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JP2008128899A - Output stabilization method of tracking laser interferometer and tracking laser interferometer - Google Patents

Output stabilization method of tracking laser interferometer and tracking laser interferometer Download PDF

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JP2008128899A
JP2008128899A JP2006315836A JP2006315836A JP2008128899A JP 2008128899 A JP2008128899 A JP 2008128899A JP 2006315836 A JP2006315836 A JP 2006315836A JP 2006315836 A JP2006315836 A JP 2006315836A JP 2008128899 A JP2008128899 A JP 2008128899A
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retroreflector
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δtr
laser beam
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JP2006315836A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Yanaka
慎一郎 谷中
Naoyuki Taketomi
尚之 武富
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of a tracking laser interferometer employing a homodyne laser interferometer in measuring displacement wherein the measurement of displacement and the SN ratio degrades, when tracking errors increase. <P>SOLUTION: The distance between the optical axis of a laser beam, incident on a retroreflector 108 and the center position of the retroreflector 108 is detected as a tracking error quantity ΔTr. The quantity, that adjusts the light intensity of the laser beam for keeping the amplitude of a litharge signal to be used in measuring the displacement by the interferometer 107 constant, is calculated from the detected tracking error quantity ΔTr, and the light intensity of the laser beam is adjusted, depending on the tracking error quantity ΔTr. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、移動体を追尾しながら、該移動体の変位や位置を高精度に測定するための追尾式レーザ干渉計に係る。特に、被測定体であるレトロリフレクタに向けて照射し、該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザビームの干渉を利用して得たリサージュ信号を用いて、レトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記レーザビームの光軸の位置の変化を用いてトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計の改良に関する。   The present invention relates to a tracking laser interferometer for measuring the displacement and position of a moving body with high accuracy while tracking the moving body. In particular, using a Lissajous signal obtained by using the interference of the laser beam irradiated toward the retroreflector that is the object to be measured and reflected in the return direction by the retroreflector, the displacement of the retroreflector is detected, The present invention relates to an improvement of a tracking type laser interferometer that performs tracking using a change in the position of the optical axis of the laser beam.

移動体を追尾しながら、該移動体の変位や位置を高精度に測定するための追尾式レーザ干渉計として、特許文献1や2に記載のものがある。これらの追尾式レーザ干渉計で、変位の測定に、90度位相差の2相正弦波信号であるリサージュ信号を用いる、いわゆるホモダイン式のレーザ干渉計を使用する場合、トラッキングエラー量が増加すると、変位測定値のSN比が低下するという問題がある。   Patent Documents 1 and 2 disclose tracking laser interferometers for measuring the displacement and position of a moving body with high accuracy while tracking the moving body. In these tracking laser interferometers, when using a so-called homodyne type laser interferometer that uses a Lissajous signal that is a two-phase sine wave signal with a phase difference of 90 degrees for measuring displacement, when the tracking error amount increases, There is a problem that the SN ratio of the displacement measurement value is lowered.

上記の内容について以下で詳述する。   The above contents will be described in detail below.

図1に、出願人が特願2005−216110号(出願時未公開)で提案した、変位を計測するためのレーザ干渉計としてホモダイン式のマイケルソン型レーザ干渉計を使用した装置を一例として示す。   FIG. 1 shows, as an example, an apparatus using a homodyne Michelson laser interferometer as a laser interferometer proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 2005-216110 (unpublished at the time of filing) as a laser interferometer for measuring displacement. .

本装置は、固定された基準球105の中心をデータムとしたときのレトロリフレクタ108の変位ΔLを、干渉計107と変位計106とを用いて測定している。具体的には、干渉計107とレトロリフレクタ108との距離の変化ΔL1を干渉計107を用いて測定し、基準球105と変位計106との距離の変化ΔL2を変位計106を用いて測定する。ΔL1とΔL2とを加算することでΔLを求めることができる。   This apparatus measures the displacement ΔL of the retroreflector 108 using the interferometer 107 and the displacement meter 106 when the center of the fixed reference sphere 105 is a datum. Specifically, a change ΔL1 in the distance between the interferometer 107 and the retroreflector 108 is measured using the interferometer 107, and a change ΔL2 in the distance between the reference sphere 105 and the displacement meter 106 is measured using the displacement meter 106. . ΔL can be obtained by adding ΔL1 and ΔL2.

干渉計107に入射するレーザは、例えば周波数安定化He−Neレーザ光源101から入射され、レンズ102と光ファイバ103を介して干渉計107に入射する。干渉計107に入射したレーザは2つに分割され、一方が干渉測長の参照光として使用され、他方はレトロリフレクタ108に向けて出射される。レトロリフレクタ108に向けて出射されたレーザは、レトロリフレクタ108で反射された後、再び干渉計107に入射する。干渉計107に再入射したレーザは2つに分割され、一方は測定光として前記参照光と干渉させる。この干渉光の強度変化を位相計で検出し、信号処理回路111で処理して、パソコン(PC)116を用いて変位ΔL1を計測する。   The laser incident on the interferometer 107 is incident from, for example, a frequency-stabilized He-Ne laser light source 101 and is incident on the interferometer 107 via the lens 102 and the optical fiber 103. The laser incident on the interferometer 107 is divided into two, one of which is used as reference light for interferometric measurement, and the other is emitted toward the retroreflector 108. The laser beam emitted toward the retroreflector 108 is reflected by the retroreflector 108 and then enters the interferometer 107 again. The laser re-entering the interferometer 107 is divided into two, one of which interferes with the reference light as measurement light. The intensity change of the interference light is detected by a phase meter, processed by the signal processing circuit 111, and the displacement ΔL1 is measured using a personal computer (PC) 116.

変位計106は、例えば静電容量式変位計もしくは過電流式変位計で、信号処理回路112で信号処理を行った後の信号をPC116で計測することによりΔL2を計測する。   The displacement meter 106 is, for example, a capacitance displacement meter or an overcurrent displacement meter, and measures ΔL2 by measuring a signal after signal processing by the signal processing circuit 112 by the PC 116.

PC116上でΔL1とΔL2とを加算することでΔLを求めることができる。   ΔL can be obtained by adding ΔL1 and ΔL2 on the PC 116.

干渉計107に再入射したレーザの内のもう一方は、図2に示される光位置検出器238に入射される。光位置検出器238は、具体的には2次元PSDもしくは4分割フォトダイオード(QPD)で、レトロリフレクタ108に入射するレーザの光軸とレトロリフレクタ108の中心位置との間の距離を検出することができる。この距離を以下トラッキングエラー量ΔTrと呼ぶ。図2において、222はコリメータレンズ、226、234はλ/4板、230は偏光ビームスプリッタ(PBS)、236は無偏光ビームスプリッタ(NPBS)、240は偏光板、270は平面鏡、272は光検出器である。   The other of the lasers re-entering the interferometer 107 enters the optical position detector 238 shown in FIG. The optical position detector 238 is a two-dimensional PSD or quadrant photodiode (QPD), specifically, detecting the distance between the optical axis of the laser incident on the retroreflector 108 and the center position of the retroreflector 108. Can do. This distance is hereinafter referred to as tracking error amount ΔTr. In FIG. 2, 222 is a collimator lens, 226 and 234 are λ / 4 plates, 230 is a polarizing beam splitter (PBS), 236 is a non-polarizing beam splitter (NPBS), 240 is a polarizing plate, 270 is a plane mirror, and 272 is light detection. It is a vessel.

光位置検出器238は、ΔTrを、直交する2方向の成分に分けて測定することができる。例えば図1に示すように、干渉計107から出射するレーザの光軸をZとして、Z軸に垂直で水平方向の軸をX軸、ZおよびXと直交する方向にY軸をとったとき、光位置検出器238は、ΔTrのX方向成分ΔTrXと、Y方向成分ΔTrYとを検出することができる。ΔTrXおよびΔTrYに応じた信号を信号処理回路113を介してPC116に取り込み、ΔTrXおよびΔTrYの値に応じてモータ駆動回路114および115を介して仰角用モータ109および方位角用モータ110を制御することにより、キャリッジ104を仰角方向と方位角方向に回転させて、レトロリフレクタ108の中心位置と干渉計107から出射するレーザの光軸とが一致するように制御を行う。   The optical position detector 238 can measure ΔTr by dividing it into two orthogonal components. For example, as shown in FIG. 1, when the optical axis of the laser emitted from the interferometer 107 is Z, the horizontal axis perpendicular to the Z axis is the X axis, and the Y axis is perpendicular to Z and X, The optical position detector 238 can detect the X direction component ΔTrX and the Y direction component ΔTrY of ΔTr. Signals corresponding to ΔTrX and ΔTrY are taken into the PC 116 via the signal processing circuit 113, and the elevation angle motor 109 and the azimuth angle motor 110 are controlled via the motor drive circuits 114 and 115 according to the values of ΔTrX and ΔTrY. Thus, the carriage 104 is rotated in the elevation direction and the azimuth direction, and control is performed so that the center position of the retroreflector 108 coincides with the optical axis of the laser emitted from the interferometer 107.

図3に信号処理回路111の機能ブロック図を示す。干渉計107から入力された干渉光の強度変化に応じた信号は、前置増幅回路201で処理されてリサージュ信号(90度位相差の2相正弦波信号)となる。前置増幅回路201から出力されたリサージュ信号は、リサージュ補正・内挿回路202でAD変換とリサージュの補正と内挿が行われ、90度位相差の2相方形波となって出力される。この2相方形波はカウンタ203に入力され、カウントが行われる。このカウント値は前記ΔL1に応じて変化するので、このカウント値をPC116で読み込むことにより、ΔL1を計測することができる。   FIG. 3 shows a functional block diagram of the signal processing circuit 111. A signal corresponding to the intensity change of the interference light input from the interferometer 107 is processed by the preamplifier circuit 201 to be a Lissajous signal (two-phase sine wave signal having a phase difference of 90 degrees). The Lissajous signal output from the preamplifier circuit 201 is subjected to AD conversion, Lissajous correction and interpolation in the Lissajous correction / interpolation circuit 202, and is output as a two-phase square wave having a phase difference of 90 degrees. This two-phase square wave is input to the counter 203 and counted. Since this count value changes in accordance with ΔL1, ΔL1 can be measured by reading this count value with the PC 116.

特許第2603429号公報Japanese Patent No. 2603429 米国特許第6147748号明細書US Pat. No. 6,147,748

しかしながら、上記のように、変位の測定にホモダイン式のレーザ干渉計を使用した追尾式レーザ干渉計において、トラッキングエラー量が増加すると変位の測定値のSN比が低下するという問題がある。   However, as described above, in the tracking type laser interferometer using a homodyne type laser interferometer for displacement measurement, there is a problem in that the SN ratio of the displacement measurement value decreases as the tracking error amount increases.

図4に、トラッキングエラー量ΔTrと、リサージュ信号の振幅の関係の実測値を示す。横軸がΔTrで、縦軸は正規化したリサージュ信号の振幅である。ΔTrが大きくなるにつれ、前記参照光の光軸の位置と前記測定光の光軸の位置とのずれが大きくなってくるので、干渉を生じるレーザの割合が少なくなってくる。従ってΔTrが大きくなるにつれ、リサージュ信号の振幅が小さくなってくる。リサージュ信号の振幅が小さくなると干渉計の変位信号のSN比は低下する。   FIG. 4 shows measured values of the relationship between the tracking error amount ΔTr and the amplitude of the Lissajous signal. The horizontal axis is ΔTr, and the vertical axis is the normalized Lissajous signal amplitude. As ΔTr increases, the deviation between the position of the optical axis of the reference light and the position of the optical axis of the measurement light increases, and the proportion of lasers that cause interference decreases. Therefore, as ΔTr increases, the amplitude of the Lissajous signal decreases. When the amplitude of the Lissajous signal becomes small, the SN ratio of the displacement signal of the interferometer decreases.

追尾式レーザ干渉計はΔTrが0になるように制御を行うが、レトロリフレクタ108の位置が変化するため、実際にはリサージュ信号の振幅が小さくなってしまうことがある。   The tracking laser interferometer performs control so that ΔTr becomes 0. However, since the position of the retroreflector 108 changes, the amplitude of the Lissajous signal may actually decrease.

上記の説明では、装置の一例を示したが、特許文献1や2の装置の場合でも、変位の測定にホモダイン式のレーザ干渉計を使用していれば、図1の装置の場合と同様にトラッキングエラー量の増加に伴って変位の測定値のSNが低下するという問題があると考えられる。   In the above description, an example of the device is shown. However, even in the case of the devices of Patent Documents 1 and 2, if a homodyne type laser interferometer is used for measuring the displacement, the device is similar to the case of the device of FIG. It is considered that there is a problem that the SN of the measurement value of the displacement decreases with an increase in the tracking error amount.

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、変位の測定にホモダイン式のレーザ干渉計を使用した場合に、トラッキングエラー量が増加すると変位の測定値のSN比が低下するという問題を解決することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems. When a homodyne laser interferometer is used for displacement measurement, the SN ratio of the displacement measurement value decreases as the tracking error amount increases. The purpose is to solve the problem.

本発明は、被測定体であるレトロリフレクタに向けて照射し、該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザビームの干渉を利用して得たリサージュ信号を用いて、レトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記レーザビームの光軸の位置の変化を用いてトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、前記レトロリフレクタに入射するレーザビームの光軸と、レトロリフレクタの中心位置との間の距離をトラッキングエラー量として検出し、検出されたトラッキングエラー量から、前記リサージュ信号の振幅を一定に保つためのレーザビーム光量の調整量を求め、前記トラッキングエラー量に応じて、レーザビーム光量を調整することにより、前記課題を解決したものである。   The present invention detects a displacement of a retroreflector by using a Lissajous signal obtained by irradiating a retroreflector as an object to be measured and using interference of a laser beam reflected in the return direction by the retroreflector. And a tracking laser interferometer that performs tracking using a change in the position of the optical axis of the laser beam, between the optical axis of the laser beam incident on the retroreflector and the center position of the retroreflector. The distance is detected as a tracking error amount. From the detected tracking error amount, an adjustment amount of the laser beam light amount for keeping the amplitude of the Lissajous signal constant is obtained, and the laser beam light amount is adjusted according to the tracking error amount. By doing so, the above-mentioned problems are solved.

前記トラッキングエラー量を、そのX方向成分とY方向成分から計算することができる。   The tracking error amount can be calculated from the X direction component and the Y direction component.

本発明は、又、被測定体であるレトロリフレクタに向けて照射し、該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザビームの干渉を利用して得たリサージュ信号を用いて、レトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記レーザビームの光軸の位置の変化を用いてトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、前記レトロリフレクタに入射するレーザビームの光軸と、レトロリフレクタの中心位置との間の距離をトラッキングエラー量として検出する手段と、検出されたトラッキングエラー量から、前記リサージュ信号の振幅を一定に保つためのレーザビーム光量の調整量を求める手段と、前記トラッキングエラー量に応じて、レーザビーム光量を調整する手段と、を備えたことを特徴とする追尾式レーザ干渉計を提供するものである。   The present invention also irradiates the retroreflector that is the object to be measured, and uses the Lissajous signal obtained by utilizing the interference of the laser beam reflected in the return direction by the retroreflector, to detect the displacement of the retroreflector. In a tracking laser interferometer that detects and tracks using a change in the position of the optical axis of the laser beam, the optical axis of the laser beam incident on the retroreflector and the center position of the retroreflector A means for detecting a distance between them as a tracking error amount, a means for obtaining an adjustment amount of a laser beam light quantity for keeping the amplitude of the Lissajous signal constant from the detected tracking error amount, and depending on the tracking error amount And a tracking laser interferometer, characterized in that it comprises means for adjusting the amount of laser beam light. It is intended to.

変位の測定にホモダイン式のレーザ干渉計を使用した追尾式レーザ干渉計において、トラッキングエラー量ΔTrとリサージュ信号の振幅の間には、図4に示したような関係があるので、トラッキングエラー量ΔTrの値を検出し、ΔTrの値に応じて干渉計に入射するレーザの光量を制御することで、ΔTrが変化しても、リサージュ信号の振幅を一定に保ち、変位の測定値のSN比の低下を防ぐことができる。   In a tracking laser interferometer that uses a homodyne laser interferometer for displacement measurement, the tracking error amount ΔTr has a relationship as shown in FIG. 4 between the tracking error amount ΔTr and the amplitude of the Lissajous signal. By controlling the amount of laser light incident on the interferometer according to the value of ΔTr, even if ΔTr changes, the amplitude of the Lissajous signal is kept constant, and the SN ratio of the measured displacement value is Decline can be prevented.

以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態は、図1の装置と同様の構成において、図5に示す如く、光ファイバ103の途中に減衰量可変光減衰器401を挿入し、該減衰量可変光減衰器401を、PC116で計算した減衰量可変光減衰器駆動信号により駆動して、トラッキングエラー量ΔTrが変化してもリサージュ信号の振幅を一定に保つようにしたものである。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, an attenuation variable optical attenuator 401 is inserted in the middle of the optical fiber 103 in the same configuration as the apparatus of FIG. Driven by the calculated attenuation amount variable optical attenuator drive signal, the amplitude of the Lissajous signal is kept constant even if the tracking error amount ΔTr changes.

前記減衰量可変光減衰器401としては、図6に例示するような、NDフィルタ402をステッピングモータ403を用いて移動させることで入力光を任意の値に減衰させる構造のモニタPD内蔵型減衰量可変光減衰器を用いることができる。   As the attenuation variable optical attenuator 401, a monitor PD built-in attenuation amount having a structure in which the input light is attenuated to an arbitrary value by moving the ND filter 402 using a stepping motor 403, as illustrated in FIG. A variable optical attenuator can be used.

図6において、光ファイバ103Aを介して可変光減衰器401に入射したレーザは、レンズ404によりコリメートされて平行光になる。コリメートされたレーザの光量は、減衰量可変式NDフィルタ402を通過することで減衰される。NDフィルタ402を通過したレーザは、レンズ405を介して光ファイバ103Bに入射する。   In FIG. 6, the laser incident on the variable optical attenuator 401 via the optical fiber 103A is collimated by the lens 404 to become parallel light. The amount of light of the collimated laser is attenuated by passing through the attenuation variable ND filter 402. The laser beam that has passed through the ND filter 402 enters the optical fiber 103B via the lens 405.

前記減衰量可変式NDフィルタ402は、NDフィルタの長手方向(図6の上下方向)の位置に応じて減衰量が変化するNDフィルタであり、モータ403を用いてNDフィルタ402を矢印Aで示すように、その長手方向に移動させることによって、透過するレーザの減衰量を制御することができる。   The attenuation variable ND filter 402 is an ND filter whose attenuation changes according to the position of the ND filter in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 6). The ND filter 402 is indicated by an arrow A using the motor 403. Thus, the amount of attenuation of the transmitted laser can be controlled by moving in the longitudinal direction.

2個のPD(フォトディテクタ)410、411は、ビームスプリッタ412、413を用いて、NDフィルタ402の減衰量をモニタする。2個のPD410、411で検出されたレーザの光量の比をとることにより、減衰量を算出することができる。   Two PDs (photodetectors) 410 and 411 monitor the attenuation amount of the ND filter 402 using beam splitters 412 and 413. The amount of attenuation can be calculated by taking the ratio of the amounts of laser light detected by the two PDs 410 and 411.

信号処理回路420は、指令信号で指令された減衰量と、2個のPD410、411によって検出されたNDフィルタ402の減衰量とが一致するように、モータ403を制御する。従って、可変光減衰器401は、指令信号によって指令された減衰量になるように減衰量を変化させることができる。   The signal processing circuit 420 controls the motor 403 so that the amount of attenuation commanded by the command signal matches the amount of attenuation of the ND filter 402 detected by the two PDs 410 and 411. Therefore, the variable optical attenuator 401 can change the attenuation amount so as to become the attenuation amount commanded by the command signal.

以下、作用を説明する。   The operation will be described below.

まず、信号処理回路113からPC116に入力される、ΔTrXに応じた信号とΔTrYに応じた信号とから、PC116を用いてΔTrを算出する。ΔTrXとΔTrYとは、ΔTrを直交する2方向に分解した成分であるので、次式を用いてΔTrを算出することができる。   First, ΔTr is calculated using the PC 116 from the signal corresponding to ΔTrX and the signal corresponding to ΔTrY input from the signal processing circuit 113 to the PC 116. Since ΔTrX and ΔTrY are components obtained by decomposing ΔTr in two orthogonal directions, ΔTr can be calculated using the following equation.

ΔTr=√{(ΔTrX)2+(ΔTrY)2} ・・・(1) ΔTr = √ {(ΔTrX) 2 + (ΔTrY) 2 } (1)

次に、算出したΔTrの値に応じて、PC116から可変光減衰器401の減衰量を制御するための光減衰器制御信号を出力する。   Next, an optical attenuator control signal for controlling the attenuation amount of the variable optical attenuator 401 is output from the PC 116 according to the calculated value of ΔTr.

ここで、図4に示したようなΔTrとリサージュ信号の振幅との関係を予め求めておき、この関係からΔTrの値とリサージュ信号の振幅が一定になるような可変光減衰器の減衰量R(ΔTr)との関係式を求めておく。例えば、ΔTr=1mmのときのリサージュ信号の振幅が、ΔTr=0mmのときのリサージュ信号の振幅と比較して80%減衰するとき、ΔTr=1mmのときには、ΔTr=0mmのときと比較して可変光減衰器401を透過するレーザの光量が80%増加するように可変光減衰器の減衰量R(ΔTr=1mm)を決定すれば良い。R(ΔTr)をΔTrを変えながら決定していき、ΔTrとR(ΔTr)との関係式を求めておく。 Here, the relationship between ΔTr and the amplitude of the Lissajous signal as shown in FIG. 4 is obtained in advance, and the attenuation amount R of the variable optical attenuator that makes the value of ΔTr and the amplitude of the Lissajous signal constant from this relationship. A relational expression with (ΔTr) is obtained in advance . For example, when the amplitude of the Lissajous signal when ΔTr = 1 mm is attenuated by 80% compared to the amplitude of the Lissajous signal when ΔTr = 0 mm, it is variable when ΔTr = 1 mm compared to when ΔTr = 0 mm. The attenuation amount R (ΔTr = 1 mm) of the variable optical attenuator may be determined so that the amount of laser light transmitted through the optical attenuator 401 is increased by 80%. R (ΔTr) is determined while changing ΔTr, and a relational expression between ΔTr and R (ΔTr) is obtained.

この関係式は、例えば次式(2)で表される。   This relational expression is expressed by, for example, the following expression (2).

(ΔTr)=100−(100−R(ΔTr=0))/A(ΔTr) ・・・(2) R (ΔTr) = 100− (100−R (ΔTr = 0) ) / A (ΔTr) (2)

ここで、R(ΔTr=0)は、ΔTr=0のときのRであり、任意に設定できる。又、A(ΔT)は、ΔTr=0のときのリサージュ信号の振幅で規格化したリサージュ信号の振幅であり、ΔTrとAとの関係は、一般的な計算用のソフトウェアを用いて、図4のグラフから多項式の形で近似的に求めることができる。 Here, R (ΔTr = 0) is R when ΔTr = 0, and can be arbitrarily set. A (ΔT) is the amplitude of the Lissajous signal normalized by the amplitude of the Lissajous signal when ΔTr = 0, and the relationship between ΔTr and A is shown in FIG. From the graph, it can be approximately obtained in the form of a polynomial.

又、減衰量R(ΔTr)の単位は%で、減衰量Rは次式(3)で定義することができる。 The unit of attenuation R (ΔTr) is%, and the attenuation R can be defined by the following equation (3).

R=(I0−I1)/I0×100 ・・・(3) R = (I 0 −I 1 ) / I 0 × 100 (3)

ここで、I0は可変光減衰器に入射するレーザの光量、I1は可変光減衰器から出射するレーザの光量である。 Here, I 0 is the amount of laser light incident on the variable optical attenuator, and I 1 is the amount of laser light emitted from the variable optical attenuator.

この関係式を用いることで、PC116で算出したΔTrの値から、PC116を用いてR(ΔTr)を算出することができるので、可変光減衰器401の減衰量がR(ΔTr)となるように、PC116から可変光減衰器401に対して光減衰器制御信号を出力する。 By using this relational expression, R (ΔTr) can be calculated from the value of ΔTr calculated by the PC 116 using the PC 116, so that the attenuation amount of the variable optical attenuator 401 becomes R (ΔTr). The optical attenuator control signal is output from the PC 116 to the variable optical attenuator 401.

最後に、可変光減衰器401は、PC116からの光減衰器制御信号に応じて、干渉計107に入射するレーザの光量を調整する。   Finally, the variable optical attenuator 401 adjusts the amount of laser light incident on the interferometer 107 in accordance with the optical attenuator control signal from the PC 116.

以上のように、トラッキングエラー量ΔTrをモニタし、ΔTrの変化に応じて可変光減衰器401の減衰量を適切に調整することにより、リサージュ信号の振幅を一定の値に保つことができる。従って、ΔTrが変化しても測定値のSN比の低下を抑制することができる。   As described above, the amplitude of the Lissajous signal can be maintained at a constant value by monitoring the tracking error amount ΔTr and appropriately adjusting the attenuation amount of the variable optical attenuator 401 in accordance with the change in ΔTr. Therefore, even if ΔTr changes, it is possible to suppress a decrease in the SN ratio of the measurement value.

なお、前記実施形態においては、本発明が図1に示す装置に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、例えば特許文献1や2の装置の場合でも、変位の測定にホモダイン式のレーザ干渉計を使用していれば、同様に適用できる。   In the above embodiment, the present invention is applied to the apparatus shown in FIG. 1. However, the application target of the present invention is not limited to this. For example, even in the case of the apparatuses of Patent Documents 1 and 2, measurement of displacement is performed. If a homodyne type laser interferometer is used, the same applies.

又、レーザビーム光量を調整する手段も、図6に例示したモニタPD内蔵型減衰量可変光減衰器に限定されない。   The means for adjusting the amount of laser beam light is not limited to the monitor PD built-in attenuation variable optical attenuator illustrated in FIG.

変位を計測するためのレーザ干渉計としてホモダイン式のレーザ干渉計を使用した装置の例を示す、一部ブロック図を含む斜視図Perspective view including a partial block diagram showing an example of an apparatus using a homodyne laser interferometer as a laser interferometer for measuring displacement 図1の装置の干渉計の構成例を示す光路図1 is an optical path diagram showing a configuration example of the interferometer of the apparatus of FIG. 同じく信号処理回路の構成例を示すブロック図Similarly, a block diagram showing a configuration example of a signal processing circuit 従来の問題点を説明するための、トラッキングエラー量とリサージュ信号の振幅の関係の例を示す図The figure which shows the example of the relationship between tracking error amount and the amplitude of a Lissajous signal for demonstrating the conventional problem 本発明に係る追尾式レーザ干渉計の実施形態の構成を示す、一部ブロック図を含む斜視図The perspective view including the partial block diagram which shows the structure of embodiment of the tracking type laser interferometer which concerns on this invention 前記実施形態で用いられる減衰量可変光減衰器の構成例を示す、一部ブロック図を含む光路図An optical path diagram including a partial block diagram showing a configuration example of an attenuation variable optical attenuator used in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…レーザ光源
103…光ファイバ
104…キャリッジ
105…基準球
106…変位計
107…干渉計
108…レトロリフレクタ
109…仰角用モータ
110…方位角用モータ
111〜3…信号処理回路
114、115…モータ駆動回路
116…パソコン(PC)
401…減衰量可変光減衰器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Laser light source 103 ... Optical fiber 104 ... Carriage 105 ... Reference sphere 106 ... Displacement meter 107 ... Interferometer 108 ... Retroreflector 109 ... Motor for elevation angle 110 ... Motor for azimuth angle 111-3 ... Signal processing circuit 114, 115 ... Motor Drive circuit 116 ... Personal computer (PC)
401: Attenuation variable optical attenuator

Claims (3)

被測定体であるレトロリフレクタに向けて照射し、該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザビームの干渉を利用して得たリサージュ信号を用いて、レトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記レーザビームの光軸の位置の変化を用いてトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、
前記レトロリフレクタに入射するレーザビームの光軸と、レトロリフレクタの中心位置との間の距離をトラッキングエラー量として検出し、
検出されたトラッキングエラー量から、前記リサージュ信号の振幅を一定に保つためのレーザビーム光量の調整量を求め、
前記トラッキングエラー量に応じて、レーザビーム光量を調整することを特徴とする追尾式レーザ干渉計の出力安定化方法。
The Lissajous signal is obtained by using the Lissajous signal obtained by using the interference of the laser beam irradiated to the retroreflector that is the object to be measured and reflected in the return direction by the retroreflector. In a tracking laser interferometer that performs tracking using a change in the position of the optical axis of the beam,
Detecting the distance between the optical axis of the laser beam incident on the retroreflector and the center position of the retroreflector as a tracking error amount;
From the detected tracking error amount, obtain an adjustment amount of the laser beam light amount to keep the amplitude of the Lissajous signal constant,
A method for stabilizing the output of a tracking laser interferometer, wherein the amount of laser beam light is adjusted in accordance with the amount of tracking error.
前記トラッキングエラー量を、そのX方向成分とY方向成分から計算することを特徴とする請求項1に記載の追尾式レーザ干渉計の出力安定化方法。   2. The tracking laser interferometer output stabilization method according to claim 1, wherein the tracking error amount is calculated from an X direction component and a Y direction component. 被測定体であるレトロリフレクタに向けて照射し、該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザビームの干渉を利用して得たリサージュ信号を用いて、レトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記レーザビームの光軸の位置の変化を用いてトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、
前記レトロリフレクタに入射するレーザビームの光軸と、レトロリフレクタの中心位置との間の距離をトラッキングエラー量として検出する手段と、
検出されたトラッキングエラー量から、前記リサージュ信号の振幅を一定に保つためのレーザビーム光量の調整量を求める手段と、
前記トラッキングエラー量に応じて、レーザビーム光量を調整する手段と、
を備えたことを特徴とする追尾式レーザ干渉計。
The Lissajous signal is obtained by using the Lissajous signal obtained by using the interference of the laser beam irradiated to the retroreflector that is the object to be measured and reflected in the return direction by the retroreflector. In a tracking laser interferometer that performs tracking using a change in the position of the optical axis of the beam,
Means for detecting the distance between the optical axis of the laser beam incident on the retroreflector and the center position of the retroreflector as a tracking error amount;
Means for obtaining an adjustment amount of the laser beam light amount for keeping the amplitude of the Lissajous signal constant from the detected tracking error amount;
Means for adjusting the amount of laser beam light according to the tracking error amount;
A tracking laser interferometer characterized by comprising:
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