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公開番号2025010643
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023112724
出願日2023-07-10
発明の名称干渉計
出願人学校法人東京電機大学
代理人個人
主分類G01B 9/02001 20220101AFI20250116BHJP(測定;試験)
要約【課題】被測定物の光軸方向に沿った変位量と光軸周りの角度変化量の非接触での同時測定を可能とする干渉計を得る。
【解決手段】レーザー発振器12からの光束が、ステージ14に備えられた1/4波長板16を透過すると共にボールレンズ18が反射する。レーザー発振器12とステージ14との間に配置された第1ビームスプリッタ22が光束を分離し、反射された光束を更に第2ビームスプリッタ24が2つに分離する。分離された2つの光束を相互に角度の異なる偏光板26、28を介して2つの光検出器30、32が検出する。他方、第1ビームスプリッタ22を透過した光束は、レーザー発振器12とステージ14との間を再度通過して第1ビームスプリッタ22で反射される。この光束を更に第2ビームスプリッタ24が2つに分離して最終的に2つの光検出器30、32が検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直線偏光の光束を発生させる光源と、
光源からの光束の光軸上に設置された１／４波長板および、光軸に沿って光束を反射する反射鏡を含む被測定物と、
光源と被測定物との間の光軸上に配置されて、光束を透過すると共に光束の一部を反射することで、光束を分離しうる第１ビームスプリッタと、
第１ビームスプリッタで反射された光束を２つに分離する第２ビームスプリッタと、
第２ビームスプリッタで分離された２つの光束を相互に角度の異なる偏光板を介してそれぞれ受光する２つの光検出器と、
を含む干渉計。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
光源が光束を発生させるレーザー光源とされると共に、光束を発生させる光源の面に反射材を有した請求項１に記載の干渉計。
【請求項３】
２つの光検出器に対応してそれぞれ1つずつの計２つの偏光板があり、一方の偏光板の向きが４５度とされ、他方の偏光板の向きが１３５度とされる請求項１又は請求項２に記載の干渉計。
【請求項４】
被測定物が、光軸に沿った方向の変位及び光軸周りの角度変化を可能とした請求項１に記載の干渉計。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元空間内での物体とされる被測定物の動きの内、光源の光軸方向に沿った変位量と光軸周りの回転角を非接触かつ同時に測定可能な干渉計に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
干渉計は、物体の位置や姿勢、更には物体までの距離などの測定に使用されている。そして、物体の位置や姿勢を高精度にそれぞれ測定する際には近年、レーザ干渉計が用いられている。このレーザ干渉計は、測定点に対応してコーナーキューブやキャッツアイ等のレトロリフレクタを反射鏡として固定し、これらからの反射光を利用して測定したりしていた。
【０００３】
この一方、このような干渉計の従来技術として、下記特許文献１～３が知られている。
特許文献１では、レーザ光源から光束を被測定物に照射し、その反射光を干渉計で取り込むことにより、被測定物のローリング角を干渉計内の受光素子上に記憶された変位から算出する技術が示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、光源から送り出されたレーザ光が被測定物で反射し、この反射されたレーザ光を受光することで、測距を行うレーザ干渉計に関する技術が示されている。
さらに、特許文献３では、３つの干渉計を用いて移動体の線形変位とロール角を同時に測定する干渉計測定システムに関する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開2010-66090公報
特開2011-64610公報
特開平2-290502公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これら特許文献１～３であっても、単一の干渉計を用いた場合、被測定物の光軸方向に沿った変位の測定のみ、あるいは被測定物の光軸周りの回転量の測定のみしか測定できなかった。他方、回転運動の測定に限定すれば、ロータリーエンコーダのように高精度での測定が可能な装置も上記特許文献とは別に知られているが、非接触での回転運動の検出は困難であった。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、被測定物の光軸方向に沿った変位量と光軸周りの角度変化量の非接触での同時測定を可能とする干渉計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した請求項１記載の発明は、直線偏光の光束を発生させる光源と、
光源からの光束の光軸上に設置された１／４波長板および、光軸に沿って光束を反射する反射鏡を含む被測定物と、
光源と被測定物との間の光軸上に配置されて、光束を透過すると共に光束の一部を反射することで、光束を分離しうる第１ビームスプリッタと、
第１ビームスプリッタで反射された光束を２つに分離する第２ビームスプリッタと、
第２ビームスプリッタで分離された２つの光束を相互に角度の異なる偏光板を介してそれぞれ受光する２つの光検出器と、
を含む干渉計である。
【０００８】
請求項１の発明のような干渉計によれば、光源にて発生された直線偏光の光束が第１ビームスプリッタを透過して被測定物に入射され、この被測定物に備えられた１／４波長板を透過してこの光束が円偏光になる。さらに、この光束が反射鏡によりその光軸に沿って反射すると共に１／４波長板を再度透過して、直線偏光に光束が戻る。このことで、被測定物から直線偏光に戻った光束が第１ビームスプリッタに入射する。
【０００９】
この後、上記のように被測定物との間で１往復して第１ビームスプリッタに入射した光束の一部は、反射して第２ビームスプリッタに送られ、この第２ビームスプリッタにて更に２つに分離される。そして、分離された２つの光束を相互に角度の異なる偏光板を介して、２つの光検出器がそれぞれ受光する。
【００１０】
他方、第１ビームスプリッタに入射したものの、そのまま透過した光束は光源において光軸に沿って反射して、上記と同様に第１ビームスプリッタを再度透過すると共に被測定物に再度入射される。これに伴い、１／４波長板を透過して円偏光になった光束が反射鏡によりその光軸に沿って反射すると共に１／４波長板を再度透過する。このことで、被測定物から直線偏光に戻った光束が第１ビームスプリッタに入射する。
（【００１１】以降は省略されています）

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