JPH0575241B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0575241B2 JPH0575241B2 JP60280416A JP28041685A JPH0575241B2 JP H0575241 B2 JPH0575241 B2 JP H0575241B2 JP 60280416 A JP60280416 A JP 60280416A JP 28041685 A JP28041685 A JP 28041685A JP H0575241 B2 JPH0575241 B2 JP H0575241B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measurement
- phase delay
- wavelength
- distance
- amount
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レーザの干渉を利用して、波長を単
位とした高精度、高分解能の測長を行なうことが
できるとともに、アブソリユートな測長出力を得
ることのできる測長器に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention utilizes laser interference to perform high-precision, high-resolution length measurement using wavelength as a unit, as well as absolute length measurement. This relates to a length measuring device that can obtain output.
従来、光の干渉を利用した高精度の測長器は、
インクリメンタル形と呼ばれるもので、測定対象
面の変位量(干渉縞の変位)に応じて得られるパ
ルス信号を積算カウントして、この測定対象面ま
での距離を求めるようにしたものである。このた
め、測長動作中に電源が遮断されると、再度電源
が投入されても、それまでの測定量がリセツトさ
れてしまい、その後の測定値が全く無意味なもの
になつてしまう。
Conventionally, high-precision length measuring instruments that utilize optical interference are
This type is called an incremental type, and the distance to the surface to be measured is determined by cumulatively counting pulse signals obtained according to the amount of displacement of the surface to be measured (displacement of interference fringes). For this reason, if the power is cut off during the length measurement operation, even if the power is turned on again, the amount measured up to that point will be reset, and the subsequent measured values will become completely meaningless.
このような問題点を解決するために、本願出願
人はすでに、アブソリユートな測長出力を得るこ
とのできる測長器を提案している。これは、マイ
ケルソンの干渉光学系を利用した測長器におい
て、少なくとも2つ以上の波長の異なる光を切り
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ともに、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
求めるようにしたものである。 In order to solve these problems, the applicant of the present application has already proposed a length measuring device that can obtain an absolute length measurement output. In a length measuring device that uses Michelson's interference optical system, it switches between at least two lights of different wavelengths and sequentially measures the amount of phase delay of the lights depending on the distance to the measurement target. The distance to the measurement target is determined from the relationship between the wavelength and the amount of phase delay.
第2図はこの測長器の構成を示すものである。
図において、1は波長の異なる複数のコヒーレン
トな光を選択的に発生するレーザ光源、HMR1
はハーフミラー、AOM1は光の位相遅れ量をヘ
テロダイン検出するために基準側の光を変調する
音響光学変調器(以下、AO変調器と略記する)、
2はAO変調器AOM1を一定周波数fbで駆動す
る変調信号源、PD1はフオトデイテクタ、CC
1,CC2はキユーブコーナ、3はフオトデイテ
クタPD1の出力に含まれる位相遅れ量を検出す
る位相検出器、4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、キユーブコー
ナCC1までの距離を求める演算回路である。レ
ーザ光源1は例えば一定波長の光源と波長を任意
の量だけシフトさせる波長シフタとにより構成さ
れ、任意の波長の光を順次発生する。また、キユ
ーブコーナCC1は測長動作に応じて移動する測
長側のキユーブコーナであり、キユーブコーナ
CC2は一定の距離に固定された基準側のキユー
ブコーナである。 FIG. 2 shows the configuration of this length measuring device.
In the figure, 1 is a laser light source that selectively generates multiple coherent lights with different wavelengths, HMR1
is a half mirror, AOM1 is an acousto-optic modulator (hereinafter abbreviated as AO modulator) that modulates the light on the reference side in order to heterodyne detect the phase delay amount of light;
2 is a modulation signal source that drives the AO modulator AOM1 at a constant frequency fb, PD1 is a photodetector, CC
1 and CC2 are cube corners, 3 is a phase detector that detects the amount of phase delay included in the output of photodetector PD1, and 4 is a phase detector that detects the amount of phase delay included in the output of photodetector PD1. This is an arithmetic circuit that calculates distance. The laser light source 1 is composed of, for example, a light source of a constant wavelength and a wavelength shifter that shifts the wavelength by an arbitrary amount, and sequentially generates light of an arbitrary wavelength. In addition, the cube corner CC1 is a cube corner on the length measurement side that moves according to the length measurement operation.
CC2 is a cube corner on the reference side fixed at a constant distance.
このように構成された測長器において、レーザ
光源1から出射された光の角周波数をω、その振
幅V0を、
V0=sinωt (1)
とし、AO変調器AOM1における変調角周波数
をωb(=2πfb)とすると、AO変調器AOM1によ
り変調された光の1次回折光の振幅V1は
V1=siw(ω+ωb)t (2)
となる。また、キユーブコーナCC1を介しても
どつてきた光の振幅V2は
V2=sin(ωt+φ) (3)
となる。なお、φは基準側および測長側の各光路
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。 In the length measuring device configured in this way, the angular frequency of the light emitted from the laser light source 1 is ω, its amplitude V 0 is V 0 = sinωt (1), and the modulation angular frequency in the AO modulator AOM1 is ωb (=2πfb), the amplitude V1 of the first-order diffracted light of the light modulated by the AO modulator AOM1 is V1=siw(ω+ωb)t (2). Further, the amplitude V2 of the light returning via the cube corner CC1 is V2=sin(ωt+φ) (3). Note that φ is the amount of phase delay that occurs in response to the difference in optical path length between the optical paths on the reference side and the length measurement side.
フオトデイテクタPD1上では、上記の(2)、(3)
式に示されるように2つの光が重畳されるので、
入射する光の振幅は
V1+V2=sin(ω+ωb)t+sin(ωt+φ)
=2sin(ωt+ωbt/2+φ)cos{(ωbt
−φ)/2} (4)
のように、V1、V2の和となる。ここで、フオト
デイテクタPD1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
(V1+V2)2=4sin2{(ω+ωb/2)t+φ}・cos
2{(ωbt−φ)/2}(5)
となるが、フオトデイテクタPD1は光の周波数
には応答できず、平均値を示すようになるので、
その出力Vpは
Vp=2+2cos(ωbt−φ) (6)
となる。 On the photodetector PD1, the above (2) and (3)
Since the two lights are superimposed as shown in the equation,
The amplitude of the incident light is the sum of V1 and V2, as V1 + V2 = sin (ω + ωb) t + sin (ωt + φ) = 2 sin (ωt + ωbt / 2 + φ) cos {(ωbt - φ) / 2} (4). Here, the output of photodetector PD1 is 2 times the amplitude of the incident light.
Theoretically, (V1+V2) 2 =4sin 2 {(ω+ωb/2)t+φ}・cos
2 {(ωbt−φ)/2}(5) However, since the photodetector PD1 cannot respond to the frequency of light and will show the average value,
The output Vp is Vp=2+2cos(ωbt−φ) (6).
したがつて、AO変調器AOM1における変調
角周波数ωbがわかつていれば、フオトデイテク
タPD1の出力Vpの値から位相遅れ量φを算出す
ることができる。 Therefore, if the modulation angular frequency ωb in the AO modulator AOM1 is known, the phase delay amount φ can be calculated from the value of the output Vp of the photodetector PD1.
さて、マイケルソンの干渉光学系を使用する
と、上記のようにして、距離に応じて変化する位
相遅れ量φを測定することが可能であるが、この
位相遅れ量φの値は
(2πN+φ):Nは自然数
と等価であるので、位相遅れ量φの大きさからた
だちにキユーブコーナCC1までの距離を特定す
ることはできない。 Now, using the Michelson interference optical system, it is possible to measure the phase delay amount φ that changes depending on the distance as described above, but the value of this phase delay amount φ is (2πN + φ): Since N is equivalent to a natural number, the distance to the cube corner CC1 cannot be immediately determined from the magnitude of the phase delay amount φ.
そこで、図の測長器においては、測定に使用す
る測長を変化させ、各波長に対応した位相遅れ量
φを順次測定するとともに、これらの測定結果を
連立方程式として解くことにより、測定対象(キ
ユーブコーナCC1)までの距離を求めるように
している。 Therefore, in the length measuring instrument shown in the figure, by changing the length measurement used for measurement, sequentially measuring the amount of phase delay φ corresponding to each wavelength, and solving these measurement results as simultaneous equations, the measurement target ( I am trying to find the distance to Cube Corner CC1).
いま、ハーフミラーHMR1からキユーブコー
ナCC2までの距離をd1、ハーフミラーHMR1
からキユーブコーナCC1までの距離をd2とす
ると、これらの各光路長の差は
2d1−2d2=2d
となる。したがつて、測定に使用する光の波長を
λ1、λ2、λ3、λ4(λ1<λ2<λ3<λ4)とし、この
時に得られる位相遅れ量をφ1、φ2、φ3、φ4(φ1
〜φ4は0〜2π)とすると、各測定結果からは次
のような式が成立する。 Now, the distance from half mirror HMR1 to cube corner CC2 is d1, half mirror HMR1
Letting the distance from to cube corner CC1 be d2, the difference in each optical path length is 2d1-2d2=2d. Therefore, the wavelengths of the lights used for measurement are λ1, λ2, λ3, λ4 (λ1<λ2<λ3<λ4), and the phase delays obtained at this time are φ1, φ2, φ3, φ4 (φ1
~φ4 is 0 to 2π), the following equation is established from each measurement result.
2d=n1λ1+λ1φ1/2π (7)
2d=n2λ2+λ2φ2/2π (8)
2d=n3λ3+λ3φ3/2π (9)
2d=n4λ4+λ4φ4/2π (10)
n1〜n4は自然数、
また、これらの関係式の中から、上記(7)、(8)式
を使用してdを求めると、
d=A12(n1−n2)
+A12(Φ1/λ1−Φ2/λ2) (11)
なお、
A12=λ1/2・λ2/2/λ2/2−λ1/
2
Φ1=λ1φ1/2π、Φ2=λ2φ2/2π
となる。ここで、A12は2つの波長λ1、λ2にお
ける最小公倍波長であり、このA12の値を測定範
囲と等しく、またはそれより大きく選ぶようにす
ると、上記(11)式におけるA12(n1−n2)の項の値
を特定することができ、これらの波長λ1、λ2に
対応した位相遅れ量φ1、φ2から距離dを一義的
に算出することができる。すなわち、測定範囲が
最小公倍波長A12より狭ければ、この時の位相遅
れ量φは常に0〜2πの間にあるので、距離dと
位相遅れ量φとが一対一に対応することになり、
位相遅れ量φからただちに距離dを特定すること
ができる。例えば、測定範囲を0〜1000mmとした
場合、最小公倍波長A12が1000mmとなるように波
長λ1、λ2の大きさを選択すれば、前記(11)式にお
けるA12(n1−n2)の項は0となり、位相遅れ量
φ1、φ2から距離dを一義的に算出することがで
きる。 2d=n1λ1+λ1φ1/2π (7) 2d=n2λ2+λ2φ2/2π (8) 2d=n3λ3+λ3φ3/2π (9) 2d=n4λ4+λ4φ4/2π (10) n1 to n4 are natural numbers. Also, from among these relational expressions, the above ( 7) and (8) to find d: d=A12(n1−n2) +A12(Φ1/λ1−Φ2/λ2) (11) In addition, A12=λ1/2・λ2/2/λ2 /2−λ1/
2 Φ1=λ1φ1/2π, Φ2=λ2φ2/2π. Here, A12 is the least common wavelength of the two wavelengths λ1 and λ2, and if the value of A12 is selected to be equal to or larger than the measurement range, A12(n1−n2) in the above equation (11) The value of the term can be specified, and the distance d can be uniquely calculated from the phase delay amounts φ1 and φ2 corresponding to these wavelengths λ1 and λ2. In other words, if the measurement range is narrower than the least common wavelength A12, the phase delay amount φ will always be between 0 and 2π, so there will be a one-to-one correspondence between the distance d and the phase delay amount φ. ,
The distance d can be immediately determined from the phase delay amount φ. For example, when the measurement range is 0 to 1000 mm, if the sizes of wavelengths λ1 and λ2 are selected so that the least common wavelength A12 is 1000 mm, the term A12 (n1 − n2) in equation (11) above becomes 0, and the distance d can be uniquely calculated from the phase delay amounts φ1 and φ2.
次に、上記のような波長λ1、λ2の組合せによ
り、測定地d12が得られ、この時の測定精度(測
定誤差)から、測定出力d12における真値の範囲
がd12min<d12<d12maxのように求められたとす
ると、次回の波長の組合せ(λ1、λ3)は、真値
の範囲d12min〜d12maxを測定範囲(最小公倍波
長)とするように選ばれる。したがつて、測定範
囲が狭く絞り込まれ、より高分解能な測定が可能
となる。 Next, the measurement location d 12 is obtained by combining the wavelengths λ1 and λ2 as described above, and from the measurement accuracy (measurement error) at this time, the true value range of the measurement output d 12 is d 12 min < d 12 Assuming that <d 12 max is obtained, the next wavelength combination (λ1, λ3) is selected so that the true value range d 12 min to d 12 max is the measurement range (least common wavelength). . Therefore, the measurement range is narrowed down, and higher resolution measurement becomes possible.
このように、上記の関係を利用して、波長の組
合せ(最小公倍波長)を選択し、測定範囲を順次
絞り込んで行けば、任意の測定範囲にわたつてア
ブソリユートな測定結果を得ることができるとと
もに、測定の分解能を波長単位にまで高めること
ができる。 In this way, by using the above relationship to select a combination of wavelengths (least common wavelength) and sequentially narrowing down the measurement range, it is possible to obtain absolute measurement results over any measurement range. At the same time, the measurement resolution can be increased to the wavelength unit.
しかしながら、上記のような測長器では、波長
の組合せを順次変えることにより、測定範囲(最
小公倍波長)を広い状態から波長単位にまで絞り
込んでいるので、広い測定範囲をカバーするため
には、多くの波長(レーザ光源)を使用しなけれ
ばならない。
However, with the above-mentioned length measuring instruments, the measurement range (least common wavelength) is narrowed down from a wide state to the wavelength unit by sequentially changing the combination of wavelengths, so in order to cover a wide measurement range, it is necessary to , many wavelengths (laser light sources) must be used.
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、アブソリユートな測定出力を得ることができ
るとともに、より少ない数の波長(レーザ光源)
で広い測定範囲をカバーすることのできる測長器
を簡単な構成により実現することを目的としたも
のである。 The present invention eliminates the drawbacks of the conventional device as described above, makes it possible to obtain absolute measurement output, and uses a smaller number of wavelengths (laser light source).
The aim is to realize a length measuring device with a simple configuration that can cover a wide measurement range.
本発明の測長器は、少なくとも2つ以上の波長
の異なる光を切り換えて、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ともに、
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ようにした測長器におい
て、レーザ光源から出射された光をFM変調する
変調手段を設け、各波長に応じた位相遅れ量の測
定を行なう前に、任意の波長の光をFM変調し、
このFM変調信号の位相遅れ量から前記測定対象
までの距離を測定して、大まかな測定範囲の絞り
込みを行なうようにしたものである。
The length measuring device of the present invention switches at least two or more lights of different wavelengths to sequentially measure the amount of phase delay of the light according to the distance to the measurement target, and
In a length measuring device that determines the distance to the measurement target from the relationship between these wavelengths and the amount of phase delay, a modulation means for FM modulating the light emitted from the laser light source is provided, and the phase delay is adjusted according to each wavelength. Before measuring the quantity, FM modulate the light of any wavelength,
The distance to the measurement target is measured from the amount of phase delay of this FM modulation signal, and the measurement range is roughly narrowed down.
このように、波長と位相遅れ量との関係から測
定範囲を絞り込む前に、FM変調信号を利用して
測定対象までの距離を測定すると、この測定結果
から測定範囲の大まかな絞り込みを行なうことが
でき、波長の組合せによる距離の測定を狭い測定
範囲から開始することができるので、任意の測定
範囲にわたつてアブソリユートな測定出力を得る
ことができるとともに、より少ない数の波長(レ
ーザ光源)で広い測定範囲をカバーすることがで
きる。
In this way, if you measure the distance to the measurement target using the FM modulation signal before narrowing down the measurement range based on the relationship between wavelength and phase delay amount, you can roughly narrow down the measurement range from this measurement result. Since distance measurement using a combination of wavelengths can be started from a narrow measurement range, it is possible to obtain absolute measurement output over any measurement range, and it is also possible to obtain a wide measurement output with a smaller number of wavelengths (laser light source). The measurement range can be covered.
第1図は本発明の測長器の一実施例を示す構成
図である。図において、前記第2図と同様のもの
は同一符号を付して示す。AOM2はレーザ光源
1から出射された光をFM変調するAO変調器、
5はAO変調器AOM2にFM変調信号Fmを供給
するFM変調信号源、6はAO変調器AOM2によ
り変調(回折)された光の出射方向を揃えるため
のレンズ、7はAO変調器AOM2における0次
回折光を遮断するストツパ、SW1,SW2はス
イツチである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the length measuring device of the present invention. In the figure, the same parts as in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. AOM2 is an AO modulator that performs FM modulation on the light emitted from the laser light source 1;
5 is an FM modulation signal source that supplies the FM modulation signal Fm to the AO modulator AOM2, 6 is a lens for aligning the emission direction of the light modulated (diffracted) by the AO modulator AOM2, and 7 is a 0 in the AO modulator AOM2. Stoppers SW1 and SW2 are switches that block the next diffracted light.
上記のように構成された測長器において、その
動作は次の通りである。 The operation of the length measuring device configured as described above is as follows.
まず、波長の組合せによる測長動作の前に行な
われる。FM変調信号を使用した測長動作につい
て説明する。この場合、スイツチSW1,SW2
は共にa側の接点に接続され、AO変調器AOM
2は
Fm=Δω1、sinΩt (12)
なる変調信号で光を変調する。この時、レーザ光
源1の角周波数(波長)をω0に固定しておくと、
AO変調器AOM2により変調された光の振幅V0
は、
V0=sin(ω0t+Δω1/Ω・sinΩt) (13)
となる。ここで、AO変調器AOM1には駆動信
号fbが印加されていないので、基準側の光路を介
してフオトデイテクタPD1に入射する光の振幅
V1は、(13)式のV0に等しく、また、測長側の光
路を介してフオトデイテクタPD1に入射する光
の振幅V2は、
V2=sin{ω0t+Δω1/Ω・sin(Ωt
+φ1)+φ2} (14)
ここで、
φ1=4πd/λf=2Ωd/c
φ2=4πd/λ0
=2d(ω0+Δω1sinΩt)/C
2ω0d/C
λf:FM変調周期の波長
λ0:光(ω0)の波長
C:光速
となる。したがつて、フオトデイテクタPD1に
入射する光の振幅は上記V1、V2の和となり、こ
れを前記(4)〜(6)式と同様に展開すると、フオトデ
イテクタPD1から得られる出力Vpは
Vp=K〔cos{−2Δω1d/C・cos(Ωt+
φ1/2)−2ω0d/C}+1〕
K:定数
となる。ここで、cos(Ωt+φ1/2)の項は−1
から+1の範囲で変化するので、出力Vpは
2Δω1d/Cの値によつてFM変調1周期当りの零
クロスの回数が変化する。したがつて、Δω1の値
が分つていれば、出力Vpから距離dを求めるこ
とができる。 First, it is performed before a length measurement operation using a combination of wavelengths. A length measurement operation using an FM modulated signal will be explained. In this case, switches SW1 and SW2
are both connected to the contacts on the a side, and the AO modulator AOM
2 modulates the light with a modulation signal of Fm=Δω 1 , sinΩt (12). At this time, if the angular frequency (wavelength) of laser light source 1 is fixed at ω 0 , then
Amplitude V 0 of light modulated by AO modulator AOM2
is V 0 = sin (ω 0 t + Δω 1 /Ω・sinΩt) (13). Here, since the drive signal fb is not applied to the AO modulator AOM1, the amplitude V1 of the light incident on the photodetector PD1 via the optical path on the reference side is equal to V 0 in equation (13), and the measurement The amplitude V2 of the light incident on the photodetector PD1 through the long optical path is V2=sin {ω 0 t + Δω 1 /Ω・sin (Ωt +φ1) +φ2} (14) where, φ1=4πd/λf=2Ωd/ c φ2=4πd/λ0=2d( ω0 + Δω1 sinΩt)/ C2ω0d /Cλf: Wavelength of FM modulation period λ0: Wavelength of light ( ω0 ) C: Speed of light. Therefore, the amplitude of the light incident on photodetector PD1 is the sum of V1 and V2 above, and if this is expanded in the same way as equations (4) to (6) above, the output Vp obtained from photodetector PD1 is Vp = K [ cos{−2Δω 1 d/C・cos(Ωt+
φ1/2)-2ω 0 d/C}+1] K: Becomes a constant. Here, the term cos(Ωt+φ1/2) is −1
Since it changes in the range of +1 from
The number of zero crosses per period of FM modulation changes depending on the value of 2Δω 1 d/C. Therefore, if the value of Δω 1 is known, the distance d can be determined from the output Vp.
このように、FM変調信号を使用して距離dが
測定されると、その測定精度に応じて大まかな測
定範囲の絞り込みを行なうことができるので、以
後はこの測定範囲を基にした波長の組合せによる
測長動作が行なわれる。この場合、スイツチSW
1,SW2は共にb側の接点に切り換えられ、
AO変調器AOM1には駆動信号fbが供給される
とともに、AO変調器AOM2の駆動信号Fmは一
定の周波数に固定される。 In this way, once the distance d is measured using the FM modulated signal, the measurement range can be roughly narrowed down depending on the measurement accuracy, so from now on, wavelength combinations based on this measurement range will be used. A length measurement operation is performed. In this case, switch SW
1 and SW2 are both switched to the b side contact,
A drive signal fb is supplied to the AO modulator AOM1, and a drive signal Fm of the AO modulator AOM2 is fixed at a constant frequency.
以下の動作は、前記した第2図の装置と同様で
あり、レーザ光源1の波長を順次変更するととも
に、この時の位相遅れ量を測定し、演算回路4に
より距離dの値を高精度に算出する。なお、この
場合、測定に使用される波長は、レーザ光源1に
より発生された波長そのものではなく、AO変調
器AOM2により一定量だけ変調された値となつ
ている。 The following operation is the same as that of the apparatus shown in FIG. calculate. In this case, the wavelength used for measurement is not the wavelength itself generated by the laser light source 1, but a value modulated by a certain amount by the AO modulator AOM2.
このように、波長と位相遅れ量との関係から測
定範囲を絞り込む前に、FM変調信号を利用して
測定対象までの距離を測定すると、この測定結果
から測定範囲の大まかな絞り込みを行なうこがで
きるので、波長の組合せによる距離の測定を狭い
測定範囲から開始することができ、少ない数の波
長(レーザ光源)で波長単位の分解能まで実現す
ることができる。ここで、本発明の測長器におい
ては、使用する波長(レーザ光源)の数が減少す
る代りにFM変調手段を設けなければならないこ
とになるが、多数の波長のレーザ光源に比べれ
ば、FM変調手段の方がより安価であり、実現が
容易である。 In this way, if you measure the distance to the measurement target using the FM modulation signal before narrowing down the measurement range based on the relationship between wavelength and phase delay amount, you can roughly narrow down the measurement range from this measurement result. As a result, distance measurement based on wavelength combinations can be started from a narrow measurement range, and resolution down to wavelength units can be achieved with a small number of wavelengths (laser light sources). Here, in the length measuring device of the present invention, an FM modulation means must be provided in exchange for a reduction in the number of wavelengths (laser light sources) used, but compared to a laser light source with a large number of wavelengths, the FM Modulation means are cheaper and easier to implement.
なお、上記の説明においては、レーザ光源1と
して一波長の光源と波長シフタとにより構成され
る光源を例示したが、波長の異なる複数の光を発
生する手段はこれに限られるものではなく、例え
ば、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
するようにしても、同様の動作を行なわせること
ができる。また、測定に使用する波長の数は、目
的とする分解能に応じて決められるもので、4つ
に限られるものではない。さらに、位相遅れ量φ
から距離dを求める演算手順は、上記の方法に限
られるものではない。 In the above description, a light source composed of a single-wavelength light source and a wavelength shifter has been exemplified as the laser light source 1, but the means for generating a plurality of lights with different wavelengths is not limited to this, and for example, The same operation can be performed by using a plurality of laser light sources with different emission wavelengths and selectively emitting the output lights of these laser light sources. Further, the number of wavelengths used for measurement is determined depending on the desired resolution, and is not limited to four. Furthermore, the phase delay amount φ
The calculation procedure for determining the distance d from is not limited to the above method.
以上説明したように、本発明の測長器では、少
なくとも2つ以上の波長の異なる光を切り換え
て、測定対象までの距離に応じた光の位相遅れ量
を順次測定するとともに、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
るようにした測長器において、レーザ光源から出
射された光をFM変調する変調手段を設け、各波
長に応じた位相遅れ量の測定を行なう前に、任意
の波長の光をFM変調し、このFM変調信号の位
相遅れ量から前記測定対象までの距離を測定し
て、大まかな測定範囲の絞り込みを行なうように
しているので、波長の組合せによる距離の測定を
狭い測定範囲から開始することができ、アブソリ
ユートな測定出力を得ることができるとともに、
より少ない数の波長(レーザ光源)で広い測定範
囲をカバーすることのできる測長器を簡単な構成
により実現することができる。
As explained above, in the length measuring device of the present invention, at least two or more lights with different wavelengths are switched, and the amount of phase delay of the light is sequentially measured according to the distance to the measurement target. In a length measuring device that determines the distance to the measurement target from the relationship with the amount of phase delay, a modulation means for FM modulating the light emitted from the laser light source is provided, and the amount of phase delay can be measured according to each wavelength. Before doing so, we FM-modulate light of an arbitrary wavelength and measure the distance to the measurement target from the amount of phase delay of this FM modulated signal to roughly narrow down the measurement range. Combination distance measurements can be started from a narrow measurement range, and absolute measurement output can be obtained.
A length measuring device that can cover a wide measurement range with a smaller number of wavelengths (laser light sources) can be realized with a simple configuration.
第1図は本発明の測長器の一実施例を示す構成
図、第2図は本願出願人がすでに提案した測長器
の一例を示す構成図である。
1……レーザ光源、2……変調信号源、3……
位相検出回路、4……演算回路、5……FM変調
信号源、6……レンズ、7……ストツパ、HMR
1……ハーフミラー、PD1……フオトデイテク
タ、AOM1,AOM2……AO変調器、CC1,
CC2……キユーブコーナ、SW1,SW2……ス
イツチ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the length measuring device of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of the length measuring device already proposed by the applicant of the present invention. 1... Laser light source, 2... Modulation signal source, 3...
Phase detection circuit, 4... Arithmetic circuit, 5... FM modulation signal source, 6... Lens, 7... Stopper, HMR
1... Half mirror, PD1... Photo detector, AOM1, AOM2... AO modulator, CC1,
CC2...Cube corner, SW1, SW2...Switch.
Claims (1)
も2つ以上の波長の異なる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
するととも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ようにした
測長器において、レーザ光源から出射された光を
FM変調する変調手段を有し、前記各波長に応じ
た位相遅れ量の測定を行なう前に任意の波長の光
をFM変調し、このFM変調信号の位相遅れ量か
ら前記測定対象までの距離を測定して大まかな測
定範囲の絞り込みを行なうようにしたことを特徴
とする測長器。1. Use a Michelson interference optical system to switch at least two or more different wavelengths of light to sequentially measure the amount of phase delay of the light according to the distance to the measurement target, and to determine the relationship between these wavelengths and the amount of phase delay. In a length measuring device that calculates the distance from to the object to be measured, the light emitted from the laser light source is
It has a modulation means that performs FM modulation, and before measuring the amount of phase delay according to each wavelength, it modulates the light of any wavelength with FM, and calculates the distance to the measurement target from the amount of phase delay of this FM modulated signal. A length measuring instrument characterized in that it measures and roughly narrows down the measurement range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280416A JPS62138703A (en) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Length measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280416A JPS62138703A (en) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Length measuring instrument |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138703A JPS62138703A (en) | 1987-06-22 |
| JPH0575241B2 true JPH0575241B2 (en) | 1993-10-20 |
Family
ID=17624738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60280416A Granted JPS62138703A (en) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Length measuring instrument |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62138703A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025197086A1 (en) * | 2024-03-22 | 2025-09-25 | 富士通株式会社 | Measurement program, measurement method, and measurement device |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60280416A patent/JPS62138703A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025197086A1 (en) * | 2024-03-22 | 2025-09-25 | 富士通株式会社 | Measurement program, measurement method, and measurement device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62138703A (en) | 1987-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0401799B1 (en) | Length measuring apparatus | |
| EP0193742B1 (en) | Wavelength scanning interferometry and interferometer employing laser diode | |
| JPH01503172A (en) | Method and apparatus for two-wavelength interferometry with optical heterodyning and use for position or distance measurement | |
| JPH0575241B2 (en) | ||
| JPS62135703A (en) | End measuring machine | |
| JPH08105712A (en) | Optical range finder | |
| JPH0575242B2 (en) | ||
| US6507404B1 (en) | Method and apparatus for measuring optical wavelength | |
| JPH0735976B2 (en) | Fiber Optic Sagnac interferometer for measuring rotational speed | |
| JPH047450B2 (en) | ||
| JP2002039714A (en) | Position detection device | |
| JPS62215803A (en) | Length measuring machine | |
| US5384638A (en) | Sampling-type optical voltage detector utilizing movement of interference fringe | |
| JPH06117810A (en) | Absolute length measuring instrument with disturbance correction function | |
| US20090147265A1 (en) | Detection system for detecting translations of a body | |
| JPH079364B2 (en) | Length measuring instrument | |
| JPH0695004B2 (en) | Three-dimensional shape measuring device | |
| JPH0785007B2 (en) | Length measuring instrument | |
| JPH0695003B2 (en) | Length measuring instrument | |
| JPS636418A (en) | Encoder | |
| JPH0641844B2 (en) | Length measuring instrument | |
| JPS62135708A (en) | Measuring instrument for three-dimensional shape | |
| JPS62250304A (en) | Apparatus for measuring three-dimensional shape | |
| RU2016380C1 (en) | Method and device for automatic interpolation of phase-shift in laser interferometers | |
| JPH0352004B2 (en) |