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公開番号2025108874
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002359
出願日2024-01-11
発明の名称レーザー干渉計
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 7/481 20060101AFI20250716BHJP(測定;試験)
要約【課題】小型化が容易で、外乱が加わっても計測精度が低下しにくく、ユーザビリティーに優れるレーザー干渉計を実現すること。
【解決手段】レーザー光を射出するレーザー光源と、レーザー光を第1分割光および第2分割光に分割する光分割器と、第1分割光の周波数を変調させ、参照光を生成する光変調器と、第2分割光が対象物で反射されて生成される物体光および参照光を受光する受光素子と、第1分割光の光路または第2分割光の光路に配置され、入射される光を集光する第1集光レンズと、を備え、第1分割光の光路に第1集光レンズが配置されている場合は、受光素子における参照光の光径が、物体光の光径より小さくなるように構成されており、第2分割光の光路に第1集光レンズが配置されている場合は、受光素子における物体光の光径が、参照光の光径より小さくなるように構成されていることを特徴とするレーザー干渉計。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
レーザー光を射出するレーザー光源と、
前記レーザー光を第１分割光および第２分割光に分割する光分割器と、
前記第１分割光の周波数を変調させ、参照光を生成する光変調器と、
前記第２分割光が対象物で反射されて生成される物体光および前記参照光を受光する受光素子と、
前記第１分割光の光路または前記第２分割光の光路に配置され、入射される光を集光する第１集光レンズと、
を備え、
前記第１分割光の光路に前記第１集光レンズが配置されている場合は、前記受光素子における前記参照光の光径が、前記物体光の光径より小さくなるように構成されており、
前記第２分割光の光路に前記第１集光レンズが配置されている場合は、前記受光素子における前記物体光の光径が、前記参照光の光径より小さくなるように構成されていることを特徴とするレーザー干渉計。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記光分割器を介して前記第１集光レンズと前記受光素子とをつなぐ光路に前記第１集光レンズの焦点を置いたとき、前記受光素子は、前記光分割器に対して前記焦点よりも遠方に配置されている請求項１に記載のレーザー干渉計。
【請求項３】
前記第１集光レンズは、前記第２分割光の光路に配置されている請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項４】
前記第１集光レンズは、コリメートレンズである請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項５】
前記第１分割光の光路に前記第１集光レンズが配置されている場合、前記第１分割光が前記第１集光レンズを透過し、前記参照光が前記第１集光レンズを透過しないように構成され、
前記第２分割光の光路に前記第１集光レンズが配置されている場合、前記第２分割光が前記第１集光レンズを透過し、前記物体光が前記第１集光レンズを透過しないように構成されており、
前記第１集光レンズの有効径をΦｌｅｎとし、
前記第１集光レンズから射出されて前記光変調器または前記対象物を経由した後に前記第１集光レンズに向かう光の光径をΦｃｏとし、
前記第１集光レンズの位置における、前記第１集光レンズの中心軸と前記第１集光レンズに向かう光の光路の中心との距離をΔｘとするとき、
（Φｌｅｎ＋Φｃｏ）／２＜Δｘを満たす請求項４に記載のレーザー干渉計。
【請求項６】
前記光分割器と前記受光素子とを結ぶ光路に配置され、入射される光を集光する第２集光レンズを備える請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項７】
前記光分割器と前記受光素子とを結ぶ光路に配置され、入射される光の横断面における強度分布を調整する光強度分布調整器を備える請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項８】
前記光強度分布調整器は、前記第１集光レンズを通過した光を拡散させ、前記第１集光レンズを通過しなかった光を集束させる機能を有する請求項７に記載のレーザー干渉計。
【請求項９】
前記受光素子は、差動増幅型の受光モジュールである請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項１０】
前記光分割器は、偏光ビームスプリッターである請求項１または２に記載のレーザー干渉計。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー干渉計に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、物体の振動速度を測定する装置として、レーザー振動計が開示されている。このレーザー振動計では、被測定物にレーザー光を照射し、ドップラーシフトを受けた散乱レーザー光に基づいて、振動速度を計測する。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザー振動計は、所定の周波数を発生させる振動素子を備える。この振動素子は、その振動周波数に基づいて、入射するレーザー光の周波数をシフトさせ、入射レーザー光とは異なる周波数の反射レーザー光を生成する。レーザー振動計では、この反射レーザー光を、参照光として用いる。そして、被測定物に由来する散乱レーザー光と、参照光と、が合波された光を光検出器で受光することにより、ビート信号を電気的に取り出す。そして、このビート信号から被測定物の振動速度を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－２８５８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザー振動計のようなレーザー干渉計では、被測定物に由来する散乱レーザー光（物体光）と、参照光と、が合波され、光検出器で受光される。このとき、物体光のビームと参照光のビームとが重なった領域（重なり領域）で干渉が生じ、物体の振動速度等の計測が可能になる。
【０００６】
しかしながら、上記のような重なり領域を形成する場合、干渉光学系を構成する各部の位置合わせ（アライメント）に手間がかかる。そうすると、レーザー干渉計のユーザビリティーの低下を招く。また、振動や衝撃等の外乱によって、アライメントが崩れた場合、計測精度が低下する。
一方、センサー等を用いて外乱の影響をキャンセルすることも考えられるが、その場合、装置の大型化、重量化が懸念される。
【０００７】
そこで、大型化が抑制されており、かつ、外乱が加わっても計測精度が低下しにくく、ユーザビリティーに優れるレーザー干渉計を実現することが課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の適用例に係るレーザー干渉計は、
レーザー光を射出するレーザー光源と、
前記レーザー光を第１分割光および第２分割光に分割する光分割器と、
前記第１分割光の周波数を変調させ、参照光を生成する光変調器と、
前記第２分割光が対象物で反射されて生成される物体光および前記参照光を受光する受光素子と、
前記第１分割光の光路または前記第２分割光の光路に配置され、入射される光を集光する第１集光レンズと、
を備え、
前記第１分割光の光路に前記第１集光レンズが配置されている場合は、前記受光素子における前記参照光の光径が、前記物体光の光径より小さくなるように構成されており、
前記第２分割光の光路に前記第１集光レンズが配置されている場合は、前記受光素子における前記物体光の光径が、前記参照光の光径より小さくなるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係るレーザー干渉計を示す機能ブロック図である。
図１のレーザー干渉計が備える干渉光学系を示す概略構成図である。
図２に示す第１集光レンズがもたらす効果を説明するための概念図である。
第２実施形態に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系を示す概略構成図である。
第３実施形態に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系を示す概略構成図である。
図５に示す受光素子の配置がもたらす効果を説明するための概念図である。
第４実施形態に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系を示す概略構成図である。
図７に示す第２集光レンズがもたらす効果を説明するための概念図である。
第５実施形態に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系を示す概略構成図である。
図９に示す非球面レンズの作用を説明する断面図である。
第６実施形態に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系を示す概略構成図である。
第７実施形態に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のレーザー干渉計を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態に係るレーザー干渉計１を示す機能ブロック図である。図２は、図１のレーザー干渉計１が備える干渉光学系５０を示す概略構成図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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