JPH0875434A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JPH0875434A JPH0875434A JP21130494A JP21130494A JPH0875434A JP H0875434 A JPH0875434 A JP H0875434A JP 21130494 A JP21130494 A JP 21130494A JP 21130494 A JP21130494 A JP 21130494A JP H0875434 A JPH0875434 A JP H0875434A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】被測定物の表面形状の変化をリアルタイムで、
高感度、高精度、高速度に測定することができ、耐ノイ
ズ性に優れたコンパクトな表面形状測定装置を提供す
る。 【構成】所定の周期で発振周波数と発光強度が変調され
たレーザ光を光ファイバー１６を介して検出器本体に導
く。レーザビームはコリメートレンズ３５で平行光にさ
れ、ビームスプリッタ３６によって２つの異なる方向に
分割され、一方は反射鏡３３によって反射され、他方は
参照鏡３７によって反射される。両反射光は、再びビー
ムスプリッタ３６によって重畳される。両反射光の間に
は、被測定物Ｗの表面の形状に追従して移動する探触子
の移動距離に対応した時間遅れがあり、両者の周波数は
異なる。そのために、ヘテロダイン干渉が生じる。この
干渉信号をホトダイオード３８によって光電変換し、制
御部において処理することにより被測定物の表面形状を
測定する。
高感度、高精度、高速度に測定することができ、耐ノイ
ズ性に優れたコンパクトな表面形状測定装置を提供す
る。 【構成】所定の周期で発振周波数と発光強度が変調され
たレーザ光を光ファイバー１６を介して検出器本体に導
く。レーザビームはコリメートレンズ３５で平行光にさ
れ、ビームスプリッタ３６によって２つの異なる方向に
分割され、一方は反射鏡３３によって反射され、他方は
参照鏡３７によって反射される。両反射光は、再びビー
ムスプリッタ３６によって重畳される。両反射光の間に
は、被測定物Ｗの表面の形状に追従して移動する探触子
の移動距離に対応した時間遅れがあり、両者の周波数は
異なる。そのために、ヘテロダイン干渉が生じる。この
干渉信号をホトダイオード３８によって光電変換し、制
御部において処理することにより被測定物の表面形状を
測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、探触子の先端の動きを
利用して被測定物の表面形状や表面粗さ等を測定する、
表面形状測定装置に関する。
利用して被測定物の表面形状や表面粗さ等を測定する、
表面形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の触針式粗さ検出器のピックアップ
は、支点と、該支点を中心にして揺動するレバーと、そ
のレバーの一端に取り付けられた探触子と、その探触子
とは反対側の端部に配した検出器（差動変圧器）のコア
とから構成されている。このような構造の表面粗さ計に
よって被測定物の表面の粗さを測定するには、ピックア
ップの探触子を被測定物に接触させ、被測定物の表面形
状に追従して移動する探触子の運動を、レバーを介して
支点を挟んだコアの運動に変えて、これを検出器（差動
変圧器）により、電気的に検出していた。
は、支点と、該支点を中心にして揺動するレバーと、そ
のレバーの一端に取り付けられた探触子と、その探触子
とは反対側の端部に配した検出器（差動変圧器）のコア
とから構成されている。このような構造の表面粗さ計に
よって被測定物の表面の粗さを測定するには、ピックア
ップの探触子を被測定物に接触させ、被測定物の表面形
状に追従して移動する探触子の運動を、レバーを介して
支点を挟んだコアの運動に変えて、これを検出器（差動
変圧器）により、電気的に検出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記触針式粗さ検出器
は、差動変圧器を利用して電気的に検出されているの
で、以下のような問題点がある。 （１）天秤式で探触子の反対側に差動変圧器のコアを配
しているために、慣性モーメントが大きく高速応答がで
きない。
は、差動変圧器を利用して電気的に検出されているの
で、以下のような問題点がある。 （１）天秤式で探触子の反対側に差動変圧器のコアを配
しているために、慣性モーメントが大きく高速応答がで
きない。
【０００４】（２）差動変圧器のキャリア周波数の関係
から応答速度に制限がある。 （３）高倍率にするには電気的に増幅する必要があり、
増幅率が高くなるとＳ／Ｎが悪くなる。 （４）探触子の動きをレバーを介して検出しているの
で、探触子の微小な動きが、レバーに吸収されたり、或
いは支点の精度が誤差の要因となる。
から応答速度に制限がある。 （３）高倍率にするには電気的に増幅する必要があり、
増幅率が高くなるとＳ／Ｎが悪くなる。 （４）探触子の動きをレバーを介して検出しているの
で、探触子の微小な動きが、レバーに吸収されたり、或
いは支点の精度が誤差の要因となる。
【０００５】（５）差動変圧器による電気的な検出はノ
イズに対して弱い。 （６）差動変圧器を励磁する電流により発熱し、長時間
ドリフトの原因になる。 （７）差動変圧器はアナログ式センサである為、使用す
る前に校正しなければならないという煩わしさがある。
イズに対して弱い。 （６）差動変圧器を励磁する電流により発熱し、長時間
ドリフトの原因になる。 （７）差動変圧器はアナログ式センサである為、使用す
る前に校正しなければならないという煩わしさがある。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、探触子の運動をアッベの原理で光学的に検出
することで、高感度、高精度、高速、耐ノイズ性に優れ
た表面形状測定装置を提供することを目的とする。
たもので、探触子の運動をアッベの原理で光学的に検出
することで、高感度、高精度、高速、耐ノイズ性に優れ
た表面形状測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、周波数変調したレーザビームを発生させる
レーザ光源部と、測定すべき被測定部の凹凸方向に可動
に支持された探触子と、該探触子の運動線上を移動する
ように探触子上に構成された反射鏡と、前記レーザ光源
部から導入したレーザビームを分割し、分割した一方の
レーザビームを該探触子のほぼ運動線上に合わせた物体
光光学系を介して、前記反射鏡に照射して反射光を得る
と共に、他方のレーザビームを参照反射鏡に照射して反
射光を得て、これら両反射光を干渉させるヘテロダイン
干渉光学系と、前記ヘテロダイン干渉光学系により生じ
る干渉光を受光し、受光した光干渉信号を電気信号に変
換する光電変換部と、前記光電変換部の検出信号に基づ
いて探触子の変位量を算出すると共に、前記レーザ光源
の周波数変調を制御する制御部と、を備えたことを特徴
としている。
するために、周波数変調したレーザビームを発生させる
レーザ光源部と、測定すべき被測定部の凹凸方向に可動
に支持された探触子と、該探触子の運動線上を移動する
ように探触子上に構成された反射鏡と、前記レーザ光源
部から導入したレーザビームを分割し、分割した一方の
レーザビームを該探触子のほぼ運動線上に合わせた物体
光光学系を介して、前記反射鏡に照射して反射光を得る
と共に、他方のレーザビームを参照反射鏡に照射して反
射光を得て、これら両反射光を干渉させるヘテロダイン
干渉光学系と、前記ヘテロダイン干渉光学系により生じ
る干渉光を受光し、受光した光干渉信号を電気信号に変
換する光電変換部と、前記光電変換部の検出信号に基づ
いて探触子の変位量を算出すると共に、前記レーザ光源
の周波数変調を制御する制御部と、を備えたことを特徴
としている。
【０００８】
【作用】本発明によれば、被測定物の表面形状に追従し
て、これに接触させた探触子が測定すべき被測定物の凹
凸の方向に可動し、かつ該探触子の運動線上に構成され
た反射鏡は、探触子の運動を誤差無く反映している。さ
らに、該探触子の運動線と、干渉光学系の物体光の光軸
とをほぼ合致して配置したことにより、干渉系の物体光
（探触子に備えた反射鏡による反射する光）の光路距離
変化を高精度に検出する。
て、これに接触させた探触子が測定すべき被測定物の凹
凸の方向に可動し、かつ該探触子の運動線上に構成され
た反射鏡は、探触子の運動を誤差無く反映している。さ
らに、該探触子の運動線と、干渉光学系の物体光の光軸
とをほぼ合致して配置したことにより、干渉系の物体光
（探触子に備えた反射鏡による反射する光）の光路距離
変化を高精度に検出する。
【０００９】検出の方法も、光学的な干渉系を利用して
いる為に、電気的ノイズの影響を受けにくいことに加
え、受光した検出光は、ヘテロダイン干渉のドップラー
周波数偏移を利用して得た干渉信号を電気的な信号で処
理しているために、感度校正が不要で、被測定物の形状
変化をリアルタイムで、高感度、高速度に測定すること
ができる。
いる為に、電気的ノイズの影響を受けにくいことに加
え、受光した検出光は、ヘテロダイン干渉のドップラー
周波数偏移を利用して得た干渉信号を電気的な信号で処
理しているために、感度校正が不要で、被測定物の形状
変化をリアルタイムで、高感度、高速度に測定すること
ができる。
【００１０】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る表面形状
測定装置の好ましい実施例を詳述する。図１は本発明に
係る表面形状測定装置の一実施例が示されており、この
表面形状測定装置は、レーザビームを発生させるレーザ
光源部１０と、粗さ検出器本体１１と、レーザ光源の制
御および検出器からの信号に基づいて被測定物Ｗの表面
形状変位等を算出する制御部１４とを有し、レーザ光源
部１０と粗さ検出器本体１１は両端に着脱自在な光コネ
クタ１６Ａ、１６Ｂをもつ光ファイバー１６によって接
続される。この光ファイバー１６はシングルモードファ
イバーで構成される。
測定装置の好ましい実施例を詳述する。図１は本発明に
係る表面形状測定装置の一実施例が示されており、この
表面形状測定装置は、レーザビームを発生させるレーザ
光源部１０と、粗さ検出器本体１１と、レーザ光源の制
御および検出器からの信号に基づいて被測定物Ｗの表面
形状変位等を算出する制御部１４とを有し、レーザ光源
部１０と粗さ検出器本体１１は両端に着脱自在な光コネ
クタ１６Ａ、１６Ｂをもつ光ファイバー１６によって接
続される。この光ファイバー１６はシングルモードファ
イバーで構成される。
【００１１】検出器本体１１と制御部１４は電気ケーブ
ル２０によって接続され、検出器からの検出信号を制御
部１４へ導く。一方、制御部１４とレーザ光源部１０は
電気ケーブル２１によって接続されることによって構成
されている。本実施例におけるレーザ光源部１０は、図
１に示すように、レーザダイオード２４、ペルチエ素子
２５、コリメータレンズ２６、光アイソレータ２７、対
物レンズ２８から構成されている。
ル２０によって接続され、検出器からの検出信号を制御
部１４へ導く。一方、制御部１４とレーザ光源部１０は
電気ケーブル２１によって接続されることによって構成
されている。本実施例におけるレーザ光源部１０は、図
１に示すように、レーザダイオード２４、ペルチエ素子
２５、コリメータレンズ２６、光アイソレータ２７、対
物レンズ２８から構成されている。
【００１２】発光源のレーザダイオード２４にはペルチ
エ素子（加熱及び／又は冷却素子）２５と図示していな
い温度センサとが設けられており、後述する制御部１４
の温度コントローラによって一定の温度を保つように制
御される。一方、レーザダイオード２４は電気ケーブル
２１を介して後述する制御部１４からの周波数変調電流
を受けて、周波数変調されたレーザ光を発光する。
エ素子（加熱及び／又は冷却素子）２５と図示していな
い温度センサとが設けられており、後述する制御部１４
の温度コントローラによって一定の温度を保つように制
御される。一方、レーザダイオード２４は電気ケーブル
２１を介して後述する制御部１４からの周波数変調電流
を受けて、周波数変調されたレーザ光を発光する。
【００１３】変調されたレーザ光は、コリメータレンズ
２６によって平行光にされ、反射光を防止する光アイソ
レータ２７を経て、対物レンズ２８により集光されて、
光ファイバー１６に入射する。変調されたレーザ光は、
この光ファイバー１６を介して検出器本体１１に導かれ
る。次に、検出器本体構成について説明する。図２に示
すように、検出器本体１１は、本体ケース１２の下面に
は開口部１３が形成され、この開口部１３には板バネ３
１を介して上下に可動する探触子３２とが配置されてい
る。該探触子の運動線上には反射鏡３３が固着されてい
る。尚、探触子上に構成される反射鏡は、前記のように
別体のミラーを固着してもよいし、探触子上に直接鏡面
加工してミラーを形成してもよい。
２６によって平行光にされ、反射光を防止する光アイソ
レータ２７を経て、対物レンズ２８により集光されて、
光ファイバー１６に入射する。変調されたレーザ光は、
この光ファイバー１６を介して検出器本体１１に導かれ
る。次に、検出器本体構成について説明する。図２に示
すように、検出器本体１１は、本体ケース１２の下面に
は開口部１３が形成され、この開口部１３には板バネ３
１を介して上下に可動する探触子３２とが配置されてい
る。該探触子の運動線上には反射鏡３３が固着されてい
る。尚、探触子上に構成される反射鏡は、前記のように
別体のミラーを固着してもよいし、探触子上に直接鏡面
加工してミラーを形成してもよい。
【００１４】検出器本体１１に導かれたレーザ光は、コ
リメートレンズ３５によって平行光にされ、この光軸Ｌ
1 上のビームスプリッタ３６で異なる２つの方向に分割
される。そして、一方のレーザビームは、光路変換用ミ
ラー３４で光路を折り曲げられ、光軸Ｌ2 上で前記反射
鏡３３に照射され、他方は光軸Ｌ1 に直交する光軸Ｌ 3
上に配置した参照ミラー３７に照射されるように、光学
系を配置する。また、ホトダイオード３８は光軸Ｌ3 上
にビームスプリッタ３６を挟んで参照ミラー３７と対峙
して配置する。
リメートレンズ３５によって平行光にされ、この光軸Ｌ
1 上のビームスプリッタ３６で異なる２つの方向に分割
される。そして、一方のレーザビームは、光路変換用ミ
ラー３４で光路を折り曲げられ、光軸Ｌ2 上で前記反射
鏡３３に照射され、他方は光軸Ｌ1 に直交する光軸Ｌ 3
上に配置した参照ミラー３７に照射されるように、光学
系を配置する。また、ホトダイオード３８は光軸Ｌ3 上
にビームスプリッタ３６を挟んで参照ミラー３７と対峙
して配置する。
【００１５】尚、光路変換用ミラー３４は検出器本体の
構成上必須ではなく、光軸Ｌ1 とＬ 2 は同軸に配置して
もよい。即ち、光路変換用ミラーを備えず、光軸Ｌ1 の
レーザビームが直接探触子３２上に構成された反射鏡３
３に照射されるように検出器本体を構成してもよい。ホ
トダイオード３８は電気ケーブル３９を介して本体ケー
ス１２に取り付けた着脱自在なコネクタ４０と接続され
ている。電気ケーブル２０はコネクタ４０を介して検出
器本体１１と接続されると共に、着脱自在なコネクタ４
１を介して制御部１４と接続されている。ホトダイオー
ド３８で光電変換された検出信号を本体ケース１２の外
部に取り出し、後述する制御部１４と接続し易くする為
である。
構成上必須ではなく、光軸Ｌ1 とＬ 2 は同軸に配置して
もよい。即ち、光路変換用ミラーを備えず、光軸Ｌ1 の
レーザビームが直接探触子３２上に構成された反射鏡３
３に照射されるように検出器本体を構成してもよい。ホ
トダイオード３８は電気ケーブル３９を介して本体ケー
ス１２に取り付けた着脱自在なコネクタ４０と接続され
ている。電気ケーブル２０はコネクタ４０を介して検出
器本体１１と接続されると共に、着脱自在なコネクタ４
１を介して制御部１４と接続されている。ホトダイオー
ド３８で光電変換された検出信号を本体ケース１２の外
部に取り出し、後述する制御部１４と接続し易くする為
である。
【００１６】上記のように検出器本体内の物体光光学系
の光軸Ｌ2 は、前記探触子３２のほぼ運動線上に合わせ
て配置する。一方、制御部１４は、図３に示すように、
主として鋸歯状波又は三角波発生器５０、温度コントロ
ーラ５１、バンドパスフィルタ５２、波形整形器５３、
５４、周波数逓倍回路５６、５７、ゲート回路５８、及
びアップダウンカウンタ６０から構成されている。
の光軸Ｌ2 は、前記探触子３２のほぼ運動線上に合わせ
て配置する。一方、制御部１４は、図３に示すように、
主として鋸歯状波又は三角波発生器５０、温度コントロ
ーラ５１、バンドパスフィルタ５２、波形整形器５３、
５４、周波数逓倍回路５６、５７、ゲート回路５８、及
びアップダウンカウンタ６０から構成されている。
【００１７】前記の如く構成された表面形状測定装置に
おける測定原理を鋸歯状波変調電流を用いた場合につい
て説明する。図３に制御部のブロック図を示す。鋸歯状
波又は三角波発生器５０は周期ＴS （周波数ｆs 、角周
波数ωs ）の鋸歯状波変調電流Ｓａ（図４（Ａ））をレ
ーザダイオード（光源部）及び波形整形器５４に出力す
る。尚、この鋸歯状波又は三角波発生器５０は、同図
（Ａ）に示すようにバイアス電流に対して変調幅が小さ
い鋸歯状波変調電流Ｓａを出力している。
おける測定原理を鋸歯状波変調電流を用いた場合につい
て説明する。図３に制御部のブロック図を示す。鋸歯状
波又は三角波発生器５０は周期ＴS （周波数ｆs 、角周
波数ωs ）の鋸歯状波変調電流Ｓａ（図４（Ａ））をレ
ーザダイオード（光源部）及び波形整形器５４に出力す
る。尚、この鋸歯状波又は三角波発生器５０は、同図
（Ａ）に示すようにバイアス電流に対して変調幅が小さ
い鋸歯状波変調電流Ｓａを出力している。
【００１８】レーザダイオードは鋸歯状波変調電流Ｓａ
によって発振周波数と発光強度が変調される。尚、レー
ザダイオードには加熱及び／又は冷却素子（ぺルチエ素
子）２５及び温度センサが設けられており、温度コント
ローラ５１は温度センサによって検出される温度が一定
値になるように加熱及び／又は冷却素子（ペルチエ素
子）２５を制御する。これにより、レーザダイオードの
温度変化による波長変化を抑え、測定精度を上げてい
る。
によって発振周波数と発光強度が変調される。尚、レー
ザダイオードには加熱及び／又は冷却素子（ぺルチエ素
子）２５及び温度センサが設けられており、温度コント
ローラ５１は温度センサによって検出される温度が一定
値になるように加熱及び／又は冷却素子（ペルチエ素
子）２５を制御する。これにより、レーザダイオードの
温度変化による波長変化を抑え、測定精度を上げてい
る。
【００１９】レーザダイオード２４から出力される変調
されたレーザ光は、コリメータレンズ２６、光アイソレ
ータ２７、及び対物レンズ２８を介して光ファイバー１
６の先端に集光され，光ファイバー１６を通して検出器
本体内に導かれる。尚、レーザ光源部１０と検出器本体
１１とは両端が着脱自在な光コネクタ１６Ａ、１６Ｂを
もつ光ファイバー１６によって光学的に接続されるた
め、接続の着脱が容易である。
されたレーザ光は、コリメータレンズ２６、光アイソレ
ータ２７、及び対物レンズ２８を介して光ファイバー１
６の先端に集光され，光ファイバー１６を通して検出器
本体内に導かれる。尚、レーザ光源部１０と検出器本体
１１とは両端が着脱自在な光コネクタ１６Ａ、１６Ｂを
もつ光ファイバー１６によって光学的に接続されるた
め、接続の着脱が容易である。
【００２０】検出器本体内に入射したレーザ光はコリメ
ートレンズ３５で平行光にされ、この光軸Ｌ1 上に配置
されているビームスプリッタ３６によって２つの異なる
方向に分割される。即ち、一方のレーザビームは光軸Ｌ
2 上に配置されている可動探触子に取り付けた反射鏡３
３によって反射され、他方のレーザビームは光軸Ｌ1に
直交する光軸Ｌ3 上に配置されている参照ミラー３７に
よって反射される。
ートレンズ３５で平行光にされ、この光軸Ｌ1 上に配置
されているビームスプリッタ３６によって２つの異なる
方向に分割される。即ち、一方のレーザビームは光軸Ｌ
2 上に配置されている可動探触子に取り付けた反射鏡３
３によって反射され、他方のレーザビームは光軸Ｌ1に
直交する光軸Ｌ3 上に配置されている参照ミラー３７に
よって反射される。
【００２１】参照ミラー３７と前記反射鏡３３とによっ
て反射された各レーザビームは、ビームスプリッタ３６
によって重畳される。探触子の運動線上に取り付けた反
射鏡３３は被測定物Ｗの表面の形状の変化に追従して探
触子と一体となって上下に移動し、該反射鏡３３によっ
て反射されるレーザビーム（物体光）と、参照ミラー３
７によって反射されるレーザビーム（参照光）との間に
は、該反射鏡３３の移動距離に対応した時間遅れがあ
り、両者の周波数は異なる。そのため、参照光と物体光
とでヘテロダイン干渉が生じる。
て反射された各レーザビームは、ビームスプリッタ３６
によって重畳される。探触子の運動線上に取り付けた反
射鏡３３は被測定物Ｗの表面の形状の変化に追従して探
触子と一体となって上下に移動し、該反射鏡３３によっ
て反射されるレーザビーム（物体光）と、参照ミラー３
７によって反射されるレーザビーム（参照光）との間に
は、該反射鏡３３の移動距離に対応した時間遅れがあ
り、両者の周波数は異なる。そのため、参照光と物体光
とでヘテロダイン干渉が生じる。
【００２２】この干渉信号は、ホトダイオード３８によ
って受光され、光電変換されて、電気ケーブル３９、２
０を介して制御部１４へ送られる。制御部において該干
渉信号を処理し、探触子の移動距離つまり、被測定物の
表面形状を算出する。このホトダイオード３８によって
検出された信号Ｓｅ（図４（Ｃ））の周波数と位相は、
参照鏡３７と探触子に取り付けた反射鏡３３との光路距
離差Ｄに比例する。尚、信号Ｓｅのレベルは、レーザダ
イオード２４の周波数変調による発光強度の変化、反射
鏡３３の反射率に影響される。
って受光され、光電変換されて、電気ケーブル３９、２
０を介して制御部１４へ送られる。制御部において該干
渉信号を処理し、探触子の移動距離つまり、被測定物の
表面形状を算出する。このホトダイオード３８によって
検出された信号Ｓｅ（図４（Ｃ））の周波数と位相は、
参照鏡３７と探触子に取り付けた反射鏡３３との光路距
離差Ｄに比例する。尚、信号Ｓｅのレベルは、レーザダ
イオード２４の周波数変調による発光強度の変化、反射
鏡３３の反射率に影響される。
【００２３】本発明では以下に示す原理により、前記ホ
トダイオード３８によって検出された信号からレーザダ
イオード２４の発光強度の変化の影響を除去している。
先ず、レーザダイオードの発振周波数の変調と発光強度
の変調について説明する。レーザダイオードに、図４
（Ａ）に示すような周期Ｔs 、変調幅Δｉの鋸歯状波変
調電流Ｓａ(t) を入力すると、レーザダイオードの発振
角周波数ω(t) 、発光強度Ｉ(t) も鋸歯状に変調される
( 図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）。
トダイオード３８によって検出された信号からレーザダ
イオード２４の発光強度の変化の影響を除去している。
先ず、レーザダイオードの発振周波数の変調と発光強度
の変調について説明する。レーザダイオードに、図４
（Ａ）に示すような周期Ｔs 、変調幅Δｉの鋸歯状波変
調電流Ｓａ(t) を入力すると、レーザダイオードの発振
角周波数ω(t) 、発光強度Ｉ(t) も鋸歯状に変調される
( 図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）。
【００２４】ここで、１変調周期（−Ｔs ／２≦ｔ≦Ｔ
s ／２）において、鋸歯状波変調電流Ｓａ(t) を、次
式、 Ｓａ(t)＝ｉ0＋Δｉ・ｔ／Ｔs＝ｉ0＋αi・ｔ …（１） とすると、発振角周波数ω(t) 、及び発光強度Ｉ(t)
は、次式、 ω(t)＝ω0＋Δω・ｔ／Ｔs＝ω0＋ｋwi・αi・ｔ …（２） Ｉ(t)＝Ｉ0＋ΔＩ・ｔ／Ｔs＝Ｉ0＋ｋIi・αi・ｔ …（３） のように書くことができる。
s ／２）において、鋸歯状波変調電流Ｓａ(t) を、次
式、 Ｓａ(t)＝ｉ0＋Δｉ・ｔ／Ｔs＝ｉ0＋αi・ｔ …（１） とすると、発振角周波数ω(t) 、及び発光強度Ｉ(t)
は、次式、 ω(t)＝ω0＋Δω・ｔ／Ｔs＝ω0＋ｋwi・αi・ｔ …（２） Ｉ(t)＝Ｉ0＋ΔＩ・ｔ／Ｔs＝Ｉ0＋ｋIi・αi・ｔ …（３） のように書くことができる。
【００２５】但し、ｉ0 、ω0 、Δｉ、Δω、ΔＩの定
義は、図５に示されている。 また、αi＝Δｉ／Ｔs（電流変調率） ｋwi＝Δω／Δｉ（発振角周波数の変調定数） ｋIi＝ΔＩ／Δｉ（発光強度の変調定数） である。
義は、図５に示されている。 また、αi＝Δｉ／Ｔs（電流変調率） ｋwi＝Δω／Δｉ（発振角周波数の変調定数） ｋIi＝ΔＩ／Δｉ（発光強度の変調定数） である。
【００２６】次に、ホトダイオード３８によって検出さ
れる干渉信号について説明する。ビームスプリッタ３６
に到達するレーザダイオード２４の発光強度をηＩ(t)
とする。但し、ηはレーザ光の光ファイバー１６へのカ
ップリング率によって決まる定数とする。また、参照鏡
３７の反射光（参照光）の強度をＩr (t) 、探触子に取
り付けた反射鏡３３の反射光（物体光）をＩ0 (t) とす
ると、Ｉr (t) 、Ｉ0 (t) は、次式、 Ｉr(t)＝βr・ηＩ(t) …（４） Ｉ0(t)＝β0・ηＩ(t) …（５） のようになる。但し、βr ，β0 は反射係数である。
れる干渉信号について説明する。ビームスプリッタ３６
に到達するレーザダイオード２４の発光強度をηＩ(t)
とする。但し、ηはレーザ光の光ファイバー１６へのカ
ップリング率によって決まる定数とする。また、参照鏡
３７の反射光（参照光）の強度をＩr (t) 、探触子に取
り付けた反射鏡３３の反射光（物体光）をＩ0 (t) とす
ると、Ｉr (t) 、Ｉ0 (t) は、次式、 Ｉr(t)＝βr・ηＩ(t) …（４） Ｉ0(t)＝β0・ηＩ(t) …（５） のようになる。但し、βr ，β0 は反射係数である。
【００２７】上記参照光と物体光とはヘテロダイン干渉
し、ホトダイオード３８により検出される干渉信号Ｓｅ
(t) は、次式のようになる。 Ｓｅ(t)＝Ｋ・ηＩ(t) ×〔βr＋β0＋２(βrβ0)1/2cos(ωbt＋φb）〕 …（６） ここで、Ｋはホトダイオード３８の光電変換率、ωb ，
φb はビート信号の角周波数及び位相であり、それぞれ
次式、 ωb＝２Δω／ＴS τ …（７） φb＝ω0 τ …（８） で表される。式（７）、（８）中で、τは図６に示すよ
うに参照光と物体光との時間遅れである。
し、ホトダイオード３８により検出される干渉信号Ｓｅ
(t) は、次式のようになる。 Ｓｅ(t)＝Ｋ・ηＩ(t) ×〔βr＋β0＋２(βrβ0)1/2cos(ωbt＋φb）〕 …（６） ここで、Ｋはホトダイオード３８の光電変換率、ωb ，
φb はビート信号の角周波数及び位相であり、それぞれ
次式、 ωb＝２Δω／ＴS τ …（７） φb＝ω0 τ …（８） で表される。式（７）、（８）中で、τは図６に示すよ
うに参照光と物体光との時間遅れである。
【００２８】式（６）のＩ(t) は、式（３）によって表
すことができるため、式（３）において、もし（ｋIi・
αi ・ｔ）が、Ｉ0 と比べて小さく、次式、 Ｉ0≫｜ｋIi・αi・ｔmax ｜＝ｋIi・αi・Ｔs／２ ＝ｋIi（Δｉ／Ｔs）（Ｔs／２）＝ｋIi・Δｉ／２＝ΔＩ／２ …（９） を満たせば、（ｋIi・αi ・ｔ）を無視することができ
る。そして、この場合には、上記（６）式は、次式、 Ｓｅ(t)≒Ｋ・ηＩ0〔βr＋β0＋２(βrβ0)1/2cos(ωbt＋φb）〕…（１０） となり、直流成分（βr ＋β0 ）をカットすれば、下記
式（１１）を得ることができる。
すことができるため、式（３）において、もし（ｋIi・
αi ・ｔ）が、Ｉ0 と比べて小さく、次式、 Ｉ0≫｜ｋIi・αi・ｔmax ｜＝ｋIi・αi・Ｔs／２ ＝ｋIi（Δｉ／Ｔs）（Ｔs／２）＝ｋIi・Δｉ／２＝ΔＩ／２ …（９） を満たせば、（ｋIi・αi ・ｔ）を無視することができ
る。そして、この場合には、上記（６）式は、次式、 Ｓｅ(t)≒Ｋ・ηＩ0〔βr＋β0＋２(βrβ0)1/2cos(ωbt＋φb）〕…（１０） となり、直流成分（βr ＋β0 ）をカットすれば、下記
式（１１）を得ることができる。
【００２９】 Ｓｅ(t)＝Ａ・cos( ωbt＋φb） …（１１） ところで、上記式（９）を満たすためには、以下のよう
にすればよい。 (1) Ｉ0 を大きくする。 (2) Δｉを小さくする。 (3) ｋIiを小さくする。
にすればよい。 (1) Ｉ0 を大きくする。 (2) Δｉを小さくする。 (3) ｋIiを小さくする。
【００３０】上記(1) と(2) は、式（１）に示した変調
電流Ｓａ(t) において、バイアス電流ｉ0 を大きくし、
変調幅Δｉを小さくすることを意味する。また、(3) の
ｋIiはレーザダイオードの固有特性により、この値を自
由に変えることはできないが、ｋIiが小さく、しかもｋ
wiが大きいレーザダイオードを選択し、使用すれば良
い。
電流Ｓａ(t) において、バイアス電流ｉ0 を大きくし、
変調幅Δｉを小さくすることを意味する。また、(3) の
ｋIiはレーザダイオードの固有特性により、この値を自
由に変えることはできないが、ｋIiが小さく、しかもｋ
wiが大きいレーザダイオードを選択し、使用すれば良
い。
【００３１】尚、本実施例では、前述したように鋸歯状
波又は三角波発生器５０は、図４（Ａ）に示すようにバ
イアス電流に対して変調幅が小さい鋸歯状波変調電流Ｓ
ａを出力し、これにより、ホトダイオード３８により検
出される干渉信号Ｓｅは、図４（Ｃ）に示すようにレー
ザダイオード２４の周波数変調による発光強度変化の影
響は無視できる程に小さい。
波又は三角波発生器５０は、図４（Ａ）に示すようにバ
イアス電流に対して変調幅が小さい鋸歯状波変調電流Ｓ
ａを出力し、これにより、ホトダイオード３８により検
出される干渉信号Ｓｅは、図４（Ｃ）に示すようにレー
ザダイオード２４の周波数変調による発光強度変化の影
響は無視できる程に小さい。
【００３２】さて、図３において、ホトダイオード３８
によって検出された干渉信号Ｓｅはバンドパスフィルタ
５２に出力される。バンドパスフィルタ５２は中心周波
数ｆs 、バンド幅Δν（例えばｆs ／１０）を有し、入
力信号Ｓｅからｆs の成分を取り出し、その取り出した
信号Ｓｆ（図４（Ｄ））を波形整形器５３に出力する。
波形整形器５３は入力信号Ｓｆを矩形波の信号Ｓｇ（図
４（Ｅ））に変換し、周波数逓倍回路５６はこの信号Ｓ
ｇの周波数が予め設定された倍率ｍ（図４ではｍ＝２）
になるように逓倍し、その逓倍した信号（パルス信号）
Ｓｇ′をゲート回路５８の入力Ｇ1 に出力する（図４
（Ｇ）、（Ｈ）参照）。
によって検出された干渉信号Ｓｅはバンドパスフィルタ
５２に出力される。バンドパスフィルタ５２は中心周波
数ｆs 、バンド幅Δν（例えばｆs ／１０）を有し、入
力信号Ｓｅからｆs の成分を取り出し、その取り出した
信号Ｓｆ（図４（Ｄ））を波形整形器５３に出力する。
波形整形器５３は入力信号Ｓｆを矩形波の信号Ｓｇ（図
４（Ｅ））に変換し、周波数逓倍回路５６はこの信号Ｓ
ｇの周波数が予め設定された倍率ｍ（図４ではｍ＝２）
になるように逓倍し、その逓倍した信号（パルス信号）
Ｓｇ′をゲート回路５８の入力Ｇ1 に出力する（図４
（Ｇ）、（Ｈ）参照）。
【００３３】一方、波形整形器５４は鋸歯状波又は三角
波発生器５０から入力する鋸歯状波変調電流Ｓａを矩形
波の信号Ｓｂ（図４（Ｂ））に変換し、周波数逓倍回路
５７はこの信号Ｓｂの周波数を前記周波数逓倍回路５６
と同じ倍率で逓倍し、その逓倍した信号（パルス信号）
Ｓｂ′をゲート回路５８の入力Ｇ2 に出力する（図４
（Ｆ）参照）。
波発生器５０から入力する鋸歯状波変調電流Ｓａを矩形
波の信号Ｓｂ（図４（Ｂ））に変換し、周波数逓倍回路
５７はこの信号Ｓｂの周波数を前記周波数逓倍回路５６
と同じ倍率で逓倍し、その逓倍した信号（パルス信号）
Ｓｂ′をゲート回路５８の入力Ｇ2 に出力する（図４
（Ｆ）参照）。
【００３４】ゲート回路５８は、入力Ｇ1 のパルス信号
Ｓｇ′と入力Ｇ2 のパルス信号Ｓｂ′の周波数差による
新しいパルス信号を作り、アップダウンカウンタ６０の
アップ入力Ｕ又はダウン入力Ｄに出力する。従って、ア
ップダウンカウンタ６０はパルス信号Ｓｂ′とパルス信
号Ｓｇ′との周波数の差を積算することになる。ところ
で、被測定物が停止している場合には、周波数逓倍回路
５６から出力されるパルス信号Ｓｇ′の周波数は、周波
数逓倍回路５７から出力される基準のパルス信号Ｓｂ′
の周波数と一致し、アップダウンカウンタ６０のカウン
ト値は変化しないが、被測定物が移動すると、ドップラ
ー周波数偏移により波形整形器５３から出力される信号
Ｓｇ（周波数逓倍回路５６から出力されるパルス信号Ｓ
ｇ′）の周波数は変化する。
Ｓｇ′と入力Ｇ2 のパルス信号Ｓｂ′の周波数差による
新しいパルス信号を作り、アップダウンカウンタ６０の
アップ入力Ｕ又はダウン入力Ｄに出力する。従って、ア
ップダウンカウンタ６０はパルス信号Ｓｂ′とパルス信
号Ｓｇ′との周波数の差を積算することになる。ところ
で、被測定物が停止している場合には、周波数逓倍回路
５６から出力されるパルス信号Ｓｇ′の周波数は、周波
数逓倍回路５７から出力される基準のパルス信号Ｓｂ′
の周波数と一致し、アップダウンカウンタ６０のカウン
ト値は変化しないが、被測定物が移動すると、ドップラ
ー周波数偏移により波形整形器５３から出力される信号
Ｓｇ（周波数逓倍回路５６から出力されるパルス信号Ｓ
ｇ′）の周波数は変化する。
【００３５】即ち、被測定物が遠ざかる方向に移動する
と、探触子と共に反射鏡３３が遠ざかる方向に移動し、
パルス信号Ｓｇ′の周波数は大きくなり（図４（Ｇ）参
照）、被測定物がに近づく方向に移動すると、パルス信
号Ｓｇ′の周波数は小さくなる（図４（Ｈ）参照）。従
って、パルス信号Ｓｂ′とパルス信号Ｓｇ′のパルス数
の差は、被測定物の移動速度及び移動方向に対応し、そ
のパルス数の差の積算値は被測定物の移動量に対応す
る。これにより、被測定物を或る位置から他の位置に移
動させたときのアップダウンカウンタ６０のカウント値
の増減量に基づいて、被測定物の移動距離を測定するこ
とができる。
と、探触子と共に反射鏡３３が遠ざかる方向に移動し、
パルス信号Ｓｇ′の周波数は大きくなり（図４（Ｇ）参
照）、被測定物がに近づく方向に移動すると、パルス信
号Ｓｇ′の周波数は小さくなる（図４（Ｈ）参照）。従
って、パルス信号Ｓｂ′とパルス信号Ｓｇ′のパルス数
の差は、被測定物の移動速度及び移動方向に対応し、そ
のパルス数の差の積算値は被測定物の移動量に対応す
る。これにより、被測定物を或る位置から他の位置に移
動させたときのアップダウンカウンタ６０のカウント値
の増減量に基づいて、被測定物の移動距離を測定するこ
とができる。
【００３６】尚、変調電流波形は上記鋸歯状波に限ら
ず、三角波を用いてもよい。また、三角波を用いるとき
には、その折り返しの部分を位相反転させ、前半部分に
加えることにより、２倍の感度を得ることができる。次
に、変位測定可能な測定面の最大速度について説明す
る。ホトダイオード３８によって検出される干渉信号Ｓ
ｅは 前述したように式（１０）によって表すことがで
き、また、バンドパスフィルタ５２から出力される信号
Ｓｆ(t) は、次式、 Ｓｆ(t)＝Ｂ・cos(ωSt ＋φb） …（１２） となる。
ず、三角波を用いてもよい。また、三角波を用いるとき
には、その折り返しの部分を位相反転させ、前半部分に
加えることにより、２倍の感度を得ることができる。次
に、変位測定可能な測定面の最大速度について説明す
る。ホトダイオード３８によって検出される干渉信号Ｓ
ｅは 前述したように式（１０）によって表すことがで
き、また、バンドパスフィルタ５２から出力される信号
Ｓｆ(t) は、次式、 Ｓｆ(t)＝Ｂ・cos(ωSt ＋φb） …（１２） となる。
【００３７】さて、測定面が初期距離Ｄ0 より速度ｖで
移動し、距離Ｄが、 Ｄ＝Ｄ0＋ｖｔ …（１３） と表せる場合を考えると、式（１２）は、 Ｓｆ(t)＝Ｂ・cos｛２π〔(ｆs＋ΔｆD)ｔ＋２Ｄ0／λ0〕｝ …（１４） となる。ここで、ΔｆD は測定面の移動によるドップラ
ー周波数偏移であり、次式で表せる。
移動し、距離Ｄが、 Ｄ＝Ｄ0＋ｖｔ …（１３） と表せる場合を考えると、式（１２）は、 Ｓｆ(t)＝Ｂ・cos｛２π〔(ｆs＋ΔｆD)ｔ＋２Ｄ0／λ0〕｝ …（１４） となる。ここで、ΔｆD は測定面の移動によるドップラ
ー周波数偏移であり、次式で表せる。
【００３８】ΔｆD＝２ｖ／λ0 …（１５） 一方、バンドパスフィルタ５２よりＳｆ(t) を得るため
には、ΔｆD はバンドパスフィルタ５２のバンド幅Δν
より小さいことが必要である。従って、変位測定可能な
測定面の最大移動速度ｖmax は次のようになる。 ｖmax＝λ0／２・Δν …（１６） 式（１６）に示すように、最大移動速度ｖmax を上げる
には、バンドパスフィルタ５２のバンド幅Δνを大きく
とる必要がある。実施例では、バンドパスフィルタ５２
の中心周波数をｆs にしたが、ホトダイオード３８から
出力される信号Ｓｅは、周期ＴS で連続的に変調されて
いるため、周期ＴS の周期関数であり、ｆs ，２ｆs ，
…，ｎｆs ，…，の各周波数成分が含まれている。い
ま、中心周波数ｎｆs のバンドパスフィルタで、周波数
ｎｆs の成分を取り出すようにすると、式（１２）は、 Ｓｆ(t)＝Ｂ・cos(ｎωSt ＋φb） ＝Ｂ・cos〔２π(ｎｆs＋ΔｆD)ｔ〕 となる。そして、Δνを中心周波数ｎｆs の１０分の１
に設定すると、式（１６）は、 ｖmax＝λ0／２・Δν ＝λ0／２・ｎｆs ／１０ …（１７） となる。従って、ｎ、ｆs を大きくすれば、最大速度が
上げられる。
には、ΔｆD はバンドパスフィルタ５２のバンド幅Δν
より小さいことが必要である。従って、変位測定可能な
測定面の最大移動速度ｖmax は次のようになる。 ｖmax＝λ0／２・Δν …（１６） 式（１６）に示すように、最大移動速度ｖmax を上げる
には、バンドパスフィルタ５２のバンド幅Δνを大きく
とる必要がある。実施例では、バンドパスフィルタ５２
の中心周波数をｆs にしたが、ホトダイオード３８から
出力される信号Ｓｅは、周期ＴS で連続的に変調されて
いるため、周期ＴS の周期関数であり、ｆs ，２ｆs ，
…，ｎｆs ，…，の各周波数成分が含まれている。い
ま、中心周波数ｎｆs のバンドパスフィルタで、周波数
ｎｆs の成分を取り出すようにすると、式（１２）は、 Ｓｆ(t)＝Ｂ・cos(ｎωSt ＋φb） ＝Ｂ・cos〔２π(ｎｆs＋ΔｆD)ｔ〕 となる。そして、Δνを中心周波数ｎｆs の１０分の１
に設定すると、式（１６）は、 ｖmax＝λ0／２・Δν ＝λ0／２・ｎｆs ／１０ …（１７） となる。従って、ｎ、ｆs を大きくすれば、最大速度が
上げられる。
【００３９】ところで、レーザダイオード２４の発振周
波数を駆動電流により線形的に変調する場合、駆動電流
の周波数ｆs の上限は、レーザダイオード２４の変調特
性により制限される。これに対し、バンドパスフィルタ
によって取り出される周波数成分の強度は、シンク関数
sin 〔( ωb −ｎωS ) ＴS ／２〕／〔( ωb −ｎ
ω S ) ＴS ／２〕により決められる。シンク関数の値は
ωb ＝ｎωS のときに、最大値１になり、ωb とｎωS
との差にしたがって急激に減少し、ある程度を越える
と、バンドパスフィルタ５２の出力信号の強度は小さく
なり、波形整形器５３は正確なパルス信号を出力しなく
なり、測定不可能となる。
波数を駆動電流により線形的に変調する場合、駆動電流
の周波数ｆs の上限は、レーザダイオード２４の変調特
性により制限される。これに対し、バンドパスフィルタ
によって取り出される周波数成分の強度は、シンク関数
sin 〔( ωb −ｎωS ) ＴS ／２〕／〔( ωb −ｎ
ω S ) ＴS ／２〕により決められる。シンク関数の値は
ωb ＝ｎωS のときに、最大値１になり、ωb とｎωS
との差にしたがって急激に減少し、ある程度を越える
と、バンドパスフィルタ５２の出力信号の強度は小さく
なり、波形整形器５３は正確なパルス信号を出力しなく
なり、測定不可能となる。
【００４０】上記条件からｎの値には制限があるが、ビ
ート信号の角周波数ωb を大きくすることによって大き
なｎをとることができる。角周波数ωb を大きくするた
めには、レーザダイオード２４の周波数変調幅を大きく
するか、光路距離差を大きくすればよい。図７の実施例
は、図１の実施例の電気ケーブル２０の代わりに、光フ
ァイバー７４を用いたもので、図１の実施例の中の同一
又は類似の部材には同一の番号を付し、その説明は省略
する。
ート信号の角周波数ωb を大きくすることによって大き
なｎをとることができる。角周波数ωb を大きくするた
めには、レーザダイオード２４の周波数変調幅を大きく
するか、光路距離差を大きくすればよい。図７の実施例
は、図１の実施例の電気ケーブル２０の代わりに、光フ
ァイバー７４を用いたもので、図１の実施例の中の同一
又は類似の部材には同一の番号を付し、その説明は省略
する。
【００４１】図７に示した検出器本体の受光部は、光路
変換用反射鏡７１、対物レンズ７２、で構成され、制御
部内に光電変換素子を備え、検出器本体と制御部とが，
光コネクタにより着脱可能な光ファイバー７４により接
続される構成からなる。前記の如く構成された、表面形
状測定装置においては、参照ミラー３７と探触子の運動
線上に備えた反射鏡３３とによって反射された各レーザ
ビームは、ビームスプリッタ３６によって重畳され、参
照光と物体光とでヘテロダイン干渉が生じる。上記の経
緯は図１の実施例に記載と同様である。
変換用反射鏡７１、対物レンズ７２、で構成され、制御
部内に光電変換素子を備え、検出器本体と制御部とが，
光コネクタにより着脱可能な光ファイバー７４により接
続される構成からなる。前記の如く構成された、表面形
状測定装置においては、参照ミラー３７と探触子の運動
線上に備えた反射鏡３３とによって反射された各レーザ
ビームは、ビームスプリッタ３６によって重畳され、参
照光と物体光とでヘテロダイン干渉が生じる。上記の経
緯は図１の実施例に記載と同様である。
【００４２】この干渉による検出光は、光路変換用反射
鏡７１で光路が折り曲げられ、集光レンズ７２により集
光されて、シングルモードファイバーで構成された光フ
ァイバー７４の端面に入射する。尚、光路変換用反射鏡
７１は構成上必須ではない。光ファイバー７４を介して
制御部へ送られた検出光は、制御部において光電変換さ
れて処理される。制御部における測定の原理は図１〜図
６の実施例と同様である。図１の実施例においては、検
出光は検出器本体内で電気信号に変換され、電気ケーブ
ルを介して制御部へ送られていたが、図７の実施例にお
いては、検出光は光ファイバーを介して制御部へ送ら
れ、制御部において光電変換されるので、図１の実施例
と比較して電気的ノイズに対して強く、しかも電気ケー
ブルによる周波数応答遅れの問題もなく、高速応答性の
面で有利である。
鏡７１で光路が折り曲げられ、集光レンズ７２により集
光されて、シングルモードファイバーで構成された光フ
ァイバー７４の端面に入射する。尚、光路変換用反射鏡
７１は構成上必須ではない。光ファイバー７４を介して
制御部へ送られた検出光は、制御部において光電変換さ
れて処理される。制御部における測定の原理は図１〜図
６の実施例と同様である。図１の実施例においては、検
出光は検出器本体内で電気信号に変換され、電気ケーブ
ルを介して制御部へ送られていたが、図７の実施例にお
いては、検出光は光ファイバーを介して制御部へ送ら
れ、制御部において光電変換されるので、図１の実施例
と比較して電気的ノイズに対して強く、しかも電気ケー
ブルによる周波数応答遅れの問題もなく、高速応答性の
面で有利である。
【００４３】図１の実施例及び図７の実施例では、レー
ザ光源部１０と制御部１４とは独立したものとして説明
したが、図１、図７の想像線で囲んで示したようにレー
ザ光源部と制御部とは一体にしてもよい。また、測定の
際の走査方法としては、検出器本体１１を固定して被測
定物Ｗを動かすことによって走査してもよいし、逆に、
被測定物Ｗを固定して検出器本体１１を動かして走査し
てもよい。
ザ光源部１０と制御部１４とは独立したものとして説明
したが、図１、図７の想像線で囲んで示したようにレー
ザ光源部と制御部とは一体にしてもよい。また、測定の
際の走査方法としては、検出器本体１１を固定して被測
定物Ｗを動かすことによって走査してもよいし、逆に、
被測定物Ｗを固定して検出器本体１１を動かして走査し
てもよい。
【００４４】本発明に係る実施例では、レーザビームの
偏光を利用していないので、偏光を利用した干渉計と異
なり、偏光素子、偏光ビームスプリッタ等が不要にな
り、光学系が簡単になる利点がある。また、検出器本体
１１と光源部１０及び制御部１４とは光コネクタ１６
Ａ、１６Ｂ、コネクタ４０、４１を介して互いに着脱が
容易であり、簡単な光学系で装置全体をコンパクトにで
きる。
偏光を利用していないので、偏光を利用した干渉計と異
なり、偏光素子、偏光ビームスプリッタ等が不要にな
り、光学系が簡単になる利点がある。また、検出器本体
１１と光源部１０及び制御部１４とは光コネクタ１６
Ａ、１６Ｂ、コネクタ４０、４１を介して互いに着脱が
容易であり、簡単な光学系で装置全体をコンパクトにで
きる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る変位測
定装置によれば、探触子の運動線上に備えた反射ミラー
によって、干渉光学系を構成する事ができることによ
り、アッベの原理で探触子の移動距離を光学的に測定す
るので高精度、耐ノイズ性に優れた測定をする事がで
き、かつ簡単な光学系で装置をコンパクトにすることが
できる。
定装置によれば、探触子の運動線上に備えた反射ミラー
によって、干渉光学系を構成する事ができることによ
り、アッベの原理で探触子の移動距離を光学的に測定す
るので高精度、耐ノイズ性に優れた測定をする事がで
き、かつ簡単な光学系で装置をコンパクトにすることが
できる。
【００４６】また、変位の検出には、探触子と一体の反
射鏡の移動によるドップラー周波数偏移を利用してこれ
を電気的な信号で算出しているために、感度校正が不要
で、被測定物の表面形状の変位をリアルタイムで高感
度、高精度、高速に測定することができる。
射鏡の移動によるドップラー周波数偏移を利用してこれ
を電気的な信号で算出しているために、感度校正が不要
で、被測定物の表面形状の変位をリアルタイムで高感
度、高精度、高速に測定することができる。
【図１】図１は本発明の一実施例の全体構成を示す説明
図
図
【図２】図２は図１に示した装置の検出器本体部分を拡
大した説明図
大した説明図
【図３】図３は図１の本発明に係る形状測定装置におけ
る制御部の一実施例を示すブロック図
る制御部の一実施例を示すブロック図
【図４】図４（Ａ）〜（Ｈ）は鋸歯状波の変調電流を用
いた場合のそれぞれ図３の各部から出力される信号波形
図
いた場合のそれぞれ図３の各部から出力される信号波形
図
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれレーザダイオー
ドに入力される鋸歯状波の変調電流、該変調電流によっ
て生じたレーザダイオードの発振角周波数及び発光強度
を示す波形図
ドに入力される鋸歯状波の変調電流、該変調電流によっ
て生じたレーザダイオードの発振角周波数及び発光強度
を示す波形図
【図６】図６は鋸歯状波の変調電流を用いた場合の物体
光と参照光の発振角周波数と発光強度変化を示す波形図
光と参照光の発振角周波数と発光強度変化を示す波形図
【図７】図７は本発明の他の実施例を示す要部概略図
１０…レーザ光源部 １１…検出器本体部 １２…本体ケース １４…制御部 １６、７４…光ファイバー ２０、２１、３９…電気ケーブル ３２…探触子 ３３…反射鏡 ３４…光路変換用ミラー ３６…ビームスプリッタ ３７…参照ミラー ３８…ホトダイオード ４０、４１…コネクタ
Claims (2)
- 【請求項１】周波数変調したレーザビームを発生させる
レーザ光源部と、 測定すべき被測定部の凹凸方向に可動に支持された探触
子と、 該探触子の運動線上を移動するように探触子上に構成さ
れた反射鏡と、 前記レーザ光源部から導入したレーザビームを分割し、
分割した一方のレーザビームを該探触子のほぼ運動線上
に合わせた物体光光学系を介して、前記反射鏡に照射し
て反射光を得ると共に、他方のレーザビームを参照反射
鏡に照射して反射光を得て、これら両反射光を干渉させ
るヘテロダイン干渉光学系と、 前記ヘテロダイン干渉光学系により生じる干渉光を受光
し、受光した光干渉信号を電気信号に変換する光電変換
部と、 前記光電変換部の検出信号に基づいて探触子の変位量を
算出すると共に、前記レーザ光源の周波数変調を制御す
る制御部と、 を備えたことを特徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項２】検出光は光ファイバーを用いて制御部へ送
られ、制御部において電気的に変換されることを特徴と
する請求項１の表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21130494A JPH0875434A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21130494A JPH0875434A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 表面形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875434A true JPH0875434A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16603732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21130494A Pending JPH0875434A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0875434A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011074452A1 (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 干渉計及び該干渉計を用いたフーリエ分光分析器 |
| CN103201603A (zh) * | 2010-10-28 | 2013-07-10 | 柯尼卡美能达株式会社 | 干涉仪以及傅立叶变换分光分析装置 |
| JP2015042999A (ja) * | 2009-12-14 | 2015-03-05 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 位置測定装置 |
| WO2023062891A1 (ja) * | 2021-10-15 | 2023-04-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光ヘテロダイン干渉測定装置および光ヘテロダイン干渉測定方法 |
-
1994
- 1994-09-05 JP JP21130494A patent/JPH0875434A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9025156B2 (en) | 2009-12-14 | 2015-05-05 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Interferometer and fourier spectrometer using same |
| CN103201603A (zh) * | 2010-10-28 | 2013-07-10 | 柯尼卡美能达株式会社 | 干涉仪以及傅立叶变换分光分析装置 |
| WO2023062891A1 (ja) * | 2021-10-15 | 2023-04-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光ヘテロダイン干渉測定装置および光ヘテロダイン干渉測定方法 |
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