レーザー光源装置及び干渉計

2022.08.03 By 埼玉大学

機械工学

技術概要

反射体を機械的に回転させることなく撮像素子の1フレーム時間内に、レーザー光源装置から出力される光の周波数を時間的に離散走査できるレーザー光源装置を提供する。

用途・応用

光学的手段による測長計器
半導体レーザー

背景

 従来、広帯域光と当該広帯域光から生成したコム光とを用いて干渉計を構成していた(例えば、特許文献1参照)。コム光を生成する手法としては、例えば、短パルスレーザー光源から出力された光そのものをコム光として用いる手法と、短パルスレーザー光源から出力された光を変調してコム光を生成する手法とがある。いずれの手法においても、コム光の周波数間隔は、短パルスレーザー光源から出力された光における周波数ピークの間隔に等しい。つまり、コム光の周波数間隔は固定されている。加えて、コム光の周波数間隔は10MHzから数十GHz程度であり、形状計測のための光コム干渉計に用いる光源としては周波数間隔が狭いという欠点がある。コム光干渉用のコム光を生成する他の手法として、時間に応じて周波数を増加させることにより擬似的に所定時間内にコム光を生成することも考えられる。レーザー光源から出力された光をポリゴンミラー等の反射体に照射して、当該反射体から反射された光を回折格子に入射して、当該回折格子からの回折光を所定の位置から取り出す。このとき、反射体を時間に応じて回転させることにより、所定の位置から取り出す反射光の周波数を時間的に走査することが考えられる。

[先行技術文献]
[特許文献]
 [特許文献1] 特開2015-52585号公報

課題

 しかしながら、反射体を回転させる手法では、撮像素子の1フレーム時間内(例えば、数μsecから数十μsecの範囲以内)に、反射体を機械的に回転させる必要がある。機械的な回転の動作時間には限界があるので、撮像素子の1フレーム時間内で周波数を走査することは困難であった。

手段・効果

 本発明の第1の態様においては、入射する光の一部を出射する分光素子と、設定される偏向角度で光を出射する偏向器と、離散した複数の周波数成分を通過させるフィルタとを備え、分光素子、偏向器及びフィルタは、共振経路に設けられている、レーザー光源装置を提供する。

 本発明の第2の態様においては、入射する光の一部を出射する分光素子と、入力される制御信号に応じて屈折率が変化する光路を有し、屈折率に応じた偏向角度で光を出射する偏向器と、偏向器における偏向角度を、離散的な偏向角度に順次設定する制御信号を生成する制御部とを備え、分光素子及び偏向器は、共振経路に設けられているレーザー光源装置を提供する。

 本発明の第3の態様においては、第1の態様または第2の態様に記載のレーザー光源装置と、レーザー光源装置から出射された光の一部を被測定対象へ透過させて、かつ、被測定対象から反射された光とレーザー光源装置から出射された光の他の一部とを合波するスプリッターと、スプリッターで合波された光を受光する光検出器とを備える干渉計を提供する。

 なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。また、コリメートレンズ、PCVレンズ(平凸レンズ)及びPCXレンズ(平凹レンズ)等の記載を省略しているが、当業者であればこれらのレンズ等を適宜組み合わせてよい。

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特許情報

特許第6709588

JPB 006709588-000000