JPH0543961B2 - - Google Patents
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- JPH0543961B2 JPH0543961B2 JP62254723A JP25472387A JPH0543961B2 JP H0543961 B2 JPH0543961 B2 JP H0543961B2 JP 62254723 A JP62254723 A JP 62254723A JP 25472387 A JP25472387 A JP 25472387A JP H0543961 B2 JPH0543961 B2 JP H0543961B2
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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
- G01B9/02007—Two or more frequencies or sources used for interferometric measurement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
- G01B9/02003—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies using beat frequencies
-
- G—PHYSICS
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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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- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02027—Two or more interferometric channels or interferometers
-
- 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
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02062—Active error reduction, i.e. varying with time
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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。
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。
（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。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。
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。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。
しかし、大気中で測定を行う場合、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。
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。
長距離測距の分野では、２以上の異なる波長と大
気の大気中を伝わる光の速度が光の波長に依存し
て異なるという光の分散特性を利用して、大気の
ゆらぎによる測定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エーブで変調す
る等、構成が複雑で極めて短い距離の測定には向
かないものであつた。
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。
長距離測距の分野では、２以上の異なる波長と大
気の大気中を伝わる光の速度が光の波長に依存し
て異なるという光の分散特性を利用して、大気の
ゆらぎによる測定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エーブで変調す
る等、構成が複雑で極めて短い距離の測定には向
かないものであつた。
（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、
大気のゆらぎによつ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。
大気のゆらぎによつ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λa、λbを用いて、光波干渉によつて同時に同一
対象物の測長データδa、δbを得る測長光学系と、
前記２波長についての測長データから次式 XA＝１／4Nπ（λaδa−λaδa−λbδb／１−Ｗ） Ｗ＝（ω0 2−ωa 2）／（ω0 2−ωb 2） ただし、ω0は光が進行する媒質による常数、
ωaは波長λaの光の周波数、ωbは波長λbの光の周
波数、Ｎは光が移動鏡の変位部分を往復する往復
数 に従つて真の変位XAを算出する信号処理手段と
で構成される。
長λa、λbを用いて、光波干渉によつて同時に同一
対象物の測長データδa、δbを得る測長光学系と、
前記２波長についての測長データから次式 XA＝１／4Nπ（λaδa−λaδa−λbδb／１−Ｗ） Ｗ＝（ω0 2−ωa 2）／（ω0 2−ωb 2） ただし、ω0は光が進行する媒質による常数、
ωaは波長λaの光の周波数、ωbは波長λbの光の周
波数、Ｎは光が移動鏡の変位部分を往復する往復
数 に従つて真の変位XAを算出する信号処理手段と
で構成される。
（作 用）
まず、本発明の原理を説明する。
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
して検出される。この場合、移動鏡１の変位XD
は、周知のように、光検出器４によつて検出され
る明暗の変化のカウント数と１カウントに要する
移動鏡１の移動量との積で表され、第１図示のよ
うに、測長光が変位部分を１度だけ往復するもの
にあつては、次式によつて計算される。
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
して検出される。この場合、移動鏡１の変位XD
は、周知のように、光検出器４によつて検出され
る明暗の変化のカウント数と１カウントに要する
移動鏡１の移動量との積で表され、第１図示のよ
うに、測長光が変位部分を１度だけ往復するもの
にあつては、次式によつて計算される。
XD＝δ／2π・λ／２＝δλ／4π …(1)
ただし、XD：誤差を含んだ移動鏡１の変位
δ：測定された位相変化
λ：光源波長
より一般に、測長光が移動鏡１の変位部分をＮ回
往復する周知の干渉計においては、 XD＝δ／2π・λ／2N＝δλ／4Nπ …(2) となる。
往復する周知の干渉計においては、 XD＝δ／2π・λ／2N＝δλ／4Nπ …(2) となる。
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。
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XA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)式によつて計算される
XDにはこれらに起因する誤差が含まれる。
には、移動鏡１の真の変位XA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)式によつて計算される
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は空気（大気）の分散特性により次式の
ように表現される。
相変化δは空気（大気）の分散特性により次式の
ように表現される。
δ＝α＋β …(3)
ただし、δ：測定された位相変化
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(4)式に示すように、光源周波
数ωの関数である。
数ωの関数である。
α∝ω
β∝ω／（ω0 2−ω2） …(4)
ただしω0は媒質による常数
(3)式と(4)式から次ぎのように表される。
δ（ω）＝α（ω）＋β（ω）
＝Pω＋Ｑ×ω／ω0 2−ω2 …(5)
異なる２つの波長λa、λb（それぞれの周波数
ωa、ωb）に対する位相変化δa、δbを用いて(5)式
のＰ、Ｑを求め、これから得られるα（ωa）を用
いて(2)、(3)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。
ωa、ωb）に対する位相変化δa、δbを用いて(5)式
のＰ、Ｑを求め、これから得られるα（ωa）を用
いて(2)、(3)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＝１／4Nπ（λaδa−λaδa−λbδb／１−Ｗ）…
(6) Ｗ＝（ω0 2−ωa 2）／（ω0 2−ωb 2） …(7) なお、(6)式において変位の算出に使用する光の
波長λとしては、真空中での値を用いることとす
る。ただし、空気中における波長を用いてもそれ
とほぼ等しい値（変位）を求めることが出来る。
(6) Ｗ＝（ω0 2−ωa 2）／（ω0 2−ωb 2） …(7) なお、(6)式において変位の算出に使用する光の
波長λとしては、真空中での値を用いることとす
る。ただし、空気中における波長を用いてもそれ
とほぼ等しい値（変位）を求めることが出来る。
すなわち、大気のゆらぎを含んだ２つの測定値
δa＝δ（ωa）とδb＝δ（ωb）と、(6)式、(7)式とか
ら、移動鏡１の真の変位XAが求められる。
δa＝δ（ωa）とδb＝δ（ωb）と、(6)式、(7)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（λa＝
488nm）と、非線形光学結晶（例えば、β−Ba
B2O4）と集光系から構成された非線形光学系８
によつて作られるレーザ光源７からの基本波λaの
第２高調波（λb＝λa×１／２＝244nm）とを用い
る。
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（λa＝
488nm）と、非線形光学結晶（例えば、β−Ba
B2O4）と集光系から構成された非線形光学系８
によつて作られるレーザ光源７からの基本波λaの
第２高調波（λb＝λa×１／２＝244nm）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ツタ６、偏光ビームスプリ
ツタ６で反射された光束を元の方向へ反射する固
定鏡２、偏光ビームスプリツタ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１０、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つた光束を直交する２つの成
分に分け、かつ、復路において非線形光学系によ
つて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ツタ１
１、偏光ビームスプリツタ１１によつて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
ムスプリツタ６を通過した光束と、偏光ビームス
プリツタ６によつ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
つて反射された光束を２分するビームスプリツタ
１３、ビームスプリツタ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４1，４
２、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。
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ツタ６、偏光ビームスプリ
ツタ６で反射された光束を元の方向へ反射する固
定鏡２、偏光ビームスプリツタ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１０、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つた光束を直交する２つの成
分に分け、かつ、復路において非線形光学系によ
つて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ツタ１
１、偏光ビームスプリツタ１１によつて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
ムスプリツタ６を通過した光束と、偏光ビームス
プリツタ６によつ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
つて反射された光束を２分するビームスプリツタ
１３、ビームスプリツタ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４1，４
２、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。
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。
Ar+レーザ７からの出力光束は波長λa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
プリツタ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
スプリツタ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λa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λbに変換されるが、２つの光λa
光、λb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つている。λa光
は１／８波長板９（これはλb光束に対する１／８
波長板であり、λa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を通つて楕円偏光とな
る。他方、λb光束は同様に１／８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に戻つたと
きには、波長板９と移動鏡１の波長λaの光束とλb
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
つて起る位相ずれが生じる。
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
プリツタ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
スプリツタ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λa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λbに変換されるが、２つの光λa
光、λb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つている。λa光
は１／８波長板９（これはλb光束に対する１／８
波長板であり、λa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を通つて楕円偏光とな
る。他方、λb光束は同様に１／８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に戻つたと
きには、波長板９と移動鏡１の波長λaの光束とλb
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
つて起る位相ずれが生じる。
戻りのλa光が非線形光学形８を通過するとき、
再びＳ偏光の第２高調波λb′が発生する。
再びＳ偏光の第２高調波λb′が発生する。
λb′光束は非線形光学系８に戻つた時点でのλa
光束と位相が揃つており、波長はλbに等しい。し
たがつて、λb光束とλb′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λa光
束、λb光束の位相変動差（δa−δb）を表わしてい
る。これは、偏光ビームスプリツタ１１によつて
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。
光束と位相が揃つており、波長はλbに等しい。し
たがつて、λb光束とλb′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λa光
束、λb光束の位相変動差（δa−δb）を表わしてい
る。これは、偏光ビームスプリツタ１１によつて
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を通つても波長が変換さ
れない波長λaの戻り光束のＰ偏光成分は、偏光ビ
ームスプリツタ６で反射された固定鏡２からのＳ
偏光成分と共にビームスプリツタ１３によつて２
分され、偏光子１５を通つた後、90゜位相差をも
つ干渉信号として光検出器４1，４2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
δaが求められる。
れない波長λaの戻り光束のＰ偏光成分は、偏光ビ
ームスプリツタ６で反射された固定鏡２からのＳ
偏光成分と共にビームスプリツタ１３によつて２
分され、偏光子１５を通つた後、90゜位相差をも
つ干渉信号として光検出器４1，４2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
δaが求められる。
そして、信号処理系５において、上記のδaと
（δa−δb）からδbを求め、これら測定値とλa，λb
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。
（δa−δb）からδbを求め、これら測定値とλa，λb
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てある。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
プリツタ６に代えてビームスプリツタ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てある。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１／８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。
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てある。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
プリツタ６に代えてビームスプリツタ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てある。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１／８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。
であるので説明は省く。
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倍の関係を保つていること (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（λaδa−λbδb）の項
のもつ誤差を最小におさえることが可能となつ
た。
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倍の関係を保つていること (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（λaδa−λbδb）の項
のもつ誤差を最小におさえることが可能となつ
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、例えばHe−Neレーザからなる第１
の光源７1（λa＝633nm）と、例えばAr+レーザか
らなる第２の光源７2（λ＝488nm）を用いる。第
２の光源７2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７1，７2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ツタ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イルタ鏡１０、反射鏡２０を
介して、第２図と同様の位相変化検出系１３，１
４，１４′，１５，４1，４2，４3，４4に入る。
においては、例えばHe−Neレーザからなる第１
の光源７1（λa＝633nm）と、例えばAr+レーザか
らなる第２の光源７2（λ＝488nm）を用いる。第
２の光源７2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７1，７2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ツタ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イルタ鏡１０、反射鏡２０を
介して、第２図と同様の位相変化検出系１３，１
４，１４′，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。
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。
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。したがつて、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。
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。したがつて、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。
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実施例の二波長光波
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
の実施例の二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、３，６′：ビームス
プリツタ、４，４1，４2，４3，４4：光束検出
器、５：信号処理系、６：偏光ビームスプリツ
タ、７，７1，７2：光源、８：非線形光学系、
９，９′：１／８波長板、１０：鏡、１１：偏光
束ビームスプリツタ、１２：全反射鏡、１３：ビ
ームスプリツタ、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。
構成図、第２図は本発明の１実施例の二波長光波
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
の実施例の二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、３，６′：ビームス
プリツタ、４，４1，４2，４3，４4：光束検出
器、５：信号処理系、６：偏光ビームスプリツ
タ、７，７1，７2：光源、８：非線形光学系、
９，９′：１／８波長板、１０：鏡、１１：偏光
束ビームスプリツタ、１２：全反射鏡、１３：ビ
ームスプリツタ、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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ２つの異なる波長λa、λbを用いて光波干渉に
よつて同時に同一対象物の測長データδa、δbを得
る測長光学系と、前記２波長についての測長デー
タから下式に従つて真の変位XAを算出する信号
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 XA＝１／4Nπ（λaδa−λaδa−λbδb／１−Ｗ） Ｗ＝（ω0 2−ωa 2）／（ω0 2−ωb 2） ただし、ω0は光が進行する媒質による常数、
ωaは波長λaの光の周波数、ωbは波長λbの光の周
波数、Ｎは光が移動鏡の変位部分を往復する往復
数 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ものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項
の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 JPH0198902A (ja) | 1989-04-17 |
| JPH0543961B2 true 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 |
|---|---|
| US (1) | US4948254A (ja) |
| JP (1) | JPH0198902A (ja) |
| GB (1) | GB2210973B (ja) |
Families Citing this family (54)
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| 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 |
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