JPH0133761B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0133761B2 JPH0133761B2 JP58108134A JP10813483A JPH0133761B2 JP H0133761 B2 JPH0133761 B2 JP H0133761B2 JP 58108134 A JP58108134 A JP 58108134A JP 10813483 A JP10813483 A JP 10813483A JP H0133761 B2 JPH0133761 B2 JP H0133761B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- wavelength
- wavelengths
- laser beams
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、合成波長法による測距方法に関する
ものである。
ものである。
干渉法による測距の一手段である合成波長法
は、波長の僅かに異なる２つの光束を２光束干渉
計に入射させ、それらによる干渉縞を同じ検出器
で検出し、干渉計の一方の腕の反射鏡を掃引した
ときに生ずる振幅変調を受けた干渉縞信号を自乗
器及びローパスフイルターに通すことによつて、
元の波長よりもはるかに長い合成波長の信号を発
生させ、この信号の位相測定から距離を決定する
ものである。上記合成波長法によつて得られる合
成波長信号は、波長が長い遠赤外線あるいはミリ
波による干渉縞信号と等価であり、波長の短い光
束の干渉と異なり大気のゆらぎや機械的振動等に
よる影響を受けにくく、高精度の精密測距に有効
である。
は、波長の僅かに異なる２つの光束を２光束干渉
計に入射させ、それらによる干渉縞を同じ検出器
で検出し、干渉計の一方の腕の反射鏡を掃引した
ときに生ずる振幅変調を受けた干渉縞信号を自乗
器及びローパスフイルターに通すことによつて、
元の波長よりもはるかに長い合成波長の信号を発
生させ、この信号の位相測定から距離を決定する
ものである。上記合成波長法によつて得られる合
成波長信号は、波長が長い遠赤外線あるいはミリ
波による干渉縞信号と等価であり、波長の短い光
束の干渉と異なり大気のゆらぎや機械的振動等に
よる影響を受けにくく、高精度の精密測距に有効
である。
しかしながら、このような合成波長法では次の
ような問題がある。即ち、上記合成波長法のため
の光源としては、干渉性の良い多波長の光束を発
振する炭酸ガスレーザが極めて有望であるが、こ
の炭酸ガスレーザでは連続して２波長のレーザ光
を同時発振させることが困難である。そのため、
２台の炭酸ガスレーザを用いる必要があるが、２
台のレーザでは費用が嵩むうえに、各々のレーザ
において異なつた波長変動を行うため、それらの
レーザ光に基づいて生成される合成波長の精度は
波長が拡大された分だけ悪くなる。
ような問題がある。即ち、上記合成波長法のため
の光源としては、干渉性の良い多波長の光束を発
振する炭酸ガスレーザが極めて有望であるが、こ
の炭酸ガスレーザでは連続して２波長のレーザ光
を同時発振させることが困難である。そのため、
２台の炭酸ガスレーザを用いる必要があるが、２
台のレーザでは費用が嵩むうえに、各々のレーザ
において異なつた波長変動を行うため、それらの
レーザ光に基づいて生成される合成波長の精度は
波長が拡大された分だけ悪くなる。
本発明は、このような問題を解決し、２波長の
レーザ光の同時発振が困難な１台のレーザを用い
ながらも、そのレーザに交互に２波長のレーザ光
を発振させ、それらのレーザ光に基づく干渉縞信
号を処理することにより、２波長のレーザ光を同
時連続発振させた場合と同様に測距できる方法を
提供しようとするものである。
レーザ光の同時発振が困難な１台のレーザを用い
ながらも、そのレーザに交互に２波長のレーザ光
を発振させ、それらのレーザ光に基づく干渉縞信
号を処理することにより、２波長のレーザ光を同
時連続発振させた場合と同様に測距できる方法を
提供しようとするものである。
上記目的を達成するため、本発明の合成波長法
による測距方法は、１台のレーザにおいて速い周
期で交互に発振させた波長λ1，λ2のレーザ光を２
光束干渉計に入射させ、それらのレーザ光による
干渉縞で、測距すべき距離間隔に配置された第１
及び第２の反射鏡からの反射光に基づく干渉縞
を、それぞれ別個の検出器で検出し、これらの検
出器の出力信号をそれぞれ上記レーザ光の発振の
周期よりも長い時定数の処理回路において処理す
ることにより、上記波長λ1，λ2よりも十分に長い
合成波長信号に基づく上記第１及び第２の反射鏡
間の距離の測定を行うものである。
による測距方法は、１台のレーザにおいて速い周
期で交互に発振させた波長λ1，λ2のレーザ光を２
光束干渉計に入射させ、それらのレーザ光による
干渉縞で、測距すべき距離間隔に配置された第１
及び第２の反射鏡からの反射光に基づく干渉縞
を、それぞれ別個の検出器で検出し、これらの検
出器の出力信号をそれぞれ上記レーザ光の発振の
周期よりも長い時定数の処理回路において処理す
ることにより、上記波長λ1，λ2よりも十分に長い
合成波長信号に基づく上記第１及び第２の反射鏡
間の距離の測定を行うものである。
このような本発明の測距方法によれば、２波長
のレーザ光を同時に連続発振させた場合と同等の
合成波長信号を得ることができ、しかもその合成
波長信号は同一のレーザで発振させた２波長のレ
ーザ光による干渉縞信号を処理することによつて
得られるため、発振する２波長のレーザ光に波長
変動があつてもそれらが互いに打ち消され、従つ
て実際の干渉を波長の短いレーザ光によつて行わ
せるようにしたことと相俟つて、高精度な測距を
行うことができる。
のレーザ光を同時に連続発振させた場合と同等の
合成波長信号を得ることができ、しかもその合成
波長信号は同一のレーザで発振させた２波長のレ
ーザ光による干渉縞信号を処理することによつて
得られるため、発振する２波長のレーザ光に波長
変動があつてもそれらが互いに打ち消され、従つ
て実際の干渉を波長の短いレーザ光によつて行わ
せるようにしたことと相俟つて、高精度な測距を
行うことができる。
次に、本発明の方法を図面を参照しながらさら
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
第１図は、本発明の実施に使用する装置の構成
を示し、１はレーザ光源部、２は波長安定化部、
３は２光束干渉計で、レーザ光源部１において２
波長のレーザ光を速い周期で交互に発振させ、そ
れらのレーザ光の波長を波長安定化部２で安定さ
せながら２光束干渉計３に入射させ、そこで生じ
る干渉縞を検出処理することにより測距を行うよ
うにしている。
を示し、１はレーザ光源部、２は波長安定化部、
３は２光束干渉計で、レーザ光源部１において２
波長のレーザ光を速い周期で交互に発振させ、そ
れらのレーザ光の波長を波長安定化部２で安定さ
せながら２光束干渉計３に入射させ、そこで生じ
る干渉縞を検出処理することにより測距を行うよ
うにしている。
上記レーザ光源部１は、１台の炭酸ガスレーザ
４を備え、そのレーザ４における共振器を構成す
る２枚の鏡５，６の一方を電歪素子７に取り付
け、その電歪素子７をコンデンサ８を介して発振
器９に接続し、これにより発振器９からの速い周
期の方形波を電歪素子７に印加し、方形波の高レ
ベルの電圧時に波長λ1のレーザ光を、低レベルの
電圧時にλ2のレーザ光をそれぞれ発振させ、これ
により波長λ1，λ2のレーザ光が速い周期で交互に
発振するように構成し、それらのレーザ光を２光
束干渉計３に向けて投射するようにしている。
４を備え、そのレーザ４における共振器を構成す
る２枚の鏡５，６の一方を電歪素子７に取り付
け、その電歪素子７をコンデンサ８を介して発振
器９に接続し、これにより発振器９からの速い周
期の方形波を電歪素子７に印加し、方形波の高レ
ベルの電圧時に波長λ1のレーザ光を、低レベルの
電圧時にλ2のレーザ光をそれぞれ発振させ、これ
により波長λ1，λ2のレーザ光が速い周期で交互に
発振するように構成し、それらのレーザ光を２光
束干渉計３に向けて投射するようにしている。
上記波長安定化部２は、一対のレーザ光におけ
る波長の誤差に基づく信号を、レーザ光源部１の
入力側にフイードバツクすることにより、それら
の波長を所期の波長λ1，λ2に安定化するものとし
て構成される。具体的には、レーザ光源部１から
投射されるレーザ光を第１のビーム分割器１１で
反射光と透過光に分割し、その反射光をさらに２
つの光束に分割するため第２のビーム分割器１２
及び反射鏡１３を光路上に配設し、それらにおい
て反射される２波長のレーザ光を上記発振器９か
らの信号で電歪素子７と同期駆動されるチヨツパ
１４，１５によつて、波長λ1及びλ2の単一波長の
レーザ光とし、それらのレーザ光をそれぞれ検出
器１６，１７で検出した後積分器あるいはローパ
スフイルター等の処理回路１８，１９を通して差
動増幅器２０に加え、それにより上記一対の単一
波長のレーザ光における波長誤差を増幅し、さら
にその増幅された信号を次段の高圧増幅器２１を
介して上記電歪素子７に加えることにより、レー
ザ光源部１で発振される一対のレーザ光の波長を
所期の波長λ1，λ2に安定化させるようにしてい
る。
る波長の誤差に基づく信号を、レーザ光源部１の
入力側にフイードバツクすることにより、それら
の波長を所期の波長λ1，λ2に安定化するものとし
て構成される。具体的には、レーザ光源部１から
投射されるレーザ光を第１のビーム分割器１１で
反射光と透過光に分割し、その反射光をさらに２
つの光束に分割するため第２のビーム分割器１２
及び反射鏡１３を光路上に配設し、それらにおい
て反射される２波長のレーザ光を上記発振器９か
らの信号で電歪素子７と同期駆動されるチヨツパ
１４，１５によつて、波長λ1及びλ2の単一波長の
レーザ光とし、それらのレーザ光をそれぞれ検出
器１６，１７で検出した後積分器あるいはローパ
スフイルター等の処理回路１８，１９を通して差
動増幅器２０に加え、それにより上記一対の単一
波長のレーザ光における波長誤差を増幅し、さら
にその増幅された信号を次段の高圧増幅器２１を
介して上記電歪素子７に加えることにより、レー
ザ光源部１で発振される一対のレーザ光の波長を
所期の波長λ1，λ2に安定化させるようにしてい
る。
このようにして波長が安定化されたレーザ光源
部１からのレーザ光は、上記第１のビーム分割器
１１を透過した後ビーム拡大器２３に入射し、そ
こで拡大された後ビーム分割器２４によつて反射
光と透過光に分割される。上記反射光は掃引可能
に構成された参照反射鏡２５において反射し、同
一光路を戻つて再びビーム分割器２４に入射し、
それを透過して集光レンズ２６に向かう。また、
上記ビーム分割器２４における透過光は、測定す
べき距離Ｌの間隔で配設された第１及び第２の反
射鏡２７，２８でそれぞれ反射し、同一光路を戻
つてビーム分割器２４で反射し、上記参照反射鏡
２５からの反射光と重なつた干渉光となり、集光
レンズ２６により収束される。而して、上記干渉
光によつて生じる干渉縞のうち、第１の反射鏡２
７からの反射光に基づいて生成される干渉縞は、
反射鏡２９で反射されて一方の検出器３１で検出
され、また第２の反射鏡２８からの反射光に基づ
いて生成される干渉縞は、他方の検出器３２によ
つて直接検出され、これにより、交互に発振する
波長λ1及びλ2のレーザ光による干渉縞がそれぞれ
各検出器３１，３２によつて同時に検出されるこ
とになる。上記各検出器３１，３２からの出力信
号は、上記発振器９における方形波の周期より長
い時定数を有する積分器あるいはローパスフイル
ター等の処理回路３３，３４に加えられ、波長
λ1，λ2の２つのレーザ光を同時に連続発振させた
場合の干渉縞信号と同等になるようにして処理さ
れる。さらに、上記各処理回路３３，３４からの
出力信号は、自乗器３５，３６、及びローパスフ
イルター３７，３８を通すことにより、波長が元
の波長λ1，λ2よりはるかに長い合成波長信号とさ
れた後位相比較器３９に送られ、それらの合成波
長信号の位相差から上記第１及び第２の反射鏡２
７，２８の距離Ｌが測定される。
部１からのレーザ光は、上記第１のビーム分割器
１１を透過した後ビーム拡大器２３に入射し、そ
こで拡大された後ビーム分割器２４によつて反射
光と透過光に分割される。上記反射光は掃引可能
に構成された参照反射鏡２５において反射し、同
一光路を戻つて再びビーム分割器２４に入射し、
それを透過して集光レンズ２６に向かう。また、
上記ビーム分割器２４における透過光は、測定す
べき距離Ｌの間隔で配設された第１及び第２の反
射鏡２７，２８でそれぞれ反射し、同一光路を戻
つてビーム分割器２４で反射し、上記参照反射鏡
２５からの反射光と重なつた干渉光となり、集光
レンズ２６により収束される。而して、上記干渉
光によつて生じる干渉縞のうち、第１の反射鏡２
７からの反射光に基づいて生成される干渉縞は、
反射鏡２９で反射されて一方の検出器３１で検出
され、また第２の反射鏡２８からの反射光に基づ
いて生成される干渉縞は、他方の検出器３２によ
つて直接検出され、これにより、交互に発振する
波長λ1及びλ2のレーザ光による干渉縞がそれぞれ
各検出器３１，３２によつて同時に検出されるこ
とになる。上記各検出器３１，３２からの出力信
号は、上記発振器９における方形波の周期より長
い時定数を有する積分器あるいはローパスフイル
ター等の処理回路３３，３４に加えられ、波長
λ1，λ2の２つのレーザ光を同時に連続発振させた
場合の干渉縞信号と同等になるようにして処理さ
れる。さらに、上記各処理回路３３，３４からの
出力信号は、自乗器３５，３６、及びローパスフ
イルター３７，３８を通すことにより、波長が元
の波長λ1，λ2よりはるかに長い合成波長信号とさ
れた後位相比較器３９に送られ、それらの合成波
長信号の位相差から上記第１及び第２の反射鏡２
７，２８の距離Ｌが測定される。
第１図は本発明の実施に用いる装置の構成図で
ある。 ３……２光束干渉形、４……炭酸ガスレーザ、
２７……第１の反射鏡、２８……第２の反射鏡、
３１，３２……検出器、３３，３４……処理回
路。
ある。 ３……２光束干渉形、４……炭酸ガスレーザ、
２７……第１の反射鏡、２８……第２の反射鏡、
３１，３２……検出器、３３，３４……処理回
路。
Claims (1)
- １ １台のレーザにおいて速い周期で交互に発振
させた波長λ1，λ2のレーザ光を２光束干渉計に入
射させ、それらのレーザ光による干渉縞で、測距
すべき距離間隔に配置された第１及び第２の反射
鏡からの反射光に基づく干渉縞を、それぞれ別個
の検出器で検出し、これらの検出器の出力信号を
それぞれ上記レーザ光の発振の周期よりも長い時
定数の処理回路において処理することにより、上
記波長λ1，λ2よりも十分に長い合成波長信号に基
づく上記第１及び第２の反射鏡間の距離の測定を
行うことを特徴とする合成波長法による測距方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58108134A JPS60306A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 合成波長法による測距方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58108134A JPS60306A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 合成波長法による測距方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60306A JPS60306A (ja) | 1985-01-05 |
| JPH0133761B2 true JPH0133761B2 (ja) | 1989-07-14 |
Family
ID=14476789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58108134A Granted JPS60306A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 合成波長法による測距方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60306A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0743243B2 (ja) * | 1985-04-25 | 1995-05-15 | 工業技術院長 | 干渉計における位相差検出方法 |
| JPS62135703A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-18 | Yokogawa Electric Corp | 測長器 |
| JPH01304303A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-07 | Yokogawa Electric Corp | 測長器 |
| IL100655A (en) * | 1991-02-08 | 1994-11-28 | Hughes Aircraft Co | Profile gauge for interferometric laser |
| CN1304814C (zh) * | 2005-02-25 | 2007-03-14 | 清华大学 | 具有方向识别功能的自混合干涉HeNe激光位移传感器 |
-
1983
- 1983-06-16 JP JP58108134A patent/JPS60306A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60306A (ja) | 1985-01-05 |
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