JPS6173003A - レ−ザ測長器 - Google Patents

レ−ザ測長器

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Publication number
JPS6173003A
JPS6173003A JP19550284A JP19550284A JPS6173003A JP S6173003 A JPS6173003 A JP S6173003A JP 19550284 A JP19550284 A JP 19550284A JP 19550284 A JP19550284 A JP 19550284A JP S6173003 A JPS6173003 A JP S6173003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
beam splitter
interference fringes
laser light
directions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19550284A
Other languages
English (en)
Inventor
Akimitsu Nagae
長江 昭充
Naotomi Miyagawa
直臣 宮川
Akihiko Nakajima
昭彦 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamazaki Mazak Corp
Original Assignee
Yamazaki Mazak Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamazaki Mazak Corp filed Critical Yamazaki Mazak Corp
Priority to JP19550284A priority Critical patent/JPS6173003A/ja
Publication of JPS6173003A publication Critical patent/JPS6173003A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02055Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02056Passive reduction of errors
    • G01B9/02061Reduction or prevention of effects of tilts or misalignment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/15Cat eye, i.e. reflection always parallel to incoming beam

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (a)、産業上の利用分計 本発明は光の干渉縞をカウントすることにより移動する
被測定物の速度、移動量、振れ量等を測定するレーザ測
長器に関する。
(b)、従来の技術 従来、この種のレーザ測長器としては、互いに直角方向
に振動する、周波数の1かに異なる2つのレーザ光のビ
ート周波数を基準波として用い、移動する被測定物に反
射して生じるドツプラー77トを検出測定して、被測定
物の速度、移動量等を測定する方法が知られていた。
(C)0発明が解決しようとする問題点、 しかし、こ
の方法では基準波としてビート周波数を用いることから
、被測定物の移動速度が速くなり、ドツプラーシフトに
よる周波数の変動がビート周波数以上になると、被測定
物の測定が不可能になる不都合があった。
また、こうした方法を用いると、可動する被測定物側と
、固定側に、2つのレーザビームを傷向ビームスプリッ
タでそれぞれ分割する必要が有るが、偏向ビームスプリ
ッタはその製作が難がしく、従って極めて高価であり、
レーザ測長器の製作コストを高める不都合が有轟っな。
本発明は、前述の欠点を解消すへく、高速で被測定物が
移動しても、測定が可能で、しかも偏向ビームスプリッ
タを使用しない安価な構造のレーザ測長器を提供するこ
とを目的とするものである。
(d)0問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、レーザ光を射出し得るレーザ発振器を
有し、前記レーザ発振器から射出されろレーザ光を2方
向に分光するビームスブリνりを設け、前記ビームスプ
リシタにより2方向に分光されたレーザ光を再度ビーム
スプリッタ側に反射させる反射鏡を設け、更に前記反射
鏡のうち、少な(とも一方をリトロレフレクタとして、
移動する被測定物上に搭載し、更に前記ビームスプリッ
タにより分光された2つのレーザ光がビームスプリッタ
内で再結合する際に、レーザ光の光軸が所定角度だけズ
レろようにレーザ光を制御する光軸の制御手段を設け、
前記ビームスプリッタ内で再結合したレーザ光の干渉縞
を検出する干渉縞の検出手段及び、該検出手段が検出し
た干渉縞の明暗の変化をカウントするカウンタを設けて
構成されろ。
(e)6作用 上記した構成により、本発明は、ビームスプリッタによ
り2方向に分光されたレーザ光は、再度ビームスプリッ
タ内で結合する際に、その先軸のズレにより干渉作用を
起こし、前記光軸のずれに対応した干渉縞を生成し、更
に分光されたレーザ光の光路長が被測定物の移動により
相対的に変動すると、生成される干渉縞の明暗が変化す
る。
そこで、干渉縞の検出手段及びカウンタにより干渉縞の
明暗の変化を検出カウントし、被測定物の移動量を計測
するように作用する。
(f)、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第1図は本発明によろレーザ測長器の一実施例を旋盤に
用いた一例を示す図、第2図はフォトディテクタアレイ
上に形成されろ干渉縞を示す図、第3図は本発明の別の
実施例を示す図、第4図は本発明の更に別の実施例を示
す図、第5図は本発明を移動物体の振れの測定用として
用いた例を示す図である。
旋ifは、第1図に示すように、ベット2を有してお吟
、ベット2上には被測定物である刃物台3が矢印A、B
方向に(U動駆動自在に設けられている。刃物台3には
、後述のプリズムミラ7等と共に本発明によろレーザ測
長器11を構成するビームスプリッタ12が設けられて
おり、ビームスブリνり12の図中上方にはりトロレフ
レククであるコーナーキューブ13が設けられている。
また、刃物台3の図中右方には、機体6にチャック5が
回転駆動自在に設けられており、チャック5にはプリズ
ムミラ7が装着されている。プリズムミラ7の反QJ面
7aの角度αは90°よりも僅かに小さく (または大
きく)形成されており、従って入射光9に対する反射光
10の光軸の角度は、反射光10が入射光9に対して、
入射光9に平行な状態よりも図中上下方向に僅かな角度
θだけずれる形となる。
一方、ベット2の図中左方には、レーザ受発光部15が
設けられており、レーザ受発光部15にはレーザ発振器
16がレーザ光18を発振射出自在に設けられている。
また、レーザ受発光部15には受光部14を構成する対
物レンズ17、ンリンドリカルレンズ19及びフォトデ
ィテクタアレイ20が直列に設けられており、フォトデ
ィテクタアレイ20には増幅器21を介してカウンタ2
2及び測定制御部25が接続されている。
旋盤1は以上のような構成を有するので、刃物台3が矢
印A、B方向に、移動する場合において、その移動量を
測定する場合には、まず、レーザ発振器16を駆動して
レーザ光18を刃物台3のビームスプリッタ12に向け
て射出ずろ。ビームスブリνり12はレーザ発振器16
からのレーザ光18を、コーナーキューブ13側に90
°の反射角度で反射させろものと、そのままプリズムミ
ラ7側に透過させるものとに分割する。コーナーキュー
ブ13側に反射されたレーザ光18Aは、コーナーキュ
ーブ13で再度ビームスプリッタ12側に反射され、更
にプリズムミラ7側に透過されたレーザ光188はプリ
ズムミラ7で再度コーナーキューブ13側に反射される
。こうして、コーナーキューブ13及びプリズムミラ7
により反射されたレーザ光18は、再度ビームスプリッ
タ12に入射して再結合する。この際、プリズムミラ7
から反射されたレーザ光188は、プリズムミラ7の反
射面7aの角度αにより、その光軸が、再結合したレー
ザ光18Aの光軸に対して、既に述へたようにθt!け
傾いているので、両レーザ光18A118 は干渉して
干渉縞を生ずる。
こうしてビームスプリッタ12で再結合して干渉作用を
起こしたレーザ光18は、レーザ受発光部15の対物し
・ンズ17及びンリンドリカルレンズ19によりそのビ
ームが測定に便利なように整形されてフォトディテクク
アレイ20に入射シ、フォトディテクタアレイ20上に
、第2図に示すように、干渉に423を形成する。この
時、刃物台3が矢印A、B方向に移動して、固定側のプ
リズムミラ7に対して移動すると、ビームスプリッタ1
2とプリズムミラ7との間の距離、従って光路長L1が
変動し、光路長の変動が生じないレーザ光18Aに対し
てレーザ光18.に位相差が生じる。
すると、フォトディテクタアレイ20上に形成される干
渉に423の明暗が、光路長L1がレーザ光18の波長
λの棒に相当する距離だけ変化する毎に変化し、全体的
には刃物台3の移動方向に応じて、干渉縞23が第2図
右又は左の方向に流れる形で移動する。そこで、フォト
ディテクタアレイ20上の特定の点り、E、Fで、干渉
縞23の流れる方向と、干渉縞23の変化サイクル数を
カウントすると、刃物台3の移動方向及び移動量が求め
られろ。具体的には、測定制御部25が、干渉縞23の
フォトディテクタアレイ20上での移動方向、即ち刃物
台3の移動方向を判定し、カウンタ22が干渉縞23の
変化サイクルをカウントする。なお、干渉縞23の幅W
は、二つのレーザ光18A、18.がビームスプリッタ
12において再結合する時の光軸のズレ角θにより決定
される。
また、上述の実施例は、移動する刃物台3上にビームス
プリッタ12を搭載した場合について説明したが、ビー
ムスプリッタ12は移動側に限らず、第3図に示すよう
に、チャック5等の固定側に搭載してもよいことは勿論
である。なお、移動側には、ビームスプリッタ12から
のレーザ光18Bを入射光に対して同一方向に確実にビ
ームスゴリνり12に戻すために、コーナーキューブ1
3等のりトロレフレククを用いる必要が有る。
更に、第4図に示すように、レーザ発振器16からのレ
ーザ光18を、2個のビームスプリッタ26及びプリズ
ムミラ28等により、X、Y。
Z軸等の直行rろ3方向に分光し、各分光されたし・−
ザ光18について、ビームスプリッタ12A1128.
12.、コーナーキューブ13A、138.13゜、7
°す【ムミラ7A、7..7o及び対物レンズ17、フ
ォトディテクタアレイ20上受光部14A114゜、1
4oを設け、矢印方向に空間中を移動する被測定物30
の3次元的な位置を測定するように構成することも可能
である。
また、第5図に示すように、移動する被測定物30に2
個のコーナーキューブ13を設け、固定側にビームスプ
リッタ12及びプリズムミラ27を設けて、被測定物3
0が矢印G、H方向に移動する際に、被測定物30が矢
印■、j方向に振れると、その相対的な光路長L1、L
2が変動するのを利用して、被測定物30が移動する際
のピッチングやヨーイング更には、被測定物30が移動
する面の平面度等の測定も可能である。なお、この際の
、レーザ光18A、18.における光軸のズレ角θは、
プリズムミラ27の反射角を適宜に設定することにより
得ることが出来る。
(g)0発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、レーザ光18
を射出し得るレーザ発振器16を有し、前記レーザ発振
器16から射出されろレーザ光18を2方向に分光する
ビームスプリッタ12を設け、前記ビームスプリッタ1
2により2方向に分光されたレーザ光18A、188を
再度ビームスプリッタ12側に反射させるプリズムミラ
7、コーナーキューブ13等の反射鏡を設け、更に前記
反射鏡のうち、少なくとも一方をコーナーキューブ13
等のりトロレフレククとして、移動するMl測定物30
上に搭載し、更に前記ビームスプリッタ12により分光
された2つのレーザ光18A、18、がビームスブリν
り12内で再結合する際に、レーザ光18A、188の
光軸が所定角度θだけズレるようにレーザ光18を制御
するプリズムミラ7.27等の光軸の制御手段を設け、
前記ビームスプリッタ12内で再結合したレーザ光18
の干渉縞23を検出する対物レンズ17、シリンドリヵ
ルレノズ19、フォトディテクタアレイ20等の干渉縞
23の検出手段及び、該検出手段が検出した干渉縞23
の明暗の変化をカウントするカウンタ22を設けたので
、レーザ光18の干渉作用を利用して、干$kh23の
明暗の変化をカウントすることにより、被測定物30の
移動量、振れ等の測定が可能となり、従来のビート周波
数を用いて測定する方法に比して、トンプラーソフトに
よる周波数の変化がビート周波数を越えることによる測
定限界とは無関係に、極めて高速で移動する被測定物3
0に対しても測定が可能となり、汎用性の高いレーザ測
長器11の提供が可能となる。更に、単−波長のレーザ
光18を用いるので、従来の互いに直角方向に振動する
僅かに周波数の異なるレーザ光を用いる方法に比して、
製作が困難で高価な偏向ビームスプリッタを用いる必要
が無く、安画で高性能のレーザ測長器11の製作が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるレーザ測長器の一実施例を旋盤に
用いた一例を示す図、第2図はフォトディテクタアレイ
上に形成される干渉縞を示す図、第3図は本発明の別の
実施例を示す図、第4図は本発明の更に別の実施例を示
す図、第5図は本発明を移動物体の振れの測定用として
用いた例を示す図である。 3  被測定物(刃物台) 7 ・反射鏡、光軸の制御手段 (プリズムミラ) 11  レーザ測長器 12  ビームスプリッタ 13  ・リトロレフレクタ (コーナーキューブ) 16・−レーザ発振器 17 ・ 干渉縞の検出手段(対物レンズ)18 ・レ
ーザ光 19  干渉縞の検出手段 (ノリレドリカルレンズ) 20  干渉縞の検出手段 (フォトディテクタアレイ) 22  カウンタ 23・−干渉縞 27  光軸の制御手段(プリズムミラ)30  ・被
測定物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. レーザ光を射出し得るレーザ発振器を有し、前記レーザ
    発振器から射出されるレーザ光を2方向に分光するビー
    ムスプリッタを設け、前記ビームスプリッタにより2方
    向に分光されたレーザ光を再度ビームスプリッタ側に反
    射させる反射鏡を設け、更に前記反射鏡のうち、少なく
    とも一方をリトロレフレクタとして、移動する被測定物
    上に搭載し、更に前記ビームスプリッタにより分光され
    た2つのレーザ光がビームスプリッタ内で再結合する際
    に、レーザ光の光軸が所定角度だけズレるようにレーザ
    光を制御する光軸の制御手段を設け、前記ビームスプリ
    ッタ内で再結合したレーザ光の干渉縞を検出する干渉縞
    の検出手段及び、該検出手段が検出した干渉縞の明暗の
    変化をカウントするカウンタを設けて構成したレーザ測
    長器。
JP19550284A 1984-09-18 1984-09-18 レ−ザ測長器 Pending JPS6173003A (ja)

Priority Applications (1)

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JP19550284A JPS6173003A (ja) 1984-09-18 1984-09-18 レ−ザ測長器

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JP19550284A JPS6173003A (ja) 1984-09-18 1984-09-18 レ−ザ測長器

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JPS6173003A true JPS6173003A (ja) 1986-04-15

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ID=16342147

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JP19550284A Pending JPS6173003A (ja) 1984-09-18 1984-09-18 レ−ザ測長器

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JP (1) JPS6173003A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04109039U (ja) * 1991-03-01 1992-09-21 株式会社リングストン 包装用袋
JP2015230259A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 日本電信電話株式会社 距離計測装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54115262A (en) * 1978-02-28 1979-09-07 Nec Corp Precision length measuring apparatus
JPS5786007A (en) * 1980-09-22 1982-05-28 Philips Nv Interference gauge

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