JPH0198902A - 光波干渉測長装置 - Google Patents
光波干渉測長装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
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-
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-
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- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
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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。
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)
本発明は光波干渉測長装置、特に、大気のゆらぎによる
測長誤差を取除くことのできる光波干渉測長装置に関す
るものである。
測長誤差を取除くことのできる光波干渉測長装置に関す
るものである。
(従来の技術)
光波干渉による測長方法は、高精度な測長手段として広
く使用されており、市販されている装置も数多く存在す
る。この方法による測長の基準単位は光の波長である。
く使用されており、市販されている装置も数多く存在す
る。この方法による測長の基準単位は光の波長である。
波長に変動があると測長精度に直接反映するので、波長
の安定性を図ることが測長精度を保つために重要な要件
となる。
の安定性を図ることが測長精度を保つために重要な要件
となる。
しかし、大気中で測長を行う場合、大気のゆらぎ(巨視
的にとらえた気象変化から微視的な風までを含む)によ
り波長は変動し、そのために測長誤差が発生する。この
ことが光波干渉測長法の共通の欠点である。巨視的気象
変化に対しては、気圧、気温、湿度等の大気の状態をモ
ニターし、演算処理その他の手段により波長変動の補正
を行うことが可能である。そのような処理機能を有する
装置も市販されている。
的にとらえた気象変化から微視的な風までを含む)によ
り波長は変動し、そのために測長誤差が発生する。この
ことが光波干渉測長法の共通の欠点である。巨視的気象
変化に対しては、気圧、気温、湿度等の大気の状態をモ
ニターし、演算処理その他の手段により波長変動の補正
を行うことが可能である。そのような処理機能を有する
装置も市販されている。
しかし、微視的ゆらぎに対しては、大気状態を光路の各
位置で実時間でモニターすることが難しいため、十分な
波長補正を行うことができない。
位置で実時間でモニターすることが難しいため、十分な
波長補正を行うことができない。
長距離測距の分野では、2以上の異なる波長と大気の波
長分散特性を利用して、大気のゆらぎによる測長誤差の
補正を行う試みが報告されているが、光強度をマイクロ
ウェーブで変調する等、構成が複雑で極めて短い距離の
測定には向かないものであった。
長分散特性を利用して、大気のゆらぎによる測長誤差の
補正を行う試みが報告されているが、光強度をマイクロ
ウェーブで変調する等、構成が複雑で極めて短い距離の
測定には向かないものであった。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は、上記した従来技術の欠点を解決し、大気のゆ
らぎによって生じる不規則に変動する測長誤差を取除き
、真の測長量を実時間で得ることのできる、短距離を測
定するための光波干渉測長装置を提供することを目的と
する。
らぎによって生じる不規則に変動する測長誤差を取除き
、真の測長量を実時間で得ることのできる、短距離を測
定するための光波干渉測長装置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)
本発明の光波干渉測長装置は、2つの異なる波長を用い
て光波干渉によって同時に同一対象物の測長データを得
る測長光学系と、上記2波長についての測長データと大
気の分散特性とから大気のゆらぎによって生じる測長誤
差を算出し、上記測長データから上記誤差を取除く信号
処理手段とからなる。
て光波干渉によって同時に同一対象物の測長データを得
る測長光学系と、上記2波長についての測長データと大
気の分散特性とから大気のゆらぎによって生じる測長誤
差を算出し、上記測長データから上記誤差を取除く信号
処理手段とからなる。
(作用)
まず、本発明の詳細な説明する。
第1図に干渉測長のための光波干渉計の1つの基本的構
成を示す。半透鏡3に入射する連続可干渉光源からの光
はここで2分され、一方は測長のための移動鏡1に、他
方は固定鏡2に入射して再帰反射され、それぞれ測長光
、参照光として半透鏡3を経て干渉し合い、干渉縞を形
成する。この干渉縞の明暗の変化は、光検出器4と信号
処理系5により、移動鏡1の変位に基づく位相変化δと
して検出され、移動鏡1の変位Xnが次式によって計算
される。
成を示す。半透鏡3に入射する連続可干渉光源からの光
はここで2分され、一方は測長のための移動鏡1に、他
方は固定鏡2に入射して再帰反射され、それぞれ測長光
、参照光として半透鏡3を経て干渉し合い、干渉縞を形
成する。この干渉縞の明暗の変化は、光検出器4と信号
処理系5により、移動鏡1の変位に基づく位相変化δと
して検出され、移動鏡1の変位Xnが次式によって計算
される。
δ λ δ λ
X n =−・−= 4ケ ・・・・・・(1)2
π ま ただし、Xn:誤差を含んだ移動鏡1の変位δ:測測定
れた位相変化 λ:光源波長 なお、第1図において、半透鏡3を介して対称の位置に
2つの光検出器4を配置したのは、移動鏡1の移動方向
を判別するためである。
π ま ただし、Xn:誤差を含んだ移動鏡1の変位δ:測測定
れた位相変化 λ:光源波長 なお、第1図において、半透鏡3を介して対称の位置に
2つの光検出器4を配置したのは、移動鏡1の移動方向
を判別するためである。
さて、上記のようにして測定された位相変化δには、移
動鏡1の真の変位X^による位相変化αの他に、固定鏡
2と半透鏡3の微小変位、光源自身の周波数変動、光路
の大気のゆらぎ等に起因する位相変動が含まれ、(1)
式によって計算されるxDにはこれらに起因する誤差が
含まれる。
動鏡1の真の変位X^による位相変化αの他に、固定鏡
2と半透鏡3の微小変位、光源自身の周波数変動、光路
の大気のゆらぎ等に起因する位相変動が含まれ、(1)
式によって計算されるxDにはこれらに起因する誤差が
含まれる。
誤差要因が大気のゆらぎに限定される場合、位相変化δ
は次の(2)式のように表現される。
は次の(2)式のように表現される。
δ=α+β ・・・・・・(2)ただし
、δ:測測定れた位相変化 α:移動鏡1の移動による位相変化 β:大気のゆらぎによる位相変化 ここで、αとβは(3)式に示すように、光源−4= 周波数ωの関数である。
、δ:測測定れた位相変化 α:移動鏡1の移動による位相変化 β:大気のゆらぎによる位相変化 ここで、αとβは(3)式に示すように、光源−4= 周波数ωの関数である。
α OCω
βcc1/ (ω。′−ω2) ・・・・・・(3)
ただしω。は媒質による常数 (2)式と(3)式から次のように書ける。
ただしω。は媒質による常数 (2)式と(3)式から次のように書ける。
δ(ω)=α(ω)+β(ω)
=Pω+QX 2−−1・・・・・・(4)ω0−
ω 異なる2つの波長λ1、λ、(それぞれの周波数ω8、
ωb)に対する位相変化δ1、δ5を用いて(4)式の
P、Qを求め、これから得られるα(ω、)を用いて(
1)、(2)式から移動鏡1の真の変位XAを求めると
次ぎのような式になる。
ω 異なる2つの波長λ1、λ、(それぞれの周波数ω8、
ωb)に対する位相変化δ1、δ5を用いて(4)式の
P、Qを求め、これから得られるα(ω、)を用いて(
1)、(2)式から移動鏡1の真の変位XAを求めると
次ぎのような式になる。
XA=−(λ1δ、−(λ、δ、−λ、δbM(t−w
))4π ・・・・・・(5) W*(ω。′−ω、”) / (ω。′−ωl、′)・
・・・・・(6) すなわち、大気のゆらぎを含んだ2つの測定値δ、=δ
(ω、)と65=δ (ωb)と、(5)式、(6)式
とから、移動鏡1の真の変位XAが求められる。
))4π ・・・・・・(5) W*(ω。′−ω、”) / (ω。′−ωl、′)・
・・・・・(6) すなわち、大気のゆらぎを含んだ2つの測定値δ、=δ
(ω、)と65=δ (ωb)と、(5)式、(6)式
とから、移動鏡1の真の変位XAが求められる。
(実施例)
次に、この原理を実現するための本発明の装置の1実施
例を説明する。第2図はこの実施例の光路を示すもので
、異なる2つの波長としては、例えばAr″″レーザ光
源7からの出力光(λ、;488n+n)と、非線形光
学結晶(例えば、β−BMB、o、)と集光系から構成
された非線形光学系8によって作られるレーザ光源7か
らの基本波λ1の第2高調波(λ、=λaXl/2=2
44nm)とを用いる。
例を説明する。第2図はこの実施例の光路を示すもので
、異なる2つの波長としては、例えばAr″″レーザ光
源7からの出力光(λ、;488n+n)と、非線形光
学結晶(例えば、β−BMB、o、)と集光系から構成
された非線形光学系8によって作られるレーザ光源7か
らの基本波λ1の第2高調波(λ、=λaXl/2=2
44nm)とを用いる。
この装置は、第2図に示すように、光源7からの光束の
P偏光(偏光面が紙面に平行)成分を透過し、S偏光(
偏光面が紙面に垂直)成分を反射する偏光ビームスプリ
ッタ6、偏光ビームスプリッタ6で反射された光束を元
の方向へ反射する固定鏡2、偏光ビームスプリッタ6を
透過したP偏光の一部をそのまま通過させ、残りをS偏
光の第2高調波に変換する非線形光学系8、非線形光学
系8を透過した光束を元の方向へ反射する移動鏡1、移
動鏡1の前側に配置され、第2高調波に対して8分の1
波長板として作用する1/8波長板9、移動鏡1で反射
されて非線形光学系8を透過した光束のうち基本波成分
を透過させ、第2高調波成分を反射する鏡1o、鏡10
で反射された第2高調波成分のうち、1/8波長板9を
往復2度通過して円偏光となった光束を直交する2つの
成分に分け、かつ、復路において非線形光学系によって
S偏光の第2高調波に変換された光束を直交する2つの
成分に分ける偏光ビームスプリッタ11、偏光ビームス
プリッタ11によって2分された光束が形成するそれぞ
れの干渉縞を検出する光検出器43.44、鏡10を透
過し、かつ偏光ビームスプリッタ6を通過した光束と、
偏光ビームスプリッタ6によって反射された固定鏡2か
らの光束とを反射する全反射鏡12、全反射鏡12によ
って反射された光束を2分するビームスプリッタ13、
ビームスプリッタ13で2分された光束の一方に4分の
1の位相変化を与える1/4波長板14、この2分され
た光束の相互に直交する成分を通す偏光子15、それぞ
れの偏光子15を通して形成された干渉縞を検出する光
検出器41.42、検出器41〜44からの信号を処理
して(5)式と(6)式に基づいて変位XAを算出する
信号処理系5、から構成されている。
P偏光(偏光面が紙面に平行)成分を透過し、S偏光(
偏光面が紙面に垂直)成分を反射する偏光ビームスプリ
ッタ6、偏光ビームスプリッタ6で反射された光束を元
の方向へ反射する固定鏡2、偏光ビームスプリッタ6を
透過したP偏光の一部をそのまま通過させ、残りをS偏
光の第2高調波に変換する非線形光学系8、非線形光学
系8を透過した光束を元の方向へ反射する移動鏡1、移
動鏡1の前側に配置され、第2高調波に対して8分の1
波長板として作用する1/8波長板9、移動鏡1で反射
されて非線形光学系8を透過した光束のうち基本波成分
を透過させ、第2高調波成分を反射する鏡1o、鏡10
で反射された第2高調波成分のうち、1/8波長板9を
往復2度通過して円偏光となった光束を直交する2つの
成分に分け、かつ、復路において非線形光学系によって
S偏光の第2高調波に変換された光束を直交する2つの
成分に分ける偏光ビームスプリッタ11、偏光ビームス
プリッタ11によって2分された光束が形成するそれぞ
れの干渉縞を検出する光検出器43.44、鏡10を透
過し、かつ偏光ビームスプリッタ6を通過した光束と、
偏光ビームスプリッタ6によって反射された固定鏡2か
らの光束とを反射する全反射鏡12、全反射鏡12によ
って反射された光束を2分するビームスプリッタ13、
ビームスプリッタ13で2分された光束の一方に4分の
1の位相変化を与える1/4波長板14、この2分され
た光束の相互に直交する成分を通す偏光子15、それぞ
れの偏光子15を通して形成された干渉縞を検出する光
検出器41.42、検出器41〜44からの信号を処理
して(5)式と(6)式に基づいて変位XAを算出する
信号処理系5、から構成されている。
この装置によると、以下のように非線形光学系8と移動
鏡1の間の大気のゆらぎによる誤差が補正される。
鏡1の間の大気のゆらぎによる誤差が補正される。
Ar”レーザ7からの出力光束は波長λ、で、偏光面が
紙面に対して45°傾いた直線偏光(成分に分けると位
相と強度の等しいP偏光、S偏光となる)又は円偏光で
ある。この光束は偏光ビームスプリッタ6により、固定
鏡2方向にはS偏光、移動鏡1方向にはP偏光が分離さ
れて進行する。
紙面に対して45°傾いた直線偏光(成分に分けると位
相と強度の等しいP偏光、S偏光となる)又は円偏光で
ある。この光束は偏光ビームスプリッタ6により、固定
鏡2方向にはS偏光、移動鏡1方向にはP偏光が分離さ
れて進行する。
固定鏡2側の光束は反射された後、再び偏光ビームスプ
リッタ6により反射されてS偏光として全反射鏡12へ
至る。一方、移動鏡1方向へ進む光束は非線形光学系8
を通過する際、一部は波長λ1でP偏光のまま通過する
。残りの成分はここでS偏光の第2高調波λ6に変換さ
れるが、2つの光λ、光、λ、光は第3図a、bで示す
ように、非線形光学系8を出射した直後は位相が揃って
い=8− る。λ、光は1/8波長板9(これはλ5光束に対する
178波長板であり、λ直光に対しては8分の1波長板
としては作用しない)を通り、移動鏡1で反射され、再
び1/8波長板9を通って楕円偏光となる。他方、λ5
光束は同様に178波長板9を通過して円偏光となる。
リッタ6により反射されてS偏光として全反射鏡12へ
至る。一方、移動鏡1方向へ進む光束は非線形光学系8
を通過する際、一部は波長λ1でP偏光のまま通過する
。残りの成分はここでS偏光の第2高調波λ6に変換さ
れるが、2つの光λ、光、λ、光は第3図a、bで示す
ように、非線形光学系8を出射した直後は位相が揃って
い=8− る。λ、光は1/8波長板9(これはλ5光束に対する
178波長板であり、λ直光に対しては8分の1波長板
としては作用しない)を通り、移動鏡1で反射され、再
び1/8波長板9を通って楕円偏光となる。他方、λ5
光束は同様に178波長板9を通過して円偏光となる。
そして、非線形光学系8と移動鏡1の間を往復して非線
形光学系8に戻ったときには、波長板9と移動鏡1の波
長λ1の光束とλゎの光束に対する光学特性のちがいか
ら発生する位相のずれ以外に、これらの間の大気のゆら
ぎによって起る位相ずれが生じる。
形光学系8に戻ったときには、波長板9と移動鏡1の波
長λ1の光束とλゎの光束に対する光学特性のちがいか
ら発生する位相のずれ以外に、これらの間の大気のゆら
ぎによって起る位相ずれが生じる。
戻りのλ1光が非線形光学系8を通過するとき、再びS
偏光の第2高調波λ5″が発生する。
偏光の第2高調波λ5″が発生する。
λ5″光束は非線形光学系8に戻った時点でのλ、光束
と位相が揃っており、波長はλ5に等しい。
と位相が揃っており、波長はλ5に等しい。
したがって、λ5光束とλ、′光束を干渉させたとき、
この干渉縞の変動項は大気のゆらぎによるλ直光束、λ
5光束の位相変動差(δ、−δ、)を表わしている。こ
れは、偏光ビームスプリッタ11によって戻り光束を直
交する2成分に分けて、90°位相差をもつ干渉信号と
して光束検出器43.44により検出され、信号処理系
5により方向判別して検出される。
この干渉縞の変動項は大気のゆらぎによるλ直光束、λ
5光束の位相変動差(δ、−δ、)を表わしている。こ
れは、偏光ビームスプリッタ11によって戻り光束を直
交する2成分に分けて、90°位相差をもつ干渉信号と
して光束検出器43.44により検出され、信号処理系
5により方向判別して検出される。
一方、非線形光学系8を通っても波長が変換されない波
長λ6の戻り光束のP偏光成分は、偏光ビームスプリッ
タ6で反射された固定鏡2がらのS偏光成分と共にビー
ムスプリッタ13によって2分され、偏光子15を通っ
た後、90’位相差をもつ干渉信号として光検出器41
.4□により検出され、信号処理5により方向判別され
て、位相変動δ、が求められる。
長λ6の戻り光束のP偏光成分は、偏光ビームスプリッ
タ6で反射された固定鏡2がらのS偏光成分と共にビー
ムスプリッタ13によって2分され、偏光子15を通っ
た後、90’位相差をもつ干渉信号として光検出器41
.4□により検出され、信号処理5により方向判別され
て、位相変動δ、が求められる。
そして、信号処理系5において、上記のδ1と(δ、−
δ、、)からδ5を求め、これら測定値とλ8、λ、の
値を前記(5)式と(6)式に代入して演算処理が行わ
れ、大気のゆらぎによる誤差を除去した移動鏡1の変位
測長量を得ることができる。
δ、、)からδ5を求め、これら測定値とλ8、λ、の
値を前記(5)式と(6)式に代入して演算処理が行わ
れ、大気のゆらぎによる誤差を除去した移動鏡1の変位
測長量を得ることができる。
第2図に示した実施例の変形形態を第4図に示す。第2
図の装置の構成要素と同じものは第2図のものと同じ番
号を付しである。この実施例の第2図のものと異なる点
は、第2図の偏光ビームスプリッタ6に代えてビームス
プリッタ6′ を用いた点にある。そして、第2図の鏡
10の作用、すなわち、基本波と第2高調波を分ける作
用を分散プリズ16に行わせるようにしである。なお、
固定鏡2の前に配置した1/8波長板9″(基本波に対
しては8分の1波長板としては作用しない)は、固定鏡
2からの反射光束を楕円偏光光束に変換し、移動鏡1の
前に配置した1/8波長板9との共同作用により基本波
干渉縞信号に90°位相変化を与えるようにするもので
ある。これらの2つの178波長板は、光学系の構成と
して不可欠のものではないが、光学系の調整のために実
用上、必要なものである。
図の装置の構成要素と同じものは第2図のものと同じ番
号を付しである。この実施例の第2図のものと異なる点
は、第2図の偏光ビームスプリッタ6に代えてビームス
プリッタ6′ を用いた点にある。そして、第2図の鏡
10の作用、すなわち、基本波と第2高調波を分ける作
用を分散プリズ16に行わせるようにしである。なお、
固定鏡2の前に配置した1/8波長板9″(基本波に対
しては8分の1波長板としては作用しない)は、固定鏡
2からの反射光束を楕円偏光光束に変換し、移動鏡1の
前に配置した1/8波長板9との共同作用により基本波
干渉縞信号に90°位相変化を与えるようにするもので
ある。これらの2つの178波長板は、光学系の構成と
して不可欠のものではないが、光学系の調整のために実
用上、必要なものである。
第4図の装置の動作は第2図のものとほぼ同じであるの
で説明は省く。
で説明は省く。
以上、第2図と第4図の実施例においては、(i)異な
る2つの波長の光束のうち、一方の光を他方の光の第2
高調波としているため、両者の周波数が厳密に2倍の関
係を保っていること(ii)戻り光束に対して再び第2
高調波を発生させることにより、2つの光の位相変動の
差を光学的な演算により得ていること の2点により、(5)式における(λ、δ、−λ。
る2つの波長の光束のうち、一方の光を他方の光の第2
高調波としているため、両者の周波数が厳密に2倍の関
係を保っていること(ii)戻り光束に対して再び第2
高調波を発生させることにより、2つの光の位相変動の
差を光学的な演算により得ていること の2点により、(5)式における(λ、δ、−λ。
δb)の項のもつ誤差を最小におさえることが可能とな
った。
った。
更に、別の実施例を第5図に示す。この実施例において
は1例えばHe −N eレーザからなる第1の光源7
1(λm=633nm)と、例えばAr”レーザからな
る第2の光源7□(λ=488nm)を用いる。第2の
光源7□からの光束は第2高調波発生光学系17を介し
て波長が半分にされる(λb=244nm)。これは第
2の光束源72からの光束の波長と第1の光束源からの
光束の波長との差を大きくして、検出位相変化の差を大
きくし、測長誤差をより正確に取除くためである。光源
71.7□からの光束は反射鏡19、半透鏡18を経て
、光束は移動鏡1.固定鏡2、偏光束ビームスプリッタ
6からなる干渉計に入射し、出射光束は基本波と第2高
調波を分離する為のフィルタ鏡10、反射鏡20を介し
て、第2図と同様の位相変化検出系13.14.14’
、15.41.42・43.44に入る。
は1例えばHe −N eレーザからなる第1の光源7
1(λm=633nm)と、例えばAr”レーザからな
る第2の光源7□(λ=488nm)を用いる。第2の
光源7□からの光束は第2高調波発生光学系17を介し
て波長が半分にされる(λb=244nm)。これは第
2の光束源72からの光束の波長と第1の光束源からの
光束の波長との差を大きくして、検出位相変化の差を大
きくし、測長誤差をより正確に取除くためである。光源
71.7□からの光束は反射鏡19、半透鏡18を経て
、光束は移動鏡1.固定鏡2、偏光束ビームスプリッタ
6からなる干渉計に入射し、出射光束は基本波と第2高
調波を分離する為のフィルタ鏡10、反射鏡20を介し
て、第2図と同様の位相変化検出系13.14.14’
、15.41.42・43.44に入る。
以上、本発明をマイケルソン干渉計を用いて説明してき
たが、本発明に用いる干渉計は必ずしもこの形式の干渉
計に限定されるものではない。
たが、本発明に用いる干渉計は必ずしもこの形式の干渉
計に限定されるものではない。
本発明の装置によれば、光路の大気状態を各位置でモニ
ターせずに、大気のゆらぎによる測長誤差を実時間で除
去することが可能であり、ナノメータ・オーダーの精密
な測長を行うことができる。
ターせずに、大気のゆらぎによる測長誤差を実時間で除
去することが可能であり、ナノメータ・オーダーの精密
な測長を行うことができる。
したがって、本発明の装置は、室内、屋外を問わず大気
のゆらぎが存在するあらゆる場所で有効に使用できる。
のゆらぎが存在するあらゆる場所で有効に使用できる。
第1図は光波干渉計の1つの基本的構成を示す構成図、
第2図は本発明の1実施例の三波長光波干渉測長装置の
光路図、第3図は基本波と第2高調波の位相関係の説明
図、第4図及び第5図は他の実施例の三波長光波干渉測
長装置の光路図である。 1:移動鏡 2:固定鏡 3.61 :ビームスプリッタ 4.4い4□、43.44:光束検出器5:信号処理系
6:偏光ビームスプリッタ7.7い72:光源 8:
非線形光学系9.9’:1/8波長板 10:鏡 11:偏光東ビームスプリッタ 12:全反射鏡13:
ビームスプリッタ 14:1/4波長板15:偏光子
16:分散プリズム 17:第2高調波発生光学系 18:半透鏡19.20
:反射鏡 特許出願人 新技術開発事業団 (他1名) 出願人代理人 弁理士 佐藤文男
第2図は本発明の1実施例の三波長光波干渉測長装置の
光路図、第3図は基本波と第2高調波の位相関係の説明
図、第4図及び第5図は他の実施例の三波長光波干渉測
長装置の光路図である。 1:移動鏡 2:固定鏡 3.61 :ビームスプリッタ 4.4い4□、43.44:光束検出器5:信号処理系
6:偏光ビームスプリッタ7.7い72:光源 8:
非線形光学系9.9’:1/8波長板 10:鏡 11:偏光東ビームスプリッタ 12:全反射鏡13:
ビームスプリッタ 14:1/4波長板15:偏光子
16:分散プリズム 17:第2高調波発生光学系 18:半透鏡19.20
:反射鏡 特許出願人 新技術開発事業団 (他1名) 出願人代理人 弁理士 佐藤文男
Claims (4)
- (1)2つの異なる波長を用いて光波干渉によって同時
に同一対象物の測長データを得る測長光学系と、上記2
波長についての測長データと大気の分散特性とから大気
のゆらぎによって生じる測長誤差を算出し、上記測長デ
ータから上記誤差を取除く信号処理手段とを有すること
を特徴とする光波干渉測長装置。 - (2)測長光学系は、一方の波長については位相変化を
、他方の波長については一方の波長の位相変化に対する
位相変化の差を、それぞれ検出するように構成したもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
波干渉測長装置。 - (3)測長光学系は、それぞれの波長について位相変化
を検出するように構成したものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の光波干渉測長装置。 - (4)測長光学系の他方の波長は一方の波長から発生し
た高調波であるように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第1項から第3項いずれかに記載の光波干渉測
長装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62254723A JPH0198902A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 光波干渉測長装置 |
GB8823914A GB2210973B (en) | 1987-10-12 | 1988-10-12 | Light wave interference length-measuring apparatus |
US07/256,942 US4948254A (en) | 1987-10-12 | 1988-10-13 | Light wave interference length-measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62254723A JPH0198902A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 光波干渉測長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0198902A true JPH0198902A (ja) | 1989-04-17 |
JPH0543961B2 JPH0543961B2 (ja) | 1993-07-05 |
Family
ID=17268952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62254723A Granted JPH0198902A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 光波干渉測長装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JPH0198902A (ja) |
GB (1) | GB2210973B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994011708A1 (en) * | 1992-11-06 | 1994-05-26 | Martin Marietta Corporation | Interferometric optical sensor read-out system |
US5276501A (en) * | 1992-11-06 | 1994-01-04 | Martin Marietta Corporation | Fabry-Perot readout technique using wavelength tuning |
US5359405A (en) * | 1992-11-06 | 1994-10-25 | Martin Marietta Corporation | Hybrid fiber optic sensor including a lead out optical fiber having a remote reflective end |
US5585922A (en) * | 1992-12-24 | 1996-12-17 | Nikon Corporation | Dual interferometer apparatus compensating for environmental turbulence or fluctuation and for quantization error |
JP2903486B2 (ja) * | 1992-12-25 | 1999-06-07 | プロコピエヴィッチ ドラチェフ,ウラディミール | 分散干渉計 |
US5404222A (en) * | 1994-01-14 | 1995-04-04 | Sparta, Inc. | Interferametric measuring system with air turbulence compensation |
US5767971A (en) * | 1994-12-20 | 1998-06-16 | Nikon Corporation | Apparatus for measuring refractive index of medium using light, displacement measuring system using the same apparatus, and direction-of-polarization rotating unit |
JPH08320206A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-12-03 | Nikon Corp | 光波干渉測定装置および光波干渉測定方法 |
US5995198A (en) * | 1995-06-01 | 1999-11-30 | Nikon Corporation | Exposure apparatus |
US5757489A (en) * | 1995-08-24 | 1998-05-26 | Nikon Corporation | Interferometric apparatus for measuring a physical value |
US5838485A (en) * | 1996-08-20 | 1998-11-17 | Zygo Corporation | Superheterodyne interferometer and method for compensating the refractive index of air using electronic frequency multiplication |
US5764362A (en) * | 1996-08-20 | 1998-06-09 | Zygo Corporation | Superheterodyne method and apparatus for measuring the refractive index of air using multiple-pass interferometry |
EP0862078B1 (en) * | 1996-08-22 | 2010-04-28 | Fujitsu Limited | Optical fiber communication system using optical phase conjugation |
US5991033A (en) * | 1996-09-20 | 1999-11-23 | Sparta, Inc. | Interferometer with air turbulence compensation |
US6330065B1 (en) | 1997-10-02 | 2001-12-11 | Zygo Corporation | Gas insensitive interferometric apparatus and methods |
US6219144B1 (en) | 1997-10-02 | 2001-04-17 | Zygo Corporation | Apparatus and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air using multiple-pass interferometry |
US6124931A (en) * | 1997-10-02 | 2000-09-26 | Zygo Corporation | Apparatus and methods for measuring intrinsic optical properties of a gas |
US6573996B1 (en) | 1997-11-12 | 2003-06-03 | Science Research Laboratory, Inc. | Method and apparatus for enhanced precision interferometric distance measurement |
US5995207A (en) * | 1997-11-26 | 1999-11-30 | Litton Systems, Inc. | Method for determining the phase difference of light waves propagated over two paths |
US6407816B1 (en) | 1998-02-23 | 2002-06-18 | Zygo Corporation | Interferometer and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air |
WO1999042786A1 (en) | 1998-02-23 | 1999-08-26 | Zygo Corporation | Apparatus and methods for measuring intrinsic optical properties of a gas |
US6327039B1 (en) | 1998-02-23 | 2001-12-04 | Zygo Corporation | Interferometer and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air |
US6208424B1 (en) * | 1998-08-27 | 2001-03-27 | Zygo Corporation | Interferometric apparatus and method for measuring motion along multiple axes |
US6313918B1 (en) * | 1998-09-18 | 2001-11-06 | Zygo Corporation | Single-pass and multi-pass interferometery systems having a dynamic beam-steering assembly for measuring distance, angle, and dispersion |
US6724486B1 (en) | 1999-04-28 | 2004-04-20 | Zygo Corporation | Helium- Neon laser light source generating two harmonically related, single- frequency wavelengths for use in displacement and dispersion measuring interferometry |
US6417927B2 (en) | 1999-04-28 | 2002-07-09 | Zygo Corporation | Method and apparatus for accurately compensating both long and short term fluctuations in the refractive index of air in an interferometer |
US6252668B1 (en) | 1999-11-19 | 2001-06-26 | Zygo Corporation | Systems and methods for quantifying nonlinearities in interferometry systems |
US6611339B1 (en) | 2000-06-09 | 2003-08-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Phase dispersive tomography |
US6747744B2 (en) * | 2000-11-20 | 2004-06-08 | Zygo Corporation | Interferometric servo control system for stage metrology |
EP1390690A4 (en) * | 2001-03-13 | 2009-07-08 | Zygo Corp | REDUCTION OF CYCLIC ERRORS IN AVERAGE INTERFEROMETRIC POSITION MEASUREMENTS |
US6987569B2 (en) * | 2001-08-23 | 2006-01-17 | Zygo Corporation | Dynamic interferometer controlling direction of input beam |
US6806961B2 (en) | 2001-11-05 | 2004-10-19 | Zygo Corporation | Interferometric cyclic error compensation |
JP2005512035A (ja) * | 2001-12-03 | 2005-04-28 | ザイゴ コーポレーション | 干渉計における非一様な気体混合の影響の補償 |
US6950192B2 (en) | 2002-07-08 | 2005-09-27 | Zygo Corporation | Cyclic error compensation in interferometry systems |
US7616322B2 (en) * | 2002-07-08 | 2009-11-10 | Zygo Corporation | Cyclic error compensation in interferometry systems |
US7428685B2 (en) * | 2002-07-08 | 2008-09-23 | Zygo Corporation | Cyclic error compensation in interferometry systems |
JP2006505778A (ja) * | 2002-11-04 | 2006-02-16 | ザイゴ コーポレーション | 干渉計経路内の屈折度の摂動の補正 |
AU2003297000A1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-06-30 | Zygo Corporation | In-process correction of stage mirror deformations during a photolithography exposure cycle |
US7327465B2 (en) * | 2003-06-19 | 2008-02-05 | Zygo Corporation | Compensation for effects of beam misalignments in interferometer metrology systems |
US7286240B2 (en) * | 2003-06-19 | 2007-10-23 | Zygo Corporation | Compensation for geometric effects of beam misalignments in plane mirror interferometer metrology systems |
DE10334350B3 (de) * | 2003-07-25 | 2005-02-03 | Bundesrepublik Deutschland, vertr. d. d. Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit, dieses vertr. d. d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Verfahren zur Bestimung der Brechzahl bei interferometrischen Längenmessungen und Interferometeranordnung hierfür |
US7283248B2 (en) * | 2004-01-06 | 2007-10-16 | Zygo Corporation | Multi-axis interferometers and methods and systems using multi-axis interferometers |
WO2005106383A2 (en) * | 2004-04-22 | 2005-11-10 | Zygo Corporation | Interferometry systems and methods of using interferometry systems |
US7375823B2 (en) * | 2004-04-22 | 2008-05-20 | Zygo Corporation | Interferometry systems and methods of using interferometry systems |
WO2006041984A2 (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Zygo Corporation | Error correction in interferometry systems |
WO2006102234A2 (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Zygo Corporation | Multi-axis interferometer with procedure and data processing for mirror mapping |
US7528961B2 (en) * | 2005-04-29 | 2009-05-05 | Zygo Corporation | Compensation of turbulent effects of gas in measurement paths of multi-axis interferometers |
US7826063B2 (en) * | 2005-04-29 | 2010-11-02 | Zygo Corporation | Compensation of effects of atmospheric perturbations in optical metrology |
US7460245B2 (en) * | 2005-08-26 | 2008-12-02 | Zetetic Institute | Apparatus and method for measurement and compensation of atmospheric turbulence effects in wavefront interferometry |
WO2008061186A2 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Zygo Corporation | Distance measuring interferometer and encoder metrology systems for use in lithography tools |
WO2008073454A2 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Zygo Corporation | Multiple-degree of freedom interferometer with compensation for gas effects |
US7894075B2 (en) * | 2006-12-11 | 2011-02-22 | Zygo Corporation | Multiple-degree of freedom interferometer with compensation for gas effects |
US7576868B2 (en) * | 2007-06-08 | 2009-08-18 | Zygo Corporation | Cyclic error compensation in interferometry systems |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3446559A (en) * | 1966-02-09 | 1969-05-27 | Barnes Eng Co | Instrument to correct survey errors caused by atmospheric refraction |
NL6707681A (ja) * | 1967-06-02 | 1968-12-03 | ||
SE321585B (ja) * | 1969-03-28 | 1970-03-09 | Aga Ab | |
NL7010130A (ja) * | 1970-07-09 | 1972-01-11 | ||
RO71070A2 (ro) * | 1976-04-24 | 1985-11-30 | Intreprinderea De Mecanica Fina,Ro | Metoda si aparat pentru etalonarea ceasurilor comparatoare |
GB2002111B (en) * | 1977-08-04 | 1982-05-26 | Froome K | Dispersion refractometer apparatus |
US4215938A (en) * | 1978-09-28 | 1980-08-05 | Farrand Industries, Inc. | Method and apparatus for correcting the error of a position measuring interferometer |
FR2468099A1 (fr) * | 1979-10-17 | 1981-04-30 | Anvar | Procede et appareil d'interferometrie laser a deux longueurs d'ondes |
DE3006489C2 (de) * | 1980-02-21 | 1982-09-02 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Wegmeßeinrichtung |
US4552457A (en) * | 1983-02-01 | 1985-11-12 | Giallorenzi Thomas G | Fiber optic interferometer using two wavelengths or variable wavelength |
US4643577A (en) * | 1983-07-15 | 1987-02-17 | Wero Ohg Roth & Co. | Length measuring apparatus based on the dual laser beam interferometer principle |
GB2152657A (en) * | 1984-01-05 | 1985-08-07 | Plessey Co Plc | Interferometers |
JPS62233704A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-14 | ジゴ− コ−ポレ−シヨン | 差動平面鏡干渉計システム |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP62254723A patent/JPH0198902A/ja active Granted
-
1988
- 1988-10-12 GB GB8823914A patent/GB2210973B/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-13 US US07/256,942 patent/US4948254A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB8823914D0 (en) | 1988-11-16 |
US4948254A (en) | 1990-08-14 |
GB2210973B (en) | 1991-10-09 |
JPH0543961B2 (ja) | 1993-07-05 |
GB2210973A (en) | 1989-06-21 |
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