JP2779497B2 - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
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- JP2779497B2 JP2779497B2 JP63080091A JP8009188A JP2779497B2 JP 2779497 B2 JP2779497 B2 JP 2779497B2 JP 63080091 A JP63080091 A JP 63080091A JP 8009188 A JP8009188 A JP 8009188A JP 2779497 B2 JP2779497 B2 JP 2779497B2
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- light
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- interferometer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザビーム等の光ビームに対して生成した
測定光と参照光を同一光路上に供給し、これを複数の光
路へ相互に位相差を持たせて分割して測定光の光路長変
化を測定する干渉計の改良に関する。
測定光と参照光を同一光路上に供給し、これを複数の光
路へ相互に位相差を持たせて分割して測定光の光路長変
化を測定する干渉計の改良に関する。
干渉計として、例えば、第６図に示すような４相の信
号を得るレーザ干渉計がある。
号を得るレーザ干渉計がある。
第６図において、レーザ光源10はＳ偏光成分とＰ偏光
成分を含んだレーザビーム12を発生し、その光路上に偏
光ビームスプリッタ14及び移動反射体としてのコーナキ
ューブ16が配設されている。
成分を含んだレーザビーム12を発生し、その光路上に偏
光ビームスプリッタ14及び移動反射体としてのコーナキ
ューブ16が配設されている。
偏光ビームスプリッタ14はレーザビーム12のＰ偏光成
分を直進させると共に、Ｓ偏光分を入射ビームに対し直
交する方向へ反射させる。この反射光を再び偏光ビーム
スプリッタ14へ反射させて参照光を得るために、固定反
射体としてのコーナキューブプリズム18が偏光ビームス
プリッタ14に装着されている。
分を直進させると共に、Ｓ偏光分を入射ビームに対し直
交する方向へ反射させる。この反射光を再び偏光ビーム
スプリッタ14へ反射させて参照光を得るために、固定反
射体としてのコーナキューブプリズム18が偏光ビームス
プリッタ14に装着されている。
さらに、コーナキューブプリズム16のよる反射光路上
には、偏光ビームスプリッタ14を介して、1/2波長板2
0、ビームスプリッタ24、偏光ビームスプリッタ26及び
フォトディテクタ28が順次配設されている。ビームスプ
リッタ24は一部を偏光ビームスプリッタ26へ直進させ、
残りを入射ビームに直交する方向へ反射させる。ビーム
スプリッタ24を反射したレーザビームの光路上には1/4
波長板32、偏光ビームスプリッタ34及びフォトディテク
タ36が順次配設されている。偏光ビームスプリッタ34
は、入射ビームのＰ偏光分を直進させてフォトディテク
タ36へ供給し、Ｓ偏光分を入射ビームに直交する方向へ
反射させる。この反射ビームの光路上に、フォトディテ
クタ38が配設されている。
には、偏光ビームスプリッタ14を介して、1/2波長板2
0、ビームスプリッタ24、偏光ビームスプリッタ26及び
フォトディテクタ28が順次配設されている。ビームスプ
リッタ24は一部を偏光ビームスプリッタ26へ直進させ、
残りを入射ビームに直交する方向へ反射させる。ビーム
スプリッタ24を反射したレーザビームの光路上には1/4
波長板32、偏光ビームスプリッタ34及びフォトディテク
タ36が順次配設されている。偏光ビームスプリッタ34
は、入射ビームのＰ偏光分を直進させてフォトディテク
タ36へ供給し、Ｓ偏光分を入射ビームに直交する方向へ
反射させる。この反射ビームの光路上に、フォトディテ
クタ38が配設されている。
一方偏光ビームスプリッタ26は、入射ビームのＰ偏光
分をフォトディテクタ28へ直進させると共に、Ｓ偏光分
を入射ビームに直交する方向へ反射させ、その光路上に
配設されたフォトディテクタ30へ供給する。以上の構成
において、レーザ光源10で発生したレーザビーム12は、
偏光ビームスプリッタ14によってＰ偏光分がコーナキュ
ーブプリズム16に送られ、Ｓ偏光分はコーナキューブプ
リズム18に送られる。コーナキューブプリズム16及び18
の各々で反射したレーザビームは再び偏光ビームスプリ
ッタ14に戻され、同一の光路を経て偏光ビームスプリッ
タ14より出射する。コーナキューブプリズム18より反射
するレーザビームは参照光となり、コーナキューブプリ
ズム16より反射するレーザビームは測定光となり、偏光
ビームスプリッタ14を出射した光路上で参照光と測定光
とが干渉する。その干渉縞はコーナキューブプリズム16
の光路方向への移動量に応じて変化する。コーナキュー
ブプリズム16は、長さ、距離等を測定するために移動す
る部材に装着されている。
分をフォトディテクタ28へ直進させると共に、Ｓ偏光分
を入射ビームに直交する方向へ反射させ、その光路上に
配設されたフォトディテクタ30へ供給する。以上の構成
において、レーザ光源10で発生したレーザビーム12は、
偏光ビームスプリッタ14によってＰ偏光分がコーナキュ
ーブプリズム16に送られ、Ｓ偏光分はコーナキューブプ
リズム18に送られる。コーナキューブプリズム16及び18
の各々で反射したレーザビームは再び偏光ビームスプリ
ッタ14に戻され、同一の光路を経て偏光ビームスプリッ
タ14より出射する。コーナキューブプリズム18より反射
するレーザビームは参照光となり、コーナキューブプリ
ズム16より反射するレーザビームは測定光となり、偏光
ビームスプリッタ14を出射した光路上で参照光と測定光
とが干渉する。その干渉縞はコーナキューブプリズム16
の光路方向への移動量に応じて変化する。コーナキュー
ブプリズム16は、長さ、距離等を測定するために移動す
る部材に装着されている。
偏光ビームスプリッタ14よりの光ビームは、1/2波長
板20を通過する際に、測定光、参照光の偏光方向を45度
回転したのちビームスプリッタ24で２方向へ分割され
る。ビームスプリッタ24で直進方向へ分割された光ビー
ムは、さらに偏光ビームスプリッタ26によってＰ偏光分
が直進し、これに直交するＳ偏光分がフォトディテクタ
30へ向かう。
板20を通過する際に、測定光、参照光の偏光方向を45度
回転したのちビームスプリッタ24で２方向へ分割され
る。ビームスプリッタ24で直進方向へ分割された光ビー
ムは、さらに偏光ビームスプリッタ26によってＰ偏光分
が直進し、これに直交するＳ偏光分がフォトディテクタ
30へ向かう。
フォトディテクタ28に対するレーザビーム（干渉光）
０度であれば、フォトディテクタ30に受光される干渉光
は、180度のずれを持っている。
０度であれば、フォトディテクタ30に受光される干渉光
は、180度のずれを持っている。
一方、ビームスプリッタ24で反射したレーザビーム
は、1/4波長板32によって、参照光又は測定光のいずれ
かの一方に位相遅れが付けられ、更に偏光ビームスプリ
ッタ34で偏光面の直交する２方向へ分割され、各々フォ
トディテクタ36及び38へ干渉縞が供給される。フォトデ
ィテクタ36及び38に供給される干渉光は、光路中に1/4
波長板32が配設されているため、フォトディテクタ28の
０度に対し、90度及び270度の位相遅れを持っている。
したがって、フォトディテクタ28,36,30,38は、順次90
度の位相のずれを有する４相の光電変換信号を出力す
る。
は、1/4波長板32によって、参照光又は測定光のいずれ
かの一方に位相遅れが付けられ、更に偏光ビームスプリ
ッタ34で偏光面の直交する２方向へ分割され、各々フォ
トディテクタ36及び38へ干渉縞が供給される。フォトデ
ィテクタ36及び38に供給される干渉光は、光路中に1/4
波長板32が配設されているため、フォトディテクタ28の
０度に対し、90度及び270度の位相遅れを持っている。
したがって、フォトディテクタ28,36,30,38は、順次90
度の位相のずれを有する４相の光電変換信号を出力す
る。
上記フォトディテクタの信号を処理し、通常のカウン
ターにより、計数することにより、コーナーキューブプ
リズム16の移動量を知ることができる。
ターにより、計数することにより、コーナーキューブプ
リズム16の移動量を知ることができる。
なお、この種の干渉計に関するものとして、特開昭62
−70720がある。
−70720がある。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来の干渉計にあたっては、ビームスプリッ
タ24及び偏光ビームスプリッタ26を用いて干渉光を４方
向へ分割し、さらに90度の位相差をもたせる構成が必要
になるため、装置の小型化に限界があると共にコストア
ップを招く不具合がある。
タ24及び偏光ビームスプリッタ26を用いて干渉光を４方
向へ分割し、さらに90度の位相差をもたせる構成が必要
になるため、装置の小型化に限界があると共にコストア
ップを招く不具合がある。
本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたもの
で、構成を簡略にし、小型化が図れるようにした干渉計
を提供することを目的とする。
で、構成を簡略にし、小型化が図れるようにした干渉計
を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、光ビームを発生
する光源と、該光源からの光ビームを固定反射体及び移
動反射体の各々へ分割すると共に、前記固定反射体で反
射してくる参照光と前記移動反射体で反射してくる測定
光とを同一の光路へ出射させる光分割手段と、該光分割
手段を出射した光ビームから互いに90度の位相差を有す
る複数の光電変換信号を得る光電位相検出手段とを備え
た干渉計において、前記固定反射体または移動反射体の
入側もしくは出側の光路中に配設され、その通過光の波
面を傾けるウエッジ基板と、前記光分割手段より出射さ
れる光ビームを偏光させる偏光子と、光軸に対し直交す
る方向へ配設されると共に前記偏光子からの干渉光を所
定の位相差をもって複数位置で受光する複数のフォトデ
ィテクタとを設けるようにしたものである。
する光源と、該光源からの光ビームを固定反射体及び移
動反射体の各々へ分割すると共に、前記固定反射体で反
射してくる参照光と前記移動反射体で反射してくる測定
光とを同一の光路へ出射させる光分割手段と、該光分割
手段を出射した光ビームから互いに90度の位相差を有す
る複数の光電変換信号を得る光電位相検出手段とを備え
た干渉計において、前記固定反射体または移動反射体の
入側もしくは出側の光路中に配設され、その通過光の波
面を傾けるウエッジ基板と、前記光分割手段より出射さ
れる光ビームを偏光させる偏光子と、光軸に対し直交す
る方向へ配設されると共に前記偏光子からの干渉光を所
定の位相差をもって複数位置で受光する複数のフォトデ
ィテクタとを設けるようにしたものである。
［作用］ 固定反射体又は移動反射体の入側もしくは出側の光路
に配設されたウエッジ基板は、通過する光の波面に傾き
をもたせるため、光分割手段を出射した干渉縞は横縞と
なる。したがって、光軸に直交する方向へ所定間隔にフ
ォトディテクタを配設することにより、所定角度（例え
ば、90度）づつ位相のずれた複数相の信号を得る光電位
相検出手段を、ビームスプリッタや偏光ビームスプリッ
タ等を用いることなく構成することができる。
に配設されたウエッジ基板は、通過する光の波面に傾き
をもたせるため、光分割手段を出射した干渉縞は横縞と
なる。したがって、光軸に直交する方向へ所定間隔にフ
ォトディテクタを配設することにより、所定角度（例え
ば、90度）づつ位相のずれた複数相の信号を得る光電位
相検出手段を、ビームスプリッタや偏光ビームスプリッ
タ等を用いることなく構成することができる。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明によりレーザ干渉計の一実施例を示す構
成図である。なお本実施例においては、第６図と同一で
あるものには同一引用符号を付してその説明を省略し、
異なる構成について説明する。
第１図は本発明によりレーザ干渉計の一実施例を示す構
成図である。なお本実施例においては、第６図と同一で
あるものには同一引用符号を付してその説明を省略し、
異なる構成について説明する。
第１図に示すように本発明の特徴とするところは、光
分割手段としての偏光ビームスプリッタ14からコーナキ
ューブプリズム18へ送られるレーザビームの光路内にウ
エッジ基板40を配設すると共に、光電位相検出手段を偏
光子42,レンズ44及びフォトディテクタ46によって構成
したことにある。
分割手段としての偏光ビームスプリッタ14からコーナキ
ューブプリズム18へ送られるレーザビームの光路内にウ
エッジ基板40を配設すると共に、光電位相検出手段を偏
光子42,レンズ44及びフォトディテクタ46によって構成
したことにある。
偏光子42及びレンズ44は偏光ビームスプリッタ14より
出射される光ビームの光軸上に順次配設され、レンズ44
により干渉パターンの分布範囲内に複数のフォトディテ
クタ46が光軸に直交する干渉縞形成方向へ配設されてい
る。フォトディテクタ46は、必要とする相信号数に等し
い数が設けられ、その設置間隔は干渉縞１ピッチを１周
期とした場合、90度づつ位相のずれた４点に第２図のよ
うに配設される。
出射される光ビームの光軸上に順次配設され、レンズ44
により干渉パターンの分布範囲内に複数のフォトディテ
クタ46が光軸に直交する干渉縞形成方向へ配設されてい
る。フォトディテクタ46は、必要とする相信号数に等し
い数が設けられ、その設置間隔は干渉縞１ピッチを１周
期とした場合、90度づつ位相のずれた４点に第２図のよ
うに配設される。
次に、以上の構成による実施例の動作について説明す
る。
る。
レーザ光線10はＳ偏光成分とＰ偏光成分を含んだ直線
偏光のレーザビーム12を発生する。レーザビーム12は偏
光ビームスプリッタ14によってＳ偏光とＰ偏光に分割さ
れ、Ｓ偏光分はウエッジ基板40を介してコーナキューブ
プリズム18へ送られると共にＰ偏光分はコーナキューブ
プリズム16へ送られる。
偏光のレーザビーム12を発生する。レーザビーム12は偏
光ビームスプリッタ14によってＳ偏光とＰ偏光に分割さ
れ、Ｓ偏光分はウエッジ基板40を介してコーナキューブ
プリズム18へ送られると共にＰ偏光分はコーナキューブ
プリズム16へ送られる。
参照光はウエッジ基板40によって波面が傾けられてい
る。一方、コーナキューブプリズム16は、偏光ビームス
プリッタ14からのレーザビームを反射させ、それを測定
光として再び偏光ビームスプリッタ14に戻される。コー
ナキューブプリズム16による反射光は、偏光プリズム14
を直進して偏光子42へ供給される。この測定光の光路上
に同一となるようにコーナキューブプリズム18よりの参
照光が偏光ビームスプリッタ14より出射される。偏光子
42は、例えば、ポラライザー、偏光ビームスプリッタ、
ウァーラストンプリズム等が用いられ、偏光ビームスプ
リッタ14からの参照光と測定光とを干渉させる。
る。一方、コーナキューブプリズム16は、偏光ビームス
プリッタ14からのレーザビームを反射させ、それを測定
光として再び偏光ビームスプリッタ14に戻される。コー
ナキューブプリズム16による反射光は、偏光プリズム14
を直進して偏光子42へ供給される。この測定光の光路上
に同一となるようにコーナキューブプリズム18よりの参
照光が偏光ビームスプリッタ14より出射される。偏光子
42は、例えば、ポラライザー、偏光ビームスプリッタ、
ウァーラストンプリズム等が用いられ、偏光ビームスプ
リッタ14からの参照光と測定光とを干渉させる。
偏光子42による干渉光の干渉パターンは、レンズ44に
よってフォトディテクタ46a〜46d上に第２図のように拡
大され、フォトディテクタ46a〜46dは90度づつ位相のず
れた４相の電気信号を出力する。この90度づつ位相のず
れた４相信号を夫々０度信号、90度信号、180度信号お
よび270度信号とすると、第３図及び第４図に示すよう
に、（０゜−180゜）、（90゜−270゜）の各減算処理を
行なうことにより、DCバイアス成分を排除した90度位相
のづれた２信号が得られる。この得られた信号を電気的
に分割し、通常のカウンタによって計数することによ
り、コーナキューブプリズム16の相対移動量（長さ、距
離等）を知ることができる。なお、上記構成において、
偏光ビームスプリッタ14の替りに無偏光ビームスプリッ
タを用い第５図のような構成にし、干渉光の干渉パター
ンをレンズ55で結像させ、フォトディテクタ46を適時配
設することにより所望の電気信号を得ることができる。
よってフォトディテクタ46a〜46d上に第２図のように拡
大され、フォトディテクタ46a〜46dは90度づつ位相のず
れた４相の電気信号を出力する。この90度づつ位相のず
れた４相信号を夫々０度信号、90度信号、180度信号お
よび270度信号とすると、第３図及び第４図に示すよう
に、（０゜−180゜）、（90゜−270゜）の各減算処理を
行なうことにより、DCバイアス成分を排除した90度位相
のづれた２信号が得られる。この得られた信号を電気的
に分割し、通常のカウンタによって計数することによ
り、コーナキューブプリズム16の相対移動量（長さ、距
離等）を知ることができる。なお、上記構成において、
偏光ビームスプリッタ14の替りに無偏光ビームスプリッ
タを用い第５図のような構成にし、干渉光の干渉パター
ンをレンズ55で結像させ、フォトディテクタ46を適時配
設することにより所望の電気信号を得ることができる。
この場合、レーザ光源10は直線偏光である必要は無く
偏光子42もいらない構成になる。
偏光子42もいらない構成になる。
また、光電位相検出手段は、４相信号を得る例を示し
たが、要求する相数に応じた数のフォトディテクタを設
置し、これらのすべてに干渉パターンが分布されるよう
にレンズ位置を定めることにより、任意の相数にするこ
とができる。
たが、要求する相数に応じた数のフォトディテクタを設
置し、これらのすべてに干渉パターンが分布されるよう
にレンズ位置を定めることにより、任意の相数にするこ
とができる。
さらに、ウエッジ基板40は、コーナキューブプリズム
18の入射光路に設けるものとしたが、その出射光路内に
設けるようにしてもよい。また、コーナキューブプリズ
ム16の入光側又は出光側の光路内に設けてもよい。
18の入射光路に設けるものとしたが、その出射光路内に
設けるようにしてもよい。また、コーナキューブプリズ
ム16の入光側又は出光側の光路内に設けてもよい。
［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、参照光又は測定
光の光波に傾きをもたせ、これによる干渉光をフォトデ
ィテクタ列に導びくようにしたため、光電位相検出手段
を従来のように複数の光分割手段を用いることなく構成
でき、光学系の小型化及びコストダウンを図ることがで
きる。
光の光波に傾きをもたせ、これによる干渉光をフォトデ
ィテクタ列に導びくようにしたため、光電位相検出手段
を従来のように複数の光分割手段を用いることなく構成
でき、光学系の小型化及びコストダウンを図ることがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明による干渉縞検出原理を示す説明図、第３図及び第４
図は本発明の実施例における４相信号の減算処理を示す
波形説明図、第５図は無偏光ビームスプリッタを用いた
場合の発明原理図、第６図は従来の干渉計を示す構成
図。 10……レーザ光源、14……偏光ビームスプリッタ、16,1
8……コーナキューブプリズム、40……ウエッジ基板、4
2……偏光子、44……レンズ、46……フォトディテク
タ、55……結像レンズ
明による干渉縞検出原理を示す説明図、第３図及び第４
図は本発明の実施例における４相信号の減算処理を示す
波形説明図、第５図は無偏光ビームスプリッタを用いた
場合の発明原理図、第６図は従来の干渉計を示す構成
図。 10……レーザ光源、14……偏光ビームスプリッタ、16,1
8……コーナキューブプリズム、40……ウエッジ基板、4
2……偏光子、44……レンズ、46……フォトディテク
タ、55……結像レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 9/00 - 9/10 G01B 11/00 - 11/30 G01D 5/26 - 5/38
Claims (2)
- 【請求項１】光ビームを発生する光源と、該光源からの
光ビームを固定反射体及び移動反射体の各々へ分割する
と共に、前記固定反射体で反射してくる参照光と前記移
動反射体で反射してくる測定光とを同一の光路へ出射さ
せる光分割手段と、該光分割手段を出射した光ビームか
ら互いに所定の位相差を有する複数の光電変換信号を得
る光電位相検出手段とを備え、各々の信号を演算処理す
ることによって干渉縞を計数する干渉計において、前記
固定反射体または移動反射体の入側もしくは出側の光路
中に配設され、その通過光の波面を傾けるウエッジ基板
と、前記光分割手段の偏光ビームスプリッタより出射さ
れる光ビームを干渉させるための偏光子と、該偏光子を
通過した干渉光をレンズにより互いに90゜の位相差をも
って、４個のフォトディテクタ内に干渉縞の１ピッチが
配設されるようにしたことを特徴とする干渉計。 - 【請求項２】請求項１記載の干渉計において、偏光ビー
ムスプリッタに替え、固定反射体または移動反射体の入
側もしくは出側の光路中に配設され、その通過光の波面
を傾けるウエッジ基板と、前記無偏光ビームスプリッタ
により出射される光ビームを干渉させレンズにより干渉
縞を結像させ、互いに90゜の位相差をもって、４個のフ
ォトディテクタ内に干渉縞の１ピッチが配設されるよう
にし、該フォトディテクタにより干渉縞を検出し演算処
理し、干渉縞を計数する干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080091A JP2779497B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080091A JP2779497B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250804A JPH01250804A (ja) | 1989-10-05 |
| JP2779497B2 true JP2779497B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=13708530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63080091A Expired - Fee Related JP2779497B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779497B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4869656B2 (ja) * | 2005-08-08 | 2012-02-08 | 株式会社ミツトヨ | 干渉計 |
| JP5786270B2 (ja) * | 2013-03-06 | 2015-09-30 | 株式会社東京精密 | ２色干渉計測装置 |
| WO2016084239A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社東京精密 | ２色干渉計測装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8005258A (nl) * | 1980-09-22 | 1982-04-16 | Philips Nv | Interferometer. |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63080091A patent/JP2779497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01250804A (ja) | 1989-10-05 |
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