JP2002107118A - 長さ情報伝送方法 - Google Patents
長さ情報伝送方法Info
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- JP2002107118A JP2002107118A JP2000303811A JP2000303811A JP2002107118A JP 2002107118 A JP2002107118 A JP 2002107118A JP 2000303811 A JP2000303811 A JP 2000303811A JP 2000303811 A JP2000303811 A JP 2000303811A JP 2002107118 A JP2002107118 A JP 2002107118A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種の産業技術分野の生産現場あるいは研究
部門等において、精密な長さ測定を容易に行うことがで
きるようにする。 【解決手段】 タンデム干渉計１を構成する第１干渉計
２を標準室３内に設け、第２干渉計４を工場や研究室の
現場５に配置し、その間を光ファイバー６で接続する。
標準室３内に設ける光源としては低コヒーレンス光源１
０を用いる。標準室３内の第１干渉計２における参照物
７としては段差ゲージ等を用い、その段差を参照長さの
標準Ｌとすると、この長さ情報は光ファイバー６を介し
て現場５における第２干渉計４に入り、被計測物９に転
写される。この第２干渉計４からの出力から測定値Ｌ−
Ｌ’がゼロになるようにＬ’を検出することにより、現
場に基準の長さを持ち込むことなく、標準室における基
準の長さをそのまま現場に伝送することが可能となる。
部門等において、精密な長さ測定を容易に行うことがで
きるようにする。 【解決手段】 タンデム干渉計１を構成する第１干渉計
２を標準室３内に設け、第２干渉計４を工場や研究室の
現場５に配置し、その間を光ファイバー６で接続する。
標準室３内に設ける光源としては低コヒーレンス光源１
０を用いる。標準室３内の第１干渉計２における参照物
７としては段差ゲージ等を用い、その段差を参照長さの
標準Ｌとすると、この長さ情報は光ファイバー６を介し
て現場５における第２干渉計４に入り、被計測物９に転
写される。この第２干渉計４からの出力から測定値Ｌ−
Ｌ’がゼロになるようにＬ’を検出することにより、現
場に基準の長さを持ち込むことなく、標準室における基
準の長さをそのまま現場に伝送することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１の場所にある
長さ情報を第２の場所に伝送する方法に関し、特にタン
デム干渉法を用いた新規な長さ情報の伝送方法を提供す
ることを目的とする。
長さ情報を第２の場所に伝送する方法に関し、特にタン
デム干渉法を用いた新規な長さ情報の伝送方法を提供す
ることを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】各種の産業技術分野の生産現場あるいは
研究部門において、精密な長さ測定が重要であり、精密
機械工業や半導体関連工業における精密加工や寸法測定
において、特に精密な長さ測定が求められている。
研究部門において、精密な長さ測定が重要であり、精密
機械工業や半導体関連工業における精密加工や寸法測定
において、特に精密な長さ測定が求められている。
【０００３】それに対して従来は上記のような生産現場
等の悪環境下においても精密な長さ測定を行う際には長
さ標準としてのゲージブロックを持ち込み、それに基づ
いて測定を行わざるを得なかった。
等の悪環境下においても精密な長さ測定を行う際には長
さ標準としてのゲージブロックを持ち込み、それに基づ
いて測定を行わざるを得なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年は長さの標
準を含めて種々の標準を得るために光線を用いた測定手
段が用いられており、その光線としてブロード（広帯
域）なスペクトルをもつ光源による白色干渉を利用した
方法が開発され、広い分野で利用されている。また、最
近は、超短パルスレーザ技術の進展によって、点光源で
あるが、スペクトルは可視の全領域に及ぶ光源が実現さ
れている。この結果、ブロードスペクトルについても単
一モード光ファイバーを適用できる可能性が生じ、その
応用が検討されている。
準を含めて種々の標準を得るために光線を用いた測定手
段が用いられており、その光線としてブロード（広帯
域）なスペクトルをもつ光源による白色干渉を利用した
方法が開発され、広い分野で利用されている。また、最
近は、超短パルスレーザ技術の進展によって、点光源で
あるが、スペクトルは可視の全領域に及ぶ光源が実現さ
れている。この結果、ブロードスペクトルについても単
一モード光ファイバーを適用できる可能性が生じ、その
応用が検討されている。
【０００５】したがって本発明は、光源の低コヒーレン
ス性を利用した白色干渉技術を用いて、第１の場所にあ
る基準の長さ情報を第２の場所に伝送することができる
ようにした長さ情報の伝送方法を提供することを主たる
目的とする。
ス性を利用した白色干渉技術を用いて、第１の場所にあ
る基準の長さ情報を第２の場所に伝送することができる
ようにした長さ情報の伝送方法を提供することを主たる
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、請求項１に係る発明は、低コヒーレンス光
源を用いた第１干渉計と第２干渉計とを光ファイバーで
接続したタンデム干渉計を用い、第１干渉計による長さ
情報を第２干渉計に伝送することを特徴とする長さ情報
伝送方法としたものである。
決するため、請求項１に係る発明は、低コヒーレンス光
源を用いた第１干渉計と第２干渉計とを光ファイバーで
接続したタンデム干渉計を用い、第１干渉計による長さ
情報を第２干渉計に伝送することを特徴とする長さ情報
伝送方法としたものである。
【０００７】また、請求項２に係る発明は、前記第１干
渉計による長さ情報は、段差ゲージの段差であることを
特徴とする請求項１記載の長さ情報伝送方法としたもの
である。
渉計による長さ情報は、段差ゲージの段差であることを
特徴とする請求項１記載の長さ情報伝送方法としたもの
である。
【０００８】また、請求項３に係る発明は、前記第１干
渉計を段差ゲージのみにすることを特徴とする請求項１
記載の長さ情報伝送方法としたものである。
渉計を段差ゲージのみにすることを特徴とする請求項１
記載の長さ情報伝送方法としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。図４は本発明による長さ情報の伝送方法の基本
原理を示す図であり、第１干渉計２１と第２干渉計２２
とを用いたタンデム干渉計２０を用いている。
明する。図４は本発明による長さ情報の伝送方法の基本
原理を示す図であり、第１干渉計２１と第２干渉計２２
とを用いたタンデム干渉計２０を用いている。
【００１０】タンデム干渉計２０の第１干渉計２１は、
長い光路差（ＯＰ２−ＯＰ１）が存在するように配置さ
れる。使用した光源２３のコヒーレンス長がその光路差
よりも短い場合は、干渉縞は形成されない。ここで、第
２干渉計２２が配置され、第１干渉計２１との連携によ
って干渉縞が発生される。つまり、光路長（ＯＰ１＋Ｏ
Ｐ３）が、光路長（ＯＰ２＋ＯＰ４）に等しいときにの
み、干渉縞が形成されるので、第１干渉計２１の光路差
が第２干渉計２２の光路差（ＯＰ３−ＯＰ４）に伝送さ
れる。
長い光路差（ＯＰ２−ＯＰ１）が存在するように配置さ
れる。使用した光源２３のコヒーレンス長がその光路差
よりも短い場合は、干渉縞は形成されない。ここで、第
２干渉計２２が配置され、第１干渉計２１との連携によ
って干渉縞が発生される。つまり、光路長（ＯＰ１＋Ｏ
Ｐ３）が、光路長（ＯＰ２＋ＯＰ４）に等しいときにの
み、干渉縞が形成されるので、第１干渉計２１の光路差
が第２干渉計２２の光路差（ＯＰ３−ＯＰ４）に伝送さ
れる。
【００１１】上記のようなタンデム干渉計の原理を用い
て、本発明においては例えば図１に示すように、タンデ
ム干渉計１を構成する第１干渉計２を標準室３内に設
け、第２干渉計４を工場や研究室の現場５に配置し、そ
の間を光ファイバー６で接続する。標準室３内に設ける
光源としては低コヒーレンス光源１０を用いる。
て、本発明においては例えば図１に示すように、タンデ
ム干渉計１を構成する第１干渉計２を標準室３内に設
け、第２干渉計４を工場や研究室の現場５に配置し、そ
の間を光ファイバー６で接続する。標準室３内に設ける
光源としては低コヒーレンス光源１０を用いる。
【００１２】標準室３内の第１干渉計２における参照物
７の位置、即ち反射体８との相対的な光路差が参照長さ
の標準Ｌとすると、この長さ情報は光ファイバー６を介
して現場５における第２干渉計４に入り、前記の原理に
基づいて被計測物９に転写される。この第２干渉計４か
らの出力から測定値Ｌ−Ｌ’がゼロになるようにＬ’を
検出することにより、現場に基準の長さを持ち込むこと
なく、標準室における基準の長さをそのまま現場に伝送
し使用することが可能となる。なお、このとき、光ファ
イバー６などの分散特性によってスペクトルがチャープ
し時間と共に周波数が変化するが、時間軸を用いないｃ
ｗ光による干渉の場合、光源自体のチャーピングは問題
とならない。
７の位置、即ち反射体８との相対的な光路差が参照長さ
の標準Ｌとすると、この長さ情報は光ファイバー６を介
して現場５における第２干渉計４に入り、前記の原理に
基づいて被計測物９に転写される。この第２干渉計４か
らの出力から測定値Ｌ−Ｌ’がゼロになるようにＬ’を
検出することにより、現場に基準の長さを持ち込むこと
なく、標準室における基準の長さをそのまま現場に伝送
し使用することが可能となる。なお、このとき、光ファ
イバー６などの分散特性によってスペクトルがチャープ
し時間と共に周波数が変化するが、時間軸を用いないｃ
ｗ光による干渉の場合、光源自体のチャーピングは問題
とならない。
【００１３】上記のような本発明において、標準室３内
の参照長さ標準Ｌとして、長さの国家標準であるブロッ
クゲージを用いることにより、容易に参照長さ標準を得
ることができ、段差が正確に与えられた段差ゲージを用
いることにより、従来の光学機器を用いて容易に精密な
長さの伝送及びその利用が可能となる。
の参照長さ標準Ｌとして、長さの国家標準であるブロッ
クゲージを用いることにより、容易に参照長さ標準を得
ることができ、段差が正確に与えられた段差ゲージを用
いることにより、従来の光学機器を用いて容易に精密な
長さの伝送及びその利用が可能となる。
【００１４】図２は上記の原理に基づき、標準室１３に
段差ゲージ１４を設けて実験を行った配置図である。利
用した光源は、スーパルミネセントダイオードＳＬＤ
（SUPERLUM社製、モデルSLD-371、中心波長：８００ｎ
ｍ、スペクトル半値全幅；６０ｎｍ）であり、単一光フ
ァイバーで、６３３ｎｍ Ｈｅ−Ｎｅレーザ（調整用）
と混合され、第１の干渉計に入射する。この干渉計の光
路差は１００μｍ以上になっており、ＳＬＤのコヒーレ
ンス長より長いので、ここでは干渉しない。
段差ゲージ１４を設けて実験を行った配置図である。利
用した光源は、スーパルミネセントダイオードＳＬＤ
（SUPERLUM社製、モデルSLD-371、中心波長：８００ｎ
ｍ、スペクトル半値全幅；６０ｎｍ）であり、単一光フ
ァイバーで、６３３ｎｍ Ｈｅ−Ｎｅレーザ（調整用）
と混合され、第１の干渉計に入射する。この干渉計の光
路差は１００μｍ以上になっており、ＳＬＤのコヒーレ
ンス長より長いので、ここでは干渉しない。
【００１５】段差ゲージ１４は呼び寸法が３０μｍだけ
異なるゲージブロックを並べて実現した。この干渉計か
らの出力光を、７８０ｎｍ用単一モード光ファイバーで
あって、長さは３ｍで８°平面研磨のものに導き、現場
１５の第２干渉計に入射させた。この干渉計の光路差が
第１干渉計のそれと一致するとき、白色干渉縞が形成さ
れる。
異なるゲージブロックを並べて実現した。この干渉計か
らの出力光を、７８０ｎｍ用単一モード光ファイバーで
あって、長さは３ｍで８°平面研磨のものに導き、現場
１５の第２干渉計に入射させた。この干渉計の光路差が
第１干渉計のそれと一致するとき、白色干渉縞が形成さ
れる。
【００１６】伝送精度を確かめるために、第２干渉計内
の一つの反射鏡を変位量の知られた電歪素子型ステージ
ＰＺＴに搭載し、光路長を走査した。発生する干渉縞を
光電検出し、レコーダーに記録した。ステージの操作
は、三角波信号によって約１．５μｍ／ｓの速度で走査
した。
の一つの反射鏡を変位量の知られた電歪素子型ステージ
ＰＺＴに搭載し、光路長を走査した。発生する干渉縞を
光電検出し、レコーダーに記録した。ステージの操作
は、三角波信号によって約１．５μｍ／ｓの速度で走査
した。
【００１７】図５は得られた信号の例である。検出され
た白色干渉縞信号はほぼ対称であり、３ｍの長さの光フ
ァイバーを透過した影響はないことがわかる。用いた光
ファイバーは、８００ｎｍ付近で分散特性を持ってお
り、波長による光学遅れが生じるが、共通光路であるの
で、左右対称な干渉信号が得られ、空間位置決め精度に
影響しないと考えられる。図５から得られた段差の値は
２８．９２μｍであり、測定値の標準偏差は１８ｎｍで
あった。
た白色干渉縞信号はほぼ対称であり、３ｍの長さの光フ
ァイバーを透過した影響はないことがわかる。用いた光
ファイバーは、８００ｎｍ付近で分散特性を持ってお
り、波長による光学遅れが生じるが、共通光路であるの
で、左右対称な干渉信号が得られ、空間位置決め精度に
影響しないと考えられる。図５から得られた段差の値は
２８．９２μｍであり、測定値の標準偏差は１８ｎｍで
あった。
【００１８】以上の実験結果のように、白色干渉のタン
デム干渉計を単一モード光ファイバーで連結でき、長さ
情報を伝送できることが確認された。また、より長い光
ファイバーを用いても同様の作用を行うことが可能であ
る。更に、最近進展の著しい超短パルスレーザを利用し
たブロードスペクトルにも適用できるので、可視光領域
の伝送も可能である。
デム干渉計を単一モード光ファイバーで連結でき、長さ
情報を伝送できることが確認された。また、より長い光
ファイバーを用いても同様の作用を行うことが可能であ
る。更に、最近進展の著しい超短パルスレーザを利用し
たブロードスペクトルにも適用できるので、可視光領域
の伝送も可能である。
【００１９】本発明による方法は、上記のような用い方
のほかに、現場におけるブロックゲージなどのような段
差の測定にも応用することができる。即ち、図３に示す
ように第１干渉構成部の一部１６を構成する段差１４を
現場に配置し、第１干渉構成部の他の部分１７、及び第
２干渉計１８を第２干渉構成部１９として標準室に配置
すると、現場における段差を遠隔で標準室において精密
に測定することができる。このように、第１干渉構成部
は通常の干渉計の構成をとる必要はなく、測定したい段
差１４を照明し、反射させるだけでも、同様の効果が生
じるので、低コストな寸法計測にも応用することができ
る。
のほかに、現場におけるブロックゲージなどのような段
差の測定にも応用することができる。即ち、図３に示す
ように第１干渉構成部の一部１６を構成する段差１４を
現場に配置し、第１干渉構成部の他の部分１７、及び第
２干渉計１８を第２干渉構成部１９として標準室に配置
すると、現場における段差を遠隔で標準室において精密
に測定することができる。このように、第１干渉構成部
は通常の干渉計の構成をとる必要はなく、測定したい段
差１４を照明し、反射させるだけでも、同様の効果が生
じるので、低コストな寸法計測にも応用することができ
る。
【００２０】
【発明の効果】本願の請求項１に係る発明は、低コヒー
レンス光源を用いた第１干渉計と第２干渉計とを光ファ
イバーで接続したタンデム干渉計を用い、第１干渉計に
よる長さ情報を第２干渉計に伝送することを特徴とする
長さ情報伝送方法としたので、光源の低コヒーレンス性
を利用した白色干渉技術を用いて、第１の場所にある基
準の長さ情報を第２の場所に伝送することができ、作業
現場等の悪環境下においても容易に基準の長さ情報を得
ることができ、作業が容易になると共に正確な長さ測定
が可能となる。
レンス光源を用いた第１干渉計と第２干渉計とを光ファ
イバーで接続したタンデム干渉計を用い、第１干渉計に
よる長さ情報を第２干渉計に伝送することを特徴とする
長さ情報伝送方法としたので、光源の低コヒーレンス性
を利用した白色干渉技術を用いて、第１の場所にある基
準の長さ情報を第２の場所に伝送することができ、作業
現場等の悪環境下においても容易に基準の長さ情報を得
ることができ、作業が容易になると共に正確な長さ測定
が可能となる。
【００２１】また、請求項２に係る発明においては、前
記第１干渉計による長さ情報は、段差ゲージの段差であ
る請求項１記載の長さ情報伝送方法としたので、長さ標
準としての基準の長さを容易に手にいるれることがで
き、かつその値は正確なものであるので、現場等におけ
る測定精度を向上させることができる。
記第１干渉計による長さ情報は、段差ゲージの段差であ
る請求項１記載の長さ情報伝送方法としたので、長さ標
準としての基準の長さを容易に手にいるれることがで
き、かつその値は正確なものであるので、現場等におけ
る測定精度を向上させることができる。
【００２２】また、請求項３に係る発明は、前記第１干
渉計を段差ゲージのみにすることを特徴とする請求項１
記載の長さ情報伝送方法としたものであるので、低コス
トな寸法計測にも応用することができる。
渉計を段差ゲージのみにすることを特徴とする請求項１
記載の長さ情報伝送方法としたものであるので、低コス
トな寸法計測にも応用することができる。
【図１】本発明の方法を実施する基本的な光学系統を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明において標準長さとして段差ゲージを用
いた時の実験例の光学系統を示す図である。
いた時の実験例の光学系統を示す図である。
【図３】本発明において現場に配置した段差を計測する
応用例の光学系統を示す図である
応用例の光学系統を示す図である
【図４】本発明の原理を示す光学系統図である。
【図５】上記実験例で得られた長さ情報伝送信号の例を
示す図である。
示す図である。
１ タンデム干渉計 ２ 第１干渉計 ３ 標準室 ４ 第２干渉計 ５ 現場 ６ 光ファイバー ７ 参照物 ８ 反射体 ９ 被計測物 １０ 低コヒーレンス光源 １３ 標準室 １４ 段差ゲージ １５ 現場 １６ 第１干渉構成部の一部 １７ 第１干渉構成部の他の部分 １８ 第２干渉計 １９ 第２干渉構成部 ２０ ダンデム干渉計 ２１ 第１干渉計 ２２ 第２干渉計 ２３ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 EE00 FF00 FF03 GG02 GG11 GG22 GG68 HH00 KK01 2F065 AA02 BB05 DD03 DD11 FF51 GG04 GG24 LL02 LL62 2F073 AA21 AA40 AB01 BB06 BC04 CD05 DD01 FH01 FH07 GG01 GG07
Claims (3)
- 【請求項１】 低コヒーレンス光源を用いた第１干渉計
と第２干渉計とを光ファイバーで接続したタンデム干渉
計を用い、第１干渉計による長さ情報を第２干渉計に伝
送することを特徴とする長さ情報伝送方法。 - 【請求項２】 前記第１干渉計による長さ情報は、段差
ゲージの段差であることを特徴とする請求項１記載の長
さ情報伝送方法。 - 【請求項３】 前記第１干渉計を段差ゲージのみにする
ことを特徴とする請求項１記載の長さ情報伝送方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303811A JP3520327B2 (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 長さ情報伝送方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303811A JP3520327B2 (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 長さ情報伝送方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107118A true JP2002107118A (ja) | 2002-04-10 |
| JP3520327B2 JP3520327B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=18784962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000303811A Expired - Lifetime JP3520327B2 (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 長さ情報伝送方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520327B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2005156207A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法及び装置 |
| JP2005283520A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Iai:Kk | 変位測定装置 |
| WO2005098488A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Nitto Denko Corporation | 光学フィルムおよび画像表示装置 |
| JP2007114206A (ja) * | 2006-11-30 | 2007-05-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法 |
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-
2000
- 2000-10-03 JP JP2000303811A patent/JP3520327B2/ja not_active Expired - Lifetime
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