JP2000186912A - 微小変位測定方法および装置 - Google Patents
微小変位測定方法および装置Info
- Publication number
- JP2000186912A JP2000186912A JP10364352A JP36435298A JP2000186912A JP 2000186912 A JP2000186912 A JP 2000186912A JP 10364352 A JP10364352 A JP 10364352A JP 36435298 A JP36435298 A JP 36435298A JP 2000186912 A JP2000186912 A JP 2000186912A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- light
- optical
- optical fiber
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 光ファイバを用いて、微小変位に基づくレー
ザ干渉を発生させて測定する測定方法および装置を提供
する。 【解決手段】 レーザ光源１と、光源より射出されたレ
ーザ光をコリメートさせるためのコリメートレンズ２
と、ビームスプリッタ３を備え、集光レンズ５Ａは、被
測定体４の位置で反射しビームスプリッタ３を透過した
戻り光束を集光させる。コリメートレンズ２によりコリ
メートされビームスプリッタ３を透過した参照光束を再
び集光させるための参照光集光レンズ５Ｂが用いられ
る。投射手段８は、第１、第２の光ファイバ６，７の端
部を揃え所定の間隔で平行に固定し各光ファイバからの
光波を重合放射する。画像センサ９は投射手段８の投射
で得られる投影干渉縞を電気信号に変換する。被測定体
の変位量を出力する出力手段は、画像センサ９の被測定
体の光軸方向の変位により得られる投影干渉縞の位相変
位より被測定体の変位量を出力する。
ザ干渉を発生させて測定する測定方法および装置を提供
する。 【解決手段】 レーザ光源１と、光源より射出されたレ
ーザ光をコリメートさせるためのコリメートレンズ２
と、ビームスプリッタ３を備え、集光レンズ５Ａは、被
測定体４の位置で反射しビームスプリッタ３を透過した
戻り光束を集光させる。コリメートレンズ２によりコリ
メートされビームスプリッタ３を透過した参照光束を再
び集光させるための参照光集光レンズ５Ｂが用いられ
る。投射手段８は、第１、第２の光ファイバ６，７の端
部を揃え所定の間隔で平行に固定し各光ファイバからの
光波を重合放射する。画像センサ９は投射手段８の投射
で得られる投影干渉縞を電気信号に変換する。被測定体
の変位量を出力する出力手段は、画像センサ９の被測定
体の光軸方向の変位により得られる投影干渉縞の位相変
位より被測定体の変位量を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小変位をレーザ
干渉を利用して光学的に測定する測定方法およびその方
法を実施するための装置に関する。この測定方法および
装置は、計測制御システムにおいて、多用されている圧
電素子アクチュエータ（ＰＺＴ）等の性能を厳密な評価
に利用することができる。
干渉を利用して光学的に測定する測定方法およびその方
法を実施するための装置に関する。この測定方法および
装置は、計測制御システムにおいて、多用されている圧
電素子アクチュエータ（ＰＺＴ）等の性能を厳密な評価
に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、微小変位量の測定方法として
干渉計を用いた方法がある。例えばトワイマン・グリー
ン干渉計に２波長のレーザ光を入射させ各電圧毎の変位
による干渉出力変位をヘテロダイン検波によるパルス信
号とし計数することで変位量を求める評価装置がある。
しかしこのヘテロダイン方式では時系列の周波数変調素
子および検波回路を必要とする上、検波回路が複雑であ
り、光学系も大きくなる欠点がある。
干渉計を用いた方法がある。例えばトワイマン・グリー
ン干渉計に２波長のレーザ光を入射させ各電圧毎の変位
による干渉出力変位をヘテロダイン検波によるパルス信
号とし計数することで変位量を求める評価装置がある。
しかしこのヘテロダイン方式では時系列の周波数変調素
子および検波回路を必要とする上、検波回路が複雑であ
り、光学系も大きくなる欠点がある。
【０００３】また最近では第１０図に示すごとく１波長
のレーザ光源１からの光をコリメートレンズ１４で平行
光束とし、トワイマン・グリーン干渉計により被測定体
４に照射し反射した光束と、参照用ミラー１５で反射し
た参照光束とを合成し直線キャリアをもつ干渉縞を投影
面１６に直接形成させる装置が提案されている。その初
期位相の変位を被測定体４の軸方向の変位量としてフー
リエ解析により求められる。この場合被測定体のエリア
より直接得られた干渉パターンを解析するため画像処理
装置が大きくなり、その干渉縞は参照用ミラーに対する
被測定体の反射面の傾き角度が縞ピッチのファクタでも
あるため光学系のアライメントが困難で測定中も光学系
の揺れに敏感で安定性に難がある。
のレーザ光源１からの光をコリメートレンズ１４で平行
光束とし、トワイマン・グリーン干渉計により被測定体
４に照射し反射した光束と、参照用ミラー１５で反射し
た参照光束とを合成し直線キャリアをもつ干渉縞を投影
面１６に直接形成させる装置が提案されている。その初
期位相の変位を被測定体４の軸方向の変位量としてフー
リエ解析により求められる。この場合被測定体のエリア
より直接得られた干渉パターンを解析するため画像処理
装置が大きくなり、その干渉縞は参照用ミラーに対する
被測定体の反射面の傾き角度が縞ピッチのファクタでも
あるため光学系のアライメントが困難で測定中も光学系
の揺れに敏感で安定性に難がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の干渉計を用いた
変位量測定装置では干渉光学系が複雑で筐体が大型にな
り、光路の調整も困難で再現性に問題があり、また出力
もアナログ回路に依存するため変位分解能に限界がある
等、種々の問題があった。本発明の主たる目的は、光フ
ァイバを用いて、微小変位に基づくレーザ干渉を発生さ
せて、測定する測定方法およびその方法を実施するため
の装置を提供することにある。本発明のさらに具体的な
目的は、計測制御システムにおいて、多用されている圧
電素子アクチュエータ（ＰＺＴ）等の性能を厳密な評価
に利用することができる測定方法および装置を提供する
ことにある。
変位量測定装置では干渉光学系が複雑で筐体が大型にな
り、光路の調整も困難で再現性に問題があり、また出力
もアナログ回路に依存するため変位分解能に限界がある
等、種々の問題があった。本発明の主たる目的は、光フ
ァイバを用いて、微小変位に基づくレーザ干渉を発生さ
せて、測定する測定方法およびその方法を実施するため
の装置を提供することにある。本発明のさらに具体的な
目的は、計測制御システムにおいて、多用されている圧
電素子アクチュエータ（ＰＺＴ）等の性能を厳密な評価
に利用することができる測定方法および装置を提供する
ことにある。
【０００５】本発明のさらに具体的な目的は、マイクロ
アクチュエータの変位量測定を主たる用途に定め、被測
定体の微小範囲のみを照射することで光学系の小型化、
測定再現性の改善、高分解能を可能とする微小変位量測
定系の開発およびその測定系を構成要素とする圧電素子
アクチュエータ（ＰＺＴ）制御系機器の位置決め装置の
開発を支援できる測定方法および装置を提供することに
ある。
アクチュエータの変位量測定を主たる用途に定め、被測
定体の微小範囲のみを照射することで光学系の小型化、
測定再現性の改善、高分解能を可能とする微小変位量測
定系の開発およびその測定系を構成要素とする圧電素子
アクチュエータ（ＰＺＴ）制御系機器の位置決め装置の
開発を支援できる測定方法および装置を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による測定方法の原理は、トワイマン・グリ
ーン干渉計の光学系を利用し被測定体からの反射光束と
参照光束をそれぞれ集光レンズにより光ファイバに入力
し他端より放射される光線をヤング干渉計の原理により
干渉縞を得てその干渉縞の横方向の変位が被測定体の微
小変位に比例することより被測定体の微小変位量を測定
する。
に、本発明による測定方法の原理は、トワイマン・グリ
ーン干渉計の光学系を利用し被測定体からの反射光束と
参照光束をそれぞれ集光レンズにより光ファイバに入力
し他端より放射される光線をヤング干渉計の原理により
干渉縞を得てその干渉縞の横方向の変位が被測定体の微
小変位に比例することより被測定体の微小変位量を測定
する。
【０００７】前記目的を達成するために、本発明による
測定方法は、被測定体の光軸方向の変位により干渉縞の
位相が変位する干渉光学系を用いる微小変位測定方法に
おいて、レーザ光源からの光で被測定体を照射し、反射
した戻り光波を第１の光ファイバに入力するステップ
と、前記レーザ光源からの参照光波を第２の光ファイバ
に入力するステップと、前記第１および第２の光ファイ
バの他端を近接して平行に配置して前記参照光と戻り光
波をスクリーンに投射して干渉縞を発生させるステップ
と、および前記干渉縞から前記被測定体の光軸方向の変
位を計測するステップとから構成されている。前記方法
において、前記微小変位量を計測する方法における投影
干渉縞の位相変位を求める手段にフーリエ解析手法を用
いることができる。
測定方法は、被測定体の光軸方向の変位により干渉縞の
位相が変位する干渉光学系を用いる微小変位測定方法に
おいて、レーザ光源からの光で被測定体を照射し、反射
した戻り光波を第１の光ファイバに入力するステップ
と、前記レーザ光源からの参照光波を第２の光ファイバ
に入力するステップと、前記第１および第２の光ファイ
バの他端を近接して平行に配置して前記参照光と戻り光
波をスクリーンに投射して干渉縞を発生させるステップ
と、および前記干渉縞から前記被測定体の光軸方向の変
位を計測するステップとから構成されている。前記方法
において、前記微小変位量を計測する方法における投影
干渉縞の位相変位を求める手段にフーリエ解析手法を用
いることができる。
【０００８】前記目的を達成するために、本発明による
測定装置は、レーザ光源と、前記光源より射出されたレ
ーザ光をコリメートさせるためのコリメートレンズと、
コリメートされた光束を反射または透過させるビームス
プリッタと、被測定体の位置で反射し前記ビームスプリ
ッタを透過した戻り光束を集光させるための集光レンズ
と、前記光束の集光位置にコア端面を取付けて、光の入
力を可能とした第１の光ファイバと、前記コリメートレ
ンズによりコリメートされ、前記ビームスプリッタを透
過した参照光束を再び集光させるための参照光集光レン
ズと、前記参照光束の集光位置にコア端面を取付け参照
光入力を可能とした第２の光ファイバと、前記第１およ
び第２の光ファイバの他方端部を揃え所定の間隔で平行
に固定し各光ファイバからの光波を重合放射する投射手
段と、前記投射手段の投射で得られる投影干渉縞を電気
信号に変換する画像センサ、および前記画像センサの被
測定体の光軸方向の変位により得られる投影干渉縞の位
相変位より被測定体の変位量を出力する出力手段と、か
ら構成されている。前記微小変位量を計測する装置にお
いて、前記投影干渉縞の位相変位を求める手段として
は、フーリエ解析手法を用いることができる。前記微小
変位量を計測する装置において、前記コリメートレンズ
または集光レンズはグリンレンズまたはマイクロレンズ
とすることができる。前記微小変位量を計測する装置に
おいて、前記ビームスプリッタはキューブまたは半透鏡
とすることができる。
測定装置は、レーザ光源と、前記光源より射出されたレ
ーザ光をコリメートさせるためのコリメートレンズと、
コリメートされた光束を反射または透過させるビームス
プリッタと、被測定体の位置で反射し前記ビームスプリ
ッタを透過した戻り光束を集光させるための集光レンズ
と、前記光束の集光位置にコア端面を取付けて、光の入
力を可能とした第１の光ファイバと、前記コリメートレ
ンズによりコリメートされ、前記ビームスプリッタを透
過した参照光束を再び集光させるための参照光集光レン
ズと、前記参照光束の集光位置にコア端面を取付け参照
光入力を可能とした第２の光ファイバと、前記第１およ
び第２の光ファイバの他方端部を揃え所定の間隔で平行
に固定し各光ファイバからの光波を重合放射する投射手
段と、前記投射手段の投射で得られる投影干渉縞を電気
信号に変換する画像センサ、および前記画像センサの被
測定体の光軸方向の変位により得られる投影干渉縞の位
相変位より被測定体の変位量を出力する出力手段と、か
ら構成されている。前記微小変位量を計測する装置にお
いて、前記投影干渉縞の位相変位を求める手段として
は、フーリエ解析手法を用いることができる。前記微小
変位量を計測する装置において、前記コリメートレンズ
または集光レンズはグリンレンズまたはマイクロレンズ
とすることができる。前記微小変位量を計測する装置に
おいて、前記ビームスプリッタはキューブまたは半透鏡
とすることができる。
【０００９】本発明による微小変位測定装置は、半導体
レーザモジュールと、前記半導体レーザモジュールより
射出するレーザ光を分岐するための第１の光カプラと、
一方の導波路に分岐されたレーザ光線を通過させその戻
り光を分岐させるための第２の光カプラと、前記第２の
光カプラの分岐部を通過した光線をコリメートさせるた
めのコリメートレンズと、前記コリメートした光束を被
測定体で反射させその戻り光を前記第２の光カプラの分
岐部で分岐する別の導波路に接続する第１の光ファイバ
と、前記第１の光カプラで他方に分岐する導波路に参照
光用に接続する第２の光ファイバと、前記第１および第
２の光ファイバの他方端部を揃え所定の間隔で平行に固
定し各光ファイバからの光波を重合放射する投射手段
と、前記投射手段の投射で得られる投射干渉縞を電気信
号に変換する画像センサと、および前記画像センサの被
測定体の光軸方向の変位により得られる投影干渉縞の位
相変位より被測定体の変位量を出力する出力手段と、か
ら構成されている。
レーザモジュールと、前記半導体レーザモジュールより
射出するレーザ光を分岐するための第１の光カプラと、
一方の導波路に分岐されたレーザ光線を通過させその戻
り光を分岐させるための第２の光カプラと、前記第２の
光カプラの分岐部を通過した光線をコリメートさせるた
めのコリメートレンズと、前記コリメートした光束を被
測定体で反射させその戻り光を前記第２の光カプラの分
岐部で分岐する別の導波路に接続する第１の光ファイバ
と、前記第１の光カプラで他方に分岐する導波路に参照
光用に接続する第２の光ファイバと、前記第１および第
２の光ファイバの他方端部を揃え所定の間隔で平行に固
定し各光ファイバからの光波を重合放射する投射手段
と、前記投射手段の投射で得られる投射干渉縞を電気信
号に変換する画像センサと、および前記画像センサの被
測定体の光軸方向の変位により得られる投影干渉縞の位
相変位より被測定体の変位量を出力する出力手段と、か
ら構成されている。
【００１０】前記微小変位量を計測する装置において、
前記半導体モジュール光源、光ファイバ、光カプラ、投
影装置はいずれかまたは全てが光集積回路素子で構成す
ることができる。前記微小変位量を計測する装置におい
て、光束を前記被測定体位置で反射させる光は集光レン
ズにより照射されるものとすることができる。
前記半導体モジュール光源、光ファイバ、光カプラ、投
影装置はいずれかまたは全てが光集積回路素子で構成す
ることができる。前記微小変位量を計測する装置におい
て、光束を前記被測定体位置で反射させる光は集光レン
ズにより照射されるものとすることができる。
【００１１】本発明による微小変位位置決めに利用する
計測装置は、組み込まれたマイクロアクチュエータの駆
動面に反射面を設けて被測定体とし、前記計測装置を前
記マイクロアクチュエータの駆動方向にレーザ光線の照
射光軸が平行になるように組み込み、前記マイクロアク
チュエータを変位させたとき得られる投影干渉縞の位相
変位により前記アクチュエータの変位量を求め、その変
位量が設定した値になるまで繰り返し変位させることで
微小変位を設定することができる。
計測装置は、組み込まれたマイクロアクチュエータの駆
動面に反射面を設けて被測定体とし、前記計測装置を前
記マイクロアクチュエータの駆動方向にレーザ光線の照
射光軸が平行になるように組み込み、前記マイクロアク
チュエータを変位させたとき得られる投影干渉縞の位相
変位により前記アクチュエータの変位量を求め、その変
位量が設定した値になるまで繰り返し変位させることで
微小変位を設定することができる。
【００１２】前記位置決めに利用する計測装置は、前記
微小変位量を計測する装置において、前記マイクロアク
チュエータはＰＺＴ等の圧電素子で構成されるものとす
ることができる。
微小変位量を計測する装置において、前記マイクロアク
チュエータはＰＺＴ等の圧電素子で構成されるものとす
ることができる。
【００１３】
【作用】第９図はヤング干渉計を示しており遮光板に設
けられた間隔がＤである２個のピンホールＰ1 Ｐ2 をそ
れぞれ通過した同一光源の光波は距離Ｌの位置に線分Ｐ
1Ｐ2 に垂直な直線キャリアを持つ干渉縞を形成する。
ここで干渉縞のピッチδは、λを光源の波長とすると次
の式で示される。 δ＝Ｌλ／Ｄ 本発明はこのヤング干渉計の原理を利用し２個のピンホ
ールに代えて２本の光ファイバから放射される光線によ
り生ずる干渉縞を利用するものである。
けられた間隔がＤである２個のピンホールＰ1 Ｐ2 をそ
れぞれ通過した同一光源の光波は距離Ｌの位置に線分Ｐ
1Ｐ2 に垂直な直線キャリアを持つ干渉縞を形成する。
ここで干渉縞のピッチδは、λを光源の波長とすると次
の式で示される。 δ＝Ｌλ／Ｄ 本発明はこのヤング干渉計の原理を利用し２個のピンホ
ールに代えて２本の光ファイバから放射される光線によ
り生ずる干渉縞を利用するものである。
【００１４】ピエゾ圧電素子（ＰＺＴ）を幾層にも重ね
たスタック形マイクロアクチュエータ４に電圧を加えた
ときの微小変位を測定することができる。第１図におい
てレーザ光源１からの射出光をマイクロレンズ２でコリ
メートしその光束をビームスプリッタ３で分岐させその
一方をマイクロアクチュエータ４に照射しその反射光束
をマイクロレンズ５Ａで集光し光ファイバ６に入射させ
る。ビームスプリッタ３で分岐された他方のコリメート
光束は直接マイクロレンズ５Ｂで集光し別の光ファイバ
７に入射させ参照光とする。上記２本の光ファイバの他
端は平行に束ねられ第２図に見られるフェルール８の楕
円内径に固定される。そこより放射される２本の射出光
は上記のヤング干渉計の原理に基づきセンサアレー９上
に干渉縞が発生しビデオモニタ１０で観察可能となる。
たスタック形マイクロアクチュエータ４に電圧を加えた
ときの微小変位を測定することができる。第１図におい
てレーザ光源１からの射出光をマイクロレンズ２でコリ
メートしその光束をビームスプリッタ３で分岐させその
一方をマイクロアクチュエータ４に照射しその反射光束
をマイクロレンズ５Ａで集光し光ファイバ６に入射させ
る。ビームスプリッタ３で分岐された他方のコリメート
光束は直接マイクロレンズ５Ｂで集光し別の光ファイバ
７に入射させ参照光とする。上記２本の光ファイバの他
端は平行に束ねられ第２図に見られるフェルール８の楕
円内径に固定される。そこより放射される２本の射出光
は上記のヤング干渉計の原理に基づきセンサアレー９上
に干渉縞が発生しビデオモニタ１０で観察可能となる。
【００１５】このとき、マイクロアクチュエータに微小
変位を与えると反射光束の位相が変化し干渉縞は縞の横
方向に変位する。この変位量とマイクロアクチュエータ
４の微小変位量との相関は反射光束を利用するトワイマ
ン・グリーン干渉計の理論にしたがい、反射位置の微小
変位（１／２）λが干渉縞の変位本数１本に相当するこ
ととなる。したがって、干渉縞の周期変位数をカウント
することでマイクロアクチュエータの変位量を算出する
ことができる。また干渉縞の１周期以下の微小変位部分
については、初期位相からの干渉縞位相シフト量をセン
サアレー出力をフーリエ解析により処理することで求め
ることができる。この計測手段を用いれば被測定体の変
位量を（１／２００）λまでの分解能で求めることが可
能である。
変位を与えると反射光束の位相が変化し干渉縞は縞の横
方向に変位する。この変位量とマイクロアクチュエータ
４の微小変位量との相関は反射光束を利用するトワイマ
ン・グリーン干渉計の理論にしたがい、反射位置の微小
変位（１／２）λが干渉縞の変位本数１本に相当するこ
ととなる。したがって、干渉縞の周期変位数をカウント
することでマイクロアクチュエータの変位量を算出する
ことができる。また干渉縞の１周期以下の微小変位部分
については、初期位相からの干渉縞位相シフト量をセン
サアレー出力をフーリエ解析により処理することで求め
ることができる。この計測手段を用いれば被測定体の変
位量を（１／２００）λまでの分解能で求めることが可
能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下図面等を参照して本発明によ
る装置の実施の形態を説明する。第１図に示した実施例
は本発明の基本的構成になる微小変位測定装置を示した
ものである。以下に具体的な構造と動作を説明する。ま
ず半導体レーザ光源１より波長λ＝０．７８０μｍのレ
ーザ光線が放射され、グリンレンズで構成されるコリメ
ートレンズ２の焦点を通過したレーザ光線は前記コリメ
ートレンズにより、直径０．４ｍｍの平行光束となりキ
ューブ形ビームスプリッタ３に導かれる。前記ビームス
プリッタ３は、波長７８０ｎｍの光線の一部を反射させ
残りを通過させるよう構成されている。前記ビームスプ
リッタ３に導かれた前記平行光束は一部を入射光軸の直
角の方向に反射直進し、前方に設置された被測定体４を
平行光束で照射する。
る装置の実施の形態を説明する。第１図に示した実施例
は本発明の基本的構成になる微小変位測定装置を示した
ものである。以下に具体的な構造と動作を説明する。ま
ず半導体レーザ光源１より波長λ＝０．７８０μｍのレ
ーザ光線が放射され、グリンレンズで構成されるコリメ
ートレンズ２の焦点を通過したレーザ光線は前記コリメ
ートレンズにより、直径０．４ｍｍの平行光束となりキ
ューブ形ビームスプリッタ３に導かれる。前記ビームス
プリッタ３は、波長７８０ｎｍの光線の一部を反射させ
残りを通過させるよう構成されている。前記ビームスプ
リッタ３に導かれた前記平行光束は一部を入射光軸の直
角の方向に反射直進し、前方に設置された被測定体４を
平行光束で照射する。
【００１７】前記被測定体４の照射面は反射機能を有す
べく加工されており照射光束は反射され入射光軸に沿っ
て再び前記ビームスプリッタ３に戻り一部透過した平行
光束がグリンレンズで構成される集光レンズ５Ａで焦点
位置に集光される。その焦点位置には集光に適した形状
に研磨加工された端面を有する第１のシングルモード光
ファイバ６の前記端面が配置されており照射光を前記端
面より光ファイバコア内に伝送される。
べく加工されており照射光束は反射され入射光軸に沿っ
て再び前記ビームスプリッタ３に戻り一部透過した平行
光束がグリンレンズで構成される集光レンズ５Ａで焦点
位置に集光される。その焦点位置には集光に適した形状
に研磨加工された端面を有する第１のシングルモード光
ファイバ６の前記端面が配置されており照射光を前記端
面より光ファイバコア内に伝送される。
【００１８】一方、コリメートレンズ２よりビームスプ
リッタ３に入射し直接透過した残りの平行光束は、前述
の集光レンズ５Ａの場合と同様にグリンレンズ５Ｂで構
成される集光レンズで焦点位置に集光される。そしてそ
こに接続されている第２のシングルモード光ファイバ７
の端面よりコア内に伝送される。
リッタ３に入射し直接透過した残りの平行光束は、前述
の集光レンズ５Ａの場合と同様にグリンレンズ５Ｂで構
成される集光レンズで焦点位置に集光される。そしてそ
こに接続されている第２のシングルモード光ファイバ７
の端面よりコア内に伝送される。
【００１９】前述した第１および第２のシングルモード
光ファイバ６および７の素線径は１２５μｍであり、そ
れぞれの他端は第２図に示すごとく光ファイバフェルー
ル８ａの中心の楕円または小判形の内径に挿入固定され
る。線径１２５μｍの光ファイバ素線部分６、７が平行
密着して挿入固定され、素線間のピッチＤは素線径に等
しく１２５μｍである。光ファイバ素線の貫通した前記
フェルール８ａの端面は鏡面研磨され投射ピッチ１２５
μｍの二重投射装置である投射手段８を構成する。
光ファイバ６および７の素線径は１２５μｍであり、そ
れぞれの他端は第２図に示すごとく光ファイバフェルー
ル８ａの中心の楕円または小判形の内径に挿入固定され
る。線径１２５μｍの光ファイバ素線部分６、７が平行
密着して挿入固定され、素線間のピッチＤは素線径に等
しく１２５μｍである。光ファイバ素線の貫通した前記
フェルール８ａの端面は鏡面研磨され投射ピッチ１２５
μｍの二重投射装置である投射手段８を構成する。
【００２０】前記投射装置８は２つの光ファイバ素線端
面が水平になるよう設定されており、それぞれの光ファ
イバ端面より放射される光波は、一方は光ファイバ６の
被測定体４からの反射波であり他方は光ファイバ７のレ
ーザ光源から直接伝送された参照波である。前記投射装
置８に対面してＣＣＤセンサアレー９が配置されており
前記投射装置の２本の光ファイバ端面より放射される光
波が前記センサアレー上に投影され干渉縞が発生する。
この干渉縞は水平に設置した２本の光ファイバ端面に対
して垂直に縞模様が現れるので前記ＣＣＤセンサアレー
は縞模様を横断する水平方向に配置されている。発生す
る干渉縞のピッチは前記「作用欄」に示した通り δ＝
Ｌλ／Ｄ となる。
面が水平になるよう設定されており、それぞれの光ファ
イバ端面より放射される光波は、一方は光ファイバ６の
被測定体４からの反射波であり他方は光ファイバ７のレ
ーザ光源から直接伝送された参照波である。前記投射装
置８に対面してＣＣＤセンサアレー９が配置されており
前記投射装置の２本の光ファイバ端面より放射される光
波が前記センサアレー上に投影され干渉縞が発生する。
この干渉縞は水平に設置した２本の光ファイバ端面に対
して垂直に縞模様が現れるので前記ＣＣＤセンサアレー
は縞模様を横断する水平方向に配置されている。発生す
る干渉縞のピッチは前記「作用欄」に示した通り δ＝
Ｌλ／Ｄ となる。
【００２１】本実施例においては光ファイバ端面ピッチ
Ｄ＝１２５μｍ、光源波長をλ＝０．７８０μｍおよび
投影距離Ｌ＝３０×１０3 μｍで測定を行っており干渉
縞ピッチδ＝３０×１０3 ×０．７８０／１２５＝１８
７μｍとなる。また、前記ＣＣＤセンサアレー画素ピッ
チは７μｍ仕様を用いており干渉縞ピッチの情報密度は
約２７ドット／波長である。干渉縞はＣＣＤセンサアレ
ーにより出力され通常のＣＣＤ処理回路によりビデオモ
ニタで観察可能である。
Ｄ＝１２５μｍ、光源波長をλ＝０．７８０μｍおよび
投影距離Ｌ＝３０×１０3 μｍで測定を行っており干渉
縞ピッチδ＝３０×１０3 ×０．７８０／１２５＝１８
７μｍとなる。また、前記ＣＣＤセンサアレー画素ピッ
チは７μｍ仕様を用いており干渉縞ピッチの情報密度は
約２７ドット／波長である。干渉縞はＣＣＤセンサアレ
ーにより出力され通常のＣＣＤ処理回路によりビデオモ
ニタで観察可能である。
【００２２】本発明の具体的な目的は、前述したように
被測定体４の微小変位の測定である。本実施例ではＰＺ
Ｔ素子を積層したスタック形ＰＺＴ（Piezoelectric tr
ans-ducer)の電圧印加による積層面の微小変位を計測す
る。スタック型ＰＺＴに電圧を印加すると積層方向に数
μｍ乃至数十μｍの微小変位が発生する。本干渉計の光
束を前記ＰＺＴの変位部分に照射した時の反射光束は位
相変位が発生する。このとき干渉縞は初期位相から横方
向にシフトする。この縞の位相シフト量を算出すること
で前記ＰＺＴの変位量が求められる。
被測定体４の微小変位の測定である。本実施例ではＰＺ
Ｔ素子を積層したスタック形ＰＺＴ（Piezoelectric tr
ans-ducer)の電圧印加による積層面の微小変位を計測す
る。スタック型ＰＺＴに電圧を印加すると積層方向に数
μｍ乃至数十μｍの微小変位が発生する。本干渉計の光
束を前記ＰＺＴの変位部分に照射した時の反射光束は位
相変位が発生する。このとき干渉縞は初期位相から横方
向にシフトする。この縞の位相シフト量を算出すること
で前記ＰＺＴの変位量が求められる。
【００２３】この位相シフト量は縞のシフト本数を単位
として算出される。その整数部分についてはビデオモニ
タによるカウントでも可能である。しかし自動的な計数
手法としては、前記センサアレー面に干渉縞位相９０°
相当の間隔でフォトダイオード等のセンサａ，ｂ２個を
配置することで干渉縞のシフト時のａ，ｂ２個の時系列
的な出力変化をアナログ回路もしくはデジタル回路によ
り比較することで、前記干渉縞のシフト方向およびシフ
ト本数を求めることができる。
として算出される。その整数部分についてはビデオモニ
タによるカウントでも可能である。しかし自動的な計数
手法としては、前記センサアレー面に干渉縞位相９０°
相当の間隔でフォトダイオード等のセンサａ，ｂ２個を
配置することで干渉縞のシフト時のａ，ｂ２個の時系列
的な出力変化をアナログ回路もしくはデジタル回路によ
り比較することで、前記干渉縞のシフト方向およびシフ
ト本数を求めることができる。
【００２４】一方、位相シフト量の少数部分の算出方法
については、干渉縞の強度分布をフーリエ変換して位相
シフト量を算出する方式を本願発明者の一人である来
関明は以下の論文で発表している。 アプライドオプティクス1994年09月01日 33巻 N025 59
35〜5940頁 直線または等間隔フィゾー干渉縞の高速フーリエ変換 [Use of the fast fourier transform method for anal
zing linear and equi-spaced Fizeau fringes]（１ Se
ptember 1994/Vol.33,No.25/APPLIED OPTICS5935〜594
0） 以下前記論文を参照して、位相シフト量φの求め方を概
略説明する。
については、干渉縞の強度分布をフーリエ変換して位相
シフト量を算出する方式を本願発明者の一人である来
関明は以下の論文で発表している。 アプライドオプティクス1994年09月01日 33巻 N025 59
35〜5940頁 直線または等間隔フィゾー干渉縞の高速フーリエ変換 [Use of the fast fourier transform method for anal
zing linear and equi-spaced Fizeau fringes]（１ Se
ptember 1994/Vol.33,No.25/APPLIED OPTICS5935〜594
0） 以下前記論文を参照して、位相シフト量φの求め方を概
略説明する。
【数１】
【００２５】第３図は干渉縞の強度分布をフーリエ変換
したパワースペクトルの例であり縦軸は光強度Ｉ、横軸
は空間周波数ｆを示す。干渉縞の位相（変位量）φは上
に記したように光強度が一次回析のピークにおけるフー
リエ係数から得られる。
したパワースペクトルの例であり縦軸は光強度Ｉ、横軸
は空間周波数ｆを示す。干渉縞の位相（変位量）φは上
に記したように光強度が一次回析のピークにおけるフー
リエ係数から得られる。
【００２６】以上の計算方法で行った本実施例の測定結
果を次に示す。図４はバイモルフ型圧電素子の先端の印
加電圧に対する変位の測定結果を示している。干渉縞の
計数法とフーリエ変換処理を組み合わせた場合で、測定
を印加電圧０〜８５Ｖとし０．１Ｖ刻みで行った例であ
り測定レンジ４０μｍと広帯域の測定も可能であり、そ
のレンジ範囲の測定精度もプロットの連続性から信頼性
の高い結果を示している。
果を次に示す。図４はバイモルフ型圧電素子の先端の印
加電圧に対する変位の測定結果を示している。干渉縞の
計数法とフーリエ変換処理を組み合わせた場合で、測定
を印加電圧０〜８５Ｖとし０．１Ｖ刻みで行った例であ
り測定レンジ４０μｍと広帯域の測定も可能であり、そ
のレンジ範囲の測定精度もプロットの連続性から信頼性
の高い結果を示している。
【００２７】図５はスタック形圧電素子を振動させたと
きの変位を本方法を用いて計測した結果である。ＰＺＴ
に印加する電圧を周波数０．２Ｈｚの正弦波とし振幅２
Ｖで与えている。図のプロットから判断できるように本
実施例における振動サイクルの変位分解能は１／１００
μｍのオーダーを示した。本発明の干渉光学系およびシ
ングルモード光ファイバを用いた１２５μｍピッチ二重
投影装置８により高い品質の干渉縞を得ることが可能と
なった。
きの変位を本方法を用いて計測した結果である。ＰＺＴ
に印加する電圧を周波数０．２Ｈｚの正弦波とし振幅２
Ｖで与えている。図のプロットから判断できるように本
実施例における振動サイクルの変位分解能は１／１００
μｍのオーダーを示した。本発明の干渉光学系およびシ
ングルモード光ファイバを用いた１２５μｍピッチ二重
投影装置８により高い品質の干渉縞を得ることが可能と
なった。
【００２８】図６は、本発明による装置の第２の実施例
を示す図である。前述した第１の実施例においてビーム
スプリッタ３を経由したレーザ光束を直接被測定体に照
射した。しかしこの実施例ではグリンレンズで構成され
る集光レンズ１１により集光させ、その集光位置に被測
定体を設置するようにしたものである。被測定体の表面
が光軸に対して平行でない場合、特にバイモルフ等測定
位置が光軸方向に旋回する場合、測定面積を微小にする
ことで光ファイバに伝送される位相情報の鋭敏性を高め
ることができる。
を示す図である。前述した第１の実施例においてビーム
スプリッタ３を経由したレーザ光束を直接被測定体に照
射した。しかしこの実施例ではグリンレンズで構成され
る集光レンズ１１により集光させ、その集光位置に被測
定体を設置するようにしたものである。被測定体の表面
が光軸に対して平行でない場合、特にバイモルフ等測定
位置が光軸方向に旋回する場合、測定面積を微小にする
ことで光ファイバに伝送される位相情報の鋭敏性を高め
ることができる。
【００２９】図７は第３の実施例であって、第１実施例
においてビームスプリッタの反射光束の射出部に反射鏡
３ｂを追加して参照光束の射出方向と同一方向に反射さ
せ集光レンズ５Ａ，５Ｂを揃え一体にすることで干渉計
全体をスリム化させ装置の小形化と被測定体に対する設
置の容易さを特徴としたものである。
においてビームスプリッタの反射光束の射出部に反射鏡
３ｂを追加して参照光束の射出方向と同一方向に反射さ
せ集光レンズ５Ａ，５Ｂを揃え一体にすることで干渉計
全体をスリム化させ装置の小形化と被測定体に対する設
置の容易さを特徴としたものである。
【００３０】以上の実施例においてはビームスプリッタ
はキューブビームスプリッタまたは半透鏡で構成するこ
とができる。既知の技術として、干渉光学系の光路は参
照光束がビームスプリッタを透過する光束であっても反
射する光束であっても差し支えない。当然計測用光束は
逆の光路を利用できる。また一方の光路にＮＤフィルタ
を経由させ両者の光量を調整することができる。
はキューブビームスプリッタまたは半透鏡で構成するこ
とができる。既知の技術として、干渉光学系の光路は参
照光束がビームスプリッタを透過する光束であっても反
射する光束であっても差し支えない。当然計測用光束は
逆の光路を利用できる。また一方の光路にＮＤフィルタ
を経由させ両者の光量を調整することができる。
【００３１】図８は第３の実施例であって、第４の実施
例におけるレーザ光源を半導体レーザモジュールに、ビ
ームスプリッタを光ファイバカプラに置き換えビームス
プリッタを経由するレーザ光束の光路を光ファイバに置
き換えた微小変位計測装置である。図において半導体レ
ーザモジュール１２より射出するレーザ光は直接光カプ
ラ１３Ａの一端に接続され分岐される。一方の導波路に
分岐されたレーザ光線はシングルモード光ファイバ６ｂ
を経由し光カプラ１３Ｂに入る。分岐部を通過してコリ
メートレンズ２により平行光束としてまたは集光してレ
ーザ光を被測定体４を照射する。その反射戻り光は入射
時の経路を逆に辿り光カプラ１３Ｂに戻り、分岐部で入
射時の導波路とは別の導波路に分岐した光波がシングル
モード光ファイバ６に伝送される。
例におけるレーザ光源を半導体レーザモジュールに、ビ
ームスプリッタを光ファイバカプラに置き換えビームス
プリッタを経由するレーザ光束の光路を光ファイバに置
き換えた微小変位計測装置である。図において半導体レ
ーザモジュール１２より射出するレーザ光は直接光カプ
ラ１３Ａの一端に接続され分岐される。一方の導波路に
分岐されたレーザ光線はシングルモード光ファイバ６ｂ
を経由し光カプラ１３Ｂに入る。分岐部を通過してコリ
メートレンズ２により平行光束としてまたは集光してレ
ーザ光を被測定体４を照射する。その反射戻り光は入射
時の経路を逆に辿り光カプラ１３Ｂに戻り、分岐部で入
射時の導波路とは別の導波路に分岐した光波がシングル
モード光ファイバ６に伝送される。
【００３２】一方、半導体レーザモジュール１２より光
カプラ１３Ａで他方の導波路に分岐されたレーザ光線は
参照光としてシングルモード光ファイバ７に直接伝送さ
れる。前記２本の光ファイバ６，７の他端は平行に束ね
られてフェルール８ａに組立てられ端面を鏡面に仕上げ
られて二重投影装置８を構成する。前記投影装置の２本
の光ファイバ端面より放射される２本の光波による干渉
縞の形成以後は第１の実施例と同様である。
カプラ１３Ａで他方の導波路に分岐されたレーザ光線は
参照光としてシングルモード光ファイバ７に直接伝送さ
れる。前記２本の光ファイバ６，７の他端は平行に束ね
られてフェルール８ａに組立てられ端面を鏡面に仕上げ
られて二重投影装置８を構成する。前記投影装置の２本
の光ファイバ端面より放射される２本の光波による干渉
縞の形成以後は第１の実施例と同様である。
【００３３】本装置に用いられる光ファイバは、光位相
情報が伝送できる光ファイバであればよく、シングルモ
ード光ファイバもしくは偏波面保持光ファイバが好適で
ある。
情報が伝送できる光ファイバであればよく、シングルモ
ード光ファイバもしくは偏波面保持光ファイバが好適で
ある。
【００３４】本装置の特徴は被測定体と照射部とのワー
クディスタンスを稼ぐために必要とするレンズ２による
照射光学系以外は、レーザ光線はすべてシングルモード
光ファイバの中を通過させるようになされている。第１
の実施例にあるビームスプリッタから射出される２本の
光束の光軸アライメントを不要とし、ノイズ成分を減少
させ、簡便でかつコンパクトな干渉光学系を構成するこ
とができる。この第４の実施例においては半導体レーザ
モジュール、光カプラ、シングルモード光ファイバ、二
重投影装置からなる干渉光学系を光導波路を用いた光集
積回路で構成することもできる。
クディスタンスを稼ぐために必要とするレンズ２による
照射光学系以外は、レーザ光線はすべてシングルモード
光ファイバの中を通過させるようになされている。第１
の実施例にあるビームスプリッタから射出される２本の
光束の光軸アライメントを不要とし、ノイズ成分を減少
させ、簡便でかつコンパクトな干渉光学系を構成するこ
とができる。この第４の実施例においては半導体レーザ
モジュール、光カプラ、シングルモード光ファイバ、二
重投影装置からなる干渉光学系を光導波路を用いた光集
積回路で構成することもできる。
【００３５】本発明による方法および装置は、バイモル
フ形圧電素子の測定に利用できる。被測定体がバイモル
フ形圧電素子の場合、その先端の変位は旋回しており照
射光束とのなす角度も変位することになる。したがって
照射エリアが広い場合は角度変位がノイズとして加重さ
れ、測定精度を低下させる。本発明による干渉縞はヤン
グ干渉計の原理に基づくため照射面はピンポイントでも
よく必ずしも平行光束を必要としない。したがって被測
定体へのレーザ照射はコリメートされた面積を持つ光束
でなくてもよい。光束を集光レンズにより集光させその
焦点に被測定体の反射面を設定することでノイズが低減
でき、分解能の高い測定をすることができる。これによ
り、またバイモフル形圧電素子のような傾斜面の変位す
る被測定体に対しても測定が可能となった。またその場
合被測定体を横に一定量シフトして２回測定することで
光路の軸方向と横方向の変位量より傾斜角度も容易に求
めることができる。
フ形圧電素子の測定に利用できる。被測定体がバイモル
フ形圧電素子の場合、その先端の変位は旋回しており照
射光束とのなす角度も変位することになる。したがって
照射エリアが広い場合は角度変位がノイズとして加重さ
れ、測定精度を低下させる。本発明による干渉縞はヤン
グ干渉計の原理に基づくため照射面はピンポイントでも
よく必ずしも平行光束を必要としない。したがって被測
定体へのレーザ照射はコリメートされた面積を持つ光束
でなくてもよい。光束を集光レンズにより集光させその
焦点に被測定体の反射面を設定することでノイズが低減
でき、分解能の高い測定をすることができる。これによ
り、またバイモフル形圧電素子のような傾斜面の変位す
る被測定体に対しても測定が可能となった。またその場
合被測定体を横に一定量シフトして２回測定することで
光路の軸方向と横方向の変位量より傾斜角度も容易に求
めることができる。
【００３６】本発明による方法および装置は、精密ＮＣ
工作機械等の位置決め装置に利用できる。また本計測装
置はピエゾ圧電素子（ＰＺＴ）をマイクロアクチュエー
タとして用いた高精度位置決め装置における位置決め時
の微小変位量の確認手段と変位量の指定値とのずれを補
正するためのフィードバック情報を与える自動校正手段
とすることができ、それらの手段を組み込んだ自動補正
位置決め装置を構成することができる。
工作機械等の位置決め装置に利用できる。また本計測装
置はピエゾ圧電素子（ＰＺＴ）をマイクロアクチュエー
タとして用いた高精度位置決め装置における位置決め時
の微小変位量の確認手段と変位量の指定値とのずれを補
正するためのフィードバック情報を与える自動校正手段
とすることができ、それらの手段を組み込んだ自動補正
位置決め装置を構成することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
る方法および装置によれば、従来の干渉計装置のような
装置の傾き、ぶれで変位量計測が影響することのない計
測方法および装置が得られる。また数ナノメートルから
数ミリメートルまでの広いレンジで計測可能な測定装置
ができる。干渉縞位相シフトの少数部分の算出方法に高
精度フーリエ変換理論を用いれば分解能が高く被測定体
の微小変位をナノメートル単位の測定精度で得られる。
干渉光学系を光ファイバまたは光集積回路を用いた干渉
光学系と光ファイバフェルールで構成した投射装置を組
合せれば従来にない小形干渉計測装置を作ることができ
る。
る方法および装置によれば、従来の干渉計装置のような
装置の傾き、ぶれで変位量計測が影響することのない計
測方法および装置が得られる。また数ナノメートルから
数ミリメートルまでの広いレンジで計測可能な測定装置
ができる。干渉縞位相シフトの少数部分の算出方法に高
精度フーリエ変換理論を用いれば分解能が高く被測定体
の微小変位をナノメートル単位の測定精度で得られる。
干渉光学系を光ファイバまたは光集積回路を用いた干渉
光学系と光ファイバフェルールで構成した投射装置を組
合せれば従来にない小形干渉計測装置を作ることができ
る。
【図１】本発明の微小変位測定装置の第１の実施例を示
す概略説明図である。
す概略説明図である。
【図２】本発明の微小変位測定装置の干渉縞投影部先端
の拡大正面図である。
の拡大正面図である。
【図３】本発明で得られた干渉縞のフーリエ・パワース
ペクトルグラフである。
ペクトルグラフである。
【図４】本発明の微小変位測定装置で求めた印加電圧Ｖ
Ｓ変位量特性グラフである。
Ｓ変位量特性グラフである。
【図５】本発明の微小変位測定装置で得られる正弦波変
調による応答グラフである。
調による応答グラフである。
【図６】本発明の微小変位測定装置の第２の実施例を示
す概略説明図である。
す概略説明図である。
【図７】本発明の微小変位測定装置の第３の実施例を示
す概略説明図である。
す概略説明図である。
【図８】本発明の微小変位測定装置の第４の実施例を示
す概略説明図である。
す概略説明図である。
【図９】ヤング干渉計の原理を説明するための概略図で
ある。
ある。
【図１０】従来の変位測定装置の概略図である。
１ レーザ光源 ２ コリメートレンズ ３ ビームスプリッタ ３ｂ 反射鏡 ４ 被測定体（ＰＺＴ） ５Ａ，５Ｂ 集光レンズ ６ 第１の光ファイバ（情報位相伝送） ６ｂ 光ファイバ ７ 第２の光ファイバ（参照位相伝送） ８ 二重投射装置（投射手段） ８ａ 光ファイバフェルール ９ センサアレー １０ ビデオモニタ １１ 照射用集光レンズ １２ 半導体レーザモジュール １３Ａ，１３Ｂ 光カプラ １４ コリメートレンズ １５ 参照用ミラー １６ 干渉投影面 ３０ 半透鏡
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月６日（１９９９．５．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 弘明 千葉県松戸市松飛台286番地の23 株式会 社精工技研内 Ｆターム(参考） 2F064 AA01 AA11 CC10 EE02 FF02 GG03 GG04 GG22 GG41 GG47 HH02 HH07 JJ01 JJ11 JJ15 2F065 AA09 AA65 DD02 DD03 FF01 FF04 FF52 FF67 GG06 HH04 JJ02 JJ05 JJ14 JJ18 JJ25 LL02 LL10 LL24 NN03 QQ16 QQ25 QQ51 SS02 SS13 TT02
Claims (12)
- 【請求項１】 被測定体の光軸方向の変位により干渉縞
の位相が変位する干渉光学系を用いる微小変位測定方法
において、レーザ光源からの光で被測定体を照射し、反
射した戻り光波を第１の光ファイバに入力するステップ
と、前記レーザ光源からの参照光波を第２の光ファイバ
に入力するステップと、前記第１および第２の光ファイ
バの他端を近接して平行に配置して前記参照光と戻り光
波をスクリーンに投射して干渉縞を発生させるステップ
と、および前記干渉縞から前記被測定体の光軸方向の変
位を計測するステップとから構成した微小変位測定方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記微小
変位量を計測する方法における投影干渉縞の位相変位を
求める手段にフーリエ解析手法を用いる微小変位測定方
法。 - 【請求項３】 レーザ光源と、前記光源より射出された
レーザ光をコリメートさせるためのコリメートレンズ
と、コリメートされた光束を反射または透過させるビー
ムスプリッタと、被測定体の位置で反射し前記ビームス
プリッタを透過した戻り光束を集光させるための集光レ
ンズと、前記光束の集光位置にコア端面を取付けて、光
の入力を可能とした第１の光ファイバと、前記コリメー
トレンズによりコリメートされ、前記ビームスプリッタ
を透過した参照光束を再び集光させるための参照光集光
レンズと、前記参照光束の集光位置にコア端面を取付け
参照光入力を可能とした第２の光ファイバと前記第１お
よび第２の光ファイバの他方端部を揃え所定の間隔で平
行に固定し各光ファイバからの光波を重合放射する投射
手段と、前記投射手段の投射で得られる投影干渉縞を電
気信号に変換する画像センサ、および前記画像センサの
被測定体の光軸方向の変位により得られる投影干渉縞の
位相変位より被測定体の変位量を出力する出力手段と、
から構成した微小変位測定装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の微小変位量を計測する装
置において、前記投影干渉縞の位相変位を求める手段
は、フーリエ解析手法を用いた測定装置。 - 【請求項５】 請求項３記載の微小変位量を計測する装
置において、前記コリメートレンズまたは集光レンズは
グリンレンズまたはマイクロレンズである測定装置。 - 【請求項６】 請求項３記載の微小変位量を計測する装
置において、前記ビームスプリッタはキューブまたは半
透鏡である測定装置。 - 【請求項７】 請求項３記載の微小変位量を計測する装
置において、被測定体の位置で反射し前記ビームスプリ
ッタを通過した戻り光束を集光させるための集光レンズ
は、戻り光束を反射鏡で反射させることで参照光集光レ
ンズと平行な方向で集光可能に配置された測定装置。 - 【請求項８】 半導体レーザモジュールと、前記半導体
レーザモジュールより射出するレーザ光を分岐するため
の第１の光カプラと、一方の導波路に分岐されたレーザ
光線を通過させその戻り光を分岐させるための第２の光
カプラと、前記第２の光カプラの分岐部を通過した光線
をコリメートさせるためのコリメートレンズと、前記コ
リメートした光束を被測定体で反射させその戻り光を前
記第２の光カプラの分岐部で分岐する別の導波路に接続
する第１の光ファイバと、前記第１の光カプラで他方に
分岐する導波路に参照光用に接続する第２の光ファイバ
と、前記第１および第２の光ファイバの他方端部を揃え
所定の間隔で平行に固定し各光ファイバからの光波を重
合放射する投射手段と、前記投射手段の投射で得られる
投射干渉縞を電気信号に変換する画像センサと、および
前記画像センサの被測定体の光軸方向の変位により得ら
れる投影干渉縞の位相変位より被測定体の変位量を出力
する出力手段と、から構成した微小変位測定装置。 - 【請求項９】 請求項８記載の微小変位量を計測する装
置において、前記半導体モジュール光源、光ファイバ、
光カプラ、投影装置はいずれかまたは全てが光集積回路
素子で構成される測定装置。 - 【請求項１０】 請求項８記載の微小変位量を計測する
装置において、光束を前記被測定体位置で反射させる光
は集光レンズにより照射されるものである測定装置。 - 【請求項１１】 組み込まれたマイクロアクチュエータ
の駆動面に反射面を設けて被測定体とし、請求項第３項
〜１０の計測装置を前記マイクロアクチュエータの駆動
方向にレーザ光線の照射光軸が平行になるように組み込
み、前記マイクロアクチュエータを変位させたとき得ら
れる投影干渉縞の位相変位により前記アクチュエータの
変位量を求め、その変位量が設定した値になるまで繰り
返し変位させることで微小変位を設定する微小変位位置
決めに利用する計測装置。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の微小変位量を計測す
る装置において、前記マイクロアクチュエータはＰＺＴ
等の圧電素子で構成されるものである位置決めに利用す
る計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10364352A JP2000186912A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 微小変位測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10364352A JP2000186912A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 微小変位測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000186912A true JP2000186912A (ja) | 2000-07-04 |
| JP2000186912A5 JP2000186912A5 (ja) | 2006-03-09 |
Family
ID=18481608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10364352A Pending JP2000186912A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 微小変位測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000186912A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007003440A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Yokogawa Electric Corp | 波長モニタ |
| JP2007003441A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Yokogawa Electric Corp | 波長モニタ |
| CN101957246A (zh) * | 2010-07-20 | 2011-01-26 | 清华大学 | 一种用于微力微位移测量系统的集成探测器 |
| CN102496391A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 江苏大学 | 一种组装式二维微位移台 |
| CN102927924A (zh) * | 2012-10-10 | 2013-02-13 | 哈尔滨工程大学 | 一种短基线差分式激光应变测量仪 |
| KR101793831B1 (ko) * | 2016-07-04 | 2017-11-06 | 한남대학교 산학협력단 | 레이저 간섭계와 목표 측정물 사이에서 광신호를 송수신하는 콜리메이팅 광학계, 그 광학계를 이용한 송수신 방법 및 그 광학계를 이용한 변위량 측정시스템 |
| JP2021511176A (ja) * | 2018-01-26 | 2021-05-06 | サノフイＳａｎｏｆｉ | 注射用薬剤の容器 |
| CN117686008A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-03-12 | 广东海洋大学 | 一种基于图像处理的光纤布拉格光栅信号解调系统与方法 |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP10364352A patent/JP2000186912A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007003440A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Yokogawa Electric Corp | 波長モニタ |
| JP2007003441A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Yokogawa Electric Corp | 波長モニタ |
| JP4604879B2 (ja) * | 2005-06-27 | 2011-01-05 | 横河電機株式会社 | 波長モニタ |
| JP4604878B2 (ja) * | 2005-06-27 | 2011-01-05 | 横河電機株式会社 | 波長モニタ |
| CN101957246A (zh) * | 2010-07-20 | 2011-01-26 | 清华大学 | 一种用于微力微位移测量系统的集成探测器 |
| CN102496391A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-13 | 江苏大学 | 一种组装式二维微位移台 |
| CN102927924A (zh) * | 2012-10-10 | 2013-02-13 | 哈尔滨工程大学 | 一种短基线差分式激光应变测量仪 |
| KR101793831B1 (ko) * | 2016-07-04 | 2017-11-06 | 한남대학교 산학협력단 | 레이저 간섭계와 목표 측정물 사이에서 광신호를 송수신하는 콜리메이팅 광학계, 그 광학계를 이용한 송수신 방법 및 그 광학계를 이용한 변위량 측정시스템 |
| JP2021511176A (ja) * | 2018-01-26 | 2021-05-06 | サノフイＳａｎｏｆｉ | 注射用薬剤の容器 |
| JP7307098B2 (ja) | 2018-01-26 | 2023-07-11 | サノフイ | 注射用薬剤の容器 |
| US11793940B2 (en) | 2018-01-26 | 2023-10-24 | Sanofi | Container for an injectable medicament |
| CN117686008A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-03-12 | 广东海洋大学 | 一种基于图像处理的光纤布拉格光栅信号解调系统与方法 |
| CN117686008B (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-26 | 广东海洋大学 | 一种基于图像处理的光纤布拉格光栅信号解调系统与方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7170610B2 (en) | Low-coherence inferometric device for light-optical scanning of an object | |
| JP6283562B2 (ja) | 物体の３次元構造を検出する装置 | |
| JP4885485B2 (ja) | 物体の光学的測定を行うための装置及びその装置を用いた測定方法 | |
| WO2013084557A1 (ja) | 形状測定装置 | |
| JP2005070053A (ja) | 変位測定装置 | |
| JP2002071513A (ja) | 液浸系顕微鏡対物レンズ用干渉計および液浸系顕微鏡対物レンズの評価方法 | |
| JP2011237272A (ja) | 光距離計及び距離測定方法 | |
| US4729654A (en) | Laser interferometer | |
| EP2718666A1 (en) | Coupled multi-wavelength confocal systems for distance measurements | |
| JP2010237183A (ja) | 低コヒーレンス干渉計及び光学顕微鏡 | |
| JP2000186912A (ja) | 微小変位測定方法および装置 | |
| JP2000186912A5 (ja) | ||
| JP2000241128A (ja) | 面間隔測定方法および装置 | |
| US20120316830A1 (en) | Coupled multi-wavelength confocal systems for distance measurements | |
| JPS63193003A (ja) | 凹部深さ・膜厚測定装置 | |
| JP4148592B2 (ja) | 複屈折測定方法及び複屈折測定装置 | |
| KR100531693B1 (ko) | 광학식 변위측정장치 | |
| JP3295993B2 (ja) | 面精度測定装置 | |
| JP3491464B2 (ja) | レーザビーム拡がり角測定装置 | |
| JP2005106706A (ja) | 屈折率及び厚さの測定装置ならびに測定方法 | |
| US20120314200A1 (en) | Coupled multi-wavelength confocal systems for distance measurements | |
| JPH11344313A (ja) | 媒質の測定装置および測定方法 | |
| JPS62502421A (ja) | 二次元の対象物を整向、検査及び／または測定するための装置 | |
| CN114910019B (zh) | 一种实现动态调节扫描光束直径的样品检测装置及方法 | |
| RU2643677C1 (ru) | Способ исследования микрообъектов и ближнепольный оптический микроскоп для его реализации |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051214 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051214 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071129 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071204 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080401 |