JPH0579817A - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
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- JPH0579817A JPH0579817A JP3271941A JP27194191A JPH0579817A JP H0579817 A JPH0579817 A JP H0579817A JP 3271941 A JP3271941 A JP 3271941A JP 27194191 A JP27194191 A JP 27194191A JP H0579817 A JPH0579817 A JP H0579817A
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- Japan
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- light
- separating
- interferometer
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 参照面の移動速度や位置の変動があった場合
でも、これに影響されない正しい位置を検出することの
できる干渉計を提供する。 【構成】 レーザ光は偏光ビームスプリッタ３でＰ偏光
成分とＳ偏光成分に分波されて、一方が物体光、他方が
参照光とされる。物体光は測定される物体に固定された
コーナキューブ５で反射されて、ミラー６、ミラー７に
導かれる。一方、参照光はコーナキューブを貼り合わせ
た形状の光学ブロック１０により２つの光路に分けられ
て、それぞれの物体光及び参照光が偏光ビームスプリッ
タ１２，１３で合成される。合成されたそれぞれの光
は、光検出器２２，２３で電気信号に変換され、演算装
置３０に供給される。演算装置３０はそれぞれの光検出
器２２，２３の出力に応じて物体までの距離を演算す
る。
でも、これに影響されない正しい位置を検出することの
できる干渉計を提供する。 【構成】 レーザ光は偏光ビームスプリッタ３でＰ偏光
成分とＳ偏光成分に分波されて、一方が物体光、他方が
参照光とされる。物体光は測定される物体に固定された
コーナキューブ５で反射されて、ミラー６、ミラー７に
導かれる。一方、参照光はコーナキューブを貼り合わせ
た形状の光学ブロック１０により２つの光路に分けられ
て、それぞれの物体光及び参照光が偏光ビームスプリッ
タ１２，１３で合成される。合成されたそれぞれの光
は、光検出器２２，２３で電気信号に変換され、演算装
置３０に供給される。演算装置３０はそれぞれの光検出
器２２，２３の出力に応じて物体までの距離を演算す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体に物体光を当てて
その物体から反射される物体光の位相変化を検出して、
物体の位置を測定する場合に用いて好適な干渉計に関す
る。
その物体から反射される物体光の位相変化を検出して、
物体の位置を測定する場合に用いて好適な干渉計に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来物体までの位置を非接触に検出する
ための干渉計が知られている。かかる干渉計においては
レーザ光の一部を物体光として物体に照射するととも
に、残余のレーザ光を参照光として、物体により反射さ
れた物体光と参照光との位相差から物体の位置を求める
ようにしていた。
ための干渉計が知られている。かかる干渉計においては
レーザ光の一部を物体光として物体に照射するととも
に、残余のレーザ光を参照光として、物体により反射さ
れた物体光と参照光との位相差から物体の位置を求める
ようにしていた。
【０００３】この位相差を検出するために物体光及び参
照光をそれぞれ反射して光検出器に導くコーナキューブ
と呼ばれるミラー等からなる参照面が用いられ、この参
照面を振動または並進運動させて光信号を変調すること
により、その変調信号から物体光の位相を検出する様に
している。
照光をそれぞれ反射して光検出器に導くコーナキューブ
と呼ばれるミラー等からなる参照面が用いられ、この参
照面を振動または並進運動させて光信号を変調すること
により、その変調信号から物体光の位相を検出する様に
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の干
渉計は、参照面の移動速度、位置が変動すると正しい変
調信号が得られず、正確な位置の測定ができないという
欠点があった。
渉計は、参照面の移動速度、位置が変動すると正しい変
調信号が得られず、正確な位置の測定ができないという
欠点があった。
【０００５】本発明は、かかる従来の技術の欠点を克服
するためになされたもので、参照面の移動速度や位置の
変動があった場合でも、これに影響されない正しい位置
を検出することのできる位置検出装置を提供することを
目的とする。
するためになされたもので、参照面の移動速度や位置の
変動があった場合でも、これに影響されない正しい位置
を検出することのできる位置検出装置を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、レーザ光を物体光と参照光とに分離する第１の分離
手段と、測定されるべき物体に固定された第１の反射手
段と、第１の反射手段により反射された物体光を２分し
てそれぞれ異なる光路に導く第２及び第３の反射手段
と、参照光をそれぞれ異なる２つの光路に分離する第２
の分離手段と、第２の分離手段を移動せしめる移動手段
と、第２の分離手段によって分離されたそれぞれの参照
光と２分されたそれぞれの物体光とを合成する第１及び
第２の合成手段と、第１及び第２の合成手段により合成
されたそれぞれの合成光を受光して電気信号に変換する
第１及び第２の光検出手段と、第１及び第２の光検出手
段の出力を演算する演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
は、レーザ光を物体光と参照光とに分離する第１の分離
手段と、測定されるべき物体に固定された第１の反射手
段と、第１の反射手段により反射された物体光を２分し
てそれぞれ異なる光路に導く第２及び第３の反射手段
と、参照光をそれぞれ異なる２つの光路に分離する第２
の分離手段と、第２の分離手段を移動せしめる移動手段
と、第２の分離手段によって分離されたそれぞれの参照
光と２分されたそれぞれの物体光とを合成する第１及び
第２の合成手段と、第１及び第２の合成手段により合成
されたそれぞれの合成光を受光して電気信号に変換する
第１及び第２の光検出手段と、第１及び第２の光検出手
段の出力を演算する演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】上記構成の位置検出装置においては、物体光、
参照光が異なる２つの光路上で第１及び第２の合成手段
により合成される。このとき、それぞれの合成光には干
渉縞が形成される。合成されたそれぞれの光は光検出器
で電気信号に変換され、演算手段はそれぞれの光検出器
の出力を演算して物体までの正しい距離を演算する。
参照光が異なる２つの光路上で第１及び第２の合成手段
により合成される。このとき、それぞれの合成光には干
渉縞が形成される。合成されたそれぞれの光は光検出器
で電気信号に変換され、演算手段はそれぞれの光検出器
の出力を演算して物体までの正しい距離を演算する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の干渉計の一実施例を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【０００９】図１は、本発明の干渉計の一実施例の構成
を示す構成図である。レーザ光源１はレーザ光線を発生
し、レーザ光線は一対の凸レンズの組合せからなるビー
ムエクスパンダ２により光束が拡大される。拡大された
レーザ光線は第１の分離手段としての偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）３にて、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分に分離
され、いずれか一方（例えばＳ偏光成分）は物体光とし
て、測定されるべき物体に固定された第１の反射手段と
してのコーナキューブ５に向けられる。コーナキューブ
５はミラーよりなり、入射光と平行に反射光を出射す
る。コーナキューブ５より出射された光の一部が第２の
反射手段としてのミラー６、他の一部が第３の反射手段
としてのミラー７に導かれる。ミラー６，７はそれぞれ
コーナキューブ５により反射された物体光をそれぞれ異
なる光路に導く作用を有する。
を示す構成図である。レーザ光源１はレーザ光線を発生
し、レーザ光線は一対の凸レンズの組合せからなるビー
ムエクスパンダ２により光束が拡大される。拡大された
レーザ光線は第１の分離手段としての偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）３にて、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分に分離
され、いずれか一方（例えばＳ偏光成分）は物体光とし
て、測定されるべき物体に固定された第１の反射手段と
してのコーナキューブ５に向けられる。コーナキューブ
５はミラーよりなり、入射光と平行に反射光を出射す
る。コーナキューブ５より出射された光の一部が第２の
反射手段としてのミラー６、他の一部が第３の反射手段
としてのミラー７に導かれる。ミラー６，７はそれぞれ
コーナキューブ５により反射された物体光をそれぞれ異
なる光路に導く作用を有する。
【００１０】一方、ＰＢＳ３を反射した他方の偏光成分
であるＰ偏光成分は、参照光としてミラー４にて直角方
向に光路を曲げられ、第２の分離手段としての光学ブロ
ック１０に導かれる。光学ブロック１０は２個のコーナ
キューブを反対向きに貼り合わせて構成され、その中央
部には穴１０１が形成されており、振動アクチュエータ
３１により参照光の光軸方向に振動自在になされてい
る。振動アクチュエータ３１は例えばボイスコイル、ピ
エゾ素子等からなり、光学ブロック１０を三角波または
それに近い波形で振動させる。
であるＰ偏光成分は、参照光としてミラー４にて直角方
向に光路を曲げられ、第２の分離手段としての光学ブロ
ック１０に導かれる。光学ブロック１０は２個のコーナ
キューブを反対向きに貼り合わせて構成され、その中央
部には穴１０１が形成されており、振動アクチュエータ
３１により参照光の光軸方向に振動自在になされてい
る。振動アクチュエータ３１は例えばボイスコイル、ピ
エゾ素子等からなり、光学ブロック１０を三角波または
それに近い波形で振動させる。
【００１１】光学ブロック１０に導かれた参照光の一部
（図中上半分の光）は、光学ブロック１０の図中左側の
コーナキューブの反射面８１及び８２を介して第１の合
成手段としてのＰＢＳ１２に導かれ、残りの一部は穴１
０１を透過してコーナキューブ１１に導かれる。コーナ
キューブ１１で反射された参照光は光学ブロック１０の
反対側のコーナキューブの反射面９１及び９２を介して
第２の合成手段としてのＰＢＳ１３に導かれる。
（図中上半分の光）は、光学ブロック１０の図中左側の
コーナキューブの反射面８１及び８２を介して第１の合
成手段としてのＰＢＳ１２に導かれ、残りの一部は穴１
０１を透過してコーナキューブ１１に導かれる。コーナ
キューブ１１で反射された参照光は光学ブロック１０の
反対側のコーナキューブの反射面９１及び９２を介して
第２の合成手段としてのＰＢＳ１３に導かれる。
【００１２】ＰＢＳ１２及び１３にはミラー７または６
で反射された物体光が導かれており、それぞれのＰＢＳ
は物体光と参照光とを合成する。ＰＢＳ１２，１３で合
成された光は、参照光と物体光、すなわちＰ偏光成分と
Ｓ偏光成分が合成された光であるが、これを物体光と参
照光の偏光面に対してそれぞれ４５°に傾斜した偏光板
１４，１５に供給することにより、同一の偏光方向成分
を得るようにしている。このため偏光板１４，１５の後
方に位置して、像を結像するためのレンズ１６，１７の
像面上には物体光及び参照光の位相の違いによる干渉縞
を生ずる。
で反射された物体光が導かれており、それぞれのＰＢＳ
は物体光と参照光とを合成する。ＰＢＳ１２，１３で合
成された光は、参照光と物体光、すなわちＰ偏光成分と
Ｓ偏光成分が合成された光であるが、これを物体光と参
照光の偏光面に対してそれぞれ４５°に傾斜した偏光板
１４，１５に供給することにより、同一の偏光方向成分
を得るようにしている。このため偏光板１４，１５の後
方に位置して、像を結像するためのレンズ１６，１７の
像面上には物体光及び参照光の位相の違いによる干渉縞
を生ずる。
【００１３】偏光板１４，１５を経た合成光はレンズ１
６，１７でそれぞれ収束された後、ノイズ成分の影響を
受けにくい中央部分の光のみを透過するピンホール１
８，１９を介してアパーチャ（開口）２０，２１に導か
れる。アパーチャ２０，２１の後方には第１及び第２の
光検出手段としての光検出器２２，２３が設けられてお
り、それぞれの光検出器は受光した光量に応じた電気信
号を発生し、それぞれの光検出器２２，２３が発生する
電気信号はＡ／Ｄ変換された後、演算手段としての演算
装置３０に供給される。演算装置３０は、それぞれの光
検出器２２，２３からの電気信号に基づいて、物体の位
置を測定する。
６，１７でそれぞれ収束された後、ノイズ成分の影響を
受けにくい中央部分の光のみを透過するピンホール１
８，１９を介してアパーチャ（開口）２０，２１に導か
れる。アパーチャ２０，２１の後方には第１及び第２の
光検出手段としての光検出器２２，２３が設けられてお
り、それぞれの光検出器は受光した光量に応じた電気信
号を発生し、それぞれの光検出器２２，２３が発生する
電気信号はＡ／Ｄ変換された後、演算手段としての演算
装置３０に供給される。演算装置３０は、それぞれの光
検出器２２，２３からの電気信号に基づいて、物体の位
置を測定する。
【００１４】次に演算装置３０により演算される物体の
位置の測定方法について説明する。ここで振動アクチュ
エータ３１により振動させられる光学ブロック１０の振
動振幅がレーザ光の波長よりも十分大きいものとし、か
つ光学ブロック１０が一方向に移動している場合につい
て考える。
位置の測定方法について説明する。ここで振動アクチュ
エータ３１により振動させられる光学ブロック１０の振
動振幅がレーザ光の波長よりも十分大きいものとし、か
つ光学ブロック１０が一方向に移動している場合につい
て考える。
【００１５】物体光の複素振幅をＵ、光学ブロック１０
における反射面８１，８２で反射される参照光の複素振
幅をＵr 、反射面９１，９２からの参照光の複素振幅を
Ｕr′とすると、 Ｕ ＝Ａ0 ｅｘｐ［ｉ（ωｔ＋２ｋｘ＋ψ0 ）］ （１） Ｕr ＝Ａr ｅｘｐ［ｉ｛ωｔ＋２ｋ（Ｖｔ＋ｆ(t) ＋ψr ）｝］ （２） Ｕr′＝Ａr ｅｘｐ［ｉ｛ωｔ−２ｋ（Ｖｔ＋ｆ(t) ＋ψr′）｝］ （３） となる。ただし、Ａ0 ，Ａr は物体光及び参照光の振
幅、ωは光周波数、ｔは時間、ｋは波数（ｋ＝２π／
λ）、ｘは物体の位置、ψ0，ψr ，ψr′はそれぞれの
光の初期位相、ｆは光学ブロック１０の速度ゆらぎによ
る位置ずれを示し、時間ｔの関数となっている。
における反射面８１，８２で反射される参照光の複素振
幅をＵr 、反射面９１，９２からの参照光の複素振幅を
Ｕr′とすると、 Ｕ ＝Ａ0 ｅｘｐ［ｉ（ωｔ＋２ｋｘ＋ψ0 ）］ （１） Ｕr ＝Ａr ｅｘｐ［ｉ｛ωｔ＋２ｋ（Ｖｔ＋ｆ(t) ＋ψr ）｝］ （２） Ｕr′＝Ａr ｅｘｐ［ｉ｛ωｔ−２ｋ（Ｖｔ＋ｆ(t) ＋ψr′）｝］ （３） となる。ただし、Ａ0 ，Ａr は物体光及び参照光の振
幅、ωは光周波数、ｔは時間、ｋは波数（ｋ＝２π／
λ）、ｘは物体の位置、ψ0，ψr ，ψr′はそれぞれの
光の初期位相、ｆは光学ブロック１０の速度ゆらぎによ
る位置ずれを示し、時間ｔの関数となっている。
【００１６】上記の式中には位置ずれに伴う成分ｆ
（ｔ）が存在するが、本発明においてはこれを演算によ
り除去するものである。
（ｔ）が存在するが、本発明においてはこれを演算によ
り除去するものである。
【００１７】今、レンズ１６，１７の像面上にあらわれ
る干渉縞の光強度をＩ，Ｉ′とすると、
る干渉縞の光強度をＩ，Ｉ′とすると、
【数１】
【数２】 となる。ただし、ψ＝ψ0 −ψr ，ψ′＝ψ0 −ψr′
である。
である。
【００１８】ここでＩ，Ｉ′の時間ｔに関するフーリエ
変換は、
変換は、
【数３】
【数４】 となる。ただしΩは干渉縞の周波数、
【数５】 はコンボリューション、
【数６】 は複素共役を表し、Ｆ（Ω）は
【数７】 である。
【００１９】ここで｜２ｋｆ（ｔ）｜ << πのとき、近
似的に
似的に
【数８】 となり、Ｆは２ｉｋｆのフーリエ変換となる。
【００２０】したがって、ｆ（ｔ）の周波数が｜ｋＶ｜
よりも小さいとき、
よりも小さいとき、
【数９】
【数１０】 の−１次、０次、１次のスペクトルが容易に分離でき
る。これらの±１次スペクトルを除去した後に、原点に
移動させたものをＳ-1，Ｓ1 ，Ｓ-1′，Ｓ1 ′とする
と、
る。これらの±１次スペクトルを除去した後に、原点に
移動させたものをＳ-1，Ｓ1 ，Ｓ-1′，Ｓ1 ′とする
と、
【数１１】
【数１２】
【数１３】
【数１４】 となり、（１０）（１２）式からＦ*を除くと、
【数１５】 となる。
【００２１】従って、（１４）式においては位置ずれの
成分であるｆ（ｔ）は除去され、求めるべき物体との距
離（すなわち位置）ｘを正確に求めることができる。
成分であるｆ（ｔ）は除去され、求めるべき物体との距
離（すなわち位置）ｘを正確に求めることができる。
【００２２】かかる演算を行なう演算手段としてはコン
ピュータを用いることができる。
ピュータを用いることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明の干渉計によれば、
参照光、物体光ともに２つの光路上にて合成し、それぞ
れの合成光信号を電気信号に変換して演算手段により物
体までの距離を測定するようにしたので、従来のように
参照面の位置ずれ、速度の変動等にともなうゆらぎ成分
を相殺することができ、正しい物体までの距離（位置）
を測定することが可能となる。
参照光、物体光ともに２つの光路上にて合成し、それぞ
れの合成光信号を電気信号に変換して演算手段により物
体までの距離を測定するようにしたので、従来のように
参照面の位置ずれ、速度の変動等にともなうゆらぎ成分
を相殺することができ、正しい物体までの距離（位置）
を測定することが可能となる。
【図１】本発明の干渉計の一実施例の構成を示す構成図
である。
である。
１ レーザ光源 ２ ビームエキスパンダ ３ 偏光ビームスプリッタ（第１の分離手段） ５ コーナキューブ（第１の反射手段） ６，７ ミラー（第２，第３の反射手段） １０ 光学ブロック １１ コーナキューブ １２，１３ 偏光ビームスプリッタ（第１，第２の合成
手段） １４，１５ 偏光板 １６，１７ レンズ １８，１９ ピンホール ２０，２１ アパーチャ ２２，２３ 光検出器（第１，第２の光検出手段） ３０ 演算装置（演算手段）
手段） １４，１５ 偏光板 １６，１７ レンズ １８，１９ ピンホール ２０，２１ アパーチャ ２２，２３ 光検出器（第１，第２の光検出手段） ３０ 演算装置（演算手段）
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光を物体光と参照光とに分離する第
１の分離手段と、 測定されるべき物体に固定された第１の反射手段と、 前記第１の反射手段により反射された前記物体光を２分
してそれぞれ異なる光路に導く第２及び第３の反射手段
と、 前記参照光をそれぞれ異なる２つの光路に分離する第２
の分離手段と、 前記第２の分離手段を移動せしめる移動手段と、 前記第２の分離手段によって分離されたそれぞれの参照
光と前記２分されたそれぞれの物体光とを合成する第１
及び第２の合成手段と、 前記第１及び第２の合成手段により合成されたそれぞれ
の合成光を受光して電気信号に変換する第１及び第２の
光検出手段と、 前記第１及び第２の光検出手段の出力を演算する演算手
段とを備えたことを特徴とする干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3271941A JPH0579817A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3271941A JPH0579817A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 干渉計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579817A true JPH0579817A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17506973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3271941A Withdrawn JPH0579817A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0579817A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6897384B2 (en) | 2002-12-27 | 2005-05-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Polymer insulator apparatus and method of mounting same |
| US9698585B2 (en) | 2012-10-25 | 2017-07-04 | Jiangsu Shenma Electric Co., Ltd. | Composite tower for power transmission lines of power grid and composite cross arm structure thereof |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP3271941A patent/JPH0579817A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6897384B2 (en) | 2002-12-27 | 2005-05-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Polymer insulator apparatus and method of mounting same |
| US9698585B2 (en) | 2012-10-25 | 2017-07-04 | Jiangsu Shenma Electric Co., Ltd. | Composite tower for power transmission lines of power grid and composite cross arm structure thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |