JP2003279309A - レーザ測長器及びレーザ測長方法 - Google Patents
レーザ測長器及びレーザ測長方法Info
- Publication number
- JP2003279309A JP2003279309A JP2002087907A JP2002087907A JP2003279309A JP 2003279309 A JP2003279309 A JP 2003279309A JP 2002087907 A JP2002087907 A JP 2002087907A JP 2002087907 A JP2002087907 A JP 2002087907A JP 2003279309 A JP2003279309 A JP 2003279309A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- parallel
- axis
- reflecting
- optical
- laser
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02007—Two or more frequencies or sources used for interferometric measurement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
- G01B9/02003—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies using beat frequencies
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02017—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
- G01B9/02021—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations contacting different faces of object, e.g. opposite faces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
レーザ測長器を提供する。 【解決手段】 レーザ測長器は、周波数の異なる少なく
とも2つの可干渉性の光ビ−ムを同軸の光軸にて生成す
るレーザ光源と、測定軸上にて動く物体に含まれ測定軸
上に配置された反射面を含みかつ入射光線の逆方向かつ
離間して平行に当該入射光線を戻す平行反射部と、レー
ザ光源及び平行反射部の間に位置し測定軸上に配置され
た干渉計と、を含む。光ビ−ムの光軸は、測定軸から平
行に偏倚しかつ、光ビ−ムの一部が干渉計を通過して平
行反射部へ導かれる。干渉計は、平行反射部で戻される
光ビ−ムの一部の光路を保持する平面反射鏡を有する。
Description
を測長するレーザ測長器及びその測長方法に関する。
性の光ビ−ムに分割して、それぞれ異なる光路を通過さ
せてから再結合後、干渉させる干渉計は、測長技術に応
用されている。光波の干渉を利用した長さの測定には、
測定すべき対象物の両端における干渉縞を観測して測長
する合致法と、移動可能な測定反射鏡を用いて干渉計を
構成し、測定すべき長さの始点から終点まで測定反射鏡
を動かしてその間に生ずる干渉縞の明暗を計数する計数
法とがある。計数法の1つにレーザ光源を用いるレーザ
測長器があり、これは精密な長さ測定に広く用いられて
いる。
レーザ測長器(リニア干渉計)の構成を表す概略模式図
を示す。レーザ光源1のHe−Neレーザは、放電部に
磁場をかけてゼーマン効果によって周波数が僅かに異な
る2周波数f1,f2の成分の光を送出する。f1,f
2の光ビームは光源から出力されて干渉計に入る。この
光ビーム成分は互いに直交する偏光面を有し、互いに回
転方向が逆の2つの円偏光である。光ビームの2周波数
成分f1,f2はいずれも安定化されている。この光ビ
ーム成分は、レーザ光源1内部の光検出器で光電変換さ
れ、そのf1−f2のビート信号が電気的基準信号とし
て測長回路11へ出力されている。
2は干渉計IMを構成する偏光ビームスプリッタ3で周
波数成分毎に2つに分離される。一方の光f1は移動す
る対象物に取り付けた例えばコーナーキューブなどの被
測定反射面6へ射出されそこで反射され測定光となる。
他方の光f2は固定のコーナーキューブなど基準反射鏡
8で反射されて参照光となる。測定光及び参照光は再び
偏光ビームスプリッタ3で合成され、干渉する。偏光ビ
ームスプリッタ3と被測定反射面6との間に相対的な移
動があると、ドップラ効果によって測定光f1の周波数
が△fだけ変化し、すなわちドップラ成分が加わり、f
1±Δfとなる。
光は光検出器10で光電変換されて、偏倚したビート信
号の測長信号f1−f2±Δfがヘテロダイン検波によ
り光周波数の差として得られる。測長回路11では、こ
の測長信号f1−f2±Δfとレーザ光源の基準信号f
1−f2との差分である±Δfのみが求められ、位置情
報に変換される。すなわち、測長回路11の周波数カウ
ンタにより測長信号と基準信号の計数差を求め、この差
に光ビームの波長の1/2を乗じた値がビームスプリッ
タに対する被測定反射面6の移動距離となる。
を測定する場合や反射面が円筒面、球面な場合に、シン
グルビーム干渉計を使用することがある。シングルビー
ム干渉計を用いたレーザ測長器の高分解能化する技術
に、測長光を偏光ビームスプリッタ3及び被測定反射面
6の間の光路において2回通過させてドップラ成分を増
やし、分解能を上げるシングルビーム2パス干渉計があ
る。
高分解能化を図ったシングルビーム2パス干渉計の構成
を示す。図1及び図2において、レーザ光源1は、それ
ぞれが直交する偏光面を有し周波数が僅かに異なる2つ
の光ビームfl、f2を生成し、それらビームは光源か
らの光軸において同軸に伝播して戻るが、両図において
説明のために光ビームはそれぞれ平行に離れて記載され
ている。シングルビーム2パス干渉計は、偏光ビームス
プリッタ3と、偏光ビームスプリッタ3及び光軸を挟ん
で対向するコーナキューブ8、9と、偏光ビームスプリ
ッタ射出側の光軸上に配置された1/4波長板4と、偏
光ビームスプリッタ3及びコーナキューブ8間に配置さ
れた1/4波長板7とを備えている。
f2を生成するレーザ光源1から出た2つの光は無偏光
ビームスプリッタ2を通過して偏光ビームスプリッタ3
に入射し分離される。偏光ビームスプリッタ3を透過し
たf1の光は測定対象物に取り付けた被測定反射面6で
反射して、ここで、偏光ビームスプリッタ3と被測定反
射面6との間に相対的な移動があると、ドップラ成分が
加わりf1±Δfとなり、再び偏光ビームスプリッタ3
に戻る。f1±Δfの光は1/4波長板4を2回通過し
て偏光面が90度回転しているために、今度は偏光ビー
ムスプリッタ3で反射されてコーナキューブ9の方向に
進む。コーナキューブ9で折り返されたf1±Δfの光
は偏光ビームスプリッタ3で反射して再び1/4波長板
4を通過し、被測定反射面6で反射されf1±2△fと
なり、再び1/4波長板4を通過して偏光ビームスプリ
ッタ3に戻る。
ムスプリッタ3、1/4波長板7、コーナキューブ8、
1/4波長板7、偏光ビームスプリッタ3、コーナキュ
ーブ9、偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板7、コ
ーナキューブ8、1/4波長板7、偏光ビームスプリッ
タ3の経路をたどる。ここで、コーナキューブ8は基準
反射鏡であり、偏光ビームスプリッタ3に固定されてい
る。それぞれ偏光ビームスプリッタ3に戻った測定光及
び参照光は再び合成され、無偏光ビームスプリッタ2の
方向へ進み、その半分が反射して曲げられ光検出器10
に入る。干渉して合成された光は光検出器10でヘテロ
ダイン検波により電気信号に変換され測長信号f1−f
2±2△fとなる。測長回路11では、測長信号f1−
f2±2△fとレーザ光源の基準信号fl−f2との差
分である±2△fのみが求められ、位置情報に変換され
る。
では、測定光が干渉計と測定反射鏡間を2往復すること
になり、ドップラ成分は±2Δfとなるため、分解能は
通常のシングルビーム干渉計の2倍となる。
干渉計を用いたレーザ測長器を使用する上で、例えば図
3に示すように装置の構成上、干渉光路上(偏光ビーム
スプリッタ3と被測定反射面6の間)にビームベンダ1
2などの偏光に乱れを生じさせる部品を配置する必要が
ある場合、または、反射面自体が偏光に乱れを生じさせ
る場合がある。このような場合、偏光ビームスプリッタ
3と1/4波長板4による反射光のアイソレートが不完
全となり、正規の戻り光(2パス反射光)のほかに不正
な戻り光(1パス反射光や3パス反射光)も光検出器1
0に到達する現象が起こる。すなわち、レーザ光源1、
無偏光ビームスプリッタ2、偏光ビームスプリッタ3、
1/4波長板4、ビームベンダ12、被測定反射面6、
ビームベンダ12、1/4波長板4、偏光ビームスプリ
ッタ3の経路を経てコーナキューブ9方向へ反射すべき
光の一部が無偏光ビームスプリッタ2方向へ透過し、こ
れが不正な戻り光f1±△fとなって光検出器10に到
達する。また、同様に、正常な経路すなわちレーザ光源
1、無偏光ビームスプリッタ2、偏光ビームスプリッタ
3、1/4波長板4、ビームベンダ12、被測定反射面
6、ビームベンダ12、1/4波長板4、偏光ビームス
プリッタ3、コーナキューブ9、偏光ビームスプリッタ
3、1/4波長板4、ビームベンダ12、被測定反射面
6、ビームベンダ12、1/4波長板4、偏光ビームス
プリッタ3の経路をたどり無偏光ビームスプリッタ2方
向へ透過すべき2パス反射光fl±2△fの一部は、コ
ーナキューブ9方向へ反射して再びコーナキューブ9、
偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板4、ビームベン
ダ12、被測定反射面6、ビームベンダ12、1/4波
長板4、偏光ビームスプリッタ3、無偏光ビームスプリ
ッタ2、の経路をたどる3パス反射光fl±3△fとな
って、光検出器10に到達する。これらの不正な戻り光
f1±△f、fl±3△fが光検出器10に入射する
と、測定誤差要因となるばかりではなく、正規の戻り光
f1±2△fと干渉を起こすために測定自体ができなく
なる場合もある。
のであり、不正な戻り光を除去できる光学構成の簡単な
レーザ測長器及びレーザ測長方法を提供することを目的
とする。
は、周波数の異なる少なくとも2つの可干渉性の光ビ−
ムを同軸の光軸にて生成するレーザ光源と、測定軸上に
て動く物体に含まれ前記測定軸上に配置された反射面を
含みかつ入射光線の逆方向かつ離間して平行に当該入射
光線を戻す平行反射部と、前記レーザ光源及び前記平行
反射部の間に位置し前記測定軸上に配置された干渉計
と、を含むレーザ測長器であって、前記光ビ−ムの光軸
が前記測定軸から平行に偏倚しかつ前記光ビ−ムの一部
が前記干渉計を通過して前記平行反射部へ導かれるこ
と、及び前記干渉計は、前記平行反射部で戻される前記
光ビ−ムの一部の光路を保持する平面反射鏡を有するこ
とを特徴とする。
渉計は、前記測定軸上に配置された偏光ビームスプリッ
タと、前記偏光ビームスプリッタ及び前記測定軸を挟ん
で対向する1対の反射手段と、前記偏光ビームスプリッ
タの射出側に配置された1/4波長板と、前記偏光ビー
ムスプリッタ及び前記反射手段の一方の間に配置された
1/4波長板と、を備え、前記反射手段の他方が前記平
面反射鏡であり、前記反射手段の一方は固定されたコー
ナキューブ又は第2平面反射鏡であることを特徴とす
る。
行反射部は、前記干渉計及び前記物体に含まれた前記反
射面の間に配置されかつ前記測定軸に一致する光軸を有
しかつ前記測定軸に焦点を有する収束レンズを含むこと
を特徴とする。本発明のレーザ測長器においては、前記
干渉計は、前記測定軸上に配置された偏光ビームスプリ
ッタと、前記偏光ビームスプリッタ及び前記測定軸を挟
んで対向する1対の反射手段と、前記偏光ビームスプリ
ッタの射出側に配置された1/4波長板と、前記偏光ビ
ームスプリッタ及び前記反射手段の一方の間に配置され
た1/4波長板と、を備え、前記反射手段の他方が前記
平面反射鏡であること、前記反射手段の一方は、前記物
体の前記平行反射部反対側の前記測定軸上に設けられか
つ前記平行反射部に背向した第2反射面を含み入射光線
の逆方向かつ離間して平行に当該入射光線を戻す第2平
行反射部と、記測定軸において前記光ビ−ムの一部が対
向するように前記第2平行反射部へ入射せしめる対向入
射光学系と、を含むことを特徴とする。
2平行反射部は、前記対向入射光学系に配置されかつ前
記測定軸に一致する光軸を有しかつ前記測定軸に焦点を
有する第2収束レンズを含むことを特徴とする。本発明
のレーザ測長器においては、前記物体に含まれた前記反
射面は、その頂点が前記測定軸に一致するコーナキュー
ブであることを特徴とする。
体は前記測定軸に直交する主面を有する円板であること
を特徴とする。本発明のレーザ測長方法は、周波数の異
なる少なくとも2つの可干渉性の光ビ−ムを同軸の光軸
にて生成するレーザ光源と、測定軸上にて動く物体に含
まれ前記測定軸上に配置された反射面を含みかつ入射光
線の逆方向かつ離間して平行に当該入射光線を戻す平行
反射部と、前記レーザ光源及び前記平行反射部の間に位
置し前記測定軸上に配置されかつ平面反射鏡を有する干
渉計と、を含むレーザ測長器によって、異なる光路を通
過して再結合した光ビ−ムを光電変換した光周波数に基
づいて、前記光路の一部の光路長を変化させる物体の移
動量を測定するレーザ測長方法であって、前記測定軸か
ら前記光ビ−ムの光軸を平行に偏倚せしめ、前記光ビ−
ムの一部が前記干渉計を通過して前記平行反射部へ導か
れるように、前記レーザ光源を支持する行程、及び前記
平面反射鏡によって、前記平行反射部で戻される前記光
ビ−ムの一部の光路を保持する行程を有することを特徴
とする。
物体の前記平行反射部反対側の前記測定軸上にて前記平
行反射部に背向した第2反射面を設け、記測定軸におい
て前記光ビ−ムの他の一部を、前記反射面とは対向する
ように前記第2反射面へ入射せしめる行程と、前記第2
反射面で反射された光を入射とは逆方向かつ離間して平
行に前記干渉計へ戻す行程と、を含むことを特徴とす
る。
平行反射部は、前記干渉計及び前記物体に含まれた前記
反射面の間に配置されかつ前記測定軸に一致する光軸を
有しかつ前記測定軸に焦点を有する収束レンズを含むこ
とを特徴とする。
レーザ測長器を図面を参照しつつ説明する。図4に実施
形態のレーザ測長器を示す。レーザ測長器は、周波数の
異なる少なくとも2つの可干渉性の光ビ−ムを同軸の光
軸にて生成するレーザ光源例えば上記のゼーマンHe−
Neレーザ1を備えている。レーザ測長器は、光ビ−ム
を、測定軸A上にて動く物体Bに含まれ測定軸上に垂直
に配置された平面反射鏡の反射面6に向けて照射する。
レーザ測長器は、レーザ光源1及び反射面6の間に位置
し測定軸A上に配置された2パス干渉計IMを備えてい
る。レーザ測長器は、2パス干渉計IM及び物体Bに含
まれた反射面6の間に配置されかつ測定軸Aに一致する
光軸を有しかつ測定軸Aに焦点を有する収束レンズ5を
有している。収束レンズ5は光を被測定反射面6に集光
させることで、往復の光軸を平行にするキャッツアイ構
成にするためのものである。収束レンズ5及び反射面6
が入射光線の逆方向かつ離間して平行に当該入射光線を
戻す平行反射部を構成している。
定軸Aから光ビ−ムの光軸を平行に偏倚せしめ、光ビ−
ムの一部が2パス干渉計IMを通過して収束レンズ5及
び反射面6へ導かれるように、支持されている。測定軸
Aから光ビ−ムの光軸を偏倚せしめ、光ビ−ムの一部が
2パス干渉計を通過して平行反射部へ導かれるようにレ
ーザ光源1を支持する手段1aを設けることもできる。
れた偏光ビームスプリッタ3と、偏光ビームスプリッタ
及び測定軸を挟んで対向する1対の固定コーナキューブ
8及び平面反射鏡13と、を有する。2パス干渉計IM
は、さらに、偏光ビームスプリッタ3の射出側に配置さ
れた1/4波長板4と、偏光ビームスプリッタ3及び固
定コーナキューブ8の間に配置された1/4波長板7
と、を備えている。これら反射手段の平面反射鏡13
は、収束レンズ5を介して反射面6から戻される光ビ−
ムの一部の光路を保持すなわち、入射及び反射光ビ−ム
がその法線方向に一致して進行するように配置されてい
る。固定コーナキューブ8は、基準反射鏡であり、光ビ
−ムの他の一部から参照光を生成する。
2パス干渉計を用いたレーザ測長器は、従来のコーナキ
ューブの代わりに、図4に示すように平面反射鏡13を
配置し、さらに測定光を偏光ビームスプリッタ3の中心
から偏倚して入射させる構成にする。この構成により、
正規の戻り光(2パス反射光)と、不正な戻り光(1パ
ス反射光及び3パス反射光)を空間的に分離することが
できる。すなわち、測定光f1は、レーザ光源1から、
無偏光ビームスプリッタ2、偏光ビームスプリッタ3、
1/4波長板4、収束レンズ5、ビームベンダ12、被
測定反射面6、ビームベンダ12、収束レンズ5、1/
4波長板4、の経路を通って偏光ビームスプリッタ3に
戻る。この測定光は、入射時の光に対し偏倚量dの2倍
だけ光軸がシフトする。この時にビームベンダ12によ
る偏光の乱れが生じた場合、偏光ビームスプリッタ3を
透過する異常な偏光成分の光は、無偏光ビームスプリッ
タ2の方向へ光軸がシフトしたまま戻るため光検出器1
0へは入射しない。一方、正常な偏光成分の光は平面反
射鏡13、偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板4、
収束レンズ5、ビームベンダ12、被測定反射面6、ビ
ームベンダ12、収束レンズ5、1/4波長板4、偏光
ビームスプリッタ3、の経路を通って入射光と同一の光
軸で無偏光ビームスプリッタ2へ戻り、光検出器10に
入射する。同様に、2パス反射光のうち、偏光ビームス
プリッタ3で平面反射鏡13方向に反射する一部の異常
な偏光成分の光は、再び平面反射鏡13、偏光ビームス
プリッタ3、1/4波長板4、収束レンズ5、ビームベ
ンダ12、被測定反射面6、ビームベンダ12、収束レ
ンズ5、1/4波長板4、偏光ビームスプリッタ3、の
経路を通って偏倚量2dでシフトした光軸で無偏光ビー
ムスプリッタ2方向へ戻り、光検出器10へは入射しな
い。
偏光ビームスプリッタ2、偏光ビームスプリッタ3、1
/4波長板7、コーナキューブ8、1/4波長板7、偏
光ビームスプリッタ3、平面反射鏡13、偏光ビームス
プリッタ3、1/4波長板7、コーナキューブ8、1/
4波長板7、偏光ビームスプリッタ3の経路を通って入
射光と同一の光軸で無偏光ビームスプリッタ2へ戻り、
光検出器10に入射する。ここででも平面反射鏡13
は、参照光ビ−ムの光路を保持している。これにより、
不正な戻り光だけを分離して検出器10へ入らない構成
を実現することができる。図5に示すように、実施形態
のレーザ測長器によれば、回転ディスクの面振れ測定に
用いることができる。スピンドルモータMで回転せしめ
られる円板例えば光ディスク原盤D下のマウント面間な
どの狭所でのレーザ測長が可能となる。この場合、ビー
ムベンダ12を円板の主面が測定軸Aに直交するように
配置する。
す。このレーザ測長器は、上記実施形態の基準反射鏡と
して使用している固定コーナーキューブ8を、入射及び
反射光ビ−ムがその法線方向に一致して進行するように
固定配置されされた第2平面反射鏡13aに置き換えた
以外上記実施形態と同一であり、同様の動作を達成す
る。その場合、コーナキューブに比べて取り付けのアラ
イメント調整を精密に行う必要がある。
す。このレーザ測長器は、上記実施形態の固定コーナキ
ューブ8を第2平面反射鏡13aに置き換えて、1/4
波長板7を取り外した以外上記実施形態と同一であり、
同様の動作を達成する。その場合、干渉計の熱膨張によ
る測定誤差が大きくなるおそれがあるので、クーラ、ヒ
ートシンクなどを設ける必要がある。
す。このレーザ測長器は、収束レンズ5を使用せず、物
体Bに含まれる平面反射鏡の反射面6に代えて、測定軸
Aがその頂点を通過するように物体に配置されたコーナ
キューブ8aに置き換えた以外上記実施形態と同一であ
り、同様の動作を達成する。その場合、置換されたコー
ナキューブ8aの体積により、シングルビーム干渉計の
使用よる狭所での測長に制限が生じる場合がある。
ザ測長器を示す。この差動レーザ測長器は、上記実施形
態の固定コーナキューブ8を、3個のビームベンダ12
a,12b,12c、集束レンズ5a及び第2被測定反
射面6aに置換した以外上記実施形態と同一である。第
2被測定反射面6aは、物体の反射面6の反対側の測定
軸A上に設けられかつ反射面6に平行に背向している。
集束レンズ5a及び第2被測定反射面6a(第2平行反
射部)は、入射光線の逆方向かつ離間して平行に当該入
射光線を戻すキャッツアイを構成している。3個のビー
ムベンダ12a,12b,12cは、測定軸Aにおいて
光ビ−ムの一部が対向するように第2被測定反射面6a
へ入射せしめる対向入射光学系をなしている。
分の光f1,f2は、無偏光ビームスプリッタ2を透過
し、干渉計の偏光ビームスプリッタ3で2成分の光が分
離される。偏光ビームスプリッタ3を透過した光f1は
被測定反射面6で反射して戻る。その際、1/4波長板
4を2回通過し偏光面が90度回転しているため、今度
は偏光ビームスプリッタ3で平面反射鏡13側へ曲げら
れて、さらに同一経路を戻って再び被測定反射面6に当
たる。反射して偏光ビームスプリッタ3に戻った光は偏
光面がさらに90度回転しているため、今度は偏光ビー
ムスプリッタ3を透過してレーザ光源1側に戻る。戻っ
た光の一部が無偏光ビームスプリッタ2で分離され、光
検出器10に入射する。
げられた光f2は、干渉計と第2被測定反射面6aの間
を2往復する。すなわち、3個のビームベンダ12a,
12b,12cで反対側の第2被測定反射面6aに導か
れた光f2は、そこで反射した後、同じ光路を戻り、1
/4波長板7を2回透過するので、戻ってきた光は偏光
ビームスプリッタ3を透過して平面反射鏡13へ至り、
さらに同一経路を戻って再び第2被測定反射面6aに当
たり、反射して偏光ビームスプリッタ3に再び戻った光
は偏光面がさらに90度回転しているため、今度は偏光
ビームスプリッタ3で曲げられてレーザ光源1側に戻
る。戻った光の一部が無偏光ビームスプリッタ2で分離
され、光検出器10に入射する。この時、被測定物体と
干渉計の間に相対的な移動があると、ドップラ成分が加
わり、f1はf1±2Δf、f2はf2±2Δfとなる
ため、ヘテロダイン検波された測長信号はf1−f2±
4Δfとなり、分解能は基本構成のシングルビーム干渉
計の4倍となる。
干渉計を用いたレーザ測長器における不正な戻り光を除
去できるとともに、干渉光路上にビームベンダなど偏光
に乱れを生じさせる部品を配置することができるため、
光学系の構成に自由度が得られる。これによって、物体
変位を測定したい部分に干渉計を配置するスペースが無
い場合にも同干渉計を適用することができる。
軸上に互いに背を向けるよう2つの反射鏡を配置し、測
定軸に対して測定光を対向して当てることによって、互
いに逆相の変位を差動測定し、2倍の高分解能化が実現
できる差動レーザ測長器が可能になる。すなわち、シン
グルビーム2パス干渉計を差動測定構成とすれば、従来
のシングルビーム干渉計に比べて4倍の高分解能化を光
学的に実現できる。また、その他、反射面自体が偏光を
乱す場合についても同干渉計を適用することが可能とな
る。
るための模式図。
明するための模式図。
明するための模式図。
明するための模式図。
明するための模式図。
明するための模式図。
Claims (10)
- 【請求項1】 周波数の異なる少なくとも2つの可干渉
性の光ビ−ムを同軸の光軸にて生成するレーザ光源と、 測定軸上にて動く物体に含まれ前記測定軸上に配置され
た反射面を含みかつ入射光線の逆方向かつ離間して平行
に当該入射光線を戻す平行反射部と、 前記レーザ光源及び前記平行反射部の間に位置し前記測
定軸上に配置された干渉計と、を含むレーザ測長器であ
って、 前記光ビ−ムの光軸が前記測定軸から平行に偏倚しかつ
前記光ビ−ムの一部が前記干渉計を通過して前記平行反
射部へ導かれること、及び前記干渉計は、前記平行反射
部で戻される前記光ビ−ムの一部の光路を保持する平面
反射鏡を有することを特徴とするレーザ測長器。 - 【請求項2】 前記干渉計は、前記測定軸上に配置され
た偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタ
及び前記測定軸を挟んで対向する1対の反射手段と、前
記偏光ビームスプリッタの射出側に配置された1/4波
長板と、前記偏光ビームスプリッタ及び前記反射手段の
一方の間に配置された1/4波長板と、を備え、前記反
射手段の他方が前記平面反射鏡であり、前記反射手段の
一方は固定されたコーナキューブ又は第2平面反射鏡で
あることを特徴とする請求項1記載のレーザ測長器。 - 【請求項3】 前記平行反射部は、前記干渉計及び前記
物体に含まれた前記反射面の間に配置されかつ前記測定
軸に一致する光軸を有しかつ前記測定軸に焦点を有する
収束レンズを含むことを特徴とする請求項1又は2記載
のレーザ測長器。 - 【請求項4】 前記干渉計は、前記測定軸上に配置され
た偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタ
及び前記測定軸を挟んで対向する1対の反射手段と、前
記偏光ビームスプリッタの射出側に配置された1/4波
長板と、前記偏光ビームスプリッタ及び前記反射手段の
一方の間に配置された1/4波長板と、を備え、 前記反射手段の他方が前記平面反射鏡であること、 前記反射手段の一方は、前記物体の前記平行反射部反対
側の前記測定軸上に設けられかつ前記平行反射部に背向
した第2反射面を含み入射光線の逆方向かつ離間して平
行に当該入射光線を戻す第2平行反射部と、記測定軸に
おいて前記光ビ−ムの一部が対向するように前記第2平
行反射部へ入射せしめる対向入射光学系と、を含むこと
を特徴とする請求項1記載のレーザ測長器。 - 【請求項5】 前記第2平行反射部は、前記対向入射光
学系に配置されかつ前記測定軸に一致する光軸を有しか
つ前記測定軸に焦点を有する第2収束レンズを含むこと
を特徴とする請求項4記載のレーザ測長器。 - 【請求項6】 前記物体に含まれた前記反射面は、その
頂点が前記測定軸に一致するコーナキューブであること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか記載のレーザ測長
器。 - 【請求項7】 前記物体は前記測定軸に直交する主面を
有する円板であることを特徴とする請求項1記載のレー
ザ測長器。 - 【請求項8】 周波数の異なる少なくとも2つの可干渉
性の光ビ−ムを同軸の光軸にて生成するレーザ光源と、
測定軸上にて動く物体に含まれ前記測定軸上に配置され
た反射面を含みかつ入射光線の逆方向かつ離間して平行
に当該入射光線を戻す平行反射部と、前記レーザ光源及
び前記平行反射部の間に位置し前記測定軸上に配置され
かつ平面反射鏡を有する干渉計と、を含むレーザ測長器
によって、異なる光路を通過して再結合した光ビ−ムを
光電変換した光周波数に基づいて、前記光路の一部の光
路長を変化させる物体の移動量を測定するレーザ測長方
法であって、 前記測定軸から前記光ビ−ムの光軸を平行に偏倚せし
め、前記光ビ−ムの一部が前記干渉計を通過して前記平
行反射部へ導かれるように、前記レーザ光源を支持する
行程、及び前記平面反射鏡によって、前記平行反射部で
戻される前記光ビ−ムの一部の光路を保持する行程を有
することを特徴とするレーザ測長方法。 - 【請求項9】 前記物体の前記平行反射部反対側の前記
測定軸上にて前記平行反射部に背向した第2反射面を設
け、記測定軸において前記光ビ−ムの他の一部を、前記
反射面とは対向するように前記第2反射面へ入射せしめ
る行程と、前記第2反射面で反射された光を入射とは逆
方向かつ離間して平行に前記干渉計へ戻す行程と、を含
むことを特徴とする請求項8記載のレーザ測長方法。 - 【請求項10】 前記平行反射部は、前記干渉計及び前
記物体に含まれた前記反射面の間に配置されかつ前記測
定軸に一致する光軸を有しかつ前記測定軸に焦点を有す
る収束レンズを含むことを特徴とする請求項8又は9記
載のレーザ測長方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002087907A JP4198929B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | レーザ測長器及びレーザ測長方法 |
US10/395,846 US6943894B2 (en) | 2002-03-27 | 2003-03-25 | Laser distance measuring system and laser distance measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002087907A JP4198929B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | レーザ測長器及びレーザ測長方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003279309A true JP2003279309A (ja) | 2003-10-02 |
JP2003279309A5 JP2003279309A5 (ja) | 2005-09-02 |
JP4198929B2 JP4198929B2 (ja) | 2008-12-17 |
Family
ID=29233943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002087907A Expired - Fee Related JP4198929B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | レーザ測長器及びレーザ測長方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6943894B2 (ja) |
JP (1) | JP4198929B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007327819A (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Ricoh Co Ltd | ヘテロダインレーザー干渉測長器及び画像形成装置 |
JP2008268024A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Mitsutoyo Corp | 追尾式レーザ干渉計による測定方法および測定装置 |
RU2518099C1 (ru) * | 2012-10-22 | 2014-06-10 | Виктор Леонидович Семенов | Способ измерения длинны перемещающегося объекта и устройство для его реализации |
CN113933850A (zh) * | 2021-08-30 | 2022-01-14 | 华研芯测半导体(苏州)有限公司 | 一种单源同轴多向激光测距装置及测距方法 |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005046605A1 (de) * | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Robert Bosch Gmbh | Interferometrische Messeinrichtung |
US7432413B2 (en) | 2005-12-16 | 2008-10-07 | The Procter And Gamble Company | Disposable absorbent article having side panels with structurally, functionally and visually different regions |
DE102006001732A1 (de) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Robert Bosch Gmbh | Interferometrische Messvorrichtung |
US7554670B2 (en) * | 2006-01-18 | 2009-06-30 | Seagate Technology Llc | Surface inspection by double pass laser doppler vibrometry |
US8491558B2 (en) | 2006-03-31 | 2013-07-23 | The Procter & Gamble Company | Absorbent article with impregnated sensation material for toilet training |
US8664467B2 (en) | 2006-03-31 | 2014-03-04 | The Procter & Gamble Company | Absorbent articles with feedback signal upon urination |
US8057450B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-11-15 | The Procter & Gamble Company | Absorbent article with sensation member |
US20070233026A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | The Procter & Gamble Company | Absorbent articles with feedback signal upon urination |
US7928861B2 (en) * | 2006-04-19 | 2011-04-19 | Xact Downhole Telemetry Inc. | Telemetry wave detection apparatus and method |
WO2008070131A2 (en) | 2006-12-04 | 2008-06-12 | The Procter & Gamble Company | Absorbent articles comprising graphics |
GB0713982D0 (en) * | 2007-07-18 | 2007-08-29 | Univ Birmingham | Improved interferometer |
TW201110584A (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-16 | Micro Star Int Co Ltd | Transmission module and electronic system utilizing the same |
JP5550384B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2014-07-16 | キヤノン株式会社 | 光波干渉計測装置 |
WO2013170433A1 (en) | 2012-05-15 | 2013-11-21 | The Procter & Gamble Company | Absorbent article having characteristic waist end |
CN106461372B (zh) * | 2014-09-03 | 2019-08-09 | 北京交通大学 | 单根光纤耦合双频激光六自由度误差同时测量系统 |
US10780977B2 (en) * | 2016-02-17 | 2020-09-22 | Hamilton Sunstrand Corporation | Aerodynamic control surface movement monitoring system |
US10501201B2 (en) * | 2017-03-27 | 2019-12-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aerodynamic control surface movement monitoring system for aircraft |
US10543902B2 (en) * | 2017-03-31 | 2020-01-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Laser reflection aerodynamic control surface movement monitoring system |
CN113687379B (zh) * | 2021-07-20 | 2024-07-26 | 国网内蒙古东部电力有限公司 | 降低接收光路背景杂散光干扰的系统及其降扰方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02115701A (ja) * | 1988-10-26 | 1990-04-27 | Konica Corp | レーザー干渉測長計 |
JPH06194116A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-15 | Ntn Corp | レーザ測長器 |
JPH0894317A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Nikon Corp | 変位計 |
JPH08320206A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-12-03 | Nikon Corp | 光波干渉測定装置および光波干渉測定方法 |
JPH09318311A (ja) * | 1996-06-03 | 1997-12-12 | Nikon Corp | 干渉計システム |
JP2000018910A (ja) * | 1998-07-02 | 2000-01-21 | Nikon Corp | 光波干渉測定方法及び装置 |
JP2000121322A (ja) * | 1998-10-15 | 2000-04-28 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | レーザ測長器 |
JP2001317933A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Ricoh Co Ltd | 形状測定装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3597091A (en) * | 1968-01-18 | 1971-08-03 | Itek Corp | Interferometer |
EP0433008B1 (en) * | 1989-12-11 | 1995-02-22 | Konica Corporation | Laser interferometric measuring apparatus |
US5585922A (en) * | 1992-12-24 | 1996-12-17 | Nikon Corporation | Dual interferometer apparatus compensating for environmental turbulence or fluctuation and for quantization error |
JPH085314A (ja) * | 1994-06-20 | 1996-01-12 | Canon Inc | 変位測定方法及び変位測定装置 |
US5675412A (en) * | 1995-11-24 | 1997-10-07 | On-Line Technologies, Inc. | System including unified beamsplitter and parallel reflecting element, and retroreflecting component |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002087907A patent/JP4198929B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-03-25 US US10/395,846 patent/US6943894B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02115701A (ja) * | 1988-10-26 | 1990-04-27 | Konica Corp | レーザー干渉測長計 |
JPH06194116A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-15 | Ntn Corp | レーザ測長器 |
JPH0894317A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Nikon Corp | 変位計 |
JPH08320206A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-12-03 | Nikon Corp | 光波干渉測定装置および光波干渉測定方法 |
JPH09318311A (ja) * | 1996-06-03 | 1997-12-12 | Nikon Corp | 干渉計システム |
JP2000018910A (ja) * | 1998-07-02 | 2000-01-21 | Nikon Corp | 光波干渉測定方法及び装置 |
JP2000121322A (ja) * | 1998-10-15 | 2000-04-28 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | レーザ測長器 |
JP2001317933A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Ricoh Co Ltd | 形状測定装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007327819A (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Ricoh Co Ltd | ヘテロダインレーザー干渉測長器及び画像形成装置 |
JP2008268024A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Mitsutoyo Corp | 追尾式レーザ干渉計による測定方法および測定装置 |
RU2518099C1 (ru) * | 2012-10-22 | 2014-06-10 | Виктор Леонидович Семенов | Способ измерения длинны перемещающегося объекта и устройство для его реализации |
CN113933850A (zh) * | 2021-08-30 | 2022-01-14 | 华研芯测半导体(苏州)有限公司 | 一种单源同轴多向激光测距装置及测距方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20040036887A1 (en) | 2004-02-26 |
US6943894B2 (en) | 2005-09-13 |
JP4198929B2 (ja) | 2008-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4198929B2 (ja) | レーザ測長器及びレーザ測長方法 | |
JP4939765B2 (ja) | 変位計測方法とその装置 | |
Knüttel et al. | Stationary depth-profiling reflectometer based on low-coherence interferometry | |
EP1647798B1 (en) | Position detection apparatus and method | |
US7675628B2 (en) | Synchronous frequency-shift mechanism in Fizeau interferometer | |
JPH0830651B2 (ja) | 干渉計レーザ表面粗さ計 | |
US8345258B2 (en) | Synchronous frequency-shift mechanism in fizeau interferometer | |
JPH02259508A (ja) | 一体型干渉測定装置 | |
JP4286460B2 (ja) | レーザ測長器及びレーザ測長方法 | |
JP2007163479A (ja) | 干渉計 | |
JPH11325831A (ja) | 物理化学アナライザのクレ―タの底の深さを測定するための方法及び装置 | |
US20230236125A1 (en) | Dynamic phase-shift interferometer utilizing a synchronous optical frequency-shift | |
JPH11183116A (ja) | 光波干渉測定方法および装置 | |
JP5348224B2 (ja) | 変位計測方法とその装置 | |
JP2008209272A (ja) | レーザ干渉測長器 | |
JP2006064451A (ja) | 干渉計 | |
JP3410802B2 (ja) | 干渉計装置 | |
JP3421309B2 (ja) | 表面形状測定方法及び表面形状測定器 | |
JPH0510733A (ja) | 3次元形状測定装置 | |
JP5093220B2 (ja) | 変位計測方法とその装置 | |
JP2000121322A (ja) | レーザ測長器 | |
JPH0754802Y2 (ja) | 接触式表面形状測定器 | |
JPS62263428A (ja) | 位相変化測定装置 | |
JPH0534125Y2 (ja) | ||
JPH02259506A (ja) | 縞走査型干渉測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050225 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080304 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080402 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080708 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080804 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080909 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080930 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081002 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4198929 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |