JPH0816602B2 - Displacement measuring device - Google Patents
Displacement measuring deviceInfo
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- JPH0816602B2 JPH0816602B2 JP4296057A JP29605792A JPH0816602B2 JP H0816602 B2 JPH0816602 B2 JP H0816602B2 JP 4296057 A JP4296057 A JP 4296057A JP 29605792 A JP29605792 A JP 29605792A JP H0816602 B2 JPH0816602 B2 JP H0816602B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は変位測定装置に係り、特
に駆動電流によって発振周波数を線形的に変調可能な半
導体レーザを利用して測定物の変位を高精度に測定する
ことができるヘテロダイン干渉式の周波数変調光ファイ
バ変位測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement measuring device, and more particularly, to heterodyne interference capable of measuring displacement of an object to be measured with high accuracy by using a semiconductor laser whose oscillation frequency can be linearly modulated by a driving current. Type frequency modulation optical fiber displacement measuring device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、周波数変調型のヘテロダイン干渉
式変位測定装置は公知であり、例えば特開昭63−10
1702号公報に記載されている。即ち、この測定装置
は、半導体レーザに加える駆動電流を三角波状に周期的
に変化させ、半導体レーザの発振周波数と発光強度を変
調する。そして、このレーザ光をビームスプリッタで参
照光と物体光(測定物に照射される光)とに分割し、ビ
ームスプリッタの出射面から物体光を測定面に出射し、
その反射光を再び出射面から入射させて前記参照光と重
畳させる。測定面で反射して戻ってきた物体光と参照光
との間には、出射面から測定面までの距離に対応した時
間遅れがあり、両者の周波数は異なる。そのため、参照
光と物体光とで、ヘテロダイン干渉が生じ、そのビート
周波数は出射面から測定面までの距離に対応する。従っ
て、このビート周波数を計数することにより測定物の変
位を測定するようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, a frequency modulation type heterodyne interferometric displacement measuring device has been known, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-10.
1702 gazette. That is, this measuring device periodically changes the drive current applied to the semiconductor laser in a triangular wave shape to modulate the oscillation frequency and the emission intensity of the semiconductor laser. Then, this laser light is split into a reference light and an object light (light that is irradiated on the object to be measured) by a beam splitter, and the object light is emitted from the emission surface of the beam splitter to the measurement surface,
The reflected light is made incident again from the emission surface and is superimposed on the reference light. There is a time delay corresponding to the distance from the emission surface to the measurement surface between the object light reflected by the measurement surface and returned, and the reference light, and the frequencies of the two differ. Therefore, heterodyne interference occurs between the reference light and the object light, and the beat frequency thereof corresponds to the distance from the emission surface to the measurement surface. Therefore, the displacement of the measurement object is measured by counting the beat frequency.
【0003】しかしながら、上記従来のヘテロダイン干
渉式変位測定装置は、レーザ光の光路に光ファイバを使
用していないため、環境の影響を受けやすく、またビー
ムスプリッタやミラー等により装置が大型化するという
問題がある。更に、測定物が静止した状態で測定するた
め、移動中の測定物の変位をリアルタイムで測定するこ
とができない。However, since the above-mentioned conventional heterodyne interferometric displacement measuring device does not use an optical fiber in the optical path of the laser beam, it is easily affected by the environment and the size of the device becomes large due to the beam splitter, the mirror and the like. There's a problem. Further, since the measurement object is measured in a stationary state, the displacement of the moving measurement object cannot be measured in real time.
【0004】これに対し、本出願人は、最近、フィゾー
型の干渉計における光路のほとんどを光ファイバ及び光
ファイバカプラによって構成し、測定環境の影響を受け
にくいコンパクトな装置とし、また、測定面の移動によ
るドップラ周波数偏移を利用して、移動中の測定物の変
位をリアルタイムで測定することができる周波数変調光
ファイバ変位測定装置を提案した(特願平4−2114
30号明細書参照)。On the other hand, the present applicant has recently constructed most of the optical paths in the Fizeau interferometer by using optical fibers and optical fiber couplers to make a compact device that is not easily affected by the measurement environment, and to measure the measurement surface. We proposed a frequency modulation optical fiber displacement measuring device that can measure the displacement of a moving object in real time by utilizing the Doppler frequency shift due to the movement of the object (Japanese Patent Application No. 4-2114).
30 specification).
【0005】ところで、参照光と物体光との干渉信号
は、ホトダイオードによって検出されるが、この検出さ
れる信号は、半導体レーザの周波数変調に伴って生じる
発光強度の変化の影響を受ける。そこで、上記変位測定
装置では、割算器によって干渉信号を半導体レーザの発
光強度で除算することにより、干渉信号から発光強度の
変化の影響を除去するようにしている。The interference signal between the reference light and the object light is detected by the photodiode, and the detected signal is affected by the change in emission intensity caused by the frequency modulation of the semiconductor laser. Therefore, in the above displacement measuring apparatus, the influence of the change in the emission intensity is removed from the interference signal by dividing the interference signal by the emission intensity of the semiconductor laser with a divider.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記変位測
定装置は、半導体レーザの変調周波数を高くした方が、
応答速度が高くなることは、理論検討と実験結果により
明らかになっている。しかし、変調周波数の増大による
応答速度の向上は、半導体レーザ固有の周波数変調特
性、信号処理回路の周波数帯域により制限される。特
に、割算器は、分母信号の大きさが零に近づくと、誤差
が大きくなる欠点の他に、周波数帯域も高くない。その
ため、割算器は上記変位測定装置の応答速度の向上の一
つの制限要因となっていた。By the way, in the above displacement measuring apparatus, it is preferable to increase the modulation frequency of the semiconductor laser.
Higher response speed has been clarified by theoretical studies and experimental results. However, the improvement of the response speed due to the increase of the modulation frequency is limited by the frequency modulation characteristic of the semiconductor laser and the frequency band of the signal processing circuit. In particular, the divider has a high frequency band in addition to the drawback that the error increases when the magnitude of the denominator signal approaches zero. Therefore, the divider has been one of the limiting factors for improving the response speed of the displacement measuring device.
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、割算器をなくし、測定の高速化、部品点数の削
減を図ることができる変位測定装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a displacement measuring device which can eliminate the divider, speed up the measurement, and reduce the number of parts.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、半導体レーザと、該半導体レーザに所定の
周期Ts (周波数fs )の鋸歯状波又は三角波変調電流
を入力する鋸歯状波又は三角波発生手段と、第1、第2
及び第3の光ファイバと、前記半導体レーザから発振さ
れたレーザ光を前記第1の光ファイバの先端に導く第1
のレンズと、前記第1、第2及び第3の光ファイバの後
端同士を光学的に結合する光ファイバカプラであって、
前記第1の光ファイバを通過した光を前記第2の光ファ
イバに導くとともに第2の光ファイバを介して戻ってく
る光を前記第3の光ファイバに導く光ファイバカプラ
と、前記第2の光ファイバの先端に配設され、光の一部
を出射端面で反射させるとともに残りは透過させ略平行
光又は集光して測定面を照射させる第2のレンズと、前
記第3の光ファイバの先端に配設され、該第3の光ファ
イバを介して入射する光を光電変換する光電変換素子
と、前記光電変換素子の出力から前記鋸歯状波又は三角
波の周波数fs のn倍の周波数nfs を中心周波数とす
る所定のバンド幅の周波数成分を取り出すバンドパスフ
ィルタと、前記バンドパスフィルタの出力波形の周波数
をm倍にした周波数のパルス信号を出力する第1のパル
ス出力手段と、前記鋸歯状波又は三角波発生手段から出
力される鋸歯状波又は三角波変調電流の周期Ts に同期
して、前記周波数nfs と同一周波数をm倍にした周波
数のパルス信号を出力する第2のパルス出力手段と、前
記第1及び第2のパルス出力手段からそれぞれ出力され
るパルス信号における前記第2のレンズと測定面との相
対移動に伴って発生する周波数の差を積算するカウンタ
と、を備えたことを特徴としている。In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor laser and a sawtooth for inputting a sawtooth wave or triangular wave modulation current having a predetermined period T s (frequency f s ) to the semiconductor laser. First or second wave-shaped or triangular wave generating means
And a third optical fiber, and a first optical fiber for guiding laser light oscillated from the semiconductor laser to a tip of the first optical fiber.
And a fiber optic coupler for optically coupling the rear ends of the first, second and third optical fibers with each other,
An optical fiber coupler that guides light that has passed through the first optical fiber to the second optical fiber, and guides light that returns via the second optical fiber to the third optical fiber; A second lens disposed at the tip of the optical fiber for reflecting a part of the light on the emission end face and transmitting the rest of the light for substantially parallel light or condensing and irradiating the measurement surface; and the third optical fiber. A photoelectric conversion element that is disposed at the tip and photoelectrically converts light that enters through the third optical fiber, and a frequency nf that is n times the frequency f s of the sawtooth wave or the triangular wave from the output of the photoelectric conversion element. a bandpass filter for extracting a frequency component having a predetermined bandwidth with s as a center frequency; first pulse output means for outputting a pulse signal having a frequency obtained by multiplying the frequency of the output waveform of the bandpass filter by m times; Saw blade A second pulse output for outputting a pulse signal having a frequency obtained by multiplying the same frequency as the frequency nf s by m times in synchronization with the cycle T s of the sawtooth wave or triangular wave modulation current output from the sawtooth wave or triangle wave generating means. Means, and a counter that integrates the difference in frequency generated by the relative movement of the second lens and the measurement surface in the pulse signals output from the first and second pulse output means, respectively. It is characterized by that.
【0009】[0009]
【作用】本発明によれば、レーザ光の光路のほとんどを
光ファイバ及び光ファイバカプラによって構成し、測定
環境の影響を受けにくいコンパクトな測定装置にしてい
る。また、測定面の移動によるドップラ周波数偏移を利
用しているため、移動中の測定物の変位をリアルタイム
で測定することができる。更に、特願平4−21143
0号明細書に記載の装置と比べて、応答速度の制限要因
の一つである割算器が省略されているため、測定の高速
化を図ることができる。According to the present invention, most of the optical path of the laser light is constituted by the optical fiber and the optical fiber coupler, and a compact measuring device which is not easily affected by the measuring environment is provided. Moreover, since the Doppler frequency shift due to the movement of the measurement surface is used, the displacement of the moving object can be measured in real time. Furthermore, Japanese Patent Application No. 4-21143
Compared with the device described in the specification No. 0, the divider, which is one of the limiting factors of the response speed, is omitted, so that the measurement speed can be increased.
【0010】[0010]
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る変位測定
装置の好ましい実施例を詳述する。図1は本発明に係る
変位測定装置の一実施例を示すブロック図であり、図2
(A)〜(H)は、鋸歯状波変調電流を用いた場合のそ
れぞれ図1の各部から出力される信号波形図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a displacement measuring device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram showing an embodiment of the displacement measuring device according to the present invention.
(A)-(H) is a signal waveform diagram output from each part of FIG. 1 when using a sawtooth wave modulation current.
【0011】図1に示すように、この変位測定装置は、
主として鋸歯状波又は三角波発生器10、半導体レーザ
12、コリメータレンズ14、対物レンズ16、光ファ
イバカプラ18、光ファイバ21〜23、セルフォック
レンズ26、ホトダイオード30、バンドパスフィルタ
34、波形整形器36、38、周波数逓倍回路40、4
2、ゲート回路43、及びアップダウンカウンタ44か
ら構成されている。As shown in FIG. 1, this displacement measuring device is
Mainly sawtooth wave or triangular wave generator 10, semiconductor laser 12, collimator lens 14, objective lens 16, optical fiber coupler 18, optical fibers 21 to 23, selfoc lens 26, photodiode 30, bandpass filter 34, waveform shaper 36. , 38, frequency multiplication circuits 40, 4
2, a gate circuit 43, and an up / down counter 44.
【0012】以下に鋸歯状波変調電流を用いた場合の測
定原理を示す。鋸歯状波又は三角波発生器10は周期T
S (周波数fs 、角周波数ωs )の鋸歯状波変調電流S
a(図2(A))を半導体レーザ12及び波形整形器3
6に出力する。尚、この鋸歯状波又は三角波発生器10
は、同図(A)に示すようにバイアス電流に対して変調
幅が小さい鋸歯状波変調電流Saを出力している。The measurement principle when a sawtooth wave modulation current is used will be described below. The sawtooth wave or triangular wave generator 10 has a period T
Sawtooth wave modulation current S of S (frequency f s , angular frequency ω s )
a (FIG. 2A) is a semiconductor laser 12 and a waveform shaper 3
6 is output. The sawtooth wave or triangular wave generator 10
Outputs a sawtooth wave modulation current Sa having a modulation width smaller than that of the bias current as shown in FIG.
【0013】半導体レーザ12は入力する鋸歯状波変調
電流Saによって発振周波数と発光強度が変調される。
尚、半導体レーザ12には加熱及び/又は冷却素子13
Aと温度センサ13Bが設けられており、温度コントロ
ーラ13は温度センサ13Bによって検出される温度が
一定値になるように加熱及び/又は冷却素子13Aを制
御する。これにより、半導体レーザ12の温度変化によ
る波長変化を抑え、測定精度を上げている。The oscillation frequency and the emission intensity of the semiconductor laser 12 are modulated by the input sawtooth wave modulation current Sa.
The semiconductor laser 12 has a heating and / or cooling element 13
A and a temperature sensor 13B are provided, and the temperature controller 13 controls the heating and / or cooling element 13A so that the temperature detected by the temperature sensor 13B becomes a constant value. Thereby, the wavelength change due to the temperature change of the semiconductor laser 12 is suppressed and the measurement accuracy is improved.
【0014】前記半導体レーザ12から出力される変調
されたレーザ光は、コリメータレンズ14及び対物レン
ズ16を介して光ファイバ21の先端に集光される。ま
た、光ファイバ21、23の後端は、光ファイバカプラ
18によって、光ファイバ22の後端と光学的に接続さ
れている。従って、光ファイバ21を通過した光は光フ
ァイバカプラ18を介して光ファイバ22に導かれ、ま
た光ファイバ22を介して戻ってくる光の一部は光ファ
イバ23に導かれる。The modulated laser light output from the semiconductor laser 12 is focused on the tip of the optical fiber 21 via the collimator lens 14 and the objective lens 16. The rear ends of the optical fibers 21 and 23 are optically connected to the rear ends of the optical fibers 22 by the optical fiber coupler 18. Therefore, the light that has passed through the optical fiber 21 is guided to the optical fiber 22 through the optical fiber coupler 18, and a part of the light that returns through the optical fiber 22 is guided to the optical fiber 23.
【0015】光ファイバ22の先端には、光の一部を出
射端面で反射させるとともに残りは透過させ略平行光又
は集光して測定面を照射させるセルフォックレンズ26
が配設されている。即ち、セルフォックレンズ26の出
射端面は光軸に対して垂直な平面であり、出射端面で反
射された反射光は再びセルフォックレンズ自身で収束し
てほぼ光ファイバ22に戻る。また、セルフォックレン
ズ26の出射端面の反射は、セルフォックレンズ26と
空気との屈折率の違いによるものであって、セルフォッ
クレンズ26の入射光の内、約4%の光量の光が反射さ
れ、残りの約96%の光量の光が測定面を照射する。し
たがって、測定面が粗面であっても、また粗面の測定面
がセルフォックレンズ26の光軸と厳密に垂直でなくて
も、測定面を照射する光の数パーセントの光量の光がセ
ルフォックレンズ26に集光されれば、充分な強度の干
渉信号が得られ、変位測定が可能である。At the tip of the optical fiber 22, a part of the light is reflected at the exit end face, and the rest is transmitted and the substantially parallel light or condensed light is irradiated onto the measurement surface.
Is provided. That is, the emission end face of the SELFOC lens 26 is a plane perpendicular to the optical axis, and the reflected light reflected by the emission end face is converged again by the SELFOC lens itself and returns to the optical fiber 22. Further, the reflection on the exit end face of the SELFOC lens 26 is due to the difference in the refractive index between the SELFOC lens 26 and air, and about 4% of the incident light of the SELFOC lens 26 is reflected. The remaining approximately 96% of the light amount illuminates the measurement surface. Therefore, even if the measurement surface is a rough surface, and the rough measurement surface is not exactly perpendicular to the optical axis of the SELFOC lens 26, light having a light amount of a few percent of the light irradiating the measurement surface is generated by the cell. If the light is focused on the Fock lens 26, an interference signal of sufficient intensity can be obtained and displacement measurement can be performed.
【0016】さて、セルフォックレンズ26の端面反射
光(参照光)と、セルフォックレンズ26から出射され
測定物27の測定面で反射されて再びセルフォックレン
ズ26に入射した測定面反射光(物体光)との間には、
セルフォックレンズ26の出射端面と測定物27の測定
面との距離Dに対応した時間遅れがあり、両者の周波数
は異なる。そのため、参照光と物体光とで、ヘテロダイ
ン干渉が生じる。Now, the end face reflected light (reference light) of the SELFOC lens 26 and the measurement surface reflected light (object which is emitted from the SELFOC lens 26 and reflected by the measurement surface of the object 27 to be incident on the SELFOC lens 26 again). Light)
There is a time delay corresponding to the distance D between the emission end surface of the SELFOC lens 26 and the measurement surface of the measurement object 27, and the frequencies of both are different. Therefore, heterodyne interference occurs between the reference light and the object light.
【0017】この干渉信号は光ファイバ22、光ファイ
バカプラ18及び光ファイバ23を介して導かれ、光フ
ァイバ23の先端に設置されたホトダイオード30によ
り検出される。このホトダイオード30によって検出さ
れた信号Se(図2(C))の周波数と位相は、セルフ
ォックレンズ26の出射端面と測定物27の測定面との
距離Dに比例する。尚、信号Seのレベルは、半導体レ
ーザ12の発光強度、測定面の反射率に影響される。This interference signal is guided through the optical fiber 22, the optical fiber coupler 18 and the optical fiber 23, and detected by the photodiode 30 installed at the tip of the optical fiber 23. The frequency and phase of the signal Se (FIG. 2C) detected by the photodiode 30 are proportional to the distance D between the emission end face of the SELFOC lens 26 and the measurement surface of the measurement object 27. The level of the signal Se is influenced by the emission intensity of the semiconductor laser 12 and the reflectance of the measurement surface.
【0018】ところで、特願平4−211430号明細
書に記載の装置では、前記ホトダイオード30によって
検出された信号から半導体レーザ12の発光強度の変化
の影響を除去するために、割算器によってホトダイオー
ド30によって検出された信号を半導体レーザ12の発
光強度を示す信号で除算していた。本発明では以下に示
す原理により割算器の使用を省略できるようにしてい
る。By the way, in the device described in Japanese Patent Application No. 4-211430, in order to remove the influence of the change in the emission intensity of the semiconductor laser 12 from the signal detected by the photodiode 30, a photodiode is used by a divider. The signal detected by 30 was divided by the signal indicating the emission intensity of the semiconductor laser 12. In the present invention, the use of the divider can be omitted according to the following principle.
【0019】先ず、半導体レーザの発振周波数変調と発
光強度の変調について説明する。半導体レーザに、図3
(A)に示すような周期Ts 、変調幅Δiの鋸歯状波変
調電流Sa(t) を入力すると、半導体レーザの発振角周
波数ω(t) 、発光強度I(t) も鋸歯状に変調される( 図
3(B)、(C)参照)。ここで、1変調周期(−Ts
/2≦t≦Ts /2)において、鋸歯状波変調電流Sa
(t) を、次式、 Sa(t)=i0+Δi・t/Ts=i0+αi・t …(1) とすると、発振角周波数ω(t) 、及び発光強度I(t)
は、次式、 ω(t)=ω0+Δω・t/Ts=ω0+kwi・αi・t …(2) I(t)=I0+ΔI・t/Ts=I0+kIi・αi・t …(3) のように書くことができる。First, the oscillation frequency modulation and the emission intensity modulation of the semiconductor laser will be described. As a semiconductor laser,
When a sawtooth wave modulation current Sa (t) having a period T s and a modulation width Δi as shown in (A) is input, the oscillation angular frequency ω (t) and the emission intensity I (t) of the semiconductor laser are also modulated in a sawtooth shape. (See FIGS. 3B and 3C). Here, one modulation period (-T s
/ 2 ≦ t ≦ T s / 2), the sawtooth wave modulation current Sa
Let (t) be the following expression: Sa (t) = i 0 + Δi · t / T s = i 0 + α i · t (1). Oscillation angular frequency ω (t) and emission intensity I (t)
Is the following equation: ω (t) = ω 0 + Δω · t / T s = ω 0 + k wi · α i · t (2) I (t) = I 0 + ΔI · t / T s = I 0 + k Ii・ It can be written as α i · t (3).
【0020】但し、i0 、ω0 、Δi、Δω、ΔIの定
義は、図3に示されている。 また、αi=Δi/Ts(電流変調率) kwi=Δω/Δi(発振角周波数の変調定数) kIi=ΔI/Δi(発光強度の変調定数) である。However, the definitions of i 0 , ω 0 , Δi, Δω, and ΔI are shown in FIG. Further, α i = Δi / T s (current modulation rate) k wi = Δω / Δi (modulation constant of oscillation angular frequency) k Ii = ΔI / Δi (modulation constant of emission intensity)
【0021】次に、ホトダイオード30によって検出さ
れる干渉信号について説明する。セルフォックレンズ2
6に到達する半導体レーザ12の発光強度をηI(t) と
する。但し、ηはレーザ光の光ファイバ21へのカップ
リング率と、光ファイバカプラ18の分配率によって決
まる定数とする。また、セルフォックレンズ26の端面
反射光(参照光)の強度をIr (t) 、再びセルフォック
レンズ26に戻った測定面の反射光(物体光)をI
0 (t) とすると、Ir (t) 、I0 (t) は、次式、 Ir(t)=βr・ηI(t) …(4) I0(t)=β0・ηI(t) …(5) のようになる。但し、βr ,β0 は反射係数である。Next, the interference signal detected by the photodiode 30 will be described. SELFOC lens 2
The emission intensity of the semiconductor laser 12 reaching 6 is ηI (t). However, η is a constant determined by the coupling rate of the laser light to the optical fiber 21 and the distribution rate of the optical fiber coupler 18. Further, the intensity of the end surface reflected light (reference light) of the SELFOC lens 26 is I r (t), and the reflected light (object light) of the measurement surface returning to the SELFOC lens 26 is I
Assuming that 0 (t), I r (t) and I 0 (t) are expressed by the following equation: I r (t) = β r · ηI (t) (4) I 0 (t) = β 0 · ηI (t)… It becomes like (5). However, β r and β 0 are reflection coefficients.
【0022】上記参照光と物体光とはヘテロダイン干渉
し、ホトダイオード30により検出される干渉信号Se
(t) は、次式のようになる。 Se(t)=K・ηI(t) ×〔βr+β0+2(βrβ0)1/2cos(ωbt+φb)〕…(6) ここで、Kはホトダイオード30の光電変換率、ωb ,
φb はビート信号の角周波数及び位相であり、それぞれ
次式、 ωb=2Δω/TS τ …(7) φb=ω0 τ …(8) で表される。式(7)、(8)中で、τは図4に示すよ
うに参照光と物体光との時間遅れである。The reference light and the object light undergo heterodyne interference, and the interference signal Se detected by the photodiode 30 is detected.
(t) is given by the following equation. Se (t) = K · ηI (t) × [β r + β 0 +2 (β r β 0) 1/2 cos (ω b t + φ b) ] ... (6) where, K is the photoelectric conversion of the photodiode 30 , Ω b ,
φ b is the angular frequency and phase of the beat signal, and is expressed by the following equation, ω b = 2Δω / T S τ (7) φ b = ω 0 τ (8) In Expressions (7) and (8), τ is the time delay between the reference light and the object light, as shown in FIG.
【0023】特願平4−211430明細書に記載の処
理方法では、式(6)のI(t) を割算器によって除去
し、更に直流成分(βr +β0 )をカットし、次式、 Se(t)=A・cos(ωbt+φb) …(9) を得ていた。これに対し、本発明は、式(6)のI(t)
は、式(3)によって表すことができるため、式(3)
において、もし(kIi・αi ・t)が、I0 と比べて小
さく、次式、 I0≫|kIi・αi・tmax |=kIi・αi・Ts/2 =kIi(Δi/Ts)(Ts/2)=kIi・Δi/2=ΔI/2 …(10) を満たせば、(kIi・αi ・t)を無視することができ
る。そして、この場合には、上記(6)式は、次式、 Se(t)≒K・ηI0〔βr+β0+2(βrβ0)1/2cos(ωbt+φb)〕 …(11) となり、直流成分(βr +β0 )をカットすれば、上記
式(9)を得ることができる。In the processing method described in Japanese Patent Application No. 4-211430, I (t) in the equation (6) is removed by a divider, and the direct current component (β r + β 0 ) is further cut. , Se (t) = A · cos (ω b t + φ b ) ... (9) was obtained. On the other hand, according to the present invention, I (t) of the formula (6) is
Can be represented by the formula (3), the formula (3)
If (k Ii · α i · t) is smaller than I 0 , the following equation: I 0 >> | k Ii · α i · t max | = k Ii · α i · T s / 2 = k If Ii (Δi / T s ) (T s / 2) = k Ii · Δi / 2 = ΔI / 2 (10) is satisfied, (k Ii · α i · t) can be ignored. Then, in this case, the above equation (6) is given by the following equation: Se (t) ≈K · ηI 0 [β r + β 0 +2 (β r β 0 ) 1/2 cos (ω b t + φ b )] ... (11) is obtained, and the above equation (9) can be obtained by cutting the DC component (β r + β 0 ).
【0024】ところで、上記式(10)を満たすために
は、以下のようにすればよい。 (1) I0 を大きくする。 (2) Δiを小さくする。 (3) kIiを小さくする。 上記(1) と(2) は、式(1)に示した変調電流Sa(t)
において、バイアス電流i0 を大きくし、変調幅Δiを
小さくすることを意味する。また、(3) のkIiは半導体
レーザの固有特性により、この値を自由に変えることは
できないが、k Iiが小さく、しかもkwiが大きい半導体
レーザを選択し、使用すれば良い。In order to satisfy the above equation (10),
Can be done as follows: (1) I0To increase. (2) Reduce Δi. (3) kIiSmaller. The above (1) and (2) are the modulation current Sa (t) shown in the equation (1).
At the bias current i0To increase the modulation width Δi
It means to make it smaller. Also, k in (3)IiIs a semiconductor
It is not possible to freely change this value due to the intrinsic characteristics of the laser.
I can't, but k IiIs small and kwiLarge semiconductor
A laser may be selected and used.
【0025】尚、本実施例では、前述したように鋸歯状
波又は三角波発生器10は、図2(A)に示すようにバ
イアス電流に対して変調幅が小さい鋸歯状波変調電流S
aを出力し、これにより、ホトダイオード30により検
出される干渉信号Seにおける半導体レーザ12の発光
強度変化の影響は、図2(C)に示すように無視できる
程に小さい。In the present embodiment, as described above, the sawtooth wave or triangular wave generator 10 has a sawtooth wave modulation current S having a small modulation width with respect to the bias current as shown in FIG.
As a result, the influence of the change in emission intensity of the semiconductor laser 12 on the interference signal Se detected by the photodiode 30 is negligibly small as shown in FIG. 2 (C).
【0026】さて、図1において、ホトダイオード30
によって検出された干渉信号Seはバンドパスフィルタ
34に出力される。バンドパスフィルタ34は中心周波
数fs 、バンド幅Δν(例えばfs /10)を有し、入
力信号Seからfs の成分を取り出し、その取り出した
信号Sf(図2(D))を波形整形器38に出力する。
波形整形器38は入力信号Sfを矩形波の信号Sg(図
2(E))に変換し、周波数逓倍回路42はこの信号S
gの周波数が予め設定された倍率m(図2ではm=2)
になるように逓倍し、その逓倍した信号(パルス信号)
Sg′をゲート回路43の入力G1 に出力する(図2
(G)、(H)参照)。Now, referring to FIG. 1, the photodiode 30
The interference signal Se detected by is output to the bandpass filter 34. The bandpass filter 34 has a center frequency f s and a bandwidth Δν (for example, f s / 10), takes out a component of f s from the input signal Se, and waveform-shapes the taken out signal Sf (FIG. 2 (D)). To the container 38.
The waveform shaper 38 converts the input signal Sf into a rectangular wave signal Sg (FIG. 2 (E)), and the frequency multiplication circuit 42 outputs this signal Sg.
The frequency g is a preset magnification m (m = 2 in FIG. 2)
So that the signal becomes a pulse signal.
Sg ′ is output to the input G 1 of the gate circuit 43 (see FIG. 2).
(See (G) and (H)).
【0027】一方、波形整形器36は鋸歯状波又は三角
波発生器10から入力する鋸歯状波変調電流Saを矩形
波の信号Sb(図2(B))に変換し、周波数逓倍回路
40はこの信号Sbの周波数を前記周波数逓倍回路42
と同じ倍率で逓倍し、その逓倍した信号(パルス信号)
Sb′をゲート回路43の入力G2 に出力する(図2
(F)参照)。On the other hand, the waveform shaper 36 converts the sawtooth wave modulation current Sa input from the sawtooth wave or triangle wave generator 10 into a rectangular wave signal Sb (FIG. 2 (B)), and the frequency multiplication circuit 40 uses this. The frequency of the signal Sb is multiplied by the frequency multiplication circuit 42.
Multiplied by the same multiplication factor, and the multiplied signal (pulse signal)
Sb ′ is output to the input G 2 of the gate circuit 43 (see FIG. 2).
(See (F)).
【0028】ゲート回路43は、入力G1 のパルス信号
Sg′と入力G2 のパルス信号Sb′の周波数差による
新しいパルス信号を作り、アップダウンカウンタ44の
アップ入力U又はダウン入力Dに出力する。従って、ア
ップダウンカウンタ44はパルス信号Sb′とパルス信
号Sg′との周波数の差を積算することになる。ところ
で、測定物27が停止している場合には、周波数逓倍回
路42から出力されるパルス信号Sg′の周波数は、周
波数逓倍回路40から出力される基準のパルス信号S
b′の周波数と一致し、アップダウンカウンタ44のカ
ウント値は変化しないが、測定物27が移動すると、ド
ップラ周波数偏移により波形整形器38から出力される
信号Sg(周波数逓倍回路42から出力されるパルス信
号Sg′)の周波数は変化する。即ち、測定物27がセ
ルフォックレンズ26から遠ざかる方向に移動すると、
パルス信号Sg′の周波数は大きくなり(図2(G)参
照)、測定物27がセルフォックレンズ26に近づく方
向に移動すると、パルス信号Sg′の周波数は小さくな
る(図2(H)参照)。The gate circuit 43, the input G 1 'and enter G 2 of the pulse signal Sb' pulse signal Sg create a new pulse signal by the frequency difference, and outputs the up input U or down input D of the up-down counter 44 . Therefore, the up / down counter 44 integrates the frequency difference between the pulse signal Sb 'and the pulse signal Sg'. By the way, when the measurement object 27 is stopped, the frequency of the pulse signal Sg ′ output from the frequency multiplication circuit 42 is the reference pulse signal S output from the frequency multiplication circuit 40.
Although the count value of the up / down counter 44 does not change, the signal Sg output from the waveform shaper 38 due to the Doppler frequency shift (the output from the frequency multiplication circuit 42). The frequency of the pulse signal Sg ') is changed. That is, when the measurement object 27 moves in a direction away from the SELFOC lens 26,
The frequency of the pulse signal Sg 'increases (see FIG. 2G), and when the measurement object 27 moves toward the SELFOC lens 26, the frequency of the pulse signal Sg' decreases (see FIG. 2H). .
【0029】従って、パルス信号Sb′とパルス信号S
g′のパルス数の差は、測定物27の移動速度及び移動
方向に対応し、そのパルス数の差の積算値は測定物27
の移動量に対応する。これにより、測定物27を或る位
置から他の位置に移動させたときのアップダウンカウン
タ44のカウント値の増減量に基づいて測定物27の移
動距離を測定することができる。Therefore, the pulse signal Sb 'and the pulse signal S
The difference in the number of pulses of g ′ corresponds to the moving speed and the moving direction of the measurement object 27, and the integrated value of the difference in the number of pulses is the measurement object 27.
Corresponding to the amount of movement. Accordingly, the moving distance of the measurement object 27 can be measured based on the amount of increase or decrease in the count value of the up / down counter 44 when the measurement object 27 is moved from a certain position to another position.
【0030】尚、変調電流波形は上記鋸歯状波に限ら
ず、三角波を用いてもよい。また、三角波を用いるとき
には、その折り返しの部分を位相反転させ、前半部分に
加えることにより、2倍の感度を得ることができる。次
に、変位測定可能な測定面の最大速度について説明す
る。ホトダイオード30によって検出される干渉信号S
eは 前述したように式(9)によって表すことがで
き、また、バンドパスフィルタ34から出力される信号
Sf(t) は、次式、 Sf(t)=B・cos(ωSt +φb) …(12) となる。The modulation current waveform is not limited to the sawtooth wave, but a triangular wave may be used. When a triangular wave is used, the doubled sensitivity can be obtained by inverting the phase of the folded portion and adding it to the first half portion. Next, the maximum velocity of the measurement surface that can measure displacement will be described. The interference signal S detected by the photodiode 30
As described above, e can be expressed by the equation (9), and the signal Sf (t) output from the bandpass filter 34 can be expressed by the following equation: Sf (t) = B · cos (ω S t + φ b ) ... (12)
【0031】さて、測定面が初期距離D0 より速度vで
移動し、距離Dが、 D=D0+vt …(13) と表せる場合を考えると、式(12)は、 Sf(t)=B・cos{2π〔(fs+ΔfD)t+2D0/λ0〕} …(14) となる。ここで、ΔfD は測定面の移動によるドップラ
周波数偏移であり、次式で表せる。Now, considering the case where the measurement surface moves at a speed v from the initial distance D 0 and the distance D can be expressed as D = D 0 + vt (13), equation (12) gives Sf (t) = B · cos {2π [(f s + Δf D ) t + 2D 0 / λ 0 ]} (14) Here, Δf D is the Doppler frequency shift due to the movement of the measurement surface and can be expressed by the following equation.
【0032】ΔfD=2v/λ0 …(15) 一方、バンドパスフィルタ34よりSf(t) を得るため
には、ΔfD はバンドパスフィルタ34のバンド幅Δν
より小さいことが必要である。従って、変位測定可能な
測定面の最大移動速度vmax は次のようになる。 vmax=λ0/2・Δν …(16) 式(16)に示すように、最大移動速度vmax を上げる
には、バンドパスフィルタ34のバンド幅Δνを大きく
とる必要がある。図1に示した実施例では、バンドパス
フィルタ34の中心周波数をfs にしたが、ホトダイオ
ード30から出力される信号Seは、周期TS で連続的
に変調されているため、周期TS の周期関数であり、f
s ,2fs ,…,nfs ,…,の各周波数成分が含まれ
ている。いま、中心周波数nfs のバンドパスフィルタ
で、周波数nfs の成分を取り出すようにすると、式
(12)は、 Sf(t)=B・cos(nωSt +φb) =B・cos〔2π(nfs+ΔfD)t〕 となる。そして、Δνを中心周波数nfs の10分の1
に設定すると、式(16)は、 vmax=λ0/2・Δν =λ0/2・nfs /10 …(17) となる。従って、n、fs を大きくすれば、最大速度が
上げられる。Δf D = 2v / λ 0 (15) On the other hand, in order to obtain Sf (t) from the bandpass filter 34, Δf D is the bandwidth Δν of the bandpass filter 34.
It needs to be smaller. Therefore, the maximum moving speed v max of the measurement surface on which the displacement can be measured is as follows. v max = λ 0/2 · Δν ... as shown in (16) (16), to increase the maximum moving speed v max, it is necessary to increase the bandwidth .DELTA..nu of the bandpass filter 34. In the embodiment shown in FIG. 1, although the center frequency of the bandpass filter 34 and the f s, the signal Se output from the photodiode 30, because it is continuously modulated in period T S, the period T S Is a periodic function, f
Each frequency component of s , 2f s , ..., Nf s ,. Now, the center band-pass filter of the frequency nf s, when to extract the component of the frequency nf s, equation (12), Sf (t) = B · cos (nω S t + φ b) = B · cos [2π (nf s + Δf D ) t]. Then, Δν is 1/10 of the center frequency nf s
When set to, formula (16), and v max = λ 0/2 · Δν = λ 0/2 · nf s / 10 ... (17). Therefore, the maximum speed can be increased by increasing n and f s .
【0033】ところで、半導体レーザ12の発振周波数
を駆動電流により線形的に変調する場合、駆動電流の周
波数fs の上限は、半導体レーザ12の変調特性により
制限される。これに対し、バンドパスフィルタによって
取り出される周波数成分の強度は、シンク関数sin 〔(
ωb −nωS ) TS /2〕/〔( ωb −nωS ) TS/
2〕により決められる。シンク関数の値はωb =nωS
のときに、最大値1になり、ωb とnωS との差にした
がって急激に減少し、ある程度を越えると、バンドパス
フィルタ34の出力信号の強度は小さくなり、波形整形
器38は正確なパルス信号を出力しなくなり、測定不可
能となる。By the way, when the oscillation frequency of the semiconductor laser 12 is linearly modulated by the drive current, the upper limit of the frequency f s of the drive current is limited by the modulation characteristic of the semiconductor laser 12. On the other hand, the intensity of the frequency component extracted by the bandpass filter is the sine function sin [(
ω b −n ω S ) T S / 2] / [(ω b −n ω S ) T S /
2]. The value of the sink function is ω b = nω S
At time 1, the maximum value becomes 1, and it sharply decreases according to the difference between ω b and n ω S. When it exceeds a certain level, the intensity of the output signal of the bandpass filter 34 becomes small, and the waveform shaper 38 is accurate. The pulse signal is no longer output and measurement becomes impossible.
【0034】上記条件からnの値には制限があるが、ビ
ート信号の角周波数ωb を大きくすることによって大き
なnをとることができる。角周波数ωb を大きくするた
めには、半導体レーザ12の周波数変調幅を大きくする
か、距離Dを大きくすればよい。図5は本発明の他の実
施例を示す要部概略図である。同図に示すように、この
実施例では、セルフォックレンズ26と測定物27の測
定面と光路差を大きくするためのオフセット設定用光フ
ァイバ25を設けるようにしている。尚、螺旋状の光フ
ァイバ25を用いることにより、セルフォックレンズ2
6と測定物との距離よりも大幅に光路差を大きくとるこ
とができ、且つその間における測定環境の影響を受けに
くくすることができる。また、光ファイバ25の両端に
は、ARコートを施した1/4ピッチのセルフォックレ
ンズ25Aと25Bが接続されている。このように、光
ファイバ25によって距離Dを大きくすることにより大
きなnをとること、即ち、最大移動速度vmax を上げる
ことができる。Although the value of n is limited under the above conditions, a large n can be obtained by increasing the angular frequency ω b of the beat signal. In order to increase the angular frequency ω b , the frequency modulation width of the semiconductor laser 12 may be increased or the distance D may be increased. FIG. 5 is a schematic view of a main part showing another embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, an SELFOC lens 26 and an offset setting optical fiber 25 for increasing the optical path difference from the measurement surface of the measurement object 27 are provided. By using the spiral optical fiber 25, the SELFOC lens 2
The optical path difference can be made significantly larger than the distance between 6 and the object to be measured, and the influence of the measurement environment therebetween can be reduced. In addition, quarter-pitch SELFOC lenses 25A and 25B with AR coating are connected to both ends of the optical fiber 25. As described above, by increasing the distance D by the optical fiber 25, a large n can be taken, that is, the maximum moving speed v max can be increased.
【0035】尚、バンドパスフィルタ34の中心周波数
をnfs にした場合には、図1の周波数逓倍回路40の
パルス信号Sb′の周波数もn倍にする必要がある。When the center frequency of the bandpass filter 34 is set to nf s , the frequency of the pulse signal Sb 'of the frequency multiplication circuit 40 in FIG. 1 also needs to be n times.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る変位測
定装置によれば、レーザ光の光路のほとんどを光ファイ
バ及び光ファイバカプラによって構成したため、測定環
境の影響を受け難く大きな変位を高精度、高分解能で測
定することができ、かつ装置をコンパクトにすることが
できる。また、測定面の移動によるドップラ周波数偏移
を利用しているため、移動中の測定物の変位をリアルタ
イムで測定することができる。更に、従来は測定面に反
射鏡を設けるのが一般的であるが、本発明によれば、測
定物は反射鏡に限らず、金属、プラスチック、アクリ
ル、紙などの各種材質の粗面でも、また粗面の測定面が
傾斜していても、測定可能であることは、測定試験によ
って確かめられている。As described above, according to the displacement measuring apparatus of the present invention, most of the optical path of the laser beam is composed of the optical fiber and the optical fiber coupler. The measurement can be performed with high resolution, and the device can be made compact. Moreover, since the Doppler frequency shift due to the movement of the measurement surface is used, the displacement of the moving object can be measured in real time. Further, conventionally, it is general to provide a reflecting mirror on the measurement surface, but according to the present invention, the object to be measured is not limited to the reflecting mirror, and a rough surface of various materials such as metal, plastic, acrylic, and paper, It has been confirmed by a measurement test that measurement is possible even if the rough measurement surface is inclined.
【0037】更にまた、特願平4−211430号明細
書に記載の装置と比べて、応答速度の制限要因の一つで
ある割算器が省略されているため、測定の高速化を図る
ことができる。Further, as compared with the device described in Japanese Patent Application No. 4-21140, the divider, which is one of the limiting factors of the response speed, is omitted, so that the measurement speed can be increased. You can
【図1】図1は本発明に係る変位測定装置の一実施例を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a displacement measuring device according to the present invention.
【図2】図2(A)〜(H)は鋸歯状波の変調電流を用
いた場合のそれぞれ図1の各部から出力される信号波形
図である。FIGS. 2A to 2H are signal waveform diagrams output from the respective units of FIG. 1 when a sawtooth wave modulation current is used.
【図3】図3(A)〜(C)はそれぞれ半導体レーザに
入力される鋸歯状波の変調電流、該変調電流によって生
じた半導体レーザの発振角周波数及び発光強度を示す波
形図である。3 (A) to 3 (C) are waveform diagrams showing a modulation current of a sawtooth wave input to a semiconductor laser, an oscillation angular frequency of the semiconductor laser generated by the modulation current, and a light emission intensity, respectively.
【図4】図4は鋸歯状波の変調電流を用いた場合の物体
光と参照光の発振角周波数と発光強度変化を示す波形図
である。FIG. 4 is a waveform diagram showing oscillation angular frequencies and changes in emission intensity of object light and reference light when a sawtooth wave modulation current is used.
【図5】図5は本発明の他の実施例を示す要部概略図で
ある。FIG. 5 is a schematic view of a main part showing another embodiment of the present invention.
10…鋸歯状波又は三角波発生器 12…半導体レーザ 13…温度コントローラ 13A…加熱及び/又は冷却素子 13B…温度センサ 14…コリメータレンズ 16…対物レンズ 18…光ファイバカプラ 21、22、23、25…光ファイバ 25A、25B、26…セルフォックレンズ 27…測定物 30…ホトダイオード 34…バンドパスフィルタ 36、38…波形整形器 40、42…周波数逓倍回路 43…ゲート回路 44…アップダウンカウンタ 10 ... Sawtooth wave or triangular wave generator 12 ... Semiconductor laser 13 ... Temperature controller 13A ... Heating and / or cooling element 13B ... Temperature sensor 14 ... Collimator lens 16 ... Objective lens 18 ... Optical fiber coupler 21, 22, 23, 25 ... Optical fibers 25A, 25B, 26 ... Selfoc lens 27 ... Measured object 30 ... Photodiode 34 ... Bandpass filter 36, 38 ... Waveform shaper 40, 42 ... Frequency multiplication circuit 43 ... Gate circuit 44 ... Up-down counter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 章 恩耀 中華人民共和国、北京、ハイディアン・デ ィストリクト (番地なし) チィングホ ォア大学内 (72)発明者 唐 東雷 東京都三鷹市下連雀9丁目7番1号 株式 会社 東京精密内 (72)発明者 下河辺 明 東京都町田市小川1丁目20番17号 (72)発明者 赤羽 正大 東京都三鷹市下連雀9丁目7番1号 株式 会社 東京精密内 (72)発明者 酒井 謙児 東京都三鷹市下連雀9丁目7番1号 株式 会社 東京精密内 (56)参考文献 特開 平3−15709(JP,A) 特開 平4−121826(JP,A) 特開 平4−121612(JP,A) 特開 平4−120402(JP,A) 特開 平1−153923(JP,A) 特公 平6−63726(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor's chapter 耀 耀 Chinese People's Republic of China, Beijing, Haidian District (no address) Inside Tinghoa University (72) Inventor Tang Dong Lei 9 Shimorenjaku, Mitaka City, Tokyo 7-1 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. (72) Inventor Akira Shimokawa 1-20-17 Ogawa, Machida-shi, Tokyo (72) Inventor Masahiro Akabane 9-7 Shimorenjaku, Mitaka-shi, Tokyo In-house Tokyo Seimitsu Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Sakai 9-7 Shimorenjaku, Mitaka-shi, Tokyo Tokyo Seimitsu Co., Ltd. (56) References JP-A-3-15709 (JP, A) JP-A-4-121826 (JP, A) JP-A-4-121612 (JP, A) JP-A-4-120402 (JP, A) JP-A-1-153923 (JP, A) JP-B-6-63726 (JP, B2)
Claims (3)
状波又は三角波変調電流を入力する鋸歯状波又は三角波
発生手段と、 第1、第2及び第3の光ファイバと、 前記半導体レーザから発振されたレーザ光を前記第1の
光ファイバの先端に導く第1のレンズと、 前記第1、第2及び第3の光ファイバの後端同士を光学
的に結合する光ファイバカプラであって、前記第1の光
ファイバを通過した光を前記第2の光ファイバに導くと
ともに第2の光ファイバを介して戻ってくる光を前記第
3の光ファイバに導く光ファイバカプラと、 前記第2の光ファイバの先端に配設され、光の一部を出
射端面で反射させるとともに残りは透過させ略平行光又
は集光して測定面を照射させる第2のレンズと、 前記第3の光ファイバの先端に配設され、該第3の光フ
ァイバを介して入射する光を光電変換する光電変換素子
と、 前記光電変換素子の出力から前記鋸歯状波又は三角波の
周波数fs のn倍の周波数nfs を中心周波数とする所
定のバンド幅の周波数成分を取り出すバンドパスフィル
タと、 前記バンドパスフィルタの出力波形の周波数をm倍にし
た周波数のパルス信号を出力する第1のパルス出力手段
と、 前記鋸歯状波又は三角波発生手段から出力される鋸歯状
波又は三角波変調電流の周期Ts に同期して、前記周波
数nfs と同一周波数をm倍にした周波数のパルス信号
を出力する第2のパルス出力手段と、 前記第1及び第2のパルス出力手段からそれぞれ出力さ
れるパルス信号における前記第2のレンズと測定面との
相対移動に伴って発生する周波数の差を積算するカウン
タと、 を備えたことを特徴とする変位測定装置。1. A semiconductor laser, a sawtooth wave or triangle wave generating means for inputting a sawtooth wave or triangle wave modulation current having a predetermined period T s (frequency f s ) to the semiconductor laser, and first, second and An optical fiber No. 3; a first lens for guiding the laser light oscillated from the semiconductor laser to the tip of the first optical fiber; and an optical path between the rear ends of the first, second, and third optical fibers. An optical fiber coupler that optically couples the light that has passed through the first optical fiber to the second optical fiber and returns the light that returns via the second optical fiber to the third optical fiber. An optical fiber coupler that guides to the second optical fiber, and a second optical fiber that is disposed at the tip of the second optical fiber and reflects a part of the light at the emission end face and allows the rest to pass through and to irradiate the measurement surface with substantially parallel light or condensed light. Lens, and the third optical fiber A photoelectric conversion element that is disposed at the tip of the fiber and photoelectrically converts light that enters through the third optical fiber; and an output of the photoelectric conversion element that is n times the frequency f s of the sawtooth wave or the triangular wave. A bandpass filter for extracting a frequency component having a predetermined bandwidth centered on the frequency nf s ; and a first pulse output means for outputting a pulse signal having a frequency obtained by multiplying the frequency of the output waveform of the bandpass filter by m times. A second pulse signal having a frequency obtained by multiplying the same frequency as the frequency nf s by m times in synchronization with the cycle T s of the sawtooth wave or triangular wave modulation current output from the sawtooth wave or triangular wave generating means; Difference between the pulse output means and the frequency signals generated by the relative movement of the second lens and the measurement surface in the pulse signals respectively output from the first and second pulse output means. Displacement measuring apparatus characterized by comprising a counter for accumulating and.
イアス電流に対して変調幅が小さい鋸歯状波又は三角波
変調電流を発生することを特徴とする請求項1の変位測
定装置。2. The displacement measuring device according to claim 1, wherein the sawtooth wave or triangular wave generating means generates a sawtooth wave or triangular wave modulation current having a small modulation width with respect to a bias current.
記第2のレンズと測定面との光路差を大きくするための
オフセット設定用光ファイバを設けたことを特徴とする
請求項1又は2の変位測定装置。3. An offset setting optical fiber for increasing an optical path difference between the second lens and the measurement surface is provided between the second lens and the measurement surface. 1 or 2 displacement measuring device.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296057A JPH0816602B2 (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Displacement measuring device |
| US07/989,640 US5402230A (en) | 1991-12-16 | 1992-12-11 | Heterodyne interferometric optical fiber displacement sensor for measuring displacement of an object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296057A JPH0816602B2 (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Displacement measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07174511A JPH07174511A (en) | 1995-07-14 |
| JPH0816602B2 true JPH0816602B2 (en) | 1996-02-21 |
Family
ID=17828549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4296057A Expired - Lifetime JPH0816602B2 (en) | 1991-12-16 | 1992-11-05 | Displacement measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0816602B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1251363B1 (en) * | 2001-04-20 | 2005-04-27 | Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Processing method for a frequency signal |
| US7636166B2 (en) * | 2006-01-23 | 2009-12-22 | Zygo Corporation | Interferometer system for monitoring an object |
-
1992
- 1992-11-05 JP JP4296057A patent/JPH0816602B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07174511A (en) | 1995-07-14 |
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