JPS635682B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS635682B2 JPS635682B2 JP57052649A JP5264982A JPS635682B2 JP S635682 B2 JPS635682 B2 JP S635682B2 JP 57052649 A JP57052649 A JP 57052649A JP 5264982 A JP5264982 A JP 5264982A JP S635682 B2 JPS635682 B2 JP S635682B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- interference fringe
- refractive index
- light
- atmosphere
- Prior art date
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-
- 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
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02007—Two or more frequencies or sources used for interferometric measurement
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
本発明は、大気中での高精度干渉測長法に関
し、より詳しくは、測長寸法を媒質としての空気
の屈折率の影響を受けない値として高精度に測定
する方法に関するものである。 従来、マイケルソン干渉計による干渉測長の原
理に基づいて、 2nL＝mλ ｎ：媒質（空気）の位相屈折率 Ｌ：測長寸法 ｍ：干渉縞次数 λ：光の波長 として表わされる式における干渉縞次数ｍを測定
し、それによつて寸法Ｌが測定されている。しか
るに、上記寸法Ｌを定めるために用いる屈折率ｎ
は、別個に設けた真空干渉計等により測定され、
あるいは空気の圧力、気温等の測定結果に基づい
て分散式から求められているため、屈折率を求め
る光路と現実に測定を行う場所が異なり、たとえ
測定場所としての部屋の空気を一定の状態として
も、上記測定場所における屈折率を精度良く求め
ることができない。 本発明は、このような問題を解決するためにな
されたもので、干渉計による測長を、光の媒質と
しての空気の屈折率を含まない演算によつて求め
ることにより、その測定値の精度を向上できるよ
うにした方法を提供しようとするものである。 上記目的を達成するため、本発明の大気中での
高精度測長法は、波長λ1とそれよりも少し小さい
波長λ2の光束をそれらの光軸をそろえて干渉計に
入射し、上記一対の波長の合成波長の光束による
干渉縞次数と、上記一方の波長の光束による干渉
縞次数とをそれぞれ検出し、それらの干渉縞次数
に基づいて、移動鏡の変位量として与えられる測
長寸法を媒質としての大気の屈折率の影響を受け
ない値として求めることを特徴とするものであ
る。 以下に本発明の方法の原理を説明する。 波長λ1の光束の干渉は、 2n1L＝m1λ1 …(1) n1：空気の位相屈折率 m1：干渉縞次数 として表わされ、また波長λ1とそれよりも少し小
さい波長λ2の光束を、それらの光軸をそろえて干
渉計に入射した場合における干渉は、本発明者が
先に提案した「群屈折率の高精度測定方法」（特
λs＝λ1λ2／λ1−λ2
し、より詳しくは、測長寸法を媒質としての空気
の屈折率の影響を受けない値として高精度に測定
する方法に関するものである。 従来、マイケルソン干渉計による干渉測長の原
理に基づいて、 2nL＝mλ ｎ：媒質（空気）の位相屈折率 Ｌ：測長寸法 ｍ：干渉縞次数 λ：光の波長 として表わされる式における干渉縞次数ｍを測定
し、それによつて寸法Ｌが測定されている。しか
るに、上記寸法Ｌを定めるために用いる屈折率ｎ
は、別個に設けた真空干渉計等により測定され、
あるいは空気の圧力、気温等の測定結果に基づい
て分散式から求められているため、屈折率を求め
る光路と現実に測定を行う場所が異なり、たとえ
測定場所としての部屋の空気を一定の状態として
も、上記測定場所における屈折率を精度良く求め
ることができない。 本発明は、このような問題を解決するためにな
されたもので、干渉計による測長を、光の媒質と
しての空気の屈折率を含まない演算によつて求め
ることにより、その測定値の精度を向上できるよ
うにした方法を提供しようとするものである。 上記目的を達成するため、本発明の大気中での
高精度測長法は、波長λ1とそれよりも少し小さい
波長λ2の光束をそれらの光軸をそろえて干渉計に
入射し、上記一対の波長の合成波長の光束による
干渉縞次数と、上記一方の波長の光束による干渉
縞次数とをそれぞれ検出し、それらの干渉縞次数
に基づいて、移動鏡の変位量として与えられる測
長寸法を媒質としての大気の屈折率の影響を受け
ない値として求めることを特徴とするものであ
る。 以下に本発明の方法の原理を説明する。 波長λ1の光束の干渉は、 2n1L＝m1λ1 …(1) n1：空気の位相屈折率 m1：干渉縞次数 として表わされ、また波長λ1とそれよりも少し小
さい波長λ2の光束を、それらの光軸をそろえて干
渉計に入射した場合における干渉は、本発明者が
先に提案した「群屈折率の高精度測定方法」（特
λs＝λ1λ2／λ1−λ2
【表】
によつて与えられるので、
ng−１／ng−n1＝（n1−１）0／（ng−n1）0≡Ａ（Ａ：
不変量）…（3b） が成り立つ、ここで、ａは空気の密度係数であ
り、（n1−１）0および（ng−１）0は、標準状態に
おける屈折率である。これらの(1)〜(3)式から寸法
Ｌは、 Ｌ＝msλs／２−Ａ（msλs−m1λ1）／２ …(4) として、空気の屈折率を含まない形で表わされる
ため、寸法Ｌを空気の屈折率の影響を受けない
値、即ち空気の屈折率の変化を自動的に補正した
高精度な値として得ることができる。 上記原理に基づいて寸法Ｌ（移動鏡の変位量）
を求めるには、波長λ1とそれよりも少し小さい波
長λ2の光束を光軸をそろえて干渉計に入射し、そ
れらの光束をビームスプリツターにより異なる光
路を通る二つの光束に分離した後再び光軸をそろ
えて合成し、上記光路の一方における移動鏡を変
化させてその光路長を増減した場合における上記
合成光束中の合成波長の光束及び波長λ1の光束の
それぞれの干渉縞次数の変化を検出し、それらの
干渉縞次数の測定値に基づいて、上記移動鏡の変
位量を媒質としての大気の屈折率を含まない演算
により求めるようにすればよい。 第１図は上記原理に基づいて測長を行う干渉計
を示すものである。同図の干渉計においては、波
長λ1のレーザ光源１及び波長λ2のレーザ光源２を
備え、これらの光源からのレーザ光はハーフミラ
ー等からなるビーム混合器３において混合され
る。上記レーザ光源１，２としては、例えば
0.633μｍHe−Neレーザと0.612μｍHe−Neレー
ザを用い、あるいは0.5145μｍArイオンレーザと
0.488μｍArイオンレーザを用いることができ、
さらに色素レーザなどの２波長同時発振レーザを
用いることもできる。 これらの光源からのレーザ光は、光軸をそろえ
て干渉計に入射され、即ちコリメータ４を経てハ
ーフミラー等からなるビームスプリツター５に投
射され、ここで可変形光路増倍器６に向う反射光
と、固定形光路増倍器７に向う透過光に分割され
る。これらの光路増倍器６，７は、移動鏡６ａと
固定鏡６ｂあるいは固定鏡７ａ，７ｂ同士の対向
により構成され、入射した光をそれらの鏡の間で
の多数回の反射と反射鏡６ｃ，７ｃにおける反射
の後、入射光路から射出し、それにより光路をＭ
倍（図示の装置においてはＭ＝５）に増倍するよ
うに機能するものである。上記可変形光路増倍器
６においては、移動鏡６ａを変位させることによ
り、その変位Ｌを2M倍にすることができ、従つ
てこの増倍器６を用いた場合には、上記(4)式は、 Ｌ＝msλs／2M−Ａ（msλs−m1λ1）／2M …(5) として表わされることになる。上記光路増倍器
６，７からの射出光は、それぞれもとの光路を戻
つてビームスプリツター５に入り、このビームス
プリツター５を透過または反射して光軸が一致し
た後、さらに他のビームスプリツター８により反
射光と透過光に分けられる。反射光は、波長λsの
光束の干渉縞次数msを求める回路に入射され、
また透過光は波長λ1の光束の干渉縞次数m1を求
める回路に入射される。即ち、上記反射光は検出
器１１に入射して、波長λsの光束による干渉縞が
検出され、それを増幅器１２、自乗器１３、及び
フイルター１４に通すことによりコントラストを
強めた後、位相ロツク１５に入力して400倍され
た状態で干渉縞の位相を固定し、その後外部から
基準となる目盛線信号Ｓを入力させたゲート１６
を通して干渉縞次数msに応じた信号が出力され、
それが次段のカウンター１７でカウントされる。
これと並行して、上記透過光は、波長λ1のみの光
束を透過させるフイルター２１を通して検出器２
２に入力され、波長λ1の光束による干渉縞が検出
され、それが増幅器２３で増幅された後、位相ロ
ツク２４に入力して、100倍された状態で干渉縞
の位相が固定され、前記目盛線信号Ｓで制御され
るゲート２５を通して干渉縞次数m1に応じた信
号が出力され、それが次段のカウンター１７によ
りカウントされる。而して、このようにして得ら
れた干渉縞次数ms、m1により上記(5)式から測定
距離Ｌが求められる。 なお、補正精度に関する計算例を示すと、前記
He−Neレーザを用いた場合、λ1＝0.633μｍ、λ2
＝0.612μｍ、λs＝18.45μｍ、Ａ＝33.88となり、こ
れらを(5)式から得られる δL＝Ａ（δmsλs＋δm1λ1）／2M に代入し、δms＝1/200、sm1＝1/100、Ｍ＝５とす
ると、δL＝0.32μｍとなる。 以上に詳述したところから明らかなように、本
発明によれば、極めて簡単な手段によつて容易に
測長を行うことができ、しかもその測長寸法は媒
質としての大気の屈折率を含まない演算により求
められるので、媒質における屈折率の変化に拘ら
ず、それを自動的に補正して高精度なものとして
得ることができる。
不変量）…（3b） が成り立つ、ここで、ａは空気の密度係数であ
り、（n1−１）0および（ng−１）0は、標準状態に
おける屈折率である。これらの(1)〜(3)式から寸法
Ｌは、 Ｌ＝msλs／２−Ａ（msλs−m1λ1）／２ …(4) として、空気の屈折率を含まない形で表わされる
ため、寸法Ｌを空気の屈折率の影響を受けない
値、即ち空気の屈折率の変化を自動的に補正した
高精度な値として得ることができる。 上記原理に基づいて寸法Ｌ（移動鏡の変位量）
を求めるには、波長λ1とそれよりも少し小さい波
長λ2の光束を光軸をそろえて干渉計に入射し、そ
れらの光束をビームスプリツターにより異なる光
路を通る二つの光束に分離した後再び光軸をそろ
えて合成し、上記光路の一方における移動鏡を変
化させてその光路長を増減した場合における上記
合成光束中の合成波長の光束及び波長λ1の光束の
それぞれの干渉縞次数の変化を検出し、それらの
干渉縞次数の測定値に基づいて、上記移動鏡の変
位量を媒質としての大気の屈折率を含まない演算
により求めるようにすればよい。 第１図は上記原理に基づいて測長を行う干渉計
を示すものである。同図の干渉計においては、波
長λ1のレーザ光源１及び波長λ2のレーザ光源２を
備え、これらの光源からのレーザ光はハーフミラ
ー等からなるビーム混合器３において混合され
る。上記レーザ光源１，２としては、例えば
0.633μｍHe−Neレーザと0.612μｍHe−Neレー
ザを用い、あるいは0.5145μｍArイオンレーザと
0.488μｍArイオンレーザを用いることができ、
さらに色素レーザなどの２波長同時発振レーザを
用いることもできる。 これらの光源からのレーザ光は、光軸をそろえ
て干渉計に入射され、即ちコリメータ４を経てハ
ーフミラー等からなるビームスプリツター５に投
射され、ここで可変形光路増倍器６に向う反射光
と、固定形光路増倍器７に向う透過光に分割され
る。これらの光路増倍器６，７は、移動鏡６ａと
固定鏡６ｂあるいは固定鏡７ａ，７ｂ同士の対向
により構成され、入射した光をそれらの鏡の間で
の多数回の反射と反射鏡６ｃ，７ｃにおける反射
の後、入射光路から射出し、それにより光路をＭ
倍（図示の装置においてはＭ＝５）に増倍するよ
うに機能するものである。上記可変形光路増倍器
６においては、移動鏡６ａを変位させることによ
り、その変位Ｌを2M倍にすることができ、従つ
てこの増倍器６を用いた場合には、上記(4)式は、 Ｌ＝msλs／2M−Ａ（msλs−m1λ1）／2M …(5) として表わされることになる。上記光路増倍器
６，７からの射出光は、それぞれもとの光路を戻
つてビームスプリツター５に入り、このビームス
プリツター５を透過または反射して光軸が一致し
た後、さらに他のビームスプリツター８により反
射光と透過光に分けられる。反射光は、波長λsの
光束の干渉縞次数msを求める回路に入射され、
また透過光は波長λ1の光束の干渉縞次数m1を求
める回路に入射される。即ち、上記反射光は検出
器１１に入射して、波長λsの光束による干渉縞が
検出され、それを増幅器１２、自乗器１３、及び
フイルター１４に通すことによりコントラストを
強めた後、位相ロツク１５に入力して400倍され
た状態で干渉縞の位相を固定し、その後外部から
基準となる目盛線信号Ｓを入力させたゲート１６
を通して干渉縞次数msに応じた信号が出力され、
それが次段のカウンター１７でカウントされる。
これと並行して、上記透過光は、波長λ1のみの光
束を透過させるフイルター２１を通して検出器２
２に入力され、波長λ1の光束による干渉縞が検出
され、それが増幅器２３で増幅された後、位相ロ
ツク２４に入力して、100倍された状態で干渉縞
の位相が固定され、前記目盛線信号Ｓで制御され
るゲート２５を通して干渉縞次数m1に応じた信
号が出力され、それが次段のカウンター１７によ
りカウントされる。而して、このようにして得ら
れた干渉縞次数ms、m1により上記(5)式から測定
距離Ｌが求められる。 なお、補正精度に関する計算例を示すと、前記
He−Neレーザを用いた場合、λ1＝0.633μｍ、λ2
＝0.612μｍ、λs＝18.45μｍ、Ａ＝33.88となり、こ
れらを(5)式から得られる δL＝Ａ（δmsλs＋δm1λ1）／2M に代入し、δms＝1/200、sm1＝1/100、Ｍ＝５とす
ると、δL＝0.32μｍとなる。 以上に詳述したところから明らかなように、本
発明によれば、極めて簡単な手段によつて容易に
測長を行うことができ、しかもその測長寸法は媒
質としての大気の屈折率を含まない演算により求
められるので、媒質における屈折率の変化に拘ら
ず、それを自動的に補正して高精度なものとして
得ることができる。
第１図は本発明の実施に用いる装置の構成図で
ある。 ６ａ……移動鏡。
ある。 ６ａ……移動鏡。
Claims (1)
- １ 波長λ1とそれよりも少し小さい波長λ2の光束
をそれらの光軸をそろえて干渉計に入射し、上記
一対の波長の合成波長の光束による干渉縞次数
と、上記一方の波長の光束による干渉縞次数とを
それぞれ検出し、それらの干渉縞次数に基づい
て、移動鏡の変位量として与えられる測長寸法を
媒質としての大気の屈折率の影響を受けない値と
して求めることを特徴とする大気中での高精度干
渉測長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57052649A JPS58169004A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 大気中での高精度干渉測長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57052649A JPS58169004A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 大気中での高精度干渉測長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58169004A JPS58169004A (ja) | 1983-10-05 |
| JPS635682B2 true JPS635682B2 (ja) | 1988-02-04 |
Family
ID=12920692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57052649A Granted JPS58169004A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 大気中での高精度干渉測長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58169004A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004286575A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法及び装置 |
| JP2007114206A (ja) * | 2006-11-30 | 2007-05-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法 |
| CN102032950A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-04-27 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 一种通过白日观测恒星测量整层大气相干长度的方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0743243B2 (ja) * | 1985-04-25 | 1995-05-15 | 工業技術院長 | 干渉計における位相差検出方法 |
| JPH0711406B2 (ja) * | 1985-08-03 | 1995-02-08 | 株式会社ニコン | 高精度干渉計装置 |
| JPH0198902A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Res Dev Corp Of Japan | 光波干渉測長装置 |
| JPH0820235B2 (ja) * | 1991-04-26 | 1996-03-04 | 新技術事業団 | 真直度測定装置 |
| US5825493A (en) * | 1996-06-28 | 1998-10-20 | Raytheon Company | Compact high resolution interferometer with short stroke reactionless drive |
| CN1304879C (zh) * | 2005-06-23 | 2007-03-14 | 哈尔滨工业大学 | 基于光程倍增补偿方法的二维光电自准直装置和测量方法 |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP57052649A patent/JPS58169004A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004286575A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法及び装置 |
| JP2007114206A (ja) * | 2006-11-30 | 2007-05-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法 |
| CN102032950A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-04-27 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 一种通过白日观测恒星测量整层大气相干长度的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58169004A (ja) | 1983-10-05 |
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