JPH11281313A - 白色光のヘテロダイン干渉法 - Google Patents
白色光のヘテロダイン干渉法Info
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- JPH11281313A JPH11281313A JP8008798A JP8008798A JPH11281313A JP H11281313 A JPH11281313 A JP H11281313A JP 8008798 A JP8008798 A JP 8008798A JP 8008798 A JP8008798 A JP 8008798A JP H11281313 A JPH11281313 A JP H11281313A
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- heterodyne
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 白色光のヘテロダイン干渉技術を提供する。
【解決手段】光源の低コヒーレンス性を利用した白色干
渉において、音響光学変調器を干渉計内に挿入し、当該
音響光学変調器による白色光の回折地点と発散地点が一
致するように、当該音響光学変調器に白色光を収斂さ
せ、これらの光を放物面鏡で反射させることによって白
色光の各波長の周波数を同じ量だけシフトさせ、ヘテロ
ダイン干渉を実現し、微弱光を高感度で検出する。
渉において、音響光学変調器を干渉計内に挿入し、当該
音響光学変調器による白色光の回折地点と発散地点が一
致するように、当該音響光学変調器に白色光を収斂さ
せ、これらの光を放物面鏡で反射させることによって白
色光の各波長の周波数を同じ量だけシフトさせ、ヘテロ
ダイン干渉を実現し、微弱光を高感度で検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密機械工業、電
子工業及びバイオ産業などの生産工業分野において、空
間位置決めなどに利用されている光源の低コヒーレンス
性を利用した白色干渉に関するものであり、更には音響
光学変調器を用いて白色光の周波数をシフトさせること
によってヘテロダイン干渉を実現し、被測定物体からの
弱い反射光を高感度で検出する方法に関するものであ
る。
子工業及びバイオ産業などの生産工業分野において、空
間位置決めなどに利用されている光源の低コヒーレンス
性を利用した白色干渉に関するものであり、更には音響
光学変調器を用いて白色光の周波数をシフトさせること
によってヘテロダイン干渉を実現し、被測定物体からの
弱い反射光を高感度で検出する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、精密機械工業や半導体関連工業に
おける精密加工や寸法測定のための位置決めだけでな
く、バイオ工業などにおける各種の装置などの制御のた
めの位置決めにおいて、低コヒーレントなランプなどを
光源とする白色干渉を利用した方法が開発され、位置決
めなどの広い分野の技術に利用されてきているが、従来
は干渉計をヘテロダイン化することに成功していなかっ
たため、従来からの干渉法であるホモダイン干渉を利用
していた。
おける精密加工や寸法測定のための位置決めだけでな
く、バイオ工業などにおける各種の装置などの制御のた
めの位置決めにおいて、低コヒーレントなランプなどを
光源とする白色干渉を利用した方法が開発され、位置決
めなどの広い分野の技術に利用されてきているが、従来
は干渉計をヘテロダイン化することに成功していなかっ
たため、従来からの干渉法であるホモダイン干渉を利用
していた。
【０００３】また、レーザ技術の進歩とともに、波高値
の大きなパルスレーザを利用したり、大きな出力の連続
波レーザを用いて、これらを弱い反射率の物質に適用
し、空間位置の精密決定に使用され始めているが、従来
からのランプ光源は信頼性が高く使用が簡便であり、コ
ンパクトで低価格であるので、実用的見地から広く利用
されている。
の大きなパルスレーザを利用したり、大きな出力の連続
波レーザを用いて、これらを弱い反射率の物質に適用
し、空間位置の精密決定に使用され始めているが、従来
からのランプ光源は信頼性が高く使用が簡便であり、コ
ンパクトで低価格であるので、実用的見地から広く利用
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、ラ
ンプ光は強度が弱く、十分にコリメーションができない
ので、被測定物体の反射率が極端に低い場合、十分なＳ
Ｎ比の検出信号が得られないために、高感度な測定が困
難であった。
ンプ光は強度が弱く、十分にコリメーションができない
ので、被測定物体の反射率が極端に低い場合、十分なＳ
Ｎ比の検出信号が得られないために、高感度な測定が困
難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するに
は、白色干渉の光源としてスペクトル幅の広いランプ光
源での光波干渉法において、白色光に一様な周波数シフ
トを与え、ヘテロダイン干渉を実現することによって、
被測定物体からの弱い反射光を高感度で検出し、空間的
位置決めなどの応用において、極微弱光の検出を高精度
で可能とするものである。
は、白色干渉の光源としてスペクトル幅の広いランプ光
源での光波干渉法において、白色光に一様な周波数シフ
トを与え、ヘテロダイン干渉を実現することによって、
被測定物体からの弱い反射光を高感度で検出し、空間的
位置決めなどの応用において、極微弱光の検出を高精度
で可能とするものである。
【０００６】従って、本発明は光源の低コヒーレンス性
を利用した白色干渉において、音響光学変調器を干渉計
内に挿入し、当該音響光学変調器による白色光の回折地
点と発散地点とが一致するように、当該音響光学変調器
に白色光を収斂させ、これらの回折光を凹面鏡で元の方
向に反射させることによって、白色光の各波長の周波数
を同じだけシフトさせ、ヘテロダイン干渉を実現し、拡
がりのある光源を効率的に音響光学変調器に入射させる
とともに、微弱光を高感度で検出することを特徴とする
白色光のヘテロダイン干渉法を提供するものである。
を利用した白色干渉において、音響光学変調器を干渉計
内に挿入し、当該音響光学変調器による白色光の回折地
点と発散地点とが一致するように、当該音響光学変調器
に白色光を収斂させ、これらの回折光を凹面鏡で元の方
向に反射させることによって、白色光の各波長の周波数
を同じだけシフトさせ、ヘテロダイン干渉を実現し、拡
がりのある光源を効率的に音響光学変調器に入射させる
とともに、微弱光を高感度で検出することを特徴とする
白色光のヘテロダイン干渉法を提供するものである。
【０００７】本発明は、上記干渉計はマイケルソン干渉
計であることを特徴とする白色光のヘテロダイン干渉法
を提供するものである。
計であることを特徴とする白色光のヘテロダイン干渉法
を提供するものである。
【０００８】本発明は、上記干渉計において、上記音響
光学変調器とは異なる位置であり、上記音響光学変調器
と光学的に等価である位置に、上記音響光学変調器と光
学的に等しい部材を配設したことを特徴とする白色光の
ヘテロダイン干渉法を提供するものである。
光学変調器とは異なる位置であり、上記音響光学変調器
と光学的に等価である位置に、上記音響光学変調器と光
学的に等しい部材を配設したことを特徴とする白色光の
ヘテロダイン干渉法を提供するものである。
【０００９】本発明は、上記干渉計には一対の非球面
（放物面）からなる反射鏡が使用されることを特徴とす
る白色光のヘテロダイン干渉法を提供するものである。
（放物面）からなる反射鏡が使用されることを特徴とす
る白色光のヘテロダイン干渉法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】現在、白色干渉の原理を利用した
空間位置決め技術は、多くの科学・工業の分野において
利用されており、特に精密機械工業や先端的電子工業に
おける部品寸法測定技術や加工などのための空間位置の
制御技術には欠かせない技術として利用されている。ま
た、バイオや医療分野における精密計測にも利用されて
きている。この場合、光源の強度が弱いために、反射率
の低い物体の測定への応用が困難であることや環境に左
右されやすいなどの問題があり、このため空間位置の精
密位置決めを安定して行うことが困難であった。
空間位置決め技術は、多くの科学・工業の分野において
利用されており、特に精密機械工業や先端的電子工業に
おける部品寸法測定技術や加工などのための空間位置の
制御技術には欠かせない技術として利用されている。ま
た、バイオや医療分野における精密計測にも利用されて
きている。この場合、光源の強度が弱いために、反射率
の低い物体の測定への応用が困難であることや環境に左
右されやすいなどの問題があり、このため空間位置の精
密位置決めを安定して行うことが困難であった。
【００１１】本発明では、ヘテロダイン干渉を用いてい
ることから、微弱光が強い場合でも、高い分解能かつ高
い感度の位置決め技術が実現されるので、大気ゆらぎに
強く、微弱光の検出が可能となり、各種の分野の生産現
場で求められるオンライン計測や研究開発のための高感
度な空間位置計測に有効である。
ることから、微弱光が強い場合でも、高い分解能かつ高
い感度の位置決め技術が実現されるので、大気ゆらぎに
強く、微弱光の検出が可能となり、各種の分野の生産現
場で求められるオンライン計測や研究開発のための高感
度な空間位置計測に有効である。
【００１２】図１に本発明の基本原理を示す。白色光１
２は、音響光学変調器５により、光が回折される位置に
収斂するようにすることによって、ランプ光源１などの
周波数的に拡がりのある光を効率的に音響光学変調器５
に入射させることができるとともに、非回折白色光１３
と１次回折白色光とが同じ位置から発散するようにし、
また球面鏡７を曲率中心がその位置と一致するように配
置して、回折白色光１４を元の方向に反射させると、各
波長は光周波数シフトωを同じだけ受け、ヘテロダイン
干渉縞１５が発生される。この場合、トランスレーター
１１で光路長を走査すると、白色干渉縞パターンが形成
される。
２は、音響光学変調器５により、光が回折される位置に
収斂するようにすることによって、ランプ光源１などの
周波数的に拡がりのある光を効率的に音響光学変調器５
に入射させることができるとともに、非回折白色光１３
と１次回折白色光とが同じ位置から発散するようにし、
また球面鏡７を曲率中心がその位置と一致するように配
置して、回折白色光１４を元の方向に反射させると、各
波長は光周波数シフトωを同じだけ受け、ヘテロダイン
干渉縞１５が発生される。この場合、トランスレーター
１１で光路長を走査すると、白色干渉縞パターンが形成
される。
【００１３】
【実施例】図２に本発明によるヘテロダイン型白色干渉
のための光学系を示す。白色干渉用低コヒーレンスの光
１は、色収差補正レンズ２によってコリメートされた
後、色収差補正レンズ３によって集光される。この収斂
光はビームスプリッター４で反射され、音響光学変調器
５に入射する。この光は放物面鏡８ａでコリメートされ
て、平面鏡９に向かう。一方、ビームスプリッター４を
透過した光は、光路長補償板６を経て、放物面鏡８ｂで
コリメートされた後、被測定物体１０に照射され、この
反射光が先の光周波数がシフトした光とヘテロダイン干
渉する（１５）。ここで、トランスレーター１１で平面
鏡９を走査すると白色干渉縞パターンが得られる。
のための光学系を示す。白色干渉用低コヒーレンスの光
１は、色収差補正レンズ２によってコリメートされた
後、色収差補正レンズ３によって集光される。この収斂
光はビームスプリッター４で反射され、音響光学変調器
５に入射する。この光は放物面鏡８ａでコリメートされ
て、平面鏡９に向かう。一方、ビームスプリッター４を
透過した光は、光路長補償板６を経て、放物面鏡８ｂで
コリメートされた後、被測定物体１０に照射され、この
反射光が先の光周波数がシフトした光とヘテロダイン干
渉する（１５）。ここで、トランスレーター１１で平面
鏡９を走査すると白色干渉縞パターンが得られる。
【００１４】以上、本発明を図面に記載された実施形態
に基づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけ
ではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない
限りどのようにでも実施することができる。
に基づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけ
ではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない
限りどのようにでも実施することができる。
【００１５】例えば、光源としてスペクトル幅が広い光
源を用いた白色光干渉計において、ヘテロダイン干渉計
を実現するために、光路に音響光学変調器を挿入する
が、これによる回折角が波長によって異なる問題を凹面
鏡の利用によって、白色光のヘテロダイン干渉を実現す
るものである。その結果、反射率が極端に低い被測定物
体の場合でも高感度で検出することが可能であり、空間
位置決め精度を大幅に向上させることが実現される。
源を用いた白色光干渉計において、ヘテロダイン干渉計
を実現するために、光路に音響光学変調器を挿入する
が、これによる回折角が波長によって異なる問題を凹面
鏡の利用によって、白色光のヘテロダイン干渉を実現す
るものである。その結果、反射率が極端に低い被測定物
体の場合でも高感度で検出することが可能であり、空間
位置決め精度を大幅に向上させることが実現される。
【００１６】
【発明の効果】以上要するに、本発明は、従来の低コヒ
ーレンスのレーザ光源を用いた白色干渉による空間位置
決めにおいて、最近進展が著しい超先端加工による鏡面
である自由曲面の形状や生体などの内部の界面の空間位
置を高感度で検出するとともに、各種の計測・制御のた
めの空間位置決めの精度を大幅に向上させ、２次元形状
の精密計測に応用できる。
ーレンスのレーザ光源を用いた白色干渉による空間位置
決めにおいて、最近進展が著しい超先端加工による鏡面
である自由曲面の形状や生体などの内部の界面の空間位
置を高感度で検出するとともに、各種の計測・制御のた
めの空間位置決めの精度を大幅に向上させ、２次元形状
の精密計測に応用できる。
【００１７】また、光源としてスペクトル幅が広い白色
光源を用いた白色光干渉計であって、ヘテロダイン干渉
計を実現するために、光路に音響光学変調器を挿入して
いるが、本発明では、これによる回折角が波長によって
異なる問題を解消し、白色光のヘテロダイン干渉を実現
するものである。この結果、反射率が極端に低い被測定
物体の場合でも高感度で検出することが可能であり、空
間位置決め精度を大幅に向上させることが実現できる。
光源を用いた白色光干渉計であって、ヘテロダイン干渉
計を実現するために、光路に音響光学変調器を挿入して
いるが、本発明では、これによる回折角が波長によって
異なる問題を解消し、白色光のヘテロダイン干渉を実現
するものである。この結果、反射率が極端に低い被測定
物体の場合でも高感度で検出することが可能であり、空
間位置決め精度を大幅に向上させることが実現できる。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の実施例を示す光学的構成図である。
１ 低コヒーレントな光源 ２ 色収差補正レンズ ３ 色収差補正レンズ ４ ビームスプリッター ５ 音響光学変調器 ６ 光路長補償板 ７ 球面鏡 ８ａ、８ｂ 放物面鏡 ９ 平面鏡 １０ 被測定物体 １１ トランスレーター １２ 収斂光 １３ 非回折光（０次光） １４ １次回折光 １５ ヘテロダイン干渉縞
Claims (4)
- 【請求項１】 光源の低コヒーレンス性を利用した白色
干渉において、音響光学変調器を干渉計内に挿入し、当
該音響光学変調器による白色光の回折地点と発散地点と
が一致するように、当該音響光学変調器に白色光を収斂
させ、これらの回折光を凹面鏡で元の方向に反射させる
ことによって、白色光の各波長の周波数を同じだけシフ
トさせ、ヘテロダイン干渉を実現し、拡がりのある光源
を効率的に音響光学変調器に入射させるとともに、微弱
光を高感度で検出することを特徴とする白色光のヘテロ
ダイン干渉法。 - 【請求項２】 上記干渉計はマイケルソン干渉計である
ことを特徴とする請求項１に記載の白色光のヘテロダイ
ン干渉法。 - 【請求項３】 上記干渉計において、上記音響光学変調
器とは異なる位置であり、上記音響光学変調器と光学的
に等価である位置に、上記音響光学変調器と光学的に等
しい部材を配設したことを特徴とする請求項１または２
に記載の白色光のヘテロダイン干渉法。 - 【請求項４】 上記干渉計には一対の非球面（放物面）
からなる反射鏡が使用されることを特徴とする請求項１
乃至３の何れかに記載の白色光のヘテロダイン干渉法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8008798A JP2873962B1 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 白色光のヘテロダイン干渉法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8008798A JP2873962B1 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 白色光のヘテロダイン干渉法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2873962B1 JP2873962B1 (ja) | 1999-03-24 |
| JPH11281313A true JPH11281313A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13708429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8008798A Expired - Lifetime JP2873962B1 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 白色光のヘテロダイン干渉法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873962B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004512516A (ja) * | 2000-10-26 | 2004-04-22 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 空間的に部分コヒーレントな光源を有する光学的コヒーレンス干渉計法およびコヒーレンス断層写真法 |
| JP2007183106A (ja) * | 2006-01-04 | 2007-07-19 | Univ Of Tsukuba | ヘテロダインビートプローブ走査プローブ顕微鏡およびこれによってトンネル電流に重畳された微小信号の計測方法 |
| JP2010151839A (ja) * | 2010-03-23 | 2010-07-08 | Univ Of Tsukuba | ヘテロダインビートプローブ走査プローブトンネル顕微鏡およびこれによってトンネル電流に重畳された微小信号の計測方法 |
| CN112985308A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-06-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种局部大面形误差智能补偿干涉检测系统和方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105841720B (zh) * | 2016-05-20 | 2018-05-08 | 大连爱特隆光学科技有限公司 | 使用两个平行反射面的光纤白光干涉解调仪 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP8008798A patent/JP2873962B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004512516A (ja) * | 2000-10-26 | 2004-04-22 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 空間的に部分コヒーレントな光源を有する光学的コヒーレンス干渉計法およびコヒーレンス断層写真法 |
| JP2007183106A (ja) * | 2006-01-04 | 2007-07-19 | Univ Of Tsukuba | ヘテロダインビートプローブ走査プローブ顕微鏡およびこれによってトンネル電流に重畳された微小信号の計測方法 |
| JP4534045B2 (ja) * | 2006-01-04 | 2010-09-01 | 国立大学法人 筑波大学 | ヘテロダインビートプローブ走査プローブトンネル顕微鏡およびこれによってトンネル電流に重畳された微小信号の計測方法 |
| JP2010151839A (ja) * | 2010-03-23 | 2010-07-08 | Univ Of Tsukuba | ヘテロダインビートプローブ走査プローブトンネル顕微鏡およびこれによってトンネル電流に重畳された微小信号の計測方法 |
| CN112985308A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-06-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种局部大面形误差智能补偿干涉检测系统和方法 |
| CN112985308B (zh) * | 2021-05-12 | 2021-11-19 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种局部大面形误差智能补偿干涉检测系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2873962B1 (ja) | 1999-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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