JPH02150703A - 光干渉計およびその信号処理方法 - 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〕 本発明は物体表面の微振動や距離の変化の測定に用いる
非接触の光干渉による測定法に関する。

例えばこの方法はマイクロホンの振動板の振動の計測、
固体の音響光学的な振動の計測、或いは振動センサー中
の共鳴周波数の決定などに用いることが出来る。更にま
た、この発明は位置センサー又は距離センサーとして用
いることが出来る。

〔従来の技術〕

光干渉計は小さな変位の測定に適している。これは、測
定対象が波長の数分の１変位するだけで光干渉計の出力
が最大から最小まで変化するためである。

光干渉計に対する光ファイバーの使用は広く行われてい
る。光ファイバーの持つ利点は例えば、小型の計測端、
電気或いは磁気干渉に対する不感性、危険性の高い環境
や化学的に活性な環境における安全な使用性、或いは計
測器から遠く離れた所での使用が可能であることなどが
あげられる。

誘起された光の位相の変化に対する干渉計の感度は干渉
計の応答の周期的性質のため一定ではない。センサーと
してこの光干渉計を使用する場合、この変動する感度は
受は入れがたく、小さな周囲の温度変化や圧力変動ある
いは機器のクリープ変形などに起因して信号がフェーデ
ィングする原因となる。応答が光の位相変化に対して直
線的な関数とするために、そして信号のフ二一ディング
をさけるために、多数の技術が提案されている。単一モ
ード光ファイバー干渉計に関するこれら幾つかの技術が
、例えばり、　Ａ、Ｊａｃｋｓｏｎ、　Ｊ、　Ｐｈｙｓ
、Ｅ、Ｖｏｌ。

１８　ｐ９８１−１００１．１９８５に記載されている
。そのうち能動的ホモダイン技術においては、位相変調
器がマツハツエンダ−（！Ｊａｃｈ−２ｅｈｎｄｅｒ）
型干渉計の参照ファイバーアーム中に設置され、干渉計
の感度が最高になるようにサーボフィードバックループ
が形成されている。またヘテロゲイン技術においては、
干渉計の１つのアームが例えばＢｒａｇｇセルのような
音響光変調器によって周波数シフトを受ける。干渉計の
出力は信号処理されて、干渉計の位相の信号へと変換さ
れる。

類似の原理に基づくが、光ファイバーを使用しないシス
テムも開発されている。例えば、距離測定を目的とする
マイケルソン型干渉計がＡ、Ｊ、　ｄｅｎＢｏｅｆ　ｉ
ｎ　Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ　２７．
　ｐ３０６〜３１１゜１９８８に報告されている。そこ
では、偏波面が互いに直交する２波長の光を用いること
により、２成分の計測を実現している。しかしながら、
著者は、その計測システムにおいて、位相変調器の必要
性を述べている。

これらの方法は位相または周波数変調ユニットを必要と
しコストを上昇させるとともに装置が繁雑となる。能動
システムにはこのような問題点のあることから、このよ
うな問題点のない受動システムが発達して来ている。

幾つかの単一モード光ファイバー干渉計受動システムが
Ｓ、　Ｋ、　Ｓｈｅｅｍ、　Ｔ、Ｇ、　Ｇｉａｌｌｏｒ
ｅｎｚｉ　ａｎｄ　Ｋ、　Ｋｏｏ。

Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、２１　ｐ６
７８−６９３．１９８２に記載されている。また、光フ
ァイバーを使用しない受動システムがＡ、　Ｄ、　Ｋｅ
ｒｓｅｙ、　Ｄ、Ａ、　Ｊａｃｋｓｏｎ　ａｎｄ　Ｍ、
　Ｃｏｒｋｅ。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、１
８．　ｐ３９２−３９３．　１９８２に記載されている
。これらのシステムにおいては、−船釣に用いられる方
法と異なり、２つの出力信号がマツハツエンダ−干渉計
により得られる。２つの出力信号はπ／２ラジアンの位
相差が保たれる。２つの出力信号を結合することにより
小さな位相差（（２π）に比例した信号が得られる。こ
の信号は前述のような信号のフェーディングをこうむら
ない。２つの出力信号のπ／２ラジアンの位相差は種々
の方法で作り出すことが出来る。ファイバーを使用しな
いマツハツエンダ−干渉計においては１／４波長板が干
渉計の参照アーム中の直線偏光の光を円偏光に変えるた
めに用いられる。

ファイバー型のマツハツエンダ−干渉計においては、２
つの異なった波長間のスイッチングにより、または複屈
折単一モード光ファイバーで２つの垂直の偏光を用いる
ことにより、または２＠目のビームスプリッタ−として
３×３方向方向性器を用いることによりπ／２の位相差
かえられる。

しかり１０すがら、マツハツエンダ−光フアイバー干渉
計はファイバーケーブルのような光伝送路を用いて測定
端を光源や電子機器から分離することが必要である場合
のファイバー光センサーに用いるには適していない。例
えば温度、圧力変化等によりもたらされるマツハツエン
ダ−干渉計の光転送路周囲の変動は位相に受は入れがた
い変動をもたらすからである。

ファイバーを使用しないマイケルソン干渉計による位置
や変位の測定法がＴ、Ｋｕｂｏｔａ、　Ｍ、Ｎａｒａ　
ａｎｄＴ、Ｙｏｓｈｉｎｏ、　０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ、　Ｖｏｌ、１２．　Ｎｏ５．ｐ３１Ｑ−３１２
、１９８７で提案されている。ここではλ／８波長板を
用いてπ／２の位相差を干渉計に導入している。また偏
波面保存ファイバーを使った同様の技術がＴ、ＫｕｂＯ
ｔａ等（Ｔ、Ｋｕｂｏｔａ、　Ｔ、Ｙｏｓｈｉｎｏ、　
Ｔ、Ｕｓｅ。

０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、９　ｐ３１
．１９８４）によって提案されている。それは流体の屈
折率変化を測定するためのものであり、２つの信号ビー
ムと参照ビームを作るために、ファイバーの出力端で２
つのレンズを用いる。ビームの１つはλ／８波長板を通
過する。これらのビームは２つの流体の入った容器を横
切る。そして、この流体の屈折率差が測定できる。この
マイケルソン干渉計の技術でファイバー中での位相のゆ
らぎの問題を解決できる。なぜならば信号ビームも参照
ビームも同じファイバーを通るからである。しかしなが
ら、ファイバーの曲がりや温度変化によるファイバーの
減衰の変化の影響はこのシステムでの受信信号を変化さ
せる。

実際のファイバー光干渉計は光伝送路における位相また
は信号強度の変動が相殺される補償システムが含まれる
べきである。偏光回転反射干渉計と称されているこのよ
うな補償システム付の干渉計がＡ、巳ｎｏｋｉｈａｒａ
、　１４．Ｉｚｕｚｕ　ａｎｄ　Ｔ、５ｕｅｔａ、　　
Ｊ、ｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、
　Ｖｏｌ　ＬＴ−５，ｐ１５８４−１５９０．１９８７
に記載されている。彼等の方法は基本的にマイケルソン
（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ）干渉計であり、単一モード偏波
面保存光ファイバーの偏光の直交する２つの固有モード
を使用するものである。彼等の方法の原理は２つの固有
モードが両方ともファイバーの成る長さの端面において
励振されることである。光出力端面から出力された光は
ファイバーの偏光面にたいして偏光面を４５度に傾けて
配置した１／４波長板或いは４５度ファラデー回転子の
何れかを通過し、測定体によって光の位相が変化して、
再び上記１／４波長板またはファラデー回転子によって
偏光方向が変化しファイバーに再反射される。ファイバ
ーの入力端面において、戻って来た光はビームスプリッ
タ−により混合され、２つのファイバー固有モードの光
は互いに干渉する。偏光分離素子により２つの出力が得
られ、ファイバー中の損失や光源の強さに影響されない
信号を与えるように信号処理される。これらの方法は１
／４波長板を使用した場合は磁場測定に適し、ファラデ
ー回転子を使用した場合は変位測定に適する。

しかしながらこのシステムは応答が位相の周期的なサイ
ン曲線の関数であることから信号がフェーディングする
という不利益がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような問題点に鑑み、本発明は従来技術の欠点を
持たない新しく改良された干渉計を供給することを目的
とする。即ち、 ａ）信号のフェーディングを補償する受動的測定システ
ム ｂ）光伝送路の周囲の変動或いは光源のゆらぎの影響を
除く振動測定に対する補償システムについて提供するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は物体の表面の振動或は位置の非接触干渉法を
用いた測定方法を提供するものである。

即ち ２つのレーザーから波長の異なる直交した偏光を偏光ビ
ームスプリッタ−で合成した光を、光学レンズで前記偏
光した光を単一モード偏波面保存光ファイバーの端面に
集光して前記単一モード偏波面保存光ファイバーの２つ
の偏光した光を双方ともファイバー中を伝搬させ、前記
単一モード偏波面保存光ファイバーを通過した光を方向
性結合器で２つに分岐し、一方の光は単一モード偏波面
保存光ファイバーを経由して前記単一モード偏波面保存
光ファイバーの端面から測定体に照射され、反射光がふ
たたび前記単一モード偏波面保存光ファイバーの端面に
入射し、他方の光は単一モード偏波面保存光ファイバー
により前記ファイバーのコアと屈折率の等しい光学的無
反射終端に照射させるとともに、前記再入射した反射光
をホトダイオードで直交する２つの成分に分けて計測す
る方法であり、前記２つの光の波長の位相差をπ／２ラ
ジアンとするため、偏波面保存光ファイバーの端面と振
動振幅δｚで振動している測定体の間に８２０（１／λ
１−１／λ２）＝　（２ｎ＋　１）但しλ８．λ２２つ
の光のそれぞれの波長ｚｏファイバー端面と振動面の振
動中心との間隔 ｎ＝ｏ、１，２．・・・ 式を満足するようにλ１　、λ２　、ｚｏを定め、前記
直交する２つの偏光成分の光強度をホトダイオードで測
定し電気信号ｖ＋（ｔ）　、ｖ２（ｔ）を得、該Ｖ＋（
ｔ）　、Ｖｚ（ｔ）をそれぞれハイパスフィルターに入
力して交流信号Ｖ１ａｃ　（ｔ）　　、　Ｖｌ、ｃ（ｔ
）を得、前記Ｖｌ（ｔ）　、　Ｖｌ（ｔ）をそれぞれロ
ーパスフィルターに入力して直流信号Ｖ１ｄｃ（ｔ）　
　、　Ｖ２ｄｃ　（ｔ）を得て、前記Ｖｌａｃ　（ｔ）
　　、　Ｖｚａｃ　（ｔ）　　、　Ｖ１ｄｃ　（ｔ）　
。

Ｖ２ｄｃ　（ｔ）をマイクロプロセッサ−に入力してＫ
（ｔ）＝（λｔＶ１ｒｃ（ｔ）・Ｖａｄｃ（ｔ））／（
λ２ｖ２ａｅ（ｔ）・Ｖ１ｒ＋Ｃ（ｔ））＝−ｔａｒ＋
ａａ（１−ｖｓｉｎδ０）／　（１−ｖｃｏｓｃｆｆ０
）の式からＱ＜ｖ≦０．７０７の条件下で２個のδ。の
解を求めるとともに、前記Ｖ１０ｃ（ｔ）　　、　Ｖｌ
、Ｃ（ｔ）をロックインアンプリファイヤーに入力して
得た出力信号Ｖ＋ｒ　（ｔ）　、　Ｖｌ、　（ｔ）　、
Ｗｌ　　、　Ｗ２をマイクロプロセッサ−に入力するこ
とにより正しいδ。

の解を計算で求めたのち、前記正しいδ。の解と既知の
り１ｇおよびλより振動振幅δｚを求めることを特徴と
する光フアイバー干渉計およびその信号処理方法である
。

但し Ｖ１ａｃ（ｔ）　＝　Ｖ１０（４πδｚｖ／λ、）ｓｉ
ｎδｏｓｉｎωｔｖｚａｃ（ｔ）＝　−Ｖ２０（４π　
δ　ｚｖ／λ２）ｃｏｓδ０ｓｉｎωしｖ１ｄｃ（ｔ）
　＝　Ｖ１０（１−ｖｃｏｓδ０）Ｖ２ｄｃ（ｔ）　＝
　Ｖ２０（１−ｖｓｉｎ　６０）Ｖ　１１（ｔ）＝　ｇ
　Ｖ　１０（４πδ　ｚｖ／λ、）ｌｓｉ口δＯＶ　２
ｒ　（ｔ）　＝　ｇ　Ｖ　ｚｏ　（４πδｚ　ｖ　／λ
２）ｌｃｏｓａ。

ここで Ｖｌ。ｌ　Ｖ２０：ホトダイオードで測定した光の強さ
を示す電気信号 δ。：平均相位差 δｚ：振動の振幅　但しδｚ（λ１　、λ２Ｖ：信号の
コントラスト（０くｖ≦１）ω：角周波数 ｔ：時間 重１．ψ２　：ロックインアンプリファイヤーからのＶ
１ａｃ　（ｔ）　　、Ｖｚａｃ　（ｔ）より求めた位相
出力 ｇ：ロックインアンプリファイヤーの利得λ１　、λ２
　：光の波長 さらに、マイケルソン型光干渉計において、２つのレー
ザから波長の異なる直交した偏光を偏光ビームスプリッ
タ−で合成した、該合成光を他のビームスプリッタ−で
２つの光路に分岐し、一方の光は鏡で反射させて参照光
となし、他の一方の光は測定体で反射させ信号光となし
、これら２つの反射光を偏光ビームスプリッタ−で水平
および垂直成分に分岐し、それぞれの光を２つのホトダ
イオードで計測するとともに、前記波長の異なる直交し
た偏光の位相差をπ／２ラジアンとするために２つの光
路長の差の平均２ｚｏと２つの光の波長λ１　、λ２を
下式を満足するように定めることを特徴とする。

８ｚ０（１−／λ１−１−１／λ２）＝（２ｎ＋１）但
し λ１　・λ２　：２つの光のそれぞれの波長２２、：２
つの光路長の差の平均 ｎ＝Ｑ・１．２．・・・ 〔作　用〕 以下、本発明の作用について好適な実施例の図面を用い
て説明する。

第１図は本発明の装置による光干渉測定装置の概要図で
ある。レーザｌから波長λ１の平行光線化された偏光し
た光は光アイソレータ２を通過する。

更に偏光ビームスプリッタ−（ＰＢＳ）　２５を通過し
、単一モード偏波面保存ファイバーカプラー９の１つの
光伝送路（以下アーム）５の端面４上に光学レンズ３に
より焦点を合わせる。カプラー９はアーム５に入射した
光を２つの反対側のアーム６゜７に分岐する。レーザ２
４からの波長λ２の平行光線化された光は光アイソレー
タ２３を通過する。

この光はアイソレータ２からの光に対して直交する偏光
面を有する出力を与えるように方向付けられる。ＰＢＳ
　２５はレーザ１とレーザ２４からの光を合成する。フ
ァイバー端面４はファイバーの偏光軸が２つのアイソレ
ータからの光のそれぞれの偏光方向に対し平行となるよ
うに方向付られる。尚、この偏光は波長λ１の偏光した
光の１つのモードとこれと直交する波長λ２の偏光した
光のモードから成り立っている。

アーム７の端面１６はマツチング液あるいはファイバー
コアと屈折率の等しい無反射終端１７に浸漬される。こ
の結果、アーム７からカプラー９への光の反射は無くな
る。アーム６には一定長さの単一モード偏波面保存光フ
ァイバーが接続される。この光ファイバーは光源や測定
系をなす部分１０から計測端１２までの光伝送路として
作用する。ファイバー６の端面１３は滑かな表面を確保
するために鏡面研磨あるいは切断法により調製する。振
動が測定される物体の振動面１５はファイバー端面１３
の前面に設置される。このため、ファイバーからの励振
光は振動面１５に当り、そして反射され、反射光の一部
がファイバーに再入射される。

一般的に、反射面１５とファイバー端面１３との間の複
数回の反射はファイバーに再入射する光の出力にたいし
て影響をもたらす。本発明においては、干渉計の出力信
号と振動面１５の変位との間の関係をサイン関数とする
ために振動面１５からの２回目以降の再反射を少なくす
るように配置される。これは、次に示すパラメータを慎
重に選択することにより達成できる。即ち、ファイバー
端面１３と振動面１５間の距離、これら２つの面のなす
角度θ。、ファイバー端面１３の反射率、反射面１５の
反射率と表面粗度などの適当な選択である。尚、この原
理は公知技術（Ｍ、　Ｖ、　Ａｎｄｒｅｓ。

ＩＪ、　Ｊ、　Ｔｕｄｏｒ　ａｎｄ　Ｋ、　Ｗ、　Ｈ，
Ｆｏｕｌｄｓ　、　［ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔ
ｅｒｓ、　Ｖｏｌ、２３．　ｐ７７４−７７５．　１９
８７）を適用する。

一般に、２回目あるいはそれよりも高次の反射の回数は
ファイバー端面と振動面との距離の増加、両者のなす角
度θ。の増加、ファイバー端面または振動面の反射率の
減少、振動面の表面粗度の増加によって減少できる。

ファイバー端面１３と振動面１５の振動中心との間隔Ｚ
。およびレーザの波長λ３．λ２は次のようにして選択
される。すなわち、ファイバーの再入射面上において、
ファイバーの偏光軸と平行な偏光である、波長λ１　、
λ２の２つの直交する成分の位相差をファイバーから出
た時の光の位相差に比較して平均して波長の１／４　（
π／２ラジアン）だけ変化した位相差となる様；ごする
。ファイバーへ再入射されたこれら２つの成分の光は干
渉計の２つの信号光成分となる。更に、ファイバーの端
面１３において反射してファイバー内に戻る光もあり、
この光の２つの偏光成分はファイバーの偏光軸に平行で
あり、干渉計の２つの参照光成分を与える。

ファイバーカプラー９のアーム８の計測端面１８におい
て、測定部１２から戻ってきた光はレンズ２０によって
平行光線化されたのち、偏光ビームスプリッタ−（ＰＢ
Ｓ）　１９によって波長λ３．λ２で、ファイバー軸に
対し平行および垂直の成分に分割される。これらの光は
ホトダイオード２１．２２によって別々に計測される。

尚ここでは信号光ビームと参照光ビームは干渉する。

振動面１５で反射してファイバー端面１３に伝達された
光とファイバー端面１３で反射した光によって誘起され
る２つの直交する成分の平均位相差Δθは次のように書
ける。

Δθ＝４π２．（１／λ１−１／λ２）なお、ここでフ
ァイバーの外側の物質の屈折率を１と仮定した。勿論、
この発明はファイバーの外側の透明な物質がいかなる物
質であっても等しく適用できる。Δθは次の値を選ぶ。

Δθ＝（２ｎ＋１）π／２ 但し、ｙ１＝Ｑ、ｉ、２・・・ 従って、 ８Ｚ０（１／λＩ−１／λ２）＝　（２ｎ＋１）（１）
λ１　、λ２の値を代入すれば０（１）式から種々の値
の２０が得られる。Ｚｏの最小値２０ｍｉｎはｎ＝ｏの
ときの値である。例えば、λ１　、λ２の値をλ１＝　
８４０ｍｍ、λ、　＝　８４１鮒とすると２０ｍｉｎは
ほぼ８８Ｊａである。（１）式はまた次のように書ける
。

（λ、−λ２）＝（２ｎ＋１）　λ、λ２／８Ｚ、　　
（２）もし、ｚ０）λ１もしくはＺｏ　＞λ２ならば、
（２）式はｎがあまり大きく無ければλ２−λ１（λ１
もしくはλ２−λ１（λ２即ち、λ、−、λ２が導かれ
る。また、実際にこのような条件が選ばれる。

信号光および参照光が同じファイバー内を伝送するため
、ファイバー内での光の位相にたいする外部からの影響
は信号光、参照光とも同じとなる。

すなわち、信号測定への影響を無くすることが可能とな
る。

マイケルソン干渉計において、２つのホトダイオードか
らの出力電圧ＶｌおよびＶ２は振動面の移動距離にだい
しサイン曲線となる。

Ｖ＋　＝　ｋｐ１０（１−ｖｃｏｓ（４ｙｒ　ｚ　／λ
、）（３）Ｖ２　＝　ｋｌ）ｚ０（１ｖｃｏｓ（４πｚ
　／λ２）（４）ここで に：ホトダイオードの入力にたいする電気信号への変換
効率 Ｐ、。ｌＰ２０：２つのホトダイオードに照射されルー
周期平均の光パワーレベル Ｖ：信号のコントラスト　（０くｖ≦１）２：ファイバ
ー端面１３と試料反射面１５間の距離 である。

この発明は特に２πラジアンより小さな位相変化または
振動の測定に適する。２がｚ＝ｚｏ＋Δ２（ここでＺｏ
はファイバー端面と振動面の振動中心との距離０（１）
式のｎ＝０）とすると４π２／λ１＝δｏ＋４πΔ２／
λ１ ４π２／λ２＝δ０−π／２＋４πΔ２／λ２ここでδ
。＝４π２０／λｌ）である。λに比較してΔ２が小さ
いとき（３）、　　（４）式は次のように近似される。

Ｖ＋　＝Ｖ１０　（１−ｖｃｏｓδ０）＋Ｖ１０（４π
Δ２／λｔ）　ｖｓｉｎδ。

Ｖ２　＝Ｖａｏ　（１−ｖｓｉｎδ０）　＋　Ｖ２０（
４７ｒΔ２−１／λ２）Ｖｃｏｓδ０ ここでＶ１０＝ｋＰ１０、Ｖｚｏ＝ｋＰ２Ｇである。δ
。

依存性の異なる信号が２つ存在するためフェーディング
のない出力信号を得ることが可能となる。

特に興味深いことはサイン曲線の振動の測定である。Δ
２＝δｚｓｉｎωｔ　（ωは角周波数、δｚは振動の振
幅）であり ■０（ｔ）　＝Ｖ、ｏ　（１−ｖｃｏｓ（δ。＋４πδ
ｚＳＩｎωｔ／λ１）） Ｖ２（ｔ　）、＝　Ｖ２０（１ｖｃｏｓ（δ６−π’／
２＋４πδｚｓｉｎωｔ／λ２）） これらの式は次のように展開できる。

ｖ＋（ｔ）＝Ｖ１０　（１−ＶＪＯ（４πδｚ／λ１）
ＣＯ８δＱ）＋　２　Ｖ１０Ｖ　Ｊｌ（４πδｚ／λ、
）ｓｉｎδ、５ｉｎａ＋ｔ＋高次高調波ｖａ（ｔ）＝Ｖ
２Ｇ　（１−ＶＪ０（４πδｚ／λ２）ｓｉｎδＯ）　
＋２　Ｖ２０Ｖ　Ｊ　ｌ（４ｆｆδｚ／λ２）ｃｏｓａ
ｏｓｉｎａ＋　を十高次高調波ここでＪａ（ｘ）、Ｊｌ
（Ｘ）はｘ＝４ｙｒδｚ／λ１または４πδｚ／λ２の
ときのそれぞれ０次および１次のベッセル関数である。

与えられたＸが１より小さいとすれば、これらの式はＪ
０（ｘ）＝　１゜Ｊ　＋　（ｘ　）　＝　ｘ　／　２を
用いて下式が得られる。

Ｖ＋（ｔ）＝Ｖ１０　（１ｖｃｏｓδａ）＋ｖ１０（４
πδｚｖ／λυｓｉｎδ０ｓｉｎωｔＶ２（ｔ　）　＝
　Ｖ２０（１ｖｓｉｎδ０）＋ｖｚ０（４πδｚｖ／λ
、）　ｃｏｓδ０ｓｉｎωｔＶ　、ｏ　／λ１＝Ｖ、。

／λ２の特殊な例において、例えば、Ａ、　Ｄ、にｅｒ
ｓｅｙ　ｅｔ　ａｌ１０　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｔｃｓ　Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ。

Ｖｏｌ、１８．　ｐ３９２−３９３．１９８２のような
従来の信号処理で（５）（６）式をもちいて、位相差δ
。に無関係に信号を得ることができた。そのようなシス
テムの一例を第２図ａ）に示す。検知器２１．２２から
の（５）、　（６）式のπ／２の位相差を有する信号は
ハイパスフィルター２６．２７を通過し、直流（ｄｃ）
信号を取り除き下記の交流（ａＣ）信号をうる。

Ｖ１ａｃ（ｔ　）　＝　Ｖｌｏ　（４７ｒδｚｖ／λ１
）ｓｉｎδ０ｓｉｎωｔ　　　　　　（７）Ｖ２ａｃ（
ｔ　）　＝　　Ｖ２０（４Ｗδｚｖ／λ２）ｃｏｓδｏ
ｓｉｎωｔ　　　　　（８）これらの信号は別々に周波
数ωの参照信号を供給されたロックインアンプリファイ
ヤー２８．２９に入力される。もしＶ　＋　ｏ　／λｌ
　＝Ｖ２０／λ２ならば、ロックインアンプリファイヤ
ーの２つの振幅出力の２乗の和の平方根が６２に比例し
た信号を与える。

他の従来技術の例を第２図ｂ）に示す。検知器２１．２
２から（５）、　　（６）式で与えられるπ／２の位相
差を有する信号がハイパスフィルター２６．２７を通過
する。１つの信号はπ／２位相シフター３１に供給され
、そしてこの信号は周波数ωの参照信号を供給されたロ
ックインアンプリファイヤー３０に他の信号とともに入
力される。もしＶ１０／λ１＝Ｖ２［＋／λ２ならば、
ロックインアンプリファイヤーの振幅出力はδｚに比例
し、位相の出力はδ。である。

本発明においては、信号ｖ０（ｔ）、ｖ２（ｔ）は光フ
ァイバーの別々の２つの垂直偏光モードの光の伝達によ
りもたらされる。そして−船釣にファイバーの光は湾曲
や温度変化のような周囲の動揺に起因して減衰する。こ
のことはこれら２つのモードそれぞれに減衰の影響をも
たらす。その結果、Ｖｉａ／λ、≠Ｖ２０／λ２となる
。上記した従来技術の信号処理技術はこのような変化に
だいし安定した独立の出力を与えない。さらにレーザ光
源の強さの変動の可能性もある。

本発明の新しい信号処理システムはこのような欠点を克
服するものであり、そのシステムを第３図に示す。干渉
計の２つの信号に相当するフォトダイオード２１．２２
からの信号はハイパスフィルター２６　、２７を経て（
７）、　　（８）式のａｃ倍信号与え、またフォトダイ
オード２１．２２からの信号は又ローパスフィルター３
２．３３を経てｄｃ倍信号次式）を与える。

Ｖ＋ａ、　（ｔ）　＝Ｖ１０　（１−ｖｃｏｓ／ｊ０）
　　　　（９）Ｖ２ｄｃ（ｔ）　＝Ｖ２０　（Ｉ　　Ｖ
Ｓｔｎδ０）　　　　（１０）（７）〜（１０）式の４
つの信号および既知の値λ１　、λ２がマイクロプロセ
ッサ−３４に入力され、そして次式のように合成される
。

Ｋ　（ｔ）　＝　（λ＋Ｖ１ａｃ（ｔ）　ｖ２ｄｃ（ｔ
））／（λ２Ｖ２ａｃ（ｔ）　Ｖ１ｒ＋ｃ（ｔ））＝−
ｔａｎδ。（ｌ−ｖｓｉｎδ０）／　（１−ｖ　ｃｏｓ
δａ）　　　　　　　　　　（１１）定数にはδ（Ｉ＋
’／のみの関数である。■は測定により求められる。δ
。はマイクロプロセッサ−を用いて（１１）式を解くこ
とにより求められる。

もし、２１″＝、λ２の関係式が良い近似を示す時は、
（１１）式に２１＝λ２が代入できる。そして、二ニー
トンーラプソン法のような繰返し法がこの式の解を得る
のに用いられる。Ｖ　＝　０．５のときのδ。

の関数としてのＫのグラフを第４図に示す。Ｖが０、７
０７以下とすれば（１１）式を満足する値はδ。

が０〈δ。く２πの範囲内で２つ存在する。

正しいδ。の値は以下に説明するａＣ信号の位相を測定
することにより決定できる。■が０．７０７より大きい
場合０（１１）式はＫの解を求めることが出来ないため
、この方法はＶＳ２．７０７に制限される。この条件は
ファイバーの検出端の幾何学的な又は光学的パラメータ
を選択することにより容易に得られる。信号のコントラ
ストＶは前記パラメータにのみ従属し、Ｖ１０やＶ２０
からは独立である。

ａｃ倍信号位相は５ｉｎ（ωｔ＋φ）に比例した参照信
号を基準として測定される。ここでφは一定の位相差で
ある。上記参照信号は例えば発信器からのサイン信号か
ら得られる。信号を第３図のハイパスフィルター２６．
２７からロックインアンプリファイヤー２８．２９に入
力することで位相が測定される。Ｖ＋−ｃ（ｔ　）　　
、Ｖ２ａｃ（ｔ　）に相当する出力位相’Ｐ１＋重２は
（７）、　　（８）式かられかるようにδ。の値に依存
して、φまたはφ＋πの値をとる。

即ち、 ０〈δｏくπ／２　　ψ１＝φ１重、＝φ＋ππ／２〈
δ０〈π　　　　乳　＝φ、ψ２＝φπ〈δ。〈３π／
２　ψ１　＝φ＋π、’Ｐ２．＝φ３π／２〈δｏ＜２
π　　　乳＝φ＋π・重２＝φ＋πもしφがわかれば、
０から２πの間のどの領域にδ。が存在するかπ／２の
範囲で求めることができる。かくすればＶＳ２．７０７
のとき０（１１）式における正しい解が求められる。も
しφが未知数で、φが成る知られている範囲φ。８〜φ
１２．。

（ここでφ□イーφ１１、＜πとする）の間にある場合
でも、！１０’Ｆ２の値からδ。かどの領域に存在する
かπ／２の範囲で求めることができ、φの値も求まる。

例えば！１０Ｗ２ともφ□８とφｍｌｈの範囲に存在す
るならばπ／２〈δ０〈πである。出力位相ψ１　、ψ
２はマイクロプロセッサ−に入力され０（１１）式にお
ける正しい解を求めるのに用いられる。

導き出されたδ。の値を用いてＶ１０やＶ２０は（９）
、　（１０）式によりマイクロプロセッサ−で計算を行
う。ロックインアンプリファイヤーから信号Ｖ１０ｃ（
ｔ）　、　Ｖ２．ｃ（ｔ）の振幅に比例するｄｃ出力信
号Ｖ＋ｒ　（ｔ）、Ｖ２．（ｔ）がまたマイクロプロセ
ッサ−に入力される。

Ｖｌｒ　（ｔ）　＝ｇＶ１０　（４ｒｒδｚｖ／λυｓ
ｉｎδ０ Ｖ２−　（ｔ）　＝ｇＶｚａ　（４πδｚｖ／λ２）ｃ
ｏｓδＯ ｇはロックインアンプリファイヤーの既知の利得である
。上式を既知のｇＶ＋。／λ１１ｇＶ２０／λ２で除し
０（４πδｚＶ）ｌｓｉｎδｏｌｉ４ｙｒδｚｖ）ＣＯ
Ｓδｏ１が求められる。このようにして得られた値は４
π８ｚｖに比例する信号を与えるべくそれぞれの値を２
乗して和を求め、この和の平方根を求める。■は既知で
あるので、振動振幅δｚが得られる。δｚなる出力はフ
ァイバーの減衰、レーザの強度の変動のみならず位相δ
。からも独立の値となる。

ＶＢ＋Ｖ２０あるいはδ。の変動を補償できる速さはロ
ックインアンプリファイヤーの時定数設定により、また
マイクロプロセッサ−の計算時間により決定される。

この受動測定システムは以下の条件では、ファイバー端
面１３と振動面１５の振動中心との間隔ｚ０の出力への
影響は小さい。

（ａ）Ｚｏの変化が２０６１ｈと比較して小さい（ｂ）
２０が変化している間の信号のコントラストＶの変化は
小さい 〔実施例〕 実施例１ 以下、本発明について第１図以外の幾つかの実施例につ
いて述べる。第５図は本発明の他の実施例の１つを示す
模式図である。レーザ１から波長λ１の平行光線化した
光がアイソレータ２および偏光ビームスプリッタ−（Ｐ
ＢＳ）　２５を通過し、単一モード偏波面保存光ファイ
バー５の端面４上に光学レンズ３により集光する。レー
ザ２４からの波長λ２の光はレーザｌからの光と光励振
アイソレータ２．２３およびＰＢＳ　２５によって直交
する偏光した光となるように合成される。光学レンズ３
と光フアイバ一端面４は両者とも他の構成物からの反射
光を避けるために無反射コーティング材が蒸着される。

光ファイバーの端面４は光ファイバーの偏光面がアイソ
レータから出力された偏光面の軸にだいし平行となるよ
うに方向づける。また、測定部１２および測定部を構成
する１３．１５は第１図に示した装置と同じである。測
定部からの反射光はファイバー端面４からビームスプリ
ッタ−３５に達し、分岐され、偏光ビームスプリッタ−
１９に供給される。信号光と参照光とが干渉している波
長λ２．λ２からなるこれらの光はフォトダイオード２
１．２２によってそれぞれ計測される。

このシステムはファイバーカプラーを必要としないが無
反射コーティングが必要である。

実施例２ 第６図は本発明の他の例を示したものである。

第６図において光学レンズ３６がファイバー端面１３と
測定体表面１５との間に置かれる。これはファイバー端
面１３からの光の平行度を改善するために設置するもの
である。試料位置のある微小部分を測定するために、ま
たファイバーへの反射光量を増加するために、試料面上
の光スポツトサイズが絞られる。光がファイバーから放
出され、もどるで来るまでの最大の光路長はレーザのコ
ヒーレント長あるいは、ファイバーに戻る光強度を制限
する回折によって定まる。レンズは無反射コーティング
材が蒸着されレンズからファイバーへの疑似の反射光を
避けるためにわずかに傾ける。

実施例３ 第７図は光マイクロフォンに本発明を適用した例である
。偏波面保存光ファイバー６がハウジング３７に接続さ
れる。振動板１５の振動数が測定できる。空気抜孔３８
がハウジング内外の圧力の均−化をもたらす。この装置
は例えば与えられた周波数における圧力変動の測定に用
いられる。

実施例４ 第８図ａ）はシリコンマイクロセンサーのような共鳴セ
ンサーに本発明を用いた例である。周波数ｆで強度変調
された励振光が光ファイバー３９から発せられる。光は
共鳴体１５上に照射され、周波数ｆの振動が励振される
。偏波面保存光ファイバー６への光の授受は第１図の例
と同じである。

即ち、ファイバー端面１３からの光は表面が振動する共
鳴体から反射される。共鳴体の共鳴周波数は励振光の変
調周波数を走査して最高振動振幅を見出すことにより決
定される。このタイプのセンサーは共鳴周波数が圧力に
より変化するシステムとすることにより圧力測定に用い
られる。

第８図ｂ）は本発明における共鳴センサーに関する他の
実施例を示す。第１図において、偏光ビームスプリッタ
−２５と光学レンズ３０間に２色性ビームスプリッター
４２を設置したものである。

これは励振レーザ４０からの光と測定系レーザト２４か
らの光を結合するものである。レーザ４０からの光は周
波数ｆで光を変調する強度変調器４１を通過する。レー
ザ４０の波長はレーザ１２４と異なる波長が選ばれる。

測定端１２で偏波面保存光ファイバー６は測定端１２に
固定される。

ファイバー端面１３から照射された変調励振光は共鳴板
１５に当り、周波数ｆの振動を励振する。

レーザ１からの測定光は励振光と同じ経路に沿って照射
される。振動板１５で反射し、ファイバーにもどる。フ
ァイバーの計測端面１８において、フィルター４３がフ
ァイバーに存在している励振光を除くために挿入される
。尚、波長の異なる測定光は除かれない。この系の利点
はファイバー１本で光源と測定端に使用出来ることであ
る。

実施例５ 第９図は固体表面上の表面波によって作り出される小さ
な音響振動の測定のための本発明の他の実施例である。

偏波面保存光ファイバー６がハウジング４４に固定され
る。このハウジング４４は表面１５の上面に位置する。

実施例６ 第１０図はマイケルソン型干渉計において、光ファイバ
ーを使用しない場合の本発明の実施例を示したものであ
る。レーザ１から波長λ１の平行光線化した光が光アイ
ソレーク２を通過する。レーザ２４からの波長λ２の光
はＰＢＳ　２５でアイソレータ２からの光と直交するよ
うに合成される。アイソレータ２からの光は干渉計の水
平面と平行になるように偏光化される。ビームスプリッ
タ−４５はこの光を干渉計の２つの行路４７．４８に分
岐する。光４７は鏡４６で反射し、ビームスプリッタ−
４５で反射されてＰＢＳ　１９に照射される。この光は
参照信号ビームを構成する。光４８は振動面１５で反射
し、ＰＢＳ　１９に照射され、信号ビームとなる。ＰＢ
Ｓ　１９は水平および垂直成分に分岐するように方向付
け、これら２つの成分の光はフォトダイオード２１．２
２で計測される。

２つの光路の差の平均２ｚｏは前記した（１）。

（２）式に従って２つのフォトダイオードの出力間にπ
／２ラジアンの位相差を与えるように調整される。なお
、この実施例の場合０（３）、　　（４）式中の一■は
＋Ｖとなる。これは第１図の装置におけるのごとくこの
干渉計には信号の減衰の問題は無い。この装置において
は、振動体の反射率や位置に関係の無い、２つの出力間
の位相差δにのみ従属するサイン曲線が得られる。また
、光学レンズが測定体表面に光の焦点を合わせるために
光路４８に挿入することも可能である。

４πδｚ／λ１と４πδｚ／λ２が１より小さい場合、
サイン曲線振動の測定は測定電気信号を（５）、　　（
６）式を適用してもとめる。アイソレータ２からの光の
偏光面を適正にすることによってＶ１０／λｌ　＝Ｖ２
０／λ２とすることが可能だからである。偏光面の角度
設定は水平と垂直偏光にたいするビームスプリッタ−の
反射率により定められる。

Ｆｉｇ　２ｂ）に示した信号処理方法を用いて振幅４π
δｚＶと位相δ。が得られる。さらに０（９）。

（１０）式の一■を＋Ｖにおきかえ、Ｖ　１０／λ１＝
Ｖ２０／λ２とし、ｄｃが検出できる。そして、下記の
比率から λａＶ＋ｄｅ（ｔ）／λＩＶ２ａｃ（ｔ　）　＝　（１
＋　ＶＣｏＳδ０）／　（１＋　ｖｓｉｎδ０） Ｖの値がδ。≠π／４もしくはδ。≠５π／４のときに
マイクロプロセッサ−を用いて決定することができる。

δ＝π／４もしくはδ、＝５π／４でＶには無関係なＶ
ｌ、１゜＝Ｖｚａｃのとき、■の解を求めることはでき
ない。（９）、　　（１０）式からＶ　Ｉ　Ｏの値を計
算することは又可能である。この場合、ロックインアン
プリファイヤーの振幅出力４πｇδｚＶＶ１０／λ１は
マイクロプロセッサ−内でｇｖＶ１０／λ１で除せられ
、信号のコントラス）ｖ或はＶ１０の電圧とは独立の信
号を与える。

このことは、■或はＶ、。に影響をもたらす反射率の異
なる測定体に対しても自動的に適正化すやことができる
。δ０がπ／４もしくは５π／４ラジアンに近い値を持
つときは、■の最も直近の計算値がマイクロプロセッサ
−に入力され、Ｖ１０を計算するのに用いられる。

〔発明の効果〕

本発明により、従来の光ファイバーを使用した光干渉装
置における信号処理の欠点を改善し、ファイバー伝送線
周辺の環境の変動による影響を補償する機能を備えた干
渉装置を完成した。この装置は微小の振動や位置の測定
に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な光フアイバー干渉法による測
定法の模式図、 第２図ａ）、ｂ）は本発明に用いられる信号処理法の先
行技術を示した図、 第３図は本発明による新しい信号処理方法を示した図、 第４図は本発明の信号処理方法に用いられた関数の解を
示した図、 第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は本発明
にファイバー端面の前部に光学レンズを用いた例、 第７図は本発明によるマイクロフォン振動板の振動数測
定に関する実施例、 第８図ａ）、ｂ）は本発明による共鳴センサーに関する
実施例を示す図、 第９図は本発明による表面の音響振動測定に関する実施
例を示す図０、 第１０図は光ファイバーを用いない本発明の実施例を示
す図である。 １．２４・・・レーザ、２・２３・・・光アイソレータ
、３．２０・・・光学レンズ、 ４　、１３．１６．１８・・・単一モード偏波面保存光
ファイバー端面、 ５．６，７．８・・・単一モード偏波面保存光ファイバ
ー ９・・・方向性結合器、１０・・・光源および計測系、
１２・・・測定部、　　　１５・・・測定体表面、１７
・・・無反射終端、 １９．２５・・・偏光ビームスプリッタ−２１・２２・
・・フォトダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平行光線化した波長の異なる２つの入射光線を供給
   する２つのレーザ（１、２４）と、該２つの入射光線を
   単一モード偏波面保存光ファイバー（５）に集光するア
   イソレータ（２、２３）、ビームスプリッター（２５）
   および光学系レンズ（３）と、前記単一モード偏波面保
   存光ファイバー（５）からの光を分岐する方向性結合器
   （９）と、該方向性結合器（９）から分岐された測定端
   末までの光伝送路を形成する単一モード偏波面保存光フ
   ァイバー（６）と、前記方向性結合器から分岐された光
   反射防止用の単一モード偏波面保存光ファイバー（７）
   および前記ファイバー（７）と屈折率の同じ光学的無反
   射終端を入れた容器と、前記方向性結合器から分岐され
   た計測端に光を導く単一モード偏波面保存光ファイバー
   （８）と、前記単一モード偏波面保存光ファイバー（８
   ）からの光を偏波面の直交する２成分に分割する偏光ビ
   ームスプリッター（１９）と、前記偏光ビームスプリッ
   ター（１９）で分割された前記２成分の光をそれぞれ計
   測するホトダイオード（２１、２２）と、該ホトダイオ
   ード（２１、２２）からの２つの電気信号を交流電気信
   号化する２個のハイパスフィルター（２３、２４）と、
   参照信号と前記交流電気信号を処理する２個のロックイ
   ンアンプリファイヤー（２５、２６）と、前記ホトダイ
   オード（２１、２２）からの２つの電気信号を直流電気
   信号化する２個のローパスフィルター（２８、２９）と
   、前記２つの交流信号と前記２つの直流信号とから前記
   測定体の特性値を求めるマイクロプロセッサー（３０）
   とからなることを特徴とする光干渉計。 ２、単一モード偏波面保存光ファイバー（５）に平行光
   線化した光を供給する装置が、波長の異なる２つの入射
   光線を供給する２つのレーザ（１、２４）および２つの
   アイソレータ（２、２３）と励振レーザ（４０）および
   一定周波数で変調される強度変調器（４１）と２色性ビ
   ームスプリッター（４２）とからなり、ファイバーの計
   測端面（１８）の前面に前記励振レーザ（４５）からの
   光を除去するフィルター（４３）を設置することを特徴
   とする請求項１記載の光干渉計。 ３、平行光線化した波長の異なる光を供給する２つのレ
   ーザ（１、２４）と、２つのアイソレータ（２、２３）
   と、ビームスプリッター（２５）と、無反射コーティン
   グ材を蒸着した光学レンズ（３）と、入射端面を無反射
   コーティング材を蒸着した単一モード偏波面保存光ファ
   イバー（５）と、前記ビームスプリッター（２５）から
   分岐された光を偏波面の直交する２成分に分割する偏光
   ビームスプリッター（１９）とホトダイオード（２１、
   ２２）からなり、前記ホトダイオード（２１、２２）か
   らの２つの電気信号を交流電気信号化する２個のハイパ
   スフィルター（２６、２７）と、参照信号と前記交流電
   気信号を処理する２個のロックインアンプリファイヤー
   （２８、２９）と、前記ホトダイオード（２１、２２）
   からの２つの電気信号を直流電気信号化する２個のロー
   パスフィルター（３２、３３）と、前記２つの交流信号
   と前記２つの直流信号とから前記測定体の特性値を求め
   るマイクロプロセッサー（３４）とからなることを特徴
   とする光干渉計。 ４、単一モード偏波面保存光ファイバー（５）の端面（
   １３）と測定体（１５）との間に光学レンズ（３６）を
   設置することを特徴とする請求項１、２または３記載の
   光干渉計。 ５、単一モード偏波面保存光ファイバー（６）の端面が
   、１面が測定体から構成されている筐体（３７）の前面
   に固定され、前記筐体（３７）に空気抜き孔（３８）が
   穿孔されていることを特徴とする請求項１、２、３また
   は４記載の光干渉計。 ６、２つのレーザ（１、２４）から波長の異なる直交し
   た偏光を偏光ビームスプリッター（２５）で合成し、光
   学レンズ（３）で前記合成光単一モード偏波面保存光フ
   ァイバー（５）の端面（４）に集光して前記単一モード
   偏波面保存光ファイバー（５）の２つの偏光した光を双
   方ともファイバー中を伝搬させ、前記単一モード偏波面
   保存光ファイバー（５）を通過した光を方向性結合器（
   ９）で２つに分岐し、一方の光は単一モード偏波面保存
   光ファイバー（６）を経由して前記単一モード偏波面保
   存光ファイバー（６）の端面から測定体に照射され、反
   射光がふたたび前記単一モード偏波面保存光ファイバー
   （６）の端面に入射し、他方の光は単一モード偏波面保
   存光ファイバー（７）により前記ファイバーのコアと屈
   折率の等しい光学的無反射終端に照射させるとともに、
   前記再入射した反射光を偏光ビームスプリッターで直交
   する２つの成分に分けて計測する方法であり、前記２つ
   の光の波長の位相差をπ／２ラジアンとするため、偏波
   面保存光ファイバー（６）の端面と振動振幅δｚで振動
   している測定体の間に ８ｚ＿０（１／λ＿１−１／λ＿２）＝（２ｎ＋１） 但しλ＿１、λ＿２２つの光のそれぞれの波長 ｚ＿０ファイバー端面と振動面の振動中心との間隔 ｎ＝０、１、２、・・・ の式を満足するようにλ＿１、λ＿２、ｚ＿０を定め、
   前記直交する２つの偏光成分の光強度をホトダイオード
   で測定し電気信号Ｖ＿１（ｔ）、Ｖ＿２（ｔ）を得、該
   Ｖ＿１（ｔ）、Ｖ＿２（ｔ）をハイパスフィルター２６
   、２７に入力して交流信号Ｖ＿１＿ａ＿ｃ（ｔ）、Ｖ＿
   ２＿ａ＿ｃ（ｔ）と前記Ｖ＿１（ｔ）、Ｖ＿２（ｔ）を
   ローパスフィルター３２、３３に入力して直流信号Ｖ＿
   １＿ｄ＿ｃ（ｔ）、Ｖ＿２＿ｄ＿ｃ（ｔ）を得て、前記
   Ｖ＿１＿ａ＿ｃ（ｔ）、Ｖ＿２＿ａ＿ｃ（ｔ）、Ｖ＿１
   ＿ｄ＿ｃ（ｔ）、Ｖ＿２＿ｄ＿ｃ（ｔ）をマイクロプロ
   セッサーに入力して Ｋ（ｔ）＝（λ＿１Ｖ＿１＿ａ＿ｃ（ｔ）・Ｖ＿２＿ｄ
   ＿Ｃ（ｔ））／（λ＿２Ｖ＿２＿ａ＿ｃ（ｔ）・Ｖ＿１
   ＿ｄ＿ｃ（ｔ）） ＝−ｔａｎδ＿０（１−ｖｓｉｎδ＿０）／（１−ｖｃ
   ｏｓδ＿０） の式から０＜ｖ≦０．７０７の条件下で２個のδ＿０の
   解を求めるとともに、前記Ｖ＿１＿ａ＿ｃ（ｔ）、Ｖ＿
   ２＿ａ＿ｃ（ｔ）をロックインアンプリファイヤーに入
   力して得た出力信号Ｖ＿１＿ｒ（ｔ）、Ｖ＿２＿ｒ（ｔ
   ）、Ψ＿１、Ψ＿２をマイクロプロセッサーに入力する
   ことにより正しいδ＿０の解を計算で求めたのち、前記
   正しいδ＿０の解と既知のｖ、ｇおよびλより振動振幅
   δ＿ｚを求めることを特徴とする光千渉計の信号処理方
   法。 但し Ｖ＿１＿ａ＿ｃ（ｔ）＝Ｖ＿１＿０（４πδｚｖ／λ＿
   １）ｓｉｎδ＿０ｓｉｎωｔ Ｖ＿２＿ａ＿ｃ（ｔ）＝−Ｖ＿２＿０（４πδｚｖ／λ
   ＿２）ｃｏｓδ＿０ｓｉｎωｔ Ｖ＿１＿ｄ＿ｃ（ｔ）＝Ｖ＿１＿０（１−ｖｃｏｓδ＿
   ０） Ｖ＿２＿ｄ＿ｃ（ｔ）＝Ｖ＿２＿０（１−ｖｓｉｎδ＿
   ０） Ｖ＿１＿ｒ（ｔ）＝ｇＶ＿１＿０（４πδｚｖ／λ＿１
   ）｜ｓｉｎδ＿０｜ Ｖ＿２＿ｒ（ｔ）＝ｇＶ＿２＿０（４πδｚｖ／λ＿２
   ）｜ｃｏｓδ＿０｜ ここで Ｖ＿１＿０、Ｖ＿２＿０：ホトダイオードで測定した光
   の強さを示す電気信号 δ＿０：平均位相差 δｚ：振動の振幅　但しδｚ≪λ＿１、λ＿２ ｖ：信号のコントラスト（０＜ｖ≦１） ω：角周波数 ｔ：時間 Ψ＿１、Ψ＿２：ロックインアンプリファイヤーからの
   Ｖ＿１＿ａ＿ｃ（ｔ）、Ｖ＿２＿ａ＿ｃ（ｔ）より求め
   た位相出力 ｇ：ロックインアンプリファイヤーの利得 λ＿１、λ＿２：光の波長 ７、測定体が共鳴体である場合において、前記共鳴体を
   一定周波数で振動させ、該共鳴体の共鳴周波数を求める
   請求項６記載の光干渉計の信号処理方法。 ８、マイケルソン型光干渉計において、２つのレーザ（
   １、２４）から波長の異なる直交した偏光を偏光ビーム
   スプリッター（２５）で合成した、該合成光を他のビー
   ムスプリッター（４５）で２つの光路に分岐し、一方の
   光は鏡で反射させて参照光となし、他の一方の光は測定
   体で反射させ信号光となし、これら２つの反射光を偏光
   ビームスプリッター（１９）で水平および垂直成分に分
   岐し、それぞれの光を２つのホトダイオード（２１、２
   ２）で計測するとともに、前記波長の異なる直交した偏
   光の位相差をπ／２ラジアンとするために２つの光路長
   の差の平均２ｚ＿０と２つの光の波長λ＿１、λ＿２を
   下式を満足するように定めることを特徴とする光干渉計
   の信号処理方法。 ８ｚ＿０（１／λ＿１−１／λ＿２）＝（２ｎ＋１） 但しλ＿１、λ＿２：２つの光のそれぞれの波長 ２ｚ＿０：２つの光路長の差の平均 ｎ＝０、１、２、・・・ ９、２つのホトダイオード（２１、２２）で測定したπ
   ／２の位相差を有する電気信号をそれぞれ別のハイパス
   フィルター（２６、２７）を通過させ、１つの信号はπ
   ／２位相シフタ（３１）を経由して、他の信号とともに
   周波数ωの参照信号を供給されているロックインアンプ
   リファイヤー（３０）に入力して振幅４πδｚｖとδ＿
   ０を求め、Ｖ＿１＿０／λ＿１＝Ｖ＿２＿０／λ＿２の
   とき λ＿２Ｖ＿１＿ｄ＿ｃ（ｔ）／λ＿１Ｖ＿２＿ｄ＿ｃ（
   ｔ）＝（１＋ｖｃｏｓδ＿０）／（１＋ｖｓｉｎδ＿０
   ） からｖを求め振動振幅δｚを求める請求項８記載の光干
   渉計の信号処理方法。 但し Ｖ＿１＿ａ＿ｃ（ｔ）＝Ｖ＿１＿０（１＋ｖｃｏｓδ＿
   ０） Ｖ＿２＿ｄ＿ｃ（ｔ）＝Ｖ＿２＿０（１＋ｖｓｉｎδ＿
   ０） ここで Ｖ＿１＿０、Ｖ＿２＿０：ホトダイオードで測定した光
   の強さを示す電気信号 δ＿０：平均位相差 δ＿ｚ：振動の振幅　但しδｚ≪λ＿１、λ＿２ ｖ：信号のコントラスト（０＜ｖ≦１） ω：角周波数 ｔ：時間 λ＿１、λ＿２：光の波長