JP2011064674A5 - レーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高精度で移動体の変位を測定するレーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および部品の製造方法に関するものである。

そこで、本発明は、空気の屈折率分布の影響による補正誤差を低減し、測定精度を向上させることができるレーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および部品の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明のレーザ干渉測長器は、レーザ光の干渉を利用して、基体に対する移動体の変位量を測定するレーザ干渉測長器であって、測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源と、前記測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分と第二の測定用レーザ光成分とに分割させる測定用レーザ光分割手段と、前記第一の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過するように反射する第一の反射手段と、前記第二の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第二の光路を通過するように反射する第二の反射手段と、前記第一の光路を通過した前記第一の測定用レーザ光成分と前記第二の光路を通過した前記第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて測定用干渉光を生成する測定用干渉光生成手段と、補正用レーザ光を出射する補正用レーザ光源と、前記補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分と第二の補正用レーザ光成分とに分割させる補正用レーザ光分割手段と、前記第一の補正用レーザ光成分が前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段と、前記第二の補正用レーザ光成分が参照光として空気中を経由しない第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段と、前記第三の光路を通過した前記第一の補正用レーザ光成分と前記第四の光路を通過した前記第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて補正用干渉光を生成する補正用干渉光生成手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の部品の製造方法は、工具によって被加工物を加工し部品を製造する部品の製造方法であって、前記工具及び前記被加工物のいずれか一方が支持された移動体の基体に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過する第一の測定用レーザ光成分と第二の光路を通過する第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める工程と、前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過する第一の補正用レーザ光成分と、空気中を経由しない第四の光路を通過する参照光としての第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める工程と、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量とし、前記変位量に基づいて前記移動体を移動させる工程と、を有することを特徴とする。

Claims (9)

1. レーザ光の干渉を利用して、基体に対する移動体の変位量を測定するレーザ干渉測長器であって、
   測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源と、
   前記測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分と第二の測定用レーザ光成分とに分割させる測定用レーザ光分割手段と、
   前記第一の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過するように反射する第一の反射手段と、
   前記第二の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第二の光路を通過するように反射する第二の反射手段と、
   前記第一の光路を通過した前記第一の測定用レーザ光成分と前記第二の光路を通過した前記第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて測定用干渉光を生成する測定用干渉光生成手段と、
   補正用レーザ光を出射する補正用レーザ光源と、
   前記補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分と第二の補正用レーザ光成分とに分割させる補正用レーザ光分割手段と、
   前記第一の補正用レーザ光成分が前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段と、
   前記第二の補正用レーザ光成分が参照光として空気中を経由しない第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段と、
   前記第三の光路を通過した前記第一の補正用レーザ光成分と前記第四の光路を通過した前記第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて補正用干渉光を生成する補正用干渉光生成手段と、を備えたことを特徴とするレーザ干渉測長器。
2. 前記測定用干渉光から前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求め、前記補正用干渉光から前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求め、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する演算処理手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ干渉測長器。
3. 前記測定用レーザ光分割手段は、偏光ビームスプリッタであり、前記第一の補正用レーザ光成分を透過させることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ干渉測長器。
4. 前記測定用レーザ光分割手段は、偏光ビームスプリッタであり、
   前記第一の反射手段及び前記第二の反射手段はそれぞれダイクロイックミラーを有し、 前記各ダイクロイックミラーは、前記第一の補正用レーザ光成分を透過させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器。
5. 前記測定用レーザ光と前記補正用レーザ光は互いに異なる周波数であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器。
6. 前記基体及び前記移動体の間で前記第一の測定用レーザ光成分、前記第二の測定用レーザ光成分及び前記第一の補正用レーザ光成分を複数回往復させる光路増倍手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器。
7. 工具によって被加工物を加工する加工装置であって、
   基体と、
   前記工具及び前記被加工物のいずれか一方を支持し、前記基体に対して移動する移動体と、
   前記基体に対する前記移動体の変位量を測定する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器と、を備えたことを特徴とする加工装置。
8. 工具によって被加工物を加工し部品を製造する部品の製造方法であって、
   前記工具及び前記被加工物のいずれか一方が支持された移動体の基体に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過する第一の測定用レーザ光成分と第二の光路を通過する第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める工程と、
   前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過する第一の補正用レーザ光成分と、空気中を経由しない第四の光路を通過する参照光としての第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める工程と、
   前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量とし、前記変位量に基づいて前記移動体を移動させる工程と、を有することを特徴とする部品の製造方法。
9. 前記部品は、金型またはレンズであることを特徴とする請求項８に記載の部品の製造方法。