JPH06129812A - ヘテロダイン干渉測長器 - Google Patents
ヘテロダイン干渉測長器Info
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- JPH06129812A JPH06129812A JP4276468A JP27646892A JPH06129812A JP H06129812 A JPH06129812 A JP H06129812A JP 4276468 A JP4276468 A JP 4276468A JP 27646892 A JP27646892 A JP 27646892A JP H06129812 A JPH06129812 A JP H06129812A
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- light
- beam splitter
- frequency
- emitted
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Abstract
(57)【要約】
【目的】距離測定用光学系で測定される距離データから
半導体レーザの発振波長やビート周波数の揺らぎに起因
する誤差を補正することを可能としたヘテロダイン干渉
測長器を提供するにある。 【構成】ハーフミラー１２で反射されて補助光学系の偏
光ビームスプリッタ４ 4 に入射した光は再びν1 、ν2
の別々の周波数遷移を受けた２つの光束path5、path6
に分けられる。光束path5 の光は偏光ビームスプリッタ
４5 に入射し、光束path6 の光はミラー１５4 、１５5
で反射されて偏光ビームスプリッタ４5で光束path6 の
光と再び重なり、偏光板８2 を介してフォトダイオード
９2 に入射し、フォトダイオード９2 上で補正用ビート
信号Ｉ12として観測される。
半導体レーザの発振波長やビート周波数の揺らぎに起因
する誤差を補正することを可能としたヘテロダイン干渉
測長器を提供するにある。 【構成】ハーフミラー１２で反射されて補助光学系の偏
光ビームスプリッタ４ 4 に入射した光は再びν1 、ν2
の別々の周波数遷移を受けた２つの光束path5、path6
に分けられる。光束path5 の光は偏光ビームスプリッタ
４5 に入射し、光束path6 の光はミラー１５4 、１５5
で反射されて偏光ビームスプリッタ４5で光束path6 の
光と再び重なり、偏光板８2 を介してフォトダイオード
９2 に入射し、フォトダイオード９2 上で補正用ビート
信号Ｉ12として観測される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工場等のラインで用い
られるＦＡ用測距センサに用いられるヘテロダイン干渉
測長器に関するものである。
られるＦＡ用測距センサに用いられるヘテロダイン干渉
測長器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来例の構成を示しており、半導
体レーザ１から出射された光はコリメータレンズ２によ
り平行光にされ、音響光学変調器（以下ＡＯＭと略す）
３1 により周波数遷移を受けない光束path1 とν1 の周
波数遷移を受ける光束path2 に分けられ、光束path1 は
そのまま偏光ビームスプリッタ４1 に入射し、１／４波
長板５により円偏光になった後、物体６を照射する。物
体６で反射した光は再び１／４波長板５によって入射時
より９０度回転した直線偏光になり、偏光ビームスプリ
ッタ４1 で反射してビームスプリッタ７に入射する。一
方ＡＯＭ３1 でν 1 の周波数遷移を受けた光束path
2 は、ＡＯＭ３2 で更に−ν2 の周波数遷移を受け、ビ
ームスプリッタ７で光束path1 の光と重なる。ここでビ
ームスプリッタ７と、フォトダイオード９との間に介在
する偏光板８の角度を適当に調節することで、光束path
1 の光と光束path2 の光が干渉して周波数Δν（＝ν1
−ν2 ）のビート信号Ｉ1 を形成する。
体レーザ１から出射された光はコリメータレンズ２によ
り平行光にされ、音響光学変調器（以下ＡＯＭと略す）
３1 により周波数遷移を受けない光束path1 とν1 の周
波数遷移を受ける光束path2 に分けられ、光束path1 は
そのまま偏光ビームスプリッタ４1 に入射し、１／４波
長板５により円偏光になった後、物体６を照射する。物
体６で反射した光は再び１／４波長板５によって入射時
より９０度回転した直線偏光になり、偏光ビームスプリ
ッタ４1 で反射してビームスプリッタ７に入射する。一
方ＡＯＭ３1 でν 1 の周波数遷移を受けた光束path
2 は、ＡＯＭ３2 で更に−ν2 の周波数遷移を受け、ビ
ームスプリッタ７で光束path1 の光と重なる。ここでビ
ームスプリッタ７と、フォトダイオード９との間に介在
する偏光板８の角度を適当に調節することで、光束path
1 の光と光束path2 の光が干渉して周波数Δν（＝ν1
−ν2 ）のビート信号Ｉ1 を形成する。
【０００３】一方、半導体レーザ１は注入電流を変化さ
せると、発振波長が変化する。今半導体レーザ１の注入
電流を発振器ＯＳＣ1 により変調させ、その半導体レー
ザ１の発振波長λの波長変化幅をΔλ、光束path1 、pa
th2 の光路差をＬとすると、フォトダイオード９上で観
測されるビート信号Ｉ1 は以下の式で表せる。 Ｉ1 ＝Ａｃｏｓ（２π（Δνｔ＋ＬΔλ／λ2 ＋Ｌ／λ） … 式より半導体レーザ１の発振波長λが変化した場合ビ
ート信号Ｉ1 の位相項の第２項２πＬΔλ／λ2 （＝Δ
φ）が変化する。λ、Δλが既知ならば、Δφを測定す
ることで、光路差Ｌを求めることができる。またΔλを
連続的に変化させるとΔφが２πを越えても、その値を
決定できる。
せると、発振波長が変化する。今半導体レーザ１の注入
電流を発振器ＯＳＣ1 により変調させ、その半導体レー
ザ１の発振波長λの波長変化幅をΔλ、光束path1 、pa
th2 の光路差をＬとすると、フォトダイオード９上で観
測されるビート信号Ｉ1 は以下の式で表せる。 Ｉ1 ＝Ａｃｏｓ（２π（Δνｔ＋ＬΔλ／λ2 ＋Ｌ／λ） … 式より半導体レーザ１の発振波長λが変化した場合ビ
ート信号Ｉ1 の位相項の第２項２πＬΔλ／λ2 （＝Δ
φ）が変化する。λ、Δλが既知ならば、Δφを測定す
ることで、光路差Ｌを求めることができる。またΔλを
連続的に変化させるとΔφが２πを越えても、その値を
決定できる。
【０００４】Δφを求める方法としてはヘテロダイン計
測を用いる。ここで参照信号としては、ＡＭＯ３1 、３
2 に入力される発振器ＯＳＣ2 、ＯＳＣ3 の周波数ν1
の信号と周波数ν2 の信号とを電気的に抽出してミキサ
１０により掛け合わせることにより発生する周波数Δν
の参照用のビート信号Ｉ0 を用いる。ここで半導体レー
ザ１の発振波長λを変化させると、ビート信号Ｉ1 の位
相は変化するが、参照用ビート信号Ｉ0 は発振器ＯＳＣ
2 、ＯＳＣ3 の信号を掛け合わせて得ているため全く変
化しない。この参照用ビート信号１0 を基準として周波
数Δνの信号の位相ずれΔφを位相比較器１１により測
定する。
測を用いる。ここで参照信号としては、ＡＭＯ３1 、３
2 に入力される発振器ＯＳＣ2 、ＯＳＣ3 の周波数ν1
の信号と周波数ν2 の信号とを電気的に抽出してミキサ
１０により掛け合わせることにより発生する周波数Δν
の参照用のビート信号Ｉ0 を用いる。ここで半導体レー
ザ１の発振波長λを変化させると、ビート信号Ｉ1 の位
相は変化するが、参照用ビート信号Ｉ0 は発振器ＯＳＣ
2 、ＯＳＣ3 の信号を掛け合わせて得ているため全く変
化しない。この参照用ビート信号１0 を基準として周波
数Δνの信号の位相ずれΔφを位相比較器１１により測
定する。
【０００５】この測定の特徴として周波数Δν以外の周
波数成分の雑音やレーザ光の強度変化の影響を受けにく
いことと、位相検出の分解能が高いということが挙げら
れる。
波数成分の雑音やレーザ光の強度変化の影響を受けにく
いことと、位相検出の分解能が高いということが挙げら
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述のように
半導体レーザ１の波長シフトを利用して干渉測定を行う
場合、半導体レーザ１の発振波長λの安定性が測定精度
を直接左右する。例えば、半導体レーザ１の発振波長λ
はケース温度や半導体レーザ１の注入電流により変化す
るので、一定の発振波長λ、波長変化幅Δλを得るため
にはケース温度や注入電流を安定にする必要がある。ま
た戻り光等による発振波長λの揺らぎ、更にＡＯＭ
３1 、３2 の変調周波数ν1 、ν2 の揺らぎも測定精度
に影響し、これらの安定化には高度の制御が必要となる
という問題があった。
半導体レーザ１の波長シフトを利用して干渉測定を行う
場合、半導体レーザ１の発振波長λの安定性が測定精度
を直接左右する。例えば、半導体レーザ１の発振波長λ
はケース温度や半導体レーザ１の注入電流により変化す
るので、一定の発振波長λ、波長変化幅Δλを得るため
にはケース温度や注入電流を安定にする必要がある。ま
た戻り光等による発振波長λの揺らぎ、更にＡＯＭ
３1 、３2 の変調周波数ν1 、ν2 の揺らぎも測定精度
に影響し、これらの安定化には高度の制御が必要となる
という問題があった。
【０００７】本発明は、上述の問題点に鑑みて為された
もので、その目的とするところ距離光学系で測定された
距離情報から半導体レーザの発振波長やビート周波数の
揺らぎに起因する誤差を補正することを可能としたヘテ
ロダイン干渉測長器を提供するにある。
もので、その目的とするところ距離光学系で測定された
距離情報から半導体レーザの発振波長やビート周波数の
揺らぎに起因する誤差を補正することを可能としたヘテ
ロダイン干渉測長器を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、半導体レーザより出射し
た光から直交する偏光を持つ２つの光束に第１の偏光ビ
ームスプリッタで分けて各光束を夫々に対応する第１、
第２の音響光学変調器に入射して異なる周波数で周波数
遷移を受けさせ、この周波数遷移を受けた光束の光を光
路長が同一光路長となるようにして第２の偏光ビームス
プリッタに入射し、第２の偏光ビームスプリットから同
一光路を通る光束として出射される光束を距離測定用の
光学系へ送って半導体レーザの波長シフトを用いてヘテ
ロダイン干渉により物体までの距離を求めるヘテロダイ
ン干渉測長器において、上記第２の偏光ビームスプリッ
タから出射する光を、再び直交する偏光を持つ２つの光
束に分ける第３の偏光ビームスプリッタと、分けた光束
に光路差を持たせる光学系と、この光学系で光路差を持
った２つの光束を重ねる第４の偏光ビームスプリッタ
と、第４の偏光ビームスプリッタから出射する２つの光
束の光を干渉させる偏光板と、この偏光板を通じて２つ
の光束の光を受光してビート信号を補正用ビート信号と
して出力する受光素子とからなる補正用光学系を備えた
ものである。
めに、請求項１記載の発明は、半導体レーザより出射し
た光から直交する偏光を持つ２つの光束に第１の偏光ビ
ームスプリッタで分けて各光束を夫々に対応する第１、
第２の音響光学変調器に入射して異なる周波数で周波数
遷移を受けさせ、この周波数遷移を受けた光束の光を光
路長が同一光路長となるようにして第２の偏光ビームス
プリッタに入射し、第２の偏光ビームスプリットから同
一光路を通る光束として出射される光束を距離測定用の
光学系へ送って半導体レーザの波長シフトを用いてヘテ
ロダイン干渉により物体までの距離を求めるヘテロダイ
ン干渉測長器において、上記第２の偏光ビームスプリッ
タから出射する光を、再び直交する偏光を持つ２つの光
束に分ける第３の偏光ビームスプリッタと、分けた光束
に光路差を持たせる光学系と、この光学系で光路差を持
った２つの光束を重ねる第４の偏光ビームスプリッタ
と、第４の偏光ビームスプリッタから出射する２つの光
束の光を干渉させる偏光板と、この偏光板を通じて２つ
の光束の光を受光してビート信号を補正用ビート信号と
して出力する受光素子とからなる補正用光学系を備えた
ものである。
【０００９】また請求項２記載の発明は、半導体レーザ
より出射した光を第１の音響光学変調器に入射して周波
数遷移を受けない光束と、所定周波数で周波数遷移を受
けた光束とに分け、周波数遷移を受けた光束を第２の音
響光学変調器に入射して更に周波数遷移を受けさせ、上
記周波数遷移を受けない光束を９０度偏光を行なった後
第２の音響光学変調器におり周波数遷移を受けて出射さ
れる光束と重ねて同一光路で距離測定用の光学系へ送
り、半導体レーザの波長シフトを用いてヘテロダイン干
渉により物体までの距離を求めるヘテロダイン干渉測長
器において、上記第１の音響光学変調器で周波数遷移を
受けない光束と、上記第２の音響光学変調器で周波数遷
移を受けた光束とを重ねた状態で入射させて両光束の光
を干渉させる偏光板と、この偏光板から出射する光を受
光してビート信号を補正用ビート信号として出力する受
光素子とからなる補正用光学系を備えたものである。
より出射した光を第１の音響光学変調器に入射して周波
数遷移を受けない光束と、所定周波数で周波数遷移を受
けた光束とに分け、周波数遷移を受けた光束を第２の音
響光学変調器に入射して更に周波数遷移を受けさせ、上
記周波数遷移を受けない光束を９０度偏光を行なった後
第２の音響光学変調器におり周波数遷移を受けて出射さ
れる光束と重ねて同一光路で距離測定用の光学系へ送
り、半導体レーザの波長シフトを用いてヘテロダイン干
渉により物体までの距離を求めるヘテロダイン干渉測長
器において、上記第１の音響光学変調器で周波数遷移を
受けない光束と、上記第２の音響光学変調器で周波数遷
移を受けた光束とを重ねた状態で入射させて両光束の光
を干渉させる偏光板と、この偏光板から出射する光を受
光してビート信号を補正用ビート信号として出力する受
光素子とからなる補正用光学系を備えたものである。
【００１０】更に請求項３記載の発明は、半導体レーザ
より出射した光を第１の音響光学変調器に入射して周波
数遷移を受けない光束と、所定周波数で周波数遷移を受
けた光束とに分け、周波数遷移を受けた光束を第２の音
響光学変調器に入射して更に周波数遷移を受けさせ、こ
の両光束を距離測定用光学系に送り、半導体レーザの波
長シフトを用いてヘテロダイン干渉により物体までの距
離を求めるヘテロダイン干渉測長器において、上記第１
の音響光学変調器から出射される周波数遷移を受けない
光束の光の一部を抽出する第１のビームスプリッタと、
第２の音響光学変調器から出射される周波数遷移を受け
た光束の光の一部を抽出する第２のビームスプリッタ
と、両ビームスプリッタで抽出された光束を重ねる第３
のビームスプリッタと、この第３のビームスプリッタか
ら出射する２つの光束の光を受光してビート信号を補正
用ビート信号として出力する受光素子とからなる補正用
光学系を備えたものである。
より出射した光を第１の音響光学変調器に入射して周波
数遷移を受けない光束と、所定周波数で周波数遷移を受
けた光束とに分け、周波数遷移を受けた光束を第２の音
響光学変調器に入射して更に周波数遷移を受けさせ、こ
の両光束を距離測定用光学系に送り、半導体レーザの波
長シフトを用いてヘテロダイン干渉により物体までの距
離を求めるヘテロダイン干渉測長器において、上記第１
の音響光学変調器から出射される周波数遷移を受けない
光束の光の一部を抽出する第１のビームスプリッタと、
第２の音響光学変調器から出射される周波数遷移を受け
た光束の光の一部を抽出する第２のビームスプリッタ
と、両ビームスプリッタで抽出された光束を重ねる第３
のビームスプリッタと、この第３のビームスプリッタか
ら出射する２つの光束の光を受光してビート信号を補正
用ビート信号として出力する受光素子とからなる補正用
光学系を備えたものである。
【００１１】請求項４記載の発明は、半導体レーザより
出射した光から直交する偏光を持つ２つの光束に第１の
偏光ビームスプリッタで分けて各光束を夫々に対応する
第１、第２の音響光学変調器に入射して異なる周波数で
周波数遷移を受けさせ、この周波数遷移を受けた光束を
光路長が同一光路長となるようにして第２の偏光ビーム
スプリッタに入射し、第２の偏光ビームスプリットから
同一光路を通る光束として出射される光束の光を距離測
定用の光学系へ送り、半導体レーザの波長シフトを用い
てヘテロダイン干渉により物体までの距離を求めるヘテ
ロダイン干渉測長器において、第２の偏光ビームスプリ
ッタから出射する２つの光束の光を干渉させる偏光板
と、この偏光板から出射する光を受光してビート信号を
補正用ビート信号として出力する受光素子とからなる補
正用光学系を備えたものである。
出射した光から直交する偏光を持つ２つの光束に第１の
偏光ビームスプリッタで分けて各光束を夫々に対応する
第１、第２の音響光学変調器に入射して異なる周波数で
周波数遷移を受けさせ、この周波数遷移を受けた光束を
光路長が同一光路長となるようにして第２の偏光ビーム
スプリッタに入射し、第２の偏光ビームスプリットから
同一光路を通る光束として出射される光束の光を距離測
定用の光学系へ送り、半導体レーザの波長シフトを用い
てヘテロダイン干渉により物体までの距離を求めるヘテ
ロダイン干渉測長器において、第２の偏光ビームスプリ
ッタから出射する２つの光束の光を干渉させる偏光板
と、この偏光板から出射する光を受光してビート信号を
補正用ビート信号として出力する受光素子とからなる補
正用光学系を備えたものである。
【００１２】
【作用】請求項１の発明、請求項２の発明、請求項３の
発明の構成によれば、補正用光学系の、補正用ビート信
号を得るための光束に光路差を持たせておくため、この
光路差を予め正確に測定した既知の値とすることによ
り、半導体レーザの発振波長や、発振波長の変化幅が予
め求めた値よりも変化しても、補正用ビート信号に基づ
いて距離データを補正して正しい距離を求めることが可
能となり、また音響光学変調器の変調周波数が揺らいで
も、距離測定用光学系で得る距離測定用ビート信号と、
補正用光学系の補正用ビート信号の両方に影響が現れる
ため、揺れによる影響を相殺して揺れによる誤差を補正
することができ、その結果高精度な距離測定が可能とな
る。
発明の構成によれば、補正用光学系の、補正用ビート信
号を得るための光束に光路差を持たせておくため、この
光路差を予め正確に測定した既知の値とすることによ
り、半導体レーザの発振波長や、発振波長の変化幅が予
め求めた値よりも変化しても、補正用ビート信号に基づ
いて距離データを補正して正しい距離を求めることが可
能となり、また音響光学変調器の変調周波数が揺らいで
も、距離測定用光学系で得る距離測定用ビート信号と、
補正用光学系の補正用ビート信号の両方に影響が現れる
ため、揺れによる影響を相殺して揺れによる誤差を補正
することができ、その結果高精度な距離測定が可能とな
る。
【００１３】また請求項４の発明の構成によれば、補正
用光学系の補正用ビート信号を得る光束の光の光路差が
０であるため、半導体レーザの発振波長を変化させても
補正用ビート信号の位相は変化せず、また音響光学変調
器を駆動する注入信号の電気的な出力と光の周波数偏移
量とがずれたとしても、距離測定用光学系で得る距離測
定用ビート信号と位相比較をする補正用ビート信号と距
離測定用ビート信号と同じ光束の光から作られるため、
ずれの影響を相殺することができ、その結果より高精度
な距離測定が可能となる。
用光学系の補正用ビート信号を得る光束の光の光路差が
０であるため、半導体レーザの発振波長を変化させても
補正用ビート信号の位相は変化せず、また音響光学変調
器を駆動する注入信号の電気的な出力と光の周波数偏移
量とがずれたとしても、距離測定用光学系で得る距離測
定用ビート信号と位相比較をする補正用ビート信号と距
離測定用ビート信号と同じ光束の光から作られるため、
ずれの影響を相殺することができ、その結果より高精度
な距離測定が可能となる。
【００１４】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。 （実施例１）本実施例は請求項１の発明に対応するもの
で、図１はその構成を示しており、本実施例では、半導
体レーザ１より出射された光はコリメータレンズ２によ
り平行光にされた後、アイソレータ１４を介して第１の
偏光ビームスプリッタ４1 に入射して偏光ビームスプリ
ッタ４1 により直交する偏光を持つ２光束に分けられ
る。光束path1 の光はＡＯＭ３1 に入射してν1 の周波
数偏差を受け、第２の偏光ビームスプリッタ４2 にミラ
ー１５1 を介して入射する。光束path2 の光はミラー１
５2 を介してＡＯＭ３2 を通過することにより、−ν2
の周波数遷移を受け、偏光ビームスプリッタ４2 に入射
する。ここでミラー１５1 、１５2 によって両光束path
1 、path2 の光の光路長が等しくなるようしている。偏
光ビームスプリッタ４2 から出射する光は、つまり直交
する偏光の周波数がν1 、−ν2 の別々の周波数遷移を
受けた光は同一光路を通ることになる。
で、図１はその構成を示しており、本実施例では、半導
体レーザ１より出射された光はコリメータレンズ２によ
り平行光にされた後、アイソレータ１４を介して第１の
偏光ビームスプリッタ４1 に入射して偏光ビームスプリ
ッタ４1 により直交する偏光を持つ２光束に分けられ
る。光束path1 の光はＡＯＭ３1 に入射してν1 の周波
数偏差を受け、第２の偏光ビームスプリッタ４2 にミラ
ー１５1 を介して入射する。光束path2 の光はミラー１
５2 を介してＡＯＭ３2 を通過することにより、−ν2
の周波数遷移を受け、偏光ビームスプリッタ４2 に入射
する。ここでミラー１５1 、１５2 によって両光束path
1 、path2 の光の光路長が等しくなるようしている。偏
光ビームスプリッタ４2 から出射する光は、つまり直交
する偏光の周波数がν1 、−ν2 の別々の周波数遷移を
受けた光は同一光路を通ることになる。
【００１５】偏光ビームスプリッタ４2 から出射した光
は、ハーフミラー１２により距離測定用光学系の偏光ビ
ームスプリッタ４3 へ行く光と、補正用光学系の第３の
偏光ビームスプリッタ４4 へ行く光とに分けられ、偏光
ビームスプリッタ４3 に入射した光は再びν1 、ν2 の
別々の周波数遷移を受けた２つの光束path3 、path4に
分けられる。光束path3 の光は１／４波長板５2 を通っ
てミラー１５3 で反射された後再び１／４波長板５2 を
通った後、偏光ビームスプリッタ４3 を通り、偏光板８
1 に入射する。
は、ハーフミラー１２により距離測定用光学系の偏光ビ
ームスプリッタ４3 へ行く光と、補正用光学系の第３の
偏光ビームスプリッタ４4 へ行く光とに分けられ、偏光
ビームスプリッタ４3 に入射した光は再びν1 、ν2 の
別々の周波数遷移を受けた２つの光束path3 、path4に
分けられる。光束path3 の光は１／４波長板５2 を通っ
てミラー１５3 で反射された後再び１／４波長板５2 を
通った後、偏光ビームスプリッタ４3 を通り、偏光板８
1 に入射する。
【００１６】一方光束path4 の光は１／４波長板５2 を
通って物体６で反射された後再び１／４波長板５2 を通
って、偏光ビームスプリッタ４3 で反射され偏光板８1
に入射する。偏光板８1 を通過した光は干渉を起こし、
フォトダイオード９1 上に式で示されるΔν（＝ν1
−ν2 ）の距離測定用ビート信号Ｉ11が観測される。
通って物体６で反射された後再び１／４波長板５2 を通
って、偏光ビームスプリッタ４3 で反射され偏光板８1
に入射する。偏光板８1 を通過した光は干渉を起こし、
フォトダイオード９1 上に式で示されるΔν（＝ν1
−ν2 ）の距離測定用ビート信号Ｉ11が観測される。
【００１７】 Ｉ11＝Ａｃｏｓ（２π（Δνｔ＋ＬΔλ／λ2 ＋Ｌ／λ） … ここでＬは光束path3 、path4 の光路差である。上記
式より半導体レーザ１の発振波長λが変化した場合、距
離測定用ビート信号Ｉ11の位相項の第２項２πＬΔλ／
λ2 （＝Δφ1 ）が変化する。λ、Δλが既知ならば、
位相変化成分Δφ1 を測定することで、光路差Ｌを求め
ることができる。位相変化成分Δφ1 は距離測定用ビー
ト信号Ｉ11と、発振器ＯＳＣ2 、ＯＳＣ3 の周波数
ν1 、ν2 をミキサ１０で混合して得た参照用ビート信
号Ｉ0 とを用いて位相比較器１１1 により位相変化成分
Δφ1 （＝２πＬｒΔλ／λ2 ）を抽出することにより
測定できるのである。またΔλを連続的に変化させると
Δφ1 が２πを越えても、その値を決定できる。そして
光束path3 の光路長は一定なので、光路差Ｌを求めるこ
とで測長器から物体６までの距離が求められる。
式より半導体レーザ１の発振波長λが変化した場合、距
離測定用ビート信号Ｉ11の位相項の第２項２πＬΔλ／
λ2 （＝Δφ1 ）が変化する。λ、Δλが既知ならば、
位相変化成分Δφ1 を測定することで、光路差Ｌを求め
ることができる。位相変化成分Δφ1 は距離測定用ビー
ト信号Ｉ11と、発振器ＯＳＣ2 、ＯＳＣ3 の周波数
ν1 、ν2 をミキサ１０で混合して得た参照用ビート信
号Ｉ0 とを用いて位相比較器１１1 により位相変化成分
Δφ1 （＝２πＬｒΔλ／λ2 ）を抽出することにより
測定できるのである。またΔλを連続的に変化させると
Δφ1 が２πを越えても、その値を決定できる。そして
光束path3 の光路長は一定なので、光路差Ｌを求めるこ
とで測長器から物体６までの距離が求められる。
【００１８】他方上記ハーフミラー１２で反射されて偏
光ビームスプリッタ４4 に入射した光は再びν1 、ν2
の別々の周波数遷移を受けた２つの光束path5 、path6
に分けられる。光束path5 の光は偏光ビームスプリッタ
４5 に入射し、光束path6 の光はミラー１５4 、１５5
で反射されて偏光ビームスプリッタ４5 で光束path6の
光と再び重なり、偏光板８2 を介してフォトダイオード
９2 に入射し、フォトダイオード９2 上で補正用ビート
信号Ｉ12として観測される。ここで光束path5、path6
の光路差をＬｒとすると、半導体レーザ１の発振波長λ
をΔλ変化させたときのフォトダイオード９2 で観測さ
れる上記補正用ビード信号Ｉ12は式で表される。
光ビームスプリッタ４4 に入射した光は再びν1 、ν2
の別々の周波数遷移を受けた２つの光束path5 、path6
に分けられる。光束path5 の光は偏光ビームスプリッタ
４5 に入射し、光束path6 の光はミラー１５4 、１５5
で反射されて偏光ビームスプリッタ４5 で光束path6の
光と再び重なり、偏光板８2 を介してフォトダイオード
９2 に入射し、フォトダイオード９2 上で補正用ビート
信号Ｉ12として観測される。ここで光束path5、path6
の光路差をＬｒとすると、半導体レーザ１の発振波長λ
をΔλ変化させたときのフォトダイオード９2 で観測さ
れる上記補正用ビード信号Ｉ12は式で表される。
【００１９】 Ｉ12＝Ｂｃｏｓ（２π（Δνｔ＋ＬｒΔλ／λ2 ＋Ｌ／λ） … ここで補正用ビート信号Ｉ12と、発振器ＯＳＣ2 、ＯＳ
Ｃ3 の周波数ν1 、ν 2 をミキサ１０で混合して得た参
照用ビート信号Ｉ0 とを用いて位相比較器１１ 1 により
位相変化成分Δφ2 を抽出する。このΔφ2 を補正用デ
ータとし使用する。
Ｃ3 の周波数ν1 、ν 2 をミキサ１０で混合して得た参
照用ビート信号Ｉ0 とを用いて位相比較器１１ 1 により
位相変化成分Δφ2 を抽出する。このΔφ2 を補正用デ
ータとし使用する。
【００２０】この補正方法の一例を挙げると、例えば
、式より Ｌ＝ＬｒΔφ1 ／Δφ2 … になる。光路差Ｌｒが予め正確に測定されている場合、
式を用いると半導体レーザ１の波長λや波長変化幅Δ
λが分からない場合でも、光路差Ｌを正確に求めること
ができる。またΔφ2 ＝２πＬｒΔλ／λより光路差Ｌ
ｒ，半導体レーザ１の発振波長λが分かっていれば、補
正用光学系よりΔλを求めることができる。この求めた
値より半導体レーザ１に注入する電流の変調幅を適切に
調節することができたり、式に代入することにより光
路差Ｌを求めることができる。またＡＯＭ３1 、ＡＯＭ
３2 による変調周波数ν1 、ν2 が揺らいだ場合でも、
距離測定用ビート信号Ｉ11と補正用ビート信号Ｉ12の両
方にその影響が現れるので、式による補正を用いるこ
とにより変調周波数ν1 、ν2 の揺らぎを相殺すること
ができる。
、式より Ｌ＝ＬｒΔφ1 ／Δφ2 … になる。光路差Ｌｒが予め正確に測定されている場合、
式を用いると半導体レーザ１の波長λや波長変化幅Δ
λが分からない場合でも、光路差Ｌを正確に求めること
ができる。またΔφ2 ＝２πＬｒΔλ／λより光路差Ｌ
ｒ，半導体レーザ１の発振波長λが分かっていれば、補
正用光学系よりΔλを求めることができる。この求めた
値より半導体レーザ１に注入する電流の変調幅を適切に
調節することができたり、式に代入することにより光
路差Ｌを求めることができる。またＡＯＭ３1 、ＡＯＭ
３2 による変調周波数ν1 、ν2 が揺らいだ場合でも、
距離測定用ビート信号Ｉ11と補正用ビート信号Ｉ12の両
方にその影響が現れるので、式による補正を用いるこ
とにより変調周波数ν1 、ν2 の揺らぎを相殺すること
ができる。
【００２１】（実施例２）ところで半導体レーザ１の波
長λを偏移させない場合（Δλ＝０）の上記Δφ 2 は光
学系の不安定性を示し、これは光路差Ｌｒやλが揺らい
でいることを意味する。例えば光路差Ｌｒの変動が充分
小さい場合は、上記Δφ2 の揺らぎは半導体レーザ１の
発振波長λの揺らぎを表しているので、半導体レーザ１
の温度や注入電流を適切に調整し位相が揺らがないよう
にすれば良いのである。このような補正例が、請求項２
の発明に対応する本実施例であり、図２は本実施例の構
成を示している。
長λを偏移させない場合（Δλ＝０）の上記Δφ 2 は光
学系の不安定性を示し、これは光路差Ｌｒやλが揺らい
でいることを意味する。例えば光路差Ｌｒの変動が充分
小さい場合は、上記Δφ2 の揺らぎは半導体レーザ１の
発振波長λの揺らぎを表しているので、半導体レーザ１
の温度や注入電流を適切に調整し位相が揺らがないよう
にすれば良いのである。このような補正例が、請求項２
の発明に対応する本実施例であり、図２は本実施例の構
成を示している。
【００２２】本実施例では半導体レーザ１から出射した
光はコリメータレンズ２により平行光にされ、ＡＯＭ３
1 により周波数遷移を受けない光束path1 と、ν1 の周
波数遷移を受ける光束path2 に分けられ、光束path1 の
光は１／２波長板１３を通って９０度偏光方向が回転し
た光となった後、ミラー１５6 で反射されてハーフミラ
ー１２に入射する。
光はコリメータレンズ２により平行光にされ、ＡＯＭ３
1 により周波数遷移を受けない光束path1 と、ν1 の周
波数遷移を受ける光束path2 に分けられ、光束path1 の
光は１／２波長板１３を通って９０度偏光方向が回転し
た光となった後、ミラー１５6 で反射されてハーフミラ
ー１２に入射する。
【００２３】ＡＭＯ３1 でν1 の周波数遷移を受けた光
束path2 はＡＯＭ３2 で更に−ν2の周波数遷移を受
け、ハーフミラー１２で光束path1 の光と重なる。ハー
フミラー１２から出射する光の一部は偏光ビームスプリ
ッタ４6 によってΔν（＝ν1−ν2 ）の周波数遷移を
受け、その周波数遷移を受けた光はミラー１５7 へ、ま
た周波数遷移を受けない光は１／４波長板５3 を通って
物体６を照射する。物体６で反射した光は再び１／４波
長板５3 により入射時より９０度回転した直線偏光にな
り、偏光ビームスプリッタ４6 で反射され、偏光板８1
を介してフォトダイオード９1 に入射する。ここで偏光
板８1 の角度を適当に調節することで、光束path1 と光
束path2 の光が干渉して周波数Δν（＝ν1 −ν2 ）の
距離測定用ビート信号Ｉ11がフォトダイオード９1 上で
観測される。偏光ビームスプリッタ４6 で分けられた物
体６側と、ミラー１５7 側の光路の光路差をＬとする
と、フォトダイオード９1 で観測されるビート信号Ｉ11
は、式と同じ式となる。またハーフミラー１２で反射
した光の一部は、補正用光学系の偏光板８2 を通ってフ
ォトダイオード９2 に入射する。
束path2 はＡＯＭ３2 で更に−ν2の周波数遷移を受
け、ハーフミラー１２で光束path1 の光と重なる。ハー
フミラー１２から出射する光の一部は偏光ビームスプリ
ッタ４6 によってΔν（＝ν1−ν2 ）の周波数遷移を
受け、その周波数遷移を受けた光はミラー１５7 へ、ま
た周波数遷移を受けない光は１／４波長板５3 を通って
物体６を照射する。物体６で反射した光は再び１／４波
長板５3 により入射時より９０度回転した直線偏光にな
り、偏光ビームスプリッタ４6 で反射され、偏光板８1
を介してフォトダイオード９1 に入射する。ここで偏光
板８1 の角度を適当に調節することで、光束path1 と光
束path2 の光が干渉して周波数Δν（＝ν1 −ν2 ）の
距離測定用ビート信号Ｉ11がフォトダイオード９1 上で
観測される。偏光ビームスプリッタ４6 で分けられた物
体６側と、ミラー１５7 側の光路の光路差をＬとする
と、フォトダイオード９1 で観測されるビート信号Ｉ11
は、式と同じ式となる。またハーフミラー１２で反射
した光の一部は、補正用光学系の偏光板８2 を通ってフ
ォトダイオード９2 に入射する。
【００２４】ここで光束path1 と光束path2 の光路差を
Ｌｒとすると、フォトダイオード９ 2 上で観測されるビ
ート信号Ｉ12は、式と同じ式となる。従って、図１の
実施例と同じようにフォトダイオード９1 で観測される
ビート信号Ｉ11を距離測定用ビート信号、フォトダイオ
ード９2 で観測されるビート信号Ｉ12を補正用ビート信
号と考えると、図１の実施例と同じ処理により、距離測
定用ビート信号Ｉ11から発振波長λやビート周波数の揺
らぎに起因する誤差を補正することができるのである。
Ｌｒとすると、フォトダイオード９ 2 上で観測されるビ
ート信号Ｉ12は、式と同じ式となる。従って、図１の
実施例と同じようにフォトダイオード９1 で観測される
ビート信号Ｉ11を距離測定用ビート信号、フォトダイオ
ード９2 で観測されるビート信号Ｉ12を補正用ビート信
号と考えると、図１の実施例と同じ処理により、距離測
定用ビート信号Ｉ11から発振波長λやビート周波数の揺
らぎに起因する誤差を補正することができるのである。
【００２５】（実施例３）本実施例は請求項３の発明に
対応するもので、ＡＯＭのビート周波数の揺らぎを補正
するようになっており、図３は本実施例の構成を示す。
本実施例では図５の構成において光束path1 、path2 の
光路の途中にビームスプリッタ７1 、７2 、７3 、７4
を夫々設けており、ＡＯＭ３1 で周波数偏移を受け無か
った光束path1 の光の一部はビームスプリッタ７1 で一
部が抽出されてミラー１５8 で反射され、ビームスプリ
ッタ７4 に入射する。一方ビームスプリッタ７1 を通過
した光束path1 の一部は偏光ビームスプリッタ４と、１
／４波長板５4 とを通過して物体６に照射された後、再
び１／４波長板５4 を通過して偏光ビームスプリッタ４
で入手する。
対応するもので、ＡＯＭのビート周波数の揺らぎを補正
するようになっており、図３は本実施例の構成を示す。
本実施例では図５の構成において光束path1 、path2 の
光路の途中にビームスプリッタ７1 、７2 、７3 、７4
を夫々設けており、ＡＯＭ３1 で周波数偏移を受け無か
った光束path1 の光の一部はビームスプリッタ７1 で一
部が抽出されてミラー１５8 で反射され、ビームスプリ
ッタ７4 に入射する。一方ビームスプリッタ７1 を通過
した光束path1 の一部は偏光ビームスプリッタ４と、１
／４波長板５4 とを通過して物体６に照射された後、再
び１／４波長板５4 を通過して偏光ビームスプリッタ４
で入手する。
【００２６】他方ＡＯＭ1 でν1 の周波数遷移を受け、
更にＡＯＭ３2 で−ν2 の周波数偏移を受けた光束path
2 の一部が反射抽出されてビームスプリッタ７4 に入
り、光束path1 の光と重なってフォトダイオード９2 に
入力する。また光束path2 の一部はビームスプリッタ７
4 を通過してビームスプリッタ７ 3 で上記偏光ビームス
プリッタ４で反射して光と重なり、偏光板８1 を介して
フォトダイオード９1 に入力する。
更にＡＯＭ３2 で−ν2 の周波数偏移を受けた光束path
2 の一部が反射抽出されてビームスプリッタ７4 に入
り、光束path1 の光と重なってフォトダイオード９2 に
入力する。また光束path2 の一部はビームスプリッタ７
4 を通過してビームスプリッタ７ 3 で上記偏光ビームス
プリッタ４で反射して光と重なり、偏光板８1 を介して
フォトダイオード９1 に入力する。
【００２７】つまり、この場合も図１、図２の実施例と
同じように、フォトダイオード９1で観測される信号が
距離測定用ビート信号Ｉ11となり、フォトダイオード９
2 で観測される信号が補正用ビート信号Ｉ11となる。従
って図１の実施例と同じ処理により、距離測定用ビート
信号から発振波長λやビート周波数の揺らぎに起因する
誤差を補正することができるのである。
同じように、フォトダイオード９1で観測される信号が
距離測定用ビート信号Ｉ11となり、フォトダイオード９
2 で観測される信号が補正用ビート信号Ｉ11となる。従
って図１の実施例と同じ処理により、距離測定用ビート
信号から発振波長λやビート周波数の揺らぎに起因する
誤差を補正することができるのである。
【００２８】（実施例４）本実施例は請求項４の発明に
対応するＡＯＭのビート周波数の揺らぎを補正する補正
用光学系を備えた実施例であり、図４は本実施例の構成
を示す。本実施例は図１の実施例と同様に半導体レーザ
１から出射した光をコーリメータレンズ２により平行光
にした後、アイソレータ１４を介して偏光ビームスプリ
ッタ４1 に入射し、この偏光ビームスプリッタ４1 によ
り直交する偏光を持つ２つの光束path1 、path2 に分け
ている。
対応するＡＯＭのビート周波数の揺らぎを補正する補正
用光学系を備えた実施例であり、図４は本実施例の構成
を示す。本実施例は図１の実施例と同様に半導体レーザ
１から出射した光をコーリメータレンズ２により平行光
にした後、アイソレータ１４を介して偏光ビームスプリ
ッタ４1 に入射し、この偏光ビームスプリッタ４1 によ
り直交する偏光を持つ２つの光束path1 、path2 に分け
ている。
【００２９】光束path1 の光はＡＯＭ３1 に入射しν1
の周波数遷移を受け、ミラー１５1で反射されて偏光ビ
ームスプリッタ４2 に入射する。光束path2 の光はＡＯ
Ｍ３ 2 を通過後、−ν2 の周波数遷移を受け偏光ビーム
スプリッタ４2 に入射する。ここで光束path1 と光束pa
th2 の光路長を等しくなるようにする。また偏光ビーム
スプリッタ４2 を出射する光、つまり直交する偏光の周
波数がν1 ，−ν2 である別々の周波数遷移を受けた光
が同一光路を通ることになる。
の周波数遷移を受け、ミラー１５1で反射されて偏光ビ
ームスプリッタ４2 に入射する。光束path2 の光はＡＯ
Ｍ３ 2 を通過後、−ν2 の周波数遷移を受け偏光ビーム
スプリッタ４2 に入射する。ここで光束path1 と光束pa
th2 の光路長を等しくなるようにする。また偏光ビーム
スプリッタ４2 を出射する光、つまり直交する偏光の周
波数がν1 ，−ν2 である別々の周波数遷移を受けた光
が同一光路を通ることになる。
【００３０】偏光ビームスプリッタ４2 から出射し、ハ
ーフミラー１２を通過して偏光ビームスプリッタ４3 に
向かう光は再びν1 、ν2 の別々の周波数遷移を受けた
２つの光束path3 、path4 に分けられる。光束path3 の
光は１／４波長板５2 を通り、物体６に照射された後、
再度１／４波長板５2 を通って偏光ビームスプリッタ４
2 で反射して偏光板８1 に入射する。偏光板８1 を通過
した光は干渉を起こし、フォトダオード９1 上に式と
同じ式で示されるΔν（＝ν1 −ν2 ）の距離測定用ビ
ート信号Ｉ11が観測されることになる。
ーフミラー１２を通過して偏光ビームスプリッタ４3 に
向かう光は再びν1 、ν2 の別々の周波数遷移を受けた
２つの光束path3 、path4 に分けられる。光束path3 の
光は１／４波長板５2 を通り、物体６に照射された後、
再度１／４波長板５2 を通って偏光ビームスプリッタ４
2 で反射して偏光板８1 に入射する。偏光板８1 を通過
した光は干渉を起こし、フォトダオード９1 上に式と
同じ式で示されるΔν（＝ν1 −ν2 ）の距離測定用ビ
ート信号Ｉ11が観測されることになる。
【００３１】一方ハーフミラー１２で反射されて光束pa
th5 となった光は偏光板８2 を介してフォトダイオード
９2 に入射する。フォトダイオード９2 で観測されるビ
ート信号は、ν1 とν2 の周波数偏移量を受けたビーム
の光路差が０のため、半導体レーザ１の発振波長λを変
化させてもビート信号の位相は変化しない。このフォト
ダイオード９2 で観測されるビート信号を補正用ビート
信号Ｉ12として、フォトダイオード９1 で観測される距
離測定用ビート信号Ｉ11との位相を位相比較器１１1 で
比較する。これはＡＯＭ３1 、３2 を駆動する注入信号
の電気的な出力と、光の周波数偏移量とが少しずれてい
る場合、図１の光学系であると、半導体レーザ１の波長
λが変化しなくても位相が変化してしまうのに比べ、本
実施例の場合は、基準信号である補正用ビート信号Ｉ12
と位相比較する距離測定用ビート信号Ｉ11の両方が同一
の光から作られたビート信号のため、ずれが相殺される
ことになる。
th5 となった光は偏光板８2 を介してフォトダイオード
９2 に入射する。フォトダイオード９2 で観測されるビ
ート信号は、ν1 とν2 の周波数偏移量を受けたビーム
の光路差が０のため、半導体レーザ１の発振波長λを変
化させてもビート信号の位相は変化しない。このフォト
ダイオード９2 で観測されるビート信号を補正用ビート
信号Ｉ12として、フォトダイオード９1 で観測される距
離測定用ビート信号Ｉ11との位相を位相比較器１１1 で
比較する。これはＡＯＭ３1 、３2 を駆動する注入信号
の電気的な出力と、光の周波数偏移量とが少しずれてい
る場合、図１の光学系であると、半導体レーザ１の波長
λが変化しなくても位相が変化してしまうのに比べ、本
実施例の場合は、基準信号である補正用ビート信号Ｉ12
と位相比較する距離測定用ビート信号Ｉ11の両方が同一
の光から作られたビート信号のため、ずれが相殺される
ことになる。
【００３２】
【発明の効果】請求項１の発明、請求項２の発明及び請
求項３の発明は、上述のように構成して補正用光学系
の、補正用ビート信号を得るための光束に光路差を持た
せておくため、この光路差を予め正確に測定した既知の
値とすることにより、半導体レーザの発振波長や、発振
波長の変化幅が予め求めた値よりも変化しても、補正用
ビート信号に基づいて距離データを補正して正しい距離
を求めることが可能となり、また音響光学変調器の変調
周波数が揺らいでも、距離測定用光学系で得る距離測定
用ビート信号と、補正用光学系の補正用ビート信号の両
方に影響が現れるため、揺れによる影響を相殺すること
ができ、その結果発振波長や、ビート信号の周波数の揺
らぎに起因する誤差を補正して高精度な距離測定が可能
となるという効果がある。
求項３の発明は、上述のように構成して補正用光学系
の、補正用ビート信号を得るための光束に光路差を持た
せておくため、この光路差を予め正確に測定した既知の
値とすることにより、半導体レーザの発振波長や、発振
波長の変化幅が予め求めた値よりも変化しても、補正用
ビート信号に基づいて距離データを補正して正しい距離
を求めることが可能となり、また音響光学変調器の変調
周波数が揺らいでも、距離測定用光学系で得る距離測定
用ビート信号と、補正用光学系の補正用ビート信号の両
方に影響が現れるため、揺れによる影響を相殺すること
ができ、その結果発振波長や、ビート信号の周波数の揺
らぎに起因する誤差を補正して高精度な距離測定が可能
となるという効果がある。
【００３３】また請求項４の発明は上述のように構成し
ているので、補正用光学系の補正用ビート信号を得る光
束の光の光路差が０となり、そのため半導体レーザの発
振波長を変化させても補正用ビート信号の位相は変化せ
ず、また音響光学変調器を駆動する注入信号の電気的な
出力と光の周波数偏移量とがずれたとしても、距離測定
用光学系で得る距離測定用ビート信号と位相比較をする
補正用ビート信号と距離測定用ビート信号と同じ光束の
光から作られるため、ずれの影響を相殺することがで
き、より高精度な距離測定が可能となるという効果があ
る。
ているので、補正用光学系の補正用ビート信号を得る光
束の光の光路差が０となり、そのため半導体レーザの発
振波長を変化させても補正用ビート信号の位相は変化せ
ず、また音響光学変調器を駆動する注入信号の電気的な
出力と光の周波数偏移量とがずれたとしても、距離測定
用光学系で得る距離測定用ビート信号と位相比較をする
補正用ビート信号と距離測定用ビート信号と同じ光束の
光から作られるため、ずれの影響を相殺することがで
き、より高精度な距離測定が可能となるという効果があ
る。
【図１】本発明の実施例１の構成図である。
【図２】本発明の実施例２の構成図である。
【図３】本発明の実施例３の構成図である。
【図４】本発明の実施例４の構成図である。
【図５】従来例の構成図である。
１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３1 ，３2 ＡＯＭ ４1 … 偏光ビームスプリッタ ５1 ，５2 １／４波長板 ６ 物体 ８1 ，８2 偏光板 ９1 ，９2 フォトダイオード １０ ミキサ １１1 ，１１2 位相比較器 １２ ハーフミラー １４ アイソレータ １５1 … ミラー path1 … 光束 Ｉ11 距離測定用ビート信号 Ｉ12 補正用ビート信号 Ｉ0 参照用ビート信号 ＯＳＣ1 … 発振器
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】上述の目的を達成するために、本発明は、
半導体レーザの波長シフトを用いてヘテロダイン干渉法
によって被測定物までの距離を求めるヘテロダイン干渉
測長器において、上記距離を求める光学系に加えて、測
定された距離情報に含まれる半導体レーザの発振波長や
ビート周波数の揺らぎに起因する誤差を補正する補正用
光学系を備えたものである。
半導体レーザの波長シフトを用いてヘテロダイン干渉法
によって被測定物までの距離を求めるヘテロダイン干渉
測長器において、上記距離を求める光学系に加えて、測
定された距離情報に含まれる半導体レーザの発振波長や
ビート周波数の揺らぎに起因する誤差を補正する補正用
光学系を備えたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】
【作用】本発明の構成によれば、測定された距離情報に
含まれる半導体レーザの発振波長やビート周波数の揺ら
ぎに起因する誤差を補正する補正用光学系を備えたの
で、半導体レーザの発振波長や、発振波長の変化幅が予
め求めた値よりも変化しても補正用光学系で誤差を補正
することができ、その結果高精度な距離測定が可能とな
る。
含まれる半導体レーザの発振波長やビート周波数の揺ら
ぎに起因する誤差を補正する補正用光学系を備えたの
で、半導体レーザの発振波長や、発振波長の変化幅が予
め求めた値よりも変化しても補正用光学系で誤差を補正
することができ、その結果高精度な距離測定が可能とな
る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。 （実施例１）図１は本実施例の構成を示しており、本実
施例では、半導体レーザ１より出射された光はコリメー
タレンズ２により平行光にされた後、アイソレータ１４
を介して第１の偏光ビームスプリッタ４1 に入射して偏
光ビームスプリッタ４1 により直交する偏光を持つ２光
束に分けられる。光束path1 の光はＡＯＭ３1 に入射し
てν1 の周波数偏差を受け、第２の偏光ビームスプリッ
タ４2 にミラー１５1を介して入射する。光束path2 の
光はミラー１５2 を介してＡＯＭ３2 を通過することに
より、−ν2 の周波数遷移を受け、偏光ビームスプリッ
タ４2 に入射する。ここでミラー１５1 、１５2 によっ
て両光束path1 、path2 の光の光路長が等しくなるよう
している。偏光ビームスプリッタ４2 から出射する光
は、つまり直交する偏光の周波数がν1 、−ν2 の別々
の周波数遷移を受けた光は同一光路を通ることになる。
施例では、半導体レーザ１より出射された光はコリメー
タレンズ２により平行光にされた後、アイソレータ１４
を介して第１の偏光ビームスプリッタ４1 に入射して偏
光ビームスプリッタ４1 により直交する偏光を持つ２光
束に分けられる。光束path1 の光はＡＯＭ３1 に入射し
てν1 の周波数偏差を受け、第２の偏光ビームスプリッ
タ４2 にミラー１５1を介して入射する。光束path2 の
光はミラー１５2 を介してＡＯＭ３2 を通過することに
より、−ν2 の周波数遷移を受け、偏光ビームスプリッ
タ４2 に入射する。ここでミラー１５1 、１５2 によっ
て両光束path1 、path2 の光の光路長が等しくなるよう
している。偏光ビームスプリッタ４2 から出射する光
は、つまり直交する偏光の周波数がν1 、−ν2 の別々
の周波数遷移を受けた光は同一光路を通ることになる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】（実施例２）ところで半導体レーザ１の波
長λを偏移させない場合（Δλ＝０）の上記Δφ 2 は光
学系の不安定性を示し、これは光路差Ｌｒやλが揺らい
でいることを意味する。例えば光路差Ｌｒの変動が充分
小さい場合は、上記Δφ2 の揺らぎは半導体レーザ１の
発振波長λの揺らぎを表しているので、半導体レーザ１
の温度や注入電流を適切に調整し位相が揺らがないよう
にすれば良いのである。このような補正例が、本実施例
であり、図２は本実施例の構成を示している。
長λを偏移させない場合（Δλ＝０）の上記Δφ 2 は光
学系の不安定性を示し、これは光路差Ｌｒやλが揺らい
でいることを意味する。例えば光路差Ｌｒの変動が充分
小さい場合は、上記Δφ2 の揺らぎは半導体レーザ１の
発振波長λの揺らぎを表しているので、半導体レーザ１
の温度や注入電流を適切に調整し位相が揺らがないよう
にすれば良いのである。このような補正例が、本実施例
であり、図２は本実施例の構成を示している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】（実施例３）本実施例はＡＯＭのビート周
波数の揺らぎを補正するようになっており、図３は本実
施例の構成を示す。本実施例では図５の構成において光
束path1 、path2 の光路の途中にビームスプリッタ
７1 、７2 、７3 、７4 を夫々設けており、ＡＯＭ３1
で周波数偏移を受け無かった光束path1 の光の一部はビ
ームスプリッタ７1 で一部が抽出されてミラー１５8 で
反射され、ビームスプリッタ７4 に入射する。一方ビー
ムスプリッタ７1 を通過した光束path1 の一部は偏光ビ
ームスプリッタ４と、１／４波長板５4 とを通過して物
体６に照射された後、再び１／４波長板５4 を通過して
偏光ビームスプリッタ４で入手する。
波数の揺らぎを補正するようになっており、図３は本実
施例の構成を示す。本実施例では図５の構成において光
束path1 、path2 の光路の途中にビームスプリッタ
７1 、７2 、７3 、７4 を夫々設けており、ＡＯＭ３1
で周波数偏移を受け無かった光束path1 の光の一部はビ
ームスプリッタ７1 で一部が抽出されてミラー１５8 で
反射され、ビームスプリッタ７4 に入射する。一方ビー
ムスプリッタ７1 を通過した光束path1 の一部は偏光ビ
ームスプリッタ４と、１／４波長板５4 とを通過して物
体６に照射された後、再び１／４波長板５4 を通過して
偏光ビームスプリッタ４で入手する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】（実施例４）本実施例は実施例３と同様に
ＡＯＭのビート周波数の揺らぎを補正する補正用光学系
を備えた実施例であり、図４は本実施例の構成を示す。
本実施例は図１の実施例と同様に半導体レーザ１から出
射した光をコーリメータレンズ２により平行光にした
後、アイソレータ１４を介して偏光ビームスプリッタ４
1 に入射し、この偏光ビームスプリッタ４1 により直交
する偏光を持つ２つの光束path1 、path2 に分けてい
る。
ＡＯＭのビート周波数の揺らぎを補正する補正用光学系
を備えた実施例であり、図４は本実施例の構成を示す。
本実施例は図１の実施例と同様に半導体レーザ１から出
射した光をコーリメータレンズ２により平行光にした
後、アイソレータ１４を介して偏光ビームスプリッタ４
1 に入射し、この偏光ビームスプリッタ４1 により直交
する偏光を持つ２つの光束path1 、path2 に分けてい
る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成し、測定さ
れた距離情報に含まれる半導体レーザの発振波長やビー
ト周波数の揺らぎに起因する誤差を補正する補正用光学
系を備えたので、半導体レーザの発振波長や、発振波長
の変化幅が予め求めた値よりも変化しても補正用光学系
で誤差を補正することができ、その結果高精度な距離測
定が可能となるという効果がある。
れた距離情報に含まれる半導体レーザの発振波長やビー
ト周波数の揺らぎに起因する誤差を補正する補正用光学
系を備えたので、半導体レーザの発振波長や、発振波長
の変化幅が予め求めた値よりも変化しても補正用光学系
で誤差を補正することができ、その結果高精度な距離測
定が可能となるという効果がある。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
Claims (4)
- 【請求項１】半導体レーザより出射した光から直交する
偏光を持つ２つの光束に第１の偏光ビームスプリッタで
分けて各光束を夫々に対応する第１、第２の音響光学変
調器に入射して異なる周波数で周波数遷移を受けさせ、
この周波数遷移を受けた光束の光を光路長が同一光路長
となるようにして第２の偏光ビームスプリッタに入射
し、第２の偏光ビームスプリットから同一光路を通る光
束として出射される光束を距離測定用の光学系へ送って
半導体レーザの波長シフトを用いてヘテロダイン干渉に
より物体までの距離を求めるヘテロダイン干渉測長器に
おいて、上記第２の偏光ビームスプリッタから出射する
光を、再び直交する偏光を持つ２つの光束に分ける第３
の偏光ビームスプリッタと、分けた光束に光路差を持た
せる光学系と、この光学系で光路差を持った２つの光束
を重ねる第４の偏光ビームスプリッタと、第４の偏光ビ
ームスプリッタから出射する２つの光束の光を干渉させ
る偏光板と、この偏光板を通じて２つの光束の光を受光
してビート信号を補正用ビート信号として出力する受光
素子とからなる補正用光学系を備えたことを特徴とする
ヘテロダイン干渉測長器。 - 【請求項２】半導体レーザより出射した光を第１の音響
光学変調器に入射して周波数遷移を受けない光束と、所
定周波数で周波数遷移を受けた光束とに分け、周波数遷
移を受けた光束を第２の音響光学変調器に入射して更に
周波数遷移を受けさせ、上記周波数遷移を受けない光束
を９０度偏光を行なった後第２の音響光学変調器におり
周波数遷移を受けて出射される光束と重ねて同一光路で
距離測定用の光学系へ送り、半導体レーザの波長シフト
を用いてヘテロダイン干渉により物体までの距離を求め
るヘテロダイン干渉測長器において、上記第１の音響光
学変調器で周波数遷移を受けない光束と、上記第２の音
響光学変調器で周波数遷移を受けた光束とを重ねた状態
で入射させて両光束の光を干渉させる偏光板と、この偏
光板から出射する光を受光してビート信号を補正用ビー
ト信号として出力する受光素子とからなる補正用光学系
を備えたことを特徴とするヘテロダイン干渉測長器。 - 【請求項３】半導体レーザより出射した光を第１の音響
光学変調器に入射して周波数遷移を受けない光束と、所
定周波数で周波数遷移を受けた光束とに分け、周波数遷
移を受けた光束を第２の音響光学変調器に入射して更に
周波数遷移を受けさせ、この両光束を距離測定用光学系
に送り、半導体レーザの波長シフトを用いてヘテロダイ
ン干渉により物体までの距離を求めるヘテロダイン干渉
測長器において、上記第１の音響光学変調器から出射さ
れる周波数遷移を受けない光束の光の一部を抽出する第
１のビームスプリッタと、第２の音響光学変調器から出
射される周波数遷移を受けた光束の光の一部を抽出する
第２のビームスプリッタと、両ビームスプリッタで抽出
された光束を重ねる第３のビームスプリッタと、この第
３のビームスプリッタから出射する２つの光束の光を受
光してビート信号を補正用ビート信号として出力する受
光素子とからなる補正用光学系を備えたことを特徴とす
るヘテロダイン干渉測長器。 - 【請求項４】半導体レーザより出射した光から直交する
偏光を持つ２つの光束に第１の偏光ビームスプリッタで
分けて各光束を夫々に対応する第１、第２の音響光学変
調器に入射して異なる周波数で周波数遷移を受けさせ、
この周波数遷移を受けた光束を光路長が同一光路長とな
るようにして第２の偏光ビームスプリッタに入射し、第
２の偏光ビームスプリットから同一光路を通る光束とし
て出射される光束の光を距離測定用の光学系へ送り、半
導体レーザの波長シフトを用いてヘテロダイン干渉によ
り物体までの距離を求めるヘテロダイン干渉測長器にお
いて、第２の偏光ビームスプリッタから出射する２つの
光束の光を干渉させる偏光板と、この偏光板から出射す
る光を受光してビート信号を補正用ビート信号として出
力する受光素子とからなる補正用光学系を備えたことを
特徴とするヘテロダイン干渉測長器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27646892A JP3342055B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | ヘテロダイン干渉測長器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27646892A JP3342055B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | ヘテロダイン干渉測長器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129812A true JPH06129812A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3342055B2 JP3342055B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=17569874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27646892A Expired - Fee Related JP3342055B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | ヘテロダイン干渉測長器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3342055B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5760903A (en) * | 1995-12-14 | 1998-06-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light measuring apparatus |
| JP2010014549A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Optical Comb Inc | 距離計及び距離測定方法並びに光学的三次元形状測定機 |
| WO2018208018A1 (ko) * | 2017-05-12 | 2018-11-15 | 휴멘 주식회사 | 광간섭 측정 장치 |
| KR20200040680A (ko) * | 2018-10-10 | 2020-04-20 | 휴멘 주식회사 | 광 간섭 시스템 |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP27646892A patent/JP3342055B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5760903A (en) * | 1995-12-14 | 1998-06-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light measuring apparatus |
| JP2010014549A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Optical Comb Inc | 距離計及び距離測定方法並びに光学的三次元形状測定機 |
| WO2018208018A1 (ko) * | 2017-05-12 | 2018-11-15 | 휴멘 주식회사 | 광간섭 측정 장치 |
| KR20200040680A (ko) * | 2018-10-10 | 2020-04-20 | 휴멘 주식회사 | 광 간섭 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3342055B2 (ja) | 2002-11-05 |
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