JP2000283722A - 光学部品駆動装置と光干渉計 - Google Patents
光学部品駆動装置と光干渉計Info
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Abstract
の駆動タイミングプーリに対する歯数引掛かり率を上げ
て、歯飛びを解消するとともに、光学部品の両方向への
移動立ち上がり速度を同程度にして、精度向上に寄与で
きるようにする。 【解決手段】 駆動タイミングプーリ62と、一対の従
動タイミングプーリ63,64と、これら3個のタイミ
ングプー62,63,64リに巻回したタイミングベル
ト65とからなり、タイミングベルト65に一対の従動
タイミングプーリ63,64間で光学部品36,37を
結合して、光学部品36,37を移動する光学部品駆動
装置であって、タイミングベルト65に対し駆動タイミ
ングプーリ62の両側でベルト張力を付与する一対のテ
ンションプーリ66,67を設ける。そして、駆動タイ
ミングプーリ62は、一対の従動タイミングプーリ6
3,64間のほぼ中央に配置する。
Description
置、例えば、光計測技術分野で使用する光干渉計に用い
るに好適する光学部品駆動装置と、その光学部品駆動装
置を適用する光干渉計に関するものである。
計は、入射光をビームスプリッタによって透過光と反射
光による直交する2光路に分割し、それぞれの光路に直
角に置いたミラーによる反射光を再びビームスプリッタ
で合波する。このとき、一方のミラーを設置したステー
ジを等速で直線的に動かすことで、2つのミラーからの
反射光の光路長に差ができ、干渉縞の強度変化が見られ
る。この干渉縞の強度変化を受光器で電気信号として取
り出す。なお、移動ミラーは直線的に長い距離を移動す
ることにより、光の波長測定を向上できる。
は、ボールネジ機構、タイミングベルト装置、ワイヤー
装置等が知られている。なお、タイミングベルト装置の
場合、タイミングベルトに対し片側1個のテンションプ
ーリにより張力を付与するようにしていた。
駆動装置としてタイミングベルト装置を採用した場合、
タイミングベルトの駆動タイミングプーリに対する歯数
引掛かり率が少ないと、駆動時に歯飛びの心配がある。
トに対し片側1個であると、テンションプーリの走行に
よる移動ミラーの左右移動時の初期立ち上がり時間につ
いて、詳細には左右で僅かな時間差が生じてしまう問題
があった。
タイミングプーリに対する歯数引掛かり率を上げて、歯
飛びを解消するとともに、光学部品の両方向への移動立
ち上がり速度を同程度にして、精度向上に寄与できるよ
うにした光学部品駆動装置を提供することにある。ま
た、本発明は、このような光学部品駆動装置を備えた光
干渉計を提供することも目的としている。
請求項1記載の発明は、駆動タイミングプーリと、一対
の従動タイミングプーリと、これら3個のタイミングプ
ーリに巻回したタイミングベルトとからなり、タイミン
グベルトに一対の従動タイミングプーリ間で光学部品を
結合して、光学部品を移動する光学部品駆動装置であっ
て、タイミングベルトに対し駆動タイミングプーリの両
側でベルト張力を付与する一対のテンションプーリを設
けた構成、を特徴としている。
線的に動く移動ミラーが挙げられるが、移動ミラーに限
らず、他の光学部品であっても良い。テンションプーリ
は、タイミングベルトに対応した歯を有するタイミング
プーリであっても、歯のない単なるプーリであっても良
い。
ば、駆動タイミングプーリと一対の従動タイミングプー
リに巻回したタイミングベルトに対し、一対の従動タイ
ミングプーリ間で光学部品を結合して、駆動タイミング
プーリの両側でベルト張力を付与する一対のテンション
プーリを設けた光学部品駆動装置なので、タイミングベ
ルトに対し駆動タイミングプーリの両側に設けた一対の
テンションプーリにより、駆動タイミングプーリに対す
るタイミングベルトの歯数引掛かり率が上がることか
ら、歯飛びを解消しながら、光学部品の移動立ち上がり
速度を両方向とも同程度にできる。
学部品駆動装置であって、一対の従動タイミングプーリ
間のほぼ中央に駆動タイミングプーリを配置した構成、
を特徴としている。
ば、請求項1記載の一対の従動タイミングプーリ間のほ
ぼ中央に駆動タイミングプーリを配置した光学部品駆動
装置なので、駆動タイミングプーリから一対の従動タイ
ミングプーリまでの距離がほぼ等しくなって、このこと
からも、光学部品の移動立ち上がり速度を両方向とも同
程度にできる。
測定光を複数の光学部品により互いに干渉させる光干渉
計であって、複数の光学部品を筐体に固定の固定光学部
品と筐体に対し可動の移動光学部品とに分けて、移動光
学部品用として、請求項1または2記載の光学部品駆動
装置を備えた構成、を特徴としている。例えば、光学部
品としては、ビームスプリッタ及び反射器が挙げられ
る。
ば、先ず、基準光の光軸とほぼ平行する光軸上に移動光
学部品を配置した光干渉計なので、基準光軸とほぼ平行
な光軸上に沿って移動光学部品を長い距離移動して、光
の波長測定の精度向上が可能となり、筐体の十分な小型
化が可能となる。そして、請求項1または2記載の光学
部品駆動装置により、移動光学部品の移動立ち上がり速
度を両方向とも同程度にできて、光の波長測定の精度向
上に寄与できる。
定光を、ビームスプリッタにより反射光と透過光による
直交する2光路に分岐し、各々の光路において、反射光
及び透過光を複数の反射器により互いに反射させた後、
再びビームスプリッタで合波してから受光器に受光させ
る光干渉計であって、複数の反射器を筐体に固定の固定
反射器と筐体に対し可動の移動反射器とに分けて、移動
反射器用として、請求項1または2記載の光学部品駆動
装置を備えた構成、を特徴としている。例えば、反射器
としては、ミラーが代表的であるが、ミラーの代わり
に、例えば、コーナーキューブ、リフレクタなども使用
できる。受光器は、干渉縞の強度変化を電気信号として
取り出すものである。
ば、先ず、基準光の光軸とほぼ平行する光軸上に移動反
射器を配置した光干渉計なので、基準光軸とほぼ平行な
光軸上に沿って移動反射器を長い距離移動して、光の波
長測定の精度向上が可能となり、筐体の十分な小型化が
可能となる。そして、請求項1または2記載の光学部品
駆動装置により、移動反射器の移動立ち上がり速度を両
方向とも同程度にできて、光の波長測定の精度向上に寄
与できる。
干渉計であって、反射光と透過光を互いに他方の固定反
射器に向けて反射する一対の固定反射器を備え、この一
対の固定反射器の間に、各々の固定反射器に光を全反射
する一対の移動反射器が配設されている構成、を特徴と
している。
ば、先ず、反射光と透過光を互いに他方の固定反射器に
向けて反射する一対の固定反射器の間に、請求項4記載
の移動反射器として、各々の固定反射器に光を全反射す
る一対の移動反射器が配設されている光干渉計なので、
基準光軸とほぼ平行な光軸上において、一対の固定反射
器の間で一対の移動反射器を移動させて各々全反射させ
ることにより、各々の光路長に発生する差のできる範囲
を大きく取れる。
動装置と光干渉計の実施の形態例を図1から図6に基づ
いて説明する。先ず、図1は本発明を適用した一例とし
ての小型光干渉計の概略構成例を示した平面図で、図
中、L1は基準光軸、L2は可動光軸、31は基準光
源、32は第1ミラー、33はビームスプリッタ、34
は第2ミラー、35は第3ミラー、36,37は移動ミ
ラー(コーナーキューブ)、38は受光器、40は筐
体、51はリニアガイド、52はミラーベースである。
この小型光干渉計は、He−Neレーザを基準光源31
に用いたものである。
−Neレーザ光)は、図示のように、筐体40の内部に
おいて、基準光軸L1を通り、第1ミラー32により反
射されてからビームスプリッタ33に入射する。また、
ビームスプリッタ33には、筐体40の外部から測定光
が入射し、この測定光と基準光は、上段と下段とに異な
る光路を通ってビームスプリッタ33に入射する。この
ビームスプリッタ33によって、入射光が透過光と反射
光による直交する2光路に分割され、透過光は第2ミラ
ー34により第3ミラー35に向けて反射され、また、
反射光は第3ミラー35により第2ミラー34に向けて
反射する。第2ミラー34で反射された光は、一方のコ
ーナーキューブによる移動ミラー36により全反射さ
れ、また、第3ミラー35で反射された光は、他方のコ
ーナーキューブによる移動ミラー37で全反射される。
ここで、移動ミラー36,37は、第2ミラー34と第
3ミラー35間の光軸上において、リニアガイド51上
を光軸に沿って移動自在に組み付けられている。
れた光は、第2ミラー34により反射されてビームスプ
リッタ33に再び入射し、また、他方の移動ミラー37
で全反射された光は、第3ミラー35により反射されて
ビームスプリッタ33に再び入射する。こうして基準光
と測定光がビームスプリッタ33で合波され、このと
き、ともにコーナーキューブによる一対の移動ミラー3
6,37をリニアガイド51上を光軸に沿って等速で移
動させることで、2つの移動ミラー36,37からの反
射光の光路長に差ができ、干渉縞の強度変化が見られ
る。この干渉縞の強度変化を受光器38により電気信号
として取り出す。なお、2つの移動ミラー36,37に
よる反射光の光軸を、ここでは可動光軸L2とする。
36,37を外した光学系とした場合は、以下のような
光路となる。即ち、図2に示すように、ビームスプリッ
タ33で分割された透過光は、第2ミラー34により第
3ミラー35に向けて反射され、さらに、第3ミラー3
5により反射されてビームスプリッタ33に再び入射す
る。また、ビームスプリッタ33で分割された反射光
は、第3ミラー35により第2ミラー34に向けて反射
され、さらに、第2ミラー34により反射されてビーム
スプリッタ33に再び入射する。こうして基準光と測定
光がビームスプリッタ33で合波された結果、干渉が生
じ、その干渉が受光器38で電気信号として取り出され
る。
は、図2に示したように、内部に複数(図示例では3
個)のボス41,41,41を起設して、このボス4
1,41,41に一直線上の第1基準面42,42,4
2を形成するとともに、外形部に一直線上の第2基準面
43を形成している。このような第1基準面42,4
2,42と第2基準面43は、互いに平行であり、ま
た、第1基準面42,42,42が第2基準面43に向
かった状態にして、高精度な平坦面加工により得る。
びその駆動系をブロック50と一緒に取り外した状態を
示した平面図で、図中、53は基準面、61はモータ
(ステッピングモータ)、62は駆動タイミングプー
リ、63,64は従動タイミングプーリ、65はタイミ
ングベルト、66,67はテンションプーリである。即
ち、ブロック50上には、図示のように、リニアガイド
51が一体的または一体に設けられるとともに、中央の
モータ61及び駆動タイミングプーリ62と左右の従動
タイミングプーリ63,64及びテンションプーリ6
6,67が備えられている。そして、モータ61の出力
軸に設けた駆動タイミングプーリ62と、リニアガイド
51の両側に設けた従動タイミングプーリ63,64と
にタイミングベルト65が掛けられている。このタイミ
ングベルト65は、2つの移動ミラー36,37を備え
たミラーベース52に固定されている。
において、タイミングベルト65を適度の緊張状態とす
るためのテンションプーリ66,67が配置されてい
る。そして、ブロック50のモータ61を備えた側の端
面は、筐体40の第1基準面42,42,42と合致す
る基準面53となっている。この基準面53を高精度な
平坦面加工により得る。また、ブロック50には、リニ
アガイド51(可動光軸L2)を基準面53と平行に設
けてある。なお、ブロック50は、その基準面53を第
1基準面42,42,42に合致させた状態で筐体40
上にネジ止め固定される。
計の使い方を説明する。先ず、筐体40にブロック50
を取り付けていない状態では、コーナーキューブによる
2つの移動ミラー36,37が可動光軸L2上に無いた
め、図2に示したように、基準光を基準光軸貫通穴44
から筐体40の外部へ遠方に飛ばして、基準光源31か
ら出射直後の基準光軸L1と筐体40の第1及び第2の
両基準面42,43との平行精度を、より高度に調整す
ることができる。また、筐体40の第2基準面43を基
準として、第2ミラー34と第3ミラー35とにより作
られる光軸(可動光軸L2参照)を平行に調整しておけ
ば、予め筐体40の外部で調整されたブロック50上の
移動ミラー36,37の可動光軸L2を合わせるだけ
で、前述したように、基準光と測定光の干渉を生じさせ
ることができる。
は、筐体40からブロック50ごと外すことで、機械的
調整及び光学的調整することができ、具体的には、ブロ
ック50の基準面53を基準として、コリメータ及びレ
ーザにより、コーナーキューブによる移動ミラー36,
37を調整することができる。また、筐体40からブロ
ック50を外せるため、消耗部品であるリニアガイド5
1、ミラーベース52、モータ61、プーリ62,6
3,64及びタイミングベルト65等を容易に交換する
ことができる。
して移動光学部品を外して、固定光学部品と移動光学部
品の機械的調整及び光学的調整が別個に行えるものとな
り、即ち、筐体40からブロック50ごと移動ミラー3
6,37(移動反射器)及びその駆動系(モータ61、
プーリ62,63,64及びタイミングベルト65等)
を外して、ビームスプリッタ33及び固定反射器(ミラ
ー32,34,35)と移動ミラー36,37の機械的
調整及び光学的調整が別個に行える。従って、移動ミラ
ー36,37のメンテナンス性が向上し、しかも、筐体
40からブロック50として移動ミラー36,37を外
して、筐体40内のビームスプリッタ33及びミラー3
2,34,35の光学的調整により、光干渉比率の精度
をアップできて、十分に小型化した筐体40とすること
ができる。
2上に沿って移動ミラー36,37を長い距離移動でき
て、光の波長測定の精度をアップでき、この面からも十
分に小型化した筐体40とすることができる。さらに、
基準光軸L1と平行な可動光軸L2上において、一対の
固定ミラー34,35の間で一対の移動ミラー36,3
7を移動させて各々全反射させているため、各々の光路
長に発生する差のできる範囲を大きく取れるものとなっ
ている。
61aは、第2ミラー34と第3ミラー35との間の中
点位置にある。従って、モータ61の駆動により、その
出力軸61aから駆動タイミングプーリ62及びタイミ
ングベルト65を介して一対の移動ミラー36,37
を、左右両方向の何れにおいても、立ち上がり速度を同
程度にして移動することができる。しかも、モータ61
が左右の従動タイミングプーリ63,64に近付いた配
置となっているので、タイミングベルト65による移動
ミラー36,37の左右両方向の立ち上がり速度を極力
早くして、測定時間の短縮が図られている。
イミングベルト65に対し駆動タイミングプーリ62の
両側にテンションプーリ(アイドラタイミングプーリ)
66,67をそれぞれ設けたので、斜線範囲のように、
駆動タイミングプーリ62に対するタイミングベルト6
5の歯数引掛かり部Aが大きくなっている。即ち、テン
ションプーリ無しの場合やテンションプーリ1個の場合
と比較して、歯数引掛かり率を上げることができる。
を示したもので、このように、例えば、テンションプー
リ無しの場合には、斜線範囲のように、駆動タイミング
プーリ62に対するタイミングベルト65の歯数引掛か
り部Bは小さなものに過ぎない。即ち、テンションプー
リ無しの場合は、図示のように、駆動タイミングプーリ
62に対するタイミングベルト65の歯数引掛かり率
(歯数引掛かり部B参照)は小さなものであり、また、
テンションプーリ1個の場合であっても、歯数引掛かり
率は小さい。
ベルト65に対し駆動タイミングプーリ62の両側に設
けた一対のテンションプーリ66,67によって、斜線
範囲で示した通り、駆動タイミングプーリ62に対する
タイミングベルト65の歯数引掛かり率(歯数引掛かり
部A参照)が大きくなるため、従来の歯飛びの問題を解
消できることに加え、一対の移動ミラー36,37の左
右両方向の立ち上がり速度を同程度にして移動すること
ができる。従って、光の波長測定の精度を向上すること
ができる。
e−Neレーザ光を基準光としたが、基準光は、これに
限定されるものではなく、他のレーザ光であっても良
い。また、その他、具体的な細部構造等についても適宜
に変更可能であることは勿論である。
る光学部品駆動装置によれば、タイミングベルトに対し
駆動タイミングプーリの両側に設けた一対のテンション
プーリによって、駆動タイミングプーリに対するタイミ
ングベルトの歯数引掛かり率を上げて、歯飛びを解消す
ることができ、しかも、光学部品の移動立ち上がり速度
を両方向とも同程度にすることができる。
置によれば、一対の従動タイミングプーリ間のほぼ中央
に駆動タイミングプーリを配置したことによって、駆動
タイミングプーリから一対の従動タイミングプーリまで
の距離がほぼ等しくなるため、このことからも、請求項
1記載の発明のように、光学部品の移動立ち上がり速度
を両方向とも同程度にすることができるといった利点が
得られる。
計によれば、基準光軸とほぼ平行な光軸上に沿って移動
光学部品を長い距離移動させることが可能なため、光の
波長測定の精度向上を可能として、筐体の十分な小型化
を可能とすることができ、しかも、請求項1または2記
載の発明に係る光学部品駆動装置によって、移動光学部
品の移動立ち上がり速度を両方向とも同程度にすること
ができるため、光の波長測定の精度向上を達成すること
ができる。
によれば、基準光軸とほぼ平行な光軸上に沿って移動反
射器を長い距離移動させることが可能なため、光の波長
測定の精度向上を可能として、筐体の十分な小型化を可
能とすることができ、しかも、請求項1または2記載の
発明に係る光学部品駆動装置によって、移動反射器の移
動立ち上がり速度を両方向とも同程度にすることができ
るため、光の波長測定の精度向上を達成することができ
る。
ば、請求項4記載の発明により得られる効果に加え、基
準光軸とほぼ平行な光軸上において、一対の固定反射器
の間で一対の移動反射器を移動させて各々全反射させる
ため、各々の光路長に発生する差のできる範囲を大きく
取ることができるといった利点が得られる。
概略構成例を示した平面図である。
学部品を示した平面図である。
びその駆動系をブロックと一緒に取り外した状態を示し
た平面図である。
示した概略平面図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】駆動タイミングプーリと、一対の従動タイ
ミングプーリと、これら3個のタイミングプーリに巻回
したタイミングベルトとからなり、タイミングベルトに
一対の従動タイミングプーリ間で光学部品を結合して、
光学部品を移動する光学部品駆動装置であって、 タイミングベルトに対し駆動タイミングプーリの両側で
ベルト張力を付与する一対のテンションプーリを設けた
こと、を特徴とする光学部品駆動装置。 - 【請求項2】一対の従動タイミングプーリ間のほぼ中央
に駆動タイミングプーリを配置したこと、を特徴とする
請求項1記載の光学部品駆動装置。 - 【請求項3】基準光と測定光を複数の光学部品により互
いに干渉させる光干渉計であって、複数の光学部品を筐
体に固定の固定光学部品と筐体に対し可動の移動光学部
品とに分けて、 移動光学部品用として、請求項1または2記載の光学部
品駆動装置を備えたこと、を特徴とする光干渉計。 - 【請求項4】基準光と測定光を、ビームスプリッタによ
り反射光と透過光による直交する2光路に分岐し、各々
の光路において、反射光及び透過光を複数の反射器によ
り互いに反射させた後、再びビームスプリッタで合波し
てから受光器に受光させる光干渉計であって、 複数の反射器を筐体に固定の固定反射器と筐体に対し可
動の移動反射器とに分けて、 移動反射器用として、請求項1または2記載の光学部品
駆動装置を備えたこと、を特徴とする光干渉計。 - 【請求項5】反射光と透過光を互いに他方の固定反射器
に向けて反射する一対の固定反射器を備え、 この一対の固定反射器の間に、各々の固定反射器に光を
全反射する一対の移動反射器が配設されていること、を
特徴とする請求項4記載の光干渉計。
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