JPH10253316A - 光波干渉測定装置 - Google Patents
光波干渉測定装置Info
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- JPH10253316A JPH10253316A JP9079096A JP7909697A JPH10253316A JP H10253316 A JPH10253316 A JP H10253316A JP 9079096 A JP9079096 A JP 9079096A JP 7909697 A JP7909697 A JP 7909697A JP H10253316 A JPH10253316 A JP H10253316A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、物体の長さ、変位、密度等を測定す
る光波干渉測定装置に関し、光束の出射角度等の変動に
伴って発生する測定誤差を除去した光波干渉測定装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】光源１からは、周波数ω２の光とその高調
波である周波数ω３の光が出射し、周波数ω２の光は反
射鏡１０で反射して周波数結合素子２０でさらに反射す
る。周波数ω３の光は、ウェッジ付きの周波数結合素子
２０で生じる光路長変化を補正するための補償板１００
を透過してから周波数結合素子２０を透過するようにな
っている。補償板１００は、光源１から出射された光束
の出射角度の変動または平行シフトに基づいて周波数結
合素子２０のガラスの厚さまたは分散特性により生じる
光路長変化を補正するように機能する。
る光波干渉測定装置に関し、光束の出射角度等の変動に
伴って発生する測定誤差を除去した光波干渉測定装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】光源１からは、周波数ω２の光とその高調
波である周波数ω３の光が出射し、周波数ω２の光は反
射鏡１０で反射して周波数結合素子２０でさらに反射す
る。周波数ω３の光は、ウェッジ付きの周波数結合素子
２０で生じる光路長変化を補正するための補償板１００
を透過してから周波数結合素子２０を透過するようにな
っている。補償板１００は、光源１から出射された光束
の出射角度の変動または平行シフトに基づいて周波数結
合素子２０のガラスの厚さまたは分散特性により生じる
光路長変化を補正するように機能する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の長さ、変
位、密度等を測定する光波干渉測定装置に関し、特に高
精度な変位計測を行なうための光波干渉測定装置に関す
る。
位、密度等を測定する光波干渉測定装置に関し、特に高
精度な変位計測を行なうための光波干渉測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】物体の長さ、変位、密度等を高精度に測
定する代表的な光波干渉測定装置としてヘテロダイン式
干渉測長機がある。この従来のヘテロダイン式干渉測長
機は、周波数が僅かに異なり互いに偏光方位が直交した
周波数ω１の光と、周波数ω１’（ω１’＝ω１＋Δ
ω）の光とを偏光ビームスプリッタで分離して、一方の
光を測定光路上にある物体の変動と共に移動する移動鏡
で反射させ、他方の光を参照光路上の固定鏡で反射させ
て、両反射光を干渉させて受光器にて受光することによ
り物体の変位等を高精度で測定するものである。
定する代表的な光波干渉測定装置としてヘテロダイン式
干渉測長機がある。この従来のヘテロダイン式干渉測長
機は、周波数が僅かに異なり互いに偏光方位が直交した
周波数ω１の光と、周波数ω１’（ω１’＝ω１＋Δ
ω）の光とを偏光ビームスプリッタで分離して、一方の
光を測定光路上にある物体の変動と共に移動する移動鏡
で反射させ、他方の光を参照光路上の固定鏡で反射させ
て、両反射光を干渉させて受光器にて受光することによ
り物体の変位等を高精度で測定するものである。
【０００３】この光波干渉測定装置には、測定精度をさ
らに向上させるため、測定光路上の空気等気体の屈折率
変動を計測する干渉計が別に設けられている。この屈折
率変動計測用の従来の干渉計を図４を用いて説明する。
図４において、光源１からは、周波数ω２の光とその高
調波である周波数ω３の光が出射し、周波数ω２の光は
反射鏡１０で反射して周波数結合素子２０でさらに反射
し、周波数ω３の光は周波数結合素子２０を透過する。
これら２つの光は、周波数結合素子２０で結合し同軸に
なる。周波数結合素子２０で同軸になった周波数ω２と
周波数ω３の光は反射鏡（コーナーキューブ）１２で反
射した後、周波数変換素子３０に入射する。
らに向上させるため、測定光路上の空気等気体の屈折率
変動を計測する干渉計が別に設けられている。この屈折
率変動計測用の従来の干渉計を図４を用いて説明する。
図４において、光源１からは、周波数ω２の光とその高
調波である周波数ω３の光が出射し、周波数ω２の光は
反射鏡１０で反射して周波数結合素子２０でさらに反射
し、周波数ω３の光は周波数結合素子２０を透過する。
これら２つの光は、周波数結合素子２０で結合し同軸に
なる。周波数結合素子２０で同軸になった周波数ω２と
周波数ω３の光は反射鏡（コーナーキューブ）１２で反
射した後、周波数変換素子３０に入射する。
【０００４】周波数変換素子３０では、周波数ω２の光
の一部を周波数変換して周波数ω３の光とし、光源１か
らの周波数ω３の光はそのまま透過する。この周波数変
換素子３０で変換された周波数ω３の光と光源１からの
周波数ω３の光が干渉し、その干渉信号は受光素子４０
で検出される。ここで検出される干渉信号は、周波数ω
２の光と周波数ω３の光の分散特性により、周波数結合
素子２０から反射鏡１２を介して周波数変換素子３０の
間に生じる、空気の屈折率変動を測定することができ
る。
の一部を周波数変換して周波数ω３の光とし、光源１か
らの周波数ω３の光はそのまま透過する。この周波数変
換素子３０で変換された周波数ω３の光と光源１からの
周波数ω３の光が干渉し、その干渉信号は受光素子４０
で検出される。ここで検出される干渉信号は、周波数ω
２の光と周波数ω３の光の分散特性により、周波数結合
素子２０から反射鏡１２を介して周波数変換素子３０の
間に生じる、空気の屈折率変動を測定することができ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにして従来
の光波干渉測定装置は、得られた測長データから空気の
屈折率変動分を補正して高精度の測長を行うことができ
るが、測長系、屈折率変動測定系の光学系に用いられる
光学素子には、光の多重反射に基づく測長誤差を防止す
るために、その形状をウェッジ（くさび型）にさせてい
るものがある。例えば、図４の周波数結合素子２０は、
周波数ω３の光の多重反射により生じる測長誤差をなく
すためにウェッジが付けられている。
の光波干渉測定装置は、得られた測長データから空気の
屈折率変動分を補正して高精度の測長を行うことができ
るが、測長系、屈折率変動測定系の光学系に用いられる
光学素子には、光の多重反射に基づく測長誤差を防止す
るために、その形状をウェッジ（くさび型）にさせてい
るものがある。例えば、図４の周波数結合素子２０は、
周波数ω３の光の多重反射により生じる測長誤差をなく
すためにウェッジが付けられている。
【０００６】ところが、光源１からの出射光に平行シフ
トが生じたり、出射光の出射角度が変動したり、あるい
は空気の屈折率勾配により光の出射方向が変動すると、
これらの要因により光路が変更された光がウェッジを付
けた光学素子を通過する際に、ウェッジにより当該光学
素子内を通過する光の光路長が変化してしまうという問
題が生じる。この光路長の変化は、最終的に受光素子４
０で検出される干渉信号の誤差信号となってしまう。
トが生じたり、出射光の出射角度が変動したり、あるい
は空気の屈折率勾配により光の出射方向が変動すると、
これらの要因により光路が変更された光がウェッジを付
けた光学素子を通過する際に、ウェッジにより当該光学
素子内を通過する光の光路長が変化してしまうという問
題が生じる。この光路長の変化は、最終的に受光素子４
０で検出される干渉信号の誤差信号となってしまう。
【０００７】この誤差信号の発生を図３を用いて説明す
る。ウェッジガラス１０２に例えば周波数ω２の光が入
射したとする。このとき周波数ω２の光に対する空気の
屈折率をＮａ_ｆｎ、ガラスの屈折率をＮｇ_ｆｎ、ウェ
ッジ角をθｗとする。このとき周波数ω２の光が平行シ
フトあるいは出射角度の変動により、元の光路（図中、
実線で示す）からＸだけずれて図中破線で示す光路に変
化したとすると、光路長の変化は、
る。ウェッジガラス１０２に例えば周波数ω２の光が入
射したとする。このとき周波数ω２の光に対する空気の
屈折率をＮａ_ｆｎ、ガラスの屈折率をＮｇ_ｆｎ、ウェ
ッジ角をθｗとする。このとき周波数ω２の光が平行シ
フトあるいは出射角度の変動により、元の光路（図中、
実線で示す）からＸだけずれて図中破線で示す光路に変
化したとすると、光路長の変化は、
【０００８】（Ｎｇ_ｆｎ−Ｎａ_ｆｎ）・Ｘｔａｎθｗ
【０００９】となる。また２つの周波数ω２、ω３の光
が同軸でウェッジガラス１０２を透過し、同一量Ｘだけ
光路がずれた場合には、２つの周波数ω２、ω３の光の
相対的な光路長変化は、
が同軸でウェッジガラス１０２を透過し、同一量Ｘだけ
光路がずれた場合には、２つの周波数ω２、ω３の光の
相対的な光路長変化は、
【００１０】｛（Ｎｇ_ｆｎ−Ｎａ_ｆｎ）−（Ｎｇ_ｓ
ｈ−Ｎａ_ｓｈ）｝・Ｘｔａｎθｗ
ｈ−Ｎａ_ｓｈ）｝・Ｘｔａｎθｗ
【００１１】となる。但し、周波数ω２の光に対する空
気の屈折率をＮａ_ｓｈ、ガラスの屈折率をＮｇ_ｓｈと
する。
気の屈折率をＮａ_ｓｈ、ガラスの屈折率をＮｇ_ｓｈと
する。
【００１２】このように、光源１を原因とする出射光の
平行シフトや、出射光の出射角度の変動、あるいは空気
の屈折率勾配による光の出射方向の変動は、ウェッジが
付けられている光学素子を透過する光の光路長を変化さ
せてしまい、その結果生じる誤差成分は本来の空気の屈
折率変動による干渉信号に重畳してしまう。高精度に測
長を行うには、これら出射角度の変動等によりウェッジ
ガラスで生じる測長誤差は無視できない大きさとなる。
平行シフトや、出射光の出射角度の変動、あるいは空気
の屈折率勾配による光の出射方向の変動は、ウェッジが
付けられている光学素子を透過する光の光路長を変化さ
せてしまい、その結果生じる誤差成分は本来の空気の屈
折率変動による干渉信号に重畳してしまう。高精度に測
長を行うには、これら出射角度の変動等によりウェッジ
ガラスで生じる測長誤差は無視できない大きさとなる。
【００１３】本発明は、上述の従来の光波干渉測定装置
の有する問題点を解決するためになされたものであって
その目的は、光束の出射角度等の変動に伴って発生する
測定誤差を除去した光波干渉測定装置を提供することに
ある。
の有する問題点を解決するためになされたものであって
その目的は、光束の出射角度等の変動に伴って発生する
測定誤差を除去した光波干渉測定装置を提供することに
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、所定の周波
数を有する光束を出射する光源と、光束から干渉光を発
生させる光学系と、干渉光を受光する受光手段とを有
し、光源から出射された光束の出射角度の変動または平
行シフトに基づいて光学系内のガラスの厚さまたは分散
特性により生じる光路長変化を補正するように、光学系
中に配置された補償手段を備えたことを特徴とする光波
干渉測定装置によって達成される。
数を有する光束を出射する光源と、光束から干渉光を発
生させる光学系と、干渉光を受光する受光手段とを有
し、光源から出射された光束の出射角度の変動または平
行シフトに基づいて光学系内のガラスの厚さまたは分散
特性により生じる光路長変化を補正するように、光学系
中に配置された補償手段を備えたことを特徴とする光波
干渉測定装置によって達成される。
【００１５】また、上記目的は、所定の周波数を有する
測長用光束を出射する第１の光源と、異なる複数の周波
数を有し、測長用光束の光路上の屈折率変動を計測する
ための屈折率変動計測用光束を出射する第２の光源と、
測長用光束と屈折率変動計測用光束との共通光路を形成
し、それぞれの光束からそれぞれ干渉光を発生させる光
学系と、各干渉光をそれぞれ受光する複数の受光手段と
を有し、第１または第２の光源から出射された各光束の
出射角度の変動または平行シフトに基づいて光学系内の
ガラスの厚さまたは分散特性により生じる光路長変化を
補正するように、光学系中に補償手段を配置したことを
特徴とする光波干渉測定装置によって達成される。
測長用光束を出射する第１の光源と、異なる複数の周波
数を有し、測長用光束の光路上の屈折率変動を計測する
ための屈折率変動計測用光束を出射する第２の光源と、
測長用光束と屈折率変動計測用光束との共通光路を形成
し、それぞれの光束からそれぞれ干渉光を発生させる光
学系と、各干渉光をそれぞれ受光する複数の受光手段と
を有し、第１または第２の光源から出射された各光束の
出射角度の変動または平行シフトに基づいて光学系内の
ガラスの厚さまたは分散特性により生じる光路長変化を
補正するように、光学系中に補償手段を配置したことを
特徴とする光波干渉測定装置によって達成される。
【００１６】上記光波干渉測定装置において、補償手段
は、光学系中に配置されたくさび状の光学素子で生じる
光路長変化を補正するように、くさび状の光学素子の近
傍に配置されていることを特徴とする。また、補償手段
は、くさび状の光学素子の光透過面と平行でない光透過
面を有していることを特徴とする。さらに、補償手段
は、くさび状の光学素子と同一またはできるだけ近いウ
ェッジ角を有し、くさび状の光学素子と同一の波長分散
特性を有する形成材料で形成されていることを特徴とす
る。
は、光学系中に配置されたくさび状の光学素子で生じる
光路長変化を補正するように、くさび状の光学素子の近
傍に配置されていることを特徴とする。また、補償手段
は、くさび状の光学素子の光透過面と平行でない光透過
面を有していることを特徴とする。さらに、補償手段
は、くさび状の光学素子と同一またはできるだけ近いウ
ェッジ角を有し、くさび状の光学素子と同一の波長分散
特性を有する形成材料で形成されていることを特徴とす
る。
【００１７】本発明によれば、補償板を一枚挿入するこ
とにより、光の出射方向が変動しても光路長の変化を小
さくすることができる。挿入する補償板は、光路長変動
の要因となるウェッジガラスに対して反対向き（光軸に
対してほぼ１８０度回転させた状態）になるように配置
すればよい。
とにより、光の出射方向が変動しても光路長の変化を小
さくすることができる。挿入する補償板は、光路長変動
の要因となるウェッジガラスに対して反対向き（光軸に
対してほぼ１８０度回転させた状態）になるように配置
すればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
光波干渉測定装置を図１を用いて説明する。図１におい
て、図４を用いて説明した従来の屈折率変動計測用の干
渉計と同一の構成要素には同一の符号を付している。図
１に示す本実施の形態による屈折率変動計測用の干渉計
の図４における従来のそれと異なる点は、ウェッジ付き
の周波数結合素子２０で生じる光路長変化を補正するた
めの補償板１００が挿入されている点にある。図１にお
いて、光源１からは、周波数ω２の光とその高調波であ
る周波数ω３の光が出射し、周波数ω２の光は反射鏡１
０で反射して周波数結合素子２０でさらに反射する。
光波干渉測定装置を図１を用いて説明する。図１におい
て、図４を用いて説明した従来の屈折率変動計測用の干
渉計と同一の構成要素には同一の符号を付している。図
１に示す本実施の形態による屈折率変動計測用の干渉計
の図４における従来のそれと異なる点は、ウェッジ付き
の周波数結合素子２０で生じる光路長変化を補正するた
めの補償板１００が挿入されている点にある。図１にお
いて、光源１からは、周波数ω２の光とその高調波であ
る周波数ω３の光が出射し、周波数ω２の光は反射鏡１
０で反射して周波数結合素子２０でさらに反射する。
【００１９】周波数ω３の光は、ウェッジ付きの周波数
結合素子２０で生じる光路長変化を補正するための補償
板１００を透過してから周波数結合素子２０を透過する
ようになっている。補償板１００は、光源１から出射さ
れた光束の出射角度の変動または平行シフトに基づいて
周波数結合素子２０のガラスの厚さまたは分散特性によ
り生じる光路長変化を補正するように機能する。
結合素子２０で生じる光路長変化を補正するための補償
板１００を透過してから周波数結合素子２０を透過する
ようになっている。補償板１００は、光源１から出射さ
れた光束の出射角度の変動または平行シフトに基づいて
周波数結合素子２０のガラスの厚さまたは分散特性によ
り生じる光路長変化を補正するように機能する。
【００２０】そのために、補償板１００は、光路中に配
置されたウェッジ付きの周波数結合素子２０で生じる光
路長変化を補正するように、ウェッジ付きの周波数結合
素子２０の近傍に配置され、且つ、周波数結合素子２０
に対して図中ほぼ点対称となるような形状、つまりウェ
ッジの付け方が逆になった形状で配置されている。ま
た、補償板１００は、その光透過面がウェッジ付きの周
波数結合素子２０の光透過面と平行にならないように配
置されている。補償板１００と周波数結合素子２０を平
行に配置しないのは、補償板１００と周波数結合素子２
０との間に生じる多重反射を除去するためである。
置されたウェッジ付きの周波数結合素子２０で生じる光
路長変化を補正するように、ウェッジ付きの周波数結合
素子２０の近傍に配置され、且つ、周波数結合素子２０
に対して図中ほぼ点対称となるような形状、つまりウェ
ッジの付け方が逆になった形状で配置されている。ま
た、補償板１００は、その光透過面がウェッジ付きの周
波数結合素子２０の光透過面と平行にならないように配
置されている。補償板１００と周波数結合素子２０を平
行に配置しないのは、補償板１００と周波数結合素子２
０との間に生じる多重反射を除去するためである。
【００２１】さらに、補償板１００は、ウェッジ付きの
周波数結合素子２０と同一のウェッジ角を有し、ウェッ
ジ付きの周波数結合素子２０と同一の形成材料で形成さ
れるのが望ましい。使用した光の波長における波長分散
特性が同じものであればよい。このような補償板１００
を周波数結合素子２０に対して上述のような配置関係で
光路中に挿入することにより、周波数ω３の光は、出射
角度の変動などがあったとしても、光路長の変動を生じ
ることなく測定に供することができるようになる。
周波数結合素子２０と同一のウェッジ角を有し、ウェッ
ジ付きの周波数結合素子２０と同一の形成材料で形成さ
れるのが望ましい。使用した光の波長における波長分散
特性が同じものであればよい。このような補償板１００
を周波数結合素子２０に対して上述のような配置関係で
光路中に挿入することにより、周波数ω３の光は、出射
角度の変動などがあったとしても、光路長の変動を生じ
ることなく測定に供することができるようになる。
【００２２】この補償板１００を透過した周波数ω３の
光は、周波数ω２の光と周波数結合素子２０で結合して
同軸になり、反射鏡（コーナーキューブ）１２で反射し
た後、周波数変換素子３０に入射する。
光は、周波数ω２の光と周波数結合素子２０で結合して
同軸になり、反射鏡（コーナーキューブ）１２で反射し
た後、周波数変換素子３０に入射する。
【００２３】周波数変換素子３０では、周波数ω２の光
の一部を周波数変換して周波数ω３の光とし、光源１か
らの周波数ω３の光はそのまま透過する。この周波数変
換素子３０で変換された周波数ω３の光と光源１からの
周波数ω３の光が干渉し、その干渉信号は受光素子４０
で検出される。ここで検出される干渉信号は、周波数ω
２の光と周波数ω３の光の分散特性により、周波数結合
素子２０から反射鏡１２を介して周波数変換素子３０の
間に生じる、空気の屈折率変動を測定することができ
る。以上のようにして得られた空気の屈折率変動分を高
精度に測定できる。
の一部を周波数変換して周波数ω３の光とし、光源１か
らの周波数ω３の光はそのまま透過する。この周波数変
換素子３０で変換された周波数ω３の光と光源１からの
周波数ω３の光が干渉し、その干渉信号は受光素子４０
で検出される。ここで検出される干渉信号は、周波数ω
２の光と周波数ω３の光の分散特性により、周波数結合
素子２０から反射鏡１２を介して周波数変換素子３０の
間に生じる、空気の屈折率変動を測定することができ
る。以上のようにして得られた空気の屈折率変動分を高
精度に測定できる。
【００２４】次に、第２の実施の形態による光波干渉測
定装置を図２を用いて説明する。本実施の形態による光
波干渉測定装置は、移動物体の変位を測定するための干
渉測長機と、測定光路で生じる空気の屈折率変動を測定
し補正するための干渉計とを備えた光波干渉測定装置で
ある。
定装置を図２を用いて説明する。本実施の形態による光
波干渉測定装置は、移動物体の変位を測定するための干
渉測長機と、測定光路で生じる空気の屈折率変動を測定
し補正するための干渉計とを備えた光波干渉測定装置で
ある。
【００２５】まず初めに、移動物体の変位を測定するた
めの測長機の構成について説明する。光源２からは、周
波数がわずかに異なるω１とω１’の光が互いに直交し
た直線偏光で出射し、偏光分離素子５で反射した周波数
ω１’の光は参照光として、固定鏡（コーナーキュー
ブ）１５で反射して偏光分離素子５にもどる。また偏光
分離素子５を透過した周波数ω１の光は測定光として、
移動鏡１４で反射して偏光分離素子５にもどり、周波数
ω１と周波数ω１’の光は同軸になる。
めの測長機の構成について説明する。光源２からは、周
波数がわずかに異なるω１とω１’の光が互いに直交し
た直線偏光で出射し、偏光分離素子５で反射した周波数
ω１’の光は参照光として、固定鏡（コーナーキュー
ブ）１５で反射して偏光分離素子５にもどる。また偏光
分離素子５を透過した周波数ω１の光は測定光として、
移動鏡１４で反射して偏光分離素子５にもどり、周波数
ω１と周波数ω１’の光は同軸になる。
【００２６】偏光分離素子５を同軸で出射した周波数ω
１の光と周波数ω１’の光は周波数分離素子２３を透過
して受光素子４３に入射し、干渉信号として検出され
る。図示はしていないが、受光素子４３の手前に設けら
れた偏光子により周波数ω１’の参照光と周波数ω１の
測定光は干渉する。受光素子４３での信号は測長ビート
信号として、光源２から入力された参照ビート信号との
差をとることにより移動鏡１４の変位量を測定すること
ができる。
１の光と周波数ω１’の光は周波数分離素子２３を透過
して受光素子４３に入射し、干渉信号として検出され
る。図示はしていないが、受光素子４３の手前に設けら
れた偏光子により周波数ω１’の参照光と周波数ω１の
測定光は干渉する。受光素子４３での信号は測長ビート
信号として、光源２から入力された参照ビート信号との
差をとることにより移動鏡１４の変位量を測定すること
ができる。
【００２７】次に屈折率変動を測定するための干渉計の
構成について説明する。光源１からは周波数ω２とその
高調波である周波数ω３の光が出射する。周波数ω２の
光は反射鏡１０で反射して周波数結合素子２１を透過
し、周波数ω３の光は周波数結合素子２１で反射して両
方の光は同軸になり、周波数結合素子２２で測長用の周
波数ω１と周波数ω１’の光と同軸になる。
構成について説明する。光源１からは周波数ω２とその
高調波である周波数ω３の光が出射する。周波数ω２の
光は反射鏡１０で反射して周波数結合素子２１を透過
し、周波数ω３の光は周波数結合素子２１で反射して両
方の光は同軸になり、周波数結合素子２２で測長用の周
波数ω１と周波数ω１’の光と同軸になる。
【００２８】このとき周波数ω２の光と周波数ω３の光
はともに直線偏光で同じ方位を向いている。この方位は
測長用の光の偏光方位に対してほぼ４５度をなしてい
る。そして、周波数ω２と周波数ω３の光が共に参照光
路と測定光路に分離して測長用の光と同じ光路を通り、
周波数分離素子２３で測長用の光と分離する。そして、
参照光路を通ってきた周波数ω２の光と周波数ω３の光
はウェッジ付きの偏光分離素子２４で反射し、測定光路
を通ってきた周波数ω２の光と周波数ω３の光はウェッ
ジ付きの偏光分離素子２４を透過する。
はともに直線偏光で同じ方位を向いている。この方位は
測長用の光の偏光方位に対してほぼ４５度をなしてい
る。そして、周波数ω２と周波数ω３の光が共に参照光
路と測定光路に分離して測長用の光と同じ光路を通り、
周波数分離素子２３で測長用の光と分離する。そして、
参照光路を通ってきた周波数ω２の光と周波数ω３の光
はウェッジ付きの偏光分離素子２４で反射し、測定光路
を通ってきた周波数ω２の光と周波数ω３の光はウェッ
ジ付きの偏光分離素子２４を透過する。
【００２９】ウェッジ付きの偏光分離素子２４を透過す
る測定光路を通ってきた周波数ω２の光と周波数ω３の
光は、光源１からの出射光の出射角度の変動等によりウ
ェッジ付きの偏光分離素子２４で生じ得る光路長変化を
補正するため補償板１０１を透過する。補償板１０１
は、光源１から出射された光束の出射角度の変動または
平行シフトに基づいて偏光分離素子２４のガラスの厚さ
または分散特性により生じる光路長変化を補正するよう
に機能する。
る測定光路を通ってきた周波数ω２の光と周波数ω３の
光は、光源１からの出射光の出射角度の変動等によりウ
ェッジ付きの偏光分離素子２４で生じ得る光路長変化を
補正するため補償板１０１を透過する。補償板１０１
は、光源１から出射された光束の出射角度の変動または
平行シフトに基づいて偏光分離素子２４のガラスの厚さ
または分散特性により生じる光路長変化を補正するよう
に機能する。
【００３０】そのために、補償板１０１は、光路中に配
置されたウェッジ付きの偏光分離素子２４で生じる光路
長変化を補正するように、ウェッジ付きの偏光分離素子
２４の近傍に配置され、且つ、偏光分離素子２４に対し
て図中ほぼ点対称となるような形状、つまりウェッジの
付け方が逆になった形状で配置されている。
置されたウェッジ付きの偏光分離素子２４で生じる光路
長変化を補正するように、ウェッジ付きの偏光分離素子
２４の近傍に配置され、且つ、偏光分離素子２４に対し
て図中ほぼ点対称となるような形状、つまりウェッジの
付け方が逆になった形状で配置されている。
【００３１】また、補償板１０１は、ウェッジ付きの偏
光分離素子２４の光透過面との間に多重反射が生じない
ように、補償板１０１と偏光分離素子２４が平行になら
ないように配置する。さらに、補償板１０１は、ウェッ
ジ付きの偏光分離素子２４と同一のウェッジ角を有し、
ウェッジ付きの偏光分離素子２４と同一の形成材料で形
成されるのが望ましい。使用した光の波長における波長
分散特性が同じものであればよい。このような補償板１
０１を偏光分離素子２４に対して上述のような配置関係
で光路中に挿入することにより、測定光路を通ってきた
周波数ω２の光と周波数ω３の光は、出射角度の変動な
どがあったとしても、光路長の変動を生じることなく測
定に供することができるようになる。
光分離素子２４の光透過面との間に多重反射が生じない
ように、補償板１０１と偏光分離素子２４が平行になら
ないように配置する。さらに、補償板１０１は、ウェッ
ジ付きの偏光分離素子２４と同一のウェッジ角を有し、
ウェッジ付きの偏光分離素子２４と同一の形成材料で形
成されるのが望ましい。使用した光の波長における波長
分散特性が同じものであればよい。このような補償板１
０１を偏光分離素子２４に対して上述のような配置関係
で光路中に挿入することにより、測定光路を通ってきた
周波数ω２の光と周波数ω３の光は、出射角度の変動な
どがあったとしても、光路長の変動を生じることなく測
定に供することができるようになる。
【００３２】偏光分離素子２４で反射した参照光路を通
ってきた光と、偏光分離素子２４を透過した測定光路を
通ってきた光のうち、周波数ω２の光の一部が、周波数
変換素子３２、３１でそれぞれ周波数ω３の光に変換さ
れ、光源１からの周波数ω３の光と干渉する。参照光路
を通ってきた参照光は受光素子４１で、測定光路を通っ
てきた測定光は受光素子４２で検出される。受光素子４
１、４２で検出した光に基づいて光路中に生じた屈折率
変動を求めることができる。本実施の形態においては、
屈折率変動を測定するための干渉信号として、同じ周波
数で干渉するホモダイン法による説明をしたが、例えば
図５に示すようなヘテロダイン法による測定も可能であ
る。その場合には、周波数変換素子３０の後ろにおいて
干渉する２つの光がわずかに周波数が異なるように光源
の周波数を変更（図５では、ω２’、ω３’とした）
し、例えば、光源１などから参照用の信号を演算器６０
に取り込めばよい。
ってきた光と、偏光分離素子２４を透過した測定光路を
通ってきた光のうち、周波数ω２の光の一部が、周波数
変換素子３２、３１でそれぞれ周波数ω３の光に変換さ
れ、光源１からの周波数ω３の光と干渉する。参照光路
を通ってきた参照光は受光素子４１で、測定光路を通っ
てきた測定光は受光素子４２で検出される。受光素子４
１、４２で検出した光に基づいて光路中に生じた屈折率
変動を求めることができる。本実施の形態においては、
屈折率変動を測定するための干渉信号として、同じ周波
数で干渉するホモダイン法による説明をしたが、例えば
図５に示すようなヘテロダイン法による測定も可能であ
る。その場合には、周波数変換素子３０の後ろにおいて
干渉する２つの光がわずかに周波数が異なるように光源
の周波数を変更（図５では、ω２’、ω３’とした）
し、例えば、光源１などから参照用の信号を演算器６０
に取り込めばよい。
【００３３】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、ウェッジ付きの周波数結合素子２０、および偏光分
離素子２４を例にとって本発明を適用したが、本発明は
これらに限られることなく、光路中に存在するウェッジ
の付いた光学素子に対して必要に応じて本発明に係る補
償板を挿入して、光の出射角度の変動等に基づく光路長
の変動による誤差信号の発生を防止することが可能であ
る。
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、ウェッジ付きの周波数結合素子２０、および偏光分
離素子２４を例にとって本発明を適用したが、本発明は
これらに限られることなく、光路中に存在するウェッジ
の付いた光学素子に対して必要に応じて本発明に係る補
償板を挿入して、光の出射角度の変動等に基づく光路長
の変動による誤差信号の発生を防止することが可能であ
る。
【００３４】また、光学系が複雑で多くのウェッジガラ
スを使用する場合には、光の出射方向の変化と干渉信号
との両者を考慮して、同期する変動成分がなくなるよう
に補償板を挿入することにより誤差信号を低減すること
ができる。
スを使用する場合には、光の出射方向の変化と干渉信号
との両者を考慮して、同期する変動成分がなくなるよう
に補償板を挿入することにより誤差信号を低減すること
ができる。
【００３５】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、干渉測定に
おいて、出射角度の変動等による光路の変動が生じて
も、光がウェッジガラスを透過する際の位相変化による
誤差を補償板を挿入することで補正することができ、高
精度な測長を行なうことができる光波干渉測定装置を実
現できる。
おいて、出射角度の変動等による光路の変動が生じて
も、光がウェッジガラスを透過する際の位相変化による
誤差を補償板を挿入することで補正することができ、高
精度な測長を行なうことができる光波干渉測定装置を実
現できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。
装置の概略の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。
装置の概略の構成を示す図である。
【図３】光の出射角度の変動等による光路長の変動を説
明する図である。
明する図である。
【図４】従来の光波干渉測定装置の概略の構成を示す図
である。
である。
【図５】ヘテロダイン法による光波干渉測定装置の概略
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１、２ 光源 ５、２４ 偏光分離素子 １０、１１、１２、１３ 反射鏡 １４ 移動鏡 １５ 固定鏡 ２０、２１、２２ 周波数結合素子 ２３ 周波数分離素子 ３０、３１、３２ 周波数変換素子 ４０、４１、４２、４３ 受光素子 ６０ 演算器 １００、１０１、１０２ 補償板
Claims (5)
- 【請求項１】所定の周波数を有する光束を出射する光源
と、 前記光束から干渉光を発生させる光学系と、 前記干渉光を受光する受光手段とを有し、 前記光源から出射された前記光束の出射角度の変動また
は平行シフトに基づいて前記光学系内のガラスの厚さま
たは分散特性により生じる光路長変化を補正するよう
に、前記光学系中に配置された補償手段を備えたことを
特徴とする光波干渉測定装置。 - 【請求項２】所定の周波数を有する測長用光束を出射す
る第１の光源と、 前記周波数と異なる複数の周波数を有し、前記測長用光
束の光路上の屈折率変動を計測するための屈折率変動計
測用光束を出射する第２の光源と、 前記測長用光束と前記屈折率変動計測用光束との共通光
路を形成し、それぞれの光束からそれぞれ干渉光を発生
させる光学系と、 前記各干渉光をそれぞれ受光する複数の受光手段とを有
し、 前記第１または第２の光源から出射された前記各光束の
出射角度の変動または平行シフトに基づいて前記光学系
内のガラスの厚さまたは分散特性により生じる光路長変
化を補正するように、前記光学系中に配置された補償手
段を備えたことを特徴とする光波干渉測定装置。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の光波干渉測定装
置において、 前記補償手段は、前記光学系中に配置されたくさび状の
光学素子で生じる前記光路長変化を補正するように、前
記くさび状の光学素子の近傍に配置されていることを特
徴とする光波干渉測定装置。 - 【請求項４】請求項３記載の光波干渉測定装置におい
て、 前記補償手段は、前記くさび状の光学素子の光透過面と
平行でない光透過面を有していることを特徴とする光波
干渉測定装置。 - 【請求項５】請求項３または４に記載の光波干渉測定装
置において、 前記補償手段は、前記くさび状の光学素子と同一のウェ
ッジ角を有し、前記くさび状の光学素子と同一の波長分
散特性を有する形成材料で形成されていることを特徴と
する光波干渉測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9079096A JPH10253316A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 光波干渉測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9079096A JPH10253316A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 光波干渉測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253316A true JPH10253316A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13680357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9079096A Withdrawn JPH10253316A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 光波干渉測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253316A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008513741A (ja) * | 2004-09-20 | 2008-05-01 | オプセンス インコーポレイテッド | 低コヒーレンス干渉法を使用する光センサ |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP9079096A patent/JPH10253316A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008513741A (ja) * | 2004-09-20 | 2008-05-01 | オプセンス インコーポレイテッド | 低コヒーレンス干渉法を使用する光センサ |
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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: 20040601 |