JPH0579817A - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
- Publication number
- 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
- polarized
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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 |