特許

J-GLOBAL ID：200903016706432077

干渉計測装置

発明者： リス スティーブン エイ. ,  ヘンシャウ フィリップ ディー.
出願人/特許権者： スパータ インク.
代理人 (1件)： 石田 喜樹
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平7-519189
公開番号（公開出願番号）：特表平10-500767
出願日： 1995年01月13日
公開日（公表日）： 1998年01月20日
要約：

【要約】第一の波長測定で1番目の光線を基準路から基準の反射器に沿って映し、第二の波長測定で測定経路から測定反射器に沿って二番目の光線を映し出す新しく改善された干渉計測システム。更に、基準反射器から反射された1番目の光線と、測定反射器から反射された二番目の光線との間で造られる干渉パターンの測定反射器の位置の移動を決定する機能も備えている。そして、測定反射器の位置の移動を測ると同時に、測定経路中の空中妨害を測定することもできるシステムである。

請求項（抜粋）：

請求項1 基準光線を第1測定波長でもって基準路を通って基準反射器に投影する手段、および測定光線を第2測定波長でもって測定路を通って測定反射器に投影する手段を含む第1レーザー光源と、 前記基準反射器からの反射基準光線と前記測定反射器からの反射測定光線の間に発生する干渉縞から、前記測定反射器の位置変化測定手段と、 第1検出光線を第1検出波長でもって前記測定路を通って投影する手段、および第2検出光線を第2測定波長でもって前記測定路を通って投影する手段を含む第2レーザー光源と、 第1検出光線により前記測定反射器から反射した前記第1反射検出光線と第2検出光線により前記測定反射器から反射した第2反射検出光線の間の前記測定路に沿った、空気擾乱を示す位相差を測定する手段を含むセンサーと、 前記測定反射器の位置変化の測定誤差を補正する手段と、からなる干渉計測装置。請求項2 前記第1測定周波数が前記第2測定周波数と等しく、且つ前記の測定反射器の位置変化を測定する手段が、 前記反射基準光線と前記反射測定光線を結合する手段と、前記干渉縞を表す電気信号を発生する手段を含む検出器と、 測定反射器の位置変化を測定するために、前記電気信号の縞を計測する第1処理手段を含み、前記縞が前記反射基準光線と前記反射測定光線が交互に強めあう干渉と弱め合う干渉を繰り返す、請求項1に記載の干渉計測装置。請求項3 上記第2レーザー光源が、前記第1検出光線を発生するダイオードレーザーを含み、前記第1検出波長が実質的に前記第1測定波長と異なる請求項2に記載の干渉計測装置。請求項4 前記第2検出光線投影手段が、前記第2検出光線を前記第2検出波長で発生する手段を備える第1波長偏移装置を含み、前記第2検出波長が前記第1検出波長の約2分の1である請求項2に記載の干渉計測装置。請求項5 前記センサーが、 前記第1反射検出光線を第1光路に沿って導く手段と、前記第2反射検出光線を第2光路に沿って導く手段を含む光線導波器と、 前記第2光路上に位置し、前記第1検出波長が前記第2検出波長と実質的に同じになるよう偏移させる手段を含む波長シフターと、 前記第2光路上に位置し、前記波長シフターに結合され、前記第1反射検出光線が波長偏移された後、前記第1反射検出光線と前記第2反射検出光線との位相角の差を測定する手段を含む光電感度性検出器からなる、請求項2に記載の干渉計測装置。請求項6 前記第1光路が呼び第1光路長を持ち、前記第2光路が呼び第2光路長をもち、且つ前記センサーが、前記第1光路および前記第2光路の少なくとも一方の上に光路変調器を備え、前記第1光路長および前記第2光路長の少なくとも一方の変調を行なう手段を含む、請求項5に記載の干渉計測装置。請求項7 前記光路変調器が圧電器を含む、請求項6に記載の干渉計測装置。請求項8 前記第2検出波長が前記第1検出波長の約2分の1であり、前記第1検出波長を実質的に前記第2検出波長と同一になるように、前記波長シフターが前記第1検出波長を2分の1にする手段を含む、請求項5に記載の干渉計測装置。請求項9 前記光線導波器が、前記第1反射検出光線を前記第1光路に沿って前記光路変調器に方向づける手段と、前記第2反射検出光線を前記第2光路に沿ってに方向付ける手段を含む波長選択ビームスプリッターからなる、請求項6に記載の干渉計測装置。請求項10 前記光線導波器が、前記第1反射検出波長を前記第1光路に沿って前記光路変調器に向ける手段と、前記第2反射検出波長を前記第2光路に沿って方向付ける手段を含む偏光選択ビームスプリッターからなる、請求項6に記載の干渉計測装置。請求項11 前記センサーが、前記第1反射検出光線が波長偏移された後、前記第1反射検出光線と前記第2反射検出光線を結合することにより生じる干渉縞によって引き起こされる光学縞を計測することにより前記位相差を測定する測定手段を含む、請求項6に記載の干渉計測装置。請求項12 前記検出器が、前記位相角の前記差を表す電気信号を発生する手段を含む、請求項5に記載の干渉計測装置。請求項13 前記電気信号が、複数の高調波信号を含み、前記センサーが、 前記電気信号に接続され、前記高調波信号の第1の組を分離する手段を含み、前記高調波信号の前記第1の組の各々を表す第1の組の出力信号を発生する手段を含む第1の複数のロックイン増幅器と、 前記高調波信号の前記第1の組を処理し、前記位相角の前記差の少なくとも第1部分を測定する第2処理手段を含む、請求項12に記載の干渉計測装置。請求項14 前記センサーが、 前記電気信号に接続され、前記高調波信号の第2の組を分離する手段を含み、前記高調波信号の前記第2の組の各々を表す出力信号を発生する手段を含む第1の複数のロックイン増幅器と、 第2の複数のロックイン増幅器からの前記高調波信号の第2の組に接続され、前記高調波信号の前記第2の組を定期的に標本化する手段と、前記標本化された振動を処理して前記位相角の前記差の少なくとも第2部分を測定する手段を含んだ標本化ネットワークとを含む、請求項13に記載の干渉計測装置。請求項15 前記センサーが、均一な温度変化のために前記センサーの少なくとも一部を補正する補正手段を含む、請求項1に記載の干渉計測装置。請求項16 前記補正手段が、前記センサーの少なくとも一部をヘリウムを含むガスの中に囲い込む手段を含む、請求項15に記載の干渉計測装置。請求項17 前記補正手段が、前記第1および第2検出光線用のチャネルを備えるベースプレートを備える、請求項15に記載の干渉計測装置。請求項18 前記センサーが、前記第1反射検出光線と前記第2反射検出光線を操作する集成装置を含み、その集成装置が、 第1温度依存指数屈折によって特徴づけられ、前記ベースプレート上に設けられ、前記第1反射検出光線を第1ポイントから第1光路に沿って導く手段と、前記第2反射検出光線を第2ポイントから第2光路に沿って導く手段を備えた第1ビームスプリッターと、 前記第1光路の前記ベースプレート上に設け、前記第2反射検出光線を第3光路に沿って導く手段を備えた第1反射器と、 前記第2光路の前記ベースプレート上に設け、前記第2反射検出光線を第4光路に沿って導く手段を備えた、前記第4光路た前記第3光路と第2ポイントにおいて交差する、第2反射器と、 第2温度依存屈折指数によって特徴づけられ、前記ベースプレート上の前記第2ポイントに設け、前記第1反射検出光線と前記第2反射検出光線を、第5光路に沿って共線的に導く手段を備えた第2ビームスプリッターと、 前記集成装置を均一温度変化補正を行なう温度補正手段を、含む請求項1に記載の干渉計測装置。請求項19 前記温度補正手段が、特定の熱膨張係数を持つベースプレートをさらに含み、 前記第1ビームスプリッターと前記第2ビームスプリッターの寸法と、前記第1ビームスプリッターと前記第2ビームスプリッター、前記第1反射器、前記第2反射器間の距離が、前記ベースプレートの前記熱膨張係数と前記第1および第2屈折指数が均衡し、前記集成装置を均一の温度変化に対して実質的に影響を受けないように選択されている、請求項18に記載の干渉計測装置。請求項20前記温度補正手段が、前記集成装置の少なくとも一部をヘリウムを含むガスの中に囲い込む手段を含む、請求項18に記載の干渉計測装置。請求項21 前記補正手段が、それを通って前記第1および第2の検出光線が伝播する前記第1および第2検出光線用のチャネルを備えるベースプレートを備える、請求項15に記載の干渉計測装置。請求項22 前記第1ビームスプリッター、前記第2ビームスプリッター、前記第1反射器、および前記第2反射器が、前記第1ポイントと第2ポイントが、前記第1光線が投射する前記第1反射器上のポイントから等しく位置し、また前記第2光線が投射する前記第2反射器上のポイントから等しく位置するように、前記ベースプレート上に配置されている、請求項19に記載の干渉計測装置。請求項23 前記基準光線を基準路を通って基準反射器に投影する手段が、前記反射基準光線を前記位置変化測定手段に繋ぐ前に、前記反射光線を前記測定路に沿ってを複数回導く手段を更に含む、請求項1に記載の干渉計測装置。請求項24 前記測定光線を投影する手段が、前記反射測定光線を前記位置変化測定手段に繋ぐ前に、前記反射測定光線を前記測定路に沿って複数回導く手段を更に含む、請求項1に記載の干渉計測装置。請求項25 前記第1検出光線を投影する手段と前記第2検出光線を投影する手段が、前記第1反射検出光線と前記第2反射検出光線を前記センサーに繋ぐ前に、前記測定光線を前記測定路にそって複数回導く手段を更に含む、請求項1に記載の干渉計測装置。請求項26請求項27 前記基準光線に第1偏光および第2偏光があり、前記基準基準路に第1部分および第2部分があり、前記基準反射器が前記基準光線を前記第1偏光がある状態から前記第2偏光がある状態まで回転し、前記光線を前記第2偏光がある状態から前記第1偏光がある状態まで回転し、前記基準光線を投影する前記手段が、前記基準光線を前記基準路に沿って複数回通過させる第1光学ネットワークを備え、前記第1光学ネットワークが、 前記基準光線を前記第1偏光で前記基準路の前記第1部分に沿って投影する手段と、 前記基準光線が前記基準路の前記第1部分に沿って前記基準反射器から反射された後に、前記基準光線を前記第2偏光で前記基準路の前記第2部分に沿って投影する手段と、 前記基準光線が前記基準路の前記第2部分に沿って前記基準反射器から反射された後に、前記反射基準光線を前記位置変化測定手段に繋ぐ手段とを備える請求項1に記載の干渉計測装置。請求項28請求項29請求項30 前記基準光線に第1偏光および第2偏光があり、前記基準基準路に第1部分および第2部分があり、前記基準反射器が前記基準光線を前記第1偏光がある状態から前記第2偏光がある状態まで回転し、前記光線を前記第2偏光がある状態から前記第1偏光がある状態まで回転し、前記基準光線を投影する前記手段が、前記基準光線を前記基準路に沿って複数回通過させる第1光学ネットワークを備え、前記第1光学ネットワークが、 前記基準光線が前記1偏光を得たことに反応して、前記基準光線を第1路から第2路へ方向転換する手段と、前記基準光線が前記1偏光を得たことに反応して、前記基準光線を第3路から第4路へ方向転換する手段とを備えた第1偏光感知ビームスプリッターと、 前記基準光線が前記1偏光を得たことに反応して、前記基準光線を第2路から前記基準路の前記第1部分へ方向転換する手段と、前記基準光線が前記1偏光を得たことに反応して、前記基準光線を前記基準路の第2部分から第3路へ方向転換する手段と、前記基準光線が前記2偏光を得たことに反応して、前記基準光線を通過させる手段とを備えた、前記第2および第3路の間に位置する第2偏光感知ビームスプリッターと、 前記基準路上で前記第2偏光感知ビームスプリッターと前記基準反射器の間に位置し、前記基準光線を前記第1偏光がある状態から前記第2偏光がある状態まで回転し、前記基準光線を前記第2偏光がある状態から前記第1偏光がある状態まで回転する第1偏光回転体手段と、 前記第2偏光があり、前記第1偏光感知ビームスプリッターから前記基準路の前記第1部分に沿って通過した前記基準光線を、前記第1偏光感知ビームスプリッターに向けて前記基準路の第2部分に沿って方向転換する第1逆反射手段とを備えた、請求項1に記載の干渉計測装置。請求項31請求項31請求項32請求項33請求項34 前記測定光線に第1偏光および第2偏光があり、前記測定路に第1部分および第2部分があり、前記測定反射器が前記測定光線を前記第1偏光がある状態から前記第2偏光がある状態まで回転し、前記測定光線を前記第2偏光がある状態から前記第1偏光がある状態まで回転し、前記測定光線を投影する前記手段が、前記測定光線を前記測定路に沿って複数回通過させる第1光学ネットワークを備え、前記第1光学ネットワークが、 前記測定光線を前記第2偏光で前記測定路の前記第1部分に沿って投影する手段と、 前記測定光線が前記測定路の前記第1部分に沿って前記測定反射器から反射された後に、前記測定光線を前記第1偏光で前記測定路の前記第2部分に沿って投影する手段と、 前記測定光線が前記測定路の前記第2部分に沿って前記測定反射器から反射された後に、前記反射測定光線を前記位置変化手段に繋ぐ手段とを備える請求項1に記載の干渉計測装置。請求項35請求項36請求項37 前記測定光線に第1偏光および第2偏光があり、前記測定路に第1部分および第2部分があり、前記測定反射器が前記測定光線を前記第1偏光がある状態から前記第2偏光がある状態まで回転し、前記測定光線を前記第2偏光がある状態から前記第1偏光がある状態まで回転し、前記測定光線を投影する前記手段が、前記測定光線を前記測定路に沿って複数回通過させる第1光学ネットワークを備え、前記第1光学ネットワークが、 前記測定路の前記第1部分および前記第2部分の間に位置し、前記測定光線が前記第2偏光を得たことに反応し、前記測定光線を通過させる手段と、前記測定光線が前記第1偏光を得たことに反応し、前記測定光線を前記測定路の前記第1部分から第1路へ方向転換させる手段と、前記測定光線が前記第1偏光を得たことに反応し、前記測定光線を第1路から前記測定路の前記第2部分へ方向転換させる手段とを備えた第1偏光感知ビームスプリッターと、 前記第1偏光があり、前記第1偏光感知ビームスプリッターから前記基準路の前記第1路沿って方向転換された前記基準光線を、前記第1偏光感知ビームスプリッターに向けて前記第2路に沿って方向転換する第1逆反射手段とを備えた、請求項1に記載の干渉計測装置。請求項38請求項39 前記第1検出光線と前記第2検出光線に第1偏光および第2偏光があり、前記測定路に第1部分および第2部分があり、前記測定反射器が前記第1検出光線と前記第2検出光線を前記第1偏光がある状態から前記第2偏光がある状態まで回転し、前記第1検出光線と前記第2検出光線を前記第2偏光がある状態から前記第1偏光がある状態まで回転し、前記第1検出光線を投影する前記手段と前記第2検出光線を投影する前記手段が、前記第1検出光線と前記第2検出光線を前記測定路に沿って複数回通過させる光学ネットワークを備え、前記光学ネットワークが、 前記第1検出光線と前記第2検出光線を前記第1偏光で前記測定路の前記第1部分に沿って投影する手段と、 前記第1検出光線と前記第2検出光線が前記測定路の前記第1部分に沿って前記測定反射器から反射された後に、前記第1検出光線と前記第2検出光線を前記第2偏光で前記測定路の前記第2部分に沿って投影する手段と、 前記第1検出光線と前記第2検出光線が前記測定路の前記第2部分に沿って前記測定反射器から反射された後に、前記反射第1検出光線と前記第2検出光線を前記センサーに繋ぐ手段とを備える請求項1に記載の干渉計測装置。請求項40 前記第1および第2検出光線が第1偏光を持つように、第1光路から受けた前記第1および第2検出光線のうち少なくとも一方の前記偏光を調節し、第1偏光を持つ前記第1および第2検出光線を第2光路に沿って繋げる第1偏光回転体手段と???、また第3光路から受けた前記第1検出光線が第1偏光を持ち、第3光路から受けた前記第2検出光線が第2偏光を持つように、第3光路から受けた前記第1および第2検出光線のうち少なくとも一方の前記偏光を調節し、第1偏光からの前記第1および第2検出光線を第4光路に沿って繋げる手段と、 前記第1および前記第2検出光線が前記1偏光を得たことに反応して、前記第1および前記第2検出光線を前記第2光路から第5光路へ方向転換する手段と、前記第1および前記第2検出光線が前記2偏光を得たことに反応して、前記第1および前記第2検出光線を前記第5光路から第6路へ方向転換する手段と、前記第1および前記第2検出光線が前記2偏光を得たことに反応して、前記第1および前記第2検出光線を第7光路から第8路へ方向転換する手段と、前記第1および前記第2検出光線が前記1偏光を得たことに反応して、前記第1および前記第2検出光線を前記第8光路から前記第3路へ方向転換する手段とを備えた、第1偏光感知ビームスプリッターと、 前記第1偏光感知ビームスプリッターから前記第6光路に沿って受け取った前記基準光線を、前記第1偏光感知ビームスプリッターに向けて前記第7光路に沿って方向転換する第1逆反射手段と、 前記第1および前記第2検出光線を、第5光路から前記第9光路に向けて、第6光路から前記第5光路に向けて方向転換する手段と、前記第1および前記第2検出光線を、第10光路から前記第8光路に向けて、前記第8光路から前記第10光路に向けて方向転換する手段とを含む第2逆反射手段と、 前記第1および前記第2検出光線を、前記第9光路から第11光路に向けて、前記第11光路から前記第9光路に向けて方向転換する手段と、前記第1および前記第2検出光線を、前記第10光路から第12光路に向けて、前記第12光路から前記第10光路に向けて方向転換する手段とを含む第1反射器と、 前記第1および前記第2検出光線を、前記第11光路から前記測定路の前記第1部分に向けて、前記測定路の前記第1部分から前記第11光路に向けて方向転換する手段と、前記第1および前記第2検出光線を、前記第12光路から前記測定路の前記第2部分に向けて、前記測定路の前記第2部分から前記第12光路に向けて方向転換する手段とを含む第2反射器と、 前記基準路上で前記第2反射器と前記測定反射器の間に位置し、前記基準光線を前記第1偏光がある状態から前記第2偏光がある状態まで回転し、また前記第2偏光がある状態から前記第1偏光がある状態まで回転する第2偏光回転体手段と、を備えた請求項39に記載の干渉計測装置。請求項41請求項42 前記基準光線が基準周波数f1??を持ち、前記測定光線が測定周波数f2??を持ち、前記周波数f1??と前記測定周波数f2??の差が約5メガヘルツから20メガヘルツの範囲である請求項41に記載の干渉計測装置。請求項43 前記基準光線が、前記測定光線に対して垂直に偏光している請求項42に記載の干渉計測装置。請求項44 前記測定反射器の位置変化を測定する前記手段が、前記測定光線と前記基準光線の波長の差を測定する手段を含み、前記波長の差が前記測定反射器の前記位置変化をしめす、請求項43に記載の干渉計測装置。請求項45 前記第2レーザー光源が、前記第1検出光線を発生するダイオードレーザーを含み、前記第1検出波長が前記前記周波数とも前記測定周波数とも実質的に異なる請求項41に記載の干渉計測装置。請求項46 前記第2検出光線を投影する前記手段が、前記第2検出波長で前記第2検出光線を発生する第1波長シフターを含み、前記第2検出波長が前記第1検出波長の実質的に2分の1である請求項41に記載の干渉計測装置。請求項47 前記センサーが、 前記第1反射検出光線を第1光路に沿って方向付ける手段と、前記第2反射検出光線を第2光路に沿って方向付ける手段とを含む光線導波器と、 前記第1光路に位置し、前記第1検出波長・・・

IPC (2件)：

G01B 9/02 ,  G01B 11/00

FI (2件)：

G01B 9/02 ,  G01B 11/00 G