JPH1068603A - 空間位置決め方法 - Google Patents
空間位置決め方法Info
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- JPH1068603A JPH1068603A JP8225153A JP22515396A JPH1068603A JP H1068603 A JPH1068603 A JP H1068603A JP 8225153 A JP8225153 A JP 8225153A JP 22515396 A JP22515396 A JP 22515396A JP H1068603 A JPH1068603 A JP H1068603A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
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- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
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- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02027—Two or more interferometric channels or interferometers
- G01B9/02028—Two or more reference or object arms in one interferometer
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光波を利用して精密な位置決めをおこなうこと
のできる空間位置決め方法を提供する。 【解決手段】異なる縞間隔の輪郭曲線である準白色干渉
縞Ａ及びＢとを重ね合わせると、準白色干渉縞Ａと準白
色干渉縞Ｂとの位相が同相の場合は強められ、逆相の場
合には打ち消し合う。すなわち、中央部では強度が強
く、両側に行くにつれて急激に強度が弱くなり、スペク
トル幅の広い白色光による干渉縞間隔に近い輪郭曲線を
有する干渉縞信号Ｃが得られる。
のできる空間位置決め方法を提供する。 【解決手段】異なる縞間隔の輪郭曲線である準白色干渉
縞Ａ及びＢとを重ね合わせると、準白色干渉縞Ａと準白
色干渉縞Ｂとの位相が同相の場合は強められ、逆相の場
合には打ち消し合う。すなわち、中央部では強度が強
く、両側に行くにつれて急激に強度が弱くなり、スペク
トル幅の広い白色光による干渉縞間隔に近い輪郭曲線を
有する干渉縞信号Ｃが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子工業・精密機械工
業などの精密生産分野において光波を利用して精密な位
置決めをおこなうことができる空間位置決め方法に関す
るものである。
業などの精密生産分野において光波を利用して精密な位
置決めをおこなうことができる空間位置決め方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、電子工業や精密機械工業だけでな
くバイオ工業などにおける各種の装置などの位置決めに
よる制御や寸法測定において、低コヒーレンスな半導体
レーザや固体レーザを光源とする準白色干渉を利用した
方法が開発されている。また、異なる波長のレーザを複
数台用いて空間位置の決定精度を向上させる方法などが
開発されている。
くバイオ工業などにおける各種の装置などの位置決めに
よる制御や寸法測定において、低コヒーレンスな半導体
レーザや固体レーザを光源とする準白色干渉を利用した
方法が開発されている。また、異なる波長のレーザを複
数台用いて空間位置の決定精度を向上させる方法などが
開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法は準白色干渉の光源としてスペクトル幅の広いレー
ザ光を使用する必要があるが、上記のレーザ光源ではそ
れを実現するのは不可能である。
方法は準白色干渉の光源としてスペクトル幅の広いレー
ザ光を使用する必要があるが、上記のレーザ光源ではそ
れを実現するのは不可能である。
【０００４】後者の方法は複数の光源を必要とするばか
りでなく、２台以上のレーザ光源の同期をとるための光
源の安定化が必要であり、また、安定した環境で使用す
る必要があるためにその応用が制限される。
りでなく、２台以上のレーザ光源の同期をとるための光
源の安定化が必要であり、また、安定した環境で使用す
る必要があるためにその応用が制限される。
【０００５】そして、何れの方法でも光源のスペクトル
幅が１０ｎｍ程度と比較的狭いので干渉性が相対的に良
く、多数の干渉縞が生じると共に、各干渉縞の輪郭曲線
が平らであり、ゼロ次の白色干渉縞を同定することがで
きず、空間の位置決め精度が悪いといった問題点を有し
ていた。
幅が１０ｎｍ程度と比較的狭いので干渉性が相対的に良
く、多数の干渉縞が生じると共に、各干渉縞の輪郭曲線
が平らであり、ゼロ次の白色干渉縞を同定することがで
きず、空間の位置決め精度が悪いといった問題点を有し
ていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑みて提
案されたもので、低コヒーレンスなレーザ光を光源と
し、準白色干渉によって対象物の位置決めをおこなう空
間位置決め方法であって、干渉縞を走査する光路におけ
るレーザ光を強度の等しい２つの光束に分割し、該分割
した２つの光束を上記光路に沿って、それぞれ２つの反
射鏡で反射させ、且つ該２つの反射鏡を光路方向に同期
させながら異なる振幅で走査し、見かけ上は異なる波長
における複数の干渉縞を形成して、該干渉縞を同時に光
電検出することにより、干渉縞信号の鮮明度を表す輪郭
曲線を先鋭化し、上記干渉縞信号のピークを正確に検出
可能にした空間位置決め方法を提供するものである。
案されたもので、低コヒーレンスなレーザ光を光源と
し、準白色干渉によって対象物の位置決めをおこなう空
間位置決め方法であって、干渉縞を走査する光路におけ
るレーザ光を強度の等しい２つの光束に分割し、該分割
した２つの光束を上記光路に沿って、それぞれ２つの反
射鏡で反射させ、且つ該２つの反射鏡を光路方向に同期
させながら異なる振幅で走査し、見かけ上は異なる波長
における複数の干渉縞を形成して、該干渉縞を同時に光
電検出することにより、干渉縞信号の鮮明度を表す輪郭
曲線を先鋭化し、上記干渉縞信号のピークを正確に検出
可能にした空間位置決め方法を提供するものである。
【０００７】また、本発明は、輪郭曲線を先鋭化した上
記干渉縞信号がゼロ次の白色干渉縞に対応するものであ
る空間位置決め方法を提供するものである。
記干渉縞信号がゼロ次の白色干渉縞に対応するものであ
る空間位置決め方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明の準白色干渉におけ
る輪郭曲線を先鋭化するための原理図を示す。スペクト
ル幅のあまり広くない異なる縞間隔の準白色干渉縞Ａ及
びＢを重ね合わせると、準白色干渉縞Ａと準白色干渉縞
Ｂとの位相が同相の場合は強められ、逆に逆相の場合に
は打ち消し合う。すなわち、中央部では強度が強く、両
側に行くにつれて急激に強度が弱くなり、スペクトル幅
の広い白色光による干渉縞間隔に近い輪郭曲線を有する
干渉縞信号Ｃが得られる。
る輪郭曲線を先鋭化するための原理図を示す。スペクト
ル幅のあまり広くない異なる縞間隔の準白色干渉縞Ａ及
びＢを重ね合わせると、準白色干渉縞Ａと準白色干渉縞
Ｂとの位相が同相の場合は強められ、逆に逆相の場合に
は打ち消し合う。すなわち、中央部では強度が強く、両
側に行くにつれて急激に強度が弱くなり、スペクトル幅
の広い白色光による干渉縞間隔に近い輪郭曲線を有する
干渉縞信号Ｃが得られる。
【０００９】図２に本発明の一実施形態における空間位
置決め方法の準白色干渉のための光学系を示す。先ず、
例えば図示していない半導体レーザ及びコリメーション
光学系などからなる低コヒーレンスのレーザ光１は、マ
イケルソン型干渉計に入射し、ビームスプリッタ２によ
って、プローブ光路３と参照用光路４とに分割され、プ
ローブ光３は被測定物体５で反射され、ビームスプリッ
タ２を透過してレンズ１２によって集光して光電素子１
３に入射する。一方、参照用光４は縞走査のための反射
鏡で反射される。
置決め方法の準白色干渉のための光学系を示す。先ず、
例えば図示していない半導体レーザ及びコリメーション
光学系などからなる低コヒーレンスのレーザ光１は、マ
イケルソン型干渉計に入射し、ビームスプリッタ２によ
って、プローブ光路３と参照用光路４とに分割され、プ
ローブ光３は被測定物体５で反射され、ビームスプリッ
タ２を透過してレンズ１２によって集光して光電素子１
３に入射する。一方、参照用光４は縞走査のための反射
鏡で反射される。
【００１０】本実施形態では参照用に２つの反射鏡６，
７が用いられ、該反射鏡６，７はそれぞれ異なる電歪素
子８，９に固定されており、図３に示すように同じ位相
で且つ異なる振幅１０，１１にて反射鏡６，７は走査さ
れ、見かけ上は異なる波長による干渉と等価な干渉縞を
形成し、ビームスプリッタ２で反射した後に、レンズ１
２によって集光し、これらの干渉縞を光電素子１３によ
って検出し、スペクトル幅の広い低コヒーレンスの光源
による場合と等価な信号を得て、被測定物体５の表面の
空間位置を高精度で決定する。
７が用いられ、該反射鏡６，７はそれぞれ異なる電歪素
子８，９に固定されており、図３に示すように同じ位相
で且つ異なる振幅１０，１１にて反射鏡６，７は走査さ
れ、見かけ上は異なる波長による干渉と等価な干渉縞を
形成し、ビームスプリッタ２で反射した後に、レンズ１
２によって集光し、これらの干渉縞を光電素子１３によ
って検出し、スペクトル幅の広い低コヒーレンスの光源
による場合と等価な信号を得て、被測定物体５の表面の
空間位置を高精度で決定する。
【００１１】この際、電歪素子８，９には同一の発振器
１４からの信号を増幅器１５，１６で増幅し、オフセッ
ト電圧１７，１８を調整することによって、干渉縞の輪
郭曲線が鋭くなり、ゼロ次の白色干渉縞が正しく同定で
き、空間位置の位置決め精度を向上させることが容易に
実現できる。
１４からの信号を増幅器１５，１６で増幅し、オフセッ
ト電圧１７，１８を調整することによって、干渉縞の輪
郭曲線が鋭くなり、ゼロ次の白色干渉縞が正しく同定で
き、空間位置の位置決め精度を向上させることが容易に
実現できる。
【００１２】以上本発明を実施形態に基づいて説明した
が、本発明は上記した実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施できる。
が、本発明は上記した実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施できる。
【００１３】
【発明の効果】以上に述べたように本発明における空間
位置決め方法は、既存しない新しい位置決め技術に関す
るものであり、機械などの各種精密工業関連の分野や半
導体ディバイスなどの電子関連生産産業分野及びバイオ
や医療の分野において求められる試料、部品、及び製品
の寸法の測定技術や機器などの制御技術として価値が高
い。
位置決め方法は、既存しない新しい位置決め技術に関す
るものであり、機械などの各種精密工業関連の分野や半
導体ディバイスなどの電子関連生産産業分野及びバイオ
や医療の分野において求められる試料、部品、及び製品
の寸法の測定技術や機器などの制御技術として価値が高
い。
【００１４】また、単一光源であり、複数の縞間隔を形
成させる光路が殆ど同じなので、対環境特性が良く、し
かも装置の構成が簡単である等、多大な効果を奏する。
成させる光路が殆ど同じなので、対環境特性が良く、し
かも装置の構成が簡単である等、多大な効果を奏する。
【図１】本発明の原理を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す光学的ブロック図で
ある。
ある。
【図３】本発明の一実施形態における反射鏡の走査状態
を示す概念図である。
を示す概念図である。
１ 低コヒーレンスなレーザ光 ２ ビームスプリッタ ３ プローブ光路 ４ 参照用光路 ５ 被測定物体 ６，７ 反射鏡 ８，９ 電歪素子 １０，１１ 反射鏡の走査状態 １２ 集光レンズ １３ 光電素子 １４ 発振器 １５，１６ 増幅器 １７，１８ オフセット調整部 Ａ，Ｂ 準白色干渉縞の輪郭曲線 Ｃ 準白色干渉縞信号の輪郭曲線
Claims (2)
- 【請求項１】 低コヒーレンスなレーザ光を光源とし、
準白色干渉によって対象物の位置決めをおこなう空間位
置決め方法であって、 干渉縞を走査する光路におけるレーザ光を強度の等しい
２つの光束に分割し、該分割した２つの光束を上記光路
に沿って、それぞれ２つの反射鏡で反射させ、且つ該２
つの反射鏡を光路方向に同期しながら異なる振幅で走査
し、見かけ上は異なる波長における複数の干渉縞を形成
して、該干渉縞を同時に光電検出することにより、干渉
縞信号の鮮明度を表す輪郭曲線を先鋭化し、上記干渉縞
信号のピークを正確に検出可能にしたことを特徴とする
空間位置決め方法。 - 【請求項２】 輪郭曲線を先鋭化した上記干渉縞信号は
ゼロ次の白色干渉縞に対応するものであることを特徴と
する請求項１に記載の空間位置決め方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8225153A JP2805045B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 空間位置決め方法 |
| US08/917,804 US6064481A (en) | 1996-08-27 | 1997-08-27 | Method and apparatus for positioning object in space using a low-coherence laser beam which is reflected by two references to sharpen the interference fringe lines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8225153A JP2805045B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 空間位置決め方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068603A true JPH1068603A (ja) | 1998-03-10 |
| JP2805045B2 JP2805045B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=16824783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8225153A Expired - Lifetime JP2805045B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 空間位置決め方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6064481A (ja) |
| JP (1) | JP2805045B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005005816A1 (de) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Carl Zeiss Meditec Ag | Vorrichtung zur Positionsbestimmung voneinander distanzierter Bereiche in transparenten und/oder diffusen Objekten |
| US10760900B2 (en) * | 2016-03-02 | 2020-09-01 | The University Of Electro-Communications | Shape measurement method and shape measurement device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4355900A (en) * | 1980-08-08 | 1982-10-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Self-calibrating interferometer |
| GB8903725D0 (en) * | 1989-02-18 | 1989-04-05 | Cambridge Consultants | Coherent tracking sensor |
| JPH06229922A (ja) * | 1993-02-02 | 1994-08-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 高精度空気屈折率計 |
-
1996
- 1996-08-27 JP JP8225153A patent/JP2805045B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-27 US US08/917,804 patent/US6064481A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6064481A (en) | 2000-05-16 |
| JP2805045B2 (ja) | 1998-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |