JPH03269302A - アブソリュート測長器 - Google Patents
アブソリュート測長器Info
- Publication number
- JPH03269302A JPH03269302A JP2070075A JP7007590A JPH03269302A JP H03269302 A JPH03269302 A JP H03269302A JP 2070075 A JP2070075 A JP 2070075A JP 7007590 A JP7007590 A JP 7007590A JP H03269302 A JPH03269302 A JP H03269302A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- light
- light source
- optical sensor
- length
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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。
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）
本発明は物体までの絶対距離を測定可能なアブソリュー
ト測長器に関し、特に、ＦＭヘテロダイン測長法を使用
したアブソリュート測長器に関する。
ト測長器に関し、特に、ＦＭヘテロダイン測長法を使用
したアブソリュート測長器に関する。
（従来の技術）
近年、サブナノメートルの精度を要求される電子部品や
製造装置の要求が高まり、この産業界の要請に応じるべ
く、距離計測や形状計測に用いられる干渉計の分野で、
高精度な干渉縞計測技術の研究開発が活発化している。
製造装置の要求が高まり、この産業界の要請に応じるべ
く、距離計測や形状計測に用いられる干渉計の分野で、
高精度な干渉縞計測技術の研究開発が活発化している。
ＦＭヘテロダイン計測法はこのような線処理の高精度化
を図るための有効な手段の−っであり、最近、光源とし
て半導体レーザを使用し、注入電流を変化させることに
よりレーザ光をＦＭ変調しく中心波長８３０ｎｍ）、ヘ
テロダイン検波により得られたビート信号の位相偏位を
測定することにより、粗面散乱体に対して約５００ＩＩ
＋ｎ＋の絶対距離を約５０μｍの精度で測定でき、かつ
相対距離を約ＬＯｎｍの高精度で測定可能な測長器につ
いての報告がなされテイル（ｗＯＦＳ４−８「半導体レ
ーザによる距離の高分解能ＦＭヘテロダイン測定法」、
小林、山中。
を図るための有効な手段の−っであり、最近、光源とし
て半導体レーザを使用し、注入電流を変化させることに
よりレーザ光をＦＭ変調しく中心波長８３０ｎｍ）、ヘ
テロダイン検波により得られたビート信号の位相偏位を
測定することにより、粗面散乱体に対して約５００ＩＩ
＋ｎ＋の絶対距離を約５０μｍの精度で測定でき、かつ
相対距離を約ＬＯｎｍの高精度で測定可能な測長器につ
いての報告がなされテイル（ｗＯＦＳ４−８「半導体レ
ーザによる距離の高分解能ＦＭヘテロダイン測定法」、
小林、山中。
伊藤、大高、福井大学工学部 Ｊａｎｕａｒｙ １２・
１３゜１９８７、 Ｊａｐａｎ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ
’ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ） 。
１３゜１９８７、 Ｊａｐａｎ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ
’ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ） 。
（発明が解決しようとする課題）
従来の技術によれば、相対距離はレーザ光の波長レベル
の測定が可能であるが、絶対距離については５０μｍ程
度が限界であり、相対距離の測定と比較して精度がかな
り低い。
の測定が可能であるが、絶対距離については５０μｍ程
度が限界であり、相対距離の測定と比較して精度がかな
り低い。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、その目的は、アブソリュート測長の精度をｌＯｎｍ程
度まで飛躍的に向上させることにある。
、その目的は、アブソリュート測長の精度をｌＯｎｍ程
度まで飛躍的に向上させることにある。
（課題を解決するための手段）
本発明のアブソリュート測長器は、出力光の周波数を所
定範囲で連続的に変化させることができる光源と、該光
源の周波数安定化手段と、前記物体からの反射光と参照
光との干渉位相を測定する干渉位相測定手段と、少なく
とも一つの長さ基準を具備し、該長さ基準を光路差とし
て得られる干渉位相を測定する手段とを有し、前記周波
数安定化手段は、特定の周波数域において光吸収のピー
クを有し、前記光源の出力光を入力とする光吸収用セル
と、該光吸収用セルを通過した光の強度を測定する光セ
ンサと、該光センサの出力の低下により前記光源の出力
光の周波数が前記光吸収用セルの吸収ピークの周波数に
達したことを検出し、制御信号を前記光源に帰還させる
手段とを具備し、前記光源の周波数が前記吸収ピークの
周波数と一致すると、光源の周波数を吸収ピークの周波
数に固定するようになっていることを特徴とする。
定範囲で連続的に変化させることができる光源と、該光
源の周波数安定化手段と、前記物体からの反射光と参照
光との干渉位相を測定する干渉位相測定手段と、少なく
とも一つの長さ基準を具備し、該長さ基準を光路差とし
て得られる干渉位相を測定する手段とを有し、前記周波
数安定化手段は、特定の周波数域において光吸収のピー
クを有し、前記光源の出力光を入力とする光吸収用セル
と、該光吸収用セルを通過した光の強度を測定する光セ
ンサと、該光センサの出力の低下により前記光源の出力
光の周波数が前記光吸収用セルの吸収ピークの周波数に
達したことを検出し、制御信号を前記光源に帰還させる
手段とを具備し、前記光源の周波数が前記吸収ピークの
周波数と一致すると、光源の周波数を吸収ピークの周波
数に固定するようになっていることを特徴とする。
（作用）
ＤＢＲレーザ等の注入電流を変化させて発振周波数を広
い範囲に渡り連続的に変化させ、周波数がＲｂ（ルビジ
ュウム）等のガスセルの光吸収ピークの周波数になると
、負帰還をかけて発振周波数をその吸収ピーク周波数に
固定し、安定化させる。
い範囲に渡り連続的に変化させ、周波数がＲｂ（ルビジ
ュウム）等のガスセルの光吸収ピークの周波数になると
、負帰還をかけて発振周波数をその吸収ピーク周波数に
固定し、安定化させる。
ＦＭ変調期間には絶対モードの測定を行い、安定化期間
には相対モードの測定を行う。測長は、マイケルソンの
干渉計等と、基準長さを利用した干渉計とにより行う。
には相対モードの測定を行う。測長は、マイケルソンの
干渉計等と、基準長さを利用した干渉計とにより行う。
レーザ光の広範囲に渡る連続的なＦＭ変調と、Ｒｂ等の
ガスセルによる波長の安定化ならびに波長の絶対値の保
障と、高精度の基準長さ（基準ギャップ）の採用により
、絶対モードによる測定精度を光源の波長レベルにまで
向上し、これに連続して相対モードにおけるより精度の
高い測定値を付加することにより、結果的に、アブソリ
ュート測長のレベルを相対測長のレベルにまで高めるこ
とが可能となる。
ガスセルによる波長の安定化ならびに波長の絶対値の保
障と、高精度の基準長さ（基準ギャップ）の採用により
、絶対モードによる測定精度を光源の波長レベルにまで
向上し、これに連続して相対モードにおけるより精度の
高い測定値を付加することにより、結果的に、アブソリ
ュート測長のレベルを相対測長のレベルにまで高めるこ
とが可能となる。
（実施例）
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明のアブソリュート測長器の一実施例の構
成を示す図である。
成を示す図である。
本実施例は、測長用光源部２０と、長さ基準および空気
屈折率補正部２Ｉと、干渉位相測定部２２と、演算部１
８とを有している。
屈折率補正部２Ｉと、干渉位相測定部２２と、演算部１
８とを有している。
測長用光源部２０は、駆動電流により発振周波数を変化
させることができるＤＢＲレーザ１と、コリメータレン
ズ２と、ハーフミラ−８，９と、Ｒｂガスセル３と、Ｄ
ＢＲレーザ１の出力光の強度を直接測定するための光セ
ンサ（フォトダイオド）５と、Ｒｂセル３を通過した後
のレーザ光の強度を測定する光センサ６と、比較器７と
を有している。
させることができるＤＢＲレーザ１と、コリメータレン
ズ２と、ハーフミラ−８，９と、Ｒｂガスセル３と、Ｄ
ＢＲレーザ１の出力光の強度を直接測定するための光セ
ンサ（フォトダイオド）５と、Ｒｂセル３を通過した後
のレーザ光の強度を測定する光センサ６と、比較器７と
を有している。
長さ基準および空気屈折率補正部２１は、ハーフミラ−
１０，１１と、反射ミラー１２と、基準長さＬ、を有す
る基準ギャップ（ゼロデユア−、スーパーインバー等の
熱膨脹率の小さな材料で構成されている） １３と、光
センサ１４とを有している。
１０，１１と、反射ミラー１２と、基準長さＬ、を有す
る基準ギャップ（ゼロデユア−、スーパーインバー等の
熱膨脹率の小さな材料で構成されている） １３と、光
センサ１４とを有している。
干渉位相測定部２２はマイケルソンの干渉計からなって
おり、ミラーＩ６で反射した光はハーフミラ１５を介し
て光センサ１７に参照光として入射し、測定対象物体ｔ
９からの反射光と干渉して干渉縞が形成される。
おり、ミラーＩ６で反射した光はハーフミラ１５を介し
て光センサ１７に参照光として入射し、測定対象物体ｔ
９からの反射光と干渉して干渉縞が形成される。
演算部１８は、光センサ１４．１７の検出出力を受けて
位相の測定、ならびに所定の演算を実行し、距離り、。
位相の測定、ならびに所定の演算を実行し、距離り、。
−を出力する。
次に、本発明の詳細な説明する。
ＤＢＲレーザ１を第２図のように周期的に駆動する。す
なわち、時刻ｔ１からＦＭ変調を開始し、時刻ｔ２に、
Ｒｂ′ガスセル３の吸収ピークの周波数（ｆ Ｒｂ）に
なると、比較器７は光センサ６の出力の急激な低下によ
りこれを検出し、ＤＢＲレーザ１に帰還をかけて、ｆＲ
ｂに発振周波数を固定する。時刻ｔ３に一回のサイクル
が終了する。
なわち、時刻ｔ１からＦＭ変調を開始し、時刻ｔ２に、
Ｒｂ′ガスセル３の吸収ピークの周波数（ｆ Ｒｂ）に
なると、比較器７は光センサ６の出力の急激な低下によ
りこれを検出し、ＤＢＲレーザ１に帰還をかけて、ｆＲ
ｂに発振周波数を固定する。時刻ｔ３に一回のサイクル
が終了する。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間ｔａにおいて光センサ
１７から得られる検出信号ＰＤＳと光センサ１４から得
られる検出信号Ｐ Ｄ 、、のビート信号の干渉次数Ｎ
５とＮ１．および基準長さり、より、アブソリュート距
離が求まる。
１７から得られる検出信号ＰＤＳと光センサ１４から得
られる検出信号Ｐ Ｄ 、、のビート信号の干渉次数Ｎ
５とＮ１．および基準長さり、より、アブソリュート距
離が求まる。
まず、次式から、干渉次数ｎを求める。
ｎ ＝ （Ｎｓ ・Ｌ 、 ） ／ （１’Ｊ＋、・λ
０．）ここで、λ□、はＲｂガスセル３の吸収ピークの
周波数に安定したときのレーザ光の波長であり、ｎは整
数である。
０．）ここで、λ□、はＲｂガスセル３の吸収ピークの
周波数に安定したときのレーザ光の波長であり、ｎは整
数である。
次に、期間ｔｂに得られる干渉位相θより、次式のとお
り、波長内距離Ｓの測長を続いて行う。
り、波長内距離Ｓの測長を続いて行う。
Ｓ＝λθ／（４π）＝Ｃθ／（４πｆ Ｒ−）Ｃは光速
である、 したがって、アブソリュート測長の結果は、以下のよう
になる。
である、 したがって、アブソリュート測長の結果は、以下のよう
になる。
Ｌ ｍ ｅ ａ ＋ ＝ （ｎλ／２） ＋Ｓ（発明の
効果） 以上説明したように本発明は、ガスセルを用いた波長の
安定化と絶対値の保障、高精度の基準ギャップの採用、
ならびにＦＭ変調波による絶対モトによる測定とそれに
続く周波数を固定しての相対モードでの測定の採用によ
り、ｌＯｎｍ程度までのアブソリュート測長が可能とな
る効果がある。
効果） 以上説明したように本発明は、ガスセルを用いた波長の
安定化と絶対値の保障、高精度の基準ギャップの採用、
ならびにＦＭ変調波による絶対モトによる測定とそれに
続く周波数を固定しての相対モードでの測定の採用によ
り、ｌＯｎｍ程度までのアブソリュート測長が可能とな
る効果がある。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は第
１図の実施例におけるレーザ光ｍｌの発振周波数の変化
を示す図である。 １・・・レーザ ２・・・コリメータレンズ
３・・・Ｒｂセル ５，６・・・光センサ７・
・・比較器 ８、９．１０．１１．１５・・・ハーフミラｉ２・・・
反射ミラー １３・・・基準ギャップＩ４・・・
光センサ １６・・・ミラーＩ７・・・光セン
サ Ｉ８・・・演算部１９・・・測定対象物
２０・・・測長用光源２１・・・長さ基準および
空気屈折率補正部２２・・・干渉位相測定部 ）
１図の実施例におけるレーザ光ｍｌの発振周波数の変化
を示す図である。 １・・・レーザ ２・・・コリメータレンズ
３・・・Ｒｂセル ５，６・・・光センサ７・
・・比較器 ８、９．１０．１１．１５・・・ハーフミラｉ２・・・
反射ミラー １３・・・基準ギャップＩ４・・・
光センサ １６・・・ミラーＩ７・・・光セン
サ Ｉ８・・・演算部１９・・・測定対象物
２０・・・測長用光源２１・・・長さ基準および
空気屈折率補正部２２・・・干渉位相測定部 ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光の干渉縞の干渉次数を特定する機能を有し、これによ
り物体までの絶対距離を測定できるアブソリュート測長
器であって、 出力光の周波数を所定範囲で連続的に変化させることが
できる光源（１）と、 該光源（１）の周波数安定化手段（２０）と、前記物体
からの反射光と参照光との干渉位相を測定する干渉位相
測定手段（２２）と、 少なくとも一つの長さ基準（Ｌ＿ｒ）を具備し、該長さ
基準（Ｌ＿ｒ）を光路差として得られる干渉位相を測定
する手段（２１）とを有し、 前記周波数安定化手段（２０）は、 特定の周波数域において光吸収のピークを有し、前記光
源（１）の出力光を入力とする光吸収用セル（３）と、 該光吸収用セル（３）を通過した光の強度を測定する光
センサ（６）と、 該光センサ（６）の出力の低下により前記光源（１）の
出力光の周波数が前記光吸収用セル（３）の吸収ピーク
の周波数に達したことを検出し、制御信号を前記光源（
１）に帰還させる手段（７）とを具備し、前記光源（１
）の周波数が前記吸収ピークの周波数と一致すると、光
源（１）の周波数を吸収ピークの周波数に固定するよう
になっているアブソリュート測長器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2070075A JP2764630B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | アブソリュート測長器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2070075A JP2764630B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | アブソリュート測長器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03269302A true JPH03269302A (ja) | 1991-11-29 |
| JP2764630B2 JP2764630B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=13421064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2070075A Expired - Fee Related JP2764630B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | アブソリュート測長器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764630B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532001A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 干渉法絶対距離計の位相ノイズ補正 |
| JP2010164328A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉計 |
| JP2015519559A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-07-09 | ライカ ジオシステムズ アクチエンゲゼルシャフトＬｅｉｃａ Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍｓ ＡＧ | 干渉計及び絶対距離測定ユニットを備えているレーザトラッカ並びにレーザトラッカのための較正方法 |
| JP2016502665A (ja) * | 2012-11-21 | 2016-01-28 | ニコン メトロロジー エヌ．ブイ． | レーザーレーダのための低ドリフト基準 |
| WO2026058460A1 (ja) * | 2024-09-12 | 2026-03-19 | 三菱電機株式会社 | 光干渉距離測定装置、光干渉距離測定方法、及び光干渉距離測定プログラム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5486379B2 (ja) | 2009-10-01 | 2014-05-07 | キヤノン株式会社 | 面形状計測装置 |
| JP5430473B2 (ja) | 2009-10-01 | 2014-02-26 | キヤノン株式会社 | 面形状計測装置 |
| JP5430472B2 (ja) | 2009-10-01 | 2014-02-26 | キヤノン株式会社 | 面形状計測装置 |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2070075A patent/JP2764630B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532001A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 干渉法絶対距離計の位相ノイズ補正 |
| JP2010164328A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉計 |
| JP2015519559A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-07-09 | ライカ ジオシステムズ アクチエンゲゼルシャフトＬｅｉｃａ Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍｓ ＡＧ | 干渉計及び絶対距離測定ユニットを備えているレーザトラッカ並びにレーザトラッカのための較正方法 |
| US9645239B2 (en) | 2012-05-07 | 2017-05-09 | Leica Geosystems Ag | Laser tracker comprising interferometer and absolute distance measuring unit, and calibration method for a laser tracker |
| JP2016502665A (ja) * | 2012-11-21 | 2016-01-28 | ニコン メトロロジー エヌ．ブイ． | レーザーレーダのための低ドリフト基準 |
| WO2026058460A1 (ja) * | 2024-09-12 | 2026-03-19 | 三菱電機株式会社 | 光干渉距離測定装置、光干渉距離測定方法、及び光干渉距離測定プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2764630B2 (ja) | 1998-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0646767B1 (en) | Interferometric distance measuring apparatus | |
| Thiel et al. | Interferometric measurement of absolute distances of up to 40 m | |
| CN102564317B (zh) | 一种基于光纤复合干涉的高精度远程绝对位移测量系统 | |
| CN102564318B (zh) | 一种基于光纤复合干涉的高精度绝对位移测量系统 | |
| CN101126629A (zh) | 利用光纤光栅的合成波干涉台阶高度在线测量系统 | |
| JPH0198902A (ja) | 光波干渉測長装置 | |
| CN101825432A (zh) | 双波长光纤干涉大量程高分辨率位移测量系统 | |
| JP2755757B2 (ja) | 変位及び角度の測定方法 | |
| CN110702037A (zh) | 基于激光自混合干涉的角度测量方法及所用测量装置 | |
| CN101126630A (zh) | 利用光纤光栅及波分复用技术的台阶高度在线测量系统 | |
| JPH03269302A (ja) | アブソリュート測長器 | |
| US3708229A (en) | System for measuring optical path length across layers of small thickness | |
| JP2725434B2 (ja) | Ｆｍヘテロダイン法を用いたアブソリュート測長方法およびアブソリュート測長器 | |
| JPS61221614A (ja) | 微小変位測定装置 | |
| JPS63274842A (ja) | 水蒸気光吸収線の２次微分曲線を利用した高精度湿度測定方法 | |
| CN119268601B (zh) | 基于干涉选频和微棱镜阵列反馈的小角度测量基准装置 | |
| JP3428067B2 (ja) | 変位測定方法及びそれに用いる変位測定装置 | |
| Skripal et al. | Measurement of distance by the maximum frequency of the interference signal with harmonic deviation of the wavelength of the self-mixing laser | |
| RU2141621C1 (ru) | Интерферометрическое устройство для измерения физических параметров прозрачных слоев (варианты) | |
| JP3254477B2 (ja) | 高精度干渉距離計 | |
| JP3516875B2 (ja) | 干渉計測装置 | |
| FI71021B (fi) | Foerfarande foer maetning av fysikaliska parametrar foer ett roerligt foeremaol med hjaelp av en koherent ljuskaella genomheterodyne-detektering av ljus reflekterat eller spritt f ran det roerliga foeremaolet | |
| JPS61138191A (ja) | レ−ザ−測距方法 | |
| JP3337624B2 (ja) | 微小変位測定装置とその方法 | |
| KR200211355Y1 (ko) | 스테이지 간섭계 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |