JP2003202203A - 干渉測長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物の移動量・形状を高精度に計測する
レーザ干渉測長装置において、測長用のレーザ光源の経
時的な波長変動の影響を除去し、安価、かつ高精度な干
渉測長装置を実現すること。 【解決手段】被測定物の移動量・形状を高精度に計測す
る干渉測長装置において、レーザ光源からの光を参照光
と測定光に分割し、該２つの光を干渉させて被測定物の
計測を行う測長干渉計に加え、該参照光と該測定光の光
路長差と等しい光路長差を持つ補正干渉計を配置し、該
補正干渉計で測長された値で該測長干渉計の測定値を補
正することを特徴とする干渉測長装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光干渉法を用いて被
測定物の移動量・形状等を高精度に求める干渉測長装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の移動量・形状を高精度に求め
る計測手段として、レーザ光を用いた測長機が知られて
いる。図４は従来のレーザ測長機の測定原理を示す構成
図である。レーザ光源４０１から発振したレーザ光はビ
ームスプリッタ４０２によって直交する２つの方向に分
割され、一方が参照鏡Ｍ９、他方が移動鏡Ｍ１０に導か
れる。参照鏡Ｍ９と移動鏡Ｍ１０で反射したレーザ光は
ビームスプリッタ４０２で合成されて干渉し、形成され
た干渉縞が光検出器４０３で検出される。光検出器４０
３で検出される干渉縞をカウントすることにより、移動
鏡Ｍ１０の移動量を検出することが出来る。即ち、移動
鏡Ｍ１０が波長の１／２移動するごとに干渉縞によるレ
ーザ光の強度（明暗）は正弦的に変化する。該明暗の変
化を光検出器４０３で検出することにより、移動鏡Ｍ１
０の移動量を検出することができる。

【０００３】しかし、単純に干渉縞を検出するだけの構
成では、移動鏡Ｍ１０の移動量の絶対値は測定できても
移動方向を検出する事ができない。移動方向の検出のた
め、位相の９０°異なる２つの干渉光を作成して移動方
向を判別するとともに、さらに１／２波長以上の分解能
を得る技術が特開平０７−１９８３１７号公報に提案さ
れている。

【０００４】図３は特開平０７−１９８３１７号公報で
提案されたレーザ干渉計の構成図である。レーザ光源３
０１は単一波長のレーザ光を発振するが、計測精度を確
保するため、発振周波数安定度の高いものが使用され
る。レーザ光源３０１から出射したレーザ光はビームス
プリッタ３０２を通過し、ビームスプリッタ３０５で２
つに分けられる。ビームスプリッタ３０５を反射したレ
ーザ光は参照鏡Ｍ７で、ビームスプリッタ３０５を通過
したレーザ光は移動鏡Ｍ８で反射される。参照鏡Ｍ７で
反射されビームスプリッタ３０５を透過したレーザ光
と、移動鏡Ｍ８で反射されビームスプリッタ３０５を反
射したレーザ光は合成されて干渉し、形成される干渉縞
が光検出器３０６で検出される。

【０００５】また、参照鏡Ｍ７で反射されビームスプリ
ッタ３０５を反射したレーザ光と、移動鏡Ｍ８で反射さ
れビームスプリッタ３０５を透過したレーザ光はビーム
スプリッタ３０２に入射し、反射されて光検出器３０３
で検出される。ビームスプリッタ３０５内の光線に対し
４５°の角度を持つ面のコーティング層は、参照鏡Ｍ７
で反射されビームスプリッタ３０５で反射したレーザ光
と、移動鏡Ｍ８で反射されビームスプリッタ３０５を透
過したレーザ光の干渉光の位相をπ／２ずらすように調
整されている。

【０００６】光検出器３０３，３０６は移動鏡Ｍ８の移
動（変位）に伴って変化する干渉縞の強度変化に応じて
検出信号を波形整形器３０４，３０７に出力する。波形
整形器３０４，３０７の出力は方向判別器３０８と波形
分割回路３０９に入力される。方向判別器３０８は各波
形整形器３０４，３０７の出力信号の位相関係から移動
鏡Ｍ８の移動方向を検知して、アップダウンカウンタか
らなる計数回路３１０にカウントアップ信号またはカウ
ントダウン信号を出力する。また、波形分割回路３０９
は移動鏡Ｍ８が１／４波長移動するごとにパルスを計数
回路３１０に出力する。計数回路３１０の出力は距離演
算回路３１１に入力され移動鏡Ｍ８の変位量に換算され
た後、表示部３１２で移動鏡Ｍ８の移動量として表示さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では参照光路と測定光路に光路長差が存在する場
合、光源であるレーザ波長が変動すると干渉縞が変動し
測定誤差になるという問題があった。測長機の高精度化
が追及されている現在、安定化されたといっても光源自
体の波長変動も除去することが必要となってきている。
解決策として参照光路と測定光路の光路長差を等しくし
て光路長差を無くす手段が考えられるが、参照光路長を
長くとる必要が出て来て、装置構成上の制約から実現が
容易ではない場合が多い。

【０００８】参照光路と測定光路に光路長差が存在する
場合、光源の波長を安定化させるためヨウ素セルの吸収
スペクトルやエタロン等を用いた波長安定化フィードバ
ック機構を用いた波長安定化レーザ光源を用いる解決策
がある。しかしながら、装置が複雑かつ高価になってし
まうという問題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
請求項１の発明の干渉測長装置では被測定物の移動量・
形状を計測する干渉測長装置において、レーザ光源から
の光を参照光と測定光に分割し、該２つの光を干渉させ
て被測定物の計測を行う測長干渉計に加え、該参照光と
該測定光の光路長差と等しい光路長差を持つ補正干渉計
を配置したことを特徴としている。

【００１０】請求項２の発明の干渉測長装置では請求項
１記載の発明で補正干渉計が測長干渉計と同一のレーザ
光源から分岐されることを特徴としている。

【００１１】請求項３の発明の干渉測長装置では請求項
２記載の発明で補正干渉計は２つの光検出器を有してお
り、該２つの光検出器より得られる測定値を代数和とし
て用いて測長干渉計の測定値を補正することを特徴とし
ている。

【００１２】請求項４の発明の干渉測長装置では請求項
３記載の発明で補正干渉計中に移動可能な光学素子を有
することを特徴としている。

【００１３】請求項５の発明の干渉測長装置では請求項
４記載の発明で移動可能光学素子がミラーであることを
特徴としている。

【００１４】請求項６の発明の干渉測長装置では請求項
４記載の発明で移動可能光学素子がコーナーキューブで
あることを特徴としている。

【００１５】請求項７の発明の干渉測長装置では請求項
１〜６のいずれか１項に記載の発明でレーザ光源と交換
可能で、補正干渉計と測長干渉計に同時に光を入射可能
な波長可変レーザを備えていることを特徴としている。

【００１６】請求項８の発明の干渉測長装置では請求項
７記載の発明で波長可変レーザを用いて波長を走査し、
該波長走査による補正干渉計の干渉信号と測長干渉計の
干渉信号の変化が一致するように補正干渉計内の光路長
差を調整することを特徴としている。

【００１７】請求項９の発明の干渉測長装置では請求項
１〜８のいずれか１項に記載の発明で補正干渉計を測長
干渉計とレーザ光源の間に配置したことを特徴としてい
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明のレーザ測長機の実
施形態１を示す図である。図中、１０１は可干渉性のあ
る単一波長のレーザ光を発振するレーザ光源である。レ
ーザ光源１０１から発振されたレーザ光は紙面内の直線
偏光であるため、主軸方位２２．５°におかれた１／２
波長板１０２により偏光方位が紙面に対し４５°になる
直線偏光に変換された後、ビームスプリッタ１０３で透
過光と反射光に分けられる。

【００１９】ビームスプリッタ１０３で反射されたレー
ザ光に続く光学系は本発明の根幹をなすレーザ波長変動
の補正干渉計１０４である。経時的なレーザ光源の波長
変動補正を行うのが目的であるため、補正干渉計は後述
の測長干渉計と同一のレーザ光源から分岐する必要があ
る。

【００２０】ビームスプリッタ１０３で反射されたレー
ザ光は偏光ビームスプリッタ１０５で偏光方位により反
射および透過光に分割される。偏光ビームスプリッタ１
０５で反射したレーザ光は方位４５°に置かれた１／４
波長板１０６を通過してミラーＭ１で反射され、再び１
／４波長板１０６を通過して偏光ビームスプリッタ１０
５に入射する。偏光ビームスプリッタ１０５を透過した
レーザ光は方位４５°に置かれた１／４波長板１０７を
通って移動鏡Ｍ２で反射され、再び１／４波長板を通過
して偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。両光路中
にある１／４波長板１０６，１０７はレーザ光が二回通
過することにより入射光の偏光方位を９０度回転させ
る。該９０度の回転は偏光ビームスプリッタ１０５の効
果と相俟ってレーザ光を効率よく後続のディテクタに導
くとともに、レーザ光が光源に戻ってバックトークを起
こすのを防ぐ役割を果たす。

【００２１】偏光ビームスプリッタ１０５で合成された
２つのレーザ光は方位４５°に置かれた１／４波長板１
０８でそれぞれ左及び右回りの円偏光になり、ビームス
プリッタ１０９で二つに分割される。ビームスプリッタ
１０９を通過したレーザ光は方位０°に設置された直線
偏光子１１０を通過して干渉し、光検出器１１１で検出
される。ビームスプリッタ１０９で反射されたレーザ光
は方位４５°に設置された直線偏光子１１３を通過して
干渉し、光検出器１１４で検出される。補正干渉計内で
も測定値の変化の方向を検出するために２つの光検出器
が使用されている。

【００２２】光検出器１１１，１１４で検出された干渉
信号は波形整形回路１１２，１１５を通して計数回路１
１６に入力される。計数回路１１６では波形整形回路１
１２，１１５の出力信号からミラーＭ１とミラーＭ２の
光路長差変化による干渉縞の明暗変化をカウントする。
該カウント信号は距離演算回路１２９において、レーザ
光源１０１の波長変動を補正する信号として使用する。

【００２３】ビームスプリッタ１０３を透過したレーザ
光は測定対象となる移動物体の検出を行うレーザ測長機
である測長干渉計に入射する。測長干渉計の構成は基本
的には従来の測長機の構成と同一である。透過したレー
ザ光は偏光ビームスプリッタ１１７に入射し、偏光方位
によって反射、透過される。

【００２４】偏光ビームスプリッタ１１７を反射したレ
ーザ光は方位４５°に設置された１／４波長板１１８を
通過して円偏光に変換され、参照鏡Ｍ３で反射して再び
１／４波長板１１８を透過し、１１７反射直後の偏光方
向と９０°回転した偏光方向を持つ直線偏光光として再
度、偏光ビームスプリッタ１１７に入射する。偏光ビー
ムスプリッタ１１７を透過したレーザ光は方位４５°に
設置された１／４波長板１１９を通過して円偏光に変換
され、移動鏡Ｍ４で反射して再び１／４波長板１１９を
通過し、１１７透過直後の偏光方向と９０°回転した偏
光方向を持つ直線偏光として再度、偏光ビームスプリッ
タ１１７に入射する。両光路中にある１／４波長板１１
８，１１９はレーザ光を二回通過させて入射光の偏光方
位を９０度回転し、後続の光電検出系に効率よく光を導
くとともに、レーザ光が光源に戻るのを防いでいる。

【００２５】参照鏡Ｍ３、移動鏡Ｍ４から反射したレー
ザ光は偏光ビームスプリッタ１１７で合成されて方位４
５°に設置された１／４波長板１２０でそれぞれ左及び
右回りの円偏光に変換され、ビームスプリッタ１２１で
二つに分割される。ビームスプリッタ１２１を通過した
レーザ光は方位０°に設置された直線偏光子１２２を通
過して干渉し、光検出器１２２で検出される。ビームス
プリッタ１２１で反射されたレーザ光は方位４５°に設
置された直線偏光子１２５を通過して干渉し、光検出器
１２６で検出される。光検出器１２３，１２６で検出さ
れた干渉信号は波形整形回路１２４，１２７を通して計
数回路１２８に入力される。計数回路１２８では波形整
形回路１２４，１２７の出力信号の位相差から移動鏡Ｍ
４の移動方向を検出し、移動方向に応じて波形整形器１
２４，１２７から信号をカウントする。該カウント信号
は距離演算回路１２９において移動鏡Ｍ４の変位量に換
算される。

【００２６】移動鏡Ｍ４が光軸方向に移動すると偏光ビ
ームスプリッタ１１７と移動鏡Ｍ４の光路長が変化する
ため、移動鏡Ｍ４で反射したレーザ光の位相が参照鏡Ｍ
３で反射したレーザ光に対して変化する。従って、光検
出器１２３，１２６で検出されるレーザ光の干渉強度は
移動鏡Ｍ４の移動に伴って正弦的に変化する。干渉強度
は移動鏡Ｍ４が１／２波長分の距離移動するごとに明暗
変化を繰り返すので、明暗変化の度数をカウントするこ
とにより移動鏡Ｍ４の移動量を求めることが出来る。ま
た光検出器１２３と１２６の信号は位相がπ／２異なる
ため、該二つの信号の位相関係から移動鏡Ｍ４の移動方
向を判別することが出来る。

【００２７】例えば移動鏡Ｍ４が偏光ビームスプリッタ
１１７から離れる方向に移動すると、光検出器１２３の
信号が光検出器１２６の信号に比べ位相がπ／４進むた
め、移動鏡Ｍ４の移動方向が判別できる。さらに計数回
路１２８では波形整形器１２４，１２７の信号から電気
的に干渉信号の強度変化をＮ分割（Ｎ：整数）して測定
分解能を向上させることが出来る。

【００２８】上記設定で、光源の波長変動や環境変化に
よりレーザ波長が変化した場合を考える。波長が変化す
ると、移動鏡Ｍ４が実際に移動しなくても光検出器１２
３，１２６で検出される明暗の縞が変化し、従来法だと
測定誤差が発生する。本発明では波長変動による誤差を
補正するため、補正干渉計１０４からの信号を使用して
波長変動による誤差を低減することを特徴としている。

【００２９】誤差低減のため、補正干渉計１０４では移
動鏡Ｍ２とミラーＭ１の光路長の差が測長干渉計の移動
鏡Ｍ４と参照鏡Ｍ３の光路長差と等しくなるように移動
鏡Ｍ２の位置調整が行われる。該調整を行えば、レーザ
１０１の波長変動は補正干渉計１０４と測長干渉計と同
じ影響を与えると見なすことができるため、補正干渉計
の変位信号出力を波長変動の補正値として距離演算回路
１２９に入力すれば、波長変動による誤差を取り除いた
移動鏡Ｍ４の移動量を算出することができ、被測定物の
形状や移動量を高精度に計測することが可能になる。

【００３０】例えば光源の波長変動や測定環境の変化に
より波長が長く（短く）なった場合、測長干渉計で測定
される移動鏡Ｍ４の移動量は真の値よりも小さく（大き
く）なる。しかしながら、同時に補正干渉計１０４から
の測定信号出力も波長が長く（短く）なった分の変化を
反映するため、補正干渉計１０４での測定値を移動鏡Ｍ
４の測定値に加算（減算）することで波長変化に影響さ
れない移動鏡Ｍ４の真の移動量を測長することが出来
る。加算、減算は補正干渉計の測定値の符号が分かって
いるため、補正値を測長干渉計の値に代数和として与え
ればよい。

【００３１】補正干渉計１０４の光路長差の調整は例え
ば以下のようにして行われる。光路長差調整のため、本
発明の干渉測長装置は波長可変レーザダイオードなどの
波長可変レーザ光源を備え、測定用のレーザ光源１０１
の位置に配置可能なことを特徴としている。調整では先
ず光源１０１を波長可変レーザ光源に変えた後、移動鏡
Ｍ４を測定原点に固定する。測定原点は被測定物の計測
における移動鏡Ｍ４の移動範囲の中心とする。

【００３２】次いで、波長可変レーザの波長を変化させ
て計数回路１１６と計数回路１２８の変化量が等しくな
るように、即ち距離演算回路１２９での出力がゼロにな
るようにミラーＭ２を光軸方向に移動させて調整し固定
する。なお、波長可変レーザ光源は工具として本レーザ
干渉測長装置に取り付けても良い。

【００３３】以上の調整を行うと計数回路１１６で検出
される信号を計数回路１２８で検出される信号と同じ光
路長差を持つように調整することができる。該調整の
後、光源を波長可変式の光源から実際の測定に使用する
可干渉性の単一波長の光源に戻して、移動鏡Ｍ４の移動
量を測定すれば、波長変動の影響を殆ど受けない測定を
実現することができる。移動鏡Ｍ２の位置は移動鏡Ｍ４
が移動する範囲の中心付近にあるので、波長変動の影響
を最も精度良く補正可能となっている。

【００３４】図２は本発明の実施形態２を示すレーザ干
渉計の構成図である。図中、２０１は可干渉性の単一波
長の光を発振するレーザ光源である。レーザ光源２０１
から発振されたレーザ光は紙面内の直線偏光であるた
め、主軸方位２２．５°におかれた１／２波長板２０２
により偏光方位が紙面に対し４５°になる直線偏光に変
換された後、偏光ビームスプリッタ２０３の作用で偏光
方位により透過光と反射光に分けられる。

【００３５】偏光ビームスプリッタ２０３及びビームス
プリッタ２０５で測定光の光路から分岐される光学系が
本実施形態の根幹をなすレーザ波長変動の補正干渉計部
である。偏光ビームスプリッタ２０３で反射したレーザ
光はコーナーキューブ２０４で反射後、ビームスプリッ
タ２０５に入射して２つの光に分けられる。また、偏光
ビームスプリッタ２０３を透過したレーザ光もビームス
プリッタ２０５で２つに分けられる。

【００３６】ビームスプリッタ２０５はコーナーキュー
ブ２０４で反射したレーザ光を透過し、偏光ビームスプ
リッタ２０３を透過したレーザ光を反射させて、光の合
成を行う。合成された２つのレーザ光は方位４５°に置
かれた１／４波長板１０８でそれぞれ左及び右回りの円
偏光に変換された後、各々がビームスプリッタ２０７に
より２つに分割される。ビームスプリッタ２０７を通過
した２つのレーザ光成分は方位０°に設置された直線偏
光子２０８を通過して干渉し、形成された干渉縞が光検
出器２０９で検出される。ビームスプリッタ２０７で反
射された２つのレーザ光は方位４５°に設置された直線
偏光子２１１を通過して干渉し、形成された干渉縞が光
検出器２１２で検出される。補正干渉計内でも測定値の
変化の方向を検出するため２０９，２１２という２つの
光検出器が使用される。

【００３７】光検出器２０９，２１２で検出された干渉
信号は波形整形回路２１０，２１３を通して計数回路２
１４に入力される。計数回路２１４では波形整形回路２
１０，２１３の出力信号からコーナーキューブで反射し
たレーザ光とコーナーキューブを経由しないレーザ光の
光路長差変化による干渉縞の明暗変化をカウントする。
該カウント信号は距離演算回路２２７において後述の波
長変動の補正信号として使用する。

【００３８】コーナーキューブ２０４で反射しビームス
プリッタ２０５で反射したレーザ光と、偏光ビームスプ
リッタ２０３、ビームスプリッタ２０５を透過したレー
ザ光は、偏光板２３１で紙面内の偏光成分が選択された
後、１／２波長板２３２を通過して紙面に対し４５°傾
いた直線偏光に変換された後、被測定物の計測を行う測
長干渉計に入射する。測長干渉計の構成は基本的には従
来の測長機の構成と同一である。測長干渉計部に入った
光は偏光ビームスプリッタ２１５で偏光方位によって反
射、透過される。

【００３９】偏光ビームスプリッタ２１５を反射したレ
ーザ光は方位４５°に設置された１／４波長板２１６を
通過して円偏光に変換され、参照鏡Ｍ５で反射して１／
４波長板２１６を透過し、２１５反射直後の偏光方向と
９０°回転した偏光方向を持つ直線偏光光として再び偏
光ビームスプリッタ２１５に入射する。

【００４０】一方、偏光ビームスプリッタ２１５を透過
したレーザ光は方位４５°に設置された１／４波長板２
１７を通過して円偏光に変換され、移動鏡Ｍ６で反射し
て再び１／４波長板２１７を通過し、偏光ビームスプリ
ッタ２１５透過直後の偏光方向と９０°回転した偏光方
向を持つ直線偏光として再び偏光ビームスプリッタ２１
５に入射する。両光路中にある１／４波長板２１６，２
１７はレーザ光が二回通過することにより、入射光の偏
光方位を９０度回転させて、後続の光電検出系に効率よ
く光を導くとともに、レーザ光が光源に戻るのを防いで
いる。

【００４１】参照鏡Ｍ５，移動鏡Ｍ６から反射したレー
ザ光は偏光ビームスプリッタ２１５で合成されて方位４
５°に設置された１／４波長板２１８でそれぞれ左及び
右回りの円偏光に変換され、ビームスプリッタ２１９で
さらに二つに分割される。ビームスプリッタ２１９を通
過したレーザ光は方位０°に設置された直線偏光子２２
０を通過して干渉し、光検出器２２１で検出される。ビ
ームスプリッタ２１９で反射されたレーザ光は方位４５
°に設置された直線偏光子２２３を通過して干渉し、光
検出器２２４で検出される。光検出器２２１，２２４で
検出された干渉信号は波形整形回路２２２，２２５を通
して計数回路２２６に入力される。計数回路２２６では
波形整形回路２２２，２２５の出力信号の位相差から移
動鏡Ｍ６の移動方向を検出し、移動方向に応じて波形整
形器２２２，２２５から信号をカウントする。該カウン
ト信号は距離演算回路２２７において移動鏡Ｍ６の変位
量に換算される。

【００４２】移動鏡Ｍ６が光軸方向に移動すると偏光ビ
ームスプリッタ２１５と移動鏡Ｍ６の光路長が変化する
ため、参照鏡Ｍ５で反射したレーザ光に対して移動鏡Ｍ
６で反射したレーザ光の位相が変化する。光検出器２２
１，２２４で検出されるレーザ光の干渉強度は移動鏡Ｍ
６の移動に伴って正弦的に変化し、移動鏡Ｍ６が１／２
波長分の距離移動するごとに明暗変化を繰り返す。

【００４３】従って、明暗変化の度数をカウントするこ
とにより移動鏡Ｍ６の移動量を求めることが出来る。ま
た光検出器２２１と２２４の信号は位相がπ／２異なる
ため、該二つの信号の位相関係から移動鏡Ｍ６の移動方
向を判別することが出来る。

【００４４】例えば移動鏡Ｍ６が偏光ビームスプリッタ
２１５から離れる方向に移動すると、光検出器２２１の
信号が光検出器２２４の信号に比べ位相がπ／４進むた
め、移動鏡Ｍ６の移動方向が判別できる。さらに計数回
路２２６では波形整形器２２２，２２５の信号から電気
的に干渉信号の強度変化をＮ分割（Ｎ：整数）すること
で測定分解能を向上させることが出来る。

【００４５】上述の設定をした状態で、光源の波長変動
や環境変化によりレーザ波長が変化した場合を考える。
波長が変化すると移動鏡Ｍ６が実際に移動していなくて
も、光検出器２２２，２２５で検出される明暗の縞が変
化し、従来法だと測定誤差が発生する。

【００４６】本実施形態では波長変動による誤差を補正
するため、測長干渉計の光路長差と等しい光路長差をも
つ干渉信号を作るように補正干渉計のコーナーキューブ
２０４の位置を調整し、該調整後、補正干渉計の干渉信
号出力を補正信号として使用することを特徴としてい
る。補正干渉計は調整後、固定されるので、計数回路２
１４からの変位信号は波長変動によるものと見なすこと
ができる。よって、該変位信号を波長変動の補正出力と
して距離演算回路２２７に入力すれば、波長変動による
誤差を取り除いた移動鏡Ｍ６の移動量を算出することが
でき、被測定物の形状や移動量を高精度に計測すること
が可能になる。

【００４７】例えば光源の波長変動や測定環境の変化に
より波長が長く（短く）なった場合、測長干渉計で測定
される移動鏡Ｍ６の移動量は真の値よりも小さく（大き
く）なる。しかしながら、同時に補正干渉計からの測定
信号も波長が長く（短く）なった分の変位量変化を反映
するため、計数回路２１４での測定値をＭ６の測定値で
ある計数回路２２６の値に加算（減算）することで、波
長変化に影響されない移動鏡Ｍ６の真の移動量を測定す
ることが出来る。

【００４８】補正干渉計のコーナーキューブ２０４の光
路長差調整は例えば以下のようにして行われる。先ず光
源２０１の位置に２０１に代わり波長可変レーザダイオ
ードなどの波長可変レーザを配置した後、移動鏡Ｍ６を
測定原点に固定する。測定原点は被測定物の計測におけ
る移動鏡Ｍ６の移動範囲の中心とする。次いで、波長可
変レーザの波長を変化させて計数回路２１４と計数回路
２２６の変化量が等しくなるように、即ち距離演算回路
２２７での出力がゼロになるようにコーナーキューブ２
０４を光軸方向に移動調整し、固定する。以上の調整を
行うことにより、計数回路２１４で検出される信号を計
数回路２２６で検出される信号と同じ光路長差を持つよ
うに調整することができる。

【００４９】またコーナーキューブ２０４を移動させる
代わりに，偏光ビームスプリッタ２０３とコーナーキュ
ーブ２０４の間、またはコーナーキューブ２０４とビー
ムスプリッタ２０５の間に位相を変化させることの出来
る素子、例えばバビネソレイユ補償器を用いて光路長差
を調整しても良い。該調整の後、光源を波長可変式の光
源から実際の測定に使用する可干渉性の単一波長の光源
に戻し、移動鏡Ｍ６の移動量を測定すれば、波長変動の
影響を殆ど受けない測定を実現することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の干渉測長装
置においては被測定物の移動量・形状を高精度に計測す
るため、レーザ光源からの光を参照光と測定光に分割
し、該２つの光を干渉させて被測定物の計測を行う通常
の測長干渉計に加え、参照光と測定光の光路長差と等し
い光路長差を持つ補正干渉計を配置し、該補正干渉計の
出力信号を補正信号として用いる事により該レーザ光源
の波長変動による測定誤差の発生を低減することが出来
る。本発明では参照光と測定光に大きな光路長差がある
測定にも適用することができるため、従来のように複
雑、高価な機構を必要とする波長安定化光源を用いるこ
となく、波長変動による測定誤差を低減することができ
る。

【００５１】従って、本発明においては従来、光源の波
長安定化のために用いられていた原子・分子の吸収線や
エタロン等を利用した複雑・高価な機構を設けることな
いため、安価かつ容易に波長変動による測定誤差を低減
することが出来る。

【００５２】本発明によれば波長変動による測定誤差を
低減することができるため、従来例のように複雑、高価
な機構を必要とする波長安定化光源を必要とせずに高精
度な干渉測長機を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１を示す図

【図２】 本発明の実施形態２を示す図

【図３】 従来の干渉測長機を示す図

【図４】 干渉測長機の基本原理を示す図

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１：レーザ光源 １０２，２０２，２３２：１／２波長板 １０３，１０９，１２１，２０５，２０７，２１９，３
０２，３０５：ビームスプリッタ １０６，１０７，１０８，１１８，１１９，１２０，２
０７，２０８，２１１，２１６，２１７，２１８：１／
４波長板 １０４： 補正干渉計 １０５，１１７，２０３，２１５：偏光ビームスプリッ
タ １１０，１１３，１２２，１２５，２０８，２１１，２
２０，２２３，２３１：直線偏光子 １１１，１１４，１２３，１２６，２０９，２１２，２
２１，２２４，３０３，３０６：光検出器 Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８，Ｍ
９，Ｍ１０：ミラー １１２，１１５，１２４，１２７，２１０，２１３，２
２２，２２５，３０４，３０７，３０９：波形整形器 １１６，１２８，２１４，２２６，３１０：計数回路 １２９，２２７，３１１：距離演算回路 ２０４：コーナーキューブプリズム ３０８：方向判別器 ３１２：表示部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の移動量・形状を計測する干渉
   測長装置において、レーザ光源からの光を参照光と測定
   光に分割し、該２つの光を干渉させて被測定物の計測を
   行う測長干渉計に加え、該参照光と該測定光の光路長差
   と等しい光路長差を持つ補正干渉計を配置したことを特
   徴とする干渉測長装置。
2. 【請求項２】 前記補正干渉計が前記測長干渉計と同一
   のレーザ光源からの光束の光路で分岐されることを特徴
   とする請求項１記載の干渉測長装置。
3. 【請求項３】 前記補正干渉計は２つの光検出器を有し
   ており、該２つの光検出器より得られる測定値を代数和
   として用いて前記測長干渉計の測定値を補正することを
   特徴とする請求項２記載の干渉測長装置。
4. 【請求項４】 前記補正干渉計中に移動可能な光学素子
   を有することを特徴とする請求項３記載の干渉測長装
   置。
5. 【請求項５】 前記移動可能な光学素子がミラーである
   ことを特徴とする請求項４記載の干渉測長装置。
6. 【請求項６】 前記移動可能な光学素子がコーナーキュ
   ーブであることを特徴とする請求項４記載の干渉測長装
   置。
7. 【請求項７】 前記レーザ光源と交換可能で、前記補正
   干渉計と前記測長干渉計に同時に光を入射可能な波長可
   変レーザを備えていることを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか１項に記載の干渉測長装置。
8. 【請求項８】 前記波長可変レーザを用いて波長を走査
   し、該波長の走査による前記補正干渉計の干渉信号と前
   記測長干渉計の干渉信号の変化が一致するように該補正
   干渉計内の光路長差を調整することを特徴とする請求項
   ７記載の干渉測長装置。
9. 【請求項９】 前記補正干渉計を前記測長干渉計と該レ
   ーザ光源の間に配置したことを特徴とする請求項１〜８
   のいずれか１項に記載の干渉測長装置。