JPH06160013A - Interference length measuring device - Google Patents
Interference length measuring deviceInfo
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- JPH06160013A JPH06160013A JP31530092A JP31530092A JPH06160013A JP H06160013 A JPH06160013 A JP H06160013A JP 31530092 A JP31530092 A JP 31530092A JP 31530092 A JP31530092 A JP 31530092A JP H06160013 A JPH06160013 A JP H06160013A
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- path difference
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光の干渉を利用して対
象物体までの距離を測定する干渉測長器に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interferometer for measuring a distance to a target object by utilizing light interference.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、工場のラインなどにおいて対
象物体までの距離を精密に測定するために光の干渉を利
用して距離を求める干渉測長器が用いられている。たと
えば、図3に示す干渉測長器(応用物理学会WOFS4
−8)では、半導体レーザよりなるレーザ光源1から出
射した光線を、アイソレータ7を通して半透鏡よりなる
ビームスプリッタ2に入射させ、互いに直交する方向の
参照光と物体光とに分割し、参照光を参照物体である参
照鏡3に照射するとともに、物体光を距離を測定する対
象となる対象物体4に照射するようになっている。参照
鏡3と対象物体4とにそれぞれ照射された光の反射光
は、ビームスプリッタ2に戻って互いに干渉し、ビーム
スプリッタ2に干渉パターンを形成する。このようにし
て形成された干渉パターンの強度をフォトダイオードの
ような受光素子5によって検出し、受光素子5から出力
された干渉パターンの強度に対応する電気信号によって
対象物体4までの距離を求めるように構成されている。
すなわち、受光素子5の出力信号は、増幅器12により
増幅された後に、アナログ−ディジタル変換器13に入
力されてディジタル信号に変換され、このディジタル信
号をマイクロコンピュータよりなる演算手段としての演
算処理部14に入力することによって、対象物体4まで
の距離を求めるのである。2. Description of the Related Art Heretofore, in order to accurately measure the distance to a target object in a factory line or the like, an interference length measuring device has been used which obtains the distance by utilizing light interference. For example, the interferometer length measuring device shown in FIG.
In -8), a light beam emitted from a laser light source 1 made of a semiconductor laser is made incident on a beam splitter 2 made of a semi-transparent mirror through an isolator 7 and split into reference light and object light in directions orthogonal to each other. The reference mirror 3 that is a reference object is irradiated, and the object light is irradiated to the target object 4 that is a target whose distance is to be measured. The reflected lights of the lights respectively radiated on the reference mirror 3 and the target object 4 return to the beam splitter 2 and interfere with each other to form an interference pattern on the beam splitter 2. The intensity of the interference pattern formed in this way is detected by the light receiving element 5 such as a photodiode, and the distance to the target object 4 is obtained by the electric signal corresponding to the intensity of the interference pattern output from the light receiving element 5. Is configured.
That is, the output signal of the light receiving element 5 is amplified by the amplifier 12, then input to the analog-digital converter 13 and converted into a digital signal, and the digital signal is processed by the arithmetic processing unit 14 as an arithmetic means including a microcomputer. The distance to the target object 4 is obtained by inputting into.
【0003】ところで、干渉パターンに基づいて対象物
体4までの距離を正確かつ簡単に演算するために、ヘテ
ロダイン干渉法と称する手法が知られている。ここに、
レーザ光源1は注入電流を変化させると発振波長が変化
することが知られているから、図3に示した装置では、
レーザ光源1への注入電流を発振器11を用いて図4の
ように三角波状に変調することによってレーザ光源1の
出力波長を掃引し、ヘテロダイン干渉法を適用すること
によって対象物体4までの距離を求めるようになってい
る。すなわち、図4のような周期Tm の三角波状の変調
電流をレーザ光源1に与えると、図5のように発振波長
が変化し、このとき発光強度も図6のように変動する。By the way, in order to accurately and easily calculate the distance to the target object 4 on the basis of the interference pattern, a method called heterodyne interferometry is known. here,
Since it is known that the laser light source 1 changes the oscillation wavelength when the injection current is changed, in the device shown in FIG.
By modulating the injection current to the laser light source 1 with the oscillator 11 into a triangular wave shape as shown in FIG. 4, the output wavelength of the laser light source 1 is swept, and the distance to the target object 4 is determined by applying the heterodyne interferometry. I am asking for it. That is, when a triangular wave-shaped modulation current having a period T m as shown in FIG. 4 is applied to the laser light source 1, the oscillation wavelength changes as shown in FIG. 5, and at this time, the emission intensity also changes as shown in FIG.
【0004】レーザ光源1の発振波長をλ0 、時刻t1
と時刻t2 とでの波長の変化をΔλとし、参照光と物体
光との光路差をLとすると、参照光と物体光との干渉に
より生じる光ビートに対して受光素子5で受光する光の
強度Iは(1)式のように表すことができる。 I=A+B・cos 2π(ΔλL/λ0 2 +L/λ0 ) …(1) レーザ光源1の波長がΔλだけ変化すると、強度Iの位
相項である2πLΔλ/λ0 2 が変化することになる。
2πLΔλ/λ0 2 =Δφ0 とおけば、光路差Lは、
(2)式で表される。 L=(λ0 2 /Δλ)×(Δφ0 /2π) …(2) 発振波長λ0 と波長の変化Δλとが既知であるときΔφ
0 がわかれば、光路差Lを求めることができ、対象物体
4までの距離を知ることができるのである。The oscillation wavelength of the laser light source 1 is λ 0 , and time t 1
Light changes in wavelength and [Delta] [lambda], for receiving the optical path difference between the reference beam and the object beam when is L, with respect to optical beat caused by interference between the reference beam and the object beam by the light receiving element 5 at the time t 2 and The intensity I of can be expressed as in equation (1). I = A + B · cos 2π (ΔλL / λ 0 2 + L / λ 0 ) ... (1) When the wavelength of the laser light source 1 changes by Δλ, 2πLΔλ / λ 0 2 which is the phase term of the intensity I changes. .
If 2πLΔλ / λ 0 2 = Δφ 0 , the optical path difference L is
It is expressed by equation (2). L = (λ 0 2 / Δλ) × (Δφ 0 / 2π) (2) When the oscillation wavelength λ 0 and the wavelength change Δλ are known Δφ
If 0 is known, the optical path difference L can be obtained and the distance to the target object 4 can be known.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した方法によって
対象物体4までの距離を求める場合、位相Δφ0 の測定
精度が対象物体4までの距離の測定精度を左右する。位
相Δφ0 を求める方法として、受光素子5の出力に含ま
れているレーザ光源1の強度変調成分をバンドパスフィ
ルタによって除去する方法が提案されている(光学vol.
17, No. 6)。しかしながら、上述したように、レーザ
光源1の発振強度が三角波状に変化する場合には、種々
の周波数成分が含まれるから、バンドバスフィルタを用
いたとしても強度変調成分を完全に除去することはでき
ず、距離の測定精度を十分に高めることができないとい
う問題がある。When the distance to the target object 4 is obtained by the above method, the measurement accuracy of the phase Δφ 0 affects the measurement accuracy of the distance to the target object 4. As a method of obtaining the phase Δφ 0 , a method has been proposed in which the intensity modulation component of the laser light source 1 included in the output of the light receiving element 5 is removed by a bandpass filter (Optical vol.
17, No. 6). However, as described above, when the oscillation intensity of the laser light source 1 changes in a triangular wave shape, various frequency components are included. Therefore, even if a bandpass filter is used, the intensity modulation component cannot be completely removed. However, there is a problem that the accuracy of distance measurement cannot be sufficiently improved.
【0006】これに対して、フィルタを用いることなく
ディジタル処理によって受光素子5の出力信号から強度
変調成分を除去する方法が提案されている(精密工学会
誌vol. 58, No. 6)。しかしながら、ディジタル処理を
行ったとしてもフィルタを用いる場合と同様に強度変調
成分を完全には除去することはできないという問題があ
る。On the other hand, a method has been proposed in which the intensity modulation component is removed from the output signal of the light receiving element 5 by digital processing without using a filter (Journal of Precision Engineering Vol. 58, No. 6). However, even if digital processing is performed, there is a problem that the intensity modulation component cannot be completely removed as in the case of using a filter.
【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、光源の強度変調成分の影響を受けることなく
対象物体までの距離を精度よく測定することができるよ
うにした干渉測長器を提供しようとするものである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an interferometer with which the distance to a target object can be accurately measured without being affected by the intensity modulation component of the light source. Is to provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、出力波長が繰り返し掃引されるレーザ
光源と、レーザ光源から出射した光線を2方向に分割し
て対象物体に照射する物体光と参照物体に照射する参照
光とに分割するビームスプリッタと、対象物体および参
照物体からの反射光の干渉により生じる光ビートの強度
を検出する受光手段と、受光素子の出力に基づいて対象
物体までの距離を計測する演算手段と、対象物体および
参照物体とビームスプリッタとの光路差を規定量だけ変
化させる光路差設定手段と、レーザ光源の出力波長の副
数回の掃引に対して同波長となる時点でそれぞれ異なる
光路差が設定されるように光路差設定手段を制御する制
御手段とを具備しているのである。According to the present invention, in order to achieve the above object, a laser light source whose output wavelength is repeatedly swept and a light beam emitted from the laser light source are divided into two directions to irradiate a target object. A beam splitter that splits the object light and the reference light that illuminates the reference object, a light receiving unit that detects the intensity of an optical beat caused by the interference of reflected light from the target object and the reference object, and a target based on the output of the light receiving element The calculation means for measuring the distance to the object, the optical path difference setting means for changing the optical path difference between the target object and the reference object and the beam splitter by a specified amount, and the same for a few sub sweeps of the output wavelength of the laser light source The control means controls the optical path difference setting means so that different optical path differences are set at the wavelengths.
【0009】[0009]
【作用】上記構成によれば、参照光と物体光との光路差
を規定量だけ変化させる光路差設定手段と、レーザ光源
の出力波長の副数回の掃引に対して同波長となる時点で
それぞれ異なる光路差が設定されるように光路差設定手
段を制御する制御手段とを設けたことによって、レーザ
光源の出力波長の掃引とともに変化する強度変調成分が
含まれている場合に、各回の掃引のたびに強度が同じに
なる時点で光路差のみを変化させて複数回の測定を行え
ば、強度変調成分を除去して位相を求めることができる
のであって、強度変調成分を考慮することなく高精度に
距離の測定が行えるのである。According to the above construction, the optical path difference setting means for changing the optical path difference between the reference light and the object light by a specified amount and the output wavelength of the laser light source at the same wavelength for a few sub sweeps. By providing the control means for controlling the optical path difference setting means so that different optical path differences are set, the sweep of each time is included when the intensity modulation component that changes with the sweep of the output wavelength of the laser light source is included. Each time the intensity becomes the same, if only the optical path difference is changed and the measurement is performed multiple times, the intensity modulation component can be removed and the phase can be obtained. The distance can be measured with high accuracy.
【0010】[0010]
【実施例】本実施例では、図1に示すように、参照鏡3
をPZTのような圧電素子6を光路差設定手段として用
いて変位させることができるようにし、参照鏡3および
対象物体4とビームスプリッタ2との間の光路差を可変
とした点が従来構成と相違している。圧電素子6は、図
示していない制御手段によって制御され、発振器11の
出力の周期に同期して後述するように参照鏡3を変位さ
せる。また、本実施例では、レーザ光源1とアイソレー
タ7との間にレンズ8を介装している。他の構成は従来
構成と同様である。EXAMPLE In this example, as shown in FIG.
Is configured so that it can be displaced by using a piezoelectric element 6 such as PZT as an optical path difference setting means, and the optical path difference between the reference mirror 3 and the target object 4 and the beam splitter 2 is variable. It's different. The piezoelectric element 6 is controlled by a control means (not shown) and displaces the reference mirror 3 in synchronization with the output cycle of the oscillator 11 as described later. Further, in this embodiment, the lens 8 is interposed between the laser light source 1 and the isolator 7. The other configuration is the same as the conventional configuration.
【0011】まず、本実施例の原理を説明する。 い
ま、光路差がLであるときに、圧電素子6を用いて光路
差をΔLだけ変位させたとすると、干渉により生じる光
ビートの強度Iは(3)式のようになる。 I=A+B・cos 2π{(L+ΔL)Δλ/λ0 2 +(L+ΔL)/λ0 } …(3) (3)式の位相項のうちΔL(Δλ/λ0 2 )は他の位
相項よりも十分に小さいから、この項は無視してもよ
く、(3)式に代えて次の(4)式を用いることができ
る。 I=A+B・cos 2π{ΔλL/λ0 2 +(L+ΔL)/λ0 } …(4) ここで、圧電素子6を制御手段により制御して、参照鏡
3の位置を、0、λ0 /8、λ0 /4、3λ0 /8とな
るように変位させると、光路差の変化ΔLは、0、λ0
/4、λ0 /2、3λ0 /4となる。このとき、位相の
変化Δφは、0、π/2、π、3π/2になる。すなわ
ち、(4)式で2π{ΔλL/λ0 2 +(L+ΔL)/
λ0 }=φとおけば、光路差の変化ΔLが0、λ0 /
4、λ0 /2、3λ0 /4に対して、(4)式は次のよ
うに表される。 I1 =A+B・cos φ …(5) I2 =A+B・cos (φ+π/2) …(6) I3 =A+B・cos (φ+π) …(7) I4 =A+B・cos (φ+3π/2) …(8) 上のI1 ,I2 ,I3 ,I4 からA,Bを消去してφを
求めると、 φ=tan -1(I4 −I2 )/(I1 −I3 ) …(9) が得られる。(9)式から明らかなように、位相φには
レーザ光源1の強度変調成分が含まれていないから、高
精度に位相φを決定することができる。なお、一般に
は、ΔLj =jλ/N(j=1,2,…,N)とすれ
ば、位相φは数1のように表すことができる。First, the principle of this embodiment will be described. When the optical path difference is L and the optical path difference is displaced by ΔL when the optical path difference is L, the intensity I of the optical beat caused by the interference is expressed by equation (3). I = A + B · cos 2π {(L + ΔL) Δλ / λ 0 2 + (L + ΔL) / λ 0 } (3) Among the phase terms of the equation (3), ΔL (Δλ / λ 0 2 ) is more than other phase terms. Is sufficiently small, this term can be ignored, and the following equation (4) can be used instead of equation (3). I = A + B · cos 2π {ΔλL / λ 0 2 + (L + ΔL) / λ 0 } (4) Here, the piezoelectric element 6 is controlled by the control means to set the position of the reference mirror 3 to 0, λ 0 / 8, when is displaced so as to be λ 0 / 4,3λ 0/8, the change ΔL of the optical path difference is, 0, lambda 0
/ 4, and λ 0 / 2,3λ 0/4. At this time, the phase change Δφ becomes 0, π / 2, π, 3π / 2. That is, in the equation (4), 2π {ΔλL / λ 0 2 + (L + ΔL) /
If λ 0 } = φ, the change ΔL in optical path difference is 0, λ 0 /
4, with respect to λ 0 / 2,3λ 0/4, (4) expression is expressed as follows. I 1 = A + B · cos φ (5) I 2 = A + B · cos (φ + π / 2) (6) I 3 = A + B · cos (φ + π) (7) I 4 = A + B · cos (φ + 3π / 2) (8) When A and B are deleted from I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 above to obtain φ, φ = tan −1 (I 4 −I 2 ) / (I 1 −I 3 ). (9) is obtained. As is clear from the equation (9), since the phase φ does not include the intensity modulation component of the laser light source 1, the phase φ can be determined with high accuracy. Note that, generally, if ΔL j = jλ / N (j = 1, 2, ..., N), the phase φ can be expressed as in Equation 1.
【0012】[0012]
【数1】 [Equation 1]
【0013】上述したように、光路差を4段階に設定す
れば、強度変調成分の影響を受けることなく位相φを求
めることができる。そこで、レーザ光源1を、図4に示
すような周期Tm の三角波状に変調し、周期Tm 毎に圧
電素子6を制御手段で制御して参照鏡3を0、λ0 /
8、λ0 /4、3λ0 /8と変位させ、光路差の変化Δ
Lが0、λ0 /4、λ0 /2、3λ0 /4となるように
設定する。As described above, if the optical path difference is set in four stages, the phase φ can be obtained without being affected by the intensity modulation component. Therefore, the laser light source 1 is modulated into a triangular wave shape having a cycle T m as shown in FIG. 4, and the piezoelectric element 6 is controlled by the control means at each cycle T m to set the reference mirror 3 to 0, λ 0 /
8, is displaced with λ 0 / 4,3λ 0/8, the change of the optical path difference Δ
L is 0, λ 0/4, is set to be λ 0 / 2,3λ 0/4.
【0014】ここで、光路差の変化ΔLが0の時の半周
期において、図2(a)に示すように、測定点t11,t
21をとり、各測定点t11,t21での受光素子5の出力信
号をI11,I21とする。さらに、図2(b)に示すよう
に、各測定点t11,t21に対して周期Tm だけ遅れた測
定点t12,t22についても受光素子5の出力信号I12,
I22を求める。この出力信号I12,I22は、ΔL=λ0
/8の測定値になる。以後、同様にして各測定点から周
期Tm ごとに受光素子5の出力信号を求める(図2
(c)(d)参照)。このようにして4周期分について
出力信号I11,I21,I12,I22,I13,I23,I14,
I24を求め、(9)式に適用すれば、測定点t11,t12
に関する位相φ1 ,φ2 を求めることができる。Here, in the half cycle when the change ΔL in the optical path difference is 0, as shown in FIG. 2A, the measurement points t 11 and t
21 is taken, and the output signals of the light receiving element 5 at the respective measurement points t 11 and t 21 are I 11 and I 21 . Further, as shown in FIG. 2B, the output signals I 12 , I 12 of the light receiving element 5 are also at the measurement points t 12 , t 22 which are delayed by the period T m from the measurement points t 11 , t 21 .
Find I 22 . The output signals I 12 and I 22 are ΔL = λ 0
The measured value is / 8. Thereafter, similarly, the output signal of the light receiving element 5 is obtained at each cycle T m from each measurement point (see FIG. 2).
(See (c) and (d)). In this way, output signals I 11 , I 21 , I 12 , I 22 , I 13 , I 23 , I 14 ,
If I 24 is calculated and applied to the equation (9), the measurement points t 11 and t 12
The phases φ 1 and φ 2 with respect to can be obtained.
【0015】測定点t11から測定点t21までの位相の変
化Δφ0 は、(10)式で表すことができる。 Δφ0 =(2π−φ1 )+φ2 +2πN …(10) ただし、Nは整数である。また、位相の変化Δφ0 は、
整数部Nと小数部ε(0≦ε<1)とを用いて表すと、
(11)式のように表すこともできる。 Δφ0 =2π(N+ε) …(11) (10)式と(11)式とを比較すれば、小数部ε(端
数)は、位相φ1 ,φ2を用いて、(12)式で表すこ
とができる。 ε={(2π−φ1 )+φ2 }/2π …(12) したがって、光ビートの波の個数であるNを適当に求め
ることによって、(11)式から位相の変化Δφ0 を求
めることができ、位相の変化Δφ0 が求まれば(2)式
を適用して光路差Lを求めることができるのである。こ
のようにして光路差Lが求まれば、対象物体4までの距
離は容易に求めることができる。The phase change Δφ 0 from the measurement point t 11 to the measurement point t 21 can be expressed by the equation (10). Δφ 0 = (2π−φ 1 ) + φ 2 + 2πN (10) where N is an integer. Also, the phase change Δφ 0 is
When expressed using the integer part N and the decimal part ε (0 ≦ ε <1),
It can also be expressed as in equation (11). Δφ 0 = 2π (N + ε) (11) Comparing the equations (10) and (11), the fractional part ε (fraction) is expressed by the equation (12) using the phases φ 1 and φ 2. be able to. [epsilon] = {(2 [pi]-[phi] 1 ) + [phi] 2 } / 2 [ pi] (12) Therefore, the phase change [Delta] [phi] 0 can be calculated from the equation (11) by appropriately calculating the number N of optical beat waves. Then, if the phase change Δφ 0 is obtained, the optical path difference L can be obtained by applying the equation (2). If the optical path difference L is obtained in this way, the distance to the target object 4 can be easily obtained.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明は上述のように、出力波長が繰り
返し掃引されるレーザ光源と、レーザ光源から出射した
光線を2方向に分割して対象物体に照射する物体光と参
照物体に照射する参照光とに分割するビームスプリッタ
と、対象物体および参照物体からの反射光の干渉により
生じる光ビートの強度を検出する受光手段と、受光素子
の出力に基づいて対象物体までの距離を計測する演算手
段と、対象物体および参照物体とビームスプリッタとの
光路差を規定量だけ変化させる光路差設定手段と、レー
ザ光源の出力波長の副数回の掃引に対して同波長となる
時点でそれぞれ異なる光路差が設定されるように光路差
設定手段を制御する制御手段とを具備しているものであ
り、参照光と物体光との光路差を規定量だけ変化させる
光路差設定手段と、レーザ光源の出力波長の副数回の掃
引に対して同波長となる時点でそれぞれ異なる光路差が
設定されるように光路差設定手段を制御する制御手段と
を設けているので、レーザ光源の出力波長の掃引ととも
に変化する強度変調成分が含まれていても、各回の掃引
のたびに強度が同じになる時点で光路差のみを変化させ
て複数回の測定を行えば、強度変調成分を除去して位相
を求めることができるのであって、強度変調成分を考慮
することなく高精度に距離の測定が行えるという利点を
有する。As described above, according to the present invention, a laser light source whose output wavelength is repeatedly swept, and a light beam emitted from the laser light source are divided into two directions and are applied to an object light and a reference object. A beam splitter for splitting into a reference light, a light receiving means for detecting the intensity of an optical beat caused by interference of reflected light from the target object and the reference object, and a calculation for measuring the distance to the target object based on the output of the light receiving element Means, an optical path difference setting means for changing the optical path difference between the target object and the reference object, and the beam splitter by a specified amount, and different optical paths at the time when the output wavelength of the laser light source has the same wavelength for a few sub sweeps. A control means for controlling the optical path difference setting means so that the difference is set, and an optical path difference setting means for changing the optical path difference between the reference light and the object light by a specified amount. Since the output means of the laser light source is provided with the control means for controlling the optical path difference setting means so that different optical path differences are set at the times when the output wavelength of the laser light source is swept several times Even if the intensity modulation component that changes with the wavelength sweep is included, the intensity modulation component can be removed by changing only the optical path difference and making multiple measurements when the intensity becomes the same at each sweep. Since the phase can be obtained by using the above method, there is an advantage that the distance can be measured with high accuracy without considering the intensity modulation component.
【図1】実施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment.
【図2】実施例の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
【図3】従来例を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a conventional example.
【図4】従来例における半導体レーザの変調電流を示す
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a modulation current of a semiconductor laser in a conventional example.
【図5】従来例における半導体レーザの発振波長を示す
説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an oscillation wavelength of a semiconductor laser in a conventional example.
【図6】従来例における半導体レーザの出力強度を示す
説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an output intensity of a semiconductor laser in a conventional example.
1 レーザ光源 2 ビームスプリッタ 3 参照鏡 4 対象物体 5 受光素子 6 圧電素子 1 Laser Light Source 2 Beam Splitter 3 Reference Mirror 4 Target Object 5 Photosensitive Element 6 Piezoelectric Element
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成5年7月5日[Submission date] July 5, 1993
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項1[Name of item to be corrected] Claim 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、出力波長が繰り返し掃引されるレーザ
光源と、レーザ光源から出射した光線を2方向に分割し
て対象物体に照射する物体光と参照物体に照射する参照
光とに分割するビームスプリッタと、対象物体および参
照物体からの反射光の干渉により生じる光ビートの強度
を検出する受光手段と、受光素子の出力に基づいて対象
物体までの距離を計測する演算手段と、対象物体および
参照物体とビームスプリッタとの光路差を規定量だけ変
化させる光路差設定手段と、レーザ光源の出力波長の複
数回の掃引に対して同波長となる時点でそれぞれ異なる
光路差が設定されるように光路差設定手段を制御する制
御手段とを具備しているのである。According to the present invention, in order to achieve the above object, a laser light source whose output wavelength is repeatedly swept and a light beam emitted from the laser light source are divided into two directions to irradiate a target object. A beam splitter that splits the object light and the reference light that illuminates the reference object, a light receiving unit that detects the intensity of an optical beat caused by the interference of reflected light from the target object and the reference object, and a target based on the output of the light receiving element a calculating means for measuring a distance to an object, the optical path difference setting means for changing by a predetermined amount the optical path difference between the object and the reference object and the beam splitter, the output wavelength of the laser light source double
The control means controls the optical path difference setting means so that different optical path differences are set at the same wavelength for several sweeps.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0009】[0009]
【作用】上記構成によれば、参照光と物体光との光路差
を規定量だけ変化させる光路差設定手段と、レーザ光源
の出力波長の複数回の掃引に対して同波長となる時点で
それぞれ異なる光路差が設定されるように光路差設定手
段を制御する制御手段とを設けたことによって、レーザ
光源の出力波長の掃引とともに変化する強度変調成分が
含まれている場合に、各回の掃引のたびに強度が同じに
なる時点で光路差のみを変化させて複数回の測定を行え
ば、強度変調成分を除去して位相を求めることができる
のであって、強度変調成分を考慮することなく高精度に
距離の測定が行えるのである。According to the above construction, the optical path difference setting means for changing the optical path difference between the reference light and the object light by a specified amount, and the output wavelength of the laser light source at the same wavelength for a plurality of sweeps, respectively. By providing the control means for controlling the optical path difference setting means so that different optical path differences are set, when the intensity modulation component that changes with the sweep of the output wavelength of the laser light source is included, the sweep By changing the optical path difference only and making multiple measurements at each time when the intensities become the same, the intensity modulation component can be removed and the phase can be obtained. The distance can be measured accurately.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0012】[0012]
【数1】 [Equation 1]
【手続補正5】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0014】ここで、光路差の変化ΔLが0の時の半周
期において、図2(a)に示すように、測定点t11,t
21をとり、各測定点t11,t21での受光素子5の出力信
号をI11,I21とする。さらに、図2(b)に示すよう
に、各測定点t11,t21に対して周期Tm だけ遅れた測
定点t12,t22についても受光素子5の出力信号I12,
I22を求める。この出力信号I12,I22は、ΔL=λ0
/4の測定値になる。以後、同様にして各測定点から周
期Tm ごとに受光素子5の出力信号を求める(図2
(c)(d)参照)。このようにして4周期分について
出力信号I11,I21,I12,I22,I13,I23,I14,
I24を求め、(9)式に適用すれば、測定点t11,t12
に関する位相φ1 ,φ2 を求めることができる。Here, in the half cycle when the change ΔL in the optical path difference is 0, as shown in FIG. 2A, the measurement points t 11 and t
21 is taken, and the output signals of the light receiving element 5 at the respective measurement points t 11 and t 21 are I 11 and I 21 . Further, as shown in FIG. 2B, the output signals I 12 , I 12 of the light receiving element 5 are also at the measurement points t 12 , t 22 which are delayed by the period T m from the measurement points t 11 , t 21 .
Find I 22 . The output signals I 12 and I 22 are ΔL = λ 0
The measured value is / 4 . Thereafter, similarly, the output signal of the light receiving element 5 is obtained at each cycle T m from each measurement point (see FIG. 2).
(See (c) and (d)). In this way, output signals I 11 , I 21 , I 12 , I 22 , I 13 , I 23 , I 14 ,
If I 24 is calculated and applied to the equation (9), the measurement points t 11 and t 12
The phases φ 1 and φ 2 with respect to can be obtained.
【手続補正6】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明は上述のように、出力波長が繰り
返し掃引されるレーザ光源と、レーザ光源から出射した
光線を2方向に分割して対象物体に照射する物体光と参
照物体に照射する参照光とに分割するビームスプリッタ
と、対象物体および参照物体からの反射光の干渉により
生じる光ビートの強度を検出する受光手段と、受光素子
の出力に基づいて対象物体までの距離を計測する演算手
段と、対象物体および参照物体とビームスプリッタとの
光路差を規定量だけ変化させる光路差設定手段と、レー
ザ光源の出力波長の複数回の掃引に対して同波長となる
時点でそれぞれ異なる光路差が設定されるように光路差
設定手段を制御する制御手段とを具備しているものであ
り、参照光と物体光との光路差を規定量だけ変化させる
光路差設定手段と、レーザ光源の出力波長の複数回の掃
引に対して同波長となる時点でそれぞれ異なる光路差が
設定されるように光路差設定手段を制御する制御手段と
を設けているので、レーザ光源の出力波長の掃引ととも
に変化する強度変調成分が含まれていても、各回の掃引
のたびに強度が同じになる時点で光路差のみを変化させ
て複数回の測定を行えば、強度変調成分を除去して位相
を求めることができるのであって、強度変調成分を考慮
することなく高精度に距離の測定が行えるという利点を
有する。As described above, according to the present invention, a laser light source whose output wavelength is repeatedly swept, and a light beam emitted from the laser light source are divided into two directions and are applied to an object light and a reference object. A beam splitter for splitting into a reference light, a light receiving means for detecting the intensity of an optical beat caused by interference of reflected light from the target object and the reference object, and a calculation for measuring the distance to the target object based on the output of the light receiving element Means, an optical path difference setting means for changing the optical path difference between the target object and the reference object and the beam splitter by a specified amount, and different optical path differences at the time when the output wavelength of the laser light source becomes the same wavelength for a plurality of sweeps. And an optical path difference setting means for changing the optical path difference between the reference light and the object light by a specified amount. Since there is provided a control means for controlling the optical path difference setting means so that each different optical path difference at multiple time points as the same wavelength with respect to the sweep of the output wavelength of the laser light source is set, the output wavelength of the laser light source Even if an intensity modulation component that changes with the sweep of is included, the intensity modulation component can be removed by changing only the optical path difference and performing multiple measurements at the time when the intensity becomes the same for each sweep. Since the phase can be obtained, there is an advantage that the distance can be measured with high accuracy without considering the intensity modulation component.
Claims (1)
源と、レーザ光源から出射した光線を2方向に分割して
対象物体に照射する物体光と参照物体に照射する参照光
とに分割するビームスプリッタと、対象物体および参照
物体からの反射光の干渉により生じる光ビートの強度を
検出する受光手段と、受光素子の出力に基づいて対象物
体までの距離を計測する演算手段と、対象物体および参
照物体とビームスプリッタとの光路差を規定量だけ変化
させる光路差設定手段と、レーザ光源の出力波長の副数
回の掃引に対して同波長となる時点でそれぞれ異なる光
路差が設定されるように光路差設定手段を制御する制御
手段とを具備して成ることを特徴とする干渉測長器。1. A laser light source whose output wavelength is repeatedly swept, and a beam splitter which divides a light beam emitted from the laser light source into two directions and divides it into object light for irradiating a target object and reference light for irradiating a reference object. And a light receiving unit that detects the intensity of an optical beat generated by interference of reflected light from the target object and the reference object, a calculation unit that measures the distance to the target object based on the output of the light receiving element, and the target object and the reference object And an optical path difference setting means for changing the optical path difference between the beam splitter and the beam splitter by a specified amount, and an optical path difference so that different optical path differences are set at the time when the output wavelength of the laser light source is swept several times for the same wavelength. An interferometer, comprising a control means for controlling the difference setting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31530092A JPH06160013A (en) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Interference length measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31530092A JPH06160013A (en) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Interference length measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06160013A true JPH06160013A (en) | 1994-06-07 |
Family
ID=18063738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31530092A Withdrawn JPH06160013A (en) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Interference length measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06160013A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002243420A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-28 | Kansai Tlo Kk | Three-dimensional shape measuring instrument |
JP2012103080A (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Canon Inc | Measurement device |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP31530092A patent/JPH06160013A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002243420A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-28 | Kansai Tlo Kk | Three-dimensional shape measuring instrument |
JP2012103080A (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Canon Inc | Measurement device |
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