JP2007285967A - Laser length measuring machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ステージ移動型精密測長機、精密工作機械、半導体検査装置等に用いられるレーザ測長機に関する。 The present invention relates to a laser length measuring machine used for a stage moving type precision length measuring machine, a precision machine tool, a semiconductor inspection apparatus and the like.
従来のレーザ測長機の光学系を図3に示す。このレーザ測長機は、レーザ光源1、ビームスプリッタ2、固定プリズム3、可動プリズム4、受光器6からなる。可動プリズム4は、変位を測定しようとする移動体7に固定されている。レーザ光源1から出射されたレーザ光線Lは、ビームスプリッタ2で2方向に分けられる。2方向に分けられた一方のレーザ光線は、測定光線mとして可動プリズム4に向かい、可動プリズム4でビームスプリッタ2へ向けて反射される。2方向に分けられた他方のレーザ光線は、参照光線rとして固定プリズム3に向かい、固定プリズム3でビームスプリッタ2へ向けて反射される。ビームスプリッタ2へ戻ってきた測定光線mと参照光線rは、ビームスプリッタ2で反射又は透過してともに受光器6へ入射する。
FIG. 3 shows an optical system of a conventional laser length measuring machine. This laser length measuring machine includes a
ここで、移動体7とともに可動プリズム4が移動すると、測定光線mと参照光線rとの干渉縞が変わり、時間tとともに両光線m、rの干渉によって、受光器6からパルス5aが発生する。このパルス5aの周期Tから移動体7の変位を測定できる。
Here, when the
ところで、前述したような従来のレーザ測長機では、移動体7の位置をいくらか測定軸又は移動方向Xと直角方向へずらすと、これに伴い可動プリズム4の位置が移動するので、可動プリズム4で反射した測定光線mが、ビームスプリッタ2からの出発点へ戻れなくなる。すると、測定光線mと参照光線rとがビームスプリッタ2上の同じ位置へ戻らなくなって、両光線m、rによる干渉を観測できなくなり、測定不能になってしまうという問題がある。このため、従来は、移動体7を移動方向Xと直角方向へ位置調整するということは全く考えられていなかった。
By the way, in the conventional laser length measuring machine as described above, if the position of the
しかし、最近のレーザ測長機では、高精度を実現するため、測定対象物を正確に測定軸上に位置させる要求が増してきたが、前記問題が障害になっていた。 However, in recent laser length measuring machines, in order to achieve high accuracy, there has been an increasing demand for accurately positioning the measurement object on the measurement axis, but the above problem has been an obstacle.
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、反射体を固定した移動体を移動体の移動方向と直角方向へ位置調整しても測定可能なレーザ測長機を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a laser length measuring machine that can measure even if the moving body having a reflector fixed thereto is positioned in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body. To do.
上記課題を達成するため、本発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光線を移動体の移動方向に進む測定光線と、前記レーザ光線を前記測定光線と直角方向へ進む参照光線とに分けるビームスプリッタと、前記移動体に固定されるとともに前記測定光線を前記ビームスプリッタに向けて反射する可動反射体と、前記参照光線を前記ビームスプリッタに向けて反射する固定反射体と、前記可動反射体によって反射された測定光線と前記固定反射体によって反射された参照光線との干渉を検出して移動体の変位を測定するレーザ測長機において、前記可動反射体によって反射された測定光線を反射するように、前記ビームスプリッタ近傍に前記可動反射体の移動方向に垂直な平面鏡を備えるとともに、前記移動体を移動方向に対して直角方向に位置調整可能にしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a beam splitter that divides a laser beam emitted from a laser light source into a measurement beam that travels in a moving direction of a moving body and a reference beam that travels in a direction perpendicular to the measurement beam. A movable reflector fixed to the moving body and reflecting the measurement light beam toward the beam splitter, a fixed reflector reflecting the reference light beam toward the beam splitter, and reflected by the movable reflector In a laser length measuring device that measures the displacement of the moving body by detecting interference between the measured measuring beam and the reference beam reflected by the fixed reflector, the measuring beam reflected by the movable reflector is reflected. A plane mirror perpendicular to the moving direction of the movable reflector is provided in the vicinity of the beam splitter, and the moving body is perpendicular to the moving direction. Characterized in that the location adjustable.
本発明によれば、可動反射体を固定した移動体を移動方向と直角方向へ位置調整しても、可動反射体で反射された測定光線は、平面鏡で反射されて元の光路を戻り、可動反射体で再度反射されて、参照光線とともに必ずビームスプリッタからの出発点へ戻って両光線の干渉を観測できるので、測定不能になることがない。このため、測定対象物を測定軸上に置くことができ、高精度の測定が可能になる。また、測定光線がビームスプリッタと可動反射体の間及び平面鏡と可動反射体との間を往復するので、従来のレーザ測長機に比べて、同じ移動体の変位に対して干渉縞の変化が2倍になって、いっそう高精度の測定が可能になる。 According to the present invention, even if the position of the movable body with the movable reflector fixed is adjusted in the direction perpendicular to the moving direction, the measurement light beam reflected by the movable reflector is reflected by the plane mirror and returns to the original optical path to move the movable body. Since it is reflected again by the reflector and always returns to the starting point from the beam splitter together with the reference beam, the interference between the two beams can be observed. For this reason, the measurement object can be placed on the measurement axis, and high-precision measurement is possible. In addition, since the measurement light beam reciprocates between the beam splitter and the movable reflector and between the plane mirror and the movable reflector, the interference fringe changes with respect to the displacement of the same moving body as compared with the conventional laser length measuring machine. The measurement becomes more accurate by doubling.
以下、本発明の発明の実施の形態について添附図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明のレーザ測長機の一実施例を示している。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a laser length measuring machine according to the present invention.
このレーザ測長機では、移動体7は、その移動方向Xに対して左右方向と上下方向に位置調整可能にするように、測長機本体の測定軸12に沿って移動する基台14に対して、図示しない左右調整ねじと高さ調整ねじによって取り付けられている。ビームスプリッタ2の近傍には、可動反射体である可動プリズム(コーナーキューブ)4に正対させて、移動体7の移動方向Xに垂直な平面鏡10を固定している。
In this laser length measuring machine, the
また、ビームスプリッタ2から出た測定光線mと参照光線rは、行きと帰りに1/4λ板8を通過するようになっている。これは、光がビームスプリッタ2に入射するとき、入射面に垂直な偏光が反射し、入射面に平行な偏光が通過する性質があるため、戻ってくる測定光線mと参照光線rそれぞれについて、偏光面を90°回転させて、ビームスプリッタ2において確実に反射又は透過して、受光器6に入力させるためのものである。
Further, the measurement light beam m and the reference light beam r emitted from the
以上のこと以外の本実施例の構成は、前記従来のものと同じであるから、同じ部分に同じ符号を付すに止めて説明を省略する。 Since the configuration of the present embodiment other than the above is the same as that of the conventional one, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
さて、以上のように構成されたレーザ測長機によると、ビームスプリッタ2でレーザ光線Lから分けられた測定光線mは、可動プリズム4によって反射され、平面鏡10へ入射する。この測定光線mは、平面鏡10で反射されて、同じ光路を戻って、再び可動プリズム4で反射して、ビームスプリッタ2上の出発点に正確に戻る。しかも、移動体7を移動方向に対して左右方向と上下方向に位置調整しても、測定光線mは、必ずビームスプリッタ2からの出発点に正確に戻る。これで、常に測定光線mと参照光線rとはビームスプリッタ2上の同じ位置へ戻ることになるので、両光線m、nの干渉を受光器6によって検出でき、移動体7の変位を測定することができて、測定不能になることがない。
Now, according to the laser length measuring machine configured as described above, the measurement light beam m separated from the laser light beam L by the
また、図2の(A)に示したように、従来のレーザ測長機では、測定光線mは可動プリズム4とビームスプリッタ2との間を1往復するだけであるから、移動体7の変位δによる光路長変化は2δである。これに対して、図2の(B)に示したように、本実施例のレーザ測長機では、測定光線mは可動プリズム4とビームスプリッタ2との間及び可動プリズム4と平面鏡10との間を往復するから、可動プリズム4の変位δによる光路長変化は4δとなる。これにより、本実施例のレーザ測長機は、従来のものの半分の変位δでも検出可能となり、高精度な測定が可能になる。
Further, as shown in FIG. 2A, in the conventional laser length measuring machine, the measurement light beam m only reciprocates between the
1 レーザ光源
2 ビームスプリッタ
3 固定プリズム(固定反射体)
4 可動プリズム(可動反射体)
7 移動体
10 平面鏡
m 測定光線
r 参照光線
1
4 Movable prism (movable reflector)
7 Moving
Claims (1)
前記可動反射体によって反射された測定光線を反射するように、前記ビームスプリッタ近傍に前記可動反射体の移動方向に垂直な平面鏡を備えるとともに、
前記移動体を移動方向に対して直角方向に位置調整可能にしたことを特徴とするレーザ測長機。 A beam splitter that divides the laser beam emitted from the laser light source into a measuring beam that travels in the moving direction of the moving body, and a reference beam that travels the laser beam in a direction perpendicular to the measuring beam, and is fixed to the moving body and A movable reflector that reflects a measurement beam toward the beam splitter, a fixed reflector that reflects the reference beam toward the beam splitter, a measurement beam reflected by the movable reflector, and a reflection by the fixed reflector In the laser length measuring machine that detects the interference with the reference beam and measures the displacement of the moving body,
A plane mirror perpendicular to the moving direction of the movable reflector is provided in the vicinity of the beam splitter so as to reflect the measurement light beam reflected by the movable reflector,
A laser length measuring machine characterized in that the position of the moving body can be adjusted in a direction perpendicular to the moving direction.
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JP2006115531A JP2007285967A (en) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | Laser length measuring machine |
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WO2016129052A1 (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 中国電力株式会社 | Strain measurement method and strain measurement system |
CN117367327A (en) * | 2023-12-01 | 2024-01-09 | 上海隐冠半导体技术有限公司 | Pentagonal prism perpendicularity detection system and method |
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