JP2015519559A - 干渉計及び絶対距離測定ユニットを備えているレーザトラッカ並びにレーザトラッカのための較正方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・分布帰還レーザ(DFB:distributed feedback laser)(周期的に構造化された活性媒質、例えば格子を備えている)、
・分布ブラッグ反射レーザ(DBR:distributed bragg reflector laser)(活性媒質外ではあるが共通のチップに配置されている光学格子を備えている)、
・ファイバブラッググレーティングレーザ(FBG:fiber bragg grating laser)(実質的にDFBレーザに準拠するが、しかしながら外部ファイバ内に格子を備えている)、
・外部キャビティダイオードレーザ(ECDL:external cavity diode laser)(外部の高安定キャビティ、例えばホログラフィ格子を用いてレーザダイオードの安定化を行う)
・半導体レーザ励起固体レーザ(DPSS:diode pumped solid state laser)
・離散モードレーザ(DMD:discrete mode laser)、及び/又は、
・マイクロチップレーザ
を使用することができる。これらのビーム源は、放射されるレーザビームが波長に関してシングルモードであって、数十メートルのオーダにあるコヒーレンス長を有する(又は1MHzを下回る線幅を有する)ように構成されている。
・分布帰還レーザ(DFB)(周期的に構造化された活性媒質、例えば格子を備えている)、
・分布ブラッグ反射レーザ(DBR)(活性媒質外ではあるが共通のチップに配置されている光学格子を備えている)、
・ファイバブラッググレーティングレーザ(FBG)(実質的にDFBレーザに準拠するが、しかしながら外部ファイバ内に格子を備えている)、
・外部キャビティダイオードレーザ(ECDL)(外部の高安定キャビティ、例えばホログラフィ格子を用いてレーザダイオードの安定化を行う)、
・半導体レーザ励起固体レーザ(DPSS)、
・離散モードレーザ(DMD)、
・マイクロチップレーザ、及び/又は、
・ダイオードレーザ、
であると解される。しかしながら、上記以外のレーザダイオードでの代替的な実施の形態が除外されるものではないことは明らかである。放射されるレーザビームが数十メートルのオーダにあるコヒーレンス長(又は1MHzを下回る線幅)で形成されるように、ダイオードを構成することができる。この関係において、測定ビームを形成するために、波長選択性のコンポーネント、特に光学格子を設けることができる。
Claims (15)
- 反射性のターゲット(42,97)を継続的に追跡し、前記ターゲット(42,97)までの距離を求めるレーザトラッカ(40,90)であって、
・垂直軸(94)を規定するベース部(92)と、
・測定ビーム(11,41,96)を放射し、前記ターゲット(42,97)において反射された前記測定ビーム(11,41,96)の少なくとも一部を受信するビーム偏向ユニット(95)であって、前記垂直軸(94)と、該垂直軸(94)に実質的に直交する傾斜軸とを中心にして、前記ベース部(92)に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であるビーム偏向ユニット(95)と、
・干渉法により前記ターゲット(42,97)までの距離変化を求める干渉計(20)であって、前記測定ビーム(11,41,96)がコヒーレントな縦方向のシングルモードとして存在するように、前記干渉計(20)のための測定ビーム(11,41,96)を形成する、干渉計レーザビーム源として構成されている調整可能なレーザダイオード(10)を備えている干渉計(20)と、
・前記ターゲット(42,97)までの距離(45,46)に関する測定距離値を求める絶対距離測定ユニット(30)と、
・前記ベース部(92)に相対的な前記ビーム偏向ユニット(95)の配向を求める角度測定機能と、
を備えているレーザトラッカ(40,90)において、
制御及び評価ユニット(2)が設けられており、該制御及び評価ユニット(2)は、較正モードの実施時に、
・前記ターゲット(42,97)までの前記距離(45,46)を変化させながら所定の試料測定が実施され、但し、
○前記試料測定は、前記ターゲット(42,97)までの少なくとも二つの異なる距離(45,46)において実施され、
○前記測定ビーム(11,41,96)は常に前記ターゲット(42,97)に配向されており、且つ、前記測定ビーム(11,41,96)の干渉計波長を安定した状態に維持しながら、前記ターゲット(42,97)までの前記少なくとも二つの異なる距離(45,46)の各々に関する干渉計出力量が前記干渉計(20)を用いて求められ、
○前記ターゲット(42,97)までの前記少なくとも二つの異なる距離(45,46)に関する少なくとも二つの測定距離値が、前記絶対距離測定ユニット(30)を用いて距離が求められる度にその都度供給され、
・前記測定ビーム(11,41,96)の前記干渉計波長は少なくとも、前記少なくとも二つの測定距離値と、求められた前記干渉計出力量各々とに基づき求められる、
ことによって、干渉計波長が求められることを特徴とする、レーザトラッカ。 - 少なくとも一つの動作パラメータを変化させることによって前記測定ビーム(11,41,96)の前記干渉計波長が変化され、
前記制御及び評価ユニット(2)は、前記少なくとも一つの動作パラメータの正確な調整によって、前記干渉計波長が大まかに既知となるように該干渉計波長を設定できるように、前記レーザダイオード(10)に関して前記少なくとも一つの動作パラメータが正確に調整されるように構成されている、
請求項1に記載のレーザトラッカ(40,90)。 - 前記較正モードの実施時に、付加的に、大まかに既知である前記干渉計波長に応じて、前記測定ビーム(11,41,96)の前記干渉計波長が求められる、請求項2に記載のレーザトラッカ(40,90)。
- 前記レーザトラッカ(40,90)の動作開始時に、前記レーザダイオード(10)に関する以前の動作状態が実質的に再現されるように、特に最後の動作状態が実質的に再現されるように、前記レーザダイオード(10)に関する前記少なくとも一つの動作パラメータが設定されるように、前記制御及び評価ユニット(2)は構成されている、請求項2又は3に記載のレーザトラッカ(40,90)。
- 前記レーザダイオード(10)の可変の温度が前記少なくとも一つの動作パラメータである、及び/又は、前記レーザダイオード(10)に印加される可変の電流が前記少なくとも一つの動作パラメータである、請求項2乃至4のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(40,90)。
- 測定モードの実施中に、前記干渉計波長の安定した状態が維持されるように、前記少なくとも一つの動作パラメータを用いて前記干渉計波長の閉ループ制御が行われるように、前記制御及び評価ユニット(2)は構成されている、請求項2乃至5のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(40,90)。
- 前記制御及び評価ユニット(2)による制御下で、前記測定モードの実施中に前記較正モードが継続的に実施され、特に、前記較正モードの枠内で求められた、前記測定ビーム(11,41,96)の前記干渉計波長が前記測定モードを実施するために記憶される、請求項6に記載のレーザトラッカ(40,90)。
- 少なくとも10m、有利には少なくとも50mのコヒーレンス長を有する前記干渉計波長が形成されるように前記レーザダイオード(10)は構成されている、及び/又は、
前記干渉計(20)の干渉計受信ユニットと前記絶対距離測定ユニット(30)の受信ユニットは異なる、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(40,90)。 - 前記レーザトラッカ(40,90)は、
・所定の波長範囲において、既知の複数の吸収線を規定する吸収媒質と、
・前記吸収媒質に関する、前記波長範囲内で各吸収波長に対してそれぞれ一つの吸収強度を表している線アトラスが記憶されているメモリと、
・求められたその都度最新の吸収強度に応じて、前記干渉計波長を安定化させるために、前記吸収強度を求める検出器と、
を備えている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(40,90)。 - 前記較正モードの実施時に、供給された前記測定距離値、前記干渉計出力量、前記既知の複数の吸収線及び前記求められた吸収強度に基づき、前記線アトラスにおける配向が求められ、特に、求められた前記配向に応じて前記干渉計波長が求められる、請求項9に記載のレーザトラッカ(40,90)。
- 前記レーザトラッカ(40,90)は、吸収媒質を有している吸収セル(50)を備えており、特にヨウ素ガスが前記吸収媒質を形成し、前記放射波長は500nmから650nmの間、特に630nmから635nmの間にある、請求項9又は10に記載のレーザトラッカ(40,90)。
- ・干渉法によりターゲット(42,97)までの距離変化を求める干渉計(20)であって、測定ビーム(11,41,96)がコヒーレントな縦方向のシングルモードとして存在するように、前記干渉計(20)のための測定ビーム(11,41,96)を形成する、干渉計レーザビーム源として構成されている調整可能なレーザダイオード(10)を有している干渉計(20)と、
・前記ターゲット(42,97)までの距離(45,46)に関する測定距離値を求める絶対距離測定ユニット(30)とを備えている、レーザトラッカ(40,90)のための、またレーザトラッカ(40,90)を用いる較正方法において、
・前記ターゲット(42,97)までの前記距離(45,46)を変化させながら所定の試料測定を実施し、但し、
○前記試料測定を、前記ターゲット(42,97)までの少なくとも二つの異なる距離(45,46)において実施し、
○前記測定ビーム(11,41,96)を常に前記ターゲット(42,97)に配向させ、且つ、前記測定ビーム(11,41,96)の干渉計波長を安定した状態に維持しながら、前記ターゲット(42,97)までの前記少なくとも二つの異なる距離(45,46)の各々に関する干渉計出力量を、前記干渉計(20)を用いて求め、
○前記絶対距離測定ユニット(30)を用いて距離が求められる度にその都度、前記ターゲット(42,97)までの前記少なくとも二つの異なる距離(45,46)に関する少なくとも二つの測定距離値を供給し、
・前記測定ビーム(11,41,96)の前記干渉計波長を少なくとも、前記少なくとも二つの測定距離値と、求められた前記干渉計出力量各々とに基づき求める、
ことによって、干渉計波長を求めることを特徴とする、較正方法。 - 供給された前記測定距離値、前記干渉計出力量及び測定された吸収強度に応じて、各吸収波長に対してそれぞれ一つの吸収強度を表している線アトラスにおける配向を求め、特に、求められた前記配向に応じて前記干渉計波長を求める、請求項12に記載の較正方法。
- ユーザが前記ターゲット(42,97)を手動で移動させることによって、前記ターゲット(42,97)までの前記距離(45,46)を変化させる、請求項12又は13に記載の較正方法。
- 特に、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(40,90)の制御及び評価ユニット(2)においてコンピュータプログラム製品が実行される場合に、請求項12乃至14のいずれか一項に記載の較正方法の、
・試料測定の実施を制御し、
・前記干渉計波長を求めるステップを実施する、機械読み出し可能な担体に記憶されているコンピュータプログラム製品。
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