JP2000111312A - Optical frequency linear sweeping device and modulated correction data recorder for optical frequency sweeping device - Google Patents

Optical frequency linear sweeping device and modulated correction data recorder for optical frequency sweeping device

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JP2000111312A
JP2000111312A JP11051521A JP5152199A JP2000111312A JP 2000111312 A JP2000111312 A JP 2000111312A JP 11051521 A JP11051521 A JP 11051521A JP 5152199 A JP5152199 A JP 5152199A JP 2000111312 A JP2000111312 A JP 2000111312A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a function of correcting nonlinear light FM wave to linear light FM sweep for improving the measuring accuracy of a light frequency linear sweeping device and reduce the cost. SOLUTION: This sweeping device 81 is constituted by providing a light source (a variable wavelength type light source) 87 capable of outputting light FM signal of which light wavelength varies with time in a specific period, and correcting modulation of light FM signal based on external correction signal, a reference signal generator 83 generating reference signal necessary for the wavelength variation control of the light source 87, a correction signal generator 84 preparing in advance a correction signal for correcting to make a modulation characteristic specific to the light source 87 and outputting the prepared correction signal, and an adder 86 adding the reference signal and the correction signal and supplying the added output to the light source 87.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、連続的な光周波数
掃引が可能な光源を利用した計測原理に基づく距離また
は多重位置計測に用いて好適な、光周波数線形掃引装置
及び光周波数線形掃引装置のための変調補正データ記録
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical frequency linear sweep device and an optical frequency linear sweep device suitable for distance or multiple position measurement based on a measurement principle using a light source capable of continuous optical frequency sweep. And a modulation correction data recording device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高性能な光源を用いた技術開発が
なされ、多方面にその応用がなされているが、その中の
光計測分野においても半導体レーザ等の光デバイスの向
上とともに、様々な検討がなされている。この光計測分
野のうち、光周波数領域反射計測法(FMCW法:Freq
uency Modulated Continuous Wave ,OFDR法:Opti
cal Frequency Domain Reflectometry, 総称して以下、
光周波数領域反射計測法と呼ぶ)を用いた技術は、光フ
ァイバセンサーや光ファイバ探傷検査における計測に応
用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, technical developments using high-performance light sources have been made, and their applications have been made in various fields. Considerations are being made. In the field of optical measurement, optical frequency domain reflection measurement (FMCW method: Freq
uency Modulated Continuous Wave, OFDR method: Opti
cal Frequency Domain Reflectometry, collectively
The technique using the optical frequency domain reflection measurement method is applied to measurement in an optical fiber sensor or an optical fiber flaw detection inspection.

【0003】この光周波数領域反射計測法は、連続的な
光周波数掃引が可能な光源を利用した計測原理に基づい
て、距離または多重位置を計測する方法であり、この計
測方法は、連続発振可能な光源をFM(Frequency Modu
lation:周波数変調)変調し、この光FM波(以下、光
FM出力光と称することがある)を計測場所から目標物
体に対して送光し、そして、目標物体で反射された光を
受光して、参照光と反射光との間のビート(うなり)周
波数を観測する方法である。
This optical frequency domain reflection measurement method is a method of measuring a distance or a multiplex position based on a measurement principle using a light source capable of continuous optical frequency sweep. A light source with FM (Frequency Modu
lation: frequency modulation), the optical FM wave (hereinafter, sometimes referred to as optical FM output light) is transmitted from the measurement location to the target object, and the light reflected by the target object is received. In this method, a beat (beat) frequency between the reference light and the reflected light is observed.

【0004】すなわち、この計測方法は、時間的に線形
掃引が可能な光源から、繰り返し出力される光FM波が
干渉計測器に入力され、ここで、参照光と物体光(計測
光)とに二分され、それらが再び反射帰還されて、重ね
合わせられて干渉した時に生じる参照光と物体光とのお
互いの光路差時間τがもたらす光周波数差(ビート周波
数)を求めることで、光路差2ΔL=τc(c:光速)
つまり空間距離を算出するものである。なお、ここで、
時間的に線形掃引するとは、時間軸に対して一定の間隔
で周波数を変化させることを意味する。
That is, in this measurement method, an optical FM wave repeatedly output from a light source capable of temporally linear sweep is input to an interferometer, where it is converted into reference light and object light (measurement light). The optical path difference (beat frequency) caused by the optical path difference time τ between the reference light and the object light generated when the light is reflected and fed back again, overlapped, and interfered with each other is obtained, whereby the optical path difference 2ΔL = τc (c: speed of light)
That is, it calculates the spatial distance. Here,
Temporal linear sweep means that the frequency is changed at regular intervals with respect to the time axis.

【0005】図5に従来の光周波数領域反射計測装置の
ブロック図を示す。この図5に示す光周波数領域反射計
測装置20は、光源に半導体レーザを用いた光反射計測
装置であって、光源部13と本計測干渉系部14とをそ
なえて構成されている。ここで、光源部13は、所要の
周期で光波長が時間変化する光周波数変調信号を出力す
るもので、発振器1,半導体レーザ2をそなえて構成さ
れている。
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional optical frequency domain reflection measuring device. The optical frequency domain reflection measurement device 20 shown in FIG. 5 is a light reflection measurement device using a semiconductor laser as a light source, and includes a light source unit 13 and a main measurement interference system unit 14. Here, the light source unit 13 outputs an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required cycle, and includes an oscillator 1 and a semiconductor laser 2.

【0006】この発振器1は、変調信号を出力するもの
であり、半導体レーザ2は、発振器1からの変調信号に
て線形変調されたレーザ光を出力する波長可変可能な光
源である。すなわち、光周波数が時間変化する光FM波
3が半導体レーザ2から出力されるようになっている。
なお、この光源は波長可変可能であればよく、半導体レ
ーザに制約されることはない。
The oscillator 1 outputs a modulation signal, and the semiconductor laser 2 is a wavelength-tunable light source that outputs laser light linearly modulated by the modulation signal from the oscillator 1. That is, the optical FM wave 3 whose optical frequency changes with time is output from the semiconductor laser 2.
Note that this light source need only be tunable in wavelength, and is not limited to a semiconductor laser.

【0007】また、本計測干渉系部14は、光源部13
から出力される光FM波3を、内部で二分させて、一方
を計測対象に照射するとともに、他方を参照ミラーで反
射させて、双方の反射光を干渉させて計測対象の空間距
離を計測するものであって、ビームスプリッタ4,参照
ミラー6,計測対象8,光検出器10,A/D変換器1
1,演算装置12をそなえて構成されている。
[0007] The main measurement interference system section 14 includes a light source section 13.
The optical FM wave 3 output from is split inside, and one is irradiated to the measurement object, and the other is reflected by the reference mirror, and the reflected light interferes to measure the spatial distance of the measurement object. A beam splitter 4, a reference mirror 6, a measurement target 8, a photodetector 10, an A / D converter 1
1, the arithmetic unit 12 is provided.

【0008】ここで、ビームスプリッタ4は、光源部1
3内の半導体レーザ2から出力される光FM波3を、参
照光5と物体光7とに分配するとともに反射光を重ね合
わせて干渉光を作り出すものであり、参照ミラー6は、
ビームスプリッタ4にて分岐出力された参照光5を反射
するものである。また、計測対象8は、ビームスプリッ
タ4にて分岐出力された物体光7を照射されるものであ
り、光検出器10は、ビームスプリッタ4から出力され
る干渉光を自乗検波して電気信号波形として検出するも
のである。
[0008] Here, the beam splitter 4 includes the light source unit 1.
The light FM wave 3 output from the semiconductor laser 2 in the reference light 3 is divided into a reference light 5 and an object light 7 and reflected light is superimposed to generate interference light.
The beam splitter 4 reflects the reference light 5 branched and output. The measurement object 8 is irradiated with the object light 7 branched and output from the beam splitter 4, and the photodetector 10 square-detects the interference light output from the beam splitter 4 to perform electric signal waveform. Is detected.

【0009】さらに、A/D変換器11は、光検出器1
0から出力される電気信号波形をアナログ・ディジタル
変換するものであり、演算装置12は、A/D変換器1
1の出力信号を取込む電算機等である。このような構成
によって、光周波数領域反射計測装置20では、光FM
波3を発生させてビート信号を検出して距離計測を行な
う。すなわち、図5に示す光源部13内の発振器1から
の変調信号によって、半導体レーザ2が線形変調されて
光周波数時間変化する光FM波3が出力され、本計測干
渉系部14内のビームスプリッタ4において、この光F
M波3は、参照光5と物体光7とに分配される。
Further, the A / D converter 11 includes the photodetector 1
The arithmetic unit 12 performs analog-to-digital conversion of an electric signal waveform output from the A / D converter 1.
1 is a computer which takes in the output signal of No. 1. With such a configuration, in the optical frequency domain reflection measurement device 20, the optical FM
Wave 3 is generated to detect a beat signal and perform distance measurement. That is, the semiconductor laser 2 is linearly modulated by the modulation signal from the oscillator 1 in the light source unit 13 shown in FIG. 5 to output the optical FM wave 3 whose optical frequency changes with time, and the beam splitter in the main measurement interference system unit 14 is output. 4, the light F
The M wave 3 is distributed to the reference light 5 and the object light 7.

【0010】そして、参照光5はビームスプリッタ4か
ら距離L1 だけ離れた参照ミラー6に反射されて再び折
り返されて、光FM波(参照光)21となる。一方、物
体光7も同様に距離L2 だけ離れた計測対象8に反射さ
れ再び折り返されて、光FM波(参照光)22となる。
これらの光FM波21,22は、ビームスプリッタ4に
おいて、重ね合わされ干渉光9となる。なお、この場
合、距離の差ΔLは|L1 −L2 |である。
The reference light 5 is reflected by a reference mirror 6 which is separated from the beam splitter 4 by a distance L1 and is turned back again to become a light FM wave (reference light) 21. On the other hand, the object light 7 is also reflected by the measurement object 8 separated by the distance L2 and turned back again to become the light FM wave (reference light) 22.
These light FM waves 21 and 22 are superposed in the beam splitter 4 to become interference light 9. In this case, the difference ΔL in distance is | L1−L2 |.

【0011】次に、図6(a)〜(d)を用いてビート
信号の検出方法(原理)を説明する。図6(a)は、光
FM波の変化を示す図であり、これらの反射光である光
FM波21,22の挙動を示している。ここで、横軸は
時間で、縦軸は出力される光FM波の周波数である。こ
の図6(a)に示すように、光FM波21,22のそれ
ぞれは、光変調周波数ν0とν0 +Δν(Δν:光変調
帯域幅)の間の値を掃引され、また、参照ミラー6と計
測対象8との光路差の往復分2ΔLに相当する光遅延時
間(光路時間差)τだけずれて重ね合わせられる。ここ
で、変調周期1/fm (fm は変調周波数)の間のほと
んど全区間にわたり周波数差fb が発生している。これ
がビート周波数である。この場合、鋸波を例にとった
が、三角波でも同様なことがいえる。
Next, a method (principle) for detecting a beat signal will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (d). FIG. 6A is a diagram showing a change of the optical FM wave, and shows the behavior of the optical FM waves 21 and 22 which are the reflected lights. Here, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the frequency of the output optical FM wave. As shown in FIG. 6A, each of the optical FM waves 21 and 22 is swept in a value between the optical modulation frequency ν0 and ν0 + Δν (Δν: optical modulation bandwidth). They are superimposed with a shift of an optical delay time (optical path time difference) τ corresponding to the reciprocation 2ΔL of the optical path difference with the measurement target 8. Here, the frequency difference fb occurs over almost the entire interval between the modulation periods 1 / fm (where fm is the modulation frequency). This is the beat frequency. In this case, a sawtooth wave is taken as an example, but the same can be said for a triangular wave.

【0012】また、図6(b)は、ビート周波数の変化
を示す図であり、その周波数差fbの時間変化を示して
いる。この図6(b)に示すように、低周波ビート27
と高周波ビート28との2種類のビート周波数が現れて
いるが、高周波ビート28はτの時間間隔でしか発生せ
ず、しかもτ<<1/fm の関係から、ほとんどそれは
無視することができる。ここで、ビート周波数と呼ばれ
ているものは、低周波ビート27である。
FIG. 6B is a diagram showing a change in beat frequency, and shows a time change of the frequency difference fb. As shown in FIG. 6B, the low-frequency beat 27
And the high frequency beat 28 appear, but the high frequency beat 28 occurs only at a time interval of τ, and can be almost ignored because of the relationship τ << 1 / fm. Here, what is called a beat frequency is the low-frequency beat 27.

【0013】図6(c)にそのビート信号強度波形を示
す。この図6(c)に示すように、低周波ビート27に
対応する信号波形29と、高周波ビート28に対応する
信号波形30との2つが現れている。そして、これら
は、図5における光検出器10によって自乗検波され電
気信号波形となって検出された結果である。図6(d)
にそのビート周波数成分を示す。この図6(d)に示す
ように、周波数fb をもつビート信号スペクトラム31
が現れている。
FIG. 6C shows the beat signal intensity waveform. As shown in FIG. 6C, two signal waveforms 29 corresponding to the low-frequency beat 27 and the signal waveform 30 corresponding to the high-frequency beat 28 appear. These are the results of the square detection performed by the photodetector 10 in FIG. 5 and detection as an electric signal waveform. FIG. 6 (d)
Shows the beat frequency components. As shown in FIG. 6D, the beat signal spectrum 31 having the frequency fb
Is appearing.

【0014】こうして、図5におけるビームスプリッタ
4から出力された干渉光9は、光検出器10によって自
乗検波され電気信号波形となって検出され、その信号波
形はA/D変換器11を通して、電算機等の演算装置1
2に取込まれ、ビート周波数成分が求められる。ここ
で、その周波数解析アルゴリズムは、DFT,FFT,
MEM,ウェーブレット変換等様々あり、その性質に応
じて使い分けすることができる。
Thus, the interference light 9 output from the beam splitter 4 in FIG. 5 is square-detected by the photodetector 10 and detected as an electric signal waveform. The signal waveform passes through the A / D converter 11 and is calculated by the computer. Computing device 1 such as a machine
2 and a beat frequency component is obtained. Here, the frequency analysis algorithm is DFT, FFT,
There are various types such as MEM and wavelet transform, and they can be used properly according to their properties.

【0015】また、このように求めたビート周波数fb
と既知のパラメータを用いて、距離ΔLは式(1)より
算出される。 ΔL=(c/2Δν)*(fb /fm ) …(1)
Also, the beat frequency fb obtained in this way is
And the known parameter, the distance ΔL is calculated from equation (1). ΔL = (c / 2Δν) * (fb / fm) (1)

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光周波数領域反射計測装置では、光周波数領域反射計測
法の計測精度を向上させるために、光FM波が元々有す
る時間的な非線形性を補正して線形掃引を行なわなけれ
ばならないという操作が必要である。すなわち、計測距
離ΔLに対する理想的な固有のビート周波数を発生、検
出するためには、可能な限り線形な光周波数掃引が不可
欠であり、干渉させるための光FM波21,22(図6
(a)参照)は、時間軸に対して一定の間隔で周波数が
変動している必要がある。しかし、通常は光源自身の様
々な要因により、実際は若干、非線形性を有している。
その原因は光源の種類により異なるが、例えば半導体レ
ーザの場合は、素子共振器中の熱効果によるところが大
きい。このため、距離に固有であるはずのビート周波数
値が変動し、曖昧さをともなって計測精度が劣化してし
まう。そして、それによるビート信号は様々な周波数成
分を発生し、特定のビート周波数成分を特定することが
困難となる。
However, in the conventional optical frequency domain reflection measurement apparatus, in order to improve the measurement accuracy of the optical frequency domain reflection measurement method, the temporal non-linearity inherent in the optical FM wave is corrected. It is necessary to perform a linear sweep operation. That is, in order to generate and detect an ideal unique beat frequency with respect to the measurement distance ΔL, it is necessary to sweep the optical frequency as linearly as possible, and the optical FM waves 21 and 22 for causing interference (FIG. 6).
(A)) requires that the frequency fluctuate at regular intervals with respect to the time axis. However, due to various factors of the light source itself, the light source actually has some nonlinearity.
The cause depends on the type of the light source. For example, in the case of a semiconductor laser, the cause is largely due to a thermal effect in the element resonator. For this reason, the beat frequency value supposed to be unique to the distance fluctuates, and the measurement accuracy deteriorates with ambiguity. The beat signal generates various frequency components, and it is difficult to specify a specific beat frequency component.

【0017】従って、この光周波数領域反射計測法の高
精度化のためには、光FMの時間的に非線形(非直線
性)的な掃引を線形(直線)掃引に補正するか、または
事前に発生させて行なうようにしなければならない。そ
こで、これを解決するための手法を図7を用いて説明
し、それに伴う課題について説明する。図7に光周波数
を線形に補正する機能を有する光周波数領域反射計測装
置のブロック図を示す。この図7に示す光周波数領域反
射計測装置72は、非線形な光FM掃引を線形な光FM
掃引に補正する機能を有する反射計測装置であって、光
周波数線形掃引装置71と本計測干渉系部14とをそな
えて構成されている。
Therefore, in order to improve the accuracy of the optical frequency domain reflection measurement method, the temporally non-linear (non-linear) sweep of the optical FM is corrected to a linear (linear) sweep, or the optical FM is measured in advance. It must be generated and performed. Therefore, a method for solving this will be described with reference to FIG. 7 and the accompanying problem will be described. FIG. 7 shows a block diagram of an optical frequency domain reflection measurement device having a function of linearly correcting an optical frequency. The optical frequency domain reflection measurement device 72 shown in FIG. 7 performs a nonlinear optical FM sweep by using a linear optical FM
This is a reflection measuring device having a function of correcting for sweeping, and includes an optical frequency linear sweeping device 71 and a main measurement interference system section 14.

【0018】この光周波数線形掃引装置71は、非線形
な光FM掃引を線形なものに補正する機能を有する光F
M出力装置であって、波長可変型光源部70,ビームス
プリッタ41,補正干渉系部42,光検出器43,周波
数弁別器44,基準ビート信号源45,比較器46をそ
なえて構成されている。ここで、波長可変型光源部70
は、所要の周期で光波長が時間変化する光周波数変調信
号を出力するとともに、外部からの制御信号に基づき光
周波数変調信号についての補正変調が可能なものであっ
て、発振器70−1,半導体レーザ70−2をそなえる
とともに、加算器47をそなえて構成されている。
This optical frequency linear sweep device 71 has a function of correcting a nonlinear optical FM sweep to a linear one.
This is an M output device including a wavelength variable light source unit 70, a beam splitter 41, a correction interference system unit 42, a photodetector 43, a frequency discriminator 44, a reference beat signal source 45, and a comparator 46. . Here, the tunable light source unit 70
Outputs an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required period, and can correct and modulate the optical frequency modulation signal based on an external control signal. It has a laser 70-2 and an adder 47.

【0019】そして、この加算器47は、外部からの制
御信号に基づいて、光FM波に補正変調を施すものであ
る。なお、発振器70−1,半導体レーザ70−2は、
上述した発振器1,半導体レーザ2のもつ機能と同等な
機能をもつものであるので重複した説明は省略する。ま
た、ビームスプリッタ41は、波長可変型光源部70内
の半導体レーザ70−2から出力される光FM波73
を、光FM波(計測波)74と光FM波(補正波)75
とに分配するものであり、同様の用途に、ハーフミラー
を用いることができる。
The adder 47 corrects and modulates the optical FM wave based on an external control signal. Note that the oscillator 70-1 and the semiconductor laser 70-2 are
Since the oscillator 1 and the semiconductor laser 2 have the same functions as those described above, the duplicate description will be omitted. Further, the beam splitter 41 outputs the optical FM wave 73 output from the semiconductor laser 70-2 in the wavelength-variable light source unit 70.
With the optical FM wave (measurement wave) 74 and the optical FM wave (correction wave) 75
And a half mirror can be used for the same purpose.

【0020】さらに、補正干渉系部42は、ビームスプ
リッタ41にて分岐した一方の補正波75を、内部で干
渉させて、その光路差に相当するビート光を出力するも
のであり、ビームスプリッタ42−1と、参照ミラー4
2−2,42−3とをそなえた光学系として構成されて
いる。ここで、ビームスプリッタ42−1は、ビームス
プリッタ41からの補正波75を2方向へ分配する光分
配器であり、参照ミラー42−2,42−3はそれぞ
れ、ビームスプリッタ42−1から相互に異なる一定の
距離を置いて配置され、これら2方向に分配された光を
反射させて、ビームスプリッタ42−1において干渉さ
せ、ビート光が作り出されるようにしている。
Further, the correction interference system section 42 causes one of the correction waves 75 branched by the beam splitter 41 to interfere internally, and outputs beat light corresponding to the optical path difference. -1 and reference mirror 4
2-2 and 42-3 are configured as an optical system. Here, the beam splitter 42-1 is an optical distributor that distributes the correction wave 75 from the beam splitter 41 in two directions, and the reference mirrors 42-2 and 42-3 are mutually reciprocated from the beam splitter 42-1. Light beams distributed in these two directions which are arranged at different fixed distances are reflected and interfere with each other in the beam splitter 42-1 so that beat light is produced.

【0021】また、光検出器43は、補正干渉系部42
から入力されるビート光を受光し、光電変換して検出ビ
ート信号として出力するものであり、周波数弁別器44
は、光検出器43から出力される電気領域の周波数をも
つ信号について、周波数・電圧(F−V)変換を施し、
その信号の大きさに応じた電圧として出力するものであ
る。さらに、基準ビート信号源45は、時間的に一定の
ビート周波数信号に対応した電圧を出力するものであ
り、比較器46は、周波数弁別器44と基準ビート信号
源45との各出力における電圧差を検出するものであ
る。
The photodetector 43 is provided with a correction interference system section 42.
The beat discriminator 44 receives the beat light input from the controller, and outputs the detected beat signal by photoelectrically converting the beat light.
Performs frequency-to-voltage (FV) conversion on a signal having a frequency in the electric domain output from the photodetector 43,
The signal is output as a voltage corresponding to the magnitude of the signal. Further, the reference beat signal source 45 outputs a voltage corresponding to a temporally constant beat frequency signal, and the comparator 46 generates a voltage difference between each output of the frequency discriminator 44 and the reference beat signal source 45. Is to be detected.

【0022】なお、これらの光検出器43,周波数弁別
器44,基準ビート信号源45,比較器46はそれぞれ
電気系をなしている。また、比較器46から低周波の誤
差信号は、波長可変型光源部70に入力され、周波数制
御がかかるようにネガティブフィードバックされてお
り、これはPLL(Phase Locked Loop :位相同期ルー
プ)と同様な機能であって、これまでの電子回路技術で
培われた手法が用いられている。
The photodetector 43, the frequency discriminator 44, the reference beat signal source 45, and the comparator 46 each constitute an electric system. The low-frequency error signal from the comparator 46 is input to the wavelength-variable light source unit 70 and is subjected to negative feedback so as to control the frequency. This is similar to a PLL (Phase Locked Loop). As for the function, a technique cultivated in the past electronic circuit technology is used.

【0023】さらに、本計測干渉系部14は、図5にお
いて説明したものと同等であり、それに関する重複した
説明は省略する。このような構成によって、ビームスプ
リッタ41にて分岐された一方の光FM波(補正波7
5)は、光周波数線形掃引装置71内の補正干渉系部4
2へ導かれ、補正干渉系部42においては、その干渉系
部内の光路差に相当するビート光が作り出される。そし
て、光検出器43において、そのビート光は検出ビート
信号へと光電変換され、周波数弁別器44にて、その検
出ビート信号のもつ瞬時ビート周波数成分は電圧信号に
変換される。
Further, the measurement interference system section 14 is the same as that described with reference to FIG. 5, and a duplicate description thereof will be omitted. With such a configuration, one of the light FM waves (the correction wave 7) split by the beam splitter 41 is formed.
5) is the correction interference system unit 4 in the optical frequency linear sweep device 71.
2, the correction interference system section 42 generates beat light corresponding to the optical path difference in the interference system section. Then, in the photodetector 43, the beat light is photoelectrically converted into a detected beat signal, and in the frequency discriminator 44, the instantaneous beat frequency component of the detected beat signal is converted into a voltage signal.

【0024】さらに、比較器46において、周波数弁別
器44の出力電圧と基準ビート信号源45の出力電圧と
の差に対応した誤差信号が出力され、波長可変型光源部
70内の加算器47において、この誤差信号はネガティ
ブフィードバック入力され、発振器70−1の出力と加
算されて、半導体レーザ70−2への補正変調が可能と
なる。
Further, an error signal corresponding to the difference between the output voltage of the frequency discriminator 44 and the output voltage of the reference beat signal source 45 is output from the comparator 46, and the error signal is output from the adder 47 in the tunable light source 70. This error signal is input as a negative feedback and added to the output of the oscillator 70-1, so that the correction modulation to the semiconductor laser 70-2 can be performed.

【0025】これにより、ビート瞬時周波数を通して光
FM波の非線形性を補正することができ、ビート周波数
の広がりが抑制され、固有のビート周波数を求めること
ができ、計測精度の向上が可能となる。また、これによ
り、上述したように光周波数領域反射計測法において光
FMを線形に掃引することができるようになる。しかし
ながら、図7に示すような装置では、光FM波の非線形
性を補正できるが、波長可変型光源部70へのネガティ
ブフィードバック信号を生成するために、補正干渉系部
42,周波数弁別器44,基準ビート信号源45,比較
器46を常時、光周波数領域反射計測装置72内の本計
測干渉系部14に付随させてシステムを構成しておかね
ばならず、光周波数領域反射計測装置72全体が煩雑か
つコスト高といった課題を招いている。また同時に、光
周波数線形掃引装置71自身のハードウェアの性質に依
存した不安定性に起因する誤差信号そのもののドリフト
の影響により支配される光FMの線形精度の向上の限界
が課題となっている。
Thus, the nonlinearity of the optical FM wave can be corrected through the instantaneous beat frequency, the spread of the beat frequency can be suppressed, a unique beat frequency can be obtained, and the measurement accuracy can be improved. Further, as described above, the light FM can be linearly swept in the optical frequency domain reflection measurement method. However, in the device as shown in FIG. 7, the nonlinearity of the optical FM wave can be corrected. However, in order to generate a negative feedback signal to the wavelength variable light source unit 70, the correction interference system unit 42, the frequency discriminator 44, The system must be configured such that the reference beat signal source 45 and the comparator 46 are always attached to the main measurement interference system unit 14 in the optical frequency domain reflection measuring device 72, and the entire optical frequency domain reflection measuring device 72 is constructed. This poses problems such as complexity and high cost. At the same time, there is a limit to the improvement of the linear accuracy of the optical FM, which is governed by the influence of the drift of the error signal itself due to instability depending on the hardware properties of the optical frequency linear sweep device 71 itself.

【0026】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、光周波数領域反射計測装置全体のシステムの
簡素化と低コスト化に寄与し、かつ、従来のネガティブ
フィードバック系のハードウェアに依存した不安定性を
排除でき精度の良い非線形な光FM掃引を線形な光FM
掃引に補正できる、光周波数線形掃引装置及び光周波数
線形掃引装置のための変調補正データ記録装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and contributes to simplification and cost reduction of the entire optical frequency domain reflection measurement apparatus, and to the conventional hardware of the negative feedback system. A highly accurate non-linear optical FM sweep that can eliminate dependent instability
It is an object of the present invention to provide an optical frequency linear sweep device and a modulation correction data recording device for the optical frequency linear sweep device that can be corrected for sweep.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】このため、本発明の光周
波数線形掃引装置は、所要の周期で光波長が時間変化す
る光周波数変調信号を出力しうるとともに、外部からの
補正信号に基づき光周波数変調信号についての補正変調
が可能な波長可変型光源部と、波長可変型光源部からの
光周波数変調信号を少なくとも2方向へ分配するための
光分配器と、この光分配器で分配された一方の側の光周
波数変調信号を受けて、内部に設定された光路差に相当
するビート光を出力するための補正干渉系と、この補正
干渉系からのビート光を電気信号として検出するための
光検出器と、光検出器で検出された電気信号に関しその
瞬時周波数の時間変動信号を検出するための周波数弁別
器と、周波数弁別器で検出された時間変動信号から直流
成分をカットし、出力が波長可変型光源部への変調補正
のための補正信号として使用される直流カットフィルタ
とをそなえて構成されたことを特徴としている(請求項
1)。
For this reason, the optical frequency linear sweeping device of the present invention can output an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required period, and can output an optical frequency modulation signal based on a correction signal from the outside. A wavelength-variable light source unit capable of correcting and modulating the frequency-modulated signal, an optical distributor for distributing the optical frequency-modulated signal from the wavelength-variable light source unit in at least two directions, and distributed by the optical distributor. A correction interference system for receiving a light frequency modulation signal on one side and outputting a beat light corresponding to an optical path difference set therein, and a detection interference system for detecting the beat light from the correction interference system as an electric signal. A photodetector, a frequency discriminator for detecting a time-varying signal of the instantaneous frequency with respect to the electric signal detected by the photodetector, and cutting a DC component from the time-varying signal detected by the frequency discriminator, Force is characterized by being configured to include a DC cut filter that is used as a correction signal for the modulation correction to the wavelength-variable light source unit (claim 1).

【0028】また、本発明の光周波数線形掃引装置は、
所要の周期で光波長が時間変化する光周波数変調信号を
出力しうるとともに、外部からの補正信号に基づき光周
波数変調信号についての補正変調が可能な波長可変型光
源と、この波長可変型光源の波長可変制御のために必要
な基準信号を発生しうる基準信号発生部と、波長可変型
光源固有の変調特性となるような補正を行なうための補
正信号を予め用意しておき、この用意しておいた補正信
号を出力しうる補正信号発生部と、基準信号発生部から
の基準信号と補正信号発生部からの補正信号とを足し合
わせて加算出力を波長可変型光源へ供給しうる加算器と
をそなえて構成されたことを特徴としている(請求項
2)。
Also, the optical frequency linear sweeping device of the present invention
A wavelength tunable light source capable of outputting an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required cycle and capable of performing correction modulation on the optical frequency modulation signal based on an external correction signal; and A reference signal generating unit capable of generating a reference signal required for wavelength tunable control and a correction signal for performing correction such that modulation characteristics specific to the wavelength tunable light source are prepared are prepared in advance. A correction signal generation unit that can output the set correction signal, and an adder that can add the reference signal from the reference signal generation unit and the correction signal from the correction signal generation unit and supply an addition output to the wavelength variable light source. (Claim 2).

【0029】さらに、本発明の光周波数線形掃引装置の
ための変調補正データ記録装置は、光周波数線形掃引装
置の構成要素としての波長可変型光源から基準信号に基
づき出力される光周波数変調信号を受けて、内部に設定
された光路差に相当するビート光を出力するための補正
干渉系と、補正干渉系からのビート光を電気信号として
検出するための光検出器と、光検出器で検出された電気
信号に関しその瞬時周波数の時間変動信号を検出するた
めの周波数弁別器と、この周波数弁別器で検出された時
間変動信号から直流成分をカットし、波長可変型光源へ
の変調補正のための補正信号を出力しうる直流カットフ
ィルタと、直流カットフィルタからの補正信号について
の波形情報を記録媒体データとして記録しうる補正信号
情報記録部とをそなえて構成されたことを特徴としてい
る(請求項3)。
Further, the modulation correction data recording device for an optical frequency linear sweep device according to the present invention provides an optical frequency modulation signal output from a variable wavelength light source as a component of the optical frequency linear sweep device based on a reference signal. Receiving the light, a correction interference system for outputting a beat light corresponding to an optical path difference set inside, a light detector for detecting the beat light from the correction interference system as an electric signal, and detection by the light detector A frequency discriminator for detecting a time-varying signal of the instantaneous frequency of the electric signal, and a DC component is cut from the time-varying signal detected by the frequency discriminator to correct the modulation to the wavelength variable light source. And a correction signal information recording unit that can record waveform information on the correction signal from the DC cut filter as recording medium data. It is characterized in that Ete constructed (claim 3).

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 (A)本発明の第1実施形態の説明 本発明を適用される、光周波数反射領域計測装置は、光
反射計測を行なう本計測干渉系部をそなえるとともに、
非線形な光FM掃引を線形な光FM掃引に補正するため
の光周波数線形掃引装置をそなえて構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (A) Description of First Embodiment of the Present Invention An optical frequency reflection region measuring apparatus to which the present invention is applied includes a main measurement interference system unit for performing light reflection measurement,
An optical frequency linear sweep device for correcting a nonlinear optical FM sweep into a linear optical FM sweep is provided.

【0031】図1に本発明の第1実施形態にかかる光周
波数領域反射計測装置の構成を示す。この図1に示す光
周波数領域反射計測装置17は、非線形な光FM掃引を
線形な光FM掃引に補正する機能を有する反射計測装置
であって、本計測干渉系部14と、光周波数線形掃引装
置15とをそなえて構成されている。この本計測干渉系
部14は、入力された光FM波を内部で二分させて、一
方を計測対象に照射するとともに、他方を参照ミラーで
反射させて、双方の反射光を干渉させて計測対象の距離
を計測するものであって、ビームスプリッタ4,参照ミ
ラー6,計測対象8,光検出器10,A/D変換器1
1,演算装置12をそなえて構成されているが、この本
計測干渉系部14としては、従来例で示したものと同様
の機能のものが使用される。
FIG. 1 shows a configuration of an optical frequency domain reflection measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. The optical frequency domain reflection measurement device 17 shown in FIG. 1 is a reflection measurement device having a function of correcting a non-linear optical FM sweep into a linear optical FM sweep, and includes a main measurement interference system unit 14 and an optical frequency linear sweep. It is configured with the device 15. The main measurement interference system section 14 divides the input optical FM wave into two parts, irradiates one part to the measurement target, reflects the other part by the reference mirror, and causes both reflected lights to interfere with each other. The beam splitter 4, the reference mirror 6, the object to be measured 8, the photodetector 10, the A / D converter 1
1, is configured to include an arithmetic unit 12, and as the main measurement interference system unit 14, one having the same function as that shown in the conventional example is used.

【0032】すなわち、光周波数線形掃引装置15から
出力された光FM波60bは、この本計測干渉系部14
内のビームスプリッタ4において、参照光5と物体光
(参照光)7とに分配される。そして、参照光5は、参
照ミラー6において、反射されて参照光21となり、ま
た、物体光7は、計測対象8に照射されて反射され、物
体光22となり、これらの反射光はそれぞれ、ビームス
プリッタ4において重ねられて干渉光9として光検出器
10に入力される。
That is, the optical FM wave 60b output from the optical frequency linear sweep device 15 is
In the beam splitter 4 inside, the reference light 5 and the object light (reference light) 7 are distributed. Then, the reference light 5 is reflected by the reference mirror 6 to become the reference light 21, and the object light 7 is irradiated onto the measurement target 8 and reflected to become the object light 22, and these reflected lights are respectively beam-shaped. The light is superimposed on the splitter 4 and input to the photodetector 10 as interference light 9.

【0033】そして、光検出器10において、この干渉
光9は自乗検波され、電気信号波形として検出が行なわ
れ、A/D変換器11において、光検出器10から出力
される電気信号波形はアナログ・ディジタル変換され
て、演算装置12において、A/D変換器11の出力信
号が電算機等に取込まれる。さらに、その取込まれたデ
ータは、FFT等の周波数解析アルゴリズムを用いてビ
ート周波数fb が求められ、これと既知のパラメータを
用いて、距離ΔLは式(2)より算出される。
In the photodetector 10, the interference light 9 is square-detected and detected as an electric signal waveform. In the A / D converter 11, the electric signal waveform output from the photodetector 10 is analog. The digital signal is converted, and the output signal of the A / D converter 11 is input to the computer or the like in the arithmetic unit 12. Further, the beat frequency fb is obtained from the captured data by using a frequency analysis algorithm such as FFT, and the distance ΔL is calculated from the equation (2) using this and a known parameter.

【0034】 ΔL=(c/2Δν)*(fb /fm ) …(2) 次に、光周波数線形掃引装置15は、非線形な光FM掃
引を線形な光FM掃引に補正する機能を有する光FM出
力装置であって、波長可変型光源部16,ビームスプリ
ッタ51,補正干渉系部52,光検出器53,周波数弁
別器54,DCカットフィルタ56をそなえて構成され
ている。
ΔL = (c / 2Δν) * (fb / fm) (2) Next, the optical frequency linear sweep device 15 corrects the nonlinear optical FM sweep into a linear optical FM sweep. The output device includes a variable wavelength light source unit 16, a beam splitter 51, a correction interference system unit 52, a photodetector 53, a frequency discriminator 54, and a DC cut filter 56.

【0035】ここで、波長可変型光源部16は、所要の
周期で光波長が時間変化する光周波数変調信号を出力し
うるとともに、外部からの補正信号(制御信号)に基づ
きその光周波数変調信号についての補正変調が可能なも
のであって、発振器16−1,半導体レーザ16−2を
そなえるとともに、加算器55をそなえて構成されてい
る。
Here, the variable wavelength light source unit 16 can output an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required cycle, and based on a correction signal (control signal) from the outside, the optical frequency modulation signal is output. , And includes an oscillator 16-1 and a semiconductor laser 16-2 and an adder 55.

【0036】この発振器16−1は、変調信号を電流値
によって出力するものであり、また、半導体レーザ16
−2は、発振器16−1からの注入電流にて線形変調さ
れた光FM波3を出力する波長可変可能な光源である。
なお、この光源は波長可変が可能であればよく、半導体
レーザに制約されることはない。また、加算器55は、
外部からの補正信号に基づき光FM波3に補正変調を施
すものである。
The oscillator 16-1 outputs a modulation signal in accordance with a current value.
Reference numeral -2 denotes a wavelength-tunable light source that outputs an optical FM wave 3 linearly modulated by an injection current from the oscillator 16-1.
Note that this light source is only required to be able to change the wavelength, and is not limited to a semiconductor laser. Further, the adder 55
The correction modulation is performed on the optical FM wave 3 based on a correction signal from the outside.

【0037】さらに、ビームスプリッタ51は、波長可
変型光源部16内の半導体レーザ16−2からの光周波
数変調信号を少なくとも2方向へ分配するための光分配
器であり、この光FM波3を、参照光60aと物体光6
0bとに分配する。同様の用途に、ハーフミラーを用い
ることができる。そして、この参照光60aは補正干渉
系部52に入力されるとともに、物体光60bは、前述
のように本計測干渉系部14に入力される。なお、この
分配数を増やして、モニタリング用に供するようにして
もよい。
Further, the beam splitter 51 is an optical splitter for splitting the optical frequency modulation signal from the semiconductor laser 16-2 in the wavelength tunable light source section 16 in at least two directions. , Reference light 60a and object light 6
0b. Half mirrors can be used for similar applications. The reference light 60a is input to the correction interference system 52, and the object light 60b is input to the main measurement interference system 14 as described above. Note that the number of distributions may be increased and used for monitoring.

【0038】また、補正干渉系部52は、ビームスプリ
ッタ51から入力される参照光60aを補正のために用
い、内部に設定した光路差に相当するビート光を出力す
るためのものであり、ビームスプリッタ52−1と、参
照ミラー52−2,52−3とをそなえて構成されてい
る。ここで、ビームスプリッタ52−1は、ビームスプ
リッタ51からの参照光60aを2方向へ分配する光分
配器であり、参照ミラー52−2,52−3はそれぞ
れ、ビームスプリッタ52−1から相互に異なる一定の
距離を置いて配置されたハーフミラーであって、これら
2方向に分配された光を反射させて、ビームスプリッタ
52−1において、ビート光が作り出されるようにする
ものである。なお、これらのビームスプリッタ52−
1,参照ミラー52−2,52−3をそなえた補正干渉
系部52は、光学系をなしている。
The correction interference system 52 uses the reference light 60a input from the beam splitter 51 for correction, and outputs beat light corresponding to an optical path difference set therein. It comprises a splitter 52-1 and reference mirrors 52-2 and 52-3. Here, the beam splitter 52-1 is a light splitter that splits the reference light 60a from the beam splitter 51 in two directions, and the reference mirrors 52-2 and 52-3 are mutually separated from the beam splitter 52-1. The half mirrors are arranged at different fixed distances, and reflect the light distributed in these two directions so that the beam splitter 52-1 generates beat light. These beam splitters 52-
1, the correction interference system section 52 including the reference mirrors 52-2 and 52-3 forms an optical system.

【0039】また、光検出器53は、補正干渉系部52
から出力されるビート光を電気信号(瞬時ビート周波数
信号61)として検出するためのものであり、周波数弁
別器54は、光検出器53で検出された電気信号(瞬時
ビート周波数信号61)に関し、その瞬時周波数の時間
変動信号を検出するためのものである。具体的には、周
波数信号を電圧信号に変換して出力する。
The photodetector 53 includes a correction interference system 52
Is detected as an electric signal (instantaneous beat frequency signal 61), and the frequency discriminator 54 detects the electric signal (instantaneous beat frequency signal 61) detected by the photodetector 53. This is for detecting a time-varying signal of the instantaneous frequency. Specifically, the frequency signal is converted into a voltage signal and output.

【0040】そして、DCカットフィルタ56は、周波
数弁別器54で検出された時間変動信号から直流成分を
カットし、その出力が波長可変型光源部16への変調補
正のための補正信号として使用されるものである。な
お、これらの光検出器53,周波数弁別器54,DCカ
ットフィルタ56の各部材は、電気系をなしており、こ
の光周波数線形掃引装置15内のネガティブフィードバ
ックループは光学系と電気系から構成されていると言え
る。
The DC cut filter 56 cuts a DC component from the time-varying signal detected by the frequency discriminator 54, and its output is used as a correction signal for modulation correction to the wavelength-variable light source unit 16. Things. The components of the photodetector 53, the frequency discriminator 54, and the DC cut filter 56 form an electric system, and a negative feedback loop in the optical frequency linear sweeping device 15 includes an optical system and an electric system. It can be said that.

【0041】さらに、DCカットフィルタ56で得られ
た補正信号(交流信号)は、波長可変型光源部16内の
加算器55によって、発振器16−1から出力される変
調信号にネガティブフィードバック加算され、変調信号
補正がなされる。このような構成によって、波長可変型
光源部16内の発振器16−1からの注入電流によっ
て、半導体レーザ16−2が線形変調されて光FM波3
が出力され、ビームスプリッタ51において、この光F
M波3が参照光60aと物体光60bとに分岐され、物
体光60bは本計測干渉系部14へ導かれる一方、参照
光60aは光周波数線形掃引装置15へ導かれる。
Further, the correction signal (AC signal) obtained by the DC cut filter 56 is subjected to negative feedback addition to the modulation signal output from the oscillator 16-1 by the adder 55 in the wavelength tunable light source unit 16, Modulation signal correction is performed. With such a configuration, the semiconductor laser 16-2 is linearly modulated by the injection current from the oscillator 16-1 in the wavelength tunable light source unit 16, and the optical FM wave 3
Is output, and this light F
The M wave 3 is split into a reference beam 60a and an object beam 60b, and the object beam 60b is guided to the main measurement interference system unit 14, while the reference beam 60a is guided to the optical frequency linear sweep device 15.

【0042】図2(a)から(c)を用いて、光FM線
形補正の計測原理を説明する。図2(a)は、光FM波
の変化を示す図であり、これらの参照光60aと物体光
60bとの挙動を示している。この図2(a)に示すよ
うに、これらの参照光60aと物体光60bはそれぞ
れ、光遅延時間だけずれて重ね合わされる。しかし、こ
れらの波形は非線形であって時間軸に対して線形に掃引
されてはいない。そして、参照光60aは、補正干渉系
部52において、適当な値をもつビート光が作り出さ
れ、光検出器53において、そのビート光は瞬時ビート
周波数信号61へと光電変換される。
The measurement principle of the optical FM linear correction will be described with reference to FIGS. FIG. 2A is a diagram showing a change in the optical FM wave, and shows the behavior of the reference light 60a and the object light 60b. As shown in FIG. 2A, the reference light 60a and the object light 60b are superimposed with a shift of the optical delay time. However, these waveforms are non-linear and are not swept linearly with respect to the time axis. Then, beat light having an appropriate value is generated from the reference light 60 a in the correction interference system section 52, and the beat light is photoelectrically converted into an instantaneous beat frequency signal 61 in the photodetector 53.

【0043】図2(b)は、ビート周波数と電圧信号の
変化を示す図であり、この瞬時ビート周波数信号61の
挙動を示している。この図2(b)から、瞬時ビート周
波数信号61も、時間的に非線形であることがわかる。
そして、この瞬時ビート周波数信号61は、周波数弁別
器54において、周波数から電圧へ信号変換(F−V変
換)が行なわれて、ビート信号から電圧信号に変換され
る。その電気的手法は他の電子回路技術で培われてきた
方法を用いることができ、例えば、共振器回路を用いた
スロープ検波方式を使用することができる。なお、本発
明におけるF−V変換の方法はこれに限らず、他の方法
を用いてもよい。
FIG. 2B is a diagram showing changes in the beat frequency and the voltage signal, and shows the behavior of the instant beat frequency signal 61. FIG. 2B shows that the instantaneous beat frequency signal 61 is also nonlinear in time.
Then, the instant beat frequency signal 61 is subjected to signal conversion (FV conversion) from frequency to voltage in the frequency discriminator 54, and is converted from the beat signal to a voltage signal. As the electric method, a method cultivated in other electronic circuit technologies can be used, and for example, a slope detection method using a resonator circuit can be used. The method of FV conversion in the present invention is not limited to this, and another method may be used.

【0044】そして、周波数弁別器54の出力における
電圧信号は、DCカットフィルタ56に入力され、交流
信号だけが通過できるようにしている。以下、この交流
信号だけを通過させて、直流信号を除去する理由につい
て説明を行なう。まず、光周波数領域反射計測法では、
繰り返しの線形光FM波を用いることを基本としてい
る。すなわち、理想的な繰り返し線形光FMならば、そ
の瞬時周波数成分の時間挙動は直流(DC)的であり交
流(AC)成分をもたない。このことは、図6(b)に
示すように、低周波ビート27の時間挙動が、通常繰り
返し変調周期1/fm (sec)の期間内では、直流的
であり交流成分をもたないことに相当する。
The voltage signal at the output of the frequency discriminator 54 is input to a DC cut filter 56 so that only an AC signal can pass. Hereinafter, the reason for removing the DC signal by passing only the AC signal will be described. First, in the optical frequency domain reflection measurement method,
It is based on the use of repeated linear light FM waves. That is, in the case of an ideal repetitive linear light FM, the time behavior of the instantaneous frequency component is direct current (DC) and has no alternating current (AC) component. This means that, as shown in FIG. 6B, the time behavior of the low-frequency beat 27 is DC-like and has no AC component during the period of the normal repetition modulation period 1 / fm (sec). Equivalent to.

【0045】ここで、もし、光FM波側の非線形性要因
でなく補正干渉系部52側の基準が揺らいだとしても、
その干渉条件の変動は通常繰り返し変調周期1/fm
(sec)に比べ十分遅いため、それは直流的と言え
る。これより、ビート周波数の変動分は、変化の範囲を
繰り返し変調周期1/fm (sec)内のみとした期間
内での交流成分の変化のみに現れるのであって、その干
渉条件の直流的な変動分には影響を受けない。
Here, even if the reference on the correction interference system section 52 side fluctuates not due to the nonlinearity factor on the optical FM wave side,
The fluctuation of the interference condition is usually the repetition modulation period 1 / fm
Since it is much slower than (sec), it can be said that it is DC-like. Thus, the variation of the beat frequency appears only in the variation of the AC component within a period in which the variation range is only within the repetition modulation period 1 / fm (sec). Minutes are not affected.

【0046】このように、純粋に光源側の原因で生じる
光FM波の非線形掃引のための補正情報としては、周波
数弁別器54で得られる直流・交流混在の信号のうち、
交流成分のみを取り出せばよいことになる。そして、こ
の交流成分を抽出するために、DCカットフィルタ56
を周波数弁別器54の次段に設けて、ここで得られた補
正信号を、波長可変型光源部16内の加算器55におい
て変調信号にネガティブフィードバック加算するように
して、変調信号補正がなされる。これにより元々非線形
掃引であった光FM波3は線形に補正され、直線性のよ
い時間掃引が実現する。
As described above, the correction information for the non-linear sweep of the optical FM wave generated purely on the light source side includes the DC / AC mixed signal obtained by the frequency discriminator 54.
It is only necessary to take out the AC component. Then, in order to extract this AC component, a DC cut filter 56
Is provided in the next stage of the frequency discriminator 54, and the correction signal obtained here is added to the modulation signal in the adder 55 in the wavelength tunable light source unit 16 by negative feedback, so that the modulation signal is corrected. . As a result, the optical FM wave 3 which was originally a nonlinear sweep is linearly corrected, and a time sweep with good linearity is realized.

【0047】図2(c)は、ビート周波数成分を示す図
であり、補正を行なった光FM波と補正を行なわない光
FM波とのビート周波数スペクトラムを示している。こ
の図2(c)から、ビート周波数スペクトラム63の広
がりは抑制され、ビート周波数スペクトラム64が特定
しやすくなることがわかる。こうして、本発明は、光周
波数領域反射計測法において、繰り返し線形光FM波を
用いることが基本であることに着目し、理想的な繰り返
し線形光FM波ならば、その瞬時周波数成分の時間挙動
は直流的であり交流成分をもたないという特徴を十分に
活用している。すなわち、DCカットフィルタ56で、
周波数弁別器44で検出された時間変動信号から直流成
分をカットし、その出力を波長可変型光源部16への変
調補正のための補正信号として使用することによって、
線形な光FM波を発生させることができ、本計測干渉系
部14において、補正された光FM波を使用して計測す
ることができる。
FIG. 2 (c) is a diagram showing beat frequency components, and shows beat frequency spectra of a corrected optical FM wave and a non-corrected optical FM wave. From FIG. 2C, it is understood that the spread of the beat frequency spectrum 63 is suppressed, and the beat frequency spectrum 64 is easily specified. Thus, the present invention focuses on the fundamental use of a repetitive linear optical FM wave in the optical frequency domain reflection measurement method. If an ideal repetitive linear optical FM wave is used, the time behavior of the instantaneous frequency component is It takes full advantage of the characteristics of being DC and having no AC component. That is, with the DC cut filter 56,
By cutting the DC component from the time-varying signal detected by the frequency discriminator 44 and using the output as a correction signal for modulation correction to the wavelength-variable light source unit 16,
A linear optical FM wave can be generated, and measurement can be performed using the corrected optical FM wave in the main measurement interference system unit 14.

【0048】このようにして、補正干渉系部52、光検
出器53、周波数弁別器54、DCカットフィルタ56
をそなえてなる光周波数線形掃引装置15により、元々
非線形掃引であった光FM波が、ビート瞬時周波数を通
してその非線形性を補正されて、線形掃引されるように
なり、また、光源の周波数応答性に応じた、光周波数領
域反射計測法が行なえるようになる。さらに、光周波数
領域反射計測法に基づく計測において、本計測干渉系部
14で計測されたビート信号の周波数広がりは抑制さ
れ、固有のビート信号が特定しやすくなる。すなわち、
周波数スペクトラム63の広がりは抑制され、ビート周
波数スペクトラム64が特定しやすくなって、光周波数
領域反射計測法の計測精度の向上が図れる。なお、この
場合、光源は半導体レーザに制約されず、波長可変可能
なものであれば他のものによっても構成可能である。
Thus, the correction interference system 52, the photodetector 53, the frequency discriminator 54, the DC cut filter 56
The optical frequency linear sweeping device 15 provided with the optical frequency correction device 15 can correct the nonlinearity of the optical FM wave which was originally a nonlinear sweep through the instantaneous beat frequency, and linearly sweep the optical FM wave. The optical frequency domain reflection measurement method can be performed according to the above. Furthermore, in the measurement based on the optical frequency domain reflection measurement method, the frequency spread of the beat signal measured by the main measurement interference system unit 14 is suppressed, and the unique beat signal is easily specified. That is,
The spread of the frequency spectrum 63 is suppressed, the beat frequency spectrum 64 is easily specified, and the measurement accuracy of the optical frequency domain reflection measurement method can be improved. In this case, the light source is not limited to the semiconductor laser, but may be another light source that can change the wavelength.

【0049】従って、本発明では、図7に示したような
手法、すなわち、基準ビート周波数信号源45を別途用
意して、この基準ビート周波数信号(図2(b)の6
2)と瞬時ビート周波数信号(図2(b)の61)とを
比較して誤差信号(図2(b)の65)を求めるような
手法をとっていないので、装置構成が複雑にならずに済
み、また、事前に補正干渉系部52の条件に合わせた理
想的なビート周波数値を算出しておかなければならなか
ったり、光路差、周囲温度変化等の条件変化及び基準ビ
ート周波数信号源45自身からの変動成分も加わって補
正信号の精度が悪くなったりすること等の点が改善され
る。
Therefore, according to the present invention, a method as shown in FIG. 7, that is, a reference beat frequency signal source 45 is separately prepared, and this reference beat frequency signal (6 in FIG.
2) is not compared with the instantaneous beat frequency signal (61 in FIG. 2 (b)) to obtain an error signal (65 in FIG. 2 (b)). In addition, it is necessary to calculate an ideal beat frequency value in advance in accordance with the conditions of the correction interference unit 52, a change in conditions such as an optical path difference and a change in ambient temperature, and a reference beat frequency signal source. The point that the accuracy of the correction signal deteriorates due to the addition of the fluctuation component from itself is improved.

【0050】また、本発明では、その手段として、図7
の基準ビート信号源45と比較器46の代わりにDCカ
ットフィルタ56と置き替えることで、装置構成を簡素
化することができ、計測システム全体のコスト低減に寄
与できるという効果が望める。 (B)本発明の第2実施形態の説明 図3は本発明の第2実施形態にかかる光周波数領域反射
計測装置の構成を示す図である。この図3に示す光周波
数領域反射計測装置80は、非線形な光FM掃引を線形
な光FM掃引に補正する機能を有する反射計測装置であ
って、光反射計測を行なう本計測干渉系部82と、非線
形な光FM掃引を線形な光FM掃引に補正するための光
周波数線形掃引装置81とをそなえて構成されている。
According to the present invention, the means shown in FIG.
By replacing the reference beat signal source 45 and the comparator 46 with the DC cut filter 56 instead of the reference beat signal source 45, the effect that the device configuration can be simplified and the cost of the entire measurement system can be reduced can be expected. (B) Description of Second Embodiment of the Present Invention FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical frequency domain reflection measuring device according to a second embodiment of the present invention. The optical frequency domain reflection measuring device 80 shown in FIG. 3 is a reflection measuring device having a function of correcting a non-linear optical FM sweep into a linear optical FM sweep. And an optical frequency linear sweep device 81 for correcting a nonlinear optical FM sweep into a linear optical FM sweep.

【0051】この本計測干渉系部82は、入力された光
FM波を内部で二分させて、一方を計測対象に照射する
とともに、他方を参照ミラーで反射させて、双方の反射
光を干渉させて計測対象の距離を計測するものであっ
て、ビームスプリッタ93,参照ミラー90,計測対象
92,光検出器95,A/D変換器96,演算装置97
をそなえて構成されている。これらのものは、上述した
ものと同様の機能のものであるので、更なる説明を省略
する。
The main measurement interference system 82 divides the input FM wave into two parts, irradiates one part to the object to be measured, and reflects the other part by the reference mirror to cause the two reflected lights to interfere with each other. A beam splitter 93, a reference mirror 90, a measurement target 92, a photodetector 95, an A / D converter 96, and a calculation device 97.
It is configured with. Since these have the same functions as those described above, further description will be omitted.

【0052】次に、光周波数線形掃引装置81は、非線
形な光FM掃引を線形な光FM掃引に補正する機能を有
する光FM出力装置であって、光源(波長可変型光源)
87と、基準信号発生器(基準信号発生部)83と、補
正信号発生器(補正信号発生部)84と、加算器86と
そなえて構成されている。なお、このうち、基準信号発
生器83と、加算器86と、光源87とが、第1実施形
態における、波長可変型光源部16(図1参照)に相当
する。
Next, the optical frequency linear sweep device 81 is an optical FM output device having a function of correcting a non-linear optical FM sweep into a linear optical FM sweep, and includes a light source (variable wavelength light source).
87, a reference signal generator (reference signal generator) 83, a correction signal generator (correction signal generator) 84, and an adder 86. The reference signal generator 83, the adder 86, and the light source 87 correspond to the variable wavelength light source unit 16 (see FIG. 1) in the first embodiment.

【0053】ここで、光源87(図3では半導体レーザ
と表記されている)は、所要の周期で光波長が時間変化
する光周波数変調信号を出力しうるとともに、外部から
の補正信号に基づき光周波数変調信号についての補正変
調が可能なものであり、半導体レーザが用いられてい
る。そして、光FM波(光FM出力光)88を、本計測
干渉系部82に出力するようになっている。また、基準
信号発生器83は、この光源87の波長可変制御のため
に必要な基準信号を発生しうるものである。さらに、補
正信号発生器84は、光源87の固有の変調特性となる
ような補正を行なうための補正信号を予め用意してお
き、この用意しておいた補正信号を出力しうるものであ
る。なお、この補正信号発生器84から、基準信号発生
器83と同期させるための同期信号線98が、基準信号
発生器83に入力されるようになっている。
Here, the light source 87 (denoted as a semiconductor laser in FIG. 3) can output an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required period, and can output an optical frequency modulation signal based on an external correction signal. Correction modulation of a frequency modulation signal is possible, and a semiconductor laser is used. Then, an optical FM wave (optical FM output light) 88 is output to the main measurement interference system unit 82. Further, the reference signal generator 83 can generate a reference signal necessary for the variable wavelength control of the light source 87. Further, the correction signal generator 84 is capable of preparing a correction signal for performing correction so as to have a modulation characteristic unique to the light source 87 in advance, and outputting the prepared correction signal. Note that a synchronization signal line 98 for synchronizing with the reference signal generator 83 is input from the correction signal generator 84 to the reference signal generator 83.

【0054】そして、この補正信号発生器84には、補
正信号波形データ85が入力される。この補正信号波形
データ85は、記録媒体やネットワーク上等に供給でき
るような形態のものであり、また、この補正信号波形デ
ータ85は、個々の半導体レーザ固有のデータであっ
て、使用する半導体レーザの変調と特性とが計測され、
それらを基にして生成されるものである。なお、その生
成方法については、後述する補正信号波形生成装置12
0により行なわれる。さらに、加算器86は、基準信号
発生部83からの基準信号と、補正信号発生部84から
の補正信号とを足し合わせて加算出力を光源87へ供給
しうるものである。
The correction signal generator 84 receives the correction signal waveform data 85. The correction signal waveform data 85 is in a form that can be supplied to a recording medium, a network, or the like. The correction signal waveform data 85 is data unique to each semiconductor laser, and Modulation and characteristics are measured,
It is generated based on them. The generation method is described in a correction signal waveform generation device 12 described later.
Performed by 0. Further, the adder 86 can add the reference signal from the reference signal generator 83 and the correction signal from the correction signal generator 84 to supply an addition output to the light source 87.

【0055】従って、この光周波数線形掃引装置81
は、所要の周期で光波長が時間変化する光周波数変調信
号(光FM波88)を出力しうるとともに、外部からの
補正信号(補正信号波形データ85)に基づき光周波数
変調信号についての補正変調が可能な波長可変型光源
(光源87)と、この波長可変型光源の波長可変制御の
ために必要な基準信号を発生しうる基準信号発生部(基
準信号発生器83)と、波長可変型光源固有の変調特性
となるような補正を行なうための補正信号を予め用意し
ておき、この用意しておいた補正信号を出力しうる補正
信号発生部(補正信号発生器84)と、この基準信号発
生部からの基準信号と補正信号発生部からの補正信号と
を足し合わせて加算出力を波長可変型光源へ供給しうる
加算器86とをそなえて構成されていることになる。
Therefore, this optical frequency linear sweeping device 81
Can output an optical frequency modulation signal (optical FM wave 88) whose optical wavelength changes with time in a required period, and corrects and modulates the optical frequency modulation signal based on an external correction signal (correction signal waveform data 85). Tunable light source (light source 87), a reference signal generator (reference signal generator 83) capable of generating a reference signal necessary for tunable control of the tunable light source, and a tunable light source A correction signal for performing correction so as to have a unique modulation characteristic is prepared in advance, a correction signal generator (correction signal generator 84) capable of outputting the prepared correction signal, and a reference signal It comprises an adder 86 that can add the reference signal from the generation unit and the correction signal from the correction signal generation unit and supply an addition output to the variable wavelength light source.

【0056】これにより、光周波数線形掃引装置81に
おいては、補正信号波形データ85が、補正信号発生器
84に入力され、基準信号発生器83からの出力と、補
正信号発生部84からの補正信号とが、加算器86にて
足し合わされて、その加算出力が光源87へ供給され、
そして光FM波88が、本計測干渉系部82に入力され
るのである。
As a result, in the optical frequency linear sweep device 81, the correction signal waveform data 85 is input to the correction signal generator 84, and the output from the reference signal generator 83 and the correction signal from the correction signal generator 84 are output. Are added in an adder 86, and the added output is supplied to a light source 87.
Then, the optical FM wave 88 is input to the main measurement interference system unit 82.

【0057】次に、補正信号波形データ85を生成する
方法について、図4を用いて説明する。図4は、本発明
の第2実施形態にかかる補正信号波形生成装置の構成を
示す図である。この図4に示す補正信号波形生成装置1
20は、補正信号波形データ85を生成するものであっ
て、基準信号発生器83と、光源87(図4には半導体
レーザと表記されている)と、変調補正データ記録装置
100とをそなえて構成されている。
Next, a method of generating the correction signal waveform data 85 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a correction signal waveform generation device according to the second embodiment of the present invention. The correction signal waveform generator 1 shown in FIG.
20 generates correction signal waveform data 85, and includes a reference signal generator 83, a light source 87 (denoted as a semiconductor laser in FIG. 4), and a modulation correction data recording device 100. It is configured.

【0058】この変調補正データ記録装置100は、補
正信号波形データ85を所定の媒体に記録するものであ
って、補正干渉系部121と、光検出器104と、周波
数弁別器110と、DCカットフィルタ111と、波形
記録装置112とをそなえて構成されている。この補正
干渉系部121は、光周波数線形掃引装置の構成要素と
しての波長可変型光源から基準信号に基づき出力される
光周波数変調信号を受けて、内部に設定された光路差に
相当するビート光を出力するためのものであって、カッ
プリングレンズ102と、2×2光ファイバカプラ(方
向性結合器)101と、参照ミラー105,107とを
そなえて構成されている。ここで、カップリングレンズ
102は、光源87からの光FM波(光FM出力光)1
13を導くためのものであり、2×2光ファイバカプラ
(方向性結合器)101は、ビート光を発生させるため
の光学素子である。また、参照ミラー105,107は
上述したものと同等のものであり、更なる説明を省略す
る。また、光検出器104は、補正干渉系部121から
のビート光を電気信号として検出するためのものであ
り、周波数弁別器110は、この光検出器104で検出
された電気信号に関しその瞬時周波数の時間変動信号を
検出するためのものである。さらに、DCカットフィル
タ111は、周波数弁別器110で検出された時間変動
信号から直流成分をカットし、光源87への変調補正の
ための補正信号を出力しうるものである。また、波形記
録装置112は、このDCカットフィルタ111からの
補正信号についての波形情報を記録媒体データとして記
録しうるものである。
This modulation correction data recording device 100 is for recording correction signal waveform data 85 on a predetermined medium, and includes a correction interference system section 121, a photodetector 104, a frequency discriminator 110, a DC cutoff It comprises a filter 111 and a waveform recording device 112. The correction interference system section 121 receives an optical frequency modulation signal output from a wavelength variable light source as a component of the optical frequency linear sweep device based on a reference signal, and receives beat light corresponding to an optical path difference set therein. And comprises a coupling lens 102, a 2 × 2 optical fiber coupler (directional coupler) 101, and reference mirrors 105 and 107. Here, the coupling lens 102 is a light FM wave (light FM output light) 1 from the light source 87.
The 2 × 2 optical fiber coupler (directional coupler) 101 is an optical element for generating beat light. The reference mirrors 105 and 107 are the same as those described above, and further description will be omitted. The photodetector 104 detects the beat light from the correction interference system section 121 as an electric signal, and the frequency discriminator 110 detects the instantaneous frequency of the electric signal detected by the photodetector 104. In order to detect the time-varying signal. Further, the DC cut filter 111 can cut a DC component from the time-varying signal detected by the frequency discriminator 110 and output a correction signal to the light source 87 for modulation correction. Further, the waveform recording device 112 can record waveform information on the correction signal from the DC cut filter 111 as recording medium data.

【0059】このような構成によって、光源87は、基
準信号発生器83からの基準信号により変調されて光F
M波113を出力する。そして、この光FM波113
は、この補正干渉系部121内のカップリングレンズ1
02によって、ファイバ中を伝播するファイバ入力光1
03となって、2×2光ファイバカプラ101に導かれ
る。このファイバ入力光103は、2×2光ファイバカ
プラ101により、それぞれファイバ中で参照光10
6,108とに分配される。ここで、これらの参照光1
06,108はそれぞれ、常に光路差ΔLを一定に保た
れている。そしてこれらの参照光106,108はそれ
ぞれ、ファイバ終端面にある参照ミラー105,107
とによって反射されてから、反射参照光としてファイバ
中を伝播し、再度、2×2光ファイバカプラ101によ
り合成されて、干渉光(ビート光)109が発生され
る。さらに、この干渉光109は、ファイバ中を伝播し
て終端の光検出器104によって、自乗検波され、ビー
ト電気信号に変換される。その後、このビート電気信号
は、周波数弁別器110によって、そのビート電気信号
の瞬時周波数成分の時間変動信号が検出される。具体的
には、ビート電気信号は、周波数信号から電圧信号に変
換されて出力される。そして、この電圧信号は、DCカ
ットフィルタ111により、その信号の直流成分が除去
され、補正信号波形が波形記録装置112に入力され
る。この波形記録装置112においては、所望の補正信
号波形が補正信号波形データ85として加工され記録さ
れる。その後、この変調補正データ記録装置100から
得られた補正信号波形データ85は、フロッピーディス
ク等の記録媒体に複写され、そのデータは、光周波数領
域反射計測装置80(図3参照)内の、光周波数線形掃
引装置81にある補正信号発生器84の補正信号波形デ
ータ85として入力されて使用されるのである。
With this configuration, the light source 87 is modulated by the reference signal from the reference signal
The M-wave 113 is output. Then, this optical FM wave 113
Is the coupling lens 1 in the correction interference system section 121.
02, the fiber input light 1 propagating in the fiber
03, which is guided to the 2 × 2 optical fiber coupler 101. The fiber input light 103 is converted into a reference light 10 in the fiber by a 2 × 2 optical fiber coupler 101.
6,108. Here, these reference beams 1
The optical path differences 06 and 108 are always kept constant. These reference beams 106 and 108 are respectively applied to reference mirrors 105 and 107 on the fiber end surface.
After that, the light propagates through the fiber as reflected reference light, is combined again by the 2 × 2 optical fiber coupler 101, and interference light (beat light) 109 is generated. Further, the interference light 109 propagates through the fiber, is square-detected by the photodetector 104 at the terminal, and is converted into a beat electric signal. Thereafter, the beat discriminator 110 detects a time-varying signal of the instantaneous frequency component of the beat electric signal. Specifically, the beat electric signal is converted from a frequency signal to a voltage signal and output. Then, the DC signal of the voltage signal is removed by the DC cut filter 111, and the correction signal waveform is input to the waveform recording device 112. In the waveform recording device 112, a desired correction signal waveform is processed and recorded as correction signal waveform data 85. Thereafter, the correction signal waveform data 85 obtained from the modulation correction data recording device 100 is copied to a recording medium such as a floppy disk, and the data is stored in an optical frequency domain reflection measuring device 80 (see FIG. 3). The correction signal waveform data 85 of the correction signal generator 84 in the frequency linear sweep device 81 is input and used.

【0060】さらに、図3において、元々非線形な掃引
であって光周波数特性は、線形な掃引に補正された光F
M波88として、本計測干渉系部82に導かれ、この光
周波数領域反射計測方法の出力光として使用される。こ
の出力光を分岐した物体光91はビームスプリッタ93
を介して、計測対象92に照射され、この反射された物
体光91と、参照ミラー90で反射された参照光89と
から干渉光94が生成され、光検出器95に入力され
る。そして、光検出器95において、干渉光94は、電
気信号波形として検出され、A/D変換器96におい
て、光検出器95から出力される電気信号波形がアナロ
グ・ディジタル変換されて、演算装置97において、そ
の出力信号が電算機等に取込まれる。さらに、その取込
まれたデータは、FFT等の周波数解析アルゴリズムを
用いて距離が算出されるのである。
Further, in FIG. 3, the light F which is originally a nonlinear sweep and whose optical frequency characteristic is corrected to a linear sweep is shown.
The M wave 88 is guided to the main measurement interference system section 82 and is used as output light in the optical frequency domain reflection measurement method. The object light 91 obtained by splitting the output light is converted into a beam splitter 93.
The interference light 94 is generated from the object light 91 reflected by the object 92 and the reference light 89 reflected by the reference mirror 90, and is input to the photodetector 95. Then, in the photodetector 95, the interference light 94 is detected as an electric signal waveform, and in an A / D converter 96, the electric signal waveform output from the photodetector 95 is subjected to analog-to-digital conversion. In, the output signal is taken into a computer or the like. Further, the captured data is used to calculate a distance using a frequency analysis algorithm such as FFT.

【0061】次に、計測原理からみた場合を図2(a)
〜図2(c)を用いて説明する。なお、具体的には、補
正信号波形データ85が生成されるまでの流れを説明す
る。図2(a)に示すように、これらの参照光106と
物体光108はそれぞれ、光遅延時間τだけずれて重ね
合わされるが、これらの波形は非線形であって時間軸に
対して線形には周波数掃引されていない。これらの参照
光106と物体光108は、図4に示す補正干渉系部1
21内の2×2光ファイバカプラ101において、干渉
させられてビート光が作り出され、さらに、光検出器1
04において、そのビート光は瞬時ビート周波数信号6
1へと変換される。そして、図2(b)に示す時間的に
非線形な瞬時ビート周波数信号61は、周波数弁別器1
10(図4参照)において、周波数から電圧へ信号変換
(F−V変換)が行なわれて、ビート信号から電圧信号
に変換される。その電気的手法は他の電子回路技術で培
われてきた方法を用いることができ、例えば、共振器回
路を用いたスロープ検波方式を使用することができる。
なお、本発明におけるF−V変換の方法はこれに限ら
ず、他の方法を用いてもよい。さらに、周波数弁別器1
10の出力における電圧信号は、DCカットフィルタ1
11に入力され、交流信号だけが通過するようになって
いる。その理由も上述したものと同様である。すなわ
ち、理想的な繰り返し線形光FMならば、その瞬時周波
数成分の時間挙動は直流(DC)的であり交流(AC)
成分をもたない。このことは、図6(b)で示したよう
に、低周波ビート27の時間挙動が、通常繰り返し変調
周期1/fm (sec)の期間内では、直流的であり交
流成分をもたないことに相当する。もし、光FM波側の
非線形性要因でなく2×2光ファイバカプラ101側の
基準が揺らいだとしても、その干渉条件の変動は通常繰
り返し変調周期1/fm (sec)に比べ十分遅いた
め、それは直流的と言える。これより、ビート周波数の
変動分は、変化の範囲を繰り返し変調周期1/fm (s
ec)内のみとした期間内での交流成分の変化のみに現
れるのであって、その干渉条件の直流的な変動分には影
響を受けない。その他は、上記の第1実施形態で説明し
たものと同一であるので、更なる説明を省略する。図2
(c)は、ビート周波数成分を示す図であり、補正を行
なった光FM波と補正を行なわない光FM波とのビート
周波数スペクトラムが示されている。この図2(c)か
ら、ビート周波数スペクトラム63の広がりは抑制さ
れ、ビート周波数スペクトラム64のように狭窄化され
た固有の周波数成分が特定しやすくなることがわかる。
Next, FIG. 2 (a) shows a case where the measurement principle is considered.
This will be described with reference to FIG. Note that, specifically, a flow until the correction signal waveform data 85 is generated will be described. As shown in FIG. 2A, the reference light 106 and the object light 108 are superimposed on each other with a shift of the optical delay time τ, but their waveforms are nonlinear and linear with respect to the time axis. The frequency has not been swept. The reference light 106 and the object light 108 are transmitted to the correction interference system 1 shown in FIG.
In the 2 × 2 optical fiber coupler 101 in FIG. 21, beat light is generated by causing interference, and
At 04, the beat light is the instant beat frequency signal 6
Converted to 1. The temporally non-linear instantaneous beat frequency signal 61 shown in FIG.
At 10 (see FIG. 4), signal conversion (FV conversion) from frequency to voltage is performed, and the beat signal is converted to a voltage signal. As the electric method, a method cultivated in other electronic circuit technologies can be used, and for example, a slope detection method using a resonator circuit can be used.
The method of FV conversion in the present invention is not limited to this, and another method may be used. Furthermore, frequency discriminator 1
The voltage signal at the output of the DC cut filter 1
11 and only the AC signal is passed. The reason is the same as that described above. That is, if it is an ideal repetitive linear light FM, the time behavior of its instantaneous frequency component is direct current (DC) and alternating current (AC)
Has no components. This means that, as shown in FIG. 6B, the time behavior of the low-frequency beat 27 is DC-like and has no AC component during the period of the normal repetition modulation period 1 / fm (sec). Is equivalent to Even if the reference on the 2 × 2 optical fiber coupler 101 side fluctuates not due to the nonlinearity factor on the optical FM wave side, the fluctuation of the interference condition is usually sufficiently slower than the repetition modulation period 1 / fm (sec). It can be called DC. Thus, the variation of the beat frequency repeats the range of the variation, and the modulation period is 1 / fm (s
It appears only in the change of the AC component within the period set only in ec), and is not affected by the DC fluctuation of the interference condition. Other points are the same as those described in the first embodiment, and further description will be omitted. FIG.
(C) is a diagram showing a beat frequency component, and shows a beat frequency spectrum of a corrected optical FM wave and a non-corrected optical FM wave. From FIG. 2C, it can be seen that the spread of the beat frequency spectrum 63 is suppressed, and a narrowed unique frequency component like the beat frequency spectrum 64 is easily identified.

【0062】従って、純粋に光源87側の原因で生じる
光FM波の非線形掃引のための補正情報としては、周波
数弁別器110で得られる直流・交流混在した信号のう
ち、交流信号のみでよく、そして、この交流成分を抽出
するために、DCカットフィルタ111が周波数弁別器
110の次段に設けられている。そして、得られた補正
信号が、波形データとして記録できる波形記録装置11
2により、加工保存される。その結果、補正信号波形デ
ータ85が生成され、また、同時に複製も可能となる。
この補正信号波形データ85は、光周波数線形掃引装置
81の補正信号発生器84の信号出力データとして用い
られ、この補正信号と基準信号発生器83からの基準信
号とが同期信号線98により同期し、そして加算器86
により合成され、最終的な補正変調信号として事前に光
源(半導体レーザ)87へ印加することができ、こうし
て、元々非線形掃引だった、光FM波113は、直線性
のよい時間掃引がされる光FM波88に補正されるので
ある。
Therefore, as the correction information for the non-linear sweep of the optical FM wave generated purely by the light source 87, only the AC signal of the DC / AC mixed signal obtained by the frequency discriminator 110 may be used. In order to extract this AC component, a DC cut filter 111 is provided at the next stage of the frequency discriminator 110. Then, a waveform recording device 11 capable of recording the obtained correction signal as waveform data
2 is processed and saved. As a result, the correction signal waveform data 85 is generated, and at the same time, duplication is possible.
The correction signal waveform data 85 is used as signal output data of the correction signal generator 84 of the optical frequency linear sweep device 81, and the correction signal and the reference signal from the reference signal generator 83 are synchronized by the synchronization signal line 98. , And the adder 86
And can be applied to the light source (semiconductor laser) 87 in advance as a final correction modulation signal. Thus, the optical FM wave 113, which was originally a non-linear sweep, is a light that is subjected to time sweep with good linearity. It is corrected to the FM wave 88.

【0063】なお、図7に戻って、補正干渉系部42、
光検出器43,周波数弁別器44,基準ビート信号源4
5,比較器46からなるフィードバックループの部分
を、この変調補正データ記録装置100に置き換えるこ
とが可能となる。すなわち、図7に示す比較器46の出
力側からの補正信号は、図4の変調補正データ記録装置
100の波形記録装置112から出力される補正信号波
形データ85に相当していることになる。
Returning to FIG. 7, the correction interference system 42
Photodetector 43, frequency discriminator 44, reference beat signal source 4
5, the part of the feedback loop including the comparator 46 can be replaced with the modulation correction data recording device 100. That is, the correction signal from the output side of the comparator 46 shown in FIG. 7 corresponds to the correction signal waveform data 85 output from the waveform recording device 112 of the modulation correction data recording device 100 in FIG.

【0064】さらに、図3において、光周波数領域反射
計測装置80内の光周波数線形掃引装置81の代わり
に、図4の変調補正データ記録装置100を設けるよう
に、構成することもできる。このように、本発明は、光
周波数領域反射計測法において、繰り返し線形光FM波
を用いることが基本であることに着目し、理想的な繰り
返し線形光FM波ならば、その瞬時周波数成分の時間挙
動は直流的であり交流成分をもたないという特徴を十分
に活用している。すなわち、DCカットフィルタ111
で、周波数弁別器110で検出された時間変動信号から
直流成分が除去され、その出力が補正信号波形データ8
5となる。そしてこの補正信号波形データ85は、光源
87の線形光FM波への補正信号として使用することに
よって、線形な光FM波88が発生され、本計測干渉系
部82において、この光FM波88が使用されること
で、高精度な光周波数領域反射計測が可能となる。
Further, in FIG. 3, it is possible to provide a modulation correction data recording device 100 shown in FIG. 4 instead of the optical frequency linear sweeping device 81 in the optical frequency domain reflection measuring device 80. As described above, the present invention pays attention to the fact that it is fundamental to use a repetitive linear optical FM wave in the optical frequency domain reflection measurement method. It takes full advantage of the feature that the behavior is DC and has no AC component. That is, the DC cut filter 111
The DC component is removed from the time-varying signal detected by the frequency discriminator 110, and the output of the time-varying signal is converted into the correction signal waveform data 8.
It becomes 5. The correction signal waveform data 85 is used as a correction signal for the linear light FM wave of the light source 87 to generate a linear light FM wave 88. By using this, highly accurate optical frequency domain reflection measurement can be performed.

【0065】また、光周波数領域反射計測法に基づく計
測において、本計測干渉系部82で計測されたビート信
号の周波数広がりは抑制され、固有のビート信号が特定
しやすくなり、光周波数領域反射計測法の計測精度の向
上が図れる。なお、この場合、光源は半導体レーザに制
約されず、波長可変可能なものであれば他のものによっ
ても構成可能である。
In the measurement based on the optical frequency domain reflection measurement method, the spread of the frequency of the beat signal measured by the main measurement interference system section 82 is suppressed, the unique beat signal is easily specified, and the optical frequency domain reflection measurement is performed. The measurement accuracy of the method can be improved. In this case, the light source is not limited to the semiconductor laser, but may be another light source that can change the wavelength.

【0066】さらに、事前に補正のために必要な波形デ
ータを用意することで、ネガティブフィードバックによ
る補正方法に比べて、その装置構成を簡素化することが
でき、また、同時にこの補正信号波形は、データとして
いくつも複写することができる。これを複数の光周波数
線形掃引装置にソフトウェア的に供給するだけで、簡単
に光FM波の線形掃引が実現できる。このことは、従来
の個々の装置に対するハードウェア的な補正方法に比べ
て安価に実現でき、計測システムの全体のコスト低減に
寄与できる。そして、ハードウェア自身の不安定さに起
因する補正信号そのもののドリフト等の影響による光周
波数の線形性の精度劣化と、それからくる本計測法の精
度劣化を排除することができるようになる。その結果、
従来よりも、本計測法の精度向上に寄与する効果があ
る。
Further, by preparing waveform data necessary for correction in advance, the device configuration can be simplified as compared with the correction method using negative feedback, and at the same time, the correction signal waveform is Any number of copies can be made as data. By simply supplying this to a plurality of optical frequency linear sweep devices by software, linear sweep of an optical FM wave can be easily realized. This can be realized at a lower cost than the conventional hardware-based correction method for individual devices, and can contribute to a reduction in the overall cost of the measurement system. Then, it is possible to eliminate the degradation of the linearity of the optical frequency due to the influence of the drift of the correction signal itself due to the instability of the hardware itself, and the degradation of the precision of the present measurement method resulting therefrom. as a result,
There is an effect that contributes to the improvement of the accuracy of the present measurement method as compared with the related art.

【0067】(C)その他 なお、図1〜4に示す光周波数線形掃引装置はあくまで
も基本構成であり、例えば、単位変調信号レベルあたり
の光FMの周波数偏移率及びその偏移の方向等、様々な
光源の仕様に合わせて、周波数弁別器54(112)中
に利得増幅器及び、極性変換器等をそなえるような構成
にしてもよい。
(C) Others The optical frequency linear sweeping apparatus shown in FIGS. 1 to 4 has only a basic configuration. For example, the frequency shift rate of the optical FM per unit modulation signal level and the direction of the shift are described. The frequency discriminator 54 (112) may be configured to include a gain amplifier, a polarity converter, and the like in accordance with the specifications of various light sources.

【0068】また、これらの装置系は非常に簡素である
ため、これらが、付加されても本発明におけるその効果
には影響はなく、本発明の優位性を妨げるものではな
い。さらに、本発明は上述した光周波数領域計測装置に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。具体的に
は、3次元形状計測、非接触の振動計および血流計、パ
ーティクル(粒子)カウンター、レーザレーダを用いた
計測、分光分析、公害分析のために用いられる装置であ
って、これらの分野における技術に本発明を種々変形し
て実施することができるのである。
Further, since these device systems are very simple, even if they are added, they do not affect the effects of the present invention, and do not hinder the superiority of the present invention. Furthermore, the present invention is not limited to the optical frequency domain measuring device described above, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention. Specifically, it is a device used for three-dimensional shape measurement, non-contact vibrometer and blood flow meter, particle (particle) counter, measurement using laser radar, spectroscopic analysis, pollution analysis. The present invention can be variously modified and implemented in the art.

【0069】加えて、補正信号波形データ85のデータ
を保存する媒体は、磁気ディスク媒体以外にも、光ディ
スク媒体や紙媒体等を使用することができ、様々な形態
をとることができるのは、言うまでもない。
In addition, a medium for storing the data of the correction signal waveform data 85 may be an optical disk medium or a paper medium in addition to the magnetic disk medium, and may take various forms. Needless to say.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光周波数
線形掃引装置によれば、波長可変型光源部において、所
要の周期で光波長が時間変化する光周波数変調信号を出
力しうるとともに、外部からの補正信号に基づき光周波
数変調信号についての補正変調を行ない、光分配器にお
いて、この波長可変型光源部からの光周波数変調信号を
少なくとも2方向へ分配し、補正干渉系において、光分
配器で分配された一方の側の光周波数変調信号を受け
て、内部に設定された光路差に相当するビート光を出力
し、光検出器において、補正干渉系からのビート光を電
気信号として検出し、周波数弁別器において、光検出器
で検出された電気信号に関しその瞬時周波数の時間変動
信号を検出し、直流カットフィルタにおいて、周波数弁
別器で検出された時間変動信号から直流成分をカット
し、出力が波長可変型光源部への変調補正のための補正
信号として使用されるように構成されているので、ビー
ト信号の周波数広がりは抑制され、固有のビート信号が
特定しやすくなり、これより光周波数領域反射計測法の
計測精度の向上が図れるほか、直流カットフィルタを用
いることで、装置構成を簡素化することができ、計測シ
ステム全体のコスト低減に寄与できるという効果がある
(請求項1)。
As described above in detail, according to the optical frequency linear sweeping device of the present invention, the wavelength variable type light source unit can output an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required cycle. The optical modulator modulates the optical frequency modulation signal based on an external correction signal, distributes the optical frequency modulation signal from the wavelength variable light source section in at least two directions in an optical distributor, The optical frequency modulation signal on one side distributed by the distributor is received, and a beat light corresponding to an optical path difference set inside is output, and in the photodetector, the beat light from the correction interference system is converted into an electric signal. When the frequency discriminator detects the time-varying signal of the instantaneous frequency of the electrical signal detected by the photodetector, and the DC cut filter detects the time-varying signal. Since the DC component is cut from the fluctuation signal, and the output is used as a correction signal for the modulation correction to the wavelength variable type light source unit, the frequency spread of the beat signal is suppressed, and the unique beat signal Can be easily identified, thereby improving the measurement accuracy of the optical frequency domain reflection measurement method, and using a DC cut filter can simplify the device configuration and contribute to reducing the cost of the entire measurement system. (Claim 1).

【0071】また、本発明の光周波数線形掃引装置によ
れば、波長可変型光源において、所要の周期で光波長が
時間変化する光周波数変調信号を出力しうるとともに、
外部からの補正信号に基づき光周波数変調信号について
の補正変調が可能となり、基準信号発生部において、こ
の波長可変型光源の波長可変制御のために必要な基準信
号を発生し、補正信号発生部において、波長可変型光源
固有の変調特性となるような補正を行なうための補正信
号を予め用意しておきこの用意しておいた補正信号を出
力し、加算器において、基準信号発生部からの基準信号
と補正信号発生部からの補正信号とを足し合わせて加算
出力を波長可変型光源へ供給しうるように構成されてい
るので、従来のネガティブフィードバックによる補正方
法に比べて、その装置構成を簡素化することができ、ま
た、同時にこの補正信号波形は、データとしていくつも
複写することができ、これを複数の光周波数線形掃引装
置にソフト的に供給するだけ、簡単に光FM波の線形掃
引が実現できる。従って、従来の個々の装置に対するハ
ード的な補正方法に比べて安価に実現でき、計測システ
ムの全体のコスト低減に寄与でき、かつ、ハードウェア
自身の不安定さに起因する補正信号そのもののドリフト
等の影響で、光周波数の線形性の精度劣化からくる本計
測法の精度劣化を排除することができるようになる。そ
の結果、従来よりも、本計測法の精度向上に寄与する効
果がある(請求項2)。
According to the optical frequency linear sweeping device of the present invention, the wavelength variable light source can output an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required cycle, and
Correction modulation of the optical frequency modulation signal is enabled based on a correction signal from the outside, and a reference signal generation unit generates a reference signal necessary for tunable control of the wavelength tunable light source, and a correction signal generation unit In advance, a correction signal for performing a correction such that the modulation characteristic is unique to the wavelength-variable light source is prepared in advance, and the prepared correction signal is output. In the adder, the reference signal from the reference signal generator is output. And the correction signal from the correction signal generator are added to supply the added output to the wavelength-variable light source. This simplifies the device configuration compared to the conventional correction method using negative feedback. At the same time, this correction signal waveform can be copied several times as data, and this can be supplied to a plurality of optical frequency linear sweep devices by software. To just simply linear sweep of the light FM wave can be realized. Therefore, compared to the conventional hardware correction method for each individual device, it can be realized at a lower cost, can contribute to a reduction in the overall cost of the measurement system, and can cause drift of the correction signal itself due to instability of the hardware itself. As a result, it is possible to eliminate the deterioration of the accuracy of the present measurement method due to the deterioration of the linearity of the optical frequency. As a result, there is an effect that contributes to the improvement of the accuracy of the present measurement method as compared with the related art (claim 2).

【0072】さらに、本発明の光周波数線形掃引装置の
ための変調補正データ記録装置によれば、補正干渉系に
おいて、光周波数線形掃引装置の構成要素としての波長
可変型光源から基準信号に基づき出力される光周波数変
調信号を受けて、内部に設定された光路差に相当するビ
ート光を出力し、光検出器において、補正干渉系からの
ビート光を電気信号として検出し、周波数弁別器におい
て、光検出器で検出された電気信号に関しその瞬時周波
数の時間変動信号を検出し、直流カットフィルタにおい
て、この周波数弁別器で検出された時間変動信号から直
流成分をカットし、波長可変型光源への変調補正のため
の補正信号を出力し、補正信号情報記録部において、直
流カットフィルタからの補正信号についての波形情報を
記録媒体データとして記録するように構成されているの
で、やはり、装置構成を簡素化でき、また、補正信号波
形をデータとしていくつも複写してこれを複数の光周波
数線形掃引装置にソフト的に供給するだけで簡単に光F
M波の線形掃引が実現できる。また、個々の装置に対す
るハードウェア的な補正方法に比べて安価に実現でき、
計測システムの全体のコスト低減に寄与でき、かつ、ハ
ードウェア自身の不安定さに起因する補正信号そのもの
のドリフト等の影響で、光周波数の線形性の精度劣化か
らくる本計測法の精度劣化を排除することができるよう
になる(請求項3)。
Further, according to the modulation correction data recording device for an optical frequency linear sweep device of the present invention, in a correction interference system, an output is performed based on a reference signal from a wavelength variable light source as a component of the optical frequency linear sweep device. Receiving the optical frequency modulation signal, outputs a beat light corresponding to the optical path difference set therein, and in a photodetector, detects the beat light from the correction interference system as an electric signal, and in a frequency discriminator, A time-varying signal of the instantaneous frequency of the electric signal detected by the photodetector is detected, and a DC cut filter cuts a direct-current component from the time-varying signal detected by the frequency discriminator, and transmits the signal to a wavelength-variable light source. A correction signal for modulation correction is output, and in the correction signal information recording unit, waveform information about the correction signal from the DC cut filter is recorded as recording medium data. It is also possible to simplify the device configuration, and it is also possible to simply copy a number of correction signal waveforms as data and supply this to a plurality of optical frequency linear sweep devices in software. Easy light F
A linear sweep of M waves can be realized. Also, it can be realized at a lower cost than the hardware correction method for each device,
This method can contribute to the overall cost reduction of the measurement system, and also reduces the accuracy degradation of the measurement method due to the degradation of the linearity of the optical frequency due to the drift of the correction signal itself due to the instability of the hardware itself. It can be eliminated (claim 3).

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

【図1】本発明の第1実施形態にかかる光周波数線形掃
引装置を有する光周波数領域反射計測装置のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of an optical frequency domain reflection measurement device having an optical frequency linear sweep device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態及び第2実施形態にかか
る光周波数領域反射計測装置について示す図であり、
(a)は光FM波の変化を表す図であり、(b)はビー
ト周波数及び電圧信号の変化を表す図であり、(c)は
ビート周波数の成分を表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an optical frequency domain reflection measurement device according to a first embodiment and a second embodiment of the present invention;
(A) is a diagram illustrating a change in an optical FM wave, (b) is a diagram illustrating changes in a beat frequency and a voltage signal, and (c) is a diagram illustrating a component of a beat frequency.

【図3】本発明の第2実施形態にかかる光周波数領域反
射計測装置の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an optical frequency domain reflection measurement device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態にかかる補正信号波形生
成装置の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a correction signal waveform generation device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の光周波数領域反射計測装置のブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional optical frequency domain reflection measurement device.

【図6】従来の光周波数領域反射計測装置について示す
図であり、(a)は光FM波の変化を表す図であり、
(b)はビート周波数の変化を表す図であり、(c)は
ビート信号の強度波形を表す図であり、(d)はビート
周波数の成分を表す図である。
6A and 6B are diagrams showing a conventional optical frequency domain reflection measuring device, and FIG. 6A is a diagram showing a change of an optical FM wave;
(B) is a diagram illustrating a change in beat frequency, (c) is a diagram illustrating an intensity waveform of the beat signal, and (d) is a diagram illustrating a component of the beat frequency.

【図7】従来の他の光周波数領域反射計測装置のブロッ
ク図である。
FIG. 7 is a block diagram of another conventional optical frequency domain reflection measurement device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,16−1,70−1 発振器 2,16−2,70−2 半導体レーザ 3,21,22,60a,60b,73,74,75,
88,113 光FM波(光FM出力光) 4,41,42−1,52−1,51,93 ビーム
スプリッタ 5,89,106,108 参照光 6,42−2,42−3,52−2,52−3,90,
105,107 参照ミラー 7,91 物体光 8,92 計測対象 9,94,109 干渉光 10,43,53,95,104 光検出器 11,96 A/D変換器 12,97 演算装置 13 光源部 14,82 本計測干渉系部 15,71,81 光周波数線形掃引装置 16,70 波長可変型光源部 17,20,72,80 光周波数領域反射計測装置 27 低周波ビート 28 高周波ビート 29,30 信号波形 31 ビート信号スペクトラム 42,52,121 補正干渉系部 44,54,110 周波数弁別器 45 基準ビート信号源 46 比較器 47,55,86 加算器 56,111 DCカットフィルタ 61 瞬時ビート周波数信号 62 基準ビート周波数信号 63 非線形光FMによるビート周波数スペクトラム 64 補正線形光FMによるビート周波数スペクトラ
ム 65 誤差信号 83 基準信号発生器 84 補正信号発生器 85 補正信号波形データ 87 光源 98 同期信号線 100 変調補正データ記録装置 101 2×2光ファイバカプラ 102 カップリングレンズ 103 ファイバ入力光 112 波形記録装置 120 補正信号波形生成装置
1, 16-1, 70-1 Oscillator 2, 16-2, 70-2 Semiconductor laser 3, 21, 22, 60a, 60b, 73, 74, 75,
88,113 Optical FM wave (optical FM output light) 4,41,42-1,52-1,51,93 Beam splitter 5,89,106,108 Reference light 6,42-2,42-3,52- 2,52-3,90,
105, 107 Reference mirror 7, 91 Object light 8, 92 Measurement object 9, 94, 109 Interference light 10, 43, 53, 95, 104 Photodetector 11, 96 A / D converter 12, 97 Arithmetic unit 13 Light source unit 14,82 Measurement interference system unit 15,71,81 Optical frequency linear sweep unit 16,70 Variable wavelength light source unit 17,20,72,80 Optical frequency domain reflection measurement device 27 Low frequency beat 28 High frequency beat 29,30 Signal Waveform 31 Beat signal spectrum 42, 52, 121 Correction interference system section 44, 54, 110 Frequency discriminator 45 Reference beat signal source 46 Comparator 47, 55, 86 Adder 56, 111 DC cut filter 61 Instantaneous beat frequency signal 62 Reference Beat frequency signal 63 Beat frequency spectrum by non-linear light FM 64 By corrected linear light FM Frequency spectrum 65 Error signal 83 Reference signal generator 84 Correction signal generator 85 Correction signal waveform data 87 Light source 98 Synchronization signal line 100 Modulation correction data recording device 101 2 × 2 optical fiber coupler 102 Coupling lens 103 Fiber input light 112 Waveform recording device 120 Correction signal waveform generation device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F064 AA01 CC04 DD02 EE10 FF02 GG00 GG22 GG24 HH01 HH05 JJ04 JJ05 2F065 AA02 AA06 DD03 EE01 FF13 FF51 GG06 GG25 HH13 JJ01 KK01 LL02 LL12 QQ00 QQ25 QQ27 SS00  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 2F064 AA01 CC04 DD02 EE10 FF02 GG00 GG22 GG24 HH01 HH05 JJ04 JJ05 2F065 AA02 AA06 DD03 EE01 FF13 FF51 GG06 GG25 HH13 JJ01 KK01 LL02 Q25QQQ

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所要の周期で光波長が時間変化する光周
波数変調信号を出力しうるとともに、外部からの補正信
号に基づき該光周波数変調信号についての補正変調が可
能な波長可変型光源部と、 該波長可変型光源部からの該光周波数変調信号を少なく
とも2方向へ分配するための光分配器と、 該光分配器で分配された一方の側の光周波数変調信号を
受けて、内部に設定された光路差に相当するビート光を
出力するための補正干渉系と、 該補正干渉系からのビート光を電気信号として検出する
ための光検出器と、 該光検出器で検出された電気信号に関しその瞬時周波数
の時間変動信号を検出するための周波数弁別器と、 該周波数弁別器で検出された該時間変動信号から直流成
分をカットし、出力が該波長可変型光源部への変調補正
のための該補正信号として使用される直流カットフィル
タとをそなえて構成されたことを特徴とする、光周波数
線形掃引装置。
1. A wavelength-variable light source unit capable of outputting an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required period and capable of performing correction modulation on the optical frequency modulation signal based on an external correction signal. An optical distributor for distributing the optical frequency modulation signal from the wavelength tunable light source unit in at least two directions; receiving the optical frequency modulation signal on one side distributed by the optical distributor, and internally receiving the optical frequency modulation signal; A correction interference system for outputting a beat light corresponding to the set optical path difference, a photodetector for detecting the beat light from the correction interference system as an electric signal, and an electric detector detected by the photodetector. A frequency discriminator for detecting a time-varying signal of the instantaneous frequency of the signal; a DC component cut from the time-varying signal detected by the frequency discriminator; The for Characterized in that it is configured to include a DC cut filter that is used as a positive signal, the optical frequency linear sweep device.
【請求項2】 所要の周期で光波長が時間変化する光周
波数変調信号を出力しうるとともに、外部からの補正信
号に基づき該光周波数変調信号についての補正変調が可
能な波長可変型光源と、 該波長可変型光源の波長可変制御のために必要な基準信
号を発生しうる基準信号発生部と、 該波長可変型光源固有の変調特性となるような補正を行
なうための該補正信号を予め用意しておき、この用意し
ておいた補正信号を出力しうる補正信号発生部と、 該基準信号発生部からの該基準信号と該補正信号発生部
からの該補正信号とを足し合わせて加算出力を該波長可
変型光源へ供給しうる加算器とをそなえて構成されたこ
とを特徴とする、光周波数線形掃引装置。
2. A wavelength tunable light source capable of outputting an optical frequency modulation signal whose optical wavelength changes with time in a required period and capable of performing correction modulation on the optical frequency modulation signal based on an external correction signal; A reference signal generating unit capable of generating a reference signal required for tunable control of the tunable light source, and a correction signal for performing a correction to provide a modulation characteristic unique to the tunable light source are prepared in advance. In addition, the correction signal generation unit capable of outputting the prepared correction signal, the reference signal from the reference signal generation unit and the correction signal from the correction signal generation unit are added and output. And an adder that can supply the wavelength-variable light source to the variable-wavelength light source.
【請求項3】 光周波数線形掃引装置の構成要素として
の波長可変型光源から基準信号に基づき出力される光周
波数変調信号を受けて、内部に設定された光路差に相当
するビート光を出力するための補正干渉系と、 該補正干渉系からのビート光を電気信号として検出する
ための光検出器と、 該光検出器で検出された電気信号に関しその瞬時周波数
の時間変動信号を検出するための周波数弁別器と、 該周波数弁別器で検出された該時間変動信号から直流成
分をカットし、該波長可変型光源への変調補正のための
補正信号を出力しうる直流カットフィルタと、該直流カ
ットフィルタからの該補正信号についての波形情報を記
録媒体データとして記録しうる補正信号情報記録部とを
そなえて構成されたことを特徴とする、光周波数線形掃
引装置のための変調補正データ記録装置。
3. An optical frequency modulation signal output from a variable wavelength light source as a component of the optical frequency linear sweep device based on a reference signal, and outputs beat light corresponding to an optical path difference set inside. Interferometer for detecting a beat light from the interferometer as an electric signal, and detecting a time-varying signal of the instantaneous frequency of the electric signal detected by the photodetector. A frequency discriminator; a DC cut filter capable of cutting a DC component from the time-varying signal detected by the frequency discriminator and outputting a correction signal for modulation correction to the wavelength-variable light source; An optical frequency linear sweep device, comprising: a correction signal information recording unit capable of recording waveform information on the correction signal from the cut filter as recording medium data. Modulation data recording device.
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