JPH0377921B2 - - Google Patents
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- JPH0377921B2 JPH0377921B2 JP59060228A JP6022884A JPH0377921B2 JP H0377921 B2 JPH0377921 B2 JP H0377921B2 JP 59060228 A JP59060228 A JP 59060228A JP 6022884 A JP6022884 A JP 6022884A JP H0377921 B2 JPH0377921 B2 JP H0377921B2
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- light
- wave
- frequency
- beam splitter
- polarizing
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は単一周波数レーザを使用して簡単に
二周波数レーザ光を発生させこの二周波数レーザ
光を使用して被測定物の微小変位量を測定する干
渉測長装置に係るものである。
二周波数レーザ光を発生させこの二周波数レーザ
光を使用して被測定物の微小変位量を測定する干
渉測長装置に係るものである。
従来二周波数レーザ光を使用して被測定物の微
小変位量を測定する干渉測長装置においては、例
えば実公昭53−9343に示されるような二つの異な
つた周波数の光を発生するレーザ装置から出たビ
ームを使用するものや、あるいは特公昭49−
45198のガス・レーザに示されているように一つ
の単一周波数レーザ装置から二周波数レーザを発
生させてこれを使用するものがある。しかし前者
の者では二つの異なつた周波数の光を発生させる
レーザ装置を必要とするため、装置が大型で高価
になり、また後者のものにおいても複雑な機構を
必要とするため、やはり装置が大型で高価になら
ざるを得ないという欠点があつた。この発明は上
記したような従来装置の欠点を解決し、単一周波
数レーザから出た光を、簡単な機構によつて異な
つた二つの周波数の光に分け、このレーザ光を使
用して被測定物の微少変位量を測定するよう構成
したもので、装置全体が小型・軽量でしかも安価
な干渉測長装置を提供するものである。
小変位量を測定する干渉測長装置においては、例
えば実公昭53−9343に示されるような二つの異な
つた周波数の光を発生するレーザ装置から出たビ
ームを使用するものや、あるいは特公昭49−
45198のガス・レーザに示されているように一つ
の単一周波数レーザ装置から二周波数レーザを発
生させてこれを使用するものがある。しかし前者
の者では二つの異なつた周波数の光を発生させる
レーザ装置を必要とするため、装置が大型で高価
になり、また後者のものにおいても複雑な機構を
必要とするため、やはり装置が大型で高価になら
ざるを得ないという欠点があつた。この発明は上
記したような従来装置の欠点を解決し、単一周波
数レーザから出た光を、簡単な機構によつて異な
つた二つの周波数の光に分け、このレーザ光を使
用して被測定物の微少変位量を測定するよう構成
したもので、装置全体が小型・軽量でしかも安価
な干渉測長装置を提供するものである。
以下図面に従つて本願発明の一実施例について
説明する。まず、単一周波数レーザから出た光を
二つの周波数の光に分ける装置について説明す
る。第１図の一点鎖線で囲んだ部分において直線
偏光レーザ１から出射される周波数f0の光ビーム
は、偏光ビームスプリツタ２に入り、紙面に対し
水平なＰ波・f0（Ｐ）と垂直なＳ波・f0（Ｓ）とに
分離されＰ波は直進し、Ｓ波は図の右に90゜方向
を変えられて各々が音響光学変調器２および４に
入る。音響光学変調器３および４は第２図に示す
もので、高周波電圧ｆを印加することにより、入
射光の方向に対して回折光が方向を変えて出るも
のであるが、このとき入射光f0に対して、回折光
は周波数（f0＋ｆ）に変えられるものである。
説明する。まず、単一周波数レーザから出た光を
二つの周波数の光に分ける装置について説明す
る。第１図の一点鎖線で囲んだ部分において直線
偏光レーザ１から出射される周波数f0の光ビーム
は、偏光ビームスプリツタ２に入り、紙面に対し
水平なＰ波・f0（Ｐ）と垂直なＳ波・f0（Ｓ）とに
分離されＰ波は直進し、Ｓ波は図の右に90゜方向
を変えられて各々が音響光学変調器２および４に
入る。音響光学変調器３および４は第２図に示す
もので、高周波電圧ｆを印加することにより、入
射光の方向に対して回折光が方向を変えて出るも
のであるが、このとき入射光f0に対して、回折光
は周波数（f0＋ｆ）に変えられるものである。
そこでＰ液が入射された音響光学変調器３には
高周波電圧（周波数f1）を、またＳ波が入射され
た音響光学変調器４には高周波電圧（周波数f2）
を印加すると周波数変調され、それぞれの音響光
学変調器３および４からは、印加された電圧に相
当する周波数分だけ増加（または減少）した周波
数の光（f0＋f1）（Ｐ）および（f0＋f2）（Ｓ）を
得る。ここで二つの音響光学変調器３および４に
印加される高周波電圧は、周波数変調された後の
両周波数の周波数差が、カウント可能な周波数と
なるよう適宜選択する。例えば音響光学変調器３
には81MHz、同じく４には80MHzとすれば両周波
数の周波数差は、1MHzであり読み取り可能であ
る。
高周波電圧（周波数f1）を、またＳ波が入射され
た音響光学変調器４には高周波電圧（周波数f2）
を印加すると周波数変調され、それぞれの音響光
学変調器３および４からは、印加された電圧に相
当する周波数分だけ増加（または減少）した周波
数の光（f0＋f1）（Ｐ）および（f0＋f2）（Ｓ）を
得る。ここで二つの音響光学変調器３および４に
印加される高周波電圧は、周波数変調された後の
両周波数の周波数差が、カウント可能な周波数と
なるよう適宜選択する。例えば音響光学変調器３
には81MHz、同じく４には80MHzとすれば両周波
数の周波数差は、1MHzであり読み取り可能であ
る。
以上において従来の装置に比較すれば、直線偏
光レーザ光源、音響光学変調器ははるかに安価で
あり、かつ全体を小型にすることのできるもので
ある。
光レーザ光源、音響光学変調器ははるかに安価で
あり、かつ全体を小型にすることのできるもので
ある。
ついで上記した装置によつて発生された二つの
異なる周波数の光源を使つた測長装置について説
明する。なおこの場合、被測定物の変位が光軸に
対して直角に設けられた反射板によつて、光軸方
向に行なわれる場合と、変位がキユーブコーナに
よつて光軸方向に行なわれる場合の二つが考えら
れる。
異なる周波数の光源を使つた測長装置について説
明する。なおこの場合、被測定物の変位が光軸に
対して直角に設けられた反射板によつて、光軸方
向に行なわれる場合と、変位がキユーブコーナに
よつて光軸方向に行なわれる場合の二つが考えら
れる。
そこで反射板によつて行なわれるものを第１図
によつて説明する。前記した音響光学変調器３お
よび４を出た光は参照信号の系と、測長の系とに
分かれる。音響光学変調器３を出た直進光（f0＋
f1）（Ｐ）は無偏光ビームスプリツタ７を通つて、
半分は左に向きを変え、半分は直進する。また、
音響光学変調器４を出た光（f0＋f2）（Ｓ）は二
つの反射板５，６により右から無偏光ビームスプ
リツタ７に入り、半分は直進して、前記の光（f0
＋f1）（Ｐ）と重なる。そして半分は図の下方に
向きを変えて前記の光（f0＋f1）（Ｐ）と重なる。
ここで左方に進む（f0＋f1）（Ｐ）（f0＋f2）（Ｓ）
は偏光板１３を通過することによつて干渉する。
そこでこれを光検出器１４で周波数（f1−f2）の
正弦波として検出する。これが参照信号である。
によつて説明する。前記した音響光学変調器３お
よび４を出た光は参照信号の系と、測長の系とに
分かれる。音響光学変調器３を出た直進光（f0＋
f1）（Ｐ）は無偏光ビームスプリツタ７を通つて、
半分は左に向きを変え、半分は直進する。また、
音響光学変調器４を出た光（f0＋f2）（Ｓ）は二
つの反射板５，６により右から無偏光ビームスプ
リツタ７に入り、半分は直進して、前記の光（f0
＋f1）（Ｐ）と重なる。そして半分は図の下方に
向きを変えて前記の光（f0＋f1）（Ｐ）と重なる。
ここで左方に進む（f0＋f1）（Ｐ）（f0＋f2）（Ｓ）
は偏光板１３を通過することによつて干渉する。
そこでこれを光検出器１４で周波数（f1−f2）の
正弦波として検出する。これが参照信号である。
次に測長系について説明する。前記無偏光ビー
ムスプリツタ７から出力され、図の下方に進む光
は偏光ビームスプリツタ８で（f0＋f1）（Ｐ）と
（f0＋f2）（Ｓ）とに分離されて、（f0＋f2）（Ｓ）
は右方に進み、λ／４板９を通過すると円偏光と
なり、反射板１０で反射されて再びλ／４板９を
通過すると90゜方向変換されたＰ波すなわちビー
ム（f0＋f2）（Ｐ）となつて、偏光ビームスプリ
ツタ８を通つて左方に直進通過する。
ムスプリツタ７から出力され、図の下方に進む光
は偏光ビームスプリツタ８で（f0＋f1）（Ｐ）と
（f0＋f2）（Ｓ）とに分離されて、（f0＋f2）（Ｓ）
は右方に進み、λ／４板９を通過すると円偏光と
なり、反射板１０で反射されて再びλ／４板９を
通過すると90゜方向変換されたＰ波すなわちビー
ム（f0＋f2）（Ｐ）となつて、偏光ビームスプリ
ツタ８を通つて左方に直進通過する。
また偏光ビームスプリツタ８に上から入る（f0
＋f1）（Ｐ）は直進して、λ／４板１１を通過す
ると円偏光となり、可動反射板１２で反射されて
再びλ／４板１１を通過すると90゜方向変換され
たＳ波、すなわちビーム（f0＋f1）（Ｓ）となる。
ここで可動反射板１２は光軸方向に変位するの
で、その変位量に相当する周波数を±△ｆとする
と、偏光ビームスプリツタ８に下から入る光は
（f0＋f1）（Ｓ）±△ｆである。この光は偏光ビー
ムスプリツタ８で反射され、前記した光（f0＋
f2）（Ｐ）と重なり、偏光ビームスプリツタ８を
左向きに進むビームは（f0＋f2）（Ｐ）、（f0＋f1）
（Ｓ）±△ｆである。このビームが偏光板１５を通
過すると干渉し、これを検出器１６によつて周波
数（f1−f2±△ｆ）の正弦波として検出される。
そこでこの信号を検出器１４によつて検出された
参照信号（f1−f2）とカウンタ１７で比較して、
その位相差±△ｆを求めれば可動反射板１２の変
位量を高精度、高分割値をもつて知ることができ
る。この第１の実施例においては光軸に対し平板
な可動反射板を使用しているから、例えばこれに
集光レンズ等を取り付けることにより、細かい一
点の変位量を測定するのに好適である。
＋f1）（Ｐ）は直進して、λ／４板１１を通過す
ると円偏光となり、可動反射板１２で反射されて
再びλ／４板１１を通過すると90゜方向変換され
たＳ波、すなわちビーム（f0＋f1）（Ｓ）となる。
ここで可動反射板１２は光軸方向に変位するの
で、その変位量に相当する周波数を±△ｆとする
と、偏光ビームスプリツタ８に下から入る光は
（f0＋f1）（Ｓ）±△ｆである。この光は偏光ビー
ムスプリツタ８で反射され、前記した光（f0＋
f2）（Ｐ）と重なり、偏光ビームスプリツタ８を
左向きに進むビームは（f0＋f2）（Ｐ）、（f0＋f1）
（Ｓ）±△ｆである。このビームが偏光板１５を通
過すると干渉し、これを検出器１６によつて周波
数（f1−f2±△ｆ）の正弦波として検出される。
そこでこの信号を検出器１４によつて検出された
参照信号（f1−f2）とカウンタ１７で比較して、
その位相差±△ｆを求めれば可動反射板１２の変
位量を高精度、高分割値をもつて知ることができ
る。この第１の実施例においては光軸に対し平板
な可動反射板を使用しているから、例えばこれに
集光レンズ等を取り付けることにより、細かい一
点の変位量を測定するのに好適である。
次に本願発明の他の実施例として変位部にキユ
ーブコーナを設けた干渉測長装置について第３図
によつて説明する。ここでは無偏光ビームスプリ
ツタ７を通過するまでは第２図のものと同じであ
る。（なお部品番号は第２図と同じものは同じ番
号として表示した。ここでは変位するのはキユー
ブコーナ２３であつてほぼ光軸方向に±△ｆの変
位をする。無偏光ビームスプリツタ７を下方に進
むビーム（f0＋f1）（Ｐ）、（f0＋f2）（Ｓ）は偏光
ビームスプリツタ２１に入り、（f0＋f2）（Ｓ）は
右折してキユーブコーナ２２に入つて反射され再
び偏光ビームスプリツタ２１に入つて上方に向き
を変えられて偏光板１５に入射される。また偏光
ビームスプリツタ２１を直進する（f0＋f1）（Ｐ）
は可動キユーブコーナ２３によつて（f0＋f1）
（Ｐ）±△ｆとなつて反射され偏光板１５に入射さ
れる。偏光板１５に入射された両信号は干渉し、
光検出器１６で周波数（f1−f2±△ｆ）の正弦波
として検出される。この信号を検出器１４によつ
て検出された参照信号（f1−f2）とカウンタ１７
で比較してその位相差△±ｆを求めることは第１
図で示した本願発明の第１の実施例と同じであ
る。
ーブコーナを設けた干渉測長装置について第３図
によつて説明する。ここでは無偏光ビームスプリ
ツタ７を通過するまでは第２図のものと同じであ
る。（なお部品番号は第２図と同じものは同じ番
号として表示した。ここでは変位するのはキユー
ブコーナ２３であつてほぼ光軸方向に±△ｆの変
位をする。無偏光ビームスプリツタ７を下方に進
むビーム（f0＋f1）（Ｐ）、（f0＋f2）（Ｓ）は偏光
ビームスプリツタ２１に入り、（f0＋f2）（Ｓ）は
右折してキユーブコーナ２２に入つて反射され再
び偏光ビームスプリツタ２１に入つて上方に向き
を変えられて偏光板１５に入射される。また偏光
ビームスプリツタ２１を直進する（f0＋f1）（Ｐ）
は可動キユーブコーナ２３によつて（f0＋f1）
（Ｐ）±△ｆとなつて反射され偏光板１５に入射さ
れる。偏光板１５に入射された両信号は干渉し、
光検出器１６で周波数（f1−f2±△ｆ）の正弦波
として検出される。この信号を検出器１４によつ
て検出された参照信号（f1−f2）とカウンタ１７
で比較してその位相差△±ｆを求めることは第１
図で示した本願発明の第１の実施例と同じであ
る。
この第２の実施例においてはキユーブコーナを
使用しているため、光軸に対し多少キユーブコー
ナを傾けて取り付けてしまつたとしても、変位量
には全く影響ないという効果がある。
使用しているため、光軸に対し多少キユーブコー
ナを傾けて取り付けてしまつたとしても、変位量
には全く影響ないという効果がある。
以上詳述したように本願発明によれば単一周波
数レーザ装置から発生された直線偏光レーザを簡
単な機構で二つの周波数の光に分け、この光を使
用した干渉装置を構成し被測定物の微小変位を測
定可能としたことにより、装置全体が小型・軽量
でしかも安価な干渉測長器を得ることが可能とな
つた。
数レーザ装置から発生された直線偏光レーザを簡
単な機構で二つの周波数の光に分け、この光を使
用した干渉装置を構成し被測定物の微小変位を測
定可能としたことにより、装置全体が小型・軽量
でしかも安価な干渉測長器を得ることが可能とな
つた。
第１図は本発明の構成を示す説明図、第２図は
音響光学変調器の説明図、第３図は測長装置の他
の実施例を示す説明図。 １：直線偏光レーザ発生器、２：偏光ビームス
プリツタ、３，４：音響光学変調器、７：無偏光
ビームスプリツタ、８：偏光ビームスプリツタ、
９，１１：λ／４板、１１：可動反射板、１３，
１５：偏光板、１４，１５：光検出器、１７：カ
ウンタ、２１：偏光ビームスプリツタ、２２：キ
ユーブコーナ、２３：可動キユーブコーナ。
音響光学変調器の説明図、第３図は測長装置の他
の実施例を示す説明図。 １：直線偏光レーザ発生器、２：偏光ビームス
プリツタ、３，４：音響光学変調器、７：無偏光
ビームスプリツタ、８：偏光ビームスプリツタ、
９，１１：λ／４板、１１：可動反射板、１３，
１５：偏光板、１４，１５：光検出器、１７：カ
ウンタ、２１：偏光ビームスプリツタ、２２：キ
ユーブコーナ、２３：可動キユーブコーナ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源から出射される周波数f0の直線偏光され
た光ビームを周波数f0（Ｐ）、f0（Ｓ）に分離する
偏光ビームスプリツタと、分離された光ビームを
周波数f1、f2によつて変調する音響光学変調器
と、反射板、無偏光ビームスプリツタ、偏光板お
よび干渉光（f1−f2）の検出器とより成る参照光
検出光学系と、偏光ビームスプリツタにより分離
反射された周波数（f0＋f2）（Ｓ）波の光ビーム
を通過させ、（f0＋f2）（Ｐ）波として帰還せしめ
るλ／４板および前記光ビームの固定反射板と、
前記偏光ビームスプリツタを通過した周波数（f0
＋f1）（Ｐ）波の光ビームを通過させ、（f0＋f1）
（Ｓ）波として帰還せしめるλ／４板および前記
光ビームの可動反射板と、前記透過光（f0＋f2）
（Ｐ）波と前記反射光（f0＋f1）（Ｓ）±△ｆ波を
干渉せしめる偏光板および干渉光（f1−f2±△
ｆ）の検出器とより成る測長光検出光学系とを備
え、可動反射板の変位量に相当する±△ｆを両系
検出周波数の位相差により算出する回路を有する
光波干渉測長装置。 ２ 光源から出射される周波数f0の直線偏光され
た光ビームを周波数f0（Ｐ）、f0（Ｓ）に分離する
偏光ビームスプリツタと、分離された光ビームを
周波数f1、f2によつて変調する音響光学変調器
と、反射板、無偏光ビームスプリツタ、偏光板お
よび干渉光（f1−f2）の検出器とより成る参照光
検出光学系と、偏光ビームスプリツタにより分離
反射された周波数（f0＋f2）（Ｓ）波の光ビーム
を反射、帰還せしめるキユーブコーナと前記偏光
ビームスプリツタにより分離通過した周波数（f0
＋f2）（Ｐ）波の光ビームを反射、帰還せしめる
可動キユービツクコーナと前記透過光と前記反射
光とを干渉せしめる偏光板および干渉光f1−f2±
△ｆの検出器とより成る測長光検出光学系を備
え、可動キユーブコーナの変位量に相当する±△
ｆを両系の検出周波数の位相差により算出する回
路を有する光波干渉測長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060228A JPS60203860A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 光波干渉測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060228A JPS60203860A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 光波干渉測長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203860A JPS60203860A (ja) | 1985-10-15 |
| JPH0377921B2 true JPH0377921B2 (ja) | 1991-12-12 |
Family
ID=13136097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060228A Granted JPS60203860A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 光波干渉測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203860A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0248277A3 (en) * | 1986-06-03 | 1990-03-28 | Optra, Inc. | Two-frequency laser rotation sensor system |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59060228A patent/JPS60203860A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60203860A (ja) | 1985-10-15 |
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