JPH02112705A - レーザー測長器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光の干渉現象を利用して光学的測定を行うレーザ測長器
に関し、 レーザー用位置が、他の部品に影響しない位置に設定で
きるようなレーザー測長器を提供することを目的とし、 ゼーマンレーザーの直線偏光を透過、反射により２分す
るビームスプリフタと、該反射成分から参照信号を検出
する検出器と、該透過成分を入射し２つの直交する直線
成分に分離する偏光ビームスプリッタと、該分離された
２つの直線成分を、それぞれ合わせる役目の偏光ビーム
スプリッタ及び測定対象物に付いたリトロリフレクター
に入射するための偏波面保存ファイバーと、該リトロリ
フレクタ−で反射し、ドツプラーシフトを受けた反射光
及び前記偏光ビームスプリッタの入射光の干渉光を検出
する検出器と、該検出器の信号と前記参照信号とを比較
して変化量を算出する回路部とから構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光の干渉現象を利用して光学的測定を行うレ
ーザー測長器に関する。

レーザー測長器はレーザ一部と光学系と検出器等で構成
されるが、これらは光軸上にある必要がある。しかし、
レーザ一部は他の部品に比べ大変大きなものであり、こ
れを光軸上に一緒に配置するためには、システムの設計
上大きな制約を受ける。そのため、レーザ一部の配置位
置が他の部品に影響しない位置に設定する必要があった
。

〔従来の技術〕

第２図は従来のレーザー測長器を説明する図である。

第２図はゼーマンレーザーを利用した測長器（ヒユーレ
ット・パソカード社型）を示す。図において、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザーの縦ゼーマンレーザー１より、周波数が約１
．８ＭＨｚだけ異なる右回りと左回りの円偏光が得られ
る（周波数ｆ、、ｆ２）。左右円偏光は１／４波長板２
によって、お互いに偏光面が直交する直線偏光となり、
ビームスプリッタ３によりそれぞれ半分づつに分けられ
る。

この時、ビームスプリッタ３の反射成分から、検出器４
には参照信号としてのビート信号（ｆ１ｆ２）が得られ
る。一方透過成分を偏光ビームスプリフタ５に入射し、
偏光ビームスプリッタ５により２つの直交する直線成分
子、　、ｆ、に分離し、それぞれ１／４波長板６．７を
介し、ｆ、は測定対象物についたリトロリフレクター８
で反射させて、偏光ビームスプリッタ５へ入射し、ｆ２
は参照リトロリフレクタ−９で反射させて、偏光ビーム
スプリッタ５へ人射し前記ｆ、のビームと干渉光を、検
出器１０で検出し、前記参照信号と比較することにより
変位量Δｆを求める構成である。なお、１１は増幅器、
工２は周波数をカウントするカウンター、２０は積分器
である。

［発明が解決しようとする課題〕 第２図のようにゼーマンレーザーを利用した測長器にお
いて、レーザ一部（縦ゼーマンレーザーｌと１／４波長
Ｆｉ２とビームスプリ、り３と検出器４からなり、一部
の光学系を含む）１３と、偏光ビームスプリッタ５と、
リトロリフレクタ−８，９と、検出器１０は光軸上にあ
る必要がある。

この測長器を使用するシステムにおいて、特にレーザー
は他の部品と比べ大変大きなものであり、これを同じ光
軸上に一緒に配置するためには、システムの設計上、大
きな制約を受ける問題があった。

そこで、本発明はレーザー用位置が、他の部品に影響し
ない位置に設定できるようなレーザー測長器を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記問題点は、第１図（イ）（ロ）に示されるように、
ゼーマンレーザーの出射光を透過、反射により２分する
ビームスプリッタ３と、該反射成分から参照信号（ｆｌ
　　ｆ２）を検出する検出器４と、該透過成分を入射し
２つの直交する直線成分に分離する偏光ビームスプリッ
タ１４と、該分離された２つの直線成分を、それぞれ合
わせる役目の偏光ビームスプリッタ１６及び測定対象物
に付いたリトロリフレクター８に入射するための偏波面
保存ファイバー１５ａ　、　１５ｂと、該リトロリフレ
クタ−８で反射し、ドツプラーシフトを受けた反射光（
ｆ１　±Δｆ）及び前記偏光ビームスプリッタ１６の入
射光（ｆｌ＞の干渉光（ｆｔ　　　ｆｚ　±Δｆ）を検
出する検出器１７と、該検出器１７の信号と前記参照信
号　（ｆｌ−ｆ２）とを比較して変化量を算出する回路
部１８．１９．２０とからなる本発明のレーザー測長器
によって解決される。

〔作用〕

第１図（イ）に示すレーマンレーザーは、第１図（ロ）
に示すＨｅ−Ｎｅレーザーの縦ゼーマンレーザー１より
得られる周波数が約１．８ＭＨ２だけ異なる右回りと左
回りの円偏光（周波数ｆ、、ｒ２）が、１／４波長板２
によってお互いに偏光面が直交する直線偏光成分に変換
したものである。

このゼーマンレーザーの２周波の直交する直線偏光成分
は、偏光ビームスプリッタ１４により分離され、それぞ
れを偏光面保存ファイバー１５で第１図（ロ）のように
光学系に連結して、偏光面を保持した状態で光学系に入
射し、信号を伝播する。

このように偏波面保存ファイバー１５で光学系とレーザ
一部１３′を連結することにより、レーザ一部１３’を
光軸から分離でき、他の部品の邪魔にならない位置に配
置することが可能となり、システム設計上の制約が減少
する。

〔実施例〕

第１図（イ）（ロ）は本発明の一実施例を説明する図で
ある。なお、全図を通じて同一符号は同一対称物である
。

第１図（ロ）において、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの縦ゼーマ
ンレーザー１より周波数が約１．８ＭＨｚだけ異なる右
回りと左回りの円偏光が得られる（周波数ｆ＋、ｆ２）
。この左右円偏光が１／４波長板２によって、お互いに
偏光面が直交する直線偏光成分となり、ビームスブリッ
ク３によりそれぞれ半分づつに分けられる。この時、ビ
ームスプリッタ３の反射成分から、検出器４には参照信
号としてのビート信号（ｆ＋　　　ｆ２）が得られる。

一方、透過成分を偏光ビームスプリッタ１４により２つ
の直交する直線成分子、、ｆ２に分離し、それぞれを偏
波面保存ファイバー１５ａ　、１５ｂに入射する。そし
て、該ファイバー１５ａからのビームは、直接、偏光ビ
ームスプリッタ１６へ入射し、ファイバー１５ｂのビー
ムは、測定対象物についたリトロリフレクター８で反射
させて、偏光ビームスプリッタ１６−・入射し、ファイ
バー１５ａのビームと干渉させる。

ここで、偏波面保存ファイバー１５ａ、１５ｂの偏光面
は、入射した時と同じ方向、つまり水平成分は水平に、
垂直成分は垂直になるように光学系に入射する。そして
、ファイバー１５ｂより出たビームの周波数ｆ、は、例
えば、ＸＹステージのＸステージのように直線（第１図
矢印方向）往復移動するリトロリフレクター８で反射す
ることにより（ト・７プラー効果による）、ドツプラー
シフトを受け、ｆ、＋Δｆ　（Δｆ＝２■ｆ、／Ｃ；Ｖ
はリトロリフレクタ−の速度、Ｃは光速）となる。従っ
て、干渉によってできるビート信号は（ｆ１ｆ２±Δｆ
）となる。そして、参照信号（ｆｌｆｚ＞　　と比較す
ることによりΔｆが求まり、これによりＶがわかるので
、位置の変化量がわかる。

なお、第１図（ロ）ではレーザ部１３′は一体化しであ
る。１８は増幅器、１９はカウンタ、２ｏは積分器を示
す。

以上のように２本の偏波面保存ファイバー１５ａ、１５
ｂを使用し、光学系に伝播する構成のレーザー測長器と
することにより、大型のレーザーを配置する際に光軸上
から分離でき、自由な位置に配置できるので、システム
設計上の制約を減少することができる。

（発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、２本の偏波面保存
ファイバーを使用することにより、レーザーの配置が光
軸上にある必要がなく、自由な位置に配置できるので、
システム設計における制約が減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）（ロ）は本発明の一実施例を説明する図、 第２図は従来のレーザ測長器を説明する図である。 図において、 ■は縦ゼーマンレーザー ２．６．７は１／４波長板、 ３はビームスプリッタ（Ｂ、Ｓ）、 ４．１０は検出器、 ５は偏光ビームスプリッタ（偏光Ｂ、Ｓ）、８はリトロ
リフレクタ− ９は参照リトロリフレクター １１は増幅器、 声

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザーの出射光を透過、反射により２分するビームス
   プリッタ（３）と、該反射成分から参照信号（ｆ＿１−
   ｆ＿２）を検出する検出器（４）と、該透過成分を入射
   し２つの直交する直線成分に分離する偏光ビームスプリ
   ッタ（１４）と、該分離された２つの直線成分を、それ
   ぞれ合わせる役目の偏光ビームスプリッタ（１６）及び
   測定対象物に付いたリトロリフレクター（８）に入射す
   るための偏波面保存ファイバー（１５ａ、１５ｂ）と、
   該リトロリフレクター（８）で反射し、ドップラーシフ
   トを受けた反射光（ｆ＿１±Δｆ）及び前記偏光ビーム
   スプリッタ（１６）の入射光（ｆ＿１）の干渉光（ｆ＿
   １−ｆ＿２±Δｆ）を検出する検出器（１７）と、該検
   出器（１７）の信号と前記参照信号（ｆ＿１−ｆ＿２）
   とを比較して変化量を算出する回路部（１８、１９、２
   ０）とからなることを特徴とするレーザー測長器。