JP2010210326A - Interferometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、干渉計に関する。 The present invention relates to an interferometer.
従来、光源から出た光を分割し、一方を参照面に入射させて参照光を得るとともに他方を被測定物に入射させて測定光を得た後に、各光を合波し、各光の光路長差により発生する干渉を解析することにより被測定物の変位量等を測定する干渉計が知られている。このような干渉計としては、参照光と測定光とを同一波長で干渉させるホモダイン干渉計や、参照光と測定光とを異なる波長で干渉させるヘテロダイン干渉計が知られている。ホモダイン干渉計の代表的なものとしては、例えばマイケルソン干渉計が知られている(例えば、特許文献1〜特許文献3参照)。
Conventionally, the light emitted from the light source is divided, one is made incident on the reference surface to obtain the reference light, and the other is made incident on the object to be measured to obtain the measurement light. There is known an interferometer that measures the amount of displacement of an object to be measured by analyzing interference generated by a difference in optical path length. As such an interferometer, there are known a homodyne interferometer that causes reference light and measurement light to interfere with each other at the same wavelength, and a heterodyne interferometer that causes reference light and measurement light to interfere with each other at different wavelengths. As a typical homodyne interferometer, for example, a Michelson interferometer is known (for example, see
図7は、従来のマイケルソン干渉計1Eの構成を示す図である。
従来のマイケルソン干渉計1E(以下、マイケルソン干渉計を干渉計と記載)は、図7に示すように、レーザ光源2と、測定子光学系3と、取得手段5と、算出手段6とを備え、これらが一体化された構成を有する。このような干渉計1Eでは、レーザ光源2から射出されたレーザ光L1は、測定子光学系3に入射する。測定子光学系3に入射した光L1は、1/2波長板301により、光路後段に配置される偏光ビームスプリッタ302の偏光膜303に対するS波成分とP波成分との割合が調整された後、当該偏光ビームスプリッタ302により、当該偏光ビームスプリッタ302にて反射するS波の光L2と、当該偏光ビームスプリッタ302を透過するP波の光L3とに分割される。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional Michelson
As shown in FIG. 7, a conventional Michelson
光L2は、1/4波長板304を透過した後、参照面305にて反射し、参照光L4となる。参照光L4は、1/4波長板304を透過し、偏光ビームスプリッタ302に対してP波の光に変換され、偏光ビームスプリッタ302を透過する。
光L3は、1/4波長板306を透過した後、被測定物4にて反射し、測定光L5となる。測定光L5は、1/4波長板306を透過し、偏光ビームスプリッタ302に対してS波の光に変換され、偏光ビームスプリッタ302で反射して参照光L4と合波する。
The light L2 passes through the quarter-
The light L3 passes through the quarter-
参照光L4と測定光L5との合波光L6(干渉光)は、取得手段5に入射し、1/2波長板501により、光路後段に配置される偏光ビームスプリッタ503,508の偏光膜504,509に対するP波成分とS波成分との割合が調整された後、無偏光ビームスプリッタ502により光L7および光L8に分割される。
The combined light L6 (interference light) of the reference light L4 and the measurement light L5 is incident on the
光L7は、偏光ビームスプリッタ503によりP波の光L71とS波の光L72とに分割される。すなわち、光L7は、後述する各光L72,L81,L82の位相の基準となるP波の光L71と、偏光ビームスプリッタ508で反射することにより光L71に対して位相が180°遅れた位相差180°のS波の光L72とに分割される。分割された光L71,L72は、それぞれフォトディテクタ505,506により受光される。これにより、被測定物4を変位させた際には、フォトディテクタ505により光L71(干渉)の強度を示す正弦波状の干渉信号A1が得られるとともに、フォトディテクタ506により位相差180°の光L72の強度を示す正弦波状の干渉信号A2が得られる。
The light L7 is split by the
一方、光L8は、1/4波長板507を透過し、光L7(基準となる光L71)に対して位相が90°遅れた後に、偏光ビームスプリッタ508によりP波の光L81とS波の光L82とに分割される。すなわち、光L6は、光L71に対して位相が90°遅れた位相差90°の光L81と、偏光ビームスプリッタ508で反射することにより位相が光L81に対して180°遅れ、光L71に対しては位相が270°遅れた位相差270°の光L82とに分割される。分割された光L81,L82は、それぞれフォトディテクタ510,511により受光される。これにより、被測定物4を変位させた際には、フォトディテクタ510により位相差90°の光L81の強度を示す干渉信号A3が得られるとともに、フォトディテクタ511により位相差270°の光L82の強度を示す干渉信号A4が得られる。
On the other hand, the light L8 passes through the quarter-
そして、算出手段6は、電気的な信号処理により、位相差180°の干渉信号A2および基準となる干渉信号A1の差を取った第1正弦波状信号と、位相差270°の干渉信号A2および位相差90°の干渉信号A1の差を取った第2正弦波状信号とを生成し、これら90°の位相差がある第1,第2正弦波状信号の強度変化の繰り返しをカウント等することで、被測定物4の変位量を高い精度で算出する。
Then, the calculation means 6 performs a first sine wave signal obtained by taking a difference between the interference signal A2 having a phase difference of 180 ° and the reference interference signal A1 by an electrical signal process, an interference signal A2 having a phase difference of 270 °, and By generating a second sinusoidal signal obtained by taking the difference of the interference signal A1 having a phase difference of 90 °, and counting the repetition of intensity changes of the first and second sinusoidal signals having the phase difference of 90 °. The amount of displacement of the
しかしながら、このような干渉計1Eは、レーザ光源2、測定子光学系3、取得手段5、および算出手段6が一体化された構成を有し、大型のものとなりやすい。従って、光L3を被測定物4に当てて測定光L5を得るためには、干渉計1Eと被測定物4との位置関係を調整する必要があるが、設置スペースが限られる場合、従来の干渉計1Eでは、当該干渉計1Eが大きいため、位置関係の調節を良好に行うことができず、測定しづらいという問題があった。
However, such an
本発明の目的は、設置スペースが限られていても測定しやすい干渉計を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an interferometer that is easy to measure even when the installation space is limited.
本発明の干渉計は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光を参照面に入射させるとともに被測定物に入射させ、前記参照面にて反射された参照光および前記被測定物にて反射された測定光を得るとともに、前記測定光の偏光面と前記参照光の偏光面とを直交させた後に前記測定光と前記参照光とを合波し、合波光を射出するセンサヘッドと、前記レーザ光源からの光を前記センサヘッド側に透過させるとともに、前記センサヘッドから射出された前記合波光を取り出す導光手段と、前記導光手段から射出された光を前記センサヘッドに導光するとともに、前記センサヘッドから射出された前記合波光を、前記合波光の偏光面を保存したまま前記導光手段に導光する偏波保存ファイバと、前記導光手段により取り出された前記合波光から干渉信号を取得する取得手段と、前記干渉信号に基づいて前記被測定物の変位量を算出する算出手段とを備えていることを特徴とする。 The interferometer of the present invention causes a laser light source and light from the laser light source to be incident on a reference surface and incident on a measurement object, and is reflected by the reference light reflected on the reference surface and the measurement object. A sensor head that obtains the measured light, multiplexes the measurement light and the reference light after orthogonalizing the polarization plane of the measurement light and the polarization plane of the reference light, and emits the combined light; and the laser While transmitting light from the light source to the sensor head side, guiding the light emitted from the sensor head, and guiding the light emitted from the light guide means to the sensor head, A polarization-maintaining fiber that guides the combined light emitted from the sensor head to the light guide unit while preserving the polarization plane of the combined light, and interference from the combined light extracted by the light guide unit Characterized in that it comprises an acquisition unit configured to acquire items, and a calculating means for calculating a displacement amount of the object to be measured based on the interference signal.
本発明によれば、センサヘッドは、レーザ光源、導光手段、取得手段、および算出手段などからなる本体部に偏波保存ファイバにより接続されている。本体部のレーザ光源から射出された光は、偏波保存ファイバを介してセンサヘッドに導光される。このように、センサヘッドと、レーザ光源等を有する本体部とが偏波保存ファイバにより接続されているので、センサヘッドを適宜の位置に配置することができ、設置スペースが限られていても簡単に被測定物の変位量等を測定することができる。
また、センサヘッドが単に偏光面を保存しないで導光する光ファイバにより本体部と接続されていた場合、センサヘッドから射出された合波光が光ファイバを透過する際に、合波光中の参照光および測定光の偏光面がそれぞれ回転してしまうので(各光の位相がずれてしまうので)、算出手段が合波光から被測定物の変位量等を正確に測定することができなくなる。これに対し、本発明では、センサヘッドが、偏光面を保存して導光する偏波保存ファイバにより本体部と接続されているので、合波光が偏波保存ファイバを透過する際に、合波光中の参照光および測定光の偏光面は互いに直交した状態のまま保存される。そのため、算出手段が合波光から被測定物の変位量等を正確に測定することができる。
According to the present invention, the sensor head is connected to the main body unit including the laser light source, the light guide unit, the acquisition unit, the calculation unit, and the like by the polarization maintaining fiber. The light emitted from the laser light source of the main body is guided to the sensor head via the polarization maintaining fiber. Thus, since the sensor head and the main body having the laser light source and the like are connected by the polarization maintaining fiber, the sensor head can be arranged at an appropriate position, and it is easy even if the installation space is limited. In addition, the amount of displacement of the object to be measured can be measured.
In addition, when the sensor head is connected to the main body by an optical fiber that guides light without preserving the plane of polarization, the reference light in the combined light is transmitted when the combined light emitted from the sensor head passes through the optical fiber. Further, since the polarization planes of the measurement light are respectively rotated (because the phases of the respective lights are shifted), the calculation means cannot accurately measure the displacement amount of the object to be measured from the combined light. On the other hand, in the present invention, since the sensor head is connected to the main body by a polarization maintaining fiber that preserves and guides the polarization plane, the combined light is transmitted when the combined light passes through the polarization maintaining fiber. The polarization planes of the reference light and the measurement light are stored in a state where they are orthogonal to each other. Therefore, the calculating means can accurately measure the displacement amount of the object to be measured from the combined light.
本発明の干渉計では、前記センサヘッドは、前記参照面の光路後段に配置された1/4波長板を備え、前記参照面は、当該参照面に入射した前記レーザ光源からの光の一部を前記参照光として反射するとともに残りの光を透過することが好ましい。 In the interferometer according to the aspect of the invention, the sensor head includes a quarter-wave plate disposed downstream of the optical path of the reference surface, and the reference surface is a part of the light from the laser light source incident on the reference surface. Is preferably reflected as the reference light and the remaining light is transmitted.
本発明では、センサヘッドは、例えば、レンズと、透光部材と、1/4波長板とを含んで構成される。そして、レーザ光源からの光は、レンズによって集光および平行化された後に、透光部材に入射し、一部が表面(参照面)で反射して参照光となり、残りが当該表面および透光部材を透過し、1/4波長板を透過した後に被測定物に入射して反射することで測定光となる。測定光は、1/4波長板を透過し、参照光と偏光面が直交する直線偏光に変換された後、参照面を透過し、参照光と合波する。
ここで、従来の干渉計では、レーザ光源からの光を偏光ビームスプリッタを用いて2方向に分割し、一方の光路上に1/4波長板および参照面を配置し、他方の光路上に1/4波長板および被測定物を配置することにより、偏光面が互いに直交する参照光および測定光を得ており、2つの1/4波長板が必要となっていた。
これに対し、本発明では、前述したように、偏光面が互いに直交する参照光および測定光を得るのに1/4波長板が1つしか必要とならないので、従来の構成をセンサヘッドに適用した場合に比べ、センサヘッドを小型化でき、スペースが限られていてもより測定しやすくなる。
In the present invention, the sensor head includes, for example, a lens, a translucent member, and a quarter wavelength plate. Then, the light from the laser light source is collected and collimated by the lens, and then enters the translucent member. A part of the light is reflected on the surface (reference surface) to become reference light, and the rest is the surface and translucent. The light passes through the member, passes through the quarter-wave plate, and then enters the object to be measured and is reflected to become measurement light. The measurement light is transmitted through the quarter-wave plate, converted into linearly polarized light in which the reference light and the polarization plane are orthogonal, and then transmitted through the reference surface and combined with the reference light.
Here, in the conventional interferometer, the light from the laser light source is divided into two directions using a polarization beam splitter, a quarter wavelength plate and a reference surface are arranged on one optical path, and 1 on the other optical path. By arranging the / 4 wavelength plate and the object to be measured, reference light and measurement light whose polarization planes are orthogonal to each other are obtained, and two quarter wavelength plates are required.
On the other hand, in the present invention, as described above, since only one quarter-wave plate is required to obtain the reference light and the measurement light whose polarization planes are orthogonal to each other, the conventional configuration is applied to the sensor head. Compared to the case, the sensor head can be miniaturized, and measurement is easier even if the space is limited.
本発明の干渉計は、半径方向に沿って屈折率が連続的に変化する屈折率勾配型レンズを備え、前記屈折率勾配型レンズは、前記レーザ光源からの光が入射する入射面と、前記入射面に入射した光の一部を前記参照光として反射するとともに、残りの光を射出する前記参照面である射出面とを備えていることが好ましい。 The interferometer of the present invention includes a refractive index gradient type lens whose refractive index continuously changes along a radial direction, and the refractive index gradient type lens includes an incident surface on which light from the laser light source is incident, It is preferable that a part of the light incident on the incident surface is reflected as the reference light, and an emission surface that is the reference surface for emitting the remaining light is provided.
本発明によれば、屈折率勾配型レンズの入射面に入射し、当該屈折率勾配型レンズにより平行化された光を、射出面(参照面)により、当該射出面で反射する参照光と、1/4波長板側へ透過する光とに分割する。従って、光の平行化および分割という機能を屈折率勾配型レンズのみで実現できるので、光の平行化および分割という機能をレンズおよび透光部材により実現する前述の構成に比べ、部品点数を低減できる。 According to the present invention, the light incident on the entrance surface of the gradient index lens and collimated by the gradient index lens is reflected by the exit surface (reference surface) on the exit surface; The light is divided into light that is transmitted to the quarter-wave plate side. Therefore, since the function of collimating and dividing light can be realized only by the gradient index lens, the number of parts can be reduced as compared with the above-described configuration in which the function of collimating and dividing light is realized by the lens and the translucent member. .
本発明の干渉計では、前記参照面は、複数のワイヤが平行に設けられたワイヤグリッド面であり、当該参照面に入射した光のうち、偏光面が前記ワイヤに平行な光を前記参照光として反射するとともに、偏光面が前記ワイヤに垂直な光を透過することが好ましい。 In the interferometer of the present invention, the reference surface is a wire grid surface in which a plurality of wires are provided in parallel, and out of light incident on the reference surface, light whose polarization plane is parallel to the wire is the reference light. It is preferable that the plane of polarization transmits light perpendicular to the wire.
本発明によれば、ワイヤグリッド面である参照面に入射した光のうち、偏光面がワイヤに平行な一部の光は参照面で反射して参照光となり、偏光面がワイヤに垂直な光は、参照面を透過し、被測定物で反射して測定光となる。そして、測定光は、参照面を透過して、当該測定光と偏光面が直交する参照光と合波する。従って、参照面を透過した光の偏光面を回転させるための1/4波長板が不要となるので、部品点数を低減できる。 According to the present invention, among the light incident on the reference surface which is the wire grid surface, a part of the light whose polarization plane is parallel to the wire is reflected by the reference surface to become reference light, and the polarization plane is perpendicular to the wire. Passes through the reference surface and is reflected by the object to be measured to become measurement light. Then, the measurement light passes through the reference surface and is combined with the reference light in which the measurement light and the polarization plane are orthogonal to each other. Therefore, a quarter wave plate for rotating the polarization plane of the light transmitted through the reference surface is not necessary, and the number of parts can be reduced.
本発明の干渉計では、前記参照面は、前記偏波保存ファイバの前記センサヘッド側の射出端面であり、入射した光の一部を前記参照光として反射するとともに残りの光を前記センサヘッド側に射出することが好ましい。 In the interferometer of the present invention, the reference surface is an exit end surface of the polarization maintaining fiber on the sensor head side, reflects a part of incident light as the reference light and transmits the remaining light on the sensor head side. It is preferable to inject.
通常、光ファイバの射出端面には、ノイズとなる反射光が発生しないように斜め研磨加工や反射防止膜が施されるところ、本発明では、偏波保存ファイバの射出端面にこのような特別な加工を敢えて施さないことにより、射出端面を、レーザ光源からの光の一部を参照光として反射する参照面として機能させる。これにより、レーザ光源からの光を参照光と測定光とに分割するための透光部材等の部材を不要にすることができ、構成を簡素にすることができる。 In general, the exit end face of the optical fiber is subjected to an oblique polishing process or an antireflection film so that reflected light as noise is not generated. In the present invention, such a special one is applied to the exit end face of the polarization maintaining fiber. By not intentionally performing the processing, the exit end surface is caused to function as a reference surface that reflects a part of light from the laser light source as reference light. Thereby, a member such as a translucent member for dividing the light from the laser light source into the reference light and the measurement light can be eliminated, and the configuration can be simplified.
本発明の干渉計では、前記導光手段は、前記レーザ光源からの光を前記センサヘッド側へのみ射出し、前記センサヘッド側からの前記合波光を前記取得手段側へのみ射出する光サーキュレータであることが好ましい。 In the interferometer of the present invention, the light guide means is an optical circulator that emits light from the laser light source only to the sensor head side and emits the combined light from the sensor head side only to the acquisition means side. Preferably there is.
本発明によれば、導光手段として、センサヘッド側からの合波光を取得手段側へのみ射出する光サーキュレータを用いるので、合波光がレーザ光源側へ戻ることを防ぐことができ、センサヘッドからの戻り光(合波光)により、レーザ光源が不安定になったり、レーザ光源から射出される光に含まれるノイズが増加してしまい、測定精度が低下してしまうことを防止できる。また、可撓性のあるファイバ部分が増えることで、センサヘッドや本体部の取り回しが行いやすくなり、利便性を向上させることができる。 According to the present invention, since the optical circulator that emits the combined light from the sensor head side only to the acquisition means side is used as the light guide means, it is possible to prevent the combined light from returning to the laser light source side. The return light (combined light) can prevent the laser light source from becoming unstable, or noise included in the light emitted from the laser light source from increasing, thereby reducing the measurement accuracy. Further, since the number of flexible fiber portions increases, it becomes easier to handle the sensor head and the main body, and convenience can be improved.
本発明の干渉計では、前記レーザ光源は、第1波長の光を射出する第1レーザ光源と、前記第1波長とは異なる第2波長の光を射出する第2レーザ光源とを備え、前記第1,第2レーザ光源から射出された光をそれぞれ偏光面が互いに直交した状態で合波し、前記導光手段側に射出する合波手段と、前記導光手段および前記取得手段間に配置され、前記導光手段にて取り出された光を、前記第1波長の前記参照光と前記測定光とからなる第1合波光と、および前記第2波長の前記参照光と前記測定光とからなる第2合波光とに分割する分割手段とを備え、前記取得手段は、前記分割手段から射出された前記第1合波光から第1干渉信号を取得する第1取得手段と、前記分割手段から射出された前記第2合波光から第2干渉信号を取得する第2取得手段とを備え、前記算出手段は、前記第1,第2干渉信号からそれぞれ前記被測定物の変位量を算出し、前記各変位量から、当該各変位量に含まれる前記偏波保存ファイバによる誤差を相殺して前記被測定物の変位量を算出することが好ましい。 In the interferometer of the present invention, the laser light source includes a first laser light source that emits light of a first wavelength, and a second laser light source that emits light of a second wavelength different from the first wavelength, The light emitted from the first and second laser light sources is combined between the light guide means and the acquisition means, and is combined with the polarization planes being orthogonal to each other and emitted to the light guide means side. And the light extracted by the light guide means from the first combined light composed of the reference light of the first wavelength and the measurement light, and the reference light of the second wavelength and the measurement light. Splitting into the second combined light, and the acquiring means includes a first acquiring means for acquiring a first interference signal from the first combined light emitted from the splitting means, and the splitting means. A second acquisition of a second interference signal from the emitted second combined light Obtaining means, wherein the calculating means calculates displacement amounts of the object to be measured from the first and second interference signals, and the polarization-maintaining fiber included in the displacement amounts from the displacement amounts. It is preferable that the amount of displacement of the object to be measured is calculated by offsetting the error due to.
本発明によれば、第1,第2合波光から算出された被測定物の変位量を加算して2で除算することなどにより、偏波保存ファイバの撓みやねじれによる誤差を相殺して被測定物の変位量を算出するので、測定精度を向上させることができる。 According to the present invention, the displacement amount of the object to be measured calculated from the first and second combined lights is added and divided by 2, for example, to compensate for errors caused by bending or twisting of the polarization maintaining fiber. Since the displacement amount of the measurement object is calculated, the measurement accuracy can be improved.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、第1実施形態に係る干渉計1の構成を示す図である。なお、以下では、従来の干渉計1Eの構成要素と同一の機能を有する要素については同一の符号を付してその説明を省略もしくは簡略化する。また、図1において、レーザ光源2から射出された光の光軸を実線で示すとともに、光路を、分かりやすくするために一点差線で示した。
[First Embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an
干渉計1は、図1に示すように、レーザ光源2と、測定子光学系3と、取得手段5と、算出手段6とを備えている。
レーザ光源2は、直線偏光のレーザ光L1を射出する。
測定子光学系3は、導光手段としての無偏光ビームスプリッタ307、レンズ308、偏波保存ファイバ309、およびセンサヘッド7を備えている。本実施形態では、これらレーザ光源2、無偏光ビームスプリッタ307、レンズ308、取得手段5、および算出手段6を含んで本体部10が構成されている。
As shown in FIG. 1, the
The
The probe
偏波保存ファイバ309は、可撓性を有し、本体部10とセンサヘッド7とを接続する。この偏波保存ファイバ309は、本体部10側またはセンサヘッド7側から入射する光の偏光面を保存して他方側へ射出する。このような偏波保存ファイバ309としては、例えばコアを楕円形に形成した構造により、またはコアの周りに応力付加部を設けた通称PANDAファイバと呼ばれる構造により、断面において直交する2軸方向で伝播モードを維持させるものなどを採用することができる。
The
センサヘッド7は、レンズ71、透光部材72、および1/4波長板73を備えている。透光部材72において、レーザ光源2からの光L1が入射する面は、当該光L1を参照光L4として反射するとともに、残りの光L3を1/4波長板73側に透過する参照面721となっている。
The
以下、レーザ光源2から射出された光L1の光路について説明する。
レーザ光源2から射出された直線偏光の光L1は、無偏光ビームスプリッタ307を透過し、レンズ308により集光および平行化された後、偏波保存ファイバ309に入射し、当該偏波保存ファイバ309によりセンサヘッド7のレンズ71へ向けて射出される。偏波保存ファイバ309から射出されたレーザ光源2からの光L1は、レンズ71により再び集光および平行化された後、参照面721に入射し、一部は参照光L4として反射し、残りの光L3は当該参照面721を透過する。
Hereinafter, the optical path of the light L1 emitted from the
The linearly polarized light L1 emitted from the
参照面721を透過した光L3は、1/4波長板73を透過し、円偏光に変換された後、被測定物4で反射し、測定光L5となる。そして、測定光L5は、1/4波長板73を透過することで、偏光面が90°回転した直線偏光、すなわち、参照光L4と偏光面が直交する直線偏光、に変換された後、参照面721を透過し、参照面721にて反射された参照光L4と合波する。
The light L3 that has passed through the
参照光L4および測定光L5からなる合波光L6は、レンズ71を透過した後、偏波保存ファイバ309に入射し、当該合波光L6中の参照光L4および測定光L5の偏光面がそれぞれ保存された状態のまま偏波保存ファイバ309に導光され、レンズ308へ向けて射出される。そして、合波光L6は、レンズ308を透過した後、無偏光ビームスプリッタ307により取得手段5側へ反射される。
The combined light L6 composed of the reference light L4 and the measurement light L5 passes through the
取得手段5は、背景技術において説明したように、この合波光L6(干渉光)を90°ごとに位相が異なる4つの光L71,L72,L81,L82に分割して受光することにより、光L71,L72,L81,L82の強度を示す90°ごとに位相が異なる4つの干渉信号A1〜A4を出力する。
そして、算出手段6は、干渉信号A1と、干渉信号A1に対して180°位相が遅れた干渉信号A2とから第1干渉信号を生成するとともに、干渉信号A1に対して90°位相が遅れた干渉信号A3と、干渉信号A1に対して270°位相が遅れた干渉信号A4とから第2干渉信号を生成し、これら第1,第2干渉信号から光L3の光軸方向における被測定物4の変位量を算出する。
As described in the background art, the
Then, the calculation means 6 generates the first interference signal from the interference signal A1 and the interference signal A2 that is 180 degrees out of phase with respect to the interference signal A1, and the 90 degrees out of phase with respect to the interference signal A1. A second interference signal is generated from the interference signal A3 and the interference signal A4 delayed in phase by 270 ° with respect to the interference signal A1, and the device under
以上の本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
センサヘッド7が、レーザ光源2等を有する本体部10に、可撓性を有する偏波保存ファイバ309により接続されているので、センサヘッド7を適宜の位置に配置することができ、設置スペースが限られていても簡単に被測定物4の変位量を測定することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
Since the
センサヘッド7は、偏光面を保存して導光する偏波保存ファイバ309により本体部10と接続されているので、センサヘッド7から射出された合波光L6が偏波保存ファイバ309を透過する際に、合波光L6中の参照光L4および測定光L5の偏光面は、互いに直交した状態のまま保存される。そのため、算出手段6が被測定物4の変位量を正確に測定することができる。
Since the
センサヘッド7は、レーザ光源2からの光L1を参照面721に入射させ、反射した一部の光により参照光L4を得るとともに、参照面721を透過した残りの光L3を1/4波長板73を透過させ、その後に被測定物4で反射させることで測定光L5を得る。そして、被測定物4で反射した測定光L5を1/4波長板73に透過させることで、測定光L5の偏光面を参照光L4の偏光面と直交させる。従って、本実施形態では、偏光面が互いに直交した参照光L4と測定光L5とを得るのに1/4波長板73が1つしか必要とならないので、偏光面が互いに直交した参照光L4と測定光L5とを得るのに2つの1/4波長板304,306が必要であった従来の構成をセンサヘッド7に適用した場合に比べ、本実施形態はセンサヘッド7を小型化でき、スペースが限られていてもより測定しやすくなる。
The
〔第2実施形態〕
図2は、第2実施形態に係る干渉計1Aの構成を示す図である。
本実施形態の干渉計1Aは、図2に示すように、センサヘッド7Aに、前記第1実施形態のレンズ71および透光部材72に替え、屈折率勾配型レンズ74(グリンレンズ)が設けられている点が特徴である。屈折率勾配型レンズ74は、円柱状に形成され、半径方向に沿って屈折率がなだらかに連続的に変化し、入射光を平行化する。この屈折率勾配型レンズ74の一方の端面は、レーザ光源2からの光が入射する入射面741となっており、他方の端面は、前記入射面741から入射し、光軸方向に平行化された光の一部を参照光L4として反射するとともに、残りの光L3を1/4波長板73側に射出する射出面742となっている。本実施形態では、この射出面742が参照面として機能する。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an interferometer 1A according to the second embodiment.
As shown in FIG. 2, the interferometer 1A of the present embodiment is provided with a refractive index gradient lens 74 (Grin lens) in the
このような本実施形態でも、前記実施形態と同様の構成により、同様の効果を奏することができる。そのうえ、参照面として機能する射出面742を有するとともに入射光を平行化する屈折率勾配型レンズ74を備えているので、前記第1実施形態ではレンズ71および透光部材72により実現していた入射光の平行化および分割という機能をこの屈折率勾配型レンズ74のみで実現でき、前記第1実施形態に比べ、部品点数を低減できる。
In this embodiment as well, the same effect can be obtained with the same configuration as that of the embodiment. In addition, since it has an
〔第3実施形態〕
図3は、第3実施形態に係る干渉計1Bの構成を示す図である。
本実施形態の干渉計1Bは、図3に示すように、透光部材72Aの入射面が、アルミニウム等の金属から構成された複数のワイヤが光L1の波長より十分短い微小間隔で平行に設けられたワイヤグリッド面721Aとなっている点が特徴である。ワイヤグリッド面721Aは、入射する光L1のうち、偏光面がワイヤに平行な光(直線偏光)を参照光L4として反射し、参照面として機能する。また、ワイヤグリッド面721Aは、入射する光L1のうち、偏光面がワイヤに垂直な光L3(直線偏光)を透過する。ワイヤグリッド面721Aを透過した光L3は、被測定物4で反射し、測定光L5となる。測定光L5は、ワイヤグリッド面721Aを透過し、偏光面が直交する参照光L4と合波する。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an
In the
このように、本実施形態では、入射光L1を参照光L4として反射するワイヤグリッド面721Aが、参照光L4と偏光面が直交する光L3のみを透過するので、ワイヤグリッド面721Aの光路後段に、光L3の偏光面を回転させるための1/4波長板を設けなくても、光L3を被測定物4で反射させるだけで、参照光L4と偏光面が直交する測定光L5を得ることができる。従って、1/4波長板を不要にできる分、部品点数を低減できる。
Thus, in this embodiment, the
〔第4実施形態〕
図4は、第4実施形態に係る干渉計1Cの構成を示す図である。
本実施形態の干渉計1Cは、図4に示すように、センサヘッド7からの戻り光L6(合波光L6)を、導光手段としての光サーキュレータ8によって取得手段5側に取り出すことが特徴である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an
As shown in FIG. 4, the
光サーキュレータ8は、レーザ光源2からの光L1をセンサヘッド7側へのみ射出し、センサヘッド7側からの合波光L6を取得手段5側へのみ射出する。この光サーキュレータ8は、図を簡略化したが、異なる位置にそれぞれ形成された第1面81、第2面82、および第3面83を備えている。第1面81には偏波保存ファイバ84が取り付けられている。第2面82は、偏波保存ファイバ309によりセンサヘッド7に接続されている。第3面83には、偏波保存ファイバ85が取り付けられている。このような光サーキュレータ8では、レーザ光源2から射出され、偏波保存ファイバ84を通って第1面81に導光された光L1を第2面82からのみセンサヘッド7側へ射出する。また、センサヘッド7から射出され、偏波保存ファイバ309を通って第2面82に導光された合波光L6を、第3面83からのみ取得手段5側へ射出する。第3面83から射出された合波光L6は、レンズ310によって集光および平行化された後、取得手段5に入射する。
なお、本実施形態では、本体部10は、レーザ光源2、レンズ308,310、偏波保存ファイバ84,85、光サーキュレータ8、取得手段5、および算出手段6を含んで構成されている。
The optical circulator 8 emits the light L1 from the
In the present embodiment, the
このような本実施形態でも、前記第1実施形態と同様の構成により、同様の効果を奏することができる。そのうえ、導光手段として、センサヘッド7側からの合波光L6を取得手段5側へのみ射出する光サーキュレータ8を用いたので、合波光L6がレーザ光源2側へ戻ることを防ぐことができ、センサヘッド7からの戻り光L6により、レーザ光源2が不安定になったり、レーザ光源2から射出される光L1に含まれるノイズが増加してしまい、測定精度が低下してしまうことを防止できる。
In this embodiment as well, the same effect can be obtained with the same configuration as in the first embodiment. In addition, since the optical circulator 8 that emits the combined light L6 from the
〔第5実施形態〕
図5は、第5実施形態に係る干渉計1Dの構成を示す図である。
本実施形態の干渉計1Dは、異なる波長λ1,λ2のレーザ光源21,22を用い、偏波保存ファイバ309の撓みによる測定誤差を取り除いて被測定物4の変位量を算出する点が特徴である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an
The
本実施形態の干渉計1Dは、図5に示すように、レーザ光源2と、測定子光学系3と、分割手段9と、取得手段5と、算出手段6とを備えている。
レーザ光源2は、所定の波長λ1(第1波長)を有し、後述する偏光ビームスプリッタ311に対してP波であるレーザ光L1Aを射出する第1レーザ光源21と、前記レーザ光L1Aとは異なる波長λ2(第2波長)を有し、偏光ビームスプリッタ311に対してS波であるレーザ光L1Bを射出する第2レーザ光源22とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
The
これらのレーザ光L1A,L1Bの波長λ1,λ2は、各レーザ光L1A,L1Bに対する偏波保存ファイバ309内部のコアの屈折率が略等しいとみなせるような比較的近い波長であることが望ましく、また、各波長λ1,λ2間には、これらの波長λ1,λ2の光の合波光を、回路格子やプリズム、後述するバンドパスフィルタ92,93等の素子により各波長λ1,λ2の光に分離できる程度の差があることが望ましい。
The wavelengths λ1 and λ2 of the laser beams L1A and L1B are desirably relatively close to each other so that the refractive index of the core inside the
測定子光学系3は、合波手段としての偏光ビームスプリッタ311、無偏光ビームスプリッタ307、レンズ308、偏波保存ファイバ309、およびセンサヘッド7を備えている。
分割手段9は、無偏光ビームスプリッタ91、波長λ1の光のみを透過するバンドパスフィルタ92、および波長λ2の光のみを透過するバンドパスフィルタ93を備え、詳しくは後述するが、センサヘッド7から射出された合波光L6を、波長λ1の第1合波光L6Aと、波長λ2の第2合波光L6Bとに分割する。
The probe
The splitting unit 9 includes a
取得手段5は、波長λ1の第1合波光L6Aが入射する取得手段5Aと、波長λ2の第2合波光L6Bが入射する取得手段5Bとを備えている。これらの取得手段5A,5Bは、背技技術における取得手段5と同様の構成を備えている。
本実施形態では、本体部10は、レーザ光源2、偏光ビームスプリッタ311、無偏光ビームスプリッタ307、レンズ308、分割手段9、取得手段5、および算出手段6を含んで構成されている。
The
In the present embodiment, the
このような干渉計1Dでは、レーザ光源21から射出され、波長λ1を有し、偏光ビームスプリッタ311に対してP波であるレーザ光L1Aは、偏光ビームスプリッタ311を透過する。レーザ光源22から射出され、波長λ2を有し、偏光ビームスプリッタ311に対してS波であるレーザ光L1Bは、偏光ビームスプリッタ311で反射され、偏光面が直交するレーザ光源21からの光L1Aと合波する。光L1A,L1Bによる合波光L1は、無偏光ビームスプリッタ307およびレンズ308を透過し、偏波保存ファイバ309によって各光L1A,L1Bの偏光面が保存された状態でセンサヘッド7に入射する。
In such an
センサヘッド7は、波長λ1の光L1Aから参照光L4A、および参照光L4Aと偏光面が直交する測定光L5Aを得るとともに、波長λ2の光L1Bから参照光L4B、および参照光L4Bと偏光面が直交する測定光L5Bを得る。この際、レーザ光源21,22からの光L1A,L1Bは、偏光面が互いに直交しているので、波長λ1の光L1Aの参照光L4Aと、波長λ2の光L1Bの測定光L5Bとが平行となり、波長λ1の光L1Aの測定光L5Aと、波長λ2の光L1Bの参照光L4Bとが平行となる。
The
これらの光L4A,L4B,L5A,L5Bの合波光L6、すなわち、波長λ1の光L1Aから得られる光L4A,L5Aの合波光L6Aと、波長λ2の光L1Bから得られる光L4A,L4Bの合波光L6Bとによる合波光L6は、センサヘッド7により偏光面が保存された状態でレンズ308へ向けて射出され、レンズ308を透過した後、無偏光ビームスプリッタ307により分割手段9の無偏光ビームスプリッタ91側へ反射される。
The combined light L6 of these lights L4A, L4B, L5A, and L5B, that is, the combined light L4A and L4B of light L4A and L5A obtained from the light L1A of wavelength λ1 and the light L1B of wavelength λ2 The combined light L6 from L6B is emitted toward the
無偏光ビームスプリッタ307により反射された合波光L6は、無偏光ビームスプリッタ91により2つの光L61,光L62に分割される。
無偏光ビームスプリッタ91を透過する光L61は、バンドパスフィルタ92を透過することにより、波長λ1の合波光L6Aのみが抽出される。光L61から抽出された波長λ1の合波光L6Aは、取得手段5Aに入射する。取得手段5Aは、この合波光L6Aから、位相が90°毎に異なる4つの干渉信号A1〜A4を得、算出手段6に出力する。そして、算出手段6は、これら4つの干渉信号A1〜A4から位相が90°異なる第1,第2干渉信号を生成し、これら第1,第2干渉信号の強度変化の繰り返しをカウント等することで、被測定物4の変位量を算出する。
The combined light L6 reflected by the
The light L61 that passes through the
ここで、偏波保存ファイバ309が撓み、偏波保存ファイバ309内部のクラッドの断面における直交する2軸方向の屈折率がそれぞれ変化した場合、センサヘッド7から射出された波長λ1の合波光L6Aが偏波保存ファイバ309を透過する際に、偏光面が互いに直交する参照光L4Aおよび測定光L5A間に光路長差が生じ、算出される被測定物4の変位量に誤差が生じる。すなわち、波長λ1の合波光L6Aに基づいて算出される被測定物4の変位量をm1、実際の被測定物4の変位量をL、偏波保存ファイバ309の撓みによって生じる参照光L4Aおよび測定光L5A間の光路長差をnとする。すると、測定光L5Aの光路長が参照光L4Aに対してn増加したとすると、波長λ1の合波光L6Aから算出される被測定物4の変位量m1は以下の式(1)で表される。
m1=L+n‥‥‥(1)
Here, when the
m1 = L + n (1)
また、無偏光ビームスプリッタ91により反射された光L62からは、バンドパスフィルタ93により波長λ2の合波光L6Bのみが抽出され、この合波光L6Bから取得手段5Bが、位相が90°毎に異なる4つの干渉信号A1〜A4を出力し、これらの干渉信号A1〜A4から、算出手段6が被測定物4の変位量を算出する。
In addition, from the light L62 reflected by the
ここで、波長λ2の合波光L6Bの参照光L4Bは、波長λ1の合波光L6Aの測定光L5Aと平行であり、波長λ2の合波光L6Bの測定光L5Bは、λ1の合波光L6Aの参照光L4Aと平行である。従って、波長λ1の合波光L6Aでは、偏波保存ファイバ309の撓みにより、測定光L5Aの光路長が参照光L4Aに対してn増加したが、波長λ2の合波光L6Bでは、測定光L5Aと偏光面が平行な参照光L4Bの光路長が測定光L5Bに対してn増加することとなる。すなわち、測定光L5Bの光路長が、参照光L4Bに対してn低減することとなる。従って、波長λ2の合波光L6Bから算出される被測定物4の変位量をm2とすると、m2は以下の式(2)で表されることとなる。
m2=L−n‥‥‥(2)
Here, the reference light L4B of the combined light L6B having the wavelength λ2 is parallel to the measurement light L5A of the combined light L6A having the wavelength λ1, and the measurement light L5B of the combined light L6B having the wavelength λ2 is the reference light of the combined light L6A having the wavelength λ1. Parallel to L4A. Accordingly, in the combined light L6A having the wavelength λ1, the optical path length of the measurement light L5A is increased by n with respect to the reference light L4A due to the deflection of the
m2 = L-n (2)
そこで、算出手段6は、以下の式(3)に示すように、各波長λ1,λ2の合波光L6A,L6Bに基づいて算出される被測定物4の変位量m1,m2を加算して2で除算することにより、実際の被測定物4の変位量Lを求める。
L=(m1+m2)/2‥‥‥(3)
Therefore, the calculation means 6 adds 2 to the displacements m1 and m2 of the
L = (m1 + m2) / 2 (3)
このように、本実施形態では、算出手段6が、合波光L6Aから算出される被測定物4の変位量m1と、合波光L6Bから算出される被測定物4の変位量m2とから、各変異量m1,m2に含まれる偏波保存ファイバ309の撓みによる誤差nを相殺して被測定物4の実際の変位量Lを算出するので、測定精度を向上できる。
As described above, in the present embodiment, the
〔第6実施形態〕
図6は、第6実施形態に係る干渉計1Eの要部の構成を示す図である。
本実施形態の干渉計1Eは、図6に示すように、偏波保存ファイバ309の射出端面313を参照面として機能させる点が特徴である。すなわち、通常、光ファイバの射出端面には、ノイズとなる反射光が発生しないように斜め研磨加工や反射防止膜が施されるところ、本実施形態では、偏波保存ファイバ309の射出端面313にこのような特別な加工を敢えて施さないことにより、射出端面313でレーザ光源2からの光L1を一部反射させ、この反射光を参照光L4として用いる。これにより、本実施形態では、前記第1実施形態では必要であった透光部材72を不要にすることができ、構成を簡素にすることができる。
[Sixth Embodiment]
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a main part of an
As shown in FIG. 6, the
なお、偏波保存ファイバ309の射出端面313に反射コートなどを施すことにより射出端面313の反射率を向上させ、これにより参照光4と測定光L5との強度比を近づけて取得手段5により出力される干渉信号A1〜A4のS/N比を高めてもよい。なお、図6中、309Aは偏波保存ファイバ309のコアであり、309Bは偏波保存ファイバ309のクラッドである。
Note that the reflectance of the
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、センサヘッド7は、レーザ光源2からの光L1を、参照面721,721A,742により、その一部を反射するとともに残りを透過させることで分割していたが、センサヘッド7は、従来の干渉計1Eのように、レーザ光源2からの光L1を偏光ビームスプリッタ302によって分割してもよい。
前記第4,5実施形態のセンサヘッド7に、前記第2実施形態のセンサヘッド7Aを適用してもよいし、前記第3実施形態のセンサヘッド7Bを適用してもよい。
[Modification of Embodiment]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In each of the embodiments described above, the
The
前記第2実施形態では、屈折率勾配型レンズ74および1/4波長板73が離間して配置されていたが、屈折率勾配型レンズ74および1/4波長板73が張り合わされ、これにより、センサヘッド7Aの小型化が図られていてもよい。この場合、屈折率勾配型レンズ74および1/4波長板73の張り合わされる面のいずれか一方に反射率を高める光学コートが施されていてもよい。
In the second embodiment, the
前記第2実施形態では、屈折率勾配型レンズ74および1/4波長板73間には光学素子が配置されていなかったが、屈折率勾配型レンズ74および1/4波長板73間にレンズが配置され、このレンズにより、屈折率勾配型レンズ74から射出された光L3の収束、発散、平行化(コリメート)の微調整が行われてもよい。
前記第3実施形態では、ワイヤグリッド面721Aは、透光部材72Aの入射面に設けられていたが、ワイヤグリッド面721Aは、例えば偏波保存ファイバ309のセンサヘッド7B側の射出面に設けられていてもよく、適宜の位置に設けられていてよい。
In the second embodiment, no optical element is disposed between the
In the third embodiment, the
前記第5実施形態では、レーザ光L1A,L1Bの波長λ1,λ2は、各レーザ光L1A,L1Bに対する偏波保存ファイバ309内部のクラッドの屈折率が略等しく、かつ、バンドパスフィルタ92,93が当該フィルタ92,93を透過する光L61、L62から一方の波長λ1,λ2の光のみを抽出することができるような波長となっており、波長λ1,λ2間の差は僅かとなっていたが、レーザ光L1A,L1Bの波長λ1,λ2間にはある程度差があってもよい。この場合、波長λ1,λ2の差により、各波長λ1,λ2の光に対する偏波保存ファイバ309内部のコアの屈折率に差が生じ、これにより、例えば波長λ1の合波光L6A、および波長λ2の合波光L6Bが偏波保存ファイバ309に導光された際に合波光L6A,L6B間に光路長差が生じるが、このような光路長差を補正する光学素子を設けて光路長差を補正したり、演算時に波長λ1,λ2の光ごとの屈折率によって数値的に補正してもよい。
In the fifth embodiment, the wavelengths λ1 and λ2 of the laser beams L1A and L1B have substantially the same refractive index of the clad inside the
前記第5実施形態では、分割手段9は、無偏光ビームスプリッタ91、およびバンドパスフィルタ92,93を備え、これらの光学素子91〜93により、合波光L6を、波長λ1,λ2の異なる各合波光L6A,L6Bに分割していたが、分割手段9は、波長に応じて入射光の進行方向(光軸)を変化させるプリズムや回折格子などの分光素子を備えることにより、合波光L6を、波長λ1,λ2の異なる各合波光L6A,L6Bに分割してもよい。
In the fifth embodiment, the splitting unit 9 includes a
本発明は、干渉計に利用でき、特にマイケルソン干渉計に好適に利用できる。 The present invention can be used for an interferometer, and can be particularly preferably used for a Michelson interferometer.
1、1A〜1E…干渉計
2…レーザ光源
4…被測定物
5…取得手段
5A…第1取得手段
5B…第2取得手段
6…算出手段
7,7A,7B…センサヘッド
8…光サーキュレータ(導光手段)
21…第1レーザ光源
22…第2レーザ光源
73…1/4波長板
74…屈折率勾配型レンズ
307…無偏光ビームスプリッタ(導光手段)
309…偏波保存ファイバ
311…偏光ビームスプリッタ(合波手段)
313…射出端面(参照面)
721…参照面
721A…ワイヤグリッド面(参照面)
741…入射面
742…射出面(参照面)
L4,L4A,L4B…参照光
L5,L5A,L5B…測定光
L6A…第1合波光
L6B…第2合波光。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
309: Polarization-maintaining fiber 311: Polarizing beam splitter
313: Injection end surface (reference surface)
721 ...
741...
L4, L4A, L4B ... reference light L5, L5A, L5B ... measurement light L6A ... first combined light L6B ... second combined light.
Claims (7)
前記レーザ光源からの光を参照面に入射させるとともに被測定物に入射させ、前記参照面にて反射された参照光および前記被測定物にて反射された測定光を得るとともに、前記測定光の偏光面と前記参照光の偏光面とを直交させた後に前記測定光と前記参照光とを合波し、合波光を射出するセンサヘッドと、
前記レーザ光源からの光を前記センサヘッド側に透過させるとともに、前記センサヘッドから射出された前記合波光を取り出す導光手段と、
前記導光手段から射出された光を前記センサヘッドに導光するとともに、前記センサヘッドから射出された前記合波光を、前記合波光の偏光面を保存したまま前記導光手段に導光する偏波保存ファイバと、
前記導光手段により取り出された前記合波光から干渉信号を取得する取得手段と、
前記干渉信号に基づいて前記被測定物の変位量を算出する算出手段とを備えている
ことを特徴とする干渉計。 A laser light source;
The light from the laser light source is incident on a reference surface and is incident on the object to be measured to obtain the reference light reflected on the reference surface and the measurement light reflected on the object to be measured. A sensor head for combining the measurement light and the reference light after orthogonalizing the polarization plane and the polarization plane of the reference light, and emitting the combined light;
A light guide means for transmitting light from the laser light source to the sensor head side and for extracting the combined light emitted from the sensor head;
The light emitted from the light guide means is guided to the sensor head, and the combined light emitted from the sensor head is guided to the light guide means while preserving the polarization plane of the combined light. Wave storage fiber,
Obtaining means for obtaining an interference signal from the combined light extracted by the light guiding means;
An interferometer, comprising: a calculating unit that calculates a displacement amount of the object to be measured based on the interference signal.
前記センサヘッドは、前記参照面の光路後段に配置された1/4波長板を備え、
前記参照面は、当該参照面に入射した前記レーザ光源からの光の一部を前記参照光として反射するとともに残りの光を透過する
ことを特徴とする干渉計。 The interferometer according to claim 1, wherein
The sensor head includes a ¼ wavelength plate disposed in the latter stage of the optical path of the reference surface,
The interferometer, wherein the reference surface reflects a part of light from the laser light source incident on the reference surface as the reference light and transmits the remaining light.
半径方向に沿って屈折率が連続的に変化する屈折率勾配型レンズを備え、
前記屈折率勾配型レンズは、前記レーザ光源からの光が入射する入射面と、前記入射面に入射した光の一部を前記参照光として反射するとともに、残りの光を射出する前記参照面である射出面とを備えている
ことを特徴とする干渉計。 The interferometer according to claim 2, wherein
A refractive index gradient type lens whose refractive index continuously changes along the radial direction,
The refractive index gradient lens includes an incident surface on which light from the laser light source is incident, and a reference surface that reflects part of the light incident on the incident surface as the reference light and emits the remaining light. An interferometer characterized by comprising an exit surface.
前記参照面は、複数のワイヤが平行に設けられたワイヤグリッド面であり、当該参照面に入射した光のうち、偏光面が前記ワイヤに平行な光を前記参照光として反射するとともに、偏光面が前記ワイヤに垂直な光を透過する
ことを特徴とする干渉計。 The interferometer according to claim 1, wherein
The reference surface is a wire grid surface in which a plurality of wires are provided in parallel. Of the light incident on the reference surface, the polarization surface reflects light parallel to the wire as the reference light, and the polarization surface. Transmits light perpendicular to the wire.
前記参照面は、前記偏波保存ファイバの前記センサヘッド側の射出端面であり、入射した光の一部を前記参照光として反射するとともに残りの光を前記センサヘッド側に射出する
ことを特徴とする干渉計。 The interferometer according to claim 1, wherein
The reference surface is an emission end surface of the polarization maintaining fiber on the sensor head side, and reflects a part of incident light as the reference light and emits the remaining light to the sensor head side. Interferometer to do.
前記導光手段は、前記レーザ光源からの光を前記センサヘッド側へのみ射出し、前記センサヘッド側からの前記合波光を前記取得手段側へのみ射出する光サーキュレータである
ことを特徴とする干渉計。 The interferometer according to any one of claims 1 to 5,
The light guide means is an optical circulator that emits light from the laser light source only to the sensor head side and emits the combined light from the sensor head side only to the acquisition means side. Total.
前記レーザ光源は、第1波長の光を射出する第1レーザ光源と、前記第1波長とは異なる第2波長の光を射出する第2レーザ光源とを備え、
前記第1,第2レーザ光源から射出された光をそれぞれ偏光面が互いに直交した状態で合波し、前記導光手段側に射出する合波手段と、
前記導光手段および前記取得手段間に配置され、前記導光手段にて取り出された光を、前記第1波長の前記参照光と前記測定光とからなる第1合波光と、および前記第2波長の前記参照光と前記測定光とからなる第2合波光とに分割する分割手段とを備え、
前記取得手段は、前記分割手段から射出された前記第1合波光から第1干渉信号を取得する第1取得手段と、前記分割手段から射出された前記第2合波光から第2干渉信号を取得する第2取得手段とを備え、
前記算出手段は、前記第1,第2干渉信号からそれぞれ前記被測定物の変位量を算出し、前記各変位量から、当該各変位量に含まれる前記偏波保存ファイバによる誤差を相殺して前記被測定物の変位量を算出する
ことを特徴とする干渉計。 The interferometer according to any one of claims 1 to 6,
The laser light source includes a first laser light source that emits light of a first wavelength, and a second laser light source that emits light of a second wavelength different from the first wavelength,
A light combining means for combining the light emitted from the first and second laser light sources in a state where the polarization planes are orthogonal to each other, and emitting the light to the light guide means side;
Light arranged between the light guide means and the acquisition means and extracted by the light guide means is a first combined light composed of the reference light of the first wavelength and the measurement light, and the second Splitting means for splitting into the second combined light composed of the reference light of the wavelength and the measurement light,
The obtaining means obtains a first interference signal from the first combined light emitted from the dividing means and a second interference signal from the second combined light emitted from the dividing means. Second acquisition means for
The calculating means calculates a displacement amount of the object to be measured from the first and second interference signals, and cancels an error due to the polarization-maintaining fiber included in each displacement amount from each displacement amount. An interferometer characterized by calculating a displacement amount of the object to be measured.
Priority Applications (1)
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JP2009054996A JP2010210326A (en) | 2009-03-09 | 2009-03-09 | Interferometer |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104197844A (en) * | 2014-09-18 | 2014-12-10 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | All optical fiber frequency domain interference absolute distance measurement method and device |
JP2016118467A (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社東京精密 | Interferometer and optical branching element |
JP2017078677A (en) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | 株式会社東京精密 | Distance measurement device and method thereof |
WO2024070358A1 (en) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | オムロン株式会社 | Optical fiber cable, controller connected thereto, and optical interference ranging sensor using same |
-
2009
- 2009-03-09 JP JP2009054996A patent/JP2010210326A/en active Pending
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