JPH0642910A - Optical interference apparatus - Google Patents

Optical interference apparatus

Info

Publication number
JPH0642910A
JPH0642910A JP4200033A JP20003392A JPH0642910A JP H0642910 A JPH0642910 A JP H0642910A JP 4200033 A JP4200033 A JP 4200033A JP 20003392 A JP20003392 A JP 20003392A JP H0642910 A JPH0642910 A JP H0642910A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
reflected
photodetector
diffraction grating
parallel plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4200033A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Yoshida
圭男 吉田
Yasuo Nakada
泰男 中田
Takahiro Miyake
隆浩 三宅
Tetsuo Kamiyama
徹男 上山
Hideo Sato
秀朗 佐藤
Yukio Kurata
幸夫 倉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP4200033A priority Critical patent/JPH0642910A/en
Publication of JPH0642910A publication Critical patent/JPH0642910A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of optical elements and to make an apparatus light- weight, compact and to enable mass production with the present processing techniques, by dividing a beam of light into two at two surfaces of a plane parallel plate and by causing the two beam to interfere with each other. CONSTITUTION:Light from a light source 1 is converted to a parallel beam L0 by a lens 2 and enters a plane parallel plate 3, forming beam L1-L4. The beam L1 is a portion of the beam L0 which passes surface A, B, and the beam L2 is light passing the face A, reflected at the face B and further reflected at the face A to pass through the face B. The beam L3 is reflected light from the face A. The beam L4 is light emerging from the face A after passing through the face A and reflected at the face B. The beams L1, L2 are condensed by a lens 4 turned to electric signals by a first photodetector 5. Similarly, the beams L3, L4 are changed to electric signals by a second photodetector 7. Since the beam L2 is reflected twice by the plane parallel plate 3, the optical path is longer than that of the beam L1, resulting in a phase difference. The interference of the beams can be accordingly detected by the intensity, strong or weak of the electric signals of the photodetector 5. The same gone true for the detector 7. Since the lights are made to interfere with each other within the plate 3, the lights are not affected by the fluctuation of the outside air.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、角度や温度等の計測に
用いる光干渉装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical interference device used for measuring angles, temperatures and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光干渉装置は、光の干渉を利用して干渉
縞を作り、これを解析して、距離、温度、角度、媒質の
屈折率、光学素子の精度などの種々の物理量を測定する
装置である。光干渉装置には、複数のミラーを組み合わ
せて、光源からの光束を2つに分け、それらに光路差を
与えた後に一緒にして干渉させる干渉計と、透明な基板
内に距離の異なる2本の光導波路を形成し、その光路差
を利用して、光束を干渉させる導波路型干渉計とがあ
る。
2. Description of the Related Art An optical interference device forms interference fringes by utilizing the interference of light, analyzes the fringes, and measures various physical quantities such as distance, temperature, angle, refractive index of medium, and accuracy of optical elements. It is a device that does. The optical interferometer combines a plurality of mirrors to divide the light flux from the light source into two, give an optical path difference to them, and then cause them to interfere with each other, and two interferometers with different distances in a transparent substrate. There is a waveguide type interferometer in which the optical waveguide is formed and the optical path difference is used to interfere the light flux.

【0003】図8に、ミラーを使用する干渉計の一例
で、よく知られたマイケルソン干渉計の光学系を示す。
FIG. 8 shows an optical system of a well-known Michelson interferometer, which is an example of an interferometer using a mirror.

【0004】この従来の干渉計は、図示するように、レ
ーザ光源101と、レーザ光源101からの光束が導か
れる第1のミラー102と、第1の凸レンズ103と、
第2の凸レンズ104とハーフミラー105とを備え、
ハーフミラー105は第2の凸レンズ104に対して光
軸をずらして配されている。レーザ光源101からの光
束がハーフミラー105によって反射される側に、ミラ
ー106が設けられ、ハーフミラー105を透過する側
に、ミラー107が設けられている。ミラー106、1
07及びハーフミラー105によって光束が導かれると
ころに、スクリーン108が設けられている。
As shown in the figure, this conventional interferometer includes a laser light source 101, a first mirror 102 through which a light beam from the laser light source 101 is guided, a first convex lens 103,
The second convex lens 104 and the half mirror 105 are provided,
The half mirror 105 is arranged with its optical axis shifted with respect to the second convex lens 104. A mirror 106 is provided on the side where the light flux from the laser light source 101 is reflected by the half mirror 105, and a mirror 107 is provided on the side that transmits the half mirror 105. Mirrors 106, 1
A screen 108 is provided where the luminous flux is guided by the 07 and the half mirror 105.

【0005】以上のような構成をしている干渉計におい
ては、レーザ光源101より出射されたコヒーレントな
光束はミラー102によって反射され、二つの凸レンズ
103、104で直径の大きな平行光束に変換される。
この光束の一部はハーフミラー105によって反射され
ミラー106へ達し、更にミラー106によって反射さ
れた後、ハーフミラー105を透過してスクリーン10
8にいたる。一方、第2の凸レンズ104からハーフミ
ラー105に入射する光束のうち、ハーフミラー105
を透過した光束は、ミラー107へ達し、更にミラー1
07によって反射される。その後、反射された光束はハ
ーフミラー105に達し、ハーフミラー105で反射さ
れてスクリーン108にいたる。この様にして、スクリ
ーン108上には、ミラー106で反射された光束とミ
ラー107で反射された光束とが干渉し、その結果、干
渉縞が観察される。
In the interferometer having the above-described structure, the coherent light beam emitted from the laser light source 101 is reflected by the mirror 102 and converted into a parallel light beam having a large diameter by the two convex lenses 103 and 104. .
A part of this light flux is reflected by the half mirror 105, reaches the mirror 106, is further reflected by the mirror 106, and then is transmitted through the half mirror 105 to be reflected on the screen 10.
Up to 8. On the other hand, of the light flux entering the half mirror 105 from the second convex lens 104, the half mirror 105
The light flux that has passed through reaches the mirror 107 and is further reflected by the mirror 1.
It is reflected by 07. After that, the reflected light flux reaches the half mirror 105, is reflected by the half mirror 105, and reaches the screen 108. In this way, the light flux reflected by the mirror 106 and the light flux reflected by the mirror 107 interfere with each other on the screen 108, and as a result, interference fringes are observed.

【0006】この干渉計を、高精度の距離計として用い
る場合について説明する。
A case where this interferometer is used as a highly accurate range finder will be described.

【0007】この場合は、ミラー107以外の光学部品
を固定しておいて、ミラー107の位置を変化させる。
図示するハーフミラー105の端部とミラー107との
距離Dがレーザ光源101の波長の1/4だけ変化した
時に、スクリーン108上の干渉縞の明暗が反転する。
従って、この明暗の反転回数を測定することによりレー
ザ光源101の波長オーダーの微少な変位まで測定する
ことができる。
In this case, the optical parts other than the mirror 107 are fixed and the position of the mirror 107 is changed.
When the distance D between the end of the illustrated half mirror 105 and the mirror 107 changes by ¼ of the wavelength of the laser light source 101, the brightness of the interference fringes on the screen 108 is reversed.
Therefore, by measuring the number of times the light and dark are inverted, it is possible to measure a minute displacement of the laser light source 101 in the wavelength order.

【0008】図9に、導波路型干渉計の一例を温度計測
に利用した場合を示す。
FIG. 9 shows a case where an example of a waveguide type interferometer is used for temperature measurement.

【0009】この干渉計は、レーザ光源111と、レー
ザ光源111から出射される光束を受ける集光レンズ1
12と、集光レンズ112により集束された光束が入射
する、2本の曲がり導波路113a、113bを備えた
透明な基板113と、基板113から出射される光束を
集束するためのレンズ114と、光検出器115とを備
えている。
This interferometer includes a laser light source 111 and a condenser lens 1 for receiving a light beam emitted from the laser light source 111.
12, a transparent substrate 113 having two curved waveguides 113a and 113b on which the light flux focused by the condenser lens 112 is incident, and a lens 114 for focusing the light flux emitted from the substrate 113, And a photodetector 115.

【0010】上記基板113内に設けられた導波路11
3a、113bは、基板113内に屈折率が基板113
よりわずかに高い部分を設け、その部分のみ光が伝搬す
るようにしたものである。図9に示す従来例では、基板
113としてLiNbO3を使用し、この基板113内
に、プロトン交換と呼ばれる手法で、距離の異なる2本
の曲がり導波路113a、113bと、2本の導波路1
13a、113bに分岐させる部分である分岐導波路1
13cと、2本の導波路113a、113bが合流する
部分である合波導波路113dとを作製している。これ
らの導波路113a、113b、113c、113dの
幅は通常3〜4μmである。
The waveguide 11 provided in the substrate 113
3a and 113b have a refractive index of the substrate 113 within the substrate 113.
A slightly higher portion is provided so that light propagates only in that portion. In the conventional example shown in FIG. 9, LiNbO 3 is used as the substrate 113, and two curved waveguides 113a and 113b and two waveguides 1 having different distances are formed in the substrate 113 by a method called proton exchange.
Branching waveguide 1 which is a part for branching into 13a and 113b
13c and a multiplexing waveguide 113d, which is a portion where the two waveguides 113a and 113b merge, are manufactured. The width of these waveguides 113a, 113b, 113c, 113d is usually 3 to 4 μm.

【0011】上述のような構造を有する干渉計において
は、レーザ光源111から出射されたコヒーレント光は
集光レンズ112によって基板113の端面から導波路
内に導かれる。導波路内に導かれた光は、分岐導波路1
13cで2つに分けられ、一方は曲がり導波路113a
を通り、他方は別の曲がり導波路113bを通って再び
合波導波路113cで合波されて基板113の端面より
出力される。この出力光を集光レンズ114によって光
検出器115に集束させて、光検出器115によって光
強度を測定する。
In the interferometer having the structure as described above, the coherent light emitted from the laser light source 111 is guided from the end face of the substrate 113 into the waveguide by the condenser lens 112. The light guided into the waveguide is the branched waveguide 1
13c is divided into two, one of which is a curved waveguide 113a
And the other passes through another curved waveguide 113b, is multiplexed again by the multiplexing waveguide 113c, and is output from the end face of the substrate 113. The output light is focused on the photodetector 115 by the condenser lens 114, and the light intensity is measured by the photodetector 115.

【0012】この干渉計による温度計測の原理を説明す
る。
The principle of temperature measurement by this interferometer will be described.

【0013】基板113内の曲がり導波路113aを通
る光と曲がり導波路113bを通る光とは、光路差があ
るため位相差φを生じる。この光路差を2Lとすると位
相差φは次式で表される。
Since there is an optical path difference between the light passing through the curved waveguide 113a in the substrate 113 and the light passing through the curved waveguide 113b, there is a phase difference φ. When this optical path difference is 2L, the phase difference φ is expressed by the following equation.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】LiNbO3からなる基板113は温度に
よって屈折率nが異なるので、上式から分かるように、
温度によって位相差φが変化し、光検出器115によっ
て検出される信号が変化する。この信号の変化から温度
計測が可能になる。
Since the substrate 113 made of LiNbO 3 has a different refractive index n depending on temperature, as can be seen from the above equation,
The phase difference φ changes with temperature, and the signal detected by the photodetector 115 changes. The temperature can be measured from the change in this signal.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】図8に示す干渉計の他
にもマハ・ツェンダー型等いくつかの形式のミラーを使
用する干渉計があるが、いずれも数個のミラー等の光学
素子を必要とし、全体として数十cm角のスペースが必
要である。ミラーの支持機構は、ミラー相互の位置関係
を、使用する光源の波長以下の精度で安定に保ち、か
つ、各々のミラーの光軸を高精度で合わせるための微調
機構を要求されるので、必然的に大型になる。又、支持
機構及び微調機構を固定するための強固な定盤も必要で
ある。その他にも、光路中の空気が揺らぐと干渉縞も揺
らぐので、干渉計を囲む何らかの囲いも必要になる。
In addition to the interferometer shown in FIG. 8, there are interferometers that use several types of mirrors such as the Maha-Zehnder type. However, all of them use optical elements such as several mirrors. It requires a space of several tens of cm square as a whole. The mirror support mechanism is required to have a fine adjustment mechanism for keeping the positional relationship between the mirrors stable with an accuracy equal to or less than the wavelength of the light source used, and for adjusting the optical axis of each mirror with high accuracy. Becomes large in size. Also, a strong surface plate for fixing the support mechanism and the fine adjustment mechanism is required. In addition, since the interference fringes also fluctuate when the air in the optical path fluctuates, some kind of enclosure surrounding the interferometer is also necessary.

【0017】一方、図9に示す導波路型の干渉計は上記
問題を全て解決し得るが、導波路の幅がわずか3〜4μ
mであるので、基板113から出力される光束と集光レ
ンズ112との位置合わせは微妙である。又、光導波の
研究は精力的に進められているものの、量産に適した工
業的量産手法が確立されていないのが実状である。
On the other hand, the waveguide type interferometer shown in FIG. 9 can solve all the above problems, but the width of the waveguide is only 3 to 4 μm.
Since the distance is m, the alignment between the light flux output from the substrate 113 and the condenser lens 112 is delicate. Further, although research on optical waveguides has been vigorously pursued, the reality is that an industrial mass production method suitable for mass production has not been established.

【0018】本発明は、上記従来技術の課題を解決すべ
くなされたものであり、小型軽量な装置であって、安定
な干渉光学計を得ることが出来、且つ現在の光学素子加
工技術で量産し得る光干渉装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, is a compact and lightweight device, can obtain a stable interferometer, and is mass-produced by the current optical element processing technology. It is an object of the present invention to provide an optical interference device that can be used.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の光干渉装置は、
光源と、該光源からの光が入射する第1の面、及び該第
1の面に平行な第2の面を有する平行平板とを備え、該
第1の面への入射光のうち該第1の面及び該第2の面の
何れでも反射せずに出射する光と、該第2の面及び該第
1の面でこの順に反射し該第2の面より出射する光とに
分離し、及び/又は、該第1の面への入射光のうち該第
1の面で反射する光と、該第1の面で反射せずに該第2
の面で反射して該第1の面より出射する光とに分離して
干渉を発生させており、そのことによって、上記目的が
達成される。
The optical interference device of the present invention comprises:
A light source; and a parallel plate having a first surface on which light from the light source is incident and a second surface parallel to the first surface. The light which is emitted without being reflected by either the first surface or the second surface and the light which is reflected by the second surface and the first surface in this order and is emitted from the second surface is separated. And / or the light reflected by the first surface among the light incident on the first surface and the second light that is not reflected by the first surface.
And is separated from the light emitted from the first surface and emitted from the first surface to cause interference, whereby the above object is achieved.

【0020】或は、光源と、該光源からの光が入射する
側に第1の面が存在し、該第1の面と平行に第2の面が
存在する平行平板と、該第1の面上に設けられた第1の
回折格子と、該第2の面に設けられた第2の回折格子と
を備え、該第1の回折格子への入射光のうち該第1の回
折格子及び該第2の回折格子でこの順に回折して出射す
る光と、該第2の回折格子及び該第1の回折格子でこの
順に反射し該第2の回折格子より出射する光とに分離
し、及び/又は、該第1の回折格子への入射光のうち該
第1の回折格子で反射する光と、該第1の回折格子で回
折し該第2の回折格子で反射して該第1の回折格子で回
折し出射する光とに分離して干渉を発生させており、そ
のことによって、上記目的が達成される。
Alternatively, a light source, a parallel plate having a first surface on the side on which light from the light source is incident, and a second surface parallel to the first surface, and the first parallel plate. A first diffraction grating provided on the surface and a second diffraction grating provided on the second surface, and the first diffraction grating and the second diffraction grating among the incident light to the first diffraction grating Light which is diffracted and emitted in this order by the second diffraction grating and light which is reflected in this order by the second diffraction grating and the first diffraction grating and emitted from the second diffraction grating, And / or light incident on the first diffraction grating that is reflected by the first diffraction grating and the light that is diffracted by the first diffraction grating and reflected by the second diffraction grating The light is diffracted by the diffractive grating and is separated from the emitted light to generate interference, which achieves the above object.

【0021】[0021]

【作用】平行平板が有する2面で入射光束を2分して、
その2分した光束を平行平板内で干渉させているので、
光学素子数が大幅に削減され、平行平板の2面の相互位
置関係は安定に保たれる。
[Function] The incident light beam is divided into two by the two surfaces of the parallel plate,
Since the light flux divided in two is caused to interfere in the parallel plate,
The number of optical elements is significantly reduced, and the mutual positional relationship between the two planes of the parallel plate is kept stable.

【0022】平行平板の2面に要求される平行度は数秒
であるが、これは現在の光学素子加工技術で量産し得る
レベルである。
The parallelism required for the two surfaces of the parallel plate is several seconds, which is a level that can be mass-produced by the current optical element processing technology.

【0023】[0023]

【実施例】本発明を実施例について以下に説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.

【0024】(第1実施例)図1(a)に、本発明の一
実施例における光干渉装置の模式図を示す。
(First Embodiment) FIG. 1A shows a schematic view of an optical interference device in an embodiment of the present invention.

【0025】本実施例の光干渉装置は、光源1と、光源
1からの光が入射するコリメートレンズ2と、コリメー
トレンズ2からの光が入射する平行平板3とを備え、平
行平板3を挟んでコリメートレンズ2とは反対側に第1
の凸レンズ4と第1の光検出器5とが平行平板3側から
この順に配され、コリメートレンズ2からの光のうち平
行平板3によって反射される光の方向に、第2の凸レン
ズ4と第2の光検出器5とが平行平板3側からこの順に
配されている。
The optical interference device of the present embodiment comprises a light source 1, a collimator lens 2 on which light from the light source 1 is incident, and a parallel plate 3 on which light from the collimator lens 2 is incident. On the side opposite to the collimator lens 2
Convex lens 4 and the first photodetector 5 are arranged in this order from the parallel plate 3 side, and in the direction of the light reflected by the parallel plate 3 among the light from the collimator lens 2, the second convex lens 4 and The two photodetectors 5 are arranged in this order from the side of the parallel plate 3.

【0026】光源1は、コヒーレント光を出射するもの
で、例えば半導体レーザである。平行平板3は、光源1
からの光に対して透明な材質、例えばガラスからできて
おり、厚さt1及び相対する2つの面A、面Bを有す
る。この面A及び面Bは光学研磨されており、数秒の平
行度である。このような平行平板3は現在の光学素子加
工技術で十分に得ることができる。
The light source 1 emits coherent light and is, for example, a semiconductor laser. The parallel plate 3 is the light source 1
It is made of a material that is transparent to the light from, for example, glass, and has a thickness t1 and two opposing surfaces A and B. The surfaces A and B are optically polished and have a parallelism of several seconds. Such a parallel plate 3 can be sufficiently obtained by the current optical element processing technology.

【0027】以上のような構造を有する光干渉装置にお
ける動作を説明する。
The operation of the optical interference device having the above structure will be described.

【0028】光源1より放射される光はコリメートレン
ズ2によって、図示するように、平行な光束L0に変換
されて平行平板3に入射する。平行平板3に入射した光
束L0の一部は、平行平板3によって、光束L1〜L4を
生じる。
The light emitted from the light source 1 is converted by the collimator lens 2 into a parallel light flux L0 and enters the parallel plate 3 as shown in the figure. A part of the light beam L0 incident on the parallel plate 3 is generated by the parallel plate 3 into light beams L1 to L4.

【0029】光束L1は光束L0のうち、面A及び面Bを
透過する光である。光束L2は光束L0のうち、面Aを透
過した後、面Bで反射され、更に面Aで反射され、面B
を透過する光である。光束L3は光束L0のうち、面Aで
反射させる光である。光束L4は光束L0のうち、面Aを
透過した後、面Bで反射され、再度面Aから出射した光
である。面Aと面Bは平行であるから、必然的に光束L
1と光束L2、光束L3と光束L4とはそれぞれ互いに平行
になる。
The light beam L1 is the light beam that passes through the surfaces A and B of the light beam L0. Of the light flux L0, the light flux L2 passes through the surface A, is reflected by the surface B, is further reflected by the surface A, and is reflected by the surface B.
Is the light that passes through. The light flux L3 is the light reflected by the surface A of the light flux L0. The light beam L4 is a light beam of the light beam L0 that has passed through the surface A, is reflected by the surface B, and is emitted from the surface A again. Since the surface A and the surface B are parallel to each other, the light flux L is inevitable.
1 and the light flux L2, and the light flux L3 and the light flux L4 are parallel to each other.

【0030】光束L1と光束L2とは、第1の凸レンズ4
によって第1の光検出器5に集光され、第1の光検出器
5によって電気信号に変換される。一方、光束L3と光
束L4とは、第2の凸レンズ6によって第2の光検出器
7に集光され、第2の光検出器7によって電気信号に変
換される。
The light beams L1 and L2 are formed by the first convex lens 4
Is focused on the first photodetector 5 and converted into an electric signal by the first photodetector 5. On the other hand, the light flux L3 and the light flux L4 are condensed on the second photodetector 7 by the second convex lens 6 and converted into an electric signal by the second photodetector 7.

【0031】第1の光検出器5によって検出される光束
L1と光束L2とによる干渉を図1(b)を参照して説明
する。図1(b)は、図1(a)に示す光干渉装置にお
いて第1の凸レンズ4に到達する光を模式的に表した図
である。図面は第1の凸レンズ4のレンズ面を表し、図
面下側の円が光束L1が到達する範囲を表し、図面上側
の円が光束L2が到達する範囲を表す。
The interference of the light beams L1 and L2 detected by the first photodetector 5 will be described with reference to FIG. FIG. 1B is a diagram schematically showing the light reaching the first convex lens 4 in the optical interference device shown in FIG. The drawing shows the lens surface of the first convex lens 4, the circle on the lower side of the drawing shows the range reached by the light beam L1, and the circle on the upper side of the drawing shows the range reached by the light beam L2.

【0032】光束L1と光束L2とを比較すると、光束L
2は平行平板3内で2回反射されるので、光束L2の光路
は光束L1の光路より長くなる。従って、光束L2と光束
L1との間には位相差φ1が生じる。位相差φ1は以下の
式で表される。
When the light flux L1 and the light flux L2 are compared, the light flux L
Since 2 is reflected twice in the parallel plate 3, the optical path of the light beam L2 is longer than that of the light beam L1. Therefore, a phase difference φ1 occurs between the light flux L2 and the light flux L1. The phase difference φ1 is expressed by the following equation.

【0033】[0033]

【数2】 [Equation 2]

【0034】この位相差φ1が、This phase difference φ1 is

【0035】[0035]

【数3】 [Equation 3]

【0036】を満たす時には、光束L1と光束L2とが重
なった部分(図1(b)中の斜線部)は明るくなる。
又、位相差φ1が、
When the condition is satisfied, the portion where the light flux L1 and the light flux L2 overlap (shaded portion in FIG. 1B) becomes bright.
Also, the phase difference φ1 is

【0037】[0037]

【数4】 [Equation 4]

【0038】を満たす時には、光束L1と光束L2とが重
なった部分は暗くなる。よって、第1の光検出器5によ
り得られる電気信号の強弱によって、光束L1と光束L2
との干渉を検出できる。
When satisfying the condition, the portion where the light flux L1 and the light flux L2 overlap becomes dark. Therefore, the luminous flux L1 and the luminous flux L2 are changed depending on the strength of the electric signal obtained by the first photodetector 5.
Interference with can be detected.

【0039】第2の光検出器7によって検出される光束
L3と光束L4との間にも、光束L1と光束L2との間に生
じた位相差φ1と同様の位相差が生じる。よって、光束
L1と光束L2との干渉の場合と同様に、第2の光検出器
7により得られる電気信号の強弱によって、光束L3と
光束L4との干渉を検出できる。
A phase difference similar to the phase difference φ1 generated between the light flux L1 and the light flux L2 is also generated between the light flux L3 and the light flux L4 detected by the second photodetector 7. Therefore, as in the case of the interference between the light flux L1 and the light flux L2, the interference between the light flux L3 and the light flux L4 can be detected by the strength of the electric signal obtained by the second photodetector 7.

【0040】以上のように、本実施例の光干渉装置にお
いては、平行平板3内で光を干渉させているので、外気
の揺らぎに影響されない。
As described above, in the optical interference device of the present embodiment, since the light is interfered within the parallel plate 3, it is not affected by the fluctuation of the outside air.

【0041】第1の凸レンズ4と第1の光検出器5との
組と、第2の凸レンズ6と第2の光検出器7との組とは
同時に設ける必要はなく、どちらか一方の組だけ設けて
も、光干渉装置として機能する。両組とも設ける場合
は、第1の光検出器5と第2の光検出器7との出力信号
は逆相になるので、両者の差を取ることにより、より大
きな電気信号を得ることも可能である。
It is not necessary to provide the set of the first convex lens 4 and the first photodetector 5 and the set of the second convex lens 6 and the second photodetector 7 at the same time. Even if only provided, it functions as an optical interference device. When both sets are provided, the output signals of the first photodetector 5 and the second photodetector 7 are in opposite phase, and it is possible to obtain a larger electric signal by taking the difference between the two. Is.

【0042】本実施例の光干渉装置においては、上記数
2から分かるように、入射角θi1、屈折率n、波長λの
いずれかが変化すると位相差φ1も変化し、干渉縞の明
暗が変化する。この作用を利用して、この光干渉装置を
角度センサ、或は温度センサ等として用いることもでき
る。
In the optical interference device of this embodiment, as can be seen from the above equation 2, when any of the incident angle θi1, the refractive index n, and the wavelength λ changes, the phase difference φ1 also changes, and the brightness of the interference fringes changes. To do. By utilizing this action, the optical interference device can be used as an angle sensor, a temperature sensor, or the like.

【0043】図2に、図1に示す光干渉装置における光
束L1及び光束L2を用いて回転又は温度を測定する場合
の模式図を示す。
FIG. 2 shows a schematic diagram in the case of measuring rotation or temperature using the light flux L1 and the light flux L2 in the optical interference device shown in FIG.

【0044】この光干渉装置においては、図1に示す光
干渉装置において第1の凸レンズ4及び第1の光検出器
5の組を使用し、第2の凸レンズ6及び第2光検出器7
の組は使用しない。光源1としては半導体レーザを使用
する。半導体レーザは周囲の温度により発振波長λが変
動するので、これを避けるため光源1はヒートシンク8
を介してペルチェ素子9に取り付けられ、一定の温度に
保たれている。
In this optical interferometer, the set of the first convex lens 4 and the first photodetector 5 is used in the optical interferometer shown in FIG. 1, and the second convex lens 6 and the second photodetector 7 are used.
Is not used. A semiconductor laser is used as the light source 1. Since the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser fluctuates depending on the ambient temperature, the light source 1 uses the heat sink 8 in order to avoid this.
It is attached to the Peltier element 9 via the and is kept at a constant temperature.

【0045】尚、この光干渉装置においては、平行平板
3の面A及び面Bを利用して、平行平板3内で光束を干
渉させており、平行平板3の面Aと面Bとの相互位置関
係は安定に保たれる。その結果、従来の光干渉装置では
必要である大型の支持機構や定盤は不要である。
In this optical interferometer, the planes A and B of the parallel plate 3 are used to cause the light beams to interfere in the plane parallel plate 3, and the plane A and the plane B of the parallel plate 3 are mutually interfering with each other. The positional relationship is kept stable. As a result, the large-scale support mechanism and surface plate which are required in the conventional optical interference device are not required.

【0046】図2に示す光干渉装置を用いて回転を測定
する場合を説明する。
A case of measuring rotation using the optical interference device shown in FIG. 2 will be described.

【0047】平行平板3が回転して入射角θi1が変化す
ると、数2に示す位相差φ1が増減し、光検出器5によ
って得られる出力は、図3に示すような正弦波状にな
る。図3の正弦波の周期Xθi1は、入射角θi1の変化に
対しては、
When the parallel plate 3 rotates and the incident angle θi1 changes, the phase difference φ1 shown in Formula 2 increases and decreases, and the output obtained by the photodetector 5 becomes a sinusoidal waveform as shown in FIG. The period Xθi1 of the sine wave of FIG.

【0048】[0048]

【数5】 [Equation 5]

【0049】で与えられる。この光干渉装置によって、
周期Xθi1のオーダーまで回転角を測定することが出来
る。例えば、光源1の波長λ=0.78μm、平行平板
3の屈折率n=1.5、平行平板3の厚さt1=1m
m、入射角θi1=60°とすると、光検出器5により得
られる出力の周期Xθi1=1.10(mrad)(約
0.063deg)になる。
Is given by With this optical interference device,
The rotation angle can be measured up to the order of the cycle Xθi1. For example, the wavelength λ of the light source 1 is 0.78 μm, the refractive index of the parallel plate 3 is n = 1.5, and the thickness of the parallel plate 3 is t1 = 1 m.
When m and the incident angle θi1 = 60 °, the output period Xθi1 = 1.10 (mrad) (about 0.063 deg) obtained by the photodetector 5 is obtained.

【0050】図2に示す光干渉装置を用いて温度Tを測
定する場合を説明する。
A case of measuring the temperature T using the optical interference device shown in FIG. 2 will be described.

【0051】温度Tが変化すると平行平板3の屈折率n
が変化する。その結果、数2に示す位相差φ1が増減
し、光検出器5によって得られる出力は、回転を測定す
る場合と同様に、図3に示すような正弦波状になる。図
3の正弦波の周期XTは、温度Tの変化に対しては、
When the temperature T changes, the refractive index n of the parallel plate 3
Changes. As a result, the phase difference φ1 shown in Formula 2 increases or decreases, and the output obtained by the photodetector 5 becomes a sinusoidal waveform as shown in FIG. 3, as in the case of measuring rotation. The cycle XT of the sine wave in FIG.

【0052】[0052]

【数6】 [Equation 6]

【0053】で与えられる。この光干渉装置によって、
周期XTのオーダーまで温度を測定することが出来る。
例えば、光源1の波長λ=0.78μm、平行平板3の
屈折率n=1.5、平行平板3の厚さt1=10mm、
入射角θi1=60°、(dn/dT)=1×10-5/d
egとすると、周期XT=4.8°になる。
Is given by With this optical interference device,
Temperatures can be measured up to the order of period XT.
For example, the wavelength λ of the light source 1 is 0.78 μm, the refractive index of the parallel plate 3 is n = 1.5, the thickness of the parallel plate 3 is t1 = 10 mm,
Incident angle θi1 = 60 °, (dn / dT) = 1 × 10 −5 / d
Assuming that Eg, the period XT = 4.8 °.

【0054】これらの周期Xθi1、XTは、数5及び数
6より明らかなように、平行平板3の厚さt1に反比例
するので平行平板3の厚さt1を変えることによって、
周期Xθi1、XTを自由に設定することができる。従っ
て、周期Xθi1、XTの設定を変えることにより、この
光干渉装置による測定オーダーを変えることが出来る。
Since these periods Xθi1 and XT are inversely proportional to the thickness t1 of the parallel plate 3 as apparent from the equations 5 and 6, by changing the thickness t1 of the parallel plate 3,
The periods Xθi1 and XT can be set freely. Therefore, by changing the settings of the cycles Xθi1 and XT, the measurement order of this optical interference device can be changed.

【0055】又、図1(a)に一点鎖線で示すように、
平行平板3と凸レンズ4、6との間にスリット10を設
けることにより、光検出器5、7によって得られる電気
信号のS/N比を向上させることが出来る。S/N比と
は、受信したい信号の振幅と雑音信号の振幅との比であ
る。
Further, as shown by the alternate long and short dash line in FIG.
By providing the slit 10 between the parallel plate 3 and the convex lenses 4 and 6, the S / N ratio of the electric signal obtained by the photodetectors 5 and 7 can be improved. The S / N ratio is the ratio between the amplitude of the signal to be received and the amplitude of the noise signal.

【0056】以下にスリット10の設定方法及びS/N
比向上の原理を、図1(a)、(b)に基づいて説明す
る。
The method of setting the slit 10 and the S / N ratio will be described below.
The principle of improving the ratio will be described with reference to FIGS.

【0057】図1(b)に示す光束L1と光束L2の位置
ずれSは、
The positional deviation S between the light beam L1 and the light beam L2 shown in FIG.

【0058】[0058]

【数7】 [Equation 7]

【0059】で与えられる。干渉は光束L1と光束L2と
の重なり部分でしか生じないので、光束L1と光束L2と
が重ならない部分の光束を遮蔽するように、図1(a)
に示すスリット10を付加する。その結果、不要な光が
スリット10によって除去され、光検出器5によって得
られる信号のS/N比を向上させることができる。
Is given by Since interference occurs only at the overlapping portion of the light flux L1 and the light flux L2, the light flux of the non-overlapping portion of the light flux L1 and the light flux L2 is shielded as shown in FIG.
The slit 10 shown in is added. As a result, unnecessary light is removed by the slit 10, and the S / N ratio of the signal obtained by the photodetector 5 can be improved.

【0060】以上では、光束L1と光束L2との干渉につ
いて述べたが、光束L3と光束L4についても同様のこと
が生じる。
In the above, the interference between the light flux L1 and the light flux L2 has been described, but the same applies to the light flux L3 and the light flux L4.

【0061】また、光検出器5、7によって得られる干
渉による信号の変調度は、平行平板3の面Aの透過率T
A及び反射率RAと面Bの透過率TB及び反射率RBとによ
って定まる。光束L0〜L4の強度をそれぞれI0〜I4と
すると、強度I0〜I4は、次のように表すことができ
る。
The degree of modulation of the signal due to the interference obtained by the photodetectors 5 and 7 is determined by the transmittance T of the plane A of the parallel plate 3.
It is determined by A and the reflectance R A, and the transmittance T B and the reflectance R B of the surface B. If the intensities of the light beams L0 to L4 are I0 to I4, the intensities I0 to I4 can be expressed as follows.

【0062】[0062]

【数8】 [Equation 8]

【0063】光検出器5によって得られる干渉信号の変
調度m12は、
The modulation m12 of the interference signal obtained by the photodetector 5 is

【0064】[0064]

【数9】 [Equation 9]

【0065】となるので、I1=I2の時最大となるはず
である。しかし、この場合は、数8(1)、(2)よ
り、
Therefore, the maximum value should be obtained when I1 = I2. However, in this case, from equations 8 (1) and (2),

【0066】[0066]

【数10】 [Equation 10]

【0067】となり、RA=RB=1(TA=TB=0)と
なる。これは、実際には実現できない。従って、この場
合は、強度I2が最大となるように、TA=RA=0.
5、TB=RB=0.5とするのが好ましい。
Thus, R A = R B = 1 (T A = T B = 0). This cannot be achieved in practice. Therefore, in this case, T A = R A = 0.
5, T B = R B = 0.5 is preferable.

【0068】他方、光検出器7によって得られる干渉信
号の変調度m34は、同様にして、I3=I4の時最大とな
る。この時の反射率RA、RB及び透過率TA、TBは、
On the other hand, similarly, the modulation degree m34 of the interference signal obtained by the photodetector 7 becomes maximum when I3 = I4. At this time, the reflectances R A and R B and the transmittances T A and T B are

【0069】[0069]

【数11】 [Equation 11]

【0070】を解くことによって得られる。例えば、R
B=1とすればTA=0.618、R=0.382であ
る。即ち、面Aはビームスプリッタとして機能し、面B
はミラーとして機能する。
It is obtained by solving For example, R
If B = 1 then T A = 0.618 and R A = 0.382. That is, surface A functions as a beam splitter and surface B
Acts as a mirror.

【0071】(第2実施例)図4に、本発明による他の
実施例の光干渉装置を示す。図1と共通の部材には同じ
番号を附した。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows an optical interference device according to another embodiment of the present invention. The same members as those in FIG. 1 have the same reference numerals.

【0072】本実施例の光干渉装置は、図1(a)に示
す平行平板3の代わりに、平行平板3とは異なる構造を
有する平行平板11を使用する。
The optical interference device of this embodiment uses a parallel plate 11 having a structure different from that of the parallel plate 3 instead of the parallel plate 3 shown in FIG.

【0073】平行平板11は、光源1からの光に対して
透明な材質、例えばガラスからできており、厚さt2及
び相対する2つの面C、面Dを有する。この面C及び面
Dは光学研磨されており、数秒の平行度である。面C及
び面Dには、格子間隔が光の波長と同じくらいである微
細な回折格子12C、12Dがそれぞれ設けられてい
る。回折格子12C、12Dの格子間隔を光の波長にま
で小さくすると、いわゆる偏光特性を有するようにな
り、光の偏光方向によって回折を生じたり、生じなかっ
たりするようになる(“Dielectric sur
face−relief gratings with
high diffraction efficie
ncy”, K.Yokomori, Applied
Optics Vol.23, No.14, p2
302(1984))。
The parallel plate 11 is made of a material transparent to the light from the light source 1, for example, glass, and has a thickness t2 and two opposite surfaces C and D. The surfaces C and D are optically polished and have a parallelism of several seconds. The surface C and the surface D are provided with fine diffraction gratings 12C and 12D, respectively, each having a grating spacing of about the same as the wavelength of light. When the grating spacing of the diffraction gratings 12C and 12D is reduced to the wavelength of light, the diffraction gratings 12C and 12D have so-called polarization characteristics, and diffraction may or may not occur depending on the polarization direction of the light (“Dielectric surcure”).
face-relief gratings with
high diffraction effect
ncy ”, K. Yokomori, Applied
Optics Vol. 23, No. 14, p2
302 (1984)).

【0074】以上のような構造を有する回折格子12
C、12Dにおいては、回折格子12C、12Dに入射
する光束のうち、図5に矢印で示すように、偏光方向が
紙面内で上下の方向であるP波の場合には、回折は生じ
ないで回折格子12C、12Dを透過する。しかし、偏
光方向が紙面に対して垂直な方向であるS波の場合に
は、回折格子12C、12Dによって回折を生じる。回
折格子12Cと回折格子12Dとが同等なものであれ
ば、2回の回折により光束L21が出射され、2回の回折
と面C、Dでの2回反射により、光束L22が出射される
(特願平1−81707号)。
The diffraction grating 12 having the above structure
In C and 12D, among the light fluxes incident on the diffraction gratings 12C and 12D, as shown by the arrows in FIG. 5, in the case of P waves whose polarization directions are up and down in the plane of the drawing, no diffraction occurs. The light passes through the diffraction gratings 12C and 12D. However, in the case of an S wave whose polarization direction is perpendicular to the paper surface, diffraction is caused by the diffraction gratings 12C and 12D. If the diffraction grating 12C and the diffraction grating 12D are equivalent, the light beam L21 is emitted by two times of diffraction, and the light beam L22 is emitted by two times of diffraction and two reflections on the surfaces C and D ( Japanese Patent Application No. 1-81707).

【0075】この様な回折格子12C、12Dに波長
0.78μmの光を入射させる場合は、平行平板11の
屈折率n=1.45、入射角θi2=58°、格子間隔
0.46μm、格子の深さを1μmとすれば、回折格子
12C、12Dにおいて、P波に対する透過率TP
0.99、反射率RPはほぼ0、回折効率np=0.01
が得られ、S波に対する透過率Tsはほぼ0.01、反
射率Rs=0.07、回折効率ns=0.92が得られ
る。
When light having a wavelength of 0.78 μm is incident on such diffraction gratings 12C and 12D, the refractive index n = 1.45 of the parallel plate 11, the incident angle θi2 = 58 °, the grating interval 0.46 μm, the grating Is 1 μm, the transmittance T P = P wave in the diffraction gratings 12C and 12D
0.99, reflectance R P is almost 0, diffraction efficiency n p = 0.01
The transmittance T s for S wave is approximately 0.01, the reflectance R s = 0.07, and the diffraction efficiency n s = 0.92.

【0076】上述のような構造を有する光干渉装置にお
ける動作を以下に説明する。
The operation of the optical interference device having the above structure will be described below.

【0077】図4に示すように、光源1より出射された
S波はコリメートレンズ2によって平行な光束L20に変
換され、回折格子12C、12Dで回折又は反射されて
光束L21〜L24を生じる。
As shown in FIG. 4, the S wave emitted from the light source 1 is converted into a parallel light beam L20 by the collimator lens 2 and diffracted or reflected by the diffraction gratings 12C and 12D to generate light beams L21 to L24.

【0078】光束L21は、回折格子12Cで回折された
後、回折格子12Dで回折され、直ちに出射される光束
である。光束L22は回折格子12Cで回折された後、回
折格子12Dで反射され、更に回折格子12Cで反射さ
れた後に、回折格子12Dで回折され、出射される光束
である。光束L23は回折格子12Cで反射される光束で
ある。光束L24は回折格子12Cで回折された後、回折
格子12Dで反射され、再度回折格子12Cで回折さ
れ、出射される光束である。面Cと面Dは平行であるか
ら、必然的に光束L21と光束L22、光束L23と光束L24
とはそれぞれ互いに平行になる。
The light beam L21 is a light beam which is diffracted by the diffraction grating 12C, then diffracted by the diffraction grating 12D, and immediately emitted. The light beam L22 is a light beam which is diffracted by the diffraction grating 12C, reflected by the diffraction grating 12D, further reflected by the diffraction grating 12C, diffracted by the diffraction grating 12D, and emitted. The light flux L23 is a light flux reflected by the diffraction grating 12C. The light beam L24 is a light beam which is diffracted by the diffraction grating 12C, reflected by the diffraction grating 12D, diffracted by the diffraction grating 12C again, and emitted. Since the surface C and the surface D are parallel to each other, the light fluxes L21 and L22, and the light fluxes L23 and L24 are inevitable.
And are parallel to each other.

【0079】光束L21と光束L22とは、第1の凸レンズ
4によって第1の光検出器5に集光され、第1の光検出
器5によって電気信号に変換される。一方、光束L23と
光束L24とは、第2の凸レンズ6によって第2の光検出
器7に集光され、第2の光検出器7によって電気信号に
変換される。
The light beam L21 and the light beam L22 are condensed on the first photodetector 5 by the first convex lens 4 and converted into an electric signal by the first photodetector 5. On the other hand, the light flux L23 and the light flux L24 are condensed on the second photodetector 7 by the second convex lens 6 and converted into an electric signal by the second photodetector 7.

【0080】第1の光検出器5によって検出される光束
L21と光束L22ととを比較すると、光束L22は平行平板
11内で2回反射されるので、光束L22の光路は光束L
21の光路より長くなる。従って、光束L22と光束L21と
の間には位相差φ2が生じる。位相差φ2は以下の式で表
される。
Comparing the light flux L21 and the light flux L22 detected by the first photodetector 5, the light flux L22 is reflected twice in the parallel plate 11, so that the optical path of the light flux L22 is the light flux L22.
It is longer than 21 optical paths. Therefore, a phase difference φ2 occurs between the light flux L22 and the light flux L21. The phase difference φ2 is expressed by the following equation.

【0081】[0081]

【数12】 [Equation 12]

【0082】この位相差φ2が、This phase difference φ2 is

【0083】[0083]

【数13】 [Equation 13]

【0084】を満たす時には、光束L21と光束L22とが
重なった部分は明るくなる。又、位相差φ2が、
When the condition is satisfied, the overlapping portion of the light flux L21 and the light flux L22 becomes bright. Also, the phase difference φ2 is

【0085】[0085]

【数14】 [Equation 14]

【0086】を満たす時には、光束L21と光束L22とが
重なった部分は暗くなる。よって、第1の光検出器5に
より得られる電気信号の強弱によって、光束L21と光束
L22との干渉を検出できる。
When satisfying the condition, the portion where the light flux L21 and the light flux L22 overlap becomes dark. Therefore, the interference between the light flux L21 and the light flux L22 can be detected depending on the strength of the electric signal obtained by the first photodetector 5.

【0087】第2の光検出器7によって検出される光束
L23と光束L24との間にも、光束L21と光束L22との間
に生じた位相差φ2と同様の位相差が生じる。よって、
光束L21と光束L22との干渉の場合と同様に、第2の光
検出器7により得られる電気信号の強弱によって、光束
L23と光束L24との干渉を検出できる。
A phase difference similar to the phase difference φ2 generated between the light flux L21 and the light flux L22 is also generated between the light flux L23 and the light flux L24 detected by the second photodetector 7. Therefore,
Similar to the case of the interference between the light flux L21 and the light flux L22, the interference between the light flux L23 and the light flux L24 can be detected by the strength of the electric signal obtained by the second photodetector 7.

【0088】以上のように、本実施例の光干渉装置にお
いても第1実施例と同様に、平行平板11内で光を干渉
させているので、外気の揺らぎに影響されない。
As described above, also in the optical interference device of the present embodiment, as in the first embodiment, since the light is interfered within the parallel plate 11, it is not affected by the fluctuation of the outside air.

【0089】第1の凸レンズ4と第1の光検出器5との
組と、第2の凸レンズ6と第2の光検出器7との組とは
同時に設ける必要はなく、どちらか一方の組だけ設けて
も、光干渉装置として機能する。両組とも設ける場合
は、第1の光検出器5と第2の光検出器7との出力信号
は逆相になるので、両者の差を取ることにより、より大
きな電気信号を得ることも可能である。
It is not necessary to provide the set of the first convex lens 4 and the first photodetector 5 and the set of the second convex lens 6 and the second photodetector 7 at the same time. Even if only provided, it functions as an optical interference device. When both sets are provided, the output signals of the first photodetector 5 and the second photodetector 7 are in opposite phase, and it is possible to obtain a larger electric signal by taking the difference between the two. Is.

【0090】本実施例の光干渉装置においては、上記数
12から分かるように、入射角θi2、屈折率n、波長λ
のいずれかが変化すると位相差φ2も変化し、干渉縞の
明暗が変化する。この作用を利用して、第1実施例と同
様に、この光干渉装置を、例えば角度センサ、温度セン
サ等に応用できる。
In the optical interference device of the present embodiment, as can be seen from the above formula 12, the incident angle θi2, the refractive index n, the wavelength λ.
If any of the above changes, the phase difference φ2 also changes, and the contrast of the interference fringes changes. Utilizing this action, this optical interference device can be applied to, for example, an angle sensor, a temperature sensor, etc., as in the first embodiment.

【0091】図6に、図4に示す光干渉装置における光
束L21及び光束L22を用いて回転又は温度を測定する場
合の模式図を示す。
FIG. 6 shows a schematic diagram in the case of measuring rotation or temperature using the light flux L21 and the light flux L22 in the optical interference device shown in FIG.

【0092】この光干渉装置においては、第1実施例と
同様に、光源1としては半導体レーザを使用し、光源1
の温度を一定に保つために、光源1はヒートシンク8を
介してペルチェ素子9に取り付けられている。図4に示
す光干渉装置において第1の凸レンズ4及び第1の光検
出器5の組を使用し、第2の凸レンズ6及び第2光検出
器7の組は使用しない。光検出器5は、2つの光検出部
5a、5bを有し、光検出部5aからは電気信号Saが
得られ、光検出部5bからは電気信号Sbが得られる。
In this optical interference device, as in the first embodiment, a semiconductor laser is used as the light source 1, and the light source 1
The light source 1 is attached to the Peltier element 9 via a heat sink 8 in order to keep the temperature of the constant. In the optical interference device shown in FIG. 4, the set of the first convex lens 4 and the first photodetector 5 is used, and the set of the second convex lens 6 and the second photodetector 7 is not used. The photodetector 5 has two photodetectors 5a and 5b. An electric signal Sa is obtained from the photodetector 5a and an electric signal Sb is obtained from the photodetector 5b.

【0093】尚、この光干渉装置においても、第1実施
例と同様に、平行平板11上に設けられた回折格子12
C及び回折格子12Dを利用して、平行平板11内で光
束を干渉させており、回折格子Cと回折格子Dとの相互
位置関係は安定に保たれている。その結果、従来の光干
渉装置では必要である大型の支持機構や定盤は不要であ
る。
Also in this optical interference device, as in the first embodiment, the diffraction grating 12 provided on the parallel plate 11 is used.
C and the diffraction grating 12D are used to cause the light beams to interfere in the parallel plate 11, and the mutual positional relationship between the diffraction grating C and the diffraction grating D is kept stable. As a result, the large-scale support mechanism and surface plate which are required in the conventional optical interference device are not required.

【0094】このような構成を有する光干渉装置におけ
る動作を説明する。
The operation of the optical interference device having such a configuration will be described.

【0095】上述したように平行平板11を通過した光
束は凸レンズ4によって光検出器5に集光される。この
時、回折格子12Cと回折格子12Dとの格子間隔をわ
ずかに異ならせるか、あるいは格子方向をわずかにずら
すことによってP波とS波の集光点を変えることができ
る(特願平2−158076号、特願平2−22632
0号)。これを利用して、図6に一点鎖線で示すP波は
光検出部5a上に、実線で示すS波は光検出部5b上に
集束される。従って、電気信号SaはP波の強度を表
し、電気信号SbはS波の強度を表す。
As described above, the light flux which has passed through the parallel plate 11 is focused on the photodetector 5 by the convex lens 4. At this time, the converging points of the P wave and the S wave can be changed by slightly differentiating the grating spacing between the diffraction grating 12C and the diffraction grating 12D or slightly shifting the grating direction (Japanese Patent Application No. 2- No. 158076, Japanese Patent Application No. 2-22632
No. 0). By utilizing this, the P wave shown by the one-dot chain line in FIG. 6 is focused on the photodetector 5a, and the S wave shown by the solid line is focused on the photodetector 5b. Therefore, the electric signal Sa represents the intensity of the P wave, and the electric signal Sb represents the intensity of the S wave.

【0096】図6に示す光干渉装置を用いて回転又は温
度を測定する場合を説明する。
A case of measuring rotation or temperature using the optical interference device shown in FIG. 6 will be described.

【0097】平行平板11が回転して入射角θi2が変化
したり、又は、温度Tが変化して屈折率nが変化する
と、S波の場合は、数13に示す位相差φ3が増減し、
光検出部5bによって得られる電気信号Sbは、図7に
示すように正弦波状に変化する。他方、P波の場合は、
前述したように回折格子12C、12Dの透過率はほぼ
100%なので干渉は生じず、光検出器5aによって得
られる電気信号Saは入射角θi2及び温度Tに依存せず
一定である。然るに、電気信号Sbを電気信号Saで割
算し、規格化することによって光源1の出力変動などに
起因する誤差を取り除くことができる。
When the parallel plate 11 is rotated to change the incident angle θi2 or the temperature T is changed to change the refractive index n, the phase difference φ3 shown in Formula 13 increases or decreases in the case of S wave.
The electric signal Sb obtained by the photodetector 5b changes in a sine wave shape as shown in FIG. On the other hand, in the case of P wave,
As described above, since the transmittances of the diffraction gratings 12C and 12D are almost 100%, no interference occurs, and the electric signal Sa obtained by the photodetector 5a is constant regardless of the incident angle θi2 and the temperature T. Therefore, by dividing the electric signal Sb by the electric signal Sa and normalizing the electric signal Sa, it is possible to remove an error caused by an output fluctuation of the light source 1.

【0098】図7に示す電気信号Sbの正弦波の周期Y
は、入射角θi2の変化に対しては、
The period Y of the sine wave of the electric signal Sb shown in FIG.
Is the change in the incident angle θi2,

【0099】[0099]

【数15】 [Equation 15]

【0100】であり、温度Tに対しては、And, for temperature T,

【0101】[0101]

【数16】 [Equation 16]

【0102】となり、第1実施例とほぼ同じ周期とな
る。
Thus, the cycle is almost the same as that of the first embodiment.

【0103】また、第1実施例と同様に、回折格子12
C、12Dの回折効率等を変えれば電気信号Sbの変調
度を変えることができる。
Further, similarly to the first embodiment, the diffraction grating 12
The degree of modulation of the electric signal Sb can be changed by changing the diffraction efficiency of C and 12D.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光干渉装置によれば、光学素子数を削減するので、装
置の小型、軽量化が図れるのみならず、干渉を平行平板
内で生じさせるので、各光学素子間の位置関係を安定に
保て、外気の揺らぎに影響されず、その結果、大型の支
持機構や定盤が不要になり、比較的精度の高い、例えば
角度センサ等を得ることが出来る。
As is apparent from the above description, according to the optical interference device of the present invention, the number of optical elements is reduced, so that not only the device can be made smaller and lighter, but also interference can be achieved in a parallel plate. As it is generated, the positional relationship between each optical element is kept stable and is not affected by the fluctuation of the outside air. As a result, a large supporting mechanism and a surface plate are not required, and a relatively high accuracy, such as an angle sensor, etc. Can be obtained.

【0105】又、本発明の光干渉装置の構成要件である
平行平板は、現在の光学素子加工技術で量産することが
できるので、生産コストを低減できる。
Further, since the parallel plate, which is a constituent feature of the optical interference device of the present invention, can be mass-produced by the current optical element processing technology, the production cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例にかかる光干渉装置の模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical interference device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す光干渉装置による角度(温度)セン
サの模式図である。
2 is a schematic diagram of an angle (temperature) sensor using the optical interference device shown in FIG.

【図3】図2に示す光干渉装置の角度(温度)に対する
光検出器の出力信号を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an output signal of a photodetector with respect to an angle (temperature) of the optical interference device shown in FIG.

【図4】本発明の第2実施例にかかる光干渉装置の模式
図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of an optical interference device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4に示す光干渉装置に使用した回折格子の模
式図である。
5 is a schematic view of a diffraction grating used in the optical interference device shown in FIG.

【図6】図4に示す光干渉装置による角度(温度)セン
サの模式図である。
6 is a schematic view of an angle (temperature) sensor using the optical interference device shown in FIG.

【図7】図6に示す光干渉装置の角度(温度)に対する
光検出器の出力信号を示す図である。
7 is a diagram showing an output signal of a photodetector with respect to an angle (temperature) of the optical interference device shown in FIG.

【図8】従来の光干渉装置を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional optical interference device.

【図9】従来の他の光干渉装置を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another conventional optical interference device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 コリメートレンズ 3、11 平行平板 4、6 凸レンズ 5、7 光検出器 10 スリット 12C、12D 回折格子 L0〜L4、L20〜L24 光束 1 light source 2 collimator lens 3, 11 parallel plate 4, 6 convex lens 5, 7 photodetector 10 slit 12C, 12D diffraction grating L0 to L4, L20 to L24 luminous flux

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上山 徹男 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 佐藤 秀朗 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 倉田 幸夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuo Ueyama 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Co., Ltd. Incorporated (72) Inventor Yukio Kurata 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、該光源からの光が入射する第1
の面、及び該第1の面に平行な第2の面を有する平行平
板とを備え、該第1の面への入射光のうち該第1の面及
び該第2の面の何れでも反射せずに出射する光と、該第
2の面及び該第1の面でこの順に反射し該第2の面より
出射する光とに分離し、及び/又は、該第1の面への入
射光のうち該第1の面で反射する光と、該第1の面で反
射せずに該第2の面で反射して該第1の面より出射する
光とに分離して干渉を発生させる光干渉装置。
1. A light source and a first light source to which light from the light source is incident.
Surface and a parallel plate having a second surface parallel to the first surface, and reflects either of the first surface and the second surface of the incident light on the first surface. The light that is emitted without being separated from the light that is reflected by the second surface and the first surface in this order and emitted from the second surface, and / or is incident on the first surface. Interference occurs by separating the light reflected by the first surface from the light reflected by the second surface without being reflected by the first surface and emitted from the first surface. Optical interference device.
【請求項2】 光源と、該光源からの光が入射する側に
第1の面が存在し、該第1の面と平行に第2の面が存在
する平行平板と、該第1の面上に設けられた第1の回折
格子と、該第2の面に設けられた第2の回折格子とを備
え、該第1の回折格子への入射光のうち該第1の回折格
子及び該第2の回折格子でこの順に回折して出射する光
と、該第2の回折格子及び該第1の回折格子でこの順に
反射し該第2の回折格子より出射する光とに分離し、及
び/又は、該第1の回折格子への入射光のうち該第1の
回折格子で反射する光と、該第1の回折格子で回折し該
第2の回折格子で反射して該第1の回折格子で回折し出
射する光とに分離して干渉を発生させる光干渉装置。
2. A light source, a parallel plate having a first surface on the side on which light from the light source enters, and a parallel plate having a second surface parallel to the first surface, and the first surface. A first diffraction grating provided above and a second diffraction grating provided on the second surface, wherein the first diffraction grating and the second diffraction grating among the incident light to the first diffraction grating Light which is diffracted and emitted in this order by the second diffraction grating and light which is reflected in this order by the second diffraction grating and the first diffraction grating and emitted from the second diffraction grating, and Or, of the incident light to the first diffraction grating, the light reflected by the first diffraction grating and the light reflected by the first diffraction grating and reflected by the second diffraction grating An optical interference device that generates interference by separating the light that is diffracted by the diffraction grating and emitted.
JP4200033A 1992-07-27 1992-07-27 Optical interference apparatus Withdrawn JPH0642910A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4200033A JPH0642910A (en) 1992-07-27 1992-07-27 Optical interference apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4200033A JPH0642910A (en) 1992-07-27 1992-07-27 Optical interference apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0642910A true JPH0642910A (en) 1994-02-18

Family

ID=16417707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4200033A Withdrawn JPH0642910A (en) 1992-07-27 1992-07-27 Optical interference apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0642910A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043353A (en) * 2003-07-05 2005-02-17 Carl Zeiss Smt Ag Polarization proper investigation method, optical imaging system, and calibration method
CN107702657A (en) * 2017-10-31 2018-02-16 北京汽车研究总院有限公司 A kind of gap measuring device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043353A (en) * 2003-07-05 2005-02-17 Carl Zeiss Smt Ag Polarization proper investigation method, optical imaging system, and calibration method
CN107702657A (en) * 2017-10-31 2018-02-16 北京汽车研究总院有限公司 A kind of gap measuring device
CN107702657B (en) * 2017-10-31 2024-03-22 北京汽车集团越野车有限公司 Spacing measuring device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110837214B (en) Scanning interference photoetching system
JPS63311121A (en) Encoder
US7738112B2 (en) Displacement detection apparatus, polarization beam splitter, and diffraction grating
EP0244275A2 (en) Angle measuring interferometer
US6407815B2 (en) Optical displacement measurement system
JPH06300520A (en) Optical type displacement measuring device
JPH08105708A (en) Interferometer
US6166817A (en) Optical displacement measurement system for detecting the relative movement of a machine part
JPH01284715A (en) Encoder
US3202052A (en) Interferometer used with piezoelectric crystal to form light valve
JP2732849B2 (en) Interferometer
JP2000081308A (en) Optical type displacement measuring apparatus
US5113071A (en) Encoder in which single light source projects dual beams onto grating
JPH10332355A (en) Interference measuring device
US6570660B2 (en) Measuring instrument
JPH02206745A (en) Highly stable interferometer for measuring refractive index
Ura et al. Integrated optic grating scale‐displacement sensor using linearly focusing grating couplers
JPH0642910A (en) Optical interference apparatus
JPH0781817B2 (en) Position measuring device
US6064482A (en) Interferometric measuring device for form measurement on rough surfaces
JPH04130220A (en) Encoder
JP2715623B2 (en) Encoder
JP2000018917A (en) Optical system displacement measuring apparatus
JP2603338B2 (en) Displacement measuring device
JPH06194189A (en) Optical encoder

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: 19991005