JP2001165616A - レーザ測長装置及びレーザ測長方法 - Google Patents

レーザ測長装置及びレーザ測長方法

Info

Publication number
JP2001165616A
JP2001165616A JP35201699A JP35201699A JP2001165616A JP 2001165616 A JP2001165616 A JP 2001165616A JP 35201699 A JP35201699 A JP 35201699A JP 35201699 A JP35201699 A JP 35201699A JP 2001165616 A JP2001165616 A JP 2001165616A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
laser
beam splitter
light
reflecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35201699A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshikazu Kato
嘉一 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP35201699A priority Critical patent/JP2001165616A/ja
Priority to US09/733,251 priority patent/US20010006420A1/en
Publication of JP2001165616A publication Critical patent/JP2001165616A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02017—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
    • G01B9/02019—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations contacting different points on same face of object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02017—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
    • G01B9/02018—Multipass interferometers, e.g. double-pass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02027—Two or more interferometric channels or interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/15—Cat eye, i.e. reflection always parallel to incoming beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/70—Using polarization in the interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヨーイング角度又はピッチング角度が大きく
なっても、安定した被測定物体の移動量を測定しうるレ
ーザ測長装置及びレーザ測長方法を提供する。 【解決手段】 固定台３０に、レーザ光源手段３、第１
の偏光ビームスプリッタ４ａ、第１の偏光ビームスプリ
ッタ４ａから出力される光ビーム１０、１１を個別に被
測定物体２０に指向させる第２及び第３の偏光ビームス
プリッタ４ｂ、４ｃ、被測定物体２０から帰還した当該
光ビーム１０’、１１’を第２及び第３の偏光ビームス
プリッタ４ｂ、４ｃを介して受光するレーザ受光手段
９、被測定物体２０には、固定台３０より出射された少
なくとも２個の光ビーム１０、１１のそれぞれを反射せ
しめるコーナキューブ８ａ、８ｂが個別に設けられてお
り、更に、固定台３０に於ける光ビーム１０、１１が被
測定物体２０に対して出射される面１２で、且つ光ビー
ム１０、１１の出射を妨げない位置に平面状の反射部材
１を設けたレーザ測長装置１００。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ測長システ
ムに関するものであり、特に詳しくは、被測定物体の位
置を測定するに際して、当該被測定物体が移動方向と異
なる方向に変位しても、正確な測長が実行出来るレーザ
測長装置及びその方法に関するものであり、更には、当
該被測定物体に於ける微細なヨーイング角度或いはピッ
チング角度でも測定する事も可能なレーザ測長装置及び
レーザ測長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ測長システムでは、ヨーイ
ング角度またはピッチング角度の測定範囲が微少（市販
品最大±１０°）であり、大きな角度（±１０°以上）
の振れは測定できないという欠点がある。
【０００３】このことを、図５〜図９を用いて説明す
る。
【０００４】図５に示す従来のレーザ測長システムは、
一方向に移動可能な被測定物体である１軸ステージ２０
（以下、被測定物体２０と言う）と、固定台３０間に２
本のレーザ光１０、１１の光軸が被測定物体２０の移動
方向と平行となるように、レーザ光源３と偏光ビームス
プリッタ４ｄ、４ｅを固定台３０上に配置し、被測定物
体２０上にはそれぞれのレーザ光１０、１１に対して１
個ずつのコーナキューブ８ａ、８ｂを偏光ビームスプリ
ッタ４ｄ、４ｅにそれぞれ対応するように配置する。
【０００５】更に、固定台３０上には、コーナキューブ
８ａ、８ｂから戻ってくるそれぞれの反射光１０’、１
１’を受ける受光器９をレーザ光源３と平行に配置す
る。
【０００６】この状態で被測定物体２０を移動させてい
き、例えば図６に示すように反時計回りに２°のヨーイ
ングが発生すると、コーナキューブ８ａからの反射光１
０’、１１’の光軸が、ヨーイングの無い場合に対して
右側にずれて受光器９へ入射する。
【０００７】図６では、まだ反射光１０’、１１’が受
光器９に入射しているが、図７に示すように図６と同様
に、当該被測定物体２０が同方向に４°のヨーイングが
発生すると、反射光１０’、１１’の両方の光軸が完全
に受光器９から外れてしまい、測定が不可能になってし
まう。
【０００８】また、図８に示すように、当該被測定物体
２０が上記と同じ様に２°のヨーイングを示す場合で
も、被測定物体２０の回転中心が異なると、反射光１
０’、１１’の両方の光軸が受光器９から外れてしま
う。
【０００９】被測定物体２０の回転中心が不明な場合に
は、何回か測定を行ってある程度回転中心を見つけだ
し、できるだけ回転中心に近い位置にコーナキューブ８
ａ、８ｂを配置する必要があるため、大変な手間が掛か
る。
【００１０】更に、回転中心が被測定物体２０より外側
にある場合は、被測定物体２０から延長した板等にコー
ナキューブ８ａ、８ｂを取り付ける必要があるが、この
板等の質量や長さによりステージの特性が変化する場合
もあり、正確な測定ができない可能性がある。
【００１１】そして、角度の測定の分解能を上げるため
には、コーナキューブ８ａ、８ｂの間隔を広げてレーザ
光１０とレーザ光１１の光路長差を大きくするする必要
がある。
【００１２】しかし、図９に示すように、コーナキュー
ブ８ａ、８ｂの間の間隔を広げると反射光１０’と反射
光１１’の受光器９への入射位置のずれが大きくなり、
どちらか一方または両方の光軸が受光器９から外れてし
まうため、コーナキューブ８の間隔を一定以上広げられ
ないことになり、分解能を上げての測定が不可能にな
る。
【００１３】これは、ピッチングの測定の場合でも同様
のことがいえる。一方、特開昭６２−５５５０１号公報
には、可干渉光源と当該光源から出射した一部の光束を
被測定物体に照射して当該被測定物体から反射された光
束と当該光源から出射し異なる光路を経た光束とを干渉
させる光学系で構成される干渉光束検出手段を複数個並
列的に配置したレーザ測長装置が示されているが、当該
被測定物体のヨーイング角度或いはピッチング角度を測
定する技術に関しては開示がない。
【００１４】又、特開平２−２９７０１０号公報には、
上記した図５乃至図９で示すレーザ測長装置と同様のレ
ーザ測長装置が示されているが、比較的大きなヨーイン
グ角度或いはピッチング角度を測定出来ないと言う欠点
があった。
【００１５】又、特開平９−５０１８号公報には、移動
部材に取り付けられた移動ミラーと固定台に取り付けら
れた固定ミラーを使用し、当該両ミラーに対して、レー
ザ光源手段から出力されるレーザー光を偏光ビームスプ
リッタで２つの光ビームに分割して、それぞれのミラー
手段に照射して得られた測定光による光路長の参照光に
よる光路長との差から当該被測定物体の移動量を検出す
る方法が記載されているが、当該被測定物体のヨーイン
グ角度或いはピッチング角度を測定する技術に関しては
開示がない。
【００１６】更には、特開平１０−２７２０号公報に
は、前記した特開平９−５０１８号公報の構成と略同様
の構成を有し、且つレーザ光源手段へ帰還する光の光量
を調整する事によって、レーザ光源手段からの出力光束
を安定させる技術に関して記載されているが、当該被測
定物体のヨーイング角度或いはピッチング角度を測定す
る技術に関しては開示がない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記した従来技術の欠点を改良し、当該被測定物体
に於けるヨーイング角度或いはピッチング角度が大きく
なった場合でも、当該被測定物体２０から反射して当該
固定台３０に戻る光ビームを確実に当該受光手段に入力
される様にする事によって、受光手段の受光範囲が小さ
くても、常に安定した当該被測定物体の移動量或いは姿
勢変化量或いは変形量を測定する事が可能なレーザ測長
装置及びレーザ測長方法を提供すると同時に、小型でコ
ンパクトな構成で有りながら、精度、分解能に優れたレ
ーザ測長装置を提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。
【００１９】即ち、本発明に係る第１の態様としては、
固定台及び移動可能な被測定物体との間の移動距離若し
くは当該被測定物体の移動方向に対するヨーイング角度
或いはピッチング角度を測定するレーザ測長装置であっ
て、当該固定台には、レーザ光源手段、当該レーザ光源
手段から出力されるレーザ光を分割して、当該被測定物
体に向けて少なくとも２個の光ビームを形成する偏光ビ
ームスプリッタ、当該被測定物体から帰還した当該光ビ
ームを受光するレーザ受光手段とが設けられており、一
方、当該被測定物体には、当該固定台から出射される当
該各光ビームを受ける部位に、当該固定台より出射され
た当該少なくとも２個の光ビームのそれぞれを平行に反
射せしめる反射手段が個別に設けられており、更に、当
該固定台に於ける当該光ビームが当該被測定物体に対し
て出射される面で、且つ当該光ビームの出射を妨げない
位置で、当該反射手段と対向する位置に平面状の反射部
材を設けたレーザ測長装置であり、又本発明に係る第２
の態様としては、固定台及び移動可能な被測定物体との
間の移動距離若しくは当該被測定物体の移動方向に対す
るヨーイング角度或いはピッチング角度を測定するレー
ザ測長装置であって、当該固定台には、レーザ光源手
段、当該レーザ光源手段から出力されるレーザ光を分割
して、当該被測定物体に向けて少なくとも２個の光ビー
ムを形成する偏光ビームスプリッタ、当該被測定物体か
ら帰還した当該光ビームを受光するレーザ受光手段とが
設けられているレーザ測長装置に於て、当該固定台から
当該被測定物体に対して照射される当該光ビームと、当
該被測定物体から当該固定台の当該偏光ビームスプリッ
タに帰還される当該光ビームとが同軸となる様に構成さ
れたレーザ測長方法である。
【００２０】又、本発明に係る第３の態様としては、固
定台及び移動可能な被測定物体との間の移動距離若しく
は当該被測定物体の移動方向に対するヨーイング角度或
いはピッチング角度を測定するレーザ測長装置であっ
て、当該固定台には、レーザ光源手段、当該レーザ光源
手段から出力されるレーザ光を分割して、当該被測定物
体に向けて少なくとも２個の光ビームを形成する第１の
偏光ビームスプリッタ、当該第１の偏光ビームスプリッ
タから出力されるそれぞれの光ビームを個別に当該被測
定物体の所定の部位に指向させる少なくとも第２及び第
３の偏光ビームスプリッタ及び当該被測定物体から帰還
した当該光ビームを当該第２及び第３の偏光ビームスプ
リッタを介して受光するレーザ受光手段とが設けられて
おり、一方、当該被測定物体には、当該固定台から出射
される当該各光ビームを受ける部位に、当該固定台より
出射された当該少なくとも２個の光ビームのそれぞれを
平行に反射せしめる反射手段が個別に設けられており、
更に、当該固定台に於ける当該光ビームが当該被測定物
体に対して出射される面で、且つ当該光ビームの出射を
妨げない位置に平面状の反射部材を設けると共に、当該
被測定物体の当該反射手段をコーナキューブで構成した
レーザ測長装置であり、又、本発明に係る第４の態様と
しては、固定台及び移動可能な被測定物体との間の移動
距離若しくは当該被測定物体の移動方向に対するヨーイ
ング角度或いはピッチング角度を測定するレーザ測長装
置であって、当該固定台には、レーザ光源手段、当該レ
ーザ光源手段から出力されるレーザ光を分割して、当該
被測定物体に向けて少なくとも２個の光ビームを形成す
る第１の偏光ビームスプリッタ、当該第１の偏光ビーム
スプリッタから出力されるそれぞれの光ビームを個別に
当該被測定物体の所定の部位に指向させる少なくとも第
２及び第３の偏光ビームスプリッタ及び当該被測定物体
から反射して帰還した当該光ビームを当該第２及び第３
の偏光ビームスプリッタを介して受光するレーザ受光手
段とが設けられているレーザ測長装置に於て、当該固定
台から当該被測定物体に対して照射される当該光ビーム
と、当該被測定物体から当該固定台の当該第２及び第３
の偏光ビームスプリッタに帰還される当該光ビームとが
同軸となる様に構成するレーザ測長方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明のレーザ測長装置及びレー
ザ測長方法は、従来のレーザ測長システムでは、ヨーイ
ング角度またはピッチング角度の測定範囲は、受光器の
受光範囲によって決定されているため、通常の受光器で
は受光範囲が小さく、微少角度しか測定できなかったの
に対し、本発明に於いては被測定物体に設けられた反射
手段へ照射されるレーザ光と戻ってくる反射光を同軸上
にすることで、ヨーイング角度またはピッチング角度が
大きくなっても反射光が受光器に対して常に同じ位置に
入射する様に構成したものであるので、受光器の受光範
囲が小さくても常に安定した測定ができる。
【００２２】また、上記の構成により、被測定物体の回
転中心が反射手段の中央付近に無い場合でも、受光器に
は必ず反射光が入射されることになるため、従来のレー
ザ測長システムで行う回転中心をある程度決定するため
の予備実験が不必要となることと、更に、従来のレーザ
測長システムでは、被測定物体にヨーイングまたはピッ
チングが起こった場合には、受光器に対する反射光の入
射位置がずれるため、受光器の中心に反射光が入射する
ように受光器の位置調整が必要であたったが、本発明に
於いては、受光器に対する反射光の入射位置が常に同じ
位置になるため、受光器の位置調整が不必要となり、短
時間で測定が行える。
【００２３】更に、従来のレーザ測長システムでは、同
じ角度の測定の分解能を上げるためには光路長の差の拡
大が必要となり、そのため２個のコーナーキューブの間
隔を拡げなければならないが、間隔を拡げるとレーザ光
の受光器に対する入射の位置のずれが大きくなり、角度
の大きさによっては受光器の受光範囲を外れてしまうた
め、２個のコーナキューブの間隔は一定以上に拡げるこ
とができず、測定角度の範囲によって分解能を一定以上
上げることができなかったことに対して、本発明に於い
ては２個のコーナキューブの間隔と測定角度の範囲に全
く関係なく、反射光が受光器に対して常に同じ位置に入
射することになるので、２個のコーナキューブの間隔を
拡げることができ、同じ角度でも光路長の差を拡大でき
るため、測定の分解能を上げることができる。
【００２４】
【実施例】以下に、本発明に係るレーザ測長方法及びレ
ーザ測長方法の一具体例の構成を図面を参照しながら詳
細に説明する。
【００２５】即ち、図１には、本発明に係るレーザ測長
装置１００の第１の具体例の構成が示されており、図
中、固定台３０及び移動可能な被測定物体２０との間の
移動距離若しくは当該被測定物体２０の移動方向に対す
るヨーイング角度或いはピッチング角度を測定するレー
ザ測長装置１００であって、当該固定台３０には、レー
ザ光源手段３、当該レーザ光源手段３から出力されるレ
ーザ光を分割して、当該被測定物体２０に向けて少なく
とも２個の光ビーム１０、１１を形成する偏光ビームス
プリッタ４、当該被測定物体２０から帰還した当該光ビ
ーム１０’、１１’を受光するレーザ受光手段９とが設
けられており、一方、当該被測定物体２０には、当該固
定台３０から出射される当該各光ビーム１０、１１を受
ける部位に、当該固定台３０より出射された当該少なく
とも２個の光ビーム１０、１１のそれぞれを平行に反射
せしめる反射手段８ａ、８ｂが個別に設けられており、
更に、当該固定台３０に於ける当該光ビームが当該被測
定物体２０に対して出射される面１２、且つ当該光ビー
ム１０、１１の出射を妨げない位置で、当該反射手段８
ａ、８ｂと対向する位置に平面状の反射部材１を設けた
レーザ測長装置１００が示されている。
【００２６】此処で、上記した本発明に係る当該レーザ
測長装置１００に於ける当該固定台３０と当該被測定物
体２０との係合関係の一例を図１０を参照しながら説明
する。
【００２７】即ち、本発明に係る当該レーザ測長装置１
００は、一軸ステージを構成するものであって、当該固
定台３０に対して当該被測定物体２０が、予め定められ
た方向に移動しえる様に構成されているものであり、そ
の具体例としては、図１０（Ａ）に示す様に、当該固定
台３０に固定され、且つ当該固定台３０から一方向に延
長された一軸ステージを構成する固定レール１０１が設
けられており、当該固定レール１０１に嵌合する様に当
該被測定物体２０が搭載され、当該被測定物体２０は、
当該固定レール１０１上を矢印１０５の方向に、つまり
一軸方向に当該固定台３０に対して近接或いは離反する
方向に摺動する様に構成されているものである。
【００２８】当該被測定物体２０の上記摺動運動は、例
えば、当該固定台内に設けた適宜のモータ１０３の回転
駆動軸に連結され、且つ当該固定レール１０１に平行に
配置された雄ネジ部を有する回転軸体からなる駆動軸１
０２と当該被測定物体２０の貫通孔１０６内面に設けら
れた雌ねじ部（図示せず）とを係合せしめる事によっ
て、当該モータ１０３の回転による当該駆動軸１０２の
回転動作に応答して当該被測定物体２０が当該固定レー
ル１０１に沿って摺動しうる様に構成されているもので
ある。
【００２９】尚、図１０に於いては、例えば、旋盤の様
に、当該被測定物体２０を基台として使用し、当該基台
上に適宜の物体１０４を搭載して使用する事も可能であ
る。本発明に於いては、当該被測定物体２０に設けられ
ている当該反射手段８ａ、及び８ｂは、入射した光を入
射光軸と平行な出射光軸を持つ様に光を出射する様に構
成された機能を有するものであれば良く、例えばプリズ
ム或いはミラー或いはコーナキューブ等が使用出来る。
【００３０】又、本発明に於ける当該反射手段８ａ、８
ｂの一方の反射面１３は、当該固定台３０から出射され
る当該光ビーム１０又は１１を受光しえる位置に配置さ
れており、当該反射手段８ａ、８ｂの他方の反射面１４
は、当該固定台３０に設けられた当該平面状の反射部材
１と対向する位置に配置されている事が望ましい。
【００３１】更に、本発明に於いては、当該被測定物体
２０に設けられた当該反射手段８ａ、８ｂと当該固定台
３０に設けられた当該平面状反射部材１とは、当該反射
手段８ａ、８ｂから出射される光の光軸が、当該平面状
反射部材１に対して垂直に入射される様に構成されてい
る事が望ましい。
【００３２】つまり、本発明に於いては、当該被測定物
体２０に設けられている当該反射手段８ａ、８ｂの一方
の反射面１３は、当該固定台３０から出射される当該光
ビーム１０或いは１１を受光しえる位置に配置されてお
り、当該反射手段８ａ、８ｂの他方の反射面１４は、当
該固定台３０の一面１２に設けられた当該平面状反射部
材１と対向する位置に配置されている事が必要である。
【００３３】換言するならば、本発明に於いては、当該
反射手段８ａ、８ｂに対して照射される当該光ビーム１
０、１１と、当該反射手段８ａ、８ｂから当該固定台３
０の当該偏光ビームスプリッタ４に帰還される当該光ビ
ーム１０’、１１’とがそれぞれ同軸となる様に構成さ
れている事が望ましい。
【００３４】本具体例に於いては、当該レーザ光源手段
３から出力される光ビームは、当該偏光ビームスプリッ
タ４を経由して直接当該被測定物体２０に設けられた第
１の反射手段８ａに向かう第１の光学経路ＯＰ１と、当
該偏光ビームスプリッタ４から適宜のミラー手段５を介
して当該被測定物体２０に設けられた第２の反射手段８
ｂに向かう第２の光学経路ＯＰ２とに分割される様に構
成されているものであり、又、当該第１の光学経路ＯＰ
１に於ける当該第１の光ビーム１０は、当該偏光ビーム
スプリッタ４を出射された後、当該被測定物体２０に於
ける第１の反射手段８ａに於ける第１の反射面１３と第
２の反射面１４を経由して当該固定台３０に設けられた
当該平面状反射部材１に到達した後、同じ経路を辿って
当該偏光ビームスプリッタ４に戻った後、当該偏光ビー
ムスプリッタ４により光軸が変更されて当該レーザ受光
手段９に入射する様に構成されているものである。
【００３５】又、本具体例に於いては、当該第２の光学
経路ＯＰ２に於ける当該第２の光ビーム１１は、当該偏
光ビームスプリッタ４を出射され、当該ミラー手段５を
経由した後、当該被測定物体２０に於ける第２の反射手
段８ｂに於ける第１の反射面１３と第２の反射面１４を
経由して当該固定台３０に設けられた当該平面状反射部
材１に到達した後、同じ経路を辿って当該偏光ビームス
プリッタ４に戻った後、当該偏光ビームスプリッタ４を
通過して当該レーザ受光手段９に入射する様に構成され
ているものである。
【００３６】本具体例に於いては、当該レーザ受光手段
９へ入射される光学経路の長さに差のある２個の当該光
ビーム１０’と１１’の間で発生する干渉光を測定する
事によって、当該被測定物体２０の当該固定台に対する
ヨーイング角度或いはピッチング角度を測定する事が可
能となる。
【００３７】尚、本具体例に於ける上記の構成は、主
に、当該被測定物体２０の所定の移動方向に対して、変
形、変位、ずれ等が生じた場合に於けるヨーイング角度
或いはピッチング角度を測定する様に構成されたもので
あるが、当該被測定物体２０の移動速度、或いは移動距
離等を測定するには、上記の光源３は共通に使用すると
しても、上記とは別の光路を設け、基準光ビームと帰還
した光ビームとの干渉光から測長データを得る様に構成
しておくことが望ましい。
【００３８】本発明に於ける当該測長データ或いはヨー
イング角度或いはピッチング角度データを求める場合に
は、従来公知のレーザー干渉計を使用する場合と同様
に、干渉光を解析し、従来周知の方法を利用して、測長
データ或いはヨーイング角度或いはピッチング角度を求
める事が出来る。
【００３９】本発明に於いては、当該固定台３０に設け
られた当該平面状反射部材１は、当該光ビームが通過す
る為の孔部２を有するか、若しくは当該光ビームが通過
する為のスリット２’を有する事が望ましい。
【００４０】更に、本発明に於いては、当該偏光ビーム
スプリッタ４から当該被測定物体２０に向かう第１の光
ビーム１０の光軸上であって、且つ当該偏光ビームスプ
リッタ４と当該被測定物体２０との間の適宜の位置に、
１／４波長板７ａが設けられており、又当該偏光ビーム
スプリッタ４から当該被測定物体２０に向かう第２の光
ビーム１１の光軸上であって、且つ当該偏光ビームスプ
リッタ４と当該被測定物体２０との間の適宜の位置に、
１／４波長板７ｂが設けられているものである。
【００４１】つまり、本発明に係る当該レーザ測長装置
１００は、１個の偏光ビームスプリッタ４と２個の１／
４波長板７ａ、７ｂ、２個の反射手段８ａ、８ｂ及び平
面状反射部材１及びミラー手段５と光源３及び受光手段
９のみで構成されている為、構成が簡潔で、然も精度、
分解能が高く、従って軽量で、小型でしかもコストが安
価なレーザ測長装置を実現する事が可能となる。
【００４２】然も、本発明に係る当該レーザ測長装置１
００に於いては、単に、当該被測定物体２０が移動時に
従来よりも大きく例えば、３０乃至４０度近く基準位置
より姿勢変化した場合で有っても、十分正確にその移動
速度、或いは移動距離等を測定しえるばかりではなく、
当該被測定物体２０そのものの変位角、つまりヨーイン
グ角度或いはピッチング角度等の微小、微細な変化を検
出する事が可能であるので、当該被測定物体の位置制御
等にも使用出来るセンサーとして機能するものである。
【００４３】又、本発明に於ける当該レーザ測長装置１
００に於いては、従来のレーザ測長装置が、予め当該被
測定物体に対する回転中心を当初に測定する必要があ
り、その為かなりの予備測定時間を消費せざるをえなか
ったのに対し、本発明に於いては、当該被測定物体２０
の回転中心を求める必要が無いので、測定時間も大幅に
短縮されると言う効果もある。
【００４４】一方、本発明に於ける当該レーザ測長装置
１００に於いては、検出に使用する光ビームの光路長が
従来のレーザ測長装置に比べて２倍になるので、光路長
の差も２倍になるので、当該レーザ測長装置と従来のレ
ーザ測長装置が同じ波長の光ビームを使用していれば、
分解能が２倍に向上する。
【００４５】更に、本発明に於て、当該反射手段８ａ、
８ｂに於けるプリズム或いはコーナキューブの２つの間
隔を広げる事により、光路長の差を拡大することができ
るため、容易に分解能を向上させることが可能である。
【００４６】又、本発明に於て、当該被測定物体２０の
ヨーイング角度或いはピッチング角度の何れかを測定す
る場合には、当該平面反射部材１から受光器９までを被
測定物体２０の直進方向を軸として９０度回転させ、ヨ
ーイング角度或いはピッチング角度の測定に適した光
路、光軸を形成する事が望ましい。
【００４７】一方、本発明に係る当該レーザ測長装置１
００に於いては、当該被測定物体２０は、当該固定台３
０に対して、予め定められた一定の方向にのみ移動出来
る様に構成されている事が望ましく、例えば、当該固定
台３０に於ける当該平面状反射部材１が配置されている
面に対して垂直の方向に一軸移動する様に所定の軌道を
介して移動する様に構成されている事も望ましい。
【００４８】次に、本発明に於ける当該レーザ測長装置
１００を使用したレーザ測長方法の具体的に付いて説明
するならば、本発明に係る当該レーザ測長方法は、固定
台及び移動可能な被測定物体との間の移動距離若しくは
当該被測定物体の移動方向に対するヨーイング角度或い
はピッチング角度を測定するレーザ測長装置であって、
当該固定台には、レーザ光源手段、当該レーザ光源手段
から出力されるレーザ光を分割して、当該被測定物体に
向けて少なくとも２個の光ビームを形成する偏光ビーム
スプリッタ、当該被測定物体から帰還した当該光ビーム
を受光するレーザ受光手段とが設けられているレーザ測
長装置に於て、当該固定台から当該被測定物体に対して
照射される当該光ビームと、当該被測定物体から当該固
定台の当該偏光ビームスプリッタに帰還される当該光ビ
ームとが同軸となる様に構成する事を基本とするレーザ
測長方法である。
【００４９】更に、本発明に係る当該レーザ測長方法に
於いては、当該被測定物体には、当該固定台から出射さ
れる当該各光ビームを受ける部位に、当該固定台より出
射された当該少なくとも２個の光ビームのそれぞれを反
射せしめる反射手段が個別に設けると共に当該固定台に
於ける当該光ビームが当該被測定物体に対して出射され
る面で、且つ当該光ビームの出射を妨げない位置に平面
状の反射部材を設けると共に、当該被測定物体の当該反
射手段をプリズム若しくはミラー若しくはコーナキュー
ブで構成する事が望ましく、又、当該被測定物体に設け
られている当該反射手段の一方の反射面は、当該固定台
から出射される当該光ビームを受光しえる位置に配置せ
しめ、当該反射手段の他方の反射面は、当該固定台に設
けられた当該平面状反射部材と対向する位置に配置せし
める事も望ましい。
【００５０】そして、上記した様に、本発明に於けるレ
ーザ測長方法に於いては、特に、当該被測定物体に設け
られた当該反射手段と当該固定台に設けられた当該平面
状反射部材は、当該反射手段から出射される光の光軸
が、当該平面状反射部材に対して垂直に入射される様に
配置せしめる事が好ましい。
【００５１】本発明に係る当該レーザ測長方法の一具体
例に於いては、当該レーザ光源手段から出力される光ビ
ームは、当該偏光ビームスプリッタを経由して直接当該
被測定物体に設けられた第１の反射手段に向かう第１の
光学経路と当該偏光ビームスプリッタから適宜のミラー
手段を介して当該被測定物体に設けられた第２の反射手
段に向かう第２の光学経路とに分割する事を基本とし、
当該第１の光学経路に於ける当該第１の光ビームは、当
該偏光ビームスプリッタを出射された後、当該被測定物
体に於ける第１の反射手段に於ける第１の反射面と第２
の反射面を経由して当該固定台に設けられた当該平面状
反射部材に到達した後、同じ経路を辿って当該偏光ビー
ムスプリッタに戻った後、当該偏光ビームスプリッタに
より光軸が変更されて当該レーザ受光手段に入射する様
に構成する。
【００５２】同様に、本発明に於ける具体例に於いて
は、当該第２の光学経路に於ける当該第２の光ビーム
は、当該偏光ビームスプリッタを出射され、当該ミラー
手段を経由した後、当該被測定物体に於ける第２の反射
手段に於ける第１の反射面と第２の反射面を経由して当
該固定台に設けられた当該平面状反射部材に到達した
後、同じ経路を辿って当該偏光ビームスプリッタに戻っ
た後、当該偏光ビームスプリッタを通過して当該レーザ
受光手段に入射する様に構成する。
【００５３】本発明に係る当該レーザ測長方法に於いて
は、当該被測定物体を移動させていったときに、従来技
術で説明した様なヨーイングが発生した場合でも、反射
手段から戻ってくるそれぞれの当該光ビームは、当該反
射手段に向けて照射されたそれぞれの当該光ビームと常
に同軸上となるため、当該レーザ受光手段に対するそれ
ぞれ当該光ビームの入射光軸は常に同じ位置となり、角
度によって光軸が外れることがなくなる。このことによ
り、角度が大きくなっても、常に安定して正確なヨーイ
ング角度の測定が可能となる特徴がある。
【００５４】更に、図４に示すように、被測定物体２０
の回転中心が不明であっても、回転中心を決定する手間
が省け、２個のコーナキューブ８を被測定物体２０上の
どこにでもに配置できるという特徴がある。
【００５５】更に、２個のコーナキューブ８の間隔を広
げて取り付けても、受光器９への入射光の光軸位置はず
れないので、測定の分解能を容易に上げることが可能と
なる特徴がある。
【００５６】また、本発明に係る当該レーザ測長装置１
００を例えばヨーイング角度を測定する為に使用した
後、平面ミラー１から受光器９の配置を被測定物体２０
の直進方向を軸として９０°回転させれば、ピッチング
角度の測定に使用できるという特徴がある。
【００５７】以下に、本発明に係るレーザ測長方法及び
レーザ測長方法の他の具体例の構成を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
【００５８】即ち、図２には、本発明に係るレーザ測長
装置１００の第２の具体例の構成が示されており、図
中、固定台３０及び移動可能な被測定物体２０との間の
移動距離若しくは当該被測定物体の移動方向に対するヨ
ーイング角度或いはピッチング角度を測定するレーザ測
長装置であって、当該固定台３０には、レーザ光源手段
３、当該レーザ光源手段３から出力されるレーザ光を分
割して、当該被測定物体２０に向けて少なくとも２個の
光ビーム１０、１１を形成する第１の偏光ビームスプリ
ッタ４ａ、当該第１の偏光ビームスプリッタ４ａから出
力されるそれぞれの光ビーム１０、１１を個別に当該被
測定物体２０の所定の部位に指向させる少なくとも第２
及び第３の偏光ビームスプリッタ４ｂ、４ｃ及び当該被
測定物体２０から帰還した当該光ビーム１０’、１１’
を当該第２及び第３の偏光ビームスプリッタ４ｂ、４ｃ
を介して受光するレーザ受光手段９とが設けられてお
り、一方、当該被測定物体２０には、当該固定台３０か
ら出射される当該各光ビーム１０、１１を受ける部位
に、当該固定台３０より出射された当該少なくとも２個
の光ビーム１０、１１のそれぞれを反射せしめる反射手
段８ａ、８ｂが個別に設けられており、更に、当該固定
台３０に於ける当該光ビーム１０、１１が当該被測定物
体２０に対して出射される面１２で、且つ当該光ビーム
１０、１１の出射を妨げない位置に平面状の反射部材１
を設けたレーザ測長装置１００が示されている。
【００５９】尚、本具体例に於いては、当該被測定物体
２０の当該反射手段８ａ、８ｂは、プリズム或いはミラ
ー或いはコーナキューブで構成する事が可能であり、以
下の具体例に於いては、当該反射手段８ａ、８ｂをコー
ナキューブで構成した例を示している。
【００６０】本具体例に於いては、当該被測定物体２０
に設けられている当該反射手段８ａ、８ｂの一方の反射
面１３は、当該固定台３０から出射される当該光ビーム
１０を受光しえる位置に配置されており、当該反射手段
８ａ、８ｂの他方の反射面１４は、当該固定台３０に設
けられた当該平面状の反射部材１と対向する位置に配置
されている事が望ましい。
【００６１】又、本具体例に於いては、当該被測定物体
２０に設けられた当該反射手段８ａ、８ｂと当該固定台
３０に設けられた当該平面状反射部材１は、当該反射手
段８ａ、８ｂから出射される光の光軸が、当該平面状反
射部材１に対して垂直に入射される様に構成されている
事も望ましい。
【００６２】更に、本具体例に於いては、当該反射手段
８ａ、８ｂに対して照射される当該光ビーム１０、１１
と、当該反射手段８ａ、８ｂから当該固定台３０の当該
第２及び第３の偏光ビームスプリッタ４ｂ、４ｃに帰還
される当該光ビーム１０’、１１’とが同軸となる様に
構成されている事も望ましい。
【００６３】係る構成を採用した結果、本具体例に於い
ては、当該反射手段に対して照射される当該光ビーム
と、当該反射手段から当該固定台の当該第２及び第３の
偏光ビームスプリッタに帰還される当該光ビームとが同
軸となる様に構成されている。
【００６４】一方、本発明に於ける当該固定台３０に設
けられている当該レーザ光源手段３から出力される光ビ
ームは、当該第１の偏光ビームスプリッタ４ａから当該
第２の偏光ビームスプリッタ４ｂを経由して当該被測定
物体２０に設けられた第１のコーナキューブ８ａに向か
う第１の光学経路ＯＰ１と当該第１の偏光ビームスプリ
ッタ４ａから適宜のミラー手段５を介して当該第３の偏
光ビームスプリッタ４ｃを経由して当該被測定物体２０
に設けられた第２のコーナキューブ８ａに向かう第２の
光学経路ＯＰ２とに分割される様に構成されている事が
望ましい。
【００６５】又、本発明に於ける当該第１の光学経路Ｏ
Ｐ１に於ける当該第１の光ビーム１０は、当該第２の偏
光ビームスプリッタ４ｂを出射された後、当該被測定物
体２０に於ける第１のコーナキューブ８ａに於ける第１
の反射面１３と第２の反射面１４を経由して当該固定台
３０に設けられた当該平面反射部材１に到達した後、同
じ経路を辿って当該第２の偏光ビームスプリッタに戻っ
た後、当該第３の偏光ビームスプリッタ４ｃを通過して
当該レーザ受光手段９に入射する様に構成する事も望ま
しい。
【００６６】更に、本発明に於いては、同様に、当該第
２の光学経路ＯＰ２に於ける当該第２の光ビーム１１
は、当該第３の偏光ビームスプリッタ４ｃを出射された
後、当該被測定物体２０に於ける第２のコーナキューブ
８ｂに於ける第１の反射面１３と第２の反射面１４を経
由して当該固定台３０に設けられた当該平面反射部材１
に到達した後、同じ経路を辿って当該第３の偏光ビーム
スプリッタ４ｃに戻った後、当該レーザ受光手段９に入
射する様に構成されている事も望ましい。
【００６７】本発明に於いては、当該固定台３０に設け
られた当該反射手段１は、平面状のミラーである事が望
ましく、当該光ビーム１０、１１が通過する為の孔部２
ａ、２ｂ若しくはスリット２ａ’、２ｂ’を有する事も
望ましい。
【００６８】又、本発明に於いては、当該孔部２ａ、２
ｂ若しくはスリット部２ａ’、２ｂ’は、当該光ビーム
１０、１１が当該孔部２ａ、２ｂ若しくはスリット２
ａ’、２ｂ’の縁で干渉しないで通過できるだけの十分
な面積である事も望ましい。
【００６９】本具体例に於いては、当該第１の偏光ビー
ムスプリッタ４ａから当該第３の偏光ビームスプリッタ
４ｃに向かう光ビームの光軸上であって、且つ当該第１
と第３の偏光ビームスプリッタの間に、１／２波長板６
ａが設けられている事が望ましい。
【００７０】又、当該第２の偏光ビームスプリッタ４ｂ
から当該被測定物体に向けて出射される光ビームの光軸
上であって、且つ当該第２の偏光ビームスプリッタ４ｂ
と当該被測定物体の当該反射手段との間に１／４波長板
７ａが設けられていることも望ましい。
【００７１】更に、又当該第２の偏光ビームスプリッタ
４ａから当該第３の偏光ビームスプリッタ４ｃに向かう
光ビームの光軸上であって、且つ当該第２と第３の偏光
ビームスプリッタとの間には、１／２波長板６ｂが設け
られている事も望ましい。
【００７２】同様に、当該第３の偏光ビームスプリッタ
４ｃから当該被測定物体に向けて出射される光ビームの
光軸上であって、且つ当該第３の偏光ビームスプリッタ
４ｃと当該被測定物体の当該反射手段と間には、１／４
波長板７ｂが設けられている事も望ましい。
【００７３】更に、当該第２の偏光ビームスプリッタ４
ｂから当該第３の偏光ビームスプリッタ４ｃに向かう光
るビームの光軸上であって、且つ当該第２と第３の偏光
ビームスプリッタの間に、１／２波長板６ｂが設けられ
ている事も望ましい。
【００７４】本発明に係る当該レーザ測長装置１００に
於いては、当該レーザ受光手段９へ入射される光学経路
の長さに差のある２個の当該光ビーム１０’と１１’の
干渉光を測定する事によって、当該被測定物体２０の当
該固定台３０に対するヨーイング角度或いはピッチング
角度を測定する事が可能であり、当該ヨーイング角度或
いはピッチング角度は、従来の技術の限界を越えて、例
えば、当該被測定物体２０に於けるヨーイング角度また
はピッチング角度の測定範囲が±１０°以上に拡大した
場合でも、又、当該被測定物体２０の回転中心からずれ
た位置へコーナキューブ８を取り付けたり、コーナキュ
ーブ８の間隔を広げて取り付けても、正確な測定を可能
とするものである。
【００７５】又、本発明に於いては、図２に示すよう
に、１軸方向に移動する被測定物体２０の移動方向に対
する垂直面内で被測定物体２０側へ鏡面を向けて固定台
３０上に平面ミラー１を配置する。この平面ミラー１に
は水平方向にレーザ光１０，１１のビーム径をより大き
な第１及び第２のホール２ａ、２ｂが開いる。
【００７６】更に、固定台３０上には、被測定物体２０
と固定台３０の間の２本のレーザ光１０の光軸が被測定
物体２０の直進方向と平行で、且つレーザ光１０が平面
ミラー１に開いた第１のホール２ａを通過し、且つレー
ザ光１１が第２のホール２ｂを通過するように、レーザ
光源３と第１の偏光ビームスプリッタ４ａとミラー５を
配置する。
【００７７】また、反射光１０’、１１’が受光器９に
入射するように、第２の偏光ビームスプリッタ４ｂと第
３の偏光ビームスプリッタ４ｃを固定台３０上に配置す
る。そして、被測定物体２０上には、平面ミラー１の第
１及び第２のホール２ａ、２ｂと等間隔、且つ相対する
ように、第１、第２コーナキューブ８ａ、８ｂを配置す
る。
【００７８】レーザ光源３から照射された偏波面が互い
に直交する２本の直線偏光のレーザ光１０，１１は、第
１の偏光ビームスプリッタ４ａを通して２分割された
後、一方のレーザ光１０は第１のホール２ａを通って第
１のコーナキューブ８ａに照射され、もう一方のレーザ
光１１は第２のホール２ｂを通って第２のコーナキュー
ブ８ｂに照射される。第１及び第２のコーナーキューブ
８ａ、８ｂで反射したレーザ光１０、１１は、平面ミラ
ー１で反射して同軸上を戻り、再度第１及び第２のコー
ナーキューブ８ａ、８ｂで反射し、再度第１及び第２の
ホール２ａ、２ｂを通過する。第１及び第２のホール２
ａ、２ｂを通過した反射光１０’、１１’は、第２及び
第３の偏光ビームスプリッタ４ｂ，４ｃによって、受光
器９に入射する。
【００７９】この状態で被測定物体２０を移動させてい
ったときに、図３に示すようなヨーイングが発生した場
合でも、コーナキューブ８からの反射光１０’、１１’
はレーザ光１０、１１とそれぞれ常に同軸上を戻ってく
るため、受光器９に対する入射光軸は常に同じ位置とな
り、角度によって光軸が外れることがなくなる。このこ
とにより、角度が大きくなっても、常に安定して正確な
ヨーイング角度の測定が可能となる特徴がある。
【００８０】更に、図４に示すように、被測定物体２０
の回転中心が不明であっても、回転中心を決定する手間
が省け、第１及び第２のコーナーキューブ８ａ、８ｂを
ステージ上のどこにでもに配置できるという特徴があ
る。
【００８１】更に、第１及び第２のコーナーキューブ８
ａ、８ｂの間隔を広げて取り付けても、受光器９への入
射光の光軸はずれないので、測定の分解能を容易に上げ
ることが可能となる特徴がある。
【００８２】また、平面ミラー１から受光器９までの配
置を被測定物体２０の直進方向を軸として９０°回転さ
せれば、ピッチング角度の測定に使用できるという特徴
がある。
【００８３】本発明に係る当該レーザ測長装置１００の
より詳細な構成とその作動方法に付いて、図２乃至図４
を参照しながら説明する。
【００８４】即ち、図２乃至図４に示すレーザ測長シス
テムは、固定台３０上に、１軸方向に移動可能な被測定
物体２０の移動方向に対して垂直面内に平面ミラー１
と、被測定物体２０の移動方向と平行にレーザ光源３等
が配置され、被測定物体２０上には２個のコーナキュー
ブ８が配置されている。
【００８５】平面ミラー１は、被測定物体２０の移動方
向に対して垂直面内に、鏡面を被測定物体２０側に向け
て固定台３０上に配置され、水平方向にレーザ光１０の
ビーム径より大きな２個のホール２が開いていて、被測
定物体２０側から垂直に向かってくるレーザ光１０を同
軸で反射させる機能を有する。
【００８６】レーザ光源３（以下、光源３と称する）
は、光軸が被測定物体２０の移動方向と平行になるよう
に固定台３０上に配置される。光源３は偏波面が互いに
直交する直線偏光の２本のレーザ光１０，１１を照射す
る機能を有する。
【００８７】第１の偏光ビームスプリッタ４ａは、固定
台３０上の光源３と平面ミラー１との間に配置され、レ
ーザ光１０をその光軸方向に通過させ、レーザ光１１を
水平直角方向に反射する機能を有する。
【００８８】また、第２の偏光ビームスプリッタ４ｂ
は、レーザ光１０をその光軸方向に通過させ、反射光１
０’を水平直角方向に反射する機能を有し、固定台３０
上の第１の偏光ビームスプリッタ４ａと平面ミラー１と
の間に、レーザ光１０が第１のホール２ａを通過するよ
うに配置される。
【００８９】ミラー５は、第１の偏光ビームスプリッタ
４ａで分割されたレーザ光１１を、レーザ光１０と同方
向に照射し、レーザ光１１が第２のホール２ｂを通過す
るように、固定台３０上に配置される。
【００９０】更に、第３の偏光ビームスプリッタ４ｃ
は、第２の偏光ビームスプリッタ４ｂで反射された反射
光１０’とミラー５を通過したレーザ光１１の交点で固
定台３０上に配置され、反射光１０’とレーザ光１１は
それらの光軸方向に通過させ、反射光１１’を水平直角
方向に反射する機能を有する。
【００９１】第１の１／２波長板６ａは第１の偏光ビー
ムスプリッタ４ａとミラー５の間に配置され、第２の１
／２波長板６ｂは第２及び第３の偏光ビームスプリッタ
４ｂ、４ｃの間に配置され、どちらもレーザ光１０、１
１の偏波面を９０°回転させる機能を有する。
【００９２】第１及び第２の１／４波長板７ａ、７ｂ
は、第２及び第３の偏光ビームスプリッタ４ｂ，４ｃと
被測定物体２０の間にそれぞれ配置され、どちらも１回
の通過で直線偏光のレーザ光１０、１１を円偏光にし、
２回通過することでもとの直線偏光から９０°回転した
偏波面を持つ直線偏光にする機能を有する。
【００９３】第１及び第２のコーナキューブ８ａ、８ｂ
は、平面ミラー１のホール２を通過したレーザ光１０，
１１を平面ミラー１に向ける機能を有し、被測定物体２
０上の第１及び第２のホール２ａ、２ｂにそれぞれ相対
するように配置される。
【００９４】此処で、図２は、光源３からレーザ光１０
を照射させ、被測定物体２０が止まっている状態を示し
ている。
【００９５】互いに直交する２本の直線偏光のレーザ光
１０、１１は、偏光ビームスプリッタ４ａによって、レ
ーザ光１０がその光軸方向へ、レーザ光１１が水平直角
方向へ分割される。
【００９６】レーザ光１０はそのまま第２の偏光ビーム
スプリッタ４ｂを通過し、第１の１／４波長板７ａで円
偏光になった後、第１のホール２ａを通って第１のコー
ナキューブ８ａに照射される。
【００９７】ここで、光源３の光軸と被測定物体２０の
移動方向は平行で、且つ平面ミラー１は被測定物体２０
の移動方向に対して垂直であることから、レーザ光１０
は平面ミラー１に対して垂直に第１のホール２ａを通過
することになる。
【００９８】第１のコーナキューブ８ａで反射したレー
ザ光１０は、第１のコーナキューブ８ａに照射したとき
の光軸と平行な光軸を通るため、平面ミラー１に垂直に
照射される。
【００９９】平面ミラー１で反射した反射光１０’は、
レーザ光１０と同軸で第１のコーナキューブ８ａを通過
し、再び第１の１／４波長板７ａを通過することで円偏
光よりもとの直線偏光から９０°回転した偏波面を持つ
直線偏光になって、第２の偏光ビームスプリッタ４ｂに
照射される。
【０１００】反射光１０’は、第２の偏光ビームスプリ
ッタ４ｂで反射され、第２の１／２波長板６ｂで偏波面
を９０°回転した後、第３の偏光ビームスプリッタ４ｃ
を通過して、受光器９に入射する。
【０１０１】一方、レーザ光１１は、第１の１／２波長
板６ａで偏波面を９０°回転した後、ミラー５でレーザ
光１０と平行で、且つホール２ｂに向けられる。ミラー
５で反射したレーザ光１１は、第３の偏光ビームスプリ
ッタ４ｃを通過し、第２の１／４波長板７ｂで円偏光に
なった後、第２のホール２ｂを通って第２のコーナキュ
ーブ８ｂに照射される。
【０１０２】このとき、レーザ光１１は、レーザ光１０
と同様に平面ミラー１に対して垂直に第２のホール２ｂ
を通過する。従って、レーザ光１１は、レーザ光１０と
同様に第２のコーナキューブ８ｂと平面ミラー１で反射
してレーザ光１１と同軸の反射光１１’となり、再び第
２のコーナキューブ８ｂ、第２のホール２ｂ、第２の１
／４波長板７ｂの順番で通過して第３の偏光ビームスプ
リッタ４ｃに戻ってくる。反射光１１’は、第３の偏光
ビームスプリッタ４ｃで反射されて受光器９に入射す
る。
【０１０３】この状態から図３に示すように、被測定物
体２０が移動していき第１及び第２のコーナキューブ８
ａ、８ｂの間を回転中心として反時計回りにヨーイング
が発生すると、被測定物体２０と共に傾いた第２のコー
ナキューブ８ｂから戻ってくるレーザ光１１（反射光１
１’も含む）の光路長の変化量が、第１のコーナキュー
ブ８ａから戻ってくるレーザ光１０（反射光１０’を含
む）の光路長の変化量の４倍となり、受光器９では反射
光１０’と反射光１１’の間で干渉が発生する。この干
渉からヨーイング角度が測定できる。
【０１０４】また、更に角度が大きくなったり、図４に
示すように回転中心が被測定物体２０の外側にある場合
でも、レーザ光１０、１１は平面ミラー１には常に垂直
に反射し、必ず反射光１０’、１１’はレーザ光１０、
１１とそれぞれ同軸を戻ってくることになるため、受光
器９に対する入射光軸が常に同じ位置となり、安定した
測定が可能となる。
【０１０５】更に、受光器９に対する入射光軸が常に同
じ位置となることから、平面ミラー１の第１及び第２の
ホール２ａ、２ｂの間隔（または平面ミラー１を２つに
分割してそれぞれにホール２が１個ずつあるようにして
間隔）を拡げるのと同時に、第１及び第２のコーナキュ
ーブ８ａ、８ｂの間隔を拡げることで、同じ角度でも光
路長の差を拡大できるため、測定の分解能を上げること
が可能となる。
【０１０６】更に、平面ミラー１から第１及び第２のコ
ーナキューブ８ａ、８ｂの配置を被測定物体２０の直進
方向を軸として９０°回転させれば、ピッチング角度の
測定に使用できる。
【０１０７】次に、本発明に係るレーザ測長方法の具体
例を説明するならば、本発明に係る当該レーザ測長方法
は、固定台３０及び移動可能な被測定物体２０との間の
移動距離若しくは当該被測定物体２０の移動方向に対す
るヨーイング角度或いはピッチング角度を測定するレー
ザ測長装置であって、当該固定台３０には、レーザ光源
手段３、当該レーザ光源手段１から出力されるレーザ光
を分割して、当該被測定物体に向けて少なくとも２個の
光ビーム１０、１１を形成する第１の偏光ビームスプリ
ッタ４ａ、当該第１の偏光ビームスプリッタ４ａから出
力されるそれぞれの光ビーム１０、１１を個別に当該被
測定物体２０の所定の部位に指向させる少なくとも第２
及び第３の偏光ビームスプリッタ４ｂ、４ｃ及び当該被
測定物体から反射して帰還した当該光ビーム１０’、１
１’を当該第２及び第３の偏光ビームスプリッタ４ｂ、
４ｃを介して受光するレーザ受光手段とが設けられてい
るレーザ測長装置に於て、当該固定台から当該被測定物
体に対して照射される当該光ビームと、当該被測定物体
から当該固定台の当該第２及び第３の偏光ビームスプリ
ッタ４ｂ、４ｃに帰還される当該光ビームとが同軸とな
る様に構成されたレーザ測長方法である。
【０１０８】本発明に係る当該レーザ測長方法に於いて
は、当該被測定物体２０には、当該固定台３０から出射
される当該各光ビームを受ける部位に、当該固定台３０
より出射された当該少なくとも２個の光ビーム１０、１
１のそれぞれを反射せしめる反射手段８ａ、８ｂが個別
に設けると共に当該固定台３０に於ける当該光ビーム１
０、１１が当該被測定物体２０に対して出射される面
で、且つ当該光ビーム１０、１１の出射を妨げない位置
に平面状の反射部材、例えば平面ミラー１を設けると共
に、当該被測定物体２０の当該反射手段８ａ、８ｂをコ
ーナキューブで構成する様にして当該被測定物体２０の
位置、或いは当該被測定物体２０のヨーイング角度或い
はピッチング角度の測定を行う様にしたもので有っても
良い。 本発明に於ける当該レーザ測長方法に於いて
は、当該レーザ光源手段から出力される光ビームは、当
該第１の偏光ビームスプリッタから当該第２の偏光ビー
ムスプリッタを経由して当該被測定物体に設けられた第
１のコーナキューブに向かう第１の光学経路と当該第１
の偏光ビームスプリッタから適宜のミラー手段を介して
当該第３の偏光ビームスプリッタを経由して当該被測定
物体に設けられた第２のコーナキューブに向かう第２の
光学経路とに分割する様にする事が好ましい。
【０１０９】更に、本発明に於ける当該レーザ測長方法
に於いては、当該第１の光学経路に於ける当該第１の光
ビームは、当該第２の偏光ビームスプリッタを出射され
た後、当該被測定物体に於ける第１のコーナキューブに
於ける第１の反射面と第２の反射面を経由して当該固定
台に設けられた当該反射手段に到達した後、同じ経路を
辿って当該第２の偏光ビームスプリッタに戻った後、当
該第３の偏光ビームスプリッタを通過して当該レーザ受
光手段に入射させる事も望ましい。
【０１１０】同様に、本発明に係るレーザ測長方法に於
いては、当該第２の光学経路に於ける当該第２の光ビー
ムは、当該第３の偏光ビームスプリッタを出射された
後、当該被測定物体に於ける第２のコーナキューブに於
ける第１の反射面と第２の反射面を経由して当該固定台
に設けられた当該反射手段に到達した後、同じ経路を辿
って当該第３の偏光ビームスプリッタに戻った後、当該
レーザ受光手段に入射する様に構成する事も好ましい。
【０１１１】上記した通り、本発明に於ける当該レーザ
測長方法に於いては、当該レーザ受光手段９へ入射され
る光学経路の長さに差のある２個の当該光ビーム１
０’、１１’の干渉光を測定する事によって、当該被測
定物体２０の当該固定台３０に対するヨーイング角度或
いはピッチング角度を測定する事が可能となる。
【０１１２】ここから、干渉光からのヨーイング角度の
計算方法について説明する。ピッチング角度についても
同様である。
【０１１３】波長が同じλである２つの光ビームの振幅
をａ１、ａ２、光路長をｘ１、ｘ２とすれば、波形ｕ
１、ｕ２は以下の式（１）、式（２）で示される。ωは
角速度、ｔは時間を示す。
【０１１４】 ｕ１＝ａ１・ｃｏｓ（２π・ｘ１／λ−ωｔ） …… （１） ｕ２＝ａ２・ｃｏｓ（２π・ｘ２／λ−ωｔ） …… （２） 観測される干渉光の強さＩは、振幅の２乗に相当するの
で、以下の式（３）となる。
【０１１５】 Ｉ＝（ｕ１＋ｕ２）２ ＝ａ１２ ＋ａ２２ ＋２・ａ１・ａ２・ｃｏｓ｛（２π／λ）・（ｘ２− ｘ１）｝ …… （３） ここで、ｘ２−ｘ１は、光路長の差であるから、ヨーイ
ングによる２つのコーナキューブのずれ量Ｈとの関係
は、 ｘ２−ｘ１＝４Ｈ …… （４） となり、式（４）を式（３）に代入すると、式（５）に
なる。
【０１１６】 Ｉ＝ａ１２ ＋ａ２２ ＋２・ａ１・ａ２・ｃｏｓ（８π・Ｈ／λ） …… （５） 従って、干渉光の強さＩは、Ｈ＝λ／４のずれ量を周期
として、正弦波の変化を示すことになる。
【０１１７】そこで、ヨーイング角度の変化中にこの干
渉光の強さの周期の回数Ｎを数えれば、２つのコーナキ
ューブのずれ量Ｈが以下の式(６)で求められる。
【０１１８】Ｈ＝Ｎ・λ／４ …… （６） 後は、予め測定した２つのコーナキューブの間隔（２つ
の光ビームの出射の間隔）Ｌとから、角度Ｒは式（７）
で求められる。
【０１１９】 Ｒ＝ｔａｎ−１（Ｈ／Ｌ） ＝ｔａｎ−１｛（Ｎ・λ）／（４・Ｌ）｝ …… （７） この式（７）から、コーナキューブの間隔Ｌが拡大でき
れば、ヨーイングが起こった際に２つのコーナキューブ
のずれ量Ｈが拡大され、干渉光の強さの周期の回数Ｎが
増加することになるで、より分解能が上がることにな
る。
【０１２０】また、使用する光ビームの波長λが小さい
ほど、分解能が上がることは周知である。
【０１２１】本発明の使用形態としては、大型工作機械
（例えばフライス盤、ＮＣ等）のテーブルの真直度の測
定などがある。
【０１２２】
【発明の効果】従来のレーザ測長システムでは、ヨーイ
ング角度またはピッチング角度の測定範囲は、受光器の
受光範囲によって決定されているため、通常の受光器で
は受光範囲が小さく、微少角度しか測定できなかった。
しかし、本発明のレーザ測長装置では、コーナキューブ
へ照射されるレーザ光と戻ってくる反射光を同軸上にす
ることで、ヨーイング角度またはピッチング角度が大き
くなっても反射光が受光器に対して常に同じ位置に入射
するため、受光器の受光範囲が小さくても常に安定した
測定ができるという効果がある。
【０１２３】また、上記の構成により、被測定物体の回
転中心が反射手段の中央付近に無い場合でも、受光器に
は必ず反射光が入射されることになるため、従来のレー
ザ測長システムで行う回転中心をある程度決定するため
の予備実験が不必要となることと、更に、従来のレーザ
測長システムでは、被測定物体にヨーイングまたはピッ
チングが起こった場合には、受光器に対する反射光の入
射位置がずれるため、受光器の中心に反射光が入射する
ように受光器の位置調整が必要であたったが、本発明に
於いては、受光器に対する反射光の入射位置が常に同じ
位置になるので、受光器の位置調整が不必要となり、短
時間で測定が行えるという効果がある。更に、従来のレ
ーザ測長システムでは、同じ角度の測定の分解能を上げ
るためには光路長の差の拡大が必要となり、そのため２
個のコーナーキューブの間隔を拡げなければならない
が、間隔を拡げるとレーザ光の受光器に対する入射の位
置のずれが大きくなり、角度の大きさによっては受光器
の受光範囲を外れてしまうため、２個のコーナキューブ
の間隔は一定以上に拡げることができず、測定角度の範
囲によって分解能を一定以上上げることができなかっ
た。しかし、本発明のレーザ測長装置では２個のコーナ
キューブの間隔と測定角度の範囲に全く関係なく、反射
光が受光器に対して常に同じ位置に入射することになる
ので、２個のコーナキューブの間隔を拡げることがで
き、同じ角度でも光路長の差を拡大できるため、測定の
分解能を上げることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るレーザ測長装置の一具体
例の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明に係るレーザ測長装置の他の具
体例の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図３】図３は、本発明に係るレーザ測長装置の別の具
体例の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図４】図４は、本発明に係るレーザ測長装置の更に別
の具体例の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図５】図５は、従来に於けるレーザ測長装置の構成例
を示すブロックダイアグラムである。
【図６】図６は、従来に於けるレーザ測長装置の使用例
を示すブロックダイアグラムである。
【図７】図７は、従来に於けるレーザ測長装置の別の使
用例を示すブロックダイアグラムである。
【図８】図８は、従来に於けるレーザ測長装置の更に他
の使用例を示すブロックダイアグラムである。
【図９】図９は、従来に於けるレーザ測長装置の更に別
の使用例を示すブロックダイアグラムである。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、本発明に
於けるレーザ測長装置に於ける固定台と被測定物体との
関係を示す図である。
【符号の説明】
１…平面状反射部材 ２…孔部、スリット、空間部 ３…レーザ光源 ４ａ…第１の偏光ビームスプリッタ ４ｂ…第２の偏光ビームスプリッタ ４ｃ…第３の偏光ビームスプリッタ ５…ミラー手段 ６ａ、６ｂ…１／２波長板 ７ａ、７ｂ…１／４波長板 ８ａ、８ｂ…反射手段、コーナキューブ、ミラー ９…受光器 １０、１１…レーザ光 １０’、１１’…反射光 １２…平面状反射部材取付け面 １３、１４…反射手段に於ける反射面 ２０…被測定物体、１軸ステージ ３０…固定台 １００…レーザ測長装置 １０１…レール部 １０２…駆動軸 １０３…モーター １０４…搭載物体 １０５…移動ブロックの移動方向、移動軸方向 １０６…貫通孔
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 AA01 AA06 BB01 CC04 EE01 FF01 GG12 GG16 GG23 GG33 GG34 GG38 GG39 HH01 HH05 2F065 AA07 AA09 AA31 AA37 BB15 CC00 DD02 DD03 DD06 FF49 FF52 GG04 HH10 HH13 JJ01 JJ09 LL12 LL17 LL28 LL30 LL35 LL36 LL37 PP12

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定台及び移動可能な被測定物体との間
    の移動距離若しくは当該被測定物体の移動方向に対する
    ヨーイング角度或いはピッチング角度を測定するレーザ
    測長装置であって、当該固定台には、レーザ光源手段、
    当該レーザ光源手段から出力されるレーザ光を分割し
    て、当該被測定物体に向けて少なくとも２個の光ビーム
    を形成する偏光ビームスプリッタ、当該被測定物体から
    帰還した当該光ビームを受光するレーザ受光手段とが設
    けられており、一方、当該被測定物体には、当該固定台
    から出射される当該各光ビームを受ける部位に、当該固
    定台より出射された当該少なくとも２個の光ビームのそ
    れぞれを平行に反射せしめる反射手段が個別に設けられ
    ており、更に、当該固定台に於ける当該光ビームが当該
    被測定物体に対して出射される面で、且つ当該光ビーム
    の出射を妨げない位置で、当該反射手段と対向する位置
    に平面状の反射部材を設けた事を特徴とするレーザ測長
    装置。
  2. 【請求項２】 当該反射手段は、プリズム或いはミラー
    或いはコーナキューブから選択された一つで構成されて
    いる事を特徴とする請求項１記載のレーザ測長装置。
  3. 【請求項３】 当該被測定物体に設けられている当該反
    射手段の一方の反射面は、当該固定台から出射される当
    該光ビームを受光しえる位置に配置されており、当該反
    射手段の他方の反射面は、当該固定台に設けられた当該
    平面状反射部材と対向する位置に配置されている事を特
    徴とする請求項１又は２の何れかに記載のレーザ測長装
    置。
  4. 【請求項４】 当該被測定物体に設けられた当該反射手
    段と当該固定台に設けられた当該平面状反射部材は、当
    該反射手段から出射される光の光軸が、当該平面状反射
    部材に対して垂直に入射される様に構成されている事を
    特徴とする請求項１乃至３に記載のレーザ測長装置。
  5. 【請求項５】 当該反射手段に対して照射される当該光
    ビームと、当該反射手段から当該固定台の当該偏光ビー
    ムスプリッタに帰還される当該光ビームとが同軸となる
    様に構成されている事を特徴とする請求項１乃至４の何
    れかに記載のレーザ測長装置。
  6. 【請求項６】 当該レーザ光源手段から出力される光ビ
    ームは、当該偏光ビームスプリッタを経由して直接当該
    被測定物体に設けられた第１の反射手段に向かう第１の
    光学経路と当該偏光ビームスプリッタから適宜のミラー
    手段を介して当該被測定物体に設けられた第２の反射手
    段に向かう第２の光学経路とに分割される様に構成され
    ている事を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の
    レーザ測長装置。
  7. 【請求項７】 当該第１の光学経路に於ける当該第１の
    光ビームは、当該偏光ビームスプリッタから出射された
    後、当該被測定物体に於ける第１の反射手段に於ける第
    １の反射面と第２の反射面を経由して当該固定台に設け
    られた当該平面状反射部材に到達した後、同じ経路を辿
    って当該偏光ビームスプリッタに戻った後、当該偏光ビ
    ームスプリッタにより光軸が変更されて当該レーザ受光
    手段に入射する様に構成されている事を特徴とする請求
    項１乃至６の何れかに記載のレーザ測長装置。
  8. 【請求項８】 当該第２の光学経路に於ける当該第２の
    光ビームは、当該偏光ビームスプリッタから出射され、
    当該ミラー手段を経由した後、当該被測定物体に於ける
    第２の反射手段に於ける第１の反射面と第２の反射面を
    経由して当該固定台に設けられた当該平面状反射部材に
    到達した後、同じ経路を辿って当該偏光ビームスプリッ
    タに戻った後、当該偏光ビームスプリッタを通過して当
    該レーザ受光手段に入射する様に構成されている事を特
    徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のレーザ測長装
    置。
  9. 【請求項９】 当該第１の光学経路の長さと当該第２の
    光学経路の長さの差による干渉光を測定する事によっ
    て、当該被測定物体の当該固定台に対するヨーイング角
    度或いはピッチング角度を測定する事を特徴とする請求
    項１乃至８の何れかに記載のレーザ測長装置。
  10. 【請求項１０】 当該固定台に設けられた当該平面状反
    射部材は、当該光ビームが通過する為のスリット部を有
    するか、若しくは当該光ビームが通過する為の孔部を有
    する事を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のレ
    ーザ測長装置。
  11. 【請求項１１】 当該偏光ビームスプリッタから当該被
    測定物体に向かう第１の光ビームの光軸上であって、且
    つ当該偏光ビームスプリッタと当該被測定物体との間に
    第１の１／４波長板が設けられており、又当該偏光ビー
    ムスプリッタから当該被測定物体に向かう第２の光ビー
    ムの光軸上であって、且つ当該偏光ビームスプリッタと
    当該被測定物体との間に第２の１／４波長板が設けられ
    ている事を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載
    のレーザ測長装置。
  12. 【請求項１２】 固定台及び移動可能な被測定物体との
    間の移動距離若しくは当該被測定物体の移動方向に対す
    るヨーイング角度或いはピッチング角度を測定するレー
    ザ測長装置であって、当該固定台には、レーザ光源手
    段、当該レーザ光源手段から出力されるレーザ光を分割
    して、当該被測定物体に向けて少なくとも２個の光ビー
    ムを形成する偏光ビームスプリッタ、当該被測定物体か
    ら帰還した当該光ビームを受光するレーザ受光手段とが
    設けられているレーザ測長装置に於て、当該固定台から
    当該被測定物体に対して照射される当該光ビームと、当
    該被測定物体から当該固定台の当該偏光ビームスプリッ
    タに帰還される当該光ビームとが同軸となる様に構成す
    る事を特徴とするレーザ測長方法。
  13. 【請求項１３】 当該被測定物体には、当該固定台から
    出射される当該各光ビームを受ける部位に、当該固定台
    より出射された当該少なくとも２個の光ビームのそれぞ
    れを反射せしめる反射手段を個別に設けると共に当該固
    定台に於ける当該光ビームが当該被測定物体に対して出
    射される面で、且つ当該光ビームの出射を妨げない位置
    に平面状の反射部材を設けると共に、当該被測定物体の
    当該反射手段をプリズム若しくはミラー若しくはコーナ
    キューブで構成する事を特徴とする請求項１２に記載の
    レーザ測長方法。
  14. 【請求項１４】 当該被測定物体に設けられている当該
    反射手段の一方の反射面は、当該固定台から出射される
    当該光ビームを受光しえる位置に配置せしめ、当該反射
    手段の他方の反射面は、当該固定台に設けられた当該平
    面状反射部材と対向する位置に配置せしめる事を特徴と
    する請求項１２又は１３に記載のレーザ測長方法。
  15. 【請求項１５】 当該被測定物体に設けられた当該反射
    手段と当該固定台に設けられた当該平面状反射部材は、
    当該反射手段から出射される光の光軸が、当該平面状反
    射部材に対して垂直に入射される様に配置せしめる事を
    特徴とする請求項１２乃至１４の何れかに記載のレーザ
    測長方法。
  16. 【請求項１６】 当該レーザ光源手段から出力される光
    ビームは、当該偏光ビームスプリッタを経由して直接当
    該被測定物体に設けられた第１の反射手段に向かう第１
    の光学経路と当該偏光ビームスプリッタから適宜のミラ
    ー手段を介して当該被測定物体に設けられた第２の反射
    手段に向かう第２の光学経路とに分割する事を特徴とす
    る請求項１２乃至１５の何れかに記載のレーザ測長方
    法。
  17. 【請求項１７】 当該第１の光学経路に於ける当該第１
    の光ビームは、当該偏光ビームスプリッタを出射された
    後、当該被測定物体に於ける第１の反射手段に於ける第
    １の反射面と第２の反射面を経由して当該固定台に設け
    られた当該平面状反射部材に到達した後、同じ経路を辿
    って当該偏光ビームスプリッタに戻った後、当該偏光ビ
    ームスプリッタにより光軸が変更されて当該レーザ受光
    手段に入射する事を特徴とする請求項１２乃至１６の何
    れかに記載のレーザ測長方法。
  18. 【請求項１８】 当該第２の光学経路に於ける当該第２
    の光ビームは、当該偏光ビームスプリッタを出射され、
    当該ミラー手段を経由した後、当該被測定物体に於ける
    第２の反射手段に於ける第１の反射面と第２の反射面を
    経由して当該固定台に設けられた当該平面状反射部材に
    到達した後、同じ経路を辿って当該偏光ビームスプリッ
    タに戻った後、当該偏光ビームスプリッタを通過して当
    該レーザ受光手段に入射する事を特徴とする請求項１２
    乃至１６の何れかに記載のレーザ測長方法。
  19. 【請求項１９】 当該第１の光学経路の長さと当該第２
    の光学経路の長さの差による干渉光を測定する事によっ
    て、当該被測定物体の当該固定台に対するヨーイング角
    度或いはピッチング角度を測定する事を特徴とする請求
    項１２乃至１８の何れかに記載のレーザ測長方法。
  20. 【請求項２０】 当該偏光ビームスプリッタから当該被
    測定物体に向かう第１の光ビームの光軸上であって、且
    つ当該偏光ビームスプリッタと当該被測定物体との間に
    第１の１／４波長板を設け、又当該偏光ビームスプリッ
    タから当該被測定物体に向かう第２の光ビームの光軸上
    であって、且つ当該偏光ビームスプリッタと当該被測定
    物体との間に第２の１／４波長板を設ける事を特徴とす
    る請求項１２乃至１９の何れかに記載のレーザ測長方
    法。
  21. 【請求項２１】 固定台及び移動可能な被測定物体との
    間の移動距離若しくは当該被測定物体の移動方向に対す
    るヨーイング角度或いはピッチング角度を測定するレー
    ザ測長装置であって、当該固定台には、レーザ光源手
    段、当該レーザ光源手段から出力されるレーザ光を分割
    して、当該被測定物体に向けて少なくとも２個の光ビー
    ムを形成する第１の偏光ビームスプリッタ、当該第１の
    偏光ビームスプリッタから出力されるそれぞれの光ビー
    ムを個別に当該被測定物体の所定の部位に指向させる少
    なくとも第２及び第３の偏光ビームスプリッタ及び当該
    被測定物体から帰還した当該光ビームを当該第２及び第
    ３の偏光ビームスプリッタを介して受光するレーザ受光
    手段とが設けられており、一方、当該被測定物体には、
    当該固定台から出射される当該各光ビームを受ける部位
    に、当該固定台より出射された当該少なくとも２個の光
    ビームのそれぞれを反射せしめる反射手段が個別に設け
    られており、更に、当該固定台に於ける当該光ビームが
    当該被測定物体に対して出射される面で、且つ当該光ビ
    ームの出射を妨げない位置に平面状の反射部材を設けた
    事を特徴とするレーザ測長装置。
  22. 【請求項２２】 当該反射手段は、プリズム或いはミラ
    ー或いはコーナキューブから選択された一つで構成され
    ている事を特徴とする請求項２１記載のレーザ測長装
    置。
  23. 【請求項２３】 当該被測定物体に設けられている当該
    反射手段の一方の反射面は、当該固定台から出射される
    当該光ビームを受光しえる位置に配置されており、当該
    反射手段の他方の反射面は、当該固定台に設けられた当
    該平面状の反射部材と対向する位置に配置されている事
    を特徴とする請求項２１又は２２記載のレーザ測長装
    置。
  24. 【請求項２４】 当該被測定物体に設けられた当該反射
    手段と当該固定台に設けられた当該平面状反射部材は、
    当該反射手段から出射される光の光軸が、当該平面状反
    射部材に対して垂直に入射される様に構成されている事
    を特徴とする請求項２１乃至２３の何れかに記載のレー
    ザ測長装置。
  25. 【請求項２５】 当該反射手段に対して照射される当該
    光ビームと、当該反射手段から当該固定台の当該第２及
    び第３の偏光ビームスプリッタに帰還される当該光ビー
    ムとが同軸となる様に構成されている事を特徴とする請
    求項２１乃至２４の何れかに記載のレーザ測長装置。
  26. 【請求項２６】 当該レーザ光源手段から出力される光
    ビームは、当該第１の偏光ビームスプリッタから当該第
    ２の偏光ビームスプリッタを経由して当該被測定物体に
    設けられた第１の反射手段に向かう第１の光学経路と当
    該第１の偏光ビームスプリッタから適宜のミラー手段を
    介して当該第３の偏光ビームスプリッタを経由して当該
    被測定物体に設けられた第２の反射手段に向かう第２の
    光学経路とに分割される様に構成されている事を特徴と
    する請求項２１乃至２５の何れかに記載のレーザ測長装
    置。
  27. 【請求項２７】 当該第１の光学経路に於ける当該第１
    の光ビームは、当該第２の偏光ビームスプリッタを出射
    された後、当該被測定物体に於ける第１の反射手段に於
    ける第１の反射面と第２の反射面を経由して当該固定台
    に設けられた当該平面状反射部材に到達した後、同じ経
    路を辿って当該第２の偏光ビームスプリッタに戻った
    後、当該第２の偏光ビームスプリッタにより光軸を偏光
    され、当該第３の偏光ビームスプリッタを通過して当該
    レーザ受光手段に入射する様に構成されている事を特徴
    とする請求項２１乃至２６の何れかに記載のレーザ測長
    装置。
  28. 【請求項２８】 当該第２の光学経路に於ける当該第２
    の光ビームは、当該第３の偏光ビームスプリッタを出射
    された後、当該被測定物体に於ける第２の反射手段に於
    ける第１の反射面と第２の反射面を経由して当該固定台
    に設けられた当該平面状反射部材に到達した後、同じ経
    路を辿って当該第３の偏光ビームスプリッタに戻った
    後、当該第３の偏光ビームスプリッタにより光軸を偏光
    され、当該レーザ受光手段に入射する様に構成されてい
    る事を特徴とする請求項２１乃至２６の何れかに記載の
    レーザ測長装置。
  29. 【請求項２９】 当該第１の光学経路の長さと当該第２
    の光学経路の長さの差による干渉光を測定する事によっ
    て、当該被測定物体の当該固定台に対するヨーイング角
    度或いはピッチング角度を測定する事を特徴とする請求
    項２１乃至２８の何れかに記載のレーザ測長装置。
  30. 【請求項３０】 当該固定台に設けられた当該反射手段
    は、当該光ビームが通過する為のスリット部を有する
    か、若しくは当該光ビームが通過する為の孔部を有する
    事を特徴とする請求項２１乃至２９の何れかに記載のレ
    ーザ測長装置。
  31. 【請求項３１】 当該第１の偏光ビームスプリッタから
    当該第３の偏光ビームスプリッタに向かう光ビームの光
    軸上であって、且つ当該第１と第３の偏光ビームスプリ
    ッタの間に、第１の１／２波長板が設けられている事を
    特徴とする請求項２１乃至３０の何れかに記載のレーザ
    測長装置。
  32. 【請求項３２】 当該第２の偏光ビームスプリッタから
    当該被測定物体に向けて出射される光ビームの光軸上で
    あって、且つ当該第２の偏光ビームスプリッタと当該被
    測定物体の当該反射手段との間には、第１の１／４波長
    板が設けられている事を特徴とする請求項２１乃至３０
    の何れかに記載のレーザ測長装置。
  33. 【請求項３３】 当該第２の偏光ビームスプリッタから
    当該第３の偏光ビームスプリッタに向かう光ビームの光
    軸上であって、且つ当該第２と第３の偏光ビームスプリ
    ッタとの間には、第２の１／２波長板が設けられている
    事を特徴とする請求項２１乃至３０の何れかに記載のレ
    ーザ測長装置。
  34. 【請求項３４】 当該第３の偏光ビームスプリッタから
    当該被測定物体に向けて出射される光ビームの光軸上で
    あって、且つ当該第３の偏光ビームスプリッタと当該被
    測定物体の当該反射手段との間には、第２の１／４波長
    板が設けられている事を特徴とする請求項２１乃至３０
    の何れかに記載のレーザ測長装置。
  35. 【請求項３５】 固定台及び移動可能な被測定物体との
    間の移動距離若しくは当該被測定物体の移動方向に対す
    るヨーイング角度或いはピッチング角度を測定するレー
    ザ測長装置であって、当該固定台には、レーザ光源手
    段、当該レーザ光源手段から出力されるレーザ光を分割
    して、当該被測定物体に向けて少なくとも２個の光ビー
    ムを形成する第１の偏光ビームスプリッタ、当該第１の
    偏光ビームスプリッタから出力されるそれぞれの光ビー
    ムを個別に当該被測定物体の所定の部位に指向させる少
    なくとも第２及び第３の偏光ビームスプリッタ及び当該
    被測定物体から反射して帰還した当該光ビームを当該第
    ２及び第３の偏光ビームスプリッタを介して受光するレ
    ーザ受光手段とが設けられているレーザ測長装置に於
    て、当該固定台から当該被測定物体に対して照射される
    当該光ビームと、当該被測定物体から当該固定台の当該
    第２及び第３の偏光ビームスプリッタに帰還される当該
    光ビームとが同軸となる様に構成する事を特徴とするレ
    ーザ測長方法。
  36. 【請求項３６】 当該被測定物体には、当該固定台から
    出射される当該各光ビームを受ける部位に、当該固定台
    より出射された当該少なくとも２個の光ビームのそれぞ
    れを反射せしめる反射手段を個別に設けると共に当該固
    定台に於ける当該光ビームが当該被測定物体に対して出
    射される面で、且つ当該光ビームの出射を妨げない位置
    に平面状の反射部材を設けると共に、当該被測定物体の
    当該反射手段をプリズム若しくはミラー若しくはコーナ
    キューブで構成する事を特徴とする請求項３５に記載の
    レーザ測長方法。
  37. 【請求項３７】 当該被測定物体に設けられている当該
    反射手段の一方の反射面は、当該固定台から出射される
    当該光ビームを受光しえる位置に配置せしめ、当該反射
    手段の他方の反射面は、当該固定台に設けられた当該平
    面状反射部材と対向する位置に配置せしめる事を特徴と
    する請求項３５又は３６に記載のレーザ測長方法。
  38. 【請求項３８】 当該被測定物体に設けられた当該反射
    手段と当該固定台に設けられた当該平面状反射部材は、
    当該反射手段から出射される光の光軸が、当該平面状反
    射部材に対して垂直に入射される様に配置せしめる事を
    特徴とする請求項３５乃至３７の何れかに記載のレーザ
    測長方法。
  39. 【請求項３９】 当該レーザ光源手段から出力される光
    ビームは、当該第１の偏光ビームスプリッタから当該第
    ２の偏光ビームスプリッタを経由して当該被測定物体に
    設けられた第１の反射手段に向かう第１の光学経路と当
    該第１の偏光ビームスプリッタから適宜のミラー手段を
    介して当該第３の偏光ビームスプリッタを経由して当該
    被測定物体に設けられた第２の反射手段に向かう第２の
    光学経路とに分割する事を特徴とする請求項３５乃至３
    ８の何れかに記載のレーザ測長方法。
  40. 【請求項４０】 当該第１の光学経路に於ける当該第１
    の光ビームは、当該第２の偏光ビームスプリッタを出射
    された後、当該被測定物体に於ける第１の反射手段に於
    ける第１の反射面と第２の反射面を経由して当該固定台
    に設けられた当該平面状反射部材に到達した後、同じ経
    路を辿って当該第２の偏光ビームスプリッタに戻った
    後、当該第３の偏光ビームスプリッタを通過して当該レ
    ーザ受光手段に入射する事を特徴とする請求項３５乃至
    ３９の何れかに記載のレーザ測長方法。
  41. 【請求項４１】 当該第２の光学経路に於ける当該第２
    の光ビームは、当該第３の偏光ビームスプリッタを出射
    された後、当該被測定物体に於ける第２の反射手段に於
    ける第１の反射面と第２の反射面を経由して当該固定台
    に設けられた当該平面状反射部材に到達した後、同じ経
    路を辿って当該第３の偏光ビームスプリッタに戻った
    後、当該レーザ受光手段に入射する事を特徴とする請求
    項３５乃至４０の何れかに記載のレーザ測長方法。
  42. 【請求項４２】 当該第１の光学経路の長さと当該第２
    の光学経路の長さの差による干渉光を測定する事によっ
    て、当該被測定物体の当該固定台に対するヨーイング角
    度或いはピッチング角度を測定する事を特徴とする請求
    項３５乃至４１の何れかに記載のレーザ測長方法。
  43. 【請求項４３】 当該第１の偏光ビームスプリッタから
    当該第３の偏光ビームスプリッタに向かう光ビームの光
    軸上であって、且つ当該第１と第３の偏光ビームスプリ
    ッタの間に、第１の１／２波長板を設ける事を特徴とす
    る請求項３５乃至４２の何れかに記載のレーザ測長方
    法。
  44. 【請求項４４】 当該第２の偏光ビームスプリッタから
    当該被測定物体に向けて出射される光ビームの光軸上で
    あって、且つ当該第２の偏光ビームスプリッタと当該被
    測定物体の当該反射手段との間に、第１の１／４波長板
    を設ける事を特徴とする請求項３５乃至４２の何れかに
    記載のレーザ測長方法。
  45. 【請求項４５】 又該第２の偏光ビームスプリッタから
    当該第３の偏光ビームスプリッタに向かう光ビームの光
    軸上であって、且つ当該第２と第３の偏光ビームスプリ
    ッタとの間には、第２の１／２波長板を設ける事を特徴
    とする請求項３５乃至４２の何れかに記載のレーザ測長
    方法。
  46. 【請求項４６】 当該第３の偏光ビームスプリッタから
    当該被測定物体に向けて出射される光ビームの光軸上で
    あって、且つ当該第３の偏光ビームスプリッタと当該被
    測定物体の当該反射手段との間に、第２の１／４波長板
    を設ける事を特徴とする請求項３５乃至４２の何れかに
    記載のレーザ測長方法。
JP35201699A 1999-12-10 1999-12-10 レーザ測長装置及びレーザ測長方法 Pending JP2001165616A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35201699A JP2001165616A (ja) 1999-12-10 1999-12-10 レーザ測長装置及びレーザ測長方法
US09/733,251 US20010006420A1 (en) 1999-12-10 2000-12-08 Laser measuring device and laser measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35201699A JP2001165616A (ja) 1999-12-10 1999-12-10 レーザ測長装置及びレーザ測長方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001165616A true JP2001165616A (ja) 2001-06-22

Family

ID=18421212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35201699A Pending JP2001165616A (ja) 1999-12-10 1999-12-10 レーザ測長装置及びレーザ測長方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20010006420A1 (ja)
JP (1) JP2001165616A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010127758A (ja) * 2008-11-27 2010-06-10 Panasonic Corp 三次元形状測定装置
CN113048918A (zh) * 2021-03-25 2021-06-29 长春理工大学 一种发射轴与瞄准轴一致性检测的装置及方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563592B2 (en) * 2001-03-19 2003-05-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Interferometric alignment device
EP1418399B1 (de) 2002-09-27 2015-08-19 Prüftechnik Dieter Busch AG Vorrichtung zum Vermessen von Werkzeugmaschinen
JP4514209B2 (ja) * 2004-10-15 2010-07-28 キヤノン株式会社 位置検出装置及び方法
JP2007309677A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Mitsutoyo Corp 追尾式レーザ干渉計の絶対距離推定方法及び追尾式レーザ干渉計
US9874628B2 (en) 2013-11-12 2018-01-23 The Boeing Company Dual hidden point bars
DE102014011668A1 (de) * 2014-08-05 2016-02-11 Friedrich-Schiller-Universität Jena Stabiles Interferometer mit hoher Étendue, insbesondere für bildgebende Fourier-Transformations-Spektroskopie ohne Objektabrasterung
CN104613900B (zh) * 2014-12-05 2017-08-22 郑州轻工业学院 一种全光路光漂补偿的高精度滚转角测量方法与装置
CN104596635B (zh) * 2015-01-30 2017-06-23 中国计量学院 基于分节psd的差动式振动加速度传感器
GB2555646A (en) * 2016-11-03 2018-05-09 Mbda Uk Ltd Interferometric position sensor
EP3647856B1 (en) * 2018-10-31 2022-11-09 Ricoh Company, Ltd. Image projection apparatus and mobile object
CN113064212B (zh) * 2021-03-19 2023-11-03 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种测量绝对重力和微重力的装置和方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010127758A (ja) * 2008-11-27 2010-06-10 Panasonic Corp 三次元形状測定装置
CN113048918A (zh) * 2021-03-25 2021-06-29 长春理工大学 一种发射轴与瞄准轴一致性检测的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20010006420A1 (en) 2001-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7027162B2 (en) System and method for three-dimensional measurement
US7355719B2 (en) Interferometer for measuring perpendicular translations
WO2018103268A1 (zh) 用于测量转轴六自由度几何误差的激光测量系统及方法
JP2001165616A (ja) レーザ測長装置及びレーザ測長方法
JP2007024827A (ja) 位相シフト干渉計
US20130083323A1 (en) Photoelectric autocollimation method and apparatus based on beam drift compensation
US9797704B2 (en) Interferometer having two transparent plates in parallel for making reference and measurement beams parallel
US9127924B2 (en) Interferometer
JP2019200168A (ja) 真直度測定装置
US8643844B2 (en) Laser distance measuring apparatus with beam switch
KR20100041024A (ko) 2차원 회절 격자를 이용한 6 자유도 측정 장치
US20140111813A1 (en) Optical assembly and laser alignment apparatus
CA2221170A1 (en) Laser beamsplitter for generating a plurality of parallel beams
JP2014122901A (ja) 光学的位置測定装置
JPH07120213A (ja) 追尾式レーザ干渉計
JPH095059A (ja) 平面度測定装置
US9188424B2 (en) Interferometer
JPH04130220A (ja) エンコーダ
JP3045567B2 (ja) 移動体位置測定装置
JPH05504833A (ja) ２軸平面鏡干渉計
JP2823112B2 (ja) 測距儀
JP2003232606A (ja) 角度検出システム、角度検出方法、及びレーザ加工装置
JP2795612B2 (ja) 高速追尾式レーザ干渉測長器
JP2003021508A (ja) ローリング角度測定装置
WO1992021933A1 (en) Method of and apparatus for optically measuring rotation