JP6410100B2 - Interferometer - Google Patents

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JP6410100B2 JP2014258420A JP2014258420A JP6410100B2 JP 6410100 B2 JP6410100 B2 JP 6410100B2 JP 2014258420 A JP2014258420 A JP 2014258420A JP 2014258420 A JP2014258420 A JP 2014258420A JP 6410100 B2 JP6410100 B2 JP 6410100B2
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智浩 青戸
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Description

本発明は、干渉計、及び、その干渉計に組み込まれる光分岐素子に関する。   The present invention relates to an interferometer and an optical branching element incorporated in the interferometer.

干渉計では、光源からの光を分岐し、それぞれを異なる光路を伝播させたあと、再び合成して干渉光を生成する。したがって、干渉計を構成するためには、光源と、光源からの光を分岐する手段と、分岐した光を再び合成する手段と、が必要となる。従来、光源からの光を分岐する手段、及び、分岐した光を再び合成する手段には、ビームスプリッターやハーフミラーが用いられていた。   In an interferometer, light from a light source is branched, propagated through different optical paths, and then combined again to generate interference light. Therefore, in order to configure the interferometer, a light source, a means for branching light from the light source, and a means for again synthesizing the branched light are required. Conventionally, a beam splitter or a half mirror has been used as means for branching light from a light source and means for recombining the branched light.

ビームスプリッターを用いて光を分岐し、かつ、合成する構成の干渉計では、光源からの光をビームスプリッターで参照光と測定光とに分岐し、それぞれを独立した光路を伝播させたあと、再びビームスプリッターに戻して合成し、干渉光を生成する(たとえば、特許文献1参照)。   In an interferometer configured to split and synthesize light using a beam splitter, the light from the light source is split into reference light and measurement light by the beam splitter, propagated through independent optical paths, and then again. It returns to the beam splitter and combines to generate interference light (see, for example, Patent Document 1).

ハーフミラーを用いて光を分岐し、かつ、合成する構成の干渉計では、光源からの光の一部を参照光としてハーフミラーで反射し、残りを測定光として透過させる。そして、ターゲットで反射した測定光をハーフミラーで反射した参照光と合成して干渉光を生成する(たとえば、特許文献2参照)。   In an interferometer configured to split and synthesize light using a half mirror, a part of the light from the light source is reflected by the half mirror as reference light and the rest is transmitted as measurement light. Then, the measurement light reflected by the target is combined with the reference light reflected by the half mirror to generate interference light (see, for example, Patent Document 2).

特開平7−35506号公報JP-A-7-35506 特開平11−83433号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-83433

しかしながら、ビームスプリッターを用いて光を分岐し、かつ、合成する構成の干渉計では、分岐した光がそれぞれ独立した光路を伝播するため、外乱の影響を受けやすく、誤差が生じやすいという欠点がある。また、この種の干渉計では、反射光の角度安定性を確保するため、反射用の光学素子としてコーナーキューブが用いられるが、コーナーキューブを用いると、装置が大型化するという欠点がある。   However, an interferometer configured to split and synthesize light using a beam splitter has the disadvantages that the branched light propagates through independent optical paths, and thus is easily affected by disturbances and easily causes errors. . In addition, in this type of interferometer, a corner cube is used as an optical element for reflection in order to ensure angle stability of reflected light. However, when the corner cube is used, there is a drawback that the apparatus becomes large.

一方、ハーフミラーを用いて光を分岐し、かつ、合成する構成の干渉計では、ハーフミラーを正確に位置決めして設置しないと、測定光の光軸と参照光の光軸との間に傾きが生じ、効率よく干渉信号が得られないという欠点がある。   On the other hand, in an interferometer configured to split and synthesize light using a half mirror, if the half mirror is not positioned accurately and installed, it will tilt between the optical axis of the measurement light and the optical axis of the reference light. This causes a drawback that an interference signal cannot be obtained efficiently.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、コンパクトな構成で高精度な測定ができ、組み立ての容易な干渉計及び光分岐素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an interferometer and an optical branching element that can perform high-precision measurement with a compact configuration and are easily assembled.

課題を解決するための手段は、次のとおりである。   Means for solving the problems are as follows.

(1)光源と、頂点が切除された構造のコーナーキューブで構成され、光源からの光の一部を頂部から測定光として透過し、残りを参照光として反射して、光を分岐する光分岐素子と、参照光及び測定光を集光して干渉させる集光レンズと、集光レンズで集光して干渉させた光の強度を検出する光検出器と、光検出器の出力に基づいて測長する測長部と、を備える干渉計。   (1) An optical branch composed of a light source and a corner cube having a structure in which the apex is cut off, a part of the light from the light source is transmitted as measurement light from the top, and the rest is reflected as reference light to branch the light. Based on an element, a condensing lens that collects and interferes with reference light and measurement light, a photodetector that detects the intensity of light collected and interfered by the condensing lens, and an output of the photodetector An interferometer comprising a length measuring unit for measuring length.

光源からの光は、光分岐素子によって測定光と参照光とに分岐される。光分岐素子は、頂点が切除された構造のコーナーキューブで構成される。光源からの光は、光分岐素子に入射することにより、一部が頂部を透過し、残りが元来た方向に反射される。頂部を透過する光が測定光とされ、反射する光が参照光とされる。測定光はターゲットに照射され、その反射光が参照光と合成されて、干渉光が生成される。干渉光の生成は集光レンズを介して行われる。ターゲットで反射した測定光、及び、参照光は、集光レンズに入射し、その集光レンズで集光されて合成される。これにより、干渉光が生成される。光検出器は、生成された干渉光の強度を検出する。測長部は、光検出器の出力に基づいて測長する。   The light from the light source is branched into measurement light and reference light by the light branching element. The optical branching element is configured by a corner cube having a structure in which a vertex is cut off. When light from the light source enters the light branching element, a part of the light is transmitted through the top and the rest is reflected in the original direction. The light passing through the top is used as measurement light, and the reflected light is used as reference light. The measurement light is irradiated onto the target, and the reflected light is combined with the reference light to generate interference light. Interference light is generated through a condenser lens. The measurement light and the reference light reflected by the target enter the condenser lens, and are collected by the condenser lens and synthesized. Thereby, interference light is generated. The photodetector detects the intensity of the generated interference light. The length measuring unit measures the length based on the output of the photodetector.

本態様によれば、測定光と参照光とが同軸上を伝播するため、外乱の影響を受けにくい構成にできる。これにより、高精度な測定が可能になる。また、測定光の光路と参照光の光路とが同軸上に配置されるため、コンパクトな構成にできる。また、光分岐素子は、光源からの光を反射する部分に関して、コーナーキューブと同じ構造を有する。このため、測定光の光軸に対して傾いて設置された場合であっても、測定光の光軸と同じ方向に参照光を反射できる。これにより、設置精度をラフにでき、組み立てを容易にできる。   According to this aspect, since the measurement light and the reference light propagate on the same axis, it can be configured to be hardly affected by disturbance. Thereby, highly accurate measurement becomes possible. Further, since the optical path of the measurement light and the optical path of the reference light are arranged on the same axis, a compact configuration can be achieved. Further, the light branching element has the same structure as the corner cube with respect to a portion that reflects light from the light source. For this reason, even if it is a case where it inclines with respect to the optical axis of measurement light, reference light can be reflected in the same direction as the optical axis of measurement light. Thereby, the installation accuracy can be roughened and the assembly can be facilitated.

(2)光分岐素子の頂部が、凸レンズ面で構成される、上記(1)の干渉計。   (2) The interferometer according to (1) above, wherein the top of the light branching element is formed of a convex lens surface.

本態様によれば、光分岐素子の頂部が、凸レンズ面で構成される。これにより、ターゲットに対して測定光を集光させて照射でき、光を効率よく利用できる。   According to this aspect, the top part of the light branching element is constituted by the convex lens surface. Thereby, the measurement light can be condensed and irradiated on the target, and the light can be used efficiently.

(3)光分岐素子が、光源から出射される光の光軸と同軸上に配置され、光源と光分岐素子との間に、光源からの光を透過し、かつ、参照光及び測定光を光検出器に向けて反射するビームスプリッターを備え、ビームスプリッターと光検出器との間に集光レンズが配置される、上記(1)又は(2)の干渉計。   (3) The light branching element is disposed coaxially with the optical axis of the light emitted from the light source, transmits light from the light source between the light source and the light branching element, and transmits reference light and measurement light. The interferometer according to (1) or (2), further comprising a beam splitter that reflects toward the photodetector, and a condensing lens disposed between the beam splitter and the photodetector.

本態様によれば、光源から出射される光の光軸と同軸上にビームスプリッターが配置される。ターゲットで反射した測定光及び参照光は、光軸と同軸上を伝播し、ビームスプリッターによって光検出器の方向に反射される。そして、集光レンズを通して光検出器に入射される。   According to this aspect, the beam splitter is disposed coaxially with the optical axis of the light emitted from the light source. Measurement light and reference light reflected by the target propagate on the same axis as the optical axis, and are reflected in the direction of the photodetector by the beam splitter. And it injects into a photodetector through a condensing lens.

(4)第1ポート、第2ポート、及び、第3ポートを備え、第1ポートに入射する光を第2ポートから出射し、かつ、第2ポートに入射する光を第3ポートから出射する光サーキュレーターと、第1ポートに接続され、光源からの光を第1ポートに伝播する第1の光ファイバーと、第2ポートに接続され、第2ポートから出射する光をファイバー端から出射し、かつ、ファイバー端に入射する光を第2ポートに伝播する第2の光ファイバーと、第3ポートに接続され、第3ポートから出射する光を光検出器に伝播する第3の光ファイバーと、を備え、集光レンズと光分岐素子とが同軸上に配置され、第2の光ファイバーのファイバー端から出射する光が、集光レンズを介して光分岐素子に入射し、かつ、集光レンズで集光された光が第2の光ファイバーのファイバー端に入射する、上記(1)又は(2)の干渉計。   (4) A first port, a second port, and a third port are provided. Light incident on the first port is emitted from the second port, and light incident on the second port is emitted from the third port. An optical circulator; a first optical fiber connected to the first port and propagating light from the light source to the first port; and a light connected to the second port and emitted from the second port from the fiber end; and A second optical fiber that propagates light incident on the fiber end to the second port; and a third optical fiber that is connected to the third port and propagates light emitted from the third port to the photodetector; The condensing lens and the optical branching element are coaxially arranged, and the light emitted from the fiber end of the second optical fiber enters the optical branching element through the condensing lens and is condensed by the condensing lens. The second light Enters the fiber end of Aiba, interferometer of (1) or (2).

本態様によれば、光源からの光が光ファイバーを介して光分岐素子に導かれる。また、干渉光が光ファイバーを介して光検出器に導かれる。これにより、光源と測定部(集光レンズと光分岐素子を含む構成要素)、光検出器と測定部、光源と光検出器を相互に分離でき、レイアウトの自由度を向上できる。   According to this aspect, the light from the light source is guided to the optical branching element via the optical fiber. Further, the interference light is guided to the photodetector through the optical fiber. Thereby, a light source and a measurement part (components including a condensing lens and a light branching element), a photodetector and a measurement part, a light source and a light detector can be separated from each other, and the degree of layout freedom can be improved.

(5)干渉計に組み込まれて、光源からの光を測定光と参照光とに分岐する光分岐素子であって、頂点が切除された構造のコーナーキューブで構成され、入射した光の一部を頂部から測定光として透過し、残りを参照光として反射して、入射した光を測定光と参照光と分岐する光分岐素子。   (5) An optical branching element that is incorporated in the interferometer and splits the light from the light source into the measurement light and the reference light, and is composed of a corner cube having a structure in which the apex is cut off, and a part of the incident light Is an optical branching element that transmits light from the top as measurement light, reflects the rest as reference light, and branches incident light into measurement light and reference light.

本態様によれば、光分岐素子は、頂点が切除された構造のコーナーキューブで構成される。光源からの光は、光分岐素子に入射することにより、一部が頂部を透過し、残りが元来た方向に反射される。頂部を透過する光が測定光とされ、反射する光が参照光とされる。   According to this aspect, the light branching element is configured by a corner cube having a structure in which a vertex is cut off. When light from the light source enters the light branching element, a part of the light is transmitted through the top and the rest is reflected in the original direction. The light passing through the top is used as measurement light, and the reflected light is used as reference light.

(6)頂部が、凸レンズ面で構成される、上記(5)の光分岐素子。   (6) The light branching element according to the above (5), wherein the top portion is constituted by a convex lens surface.

本態様によれば、光分岐素子の頂部が、凸レンズ面で構成される。これにより、測定光を集光させて照射でき、光を効率よく利用できる。   According to this aspect, the top part of the light branching element is constituted by the convex lens surface. Thereby, measurement light can be condensed and irradiated, and light can be used efficiently.

本発明によれば、コンパクトな構成で高精度な測定ができる。また、組み立ても容易にできる。   According to the present invention, highly accurate measurement can be performed with a compact configuration. In addition, assembly is easy.

本発明に係る干渉計の第1の実施の形態の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an interferometer according to the present invention. 光分岐素子の斜視図Perspective view of optical branching element 光分岐素子の側面図Side view of optical branching element 光分岐素子の正面図Front view of optical branching element 光分岐素子とビームスプリッターとの間の光路を伝播する測定光及び参照光の概念図Conceptual diagram of measurement light and reference light propagating in the optical path between the optical branching element and the beam splitter 本発明に係る干渉計の第2の実施の形態の概略構成図Schematic configuration diagram of a second embodiment of an interferometer according to the present invention 本発明に係る干渉計の第3の実施の形態の概略構成図Schematic configuration diagram of a third embodiment of an interferometer according to the present invention 第3の実施の形態の干渉計で使用する光分岐素子の側面図Side view of optical branching element used in interferometer of third embodiment

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

《第1の実施の形態》
〈構成〉
図1は、本発明に係る干渉計の第1の実施の形態の概略構成図である。
<< First Embodiment >>
<Constitution>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an interferometer according to the present invention.

同図に示すように、本実施の形態の干渉計10は、光源12、ビームスプリッター14、光分岐素子16、ターゲット18、光検出器20、集光レンズ22、及び、測長部24を備えて構成される。   As shown in the figure, the interferometer 10 of this embodiment includes a light source 12, a beam splitter 14, an optical branching element 16, a target 18, a photodetector 20, a condenser lens 22, and a length measuring unit 24. Configured.

光源12は、コリメートされた単一波長のレーザー光を出射する。光源12は、一定位置に固定して設置される。   The light source 12 emits a collimated single wavelength laser beam. The light source 12 is fixedly installed at a fixed position.

ビームスプリッター14は、光源12から出射されるレーザー光の光軸Lと同軸上に配置される。ビームスプリッター14は、一定位置に固定して設置される。ビームスプリッター14は、光源12からのレーザー光を透過し、かつ、光分岐素子16からの参照光及び測定光を光検出器20に向けて反射する。   The beam splitter 14 is arranged coaxially with the optical axis L of the laser light emitted from the light source 12. The beam splitter 14 is installed in a fixed position. The beam splitter 14 transmits the laser light from the light source 12 and reflects the reference light and measurement light from the optical branching element 16 toward the photodetector 20.

光分岐素子16は、光源12から出射されるレーザー光の光軸Lと同軸上に配置される。光分岐素子16は、一定位置に固定して設置される。光分岐素子16には、ビームスプリッター14を透過した光源12からのレーザー光が入射される。光分岐素子16は、この光源12からのレーザー光を測定光と参照光とに分岐する。   The light branching element 16 is arranged coaxially with the optical axis L of the laser light emitted from the light source 12. The optical branching element 16 is fixedly installed at a fixed position. Laser light from the light source 12 that has passed through the beam splitter 14 is incident on the optical branching element 16. The light branching element 16 branches the laser light from the light source 12 into measurement light and reference light.

図2、図3、図4は、それぞれ光分岐素子の斜視図、側面図、正面図である。   2, 3 and 4 are a perspective view, a side view and a front view of the optical branching element, respectively.

図2〜図4に示すように、光分岐素子16は、頂点が切除された構造のコーナーキューブプリズム(CCP:Corner Cube Prism)で構成される。CCPとは、光を入射方向によらず、元来た方向に反射(再帰反射)するプリズムのことであり、コーナーキューブの一形態である。CCPは、直角に交わる3つ面を有し、その3つの面の内部全反射を利用して、プリズムへ入射する光を入射方向へ180度折り返す。   As shown in FIGS. 2 to 4, the optical branching element 16 is configured by a corner cube prism (CCP) having a structure in which a vertex is cut off. CCP is a prism that reflects (retroreflects) light in the original direction regardless of the incident direction, and is a form of a corner cube. The CCP has three surfaces that intersect at right angles, and uses the total internal reflection of the three surfaces to fold light incident on the prism 180 degrees in the incident direction.

光分岐素子16は、全体として錐台の形状を有し、入射面16Aと、3つの反射面16B、16C、16Dと、透過面16Eと、を備えて構成される。   The optical branching element 16 has a frustum shape as a whole, and includes an incident surface 16A, three reflecting surfaces 16B, 16C, and 16D, and a transmitting surface 16E.

入射面16Aは、光源12からのレーザー光が入射する面である。本実施の形態の光分岐素子16は、入射面16Aが平滑な円形状を有する。入射面16Aには、反射防止膜(ARコート:Anti-Reflective coat)が備えられる。   The incident surface 16A is a surface on which the laser light from the light source 12 is incident. The light branching element 16 of the present embodiment has a circular shape with a smooth incident surface 16A. The incident surface 16A is provided with an anti-reflection film (AR coat: Anti-Reflective coat).

3つの反射面16B、16C、16Dは、入射面16Aに入射したレーザー光の一部を元来た方向に反射(再帰反射)する。3つの反射面16B、16C、16Dは、互いに直角に配置される。入射面16Aに入射したレーザー光の一部は、3つの反射面16B、16C、16Dで1回ずつ反射したのち、元来た方向に戻ってゆく。   The three reflecting surfaces 16B, 16C, and 16D reflect (recursively reflect) part of the laser light incident on the incident surface 16A in the original direction. The three reflecting surfaces 16B, 16C, 16D are arranged at right angles to each other. A part of the laser light incident on the incident surface 16A is reflected once by the three reflecting surfaces 16B, 16C, and 16D, and then returns to the original direction.

透過面16Eは、入射面16Aに入射したレーザー光の一部を透過させる面である。透過面16Eは、光分岐素子16の頂部に配置される。透過面16Eは、平坦な三角形状を有し、入射面16Aと平行に設けられる。透過面16Eには、ARコートが備えられる。   The transmission surface 16E is a surface that transmits part of the laser light incident on the incident surface 16A. The transmission surface 16E is disposed on the top of the light branching element 16. The transmission surface 16E has a flat triangular shape and is provided in parallel with the incident surface 16A. The transmission surface 16E is provided with an AR coat.

光分岐素子16は、光源12から出射されるレーザー光の光軸Lと同軸上に配置される。光源12から出たレーザー光は、ビームスプリッター14を透過して、光分岐素子16の入射面16Aの中央に垂直に入射する。入射面16Aに入射したレーザー光は、中央部分の光が透過面16Eを透過する。そして、残り(周辺部分の光)が反射面16B、16C、16Dで反射して、入射方向に180度折り返される。透過面16Eを透過する光が測定光、反射面16B、16C、16Dで入射方向に折り返される光が参照光とされる。測定光と参照光とは、互いに同軸上を逆方向に伝播する。   The light branching element 16 is arranged coaxially with the optical axis L of the laser light emitted from the light source 12. The laser beam emitted from the light source 12 passes through the beam splitter 14 and enters the center of the incident surface 16A of the light branching element 16 perpendicularly. In the laser light incident on the incident surface 16A, the light at the central portion is transmitted through the transmission surface 16E. Then, the remainder (peripheral light) is reflected by the reflecting surfaces 16B, 16C, and 16D and folded back 180 degrees in the incident direction. Light that passes through the transmission surface 16E is measurement light, and light that is folded in the incident direction by the reflection surfaces 16B, 16C, and 16D is reference light. The measurement light and the reference light propagate in the opposite directions on the same axis.

このように、光分岐素子16は、一部を直進させて透過し、残りを元来た方向に反射することにより、入射したレーザー光を測定光と参照光とに分岐する。このため、光源12から出射するレーザー光は、反射光(参照光)を得るのに十分なビーム径とされる。   In this way, the optical branching element 16 branches part of the incident laser light into the measurement light and the reference light by transmitting a part of the light branching element straightly and reflecting the remaining part in the original direction. For this reason, the laser beam emitted from the light source 12 has a beam diameter sufficient to obtain reflected light (reference light).

ターゲット18は、図1に示すように、光源12から出射されるレーザー光の光軸Lと同軸上に配置される。ターゲット18は、CCPで構成され、図示しない移動体に設置される。この移動体は、光源12から出射されるレーザー光の光軸Lに沿って前後移動可能に設けられる。ターゲット18は、光分岐素子16から出射する測定光を元来た方向に反射する。   As shown in FIG. 1, the target 18 is disposed coaxially with the optical axis L of the laser light emitted from the light source 12. The target 18 is composed of CCP and is installed on a moving body (not shown). This moving body is provided to be movable back and forth along the optical axis L of the laser beam emitted from the light source 12. The target 18 reflects the measurement light emitted from the light branching element 16 in the original direction.

ターゲット18で反射した測定光は、元来た光路を伝播し、光分岐素子16の透過面16Eに入射する。そして、光分岐素子16を通って参照光とともにビームスプリッター14に入射する。   The measurement light reflected by the target 18 propagates through the original optical path and enters the transmission surface 16E of the light branching element 16. Then, it passes through the optical branching element 16 and enters the beam splitter 14 together with the reference light.

図5は、光分岐素子とビームスプリッターとの間の光路を伝播する測定光及び参照光の概念図である。   FIG. 5 is a conceptual diagram of measurement light and reference light propagating in the optical path between the optical branching element and the beam splitter.

図5に示すように、光分岐素子16とビームスプリッター14との間の光路を伝播する測定光L1及び参照光L2は、参照光L2が測定光L1を包む形で伝播する。したがって、同じ光路を伝播しても、測定光L1及び参照光L2は、ほぼ交わることなく光分岐素子16とビームスプリッター14との間の光路を伝播する。   As shown in FIG. 5, the measurement light L1 and the reference light L2 propagating in the optical path between the optical branching element 16 and the beam splitter 14 are propagated in such a manner that the reference light L2 wraps the measurement light L1. Therefore, even when propagating through the same optical path, the measurement light L1 and the reference light L2 propagate through the optical path between the optical branching element 16 and the beam splitter 14 without substantially intersecting.

光検出器20は、ビームスプリッター14で反射した測定光及び参照光を受光し、その強度を検出する。光検出器20は、ビームスプリッター14で反射した測定光及び参照光の光路上に配置され、一定位置に固定して設置される。   The photodetector 20 receives the measurement light and the reference light reflected by the beam splitter 14 and detects the intensity thereof. The photodetector 20 is disposed on the optical path of the measurement light and the reference light reflected by the beam splitter 14, and is fixedly installed at a fixed position.

集光レンズ22は、ビームスプリッター14と光検出器20との間に配置され、一定位置に固定して設置される。集光レンズ22は、ビームスプリッター14から出射された測定光及び参照光を集光して、光検出器20に入射する。測定光及び参照光は、集光レンズ22で集光されることにより合成される。これにより、測定光及び参照光の干渉光が生成される。したがって、光検出器20では、測定光と参照光との干渉光の強度が検出される。   The condenser lens 22 is disposed between the beam splitter 14 and the photodetector 20 and is fixedly installed at a fixed position. The condensing lens 22 condenses the measurement light and the reference light emitted from the beam splitter 14 and enters the photodetector 20. The measurement light and the reference light are combined by being condensed by the condenser lens 22. Thereby, interference light of measurement light and reference light is generated. Therefore, the photodetector 20 detects the intensity of the interference light between the measurement light and the reference light.

測長部24は、光検出器20から出力される干渉信号を解析し、ターゲット18の変位量を測長する。測長部24は、コンピュータで構成される。コンピュータは、所定の測長プログラムを実行することにより、測長部として機能する。   The length measuring unit 24 analyzes the interference signal output from the photodetector 20 and measures the amount of displacement of the target 18. The length measuring unit 24 is configured by a computer. The computer functions as a length measuring unit by executing a predetermined length measuring program.

〈作用〉
光源12から出射されたレーザー光は、ビームスプリッター14を透過し、光分岐素子16に入射する。光分岐素子16に入射したレーザー光は、一部(中央部分の光)が測定光として透過面16Eを透過し、残りが参照光として元来た方向に180度折り返される。
<Action>
The laser light emitted from the light source 12 passes through the beam splitter 14 and enters the light branching element 16. Part of the laser light incident on the optical branching element 16 (light at the center) passes through the transmission surface 16E as measurement light, and the rest is folded 180 degrees in the original direction as reference light.

透過面16Eを透過した測定光は、そのまま直進してターゲット18に入射する。そして、ターゲット18で元来た方向に折り返されて、再び光分岐素子16に入射する。   The measurement light transmitted through the transmission surface 16E travels straight and enters the target 18 as it is. Then, it is folded back in the original direction by the target 18 and enters the optical branching element 16 again.

光分岐素子16に入射した測定光は、参照光とともにビームスプリッター14に入射し、光検出器20に向けて出射される。測定光及び参照光は、集光レンズ22で集光されて、光検出器20に入射する。測定光及び参照光は、集光レンズ22で集光されることにより合成される。これにより、測定光と参照光との干渉光が生成される。したがって、光検出器20には、測定光と参照光との干渉光が入射される。   The measurement light incident on the optical branching element 16 enters the beam splitter 14 together with the reference light, and is emitted toward the photodetector 20. The measurement light and the reference light are condensed by the condenser lens 22 and enter the photodetector 20. The measurement light and the reference light are combined by being condensed by the condenser lens 22. As a result, interference light between the measurement light and the reference light is generated. Therefore, the interference light between the measurement light and the reference light is incident on the photodetector 20.

光検出器20は、干渉光の強度を検出する。測長部24は、光検出器20の検出出力に基づいて、ターゲット18の変位量を測長する。   The photodetector 20 detects the intensity of the interference light. The length measuring unit 24 measures the amount of displacement of the target 18 based on the detection output of the photodetector 20.

本実施の形態の干渉計10によれば、測定光と参照光とが同軸上を伝播するため、外乱の影響を受けにくい構成にできる。これにより、高精度な測定が可能になる。   According to the interferometer 10 of the present embodiment, since the measurement light and the reference light propagate on the same axis, it can be configured to be hardly affected by disturbance. Thereby, highly accurate measurement becomes possible.

また、測定光の光路と参照光の光路とが同軸上に配置されるため、コンパクトな構成にできる。   Further, since the optical path of the measurement light and the optical path of the reference light are arranged on the same axis, a compact configuration can be achieved.

さらに、光分岐素子16が、光源12からのレーザー光を反射する部分に関して、コーナーキューブと同じ構造を有することにより、組み立ても容易にできる。すなわち、光源12からのレーザー光を反射する部分(参照光を分離する部分)が、コーナーキューブと同じ構造であることにより、仮に光分岐素子16がレーザー光の光軸に対して傾いて設置された場合であっても、常に参照光をレーザー光の光軸と同軸方向に反射させることができる。これにより、光分岐素子16の設置精度をラフにでき、装置の組み立てを容易にできる。また、径年変化にも頑強な構成にできる。   Furthermore, the optical branching element 16 has the same structure as the corner cube with respect to the portion that reflects the laser light from the light source 12, and therefore, the assembly can be facilitated. That is, the part that reflects the laser light from the light source 12 (the part that separates the reference light) has the same structure as the corner cube, so that the light branching element 16 is temporarily inclined with respect to the optical axis of the laser light. Even in this case, the reference light can always be reflected in the direction coaxial with the optical axis of the laser light. Thereby, the installation precision of the optical branching element 16 can be made rough, and the assembly of an apparatus can be made easy. In addition, it can be configured to be robust against diameter changes.

《第2の実施の形態》
〈構成〉
図6は、本発明に係る干渉計の第2の実施の形態の概略構成図である。
<< Second Embodiment >>
<Constitution>
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of an interferometer according to the present invention.

図6に示すように、本実施の形態の干渉計100は、光源112、光伝播部114、光分岐素子116、ターゲット118、光検出器120、集光レンズ122、及び、測長部124を備えて構成される。   As shown in FIG. 6, the interferometer 100 of the present embodiment includes a light source 112, a light propagation unit 114, an optical branching element 116, a target 118, a photodetector 120, a condenser lens 122, and a length measuring unit 124. It is prepared for.

光源112は、単一波長のレーザー光を出射する。光源112は、一定位置に固定して設置される。   The light source 112 emits a single wavelength laser beam. The light source 112 is fixedly installed at a fixed position.

光伝播部114は、光源112から出射されるレーザー光を集光レンズ122に伝播し、かつ、集光レンズ122から出射される干渉光を光検出器120に伝播する。光伝播部114は、光サーキュレーター126と、第1の光ファイバー128と、第2の光ファイバー130と、第3の光ファイバー132と、を備えて構成される。   The light propagation unit 114 propagates the laser light emitted from the light source 112 to the condensing lens 122 and propagates the interference light emitted from the condensing lens 122 to the photodetector 120. The light propagation unit 114 includes an optical circulator 126, a first optical fiber 128, a second optical fiber 130, and a third optical fiber 132.

光サーキュレーター126は、第1ポート126A、第2ポート126B、及び、第3ポート126Cの3つのポートを備え、第1ポート126Aに入射する光を第2ポート126Bから出射する。また、第2ポート126Bに入射する光を第3ポート126Cから出射する。   The optical circulator 126 includes three ports, a first port 126A, a second port 126B, and a third port 126C, and emits light incident on the first port 126A from the second port 126B. Further, light incident on the second port 126B is emitted from the third port 126C.

第1の光ファイバー128は、光サーキュレーター126の第1ポート126Aに接続される。第1の光ファイバー128は、光源112から出射するレーザー光を第1ポート126Aに伝播する。   The first optical fiber 128 is connected to the first port 126A of the optical circulator 126. The first optical fiber 128 propagates the laser light emitted from the light source 112 to the first port 126A.

第2の光ファイバー130は、光サーキュレーター126の第2ポート126Bに接続される。第2の光ファイバー130は、第2ポート126Bから出射するレーザー光を伝播し、ファイバー端から出射する。また、ファイバー端に入射する光を第2ポート126Bに伝播する。   The second optical fiber 130 is connected to the second port 126 </ b> B of the optical circulator 126. The second optical fiber 130 propagates the laser light emitted from the second port 126B and emits it from the fiber end. Further, light incident on the fiber end is propagated to the second port 126B.

第3の光ファイバー132は、光サーキュレーター126の第3ポート126Cに接続される。第3の光ファイバー132は、第3ポートから出射する光を光検出器120に伝播する。   The third optical fiber 132 is connected to the third port 126C of the optical circulator 126. The third optical fiber 132 propagates the light emitted from the third port to the photodetector 120.

第2の光ファイバー130のファイバー端は、一定位置に固定して設置される。第2の光ファイバー130のファイバー端から出射するレーザー光は、集光レンズ122を介して光分岐素子116に入射する。集光レンズ122は、第2の光ファイバー130のファイバー端から出射するレーザー光の光軸Lと同軸上に配置される。   The fiber end of the second optical fiber 130 is fixedly installed at a fixed position. Laser light emitted from the fiber end of the second optical fiber 130 enters the light branching element 116 via the condenser lens 122. The condenser lens 122 is disposed coaxially with the optical axis L of the laser light emitted from the fiber end of the second optical fiber 130.

光分岐素子116は、第2の光ファイバー130のファイバー端から出射するレーザー光の光軸Lと同軸上に配置される。光分岐素子116は、一定位置に固定して設置される。光分岐素子116の構成は、上述した第1の実施の形態の干渉計10の光分岐素子16と同じである。   The optical branching element 116 is arranged coaxially with the optical axis L of the laser light emitted from the fiber end of the second optical fiber 130. The optical branch element 116 is fixedly installed at a fixed position. The configuration of the optical branching element 116 is the same as that of the optical branching element 16 of the interferometer 10 of the first embodiment described above.

光分岐素子116に入射したレーザー光は、一部が透過面を透過し、残りが反射面を反射して元来た方向に180度折り返される。透過面を透過した光が測定光、元来た方向に折り返される光が参照光とされる。   Part of the laser light incident on the light branching element 116 is transmitted through the transmission surface, and the rest is reflected by the reflection surface and folded back 180 degrees in the original direction. The light transmitted through the transmission surface is the measurement light, and the light that is folded back in the original direction is the reference light.

ターゲット118は、第2の光ファイバー130のファイバー端から出射するレーザー光の光軸Lと同軸上に配置される。ターゲット118は、CCPで構成され、図示しない移動体に設置される。この移動体は、第2の光ファイバー130のファイバー端から出射するレーザー光の光軸Lに沿って前後移動可能に設けられる。ターゲット118は、光分岐素子116から出射する測定光を元来た方向に反射する。   The target 118 is disposed coaxially with the optical axis L of the laser light emitted from the fiber end of the second optical fiber 130. The target 118 is composed of CCP and is installed on a moving body (not shown). This moving body is provided to be movable back and forth along the optical axis L of the laser light emitted from the fiber end of the second optical fiber 130. The target 118 reflects the measurement light emitted from the light branching element 116 in the original direction.

ターゲット118で反射した測定光は、元来た光路を伝播し、光分岐素子116の透過面に入射する。そして、光分岐素子116を通って参照光とともに集光レンズ122に入射する。   The measurement light reflected by the target 118 propagates through the original optical path and enters the transmission surface of the optical branching element 116. Then, it passes through the light branching element 116 and enters the condenser lens 122 together with the reference light.

集光レンズ122は、測定光及び参照光を集光して、第2の光ファイバー130のファイバー端に入射する。測定光及び参照光は、集光レンズ22で集光されることにより合成される。これにより、測定光及び参照光の干渉光が生成される。したがって、第2の光ファイバー130のファイバー端には、測定光と参照光との干渉光が入射する。   The condensing lens 122 condenses the measurement light and the reference light and enters the fiber end of the second optical fiber 130. The measurement light and the reference light are combined by being condensed by the condenser lens 22. Thereby, interference light of measurement light and reference light is generated. Accordingly, interference light between the measurement light and the reference light is incident on the fiber end of the second optical fiber 130.

第2の光ファイバー130のファイバー端に入射した干渉光は、第2の光ファイバー130を伝播して光サーキュレーター126の第2ポート126Bに入射する。第2ポート126Bに入射した干渉光は、第3ポート126Cから出射して第3の光ファイバー132に入射する。そして、第3の光ファイバー132を伝播して、光検出器120に入射する。   The interference light incident on the fiber end of the second optical fiber 130 propagates through the second optical fiber 130 and enters the second port 126B of the optical circulator 126. The interference light incident on the second port 126B exits from the third port 126C and enters the third optical fiber 132. Then, the light propagates through the third optical fiber 132 and enters the photodetector 120.

光検出器120は、入射した干渉光の強度を検出する。測長部124は、光検出器120の検出出力に基づいて、ターゲット118の変位量を測長する。   The photodetector 120 detects the intensity of the incident interference light. The length measuring unit 124 measures the amount of displacement of the target 118 based on the detection output of the photodetector 120.

〈作用〉
光源12から出射されたレーザー光は、第1の光ファイバー128を伝播して、光サーキュレーター126の第1ポート126Aに入射する。第1ポート126Aに入射したレーザー光は、第2ポート126Bから出射して第2の光ファイバー130に入射する。第2の光ファイバー130に入射したレーザー光は、第2の光ファイバー130を伝播して、第2の光ファイバー130のファイバー端から出射する。第2の光ファイバー130のファイバー端から出射したレーザー光は、集光レンズ122を介して光分岐素子116に入射する。
<Action>
The laser light emitted from the light source 12 propagates through the first optical fiber 128 and enters the first port 126A of the optical circulator 126. The laser light incident on the first port 126A exits from the second port 126B and enters the second optical fiber 130. The laser light incident on the second optical fiber 130 propagates through the second optical fiber 130 and exits from the fiber end of the second optical fiber 130. Laser light emitted from the fiber end of the second optical fiber 130 enters the light branching element 116 via the condenser lens 122.

光分岐素子116に入射したレーザー光は、一部(中央部分の光)が測定光として透過面を透過し、残り(周辺部分の光)が参照光として元来た方向に180度折り返される。   Part of the laser light incident on the optical branching element 116 (light at the central portion) passes through the transmission surface as measurement light, and the remaining (light at the peripheral portion) is folded back 180 degrees in the original direction as reference light.

透過面を透過した測定光は、そのまま直進してターゲット118に入射する。そして、ターゲット118で元来た方向に折り返されて、再び光分岐素子116に入射する。   The measurement light transmitted through the transmission surface goes straight as it is and enters the target 118. Then, it is folded back in the original direction by the target 118 and enters the optical branching element 116 again.

光分岐素子116に入射した測定光は、参照光とともに集光レンズ122に入射する。そして、集光レンズ122で集光されて、第2の光ファイバー130のファイバー端に入射する。測定光及び参照光は、集光レンズ122で集光されることにより合成される。これにより、測定光と参照光との干渉光が生成される。そして、この干渉光が、第2の光ファイバー130のファイバー端に入射する。   The measurement light incident on the optical branching element 116 enters the condenser lens 122 together with the reference light. Then, the light is condensed by the condenser lens 122 and is incident on the fiber end of the second optical fiber 130. The measurement light and the reference light are combined by being condensed by the condenser lens 122. As a result, interference light between the measurement light and the reference light is generated. The interference light is incident on the fiber end of the second optical fiber 130.

第2の光ファイバー130のファイバー端に入射した干渉光は、第2の光ファイバー130を伝播して光サーキュレーター126の第2ポート126Bに入射する。第2ポート126Bに入射した干渉光は、第3ポート126Cから出射して第3の光ファイバー132に入射する。そして、第3の光ファイバー132を伝播して、光検出器120に入射する。光検出器120は、入射した干渉光の強度を検出する。測長部124は、光検出器120の検出出力に基づいて、ターゲット118の変位量を測長する。   The interference light incident on the fiber end of the second optical fiber 130 propagates through the second optical fiber 130 and enters the second port 126B of the optical circulator 126. The interference light incident on the second port 126B exits from the third port 126C and enters the third optical fiber 132. Then, the light propagates through the third optical fiber 132 and enters the photodetector 120. The photodetector 120 detects the intensity of the incident interference light. The length measuring unit 124 measures the amount of displacement of the target 118 based on the detection output of the photodetector 120.

本実施の形態の干渉計100においても、測定光と参照光とが同軸上を伝播するため、外乱の影響を受けにくい構成にできる。これにより、高精度な測定が可能になる。   Also in the interferometer 100 of the present embodiment, since the measurement light and the reference light propagate on the same axis, it can be configured not to be affected by disturbance. Thereby, highly accurate measurement becomes possible.

また、測定光の光路と参照光の光路とが同軸上に配置されるため、コンパクトな構成にできる。   Further, since the optical path of the measurement light and the optical path of the reference light are arranged on the same axis, a compact configuration can be achieved.

さらに、光分岐素子116が、光源12からのレーザー光を反射する部分に関して、コーナーキューブと同じ構造を有することにより、組み立ても容易にできる。   Further, the optical branching element 116 has the same structure as the corner cube with respect to the portion that reflects the laser light from the light source 12, and therefore, the assembly can be facilitated.

また、本実施の形態の干渉計100によれば、光源112と測定部(集光レンズ122と光分岐素子116とターゲット118とを含む構成要素)、光検出器120と測定部、光源112と光検出器120を相互に分離できるので、レイアウトの自由度を向上できる。   Further, according to the interferometer 100 of the present embodiment, the light source 112 and the measurement unit (components including the condensing lens 122, the light branching element 116, and the target 118), the photodetector 120, the measurement unit, and the light source 112 Since the photodetectors 120 can be separated from each other, the degree of layout freedom can be improved.

《第3の実施の形態》
〈構成〉
図7は、本発明に係る干渉計の第3の実施の形態の概略構成図である。
<< Third Embodiment >>
<Constitution>
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of an interferometer according to the present invention.

図7に示すように、本実施の形態の干渉計200は、光源212、光伝播部214、光分岐素子216、ターゲット218、光検出器220、集光レンズ222、及び、測長部224を備えて構成される。   As shown in FIG. 7, the interferometer 200 according to the present embodiment includes a light source 212, a light propagation unit 214, an optical branching element 216, a target 218, a photodetector 220, a condenser lens 222, and a length measuring unit 224. It is prepared for.

本実施の形態の干渉計200は、光分岐素子216及びターゲット218の構成が、上述した第2の実施の形態の干渉計100と相違する。光源212、光伝播部214、光検出器220、集光レンズ222、及び、測長部224の構成については、上述した第2の実施の形態の干渉計100の光源112、光伝播部114、光検出器120、集光レンズ122、及び、測長部124の構成と同じなので、ここでは、光分岐素子216及びターゲット218の構成についてのみ説明する。   The interferometer 200 of the present embodiment is different from the interferometer 100 of the second embodiment described above in the configuration of the optical branching element 216 and the target 218. Regarding the configurations of the light source 212, the light propagation unit 214, the photodetector 220, the condenser lens 222, and the length measurement unit 224, the light source 112, the light propagation unit 114, and the light propagation unit 114 of the interferometer 100 according to the second embodiment described above. Since the configuration is the same as that of the photodetector 120, the condenser lens 122, and the length measuring unit 124, only the configuration of the optical branching element 216 and the target 218 will be described here.

図8は、本実施の形態の干渉計で使用する光分岐素子の側面図である。   FIG. 8 is a side view of an optical branching element used in the interferometer of the present embodiment.

本実施の形態の光分岐素子216も頂点が切除された構造のCCPで構成されるが、頂部が凸レンズ面で構成される点で上記第1及び第2の実施の形態の光分岐素子と相違する。   The light branching element 216 of the present embodiment is also composed of a CCP having a structure in which the apex is cut off, but is different from the light branching elements of the first and second embodiments in that the top is composed of a convex lens surface. To do.

図8に示すように、光分岐素子216は、入射面216Aと、3つの反射面216B、216C、216Dと、透過面216Eと、を備えて構成される。そして、頂部を構成する透過面216Eが、凸レンズ面で構成される。   As shown in FIG. 8, the optical branching element 216 includes an incident surface 216A, three reflecting surfaces 216B, 216C, and 216D, and a transmitting surface 216E. And the transmissive surface 216E which comprises a top part is comprised by a convex lens surface.

入射面216Aに入射したレーザー光は、中央部分の光が透過面216Eを測定光として透過し、残りが参照光として反射面216B、216C、216Dで入射方向に反射される。   In the laser light incident on the incident surface 216A, the light at the central portion is transmitted through the transmission surface 216E as measurement light, and the rest is reflected as reference light on the reflection surfaces 216B, 216C, and 216D in the incident direction.

ここで、透過面216Eを透過する測定光は、透過面216Eが凸レンズ面で構成されることにより、集光されてターゲット218に照射される。これにより、ターゲット218に対して効率よく測定光を照射できる。   Here, the measurement light transmitted through the transmission surface 216E is condensed and irradiated onto the target 218 when the transmission surface 216E is formed of a convex lens surface. Thereby, the measurement light can be efficiently irradiated onto the target 218.

図7に示すように、ターゲット218は、矩形状の板状片で構成される。ターゲット218は、照射面218Aを有する。照射面218Aは、粗面で構成される。ターゲット218は、図示しない移動体に設けられる。移動体は、測定光の光軸に沿って前後移動可能に設けられる。測定光は、ターゲット218の照射面218Aの中央に垂直に入射する。   As shown in FIG. 7, the target 218 is formed of a rectangular plate-shaped piece. The target 218 has an irradiation surface 218A. Irradiation surface 218A is a rough surface. The target 218 is provided on a moving body (not shown). The moving body is provided to be movable back and forth along the optical axis of the measurement light. The measurement light is perpendicularly incident on the center of the irradiation surface 218A of the target 218.

〈作用〉
光分岐素子216の入射面216Aに入射したレーザー光は、一部(中央部分の光)が測定光として透過面216Eを透過し、残り(周辺部分の光)が参照光として元来た方向に180度折り返される。
<Action>
A part of the laser light incident on the incident surface 216A of the optical branching element 216 passes through the transmission surface 216E as measurement light and the rest (peripheral light) in the original direction as reference light. Folded 180 degrees.

ここで、本実施の形態の光分岐素子216は、透過面216Eが凸レンズ面で構成されている。このため、透過面216Eを透過する測定光は、集光されてターゲット218の照射面218Aに照射される。   Here, in the light branching element 216 of the present embodiment, the transmissive surface 216E is configured by a convex lens surface. For this reason, the measurement light transmitted through the transmission surface 216E is condensed and irradiated onto the irradiation surface 218A of the target 218.

ターゲット218の照射面218Aに照射された測定光は、散乱光となり、その散乱光の一部が光分岐素子216の透過面216Eに入射する。光分岐素子216の透過面216Eに入射した測定光の散乱光は、参照光とともに光分岐素子216の入射面216Aから出射し、集光レンズ222に入射する。   The measurement light applied to the irradiation surface 218A of the target 218 becomes scattered light, and a part of the scattered light enters the transmission surface 216E of the light branching element 216. The scattered light of the measurement light incident on the transmission surface 216E of the light branching element 216 is emitted from the incident surface 216A of the light branching element 216 together with the reference light, and enters the condenser lens 222.

集光レンズ222に入射した測定光及び参照光は、集光レンズ222で集光されることにより合成される。これにより、測定光と参照光との干渉光が生成される。   The measurement light and the reference light incident on the condenser lens 222 are combined by being condensed by the condenser lens 222. As a result, interference light between the measurement light and the reference light is generated.

本実施の形態の干渉計200によれば、光分岐素子216の頂部が凸レンズ面で構成されることにより、ターゲット218に対して効率よく測定光を照射できる。これにより、ターゲット218をCCPで構成せずに済み、構成を更に簡素化できる。   According to the interferometer 200 of the present embodiment, the top of the light branching element 216 is configured with a convex lens surface, so that the target 218 can be efficiently irradiated with measurement light. Thereby, it is not necessary to configure the target 218 with CCP, and the configuration can be further simplified.

本実施の形態では、第2の実施の形態の干渉計100の光分岐素子及びターゲットを変更した場合を例に説明したが、第1の実施の形態の干渉計10の光分岐素子及びターゲットを本実施の形態の光分岐素子及びターゲットに変更した場合も同様の作用効果を奏することができる。   In this embodiment, the case where the optical branching element and the target of the interferometer 100 of the second embodiment are changed has been described as an example. However, the optical branching element and the target of the interferometer 10 of the first embodiment are changed. Similar effects can be achieved when the optical branching element and the target of the present embodiment are changed.

《その他の実施の形態》
〈光分岐素子のその他の形態〉
上記実施の形態では、CCPを利用して光分岐素子を構成しているが、光分岐素子は、その他の構造のコーナーキューブを利用して構成することもできる。たとえば、3枚の反射ミラーを直角に組み合わせた構造のコーナーキューブを利用して構成することもできる。
<< Other Embodiments >>
<Other forms of optical branching element>
In the above embodiment, the optical branching element is configured using CCP. However, the optical branching element may be configured using a corner cube having another structure. For example, a corner cube having a structure in which three reflecting mirrors are combined at right angles can be used.

また、光分岐素子の頂部のサイズ(透過面のサイズ)は、光分岐素子に入射するレーザー光のビーム径に応じて適宜設定される。すなわち、本発明の光分岐素子は、光分岐素子に入射した光の一部を頂部から透過させて、測定光と参照光とに分岐するので、頂部は入射面に入射した光の一部のみを透過するサイズに設定される。   Further, the size of the top of the light branching element (the size of the transmission surface) is appropriately set according to the beam diameter of the laser light incident on the light branching element. That is, the optical branching device of the present invention transmits a part of the light incident on the optical branching device from the top and branches it to the measurement light and the reference light, so that the top is only a part of the light incident on the incident surface. Is set to a transparent size.

一例として、光の強度分布がI(r)=I0exp(-2r2/w0 2)と表される標準的なガウシアンビームを考える。ここで、Iは光強度、I0は全強度を示す定数、rは光軸からの半径、w0は光強度が1/e2となる半径(ガウシアンビーム半径)である。 As an example, consider a standard Gaussian beam whose light intensity distribution is expressed as I (r) = I 0 exp (−2r 2 / w 0 2 ). Here, I is a light intensity, I 0 is a constant indicating the total intensity, r is a radius from the optical axis, and w 0 is a radius (Gaussian beam radius) at which the light intensity is 1 / e 2 .

このとき、光強度が半分となる半径は0.59w0と計算される。そのため半径w0の光ビームを使用する際には、頂部のサイズ(透過面の面積)を半径0.59w0の円と等しい面積にすることで参照光と測定光との比(参照光:測定光)を50:50にすることができる。 At this time, the radius of the light intensity becomes half is calculated as 0.59 W 0. Therefore, when using a light beam with a radius w 0 , the ratio of the reference light to the measurement light (reference light: measurement) is made by making the size of the apex (area of the transmission surface) equal to the circle with a radius of 0.59 w 0. Light) can be 50:50.

また、必要に応じて頂部のサイズを変更した光分岐素子を用いることで任意の分岐比を得ることができる。   Moreover, an arbitrary branching ratio can be obtained by using an optical branching element whose top portion is changed in size as required.

〈ターゲットのその他の形態〉
ターゲットについては、CCPに限らず、反射ミラーで構成することもできる。
<Other forms of target>
The target is not limited to CCP, but can also be configured by a reflection mirror.

〈干渉計の構造〉
上記実施の形態では、一般的な単一波長干渉計に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。この他、たとえば、多波長干渉計(光源の波長を走査することにより複数波長による合成波長を用いて光路差を求める干渉計)などにも適用できる。
<Structure of interferometer>
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a general single wavelength interferometer has been described as an example. However, the application of the present invention is not limited to this. In addition, for example, the present invention can also be applied to a multi-wavelength interferometer (interferometer that obtains an optical path difference using a combined wavelength of a plurality of wavelengths by scanning the wavelength of a light source).

また、上記実施の形態では、移動体に備えられたターゲットに測定光を照射して、ターゲットの変位量を測定する場合を例に説明したが、測定光を測定対象物に直接照射して、その距離や変位量を測定する場合にも同様に適用できる。   In the above embodiment, the case where the target provided in the moving body is irradiated with measurement light and the amount of displacement of the target is measured has been described as an example, but the measurement light is directly irradiated onto the measurement object, The same applies to measuring the distance and displacement.

10…干渉計、12…光源、14…ビームスプリッター、16…光分岐素子、16A…入射面、16B…反射面、16C…反射面、16C…反射面、16E…透過面、18…ターゲット、20…光検出器、22…集光レンズ、24…測長部、100…干渉計、112…光源、114…光伝播部、116…光分岐素子、118…ターゲット、120…光検出器、122…集光レンズ、124…測長部、126…光サーキュレーター、126A…第1ポート、126B…第2ポート、126C…第3ポート、128…第1の光ファイバー、130…第2の光ファイバー、132…第3の光ファイバー、200…干渉計、212…光源、214…光伝播部、216…光分岐素子、216A…入射面、216B…反射面、216C…反射面、216D…反射面、216E…透過面、218…ターゲット、218A…照射面、220…光検出器、222…集光レンズ、224…測長部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Interferometer, 12 ... Light source, 14 ... Beam splitter, 16 ... Optical branching element, 16A ... Incident surface, 16B ... Reflective surface, 16C ... Reflective surface, 16C ... Reflective surface, 16E ... Transmitting surface, 18 ... Target, 20 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Photo detector, 22 ... Condensing lens, 24 ... Measuring unit, 100 ... Interferometer, 112 ... Light source, 114 ... Light propagation part, 116 ... Optical branching element, 118 ... Target, 120 ... Photo detector, 122 ... Condensing lens, 124 ... length measuring unit, 126 ... optical circulator, 126A ... first port, 126B ... second port, 126C ... third port, 128 ... first optical fiber, 130 ... second optical fiber, 132 ... first 3 optical fibers, 200 ... interferometer, 212 ... light source, 214 ... light propagation part, 216 ... light branching element, 216A ... incident surface, 216B ... reflective surface, 216C ... reflective surface, 216D Reflecting surfaces, 216E ... transmitting surface, 218 ... target, 218A ... irradiation surface, 220 ... photodetector, 222 ... condenser lens, 224 ... measuring unit

Claims (4)

光源と、
頂点が切除された構造のコーナーキューブで構成され、前記光源からの光の一部を頂部から測定光として透過してターゲットに向けて出射し、残りを参照光として反射して、光を前記測定光と前記参照光とに分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子にて反射された中空円筒状の前記参照光と、前記ターゲットで反射されて前記光分岐素子の前記頂部を透過して前記参照光の内側を通る前記測定光と、を集光して干渉させる集光レンズと、
前記集光レンズで集光して干渉させた光の強度を検出する光検出器と、
前記光検出器の出力に基づいて測長する測長部と、
を備える干渉計。
A light source;
Consists of a corner cube with the apex cut off, a part of the light from the light source is transmitted from the top as measurement light and emitted toward the target , the rest is reflected as reference light, and the light is measured A light branching element that branches into light and the reference light ;
The hollow cylindrical reference light reflected by the light branching element and the measurement light reflected by the target and transmitted through the top of the light branching element and passing through the inside of the reference light are collected. A condensing lens to interfere with,
A photodetector for detecting the intensity of the light collected and interfered by the condenser lens;
A length measuring unit for measuring length based on the output of the photodetector;
An interferometer comprising.
前記光分岐素子の頂部が、凸レンズ面で構成される、
請求項1に記載の干渉計。
The top part of the light branching element is constituted by a convex lens surface.
The interferometer according to claim 1.
前記光分岐素子が、前記光源から出射される光の光軸と同軸上に配置され、
前記光源と前記光分岐素子との間に、前記光源からの光を透過し、かつ、前記参照光及び前記測定光を前記光検出器に向けて反射するビームスプリッターを備え、
前記ビームスプリッターと前記光検出器との間に前記集光レンズが配置される、
請求項1又は2に記載の干渉計。
The light branching element is disposed coaxially with the optical axis of the light emitted from the light source;
A beam splitter that transmits light from the light source and reflects the reference light and the measurement light toward the photodetector between the light source and the light branching element,
The condenser lens is disposed between the beam splitter and the photodetector;
The interferometer according to claim 1 or 2.
第1ポート、第2ポート、及び、第3ポートを備え、前記第1ポートに入射する光を前記第2ポートから出射し、かつ、前記第2ポートに入射する光を前記第3ポートから出射する光サーキュレーターと、
前記第1ポートに接続され、前記光源からの光を前記第1ポートに伝播する第1の光ファイバーと、
前記第2ポートに接続され、前記第2ポートから出射する光をファイバー端から出射し、かつ、前記ファイバー端に入射する光を前記第2ポートに伝播する第2の光ファイバーと、
前記第3ポートに接続され、前記第3ポートから出射する光を前記光検出器に伝播する第3の光ファイバーと、
を備え、前記集光レンズと前記光分岐素子とが同軸上に配置され、前記第2の光ファイバーの前記ファイバー端から出射する光が、前記集光レンズを介して前記光分岐素子に入射し、かつ、前記集光レンズで集光された光が前記第2の光ファイバーの前記ファイバー端に入射する、
請求項1又は2に記載の干渉計。
A first port, a second port, and a third port are provided. Light incident on the first port is emitted from the second port, and light incident on the second port is emitted from the third port. An optical circulator
A first optical fiber connected to the first port and propagating light from the light source to the first port;
A second optical fiber connected to the second port, emitting light emitted from the second port from a fiber end, and propagating light incident on the fiber end to the second port;
A third optical fiber connected to the third port and propagating light emitted from the third port to the photodetector;
The light collecting element and the light branching element are arranged coaxially, and light emitted from the fiber end of the second optical fiber is incident on the light branching element through the light collecting lens, And the light condensed by the condenser lens is incident on the fiber end of the second optical fiber,
The interferometer according to claim 1 or 2.
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