JP5666314B2 - 電気光学距離測定ユニット - Google Patents
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Description
そのような電気光学距離測定は、たとえばEP−A−1 647 838で知られている。前記出願の内容は全体として、絶対距離測定のためのフィゾー法の機能を明らかにするために取り入れられる。本発明にとって重要であることは、この方法において、出て行きそして戻る測定光が変調器において変調されることである。測定光はレーザ、特にダイオードレーザによって生成される。前記変調の周波数の変化により、検出された測定光ビームの最小値が決定される(または、実質的に同じ意味では、強度の微分のゼロクロスである)。測定装置と再帰反射器の間の測定経路の長さは、最小周波数から決定される。測定光ビーム中の光学素子による付加的な偏光が、二次収差としての上記最小値を移動させることがわかっている。結果として、測定が乱されるとともに、補償の測定が実行されなければならない。偏光の乱れは、たとえば測定ビーム中の付加的なビーム偏向ミラーまたは再帰反射器によって起こり得る。
それゆえに、本発明の目的は、上記の不利な点を取除く、導入部において記載されたタイプの電気光学距離測定を提供することである。
対応する電気光学距離測定ユニットは、したがって、光源を備え、距離測定ユニットにおけるその光源の放出光は、(変調器の屈折係数の温度補償のため)、少なくとも、偏光ビームスプリッタと、電気光学変調器と、λ/4板とによる測定経路へと導かれる。測定経路に沿って戻る、すなわち反射する光は、少なくとも、λ/4板と、電気光学変調器と偏光ビームスプリッタとによって検出器へと導かれる。さらに、距離測定ユニットは、電気光学変調器の変調周波数および検出器の信号に従って測定経路の長さを決定するための評価ユニットを備える。光源は、放出光の幅広いスペクトルを有する。好ましくは、光源は、スーパールミネッセントダイオード(SLDまたはSLED)である。レーザ光源に代えてスーパールミネッセントダイオードを用いるときのさらなる利点は、光源の前の光アイソレータが不要になることであり、前記アイソレータは、戻り光がレーザに進入して後者が発光するよう励起するのを防止することを目的とする。光アイソレータは、ただ1つの(伝搬)方向における特定の偏光方向を有する光波を伝達するが、反対方向(阻止方向)における任意の偏光の光を吸収する。
図面の簡単な説明
本発明の主題は、添付の図面において各場合が概略的に示された、好ましい例示的な実施形態に基づいて、これまで以上に詳しく以下に説明される。
図1は、絶対距離測定のためのフィゾー距離測定ユニットの構造を示す。光源1は測定光を放出し、その測定光はコリメータ2と、偏光ビームスプリッタ3と、電気光学変調器5と、位相板(retarder)または位相差板(retarder plate)6およびビームエキスパンダ7とによって、測定経路8へ導かれる。測定経路8は、典型的には、数メートルから数百メートル、適切であるならば数キロメートルもの長さを有する。測定経路8の終端において、反射器、典型的にはキューブコーナ再帰反射器またはトリプルリフレクタ9が、測定光を反射する。後者は、戻り測定光として、ビームエキスパンダ7と、位相差板6と、電気光学変調器5と、偏光ビームスプリッタ3とを通過して検出器4を通る。電気光学変調器5は、好ましくは、出て行きそしてまた戻る測定光の偏光を変調する。この目的のため、それは、高周波変調周波数で変調器5を駆動するためのデバイスを有する。位相差板6はλ/4板であり、したがって直線偏光から円偏光を生成し、そして二重経路の後には、直線偏光であるが、90°回転した偏光方向、すなわち変調結晶における変調の交換軸を有する直線偏光を再び生成する。検出器4は戻り光の強度を測定する。評価ユニット11は、前記検出器4の出力信号を処理し、検出信号の最小値を繰返し決定するために電気光学変調器5の変調周波数を制御し、フィゾー法に従う距離の決定を実行する。さらにそのような距離測定ユニットの一般的に知られた素子、たとえばフィルタ、ポーラライザ、ミラーなどが存在することができるが、明確さのために図に示されていない。
Claims (10)
- 電気光学距離測定ユニット(10)であって、
光源(1)を備え、前記距離測定ユニット(10)における光源の放出光は、少なくとも偏光ビームスプリッタ(3)と、電気光学変調器(5)と、λ/4板(6)とによって測定経路(8)に導かれて、前記測定経路(8)に沿って戻る光は、少なくとも前記λ/4板(6)と、前記電気光学変調器(5)と、前記偏光ビームスプリッタ(3)とによって検出器(4)に導かれ、さらに、前記電気光学変調器(5)の変調周波数と前記検出器(4)の信号とに従って前記測定経路(8)の長さを決定するための評価ユニット(11)を備え、前記光源(1)は、前記放出光の幅広いスペクトルを有し、
noが変調材料の通常の波長依存屈折率であり、neが変調材料の異常波長依存屈折率であり、lcrystalが変調結晶の長さであり、λが光源の波長であるときに、前記光源の帯域Δλが、
- 前記評価ユニット(11)は、フィゾー法に従って前記測定経路(8)の長さを測定するように設計される、請求項1に記載の距離測定ユニット(10)。
- 前記電気光学変調器(5)は、通過する光の偏光を変調するために設けられる、請求項1または2に記載の距離測定ユニット(10)。
- 前記光源(1)の前記発光領域は、10平方マイクロメートルより小さい、請求項1〜3のいずれかに記載の距離測定ユニット(10)。
- 前記光源(1)によって放出される前記光の強度は、3ミリワットと5ミリワットとの間である、請求項1〜4のいずれかに記載の距離測定ユニット(10)。
- 前記変調材料は、LiTaO 3 であり、前記放出光の前記スペクトルは、少なくとも10ナノメートルの帯域幅を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の距離測定ユニット(10)。
- 前記変調材料は、LiNbO 3 であり、前記放出光の前記スペクトルは、少なくとも5ナノメートルの帯域幅を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の距離測定ユニット(10)。
- 前記光源(1)は、スーパールミネッセントダイオードである、請求項1〜7のいずれかに記載の距離測定ユニット(10)。
- 前記光源(1)の前におけるビーム経路に、光アイソレータが配置されていない、請求項1〜8のいずれかに記載の距離測定ユニット(10)。
- 周波数および帯域幅を安定させるための光バンドパスフィルタ(12)が、ビーム経路に配置される、請求項1〜9のいずれかに記載の距離測定ユニット(10)。
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