JP2003130607A - 干渉計及び位置計測装置 - Google Patents
干渉計及び位置計測装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ドロップアウトに起因する測定誤差の発生を防
止する。 【解決手段】半導体レーザー１ａから波長λ１の光束を
出射し、半導体レーザー１ｂから波長λ２の光束を出射
し、波長λ１、λ２を含む光束２０を形成する。光束２
０を参照光束２１と測定光束２２に分割する。参照鏡４
で反射した参照光束と被検対物７で反射した測定光束
は、その後、合波される。光電センサー１２ａ、１２ｂ
で波長λ１の干渉光束を観察し、光電センサー１２ｃ、
１２ｄで波長λ２の干渉光束を観察する。λ１、λ２
は、例えば、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧４μｍ を満たすように設定される。
止する。 【解決手段】半導体レーザー１ａから波長λ１の光束を
出射し、半導体レーザー１ｂから波長λ２の光束を出射
し、波長λ１、λ２を含む光束２０を形成する。光束２
０を参照光束２１と測定光束２２に分割する。参照鏡４
で反射した参照光束と被検対物７で反射した測定光束
は、その後、合波される。光電センサー１２ａ、１２ｂ
で波長λ１の干渉光束を観察し、光電センサー１２ｃ、
１２ｄで波長λ２の干渉光束を観察する。λ１、λ２
は、例えば、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧４μｍ を満たすように設定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、干渉計及び位置計
測装置に関する。
測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、光源として半導体レーザーを使
用した従来の干渉計の概略構成を示す図である。半導体
レーザー１aから射出された波長λのレーザー光束２０
は、コリメーターレンズ２aで平行光とされた後、偏光
ビームスプリッター４に入射して測定光２０aと参照光
２０bに分割される。光束２０aは、１／４λ板５ｂを透
過した後、集光レンズ６により被測定物７に集光され
る。一方、偏光ビームスプリッター４で反射された光束
２０ｂは、１／４λ板５aを透過した後、参照鏡８で反
射される。被測定物７、参照鏡８で反射された両光束
は、再び１／４λ板５ｂ，５ａをそれぞれ透過した後、
測定光は偏光ビームスプリッター４で反射され、参照光
は偏光ビームスプリッター４を透過して、それらは合波
光束２１となって１／４λ板５ｃに入射する。
用した従来の干渉計の概略構成を示す図である。半導体
レーザー１aから射出された波長λのレーザー光束２０
は、コリメーターレンズ２aで平行光とされた後、偏光
ビームスプリッター４に入射して測定光２０aと参照光
２０bに分割される。光束２０aは、１／４λ板５ｂを透
過した後、集光レンズ６により被測定物７に集光され
る。一方、偏光ビームスプリッター４で反射された光束
２０ｂは、１／４λ板５aを透過した後、参照鏡８で反
射される。被測定物７、参照鏡８で反射された両光束
は、再び１／４λ板５ｂ，５ａをそれぞれ透過した後、
測定光は偏光ビームスプリッター４で反射され、参照光
は偏光ビームスプリッター４を透過して、それらは合波
光束２１となって１／４λ板５ｃに入射する。
【０００３】光束２１はそれを構成する測定光及び参照
光のうち測定光のみが変調されているので、１／４λ板
５ｃを透過した光束は直線偏光の偏光方向が回転する。
その後、光束は非偏光ビームスプリッター１０に入射し
光束２２、２３に分割される。その後、光束２２、２３
は、それぞれ互いに４５度光学軸を傾けた偏光板１１
a、１１bを通過して光電センサー１２ａ、１２ｂに入射
する。これにより、光電センサー１２ａ、１２ｂでは、
互いに９０度位相の異なる図４に示すようなサイン波信
号（以後、一方をA相信号、他方をB相信号と呼ぶ）が生
じる。被測定物７の変位に応じて光束２１の偏光方向が
回転するので、被測定物７の変位に応じて信号値が変化
するλ／２を一周期とするサイン波信号が得られる。
光のうち測定光のみが変調されているので、１／４λ板
５ｃを透過した光束は直線偏光の偏光方向が回転する。
その後、光束は非偏光ビームスプリッター１０に入射し
光束２２、２３に分割される。その後、光束２２、２３
は、それぞれ互いに４５度光学軸を傾けた偏光板１１
a、１１bを通過して光電センサー１２ａ、１２ｂに入射
する。これにより、光電センサー１２ａ、１２ｂでは、
互いに９０度位相の異なる図４に示すようなサイン波信
号（以後、一方をA相信号、他方をB相信号と呼ぶ）が生
じる。被測定物７の変位に応じて光束２１の偏光方向が
回転するので、被測定物７の変位に応じて信号値が変化
するλ／２を一周期とするサイン波信号が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような干渉を利
用した変位計は、例えば、回転している軸等を測定する
ために使用されうる。傷等の散乱部分にレーザー光を照
射すると、その反射光に様々な位相の光束が混在するこ
とにより、これに起因してスペックルパターンが生じ
る。スペックルパターンとは、光の粒状パターンであ
る。スペックルパターンと参照光とを干渉させた場合、
複数のスペックルのそれぞれの干渉信号がランダムな位
相を持つためにセンサー上の干渉光信号が平均化され、
いわゆるドロップアウト状態になる。
用した変位計は、例えば、回転している軸等を測定する
ために使用されうる。傷等の散乱部分にレーザー光を照
射すると、その反射光に様々な位相の光束が混在するこ
とにより、これに起因してスペックルパターンが生じ
る。スペックルパターンとは、光の粒状パターンであ
る。スペックルパターンと参照光とを干渉させた場合、
複数のスペックルのそれぞれの干渉信号がランダムな位
相を持つためにセンサー上の干渉光信号が平均化され、
いわゆるドロップアウト状態になる。
【０００５】被検体物７の変位は、光電センサーからの
A相、B相のサイン波信号をカウンターでカウントしたカ
ウント値と、A相とB相の位相情報に基づいて計算されう
る。したがって、ドロップアウト時には変位情報の計算
に必要なカウント値が更新されないので、信号が復活す
るまでに被検物体７がカウンター作動距離以上の変位を
していると、その分は誤差となる。回転する軸では一回
転ごとに同一部分でドロップアウトが生じ、また軸の挙
動は回転に同期した軸ぶれが大部分を占めるため、ドロ
ップアウト時に軸はほぼ同じ様な挙動を示す。よって、
一回転ごとにドロップアウト時の誤差が累積され無限に
ずれていく。
A相、B相のサイン波信号をカウンターでカウントしたカ
ウント値と、A相とB相の位相情報に基づいて計算されう
る。したがって、ドロップアウト時には変位情報の計算
に必要なカウント値が更新されないので、信号が復活す
るまでに被検物体７がカウンター作動距離以上の変位を
していると、その分は誤差となる。回転する軸では一回
転ごとに同一部分でドロップアウトが生じ、また軸の挙
動は回転に同期した軸ぶれが大部分を占めるため、ドロ
ップアウト時に軸はほぼ同じ様な挙動を示す。よって、
一回転ごとにドロップアウト時の誤差が累積され無限に
ずれていく。
【０００６】以上のように、回転体の測定では誤差が無
限に累積していくという問題を抱えていた。
限に累積していくという問題を抱えていた。
【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、例えば、ドロップアウトに起因する誤差の
発生を防止することを目的とする。
ものであり、例えば、ドロップアウトに起因する誤差の
発生を防止することを目的とする。
【０００８】
【問題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
測定光束を被検体物で反射させ、参照光束を参照鏡で反
射させ、両反射光束を合波して合波光束とし、該合波光
束より干渉光束を得る干渉光学系を有する干渉計に係
り、該干渉計は、複数の波長を有するレーザー光束を分
割して、前記測定光束及び前記参照光束として、前記複
数の波長をそれぞれ含む測定光束及び参照光束を生成す
る光学系を備えることを特徴とする。
測定光束を被検体物で反射させ、参照光束を参照鏡で反
射させ、両反射光束を合波して合波光束とし、該合波光
束より干渉光束を得る干渉光学系を有する干渉計に係
り、該干渉計は、複数の波長を有するレーザー光束を分
割して、前記測定光束及び前記参照光束として、前記複
数の波長をそれぞれ含む測定光束及び参照光束を生成す
る光学系を備えることを特徴とする。
【０００９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
干渉計は、前記複数の波長を含む干渉光束により前記複
数の波長についてそれぞれ形成される複数の明暗パター
ンをそれぞれ電気信号に変換する複数の光電センサーを
更に備え、前記複数の光電センサーからそれぞれ得られ
る複数の周期的な信号の位相の全てが一致する箇所が所
定の範囲内に生じないように前記複数の波長がそれぞれ
決定されていることが好ましい。
干渉計は、前記複数の波長を含む干渉光束により前記複
数の波長についてそれぞれ形成される複数の明暗パター
ンをそれぞれ電気信号に変換する複数の光電センサーを
更に備え、前記複数の光電センサーからそれぞれ得られ
る複数の周期的な信号の位相の全てが一致する箇所が所
定の範囲内に生じないように前記複数の波長がそれぞれ
決定されていることが好ましい。
【００１０】より具体的には、前記複数の波長は、第１
波長λ１及び第２波長λ２を含み、前記λ１及びλ２
が、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧４μｍ を満たすことが好ましい。
波長λ１及び第２波長λ２を含み、前記λ１及びλ２
が、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧４μｍ を満たすことが好ましい。
【００１１】本発明の他の好適な実施の形態によれば、
前記干渉計は、前記複数の波長を有するレーザー光束を
形成するための光源として複数のマルチモードレーザー
を備えることが好ましい。
前記干渉計は、前記複数の波長を有するレーザー光束を
形成するための光源として複数のマルチモードレーザー
を備えることが好ましい。
【００１２】ここで、前記干渉計は、前記複数の波長を
含む干渉光束により前記複数の波長についてそれぞれ形
成される複数の明暗パターンをそれぞれ電気信号に変換
する複数の光電センサーを更に備え、前記複数の光電セ
ンサーからそれぞれ得られる周期的な信号の位相の全て
が一致する箇所が前記複数のマルチモードレーザーの可
干渉距離の範囲内に生じないように前記複数の波長がそ
れぞれ決定されていることが好ましい。
含む干渉光束により前記複数の波長についてそれぞれ形
成される複数の明暗パターンをそれぞれ電気信号に変換
する複数の光電センサーを更に備え、前記複数の光電セ
ンサーからそれぞれ得られる周期的な信号の位相の全て
が一致する箇所が前記複数のマルチモードレーザーの可
干渉距離の範囲内に生じないように前記複数の波長がそ
れぞれ決定されていることが好ましい。
【００１３】より具体的には、前記複数の波長は、第１
波長λ１及び第２波長λ２を含み、前記可干渉距離をＬ
としたときに、前記λ１及びλ２が、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧Ｌ を満たすことが好ましい。
波長λ１及び第２波長λ２を含み、前記可干渉距離をＬ
としたときに、前記λ１及びλ２が、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧Ｌ を満たすことが好ましい。
【００１４】さらに、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、前記干渉計は、前記複数の波長を含む干渉光束によ
り前記複数の波長についてそれぞれ形成される複数の明
暗パターンをそれぞれ電気信号に変換する複数の光電セ
ンサーと、前記複数の光電センサーに前記複数の波長の
うち該当する波長の光束をそれぞれ入射させるための複
数のバンドパスフィルターとを更に備えることが好まし
い。
ば、前記干渉計は、前記複数の波長を含む干渉光束によ
り前記複数の波長についてそれぞれ形成される複数の明
暗パターンをそれぞれ電気信号に変換する複数の光電セ
ンサーと、前記複数の光電センサーに前記複数の波長の
うち該当する波長の光束をそれぞれ入射させるための複
数のバンドパスフィルターとを更に備えることが好まし
い。
【００１５】本発明の位置計測装置は、上記の干渉計を
利用して被検体物の位置を計測することを特徴とする。
利用して被検体物の位置を計測することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態を説明する。
発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１７】［第１の実施の形態］図１は、本発明の好
適な実施の形態に係る、半導体レーザーを利用した干渉
計（位置計測装置）の概略構成を示す図である。なお、
図１において、図３と同様の構成要素には同一の符号が
付されている。
適な実施の形態に係る、半導体レーザーを利用した干渉
計（位置計測装置）の概略構成を示す図である。なお、
図１において、図３と同様の構成要素には同一の符号が
付されている。
【００１８】波長λ１のレーザー光を発生する半導体レ
ーザー１ａから射出されたレーザー光束２０ａは、コリ
メーターレンズ２ａで平行光束にされた後、偏光ビーム
スプリット面３ａを透過する。一方、波長λ２のレーザ
ー光を発生する半導体レーザー１ｂは、偏光方向が半導
体レーザー１ａと垂直方向になるように設置されてい
る。半導体レーザー１ｂから射出されたレーザー光束２
０ｂは、コリメーターレンズ２ｂで平行光束にされた
後、偏光ビームスプリット面３ａで反射される。偏光ビ
ームスプリット面３ａを透過した光束と偏光ビームスプ
リット面３ａで反射された光束とは合波されλ１、λ２
が混在する光束２０となり、その後、偏光ビームスプリ
ット面３bでＰ波とＳ波に分離される。偏光ビームスプ
リット面３bで反射された光束は、参照光束２１となり
１／４λ波長板を透過して反射ミラー４で反射される。
一方、偏光ビームスプリット面３bを透過した光束は、
測定光束２２として１／４λ波長板５ｂを透過して集光
レンズ６で集光されて被検物体７に照射される。このと
き、測定光２２は被検物体７の反射面に集光される。
ーザー１ａから射出されたレーザー光束２０ａは、コリ
メーターレンズ２ａで平行光束にされた後、偏光ビーム
スプリット面３ａを透過する。一方、波長λ２のレーザ
ー光を発生する半導体レーザー１ｂは、偏光方向が半導
体レーザー１ａと垂直方向になるように設置されてい
る。半導体レーザー１ｂから射出されたレーザー光束２
０ｂは、コリメーターレンズ２ｂで平行光束にされた
後、偏光ビームスプリット面３ａで反射される。偏光ビ
ームスプリット面３ａを透過した光束と偏光ビームスプ
リット面３ａで反射された光束とは合波されλ１、λ２
が混在する光束２０となり、その後、偏光ビームスプリ
ット面３bでＰ波とＳ波に分離される。偏光ビームスプ
リット面３bで反射された光束は、参照光束２１となり
１／４λ波長板を透過して反射ミラー４で反射される。
一方、偏光ビームスプリット面３bを透過した光束は、
測定光束２２として１／４λ波長板５ｂを透過して集光
レンズ６で集光されて被検物体７に照射される。このと
き、測定光２２は被検物体７の反射面に集光される。
【００１９】被検物体７の反射面で反射された光束２２
は、反射前と同一の光路を通ってビームスプリット面３
ｂに入射し、今度は反射される。一方、参照光束２１
は、反射ミラー４で反射された後、反射前と同一の光路
を通ってビームスプリット面３bに入射し、今度は透過
して測定光と合波され光束２３となる。光束２３は、そ
の後、非偏光ビームスプリッター８に入射し、反射光は
光束２４、透過光は光束２５となる。
は、反射前と同一の光路を通ってビームスプリット面３
ｂに入射し、今度は反射される。一方、参照光束２１
は、反射ミラー４で反射された後、反射前と同一の光路
を通ってビームスプリット面３bに入射し、今度は透過
して測定光と合波され光束２３となる。光束２３は、そ
の後、非偏光ビームスプリッター８に入射し、反射光は
光束２４、透過光は光束２５となる。
【００２０】ここで、光束２２の集光点を参照光束２１
が反射される反射面４と波動光学的な等光路長になるよ
うに集光レンズ６のパワーを設定しておけば、半導体レ
ーザーを使用した干渉計として最大の効果を発揮する。
つまり、波面で考えると、被検物体７の反射面からの反
射光と参照光としての反射面４からの帰り光とが、両方
とも平行光として合波される。
が反射される反射面４と波動光学的な等光路長になるよ
うに集光レンズ６のパワーを設定しておけば、半導体レ
ーザーを使用した干渉計として最大の効果を発揮する。
つまり、波面で考えると、被検物体７の反射面からの反
射光と参照光としての反射面４からの帰り光とが、両方
とも平行光として合波される。
【００２１】光束２４は、波長λ１の光を透過するバン
ドパスフィルター１３ａを透過し、その透過光はλ１の
情報のみを持つ。波長λ１の光束は、１／４λ板９ａを
透過することで直線偏光となり、偏光情報としての偏光
方向は被検物体７の変位に基づいて回転する。偏光方向
が回転する直線偏光の光束２４は、非偏光ビームスプリ
ッター１０ａで分割され、透過光は偏光板１１ａを透過
し、反射光は偏光板１１ｂを透過し、それぞれ光の明暗
信号となって光電センサー１２ａ、１２ｂに入射し電気
信号に変換される。電気信号は、被検物体７の反射面の
１／２λ１分の移動を１周期とするサイン波となる。偏
光板１１ａ、１１ｂは、それぞれ偏光軸が４５度傾いて
設置してあり、光電センサー１２ａ、１２ｂから出力さ
れるサイン波の電気信号は、互いに９０度位相が異なる
信号(以後、一方をＡ相、他方をB相と呼ぶ）となる。
ドパスフィルター１３ａを透過し、その透過光はλ１の
情報のみを持つ。波長λ１の光束は、１／４λ板９ａを
透過することで直線偏光となり、偏光情報としての偏光
方向は被検物体７の変位に基づいて回転する。偏光方向
が回転する直線偏光の光束２４は、非偏光ビームスプリ
ッター１０ａで分割され、透過光は偏光板１１ａを透過
し、反射光は偏光板１１ｂを透過し、それぞれ光の明暗
信号となって光電センサー１２ａ、１２ｂに入射し電気
信号に変換される。電気信号は、被検物体７の反射面の
１／２λ１分の移動を１周期とするサイン波となる。偏
光板１１ａ、１１ｂは、それぞれ偏光軸が４５度傾いて
設置してあり、光電センサー１２ａ、１２ｂから出力さ
れるサイン波の電気信号は、互いに９０度位相が異なる
信号(以後、一方をＡ相、他方をB相と呼ぶ）となる。
【００２２】一方、非偏光ビームスプリッター８を透過
した光束２５は、波長がλ２の光を透過するバンドパス
フィルター１３ｂを透過し、その透過光はλ２の情報の
みを持つ。その透過光は、１／４λ板１３ｂを透過し、
光束２４と同様に、非偏光ビームスプリッター１０ｂで
２分割された後、偏光板１１ｃ、１１ｄをそれぞれ透過
し光電センサー１２ｃ、１２ｄに入射して電気信号に変
換される。光電センサー１２ｃ、１２ｄから出力される
電気信号は、被検物体の１／２λ２分の移動を１周期と
するサイン波となる。偏光板１１ｃ、１１ｄは、それぞ
れ偏光軸が４５度傾けて設置してあり、光電センサー１
２ｃ、１２ｄから出力されるＡ相、Ｂ相の電気信号は、
互いに９０度位相の異なるサイン信号となる。
した光束２５は、波長がλ２の光を透過するバンドパス
フィルター１３ｂを透過し、その透過光はλ２の情報の
みを持つ。その透過光は、１／４λ板１３ｂを透過し、
光束２４と同様に、非偏光ビームスプリッター１０ｂで
２分割された後、偏光板１１ｃ、１１ｄをそれぞれ透過
し光電センサー１２ｃ、１２ｄに入射して電気信号に変
換される。光電センサー１２ｃ、１２ｄから出力される
電気信号は、被検物体の１／２λ２分の移動を１周期と
するサイン波となる。偏光板１１ｃ、１１ｄは、それぞ
れ偏光軸が４５度傾けて設置してあり、光電センサー１
２ｃ、１２ｄから出力されるＡ相、Ｂ相の電気信号は、
互いに９０度位相の異なるサイン信号となる。
【００２３】例えば２０μｍの軸ぶれをもって回転して
いる直径４mmの軸であって０．５ｍｍ幅の傷や面欠陥が
あるものを測定する場合を考えると、０．５ｍｍ幅の傷
で信号ドロップアウトが生じたときに、外周の約１／２
５の部分で信号が欠落することになる。これはドロップ
アウト中に軸の反射面（表面）が±約２μｍ変位する可
能性を意味する。つまり、この場合、４μｍの測定範囲
において２波長λ１、λ２で得られる２つのサイン信号
の位相が一致しないように該２波長λ１、λ２を設定す
ることにより、ドロップアウトを生じても、ドロップア
ウトから回復した時点で再び正しい値で軸の反射面位置
の測定が開始できることになる。
いる直径４mmの軸であって０．５ｍｍ幅の傷や面欠陥が
あるものを測定する場合を考えると、０．５ｍｍ幅の傷
で信号ドロップアウトが生じたときに、外周の約１／２
５の部分で信号が欠落することになる。これはドロップ
アウト中に軸の反射面（表面）が±約２μｍ変位する可
能性を意味する。つまり、この場合、４μｍの測定範囲
において２波長λ１、λ２で得られる２つのサイン信号
の位相が一致しないように該２波長λ１、λ２を設定す
ることにより、ドロップアウトを生じても、ドロップア
ウトから回復した時点で再び正しい値で軸の反射面位置
の測定が開始できることになる。
【００２４】より具体的には、幅４μｍの測定範囲にお
いて、それぞれλ１、λ２の波長を持つ光より得られる
２つのサイン信号の位相が重ならないように該λ１、λ
２を（１）式を満たすように設定すれば、回転軸の面位
置或いは軸ぶれを高精度に測定することができる。
いて、それぞれλ１、λ２の波長を持つ光より得られる
２つのサイン信号の位相が重ならないように該λ１、λ
２を（１）式を満たすように設定すれば、回転軸の面位
置或いは軸ぶれを高精度に測定することができる。
【００２５】
λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧４μｍ ・・・（１）
例えば、２つの半導体レーザー１ａ、１ｂが発生するレ
ーザー光の波長をλ１＝６５０nm、λ２＝６８０nmとす
ると、センサー１２ａ、１２ｂからは１周期が６５０／
２＝３２５nmのサイン波信号が出力され、センサー１２
ｃ、１２ｄからは１周期が６８０／２＝３４０nmのサイ
ン波信号が出力される。図２のａ，ｂはセンサー１２
ａ、１２ｂの出力信号波形の一例、図２のｃ、ｄはセン
サー１２ｃ、１２ｄの出力波形の一例である。センサー
１２ａ、１２ｂの出力サイン波信号とセンサー１２ｃ、
１２ｄの出力サイン波信号の位相とが一致した状態にな
るのは±約６μｍ先であるので、（１）式を十分に満た
し、２０μｍの軸ぶれをもって回転している直径４ｍｍ
の軸であって０．５ｍｍ幅の傷を有するものであって
も、その面位置の測定が可能であると言える。
ーザー光の波長をλ１＝６５０nm、λ２＝６８０nmとす
ると、センサー１２ａ、１２ｂからは１周期が６５０／
２＝３２５nmのサイン波信号が出力され、センサー１２
ｃ、１２ｄからは１周期が６８０／２＝３４０nmのサイ
ン波信号が出力される。図２のａ，ｂはセンサー１２
ａ、１２ｂの出力信号波形の一例、図２のｃ、ｄはセン
サー１２ｃ、１２ｄの出力波形の一例である。センサー
１２ａ、１２ｂの出力サイン波信号とセンサー１２ｃ、
１２ｄの出力サイン波信号の位相とが一致した状態にな
るのは±約６μｍ先であるので、（１）式を十分に満た
し、２０μｍの軸ぶれをもって回転している直径４ｍｍ
の軸であって０．５ｍｍ幅の傷を有するものであって
も、その面位置の測定が可能であると言える。
【００２６】上記の軸の測定例は極端な例であり、通常
の軸ぶれ測定では、軸径が直径４ｍｍよりも大きく、し
かも軸上に存在する傷が０．５ｍｍよりも狭い。したが
って、上記の波長の設定例は、ほぼあらゆる局面におけ
る回転軸の測定に対応することができる。
の軸ぶれ測定では、軸径が直径４ｍｍよりも大きく、し
かも軸上に存在する傷が０．５ｍｍよりも狭い。したが
って、上記の波長の設定例は、ほぼあらゆる局面におけ
る回転軸の測定に対応することができる。
【００２７】以上のように、所定の測定範囲において２
波長λ１、λ２で得られる２つのサイン信号（周期信
号）の位相が一致しないように該２波長λ１、λ２を設
定することにより、同一箇所で２つのサイン信号の双方
がドロップアウトを生じることがないため、高精度で軸
の面位置を測定することができる。
波長λ１、λ２で得られる２つのサイン信号（周期信
号）の位相が一致しないように該２波長λ１、λ２を設
定することにより、同一箇所で２つのサイン信号の双方
がドロップアウトを生じることがないため、高精度で軸
の面位置を測定することができる。
【００２８】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態は、第１の実施の形態に記載した光学構成におい
て光源１ａ、１ｂとしてそれぞれマルチモードの半導体
レーザーを使用している他、波長λ１、λ２の設定が異
なる。この実施の形態の干渉計は、２波長の光を利用し
て得られる２つのサイン信号の位相が、マルチモード半
導体レーザーの可干渉距離範囲内で同一位相にならない
ように設定されている。つまり、マルチモード半導体レ
ーザーの可干渉距離をＬとすると、（２）式を満たせ
ば、レーザー干渉変位計の測定範囲内において２波長λ
１、λ２を利用して得られる２つのサイン波の位相が一
致しない。したがって、回転軸の面位置或いは軸ぶれを
高精度で測定することができる。
の形態は、第１の実施の形態に記載した光学構成におい
て光源１ａ、１ｂとしてそれぞれマルチモードの半導体
レーザーを使用している他、波長λ１、λ２の設定が異
なる。この実施の形態の干渉計は、２波長の光を利用し
て得られる２つのサイン信号の位相が、マルチモード半
導体レーザーの可干渉距離範囲内で同一位相にならない
ように設定されている。つまり、マルチモード半導体レ
ーザーの可干渉距離をＬとすると、（２）式を満たせ
ば、レーザー干渉変位計の測定範囲内において２波長λ
１、λ２を利用して得られる２つのサイン波の位相が一
致しない。したがって、回転軸の面位置或いは軸ぶれを
高精度で測定することができる。
【００２９】
λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧Ｌ ・・・（２）
具体的には、マルチモードレーザーの可干渉距離を２０
０μｍとすると、λ１＝６５０ｎｍ、λ２＝６５２ｎｍ
のとき、可干渉距離が２００μｍの範囲において２つの
サイン信号の位相が一致した状態になることはない。
０μｍとすると、λ１＝６５０ｎｍ、λ２＝６５２ｎｍ
のとき、可干渉距離が２００μｍの範囲において２つの
サイン信号の位相が一致した状態になることはない。
【００３０】
【発明の効果】本発明の干渉計及び位置計測装置によれ
ば、例えば、ドロップアウトに起因する誤差の発生を防
止することができる。
ば、例えば、ドロップアウトに起因する誤差の発生を防
止することができる。
【図１】本発明の好適な実施の形態の干渉計（位置計測
装置）の概略構成を示す図である。
装置）の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す干渉計（位置計測装置）の光電セン
サーの出力信号を概略的に示す図である。
サーの出力信号を概略的に示す図である。
【図３】従来の干渉計の概略構成を示す図である。
【図４】従来式の干渉計の光電センサーの出力信号の概
略的に示す図である。
略的に示す図である。
１ａ、１ｂ 半導体レーザー
２ａ、２ｂ コリメーターレンズ
３ａ、３ｂ 偏光ビームスプリッター
５ａ、５ｂ、５ｃ、９ａ、９ｂ １／４λ板
６ 集光レンズ
７ 被検体物
８、１０、１０ａ、１０ｂ 非偏光ビームスプリッター
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 偏光板
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 光電センサー
２０ａ、２０ｂ、２０、２１、２２、２３、２４、２５
光束
光束
Claims (7)
- 【請求項１】 測定光束を被検体物で反射させ、参照光
束を参照鏡で反射させ、両反射光束を合波して合波光束
とし、該合波光束より干渉光束を得る干渉光学系を有す
る干渉計であって、 複数の波長を有するレーザー光束を分割して、前記測定
光束及び前記参照光束として、前記複数の波長をそれぞ
れ含む測定光束及び参照光束を生成する光学系と、 前記複数の波長を含む干渉光束により前記複数の波長に
ついてそれぞれ形成される複数の明暗パターンをそれぞ
れ電気信号に変換する複数の光電センサーとを備え、 前記複数の光電センサーからそれぞれ得られる複数の周
期的な信号の位相の全てが一致する箇所が所定の範囲内
に生じないように前記複数の波長がそれぞれ決定されて
いることを特徴とする干渉計。 - 【請求項２】 前記複数の波長は、第１波長λ１及び第
２波長λ２を含み、前記λ１及びλ２が、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧４μｍ を満たすことを特徴とする請求項１に記載の干渉計。 - 【請求項３】 前記複数の波長を有するレーザー光束を
形成するための光源として複数のマルチモードレーザー
を備えることを特徴とする請求項１に記載の干渉計。 - 【請求項４】 前記複数の波長を含む干渉光束により前
記複数の波長についてそれぞれ形成される複数の明暗パ
ターンをそれぞれ電気信号に変換する複数の光電センサ
ーを更に備え、 前記複数の光電センサーからそれぞれ得られる周期的な
信号の位相の全てが一致する箇所が前記複数のマルチモ
ードレーザーの可干渉距離の範囲内に生じないように前
記複数の波長がそれぞれ決定されていることを特徴とす
る請求項１に記載の干渉計。 - 【請求項５】 前記複数の波長は、第１波長λ１及び第
２波長λ２を含み、前記可干渉距離をＬとしたときに、
前記λ１及びλ２が、 λ１×｛λ１÷（λ２−λ１）｝／２≧Ｌ を満たすことを特徴とする請求項１に記載の干渉計。 - 【請求項６】 前記複数の波長を含む干渉光束により前
記複数の波長についてそれぞれ形成される複数の明暗パ
ターンをそれぞれ電気信号に変換する複数の光電センサ
ーと、 前記複数の光電センサーに前記複数の波長のうち該当す
る波長の光束をそれぞれ入射させるための複数のバンド
パスフィルターと、 を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の干渉
計。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に
記載の干渉計を有し、該干渉計を利用して被検体物の位
置を計測することを特徴とする位置計測装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001328063A JP3937798B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 干渉計及び位置計測装置 |
| DE10249409A DE10249409B4 (de) | 2001-10-25 | 2002-10-23 | Interferometer und Positionsmessvorrichtung |
| US10/278,078 US6914682B2 (en) | 2001-10-25 | 2002-10-23 | Interferometer and position measuring device |
| GB0224804A GB2386417B (en) | 2001-10-25 | 2002-10-24 | Interferometer and position measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001328063A JP3937798B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 干渉計及び位置計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130607A true JP2003130607A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3937798B2 JP3937798B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=19144196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001328063A Expired - Fee Related JP3937798B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 干渉計及び位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3937798B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126192A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Mitsutoyo Corp | モノリシック直交位相検出器 |
-
2001
- 2001-10-25 JP JP2001328063A patent/JP3937798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126192A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Mitsutoyo Corp | モノリシック直交位相検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3937798B2 (ja) | 2007-06-27 |
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