JPS63309804A - レ−ザ干渉測定方法 - Google Patents
レ−ザ干渉測定方法Info
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- JPS63309804A JPS63309804A JP62146512A JP14651287A JPS63309804A JP S63309804 A JPS63309804 A JP S63309804A JP 62146512 A JP62146512 A JP 62146512A JP 14651287 A JP14651287 A JP 14651287A JP S63309804 A JPS63309804 A JP S63309804A
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- Japan
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- measured
- interference
- measurement
- length
- laser
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- Pending
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レーザ干渉測定方法に係り、特に測定移動鏡
或いは被測定物面にレーザ光を照射させ、干渉させて干
渉の強弱（長さの測定の場合）或いは干渉縞（面形状の
測定の場合）を発生させ、この干渉の強弱の位相差又は
干渉縞の位相差を測定することにより被測定物の長さ、
表面形状、移動量等を測定するレーザ干渉測定方法に関
する。
或いは被測定物面にレーザ光を照射させ、干渉させて干
渉の強弱（長さの測定の場合）或いは干渉縞（面形状の
測定の場合）を発生させ、この干渉の強弱の位相差又は
干渉縞の位相差を測定することにより被測定物の長さ、
表面形状、移動量等を測定するレーザ干渉測定方法に関
する。
レーザ干渉により長さ、表面形状、移動量等を測定する
方法には種々あるが、大別すると測長と面形状の測定が
ある。
方法には種々あるが、大別すると測長と面形状の測定が
ある。
測長の原理図を第１図に示す。レーザ光１をビームする
と、ビームスプリッタ２で２分され、参照鏡２と被測定
物側の移動鏡４へ夫々進む。それぞれの面で反射したビ
ームは再びビームスプリッタ２へ戻り、両者の光が干渉
する。この干渉した光の干渉の強弱を検出器５で検出す
る。
と、ビームスプリッタ２で２分され、参照鏡２と被測定
物側の移動鏡４へ夫々進む。それぞれの面で反射したビ
ームは再びビームスプリッタ２へ戻り、両者の光が干渉
する。この干渉した光の干渉の強弱を検出器５で検出す
る。
レーザ干渉による測長では移動鏡４の移動によって干渉
の強弱の繰返し数と位相を求めることによって、移動量
、長さ等を測定する。
の強弱の繰返し数と位相を求めることによって、移動量
、長さ等を測定する。
面形状の測定の場合では、第１図のレーザ光１をビーム
でなく平行光線束とし、参照鏡３は参照平面或いは参照
形状面とし、移動鏡４を被測定面に置き換える。面内の
干渉の強弱の縞模様即ちフリンジの数と位相によって、
被測定面の形状を測定する。
でなく平行光線束とし、参照鏡３は参照平面或いは参照
形状面とし、移動鏡４を被測定面に置き換える。面内の
干渉の強弱の縞模様即ちフリンジの数と位相によって、
被測定面の形状を測定する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
測長の場合、移動鏡４の移動に伴って検出部５によって
干渉の強弱の繰返し数を求めなければならない。しかし
、移動鏡４の速度が速い場合、或いは移動鏡４の振動な
どによって干渉の強弱の変化が測定出来なくなると、正
しい測定は出来なくなる。このことは測定途中の空気の
揺らぎによって干渉の強弱が不明となる場合も同様であ
る。
干渉の強弱の繰返し数を求めなければならない。しかし
、移動鏡４の速度が速い場合、或いは移動鏡４の振動な
どによって干渉の強弱の変化が測定出来なくなると、正
しい測定は出来なくなる。このことは測定途中の空気の
揺らぎによって干渉の強弱が不明となる場合も同様であ
る。
又、面形状の測定では、第２図（Ａ＞、（Ｂ）に示すよ
うに被測定物の表面に段差７、溝８等の不連続面がある
とフリンジに不連続が生じ、形状の測定は出来ない。
うに被測定物の表面に段差７、溝８等の不連続面がある
とフリンジに不連続が生じ、形状の測定は出来ない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、干渉
の強弱の繰返し数の計測が最大応答速度を越えるような
場合、又は測定面に段差、溝等の不連続部がある場合に
正確に測定出来るレーザ干渉測定方法を提案することを
目的としている。
の強弱の繰返し数の計測が最大応答速度を越えるような
場合、又は測定面に段差、溝等の不連続部がある場合に
正確に測定出来るレーザ干渉測定方法を提案することを
目的としている。
本発明は、前記目的を達成する為に、レーザ光を測定面
と基準面（参照面）とに照射すると共にその反射光を干
渉させ、この干渉光の干渉の強弱から被測定物の長さ、
表面形状及び移動距離等を測定するレーザ干渉測定方法
に於いて、波長λ１、λ２が異なる二つのレーザ光Ｌｌ
、 Ｌ２ を用い、レーザ光Ｌ１ を照射して干渉光の
干渉の強弱の位相を求めると共に、 レーザ光Ｌ２を照射して干渉光の干渉の強弱の位相を求
め、面位相の差から被測定物を測定することを特徴とし
ている。
と基準面（参照面）とに照射すると共にその反射光を干
渉させ、この干渉光の干渉の強弱から被測定物の長さ、
表面形状及び移動距離等を測定するレーザ干渉測定方法
に於いて、波長λ１、λ２が異なる二つのレーザ光Ｌｌ
、 Ｌ２ を用い、レーザ光Ｌ１ を照射して干渉光の
干渉の強弱の位相を求めると共に、 レーザ光Ｌ２を照射して干渉光の干渉の強弱の位相を求
め、面位相の差から被測定物を測定することを特徴とし
ている。
本発明の作用を、測長の場合で説明すると、波長λ１、
λ２が異なる２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２を用いることに
より、波長λ１の光Ｌ１ と波長λ、の光Ｌ２ の測
長開始点への干渉の強弱の位相δ１、δ′１ と測長終
了点Ｂの干渉強弱の位相δ２、δ′２を求めることによ
って、その間の干渉の強弱の数ｍ、ｎを求めなくとも、
長さく又は移動量〉Ｌが求められる。各波長λ９、λ２
がわかっているレーザ光り、 、Ｌ２ を用いているの
で、λ３、λ２の干渉の強弱の位相関係がわかれば長さ
く又は移動量）が一義的に求まるからである。ここで測
定精度は位相の測定の誤差分だけ測定長の誤差となって
現われる。
λ２が異なる２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２を用いることに
より、波長λ１の光Ｌ１ と波長λ、の光Ｌ２ の測
長開始点への干渉の強弱の位相δ１、δ′１ と測長終
了点Ｂの干渉強弱の位相δ２、δ′２を求めることによ
って、その間の干渉の強弱の数ｍ、ｎを求めなくとも、
長さく又は移動量〉Ｌが求められる。各波長λ９、λ２
がわかっているレーザ光り、 、Ｌ２ を用いているの
で、λ３、λ２の干渉の強弱の位相関係がわかれば長さ
く又は移動量）が一義的に求まるからである。ここで測
定精度は位相の測定の誤差分だけ測定長の誤差となって
現われる。
面形状の場合も同様で面内の２点の関係は、その夫々の
点の２つのレーザ光のり、 、Ｌ２ の位相差を求める
ことにより、２点の凸凹の関係が求められる。
点の２つのレーザ光のり、 、Ｌ２ の位相差を求める
ことにより、２点の凸凹の関係が求められる。
以下添付図面に従って本発明に係るレーザ干渉測定方法
の好ましい実施例を詳説する。
の好ましい実施例を詳説する。
先ず、第１図の干渉計を用いて波長λ１ のレーザ光を
照射して第３図の測定端Ａの干渉強度の位相を求める。
照射して第３図の測定端Ａの干渉強度の位相を求める。
この時、被測定物の長さしは、λ１
Ｌ＝−δ１＋ｍ □十６２・・・（１）で表される。
δ１ ニ一方の測定端Ａの位相
δ２ ：他方の測定端Ｂの位相
次に同様にして波長λ２のレーザ光を照射して測定端Ｂ
の干渉の強弱の位相を求める。
の干渉の強弱の位相を求める。
この時、被測定物の長さしは、
λ２
Ｌ＝−δ’Ｉ＋ｎ −＋δ′２・・・（２）で表され
る。
る。
δ′１ ニ一方の測定端への位相
δ′２ ：他方の測定端Ｂの位相
次に（１） ＝ （２）より
δ′２・・・（３）
波長λいλ２は予め分かっており、測定端の位相δ１、
δ２、δ′１、δ′２は測定によって求まる。
δ２、δ′１、δ′２は測定によって求まる。
従って未知数はｍ、ｎであるが、ｍ、ｎは整数であるの
で（３）式を満足するｍＳｎの値は容易に求まる。ｍＳ
ｎの値が求まれば、Ｌの値を求めることが出来る。
で（３）式を満足するｍＳｎの値は容易に求まる。ｍＳ
ｎの値が求まれば、Ｌの値を求めることが出来る。
このように前記実施例では、被測定端ＡからＢへの途中
の干渉の強弱の全ての数が求められなくとも、各測定端
の位相を求めるだけで干渉の強弱の繰返し数をカウント
しないで長さしを求めることが出来る。
の干渉の強弱の全ての数が求められなくとも、各測定端
の位相を求めるだけで干渉の強弱の繰返し数をカウント
しないで長さしを求めることが出来る。
前記実施例では、波長λ１のレーデ光を最初に照射して
δ４、δ２を求め、次に波長λ２のレーザ光を照射して
δ′１、δ′２を求めたのであるが、先ずλ１、λ２を
照射してδ１、δ２を求め、次にλ１、λ２を照射して
δ′１、δ′２を求めるようにしてもよい。又、２つの
波長のレーザ光を第４図のように同時に照射して機械的
シャッタ８．９でレーザ光を選択してもよい。または共
通光路中に各レーザ光を選択するフィルターを設けても
よい。
δ４、δ２を求め、次に波長λ２のレーザ光を照射して
δ′１、δ′２を求めたのであるが、先ずλ１、λ２を
照射してδ１、δ２を求め、次にλ１、λ２を照射して
δ′１、δ′２を求めるようにしてもよい。又、２つの
波長のレーザ光を第４図のように同時に照射して機械的
シャッタ８．９でレーザ光を選択してもよい。または共
通光路中に各レーザ光を選択するフィルターを設けても
よい。
第５図では、本発明に係るレーザ干渉測定方法を用いて
面形状を測定する場合を示している。レーザ光源１から
出射した光は、ビームエキスパンダ１０で平行光束とさ
れ、ビームエキスパンダ１０から出射した光はビームス
プリッタ２に送られる。ビームスプリッタ２では、レー
ザ光を参照鏡１２と被測定物６とに向けて出射し、その
反射光を再びビームスプリッタ２を介して結像レンズ１
４に向けて入射し、ここで干渉光となる。ＣＣＤカメラ
等の光検出器１６に干渉縞が検出され、干渉縞がモニタ
ＣＲＴ２６上に写し出される。更に、干渉縞間を細分割
測定したい場合には、参照鏡１２をピエゾ素子等を用い
た微動移動機構に取付け、コンピュータ２２に指示され
た制御部２０の出力信号により波長λの分割指定値で移
動し、干渉縞間の測定を可能とする。レーザ光は、測長
の場合と同様に波長λ１、λ２がわずかに異なるレーザ
光Ｌ１、Ｌ２ を用い、縞観測では測定出来ない為、例
えば１／２λ以上の数値をＣＲＴ２８上に表示する。こ
れらの測定結果は一旦メモリ２４に記憶され、コンピュ
ータ２２に入力される。コンピュータ２２では位相差を
検出し、ＣＲＴ２８上に表示する。又はコンビニ−タグ
ラフイックの技術をもってＣＲＴ２８上に表面形状の立
体像等を表示してもよい。
面形状を測定する場合を示している。レーザ光源１から
出射した光は、ビームエキスパンダ１０で平行光束とさ
れ、ビームエキスパンダ１０から出射した光はビームス
プリッタ２に送られる。ビームスプリッタ２では、レー
ザ光を参照鏡１２と被測定物６とに向けて出射し、その
反射光を再びビームスプリッタ２を介して結像レンズ１
４に向けて入射し、ここで干渉光となる。ＣＣＤカメラ
等の光検出器１６に干渉縞が検出され、干渉縞がモニタ
ＣＲＴ２６上に写し出される。更に、干渉縞間を細分割
測定したい場合には、参照鏡１２をピエゾ素子等を用い
た微動移動機構に取付け、コンピュータ２２に指示され
た制御部２０の出力信号により波長λの分割指定値で移
動し、干渉縞間の測定を可能とする。レーザ光は、測長
の場合と同様に波長λ１、λ２がわずかに異なるレーザ
光Ｌ１、Ｌ２ を用い、縞観測では測定出来ない為、例
えば１／２λ以上の数値をＣＲＴ２８上に表示する。こ
れらの測定結果は一旦メモリ２４に記憶され、コンピュ
ータ２２に入力される。コンピュータ２２では位相差を
検出し、ＣＲＴ２８上に表示する。又はコンビニ−タグ
ラフイックの技術をもってＣＲＴ２８上に表面形状の立
体像等を表示してもよい。
以上説明したように、本発明に係るレーザ干渉測定方法
によれば、波長の異なる２つのレーザ光を用いることに
より、測定中に被測定物の移動速度が最大応答速度を越
えたり、途中でノイズが入る等で累積計数にミスが生ず
る場合でも位相パターンを読み取り長さで測定する絶対
値測定であるので正しい計測が出来る。又、面形状測定
の場合で、被測定物に段差、溝等がありフリンジ間隔の
正確な測定が出来ない場合も上述の様な絶対値測定であ
るので正しい計測を可能とする事ができる
によれば、波長の異なる２つのレーザ光を用いることに
より、測定中に被測定物の移動速度が最大応答速度を越
えたり、途中でノイズが入る等で累積計数にミスが生ず
る場合でも位相パターンを読み取り長さで測定する絶対
値測定であるので正しい計測が出来る。又、面形状測定
の場合で、被測定物に段差、溝等がありフリンジ間隔の
正確な測定が出来ない場合も上述の様な絶対値測定であ
るので正しい計測を可能とする事ができる
第１図はレーザ干渉計の測定原理を示す説明図、第２図
は被測定物の形状を示す説明図、第３図は本実施例を説
明する為の説明図、第４図はレーザ照射方法の一実施例
の説明図、第５図は本発明を用いて面形状を測定する場
合の説明図である。 １・・・レーザ光、 ２・・・ビームスプリフタ、
３・・・参照面、 ４・・・移動鏡、 ５・・・検出
部。
は被測定物の形状を示す説明図、第３図は本実施例を説
明する為の説明図、第４図はレーザ照射方法の一実施例
の説明図、第５図は本発明を用いて面形状を測定する場
合の説明図である。 １・・・レーザ光、 ２・・・ビームスプリフタ、
３・・・参照面、 ４・・・移動鏡、 ５・・・検出
部。
Claims (3)
- （１）レーザ光を測定面と基準面とに照射すると共にそ
の反射光を干渉させ、この干渉光の干渉の強弱から被測
定物の長さ、表面形状及び移動距離等を測定するレーザ
干渉測定方法に於いて、波長λ＿１、λ＿２が異なる二
つのレーザ光Ｌ＿１、Ｌ＿２を用い、レーザ光Ｌ＿１を
照射して干渉光の強弱の位相を求めると共に、 レーザ光Ｌ＿２を照射して干渉光の強弱の位相を求め、
両位相の差から被測定物を測定することを特徴とするレ
ーザ干渉測定方法。 - （２）波長λ＿１の第１のレーザ光Ｌ＿１を被測定物に
照射して両測定端の干渉の強弱の位相δ＿１、δ＿２を
求め、 波長λ＿２の第２のレーザ光を被測定物に照射して両測
定端の干渉の強弱の位相δ′＿１、δ′＿２を求め、 次にδ＿１＋ｍ（λ＿１／２）＋δ＿２＝δ′＿１＋ｎ
（λ＿２／２）＋δ′＿２を満足する整数ｍ、ｎを求め
て被測定物の長さを測定することを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載のレーザ干渉測定方法。 - （３）連続した干渉の強弱で形成される干渉縞の数と位
相差により被測定物の平面形状を測定する特許請求の範
囲第（１）項記載のレーザ干渉測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146512A JPS63309804A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | レ−ザ干渉測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146512A JPS63309804A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | レ−ザ干渉測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63309804A true JPS63309804A (ja) | 1988-12-16 |
Family
ID=15409314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62146512A Pending JPS63309804A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | レ−ザ干渉測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63309804A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033318A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Canon Inc | 干渉測定装置 |
| WO2008099788A1 (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-21 | Naoyuki Koyama | 測距方法及びレーザ測距装置 |
| JP2012022012A (ja) * | 2011-11-02 | 2012-02-02 | Canon Inc | 干渉測定装置及び測定原点決定方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62215803A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Yokogawa Electric Corp | 測長器 |
-
1987
- 1987-06-11 JP JP62146512A patent/JPS63309804A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62215803A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Yokogawa Electric Corp | 測長器 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033318A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Canon Inc | 干渉測定装置 |
| WO2008099788A1 (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-21 | Naoyuki Koyama | 測距方法及びレーザ測距装置 |
| JP2012022012A (ja) * | 2011-11-02 | 2012-02-02 | Canon Inc | 干渉測定装置及び測定原点決定方法 |
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