JPH08101072A - 光波長計 - Google Patents
光波長計Info
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- JPH08101072A JPH08101072A JP6261733A JP26173394A JPH08101072A JP H08101072 A JPH08101072 A JP H08101072A JP 6261733 A JP6261733 A JP 6261733A JP 26173394 A JP26173394 A JP 26173394A JP H08101072 A JPH08101072 A JP H08101072A
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000026683 transduction Effects 0.000 abstract 1
- 238000010361 transduction Methods 0.000 abstract 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
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-
- 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
- G01J9/0246—Measuring optical wavelength
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 適当なサンプリング間隔で選んだ干渉縞数に
おける測長器の計数値を記録し、その数値計算により高
精度の光波長とその時の波長誤差を得る光波長計を提供
する。 【構成】 ビームスプリッタ１は波長λの被測定光を２
分岐し、固定鏡２と移動鏡３で分岐光をそれぞれビーム
スプリッタ１に反射して受光部４で光の合成により生じ
る干渉光を光電変換して移動鏡３の移動に伴い生じる干
渉縞間隔λ／２ごとにパルス信号２１を発生し、測長器
５は移動鏡３の移動量を測定して測定分解能ｄごとにパ
ルス信号２２を発生し、演算部６でパルス信号２１の計
数値Ｍとパルス信号２２の計数値Ｎ（Ｍ）を計数し、端
数をεM として、Ｍλ／２＝ｄ（Ｎ（Ｍ）＋εM ）の関
係式から、計数値Ｍ・Ｎ（Ｍ）を用いて波長λをλM ＝
２ｄＮ（Ｍ）／Ｍにより計算し、表示部７に処理結果λ
M を表示する波長計において、演算部６は干渉縞数Ｍに
対応する測長器の計数値Ｎ（Ｍ）を各Ｍの値に対して記
録するメモリ部６Ａを備え、Ｎ（Ｍ）より数値計算によ
り真値に近い光波長を選出する。
おける測長器の計数値を記録し、その数値計算により高
精度の光波長とその時の波長誤差を得る光波長計を提供
する。 【構成】 ビームスプリッタ１は波長λの被測定光を２
分岐し、固定鏡２と移動鏡３で分岐光をそれぞれビーム
スプリッタ１に反射して受光部４で光の合成により生じ
る干渉光を光電変換して移動鏡３の移動に伴い生じる干
渉縞間隔λ／２ごとにパルス信号２１を発生し、測長器
５は移動鏡３の移動量を測定して測定分解能ｄごとにパ
ルス信号２２を発生し、演算部６でパルス信号２１の計
数値Ｍとパルス信号２２の計数値Ｎ（Ｍ）を計数し、端
数をεM として、Ｍλ／２＝ｄ（Ｎ（Ｍ）＋εM ）の関
係式から、計数値Ｍ・Ｎ（Ｍ）を用いて波長λをλM ＝
２ｄＮ（Ｍ）／Ｍにより計算し、表示部７に処理結果λ
M を表示する波長計において、演算部６は干渉縞数Ｍに
対応する測長器の計数値Ｎ（Ｍ）を各Ｍの値に対して記
録するメモリ部６Ａを備え、Ｎ（Ｍ）より数値計算によ
り真値に近い光波長を選出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、干渉計を用いて被測
定光の波長を測定する光波長計についてのものである。
定光の波長を測定する光波長計についてのものである。
【０００２】
【従来の技術】次に、従来技術による光波長計の構成を
図３に示す。図３の１はビームスプリッタ、２は固定
鏡、３は移動鏡、４は受光部、５は測長器、６は演算
部、７は表示部である。固定鏡２と反射鏡３は、例え
ば、入反射光の方向が常に一致するコーナーキューブプ
リズムなどを使用する。また、移動鏡３は例えば図示を
省略した直動ステージ上に固定され、直動ステージはベ
ルトと滑車を介して図示を省略したモータと連動させる
ことにより移動させる。
図３に示す。図３の１はビームスプリッタ、２は固定
鏡、３は移動鏡、４は受光部、５は測長器、６は演算
部、７は表示部である。固定鏡２と反射鏡３は、例え
ば、入反射光の方向が常に一致するコーナーキューブプ
リズムなどを使用する。また、移動鏡３は例えば図示を
省略した直動ステージ上に固定され、直動ステージはベ
ルトと滑車を介して図示を省略したモータと連動させる
ことにより移動させる。
【０００３】図３で、ビームスプリッタ１は未知の波長
λの被測定光２０を入射し、反射光２０ａと通過光２０
ｂに２分岐する。反射光２０ａは固定鏡２で反射され、
ビームスプリッタ１を通過して受光部４に入射する。ま
た、通過光２０ｂは移動鏡３で反射され、さらにビーム
スプリッタ１で反射されて受光部４に入射する。受光部
４に入射した反射光２０ａと通過光２０ｂは、移動鏡３
が移動することにより周期的に繰り返し干渉光を生じ、
受光部４は光電変換により干渉光の強度に応じた電気信
号を生成する。演算部６は受光部４より干渉縞ごとのパ
ルス信号２１を入力する。
λの被測定光２０を入射し、反射光２０ａと通過光２０
ｂに２分岐する。反射光２０ａは固定鏡２で反射され、
ビームスプリッタ１を通過して受光部４に入射する。ま
た、通過光２０ｂは移動鏡３で反射され、さらにビーム
スプリッタ１で反射されて受光部４に入射する。受光部
４に入射した反射光２０ａと通過光２０ｂは、移動鏡３
が移動することにより周期的に繰り返し干渉光を生じ、
受光部４は光電変換により干渉光の強度に応じた電気信
号を生成する。演算部６は受光部４より干渉縞ごとのパ
ルス信号２１を入力する。
【０００４】測長器５は移動鏡３の移動量を測定して、
測定分解能ｄごとにパルス信号２２を演算部６に出力す
る。測長器５は、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ等の基準光を
被測定光と同一光路に入射して基準光の干渉光強度を基
準として測長する干渉縞計数法による測長器や、基準の
スケールを移動鏡と共に移動させスケールの移動量を光
電的に読み取る光電スケールを用いた測長器などを使用
することができる。
測定分解能ｄごとにパルス信号２２を演算部６に出力す
る。測長器５は、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ等の基準光を
被測定光と同一光路に入射して基準光の干渉光強度を基
準として測長する干渉縞計数法による測長器や、基準の
スケールを移動鏡と共に移動させスケールの移動量を光
電的に読み取る光電スケールを用いた測長器などを使用
することができる。
【０００５】演算部６は、受光部４からのパルス信号２
１の計数値が既定値になった時の、測長器５からのパル
ス信号２２の計数値より、予想される被測定光の波長λ
M を計算して表示部７に表示する。
１の計数値が既定値になった時の、測長器５からのパル
ス信号２２の計数値より、予想される被測定光の波長λ
M を計算して表示部７に表示する。
【０００６】つぎに、パルス信号２１の計数値Ｍの前後
のパルスの状態を図４に示す。図４は、説明をわかりや
すくするために、計数値Ｍ−１でパルス信号２１のパル
スの立ち上がりとパルス信号２２の立ち上がりが一致し
た状態を示しているが、実際にはかならずしもパルスの
立ち上がりを一致させる必要はない。また、演算部６に
より求められる予想される被測定光の波長λM は常に被
測定光の波長λより大きくならない条件（０≦εM ＜
１）で説明しているが、これも実際にはそうである必要
はない。
のパルスの状態を図４に示す。図４は、説明をわかりや
すくするために、計数値Ｍ−１でパルス信号２１のパル
スの立ち上がりとパルス信号２２の立ち上がりが一致し
た状態を示しているが、実際にはかならずしもパルスの
立ち上がりを一致させる必要はない。また、演算部６に
より求められる予想される被測定光の波長λM は常に被
測定光の波長λより大きくならない条件（０≦εM ＜
１）で説明しているが、これも実際にはそうである必要
はない。
【０００７】図４で、端数εM はε1 ｄ→２ε1 ｄ→３
ε1 ｄと順次変化していくが、図３の例による波長測定
では、受光部４からのパルス信号２１の計数値Ｍが既定
値であり、それに対する測長器５からのパルス信号２２
の計数値Ｎ（Ｍ）のみを測定しているので、端数εM は
未知である。また、１つの干渉縞内で計数される測長器
５からのパルス信号２２の計数値ｎ（Ｍ）は、ｎ（Ｍ）
＝Ｎ（Ｍ）−Ｎ（Ｍ−１）であり、端数情報を含んでい
るが従来は測定されていない。
ε1 ｄと順次変化していくが、図３の例による波長測定
では、受光部４からのパルス信号２１の計数値Ｍが既定
値であり、それに対する測長器５からのパルス信号２２
の計数値Ｎ（Ｍ）のみを測定しているので、端数εM は
未知である。また、１つの干渉縞内で計数される測長器
５からのパルス信号２２の計数値ｎ（Ｍ）は、ｎ（Ｍ）
＝Ｎ（Ｍ）−Ｎ（Ｍ−１）であり、端数情報を含んでい
るが従来は測定されていない。
【０００８】つぎに、図３の演算部６の具体的な動作を
図４を参照して説明する。図３で、パルス信号２１は干
渉縞ごと、すなわち移動鏡３がλ／２移動するごとに発
生し、パルス信号２２は移動鏡３が移動距離ｄ移動する
ごとに発生する。移動距離ｄは測長器５の測定分解能で
ある。ここでパルス信号２１とパルス信号２２の立ち上
がりが一致した時点より計数を始めたとすると、パルス
信号２１の計数値Ｍと、その時のパルス信号２２の計数
値Ｎ（Ｍ）との間には次の関係が成り立つ。 Ｍλ／２＝ｄ（Ｎ（Ｍ）＋εM ） ・・・（１）
図４を参照して説明する。図３で、パルス信号２１は干
渉縞ごと、すなわち移動鏡３がλ／２移動するごとに発
生し、パルス信号２２は移動鏡３が移動距離ｄ移動する
ごとに発生する。移動距離ｄは測長器５の測定分解能で
ある。ここでパルス信号２１とパルス信号２２の立ち上
がりが一致した時点より計数を始めたとすると、パルス
信号２１の計数値Ｍと、その時のパルス信号２２の計数
値Ｎ（Ｍ）との間には次の関係が成り立つ。 Ｍλ／２＝ｄ（Ｎ（Ｍ）＋εM ） ・・・（１）
【０００９】ここで、εM は０≦εM ＜１の範囲で生じ
る端数である。実際の回路動作としては、パルス信号の
立ち上がりで計数を行うので端数部分の信号も計数して
しまい、パルス信号２２の計数値はＮ（Ｍ）＋１となる
が、（１）式ではその値から１を減じたＮ（Ｍ）を用い
ている。
る端数である。実際の回路動作としては、パルス信号の
立ち上がりで計数を行うので端数部分の信号も計数して
しまい、パルス信号２２の計数値はＮ（Ｍ）＋１となる
が、（１）式ではその値から１を減じたＮ（Ｍ）を用い
ている。
【００１０】図３の構成では、図４に示すパルスの状態
において、演算部６は（１）式より予想される被測定光
の波長をλM として、 λM ＝２ｄＮ（Ｍ）／Ｍ ・・・（２） を得ている。また、波長誤差△も（１）式より △＝２ｄεM ／Ｍ ・・・（３） となるが、端数εM が未知であるため実際には △＜２ｄ／Ｍ ・・・（４） で規定している。
において、演算部６は（１）式より予想される被測定光
の波長をλM として、 λM ＝２ｄＮ（Ｍ）／Ｍ ・・・（２） を得ている。また、波長誤差△も（１）式より △＝２ｄεM ／Ｍ ・・・（３） となるが、端数εM が未知であるため実際には △＜２ｄ／Ｍ ・・・（４） で規定している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長計では、波
長λが未知の被測定光の波長を測定する場合に、端数ε
M が未知であるために、波長誤差Δは（４）式に示すよ
うに最悪値で規定していた。しかし、一般的には、演算
により得られる波長λM は被測定光の波長λにもっと近
いことが多く、また既定値のパルス信号２１の計数値Ｍ
の前後の干渉縞数においては、さらに被測定光の波長λ
に近い値が得られることもしばしばであるが、それを見
い出す有効な手段がなかった。
長λが未知の被測定光の波長を測定する場合に、端数ε
M が未知であるために、波長誤差Δは（４）式に示すよ
うに最悪値で規定していた。しかし、一般的には、演算
により得られる波長λM は被測定光の波長λにもっと近
いことが多く、また既定値のパルス信号２１の計数値Ｍ
の前後の干渉縞数においては、さらに被測定光の波長λ
に近い値が得られることもしばしばであるが、それを見
い出す有効な手段がなかった。
【００１２】この発明は、適当なサンプリング間隔で選
んだ干渉縞数における測長器の計数値を記録し、数値計
算により、光波長とその時の波長誤差を精度よく得る光
波長計を提供することを目的とする。
んだ干渉縞数における測長器の計数値を記録し、数値計
算により、光波長とその時の波長誤差を精度よく得る光
波長計を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明は、波長λの被測定光を２分岐するビーム
スプリッタ１と、分岐された一方の被測定光２０ａを入
射しこれをビームスプリッタ１に反射する固定鏡２と、
分岐された他の一方の被測定光２０ｂを入射しこれをビ
ームスプリッタ１に反射する移動鏡３と、固定鏡２から
の光と移動鏡３からの光の合成により生じる干渉光を光
電変換し移動鏡３の移動に伴い生じる干渉縞間隔λ／２
ごとにパルス信号２１を発生する受光部４と、移動鏡３
の移動量を測定して測定分解能ｄごとにパルス信号２２
を発生する測長器５と、受光部４からのパルス信号２１
を計数して計数値Ｍとし、測長器５からのパルス信号２
２を計数して計数値Ｎ（Ｍ）とし、端数をεM として、
Ｍλ／２＝ｄ（Ｎ（Ｍ）＋εM ）の関係式から、受光部
４のパルス信号２１の計数値Ｍと測長器５のパルス信号
２２の計数値Ｎ（Ｍ）を用いて、波長λをλM ＝２ｄＮ
（Ｍ）／Ｍにより計算する演算部６と、被測定光の波長
として処理結果λM を表示する表示部７を備える波長計
において、演算部６はメモリ部６Ａを備え、メモリ部６
Ａは受光部４からのパルス信号２１の計数値ＭとＭ−１
の間の干渉縞間において計数される測長器５のパルス信
号２２の計数値ｎ（Ｍ）をＭ＝１〜ＭMAX まで記憶し、
演算部６は、まず最初の干渉縞１つにおける端数ε1 を
ε1 ＝Ｎ（Ｍ）／Ｍ−ｎ（１）により求め、端数ε1 を
任意の整数ｋ倍して小数部の絶対値δ（ｋ）が最小とな
る係数ｋをサンプリング間隔ＫD とするとともにそのと
きの最小の小数部の絶対値δ（ｋ）を最小端数Ｄの絶対
値｜Ｄ｜とし、ｍ＝ＭMAX −ＫD ／｜Ｄ｜の整数部をサ
ンプリングスタート点ｍとしてサンプリングを開始し、
波長の大小関係が変化したとき、Ｄ＞０のときは、被測
定光の波長λとして最大の波長λMM＝２ｄＮ（ｍ）／ｍ
を演算するとともに波長誤差Δ＝２ｄＤ／ｍを演算し、
Ｄ＜０のときは、被測定光の波長λとして最大の波長λ
MM＝２ｄＮ（ｍ＋ＫD ）／（ｍ＋ＫD）を演算するとと
もに波長誤差Δ＝２ｄＤ／（ｍ＋ＫD ）を演算する。ま
た、測長器５の測定分解能と異なる分解能を持つ測長器
８を備え、被測定光の波長に応じて移動鏡３の移動量を
測定する測長器を選択する。
め、この発明は、波長λの被測定光を２分岐するビーム
スプリッタ１と、分岐された一方の被測定光２０ａを入
射しこれをビームスプリッタ１に反射する固定鏡２と、
分岐された他の一方の被測定光２０ｂを入射しこれをビ
ームスプリッタ１に反射する移動鏡３と、固定鏡２から
の光と移動鏡３からの光の合成により生じる干渉光を光
電変換し移動鏡３の移動に伴い生じる干渉縞間隔λ／２
ごとにパルス信号２１を発生する受光部４と、移動鏡３
の移動量を測定して測定分解能ｄごとにパルス信号２２
を発生する測長器５と、受光部４からのパルス信号２１
を計数して計数値Ｍとし、測長器５からのパルス信号２
２を計数して計数値Ｎ（Ｍ）とし、端数をεM として、
Ｍλ／２＝ｄ（Ｎ（Ｍ）＋εM ）の関係式から、受光部
４のパルス信号２１の計数値Ｍと測長器５のパルス信号
２２の計数値Ｎ（Ｍ）を用いて、波長λをλM ＝２ｄＮ
（Ｍ）／Ｍにより計算する演算部６と、被測定光の波長
として処理結果λM を表示する表示部７を備える波長計
において、演算部６はメモリ部６Ａを備え、メモリ部６
Ａは受光部４からのパルス信号２１の計数値ＭとＭ−１
の間の干渉縞間において計数される測長器５のパルス信
号２２の計数値ｎ（Ｍ）をＭ＝１〜ＭMAX まで記憶し、
演算部６は、まず最初の干渉縞１つにおける端数ε1 を
ε1 ＝Ｎ（Ｍ）／Ｍ−ｎ（１）により求め、端数ε1 を
任意の整数ｋ倍して小数部の絶対値δ（ｋ）が最小とな
る係数ｋをサンプリング間隔ＫD とするとともにそのと
きの最小の小数部の絶対値δ（ｋ）を最小端数Ｄの絶対
値｜Ｄ｜とし、ｍ＝ＭMAX −ＫD ／｜Ｄ｜の整数部をサ
ンプリングスタート点ｍとしてサンプリングを開始し、
波長の大小関係が変化したとき、Ｄ＞０のときは、被測
定光の波長λとして最大の波長λMM＝２ｄＮ（ｍ）／ｍ
を演算するとともに波長誤差Δ＝２ｄＤ／ｍを演算し、
Ｄ＜０のときは、被測定光の波長λとして最大の波長λ
MM＝２ｄＮ（ｍ＋ＫD ）／（ｍ＋ＫD）を演算するとと
もに波長誤差Δ＝２ｄＤ／（ｍ＋ＫD ）を演算する。ま
た、測長器５の測定分解能と異なる分解能を持つ測長器
８を備え、被測定光の波長に応じて移動鏡３の移動量を
測定する測長器を選択する。
【００１４】
【作用】次に、この発明による波長計の構成図を図１に
示す。図１の６Ａはメモリ部であり、図３の演算部６に
メモリ部６Ａを増設したものである。図１で、メモリ部
６Ａは端数εM に相当する情報を含む、１つの干渉縞内
で計数される測長器５からのパルス信号２２の計数値ｎ
（Ｍ）を適当数記憶する。演算部６はメモリ部６Ａに記
憶されたデータをもとに後述する数値処理を行うことに
より、被測定光の波長λにより近い波長λMMを求めると
ともにその時の波長誤差を見積り、表示部７は波長とと
もに波長誤差を表示する。
示す。図１の６Ａはメモリ部であり、図３の演算部６に
メモリ部６Ａを増設したものである。図１で、メモリ部
６Ａは端数εM に相当する情報を含む、１つの干渉縞内
で計数される測長器５からのパルス信号２２の計数値ｎ
（Ｍ）を適当数記憶する。演算部６はメモリ部６Ａに記
憶されたデータをもとに後述する数値処理を行うことに
より、被測定光の波長λにより近い波長λMMを求めると
ともにその時の波長誤差を見積り、表示部７は波長とと
もに波長誤差を表示する。
【００１５】メモリ部６Ａの容量は、測定波長と測定分
解能と最大移動距離より簡単に見積もることができる。
例えば、波長λ＝１５５０ｎｍで測長器５の測定分解能
ｄ＝５ｎｍの時、１つの干渉縞間で計数されるパルス２
２の計数値ｎ（Ｍ）は約１５５であるから、ｎ（Ｍ）は
８ビットのメモリで記録できる。最大移動距離が１００
ｍｍの干渉計では受光部４からのパルス信号２１の計数
値Ｍは１３００００程度であるので、この場合、１３０
ｋ×８ビットのメモリを増設すればよい。
解能と最大移動距離より簡単に見積もることができる。
例えば、波長λ＝１５５０ｎｍで測長器５の測定分解能
ｄ＝５ｎｍの時、１つの干渉縞間で計数されるパルス２
２の計数値ｎ（Ｍ）は約１５５であるから、ｎ（Ｍ）は
８ビットのメモリで記録できる。最大移動距離が１００
ｍｍの干渉計では受光部４からのパルス信号２１の計数
値Ｍは１３００００程度であるので、この場合、１３０
ｋ×８ビットのメモリを増設すればよい。
【００１６】図５はパルス信号２１とパルス信号２２の
関係が図４に示す状態の場合に、測定波長がパルス信号
２１の計数値Ｍの値によって（３）式の誤差範囲内で規
則的に変化してゆく状態を示したものである。
関係が図４に示す状態の場合に、測定波長がパルス信号
２１の計数値Ｍの値によって（３）式の誤差範囲内で規
則的に変化してゆく状態を示したものである。
【００１７】図４で、ｎ（１）は１つ目の干渉縞内の測
長パルスの計数値、ｎ（２）は２つ目、……とすれば、
干渉縞Ｍ個内の測長パルスの計数値Ｎ（Ｍ）は、 Ｎ（Ｍ）＝ｎ（１）＋ｎ（２）＋……＋ｎ（ＭMAX ） ・・・（５） より計算される。
長パルスの計数値、ｎ（２）は２つ目、……とすれば、
干渉縞Ｍ個内の測長パルスの計数値Ｎ（Ｍ）は、 Ｎ（Ｍ）＝ｎ（１）＋ｎ（２）＋……＋ｎ（ＭMAX ） ・・・（５） より計算される。
【００１８】まず最初の干渉縞１つに対しての（１）式
は λ／２＝ｄ（ｎ（１）＋ε1） ・・・（６） となる。このときの端数ε1 を見積もる。（２）式の波
長λM を（６）式に代入して、 ε1 ＝Ｎ（Ｍ）／Ｍ−ｎ（１） ・・・（７） となる。これにより、干渉縞の数が増えるにしたがって
端数εM の値はε1 、２ε1 、３ε1 、……、Ｍε1 の
各小数部となる。（３）式より、Ｍが大きいほど、また
εM が小さいほど波長誤差は小さくなるので、Ｍの近傍
で最小となる端数を見いだすことにより波長計としての
精度は向上する。
は λ／２＝ｄ（ｎ（１）＋ε1） ・・・（６） となる。このときの端数ε1 を見積もる。（２）式の波
長λM を（６）式に代入して、 ε1 ＝Ｎ（Ｍ）／Ｍ−ｎ（１） ・・・（７） となる。これにより、干渉縞の数が増えるにしたがって
端数εM の値はε1 、２ε1 、３ε1 、……、Ｍε1 の
各小数部となる。（３）式より、Ｍが大きいほど、また
εM が小さいほど波長誤差は小さくなるので、Ｍの近傍
で最小となる端数を見いだすことにより波長計としての
精度は向上する。
【００１９】Ｍの近傍で最小となる端数を見いだすため
に、ｋを１以上の整数として、干渉縞の計数値のサンプ
リング間隔（……、Ｍ−２ｋ、Ｍ−ｋ、Ｍ）とする時の
端数の最小値を求める。ここでｋは干渉縞の計算値のサ
ンプリング間隔であり、任意に決定されるものである。
に、ｋを１以上の整数として、干渉縞の計数値のサンプ
リング間隔（……、Ｍ−２ｋ、Ｍ−ｋ、Ｍ）とする時の
端数の最小値を求める。ここでｋは干渉縞の計算値のサ
ンプリング間隔であり、任意に決定されるものである。
【００２０】例えば、図５に示すようにλ＝１５５３．
５ｎｍ、ｄ＝５ｎｍ、Ｍは約１３００００まで（移動量
１００ｍｍ相当）の場合では、ｋε1 の小数部と（ｋε
1 の小数部−１）とで、その絶対値の小さい方を端数δ
（ｋ）とし、端数ε1 ＝０．３５（正確には（７）式か
ら０．３４９９９程度と見積もる）で、Ｉを適当な整数
として、 ｋ× ε1 − Ｉ ＝ δ（ｋ） １×０．３５ − ０ ＝ ０．３５ ２×０．３５ − １ ＝ ０．３０ ３×０．３５ − １ ＝ ０．０５ ４×０．３５ − １ ＝ ０．４０ ５×０．３５ − ２ ＝−０．２５ ８×０．３５ − ３ ＝−０．２０ １４×０．３５ − ５ ＝−０．１０ となる。
５ｎｍ、ｄ＝５ｎｍ、Ｍは約１３００００まで（移動量
１００ｍｍ相当）の場合では、ｋε1 の小数部と（ｋε
1 の小数部−１）とで、その絶対値の小さい方を端数δ
（ｋ）とし、端数ε1 ＝０．３５（正確には（７）式か
ら０．３４９９９程度と見積もる）で、Ｉを適当な整数
として、 ｋ× ε1 − Ｉ ＝ δ（ｋ） １×０．３５ − ０ ＝ ０．３５ ２×０．３５ − １ ＝ ０．３０ ３×０．３５ − １ ＝ ０．０５ ４×０．３５ − １ ＝ ０．４０ ５×０．３５ − ２ ＝−０．２５ ８×０．３５ − ３ ＝−０．２０ １４×０．３５ − ５ ＝−０．１０ となる。
【００２１】δ（１）、δ（２）、δ（３）、……はサ
ンプリングごとの端数変化を意味しており、δ（ｋ）の
符号により変化方向が逆で、たとえばｋ＝３の場合の端
数変化は０．０５、０．１０、０．１５、……と増加し
てゆき、ｋ＝５の場合の端数変化は０．７５、０．５
０、０．２５、……と減少してゆく。図５で、ｋ＝３は
点線、ｋ＝５は２点破線の傾きがそれを示している。図
５の例によれば、ｋ＝１〜Ｍまでのループでの最小端数
Ｄ＝０．０５、サンプリング間隔ＫD ＝３となる。
ンプリングごとの端数変化を意味しており、δ（ｋ）の
符号により変化方向が逆で、たとえばｋ＝３の場合の端
数変化は０．０５、０．１０、０．１５、……と増加し
てゆき、ｋ＝５の場合の端数変化は０．７５、０．５
０、０．２５、……と減少してゆく。図５で、ｋ＝３は
点線、ｋ＝５は２点破線の傾きがそれを示している。図
５の例によれば、ｋ＝１〜Ｍまでのループでの最小端数
Ｄ＝０．０５、サンプリング間隔ＫD ＝３となる。
【００２２】一般的にも最小の端数はせいぜい｜Ｄ｜で
あるので、このときの波長誤差△は最悪で２ｄ｜Ｄ｜／
Ｍである。従来は、端数εM を１に規定していたため、
波長誤差△＜２ｄ／Ｍ＝７６ｆｍであったが、この発明
では、図５のＤ点で△＝０ｍであり、波長誤差△＜４ｆ
ｍとなる。
あるので、このときの波長誤差△は最悪で２ｄ｜Ｄ｜／
Ｍである。従来は、端数εM を１に規定していたため、
波長誤差△＜２ｄ／Ｍ＝７６ｆｍであったが、この発明
では、図５のＤ点で△＝０ｍであり、波長誤差△＜４ｆ
ｍとなる。
【００２３】つぎに、図１の演算器６の具体的な動作を
説明するフローチャートを図６と図７に示す。図７は図
６の続きである。図６・図７は、演算部６により求めら
れる、被測定光２０の波長λにより近い波長λMMおよび
その時の波長誤差△の見積値を得るためのフローチャー
トの例である。なお、図６・図７では干渉縞計数値の最
大数をＭMAX として説明しており、ｋ＝１〜ＭMAX まで
のループでその最小端数Ｄとサンプリング間隔ＫD を求
めている。
説明するフローチャートを図６と図７に示す。図７は図
６の続きである。図６・図７は、演算部６により求めら
れる、被測定光２０の波長λにより近い波長λMMおよび
その時の波長誤差△の見積値を得るためのフローチャー
トの例である。なお、図６・図７では干渉縞計数値の最
大数をＭMAX として説明しており、ｋ＝１〜ＭMAX まで
のループでその最小端数Ｄとサンプリング間隔ＫD を求
めている。
【００２４】図６はｋε1 の小数部と（ｋε1 の小数部
−１）とで、その絶対値の小さい方の端数δ（ｋ）およ
びサンプリング間隔ＫD を求める処理のフローチャート
であり、図７はサンプリング間隔ＫD で波長を計算して
端数が最小となる、すなわちλに最も近い波長λMMを得
る処理のフローチャートである。
−１）とで、その絶対値の小さい方の端数δ（ｋ）およ
びサンプリング間隔ＫD を求める処理のフローチャート
であり、図７はサンプリング間隔ＫD で波長を計算して
端数が最小となる、すなわちλに最も近い波長λMMを得
る処理のフローチャートである。
【００２５】まず、（３）式より干渉縞数が小さいと精
度が良くないのでＭMAX から逆算して、Ｍに最も近い端
数最小点で波長λMMを得るために、 ｍ＝ＭMAX −ＫD ／｜Ｄ｜ ・・・（８） を計算して干渉縞数のサンプリングスタート点を決定す
る。ｍはサンプリングをスタートする干渉縞数である。
サンプリングをスタートする干渉縞数ｍの値をサンプリ
ング間隔ＫD で増加していくと、最大値ＭMAX になるま
でに波長λMMが少なくとも１回は得られる。そして図５
に示すように、端数Ｄの符号によって波長λMMの前後で
の、波長の大小関係が変化する。端数Ｄ＞０の場合は、
波長λMM（大きい）の次はλに最も遠い波長（小さい）
となる。この波長λMM＝２ｄＮ（ｍ）／ｍを被測定光の
波長λとし、そのときの波長誤差Δ＝２ｄＤ／ｍととも
に表示する。Ｄ＜０の場合も同様である。
度が良くないのでＭMAX から逆算して、Ｍに最も近い端
数最小点で波長λMMを得るために、 ｍ＝ＭMAX −ＫD ／｜Ｄ｜ ・・・（８） を計算して干渉縞数のサンプリングスタート点を決定す
る。ｍはサンプリングをスタートする干渉縞数である。
サンプリングをスタートする干渉縞数ｍの値をサンプリ
ング間隔ＫD で増加していくと、最大値ＭMAX になるま
でに波長λMMが少なくとも１回は得られる。そして図５
に示すように、端数Ｄの符号によって波長λMMの前後で
の、波長の大小関係が変化する。端数Ｄ＞０の場合は、
波長λMM（大きい）の次はλに最も遠い波長（小さい）
となる。この波長λMM＝２ｄＮ（ｍ）／ｍを被測定光の
波長λとし、そのときの波長誤差Δ＝２ｄＤ／ｍととも
に表示する。Ｄ＜０の場合も同様である。
【００２６】なお、被測定光の波長λと移動鏡３の測定
分解能ｄの値の関係によっては端数が最小となる干渉縞
数がＭを越える場合があるが、この波長域に関しては従
来の誤差規格で表示する。サンプリング間隔ｋで端数が
｜δ（ｋ）｜で変化するので、端数が最小となる干渉縞
数はおよそｋ／｜δ（ｋ）｜おきに生じ、Ｍ＜ｋ／｜δ
（ｋ）｜では精度向上はできない。図７では、この場合
ＫD ＝０に相当し、従来の計算値を表示する処理を行う
ことを示している。逆に端数δ（ｋ）が「０」になる場
合は、図６の結合子Ａからの処理のように真値λと波長
誤差なしを表示する。
分解能ｄの値の関係によっては端数が最小となる干渉縞
数がＭを越える場合があるが、この波長域に関しては従
来の誤差規格で表示する。サンプリング間隔ｋで端数が
｜δ（ｋ）｜で変化するので、端数が最小となる干渉縞
数はおよそｋ／｜δ（ｋ）｜おきに生じ、Ｍ＜ｋ／｜δ
（ｋ）｜では精度向上はできない。図７では、この場合
ＫD ＝０に相当し、従来の計算値を表示する処理を行う
ことを示している。逆に端数δ（ｋ）が「０」になる場
合は、図６の結合子Ａからの処理のように真値λと波長
誤差なしを表示する。
【００２７】
【実施例】つぎに、この発明の他の実施例の構成図を図
２に示す。図２の８は測長器であり、他は図１と同じで
ある。すなわち、図２の波長計は、図１の波長計に測長
器５の測定分解能ｄと約０．２％程度異なる測定分解能
ｄ2 をもつ測長器８を追加したものである。分解能がわ
ずかに異なる２台の測長器であれば基準光を用いた干渉
縞計数法でも光電スケールでもよい。
２に示す。図２の８は測長器であり、他は図１と同じで
ある。すなわち、図２の波長計は、図１の波長計に測長
器５の測定分解能ｄと約０．２％程度異なる測定分解能
ｄ2 をもつ測長器８を追加したものである。分解能がわ
ずかに異なる２台の測長器であれば基準光を用いた干渉
縞計数法でも光電スケールでもよい。
【００２８】２つの測長器の分解能を０．２％程度ずら
すことにより、たとえばｄ＝５ｎｍ（ｄ2 ＝５．０１ｎ
ｍ）の場合、ｄとｄ2 の最小公倍数は２５０５ｎｍで、
一方の測長器での測定でこの波長程度まではＭ＜ｋ／｜
δ（ｋ）｜になったとしても、もう一方の測長器で測定
すればＭ＞ｋ／｜δ（ｋ）｜とすることができる。な
お、図２の説明で、測長器５と測長器８の分解能の差は
例として０．２％としたが、実際にはｄの値と測定波長
域より適当に選ぶ。
すことにより、たとえばｄ＝５ｎｍ（ｄ2 ＝５．０１ｎ
ｍ）の場合、ｄとｄ2 の最小公倍数は２５０５ｎｍで、
一方の測長器での測定でこの波長程度まではＭ＜ｋ／｜
δ（ｋ）｜になったとしても、もう一方の測長器で測定
すればＭ＞ｋ／｜δ（ｋ）｜とすることができる。な
お、図２の説明で、測長器５と測長器８の分解能の差は
例として０．２％としたが、実際にはｄの値と測定波長
域より適当に選ぶ。
【００２９】つぎに、図２の構成による具体的な動作を
図８を参照して説明する。図８で、計数値Ｍは最大約１
３００００（移動距離にして約１００ｍｍ）、被測定光
の波長λ＝１５５０．００００３ｎｍとする。図２で、
測長器５の分解能ｄ＝５ｎｍで端数がくりあがるのはＭ
＝３３３３３４であり、移動距離では２６０ｍｍ程度に
なる。１００ｍｍの移動距離を前提にしているので、分
解能ｄ＝５ｎｍの測長器ではλM ＝１５５０ｎｍしか得
られない。これに対してｄ2 ＝５．０１ｎｍの測長器を
用いれば、図８に示すように計数値Ｍ＝１３０００９で
波長λM ＝１５５０．００００２７ｎｍが得られる。
図８を参照して説明する。図８で、計数値Ｍは最大約１
３００００（移動距離にして約１００ｍｍ）、被測定光
の波長λ＝１５５０．００００３ｎｍとする。図２で、
測長器５の分解能ｄ＝５ｎｍで端数がくりあがるのはＭ
＝３３３３３４であり、移動距離では２６０ｍｍ程度に
なる。１００ｍｍの移動距離を前提にしているので、分
解能ｄ＝５ｎｍの測長器ではλM ＝１５５０ｎｍしか得
られない。これに対してｄ2 ＝５．０１ｎｍの測長器を
用いれば、図８に示すように計数値Ｍ＝１３０００９で
波長λM ＝１５５０．００００２７ｎｍが得られる。
【００３０】
【発明の効果】この発明によれば、演算部にメモリ部を
増設し、測定干渉縞数ごとに測長器の計数値を記録し、
数値計算をすることにより、従来と同じ測定系にもかか
わらずほとんどの波長域で従来より、より高精度に波長
を求めることができる。また、測定分解能の異なる測長
器を増設することにより、全ての波長域で高精度に波長
を求めることができる。
増設し、測定干渉縞数ごとに測長器の計数値を記録し、
数値計算をすることにより、従来と同じ測定系にもかか
わらずほとんどの波長域で従来より、より高精度に波長
を求めることができる。また、測定分解能の異なる測長
器を増設することにより、全ての波長域で高精度に波長
を求めることができる。
【図１】この発明の実施例の構成図である。
【図２】この発明の他の実施例の構成図である。
【図３】従来技術による光波長計の構成図である。
【図４】パルス信号２１の計数値Ｍの前後のパルスの状
態図である。
態図である。
【図５】測定波長がパルス信号２１の計数値Ｍの値によ
って規則的に変化してゆく状態図である。
って規則的に変化してゆく状態図である。
【図６】図１の動作を説明するフローチャートである。
【図７】図１の動作を説明するフローチャートである。
【図８】図２の構成による具体的な動作説明図である。
１ ビームスプリッタ ２ 固定鏡 ３ 移動鏡 ４ 受光部 ５ 測長器 ６ 演算部 ７ 表示部 ８ 測長器
Claims (2)
- 【請求項１】 波長λの被測定光を２分岐するビームス
プリッタ(1) と、分岐された一方の被測定光(20a) を入
射しこれをビームスプリッタ(1) に反射する固定鏡(2)
と、分岐された他の一方の被測定光(20b) を入射しこれ
をビームスプリッタ(1) に反射する移動鏡(3) と、固定
鏡(2) からの光と移動鏡(3) からの光の合成により生じ
る干渉光を光電変換し移動鏡(3) の移動に伴い生じる干
渉縞間隔λ／２ごとにパルス信号(21)を発生する受光部
(4) と、移動鏡(3) の移動量を測定して測定分解能ｄご
とにパルス信号(22)を発生する測長器(5) と、受光部
(4)からのパルス信号(21)を計数して計数値Ｍとし、測
長器(5) からのパルス信号(22)を計数して計数値Ｎ
（Ｍ）とし、端数をεM として、Ｍλ／２＝ｄ（Ｎ
（Ｍ）＋εM ）の関係式から、受光部(4) のパルス信号
(21)の計数値Ｍと測長器(5) のパルス信号(22)の計数値
Ｎ（Ｍ）を用いて、波長λをλM ＝２ｄＮ（Ｍ）／Ｍに
より計算する演算部(6) と、被測定光の波長として処理
結果λM を表示する表示部(7) を備える波長計におい
て、 演算部(6) はメモリ部(6A)を備え、メモリ部(6A)は受光
部(4) からのパルス信号(21)の計数値ＭとＭ−１の間の
干渉縞間において計数される測長器(5) のパルス信号２
２の計数値ｎ（Ｍ）をＭ＝１〜ＭMAX まで記憶し、 演算部(6) は、まず最初の干渉縞１つにおける端数ε1
をε1 ＝Ｎ（Ｍ）／Ｍ−ｎ（１）により求め、 端数ε1 を任意の整数ｋ倍して小数部の絶対値δ（ｋ）
が最小となる係数ｋをサンプリング間隔ＫD とするとと
もにそのときの最小の小数部の絶対値δ（ｋ）を最小端
数Ｄの絶対値｜Ｄ｜とし、ｍ＝ＭMAX −ＫD ／｜Ｄ｜の
整数部をサンプリングスタート点ｍとしてサンプリング
を開始し、波長の大小関係が変化したとき、 Ｄ＞０のときは、被測定光の波長λとして最大の波長λ
MM＝２ｄＮ（ｍ）／ｍを演算するとともに波長誤差Δ＝
２ｄＤ／ｍを演算し、 Ｄ＜０のときは、被測定光の波長λとして最大の波長λ
MM＝２ｄＮ（ｍ＋ＫD）／（ｍ＋ＫD ）を演算するとと
もに波長誤差Δ＝２ｄＤ／（ｍ＋ＫD ）を演算すること
を特徴とする光波長計。 - 【請求項２】 測長器(5) の測定分解能と異なる分解能
を持つ測長器(8) を備え、被測定光の波長に応じて移動
鏡(3) の移動量を測定する測長器を選択することを特徴
とする請求項１に記載の光波長計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6261733A JPH08101072A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 光波長計 |
| US08/529,638 US5576834A (en) | 1994-09-30 | 1995-09-18 | Optical wavemeter utilizing numerical fraction difference of pulses for determining absolute wave length |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6261733A JPH08101072A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 光波長計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101072A true JPH08101072A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17365962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6261733A Pending JPH08101072A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 光波長計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5576834A (ja) |
| JP (1) | JPH08101072A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19504444B4 (de) * | 1995-02-10 | 2004-05-13 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Interferometeranordnung mit verstellbarer optischer Weglängendifferenz |
| GB9912687D0 (en) * | 1999-06-02 | 1999-08-04 | Secr Defence | High speed optical analogue to digital converter and digital optical wavemeter |
| US6462823B1 (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-08 | Agilent Technologies, Inc. | Wavelength meter adapted for averaging multiple measurements |
| CN101718519B (zh) * | 2008-10-09 | 2012-01-04 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 动镜环形干涉仪 |
| US20140340691A1 (en) * | 2011-12-23 | 2014-11-20 | Nikon Corporation | Enhancements to integrated optical assembly |
| US10180496B2 (en) | 2012-11-21 | 2019-01-15 | Nikon Corporation | Laser radar with remote local oscillator |
| US10605920B2 (en) * | 2016-01-13 | 2020-03-31 | Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. | Power savings through refresh control for distance sensing devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03202729A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-04 | Shimadzu Corp | 干渉分光光度計の移動鏡駆動制御装置 |
| US5133598A (en) * | 1990-03-02 | 1992-07-28 | Nicolet Instrument Corporation | Command servo for moving mirror of Michelson interferometer |
| JP2604052B2 (ja) * | 1990-03-29 | 1997-04-23 | アンリツ株式会社 | 光波長測定装置 |
| JPH07239272A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Ando Electric Co Ltd | 光波長計 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6261733A patent/JPH08101072A/ja active Pending
-
1995
- 1995-09-18 US US08/529,638 patent/US5576834A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5576834A (en) | 1996-11-19 |
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