JP2572111B2 - レーザ干渉測定装置 - Google Patents
レーザ干渉測定装置Info
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- JP2572111B2 JP2572111B2 JP63172277A JP17227788A JP2572111B2 JP 2572111 B2 JP2572111 B2 JP 2572111B2 JP 63172277 A JP63172277 A JP 63172277A JP 17227788 A JP17227788 A JP 17227788A JP 2572111 B2 JP2572111 B2 JP 2572111B2
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- beam splitter
- component
- interference
- polarizing
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ干渉測定装置に係り、特に光ファイバ
を用いて小型化に構成したレーザ干渉測定装置に関す
る。
を用いて小型化に構成したレーザ干渉測定装置に関す
る。
第３図では従来のレーザ干渉測定装置の構造が示され
ている。図においてレーザ光源10から出た光はビームエ
キスパンダ12により平行光束とされ、直角プリズム14に
よって90°方向変換される。直角プリズム14から出射し
た光はビームスプリッタ16に入り、測定鏡18と参照鏡20
とに向けて分割される。測定鏡18、参照鏡20からの反射
光は再びビームスプリッタ16に入り、再結合されて出射
し、拡大レンズ22を通って４個のフォトダイオード24上
に干渉縞を投影する。フォトダイオード24は干渉縞の明
暗を電気信号に変え、移動量の測定の場合には移動量に
対応する干渉縞の明暗の変化をカウントして測定鏡18の
移動量を知るようになっている。
ている。図においてレーザ光源10から出た光はビームエ
キスパンダ12により平行光束とされ、直角プリズム14に
よって90°方向変換される。直角プリズム14から出射し
た光はビームスプリッタ16に入り、測定鏡18と参照鏡20
とに向けて分割される。測定鏡18、参照鏡20からの反射
光は再びビームスプリッタ16に入り、再結合されて出射
し、拡大レンズ22を通って４個のフォトダイオード24上
に干渉縞を投影する。フォトダイオード24は干渉縞の明
暗を電気信号に変え、移動量の測定の場合には移動量に
対応する干渉縞の明暗の変化をカウントして測定鏡18の
移動量を知るようになっている。
前記従来のレーザ干渉測定装置では、４個のフォトダ
イオード24上に１スポットの干渉縞を投影し、４個のフ
ォトダイオード24の位相がπ/2異なるように参照鏡20を
傾け、縞間隔を調整していた。しかしながら、このよう
な調整方法では、測定鏡18の振れや、各鏡の表面性状等
により縞間隔の狂いや干渉縞の明暗のばらつき等が生じ
るため、長い距離の測定においては４個の位相がπ/2異
なる信号の位相関係が不安定になる欠点があった。
イオード24上に１スポットの干渉縞を投影し、４個のフ
ォトダイオード24の位相がπ/2異なるように参照鏡20を
傾け、縞間隔を調整していた。しかしながら、このよう
な調整方法では、測定鏡18の振れや、各鏡の表面性状等
により縞間隔の狂いや干渉縞の明暗のばらつき等が生じ
るため、長い距離の測定においては４個の位相がπ/2異
なる信号の位相関係が不安定になる欠点があった。
更に、前記従来のレーザ干渉測定装置では、ビームス
プリッタ16から出射した干渉光をフォトダイオード24で
直接受光するため、他の部品を小型化しても装置の大き
さがフォトダイオード24の外径に制約され、小型化でき
ない欠点があった。
プリッタ16から出射した干渉光をフォトダイオード24で
直接受光するため、他の部品を小型化しても装置の大き
さがフォトダイオード24の外径に制約され、小型化でき
ない欠点があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、長
い距離の測定においても４つのπ/2ずつ位相の異なる信
号の位相関係が不安定にならず、コンパクトなレーザ干
渉測定装置を提案することを目的としている。
い距離の測定においても４つのπ/2ずつ位相の異なる信
号の位相関係が不安定にならず、コンパクトなレーザ干
渉測定装置を提案することを目的としている。
本発明は、前記目的を達成する為に、測定鏡、参照鏡
にコーナーキューブプリズムを用いる事とし、またレー
ザ光源からの光を偏光膜によりＰ成分とＳ成分とに分割
して測定鏡と参照鏡とに入射させると共に測定鏡と参照
鏡からの反射光を再結合する第１の偏光ビームスプリッ
タを設け、第１の偏光ビームスプリッタから出た光を２
方向に分割するビームスプリッタを設け、ビームスプリ
ッタで分割した光の一方の光を偏光膜によりＰ成分とＳ
成分とに分割し逆位相の干渉光を出射する光軸が45°傾
いた第２の偏光ビームスプリッタを設け、ビームスプリ
ッタで分割した他方の光を偏光膜によりＰ成分とＳ成分
とに分割し逆位相の干渉光を出射する光軸が45°傾いた
第２の偏光ビームスプリッタを設け、ビームスプリッタ
と第３の偏光ビームスプリッタとの間の光路に第２の偏
光ビームスプリッタに入射する光の位相に対して第３の
偏光ビームスプリッタに入射する光の位相を90°ずらす
1/4波長板を設け、1/4波長板の光軸は第１の偏光ビーム
スプリッタのＰ偏光、又はＳ偏光のいずれかの偏光方向
と同一であり、第２、第３の偏光ビームスプリッタから
出射した光を４本の光ファイバの各端面に同一方向から
入射させ、この光ファイバによりレーザ干渉測定装置の
ケース外に干渉信号を取出すことを特徴としている。
にコーナーキューブプリズムを用いる事とし、またレー
ザ光源からの光を偏光膜によりＰ成分とＳ成分とに分割
して測定鏡と参照鏡とに入射させると共に測定鏡と参照
鏡からの反射光を再結合する第１の偏光ビームスプリッ
タを設け、第１の偏光ビームスプリッタから出た光を２
方向に分割するビームスプリッタを設け、ビームスプリ
ッタで分割した光の一方の光を偏光膜によりＰ成分とＳ
成分とに分割し逆位相の干渉光を出射する光軸が45°傾
いた第２の偏光ビームスプリッタを設け、ビームスプリ
ッタで分割した他方の光を偏光膜によりＰ成分とＳ成分
とに分割し逆位相の干渉光を出射する光軸が45°傾いた
第２の偏光ビームスプリッタを設け、ビームスプリッタ
と第３の偏光ビームスプリッタとの間の光路に第２の偏
光ビームスプリッタに入射する光の位相に対して第３の
偏光ビームスプリッタに入射する光の位相を90°ずらす
1/4波長板を設け、1/4波長板の光軸は第１の偏光ビーム
スプリッタのＰ偏光、又はＳ偏光のいずれかの偏光方向
と同一であり、第２、第３の偏光ビームスプリッタから
出射した光を４本の光ファイバの各端面に同一方向から
入射させ、この光ファイバによりレーザ干渉測定装置の
ケース外に干渉信号を取出すことを特徴としている。
本発明では位相がπ/2づつずれた４つの干渉光を長い
距離の測定においても安定して取り出すことが出来るの
で、長い距離の測定にも誤差がなくなり、また４本の光
ファイバの各末端にこの干渉光を当て、各光ファイバの
他端を干渉装置のケース外に引出して干渉光を電気的に
処理する。従ってケース内のスペース上の制約は光ファ
イバの外径で左右され、フォトダイオードの外径に制約
される従来のレーザ干渉測定装置より大幅に小型化出来
る。
距離の測定においても安定して取り出すことが出来るの
で、長い距離の測定にも誤差がなくなり、また４本の光
ファイバの各末端にこの干渉光を当て、各光ファイバの
他端を干渉装置のケース外に引出して干渉光を電気的に
処理する。従ってケース内のスペース上の制約は光ファ
イバの外径で左右され、フォトダイオードの外径に制約
される従来のレーザ干渉測定装置より大幅に小型化出来
る。
以下添付図面に従って、本発明に係るレーザ干渉測定
装置の好ましい実施例を詳説する。
装置の好ましい実施例を詳説する。
第１図において10はレーザ干渉測定装置のケース、12は
レーザ光源、14はコリメートレンズ、16は偏光膜18を有
する偏光ビームスプリッタ、20はコーナキューブから成
る移動鏡、22はコーナキューブから成る参照鏡である。
レーザ光源、14はコリメートレンズ、16は偏光膜18を有
する偏光ビームスプリッタ、20はコーナキューブから成
る移動鏡、22はコーナキューブから成る参照鏡である。
また、22は光束を絞る逆望遠鏡構造の光学系、24はビ
ームスプリッタ、26はビームスプリッタ24で分割された
光の一方をＰ成分とＳ成分とに分割する第２の偏光ビー
ムスプリッタ、また、28は1/4波長板、30は直角プリズ
ム、32はビームスプリッタ24で分割された光の他方をＰ
成分とＳ成分とに分割する第３の偏光ビームスプリッタ
である。更に、34、36は直角プリズム、また、38乃至44
は集光レンズ、46乃至52は光ファイバである。
ームスプリッタ、26はビームスプリッタ24で分割された
光の一方をＰ成分とＳ成分とに分割する第２の偏光ビー
ムスプリッタ、また、28は1/4波長板、30は直角プリズ
ム、32はビームスプリッタ24で分割された光の他方をＰ
成分とＳ成分とに分割する第３の偏光ビームスプリッタ
である。更に、34、36は直角プリズム、また、38乃至44
は集光レンズ、46乃至52は光ファイバである。
光ファイバ46乃至52は、ケース10外の図示しない処理
回路に送られ、電気的に処理される。
回路に送られ、電気的に処理される。
前記の如く構成された本発明に係るレーザ干渉測定装
置の作用は次のとおりである。先ず、レーザ光源12が出
射したレーザ光はコリメートレンズ14によって平行光束
とされ、偏光ビームスプリッタ16に入射する。偏光ビー
ムスプリッタ16に入射した光のうち、測定光（Ｐ成分）
は偏光膜18を通過し、移動鏡20に入り、180°方向を変
えられた後、再び偏光ビームスプリッタ16に入射する。
また、レーザ光のうち参照光（Ｓ成分）は偏光膜18で反
射され、参照鏡22で180°方向を変えられて出射し、再
び偏光ビームスプリッタ16に入射して移動鏡20からのＰ
成分と再結合される。偏光ビームスプリッタ16から出射
した光束は逆望遠鏡構造の光学系を有するレンズ光学系
22により絞られ、ビームスプリッタ24に入射する。ビー
ムスプリッタ24に入射した光は分割され一方の光は第２
の偏光ビームスプリッタ26に入射する。第２の偏光ビー
ムスプリッタ26に入射した光のＰ成分は偏光膜を通過
し、レンズ38で絞られ、光ファイバ46の端面に入射す
る。また、第２の偏光ビームスプリッタ26によって偏光
膜で反射されたＳ成分は直角プリズム34に入射し、直角
プリズム34によって90°方向を変えられたＳ成分の光は
レンズ40で絞られ光ファイバ48の端面に入射する。ここ
で、光ファイバ46、48に入る干渉光は、偏光膜を透過し
た光と反射した光であるので互いに逆位相となってい
る。
置の作用は次のとおりである。先ず、レーザ光源12が出
射したレーザ光はコリメートレンズ14によって平行光束
とされ、偏光ビームスプリッタ16に入射する。偏光ビー
ムスプリッタ16に入射した光のうち、測定光（Ｐ成分）
は偏光膜18を通過し、移動鏡20に入り、180°方向を変
えられた後、再び偏光ビームスプリッタ16に入射する。
また、レーザ光のうち参照光（Ｓ成分）は偏光膜18で反
射され、参照鏡22で180°方向を変えられて出射し、再
び偏光ビームスプリッタ16に入射して移動鏡20からのＰ
成分と再結合される。偏光ビームスプリッタ16から出射
した光束は逆望遠鏡構造の光学系を有するレンズ光学系
22により絞られ、ビームスプリッタ24に入射する。ビー
ムスプリッタ24に入射した光は分割され一方の光は第２
の偏光ビームスプリッタ26に入射する。第２の偏光ビー
ムスプリッタ26に入射した光のＰ成分は偏光膜を通過
し、レンズ38で絞られ、光ファイバ46の端面に入射す
る。また、第２の偏光ビームスプリッタ26によって偏光
膜で反射されたＳ成分は直角プリズム34に入射し、直角
プリズム34によって90°方向を変えられたＳ成分の光は
レンズ40で絞られ光ファイバ48の端面に入射する。ここ
で、光ファイバ46、48に入る干渉光は、偏光膜を透過し
た光と反射した光であるので互いに逆位相となってい
る。
更に、ビームスプリッタ24で分割された他方の光は1/
4波長板28を通り、直角プリズム30で方向を90°変えら
れ、第３の偏光ビームスプリッタ32に入射する。第３の
偏光ビームスプリッタ32に入射する光は、1/4波長板28
を通過しているので、第２の偏光ビームスプリッタ26に
入射する光に対して位相が90°ずれている。第３のビー
ムスプリッタ32に入射したレーザ光のうち透過した側の
干渉光（Ｐ成分）は偏光膜を通過し、更に、レンズ42で
絞られ光ファイバ50の端面に入射する。また、第３の偏
光ビームスプリッタ32の偏光膜で反射された干渉光（Ｓ
成分）は直角プリズム36により90°方向を変えられたの
ちレンズ44で絞られ光ファイバ52の端面に入射する。光
ファイバ50、52に入射する干渉光は、偏光膜を通過した
光と反射した光であるので、互いに逆位相となってい
る。
4波長板28を通り、直角プリズム30で方向を90°変えら
れ、第３の偏光ビームスプリッタ32に入射する。第３の
偏光ビームスプリッタ32に入射する光は、1/4波長板28
を通過しているので、第２の偏光ビームスプリッタ26に
入射する光に対して位相が90°ずれている。第３のビー
ムスプリッタ32に入射したレーザ光のうち透過した側の
干渉光（Ｐ成分）は偏光膜を通過し、更に、レンズ42で
絞られ光ファイバ50の端面に入射する。また、第３の偏
光ビームスプリッタ32の偏光膜で反射された干渉光（Ｓ
成分）は直角プリズム36により90°方向を変えられたの
ちレンズ44で絞られ光ファイバ52の端面に入射する。光
ファイバ50、52に入射する干渉光は、偏光膜を通過した
光と反射した光であるので、互いに逆位相となってい
る。
前記実施例によれば、第２、第３の偏光ビームスプリ
ッタ26、32においては透過光と反射光では光軸は直交し
ているため、干渉強度が逆位相となる。また、第２、第
３の偏光ビームスプリッタ26、32と直角プリズム34、36
との配置は第２図のようにＳ成分、Ｐ成分に対し45°傾
いた光軸に設定されている。更に、ビームスプリッタ24
の反射側光路には1/4波長板28が配置されていて、透過
側光路に対して参照光又は測定光の位相がπ/2ずれるよ
うになっている。これにより位相がπ/2づつずれた４個
の干渉光を作り出し光ファイバ46乃至52の端面に入射さ
せると共に光ファイバ46乃至52によってケース外の図示
しない電子回路に取り出せるようになっている。
ッタ26、32においては透過光と反射光では光軸は直交し
ているため、干渉強度が逆位相となる。また、第２、第
３の偏光ビームスプリッタ26、32と直角プリズム34、36
との配置は第２図のようにＳ成分、Ｐ成分に対し45°傾
いた光軸に設定されている。更に、ビームスプリッタ24
の反射側光路には1/4波長板28が配置されていて、透過
側光路に対して参照光又は測定光の位相がπ/2ずれるよ
うになっている。これにより位相がπ/2づつずれた４個
の干渉光を作り出し光ファイバ46乃至52の端面に入射さ
せると共に光ファイバ46乃至52によってケース外の図示
しない電子回路に取り出せるようになっている。
以上説明したように、本発明に係るレーザ干渉測定装
置によれば、位相のπ/2づつずれた４個の干渉光を光学
部品により作ることにより、移動鏡を長い距離移動して
も縞間隔の狂い又は干渉縞の明暗のばらつき等が生じて
も４個の干渉光の位相関係が変わらない。
置によれば、位相のπ/2づつずれた４個の干渉光を光学
部品により作ることにより、移動鏡を長い距離移動して
も縞間隔の狂い又は干渉縞の明暗のばらつき等が生じて
も４個の干渉光の位相関係が変わらない。
また、干渉光は光ファイバで受け、レーザ干渉測定装
置と別設の処理回路に光ファイバを介して送られるの
で、レーザ干渉測定装置はコンパクトに構成することが
できる。
置と別設の処理回路に光ファイバを介して送られるの
で、レーザ干渉測定装置はコンパクトに構成することが
できる。
第１図は本発明に係るレーザ干渉測定装置の構造を示す
説明図、第２図は本発明に係るレーザ干渉測定装置の要
部を示す斜視図、第３図は従来のレーザ干渉測定装置を
示す説明図である。 12……レーザ光源、16……偏光ビームスプリッタ、20…
…移動鏡、22……参照鏡、24……ビームスプリッタ、26
……第２の偏光ビームスプリッタ、28……1/4波長板、3
2……第３の偏光ビームスプリッタ、46、52……光ファ
イバ。
説明図、第２図は本発明に係るレーザ干渉測定装置の要
部を示す斜視図、第３図は従来のレーザ干渉測定装置を
示す説明図である。 12……レーザ光源、16……偏光ビームスプリッタ、20…
…移動鏡、22……参照鏡、24……ビームスプリッタ、26
……第２の偏光ビームスプリッタ、28……1/4波長板、3
2……第３の偏光ビームスプリッタ、46、52……光ファ
イバ。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光源からの光を偏光膜によりＰ成分
とＳ成分とに分割して測定鏡と参照鏡とに入射させる共
に測定鏡と参照鏡からの反射光を再結合する第１の偏光
ビームスプリッタを設け、 第１の偏光ビームスプリッタから出た光を２方向に分割
するビームスプリッタを設け、 ビームスプリッタで分割した光の一方の光を偏光膜によ
りＰ成分とＳ成分とに分割し逆位相の干渉光を出射する
第２の偏光ビームスプリッタを設け、 ビームスプリッタで分割した他方の光を偏光膜によりＰ
成分とＳ成分に分割し逆位相の干渉光で出射する第３の
偏光ビームスプリッタを設け、 ビームスプリッタと第３のビームスプリッタとの間の光
路に第２の偏光ビームスプリッタに入射する光の位相に
対して第３の偏光ビームスプリッタに入射する光の位相
を90°ずらす1/4波長板を設け、 第２、第３の偏光ビームスプリッタから出射した光を４
本の光ファイバの各端面に同一方向から入射させ、この
光ファイバによりレーザ干渉測定装置のケース外に干渉
信号を取り出すことを特徴とするレーザ干渉測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172277A JP2572111B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | レーザ干渉測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172277A JP2572111B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | レーザ干渉測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222503A JPH0222503A (ja) | 1990-01-25 |
| JP2572111B2 true JP2572111B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=15938933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172277A Expired - Lifetime JP2572111B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | レーザ干渉測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572111B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5808740A (en) * | 1995-08-31 | 1998-09-15 | Sokkia Company Limited | Multiaxis distance measurement device for NC machine tools |
| JP3564205B2 (ja) * | 1995-08-31 | 2004-09-08 | 株式会社ソキア | 多軸測長機 |
| JP3618450B2 (ja) * | 1995-11-15 | 2005-02-09 | 株式会社ソキア | 多軸レーザ干渉測長機 |
| US5677768A (en) * | 1996-07-03 | 1997-10-14 | Hewlett-Packard Company | Method and interferometric apparatus for measuring changes in displacement of an object in a rotating reference frame |
| GB2442920B (en) | 2005-08-16 | 2010-07-14 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Laser distance measuring apparatus |
| JP5260261B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2013-08-14 | 株式会社雄島試作研究所 | 偏光分離型干渉計及び偏光分離干渉計型測長器 |
| JP5480507B2 (ja) | 2009-01-13 | 2014-04-23 | 株式会社ミツトヨ | レーザ干渉計 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55127696A (en) * | 1979-03-23 | 1980-10-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | Photoosensing system |
| JPS5935102A (ja) * | 1982-08-21 | 1984-02-25 | Hitachi Cable Ltd | 偏波面保存光フアイバ形センサ |
-
1988
- 1988-07-11 JP JP63172277A patent/JP2572111B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0222503A (ja) | 1990-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081024 Year of fee payment: 12 |