JPH07260417A - レーザ干渉計 - Google Patents
レーザ干渉計Info
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- JPH07260417A JPH07260417A JP7030996A JP3099695A JPH07260417A JP H07260417 A JPH07260417 A JP H07260417A JP 7030996 A JP7030996 A JP 7030996A JP 3099695 A JP3099695 A JP 3099695A JP H07260417 A JPH07260417 A JP H07260417A
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- laser beam
- periscope
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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
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02056—Passive reduction of errors
- G01B9/02059—Reducing effect of parasitic reflections, e.g. cyclic errors
-
- 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
- G01B9/02049—Interferometers characterised by particular mechanical design details
- G01B9/02052—Protecting, e.g. shock absorbing, arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 可動再帰反射装置が比較的大きく移動する場
合であっても、光学的アイソレータを用いることなく、
背景反射を回避し得るレーザ干渉計を提供する。 【構成】 レーザビーム１２を発振するレーザ／検出器
ユニット１０を有する長距離（例えば、１００メート
ル）に亙って移動を測定するために用いたレーザ干渉計
であり、ビームスプリッタ１４を通ってそのまま直進す
るレーザビーム１２Ｂの一部は、レーザ／検出器ユニッ
ト１０に近接して配置したペリスコープ１８により側方
に変位させられる。ペリスコープ１８を通過したレーザ
ビームは、このペリスコープ１８の通過による側方への
変位よりも大きくレーザビームを側方に変位させる再帰
反射装置２０に入射し、再びビームスプリッタ１４側へ
反射される。ペリスコープ１８の不透明なハウジング１
８は、レーザキャビティ内への入口から背景反射を遮蔽
するために用いられる。
合であっても、光学的アイソレータを用いることなく、
背景反射を回避し得るレーザ干渉計を提供する。 【構成】 レーザビーム１２を発振するレーザ／検出器
ユニット１０を有する長距離（例えば、１００メート
ル）に亙って移動を測定するために用いたレーザ干渉計
であり、ビームスプリッタ１４を通ってそのまま直進す
るレーザビーム１２Ｂの一部は、レーザ／検出器ユニッ
ト１０に近接して配置したペリスコープ１８により側方
に変位させられる。ペリスコープ１８を通過したレーザ
ビームは、このペリスコープ１８の通過による側方への
変位よりも大きくレーザビームを側方に変位させる再帰
反射装置２０に入射し、再びビームスプリッタ１４側へ
反射される。ペリスコープ１８の不透明なハウジング１
８は、レーザキャビティ内への入口から背景反射を遮蔽
するために用いられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、工作機械や座
標測定機のような座標位置調整装置にて、長さや直線性
および直角度のような機械的なパラメータの測定を可能
とするための移動を測定するために用いるレーザ干渉計
に関する。
標測定機のような座標位置調整装置にて、長さや直線性
および直角度のような機械的なパラメータの測定を可能
とするための移動を測定するために用いるレーザ干渉計
に関する。
【０００２】なお、本明細書の記述は、本件出願の優先
権の基礎たる英国特許出願第９４０３２０６．７号明細
書の記載に基づくものであって、この英国特許出願の番
号を参照することによって、当該英国出願の明細書の記
載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
権の基礎たる英国特許出願第９４０３２０６．７号明細
書の記載に基づくものであって、この英国特許出願の番
号を参照することによって、当該英国出願の明細書の記
載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】レーザ干渉計は、レーザビームを発振す
るレーザを有する。位相がそろったこのレーザビームの
一部は、ビームスプリッタによって、通常、このビーム
スプリッタに位置が固定された再帰反射装置により与え
た参照アームに向けられる。残りのレーザビームは、移
動が測定される測定物体に取り付けられてレーザ干渉計
の測定アームを構成する可動再帰反射装置に入射する。
測定アームおよび参照アームからの反射ビームは、ビー
ムスプリッタにて再結合され、これによって生ずる干渉
ビームが光検出器（フォトディテクタ）に向けられる。
この光検出器での干渉ビームの強度は、可動再帰反射装
置の移動に伴って変化するため、この光検出器の周期的
に変化する出力に基づいて測定物体の移動を正確に測定
することができる。
るレーザを有する。位相がそろったこのレーザビームの
一部は、ビームスプリッタによって、通常、このビーム
スプリッタに位置が固定された再帰反射装置により与え
た参照アームに向けられる。残りのレーザビームは、移
動が測定される測定物体に取り付けられてレーザ干渉計
の測定アームを構成する可動再帰反射装置に入射する。
測定アームおよび参照アームからの反射ビームは、ビー
ムスプリッタにて再結合され、これによって生ずる干渉
ビームが光検出器（フォトディテクタ）に向けられる。
この光検出器での干渉ビームの強度は、可動再帰反射装
置の移動に伴って変化するため、この光検出器の周期的
に変化する出力に基づいて測定物体の移動を正確に測定
することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなレーザ干渉
計における周知の問題は、可動再帰反射装置の比較的大
きな移動（例えば、レーザからおよそ１００メートルの
移動）を測定しようとした場合、比較的長い距離をレー
ザビームが伝搬するため、このレーザビームの発散によ
って引き起こされる。このレーザビームの発散は、可動
再帰反射装置による反射レーザビームから径方向外側に
向かうビームが放射するために起こり、そしてこの外側
に向かうビームがレーザキャビティ内に入るため、測定
の正確さに有害な望ましくない共振をもたらす。このよ
うな背景反射（back-reflections）を回避する周知の方
法の一つは、直線偏光がレーザキャビティに向けられる
ように、可動再帰反射装置による反射の前後において、
ビームスプリッタ（これ通過した後は直線偏光となる）
を通過する光を円偏光させる光学的アイソレータを使用
することであり、これによって前述した発散ビームがビ
ームスプリッタキューブ（光の偏光の基礎として作用す
る）によりレーザキャビティから離れるように向けら
れ、これによって上述の背景反射を防ぐのである。この
ようなシステムは、米国特許第４, ８４４, ５９３号明
細書で知られている。
計における周知の問題は、可動再帰反射装置の比較的大
きな移動（例えば、レーザからおよそ１００メートルの
移動）を測定しようとした場合、比較的長い距離をレー
ザビームが伝搬するため、このレーザビームの発散によ
って引き起こされる。このレーザビームの発散は、可動
再帰反射装置による反射レーザビームから径方向外側に
向かうビームが放射するために起こり、そしてこの外側
に向かうビームがレーザキャビティ内に入るため、測定
の正確さに有害な望ましくない共振をもたらす。このよ
うな背景反射（back-reflections）を回避する周知の方
法の一つは、直線偏光がレーザキャビティに向けられる
ように、可動再帰反射装置による反射の前後において、
ビームスプリッタ（これ通過した後は直線偏光となる）
を通過する光を円偏光させる光学的アイソレータを使用
することであり、これによって前述した発散ビームがビ
ームスプリッタキューブ（光の偏光の基礎として作用す
る）によりレーザキャビティから離れるように向けら
れ、これによって上述の背景反射を防ぐのである。この
ようなシステムは、米国特許第４, ８４４, ５９３号明
細書で知られている。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、光学的アイソレータを
用いることなく、可動再帰反射装置が比較的大きく移動
する場合であっても、背景反射を回避し得るレーザ干渉
計を提供することにある。
用いることなく、可動再帰反射装置が比較的大きく移動
する場合であっても、背景反射を回避し得るレーザ干渉
計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】測定物体の移動を測定す
るためのレーザ干渉計を与える本発明の第一の形態は、
光の主レーザビームを発振するレーザと、前記主レーザ
ビームの光路に配置されて前記主レーザビームを第一レ
ーザビームと第二レーザビームとに分割するビームスプ
リッタと、このビームスプリッタに対して位置が固定さ
れ、前記第一レーザビームの光路に配置されて参照アー
ムを与える固定再帰反射装置と、測定物体に取り付けら
れ、前記第二レーザビームの光路に配置されて測定アー
ムを与える可動再帰反射装置と、前記ビームスプリッタ
にて再結合され、検出器に入射する干渉ビームを形成す
る前記参照アームおよび前記測定アームからの複数の反
射ビームと、光が前記可動再帰反射装置によって前記検
出器の方向に反射される第一の位置から、前記レーザの
発振開口に設定した第二の位置に延びる直線光路に沿っ
て配置した遮蔽体と、前記遮蔽体の近傍に前記主レーザ
ビームおよび前記第二レーザビームおよび前記干渉ビー
ムの何れか一つを向けるための複数の光学部品とを具え
たものである。
るためのレーザ干渉計を与える本発明の第一の形態は、
光の主レーザビームを発振するレーザと、前記主レーザ
ビームの光路に配置されて前記主レーザビームを第一レ
ーザビームと第二レーザビームとに分割するビームスプ
リッタと、このビームスプリッタに対して位置が固定さ
れ、前記第一レーザビームの光路に配置されて参照アー
ムを与える固定再帰反射装置と、測定物体に取り付けら
れ、前記第二レーザビームの光路に配置されて測定アー
ムを与える可動再帰反射装置と、前記ビームスプリッタ
にて再結合され、検出器に入射する干渉ビームを形成す
る前記参照アームおよび前記測定アームからの複数の反
射ビームと、光が前記可動再帰反射装置によって前記検
出器の方向に反射される第一の位置から、前記レーザの
発振開口に設定した第二の位置に延びる直線光路に沿っ
て配置した遮蔽体と、前記遮蔽体の近傍に前記主レーザ
ビームおよび前記第二レーザビームおよび前記干渉ビー
ムの何れか一つを向けるための複数の光学部品とを具え
たものである。
【０００７】本発明の第一の形態の一実施例において、
ペリスコープの形態の光学機器が光学的に不透明なキャ
ビティの内側に与えられ、これによって背景反射を遮蔽
するのに使用することができる。本発明の他の態様にお
いて、一対の再帰反射装置が前述の側方への変位を可能
とするために与えられる。分割した遮蔽手段もまた、使
用することが可能である。
ペリスコープの形態の光学機器が光学的に不透明なキャ
ビティの内側に与えられ、これによって背景反射を遮蔽
するのに使用することができる。本発明の他の態様にお
いて、一対の再帰反射装置が前述の側方への変位を可能
とするために与えられる。分割した遮蔽手段もまた、使
用することが可能である。
【０００８】測定物体の移動を測定するためのレーザー
システムを与える本発明の第二の形態は、光の主レーザ
ビームを発振するレーザと、前記主レーザビームの光路
に配置されて前記主レーザビームから第一および第二レ
ーザビームを得るビームスプリッタと、前記第一レーザ
ビームの光路に配置されて参照アームを与える固定再帰
反射装置と、移動が測定される測定物体に取り付け可能
であって、前記第二レーザビームの光路に配置されて測
定アームを与える可動再帰反射装置と、前記参照アーム
および測定アームからそれぞれ反射し、前記ビームスプ
リッタにて結合されて干渉ビームを形成する複数のレー
ザビームと、前記レーザに近接して前記干渉ビームの光
路に配置される検出器とを具え、前記可動再帰反射装置
にて入射する前記第二レーザビームとその反射ビームと
を隔てる距離が、前記レーザでの前記主レーザビームと
前記検出器での前記干渉ビームとを隔てる距離よりも大
きいものである。
システムを与える本発明の第二の形態は、光の主レーザ
ビームを発振するレーザと、前記主レーザビームの光路
に配置されて前記主レーザビームから第一および第二レ
ーザビームを得るビームスプリッタと、前記第一レーザ
ビームの光路に配置されて参照アームを与える固定再帰
反射装置と、移動が測定される測定物体に取り付け可能
であって、前記第二レーザビームの光路に配置されて測
定アームを与える可動再帰反射装置と、前記参照アーム
および測定アームからそれぞれ反射し、前記ビームスプ
リッタにて結合されて干渉ビームを形成する複数のレー
ザビームと、前記レーザに近接して前記干渉ビームの光
路に配置される検出器とを具え、前記可動再帰反射装置
にて入射する前記第二レーザビームとその反射ビームと
を隔てる距離が、前記レーザでの前記主レーザビームと
前記検出器での前記干渉ビームとを隔てる距離よりも大
きいものである。
【０００９】
【作用】本発明によると、レーザから発振した主レーザ
ビームは、ビームスプリッタにより第一レーザビームと
第二レーザビームとに分割される。第一レーザビーム
は、ビームスプリッタと一体の固定再帰反射装置に進
み、この固定再帰反射装置によって再びビームスプリッ
タに戻る。また、第二レーザビームは、測定物体に取り
付けた可動再帰反射装置に進み、この可動再帰反射装置
によって再びビームスプリッタ側へ戻される。
ビームは、ビームスプリッタにより第一レーザビームと
第二レーザビームとに分割される。第一レーザビーム
は、ビームスプリッタと一体の固定再帰反射装置に進
み、この固定再帰反射装置によって再びビームスプリッ
タに戻る。また、第二レーザビームは、測定物体に取り
付けた可動再帰反射装置に進み、この可動再帰反射装置
によって再びビームスプリッタ側へ戻される。
【００１０】このようにして、固定再帰反射装置および
可動再帰反射装置から反射した二つのレーザビームがビ
ームスプリッタにより再結合され、干渉ビームを形成し
て光検出器に入射する。
可動再帰反射装置から反射した二つのレーザビームがビ
ームスプリッタにより再結合され、干渉ビームを形成し
て光検出器に入射する。
【００１１】可動再帰反射装置とレーザの発振開口との
間、つまり可動再帰反射装置によって反射した第二レー
ザビームの光路には遮蔽体が配置されており、この遮蔽
体の近傍に配置されて主レーザビームおよび第二レーザ
ビームおよび干渉ビームの何れか一つを向ける複数の光
学部品により、反射した第二レーザビームの背景反射が
この遮蔽体で遮られる。
間、つまり可動再帰反射装置によって反射した第二レー
ザビームの光路には遮蔽体が配置されており、この遮蔽
体の近傍に配置されて主レーザビームおよび第二レーザ
ビームおよび干渉ビームの何れか一つを向ける複数の光
学部品により、反射した第二レーザビームの背景反射が
この遮蔽体で遮られる。
【００１２】
【実施例】本発明によるレーザ干渉計の実施例について
図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】本発明の第一の実施例の概念を表す図１に
示すように、このレーザ測長システムは、光検出器と共
通のハウジングを内部に具えたレーザ／検出器ユニット
１０を有する。このレーザ／検出器ユニット１０は、偏
光成分を持った主レーザビーム１２を発振し、それでこ
の主レーザビームの一方は、偏光ビームスプリッタキュ
ーブ１４によって、この偏光ビームスプリッタキューブ
１４と一体的に設けた固定再帰反射装置１６に入射する
第一レーザビーム１２Ａとして分割され、これによって
レーザ干渉計の参照アームを与える。また、偏光ビーム
スプリッタキューブ１４を通って通過する主レーザビー
ム１２の他方は、そのまま直進して第二レーザビーム１
２Ｂを構成し、この第二レーザビーム１２Ｂはペリスコ
ープ１８へ進む。このペリスコープ１８は、第二レーザ
ビーム１２Ｂを図１の左右方向と平行な方向に沿った測
定軸線Ａに対してほぼ直角な方向に側方に変位させるこ
とによって、ペリスコープ１８内の光学部品のハウジン
グにて形成した遮蔽体２６の近傍に第二レーザビーム１
２Ｂを向ける。ペリスコープ１８によって側方に変位し
た後、この第二レーザビーム１２Ｂは、移動を測定する
ことが望まれる図示しない測定物体に取り付けた測定ア
ームを構成する大きなコーナキューブ、つまり可動再帰
反射装置２０に入射する。ペリスコープ１８と可動再帰
反射装置２０との間の距離は大きく、一般的には約８０
メートルである。可動再帰反射装置２０は、反射した第
二レーザビーム１２Ｂをペリスコープ１８によって与え
た側方への変位と逆の方向に、より大きく側方に変位さ
せ、さらに第二レーザビーム１２Ｂの入射方向と平行な
方向にレーザ／検出器ユニット１０に向けて第二レーザ
ビーム１２Ｂを戻すように、この第二レーザビーム１２
Ｂを操作する。
示すように、このレーザ測長システムは、光検出器と共
通のハウジングを内部に具えたレーザ／検出器ユニット
１０を有する。このレーザ／検出器ユニット１０は、偏
光成分を持った主レーザビーム１２を発振し、それでこ
の主レーザビームの一方は、偏光ビームスプリッタキュ
ーブ１４によって、この偏光ビームスプリッタキューブ
１４と一体的に設けた固定再帰反射装置１６に入射する
第一レーザビーム１２Ａとして分割され、これによって
レーザ干渉計の参照アームを与える。また、偏光ビーム
スプリッタキューブ１４を通って通過する主レーザビー
ム１２の他方は、そのまま直進して第二レーザビーム１
２Ｂを構成し、この第二レーザビーム１２Ｂはペリスコ
ープ１８へ進む。このペリスコープ１８は、第二レーザ
ビーム１２Ｂを図１の左右方向と平行な方向に沿った測
定軸線Ａに対してほぼ直角な方向に側方に変位させるこ
とによって、ペリスコープ１８内の光学部品のハウジン
グにて形成した遮蔽体２６の近傍に第二レーザビーム１
２Ｂを向ける。ペリスコープ１８によって側方に変位し
た後、この第二レーザビーム１２Ｂは、移動を測定する
ことが望まれる図示しない測定物体に取り付けた測定ア
ームを構成する大きなコーナキューブ、つまり可動再帰
反射装置２０に入射する。ペリスコープ１８と可動再帰
反射装置２０との間の距離は大きく、一般的には約８０
メートルである。可動再帰反射装置２０は、反射した第
二レーザビーム１２Ｂをペリスコープ１８によって与え
た側方への変位と逆の方向に、より大きく側方に変位さ
せ、さらに第二レーザビーム１２Ｂの入射方向と平行な
方向にレーザ／検出器ユニット１０に向けて第二レーザ
ビーム１２Ｂを戻すように、この第二レーザビーム１２
Ｂを操作する。
【００１４】このレーザ測長システムは、偏光ビームス
プリッタキューブ１４とペリスコープ１８との間隔が、
ペリスコープ１８と可動再帰反射装置２０との間隔と比
較して小さくなるように形成される。第二レーザビーム
１２Ｂが進まなければならない相対的に大きな距離のた
め、反射した第二レーザビームの発散は、可動再帰反射
装置２０からの反射後にレーザ／検出器ユニット１０の
レーザキャビティの方向を向く図１中、斜線で示す反射
ビームの一部（以下、この部分を背景反射ビームと記述
する）２２のようなものとなる。この背景反射ビーム２
２のレーザキャビティへの光路の一部は、ペリスコープ
１８のハウジング２６による遮蔽作用によって妨げられ
る。本発明の遮蔽体として機能するペリスコープ１８の
ハウジング２６は、背景反射ビーム２２が再帰反射装置
２０によって反射される部分と、レーザキャビティとの
間の直線光路に配置される。反射した第二レーザビーム
１２Ｂの残りの部分、つまりサブビーム２４は、図１か
ら明らかなように、レーザ干渉計の参照アームからの反
射ビームと結合を可能とする方向を持ち、これによって
レーザ／検出器ユニット１０の検出開口に進む干渉ビー
ム２８を生じて可動再帰反射装置２０の移動の測定が可
能となる。
プリッタキューブ１４とペリスコープ１８との間隔が、
ペリスコープ１８と可動再帰反射装置２０との間隔と比
較して小さくなるように形成される。第二レーザビーム
１２Ｂが進まなければならない相対的に大きな距離のた
め、反射した第二レーザビームの発散は、可動再帰反射
装置２０からの反射後にレーザ／検出器ユニット１０の
レーザキャビティの方向を向く図１中、斜線で示す反射
ビームの一部（以下、この部分を背景反射ビームと記述
する）２２のようなものとなる。この背景反射ビーム２
２のレーザキャビティへの光路の一部は、ペリスコープ
１８のハウジング２６による遮蔽作用によって妨げられ
る。本発明の遮蔽体として機能するペリスコープ１８の
ハウジング２６は、背景反射ビーム２２が再帰反射装置
２０によって反射される部分と、レーザキャビティとの
間の直線光路に配置される。反射した第二レーザビーム
１２Ｂの残りの部分、つまりサブビーム２４は、図１か
ら明らかなように、レーザ干渉計の参照アームからの反
射ビームと結合を可能とする方向を持ち、これによって
レーザ／検出器ユニット１０の検出開口に進む干渉ビー
ム２８を生じて可動再帰反射装置２０の移動の測定が可
能となる。
【００１５】測定物体への光路となる第二レーザビーム
１２Ｂを側方に変位させるために、ペリスコープ１８を
使用することは必須ではなく、側方に変位させる機能を
行う何らかの光学部品、例えば、レーザビームをＳ字形
に反射して通過するように配置した一対の反射部品など
を適宜採用することができる。さらに、コーナーキュー
ブ形の再帰反射装置１６, ２０の代わりに、何らかの適
当な再帰反射手段を用いるようにしても良い。
１２Ｂを側方に変位させるために、ペリスコープ１８を
使用することは必須ではなく、側方に変位させる機能を
行う何らかの光学部品、例えば、レーザビームをＳ字形
に反射して通過するように配置した一対の反射部品など
を適宜採用することができる。さらに、コーナーキュー
ブ形の再帰反射装置１６, ２０の代わりに、何らかの適
当な再帰反射手段を用いるようにしても良い。
【００１６】上述した実施例では、ペリスコープ１８を
可動再帰反射装置２０の入射側に配置したが、反射側に
配置することも可能である。
可動再帰反射装置２０の入射側に配置したが、反射側に
配置することも可能である。
【００１７】このような本発明の第二の実施例の概略構
造を図２に示す。すなわち、レーザ／検出器１１０ユニ
ットは、偏光ビームスプリッタキューブ１１４に入射す
る主レーザビーム１１２を発振し、主レーザビーム１１
２の一部がこの偏光ビームスプリッタキューブ１１４に
て反射することによって与えられる第一レーザビーム１
１２Ａは、レーザ干渉計の参照アームを与える固定再帰
反射装置１１６に入射する。偏光ビームスプリッタキュ
ーブ１１４で反射せずにそのまま直進する主レーザビー
ム１１２の残りは、測定物体側へ向かうビームとなる第
二レーザビーム１１２Ｂを構成し、この第二レーザビー
ム１１２Ｂを反射して大きな側方への変位を与える第一
の実施例と同様な大きな可動再帰反射装置１２０に入射
する。ペリスコープ１１８は、偏光ビームスプリッタキ
ューブ１１４の直近の位置で、可動再帰反射装置１２０
にて反射した第二レーザビームの光路に配置される。
造を図２に示す。すなわち、レーザ／検出器１１０ユニ
ットは、偏光ビームスプリッタキューブ１１４に入射す
る主レーザビーム１１２を発振し、主レーザビーム１１
２の一部がこの偏光ビームスプリッタキューブ１１４に
て反射することによって与えられる第一レーザビーム１
１２Ａは、レーザ干渉計の参照アームを与える固定再帰
反射装置１１６に入射する。偏光ビームスプリッタキュ
ーブ１１４で反射せずにそのまま直進する主レーザビー
ム１１２の残りは、測定物体側へ向かうビームとなる第
二レーザビーム１１２Ｂを構成し、この第二レーザビー
ム１１２Ｂを反射して大きな側方への変位を与える第一
の実施例と同様な大きな可動再帰反射装置１２０に入射
する。ペリスコープ１１８は、偏光ビームスプリッタキ
ューブ１１４の直近の位置で、可動再帰反射装置１２０
にて反射した第二レーザビームの光路に配置される。
【００１８】可動再帰反射装置１２０での反射直後か
ら、ペリスコープ１１８に入射する直前にかけて、反射
した第二レーザビームの発散状態が描かれている。偏光
ビームスプリッタキューブ１１４と可動再帰反射装置１
２０との間の比較的大きな距離のため、ペリスコープ１
１８に入射する直前のレーザビームの発散状態は、可動
再帰反射装置１２０にて反射する直前でのその発散の度
合いより大きくなる。しかしながら、ペリスコープ１１
８のハウジング１２６には、ごく小さな開口１３０が入
射光のために与えられるように形成されている。この小
さな開口１３０を設けた効果は、光検出器が収納された
レーザキャビティに対して本発明の遮蔽体を構成するハ
ウジング１２６側にサブビーム１２４を向けた場合、サ
ブビーム１２４のみが偏光ビームスプリッタキューブ１
１４に向けてペリスコープ１１８内を進むことを許容す
ることである。比較的小さな直径のサブビーム１２４
は、背景反射ビーム１２２に対し、偏光ビームスプリッ
タキューブ１１４を通過した後にレーザキャビティ内に
入ることができるように形成される。つまり、可動再帰
反射装置２０から偏光ビームスプリッタキューブ１１４
に至る光路中に配置したペリスコープ１１８のハウジン
グ１２６を遮蔽体として用いることにより、背景反射ビ
ーム１２２がレーザキャビティ内に入射するのを妨げる
ことができる。ハウジング１２６の開口１３０は、参照
アームからの反射したビームと結合されて干渉ビーム１
２８を形成する相対的に発散しないサブビーム１２４を
同時に選択する。
ら、ペリスコープ１１８に入射する直前にかけて、反射
した第二レーザビームの発散状態が描かれている。偏光
ビームスプリッタキューブ１１４と可動再帰反射装置１
２０との間の比較的大きな距離のため、ペリスコープ１
１８に入射する直前のレーザビームの発散状態は、可動
再帰反射装置１２０にて反射する直前でのその発散の度
合いより大きくなる。しかしながら、ペリスコープ１１
８のハウジング１２６には、ごく小さな開口１３０が入
射光のために与えられるように形成されている。この小
さな開口１３０を設けた効果は、光検出器が収納された
レーザキャビティに対して本発明の遮蔽体を構成するハ
ウジング１２６側にサブビーム１２４を向けた場合、サ
ブビーム１２４のみが偏光ビームスプリッタキューブ１
１４に向けてペリスコープ１１８内を進むことを許容す
ることである。比較的小さな直径のサブビーム１２４
は、背景反射ビーム１２２に対し、偏光ビームスプリッ
タキューブ１１４を通過した後にレーザキャビティ内に
入ることができるように形成される。つまり、可動再帰
反射装置２０から偏光ビームスプリッタキューブ１１４
に至る光路中に配置したペリスコープ１１８のハウジン
グ１２６を遮蔽体として用いることにより、背景反射ビ
ーム１２２がレーザキャビティ内に入射するのを妨げる
ことができる。ハウジング１２６の開口１３０は、参照
アームからの反射したビームと結合されて干渉ビーム１
２８を形成する相対的に発散しないサブビーム１２４を
同時に選択する。
【００１９】上述した二つの実施例における背景反射ビ
ーム２２, １２２の遮蔽およびサブビーム２４, １２４
の選択は、可動再帰反射装置２０, １２０に対する第二
レーザビーム１２Ｂ, １１２Ｂの入射および反射ビーム
の比較的大きな側方への変位によってそれぞれ可能とな
る。
ーム２２, １２２の遮蔽およびサブビーム２４, １２４
の選択は、可動再帰反射装置２０, １２０に対する第二
レーザビーム１２Ｂ, １１２Ｂの入射および反射ビーム
の比較的大きな側方への変位によってそれぞれ可能とな
る。
【００２０】先の実施例と同様に、側方への変位および
遮蔽を行う何らかの部品をペリスコープ１１８および遮
蔽体１２６の代わりに使用するようにしても良い。ま
た、上述した二つの実施例では、ペリスコープ１８, １
１８をレーザ／検出器ユニット１０, １１０と可動再帰
反射装置２０, １２０との間に設けたが、これらペリス
コープ１８, １１８をレーザ／検出器ユニット１０, １
１０と偏光ビームスプリッタキューブ１４, １１４との
間に配置することも可能である。
遮蔽を行う何らかの部品をペリスコープ１１８および遮
蔽体１２６の代わりに使用するようにしても良い。ま
た、上述した二つの実施例では、ペリスコープ１８, １
１８をレーザ／検出器ユニット１０, １１０と可動再帰
反射装置２０, １２０との間に設けたが、これらペリス
コープ１８, １１８をレーザ／検出器ユニット１０, １
１０と偏光ビームスプリッタキューブ１４, １１４との
間に配置することも可能である。
【００２１】このような本発明のさらに別な実施例の概
略構造を図３に示す。ただし、先の実施例と同一機能の
部材には、これらと下二桁が対応する符号を記すに止
め、その説明は省略するものとする。本実施例において
も、ペリスコープ２１８のハウジング２２６が可動再帰
反射装置２２０から偏光ビームスプリッタキューブ２１
４を通過する反射した第二レーザビーム中の背景反射ビ
ームを遮る遮蔽体として機能する。
略構造を図３に示す。ただし、先の実施例と同一機能の
部材には、これらと下二桁が対応する符号を記すに止
め、その説明は省略するものとする。本実施例において
も、ペリスコープ２１８のハウジング２２６が可動再帰
反射装置２２０から偏光ビームスプリッタキューブ２１
４を通過する反射した第二レーザビーム中の背景反射ビ
ームを遮る遮蔽体として機能する。
【００２２】また、図３に示した実施例に対し、ペリス
コープ２１８を主レーザビーム２１２の光路側ではな
く、干渉ビーム２２８の光路側に配置するようにした変
更も当然可能である。
コープ２１８を主レーザビーム２１２の光路側ではな
く、干渉ビーム２２８の光路側に配置するようにした変
更も当然可能である。
【００２３】
【発明の効果】本発明のレーザ干渉計によると、光路長
の長い可動再帰反射装置からの反射レーザビーム中の背
景反射を遮蔽体によって遮るようにしたので、高価な光
学的アイソレータを使用することなく、測定に有害な背
景反射が光検出器に入射するのを阻止することができ
る。
の長い可動再帰反射装置からの反射レーザビーム中の背
景反射を遮蔽体によって遮るようにしたので、高価な光
学的アイソレータを使用することなく、測定に有害な背
景反射が光検出器に入射するのを阻止することができ
る。
【００２４】また、ペリスコープのハウジングを遮蔽体
として使用した場合には、特別な部品を追加する必要な
く、簡単な構造にて背景反射を遮ることができる。
として使用した場合には、特別な部品を追加する必要な
く、簡単な構造にて背景反射を遮ることができる。
【図１】本発明の第一の実施例の概略構造を描いた概念
図である。
図である。
【図２】本発明の第二の実施例の概略構造を描いた概念
図である。
図である。
【図３】本発明の第三の実施例の概略構造を描いた概念
図である。
図である。
１０, １１０, ２１０ レーザ／検出器ユニット １２, １１２, ２１２ 主レーザビーム １２Ａ, １１２Ａ, １１２Ａ 第一レーザビーム １２Ｂ, １１２Ｂ, １１２Ｂ 第二レーザビーム １４, １１４, ２１４ 偏光ビームスプリッタキューブ １６, １１６, ２１６ 固定再帰反射装置 １８, １１８, ２１８ ペリスコープ ２０, １２０, ２２０ 可動再帰反射装置 ２２, １２２, ２２２ 背景反射ビーム ２４, １２４, ２２４ サブビーム ２６, １２６, ２１６ ハウジング ２８, １２８, ２２８ 干渉ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク アドリアン ヴィンセント チャ ップマン イギリス ジーエル12 ７エスビー グロ スターシャ州 ワットン−アンダー−エッ ジ ベアーランズ 116
Claims (6)
- 【請求項１】 光の主レーザビームを発振するレーザ
と、 前記主レーザビームの光路に配置されて前記主レーザビ
ームを第一レーザビームと第二レーザビームとに分割す
るビームスプリッタと、 このビームスプリッタに対して位置が固定され、前記第
一レーザビームの光路に配置されて参照アームを与える
固定再帰反射装置と、 測定物体に取り付けられ、前記第二レーザビームの光路
に配置されて測定アームを与える可動再帰反射装置と、 前記ビームスプリッタにて再結合され、検出器に入射す
る干渉ビームを形成する前記参照アームおよび前記測定
アームからの複数の反射ビームとを有する前記測定物体
の移動を測定するためのレーザ干渉計であって、 光が前記可動再帰反射装置によって前記検出器の方向に
反射される第一の位置から、前記レーザの発振開口に設
定した第二の位置に延びる直線光路に沿って配置した遮
蔽体と、 前記遮蔽体の近傍に前記主レーザビームおよび前記第二
レーザビームおよび前記干渉ビームの何れか一つを向け
るための複数の光学部品とを具えたことを特徴とするレ
ーザ干渉計。 - 【請求項２】 前記複数の光学部品は、少なくとも一対
の反射部品で構成されていることを特徴とする請求項１
に記載したレーザ干渉計。 - 【請求項３】 前記複数の光学部品は、ペリスコープに
よって与えられていることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載したレーザ干渉計。 - 【請求項４】 前記ペリスコープは、不透明なハウジン
グを有し、前記遮蔽体はこの不透明なハウジングによっ
て与えられていることを特徴とする請求項３に記載した
レーザ干渉計。 - 【請求項５】 前記可動再帰反射装置による反射前の前
記第二レーザビームと、前記可動再帰反射装置による反
射後の前記第二レーザビームとを隔てる間隔が、前記主
レーザビームと前記干渉ビームとを隔てる間隔よりも大
きいことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに
記載したレーザ干渉計。 - 【請求項６】 前記複数の光学部品および前記可動再帰
反射装置は、前記第二レーザビームと、前記主レーザビ
ームおよび前記第二レーザビームおよび前記干渉ビーム
の何れか一つとを側方に変位させる役目をし、前記可動
再帰反射装置によって与えた側方への変位は、前記複数
の光学部品によって与えた側方への変位よりも大きいこ
とを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載し
たレーザ干渉計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9403206A GB9403206D0 (en) | 1994-02-19 | 1994-02-19 | Laser interferometer |
| GB9403206.7 | 1994-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260417A true JPH07260417A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3502178B2 JP3502178B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=10750615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03099695A Expired - Fee Related JP3502178B2 (ja) | 1994-02-19 | 1995-02-20 | レーザ干渉計 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5638177A (ja) |
| EP (1) | EP0668483B1 (ja) |
| JP (1) | JP3502178B2 (ja) |
| DE (1) | DE69521729T2 (ja) |
| GB (1) | GB9403206D0 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US3816745A (en) * | 1972-11-20 | 1974-06-11 | Innovation Ind Inc | Optically-coupled sensing and control system |
| US3903734A (en) * | 1974-02-11 | 1975-09-09 | Bruce E Douglas | Technique for measuring the complex shear modulus utilizing laser interferometry |
| US3966298A (en) * | 1974-12-06 | 1976-06-29 | Hughes Aircraft Company | Image derotation device for relaying optical paths off or across gimbals |
| GB1442964A (en) * | 1975-04-10 | 1976-07-21 | Mullard Ltd | Optical viewing devices |
| US4076978A (en) * | 1975-07-07 | 1978-02-28 | Baird-Atomic, Inc. | Fiber optic bundle beam expander with image intensifier |
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| FR2566109B1 (fr) * | 1984-06-15 | 1991-08-30 | Sfim | Ensemble de visee optique, de designation et de poursuite d'objectif |
| GB8720014D0 (en) * | 1987-08-25 | 1987-09-30 | Renishaw Plc | Straightness interferometer |
| GB8730169D0 (en) * | 1987-12-24 | 1988-02-03 | Renishaw Plc | Optical apparatus for use with interferometric measuring devices |
| US4844593A (en) * | 1988-05-16 | 1989-07-04 | Hewlett-Packard Company | Optical feedback isolator |
| GB9013744D0 (en) * | 1990-06-20 | 1990-08-08 | Renishaw Plc | Measurement of a workpiece |
-
1994
- 1994-02-19 GB GB9403206A patent/GB9403206D0/en active Pending
-
1995
- 1995-02-09 EP EP95300817A patent/EP0668483B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-09 DE DE69521729T patent/DE69521729T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-15 US US08/389,046 patent/US5638177A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-20 JP JP03099695A patent/JP3502178B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| US5638177A (en) | 1997-06-10 |
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