JP3216146B2 - マイケルソン干渉計 - Google Patents
マイケルソン干渉計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、光スペクト
ルアナライザに用いられ、被測定光の波長に応じた周波
数をもつ干渉光を発生させるマイケルソン干渉計に関
し、特にその可動反射体の駆動部分に係わる。
ルアナライザに用いられ、被測定光の波長に応じた周波
数をもつ干渉光を発生させるマイケルソン干渉計に関
し、特にその可動反射体の駆動部分に係わる。
【０００２】
【従来の技術】図１に従来のマイケルソン干渉計を示
す。被測定光１１は半透明鏡などのビームスプリッタ１
２に入射され、ビームスプリッタ１２で反射光と透過光
とに分割され、その反射光は固定反射体１３に入射され
る。固定反射体１３はミラー又はプリズムのコーナキュ
ーブその他の入射光をその到来方法に反射する反射体で
ある。ビームスプリッタ１２の透過光は可動反射体１４
に入射される。可動反射体１４も固定反射体１３と同様
に入射光をその到来方向に反射するものである。固定反
射体１３よりの反射光と可動反射体１４よりの反射光と
がビームスプリッタ１２に戻り合波されて干渉し、その
干渉光は受光素子１５で受光されて電気信号に変換され
る。可動反射体１４はリニアモータ１６に取り付けら
れ、ビームスプリッタ１２に対して進退する。リニアモ
ータ１６にはその進退方向（移動方向）に沿って延長し
たリニアスケール１７が取付けられ、リニアスケール１
７の単位量の移動がリニアスケール検出器１８で検出さ
れる。その検出出力は互いに９０°位相がずれた２相パ
ルス信号Ｄ1 、Ｄ2 であり、その何れの信号が進み位相
か遅れ位相かにより移動方向を示し、単位移動長毎に１
つのパルスが発生される。このようなリニアスケールと
検出器の組は市販されている。このリニアスケール検出
器１８の出力２相信号はサーボ駆動回路１９に入力され
る。サーボ駆動回路１９はマイクロコンピュータを有し
ており、制御回路２１から移動速度、移動量及び方向が
入力され、それに従ってリニアモータ１６の駆動制御が
行われる。このようなサーボ駆動回路はＩＣとして市販
されている。リニアモータ１６に遮光片２２が取付けら
れ、リニアモータ１６、つまり可動反射体１４が基準位
置に達すると、遮光板２２がフォトインタラプタ２３内
に入り、フォトインタラプタ２３からリニアモータ１
６、つまり可動反射体１４が基準位置にあることを示す
信号が制御回路２１に与えられる。これを基準として制
御回路２１が速度、移動量及び方向をサーボ駆動回路１
９に設定すると、サーボ駆動回路１９はその方向にその
移動量だけ可動反射体１４を指定された一定速度で移動
させるように、リニアスケール検出器１８からの検出信
号Ｄ1 、Ｄ2 を帰還信号として２相駆動信号Ｐでリニア
モータ１６をサーボ駆動する。
す。被測定光１１は半透明鏡などのビームスプリッタ１
２に入射され、ビームスプリッタ１２で反射光と透過光
とに分割され、その反射光は固定反射体１３に入射され
る。固定反射体１３はミラー又はプリズムのコーナキュ
ーブその他の入射光をその到来方法に反射する反射体で
ある。ビームスプリッタ１２の透過光は可動反射体１４
に入射される。可動反射体１４も固定反射体１３と同様
に入射光をその到来方向に反射するものである。固定反
射体１３よりの反射光と可動反射体１４よりの反射光と
がビームスプリッタ１２に戻り合波されて干渉し、その
干渉光は受光素子１５で受光されて電気信号に変換され
る。可動反射体１４はリニアモータ１６に取り付けら
れ、ビームスプリッタ１２に対して進退する。リニアモ
ータ１６にはその進退方向（移動方向）に沿って延長し
たリニアスケール１７が取付けられ、リニアスケール１
７の単位量の移動がリニアスケール検出器１８で検出さ
れる。その検出出力は互いに９０°位相がずれた２相パ
ルス信号Ｄ1 、Ｄ2 であり、その何れの信号が進み位相
か遅れ位相かにより移動方向を示し、単位移動長毎に１
つのパルスが発生される。このようなリニアスケールと
検出器の組は市販されている。このリニアスケール検出
器１８の出力２相信号はサーボ駆動回路１９に入力され
る。サーボ駆動回路１９はマイクロコンピュータを有し
ており、制御回路２１から移動速度、移動量及び方向が
入力され、それに従ってリニアモータ１６の駆動制御が
行われる。このようなサーボ駆動回路はＩＣとして市販
されている。リニアモータ１６に遮光片２２が取付けら
れ、リニアモータ１６、つまり可動反射体１４が基準位
置に達すると、遮光板２２がフォトインタラプタ２３内
に入り、フォトインタラプタ２３からリニアモータ１
６、つまり可動反射体１４が基準位置にあることを示す
信号が制御回路２１に与えられる。これを基準として制
御回路２１が速度、移動量及び方向をサーボ駆動回路１
９に設定すると、サーボ駆動回路１９はその方向にその
移動量だけ可動反射体１４を指定された一定速度で移動
させるように、リニアスケール検出器１８からの検出信
号Ｄ1 、Ｄ2 を帰還信号として２相駆動信号Ｐでリニア
モータ１６をサーボ駆動する。
【０００３】被測定光が単一波長の場合は、ビームスプ
リッタ１２より固定反射体１３に達し、これより反射さ
れてビームスプリッタ１２に戻る光路長と、ビームスプ
リッタ１２より可動反射体１４に達し、これより反射さ
れてビームスプリッタ１２に戻る光路長との差が被測定
光１１の波長の２分の１の偶数（０を含む）倍と一致す
ると干渉光の強度が最大となり、奇数倍になると干渉光
の強度は最小になる。従って可動反射体１４を一定速度
で移動させると、干渉光の強度は波長に対応した周期で
正弦波的に変化する。被測定光が複数の異なる波長を含
んでいる場合は可動反射体１４が一定速度で移動するに
つれそれらの波長に対応した周波数成分を含む波形が受
光素子１５により検出される。
リッタ１２より固定反射体１３に達し、これより反射さ
れてビームスプリッタ１２に戻る光路長と、ビームスプ
リッタ１２より可動反射体１４に達し、これより反射さ
れてビームスプリッタ１２に戻る光路長との差が被測定
光１１の波長の２分の１の偶数（０を含む）倍と一致す
ると干渉光の強度が最大となり、奇数倍になると干渉光
の強度は最小になる。従って可動反射体１４を一定速度
で移動させると、干渉光の強度は波長に対応した周期で
正弦波的に変化する。被測定光が複数の異なる波長を含
んでいる場合は可動反射体１４が一定速度で移動するに
つれそれらの波長に対応した周波数成分を含む波形が受
光素子１５により検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１に示した従来の干
渉計においては、可動反射体１４の移動量、方向をリニ
アスケール１７を用いて検出しており、その検出２相信
号の４分の１周期ごとにリニアモータ１６の移動がステ
ップ的に制御されるため、可動反射体１４の移動単位、
つまり２相信号の４分の１の周期と対応する長さが大き
いと、被測定光の干渉光の強度が可動反射体１４のステ
ップ送りによりステップ的に変化し、受光素子１５に検
出される信号に好ましくない変調ノイズが加わってしま
う。
渉計においては、可動反射体１４の移動量、方向をリニ
アスケール１７を用いて検出しており、その検出２相信
号の４分の１周期ごとにリニアモータ１６の移動がステ
ップ的に制御されるため、可動反射体１４の移動単位、
つまり２相信号の４分の１の周期と対応する長さが大き
いと、被測定光の干渉光の強度が可動反射体１４のステ
ップ送りによりステップ的に変化し、受光素子１５に検
出される信号に好ましくない変調ノイズが加わってしま
う。
【０００５】このような問題が生じないようにするには
可動反射体１４をなるべく円滑に、つまり小ステップで
移動させる必要がある。そのためにはリニアスケール１
７の分解能を１μm 以下とする必要があるが、このよう
に高分解能のリニアスケールは現在では著しく高価であ
る。またこのように高分解能のリニアスケール１７を用
いると、これとリニアスケール検出器１８との角度合せ
も大変厳しくなり、調整が大変なものとなる。
可動反射体１４をなるべく円滑に、つまり小ステップで
移動させる必要がある。そのためにはリニアスケール１
７の分解能を１μm 以下とする必要があるが、このよう
に高分解能のリニアスケールは現在では著しく高価であ
る。またこのように高分解能のリニアスケール１７を用
いると、これとリニアスケール検出器１８との角度合せ
も大変厳しくなり、調整が大変なものとなる。
【０００６】この発明の目的は安価な部品で構成でき、
しかも可動反射体を小さいステップで移動することが可
能なマイケルソン干渉計を提供することである。
しかも可動反射体を小さいステップで移動することが可
能なマイケルソン干渉計を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明によれば被測定
光と共に基準光を入射するマイケルソン干渉計におい
て、基準光の干渉信号を受光素子で電気信号に変換し、
その電気信号と、可動反射体に対する方向の制御信号と
より得た帰還信号を、可動反射体のサーボ駆動回路へ供
給する。
光と共に基準光を入射するマイケルソン干渉計におい
て、基準光の干渉信号を受光素子で電気信号に変換し、
その電気信号と、可動反射体に対する方向の制御信号と
より得た帰還信号を、可動反射体のサーボ駆動回路へ供
給する。
【０００８】
【実施例】図２にこの発明の実施例を示し、図１と対応
する部分に同一符号を付与している。この発明ではビー
ムスプリッタ１２に被測定光１１と共に基準光源２９か
ら単一波長の基準光ＲＬが入射され、基準光ＲＬがビー
ムスプリッタ１２で２つに分割され、その一方の光ビー
ムが可動反射体１４で反射し、他方の光ビームが固定反
射体１３で反射し、これら２つの分割光ビームはビーム
スプリッタ１２で合波され、干渉光として受光素子３１
に入射される。可動反射体１４の移動距離△ｄに対し２
つの分割光ビームの光路長差は２△ｄとなるので可動反
射体１４が基準光ＲＬの波長λr の１／２の距離即ちλ
r ／２を移動する毎に受光素子３１の出力レベルは１サ
イクル変化する。従って受光素子３１の出力信号のレベ
ル変化サイクルの数は可動反射体１４の移動距離に対応
する。可動反射体１４が一定速度で移動すると基準光の
波長と反射体１４の移動速度で決まる一定周期の正弦波
状信号が受光素子３１から出力される。従ってこの受光
素子３１からの出力信号の周波数は受光素子１５で検出
される被測定光１１の干渉光による信号周波数に対し測
定基準を与える。基準光ＲＬはできるだけ短い方が精度
の高い波長分解能が得られ、被測定光１１の波長と同等
かそれより短いのが好ましい。基準光ＲＬとして、例え
ば、波長６３３nmのＨｅ−Ｎｅガスレーザが用いられ
る。可動反射体１４が移動することにより強度が繰返し
変化する干渉光が受光素子３１に入射され、正弦波状に
変化する電気信号に変換される。その電気信号は波形整
形器３２Ａへ供給されて図３に示す方形波信号Ｓｑに整
形され、その方形波信号Ｓｑから帰還信号発生手段とし
ての２相信号発生器３２Ｂにおいて互いに９０°位相が
ずれた２相信号Ｓ1 及びＳ2 が図３に示すように形成さ
れる。可動反射体１４が停止していると、図３の方形波
Ｓｑは“０”又は“１”のいずれか一方のレベルとなっ
ている。可動反射体１４が一定速度で移動すると一定周
期の方形波Ｓｑが波形整形器３２Ａから出力されるが、
その方形波Ｓｑには可動反射体１４の移動方向の情報は
含まれていない。そこでこの発明では制御回路２１から
可動反射体１４を移動させるべき方向を指定する方向制
御信号ＤＣを発生して２相信号発生器３２Ｂに与え、例
えば可動反射体１４をビームスプリッタ１２の方に移動
させる場合は信号Ｓ1 の位相が信号Ｓ2 の位相より９０
°進むように２相信号Ｓ1 、Ｓ2 を発生させ、逆方向に
移動させる場合は信号Ｓ2 の位相が信号Ｓ1 の位相より
９０°進むように信号Ｓ1 、Ｓ2 を発生する。この２相
信号Ｓ1 、Ｓ2 を帰還信号としてサーボ駆動回路１９へ
供給する。
する部分に同一符号を付与している。この発明ではビー
ムスプリッタ１２に被測定光１１と共に基準光源２９か
ら単一波長の基準光ＲＬが入射され、基準光ＲＬがビー
ムスプリッタ１２で２つに分割され、その一方の光ビー
ムが可動反射体１４で反射し、他方の光ビームが固定反
射体１３で反射し、これら２つの分割光ビームはビーム
スプリッタ１２で合波され、干渉光として受光素子３１
に入射される。可動反射体１４の移動距離△ｄに対し２
つの分割光ビームの光路長差は２△ｄとなるので可動反
射体１４が基準光ＲＬの波長λr の１／２の距離即ちλ
r ／２を移動する毎に受光素子３１の出力レベルは１サ
イクル変化する。従って受光素子３１の出力信号のレベ
ル変化サイクルの数は可動反射体１４の移動距離に対応
する。可動反射体１４が一定速度で移動すると基準光の
波長と反射体１４の移動速度で決まる一定周期の正弦波
状信号が受光素子３１から出力される。従ってこの受光
素子３１からの出力信号の周波数は受光素子１５で検出
される被測定光１１の干渉光による信号周波数に対し測
定基準を与える。基準光ＲＬはできるだけ短い方が精度
の高い波長分解能が得られ、被測定光１１の波長と同等
かそれより短いのが好ましい。基準光ＲＬとして、例え
ば、波長６３３nmのＨｅ−Ｎｅガスレーザが用いられ
る。可動反射体１４が移動することにより強度が繰返し
変化する干渉光が受光素子３１に入射され、正弦波状に
変化する電気信号に変換される。その電気信号は波形整
形器３２Ａへ供給されて図３に示す方形波信号Ｓｑに整
形され、その方形波信号Ｓｑから帰還信号発生手段とし
ての２相信号発生器３２Ｂにおいて互いに９０°位相が
ずれた２相信号Ｓ1 及びＳ2 が図３に示すように形成さ
れる。可動反射体１４が停止していると、図３の方形波
Ｓｑは“０”又は“１”のいずれか一方のレベルとなっ
ている。可動反射体１４が一定速度で移動すると一定周
期の方形波Ｓｑが波形整形器３２Ａから出力されるが、
その方形波Ｓｑには可動反射体１４の移動方向の情報は
含まれていない。そこでこの発明では制御回路２１から
可動反射体１４を移動させるべき方向を指定する方向制
御信号ＤＣを発生して２相信号発生器３２Ｂに与え、例
えば可動反射体１４をビームスプリッタ１２の方に移動
させる場合は信号Ｓ1 の位相が信号Ｓ2 の位相より９０
°進むように２相信号Ｓ1 、Ｓ2 を発生させ、逆方向に
移動させる場合は信号Ｓ2 の位相が信号Ｓ1 の位相より
９０°進むように信号Ｓ1 、Ｓ2 を発生する。この２相
信号Ｓ1 、Ｓ2 を帰還信号としてサーボ駆動回路１９へ
供給する。
【０００９】２相信号Ｓ1 、Ｓ2 は方形波信号Ｓｑを１
／２分周して形成され、制御回路２１から与えられる可
動反射体１４の移動方向制御信号ＤＣに応じて、信号Ｓ
1 は例えば図３に示すように方形波信号Ｓｑの立上り毎
に状態が反転し、信号Ｓ2 は方形波信号Ｓｑの立下りご
とに状態が反転するように発生される。このようにして
この図３の例では方形波信号Ｓｑの立上りで作った信号
Ｓ1 は、立下りで作った信号Ｓ2 より９０°進んだもの
となる。可動反射体１４の移動方向が逆の場合は、方形
波信号Ｓｑの立上り毎に状態が反転するように信号Ｓ2
を発生させ、方形波信号Ｓｑの立下りごとに状態が反転
するように信号Ｓ1 を発生させる。
／２分周して形成され、制御回路２１から与えられる可
動反射体１４の移動方向制御信号ＤＣに応じて、信号Ｓ
1 は例えば図３に示すように方形波信号Ｓｑの立上り毎
に状態が反転し、信号Ｓ2 は方形波信号Ｓｑの立下りご
とに状態が反転するように発生される。このようにして
この図３の例では方形波信号Ｓｑの立上りで作った信号
Ｓ1 は、立下りで作った信号Ｓ2 より９０°進んだもの
となる。可動反射体１４の移動方向が逆の場合は、方形
波信号Ｓｑの立上り毎に状態が反転するように信号Ｓ2
を発生させ、方形波信号Ｓｑの立下りごとに状態が反転
するように信号Ｓ1 を発生させる。
【００１０】図４は図２における２相信号発生器３２Ｂ
の具体的回路構成例を示す。この例では制御回路２１か
ら与えられる方向制御信号ＤＣがあらかじめ決めた一方
の方向とその逆の方向をそれぞれ表わす別々の信号ＤＣ
1 とＤＣ2 で構成される場合であり、これらの信号ＤＣ
1 とＤＣ2 は別々の配線を通して２相信号発生器３２Ｂ
に供給される。ただし、この例は信号ＤＣ1 、ＤＣ2 は
常時Ｈレベルにあり、いずれか一方の方向に可動反射体
１４を移動させる時に信号ＤＣ1 、ＤＣ2 のうちの対応
するもののレベルを一定の短い時間のあいだＬレベルと
する。信号ＤＣ1 、ＤＣ2 はこのＬレベルパルスを指す
ものとする。２相信号発生器３２Ｂは３つのＤ型フリッ
プフロップ３４、３５、３６、アンドゲート３７、イン
バータ３８及びノアゲート３９とから構成されている。
方形波信号Ｓｑが入力される前に予じめ移動方向に対応
する信号ＤＣ1 、ＤＣ2 のいずれか一方を与えることに
よりＤＦＦ３４と３６はクリアされ、ＤＦＦ３５は信号
ＤＣ1 又はＤＣ2 によりクリア又はプリセットされる。
の具体的回路構成例を示す。この例では制御回路２１か
ら与えられる方向制御信号ＤＣがあらかじめ決めた一方
の方向とその逆の方向をそれぞれ表わす別々の信号ＤＣ
1 とＤＣ2 で構成される場合であり、これらの信号ＤＣ
1 とＤＣ2 は別々の配線を通して２相信号発生器３２Ｂ
に供給される。ただし、この例は信号ＤＣ1 、ＤＣ2 は
常時Ｈレベルにあり、いずれか一方の方向に可動反射体
１４を移動させる時に信号ＤＣ1 、ＤＣ2 のうちの対応
するもののレベルを一定の短い時間のあいだＬレベルと
する。信号ＤＣ1 、ＤＣ2 はこのＬレベルパルスを指す
ものとする。２相信号発生器３２Ｂは３つのＤ型フリッ
プフロップ３４、３５、３６、アンドゲート３７、イン
バータ３８及びノアゲート３９とから構成されている。
方形波信号Ｓｑが入力される前に予じめ移動方向に対応
する信号ＤＣ1 、ＤＣ2 のいずれか一方を与えることに
よりＤＦＦ３４と３６はクリアされ、ＤＦＦ３５は信号
ＤＣ1 又はＤＣ2 によりクリア又はプリセットされる。
【００１１】方形波信号ＳｑはＤＦＦ３４のクロック端
子に与えられ、データ端子に与えられているＨレベルを
読み込んで、そのＱ出力がＨレベルとなり、ゲート３７
が開き、方形波信号Ｓｑがゲート３７を通過する。前述
のように信号ＤＣ1 及びＤＣ2 のいずれが与えられた場
合でもＤＦＦ３６はクリアされるのでそれによって反転
Ｑ出力はＨレベルとなっている。従ってゲート３７の出
力の方形波信号Ｓｑの最初の立下りでその反転Ｑ出力の
ＨレベルがＤＦＦ３６に読込まれてＱ出力がＨレベルと
なり以降は方形波信号Ｓｑの立下り毎にＱ出力のレベル
が反転する。このＤＦＦ３６のＱ出力は２相信号の一方
Ｓ2 として出力される。一方ＤＦＦ３５においては、予
じめ信号ＤＣ1 によりクリアされていれば反転Ｑ出力は
Ｈレベルとなっており、ゲート３７を通った方形波信号
Ｓｑの最初の立上りでＱ出力のＨレベルが読込まれてＱ
出力がＨレベルとなり、以降は方形波信号Ｓｑの立上り
毎にＱ出力のレベルが反転する。逆にＤＦＦ３５が予じ
め信号ＤＣ2 によりプリセットされていれば反転Ｑ出力
はＬレベルとなっているので、ゲート３７を通った方形
波信号Ｓｑの最初の立上りで反転Ｑ出力のＬレベルが読
込まれてＱ出力がＬレベルとなり、以降は方形波信号Ｓ
ｑの立上り毎にＱ出力のレベルが反転する。即ち、後者
の場合のＱ出力は前者の場合よりも位相が１８０度遅れ
ている。ＤＦＦ３５のＱ出力は２相信号の他方Ｓ1 とし
て出力される。つまり図４の２相信号発生器の実施例で
は、常に方形波信号Ｓｑの立下り毎にレベルが反転する
信号Ｓ2 を発生させ、これに対し方形波信号Ｓｑの立上
り毎にレベルが反転する信号Ｓ1 は与えられる方向制御
信号がＤＣ1 であるかＤＣ2 であるかにより信号Ｓ2 よ
り９０°位相を進めるか又は遅らせて発生されるように
構成されている。
子に与えられ、データ端子に与えられているＨレベルを
読み込んで、そのＱ出力がＨレベルとなり、ゲート３７
が開き、方形波信号Ｓｑがゲート３７を通過する。前述
のように信号ＤＣ1 及びＤＣ2 のいずれが与えられた場
合でもＤＦＦ３６はクリアされるのでそれによって反転
Ｑ出力はＨレベルとなっている。従ってゲート３７の出
力の方形波信号Ｓｑの最初の立下りでその反転Ｑ出力の
ＨレベルがＤＦＦ３６に読込まれてＱ出力がＨレベルと
なり以降は方形波信号Ｓｑの立下り毎にＱ出力のレベル
が反転する。このＤＦＦ３６のＱ出力は２相信号の一方
Ｓ2 として出力される。一方ＤＦＦ３５においては、予
じめ信号ＤＣ1 によりクリアされていれば反転Ｑ出力は
Ｈレベルとなっており、ゲート３７を通った方形波信号
Ｓｑの最初の立上りでＱ出力のＨレベルが読込まれてＱ
出力がＨレベルとなり、以降は方形波信号Ｓｑの立上り
毎にＱ出力のレベルが反転する。逆にＤＦＦ３５が予じ
め信号ＤＣ2 によりプリセットされていれば反転Ｑ出力
はＬレベルとなっているので、ゲート３７を通った方形
波信号Ｓｑの最初の立上りで反転Ｑ出力のＬレベルが読
込まれてＱ出力がＬレベルとなり、以降は方形波信号Ｓ
ｑの立上り毎にＱ出力のレベルが反転する。即ち、後者
の場合のＱ出力は前者の場合よりも位相が１８０度遅れ
ている。ＤＦＦ３５のＱ出力は２相信号の他方Ｓ1 とし
て出力される。つまり図４の２相信号発生器の実施例で
は、常に方形波信号Ｓｑの立下り毎にレベルが反転する
信号Ｓ2 を発生させ、これに対し方形波信号Ｓｑの立上
り毎にレベルが反転する信号Ｓ1 は与えられる方向制御
信号がＤＣ1 であるかＤＣ2 であるかにより信号Ｓ2 よ
り９０°位相を進めるか又は遅らせて発生されるように
構成されている。
【００１２】図２の実施例では可動反射体１４の停止
時、又は測定時以外における可動反射体１４の移動時
に、反射体１４の移動に直接的に関連したスケール手段
を含む帰還信号発生手段を利用し、この例ではリニアス
ケール１７を利用してサーボ制御可能とした場合であ
り、図１の従来技術と同様のリニアスケール１７及びリ
ニアスケール検出器１８も設けられる。リニアスケール
検出器１８の出力２相信号Ｄ1,Ｄ2 と２相信号発生器３
２Ｂの出力２相信号Ｓ1,Ｓ2 とが切替え回路３３で制御
回路２１の制御により切替えられてサーボ駆動回路１９
へ供給される。
時、又は測定時以外における可動反射体１４の移動時
に、反射体１４の移動に直接的に関連したスケール手段
を含む帰還信号発生手段を利用し、この例ではリニアス
ケール１７を利用してサーボ制御可能とした場合であ
り、図１の従来技術と同様のリニアスケール１７及びリ
ニアスケール検出器１８も設けられる。リニアスケール
検出器１８の出力２相信号Ｄ1,Ｄ2 と２相信号発生器３
２Ｂの出力２相信号Ｓ1,Ｓ2 とが切替え回路３３で制御
回路２１の制御により切替えられてサーボ駆動回路１９
へ供給される。
【００１３】可動反射体１４を停止させている状態でも
外部振動などにより、ビームスプリッタ１２に対し可動
反射体１４が微小移動し、停止位置がずれるおそれがあ
る。この微小移動によっても受光素子３１の出力レベル
が干渉光の強度変化に対応してほぼ正弦波状に変化する
が、前述のように受光素子３１の出力から得られる信号
には可動反射体１４の移動方向に関する情報は得られな
い。従って制御回路２１は位置ずれを修正するために可
動反射体１４をどちらの方向に移動させるべきか判断す
ることはできない。つまり２相信号発生器３２Ｂに与え
るべき方向制御信号ＤＣを指定することができない。そ
こで、この実施例ではリニアスケール検出器１８の出力
２相信号Ｄ1 、Ｄ2 を切替え回路３３を通してサーボ駆
動回路１９へ供給し、可動反射体１４が停止位置を保持
するように帰還制御する。
外部振動などにより、ビームスプリッタ１２に対し可動
反射体１４が微小移動し、停止位置がずれるおそれがあ
る。この微小移動によっても受光素子３１の出力レベル
が干渉光の強度変化に対応してほぼ正弦波状に変化する
が、前述のように受光素子３１の出力から得られる信号
には可動反射体１４の移動方向に関する情報は得られな
い。従って制御回路２１は位置ずれを修正するために可
動反射体１４をどちらの方向に移動させるべきか判断す
ることはできない。つまり２相信号発生器３２Ｂに与え
るべき方向制御信号ＤＣを指定することができない。そ
こで、この実施例ではリニアスケール検出器１８の出力
２相信号Ｄ1 、Ｄ2 を切替え回路３３を通してサーボ駆
動回路１９へ供給し、可動反射体１４が停止位置を保持
するように帰還制御する。
【００１４】ここで、以上のマイケルソン干渉計の動作
について説明するに、電源スイッチをオンにした時、可
動反射体１４を基準位置に移動させる制御はリニアスケ
ール検出器１８からの２相信号Ｄ1 、Ｄ2 をサーボ駆動
回路１９へ供給して行い、遮光板２２がフォトインタラ
プタ２３内に入るまで可動反射体１４を移動させる。ま
た、非測定時における可動反射体１４の移動も、リニア
スケール検出器１８の出力をサーボ駆動回路１９へ供給
して行う。
について説明するに、電源スイッチをオンにした時、可
動反射体１４を基準位置に移動させる制御はリニアスケ
ール検出器１８からの２相信号Ｄ1 、Ｄ2 をサーボ駆動
回路１９へ供給して行い、遮光板２２がフォトインタラ
プタ２３内に入るまで可動反射体１４を移動させる。ま
た、非測定時における可動反射体１４の移動も、リニア
スケール検出器１８の出力をサーボ駆動回路１９へ供給
して行う。
【００１５】測定時においては、予め制御回路２１から
可動反射体１４の移動方向を指定する信号ＤＣが２相信
号発生器３２Ｂに与えられるから、可動反射体１４の移
動と共にその方向に応じた位相の２相信号Ｓ1 、Ｓ2 が
２相信号発生器３２Ｂから出力され、その２相信号
Ｓ1 、Ｓ2 をサーボ駆動回路１９へ供給して可動反射体
１４の移動速度と移動距離を制御する。従って可動反射
体１４の移動を高い精度で制御することができる。また
図２の例ではリニアモータ１６は、基準光ＲＬの２分の
１波長単位で駆動され、基準光ＲＬの波長は６３３nmで
あるから、高い分解能で可動反射体１４を円滑に移動さ
せることができる。サーボ駆動回路１９は指定された距
離の駆動を完了すると移動完了信号ＤＥを発生し制御回
路２１に与える。制御回路２１は、移動完了信号ＤＥを
受けると、切替回路３３に切替制御信号ＳＷを与えてそ
の接続を切り替え、リニアスケール検出器１８からの検
出信号Ｄ1 、Ｄ2 をこの切替回路３３を介してサーボ駆
動回路１９に与える。
可動反射体１４の移動方向を指定する信号ＤＣが２相信
号発生器３２Ｂに与えられるから、可動反射体１４の移
動と共にその方向に応じた位相の２相信号Ｓ1 、Ｓ2 が
２相信号発生器３２Ｂから出力され、その２相信号
Ｓ1 、Ｓ2 をサーボ駆動回路１９へ供給して可動反射体
１４の移動速度と移動距離を制御する。従って可動反射
体１４の移動を高い精度で制御することができる。また
図２の例ではリニアモータ１６は、基準光ＲＬの２分の
１波長単位で駆動され、基準光ＲＬの波長は６３３nmで
あるから、高い分解能で可動反射体１４を円滑に移動さ
せることができる。サーボ駆動回路１９は指定された距
離の駆動を完了すると移動完了信号ＤＥを発生し制御回
路２１に与える。制御回路２１は、移動完了信号ＤＥを
受けると、切替回路３３に切替制御信号ＳＷを与えてそ
の接続を切り替え、リニアスケール検出器１８からの検
出信号Ｄ1 、Ｄ2 をこの切替回路３３を介してサーボ駆
動回路１９に与える。
【００１６】可動反射体１４を停止している時の停止位
置保持のためのサーボ制御や、非測定時における可動反
射体１４の移動時のサーボ制御は可動反射体１４の制御
のステップ（移動制御単位）が粗らくても問題ない。従
ってリニアスケール１７は分解能が低い、例えば５０μ
程度の安価なものを使用することができる。可動反射体
１４を停止した状態で可動反射体１４が動くおそれがな
い場合、特にこの例では１／２×６３３nm以下の振動に
おさえる防振台上に干渉計を乗せて使用する時は、リニ
アスケール１７、リニアスケール検出器１８、切替え回
路３３を省略して２相信号発生器３２Ｂの出力Ｓ1 、Ｓ
2 を直接サーボ駆動回路１９へ供給すればよい。
置保持のためのサーボ制御や、非測定時における可動反
射体１４の移動時のサーボ制御は可動反射体１４の制御
のステップ（移動制御単位）が粗らくても問題ない。従
ってリニアスケール１７は分解能が低い、例えば５０μ
程度の安価なものを使用することができる。可動反射体
１４を停止した状態で可動反射体１４が動くおそれがな
い場合、特にこの例では１／２×６３３nm以下の振動に
おさえる防振台上に干渉計を乗せて使用する時は、リニ
アスケール１７、リニアスケール検出器１８、切替え回
路３３を省略して２相信号発生器３２Ｂの出力Ｓ1 、Ｓ
2 を直接サーボ駆動回路１９へ供給すればよい。
【００１７】可動反射体１４の移動制御は、通常は受光
素子３１の出力を帰還信号としてサーボ制御するが、こ
の制御系が故障した時は、リニアスケール１７からの信
号によりサーボ制御をして暴走を防止する。
素子３１の出力を帰還信号としてサーボ制御するが、こ
の制御系が故障した時は、リニアスケール１７からの信
号によりサーボ制御をして暴走を防止する。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば基
準光を入射させ、その干渉光の電気信号から可動反射体
の移動と対応する帰還信号を作って、これをサーボ駆動
回路へ供給しているため、可動反射体の移動を微小ステ
ップで行うことができ、可動反射体のステップ移動が被
測定光の干渉光に実質的に影響を与えることがない。し
かも、従来の干渉計に対し、光学部品を加える必要がな
く、従って調整が複雑になることがなく、帰還信号発生
手段である２相信号発生器３２Ｂは電気回路で容易に構
成することができ、従って、高分解能の高価なリニアス
ケールを使用する必要がない。
準光を入射させ、その干渉光の電気信号から可動反射体
の移動と対応する帰還信号を作って、これをサーボ駆動
回路へ供給しているため、可動反射体の移動を微小ステ
ップで行うことができ、可動反射体のステップ移動が被
測定光の干渉光に実質的に影響を与えることがない。し
かも、従来の干渉計に対し、光学部品を加える必要がな
く、従って調整が複雑になることがなく、帰還信号発生
手段である２相信号発生器３２Ｂは電気回路で容易に構
成することができ、従って、高分解能の高価なリニアス
ケールを使用する必要がない。
【００１９】更に、２相信号発生器３２Ｂは１個の受光
素子３１から得られる出力に基づいて２相信号を発生せ
しめるものであり、２個の受光素子３１から得られる出
力に基づいて２相信号を発生せしめる従来例、或いは２
相信号をメカニカルな装置により発生せしめる従来例と
比較して、簡単容易に２相信号を発生することができ
る。
素子３１から得られる出力に基づいて２相信号を発生せ
しめるものであり、２個の受光素子３１から得られる出
力に基づいて２相信号を発生せしめる従来例、或いは２
相信号をメカニカルな装置により発生せしめる従来例と
比較して、簡単容易に２相信号を発生することができ
る。
【図１】従来のリニアスケールを用いた干渉計を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図２】この発明の実施例を示すブロック図。
【図３】２相信号発生器の動作を示すタイムチャート。
【図４】２相信号発生器の具体的構成を示す回路図。
Claims (3)
- 【請求項１】 入射光を反射光と透過光に分離するビー
ムスプリッタと、 そのビームスプリッタに対し固定して設けられ、上記反
射光及び上記透過光の一方を上記ビームスプリッタに向
けて反射させる固定反射体と、 上記ビームスプリッタに対し進退可能に設けられ、上記
反射光及び上記透過光の他方を上記ビームスプリッタに
向けて反射させる可動反射体と、 その可動反射体を、上記進退をさせるように直線移動さ
せるためのモータ手段と、 そのモータ手段を、測定された上記可動反射体の移動速
度と移動方向とからなる第１または第２の帰還信号と、
制御手段から設定された上記可動反射体の移動速度と移
動方向とからなる移動制御信号とにより駆動するサーボ
駆動手段と、 一定波長の基準光を発生し、上記ビームスプリッタに上
記入射光として与える基準光源手段と、 上記基準光の入射にもとずき上記ビームスプリッタで発
生した、上記固定反射体からの反射光と上記可動反射体
からの反射光との干渉光が入射され、その干渉光を電気
信号に変換する受光素子と、 その受光素子の出力電気信号と上記制御手段から設定さ
れた移動方向とにより作られた上記第１帰還信号を発生
する第１帰還信号発生手段と、 上記可動反射体の移動に直接的に関連したスケーラを読
み取って可動反射体の移動速度と移動方向とからなる上
記第２帰還信号を発生する第２帰還信号発生手段と、 上記第１帰還信号と上記第２帰還信号とを切替えてその
一方を上記サーボ駆動手段へ供給する切替え手段と、 その切替え手段の切替え制御を行うと共に、上記サーボ
駆動手段及び上記第１帰還信号発生手段に設定する上記
移動速度信号と移動方向信号とを発生する上記制御手段
と、 を含むマイケルソン干渉計。 - 【請求項２】 請求項１に記載されるマイケルソン干渉
計において、 上記第１帰還信号発生手段は、上記制御手段から入力さ
れた上記可動反射体を移動すべき方向を表わす方向制御
信号の表わす方向に従って一方又は他方の位相が進んだ
同一周期の２相信号を上記第１帰還信号として上記受光
素子の出力から作る２相信号発生手段であり、上記第２
帰還信号発生手段は上記可動反射体の一定量の移動を周
期とし、その移動方向に応じて一方又は他方の位相が進
んだ同一周期の２相信号を上記第２帰還信号として発生
するリニアスケールを含むリニアスケール検出手段であ
ることを特徴とするマイケルソン干渉計。 - 【請求項３】 請求項２に記載されるマイケルソン干渉
計において、 上記２相信号発生手段は与えられた上記方向制御信号が
一方の移動方向を指定している時はクリアされ、他方の
移動方向を指定している時はプリセットされ、与えられ
た上記電気信号を１／２分周する第１フリップフロップ
と、上記方向制御信号が与えられるとクリアされ、上記
電気信号を反転して１／２分周する第２フリップフロッ
プとを含み、上記第１及び第２フリップフロップの出力
を上記２相信号として出力するものであることを特徴と
するマイケルソン干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08528391A JP3216146B2 (ja) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | マイケルソン干渉計 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-102336 | 1990-04-18 | ||
| JP10233690 | 1990-04-18 | ||
| JP08528391A JP3216146B2 (ja) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | マイケルソン干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04218737A JPH04218737A (ja) | 1992-08-10 |
| JP3216146B2 true JP3216146B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=26426295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08528391A Expired - Fee Related JP3216146B2 (ja) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | マイケルソン干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3216146B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010230574A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 屈折率測定方法および屈折率測定装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006193399A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 無機光学材料、光源、マイケルソン干渉計、光コヒーレントトモグラフィ装置、及び光増幅器 |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP08528391A patent/JP3216146B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010230574A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 屈折率測定方法および屈折率測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04218737A (ja) | 1992-08-10 |
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