JPH11183263A - 多点レーザ干渉計 - Google Patents

多点レーザ干渉計

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JPH11183263A
JPH11183263A JP35756797A JP35756797A JPH11183263A JP H11183263 A JPH11183263 A JP H11183263A JP 35756797 A JP35756797 A JP 35756797A JP 35756797 A JP35756797 A JP 35756797A JP H11183263 A JPH11183263 A JP H11183263A
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JP
Japan
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laser
light
measurement
photorefractive crystal
point
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP35756797A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyuki Nagasawa
泰之 長沢
Takashi Doi
崇史 土井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 産業機械分野等において、機械等の振動、位
置の変動、その他種々の変位等を計測する多点レーザ干
渉計として、小型で簡単な構成を備え、干渉計の点数も
減少させて使用に際し計測時間が増加する心配もない好
適な多点レーザ干渉計を提供することを課題とする。 【解決手段】 レーザ光を計測レーザ光と参照レーザ光
に分け、計測レーザ光を多点計測レーザ光に変換すると
共に参照レーザ光を多点参照レーザ光に変換し、フォト
リフラクティブ結晶中において、被検体で反射した前記
多点計測レーザ光に所定の角度で多点参照レーザ光を交
差させて干渉させ、この干渉光を電気信号に変換して処
理、評価する多点レーザ干渉計により、小型、簡単な構
成で、使用に際して計測時間の増加も来さずに好適に機
能する多点レーザ干渉計を得ることができた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械分野等に
おいて、機械等の振動、位置の変動、その他種々の変位
等を計測する多点レーザ干渉計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザ干渉技術は、多くの分野におい
て、機械等の物体の振動の計測、同物体の移動する距離
の計測、その他物理的、化学的条件の変化による同物体
の変位の計測等にしばしば用いられている。
【0003】その結果、計測の高速化および計測精度の
向上には多点計測技術が必要であることが一般的に認知
され、このため昨今では多点レーザ干渉計の開発に精力
が注がれている状況にある。
【0004】従来のこの種干渉計はおおよそ2つのタイ
プに分類できる。すなわち、図3および図4にそれぞれ
示した並列干渉計を備えた形式のものと、図5に示した
光スイッチによる切り替え形式のものとであり、以下同
図3ないし図5に基づいて従来のこの種干渉計の概要に
ついて説明する。
【0005】図3は従来の典型的な多点干渉計の一例を
示し、被検体9からの多点レーザ計測光71 、72 ・・
n の振幅、位相、波長等には被検体9に固有の情報が
含まれている。
【0006】この多点レーザ計測光71 、72 ・・7n
は、それぞれに対応するレーザ干渉計16において前記
被検体9からの情報を干渉により増幅させ、次いでこれ
を光検出器17で電気信号に変換し、最終的に信号処理
装置15において評価・処理する。
【0007】なお、この様なレーザ干渉計としては、フ
ァブリペロー干渉計(ファブリ氏とペロー氏によって考
案された干渉計で、2枚の平面板の間の繰返反射による
等傾角干渉を利用するもの)、マイケルソン干渉計(マ
イケルソン氏によって考案された二光線束干渉計)、お
よびマッハツェンダー干渉計(マッハ氏とツェンダー氏
によって考案された二光線束干渉計)等が一般に用いら
れている。
【0008】図4には従来の多点干渉計の他の例を示
し、多点レーザ計測光71 、72 ・・7n のうち複数の
ものを複数のレンズ18でそれぞれ集約し、各レンズ1
8に対応する光ファイバ19に導入してレーザ干渉計1
6、光検出器17を経て信号処理装置15で評価・処理
するものである。
【0009】また、図5に示した光スイッチによる切り
替え形式の多点レーザ干渉計は、被検体9からの多点レ
ーザ計測光71 、72 ・・7n をレンズ18で光ファイ
バ19に導入し、これを光ファイバ切換スイッチ20に
導いて各光ファイバ19に対応するもの毎に接続を切換
え、順次レーザ干渉計16に接続して被検体9の情報を
干渉により増幅させ、その後光検出器17で電気信号に
変換し、最後に信号処理装置15において処理、評価す
るものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記した様に構成され
た従来のもののうち図3、図4に示した多点レーザ干渉
計では、各レーザ光毎に干渉計を備えているので並列計
測が可能であるが、システム全体が大型化し高価になる
という問題がある。
【0011】他方、前記した従来のもののうち図5に示
した光スイッチ型の多点レーザ干渉計では、各計測光毎
にシーリズ処理を行うので計測に長時間を費やすという
問題がある。
【0012】本発明は前記した従来のものの問題点を解
消し、小型で簡単な構成そ備え、干渉計の点数も減少さ
せて使用に際し計測時間が増加する心配もない好適な多
点レーザ干渉計を提供することを課題とするものであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決すべくなされたもので、レーザ光を計測レーザ光
と参照レーザ光に分ける装置、計測レーザ光を多点計測
レーザ光に変換する装置、参照レーザ光を多点参照レー
ザ光に変換する装置を有し、被検体で反射した前記多点
計測レーザ光に所定の角度で交差する多点参照レーザ光
をその中で干渉させるフォトリフラクティブ結晶と、同
フォトリフラクティブ結晶を出た干渉光を電気信号に変
換して処理、評価する装置を設けた多点レーザ干渉計を
提供するものである。
【0014】すなわち、本発明によれば、フォトリフラ
クティブ結晶を採用し、同フォトリフラクティブ結晶の
性状を利用してその内部において計測レーザ光と参照レ
ーザ光の複数の異なる干渉を同時に生じさせ、干渉計の
増加も計測時間の増加もなしにコンパクトな装置構成の
下で効率的な計測を行うものである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1およ
び図2に基づいて説明する。
【0016】1はレーザ光を発射するレーザ、2はレー
ザ光を分けるビームスプリッタ、5はこれを拡大するビ
ームエキスパンダ、6はレンズアレイ、8はレーザ光を
通過し又は反射するビームスプリッタ、9は被検体、1
0は多数の面を有した多面結晶体であるフォトリフラク
ティブ結晶、11はレーザ光を反射して経路を設定する
ミラー、12はレーザ光を拡大するビームエキスパン
ダ、13はフォトリフラクティブ結晶10にバイアスを
架けるDC電源、14は光検出器アレイ、15は信号処
理装置である。
【0017】レーザ1を出射したレーザ光はビームスプ
リッタ2で計測光3と参照光4とに分けられ、このうち
計測光3はビームエキスパンダ5で拡大された後、レン
ズアレイ6によって並列の多点レーザ計測光71 、72
・・・7n に変換される。
【0018】この多点レーザ計測光71 、72 ・・・7
n はビームスプリッタ8を透過した後、被検体9に至
り、同被検体9に衝突して反射される。
【0019】この様にして被検体9で反射された多点レ
ーザ計測光71 、72 ・・・7n 中には、それぞれの位
相に被検体9の振動、変位、距離等の情報が含められ、
ビームスプリッタ8で反射されてフォトリフラクティブ
結晶10に入射される。
【0020】他方、前記ビームスプリッタ2で計測光3
と分けられた参照光4は、ミラー11で反射され、次い
でビームエキスパンダ12により拡大された後、前記多
点レーザ計測光71 、72 ・・・7n と角度θで交差す
る様にフォトリフラクティブ結晶10に入射される。
【0021】なおここで参照光4はフォトリフラクティ
ブ結晶10の全体に亘って照射することが可能となる様
に、前記ビームエキスパンダ12において拡大を調節さ
れている。
【0022】他方、フォトリフラクティブ結晶10にお
いては、前記多点レーザ計測光71、72 ・・・7n
参照光4の入射面と垂直方向にDC電源13により電界
を架けている。
【0023】従ってこの時、多点レーザ計測光71 、7
2 ・・・7n と参照光4の間のパワー比、多点レーザ計
測光71 、72 ・・・7n と参照光4のなす角度θ及び
DC電源13のバイアス等の条件の適正化により、多点
レーザ計測光71 、72 ・・・7n と参照光4の間で干
渉が生じ、多点レーザ計測光71 、72 ・・・7n に含
まれる被検体9の情報が増幅される。
【0024】そしてこの様にしてフォトリフラクティブ
結晶10を出た多点レーザ計測光7 1 、72 ・・・7n
は光検出器アレイ14でそれぞれ電気信号に変換されて
信号処理装置15において処理、評価される。
【0025】なおここでDC電源13により電界を架け
られるフォトリフラクティブ結晶10における作用の状
態の詳細を図2により説明する。
【0026】フォトリフラクティブ結晶10に入射する
レーザ光を、計測光3側の多点レーザ計測光71 、72
・・・7n 中から1本、また参照光4側から1本それぞ
れ代表として選出し、この2本のレーザ光の中計測光3
側のもの I1(Z)と、参照光4側のもの I2(Z)が互いに干
渉すると、フォトリフラクティブ結晶10の非線形光学
効果により、この2本のレーザ光 I1(Z)、 I2(Z)の間で
パワーの増減が生じる。
【0027】ここでZはフォトリフラクティブ結晶10
のZ軸方向の厚みであり、この厚みZの値が0の位置、
即ちフォトリフラクティブ結晶10の入口端部における
レーザ光を、計測光3側、および参照光4側それぞれ I
1(O)、 I2(O)とし、 I1(O)<I2(O)の場合、フォトリフ
ラクティブ結晶10から出射されるレーザ光 I1(Z)は次
の式で表される。
【0028】
【数1】
【0029】そして前記フォトリフラクティブ結晶10
の増幅係数:Γは、次の式で表される。
【0030】
【数2】
【0031】また、φはレーザ光 I1(Z)、 I2(Z)がフォ
トリフラクティブ結晶10内で形成した干渉縞とその干
渉によって形成されるフォトリフラクティブ結晶の屈折
率の周期分布(グレーティング)間の位相差である。
【0032】そしてΔφはレーザ光 I1(Z)、 I2(Z)の位
相差にΔψの変化が生じたときに発生する同レーザ光 I
1(Z)、 I2(Z)がフォトリフラクティブ結晶10内で形成
した干渉縞とその干渉によって形成されるフォトリフラ
クティブ結晶の屈折率の周期分布(グレーティング)間
の位相差であり、次の式で表される。
【0033】
【数3】
【0034】前記した式、、およびより示され
る様に、フォトリフラクティブ結晶内において、計測レ
ーザ光と参照レーザ光を干渉させる計測レーザ光の位相
変化に応じて、計測レーザ光のパワーが変化し、このパ
ワー変化を検出することにより被検査体の情報が得られ
る。
【0035】なお参照光4はフォトリフラクティブ結晶
10の全体に照射するために、計測光が入射するフォト
リフラクティブ結晶の任意の位置で干渉が生じて信号が
増幅される。従って同計測光が複数の点で入射した場合
には、それぞれの点で独立に干渉、増幅が生じ、多点計
測が可能となる。
【0036】この様にして本実施の形態によれば、1個
のフォトリフラクティブ結晶10内で複数の異なる干渉
を同時に生じさせることが可能であり、従来の干渉計に
比べて小型で簡単な多点レーザ干渉計を得ることが出来
るものである。
【0037】また、干渉計の点数の増加が必要な場合に
あっては、入射計測ビーム光径の縮小およびフォトリフ
ラクティブ結晶10のサイズの拡大で対応可能となるの
で、干渉計を増加しないことにより点数の増加による計
測時間の増加という不具合も無くなることになる。
【0038】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ光を計測レーザ光と参照レーザ光に分ける装置、計
測レーザ光を多点計測レーザ光に変換する装置、参照レ
ーザ光を多点参照レーザ光に変換する装置を有し、被検
体で反射した前記多点計測レーザ光に所定の角度で交差
する多点参照レーザ光をその中で干渉させるフォトリフ
ラクティブ結晶と、同フォトリフラクティブ結晶を出た
干渉光を電気信号に変換して処理、評価する装置を設け
て多点レーザ干渉計を構成しているので、フォトリフラ
クティブ結晶の性状を利用してその内部において計測レ
ーザ光と参照レーザ光の複数の異なる干渉を同時に生じ
させ、干渉計の増加も計測時間の増加もなしにコンパク
トな装置構成の下で効率的な計測を行い、以て小型で簡
単な構成により、使用に際し計測時間の増加もない好適
な多点レーザ干渉計を得ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る多点レーザ干渉計
の概要を示す説明図である。
【図2】図1の要部であるフォトリフラクティブ結晶を
抜粋してその概要を示す説明図である。
【図3】従来の多点レーザ干渉計の一例を示す説明図で
ある。
【図4】従来の多点レーザ干渉計の他の例を示す説明図
である。
【図5】従来の多点レーザ干渉計の更に他の例を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 レーザ 2 ビームスプリッタ 3 計測光 4 参照光 5 ビームエキスパンダ 6 レンズアレイ 71 多点レーザ計測光 72 多点レーザ計測光 7n 多点レーザ計測光 8 ビームスプリッタ 9 被検体 10 フォトリフラクティブ結晶 11 ミラー 12 ビームエキスパンダ 13 DC電源 14 光検出器アレイ 15 信号処理装置 16 レーザ干渉計 17 光検出器 18 レンズ 19 光ファイバ 20 光ファイバ切換スイッチ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年3月27日
【手続補正1】
【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】
【数1】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を計測レーザ光と参照レーザ光
    に分ける装置、計測レーザ光を多点計測レーザ光に変換
    する装置、参照レーザ光を多点参照レーザ光に変換する
    装置を有し、被検体で反射した前記多点計測レーザ光に
    所定の角度で交差する多点参照レーザ光をその中で干渉
    させるフォトリフラクティブ結晶と、同フォトリフラク
    ティブ結晶を出た干渉光を電気信号に変換して処理、評
    価する装置を設けたことを特徴とする多点レーザ干渉
    計。
JP35756797A 1997-12-25 1997-12-25 多点レーザ干渉計 Withdrawn JPH11183263A (ja)

Priority Applications (1)

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JP35756797A JPH11183263A (ja) 1997-12-25 1997-12-25 多点レーザ干渉計

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JP35756797A JPH11183263A (ja) 1997-12-25 1997-12-25 多点レーザ干渉計

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JPH11183263A true JPH11183263A (ja) 1999-07-09

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ID=18454790

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JP (1) JPH11183263A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005062193A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Robert Bosch Gmbh 表面の幾何形状データを検出するための干渉測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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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: 20050301