JPH01250804A

JPH01250804A - 干渉計

Info

Publication number: JPH01250804A
Application number: JP8009188A
Authority: JP
Inventors: Yojiro Iwamoto; 岩本　洋次郎; Toru Shimizu; 徹清水
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-05
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JP2779497B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

Ｇｔ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偏光弁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
ムスプリンタ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
ームスブリ・７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による反射光路上
には、偏光ビームスプリッタ１４を介して、１７２波長
板２０、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２
６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　１７４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偏光弁
を直進させてフォトディテクタ３６へ供給し、Ｓ偏光弁
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ツタ２６は、入射ビームのＰ偏光
弁をフォトディテクタ２８へ直進させると共に、Ｓ偏光
弁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偏光弁が
コーナキューブプリズム１６に送られ、Ｓ偏光弁はコー
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、１７２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力向へ分
割される。ビームスプリンタ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ンタ２６によっ
てＰ偏光弁が直進し、これに直交するＳ偏光弁がフォト
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）
が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
、１７４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１７４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。

各フォトディテクタの光電変換後の２組の１８０度づつ
位相のずれた電気信号は、不図示の減算器によって、信
号のＤＣバイアス成分を除去（ＤＣバイアス成分が有る
と干渉縞を誤ってカウントする恐れがあることによる処
置）し、第７図のように振幅が２倍となり且つ位相が９
０度異子る２倍号を生成する。この２倍号を電気的に分
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の移動量を知ることができ、
よって長さ又は距離等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。

［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。

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。

Ｅ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
面を傾けるウェッジ基板と、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
配設されたウェッジ基板は、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図は本発明による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。

ｔ５ｉ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
にウェッジ基板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による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
ツチを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
。

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偏光分はウェッジ基板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。

参照光はウェッジ基板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が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、ウア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が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（こ第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変信号、９
０度信号、１８０度信信号よび２７０度信９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Ｉ６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、７オトヂイテクタ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（
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。

さらに、ウェッジ基板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。

［発明の効果１以上説明した通り、本発明によれ１！′、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（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。

【図面の簡単な説明】

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
リンタ１６．１８・・・コーナキューブプリズム　　　
　　４０・・・ウェッジ基板　　　４２・・・偏光子　
　　４４・・・レンズ４６・・・フォトディテクタ　　
　　５５・・・結像レンズ特許出願人　株式会社　東京
精密第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（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ェッジ基板と、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、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
トディテクタとを具備することを特徴とする干渉計。
（２）請求項１記載の干渉計において偏光ビームスプリ
ッタを無偏光ビームスプリッタに替え、固定反射体また
は移動反射体の入射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ェッジ基板と、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
レンズ等の光学系により干渉縞を結像させ、複数固のフ
ォトディテクタにより干渉縞を検出し演算処理する干渉
縞を計数する干渉計。