JPH04264206A - 白色光干渉測定法を用いる光学装置 - Google Patents
白色光干渉測定法を用いる光学装置Info
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般には光学測定手段
を利用する装置に関し、より詳細には白色光干渉測定法
を用いる光学装置に関する。
を利用する装置に関し、より詳細には白色光干渉測定法
を用いる光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】干渉測定法で使用される第１光源は、大
きいスペクトル幅及び短いコヒーレンス長の放射波連を
特徴とする、所謂“白色”光源であった。
きいスペクトル幅及び短いコヒーレンス長の放射波連を
特徴とする、所謂“白色”光源であった。
【０００３】長いコヒーレンス長のレーザー光源の出現
は、光路測定法（位置及び／又は屈折率の測定）におけ
る白色光干渉測定法の放棄を意味しない。
は、光路測定法（位置及び／又は屈折率の測定）におけ
る白色光干渉測定法の放棄を意味しない。
【０００４】コヒーレント光を用いる干渉測定法は、連
続値を供給する増分型又は相対型の測定を許すが、白色
光を用いる干渉測定法は不連続値を供給する絶対測定を
許す。
続値を供給する増分型又は相対型の測定を許すが、白色
光を用いる干渉測定法は不連続値を供給する絶対測定を
許す。
【０００５】干渉測定法の大きな欠点は、連続値を供給
する絶対測定を許すことが困難である点にある。
する絶対測定を許すことが困難である点にある。
【０００６】“Ｈｉｇｈ−ａｃｃｕｒａｃｙ ｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ｆｉｂｒ
ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ
ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ”という論文（Ｔｈ．
Ｂｏｓｓｅｌｎａｎｎ ａｎｄ Ｒ．Ｕｌｒｉｃｈ
，２ｎｄ Ｉｎｔ． Ｃｏｎｆ． ｏｎ Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｓｅｎｓｏｒ，ＯＦＳ′８４，Ｓｔｕｔ
ｔｇａｒｔ，Ｓｅｐｔ．１９８４）は、白色光を用いる
干渉測定系が、光出力信号が周期的であるという事実の
ためにどの程度の限界を含むかを説明している。公知の
解決は、変調された光源及び直角位相での検出を利用す
るにあるが、この論文の著者等は、固定の光学的ゼロ、
つまり参照位置の不在が欠点を生じると指摘している。 同著者等は、広いスペクトルバンドの光源、及び次に言
及するＲ．Ｅ．Ｅｐｗｏｒｔｈの特許による第１干渉計
及び第２干渉計を用いる干渉測定系を記載している。
ｉｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ｆｉｂｒ
ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ
ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ”という論文（Ｔｈ．
Ｂｏｓｓｅｌｎａｎｎ ａｎｄ Ｒ．Ｕｌｒｉｃｈ
，２ｎｄ Ｉｎｔ． Ｃｏｎｆ． ｏｎ Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｓｅｎｓｏｒ，ＯＦＳ′８４，Ｓｔｕｔ
ｔｇａｒｔ，Ｓｅｐｔ．１９８４）は、白色光を用いる
干渉測定系が、光出力信号が周期的であるという事実の
ためにどの程度の限界を含むかを説明している。公知の
解決は、変調された光源及び直角位相での検出を利用す
るにあるが、この論文の著者等は、固定の光学的ゼロ、
つまり参照位置の不在が欠点を生じると指摘している。 同著者等は、広いスペクトルバンドの光源、及び次に言
及するＲ．Ｅ．Ｅｐｗｏｒｔｈの特許による第１干渉計
及び第２干渉計を用いる干渉測定系を記載している。
【０００７】リチャード・Ｅ・エプワース（Ｒｉｃｈａ
ｒｄ Ｅ．Ｅｐｗｏｒｔｈ）の米国特許第４，５３３
，２４７号は、干渉測定用光学装置を用いる透過光学系
に関する。
ｒｄ Ｅ．Ｅｐｗｏｒｔｈ）の米国特許第４，５３３
，２４７号は、干渉測定用光学装置を用いる透過光学系
に関する。
【０００８】エプワースの特許は、マイケルソン型、マ
ッハ・ツェンダー型又はファブリー・ペロ型の第１及び
第２干渉計の連続結合を示す。前記第１干渉計は変換干
渉計と呼ばれ、第２干渉計は測定干渉計と呼ばれる。測
定干渉計の２個の分枝における２つの光波は、同干渉計
の光路差が変換干渉計の２個の分枝の間の光路差に等し
い場合に干渉する。
ッハ・ツェンダー型又はファブリー・ペロ型の第１及び
第２干渉計の連続結合を示す。前記第１干渉計は変換干
渉計と呼ばれ、第２干渉計は測定干渉計と呼ばれる。測
定干渉計の２個の分枝における２つの光波は、同干渉計
の光路差が変換干渉計の２個の分枝の間の光路差に等し
い場合に干渉する。
【０００９】エプワースの干渉測定光学装置は、変換干
渉計によって変調された光信号を復調するための装置を
使用することを必要とする。前記第１干渉計の外側に配
置された前記復調装置は、前記の変調光信号を受信しか
つ復調された光信号を送出することができなければなら
ない。
渉計によって変調された光信号を復調するための装置を
使用することを必要とする。前記第１干渉計の外側に配
置された前記復調装置は、前記の変調光信号を受信しか
つ復調された光信号を送出することができなければなら
ない。
【００１０】エプワース装置の大きな欠点は、同装置が
第１干渉計における変調の原因である変換作用の第２干
渉計における再現を要求することである。この変換作用
、つまり力、圧力、又は温度の変化は、幾何光学的パラ
メーターの変更に反映され、特別な場合には、第１干渉
計の変換分枝の光路の変化に反映される。
第１干渉計における変調の原因である変換作用の第２干
渉計における再現を要求することである。この変換作用
、つまり力、圧力、又は温度の変化は、幾何光学的パラ
メーターの変更に反映され、特別な場合には、第１干渉
計の変換分枝の光路の変化に反映される。
【００１１】このような装置の大きな限界は、一方では
変換作用を第２干渉計で再現し、他方ではそれを精密に
測定する必要がある点にある。
変換作用を第２干渉計で再現し、他方ではそれを精密に
測定する必要がある点にある。
【００１２】
【発明が解決しょうとする課題】従って本発明の目的は
、上述の欠点及び限界を示さない、白色光干渉測定法を
用いる光学装置を提供することである。
、上述の欠点及び限界を示さない、白色光干渉測定法を
用いる光学装置を提供することである。
【００１３】また他の目的は、原点として使用される少
なくとも１つの参照信号を送出する、白色光干渉測定法
を用いる光学装置を提供することである。
なくとも１つの参照信号を送出する、白色光干渉測定法
を用いる光学装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、特許請
求の範囲に記載してある。
求の範囲に記載してある。
【００１５】本発明の利点は、従来技術と比較すると次
のとおりである： １）各参照位置の精密さは増分干渉測定系の精密さであ
る。
のとおりである： １）各参照位置の精密さは増分干渉測定系の精密さであ
る。
【００１６】２）参照位置は空気の屈折率に左右されず
、干渉は平衡条件でのみ生じかつインターフェログラム
の極大点で定位される。
、干渉は平衡条件でのみ生じかつインターフェログラム
の極大点で定位される。
【００１７】３）使用できる光源は安価であり、長い有
効寿命を有する。
効寿命を有する。
【００１８】本発明の他の目的、特徴及び利点は、白色
光干渉測定法を用いる光学装置の構成の例の説明を読む
とより明らかに判るであろう。この説明は添付図面によ
りなされる。
光干渉測定法を用いる光学装置の構成の例の説明を読む
とより明らかに判るであろう。この説明は添付図面によ
りなされる。
【００１９】第１図及び第２図には、本発明による白色
光干渉測定法を用いる光学装置の２つの可能な構成を図
示してある。次の記述を通して、同じ要素は同じ参照番
号を有する。
光干渉測定法を用いる光学装置の２つの可能な構成を図
示してある。次の記述を通して、同じ要素は同じ参照番
号を有する。
【００２０】第１図は、それぞれマイケルスン型及びフ
ァブリー・ペロ型の第１及び第２干渉計を結合する干渉
測定光学装置の第１番目の構成を示す。干渉測定光学装
置１は、スペクトル幅Δ入の光源２；入射分枝３、可動
鏡１１ａを含む透過分枝５、固定鏡７を含む参照分枝６
及び射出分枝１２から構成されているマイケルスン型の
第１干渉計１０ａ；前記固定鏡７及び前記第１干渉計の
前記参照分枝に配置された、やはり固定の第２鏡８から
構成されている、ファブリー・ペロ型の第２多光線束干
渉計９；及び該干渉測定装置の前記射出分枝１２に配置
された検出装置１３から成る。
ァブリー・ペロ型の第１及び第２干渉計を結合する干渉
測定光学装置の第１番目の構成を示す。干渉測定光学装
置１は、スペクトル幅Δ入の光源２；入射分枝３、可動
鏡１１ａを含む透過分枝５、固定鏡７を含む参照分枝６
及び射出分枝１２から構成されているマイケルスン型の
第１干渉計１０ａ；前記固定鏡７及び前記第１干渉計の
前記参照分枝に配置された、やはり固定の第２鏡８から
構成されている、ファブリー・ペロ型の第２多光線束干
渉計９；及び該干渉測定装置の前記射出分枝１２に配置
された検出装置１３から成る。
【００２１】第２図は、それぞれマッハ・ツェンダー型
及びファブリー・ペロ型の第１干渉計及び第２干渉計を
結合する干渉測定光学装置の第２番目の構成を示す。該
干渉測定光学装置１は、スペクトル幅Δ入の光源２；入
射分枝３、可変の幾何光学的パラメーター（ｏｐｔｏｇ
ｅｏｍｅｔｒｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）を有する
媒質１１ｂを含む透過分枝５、参照分枝６及び射出分枝
１２から構成されている、マッハ・ツェンダー型の第１
干渉計１０ｂ；第１固定鏡７及び前記第１干渉計の前記
参照分枝に配置された第２固定鏡から構成されているフ
ァブリー・ペロ型の第２多光線束干渉計９；及び該干渉
測定装置の前記射出分枝に配置された検出装置１３から
成る。
及びファブリー・ペロ型の第１干渉計及び第２干渉計を
結合する干渉測定光学装置の第２番目の構成を示す。該
干渉測定光学装置１は、スペクトル幅Δ入の光源２；入
射分枝３、可変の幾何光学的パラメーター（ｏｐｔｏｇ
ｅｏｍｅｔｒｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）を有する
媒質１１ｂを含む透過分枝５、参照分枝６及び射出分枝
１２から構成されている、マッハ・ツェンダー型の第１
干渉計１０ｂ；第１固定鏡７及び前記第１干渉計の前記
参照分枝に配置された第２固定鏡から構成されているフ
ァブリー・ペロ型の第２多光線束干渉計９；及び該干渉
測定装置の前記射出分枝に配置された検出装置１３から
成る。
【００２２】どちらの構成の場合にも、広いスペクトル
バンドの光源から放射された光波は、第１干渉計に入射
される。前記の入射光波は、第１光波セパレーター４，
４ａによって振幅に関して分割され、参照分枝及び透過
分枝にそれぞれ伝搬する参照波及び透過波を生じる。
バンドの光源から放射された光波は、第１干渉計に入射
される。前記の入射光波は、第１光波セパレーター４，
４ａによって振幅に関して分割され、参照分枝及び透過
分枝にそれぞれ伝搬する参照波及び透過波を生じる。
【００２３】前記参照波は、第２干渉計の固定鏡７、８
の間でＮ回の連続的反射を受けて、Ｎ＋１個の参照波に
分けられる。Ｎ＋１個の参照波の第１番目のものは光学
的キャビティー内で反射を受けなかったものである。Ｎ
＋１個の参照波の最後の波は前記光学的キャビティーで
Ｎ回の往復通過を受けたものである。Ｎ＋１個の参照波
の進行した光路は、２ｎＬ （ｎは光学的キャビティー
における屈折率であり、Ｌは同キャビティーを形成する
両固定鏡の間の距離である）という量の全倍数だけ相互
に相違している。
の間でＮ回の連続的反射を受けて、Ｎ＋１個の参照波に
分けられる。Ｎ＋１個の参照波の第１番目のものは光学
的キャビティー内で反射を受けなかったものである。Ｎ
＋１個の参照波の最後の波は前記光学的キャビティーで
Ｎ回の往復通過を受けたものである。Ｎ＋１個の参照波
の進行した光路は、２ｎＬ （ｎは光学的キャビティー
における屈折率であり、Ｌは同キャビティーを形成する
両固定鏡の間の距離である）という量の全倍数だけ相互
に相違している。
【００２４】前記透過波は第１干渉計の透過分枝を伝搬
する。この際同干渉計の幾何光学的パラメーターは物理
量又は化学量の作用下で変更されうる。このような幾何
光学的パラメーターに依存している、透過波の進行した
光路は、前記パラメーターの変更の関数として変る。
する。この際同干渉計の幾何光学的パラメーターは物理
量又は化学量の作用下で変更されうる。このような幾何
光学的パラメーターに依存している、透過波の進行した
光路は、前記パラメーターの変更の関数として変る。
【００２５】参照波及び透過波は、第１干渉計の出口で
第２光波セパレーター４，４ｂによって再結合され、次
いで相互に干渉されうる。
第２光波セパレーター４，４ｂによって再結合され、次
いで相互に干渉されうる。
【００２６】この干渉は、これら２光波が同一光路を進
行する際に起こる。換言すれば、第１干渉計の透過分枝
によって受けた幾何光学的変更が連続し、このような変
更に対して参照波及び透過波が干渉する、つまり光路が
一致する。この幾何光学的変更の連続は、Ｎ＋１個の参
照波が参照分枝の光路の個別値の一定の組を決定するた
めに、幾何光学的変更の個別値の一定の連続である。
行する際に起こる。換言すれば、第１干渉計の透過分枝
によって受けた幾何光学的変更が連続し、このような変
更に対して参照波及び透過波が干渉する、つまり光路が
一致する。この幾何光学的変更の連続は、Ｎ＋１個の参
照波が参照分枝の光路の個別値の一定の組を決定するた
めに、幾何光学的変更の個別値の一定の連続である。
【００２７】第２干渉計の光学的キャビティーは、同キ
ャビティーでの往復通過数＋１と同数の光路の一致点を
決定する。この一致点の数はファブリー・ペロキャビテ
ィーを形成する２個の鏡の間の距離によって制限される
；この距離が大きくなければなる程かつ光源のコヒーレ
ンス長が短かくなればなる程、決定されうる一致点の数
は多くなる。事実、光源のコヒーレンス長が短い場合、
つまり光源が広いスペクトルを有する場合には、前記ス
ペクトルのフーリェ変換として表わされる干渉縞の包絡
線は短い。これらの一致点が接近すればする程、ファブ
リー・ペロキャビティーはそれだけ短くなる。事実、フ
ァブリー・ペロキャビティーが短い場合には、光路の一
致点の間の距離の増分は比例して小さくなる。
ャビティーでの往復通過数＋１と同数の光路の一致点を
決定する。この一致点の数はファブリー・ペロキャビテ
ィーを形成する２個の鏡の間の距離によって制限される
；この距離が大きくなければなる程かつ光源のコヒーレ
ンス長が短かくなればなる程、決定されうる一致点の数
は多くなる。事実、光源のコヒーレンス長が短い場合、
つまり光源が広いスペクトルを有する場合には、前記ス
ペクトルのフーリェ変換として表わされる干渉縞の包絡
線は短い。これらの一致点が接近すればする程、ファブ
リー・ペロキャビティーはそれだけ短くなる。事実、フ
ァブリー・ペロキャビティーが短い場合には、光路の一
致点の間の距離の増分は比例して小さくなる。
【００２８】第１番目の構成（これは、幾何光学的変更
が第１干渉計の可動鏡の移動に帰因する構成である）の
場合、非限定的例として、干渉がその位置に対して起こ
る前記可動鏡の連続的位置が存在する。第１番目の干渉
は、参照波が長さの短い参照分枝を伝搬する場合には、
第２干渉計の光学的キャビティー内で反射を受けなかっ
た透過波と参照波との間で起こる。他方、参照波が長さ
の長い参照分枝を伝搬する場合には、光学的キャビティ
ー内でＮ回の往復通過を行った透過波と参照波との間で
干渉が起こる。
が第１干渉計の可動鏡の移動に帰因する構成である）の
場合、非限定的例として、干渉がその位置に対して起こ
る前記可動鏡の連続的位置が存在する。第１番目の干渉
は、参照波が長さの短い参照分枝を伝搬する場合には、
第２干渉計の光学的キャビティー内で反射を受けなかっ
た透過波と参照波との間で起こる。他方、参照波が長さ
の長い参照分枝を伝搬する場合には、光学的キャビティ
ー内でＮ回の往復通過を行った透過波と参照波との間で
干渉が起こる。
【００２９】別な例は第２番目の構成の場合に得られる
。これは、幾何光学的変更が第１干渉計の透過分枝を形
成する変換光学的媒質の屈折率の変化に反映する構成で
ある。
。これは、幾何光学的変更が第１干渉計の透過分枝を形
成する変換光学的媒質の屈折率の変化に反映する構成で
ある。
【００３０】干渉装置の出口に配置された検出装置は、
干渉縞の連続から成る変調出力信号を検出する。参照分
枝と透過分枝との間の光路差の関数としての干渉縞は、
光源のスペントル分布のフーリェ変換である包絡線内の
、光源の中心波長の半分に等しい周期を有する縞の連続
である。前記包絡線は、透過分枝の光路の増大する程度
に応じて減少する振幅を有する。
干渉縞の連続から成る変調出力信号を検出する。参照分
枝と透過分枝との間の光路差の関数としての干渉縞は、
光源のスペントル分布のフーリェ変換である包絡線内の
、光源の中心波長の半分に等しい周期を有する縞の連続
である。前記包絡線は、透過分枝の光路の増大する程度
に応じて減少する振幅を有する。
【００３１】測定は、種々の幾何光学的変更と関連した
、種々の干渉縞の位置の決定に関する。干渉縞の１つの
位置は、軸の原点として使用されうる絶対参照位置の決
定を許す。
、種々の干渉縞の位置の決定に関する。干渉縞の１つの
位置は、軸の原点として使用されうる絶対参照位置の決
定を許す。
【００３２】さらに、このような測定は前記の幾何光学
的変更の原因である物理量又は化学量の識別も許す。
的変更の原因である物理量又は化学量の識別も許す。
【００３３】第１番目の構成による本発明の第１の有利
な実施態様の場合（第３図）、干渉測定装置１は、主と
して： −第１光源２ａ及び第２光源２ｂ； −第１受光器１３ａ及び第２受光器１３ｂ；−第１及び
第２コリメーターレンズ２２及び２３及び−第１反射鏡
２８及び第２反射鏡２９、３０から構成されている。
な実施態様の場合（第３図）、干渉測定装置１は、主と
して： −第１光源２ａ及び第２光源２ｂ； −第１受光器１３ａ及び第２受光器１３ｂ；−第１及び
第２コリメーターレンズ２２及び２３及び−第１反射鏡
２８及び第２反射鏡２９、３０から構成されている。
【００３４】２つの光源は、セパレーターキューブ２０
の第１面１８及び第２面１９に対してそれぞれ垂直をな
して配置されている主要放射方向を有する。
の第１面１８及び第２面１９に対してそれぞれ垂直をな
して配置されている主要放射方向を有する。
【００３５】２つの受光器は、同セパレーターキューブ
の前記第１面及び第２面に対してそれぞれ垂直に配置さ
れている主要受光方向を有する。
の前記第１面及び第２面に対してそれぞれ垂直に配置さ
れている主要受光方向を有する。
【００３６】したがって前記光源及び前記受光器は、主
要放射方向及び主要受光方向がセパレーターキューブの
半透鏡２１の平面に関して約４５°の角を形成しかつ２
つの光源及び２つの受光器の位置が、セパレーターキュ
ーブの半透鏡の平面に関して相互にそれぞれ対称的であ
るように配置されている。
要放射方向及び主要受光方向がセパレーターキューブの
半透鏡２１の平面に関して約４５°の角を形成しかつ２
つの光源及び２つの受光器の位置が、セパレーターキュ
ーブの半透鏡の平面に関して相互にそれぞれ対称的であ
るように配置されている。
【００３７】第１及び第２コリメーターレンスズ２２及
び２３は、垂直軸を有しかつセパレーターキューブの第
１面及び第２面に対向する同セパレーターキューブの面
２４、２５の上に配置されている。
び２３は、垂直軸を有しかつセパレーターキューブの第
１面及び第２面に対向する同セパレーターキューブの面
２４、２５の上に配置されている。
【００３８】第１反射鏡２８、例えば反射プリズムは、
第１光源及び第１受光器の反対側に配置されている。第
２反射鏡２９、３０、例えばファブリー・ペロ型干渉計
を構成する反射プリズム３０の前面に配置された半透平
面鏡２９は、第２光源及び第２受光器の反対側に配置さ
れている。第１光源及び第２光源によって放射された光
波は、第１受光器及び第２受光器によって検出される。
第１光源及び第１受光器の反対側に配置されている。第
２反射鏡２９、３０、例えばファブリー・ペロ型干渉計
を構成する反射プリズム３０の前面に配置された半透平
面鏡２９は、第２光源及び第２受光器の反対側に配置さ
れている。第１光源及び第２光源によって放射された光
波は、第１受光器及び第２受光器によって検出される。
【００３９】該干渉測定装置は、垂直な軸を有する第１
遮光装置２６及び第２遮光装置２７を包含していてもよ
く、これらの遮光装置は、セパレーターキューブの第１
面及び第２面に対してそれぞれ垂直に配置されており、
第１光源と第１受光器との間及び第２光源と第２受光器
との間にそれぞれ存在する。これらの遮光装置は、例え
ば光を吸収する材料から製造されたパネルであって、各
受光器を隣接光源による妨害から守る。
遮光装置２６及び第２遮光装置２７を包含していてもよ
く、これらの遮光装置は、セパレーターキューブの第１
面及び第２面に対してそれぞれ垂直に配置されており、
第１光源と第１受光器との間及び第２光源と第２受光器
との間にそれぞれ存在する。これらの遮光装置は、例え
ば光を吸収する材料から製造されたパネルであって、各
受光器を隣接光源による妨害から守る。
【００４０】第１の変形の場合、光源は２個の発光ダイ
オードであり、それぞれのスペクトル幅は極めて相違し
ている。狭いスペクトル幅のダイオードから生じる干渉
縞は、広いスペクトル幅のダイオードから生じる干渉縞
よりも広がる。
オードであり、それぞれのスペクトル幅は極めて相違し
ている。狭いスペクトル幅のダイオードから生じる干渉
縞は、広いスペクトル幅のダイオードから生じる干渉縞
よりも広がる。
【００４１】第２の変形の場合には、光源は、それぞれ
のスペクスル幅が相違しているが、わずかに重なり合っ
ている、２個の発光ダイオードである。これによって得
られた光源は、２個のダイオードのスペクトル幅の和に
等しいスペクトル幅を有する。２個のダイオードのスペ
クトル幅は重なり合っているので、得られた光源のスペ
クトルは連続的であって、最短波長から最長波長まで延
びる。この第２変形の場合、受光装置の１つは、好まし
くは最大発光に近い１個の光源の波長λ０を中心とする
狭い通過バンドの干渉フィルターを備えている。
のスペクスル幅が相違しているが、わずかに重なり合っ
ている、２個の発光ダイオードである。これによって得
られた光源は、２個のダイオードのスペクトル幅の和に
等しいスペクトル幅を有する。２個のダイオードのスペ
クトル幅は重なり合っているので、得られた光源のスペ
クトルは連続的であって、最短波長から最長波長まで延
びる。この第２変形の場合、受光装置の１つは、好まし
くは最大発光に近い１個の光源の波長λ０を中心とする
狭い通過バンドの干渉フィルターを備えている。
【００４２】前記の各変形において、受光装置は一方で
は広い包絡線を特徴とする第１光信号を送出し、他方で
は狭い包絡線、代表的には数ミクロンの第２光信号を送
出する。第１光信号は種々の干渉縞の近接の表示、従っ
て可動鏡の移動速度の変更の表示を許す。第２光信号は
干渉縞の極大の位置の正確な決定を許す。
は広い包絡線を特徴とする第１光信号を送出し、他方で
は狭い包絡線、代表的には数ミクロンの第２光信号を送
出する。第１光信号は種々の干渉縞の近接の表示、従っ
て可動鏡の移動速度の変更の表示を許す。第２光信号は
干渉縞の極大の位置の正確な決定を許す。
【００４３】本発明の干渉測定装置の第２の有利な実施
態様は、集積光学の技術を基礎としている。第４図はや
はり、第１番目の構成による集積干渉測定装置を示す。
態様は、集積光学の技術を基礎としている。第４図はや
はり、第１番目の構成による集積干渉測定装置を示す。
【００４４】該干渉測定装置は、ガラス製受動支持体上
に集積されている。ガラス中のイオン交換技術（Ｊ．−
Ｅ．Ｇｏｒｔｙｃｈ等：“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕ
ｉｄｅｓ ｂｙ Ｋ＋ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｉｎ ＢＫ７ ｇｌａｓｓ”，Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ／Ｖｏｌ．１１， Ｎｏ．２／Ｆｅ
ｂｒｕａｒｙ １９８６，１００〜１０２頁以下）を
利用することができる。
に集積されている。ガラス中のイオン交換技術（Ｊ．−
Ｅ．Ｇｏｒｔｙｃｈ等：“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕ
ｉｄｅｓ ｂｙ Ｋ＋ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｉｎ ＢＫ７ ｇｌａｓｓ”，Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ／Ｖｏｌ．１１， Ｎｏ．２／Ｆｅ
ｂｒｕａｒｙ １９８６，１００〜１０２頁以下）を
利用することができる。
【００４５】光源２は、支持体の縁に配置された発光ダ
イオードである。光波が入射分枝３に入射される。第１
干渉計１０ａは、ブロードバンドカプラー（３ ｂＢ
カプラーとも呼ばれる）４ｃから構成されている。 参照分枝６は、支持体の縁に配置されていて、ファブリ
ー・ペロ型の第２干渉計に対向しているセルフオック型
第１レンズ１６に通じている。透過分枝５は、支持体の
縁に配置されていて、可動鏡１１ａに対向しているセル
フオック型第２レンズ１７に通じている。射出分枝１２
は、マルチプレックスカプラー１５を介して２個の射出
ガイド１５ａ，１５ｂに分岐される。
イオードである。光波が入射分枝３に入射される。第１
干渉計１０ａは、ブロードバンドカプラー（３ ｂＢ
カプラーとも呼ばれる）４ｃから構成されている。 参照分枝６は、支持体の縁に配置されていて、ファブリ
ー・ペロ型の第２干渉計に対向しているセルフオック型
第１レンズ１６に通じている。透過分枝５は、支持体の
縁に配置されていて、可動鏡１１ａに対向しているセル
フオック型第２レンズ１７に通じている。射出分枝１２
は、マルチプレックスカプラー１５を介して２個の射出
ガイド１５ａ，１５ｂに分岐される。
【００４６】２個の射出ガイドは、２個の光検出器１３
ａ，１３ｂから構成されている検出装置に通じている。 第１の検出は、好ましくは最大発光に近い光源のスペク
トルの波長λ０を中心とする狭い通過バンドの干渉フィ
ルターを介して行われる。この検出により、実際に使用
された光源よりも狭いスペクトル、従ってより長いコヒ
ーレンス長の光源に相当する包絡線（従ってより拡げら
れた包絡線）を有する連続干渉縞が得られる。この第１
光信号は、第２検出を容易にするために、種々の干渉縞
の近接の表示、従って可動鏡の移動速度の変更の表示を
許す。この第２検出は、干渉フィルターを用いないで直
接第２光検出器によって行われる。この検出により、相
当に短い、代表的には数ミクロンの包絡線を有する光信
号が得られる。この第２光信号は干渉縞の極大の位置の
正確な決定を許す。
ａ，１３ｂから構成されている検出装置に通じている。 第１の検出は、好ましくは最大発光に近い光源のスペク
トルの波長λ０を中心とする狭い通過バンドの干渉フィ
ルターを介して行われる。この検出により、実際に使用
された光源よりも狭いスペクトル、従ってより長いコヒ
ーレンス長の光源に相当する包絡線（従ってより拡げら
れた包絡線）を有する連続干渉縞が得られる。この第１
光信号は、第２検出を容易にするために、種々の干渉縞
の近接の表示、従って可動鏡の移動速度の変更の表示を
許す。この第２検出は、干渉フィルターを用いないで直
接第２光検出器によって行われる。この検出により、相
当に短い、代表的には数ミクロンの包絡線を有する光信
号が得られる。この第２光信号は干渉縞の極大の位置の
正確な決定を許す。
【００４７】本発明の白色光干渉測定法を用いる光学装
置は、第１の応用では、原点として用いられる少なくと
も１個の参照位置の決定のために使用される。第１干渉
計の反射鏡又は可動鏡は、例えば１つの軸に沿って並進
移動しかつ公知法による単色光干渉計測によって線状位
置を決定することがそれから所望されている工作機械の
一要素にとっては絶対必要である。
置は、第１の応用では、原点として用いられる少なくと
も１個の参照位置の決定のために使用される。第１干渉
計の反射鏡又は可動鏡は、例えば１つの軸に沿って並進
移動しかつ公知法による単色光干渉計測によって線状位
置を決定することがそれから所望されている工作機械の
一要素にとっては絶対必要である。
【図１】白色光干渉測定法を用いる本発明の光学装置の
第１番目の構成を示す原理図である。
第１番目の構成を示す原理図である。
【図２】該装置の第２番目の構成を示す原理図である。
【図３】第１番目の構成による該装置の第１番目の実施
態様の説明図である。
態様の説明図である。
【図４】第１番目の構成による該装置の第２番目の実施
態様の説明図である。
態様の説明図である。
２，２ａ 光源
３ 入射分枝
５ 透過分枝
６ 参照分枝
７，８ 固定鏡
９ 第２干渉計
１０ａ，１０ｂ 第１干渉計
１１ａ，１１ｂ 第１干渉計の幾何光学的パラメ
ーターを変更するための装置 １２ 射出分枝 １３ 検出装置 ２ａ 第１発光装置 ２ｂ 第２発光装置 １３ａ 第１受光装置 １３ｂ 第２受光装置 ２０ セパレーターキューブ ２２ 第１光平行化装置 ２３ 第２光平行化装置 ２６ 第１遮光装置 ２７ 第２遮光装置 ２８ 第１反射装置 ２９，３０ 第２反射装置
ーターを変更するための装置 １２ 射出分枝 １３ 検出装置 ２ａ 第１発光装置 ２ｂ 第２発光装置 １３ａ 第１受光装置 １３ｂ 第２受光装置 ２０ セパレーターキューブ ２２ 第１光平行化装置 ２３ 第２光平行化装置 ２６ 第１遮光装置 ２７ 第２遮光装置 ２８ 第１反射装置 ２９，３０ 第２反射装置
Claims (11)
- 【請求項１】 光源（２）及び第１干渉計（１０ａ，
１０ｂ）によって構成されている、光源によって放射さ
れた光を変調するための第１光学装置から成り、この際
前記第１干渉計が入射分枝（３）、参照分枝（６）、物
理量又は化学量の作用下に同干渉計の幾何光学的パラメ
ーターを変更するための装置（１１ａ，１１ｂ）から成
る透過分枝（５）及び射出分枝（１２）から構成されて
いる、白色光干渉測定法を用いる光学装置（１）におい
て、該光学装置がさらに、 −前記第１干渉計の参照分枝に配置された第２干渉計（
９）から成る、第１干渉計の幾何光学的パラメーターの
種々の変更にそれぞれ関連した連続的干渉を生じさせる
ための第２装置；及び −幾何光学的パラメーターの前記の種々の変更に関連し
た種々の干渉縞を識別するための検出装置（１３）を含
むことを特徴とする、白色光干渉測定法を用いる光学装
置。 - 【請求項２】 第１干渉計（１０ａ）がマイケルスン
型干渉計であり、該干渉計の参照分枝（６）が固定鏡（
７）を含み；かつ第２干渉計（９）が、前記固定鏡（７
）及び第２固定鏡（８）から成るファブリー・ペロ型多
光線束干渉計である、請求項１記載の光学装置。 - 【請求項３】 第１干渉計（１０ｂ）がマッハ・ツェ
ンダー型干渉計であり；かつ第２干渉計（９）が、第１
固定鏡（７）及び第２固定鏡（８）から成るファブリー
・ペロ型多光線束干渉計である、請求項１記載の光学装
置。 - 【請求項４】 第１干渉計の幾何光学的パラメーター
を変更するための装置が可動鏡（１１ａ）によって構成
されている、請求項１又は２記載の光学装置。 - 【請求項５】 第１干渉計の可動鏡が、種々の干渉縞
の位置を識別するために符号化されている支持物から成
る、請求項４記載の光学装置。 - 【請求項６】 第１干渉計の幾何光学的パラメーター
を変更するための装置が、物理量又は化学量に従属する
光学的媒質（１１ｂ）によって構成されている、請求項
１又は請求項３記載の光学装置。 - 【請求項７】 物理又は化学量に従属する光学的媒質
が、前記量の作用下に変化する屈折率を有する物質から
構成されている、請求項６記載の光学装置。 - 【請求項８】 検出装置が、光源のスペクトルの１つ
の波長を中心とするフィルターを介して、それぞれの干
渉縞の近接の決定を許すインターフェログラムの縞及び
それぞれの干渉縞の位置の決定を許す、干渉縞のそれぞ
れの最大振幅の縞をそれぞれ検出する２個の検出装置（
１３ａ，１３ｂ）から成る、請求項１から請求項７まで
のいずれか１項記載の光学装置。 - 【請求項９】 白色光干渉測定法を用いる光学装置（
１）において、該装置が、 −セパレーターキューブ（２０）の第１面（１８）及び
第２面（１９）の上にそれぞれ配置されていて、垂直な
主要放射方向を有する第１発光装置（２ａ）及び第２発
光装置（２ｂ）； −セパレーターキューブの第１面及び第２面にそれぞれ
配置されていて、垂直な主要受光方向を有する第１受光
装置（１３ａ）及び第２受光装置（１３ｂ）；（２個の
前記発光装置及び２個の前記受光装置はそれぞれ半透鏡
の平面に関して相互に対称をなすように配置されている
） −前記セパレーターキューブの第１面（１８）及び第２
面（１９）に対向するセパレーターキューブの面（２４
，２５）の上にそれぞれ配置された第１光平行化装置（
２２）及び第２光平行化装置（２３）；及び−第１及び
第２発光装置によって放射されたそれぞれの光波が第１
及び第２受光装置によって検出されるように、第１及び
第２の前記発光装置及び前記受光装置に対向して配置さ
れた第１光反射装置（２８）及び第２反射装置（２９，
３０）から構成されていることを特徴とする白色光干渉
測定法を用いる光学装置。 - 【請求項１０】 セパレーターキューブの第１面及び
第２面にそれぞれ垂直に配置されていて、第１発光装置
と第１受光装置の間及び第２発光装置と第２受光装置の
間に存在する第１遮光装置（２６）及び第２遮光装置（
２７）を含む、請求項９記載の光学装置。 - 【請求項１１】 １つの軸の原点として使用される少
なくとも１つの絶対線状位置を決定する装置として使用
するための、請求項１記載の光学装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH03308/90-6 | 1990-10-16 | ||
| CH3308/90A CH684212A5 (fr) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | Dispositif optique à interférométrie en lumière blanche. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04264206A true JPH04264206A (ja) | 1992-09-21 |
Family
ID=4253182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3265710A Pending JPH04264206A (ja) | 1990-10-16 | 1991-10-15 | 白色光干渉測定法を用いる光学装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5270789A (ja) |
| EP (1) | EP0481918B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04264206A (ja) |
| AT (1) | ATE121534T1 (ja) |
| CH (1) | CH684212A5 (ja) |
| DE (1) | DE69109048T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009109393A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Yokogawa Electric Corp | 干渉計及び波長測定装置 |
| CN106052577A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-10-26 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种光学干涉法球径球度检测仪及检测方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5561521A (en) * | 1995-05-25 | 1996-10-01 | Santa Barbara Research Center | Two-band Fourier transform spectrometer (FTS) with dichroic Michelson mirrors |
| DE19544253B4 (de) * | 1995-11-28 | 2006-06-29 | Jochen Neumann | Verfahren zur Dispersionskompensation bei Interferometern mit nicht symmetrisch zum Referenzstrahlengang ausgefühltem Objektstrahlengang |
| US6545759B1 (en) | 1999-11-30 | 2003-04-08 | Nile F. Hartman | Transverse integrated optic interferometer |
| DE10118392A1 (de) * | 2001-04-13 | 2002-11-07 | Zeiss Carl | System und Verfahren zum Bestimmen einer Position oder/und Orientierung zweier Objekte relativ zueinander sowie Strahlführungsanordnung, Interferometeranordnung und Vorrichtung zum Ändern einer optischen Weglänge zum Einsatz in einem solchen System und Verfahren |
| US7154659B1 (en) * | 2002-04-18 | 2006-12-26 | General Photonics Corporation | Optical depolarizers and DGD generators based on optical delay |
| JPWO2012029809A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2013-10-31 | 達俊 塩田 | 形状測定装置 |
| US8899115B2 (en) | 2011-04-20 | 2014-12-02 | United Technologies Corporation | Method and system for locating a laser vibrometer during non-contact scanning |
| US10113860B1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-10-30 | Applejack 199, L.P. | Inspecting a multilayer sample |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3936193A (en) * | 1974-02-13 | 1976-02-03 | Eocom Corporation | Multiplex interferometer |
| GB2106736B (en) * | 1981-09-03 | 1985-06-12 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical transmission system |
| SU1405423A1 (ru) * | 1985-11-18 | 1990-10-15 | Институт физики АН БССР | Лазерный интерферометр |
-
1990
- 1990-10-16 CH CH3308/90A patent/CH684212A5/fr not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-09-30 DE DE69109048T patent/DE69109048T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-30 EP EP91810767A patent/EP0481918B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-30 AT AT91810767T patent/ATE121534T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-10-09 US US07/773,437 patent/US5270789A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-15 JP JP3265710A patent/JPH04264206A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009109393A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Yokogawa Electric Corp | 干渉計及び波長測定装置 |
| CN106052577A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-10-26 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种光学干涉法球径球度检测仪及检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0481918A1 (fr) | 1992-04-22 |
| ATE121534T1 (de) | 1995-05-15 |
| US5270789A (en) | 1993-12-14 |
| DE69109048D1 (de) | 1995-05-24 |
| CH684212A5 (fr) | 1994-07-29 |
| EP0481918B1 (fr) | 1995-04-19 |
| DE69109048T2 (de) | 1995-12-14 |
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