JPH079364B2 - 測長器 - Google Patents
測長器Info
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- JPH079364B2 JPH079364B2 JP61047871A JP4787186A JPH079364B2 JP H079364 B2 JPH079364 B2 JP H079364B2 JP 61047871 A JP61047871 A JP 61047871A JP 4787186 A JP4787186 A JP 4787186A JP H079364 B2 JPH079364 B2 JP H079364B2
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- JP
- Japan
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- light
- measurement
- optical system
- length measuring
- distance
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光の干渉を利用して、波長を単位とし
た高精度，高分解能の測長を行なうことができるととも
に、アブソリュートな測長出力を得ることのできる測長
器に関するものである。
た高精度，高分解能の測長を行なうことができるととも
に、アブソリュートな測長出力を得ることのできる測長
器に関するものである。
従来、光の干渉を利用した高精度の測長器は、インクリ
メンタル形と呼ばれるもので、測定対象面の移動量（干
渉縞の変位）に応じて得られるパルス信号を積算カウン
トして、この測定対象面の変位を求めるようにしたもの
である。このため、測長動作中に電源が遮断されると、
再度電源が投入されても、それまでの測定量がリセット
されてしまい、その後の測定値が全く無意味なものにな
ってしまう。
メンタル形と呼ばれるもので、測定対象面の移動量（干
渉縞の変位）に応じて得られるパルス信号を積算カウン
トして、この測定対象面の変位を求めるようにしたもの
である。このため、測長動作中に電源が遮断されると、
再度電源が投入されても、それまでの測定量がリセット
されてしまい、その後の測定値が全く無意味なものにな
ってしまう。
このような問題点を解決するために、本願出願人はすで
に、特願昭60−277380号「測長器」（昭和60年12月10日
出願）として、アブソリュートな測長出力を得ることの
できる測長器を提案している。これは、マイケルソンの
干渉光学系を利用した測長器において、少なくとも２つ
以上の波長の異なる光を切り換えて、測定対象までの距
離に応じた光の位相遅れ量を順次測定するとともに、こ
れらの波長と位相遅れ量との関係から前記測定対象まで
の距離を求めるようにしたものである。
に、特願昭60−277380号「測長器」（昭和60年12月10日
出願）として、アブソリュートな測長出力を得ることの
できる測長器を提案している。これは、マイケルソンの
干渉光学系を利用した測長器において、少なくとも２つ
以上の波長の異なる光を切り換えて、測定対象までの距
離に応じた光の位相遅れ量を順次測定するとともに、こ
れらの波長と位相遅れ量との関係から前記測定対象まで
の距離を求めるようにしたものである。
第４図はこの測長切の構成を示すものである。図におい
て、１は波長の異なる複数のコヒーレントな光を選択的
に発生するレーザ光源、HMR1はハーフミラー、AOM1は光
の位相遅れ量をヘテロダイン検出するために基準側の光
を変調する音響光学変調器（以下、AO変調器と略記す
る）、２はAO変調器AOM1を一定周波数fbで駆動する変調
信号源、PD1はフォトディテクタ、CC1,CC2はキューブコ
ーナ、３はフォトディテクタPD1の出力に含まれる位相
遅れ量を検出する位相検出回路、４は測定に使用された
光の波長とその時の位相遅れ量との関係から、キューブ
コーナCC1までの距離を求める演算回路である。レーザ
光源１は例えば一定波長の光源と波長を任意の量だけシ
フトさせる波長シフタとにより構成され、任意の波長の
光を順次発生する。また、キューブコーナCC1は測長動
作に応じて移動する測長側のキューブコーナであり、キ
ューブコーナCC2は一定の距離に固定された基準側のキ
ューブコーナである。
て、１は波長の異なる複数のコヒーレントな光を選択的
に発生するレーザ光源、HMR1はハーフミラー、AOM1は光
の位相遅れ量をヘテロダイン検出するために基準側の光
を変調する音響光学変調器（以下、AO変調器と略記す
る）、２はAO変調器AOM1を一定周波数fbで駆動する変調
信号源、PD1はフォトディテクタ、CC1,CC2はキューブコ
ーナ、３はフォトディテクタPD1の出力に含まれる位相
遅れ量を検出する位相検出回路、４は測定に使用された
光の波長とその時の位相遅れ量との関係から、キューブ
コーナCC1までの距離を求める演算回路である。レーザ
光源１は例えば一定波長の光源と波長を任意の量だけシ
フトさせる波長シフタとにより構成され、任意の波長の
光を順次発生する。また、キューブコーナCC1は測長動
作に応じて移動する測長側のキューブコーナであり、キ
ューブコーナCC2は一定の距離に固定された基準側のキ
ューブコーナである。
このように構成された測長器において、レーザ光源１か
ら出射された光の角周波数をω、その振幅Voを、 Vo＝sinωｔ （１） とし、AO変調器AOM1における変調角周波数をωｂ〔＝２
πfb）とすると、AO変調器AOM1により変調された光の１
次回折光の振幅V1は V1＝sin（ω＋ωｂ）ｔ （２） となる。また、キューブコーナCC1を介してもどってき
た光の振幅V2は V2＝sin（ωｔ＋φ） （３） となる。なお、φは基準側および測長側の角光路におけ
る光路長の差に対応して発生する位相遅れ量である。
ら出射された光の角周波数をω、その振幅Voを、 Vo＝sinωｔ （１） とし、AO変調器AOM1における変調角周波数をωｂ〔＝２
πfb）とすると、AO変調器AOM1により変調された光の１
次回折光の振幅V1は V1＝sin（ω＋ωｂ）ｔ （２） となる。また、キューブコーナCC1を介してもどってき
た光の振幅V2は V2＝sin（ωｔ＋φ） （３） となる。なお、φは基準側および測長側の角光路におけ
る光路長の差に対応して発生する位相遅れ量である。
フォトディテクタPD1上では、上記の（２），（３）式
に示されるような２つの光が重畳されるので、入射する
光の振幅は V1＋V2＝sin（ω＋ωｂ）ｔ＋sin（ωｔ＋φ） ＝2sin｛ωｔ（ωbt＋φ）/2｝・cos｛（ωbt−φ）/2｝ （４） のように、V1,V2の和となる。ここで、フォトディテク
タPD1の出力は入射する光の振幅の２乗に比例するの
で、理論的には （V1＋V2）２＝4sin2｛ωｔ＋（ωbt＋φ）/2｝・cos2｛（ωbt−φ）/2｝
（５） となるが、フォトディテクタPD1は光の周波数には応答
できず、平均値を示すようになるので、その出力Vpは Vp＝１＋cos（ωbt−φ） （６） となる。
に示されるような２つの光が重畳されるので、入射する
光の振幅は V1＋V2＝sin（ω＋ωｂ）ｔ＋sin（ωｔ＋φ） ＝2sin｛ωｔ（ωbt＋φ）/2｝・cos｛（ωbt−φ）/2｝ （４） のように、V1,V2の和となる。ここで、フォトディテク
タPD1の出力は入射する光の振幅の２乗に比例するの
で、理論的には （V1＋V2）２＝4sin2｛ωｔ＋（ωbt＋φ）/2｝・cos2｛（ωbt−φ）/2｝
（５） となるが、フォトディテクタPD1は光の周波数には応答
できず、平均値を示すようになるので、その出力Vpは Vp＝１＋cos（ωbt−φ） （６） となる。
したがって、AO変調器AOM1における変調角周波数ωｂが
わかっていれば、フォトディテクタPD1の出力Vpの値か
ら位相遅れ量φを算出することができる。
わかっていれば、フォトディテクタPD1の出力Vpの値か
ら位相遅れ量φを算出することができる。
さて、マイケルソンの干渉光学系を使用すると、上記の
ようにして、距離に応じて変化する位相遅れ量φを測定
することが可能であるが、この位相遅れ量φの値は （２πＮ＋φ）:Nは自然数 と等価であるので、位相遅れ量φの大きさからただちに
キューブコーナCC1までの距離を特定することはできな
い。
ようにして、距離に応じて変化する位相遅れ量φを測定
することが可能であるが、この位相遅れ量φの値は （２πＮ＋φ）:Nは自然数 と等価であるので、位相遅れ量φの大きさからただちに
キューブコーナCC1までの距離を特定することはできな
い。
そこで、図の測長器においては、測長に使用する波長を
変化させ、各波長に対応した位相遅れ量φを順次測定す
るとともに、これらの測定結果を連立方程式として解く
ことにより、測定対象（キューブコーナCC1）までの距
離を求めるようにしている。
変化させ、各波長に対応した位相遅れ量φを順次測定す
るとともに、これらの測定結果を連立方程式として解く
ことにより、測定対象（キューブコーナCC1）までの距
離を求めるようにしている。
いま、ハーフミラーHMR1からキューブコーナCC2までの
距離をd1、ハーフミラーHMR1からキューブコーナCC1ま
での距離をd2とすると、これらの各光路長の差は 2d1−2d2＝2d となる。したがって、測定に使用する光の波長をλ1,λ
2,λ3,λ４（λ１＜λ２＜λ３＜λ４）とし、この時に
得られる位相遅れ量をφ1,φ2,φ3,φ４（φ１〜φ４は
０〜２π）とすると、各測定結果からは次のような式が
成立する。
距離をd1、ハーフミラーHMR1からキューブコーナCC1ま
での距離をd2とすると、これらの各光路長の差は 2d1−2d2＝2d となる。したがって、測定に使用する光の波長をλ1,λ
2,λ3,λ４（λ１＜λ２＜λ３＜λ４）とし、この時に
得られる位相遅れ量をφ1,φ2,φ3,φ４（φ１〜φ４は
０〜２π）とすると、各測定結果からは次のような式が
成立する。
2d＝n1λ１＋λ１φ1/2π （７） 2d＝n2λ２＋λ２φ2/2π （８） 2d＝n3λ３＋λ３φ3/2π （９） 2d＝n4λ４＋λ４φ4/2π （10） n1〜n4は自然数、 また、これらの関係式の中から、上記（７），（８）式
を使用してｄを求めると、 ｄ＝A12（n1−n2）＋A12（Φ1/λ１−Φ2/λ２）（11） Φ１＝λ１φ1/2π，Φ２＝λ２φ2/2π となる。ここで、A12は２つの波長λ1,λ２における最
小公倍波長であり、このA12の値を測定範囲と等しく、
またはそれより大きく選ぶようにすると、上記（11）式
におけるA12（n1−n2）の項の値を特定することがで
き、これらの波長λ1,λ２に対応した位相遅れ量φ1,φ
２から距離ｄを一義的に算出することができる。すなわ
ち、測定範囲が最小公倍波長A12より狭ければ、この時
の位相遅れ量φは常に０〜２πの間にあるので、距離ｄ
と位相遅れ量φとが一対一に対応することになり、位相
遅れ量φからただちに距離ｄを特定することができる。
例えば、測定範囲を０〜1000mmとした場合、最小公倍波
長A12が1000mmとなるように波長λ1,λ２の大きさを選
択すれば、前記（11）式におけるA12（n1−n2）の項は
０となり、位相遅れ量φ1,φ２から距離ｄを一義的に算
出することができる。
を使用してｄを求めると、 ｄ＝A12（n1−n2）＋A12（Φ1/λ１−Φ2/λ２）（11） Φ１＝λ１φ1/2π，Φ２＝λ２φ2/2π となる。ここで、A12は２つの波長λ1,λ２における最
小公倍波長であり、このA12の値を測定範囲と等しく、
またはそれより大きく選ぶようにすると、上記（11）式
におけるA12（n1−n2）の項の値を特定することがで
き、これらの波長λ1,λ２に対応した位相遅れ量φ1,φ
２から距離ｄを一義的に算出することができる。すなわ
ち、測定範囲が最小公倍波長A12より狭ければ、この時
の位相遅れ量φは常に０〜２πの間にあるので、距離ｄ
と位相遅れ量φとが一対一に対応することになり、位相
遅れ量φからただちに距離ｄを特定することができる。
例えば、測定範囲を０〜1000mmとした場合、最小公倍波
長A12が1000mmとなるように波長λ1,λ２の大きさを選
択すれば、前記（11）式におけるA12（n1−n2）の項は
０となり、位相遅れ量φ1,φ２から距離ｄを一義的に算
出することができる。
次に、上記のような波長λ1,λ２の組合せにより、測定
値d12が得られ、この時の測定精度（測定誤差）から、
測定出力d12における真値の範囲がd12min＜d12＜d12max
のように求められたとすると、次回の波長の組合せ（λ
1,λ３）は、真値の範囲d12min〜d12maxを測定範囲（最
小公倍波長）とするように選ばれる。したがって、測定
範囲が狭く絞り込まれ、より高分解能な測定が可能とな
る。
値d12が得られ、この時の測定精度（測定誤差）から、
測定出力d12における真値の範囲がd12min＜d12＜d12max
のように求められたとすると、次回の波長の組合せ（λ
1,λ３）は、真値の範囲d12min〜d12maxを測定範囲（最
小公倍波長）とするように選ばれる。したがって、測定
範囲が狭く絞り込まれ、より高分解能な測定が可能とな
る。
このように、上記の関係を利用して、波長の組合せ（最
小公倍波長）を選択し、測定範囲を順次絞り込んで行け
ば、任意の測定範囲にわたってアブソリュートな測定結
果を得ることができるとともに、測定の分解能を波長単
位にまで高めることができる。
小公倍波長）を選択し、測定範囲を順次絞り込んで行け
ば、任意の測定範囲にわたってアブソリュートな測定結
果を得ることができるとともに、測定の分解能を波長単
位にまで高めることができる。
しかしながら、上記のような測長器では、光の波長を順
次切り換え、この時の位相遅れ量を測定するとともに、
この測定データを使用して測定対象までの距離を算出す
るようにしているので、干渉光学系中の空気にゆらぎや
屈折率の変化などがあった場合には、各波長の光に対す
る測定条件が測定の都度変化してしまい、距離の算出が
著しく困難になってしまう。
次切り換え、この時の位相遅れ量を測定するとともに、
この測定データを使用して測定対象までの距離を算出す
るようにしているので、干渉光学系中の空気にゆらぎや
屈折率の変化などがあった場合には、各波長の光に対す
る測定条件が測定の都度変化してしまい、距離の算出が
著しく困難になってしまう。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、アブ
ソリュートな測定出力を得ることができるとともに、空
気のゆらぎなどの影響を受け難い測長器を簡単な構成に
より実現することを目的としたものである。
ソリュートな測定出力を得ることができるとともに、空
気のゆらぎなどの影響を受け難い測長器を簡単な構成に
より実現することを目的としたものである。
本発明の測長器は、マイケルソンの干渉光学系を利用し
少なくとも２つ以上の波長の異なる光を使用して測定対
象までの距離に応じた光の位相遅れ量をそれぞれ測定す
るとともにこれらの波長と位相遅れ量との関係から前記
測定対象までの距離を求めるようにした測長器におい
て、前記マイケルソンの干渉光学系を構成する基準側光
路に挿入されこの基準側の光を一定の周波数で変調する
音響光学変調器と、波長の異なる２つの光を偏波面を直
交させたうえで重畳し前記干渉光学系に入射させる重畳
手段と、前記干渉光学系を介してもどってきた光を前記
偏波面の向きに応じて分離する分光手段と、この分光手
段により分離された光を受けそれぞれの光における位相
遅れ量を測定する位相測定手段とを具備するようにした
ものである。
少なくとも２つ以上の波長の異なる光を使用して測定対
象までの距離に応じた光の位相遅れ量をそれぞれ測定す
るとともにこれらの波長と位相遅れ量との関係から前記
測定対象までの距離を求めるようにした測長器におい
て、前記マイケルソンの干渉光学系を構成する基準側光
路に挿入されこの基準側の光を一定の周波数で変調する
音響光学変調器と、波長の異なる２つの光を偏波面を直
交させたうえで重畳し前記干渉光学系に入射させる重畳
手段と、前記干渉光学系を介してもどってきた光を前記
偏波面の向きに応じて分離する分光手段と、この分光手
段により分離された光を受けそれぞれの光における位相
遅れ量を測定する位相測定手段とを具備するようにした
ものである。
〔作 用〕 このように、偏波面の違いを利用して波長の異なる２つ
の光を重畳し、干渉光学系に入射させるようにすると、
干渉光学系を介してもどってきた光をその偏波面の向き
に応じて分離して、別々の測定手段で受けることができ
るので、２つの波長に対する測定を同時に行なうことが
できる。このため、同時に得られた測定データを利用し
て距離の算出を行なうようにすれば、ゆらぎなどの影響
を等しく受けた測定データ間で演算を行なうことができ
るので、真値に近い値を得ることができ、空気のゆらぎ
などの影響を受け難い測長器を簡単な構成により実現す
ることができる。
の光を重畳し、干渉光学系に入射させるようにすると、
干渉光学系を介してもどってきた光をその偏波面の向き
に応じて分離して、別々の測定手段で受けることができ
るので、２つの波長に対する測定を同時に行なうことが
できる。このため、同時に得られた測定データを利用し
て距離の算出を行なうようにすれば、ゆらぎなどの影響
を等しく受けた測定データ間で演算を行なうことができ
るので、真値に近い値を得ることができ、空気のゆらぎ
などの影響を受け難い測長器を簡単な構成により実現す
ることができる。
第１図は本発明の測長器の一実施例を示す構成図であ
る。図において、前記第４図と同様のものは同一符号を
付して示す。11,12は例えば波長がλ1,λ２なる２つの
光を出射するレーザ光源、５は光の偏波面を90゜回転さ
せるλ/2板、MR1はミラー、PBS1,PBS2は偏波面の向きに
応じて光を透過または反射する偏光ビームスプリッタ、
PD2はフォトディテクタである。図に示されるように、
偏光ビームスプリッタPBS1はλ/2板５とともに、波長の
異なる２つの光を偏波面を直交させたうえで重畳する重
畳手段を構成しており、重畳した光はキューブコーナCC
1,CC2などよりなる干渉光学系に入射させている。ま
た、偏光ビームスプリッタPBS2は干渉光学系を介して得
られた干渉光を偏波面の向きに応じて分離する分光手段
であり、分離した光はフォトディテクタPD1,PD2に入射
している。フォトディテクタPD1,PD2の出力は位相検出
回路３よりなる位相測定手段にそれぞれ与えられてい
る。すなわち、レーザ光源11から出射された波長λ１の
光は、干渉光学系を介した後、フォトディテクタPD1に
入射し、レーザ光源12から出射された波長λ２の光は、
干渉光学系を介した後、フォトディテクタPD2に入射す
ることになる。
る。図において、前記第４図と同様のものは同一符号を
付して示す。11,12は例えば波長がλ1,λ２なる２つの
光を出射するレーザ光源、５は光の偏波面を90゜回転さ
せるλ/2板、MR1はミラー、PBS1,PBS2は偏波面の向きに
応じて光を透過または反射する偏光ビームスプリッタ、
PD2はフォトディテクタである。図に示されるように、
偏光ビームスプリッタPBS1はλ/2板５とともに、波長の
異なる２つの光を偏波面を直交させたうえで重畳する重
畳手段を構成しており、重畳した光はキューブコーナCC
1,CC2などよりなる干渉光学系に入射させている。ま
た、偏光ビームスプリッタPBS2は干渉光学系を介して得
られた干渉光を偏波面の向きに応じて分離する分光手段
であり、分離した光はフォトディテクタPD1,PD2に入射
している。フォトディテクタPD1,PD2の出力は位相検出
回路３よりなる位相測定手段にそれぞれ与えられてい
る。すなわち、レーザ光源11から出射された波長λ１の
光は、干渉光学系を介した後、フォトディテクタPD1に
入射し、レーザ光源12から出射された波長λ２の光は、
干渉光学系を介した後、フォトディテクタPD2に入射す
ることになる。
したがって、上記のように構成された測長器において
は、波長の異なる２つの光が互に干渉することなく、そ
れぞれのフォトディテクタPD1,PD2に入射するので、異
なる波長（λ1,λ２）の光に対して、それぞれ独立の測
定系が構成されていると考えることができる。また、そ
れぞれの測定系における動作は前記した第４図の装置と
同様であり、位相検出回路３からは、各波長の光におけ
る位相遅れ量の差に応じた信号が出力される。
は、波長の異なる２つの光が互に干渉することなく、そ
れぞれのフォトディテクタPD1,PD2に入射するので、異
なる波長（λ1,λ２）の光に対して、それぞれ独立の測
定系が構成されていると考えることができる。また、そ
れぞれの測定系における動作は前記した第４図の装置と
同様であり、位相検出回路３からは、各波長の光におけ
る位相遅れ量の差に応じた信号が出力される。
このように、本発明の測長器では、２つの波長（λ1,λ
２）の光に対する位相遅れ量の測定を同一条件の中で同
時に行なうことができる。ここで、同時に測定した位相
遅れ量は、空気のゆらぎなどの影響を等しく受けている
ことになるので、この測定データを利用して距離の算出
を行なえば、ゆらぎなどの影響を受けながらも、真値に
近い測定出力を得ることができる。このため、同じ波長
の組合せによる測定を多数回繰り返し、得られた測定出
力を平均するように処理すれば、ゆらぎなどの影響を除
去して、高精度の測定を行なうことが可能となる。
２）の光に対する位相遅れ量の測定を同一条件の中で同
時に行なうことができる。ここで、同時に測定した位相
遅れ量は、空気のゆらぎなどの影響を等しく受けている
ことになるので、この測定データを利用して距離の算出
を行なえば、ゆらぎなどの影響を受けながらも、真値に
近い測定出力を得ることができる。このため、同じ波長
の組合せによる測定を多数回繰り返し、得られた測定出
力を平均するように処理すれば、ゆらぎなどの影響を除
去して、高精度の測定を行なうことが可能となる。
さらに、前記した第４図の装置と同様に、波長の組み合
せを変えれば、測定範囲を絞り込み、アブソリュートで
高分解能な測定出力を得ることができる。
せを変えれば、測定範囲を絞り込み、アブソリュートで
高分解能な測定出力を得ることができる。
第２図および第３図は本発明の測長器の他の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
第２図に示す測長器は、レーザ光源11から出射された光
を、AO変調器AOM2を使用して波長の異なる２つの光（λ
1,λ３）に変換するとともに、遮光板７により波長の組
合せを変更するようにしたものである。すなわち、AO変
調器AOM2の０次および１次の回折光を利用すれば、波長
の異なる光を容易に得ることができる。また、遮光板７
の位置を切り換えると、波長λ３の光の代りにレーザ光
源12から出射された波長λ２の光を偏光ビームスプリッ
タPBS1に入射させることができ、重畳する波長の組合せ
を容易に変更することができる。６はAO変調器AOM2の回
折光を平行光線に戻すためのレンズ、HMR2はハーフミラ
ーである。
を、AO変調器AOM2を使用して波長の異なる２つの光（λ
1,λ３）に変換するとともに、遮光板７により波長の組
合せを変更するようにしたものである。すなわち、AO変
調器AOM2の０次および１次の回折光を利用すれば、波長
の異なる光を容易に得ることができる。また、遮光板７
の位置を切り換えると、波長λ３の光の代りにレーザ光
源12から出射された波長λ２の光を偏光ビームスプリッ
タPBS1に入射させることができ、重畳する波長の組合せ
を容易に変更することができる。６はAO変調器AOM2の回
折光を平行光線に戻すためのレンズ、HMR2はハーフミラ
ーである。
さらに、第２図の例では、光の位相遅れ量を検出する手
段として、基準側のキューブコーナCC2を圧電素子８に
より一定周波数で振動（変位）させており、この振動周
波数を利用して光の位置遅れ量をヘテロダイン検出して
いる。
段として、基準側のキューブコーナCC2を圧電素子８に
より一定周波数で振動（変位）させており、この振動周
波数を利用して光の位置遅れ量をヘテロダイン検出して
いる。
なお、距離の測定原理は前記第１図の装置と同様であ
る。
る。
また、第３図に示す例は、干渉光学系を介した光により
干渉縞を形成させ、この光の位相遅れ量に応じて変化す
る干渉縞の位置を、フォトダイオードアレイPDA1,PDA2
を使用して検出するようにしたものである。すなわち、
キューブコーナCC1から帰ってくる光の波面と、キュー
ブコーナCC2から帰ってくる光の波面とを僅かに傾けて
おくことにより、フォトダイオードアレイPDA1,PDA2上
に干渉縞を形成することができ、この干渉縞の位置（動
き）を検出することにより、距離に応じた位相遅れ量を
測定することができる。
干渉縞を形成させ、この光の位相遅れ量に応じて変化す
る干渉縞の位置を、フォトダイオードアレイPDA1,PDA2
を使用して検出するようにしたものである。すなわち、
キューブコーナCC1から帰ってくる光の波面と、キュー
ブコーナCC2から帰ってくる光の波面とを僅かに傾けて
おくことにより、フォトダイオードアレイPDA1,PDA2上
に干渉縞を形成することができ、この干渉縞の位置（動
き）を検出することにより、距離に応じた位相遅れ量を
測定することができる。
一般に、フォトダイオードアレイPDA1,PDA2において
は、これを構成するフォトダイオード素子を一定速度で
走査することにより、フォトダイオードアレイPDA1,PDA
2自身に空間フィルタ特性を持たせることができ、AO変
調器などを使用することなく、位相遅れ量に応じた干渉
縞の位置（動き）を容易に検出することができる。
は、これを構成するフォトダイオード素子を一定速度で
走査することにより、フォトダイオードアレイPDA1,PDA
2自身に空間フィルタ特性を持たせることができ、AO変
調器などを使用することなく、位相遅れ量に応じた干渉
縞の位置（動き）を容易に検出することができる。
なお、上記の説明においては、一波長のレーザ光源11と
AO変調器AOM2により２つの異なる波長（λ1,λ３）の光
を発生する場合を例示したが、波長の異なる複数の光を
発生する手段はこれに限られるものではない。また、測
定に使用する波長の数は、目的とする分解能に応じて決
められるものであり、３つあるいは４つに限られるもの
ではない。
AO変調器AOM2により２つの異なる波長（λ1,λ３）の光
を発生する場合を例示したが、波長の異なる複数の光を
発生する手段はこれに限られるものではない。また、測
定に使用する波長の数は、目的とする分解能に応じて決
められるものであり、３つあるいは４つに限られるもの
ではない。
以上説明したように、本発明の測長器では、マイケルソ
ンの干渉光学系を利用し少なくとも２つ以上の波長の異
なる光を使用して測定対象までの距離に応じた光の位相
遅れ量をそれぞれ測定するとともにこれらの波長と位相
遅れ量との関係から前記測定対象までの距離を求めるよ
うにした測長器において、波長の異なる２つの光を偏波
面を直交させたうえで重畳し前記干渉光学系に入射させ
る重畳手段と、前記干渉光学系を介してもどってきた光
を前記偏波面を向きに応じて分離する分光手段と、この
分光手段により分離された光を受けそれぞれの光におけ
る位相遅れ量を測定する位相測定手段とを具備するよう
にしているので、２つの波長に対する測定を同時に行な
うことができ、常に同時に得られた測定データを利用し
て距離の算出を行なうようにすれば、アブソリュートな
測定出力を得ることができるとともに、空気のゆらぎな
どの影響を受け難い測長器を簡単な構成により実現する
ことができる。更に、本発明においては一定の周波数で
駆動される音響光学変調器を用いたことによりヘテロダ
イン検出，即ち光の位相遅れ量を交流検出するようにし
たので、コーナキューブの汚れ、レーザ光源の劣化，或
いはフォトディテクタの暗電流等に影響されない高精度
の測長器を得ることができる。
ンの干渉光学系を利用し少なくとも２つ以上の波長の異
なる光を使用して測定対象までの距離に応じた光の位相
遅れ量をそれぞれ測定するとともにこれらの波長と位相
遅れ量との関係から前記測定対象までの距離を求めるよ
うにした測長器において、波長の異なる２つの光を偏波
面を直交させたうえで重畳し前記干渉光学系に入射させ
る重畳手段と、前記干渉光学系を介してもどってきた光
を前記偏波面を向きに応じて分離する分光手段と、この
分光手段により分離された光を受けそれぞれの光におけ
る位相遅れ量を測定する位相測定手段とを具備するよう
にしているので、２つの波長に対する測定を同時に行な
うことができ、常に同時に得られた測定データを利用し
て距離の算出を行なうようにすれば、アブソリュートな
測定出力を得ることができるとともに、空気のゆらぎな
どの影響を受け難い測長器を簡単な構成により実現する
ことができる。更に、本発明においては一定の周波数で
駆動される音響光学変調器を用いたことによりヘテロダ
イン検出，即ち光の位相遅れ量を交流検出するようにし
たので、コーナキューブの汚れ、レーザ光源の劣化，或
いはフォトディテクタの暗電流等に影響されない高精度
の測長器を得ることができる。
第１図〜第３図は本発明の測長器の一実施例を示す構成
図、第４図は本願出願人がすでに提案した測長器の一例
を示す構成図である。 1,11,12……レーザ光源、２……変調信号源、３……位
相検出回路、４……演算回路、５……λ/2板、６……レ
ンズ、７……遮光板、８……圧電素子、HMR1,HMR2……
ハーフミラー、PD1,PD2……フォトディテクタ、AOM1,AO
M2……AO変調器、CC1,CC2……キューブコーナ、PBS1,PB
S2……偏光ビームスプリッタ、MR1……ミラー。
図、第４図は本願出願人がすでに提案した測長器の一例
を示す構成図である。 1,11,12……レーザ光源、２……変調信号源、３……位
相検出回路、４……演算回路、５……λ/2板、６……レ
ンズ、７……遮光板、８……圧電素子、HMR1,HMR2……
ハーフミラー、PD1,PD2……フォトディテクタ、AOM1,AO
M2……AO変調器、CC1,CC2……キューブコーナ、PBS1,PB
S2……偏光ビームスプリッタ、MR1……ミラー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池澤 克哉 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 北辰電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−90003（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】マイケルソンの干渉光学系を利用し少なく
とも２つ以上の波長の異なる光を使用して測定対象まで
の距離に応じた光の位相遅れ量をそれぞれ測定するとと
もにこれらの波長と位相遅れ量との関係から前記測定対
象までの距離を求めるようにした測長器において、前記
マイケルソンの干渉光学系を構成する基準側光路に挿入
されこの基準側の光を一定の周波数で変調する音響光学
変調器と、波長の異なる２つの光を偏波面を直交させた
うえで重畳し前記干渉光学系に入射させる重畳手段と、
前記干渉光学系を介してもどってきた光を前記偏波面の
向きに応じて分離する分光手段と、この分光手段により
分離された光を受けそれぞれの光における位相遅れ量を
測定する位相測定手段とを具備してなる測長器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61047871A JPH079364B2 (ja) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | 測長器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61047871A JPH079364B2 (ja) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | 測長器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62204103A JPS62204103A (ja) | 1987-09-08 |
| JPH079364B2 true JPH079364B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=12787443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61047871A Expired - Lifetime JPH079364B2 (ja) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | 測長器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079364B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01304303A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-07 | Yokogawa Electric Corp | 測長器 |
| JP2808136B2 (ja) * | 1989-06-07 | 1998-10-08 | キヤノン株式会社 | 測長方法及び装置 |
| KR20060011938A (ko) * | 2003-01-27 | 2006-02-06 | 제테틱 인스티튜트 | 핀홀 어레이 빔-스플리터가 삽입된 간섭계 공초점 현미경 |
| ATE549597T1 (de) * | 2007-10-04 | 2012-03-15 | Attocube Systems Ag | Vorrichtung zur positionserfassung |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD209263A1 (de) * | 1982-09-01 | 1984-04-25 | Univ Ernst Moritz Arndt | Interferometrische anordnung zur optoelektrischen distanzmessung |
-
1986
- 1986-03-05 JP JP61047871A patent/JPH079364B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62204103A (ja) | 1987-09-08 |
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