JPH0735861A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH0735861A JPH0735861A JP3270062A JP27006291A JPH0735861A JP H0735861 A JPH0735861 A JP H0735861A JP 3270062 A JP3270062 A JP 3270062A JP 27006291 A JP27006291 A JP 27006291A JP H0735861 A JPH0735861 A JP H0735861A
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- light
- beam splitter
- photodetector
- split
- linearly polarized
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い光ビート周波数においても、反射光量の
変化の影響を受けることなく、正確な位相差測定を可能
にする光学系を有する距離測定装置を提供する。 【構成】 この距離測定装置は、内部共振器を有する気
体レーザ光源２の隣合う二つの縦モードの一方の直線偏
光４１を方位４５°の１／４波長板を透過させて円偏光
４３に変換し、他方のモードの直線偏光４２を１／２波
長板２８を透過させて４５°旋光させ、この両方の光４
３、４４をビーム分割器２２で重ね合わせると共に二方
向に分割し、分割された一方の光を偏光ビーム分割器３
０および方位４５°の１／４波長板３２を透過させて被
測定物１０に入射させ、それからの反射光を光検出器６
０に入射させるよう構成されている。ビーム分割器２２
で分割された他方の光は、基準光として、偏光ビーム分
割器３４で二方向に分割し、光検出器６２、６４にそれ
ぞれ入射させる。
変化の影響を受けることなく、正確な位相差測定を可能
にする光学系を有する距離測定装置を提供する。 【構成】 この距離測定装置は、内部共振器を有する気
体レーザ光源２の隣合う二つの縦モードの一方の直線偏
光４１を方位４５°の１／４波長板を透過させて円偏光
４３に変換し、他方のモードの直線偏光４２を１／２波
長板２８を透過させて４５°旋光させ、この両方の光４
３、４４をビーム分割器２２で重ね合わせると共に二方
向に分割し、分割された一方の光を偏光ビーム分割器３
０および方位４５°の１／４波長板３２を透過させて被
測定物１０に入射させ、それからの反射光を光検出器６
０に入射させるよう構成されている。ビーム分割器２２
で分割された他方の光は、基準光として、偏光ビーム分
割器３４で二方向に分割し、光検出器６２、６４にそれ
ぞれ入射させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、強度変調されたレー
ザ光の被測定物による反射光と基準光との間の位相差を
測定することにより、被測定物までの距離（絶対距離）
を測定する距離測定装置に関する。
ザ光の被測定物による反射光と基準光との間の位相差を
測定することにより、被測定物までの距離（絶対距離）
を測定する距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の距離測定装置の従来例を図３に
示す。
示す。
【０００３】レーザ光源２は、例えば内部鏡型Ｈe −Ｎ
e レーザのような、内部共振器を有する気体レーザ光源
であり、このレーザ光源２の隣合う二つの縦モードは直
線偏光してしかも振動方向が互いに直交している。この
二つのモードの直線偏光３１、３２を方位が４５°の偏
光子６を通すと、両モード間隔の周波数（例えば１〜
１．２ＧＨｚ）の光ビートが発生し正弦波状に強度変調
された光３３が得られる。
e レーザのような、内部共振器を有する気体レーザ光源
であり、このレーザ光源２の隣合う二つの縦モードは直
線偏光してしかも振動方向が互いに直交している。この
二つのモードの直線偏光３１、３２を方位が４５°の偏
光子６を通すと、両モード間隔の周波数（例えば１〜
１．２ＧＨｚ）の光ビートが発生し正弦波状に強度変調
された光３３が得られる。
【０００４】この光３３をビーム分割器８で二つに分割
し、一方の光３４を被測定物１０に入射させ、それから
の反射光３４をビーム分割器８で反射させて光検出器１
２に導いてそこで電気信号に変換する一方、ビーム分割
器８で分割された他方の光３５を基準光として光検出器
１４に導いてそこで電気信号に変換する。両光検出器１
２、１４で得られる、光ビート周波数を有する二つの交
流信号間には、ビーム分割器８から光検出器１４に至る
光路長と、ビーム分割器８から被測定物１０間を往復し
て光検出器１２に至る光路長との差に相当する位相差が
存在するので、両交流信号の位相差を位相差計１６で計
測することにより、光が被測定物１０との間を往復した
時間を割り出し、それから被測定物１０までの距離（絶
対距離）を求めることができる。
し、一方の光３４を被測定物１０に入射させ、それから
の反射光３４をビーム分割器８で反射させて光検出器１
２に導いてそこで電気信号に変換する一方、ビーム分割
器８で分割された他方の光３５を基準光として光検出器
１４に導いてそこで電気信号に変換する。両光検出器１
２、１４で得られる、光ビート周波数を有する二つの交
流信号間には、ビーム分割器８から光検出器１４に至る
光路長と、ビーム分割器８から被測定物１０間を往復し
て光検出器１２に至る光路長との差に相当する位相差が
存在するので、両交流信号の位相差を位相差計１６で計
測することにより、光が被測定物１０との間を往復した
時間を割り出し、それから被測定物１０までの距離（絶
対距離）を求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような距離測定
装置においては、二つの縦モード間隔の周波数を高くす
るほど測定の感度が高くなるので好ましいが、その反
面、位相差計１６では高い周波数におけるわずかな位相
差を測定しなければならないので位相差測定が難しくな
り、そのため従来の装置構成では測定感度の向上に関し
限界がある。
装置においては、二つの縦モード間隔の周波数を高くす
るほど測定の感度が高くなるので好ましいが、その反
面、位相差計１６では高い周波数におけるわずかな位相
差を測定しなければならないので位相差測定が難しくな
り、そのため従来の装置構成では測定感度の向上に関し
限界がある。
【０００６】例えば、位相差計１６にはディジタル型の
ものやベクトル電圧計が考えられるが、位相差角度の最
小目盛を例えば２π／１０００とすると、ディジタル型
では８０ＭＨｚ程度が限界であり、それ以上の周波数に
対しては現状ではベクトル電圧計を用いる必要がある。
しかし、ベクトル電圧計の場合でも、光ビート周波数が
１ＧＨｚに近づくと位相測定誤差が極端に大きくなる。
しかも上記従来の装置では、被測定物１０による反射光
の光量が、被測定物１０までの距離、被測定物１０に光
が当たる場所、被測定物１０の反射率等によって変化す
るので、光検出器１２から出力される電気信号のレベル
も変化し、このことも高い周波数での位相差測定を難し
くしている。
ものやベクトル電圧計が考えられるが、位相差角度の最
小目盛を例えば２π／１０００とすると、ディジタル型
では８０ＭＨｚ程度が限界であり、それ以上の周波数に
対しては現状ではベクトル電圧計を用いる必要がある。
しかし、ベクトル電圧計の場合でも、光ビート周波数が
１ＧＨｚに近づくと位相測定誤差が極端に大きくなる。
しかも上記従来の装置では、被測定物１０による反射光
の光量が、被測定物１０までの距離、被測定物１０に光
が当たる場所、被測定物１０の反射率等によって変化す
るので、光検出器１２から出力される電気信号のレベル
も変化し、このことも高い周波数での位相差測定を難し
くしている。
【０００７】そこでこの発明は、高い光ビート周波数に
おいても、反射光量の変化の影響を受けることなく、正
確な位相差測定を可能にする光学系を有する距離測定装
置を提供することを主たる目的とする。
おいても、反射光量の変化の影響を受けることなく、正
確な位相差測定を可能にする光学系を有する距離測定装
置を提供することを主たる目的とする。
【０００８】
【発明の概要】この発明の距離測定装置は、強度変調さ
れたレーザ光の被測定物による反射光と基準光との間の
位相差を測定することにより被測定物までの距離を測定
する装置において、内部共振器を有する気体レーザ光源
と、このレーザ光源の隣合う二つの縦モードの一方のモ
ードの直線偏光を円偏光に変換する移相手段と、他方の
モードの直線偏光を４５°旋光させるかまたは同光の４
５°方向の成分を取り出す偏光手段と、前記両手段から
得られる光を重ね合わせて干渉を起こさせる干渉手段と
を設け、この干渉手段からの光を前記強度変調されたレ
ーザ光として用いることを特徴とする。
れたレーザ光の被測定物による反射光と基準光との間の
位相差を測定することにより被測定物までの距離を測定
する装置において、内部共振器を有する気体レーザ光源
と、このレーザ光源の隣合う二つの縦モードの一方のモ
ードの直線偏光を円偏光に変換する移相手段と、他方の
モードの直線偏光を４５°旋光させるかまたは同光の４
５°方向の成分を取り出す偏光手段と、前記両手段から
得られる光を重ね合わせて干渉を起こさせる干渉手段と
を設け、この干渉手段からの光を前記強度変調されたレ
ーザ光として用いることを特徴とする。
【０００９】上記構成によれば、被測定物による反射光
と基準光との間の位相差にかかわる量を三角関数の演算
によって、しかも反射光量の変化の影響を受けることな
く求めるのに必要な正弦信号および余弦信号を光学的に
作り出すことができる。その結果、高い光ビート周波数
においても、反射光量の変化の影響を受けることなく、
正確な位相差測定が可能になり、それによって測定感度
の向上を図ることができる。
と基準光との間の位相差にかかわる量を三角関数の演算
によって、しかも反射光量の変化の影響を受けることな
く求めるのに必要な正弦信号および余弦信号を光学的に
作り出すことができる。その結果、高い光ビート周波数
においても、反射光量の変化の影響を受けることなく、
正確な位相差測定が可能になり、それによって測定感度
の向上を図ることができる。
【００１０】
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係る距離測定
装置を示す構成図である。この実施例の距離測定装置は
次のように構成されている。
装置を示す構成図である。この実施例の距離測定装置は
次のように構成されている。
【００１１】即ち、レーザ光源２は、従来例の場合と同
様、内部共振器を有する気体レーザ光源であり、このレ
ーザ光源２の隣合う二つの縦モードの直線偏光４１、４
２を第１の偏光ビーム分割器１８で分離する。
様、内部共振器を有する気体レーザ光源であり、このレ
ーザ光源２の隣合う二つの縦モードの直線偏光４１、４
２を第１の偏光ビーム分割器１８で分離する。
【００１２】分離された一方のモードの直線偏光４１
は、方位が４５°の第１の１／４波長板２０を透過させ
て９０°のリターデイションを与えて円偏光４３に変換
した後、ビーム分割器２２に入射させる。この実施例で
は、この１／４波長板２０によって前述した移相手段を
構成している。
は、方位が４５°の第１の１／４波長板２０を透過させ
て９０°のリターデイションを与えて円偏光４３に変換
した後、ビーム分割器２２に入射させる。この実施例で
は、この１／４波長板２０によって前述した移相手段を
構成している。
【００１３】分離された他方のモードの直線偏光４２
は、二つの反射器２４、２６で反射させて前記ビーム分
割器２２に前記円偏光４３側とは直角方向から入射させ
るのであるが、その間に、１／２波長板２８を透過させ
て４５°だけ偏光面を回転（即ち旋光）させる。それに
よって得られる直線偏光を図中に符号４４で示す。この
実施例では、この１／２波長板２８によって前述した偏
光手段を構成している。
は、二つの反射器２４、２６で反射させて前記ビーム分
割器２２に前記円偏光４３側とは直角方向から入射させ
るのであるが、その間に、１／２波長板２８を透過させ
て４５°だけ偏光面を回転（即ち旋光）させる。それに
よって得られる直線偏光を図中に符号４４で示す。この
実施例では、この１／２波長板２８によって前述した偏
光手段を構成している。
【００１４】ビーム分割器２２に入射した円偏光４３お
よび直線偏光４４は、そこで重ね合わされると共に二方
向に分割される。分割された一方の光４３、４４は測定
光として第２の偏光ビーム分割器３０に入射させ、他方
の光４３、４４は基準光として第３の偏光ビーム分割器
３４に入射させる。
よび直線偏光４４は、そこで重ね合わされると共に二方
向に分割される。分割された一方の光４３、４４は測定
光として第２の偏光ビーム分割器３０に入射させ、他方
の光４３、４４は基準光として第３の偏光ビーム分割器
３４に入射させる。
【００１５】偏光ビーム分割器３０を透過するのは、円
偏光４３のｐ成分および４５°傾いた直線偏光４４のｐ
成分のみであり、この両成分は干渉を起こす。即ち、こ
の偏光ビーム分割器３０からは、強度変調された直線偏
光（光ビート）４５が得られる。この直線偏光４５のビ
ート周波数は、レーザ光源２からの二つの縦モードの直
線偏光４１、４２間の周波数である。この実施例では、
この偏光ビーム分割器３０によって、偏光ビーム分割器
３４と共に、前述した干渉手段を構成している。
偏光４３のｐ成分および４５°傾いた直線偏光４４のｐ
成分のみであり、この両成分は干渉を起こす。即ち、こ
の偏光ビーム分割器３０からは、強度変調された直線偏
光（光ビート）４５が得られる。この直線偏光４５のビ
ート周波数は、レーザ光源２からの二つの縦モードの直
線偏光４１、４２間の周波数である。この実施例では、
この偏光ビーム分割器３０によって、偏光ビーム分割器
３４と共に、前述した干渉手段を構成している。
【００１６】この直線偏光４５を方位が４５°の第２の
１／４波長板３２を透過させると円偏光４６になり、こ
れを被測定物１０に入射させる。被測定物１０からの反
射光も円偏光４６であり、これを再び１／４波長板３２
を透過させると、元の直線偏光４５とは９０°振動面が
ずれた直線偏光４７となる。従ってこの直線偏光４７
は、偏光ビーム分割器３０で反射されて第１の光検出器
６０に入射し、そこで電気信号Ｓ1 に変換される。
１／４波長板３２を透過させると円偏光４６になり、こ
れを被測定物１０に入射させる。被測定物１０からの反
射光も円偏光４６であり、これを再び１／４波長板３２
を透過させると、元の直線偏光４５とは９０°振動面が
ずれた直線偏光４７となる。従ってこの直線偏光４７
は、偏光ビーム分割器３０で反射されて第１の光検出器
６０に入射し、そこで電気信号Ｓ1 に変換される。
【００１７】一方、前記ビーム分割器２２で分割された
他方の光４３、４４は、第３の偏光ビーム分割器３４に
入射させる。この偏光ビーム分割器３４では、円偏光４
３のｓ成分および４５°傾いた直線偏光４４のｓ成分が
反射して干渉を起こし、強度変調された直線偏光（光ビ
ート）４８が得られる一方、円偏光４３のｐ成分および
直線偏光４４のｐ成分が透過して干渉を起こし、強度変
調された直線偏光（光ビート）４９が得られる。これら
の直線偏光４８、４９のビート周波数も、レーザ光源２
からの二つの縦モードの直線偏光４１、４２間の周波数
である。そして両直線偏光４８、４９は第２の光検出器
６２および第３の光検出器６４にそれぞれ入射し、そこ
で電気信号Ｓ2 およびＳ3 にそれぞれ変換される。この
実施例では、この偏光ビーム分割器３４によっても、上
記偏光ビーム分割器３０と同様、前述した干渉手段を構
成している。
他方の光４３、４４は、第３の偏光ビーム分割器３４に
入射させる。この偏光ビーム分割器３４では、円偏光４
３のｓ成分および４５°傾いた直線偏光４４のｓ成分が
反射して干渉を起こし、強度変調された直線偏光（光ビ
ート）４８が得られる一方、円偏光４３のｐ成分および
直線偏光４４のｐ成分が透過して干渉を起こし、強度変
調された直線偏光（光ビート）４９が得られる。これら
の直線偏光４８、４９のビート周波数も、レーザ光源２
からの二つの縦モードの直線偏光４１、４２間の周波数
である。そして両直線偏光４８、４９は第２の光検出器
６２および第３の光検出器６４にそれぞれ入射し、そこ
で電気信号Ｓ2 およびＳ3 にそれぞれ変換される。この
実施例では、この偏光ビーム分割器３４によっても、上
記偏光ビーム分割器３０と同様、前述した干渉手段を構
成している。
【００１８】ここで、レーザ光源２からの二つの縦モー
ドの直線偏光４１、４２間の角周波数をω、光検出器６
０に入射する反射光４７と光検出器６２および６４に入
射する基準光４８および４９との間の位相差をφ、時間
をｔとすると、各光検出器６０、６２および６４から
は、それぞれ、数１または数２に示すような組合せの電
気信号Ｓ1 、Ｓ2 およびＳ3 が得られる。電気信号Ｓ1
にかかっている係数Ａは、従来例の所で説明した反射光
量の変化を表すものであり、未知である。
ドの直線偏光４１、４２間の角周波数をω、光検出器６
０に入射する反射光４７と光検出器６２および６４に入
射する基準光４８および４９との間の位相差をφ、時間
をｔとすると、各光検出器６０、６２および６４から
は、それぞれ、数１または数２に示すような組合せの電
気信号Ｓ1 、Ｓ2 およびＳ3 が得られる。電気信号Ｓ1
にかかっている係数Ａは、従来例の所で説明した反射光
量の変化を表すものであり、未知である。
【００１９】
【数１】Ｓ1 ＝Ａsin（ωｔ＋φ） Ｓ2 ＝sinωｔ Ｓ3 ＝cosωｔ
【数２】Ｓ1 ＝Ａcos（ωｔ＋φ） Ｓ2 ＝cosωｔ Ｓ3 ＝sinωｔ
【００２０】この電気信号Ｓ1 とＳ2 、および、電気信
号Ｓ1 とＳ3 とを、第１および第２のミキサ６６および
６８でそれぞれ掛け合わせると、数３または数４に示す
ような電気信号Ｓ4 およびＳ5 が得られる。
号Ｓ1 とＳ3 とを、第１および第２のミキサ６６および
６８でそれぞれ掛け合わせると、数３または数４に示す
ような電気信号Ｓ4 およびＳ5 が得られる。
【００２１】
【数３】 Ｓ4 ＝Ｓ1 ・Ｓ2 ＝Ａsin（ωｔ＋φ）・sinωｔ Ｓ5 ＝Ｓ1 ・Ｓ3 ＝Ａsin（ωｔ＋φ）・cosωｔ
【数４】 Ｓ4 ＝Ｓ1 ・Ｓ2 ＝Ａcos（ωｔ＋φ）・cosωｔ Ｓ5 ＝Ｓ1 ・Ｓ3 ＝Ａcos（ωｔ＋φ）・sinωｔ
【００２２】そしてこのような電気信号Ｓ4 およびＳ5
に基づいて、演算回路７０において、前記位相差φにか
かわる量を算出する。その一例を示すと次のとおりであ
る。
に基づいて、演算回路７０において、前記位相差φにか
かわる量を算出する。その一例を示すと次のとおりであ
る。
【００２３】即ち上記電気信号Ｓ4 およびＳ5 は、三角
関数の和と積の関係により、数５または数６のように変
換することができ、そのように変換した電気信号Ｓ4 、
Ｓ5から、平均値を求める等して、直流成分のみを取り
出すと、数７に示すような電気信号Ｓ6 およびＳ7 が得
られる。
関数の和と積の関係により、数５または数６のように変
換することができ、そのように変換した電気信号Ｓ4 、
Ｓ5から、平均値を求める等して、直流成分のみを取り
出すと、数７に示すような電気信号Ｓ6 およびＳ7 が得
られる。
【００２４】
【数５】 Ｓ4 ＝（Ａ／２）｛cosφ−cos（２ωｔ＋φ）｝ Ｓ5 ＝（Ａ／２）｛sin（２ωｔ＋φ）＋sinφ｝
【数６】 Ｓ4 ＝（Ａ／２）｛cosφ＋cos（２ωｔ＋φ）｝ Ｓ5 ＝（Ａ／２）｛sin（２ωｔ＋φ）−sinφ｝
【数７】Ｓ6 ＝（Ａ／２）cosφ Ｓ7 ＝（Ａ／２）sinφ
【００２５】そして、数７の両電気信号Ｓ6 、Ｓ7 の割
算を行うことにより、tanφを求めることができる。こ
のようにすれば、前述した反射光量の変化を表す係数Ａ
は消えるので、反射光量の変化の影響を全く受けなくな
る。目的とする位相差φをこのtanφの形で指示しても
良いし、更に必要に応じてそれの逆三角関数を求めるこ
とにより、位相差φを算出することもできる。
算を行うことにより、tanφを求めることができる。こ
のようにすれば、前述した反射光量の変化を表す係数Ａ
は消えるので、反射光量の変化の影響を全く受けなくな
る。目的とする位相差φをこのtanφの形で指示しても
良いし、更に必要に応じてそれの逆三角関数を求めるこ
とにより、位相差φを算出することもできる。
【００２６】このような三角関数の演算は、周波数ωが
高い（例えば前述したように１〜１．２ＧＨｚ程度）場
合でも、極めて高い精度でしかも高速に行うことができ
るので、正確な位相差測定が可能になり、それによって
測定感度の向上を図ることができる。
高い（例えば前述したように１〜１．２ＧＨｚ程度）場
合でも、極めて高い精度でしかも高速に行うことができ
るので、正確な位相差測定が可能になり、それによって
測定感度の向上を図ることができる。
【００２７】図２は、この発明の他の実施例に係る距離
測定装置を示す構成図である。
測定装置を示す構成図である。
【００２８】図１の実施例との相違点を主体に説明する
と、この実施例においては、反射器２４と２６との間に
図１の実施例のような１／２波長板２８は設けていな
い。従って、偏光ビーム分割器１８で分離された直線偏
光４２はそのままビーム分割器２２に入射し、偏光ビー
ム分割器３０および３４には、この直線偏光４２および
前述した円偏光４３が入射する。
と、この実施例においては、反射器２４と２６との間に
図１の実施例のような１／２波長板２８は設けていな
い。従って、偏光ビーム分割器１８で分離された直線偏
光４２はそのままビーム分割器２２に入射し、偏光ビー
ム分割器３０および３４には、この直線偏光４２および
前述した円偏光４３が入射する。
【００２９】しかしこの実施例では、偏光ビーム分割器
３０および３４を直線偏光４２の振動面に対して方位４
５°だけ傾けており、従って偏光ビーム分割器３０では
直線偏光４２および円偏光４３のｐ成分のみが透過し、
これによって図１の実施例の場合と同様、強度変調され
た直線偏光（光ビート）４５が得られる。また、偏光ビ
ーム分割器３４では直線偏光４２および円偏光４３のｓ
成分が反射し、ｐ成分が透過し、これによって図１の実
施例の場合と同様、強度変調された二つの直線偏光（光
ビート）４８および４９が得られる。即ちこの実施例で
は、上記のように傾けた偏光ビーム分割器３０および３
４のそれぞれによって、前述した偏光手段および干渉手
段を一体的に構成している。
３０および３４を直線偏光４２の振動面に対して方位４
５°だけ傾けており、従って偏光ビーム分割器３０では
直線偏光４２および円偏光４３のｐ成分のみが透過し、
これによって図１の実施例の場合と同様、強度変調され
た直線偏光（光ビート）４５が得られる。また、偏光ビ
ーム分割器３４では直線偏光４２および円偏光４３のｓ
成分が反射し、ｐ成分が透過し、これによって図１の実
施例の場合と同様、強度変調された二つの直線偏光（光
ビート）４８および４９が得られる。即ちこの実施例で
は、上記のように傾けた偏光ビーム分割器３０および３
４のそれぞれによって、前述した偏光手段および干渉手
段を一体的に構成している。
【００３０】この実施例によれば、図１の実施例で用い
ていた１／２波長板２８が不要になるので、より簡単な
構成で同じ目的を達成することができる。
ていた１／２波長板２８が不要になるので、より簡単な
構成で同じ目的を達成することができる。
【００３１】なお、以上の実施例はいずれも、位相差φ
を含む一つの光ビートと、位相差φを含まずかつ位相が
互いに９０°異なる二つの光ビートとを作る構成である
が、前述したような移相手段、偏光手段、および干渉手
段を用いれば、数８に示すような位相差φを含みかつ位
相が互いに９０°異なる二つの光ビートと、位相差φを
含まない一つの光ビートとを作ることもでき、その場合
も上記と同様の三角関数の演算によって、位相差φにか
かわる量を高速かつ正確に算出することができる。
を含む一つの光ビートと、位相差φを含まずかつ位相が
互いに９０°異なる二つの光ビートとを作る構成である
が、前述したような移相手段、偏光手段、および干渉手
段を用いれば、数８に示すような位相差φを含みかつ位
相が互いに９０°異なる二つの光ビートと、位相差φを
含まない一つの光ビートとを作ることもでき、その場合
も上記と同様の三角関数の演算によって、位相差φにか
かわる量を高速かつ正確に算出することができる。
【００３２】
【数８】Ａsin（ωｔ＋φ） Ａcos（ωｔ＋φ） sinωｔ（またはcosωｔ）
【００３３】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、被測定
物による反射光と基準光との間の位相差にかかわる量を
三角関数の演算によって、しかも反射光量の変化の影響
を受けることなく求めるのに必要な正弦信号および余弦
信号を光学的に作り出すことができる。その結果、高い
光ビート周波数においても、反射光量の変化の影響を受
けることなく、正確な位相差測定が可能になり、それに
よって測定感度の向上を図ることができる。
物による反射光と基準光との間の位相差にかかわる量を
三角関数の演算によって、しかも反射光量の変化の影響
を受けることなく求めるのに必要な正弦信号および余弦
信号を光学的に作り出すことができる。その結果、高い
光ビート周波数においても、反射光量の変化の影響を受
けることなく、正確な位相差測定が可能になり、それに
よって測定感度の向上を図ることができる。
【００３４】また、前述したような偏光手段と干渉手段
を互いに一体のものとすれば、より簡単な構成で同じ目
的を達成することができる。
を互いに一体のものとすれば、より簡単な構成で同じ目
的を達成することができる。
【図１】 この発明の一実施例に係る距離測定装置を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】 この発明の他の実施例に係る距離測定装置を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図３】 従来の距離測定装置の一例を示す構成図であ
る。
る。
２ レーザ光源 １０ 被測定物 １８ 第１の偏光ビーム分割器 ２０ 第１の１／４波長板 ２２ ビーム分割器 ２８ １／２波長板 ３０ 第２の偏光ビーム分割器 ３２ 第２の１／４波長板 ３４ 第３の偏光ビーム分割器 ６０ 第１の光検出器 ６２ 第２の光検出器 ６４ 第３の光検出器 ６６ 第１のミキサ ６８ 第２のミキサ ７０ 演算回路
Claims (5)
- 【請求項１】 強度変調されたレーザ光の被測定物によ
る反射光と基準光との間の位相差を測定することにより
被測定物までの距離を測定する装置において、内部共振
器を有する気体レーザ光源と、このレーザ光源の隣合う
二つの縦モードの一方のモードの直線偏光を円偏光に変
換する移相手段と、他方のモードの直線偏光を４５°旋
光させるかまたは同光の４５°方向の成分を取り出す偏
光手段と、前記両手段から得られる光を重ね合わせて干
渉を起こさせる干渉手段とを設け、この干渉手段からの
光を前記強度変調されたレーザ光として用いることを特
徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 前記偏光手段および干渉手段が互いに一
体のものである請求項１記載の距離測定装置。 - 【請求項３】 内部共振器を有する気体レーザ光源の隣
合う二つの縦モードの直線偏光を第１の偏光ビーム分割
器で分離し、分離された一方のモードの直線偏光を方位
４５°の第１の１／４波長板を透過させて円偏光に変換
し、分離された他方のモードの直線偏光を１／２波長板
を透過させて４５°旋光させ、この両方の光を共通のビ
ーム分割器で重ね合わせると共に二方向に分割し、この
分割された一方の光を第２の偏光ビーム分割器および方
位４５°の第２の１／４波長板を透過させて被測定物に
入射させ、それからの反射光を再び第２の１／４波長板
を透過させかつ第２の偏光ビーム分割器で反射させて第
１の光検出器に入射させ、前記ビーム分割器で分割され
た他方の光を第３の偏光ビーム分割器によって二方向に
分割し、この分割された一方の光を第２の光検出器に入
射させ、かつ他方の光を第３の光検出器に入射させるよ
う構成したことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項４】 内部共振器を有する気体レーザ光源の隣
合う二つの縦モードの直線偏光を第１の偏光ビーム分割
器で分離し、分離された一方のモードの直線偏光を方位
４５°の第１の１／４波長板を透過させて円偏光に変換
し、この光と上記のようにして分離された他方のモード
の直線偏光の両方を共通のビーム分割器で重ね合わせる
と共に二方向に分割し、この分割された一方の光を方位
４５°の第２の偏光ビーム分割器および方位４５°の第
２の１／４波長板を透過させて被測定物に入射させ、そ
れからの反射光を再び第２の１／４波長板を透過させか
つ第２の偏光ビーム分割器で反射させて第１の光検出器
に入射させ、前記ビーム分割器で分割された他方の光を
方位４５°の第３の偏光ビーム分割器によって二方向に
分割し、この分割された一方の光を第２の光検出器に入
射させ、かつ他方の光を第３の光検出器に入射させるよ
う構成したことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項５】 前記第１の光検出器および第２の光検出
器からの電気信号を互いに掛け合わせる第１のミキサ
と、前記第１の光検出器および第３の光検出器からの電
気信号を互いに掛け合わせる第２のミキサと、両ミキサ
からの電気信号に基づいて、被測定物による反射光と基
準光との間の位相差にかかわる量を算出する演算手段と
を更に備える請求項３または４記載の距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270062A JPH0735861A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270062A JPH0735861A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735861A true JPH0735861A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=17480991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3270062A Pending JPH0735861A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735861A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100951618B1 (ko) * | 2008-02-19 | 2010-04-09 | 한국과학기술원 | 광주파수 발생기를 이용한 절대거리 측정방법 및 시스템 |
| KR101106797B1 (ko) * | 2009-10-27 | 2012-01-20 | 두산디에스티주식회사 | 결맞는 빔결합 시 직접잠금 방법을 이용하는 레이저 시스템 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3270062A patent/JPH0735861A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100951618B1 (ko) * | 2008-02-19 | 2010-04-09 | 한국과학기술원 | 광주파수 발생기를 이용한 절대거리 측정방법 및 시스템 |
| KR101106797B1 (ko) * | 2009-10-27 | 2012-01-20 | 두산디에스티주식회사 | 결맞는 빔결합 시 직접잠금 방법을 이용하는 레이저 시스템 |
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