JPS6170428A - 干渉計の分解能測定装置 - Google Patents
干渉計の分解能測定装置Info
- Publication number
- JPS6170428A JPS6170428A JP59169890A JP16989084A JPS6170428A JP S6170428 A JPS6170428 A JP S6170428A JP 59169890 A JP59169890 A JP 59169890A JP 16989084 A JP16989084 A JP 16989084A JP S6170428 A JPS6170428 A JP S6170428A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resolution
- digital
- measuring device
- optical path
- path length
- Prior art date
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- Pending
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (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
干渉計測定は用いられている光の至近の縞あるいは半波
長の長さに対する距離測定の分解能を有し、ある種の装
置では６縞の距離を４分の１に。
長の長さに対する距離測定の分解能を有し、ある種の装
置では６縞の距離を４分の１に。
また８分のＩＫも分割することができる。しかしながら
このような分解能はバランスを保持するのが面倒な比較
回路を必要とするものであった。
このような分解能はバランスを保持するのが面倒な比較
回路を必要とするものであった。
本発明者は干渉計での距離測定π関しずっと細微な分解
能を生ずるよ５にする方法を見出だした。
能を生ずるよ５にする方法を見出だした。
このより細微な分解能の装が・はまた従来の粗雑な装置
゛に比して維持が速く、正確かつ簡単である。
゛に比して維持が速く、正確かつ簡単である。
発明の概略
この分解装置は参照ビームと測定ビームとの間の光：烙
長の変化から干渉縞が生ずると矩状に２つの正弦波を形
成するように変化する電圧の２つの検出信号を生せしめ
る光学系を有するレーザー干渉計に関するものである。
長の変化から干渉縞が生ずると矩状に２つの正弦波を形
成するように変化する電圧の２つの検出信号を生せしめ
る光学系を有するレーザー干渉計に関するものである。
１対のＡＤ変換器がそれぞれ前記の変化する電圧信号を
受け、各正弦波の縞のサイクルを複数の増分に細分する
ディジタル値に各信号を変換する。ｙｒｒＩ記グ、°塊
器の各々からの意味ある数値を与えられたアンプダウン
・カウンタが光路長の変化ｆ対応する縞を計数する。カ
ウンタからの縞計数の出力と７Ｆ神器からのディジタル
増分値とにアクセスするようにしたコンピュータで植針
数値から光路長の変化で生ずる縞数ｆ基づく距離測定価
が決定され、またディジタル増・分値から光路長の憚−
化後のいかなる細分された縞のサイクルの増分値におけ
る（、＝ｉ号の最終値に基づく距離測定１直が決定され
る。
受け、各正弦波の縞のサイクルを複数の増分に細分する
ディジタル値に各信号を変換する。ｙｒｒＩ記グ、°塊
器の各々からの意味ある数値を与えられたアンプダウン
・カウンタが光路長の変化ｆ対応する縞を計数する。カ
ウンタからの縞計数の出力と７Ｆ神器からのディジタル
増分値とにアクセスするようにしたコンピュータで植針
数値から光路長の変化で生ずる縞数ｆ基づく距離測定価
が決定され、またディジタル増・分値から光路長の憚−
化後のいかなる細分された縞のサイクルの増分値におけ
る（、＝ｉ号の最終値に基づく距離測定１直が決定され
る。
詳細な詐ｊ明
第１−３図は干渉縞が生ずると矩状の２つの正弦波を生
せしめる代表的で一般的に知られた干渉計検出装置を示
している。干渉計型に再結合した参照及び測定ビーム１
１がレンズＬ２ｆｆより一連の検出器り、−４上に結像
する。ビームスプリッタ１３がこの光を１対の偏光ビー
ムスプリッタ１４と１５との間に分割し、一方のビーム
スプリッタは信号を矩状にする四分の一波長板１６を含
む。偏光ビームスプリッタ１４及び１５は各ビームを相
互に対して垂直に偏光して６対の検出器Ｄ１．２及びＤ
３．４において１８０°の位相差を生ぜしめるような相
補ビームπ分割する。６対の検出器からの信号が第２及
び３図に示されるようにインバートされ加えられている
と、それらは各々ＤＣオフセットのない純粋な正弦波を
生せしめる。正弦波１９及び田の各々は参照ビームと測
定ビームとの間で光路長がり化するに従って６縞のＴ化
について波動サイクルをトレースする変化する電圧信号
である。オシロスコープのＸ及びＹ方向のプレートに与
えられると。
せしめる代表的で一般的に知られた干渉計検出装置を示
している。干渉計型に再結合した参照及び測定ビーム１
１がレンズＬ２ｆｆより一連の検出器り、−４上に結像
する。ビームスプリッタ１３がこの光を１対の偏光ビー
ムスプリッタ１４と１５との間に分割し、一方のビーム
スプリッタは信号を矩状にする四分の一波長板１６を含
む。偏光ビームスプリッタ１４及び１５は各ビームを相
互に対して垂直に偏光して６対の検出器Ｄ１．２及びＤ
３．４において１８０°の位相差を生ぜしめるような相
補ビームπ分割する。６対の検出器からの信号が第２及
び３図に示されるようにインバートされ加えられている
と、それらは各々ＤＣオフセットのない純粋な正弦波を
生せしめる。正弦波１９及び田の各々は参照ビームと測
定ビームとの間で光路長がり化するに従って６縞のＴ化
について波動サイクルをトレースする変化する電圧信号
である。オシロスコープのＸ及びＹ方向のプレートに与
えられると。
矩状の２つの正弦波は第４図に示されるようなりサジュ
ー図形を形成して６縞の動き匠ついての変（ｆｉｔ １
１Ｌ圧がＸＹ軸の交点を中心とした円を画くようになる
。
ー図形を形成して６縞の動き匠ついての変（ｆｉｔ １
１Ｌ圧がＸＹ軸の交点を中心とした円を画くようになる
。
このような装置での計数及び分解は信号が０点を通過し
あるいはＸ軸またはＹ軸と交差する毎に電子的計数を行
なうような比較器で従来なされている。これは測定ビー
ムの方向のＪ ’ｊｌｒｌｌの波長毎に８つの計数を行
なうことができる。Ｘ＝ＹまたはＸ＝−Ｙであって運動
の波長毎ＶｒさらｖｃＢつの計数を行なえればいつでも
計数を行なうように信号がまた付加され除去され得る。
あるいはＸ軸またはＹ軸と交差する毎に電子的計数を行
なうような比較器で従来なされている。これは測定ビー
ムの方向のＪ ’ｊｌｒｌｌの波長毎に８つの計数を行
なうことができる。Ｘ＝ＹまたはＸ＝−Ｙであって運動
の波長毎ＶｒさらｖｃＢつの計数を行なえればいつでも
計数を行なうように信号がまた付加され除去され得る。
しがしながら特に分解能を高めるためにより多くの比較
器が加えられるので、このような一連の比較器のバラン
スを保持することは面倒である。
器が加えられるので、このような一連の比較器のバラン
スを保持することは面倒である。
本発明者は矩状の正弦波を生せしめる２つの変動電圧１
９及び加が更Ｉｌｌ微な分解能を生せしめる増分値にデ
ィジタル的に再分割されることを５１出だした。第５図
に示されるように１本発明では矩状の信号１９及び２０
を７ラノシユＡ−Ｄ変換器２１及び２２に供給する。変
換器２１及び２２は各正弦波の縞のサイクルを変換器２
１及び２２のビット許容量に依存する複数の増分値ｖｃ
７１ｊ分割する。例えは６ピントの変換器で各正弦波の
縞サイクルが６４の増分値に分割される。また８ビツト
やそれ以上の変換器でより細微な分解が可能である。
９及び加が更Ｉｌｌ微な分解能を生せしめる増分値にデ
ィジタル的に再分割されることを５１出だした。第５図
に示されるように１本発明では矩状の信号１９及び２０
を７ラノシユＡ−Ｄ変換器２１及び２２に供給する。変
換器２１及び２２は各正弦波の縞のサイクルを変換器２
１及び２２のビット許容量に依存する複数の増分値ｖｃ
７１ｊ分割する。例えは６ピントの変換器で各正弦波の
縞サイクルが６４の増分値に分割される。また８ビツト
やそれ以上の変換器でより細微な分解が可能である。
６縞す１°クルについての０点または軸交差の数値のよ
うな意味のある数値かアップダウン及び縞カウンク２５
Ｋ％、給され、このカウンタは参照ビームと測定ビー
ムとの間で光路長か２化する際π生ずる縞を計数し矩状
の関係から計数が増加しているか減少しているかを決定
する。かくしてカウンタ２５からの縞計数高力は全縞計
ｆｌＶＣより表わした測定ビームの光路長の距離変化に
対応する。これは変換器２１及び２２のディジタル出力
で表わされる各組の全ての再分割された増分値を計数し
ようとするより効果的であり、変換器からの一連の数値
全体を計ｖノするのには測定ビーム光路の方向の運動が
比較的低速であることを必要とする。
うな意味のある数値かアップダウン及び縞カウンク２５
Ｋ％、給され、このカウンタは参照ビームと測定ビー
ムとの間で光路長か２化する際π生ずる縞を計数し矩状
の関係から計数が増加しているか減少しているかを決定
する。かくしてカウンタ２５からの縞計数高力は全縞計
ｆｌＶＣより表わした測定ビームの光路長の距離変化に
対応する。これは変換器２１及び２２のディジタル出力
で表わされる各組の全ての再分割された増分値を計数し
ようとするより効果的であり、変換器からの一連の数値
全体を計ｖノするのには測定ビーム光路の方向の運動が
比較的低速であることを必要とする。
バッファリング・ラッチ２３及び２４ハ変換器２１及び
２２からの一連の数値全体を受けてこの一連の数値をコ
ンピュータ３０のアクセス・レートに同期させる。コン
ビ＝−夕３０は広いデータバスとキロヘルツ程度の周波
数範囲のアクセス・レートとを有する比較的高速なマイ
クロプロセッサであるのが好ましい。変換器２１及び２
２はメガヘル、 ７１４ｆｔ’）ＦｆＡｅｈ′Ｗ
Ｏ３、％ｇ ｆ （）ｌ ′ｖ °ｆ −１を生せしめ
るので、バッファリング・ラッチ２３及びヌはコンピュ
ータ３０ Ｖｃ移送するのに適した間隔でデータを保持
するのに好ましい。ラッチ２３及び２４は６ビノト変換
器からデータを受けるオフタル・ラッチとすることかで
き、より大きな変換／’−’ − 器に適合するよ５＋１７大きさを増加することができる
。
２２からの一連の数値全体を受けてこの一連の数値をコ
ンピュータ３０のアクセス・レートに同期させる。コン
ビ＝−夕３０は広いデータバスとキロヘルツ程度の周波
数範囲のアクセス・レートとを有する比較的高速なマイ
クロプロセッサであるのが好ましい。変換器２１及び２
２はメガヘル、 ７１４ｆｔ’）ＦｆＡｅｈ′Ｗ
Ｏ３、％ｇ ｆ （）ｌ ′ｖ °ｆ −１を生せしめ
るので、バッファリング・ラッチ２３及びヌはコンピュ
ータ３０ Ｖｃ移送するのに適した間隔でデータを保持
するのに好ましい。ラッチ２３及び２４は６ビノト変換
器からデータを受けるオフタル・ラッチとすることかで
き、より大きな変換／’−’ − 器に適合するよ５＋１７大きさを増加することができる
。
コンピュータ３０はまたアップダウン・ カウンタ２５
からの縞計θ出力を受け、これから粗な距離を決定する
。各縞サイクルの再分ｔ１ｊされた細微な分解は光路長
が変化する間揮糾・的π計算されるけれど本、この情報
は光路長の変化が完了して測定ビームの長さが最イｒの
距離で安定するまでは意味をもたな（・。それから縞計
数全体を越えて生じたいかなる縞のだ−ｊｒの部分もコ
ンピュータ３１で決定され、ディスプレー３１ Ｋ示さ
れる。
からの縞計θ出力を受け、これから粗な距離を決定する
。各縞サイクルの再分ｔ１ｊされた細微な分解は光路長
が変化する間揮糾・的π計算されるけれど本、この情報
は光路長の変化が完了して測定ビームの長さが最イｒの
距離で安定するまでは意味をもたな（・。それから縞計
数全体を越えて生じたいかなる縞のだ−ｊｒの部分もコ
ンピュータ３１で決定され、ディスプレー３１ Ｋ示さ
れる。
コンピュータ３０か変換器２１及び２２によって生ずる
再分割されたディジタル増分値から動いた距離の細微な
分解能を決定することかできる方法は幾つかある。位相
角が距離に正比例するので９本発明では縞サイクル内の
どの増分位置の位相角？も決定するようにコンピータ３
０のプログラム化を行なうのかよい。これはいかなる″
観圧領の位相角をも示す仰角正接表で容易になされる。
再分割されたディジタル増分値から動いた距離の細微な
分解能を決定することかできる方法は幾つかある。位相
角が距離に正比例するので９本発明では縞サイクル内の
どの増分位置の位相角？も決定するようにコンピータ３
０のプログラム化を行なうのかよい。これはいかなる″
観圧領の位相角をも示す仰角正接表で容易になされる。
例えば第４図のりサジュー図形の点Ａは縞サイクル内の
距離増分値に比例する位相角に対して正接の関係をなす
Ｘ及びＹｏｌ、圧を有する。点ＢにおけるＸ及びＹの定
圧は異なる距離の増分についての別の位相角に対して正
接の関係を有する。それゆえディジタル増分値２１及び
ｎとコンピュータ３０とを用いて、細微な距離分解で運
動の半波長の多さを表わす１つの縞をずっと正確な距離
の決定のため多くの１１〃分値に再分割できる。従来の
装体′π対てる改善としては分解能が１０倍だけ増加し
１本発明の装置は１インチ当り十万分の１までの距離を
分解できる。
距離増分値に比例する位相角に対して正接の関係をなす
Ｘ及びＹｏｌ、圧を有する。点ＢにおけるＸ及びＹの定
圧は異なる距離の増分についての別の位相角に対して正
接の関係を有する。それゆえディジタル増分値２１及び
ｎとコンピュータ３０とを用いて、細微な距離分解で運
動の半波長の多さを表わす１つの縞をずっと正確な距離
の決定のため多くの１１〃分値に再分割できる。従来の
装体′π対てる改善としては分解能が１０倍だけ増加し
１本発明の装置は１インチ当り十万分の１までの距離を
分解できる。
第１図は参照ビームと測定ビームとの間の光路長の変化
から千渉縞が生ずると矩状０２つの正弦波を形成するよ
うに変化する電圧の２つの検出信号を生せしめる千渉計
検出装置の一般的に知られた装＃２゛°を概略的に示し
ている。 概２図及び第３図は紀１図の装置°πおけろ６対の検出
器からの信号を処理する部分を示している。 第４図は本発明の装置によって決ボされた分解点を示す
リサジュー図形のダイアグラムである。 第５図は本発明の分子３’（能測定装償の好ましい実施
例の概略的ダイアグラムである。 １１・・・参照及び測定ビーム １３、１４． １５・・・ビームスプリッタ１９、２０
・・・変動重圧 ２１．２２・・・Ａ−Ｄ変換器 ２３、２４・・・バッファリング・ラッチ２５・・・ア
ップダウン・カウンタ ３０・・・コンピュータ ３１・・・ディスプレー Ｄ、、 Ｄ２． Ｄ３． Ｄ４ ・・・検出器。 （外５名）
から千渉縞が生ずると矩状０２つの正弦波を形成するよ
うに変化する電圧の２つの検出信号を生せしめる千渉計
検出装置の一般的に知られた装＃２゛°を概略的に示し
ている。 概２図及び第３図は紀１図の装置°πおけろ６対の検出
器からの信号を処理する部分を示している。 第４図は本発明の装置によって決ボされた分解点を示す
リサジュー図形のダイアグラムである。 第５図は本発明の分子３’（能測定装償の好ましい実施
例の概略的ダイアグラムである。 １１・・・参照及び測定ビーム １３、１４． １５・・・ビームスプリッタ１９、２０
・・・変動重圧 ２１．２２・・・Ａ−Ｄ変換器 ２３、２４・・・バッファリング・ラッチ２５・・・ア
ップダウン・カウンタ ３０・・・コンピュータ ３１・・・ディスプレー Ｄ、、 Ｄ２． Ｄ３． Ｄ４ ・・・検出器。 （外５名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、参照ビームと測定ビームとの間の光路長の変化から
干渉縞が生ずると矩状の２つの正弦波を生ぜしめるよう
に変化する電圧の２つの検出信号を生ぜしめる光学系を
有するレーザー干渉計の分解能装置において、 （ａ）上記変化する電圧信号をそれぞれ受けて、各正弦
波の縞サイクルを複数の増分値に再分割するディジタル
値に各信号を変換するようにした１対のＡＤ変換器と、 （ｂ）上記光路長の変化に対応する縞を計数するため上
記変換器の各々から意味のある数値を供給されるアップ
ダウン・カウンタと、 （ｃ）上記縞計数から上記光路長の変化で生ずる縞の数
に基づく距離測定価を決定し、上記ディジタル増分値か
ら上記光路長の変化後のいかなる再分割された縞サイク
ルの増分値においても上記信号の最終値に基づく上記距
離測定値の細微な分解能を決定するため上記カウンタか
らの縞計数出力と上記変換器からのディジタル増分値と
にアクセスできるようｆしたコンピュータ とからなることを特徴とする上記レーザー干渉計の分解
能測定装置。 ２、上記変換器から上記ディジタル増分値を受け、上記
コンピュータの上記ディジタル増分値へのアクセスを同
期させるようにした１対のバッファリング・ラッチを含
む特許請求の範囲１に記載のレーザー干渉計の分解能測
定装置。 ３、上記コンピュータが上記信号の最終値についての位
相角を決定することにより上記細微な分解能を決定する
ようにした特許請求の１に記載のレーザー干渉計の分解
能測定装置。 ４、上記変換器からディジタル増分値を受け、該ディジ
タル増分値への上記コンピュータのアクセスを同期させ
るようにした１対のバッファリング・ラッチを含む特許
請求の範囲３に記載のレーザー干渉計の分解能測定装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59169890A JPS6170428A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | 干渉計の分解能測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59169890A JPS6170428A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | 干渉計の分解能測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170428A true JPS6170428A (ja) | 1986-04-11 |
Family
ID=15894853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59169890A Pending JPS6170428A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | 干渉計の分解能測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170428A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5419773A (en) * | 1977-07-01 | 1979-02-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Interpolation method |
| JPS5696213A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Dividing/reading circuit for sine signal |
-
1984
- 1984-08-14 JP JP59169890A patent/JPS6170428A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5419773A (en) * | 1977-07-01 | 1979-02-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Interpolation method |
| JPS5696213A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Dividing/reading circuit for sine signal |
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