特開 2024-117273 光路長差計測装置、光路長差計測方法、光路長差算出方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117273

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】光路長差計測装置、光路長差計測方法、光路長差算出方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 9/02002 20220101AFI20240822BHJP

【ＦＩ】

G01B9/02002

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023282

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】並木 一

(72)【発明者】

【氏名】金堂 晃久

【テーマコード（参考）】

2F064

【Ｆターム（参考）】

2F064AA01

2F064CC04

2F064EE01

2F064FF01

2F064GG02

2F064GG24

2F064GG52

(57)【要約】

【課題】使用する複数のレーザ光のそれぞれの絶対的な波長精度によらず光路長差の計測精度を高めること。
【解決手段】被測定物に関する光路長差を計測する光路長差計測装置であって、互いに波長が異なる複数のレーザ光のそれぞれから、光路長差に対応した位相の干渉成分を含む複数の干渉光を生成する干渉光生成部と、複数の干渉光をレーザ光の波長に応じて分光する分光部と、分光した干渉光のそれぞれから位相を検出する位相検出部と、検出した位相に基づいて光路長差を算出する処理部とを備え、検出した位相に基づいて波長ごとに第１光路長差を算出し、複数の第１光路長差から複数のアンラップ位相を算出し、複数のアンラップ位相のそれぞれと、複数のアンラップ位相のそれぞれに対応した波長から計算された波数とが成す二次元データをデータ処理し、波数に対するアンラップ位相の比としての第２光路長差を算出し、第２光路長差に基づいて光路長差を算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物に関する光路長差を計測する光路長差計測装置であって、
互いに波長が異なる複数のレーザ光のそれぞれから、前記光路長差に対応した位相の干渉成分を含む複数の干渉光を生成する干渉光生成部と、
前記複数の干渉光を前記レーザ光の波長に応じて分光する分光部と、
分光した前記干渉光のそれぞれから前記位相を検出する位相検出部と、
検出した前記位相に基づいて前記光路長差を算出する処理部と、
を備え、
前記処理部は、
前記検出した前記位相に基づいて前記波長ごとに第１光路長差を算出し、
複数の前記第１光路長差から複数のアンラップされた位相であるアンラップ位相を算出し、
複数の前記アンラップ位相のそれぞれと、前記複数の前記アンラップ位相のそれぞれに対応した前記波長から計算される波数とが成す二次元データをデータ処理し、前記波数に対する前記アンラップ位相の比としての第２光路長差を算出し、
前記第２光路長差に基づいて前記光路長差を算出する
光路長差計測装置。

【請求項2】

前記干渉光生成部は、
前記複数のレーザ光のそれぞれを測定光と参照光とに分岐する分岐部と、
前記分岐部から出力された前記参照光を反射する基準ミラーと、
前記分岐部と前記基準ミラーとの間の光路長を変更する光路長変更部と、
前記測定光を前記被測定物に対して出力するとともに、前記測定光が前記被測定物で反射されて入力される光入出力部と、
前記基準ミラーで反射された前記参照光と前記被測定物で反射された前記測定光とを干渉させ、前記干渉光を生成して出力する干渉部と、
を備える
請求項１に記載の光路長差計測装置。

【請求項3】

前記処理部は、前記位相と前記波長とに基づいて合成波長と合成位相とを算出し、算出した前記合成波長と前記合成位相とを用いて第３光路長差を算出し、前記第３光路長差と前記位相と前記波長とに基づいて前記波長ごとに前記第１光路長差を算出する
請求項１に記載の光路長差計測装置。

【請求項4】

前記処理部は、前記データ処理として最小二乗法、総最小二乗法または最尤法に基づくデータ処理を行う
請求項１に記載の光路長差計測装置。

【請求項5】

前記光路長差に基づいて前記被測定物までの距離を計測する測距装置として構成されている
請求項１～４のいずれか一つに記載の光路長差計測装置。

【請求項6】

被測定物に関する光路長差を計測する光路長差計測方法であって、
互いに波長が異なる複数のレーザ光のそれぞれから、前記光路長差に対応した位相の干渉成分を含む複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、
前記複数の干渉光を前記レーザ光の波長に応じて分光する分光ステップと、
分光した前記干渉光のそれぞれから前記位相を検出する位相検出ステップと、
検出した前記位相に基づいて前記光路長差を算出する処理ステップと、
を備え、
前記処理ステップは、
前記検出した前記位相に基づいて前記波長ごとに第１光路長差を算出する第１光路長差算出ステップと、
複数の前記第１光路長差から複数のアンラップされた位相であるアンラップ位相を算出するアンラップ位相算出ステップと、
複数の前記アンラップ位相のそれぞれと、前記複数の前記アンラップ位相のそれぞれに対応した前記波長から計算される波数とが成す二次元データをデータ処理し、前記波数に対する前記アンラップ位相の比としての第２光路長差を算出する第２光路長差算出ステップと、
前記第２光路長差に基づいて前記光路長差を算出する光路長差算出ステップと、
を含む
光路長差計測方法。

【請求項7】

被測定物に関する光路長差を計測する光路長差を計測する際に、互いに波長が異なる複数のレーザ光のそれぞれから、前記光路長差に対応した位相の干渉成分を含む複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、前記干渉光のそれぞれから前記位相を検出する位相検出ステップと、によって得られた前記位相から、前記光路長差を算出する光路長差算出方法であって、
検出した前記位相に基づいて前記波長ごとに第１光路長差を算出する第１光路長差算出ステップと、
複数の前記第１光路長差から複数のアンラップされた位相であるアンラップ位相を算出するアンラップ位相算出ステップと、
複数の前記アンラップ位相のそれぞれと、前記複数の前記アンラップ位相のそれぞれに対応した前記波長から計算される波数とが成す二次元データをデータ処理し、前記波数に対する前記アンラップ位相の比としての第２光路長差を算出する第２光路長差算出ステップと、
前記第２光路長差に基づいて前記光路長差を算出する光路長差算出ステップと、
を含む
光路長差算出方法。

【請求項8】

請求項７に記載の光路長差算出方法をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光路長差計測装置、光路長差計測方法、光路長差算出方法およびプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

光の干渉を利用して光路長差を計測し、これにより被測定物までの距離を計測する測距技術が開示されている（特許文献１～５、非特許文献１）。特許文献１～４では、合成波長を用いる技術を適用して、光路長差の計測可能レンジであるＵＭＲ（Unambiguous Measurement Range）を広くしている。また、特許文献２では、互いに波長が異なる複数のレーザ光を出力する多波長光源装置として、光学的に接続された複数の光源を備える構成を採用している。特許文献２では、この構成によって、複数のレーザ光の相対的な波長差の精度が向上して合成波長の値を安定化するので、測距精度が高まるとされている。また、非特許文献１では、合致法を用いて測距を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２８２９２９号公報

【特許文献2】特許第４０００１９５号公報

【特許文献3】特許第５５８０７１８号公報

【特許文献4】特開２０１４－１７４１２０号公報

【特許文献5】特表２００２―５０５４１４号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】北川克一 他、“多波長ワンショット干渉計測技術の開発と実用化”、精密工学会誌 Vol. 78，No. 2，2012 pp.112-116

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、公知の技術においては、使用する複数のレーザ光のそれぞれの絶対的な波長精度が光路長差の計測精度を低下させる要因となっている。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用する複数のレーザ光のそれぞれの絶対的な波長精度によらず光路長差の計測精度を高めることができる光路長差計測装置、光路長差計測方法、光路長差算出方法およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、被測定物に関する光路長差を計測する光路長差計測装置であって、互いに波長が異なる複数のレーザ光のそれぞれから、前記光路長差に対応した位相の干渉成分を含む複数の干渉光を生成する干渉光生成部と、前記複数の干渉光を前記レーザ光の波長に応じて分光する分光部と、分光した前記干渉光のそれぞれから前記位相を検出する位相検出部と、検出した前記位相に基づいて前記光路長差を算出する処理部と、を備え、前記処理部は、前記検出した前記位相に基づいて前記波長ごとに第１光路長差を算出し、複数の前記第１光路長差から複数のアンラップされた位相であるアンラップ位相を算出し、複数の前記アンラップ位相のそれぞれと、前記複数の前記アンラップ位相のそれぞれに対応した前記波長から計算される波数とが成す二次元データをデータ処理し、前記波数に対する前記アンラップ位相の比としての第２光路長差を算出し、前記第２光路長差に基づいて前記光路長差を算出する。

【0008】

前記干渉光生成部は、前記複数のレーザ光のそれぞれを測定光と参照光とに分岐する分岐部と、前記分岐部から出力された前記参照光を反射する基準ミラーと、前記分岐部と前記基準ミラーとの間の光路長を変更する光路長変更部と、前記測定光を前記被測定物に対して出力するとともに、前記測定光が前記被測定物で反射されて入力される光入出力部と、前記基準ミラーで反射された前記参照光と前記被測定物で反射された前記測定光とを干渉させ、前記干渉光を生成して出力する干渉部と、を備えてもよい。

【0009】

前記処理部は、前記位相と前記波長とに基づいて合成波長と合成位相とを算出し、算出した前記合成波長と前記合成位相とを用いて第３光路長差を算出し、前記第３光路長差と前記位相と前記波長とに基づいて前記波長ごとに前記第１光路長差を算出してもよい。

【0010】

前記処理部は、前記データ処理として最小二乗法、総最小二乗法または最尤法に基づくデータ処理を行ってもよい。

【0011】

前記光路長差計測装置は、前記光路長差に基づいて前記被測定物までの距離を計測する測距装置として構成されていてもよい。

【0012】

本発明の一態様は、被測定物に関する光路長差を計測する光路長差計測方法であって、互いに波長が異なる複数のレーザ光のそれぞれから、前記光路長差に対応した位相の干渉成分を含む複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、前記複数の干渉光を前記レーザ光の波長に応じて分光する分光ステップと、分光した前記干渉光のそれぞれから前記位相を検出する位相検出ステップと、検出した前記位相に基づいて前記光路長差を算出する処理ステップと、を備え、前記処理ステップは、前記検出した前記位相に基づいて前記波長ごとに第１光路長差を算出する第１光路長差算出ステップと、複数の前記第１光路長差から複数のアンラップされた位相であるアンラップ位相を算出するアンラップ位相算出ステップと、複数の前記アンラップ位相のそれぞれと、前記複数の前記アンラップ位相のそれぞれに対応した前記波長から計算される波数とが成す二次元データをデータ処理し、前記波数に対する前記アンラップ位相の比としての第２光路長差を算出する第２光路長差算出ステップと、前記第２光路長差に基づいて前記光路長差を算出する光路長差算出ステップと、を含む。

【0013】

本発明の一態様は、被測定物に関する光路長差を計測する光路長差を計測する際に、互いに波長が異なる複数のレーザ光のそれぞれから、前記光路長差に対応した位相の干渉成分を含む複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、前記干渉光のそれぞれから前記位相を検出する位相検出ステップと、によって得られた前記位相から、前記光路長差を算出する光路長差算出方法であって、検出した前記位相に基づいて前記波長ごとに第１光路長差を算出する第１光路長差算出ステップと、複数の前記第１光路長差から複数のアンラップされた位相であるアンラップ位相を算出するアンラップ位相算出ステップと、複数の前記アンラップ位相のそれぞれと、前記複数の前記アンラップ位相のそれぞれに対応した前記波長から計算される波数とが成す二次元データをデータ処理し、前記波数に対する前記アンラップ位相の比としての第２光路長差を算出する第２光路長差算出ステップと、前記第２光路長差に基づいて前記光路長差を算出する光路長差算出ステップと、を含む。

【0014】

本発明の一態様は、前記光路長差算出方法をコンピュータに実行させるプログラムである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、使用する複数のレーザ光のそれぞれの絶対的な波長精度によらず光路長差の計測精度を高めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、実施形態に係る測距装置の模式的な構成図である。

【図2】図２は、処理部が実行する処理ステップの一例を示すフロー図である。

【図3】図３は、二次元データをプロットした例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0018】

（実施形態）
図１は、実施形態に係る測距装置の模式的な構成図である。測距装置１００は、測距装置として構成されている光路長差計測装置の一例であって、被測定物Ｏに関する光路長差を計測するとともに、当該光路長差に基づいて被測定物Ｏまでの距離を計測する。

【0019】

測距装置１００は、多波長光源装置１０と、干渉光生成部２０と、分光部３０と、位相検出部４０と、処理部５０と、を備えている。

【0020】

多波長光源装置１０は、複数の光源１１１～１１ｎと、合波部１２とを備えている。ここで、ｎは２以上の整数であり、たとえば１６である。

【0021】

光源１１１～１１ｎは、たとえば分布帰還型レーザなどの半導体レーザ素子である。多波長光源装置１０において光源１１１～１１ｎのそれぞれは、互いに波長が異なるレーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎのそれぞれを出力する（レーザ光出力ステップ）。合波部１２は、光源１１１～１１ｎと光ファイバなどで光学的に接続されており、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎが入力されると、これらを合波してレーザ光Ｌ１として出力する。したがって、レーザ光Ｌ１は、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎを含んでいる。合波部１２は、たとえばＡＷＧ（Arrayed Waveguide Gratings）やバルク型の回折格子を有している。

【0022】

干渉光生成部２０は、光カプラ２１と、基準ミラー２２と、光路長変更部２３と、レンズ２４と、を備えている。

【0023】

光カプラ２１は、たとえば２入力２出力の光カプラであり、２入力ポートのそれぞれが光ファイバで合波部１２と分光部３０とのそれぞれに光学的に接続されている。光カプラ２１の２出力ポートのそれぞれは光ファイバで基準ミラー２２とレンズ２４とのそれぞれに光学的に接続されている。

【0024】

光カプラ２１は、合波部１２から入力されたレーザ光Ｌ１を参照光Ｌ２と測定光Ｌ３とに分岐する。これにより、レーザ光Ｌ１に含まれるレーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎのそれぞれも測定光と参照光とに分岐される。すなわち、光カプラ２は分岐部の一例である。

【0025】

基準ミラー２２は、光カプラ２１から出力され光ファイバを伝搬した参照光Ｌ２を反射する。基準ミラー２２は、光路長差計測および測距における基準位置となるミラーである。反射された参照光Ｌ２は光ファイバを伝搬して光カプラ２１に入力される。

【0026】

光路長変更部２３は、光カプラ２１と基準ミラー２２とを光学的に接続する光ファイバに設けられており、当該光ファイバの長さを変更することによって、光カプラ２１と基準ミラー２２との間の光路長を変更する。その結果、参照光Ｌ２の光路の光路長も変更される。光路長変更部２３は、たとえば光ファイバと接触しているピエゾ素子を有しており、ピエゾ素子に印加する電圧を変更することで、光ファイバに側圧を与えて当該光ファイバの長さを変更することができる。光路長変更部２３は、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎのうち最も長い波長の１波長分以上を光路長変更できることが好ましい。光路長変更部２３は、たとえば処理部５０によってその動作を制御される。

【0027】

レンズ２４は、光カプラ２１から光ファイバを伝搬して入力された測定光Ｌ３を平行光にして、被測定物Ｏに対して出力する。また、レンズ２４には、測定光Ｌ３が被測定物Ｏで反射されて入力される。レンズ２４は反射された測定光Ｌ３を集光して光ファイバに結合させる。測定光Ｌ３２は当該光ファイバを伝搬して光カプラ２１に入力される。レンズ２４は光入出力部の一例である。

【0028】

ここで、干渉光生成部２０から被測定物Ｏに向かう方向にｚ軸を取る。レンズ２４における測定光Ｌ３１の出射面のｚ座標をｚ＝０とすると、基準ミラー２２の反射面２２ａのｚ座標もｚ＝０である。また、被測定物Ｏの測定光Ｌ３１を反射する面のｚ座標をｚ＝ｚ０／２とする。

【0029】

光カプラ２１は、基準ミラー２２で反射された参照光Ｌ２と被測定物Ｏで反射された測定光Ｌ３とを干渉させ、干渉光Ｌ４を生成して出力する（干渉光生成ステップ）。すなわち、光カプラ２１は干渉部の一例である。この干渉光Ｌ４は、被測定物Ｏに関する光路長差（参照光Ｌ２と測定光Ｌ３との光路長差）に対応した位相の干渉成分を含む。また、干渉光Ｌ４は、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎから生成した干渉光Ｌ４１～Ｌ４ｎを含んでいる。

【0030】

分光部３０は、光カプラ２１から入力された干渉光Ｌ４をレーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎの波長に応じて分光して出力する（分光ステップ）。分光部３０は、たとえばＡＷＧやバルク型の回折格子を有している。

【0031】

位相検出部４０は、分光部３０から入力された干渉光Ｌ４１～Ｌ４ｎのそれぞれから、干渉成分の位相を検出する（位相検出ステップ）。位相を検出する際には、光路長変更部２３によってたとえば３または４段階で光路長を変更し、変更した光路長に対応する３つまたは４つの位相の値から、３（４）点法（３（４）ステップ法とも呼ばれる）を用いて位相を検出する。そして、位相検出部４０は、各位相の情報を含む位相情報信号を処理部５０に出力する。位相検出部４０は、特許文献４に示されるような、偏光素子とフォトダイオードとを用いる構成などの公知の構成を有している。

【0032】

処理部５０は、たとえばプロセッサとメモリとを備えるコンピュータ、およびその周辺機器を備えている。処理部５０は、位相検出部４０を制御するとともに、位相検出部４０から位相情報信号が入力される。処理部５０は、位相情報信号から得られた、位相検出部４０が検出した位相に基づいて、被測定物Ｏに関する光路長差を算出する（処理ステップ）。さらに、処理部５０は、算出した光路長差に基づいて被測定物Ｏまでの距離を算出する。処理部５０は、たとえば算出した距離を計測値としてディスプレイなどの表示部に表示する。

【0033】

処理部５０の機能は、たとえばプロセッサがメモリから読み出したプログラムを実行することによってハードウェアとソフトウェアとが協働して実現される。プログラムは、光路長差算出方法をコンピュータに実行させるプログラムを含む。

【0034】

処理部５０が光路長差を算出する方法は、特に限定されないが、たとえば合成波長および合成位相を用いる方法である。合成波長および合成位相を用いる方法であれば、ＵＭＲを広くすることができる。

【0035】

処理部５０が実行する処理ステップの一例について、図２のフロー図を参照して詳述する。はじめに、処理部５０は、ステップＳ１０１において、合成波長および合成位相を算出する。合成波長Λｓは、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎから複数を選択し、選択したレーザ光の波長を組み合わせることによって得られることが知られている。選択するレーザ光の数が２である場合、合成波長ΛｓをΛｉｊとすると、Λｉｊは、以下の式（１）で定義される。
Λｉｊ＝（λｉ・λｊ）／（λｊ－λｉ） ・・・ （１）
ここで、ｉ、ｊは１以上ｎ以下の互いに異なる整数である。また、λｉ、λｊは、レーザ光Ｌ１ｉ、Ｌ１ｊの波長である。ただし、λｉ＜λｊであるとする。

【0036】

合成位相φｓは、干渉光Ｌ４１～Ｌ４ｎから複数を選択し、選択したレーザ光の位相を組み合わせることによって得られることが知られている。選択するレーザ光の数が２である場合は、合成位相φｓをφｉｊとすると、φｉｊは、以下の式（２）で定義される。
φｉｊ＝φｉ－φｊ ・・・ （２）
ここで、φｉ、φｊは干渉光Ｌ４ｉ、Ｌ４ｊの位相である。

【0037】

つづいて、処理部５０は、ステップＳ１０２において、合成波長および合成位相から第３光路長差を算出する。第３光路長差Ｌｏ３は以下の式（３）を用いて算出できる。
Ｌｏ３＝（Ｎｓ＋φｓ／２π）λｓ ・・・ （３）
ここで、Ｎｓは干渉の次数である。また、λｓは合成波長であるが、合成波長が複数ある場合はＮｓがよりゼロに近くなるような合成波長を用いる。なお、Ｎｓは数値の丸め処理をして整数としてもよい。処理部５０は、式（３）においてＮｓをゼロとして、第３光路長差を算出する。

【0038】

つづいて、処理部５０は、ステップＳ１０３において、第３光路長差と位相と波長とに基づいて波長ごとに第１光路長差を算出する（第１光路長差算出ステップ）。第３光路長差は、合成波長と合成位相とを用いて算出したので、各波長や各位相の誤差を累積的に含む。これに対して、第１光路長差は、累積的な誤差は含まないので、第３光路長差よりも正確な値である。第１光路長差Ｌｏ１は以下の式（４）を用いて算出できる。
Ｌｏ１＝（Ｎｉ＋φｉ／２π）λｉ ・・・ （４）
ここで、Ｎｉは干渉の次数である。φｉは干渉光Ｌ４１～Ｌ４ｎのうちいずれかの位相である。λｉはレーザ光Ｌ１～Ｌ１ｎのうちいずれかの波長である。ここで、次数Ｎｉは、Ｌｏ１が第３光路長差に最も近い値になるように一意に決定することができる。

【0039】

つづいて、処理部５０は、ステップＳ１０４において、複数の第１光路長差から複数のアンラップされた位相であるアンラップ位相を算出する（アンラップ位相算出ステップ）。上記で検出された位相は、０以上２π未満の範囲であるが、実際に求めたい光路長差に対応する位相は２π以上の場合がある。そこで、実際に求めたい光路長差に対応する位相としてアンラップ位相を算出する。アンラップ位相Φｉは以下の式（５）を用いて算出できる。
Φｉ＝２πＮｉ＋φｉ ・・・ （５）

【0040】

つづいて、処理部５０は、ステップＳ１０５において、第２光路長差を算出する（第２光路長差算出ステップ）。処理部５０は以下のステップにて第２光路長差を算出する。

【0041】

処理部５０は、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎのそれぞれの波長から波数ｋｉを算出する。波数ｋｉは以下の式（６）を用いて算出できる。
ｋｉ＝２π／λｉ ・・・ （６）

【0042】

つづいて、処理部５０は、複数のアンラップ位相のそれぞれと、複数のアンラップ位相のそれぞれに対応した波数とが成す二次元データを生成する。このような二次元データは、ｋｉとΦｉとを組み合わせたデータである。

【0043】

図３は、生成された二次元データをプロットした例を示す図である。横軸は波数であり、縦軸はアンラップ位相である。図３においてそれぞれのデータ点ＤＰの座標は（ｋｉ、Φｉ）で示される。線ＦＬは、データ点ＤＰに対する近似直線の一例である。

【0044】

つづいて、処理部５０は、二次元データをデータ処理し、波数に対するアンラップ位相の比としての第２光路長差を算出する。

【0045】

式（４）、（５）から、波数ｋｉとアンラップ位相Φｉとは比例関係にあり、波数ｋｉに対するアンラップ位相Φｉの比であるΦｉ／ｋiが第１光路長差Ｌｏ１であるが、Φｉ／ｋiすなわち第１光路長差Ｌｏ１は各波長の絶対誤差を含んでいる。そこで、処理部５０は、二次元データをデータ処理し、第１光路長差Ｌｏ１よりも正確な値としての第２光路長差を算出する。

【0046】

二次元データをデータ処理して第２光路長差を算出する方法としては特に限定されないが、たとえば、回帰分析において使用される手法である最小二乗法、総最小二乗法または最尤法に基づいてデータ処理を行うことができる。総最小二乗法は全最小二乗法とも呼ばれる。また、二次元データのデータ処理には、人工知能において用いられる手法も適用できる。たとえば、光路長差ごとのアンラップ位相と波数との関係を機械学習させた学習済モデルを用いて、第２光路長差を算出してもよい。

【0047】

つづいて、処理部５０は、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５において算出した第２光路長差に基づいて被測定物Ｏに関する光路長差を算出する（光路長差算出ステップ）。算出する光路長差は、参照光Ｌ２と測定光Ｌ３との光路長差である。この光路長差は、たとえば、第２光路長差から内部光路長差を減算することで算出される。内部光路長差とは、干渉光生成部２０の内部での参照光Ｌ２と測定光Ｌ３との光路長差である。内部光路長差は既知であり、処理部５０の記憶部に記憶されている。ただし、本実施形態に係る測距装置１００では、内部光路長差はゼロとする。この場合、算出される光路長差は２・ｚ０／２＝ｚ０である。

【0048】

つづいて、処理部５０は、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６において算出した光路長差に基づいて被測定物Ｏまでの距離を算出する。この場合、算出される距離はｚ０／２である。このようにして、測距装置１００は、被測定物Ｏまでの距離をｚ０／２であると計測する。

【0049】

以上のように構成された測距装置１００ならびに測距装置１００において実行される光路長差算出方法および光路長差計測方法によれば、レーザ光Ｌ１１～Ｌ１ｎのそれぞれの絶対的な波長精度によらず光路長差の計測精度を高めることができる。

【0050】

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0051】

１０ ：多波長光源装置
１１１～１１ｎ：光源
１２ ：合波部
２０ ：干渉光生成部
２１ ：光カプラ
２２ ：基準ミラー
２２ａ ：反射面
２３ ：光路長変更部
２４ ：レンズ
３０ ：分光部
４０ ：位相検出部
５０ ：処理部
１００ ：測距装置
ＤＰ ：データ点
Ｌ１、Ｌ１１～Ｌ１ｎ：レーザ光
Ｌ２ ：参照光
Ｌ３ ：測定光
Ｌ４、Ｌ４１～Ｌ４ｎ：干渉光
Ｏ ：被測定物

【図1】

【図2】

【図3】