Presentation Information
[C-3_C-4-46]2波長参照光による補正を用いた2コム干渉LiDARの高精度化
◎Shunya Imamura1, Taiki Norishige1, Chao Zhang2,3, Fumihiko Ito1, Shingo Ohno4, Atsushi Nakamura4, Kunihiro Toge4 (1. Shimane Univ., 2. Kogakuin Univ., 3. Tokyo Univ., 4. NTT)
Keywords:
LiDAR,High-Precision
インフラ検査においては，人的労働の低減，検査コストの削減，および検査頻度の向上が求められている．これに対し，LiDARは高精度な遠隔計測技術として，インフラ検査への応用が期待されている．
飛行時間（Time-of-Flight：ToF）型LiDARは長距離測定に適しているが，一般に奥行き分解能・精度が低く，精密な構造評価には十分でない．2コム干渉を用いたToF LiDARは，高精度かつ長距離測定を両立できる方式として有望である．我々はこれまでに，2波長参照光を用いて自由発振する2コムの繰返し周波数揺らぎを補正することで，高精度な測距が可能であることを示してきた．
しかし，2波長参照に用いる一対のCW基準光源には中心波長の揺らぎが存在し，長時間測定時に測距結果が変動するという課題があった．本研究では，新たにインライン基準光路を導入し，これを基準として補正を行うことで，この問題の解決を図った．提案手法では，測定されたターゲット距離を，基準となるインライン光路長と測定されたインライン光路長の比に基づいて補正する．
実験では測定距離3 mにおいて560回の測距を行い，補正なし，インライン基準光路による補正のみ，2波長参照法による補正のみ，および両者を組み合わせた補正の4条件で比較した．補正なしの場合，標準偏差は675.4 µmであった．インライン補正のみでは603.2 µmと大きな改善は得られなかった．2波長参照のみでは，CW基準光源の波長揺らぎの影響により測距値が複数のグループに分散し，標準偏差は565.8 µmであった．一方，両補正を組み合わせた場合には標準偏差が18.8 µmにまで低減され，未補正時と比較して約36倍の精度向上を達成した．
本研究により，2波長参照法とインライン基準光路を組み合わせることで，自由発振2コムLiDARにおいて高精度測距が可能であることを示した．
飛行時間（Time-of-Flight：ToF）型LiDARは長距離測定に適しているが，一般に奥行き分解能・精度が低く，精密な構造評価には十分でない．2コム干渉を用いたToF LiDARは，高精度かつ長距離測定を両立できる方式として有望である．我々はこれまでに，2波長参照光を用いて自由発振する2コムの繰返し周波数揺らぎを補正することで，高精度な測距が可能であることを示してきた．
しかし，2波長参照に用いる一対のCW基準光源には中心波長の揺らぎが存在し，長時間測定時に測距結果が変動するという課題があった．本研究では，新たにインライン基準光路を導入し，これを基準として補正を行うことで，この問題の解決を図った．提案手法では，測定されたターゲット距離を，基準となるインライン光路長と測定されたインライン光路長の比に基づいて補正する．
実験では測定距離3 mにおいて560回の測距を行い，補正なし，インライン基準光路による補正のみ，2波長参照法による補正のみ，および両者を組み合わせた補正の4条件で比較した．補正なしの場合，標準偏差は675.4 µmであった．インライン補正のみでは603.2 µmと大きな改善は得られなかった．2波長参照のみでは，CW基準光源の波長揺らぎの影響により測距値が複数のグループに分散し，標準偏差は565.8 µmであった．一方，両補正を組み合わせた場合には標準偏差が18.8 µmにまで低減され，未補正時と比較して約36倍の精度向上を達成した．
本研究により，2波長参照法とインライン基準光路を組み合わせることで，自由発振2コムLiDARにおいて高精度測距が可能であることを示した．