JPH102787A - レーザ振動計用のビーム分岐装置 - Google Patents

レーザ振動計用のビーム分岐装置

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JPH102787A
JPH102787A JP17411396A JP17411396A JPH102787A JP H102787 A JPH102787 A JP H102787A JP 17411396 A JP17411396 A JP 17411396A JP 17411396 A JP17411396 A JP 17411396A JP H102787 A JPH102787 A JP H102787A
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JP
Japan
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light
beam splitter
polarized light
laser
piezoelectric element
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JP17411396A
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Inventor
Hiroyuki Morimoto
弘之 森本
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH102787A publication Critical patent/JPH102787A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光ビームスプリッタで生じる反射光に基づ
く干渉信号を解消することにより、レーザ振動計の測定
精度を向上させる。 【解決手段】 ビーム分岐装置1は、レーザ光Lをp偏
光及びs偏光に分岐させる偏光ビームスプリッタ22
と、偏光ビームスプリッタ22を振動させるとともにp
偏光を透過させる中空部2を有する圧電素子3とを備
え、p偏光をそのまま信号光Lsとして出力し、s偏光
を圧電素子3により位相を変調させて参照光Lrとして
出力するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
測定対象の振動等を測定するレーザ振動計に用いられ、
レーザ光を信号光と参照光とに分岐させるためのビーム
分岐装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のビーム分岐装置19を示
す構成図である。図4乃至図6は、それぞれ偏光ビーム
スプリッタ、1/2波長板、1/4波長板の動作原理を
示す説明図である。以下、これらの図面に基づき説明す
る。
【0003】ビーム分岐装置19は、1/2波長板2
0、偏光ビームスプリッタ22、1/4波長板24、ミ
ラー付き圧電素子26等によって構成されている。ミラ
ー付き圧電素子26は、正反射ミラー26aと圧電素子
26bとによって構成されている。偏光ビームスプリッ
タ22は、一対の直角プリズムの斜面同士を接着したキ
ューブ形状をしている。偏光ビームスプリッタ22に入
射するレーザ光Lは、直角プリズムの貼合せ面220
で、偏光面が直交した二つの直線偏光(p偏光及びs偏
光)に分岐され、90°の分岐角で隣接する二つの外表面
から射出される。p偏光及びs偏光の光量の比率は、入
射するレーザ光Lの偏光方向に依存するので、1/2波
長板20を回転させることにより変えることができる。
【0004】次に、ビーム分岐装置19の動作を説明す
る。1/2波長板20によって任意の偏光方向に回転し
たレーザ光Lは、偏光ビームスプリッタ22でp偏光及
びs偏光に分岐される。p偏光はそのまま信号光Lsと
して用いられる。一方、s偏光は、1/4波長板24と
正反射ミラー26aとの組み合わせによって偏光方向が
90°回転して折り返され、再び偏光ビームスプリッタ2
2を透過することにより、参照光Lrとして用いられ
る。また、参照光Lrの位相は、ミラー付き圧電素子2
6の駆動によって変調されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】偏光ビームスプリッタ
22にレーザ光Lが入射するとき、又は偏光ビームスプ
リッタ22からレーザ光Lが射出するとき、光学ガラス
と空気との境界面でレーザ光Lの一部が反射する。これ
を防ぐために、偏光ビームスプリッタ22の入射面及び
射出面に減反射コーティングが施されている。それで
も、次の場合は偏光ビームスプリッタ22の入射面又は
射出面で反射光が生ずる。.入射するレーザ光Lの光
量が大きい場合。.減反射コーティングが完全でない
場合。.入射面又は射出面に汚れがある場合。しか
し、これらの〜の全てを解決することは困難であ
る。
【0006】一方、偏光ビームスプリッタ22におい
て、レーザ光Lをp偏光とs偏光とに完全に分離するこ
とは困難である。そのため、p偏光及びs偏光には、偏
光方向が直交する成分がわずかに含まれている。
【0007】したがって、p偏光射出面221からの反
射光Ls’は、参照光Lrと同じ偏光方向の成分を含
み、貼合せ面220で反射して参照光Lrと同軸で射出
される。参照光Lrと反射光Ls’とは干渉するので、
ミラー付き圧電素子26の駆動によって干渉信号が発生
する。そして、この干渉信号が光検出器に混入すること
により、測定誤差が発生するという問題があった。
【0008】
【発明の目的】そこで、本発明の主な目的は、偏光ビー
ムスプリッタで生じる反射光に基づく干渉信号を解消す
ることにより、レーザ振動計の測定精度を向上できる、
ビーム分岐装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るビーム分岐装置は、レーザ光をp偏光
及びs偏光に分岐させる偏光ビームスプリッタと、この
偏光ビームスプリッタを振動させるとともに前記p偏光
を透過させる圧電素子とを備え、前記p偏光をそのまま
信号光として出力し、前記s偏光を前記圧電素子により
位相を変調させて参照光として出力するものである。
【0010】レーザ光は、偏光ビームスプリッタの貼合
せ面で、真っ直ぐに進むp偏光と入射方向に対して90°
の方向に進むs偏光とに分岐される。p偏光は、そのま
ま圧電素子の中空部を透過して信号光として出力され
る。s偏光は、圧電素子により位相を変調されて参照光
として出力される。また、偏光ビームスプリッタのp偏
光射出面での反射光は、偏光ビームスプリッタの貼合せ
面でs偏光と異なる方向に進む。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るビーム分岐
装置の一実施形態を示す一部を切り欠いた構成図であ
る。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図3と
同一部分は同一符号を付すことにより重複説明を省略す
る。
【0012】ビーム分岐装置1は、レーザ光Lをp偏光
及びs偏光に分岐させる偏光ビームスプリッタ22と、
偏光ビームスプリッタ22を振動させるとともにp偏光
を透過させる中空部2を有する圧電素子3とを備え、p
偏光をそのまま信号光Lsとして出力し、s偏光を圧電
素子3により位相を変調させて参照光Lrとして出力す
るものである。また、レーザ光Lの入射側には、1/2
波長板20が設けられ、信号光Lsの射出側には1/2
波長板4が設けられている。
【0013】圧電素子3は、光軸方向に沿った中空部2
を有し、全体としてドーナツ型形状となっている。圧電
素子3の材質は例えばチタン酸バリウム等のセラミック
スであり、圧電素子3の形状は切削加工等により容易に
得ることができる。
【0014】次に、ビーム分岐装置1の動作を説明す
る。1/2波長板20によって任意の偏光方向に回転し
たレーザ光Lは、偏光ビームスプリッタ22でp偏光及
びs偏光に分岐される。p偏光は、中空部2を透過し
て、1/2波長板4でs偏光と偏光方向が一致し、信号
光Lsとして用いられる。s偏光は、圧電素子3の駆動
によって位相が変調され、参照光Lrとして用いられ
る。また、p偏光射出面221での反射光Ls’は、貼
合せ面220で参照光Lrと異なる方向に進行するの
で、参照光Lrと混合することがない。したがって、参
照光Lrと反射光Ls’との干渉による測定誤差は発生
しない。
【0015】図2は、ビーム分岐装置1を用いたレーザ
振動計の一例を示す構成図である。以下、この図面に基
づき説明する。ただし、図1と同一部分は同一符号を付
すことにより重複説明を省略する。
【0016】レーザ振動計10は、光屈折率材料として
のBSO結晶12と、レーザ光Lを出力するレーザ光源
14と、レーザ光源14から出力されたレーザ光Lを参
照光Lr及び信号光Lsに分岐するビーム分岐装置1
と、参照光LrをBSO結晶12へ照射する参照光発生
部16と、信号光Lsを測定対象としての振動子Mに照
射するとともにその反射光をBSO結晶12へ照射する
信号光発生部17と、BSO結晶12を透過した信号光
Lsを受光して振動子Mの振動情報を得る信号処理部1
8とを備えている。
【0017】BSO結晶12は、化学式Bi12SiO20
で表される立方晶系の光屈折率材料であり、直流電圧電
源121により例えば5kV/cm 程度となる高電圧が印加
されている。レーザ光源14は、Arイオンレーザや、
Nd:YAGレーザの第二高調波等、グリーン波長のレ
ーザ光を発振するものである。レーザ光Lは、図示しな
いコリメータレンズによって平行光となっている。
【0018】参照光発生部16は、円筒面レンズ16
5、ミラー166,167等によって構成されている。
信号光発生部17は、ミラー171,172、偏光フィ
ルタ173、レンズ174,175、透明窓176等に
よって構成されている。信号処理部18は、レンズ18
1、光検出器182、オシロスコープ183等によって
構成されている。
【0019】次に、レーザ振動計10の動作を説明す
る。レーザ光源14より発射されたレーザ光Lは、ビー
ム分岐装置1を経て、偏光方向の等しい参照光Lr及び
信号光Lsに分岐される。信号光発生部17において、
信号光Lsはミラー171,172、偏光フィルタ17
3、レンズ174を経て振動子Mの表面Msに焦点Fを
結び、その反射光はレンズ174、偏光フィルタ17
3、透明窓176、レンズ175を経てBSO結晶12
内に焦点を結ぶ。一方、参照光発生部16において、参
照光Lrは円筒面レンズ165によって図面に対して平
行な方向のみ拡大され、ミラー166,167を経てB
SO結晶12の全幅にほぼ一定強度で照射される。レン
ズ174,…、ミラー167,…等は、信号光Lsと参
照光LrとがBSO結晶12内で重なるように、予め調
整されている。そして、BSO結晶12を透過した信号
光Lsが、レンズ181を経て光検出器182で受光さ
れる。したがって、信号光Lsと参照光LrとがBSO
結晶12内で干渉することにより、信号光Lsに含まれ
る振動情報は光の明暗として信号処理部18で検出され
る。このときの検出精度は、参照光Lrと反射光Ls’
(図1)との干渉による誤差が含まれないので、極めて
高い。また、振動子Mの表面Msにおける焦点Fの位置
合わせは、レンズ174のみを移動させればよいので、
非常に簡単である。
【0020】
【発明の効果】本発明に係るビーム分岐装置によれば、
レーザ光をp偏光及びs偏光に分岐させる偏光ビームス
プリッタと、この偏光ビームスプリッタを振動させると
ともにp偏光を透過させる圧電素子とを備えたことによ
り、次の効果を奏する。
【0021】.偏光ビームスプリッタのp偏光射出面
で生じる反射光が参照光と異なる方向に進行するので、
この反射光と参照光との干渉による測定誤差を解消でき
る。したがって、本発明に係るビーム分岐装置を用いる
ことにより、レーザ振動計の検出精度を向上できる。
【0022】.偏光ビームスプリッタを圧電素子で振
動させることで参照光を変調させることにより、参照光
の反射回数を一回にできる。そのため、レーザ光の反射
回数を減少できるので、光学素子でのレーザ光の損失を
低減できる。
【0023】.偏光ビームスプリッタ及びミラー付き
圧電素子の代わりに偏光ビームスプリッタに固設された
単なる圧電素子を用いることにより、構成を簡略化でき
るので、小型化及び低価格化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るビーム分岐装置の一実施形態を示
す一部を切り欠いた構成図である。
【図2】図1のビーム分岐装置を用いたレーザ振動計の
一例を示す構成図である。
【図3】従来のビーム分岐装置を示す構成図である。
【図4】偏光ビームスプリッタの動作原理を示す説明図
である。
【図5】1/2波長板の動作原理を示す説明図である。
【図6】1/4波長板の動作原理を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ビーム分岐装置 2 圧電素子の中空部 3 圧電素子 4,20 1/2波長板 10 レーザ振動計 22 偏光ビームスプリッタ L レーザ光 Lr 参照光 Ls 信号光

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を用いて測定対象の振動等を測
    定するレーザ振動計に用いられ、 レーザ光をp偏光及びs偏光に分岐させる偏光ビームス
    プリッタと、この偏光ビームスプリッタを振動させると
    ともに前記p偏光を透過させる圧電素子とを備え、 前記p偏光をそのまま信号光として出力し、前記s偏光
    を前記圧電素子により位相を変調させて参照光として出
    力する、レーザ振動計用のビーム分岐装置。
  2. 【請求項2】 前記信号光の偏光方向を前記参照光に一
    致させる1/2波長板を備えたことを特徴とする、請求
    項1記載のレーザ振動計用のビーム分岐装置。
JP17411396A 1996-06-13 1996-06-13 レーザ振動計用のビーム分岐装置 Withdrawn JPH102787A (ja)

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JPH102787A true JPH102787A (ja) 1998-01-06

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106840359A (zh) * 2017-01-16 2017-06-13 北京航空航天大学 一种用于激光测振仪的双光束干涉校准装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106840359A (zh) * 2017-01-16 2017-06-13 北京航空航天大学 一种用于激光测振仪的双光束干涉校准装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030902