JPS6293603A - Optical displacement measuring apparatus - Google Patents

Optical displacement measuring apparatus

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JPS6293603A
JPS6293603A JP23503385A JP23503385A JPS6293603A JP S6293603 A JPS6293603 A JP S6293603A JP 23503385 A JP23503385 A JP 23503385A JP 23503385 A JP23503385 A JP 23503385A JP S6293603 A JPS6293603 A JP S6293603A
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JP
Japan
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semi
measurement light
interference
mirrors
transparent mirror
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JP23503385A
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Atsushi Seki
淳 関
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Rion Co Ltd
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Rion Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable precise measurement even if there is minute displacement, by setting off the variation ready to generate by disturbance of the interval between the mirrors of a Fabry-Perot interferometer to which the reflective surface of a translucent mirror has been opposed by servo control. CONSTITUTION:Interference light generated by two translucent mirrors 6, 7 is detected by a photoelectric converting means 12 and the detected interference electric signal Is is amplified by a preamplifier 20 to be compared with reference voltage V0 corresponding to the middle point of interference by a comparator 21. The difference DELTAV between both of them is inputted to a drive amplifier 23 driving an electromagnetic coil 5 through a phase shifting circuit 22. Therefore, the electromagnetic coil 5 is excited according to the difference DELTAV and the translucent mirror 6 moves along with a wt. member 2 to be located at the position corresponding to the middle point of interference. When the positional change of the wt. member 2 is generated by acceleration in this state and the interval between two mirrors changes, the difference DELTAV comes to the value corresponding to acceleration and said value can be taken out from an output terminal 25.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、光学式変位測定装置に係り、特にファブリ
ペロ−の干渉計並びにサーボ制御を利用した光学式変位
測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical displacement measuring device, and more particularly to an optical displacement measuring device using a Fabry-Perot interferometer and servo control.

(発明の技術的背景) 第3図は、測定光34に対しその反射面31a、32a
を互いに内側に向けた2枚の半透明6M31.32を有
するファブリペロ−の干渉計を示す。同図において、3
5は透過干渉光、36は反射干渉光であり、いずれも2
枚の半透明鏡31.32の間隔によって干渉強度が変化
するが、干渉の周期性及び非直線性のため、従来このよ
うな干渉計は微小変位の測定に適さなかった。
(Technical background of the invention) FIG.
Figure 2 shows a Fabry-Perot interferometer with two translucent 6M31.32 sheets facing inward toward each other. In the same figure, 3
5 is a transmitted interference light, and 36 is a reflected interference light, both of which are 2
The interference intensity changes depending on the spacing between the semi-transparent mirrors 31 and 32, but due to the periodicity and non-linearity of the interference, conventionally such an interferometer has not been suitable for measuring minute displacements.

すなわち、この種の干渉計は、外乱などによって互いに
対向する2つの鏡の間隔が変動することにより、光路位
相が変化し干渉強度が大きく変化する。このような干渉
計の透過干渉強度■tは、鏡の反射率をR1位相差をδ
として、 で表される。ただし、ここで位相差δは、λを尤の波長
、ダを鏡の間隔、lを鏡の間隔の変位として である。
That is, in this type of interferometer, when the distance between two mirrors facing each other changes due to disturbance or the like, the optical path phase changes and the interference intensity changes significantly. The transmitted interference intensity ■t of such an interferometer is expressed as the mirror reflectance R1 and the phase difference δ
As , it is expressed as . However, here, the phase difference δ is expressed as follows: λ is the expected wavelength, Da is the distance between the mirrors, and l is the displacement of the distance between the mirrors.

また、反射光の干渉強度I、は、 で表される。Moreover, the interference intensity I of the reflected light is It is expressed as

以上の式(1)及び式(3)を図示すれば、それぞれ第
4図及び第5図に示すようであり、周期性があることが
分かる。また、透過による干渉き反射による干渉とは互
いに丁度逆位相の関係にあることが分かる。なお、第4
図及び第5図において、mは任意の整数である。また、
第4図の曲線は上から下に反射率Rが大きくなる場合を
示し、第5図の曲線は上から下に反射率Rが小さくなる
場合を示している。
If the above equations (1) and (3) are illustrated, they are shown in FIGS. 4 and 5, respectively, and it can be seen that they have periodicity. Furthermore, it can be seen that the interference due to transmission and the interference due to reflection are in exactly opposite phases to each other. In addition, the fourth
In the figure and FIG. 5, m is an arbitrary integer. Also,
The curve in FIG. 4 shows a case where the reflectance R increases from top to bottom, and the curve in FIG. 5 shows a case where the reflectance R decreases from top to bottom.

このような干渉光の性質を利用して鏡の間隔を適当に調
節するこさにより、干渉強度の中点付近での変位lの変
動を透過光又は反射光の干渉強度の変化から検出するこ
とができる。
By appropriately adjusting the spacing between the mirrors using the properties of such interference light, it is possible to detect changes in the displacement l near the midpoint of the interference intensity from changes in the interference intensity of transmitted light or reflected light. can.

しかし、このような干渉計は、干渉強度が周期的であり
、ダイナミックレンジは正負の方向に光の波長λの1/
8程度であり、直線性も非常に悪い。しかも、鏡の間隔
グは、温度変化や経時変化の影響を受は易く、設定当初
から動作点が不明確となる可能性が強かった。
However, in such an interferometer, the interference intensity is periodic, and the dynamic range is 1/1 of the wavelength λ of light in the positive and negative directions.
8, and the linearity is also very poor. Moreover, the mirror spacing is easily affected by temperature changes and changes over time, and there is a strong possibility that the operating point will be unclear from the beginning of setting.

また、従来、変位を連続的且つアナログ的に測定する手
段として、光ヘテロダイン法に基づく装置が提案されて
いるが、変位を連続的に検出するために干渉光相互間の
波長を変える必要があるため、波長シフタを用いていた
。しかし、波長シフタは高価であり、また装置が大型化
するため、望ましくなかった。更に、動作の安定性ζこ
ついても前述と同様、充分満足すべきものではなかった
Furthermore, devices based on the optical heterodyne method have been proposed as a means of measuring displacement continuously and analogously, but in order to continuously detect displacement, it is necessary to change the wavelengths of the interfering lights. Therefore, a wavelength shifter was used. However, wavelength shifters are expensive and increase the size of the device, making them undesirable. Furthermore, the stability of operation ζ was not fully satisfactory as described above.

従って、現実にこの種の干渉計を工業用の変位測定装置
として用いることは従来できなかった。
Therefore, it has not been possible to actually use this type of interferometer as an industrial displacement measuring device.

(発明の目的) この発明は、以上の従来技術の欠点を除去しようとして
成されたものであり、微小変位であっても精密な測定が
可能な光学式変位測定装置を提供することを目的とする
(Objective of the Invention) The present invention was made in an attempt to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and its purpose is to provide an optical displacement measuring device that can accurately measure even minute displacements. do.

なお、以上の従来技術の欠点を除去するものとして、本
願発明者による光学式変位測定装置が既に提案されてい
るが(特願昭60−117420号)、この発明は更に
これを現実的なものとして改良したものである。
Although the inventor of the present invention has already proposed an optical displacement measuring device to eliminate the drawbacks of the prior art described above (Japanese Patent Application No. 117420/1983), the present invention further improves the practicality of this device. It has been improved as follows.

(発明の概要) 以上の目的を達成するため、この発明によれば、半透明
鏡の反射面を対向させたファブリペロ−の干渉計の鏡の
間隔が外乱によって変動しようとするのを、サーボ制御
によって相殺するように電気信号によって前記境の少な
くとも一方を搭載した位置変更手段を制御するようにす
る。
(Summary of the Invention) In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, the mirror spacing of a Fabry-Perot interferometer in which the reflective surfaces of semi-transparent mirrors are opposed to each other is controlled by servo control. The position change means mounted on at least one of the boundaries is controlled by an electrical signal so as to cancel the position by the electric signal.

すなわち、2つの平行に調整された半透明鏡で生ずる干
渉は周期性があり(第4図)、振動によって2つの半透
明鏡の間隔の変位lが数ミクロン程度の大きさである場
合には、第6図に示すように、この間隔の変位に対応し
て位相差δが変化し干渉の明暗がいくつも生ずる。
In other words, the interference that occurs between two semitransparent mirrors adjusted in parallel is periodic (Fig. 4), and when the displacement l of the distance between the two semitransparent mirrors due to vibration is on the order of several microns, , as shown in FIG. 6, the phase difference δ changes in response to the displacement of this interval, resulting in a number of bright and dark interferences.

このような場合であっても、干渉の中点付近での微小部
分に着目すれば、位相差δの変化と干渉強度とは、第7
図に示すように、良好な比例関係がある。しかし、一般
には、振動などによる間隔の変化は数ミクロン以上あり
、干渉の中点での微小部分だけで考えることはできない
。従って、この発明によれば、2つの半透明鏡の間隔変
化による位相差δの変化を干渉の中点付近の極く僅かの
部分に圧縮するようにする。
Even in such a case, if we focus on the minute portion near the center of the interference, the change in phase difference δ and the interference intensity are
As shown in the figure, there is a good proportional relationship. However, in general, the change in spacing due to vibration etc. is several microns or more, and it is not possible to consider only the minute part at the center of interference. Therefore, according to the present invention, the change in the phase difference δ due to the change in the distance between the two semi-transparent mirrors is compressed to a very small portion near the midpoint of interference.

また、一般には、2つの半透明鏡の間隔は振動が無い状
態でも、加工や調整の精度、また温度変化に伴う膨張収
縮などによって、干渉の中点が変化する。このため、こ
の発明によれば、半透明鏡の一方を自動的に干渉の中点
に設定できるようにすることにより、常に正確な測定値
を得ることができるようにする。
Furthermore, in general, even when there is no vibration in the interval between two semitransparent mirrors, the midpoint of interference changes due to processing and adjustment accuracy, expansion and contraction due to temperature changes, and the like. Therefore, according to the present invention, by making it possible to automatically set one of the semitransparent mirrors to the midpoint of interference, it is possible to always obtain accurate measurement values.

従って、例えば、この発明によれば、光源のコヒーレン
トな測定光が到来するのとは逆の方向に反射面を有する
第1の半透明鏡と、この半透明鏡の前記反射面とその反
射面が互いに対向するように配置した第2の半透明鏡と
、これら第1又は第2の半透明鏡を前記測定光が透過可
能であるように搭載し電気信号の印加によって前記測定
光の光。
Thus, for example, according to the invention, there is provided a first semi-transparent mirror having a reflective surface in the direction opposite to the direction in which the coherent measurement light of the light source arrives; a second semi-transparent mirror arranged so as to face each other; and the first or second semi-transparent mirror is mounted so that the measurement light can pass therethrough, and the light of the measurement light is transmitted by applying an electric signal.

軸方向に変位可能な位置変更手段とを備えるようにする
and a position changing means displaceable in the axial direction.

また、この発明に係る光学式変位測定装置によレバ、光
源のコヒーレントな測定光が到来するのとは逆の方向に
反射面を有する第1の半透明鏡と、この半透明鏡の前記
反射面とその反射面が互いに対向するように配置した第
2の半透明鏡と、これら第1又は第2の半透明鏡を前記
測定光が透過可能であるように搭載し電気信号の印加に
よって前形成する干渉光を検出しその強度を電気信号に
変換する光電変換手段と、この光電変換手段の出力電気
信号の直流成分の基準電気信号に対する偏差を検出しこ
の偏差が零になるように前記位置変更手段を、駆動する
電気回路上を備えるようにする。
Further, the optical displacement measuring device according to the present invention includes a lever, a first semi-transparent mirror having a reflecting surface in a direction opposite to the direction in which the coherent measurement light from the light source arrives; A second semi-transparent mirror is arranged so that its surface and its reflecting surface face each other, and the first or second semi-transparent mirror is mounted so that the measurement light can pass therethrough, and is moved forward by application of an electrical signal. A photoelectric conversion means for detecting the interference light formed and converting its intensity into an electric signal, and detecting the deviation of the DC component of the output electric signal of the photoelectric conversion means from the reference electric signal, and adjusting the position so that the deviation becomes zero. The changing means is provided on the driving electrical circuit.

また、この発明に係る光学式変位測定装置によれば、光
源のコヒーレントな測定光が到来するのとは逆の方向に
反射面を有する第1の半透明鏡と、この半透明鏡の前記
反射面とその反射面が互いに対向するように配置した第
2の半透明鏡と、これら第1又は第2の半透明鏡を前記
測定光が透過可能であるように搭載し電気信号の印加に
よって前記測定光の光軸方向に変位可能な位置変更手段
と、前記第1及び前記第2の半透明鏡が前記測定光によ
って形成する透過干渉光を検出しその強度を電気信号に
変換する第1の光電変換手段き、前記第1及び前記第2
の半透明鏡が前記測定光によって形成する反射干渉光を
検出しその強度を電気信号に変換する第2の光電変換手
段と、これら第1及び第2の光電変換手段の出力電気信
号の差分が零になるように前記位置変更手段を駆動する
電気回路とを備えるようにする。
Further, according to the optical displacement measuring device according to the present invention, the first semi-transparent mirror has a reflective surface in a direction opposite to the direction in which the coherent measurement light of the light source arrives; A second semi-transparent mirror is arranged so that its surface and its reflecting surface face each other, and the first or second semi-transparent mirror is mounted so that the measurement light can pass therethrough. a position changing means movable in the optical axis direction of the measuring light; and a first means for detecting transmitted interference light formed by the measuring light by the first and second semitransparent mirrors and converting its intensity into an electrical signal. a photoelectric conversion means, the first and the second
a second photoelectric conversion means for detecting the reflected interference light formed by the measurement light by the semi-transparent mirror and converting the intensity thereof into an electric signal, and a difference between the output electric signals of the first and second photoelectric conversion means and an electric circuit for driving the position changing means so that the position becomes zero.

更に、この発明の実施例によれば、前記位置変更手段は
、一定の磁界を形成する磁界形成手段と、前記磁界中を
前記測定光の光軸方向に移動可能な電磁手段とを備える
ようにする。
Further, according to an embodiment of the present invention, the position changing means includes a magnetic field forming means that forms a constant magnetic field, and an electromagnetic means that is movable in the magnetic field in the optical axis direction of the measurement light. do.

また、更に、この発明の実施例によれば、前記磁界形成
手段及び前記電磁手段の少なくさも一方は電磁コイルで
あるようにする。
Furthermore, according to an embodiment of the present invention, at least one of the magnetic field forming means and the electromagnetic means is an electromagnetic coil.

また更に、この発明の実施例によれば、前記位置変更手
段は加速度を検出するためのウェイ1〜部材を備えるよ
うにする。
Furthermore, according to the embodiment of the present invention, the position changing means includes way 1 to members for detecting acceleration.

なお、この明細書で「変位」とは、一方向への位置変化
、及び往復的な位置変化例えば振動などの双方を含むも
のきする。
Note that in this specification, "displacement" includes both a unidirectional positional change and a reciprocating positional change such as vibration.

(発明の実施例) 以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。な
お、各図において同一の符号は同様の対象を示すものと
する。
(Embodiments of the Invention) The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals in each figure indicate similar objects.

第1図はこの発明の実施例に係る測定装置を示すもので
あり、透過干渉により振動加速度を検出する装置を示し
ている。
FIG. 1 shows a measuring device according to an embodiment of the present invention, and shows a device for detecting vibration acceleration by transmission interference.

図において、1は装置のケーシング、2は加速度を検知
するためのウェイト部材、3はこのつエイト部材を弾性
的に支持する支持手段、4は磁界形成手段であり永久磁
石を含む磁気回路、5は電磁手段である電磁コイル、6
及び7は半透明鏡、8はレーザ光源、9は光源8の測定
光ビーム、10は測定光9を平行光ビームとするための
コリメーションレンズ、12は測定光9によって形成さ
れる干渉光を検出しその強度を電気信号に変換する光電
変換手段、13は半透明鏡7と光電変換手段12とを支
持した支持プレート、14はこの支持プレート13の支
持角度を調節するための角度調整手段である。
In the figure, 1 is a casing of the device, 2 is a weight member for detecting acceleration, 3 is a support means for elastically supporting this eight member, 4 is a magnetic field forming means and a magnetic circuit including a permanent magnet, 5 is an electromagnetic means, an electromagnetic coil, 6
and 7 is a semi-transparent mirror, 8 is a laser light source, 9 is a measurement light beam of light source 8, 10 is a collimation lens for converting measurement light 9 into a parallel light beam, and 12 is for detecting interference light formed by measurement light 9. 13 is a support plate supporting the semi-transparent mirror 7 and the photoelectric conversion means 12; 14 is an angle adjustment means for adjusting the support angle of the support plate 13; .

ケーシングlは、透過干渉光を形成しこれを検出するす
べての構成要素を含んでいるが、装置を固定する場所に
よってはこれらを1つのケーシングに装備しなくてよい
場合、又はすることができない場合もある。ケーシング
1を構成する材料も適宜選定することができる。
The casing l contains all the components for forming and detecting the transmitted interference light, but depending on the location where the device is fixed, it is not necessary or possible to install these in one casing. There is also. The material constituting the casing 1 can also be selected as appropriate.

ケーシング1の左側端部のフレーム部材IDには、コヒ
ーレントな測定光9を発生するレーザダイオードなどの
光源8が固定されている。この光源8は、レーザダイオ
ードに限らず、ガスレーザなど各種の光源を用いるこき
ができる。光源8から出射する測定光9は、フレーム部
材IDの開口部IFに装備したコリメーションレンズ1
0で平行光束となる。
A light source 8 such as a laser diode that generates coherent measurement light 9 is fixed to the frame member ID at the left end of the casing 1 . The light source 8 is not limited to a laser diode, and various light sources such as a gas laser can be used. The measurement light 9 emitted from the light source 8 is transmitted through a collimation lens 1 installed in the opening IF of the frame member ID.
At 0, it becomes a parallel light beam.

ウェイト部材2は例えば円筒状であり、その中央部に、
後述する測定′#9の光軸とほぼ同軸状の貫通孔2Aを
有する。測定光9はこの貫通孔2Aを通過する。この貫
通孔2人に沿ったウェイト部材2の測定光入射側端の表
面付近には電磁コイル5が配備されている。また、他端
には半透明鏡6がその反射面6Rを外側に向けて固定さ
れている。
The weight member 2 has a cylindrical shape, for example, and has a central part thereof,
It has a through hole 2A that is substantially coaxial with the optical axis of measurement '#9, which will be described later. The measurement light 9 passes through this through hole 2A. An electromagnetic coil 5 is disposed near the surface of the measurement light incident side end of the weight member 2 along the two through holes. Further, a semi-transparent mirror 6 is fixed to the other end with its reflective surface 6R facing outward.

支持手段3はバネなどの弾性部材であり、測定光9が貫
通孔2人を通過することができるようにウェイト部材2
を支持する。このため、加速度の存在によって、ウェイ
ト部材2は測定光9の光軸に沿って矢印X方向に自由に
運動することができる。支持手段3の他端はケーシング
1に固定されている。
The support means 3 is an elastic member such as a spring, and the weight member 2 is arranged so that the measurement light 9 can pass through the two through holes.
support. Therefore, due to the presence of acceleration, the weight member 2 can freely move in the direction of the arrow X along the optical axis of the measurement light 9. The other end of the support means 3 is fixed to the casing 1.

磁気回路4は、ウェイト部材2に配備した電磁コイル5
と共に、ウェイト部材2の位置を変更制御するための位
置変更手段を成している。この磁気回路4は、例えば扁
平な円筒状であり、その中央部付近には測定光9を通過
させるための貫通孔4Aが形成されている。
The magnetic circuit 4 includes an electromagnetic coil 5 disposed on the weight member 2.
Together with this, it constitutes a position changing means for changing and controlling the position of the weight member 2. The magnetic circuit 4 has, for example, a flat cylindrical shape, and has a through hole 4A formed near the center thereof through which the measurement light 9 passes.

ウェイト部材2に固定された半透明鏡6と支持プレート
13に固定された半透明鏡7とはそれぞれの反射面6R
,,7Rが互いに対向するように配置されている。また
、それぞれの反射面6R,7Rがほぼ平行になるように
角度調整手段14で支持プレート13の角度を調整する
。なお、これらの反射面6R,7Rは互いに平行である
ことが理想的であるが、干渉が発生すればよいのである
から、必ずしも平行である必要はない。
The semi-transparent mirror 6 fixed to the weight member 2 and the semi-transparent mirror 7 fixed to the support plate 13 have respective reflecting surfaces 6R.
, , 7R are arranged to face each other. Further, the angle of the support plate 13 is adjusted by the angle adjustment means 14 so that the respective reflecting surfaces 6R and 7R are substantially parallel. Although it is ideal that these reflective surfaces 6R and 7R are parallel to each other, they do not necessarily need to be parallel as long as interference occurs.

以上において、貫通孔や開口はすべて同軸状に配列され
ているため、光源8の光は、レンズ10、貫通孔4A、
貫通孔2人、半透明鏡6,7を介して、直線的に光電・
変換手段12に到達する。
In the above, since the through holes and openings are all arranged coaxially, the light from the light source 8 is transmitted through the lens 10, the through hole 4A,
Through the two through-holes and the semi-transparent mirrors 6 and 7, the photoelectric
The conversion means 12 is reached.

第2図は、このような装置を駆動制御するための電気回
路を示す。電磁コイル5の端子15及び光電変換手段1
2の端子16が、この電気回路と第1図の構成とのイン
クフェイスとなる。
FIG. 2 shows an electrical circuit for driving and controlling such a device. Terminal 15 of electromagnetic coil 5 and photoelectric conversion means 1
The terminal 16 of No. 2 becomes the ink face of this electric circuit and the configuration of FIG.

図において、20は光電変換手段12で得られる干渉電
気信号ISを後段処理のために増幅するプリアンプ、2
1は端子24に加える基準電圧■と前記干渉信号Isと
の差分△Vを出力する比較器、22は移相回路、また2
3は駆動アンプである。
In the figure, 20 is a preamplifier that amplifies the interference electric signal IS obtained by the photoelectric conversion means 12 for subsequent processing;
1 is a comparator that outputs the difference ΔV between the reference voltage ■ applied to the terminal 24 and the interference signal Is; 22 is a phase shift circuit;
3 is a drive amplifier.

プリアンプ20と比較器21の接続順、序は逆でもよく
、場合によっては1つの回路にすることもできる。移相
回路22は、比較器21の出力信号△Vを電気的に微分
することにより、干渉電気信号の位相を変移させ、ウェ
イト部材2の振動を適度に減衰させるように作用する。
The connection order of the preamplifier 20 and the comparator 21 may be reversed, and in some cases, they may be combined into one circuit. The phase shift circuit 22 electrically differentiates the output signal ΔV of the comparator 21 to shift the phase of the interference electric signal and act to appropriately damp the vibration of the weight member 2.

駆動アンプ23は、電磁コイル5の端子15の一端に接
続されており、位相変移した偏差信号△■を電流増幅し
、電磁コイル5を駆動する。電磁コイル5の端子15の
他方には、接地した負荷抵抗Rが接続されており、この
接続点から出力端子25を引き出している。
The drive amplifier 23 is connected to one end of the terminal 15 of the electromagnetic coil 5, and amplifies the phase-shifted deviation signal Δ■ with current to drive the electromagnetic coil 5. A grounded load resistor R is connected to the other terminal 15 of the electromagnetic coil 5, and an output terminal 25 is drawn out from this connection point.

なお、移相回路22や駆動アンプ23などは場合によっ
ては省略でき、例えば電磁コイル5の電流感度が太きか
ったり、前段回路の出力電流が大きい場合などには、駆
動アンプ23を省略できる。
Note that the phase shift circuit 22, drive amplifier 23, etc. can be omitted depending on the case. For example, if the current sensitivity of the electromagnetic coil 5 is high or the output current of the preceding stage circuit is large, the drive amplifier 23 can be omitted.

このような構成は、2つの半透明鏡6,7で生ずる干渉
信号が増幅され、比較され、また微分された後、その電
流が電磁コイル5を流れて半透明鏡の間隔を補正して、
干渉強度を変化させるフィードバックループを形成して
いる。このフィードバック系では、位置変更手段の単体
での電圧に対する変位を考慮し、補正量よりも充分大き
な帰還電圧を印加する必要があり、このためにはプリア
ンプ20を含む増幅系のゲインを充分に大きくする必要
がある。
In such a configuration, after the interference signals generated by the two semitransparent mirrors 6 and 7 are amplified, compared, and differentiated, the current flows through the electromagnetic coil 5 to correct the spacing between the semitransparent mirrors.
It forms a feedback loop that changes the interference strength. In this feedback system, it is necessary to consider the displacement of the position changing means with respect to the voltage and apply a feedback voltage that is sufficiently larger than the correction amount, and for this purpose, the gain of the amplification system including the preamplifier 20 must be made sufficiently large. There is a need to.

ところで前述の実施例では、磁界形成手段4がケーシン
グ1に固定されており、電磁コイル5は可動状態におか
れている。しかしながら、そもそもかような駆動形態は
相対的なものであり、固定・可動を逆にしても良い。即
ち電磁コイル5をケーシングl側に固定し、磁界形成手
段4をウェイト部材2に結合固定せしめて、この磁界形
成手段4の方を可動状態においてもよい。更にまた以上
の説明ではいずれの場合も磁界形成手段4及び電磁コイ
ル5の内、いずれか一方が固定状態に、他方が可動状態
にある場合についてであるが、これ以外の手段もあり得
る。要七ウェイト部材2の動きを抑制し得る手段であれ
ば足りる。従って、外えば一体化された磁界形成手段4
と電磁コイル5をケーシング1側に固定しておき、ウェ
イト部材2側に鉄等の磁性材料を設けておき、磁界形成
手段4、電磁コイル5及びウェイト部材2との間に、電
磁気的な力を働かせるような手段でもよい。
By the way, in the above-mentioned embodiment, the magnetic field forming means 4 is fixed to the casing 1, and the electromagnetic coil 5 is placed in a movable state. However, such a driving form is relative in the first place, and the fixed and movable modes may be reversed. That is, the electromagnetic coil 5 may be fixed to the casing l side, the magnetic field forming means 4 may be coupled and fixed to the weight member 2, and the magnetic field forming means 4 may be in a movable state. Furthermore, in the above description, in each case, one of the magnetic field forming means 4 and the electromagnetic coil 5 is in a fixed state and the other is in a movable state, but other means are also possible. Any means that can suppress the movement of the weight member 2 is sufficient. Therefore, when removed, the integrated magnetic field forming means 4
and the electromagnetic coil 5 are fixed on the casing 1 side, and a magnetic material such as iron is provided on the weight member 2 side, so that an electromagnetic force is generated between the magnetic field forming means 4, the electromagnetic coil 5, and the weight member 2. It is also possible to use a method that works.

次に、この発明の実施例の原理並びに動作を説明する。Next, the principle and operation of the embodiment of this invention will be explained.

測定に先立って、第1図のユニットを加速度を測定すべ
き対象(以下、測定対象とする)に固定する。第2図の
電気回路は第1図のユニットに組込んでもよいし、別に
してもよい。
Prior to measurement, the unit shown in FIG. 1 is fixed to the object whose acceleration is to be measured (hereinafter referred to as the measurement object). The electrical circuit of FIG. 2 may be incorporated into the unit of FIG. 1 or may be separate.

先ず、比較器21の端子24に干渉の中点に対応する基
準電圧■を印加する。従って、測定対象が静止し又は等
速度運動しているときは、加速度が零であり、鏡6,7
の間隔が干渉の中点に対応する距離になっていれば、比
較器21の偏差出力信号ΔVは、△V−0である。この
ため、電磁コイル5には電流が流れず、ウェイト部材2
従って鏡6も駆動されない。
First, a reference voltage (2) corresponding to the midpoint of interference is applied to the terminal 24 of the comparator 21. Therefore, when the object to be measured is stationary or moving at a constant speed, the acceleration is zero, and the mirrors 6 and 7
If the interval is a distance corresponding to the midpoint of interference, the deviation output signal ΔV of the comparator 21 is ΔV-0. Therefore, no current flows through the electromagnetic coil 5, and the weight member 2
Therefore, mirror 6 is also not driven.

しかし、一般には、このような状態でも鏡の間隔は干渉
の中点に対応する距離になっていない。
However, in general, even in this state, the distance between the mirrors is not a distance that corresponds to the midpoint of interference.

鏡の間隔A、  B、  Cに対応するそれぞれの干渉
強度Ia 、 Ib 、 Icの関係は第8図に示すよ
うである。
The relationship between the interference intensities Ia, Ib, and Ic corresponding to the mirror spacings A, B, and C is shown in FIG.

間隔り及び干渉強度Idは、干渉の中点に対応する関係
を示している。
The spacing and interference intensity Id show a relationship corresponding to the midpoint of interference.

このため、プリアンプ20の出力電圧は基準電圧■o(
!:異なり、比較器21は相応の出力電圧△Vを発生し
、移相回路22及び駆動アンプ23を介して電磁コ・イ
ル5が励磁される。このため、ウェイト部材2従って半
透明鏡6が移動する。この移動方向は、電磁コイル5の
巻回方向、磁気回路、電気回路などの極性によって決定
される。しかし、いずれの方向に動いても、鏡の間隔が
干渉の中点に近づくにつれて、基準電圧voとプリアン
プ出力電圧との差が小さくなり、△Vが零に近づき、電
磁コイル5に流れる電流ら零に近づき、この状態で鏡(
5が静止する。
Therefore, the output voltage of the preamplifier 20 is the reference voltage ■o(
! : Differently, the comparator 21 generates a corresponding output voltage ΔV, and the electromagnetic coil 5 is excited via the phase shift circuit 22 and the drive amplifier 23. Therefore, the weight member 2 and therefore the semitransparent mirror 6 move. This moving direction is determined by the winding direction of the electromagnetic coil 5 and the polarity of the magnetic circuit, electric circuit, etc. However, no matter which direction it moves, as the distance between the mirrors approaches the midpoint of interference, the difference between the reference voltage vo and the preamplifier output voltage becomes smaller, △V approaches zero, and the current flowing through the electromagnetic coil 5 decreases. Approach zero, and in this state the mirror (
5 stands still.

電磁コイル、磁気回路、電気回路などの極性が一定の場
合、鏡の静止する位置はそれぞれ第9図のA、  B’
、  C’で示す位置である。このときの干渉強度I’
a 、 Ib 、 I’cは、厳密には干渉の中点に対
応する干渉強度■d(!:は等しくなく、最初の中点か
らのずれの量と、このずれを補正するために流れる電流
とが平衡する点である。この平衡点を決定するファクタ
は、支持手段3のバネ定数さサーボ動作量であり、前述
のようにサーボ動作のゲインを充分大きくすることによ
り、I’a 、 I’b 、 I’e’をほぼ干渉の中
点き等しくすることができる。
When the polarity of the electromagnetic coil, magnetic circuit, electric circuit, etc. is constant, the positions where the mirror rests are A and B' in Figure 9, respectively.
, the position indicated by C'. Interference intensity I' at this time
Strictly speaking, a, Ib, and I'c are the interference strengths corresponding to the midpoint of the interference ■d(!: are not equal, and are the amount of deviation from the initial midpoint and the current flowing to correct this deviation. This is the point where I'a, I 'b' and I'e' can be made approximately equal to the midpoint of interference.

この平衡点での比較器21の出力信号は、極く小さく零
に近い値であるが、駆動アンプ23によって増幅される
ため、鏡の間隔を補正するのに必要な電流を電磁コイル
5に流すことができる。
The output signal of the comparator 21 at this equilibrium point is extremely small and has a value close to zero, but since it is amplified by the drive amplifier 23, the current necessary to correct the mirror spacing is passed through the electromagnetic coil 5. be able to.

以上のように、電気的なサーボ動作によって干渉の中点
に対応する位置に半透明鏡6が位置決めされた状態で、
加速度を検出する場合を考える。
As described above, with the semi-transparent mirror 6 positioned at the position corresponding to the midpoint of interference by the electrical servo operation,
Consider the case of detecting acceleration.

加速度によってウェイト部材2に位置変化が生じ、2つ
の鏡の間隔が変化すると、光の干渉強度も変化する。こ
こで、ウェイト部材2の位置変化は連続的であり、しか
も微視的に見ると徐々に変化しているので、前述の加速
度の無い場合のサーボ動作と同様に、干渉信号と基準電
圧との差分によって発生する電流が電磁コイル5に流れ
、半透明鏡6を常に干渉の中点に対応する位置に固定す
るこ古ができる。厳密には、干渉の中点に対応する位置
かられずかにずれた位置で、半透明鏡6は加速度に対応
して動く。
When the position of the weight member 2 changes due to acceleration and the distance between the two mirrors changes, the interference intensity of light also changes. Here, since the position change of the weight member 2 is continuous and changes gradually when viewed microscopically, the interference signal and the reference voltage are A current generated by the difference flows through the electromagnetic coil 5, and the semitransparent mirror 6 is always fixed at a position corresponding to the midpoint of interference. Strictly speaking, the semitransparent mirror 6 moves in response to the acceleration at a position slightly shifted from the position corresponding to the midpoint of interference.

この場合も前述と同様に、比較器21の出力信号はごく
小さいが、加速度に対応した値であり、駆動アンプ23
によって増幅されて電磁コイル5を駆動し、加速度を測
定するに充分なものとなる。
In this case as well, the output signal of the comparator 21 is very small, but it is a value corresponding to the acceleration, and the drive amplifier 23
It becomes sufficient to drive the electromagnetic coil 5 and measure the acceleration.

ところで、サーボ受振器(半透明鏡6を含むサーボ系の
駆動対象)では、支持手段3のバネ定数をにζ、ウェイ
ト部材2の質量をm、位置変更手段の電流に対する変位
の感度をA「、変位検出及びサーボ量をA、また第1図
のX方向の加速度をaとして、半透明鏡6の変位Xを、 X=□・a・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ (4)k+A?A。
By the way, in the servo geophone (the driven object of the servo system including the semi-transparent mirror 6), the spring constant of the support means 3 is ζ, the mass of the weight member 2 is m, and the sensitivity of the displacement of the position changing means to the current is A'. , the displacement detection and servo amount is A, and the acceleration in the X direction in Fig. 1 is a, the displacement X of the semi-transparent mirror 6 is:・・・・・・
・(4)k+A? A.

で表すことができる。この式(4)から、ウェイト部材
2の質量m、支持手段3のバネ定数kが一定の場合に、
サーボ量A又は感度A[を大きくすることにより、サー
ボ受振器(半透明鏡6など)の変位量Xをいくらでも小
さくできることが分かる。
It can be expressed as From this equation (4), when the mass m of the weight member 2 and the spring constant k of the support means 3 are constant,
It can be seen that by increasing the servo amount A or the sensitivity A[, the displacement amount X of the servo geophone (semi-transparent mirror 6, etc.) can be made as small as desired.

従って、第10図1こ示すように、同図fa)のサーボ
量Aが零の場合の変位Xは、サーボが動作することによ
り、同図(blの変位Xのように小さくなる。
Therefore, as shown in FIG. 10, the displacement X when the servo amount A is zero in fa) becomes small as the displacement X in bl in the same figure due to the servo operation.

また、これに応じて、光干渉の変化する領域が直線性の
良好なごく狭い範囲に制限されて、変位と干渉の対応が
とれ干渉信号から変位を検出することが可能となる。
Further, in accordance with this, the region in which the optical interference changes is limited to a very narrow range with good linearity, and it becomes possible to match displacement and interference and detect displacement from the interference signal.

なお、式(4)において、k〈〈AxArの場合には、
変位量Xは、 A、Af゛°(5) となり、変位量Xとサーボ量へ吉は直線的な関係となる
。また、第2図の出力端子25の出力電圧eは、 と表されるため、サーボ量Aの増減によって変位X及び
出力電圧eを、光干渉の特性を考慮しつつ、目的に応じ
た制御が可能となる。
Note that in equation (4), in the case of k〈AxAr,
The displacement amount X is A, Af゛° (5), and there is a linear relationship between the displacement amount X and the servo amount. Moreover, the output voltage e of the output terminal 25 in FIG. 2 is expressed as follows. Therefore, by increasing or decreasing the servo amount A, the displacement It becomes possible.

第11図及び第12図は、この発明の実施例の変形例の
必要性を示す図、並びζこ変形例の要部説明図である。
FIGS. 11 and 12 are diagrams showing the necessity of a modification of the embodiment of the present invention, and explanatory diagrams of the main parts of this modification.

すなわち、一般的なファブリペロ−の光学系では、第1
1図に示すように、2つの半透明鏡6.7による反射光
30がレーザ光源8に戻り、光フィードバックが生じて
発振が不安定となり大きなノイズ光を生ずる。
That is, in a general Fabry-Perot optical system, the first
As shown in FIG. 1, the reflected light 30 from the two semi-transparent mirrors 6.7 returns to the laser light source 8, causing optical feedback, making the oscillation unstable and producing large noise light.

このため、第12図に示すように、反射光30の戻る光
路にポラライザ31及び1/4波長板を配備し、反射光
を光源8の手前で遮断するようにする。このような構成
によれば、レーザ光源8の出射光はこれらの光学素子を
通過できるが、半透明鏡6゜7による反射光30は、1
/4波長板32によって偏光面が回転されポラライザ3
1を通過できなくなる。
For this reason, as shown in FIG. 12, a polarizer 31 and a quarter-wave plate are provided on the return optical path of the reflected light 30 to block the reflected light before the light source 8. According to such a configuration, the light emitted from the laser light source 8 can pass through these optical elements, but the light 30 reflected by the semi-transparent mirror 6°7 is
The plane of polarization is rotated by the /4 wavelength plate 32 and the polarizer 3
1 cannot be passed.

従って、レーザ光源8への光フィードバックはほとんど
無くなる。
Therefore, optical feedback to the laser light source 8 is almost eliminated.

第13図は、この発明の実施例の他の変形例を示すもの
であり、第12図の変形例と同様に半透明鏡6.7から
の反射光を阻止することを目的とする。
FIG. 13 shows another modification of the embodiment of the present invention, which, like the modification shown in FIG. 12, aims to block the reflected light from the semi-transparent mirror 6.7.

すなわち、この変形例によれば、2つの半透明鏡6.7
の光軸に対する角度を直角から僅かにずらし、その反射
光30を光吸収体33で吸収するようにする。このよう
な構成によれば、 1/4波長板やポラライザなどの高
価な光学素子を用いずに目的を達成することができる。
That is, according to this variant, two semi-transparent mirrors 6.7
The angle with respect to the optical axis is slightly shifted from the right angle so that the reflected light 30 is absorbed by the light absorber 33. According to such a configuration, the purpose can be achieved without using expensive optical elements such as a 1/4 wavelength plate or a polarizer.

光吸収体33の材質や形状は、光学条件を考慮して決定
すべきものであるが、例えばベルベットコート(商品名
)を用いることができる。また、鏡6.7の傾斜角度も
検出感度並びに反射光の帰還率などを考慮して適宜決定
すべきであるが、一般的に1〜6度程度が望ましいであ
ろう。なお、反射光30が光源8に戻らなければよいの
であるから、光吸収体33は必ずしも設ける必要はなく
、例えばユニットのケーシング1の内面反射が無視でき
る場合などには光吸収体33をわざわざ設ける必要はな
い。
The material and shape of the light absorber 33 should be determined in consideration of optical conditions, and for example, Velvet Coat (trade name) can be used. Further, the angle of inclination of the mirror 6.7 should be appropriately determined in consideration of the detection sensitivity and the feedback rate of reflected light, but generally about 1 to 6 degrees is desirable. Note that it is not necessary to provide the light absorber 33 as long as the reflected light 30 does not return to the light source 8. For example, if the internal reflection of the casing 1 of the unit can be ignored, the light absorber 33 may be provided. There's no need.

また、この場合第14図に示すように、ウェイト部材2
従って半透明鏡6の移動方向は、測定光の入射方向14
1、鏡7と直角な方向142、及び反射光30の進行方
向143のいずれの方向であってもよい。これら3つの
方向の違いはわずかであり、検出感度に有意の差は出な
いためである。
In addition, in this case, as shown in FIG. 14, the weight member 2
Therefore, the moving direction of the semi-transparent mirror 6 is the incident direction 14 of the measurement light.
1, a direction 142 perpendicular to the mirror 7, and a traveling direction 143 of the reflected light 30. This is because the difference between these three directions is slight and there is no significant difference in detection sensitivity.

第15図はこの発明の他の実施例を示すものであり、レ
ーザ光のパワー変動やレーザ光に含まれるノイズを抑制
するようにしている。
FIG. 15 shows another embodiment of the present invention, in which fluctuations in the power of the laser beam and noise contained in the laser beam are suppressed.

すなわち、前述のように、プリアンプ20の出力に含ま
れるレーザ光源のパワー変動とノイズ成分は、振動変位
による干渉成分と区別できず、比較器21はパワー変動
などのノイズ成分を干渉の変化として処理する。従って
、比較器21は、基準電圧Voとパワー変動ノイズ成分
との差を出力し、通常の加速度検出と同様のサーボ動作
を実行する。
That is, as described above, the power fluctuation and noise component of the laser light source included in the output of the preamplifier 20 cannot be distinguished from the interference component due to vibration displacement, and the comparator 21 processes the noise component such as the power fluctuation as a change in interference. do. Therefore, the comparator 21 outputs the difference between the reference voltage Vo and the power fluctuation noise component, and performs a servo operation similar to normal acceleration detection.

これを近似式で示せば、プリアンプ20の出力信号は、
入射光パワーをEとして、干渉強度Itを表す関係、 It= E (1+a CO3δ)・−・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・ (71に等しく、レーザパ
ワーEに近い値の電圧■。が基準電圧端子24に加えら
れる結果、比較器21の出力Edは、 E(y= E −Vo+ E Rcosδ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・ (8)となり、E−Voな
るノイズ成分を含んでいる。このようなノイズ成分のう
ちパワー変動は、パワー制御によって抑制することがで
きても、その他のノイズ成分を少なくすることは困難で
あり、微小加速度の測定に支障を来すおそれがある。こ
の実施例ではこの点を解決している。
If this is expressed as an approximate expression, the output signal of the preamplifier 20 will be:
The relationship representing the interference intensity It, where the incident light power is E, is It=E (1+a CO3δ)・−・・・・・・・・・・
As a result, the output Ed of the comparator 21 is E (y= E −Vo+E Rcosδ・・・・・・
. . . (8), which includes a noise component called E-Vo. Even if power fluctuations among such noise components can be suppressed by power control, it is difficult to reduce other noise components, which may interfere with the measurement of minute accelerations. This embodiment solves this problem.

すなわち、この実施例によれば、第2図の実施例の電気
回路に加えてレーザ光源8の光パワーの変動を電源回路
40で検出して基準電圧V。を与えるゲイン調整回路4
1を備えている。すなわち、一般に、半導体などのレー
ザ光源は、外因によるパワー変動が大きいため、電源に
光パワー制御回路を備えている。例えば、半導体レーザ
の場合、レ−ザケース内部にパワー制御用のフォトダイ
オ−ドが組み込まれており、レーザ光の光パワーを検出
して電源回路40を制御し、光パワーを一定に保つよう
にしている。この場合、フォトダイオードの出力にはレ
ーザ光源のノイズも含まれており、またフォトダイオー
ド自身で発生するノイズもわずかに含まれている。
That is, according to this embodiment, in addition to the electric circuit of the embodiment of FIG. 2, fluctuations in the optical power of the laser light source 8 are detected by the power supply circuit 40 and the reference voltage V is determined. Gain adjustment circuit 4 that gives
1. That is, in general, laser light sources such as semiconductors have large power fluctuations due to external factors, so the power supply is equipped with an optical power control circuit. For example, in the case of a semiconductor laser, a photodiode for power control is built into the laser case, which detects the optical power of the laser beam and controls the power supply circuit 40 to keep the optical power constant. ing. In this case, the output of the photodiode includes noise from the laser light source as well as a small amount of noise generated by the photodiode itself.

この場合、フォトダイオードの出力は、αをフォトダイ
オードなどによって定まる定数として、レーサ光パワー
Eに対応しておりαEと表すこきができる。このため、
このフォトダイオードの出力を1/αのゲインのゲイン
調整回路41に通すことにより出力電圧Eを得、比較器
21の端子24の入力を基準電圧V。さすることができ
る。
In this case, the output of the photodiode corresponds to the laser light power E, and can be expressed as αE, where α is a constant determined by the photodiode or the like. For this reason,
The output of this photodiode is passed through a gain adjustment circuit 41 with a gain of 1/α to obtain an output voltage E, and the input of the terminal 24 of the comparator 21 is set to a reference voltage V. You can touch it.

この場合、比較器2Iの出力P、dは、Eel= E 
(1+Reosδ) −E=E・Rcosδ ・・・・
・・・・間・・・・曲・曲・曲・・・ (9+となり、
ノイズ成分は表れない。
In this case, the output P, d of the comparator 2I is Eel=E
(1+Reosδ) −E=E・Rcosδ ・・・・
...pause...song, song, song... (becomes 9+,
Noise components do not appear.

第16図はこの発明の更に他の実施例であり、透過干渉
光及び反射干渉光の双方を用いて、前述の実施例さ同様
(こノイズを抑制するようにしている。
FIG. 16 shows still another embodiment of the present invention, in which both the transmitted interference light and the reflected interference light are used to suppress noise (similar to the previous embodiment).

この実施例1・こよれば、透過干渉光検出系は前述イ訂 を設けて反射光を光電変換手段50で検出している。According to this embodiment 1, the transmission interference light detection system is an improved version of the above-mentioned version. is provided, and the reflected light is detected by the photoelectric conversion means 50.

この光電変換手段50の出力信号はプリアンプ29で増
幅された後、比較器21の一方の入力(基準電圧入力)
となる。
The output signal of this photoelectric conversion means 50 is amplified by a preamplifier 29, and then one input of the comparator 21 (reference voltage input)
becomes.

このような構成によれば、式(3)の反射干渉強度I、
を、 Ir= E (1−Rcosδ)・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(10)で近似して表せば、比較器
21の出力Bgは、式(7)と式(10)との差分て得
られ、 E(1= 2 ERcosδ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1])
となり、ノイズ成分が出力されないことが分かる。
According to such a configuration, the reflected interference intensity I of equation (3),
, Ir=E (1-Rcosδ)・・・・・・・・・
If expressed approximately by (10), the output Bg of the comparator 21 is obtained by the difference between equation (7) and equation (10), and E(1=2 ERcosδ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1])
It can be seen that no noise component is output.

この様子を模式的に示したのが第17図であり、第4図
及び第5図の透過干渉と反射干渉吉を同−図で示してい
る。同図によれば、最初、鏡の間隔がAのさきには透過
及び反射の干渉強度がそれぞれ■Ar及びIAtであっ
たのが、差分信号によってせ−ホ動作が実行され、最終
的に2つの干渉強度が一致し、鏡の間隔はA′に落着い
ている。
This situation is schematically shown in FIG. 17, which also shows transmission interference and reflection interference in FIGS. 4 and 5. According to the figure, initially, when the mirror spacing was A, the interference intensities of transmission and reflection were ■Ar and IAt, respectively, but the interference intensity was executed by the difference signal, and finally 2 The two interference intensities match, and the mirror spacing has settled at A'.

この方法の有利な点は、レーザ光源のノイズが出力され
ないことのほかに、透過干渉と反射干渉との差分をとる
ことにより、何等かの原因によるもよいため、装置の大
型化を回避できる。
The advantage of this method is that the noise of the laser light source is not output, and by taking the difference between the transmitted interference and the reflected interference, it is possible to avoid any increase in the size of the device.

第18図はこの発明の更に他の実施例を示すものであり
、2つの半透明鏡6,7の平行を調節するための電気的
構成を示している。
FIG. 18 shows still another embodiment of the present invention, and shows an electrical configuration for adjusting the parallelism of two semi-transparent mirrors 6 and 7.

図において、61は電磁コイル5を数十から数百ヘルツ
の周波数で交番的に励磁するための発振器、62は振幅
−電圧変換器、63は電圧計である。
In the figure, 61 is an oscillator for alternately exciting the electromagnetic coil 5 at a frequency of several tens to several hundred hertz, 62 is an amplitude-to-voltage converter, and 63 is a voltmeter.

このような構成によれば、一度平行に調整した鏡6,7
が、運搬の衝撃などによって最初の設定からずれてしま
った場合の再調整が可能となる。
According to such a configuration, the mirrors 6 and 7 once adjusted parallel to each other
However, if the settings deviate from the initial settings due to shock during transportation, etc., readjustment becomes possible.

すなわち、調整のため発振器61を作動させるこ吉によ
り、コイル5が周期的に振動し干渉変化が生ずる。この
場合の干渉は、第19図に示すように、発振周波数に対
応して周期性がある。
That is, due to the activation of the oscillator 61 for adjustment, the coil 5 periodically vibrates, causing an interference change. The interference in this case has periodicity corresponding to the oscillation frequency, as shown in FIG. 19.

この場合、干渉の最大値と最小値との差すなわち干渉の
度合は、コイルに流れる電流によらず、2つの半透明鏡
の平行度に依存する。平行度が良い場合には第20図(
21)に示すように干渉信号が大きくなり、また平行度
が悪い場合には第20図(b)に示すように干渉信号が
小さくなる。従って、プリアンプ20の出力を振幅−電
圧変換器62iこ入力し、角度調節手段14で角度を調
節するこさくこより、電圧計63でこの変換器62の出
力電圧を監視しつつ鏡の平行度をチェックすることがで
きる。電圧計63の値が最大となった吉きが、平行度が
最良となったときであることは、容易に理解される薔書
であろう。
In this case, the difference between the maximum value and the minimum value of interference, that is, the degree of interference, does not depend on the current flowing through the coil, but depends on the parallelism of the two semitransparent mirrors. If the parallelism is good, see Figure 20 (
The interference signal becomes large as shown in FIG. 21), and when the parallelism is poor, the interference signal becomes small as shown in FIG. 20(b). Therefore, rather than inputting the output of the preamplifier 20 into the amplitude-to-voltage converter 62i and adjusting the angle with the angle adjusting means 14, the parallelism of the mirror is monitored while monitoring the output voltage of this converter 62 with the voltmeter 63. Can be checked. It is easy to understand that the best time for the value of the voltmeter 63 to be the maximum is when the parallelism is the best.

このような実施例によれば、発振器の周波数や、コイル
を流れる電流に対して干渉の度合が依存しないため、精
度が良く安定した発振器を用いる必要が無いため、鏡の
平行度調整を安価容易に実行することができ実際的であ
る。
According to such an embodiment, since the degree of interference does not depend on the frequency of the oscillator or the current flowing through the coil, there is no need to use a highly accurate and stable oscillator, and the parallelism of the mirror can be adjusted easily and inexpensively. It is practical and can be carried out.

また、電磁コイル5を二重に巻回して、1つのコイルに
鏡の間隔ダを調整するための直流電流を流し、他のコイ
ルをサーボ動作用のコイルとして用いることもできる。
Alternatively, the electromagnetic coil 5 can be wound twice, a direct current for adjusting the distance between the mirrors can be passed through one coil, and the other coil can be used as a coil for servo operation.

すなわち、サーボ動作を円滑に行うためには、前述のよ
うに、k((AxA4である必要があり、支持手段3の
バネ定数kを余り大きくすることはできない。このため
、支持手段3が柔らかくなり、装置の設置条件によって
は2つの半透明鏡が互いに接触したり、ウェイト部材が
ストッパ(図示せず)や周辺に接触したり、あるいは支
持手段のバネ弾性限界を越えたりする可能性がある。
That is, in order to perform the servo operation smoothly, as mentioned above, it is necessary that k Depending on the installation conditions of the device, the two translucent mirrors may come into contact with each other, the weight member may come into contact with the stopper (not shown) or the surrounding area, or the spring elasticity limit of the support means may be exceeded. .

これらを防止するためには、それぞれの構成要素の間隔
を拡げるなどすればよいが、光源の波長変動の影響が大
きくなるため望ましくない。
In order to prevent these problems, it is possible to increase the distance between the respective constituent elements, but this is not desirable because the influence of the wavelength fluctuation of the light source increases.

このことは、式(3)において、λ<<96. l=0
とすれば、 となり、ごくわずかの波長変動に対して干渉強度が大き
く変化することが分かる。
This means that in equation (3), λ<<96. l=0
Then, it becomes as follows, and it can be seen that the interference intensity changes greatly with a very small wavelength variation.

従って、このように電磁コイルを二重にした構成によれ
ば、2つの半透明鏡の設置角度などの設置条件にかかわ
らず、相互に比較的近づいた状態(例えば0.1朋程度
)で間隔2を一定に保つことができる。更に具体的には
、コイルを流れる電流によって半透明鏡6は変位し、光
源の波長変化の影響を受けにくい間隔で、且つ支持手段
が円滑に動く位置に半透明鏡6を設定することができる
Therefore, with this configuration in which the electromagnetic coils are doubled, regardless of the installation conditions such as the installation angle of the two semitransparent mirrors, they can be placed relatively close to each other (for example, about 0.1 mm) apart. 2 can be kept constant. More specifically, the semi-transparent mirrors 6 are displaced by the current flowing through the coil, and can be set at intervals that are less susceptible to changes in the wavelength of the light source and at positions where the support means can move smoothly. .

この発明は、以上の実施例及び変形例に限定されるもの
でなく、この発明の技術的範囲内において、各種の他の
実施態様及び変形態様が可能であり、また同等の構成要
素の交換が可能であることは、当業者にとって明らかで
あろう。例えば、以上の各実施例などでは、加速度検出
を目的として説明したが、これに限定されるものでない
。また、位置変更手段も電磁的なものに限らず、例えば
圧電素子の変位などを利用することができる。
This invention is not limited to the above embodiments and modifications, and various other embodiments and modifications are possible within the technical scope of this invention, and equivalent components may be replaced. It will be clear to those skilled in the art that this is possible. For example, in each of the above embodiments, the purpose is to detect acceleration, but the invention is not limited to this. Further, the position changing means is not limited to electromagnetic means, and for example, displacement of a piezoelectric element can be used.

(発明の効果) この発明によれば、以上のように7アブリペローの干渉
計にサーボ制御を組合わせたことにより、測定のグイナ
ミノクレンジと直線性を大幅に改善し、いかなる変化に
対しても正確な測定の可能な光学式変位測定装置を得る
ことができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, by combining the servo control with the 7-Avri-Perot interferometer as described above, the Guinamino cleanliness and linearity of the measurement are greatly improved, and it is possible to overcome any changes. An optical displacement measuring device capable of accurate measurement can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の実施例に係る光学式変位測定装置の
測定ユニットの縦断面図、第2図は第1図のユニットを
作動させるための電気系統図、第3図はこの発明の原理
の光学系の説明図、第4図並びに第5図はそれぞれ透過
干渉及び反射干渉の一般的説明図、第6図はファブリペ
ロ−の干渉計の動作の一般的説明図、第7図及び第10
図はこの発明の実施例の動作説明図、第11図並びに第
12図は第1図の実施例の変形例の必要性を示すための
図及び変形例、第13図は第1図の実施例の他の変形例
、第14図は第13図の変形例の動作説明図、第15図
はこの発明の他の実施例に係る光学式変位測定装置の説
明図、第16図はこの発明の更に他の実施例に係る光学
式変位測定装置の説明図、第17図は第16図の実施例
の動作説明図、第18図はこの発明の更に他の実施例に
係る光学式変位測定装置の説明図、第19図及び第20
図は第18図の実施例の動作説明図である。 ■・・・ケーシング、2・・・ウェイト部材、3・・・
支持手段、4・・・位置変更手段の構成要素である磁気
回りアンプ、21・・・比較器、23・・・駆動アンプ
、4】・・ゲイン調整回路。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a measuring unit of an optical displacement measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an electrical system diagram for operating the unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a principle of the present invention. FIGS. 4 and 5 are general illustrations of transmission interference and reflection interference, respectively. FIG. 6 is a general illustration of the operation of the Fabry-Perot interferometer, and FIGS. 7 and 10.
The figure is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of the present invention, FIGS. 11 and 12 are diagrams showing the necessity of a modification of the embodiment of FIG. 1 and a modified example, and FIG. 13 is an implementation of the embodiment of FIG. 1. Another modification of the example, FIG. 14 is an explanatory diagram of the operation of the modification of FIG. 13, FIG. 15 is an explanatory diagram of an optical displacement measuring device according to another embodiment of the invention, and FIG. 16 is an illustration of the invention. FIG. 17 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of FIG. 16, and FIG. 18 is an optical displacement measurement device according to still another embodiment of the present invention. Explanatory diagram of the device, Figures 19 and 20
The figure is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of FIG. 18. ■...Casing, 2...Weight member, 3...
Supporting means, 4... Magnetic amplifier which is a component of the position changing means, 21... Comparator, 23... Drive amplifier, 4]... Gain adjustment circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光源のコヒーレントな測定光が到来するのとは逆の
方向に反射面を有する第1の半透明鏡と、この半透明鏡
の前記反射面とその反射面が互いに対向するように配置
した第2の半透明鏡と、これら第1又は第2の半透明鏡
を前記測定光が透過可能であるように搭載し電気信号の
印加によって前記測定光の光軸方向、もしくは光軸方向
にほぼ等しい方向に変位可能な位置変更手段とを備えて
成る光学式変位測定装置。 2、光源のコヒーレントな測定光が到来するのとは逆の
方向に反射面を有する第1の半透明鏡と、この半透明鏡
の前記反射面とその反射面が互いに対向するように配置
した第2の半透明鏡と、これら第1又は第2の半透明鏡
を前記測定光が透過可能であるように搭載し電気信号の
印加によって前記測定光の光軸方向、もしくは光軸方向
にほぼ等しい方向に変位可能な位置変更手段と、前記第
1及び第2の半透明鏡が前記測定光によって形成する干
渉光を検出しその強度を電気信号に変換する光電変換手
段と、 この光電変換手段の出力電気信号の直流成分の基準電気
信号に対する偏差を検出しこの偏差が零になるように前
記位置変更手段を駆動する電気回路とを備えて成る光学
式変位測定装置。 3、光源のコヒーレントな測定光が到来するのとは逆の
方向に反射面を有する第1の半透明鏡と、この半透明鏡
の前記反射面とその反射面が互いに対向するように配置
した第2の半透明鏡と、これら第1又は第2の半透明鏡
を前記測定光が透過可能であるように搭載し電気信号の
印加によって前記測定光の光軸方向、もしくは光軸方向
にほぼ等しい方向に変位可能な位置変更手段と、前記第
1及び前記第2の半透明鏡が前記測定光によって形成す
る透過干渉光を検出しその強度を電気信号に変換する第
1の光電変換手段と、前記第1及び前記第2の半透明鏡
が前記測定光によって形成する反射干渉光を検出しその
強度を電気信号に変換する第2の光電変換手段と、これ
ら第1及び第2の光電変換手段の出力電気信号の差分が
零になるように前記位置変更手段を駆動する電気回路と
を備えて成る光学式変位測定装置。 4、特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載
の装置において、前記位置変更手段は、一定の磁界を形
成する磁界形成手段と、前記磁界中を前記測定光の光軸
方向、もしくは光軸方向とほぼ等しい方向に移動可能な
電磁手段とを備えたことを特徴とする光学式変位測定装
置。 5、特許請求の範囲第4項記載の装置において、前記磁
界形成手段及び前記電磁手段の少なくとも一方は電磁コ
イルであることを特徴とする光学式変位測定装置。 6、特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載
の装置において、前記位置変更手段は加速度を検出する
ためのウエイト部材を備えていることを特徴とする光学
式変位測定装置。 7、光源のコヒーレントな測定光が到来するのとは逆の
方向に反射面を有する第1の半透明鏡と、この半透明鏡
の前記反射面とその反射面が互いに対向するように配置
した第2の半透明鏡と、これら第1又は第2の半透明鏡
を前記測定光が透過可能であるように搭載し電気信号の
印加によって前記測定光の光軸方向、もしくは光軸方向
にほぼ等しい方向に変位可能な位置変更手段と、前記第
1及び第2の半透明鏡が前記測定光によって形成する干
渉光を検出しその強度を電気信号に変換する光電変換手
段と、 前記位置変更手段を周期的に励振させる発振器と、 前記光電変換手段の出力電気信号の振幅に対応する電圧
値に変換する変換器と、 この変換器の出力電圧を表示する表示手段とを備え、 前記表示手段の電圧値の大小から前記第1及び第2の半
透明鏡の平行度を検知するようにして成る光学式変位測
定装置。
[Claims] 1. A first semi-transparent mirror having a reflective surface in a direction opposite to that in which the coherent measurement light of the light source arrives, and the reflective surface of this semi-transparent mirror and its reflective surface mutually A second semi-transparent mirror arranged to face each other, and the first or second semi-transparent mirror are mounted so that the measurement light can pass therethrough, and the direction of the optical axis of the measurement light is adjusted by applying an electric signal. Alternatively, an optical displacement measuring device comprising a position changing means that can be displaced in a direction substantially equal to the optical axis direction. 2. A first semi-transparent mirror having a reflective surface in the direction opposite to the direction in which the coherent measurement light of the light source arrives, and the reflective surface of this semi-transparent mirror and the reflective surface thereof are arranged so as to face each other. A second semi-transparent mirror, and these first or second semi-transparent mirrors are mounted so that the measurement light can pass therethrough, and by applying an electric signal, the measurement light is moved in the optical axis direction of the measurement light or approximately in the optical axis direction. a position changing means that can be displaced in the same direction; a photoelectric conversion means that detects interference light formed by the measurement light by the first and second semitransparent mirrors and converts its intensity into an electrical signal; this photoelectric conversion means an electric circuit that detects a deviation of a DC component of an output electric signal from a reference electric signal and drives the position changing means so that the deviation becomes zero. 3. A first semi-transparent mirror having a reflective surface in the direction opposite to the direction in which the coherent measurement light of the light source arrives, and the reflective surface of this semi-transparent mirror and the reflective surface thereof are arranged so as to face each other. A second semi-transparent mirror, and these first or second semi-transparent mirrors are mounted so that the measurement light can pass therethrough, and by applying an electric signal, the measurement light is moved in the optical axis direction of the measurement light or approximately in the optical axis direction. a position changing means that can be displaced in the same direction; and a first photoelectric conversion means that detects transmitted interference light formed by the measurement light by the first and second semitransparent mirrors and converts its intensity into an electrical signal. , a second photoelectric conversion means for detecting reflected interference light formed by the measurement light by the first and second semi-transparent mirrors and converting the intensity thereof into an electric signal; and these first and second photoelectric conversion means. and an electric circuit that drives the position changing means so that the difference between the output electric signals of the means becomes zero. 4. In the apparatus according to any one of claims 1 to 3, the position changing means includes a magnetic field forming means for forming a constant magnetic field, and a magnetic field forming means for forming a constant magnetic field, and a direction in the optical axis direction of the measurement light in the magnetic field. , or an electromagnetic means movable in a direction substantially equal to the optical axis direction. 5. The optical displacement measuring device according to claim 4, wherein at least one of the magnetic field forming means and the electromagnetic means is an electromagnetic coil. 6. An optical displacement measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the position changing means includes a weight member for detecting acceleration. 7. A first semi-transparent mirror having a reflecting surface in a direction opposite to the direction in which the coherent measurement light of the light source arrives, and the reflecting surface of this semi-transparent mirror and its reflecting surface are arranged so as to face each other. A second semi-transparent mirror, and these first or second semi-transparent mirrors are mounted so that the measurement light can pass therethrough, and by applying an electric signal, the measurement light is moved in the optical axis direction of the measurement light or approximately in the optical axis direction. a position changing means that can be displaced in the same direction; a photoelectric conversion means that detects interference light formed by the measurement light by the first and second semitransparent mirrors and converts its intensity into an electrical signal; and the position changing means an oscillator that periodically excites the voltage, a converter that converts the amplitude of the output electrical signal of the photoelectric conversion means into a voltage value corresponding to the amplitude, and a display means that displays the output voltage of the converter, An optical displacement measuring device configured to detect the parallelism of the first and second semi-transparent mirrors based on the magnitude of the voltage value.
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