JP3347178B2

JP3347178B2 - 光周波数計測装置

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Publication number: JP3347178B2
Application number: JP09857893A
Authority: JP
Inventors: 誠範待鳥
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH06288836A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光波の周波数測定装置に
関するものである。一般に光波、マイクロ波などの波動
の周波数を測定することは、通信技術、精密測定などの
分野においてきわめて重要な要素技術である。

【０００２】

【従来の技術】光波の周波数を測定するために、可動ミ
ラーにより光路長差を変化できるマイケルソン干渉計に
被測定光を入射し、可動ミラーの移動量に対する干渉強
度変化から被測定光の波長を検出し、さらにこの波長を
周波数に変換する方法が用いられている。

【０００３】図１２は従来の光周波数計測装置の構成図
である。マイケルソン干渉計の光路長差を変化させる可
動ミラー１０を設け、１０ｃｍ以下の距離を数Hzで往復
させる。被測定光と基準波長光（ヘリウム−ネオン・レ
ーザ光など）とを干渉計に入射すると、それぞれの光は
ビームスプリッタ１（３）で二分される。二分された光
はそれぞれ固定ミラー４または可動ミラー１０で反射さ
れ、前記ビームスプリッタ３（１）で合波され、受光器
５１Ａ，５１Ｂで電気信号に変換される。可動ミラー１
０がほぼ一定速度で移動する間、２つの受光信号は正弦
波的に周期変化する。この周期変化をパルス化回路５３
Ａ，５３Ｂでパルス化し、カウンタ５４Ａ，５４Ｂで各
々カウントし、その比を取れば、２つの光の波長の比が
得られる。基準波長光の波長が既知であれば被測定光の
波長が求まる。この方法は回折格子あるいはプリズムな
どの波長分散素子を用いた方法と同程度の周波数測定範
囲を有する上に、１ｐｍ程度（波長の１０^-6程度）の高
分解能を有するため汎用的に用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のような直線的に
移動するミラーを用いた測定方法では、次のような問題
がある。すなわち、一般に高分解能（測定精度）を得ようとすると、可
動ミラーの移動量を大きく取る必要がある。所望の分解能を維持しながら、１回の測定に要する
時間を短縮しようとすると可動ミラーを高速に往復運動
させる必要があり、このために測定装置の大きな振動が
不可避であり、一般に振動を嫌う光学系と近接させて使
用することの妨げとなっている。可動ミラーの移動量を知るために周波数（波長）が
既知の光波を出射する基準周波数光源を使用することが
一般的であるが、この場合、基準周波数光に対する受光
・計数回路も必要となり、装置の大型化、複雑化などの
問題を生じている。被測定光の周波数が一定であっても、可動ミラーが
往復運動するために干渉強度の時間的変化は一定周期で
はない。このため、可動ミラーの移動に同期して、干渉
強度変化に関する煩雑な信号処理を要する。可動ミラーがほぼ一定速度で移動している間は、干
渉強度が正弦波的な周期変化を繰り返すため、この間の
繰り返し数を計数し、数往復に対して平均操作を行う方
法がしばしば取られているが、１回の計数に伴う１カウ
ント誤差は平均操作によって必ずしも抑圧されるもので
はない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】被測定光の一部に対し、
ドップラー効果による波動の周波数変化（ドップラーシ
フト）を一定速度で移動する光の散乱体によって付与
し、この周波数変化を被測定光の他の一部との干渉を利
用して検出することで、前記課題の解決あるいは改善が
なされる。

【０００６】この方法はドップラー速度計と本質的に同
様であるが、既知量と未知量（測定量）の関係が逆転し
ている。すなわち、ドップラー速度計が散乱体である被
測定物に対する光波の入射方向と散乱方向及び光波の周
波数を既知として、被測定物の特定方向の速度成分を検
出するものであるのに対し、本発明は散乱体に対する被
測定光の入射方向と散乱方向及び散乱体の速度を既知と
して、被測定光の周波数を検出するものである。

【０００７】散乱体の移動は種々の方法で実現できる
が、例えば回転運動する粗面などが利用でき、この場
合、従来の往復運動に比して、装置の振動を著しく低減
できる。また、被測定光の周波数が一定であれば、一定
速度で移動する散乱体でのドップラーシフトを利用すれ
ば、干渉強度の時間的変化は正弦波的であるため、１カ
ウント誤差の累積がない簡単な信号処理方法を採ること
ができる。

【０００８】

【作用】移動する散乱体による光波（電磁波）のドップ
ラーシフトは、散乱体の移動速度が非相対論的な場合、
音波のドップラーシフトなどと同様に取り扱うことがで
きる。図２に示すように、散乱体の速度ベクトルＶに対
して角度ψを為して入射した周波数ν0 の光波が角度φ
の方向に散乱した場合を考える。このとき散乱波の周波
数νは、散乱体の速さを絶対値Ｖ＝ｖ、光速をｃとして ν＝ν0 ｛１＋ｖ（ cosψ＋ cosφ）／ｃ｝（１）と表される。したがって、適当な２つのφを選択してそ
の方向への散乱光を干渉させて受光するか、あらかじめ
分波しておいた周波数ν0 の光波とある方向の散乱光を
干渉させて受光すれば、そのビート周波数からν0 を知
ることができる。すなわち、ν0 は散乱方向がφ1 及びφ2 である散乱光（周波数はそ
れぞれν1 及びν2 ）を選択したときは、 νb ＝ν1 −ν2 ＝ν0 ・ｖ（ cosφ1 − cosφ2 ）／ｃ（２）式（２）を変形して、 ν0 ＝νb ・ｃ／｛ｖ（ cosφ1 − cosφ2 ）｝（３）より求まり、分波しておいた周波数ν0 の光波と散乱方向がφの
散乱光（周波数はν）を干渉させたときは、 νb ＝ν−ν0 ＝ν0 ・ｖ（ cosψ＋ cosφ）／ｃ（４）式（４）を変形して、 ν0 ＝νb ・ｃ／｛ｖ（ cosψ＋ cosφ）｝（５）より求まる。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の第１の実施例を示す。全体の
光学系はマイケルソン干渉計であり、従来技術における
可動ミラーが、本実施例では光軸に対して傾斜した回転
粗面２１となっている。本実施例ではマイケルソン型の
干渉光学系を示したが、マッハ・ツェンダ型などの干渉
光学系を用いてもよい。信号処理部５は受光信号の周波
数を必要な精度で検出できるものであれば、ここに示し
たもの以外でも用いることができる。本実施例ではその
代表的な構成を示している。

【００１０】本実施例の光周波数計測装置は、光路分岐
手段及び干渉手段としてのビームスプリッタ１（３）、
ドップラーシフトを生じさせる可動な光学素子としての
回転粗面２１及び該回転粗面２１を回転させる駆動部２
２を備えたドップラーシフト付与部２、固定ミラー４並
びに周波数を測定する手段としての信号処理部５から構
成されており、前記信号処理部５は受光器５１、プレフ
ィルタ５２、電圧比較器５３、カウンタ５４、計数値−
光周波数変換器５５、表示器５６及びタイミング制御器
５７を備えている。受光器５１は例えばアバランシェフ
ォトダイオードが使用できる。

【００１１】図１に基づいて、本実施例の動作を説明す
る。未知周波数ν0 の入射光はビームスプリッタ１
（３）で分波され、その一方の光ビームは固定ミラー４
で反射され、再びビームスプリッタ３（１）へ戻され
る。他方の光ビームは回転粗面２１に入射し、その一部
がビームスプリッタ３（１）の方向へ散乱される。この
反射光と散乱光とはビームスプリッタ３（１）で合波さ
れ、受光器５１で検出される。受光器５１で検出された
信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）で構成されるプレ
フィルタ５２により、必要な帯域以外の雑音を抑圧され
る。このことにより、熱雑音や受光信号の直流成分及び
低周波雑音を低減し、ＳＮ比を向上させることができ
る。この信号は電圧比較器５３により、パルス化され、
カウンタ５４で計数される。タイミング制御器５７は、
カウンタ５４の計数開始及び終了を制御するためのもの
である。カウンタ５４の計数値は計数値−光周波数変換
器５５で変換係数を乗じられて光周波数に換算される。
該計数値−光周波数変換器５５はまた計数値を光周波数
に変換するだけでなく、変換した光周波数を参照して前
記プレフィルタ５２が所望の帯域の信号を通過させるよ
うに制御する。計数値を光周波数に変換する変換係数
は、あらかじめ周波数が既知の光を入射して得られた受
光信号周波数を測定することにより決定しておけばよ
い。

【００１２】図３は回転粗面２１によるドップラーシフ
トを説明するための図である。図３に示すように回転粗
面２１は、回転軸２１ｃを光軸に対して空間的に角度θ
ねじれた位置にしておき、一定の角速度ωで回転させ
る。回転方向は図３に示したものと逆方向でもよい。光
ビームの回転粗面２１への入射位置を回転中心２１Ｂか
らｒの距離の黒点２１Ａで示す位置にとると、その位置
での粗面の移動速度はｒωとなる。このとき入射方向へ
散乱する光波はドップラーシフトを受け、前記の関係式
（１）から ν＝ν0 ｛１＋（２ｒω sinθ）／ｃ｝（６）の周波数をもつ。受光器５１の出力は、この散乱光と固
定ミラー４による反射光とのビート周波数νb 、 νb ＝ν−ν0 ＝ν0 （２ｒω sinθ）／ｃ（７）をもつ。したがって、この受光信号を電圧比較器５３に
よりパルス化して一定時間内のパルス数をカウンタ５４
により計数すれば、ビート周波数νb を検出でき、設定
した距離ｒ、角速度ω、角度θ及び既知の光速ｃを用い
て周波数ν0 を式（７）より算出することができる。

【００１３】次に、第１の実施例に対し具体的な数値を
挙げて、本発明の光周波数計測装置の実現性について説
明する。まず、回転機構はｒ＝４０ｍｍ、ω＝２π×８
０rad ／ｓ程度とする。この回転の角速度ゆらぎ（回転
ムラ）を現在家庭用ＶＴＲに使用されているドラムヘッ
ド回転機構と同程度であるとすると１０^-5程度である。
このとき、角度θ＝π／６（＝３０°）、散乱波の周波
数ν＝３００ＴＨｚ（波長１μｍ）とすると、ビート周
波数νb ＝２０ＭＨｚとなる。光周波数の測定範囲を１
５０〜６００ＴＨｚ（波長２〜０．５μｍ）とすると、
ビート周波数νb ＝１０〜４０ＭＨｚとなり、電気的に
測定可能な周波数範囲である。角速度ゆらぎが１０^-5程
度であるから、光波周波数の測定精度は３ＧＨｚ（１０
ｐｍ）程度となる。ビート周波数νb と未知周波数ν0
との変換係数は、距離ｒ、角速度ω、角度θが正確に測
定できなくとも、あらかじめ、周波数が既知の光波に対
して、ビート周波数νb を測定して、求めておけばよ
い。

【００１４】散乱位置から受光器までの距離を１００ｍ
ｍ、受光開口の有効径を直径１ｍｍとすると、散乱位置
から受光開口を見込む立体角はπ×１０^-4／４ radとな
る。散乱が等方的な反射であるとすると、２π radの立
体角に一様に散乱光が到達するから、受光される散乱光
量は全散乱光量の１０^-4／８（−４９ｄＢ）となる。粗
面の平均粗さが０．１μｍ程度であれば、全散乱光量は
入射光量の１／１０（−１０ｄＢ）以上である。ビーム
スプリッタ１の分岐比を１：１とすると、干渉光の干渉
成分強度は合波位置へ到達する２つの光ビームの光量の
相乗平均となるから、入射光ビームの有効径を受光開口
の有効径と一致させておけば、干渉計への入射光量に対
して−３２．５ｄＢとなる。干渉位置での散乱光波面の
乱れや固定ミラー４、ビームスプリッタ１（３）などの
損失及び迷光の影響を５ｄＢ見込んでも、−１０ｄＢｍ
（１００μＷ）の入射光量に対し、−４８ｄＢｍ以上の
干渉成分が得られ、通常のアバランシェフォトダイオー
ドを受光器５１として用いれば、受光系の雑音も問題と
ならない。

【００１５】一方、受光器５１に到達する散乱波はΔθ
＝±１／２００ radの広がり角をもつため、受光信号は
純粋にνb だけの周波数成分をもつものではなく、 Δνb ／νb ＝（ cosθ／２ sinθ）・Δθ≒１／１０
０の周波数広がりをもつ。また、光ビームの有効径は１ｍ
ｍで回転粗面２１の回転軸から４０ｍｍの位置に入射す
るとしたため、光ビームの中で回転軸に最も近い部分と
最も遠い部分とでは粗面の移動速度が光ビームの中心部
に対して±１／８０程度異なる。光ビームは中心部ほど
光量が大きいため、実効的な周波数広がりはΔθによる
ものと同程度である。これらの原因による周波数広がり
幅は光周波数測定精度１０^-5に対して、１０³倍であ
る。したがって、必要とされるνb ×１０^-5の信号周波
数帯域以外の成分を全て帯域制限された白色雑音である
と考えた場合、パルス計数時間の１／２乗に比例してＳ
Ｎ比が改善されるため、ビート周波数νb ＝２０ＭＨｚ
に対して２×１０⁶／（２０ＭＨｚ）＝０．１ｓのパル
ス計数時間を設ければ、ＳＮ比は１となる。このこと
は、０．１ｓ以上のパルス計数をすれば、粗面回転の角
速度ゆらぎによって制限される光周波数測定精度がほぼ
実現されることを意味している。本発明では受光信号は
被測定光の周波数が一定であれば正弦波的であるから、
単純にパルスの計数時間を延ばせば、ビート周波数νb
の周波数広がりによる誤差は抑圧できることになる。

【００１６】図４乃至図６にドップラーシフトを生じさ
せる可動な光学素子を含むドップラーシフト付与部の構
成例として代表的なものを示す。ただし、駆動部は省略
する。まず、図４は表面が粗面であるテープ２３をプー
リー２３Ａ，２３Ｂ間に張り、プーリーを回転させるこ
とで、粗面を移動させる。プーリー間のテープが平面的
である部分に光ビームを入射する。この構成では入射光
ビームの有効径が大きい場合でも、回転粗面の場合と異
なり、光ビームの各部分は同一速度で移動する粗面に入
射する。このことにより、回転粗面の場合の受光信号の
周波数広がりを発生する原因の一つが取り除かれる。テ
ープの伸縮や揺動も周波数広がりの原因となるが、受光
開口の広がりに起因する周波数広がりに対して、一般に
狭帯域であるため、大きな障害とはならない。

【００１７】図５は、回転する粗面円筒２４を用い、円
筒面に動径方向２４Ａ以外から光ビームを入射するもの
である。この光ビームの入射位置での円筒面の接平面の
法線と光ビームとは平行でないため、入射方向の散乱光
にはドップラーシフトが生じる。この場合には、入射面
が曲率をもつために入射光ビームの各部分で入射角が異
なり、受光信号の周波数広がりの原因となる。

【００１８】図６は、光の散乱体として内部の屈折率分
布が不均一な透明媒質２５を回転させるものである。こ
のような媒質は液晶表示器のスペーサとして用いられる
ような粒径数μｍ程度の多数のガラスビーズを、それと
屈折率の異なる接着材などに入れて凝固させる方法など
で作製される。この場合、回転粗面と同様な配置をとれ
ば、通常の透過方向以外への散乱光はドップラーシフト
を受ける。ただし、透過散乱光を利用するために、干渉
光学系としてはマッハ・ツェンダ型が望ましい。これは
マイケルソン型干渉計の場合、往復２回の散乱を受ける
ことになり、受光光量が低下するためである。

【００１９】図６の例からもわかるように、光ビームの
散乱体（ドップラーシフトを生じさせる可動な光学素
子）への入射方向と干渉させる散乱光の方向は一致させ
る必要はない。また、入射方向と散乱方向と散乱体の移
動方向とは同一平面上にある必要もない。さらに、速度
の制御が可能であれば、散乱媒質は固体に限定されな
い。特に固体の透過媒質を用いる場合、その表面の形状
は、それによって顕著な散乱を生じないものであれば、
任意である。なお、図１に示す第１の実施例は、円板全
体が光の散乱体であるが、散乱体は少なくとも入射光を
受ける部分にあれば良い。

【００２０】図７（ａ）〜（ｃ）に本発明の第２の実施
例の光学系を示す。図７（ａ）は側面から見た図であ
り、図７（ｂ）は回転粗面２１を正面から見た図であ
り、図７（ｃ）は上面から見た図である。図７（ｂ）に
示す黒点２１Ａは光ビームが当たっている位置を示す。
本実施例の光学系は、光路分岐手段としてのビームスプ
リッタ１、ドップラーシフトを生じさせる可動な光学素
子である回転粗面２１、干渉手段としてのビームスプリ
ッタ３から構成されている。

【００２１】図７に基づいて、本実施例の動作を説明す
る。未知周波数ν0 の入射光はビームスプリッタ１で分
波され、その一方の光ビームはビームスプリッタ３へ入
射される。他方の光ビームは回転粗面２１に入射し、そ
の一部がビームスプリッタ３の方向へ散乱される。この
散乱光とビームスプリッタ１から直接入射した光はビー
ムスプリッタ３で合波され、受光器５１で検出される。
受光器５１で検出された信号は、図示しない信号処理部
５で第１の実施例と同じく処理される。前述の通り、光
ビームの入射方向と散乱方向と散乱体の移動方向とはド
ップラーシフトが生じるように配置されていればよく、
第１の光ビームの光軸に対して傾いて定速度運動する光
の散乱体を有する必要はない。本実施例は散乱体として
回転する粗面を用いているが、粗面と入射光ビームとは
垂直である。この場合でも垂直以外の方向への散乱光は
ドップラーシフトを受けているために、同様に利用する
ことができる。透過性散乱媒質を散乱体として使用する
場合も同様である。ただし、作用の欄に記載した式
（１）からも分かるように、 cosψが大きい方が、ドッ
プラーシフト量は大きく、ドップラーシフト量が大きけ
ればビート周波数が高くなり、計測時間は短くて済む。

【００２２】図８に本発明の第３の実施例の光学系を示
す。本実施例の光学系は、光路分岐手段としてのビーム
スプリッタ１、ドップラーシフトを生じさせる可動な光
学素子である内部の屈折率分布が不均一な透過性散乱媒
質２５及び該透過性散乱媒質２５、固定ミラー４、固定
ミラー６、干渉手段としてのビームスプリッタ３から構
成されている。

【００２３】図８に基づいて、本実施例の動作を説明す
る。未知周波数ν0 の入射光はビームスプリッタ１で分
波され、その一方の光ビームは固定ミラー４で反射され
ビームスプリッタ３へ入射される。他方の光ビームは透
過性散乱媒質２５に入射し、透過散乱される。この散乱
光の一部は固定ミラー６で反射されビームスプリッタ３
へ入射される。固定ミラー４で反射され入射した光と固
定ミラー６で反射され入射した散乱光はビームスプリッ
タ３で合波され、受光器５１で検出される。受光器５１
で検出された信号は、図示しない信号処理部５で第１の
実施例と同じく処理される。

【００２４】以上は、被測定光をビームスプリッタなど
の分岐手段を用いて、分岐した後、その一方の光ビーム
にドップラーシフトを与えるものであったが、散乱領域
を分岐手段かつドップラーシフトを生じさせる光学素子
として利用することも可能である。

【００２５】このような例である第４の実施例を図９に
示した。本実施例の光周波数計測装置は、光路分岐手段
及びドップラーシフトを生じさせる可動な光学素子とし
ての透過性散乱媒質２５及び該透過性散乱媒質２５を回
転させる駆動部２２を備えたドップラーシフト付与部
２、干渉手段としてのスリット板７及びレンズ８、並び
に信号処理部５から構成されている。ただし、図９で
は、ドップラーシフト付与部２については透過性散乱媒
質２５のみが、信号処理部５内部については受光器５１
のみが図示されている。回転する透過性散乱媒質２５に
対し、入射した光ビームの一部は単純に透過し、他はド
ップラーシフトを受けた散乱光となる。この透過して散
乱した光（透過散乱光）の一部と実質的にドップラーシ
フトを受けていない単純に透過した光（単純透過光）は
スリット板７のスリットを通過し、レンズ８で集光さ
れ、受光器５１で２つの光のビート信号が検出される。
受光器５１で検出された信号は、信号処理部５で第１の
実施例と同じく処理される。前記スリットを通過する２
つの光ビームの方向が適当であれば、レンズ８で集光さ
れた位置がほぼビームウエストの位置となるため、干渉
が生じる。このような構成は、ドップラー速度計として
も採用されている。もちろん、前記第３の実施例のよう
にミラー、ビームスプリッタなどを用いて合波してもよ
い。

【００２６】また、図１０に示す第５の実施例のよう
に、第４の実施例の透過性散乱媒質２５の代わりに、回
転粗面２１を用いてもよい。この場合、干渉させる２つ
の光のうち一方は実質的にドップラーシフトを受けてい
ない散乱光（単純に反射した光）とした方が通常光量が
多いので干渉成分強度が高い。第４の実施例及び第５の
実施例の変形として、干渉させる２つの光をどちらもド
ップラーシフトを受けた散乱光とすることも考えられる
が、その場合は干渉成分強度が低くなる。

【００２７】図１１に本発明の第６の実施例を示す。本
実施例は基準周波数光源を併用する例である。第１の実
施例と似た構成であるが、基準周波数光源及び基準周波
数光用の受光器５１Ｂからカウンタ５４Ｂまでを備えて
いる点で異なり、また、計数値−光周波数変換器５８で
の信号処理の点で異なる。すなわち、被測定光及び基準
周波数光について、光学系及びドップラーシフト付与部
２を共有し、受光器５１からカウンタ５４までを２組用
い、２つの計数値の比を基に被測定光の周波数を算出す
る計数値−光周波数変換器５８を有する。本実施例の動
作は、被測定光及び基準周波数光それぞれについては第
１の実施例の動作と同じであるが、カウンタ５４Ａ，５
４Ｂで計数された値は計数値−光周波数変換器５８でそ
れぞれの計数値を基に被測定光の光周波数に変換され
る。ドップラーシフト付与部２として、図４に示した構
成を用いる場合などでは、被測定光に対する計数値と基
準周波数光に対する計数値との比に、基準周波数光の周
波数を乗じたものが被測定光の周波数を与える。

【００２８】本実施例では、回転機構の角速度ゆらぎか
ら生じるドップラーシフトの周波数ゆらぎは、２つの計
数値の比に対しては影響を及ぼさない。したがって、測
定精度の原理的な限界は基準周波数光の周波数安定度の
程度となる。周波数安定化されたヘリウム−ネオン・レ
ーザなどは、現状の回転機構の角速度の安定度よりも２
桁以上安定であるから、基準周波数光源の併用により測
定精度を向上させることができる。

【００２９】

【発明の効果】光の散乱体を回転運動により移動させ、
移動する光の散乱体に被測定光を入射して、ドップラー
シフトを受けた散乱光を光周波数の測定に利用すること
としたから、次に挙げるような特長をもった光周波数計
測装置を実現することができた。光の散乱体の回転運動を利用することで光周波数計
の発生する機械的振動を大幅に低減できる。光周波数の測定精度を１０^-5程度までに限定すれ
ば、家庭用ＶＴＲなどで用いられている程度の角速度の
安定な回転機構を用いればよく、基準周波数光源を必要
としない。この場合、受光から計数までの回路は１組で
済み、簡単な構成の光周波数計測装置となる。被測定光の周波数が一定であれば、干渉強度の時間
的変化は正弦波的であるため、１カウント誤差の累積が
ない簡単な信号処理方法を採ることができる。基準周波数光源を使用すれば、受光・計数回路は２
組必要となるが、散乱体の回転機構の角速度ゆらぎに制
限されることなく、原理上、基準周波数光源の周波数ゆ
らぎの程度まで測定精度を高めることができる。この場合の測定精度向上は、従来の方法のように干
渉計の２つの光路長差を延長する必要がなく、同一の光
学系を用いて単純にパルス計数時間を延長することで達
成される。この効果は回転運動を採用したことにより、
常時、正弦波的な受光信号が得られることに起因してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】散乱光のドップラーシフトを説明するための図
である。

【図３】回転粗面によるドップラーシフトを説明するた
めの図である。

【図４】駆動部を省略したドップラーシフト付与部の構
成例を示す図である。

【図５】駆動部を省略したドップラーシフト付与部の構
成例を示す図である。

【図６】駆動部を省略したドップラーシフト付与部の構
成例を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施例の光学系を示す構成図で
あり、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は回転粗面２１
を正面から見た図、（ｃ）は上面から見た図である。

【図８】本発明の第３の実施例の光学系を示す構成図で
ある。

【図９】本発明の第４の実施例を示す構成図である。

【図１０】本発明の第５の実施例の光学系を示す構成図
である。

【図１１】本発明の第６の実施例を示す構成図である。

【図１２】従来の光周波数計測装置の構成図である。

【符号の説明】

１ビームスプリッタ（光路分岐手段）２ドップラーシフト付与部３ビームスプリッタ（干渉手段）４固定ミラー５信号処理部（周波数を測定する手段）６固定ミラー７スリット板８レンズ９基準周波数光源１０可動ミラー２１回転粗面（可動な光学素子）２２駆動部２３表面が粗面であるテープ（可動な光学素子）２４粗面円筒（可動な光学素子）２５透過性散乱媒質（可動な光学素子）５１受光器５２プレフィルタ５３電圧比較器（パルス化回路）５４カウンタ５５計数値−光周波数変換器５６表示器５７タイミング制御器５８計数値−光周波数変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 9/00 - 9/04 G01B 9/02 G01S 17/58 G01M 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定光を第１および第２の光ビームに
分岐する光路分岐手段（１）と、前記第１の光ビームに
対してドップラーシフトを生じさせる可動な光学素子
（２１）と、該可動な光学素子によってドップラーシフ
トさせられた光ビームと前記第２の光ビームとを干渉さ
せる干渉手段（３）と、該干渉手段によって干渉させら
れた光ビームを検知することによって前記被測定光の周
波数を測定する手段（５）とを含む光周波数計測装置で
あって、前記可動な光学素子は、前記第１の光ビームの光軸に対
して傾いて回転により定速度運動する光散乱領域であっ
て、かつ、前記第１の光ビームの照射される位置におけ
る運動の方向が一定の方向である前記光散乱領域を有す
ることを特徴とする光周波数計測装置。
【請求項２】被測定光に対して散乱光を生じさせ、か
つ、該散乱光に対して散乱方向に応じたドップラーシフ
トを生じさせる、前記被測定光が照射される位置におけ
る運動の方向が一定の方向で回転により定速度で運動す
る光散乱領域を有する、可動な光学素子（２５）と、該
可動な光学素子によって生じた散乱光のうち第１の散乱
光と第２の散乱光とを干渉させる干渉手段（７，８）
と、該干渉手段によって干渉させられた光ビームを検知
することによって前記被測定光の周波数を測定する手段
（５）とを含む光周波数計測装置。