JPS60203860A - 光波干渉測長装置 - Google Patents
光波干渉測長装置Info
- Publication number
- JPS60203860A JPS60203860A JP59060228A JP6022884A JPS60203860A JP S60203860 A JPS60203860 A JP S60203860A JP 59060228 A JP59060228 A JP 59060228A JP 6022884 A JP6022884 A JP 6022884A JP S60203860 A JPS60203860 A JP S60203860A
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- JP
- Japan
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- light
- frequency
- wave
- polarizing
- beam splitter
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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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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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三周波数
レーザ光を発生させこの三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。
レーザ光を発生させこの三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った周波数の光
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三周
波数レーザを発生させてこれを使用するものがある。
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った周波数の光
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三周
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っ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槻構を必要とす
るため、やはり装置が大型で高価にならざるを得ないと
いう欠点があった。 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
単な機構によって異なっ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。
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槻構を必要とす
るため、やはり装置が大型で高価にならざるを得ないと
いう欠点があった。 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
単な機構によって異なっ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。
以下図面に従っ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
囲んだ部分においで直線偏光レーザ１から出射される周
波数ｆｏの光ビームは、偏光ビームスプリッタ２に入り
、紙面に刻し水平なＰ波・ｆ、（Ｐ）と垂直なＳ波・ｆ
、（Ｓ）とに分離されＰ波は直進し、Ｓ波は図の右に９
０°方向を変えられて各々が音響光学変Ｊ−′４器３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（ｆｏ
＋ｆ）に変えられるものである。
。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
囲んだ部分においで直線偏光レーザ１から出射される周
波数ｆｏの光ビームは、偏光ビームスプリッタ２に入り
、紙面に刻し水平なＰ波・ｆ、（Ｐ）と垂直なＳ波・ｆ
、（Ｓ）とに分離されＰ波は直進し、Ｓ波は図の右に９
０°方向を変えられて各々が音響光学変Ｊ−′４器３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（ｆｏ
＋ｆ）に変えられるものである。
そこでＰ波が入射された音響光学変調器３には高周波電
圧（周波数ｆ、）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（ｒｏ十ｒ、）（Ｐ）および（
ｒｏ＋ｒｚ）（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
れた後の画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とすれば画周波数
の周波数差は、Ｉ Ｍ Ｈｚであり読み取り可能である
。
圧（周波数ｆ、）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（ｒｏ十ｒ、）（Ｐ）および（
ｒｏ＋ｒｚ）（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
れた後の画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とすれば画周波数
の周波数差は、Ｉ Ｍ Ｈｚ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って発生された二つの異なる周
波数の光源を使っ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
た反射板によって、光軸方向に行なわれる場合と、変位
がキューブコーナによって光軸方向に行なわれる場合の
二つが考えられる。
波数の光源を使っ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
た反射板によって、光軸方向に行なわれる場合と、変位
がキューブコーナによって光軸方向に行なわれる場合の
二つが考えられる。
そこで反射板によって行なわれるものを第１図によって
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（ｒ、＋ｒ＋）（ｐ）は無偏光ビー
ムスプリッタ７を通って、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 （ｆ、十ｆ２）（Ｓ）は二つの反射板５．６により右が
ら無偏光ビームスプリッタフに入り、半分は直進して、
前記の光（ｆｏ 十ｆ＋）（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（ｆ、＋ｆｌ）（
Ｐ）と重なる。ここで左方に進む（ｆ、十ｆ、）（Ｐ）
（ｆ、＋ｆｚ）（Ｓ）は偏光板１３を通過することによ
って干渉する。そこでこれを尤検出器１４で周波数（ｆ
＋−ｆ２）の正弦波として検出する。
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（ｒ、＋ｒ＋）（ｐ）は無偏光ビー
ムスプリッタ７を通って、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 （ｆ、十ｆ２）（Ｓ）は二つの反射板５．６により右が
ら無偏光ビームスプリッタフに入り、半分は直進して、
前記の光（ｆｏ 十ｆ＋）（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（ｆ、＋ｆｌ）（
Ｐ）と重なる。ここで左方に進む（ｆ、十ｆ、）（Ｐ）
（ｆ、＋ｆｚ）（Ｓ）は偏光板１３を通過することによ
って干渉する。そこでこれを尤検出器１４で周波数（ｆ
＋−ｆ２）の正弦波として検出する。
これが参照信号である。
次に測長光について説明する。前記無偏光ビームスプリ
ッタ７から出力され、図の下方に進む光は偏光ビームス
プリッタ８で（ｆ、＋ｆ、）（Ｐ）とＢ０＋ｒｚ）（ｓ
）とに分離されて、（ｒｏ＋ｒｚ）（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（ｆ、＋ｆ２）（Ｐ）となっ
て、偏光ビームスプリッタ８を通って左方に直進通過す
る。
ッタ７から出力され、図の下方に進む光は偏光ビームス
プリッタ８で（ｆ、＋ｆ、）（Ｐ）とＢ０＋ｒｚ）（ｓ
）とに分離されて、（ｒｏ＋ｒｚ）（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（ｆ、＋ｆ２）（Ｐ）となっ
て、偏光ビームスプリッタ８を通って左方に直進通過す
る。
また偏光ビームスプリッタ８に上から入る（ｒｏ＋ｒ＋
、）（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λ７４板１
１を通過すると９０°方向変換されたＳ波、すなわちビ
ーム（ｒ、＋ｒ、）（ｓ）となる。ここで可動反射板１
２は光軸方向に変位するので、その変位量に相当する周
波数を士△ｆとすると、偏光ビームスプリッタ８に下か
ら入る光は（ｆ、＋ｆ、）（Ｓ）±Δｒである。この光
は偏光ビームスプリッタ８で反射され、前記した光（ｆ
ｏ＋ｆ２）（Ｐ）と重なり、偏光ビームスプリッタ８を
左向きに進むビームは（ｆｏ＋ｆ２）（Ｐ）、（ｆｏ＋
ｆ＋）（Ｓ）±Δｆ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によって周波数（
ｆ＋ ｒｚ±△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によって検出された参照信号（ｆ
、−ｆ２）とカウンタ１７で比較して、その位相差±Δ
ｆをめれば可動反射板１２の変位量を高精度、高分割値
をもっ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。
、）（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λ７４板１
１を通過すると９０°方向変換されたＳ波、すなわちビ
ーム（ｒ、＋ｒ、）（ｓ）となる。ここで可動反射板１
２は光軸方向に変位するので、その変位量に相当する周
波数を士△ｆとすると、偏光ビームスプリッタ８に下か
ら入る光は（ｆ、＋ｆ、）（Ｓ）±Δｒである。この光
は偏光ビームスプリッタ８で反射され、前記した光（ｆ
ｏ＋ｆ２）（Ｐ）と重なり、偏光ビームスプリッタ８を
左向きに進むビームは（ｆｏ＋ｆ２）（Ｐ）、（ｆｏ＋
ｆ＋）（Ｓ）±Δｆ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によって周波数（
ｆ＋ ｒｚ±△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によって検出された参照信号（ｆ
、−ｆ２）とカウンタ１７で比較して、その位相差±Δ
ｆをめれば可動反射板１２の変位量を高精度、高分割値
をもっ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ューブコー
ナを設けた干渉測長装置について第３図によって説明す
る。ここでは無偏光ビームスプリッタ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
るのはキューブコーナ２３であってほぼ光軸方向に±Δ
ｒの変位をする。無偏光ビームスプリッタ７を下方に進
むビーム（ｒ、＋ｒ、）（ｐ）、（ｒｏ＋ｒ２）（Ｓ）
は偏光ビームスプリッタ２１に入り、（ｒｏ十ｆ２ ）
（ｓ）は右折してキューブコーナ２２に入って反射され
再び偏光ビームスプリッタ２１に入って上方に向きを変
えられて偏光板１５に入射される。また偏光ビームスプ
リッタ２１を直進する（ｆｏ＋ｆ、）（Ｐ月よ可動キュ
ーブコーナ２３によって（ｆ、＋ｆｌ）（Ｐ）±へｆと
なって反射され偏光板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（ｆ
ｌ−ｆ２±△ｆ）の正弦波として検出される。この信号
を検出器１４によって検出された参照信号（ｆ１ｆ２）
とカウンタ１７で比較してその位相差△±ｆをめること
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
。
ナを設けた干渉測長装置について第３図によって説明す
る。ここでは無偏光ビームスプリッタ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
るのはキューブコーナ２３であってほぼ光軸方向に±Δ
ｒの変位をする。無偏光ビームスプリッタ７を下方に進
むビーム（ｒ、＋ｒ、）（ｐ）、（ｒｏ＋ｒ２）（Ｓ）
は偏光ビームスプリッタ２１に入り、（ｒｏ十ｆ２ ）
（ｓ）は右折してキューブコーナ２２に入って反射され
再び偏光ビームスプリッタ２１に入って上方に向きを変
えられて偏光板１５に入射される。また偏光ビームスプ
リッタ２１を直進する（ｆｏ＋ｆ、）（Ｐ月よ可動キュ
ーブコーナ２３によって（ｆ、＋ｆｌ）（Ｐ）±へｆと
なって反射され偏光板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（ｆ
ｌ−ｆ２±△ｆ）の正弦波として検出される。この信号
を検出器１４によって検出された参照信号（ｆ１ｆ２）
とカウンタ１７で比較してその位相差△±ｆをめること
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ューブコーナを使用して
いるため、光軸に対し多少キューブコーナを傾けて取り
付けてしまったとしても、変位量には全（影響ないとい
う効果がある。
いるため、光軸に対し多少キューブコーナを傾けて取り
付けてしまったとしても、変位量には全（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な簡単な機構で二つ
の周波数の光に分け、この光を使用した干渉装置を構成
し被測定物の微少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
とが可能となった。
装置から発生された直線偏光レーザな簡単な機構で二つ
の周波数の光に分け、この光を使用した干渉装置を構成
し被測定物の微少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
とが可能となった。
第１図は本発明の構成を示す説明図、ｔｊＳ２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：偏光ビームスプリッタ
３．４：音響光学変調器 ７：無偏光ビームスプリッタ ８：偏光ビームスプリッ
タ ９．１１：λハ板 １１：可動反射板１３．１５：
偏光板 １４．１５：光検出器１７：カウンタ ２１：
偏光ビームスブリッタ２２：キューブコーナ ２３：可
動キューブコーナ特許出願人 株式会社 東京精密
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：偏光ビームスプリッタ
３．４：音響光学変調器 ７：無偏光ビームスプリッタ ８：偏光ビームスプリッ
タ ９．１１：λハ板 １１：可動反射板１３．１５：
偏光板 １４．１５：光検出器１７：カウンタ ２１：
偏光ビームスブリッタ２２：キューブコーナ ２３：可
動キューブコーナ特許出願人 株式会社 東京精密
Claims (2)
- （１）光源から出射される周波数ｆ。の直線偏光された
光ビームを周波数ｆ、（Ｐ）、ｆ、（Ｓ）に分離する偏
光ビームスプリッタと、分離された光ビームを周波数Ｉ
Ｉｓ ｒ２によっ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ッタ、偏光板および干渉光（Ｌ
ｆ２）の検出器とより成る参照光検出光学系と、偏光ビ
ームスプリッタにより分離反射された周波数（ｆｏ＋ｆ
２）（Ｓ）波の光ビームを通過させ、（ｒｏ＋ｒ２）（
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ンタを通過した
周波数（ｆ、＋ｆ、）（Ｐ）波の光ビームを通過させ、
（ｆｏ＋ｆｌ）（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（ｒ、＋
ｒ２Ｈｐ）波と前記反射光（ｒｏ＋ｒ＋）（ｓ）±Δｆ
波を干渉せしめる偏光板および干渉光 （Ｌ ｆ２±八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±Δｆ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ｆ。の直線偏光された
光ビームを周波数ｆｏ（Ｐ）、ｒ、（ｓ）に分離する偏
光ビームスプリフタと、分離された尤ビームを周波数ｆ
８、ｆ２によっ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ッタ、偏光板および干渉光け＋ ｆ
ｚ）の検出器とより成る参照光検出光学系と、偏光ビー
ムスプリフタにより゛分離反射された周波数（ｆ、十ｆ
２）（Ｓ ）波の光ビームを反射、帰還せしめるキュー
ブコーナと前記偏光ビームスプリッタにより分離通過し
た周波数ｕｏ十ｒ２）（Ｐ）波の光ビームを反射、帰還
せしめる可動キュービッ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ｆ＋ ｆ２±
Δｆの検出器とより成る測長光検出光学系を備え、可動
キューブコーナの変位量に相当する±Δｆ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 true JPS60203860A (ja) | 1985-10-15 |
| JPH0377921B2 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) |
Cited By (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
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377921B2 (ja) | 1991-12-12 |
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