JPS61161402A - レ−ザ光を用いた光学的計測装置 - Google Patents
レ−ザ光を用いた光学的計測装置Info
- Publication number
- JPS61161402A JPS61161402A JP221985A JP221985A JPS61161402A JP S61161402 A JPS61161402 A JP S61161402A JP 221985 A JP221985 A JP 221985A JP 221985 A JP221985 A JP 221985A JP S61161402 A JPS61161402 A JP S61161402A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser light
- optical
- laser
- laser beam
- light source
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices 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】
〔発明の背景〕
Ｖ−ザ光源を光源として用いる光学測定装置においては
、Ｖ−ザ九入射面が説伏になっている測定対象物にレー
ザ光に垂直あるいは略画直に入射させなげればならない
４会がある。この場合Ｖ −ザ光のバックトーク、すな
わち送出したレーザ光が再び戻ってくることにより、Ｖ
−ザ尤の強度が遥らぎ、″またレーザ光の周波数が変化
して、異常な、！１１定結果をもたらすことがある。
、Ｖ−ザ九入射面が説伏になっている測定対象物にレー
ザ光に垂直あるいは略画直に入射させなげればならない
４会がある。この場合Ｖ −ザ光のバックトーク、すな
わち送出したレーザ光が再び戻ってくることにより、Ｖ
−ザ尤の強度が遥らぎ、″またレーザ光の周波数が変化
して、異常な、！１１定結果をもたらすことがある。
従来、偏光板と４分の１波長板の組み会わせ、または偏
光板とファラデーセルの組み合わせなどにより、レーザ
光のパンクトークを防止していたが、第２図にかかる偏
光板と４分の１反射板を用いた従来のレーザ干渉計の概
略図を示す。
光板とファラデーセルの組み合わせなどにより、レーザ
光のパンクトークを防止していたが、第２図にかかる偏
光板と４分の１反射板を用いた従来のレーザ干渉計の概
略図を示す。
第２図において、レーザ光＃１から送出されたレーｆｔ
Ｈビームエクスパンダ−４ＶＣよりビームがリム大され
、偏光板２０により偏光方向が規制され、ビームスプリ
ノ４−５に入射される。ビームスフ１１ツタ−５は入射
されたレーザ光を反射および透過させることにより二分
し、反射させたレーザ光金停劫説９方向に、透過させた
レーザ光をプリズム１４万回に送り出す。
Ｈビームエクスパンダ−４ＶＣよりビームがリム大され
、偏光板２０により偏光方向が規制され、ビームスプリ
ノ４−５に入射される。ビームスフ１１ツタ−５は入射
されたレーザ光を反射および透過させることにより二分
し、反射させたレーザ光金停劫説９方向に、透過させた
レーザ光をプリズム１４万回に送り出す。
ビームスプリッタ−５で反射したレーザ光は偏光ビーム
スプリッタ−６を通され、４分の１ ｔｌＬ長板７によ
り円１７４ ＩｏＩされ、光路１１をブｔして移動−９
（破−ｊｉ１１定物体）にほぼ垂直に入射される。移動
鏡９に入射したＶ−ザ九は該移動鏡９で反射され、入射
時と鱒１じ光路１１を通り４分の１波長板７によりＩ葭
線偏回され、１−元ビームスプリツ４Ｘ６およびプリズ
ム１０により値行方回が変えられ、４分の１波長板７に
より円偏光され、光路８を介して再び移動鏡９に入射さ
れる。移動鏡９に入射したレーザ光は該移動鏡９により
反射され、４分の１波長板７により直線偏向され、偏光
ビームスプリン４−６ｔ−通され、ビームスプリッタ−
５に入射される。ビームスプリッタ−５は入射し六レー
ザ光を反射および透過させることにより二分し、反射さ
せ念レーザ光をプリズム１６万回に、透過させたレーザ
光忙プリズム１２万回に送り出す。
スプリッタ−６を通され、４分の１ ｔｌＬ長板７によ
り円１７４ ＩｏＩされ、光路１１をブｔして移動−９
（破−ｊｉ１１定物体）にほぼ垂直に入射される。移動
鏡９に入射したＶ−ザ九は該移動鏡９で反射され、入射
時と鱒１じ光路１１を通り４分の１波長板７によりＩ葭
線偏回され、１−元ビームスプリツ４Ｘ６およびプリズ
ム１０により値行方回が変えられ、４分の１波長板７に
より円偏光され、光路８を介して再び移動鏡９に入射さ
れる。移動鏡９に入射したレーザ光は該移動鏡９により
反射され、４分の１波長板７により直線偏向され、偏光
ビームスプリン４−６ｔ−通され、ビームスプリッタ−
５に入射される。ビームスプリッタ−５は入射し六レー
ザ光を反射および透過させることにより二分し、反射さ
せ念レーザ光をプリズム１６万回に、透過させたレーザ
光忙プリズム１２万回に送り出す。
一方、ビームスプリッタ−５を透過したレーザ光はプリ
ズム１４により進行方向が変えられ、位相シフター１５
により９０°の位相差を与えられ、ビームスプリッタ−
５に入射される。ビームスプリッタ−５に入射したレー
ザｆｔ、を反射および透過させることにより二分し、反
射させたレーザ光をプリズム１２万同に、透４させたレ
ーザ光をプリズム１５方回に・ぺり出す。
ズム１４により進行方向が変えられ、位相シフター１５
により９０°の位相差を与えられ、ビームスプリッタ−
５に入射される。ビームスプリッタ−５に入射したレー
ザｆｔ、を反射および透過させることにより二分し、反
射させたレーザ光をプリズム１２万同に、透４させたレ
ーザ光をプリズム１５方回に・ぺり出す。
（８勅鏡９で反射し、ビームスブリッ４−５ｔａ１ｔ４
シたレーザ光と、位相シフター１５により位相４を与え
られ、ビームスプリッタ−５で反射したレーザ光とは干
渉し会い、プリズム１２に入射し該プリズム１２により
二分され、光電検知ｉ ＸＡ１およびＸＢ１に入射され
る。光電検知１ｉＸＡ１とＸＢ１ とはそれぞれ入射
したレーザ光に対し６する光信号全出力する。同様にし
て、移動鏡９で反射し、ビームスプリッタ−５で反射し
たレーザ光と、位相シフター１５により位相差を与えら
れ、ビームスプリッタ−５を透過したレーザ光とは干渉
し合い、プリズム１６に入射し該プリズム１６により二
分され、光１倹矧器ＸＡ２ およびＸＢ２に入射される
。元亀漢知！ＸＡ２ とＸＢ２とはそれぞれ入射した
レーザ光に対応する光信号全出力する。
シたレーザ光と、位相シフター１５により位相４を与え
られ、ビームスプリッタ−５で反射したレーザ光とは干
渉し会い、プリズム１２に入射し該プリズム１２により
二分され、光電検知ｉ ＸＡ１およびＸＢ１に入射され
る。光電検知１ｉＸＡ１とＸＢ１ とはそれぞれ入射
したレーザ光に対し６する光信号全出力する。同様にし
て、移動鏡９で反射し、ビームスプリッタ−５で反射し
たレーザ光と、位相シフター１５により位相差を与えら
れ、ビームスプリッタ−５を透過したレーザ光とは干渉
し合い、プリズム１６に入射し該プリズム１６により二
分され、光１倹矧器ＸＡ２ およびＸＢ２に入射される
。元亀漢知！ＸＡ２ とＸＢ２とはそれぞれ入射した
レーザ光に対応する光信号全出力する。
なお、位相シフター１５を通ったレーザ光は該位相シフ
ター１５により９０°の位相差を与えられるので、干（
歩し合うＶ−ザ元は断面の７！１１度が異なっているこ
とになる。また、光電検知ｄｉＸＡ１とＸＢ１には、夫
々逆位相のレーザ光が入射されるので、出力信号の差が
とられると、光信号のに流分のオフセット値が相殺され
る。同様にして光電検知器ＸＡ２とＸＢ２の出力信号の
差がとられ、光信号の直流オフセット値が相殺される。
ター１５により９０°の位相差を与えられるので、干（
歩し合うＶ−ザ元は断面の７！１１度が異なっているこ
とになる。また、光電検知ｄｉＸＡ１とＸＢ１には、夫
々逆位相のレーザ光が入射されるので、出力信号の差が
とられると、光信号のに流分のオフセット値が相殺され
る。同様にして光電検知器ＸＡ２とＸＢ２の出力信号の
差がとられ、光信号の直流オフセット値が相殺される。
光を検知器ＸＡ１ とＸＡ２および光″ＪＬ倹矧器ＸＢ
１とＸＢ２の出力信号は＃１ｌｌＩ鋭９のＸ方；司の移
動に対して、互いに９０８ずれた位相を持っているので
、これらの出力酒号により方向判別ができることになる
０ ところで、レーザ光＃ｉ１は出力負荷の変化に対して敏
感であり、該レーザ光源１を光学系（レーザ光波干渉計
）から反射されるレーザ光から保諌することが望ブしい
。このため、偏光板２０、偏光ビームスプリッタ−６お
よび４分の１波長板７の性能が理想的なものであれば、
ノ（ツクトークを完全に防＋ｈできることになる。しか
し、実際に積度の良い４分の１波長板７を得ても、これ
′ｔ−完全にアライメントするのは難しく、アライメン
トに安する部品の値段が高いという問題があつ比。ま斤
、アライメントに要する時間が長いという問題があった
。
１とＸＢ２の出力信号は＃１ｌｌＩ鋭９のＸ方；司の移
動に対して、互いに９０８ずれた位相を持っているので
、これらの出力酒号により方向判別ができることになる
０ ところで、レーザ光＃ｉ１は出力負荷の変化に対して敏
感であり、該レーザ光源１を光学系（レーザ光波干渉計
）から反射されるレーザ光から保諌することが望ブしい
。このため、偏光板２０、偏光ビームスプリッタ−６お
よび４分の１波長板７の性能が理想的なものであれば、
ノ（ツクトークを完全に防＋ｈできることになる。しか
し、実際に積度の良い４分の１波長板７を得ても、これ
′ｔ−完全にアライメントするのは難しく、アライメン
トに安する部品の値段が高いという問題があつ比。ま斤
、アライメントに要する時間が長いという問題があった
。
本発明は上記問題点ｔ−解決するためになされた全目的
とする。
とする。
そこで本発明では、固有の発振周波ａを有し、Ｖ−ザｔ
’を送出するレーザ光源と、このレーザ光源う）らのレ
ーザｙｔ、が光学系によって略−亜（σに入射される岐
計測物本との間のレーザ光路内に、入射されるレーザ光
の周波数上所定の太さきたけ偏位〔実癩例〕 以丁、本発明の一実癩例紫添付図面を参照して計測装置
の一つであるレーザ干渉計の概略図である。なお、第１
図において第２図と同様の機能を果たす部分については
、同一の符号？付し、その説明に省略する。また、２ｉ
ｊ−廿波変調素子（ｙｔ。
’を送出するレーザ光源と、このレーザ光源う）らのレ
ーザｙｔ、が光学系によって略−亜（σに入射される岐
計測物本との間のレーザ光路内に、入射されるレーザ光
の周波数上所定の太さきたけ偏位〔実癩例〕 以丁、本発明の一実癩例紫添付図面を参照して計測装置
の一つであるレーザ干渉計の概略図である。なお、第１
図において第２図と同様の機能を果たす部分については
、同一の符号？付し、その説明に省略する。また、２ｉ
ｊ−廿波変調素子（ｙｔ。
周波数シフター）であって、数十乃至数ｆ： ＭＨｚの
超音波信号によって前作し、入射されるレーザ光ｆｔ０
次光ＤＯと１次回折光Ｄ１とに分離する。３は０次光〇
〇 ’！Ｉ−カットするストッパーである。なお、レー
ザ光源１としては、Ｈｅ−Ｎｅまたはぼｅ −Ｃｄ専の
ガスレーザｆ！ヲ用いる。
超音波信号によって前作し、入射されるレーザ光ｆｔ０
次光ＤＯと１次回折光Ｄ１とに分離する。３は０次光〇
〇 ’！Ｉ−カットするストッパーである。なお、レー
ザ光源１としては、Ｈｅ−Ｎｅまたはぼｅ −Ｃｄ専の
ガスレーザｆ！ヲ用いる。
超音波変調素子２に入射されるレーザ光に対応する１次
回折元Ｄ１の周波数は、入射レーザ光の周波数を超斤彼
信号の周波数外だけシフトした大きさとなる。したがっ
て、超オ波変、Ａ素子２から送り出された１次回折元Ｄ
１は移、ＩＩＩＩＪ体９で反射して戻り、再び超＃政変
Ａ素子２に入射すると、周波数がシフトされることにな
り、Ｖ−ザ光源１に入射するレーザ光の周ｌ皮数ばし′
−ザに、源１の共振２渉によって定まる周波数とは異な
り、バノクト−りが生じないことになる。
回折元Ｄ１の周波数は、入射レーザ光の周波数を超斤彼
信号の周波数外だけシフトした大きさとなる。したがっ
て、超オ波変、Ａ素子２から送り出された１次回折元Ｄ
１は移、ＩＩＩＩＪ体９で反射して戻り、再び超＃政変
Ａ素子２に入射すると、周波数がシフトされることにな
り、Ｖ−ザ光源１に入射するレーザ光の周ｌ皮数ばし′
−ザに、源１の共振２渉によって定まる周波数とは異な
り、バノクト−りが生じないことになる。
なお、本実施例ではレーザ干渉計におけるバノ測定装置
、パターン検出装置あるいはエツジ検出装置等にも適用
できる。
、パターン検出装置あるいはエツジ検出装置等にも適用
できる。
以上説明したように本発明によれば、レーザ光源とこの
レーザ光源からのレーザ光が光学系を介して略垂直に入
射される被計測物体との間のレーザ光路内に、入射され
るレーザ光の周波ａを所定の大＠さだげ偏位させる光周
波数シフター（超に波変Ａ素子）を備えることにより、
レーザ光源へのバックトークが防止でき、關光板および
４分の１波長板の舗積度なアライメントが不要となる。
レーザ光源からのレーザ光が光学系を介して略垂直に入
射される被計測物体との間のレーザ光路内に、入射され
るレーザ光の周波ａを所定の大＠さだげ偏位させる光周
波数シフター（超に波変Ａ素子）を備えることにより、
レーザ光源へのバックトークが防止でき、關光板および
４分の１波長板の舗積度なアライメントが不要となる。
また、外乱および光学系の位置ならびに特性の長期的な
変化に対しても、安定してバックトークを防げることに
なる。
変化に対しても、安定してバックトークを防げることに
なる。
さらに、超−１波変調器として、結晶でない媒質のもの
を用いることにより、レーザ光のイ１光状態りを防止で
きる。
を用いることにより、レーザ光のイ１光状態りを防止で
きる。
第１図は本発明に係るレーザ光を用いた光学的計測装置
の一つであるレーザ干渉計の概略図、第２図は偏光板と
４分の１波長板を用いた従来のレーザ干渉計の概略図で
ある。 １・・・レーザ光源、２・・・超廿波変ｖＩ４素子、３
・・・ストッパー＋、４・・・ビームエクスパンダ−１
５・・・ビームスプリッタ−１６川偏元ビームスプリッ
ター１７・・・４分の１彼長板、８．１１・・・光路、
９・・・＋８勅鏡、１０，１２．１５．１４・・・プリ
ズム、１５・・・位相シフター、ＸＡ１．ＸＡ２．ＸＢ
１．ＸＢ２ ・・・光覗倹知器。
の一つであるレーザ干渉計の概略図、第２図は偏光板と
４分の１波長板を用いた従来のレーザ干渉計の概略図で
ある。 １・・・レーザ光源、２・・・超廿波変ｖＩ４素子、３
・・・ストッパー＋、４・・・ビームエクスパンダ−１
５・・・ビームスプリッタ−１６川偏元ビームスプリッ
ター１７・・・４分の１彼長板、８．１１・・・光路、
９・・・＋８勅鏡、１０，１２．１５．１４・・・プリ
ズム、１５・・・位相シフター、ＸＡ１．ＸＡ２．ＸＢ
１．ＸＢ２ ・・・光覗倹知器。
Claims (3)
- （１）固有の発振周波数を有するレーザ光源から送出さ
れるレーザ光を、液測定物体に対して略垂直に入射させ
る光学糸と、少なくとも前記被測定物体で反射したレー
ザ光を検出する光電検知器とを備え、前記光電検知器の
検出に基づいて、前記被測定物体の位置、運動量あるい
は表面構造等を計測するレーザ光を用いた光学的計測装
置において、前記レーザ光源と被計測物体との間のレー
ザ光路内に設けられて、入射するレーザ光の周波数を所
定の大きさだけ偏位させる光周波数シフターを備え、前
記光学系および被計測物体からレーザ光源へのバックト
ークを防止したことを特徴とするレーザ光を用いた光学
的計測装置。 - （２）前記光学系は、前記レーザ光源からのレーザ光と
被測定物体からの反射レーザ光とが入射されるレーザ光
波干渉計であり、前記光周波数シフターは、前記レーザ
光源と前記レーザ光波干渉計との間に設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光を用いた光
学的計測装置。 - （３）前記光周波数シフターは、所定周波数の超音波に
より、前記レーザ光を所定角度だけ偏向させる超音波変
調器であり、前記光学系は該超音波変調器によって偏向
されたレーザ光を、前記被測定物体に入射させることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光を用い
た光学的計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP221985A JPS61161402A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | レ−ザ光を用いた光学的計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP221985A JPS61161402A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | レ−ザ光を用いた光学的計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161402A true JPS61161402A (ja) | 1986-07-22 |
Family
ID=11523245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP221985A Pending JPS61161402A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | レ−ザ光を用いた光学的計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61161402A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7963208B2 (en) | 2007-07-25 | 2011-06-21 | Smc Kabushiki Kaisha | Mounting mechanism for a position-detecting sensor |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP221985A patent/JPS61161402A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7963208B2 (en) | 2007-07-25 | 2011-06-21 | Smc Kabushiki Kaisha | Mounting mechanism for a position-detecting sensor |
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