JPH11230716A - Measuring apparatus for displacement of light waves - Google Patents

Measuring apparatus for displacement of light waves

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JPH11230716A
JPH11230716A JP10046289A JP4628998A JPH11230716A JP H11230716 A JPH11230716 A JP H11230716A JP 10046289 A JP10046289 A JP 10046289A JP 4628998 A JP4628998 A JP 4628998A JP H11230716 A JPH11230716 A JP H11230716A
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JP
Japan
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light
displacement
displacement amount
frequency
amount
Prior art date
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JP10046289A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Kawakami
潤 川上
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a measuring apparatus which suppresses measuring errors and by which the displacement of an object is measured with high accuracy, by computing a correction amount based on the difference between the weighted mean value in which the weight of new data in terms of time is set to be stronger than the weight of old data in terms of time from among a plurality of data regarding a first displacement amount, and the similar weighted means value regarding a second displacement amount. SOLUTION: A first displacement amount which is outputted from a signal processor 13 in a data acquisition timing time tr irrespective of whether a moving mirror 5 is in a moving state or a standstill state is expressed as ΔD (f1, tr). A second displacement amount is expressed as ΔD (f2, tr). When a first processing displacement amount ΔD and a second processing displacement amount ΔD are computed, the first processing displacement amount ΔD becomes the weighted mean value of a plurality of data on the first displacement amount, and the second processing displacement amount ΔD becomes the weighted mean value of a plurality of data on the second displacement amount. From among a plurality of data which are inputted continuously in terms of time, the weight of the new data in time is set to be stronger than the weight of the old data in time. Based on their difference, a correction amount is computed by taking into consideration the influence of a change in a refractive index by a gas in an optical path.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光波変位量測定装置
に関し、特に物体の変位量を高精度に測定するための光
波変位量測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light wave displacement measuring device, and more particularly to a light wave displacement measuring device for measuring a displacement of an object with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光波変位量測定装置としての光波
干渉測定装置は、たとえば特公平7−81819号公報
に開示されている。この装置は、第1の波長を有する第
1レーザ光と第2の波長を有する第2レーザ光とを同じ
光路に沿って、固定鏡を配置した第1光路(参照光路)
および移動鏡を配置した第2光路(測定光路)へそれぞ
れ導く。第1光路と第2光路をそれぞれ経た第1レーザ
光により第1干渉光を形成し、この第1干渉光に基づい
て、移動鏡の変位量に対応する第1変位量ΔD1を検出
する。
2. Description of the Related Art A light wave interference measuring device as a conventional light wave displacement measuring device is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 7-81819. This apparatus uses a first optical path (reference optical path) in which a fixed mirror is arranged along a same optical path between a first laser light having a first wavelength and a second laser light having a second wavelength.
And a second optical path (measurement optical path) where the movable mirror is arranged. A first interference light is formed by the first laser light passing through the first optical path and the second optical path, and a first displacement amount ΔD1 corresponding to the displacement amount of the movable mirror is detected based on the first interference light.

【0003】また、第1光路と第2光路をそれぞれ経た
第2レーザ光により第2干渉光を形成し、この第2干渉
光に基づいて、移動鏡の変位量に対応する第2変位量Δ
D2を検出する。第1干渉光と第2干渉光は、それぞれ
2つの別の光路を経て干渉した第1レーザ光と第2レー
ザ光による干渉縞であり、移動鏡の変位量に応じてこの
干渉縞の明暗が変化する。したがって、受光素子上の明
暗の変化を受光素子の出力で係数した値が移動鏡の変位
量に応じた第1変位量ΔD1 と第2変位量ΔD2 に相当
する。
Further, a second interference light is formed by the second laser light passing through the first optical path and the second optical path, and based on the second interference light, a second displacement Δ corresponding to the displacement of the movable mirror is obtained.
D2 is detected. The first interference light and the second interference light are interference fringes caused by the first laser light and the second laser light that have interfered through two different optical paths, and the brightness of the interference fringes varies depending on the displacement amount of the movable mirror. Change. Therefore, a value obtained by coefficienting a change in brightness on the light receiving element by an output of the light receiving element corresponds to the first displacement amount ΔD1 and the second displacement amount ΔD2 corresponding to the displacement amount of the movable mirror.

【0004】そして、移動鏡の変位量ΔDを、第1変位
量ΔD1 および第2変位量ΔD2 を用いて、次の式
(1)により算出している。 ΔD=ΔD1 −A(ΔD1N−ΔD2N) (1) ここで、Aは光路中の気体の屈折率により定まる定数で
あり、第1の波長および第2の波長に対する気体の屈折
率をそれぞれn1 およびn2 とすると、A=(n1 −
1)/(n1 −n2 )である。また、ΔD1Nは第1変位
量D1 に関するN個のデータを単純平均することにより
生成された第1平均変位量であり、ΔD2Nは第2変位量
D2 に関するN個のデータを単純平均することにより生
成された第2平均変位量である。このように、従来の技
術では、N個のデータを単純平均処理して得られる値
(ΔD1N−ΔD2N)を用いることにより、屈折率変動に
対する補正量の測定分解能の低下を抑えている。
The displacement amount ΔD of the movable mirror is calculated by the following equation (1) using the first displacement amount ΔD1 and the second displacement amount ΔD2. ΔD = ΔD1−A (ΔD1N−ΔD2N) (1) Here, A is a constant determined by the refractive index of the gas in the optical path, and the refractive indexes of the gas with respect to the first wavelength and the second wavelength are n1 and n2, respectively. Then A = (n1-
1) / (n1 -n2). ΔD1N is a first average displacement generated by simply averaging N pieces of data relating to the first displacement D1, and ΔD2N is generated by simply averaging N pieces of data relating to the second displacement D2. This is the calculated second average displacement amount. As described above, in the related art, the use of a value (ΔD1N−ΔD2N) obtained by simply averaging N pieces of data suppresses a decrease in the measurement resolution of the correction amount for the refractive index fluctuation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図3を用いて、上述し
た従来の光波干渉測定装置で発生する測定誤差について
説明する。図3は、屈折率変動がない状態において移動
鏡が等速移動する場合の第1変位量ΔD1 、第2変位量
ΔD2 、変位量ΔD、および屈折率変動の影響を考慮し
た補正量{A(ΔD1 −ΔD2 )}の関係を示してい
る。図3の変位量ΔD1 、ΔD2 補正量{A(ΔD1 −
ΔD2 )}は便宜的に直線で示したが、実際には測定分
解能に応じた階段状の値となる。
With reference to FIG. 3, a description will be given of a measurement error generated in the above-mentioned conventional light wave interference measuring apparatus. FIG. 3 shows a correction amount {A (A) that takes into account the effects of the first displacement amount ΔD1, the second displacement amount ΔD2, the displacement amount ΔD, and the refractive index variation when the movable mirror moves at a constant speed in a state where there is no refractive index variation. ΔD1−ΔD2)}. The displacement amounts ΔD1 and ΔD2 in FIG.
ΔD2)} is shown as a straight line for convenience, but is actually a step-like value corresponding to the measurement resolution.

【0006】図3において、時間t0から時間t1まで
の間の移動鏡の変位量を考える。まず、図3において、
時間t1の事象を考えると、第1平均変位量ΔD1Nは、
時間t0から時間t1までの間に測定されたN個の第1
変位量ΔD1 (例えばカウンタの計数値)の単純平均値
である。すなわち、第1平均変位量ΔD1Nの値は、
時間t0と時間t1との中間時間t2における値に相当
する。また、第2平均変位量ΔD2Nは、時間t0から時
間t1までの間に測定されたN個の第2変位量ΔD2
(例えばカウンタの計数値)の単純平均値である。す
なわち、第2平均変位量ΔD2Nの値は、時間t0と時
間t1との中間時間t2における値に相当する。したが
って、A(ΔD1N−ΔD2N)は、時間t2における{A
(ΔD1 −ΔD2 )}の値に相当する。すなわち、補
正量としてA(ΔD1 −ΔD2 )の代わりにA(ΔD1N
−ΔD2N)を用いることにより、変位量ΔD1 、ΔD2
それぞれの補間値を利用することができ、分解能を上げ
ることができることになる。
In FIG. 3, the displacement of the movable mirror from time t0 to time t1 is considered. First, in FIG.
Considering the event at time t1, the first average displacement ΔD1N is
N first measurements taken from time t0 to time t1
It is a simple average value of the displacement amount ΔD1 (for example, the count value of the counter). That is, the value of the first average displacement ΔD1N is
This corresponds to a value at an intermediate time t2 between the time t0 and the time t1. Further, the second average displacement ΔD2N is N second displacements ΔD2 measured from time t0 to time t1.
(For example, the count value of a counter). That is, the value of the second average displacement amount ΔD2N corresponds to a value at an intermediate time t2 between the time t0 and the time t1. Therefore, A (ΔD1N−ΔD2N) is {A at time t2.
([Delta] D1-[Delta] D2)}. That is, instead of A (ΔD1−ΔD2), A (ΔD1N
−ΔD2N), the displacement amounts ΔD1, ΔD2
Each interpolation value can be used, and the resolution can be increased.

【0007】しかしながら、時間t1における{A(Δ
D1 −ΔD2 )}の真の値は図3においてで示す値で
あり、算出されたA(ΔD1N−ΔD2N)の値と{A
(ΔD1 −ΔD2 )}の真の値との間に図3中参照符
号Eで示す誤差が発生することになる。その結果、時間
t1における変位量Dの真の値は図3においてで示す
値であるにもかかわらず、従来技術の演算式(1)によ
り算出される変位量の値は変位量ΔDの真の値から
誤差Eだけ異なることになる。この測定誤差Eは、移動
鏡の移動速度すなわち測定対象物体の移動速度(移動速
度が大きくなるとΔD1 、ΔD2 の傾きが急になる)に
比例して大きくなり、また第1変位量ΔD1 および第2
変位量ΔD2 の単純平均処理に用いられるデータ数N
(Nが大になるということは、時間t0と時間t1間の
時間が長くなることであり、移動鏡の移動距離が大きく
なる)に比例して大きくなる。
However, at time t1, {A (Δ
D1−ΔD2)} is the value shown in FIG. 3, and the calculated value of A (ΔD1N−ΔD2N) and {A
An error indicated by reference numeral E in FIG. 3 occurs between the true value of (ΔD1−ΔD2) D. As a result, despite the fact that the true value of the displacement amount D at the time t1 is the value shown in FIG. 3, the value of the displacement amount calculated by the operation formula (1) of the related art is the true value of the displacement amount ΔD. It will differ from the value by the error E. The measurement error E increases in proportion to the moving speed of the movable mirror, that is, the moving speed of the object to be measured (as the moving speed increases, the slopes of ΔD1 and ΔD2 become steeper), and the first displacement amount ΔD1 and the second
Number of data N used for simple averaging of displacement ΔD2
(When N becomes large, it means that the time between time t0 and time t1 becomes long, and the moving distance of the movable mirror becomes large).

【0008】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、測定誤差を小さく抑えて物体の変位量を高精
度に測定することのできる光波変位量測定装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to provide a light wave displacement measuring device capable of measuring a displacement of an object with high accuracy while suppressing a measurement error. I do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、周波数f1を有する第1の光を所定の
光路に沿って伝搬させ、前記光路中に配置された測定対
象物体の変位量に対応する第1変位量ΔD(f1)を検出す
るための第1検出系と、前記周波数f1とは異なる周波
数f2を有する第2の光を前記所定の光路に沿って伝搬
させ、前記測定対象物体の変位量に対応する第2変位量
ΔD(f2)を検出するための第2検出系と、前記第1変位
量ΔD(f1)と前記第2変位量ΔD(f2)との差に基づいて
前記光路中の気体による屈折率変動の影響を考慮した補
正量を算出し、算出した前記補正量で前記第1変位量Δ
D(f1)を補正して前記測定対象物体の変位量ΔDを求め
るための処理演算系とを備え、前記処理演算系は、前記
第1変位量ΔD(f1)に関する複数のデータから時間的に
古いデータの重みよりも時間的に新しいデータの重みを
強く設定した重み付け平均値と、前記第2変位量ΔD(f
2)に関する複数のデータから時間的に古いデータの重み
よりも時間的に新しいデータの重みを強く設定した重み
付け平均値との差に基づいて前記補正量を算出すること
を特徴とする光波変位量測定装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a first light having a frequency f1 is propagated along a predetermined optical path, and a first light having a frequency f1 is propagated along an object to be measured disposed in the optical path. A first detection system for detecting a first displacement ΔD (f1) corresponding to the displacement, and a second light having a frequency f2 different from the frequency f1 propagated along the predetermined optical path; A second detection system for detecting a second displacement ΔD (f2) corresponding to the displacement of the object to be measured, and a difference between the first displacement ΔD (f1) and the second displacement ΔD (f2) And calculating the correction amount in consideration of the influence of the refractive index fluctuation due to the gas in the optical path, and calculating the first displacement amount Δ with the calculated correction amount.
A processing operation system for correcting D (f1) to obtain a displacement amount ΔD of the object to be measured, wherein the processing operation system temporally calculates a plurality of pieces of data relating to the first displacement amount ΔD (f1). A weighted average value in which the weight of new data is set stronger than the weight of old data in time, and the second displacement amount ΔD (f
(2) calculating the correction amount based on a difference from a weighted average value in which a temporally new data weight is set stronger than a temporally old data weight from the plurality of data relating to 2). Provide a measuring device.

【0010】上述のように、本発明では、前記第1変位
量ΔD(f1)に関する複数のデータの重み付け平均値と前
記第2変位量ΔD(f2)に関する複数のデータの重み付け
平均値との算出において、時間的に古いデータの重みよ
りも時間的に新しいデータの重みを強く設定している。
そのために、前記処理演算系は、時間的にk番目のデー
タI(k) と、1番目から(k-1) 番目までのデータの重み
付け平均値O(k-1) とを変数として、1番目からk番目
までのデータの重み付け平均値O(k) を算出することが
好ましい。
As described above, in the present invention, the calculation of the weighted average value of the plurality of data regarding the first displacement amount ΔD (f1) and the weighted average value of the plurality of data regarding the second displacement amount ΔD (f2) is performed. , The weight of temporally new data is set stronger than that of temporally old data.
For this purpose, the processing operation system uses the k-th data I (k) and the weighted average value O (k-1) of the first to (k-1) th data as variables, and It is preferable to calculate the weighted average value O (k) of the data from the kth data to the kth data.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明では、第1変位量ΔD(f1)
と第2変位量ΔD(f2)との差に基づいて屈折率変動の影
響を考慮した補正量を算出し、算出した補正量で第1変
位量ΔD(f1)を補正して測定対象移動物体の変位量ΔD
を求める点は従来技術と同様である。しかしながら、従
来技術では第1変位量ΔD(f1)の単純平均値と第2変位
量ΔD(f2)の単純平均値との差に基づいて補正量を算出
するのに対し、本発明では第1変位量ΔD(f1)の重み付
け平均値と第2変位量ΔD(f2)の重み付け平均値との差
に基づいて補正量を算出する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a first displacement ΔD (f1)
And a second displacement amount ΔD (f2), and calculates a correction amount in consideration of the influence of the refractive index fluctuation, corrects the first displacement amount ΔD (f1) with the calculated correction amount, and calculates a moving object to be measured. Displacement amount ΔD
Is the same as in the prior art. However, in the prior art, the correction amount is calculated based on the difference between the simple average value of the first displacement amount ΔD (f1) and the simple average value of the second displacement amount ΔD (f2). The correction amount is calculated based on the difference between the weighted average value of the displacement amount ΔD (f1) and the weighted average value of the second displacement amount ΔD (f2).

【0012】このとき、第1変位量ΔD(f1)および第2
変位量ΔD(f2)の複数のデータのうち、時間的に古いデ
ータの重みが弱く時間的に新しいデータの重みが強くな
るように重みを付ける。したがって、図3において、本
発明で重み付け平均により求める補正量A(ΔD1 −Δ
D2 )の値は、従来技術で単純平均により求める補正量
A(ΔD1N−ΔD2N)の値よりも時間t1における補
正量A(ΔD1 −ΔD2 )の真の値に近づくことにな
る。また、重み付け平均処理をすることにより、変位量
ΔD1 、ΔD2 それぞれの補間値を利用することができ
るので、従来と同様に分解能を上げることにもなる。そ
の結果、本発明の光波変位量測定装置では、補正量の精
度を上げて測定対象物体の変位量を高精度に測定するこ
とができる。
At this time, the first displacement ΔD (f1) and the second displacement
Among a plurality of pieces of data of the displacement amount ΔD (f2), weighting is performed so that the weight of old data in time is weak and the weight of new data in time is strong. Therefore, in FIG. 3, the correction amount A (ΔD1−Δ
The value of D2) is closer to the true value of the correction amount A (ΔD1−ΔD2) at time t1 than the value of the correction amount A (ΔD1N−ΔD2N) obtained by simple averaging in the prior art. In addition, by performing the weighted averaging process, the interpolation values of the displacement amounts ΔD1 and ΔD2 can be used, so that the resolution can be increased as in the related art. As a result, with the lightwave displacement measuring device of the present invention, the displacement amount of the object to be measured can be measured with high accuracy by increasing the accuracy of the correction amount.

【0013】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明の第1実施例にかかる光
波変位量測定装置の構成を概略的に示す図である。図1
の光波変位量測定装置は、周波数の異なる2つの光を同
じ光路に沿って射出する光源1を備えている。光源1か
ら射出される周波数f1の光と周波数f2(f1≠f
2)の光とは互いに同じ偏光方位を有する直線偏光であ
って、その偏光方位は図1の紙面に対して45°だけ傾
いている。光源1から射出した周波数f1および周波数
f2の光は、偏光ビームスプリッター3に入射する。偏
光ビームスプリッター3は、図1の紙面内上下方向に偏
光方位を有する光(p偏光)を透過し、図1の紙面と垂
直方向に偏光方位を有する光(s偏光)を反射する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a light wave displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention. FIG.
Is equipped with a light source 1 that emits two lights having different frequencies along the same optical path. The light of frequency f1 emitted from the light source 1 and the frequency f2 (f1 ≠ f
The light of 2) is linearly polarized light having the same polarization direction, and the polarization direction is inclined by 45 ° with respect to the plane of FIG. Light having the frequencies f1 and f2 emitted from the light source 1 enters the polarization beam splitter 3. The polarizing beam splitter 3 transmits light (p-polarized light) having a polarization direction in the vertical direction in the plane of FIG. 1 and reflects light (s-polarized light) having a polarization direction in a direction perpendicular to the plane of FIG.

【0014】したがって、偏光ビームスプリッター3に
入射した光は、コーナキューブプリズムからなる固定鏡
4が配置された参照光路に導かれる参照光と、コーナキ
ューブプリズムからなり測定対象物体に取り付けられた
移動鏡5が配置された測定光路に導かれる測定光とに分
離される。偏光ビームスプリッター3で反射した周波数
f1および周波数f2の光は、固定鏡4で反射後、再び
偏光ビームスプリッター3に戻って、偏光ビームスプリ
ッター3で反射する。また、偏光ビームスプリッター3
を透過した周波数f1および周波数f2の光は、移動鏡
5で反射後、再び偏光ビームスプリッター3に戻って偏
光ビームスプリッター3を透過する。
Therefore, the light incident on the polarization beam splitter 3 is a reference light guided to a reference optical path on which a fixed mirror 4 composed of a corner cube prism is disposed, and a movable mirror composed of a corner cube prism and attached to an object to be measured. 5 is separated into measurement light guided to the arranged measurement light path. The light of the frequency f1 and the frequency f2 reflected by the polarization beam splitter 3 is reflected by the fixed mirror 4, returns to the polarization beam splitter 3 again, and is reflected by the polarization beam splitter 3. In addition, polarizing beam splitter 3
Are reflected by the movable mirror 5, return to the polarization beam splitter 3, and pass through the polarization beam splitter 3.

【0015】偏光ビームスプリッター3を反射もしくは
透過した周波数f1および周波数f2の光は、同一の光
路に沿ってダイクロイックミラー6に入射する。ダイク
ロイックミラー6は、周波数f1の光を透過し、周波数
f2の光を反射する。したがって、周波数f1の参照光
および周波数f1の測定光はダイクロイックミラー6を
透過し、周波数f2の参照光および周波数f2の測定光
はダイクロイックミラー6で反射する。
The lights of the frequencies f1 and f2 reflected or transmitted by the polarization beam splitter 3 enter the dichroic mirror 6 along the same optical path. The dichroic mirror 6 transmits light of frequency f1 and reflects light of frequency f2. Therefore, the reference light having the frequency f1 and the measurement light having the frequency f1 pass through the dichroic mirror 6, and the reference light having the frequency f2 and the measurement light having the frequency f2 are reflected by the dichroic mirror 6.

【0016】ダイクロイックミラー6を透過した周波数
f1の参照光と測定光とは、偏光板7を介して干渉す
る。なお、偏光板7は、周波数f1の参照光(s偏光)
および周波数f1の測定光(p偏光)の偏光方位に対し
て45°傾いて配置されている。偏光板7を介して生成
された干渉光は光電変換素子8で光電変換される。移動
鏡5が所定量動く毎に干渉縞が明暗を繰り返し、従って
移動鏡5が所定量動く毎に光電変換素子8からは前記所
定量に対応した周期のほぼ正弦波状の第1干渉信号が出
力される。光電変換素子8から出力された第1干渉信号
は、第1変換器9に供給される。第1変換器9は、光電
変換素子8から供給された第1干渉信号に基づいて、周
波数f1の光により測定された移動鏡5の変位量(ひい
ては測定対象物体の変位量)に対応する第1変位量ΔD
(f1)に関する信号を信号処理器13に供給する。第
1変位量ΔD(f1)は、例えば光電変換素子8の出力
である正弦波信号をデジタル処理して得られる移動鏡5
の所定変位量毎のパルスを計数した計数値である。1パ
ルス当たりの変位量はあらかじめわかっているので、計
数値から変位量は一義的に得られる。
The reference light having the frequency f 1 transmitted through the dichroic mirror 6 and the measurement light interfere with each other via the polarizing plate 7. In addition, the polarizing plate 7 is a reference light (s-polarized light) having a frequency f1.
And at 45 ° with respect to the polarization direction of the measurement light (p-polarized light) at the frequency f1. The interference light generated via the polarizing plate 7 is photoelectrically converted by the photoelectric conversion element 8. Every time the movable mirror 5 moves by a predetermined amount, the interference fringes repeat light and dark. Therefore, each time the movable mirror 5 moves by a predetermined amount, the photoelectric conversion element 8 outputs a first interference signal having a substantially sinusoidal waveform having a cycle corresponding to the predetermined amount. Is done. The first interference signal output from the photoelectric conversion element 8 is supplied to the first converter 9. The first converter 9 is based on the first interference signal supplied from the photoelectric conversion element 8 and corresponds to a displacement amount of the movable mirror 5 (and thus a displacement amount of the measurement target object) measured by the light of the frequency f1. 1 displacement ΔD
The signal relating to (f1) is supplied to the signal processor 13. The first displacement amount ΔD (f1) is, for example, a moving mirror 5 obtained by digitally processing a sine wave signal output from the photoelectric conversion element 8.
Is a count value obtained by counting pulses for each predetermined displacement amount. Since the displacement amount per pulse is known in advance, the displacement amount can be uniquely obtained from the count value.

【0017】一方、ダイクロイックミラー6で反射した
周波数f2の参照光と周波数f2の測定光とは、偏光板
10を介して干渉する。なお、偏光板10は、偏光板7
と同様に、周波数f2の参照光(s偏光)および周波数
f2の測定光(p偏光)の偏光方位に対して45°傾い
て配置されている。偏光板10を介して生成された干渉
光は光電変換素子11で受光され、その光電変換信号が
第2干渉信号として第2変換器12に供給される。第2
干渉信号も第1干渉信号と同様に、周波数f2の光で測
定した移動鏡5の変位量に対応したほぼ正弦波状の信号
である。第2変換器12は、光電変換素子11から供給
された第2干渉信号に基づいて、周波数f2の光により
測定された移動鏡5の変位量に対応する第2変位量ΔD
(f2)に関する信号を信号処理器13に供給する。第
2変位量ΔD(f2)も第1変位量ΔD(f1)と同様
に、周波数f2の光に対して移動鏡5の所定変位量毎に
得られるパルスの計数値である。
On the other hand, the reference light having the frequency f2 and the measurement light having the frequency f2 reflected by the dichroic mirror 6 interfere with each other via the polarizing plate 10. Note that the polarizing plate 10 is
Similarly to the above, they are arranged at an angle of 45 ° with respect to the polarization directions of the reference light (s-polarized) at the frequency f2 and the measurement light (p-polarized) at the frequency f2. The interference light generated via the polarizing plate 10 is received by the photoelectric conversion element 11, and the photoelectric conversion signal is supplied to the second converter 12 as a second interference signal. Second
Similarly to the first interference signal, the interference signal is a substantially sinusoidal signal corresponding to the displacement of the movable mirror 5 measured with the light having the frequency f2. The second converter 12 is based on the second interference signal supplied from the photoelectric conversion element 11 and has a second displacement amount ΔD corresponding to the displacement amount of the movable mirror 5 measured by the light having the frequency f2.
The signal relating to (f2) is supplied to the signal processor 13. Similarly to the first displacement amount ΔD (f1), the second displacement amount ΔD (f2) is a count value of pulses obtained for each predetermined displacement amount of the movable mirror 5 with respect to the light having the frequency f2.

【0018】信号処理器13は、第1変換器9から供給
された第1変位量ΔD(f1)から第1処理変位量ΔD
(f1s)を作成し、第2変換器12から供給された第2
変位量ΔD(f2)から第2処理変位量ΔD(f2s)を
作成し、第1変位量ΔD(f1)、第2変位量ΔD(f
2)、第1処理変位量ΔD(f1s)、および第2処理変
位量ΔD(f2s)を演算器14に供給する。第1処理変
位量ΔD(f1s)および第2処理変位量ΔD(f2s)に
ついては後述する。演算器14は、信号処理器13から
供給されたこれらの変位量に基づいて、光路中の気体に
よる屈折率変動の影響を補正した移動鏡5の変位量ΔD
を求めて出力する。
The signal processor 13 converts the first displacement ΔD (f1) supplied from the first converter 9 into the first displacement ΔD (f1).
(F1s), and the second value supplied from the second converter 12
A second processing displacement amount ΔD (f2s) is created from the displacement amount ΔD (f2), and a first displacement amount ΔD (f1) and a second displacement amount ΔD (f
2) The first processing displacement amount ΔD (f1s) and the second processing displacement amount ΔD (f2s) are supplied to the calculator 14. The first processing displacement amount ΔD (f1s) and the second processing displacement amount ΔD (f2s) will be described later. The computing unit 14 corrects the displacement amount ΔD of the movable mirror 5 based on the displacement amounts supplied from the signal processor 13 and corrects the influence of the refractive index fluctuation due to the gas in the optical path.
Is output.

【0019】以下、第1実施例において、第1変位量Δ
D(f1)および第2変位量ΔD(f2)から変位量Δ
Dを求める手順について説明する。まず、移動鏡5が移
動状態にあると静止状態にあるとに関わらず、データ取
得タイミング時間trに信号処理器13から出力される
第1変位量をΔD(f1,tr)と表し、データ取得タイ
ミング時間trに信号処理器13から出力される第2変
位量をΔD(f2,tr)と表す。なお、データ取得タイ
ミングは、特に規定はないが、固定のクロックに同期し
てデータを取り込むようにしてもよい。また、複数の第
1変位量を重み付け平均により細分化処理した値であっ
て時間td(データ取得タイミング時間trの直前)に
信号処理器13から出力される値を第1処理変位量とし
てΔD(f1s,td)と表し、複数の第2変位量を重み付
け平均により細分化処理した値であって時間tdに信号
処理器13から出力される値を第2処理変位量としてΔ
D(f2s,td)と表す。
Hereinafter, in the first embodiment, the first displacement Δ
D (f1) and the second displacement amount ΔD (f2) from the displacement amount Δ
A procedure for obtaining D will be described. First, regardless of whether the movable mirror 5 is in the moving state or in the stationary state, the first displacement amount output from the signal processor 13 at the data acquisition timing tr is represented by ΔD (f1, tr), and data acquisition is performed. The second displacement amount output from the signal processor 13 at the timing time tr is represented by ΔD (f2, tr). The data acquisition timing is not particularly limited, but the data may be acquired in synchronization with a fixed clock. Further, a value obtained by subdividing a plurality of first displacement amounts by weighted averaging and output from the signal processor 13 at time td (immediately before the data acquisition timing time tr) is defined as a first processing displacement amount as ΔD ( f1s, td), and a value obtained by subdividing a plurality of second displacement amounts by weighted averaging and output from the signal processor 13 at time td as a second process displacement amount
D (f2s, td).

【0020】そうすると、第1処理変位量ΔD(f1s,
td)および第2処理変位量ΔD(f2s,td)は、次の式
(2)および(3)のようになる。
Then, the first processing displacement amount ΔD (f1s,
td) and the second processing displacement amount ΔD (f2s, td) are expressed by the following equations (2) and (3).

【数2】 ΔD(f1s,td)=ΔD(f1s,tb)+α{ΔD(f1,td) −ΔD(f1s,tb)} (0<α<1) (2) ΔD(f2s,td)=ΔD(f2s,tb)+α{ΔD(f2,td) −ΔD(f2s,tb)} (0<α<1) (3) ここで、ΔD(f1s,tb)はΔD(f1s,td)の1回前
(時間tb)の第1処理変位量であり、ΔD(f2s,t
b)はΔD(f2s,td)の1回前(時間tb)の第2処
理変位量である。
ΔD (f1s, td) = ΔD (f1s, tb) + α {ΔD (f1, td) −ΔD (f1s, tb)} (0 <α <1) (2) ΔD (f2s, td) = ΔD (f2s, tb) + α {ΔD (f2, td) −ΔD (f2s, tb)} (0 <α <1) (3) Here, ΔD (f1s, tb) is 1 of ΔD (f1s, td). This is the first processing displacement amount before (time tb), ΔD (f2s, t
b) is the second processing displacement amount one time (time tb) before ΔD (f2s, td).

【0021】式(2)では、時間tdの第1処理変位量
ΔD(f1s,td)が、時間tdの第1変位量ΔD(f
1,td)、時間tdの直前のデータ取得タイミング時間
tbの第1処理変位量ΔD(f1s,tb)、および定数α
から求められる。また、式(3)でも同様に、時間td
の第2処理変位量ΔD(f2s,td)が、時間tdの第2
変位量ΔD(f2,td)、時間tbの第2処理変位量Δ
D(f2s,tb)、および定数αから求められる。すなわ
ち、式(2)および(3)では、次の式(4)に示すよ
うに、k番目の入力であるI(k)と(k−1)番目の
出力であるO(k−1)とを変数として、k番目の出力
であるO(k)を決定していることになる。 O(k)=O(k−1)+α{I(k)−O(k−1)} (4)
In equation (2), the first displacement ΔD (f1s, td) at time td is equal to the first displacement ΔD (f
1, td), the first processing displacement amount ΔD (f1s, tb) at the data acquisition timing time tb immediately before the time td, and the constant α
Required from. Similarly, in equation (3), the time td
Is the second processing displacement amount ΔD (f2s, td) at time td.
Displacement amount ΔD (f2, td), second processing displacement amount Δ at time tb
D (f2s, tb) and a constant α. That is, in the equations (2) and (3), as shown in the following equation (4), the k-th input I (k) and the (k-1) -th output O (k-1) Is used as a variable to determine the k-th output O (k). O (k) = O (k−1) + α {I (k) −O (k−1)} (4)

【0022】したがって、上述の式(2)および(3)
を用いて第1処理変位量ΔD(f1s,td)および第2処
理変位量ΔD(f2s,td)を算出する場合、第1処理変
位量ΔD(f1s,td)は第1変位量ΔD(f1)の複数
のデータの重み付け平均となり、第2処理変位量ΔD
(f2s,td)は第2変位量ΔD(f2)の複数のデータ
の重み付け平均となる。しかも、式(2)および(3)
を用いる重み付け平均では、時間的に連続して入力され
る複数のデータのうち、時間的に古いデータの重みより
も時間的に新しいデータの重みが強く設定される。
Therefore, the above equations (2) and (3)
Is used to calculate the first processing displacement amount ΔD (f1s, td) and the second processing displacement amount ΔD (f2s, td), the first processing displacement amount ΔD (f1s, td) becomes the first displacement amount ΔD (f1 ) Is a weighted average of the plurality of data, and the second processing displacement amount ΔD
(F2s, td) is a weighted average of a plurality of data of the second displacement amount ΔD (f2). Moreover, equations (2) and (3)
In the weighted averaging using, the weight of temporally new data is set to be stronger than the temporally old data among a plurality of temporally continuous input data.

【0023】このように、第1実施例では、第1変位量
ΔD(f1)の単純平均および第2変位量ΔD(f2)
の単純平均に代えて、第1変位量ΔD(f1)の重み付
け平均である第1処理変位量ΔD(f1s,td)および第
2変位量ΔD(f2)の重み付け平均である第2処理変
位量ΔD(f2s,td)を用いている。したがって、光路
中の気体による屈折率変動の影響を補正した時間trに
おける測定対象物体の変位量ΔD(tr)は、次の演算式
(5)により求められる。 ΔD(tr)=ΔD(f1,tr)−A{ΔD(f1s,td)−ΔD(f2s,td)} (5)
As described above, in the first embodiment, the simple average of the first displacement ΔD (f1) and the second displacement ΔD (f2)
Instead of the simple average of the first displacement amount ΔD (f1), the second processing displacement amount which is the weighted average of the first displacement amount ΔD (f1s, td) and the second displacement amount ΔD (f2) ΔD (f2s, td) is used. Therefore, the displacement amount ΔD (tr) of the measurement target object at the time tr in which the influence of the refractive index fluctuation due to the gas in the optical path is corrected is obtained by the following equation (5). ΔD (tr) = ΔD (f1, tr) −A {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2s, td)} (5)

【0024】上述したように、式(2)および(3)を
用いる重み付け平均では、時間的に連続して入力される
複数のデータのうち時間的に古いデータの重みが弱く時
間的に新しいデータの重みが強くなる。したがって、図
3において、第1実施例で重み付け平均により求める補
正量A(ΔD1 −ΔD2 )の値は、従来技術で単純平均
により求める補正量A(ΔD1 −ΔD2 )の値よりも
時間t1(実時間trに対応)における補正量A(ΔD
1 −ΔD2 )の真の値に近づくことになる。その結
果、第1実施例の光波変位量測定装置では、測定対象物
体の移動速度に比例して発生する測定誤差を小さく抑え
て測定対象物体の変位量を高精度に測定することができ
る。
As described above, in the weighted averaging using the equations (2) and (3), the temporally old data is weaker and the temporally newer Becomes stronger. Therefore, in FIG. 3, the value of the correction amount A (ΔD1−ΔD2) obtained by the weighted average in the first embodiment is longer than the value of the correction amount A (ΔD1−ΔD2) obtained by the simple average in the prior art in time t1 (actual time). Correction amount A (ΔD corresponding to time tr)
1 -ΔD2). As a result, the lightwave displacement measuring device of the first embodiment can measure the displacement of the measurement object with high accuracy while suppressing the measurement error generated in proportion to the moving speed of the measurement object.

【0025】上述のように、第1実施例の光波変位量測
定装置では、測定対象物体の移動速度に比例して発生す
る測定誤差を小さく抑えることが可能となる。しかしな
がら、第1実施例では、屈折率変動のない状況において
も測定対象物体の移動速度に比例したある程度の測定誤
差は依然として発生するので、充分な実時間特性を達成
することができない。そこで、第1実施例の第1変形例
では、光波変位量測定装置の実時間特性を向上させるた
めに、本出願人の出願にかかる特開平9−61110号
公報に開示された演算式を利用する。
As described above, with the light wave displacement measuring device of the first embodiment, it is possible to reduce the measurement error generated in proportion to the moving speed of the object to be measured. However, in the first embodiment, a certain measurement error proportional to the moving speed of the object to be measured still occurs even in a situation where there is no change in the refractive index, so that sufficient real-time characteristics cannot be achieved. Therefore, in a first modified example of the first embodiment, in order to improve the real-time characteristics of the light wave displacement measuring device, an arithmetic expression disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-61110 filed by the present applicant is used. I do.

【0026】特開平9−61110号公報に開示された
光波変位量測定装置では、演算値A・ΔX(tw)と、演算
値ΔM(tw)と、時間tnにおけるΔD(f3,tn) とを用い
て、次の演算式(6)により、時間tnにおける変位量Δ
D'(tn) を求めている。 ΔD'(tn) =ΔD(f3,tn) {1−A・ΔX(tw)/ΔM(tw)} (6)
In the light wave displacement measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-61110, the calculated value A · ΔX (tw), the calculated value ΔM (tw), and ΔD (f3, tn) at time tn are calculated. And the displacement Δ at time tn by the following equation (6):
D '(tn). ΔD ′ (tn) = ΔD (f3, tn) {1−A · ΔX (tw) / ΔM (tw)} (6)

【0027】ところで、ΔD(f1,tw1)、ΔD(f2,tw1)、
ΔD(f3,tw1)およびΔD(f3,tn) はそれぞれ次の式
(7)〜(10)で表される。
By the way, ΔD (f1, tw1), ΔD (f2, tw1),
ΔD (f3, tw1) and ΔD (f3, tn) are represented by the following equations (7) to (10), respectively.

【数3】 ΔD(f1,tw1)={1+N(tw1) ・F(f1)}ΔD(tw1) (7) ΔD(f2,tw1)={1+N(tw1) ・F(f2)}ΔD(tw1) (8) ΔD(f3,tw1)={1+N(tw1) ・F(f3)}ΔD(tw1) (9) ΔD(f3,tn) ={1+N(tn)・F(f3)}ΔD(tn) (10) ここで、N(t) は時間tにおける気体の密度であり、Δ
D(t) は時間tにおける変位量である。また、F(f)
は、気体の構成比が不変であれば気体の密度に依存する
ことなく光の周波数fのみに依存する関数である。
ΔD (f1, tw1) = {1 + N (tw1) F (f1)} ΔD (tw1) (7) ΔD (f2, tw1) = {1 + N (tw1) F (f2)} ΔD (tw1 (8) ΔD (f3, tw1) = {1 + N (tw1) · F (f3)} ΔD (tw1) (9) ΔD (f3, tn) = {1 + N (tn) · F (f3)} ΔD (tn (10) where N (t) is the gas density at time t,
D (t) is the displacement amount at time t. Also, F (f)
Is a function that depends only on the frequency f of light without depending on the density of the gas if the composition ratio of the gas does not change.

【0028】式(7)および(8)より、A・ΔX(tw)
は、次の式(11)のように変形される。
From equations (7) and (8), A.ΔX (tw)
Is transformed as in the following equation (11).

【数4】 A・ΔX(tw)=A{ΔD(f2,tw1)−ΔD(f1,tw1)} =A〔{1+N(tw1) ・F(f2)}ΔD(tw1) −{1+N(tw1) ・F(f1)}ΔD(tw1) 〕 =A〔{F(f2)−F(f1)}N(tw1) ・ΔD(tw1) 〕 =F(f3)/{F(f2)−F(f1)} ×〔{F(f2)−F(f1)}N(tw1) ・ΔD(tw1) 〕 =F(f3)・N(tw1) ・ΔD(tw1) (11) A · ΔX (tw) = A {ΔD (f2, tw1) −ΔD (f1, tw1)} = A [{1 + N (tw1) · F (f2)} ΔD (tw1) − {1 + N (tw1 ) · F (f1)} ΔD (tw1)] = A [{F (f2) -F (f1)} N (tw1) · ΔD (tw1)] = F (f3) / {F (f2) -F ( f1)} × [{F (f2) -F (f1)} N (tw1) ・ ΔD (tw1)] = F (f3) ・ N (tw1) ・ ΔD (tw1) (11)

【0029】したがって、式(11)における{1−A・
ΔX(tw)/ΔM(tw)}は、次の式(12)のように変形さ
れる。
Therefore, {1-A · in equation (11)
ΔX (tw) / ΔM (tw)} is transformed as in the following equation (12).

【数5】 {1−A・ΔX(tw)/ΔM(tw)} ={ΔD(f3,tw1)−A・ΔX(tw)}/ΔD(f3,tw1) =〔{1+N(tw1) ・F(f3)}ΔD(tw1) −A・ΔX(tw)〕 /〔{1+N(tw1) ・F(f3)}ΔD(tw1) 〕 =ΔD(tw1) /〔{1+N(tw1) ・F(f3)}ΔD(tw1) 〕 =1/{1+N(tw1) ・F(f3)} (12) [Equation 5] {1−A · ΔX (tw) / ΔM (tw)} = {ΔD (f3, tw1) −A · ΔX (tw)} / ΔD (f3, tw1) = [{1 + N (tw1) · F (f3)} ΔD (tw1) −A · ΔX (tw)] / [{1 + N (tw1) · F (f3)} ΔD (tw1)] = ΔD (tw1) / [{1 + N (tw1) · F ( f3)} ΔD (tw1)] = 1 / {1 + N (tw1) · F (f3)} (12)

【0030】こうして、式(6)は、次の式(13)のよ
うに変形される。
Thus, equation (6) is transformed into the following equation (13).

【数6】 ΔD'(tn) =ΔD(f3,tn) {1−A・ΔX(tw)/ΔM(tw)} =〔{1+N(tn)・F(f3)}/{1+N(tw1) ・F(f3)}〕 ×ΔD(tn) (13) 式(13)は、時間tnにおける気体の密度N(tn)と時間tw
1 における気体の密度N(tw1) が等しければ、演算式
(6)で求めた変位量ΔD'(tn) の測定誤差が0である
ことを示している。すなわち、時間tnと時間tw1 との差
を充分小さく設定することにより、測定対象物体の移動
速度に関わらず、演算式(6)にしたがって屈折率変動
に伴う測定誤差を実時間で補正することができる。
ΔD ′ (tn) = ΔD (f3, tn) {1−A · ΔX (tw) / ΔM (tw)} = [{1 + N (tn) · F (f3)} / {1 + N (tw1) F (f3)}] × ΔD (tn) (13) Equation (13) gives the gas density N (tn) and time tw at time tn.
If the gas densities N (tw1) at 1 are equal, it indicates that the measurement error of the displacement ΔD ′ (tn) obtained by the arithmetic expression (6) is zero. That is, by setting the difference between the time tn and the time tw1 to be sufficiently small, it is possible to correct the measurement error due to the change in the refractive index in real time according to the arithmetic expression (6) regardless of the moving speed of the object to be measured. it can.

【0031】上述の演算式(6)を第1変形例に適用す
る場合、時間tnは時間trに対応し、時間tw1 は時間tdに
対応し、ΔD'(tn) は変位量ΔD(tr)に対応し、ΔD
(f3,tn) は第1変位量ΔD(f1,tr)に対応し、ΔX
(tw)は第1処理変位量と第2処理変位量との差{ΔD
(f1s,td)−ΔD(f2s,td)}に対応し、ΔM(tw)
は第1処理変位量ΔD(f1s,td)に対応する。したが
って、第1変形例では、屈折率変動の影響を補正した実
時間trにおける変位量ΔD(tr)は、次の演算式(14)
により求められる。
When the above equation (6) is applied to the first modification, time tn corresponds to time tr, time tw1 corresponds to time td, and ΔD ′ (tn) is the displacement ΔD (tr). And ΔD
(f3, tn) corresponds to the first displacement amount ΔD (f1, tr), and ΔX
(tw) is the difference {ΔD between the first processing displacement and the second processing displacement.
(F1s, td) -ΔD (f2s, td)}, ΔM (tw)
Corresponds to the first processing displacement amount ΔD (f1s, td). Therefore, in the first modification, the displacement amount ΔD (tr) in real time tr in which the influence of the refractive index fluctuation is corrected is calculated by the following equation (14).
Required by

【0032】[0032]

【数7】 ΔD(tr)=ΔD(f1,tr)×〔1−A{ΔD(f1s,td) −ΔD(f2s,td)}/ΔD(f1s,td)〕 (14) こうして、第1変形例では、測定対象物体の移動速度に
関わらず、演算式(14)にしたがって屈折率変動に伴う
測定誤差を実時間で補正することができ、光波変位量測
定装置の実時間特性を向上させることができる。
ΔD (tr) = ΔD (f1, tr) × [1−A {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2s, td)} / ΔD (f1s, td)] (14) In the modified example, regardless of the moving speed of the object to be measured, the measurement error caused by the change in the refractive index can be corrected in real time according to the arithmetic expression (14), and the real-time characteristic of the light wave displacement measuring device is improved. be able to.

【0033】ところで、第1変形例の演算式(14)で
は、測定対象物体の変位量が0である場合、第1処理変
位量ΔD(f1s,td)が0となり、演算結果ΔD(tr)が
エラーになってしまう。そこで、第1実施例の第2変形
例では、以下の演算式(15)にしたがって変位量ΔD(t
r)を求める。
By the way, according to the arithmetic expression (14) of the first modification, when the displacement of the object to be measured is 0, the first processing displacement ΔD (f1s, td) becomes 0, and the computation result ΔD (tr) Will result in an error. Therefore, in the second modification of the first embodiment, the displacement amount ΔD (t
r).

【数8】 ΔD(tr)=ΔD(f1,tr)×〔1−A{ΔD(f1s,td) −ΔD(f2s,td)+Y}/{ΔD(f1s,td)+X}〕 (15)ΔD (tr) = ΔD (f1, tr) × [1-A {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2s, td) + Y} / {ΔD (f1s, td) + X}] (15)

【0034】以下、演算式(15)を用いた場合の定数X
と定数Yとの間の関係について考える。測定対象物体の
変位量が0のとき、ΔD(f1s,td)=0で且つ{ΔD(f1
s,td)−ΔD(f2s,td)}=0であるから、演算式(15)
は次の式(16)のように変形される。 ΔD(tr)=ΔD(f1,tr)(1−AY/X) (16)
Hereinafter, a constant X in the case of using equation (15)
Consider the relationship between and Y. When the displacement of the object to be measured is 0, ΔD (f1s, td) = 0 and {ΔD (f1
s, td) −ΔD (f2s, td)} = 0, therefore, the arithmetic expression (15)
Is transformed as in the following equation (16). ΔD (tr) = ΔD (f1, tr) (1-AY / X) (16)

【0035】式(16)では、第1変位量ΔD(f1,tr)に
(1−AY/X)を掛けて変位量ΔD(tr)を求めてい
る。ここで、式(15)を参照すると、ΔD(tr)が定数X
およびYの加算に起因するオフセットを含まないように
するには、(1−AY/X)の値が次の式(17)に示す
関係を満足することが必要である。 1−AY/X=1/{1+N(tr)・F(f1)} (17)
In equation (16), the displacement amount ΔD (tr) is obtained by multiplying the first displacement amount ΔD (f1, tr) by (1−AY / X). Here, referring to equation (15), ΔD (tr) is a constant X
In order not to include the offset caused by the addition of the values of Y and Y, it is necessary that the value of (1-AY / X) satisfies the relationship shown in the following equation (17). 1-AY / X = 1 / {1 + N (tr) .F (f1)} (17)

【0036】式(17)は、次の式(18)に示すように変
形される。
Equation (17) is modified as shown in the following equation (18).

【数9】 Y=(X/A)・〔1−1/{1+N(tr)・F(f1)}〕 ={X・N(tr)・F(f1)}/〔A{1+N(tr)・F(f1)}〕 (18) ここで、N(tr)は、時間trにおける気体の密度であり、
時間の経過に伴って変動する。
Y = (X / A) · [1-1 / {1 + N (tr) · F (f1)}] = {X · N (tr) · F (f1)} / [A {1 + N (tr ) · F (f1)}] (18) where N (tr) is the gas density at time tr,
It fluctuates over time.

【0037】そこで、たとえば装置が設定された所定の
設計環境条件(温度、湿度、水蒸気圧、二酸化炭素濃度
など)に応じて、あるいは装置のリセット時に適当なセ
ンサ手段によって測定された実際の環境条件(温度、湿
度、水蒸気圧、二酸化炭素濃度など)に応じて、N(tr)
を所定の値Nと設定することができる。この場合、式
(18)は、次の式(19)に示すように変形される。 Y=X・N・F(f1)/〔A{1+N・F(f1)}〕 (19)
Therefore, for example, the actual environmental conditions measured by appropriate sensor means according to predetermined design environmental conditions (temperature, humidity, water vapor pressure, carbon dioxide concentration, etc.) in which the apparatus is set, or when the apparatus is reset. (Temperature, humidity, water vapor pressure, carbon dioxide concentration, etc.), N (tr)
Can be set to a predetermined value N. In this case, equation (18) is modified as shown in the following equation (19). Y = X ・ NF ・ (f1) / [A {1 + NF ・ (f1)}] (19)

【0038】また、第1実施例の第3変形例では、第2
変形例と同じ目的のために、以下の演算式(20)にした
がって変位量ΔD(tr)を求める。
In the third modification of the first embodiment, the second modification
For the same purpose as the modification, the displacement amount ΔD (tr) is obtained according to the following equation (20).

【数10】 ΔD(tr)+Z={ΔD(f1,tr) +X}×〔1−A{ΔD(f1s,td) −ΔD(f2s,td)+Y}/{ΔD(f1s,td)+X}〕 (20) ただし、A=F(f1)/{F(f1)−F(f2)}ΔD (tr) + Z = {ΔD (f1, tr) + X} × [1-A {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2s, td) + Y} / {ΔD (f1s, td) + X} (20) where A = F (f1) / {F (f1) -F (f2)}

【0039】以下、演算式(20)を用いた場合の定数X
と定数YとオフセットZとの間の関係について考える。
測定対象物体の変位量が0のとき、ΔD(f1,tr) =0で
且つΔD(f1s,td)=0で且つ{ΔD(f1s,td)−ΔD(f2
s,td)}=0であるから、演算式(20)は次の式(21)
のように変形される。 Z=X(1−AY/X)=X−AY (21) また、式(10)を参照すると、定数XおよびYの加算に
起因するオフセットZが一定であるようにするには、
{ΔD(tr)+Z}と{ΔD(f1,tr) +X}との間に次の
式(22)に示す関係が成立することが必要である。 ΔD(tr)+Z={ΔD(f1,tr) +X}/{1+N(tr)・F(f1)} (22)
Hereinafter, a constant X in the case of using equation (20)
And the relationship between the constant Y and the offset Z.
When the displacement of the object to be measured is 0, ΔD (f1, tr) = 0, ΔD (f1s, td) = 0, and {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2
s, td)} = 0, therefore, the arithmetic expression (20) is given by the following expression (21)
It is transformed as follows. Z = X (1−AY / X) = X−AY (21) Further, referring to the equation (10), to make the offset Z caused by the addition of the constants X and Y constant,
It is necessary that the relationship shown in the following expression (22) be established between {ΔD (tr) + Z} and {ΔD (f1, tr) + X}. ΔD (tr) + Z = {ΔD (f1, tr) + X} / {1 + N (tr) · F (f1)} (22)

【0040】式(22)は、次の式(23)のように変形され
る。
Equation (22) is transformed into the following equation (23).

【数11】 ΔD(tr)+Z={ΔD(f1,tr) +X}/{1+N(tr)・F(f1)} =〔{1+N(tr)・F(f1)}ΔD(tr)+X〕 /{1+N(tr)・F(f1)} =ΔD(tr)+X/{1+N(tr)・F(f1)} (23) したがって、式(23)より、次の式(24)に示す関係が得ら
れる。 Z=X/{1+N(tr)・F(f1)} (24) ここで、N(tr)を所定の値Nと設定した場合、式(24)
は次の式(25)に示すように変形される。 Z=X/{1+N・F(f1)} (25)
ΔD (tr) + Z = {ΔD (f1, tr) + X} / {1 + N (tr) · F (f1)} = [{1 + N (tr) · F (f1)} ΔD (tr) + X] / {1 + N (tr) · F (f1)} = ΔD (tr) + X / {1 + N (tr) · F (f1)} (23) Therefore, from the equation (23), the relation shown in the following equation (24) is obtained. Is obtained. Z = X / {1 + N (tr) · F (f1)} (24) Here, when N (tr) is set to a predetermined value N, the equation (24) is obtained.
Is transformed as shown in the following equation (25). Z = X / {1 + NF (f1)} (25)

【0041】こうして、第2変形例では、式(19)を満
足する定数Xおよび定数Yを選択し、演算式(15)を用
いて測定対象物体の変位量を求めることができる。ま
た、第3変形例では、式(24)および式(25)を満足す
る定数X、定数YおよびオフセットZを選択し、演算式
(20)を用いて測定対象物体の変位量を求めることがで
きる。いずれの場合も、演算式(15)および(20)内の
割算の分母が0または0に近い値となってエラーが発生
することがないように、測定対象物体の可能な変位範囲
に対して{ΔD(f1s,td)+X}が0または0に近い値と
ならないように定数Xを選択することが好ましい。
As described above, in the second modification, the displacement X of the object to be measured can be obtained by using the arithmetic expression (15) by selecting the constant X and the constant Y satisfying the expression (19). In the third modified example, a constant X, a constant Y, and an offset Z satisfying Expressions (24) and (25) are selected, and the displacement amount of the measurement target object is obtained using Expression (20). it can. In each case, the possible displacement range of the object to be measured is set so that the denominator of the division in the arithmetic expressions (15) and (20) does not become 0 or a value close to 0 and no error occurs. Therefore, it is preferable to select the constant X such that {ΔD (f1s, td) + X} does not become 0 or a value close to 0.

【0042】また、測定対象物体がたとえば露光装置の
移動ステージである場合、そのリセット位置の近傍では
{ΔD(f1s,td)−ΔD(f2s,td)}が0になったり符号が
±に変化するので、測定対象の可能な変位範囲に対して
{ΔD(f1s,td)−ΔD(f2s,td)+Y}が0または0に近
い値とならないように定数Yを選択することが望まし
い。以上のように、第2変形例および第3変形例によれ
ば、測定対象物体の変位範囲に対して演算式の割算にお
いて分母が0または0に近い値となることがないので、
測定対象物体の変位量にかかわらず屈折率変動に伴う測
定誤差を実時間で安定的に補正することができる。
When the object to be measured is, for example, a moving stage of an exposure apparatus, {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2s, td)} becomes 0 or the sign changes to ± near the reset position. Therefore, it is desirable to select the constant Y such that {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2s, td) + Y} does not become 0 or a value close to 0 with respect to the possible displacement range of the measurement object. As described above, according to the second modification and the third modification, the denominator does not become 0 or a value close to 0 in the division of the arithmetic expression with respect to the displacement range of the measurement target object.
Irrespective of the amount of displacement of the object to be measured, it is possible to stably correct a measurement error caused by a change in the refractive index in real time.

【0043】図2は、本発明の第2実施例にかかる光波
変位量測定装置の構成を概略的に示す図である。第1実
施例ではホモダイン干渉方式により変位測定を行ってい
るが、第2実施例ではヘテロダイン干渉方式により変位
測定を行っている。第2実施例では、周波数がわずかに
異なり偏光方位の直交する周波数f1の光および周波数
f1'の光と、周波数がわずかに異なり偏光方位の直交す
る周波数f2の光および周波数f2'の光とを同じ光路に
沿って射出する光源21を備えている。ここで、周波数
f1の光および周波数f2(f1≠f2)の光は図2の
紙面内上下方向に偏光方位を有する直線偏光である。ま
た、周波数f1'の光および周波数f2'(f1'≠f2')の
光は図2の紙面と垂直方向に偏光方位を有する直線偏光
である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a light wave displacement measuring device according to a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the displacement is measured by the homodyne interference method. In the second embodiment, the displacement is measured by the heterodyne interference method. In the second embodiment, light of frequency f1 and light of frequency f1 'having slightly different frequencies and orthogonal polarization directions are compared with light of frequency f2 and light of frequency f2' having slightly different frequencies and orthogonal polarization directions. A light source 21 that emits light along the same optical path is provided. Here, the light having the frequency f1 and the light having the frequency f2 (f12f2) are linearly polarized light having a polarization direction in the vertical direction in the plane of FIG. The light of frequency f1 'and the light of frequency f2'(f1'1f2') are linearly polarized light having a polarization direction perpendicular to the plane of FIG.

【0044】光源21から射出された周波数f1の光お
よび周波数f1'の光と周波数f2の光および周波数f2'
の光とは、ビームスプリッター22を透過した後、偏光
ビームスプリッター23に入射する。偏光ビームスプリ
ッター23は、図2の紙面内上下方向に偏光方位を有す
る光(p偏光)を透過し、図2の紙面と垂直方向に偏光
方位を有する光(s偏光)を反射する。したがって、偏
光ビームスプリッター23に入射した光は、コーナキュ
ーブプリズムからなる固定鏡24が配置された参照光路
に導かれる参照光と、コーナキューブプリズムからなる
移動鏡25が配置された測定光路に導かれる測定光とに
分離される。
The light having the frequency f1 and the light having the frequency f1 'and the light having the frequency f2 and the light having the frequency f2' emitted from the light source 21.
Is transmitted through the beam splitter 22 and then enters the polarization beam splitter 23. The polarizing beam splitter 23 transmits light (p-polarized light) having a polarization direction in the vertical direction in the plane of FIG. 2 and reflects light (s-polarized light) having a polarization direction in a direction perpendicular to the plane of FIG. Therefore, the light incident on the polarization beam splitter 23 is guided to a reference optical path on which a fixed mirror 24 composed of a corner cube prism is disposed, and is guided to a measurement optical path on which a movable mirror 25 composed of a corner cube prism is disposed. It is separated from the measurement light.

【0045】偏光ビームスプリッター23で反射した周
波数f1'の光および周波数f2'の光は、固定鏡24で反
射後、再び偏光ビームスプリッター23に戻って、偏光
ビームスプリッター23で反射する。また、偏光ビーム
スプリッター23を透過した周波数f1の光および周波
数f2の光は、移動鏡25で反射後、再び偏光ビームス
プリッター23に戻って、偏光ビームスプリッター23
を透過する。こうして、参照光路を経て偏光ビームスプ
リッター23から射出された周波数f1'の光および周波
数f2'の光と、測定光路を経て偏光ビームスプリッター
23から射出された周波数f1の光および周波数f2の
光とは、同一の光路に沿ってダイクロイックミラー26
に入射する。ダイクロイックミラー26は、周波数がf
1の近傍の光を透過し、周波数がf2の近傍の光を反射
する。したがって、周波数f1'の参照光および周波数f
1の測定光はダイクロイックミラー26を透過し、周波
数f2'の参照光および周波数f2の測定光はダイクロイ
ックミラー26で反射する。
The light of frequency f 1 ′ and the light of frequency f 2 ′ reflected by the polarization beam splitter 23 return to the polarization beam splitter 23 again after being reflected by the fixed mirror 24, and are reflected by the polarization beam splitter 23. The light of the frequency f1 and the light of the frequency f2 that have passed through the polarization beam splitter 23 are reflected by the movable mirror 25 and then return to the polarization beam splitter 23 again.
Through. Thus, the light of the frequency f1 'and the light of the frequency f2' emitted from the polarization beam splitter 23 via the reference optical path, and the light of the frequency f1 and the light of the frequency f2 emitted from the polarization beam splitter 23 via the measurement optical path are Along the same optical path, the dichroic mirror 26
Incident on. The dichroic mirror 26 has a frequency f
The light near the frequency 1 is transmitted, and the light near the frequency f2 is reflected. Therefore, the reference light of frequency f1 'and the frequency f
The first measurement light is transmitted through the dichroic mirror 26, and the reference light having the frequency f2 'and the measurement light having the frequency f2 are reflected by the dichroic mirror 26.

【0046】ダイクロイックミラー26を透過した周波
数f1'の参照光と周波数f1の測定光とは、偏光板27
を介して干渉する。なお、偏光板27は、周波数f1'の
参照光(s偏光)および周波数f1の測定光(p偏光)
の偏光方位に対して45°傾いて配置されている。偏光
板27を介して生成された干渉光は光電変換素子28で
受光され、その光電変換信号が第1干渉信号として第1
変換器29に供給される。
The reference light having the frequency f 1 ′ and the measurement light having the frequency f 1 transmitted through the dichroic mirror 26 are
Interfere through. Note that the polarizing plate 27 includes a reference light (s-polarized light) having a frequency f1 'and a measurement light (p-polarized light) having a frequency f1.
Are arranged at an angle of 45 ° with respect to the polarization direction of The interference light generated through the polarizing plate 27 is received by the photoelectric conversion element 28, and the photoelectric conversion signal is used as the first interference signal as the first interference signal.
It is supplied to a converter 29.

【0047】一方、ダイクロイックミラー26で反射さ
れた周波数f2'の参照光と周波数f2の測定光とは、偏
光板30を介して干渉する。なお、偏光板30は、偏光
板27と同様に、周波数f2'の参照光(s偏光)および
周波数f2の測定光(p偏光)の偏光方位に対して45
°傾いて配置されている。偏光板30を介して生成され
た干渉光は光電変換素子31で受光され、その光電変換
信号が第2干渉信号として第2変換器32に供給され
る。
On the other hand, the reference light having the frequency f 2 ′ and the measurement light having the frequency f 2 reflected by the dichroic mirror 26 interfere with each other via the polarizing plate 30. Note that, similarly to the polarizing plate 27, the polarizing plate 30 is rotated 45 degrees with respect to the polarization direction of the reference light (s-polarized light) at the frequency f2 'and the measuring light (p-polarized light) at the frequency f2.
° It is arranged at an angle. The interference light generated via the polarizing plate 30 is received by the photoelectric conversion element 31, and the photoelectric conversion signal is supplied to the second converter 32 as a second interference signal.

【0048】一方、光源21から射出された光の一部
は、ビームスプリッター22で反射された後、ダイクロ
イックミラー35に入射する。ダイクロイックミラー3
5は、ダイクロイックミラー26と同様に、周波数がf
1の近傍の光を透過し、周波数がf2の近傍の光を反射
する。したがって、周波数f1'の光および周波数f1の
光はダイクロイックミラー35を透過し、周波数f2'の
光および周波数f2の光はダイクロイックミラー35で
反射する。
On the other hand, part of the light emitted from the light source 21 is reflected by the beam splitter 22 and then enters the dichroic mirror 35. Dichroic mirror 3
5 has a frequency f like the dichroic mirror 26.
The light near the frequency 1 is transmitted, and the light near the frequency f2 is reflected. Accordingly, the light having the frequency f1 'and the light having the frequency f1 pass through the dichroic mirror 35, and the light having the frequency f2' and the light having the frequency f2 are reflected by the dichroic mirror 35.

【0049】ダイクロイックミラー35を透過した周波
数f1'の光と周波数f1の光とは、偏光板36を介して
干渉する。なお、偏光板36は、偏光板27と同様に、
周波数f1'の光(s偏光)および周波数f1の光(p偏
光)の偏光方位に対して45°傾いて配置されている。
偏光板36を介して生成された干渉光は光電変換素子3
7で受光され、その光電変換信号が第1基準信号として
第1変換器29に供給される。
The light having the frequency f 1 ′ and the light having the frequency f 1 transmitted through the dichroic mirror 35 interfere with each other via the polarizing plate 36. The polarizing plate 36 is, like the polarizing plate 27,
It is arranged at an angle of 45 ° with respect to the polarization directions of the light of frequency f1 '(s-polarized light) and the light of frequency f1 (p-polarized light).
The interference light generated via the polarizing plate 36 is
7, and the photoelectric conversion signal is supplied to the first converter 29 as a first reference signal.

【0050】一方、ダイクロイックミラー35で反射さ
れた周波数f2'の光と周波数f2の光とは、偏光板38
を介して干渉する。なお、偏光板38は、偏光板30と
同様に、周波数f2'の光(s偏光)および周波数f2の
光(p偏光)の偏光方位に対して45°傾いて配置され
ている。偏光板38を介して生成された干渉光は光電変
換素子39で受光され、その光電変換信号が第2基準信
号として第2変換器32に供給される。
On the other hand, the light of the frequency f 2 ′ and the light of the frequency f 2 reflected by the dichroic mirror 35 are
Interfere through. Note that, similarly to the polarizing plate 30, the polarizing plate 38 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the polarization direction of the light having the frequency f2 '(s-polarized light) and the light having the frequency f2 (p-polarized light). The interference light generated via the polarizing plate 38 is received by the photoelectric conversion element 39, and the photoelectric conversion signal is supplied to the second converter 32 as a second reference signal.

【0051】第1変換器29は、第1基準信号に対する
第1干渉信号の位相変化を測定することによって、周波
数f1の光により測定された移動鏡25の変位量(ひい
ては測定対象物体の変位量)に対応する第1変位量ΔD
(f1)に関する信号を信号処理器33に供給する。ま
た、第2変換器32は、第2基準信号に対する第2干渉
信号の位相変化を測定することによって、周波数f2の
光により測定された移動鏡25の変位量に対応する第2
変位量ΔD(f2)に関する信号を信号処理器33に供
給する。なお、第1実施例と同様に、第1変位量ΔD
(f1)および第2変位量ΔD(f2)は、周波数f1
の光および周波数f2の光に対して移動鏡25の所定変
位量毎に得られるパルスの計数値である。
The first converter 29 measures the phase change of the first interference signal with respect to the first reference signal, and thereby detects the displacement of the movable mirror 25 (and thus the displacement of the object to be measured) measured by the light of frequency f1. ) Corresponding to the first displacement ΔD
The signal relating to (f1) is supplied to the signal processor 33. Further, the second converter 32 measures a phase change of the second interference signal with respect to the second reference signal, thereby obtaining a second change corresponding to the displacement amount of the movable mirror 25 measured by the light having the frequency f2.
A signal related to the displacement amount ΔD (f2) is supplied to the signal processor 33. Note that, like the first embodiment, the first displacement amount ΔD
(F1) and the second displacement amount ΔD (f2) are equal to the frequency f1
Is a count value of a pulse obtained for each predetermined displacement amount of the movable mirror 25 with respect to the light having the frequency f2.

【0052】信号処理器33は、第1変換器29から供
給された第1変位量ΔD(f1)から第1処理変位量Δ
D(f1s)を作成し、第2変換器32から供給された第
2変位量ΔD(f2)から第2処理変位量ΔD(f2s)
を作成し、第1変位量ΔD(f1)、第2変位量ΔD
(f2)、第1処理変位量ΔD(f1s)、および第2処
理変位量ΔD(f2s)を演算器34に供給する。演算器
34は、信号処理器33から供給されたこれらの変位量
に基づいて、光路中の気体による屈折率変動の影響を補
正した移動鏡25の変位量ΔDを求めて出力する。
The signal processor 33 converts the first displacement amount ΔD (f1) supplied from the first converter 29 into the first displacement amount ΔD (f1).
D (f1s) is created, and the second processing displacement amount ΔD (f2s) is obtained from the second displacement amount ΔD (f2) supplied from the second converter 32.
And the first displacement amount ΔD (f1) and the second displacement amount ΔD
(F2), the first processing displacement amount ΔD (f1s), and the second processing displacement amount ΔD (f2s) are supplied to the calculator 34. The arithmetic unit 34 calculates and outputs the displacement amount ΔD of the movable mirror 25 in which the influence of the refractive index fluctuation due to the gas in the optical path is corrected based on the displacement amounts supplied from the signal processor 33.

【0053】こうして、第2実施例においても第1実施
例と同様に、演算式(5)を用いて移動鏡25の変位量
を求めることにより、測定対象物体の移動速度に比例し
て発生する測定誤差を小さく抑えることができる。ま
た、第2実施例において、第1変形例の演算式(6)を
用いて移動鏡25の変位量を求めることにより、測定対
象物体の移動速度に関わらず屈折率変動に伴う測定誤差
を実時間で補正することができる。さらに、第2実施例
において、第2変形例の演算式(15)または第3変形例
の演算式(20)を用いて移動鏡25の変位量を求めるこ
とにより、測定対象物体の変位量にかかわらず屈折率変
動に伴う測定誤差を実時間で安定的に補正することがで
きる。
As described above, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the displacement amount of the movable mirror 25 is obtained by using the arithmetic expression (5), so that the displacement amount is generated in proportion to the moving speed of the object to be measured. Measurement errors can be reduced. In addition, in the second embodiment, by calculating the displacement of the movable mirror 25 using the arithmetic expression (6) of the first modified example, the measurement error due to the change in the refractive index is realized irrespective of the moving speed of the object to be measured. It can be corrected by time. Further, in the second embodiment, the displacement amount of the movable mirror 25 is obtained by using the operation expression (15) of the second modification or the operation expression (20) of the third modification, so that the displacement amount of the measurement target object is obtained. Regardless, it is possible to stably correct a measurement error caused by a change in the refractive index in real time.

【0054】なお、上述の各実施例では、周波数f1の
光を用いて測定した第1変位量ΔD(f1)と周波数f2の
光を用いて測定した第2変位量ΔD(f2)とに基づいて、
測定対象物体の変位量ΔDを求めている。しかしなが
ら、さらに周波数f3を有する第3の光を用いて第3変
位量ΔD(f3)を検出し、第1変位量ΔD(f1)と第2変位
量ΔD(f2)との差に基づいて算出した補正量で第3変位
量ΔD(f3)を補正して測定対象物体の変位量ΔDを求め
ることもできる。
In each of the above embodiments, the first displacement ΔD (f1) measured using the light of frequency f1 and the second displacement ΔD (f2) measured using the light of frequency f2. hand,
The displacement ΔD of the object to be measured is determined. However, the third displacement ΔD (f3) is further detected by using the third light having the frequency f3, and is calculated based on the difference between the first displacement ΔD (f1) and the second displacement ΔD (f2). The displacement amount ΔD of the object to be measured can be obtained by correcting the third displacement amount ΔD (f3) with the corrected amount.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1変位量ΔD(f1)の重み付け平均値と第2変位量ΔD
(f2)の重み付け平均値との差に基づいて補正量を算出す
る。このとき、第1変位量ΔD(f1)および第2変位量Δ
D(f2)の複数のデータのうち、時間的に古いデータの重
みが弱く時間的に新しいデータの重みが強く設定され
る。したがって、本発明で重み付け平均により求める補
正量の値は、従来技術で単純平均により求める補正量の
値よりも実時間における補正量の真の値に近づくことに
なる。その結果、本発明の光波変位量測定装置では、補
正量の精度を上げることより測定誤差を小さく抑えて測
定対象物体の変位量を高精度に測定することができる。
As described above, according to the present invention,
The weighted average value of the first displacement amount ΔD (f1) and the second displacement amount ΔD
The correction amount is calculated based on the difference from the weighted average value of (f2). At this time, the first displacement ΔD (f1) and the second displacement Δ
Out of the plurality of data of D (f2), the weight of the temporally old data is weak and the temporally new data is strongly weighted. Therefore, the value of the correction amount obtained by the weighted averaging in the present invention is closer to the true value of the correction amount in real time than the value of the correction amount obtained by the simple averaging in the related art. As a result, the light wave displacement measuring device of the present invention can measure the displacement of the object to be measured with high accuracy while suppressing the measurement error by increasing the accuracy of the correction amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例にかかる光波変位量測定装
置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a light wave displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例にかかる光波変位量測定装
置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a lightwave displacement measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】特公平7−81819号公報に開示された従来
の光波干渉測定装置において発生する測定誤差について
説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a measurement error occurring in a conventional light wave interference measurement device disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-81819.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 光源 22 ビームスプリッター 3、23 偏光ビームスプリッター 4、24 固定鏡 5、25 移動鏡 6、26 ダイクロイックミラー 7、10 偏光板 8、11 光電変換素子 9、29 第1変換器 12、32 第2変換器 13、33 信号処理器 14、34 演算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21 Light source 22 Beam splitter 3, 23 Polarization beam splitter 4, 24 Fixed mirror 5, 25 Moving mirror 6, 26 Dichroic mirror 7, 10 Polarizer 8, 11, Photoelectric conversion element 9, 29 First converter 12, 32 First 2 converter 13, 33 Signal processor 14, 34 Operation unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周波数f1を有する第1の光を所定の光
路に沿って伝搬させ、前記光路中に配置された測定対象
物体の変位量に対応する第1変位量ΔD(f1)を検出する
ための第1検出系と、 前記周波数f1とは異なる周波数f2を有する第2の光
を前記所定の光路に沿って伝搬させ、前記測定対象物体
の変位量に対応する第2変位量ΔD(f2)を検出するため
の第2検出系と、 前記第1変位量ΔD(f1)と前記第2変位量ΔD(f2)との
差に基づいて前記光路中の気体による屈折率変動の影響
を考慮した補正量を算出し、算出した前記補正量で前記
第1変位量ΔD(f1)を補正して前記測定対象物体の変位
量ΔDを求めるための処理演算系とを備え、 前記処理演算系は、前記第1変位量ΔD(f1)に関する複
数のデータから時間的に古いデータの重みよりも時間的
に新しいデータの重みを強く設定した重み付け平均値
と、前記第2変位量ΔD(f2)に関する複数のデータから
時間的に古いデータの重みよりも時間的に新しいデータ
の重みを強く設定した重み付け平均値との差に基づいて
前記補正量を算出することを特徴とする光波変位量測定
装置。
1. A first light having a frequency f1 is propagated along a predetermined optical path, and a first displacement ΔD (f1) corresponding to a displacement of an object to be measured disposed in the optical path is detected. And a second light having a frequency f2 different from the frequency f1 is propagated along the predetermined optical path, and a second displacement ΔD (f2 ), And considering the influence of refractive index fluctuation due to gas in the optical path based on the difference between the first displacement ΔD (f1) and the second displacement ΔD (f2). And a processing operation system for correcting the first displacement amount ΔD (f1) with the calculated correction amount to obtain a displacement amount ΔD of the object to be measured. From the plurality of data relating to the first displacement amount ΔD (f1), Weighted average value in which the weight of new data is set strongly, and weighted average value in which the weight of data that is temporally newer than the data that is temporally older is set stronger from the plurality of data related to the second displacement amount ΔD (f2). And calculating the correction amount based on a difference between the light wave displacement amount and the light wave displacement amount.
【請求項2】 前記処理演算系は、 前記第1変位量ΔD(f1)に関する複数のデータの時間td
における重み付け平均値に対応する第1処理変位量をΔ
D(f1s,td)とし、前記第2変位量ΔD(f2)に関する複数
のデータの前記時間tdにおける重み付け平均値に対応す
る第2処理変位量をΔD(f2s,td)とし、時間trにおける
前記第1変位量に対応する第1変位量をΔD(f1,tr) と
し、前記時間trにおける前記測定対象物体の変位量をΔ
D(tr)とし、前記光路中の気体の構成比が不変であれば
光の周波数fのみに依存する所定の関数をF(f) とし、
所定の定数Xおよび定数Yの加算に伴う前記変位量ΔD
(tr)のオフセットをZとしたとき、 【数1】ΔD(tr)+Z={ΔD(f1,tr) +X}×〔1−
A{ΔD(f1s,td)−ΔD(f2s,td)+Y}/{ΔD(f1s,t
d)+X}〕 ただし、A=F(f1)/{F(f1)−F(f2)} で表される演算式にしたがって前記変位量ΔD(tr)を求
めることを特徴とする請求項1に記載の光波変位量測定
装置。
2. The processing operation system according to claim 1, wherein a time td of a plurality of data regarding the first displacement ΔD (f1)
Is the first processing displacement amount corresponding to the weighted average value in Δ
D (f1s, td), the second processing displacement corresponding to the weighted average value at time td of the plurality of data relating to the second displacement ΔD (f2) is ΔD (f2s, td), and the The first displacement corresponding to the first displacement is ΔD (f1, tr), and the displacement of the measurement object at the time tr is Δ
D (tr), and if the composition ratio of the gas in the optical path is unchanged, a predetermined function that depends only on the frequency f of light is F (f),
The displacement amount ΔD accompanying the addition of the predetermined constant X and the constant Y
When the offset of (tr) is Z, ΔD (tr) + Z = {ΔD (f1, tr) + X} × [1-
A {ΔD (f1s, td) −ΔD (f2s, td) + Y} / {ΔD (f1s, t
d) + X}] where A = F (f1) / {F (f1) -F (f2)}, wherein the displacement amount ΔD (tr) is obtained according to an arithmetic expression represented by the following expression. 2. The light wave displacement measuring device according to 1.
【請求項3】 周波数f1を有する第1の光と、前記周
波数f1とは実質的に異なる周波数f2を有する第2の
光と、前記周波数f1とわずかに周波数の異なる周波数
f1'を有する第3の光と、前記周波数f2とわずかに周
波数の異なる周波数f2'を有する第4の光とを供給する
ための光源と、 前記光源から供給された光のうち、前記第1の光および
前記第2の光を移動鏡を介する測定光路とに導くととも
に、前記第3の光および前記第4の光を固定鏡を介する
参照光路へ導くための分離手段と、 前記測定光路を介した第1の光と前記参照光路を介した
第3の光との干渉光に基づいて、前記移動鏡が取り付け
られた測定対象物体の変位量に対応する第1変位量ΔD
(f1)を検出するための第1検出系と、 前記測定光路を介した第2の光と前記参照光路を介した
第4の光との干渉光に基づいて、前記測定対象物体の変
位量に対応する第2変位量ΔD(f2)を検出するための第
2検出系と、 前記第1変位量ΔD(f1)と前記第2変位量ΔD(f2)との
差に基づいて前記光路中の気体による屈折率変動の影響
を考慮した補正量を算出し、算出した前記補正量で前記
第1変位量ΔD(f1)を補正して前記測定対象物体の変位
量ΔDを求めるための処理演算系とを備え、 前記処理演算系は、前記第1変位量ΔD(f1)に関する複
数のデータの重み付け平均値と、前記第2変位量ΔD(f
2)に関する複数のデータの重み付け平均値との差に基づ
いて前記補正量を算出することを特徴とする光波変位量
測定装置。
3. A first light having a frequency f1, a second light having a frequency f2 substantially different from the frequency f1, and a third light having a frequency f1 ′ slightly different from the frequency f1. And a light source for supplying a fourth light having a frequency f2 ′ slightly different from the frequency f2, and among the light supplied from the light source, the first light and the second light And a separating unit for guiding the third light and the fourth light to a reference light path via a fixed mirror, and a first light via the measurement light path. A first displacement amount ΔD corresponding to a displacement amount of the object to be measured to which the movable mirror is attached, based on interference light between the moving object and the third light via the reference optical path.
a first detection system for detecting (f1), and a displacement amount of the measurement target object based on an interference light between the second light via the measurement optical path and the fourth light via the reference optical path. And a second detection system for detecting a second displacement amount ΔD (f2) corresponding to the first and second displacement amounts ΔD (f1) and ΔD (f2) based on a difference between the first displacement amount ΔD (f1) and the second displacement amount ΔD (f2). Calculation for calculating a correction amount in consideration of the influence of the refractive index variation due to the gas, and correcting the first displacement amount ΔD (f1) with the calculated correction amount to obtain the displacement amount ΔD of the object to be measured. The processing operation system, wherein the weighted average value of the plurality of data items related to the first displacement amount ΔD (f1) and the second displacement amount ΔD (f
A light wave displacement amount measuring device, wherein the correction amount is calculated based on a difference from a weighted average value of a plurality of data items relating to (2).
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