JPS60263802A - 変位の光学的測定方法 - Google Patents
変位の光学的測定方法Info
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- JPS60263802A JPS60263802A JP59120242A JP12024284A JPS60263802A JP S60263802 A JPS60263802 A JP S60263802A JP 59120242 A JP59120242 A JP 59120242A JP 12024284 A JP12024284 A JP 12024284A JP S60263802 A JPS60263802 A JP S60263802A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/266—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light by interferometric means
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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】
〔発明の利用分野〕
この発明は、被測定物の変位を光学的に測定する方法に
係り、特に半導体製造装置、座標測定器などの正確な位
置決めを必要とする装置の変位計測に利用される変位の
光学的測定方法に関する。
係り、特に半導体製造装置、座標測定器などの正確な位
置決めを必要とする装置の変位計測に利用される変位の
光学的測定方法に関する。
被測定物の変位？光学的に測定する方法として、被測定
物の変位を光路差の変化としてとらえ、光路差が常に一
定となるように光路長全フィードバック制御し、このと
きのフィードバック制御量から変位量全測定するように
したものが提案されている。（特開昭５８−１５８５０
６号公報）前記従来の測定方法は、基準面と被測定面に
それぞれ光音照射し、その反射光を合成して得られる干
渉光を利用して、反射光の光路途中に設けられた電わい
索子を干渉光の明るさが常に最大または最小になるよう
に制御し、このときの電わい素子の制御量から被測定面
の変位をめるものである。この従来方法について、第４
図を用いて説明する。まず、被測定物の変位が小さい（
電わい素子の動作範囲内）場合、レーザ発振器１から発
したレーザ光は、ビームスプリッタキューブ（Ｂ、Ｓ）
２で反射して１／４波長板４に入射する、このレーザ光
の一部ＣＢ＋）は１／４波長板４の表面で反射し、他の
レーザ光（Ｂ２）は被測定物１３の表面で反射する。Ｂ
ｌ＋Ｂ２はビームスプリッタキューブ２を透過して偏光
ビームスプリッタ（Ｐ、 Ｂ、 Ｓ）３に入射する。Ｂ
１はＰ、 Ｂ、 Ｓ ３ ’ｅ透過するが、Ｂ２は１／
４波長板４を一往復することによυ振動面が図面と垂直
になっているためＰ、 Ｂ、 Ｓで反射する。Ｂ Ｉ
＋ ８２が偏光板１１に達すると、ＢｌとＢ２はその振
動面が互いに９０°ずれているため干渉しないが、偏光
板の透過軸方向の成分のみが透過するので偏光板の後で
は干渉を起す。この干渉光の強度ＦｉＢ ｒとＢ２の光
路長の差、即ち被測定物１３の変位に依存する。前記干
渉光の強度を光検器１２で電気信号に変換し、増幅器１
６で増幅した後、同期検波回路１７で高周波発振器１４
の出力全参照信号として同期検波する。この検波信号全
ローパスフィルタ１８に介して直流増幅器２４で増幅し
て電わい素子７に印加する。また、高周波発振器１４の
出力は増幅器１５で増幅し、電わい素子８に印加して鏡
面ｌＯ全高周波で振動させ、常に一定振幅の光路長差を
発生させておく、このようにすると、被測定物１３が変
位してＢ１とＢ２の光路長差が変化しても光学系全体と
しての光路長差は常に一定となるように動作する。この
動作全第５図に基づいて説明すると、電わい素子７．８
に電圧全印加しないときの反射光の光路長差と干渉光の
強度の関係は第５図（１）に示されている。
物の変位を光路差の変化としてとらえ、光路差が常に一
定となるように光路長全フィードバック制御し、このと
きのフィードバック制御量から変位量全測定するように
したものが提案されている。（特開昭５８−１５８５０
６号公報）前記従来の測定方法は、基準面と被測定面に
それぞれ光音照射し、その反射光を合成して得られる干
渉光を利用して、反射光の光路途中に設けられた電わい
索子を干渉光の明るさが常に最大または最小になるよう
に制御し、このときの電わい素子の制御量から被測定面
の変位をめるものである。この従来方法について、第４
図を用いて説明する。まず、被測定物の変位が小さい（
電わい素子の動作範囲内）場合、レーザ発振器１から発
したレーザ光は、ビームスプリッタキューブ（Ｂ、Ｓ）
２で反射して１／４波長板４に入射する、このレーザ光
の一部ＣＢ＋）は１／４波長板４の表面で反射し、他の
レーザ光（Ｂ２）は被測定物１３の表面で反射する。Ｂ
ｌ＋Ｂ２はビームスプリッタキューブ２を透過して偏光
ビームスプリッタ（Ｐ、 Ｂ、 Ｓ）３に入射する。Ｂ
１はＰ、 Ｂ、 Ｓ ３ ’ｅ透過するが、Ｂ２は１／
４波長板４を一往復することによυ振動面が図面と垂直
になっているためＰ、 Ｂ、 Ｓで反射する。Ｂ Ｉ
＋ ８２が偏光板１１に達すると、ＢｌとＢ２はその振
動面が互いに９０°ずれているため干渉しないが、偏光
板の透過軸方向の成分のみが透過するので偏光板の後で
は干渉を起す。この干渉光の強度ＦｉＢ ｒとＢ２の光
路長の差、即ち被測定物１３の変位に依存する。前記干
渉光の強度を光検器１２で電気信号に変換し、増幅器１
６で増幅した後、同期検波回路１７で高周波発振器１４
の出力全参照信号として同期検波する。この検波信号全
ローパスフィルタ１８に介して直流増幅器２４で増幅し
て電わい素子７に印加する。また、高周波発振器１４の
出力は増幅器１５で増幅し、電わい素子８に印加して鏡
面ｌＯ全高周波で振動させ、常に一定振幅の光路長差を
発生させておく、このようにすると、被測定物１３が変
位してＢ１とＢ２の光路長差が変化しても光学系全体と
しての光路長差は常に一定となるように動作する。この
動作全第５図に基づいて説明すると、電わい素子７．８
に電圧全印加しないときの反射光の光路長差と干渉光の
強度の関係は第５図（１）に示されている。
ここで電わい素子８に高周波電圧全印加し、光路長差を
一定振幅Δｌで変動させると、動作点がａ、ｂ、ｃのど
こにあるかによって干渉光強度、同期検波回路１７の出
力電圧は第５図（ＩＩ）、（■）、（ＩＶ）に示された
変化をする。即ち、同期検波回路の出力電圧のば流分は
、動作点がａ−ｂ、ｃにあるとき、各々正、零、負とな
る。したがって、同期検波回路の出力電圧の直流分全ロ
ーパスフィルタ１８で取り出して増幅し、電わい素子７
にフィードバックすると、被測定物が変位して反射光の
光路長差が変化しても、電わい素子７がそれを補償する
方向に動き光学系全体としての光路長差は常に一定に保
たれる。
一定振幅Δｌで変動させると、動作点がａ、ｂ、ｃのど
こにあるかによって干渉光強度、同期検波回路１７の出
力電圧は第５図（ＩＩ）、（■）、（ＩＶ）に示された
変化をする。即ち、同期検波回路の出力電圧のば流分は
、動作点がａ−ｂ、ｃにあるとき、各々正、零、負とな
る。したがって、同期検波回路の出力電圧の直流分全ロ
ーパスフィルタ１８で取り出して増幅し、電わい素子７
にフィードバックすると、被測定物が変位して反射光の
光路長差が変化しても、電わい素子７がそれを補償する
方向に動き光学系全体としての光路長差は常に一定に保
たれる。
したがって、電わい素子７の印加電圧と変位の関係を予
じめ校正しておけば電わい素子への印加電圧を測定する
ことにより被測定物の変位を知ることができる。
じめ校正しておけば電わい素子への印加電圧を測定する
ことにより被測定物の変位を知ることができる。
つぎに、被測定物が犬きく変位した場合について述べる
。第６図（イ）は光路長差と干渉光の強度の関係、第６
図（「１）は光路長差と電わい素７への印加′電圧の関
係、會示したものである。被測定物１３が原点にあると
きの光路長差ｋＸｏとし、装置が動作する前では装置の
動作点はａ点にあったとする。この状態で装置が動作す
ると、電わい素子７には第６図（ロ）に示したようにＥ
ｏの電圧が印加されＸｌ−Ｘｏだけの光路長差がここで
補償され動作点は第６図（イ）のｂ点に移る。この状態
から被測定物の変位が増加して光路長差がＸ】を経てＸ
２に達したとすると電わい素子７への印加電圧は第６図
（ロ）に示したように変位計の大きさに応じて変化する
。このとき電圧比較回路１９０基準電圧ｋＥｍに設定し
ておくと、電圧比較回路１９の出力′電圧は常時Ｏであ
ったものが、ローパスフィルタ１８の出力電圧がＥｍに
達すると１になり、オア回路２２′（ｌｌ−介して、竺
子スイッチ２３が動作する。この結果、直流増幅器２４
の出力電圧が０となり、装置は第６図（イ）の０点でバ
ランスする。被測定物１３がさらに変位し光路長差がふ
えると同様にしてバランス点ｎａ点に移り、光路長差が
Ｘ４になると電わい素子７にはＢ４の電圧が印加されｄ
点でバランスする。
。第６図（イ）は光路長差と干渉光の強度の関係、第６
図（「１）は光路長差と電わい素７への印加′電圧の関
係、會示したものである。被測定物１３が原点にあると
きの光路長差ｋＸｏとし、装置が動作する前では装置の
動作点はａ点にあったとする。この状態で装置が動作す
ると、電わい素子７には第６図（ロ）に示したようにＥ
ｏの電圧が印加されＸｌ−Ｘｏだけの光路長差がここで
補償され動作点は第６図（イ）のｂ点に移る。この状態
から被測定物の変位が増加して光路長差がＸ】を経てＸ
２に達したとすると電わい素子７への印加電圧は第６図
（ロ）に示したように変位計の大きさに応じて変化する
。このとき電圧比較回路１９０基準電圧ｋＥｍに設定し
ておくと、電圧比較回路１９の出力′電圧は常時Ｏであ
ったものが、ローパスフィルタ１８の出力電圧がＥｍに
達すると１になり、オア回路２２′（ｌｌ−介して、竺
子スイッチ２３が動作する。この結果、直流増幅器２４
の出力電圧が０となり、装置は第６図（イ）の０点でバ
ランスする。被測定物１３がさらに変位し光路長差がふ
えると同様にしてバランス点ｎａ点に移り、光路長差が
Ｘ４になると電わい素子７にはＢ４の電圧が印加されｄ
点でバランスする。
したがって被測定物の原点位置からの変位量はつきの工
９にしてめることができる。電圧比較回路１９の出力電
圧は被測定物１３がλ／２変位する毎に（光路長差がλ
増加する毎に）０から１に変化するためこれ會アップダ
ウンカウンタ２１でプラスに計数して、その結果をλ／
２倍し、さらにその時の電わい素子印加電圧Ｅ４から被
測定物が原点にあったときの印加電圧Ｆｏヶ引いてこれ
ヲＥｍで割ったものを２７２倍したもの、即ち、Ｂ４−
Ｅ０×↓を加えればよい。被測定物が原点からＥｍ ２ 逆方向に変位した場合は、電圧比較回路２０の基準電圧
ｋ Ｅｍに設ていし、前記電圧比較回路２０の出力がＯ
から１に変化したときこれをアップダウンカウンタ２１
でマイナスに計数し、そのい。（ただし、Ｅ’４＜Ｏ） しかし、上記従来の方法には次のような欠点がある。
９にしてめることができる。電圧比較回路１９の出力電
圧は被測定物１３がλ／２変位する毎に（光路長差がλ
増加する毎に）０から１に変化するためこれ會アップダ
ウンカウンタ２１でプラスに計数して、その結果をλ／
２倍し、さらにその時の電わい素子印加電圧Ｅ４から被
測定物が原点にあったときの印加電圧Ｆｏヶ引いてこれ
ヲＥｍで割ったものを２７２倍したもの、即ち、Ｂ４−
Ｅ０×↓を加えればよい。被測定物が原点からＥｍ ２ 逆方向に変位した場合は、電圧比較回路２０の基準電圧
ｋ Ｅｍに設ていし、前記電圧比較回路２０の出力がＯ
から１に変化したときこれをアップダウンカウンタ２１
でマイナスに計数し、そのい。（ただし、Ｅ’４＜Ｏ） しかし、上記従来の方法には次のような欠点がある。
１、光学系が複雑である。
２、電わい素子で機械的にミラー會変位させ光路長を制
御しているので、電わい素子の機械的共振周波数より低
い速度でしか応答しない。
御しているので、電わい素子の機械的共振周波数より低
い速度でしか応答しない。
３、周波数が高くなると、周期検波回路を構成すること
が困難となシ、測定可能な変位の最大速度が限定される
。
が困難となシ、測定可能な変位の最大速度が限定される
。
この発明の目的は、基準面および被測定面からの反射光
の光路長全直接電気的に制御し、両者の光路長差によっ
て生ずる干渉信号から被測定面の変位ケ求める光学的測
定方法を提供することにある。
の光路長全直接電気的に制御し、両者の光路長差によっ
て生ずる干渉信号から被測定面の変位ケ求める光学的測
定方法を提供することにある。
この発明に係る変位の光学的測定方法は、基準面と被測
定面に光を照射し、各々の反射光の光路途中に電圧を印
加するとその屈折率が変化する素子全利用した光路長制
御手段を設け、前記手段全通過した反射光から逆位相の
電気的干渉信号を作り、この電気的干渉信号？光路長制
御手段にフィードバックして反射光の光路長差が常に一
定となるように制御し、このときの制御量から被測定面
の変位をめるもので、光路長調節手段として従来の電わ
ｂ素子の代りに電気光学結晶などの電圧を印加すると屈
折率が変化する素子を用いており、機械的にミラーを変
位させて光路長を制御するのではたく純粋に電気的に屈
折率を変化させて光路長全制御するようにしているから
、光学系が簡単となり且つ応答速度が速く々る。また、
２つの光検出器に逆位相の干渉信号を発生させ、その差
をとることにより、光路長差を高周波で一定振幅で変動
させなくとも変位の方向が判別できるようにしたので、
高周波を扱う必要がなく々す、電気回路が簡単になると
共に応答速度も向上できる。
定面に光を照射し、各々の反射光の光路途中に電圧を印
加するとその屈折率が変化する素子全利用した光路長制
御手段を設け、前記手段全通過した反射光から逆位相の
電気的干渉信号を作り、この電気的干渉信号？光路長制
御手段にフィードバックして反射光の光路長差が常に一
定となるように制御し、このときの制御量から被測定面
の変位をめるもので、光路長調節手段として従来の電わ
ｂ素子の代りに電気光学結晶などの電圧を印加すると屈
折率が変化する素子を用いており、機械的にミラーを変
位させて光路長を制御するのではたく純粋に電気的に屈
折率を変化させて光路長全制御するようにしているから
、光学系が簡単となり且つ応答速度が速く々る。また、
２つの光検出器に逆位相の干渉信号を発生させ、その差
をとることにより、光路長差を高周波で一定振幅で変動
させなくとも変位の方向が判別できるようにしたので、
高周波を扱う必要がなく々す、電気回路が簡単になると
共に応答速度も向上できる。
以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基いて説明
する。
する。
第１図において第４図と同一符号のものは同一のものを
表す。２５は電圧全印加するとその屈折率が変化する素
子、例えばＬＦ’、 ＮｂＯ３等の電気光学結晶である
。前記電気光学結晶に電圧全印加すると紙面に垂直な振
動面を持つ光に対する屈折率ｎｒ と、紙面と平行な振
動面を持つ光に対する屈折率ｎｕが変化する。前記電気
光学結晶の光軸方向の幾何学的長さ？ｒＪとすると、一
般に光路長は（幾何学的距離）×（屈折率）で与えられ
るので前記２つの光が電気光学結晶中を伝る間に発生す
る光路長の差Δは次式で与えられる。
表す。２５は電圧全印加するとその屈折率が変化する素
子、例えばＬＦ’、 ＮｂＯ３等の電気光学結晶である
。前記電気光学結晶に電圧全印加すると紙面に垂直な振
動面を持つ光に対する屈折率ｎｒ と、紙面と平行な振
動面を持つ光に対する屈折率ｎｕが変化する。前記電気
光学結晶の光軸方向の幾何学的長さ？ｒＪとすると、一
般に光路長は（幾何学的距離）×（屈折率）で与えられ
るので前記２つの光が電気光学結晶中を伝る間に発生す
る光路長の差Δは次式で与えられる。
Δ＝ Ｃｎ、 −ｙ′ｌｌＦ＞ １
したがって、印加電圧によってＰ／−グ１．の値を変化
させることによジ光路長差Δを調節することができる。
させることによジ光路長差Δを調節することができる。
２６は電気光学結晶２５からの出射光をその振動面にか
かわりなく２分割するビームスプリッタキューブ（Ｂ、
Ｓ、 Ｃ，）、２７．２８け偏光板、２９．３０は光
検出器、３１け直流差動増幅器、３２は差動増幅器３１
の出力電圧全増幅して電気光学結晶２５に印加するため
の直流増幅器である。
かわりなく２分割するビームスプリッタキューブ（Ｂ、
Ｓ、 Ｃ，）、２７．２８け偏光板、２９．３０は光
検出器、３１け直流差動増幅器、３２は差動増幅器３１
の出力電圧全増幅して電気光学結晶２５に印加するため
の直流増幅器である。
まず初めに変位の小さい場合の動作全説明する。
第３図においてレーザ発振器１奮発した光はビームスプ
リッタキューブ２ （Ｂ、 Ｓ、 Ｃ，２）で反射す！ る。この光の一部は一波長板４の表面で反射し（この光
を８１と呼ぶ）、残υは被測定物１３に至りここで反射
する（この光ｉＢ２と呼ぶ）。
リッタキューブ２ （Ｂ、 Ｓ、 Ｃ，２）で反射す！ る。この光の一部は一波長板４の表面で反射し（この光
を８１と呼ぶ）、残υは被測定物１３に至りここで反射
する（この光ｉＢ２と呼ぶ）。
Ｂｌは紙面と平行な振動面を持つが、Ｂ２は一波長板４
を一往復しているので紙面と垂直な振動面？持つ。これ
らの光は共に、Ｂ、 Ｓ、 Ｃ’、 ２、電気光学結晶
２５を経てＢ、 Ｓ、 Ｃ，２６に至りここで２分割さ
れ、それぞれ偏光板２７．２８を通過後干渉奮起す。そ
の干渉信号を光検出器２９．３０で電気信号に変換し、
その差をＭ流差動増幅器３１で増幅する。ここで、干渉
信号の強度、即ち、光検出２メ２９．３０の出力電圧は
干渉する２つの光Ｂ１、Ｂ２の光路長差Δに関連するが
、この光路長差Δは１／４波長板４の表面と被測定物１
３の光学的距離（＝光路長）１１ｒＡ、電気光学結晶２
５の印加ｍ電圧が零のときにＢ１、Ｂ２に対して結晶中
で発生する光路長差をΔ０とすると、次式で表わされる
。
を一往復しているので紙面と垂直な振動面？持つ。これ
らの光は共に、Ｂ、 Ｓ、 Ｃ’、 ２、電気光学結晶
２５を経てＢ、 Ｓ、 Ｃ，２６に至りここで２分割さ
れ、それぞれ偏光板２７．２８を通過後干渉奮起す。そ
の干渉信号を光検出器２９．３０で電気信号に変換し、
その差をＭ流差動増幅器３１で増幅する。ここで、干渉
信号の強度、即ち、光検出２メ２９．３０の出力電圧は
干渉する２つの光Ｂ１、Ｂ２の光路長差Δに関連するが
、この光路長差Δは１／４波長板４の表面と被測定物１
３の光学的距離（＝光路長）１１ｒＡ、電気光学結晶２
５の印加ｍ電圧が零のときにＢ１、Ｂ２に対して結晶中
で発生する光路長差をΔ０とすると、次式で表わされる
。
Δ＝２１＋Δ０
ここで被測定物１３がΔｌだけ変位すると、上記の式で
示される光路長差は、２Δｌだけ変化し、これに応じて
干渉光強度が変化する。
示される光路長差は、２Δｌだけ変化し、これに応じて
干渉光強度が変化する。
ここで、偏光板２７．２８の透過軸の方向金それぞれ紙
面に対して４５°及び−４５°に設置′すると、偏光板
２７の後の干渉光強度の変化と偏光板２８の後の干渉光
強度変化は位相が逆に碌る。従、って横軸に反射光Ｂｌ
とＢ２の光路長差Δｔ、縦軸に光検出器２９．３０の出
力電圧をとると第２図（イ）、（ロ）に示すようになる
。そこで、光検出器２９．３０の出力電圧の差を直流差
動増幅器３１でめると第２図（ハ）に示すようになる。
面に対して４５°及び−４５°に設置′すると、偏光板
２７の後の干渉光強度の変化と偏光板２８の後の干渉光
強度変化は位相が逆に碌る。従、って横軸に反射光Ｂｌ
とＢ２の光路長差Δｔ、縦軸に光検出器２９．３０の出
力電圧をとると第２図（イ）、（ロ）に示すようになる
。そこで、光検出器２９．３０の出力電圧の差を直流差
動増幅器３１でめると第２図（ハ）に示すようになる。
従って、電気光学結晶２５に％圧を印加しないときは、
例えば動作点がａ点にあり反射光Ｂｌ（！：Ｂ、２の光
路長差がＸａにあるときには直流差動増幅器３１の出力
電圧は零であるが動作点がｂ点又ｆｌｃ点にあり光路長
差がＸｂ又はＸＣにあるときはそれぞれ正１近圧、負電
圧が発生する。この電圧全直流増幅器３２で増幅し、電
気光学結晶２５にフィードバックすると被測定物１３が
変位して光路長差が変化しても電気光学績ｎ２５の屈折
率が変化して、光路長差がＸａ となってバランスする
。電気光学結晶２５の印加電圧と結晶中で発生する光路
長差の関係を予め校正しておけは、電気光学結晶２５へ
の印加電圧を測定することにより被測定物１３の変位を
めることができる。
例えば動作点がａ点にあり反射光Ｂｌ（！：Ｂ、２の光
路長差がＸａにあるときには直流差動増幅器３１の出力
電圧は零であるが動作点がｂ点又ｆｌｃ点にあり光路長
差がＸｂ又はＸＣにあるときはそれぞれ正１近圧、負電
圧が発生する。この電圧全直流増幅器３２で増幅し、電
気光学結晶２５にフィードバックすると被測定物１３が
変位して光路長差が変化しても電気光学績ｎ２５の屈折
率が変化して、光路長差がＸａ となってバランスする
。電気光学結晶２５の印加電圧と結晶中で発生する光路
長差の関係を予め校正しておけは、電気光学結晶２５へ
の印加電圧を測定することにより被測定物１３の変位を
めることができる。
つぎに、被測定物１３が大きく変位する場合の動作を第
３図を用いて説明する。
３図を用いて説明する。
第３図（イ）は光路長差と直流差動増幅器３１の出力電
圧の関係を示したものである。また、第３図（ロ）は光
路長差と電気光学結晶２５への印加電圧との関係合示し
たものである。被測定物１３が原点にあるときの光路長
差をＸＯとし、装置が動作する前では動作点はａ点にあ
ったとする。この状態で装置が動作すると電気光学結晶
２５には第３図（ロ）に示し、たようにＥｏＬ７）電圧
が印加されＸ１Ｘｎだけの光路長差がここで補償され動
作点は第３図（イ）のｂ点に移る。この状態から被測定
物の変位が増加して、光路長差がＸ１’ｒ経てＸ２に達
したとすると電気光学結晶２５への印加′電圧は第３図
（ロ）に示したように変位の大きさに応じて変化する。
圧の関係を示したものである。また、第３図（ロ）は光
路長差と電気光学結晶２５への印加電圧との関係合示し
たものである。被測定物１３が原点にあるときの光路長
差をＸＯとし、装置が動作する前では動作点はａ点にあ
ったとする。この状態で装置が動作すると電気光学結晶
２５には第３図（ロ）に示し、たようにＥｏＬ７）電圧
が印加されＸ１Ｘｎだけの光路長差がここで補償され動
作点は第３図（イ）のｂ点に移る。この状態から被測定
物の変位が増加して、光路長差がＸ１’ｒ経てＸ２に達
したとすると電気光学結晶２５への印加′電圧は第３図
（ロ）に示したように変位の大きさに応じて変化する。
このとき、電圧比較回路１９の参照電圧ｋＥｍに設定し
ておくと、電圧比較回路１９の出力電圧は常時零であっ
たものが直流差力増幅器３１の出力電圧がＥ＋ｉに達す
ると１になり、オア回路２２を介して電子スイッチ２３
が動作する、この結果、直流増幅器３２の出力電圧が零
とかり装置は第３図（イ）の０点でバランスする。被測
定物がさらに変位し光路長差がＸａになると同様にして
バランス点はｄ点に移り、光路長差がＸ４になると電気
光学結晶２５にはＢ４の電圧が印加されｄ点でバランス
する。
ておくと、電圧比較回路１９の出力電圧は常時零であっ
たものが直流差力増幅器３１の出力電圧がＥ＋ｉに達す
ると１になり、オア回路２２を介して電子スイッチ２３
が動作する、この結果、直流増幅器３２の出力電圧が零
とかり装置は第３図（イ）の０点でバランスする。被測
定物がさらに変位し光路長差がＸａになると同様にして
バランス点はｄ点に移り、光路長差がＸ４になると電気
光学結晶２５にはＢ４の電圧が印加されｄ点でバランス
する。
したがって被測定物の原点位置からの変位量はつき゛の
ようにしてめることができる。電圧比較回路１９の出力
電圧は被測定物１３がλ／２変位する毎に（光路長差が
λ増加する毎に）０から１に変化するためこれ葡アツノ
ダウンカウンタ２１でプラスに計数して、その結果をλ
／２倍し、さらにその時の電気光学結晶印加電圧Ｅ４か
ら被測定物が原点にりったときの印加′電圧−Ｅａｔ引
いてこれをＥｍで割ったもの２２７２倍したもの、即ち
、” ４ ” Ｏｘ ’ 、を加えれはよい。被測定物
Ｆ、ｒｎ ２ が原点から逆方向に変位しｆｃ場合しよ、電圧比較回路
２０の基準電圧を−Ｅｍに設ていし、前６［；電圧比較
回路２０の出力が０からｌＶＣ変化したときこれケアン
プダウンカウンタ２１でマイナスに計数λ Ｅ’４ Ｅ
ｎ λ し、その結果全−倍し、さらに□×−ヲ２ Ｅｍ ２ 加えればよい。（ただしＥ’４ ＜ ０ ）〔発明の効
果〕 上述のとおり、本発明によれば、光路長の調節奮雷気光
学結晶などの電圧を印加するとその屈折率が変化する７
子を用いｆＣから、光学系・電気系が井に簡単になり且
つ応答速ＩＷが速く、萬速の変位測定が可能である。
ようにしてめることができる。電圧比較回路１９の出力
電圧は被測定物１３がλ／２変位する毎に（光路長差が
λ増加する毎に）０から１に変化するためこれ葡アツノ
ダウンカウンタ２１でプラスに計数して、その結果をλ
／２倍し、さらにその時の電気光学結晶印加電圧Ｅ４か
ら被測定物が原点にりったときの印加′電圧−Ｅａｔ引
いてこれをＥｍで割ったもの２２７２倍したもの、即ち
、” ４ ” Ｏｘ ’ 、を加えれはよい。被測定物
Ｆ、ｒｎ ２ が原点から逆方向に変位しｆｃ場合しよ、電圧比較回路
２０の基準電圧を−Ｅｍに設ていし、前６［；電圧比較
回路２０の出力が０からｌＶＣ変化したときこれケアン
プダウンカウンタ２１でマイナスに計数λ Ｅ’４ Ｅ
ｎ λ し、その結果全−倍し、さらに□×−ヲ２ Ｅｍ ２ 加えればよい。（ただしＥ’４ ＜ ０ ）〔発明の効
果〕 上述のとおり、本発明によれば、光路長の調節奮雷気光
学結晶などの電圧を印加するとその屈折率が変化する７
子を用いｆＣから、光学系・電気系が井に簡単になり且
つ応答速ＩＷが速く、萬速の変位測定が可能である。
第１図は本発明に係る変位の光学的測定方法を示すＪｆ
；ｉ、理図、第２図（イ）（ロ）（ハ）および第３図（
イ）（ロ）は本発明方法の動作原理の説明図、第４図は
、従来の変位の光学的測定方法光示す原理図、第５ ［
Ｇ４１ （１）乃至（ＩＶ） オＪ：び第６図（イ）（
ロ）ハ、従来方法の動作Ｍ理の説明図である。 ４・・・１／４波長板、１３・・・棟側定面。 ２５・・・光路長制御手段、２６・・・ビームスプリッ
タキューブ、２７．２８・・・偏光板、２９．３０・・
・光検出器、３１・・・直流差動増幅器。 代理人 鵜 沼 辰 之 第１図 第５図 □光路差 −◆貯量 （Ｉ） 光路差−千万光の強度 （■）０黙動作時の信
号（イ） □ 稿１送用高閤）皮瞥圧 （ロ） −−−−−一 千漆尤の強度と、ヤのｔ負信号
（八）−ｍ−用事Ｕ會澁した製形 呻吟間 →時間
；ｉ、理図、第２図（イ）（ロ）（ハ）および第３図（
イ）（ロ）は本発明方法の動作原理の説明図、第４図は
、従来の変位の光学的測定方法光示す原理図、第５ ［
Ｇ４１ （１）乃至（ＩＶ） オＪ：び第６図（イ）（
ロ）ハ、従来方法の動作Ｍ理の説明図である。 ４・・・１／４波長板、１３・・・棟側定面。 ２５・・・光路長制御手段、２６・・・ビームスプリッ
タキューブ、２７．２８・・・偏光板、２９．３０・・
・光検出器、３１・・・直流差動増幅器。 代理人 鵜 沼 辰 之 第１図 第５図 □光路差 −◆貯量 （Ｉ） 光路差−千万光の強度 （■）０黙動作時の信
号（イ） □ 稿１送用高閤）皮瞥圧 （ロ） −−−−−一 千漆尤の強度と、ヤのｔ負信号
（八）−ｍ−用事Ｕ會澁した製形 呻吟間 →時間
Claims (1)
- （１）基準面と被測定面に光を照射して、それぞれの反
射光全合成して得られる反射光の光路長差に対応した干
渉信号を利用して被測定面の変位音測定する方法におい
て、前記反射光の光路途中に電圧を印加するとその屈折
率が変化する素子金利用した光路長制御手段全設置し、
前記光路長制御手段全通過した反射光全２分割手段に入
射し、２分割された光から逆位相の電気的干渉信号全偏
光干渉手段によって取り出し、この電気的干渉信号全増
幅して前記光路長制御手段にフィードバックして反射光
の光路長差が常に一定となるように制御し、前記光路長
制御手段の制御量が一定値を越える毎に制御を零に戻す
とともに、前記制御量が一定値を越えた回数を計数し且
つ前記一定値以内の制御量全測定し、両者の合成値から
被測定物の変位量全測定する変位の光学的測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120242A JPS60263802A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 変位の光学的測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120242A JPS60263802A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 変位の光学的測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60263802A true JPS60263802A (ja) | 1985-12-27 |
Family
ID=14781356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59120242A Pending JPS60263802A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 変位の光学的測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60263802A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227865A (ja) * | 1989-11-07 | 1991-10-08 | E I Du Pont De Nemours & Co | ロール状またはシート状の材料を直線的に搬送する方法およびその装置 |
| CN107884950A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 美国科视数字系统公司 | 一种减小激光束相干性的装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567006A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-24 | Ibm | Method of extending measurement range of interference |
| JPS58158506A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-20 | Hitachi Ltd | 変位の光学的測定方法 |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP59120242A patent/JPS60263802A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567006A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-24 | Ibm | Method of extending measurement range of interference |
| JPS58158506A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-20 | Hitachi Ltd | 変位の光学的測定方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227865A (ja) * | 1989-11-07 | 1991-10-08 | E I Du Pont De Nemours & Co | ロール状またはシート状の材料を直線的に搬送する方法およびその装置 |
| CN107884950A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 美国科视数字系统公司 | 一种减小激光束相干性的装置 |
| CN107884950B (zh) * | 2016-09-30 | 2021-12-21 | 美国科视数字系统公司 | 一种减小激光束相干性的装置 |
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