質問: 現在、可視光レーザ式変位システムを使い、距離を電圧値でとり測定しているのですが、対象物までの間に空気以外に透明なアクリル板を通すため、空気中よりも電圧値(つまり距離)が小さく出てしまうという結果に疑問を感じています。そこで、このような半導体レーザによる距離測定システムが、一般的にどのようにして距離を測って、特に受光部がどのような解析をして電圧を導き出しているのかを、どなたか教えていただけないでしょうか?電子系はかなりの初心者なので、すみませんが詳しくお願いします。
回答: 不思議ですね。たいてい測定値は真値より長くなると思うのですが... (1) 光による距離の測定原理として、ターゲットを照明して、その光をふたつのカメラで捉え、三角測量をするという方法があります。このときには、カメラとターゲットの間にアクリル板を入れると、光の屈折のせいで、距離が短く出ます。しかしこれは幾らなんでも「レーザ式変位システム」とは言わない。また、どれだけ狂うかは、アクリル板の屈折率、二つのカメラの間の距離、アクリル板の向き、ターゲットまでの距離に依存します。 (2) 空気中に比べてアクリル板は屈折率が大きい。屈折率が大きいというのは、光速が空気中より遅いということです。レーザ光の振動数は一定なので、アクリル板内では光の波長は短くなります。 いわゆるレーザ測量(「干渉」云々が絡む)は「この距離は波長の何倍か?」=「光が届くのに要する時間は?」という測定をしているから、途中に光速を遅くするモノ=波長を短くするモノが挟まっていると、答はむしろ長く出るはずです。1cmのアクリルで1~2mm長く出るというのが予想値です。 (3) 光による別の測定原理は「遠くに行くほど光が広がって弱くなる」という仕組みですが、この場合にはアクリルを通ること自体で光が弱くなり、その結果、やはり真の距離より大きい測定値が得られることになります。ま、これは「レーザ式変位システム」じゃないですよね。