JPS5977306A - 光干渉形計測装置 - Google Patents
光干渉形計測装置Info
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- JPS5977306A JPS5977306A JP57186696A JP18669682A JPS5977306A JP S5977306 A JPS5977306 A JP S5977306A JP 57186696 A JP57186696 A JP 57186696A JP 18669682 A JP18669682 A JP 18669682A JP S5977306 A JPS5977306 A JP S5977306A
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- Japan
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- light
- frequency
- optical
- mirror
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
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- Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
ａ）技術分野
本発明は変動する物体の変動距離を測定する４測装置、
に係シ、特に音響光学素子を用いた光干渉形計測装置に
関する。
に係シ、特に音響光学素子を用いた光干渉形計測装置に
関する。
ｂ）技術的背景とその問題点
ブラッグセルの様な音響光学素子を用いて光の周波数を
音波の周波数だけシフトできることは周知である。この
周波数がシフトされた光と元の周波数の元を干渉させ、
その際に生じる差の周波数の信号から種々の被測定対象
の変位量を検出することができる。この技術はヘテロゲ
イン検出法と云われ、周波数が差の周波数に低減された
信号４二測定対象の変位にの情報（周波数変化１位相変
化）が変換される所シー特徴がある。
音波の周波数だけシフトできることは周知である。この
周波数がシフトされた光と元の周波数の元を干渉させ、
その際に生じる差の周波数の信号から種々の被測定対象
の変位量を検出することができる。この技術はヘテロゲ
イン検出法と云われ、周波数が差の周波数に低減された
信号４二測定対象の変位にの情報（周波数変化１位相変
化）が変換される所シー特徴がある。
％１図は従来の移動距離測定用の光干渉形計測装置９の
ブロックＩＩ晟図である。
ブロックＩＩ晟図である。
レーザ光源１から出射した周波数ｆ。の光１００はブラ
ッグセル２（二人射される。ブラッグセル２は駆１１の
回路３から周波ｉｆ１の信号が付勢され、元の周波数ｆ
。のま−のθ次元１０２、周波数がｆ。十ムにシフトさ
れた１次変調光１０３、周波数がｆ。＋２人にシフトさ
れた２次賀調光１０４等の光を分離して出力する。
ッグセル２（二人射される。ブラッグセル２は駆１１の
回路３から周波ｉｆ１の信号が付勢され、元の周波数ｆ
。のま−のθ次元１０２、周波数がｆ。十ムにシフトさ
れた１次変調光１０３、周波数がｆ。＋２人にシフトさ
れた２次賀調光１０４等の光を分離して出力する。
１次変調光１０３）：ｌ、反射鏡４で反射され、ノ・−
フミラー５を透過して受光器７へ到達する。一方、０次
光１０２は−・−フミラー５を透過して測定対象に向け
て出射され、そこに取付けられた反射鏡６で反射されて
再びノヘーフミラー５（＝戻シ、ここで反射されて９０
’方向を変え１次変調光１０３と合流して受光器７（二
到達する。
フミラー５を透過して受光器７へ到達する。一方、０次
光１０２は−・−フミラー５を透過して測定対象に向け
て出射され、そこに取付けられた反射鏡６で反射されて
再びノヘーフミラー５（＝戻シ、ここで反射されて９０
’方向を変え１次変調光１０３と合流して受光器７（二
到達する。
ここで、測定対象が速度Ｖで移動すると反射鏡６で反射
されたＯ次光１０２の周波数はドツプラー効果により速
度Ｖに応じた周波数Δｆだけ変化しム±Δｆとなる。
されたＯ次光１０２の周波数はドツプラー効果により速
度Ｖに応じた周波数Δｆだけ変化しム±Δｆとなる。
Δ〕＝ニー＝ ２ｖ ・・・・・・＋１）２７２
丁 但し、λはＯ次光１０２の出射光の波長である。
丁 但し、λはＯ次光１０２の出射光の波長である。
受光器７の出力には前述したヘテロダイン検出法鴫二よ
シ差の周波数に低減されたＬ±△ｆの周波数の磁気信号
１０５が得られる。この゛電気信号１０５と駆動回路３
から与えられる周波数ムの電気信号１０６を測定回路８
（二人力し次に述べる様な手法によシ移動距離ｌを検知
する。即ち測定回路８は電気信号１０５と１０６の周波
数に応じたパルス信号（二よシ加算と減（ト）を行う可
逆計数回路を具備し、時刻ｔ１から＋２の期間を計数す
る。この計数値Ｎは（２）式の関係から２Ｖλを意味し
く３）式の様に変形して移動距離ｌを計測することがで
きる。
シ差の周波数に低減されたＬ±△ｆの周波数の磁気信号
１０５が得られる。この゛電気信号１０５と駆動回路３
から与えられる周波数ムの電気信号１０６を測定回路８
（二人力し次に述べる様な手法によシ移動距離ｌを検知
する。即ち測定回路８は電気信号１０５と１０６の周波
数に応じたパルス信号（二よシ加算と減（ト）を行う可
逆計数回路を具備し、時刻ｔ１から＋２の期間を計数す
る。この計数値Ｎは（２）式の関係から２Ｖλを意味し
く３）式の様に変形して移動距離ｌを計測することがで
きる。
２
＝ Ｔ（Ｘ２ ｘｔ） ＝ Ｔｌ −−（２）
上述の様な従来の構成（二於て、ブラッグセル２からの
１次変調光１０３の偏向角φが極めて小さいという問題
がある。例えば偏向角φは１４ミリラジアン程度であり
、この値はＯ次光１０２と１次変調光１０３の両ビーム
が１メートルの距離だけ離れても僅か１４ミリメートル
しか分離しな伝。この分離距離が小さいことは反射鏡４
と−・−フミラーｉの物理的形状を制限して両者の設置
を非常に困ｉｌｌ二し光干渉形計測装置９の小形化を妨
げる問題点となっている。
上述の様な従来の構成（二於て、ブラッグセル２からの
１次変調光１０３の偏向角φが極めて小さいという問題
がある。例えば偏向角φは１４ミリラジアン程度であり
、この値はＯ次光１０２と１次変調光１０３の両ビーム
が１メートルの距離だけ離れても僅か１４ミリメートル
しか分離しな伝。この分離距離が小さいことは反射鏡４
と−・−フミラーｉの物理的形状を制限して両者の設置
を非常に困ｉｌｌ二し光干渉形計測装置９の小形化を妨
げる問題点となっている。
Ｃ）づら明の目的
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、光学
系を変更して小形化を可能とした光干渉形計測装置を提
供するのが目的である。
系を変更して小形化を可能とした光干渉形計測装置を提
供するのが目的である。
ｄ）発明の、１既要
本発明は第ｌの周波数の第１の光信号を出力するレーザ
光源と、渠２の周波数の駆動信号を出力゛する超音波Ｌ
１（動回路と、前記駆動信号で附勢され前記第１の周波
数の光人カイ８号を前記ＩＺ ２の周波数だけ変化させ
偏向して出力する音響光学素子と、２周波数の光信号が
干渉して入射され差の周波数の゛磁気信号を出力する受
光回路と、前記第１０光信号の一部を反射して前記音響
光学素子に入射する第２の光信号と透過して測定のため
４二出射する第３の光信号を得るー・−フミラーと、前
記音響光学素子から偏向して出力された前記第２の光信
号の１次変調光を反射して元の光路を逆進させ再度前記
音響光学素子を通過させ前記−一一フミラーを透過して
前記受光ｉ路（二人射させる反射鏡と、前記第３の光信
号を位置が変動する測定対象（二照射しドツプラー効果
を受けたその反射光を前記−一一フミラーで反射して前
記１次変ｖ４ブ０と干渉する様例のブロック構成図であ
る。同図）二於て弗１図と同じ符号は同一機能のものを
示す。弗２図の光干渉形計測装置１０に於て、レーザ光
源１から出た周波数ｆ。の光１００の一部か−・＝フミ
ン−５で反射されてブラッグセル２（二人射される。ブ
ラックセル２は駆動回路３から周波数ｆ１の超音波信号
で附勢され周波数ｆ。＋ｆ、０１次変調光１０３を得、
反射鏡４により反射して元の光路へ戻し、再びブラッグ
セル２を通過させ更（ニ）・−フミラー５を透過させて
受光器７へ導く様（二構成する。
光源と、渠２の周波数の駆動信号を出力゛する超音波Ｌ
１（動回路と、前記駆動信号で附勢され前記第１の周波
数の光人カイ８号を前記ＩＺ ２の周波数だけ変化させ
偏向して出力する音響光学素子と、２周波数の光信号が
干渉して入射され差の周波数の゛磁気信号を出力する受
光回路と、前記第１０光信号の一部を反射して前記音響
光学素子に入射する第２の光信号と透過して測定のため
４二出射する第３の光信号を得るー・−フミラーと、前
記音響光学素子から偏向して出力された前記第２の光信
号の１次変調光を反射して元の光路を逆進させ再度前記
音響光学素子を通過させ前記−一一フミラーを透過して
前記受光ｉ路（二人射させる反射鏡と、前記第３の光信
号を位置が変動する測定対象（二照射しドツプラー効果
を受けたその反射光を前記−一一フミラーで反射して前
記１次変ｖ４ブ０と干渉する様例のブロック構成図であ
る。同図）二於て弗１図と同じ符号は同一機能のものを
示す。弗２図の光干渉形計測装置１０に於て、レーザ光
源１から出た周波数ｆ。の光１００の一部か−・＝フミ
ン−５で反射されてブラッグセル２（二人射される。ブ
ラックセル２は駆動回路３から周波数ｆ１の超音波信号
で附勢され周波数ｆ。＋ｆ、０１次変調光１０３を得、
反射鏡４により反射して元の光路へ戻し、再びブラッグ
セル２を通過させ更（ニ）・−フミラー５を透過させて
受光器７へ導く様（二構成する。
一方、レーザ光源１から出た周波数ｆ。の光１００の一
部は）・−７ミラー５を透過して測定対象（二数付けら
れた反射鏡６に向けて出射される。反射鏡６で反射され
た光は前述の様にドツプラー効果（二よりｆ。±Δｆの
周波数の光となシノーーフミラー５で反射されて１次変
調光１０３と合流して受光器７じ到達する。受光器７か
らは周波数Ａ±△ｆの電力して第１図の場合と同様にし
て移動距離ｌを検知することができる。
部は）・−７ミラー５を透過して測定対象（二数付けら
れた反射鏡６に向けて出射される。反射鏡６で反射され
た光は前述の様にドツプラー効果（二よりｆ。±Δｆの
周波数の光となシノーーフミラー５で反射されて１次変
調光１０３と合流して受光器７じ到達する。受光器７か
らは周波数Ａ±△ｆの電力して第１図の場合と同様にし
て移動距離ｌを検知することができる。
第３図は第２図の光学系の詳細を示した構成区である。
同図に於て、レーザ光源から−・−７ミラー５に入射し
た周波数にの光１００はその一部が反射されてブラッグ
セル２へ入射する。ブラッグセル２を駆動回路３によシ
図示の如く左側から周波数ｆ、の超音波信号で駆動し、
入射した光が負のドツプラー効果を生じさせＡ −ｆ、
の周波数の１次変調光１０３を得る。この１次変調光１
０３は入射した光がそのまま直進して通過する０次光１
０２の光路１０８に対し光路１０７の如く左側に角度φ
だけ偏向される。反射鏡４はその反射面が１次変調光１
０３と直角をなす様に設置し反射光が光路１０７を通っ
てブラッグセル２の元の位置Ｃ二戻る様にする。（この
場合、０次光１０２の反射光はブラッグセル２の元の位
置から１〜２ミリメートルずれた位置（二戻る。この反
射光はブラッグセル２に入射しない様（二遮光してもよ
い。） 光路１０７を通って戻った１次変調光１０３は再び周波
数変調されることなくそのままブラッグセル２を直進し
て光路１０９を通ってノ〜−フミラー５を透過し受光器
７に入射する。
た周波数にの光１００はその一部が反射されてブラッグ
セル２へ入射する。ブラッグセル２を駆動回路３によシ
図示の如く左側から周波数ｆ、の超音波信号で駆動し、
入射した光が負のドツプラー効果を生じさせＡ −ｆ、
の周波数の１次変調光１０３を得る。この１次変調光１
０３は入射した光がそのまま直進して通過する０次光１
０２の光路１０８に対し光路１０７の如く左側に角度φ
だけ偏向される。反射鏡４はその反射面が１次変調光１
０３と直角をなす様に設置し反射光が光路１０７を通っ
てブラッグセル２の元の位置Ｃ二戻る様にする。（この
場合、０次光１０２の反射光はブラッグセル２の元の位
置から１〜２ミリメートルずれた位置（二戻る。この反
射光はブラッグセル２に入射しない様（二遮光してもよ
い。） 光路１０７を通って戻った１次変調光１０３は再び周波
数変調されることなくそのままブラッグセル２を直進し
て光路１０９を通ってノ〜−フミラー５を透過し受光器
７に入射する。
一方、−一一フミラー５を透過して測定対象（二向った
周波数ｆ。の入射光１００の一部は測定対象と共に移動
する反射鏡６で反射角αを有して反射され周波数ｆｏ±
Δｆの光となシ光路１１０を通って）−一フミラー５に
戻シそこで反射されて光路１０９の透過光と合流して受
光器７（二到達する。この様にして受光器７（二はＬ±
Δｆの周波数差を有する２周波数の光信号が干渉して入
射され前述の様にｈ±Δｆの周波数の電気信号１０５を
得、測定対象の移動距離を計測することができる。
周波数ｆ。の入射光１００の一部は測定対象と共に移動
する反射鏡６で反射角αを有して反射され周波数ｆｏ±
Δｆの光となシ光路１１０を通って）−一フミラー５に
戻シそこで反射されて光路１０９の透過光と合流して受
光器７（二到達する。この様にして受光器７（二はＬ±
Δｆの周波数差を有する２周波数の光信号が干渉して入
射され前述の様にｈ±Δｆの周波数の電気信号１０５を
得、測定対象の移動距離を計測することができる。
この様な第３図の構成（二於ては、受光器７へ向う２周
波数の光のビームを一致させるには幾何光学の原理によ
シα＝φの条件が必要である。即ちハーフミラ−５に対
して光路１０９と１１０が対称の関係（−ある必要がめ
る。測定対象が移動して反射鏡６が点線で示した位置ｘ
２に変化すると光路１１００反射光のビームは元の位置
からずれて一致しなくなる。しかしながら、レーザビー
ムの有効径は１關φ前後の値があシ、加えて前述した通
シのαはφに等しく極めて微少な角度であシ、測定対象
の夢動距離が限定された範囲の長さであれば上記ビーム
のす１しは問題にならず所期の目的を達し十分積度の良
い移動距離の測定を行うことができる、光路１１０のレ
ーザビームの径を大きくすれば測定の範囲は更（二拡大
することができる。
波数の光のビームを一致させるには幾何光学の原理によ
シα＝φの条件が必要である。即ちハーフミラ−５に対
して光路１０９と１１０が対称の関係（−ある必要がめ
る。測定対象が移動して反射鏡６が点線で示した位置ｘ
２に変化すると光路１１００反射光のビームは元の位置
からずれて一致しなくなる。しかしながら、レーザビー
ムの有効径は１關φ前後の値があシ、加えて前述した通
シのαはφに等しく極めて微少な角度であシ、測定対象
の夢動距離が限定された範囲の長さであれば上記ビーム
のす１しは問題にならず所期の目的を達し十分積度の良
い移動距離の測定を行うことができる、光路１１０のレ
ーザビームの径を大きくすれば測定の範囲は更（二拡大
することができる。
本発明の光干渉形計測装置は振動振幅の計測（−有効で
あるのは云うまでもない。
あるのは云うまでもない。
ｆ）発明の他の実施例
本発明の光干渉形計測装置は空間距離の変位を測定する
ものに限るものではなく光ファイバーの光路長変化を検
出するものであってもよい。第４図は光ファイバ１１に
対する光入出力条件を第３図の反射鏡６（二於ける反射
角αに等しくなる様に設置して光ファイバ１１の光路長
の変化を計測する本発明による他の実施例の光干渉計測
装置である。
ものに限るものではなく光ファイバーの光路長変化を検
出するものであってもよい。第４図は光ファイバ１１に
対する光入出力条件を第３図の反射鏡６（二於ける反射
角αに等しくなる様に設置して光ファイバ１１の光路長
の変化を計測する本発明による他の実施例の光干渉計測
装置である。
前述の様（−光の波長λの単位の精度で測定できるので
光ファイバの僅かな伸縮に対する測定が可能であシ光フ
ァイバの伸縮と相関々係を有する他の物理量の測定に応
用することができる。
光ファイバの僅かな伸縮に対する測定が可能であシ光フ
ァイバの伸縮と相関々係を有する他の物理量の測定に応
用することができる。
ｇ）発明の効果
本発明によればブラッグセル等の音響光学素子を用い小
形化した光干渉形計測装置を得ることができる。
形化した光干渉形計測装置を得ることができる。
耶１図は従来の光子゛渉形計測装置のブロック構成図、
第２図は本発明（二よるブＣ干渉形計測装置ｄのブロツ
ク４１間成図、第３図は第２図の光学系の詳？、ＩＢ４
ｔｌ成図、第４（凶は本シる明の他の実施例の光干渉形
計σＩ１１装置ｉｉ’ｔの仔Ｉ成図Ｃ必る。 １・・・レーザ光源 ２・・・ブラッグセル（ｆｒ Ｊ光学素子）３・・・ｊ
ｌＸｌ回動 ４．６・・・反射鏡 ５・・・−へ−７ミラー ７・・・受光器 ８・・・ＮＪｉり定回路 １１・・・光ファイバー １０２・・・０次光 １０３・・・１次変調光 （７３１７） 代理人 弁理士 則 近 憲 右（ほ
か１名）第２図 １ハ 第３図
第２図は本発明（二よるブＣ干渉形計測装置ｄのブロツ
ク４１間成図、第３図は第２図の光学系の詳？、ＩＢ４
ｔｌ成図、第４（凶は本シる明の他の実施例の光干渉形
計σＩ１１装置ｉｉ’ｔの仔Ｉ成図Ｃ必る。 １・・・レーザ光源 ２・・・ブラッグセル（ｆｒ Ｊ光学素子）３・・・ｊ
ｌＸｌ回動 ４．６・・・反射鏡 ５・・・−へ−７ミラー ７・・・受光器 ８・・・ＮＪｉり定回路 １１・・・光ファイバー １０２・・・０次光 １０３・・・１次変調光 （７３１７） 代理人 弁理士 則 近 憲 右（ほ
か１名）第２図 １ハ 第３図
Claims (1)
- 第１の周波数の第１の光信号を出力するレーザ光源と、
第２の周波数の駆動信号を出力する超音波駆動回路と、
前記駆動信号で附勢され前記第１の周波数の光入力信号
を前記第２の周波数だけ変化させ偏向して出力する音響
光学素子と、２周波数の光信号が干渉して入射され差の
周波数の電気信号を出力する受光回路と、前記第１の光
信号の一部を反射して前記音響光学素子く二人対する第
２の光信号と透過してｍ１１１定のために出射する弗３
の光信号を肖るハーフミラ−と、前記音響光学素子から
偏向して出力された前記第２の光信号の１次変調光を反
射して元の光路を逆進させ再度前記音響光学素子を通過
させ前記−・−フミラーを透過して前記受光回路（二人
対させる反射鏡と７前記第３の光信号を測定対象（二照
射しその反射光を前記ハーフミラ−で反射して前記１次
変調光と干渉する様（二前記受光回路に入射させること
を特徴とした光干渉形計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57186696A JPS5977306A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 光干渉形計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57186696A JPS5977306A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 光干渉形計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977306A true JPS5977306A (ja) | 1984-05-02 |
Family
ID=16193029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57186696A Pending JPS5977306A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 光干渉形計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977306A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224230A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 誘導ブリルアン抑圧光源装置 |
| JPH04503868A (ja) * | 1989-03-02 | 1992-07-09 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 異なる周波数の歯状光のコームを発生する装置 |
-
1982
- 1982-10-26 JP JP57186696A patent/JPS5977306A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224230A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 誘導ブリルアン抑圧光源装置 |
| JPH04503868A (ja) * | 1989-03-02 | 1992-07-09 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 異なる周波数の歯状光のコームを発生する装置 |
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