JPH08285875A - Frequency shifter and optical displacement measuring apparatus employing the same - Google Patents

Frequency shifter and optical displacement measuring apparatus employing the same

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JPH08285875A
JPH08285875A JP11650495A JP11650495A JPH08285875A JP H08285875 A JPH08285875 A JP H08285875A JP 11650495 A JP11650495 A JP 11650495A JP 11650495 A JP11650495 A JP 11650495A JP H08285875 A JPH08285875 A JP H08285875A
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electro
optical element
voltage
light
temperature
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JP11650495A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Ishii
哲 石井
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Abstract

PURPOSE: To obtain a stabilized frequency shifter having no temperature dependency, and a highly accurate and reliable optical displacement measuring apparatus, in which a voltage amplitude corresponding to optical phase shift of 2π can be sustained constantly regardless of temperature variation. CONSTITUTION: The frequency shifter comprises an electrooptic element 10 having refractive index variable with the voltage, and a power supply means for applying a sawtooth voltage to the electrooptic element 10 through electrodes 11a, 11b formed thereon. In the frequency shifter 101 where a luminous flux 3 passing through the electrooptic element 10 is frequency modulated by a sawtooth voltage being applied from the power supply means, a predetermined temperature dependency is imparted to the sawtooth voltage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、周波数シフター及びそ
れを用いた光学式変位計測装置に関し、特に移動する物
体や流体(以下「移動物体」と称する)の変位情報を、
移動物体の移動速度に応じてドップラーシフトを受けた
散乱光の周波数の偏移を検知することにより非接触で測
定する際に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency shifter and an optical displacement measuring device using the frequency shifter, and in particular, it provides displacement information of a moving object or fluid (hereinafter referred to as "moving object").
It is suitable for non-contact measurement by detecting the frequency shift of scattered light that has undergone Doppler shift according to the moving speed of a moving object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、移動物体の変位情報を非接触
且つ高精度に測定する装置として、レーザードップラー
速度計やレーザーエンコーダー(光学式変位計測装置)
が使用されている。レーザードップラー速度計では、移
動物体にレーザー光を照射し、移動物体による散乱光の
周波数が、移動速度に比例して偏移(シフト)する効果
(ドップラー効果)を利用して、移動物体の移動速度を
測定している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser Doppler velocity meter or a laser encoder (optical displacement measuring device) has been used as a device for non-contact and highly accurately measuring displacement information of a moving object.
Is used. In the laser Doppler velocimeter, a moving object is irradiated with laser light, and the frequency of light scattered by the moving object shifts in proportion to the moving speed (Doppler effect). Measuring speed.

【0003】このようなレーザードップラー速度計を本
出願人は、例えば特開平2−262064号公報,特開
平4−230885号公報等で提案している。これらの
速度計では移動物体の移動方向の検出は行っておらず、
また移動物体の速度が0に近い場合は検出が難しくなる
傾向があった。
The applicant of the present invention has proposed such a laser Doppler velocimeter in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-262064 and 4-230885. These speedometers do not detect the moving direction of moving objects,
Further, when the speed of the moving object is close to 0, detection tends to be difficult.

【0004】レーザードップラー速度計において、電気
光学結晶の平板(以後「電気光学素子」と略称する)を
使用した周波数シフターを2光束の光路に設置し、該周
波数シフターにより2光束間に所定の周波数差を与えて
移動物体に入射させ、これにより移動物体の移動方向及
び移動速度が0に近い場合であっても精度良く検出する
ことができる方法がFoord 逹により発表されている(Ap
pl. Phys.,Vol.7,1974,136〜 139) 。
In a laser Doppler velocimeter, a frequency shifter using a flat plate of electro-optic crystal (hereinafter referred to as "electro-optic element") is installed in the optical path of two light fluxes, and the frequency shifter causes a predetermined frequency between the two light fluxes. Foord Tatsuo has published a method that can accurately detect even when the moving direction and moving speed of a moving object is close to 0 by making a difference and incident on the moving object (Ap
pl. Phys., Vol.7, 1974, 136-139).

【0005】ここで電気光学結晶とは印加する電界によ
り媒体の屈折率が変化するもので、例えば三方晶系3m
のLiNbO3やLiTaO3,正方晶系42mの(N
H4)H2PO4(ADP),KH2PO4(KDP)
等がある。
Here, the electro-optic crystal is a crystal in which the refractive index of the medium is changed by an applied electric field, and is, for example, a trigonal system 3 m.
LiNbO3 or LiTaO3, tetragonal 42m (N
H4) H2PO4 (ADP), KH2PO4 (KDP)
Etc.

【0006】Foordらによれば、移動物体の速度が遅い
場合でも、周波数シフターを用いて2光束間に与える周
波数差を適当な値に設定することにより、移動物体の速
さが0に近い場合であっても測定でき、又その速度方向
も同時に測定できるようにしている。
According to Foord et al., Even when the speed of the moving object is slow, the frequency difference provided between the two light beams is set to an appropriate value by using a frequency shifter so that the speed of the moving object is close to zero. However, the velocity direction can be measured at the same time.

【0007】周波数シフターに用いる電気光学結晶では
該電気光学結晶に印加する電圧の単位時間当りの変化量
ΔEを一定にすると、電気光学結晶を透過後の光は単位
時間あたりの位相変化量Δφが一定となる。これにより
周波数シフターとしての機能を発揮させている。現実に
は電圧を常に一定に変化させることは困難(電圧が無限
大になる)な為に、図12のように鋸歯状波電圧で駆動
している。
In the electro-optic crystal used for the frequency shifter, if the amount of change ΔE of the voltage applied to the electro-optic crystal per unit time is kept constant, the light after passing through the electro-optic crystal has a phase change amount Δφ per unit time. It will be constant. This allows it to function as a frequency shifter. In reality, since it is difficult to always change the voltage constantly (the voltage becomes infinite), the voltage is driven by the sawtooth wave voltage as shown in FIG.

【0008】この際、鋸歯状波の電圧振幅が光位相偏移
2πに相当する値で電圧が立ち下がるようにしておけば
光位相が不連続になることがなく、電圧を常に一定に変
化させたことと等価な結果が得られる。尚、鋸歯状波の
電圧振幅は光位相偏移が2πになる値だけでなく、2π
の整数倍に相当する値であれば同じ効果を得ることがで
きるが、通常は電圧値が大きくなる為位相偏移2πの電
圧を利用している。
At this time, if the voltage amplitude of the sawtooth wave falls at a value corresponding to the optical phase shift 2π, the optical phase does not become discontinuous and the voltage is constantly changed. The result equivalent to that is obtained. It should be noted that the voltage amplitude of the sawtooth wave is not only a value at which the optical phase shift becomes 2π, but also 2π.
Although the same effect can be obtained with a value corresponding to an integral multiple of, normally, a voltage having a phase shift of 2π is used because the voltage value becomes large.

【0009】尚、鋸歯状波電圧での駆動には図13のよ
うな回路構成が用いられている。この場合の各部の電圧
波形を図14に示す。図13において21は定電流回
路、22はトランジスタやFET等のスイッチ素子、2
3は発振回路、24はパルス発生回路、25は電気光学
結晶である。電気光学結晶25は電気的には容量性素子
(キャパシタ)とみなすことができるので、これに定電
流回路21から一定の電流を供給し、電荷をチャージす
ると電気光学結晶25に印加される電圧はリニアに上昇
する。
A circuit configuration as shown in FIG. 13 is used for driving with a sawtooth wave voltage. FIG. 14 shows the voltage waveform of each part in this case. In FIG. 13, 21 is a constant current circuit, 22 is a switching element such as a transistor or FET, and 2
3 is an oscillation circuit, 24 is a pulse generation circuit, and 25 is an electro-optic crystal. Since the electro-optic crystal 25 can be electrically regarded as a capacitive element (capacitor), a constant current is supplied from the constant-current circuit 21 to the electro-optic crystal 25, and when a charge is charged, the voltage applied to the electro-optic crystal 25 becomes Rises linearly.

【0010】一方、パルス発生回路24でスイッチ素子
22を瞬間的にオンさせることによって電気光学結晶2
5をディスチャージすることができ、電気光学結晶25
に印加される電圧は略ゼロまで低下する。これを繰り返
すことによって電気光学結晶25に印加される電圧は鋸
歯状波となる。発振回路23で発生させたクロック(後
で述べる周波数frに相当)に同期してスイッチ素子2
2を一瞬だけオンさせるようにパルス発生回路24を構
成することによって鋸歯状波による駆動が繰り返され
る。
On the other hand, the electro-optical crystal 2 is generated by momentarily turning on the switch element 22 in the pulse generating circuit 24.
5 can be discharged, electro-optic crystal 25
The voltage applied to is reduced to approximately zero. By repeating this, the voltage applied to the electro-optic crystal 25 becomes a sawtooth wave. The switching element 2 is synchronized with a clock generated by the oscillator circuit 23 (corresponding to a frequency fr described later).
The drive by the sawtooth wave is repeated by configuring the pulse generation circuit 24 so as to turn on 2 for only a moment.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】一般にレ−ザ−等の可
干渉性の高い光束を物体に照射すると、物体表面の微細
な凹凸により生ずる散乱光はランダムな位相変調を受け
て観察面上に斑点模様、いわゆるスペックルパタ−ンを
形成する。レ−ザ−ドップラ−速度計においては、移動
物体が移動すると、散乱光の検出用の光検出器の検出面
上でのドップラ−シフトによる明暗の変化が、スペック
ルパタ−ンの流れによる不規則な明暗の変化で変調さ
れ、また、光検出器からの出力信号は被検物体の透過率
(あるいは反射率)の変化によっても変調を受ける。
Generally, when an object is irradiated with a light beam having a high coherence such as a laser, the scattered light generated by the fine irregularities on the surface of the object undergoes random phase modulation and is reflected on the observation surface. A speckle pattern, a so-called speckle pattern, is formed. In a laser Doppler velocimeter, when a moving object moves, the change in brightness due to Doppler shift on the detection surface of a photodetector for detecting scattered light is irregular due to the flow of speckle patterns. It is modulated by the change of brightness and the output signal from the photodetector is also modulated by the change of the transmittance (or reflectance) of the object to be measured.

【0012】レ−ザ−ドップラ−速度計では、一般にス
ペックルパタ−ンの流れによる明暗の変化の周波数およ
び移動物体の透過率(あるいは反射率)の変化の周波数
が変位情報に基づくドップラ−周波数に比べて低い。こ
のため、光検出器からの出力をハイパスフィルタ−に通
して低周波成分を電気的に除去し、ドップラ−信号のみ
を取り出す方法が用いられている。
In a laser Doppler velocimeter, generally, the frequency of change in brightness and darkness due to the flow of a speckle pattern and the frequency of change in transmissivity (or reflectivity) of a moving object are compared with the Doppler frequency based on displacement information. Low. Therefore, a method is used in which the output from the photodetector is passed through a high-pass filter to electrically remove low-frequency components, and only the Doppler signal is extracted.

【0013】しかし移動物体の速度が遅くてドップラ−
周波数が低くなると、これと低周波変動成分との周波数
差が小さくなり、ハイパスフィルタ−が使えず移動物体
の変位情報を精度良く測定することが難しいという問題
点が生じてくる。また、速度方向は原理的に検出できな
い。
However, the speed of the moving object is slow and Doppler
When the frequency becomes low, the frequency difference between this and the low-frequency fluctuation component becomes small, and there arises a problem that the high-pass filter cannot be used and it is difficult to accurately measure the displacement information of the moving object. In addition, the speed direction cannot be detected in principle.

【0014】これに対してFoord 達が発表した前述の方
法(周波数シフター)は、2光束を移動物体に照射する
前に2光束に所定の周波数差を付けて、移動物体の静止
状態及び速度方向も含めて測定を可能としている。
On the other hand, the above-mentioned method (frequency shifter) announced by Foord et al. Gives a predetermined frequency difference to two light fluxes before irradiating the two light fluxes to a moving object to determine a stationary state and a velocity direction of the moving object. It is possible to measure including this.

【0015】周波数シフターの構成としては種々ある
が、例えば電気光学結晶を適用する場合、電気光学結晶
の常屈折率no、異常屈折率neが温度により大きく変わっ
てくる。特に、電気光学結晶はその屈折率が温度に非常
に敏感である。この為、電気光学素子の僅かな温度差や
温度勾配で周波数シフトが不安定になる。また、光束通
過部で温度勾配が生ると光束波面が歪み、厳密な干渉系
を組む事が難しくなってくる。
There are various configurations of the frequency shifter. For example, when an electro-optic crystal is applied, the ordinary refractive index n o and the extraordinary refractive index n e of the electro-optical crystal greatly change depending on the temperature. In particular, electro-optic crystals have a very sensitive index of refraction to temperature. Therefore, the frequency shift becomes unstable due to a slight temperature difference or temperature gradient of the electro-optical element. Further, if a temperature gradient is generated in the light beam passage portion, the wavefront of the light beam is distorted, and it becomes difficult to form a strict interference system.

【0016】図6は光位相偏移2πに相当する電圧振幅
値の温度特性をある電気光学結晶について実験で求めた
例である。図6に示すように、光位相偏移2πに相当す
る電圧は温度特性を有している為、温度条件が変化する
と光位相偏移2πに相当する電圧値と実際の電圧振幅値
とが一致しなくなって光位相が不連続になり、正確な速
度情報を得られなくなるという問題点が生じてくる。
FIG. 6 shows an example in which the temperature characteristic of the voltage amplitude value corresponding to the optical phase shift 2π is experimentally obtained for a certain electro-optic crystal. As shown in FIG. 6, since the voltage corresponding to the optical phase shift 2π has a temperature characteristic, the voltage value corresponding to the optical phase shift 2π becomes equal to the actual voltage amplitude value when the temperature condition changes. As a result, the optical phase becomes discontinuous and accurate velocity information cannot be obtained.

【0017】本発明は、電気光学結晶の駆動手段の鋸歯
状波電圧の振幅に適当な温度依存性を持たせることによ
って電気光学結晶の温度特性をキャンセルし、温度変化
があっても光位相偏移2πに相当する電圧振幅値を常に
維持できるようにし、温度依存性のない安定した周波数
シフターを得ると共にこれを用いて高精度な速度情報の
検出が可能な光学式計測装置の提供を目的とする。
According to the present invention, the temperature characteristic of the electro-optic crystal is canceled by making the amplitude of the sawtooth wave voltage of the driving means of the electro-optic crystal have an appropriate temperature dependence, and the optical phase shift is caused even if the temperature changes. The purpose of the present invention is to provide an optical measuring device capable of constantly maintaining a voltage amplitude value corresponding to the shift 2π, obtaining a stable frequency shifter having no temperature dependence, and using this to detect highly accurate velocity information. To do.

【0018】この他本発明は、移動物体を照射する2光
束に周波数差を付与する周波数シフターを構成する電気
光学素子に印加する鋸歯状波電圧に温度依存性を持たせ
ることにより、温度変化に対して精度の安定した周波数
シフターを達成し、これを使用して2光束に適切な周波
数差を付与し、移動物体の速度が遅い場合であっても変
位情報を高精度に検出することができる周波数シフター
及びそれを用いた光学式変位計測装置を達成することが
できる。
In addition, according to the present invention, the sawtooth wave voltage applied to the electro-optical element forming the frequency shifter for giving a frequency difference to the two light fluxes irradiating the moving object has a temperature dependence, so that the temperature change can be prevented. On the other hand, a frequency shifter with stable accuracy is achieved, and by using this, an appropriate frequency difference is given to the two light fluxes, and displacement information can be detected with high accuracy even when the speed of the moving object is slow. A frequency shifter and an optical displacement measuring device using the same can be achieved.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の周波数シフター
は、 (1)電圧によって屈折率が変化する電気光学素子と、
該電気光学素子に形成した電極を介して該電気光学素子
に鋸歯状波電圧を印加する電源手段とを有し、該電源手
段からの鋸歯状波電圧によって該電気光学素子を透過す
る光束に周波数変調を与える周波数シフターにおいて、
該鋸歯状波電圧に所定の温度依存性を持たせていること
を特徴としている。
The frequency shifter of the present invention comprises (1) an electro-optical element whose refractive index changes with voltage,
A power supply means for applying a sawtooth wave voltage to the electro-optical element via an electrode formed on the electro-optical element, and a frequency of a light beam passing through the electro-optical element by the sawtooth wave voltage from the power supply means. In the frequency shifter that gives the modulation,
It is characterized in that the sawtooth wave voltage has a predetermined temperature dependency.

【0020】特に、前記鋸歯状波電圧は電気光学素子を
定電流回路でチャージして印加電圧を上昇させた後、瞬
時にディスチャージすることを所定の周期で繰り返すこ
とによって得ていることや、前記定電流回路から流出す
る定電流の温度特性が前記電気光学素子を透過させる光
束の位相偏移が2πn(nは整数)となる電気光学素子
の駆動電圧Eの温度特性と、前記電気光学素子の電極間
容量Cの温度特性とを合成した温度特性を打ち消すよう
に設定したものであること等を特徴としている。
In particular, the sawtooth wave voltage is obtained by repeating a predetermined cycle in which the electro-optical element is charged by a constant current circuit to increase the applied voltage and then is instantaneously discharged. The temperature characteristic of the constant current flowing out from the constant current circuit is such that the phase shift of the light flux passing through the electro-optical element is 2πn (n is an integer), and the temperature characteristic of the drive voltage E of the electro-optical element and the temperature characteristic of the electro-optical element. It is characterized in that it is set so as to cancel the temperature characteristic obtained by combining the temperature characteristic of the interelectrode capacitance C.

【0021】本発明の光学式変位計測装置は、 (2−1)光源からの光束を光分割部材により2つの光
束に分割し、該2つの光束間に鋸歯状波電圧を印加する
ことにより屈折率が変化する電気光学素子と該電気光学
素子に鋸歯状波電圧を印加する電源手段、そして該電源
手段からの鋸歯状波電圧の振幅に温度依存性を持たせる
温度特性付加手段とを有する周波数シフターを利用して
周波数差を付与し、該周波数差を付与した2光束を移動
物体に入射させ、該移動物体でドップラーシフトを受け
た散乱光を検出手段で検出することにより該移動物体の
変位情報を検出することを特徴としている。
The optical displacement measuring apparatus according to the present invention (2-1) refracts a light beam from a light source by dividing the light beam into two light beams by a light dividing member and applying a sawtooth wave voltage between the two light beams. A frequency having an electro-optical element whose rate changes, a power supply means for applying a sawtooth wave voltage to the electrooptic element, and a temperature characteristic adding means for making the amplitude of the sawtooth wave voltage from the power supply means temperature dependent. Displacement of the moving object by applying a frequency difference using a shifter, making two light fluxes having the frequency difference incident on a moving object, and detecting scattered light that has undergone Doppler shift by the moving object by a detection means. It is characterized by detecting information.

【0022】特に、前記鋸歯状波電圧は電気光学素子を
定電流回路でチャージして印加電圧を上昇させた後、瞬
時にディスチャージすることを所定の周期で繰り返すこ
とによって得ていることや、前記定電流回路から流出す
る定電流の温度特性が前記電気光学素子を透過させる光
束の位相偏移が2πn(nは整数)となる電気光学素子
の駆動電圧Eの温度特性と、前記電気光学素子の電極間
容量Cの温度特性とを合成した温度特性を打ち消すよう
に設定したものであること等を特徴としている。
In particular, the sawtooth wave voltage is obtained by charging the electro-optical element with a constant current circuit to increase the applied voltage and then instantaneously discharging it by repeating a predetermined cycle. The temperature characteristic of the constant current flowing out from the constant current circuit is such that the phase shift of the light flux passing through the electro-optical element is 2πn (n is an integer), and the temperature characteristic of the drive voltage E of the electro-optical element and the temperature characteristic of the electro-optical element. It is characterized in that it is set so as to cancel the temperature characteristic obtained by combining the temperature characteristic of the interelectrode capacitance C.

【0023】(2−2)光源からの光束を光分割部材に
より2つの光束に分割し、該2つの光束のうち少なくと
も1つの光束を電源手段からの鋸歯状波電圧の印加によ
り屈折率が変化する電気光学素子を介して、該2つの光
束間に周波数差を付与する際、温度特性付加手段により
該鋸歯状波電圧の振幅に温度依存性を持たせており、該
周波数差を付与した2光束を移動物体に入射させ、該移
動物体でドップラーシフトを受けた散乱光を検出手段で
検出することにより該移動物体の変位情報を検出するこ
とを特徴としている。
(2-2) A light beam from a light source is split into two light beams by a light splitting member, and at least one of the two light beams has its refractive index changed by applying a sawtooth wave voltage from a power supply means. When a frequency difference is applied between the two light fluxes via the electro-optical element, the temperature characteristic adding means causes the amplitude of the sawtooth wave voltage to have temperature dependence, and the frequency difference is applied. It is characterized in that the displacement information of the moving object is detected by causing the light beam to enter the moving object and detecting the scattered light that has undergone the Doppler shift at the moving object by the detection means.

【0024】(2−3)光源からの光束を光分割部材に
より2つの光束に分割し、該2つの光束を各々、別個に
設けた電源手段からの印加電圧により屈折率が変化する
電気光学素子を介して、該2つの光束間に周波数差を付
与する際、少なくとも一方の電気光学素子には温度特性
付加手段により振幅に温度依存性を有した鋸歯状波電圧
を印加しており、該周波数差を付与した2光束を移動物
体に入射させ、該移動物体でドップラーシフトを受けた
散乱光を検出手段で検出することにより該移動物体の変
位情報を検出することを特徴としている。
(2-3) A light beam from a light source is split into two light beams by a light splitting member, and the two light beams each have an index of refraction which is changed by an applied voltage from a separately provided power supply means. When a frequency difference is imparted between the two light beams via the, a sawtooth wave voltage having an amplitude temperature dependency on the amplitude is applied to at least one electro-optical element by the temperature characteristic adding means. The feature is that the displacement information of the moving object is detected by causing two light beams with a difference to be incident on the moving object and detecting scattered light subjected to Doppler shift by the moving object by the detection means.

【0025】特に構成(2−2),(2−3)におい
て、前記鋸歯状波電圧は電気光学素子を定電流回路でチ
ャージして印加電圧を上昇させた後、瞬時にディスチャ
ージすることを所定の周期で繰り返すことによって得て
いることや、前記定電流回路から流出する定電流の温度
特性が前記電気光学素子を透過させる光束の位相偏移が
2πn(nは整数)となる電気光学素子の駆動電圧Eの
温度特性と、前記電気光学素子の電極間容量Cの温度特
性とを合成した温度特性を打ち消すように設定したもの
であること等を特徴としている。
In particular, in the configurations (2-2) and (2-3), it is predetermined that the sawtooth voltage is charged instantly after the electro-optical element is charged by the constant current circuit to increase the applied voltage. Of the electro-optical element in which the temperature deviation of the constant current flowing out from the constant current circuit is 2πn (n is an integer) for the phase shift of the light beam transmitted through the electro-optical element. The temperature characteristic of the driving voltage E and the temperature characteristic of the interelectrode capacitance C of the electro-optical element are set so as to be canceled, and the like.

【0026】[0026]

【実施例】図1は、本発明の周波数シフター及びそれを
用いた光学式変位測定装置の実施例1の要部斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view of a frequency shifter according to the present invention and an optical displacement measuring apparatus using the frequency shifter according to a first embodiment of the present invention.

【0027】図中、1はレーザー光源、2はコリメータ
ー、4はビームスプリッター、6a〜6dはミラー、7
は速度を計測する速度V0で移動する移動物体、8は集
光レンズ、9は光検出器である。101は本発明の周波
数シフターであり、2つの電気光学素子10(10a,
10b)とその駆動回路102を有している。
In the figure, 1 is a laser light source, 2 is a collimator, 4 is a beam splitter, 6a to 6d are mirrors, and 7 is a mirror.
Is a moving object that moves at a speed V0 for measuring speed, 8 is a condenser lens, and 9 is a photodetector. 101 is a frequency shifter according to the present invention, which includes two electro-optical elements 10 (10a,
10b) and its drive circuit 102.

【0028】本実施例では電気光学素子10に印加する
鋸歯状波電圧の振幅に後述する方法により適当な温度特
性を持たせることによって電気光学素子10の温度特性
を補正し、温度変化があっても光位相偏移2πに相当す
る電圧振幅値が常に維持できるようにしている。これに
より温度依存性のない安定した周波数シフターを得てい
る。
In the present embodiment, the temperature characteristic of the electro-optical element 10 is corrected by providing an appropriate temperature characteristic to the amplitude of the sawtooth wave voltage applied to the electro-optical element 10 by a method described later, and there is a temperature change. Also makes it possible to always maintain the voltage amplitude value corresponding to the optical phase shift 2π. As a result, a stable frequency shifter without temperature dependence is obtained.

【0029】まず図1の光学式変位測定装置において移
動物体7の速度情報を検出する際の動作について説明す
る。図1においてレーザー1から出射したレーザー光
は、コリメーターレンズ2によって平行光束3となり、
ビームスプリッター4によって光束5aと光束5bに分
割する。光束5a(5b)はミラー6a(6b)で反射
したのち、共にZ軸に偏光方向を持つ光束で電気光学素
子10に入射し、光束5aのみが周波数シフター101
で周波数シフトを受ける。周波数シフター101を出射
した光束5a(5b)はミラー6c(6d)で反射し
て、速度V0で矢印の方向に移動している移動物体7に
入射角θで入射する。
First, the operation of detecting the velocity information of the moving object 7 in the optical displacement measuring device of FIG. 1 will be described. In FIG. 1, the laser light emitted from the laser 1 becomes a parallel light flux 3 by the collimator lens 2,
The beam splitter 4 splits the light into a light beam 5a and a light beam 5b. The light beam 5a (5b) is reflected by the mirror 6a (6b) and then enters the electro-optical element 10 as a light beam having a polarization direction in the Z axis, and only the light beam 5a is transmitted to the frequency shifter 101.
Undergo a frequency shift at. The light beam 5a (5b) emitted from the frequency shifter 101 is reflected by the mirror 6c (6d) and is incident on the moving object 7 moving in the direction of the arrow at the velocity V0 at the incident angle θ.

【0030】移動物体7からの散乱光は、集光レンズ8
を介して光検出器9で検出される。2光束5a,5bに
よる散乱光の周波数は、移動速度V0 に比例して各々
+,−fのドップラーシフトを受ける。ここで、レーザ
ー光の波長をλとすれば、周波数fは次の(1)式で表
すことができる。
The scattered light from the moving object 7 is collected by the condenser lens 8.
Is detected by the photodetector 9 via The frequencies of the scattered light by the two light beams 5a and 5b undergo Doppler shifts of + and -f, respectively, in proportion to the moving speed V0. Here, if the wavelength of the laser light is λ, the frequency f can be expressed by the following equation (1).

【0031】 f=V0・sin(θ)/λ ‥‥‥(1) 周波数+f、−fのドップラーシフトを受けた散乱光
は、互いに干渉しあって光検出器9の受光面での明暗の
変化をもたらし、その明暗の周波数Fは電気光学素子1
0による2光束の周波数差をfRとすると次の(2)式
で与えられる。
F = V0 · sin (θ) / λ (1) The scattered lights that have undergone the Doppler shift of frequencies + f and −f interfere with each other to produce bright and dark light on the light receiving surface of the photodetector 9. The frequency F of the light and darkness that causes the change is the electro-optical element 1
When the frequency difference between the two light fluxes due to 0 is fR, it is given by the following equation (2).

【0032】 F=2・f=2・V0・sin(θ)/λ+fR ‥‥‥(2) そこで光検出器9からの周波数F(以下ドップラー周波
数と呼ぶ)を測定すれば(2)式から移動物体7の速度
V0 が求められる。そして、移動物体7の速度V0が
遅い場合でも、周波数差fRを適当な値に設定すれば、
前記のスペックルパタ−ンの流れや移動物体の透過率
(あるいは反射率)の変化に起因する低周波成分との周
波数差は十分に取ることができ、低周波成分を電気的に
除去してドップラ−信号のみを取り出すことにより、そ
の場合でも速度検出が可能となる。
F = 2f = 2V0sin (θ) / λ + fR (2) Then, if the frequency F from the photodetector 9 (hereinafter referred to as Doppler frequency) is measured, The velocity V0 of the moving object 7 is obtained. Then, even if the velocity V0 of the moving object 7 is slow, if the frequency difference fR is set to an appropriate value,
The frequency difference from the low frequency component caused by the change in the speckle pattern flow or the transmittance (or reflectance) of the moving object can be sufficiently taken, and the low frequency component is electrically removed to obtain the Doppler pattern. By extracting only the signal, the speed can be detected even in that case.

【0033】ここで、例えば電気光学素子10の形状を
厚さd=1mm,長さa=20mmとし、レーザー波長
をλ=780nmとすると、電圧振幅V=230Vol
tにすれば2光束の位相差が2πとなり、周波数fRで
セロダイン駆動すると、fRだけ周波数シフトする。
Here, for example, assuming that the shape of the electro-optical element 10 is thickness d = 1 mm, length a = 20 mm, and the laser wavelength is λ = 780 nm, the voltage amplitude V = 230 Vol.
When t is set, the phase difference between the two light beams becomes 2π, and when serrodyne driving is performed at the frequency fR, the frequency shifts by fR.

【0034】次に本発明の周波数シフター101の構成
の特徴について説明する。図1において10aは電気光
学結晶LiNb03の平板(電気光学素子)である。1
1a,11bは電気光学素子10aの両面につけた電極
であり、この電極11(11a,11b)は後述する光
束5aの透過部に電界を掛ける様にしてある。
Next, features of the configuration of the frequency shifter 101 of the present invention will be described. In FIG. 1, 10a is a flat plate (electro-optic element) of electro-optic crystal LiNb03. 1
Reference numerals 1a and 11b denote electrodes provided on both surfaces of the electro-optical element 10a, and the electrodes 11 (11a and 11b) are configured to apply an electric field to a transmitting portion of a light beam 5a described later.

【0035】図2は、本実施例における電気光学素子1
0を用いた周波数シフターの動作説明図である。電気光
学結晶とは印加する電界により媒体の屈折率が変化する
もので、例えば、三方晶系3mのLiNb03やLiT
a0、正方晶系42mの(NH4)H2PO4(AD
P),KH2PO4(KDP)等がある。以下にLiN
b03を例にとり説明する。LiNb03(3m)の屈
折率楕円体は次式で表される。
FIG. 2 shows an electro-optical element 1 according to this embodiment.
It is an explanatory view of the operation of the frequency shifter using 0. The electro-optic crystal is a crystal whose refractive index changes according to an applied electric field. For example, trigonal 3m LiNb03 or LiT
a0, tetragonal 42m (NH4) H2PO4 (AD
P), KH2PO4 (KDP), etc. Below is LiN
Description will be made taking b03 as an example. The index ellipsoid of LiNb03 (3m) is represented by the following equation.

【0036】[0036]

【数1】 よって単位時間あたりの変化電圧Vを一定にすると、L
iNb03透過後の光は単位時間あたりの位相変化量が
一定となる。つまり、周波数シフターとなる。現実に
は、電圧を常に一定に変化させると電圧が無限大になる
ために、図3の様な鋸歯波(セロダイン)駆動を行う。
その際、立ち下がり部で光位相が非連続にならない様に
一つの電圧振幅が光位相2πに相当する値で駆動させ
る。
[Equation 1] Therefore, if the change voltage V per unit time is constant, L
The amount of phase change of the light after passing through iNb03 is constant per unit time. That is, it becomes a frequency shifter. In reality, since the voltage becomes infinite when the voltage is constantly changed, the sawtooth wave (serodyne) drive as shown in FIG. 3 is performed.
At that time, one voltage amplitude is driven at a value corresponding to the optical phase 2π so that the optical phase does not become discontinuous at the falling portion.

【0037】図4は本実施例において電気光学素子10
に鋸歯状波電圧を印加する駆動回路102の説明図であ
る。同図において25は電気光学素子(電気光学結晶)
を示している。
FIG. 4 shows the electro-optical element 10 in this embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a drive circuit 102 that applies a sawtooth wave voltage to the drive circuit. In the figure, 25 is an electro-optical element (electro-optical crystal).
Is shown.

【0038】本実施例では電気光学素子25に印加する
鋸歯状波電圧を定電流回路21でチャージして印加電圧
を上昇させた後に、瞬時にディスチャージすることを所
定の周期で繰り返すことによって得ている。
In this embodiment, the sawtooth wave voltage applied to the electro-optical element 25 is charged by the constant current circuit 21 to increase the applied voltage, and then the instantaneous discharge is repeated by a predetermined cycle. There is.

【0039】本実施例において定電流回路21から流出
する定電流値をI、電気光学結晶25のキャパシタンス
をCとすると、電気光学結晶25の両端電圧は単位時間
当りI/Cの傾斜で上昇する。この為、光位相偏移2π
の時点で電圧を落とす(ディスチャージする)為には次
式が成立していなければならない。
In the present embodiment, when the constant current value flowing out from the constant current circuit 21 is I and the capacitance of the electro-optic crystal 25 is C, the voltage across the electro-optic crystal 25 rises with a slope of I / C per unit time. . Therefore, the optical phase shift 2π
In order to drop (discharge) the voltage at, the following formula must be established.

【0040】 E/(I/C)=1/f ‥‥‥(4) ここで、fは発振回路23での発振周波数、Eは電気光
学結晶25の光位相偏移2πに相当する電圧である。こ
れを変形すると次式となる。
E / (I / C) = 1 / f (4) Here, f is the oscillation frequency in the oscillation circuit 23, and E is a voltage corresponding to the optical phase shift 2π of the electro-optic crystal 25. is there. This can be transformed into the following equation.

【0041】 I=CEf ‥‥‥(5) ここで発振周波数fは基準となる為、通常は温度特性を
もたないよう設計されている。キャパシタンスC及び電
圧Eは夫々材料によって固有の温度特性を有する。
I = CEf (5) Since the oscillation frequency f is a reference here, it is usually designed so as not to have a temperature characteristic. The capacitance C and the voltage E each have an inherent temperature characteristic depending on the material.

【0042】本実施例では定電流値Iの温度特性をこの
(C×E)の温度特性と等しく設定することによって温
度変化にかかわらず、(5)式を成立させている。これ
によって光位相偏移2πに相当する電圧振幅値を常に維
持することができ、温度依存性のない周波数シフターを
実現している。
In this embodiment, the temperature characteristic of the constant current value I is set equal to the temperature characteristic of (C × E), so that the equation (5) is established regardless of the temperature change. As a result, the voltage amplitude value corresponding to the optical phase shift 2π can always be maintained, and a frequency shifter having no temperature dependence is realized.

【0043】図4を用いて具体的手法について説明す
る。同図において定電流回路21はトランジスタQ1,
定電圧ダイオードD1,抵抗R1,抵抗R2より成って
おり、正電源Vccが供給されている。
A specific method will be described with reference to FIG. In the figure, the constant current circuit 21 includes a transistor Q1,
It is composed of a constant voltage diode D1, a resistor R1 and a resistor R2, and is supplied with a positive power source Vcc.

【0044】ここでトランジスタQ1のコレクタより流
出する定電流値Iは次式で近似される。
Here, the constant current value I flowing out from the collector of the transistor Q1 is approximated by the following equation.

【0045】 I≒(Vz−Vbe)/R1 ‥‥‥(6) Vzは定電圧ダイオードD1のツェナー電圧、Vbeは
トランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧である。温
度特性を考えてみると抵抗R1は通常±数100ppm
/℃以下と小さいので、無視できる。ベース・エミッタ
間電圧Vbeの温度特性は、一般に約−2mV/℃であ
る。又定電圧ダイオードD1のツェナー電圧Vzは図5
のような温度特性を有している。
I≈ (Vz−Vbe) / R1 (6) Vz is the Zener voltage of the constant voltage diode D1, and Vbe is the base-emitter voltage of the transistor Q1. Considering the temperature characteristics, the resistance R1 is usually ± several hundred ppm
Since it is as small as / ° C or less, it can be ignored. The temperature characteristic of the base-emitter voltage Vbe is generally about −2 mV / ° C. The zener voltage Vz of the constant voltage diode D1 is shown in FIG.
It has the following temperature characteristics.

【0046】そこで本実施例では適当な定電圧ダイオー
ドD1を選択することによって定電流値Iに所望の温度
特性を持たせている。
Therefore, in this embodiment, the constant current value I is given a desired temperature characteristic by selecting an appropriate constant voltage diode D1.

【0047】以下、図6のような温度特性を有する電気
光学結晶を考えると光位相偏移2πに相当する電圧の温
度係数はおよそ−0.088%/℃となっている。又こ
の電気光学結晶のキャパシタンスの温度係数は図7に示
すように、およそ+0.064%/℃となっている。
Considering the electro-optic crystal having the temperature characteristics as shown in FIG. 6, the temperature coefficient of the voltage corresponding to the optical phase shift 2π is about -0.088% / ° C. The temperature coefficient of capacitance of this electro-optic crystal is approximately + 0.064% / ° C, as shown in FIG.

【0048】そこで本実施例では定電流回路21から流
出する定電流値Iの温度係数を2つの温度係数の和(−
0.024%/℃)に近い値に設計することにより鋸歯
状波の振幅に温度依存性をもたせ、電圧振幅が光位相偏
移2πに相当する値に合致した状態を常に維持するよう
にしている。
Therefore, in the present embodiment, the temperature coefficient of the constant current value I flowing out from the constant current circuit 21 is the sum of the two temperature coefficients (-
(0.024% / ° C) so that the amplitude of the sawtooth wave has temperature dependence, and the voltage amplitude always maintains the state corresponding to the value corresponding to the optical phase shift 2π. There is.

【0049】この場合、実際には定電圧ダイオードD1
にツェナ電圧2.7V程度の素子を用いることによりV
z=2.7,Vbe≒0.6V,Vzの温度係数がおよ
そ−2.5mV/℃,Vbeの温度係数が約−2mV/
℃なので(6)式より I≒(2.7−0.6)/R1=2.1/R1 ‥‥‥(7) が得られる。(Vz−Vbe)の温度係数は −2.5−(−2)=−0.5〔mV/℃〕 ‥‥‥(8) なので電流Iの温度係数は −0.5〔mV/℃〕/2.1〔V〕×100=−0.024〔%/℃〕 ‥‥‥(9) となる。即ち、電気光学結晶の光位相偏移2πに相当す
る電圧の温度係数−0.088%/℃とキャパシタンス
の温度係数+0.064%/℃とを合成した温度特性を
電流Iの温度係数により略キャンセルしている。なお、
ツェナ電圧の温度特性は定電圧ダイオードに流す電流値
によっても若干異なる為、電流値も考慮して設計する必
要がある。
In this case, the constant voltage diode D1 is actually used.
By using an element with a Zener voltage of about 2.7V for V
z = 2.7, Vbe≈0.6V, temperature coefficient of Vz is approximately −2.5 mV / ° C., temperature coefficient of Vbe is approximately −2 mV /
Since it is ℃, from the formula (6), I≈ (2.7−0.6) /R1=2.1/R1 (7) is obtained. Since the temperature coefficient of (Vz-Vbe) is -2.5-(-2) =-0.5 [mV / ° C] (8), the temperature coefficient of the current I is -0.5 [mV / ° C]. /2.1 [V] × 100 = −0.024 [% / ° C.] (9) That is, the temperature characteristic obtained by combining the temperature coefficient −0.088% / ° C. of the voltage corresponding to the optical phase shift 2π of the electro-optic crystal and the temperature coefficient + 0.064% / ° C. of the capacitance is approximately expressed by the temperature coefficient of the current I. I have canceled. In addition,
Since the temperature characteristics of the Zener voltage are slightly different depending on the current value flowing through the constant voltage diode, it is necessary to design in consideration of the current value.

【0050】このように、本実施例では鋸歯状波電圧に
適当な温度係数を持たせることにより温度変化があって
も光位相偏移2πに相当する電圧振幅値を常に維持する
ようにしている。
As described above, in the present embodiment, the sawtooth voltage has an appropriate temperature coefficient so that the voltage amplitude value corresponding to the optical phase shift 2π is always maintained even if the temperature changes. .

【0051】本実施例はこれにより温度依存性のない安
定な周波数シフターを得ることができ、これにより高精
度な速度検出装置を実現している。
In this embodiment, a stable frequency shifter having no temperature dependence can be obtained by this, and a highly accurate speed detecting device is realized.

【0052】本発明において鋸歯状波の電圧振幅に温度
特性を持たせる方法としては、上記実施例に限定される
ことなく、様々な方法が適用可能である。又使用する電
気光学結晶の特性に応じて温度特性も設定を変えるのが
良く、本発明では個々にそれに適した回路で行ってい
る。
In the present invention, as the method of giving the temperature characteristic to the voltage amplitude of the sawtooth wave, various methods are applicable without being limited to the above embodiment. Also, it is preferable to change the setting of the temperature characteristics according to the characteristics of the electro-optic crystal used, and in the present invention, the circuit suitable for each is used.

【0053】図8〜図11は本発明において鋸歯状波電
圧に温度特性を持たせるときの他の実施例の回路説明図
である。
FIGS. 8 to 11 are circuit explanatory diagrams of another embodiment when the sawtooth wave voltage has temperature characteristics in the present invention.

【0054】図8は実施例1と同様に定電圧ダイオード
D1とダイオードDaやトランジスタQ1の温度特性を
用いた例である。ダイオードの温度特性も約−2mV/
℃なのでこの使用個数によって温度特性を調整してい
る。
FIG. 8 shows an example in which the temperature characteristics of the constant voltage diode D1, the diode Da and the transistor Q1 are used as in the first embodiment. The temperature characteristic of the diode is about -2 mV /
Since the temperature is ° C, the temperature characteristics are adjusted depending on the number used.

【0055】図9は定電圧ダイオードD1の温度特性を
利用した回路であり、主に駆動用トランジスタQ1の温
度特性の影響が現れないようにしたものである。この回
路は定電圧ダイオードの温度特性のみを考慮して設計で
きるので応用しやすいという特長がある。
FIG. 9 is a circuit utilizing the temperature characteristics of the constant voltage diode D1 and is mainly designed to prevent the influence of the temperature characteristics of the driving transistor Q1 from appearing. This circuit has the feature that it is easy to apply because it can be designed considering only the temperature characteristics of the constant voltage diode.

【0056】図10はサーミスタRthを用いた回路例で
ある。図に対して逆の温度特性を持たせたい場合にはト
ランジスタQ1のエミッタ側にサーミスタを用いること
も考えられる。
FIG. 10 shows an example of a circuit using the thermistor R th . When it is desired to have a temperature characteristic opposite to that in the figure, it is possible to use a thermistor on the emitter side of the transistor Q1.

【0057】図11はより実用的な回路例である。この
例ではノイズを削減したり、定電流回路の出力インピー
ダンスを上げたり、トランジスタQ1のベース・コレク
タ間の容量の影響を除去したりする為の工夫が盛り込ま
れている。トランジスタQ1のベースと電源Vccとの
間にコンデンサC1やカスコード接続されたトランジス
タQ2が上記目的で採用されているが、何れも本発明の
主旨を逸脱するものではない。
FIG. 11 shows a more practical circuit example. In this example, measures are taken to reduce noise, increase the output impedance of the constant current circuit, and remove the influence of the capacitance between the base and collector of the transistor Q1. The capacitor C1 and the cascode-connected transistor Q2 between the base of the transistor Q1 and the power supply Vcc are adopted for the above purpose, but none of them depart from the gist of the present invention.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、電気光学
結晶の駆動手段の鋸歯状波電圧の振幅に適当な温度依存
性を持たせることによって電気光学結晶の温度特性をキ
ャンセルし、温度変化があっても光位相偏移2πに相当
する電圧振幅値を常に維持できるようにし、温度依存性
のない安定した周波数シフターを得ると共にこれを用い
て高精度な速度情報の検出が可能な光学式計測装置を達
成することができる。
As described above, according to the present invention, the temperature characteristic of the electro-optical crystal is canceled by making the amplitude of the saw-tooth wave voltage of the driving means of the electro-optical crystal have an appropriate temperature dependence. Even if there is a change, the voltage amplitude value corresponding to the optical phase shift 2π can always be maintained, a stable frequency shifter without temperature dependence can be obtained, and the optical frequency detection can be performed with high accuracy by using this. -Type measuring device can be achieved.

【0059】又、本発明によれば移動物体を照射する2
光束に周波数差を付与する周波数シフターを構成する電
気光学素子に印加する鋸歯状波電圧に温度依存性を持た
せることにより、温度変化に対して精度の安定した周波
数シフターを達成し、これを使用して2光束に適切な周
波数差を付与し、移動物体の速度が遅い場合であっても
変位情報を高精度に検出することができる周波数シフタ
ー及びそれを用いた光学式変位計測装置を達成すること
ができる。
Further, according to the present invention, the moving object is irradiated with 2
By using the sawtooth wave voltage applied to the electro-optical element that constitutes the frequency shifter that gives a frequency difference to the light flux with temperature dependence, we achieved a frequency shifter with stable accuracy against temperature changes, and use this A frequency shifter capable of accurately detecting displacement information even when the speed of a moving object is low, and an optical displacement measuring device using the frequency shifter are achieved. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の要部斜視図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の位相シフターの説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of the phase shifter of FIG.

【図3】鋸歯状波電圧と電気光学素子の位相偏移の説明
FIG. 3 is an explanatory diagram of a sawtooth voltage and a phase shift of an electro-optical element.

【図4】本発明の実施例1の駆動回路の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a drive circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】定電圧ダイオードの温度特性の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of temperature characteristics of a constant voltage diode.

【図6】位相偏移と印加電圧の温度特性の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of temperature characteristics of phase shift and applied voltage.

【図7】電気光学素子の電極間容量の温度特性の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of temperature characteristics of interelectrode capacitance of the electro-optical element.

【図8】周波数シフターに用いる定電流回路の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a constant current circuit used for a frequency shifter.

【図9】周波数シフターに用いる定電流回路の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a constant current circuit used for a frequency shifter.

【図10】周波数シフターに用いる定電流回路の説明図FIG. 10 is an explanatory diagram of a constant current circuit used for a frequency shifter.

【図11】周波数シフターに用いる定電流回路の説明図FIG. 11 is an explanatory diagram of a constant current circuit used for a frequency shifter.

【図12】鋸歯状波電圧と電気光学素子の位相偏移の説
明図
FIG. 12 is an explanatory diagram of a sawtooth voltage and a phase shift of an electro-optical element.

【図13】電気光学素子と鋸歯状波電圧で駆動させると
きのブロック図
FIG. 13 is a block diagram when driving with an electro-optical element and a sawtooth wave voltage.

【図14】図13における電圧波形の説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of voltage waveforms in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザーダイオード 2 コリメーターレンズ 3,5a,5b レーザー光束 4 ビームスプリッター 6a,6b ミラー 7 被測定物体 8 集光レンズ 9 受光素子 10a,10b 電気光学結晶 21 定電流回路 22 発振回路 23 パルス発生回路 24 スイッチ素子 25 電気光学結晶 1 Laser Diode 2 Collimator Lens 3, 5a, 5b Laser Beam 4 Beam Splitter 6a, 6b Mirror 7 Object to be Measured 8 Condensing Lens 9 Light-Receiving Element 10a, 10b Electro-Optical Crystal 21 Constant Current Circuit 22 Oscillation Circuit 23 Pulse Generation Circuit 24 Switch element 25 Electro-optic crystal

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電圧によって屈折率が変化する電気光学
素子と、該電気光学素子に形成した電極を介して該電気
光学素子に鋸歯状波電圧を印加する電源手段とを有し、
該電源手段からの鋸歯状波電圧によって該電気光学素子
を透過する光束に周波数変調を与える周波数シフターに
おいて、該鋸歯状波電圧に所定の温度依存性を持たせて
いることを特徴とする周波数シフター。
1. An electro-optical element whose refractive index changes according to a voltage, and a power supply means for applying a sawtooth wave voltage to the electro-optical element via an electrode formed on the electro-optical element,
In a frequency shifter that frequency-modulates a light beam passing through the electro-optical element by a sawtooth wave voltage from the power supply means, the sawtooth wave voltage has a predetermined temperature dependence. .
【請求項2】 前記鋸歯状波電圧は電気光学素子を定電
流回路でチャージして印加電圧を上昇させた後、瞬時に
ディスチャージすることを所定の周期で繰り返すことに
よって得ていることを特徴とする請求項1の周波数シフ
ター。
2. The sawtooth voltage is obtained by charging an electro-optical element with a constant current circuit to increase an applied voltage and then instantaneously discharging the same at a predetermined cycle. The frequency shifter according to claim 1.
【請求項3】 前記定電流回路から流出する定電流の温
度特性が前記電気光学素子を透過させる光束の位相偏移
が2πn(nは整数)となる電気光学素子の駆動電圧E
の温度特性と、前記電気光学素子の電極間容量Cの温度
特性とを合成した温度特性を打ち消すように設定したも
のであることを特徴とする請求項2の周波数シフター。
3. The drive voltage E of the electro-optical element, wherein the temperature characteristic of the constant current flowing out from the constant-current circuit is such that the phase shift of the light beam passing through the electro-optical element is 2πn (n is an integer).
3. The frequency shifter according to claim 2, wherein the temperature characteristic obtained by combining the temperature characteristic of 1) and the temperature characteristic of the interelectrode capacitance C of the electro-optical element is set to cancel.
【請求項4】 光源からの光束を光分割部材により2つ
の光束に分割し、該2つの光束間に鋸歯状波電圧を印加
することにより屈折率が変化する電気光学素子と該電気
光学素子に鋸歯状波電圧を印加する電源手段、そして該
電源手段からの鋸歯状波電圧の振幅に温度依存性を持た
せる温度特性付加手段とを有する周波数シフターを利用
して周波数差を付与し、該周波数差を付与した2光束を
移動物体に入射させ、該移動物体でドップラーシフトを
受けた散乱光を検出手段で検出することにより該移動物
体の変位情報を検出することを特徴とする光学式変位計
測装置。
4. An electro-optical element which changes a refractive index by dividing a light beam from a light source into two light beams by a light dividing member and applying a sawtooth wave voltage between the two light beams, and an electro-optical element. A frequency difference is imparted by using a frequency shifter having a power supply means for applying a sawtooth wave voltage and a temperature characteristic adding means for making the amplitude of the sawtooth wave voltage from the power supply means temperature dependent, Optical displacement measurement characterized in that the displacement information of the moving object is detected by making two light beams with a difference incident on the moving object, and detecting scattered light that has undergone Doppler shift by the moving object by a detection means. apparatus.
【請求項5】 前記鋸歯状波電圧は電気光学素子を定電
流回路でチャージして印加電圧を上昇させた後、瞬時に
ディスチャージすることを所定の周期で繰り返すことに
よって得ていることを特徴とする請求項4の光学式変位
計測装置。
5. The sawtooth wave voltage is obtained by charging an electro-optical element with a constant current circuit to increase an applied voltage and then instantaneously discharging the same at a predetermined cycle. The optical displacement measuring device according to claim 4.
【請求項6】 前記定電流回路から流出する定電流の温
度特性が前記電気光学素子を透過させる光束の位相偏移
が2πn(nは整数)となる電気光学素子の駆動電圧E
の温度特性と、前記電気光学素子の電極間容量Cの温度
特性とを合成した温度特性を打ち消すように設定したも
のであることを特徴とする請求項5の光学式変位計測装
置。
6. The drive voltage E of the electro-optical element in which the temperature characteristic of the constant current flowing out from the constant current circuit is 2πn (n is an integer) for the phase shift of the light beam passing through the electro-optical element.
6. The optical displacement measuring device according to claim 5, wherein the temperature characteristics obtained by combining the temperature characteristics of 1. and the temperature characteristics of the interelectrode capacitance C of the electro-optical element are set so as to be canceled.
【請求項7】 光源からの光束を光分割部材により2つ
の光束に分割し、該2つの光束のうち少なくとも1つの
光束を電源手段からの鋸歯状波電圧の印加により屈折率
が変化する電気光学素子を介して、該2つの光束間に周
波数差を付与する際、温度特性付加手段により該鋸歯状
波電圧の振幅に温度依存性を持たせており、該周波数差
を付与した2光束を移動物体に入射させ、該移動物体で
ドップラーシフトを受けた散乱光を検出手段で検出する
ことにより該移動物体の変位情報を検出することを特徴
とする光学式変位計測装置。
7. An electro-optic device in which a light beam from a light source is split into two light beams by a light splitting member, and at least one of the two light beams changes its refractive index by applying a sawtooth wave voltage from a power supply means. When a frequency difference is applied between the two light beams via an element, the amplitude of the sawtooth wave voltage is made temperature dependent by the temperature characteristic adding means, and the two light beams having the frequency difference are moved. An optical displacement measuring device characterized in that displacement information of the moving object is detected by detecting scattered light which is incident on the object and which has undergone Doppler shift by the moving object, by means of detection means.
【請求項8】 光源からの光束を光分割部材により2つ
の光束に分割し、該2つの光束を各々、別個に設けた電
源手段からの印加電圧により屈折率が変化する電気光学
素子を介して、該2つの光束間に周波数差を付与する
際、少なくとも一方の電気光学素子には温度特性付加手
段により振幅に温度依存性を有した鋸歯状波電圧を印加
しており、該周波数差を付与した2光束を移動物体に入
射させ、該移動物体でドップラーシフトを受けた散乱光
を検出手段で検出することにより該移動物体の変位情報
を検出することを特徴とする光学式変位計測装置。
8. A light beam from a light source is split into two light beams by a light splitting member, and each of the two light beams is passed through an electro-optical element whose refractive index is changed by an applied voltage from separately provided power source means. When a frequency difference is applied between the two light beams, a sawtooth wave voltage having an amplitude temperature dependency is applied to at least one of the electro-optical elements by a temperature characteristic adding means, and the frequency difference is applied. An optical displacement measuring device characterized in that the displacement information of the moving object is detected by causing the two light fluxes to enter the moving object and detecting the scattered light subjected to the Doppler shift by the moving object by the detecting means.
【請求項9】 前記鋸歯状波電圧は電気光学素子を定電
流回路でチャージして印加電圧を上昇させた後、瞬時に
ディスチャージすることを所定の周期で繰り返すことに
よって得ていることを特徴とする請求項7又は8の光学
式変位計測装置。
9. The sawtooth wave voltage is obtained by charging an electro-optical element by a constant current circuit to increase an applied voltage and then instantaneously discharging the same at a predetermined cycle. The optical displacement measuring device according to claim 7 or 8.
【請求項10】 前記定電流回路から流出する定電流の
温度特性が前記電気光学素子を透過させる光束の位相偏
移が2πn(nは整数)となる電気光学素子の駆動電圧
Eの温度特性と、前記電気光学素子の電極間容量Cの温
度特性とを合成した温度特性を打ち消すように設定した
ものであることを特徴とする請求項9の光学式変位計測
装置。
10. A temperature characteristic of a drive voltage E of an electro-optical element, wherein a temperature characteristic of a constant current flowing out from the constant current circuit is a phase shift of 2πn (n is an integer) of a light beam passing through the electro-optical element. 10. The optical displacement measuring device according to claim 9, wherein the temperature characteristic obtained by combining the temperature characteristic of the interelectrode capacitance C of the electro-optical element is set to be canceled.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013528834A (en) * 2010-06-03 2013-07-11 ドイツ連邦共和国 Method and optical frequency synthesizer for forming a phase coherent light field having a presettable frequency value
WO2016043036A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-24 三菱電機株式会社 Optical frequency control device

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