JP2920533B1 - 白色干渉による高感度計測方法 - Google Patents
白色干渉による高感度計測方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】 光源としてスペクトル幅の広い白色光による
光波の干渉法において、ヘテロダイン干渉を実現するた
めに白色光に一様な周波数シフトを与えたり干渉縞を走
査する干渉計と、実際に計測する計測用干渉計とを別々
に設けることによって、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を高感度で可能と
する。 【解決手段】 光源１の低コヒーレンス性を利用したマ
イケルソン型の白色干渉計ａに音響光学変調器５を挿入
して白色光の波長の周波数を前記音響光学変調器５によ
りシフトさせてヘテロダイン干渉を実現させるととも
に、光路差を光源１のコヒーレンス長よりも大きくした
前記白色干渉計からの出力光を、前記白色干渉計と光路
差が同じになっている別の計測用干渉計に入射させるこ
とによって高感度な白色干渉を実現させ、物体の界面な
どの位置を高感度で測定するようにした．
光波の干渉法において、ヘテロダイン干渉を実現するた
めに白色光に一様な周波数シフトを与えたり干渉縞を走
査する干渉計と、実際に計測する計測用干渉計とを別々
に設けることによって、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を高感度で可能と
する。 【解決手段】 光源１の低コヒーレンス性を利用したマ
イケルソン型の白色干渉計ａに音響光学変調器５を挿入
して白色光の波長の周波数を前記音響光学変調器５によ
りシフトさせてヘテロダイン干渉を実現させるととも
に、光路差を光源１のコヒーレンス長よりも大きくした
前記白色干渉計からの出力光を、前記白色干渉計と光路
差が同じになっている別の計測用干渉計に入射させるこ
とによって高感度な白色干渉を実現させ、物体の界面な
どの位置を高感度で測定するようにした．
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技術分野において空間
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おいて、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
ン干渉や干渉計の安定化を実現し、被測定物体からの弱
い反射光であっても高感度、高精度に検出するようにし
たことを特徴とする白色干渉による高感度計測方法。
子工業及びバイオ産業などの生産技術分野において空間
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おいて、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
ン干渉や干渉計の安定化を実現し、被測定物体からの弱
い反射光であっても高感度、高精度に検出するようにし
たことを特徴とする白色干渉による高感度計測方法。
【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、低コヒーレンスなランプなどを
光源とした白色干渉を利用した方法が開発され、広い分
野で利用されてきているが、干渉計をヘテロダイン化す
ることや安定化することで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、低コヒーレンスなランプなどを
光源とした白色干渉を利用した方法が開発され、広い分
野で利用されてきているが、干渉計をヘテロダイン化す
ることや安定化することで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】そして、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表面に適用
し、空間位置の精密決定が行われ始めているが、従来か
らのランプ光源は使用が簡便であり、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。
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表面に適用
し、空間位置の精密決定が行われ始めているが、従来か
らのランプ光源は使用が簡便であり、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する課題】しかしながら、従来で
はランプ光は強度が弱く、充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に充分
なＳＮ比の検出信号が得られなくて高感度な測定が困難
であった。このため、白色干渉の光源としてスペクトル
幅の広いランプ光源による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
度で検出することが提案されているが、極微弱光を高感
度で検出し、測定物体の界面を求めるために空間的位置
決めなどを実際に実現することが困難であった。
はランプ光は強度が弱く、充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に充分
なＳＮ比の検出信号が得られなくて高感度な測定が困難
であった。このため、白色干渉の光源としてスペクトル
幅の広いランプ光源による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
度で検出することが提案されているが、極微弱光を高感
度で検出し、測定物体の界面を求めるために空間的位置
決めなどを実際に実現することが困難であった。
【０００５】更に、白色干渉の原理を利用した空間位置
決め等の制御技術は、精密機械工業や先端的電子工業、
その他の多種類の工業における部品寸法測定や加工など
には欠かせない技術として広範に利用されている。ま
た、バイオや医療分野における精密計測にも同様に利用
されてきている。この場合、光源の強度が弱いと、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
の微細な変化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。
決め等の制御技術は、精密機械工業や先端的電子工業、
その他の多種類の工業における部品寸法測定や加工など
には欠かせない技術として広範に利用されている。ま
た、バイオや医療分野における精密計測にも同様に利用
されてきている。この場合、光源の強度が弱いと、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
の微細な変化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。
【０００６】したがって本発明は、従来の低コヒーレン
スの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次元形状の高感度な
精密計測に応用するようにしたことを目的とする。
スの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次元形状の高感度な
精密計測に応用するようにしたことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源としてス
ペクトル幅の広い白色光による光波の干渉法において、
ヘテロダイン干渉を実現するために白色光に一様な周波
数シフトを与える干渉計と実際に計測する計測用干渉計
とを別々に設けることによって、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を高感度
で可能とするものである。
ペクトル幅の広い白色光による光波の干渉法において、
ヘテロダイン干渉を実現するために白色光に一様な周波
数シフトを与える干渉計と実際に計測する計測用干渉計
とを別々に設けることによって、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を高感度
で可能とするものである。
【０００８】具体的には、光源の低コヒーレンス性を利
用したマイケルソン型の白色干渉計に音響光学変調器を
挿入して白色光の波長の周波数を前記音響光学変調器に
よりシフトさせるとともに、光路差を光源のコヒーレン
ス長よりも大きくした前記白色干渉計からの出力光を、
前記白色干渉計と光路差が同じになっている別のマイケ
ルソン型の若しくはフィゾー型の計測用干渉計に入射さ
せることによって高感度なヘテロダインの白色干渉を実
現させ、物体の界面などの位置を高感度で測定するよう
にしたことを特徴とする。
用したマイケルソン型の白色干渉計に音響光学変調器を
挿入して白色光の波長の周波数を前記音響光学変調器に
よりシフトさせるとともに、光路差を光源のコヒーレン
ス長よりも大きくした前記白色干渉計からの出力光を、
前記白色干渉計と光路差が同じになっている別のマイケ
ルソン型の若しくはフィゾー型の計測用干渉計に入射さ
せることによって高感度なヘテロダインの白色干渉を実
現させ、物体の界面などの位置を高感度で測定するよう
にしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例の光学
的構成図、図２は本発明の第２実施例の光学的構成図、
図３は本発明の第３実施例の光学的構成図である。
に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例の光学
的構成図、図２は本発明の第２実施例の光学的構成図、
図３は本発明の第３実施例の光学的構成図である。
【００１０】図１に示す本発明の第１実施例は、２つの
マイケルソン型の干渉計を使用した例である。光源１か
らの白色光は、色収差補正レンズ２によってコリメート
されるとともに、色収差補正レンズ３によって収斂しな
がらマイケルソン型の白色干渉計ａに入射する。そし
て、前記白色干渉計ａに入射する白色光は第１ビームス
プリッター４によって反射する光と透過する光とに分離
する。
マイケルソン型の干渉計を使用した例である。光源１か
らの白色光は、色収差補正レンズ２によってコリメート
されるとともに、色収差補正レンズ３によって収斂しな
がらマイケルソン型の白色干渉計ａに入射する。そし
て、前記白色干渉計ａに入射する白色光は第１ビームス
プリッター４によって反射する光と透過する光とに分離
する。
【００１１】第１ビームスプリッター４で反射する光
は、音響光学変調器５の回折点付近に収斂して周波数シ
フトωが与えられ、音響光学変調器５を透過した後に凹
面鏡８で反射し、再び音響光学変調器５を透過して周波
数シフトωが与えられるので、周波数シフトは２ωとな
って第１ビームスプリッター４を透過する。
は、音響光学変調器５の回折点付近に収斂して周波数シ
フトωが与えられ、音響光学変調器５を透過した後に凹
面鏡８で反射し、再び音響光学変調器５を透過して周波
数シフトωが与えられるので、周波数シフトは２ωとな
って第１ビームスプリッター４を透過する。
【００１２】そして、ビームスプリッター４を透過する
光は、例えばガラス板からなる光路長補償板６を透過し
た後、光源１のコヒーレンス長よりも大きい長さＬだけ
光路長が遅延した凹面鏡９で反射し、再び光路長補償板
６を透過して第１ビームスプリッター４で反射する。
光は、例えばガラス板からなる光路長補償板６を透過し
た後、光源１のコヒーレンス長よりも大きい長さＬだけ
光路長が遅延した凹面鏡９で反射し、再び光路長補償板
６を透過して第１ビームスプリッター４で反射する。
【００１３】したがって、凹面鏡８で反射して第１ビー
ムスプリッター４を透過する光と、凹面鏡９で反射して
第１ビームスプリッター４で反射する光とが結合する白
色干渉計ａの出力光は、色収差補正レンズ１１でコリメ
ートされた後、マイケルソン型の計測用干渉計ｂに入射
する。
ムスプリッター４を透過する光と、凹面鏡９で反射して
第１ビームスプリッター４で反射する光とが結合する白
色干渉計ａの出力光は、色収差補正レンズ１１でコリメ
ートされた後、マイケルソン型の計測用干渉計ｂに入射
する。
【００１４】前記計測用干渉計ｂに入射する光は、第２
ビームスプリッター１３を透過する光と、反射する光と
に分離する。第２ビームスプリッター１３を透過する光
は、被測定物体としての反射鏡１４で反射し、第２ビー
ムスプリッター１３で反射して検出器１６に向かう。ま
た、第２ビームスプリッター１３で反射する光は、前記
凹面鏡９と同様に長さＬだけ光路長が遅延している参照
鏡１５で反射し、第２ビームスプリッター１３を透過し
て検出器１６に向かう。
ビームスプリッター１３を透過する光と、反射する光と
に分離する。第２ビームスプリッター１３を透過する光
は、被測定物体としての反射鏡１４で反射し、第２ビー
ムスプリッター１３で反射して検出器１６に向かう。ま
た、第２ビームスプリッター１３で反射する光は、前記
凹面鏡９と同様に長さＬだけ光路長が遅延している参照
鏡１５で反射し、第２ビームスプリッター１３を透過し
て検出器１６に向かう。
【００１５】前記白色干渉計ａにおいて、凹面鏡８で反
射する光をＩ1 （ω，０）、凹面鏡９で反射する光をＩ
2 （０，Ｌ）とすると、Ｉ1 （ω，０）とＩ2 （０，
Ｌ）とが結合してレンズ１１でコリメートされながら計
測用干渉計ｂに入射する。計測用干渉計ｂに入射する結
合した光は、反射鏡１４で反射して検出器１６に向かう
光と、参照鏡１５で反射して検出器１６に向かう光とに
分離する。
射する光をＩ1 （ω，０）、凹面鏡９で反射する光をＩ
2 （０，Ｌ）とすると、Ｉ1 （ω，０）とＩ2 （０，
Ｌ）とが結合してレンズ１１でコリメートされながら計
測用干渉計ｂに入射する。計測用干渉計ｂに入射する結
合した光は、反射鏡１４で反射して検出器１６に向かう
光と、参照鏡１５で反射して検出器１６に向かう光とに
分離する。
【００１６】このため、前記白色干渉計ａと計測用干渉
計ｂとにおいて、凹面鏡８と参照鏡１５とで反射する光
をＩ11（ω，Ｌ）、凹面鏡８と反射鏡１４とで反射する
光をＩ12（ω，０）、凹面鏡９と参照鏡１５とで反射す
る光をＩ21（０，２Ｌ）、凹面鏡９と反射鏡１４とで反
射する光をＩ22（０，Ｌ）とすると、白色光は光路差が
ほとんど等しい場合しか干渉しないので、前記４種類の
光のうち、Ｉ11（ω，Ｌ）とＩ22（０，Ｌ）のみが干渉
することになる。そして、Ｉ11（ω，Ｌ）には周波数シ
フト２ωがあるので、検出器１６ではヘテロダイン干渉
が実現する。
計ｂとにおいて、凹面鏡８と参照鏡１５とで反射する光
をＩ11（ω，Ｌ）、凹面鏡８と反射鏡１４とで反射する
光をＩ12（ω，０）、凹面鏡９と参照鏡１５とで反射す
る光をＩ21（０，２Ｌ）、凹面鏡９と反射鏡１４とで反
射する光をＩ22（０，Ｌ）とすると、白色光は光路差が
ほとんど等しい場合しか干渉しないので、前記４種類の
光のうち、Ｉ11（ω，Ｌ）とＩ22（０，Ｌ）のみが干渉
することになる。そして、Ｉ11（ω，Ｌ）には周波数シ
フト２ωがあるので、検出器１６ではヘテロダイン干渉
が実現する。
【００１７】上記で明らかなように、白色干渉計ａ及び
計測用干渉計ｂの個々では干渉が生じないが、両白色干
渉計ａと計測用干渉計ｂとの２つの干渉計が組み合わさ
ることによって、周波数ωの白色光によるヘテロダイン
干渉が実現される。この状態で、凹面鏡９をトランスレ
ータ１０ａにより、または参照鏡１５をトランスレータ
１０ｂにより走査して長さＬを変化させると、白色干渉
計ａと計測用干渉計ｂとの光路差が一致した付近でのみ
検出器１６にＳＮ比の良い白色の干渉縞パターンが形成
され、この縞パターンの位相を精密に測定することによ
って、光路長の長さＬを高感度で高精度に計測すること
ができる。
計測用干渉計ｂの個々では干渉が生じないが、両白色干
渉計ａと計測用干渉計ｂとの２つの干渉計が組み合わさ
ることによって、周波数ωの白色光によるヘテロダイン
干渉が実現される。この状態で、凹面鏡９をトランスレ
ータ１０ａにより、または参照鏡１５をトランスレータ
１０ｂにより走査して長さＬを変化させると、白色干渉
計ａと計測用干渉計ｂとの光路差が一致した付近でのみ
検出器１６にＳＮ比の良い白色の干渉縞パターンが形成
され、この縞パターンの位相を精密に測定することによ
って、光路長の長さＬを高感度で高精度に計測すること
ができる。
【００１８】図２に示す本発明の第２実施例は、マイケ
ルソン型の白色干渉計と、フィゾー型の計測用干渉計を
使用した例を示す。本発明の第２実施例において、光源
１からの白色光は、色収差補正レンズ２によってコリメ
ートされるとともに、色収差補正レンズ３によって収斂
しながら白色干渉計ａに入射し、白色干渉計ａは前記第
１実施例と同一の構成であるから、詳細な説明は第１実
施例の説明を援用して省略する。本発明の第２実施例が
第１実施例と相違する構成は、白色干渉計ａからの出力
光が、フィゾー型の計測用干渉計ｃに入射することであ
る。
ルソン型の白色干渉計と、フィゾー型の計測用干渉計を
使用した例を示す。本発明の第２実施例において、光源
１からの白色光は、色収差補正レンズ２によってコリメ
ートされるとともに、色収差補正レンズ３によって収斂
しながら白色干渉計ａに入射し、白色干渉計ａは前記第
１実施例と同一の構成であるから、詳細な説明は第１実
施例の説明を援用して省略する。本発明の第２実施例が
第１実施例と相違する構成は、白色干渉計ａからの出力
光が、フィゾー型の計測用干渉計ｃに入射することであ
る。
【００１９】その具体的構成は、白色干渉計ａからの出
力光が、レンズ１１でコリメートされた後、前記計測用
干渉計ｃに入射して第３ビームスプリッター１２により
一部が図面左側に反射し、残りの一部が第３ビームスプ
リッター１２を透過する。第３ビームスプリッター１２
を透過した光は、第２ビームスプリッター１３で一部が
そのまま反射して検出器１６に向かい、また第２ビーム
スプリッター１３を透過する他の一部の光は、光源１の
コヒーレンス長より大きい長さＬだけ光路が遅延してい
る被測定物体である反射鏡１４で反射し、第２ビームス
プリッター１３を透過して第３ビームスプリッター１２
により反射し、検出器１６に向かう。
力光が、レンズ１１でコリメートされた後、前記計測用
干渉計ｃに入射して第３ビームスプリッター１２により
一部が図面左側に反射し、残りの一部が第３ビームスプ
リッター１２を透過する。第３ビームスプリッター１２
を透過した光は、第２ビームスプリッター１３で一部が
そのまま反射して検出器１６に向かい、また第２ビーム
スプリッター１３を透過する他の一部の光は、光源１の
コヒーレンス長より大きい長さＬだけ光路が遅延してい
る被測定物体である反射鏡１４で反射し、第２ビームス
プリッター１３を透過して第３ビームスプリッター１２
により反射し、検出器１６に向かう。
【００２０】したがって、本発明の第２実施例によれ
ば、前記凹面鏡８で反射して周波数シフト２ωが与えら
れる光と凹面鏡９を反射する光とが結合して計測用干渉
計ｃに入射し、計測用干渉計ｃでは第３ビームスプリッ
ター１２を反射して無効になる一部の光が有るが、前記
凹面鏡８で反射して第３ビームスプリッター１２、第２
ビームスプリッター１３を透過し、反射鏡１４で反射す
るとともに第２ビームスプリッター１３を透過して第３
ビームスプリッター１２により検出器１６に向かう光
と、凹面鏡９で反射して第３ビームスプリッター１２を
透過し、第２ビームスプリッター１３で直接反射して第
３ビームスプリッター１２により検出器１６に向かう光
とが干渉し、検出器１６では両方の光によるヘテロダイ
ン干渉縞を検出することができる。そして、凹面鏡８で
反射して第３ビームスプリッター１２を透過し、第２ビ
ームスプリッター１３を反射して第３ビームスプリッタ
ー１２から検出器１６に向かう光と、前記凹面鏡９で反
射して第３ビームスプリッター１２、第２ビームスプリ
ッター１３を透過し、反射鏡１４で反射して第３ビーム
スプリッター１２から検出器１６に向かう光は干渉しな
い。
ば、前記凹面鏡８で反射して周波数シフト２ωが与えら
れる光と凹面鏡９を反射する光とが結合して計測用干渉
計ｃに入射し、計測用干渉計ｃでは第３ビームスプリッ
ター１２を反射して無効になる一部の光が有るが、前記
凹面鏡８で反射して第３ビームスプリッター１２、第２
ビームスプリッター１３を透過し、反射鏡１４で反射す
るとともに第２ビームスプリッター１３を透過して第３
ビームスプリッター１２により検出器１６に向かう光
と、凹面鏡９で反射して第３ビームスプリッター１２を
透過し、第２ビームスプリッター１３で直接反射して第
３ビームスプリッター１２により検出器１６に向かう光
とが干渉し、検出器１６では両方の光によるヘテロダイ
ン干渉縞を検出することができる。そして、凹面鏡８で
反射して第３ビームスプリッター１２を透過し、第２ビ
ームスプリッター１３を反射して第３ビームスプリッタ
ー１２から検出器１６に向かう光と、前記凹面鏡９で反
射して第３ビームスプリッター１２、第２ビームスプリ
ッター１３を透過し、反射鏡１４で反射して第３ビーム
スプリッター１２から検出器１６に向かう光は干渉しな
い。
【００２１】通常のフィゾー型の干渉計で白色干渉を実
現することはほとんど不可能であるが、前記のように２
つの干渉計を組み合わせることによって、フィゾー型干
渉計によってフィゾー型の白色干渉が実現されると同時
に、周波数ωの白色光によるヘテロダイン干渉が実現さ
れる。この状態で、凹面鏡９をトランスレータ１０ａに
よって走査すると、ＳＮ比の良い白色の干渉縞パターン
が形成され、この縞パターンの位相を精密に測定するこ
とによって、長さＬの高感度で高精度な計測が実現され
る。
現することはほとんど不可能であるが、前記のように２
つの干渉計を組み合わせることによって、フィゾー型干
渉計によってフィゾー型の白色干渉が実現されると同時
に、周波数ωの白色光によるヘテロダイン干渉が実現さ
れる。この状態で、凹面鏡９をトランスレータ１０ａに
よって走査すると、ＳＮ比の良い白色の干渉縞パターン
が形成され、この縞パターンの位相を精密に測定するこ
とによって、長さＬの高感度で高精度な計測が実現され
る。
【００２２】図３に示す本発明の第３実施例は、２つの
干渉計の構成が前記した図１に示す本発明の第１実施例
と同一であるが、干渉強度を安定化させるようにした構
成である。
干渉計の構成が前記した図１に示す本発明の第１実施例
と同一であるが、干渉強度を安定化させるようにした構
成である。
【００２３】即ち、計測用干渉計ｂにコヒーレント光源
２１を設け、このコヒーレント光源２１からの光を平面
鏡２２から第２ビームスプリッター１３に入射させて透
過する光と反射する光とに分離する。そして、透過する
光は参照鏡１５で反射して往復の光路差２Ｌだけ遅延し
て第２ビームスプリッター１３に入射し、反射する光は
反射鏡１４で反射して第２ビームスプリッター１３に入
射するので、両方の光は第２ビームスプリッター１３に
よって再び重ね合わされて、平面鏡２３により検出器２
４に到達する。
２１を設け、このコヒーレント光源２１からの光を平面
鏡２２から第２ビームスプリッター１３に入射させて透
過する光と反射する光とに分離する。そして、透過する
光は参照鏡１５で反射して往復の光路差２Ｌだけ遅延し
て第２ビームスプリッター１３に入射し、反射する光は
反射鏡１４で反射して第２ビームスプリッター１３に入
射するので、両方の光は第２ビームスプリッター１３に
よって再び重ね合わされて、平面鏡２３により検出器２
４に到達する。
【００２４】前記検出器２４では、第２ビームスプリッ
ター１３を透過する光と反射する光との光路差２Ｌに対
応する干渉強度が光電検出されるので、その出力信号を
常に一定となるように増幅器２５で増幅してトランスレ
ータ１０ｂにフィードバックすると、現場での計測にお
いて課題となっている微振動や揺れ、大気ゆらぎ、圧力
等による外乱の環境に基づく影響を確実に防ぐことがで
きる。また、干渉縞の走査をトランスレータ１０ａで実
現して長さＬを変化させても外乱の環境荷物づく影響を
防ぐことができる。尚、図２、図３に示す実施例におい
て、説明していない符号は前記図１の第１実施例の同一
符号と同一の構成で有るから、具体的説明を省略する。
ター１３を透過する光と反射する光との光路差２Ｌに対
応する干渉強度が光電検出されるので、その出力信号を
常に一定となるように増幅器２５で増幅してトランスレ
ータ１０ｂにフィードバックすると、現場での計測にお
いて課題となっている微振動や揺れ、大気ゆらぎ、圧力
等による外乱の環境に基づく影響を確実に防ぐことがで
きる。また、干渉縞の走査をトランスレータ１０ａで実
現して長さＬを変化させても外乱の環境荷物づく影響を
防ぐことができる。尚、図２、図３に示す実施例におい
て、説明していない符号は前記図１の第１実施例の同一
符号と同一の構成で有るから、具体的説明を省略する。
【００２５】以上本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載の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。
説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載の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。
【００２６】
【発明の効果】以上要するに、本発明では音響光学変調
器を挿入するための白色干渉計と、計測のための計測用
干渉計を別途に設けて、これらの干渉計の光路差を白色
光のコヒーレンス長よりも長くしておくことによって、
白色光であることにより個々の干渉計自体では干渉しな
いが、二つの干渉計の光路差が補償し合うことによって
光波干渉を実現し、安定化された計測用干渉計を利用し
て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。
器を挿入するための白色干渉計と、計測のための計測用
干渉計を別途に設けて、これらの干渉計の光路差を白色
光のコヒーレンス長よりも長くしておくことによって、
白色光であることにより個々の干渉計自体では干渉しな
いが、二つの干渉計の光路差が補償し合うことによって
光波干渉を実現し、安定化された計測用干渉計を利用し
て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。
【００２７】そして、本発明ではヘテロダイン干渉を用
いていることから、微弱光の場合でも、高い分解能かつ
高い感度の位置決め技術が実現される。また、干渉計の
安定化によって大気ゆらぎ等の環境に強く、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。以上の実施例
で述べた計測技術は既存しない新しい位置決め技術に関
するものであり、機械など各種の精密工業開連の産業技
術分野、半導体デバイスなどの電子関連生産産業分野、
バイオや医療の技術分野等において求められる試料、部
品及び製品の寸法の測定技術や機器などの制御技術とし
て実用的価値が著しく高いものである。
いていることから、微弱光の場合でも、高い分解能かつ
高い感度の位置決め技術が実現される。また、干渉計の
安定化によって大気ゆらぎ等の環境に強く、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。以上の実施例
で述べた計測技術は既存しない新しい位置決め技術に関
するものであり、機械など各種の精密工業開連の産業技
術分野、半導体デバイスなどの電子関連生産産業分野、
バイオや医療の技術分野等において求められる試料、部
品及び製品の寸法の測定技術や機器などの制御技術とし
て実用的価値が著しく高いものである。
【図１】本発明の実施例を示す光学的構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す光学的構成図である。
【図３】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 第１ビームスプリッター ５ 音響光学変調器 ６ 光路長補償板 ８，９ 凹面鏡 １０ａ，ｂ トランスレータ １１ 色収差補正レンズ １２ 第３ビームスプリッター １３ 第２ビームスプリッター １４ 被測定物体としての反射鏡 １５ 参照鏡 １６ 検出器 ２１ コヒーレント光源 ２２，２３ 平面鏡 ２４ 光電検出器 ２５ 増幅器 ａ 白色干渉計 ｂ 計測用干渉計 ｃ 計測用干渉計
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−250904（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241726（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−50726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−222208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−80859（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 9/00 - 9/10 G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (3)
- 【請求項１】 光源の低コヒーレンス性を利用したマイ
ケルソン型の白色干渉計に音響光学変調器を挿入して白
色光の波長の周波数を前記音響光学変調器によりシフト
させるとともに、光路差を光源のコヒーレンス長よりも
大きくした前記白色干渉計からの出力光を、前記白色干
渉計と光路差が同じになっている別のマイケルソン型の
計測用干渉計に入射させることによって高感度なヘテロ
ダインの白色干渉を実現させ、物体の界面などの位置を
高感度で測定するようにしたことを特徴とする白色干渉
による高感度計測方法。 - 【請求項２】 光源の低コヒーレンス性を利用したマイ
ケルソン型の白色干渉計に音響光学変調器を挿入して白
色光の波長の周波数を前記音響光学変調器によりシフト
させるとともに、光路差を光源のコヒーレンス長よりも
大きくした前記白色干渉計からの出力光を、前記白色干
渉計と光路差が同じになっている別のフィゾー型の計測
用干渉計に入射させることによって高感度なフィゾー型
でヘテロダインの白色干渉を実現させ、物体の界面など
の位置を高感度で測定するようにしたことを特徴とする
白色干渉による高感度計測方法。 - 【請求項３】 光源の低コヒーレンス性を利用したマイ
ケルソン型の白色干渉計に音響光学変調器を挿入して白
色光の波長の周波数を前記音響光学変調器によりシフト
させるとともに、光路差を光源のコヒーレンス長よりも
大きくした前記白色干渉計からの出力光を、前記白色干
渉計と光路差が同じになっている別のマイケルソン型の
計測用干渉計に入射させることによって高感度なヘテロ
ダインの白色干渉を実現させるようにした白色干渉によ
る高感度計測方法において、干渉縞の走査を環境が安定
した前記白色干渉計において実現させ、コヒーレント光
源による干渉を利用して前記計測用干渉計の光路を安定
化させることにより、被測定三次元物体が配置されてい
る環境の影響を減少させて高精度に測定するようにした
ことを特徴とする白色干渉による高感度計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23520098A JP2920533B1 (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 白色干渉による高感度計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23520098A JP2920533B1 (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 白色干渉による高感度計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2920533B1 true JP2920533B1 (ja) | 1999-07-19 |
| JP2000065530A JP2000065530A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=16982569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23520098A Expired - Lifetime JP2920533B1 (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 白色干渉による高感度計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920533B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5298619B2 (ja) * | 2008-04-30 | 2013-09-25 | コニカミノルタ株式会社 | 偏心測定方法及び偏心測定装置 |
| JP5347787B2 (ja) * | 2009-07-13 | 2013-11-20 | 株式会社ニコン | 軸外しホログラフィック顕微鏡 |
| JP6162137B2 (ja) * | 2011-11-09 | 2017-07-12 | ザイゴ コーポレーションＺｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | エンコーダシステムを使用する低コヒーレンス干渉法 |
-
1998
- 1998-08-21 JP JP23520098A patent/JP2920533B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000065530A (ja) | 2000-03-03 |
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