JPH0697261B2 - 半導体レ−ザを用いた微小変位測定装置 - Google Patents

半導体レ−ザを用いた微小変位測定装置

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JPH0697261B2 JP59113619A JP11361984A JPH0697261B2 JP H0697261 B2 JPH0697261 B2 JP H0697261B2 JP 59113619 A JP59113619 A JP 59113619A JP 11361984 A JP11361984 A JP 11361984A JP H0697261 B2 JPH0697261 B2 JP H0697261B2
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寛 林
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半導体レーザを用いて被測定体の変位量および
変位方向を精度よく簡単に測定できる微小変位測定装置
に関する。
〈従来技術〉 従来、被測定体の変位量を測定する方法としては、
（１）ダイヤルゲージを用いる方法、（２）光学テコを
用いる方法、（３）コンデンサの容量変化を用いる方
法、（４）差動トランスを用いる方法、（５）光の干渉
を用いる方法等がある。しかしながら、上記（１），
（２）の方法は微小な変位を測定できず、また（１），
（３），（４）の方法は測定端子を被測定体に接触させ
る必要があり、また（３）の方法は直線性が悪く、また
（５）の方法は変位方向を検出するのに干渉縞の動きを
観察しなければならず、変位方向の検出が容易でないと
いう欠点を有していた。
〈発明の目的〉 そこで、この発明の目的は、被測定体に非接触で精度良
く微小変位の測定をでき、しかも変位方向の検出が容易
な微小変位測定装置を提供することにある。
〈発明の構成〉 上記目的を達成するため、この発明の半導体レーザを用
いた微小変位測定装置は、一定量のレーザ光を被測定体
に照射して、その被測定体からの反射光を受けて複合共
振器を形成する半導体レーザと、上記半導体レーザから
のレーザ光を受けて、上記半導体レーザに対する上記被
測定体の変位量が上記半導体レーザの発振波長λ/2だけ
変化するごとに生じる光出力のゆらぎ数、及び上記被測
定体の変位方向が上記半導体レーザに近づくかあるいは
遠ざかるかによる光出力レベルの変化を検出する光検出
器を備えたことを特徴としている。
〈作用〉 上記構成によれば、半導体レーザは被測定体とで複合共
振器を構成し、光検出器は半導体レーザの光出力のゆら
ぎ数を検出し、上記光出力のレベルを検出する。上記ゆ
らぎ数によって、被測定体の移動距離が検出され、上記
光出力のレベルによって、被測定体の移動方向が検出さ
れる。このように、移動距離および移動方向が検出され
るのは、半導体レーザの位相整合性の変化により、半導
体レーザの特性が変化するからである。
〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第１図において、１は半導体レーザ、２はコリメータレ
ンズ、３はレーザ光を直交する２方向に分割するビーム
スプリッタ、４は被測定体、５は光検出器であって、上
記半導体レーザ１、コリメータレンズ２、ビームスプリ
ッタ３および被測定体４は光軸Ａ上に順次配列し、被測
定体４の測定面4aを光軸Ａに直交させる一方、上記光検
出器５はビームスプリッタ３から光軸Ａと直交する方向
に設けてぎる。そして、半導体レーザ１からの一定量の
出射光はコリメータレンズ２により平行光となり、さら
にビームスプリッタ３により直交する２方向に分割さ
れ、一方は被測定体４の測定面4aに垂直に照射し、その
反射光は出射光と逆の経路を通って半導体レーザ１に帰
還し、複合共振器を形成する。他方、ビームスプリッタ
３により分割されたもう一方の光は光検出器５によりそ
の光出力が測定される。
上記構成においては、いま、上記反射光の光量つまり帰
還光量が適当な一定値であるとき、被測定体４が第１図
中ｘまたは−ｘ方向に変位すると、半導体レーザ１の出
射光と反射光の位相の関係より、上記変位量ｘが半導体
レーザ１の発振波長λの半分λ/2だけ変化するごとに光
出力に大小の変化が生じ、光出力がいわゆるゆらぐ。さ
らに、本発明者は被測定体４の変位方向が半導体レーザ
１に近づくｘ方向では光出力レベルが大きく、反対方向
では光出力レベルが小さくなることを見い出した。例え
ば、第２図（ａ）のごとく被測定体４が変位する場合、
半導体レーザ１の光出力つまり光検出器５の光入力は第
２図（ｂ）のごとくなる。すなわち、被測定体４の変位
量と光検出器５の受ける光入力のゆらぎの数が一対一に
対応し、また被測定体４の変位方向つまり被測定体４の
速度が半導体レーザ１に近づく方向あるいは遠ざかる方
向に応じて半導体レーザ１の光出力つまり光検出器５の
入力はハイレベルあるいはローレベルになる。このよう
に、被測定体４の変位量，変位方向と半導体レーザ１の
光出力の変化が対応するため、光出力のゆらぎ数および
光出力レベルを光検出器５で検出して、被測定体４の変
位の方向と変位量を識ることができる。また周期的変化
である場合には、振幅，振動数等も判明する。
なお、被測定体がレーザ光を反射する物体では無い場
合、反射鏡を取り付けることにより測定できる。また第
３図のように、集光レンズ６により被測定体４上に集光
してもよく、また半導体レーザ１の後面光を光検出器５
により検出するようにしてもよい。第３図において、第
１図と同一構成部は同一符号を付して説明を省略する。
また、半導体レーザの温度安定化を行うと測定精度が向
上することはいうまでもない。
本発明は特許請求の範囲で述べた条件を満たせば、半導
体レーザの材質，構造，発振波長に依らない。
〈発明の効果〉 以上のように、本発明の微小変位測定装置は、被測定体
と複合発振器を形成する半導体レーザと、このレーザ光
を受けて、上記半導体レーザに対する上記被測定体の変
位量が上記半導体レーザの発振波長λ/2だけ変化するご
とに生じる光出力のゆらぎ数、及び上記被測定体の変位
方向が上記半導体レーザに近づくかあるいは遠ざかるか
による光出力レベルの変化を検出する光検出器との簡単
な構成で実現できるとともに、複合共振器を構成する半
導体レーザの特性を位相整合性の変化により変化させ
て、光検出器で光出力のゆらぎ数およびレベルを検出す
ることによって、被測定物の微小な変位および変位方向
を非接触で精度よく簡単に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は物体の変
位と光出力の関係を示す動作説明図であり、（ａ）は物
体の時間的な変位、（ｂ）は半導体レーザの光出力の変
化を示す。第３図は本発明による別の実施例の概略図で
ある。 １…半導体レーザ、２…コリメータレンズ、３…ビーム
スプリッタ、４…被測定体、５…光検出器、６…集光レ
ンズ。
フロントページの続き (72)発明者 瀧口 治久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (72)発明者 林 寛 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (72)発明者 宮内 伸幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−109863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−64284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−53776（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ｏＦ ＱＵ ＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，Ｖｏ Ｌ．ＱＥ−16，Ｎｏ３，ＭＡＲＣＨ1980Ｐ 347−355 応用物理学会 秋．1979．２Ｐ−Ｎ−13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザ光を被測定体に照射して、その被測
    定体からの反射光を受けて複合共振器を形成する半導体
    レーザと、上記半導体レーザからのレーザ光を受けて、
    上記半導体レーザに対する上記被測定体の変位量が上記
    半導体レーザの発振波長λ/2だけ変化するごとに生じる
    光出力のゆらぎ数、及び上記被測定体の変位方向が上記
    半導体レーザに近づくかあるいは遠ざかるかによる光出
    力レベルの変化を検出する光検出器を備えたことを特徴
    とする半導体レーザを用いた微小変位測定装置。
JP59113619A 1984-06-01 1984-06-01 半導体レ−ザを用いた微小変位測定装置 Expired - Fee Related JPH0697261B2 (ja)

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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0690009B2 (ja) * 1985-02-28 1994-11-14 シャープ株式会社 半導体レーザを用いた微小変位測定方法
US4870635A (en) * 1986-09-19 1989-09-26 International Business Machines Corporation Precision measurement and positioning system for disk storage system
DE3730543C1 (en) * 1987-09-11 1989-04-06 Danfoss As Test method and instrument for determining the magnitude and direction of a movement parameter
JPH0769426B2 (ja) * 1988-05-23 1995-07-31 スズキ株式会社 移動物体の移動方向判別装置
US4983035A (en) * 1988-06-24 1991-01-08 Reiton Ltd. Laser measuring devices
DE3917388C1 (ja) * 1989-05-29 1990-11-29 Rainer 8000 Muenchen De Thiessen
DE3920716C1 (ja) * 1989-06-24 1990-11-29 Wild Leitz Gmbh, 6330 Wetzlar, De
US5029023A (en) * 1989-09-29 1991-07-02 Regents Of The University Of California Laser-amplified motion detector and method
JP2647543B2 (ja) * 1990-09-07 1997-08-27 日本電信電話株式会社 形状測定法
DE4125485C2 (de) * 1991-08-01 1994-05-19 Deutsche Aerospace Verfahren und Anordnung zur Messung kleinster Auslenkungen
US5619318A (en) * 1993-08-10 1997-04-08 Olympus Optical Co., Ltd. Optical displacement sensor
GB0603817D0 (en) * 2006-02-24 2006-04-05 Proton Products Ltd Remote sensing of movement and direction of objects
TWI401410B (zh) * 2010-04-26 2013-07-11 Nat Univ Chung Hsing Micro - shift optical measurement system
CN109916307A (zh) * 2018-12-27 2019-06-21 河南中原光电测控技术有限公司 可变功率激光测量方法及装置
JP2025085527A (ja) * 2023-11-24 2025-06-05 京セラ株式会社 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6511751A (ja) * 1965-09-09 1967-03-10
US3476483A (en) * 1966-08-16 1969-11-04 Carson Lab Inc Motion measuring apparatus
JPS54109863A (en) * 1978-02-17 1979-08-28 Toshiba Corp Range measuring device
JPS5553776A (en) * 1978-10-13 1980-04-19 Nec Corp Optical information reading method
US4532619A (en) * 1982-01-22 1985-07-30 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for reducing semiconductor laser optical noise
JPS6064284A (ja) * 1983-09-19 1985-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd レ−ザ測距装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬｏＦＱＵＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶｏＬ．ＱＥ−１６，Ｎｏ３，ＭＡＲＣＨ１９８０Ｐ３４７−３５５
応用物理学会秋．１９７９．２Ｐ−Ｎ−１３

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DE3581119D1 (de) 1991-02-07
EP0167277A2 (en) 1986-01-08
US4655597A (en) 1987-04-07

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