JPH0367102A - 干渉計 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は干渉計に関するものであり、さらに詳しくは、
可動部分の間隔あるいは移動距離を測定するため、光源
としてレーザ・ダイオードと、レーザ・ダイオードから
供給される光線を測定光線と参照光線に分割するための
光束分割器、および参照光路を通る参照光線と可動式の
測定用反射鏡によって導かれる測定光線とを干渉させる
ための再結合装置を含む干渉計ヘッドを少なくとも１つ
と、再結合装置から供給される光干渉信号の少なくとも
１つを分析するための光検出器を少なくとも１つ備えた
検出装置から構成される装置に関するものである。

［従来の技術］ 干渉計に関しては、その有利な特徴〔小型、低費用など
）から、光源としてレーザ・ダイオードを利用すること
がすでに何度も提案されている。

この場合には、干渉計全体の大きさを小さくするため、
レーザ・ダイオードは本来の干渉計ヘッドに組み込まれ
ている。これだと、温度についての問題のほかに、レー
ザ・ダイオードは反結合してレーザ共振器へ戻る光線に
対して非常に敏感に反応するという事実があるが、これ
までこの問題については全く関心が払われなかった。干
渉計からレーザ・ダイオードへの反結合が調節不能であ
るため、レーザ：ダイオードの発光波長が調節不能にな
るという悪影響が生じることがある。干渉計を用いて満
足できる測定結果をメートル法の単位で得るには、相対
的な波長精度を非常に高く設定する必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、光源としてレーザ・ダイオードを用い
、１つあるいはそれ以上の小型の干渉計ヘッドを備え、
産業用の間隔測定に適し、頑丈で取扱いが簡単な干渉計
を提供することにある。さらに、レーザ・ダイオードの
発光波長が、レーザ・ダイオードへ戻る調節不能の反結
合によって悪影響を受けてはならない。

［問題を解決する手段］ 本発明によれば、この課題は、レーザ・ダイオードと各
干渉計ヘッドの間にレーザ・ダイオードから発せられた
光線を各干渉計ヘッドへ導く光路長が少なくとも　１ｍ
　　である可どう性光ファイバを配置し、また、各光フ
ァイバに、光ファイバの光源側の先端とレーザ・ダイオ
ードから光線を導く光ファイバとを分離できるように接
続するための第１ファイバ・コネクタと、光ファイバの
干渉計ヘッド側の先端と干渉計ヘッドへ伸び、その中を
通る光ファイバを分離できるように接続するための第２
ファイバ・コネクタを備えることによって解決される。

干渉計装置に光ファイバを使用すること自体は既知の方
法であり、例えばＵＳ−ＰＳ　４，１５３，３７（ｌ　
　では、ハウジング内に収納された干渉計ヘッドとレー
ザ光源を、また、干渉計ヘッド・ハウジングの外部で光
干渉信号を把握し、分析するための検出装置とを接続す
るために光ファイバを用いる干渉計について述べられて
いる。しかし、この文献では光ファイバの光路長につい
ては言及されておらず、また、光ファイバと干渉計ヘッ
ド・ハウジング、もしくは検出装置および光源は常に接
続されたままである。このため、既知の干渉計は実際の
取扱いが難しい。例えば、光）Ｚイバの接続部の固定や
、破損した光ファイバの交換が簡単には出来ない。さら
に、本発明による干渉計と比較して、実質的に費用が多
くかかり、サイズも大きいヘリウム・ネオン・レーザを
光源として用いている。

本発明による干渉計では、費用が安く、サイズが小さい
レーザ・ダイオードを光源として使用する。レーザ・ダ
イオードへ望ましくない光が後方反射するのを防止する
ため、各干渉計ヘッドとレーザ・ダイオードの間に、光
路長（ファイバ心線の形状的長さ×屈折率）が１ｍ　以
上である可どう性光ファイバを配置する。本発明の基礎
となっているのは、２つの反射面の間、とくにレーザ・
ダイオード・チップの表面と干渉計ヘッドの任意の反射
面の間には「準エタロンが形成され、望ましく定められ
た波長が反結合してここからレーザ共振器へ戻り、これ
にレーザ・ダイオードが反応する（一致する）恐れがあ
るという考えである。ここで、反結合したこの「準エク
ロン」からの最大反射の波長間隔が波長の許容誤差Δえ
より小さければ、反結合光線が波長の許容誤差の範囲内
で発光波長に影響を与えることはない。準エクロンの長
さが長くなると、それにつれて最大反射の間隔が小さく
なり、準連続的な反結合が得られるようになる。このこ
とは次の関係式によって表わされる。

　ａｐｔ ５ Δ　λ え ここで、Ｌ　６　ｊ　ｔは準エタロンの光路長であり、
んはレーザ・ダイオードの発光波長であり、（Δん／丸
）は波長の相対誤差である。本発明では、準エタロンの
光路長を適切な長さにするため、十分な長さの光ファイ
バを用いる。発光波長が近赤外線領域にある典型的なレ
ーザ・ダイオードの場合には、光路長が少なくとも１ｍ
　　である光ファイバを用いれば、レーザ・ダイオード
へ戻る反結合光線が５Ｘ　ｔｏ’の波長誤差の範囲内で
発光波長に影響を与えることはない。上記の関係式から
明らかな通り、使用する発光波長を大きくするには、ま
た、波長の許容相対誤差を小さくするには、光ファイバ
の光路長を長くする必要がある。レーザ・ダイオードと
■つあるいはそれ以上の干渉計ヘッドの間に配置した光
ファイバの光路長が５ｍ、望ましくは少なくとも　１０
　Ｉｌ＋であれば、レーザ・ダイオードへの反結合の悪
影響を実質的に完全に無視することができる。

このような長い光ファイバ・ケーブルを用いる干渉計に
は、上記のような効果のほかに、光源と干渉計ヘッドの
温度の相互作用を断つ効果もあるが、このような干渉計
の取扱いを簡単にするため、各光ファイバ・ケーブルの
両側を分離可能なファイバ・コネクタによって接続する
。こうすることによって光ファイバの取付けが短時間で
簡単にできるようになり、また、破損した場合でもすぐ
に交換することができる。さらに、光学的要求や場所的
な条件に合わせて光ファイバの長さを調節することもで
きる。

本発明の好ましい実施例によれば、光源側のファイバ・
コネクタからレーザ・ダイオ−ドへの望ましくない後方
反射を防止するには、いくつかの方法がある。例えば、
光ファイバの光源と反対側の先端表面を光源側のファイ
バ・コネクタの中で斜めに研磨し、ファイバが伸びる方
向に対してその表面が鋭角になるようにする。こうする
ことによって、レーザ・ダイオードへ伸びるファイバへ
反射光線が結合するのを防止する。これとは別に、光フ
ァイバの光源と反対側の先端表面上に、光源側のファイ
バ・コネクタの中で反射防止加工した層を設ける方法や
、それぞれ接続する光ファイバの端面の間に、屈折率が
分かっている液体を使用する方法がある。さらに、光源
側のファイバ・コネクタから万一反射が起こった場合で
も、本発明の考えに従って、レーザ・ダイオードとファ
イバ・コネクタの間に形成される「準エタロン」を十分
な長さにすることによってこれを無視することができる
。これは、レーザ・ダイオードとそこから最も近いファ
イバ、・コネクタとの間に、光路長が少なくとも　１ｍ
　であり、望ましくは少なくとも　１０ｍである光ファ
イバを配置することによって簡単に実現できる。この光
ファイバは、例えばレーザ・ダイオードと供給装置を一
緒に収納する光源ハウジングの中で、少なくとも部分的
にコイル状に巻き付けることができる。自明の通り、レ
ーザ・ダイオードへの望ましくない反結合を防止するた
めに長い光ファイバを用い、同時に干渉計ヘッドとレー
ザ・ダイオードを空間的に近くに配置したい場合には、
干渉計ヘッドへ伸びる、２つのファイバ・コネクタの間
にある光ファイバも、少なくとも部分的にコイル状に巻
き付けることができる。

ファイバ・コネクタとしては、とくに分離可能な２つの
部分から成るプラグ型コネクタが適しており、これは、
接続するファイバの先端をそれぞれプラグの片側部分に
接続し、また両プラグ部分を機械的に正確に向かい合う
ように調節し、互いに分離可能なように接続することが
できる。この機械的接続を行なう場合には、２つの光フ
ァイバの先端が正確に向かい合うよう調節し、光路も接
続されるようにする。干渉計ヘッド内の光の伝達には単
一モード・グラス・ファイバｌ−モード先導波路）がと
くに適していることを考慮すれば、１つあるいはそれ以
上の干渉計ヘッドへ伸びる光ファイバも単一モード・グ
ラス・ファイバとするのが光学的に見て明らかに有利で
ある。直径がμｍ単位であるこのようなグラス・ファイ
バを接続する場合には、互いに接続するグラス・ファイ
バの調節やファイバ・コネクタに高い精度が要求される
。このような要求に耐えつる単一モード・グラス・ファ
イバ用のファイバ・コネクタはすでに入手可能であるが
、ファイバ・コネクタの調節の問題を避けるため、本発
明の実施例によれば、場合によって１つあるいはそれ以
上の干渉計ヘッドへ伸びる光ファイバを多モード光ファ
イバ、それもプラスチック光ファイバとすることが望ま
しい。この可どう性プラスチック光ファイバは、直径が
約１　ｍｍであり、したがって問題なく接続することが
できる。明確に限定された波面を持つ光線が拡散する単
一モード光ファイバを干渉計ヘッド内で用い、干渉計ヘ
ッドへ光線を導くためにプラスチック光フ、アイバを用
いる場合には、プラスチック光ファイバからの光線を干
渉計ヘッド内の単一モード光ファイバへ結合させるため
の結合装置が必要となる。本発明の好ましい実施例によ
れば、結合装置は、プラスチック光ファイバから拡散し
て出てくる光線を単一モード光ファイバの入口表面に収
束させるレンズを備えている。

別の実施例では、プラスチック光ファイバの先端を細く
し、結合装置部分で単一モード光ファイバと同じぐらい
の直径になるようにしている。

取扱いを簡単にし、また、調節を容易にするには、各干
渉計ヘッドがハウジングを備え、２つの部分から成るよ
う設計されたファイバ・コネクタの干渉計側の部分がこ
のハウジングにしっかり固定されていることが望ましい
。干渉計ヘッドの光学部品とハウジングに固定されたフ
ァイバ・コネクタの片側部分は、あらかじめ互いに調節
して取り付けておくことができる。したがって１位置お
よび向きを調節する場合は、干渉器ヘッドから出た一測
定光線が、例えば機械部材に取付けることができる測定
用反射鏡によって正しく調節されて干渉計ヘッドへ戻っ
てくるようにするだけでよく、干渉計ヘッドへ戻ってき
た測定光線はここで参照光線と干渉して干渉信号を発生
させる。このような調節は、再帰反射鏡を用い、また、
別のレンズを通じて光線を干渉計ヘッドの別の単一モー
ド光ファイバに結合させることによって容易に行なうこ
とができる。

光源側のファイバ・コネクタも２つの部分から成るよう
に設計し、その光源側の片側部分を場合に応じてレーザ
・ダイオードもしくは光束分割器を収納するハウジング
に取付けることができる。

本発明の好ましい実施例によれば、各干渉計ヘッドは、
干渉計ヘッドから空間的に分離され、少なくとも１つの
光検出器と１つの電子分析器を備え、望ましくはハウジ
ングに収納された検出装置へ光干渉信号を伝達するため
の、ファイバ・コネクタによって分離できるように接続
された光ファイバを少なくとも１つは備えている。こう
することによって、ＭＨｚ単位の電気信号を伝達する場
合に生じる悪影響が回避される。さらに、高い作動温度
で作動することが多い電子分析器（エミッタ結合型論理
回路）から生じる望ましくない温度の影響を干渉計ヘッ
ドが受けないよう防止することも出来る。それ自体は既
知である高周波信号を光ファイバへ伝達する手段と、本
発明による干渉計ヘッドへ光線を供給する手段を組合わ
せるには、光線を干渉計ヘッドへ供給する光ファイバと
、干渉計ヘッドからの干渉信号を伝達する１つあるいは
それ以上の多モード光ファイバ（とくにプラスチック光
ファイバ）を１つのファイバ・ケーブルにまとめ、光フ
ァイバを包む外被によって覆うことが望ましい。このよ
うな複数の光ファイバを含むファイバ・ケーブルは、２
つの部分から成る分離可能な多重結合器をその両側に備
えることによって、各光ファイバを同時に接続すること
ができる。

冒頭で述べた、反結合光線に敏感に反応するというレー
ザ・ダイオードの特徴は、周囲媒体の屈折率に応じた周
波数選択的な光の反結合によってレーザ・ダイオードの
発光周波数を調節し、周囲媒体中の波長と、したがって
干渉計の計測棒を一定に保つために利用できる。このよ
うな望ましい反結合は、例えば、その反射面の間に周囲
媒体が入っているエタロンから得ることができる。この
ような光の反結合をレーザ・ダイオードの調節にＩＩ用
する場合には、上記の「準エタロンＪ効果とレーザ共振
器へ戻る望ましい反結合光線とが競合するため、行路長
が１１１　以上である光ファイバを用いることによって
調節不能の反結合現象を防止することがとくに重要とな
る。

以下に、本発明の詳細と長所について、図を用いて詳し
く説明する。

第１図に示した干渉計は、干渉計ヘッドｌと、干渉計へ
ラド１にレーザ光線を供給するためのレーザ・ダイオー
ド２と、干渉計へラド１から出る干渉信号を分析するた
めの検出装置３を備えている。干渉計ヘッド１は、ハウ
ジング４によって覆われており、その内部に単一モード
・グラス・ファイバで接続された複数の光学部品を備え
ているが、以下ではこの光学部品について詳しく説明す
る。光束分割器５は、レーザ・ダイオード２かも光フア
イバ６を通ってぎたレーザ光線を別の光束分割器７へ送
達し、レーザ光線はここで測定光線と参照光線に分割さ
れる。測定光線Ｃよ、グラス・ファイバ８および減結合
レンズ９（屈折率分布形レンズ）を通って、干渉計ヘッ
ドの外側に位置し、周囲媒体を貫通する測定光路上を通
過する。

参照光線は、干渉計ヘッド１の中の参唄ファイバ１０を
通る。矢印１１の方向に移動可能な部分（図示せず）に
は再帰反射鏡１２を取り付ける。測定光線は、再帰反射
鏡１２によって反射し、位置を変えて干渉計へラドｌへ
戻る。測定光線は、前述のレンズとは別の収束レンズ１
３を通過し、グラス・ファイバ１４に入る。ファイバ結
合器として設計した再結合装置１５の中で、測定光路か
ら戻ってきた測定光線と参照ファイバ１４によって導か
れた参照光線を干渉させる。再結合装置１５の２つの相
補的な出口１６および１７には、２つの別々の光束分割
器１８および１９を接続する。位相のずれた干渉信号は
、偏光フィルタ２０ａ　−ｄを通り、検出装置３へ続く
光フアイバ２１ａ　−ｄへ伝わる。それぞハ互いに９０
度ずつ位相がずれているこの４つの干渉信号から、再帰
反射鏡１２の移動距離のほか、その移動方向や、干渉信
号の変調振幅が算出される。ここで説明する干渉計は、
互いに直角に交わる２つの偏光によって作動する。さら
に、干渉計の作動に必要な互いに直角に交わる２つの偏
光を確保するたぬ、偏光子２２を数例ける。どちらの偏
光成分も同じ光路をたどる。また、一方の偏光方向の位
相を他方に対し５て９０度ずらすため、参竪光路１０に
　ん／４　プレートを配置する６Ｌ／４　　プレートは
、測定光路にも配置することができる。

検出装置は、４個の光検出器２４ａ　−ｄを備えている
。この４個の光検出器２４ａ　−ｄによって光干渉信号
を電気干渉信号に変換し、これを電子装置によって分析
する６澗定結果（再帰反射鏡１２の位置）は、表示装ｒ
１１２５で表示する。

レーザ・ダイオード２は、光源／分析装置ハウジング２
７の内部を断熱壁２６によって区切ってできた小室内に
配置する。レーザ・ダイオード２の発光周波数は、一方
で投入電流と温度によって調節し、他方でエタロン２８
からの光の反結合によって周波数選択的に干渉計ヘッド
１の中で調節する。

間隔が約５　ｍｍであるエタロン２８の反射面の間には
、測定光路上と同じ周囲媒体が入るが、この周囲媒体は
開口部２９を通じて干渉計ヘッドの中へ取り込むことが
できる。エタロン２８は、干渉リングを把握し、また、
把握した干渉リングに従って導線３０を通じて電気信号
をレーザ・ダイオード調節装置３１へ供給する、差動型
ダイオード２９を備えている。周囲媒体の屈折率が変化
し、それによってエタロン２８内の空気波長が変化する
と、差動型ダイオード２９が把握する干渉リングの位置
も変化する。これをもとにして、調節装置３１が投入電
流Ｉとレーザ・ダイオード温度Ｔ（ベルチェ素子３１）
によってレーザ・ダイオードの作動温度を変化させ、測
定光路上（およびエタロン２８内）の空気波長が一定に
保たれるようにレーザ・ダイオードの発光周波数を調節
する。このような発光周波数の電子的調節に加えて、レ
ーザ・ダイオードの光学的調節が行なわれるが、この場
合には、エタロン２８の反射面の間の周囲媒体の屈折率
に従って光線を周波数選択的にレーザ・ダイオードへ反
結合させ、その光線によってレーザ・ダイオードをその
周波数で発光させる。

レーザ・ダイオードの発光周波数が、例えばレーザ・ダ
イオード共振器の表面とエタロン２８の第１反射面、も
しくは干渉計ヘッドの他の反射部分との間に形成される
準エタロンから発生するような調節不能の周波数選択的
な反結合によって好ましくない影響を受けないよう、本
発明によれば、レーザ・ダイオード２と干渉計ヘッドｌ
との間に、少なくとも　ｌｌｌ　の光路長がある光フア
イバ３２を配置する。レーザ光線を干渉計ヘッドに供給
する単一モード光ファイバ３２と、光フアイバ２１ａ−
ｄからの光干渉信号を光検出器２４ａ　−ｄに供給する
４本のプラスチック製光フアイバ３３ａ　−ｄは、導線
３４とともに外被３６で周囲を包んで１本のケーブルに
する。ファイバ・ケーブル３５は、光源側先端を２つの
部分から成る多重ファイバ・コネクタ３７によって光源
／分析装置ハウジング２７の中の、光ファイバ、もしく
は導線と分離できるように接続する。詳細に説明すると
、レーザ・ダイオードから伸びる光フアイバ３８は、単
一モード・グラス・ファイバ３３と分離できるように接
続する。導線３４は、多重プラグ３７によって導線３９
と接続し、ファイバ・ケーブル３５内の４本のプラスチ
ック光フアイバ３３ａ　−ｄは、プラグ３７によって、
光検出器２４ａ　−ｄへ伸びる光ファイバと接続する。

多重プラグ３７の構造については、後に第５図との関係
で詳しく説明する。ただし、図面を見易くするため、簡
単に実施できる電気接続については図示しない。

ファイバ・ケーブル３５の干渉計ヘッド側の先端には、
ファイバ・ケーブル３５の各光ファイバもしくは導線と
、干渉計ヘッド内の対応する光ファイバもしくは導線を
分離できるよう接続するための第２のファイバ・コネク
タ４０を取付ける。詳細に説明すると、単一モード・グ
ラス・ファイバ３２は、プラグ４０によって単一グラス
・ファイバ６と接続する。さらに、多重コネクタ４０に
よって導線３０と導線３４を接続し、光フアイバ２１ａ
　−ｄと、ファイバ・ケーブル３５内の光フアイバ３３
ａ　−ｄを光学的に接続する。ファイバ・ケーブル３５
は、本発明によって最低限必要な光路長を考慮して、そ
のときの必要条件に応じて簡単に長さを調節でき、取付
けが簡単にでき、また、損傷が起こったときに簡単に短
時間で交換することができる。交換するときには、費用
のかかる調整作業を必要としないので、ファイバ・ケー
ブルをユーザー自身の手で交換することできる。

第２図は、再結合装置１５から出たグラス・ファイバ１
６８よび１７内の相補的な光干渉信号を、検出装置３に
接続された４本のプラスチック光フアイバ２１ａ　−ｄ
に分割するための別の実施例を示したものである。第１
図に示した、光束分割器１８および１９を用いる解決法
とは対照的に、第２図による実施例では、プラスチック
光フアイバ２１ａ　−ｄへ立体的に光線を分割するため
に、単一モード・グラス・ファイバ１６ｇよび１７から
出る円錐状の光線の拡散を利用する。偏光子２０ａ　−
ｄによって、直角に交わる２つの偏光の一方が２本の光
フアイバ２１ａ、ｂもしくは２１ｃ、ｄのうちの１本を
伝わる。プラスチック光フアイバ２１ａ　−ｄは偏光を
維持できないので、このような偏光の分割は、ここに達
する前に干渉ヘッドの中で行なう必要がある。

第３図に示した実施例では、第１図および第２図の実施
例と同じか、もしくは相当する部分に同じ参照番号を付
しである。第３図の実施例は、干渉計ヘッドへ続く単一
モード・グラス・ファイバ３２と干渉計ヘッド１から戻
るプラスチック光フアイバ３３ａ　−ｄが１本の共通の
ファイバ・ケーブルにまとめられていない点が本質的に
第１図の実施例と異なる。ここでは、単に４本のプラス
チック光フアイバ３３ａ　−ｄが１本の共通のケーブル
３５′にまとめられているだけである。第１図に示した
実施例と他に異なる点は、測定光路の環境条件（屈折率
）を把握するためのエタロンが干渉計ヘッド内に組み込
まれておらず、気体状の周囲媒体と連通したハウジング
２８′内に収容されている点である。ハウジング２８′
　に収納されたエタロンは、干渉計ヘッドへ続くグラス
・ファイバ３２についてと同様の考えから、光路長が少
なくとも　ｌ−である可とう性の単一モード・グラス・
ファイバ４１によってレーザ・ダイオード２に接続され
ている。干渉計ヘッドへ進む光線とエタロンへ進む光線
は光束分割器４２によって分割するが、この光束分割器
は光線を非対称に分割し、干渉計ヘッドｌへ進む光線の
強度が高くなるようにする。環境条件を把握するエタロ
ンが入っているハウジングは測定光路の近くに配置する
ことができ、したがって測定光路上とエタロンの反射面
の間を同じ環境条件とすることができる。エタロンの横
方向の干渉パターンを把握する差動型ダイオードから出
た干渉信号は、導線４３によってレーザ・ダイオード２
と付属の電子調節装置３１を一緒に収納するハウジング
２７に伝達される。複数の心線を含む導線４３は、分離
可能なプラグ型コネクタ４４および４５によってエタロ
ン・ハウジング２８′　もしくはハウジング２７に接続
する。

１本のファイバ・ケーブル３５′　にまとめられた４本
のプラスチック光フアイバ３３ａ　−ｄは、２つの部分
から成る四重コネクタ４６と４７によって干渉計ヘッド
１もしくはハウジング２７に分離できるよう接続する。

光検出器２４ａ　−ｄは、ハウジング２７に取付けられ
た四重コネクタ４６の片側部分に直接取付けるのが望ま
しい。光検出器２４ａ　−ｄから電子分析装置３へ続く
導線とプラグ４５から電子制御装置３１へ続き、そこか
らさらにレーザ・ダイオードもしくはそのベルチェ素子
へ伸びる導線は、図面を見易くするため図示しない。

エタロンへ伸びる単一モード・グラス・ファイバ４１は
、その両端に分離可能なファイバ・コネクタ４８もしく
は４９を備えている。レーザ・ダイオド２とファイバー
コネクタ４８もしくは３７′の反射面との間に形成され
る準エタロンからの望ましくない反結合を防止するため
、光束分割器とレーザ・ダイオード２の間に、コイル状
に巻き付けられ、光路長が少なくとも　１ｍ　であり、
望ましくは少なくとも　１．Ｏｍである光フアイバ５０
を配置する。このような方法とは別に、あるいはこれに
加えて、反射がわずかになるように、もしくは全く反射
しないようにファイバ・コネクタを設計することができ
る。この解決方法を示したのが第１１図のファイバ・コ
ネクタ３７′の略図である。レーザ・ダイオード２から
続く単一モード・グラス・ファイバは円筒状のコネクタ
３７８′の中を通り、干渉計ヘッド１へ伸びる光フアイ
バ３２は別のコネクタ片側部分３７ｂ′の中を通る。反
射光線がグラス・ファイバ３８へ戻るのを防止するため
、ファイバ３２の先端表面３２ａを斜めに研磨し、反射
光線がグラス・ファイバ３８へ結合することがないよう
にする。図示していないが、これとは別に、ファイバ先
端表面３２ａ上に反射防止加工した層を設ける方法や、
互いに接続する光ファイバの先端表面の間に屈折率が分
かつている液体を用いる方法がある。

上記の実施例では、干渉計ヘッドへ伸びる光ファイバは
単一モード・グラス・ファイバ（単一モード先導波路３
２）であった。ただ、このような光ファイバは心線の直
径が小さく、ファイバ・コネクタで調節して接続するの
が比較的器しいため、これより直径が大きく、正しく調
節して互いに接続するのが実質的に簡単であるプラスチ
ック光ファイバを用いることが考えられる。干渉計ヘッ
ド内は単一モード・グラス・ファイバのほうが望ましい
ため、干渉計ヘッドの中でプラスチック光フアイバ６′
から単一モード・グラス・ファイバ６へ光線を伝達する
ための結合装置５１が必要になる。このような結合装置
５１の２つの実施例を示したのが第９図と第１０図であ
る。

第９図に示した実施例によれば、レンズ５２を通じてプ
ラスチック光フアイバ６′から出た円錐形の光線の焦点
をグラス・ファイバ６の入口表面に合わせ、ここに光線
を結合させる。

第１Ｏ図に示した実施例では、結合装置部分でプラスチ
ック光フアイバ６′の先端を次第に細くし、崖−モード
・グラス・ファイバ６の直径とほぼ同じになるようにす
る。

第４図に示した実施例は、第３図の実施例を拡大し、同
じ干渉計ヘッド１を３つ備えるようにしたものである。

これらの干渉計ヘッドの配置としては、例えば３軸配置
が適切であり、こうすることによって部材の位置を立体
的に把握することができる。第３図の実施例と同じ部分
、もしくはそれに相当する部分には第３図と同じ参照番
号が付しである。第３図に示した実施例に対し第４図に
示した実施例は、干渉計ヘッドの数が３倍であることを
除けば、まず、レーザ・ダイオード２からの光線が、入
口５４から入った光線を３つの出口５５から出るよう均
等に分割するための光束分割器５２および５３を含む光
束分割装置５１ａへ導かれる点が異なる。光束分割装置
Ｓｌａの入口５４は、光路長が少なくとも　１ｆｆｌ　
であることが望ましいグラス・ファイバ５６によって、
レーザ・ダイオード２から続くファイバ３８と接続する
が、ここでこのグラス・ファイバ５６はその両端を分離
可能なファイバ・コネクタによって接続する。干渉計ヘ
ッド１は、分離可能なファイバ・コネクタ３フ′によっ
て光束分割装置５１ａの出口５５に接続する。干渉計ヘ
ッドから伸び、光干渉信号を伝達するプラスチック光フ
アイバ３３ａ　−ｄは、第１干渉計ヘツドの場合にはハ
ウジング２７内の検出／分析装置３に接続され、他の干
渉計ヘッドの場合にはそれぞれ別のハウジング２７′お
よび２ｒ内の検出／分析装置３′および３″に接続され
る。

単一モード・グラス・ファイバ４１と導線４３によって
ハウジング２７に接続されたエタロン・ハウジング２８
′　は、エタロンの反射面の間と測定光路上の環境条件
を同じにするため、実際上は測定光路の近くに配置され
る。

第５図は、４本のプラスチック光ファイバと１本の単一
モード・グラス・ファイバを接続するための、２つの部
分から成る多重結合器の片側部分の透視図である。図示
したプラグ片側部分５７は、Ｕ字形の本体５８を備えて
おり、この後側から５本の光ファイバを含んだファイバ
・ケーブルをプラグ片側部分に通す。ファイバ・ケーブ
ルの外被は応力防止用の止め具５９で固定する。プラグ
片側部分５７の内部では、接続するためのプラスチック
光フアイバ３３ａ　−ｄが別々の穴６０ａ　−ｄにそれ
ぞれ分けられるが、この穴は、平行に並んで、突出部６
２の他のプラグ片側部分（図示せず）との接続面６１ま
で続いている。プラスチック光フアイバ３３ａ　−ｄは
、接続面６１において同一平面上で終っている。中央の
単一モード・グラス・ファイバを接続するためには、精
密コネクタ６３を多重結合器５７に組み込む。このよう
な単一モード・グラス・ファイバ用の精密コネクタは、
すでに市販されている。プラグ片側部分５７には、カバ
ー６４をかぶせることができる。

上記の結合器片側部分５７と、これに接続するためのも
う一方の多重結合器片側部分は実質的に同じ構造である
が、後者は、突出部の代わりにそれに対応する凹部を備
えており、この凹部の底面が接続面となり、プラスチッ
ク光フアイバ３３ａ　−ｄの先端はこの接続面にお・い
て同一平面上で終わる。また、上記と同様この底面にも
、単一モード・グラス・ファイバ用の精密コネクタ６３
を組み込むための部分を設ける。このように突出部６２
が非対称形であるため、２つの部分から成る多重結合器
が常に正しく接続される。突出部６２とそれに対応する
凹部による形状的な接続に加え、図示していないが、ね
じ６５とそれに対応するねじ穴によって、多重結合器の
２つの部分を機械的にも接続することができる。

第６図に示した２つの部分から成る光フアイバ用の多重
結合器の片側部分は、第５図に示したちのと実質的に同
じ構造をしている。第６図による実施例は、第５図で５
本の光ファイバを接続するために用いた精密コネクタ６
３の代わりに第５の穴６０ｅを備えている点が実質的に
異なり、これを通じて第５のプラスチラック光ファイバ
（図示せず）を導く。

第５図および第６図に示したような平形プラグは、厚さ
が薄いことから、小型で高さが低い干渉計ヘッドｌに接
続する場合にとくに適している。

しかし、基本的には第７図に示したような丸形プラグも
可能である。第７図は、２つの部分から成る丸形プラグ
の片側部分の略図である。中央にあるのが単一モード・
グラス・ファイバ３２であり、その周囲を４本のプラス
チック光ファイバ３３ａｄが囲んでいる。第７図による
プラグでは、さらに４本の導線３４ａ　−ｄを接続する
ことができる。

突出部６６と、図示されていないがこれに対応する他方
のプラグ片側部分の凹部によって、２つのプラグ部分を
間違わずに、互いに正しく接続することが、できる。

第８図は、２つの部分から成る多重プラグの片側部分に
おいて、光ファイバと導線が別に配置されている実施例
を示したものである。

１つあるいはそれ以上の干渉計ヘッドを分離可能なファ
イバ・コネクタと光ファイバを用いて接続することによ
って、現在用いられている赤外線発光レーザ・ダイオー
ドと可視光線発光光源とを調節目的で簡単に短時間で交
換することができる。すでに述べた通り、本発明による
干渉計の調節作業は実質的に、＋ｌ＋定光線光線束レン
ズ１３に当たり、光線がグラス・ファイバ１４に結合す
るよう再帰反射鏡１２を調節することだけに限られる。

可視光線を用いるとこの調節作業が容易になる。調節作
業が終了したら、可視光線発光光源（例えばヘリウム・
ネオン・レーザ）を取外し、光ファイバおよび分離可能
なファイバ・コネクタによって、本来干渉計に使用する
レーザ・ダイオードを再び接続する。ヘリウム・ネオン
・レーザのような可視光線を用いた調節作業が重要なの
は、現在用いられているレーザ・ダイオードが実質的に
すべて赤外線を発光し、可視光線を発光するレーザ・ダ
イオードは実用的でないか、もしくは高価であるためで
ある。基本的には、本発明による干渉計の通常の光源と
して可視光線発光レーザ・ダイオードを用いることもも
ちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、干渉計ヘッドへ通じ、またそこから伸びる光
ファイバ・ケーブルの一部を拡大して示した、本発明に
よる干渉計の実施例の略図であり、第２図は、再結合装
置からでた光線を、検出装置へ続くプラスチック光ファ
イバへ結合させる別の実施例の略図であり、第３図は、
干渉計ヘッドが１つである本発明による干渉計のさらに
別の実施例の略図であり、第４図は、干渉計ヘッドが３
つである本発明による干渉計の実施例の略図であり、第
５図と第６図は、２つの部分から成る多重ファイバ・コ
ネクタの片、側部分の略図であり、第７図と第８図（ゴ
、多重結合器のさらに別の実施例の断面図であり、第９
図と第１０図は、プラスチック光ファイバから単一モー
ド・グラス・ファイバへの移行部の実施例の略図であり
、第１１図は、先端表面を斜めに研磨した光ファイバを
接続するファイバ・コネクタの略図である。 ィ＋：、裡人　９ｓ里−ｒ　＜１３８７）６．’１７４
（ほか３る） し− 酌 １ Ｆｉｇ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動部分の間隔あるいは移動距離を測 定するため、光源としてレーザ・ダイオードと、レーザ
   ・ダイオードから供給される光線を測定光線と参照光線
   に分割するための光束分割器、および参照光路を通る参
   照光線と可動式の測定用反射鏡によって導かれる測定光
   線とを干渉させるための再結合装置を含む干渉計ヘッド
   を少なくとも１つと、再結合装置から供給される光干渉
   信号の少なくとも１つを分析するための光検出器を少な
   くとも１つ備えた検出装置から構成され、レーザ・ダイ
   オード（２）と各干渉計ヘッド（１）の間にレーザ・ダ
   イオード（２）から発せられた光線を各干渉計ヘッド（
   １）へ導く光路長が少なくとも、１ｍである可とう性光
   ファイバ（３２）が配置され、また、各光ファイバ（３
   ２）が、光ファイバ（３２）の光源側の先端とレーザ・
   ダイオード（２）から光線を導く光ファイバ（３８）と
   を分離できるように接続するための第１ファイバ・コネ
   クタ（３７もしくは３７′）と、光ファイバ（３２）の
   干渉計ヘッド（１）側の先端と各干渉計ヘッドへ伸び、
   その中を通る光ファイバ（６）とを分離できるように接
   続するための第２ファイバ・コネクタ（４０、４０′）
   を備えていることを特徴とする干渉計。 ２、各光ファイバ（３２）の光路長が少なくとも５ｍで
   あることを特徴とする、特許請求項１記載の干渉計。 ３、各光ファイバ（３２）の光路長が少なくとも１０ｍ
   であることを特徴とする、特許請求項１記載の干渉計。 ４、光ファイバ（３２）の光源（２）と反対側の先端表
   面（３２ａ）が、光源側の１つあるいはそれ以上のファ
   イバ・コネクタ（３７もしくは３７′）の中で、ファイ
   バが伸びる方向に対してその表面が鋭角になっているこ
   とを特徴とする、特許請求項１−３記載の干渉計。 ５、光ファイバ（３２）の先端が斜めに研磨されている
   ことを特徴とする、特許請求項４記載の干渉計。 ６、光ファイバの光源と反対側の先端表面 が、光源側の１つあるいはそれ以上のファイバ・コネク
   タの中で反射防止加工された層を備えていることを特徴
   とする、特許請求項１−５記載の干渉計。 ７、光源側の１つあるいはそれ以上のファイバ・コネク
   タの中において、それぞれ接続する光ファイバの端面の
   間に屈折率が分かっている液体が入っていることを特徴
   とする、特許請求項１−６記載の干渉計。 ８、レーザ・ダイオード（２）とそこから最も近いファ
   イバ・コネクタ（３７′もしくは４８）との間に、光路
   長が少なくとも１ｍであり、望ましくは少なくとも１０
   ｍである光ファイバ（５０）が配置されている特徴とす
   る、特許請求項１−７記載の干渉計。 ９、光ファイバ（５０）が少なくとも部分的にコイル状
   に巻かれていることを特徴とする、特許請求項８記載の
   干渉計。 １０、１つあるいはそれ以上の干渉計ヘッド（１）へ伸
   びる光ファイバが単一モード・グラス・ファイバ（３２
   ）であることを特徴とする、特許請求項１−９記載の干
   渉計。 １１、１つあるいはそれ以上の干渉計ヘッド（１）へ伸
   びる光ファイバが可とう性多モード光ファイバ、とくに
   プラスチック光ファイバであることを特徴とする、特許
   請求項１−９記載の干渉計。 １２、干渉計ヘッド内で単一モード・光ファイバ（６、
   ８、１０、１４、１６、１７）が使用され、干渉計ヘッ
   ド（１）の内部に多モード光ファイバ（６′）からの光
   線を干渉計ヘッド（１）内の単一モード光ファイバ（６
   ）へ結合させるための結合装置（５１）が配置されてい
   ることを特徴とする、特許請求項１１記載の干渉計。 １３、結合装置（５１）が、多モード光ファイバ（６′
   ）から拡散して出てくる光線を単一モード光ファイバ（
   ６）の入口表面に収束させるレンズ（５２）を備えてい
   る特徴とする、特許請求項１２記載の干渉計。 １４、多モード光ファイバ（６′）が結合装置（５１）
   部分で単一モード光ファイバ（６）と同じぐらいの直径
   となることを特徴とする、特許請求項１２記載の干渉計
   。 １５、各干渉計ヘッド（１）がハウジング（４）を備え
   、２つの部分から成るよう設計されたファイバ・コネク
   タ（４０もしくは４０′）の干渉計側の部分がこのハウ
   ジング（４）にしっかり固定されていることを特徴とす
   る、特許請求項１−１４記載の干渉計。 １６、光源側にある１つあるいはそれ以上のファイバ・
   コネクタ（３７もしくは３７′）が２つの部分から成る
   ように設計され、その光源側の片側部分がレーザ・ダイ
   オード（２）を収納するハウジング（２７）もしくは光
   束分割器（５１ａ）を収納するハウジングにしっかり固
   定されていることを特徴とする、特許請求項１−１５記
   載の干渉計。 １７、各干渉計ヘッド（１）が、干渉計ヘッドから空間
   的に分離され、少なくとも１つの光検出器（２４ａ−ｄ
   ）と１つの電子分析器を備え、望ましくはハウジング（
   ２７）に収納された検出装置（３）へ光干渉信号を伝達
   するための、ファイバ・コネクタ（４０もしくは４７）
   によって分離できるように接続された多モード光ファイ
   バ、とくにプラスチック光ファイバ（３３ａ−ｄ）を少
   なくとも１つは備えていることを特徴とする、特許請求
   項１−１６記載の干渉計。 １８、干渉信号を伝達する複数の多モード光ファイバ（
   ３３ａ−ｄ）が干渉計ヘッド（１）から検出装置（３）
   へ伸び、これらの光ファイバ（３３ａ−ｄ）が１本のフ
   ァイバ・ケーブル（３５′）にまとめられ、光ファイバ
   （３３ａ−ｄ）がを包む外被によって覆われていること
   を特徴とする、特許請求項１７記載の干渉計。 １９、光線を干渉計ヘッド（１）へ供給する光ファイバ
   （３２）と干渉計ヘッド（１）からの干渉信号を伝達す
   る複数の多モード光ファイバ（３３ａ−ｄ）が１本のフ
   ァイバ・ケーブル（３５）にまとめられ、光ファイバ（
   ３３ａ−ｄ、３２）を包む外被（３６）によって覆われ
   ていることを特徴とする、特許請求項１７あるいは１８
   記載の干渉計。 ２０、１本のファイバ・ケーブル（３５）の少なくとも
   干渉計ヘッド（１）側の先端が、また、望ましくはさら
   に光源もしくは検出装置側の先端が、光ファイバ（３２
   、３３ａ−ｄ）を同時に接続するための２つの部分から
   成る分離可能な多重結合器（３７、４０）によって接続
   できることを特徴とする、特許請求項１８あるいは１９
   記載の干渉計。 ２１、多重結合器（３７、４０、もしくは５７）が、取
   り違えることなく機械的に完全に適合する２つのプラグ
   部分からなり、ファイバ・ケーブル（３５）内の光ファ
   イバ（３２、３３ａ−ｄ）が各プラグ片側部分で分かれ
   、少なくとも接続するための光ファイバ、とくにプラス
   チック光ファイバ（３３ａ−ｄ）が平行に並んだ別々の
   穴（６０ａ−ｄ）を通じて他のプラグ片側部分との接続
   面（６１）まで続いていることを特徴とする、特許請求
   項２０記載の干渉計。 ２２、多重結合器（５７）を通じて接続する多モード光
   ファイバ（３３ａ−ｄ）が接続面（６１）において同一
   平面上で終わり、２つ１組のプラグ部分の接続面が接続
   されて互いに密着することを特徴とする、特許請求項２
   １記載の干渉計。 ２３、多重結合器が２つの部分から成る平形プラグ（３
   ７、４０）として設計されていることを特徴とする、特
   許請求項２０−２２記載の干渉計。 ２４、多重結合器（３７、４０、もしくは５７）の２つ
   の部分が、互いに組み合わせると接続するファイバ先端
   同士が光学的に適切に接続されるような形状に設計され
   ており、さらに、この２つの部分が接続する方向に機械
   的に、望ましくはねじで接続できることを特徴とする、
   特許請求項２１−２３記載の干渉計。 ２５、２つの部分から成る多重結合器（５７）に単一モ
   ード・グラス・ファイバ（３２）用の精密コネクタ（６
   ３）が組み込まれていることを特徴とする、特許請求項
   ８および２０−２４記載の干渉計。 ２６、ファイバ・ケーブル（３５）の中をさらに導線（
   ３４）が通り、この導線も多重結合器（３７、４０）に
   よって接続できることを特徴とする、特許請求項２０−
   ２５記載の干渉計。 ２７、光干渉信号が干渉計ヘッド（１）内において再結
   合装置（１５）を通った後に少なくとも１本の単一モー
   ド・グラス・ファイバ（１６、１７）を通り、干渉計ヘ
   ッド内のこれらの光ファイバ（１６、１７）の先端が他
   のものと接続されておらず、各光ファイバ（１６、１７
   ）の出口側先端と、検出装置（３）へ伸びる少なくとも
   １本の多モード・プラスチック光ファイバ、とくにプラ
   スチック光ファイバ（２１ａ−ｄ）の入口側先端の間に
   円錐形の光線が拡散することを特徴とする、特許請求項
   １７−２６記載の干渉計。 ２８、単一モード・グラス・ファイバ（１６、１７）１
   本に対し、２本の多モード光ファイバ（２１ａ、ｂもし
   くは２１ｃ、ｄ）が対応し、多モード光ファイバ（２１
   ａ−ｄ）の入口側先端の前にあるグラス・ファイバ（１
   ６、１７）の出口の円錐形の光線内に偏光子（２０ａ−
   ｄ）が配置されていることを特徴とする、特許請求項２
   ７記載の干渉計。 ２９、光ファイバに接続された可視光線を発光するレー
   ザ光源を、分離可能なファイバ・コネクタによって少な
   くとも１つの干渉計ヘッドに一時的に接続できることを
   特徴とする、特許請求項１−２８記載の干渉計。