(57)【要約】【課題】  参照光を適切に反射できて、反射された参照光と測定光とを確実に干渉させることができ、部品点数も削減できるレーザ干渉計を提供する。【解決手段】  レーザ干渉計は、光源からの光が分割された一方の光であって被測定物に向けて出射される測定光と、光源からの光が分割された他方の光である参照光Ｌ３とが合成された干渉光に基づいて被測定物までの距離を測定するものであって、参照光Ｌ３を反射して測定光と合成させるコーナーキューブプリズム２１４を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が分割された一方の光であって被測定物に向けて出射される測定光と、光源からの光が分割された他方の光である参照光とが合成された干渉光に基づいて被測定物までの距離を測定するレーザ干渉計であって、
前記参照光を反射して前記測定光と合成させる再帰反射体を備えることを特徴とするレーザ干渉計。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ干渉計において、
前記再帰反射体を前記参照光の光軸に対して直交しかつ互いに直交する２つの軸方向に直動させて位置調整する調整機構を備えることを特徴とするレーザ干渉計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザ干渉計において、
前記レーザ干渉計は、被測定物を追尾する追尾式レーザ干渉計であることを特徴とするレーザ干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物までの距離を測定するレーザ干渉計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の追尾式レーザ干渉計（レーザ干渉計）では、光源からのレーザ光が測定光と参照光とに分割される。測定光は、移動体に取り付けられたレトロリフレクタに向けて出射され、レトロリフレクタで反射される。参照光は平面鏡で反射される。レトロリフレクタで反射された測定光と平面鏡で反射された参照光とが干渉し、その干渉光を用いて移動体までの距離が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５７５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のレーザ干渉計では、その反射面が参照光の光軸に対して傾いた状態で平面鏡が取り付けられていると、参照光が平面鏡で適切に反射されず、参照光とレトロリフレクタで反射された測定光とを干渉させることができない。よって、移動体までの距離が測定できないという問題が生じる。
また、平面鏡の位置調整には、複数のヒンジ部を有し、位置調整用のねじの押し込み量などを変化させることにより、ヒンジ部を介して、参照光の光軸に直交し平面鏡の反射面に平行な軸を中心軸としてその中心軸回りに平面鏡を回転させて平面鏡の傾きを変更するチルト機構が用いられていた。このため、レーザ干渉計の部品点数が多くなるという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は、参照光を適切に反射できて、反射された参照光と測定光とを確実に干渉させることができ、部品点数も削減できるレーザ干渉計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザ干渉計は、光源からの光が分割された一方の光であって被測定物に向けて出射される測定光と、光源からの光が分割された他方の光である参照光とが合成された干渉光に基づいて被測定物までの距離を測定するレーザ干渉計であって、前記参照光を反射して前記測定光と合成させる再帰反射体を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、再帰反射体は、その中心から離れた位置に参照光が入射しても、その位置と再帰反射体の中心に対して点対称な位置で、入射してきた光の光軸と平行に参照光を反射するので、再帰反射体が参照光の光軸に対して傾いていても、参照光を適切に反射させて測定光と合成させることができ、反射された参照光と測定光とを確実に干渉させることができる。また、従来のようなチルト機構が不要となり、部品点数を削減できる。
【０００７】
本発明のレーザ干渉計において、前記再帰反射体を前記参照光の光軸に対して直交しかつ互いに直交する２つの軸方向に直動させて位置調整する調整機構を備えることが好ましい。
このような構成によれば、調整機構で再帰反射体を容易に位置調整でき、再帰反射体の中心に参照光を入射させる調整を容易に行うことができる。
【０００８】
本発明のレーザ干渉計において、前記レーザ干渉計は、被測定物を追尾する追尾式レーザ干渉計であることが好ましい。
このような構成によれば、追尾式レーザ干渉計は振動するが、従来のようなチルト機構が不要であるため、レーザ干渉計が振動した場合でも、再帰反射体の位置がずれにくく、再帰反射体で参照光を適切に反射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る追尾式レーザ干渉計の測長部と追尾用光学部の構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る追尾式レーザ干渉計で用いられるコーナーキューブプリズムを示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はコーナーキューブプリズムを（Ａ）の下側から見たときの図。
【図３】本発明の実施形態に係る追尾式レーザ干渉計で用いられる調整機構を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すレーザ干渉計としての追尾式レーザ干渉計１は、本体２と、本体２の姿勢を変更する図示しない姿勢変更機構と、姿勢変更機構を制御する制御部３とを備える。本体２は、制御部３によって、図示しない三次元測定機などの産業機械に設けられた被測定物としての移動体をこの移動体に取り付けられたレトロリフレクタＲを介して追尾するように制御される。
光源としてのレーザ光源２１１からのレーザ光Ｌ１が分割された測定光Ｌ２は移動体に向けて出射され、レトロリフレクタＲに入射されて反射される。そして、レトロリフレクタＲで反射された測定光Ｌ２と、レーザ光Ｌ１が分割された参照光Ｌ３との干渉光Ｌ４に基づいて移動体までの距離が測定される。
移動体としては、例えば測定対象物を測定するためのプローブが取りつけられた三次元測定機のスライダが挙げられる。
【００１１】
本体２は測長部２１と追尾用光学部２２とを備えている。
測長部２１は、レーザ光源２１１と、コリメータレンズ２１２と、ビームスプリッタ２１３と、再帰反射体としてのコーナーキューブプリズム２１４と、調整機構２１５と、検出器２１６とを備えている。追尾用光学部２２はビームスプリッタ２２１と４分割フォトダイオード２２２とを備えている。
レーザ光源２１１から出射されたレーザ光Ｌ１は、コリメータレンズ２１２を通ってビームスプリッタ２１３に入射される。ビームスプリッタ２１３は、光Ｌ１を測定光Ｌ２と参照光Ｌ３とに分割する。
【００１２】
測定光Ｌ２は、ビームスプリッタ２２１を通ってレトロリフレクタＲに入射され、レトロリフレクタＲで反射される。測定光Ｌ２がレトロリフレクタＲの中心に入射すると、図１に示されるように、レトロリフレクタＲに入射した測定光Ｌ２の光軸とレトロリフレクタＲで反射された測定光Ｌ２の光軸とが一致する。そして、レトロリフレクタＲで反射された測定光Ｌ２は、ビームスプリッタ２２１に再び入射し、一部の測定光Ｌ２１がビームスプリッタ２２１で反射され、４分割フォトダイオード２２２に図１に示す位置で受光される。また、レトロリフレクタＲで反射された測定光Ｌ２のうち測定光Ｌ２２は、ビームスプリッタ２２１を透過して再度ビームスプリッタ２１３に入射する。
【００１３】
一方、測定光Ｌ２がレトロリフレクタＲの中心から離れた位置に入射した場合には、レトロリフレクタＲの中心に対して測定光Ｌ２の入射位置と点対称な位置で測定光Ｌ２が反射され、反射された測定光Ｌ２は入射してきた測定光Ｌ２と平行となる。よって、レトロリフレクタＲで反射された測定光Ｌ２の光軸とレトロリフレクタＲに入射した測定光Ｌ２の光軸とがずれる。この場合には、レトロリフレクタＲで反射されてさらにビームスプリッタ２２１で反射された測定光Ｌ２１は、４分割フォトダイオード２２２に、図１に示す位置とはずれた位置で受光される。
【００１４】
参照光Ｌ３は、コーナーキューブプリズム２１４に向かって進み、コーナーキューブプリズム２１４で反射されてビームスプリッタ２１３に入射し、ビームスプリッタ２１３で検出器２１６に向かって反射される。
ビームスプリッタ２１３では、入射してくる測定光Ｌ２２と入射してくる参照光Ｌ３とが合成される。この合成によって光の干渉が起こり、干渉光Ｌ４が生成されて検出器２１６に送られる。
【００１５】
制御部３は、検出器２１６での干渉光Ｌ４の受光量に応じた受光信号を検出器２１６から受け取る。また、４分割フォトダイオード２２２での測定光Ｌ２１のずれ量に応じた受光信号を４分割フォトダイオード２２２から受け取る。
制御部３は、検出器２１６から受け取った受光信号を用いて、本体２の回転中心からレトロリフレクタＲまでの距離を算出する。また、制御部３は、４分割フォトダイオード２２２から受け取った受光信号に基づいて、測定光Ｌ２１のずれ量が所定範囲内に収まるように姿勢変更機構を制御して本体２の姿勢を変更し、測定光Ｌ２の出射方向を変更して本体２にレトロリフレクタＲを介して移動体を追尾させる。なお、ここでは４分割フォトダイオード２２２を用いて説明しているが、この４分割フォトダイオードに替えてＰＳＤ（Position Sensitive Detector）を用いることも可能である。
【００１６】
次に、本実施形態の追尾式レーザ干渉計１におけるコーナーキューブプリズム２１４と調整機構２１５について説明する。
図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、コーナーキューブプリズム２１４は、円柱からその一部を削り取った形状をしており、互いに直交する扇形形状の反射面２３１，２３２，２３３が形成されている。反射面２３１，２３２，２３３の交点がコーナーキューブプリズム２１４の中心である頂点２３４となっている。
【００１７】
参照光Ｌ３が頂点２３４に入射されると、その参照光Ｌ３は、入射してきた参照光Ｌ３と光軸を一致させて頂点２３４で反射される。一方、コーナーキューブプリズム２１４が頂点２３４を中心として図２の（Ａ）中左右方向（図１中左右方向）に揺動して傾いている場合には、例えば、図２に示すように、参照光Ｌ３は、頂点２３４からずれた位置２３５に入射する。位置２３５に入射した参照光Ｌ３は、反射面２３１で反射面２３２に向かって反射され、その後、順次、反射面２３２の位置２３６と、頂点２３４に対して位置２３５と点対称な反射面２３３の位置２３７とで反射される。位置２３７で反射された参照光Ｌ３は、位置２３５に入射してきた参照光Ｌ３と平行に反射される。
【００１８】
図３に示すように、調整機構２１５は、固定部材２４１と、可動部材２４２，２４３と、支持部材２４４とを備えている。コーナーキューブプリズム２１４は、支持部材２４４に取り付けられ、且つ、可動部材２４３とは反対側に配置されて、図３に矢印で示す方向が参照光Ｌ３の光軸方向となる。
固定部材２４１には幅方向（参照光Ｌ３の光軸方向と直交する図３中左右方向）に延びる長穴２４１ａ，２４１ａが形成され、固定部材２４１は可動部材２４２とは反対の側で本体２に固定される。
【００１９】
可動部材２４２は固定部材２４１に重ねて設けられ、可動部材２４２には、長穴２４１ａ，２４１ａに対応する位置に図示しないねじ穴が形成されている。また、可動部材２４２には高さ方向（参照光Ｌ３の光軸方向と直交する図３中上下方向）に延びる１対の長穴２４２ａが形成されている。なお、図３中右側の長穴２４２ａは隠れて図３には表れていない。各長穴２４１ａと可動部材２４２に形成されたねじ穴とにねじ２５０が螺着されて、可動部材２４２が固定部材２４１に重ねられる。各長穴２４１ａは固定部材２４１の幅方向に延びているため、可動部材２４２は固定部材２４１に対して固定部材２４１の幅方向に位置調整可能となっている。
【００２０】
可動部材２４３は可動部材２４２に重ねて設けられ、可動部材２４３には、長穴２４２ａ，２４２ａに対応する位置に図示しないねじ穴が形成されている。
支持部材２４４は可動部材２４３に重ねて、図示しないねじで固定されている。各長穴２４２ａと可動部材２４３に形成されたねじ穴とにねじ２５１が螺着されて、可動部材２４３が可動部材２４２に重ねられる。各長穴２４２ａは可動部材２４２の高さ方向に延びているため、可動部材２４３と可動部材２４３に固定された支持部材２４４とは可動部材２４２に対して可動部材２４２の高さ方向に位置調整可能となっている。
【００２１】
よって、コーナーキューブプリズム２１４は、可動部材２４２の位置調整により固定部材２４１の幅方向に位置調整され、かつ、可動部材２４３の位置調整により可動部材２４２の高さ方向に位置調整される。すなわち、コーナーキューブプリズム２１４は、参照光Ｌ３の光軸に対して直交しかつ互いに直交する方向である固定部材２４１の幅方向（図３中左右方向）と可動部材２４２の高さ方向（図３中上下方向）とに位置調整される。そして、この位置調整によって、参照光Ｌ３がコーナーキューブプリズム２１４の頂点２３４に入射される。
コーナーキューブプリズム２１４がこのような調整機構２１５で位置調整されるため、コーナーキューブプリズム２１４を容易に位置調整でき、コーナーキューブプリズム２１４の頂点２３４に参照光Ｌ３を入射させる調整を容易に行うことができる。
【００２２】
コーナーキューブプリズム２１４が位置調整された後は、ねじ２５０の螺着によって、可動部材２４２が固定部材２４１に対して位置固定され、また、ねじ２５１の螺着によって、可動部材２４３および支持部材２４４が可動部材２４２に対して位置固定される。よって、コーナーキューブプリズム２１４が調整機構２１５で位置固定される。
【００２３】
以上のような本実施形態の追尾式レーザ干渉計１では、以下の効果がある。
本実施形態の追尾式レーザ干渉計１では、参照光Ｌ３を反射するものとしてコーナーキューブプリズム２１４が用いられる。このため、コーナーキューブプリズム２１４が頂点２３４を中心として図１中左右方向に揺動して傾いている場合であっても、参照光Ｌ３をビームスプリッタ２１３に適切に戻すことができ、参照光Ｌ３とレトロリフレクタＲで反射された測定光Ｌ２２とを確実に干渉させることができる。また、従来のようなチルト機構が不要となり、部品点数を削減できる。
また、追尾式レーザ干渉計１が振動した場合でも、従来のようなチルト機構が不要であるため、コーナーキューブプリズム２１４の位置がずれにくく、参照光Ｌ３をビームスプリッタ２１３に適切に戻すことができる。
【００２４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、参照光Ｌ３を反射させる再帰反射体としてコーナーキューブプリズム２１４について説明したが、屈折率２の球面レンズやレトロリフレクタやキャッツアイであってもよい。
また、前記実施形態では、コーナーキューブプリズム２１４の位置を調整するものとして調整機構２１５を用いているが、コーナーキューブプリズム２１４の位置を調整できるものであれば、従来のようなチルト機構などであってもよい。
また、前記実施形態では、制御部３によって、本体２に移動体を追尾させているが、本体２に移動体を追尾させなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明はレーザ干渉計に利用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…追尾式レーザ干渉計、
２１１…レーザ光源（光源）
２１４…コーナーキューブプリズム（再帰反射体）、
２１５…調整機構、
Ｌ１…レーザ光、
Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２２…測定光、
Ｌ３…参照光、
Ｌ４…干渉光
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012122843.tif 000005