JPH0641845B2 - 測長器 - Google Patents
測長器Info
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- JPH0641845B2 JPH0641845B2 JP62024237A JP2423787A JPH0641845B2 JP H0641845 B2 JPH0641845 B2 JP H0641845B2 JP 62024237 A JP62024237 A JP 62024237A JP 2423787 A JP2423787 A JP 2423787A JP H0641845 B2 JPH0641845 B2 JP H0641845B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- phase
- measurement
- optical system
- wavelength
- Prior art date
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光の干渉を利用して、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、アブソリュ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。
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、アブソリュ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。
従来、光の干渉を利用した高精度の測長器の一例として
は、本願出願人が特願昭60-277380号としてすでに出願
している装置がある。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。
は、本願出願人が特願昭60-277380号としてすでに出願
している装置がある。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。
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ｂで駆動する
駆動信号源、PD1はフォトディテクタ、CC1,CC2はキュー
ブコーナ、３はフォトディテクタPD1の出力に含まれる
位相遅れ量を検出する位相検出回路、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、キュ
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、キューブコーナCC1は測
長動作に応じて移動する測長側のキューブコーナであ
り、キューブコーナCC2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。
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ｂで駆動する
駆動信号源、PD1はフォトディテクタ、CC1,CC2はキュー
ブコーナ、３はフォトディテクタPD1の出力に含まれる
位相遅れ量を検出する位相検出回路、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、キュ
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、キューブコーナCC1は測
長動作に応じて移動する測長側のキューブコーナであ
り、キューブコーナCC2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。
このように構成された測長器においては、レーザ光源１
から出射する光の波長を切り換えることにより、各波長
に対応した位相遅れ量が順次測定されるので、これらの
測定結果を連立方程式として解くことにより、キューブ
コーナCC1（測定対象）までの距離を精度良く、しかも
高い分解能で求めることができる。
から出射する光の波長を切り換えることにより、各波長
に対応した位相遅れ量が順次測定されるので、これらの
測定結果を連立方程式として解くことにより、キューブ
コーナCC1（測定対象）までの距離を精度良く、しかも
高い分解能で求めることができる。
また、測定に使用する波長の組合せを選択し、その測定
範囲を順次絞り込んで行けば、任意の測定範囲にわたっ
てアブソリュ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。
範囲を順次絞り込んで行けば、任意の測定範囲にわたっ
てアブソリュ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。
第３図はこのような測長器の他の構成例を示すものであ
る。この測長器は本願出願人が特願昭61-47871号として
すでに出願しているものである。図に示す測長器は、波
長の異なる２つの光を偏光面を直交させたうえで重畳
し、干渉光学系に入射させるとともに、干渉光学系を介
してもどってきた光をこの偏光面の向きに応じて分離
し、分離された光をそれぞれ独立のフォトディテクタに
より受けるようにしたものである。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。11,12は例
えば波長がλ１，λ２なる２つの光を出射するレーザ光
源、P1は光の偏光面を90°回転させるλ／２板、MR1は
ミラー、PBS1,PBS2は偏光面の向きに応じて光を透過ま
たは反射する偏光ビームスプリッタ、PD2はフォトディ
テクタである。図に示されるように、偏光ビームスプリ
ッタPBS1はλ／２板P1とともに、波長の異なる２つの光
を偏光面を直交させたうえで重畳する重畳手段を構成し
ており、重畳した光はキューブコーナCC1,CC2などより
なる干渉光学系に入射させている。また、偏光ビームス
プリッタPBS2は干渉光学系を介して得られた干渉光を偏
光面の向きに応じて分離する分光手段であり、分離した
光はフォトディテクタPD1,PD2に入射している。フォト
ディテクタPD1,PD2の出力は位相検出回路３よりなる位
相測定手段にそれぞれ与えられている。すなわち、レー
ザ光源11から出射された波長λ１の光は、干渉光学系を
介した後、フォトディテクタPD1に入射し、レーザ光源1
2から出射された波長λ２の光は、干渉光学系を介した
後、フォトディテクタPD2に入射することになる。
る。この測長器は本願出願人が特願昭61-47871号として
すでに出願しているものである。図に示す測長器は、波
長の異なる２つの光を偏光面を直交させたうえで重畳
し、干渉光学系に入射させるとともに、干渉光学系を介
してもどってきた光をこの偏光面の向きに応じて分離
し、分離された光をそれぞれ独立のフォトディテクタに
より受けるようにしたものである。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。11,12は例
えば波長がλ１，λ２なる２つの光を出射するレーザ光
源、P1は光の偏光面を90°回転させるλ／２板、MR1は
ミラー、PBS1,PBS2は偏光面の向きに応じて光を透過ま
たは反射する偏光ビームスプリッタ、PD2はフォトディ
テクタである。図に示されるように、偏光ビームスプリ
ッタPBS1はλ／２板P1とともに、波長の異なる２つの光
を偏光面を直交させたうえで重畳する重畳手段を構成し
ており、重畳した光はキューブコーナCC1,CC2などより
なる干渉光学系に入射させている。また、偏光ビームス
プリッタPBS2は干渉光学系を介して得られた干渉光を偏
光面の向きに応じて分離する分光手段であり、分離した
光はフォトディテクタPD1,PD2に入射している。フォト
ディテクタPD1,PD2の出力は位相検出回路３よりなる位
相測定手段にそれぞれ与えられている。すなわち、レー
ザ光源11から出射された波長λ１の光は、干渉光学系を
介した後、フォトディテクタPD1に入射し、レーザ光源1
2から出射された波長λ２の光は、干渉光学系を介した
後、フォトディテクタPD2に入射することになる。
したがって、上記のように構成された測長器において
は、波長の異なる２つの光が互に干渉することなく、そ
れぞれのフォトディテクタPD1,PD2に入射するので、異
なる波長（λ１，λ２）の光に対して、それぞれ独立の
測定系が構成されていると考えることができる。また、
それぞれの測定系における動作は前記した第２図の装置
と同様であり、位相検出回路３からは、各波長の光にお
ける位相遅れ量の差に応じた信号が出力される。なお、
この時、２波長の光における波長差（周波数差）が分っ
ていれば、２つの光の位相差のみを測定するだけで、キ
ューブコーナCC1までの距離を容易に算出することがで
きる。
は、波長の異なる２つの光が互に干渉することなく、そ
れぞれのフォトディテクタPD1,PD2に入射するので、異
なる波長（λ１，λ２）の光に対して、それぞれ独立の
測定系が構成されていると考えることができる。また、
それぞれの測定系における動作は前記した第２図の装置
と同様であり、位相検出回路３からは、各波長の光にお
ける位相遅れ量の差に応じた信号が出力される。なお、
この時、２波長の光における波長差（周波数差）が分っ
ていれば、２つの光の位相差のみを測定するだけで、キ
ューブコーナCC1までの距離を容易に算出することがで
きる。
例えば、基準側の光路長をd1、測長側の光路長をd2と
し、測定された位相差をθとすると、 となり、これより、 Ｃ：光速 Δ：２つの光の周波数差 Λ：合成波長 が求められる。
し、測定された位相差をθとすると、 となり、これより、 Ｃ：光速 Δ：２つの光の周波数差 Λ：合成波長 が求められる。
このように、偏光面の違いを利用して波長の異なる２つ
の光を重畳し、干渉光学系に入射させるようにすると、
干渉光学系を介してもどってきた光をその偏光面の向き
に応じて分離して、別々の測定手段で受けることができ
るので、２つの波長に対する測定を同時に行なうことが
できる。このため、同時に得られた測定データを利用し
て距離の算出を行なうようにすれば、空気のゆらぎなど
の影響を等しく受けた測定データ間で演算を行なうこと
ができるので、真値に近い値を得ることができ、空気の
ゆらぎなどの影響を受け難い測長器を実現することがで
きる。
の光を重畳し、干渉光学系に入射させるようにすると、
干渉光学系を介してもどってきた光をその偏光面の向き
に応じて分離して、別々の測定手段で受けることができ
るので、２つの波長に対する測定を同時に行なうことが
できる。このため、同時に得られた測定データを利用し
て距離の算出を行なうようにすれば、空気のゆらぎなど
の影響を等しく受けた測定データ間で演算を行なうこと
ができるので、真値に近い値を得ることができ、空気の
ゆらぎなどの影響を受け難い測長器を実現することがで
きる。
しかしながら、上記のような測長器においては、直交し
た偏光面を有する２つの光を共通の干渉光学系に入射さ
せているが、一般に、このような異なる偏光成分を有す
る光がミラー等で反射された場合には、そのＰ波成分と
Ｓ波成分とでは、反射時に発生する位相遅れ量が異なる
ので、この時の位相差が測定距離に応じた位相信号に重
畳され、測定誤差の原因となってしまう。さらに、この
位相差の大きさはミラー等への入射角によっても変化す
るもので、例えば、キューブコーナCC1がその移動に伴
ってピッチングもしくはヨーイングすると、キューブコ
ーナCC1への入射角が変化し、そのつど大きさの異なる
誤差を発生することになる。また、温度変化等により光
学系がずれ、光路中の波面が変化した場合には、フォト
ディテクタの受光面上で位相のずれ（位相分布）が生じ
てしまい、位相遅れ量を正確に測定することができなく
なってましう。
た偏光面を有する２つの光を共通の干渉光学系に入射さ
せているが、一般に、このような異なる偏光成分を有す
る光がミラー等で反射された場合には、そのＰ波成分と
Ｓ波成分とでは、反射時に発生する位相遅れ量が異なる
ので、この時の位相差が測定距離に応じた位相信号に重
畳され、測定誤差の原因となってしまう。さらに、この
位相差の大きさはミラー等への入射角によっても変化す
るもので、例えば、キューブコーナCC1がその移動に伴
ってピッチングもしくはヨーイングすると、キューブコ
ーナCC1への入射角が変化し、そのつど大きさの異なる
誤差を発生することになる。また、温度変化等により光
学系がずれ、光路中の波面が変化した場合には、フォト
ディテクタの受光面上で位相のずれ（位相分布）が生じ
てしまい、位相遅れ量を正確に測定することができなく
なってましう。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、偏光
面の違いなどに起因して発生する誤差を補正して、測定
対象までの距離を正確に測定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。
面の違いなどに起因して発生する誤差を補正して、測定
対象までの距離を正確に測定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。
本発明の測長器は、マイケルソンの干渉光学系を利用し
少なくとも２つ以上の波長の異なる光を使用して測定対
象までの距離に応じた光の位相遅れ量をそれぞれ測定す
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、波長の異なる２つの光を偏光面を直交させたうえで
重畳し前記干渉光学系に入射させる重畳手段と、前記干
渉光学系を介してもどってきた光を前記偏光面の向きに
応じて分離する分光手段と、この分光手段により分離さ
れた光を受けそれぞれの光における位相遅れ量を測定す
る位相測定手段と、前記重畳手段に波長の等しい光を供
給する補正用光供給手段とを具備し、２波長による測定
動作を行なう前に前記補正用光供給手段により波長の等
しい光を前記干渉光学系に入射させ、この時の前記位相
測定手段における検出位相を初期位相として以後の測定
値を補正するようにしたものである。
少なくとも２つ以上の波長の異なる光を使用して測定対
象までの距離に応じた光の位相遅れ量をそれぞれ測定す
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、波長の異なる２つの光を偏光面を直交させたうえで
重畳し前記干渉光学系に入射させる重畳手段と、前記干
渉光学系を介してもどってきた光を前記偏光面の向きに
応じて分離する分光手段と、この分光手段により分離さ
れた光を受けそれぞれの光における位相遅れ量を測定す
る位相測定手段と、前記重畳手段に波長の等しい光を供
給する補正用光供給手段とを具備し、２波長による測定
動作を行なう前に前記補正用光供給手段により波長の等
しい光を前記干渉光学系に入射させ、この時の前記位相
測定手段における検出位相を初期位相として以後の測定
値を補正するようにしたものである。
このように、干渉光学系に波長の等しい光を入射させ、
この時に発生する位相遅れ量の差を測定すると、距離Ｏ
の状態に対応した初期位相を測定することができ、これ
を利用して以後の測定値を補正するようにすれば、偏光
面の違いなどに起因して発生する誤差を補正して、測定
対象までの距離を正確に測定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。
この時に発生する位相遅れ量の差を測定すると、距離Ｏ
の状態に対応した初期位相を測定することができ、これ
を利用して以後の測定値を補正するようにすれば、偏光
面の違いなどに起因して発生する誤差を補正して、測定
対象までの距離を正確に測定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。
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図および第３図と同様のもの
は同一符号を付して示す。ISOはレーザ光源11,12への戻
り光を遮断するアイソレータ、P2,P3はλ／２板、P4,P5
はλ／４板、P6,P7は偏光面が直交した２つの光を干渉
させるために45°傾けて配置された偏光板、PBS3は偏光
ビームスプリッタ、MR2はミラー、MR3は凹面鏡、LEはレ
ンズ、AOM2はＡＯ変調器である。λ／２板P2は偏光面が
45°傾くように調整されるとともに、光路中に出し入れ
可能なように配置されている。レンズLEは凹面鏡MR3上
に焦点を結び、凹面鏡MR3における曲率半径の中心はＡ
Ｏ変調器AOM2のシフト点に合わされている。５はＡＯ変
調器AOM2の駆動信号源、６はＡＯ変調器AOM2の駆動信号
をオンオフするための掛算器、７は増幅器である。
る。図において、前記第２図および第３図と同様のもの
は同一符号を付して示す。ISOはレーザ光源11,12への戻
り光を遮断するアイソレータ、P2,P3はλ／２板、P4,P5
はλ／４板、P6,P7は偏光面が直交した２つの光を干渉
させるために45°傾けて配置された偏光板、PBS3は偏光
ビームスプリッタ、MR2はミラー、MR3は凹面鏡、LEはレ
ンズ、AOM2はＡＯ変調器である。λ／２板P2は偏光面が
45°傾くように調整されるとともに、光路中に出し入れ
可能なように配置されている。レンズLEは凹面鏡MR3上
に焦点を結び、凹面鏡MR3における曲率半径の中心はＡ
Ｏ変調器AOM2のシフト点に合わされている。５はＡＯ変
調器AOM2の駆動信号源、６はＡＯ変調器AOM2の駆動信号
をオンオフするための掛算器、７は増幅器である。
上記のように構成された本発明の測長器において、その
測長シーケンスは次の通りである。
測長シーケンスは次の通りである。
まず、距離Ｏの状態に対応した初期位相の値を測定す
る。この時、レーザ光源は11のみが駆動される。また、
ＡＯ変調器AOM2は駆動されない。さらに、λ／２板P2は
光路中に挿入される。この状態においては、偏光面が45
°傾いた波長λ１の光が偏光ビームスプリッタPBS3に入
射するので、この光はその偏光方向成分に応じて透過お
よび反射され、ミラーMR2方向および凹面鏡MR3方向の２
つの光に分割される。偏光ビームスプリッタPBS3を透過
してミラーMR2に向った光は、λ／４板P4を通過した
後、ミラーMR2で反射され、再度λ／４板P4を通過して
偏光ビームスプリッタPBS3に入射する。この時、偏光面
はλ／４板P4の２回の通過により90°傾いているので、
今度は偏光ビームスプリッタPBS3により反射され、干渉
光学系に入射される。また、偏光ビームスプリッタPBS3
により反射され、凹面鏡MR3に向った光は、λ／４板P
5，レンズLEおよびＡＯ変調器AOM2を介して凹面鏡MR3に
より反射され、偏光ビームスプリッタPBS3に戻って来
る。この時、ＡＯ変調器AOM2は駆動されていないので、
これを通過する光が周波数シフトを受けることはなく、
波長がλ１のまま偏光ビームスプリッタPBS3を介して干
渉光学系に入射することになる。このように、初期位相
の測定時においては、波長が等しく、偏光面のみが直交
した２つの光が干渉光学系に入射する。
る。この時、レーザ光源は11のみが駆動される。また、
ＡＯ変調器AOM2は駆動されない。さらに、λ／２板P2は
光路中に挿入される。この状態においては、偏光面が45
°傾いた波長λ１の光が偏光ビームスプリッタPBS3に入
射するので、この光はその偏光方向成分に応じて透過お
よび反射され、ミラーMR2方向および凹面鏡MR3方向の２
つの光に分割される。偏光ビームスプリッタPBS3を透過
してミラーMR2に向った光は、λ／４板P4を通過した
後、ミラーMR2で反射され、再度λ／４板P4を通過して
偏光ビームスプリッタPBS3に入射する。この時、偏光面
はλ／４板P4の２回の通過により90°傾いているので、
今度は偏光ビームスプリッタPBS3により反射され、干渉
光学系に入射される。また、偏光ビームスプリッタPBS3
により反射され、凹面鏡MR3に向った光は、λ／４板P
5，レンズLEおよびＡＯ変調器AOM2を介して凹面鏡MR3に
より反射され、偏光ビームスプリッタPBS3に戻って来
る。この時、ＡＯ変調器AOM2は駆動されていないので、
これを通過する光が周波数シフトを受けることはなく、
波長がλ１のまま偏光ビームスプリッタPBS3を介して干
渉光学系に入射することになる。このように、初期位相
の測定時においては、波長が等しく、偏光面のみが直交
した２つの光が干渉光学系に入射する。
このため、それぞれの光における位相遅れ量を検出する
フォトディテクタPD1,PD2の出力は、理想的には同相と
なっている。言い換えれば、合成波長Λが無限大となる
ので、キューブコーナCC1がどの位置にあっても、２つ
の光の位相差は０となり、d1-d2＝０の時と等価とな
る。したがって、この時に検出される位相差は前記した
ような偏光面の違いなどに起因して発生する誤差分であ
る。いま、この位相差を初期位相として、θ０で表わ
す。
フォトディテクタPD1,PD2の出力は、理想的には同相と
なっている。言い換えれば、合成波長Λが無限大となる
ので、キューブコーナCC1がどの位置にあっても、２つ
の光の位相差は０となり、d1-d2＝０の時と等価とな
る。したがって、この時に検出される位相差は前記した
ような偏光面の違いなどに起因して発生する誤差分であ
る。いま、この位相差を初期位相として、θ０で表わ
す。
このようにして初期位相θ０を測定した後は、通常の２
波長による測長動作が行なわれるとともに、この時の検
出位相差から初期位相θ０が引かれ、補正された位相差
信号が得られる。したがって、この補正された位相差信
号を使用して距離の算出を行なえば、偏光面の違いなど
による誤差の影響を受けず、測定対象までの距離を正確
に測定することができる。
波長による測長動作が行なわれるとともに、この時の検
出位相差から初期位相θ０が引かれ、補正された位相差
信号が得られる。したがって、この補正された位相差信
号を使用して距離の算出を行なえば、偏光面の違いなど
による誤差の影響を受けず、測定対象までの距離を正確
に測定することができる。
さて、前記した初期位相の測定状態からＡＯ変調器AOM2
を駆動すると、偏光ビームスプリッタPBS3により凹面鏡
MR3側に反射された光は、その駆動周波数に応じたシフ
トを受け、任意の周波数差（波長差）を有する２つの光
が干渉光学系に入射されるようになる。例えば、ＡＯ変
調器AOM2の駆動周波数を75MHzとすれば、凹面鏡MR3によ
り反射される光はＡＯ変調器AOM2を２回通過することに
なるので、合計150MHzの周波数シフトを受けることにな
り、２つの光の周波数差は150MHzということになる。し
たがって、この時の測定スパン（合成波長Λ）は２ｍと
なる。
を駆動すると、偏光ビームスプリッタPBS3により凹面鏡
MR3側に反射された光は、その駆動周波数に応じたシフ
トを受け、任意の周波数差（波長差）を有する２つの光
が干渉光学系に入射されるようになる。例えば、ＡＯ変
調器AOM2の駆動周波数を75MHzとすれば、凹面鏡MR3によ
り反射される光はＡＯ変調器AOM2を２回通過することに
なるので、合計150MHzの周波数シフトを受けることにな
り、２つの光の周波数差は150MHzということになる。し
たがって、この時の測定スパン（合成波長Λ）は２ｍと
なる。
次に、レーザ光源11に加えて12も駆動するとともに、Ａ
Ｏ変調器AOM2の駆動を停止し、λ／２板P2を光路中から
外すと、レーザ光源11から出射された光はミラーMR2側
で反射されて干渉光学系に入射するとともに、レーザ光
源12から出射された光は凹面鏡MR3側で反射されて干渉
光学系に入射する。したがって、波長の組合せが変わ
り、今度は波長λ１，λ２なる２つの光で測定が行なわ
れるようになる。例えば、この時の周波数差を240GHzと
すれば、測定スパンは1.25mmとなる。
Ｏ変調器AOM2の駆動を停止し、λ／２板P2を光路中から
外すと、レーザ光源11から出射された光はミラーMR2側
で反射されて干渉光学系に入射するとともに、レーザ光
源12から出射された光は凹面鏡MR3側で反射されて干渉
光学系に入射する。したがって、波長の組合せが変わ
り、今度は波長λ１，λ２なる２つの光で測定が行なわ
れるようになる。例えば、この時の周波数差を240GHzと
すれば、測定スパンは1.25mmとなる。
このようにして、２波長の光により位相差出力が得られ
ると、この位相差出力は前記のようにして測定された初
期位相θ０の値により補正される。このため、光の偏光
面の異いなどによる誤差は除去され、正確な測長動作が
行なわれる。また、各測長動作の前に初期位相θ０の測
定を行なうようにすると、温度等の外乱の影響を受けに
くい測長器を実現することができる。
ると、この位相差出力は前記のようにして測定された初
期位相θ０の値により補正される。このため、光の偏光
面の異いなどによる誤差は除去され、正確な測長動作が
行なわれる。また、各測長動作の前に初期位相θ０の測
定を行なうようにすると、温度等の外乱の影響を受けに
くい測長器を実現することができる。
なお、上記の説明においては、一波長のレーザ光源11,1
2とＡＯ変調器AOM2とにより３つの異なる波長の光を発
生する場合を例示したが、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い。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
れるものであり、３つあるいは４つに限られるものでは
ない。
2とＡＯ変調器AOM2とにより３つの異なる波長の光を発
生する場合を例示したが、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い。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
れるものであり、３つあるいは４つに限られるものでは
ない。
以上説明したように、本発明の測長器では、マイケルソ
ンの干渉光学系を利用し少なくとも２つ以上の波長の異
なる光を使用して測定対象までの距離に応じた光の位相
遅れ量をそれぞれ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、波長の異なる２つの光を偏光
面を直交させたうえで重畳し前記干渉光学系に入射させ
る重畳手段と、前記干渉光学系を介してもどってきた光
を前記偏光面の向きに応じて分離する分光手段と、この
分光手段により分離された光を受けそれぞれの光におけ
る位相遅れ量を測定する位相測定手段と、前記重畳手段
に波長の等しい光を供給する補正用光供給手段とを具備
し、２波長による測定動作を行なう前に前記補正用光供
給手段により波長の等しい光を前記干渉光学系に入射さ
せ、この時の前記位相測定手段における検出位相を初期
位相として以後の測定値を補正するようにしているの
で、距離０の時に対応した初期位相を測定することがで
き、偏光面の違いなどに起因して発生する誤差を補正し
て、測定対象までの距離を正確に測定することのできる
測長器を簡単な構成により実現することができる。
ンの干渉光学系を利用し少なくとも２つ以上の波長の異
なる光を使用して測定対象までの距離に応じた光の位相
遅れ量をそれぞれ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、波長の異なる２つの光を偏光
面を直交させたうえで重畳し前記干渉光学系に入射させ
る重畳手段と、前記干渉光学系を介してもどってきた光
を前記偏光面の向きに応じて分離する分光手段と、この
分光手段により分離された光を受けそれぞれの光におけ
る位相遅れ量を測定する位相測定手段と、前記重畳手段
に波長の等しい光を供給する補正用光供給手段とを具備
し、２波長による測定動作を行なう前に前記補正用光供
給手段により波長の等しい光を前記干渉光学系に入射さ
せ、この時の前記位相測定手段における検出位相を初期
位相として以後の測定値を補正するようにしているの
で、距離０の時に対応した初期位相を測定することがで
き、偏光面の違いなどに起因して発生する誤差を補正し
て、測定対象までの距離を正確に測定することのできる
測長器を簡単な構成により実現することができる。
第１図は本発明の測長器の一実施例を示す構成図、第２
図および第３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。 １，11,12……レーザ光源、２，５……駆動信号源、３
……位相検出回路、４……演算回路、６……掛算器、７
……増幅器、AOM1,AOM2……ＡＯ変調器、PD1,PD2……フ
ォトディテクタ、CC1,CC2……キューブコーナ、HMR1…
…ハーフミラー、MR1,MR2……ミラー、MR3……凹面鏡、
LE……レンズ、P1〜P3……λ／２板、P4,P5……λ／４
板、P6,P7……偏光板、ISO……アイソレータ。
図および第３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。 １，11,12……レーザ光源、２，５……駆動信号源、３
……位相検出回路、４……演算回路、６……掛算器、７
……増幅器、AOM1,AOM2……ＡＯ変調器、PD1,PD2……フ
ォトディテクタ、CC1,CC2……キューブコーナ、HMR1…
…ハーフミラー、MR1,MR2……ミラー、MR3……凹面鏡、
LE……レンズ、P1〜P3……λ／２板、P4,P5……λ／４
板、P6,P7……偏光板、ISO……アイソレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 良昭 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−105806（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】マイケルソンの干渉光学系を利用し少なく
とも２つ以上の波長の異なる光を使用して測定対象まで
の距離に応じた光の位相遅れ量をそれぞれ測定するとと
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、波長
の異なる２つの光を偏光面を直交させたうえで重畳し前
記干渉光学系に入射させる重畳手段と、前記干渉光学系
を介してもどってきた光を前記偏光面の向きに応じて分
離する分光手段と、この分光手段により分離された光を
受けそれぞれの光における位相遅れ量を測定する位相測
定手段と、前記重畳手段に波長の等しい光を供給する補
正用光供給手段とを具備し、２波長による測定動作を行
なう前に前記補正用光供給手段により波長の等しい光を
前記干渉光学系に入射させ、この時の前記位相測定手段
における検出位相を初期位相として以後の測定値を補正
するようにしてなる測長器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024237A JPH0641845B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 測長器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62024237A JPH0641845B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 測長器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63191906A JPS63191906A (ja) | 1988-08-09 |
| JPH0641845B2 true JPH0641845B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=12132643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62024237A Expired - Lifetime JPH0641845B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 測長器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641845B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4613351B2 (ja) * | 2006-08-25 | 2011-01-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 位置決め機構 |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP62024237A patent/JPH0641845B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63191906A (ja) | 1988-08-09 |
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