JPS60203801A - 能動型干渉計 - Google Patents
能動型干渉計Info
- Publication number
- JPS60203801A JPS60203801A JP59061340A JP6134084A JPS60203801A JP S60203801 A JPS60203801 A JP S60203801A JP 59061340 A JP59061340 A JP 59061340A JP 6134084 A JP6134084 A JP 6134084A JP S60203801 A JPS60203801 A JP S60203801A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- light
- interference
- optical path
- oscillation frequency
- Prior art date
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- Granted
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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
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
-
- 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
- G01B9/02062—Active error reduction, i.e. varying with time
- G01B9/02067—Active error reduction, i.e. varying with time by electronic control systems, i.e. using feedback acting on optics or light
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、干渉計の光学的位相信号を光源の発振周波数
に帰還させる能動型干渉計に関するものである。
に帰還させる能動型干渉計に関するものである。
従来、被検物体の面精度、変位、屈折率分布等を精度良
く計測するために用いられている光学的干渉計（以下、
干渉計と記す）は、高感度ゆえに温度変動による干渉強
度のドリフト、震動による干渉強度の変動等をうけやす
く、被検物体を高精度に計測するためには、温度調整あ
るいは防震台等の設備をしなければならなかった。その
ために計測にかかわる装置が大がかりとなり、しかも前
記設備の設置可能な限られた場所でしか計測できないと
いう欠点があった。
く計測するために用いられている光学的干渉計（以下、
干渉計と記す）は、高感度ゆえに温度変動による干渉強
度のドリフト、震動による干渉強度の変動等をうけやす
く、被検物体を高精度に計測するためには、温度調整あ
るいは防震台等の設備をしなければならなかった。その
ために計測にかかわる装置が大がかりとなり、しかも前
記設備の設置可能な限られた場所でしか計測できないと
いう欠点があった。
゛上記欠点を克服するために、Ｅ、Ｌ、Ｇｒｅｅｎらは
干渉出力強度の一部をレーザ光源へ電気的にフィード・
バックし、このレーザ光源の波長を制御することで干渉
強度のドリフト変動を安定化する方法を提案している（
ＡＰＰＬＩＥＤ ０ＰＴＩＣ８１９，１８９５−１８９
７及び１８９７−１８９９（１９８０））。しかしなが
ら、彼らの方法において、レーザ光源の波長制御の手段
として、ガスレーザの共振器長の調整あるいは色素レー
ザの波長を電気光学素子により選択することにより波長
制御を行っているために、光源の波長制御機構が複雑か
つ大がかりになると（・う欠点があった。
干渉出力強度の一部をレーザ光源へ電気的にフィード・
バックし、このレーザ光源の波長を制御することで干渉
強度のドリフト変動を安定化する方法を提案している（
ＡＰＰＬＩＥＤ ０ＰＴＩＣ８１９，１８９５−１８９
７及び１８９７−１８９９（１９８０））。しかしなが
ら、彼らの方法において、レーザ光源の波長制御の手段
として、ガスレーザの共振器長の調整あるいは色素レー
ザの波長を電気光学素子により選択することにより波長
制御を行っているために、光源の波長制御機構が複雑か
つ大がかりになると（・う欠点があった。
本発明の目的は、簡単な構成で被検物体を精度良く計測
することの出来る能動型干渉計を提供−３ることにある
。
することの出来る能動型干渉計を提供−３ることにある
。
本発明は従来の能動型干渉計において、Ｌ／−ザ光源と
して半導体レーザを用い、干渉縞強度の情報の一部をこ
の半導体レーザの注入電流に帰還し、半導体レーザの発
振周波数を制御するように構成することによって、上記
目的を達成するものである。
して半導体レーザを用い、干渉縞強度の情報の一部をこ
の半導体レーザの注入電流に帰還し、半導体レーザの発
振周波数を制御するように構成することによって、上記
目的を達成するものである。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す概略図である。
ここで１は光源であるところの半導体レーザで、単一モ
ードで発振する。この半導体レーザ１からの光はレンズ
２により平行光にコリメートされる。
ードで発振する。この半導体レーザ１からの光はレンズ
２により平行光にコリメートされる。
本実施例における干渉計はマイケルソン（Ｍｉｃｈｅｌ
ｓｏｎ）型であり、ビームスプリッタ６（（より２つに
分割された光束はそれぞれミラー４及びミラー５で反射
され、再びビームスプリッタ６により重ね合わされる。
ｓｏｎ）型であり、ビームスプリッタ６（（より２つに
分割された光束はそれぞれミラー４及びミラー５で反射
され、再びビームスプリッタ６により重ね合わされる。
ここで、一方の光束の光路中に被検物体６を挿入すると
、この被検物体６の各部において、他方の光束に対して
光路差ｌが生じる。その為、ピンホール７上の面におい
ては被検物体６による干渉図形が形成され、この干渉図
形によって被検物体６の面精度等が計測される。
、この被検物体６の各部において、他方の光束に対して
光路差ｌが生じる。その為、ピンホール７上の面におい
ては被検物体６による干渉図形が形成され、この干渉図
形によって被検物体６の面精度等が計測される。
また、一方干渉光の・一部はビンポール７を介して受光
器８に導かれ、光電変換されて信号■として出力される
。この出力信号■は差動アンプ９を通し、半導体レーザ
ーの注入電流Ｉにフィードバックされる。一般に半導体
レーザは注入電流Ｉを変化させると、発振周波数ｆが直
線的に変化することが知られている。
器８に導かれ、光電変換されて信号■として出力される
。この出力信号■は差動アンプ９を通し、半導体レーザ
ーの注入電流Ｉにフィードバックされる。一般に半導体
レーザは注入電流Ｉを変化させると、発振周波数ｆが直
線的に変化することが知られている。
その為、Δｆ＝αΔＩ（αは感度）なる関係に従 ・つ
て、注入電流の変化ΔＩに対してΔ、ｒだけ発振周波数
が変化を受ける。実施例の干渉計において、２π 光路差ｌによる位相差φはφ＝−ｆｌｃここで、Ｃは真
空中の光速度）で与えられるので、今、光路差ｌが外部
の温度変動や振動等によりΔｅだけ変動したとすると、
ピンホール７０点での干渉縞り、受光器８からはｌφに
よる出力信号の差分Δ■が出力される。この出力ΔＶは
、第１図のツーイードバック回路によって注入電流の変
化Δ工として半導体レーザーに帰還され、半導体レーザ
ーはΔφ二〇となるように発振周波数の変化Δｆ＝−ｆ
・Δｌ／ｌ を受け、Δｌの変動は補償される。
て、注入電流の変化ΔＩに対してΔ、ｒだけ発振周波数
が変化を受ける。実施例の干渉計において、２π 光路差ｌによる位相差φはφ＝−ｆｌｃここで、Ｃは真
空中の光速度）で与えられるので、今、光路差ｌが外部
の温度変動や振動等によりΔｅだけ変動したとすると、
ピンホール７０点での干渉縞り、受光器８からはｌφに
よる出力信号の差分Δ■が出力される。この出力ΔＶは
、第１図のツーイードバック回路によって注入電流の変
化Δ工として半導体レーザーに帰還され、半導体レーザ
ーはΔφ二〇となるように発振周波数の変化Δｆ＝−ｆ
・Δｌ／ｌ を受け、Δｌの変動は補償される。
純な構成で、フィードバックルーズの通過周波数範囲内
の外乱による光路差の変動を完全に補償することが出来
る。
の外乱による光路差の変動を完全に補償することが出来
る。
第２図（ａ）（ｂ）には、第１図の実施例においてミラ
ー４に不図示の機構によって振動数４８Ｈｚ、最大振１
】４μ専の正弦振動を与えた時のピンホール７を有する
面での干渉パターンを示す。第２図（ａ）は本発明の実
施例の如く半導体レーザ１へ注入電流のフィードバック
をかけた時の干渉パターンであり、ミラー４による振動
にもかかわらず、フィードバック機構によりパターンは
乱れない。それに対し第２図（ｂ）の如く、フィードバ
ックをかけない場合にはパターンはミラー４の振動によ
り流れてしまい、干渉図形が判別できない。従って、本
発明の実施例に示したよ５ＫＮ電気的フイ一ドバツク機
構を設けることにより外乱の影響を極小化できる。
ー４に不図示の機構によって振動数４８Ｈｚ、最大振１
】４μ専の正弦振動を与えた時のピンホール７を有する
面での干渉パターンを示す。第２図（ａ）は本発明の実
施例の如く半導体レーザ１へ注入電流のフィードバック
をかけた時の干渉パターンであり、ミラー４による振動
にもかかわらず、フィードバック機構によりパターンは
乱れない。それに対し第２図（ｂ）の如く、フィードバ
ックをかけない場合にはパターンはミラー４の振動によ
り流れてしまい、干渉図形が判別できない。従って、本
発明の実施例に示したよ５ＫＮ電気的フイ一ドバツク機
構を設けることにより外乱の影響を極小化できる。
また、前述の如く、フィードバックによる注入電流の変
化ΔＩと、光路差の変動Δ／にはΔにいは受光器８の出
力の直読により、光路差の変動Δｌが半導体レーザ１の
周波数可変範囲内で線形出力で測定できる。第６図（ａ
）（ｂ）（ｃｌは、前述の如きミラー４の変動と受光器
８の出力を、不図示のオシロスコープで観察したときの
波形を示す図である。図中、Ｌ ＝ ２．８ ａｒｍ
、 Ｖ１＝ ０．２２Ｖ、 Ｖ２＝２６ｍＶ。
化ΔＩと、光路差の変動Δ／にはΔにいは受光器８の出
力の直読により、光路差の変動Δｌが半導体レーザ１の
周波数可変範囲内で線形出力で測定できる。第６図（ａ
）（ｂ）（ｃｌは、前述の如きミラー４の変動と受光器
８の出力を、不図示のオシロスコープで観察したときの
波形を示す図である。図中、Ｌ ＝ ２．８ ａｒｍ
、 Ｖ１＝ ０．２２Ｖ、 Ｖ２＝２６ｍＶ。
Ｔ＝１０ｍｓである。ここで第３図（ａ）はミラー４の
変動を、（ｂ）はフィードバックをかけないときの受光
器８の出力を、（Ｃ）はフィードバックをかけたときの
受光器８の出力を夫々示したもの、である。（ａｌの如
き光路差の変動に対して、フィードバックをかけない場
合には、（ｂ）のようにλ／２以上の変位が周期的変動
となるために判別できない。しかし本実施例のようにフ
ィードバックをかけることにより、前述の様な線形関係
がある為に、（Ｃ）のよ５に変動忙同期した出力を得る
ことが出来、変位測定範囲の拡大が可能である。また、
フイードバッり量な最適値に調整すると、オングストロ
ーム単位の微小変位測定も可能である。
変動を、（ｂ）はフィードバックをかけないときの受光
器８の出力を、（Ｃ）はフィードバックをかけたときの
受光器８の出力を夫々示したもの、である。（ａｌの如
き光路差の変動に対して、フィードバックをかけない場
合には、（ｂ）のようにλ／２以上の変位が周期的変動
となるために判別できない。しかし本実施例のようにフ
ィードバックをかけることにより、前述の様な線形関係
がある為に、（Ｃ）のよ５に変動忙同期した出力を得る
ことが出来、変位測定範囲の拡大が可能である。また、
フイードバッり量な最適値に調整すると、オングストロ
ーム単位の微小変位測定も可能である。
尚、以上の実施例忙おいては、第１図に示したようにマ
イケルソン型の干渉計を用いたが、本発明は他の種類の
干渉計、例えばマツノ・−ツエンダ−（Ｍａｃｈ−Ｚｅ
ｎｄｅｒ ） 屋、 フィゾー（Ｆｉｚｅａｕ ）型、
トワイマン−グリ−ｙ （Ｔｗｙｍａｎ−Ｇｒｅｅｎ）
型等に用いても同様の効果を発揮することは言５ｔでも
ない。
イケルソン型の干渉計を用いたが、本発明は他の種類の
干渉計、例えばマツノ・−ツエンダ−（Ｍａｃｈ−Ｚｅ
ｎｄｅｒ ） 屋、 フィゾー（Ｆｉｚｅａｕ ）型、
トワイマン−グリ−ｙ （Ｔｗｙｍａｎ−Ｇｒｅｅｎ）
型等に用いても同様の効果を発揮することは言５ｔでも
ない。
以上説明したよ５に、本発明では干渉計の光学的位相イ
ｇ号を半導体レーザの注入電流に帰還させ、との半導体
レーザの発振周波数を制御する様に構成したので、 １）帰還機構が簡単で、装置の小型化が可能である ２）防震台が不用の干渉計が構成できる６）運動物体の
干渉縞の静止化ができる４）変位測定の測定範囲の拡大
および高感度化ができる 等、種々の効果が得られるものである。
ｇ号を半導体レーザの注入電流に帰還させ、との半導体
レーザの発振周波数を制御する様に構成したので、 １）帰還機構が簡単で、装置の小型化が可能である ２）防震台が不用の干渉計が構成できる６）運動物体の
干渉縞の静止化ができる４）変位測定の測定範囲の拡大
および高感度化ができる 等、種々の効果が得られるものである。
第１図は本発明に基づく能動型干渉計の一実施例を示す
概略図、第２図（ａ） 、 （ｂｌは夫々本発明の実施
例および従来例における干渉パターンの様子を示す図、
第６図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）は夫々ミラーの
振動と、本発明の実施例および従来例における受光器の
干渉縞強度の出力を示す波形図である。 １・・・半導体レーザ、２・・・レンズ、６・・・ノ・
−フミラー、４，５・・Φミラー、６＠１１４被検物体
、７・■ピンホール、８・９・受光器、９・・・差動増
巾器。 出願人 キャノン株式会社 第１叉 第２図 向 （ｂ）
概略図、第２図（ａ） 、 （ｂｌは夫々本発明の実施
例および従来例における干渉パターンの様子を示す図、
第６図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）は夫々ミラーの
振動と、本発明の実施例および従来例における受光器の
干渉縞強度の出力を示す波形図である。 １・・・半導体レーザ、２・・・レンズ、６・・・ノ・
−フミラー、４，５・・Φミラー、６＠１１４被検物体
、７・■ピンホール、８・９・受光器、９・・・差動増
巾器。 出願人 キャノン株式会社 第１叉 第２図 向 （ｂ）
Claims (1)
- 半導体レーザからの光の光路中に置かれた被検物体を、
前記光の干渉を用いて計測するとともに、干渉縞強度の
情報の一部を検出し、検出した情報を前記半導体レーザ
の注入電流に帰還することによって、該半導体レーザの
発振周波数を制御する能動型干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59061340A JPH063362B2 (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 能動型干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59061340A JPH063362B2 (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 能動型干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203801A true JPS60203801A (ja) | 1985-10-15 |
| JPH063362B2 JPH063362B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=13168299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59061340A Expired - Lifetime JPH063362B2 (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 能動型干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063362B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0167277A2 (en) * | 1984-06-01 | 1986-01-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | A micro-displacement measuring apparatus |
| EP0341960A2 (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Hewlett-Packard Company | Method for improving performance of a laser interferometer in the presence of wavefront distortion |
| JP2006105669A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Niigata Univ | レーザ干渉変位測定方法およびレーザ干渉変位測定装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09276457A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-28 | Tokyo Kooshin Sangyo Kk | ゴルフクラブ用シャフト及びヘッド |
| US7718948B2 (en) * | 2006-12-04 | 2010-05-18 | Palo Alto Research Center Incorporated | Monitoring light pulses |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59061340A patent/JPH063362B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0167277A2 (en) * | 1984-06-01 | 1986-01-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | A micro-displacement measuring apparatus |
| EP0341960A2 (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Hewlett-Packard Company | Method for improving performance of a laser interferometer in the presence of wavefront distortion |
| EP0341960A3 (en) * | 1988-05-10 | 1990-10-03 | Hewlett-Packard Company | Method for improving performance of a laser interferometer in the presence of wavefront distortion |
| JP2006105669A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Niigata Univ | レーザ干渉変位測定方法およびレーザ干渉変位測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063362B2 (ja) | 1994-01-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |