JPH02287105A - アブソリュート測長器 - Google Patents

アブソリュート測長器

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JPH02287105A
JPH02287105A JP1108507A JP10850789A JPH02287105A JP H02287105 A JPH02287105 A JP H02287105A JP 1108507 A JP1108507 A JP 1108507A JP 10850789 A JP10850789 A JP 10850789A JP H02287105 A JPH02287105 A JP H02287105A
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JP
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laser light
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JP1108507A
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Inventor
Toshitsugu Ueda
敏嗣 植田
Eiji Ogita
英治 荻田
Katsumi Isozaki
克巳 磯崎
Katsuya Ikezawa
克哉 池澤
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
た高精度の測長を行う事が出来ると共に、アブソリュー
トな測長出力を得る事の出来る測長器に関するものであ
る。
〈従来の技術〉 第3図は従来のこの種のアブフリュー1−測長器の一例
を示す構成図であり、マイケルソンの干渉光学系を利用
したものである。
第3図において、1は波長の異なる複数のコヒーレント
な光(λ1〜λ4)を選択的に発生するレーザ光源、2
はハーフミラ−13は光の位相遅れ量をヘテロダイン検
出する為に基準側の光を変調する音響光学変調器(以下
、単にAO変調器という)、4はAO変調器を一定周波
数fbで駆動する変調信号源、5.6はキューブコーナ
であり、キューブコーナ5は測長動作に応じて移動する
測長側のキューブコーナ、キューブコーナ6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。7はフ
ォトディテクタ、8はフォトディテクタ7の出力に含ま
れる位相遅れ量を検出する位相差計である。
レーザ光源1は例えば一定波長の光源11とその波長を
任意の量だけシフトさせる波長シフタ12により構成さ
れ、任意の波長の光を順次発生する。演算回路9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5までの距離を求めるものである。
この様に構成された測長器において、光の角周波数をω
、AO変調器3における変調角周波数をωb (=2π
fb)とし、レーザ光源1から出射される光の振幅vO
を VO=sinωt         ・・・■とすると
、AO変調器3により変調された光の振幅V1は Vl =Sin (ω+ωb ) t    −■キュ
ーブコーナ5を介して戻って来た光の振幅V2は V2  =sin  (ωt+φ)・・・■となる。な
お、−φは基準側及び測長側の各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7上では、上記の■、■式に示される
様な2つの光が重畳されるので、入射する光の振幅は Vl +V2 =sin  (ω+ωb) を十Sin  (ωt+φ
)=2Sin(ωt トωbt/2+φ)・COS  
((ωbt−φ)/2)  ・・・■の様にVl 、V
2の和となる。ここで、フォトデイチクタフの出力は入
射する光の振幅の2乗に比例するので、理論的には (Vl +V2 ) 2 一4sin 21. (ω十ωb/2) t+φ1・c
os2((ωbt−φ)/2) ・・・■となるが、フ
ォトディテクタ7は光の周波数には応答出来ず、平均値
を示す様になるので、その出力Vpは VD =2+2cos  (ωbt−φ)  ・・・■
となる。
従って、AO変調器3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7の出力Vpの値から位
相遅れ量を算出する事が出来る。
同様にこの位相遅れ量を異った波長に対応して順次測定
し、これらの測定結果を連立方程式として解く事により
測定対象までの距離を求める事が出来る。
又、第4図は大きな波長差を得る為に発生波長の異なる
レーザ光源を複数個使用して、これらのレーザ光源の出
力光を選択的に出射する様にしな構成のものである。
この様な構成によれば、2つのレーザ光源10a、10
bから出射した波長の異る光をキューブコーナ5.6を
互いに逆向きに通過する様にして一方の信号の位相差信
号を基準1!1(例えばフォトディテクタ7a)、他方
の位相差信号を測長側(フォトディテクタ7b)で受光
し、それらの位相差信号の位相差から距離を求める様に
したものである。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来技術に示すアブソリュート測長
器の例に示す様に、アブソリュートな測長を行う為には
波長の異る光が複数必要であり、一般的には大きな波長
差を得る為には、第4図に示す様に発生波長の異なるレ
ーザ光源を複数個使用して、これらのレーザ光源の出力
光を選択的に出射する様にしており、又、第3図に示す
様に、小さな波長差は波長を任意の量だけシフトさせる
波長シフタにより得ている。従って、多波長を発生する
レーザ光源の構成は複雑なものであるという課題があっ
た。
本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成されたもので
あり、レーザ光源に近接外部鏡を組合せた複合共振器型
レーザ光源を使用した構成としたものであり、簡単な構
成でアブソリュートな測長に必要な複数の波長を発生さ
せる事の出来るレザ光源を備えたアブソリュート測長器
を提供する事を目的としたものである。
く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決する為の本発明の構成は、少なくとも2
つ以上の波長の異なるレーザ光を切り換えて、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共
に、これらの波長と位相遅れ址との関係から前記J11
定対象までの距離を求める様にしたマイケルソンの干渉
光学系を用いたアブソリュート測長器において、測長用
光源とじて近接外部鏡を用いた複合共振器型レーザ光源
を使用した事を特徴とするものである。
く作用〉 この様に、近接外部鏡を用いた複合共振器型レーザ光源
を測長用光源として使用する事により、アブソリュート
な測長に必要な複数の波長を発生させるレーザ光源の構
成を簡単なものとする事が出来る。
〈実施例〉 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明に係わるアブソリュート測長器の一実施
例を示す構成図である。なお、第1図において第3図と
同一要素には同一符号をイ1して重複する説明は省略す
る。
第1図において、20は複合共振器型レーザ光源であり
、21は両面取り出し型のレーザ光源であり、片端面2
1aに反射防止膜がコーティングされている。22は近
接外部鏡であり、近接外部鏡22の面22aとレーザ光
源21の片端面21aとは所定の隙間dを保うて平行配
置さねており、レーザ光源21は外部の反射鏡22より
なる複合共振器j7F、 ′?iとなっている。23は
近接外部鏡22に取り付けたp z ’r’アクチュエ
ータ(以下、単にP Z ’1”という)であり、高電
圧ドライバ24により電圧を印加する事によって図に示
す矢印方向に可変出来るものである。
上記構成において、レーザ光源21から近接外部鏡22
に出射されなレーザ光は近接外部鏡22の面22aとレ
ーザ光源21の片端面21aとの隙間d内で共振し、隙
間dの間隔に依存した共振モードを有する波長(又は周
波数)の出力光Pou1となってレーザ光源21から出
力される。一方、高電圧ドライバ24からP Z T 
23に電圧を印加すると、PZT23は図に示す矢印の
方向に変位し、P Z i’ 23に取り付けた近接外
部鏡22が変位する事になり、外部共振器長(隙間d)
が変位する。その為、レーザ光源21と近接外部鏡22
の隙間dに依存した共振モードの波長が変化する事にな
る。つまり、複合共振器型レーザ光源はPZT23に取
り付けた近接外部鏡22を変位させる事により、レーザ
光の波長(又は周波数)を制御しており、その変位はP
Z’T’23に印加する高電圧ドライバ24からの電圧
によって行うものである。
この様な構成において、複合共振器型レーザ光源20か
ら出射されたレーザ光poutは従来例で示したアブフ
リュー1−測長器と同様の動作を行い測定対象(キュー
ブコーナ5)までの距離を求めるものである。
ここで、第2図は複合共振器型レーザ光源20の発振波
長を示す図である。レーザ光源21と外部反射鏡22の
隙間dを高電圧ドライバ24により電圧を印加されたP
ZT23で可変させる事により、第2図に示す様にその
発振波長はステップ状に変化する。又、変化するステッ
プ数(最大変化量Δf1)と1ステツプの変化量Δf2
は隙間dの絶対値とレーザ光源21の片端面21aにコ
ーティングした反射防止膜の反射率により変化する。従
って、隙間dの値を適当な値に設定する事により、数’
I’ Hzオーダー(例えば、図中A点とB点の波長差
)と数10GHzオーダー(例えば、図中C点とD点の
波長差)の周波数差を同時に得る事が出来る事になる。
又、レーザ光源21の注入を流を可変させる事により、
数100MHzの周波数を得る事が出来るので、アブソ
リュートな測長に必要な複数の周波数差を1つのレーザ
光源で全て得る事が出来るものである。
〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明した様に、本発明によ
れば、少なくとも2つ以上の波長の異なるレーザ光を切
り換えて、測定対象までの距離に応じた光の位相遅れ量
を順次測定すると共に、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様にしたマイ
ケルソンの干渉光学系を用いたアブソリュート測長器に
おいて、測長用光源として近接外部鏡を用いた複合共振
器型レーザ光源を使用した構成とする事により、簡単な
構成で(1つのレーザ光源)でアブソリュートな測長に
必要な複数の波長を発生させる事の出来るレーザ光源を
備えたアブソリュート測長器を実現する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わるアブソリュート測長器の一実施
例を示す構成図、第2図は第1図の装置に用いられる複
合共振器型レーザ光源の発振波長を示す図、第3図及び
第4図は従来例である。 2・・・ハーフミラ−13・・・音警光学変調器、4・
・・変調信号源、5.6・・・キューブコーナ、7・・
・フ第1・ディテクタ、8・・・位相差計、9・・・演
算回路、20・・・複合共振器型レーザ光源、21・・
・レーザ光源、22・・・近接外部鏡、23・・・PZ
Tアクチュエータ、24・・・高電圧ドライバ、21a
・・・レーザ光源21の片端面、22a・・・近接外部
鏡面。  L

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも2つ以上の波長の異なるレーザ光を切り換え
    て、測定対象までの距離に応じた光の位相遅れ量を順次
    測定すると共に、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様にしたマイケルソ
    ンの干渉光学系を用いたアブソリュート測長器において
    、測長用光源として近接外部鏡を用いた複合共振器型レ
    ーザ光源を使用した事を特徴とするアブソリュート測長
    器。
JP1108507A 1989-04-27 1989-04-27 アブソリュート測長器 Expired - Lifetime JPH07119568B2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52131752A (en) * 1976-04-28 1977-11-04 Agency Of Ind Science & Technol Precise length measuring method utilizing oscillation area of two freq uencies of laser beams
JPS62135708A (ja) * 1985-12-10 1987-06-18 Yokogawa Electric Corp 3次元形状測定装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS52131752A (en) * 1976-04-28 1977-11-04 Agency Of Ind Science & Technol Precise length measuring method utilizing oscillation area of two freq uencies of laser beams
JPS62135708A (ja) * 1985-12-10 1987-06-18 Yokogawa Electric Corp 3次元形状測定装置

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