JP2002277240A - 高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置 - Google Patents
高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置Info
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザー装置の光共振器の光閉回路長、或い
は共振器と類似構造のミラー群位置回路距離を、近赤外
モードロック極短パルスレーザー波長の十分の一から数
十分の一以下の精度で計測する高精度距離計測装置に関
する。 【解決手段】 計測対象とする光共振器あるいは共振器
類似ミラー光閉回路等を構成する、あるミラー表面から
全光回路を構成するその他のミラー群の表面によって決
定される光閉回路の長さを、フェムト秒レーザーの繰り
返し周波数を可変にして、繰り返し周波数に対応する長
さと回路長に一致するかを、外部結合するレーザー光強
度をモニターすることによって、直接比較し、計測する
事が可能で、間接的な接触計測は全く不要である。ま
た、構造物のある特定位置間の距離を計測するのにこの
方法を用いる場合でも同様の精度でこの構造物上の位置
とミラー面間の３次元距離を計測する。
は共振器と類似構造のミラー群位置回路距離を、近赤外
モードロック極短パルスレーザー波長の十分の一から数
十分の一以下の精度で計測する高精度距離計測装置に関
する。 【解決手段】 計測対象とする光共振器あるいは共振器
類似ミラー光閉回路等を構成する、あるミラー表面から
全光回路を構成するその他のミラー群の表面によって決
定される光閉回路の長さを、フェムト秒レーザーの繰り
返し周波数を可変にして、繰り返し周波数に対応する長
さと回路長に一致するかを、外部結合するレーザー光強
度をモニターすることによって、直接比較し、計測する
事が可能で、間接的な接触計測は全く不要である。ま
た、構造物のある特定位置間の距離を計測するのにこの
方法を用いる場合でも同様の精度でこの構造物上の位置
とミラー面間の３次元距離を計測する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー装置の光
共振器の光閉回路長、或いは共振器と類似構造のミラー
群位置回路距離を、本発明の装置で用いる近赤外モード
ロック極短パルスレーザー波長の十分の一から数十分の
一以下の精度で、計測する高精度距離計測装置に関する
ものである。
共振器の光閉回路長、或いは共振器と類似構造のミラー
群位置回路距離を、本発明の装置で用いる近赤外モード
ロック極短パルスレーザー波長の十分の一から数十分の
一以下の精度で、計測する高精度距離計測装置に関する
ものである。
【０００２】特に、本発明の高精度距離計測装置は、計
測対象とする光共振器あるいは共振器類似ミラー光閉回
路等を構成する、あるミラー表面から全光回路を構成す
るその他のミラー群の表面によって決定される光閉回路
の長さを直接比較し、計測する事が可能で、間接的な接
触計測は全く不要である。また、構造物のある特定位置
間の距離を計測するのにこの方法を用いる場合でも同様
の精度でこの構造物上の位置とミラー面間の３次元距離
を計測する事が可能である。
測対象とする光共振器あるいは共振器類似ミラー光閉回
路等を構成する、あるミラー表面から全光回路を構成す
るその他のミラー群の表面によって決定される光閉回路
の長さを直接比較し、計測する事が可能で、間接的な接
触計測は全く不要である。また、構造物のある特定位置
間の距離を計測するのにこの方法を用いる場合でも同様
の精度でこの構造物上の位置とミラー面間の３次元距離
を計測する事が可能である。
【０００３】
【従来の技術】従来のレーザー装置の光共振器の光閉回
路長、或いはそれと類似構造のミラー群位置回路距離を
計測する場合は、剛性の高い、温度係数が近似的にゼロ
の金属等を用いて製作された棒やワイヤーを外部の副尺
に関係付けて計測するのが一般的である。またこの棒や
ワイヤーの代わりにヘリウムネオン２波長型のレーザー
干渉計で干渉縞を計数して直線距離を求める場合もあ
る。
路長、或いはそれと類似構造のミラー群位置回路距離を
計測する場合は、剛性の高い、温度係数が近似的にゼロ
の金属等を用いて製作された棒やワイヤーを外部の副尺
に関係付けて計測するのが一般的である。またこの棒や
ワイヤーの代わりにヘリウムネオン２波長型のレーザー
干渉計で干渉縞を計数して直線距離を求める場合もあ
る。
【０００４】しかしながら位置関係を計測する上記別光
学系を用いる場合でも、上記機械的な物差しを用いる場
合でも、対象とする反射鏡そのものの反射表面が変形、
傷つき易いので、それから非接触で位置関係を計測する
ことは不可能である。このため干渉計そのものはヘリウ
ムネオンレーザーの波長の６３３ｎｍの１００分の１程
度まで、つまりナノメーター領域の誤差が可能である
が、その周辺の位置関係が大きな誤差を持ち、たとえば
機械加工ねじの当たり面の変形は１０ミクロン以上が通
常である。
学系を用いる場合でも、上記機械的な物差しを用いる場
合でも、対象とする反射鏡そのものの反射表面が変形、
傷つき易いので、それから非接触で位置関係を計測する
ことは不可能である。このため干渉計そのものはヘリウ
ムネオンレーザーの波長の６３３ｎｍの１００分の１程
度まで、つまりナノメーター領域の誤差が可能である
が、その周辺の位置関係が大きな誤差を持ち、たとえば
機械加工ねじの当たり面の変形は１０ミクロン以上が通
常である。
【０００５】特段の配慮をしないと、たとえ干渉計を用
いても、３０ミクロン程度の誤差が普通で、物差しの高
精度なものであるマイクロメーターと大差が無いことに
なる。このため非常に大きな計測誤差が、精度が必要な
光共振器距離計測あるいは同様の光閉回路長計測に関し
て大きな問題が発生した。
いても、３０ミクロン程度の誤差が普通で、物差しの高
精度なものであるマイクロメーターと大差が無いことに
なる。このため非常に大きな計測誤差が、精度が必要な
光共振器距離計測あるいは同様の光閉回路長計測に関し
て大きな問題が発生した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような問題点を解決して、閉回路鏡システムの光閉回路
長計測及びこれらの鏡に対して位置関係が十分な精度で
計測された構造物等の位置計測等において、いままで避
けられなかった接触計測の誤差を除いて、非接触、高
速、実時間で、位置関係を計測できる高精度時間標準さ
れた極短レーザーパルスを使用する距離計測装置を提供
することにある。
ような問題点を解決して、閉回路鏡システムの光閉回路
長計測及びこれらの鏡に対して位置関係が十分な精度で
計測された構造物等の位置計測等において、いままで避
けられなかった接触計測の誤差を除いて、非接触、高
速、実時間で、位置関係を計測できる高精度時間標準さ
れた極短レーザーパルスを使用する距離計測装置を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、この問題点
解決のため鋭意研究の結果、次の構成の高精度時間標準
された極短レーザーパルス距離計測装置に想到した。
解決のため鋭意研究の結果、次の構成の高精度時間標準
された極短レーザーパルス距離計測装置に想到した。
【０００８】即ち、剛性の高い、温度係数が近似的にゼ
ロの金属等を用いて製作された棒やワイヤーを外部の副
尺に関係付けて計測する従来の方法、あるいはレーザー
干渉計で干渉縞を計数して直線距離を求める従来の装置
の替わりに、本発明においては、閉回路鏡システムの光
閉回路長計測、及びこれらの鏡に対して位置関係が十分
な精度で計測された構造物等の位置計測等において、高
精度の外部時間標準とサブピコ秒以下のジッター誤差で
同期を正確に取った、きわめて短いフェムト秒領域の時
間幅とを有する光パルスレーザー装置からのレーザーパ
ルス光を、この光の閉回路に外部から入射して閉じこ
め、この時間標準乃至はこれを１次標準とする２次的時
間標準で制御されるレーザーパルス繰り返し周波数を変
化させて、この閉回路長とレーザーパルス繰り返し周波
数との一致或いは違いを、閉回路内部から外部結合する
光信号の重なり合う強度の最大値を計測することによっ
て、評価し、ミラー間回路長を計測すること、及び予め
十分な精度で３次元測長された測定目的位置と、その計
測目的位置周辺に配置された光閉回路を構成するミラー
の取り付け位置関係を用いて、ミラー間回路長の測定値
から測定目的位置数値情報を得ることを特徴とする高精
度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置であ
って（１）フェムト秒領域の時間幅のレーザー装置から
計測対象の光の閉回路に入射するレーザーパルスが、ス
プリッターで分割され、この分割された強度信号を用い
てレーザー装置等の強度変動を補償する事（変動する入
力信号で計算すると出力信号の入力変動が０となる）、
（２）フェムト秒領域の時間幅のレーザー装置からのレ
ーザーパルスは、外部レンズ系（整合光学系）で閉回路
内部の光学系の焦点を合わせた収束光か平行光で入射す
る事、（３）超短パルスレーザーの周波数を、高精度外
部時間標準発振器を用いて、計測する距離の整数倍また
は整数分の一に対応する繰り返し周波数にあわせ、或い
は計測する距離に一致する周波数を決定し、この周波数
を距離に換算する事によって特定の２点又は複数位置間
距離の長さを計測する事、および／または（４）超短パ
ルスレーザーの入射する、計測対象とする光閉回路内の
１循環或いは１往復後の光強度減少を最小に調整するこ
とによって、ミラー群の全可能位置決め（可能なすべて
の位置決定）を高精度かつ高速で実行する事、を特徴と
する高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測
装置を発明するに至った。
ロの金属等を用いて製作された棒やワイヤーを外部の副
尺に関係付けて計測する従来の方法、あるいはレーザー
干渉計で干渉縞を計数して直線距離を求める従来の装置
の替わりに、本発明においては、閉回路鏡システムの光
閉回路長計測、及びこれらの鏡に対して位置関係が十分
な精度で計測された構造物等の位置計測等において、高
精度の外部時間標準とサブピコ秒以下のジッター誤差で
同期を正確に取った、きわめて短いフェムト秒領域の時
間幅とを有する光パルスレーザー装置からのレーザーパ
ルス光を、この光の閉回路に外部から入射して閉じこ
め、この時間標準乃至はこれを１次標準とする２次的時
間標準で制御されるレーザーパルス繰り返し周波数を変
化させて、この閉回路長とレーザーパルス繰り返し周波
数との一致或いは違いを、閉回路内部から外部結合する
光信号の重なり合う強度の最大値を計測することによっ
て、評価し、ミラー間回路長を計測すること、及び予め
十分な精度で３次元測長された測定目的位置と、その計
測目的位置周辺に配置された光閉回路を構成するミラー
の取り付け位置関係を用いて、ミラー間回路長の測定値
から測定目的位置数値情報を得ることを特徴とする高精
度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置であ
って（１）フェムト秒領域の時間幅のレーザー装置から
計測対象の光の閉回路に入射するレーザーパルスが、ス
プリッターで分割され、この分割された強度信号を用い
てレーザー装置等の強度変動を補償する事（変動する入
力信号で計算すると出力信号の入力変動が０となる）、
（２）フェムト秒領域の時間幅のレーザー装置からのレ
ーザーパルスは、外部レンズ系（整合光学系）で閉回路
内部の光学系の焦点を合わせた収束光か平行光で入射す
る事、（３）超短パルスレーザーの周波数を、高精度外
部時間標準発振器を用いて、計測する距離の整数倍また
は整数分の一に対応する繰り返し周波数にあわせ、或い
は計測する距離に一致する周波数を決定し、この周波数
を距離に換算する事によって特定の２点又は複数位置間
距離の長さを計測する事、および／または（４）超短パ
ルスレーザーの入射する、計測対象とする光閉回路内の
１循環或いは１往復後の光強度減少を最小に調整するこ
とによって、ミラー群の全可能位置決め（可能なすべて
の位置決定）を高精度かつ高速で実行する事、を特徴と
する高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測
装置を発明するに至った。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の構成を図面について具体
的に説明する。図１において、対象とする光閉回路と高
精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置が
示されている。
的に説明する。図１において、対象とする光閉回路と高
精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置が
示されている。
【００１０】１は高速強度変動補償光検出器、２は高速
反射方向光検出器、３は高速反射方向光検出器、４は高
速入射方向光検出器、５は高精度外部時間標準発振器、
６はフェムト秒領域の時間幅の光パルスレーザー装置、
７は整合光学系、８は表示装置オシロスコープ、９はス
プリッター、１０は全反射ミラー、１１ハーフミラー、
１２ハーフミラー、１３はハーフミラーである。
反射方向光検出器、３は高速反射方向光検出器、４は高
速入射方向光検出器、５は高精度外部時間標準発振器、
６はフェムト秒領域の時間幅の光パルスレーザー装置、
７は整合光学系、８は表示装置オシロスコープ、９はス
プリッター、１０は全反射ミラー、１１ハーフミラー、
１２ハーフミラー、１３はハーフミラーである。
【００１１】高精度外部時間標準発振器５で高精度時間
標準された、フェムト秒領域の時間幅の光パルスレーザ
ー装置６からでたフェムト秒レーザー光は、整合光学系
７によって整合を取りながら対象とする光閉回路（ミラ
ー１０−１１−１２）へ入射され、そこに蓄積され、光
閉回路から外部に取り出された光が、高速反射方向光検
出器２、３、高速入射方向光検出器４によって減衰が検
知され、表示装置オシロスコープ８で表示される。
標準された、フェムト秒領域の時間幅の光パルスレーザ
ー装置６からでたフェムト秒レーザー光は、整合光学系
７によって整合を取りながら対象とする光閉回路（ミラ
ー１０−１１−１２）へ入射され、そこに蓄積され、光
閉回路から外部に取り出された光が、高速反射方向光検
出器２、３、高速入射方向光検出器４によって減衰が検
知され、表示装置オシロスコープ８で表示される。
【００１２】レーザーくり返し時間間隔が光閉回路往復
距離と一致するとき、表示される検出器２の表示装置８
の信号強度は最大になる。高精度外部時間標準発振器の
くり返し時間を変化させ、信号強度の最大点を与える繰
り返し周波数から距離計測を実現する。フェムト秒レー
ザーは３０個ほどの波があり、この０．８ミクロンの波
の重ね合わせによって鋭敏な干渉が発生し、長距離の高
精度の距離計測が可能となる。
距離と一致するとき、表示される検出器２の表示装置８
の信号強度は最大になる。高精度外部時間標準発振器の
くり返し時間を変化させ、信号強度の最大点を与える繰
り返し周波数から距離計測を実現する。フェムト秒レー
ザーは３０個ほどの波があり、この０．８ミクロンの波
の重ね合わせによって鋭敏な干渉が発生し、長距離の高
精度の距離計測が可能となる。
【００１３】例えば、信号強度の最大点を与える繰り返
し周波数が１ＭＨｚでは距離１５０ｍが計測され、１０
ＭＨｚでは距離１５ｍが計測され、１００ＭＨｚでは距
離１．５ｍが計測され、０．１ＭＨｚでは距離１５００
ｍが計測され、０．００１ＭＨｚでは距離１５０００ｍ
が計測される。
し周波数が１ＭＨｚでは距離１５０ｍが計測され、１０
ＭＨｚでは距離１５ｍが計測され、１００ＭＨｚでは距
離１．５ｍが計測され、０．１ＭＨｚでは距離１５００
ｍが計測され、０．００１ＭＨｚでは距離１５０００ｍ
が計測される。
【００１４】整合光学系７から出た極短レーザーパルス
光が、反射ミラー１３で反射された後にスプリッター９
に入射する。スプリッターで反射された光は高速強度変
動補償光検出器１に入射し、減衰した光が検知される。
光が、反射ミラー１３で反射された後にスプリッター９
に入射する。スプリッターで反射された光は高速強度変
動補償光検出器１に入射し、減衰した光が検知される。
【００１５】スプリッターを透過したパルス光がハーフ
ミラー１２を経てハーフミラー１１に入射する。ハーフ
ミラー１１に入射したパルス光の１部が反射され、全反
射ミラー１０に入射し、そこで反射されてハーフミラー
１１に戻る。その１部がハーフミラー１１を通過して高
速反射方向光検出器３に入射し、減衰された光が検知さ
れ、残る光の部分がハーフミラー１１で反射され、ハー
フミラー１２を透過し、その１部がスプリッター１３で
反射され、高速反射方向光検出器２で減衰した光が検知
された後に表示装置８に入射し、パルス光の減衰状態が
表示器オシロスコープ８に表示される。
ミラー１２を経てハーフミラー１１に入射する。ハーフ
ミラー１１に入射したパルス光の１部が反射され、全反
射ミラー１０に入射し、そこで反射されてハーフミラー
１１に戻る。その１部がハーフミラー１１を通過して高
速反射方向光検出器３に入射し、減衰された光が検知さ
れ、残る光の部分がハーフミラー１１で反射され、ハー
フミラー１２を透過し、その１部がスプリッター１３で
反射され、高速反射方向光検出器２で減衰した光が検知
された後に表示装置８に入射し、パルス光の減衰状態が
表示器オシロスコープ８に表示される。
【００１６】スプリッター９からのパルス光でハーフミ
ラー１１を通過した光は、高速入射方向光検出器４に入
射し、そこで減衰した光が検知される。図１の装置で
は、発振器５及びレーザー装置６からの光の繰り返し周
波数を変化させ、この周波数に一致する距離を計測する
ことができる。閉回路を構成するミラー１０ー１１ー１
２の間隔が測定される。
ラー１１を通過した光は、高速入射方向光検出器４に入
射し、そこで減衰した光が検知される。図１の装置で
は、発振器５及びレーザー装置６からの光の繰り返し周
波数を変化させ、この周波数に一致する距離を計測する
ことができる。閉回路を構成するミラー１０ー１１ー１
２の間隔が測定される。
【００１７】ミラーの枚数が増加した場合、距離を測定
されるミラーは全反射ミラー１０とハーフミラー１１と
の間に挿入される。例えば、ミラーの配置については、
図２（ａ）に示されるように光が正行逆行する場合、図
２（ｂ）に示されるように光が正行する場合が存在す
る。このようなミラー群の中で光が正行逆行する場合
は、正行する光でも逆行する光でも外部に取出して検出
器で検出することができ、電気信号に変る。又、ミラー
群で光が正行する場合は、正行する光のみが検出可能で
ある。
されるミラーは全反射ミラー１０とハーフミラー１１と
の間に挿入される。例えば、ミラーの配置については、
図２（ａ）に示されるように光が正行逆行する場合、図
２（ｂ）に示されるように光が正行する場合が存在す
る。このようなミラー群の中で光が正行逆行する場合
は、正行する光でも逆行する光でも外部に取出して検出
器で検出することができ、電気信号に変る。又、ミラー
群で光が正行する場合は、正行する光のみが検出可能で
ある。
【００１８】
【実施例１】２枚の閉回路光共振器の往復の距離を、こ
の距離に対応する繰り返し周波数を有する高精度外部時
間標準発振器からの極短レーザーパルスを用いて、計測
し、この距離を高精度で求める。この距離は、 閉回路
光共振器を構成するハーフミラーから外部結合して出力
される光の強度変化を計測し、その最大値の繰り返し周
波数から求めることが出来る。
の距離に対応する繰り返し周波数を有する高精度外部時
間標準発振器からの極短レーザーパルスを用いて、計測
し、この距離を高精度で求める。この距離は、 閉回路
光共振器を構成するハーフミラーから外部結合して出力
される光の強度変化を計測し、その最大値の繰り返し周
波数から求めることが出来る。
【００１９】
【実施例２】３枚以上の複数枚の閉回路ミラーの往復の
距離を、この距離に対応する繰り返し周波数を高精度外
部時間標準発振器を用いて計測し、この距離を高精度で
求める。閉回路光共振器を構成するハーフミラーから外
部結合して出力される光の強度変化を計測し、最大値の
繰り返し周波数から求めることが出来る。ミラー枚数が
奇数だと入射及び反射方向検出器が、偶数だと入射方向
検出器のみが使用可能である。
距離を、この距離に対応する繰り返し周波数を高精度外
部時間標準発振器を用いて計測し、この距離を高精度で
求める。閉回路光共振器を構成するハーフミラーから外
部結合して出力される光の強度変化を計測し、最大値の
繰り返し周波数から求めることが出来る。ミラー枚数が
奇数だと入射及び反射方向検出器が、偶数だと入射方向
検出器のみが使用可能である。
【００２０】
【実施例３】２枚の閉回路光共振器の往復の距離を、こ
の距離に対応する繰り返し周波数を高精度外部時間標準
発振器を用いて計測し、この距離を高精度で求める。閉
回路光共振器を構成するハーフミラーから外部結合して
出力される光の強度変化を計測し、最大値の繰り返し周
波数から求めることが出来る。これと構造物位置関係情
報を用いて、このミラーに高精度で位置関係付けられた
構造物位置等の計測が可能となる。
の距離に対応する繰り返し周波数を高精度外部時間標準
発振器を用いて計測し、この距離を高精度で求める。閉
回路光共振器を構成するハーフミラーから外部結合して
出力される光の強度変化を計測し、最大値の繰り返し周
波数から求めることが出来る。これと構造物位置関係情
報を用いて、このミラーに高精度で位置関係付けられた
構造物位置等の計測が可能となる。
【００２１】
【発明の効果】以上のごとく、本発明の装置は、「高精
度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置にお
いて、今まで閉回路鏡システムの光閉回路長計測及びこ
れらの鏡に対して位置関係が十分な精度で計測された構
造物等の位置計測等において、剛性の高い、温度係数が
近似的にゼロの金属等を用いて製作された棒やワイヤー
を外部の副尺に関係付けて計測する、あるいはレーザー
干渉計で干渉縞を計数して直線距離を求める装置を棒や
ワイヤーの代わりに用いる従来の装置の替わりに閉回路
鏡システムの光閉回路長計測及びこれらの鏡に対して位
置関係が十分な精度で計測された構造物等の位置計測等
において、いままで避けられなかった接触計測の誤差を
除いて、非接触、高速、実時間で計測できる事を特徴と
する高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測
装置」である。
度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置にお
いて、今まで閉回路鏡システムの光閉回路長計測及びこ
れらの鏡に対して位置関係が十分な精度で計測された構
造物等の位置計測等において、剛性の高い、温度係数が
近似的にゼロの金属等を用いて製作された棒やワイヤー
を外部の副尺に関係付けて計測する、あるいはレーザー
干渉計で干渉縞を計数して直線距離を求める装置を棒や
ワイヤーの代わりに用いる従来の装置の替わりに閉回路
鏡システムの光閉回路長計測及びこれらの鏡に対して位
置関係が十分な精度で計測された構造物等の位置計測等
において、いままで避けられなかった接触計測の誤差を
除いて、非接触、高速、実時間で計測できる事を特徴と
する高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測
装置」である。
【００２２】かかる本発明の装置により、剛性の高い、
温度係数が近似的にゼロの金属等を用いて製作された棒
やワイヤーを外部の副尺に関係付けて計測する、あるい
はレーザー干渉計で干渉縞を計数して副標準ミラー間の
直線距離を求める装置を棒やワイヤーの代わりに用いる
従来の装置の替わりに、閉回路鏡システムの光閉回路長
計測及びこれらの鏡に対して位置関係が十分な精度で計
測された構造物等の位置計測等において、いままで避け
られなかった接触計測の誤差を除いて、従来の技術では
困難であったところの、容易に自動化が可能なままで、
避けられなかった接触計測の誤差を除いて、非接触、高
速、実時間での計測を実現することができる。
温度係数が近似的にゼロの金属等を用いて製作された棒
やワイヤーを外部の副尺に関係付けて計測する、あるい
はレーザー干渉計で干渉縞を計数して副標準ミラー間の
直線距離を求める装置を棒やワイヤーの代わりに用いる
従来の装置の替わりに、閉回路鏡システムの光閉回路長
計測及びこれらの鏡に対して位置関係が十分な精度で計
測された構造物等の位置計測等において、いままで避け
られなかった接触計測の誤差を除いて、従来の技術では
困難であったところの、容易に自動化が可能なままで、
避けられなかった接触計測の誤差を除いて、非接触、高
速、実時間での計測を実現することができる。
【図１】 本発明の高精度時間標準された極短レーザー
パルス距離計測装置を示す図である。
パルス距離計測装置を示す図である。
【図２】 ミラーの配置を示す図である。
【図３】 ミラー、レーザー及び光検出器及び変動補償
検出器の配置を示す図である。
検出器の配置を示す図である。
１：高速強度変動補償光検出器 ２：高速反射方向光検出器 ３：高速反射高速光検出器 ４：高速入射方向光検出器 ５：高精度外部時間標準発振器 ６：フェトム秒領域の時間幅の光パルスレーザー装置 ７：整合光学系 ８：表示装置オシロスコープ ９：スプリッター １０：全反射ミラー １１：ハーフミラー １２：ハーフミラー １３：反射ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 DD03 DD06 FF12 FF51 FF61 GG04 HH13 JJ05 JJ09 LL00 LL12 NN08 QQ25 QQ29 SS13 UU03 UU07 2F112 AD01 BA05 BA06 CA06 DA25 DA32 EA03 FA01 GA10 5J084 AA05 AB17 AD08 BA03 BA32 BA45 BA47 BA56 BB14 BB24 CA03 CA10 CA12 CA23 CA34 DA01 DA07 EA04 EA05 FA03
Claims (5)
- 【請求項１】 光共振器等の２枚及び３枚並びに任意の
複数枚のミラーによって閉じた光の回路を構成する回路
長（以下、ミラー間回路長と略称）を計測し、、又は任
意の大きさの構造物等の特定の２点及び３点並びに任意
の複数点の位置間距離の長さを計測する方法において、 現在１０数桁が可能で、最もダイナミックレンジが広
く、精度の最も高い、時間乃至周波数標準を用いた、高
精度の外部時間標準とサブピコ秒以下のジッター誤差で
同期を正確に取った、きわめて短いフェムト秒領域の時
間幅の光パルスレーザー装置からのレーザーパルス光
を、この光の閉回路に外部から入射して閉じこめ、この
時間標準乃至はこれを１次標準とする２次的時間標準で
制御されるレーザーパルス繰り返し周波数を変化させ
て、この回路長とレーザーパルス繰り返し周波数との一
致或いは違いを、閉回路内部から外部結合する光信号の
重なり合う強度の最大値を計測することによって評価
し、ミラー間回路長を計測すること、 及び予め十分な精度で３次元測長された測定目的位置
と、その計測目的位置周辺に配置された、光閉回路を構
成するミラーの取り付け位置関係を用いて、ミラー間回
路長の測定値から測定目的位置数値情報を得ることを特
徴とする高精度時間標準された極短レーザーパルス距離
計測装置。 - 【請求項２】 フェムト秒領域の時間幅のレーザー装置
から計測対象の光の閉回路に入射するレーザーパルス
が、スプリッターで分割され、この分割された強度信号
を用いてレーザー装置等の強度変動を補償する事を特徴
とする請求項１記載の高精度時間標準された極短レーザ
ーパルス距離計測装置。 - 【請求項３】 フェムト秒領域の時間幅のレーザー装置
からのレーザーパルスは、外部レンズ系で閉回路内部の
光学系の焦点を合わせた収束光か、平行光で入射する事
を特徴とする請求項１又は２記載の高精度時間標準され
た極短レーザーパルス距離計測装置。 - 【請求項４】 超短パルスレーザーのモードロック周波
数を高精度外部時間標準発振器を用いて、計測する距離
の整数倍または整数分の一に対応する繰り返し周波数に
あわせ、或いは距離に一致する周波数を決定し、これを
距離に換算する事によって特定の２点又は複数位置間距
離の長さを計測する事を特徴とする請求項１、２又は３
記載の高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計
測装置。 - 【請求項５】 超短パルスレーザーの入射する、計測対
象とする光閉回路内の１循環或いは１往復後の光強度減
少を最小に調整することによってミラー群の全可能位置
決めを高精度かつ高速で実行する事を特徴とする請求項
１、２、３又は４記載の高精度時間標準された極短レー
ザーパルス距離計測装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001075593A JP4719931B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置 |
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| JP2001075593A JP4719931B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 高精度時間標準された極短レーザーパルス距離計測装置 |
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| JP2002277240A true JP2002277240A (ja) | 2002-09-25 |
| JP4719931B2 JP4719931B2 (ja) | 2011-07-06 |
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| JP (1) | JP4719931B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300753A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 距離測定装置 |
| JP2011021930A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Nissan Motor Co Ltd | 波形観測装置及び方法 |
| KR101794779B1 (ko) * | 2015-12-29 | 2017-11-09 | 한국기계연구원 | 펨토초 레이저를 이용한 다수 타겟 동시 거리 측정 시스템 및 이를 이용한 공간 좌표 측정 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62299702A (ja) * | 1986-06-19 | 1987-12-26 | ユナイテツド テクノロジ−ズ コ−ポレ−シヨン | 位置検出装置及び方法 |
| JPH03140807A (ja) * | 1989-10-26 | 1991-06-14 | United Technol Corp <Utc> | 光学位置検出装置 |
-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001075593A patent/JP4719931B2/ja not_active Expired - Fee Related
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