JPH04324304A - 光源に３電極波長可変レ−ザダイオ−ドを用いたアブソリュ−ト測長器 - Google Patents
光源に３電極波長可変レ−ザダイオ−ドを用いたアブソリュ−ト測長器Info
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- JPH04324304A JPH04324304A JP9405691A JP9405691A JPH04324304A JP H04324304 A JPH04324304 A JP H04324304A JP 9405691 A JP9405691 A JP 9405691A JP 9405691 A JP9405691 A JP 9405691A JP H04324304 A JPH04324304 A JP H04324304A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 abstract description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Natural products O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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、光の干渉を利用して物
体までの絶対距離を測定するアブソリュ−ト測長器に関
し、特に光源部に３電極波長可変レ−ザダイオ−ド（以
下、単に３電極ＤＢＲ−ＬＤという）を使用して、小型
かつ安価で高信頼性の装置を実現するものである。
体までの絶対距離を測定するアブソリュ−ト測長器に関
し、特に光源部に３電極波長可変レ−ザダイオ−ド（以
下、単に３電極ＤＢＲ−ＬＤという）を使用して、小型
かつ安価で高信頼性の装置を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からアブソリュ−ト測長器に関する
様々な報告がされているが、未だに実用化されているも
のはない。その原因は、アブソリュ−ト測長を行うため
に必要な光源の構成が、非常に複雑になってしまうため
である。現在報告されている中で１×１０−７以上の精
度を持つアブソリュ−ト測長器は、光源にＣＯ２ （炭
酸ガス）レ−ザを用い、測長用干渉計部に異なる波長の
複数の光を順次選択して入射させ、得られる干渉位相の
差から絶対距離を求める端数法により実現している測長
器である。
様々な報告がされているが、未だに実用化されているも
のはない。その原因は、アブソリュ−ト測長を行うため
に必要な光源の構成が、非常に複雑になってしまうため
である。現在報告されている中で１×１０−７以上の精
度を持つアブソリュ−ト測長器は、光源にＣＯ２ （炭
酸ガス）レ−ザを用い、測長用干渉計部に異なる波長の
複数の光を順次選択して入射させ、得られる干渉位相の
差から絶対距離を求める端数法により実現している測長
器である。
【０００３】しかしながら、ＣＯ２ レ−ザはガスレ−
ザであるため、装置が大型で短寿命、しかも高価である
などのガスレ−ザの欠点と発振波長を自由に選択できな
い、高速に波長を可変できないなどの波長可変光源とし
ての課題を持っており、これらの要因がアブソリュ−ト
測長器が商品化されるまでに至っていない点である。
ザであるため、装置が大型で短寿命、しかも高価である
などのガスレ−ザの欠点と発振波長を自由に選択できな
い、高速に波長を可変できないなどの波長可変光源とし
ての課題を持っており、これらの要因がアブソリュ−ト
測長器が商品化されるまでに至っていない点である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の課題を踏まえて成されたものであり、アブソリュ−ト
測長器の光源部に３電極ＤＢＲ−ＬＤを用いることによ
り、小型、安価、長寿命で高速測定が可能なアブソリュ
−ト測長器を提供することを目的としたものである。
の課題を踏まえて成されたものであり、アブソリュ−ト
測長器の光源部に３電極ＤＢＲ−ＬＤを用いることによ
り、小型、安価、長寿命で高速測定が可能なアブソリュ
−ト測長器を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、物体までの絶対距離を測定できるア
ブソリュ−ト測長器であって、３電極ＤＢＲ−ＬＤとこ
の３電極ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を連続に掃引するため
に一定の条件を満足する電流を流すための電流源から成
る波長可変光源部と、前記物体からの反射光と参照光と
の干渉位相を測定する測長用干渉計部と、光路差を固定
した長さ基準から得られる干渉位相を測定する基準干渉
計部と、前記測長用干渉計部および基準干渉計部から得
られる干渉位相測定信号を入力して前記絶対距離を求め
る位相測定回路とを備え、前記波長可変光源部の波長を
連続的に掃引した時に前記測長用干渉計部から得られる
位相変化と前記基準干渉計部から得られる位相変化およ
び前記基準干渉計部の光路差から前記絶対距離を測定す
るようにしたことを特徴とするものである。
の本発明の構成は、物体までの絶対距離を測定できるア
ブソリュ−ト測長器であって、３電極ＤＢＲ−ＬＤとこ
の３電極ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を連続に掃引するため
に一定の条件を満足する電流を流すための電流源から成
る波長可変光源部と、前記物体からの反射光と参照光と
の干渉位相を測定する測長用干渉計部と、光路差を固定
した長さ基準から得られる干渉位相を測定する基準干渉
計部と、前記測長用干渉計部および基準干渉計部から得
られる干渉位相測定信号を入力して前記絶対距離を求め
る位相測定回路とを備え、前記波長可変光源部の波長を
連続的に掃引した時に前記測長用干渉計部から得られる
位相変化と前記基準干渉計部から得られる位相変化およ
び前記基準干渉計部の光路差から前記絶対距離を測定す
るようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明によれば、光源部に３電極ＤＢＲ−ＬＤ
を用いている。したがって、従来技術で述べたＣＯ２
レ−ザを用いた多波長光源と比較して小型、安価、長寿
命の波長安定化光源が実現でき、この３電極ＤＢＲ−Ｌ
Ｄを用いることにより、電流で高速に波長を制御でき、
高速測定が可能となる。
を用いている。したがって、従来技術で述べたＣＯ２
レ−ザを用いた多波長光源と比較して小型、安価、長寿
命の波長安定化光源が実現でき、この３電極ＤＢＲ−Ｌ
Ｄを用いることにより、電流で高速に波長を制御でき、
高速測定が可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の光源に３電極ＤＢＲ−ＬＤを用いたアブソ
リュ−ト測長器の一実施例を示す構成図である。図１に
おいて、１は波長可変光源部であり、この波長可変光源
部１は、活性領域１１ａ，位相制御領域１１ｂ，波長可
変領域１１ｃから成る３電極ＤＢＲ−ＬＤ１１と発振波
長を連続に掃引するために一定の条件を満足する電流を
流すための電流源１２で構成される。２は３電極ＤＢＲ
−ＬＤ１１の出射光を平行光にするコリメ−ト用光学系
、３はハ−フミラ−、４は光路差を与え距離を測定する
ためのマイケルソン干渉計で構成される測長用干渉計部
であり、この測長用干渉計部４は、ハ−フミラ−３によ
り分岐された一方の光が入射され、更に２つに分岐する
ハ−フミラ−４１と参照側の光路上に設置された参照用
コ−ナ−キュ−ブ４２と測長側の光路上に設置された測
長用コ−ナ−キュ−ブ４３から成る。５ａは測長用干渉
計部４から得られる干渉信号を検出する光検出器、６は
ミラ−、７は光路差を固定した基準干渉計部であり、こ
の基準干渉計部７は、ハ−フミラ−３により分岐された
他方の光がミラ−６を介して入射され、更に２つに分岐
するハ−フミラ−７１とハ−フミラ−７１により分岐さ
れた他方の光を反射するミラ−７２と一定の光路長さを
有する長さ基準７３で構成される。５ｂは基準干渉計部
７から得られる干渉信号を検出する光検出器、８は光検
出器５ａ，５ｂで検出された干渉信号から干渉位相を求
め、演算により絶対距離を求める位相測定回路である。
１は本発明の光源に３電極ＤＢＲ−ＬＤを用いたアブソ
リュ−ト測長器の一実施例を示す構成図である。図１に
おいて、１は波長可変光源部であり、この波長可変光源
部１は、活性領域１１ａ，位相制御領域１１ｂ，波長可
変領域１１ｃから成る３電極ＤＢＲ−ＬＤ１１と発振波
長を連続に掃引するために一定の条件を満足する電流を
流すための電流源１２で構成される。２は３電極ＤＢＲ
−ＬＤ１１の出射光を平行光にするコリメ−ト用光学系
、３はハ−フミラ−、４は光路差を与え距離を測定する
ためのマイケルソン干渉計で構成される測長用干渉計部
であり、この測長用干渉計部４は、ハ−フミラ−３によ
り分岐された一方の光が入射され、更に２つに分岐する
ハ−フミラ−４１と参照側の光路上に設置された参照用
コ−ナ−キュ−ブ４２と測長側の光路上に設置された測
長用コ−ナ−キュ−ブ４３から成る。５ａは測長用干渉
計部４から得られる干渉信号を検出する光検出器、６は
ミラ−、７は光路差を固定した基準干渉計部であり、こ
の基準干渉計部７は、ハ−フミラ−３により分岐された
他方の光がミラ−６を介して入射され、更に２つに分岐
するハ−フミラ−７１とハ−フミラ−７１により分岐さ
れた他方の光を反射するミラ−７２と一定の光路長さを
有する長さ基準７３で構成される。５ｂは基準干渉計部
７から得られる干渉信号を検出する光検出器、８は光検
出器５ａ，５ｂで検出された干渉信号から干渉位相を求
め、演算により絶対距離を求める位相測定回路である。
【０００８】なお、３電極ＤＢＲ−ＬＤ１１は位相制御
領域１１ｂと波長可変領域１１ｃに流す電流を調整する
ことにより、光の周波数を０．２％（ＴＹＰ）程度まで
連続に可変することができるものであり、活性領域電流
Ｉａ により発光させて出力光を得、位相制御電流Ｉｐ
と波長可変領域電流ＩＤを一定の条件を保持しながら
電流源１２で流すことにより、位相連続な周波数可変を
実現できる。
領域１１ｂと波長可変領域１１ｃに流す電流を調整する
ことにより、光の周波数を０．２％（ＴＹＰ）程度まで
連続に可変することができるものであり、活性領域電流
Ｉａ により発光させて出力光を得、位相制御電流Ｉｐ
と波長可変領域電流ＩＤを一定の条件を保持しながら
電流源１２で流すことにより、位相連続な周波数可変を
実現できる。
【０００９】このような構成において、３電極ＤＢＲ−
ＬＤ１１から出射され、コリメ−ト用光学系２で平行光
とされた光は、ハ−フミラ−３で２つに分岐される。一
方の光は、ハ−フミラ−３を透過して、測長用干渉計部
４に入射される。測長用干渉計部４に入射した光は、ハ
−フミラ−４１で更に２つに分岐され、参照用コ−ナ−
キュ−ブ４２，測長用コ−ナ−キュ−ブ４３でそれぞれ
反射され、再びハ−フミラ−４１に入射される。両入射
光はハ−フミラ−４１で干渉して、光検出器５ａに入射
される。他方の光は、ハ−フミラ−３，ミラ−６で順次
反射されて、基準干渉計部７に入射される。基準干渉計
部７に入射した光は、ハ−フミラ−７１で更に２つに分
岐される。一方は、ハ−フミラ−７１を透過して、長さ
基準７３の反射面７３ａで反射され、ハ−フミラ−７１
に入射される。他方は、ハ−フミラ−７１，ミラ−７２
で順次反射され、長さ基準７３の反射面７３ｂで反射さ
れ、再び同一光路を経て、ハ−フミラ−７１に入射され
る。両入射光はハ−フミラ−７１で干渉して、光検出器
５ｂに入射される。光検出器５ａ，５ｂで検出される干
渉信号は、位相測定回路８で干渉位相になおされ、演算
により絶対距離が求められる。
ＬＤ１１から出射され、コリメ−ト用光学系２で平行光
とされた光は、ハ−フミラ−３で２つに分岐される。一
方の光は、ハ−フミラ−３を透過して、測長用干渉計部
４に入射される。測長用干渉計部４に入射した光は、ハ
−フミラ−４１で更に２つに分岐され、参照用コ−ナ−
キュ−ブ４２，測長用コ−ナ−キュ−ブ４３でそれぞれ
反射され、再びハ−フミラ−４１に入射される。両入射
光はハ−フミラ−４１で干渉して、光検出器５ａに入射
される。他方の光は、ハ−フミラ−３，ミラ−６で順次
反射されて、基準干渉計部７に入射される。基準干渉計
部７に入射した光は、ハ−フミラ−７１で更に２つに分
岐される。一方は、ハ−フミラ−７１を透過して、長さ
基準７３の反射面７３ａで反射され、ハ−フミラ−７１
に入射される。他方は、ハ−フミラ−７１，ミラ−７２
で順次反射され、長さ基準７３の反射面７３ｂで反射さ
れ、再び同一光路を経て、ハ−フミラ−７１に入射され
る。両入射光はハ−フミラ−７１で干渉して、光検出器
５ｂに入射される。光検出器５ａ，５ｂで検出される干
渉信号は、位相測定回路８で干渉位相になおされ、演算
により絶対距離が求められる。
【００１０】ここで、３電極ＤＢＲ−ＬＤ１１の周波数
をΔｆだけ可変した時、光検出器５ａから得られる干渉
位相の変化をθｍ 、同様に光検出器５ｂから得られる
干渉位相の変化をθｒ 、基準干渉計部７の長さ基準７
３の光路差をＬｒ とすると、 θｍ ＝２π／Λ・２ｎａ ・Ｌｍ …■
θｒ ＝２π／Λ・２ｎａ ・Ｌｒ …■
ただし、 Λ：合成波長＝ｃ／Δｆ ｃ：真空中の光速 ｎａ ：空気の屈折率 Ｌｍ ：測定距離 である。したがって、■，■式より、測定距離Ｌｍ は
次式より求めることができる。 Ｌｍ ＝（θｍ ／θｒ ）・Ｌｒ …■
この方式はＦＭ変調法と呼ばれ、絶対距離の測定が可能
である。
をΔｆだけ可変した時、光検出器５ａから得られる干渉
位相の変化をθｍ 、同様に光検出器５ｂから得られる
干渉位相の変化をθｒ 、基準干渉計部７の長さ基準７
３の光路差をＬｒ とすると、 θｍ ＝２π／Λ・２ｎａ ・Ｌｍ …■
θｒ ＝２π／Λ・２ｎａ ・Ｌｒ …■
ただし、 Λ：合成波長＝ｃ／Δｆ ｃ：真空中の光速 ｎａ ：空気の屈折率 Ｌｍ ：測定距離 である。したがって、■，■式より、測定距離Ｌｍ は
次式より求めることができる。 Ｌｍ ＝（θｍ ／θｒ ）・Ｌｒ …■
この方式はＦＭ変調法と呼ばれ、絶対距離の測定が可能
である。
【００１１】なお、図示にての説明は省略するが、上記
図１装置に空気屈折率の絶対値を求め、測長値に補正を
加えるようにした空気屈折率補正部や、波長の値を高精
度に与えるためにガスの吸収線を利用した周波数安定化
部を備えることにより、更に高精度な測長が可能な装置
にできる。
図１装置に空気屈折率の絶対値を求め、測長値に補正を
加えるようにした空気屈折率補正部や、波長の値を高精
度に与えるためにガスの吸収線を利用した周波数安定化
部を備えることにより、更に高精度な測長が可能な装置
にできる。
【００１２】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、光源部に３電極ＤＢＲ−ＬＤを
用いている。したがって、従来技術で述べたＣＯ２ レ
−ザを用いた多波長光源と比較して、小型、安価、長寿
命の波長安定化光源が実現でき、この３電極ＤＢＲ−Ｌ
Ｄを用いることにより、電流で高速に波長を制御でき、
高速測定が可能な、光源に３電極ＤＢＲ−ＬＤを用いた
アブソリュ−ト測長器を実現できる。
うに、本発明によれば、光源部に３電極ＤＢＲ−ＬＤを
用いている。したがって、従来技術で述べたＣＯ２ レ
−ザを用いた多波長光源と比較して、小型、安価、長寿
命の波長安定化光源が実現でき、この３電極ＤＢＲ−Ｌ
Ｄを用いることにより、電流で高速に波長を制御でき、
高速測定が可能な、光源に３電極ＤＢＲ−ＬＤを用いた
アブソリュ−ト測長器を実現できる。
【図１】本発明の光源に３電極ＤＢＲ−ＬＤを用いたア
ブソリュ−ト測長器の一実施例を示す構成図である。
ブソリュ−ト測長器の一実施例を示す構成図である。
１ 波長可変光源部
２ コリメ−ト用光学系
３，４１，７１ ハ−フミラ−
４ 測長用干渉計部
５ａ，５ｂ 光検出器
６，７２ ミラ−
７ 基準干渉計部
８ 位相測定回路
１１ ３電極ＤＢＲ−ＬＤ
１１ａ 活性領域
１１ｂ 位相制御領域
１１ｃ 波長可変領域
１２ 電流源
４２ 参照用コ−ナ−キュ−ブ
４３ 測長用コ−ナ−キュ−ブ
７３ 長さ基準
７３ａ，７３ｂ 反射面
Claims (1)
- 【請求項１】 物体までの絶対距離を測定できるアブ
ソリュ−ト測長器であって、３電極波長可変レ−ザダイ
オ−ドとこの３電極波長可変レ−ザダイオ−ドの発振波
長を連続に掃引するために一定の条件を満足する電流を
流すための電流源から成る波長可変光源部と、前記物体
からの反射光と参照光との干渉位相を測定する測長用干
渉計部と、光路差を固定した長さ基準から得られる干渉
位相を測定する基準干渉計部と、前記測長用干渉計部お
よび基準干渉計部から得られる干渉位相測定信号を入力
して前記絶対距離を求める位相測定回路とを備え、前記
波長可変光源部の波長を連続的に掃引した時に前記測長
用干渉計部から得られる位相変化と前記基準干渉計部か
ら得られる位相変化および前記基準干渉計部の光路差か
ら前記絶対距離を測定するようにしたことを特徴とする
光源に３電極波長可変レ−ザダイオ−ドを用いたアブソ
リュ−ト測長器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9405691A JPH04324304A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 光源に３電極波長可変レ−ザダイオ−ドを用いたアブソリュ−ト測長器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9405691A JPH04324304A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 光源に３電極波長可変レ−ザダイオ−ドを用いたアブソリュ−ト測長器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324304A true JPH04324304A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14099889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9405691A Pending JPH04324304A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 光源に３電極波長可変レ−ザダイオ−ドを用いたアブソリュ−ト測長器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04324304A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0703649A2 (en) * | 1994-09-14 | 1996-03-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for stabilizing output of higher harmonic waves and short wavelength laser beam source using the same |
| JP2002243409A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-08-28 | Yokogawa Electric Corp | レーザ干渉計 |
| JP2012145362A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法、及びレーザ干渉測長装置 |
| JP2018521319A (ja) * | 2015-06-30 | 2018-08-02 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 位置測定システム及びリソグラフィ装置 |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP9405691A patent/JPH04324304A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0703649A2 (en) * | 1994-09-14 | 1996-03-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for stabilizing output of higher harmonic waves and short wavelength laser beam source using the same |
| EP0703649A3 (en) * | 1994-09-14 | 1996-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for stabilizing the output power of higher harmonics and a short wavelength laser source using the same |
| US5936985A (en) * | 1994-09-14 | 1999-08-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for stabilizing output of higher harmonic waves and short wavelength laser beam source using the same |
| US6323990B1 (en) | 1994-09-14 | 2001-11-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for stabilizing output of higher harmonic waves and short wavelength laser beam source using the same |
| US6496299B2 (en) | 1994-09-14 | 2002-12-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for stabilizing output of higher harmonic waves and short wavelength laser beam source using the same |
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| JP2012145362A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法、及びレーザ干渉測長装置 |
| JP2018521319A (ja) * | 2015-06-30 | 2018-08-02 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 位置測定システム及びリソグラフィ装置 |
| US10331045B2 (en) | 2015-06-30 | 2019-06-25 | Asml Netherlands B.V. | Position measurement system and lithographic apparatus |
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