JP2022035565A - Displacement measuring device and displacement measuring method - Google Patents
Displacement measuring device and displacement measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022035565A JP2022035565A JP2020139984A JP2020139984A JP2022035565A JP 2022035565 A JP2022035565 A JP 2022035565A JP 2020139984 A JP2020139984 A JP 2020139984A JP 2020139984 A JP2020139984 A JP 2020139984A JP 2022035565 A JP2022035565 A JP 2022035565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- intensity
- signal
- phase
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000012883 sequential measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、変位測定装置及び変位測定方法に関する。 The present invention relates to a displacement measuring device and a displacement measuring method.
従来、強度変調されたレーザー光を測定対象に向けて出射し、測定対象で反射した戻り光を当該レーザー光と同一の変調周波数の(且つ、位相変調された)変調信号で強度変調し、強度変調された戻り光の検出信号に基づき測定対象の距離(変位)を測定する手法が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, intensity-modulated laser light is emitted toward a measurement target, and the return light reflected by the measurement target is intensity-modulated with a modulation signal having the same modulation frequency as the laser light (and phase-modulated) to intensify the intensity. A method of measuring a distance (displacement) of a measurement target based on a modulated return light detection signal is known (for example, Patent Document 1).
上記手法では、測定レンジと測定精度の間にトレードオフの関係があり、測定レンジを拡大すると測定誤差も拡大するといった問題があった。 In the above method, there is a trade-off relationship between the measurement range and the measurement accuracy, and there is a problem that the measurement error increases when the measurement range is expanded.
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、測定精度を保ちつつ測定レンジを拡大することが可能な変位測定装置等を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a displacement measuring device or the like capable of expanding a measuring range while maintaining measurement accuracy.
本発明は、強度変調されたレーザー光を発生する光発生部と、前記光発生部からのレーザー光が測定対象で反射した戻り光を強度変調する強度変調器と、前記光発生部及び前記強度変調器に変調信号を出力する第1信号発生器と、前記第1信号発生器から前記強度変調器に出力される変調信号を周波数fmで位相変調する位相変調器と、前記位相変調器に変調信号を出力する第2信号発生器と、前記強度変調器で強度変調された戻り光を受光する光検出器と、前記第1信号発生器及び前記第2信号発生器を制御し、前記光検出器からの検出信号に基づき前記測定対象までの距離を算出する制御部とを含み、前記制御部は、前記検出信号の周波数fm成分及び周波数2fm成分それぞれの振幅に基づき前記距離を算出し、前記周波数fm成分及び前記周波数2fm成分それぞれの位相の符号の組み合わせに応じて前記距離を補正する変位測定装置に関する。 The present invention includes a light generator that generates intensity-modulated laser light, an intensity modulator that modulates the intensity of the return light reflected by the laser beam from the light generator, and the light generator and the intensity. The first signal generator that outputs the modulated signal to the modulator, the phase modulator that phase-modulates the modulated signal output from the first signal generator to the intensity modulator at a frequency fm , and the phase modulator. A second signal generator that outputs a modulated signal, an optical detector that receives return light that has been intensity-modulated by the intensity modulator, and the light that controls the first signal generator and the second signal generator. The control unit includes a control unit that calculates the distance to the measurement target based on the detection signal from the detector, and the control unit calculates the distance based on the amplitudes of the frequency fm component and the frequency 2fm component of the detection signal. The present invention relates to a displacement measuring device that corrects the distance according to the combination of the phase codes of the frequency fm component and the frequency 2fm component.
また、本発明は、強度変調されたレーザー光を光発生部により発生する光発生ステップと、前記光発生部からのレーザー光が測定対象で反射した戻り光を強度変調器により強度変調する強度変調ステップと、第1信号発生器により前記光発生部及び前記強度変調器に変調信号を出力する第1信号発生ステップと、前記第1信号発生器から前記強度変調器に出力される変調信号を位相変調器により周波数fmで位相変調する位相変調ステップと、第2信号発生器により前記位相変調器に変調信号を出力する第2信号発生ステップと、前記強度変調器で強度変調された戻り光を光検出器により受光する光検出ステップと、前記第1信号発生器及び前記第2信号発生器を制御し、前記光検出器からの検出信号に基づき前記測定対象までの距離を算出する制御ステップとを含み、前記制御ステップでは、前記検出信号の周波数fm成分及び周波数2fm成分それぞれの振幅に基づき前記距離を算出し、前記周波数fm成分及び前記周波数2fm成分それぞれの位相の符号の組み合わせに応じて前記距離を補正する変位測定方法に関する。 Further, the present invention has a light generation step in which an intensity-modulated laser beam is generated by a light generation unit, and an intensity modulation in which the return light reflected by the laser light from the light generation unit is intensity-modulated by an intensity modulator. The phase of the step, the first signal generation step of outputting the modulation signal to the light generator and the intensity modulator by the first signal generator, and the modulation signal output from the first signal generator to the intensity modulator. A phase modulation step in which phase modulation is performed at a frequency fm by a modulator, a second signal generation step in which a modulation signal is output to the phase modulator by a second signal generator, and a return light intensity-modulated by the intensity modulator. A light detection step that receives light from the light detector, and a control step that controls the first signal generator and the second signal generator and calculates the distance to the measurement target based on the detection signal from the light detector. In the control step, the distance is calculated based on the amplitudes of the frequency fm component and the frequency 2fm component of the detection signal, and the combination of the phase codes of the frequency fm component and the frequency 2fm component is used. The present invention relates to a displacement measuring method for correcting the distance according to the above.
本発明によれば、検出信号の周波数fm成分及び周波数2fm成分それぞれの位相の符号の組み合わせに応じて測定距離を補正することで、測定精度を保ちつつ測定レンジを拡大することができる。 According to the present invention, the measurement range can be expanded while maintaining the measurement accuracy by correcting the measurement distance according to the combination of the phase codes of the frequency fm component and the frequency 2fm component of the detection signal.
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, this embodiment will be described. The embodiments described below do not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims. Moreover, not all of the configurations described in the present embodiment are essential constituent requirements of the present invention.
図1は、本実施形態に係る変位測定装置の構成の一例を図である。変位測定装置1は、光発生部として機能するレーザー光源10及び強度変調器11と、強度変調器20と、信号発生器30(第1信号発生器)と、位相変調器40と、信号発生器50(第2信号発生器)と、光検出器60と、ロックインアンプ70と、演算処理部(プロセッサー)及び記憶部を有する制御部80とを含む。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the displacement measuring device according to the present embodiment. The
強度変調器11は、レーザー光源10からのレーザー光を変調周波数f0で強度変調して、変調周波数f0で強度変調されたレーザー光(プローブ光)を発生する。ここでは、レーザー光源10(単一モードレーザー)の波長を1550nmとした。図1に示す例では、光発生部をレーザー光源と強度変調器で構成する場合について説明するが、変調信号をレーザー光源10に出力してレーザー光を強度変調する直接変調方式(変調信号に基づき駆動電流を強度変調することでレーザー光源の出力強度を直接変調する方式)を採用してもよい。
The
光発生部(レーザー光源10、強度変調器11)から出射されたプローブ光はレンズ12で平行光となり、偏光ビームスプリッタ13を透過し、λ/4波長板14で円偏光となり、測定対象となる反射点R(コーナーキューブミラー等のミラー)に至る。反射点Rで反射した戻り光(反射点Rからの反射光)は、λ/4波長板14で直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ13で反射され、レンズ15を通過して強度変調器20に入射する。なお、偏光ビームスプリッタ13、λ/4波長板14に代えて、ハーフミラーや光サーキュレータ等を用いてもよい。
The probe light emitted from the light generation unit (
信号発生器30は、制御部80からの制御信号に基づき、強度変調器11及び強度変調器20に変調周波数f0の変調信号を出力する。
The
位相変調器40は、信号発生器30から強度変調器20に出力される変調信号を変調周波数fmで位相変調する。変調周波数fmは変調周波数f0よりも低い。ここでは、変調周波数f0を910MHzとし、変調周波数fmを100kHzとした。
The
強度変調器20は、信号発生器30からの変調周波数(基本周波数)f0の変調信号であって且つ変調周波数fmで位相変調された変調信号により、反射点Rで反射した戻り光を強度変調する。
The
信号発生器50は、制御部80からの制御信号に基づき、位相変調器40に変調周波数fmの変調信号を出力し、ロックインアンプ70に周波数fmの参照信号を出力する。
The
光検出器60(フォトダイオード)は、強度変調器20で強度変調された戻り光を受光する。光検出器60の高域カットオフ周波数fcは、周波数3fm(変調周波数fmの3倍の周波数)よりも高く、変調周波数f0よりも低い。
The photodetector 60 (photodiode) receives the return light intensity-modulated by the
ロックインアンプ70は、光検出器60からの検出信号の周波数fm成分と周波数2fm成分(周波数fmの2倍の周波数成分)それぞれの振幅と位相を検出(同期検波)する。ロックインアンプ70の出力信号は、図示しないAD変換器によりデジタルデータに変換され、制御部80に出力される。
The lock-in
制御部80は、信号発生器30,50を制御し、また、ロックインアンプ70の出力信号に基づいて反射点Rまでの距離を算出する。より詳細には、制御部80は、ロックインアンプ70で検出された周波数fm成分と周波数2fm成分それぞれの振幅の比に基づいて反射点Rまでの距離を算出し、周波数fm成分と周波数2fm成分それぞれの位相の符号(正負)の組み合わせに応じて当該距離を補正する。
The
ここで、光発生部(強度変調器11)から出射したプローブ光の強度Ipは、以下の式(1)で表される。 Here, the intensity Ip of the probe light emitted from the light generating unit (intensity modulator 11) is expressed by the following equation (1).
基準点が決まり、最初の状態での位相が決まると、周波数fm成分の位相符号と周波数2fm成分の位相符号の組み合わせと距離との関係が決まる。図2に示すように、c/8f0おきの距離範囲をゾーン番号Nに対応させる。位相符号の変化には周期性があるので、位相符号の組み合わせから距離は一意には決まらないが、逐次、位相符号の組み合わせとその変化を追跡することで、ΔL~を超える距離変位がわかる。 When the reference point is determined and the phase in the initial state is determined, the relationship between the combination of the phase code of the frequency fm component and the phase code of the frequency 2fm component and the distance is determined. As shown in FIG. 2, the distance range every c / 8f 0 corresponds to the zone number N. Since the change of the phase sign has periodicity, the distance is not uniquely determined from the combination of the phase codes, but by sequentially tracking the combination of the phase codes and the change, the distance displacement exceeding ΔL ~ can be found.
基準点を設定し、その後、式(13)により振幅S1,S2から求めた距離をΔL’とする。但し、最初はゾーン番号「1」にあるものとする。また、位相符号の逐次測定から得られたゾーン番号をNとし、各ゾーンの幅をL0(L0=c/8f0)とする。このとき、ゾーン番号N、時刻Tにおける基準点から反射点Rまでの距離ΔL(N,T)は、N>0のとき以下の式(15)で与えられ、N<0のとき以下の式(16)で与えられる。 A reference point is set, and then the distance obtained from the amplitudes S1 and S2 by Eq. ( 13 ) is set to ΔL'. However, it is assumed that the zone number is "1" at first. Further, the zone number obtained from the sequential measurement of the phase code is N, and the width of each zone is L 0 (L 0 = c / 8f 0 ). At this time, the distance ΔL (N, T) from the reference point to the reflection point R at the zone number N and the time T is given by the following equation (15) when N> 0, and the following equation when N <0. Given in (16).
図3は、ゾーン番号Nを逐一求めて距離ΔL(N,T)を測定する処理の流れを示すフローチャートである。ステップS10~S13の処理は、測定前の準備段階での処理であり、ステップS14以降の処理は測定中の処理である。 FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing for measuring the distance ΔL (N, T) by obtaining the zone number N one by one. The processes of steps S10 to S13 are processes in the preparatory stage before measurement, and the processes after step S14 are processes during measurement.
まず、制御部80は、ロックインアンプ70で検出された周波数fm成分の振幅S1と位相θ1、周波数2fm成分の振幅S2と位相θ2を取得する(ステップS10)。次に、信号発生器50を制御して、周波数fm成分の振幅S1が0となるように、位相変調器40の初期位相θを調整する(ステップS11)。このときの初期位相θをθ0として、初期位相θが正の値θ+=θ0+δθ(δθ>0)となるように更に調整する(ステップS12)。初期位相θ=θ+のとき、反射点Rが仮想的に遠ざかったことに等しい。このとき計算される距離ΔL(N,T)がc/8f0よりも小さくなる(ゾーン番号N=1を超えない)範囲でθ+を設定しこれを初期値とする。初期値を0から始めると反射点Rが近づいているのか遠のいているのかの区別ができなくなるが、初期値を正の値θ+まで移動しておくことで、反射点Rが近づいているのか遠のいているのか区別できる。なお、初期値を負の値θ-=θ0-δθまで移動しておくようにしてもよい。
First, the
次に、初期値を正の値θ+=θ0+δθとしたとき、ゾーン番号Nに「1」をセットする。なお、初期値を負の値θ-=θ0-δθとしたときは、ゾーン番号Nに「-1」をセットする。また、時刻Tに「0」をセットし、調整後に取得した振幅S1、S2に基づき式(12)、式(13)、式(15)により計算される距離ΔL(1,0)を距離の初期値ΔLiniとして記録しておく(ステップS13)。また、ステップS13では、調整後に取得した位相θ1の符号sgn(θ1)と位相θ2の符号sgn(θ2)の組み合わせ(sgn(θ1),sgn(θ2))を記録しておく。sgn(x)は実数xの符号(正負)を与える関数である。当該符号の組み合わせは、ΔL~がc/8f0変化する毎に変化する。ΔL~が0から単調に増え続けると、符号の組み合わせは、(sgn(θ1),sgn(θ2))→(sgn(θ1),-sgn(θ2))→(-sgn(θ1),-sgn(θ2))→(-sgn(θ1),sgn(θ2))→以下繰り返し、のように変
化する(位相θ2の符号から先に交互に変化する)。ΔL~が0から単調に減り続けると、符号の組み合わせは、(sgn(θ1),sgn(θ2))→(-sgn(θ1),sgn(θ2))→(-sgn(θ1),-sgn(θ2))→(sgn(θ1),-sgn(θ2))→以下繰り返し、のように変化する(位相θ1の符号から先に交互に変化する)。従って、初期状態の位相符号の組み合わせを記録しておき、その後の位相符号の組み合わせの変化を追跡することで、ゾーン番号が増加した(反射点Rが遠ざかった)のかゾーン番号が減少したのか(反射点Rが近づいたのか)を判定することができる。
Next, when the initial value is a positive value θ + = θ 0 + δθ, “1” is set in the zone number N. When the initial value is a negative value θ − = θ 0 − δθ, “-1” is set in the zone number N. Further, " 0 " is set at the time T, and the distance ΔL (1,0) calculated by the equations ( 12 ), (13), and (15) based on the amplitudes S1 and S2 acquired after the adjustment is set. It is recorded as the initial value ΔL ini of the distance (step S13). Further, in step S13, the combination (sgn (θ 1 ), sgn (θ 2 )) of the sign sgn (θ 1 ) of the phase θ 1 and the sign sgn (θ 2 ) of the phase θ 2 acquired after the adjustment is recorded. deep. sgn (x) is a function that gives a sign (positive or negative) of a real number x. The combination of the symbols changes every time ΔL ~ changes by c / 8f 0 . When ΔL ~ continues to increase monotonically from 0, the sign combination is (sgn (θ 1 ), sgn (θ 2 )) → (sgn (θ 1 ), −sgn (θ 2 )) → (−sgn (θ)). 1 ), -sgn (θ 2 )) → (-sgn (θ 1 ), sgn (θ 2 )) → Repeatedly, and so on (changes alternately from the sign of phase θ 2 ). When ΔL ~ continues to decrease monotonically from 0, the sign combination is (sgn (θ 1 ), sgn (θ 2 )) → (-sgn (θ 1 ), sgn (θ 2 )) → (-sgn (θ)). 1 ), -sgn (θ 2 )) → (sgn (θ 1 ), -sgn (θ 2 )) → Repeatedly, and so on (changes alternately from the sign of phase θ 1 ). Therefore, by recording the combination of the phase codes in the initial state and tracking the change of the combination of the phase codes after that, whether the zone number has increased (the reflection point R has moved away) or the zone number has decreased (the zone number has decreased). Whether the reflection point R is approaching) can be determined.
次に、制御部80は、時間ΔTが経過した(時刻Tが時間ΔTだけ増加した)か否かを判断する(ステップS14)。ここで、反射点Rは時間ΔTの間にc/8f0よりも十分に小さい距離しか移動しないものとする。時間ΔTが経過した場合(ステップS14のY)には、ロックインアンプ70で検出された振幅S1、S2と位相θ1、θ2を取得し、位相符号sgn(θ1)、sgn(θ2)を計算する(ステップS15)。位相符号の組み合わせは時刻Tに対応付けて履歴として記録しておく。次に、位相符号の組み合わせ(sgn(θ1),sgn(θ2))が前回の組み合わせから変化したか否かを判断する(ステップS16)。位相符号の組み合わせが変化していない場合(ステップS16のN)には、ゾーン番号Nを更新せず、ステップS21に移行する。位相符号の組み合わせが変化した場合(ステップS16のY)には、振幅S1、S2のいずれか一方が「0」であるか否かを判断する(ステップS17)。振幅S1、S2のいずれか一方が「0」である場合(ステップS17のY)には、時間ΔTが経過する前の振幅S1、S2、位相θ1、θ2、ゾーン番号Nを維持し、ステップS14に移行する。振幅S1、S2のいずれも「0」でない場合(ステップS17のN)には、位相符号の組み合わせの変化(履歴)からゾーン番号Nが増加したか減少したかを判断する(ステップS18)。ゾーン番号Nが増加した場合(ステップS18のY)には、ゾーン番号Nを1だけ増加させ(ステップS19)、ゾーン番号Nが減少した場合(ステップS18のN)には、ゾーン番号Nを1だけ減少させる(ステップS20)。
Next, the
次に、振幅S1、S2とゾーン番号Nに基づき式(12)、式(13)、式(15)、式(16)により距離ΔL(N,T)を計算する(ステップS21)。次に、計算した距離ΔL(N,T)からΔLiniを減算した値を、時刻Tにおける距離の測定結果として出力して(ステップS22)、ステップS14に移行し、ステップS14以降の処理を測定を終了するまで繰り返す。 Next, the distance ΔL (N, T) is calculated by the equations (12), (13), (15), and (16) based on the amplitudes S1 and S2 and the zone number N (step S21). Next, the value obtained by subtracting ΔL ini from the calculated distance ΔL (N, T) is output as the measurement result of the distance at time T (step S22), the process proceeds to step S14, and the processing after step S14 is measured. Repeat until you finish.
図1に示す例において、変調周波数f0が910MHz、測定レンジ(c/8f0)が約40mmの条件下で、反射点Rの変位を測定する実験を行った。図4に、反射点R(ミラー)を取り付けたステージ(微動台)を2mmずつ80mm移動させたときの、周波数fm成分の位相θ1と周波数2fm成分の位相θ2と変位(補正前の距離ΔL~)の測定値を示す。ここでは、測定変位に20mm分のバイアスをかけている。図4から、測定レンジの前後で位相θ1、θ2の符号の組み合わせが変化していることが確認できる。図4の例では、測定変位が約40mmを超えると位相θ1、θ2の符号の組み合わせが「負、正」から「負、負」に変化し、更に約40mm変位すると「正、負」に変化している。図5に、位相符号の組み合わせの変化に基づき補正した測定変位(距離ΔL(N,T))を示す。図5から、本実施形態の手法によりc/8f0の測定レンジを超えて変位測定が可能なことが確認できる。
In the example shown in FIG. 1, an experiment was conducted in which the displacement of the reflection point R was measured under the conditions that the modulation frequency f 0 was 910 MHz and the measurement range (c / 8f 0 ) was about 40 mm. In FIG. 4, when the stage (fine movement table) to which the reflection point R (mirror) is attached is moved by 80 mm by 2 mm , the phase θ 1 of the frequency fm component, the phase θ 2 of the
以上のように本実施形態の手法によれば、光検出器60の出力信号の周波数fm成分の振幅S1と位相θ1、周波数2fm成分の振幅S2と位相θ2を検出し、検出した振幅S1、S2の比に基づき距離ΔL~を算出し、検出した位相θ1、θ2それぞれの符号の組み合わせの変化に応じてゾーン番号Nを更新し、このゾーン番号Nに基づき距離ΔL~を補正する(距離ΔL(N,T)を算出する)ことで、測定精度を保ちつつ測定レンジを拡
大することができる。また、本実施形態の手法では、位相の符号を測定できればよいため、位相の値に対する測定精度は要求されず、位相を検出する装置として高価な装置を必要としないという利点も有する。
As described above, according to the method of the present embodiment, the amplitude S 1 and the phase θ 1 of the frequency fm component of the output signal of the
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. The present invention includes substantially the same configurations as those described in the embodiments (eg, configurations with the same function, method and result, or configurations with the same purpose and effect). The present invention also includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. Further, the present invention includes a configuration having the same action and effect as the configuration described in the embodiment or a configuration capable of achieving the same object. Further, the present invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…変位測定装置、10…レーザー光源、11…強度変調器、12…レンズ、13…偏光ビームスプリッタ、14…λ/4波長板、15…レンズ、20…強度変調器、30…信号発生器、40…位相変調器、50…信号発生器、60…光検出器、70…ロックインアンプ、80…制御部、R…反射点 1 ... displacement measuring device, 10 ... laser light source, 11 ... intensity modulator, 12 ... lens, 13 ... polarized beam splitter, 14 ... λ / 4 wave plate, 15 ... lens, 20 ... intensity modulator, 30 ... signal generator , 40 ... phase modulator, 50 ... signal generator, 60 ... optical detector, 70 ... lock-in amplifier, 80 ... control unit, R ... reflection point
Claims (2)
前記光発生部からのレーザー光が測定対象で反射した戻り光を強度変調する強度変調器と、
前記光発生部及び前記強度変調器に変調信号を出力する第1信号発生器と、
前記第1信号発生器から前記強度変調器に出力される変調信号を周波数fmで位相変調する位相変調器と、
前記位相変調器に変調信号を出力する第2信号発生器と、
前記強度変調器で強度変調された戻り光を受光する光検出器と、
前記第1信号発生器及び前記第2信号発生器を制御し、前記光検出器からの検出信号に基づき前記測定対象までの距離を算出する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記検出信号の周波数fm成分及び周波数2fm成分それぞれの振幅に基づき前記距離を算出し、前記周波数fm成分及び前記周波数2fm成分それぞれの位相の符号の組み合わせに応じて前記距離を補正する、変位測定装置。 A light generator that generates intensity-modulated laser light,
An intensity modulator that modulates the intensity of the return light reflected by the laser beam from the light generating unit on the measurement target.
A first signal generator that outputs a modulated signal to the light generator and the intensity modulator,
A phase modulator that phase-modulates a modulated signal output from the first signal generator to the intensity modulator at a frequency fm , and
A second signal generator that outputs a modulated signal to the phase modulator,
A photodetector that receives the intensity-modulated return light with the intensity modulator,
It includes a control unit that controls the first signal generator and the second signal generator and calculates the distance to the measurement target based on the detection signal from the photodetector.
The control unit
The distance is calculated based on the amplitudes of the frequency fm component and the frequency 2fm component of the detection signal, and the distance is corrected according to the combination of the phase codes of the frequency fm component and the frequency 2fm component. , Displacement measuring device.
前記光発生部からのレーザー光が測定対象で反射した戻り光を強度変調器により強度変調する強度変調ステップと、
第1信号発生器により前記光発生部及び前記強度変調器に変調信号を出力する第1信号発生ステップと、
前記第1信号発生器から前記強度変調器に出力される変調信号を位相変調器により周波数fmで位相変調する位相変調ステップと、
第2信号発生器により前記位相変調器に変調信号を出力する第2信号発生ステップと、
前記強度変調器で強度変調された戻り光を光検出器により受光する光検出ステップと、
前記第1信号発生器及び前記第2信号発生器を制御し、前記光検出器からの検出信号に基づき前記測定対象までの距離を算出する制御ステップとを含み、
前記制御ステップでは、
前記検出信号の周波数fm成分及び周波数2fm成分それぞれの振幅に基づき前記距離を算出し、前記周波数fm成分及び前記周波数2fm成分それぞれの位相の符号の組み合わせに応じて前記距離を補正する、変位測定方法。 A light generation step in which an intensity-modulated laser beam is generated by a light generator,
An intensity modulation step in which the return light reflected by the laser beam from the light generating unit is intensity-modulated by an intensity modulator, and
A first signal generation step of outputting a modulated signal to the light generator and the intensity modulator by the first signal generator, and
A phase modulation step in which a modulation signal output from the first signal generator to the intensity modulator is phase-modulated by a phase modulator at a frequency fm , and
A second signal generation step of outputting a modulated signal to the phase modulator by the second signal generator, and
A photodetection step in which the photodetector receives the return light intensity-modulated by the intensity modulator,
A control step of controlling the first signal generator and the second signal generator and calculating the distance to the measurement target based on the detection signal from the photodetector is included.
In the control step,
The distance is calculated based on the amplitudes of the frequency fm component and the frequency 2fm component of the detection signal, and the distance is corrected according to the combination of the phase codes of the frequency fm component and the frequency 2fm component. , Displacement measurement method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020139984A JP2022035565A (en) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Displacement measuring device and displacement measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020139984A JP2022035565A (en) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Displacement measuring device and displacement measuring method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022035565A true JP2022035565A (en) | 2022-03-04 |
Family
ID=80443504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020139984A Pending JP2022035565A (en) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Displacement measuring device and displacement measuring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022035565A (en) |
-
2020
- 2020-08-21 JP JP2020139984A patent/JP2022035565A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5433846B2 (en) | Laser interference length measuring apparatus and laser interference length measuring method | |
JP3307730B2 (en) | Optical measuring device | |
US6876441B2 (en) | Optical sensor for distance measurement | |
JP2004527765A5 (en) | ||
US5767688A (en) | Electro-optic voltage measurement apparatus | |
JP4925139B2 (en) | Dispersion interferometer and method for measuring physical quantity of object to be measured | |
JP2018059789A (en) | Distance measuring apparatus and distance measuring method | |
JP2022035565A (en) | Displacement measuring device and displacement measuring method | |
JPS6371674A (en) | Laser distance measuring instrument | |
CN109084884B (en) | Homodyne laser vibration measurement device and vibration detection method thereof | |
KR101871213B1 (en) | Atom interferometer gyroscope based on single raman laser beam | |
WO2006018897A1 (en) | Laser phase difference detector and laser phase controller | |
JPH06186337A (en) | Laser distance measuring equipment | |
JP2004264116A (en) | Optical wave range finder | |
JP5947184B2 (en) | Position detection method and position detection apparatus | |
JPS6371675A (en) | Laser distance measuring instrument | |
JP2020118498A (en) | Electric field sensor | |
JPH03282289A (en) | Method and apparatus for measuring distance | |
JPS5866881A (en) | Surveying equipment by light wave | |
JP5234653B2 (en) | Light wave distance meter | |
JPH09189537A (en) | Measuring method using optical heterodyne interference and device using the method | |
JPH1096601A (en) | Light wave interference measuring device | |
JPH09236542A (en) | Optical active body detecting device | |
JP2004077223A (en) | Optical heterodyne interferometer | |
JP3632834B6 (en) | Focusing error detection method and apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230511 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240227 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240416 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240507 |