JPS62228185A - Measuring device - Google Patents

Measuring device

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JPS62228185A
JPS62228185A JP95987A JP95987A JPS62228185A JP S62228185 A JPS62228185 A JP S62228185A JP 95987 A JP95987 A JP 95987A JP 95987 A JP95987 A JP 95987A JP S62228185 A JPS62228185 A JP S62228185A
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JP
Japan
Prior art keywords
modulation
phase shift
crystal
resonator
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP95987A
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Japanese (ja)
Inventor
キース・ディビィ・フルーム
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Rank Taylor Hobson Ltd
Original Assignee
Rank Taylor Hobson Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は測定装置および放射線のビームの偏光変調を
用いる測定方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a measuring device and a measuring method using polarization modulation of a beam of radiation.

特に、この発明の第1および第3の局面は、ビームが実
質的に同じ経路に沿って戻ってくることができるように
偏光された放射線のビームを投射するための手段と、ビ
ームの放射された部分と戻ってきた部分の偏光を変調す
るための手段と、さらに変調後ビームの戻ってきた部分
を検出するための手段とを含む、測定装置に関するもの
である。
In particular, the first and third aspects of the invention provide means for projecting a beam of radiation polarized such that the beam can return along substantially the same path; The present invention relates to a measuring device comprising means for modulating the polarization of the returned and returned portions of the modulated beam and further means for detecting the returned portion of the modulated beam.

さらに、この発明の第2および第4の局面は、偏光され
た放射線のビームを投射する段階と、実質的に同じ経路
に沿って偏光されたビームを戻す段階と、ビームの投射
された部分と戻ってきた部分との偏光を変調する段階と
、さらに変調後ビームの戻ってきた部分を検出する段階
とを含む、対応する測定方法に関するものである。
Additionally, second and fourth aspects of the invention provide the steps of projecting a beam of polarized radiation, returning the polarized beam along substantially the same path, and redirecting the projected portion of the beam. The present invention relates to a corresponding measurement method comprising the steps of modulating the polarization with the returned part and further detecting the returned part of the beam after modulation.

そのような装置および方法は英国特許番号節GB  1
172668号から公知である。その明細書で説明され
た装置では、ビームは第1の偏光フィルタによって偏光
され、そして次に少なくとも1個の少なくとも1つの電
気光学結晶によって変調される。ビームの戻ってきた部
分は、第1の結晶のそれらに対して垂直に配向されたX
およびy軸を有する結晶構造を有するような少なくとも
1つのさらに別の結晶によって変調され、次に第1のフ
ィルタのそれと交差する偏光方向を有する第2の偏光フ
ィルタによってフィルタリングされる。
Such apparatus and method are covered by British Patent No. Section GB 1
It is known from No. 172668. In the device described therein, the beam is polarized by a first polarizing filter and then modulated by at least one electro-optic crystal. The returning portions of the beam are oriented perpendicularly to those of the first crystal.
and a y-axis, and then filtered by a second polarizing filter having a polarization direction that intersects that of the first filter.

一致した結晶を正しく配向させ、偏光フィルタを正しく
配向させ、そして結晶のいかなる浮遊の偏光効果または
自然の複屈折がないと、いかなる放射線も第1の結晶か
ら第2の結晶への光の経路に沿った距離が変調波長の整
数であるとき、第2の偏光フィルタを通過しないであろ
うことが認められる。しかしながら、完全に機能を果た
す装置を設定することは不可能ではないにしても困難で
ある。
With the matched crystals oriented correctly, the polarizing filters oriented correctly, and the absence of any stray polarization effects or natural birefringence of the crystals, any radiation will be in the path of light from the first crystal to the second crystal. It is recognized that when the distance along is an integer number of modulation wavelengths, it will not pass through the second polarizing filter. However, it is difficult, if not impossible, to set up a fully functional device.

この発明の第1の局面に従えば、装置は零変調でビーム
の投射された部分および戻ってきた部分の偏光の方向が
交差するようにビーム内に位相ずれを導入するための手
段を特徴とする。
According to a first aspect of the invention, the apparatus is characterized by means for introducing a phase shift into the beam such that at zero modulation the directions of polarization of the projected and returned parts of the beam intersect. do.

この発明の第2の局面に従えば、その方法は零変調でビ
ームの投射された部分および戻ってきた部分の偏光の方
向が交差するようにビーム内に位相ずれを導入する段階
を特徴とする。
According to a second aspect of the invention, the method is characterized by the step of introducing a phase shift in the beam such that the directions of polarization of the projected and returned parts of the beam intersect at zero modulation. .

そのような位相ずれを導入することによって、ビームの
投射された部分と戻ってきた部分の両方の偏光を変調す
るために単一の変調手段を用いることが可能である。こ
うして、一致した1対の結晶を用いる必要もなくまた2
つの結晶の正しい相対的な配向を確実にする必要もない
By introducing such a phase shift, it is possible to use a single modulation means to modulate the polarization of both the projected and returned parts of the beam. In this way, there is no need to use a matched pair of crystals and two
There is also no need to ensure correct relative orientation of the two crystals.

偏光フィルタリング手段がビームの投射された部分を偏
光するために用いられる場合、同じ偏光フィルタ手段が
ビームの戻ってきた部分をフィルタリングするために用
いられ得るということがそのようなずれを導入するさら
に別の利点である。
If polarization filtering means are used to polarize the projected portion of the beam, it is further noted that the same polarization filtering means can be used to filter the returned portion of the beam, introducing such a shift. This is an advantage.

こうして、2つのフィルタの必要性が省かれ、またその
ようなフィルタの2つの正しい相対的な配向を確実にす
る必要もまた除かれる。
Thus, the need for two filters is eliminated, and so is the need to ensure the correct relative orientation of two such filters.

好ましくは、位相ずれ手段は外に出ていくビーム部分で
の相対的な位相ずれを引き起こし、かつ戻ってきたビー
ム部分でのさらに別の位相ずれも引き起こすように配置
された要素を含む。変調手段の自然の複屈折がほとんど
なく、そしていかなる他の浮遊偏光効果もわずかな場合
、位相ずれ要素によって生み出された位相ずれは好まし
くはビームの各部分で一般的に波長の4分の1の相対的
な遅延を引き起こすように配置される。しかしながら、
意義深い相対的遅延が変調手段の自然の複屈折によって
、または装置の他の要素によって引き起こされる場合、
位相ずれ要素によって生み出される全体の位相ずれは、
好ましくは装置の残りのものによって引き起こされる波
長の半分の合計相対的遅延を引き起こすように配置され
る。便宜上、位相ずれ要素は平行四辺形であってもよく
、これは白色光が放射線として用いられるとき満足のい
く効果を生み出すであろう。レーザ光が用いられる場合
、位相ずれ要素は便宜上遅延プレートであってもよい。
Preferably, the phase shifting means includes elements arranged to cause a relative phase shift in the outgoing beam part and also a further phase shift in the returning beam part. If there is little natural birefringence in the modulation means and any other stray polarization effects are negligible, the phase shift created by the phase shift element will preferably be typically one quarter of a wavelength in each part of the beam. arranged to cause relative delay. however,
If a significant relative delay is caused by the natural birefringence of the modulating means or by other elements of the device,
The overall phase shift created by the phase shift element is
It is preferably arranged to cause a total relative delay of half a wavelength caused by the rest of the device. Conveniently, the phase shift element may be a parallelogram, which will produce a satisfactory effect when white light is used as radiation. If laser light is used, the phase shift element may conveniently be a retardation plate.

好ましくは、位相ずれ要素によって引き起こされる位相
ずれの程度は調整可能である。平行四辺形が位相ずれ要
素として用いられる場合、調整手段はビームに関連した
動きのために平行四辺形を装設するための手段を含んで
もよい。
Preferably, the degree of phase shift caused by the phase shift element is adjustable. If a parallelogram is used as the phase shift element, the adjustment means may include means for mounting the parallelogram for beam-related movement.

位相ずれ要素は投射されたビーム部分の方向に対して変
調手段の前に配置されてもよい。この装置は、変調手段
がリン酸二水素カリウムまたはニオブ酸リチウムまたは
タンタル酸リチウムのような線形またはポッケルス(P
ockels )電気光学効果を表わすたとえば3mま
たは4bar2m型の2が結晶によって提供されるとき
好ましい。そのような装置の特に有利な効果は、結晶に
入る投射されたビーム部分が一般的に円形に偏光され、
そしてのため偏光の方向を結晶の構造と整列させること
が不必要である。2カツト結晶は放射線が結晶の2軸に
沿って向けられることを意味する。その代わりに、位相
ずれ手段は投射されたビーム部分の方向に対して変調手
段の後に配置されてもよい。これは、変調手段がたとえ
ばタンタル酸リチウムのXまたはyカット結晶によって
提供されるとき好ましい。しかしながら、この装置はま
た、以前に述べられた2カツト結晶、特にリン酸二水素
カリウムとともに用いられてもよい。
The phase shift element may be arranged before the modulation means with respect to the direction of the projected beam portion. The device is characterized in that the modulating means is linear or Pockels (Pockels) such as potassium dihydrogen phosphate or lithium niobate or lithium tantalate.
ockels) exhibiting an electro-optical effect, for example of the 3m or 4bar2m type, is preferably provided by the crystal. A particularly advantageous effect of such a device is that the projected beam portion that enters the crystal is generally circularly polarized,
And because of this, it is unnecessary to align the direction of polarization with the structure of the crystal. A two-cut crystal means that the radiation is directed along two axes of the crystal. Alternatively, the phase shift means may be arranged after the modulation means with respect to the direction of the projected beam portion. This is preferred when the modulation means are provided by an X- or Y-cut crystal of lithium tantalate, for example. However, this device may also be used with the previously mentioned two-cut crystals, especially potassium dihydrogen phosphate.

装置は戻りのビーム部分を与えるために投射されたビー
ム部分を反映するための反射器手段を含んでもよく、そ
してこの場合位相ずれ手段および反射器手段はともに装
置を形成してもよい。
The device may include reflector means for reflecting the projected beam portion to provide a return beam portion, and in this case the phase shifting means and the reflector means may together form the device.

この発明の第3の局面に従えば、装置はビーム内に調整
可能な変調されていない相対的位相ずれを導入するため
の位相ずれ手段を特徴とする。この発明の第4の局面に
従った対応する測定方法は、ビームに調整可能な変調さ
れていない相対的位相ずれを導入する段階を特徴とする
。こうして、システムの変調手段または他の光学要素に
よって引き起こされるいかなる不所望な偏光効果に対す
る補償がなされ得る。
According to a third aspect of the invention, the device features phase shift means for introducing an adjustable unmodulated relative phase shift in the beam. A corresponding measurement method according to a fourth aspect of the invention is characterized by introducing an adjustable unmodulated relative phase shift into the beam. In this way, compensation can be made for any undesired polarization effects caused by the modulation means or other optical elements of the system.

位相ずれ手段は平行四辺形と、平行四辺形の平面に垂直
な軸を中心にして平行四辺形を調整するための手段を含
んでもよく、そのため平行四辺形によって与えられる位
相ずれを調整する。平行四辺形と変調手段との主要軸を
正しく配向させるために、平行四辺形の平面内に少なく
とも1つの線軸を中心に平行四辺形の傾きを調整するた
めの手段もまた設けられてもよい。その代わりに、特に
放射線がレーザ光である場合か、または付加的にそうで
ある場合、位相ずれ手段は遅延プレートと、提供される
位相ずれを調整するために、プレートの平面に垂直な軸
を中心にプレートを調整するための手段を含んでもよい
The phase shift means may include a parallelogram and means for adjusting the parallelogram about an axis perpendicular to the plane of the parallelogram, thus adjusting the phase shift imparted by the parallelogram. Means may also be provided for adjusting the inclination of the parallelogram about at least one linear axis in the plane of the parallelogram in order to correctly orient the main axes of the parallelogram and the modulation means. Alternatively, in particular if the radiation is laser light, or additionally, the phase shift means are arranged with a retardation plate and an axis perpendicular to the plane of the plate in order to adjust the phase shift provided. It may also include means for centering the plate.

この発明の第5の局面は、ビームが装置に戻ってくるこ
とができるように放射線のビームを投射するための手段
と、ビームによって進行される経路の長さを変化させる
ための手段と、ビームによって進行する経路の長さとと
もに変化するビームの戻ってきた部分の特性を検出する
ための手段と、さらに経路の長さに対して検出された特
性の変化率が実質的に零であるときを検出するための手
段とを含むnノ定装置に関する。
A fifth aspect of the invention provides means for projecting a beam of radiation such that the beam can return to the apparatus, means for varying the length of the path traveled by the beam, and means for detecting a property of the returned portion of the beam that varies with the length of the path traveled by, and further when the rate of change of the detected property with respect to the length of the path is substantially zero; and means for detecting.

さらに、この発明の第6の局面は対応する測定方法に関
する。
Furthermore, a sixth aspect of the invention relates to a corresponding measurement method.

そのような装置または方法はまた、英国特許明細書番号
節GB  1172668号から公知である。その明細
書に説明された装置では、偏光フィルタを通過する光の
強度が検出され、そして検出された強度が零のときを決
定する段階がとられる。
Such a device or method is also known from British Patent Specification No. GB 1172668. In the apparatus described therein, the intensity of the light passing through the polarizing filter is detected and steps are taken to determine when the detected intensity is zero.

この発明の第5および第6の局面は、零がそれで検出さ
れ得る正確さを増すことに関する。この発明の第5の局
面は、ビーム内に交互の変形を導入するための手段が設
けられ、そして決定手段が検出された特性が実質的に交
互の変形と等しいときを検出するための手段を含むこと
を特徴とする。
Fifth and sixth aspects of the invention relate to increasing the accuracy with which zeros can be detected. A fifth aspect of the invention provides means for introducing alternating deformations into the beam, and means for detecting when the detected characteristic is substantially equal to the alternating deformations. It is characterized by containing.

こうして、単に零を検出するよりもむしろより素晴らし
い精度を達成するために、零のいずれの側に対する強度
も等しいときが決定され得る。
Thus, it can be determined when the intensities on either side of a zero are equal to achieve greater accuracy than simply detecting a zero.

この発明の第6の局面に従った測定方法は、ビーム内に
交互の変形を導入し、検出された特性が実質的に交互の
変形と等しいときを決定することによって変化の零の率
を決定する対応する段階を特徴とする。
A measurement method according to a sixth aspect of the invention introduces alternating deformations in the beam and determines the zero rate of change by determining when the detected property is substantially equal to the alternating deformations. characterized by corresponding stages.

交互の変形は、ビームによって進行される経路の長さを
交替することによって、たとえばビームの経路に配置さ
れる要素を振動させることによって与えられてもよい。
Alternating deformations may be provided by alternating the length of the path traveled by the beam, for example by vibrating elements arranged in the path of the beam.

さらにまたはその代わりに、経路に沿って進行するため
ビームに要する時間は、たとえばビームの速度を減じる
要素を交互にビーム経路に配置しかつそこから除去する
ことによって交替されてもよい。さらにまたはその代わ
りに、ビームの特性を交互に変化させてもよい。たとえ
ば、ビームが変調される場合、交互にする手段は変調周
波数を交替するように動作可能であってもよい。
Additionally or alternatively, the time taken by the beam to travel along the path may be altered, for example, by alternately placing and removing elements in the beam path that reduce the speed of the beam. Additionally or alternatively, the characteristics of the beam may be alternately varied. For example, if the beam is modulated, the alternating means may be operable to alternate the modulation frequency.

この発明の第7の局面は、構造の第1の部分から構造の
第2の部分に放射線のビームを投射する段階と、基準波
長に関して規定される変調波長でビームを変調する段階
と、ビームが構造の第2の部分に到達した後にそれを検
出する段階と、さらに検出段階の結果を用いて第1の部
分と第2の部分の間の距離を決定する段階とを含む測定
方法に関し、この発明の第7の局面の方法は、その構造
と実質的に等しい熱膨張率を有する手段によって基準波
長を規定する段階と、さらに波長規定手段の温度を構造
と実質的に等しくなるように調整する段階とを特徴とす
る。
A seventh aspect of the invention includes the steps of: projecting a beam of radiation from a first portion of the structure to a second portion of the structure; modulating the beam at a modulation wavelength defined with respect to a reference wavelength; Relating to a measurement method comprising the steps of: detecting a second portion of a structure after reaching it; and further determining a distance between the first portion and the second portion using the results of the detection step. The method of the seventh aspect of the invention includes the steps of defining a reference wavelength by means having a coefficient of thermal expansion substantially equal to the structure, and further adjusting the temperature of the wavelength defining means to be substantially equal to the structure. It is characterized by stages.

こうして、波長規定手段は、基準温度で較正され得、そ
して方法は基準温度で構造の寸法を提供するために自己
修正するであろう。
Thus, the wavelength defining means can be calibrated at a reference temperature and the method will self-correct to provide the dimensions of the structure at the reference temperature.

この発明の特定の実施例は添付の図面に関連した具体例
によって説明されるであろう。
Particular embodiments of the invention will be described by way of example in conjunction with the accompanying drawings.

まず、この発明の実施例の光学装置の構成について述べ
る。第1図を参照して、この装置は主装置8および遠隔
反射器46を含む。主装置f8では、クセノンフラッシ
ュ管12が白色光の高輝度パルスを発生する。この光は
凸レンズ14によりコリメートされかつその後鏡16に
より面偏光器18を通りかつ変調空洞共振器22に図示
のとおり設けられるポッケルス結晶20に反射される。
First, the configuration of an optical device according to an embodiment of the present invention will be described. Referring to FIG. 1, the apparatus includes a main unit 8 and a remote reflector 46. In the main device f8, a xenon flash tube 12 generates high intensity pulses of white light. This light is collimated by a convex lens 14 and then reflected by a mirror 16 through a plane polarizer 18 and onto a Pockels crystal 20, which is provided in a modulation cavity 22 as shown.

結晶20は傾斜調節のため共振器に設けてもよくかつ共
振器はその長軸を中心に回転自在に調節できるようにし
て、結晶構造の軸線を装置のそれ以外のものと整列する
ようにしてもよい。光は結晶22から出て内部反射(ポ
ロ)  (Forro )プリズム26に入り、かつそ
の後ばね30に設けられかつ電磁石32により駆動され
る第2のポロプリズム28に至る。プリズム28からの
光は、短焦点負性レンズ34に入り、この負性レンズは
伝導対物レンズ36に光を充満させるように働く。対物
レンズ36からの光はガラスの全内部反射(T I R
)平行四辺形38に入る。平行四辺形38から出る伝導
の光は、固定ポロプリズム40と可動スケール44に設
けられるポロプリズム42とからなる可変長光経路(V
LP)を横切る。作動メモリ44の運動は図示のバーニ
ヤにより、または従来のまたはディジタルマイクロメー
タにより、測定することができる。光は主装置8を出て
、遠隔目標反射器46に入る。反射器46は、凸レンズ
の焦点に置かれる全面に銀を施した凹面反射器を採用す
る、反射器の半径がこの凸レンズの焦点に等しい、「猫
目」型のものが好ましい。主装置8および反射器46は
、それぞれ、相補的な基準表面68および70を有する
。反射器46から、光はこのシステムを通りその元の経
路に沿って戻り、かつ反射器16の穴を貫き通過する。
The crystal 20 may be mounted in a resonator for tilt adjustment, and the resonator may be rotatably adjusted about its long axis to align the axis of the crystal structure with the rest of the device. Good too. Light exits the crystal 22 and enters an internally reflecting (Forro) prism 26 and then a second Porro prism 28 mounted on a spring 30 and driven by an electromagnet 32. Light from prism 28 enters short focus negative lens 34, which serves to fill the conductive objective lens 36 with light. The light from the objective lens 36 undergoes total internal reflection (TIR) of the glass.
) enters parallelogram 38. The transmitted light emitted from the parallelogram 38 passes through a variable length optical path (V
LP). Movement of the working memory 44 can be measured by the illustrated vernier or by a conventional or digital micrometer. Light exits the main device 8 and enters the remote target reflector 46. The reflector 46 is preferably of the "cat's eye" type, employing a fully silvered concave reflector placed at the focal point of a convex lens, the radius of the reflector being equal to the focal point of the convex lens. Main device 8 and reflector 46 have complementary reference surfaces 68 and 70, respectively. From reflector 46, the light returns through the system along its original path and passes through the hole in reflector 16.

この光は次にレンズ49によりピンホールストップ48
に焦点を結び、日光の漏洩を最少にし、かつ好ましくは
光増倍器であるところの光検出器50に入る。
This light is then passed through a lens 49 to a pinhole stop 48.
enters a photodetector 50, which focuses on the light, minimizes sunlight leakage, and is preferably a light multiplier.

第1図で、直角でのビームの偏向のすべてが紙面に便宜
上手されている。実際には、不所望の相対的位相ずれの
導入を避けるため、1つの面での各偏向は直角面での対
応の偏向により補償しなければならないが、この標準は
満たすことが困難ではない。
In FIG. 1, all of the beam deflections at right angles have been plotted for convenience on the paper. In practice, each deflection in one plane must be compensated by a corresponding deflection in the orthogonal plane to avoid introducing undesired relative phase shifts, but this standard is not difficult to meet.

この装置の光学的性能について述べる。光学的構成要素
により導入されるどのような浮遊の偏光もなく、結晶2
0のどのような自然の複屈折もなく、かつ結晶について
たとえば90度の変調深さを有する、完全な装置の場合
におけるビームの偏光は、次に述べるとおりである。フ
ラッシュ管12を出る光は偏光されていないが、偏光器
18を通過した後、それは面偏光される。結晶2oはビ
ーム内に位相遅れを導入するが、それは90度の変調深
さMが与えられる場合+90度と一90度の間で時間と
ともに正弦波状に変化する。このようにして、ビームは
楕円変調された面偏光の光であり、変調限度は逆向きの
円偏光光である。平行四辺形38はrxJ成分に対しビ
ームの「y」成分に90度の位相遅れを導入し、かつし
たがって結果として得られる遅れは0度と一180度の
間で時間とともに正弦波状に変化する。したがって、ビ
ームは楕円偏光変調の、円偏光の光であり、変調の限界
は交差方向を有する面偏光光である。遠隔反射器46に
より反射して、180度の位相送れがrxJ成分および
「y」成分の双方に導入され得るが、それは2つの成分
の間に相対的な位相変化を生じるものではない。ビーム
が平行四辺形38を通って戻るとき、さらに90度の位
相遅れが導入され、そのため伝導されるビームは楕円偏
光変調の面偏光の光であるが、面偏光の方向は結晶20
と平行四辺形38の間で出ていくビームの偏光方向に対
し直角をなすことに注目される。結晶20はX方向およ
びy方向の間の入射ビームでの位相遅れ64に対し、+
90度および一90度の間で時間とともに正弦波状に変
化するさらに他の位相遅れを追加する。この位相遅れは
出ていくビームに導入される位相遅れと同位相である。
The optical performance of this device will be described below. Without any stray polarization introduced by optical components, the crystal 2
The polarization of the beam in the case of the complete device without any natural birefringence of 0 and with a modulation depth of, say, 90 degrees for the crystal is as follows. The light exiting flash tube 12 is unpolarized, but after passing through polarizer 18 it becomes plane polarized. The crystal 2o introduces a phase delay in the beam, which varies sinusoidally with time between +90 degrees and -90 degrees given a modulation depth M of 90 degrees. In this way, the beam is elliptically modulated plane polarized light and the modulation limit is oppositely circularly polarized light. Parallelogram 38 introduces a 90 degree phase delay in the "y" component of the beam relative to the rxJ components, and the resulting delay therefore varies sinusoidally with time between 0 degrees and 1180 degrees. Therefore, the beam is elliptically modulated, circularly polarized light, and the modulation limit is plane polarized light with cross directions. Upon reflection by remote reflector 46, a 180 degree phase shift may be introduced in both the rxJ and "y" components, but it does not result in a relative phase change between the two components. When the beam returns through the parallelogram 38, an additional 90 degree phase delay is introduced so that the transmitted beam is elliptically modulated plane polarized light, but the direction of the plane polarization is towards the crystal 20.
and parallelogram 38 at right angles to the polarization direction of the exiting beam. The crystal 20 has a +
Add yet another phase delay that varies sinusoidally with time between 90 degrees and 190 degrees. This phase lag is in phase with the phase lag introduced into the outgoing beam.

しかしながら、これら2つの位相遅れの位相関係は結晶
20から遠隔反射器46に至りかつ結晶に戻ってビーム
が進行する距離に依存する。これら2つの位相遅れの適
当な位相関係においてこれら位相遅れの合計は一定であ
りかつ面偏光の光を生じ、その方向は偏光器18のそれ
と交差することに注目される。したがって、いずれの光
も偏光器を通過せずかつ光検出器50で零が検出される
However, the phase relationship of these two phase lags depends on the distance traveled by the beam from crystal 20 to remote reflector 46 and back to the crystal. It is noted that with the proper phase relationship of these two phase lags, the sum of these phase lags is constant and produces plane polarized light, the direction of which intersects that of polarizer 18. Therefore, none of the light passes through the polarizer and zero is detected by the photodetector 50.

結晶20から反射器40に至りかつ再び戻る光の進行の
ときに要する時間Tは次のとおりである。
The time T required for the light to travel from the crystal 20 to the reflector 40 and back again is as follows.

T−2d/c ここにdは結晶から反射器に至る光学的経路に沿う距離
でありかつCは光の速度である。適当な位相関係は、結
晶に入る戻りのビームの位相遅れと結晶により生じる位
相遅れとの間で、次の関係のとき、得られる。
T-2d/c where d is the distance along the optical path from the crystal to the reflector and C is the speed of light. A suitable phase relationship is obtained when the relationship between the phase lag of the returning beam entering the crystal and the phase lag caused by the crystal is:

T−2d / c −(n + O−5) 1 / C
;またはT−2d/c−n 1/c これらは結晶の形式と結晶が用いられる方法に依存し、
ここに1は変調波長でありかつnは結晶からのかつ再び
戻る経路における完全波長の数である。したがって、距
離dは次式で与えられる。
T-2d/c −(n + O-5) 1/C
or T-2d/c-n 1/c These depend on the crystal form and the method in which the crystal is used;
where 1 is the modulation wavelength and n is the number of complete wavelengths on the path from the crystal and back again. Therefore, the distance d is given by the following equation.

d −(0,5n+0. 25) 1 ;またはd−0
,5nl したがって、この距離が半波長の整数プラス4分の1波
長であるか、または、結晶により、半波長の整数である
とき、光検出器50に零が得られる。
d - (0,5n+0.25) 1; or d-0
, 5nl Therefore, when this distance is an integer number of half wavelengths plus a quarter wavelength, or, depending on the crystal, an integer number of half wavelengths, a zero is obtained at photodetector 50.

第1図の配置の重要な特徴は、零変調でかつdが適当な
値において、結晶に入る投射ビームのおよび結晶を出て
いく戻りビームの偏光方向は交差していることである。
An important feature of the arrangement of FIG. 1 is that at zero modulation and for appropriate values of d, the polarization directions of the incident beam entering the crystal and of the return beam leaving the crystal are crossed.

したがって、1個の結晶20と1個の偏光器18を用い
ることができる。
Therefore, one crystal 20 and one polarizer 18 can be used.

第1図の配置のもう1つの重要な特徴は、浮遊偏光効果
に対しその補償を容易に行なうことができることである
。もし結晶20が零変調でビームのrxJ成分に対しr
yJ成分に遅れを生じる自然の複屈折を有するならば、
結晶を通るビームの2回の通過のため、この遅れの量の
2倍が、装置のそれ以外のものによってもたらされる遅
れに対して付加される。したがって、ビームが結晶から
かつ再び戻り進行する半波長の数が整数であるとき(結
晶により、プラス4分の1波長)(つまり、完全な装置
で零が生じる場合)、結晶20から出る戻りビームは楕
円偏光され、180度のrxJ成分およびryJ成分(
または半波長)の間の遅れ(または遅延)プラス結晶の
自然複屈折により導入される遅れ(または遅延)の2倍
を有する。
Another important feature of the arrangement of FIG. 1 is that it can easily compensate for stray polarization effects. If the crystal 20 has zero modulation and r
If it has natural birefringence that causes a delay in the yJ component,
Because of the two passes of the beam through the crystal, twice this amount of delay is added to the delay introduced by the rest of the device. Therefore, when the number of half-wavelengths that the beam travels from the crystal and back again is an integer number (plus a quarter wavelength due to the crystal) (i.e., if a perfect device produces a zero), the return beam leaving the crystal 20 is elliptically polarized and has a 180 degree rxJ component and ryJ component (
or half a wavelength) plus twice the retardation (or retardation) introduced by the natural birefringence of the crystal.

したがって、ビームは偏光器の方向と交差した面偏光の
光ではなく、かつ完全な零は観測されない。
Therefore, the beam is not plane-polarized light that intersects the direction of the polarizer, and perfect zero is not observed.

しかしながら、平行四辺形38を通る各通過でのX成分
とX成分の間の90度の遅れをもたらすよりもむしろ9
0度から結晶の自然複屈折による遅れを引いた遅れをも
たらすように、平行四辺形38でもたらされる遅れの量
を調整することにより、自然複屈折の効果は消去され、
かつ零を観察することができる。同様に、装置の光学成
分での歪により、ビームのX成分とX成分との間の浮遊
位相変化が生じ得るが、これは平行四辺形38により与
えられる遅れの量を調整することにより同じ方法で補償
することができる。この遅れの量は、第1図の方向Aに
平行四辺形38をねじることにより調整される。
However, rather than introducing a 90 degree delay between the X and X components on each pass through the parallelogram 38,
By adjusting the amount of retardation provided by parallelogram 38 to provide a retardation of 0 degrees minus the retardation due to the crystal's natural birefringence, the effect of natural birefringence is eliminated;
And zero can be observed. Similarly, distortions in the optical components of the device can cause stray phase changes between the X and X components of the beam, which can be achieved in the same way by adjusting the amount of delay provided by parallelogram 38 can be compensated with. The amount of this delay is adjusted by twisting parallelogram 38 in direction A in FIG.

第1図の配置のいま1つの利点は、結晶のZ軸に沿って
進行する光に対しポッケルス効果(これは線形の複屈折
電圧効果である)およびケル効果(これは2次の複屈折
電圧効果である)が位相に持ち込まれ、そのためケル効
果が達成し得る零の品質を損ねないように、結晶を配向
することができることである。
Another advantage of the arrangement of Figure 1 is that for light traveling along the Z-axis of the crystal, the Pockels effect (which is a linear birefringent voltage effect) and the Kell effect (which is a second-order birefringent voltage effect) The effect is that the crystal can be oriented in such a way that the effects (which are the effects of this effect) are brought into phase and thus do not compromise the zero quality that the Kell effect can achieve.

用いられる平行四辺形38は約50度の特定の頂点角度
を有する完全に設計されたフレネル平行四辺形である必
要はない。平行四辺形38によりもたらされる位相遅れ
を調整するため、第1図に示す方向Aに平行四辺形をわ
ずかに正確に回転調節する手段を含めるならば、たとえ
ば45度と55度の間の範囲で、頂点角度を有する平行
四辺形を用いてもよい。
The parallelogram 38 used need not be a fully designed Fresnel parallelogram with a specific vertex angle of approximately 50 degrees. In order to adjust the phase delay introduced by the parallelogram 38, it is possible to include means for slightly precise rotational adjustment of the parallelogram in the direction A shown in FIG. , a parallelogram with vertex angles may be used.

方向Aに回転するように平行四辺形38を設けることに
加えて、それはまた、紙面内で軸線を中心に平行四辺形
を傾斜させることが3個の調整ねじ122により調整で
きるように、設けてもよい。
In addition to providing the parallelogram 38 for rotation in direction A, it is also provided such that the tilting of the parallelogram about the axis in the plane of the paper can be adjusted by means of three adjustment screws 122. Good too.

したがって、平行四辺形38の軸線は結晶の軸線につい
て調整することができる。
Therefore, the axis of the parallelogram 38 can be adjusted with respect to the axis of the crystal.

第1図に示す配置の変形例では、平行四辺形38は固定
され、かつたとえば雲母からなる、広帯域遅延プレート
を光経路に配置しかつ光増倍器で零を達成するため回転
的にかつ傾斜的に調節可能にされる。
In a variant of the arrangement shown in FIG. 1, the parallelogram 38 is fixed and rotated and tilted in order to place a broadband retardation plate, for example made of mica, in the optical path and to achieve a zero in the optical multiplier. be made adjustable.

さらに他の変形例では、平行四辺形38および/または
そのような付加的な遅延プレートが投射ビーム部分の方
向に対して結晶20の前に配置される。この場合、より
小さい平行四辺形を用いることができる。さらに、かつ
重要なことに、結晶に入る投射ビームは実質的に円偏光
され、かつしたがってビーム方向に垂直な結晶軸線をビ
ームの偏光のいずれの方向とも整列させる際はとんど問
題がないかまたは全く間届かない。
In yet other variations, a parallelogram 38 and/or such an additional retardation plate is placed in front of the crystal 20 with respect to the direction of the projection beam section. In this case, smaller parallelograms can be used. Additionally, and importantly, the projected beam entering the crystal is substantially circularly polarized, and therefore there is little difficulty in aligning the crystal axis perpendicular to the beam direction with either direction of the beam's polarization. Or it doesn't arrive in time at all.

プリズム42を移動させることで、結晶20から反射器
46に至るビーム経路の長さが、プリズムの移動される
距離の2倍も、増加しまたは減少する結果となる。した
がって、もし変調周波数fが、たとえば、約1.5GH
zで、そのため変調半波長c/2fがちょうど100m
mであるならば、プリズム42は零を達成し得るために
、少なくとも約50mmの距離にわたり移動可能でなけ
ればならない。
Moving prism 42 results in the length of the beam path from crystal 20 to reflector 46 increasing or decreasing by as much as twice the distance the prism is moved. Therefore, if the modulation frequency f is, for example, about 1.5 GH
z, so the modulation half wavelength c/2f is exactly 100 m
m, then prism 42 must be movable over a distance of at least about 50 mm to be able to achieve zero.

第2A図は、結晶により与えられる変調深さMが90度
であり、かつ装置により与えられる合計の一定位相ずれ
Pが180度である場合、反射器46が1変調波長を経
て変位されるに従い光増倍器50からの出力Iかどのよ
うに変化するかを示す。4分の1波長および4分の3波
長で零が得られかつ光検出器出力Iは零のいずれの側で
も極めて急峻な傾斜を示すことが注目される。
FIG. 2A shows that as the reflector 46 is displaced through one modulation wavelength, if the modulation depth M provided by the crystal is 90 degrees and the total constant phase shift P provided by the device is 180 degrees. It shows how the output I from the optical multiplier 50 changes. It is noted that zeros are obtained at one-quarter and three-quarter wavelengths and that the photodetector output I exhibits a very steep slope on either side of zero.

第2B図は、変調深さMが90度よりも大きい場合を示
す。各零のいずれの側でも光増倍型出カニのさらに急峻
な傾斜が生じることが注目される。
FIG. 2B shows the case where the modulation depth M is greater than 90 degrees. It is noted that a steeper slope of the photomultiplier output occurs on either side of each zero.

変調深さは90度を超えてあまり大きく増加すべきでき
ない、さもなければさらにより大きく丸められた零が零
点または半波長点でまたはほぼこれらの点の対称に、生
じる。
The modulation depth should not increase too much beyond 90 degrees, otherwise even larger rounded zeros will occur at the zero or half-wavelength points or approximately symmetrically to these points.

第2C図は変調深さMが90度より小さい場合を示す。FIG. 2C shows the case where the modulation depth M is less than 90 degrees.

曲線は各零近くでもっと丸められていて、かつそのため
装置の感度が、このより少ない変調深さでは減少するこ
とが注目される。
It is noted that the curve is more rounded near each zero, and so the sensitivity of the device is reduced at this lower modulation depth.

第2D図は第2A図に対応するが、例外として一二のシ
ステムによりもたれされる一定位相遅れが180度に調
整されず、むしろ45度の追加のずれが導入されて、合
計一定位相ずれが225度となっている。完全な零は達
成し得ないことがわかる。
Figure 2D corresponds to Figure 2A, except that the constant phase delay introduced by the twelve systems is not adjusted to 180 degrees, but rather an additional shift of 45 degrees is introduced so that the total constant phase shift is It is 225 degrees. It turns out that perfect zero cannot be achieved.

第2E図および第2F図は、それぞれ第2B図および第
2C図に対応するが、第2D図と同様にシステムが18
0°よりもむしろ225°によって合計一定位相ずれが
もたらされる場合を示す。
Figures 2E and 2F correspond to Figures 2B and 2C, respectively, but like Figure 2D, the system is
The case is shown where a total constant phase shift is provided by 225° rather than 0°.

遠隔測定を行なう際の基本的な段階について述べる。ま
ず、反射器46が、基準表面7oを主装置8の基準表面
68に対し平坦にして、設置される。可変の光経路が次
に調整されて、光検出器50に零を生じさせる。可変光
経路のデータ位置が次いで零に設定し得るか、またはデ
ータ読みを得ることができる。もし反射器がその後遠隔
位置に移動されかつ可変の光経路が調整されてプリズム
42を右(第1図で見て)に移動することにより零を生
じるならば、調整された位置とバーニア44でのデータ
位置との間の差が変調半波長の整数倍を超える基準表面
68および70の間の距離の2分の1である。最も多く
の機械光学測定に対し、所要の距離はおおよそ既知であ
り、かつそのときは可変の光経路を用いて、その距離を
より正確に測定することができる。もし基準表面68お
よび70の間のおおよその距離が28.85mであり、
かつプリズム42のデータ位置から右(第1図で見て)
への零を得るための移動が36.745mmであると考
えられるならば、可変光経路の長さの減少は2X36.
745=73.49mrnであり、かつそのため、変調
半波長が100mmである場合、正確な距離は28.8
7349mであることは明らかである。
The basic steps in performing telemetry are described. First, the reflector 46 is installed with the reference surface 7o flat with respect to the reference surface 68 of the main device 8. The variable optical path is then adjusted to produce a zero at photodetector 50. The data position of the variable optical path can then be set to zero or a data reading can be taken. If the reflector is then moved to a remote position and the variable optical path is adjusted to produce a zero by moving prism 42 to the right (as viewed in FIG. 1), then at the adjusted position and vernier 44. The difference between the data positions of the reference surfaces 68 and 70 is more than an integer multiple of the modulation half wavelength. For most mechano-optical measurements, the required distance is approximately known, and a variable optical path can then be used to more accurately measure the distance. If the approximate distance between reference surfaces 68 and 70 is 28.85 m,
and to the right of the data position of the prism 42 (as seen in Figure 1)
If the movement to obtain the zero to is considered to be 36.745mm, then the reduction in the length of the variable light path is 2X36.
745 = 73.49 mrn, and so if the modulation half wavelength is 100 mm, the exact distance is 28.8
It is clear that it is 7349m.

第1図の装置を駆動する態様を説明する。パルス発生器
10は次のような出力を与える。すなわち、 (a)  持続期間30マイクロ秒で繰返し時間が10
ミリ秒の高電圧パルス(たとえば1000V)を、変調
共振器22を横切って挿入される接地−グリッド型のセ
ラミック三橋管弁24のアノードへ与える。
A manner of driving the apparatus shown in FIG. 1 will be explained. Pulse generator 10 provides an output as follows. (a) duration 30 microseconds and repetition time 10
A millisecond high voltage pulse (eg, 1000 V) is applied to the anode of a ground-grid ceramic tribridge valve 24 inserted across the modulation resonator 22 .

(b)  フラッシュ管12がトリガされるときに変調
共振器22において高い定常電力レベルに達するように
、三橋管弁24への各パルスの後約12マイクロ秒のタ
イミングでフラッシュ管12ヘトリガパルスを与える。
(b) Applying a trigger pulse to flash tube 12 at a timing of about 12 microseconds after each pulse to Mitsuhashi valve 24 so that a high steady-state power level is reached in modulating resonator 22 when flash tube 12 is triggered.

フラッシュ管12によって作られるフラッシュは約3マ
イクロ秒の持続期間を有する。
The flash produced by flash tube 12 has a duration of approximately 3 microseconds.

(c)   (i)フラッシュ管12がトリガされると
きプリズム28がその運動範囲の一方端および他方端に
交互にくるようにプリズム28のための電磁石32へ、
および/または(11)変調共振器22に装着されるバ
ラクタ82(可変容量ダイオード)へ、コンデンサ80
を介して50Hzの同期方形波信号を与える。
(c) (i) to an electromagnet 32 for the prism 28 so that the prism 28 is alternately at one end and the other end of its range of motion when the flash tube 12 is triggered;
and/or (11) the capacitor 80 to the varactor 82 (variable capacitance diode) attached to the modulation resonator 22;
provides a 50Hz synchronous square wave signal via the

(d)  50Hzの方形波基準信号を同期検出器ユニ
ット78へ与える。
(d) Applying a 50 Hz square wave reference signal to the synchronous detector unit 78.

(e)   100Hz方形波ゲート信号を与えて、光
を受けないときフォトマルチプライヤ50の1またはそ
れ以上の二極管をゲートオフする。
(e) Applying a 100 Hz square wave gating signal to gate off one or more diodes of photomultiplier 50 when not receiving light.

二極管弁24へ印加されるパルスによって、変調共振器
22は約1.5GHzのマイクロ波周波数で共振する。
The pulses applied to diode valve 24 cause modulating resonator 22 to resonate at a microwave frequency of approximately 1.5 GHz.

変調共振器22は同調ねじ73(;よって最初に基準空
洞72に関して同調される。
The modulating resonator 22 is first tuned with respect to the reference cavity 72 by the tuning screw 73 (;

基準空洞は4.5GHzの共振周波数および4000お
よび5000間のQ−弁を有する。変調共振器22のベ
ースの結合ループ75が、基準共振器72に装着される
零バイアスされたマイクロ波ダイオード74へ同軸ケー
ブルを介して接続される。基準共振器72に装着される
順バイアスされたマイクロ波ダイオード76が同軸ケー
ブルを介して同期検出器ユニット78へ接続される。同
期検出器ユニット78の機能の1つは、基準共振器72
に対する変調共振器22の同調を検出しそれを中心に零
があるメータ84上に表示することである。同調ねじ7
3は、メータ84が中心に来るまで調節され、基準共振
器72が変調共振器の第3高調波として共振しているよ
うに、すなわち、変調共振器22が正確に1.5GHz
で共振しているように同調されることを示す。
The reference cavity has a resonant frequency of 4.5 GHz and a Q-valve between 4000 and 5000. A coupling loop 75 at the base of the modulating resonator 22 is connected via a coaxial cable to a zero biased microwave diode 74 attached to the reference resonator 72. A forward biased microwave diode 76 mounted on a reference resonator 72 is connected to a synchronous detector unit 78 via a coaxial cable. One of the functions of the synchronous detector unit 78 is that the reference resonator 72
Detecting the tuning of the modulation resonator 22 with respect to the tuning of the modulation resonator 22 and displaying it on a meter 84 with a zero at the center. Tuning screw 7
3 is adjusted until the meter 84 is centered and the reference resonator 72 is resonating as the third harmonic of the modulating resonator, i.e. the modulating resonator 22 is tuned at exactly 1.5 GHz.
This shows that it is tuned as if it were resonating.

基準共振器の周波数を解明するために、変調共振器の周
波数は、変調共振器22のアパーチャを介してばね30
から突出するかつ50Hzで振動する反作用プランジャ
102によって、かっ/または電磁石32と同じ信号に
よって駆動されるバラクタ82によって、約5000分
の1だけ“冨かされ”または発振される。この5000
分の1の周波数変化によって、変調周波数は、基準発振
器の共振曲線の一方の肩部から他方の形部へすべてのパ
ルスをジャンプさせる。したがって、変調共振器の周波
数は、変調共振器周波数を基準共振器の共振曲線のピー
クに同調させることによって達成されることができるよ
りも、より正確に、たとえば、100万分の1のオーダ
の精度に設定されることかできる。
To resolve the frequency of the reference resonator, the frequency of the modulating resonator is transmitted through the aperture of the modulating resonator 22 to the spring 30.
It is "enriched" or oscillated by a factor of about 5000 by a reaction plunger 102 that protrudes from and oscillates at 50 Hz and/or by a varactor 82 driven by the same signal as the electromagnet 32. This 5000
By changing the frequency by a factor of 1, the modulating frequency causes all pulses to jump from one shoulder of the reference oscillator's resonance curve to the other. Therefore, the frequency of the modulating resonator can be determined more precisely, for example with an accuracy on the order of parts per million, than can be achieved by tuning the modulating resonator frequency to the peak of the resonance curve of the reference resonator. Can be set to

一旦変調共振器22が同調されると、それは変調空洞に
装着されるバラクタ100によってセレクタスイッチ8
6の手動操作で、基準共振器72と位相ロックされる。
Once the modulation resonator 22 is tuned, it is controlled by the selector switch 8 by a varactor 100 mounted in the modulation cavity.
6, the phase is locked with the reference resonator 72.

位相ロックは、DCバイアスを電磁石32へ、またはバ
ラクタ82へ印加することによって完全なものに保持さ
れることができ、コンデンサ80はパルス発生器10へ
のDCフィードバックを阻止するように働く。測定され
ている距離の変動(たとえば熱変化)は、電磁石32ま
たはバラクタ82への位相ロックループの誤差計110
によってモニタされることができる。
Phase lock can be maintained intact by applying a DC bias to electromagnet 32 or to varactor 82, with capacitor 80 serving to prevent DC feedback to pulse generator 10. Variations in the distance being measured (e.g., thermal changes) are detected by the error meter 110 of the phase-locked loop to the electromagnet 32 or varactor 82.
can be monitored by

変調共振器22の周波数が設定された後、検出器ユニッ
ト78がセレクタスイッチ86によって手動的にセット
されてメータ96に、光増倍型出力の強さを表示し、か
つ主装置8および反射器46の整列が調節されて、メー
タ96上に読出される最大値を得ることができる。侵出
器ユニット78は利得制御装置98を組入れており、か
つまた自動利得制御(AGC)信号を光増倍器へ供給す
る。このように利得制御が都合の良いレベルヘセットさ
れることができる。AGCの作用は、光の最少値からの
ずれが小さくなればなるほど装置の感度が大きくなるよ
うに、光増倍器によって見られる光のパルスを平均の一
定レベルにもたらすことである。
After the frequency of the modulating resonator 22 has been set, the detector unit 78 is manually set by the selector switch 86 to display the intensity of the light multiplier output on the meter 96 and to The alignment of 46 can be adjusted to obtain the maximum value read on meter 96. Ejector unit 78 incorporates a gain control device 98 and also provides an automatic gain control (AGC) signal to the optical multiplier. In this way the gain control can be set to a convenient level. The action of the AGC is to bring the pulses of light seen by the light multiplier to an average constant level, such that the smaller the deviation from the light minimum, the greater the sensitivity of the device.

光増倍器50で零を解明するために、光経路の長さが発
振プリズム28によって“黛かされ”または発振される
。このように、第2A図を参照して、零点104を検出
するよりも、むしろ零の両側の強度106.108が検
出され、同期検出ユニット78が強度の等しさを検出す
るように作動可能である。全光増倍器利得で、これは0
.01mmの装置の感度を生じる。
To resolve the zero in optical multiplier 50, the length of the optical path is "multiplied" or oscillated by oscillating prism 28. Thus, with reference to FIG. 2A, rather than detecting the zero point 104, the intensities 106, 108 on either side of the zero are detected and the synchronization detection unit 78 is operable to detect equality of intensities. be. Total optical multiplier gain, which is 0
.. This results in a sensitivity of the device of 0.01 mm.

プリズム28による光経路の轟き、および反作用プラン
ジャによるまたはバラクタ82による変調周波数の冨き
が互いに増大し、かつ変調周波数の電きのみが、たとえ
ば、基準周波数および光増倍器の零を両方とも解明する
ためにバラクタ82によって行なわれる必要があるとい
うことが起こり得る。
The modulation frequency modulation by the prism 28 and the modulation frequency by the reaction plunger or by the varactor 82 increases each other, and the modulation frequency alone resolves both the reference frequency and the light multiplier zero, for example. It may happen that this needs to be done by varactor 82 for this purpose.

さて、第3図を参照して基準共振器22の説明を行なう
Now, reference resonator 22 will be explained with reference to FIG.

共振器22は4分の1波長共振空洞を与える概して円筒
状の本体88を有する。共振器の内面は銅または銀でめ
っきされる。螺合された金属プランジャ90が円筒状本
体に装着され、かつ共振周波数を調整するように軸方向
に移動可能である。
Resonator 22 has a generally cylindrical body 88 that provides a quarter wavelength resonant cavity. The inner surface of the resonator is plated with copper or silver. A threaded metal plunger 90 is mounted to the cylindrical body and is axially movable to adjust the resonant frequency.

共振器の内側は非常に微細な穴92によって大気へ通気
され、かつシリカゲルの微粒94が共振器に配設される
。共振器内の空気がこのようにして乾燥した状態にかつ
周囲温度および圧力に保たれ、それゆえに大気の屈折率
の変化を補償する優れた測定が得られる。共振器の本体
88は水晶または“インパール(invar)”  (
36%ニッケルーm>のような熱膨張係数の低い材料か
ら作られてもよく、そのためそれは実質的に温度変化に
よる影響を受けない。代わりに、もしも公知の材料の構
造の測定が行なわれるのが望まれる場合は、共振器の本
体はその構造と同じ材料から、または類似の熱膨張係数
を有する材料から構成されてもよい。この後者の場合、
共振器の共振周波数は20℃のような特定の基準温度で
較正されてもよく、かつこの共振器は測定されるべき構
造に装着されてもよい。温度とともに共振周波数が変化
するため、装置は、実際の温度での実際の測定よりもむ
しろ、基準温度に変換された較正の測定を行なう。
The inside of the resonator is vented to the atmosphere by very fine holes 92, and silica gel granules 94 are disposed in the resonator. The air within the resonator is thus kept dry and at ambient temperature and pressure, thus providing an excellent measurement that compensates for changes in the refractive index of the atmosphere. The body 88 of the resonator is made of quartz or “invar” (
It may be made from a material with a low coefficient of thermal expansion, such as 36% nickel, so that it is virtually unaffected by temperature changes. Alternatively, if measurements of a known material structure are desired to be made, the body of the resonator may be constructed from the same material as that structure, or from a material with a similar coefficient of thermal expansion. In this latter case,
The resonant frequency of the resonator may be calibrated at a certain reference temperature, such as 20° C., and this resonator may be mounted on the structure to be measured. Because the resonant frequency changes with temperature, the device makes calibration measurements that are converted to a reference temperature rather than actual measurements at the actual temperature.

第4図を参照して、この発明の成る局面のさらなる実施
例の説明を行なう。第4図において、第1図に示される
要素と類似の要素は同じ参照数字で示されている。
A further embodiment of this aspect of the invention will now be described with reference to FIG. In FIG. 4, elements similar to those shown in FIG. 1 are designated with the same reference numerals.

第1図の装置が同軸システムであり、すなわち投射され
たビーム部および戻ってきたビーム部分が同じ経路に沿
って進行するのに対し、第4図の装置は、投射されたビ
ーム部分および戻ってきたビーム部分は互いに密に平行
になる準同軸システムである。
Whereas the device of FIG. 1 is a coaxial system, i.e. the projected beam portion and the returning beam portion travel along the same path, the device of FIG. It is a quasi-coaxial system in which the beam sections are closely parallel to each other.

1個の結晶を用いるよりもむしろ、2個の結晶2OA、
20Bが、それぞれ投射されたビーム部分および戻って
きたビーム部分に配設される。結晶構造のZ軸が光ビー
ムに対して平行になるようにかつ結晶構造のX軸が互い
に直交するように、これらの結晶が配列されてもよい。
Rather than using one crystal, two crystals 2OA,
20B are arranged in the projected beam portion and the returned beam portion, respectively. These crystals may be arranged such that the Z-axis of the crystal structure is parallel to the light beam and the X-axis of the crystal structure is orthogonal to each other.

もしもビーム方向における結晶20A、20Bの大きさ
が光の2ないし3波長以内と等しければ、結晶軸の配列
は結晶の自然な複屈折を補償するであろう。結晶2OA
、20Bの自然複屈折間の差を除去するようにトリミン
グするために、回転または傾斜調整が可能な広帯域遅延
プレートが偏光されたビームの光学経路に挿入されても
よい。白色光が用いられる場合は、このような遅延プレ
ートはマイカであってもよい。
If the size of the crystals 20A, 20B in the beam direction is equal to within 2 to 3 wavelengths of the light, the alignment of the crystal axes will compensate for the natural birefringence of the crystal. crystal 2OA
, 20B, a broadband retardation plate capable of rotation or tilt adjustment may be inserted in the optical path of the polarized beam to trim the difference between the natural birefringence of . If white light is used, such a retardation plate may be mica.

2つの偏光フィルタ18A、18Bが、それぞれ投射さ
れたビーム部分および戻ってきたビーム部分に配設され
る。偏光フィルタの方向は互いに交差している。
Two polarization filters 18A, 18B are arranged in the projected and returned beam portions, respectively. The directions of the polarizing filters cross each other.

光増倍器50での零が解明されることができるように光
経路の有効長さを“冨かす”ために、回転する交互の光
経路構成が設けられる。ガラスブロック114および相
対的に短いガラスブロック116が、モータ11Bによ
って駆動されるシャフトから半径方向に逆方向に突出す
るアーム上に装着される。シャフト位置検出器120が
設けられ、かつモータはフラッシュ管12からのフラッ
シュと同期して駆動され、それによって交互のフラッシ
ュに対し、長いブロック114および短いブロック11
6が光ビームの投射された部分に配設される。光は、短
いブロック116よりも長いブロック114を通過する
ように長い経路をとり、かつそれゆえにその効果は、光
が装置を通過するのにかかる時間を冨かすことである。
A rotating alternating light path configuration is provided to "enrich" the effective length of the light path so that the zero at light multiplier 50 can be resolved. A glass block 114 and a relatively short glass block 116 are mounted on arms that project radially in opposite directions from a shaft driven by motor 11B. A shaft position detector 120 is provided and the motor is driven synchronously with the flashes from the flash tube 12 so that for alternating flashes the long block 114 and the short block 11
6 is disposed in the area onto which the light beam is projected. The light takes a longer path through the longer block 114 than the shorter block 116, and therefore the effect is to increase the time it takes for the light to pass through the device.

・ 第4図の装置は、波長標準として、マイクロ波共振
器よりもむしろ光学共振器124を用いている。光学共
振器器124は熱的に安定な材料の、または所望の膨張
係数に依存する都合の良い材料のロッド130によって
間隔を隔てられた1対の反射ユニット126,128を
含む多重反射システムである。温度センサ132が設け
られ、光学共振器の温度がメータ134上に表示され、
それによりて何らかの適当な温度補正が較正されること
ができる。可能な限り、周囲の温度に達するために光学
共振器を援助するファン136が設けられる。
- The device of Figure 4 uses an optical resonator 124 rather than a microwave resonator as a wavelength standard. The optical resonator 124 is a multiple reflection system comprising a pair of reflection units 126, 128 separated by a rod 130 of a thermally stable material or of any convenient material depending on the desired coefficient of expansion. . A temperature sensor 132 is provided to display the temperature of the optical resonator on a meter 134;
Thereby any suitable temperature corrections can be calibrated. Where possible, a fan 136 is provided to assist the optical resonator in reaching ambient temperature.

光学共振器はインレット開口138およびアウトレット
開口140を有する。変調空洞を同調させるために、投
射されたビーム部分および戻ってきたビーム部分におけ
る可動鏡142,144が、第4図に示される位置へ移
動され、そのため投射されたビームは可動鏡」42およ
びさらに他の鏡146を介して光学共振器124のイン
レット138へ向けられ、かつアウトレット140から
のビームは鏡148および可動鏡144を介して変調共
振器22へ戻るように方向づけられる。このようにして
与えられた全光学経路長さは10mであり、これによっ
て、最大100万分の1の感度に近づくことが可能とな
る。同調ねじ73は、同期検出器ユニット78が、位相
ロックユニット150が変調している2分の1波長を1
00mmにロックしたことを示すまで調整される。第1
図の構成におけるように、変調周波数を解明するために
、第1図のバラクタ82に類似するバラクタによって、
または第1図の発振反作用プランジャ1o2に類似する
可動反作用要素によって“冨が“される。変調共振器2
2が一旦同調されると、投射すれたビームが、ターゲッ
ト反射器へ伝達されることができるように、かつ戻って
きたビームが変調共振器へ戻されるように、可動鏡14
2,144が回転される。
The optical resonator has an inlet aperture 138 and an outlet aperture 140. In order to tune the modulation cavity, the movable mirrors 142, 144 in the projected and returned beam portions are moved to the positions shown in FIG. The beam from the outlet 140 is directed via another mirror 146 to the inlet 138 of the optical resonator 124 and the beam from the outlet 140 is directed via the mirror 148 and movable mirror 144 back to the modulating resonator 22 . The total optical path length thus provided is 10 m, which makes it possible to approach sensitivities up to 1 in 1 million. The tuning screw 73 allows the synchronization detector unit 78 to halve the half wavelength that the phase lock unit 150 is modulating.
It is adjusted until it shows that it is locked at 00mm. 1st
As in the configuration shown, to resolve the modulation frequency, a varactor similar to varactor 82 of FIG.
Alternatively, it is "filled" by a movable reaction element similar to the oscillating reaction plunger 1o2 of FIG. Modulation resonator 2
2 is tuned, the movable mirror 14 is arranged so that the projected beam can be transmitted to the target reflector and the returned beam can be returned to the modulation resonator.
2,144 are rotated.

第4図の構成では、第1図において用いられる可変光経
路を与えるよりもむしろ、主装置8の全体がスケール1
52に関して摺動可能であり、バーニアスケール154
が設けられる。
In the configuration of FIG. 4, rather than providing the variable optical path used in FIG.
52 and vernier scale 154
is provided.

第4図の構成の修正において反射器142,144のわ
ずかな再配列によって、光学共振器は、伝達された光経
路の固定的な部分として組入れられもよい。この場合、
主装置8は、ターゲット反射器を主装置8の正面と接触
させることによって較正されてもよく、かつ反射器14
6.148は位相ロックが得られたとき、変調半波長が
正確に100mmであることを確実にするために小さな
横方向の調節を与えられてもよい。この修正の利点は、
もし光学共振器内の経路長さが10mでありかつ変調器
の“nき“の交流パルス間の周波数変化か5000分の
1であれば、ガラスブロック114.116を用いる記
号的な距離オルタネータを用いることなく適当な感度に
達することができることである。
By slight rearrangement of the reflectors 142, 144 in a modification of the configuration of FIG. 4, the optical resonator may be incorporated as a fixed part of the transmitted light path. in this case,
The main device 8 may be calibrated by contacting the target reflector with the front side of the main device 8 and the reflector 14
6.148 may be given a small lateral adjustment to ensure that the modulation half wavelength is exactly 100 mm when phase lock is obtained. The advantage of this modification is that
If the path length in the optical cavity is 10 m and the frequency change between the "n" alternating current pulses of the modulator is 1/5000, then a symbolic distance alternator using glass blocks 114, 116 can be used. It is possible to reach an appropriate sensitivity without using

ガラスブロック114,116を含む構成によって与え
られた交互の光経路は、発振プリズム28を用いるより
もむしろ、第1図の構成において組入れられてもよい。
The alternating light paths provided by the arrangement including glass blocks 114, 116 may be incorporated in the arrangement of FIG. 1, rather than using the oscillating prism 28.

さらに、第4図を参照して述べた光学共振器もまた、マ
イクロ波空洞共振器72よりもむしろ、第1図の構成に
おいて用いられてもよい。
Additionally, the optical resonator described with reference to FIG. 4 may also be used in the configuration of FIG. 1, rather than the microwave cavity 72.

本願発明の種々の局面の種々の実施例および修正を説明
したが、本願発明の範囲内で他の修正および開発がなさ
れてもよいことが理解されるであろう。
While various embodiments and modifications of various aspects of the invention have been described, it will be understood that other modifications and developments may be made within the scope of the invention.

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

第1図はこの発明による11P1定装置の一実施例の図
解図である。 第2A図ないし第2F図は光ビームの光学経路の長さが
1つの変調波長を通じて変化されるとき種々の状況にお
ける第1図の装置の光検出器の出力を示す。 第3図は第1図の装置に用いられる基準共振器を示す。 第4図はこの発明の局面の成るものに従う測定装置の他
の実施例を図解的に示す。 図において、8は主装置、12はキセノンフラッシュ管
、14は凸レンズ、16は鏡、18は平面偏向器、22
は変調空洞共振器、26はプリズムを示す。 特許出願人 ランク・ティラー・ホブソン・リミッテッ
ド M<K7′ )’=lId(J″         M
<90°  F=225”昭和62年2月(1日 2、発明の名称 測定装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所  イギリス、エル・イー・47・ジエイ・キュ
ー、レスター二二一・スター・ロード、2 名 称  ランク・デイター・ホブソン・リミテッド代
表者  ジエイ・りO−ニン 4、代理人 住 所 大阪市東区平野町2丁目8番地の1 平野町八
千代ビル電話 大阪(06)222−0381 (代)
氏名弁理士(6474)深見久部 5、補正命令の日付                
 −し・−・自発補正 6、補正の対采 願書の3.特許出願人の代表者の欄、図面全図および委
任状および訳文 7、補正の内容 別紙のとおり。なお、図面は内容に変更なし。 以  上 手続補正前 昭和62年3月2ダ臼 昭和62年特許願第 959 号 2、発明の名称 測定装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所  イギリス、エル・イー・47・ジェイ・キュ
ー、レスターニュー・スター・ロード、2 名 称  ランク・ティラー・ホブソン・リミテッド代
表名  ジェイ・クローニン 4、代理人 住 所 大阪市東区平野町2丁目8番地の1 平野町八
千代ビル6、補正により増加する発明の数  67、補
正の対象 明細書の2、特許請求の範囲の欄および3、発明の詳細
な説明の欄 8、発明の内容 (1)特許請求の範囲の欄を別紙のとおり補正する。 〈2)明細書の第2頁第2行に「放射された」とあるを
「投射された」に補正する。 (3)同第9頁第3行、第5行、第11行、第12行J
3よび第15行に「変形」とあるを「′!i動」に補正
する。 (4)同第9頁第16行IX 「交替する」とあるを「
交互にする」に補正する。 く5)同第10頁第5行に「交替する」とあるを「交互
にする」に補正する。 (6)同第24頁第5行に[フォトマルチプライヤ」と
あるを「光増倍器」に補正する。 以上 2、特許請求の範囲 (1) ビームが実質的に同じ経路に沿って戻ってくる
ことができるように偏光された放射線のビームを投射す
るための手段と; ビームが投射された部分とビームの戻ってきた部分との
偏光を変調するための手段と;さらに変調の後にビーム
の戻ってきた部分を検出するための手段とを含み、 零変調でビームに投射された部分および戻ってきた部分
の偏光の方向が交差するようにビーム内に相対的に位相
ずれを導入するための位相ずれ手段とを特徴とする、測
定装置。 (2) 単一のそのような変調手段がビームの投射され
た部分と戻ってきた部分の両方の偏光を変調するように
動作可能であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の装置。 (3) 偏光フィルタリング手段がビームの投射された
部分を偏光するために設けられ、同様の偏光フィルタリ
ング手段がビームの戻ってきた部分をフィルタリングす
るために配置される、特許請求の範囲第1項または第2
項に記載の装置。 (4) 位相ずれ手段が投射されたビーム部分での相対
的な位相ずれを引き起こし、かつさらに戻ってきたビー
ム部分で相対的な位相ずれを引き起こすように配置され
た要素を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項な
いし第3項のいずれかに記載の装置。 (5) 位相ずれ要素によって生み出された位相ずれが
ビームの各部分の波長の一般的に4分の1の相対的な遅
延を引き起こすことを特徴とする特許請求の範囲第4項
に記載の装置。 (6) 位相ずれ要素によって生み出された全体の位相
シフトが装置の残余によって引き起こされる一定の相対
的な遅延を差し引いた波長の半分の全体の相対的遅延を
引き起こすことを特徴とする特許請求の範囲第4項また
は第5項に記載の装置。 (7) 位相ずれ要素が平行四辺形であることを特徴と
する特許請求の範囲第4項ないし第6項のいずれかに記
載の装置。 (8) 投射手段がレーザ光を出し、そして位相ずれ要
素が遅延プレートであることを特徴とする特許請求の範
囲第4項ないし第6項のいずれかに記載の装置。 (9) 位相ずれ要素によって引き起こされる位相ずれ
の程度を調整するための手段を特徴とする特許請求の範
囲第4項ないし第8項のいずれかに記載の装置。 (10) 位相ずれ要素によって引き起こされる位相ず
れの程度を調整するための手段を特徴とし、調整手段が
ビームに関しての動きのために平行四辺形を装設するた
めの手段を含む、特許請求の範囲第7項に記載の装置。 (11) 位相ずれ手段が投射されたビーム部分の方向
に対して変調手段の前に配置されることを特徴とする特
許請求の範囲第4項ないし第11項のいずれかに記載の
装置。 (12) 位相ずれ手段が投射されたビーム部分の方向
に対して変調手段の後に配置されることを特徴とする特
許請求の範囲第4項ないし第10項のいずれかに記載の
装置。 (13) 戻ってきたビーム部分を提供するために投射
されたビーム部分を反射するための反射器手段を特徴と
する特許請求の範囲第1項ないし第12項のいずれかに
記載の装置。 (14) 反射器手段および位相ずれ手段がユニットを
形成することを特徴とする特許請求の範囲第12項およ
び第13項に記載の装置。 (15) 偏光された放射のビームを投射する段階と; 実質的に同じ経路に沿って偏光されたビームを戻す段階
と; ビームの投射された部分とビームの戻ってきた部分の偏
光を変調する段階と;さらに 変調後ビームの戻ってきた部分を検出する段階とを含み
、 ビームの相対的な位相ずれを導入しそのため零変調でビ
ームの投射された部分と戻ってきた部分の偏光の方向は
交差されることを特徴とする、測定方法。 (16) 変調手段がビームの投射された部分の偏光を
変調するために用いられ、同様の変調手段がビームの戻
ってきた部分の偏光を変調するために用いられることを
特徴とする特許請求の範囲第15項に記載の方法。 (17) 偏光フィルタリング手段が投射されたビーム
部分を偏光するために用いられ、同じフィルタリング手
段が変調後ビームの戻ってきた部分をフィルタリングす
るために用いられることを特徴とする特許請求の範囲第
15項または第16項に記載の方法。 (18) 位相ずれ段階が、投射されたビーム部分に相
対的な位相ずれを導入しかつ戻ってきたビーム部分にさ
らに相対的な位相ずれを導入することを特徴とする特許
請求の範囲第15項ないし第17項のいずれかに記載の
方法。 (19) 導入される位相ずれの程度を調整する段階を
特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の方法。 (20) ビームが実質的に同じ経路に沿って戻ってこ
れるように偏光された放射のビームを投射するための手
段と; ビームの投射された部分とビームの戻ってきた部分の偏
光を変調するための手段とを含み、ビームに調整可能な
変調されていない相対的な位相ずれを導入するための位
相ずれ手段を特徴とする、測定装置。 (21) 位相ずれ手段が平行四辺形と平行四辺形の面
に対して垂直な軸のまわりに平行四辺形を調整するため
の手段とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第20
項に記載の装置。 (22) 平行四辺形の面の少なくとも1つの軸を中心
として平行四辺形の傾きを調整するための手段を特徴と
する特許請求の範囲第21項に記載の装置。 (23) 位相ずれ手段が放射プレートとプレートの面
に垂直な軸のまわりにプレートを調整するための手段を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第20項ないし第
22項のいずれかに記載の装置。 (24) 偏光された放射のビームを投射する段階と; 実質的に同じ経路に沿って偏光されたビームを戻す段階
と; ビームの投射された部分とビームの戻ってきた部分の偏
光を変調する段階と;さらに 変調後ビームの戻ってきた部分を検出する段階とを含み
、 ビーム内に調整可能な変調されていない相対的位相シフ
トを導入する段階を特徴とする、測定方法。 (25) ビームが装置に戻ってこれるように放射のビ
ームを投射するための手段と;ビームによって進行され
た経路の長さを変化させるための手段と;、 ビームによって進行される経路の長さとともに変化する
ビームの戻ってきた部分の特性を検出するための手段と
;さらに 経路の長さに関して検出された特性の変化率が実質的に
零であるときを決定するための手段とを含み、 交互の変動をビームに導入するために設けられ;さらに 決定手段が、検出された特性が実質的に交互の変動と等
しいときを決定するための手段を含むことを特徴とする
、測定装置。 (26) 交互の変動手段がビームによって進行される
経路の長さを代えるための手段を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第25項に記載の装置。 (27) 経路の長さの交互の手段がビーム経路に配置
される要素と要素を変動させるための手段とを含む、特
許請求の範囲第26項に記載の装置。 (28) 交互の変動手段がビームが経路に沿って進行
するのに要する時間を交互にするための手段を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第25項ないし第27項の
いずれかに記載の装置。 (29) 時間の交互の手段がビームの速度を減じる要
素と、要素を交互にビーム経路で配置しかつそこから取
り除くための手段とを含むことを特徴とする特許請求の
範囲第28項に記載の装置。 (30) 交互の変動手段がビームの特性を交互に変化
させるための手段を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第25項ないし第30項のいずれかに記載の装置。 (31)  ビームを変調するための手段を含み、特徴
的な交互の手段が変調周波数を交互にするた−めの手段
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第30項に記載
の装置。 (32) 放射のビームを投射する段階と;放射のビー
ムを戻す段階と; ビームによって進行される経路の長尺を変化させる段階
と; ビームによって進行される経路の長さとともに変化する
ビームの戻ってきた部分の特性を検出する段階と;さら
に 経路の長尺に関連して検出された特性の変化率が実質的
に零であるときを検出する段階とを含み;交互の変動を
ビームに導入する段階と;検出された特性が交互の変動
に対して同じであるときを検出することによって前記零
の変化率を決定する段階を特徴とする、測定方法。 (33) 交互の変動がビームによって進行される経路
の長さでの交互の変動であることを特徴とする特許請求
の範囲第32項に記載の方法。 (34) 経路の長さの交互の変動を提供す・るために
要素を振動することを特徴とする特許請求の範囲第33
項に記載の方法。 (35) 交互の変動がビームが経路に沿って進行する
のに要する時間で交互の変動であることを特徴とする特
許請求の範囲第32項ないし第34項のいずれかに記載
の方法。 (36) ビームの速度を減じる要素を交互にビーム経
路に配置しかつそこから取り除くことを特徴とする特許
請求の範囲第35項に記載の方法。 (37) 交互の変動がビームの特性で交互の変動であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第32項ないし第3
6項のいずれかに記載方法。 (38) ビームが変調され、変調周波数を交互にする
ことを特徴とする特許請求の範囲第37項に記載の方法
。 (39) 構造の第1の部分から構造の第2の部分に放
射のビームを投射する段階と;基準波長に対して規定さ
れる変調波長でビームを変調する段階と; 構造の第2の部分に達した後にビームを検出する段階と
;さらに 検出段階の結果を用いて第1と第2の部分の間の距離を
決定する段階とを含み; 構造のそれと実質的に等しい熱膨張率を有する手段によ
って基準波長を規定する段階と;構造のそれと実質的に
等しいように手段を規定する波長の温度を調整する段階
とを特徴とする、測定方法。 (40) 波長規定手段が構造に接して置かれることを
特徴とする特許請求の範囲第39項に記載の方法。
FIG. 1 is an illustrative view of an embodiment of the 11P1 fixing device according to the present invention. Figures 2A-2F illustrate the output of the photodetector of the apparatus of Figure 1 in various situations when the optical path length of the light beam is varied through one modulation wavelength. FIG. 3 shows the reference resonator used in the device of FIG. FIG. 4 diagrammatically shows another embodiment of a measuring device according to aspects of the invention. In the figure, 8 is the main device, 12 is a xenon flash tube, 14 is a convex lens, 16 is a mirror, 18 is a plane deflector, 22
indicates a modulation cavity resonator, and 26 indicates a prism. Patent Applicant Rank Tiller Hobson Limited M<K7′ )'=lId(J″M
<90° F=225” February 1986 (1st 2, Name of Invention Measuring Device 3, Relationship with Amendment Person Case Patent Applicant Address UK, L.E. 47 G.K., Leicester 221 Star Road, 2 Name: Rank Deiter Hobson Limited Representative: Jiei Ri-O-Ning 4, Agent address: 2-8-1 Hirano-cho, Higashi-ku, Osaka City, Hirano-cho Yachiyo Building Telephone: Osaka ( 06) 222-0381 (Main)
Name Patent Attorney (6474) Fukami Kube 5, Date of Amendment Order
- Voluntary amendment 6, 3 of the application for amendment. Column for the representative of the patent applicant, all drawings, power of attorney and translation 7, and contents of the amendment as shown in the attached sheet. Please note that the content of the drawings remains unchanged. Patent Application No. 959 of 1986 dated March 2, 1988 before the above amendments, 2, name of invention measuring device 3, relationship with the case of the person making the amendment Patent Applicant Address L.E. 47, United Kingdom・JQ, Leicester New Star Road, 2 Name: Rank Tiller Hobson Limited Representative name: Jay Cronin 4, Agent address: 6, Hirano-cho Yachiyo Building, 2-8-1, Hirano-cho, Higashi-ku, Osaka, Number of inventions increased by amendment 67, Section 2 of the specification to be amended, Claims column and 3, Detailed explanation of the invention column 8, Contents of the invention (1) Add the Claims column to the attached sheet. Correct accordingly. (2) In the second line of page 2 of the specification, the phrase "radiated" is amended to "projected." (3) Page 9, lines 3, 5, 11, and 12 J
In lines 3 and 15, "transformation" is corrected to "'!i motion". (4) Page 9, line 16, IX, replace the phrase “to replace” with “
Correct to "alternate". 5) In the 5th line of page 10, the words ``alternate'' should be corrected to ``alternate''. (6) In the 5th line of page 24, the words "photomultiplier" are corrected to "light multiplier." 2. Claims (1) Means for projecting a beam of radiation polarized such that the beam can return along substantially the same path; the portion onto which the beam is projected; and the beam. means for modulating the polarization with the returned portion of the beam; further means for detecting the returned portion of the beam after modulation, the portion projected onto the beam with zero modulation and the returned portion; and a phase shift means for introducing a relative phase shift into the beam such that the directions of the polarizations of the beams intersect. (2) A single such modulation means is operable to modulate the polarization of both the projected and returned portions of the beam. equipment. (3) Polarization filtering means are provided for polarizing the projected portion of the beam, and similar polarization filtering means are arranged for filtering the returned portion of the beam, or Second
Equipment described in Section. (4) characterized in that the phase shift means comprises an element arranged to cause a relative phase shift in the projected beam portion and also to cause a relative phase shift in the returned beam portion; An apparatus according to any one of claims 1 to 3. 5. The apparatus of claim 4, wherein the phase shift created by the phase shift element causes a relative delay of generally one quarter of the wavelength of each portion of the beam. . (6) Claims characterized in that the total phase shift produced by the phase-shifting element causes a total relative delay of half a wavelength less a constant relative delay caused by the remainder of the device. Apparatus according to clause 4 or 5. (7) The device according to any one of claims 4 to 6, wherein the phase shift element is a parallelogram. (8) The apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the projection means emits a laser beam and the phase shift element is a retardation plate. (9) The device according to any one of claims 4 to 8, characterized by means for adjusting the degree of phase shift caused by the phase shift element. (10) Claims characterized by means for adjusting the degree of phase shift caused by the phase shift element, the adjustment means including means for mounting a parallelogram for movement with respect to the beam Apparatus according to paragraph 7. (11) Device according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the phase shift means are arranged in front of the modulation means with respect to the direction of the projected beam portion. 12. Device according to any of claims 4 to 10, characterized in that the phase shift means are arranged after the modulation means with respect to the direction of the projected beam portion. 13. Apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized by reflector means for reflecting a projected beam portion to provide a returned beam portion. 14. Device according to claims 12 and 13, characterized in that the reflector means and the phase shift means form a unit. (15) projecting a beam of polarized radiation; returning the polarized beam along substantially the same path; modulating the polarization of the projected portion of the beam and the returned portion of the beam; and detecting the returned portion of the beam after modulation, introducing a relative phase shift in the beam so that at zero modulation the direction of polarization of the projected and returned portions of the beam is A measurement method characterized by being crossed. (16) Modulation means are used to modulate the polarization of the projected part of the beam, and similar modulation means are used to modulate the polarization of the returned part of the beam. The method according to scope item 15. (17) Polarization filtering means are used to polarize the projected beam portion, and the same filtering means are used to filter the returned portion of the beam after modulation. or the method according to paragraph 16. (18) The phase shift step introduces a relative phase shift in the projected beam portion and a further relative phase shift in the returned beam portion. The method according to any one of Items 1 to 17. (19) The method according to claim 17, characterized by the step of adjusting the degree of phase shift introduced. (20) means for projecting a beam of polarized radiation such that the beam returns along substantially the same path; modulating the polarization of the projected portion of the beam and the returned portion of the beam; and means for introducing an adjustable unmodulated relative phase shift into the beam. (21) Claim 20, characterized in that the phase shift means comprises a parallelogram and means for adjusting the parallelogram about an axis perpendicular to the plane of the parallelogram.
Equipment described in Section. 22. Device according to claim 21, characterized by means for adjusting the inclination of the parallelogram about at least one axis of the planes of the parallelogram. (23) According to any one of claims 20 to 22, wherein the phase shift means includes means for adjusting the radiation plate and the plate about an axis perpendicular to the plane of the plate. equipment. (24) projecting a beam of polarized radiation; returning the polarized beam along substantially the same path; modulating the polarization of the projected portion of the beam and the returned portion of the beam; and further detecting a returned portion of the beam after modulation, and introducing an adjustable unmodulated relative phase shift in the beam. (25) means for projecting a beam of radiation such that the beam returns to the apparatus; means for varying the length of the path traveled by the beam; and the length of the path traveled by the beam. means for detecting a property of the returned portion of the beam that varies with the length of the beam; further means for determining when the rate of change of the detected property with respect to path length is substantially zero; A measuring device, provided for introducing an alternating variation into the beam; further characterized in that the determining means includes means for determining when the detected characteristic is substantially equal to the alternating variation. 26. The apparatus of claim 25, wherein the alternating variation means includes means for varying the length of the path traveled by the beam. 27. The apparatus of claim 26, wherein the means for alternating the length of the path comprises an element disposed in the beam path and means for varying the element. (28) The alternating variation means includes means for alternating the time required for the beam to travel along the path. equipment. (29) The means for alternating in time comprises elements for reducing the velocity of the beam and means for alternately placing and removing elements in the beam path. equipment. 30. A device according to any one of claims 25 to 30, characterized in that the alternating variation means include means for alternating the characteristics of the beam. 31. Apparatus as claimed in claim 30, including means for modulating the beam, the characteristic alternating means including means for alternating the modulation frequency. (32) Projecting the beam of radiation; Returning the beam of radiation; Changing the length of the path traveled by the beam; Returning the beam that changes with the length of the path traveled by the beam. and detecting when the rate of change of the detected characteristic with respect to the length of the path is substantially zero; introducing alternating fluctuations into the beam. and determining the rate of change of said zero by detecting when the detected characteristic is the same for alternating variations. 33. The method of claim 32, wherein the alternating variations are alternating variations in the length of the path traveled by the beam. (34) Claim 33, characterized in that the element is vibrated to provide an alternating variation in path length.
The method described in section. 35. A method according to any one of claims 32 to 34, characterized in that the alternating variations are alternating variations in the time required for the beam to travel along the path. 36. A method as claimed in claim 35, characterized in that elements reducing the velocity of the beam are alternately placed in and removed from the beam path. (37) Claims 32 to 3, characterized in that the alternating variations are alternating variations in beam characteristics.
How to describe in any of Section 6. 38. The method of claim 37, wherein the beam is modulated, alternating the modulation frequency. (39) projecting a beam of radiation from a first portion of the structure to a second portion of the structure; modulating the beam at a modulation wavelength defined with respect to a reference wavelength; and determining a distance between the first and second portions having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the structure. A measurement method characterized by the steps of: defining a reference wavelength by means; and adjusting the temperature of the wavelength defining the means to be substantially equal to that of the structure. (40) A method according to claim 39, characterized in that the wavelength defining means are placed in contact with the structure.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ビームが実質的に同じ経路に沿って戻ってくるこ
とができるように偏光された放射線のビームを投射する
ための手段と; ビームが投射された部分とビームの戻ってきた部分との
偏光を変調するための手段と;さらに変調の後にビーム
の戻ってきた部分を検出するための手段とを含み、 零変調でビームの投射された部分および戻ってきた部分
の偏光の方向が交差するようにビーム内に相対的に位相
ずれを導入するための位相ずれ手段を特徴とする、測定
装置。
(1) means for projecting a beam of radiation polarized such that the beam can return along substantially the same path; means for modulating the polarization; and further means for detecting a returned portion of the beam after modulation, such that at zero modulation the directions of polarization of the projected and returned portions of the beam intersect. A measuring device characterized by phase shift means for introducing a relative phase shift into the beam.
JP95987A 1986-01-06 1987-01-06 Measuring device Pending JPS62228185A (en)

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