JPH0652164B2 - 共通光路型干渉計 - Google Patents
共通光路型干渉計Info
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- JPH0652164B2 JPH0652164B2 JP61505020A JP50502086A JPH0652164B2 JP H0652164 B2 JPH0652164 B2 JP H0652164B2 JP 61505020 A JP61505020 A JP 61505020A JP 50502086 A JP50502086 A JP 50502086A JP H0652164 B2 JPH0652164 B2 JP H0652164B2
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Classifications
-
- 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
- G01B9/02064—Active error reduction, i.e. varying with time by particular adjustment of coherence gate, i.e. adjusting position of zero path difference in low coherence interferometry
- G01B9/02065—Active error reduction, i.e. varying with time by particular adjustment of coherence gate, i.e. adjusting position of zero path difference in low coherence interferometry using a second interferometer before or after measuring interferometer
-
- 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
- G01B9/02056—Passive reduction of errors
- G01B9/02057—Passive reduction of errors by using common path configuration, i.e. reference and object path almost entirely overlapping
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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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- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
-
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、干渉計に係り、更に詳細には共通の光路を備
えた干渉計を有する光学測定装置に係る。
えた干渉計を有する光学測定装置に係る。
背景技術 光ファイバの出現に伴ない、多数の光ファイバ式干渉計
装置が開発されている。これらの装置は機械的構成要素
の振動や動的歪を測定する広範囲の用途を有している。
更に詳細には、光ファイバ式干渉計はそれに含まれる構
成要素が可撓性を有し、またその大きさが小さいので、
特に計測に適している。
装置が開発されている。これらの装置は機械的構成要素
の振動や動的歪を測定する広範囲の用途を有している。
更に詳細には、光ファイバ式干渉計はそれに含まれる構
成要素が可撓性を有し、またその大きさが小さいので、
特に計測に適している。
従来の光ファイバ式干渉計は、修正されたマッハ・ツェ
ンダー(Mach −Zehnder)又はトワイマン・グリーン
(Twyman Green)干渉計として特徴付けられるもの
を含んでいる。これらの干渉計はそれらの最も単純な形
態に於ては光源より発射され二つの光線に分割された光
を使用している。第一の光線は基準光線として使用さ
れ、一定長さの光路を通過する。第二の光線は測定され
る外部の加工片により長さが変化される光路に沿って伝
送される。これらの光線はその後再度組合わされ、これ
により機械的構成要素の振動や動的歪を示す干渉縞を形
成する。
ンダー(Mach −Zehnder)又はトワイマン・グリーン
(Twyman Green)干渉計として特徴付けられるもの
を含んでいる。これらの干渉計はそれらの最も単純な形
態に於ては光源より発射され二つの光線に分割された光
を使用している。第一の光線は基準光線として使用さ
れ、一定長さの光路を通過する。第二の光線は測定され
る外部の加工片により長さが変化される光路に沿って伝
送される。これらの光線はその後再度組合わされ、これ
により機械的構成要素の振動や動的歪を示す干渉縞を形
成する。
また当技術分野に於ては、ヘテロダイン(Heterodyne
)光学干渉計もよく知られている。これらの装置は基
本的なマッハ・ツェンダー干渉計やトワイマン・グリー
ン干渉計と同様であるが、基準光線もしくは測定光線の
光周波数をシフトする光学変調器を含むよう修正されて
いる。基本的なマッハ・ツェンダー干渉計やトワイマン
・グリーン干渉計の場合と同様、測定光線の光路長は振
動する外部要素により変化される。両方の光線はその後
再度組合され、これにより光学変調器の周波数に等しい
キャリア周波数及び機械的構成要素の振動や動的歪によ
り引起こされたキャリア周波数よりの偏差にて周波数変
調(FM)された光線を形成する。機械的構成要素の運
動に起因する成分は従来のFM復調により抽出される。
)光学干渉計もよく知られている。これらの装置は基
本的なマッハ・ツェンダー干渉計やトワイマン・グリー
ン干渉計と同様であるが、基準光線もしくは測定光線の
光周波数をシフトする光学変調器を含むよう修正されて
いる。基本的なマッハ・ツェンダー干渉計やトワイマン
・グリーン干渉計の場合と同様、測定光線の光路長は振
動する外部要素により変化される。両方の光線はその後
再度組合され、これにより光学変調器の周波数に等しい
キャリア周波数及び機械的構成要素の振動や動的歪によ
り引起こされたキャリア周波数よりの偏差にて周波数変
調(FM)された光線を形成する。機械的構成要素の運
動に起因する成分は従来のFM復調により抽出される。
従来の光ファイバ式計測装置に於ては、基準光線及び測
定光線は互いに独立の光ファイバを含む光路に沿って伝
送される。かかる構成により、加工片より戻る未知のド
ップラーシフトされた波頭と比較するために真に静止状
態の基準波頭が使用されることが確保される。しかし光
ファイバは周囲環境のノイズをピックアップするマイロ
ホンとして作用する。かかる環境ノイズ信号は周囲環境
の振動や測定光線または基準光線を伝送する光ファイバ
の屈折率の僅かな変動に起因する好ましからざるドップ
ラーシフトよりなっており、加工片よりの測定された振
動信号に追加され、その結果その振動周波数及び振幅信
号に歪が生じ、また典型的な製造環境に於て光ファイバ
を利用した従来の干渉計又はヘテロダイン干渉計を使用
することが実質上阻害される。
定光線は互いに独立の光ファイバを含む光路に沿って伝
送される。かかる構成により、加工片より戻る未知のド
ップラーシフトされた波頭と比較するために真に静止状
態の基準波頭が使用されることが確保される。しかし光
ファイバは周囲環境のノイズをピックアップするマイロ
ホンとして作用する。かかる環境ノイズ信号は周囲環境
の振動や測定光線または基準光線を伝送する光ファイバ
の屈折率の僅かな変動に起因する好ましからざるドップ
ラーシフトよりなっており、加工片よりの測定された振
動信号に追加され、その結果その振動周波数及び振幅信
号に歪が生じ、また典型的な製造環境に於て光ファイバ
を利用した従来の干渉計又はヘテロダイン干渉計を使用
することが実質上阻害される。
発明の開示 本発明の目的は、外部の加工片の表面の機械的運動を表
示する光学式干渉計であって、共通の光路を有する干渉
計を提供することである。
示する光学式干渉計であって、共通の光路を有する干渉
計を提供することである。
本発明によれば、共通光路型干渉計は光源を含み、該光
源は光線を第一及び第二の光線に分割し且それらを光学
的に変調する光学装置へ部分的にコヒーレントな光線を
供給するようになっている。第一及び第二の光線はそれ
ぞれ第一及び第二の光路に沿って伝送され、これらの光
路の長さの差は光源のコヒーレントな長さよりも大きく
選定されている。また第一及び第二の光線を組合せるコ
ンバイナを含み、組合された光線を伝送する共通の光路
手段が含まれている。この共通の光路手段は組合された
光線を分割して基準光線及び測定光線を形成する。基準
光線は基準光路に沿って伝送され、測定光線は加工片の
表面を含む測定光路に沿って伝送される。測定光線及び
基準光線の光路長は、それらの間の差が第一及び第二の
光路の間の長さの差にほぼ等しくなるよう設定されてい
る。更に共通の光路手段は測定光線と基準光線とを再度
組合わせて干渉光線を形成する。また本発明の共通光路
型干渉計は、干渉光線を受けてそれと等価な電気信号を
出力する検出器を含んでおり、また電気信号を受け且そ
れを復調して加工片の表面の運動を示す成分を判定する
信号処理装置を含んでいる。
源は光線を第一及び第二の光線に分割し且それらを光学
的に変調する光学装置へ部分的にコヒーレントな光線を
供給するようになっている。第一及び第二の光線はそれ
ぞれ第一及び第二の光路に沿って伝送され、これらの光
路の長さの差は光源のコヒーレントな長さよりも大きく
選定されている。また第一及び第二の光線を組合せるコ
ンバイナを含み、組合された光線を伝送する共通の光路
手段が含まれている。この共通の光路手段は組合された
光線を分割して基準光線及び測定光線を形成する。基準
光線は基準光路に沿って伝送され、測定光線は加工片の
表面を含む測定光路に沿って伝送される。測定光線及び
基準光線の光路長は、それらの間の差が第一及び第二の
光路の間の長さの差にほぼ等しくなるよう設定されてい
る。更に共通の光路手段は測定光線と基準光線とを再度
組合わせて干渉光線を形成する。また本発明の共通光路
型干渉計は、干渉光線を受けてそれと等価な電気信号を
出力する検出器を含んでおり、また電気信号を受け且そ
れを復調して加工片の表面の運動を示す成分を判定する
信号処理装置を含んでいる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
図面の簡単な説明 第1図は本発明による共通光路型干渉計を示すブロック
線図である。
線図である。
第2図は第1図に示された共通光路型干渉計の他の一つ
の実施例を示すブロック線図である。
の実施例を示すブロック線図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明による共通光路型干渉計の簡略化されたブロック
線図を示す第1図に於て、共通光路型レーザー干渉計1
0は従来のレーザーダイオードの如き部分的にコヒーレ
ントな光の光源12を含んでいる。この光源は光線14
を発生し、該光線はスプリッタ18の入力ファイバ上へ
光を焦点合せするレンズ16へ供給される。スプリッタ
18は図示の最良の形態の実施例に於ては、光ファイバ
式の光線スプリッタを含んでいるが、スプリッタはこれ
と等価な複数個の光線スプリッタに置き変えられてもよ
い。図示の最良の形態の実施例に於ては、レーザーダイ
オードは780nmの波長にて光を発射するSharp L
T023MCを含んでいる。光ファイバ式光線スプリッ
タ18は光線をそれぞれ第一及び第二の光路に沿って伝
送される第一及び第二の光線に分割する。第一の光路2
0は光ファイバセクション22と、コリメーティングレ
ンズ24と、音響光学変調器26とを含んでいる。変調
器26は当技術分野に於て公知の型式のものであり、図
示の最良の形態の実施例に於ては、約75MHzだけ第
一の光線の光周波数をダウンシフトするHoya A−1
00型変調器の如きブラグセル(Brag cell)を含ん
でいる。周波数シフトされた第一の光線はレンズ28へ
供給され、該レンズはそれが受けた光線を光ファイバセ
クション32に焦点合せする。レンズ28及び上述のレ
ンズは当技術分野に於て周知の型式の任意のものあって
よく、図示の最良の形態の実施例に於ては顕微鏡の対物
レンズを含んでいる。光ファイバセクション32は本発
明による干渉計に使用される光ファイバセクションの典
型的なものであり、約5〜9μのコア直径を有し、階段
状の屈折率を有し、0.1の開口数を有するコーニング
(Corning)のガラスオンガラス型ファイバを含んでい
る。尚これと等価なマルチモード又はシングルモードの
ファイバが選定されてもよい。
線図を示す第1図に於て、共通光路型レーザー干渉計1
0は従来のレーザーダイオードの如き部分的にコヒーレ
ントな光の光源12を含んでいる。この光源は光線14
を発生し、該光線はスプリッタ18の入力ファイバ上へ
光を焦点合せするレンズ16へ供給される。スプリッタ
18は図示の最良の形態の実施例に於ては、光ファイバ
式の光線スプリッタを含んでいるが、スプリッタはこれ
と等価な複数個の光線スプリッタに置き変えられてもよ
い。図示の最良の形態の実施例に於ては、レーザーダイ
オードは780nmの波長にて光を発射するSharp L
T023MCを含んでいる。光ファイバ式光線スプリッ
タ18は光線をそれぞれ第一及び第二の光路に沿って伝
送される第一及び第二の光線に分割する。第一の光路2
0は光ファイバセクション22と、コリメーティングレ
ンズ24と、音響光学変調器26とを含んでいる。変調
器26は当技術分野に於て公知の型式のものであり、図
示の最良の形態の実施例に於ては、約75MHzだけ第
一の光線の光周波数をダウンシフトするHoya A−1
00型変調器の如きブラグセル(Brag cell)を含ん
でいる。周波数シフトされた第一の光線はレンズ28へ
供給され、該レンズはそれが受けた光線を光ファイバセ
クション32に焦点合せする。レンズ28及び上述のレ
ンズは当技術分野に於て周知の型式の任意のものあって
よく、図示の最良の形態の実施例に於ては顕微鏡の対物
レンズを含んでいる。光ファイバセクション32は本発
明による干渉計に使用される光ファイバセクションの典
型的なものであり、約5〜9μのコア直径を有し、階段
状の屈折率を有し、0.1の開口数を有するコーニング
(Corning)のガラスオンガラス型ファイバを含んでい
る。尚これと等価なマルチモード又はシングルモードの
ファイバが選定されてもよい。
第二の光線34は光線スプリッタ18より発射され、光
ファイバセクション38及びレンズを通過したのち上述
の音響光学変調器26と同様の音響光学変調器36によ
り受信される。図示の最良の形態の実施例に於ては、変
調器36は約85MHzだけ光周波数をアップシフトす
る。本発明による共通光路型干渉計に於ては、第一又は
第二の光路の何れかにのみ一つの変調器が設けられても
よいことに留意されたい。後に詳細に説明する如く、光
信号の復調中に受けるキャリア信号の貫通(feed-throu
gh)を低減するために追加の変調器が設けられている。
ファイバセクション38及びレンズを通過したのち上述
の音響光学変調器26と同様の音響光学変調器36によ
り受信される。図示の最良の形態の実施例に於ては、変
調器36は約85MHzだけ光周波数をアップシフトす
る。本発明による共通光路型干渉計に於ては、第一又は
第二の光路の何れかにのみ一つの変調器が設けられても
よいことに留意されたい。後に詳細に説明する如く、光
信号の復調中に受けるキャリア信号の貫通(feed-throu
gh)を低減するために追加の変調器が設けられている。
周波数シフトされた第二の光線はレンズ42より出て光
ファイバセクション44内に焦点合せされる。図示の実
施例に於ては第一及び第二の光線を伝送するために光フ
ァイバが使用されているが、各光路の光ファイバはそれ
と等価な他の光学手段に置き換えられてもよい。
ファイバセクション44内に焦点合せされる。図示の実
施例に於ては第一及び第二の光線を伝送するために光フ
ァイバが使用されているが、各光路の光ファイバはそれ
と等価な他の光学手段に置き換えられてもよい。
部分的にコヒーレントな光源は、同一の光源より発射さ
れた光線が互いに干渉する際の光路長の差として定義さ
れるコヒーレントな長さにより特徴付けられる。光線が
通過する光路長がコヒーレントな長さを上回る量だけ互
いに相違しておれば、それらの光線はコヒーレントでは
ないと言われる。本発明による共通光路型干渉計に於て
は、第一及び第二の光線の光路長の間の差は、それら二
つの光線をコヒーレントではないようにすべく光源のコ
ヒーレントな長さよりも大きく選定される。図示の最良
の形態の実施例に於ては、第一の光線は第二の光線より
も長い光路を通過し、以下の如く表現される。
れた光線が互いに干渉する際の光路長の差として定義さ
れるコヒーレントな長さにより特徴付けられる。光線が
通過する光路長がコヒーレントな長さを上回る量だけ互
いに相違しておれば、それらの光線はコヒーレントでは
ないと言われる。本発明による共通光路型干渉計に於て
は、第一及び第二の光線の光路長の間の差は、それら二
つの光線をコヒーレントではないようにすべく光源のコ
ヒーレントな長さよりも大きく選定される。図示の最良
の形態の実施例に於ては、第一の光線は第二の光線より
も長い光路を通過し、以下の如く表現される。
L1−L2>Lc ここにL1は基準光線の光路長であり、L2は測定光線
の光路長であり、Lcは光源のコヒーレントな長さであ
る。
の光路長であり、Lcは光源のコヒーレントな長さであ
る。
これら二つの光線はITT T−7270の如き当技術
分野に於て公知の型式の二方向光学的カプラー45へ供
給される。カプラー内に於て組合された光線は共通の光
路へ供給される。図示の最良の形態の実施例に於ては、
共通の光路は共通の光ファイバセクション46を含んで
いる。基準光線と測定光線との間の光路長の差は光源の
コヒーレントな長さを越えているので、共通の光ファイ
バセクション46内を伝播する光線の間には干渉が生じ
ない。各光線の強度は組合された光線の所定の部分の間
の干渉性がその後再度確立される場合にも低下しない。
分野に於て公知の型式の二方向光学的カプラー45へ供
給される。カプラー内に於て組合された光線は共通の光
路へ供給される。図示の最良の形態の実施例に於ては、
共通の光路は共通の光ファイバセクション46を含んで
いる。基準光線と測定光線との間の光路長の差は光源の
コヒーレントな長さを越えているので、共通の光ファイ
バセクション46内を伝播する光線の間には干渉が生じ
ない。各光線の強度は組合された光線の所定の部分の間
の干渉性がその後再度確立される場合にも低下しない。
組合わされた光信号の一部は共通の光ファイバセクショ
ンの端面48より内部反射される。この反射された部分
は基準光線を含んでおり、第一及び第二の光線の両方よ
りのパワーを含んでいる。この場合反射は当技術分野に
於て公知の方法により行われてよく、共通のオプチカル
コーティング又は端面よりのフレネル反射を使用するこ
とを含んでいる。第3図は共通の光ファイバセクション
のセクション50及びオプチカルコーティング52が形
成された端面48を示している。
ンの端面48より内部反射される。この反射された部分
は基準光線を含んでおり、第一及び第二の光線の両方よ
りのパワーを含んでいる。この場合反射は当技術分野に
於て公知の方法により行われてよく、共通のオプチカル
コーティング又は端面よりのフレネル反射を使用するこ
とを含んでいる。第3図は共通の光ファイバセクション
のセクション50及びオプチカルコーティング52が形
成された端面48を示している。
組合された光線の残りのパワーは測定光線54を含んで
おり、第一及び第二の光線の両方の残りのパワーを含ん
でいる。測定光線は共通の光ファイバセクションより出
て従来のコリメーティングレンズ56へ供給され、しか
る後焦点合せレンズ58へ供給され、該レンズにより運
動する加工片の表面60上に焦点合せされる。ある構成
に於ては、一つのレンズが光を集光し、焦点合せするた
めに使用されてもよい。加工片の表面より反射された光
はレンズ58及び56を通過し、共通の光ファイバセク
ションへ再度進入する。
おり、第一及び第二の光線の両方の残りのパワーを含ん
でいる。測定光線は共通の光ファイバセクションより出
て従来のコリメーティングレンズ56へ供給され、しか
る後焦点合せレンズ58へ供給され、該レンズにより運
動する加工片の表面60上に焦点合せされる。ある構成
に於ては、一つのレンズが光を集光し、焦点合せするた
めに使用されてもよい。加工片の表面より反射された光
はレンズ58及び56を通過し、共通の光ファイバセク
ションへ再度進入する。
測定光線が通過する光路の長さは、その第一の光線部分
がレザーダイオードのコヒーレントな長さの範囲内に於
て第二の光線の全体としての光路長にほぼ等しい全体と
しての光路長を有するよう選定される。端面48に於て
反射された基準光線の第二の光線部分及び測定光線の第
一の部分は、共通の光ファイバセクションへ再度進入す
ると、それらが再度干渉性を有するようになるので相互
干渉する。
がレザーダイオードのコヒーレントな長さの範囲内に於
て第二の光線の全体としての光路長にほぼ等しい全体と
しての光路長を有するよう選定される。端面48に於て
反射された基準光線の第二の光線部分及び測定光線の第
一の部分は、共通の光ファイバセクションへ再度進入す
ると、それらが再度干渉性を有するようになるので相互
干渉する。
前記第二の光線部分と前記第一の構成部分との間に形成
された干渉光線は、光学的カプラ45へ伝播し、該カプ
ラに於てその一部が分割され、その一部は従来のシリコ
ンアバランシェフォトダイオードの如き当技術分野に於
て周知の型式の検出器64へライン62を経て供給され
る。検出器64は干渉光線と等価な電気信号をライン6
6を経て信号処理装置68へ供給する。他の等価な検出
器が使用されてよく、また追加の従来の予備増幅装置や
フィルタ装置が含まれていてよい。
された干渉光線は、光学的カプラ45へ伝播し、該カプ
ラに於てその一部が分割され、その一部は従来のシリコ
ンアバランシェフォトダイオードの如き当技術分野に於
て周知の型式の検出器64へライン62を経て供給され
る。検出器64は干渉光線と等価な電気信号をライン6
6を経て信号処理装置68へ供給する。他の等価な検出
器が使用されてよく、また追加の従来の予備増幅装置や
フィルタ装置が含まれていてよい。
信号処理装置68は変調器により与えられる周波数の合
計又はその差にて復調することができるようになってい
る。図示の最良の形態の実施例に於ては、信号処理装置
68はその通過帯域が160MHzの周波数差を含むフ
ィルタと、検出信号を100MHzのFM周波数帯域に
ダウンシフトする従来の無線周波数ミキサとを含んでい
る。また信号処理装置は従来のFM受信器を含んでい
る。FM受信器は加工片の表面の運動を示す信号を出力
する。周波数差にて復調するには最良の形態の実施例に
於ける信号処理装置を適宜に修正する必要がある。更に
信号処理装置はアナログ式またはデジタル式の他の等価
な信号処理手段に置き換えられてもよい。
計又はその差にて復調することができるようになってい
る。図示の最良の形態の実施例に於ては、信号処理装置
68はその通過帯域が160MHzの周波数差を含むフ
ィルタと、検出信号を100MHzのFM周波数帯域に
ダウンシフトする従来の無線周波数ミキサとを含んでい
る。また信号処理装置は従来のFM受信器を含んでい
る。FM受信器は加工片の表面の運動を示す信号を出力
する。周波数差にて復調するには最良の形態の実施例に
於ける信号処理装置を適宜に修正する必要がある。更に
信号処理装置はアナログ式またはデジタル式の他の等価
な信号処理手段に置き換えられてもよい。
第2図は第1図に示された共通光路型干渉計の他の一つ
の実施例70を示すブロック線図であり、幾つかの細か
い光学的構成要素を使用することを示している。この実
施例は光源72を含み、該光源は第一の光線スプリッタ
76へ部分的にコヒーレントな光線74を供給し、スプ
リッタ76はそれぞれ音響光学変調器82及び84へ供
給される第一及び第二の光線78及び80を形成するよ
うになっている。これら第一及び第二の光線はそれぞれ
レンズ86及び88により光ファイバセクション90及
び92内へ焦点合せされる。第1図に示された共通光路
型干渉計の場合と同様、各光線が通過する光路長は、そ
れらの間の差がコヒーレントな光源のコヒーレントな長
さを越えるよう選定されている。第一及び第二の光線は
光線カプラ94内に於て組合わされる。組合わされた光
線の第一及び第二の光線成分は相互干渉をしないが、第
1図との関連で上述した理由から共通の光ファイバセク
ション96の如き共通の光路に沿って伝播する。
の実施例70を示すブロック線図であり、幾つかの細か
い光学的構成要素を使用することを示している。この実
施例は光源72を含み、該光源は第一の光線スプリッタ
76へ部分的にコヒーレントな光線74を供給し、スプ
リッタ76はそれぞれ音響光学変調器82及び84へ供
給される第一及び第二の光線78及び80を形成するよ
うになっている。これら第一及び第二の光線はそれぞれ
レンズ86及び88により光ファイバセクション90及
び92内へ焦点合せされる。第1図に示された共通光路
型干渉計の場合と同様、各光線が通過する光路長は、そ
れらの間の差がコヒーレントな光源のコヒーレントな長
さを越えるよう選定されている。第一及び第二の光線は
光線カプラ94内に於て組合わされる。組合わされた光
線の第一及び第二の光線成分は相互干渉をしないが、第
1図との関連で上述した理由から共通の光ファイバセク
ション96の如き共通の光路に沿って伝播する。
第2図に示された共通光路型干渉計は、第1図に示され
た共通光路型干渉計と同一の構成要素及び構造体に加え
て、第二の光線スプリッタ98又はこれと等価な光ファ
イバカプラを含んでおり、該スプリッタは組合わされた
光線が共通の光路の光ファイバセクションより出てレン
ズ100により平行光線化された後の光線を受けるよう
になっている。第二の光線スプリッタ98は第一及び第
二の光線の両方の一部を含み反射鏡104により反射さ
れる基準光線102を形成する。組合わされた光線の残
りの部分は加工片の表面110上にレンズ108により
焦点合せされ、表面110より戻る測定光線106を含
んでいる。
た共通光路型干渉計と同一の構成要素及び構造体に加え
て、第二の光線スプリッタ98又はこれと等価な光ファ
イバカプラを含んでおり、該スプリッタは組合わされた
光線が共通の光路の光ファイバセクションより出てレン
ズ100により平行光線化された後の光線を受けるよう
になっている。第二の光線スプリッタ98は第一及び第
二の光線の両方の一部を含み反射鏡104により反射さ
れる基準光線102を形成する。組合わされた光線の残
りの部分は加工片の表面110上にレンズ108により
焦点合せされ、表面110より戻る測定光線106を含
んでいる。
測定光線及び基準光線は、光路長の差を部分的にコヒー
レントな光源のコヒーレントな長さよりも大きくなるよ
う調節することにより、既にコヒーレントではないよう
にされている第一及び第二の光線よりの光を含んでい
る。基準光線の第二の光線部分と測定光線の第一の光線
部分との間の光学的干渉性は、それらの間の光路長の差
を部分的にコヒーレントな光源のコヒーレントな長さよ
りも小さくなるよう調節することにより回復される。
レントな光源のコヒーレントな長さよりも大きくなるよ
う調節することにより、既にコヒーレントではないよう
にされている第一及び第二の光線よりの光を含んでい
る。基準光線の第二の光線部分と測定光線の第一の光線
部分との間の光学的干渉性は、それらの間の光路長の差
を部分的にコヒーレントな光源のコヒーレントな長さよ
りも小さくなるよう調節することにより回復される。
干渉光線112は、既にコヒーレントにされた光線の部
分により第二の光線スプリッタ98に於て形成され、レ
ンズ114により集光され、光ファイバセクション11
6の如き光案内手段へ供給され、最終的には干渉光線と
等価な電気信号を発生する検出器118へ供給される。
電気信号はライン120を経て第1図に示された信号処
理装置と同一の信号処理装置122へ供給される。この
信号処理装置のFM受信器の構成要素は、加工片の表面
の運動を示す信号を発生する。
分により第二の光線スプリッタ98に於て形成され、レ
ンズ114により集光され、光ファイバセクション11
6の如き光案内手段へ供給され、最終的には干渉光線と
等価な電気信号を発生する検出器118へ供給される。
電気信号はライン120を経て第1図に示された信号処
理装置と同一の信号処理装置122へ供給される。この
信号処理装置のFM受信器の構成要素は、加工片の表面
の運動を示す信号を発生する。
本発明による干渉計は検出器及び光源の相対的位置関係
の点で対称的であることが理解されよう。第1図及び第
2図に示された実施例に於ては、検出器及び光源は干渉
計の性能に悪影響を及ぼすことなく相互に置き換えられ
てよい。
の点で対称的であることが理解されよう。第1図及び第
2図に示された実施例に於ては、検出器及び光源は干渉
計の性能に悪影響を及ぼすことなく相互に置き換えられ
てよい。
基準光線及び測定光線に共通の光路を使用することによ
り、環境ノイズ源により惹起こされる屈折率の僅かな変
化が両方の光線に均等に影響し、従ってマイクロホン的
なノイズのピックアップの問題が排除される。光線が遅
延される光路が使用されているので、対象物より戻る波
頭に対し基準波頭が静止状態にて発生され、このことに
より振動する加工片により発生されるドップラーシフト
を正確に測定することが確保される。
り、環境ノイズ源により惹起こされる屈折率の僅かな変
化が両方の光線に均等に影響し、従ってマイクロホン的
なノイズのピックアップの問題が排除される。光線が遅
延される光路が使用されているので、対象物より戻る波
頭に対し基準波頭が静止状態にて発生され、このことに
より振動する加工片により発生されるドップラーシフト
を正確に測定することが確保される。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
Claims (1)
- 【請求項1】加工片の表面の運動を測定するための共通
光路型干渉計にして、 コヒーレントな長さを有する光線を発生する光源手段
と、 前記光線を第一及び第二の光線に分割し、それらを変調
させる光学装置であって、前記第一及び第二の光線はそ
れぞれ第一及び第二の光路に沿って伝送され、前記コヒ
ーレントな長さよりも大きい値に選定された光路長差を
有する光学装置と、 前記第一及び第二の光線に応答してそれらより組合され
た光線を形成し、前記組合された光線を伝送し、前記組
合された光線をそれぞれ基準光路及び前記加工片の表面
を含む測定光路に沿って伝送される基準光線及び測定光
線に分割する共通の光路手段であって、前記測定光路及
び基準光路は前記基準光線と前記測定光線との間に干渉
性が回復されるよう前記第一及び第二の光路の間の光路
長差に実質的に等ししく選定された光路長差を有してお
り、前記共通の光路手段は前記基準光線及び前記測定光
線を組合せて干渉光線を形成するよう構成された共通の
光路手段と、 前記干渉光線を受け、前記干渉光線と等価な電気信号を
発生する検出器手段と、 前記電気信号を受けてこれを復調し、前記加工片の表面
の運動を示す成分を判定する信号処理手段と、 を含む共通光路型干渉計。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/772,106 US4627731A (en) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Common optical path interferometric gauge |
US772106 | 1985-09-03 | ||
PCT/US1986/001798 WO1987001438A1 (en) | 1985-09-03 | 1986-09-02 | A common optical path interferometric gauge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63500744A JPS63500744A (ja) | 1988-03-17 |
JPH0652164B2 true JPH0652164B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=25093939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61505020A Expired - Lifetime JPH0652164B2 (ja) | 1985-09-03 | 1986-09-02 | 共通光路型干渉計 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4627731A (ja) |
EP (1) | EP0241512B1 (ja) |
JP (1) | JPH0652164B2 (ja) |
AT (1) | ATE74425T1 (ja) |
DE (1) | DE3684703D1 (ja) |
FI (1) | FI89307C (ja) |
WO (1) | WO1987001438A1 (ja) |
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