JPH075259A - 測定対象位置測定装置 - Google Patents
測定対象位置測定装置Info
- Publication number
- JPH075259A JPH075259A JP14357993A JP14357993A JPH075259A JP H075259 A JPH075259 A JP H075259A JP 14357993 A JP14357993 A JP 14357993A JP 14357993 A JP14357993 A JP 14357993A JP H075259 A JPH075259 A JP H075259A
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- Japan
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- reference mirror
- light
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- interference signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は干渉信号の周波数変動の影響を受け
ることなく干渉信号を精度良好に検出することのできる
測定対象位置測定装置を提供する。 【構成】 本発明の測定対象位置測定装置は、コヒーレ
ント長の短い光を発生する光源１と、光源１からの光を
分割して測定対象７を配置の光路５と参照鏡６を配置の
光路４とを形成して測定対象７の面により反射された反
射光と参照鏡６により反射された反射光とを合成するビ
ームスプリッタ３と、ビームスプリッタ３により合成さ
れた各反射光を受光して干渉信号を出力する受光器１２
とから構成された干渉光学系と、参照鏡６を光路４に沿
って移動させる駆動機構１０と、参照鏡６の移動に基づ
く周波数変動を除去するために、参照鏡６をその移動速
度よりも速い周波数を用いて周期的に振動させて、干渉
信号の参照鏡６の移動に基づく低周波成分に高周波成分
を重畳させる振動機構と９、低周波成分と高周波成分と
を含む干渉信号が入力されて高周波成分を通過させ低周
波成分を阻止するフィルター部とを有する。
ることなく干渉信号を精度良好に検出することのできる
測定対象位置測定装置を提供する。 【構成】 本発明の測定対象位置測定装置は、コヒーレ
ント長の短い光を発生する光源１と、光源１からの光を
分割して測定対象７を配置の光路５と参照鏡６を配置の
光路４とを形成して測定対象７の面により反射された反
射光と参照鏡６により反射された反射光とを合成するビ
ームスプリッタ３と、ビームスプリッタ３により合成さ
れた各反射光を受光して干渉信号を出力する受光器１２
とから構成された干渉光学系と、参照鏡６を光路４に沿
って移動させる駆動機構１０と、参照鏡６の移動に基づ
く周波数変動を除去するために、参照鏡６をその移動速
度よりも速い周波数を用いて周期的に振動させて、干渉
信号の参照鏡６の移動に基づく低周波成分に高周波成分
を重畳させる振動機構と９、低周波成分と高周波成分と
を含む干渉信号が入力されて高周波成分を通過させ低周
波成分を阻止するフィルター部とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定対象の対象面と装
置本体との相対的位置を、光の干渉を利用して検出する
測定対象位置測定装置の改良に関する。
置本体との相対的位置を、光の干渉を利用して検出する
測定対象位置測定装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、干渉光学系を構成する測定光
路に測定対象を設け、参照光路に参照鏡を設け、光源と
してコヒーレント長の短いものを使用し、参照鏡を可動
させて測定光路と参照光路との光路長が一致したとき
に、参照鏡により反射された光と測定対象により反射さ
れた光との間に干渉が起きることを利用して測定対象の
位置を測定する測定対象位置測定装置が知られている
（例えば、特開平４−３５６３７号）。
路に測定対象を設け、参照光路に参照鏡を設け、光源と
してコヒーレント長の短いものを使用し、参照鏡を可動
させて測定光路と参照光路との光路長が一致したとき
に、参照鏡により反射された光と測定対象により反射さ
れた光との間に干渉が起きることを利用して測定対象の
位置を測定する測定対象位置測定装置が知られている
（例えば、特開平４−３５６３７号）。
【０００３】この種の測定装置では、測定対象の表面の
反射率が低い場合、干渉の結果として得られた干渉信号
のＳ／Ｎが悪化して（干渉信号が不明瞭なものとなっ
て）、測定精度の低下を招く。また、測定対象の位置を
測定できない場合がある。
反射率が低い場合、干渉の結果として得られた干渉信号
のＳ／Ｎが悪化して（干渉信号が不明瞭なものとなっ
て）、測定精度の低下を招く。また、測定対象の位置を
測定できない場合がある。
【０００４】従って、この種の測定装置には、干渉信号
の周波数をあらかじめ計算により求め（あるいは実測に
より求め）、バンドパスフィルターを用いてノイズを除
去する回路構成が採用されている。
の周波数をあらかじめ計算により求め（あるいは実測に
より求め）、バンドパスフィルターを用いてノイズを除
去する回路構成が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、参照鏡
を駆動するための駆動機構にはがたつきを避けられず、
また、参照鏡の移動速度の変動も避け難いものがあるの
で、干渉信号の周波数が変動する。従って、干渉信号の
周波数の変動を考慮して、バンドパスフィルターの通過
帯域を広めに決定しなければならず、干渉信号のＳ／Ｎ
の改善をこれ以上期待できない。
を駆動するための駆動機構にはがたつきを避けられず、
また、参照鏡の移動速度の変動も避け難いものがあるの
で、干渉信号の周波数が変動する。従って、干渉信号の
周波数の変動を考慮して、バンドパスフィルターの通過
帯域を広めに決定しなければならず、干渉信号のＳ／Ｎ
の改善をこれ以上期待できない。
【０００６】本発明は上記の事情に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは、参照鏡を駆動する駆動機
構のがたつきに起因する干渉信号の周波数変動、参照鏡
の移動速度に起因する干渉信号の周波数変動の影響を受
けることなく干渉信号を精度良好に検出することのでき
る測定対象位置測定装置を提供することにある。
で、その目的とするところは、参照鏡を駆動する駆動機
構のがたつきに起因する干渉信号の周波数変動、参照鏡
の移動速度に起因する干渉信号の周波数変動の影響を受
けることなく干渉信号を精度良好に検出することのでき
る測定対象位置測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる測定対象
位置測定装置は、上記の課題を解決するため、コヒーレ
ント長の短い光を発生する光源と、該光源から出射され
た光を分割することにより測定対象が配置された測定光
路と参照鏡が配置された参照光路とを形成して前記測定
対象の面により反射された反射光と前記参照鏡により反
射された反射光とを合成するビームスプリッタと、前記
ビームスプリッタにより合成された各反射光を受光して
干渉信号を出力する受光器とから構成された干渉光学系
と、前記参照鏡を前記参照光路に沿って移動させる駆動
機構と、前記参照鏡の移動に基づく周波数変動を除去す
るために、前記参照鏡をその移動速度よりも速い周波数
を用いて周期的に振動させて、前記干渉信号の前記参照
鏡の移動に基づく低周波成分に高周波成分を重畳させる
振動機構と、前記低周波成分と高周波成分とを含む干渉
信号が入力されて、前記高周波成分を通過させ、前記低
周波成分を阻止するフィルター部とから構成される。
位置測定装置は、上記の課題を解決するため、コヒーレ
ント長の短い光を発生する光源と、該光源から出射され
た光を分割することにより測定対象が配置された測定光
路と参照鏡が配置された参照光路とを形成して前記測定
対象の面により反射された反射光と前記参照鏡により反
射された反射光とを合成するビームスプリッタと、前記
ビームスプリッタにより合成された各反射光を受光して
干渉信号を出力する受光器とから構成された干渉光学系
と、前記参照鏡を前記参照光路に沿って移動させる駆動
機構と、前記参照鏡の移動に基づく周波数変動を除去す
るために、前記参照鏡をその移動速度よりも速い周波数
を用いて周期的に振動させて、前記干渉信号の前記参照
鏡の移動に基づく低周波成分に高周波成分を重畳させる
振動機構と、前記低周波成分と高周波成分とを含む干渉
信号が入力されて、前記高周波成分を通過させ、前記低
周波成分を阻止するフィルター部とから構成される。
【０００８】
【作用】本発明によれば、参照鏡を参照光路に沿って移
動させると、ビームスプリッタから参照鏡までの光路長
とビームスプリッタから測定対象までの光路長とがほぼ
一致するときに干渉信号が得られる。
動させると、ビームスプリッタから参照鏡までの光路長
とビームスプリッタから測定対象までの光路長とがほぼ
一致するときに干渉信号が得られる。
【０００９】そして、参照鏡の移動の際に参照鏡を振動
機構により振動させると、干渉信号は参照鏡の移動に基
づく低周波成分に振動に基づく高周波成分が重畳された
ものとなる。
機構により振動させると、干渉信号は参照鏡の移動に基
づく低周波成分に振動に基づく高周波成分が重畳された
ものとなる。
【００１０】フィルター部はこの高周波成分を通過させ
低周波成分を阻止する。
低周波成分を阻止する。
【００１１】本発明によれば、参照鏡の移動速度に変動
があったとしても、参照鏡の移動速度よりも速い周波数
で振動させて、干渉信号の出力変化を検出しているの
で、干渉信号の周波数変動に起因する測定精度の低下を
避けることができる。
があったとしても、参照鏡の移動速度よりも速い周波数
で振動させて、干渉信号の出力変化を検出しているの
で、干渉信号の周波数変動に起因する測定精度の低下を
避けることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００１３】図１において、１は光源、２はコリメート
レンズ、３はビームスプリッタである。光源１はコヒー
レント長の短い光を発生する。コリメートレンズ２は光
源１から出射された光を平行光束とする。
レンズ、３はビームスプリッタである。光源１はコヒー
レント長の短い光を発生する。コリメートレンズ２は光
源１から出射された光を平行光束とする。
【００１４】コリメートレンズ２により平行光束とされ
た光束はビームスプリッタ３に導かれる。ビースプリッ
タ３は光源１から出射された光を参照光路４と測定光路
５とに分割する役割を果たす。
た光束はビームスプリッタ３に導かれる。ビースプリッ
タ３は光源１から出射された光を参照光路４と測定光路
５とに分割する役割を果たす。
【００１５】参照光路４には参照鏡６が配置され、測定
光路５には測定対象７が配置されている。参照鏡６は可
動体８にピエゾ素子９を介して固定されている。可動体
８は駆動機構１０により光路の延びる方向に可動され
る。
光路５には測定対象７が配置されている。参照鏡６は可
動体８にピエゾ素子９を介して固定されている。可動体
８は駆動機構１０により光路の延びる方向に可動され
る。
【００１６】ビームスプリッタ３により分割されて参照
光路４に導かれた光束は参照鏡６により反射されて再び
ビームスプリッタ３に戻る。ビームスプリッタ３により
分割されて測定光路５に導かれた光束は測定対象７の面
により反射されて再びビームスプリッタ３に戻る。
光路４に導かれた光束は参照鏡６により反射されて再び
ビームスプリッタ３に戻る。ビームスプリッタ３により
分割されて測定光路５に導かれた光束は測定対象７の面
により反射されて再びビームスプリッタ３に戻る。
【００１７】参照鏡６により反射された光束と測定対象
７の面により反射された光束とはビームスプリッタ３に
より合成されて集光レンズ１１に導かれ、この集光レン
ズ１１により受光器１２に集光される。ここで、光源
１、コリメートレンズ２、ビースプリッタ３、参照鏡
６、測定対象７、集光レンズ１１、受光器１２は干渉光
学系を構成している。
７の面により反射された光束とはビームスプリッタ３に
より合成されて集光レンズ１１に導かれ、この集光レン
ズ１１により受光器１２に集光される。ここで、光源
１、コリメートレンズ２、ビースプリッタ３、参照鏡
６、測定対象７、集光レンズ１１、受光器１２は干渉光
学系を構成している。
【００１８】受光器１２の干渉信号は図２に示すように
増幅器１３により増幅されてバンドパスフィルター１４
に入力される。
増幅器１３により増幅されてバンドパスフィルター１４
に入力される。
【００１９】可動体８を図１に示すように矢印Ａ方向に
可動させ、ビームスプリッタ３から参照鏡６までの光路
長Ｌ1とビームスプリッタ３から測定対象７の面までの
光路長Ｌ2との光路長差がコヒーレント長以下となる
と、受光器１２は図３の符号Ｉ1で示す干渉信号を出力
する。この干渉信号Ｉ1は干渉縞の変化に対応してい
る。この干渉信号Ｉ1は、光源１から出射される光のコ
ヒーレント長が短いので、その振幅は不安定であり、可
動体８の移動により、光路長Ｌ1と光路長Ｌ2とが一致す
ると、その干渉信号Ｉ1の振幅が最大となる。
可動させ、ビームスプリッタ３から参照鏡６までの光路
長Ｌ1とビームスプリッタ３から測定対象７の面までの
光路長Ｌ2との光路長差がコヒーレント長以下となる
と、受光器１２は図３の符号Ｉ1で示す干渉信号を出力
する。この干渉信号Ｉ1は干渉縞の変化に対応してい
る。この干渉信号Ｉ1は、光源１から出射される光のコ
ヒーレント長が短いので、その振幅は不安定であり、可
動体８の移動により、光路長Ｌ1と光路長Ｌ2とが一致す
ると、その干渉信号Ｉ1の振幅が最大となる。
【００２０】すなわち、可動体８の移動速度が一定（速
度Ｖ）であるとして、光源１から出射される光の波長を
λとすると、光路長Ｌ1と光路長Ｌ2との差がλの整数倍
毎に周期的に極大を有する干渉信号Ｉ1が得られる。そ
の周波数は２Ｖ／λである。
度Ｖ）であるとして、光源１から出射される光の波長を
λとすると、光路長Ｌ1と光路長Ｌ2との差がλの整数倍
毎に周期的に極大を有する干渉信号Ｉ1が得られる。そ
の周波数は２Ｖ／λである。
【００２１】また、可動体８の移動速度Ｖの変動によ
り、その干渉信号Ｉ1の周波数は変動する。
り、その干渉信号Ｉ1の周波数は変動する。
【００２２】ピエゾ素子９は、参照鏡６をその移動速度
Ｖよりも速い周波数を用いて周期的に振動させて、参照
鏡６の移動に基づく干渉信号の低周波成分に高周波成分
を重畳させる振動機構として機能する。ピエゾ素子９の
振幅をＬ、周波数をｆLとする。このピエゾ素子９は参
照光路４の光路の延びる方向に振動する。
Ｖよりも速い周波数を用いて周期的に振動させて、参照
鏡６の移動に基づく干渉信号の低周波成分に高周波成分
を重畳させる振動機構として機能する。ピエゾ素子９の
振幅をＬ、周波数をｆLとする。このピエゾ素子９は参
照光路４の光路の延びる方向に振動する。
【００２３】ピエゾ素子９の振幅Ｌは可動体８の後述す
る移動量検出装置１７の分解能よりも充分小さく、光源
１から出射される光の波長λの数倍とする。例えば、移
動量検出装置１７の分解能を１パルスにつき１ミクロン
とし、振幅Ｌは１ミクロンよりも小さく、２λ〜７λ程
度とする。
る移動量検出装置１７の分解能よりも充分小さく、光源
１から出射される光の波長λの数倍とする。例えば、移
動量検出装置１７の分解能を１パルスにつき１ミクロン
とし、振幅Ｌは１ミクロンよりも小さく、２λ〜７λ程
度とする。
【００２４】そして、移動速度Ｖは振動速度２ｆL・Ｌ
よりも小さいという条件を満たすこととする。
よりも小さいという条件を満たすこととする。
【００２５】参照鏡６が速度Ｖでの移動の際に振動され
ると、受光器１２は図４に示す干渉信号Ｉ2を出力す
る。この干渉信号Ｉ2は図４に示すように周期が１／ｆL
で最低周波数が２Ｖ／λ（振動成分なし）で、周波数成
分２（Ｖ＋２ｆL・Ｌ）／λと周波数成分２（Ｖ−２ｆL
・Ｌ1）／λとを有する周波数変調波である。
ると、受光器１２は図４に示す干渉信号Ｉ2を出力す
る。この干渉信号Ｉ2は図４に示すように周期が１／ｆL
で最低周波数が２Ｖ／λ（振動成分なし）で、周波数成
分２（Ｖ＋２ｆL・Ｌ）／λと周波数成分２（Ｖ−２ｆL
・Ｌ1）／λとを有する周波数変調波である。
【００２６】その図４において、区間Ｂ、Ｂは速度Ｖが
遅くなった箇所に対応している。
遅くなった箇所に対応している。
【００２７】この干渉信号Ｉ2を増幅器１３で増幅し、
バンドパスフィルター１４に導く。バンドパスフィルタ
ー１４は中心周波数が４・ｆL・Ｌ／λの周波数成分を
通過させる狭帯域である。ここで、Ｖ＜２・ｆL・Ｌで
あるので、バンドパスフィルター１４は移動速度Ｖの影
響を受けない周波数４・ｆL・Ｌ／λの信号Ｉ3を図５に
示すように通過させる。すなわち、図５に示す符号Ｂ
´、Ｂ´で示す部分の周波数成分の通過が阻止される。
つまり、バンドパスフィルター１４は低周波成分と高周
波成分とを含む干渉信号が入力されて、高周波成分を通
過させ低周波成分を阻止するフィルター部として機能す
る。
バンドパスフィルター１４に導く。バンドパスフィルタ
ー１４は中心周波数が４・ｆL・Ｌ／λの周波数成分を
通過させる狭帯域である。ここで、Ｖ＜２・ｆL・Ｌで
あるので、バンドパスフィルター１４は移動速度Ｖの影
響を受けない周波数４・ｆL・Ｌ／λの信号Ｉ3を図５に
示すように通過させる。すなわち、図５に示す符号Ｂ
´、Ｂ´で示す部分の周波数成分の通過が阻止される。
つまり、バンドパスフィルター１４は低周波成分と高周
波成分とを含む干渉信号が入力されて、高周波成分を通
過させ低周波成分を阻止するフィルター部として機能す
る。
【００２８】この信号Ｉ3は検波回路１５に入力され、
検波回路１５はその包絡線に対応する信号Ｉ4を検出す
る。この信号Ｉ4は距離演算回路１６に入力される。
検波回路１５はその包絡線に対応する信号Ｉ4を検出す
る。この信号Ｉ4は距離演算回路１６に入力される。
【００２９】そこで、可動体８の移動量検出装置１７か
ら出力されるクロックパルスを距離演算回路１６に入力
させ、包絡線Ｉ4のピークＰが検出された時点ｔ0でのク
ロックの個数を距離演算回路１６でカウントさせること
にすれば、クロックパルス１個当りの可動体８の駆動量
が既知であることを条件として、ビームスプリッタ３か
ら測定対象７までの距離Ｄが求められる。
ら出力されるクロックパルスを距離演算回路１６に入力
させ、包絡線Ｉ4のピークＰが検出された時点ｔ0でのク
ロックの個数を距離演算回路１６でカウントさせること
にすれば、クロックパルス１個当りの可動体８の駆動量
が既知であることを条件として、ビームスプリッタ３か
ら測定対象７までの距離Ｄが求められる。
【００３０】
【発明の効果】本発明に係わる測定対象位置測定装置
は、以上説明したように構成したので、参照鏡を移動さ
せる駆動機構のがたつきに起因する干渉信号の周波数変
動、参照鏡の移動速度に起因する干渉信号の周波数変動
の影響を受けることなく干渉信号を精度良好に検出する
ことができる。
は、以上説明したように構成したので、参照鏡を移動さ
せる駆動機構のがたつきに起因する干渉信号の周波数変
動、参照鏡の移動速度に起因する干渉信号の周波数変動
の影響を受けることなく干渉信号を精度良好に検出する
ことができる。
【図１】本発明に係わる測定対象位置測定装置の光学系
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明に係わる測定対象位置測定装置の検出回
路を示すブロック図である。
路を示すブロック図である。
【図３】参照鏡の移動速度が一定であるとした場合の干
渉信号の波形図である。
渉信号の波形図である。
【図４】参照鏡の移動の際に参照鏡を振動させた場合の
干渉信号の波形図である。
干渉信号の波形図である。
【図５】バンドパスフィルターを通して得られる信号の
波形図である。
波形図である。
【図６】検波回路を通して得られる信号の波形図であ
る。
る。
１…光源 ３…ビームスプリッタ ４…参照光路 ５…測定光路 ６…参照鏡 ７…測定対象 ８…可動体 ９…ピエゾ素子 １２…受光器 １５…検波回路
Claims (1)
- 【請求項１】 コヒーレント長の短い光を発生する光源
と、 該光源から出射された光を分割することにより測定対象
が配置された測定光路と参照鏡が配置された参照光路と
を形成して前記測定対象の面により反射された反射光と
前記参照鏡により反射された反射光とを合成するビーム
スプリッタと、 前記ビームスプリッタにより合成された各反射光を受光
して干渉信号を出力する受光器とから構成された干渉光
学系と、 前記参照鏡を前記参照光路に沿って移動させる駆動機構
と、 前記参照鏡の移動に基づく周波数変動を除去するため
に、前記参照鏡をその移動速度よりも速い周波数を用い
て周期的に振動させて、前記干渉信号の前記参照鏡の移
動に基づく低周波成分に高周波成分を重畳させる振動機
構と、 前記低周波成分と高周波成分とを含む干渉信号が入力さ
れて、前記高周波成分を通過させ前記低周波成分を阻止
するフィルター部と、 を有する測定対象位置測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14357993A JPH075259A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 測定対象位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14357993A JPH075259A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 測定対象位置測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH075259A true JPH075259A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15342023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14357993A Pending JPH075259A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 測定対象位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075259A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2822503A1 (fr) | 2001-03-26 | 2002-09-27 | Sanden Corp | Compresseur du type a disque en nutation |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP14357993A patent/JPH075259A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2822503A1 (fr) | 2001-03-26 | 2002-09-27 | Sanden Corp | Compresseur du type a disque en nutation |
| US6688212B2 (en) | 2001-03-26 | 2004-02-10 | Sanden Corporation | Swash plate-type compressors |
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