JPH05126520A - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
- Publication number
- JPH05126520A JPH05126520A JP3313505A JP31350591A JPH05126520A JP H05126520 A JPH05126520 A JP H05126520A JP 3313505 A JP3313505 A JP 3313505A JP 31350591 A JP31350591 A JP 31350591A JP H05126520 A JPH05126520 A JP H05126520A
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- Japan
- Prior art keywords
- interferometer
- component
- light
- pbs
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 干渉計中の光学部品の温度が変化しても測定
誤差を最小限に抑えることのできる干渉計を提供する。 【構成】 ２種類の波長を用いる干渉計のＤＢＳ２，２
０及びＰＢＳ５，６，１３，１４，１５，１６を下記の
式（３）を満足する材料で構成した。 （Ｄ・△Ｔ）［（ｎ2−１）α＋β2−｛（Ｎ2−Ｎ1）α
＋（β2−β1）｝×（ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ1）］＜Ｅ
---(3) ここで前記材料の各波長に対する屈折率をＮ1，Ｎ2、温
度係数をβ1，β2、空気の屈折率をｎ1，ｎ2、材料の線
膨張係数をα、厚さをＤ、温度変化を△Ｔ、測定誤差を
Ｅとした。
誤差を最小限に抑えることのできる干渉計を提供する。 【構成】 ２種類の波長を用いる干渉計のＤＢＳ２，２
０及びＰＢＳ５，６，１３，１４，１５，１６を下記の
式（３）を満足する材料で構成した。 （Ｄ・△Ｔ）［（ｎ2−１）α＋β2−｛（Ｎ2−Ｎ1）α
＋（β2−β1）｝×（ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ1）］＜Ｅ
---(3) ここで前記材料の各波長に対する屈折率をＮ1，Ｎ2、温
度係数をβ1，β2、空気の屈折率をｎ1，ｎ2、材料の線
膨張係数をα、厚さをＤ、温度変化を△Ｔ、測定誤差を
Ｅとした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２種類の波長の光を用
いる干渉計に係り、特に温度変化による測定誤差の小さ
い干渉計に関する。
いる干渉計に係り、特に温度変化による測定誤差の小さ
い干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】２種類の波長の光を用いる干渉計は、空
気の擾乱、気圧変動及び気温変動による誤差を補正でき
る特徴がある。
気の擾乱、気圧変動及び気温変動による誤差を補正でき
る特徴がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うに構成された従来の干渉計においては、空気の分散特
性を利用しているため、干渉計に使用されているビーム
スプリッタなどの光学部品の温度変化による分散特性の
変化が測定誤差の原因となるという問題があった。
うに構成された従来の干渉計においては、空気の分散特
性を利用しているため、干渉計に使用されているビーム
スプリッタなどの光学部品の温度変化による分散特性の
変化が測定誤差の原因となるという問題があった。
【０００４】このような干渉計において、波長λ1，λ2
における測定値をそれぞれｘ1，ｘ2とし、各波長λ1，
λ2に対する空気の屈折率をそれぞれｎ1，ｎ2とする
と、真空中で測定した場合の測定値ｘは下記の式（１）
で与えられる。 ｘ＝ｘ2−（ｘ2−ｘ1）（ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ1） ---(1)
における測定値をそれぞれｘ1，ｘ2とし、各波長λ1，
λ2に対する空気の屈折率をそれぞれｎ1，ｎ2とする
と、真空中で測定した場合の測定値ｘは下記の式（１）
で与えられる。 ｘ＝ｘ2−（ｘ2−ｘ1）（ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ1） ---(1)
【０００５】前記光学部品を構成する材料の波長λ1，
λ2に対する屈折率をそれぞれＮ1，Ｎ2とし、屈折率Ｎ
1，Ｎ2の温度に対する変化率である温度係数をそれぞれ
β1，β2とし、前記材料の線膨張係数、厚さ及び温度変
化をそれぞれα，Ｄ，△Ｔとすると、温度変化による測
定誤差は下記の式（２）に示すようになる。 ［（Ｎ2− １）α＋β2−｛（Ｎ2−Ｎ1）α＋（β2−β1）（ｎ2−１） ／（ｎ2−ｎ1）｝］Ｄ・△Ｔ ---(2)
λ2に対する屈折率をそれぞれＮ1，Ｎ2とし、屈折率Ｎ
1，Ｎ2の温度に対する変化率である温度係数をそれぞれ
β1，β2とし、前記材料の線膨張係数、厚さ及び温度変
化をそれぞれα，Ｄ，△Ｔとすると、温度変化による測
定誤差は下記の式（２）に示すようになる。 ［（Ｎ2− １）α＋β2−｛（Ｎ2−Ｎ1）α＋（β2−β1）（ｎ2−１） ／（ｎ2−ｎ1）｝］Ｄ・△Ｔ ---(2)
【０００６】ここで前記材料として一般によく使用され
るＳｃｈｏｔｔ社製の硝種名ＢＫ７を用い、λ1＝１．
０１３９８μｍ，λ2＝０．５４６０７μｍ，Ｄ＝１０
ｍｍ，△Ｔ＝１℃とすると、式（２）に示す測定誤差は
０．４μｍとなる。これ以上の精度が要求される場合に
は、温度変化△Ｔが小さくなるように制御するか、また
は何等かの補正をする必要がある。
るＳｃｈｏｔｔ社製の硝種名ＢＫ７を用い、λ1＝１．
０１３９８μｍ，λ2＝０．５４６０７μｍ，Ｄ＝１０
ｍｍ，△Ｔ＝１℃とすると、式（２）に示す測定誤差は
０．４μｍとなる。これ以上の精度が要求される場合に
は、温度変化△Ｔが小さくなるように制御するか、また
は何等かの補正をする必要がある。
【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、干渉計中の光学部品の温度が変化しても測定
誤差を最小限に抑えることのできる干渉計を提供するこ
とを目的とする。
たもので、干渉計中の光学部品の温度が変化しても測定
誤差を最小限に抑えることのできる干渉計を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の干渉計は、２種
類の波長の光を用いる干渉計において、干渉計に用いら
れる光学部品の材料の各波長に対する屈折率をそれぞれ
Ｎ1，Ｎ2、温度係数をそれぞれβ1，β2、空気の屈折率
をそれぞれｎ1，ｎ2、材料の線膨張係数をα、厚さを
Ｄ、温度変化を△Ｔとしたとき、材料は干渉計による測
定精度が（Ｄ・△Ｔ）［（Ｎ2−１）α＋β2−｛（Ｎ2
−Ｎ1）α＋（β2−β1）｝×（ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ
1）］以下になる条件を満足するものであることを特徴
とする。
類の波長の光を用いる干渉計において、干渉計に用いら
れる光学部品の材料の各波長に対する屈折率をそれぞれ
Ｎ1，Ｎ2、温度係数をそれぞれβ1，β2、空気の屈折率
をそれぞれｎ1，ｎ2、材料の線膨張係数をα、厚さを
Ｄ、温度変化を△Ｔとしたとき、材料は干渉計による測
定精度が（Ｄ・△Ｔ）［（Ｎ2−１）α＋β2−｛（Ｎ2
−Ｎ1）α＋（β2−β1）｝×（ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ
1）］以下になる条件を満足するものであることを特徴
とする。
【０００９】
【作用】上記構成の干渉計においては、干渉計に使用さ
れる光学部品の温度変化があっても、高い測定精度を得
ることができる。
れる光学部品の温度変化があっても、高い測定精度を得
ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の干渉計の一実施例を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１１】図１に本発明の一実施例の構成を示す。図
１に示す干渉計は、光音響素子により光周波数をシフト
するヘテロダイン干渉計である。図１において、２波長
λ1，λ2の光を発振する光源であるレーザ１の出射光
は、ダイクロイックビームスプリッタ（ＤＢＳ）２によ
り各波長の光に分離される。分離された光の各波長成分
は、それぞれの波長λ1，λ2に対応する１／２波長板３
（λ1／２），４（λ2／２）により偏光面が適当な角度
に制御されて、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５，６
により分枝される。１／２波長板３，４は、ＰＢＳ５，
６における分枝量を制御する。分枝された光のうち、一
方は直進し、他方は反射され、さらにそれぞれ反射鏡
７，８により反射されて４本の平行光となる。
１に示す干渉計は、光音響素子により光周波数をシフト
するヘテロダイン干渉計である。図１において、２波長
λ1，λ2の光を発振する光源であるレーザ１の出射光
は、ダイクロイックビームスプリッタ（ＤＢＳ）２によ
り各波長の光に分離される。分離された光の各波長成分
は、それぞれの波長λ1，λ2に対応する１／２波長板３
（λ1／２），４（λ2／２）により偏光面が適当な角度
に制御されて、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５，６
により分枝される。１／２波長板３，４は、ＰＢＳ５，
６における分枝量を制御する。分枝された光のうち、一
方は直進し、他方は反射され、さらにそれぞれ反射鏡
７，８により反射されて４本の平行光となる。
【００１２】これらの光は、さらに光音響素子（ＡＯ
Ｍ）９，１０，１１，１２によって光周波数が変調され
る。ＡＯＭ９，１２による変調光は、それぞれの波長λ
1，λ2に対応する１／２波長板２６（λ1／２），２７
（λ2／２）により偏光面がπ／２だけ回転される。さ
らに変調された各波長成分の光はそれぞれＰＢＳ１３，
１４，１５，１６を透過する。ＰＢＳ１４，１５を透過
した光は、それぞれの波長λ1，λ2に対応する１／４波
長板１７（λ1／４），１８（λ2／４）を通過する。１
／４波長板１７を透過した光は反射鏡１９で反射され、
１／４波長板１８を透過した光と、ＤＢＳ２０で再び合
成される。そして、合成された光は測定物体に固定され
た反射鏡２１で反射されて干渉計に戻り、ＤＢＳ２０で
再び２波長に分離される。
Ｍ）９，１０，１１，１２によって光周波数が変調され
る。ＡＯＭ９，１２による変調光は、それぞれの波長λ
1，λ2に対応する１／２波長板２６（λ1／２），２７
（λ2／２）により偏光面がπ／２だけ回転される。さ
らに変調された各波長成分の光はそれぞれＰＢＳ１３，
１４，１５，１６を透過する。ＰＢＳ１４，１５を透過
した光は、それぞれの波長λ1，λ2に対応する１／４波
長板１７（λ1／４），１８（λ2／４）を通過する。１
／４波長板１７を透過した光は反射鏡１９で反射され、
１／４波長板１８を透過した光と、ＤＢＳ２０で再び合
成される。そして、合成された光は測定物体に固定され
た反射鏡２１で反射されて干渉計に戻り、ＤＢＳ２０で
再び２波長に分離される。
【００１３】ＤＢＳ２０で分離された一方の波長λ1の
光は反射鏡１９で反射され、１／２波長板１７を透過し
てＰＢＳ１４に入射される。また、ＤＢＳ２０で分離さ
れた他方の波長λ2の光は、１／２波長板１８を透過し
てＰＢＳ１５に入射される。このとき、各波長成分の光
は１／４波長板１７，１８を往復することにより、偏光
面がπ／２だけ回転するので、ＰＢＳ１４，１５に戻っ
た光はそこで反射され、それぞれＰＢＳ１３，１６で１
／２波長板２６，２７より入射される参照光（反射鏡２
１を経ていない光）と合成される。そして、合成された
光がそれぞれ検光子（Ｐ）２２，２３を透過してできる
干渉縞の強度をそれぞれフォトディテクタ２４，２５に
より測定する。
光は反射鏡１９で反射され、１／２波長板１７を透過し
てＰＢＳ１４に入射される。また、ＤＢＳ２０で分離さ
れた他方の波長λ2の光は、１／２波長板１８を透過し
てＰＢＳ１５に入射される。このとき、各波長成分の光
は１／４波長板１７，１８を往復することにより、偏光
面がπ／２だけ回転するので、ＰＢＳ１４，１５に戻っ
た光はそこで反射され、それぞれＰＢＳ１３，１６で１
／２波長板２６，２７より入射される参照光（反射鏡２
１を経ていない光）と合成される。そして、合成された
光がそれぞれ検光子（Ｐ）２２，２３を透過してできる
干渉縞の強度をそれぞれフォトディテクタ２４，２５に
より測定する。
【００１４】いま、ＰＢＳ５を透過する成分をｓ成分、
反射される成分をｐ成分とすると、ＰＢＳ１４にはＡＯ
Ｍ１０からｓ成分が入射される。ＰＢＳ１４はｓ成分を
透過して１／４波長板１７に出射する。ＰＢＳ１４に１
／４波長板１７より入射される光は１／４波長板１７を
往復するので、ｐ成分となる。その結果、ＰＢＳ１４で
反射され、ＰＢＳ１３に入射され、そこで反射される。
反射される成分をｐ成分とすると、ＰＢＳ１４にはＡＯ
Ｍ１０からｓ成分が入射される。ＰＢＳ１４はｓ成分を
透過して１／４波長板１７に出射する。ＰＢＳ１４に１
／４波長板１７より入射される光は１／４波長板１７を
往復するので、ｐ成分となる。その結果、ＰＢＳ１４で
反射され、ＰＢＳ１３に入射され、そこで反射される。
【００１５】また、ＰＢＳ５で反射されたｐ成分の光
は、１／２波長板２６でｓ成分の光となるのでＰＢＳ１
３を透過し、ＰＢＳ１４からのｐ成分と合成されること
になる。
は、１／２波長板２６でｓ成分の光となるのでＰＢＳ１
３を透過し、ＰＢＳ１４からのｐ成分と合成されること
になる。
【００１６】同様に、ＰＢＳ６を透過する成分をｓ成
分、反射される成分をｐ成分とすると、ＰＢＳ１５には
ＡＯＭ１１からｐ成分が入射される。ＰＢＳ１５はｐ成
分を透過して１／４波長板１８に出射する。ＰＢＳ１５
に１／４波長板１８より入射される光は１／４波長板１
８を往復するので、ｓ成分となる。その結果、ＰＢＳ１
５で反射され、ＰＢＳ１６に入射され、そこで反射され
る。
分、反射される成分をｐ成分とすると、ＰＢＳ１５には
ＡＯＭ１１からｐ成分が入射される。ＰＢＳ１５はｐ成
分を透過して１／４波長板１８に出射する。ＰＢＳ１５
に１／４波長板１８より入射される光は１／４波長板１
８を往復するので、ｓ成分となる。その結果、ＰＢＳ１
５で反射され、ＰＢＳ１６に入射され、そこで反射され
る。
【００１７】また、ＰＢＳ６を通過したｓ成分の光は、
１／２波長板２７でｐ成分の光となるのでＰＢＳ１６を
透過し、ＰＢＳ１５からのｓ成分と合成されることにな
る。
１／２波長板２７でｐ成分の光となるのでＰＢＳ１６を
透過し、ＰＢＳ１５からのｓ成分と合成されることにな
る。
【００１８】この干渉計に使用されるＰＢＳ及びＤＢＳ
の基板材料に、例えば（株）オハラ製のＦＳＬ１を使用
する。このＦＳＬ１は下記の式（３）を満足するもので
ある。 （Ｄ・△Ｔ）［（Ｎ2−１）α＋β2−｛（Ｎ2−Ｎ1）α＋（β2−β1）｝ ×(ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ1）］＜Ｅ ---(3) ここでＥは干渉計の測定誤差であり、他の符号は式
（２）で示すものと同じである。すなわち、ＦＳＬ１は
式（３）の左辺が小さくなる硝子である。
の基板材料に、例えば（株）オハラ製のＦＳＬ１を使用
する。このＦＳＬ１は下記の式（３）を満足するもので
ある。 （Ｄ・△Ｔ）［（Ｎ2−１）α＋β2−｛（Ｎ2−Ｎ1）α＋（β2−β1）｝ ×(ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ1）］＜Ｅ ---(3) ここでＥは干渉計の測定誤差であり、他の符号は式
（２）で示すものと同じである。すなわち、ＦＳＬ１は
式（３）の左辺が小さくなる硝子である。
【００１９】例えばλ1＝１．０１３９８μｍ，λ2＝
０．５４６０７μｍ，Ｄ＝１０ｍｍとすれば、１℃の温
度変化に対して発生する測定誤差Ｅは２×１０-2μｍ以
下となり、高精度な測定が可能となる。
０．５４６０７μｍ，Ｄ＝１０ｍｍとすれば、１℃の温
度変化に対して発生する測定誤差Ｅは２×１０-2μｍ以
下となり、高精度な測定が可能となる。
【００２０】なお、上記の材料はＦＳＬ１に限定され
ず、式（３）を満足するものであれば他の材料であって
もよい。またこの種の硝種の材料を使用としても必要精
度が得られない場合は、適当な温度制御を行なうことに
より、極めて高い測定精度を得ることができる。
ず、式（３）を満足するものであれば他の材料であって
もよい。またこの種の硝種の材料を使用としても必要精
度が得られない場合は、適当な温度制御を行なうことに
より、極めて高い測定精度を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の干渉計に
よれば、干渉計の光学部品の材料を式（３）を満足する
硝種としたので、光学部品の温度が変化しても測定誤差
を最小限に抑えることができる。
よれば、干渉計の光学部品の材料を式（３）を満足する
硝種としたので、光学部品の温度が変化しても測定誤差
を最小限に抑えることができる。
【図１】本発明の干渉計の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
２，２０ ダイクロイックビームスプリッタ（光学部
品） ５，６，１３，１４，１５，１６ 偏光ビームスプリッ
タ（光学部品）
品） ５，６，１３，１４，１５，１６ 偏光ビームスプリッ
タ（光学部品）
Claims (1)
- 【請求項１】 ２種類の波長の光を用いる干渉計におい
て、前記干渉計に用いられる光学部品の材料の前記各波
長に対する屈折率をそれぞれＮ1，Ｎ2、温度係数をそれ
ぞれβ1，β2、空気の屈折率をそれぞれｎ1，ｎ2、前記
材料の線膨張係数をα、厚さをＤ、温度変化を△Ｔとし
たとき、前記材料は前記干渉計による測定精度が（Ｄ・
△Ｔ）［（Ｎ2−１）α＋β2−｛（Ｎ2−Ｎ1）α＋（β
2−β1）｝×（ｎ2−１）／（ｎ2−ｎ1）］以下になる
条件を満足するものであることを特徴とする干渉計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26286291 | 1991-09-13 | ||
| JP3-262862 | 1991-09-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126520A true JPH05126520A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=17381668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3313505A Withdrawn JPH05126520A (ja) | 1991-09-13 | 1991-11-01 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05126520A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537209A (en) * | 1994-01-14 | 1996-07-16 | Sparta, Inc. | An interferometric measuring system having temperature compensation and improved optical configurations |
| US5991033A (en) * | 1996-09-20 | 1999-11-23 | Sparta, Inc. | Interferometer with air turbulence compensation |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP3313505A patent/JPH05126520A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537209A (en) * | 1994-01-14 | 1996-07-16 | Sparta, Inc. | An interferometric measuring system having temperature compensation and improved optical configurations |
| US5991033A (en) * | 1996-09-20 | 1999-11-23 | Sparta, Inc. | Interferometer with air turbulence compensation |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |