JP2012242389A - 位置測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検出ユニット20と信号ユニット30を構造的に分離されたユニットとして形成し、検出ユニット20を測定標準10に対して少なくとも1つの測定方向xに沿って変位可能に配置し、光源から照射されるビームを信号ユニット30から検出ユニット20の方向へ照射し、少なくとも1対の部分ビームを検出ユニット20から信号ユニット30の方向へ照射し、検出ユニット20及び信号ユニット30を互いに平行な平面内に配置し、信号ユニット30と検出ユニット20の間におけるビームの少なくとも一部の拡がり方向を前記平面に対して垂直に配向するよう構成した。
【選択図】図1
Description
図1に示す装置内で使用される本発明による位置測定装置の第1の実施の形態を図2a〜図2cに基づいて説明する。ここで、図2a,図2bがx−z平面内における部分的な検出光路を示している一方、図2cはy−z平面内における部分的な検出光路を示している。
本発明による位置測定装置の第2の実施の形態を図3a〜図3cに基づいて説明する。各部分ビームの光路の記載は、第1の実施の形態のそれぞれに対応している。なお、以下では、第1の実施の形態との重要な相違点についてのみ説明する。
相違点の1つは、第2の実施の形態においては検出ユニット220における再帰反射器221の形成にある。ここでは、再帰反射器220が特許文献1において開示されているようなレンズ−ミラー−再帰反射器として形成されている。この再帰反射器220は透明かつ水平な載置部を含んで構成されており、この載置部上において、測定標準210と対向する側には第1レンズ部材222.1,22.2及び第2レンズ部材222.3,222.4が配置されており、測定標準210とは反対側には再帰反射器要素221.1,221.2が配置されている。第1レンズ部材222.1,222.2及び第2レンズ部材222.3,222.4は載置部に設けられた格子構造体あるいは回折レンズとして形成されており、再帰反射器要素221.1,221.2は載置部に設けられた反射層として形成されている。ここで、この反射層の反射面側は、それぞれに対応したレンズ部材222.1〜222.4へ配向されている。
第2の実施の形態とわずかに異なる本発明による位置測定装置の実施の形態を実施の形態3として図4a〜図4cに基づいて説明する。これらの図には、第1及び第2の実施の形態における記載と同様の検出光路が示されている。なお、ここでも、第1及び第2の実施の形態と異なる点についてのみ説明する。
最後に、本発明による位置測定装置の第4の実施の形態を図5a〜図5cに基づいて説明する。ここでも、これらの図には、第1〜第3の実施の形態における記載と同様の検出光路が示されている。
2 機械構成部材
10 測定標準
20 検出ユニット
28 対象物
29 精密位置決めテーブル
30 信号ユニット
39 粗位置決めテーブル
40.1,40.2 ケーブルコネクタ
110 測定標準
120 検出ユニット
121 再帰反射器
122.1,122.2 検出格子
123 検出プレート
123.1,123.2 偏光部材
130 信号ユニット
131 光源
132 コリメータレンズ
133.1〜133.3 偏光器
134,1〜134.4 光電式検知部材
135 レンズ
210 測定標準
220 検出ユニット
221 再帰反射器
221.1,221.2 再帰反射器要素
222.1,222.2 第1レンズ部材
222.3,222.4 第2レンズ部材
224 分割格子
230 信号ユニット
233.1〜233.3 偏光器
234.1〜234.3 光電式検知部材
235.1〜235.3 レンズ
310 測定標準
320 検出ユニット
321 再帰反射器
325 分割格子
325.1,325.2 屈折格子
330 信号ユニット
410 測定標準
420 検出ユニット
422.1a〜422.4a レンズ部材
422.1b〜422.4b レンズ部材
426 分割要素
430 信号ユニット
431 光源
432a,432b レンズ
433.1a〜433.3a 分析器
433.2b〜433.3b 分析器
434.a,434.b 分割格子
434.1a〜434.3a 光電式検知部材
434.1b〜434.3b 光電式検知部材
P1,P1a,P1b 第1照射箇所
P2,P2a,P2b 第2照射箇所
Claims (17)
- 反射式の測定標準(10;110;210;310;410)と、
少なくとも1つの再帰反射器(121;221;321;421)を有する検出ユニット(20;120;220;320;420)と、
少なくとも1つの光源(131;231;331;431)と少なくとも1つの検出装置を有する信号ユニット(30;130;230;330;430)と
を備えて成る位置測定装置であって、
前記検出ユニット(20;120;220;320;420)と前記信号ユニット(30;130;230;330;430)を構造的に分離されたユニットとして形成し、
前記検出ユニット(20;120;220;320;420)を前記測定標準(10;110;210;310;410)に対して少なくとも1つの測定方向(x)に沿って変位可能に配置し、
前記光源(131;231;331;431)から照射される少なくとも1つのビームを自由ビームとして前記信号ユニット(30;130;230;330;430)から前記検出ユニット(20;120;220;320;420)の方向へ照射し、
互いに干渉し合う少なくとも1対の部分ビームを前記検出ユニット(20;120;220;320;420)から前記信号ユニット(30;130;230;330;430)の方向へ自由ビームとして照射し、
前記検出ユニット(20;120;220;320;420)及び前記信号ユニット(30;130;230;330;430)を互いに平行な平面内に配置し、
前記信号ユニット(30;130;230;330;430)と前記検出ユニット(20;120;220;320;420)の間における前記自由ビームの少なくとも一部の拡がり方向を前記平面に対して垂直に配向する
よう構成したことを特徴とする位置測定装置。 - 前記検出ユニット(20;120;220;320;420)及び前記信号ユニット(30;130;230;330;430)が配置された前記平面を前記測定標準(10;110;210;310;410)に対して平行に配置したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記信号ユニット(30;130;230;330;430)における検出装置を、複数の光電式検知部材(134.1〜143.3;234.1〜234.3;334.1〜334.4;434.1a〜434.3a,434.1b〜434.3b)を含んで構成し、前記信号ユニット(30;130;230;330;430)における少なくとも1つのレンズをこれら光電式検知部材の手前に配置し、前記光電式検知部材(134.1〜143.3;234.1〜234.3;334.1〜334.4;434.1a〜434.3a,434.1b〜434.3b)方向へ照射される自由ビームを前記レンズによって前記光電式検知部材(134.1〜143.3;234.1〜234.3;334.1〜334.4;434.1a〜434.3a,434.1b〜434.3b)へ焦点合わせするよう構成したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記互いに干渉し合う部分ビームの少なくとも1対を、それぞれ互いに直角な偏光を伴いつつ同一線上で前記検出ユニット(20;120;220;320;420)から前記信号ユニット(30;130;230;330;430)へ照射するよう構成したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記互いに干渉し合う部分ビームの少なくとも1対を、前記検出ユニット(20;120;220;320;420)においてそれぞれ重ね合わせ、及び少なくとも2つの部分ビームへ分割し、この分割された部分ビームを前記検出ユニット(20;120;220;320;420)から前記信号ユニット(30;130;230;330;430)方向へ自由ビームとして照射するよう構成したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記光源(131;231;331;431)から前記検出ユニット(20;120;220;320;420)へ照射される自由ビームが前記検出ユニット(20;120;220;320;420)を屈折することなく前記測定標準(10;110;210;310;410)方向へ通過するよう構成したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記検出ユニット(420)を更に1つの分割要素(426)を含んで構成するとともに、前記信号ユニット(430)を2つの検出装置を含んで構成し、前記光源(431)から入射するビームを前記分割要素(426)によって分割して2つの非対称な検出光路を形成し、前記両検出装置によって検出信号を検出可能とし、これにより少なくとも前記検出ユニット(420)の水平方向及び垂直方向の前記測定標準(410)に対する位置検出を同時に行えるよう構成したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記検出ユニット(220;320;420)における前記再帰反射器(221;321;421)をレンズ−ミラー−再帰反射器として形成するとともに、前記検出ユニット(220;320;420)を透明かつ水平な載置部を含んで構成し、該載置部における前記測定標準(210;310;410)と対向する側に第1レンズ部材及び第2レンズ部材(221.1〜221.4;321.1〜321.4;422.1a〜422.4a,422.1b〜422.4b)を配置し、前記載置部における前記測定標準(210;310;410)とは逆側には少なくとも1つの再帰反射器要素(221.1,221.2;321.1,321.2,421.1,421.2)を配置したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記第1レンズ部材及び前記第2レンズ部材(221.1〜221.4;321.1〜321.4;422.1a〜422.4a,422.1b〜422.4b)を、前記載置部に設けられた回折レンズとして形成したことを特徴とする請求項8記載の位置測定装置。
- 前記再帰反射器要素(221.1,221.2;321.1,321.2,421.1,421.2)を前記載置部に設けられた反射層として形成するとともに、該反射層の反射面側を前記第1レンズ部材及び前記第2レンズ部材(221.1〜221.4;321.1〜321.4;422.1a〜422.4a,422.1b〜422.4b)の方向へ配向したことを特徴とする請求項8記載の位置測定装置。
- 前記第1レンズ部材(221.1,221.2;321.1,321.2;422.1a,422.2a,422.1b,422.2b)により、通過する部分ビームをその通過時に屈折させるとともに前記再帰反射器要素(221.1,221.2;321.1,321.2,421.1,421.2)で少なくとも部分的に焦点合わせされるように構成し、
前記第2レンズ部材(221.3,221.4;321.3,321.4;422.3a,422.4a,422.3b,422.4b)により、通過する部分ビームをその通過時に屈折させるとともに少なくとも部分的にコリメートさせるよう構成した
ことを特徴とする請求項8記載の位置測定装置。 - 前記第1レンズ部材及び前記第2レンズ部材(221.1〜221.4;321.1〜321.4;422.1a〜422.4a,422.1b〜422.4b)を、これら第1レンズ部材及び第2レンズ部材(221.1〜221.4;321.1〜321.4;422.1a〜422.4a,422.1b〜422.4b)と前記再帰反射器要素(221.1,221.2;321.1,321.2,421.1,421.2)の間の光学距離に相当する焦点距離を有するよう構成したことを特徴とする請求項8記載の位置測定装置。
- 前記検出ユニット(120)における前記再帰反射器(121)を屋根型プリズムとして形成するとともに、そのルーフエッジを測定方向(x)へ配向させたことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 前記光源及び/又は前記光電式検出要素を、前記信号ユニットの外部へ配置するとともに光ファイバによって前記信号ユニットへ接続したことを特徴とする請求項1記載の位置測定装置。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の位置測定装置を有する装置において、
前記測定標準(10)を固定して設け、
前記検出ユニット(20)を精密位置決めテーブル(29)上に配置するとともに、該精密位置決めテーブル(29)により前記検出ユニット(20)を前記測定標準(10)に対して少なくとも測定方向(x)へ位置決めするよう構成し、
前記信号ユニット(30)を粗位置決めテーブル(39)上に配置するとともに、該粗位置決めテーブル(39)により前記信号ユニット(30)を前記測定標準(10)に対して少なくとも測定方向(x)へ位置決めするよう構成した
ことを特徴とする装置。 - 前記精密位置決めテーブル(29)又は前記粗位置決めテーブル(39)により変位する前記検出ユニット(20)及び前記信号ユニット(30)のうち、前記信号ユニット(30)にのみケーブルコネクタを介して後置の固定された構成要素を接続したことを特徴とする請求項15記載の装置。
- 前記測定標準(10)を前記精密位置決めテーブル(29)の上方に配置するとともに、該精密位置決めテーブル(29)を前記粗位置決めテーブル(39)の上方に配置したことを特徴とする請求項15記載の装置。
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