JP7413646B2 - Measuring device and measuring system - Google Patents

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Description

本発明は、機械の3軸方向の位置決め精度及び真直度を測定する測定装置及び測定システムに関する。 The present invention relates to a measuring device and a measuring system for measuring the positioning accuracy and straightness of a machine in three axial directions.

NC(Numerically Controlled)工作機械、光学機械、及び計測機械等の各種機械は、X方向、Y方向、及びZ方向の3軸方向に移動する各種の移動機構を備える。このような各種機械においては3軸方向の精度を確保することが重要となる。 BACKGROUND ART Various machines such as NC (Numerically Controlled) machine tools, optical machines, and measuring machines are equipped with various movement mechanisms that move in three axial directions: an X direction, a Y direction, and a Z direction. In such various machines, it is important to ensure accuracy in three axial directions.

例えば特許文献1に記載の測定装置は、NC工作機械の加工ツール部に設けられた光学干渉ユニットと3軸方向に配置された測定反射ユニットとを相対移動させながら、光学干渉ユニットを用いて加工ツール部と各測定反射ユニットとの間の距離を個別に測定することで、NC工作機械の3軸方向の位置決め精度の測定を行う。 For example, the measuring device described in Patent Document 1 uses an optical interference unit to perform processing while relatively moving an optical interference unit provided in a processing tool section of an NC machine tool and a measurement reflection unit arranged in three axial directions. By individually measuring the distance between the tool part and each measuring reflection unit, the positioning accuracy of the NC machine tool in the three-axis directions is measured.

また、特許文献2に記載の測定装置は、工作機械の直線運動体と工作機械に設けられた測定装置本体とを一方向に相対移動させながら、直線運動体のコーナキューブプリズムに対するレーザ光の出射と、コーナキューブプリズムにて再帰反射されたレーザ光の検出と、を行うことで、工作機械の一方向の真直度(直線運動精度)の測定を行う。 Further, the measuring device described in Patent Document 2 emits a laser beam to a corner cube prism of the linearly moving body while relatively moving a linearly moving body of a machine tool and a measuring device body provided on the machine tool in one direction. By performing the following steps and detecting the laser beam retroreflected by the corner cube prism, the straightness (linear motion accuracy) of the machine tool in one direction is measured.

国際公開第2007/020738号International Publication No. 2007/020738 特開平1-57110号公報Japanese Patent Application Publication No. 1-57110

ところで、上述の各種の機械においては、3軸方向の位置決め精度の測定及び3軸方向の真直度の測定の両方を行うことが要望されている。上述の特許文献1に記載の測定装置では、3軸方向の位置決め精度の測定を行うことができるが、3軸方向の真直度の測定を行うことができない。また逆に、上述の特許文献2に記載の測定装置では、1軸方向の真直度の測定を行うことができるが、3軸方向の位置決め精度及び真直度の測定を行うことができない。 By the way, in the above-mentioned various machines, it is desired to measure both the positioning accuracy in three axial directions and the straightness in three axial directions. The measuring device described in Patent Document 1 described above can measure positioning accuracy in three axial directions, but cannot measure straightness in three axial directions. Conversely, the measuring device described in Patent Document 2 described above can measure straightness in one axis direction, but cannot measure positioning accuracy and straightness in three axis directions.

さらに、仮に特許文献1の測定装置及び特許文献2の測定装置を組み合わせて各種機械の3軸方向の位置決め精度及び真直度を測定する場合には、2種類の測定装置を付け替える付替作業を行う必要があり、この付替作業に多くの時間が必要となる。また、この場合には、3軸方向の各方向の真直度の測定を切り替える段取り替え作業を手動で行う必要があり、この段取り替え作業にも多くの時間が必要となる。 Furthermore, if the measuring device of Patent Document 1 and the measuring device of Patent Document 2 are to be combined to measure the positioning accuracy and straightness of various machines in the 3-axis directions, replacement work is required to replace the two types of measuring devices. This replacement work requires a lot of time. Further, in this case, it is necessary to manually change the setup to change the measurement of straightness in each direction of the three axes, and this setup change also requires a lot of time.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、機械の3軸方向の位置決め精度及び真直度を効率よく測定することができる測定装置及び測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a measuring device and a measuring system that can efficiently measure the positioning accuracy and straightness of a machine in three axial directions.

本発明の目的を達成するための測定装置は、機械の互いに直交するX方向、Y方向、及びZ方向の3軸方向の位置決め精度と真直度とを測定する測定装置において、互いに異なる位置からX方向の一方向側に沿って第1レーザビームと第2レーザビームを出射する光出射部と、光出射部から一方向側に沿って設けられた第1偏光分離素子、第2偏光分離素子、及び第3偏光分離素子と、第1偏光分離素子に対してY方向に対向する位置に設けられた共通再帰反射器と、互いに直交する直線偏光を第1偏光及び第2偏光とした場合に、第1偏光分離素子及び第2偏光分離素子の間において第1レーザビーム及び第2レーザビームの偏光状態を第1偏光及び第2偏光の一方から他方に変換する偏光変換状態と、偏光状態を維持する偏光維持状態とに切替可能な第1偏光変換部と、第2偏光分離素子及び第3偏光分離素子の間において偏光変換状態と偏光維持状態とに切替可能な第2偏光変換部と、を備え、第1偏光分離素子が、光出射部から入射した第1レーザビーム及び第2レーザビームの中で第1偏光を第2偏光分離素子へ出射し且つ第2偏光を共通再帰反射器へ出射し、第2偏光分離素子から入射した第1偏光をX方向の他方向側へ出射し、共通再帰反射器に反射されて入射する第2偏光を他方向側へ出射し、第2偏光分離素子が、第1偏光分離素子及び第3偏光分離素子の一方から入射した第1偏光を第1偏光分離素子及び第3偏光分離素子の他方へ出射し、第1偏光分離素子から入射した第2偏光を第2偏光分離素子のY方向側に設けられた第1外部再帰反射器へ出射し、第1外部再帰反射器に反射されて入射する第2偏光を第1偏光分離素子へ出射し、第3偏光分離素子が、第2偏光分離素子から入射した第1偏光を第3偏光分離素子のZ方向側に設けられた第2外部再帰反射器へ出射し且つ第2偏光を第3偏光分離素子の一方向側に設けられた第3外部再帰反射器へ出射し、第2外部再帰反射器に反射されて入射する第1偏光を第2偏光分離素子へ出射し、第3外部再帰反射器に反射されて入射した第2偏光を第2偏光分離素子へ出射し、第1偏光変換部及び第2偏光変換部が、第1外部再帰反射器、第2外部再帰反射器、及び第3外部再帰反射器に対する第1レーザビーム及び第2レーザビームの出射を切り替える出射切替を行う。 A measuring device for achieving the object of the present invention is a measuring device that measures the positioning accuracy and straightness of a machine in three axes of X direction, Y direction, and Z direction that are perpendicular to each other. a light emitting section that emits a first laser beam and a second laser beam along one direction; a first polarization splitting element and a second polarization splitting element provided along one direction from the light emitting section; and a third polarization splitting element, a common retroreflector provided at a position facing the first polarization splitting element in the Y direction, and when mutually orthogonal linearly polarized lights are the first polarized light and the second polarized light, A polarization conversion state that converts the polarization state of the first laser beam and the second laser beam from one of the first polarization and the second polarization to the other between the first polarization separation element and the second polarization separation element, and the polarization state is maintained. a first polarization converter capable of switching between the polarization conversion state and the polarization maintenance state between the second polarization separation element and the third polarization separation element; The first polarization splitting element outputs the first polarized light of the first laser beam and the second laser beam incident from the light emitting part to the second polarization splitting element, and outputs the second polarized light to the common retroreflector. The first polarized light incident from the second polarization splitting element is emitted in the other direction in the X direction, the second polarized light reflected by the common retroreflector is emitted in the other direction, and the second polarized light splitting element outputs the first polarized light incident from one of the first polarization splitting element and the third polarization splitting element to the other of the first polarization splitting element and the third polarization splitting element, and outputs the second polarized light incident from the first polarization splitting element. The second polarized light reflected by the first external retroreflector is emitted to the first polarized light splitting element, and the second polarized light reflected by the first external retroreflector is emitted to the first polarized light splitting element. The three-polarization splitting element outputs the first polarized light incident from the second polarization splitting element to a second external retroreflector provided on the Z-direction side of the third polarization splitting element, and outputs the second polarized light to the third polarization splitting element. The first polarized light is emitted to a third external retroreflector provided on one side, reflected by the second external retroreflector, and incident on the second polarization separation element, and is emitted to the third external retroreflector. The reflected and incident second polarized light is emitted to the second polarization separation element, and the first polarization conversion section and the second polarization conversion section are connected to the first external retroreflector, the second external retroreflector, and the third external retroreflector. Emission switching is performed to switch the emission of the first laser beam and the second laser beam to the reflector.

この測定装置によれば、3軸方向の位置決め精度及び真直度の測定を自動で行うことができる。 According to this measuring device, positioning accuracy and straightness in three axial directions can be automatically measured.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第1外部再帰反射器への第1レーザビーム及び第2レーザビームの出射を行う場合には第1偏光変換部が偏光変換状態に切り替わり且つ第2偏光変換部が偏光維持状態に切り替わり、第2外部再帰反射器への第1レーザビーム及び第2レーザビームの出射を行う場合には第1偏光変換部及び第2偏光変換部が偏光維持状態に切り替わり、第3外部再帰反射器への第1レーザビーム及び第2レーザビームの出射を行う場合には第1偏光変換部が偏光維持状態に切り替わり且つ第2偏光変換部が偏光変換状態に切り替わる。これにより、各外部再帰反射器に対して選択的に第1レーザビーム及び第2レーザビームを照射することができる。 In the measuring device according to another aspect of the present invention, when emitting the first laser beam and the second laser beam to the first external retroreflector, the first polarization conversion section switches to the polarization conversion state and the second When the polarization conversion section switches to the polarization maintenance state and outputs the first laser beam and the second laser beam to the second external retroreflector, the first polarization conversion section and the second polarization conversion section switch to the polarization maintenance state. When switching and emitting the first laser beam and the second laser beam to the third external retroreflector, the first polarization converter switches to the polarization maintaining state and the second polarization converter switches to the polarization converting state. Thereby, each external retroreflector can be selectively irradiated with the first laser beam and the second laser beam.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第1偏光変換部が、第1偏光及び第2偏光の一方を他方に変換する第1共通偏光変換素子と、偏光変換状態においては第1共通偏光変換素子を第1偏光分離素子と第2偏光分離素子との間に挿入し、且つ偏光維持状態においては第1共通偏光変換素子を第1偏光分離素子と第2偏光分離素子との間から退避させる第1挿脱部と、を備える。これにより、各外部再帰反射器に対して選択的に第1レーザビーム及び第2レーザビームを照射することができる。 In the measuring device according to another aspect of the present invention, the first polarization conversion section includes a first common polarization conversion element that converts one of the first polarization and the second polarization into the other, and a first common polarization conversion element that converts one of the first polarization and the second polarization into the other; A conversion element is inserted between the first polarization separation element and the second polarization separation element, and the first common polarization conversion element is retracted from between the first polarization separation element and the second polarization separation element in the polarization maintenance state. and a first insertion/removal section. Thereby, each external retroreflector can be selectively irradiated with the first laser beam and the second laser beam.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第2偏光変換部が、第1偏光及び第2偏光の一方を他方に変換する第2共通偏光変換素子と、偏光変換状態においては第2共通偏光変換素子を第2偏光分離素子と第3偏光分離素子との間に挿入し、且つ偏光維持状態においては第2共通偏光変換素子を第2偏光分離素子と第3偏光分離素子との間から退避させる第2挿脱部と、を備える。これにより、各外部再帰反射器に対して選択的に第1レーザビーム及び第2レーザビームを照射することができる。 In the measuring device according to another aspect of the present invention, the second polarization conversion section includes a second common polarization conversion element that converts one of the first polarization and the second polarization into the other, and a second common polarization conversion element that converts one of the first polarization and the second polarization into the other; A conversion element is inserted between the second polarization separation element and the third polarization separation element, and the second common polarization conversion element is retracted from between the second polarization separation element and the third polarization separation element in the polarization maintenance state. and a second insertion/removal section. Thereby, each external retroreflector can be selectively irradiated with the first laser beam and the second laser beam.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第2偏光分離素子と第1外部再帰反射器との間の第2レーザビームの光路上に設けられ、第1偏光及び第2偏光の一方を他方に変換する第1偏光変換素子と、Y方向において第2偏光分離素子に対して第1偏光変換素子とは反対側の位置に設けられた第1再帰反射器であって、且つ第2偏光分離素子から入射した第2レーザビームを第2偏光分離素子へ反射する第1再帰反射器と、を備え、第2偏光分離素子が、第1外部再帰反射器及び第1再帰反射器の一方から入射する第2レーザビームの第1偏光を第1外部再帰反射器及び第1再帰反射器の他方へ出射する。これにより、第1外部再帰反射器のXZ方向の変位を拡大して検出することができる。 In the measurement device according to another aspect of the present invention, the device is provided on the optical path of the second laser beam between the second polarization separation element and the first external retroreflector, and and a first retroreflector provided at a position opposite to the first polarization conversion element with respect to the second polarization separation element in the Y direction; a first retroreflector that reflects a second laser beam incident from the element to a second polarization separation element, and the second polarization separation element receives a second laser beam incident from one of the first external retroreflector and the first retroreflector. The first polarized light of the second laser beam is emitted to the other of the first external retroreflector and the first retroreflector. Thereby, the displacement of the first external retroreflector in the XZ direction can be detected in a magnified manner.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第3偏光分離素子と第2外部再帰反射器との間の第2レーザビームの光路上に設けられ、第1偏光及び第2偏光の一方を他方に変換する第2偏光変換素子と、Z方向において第3偏光分離素子に対して第2偏光変換素子とは反対側の位置に設けられた第2再帰反射器であって、且つ第3偏光分離素子から入射した第2レーザビームを第3偏光分離素子へ反射する第2再帰反射器と、を備え、第3偏光分離素子が、第2外部再帰反射器及び第2再帰反射器の一方から入射する第2レーザビームの第2偏光を第2外部再帰反射器及び第2再帰反射器の他方へ出射する。これにより、第2外部再帰反射器のXY方向の変位を拡大して検出することができる。 In the measurement device according to another aspect of the present invention, the device is provided on the optical path of the second laser beam between the third polarization separation element and the second external retroreflector, and a second retroreflector provided at a position opposite to the second polarization conversion element with respect to the third polarization separation element in the Z direction; a second retroreflector that reflects the second laser beam incident from the element to the third polarization separation element, and the third polarization separation element receives the second laser beam incident from one of the second external retroreflector and the second retroreflector. The second polarized light of the second laser beam is emitted to the other of the second external retroreflector and the second retroreflector. Thereby, the displacement of the second external retroreflector in the X and Y directions can be magnified and detected.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第3偏光分離素子と第3外部再帰反射器との間に設けられた第4偏光分離素子であって、且つ第3偏光分離素子及び第3外部再帰反射器の一方から入射する第2偏光を第3偏光分離素子及び第3外部再帰反射器の他方へ出射する第4偏光分離素子と、第4偏光分離素子と第3外部再帰反射器との間の第2レーザビームの光路上に設けられ、第1偏光及び第2偏光の一方を他方に変換する第3偏光変換素子と、第4偏光分離素子に対してZ方向に対向する位置に設けられた第3再帰反射器であって、且つ第4偏光分離素子から入射した第2レーザビームを第4偏光分離素子へ反射する第3再帰反射器と、を備え、第4偏光分離素子が、第3外部再帰反射器及び第3再帰反射器の一方から入射する第2レーザビームの第1偏光を第3外部再帰反射器及び第3再帰反射器の他方へ出射する。これにより、第3外部再帰反射器のYZ方向の変位を拡大して検出することができる。 In the measurement device according to another aspect of the present invention, a fourth polarization separation element is provided between the third polarization separation element and the third external retroreflector, and the fourth polarization separation element is provided between the third polarization separation element and the third external retroreflector. a fourth polarization separation element that outputs the second polarized light incident from one of the retroreflectors to the other of the third polarization separation element and the third external retroreflector; and the fourth polarization separation element and the third external retroreflector. a third polarization conversion element that is provided on the optical path of the second laser beam between the two and converts one of the first polarized light and the second polarized light into the other; and a fourth polarization separation element that is provided at a position facing the Z direction. a third retroreflector that reflects the second laser beam incident from the fourth polarization separation element to the fourth polarization separation element, the fourth polarization separation element, The first polarized light of the second laser beam incident from one of the third external retroreflector and the third retroreflector is emitted to the other of the third external retroreflector and the third retroreflector. Thereby, the displacement of the third external retroreflector in the YZ direction can be detected in a magnified manner.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第1偏光分離素子が、出射切替に応じて第1外部再帰反射器、第2外部再帰反射器、及び第3外部再帰反射器で選択的に反射された第1偏光と、共通再帰反射器に反射された第2偏光と、を第1レーザビーム及び第2レーザビームごとに互いに異なる位置から他方向側へ出射する。3軸方向ごとにそれぞれ位置決め精度及び真直度を同時測定することができる。 In the measuring device according to another aspect of the present invention, the first polarization separation element selectively reflects light at the first external retroreflector, the second external retroreflector, and the third external retroreflector according to output switching. The first polarized light reflected by the common retroreflector and the second polarized light reflected by the common retroreflector are emitted in the other direction from different positions for each of the first laser beam and the second laser beam. Positioning accuracy and straightness can be measured simultaneously in each of the three axial directions.

本発明の他の態様に係る測定装置において、第1偏光分離素子から他方向側に出射された第1レーザビームの第1偏光と第2偏光との干渉信号を検出する第1検出部と、第1偏光分離素子から他方向側に出射された第2レーザビームの第1偏光及び第2偏光を偏光分離して出射する第5偏光分離素子と、第5偏光分離素子から出射された第1偏光を検出する第2検出部と、第5偏光分離素子から出射された第2偏光を検出する第3検出部と、を備え、出射切替に応じて3軸方向ごとに第1検出部による干渉信号の検出と、第2検出部による第1偏光の検出と、第3検出部による第2偏光の検出と、が実行される。これにより、3軸方向の位置決め精度及び真直度の測定を自動で行うことができる。 In the measuring device according to another aspect of the present invention, a first detection unit that detects an interference signal between the first polarized light and the second polarized light of the first laser beam emitted from the first polarization separation element in the other direction; a fifth polarization splitting element that polarizes and outputs the first polarized light and the second polarized light of the second laser beam emitted from the first polarization splitting element in the other direction; A second detection section that detects polarized light; and a third detection section that detects the second polarized light emitted from the fifth polarization separation element; Detection of the signal, detection of the first polarized light by the second detection section, and detection of the second polarized light by the third detection section are performed. Thereby, positioning accuracy and straightness in three axial directions can be automatically measured.

本発明の目的を達成するための測定システムは、前述の測定装置と、第1検出部が3軸方向ごとの干渉信号を検出した検出結果に基づき、3軸方向ごとの位置決め精度の検出を行う位置決め精度検出部と、第2検出部による3軸方向ごとの第1偏光の検出結果と、第3検出部による第2偏光の検出結果と、に基づき3軸方向ごとの真直度の検出を行う真直度検出部と、を備える。 A measuring system for achieving the object of the present invention detects the positioning accuracy in each of the three axial directions based on the above-mentioned measuring device and the detection result of the first detection unit detecting the interference signal in each of the three axial directions. Straightness is detected for each of the three axial directions based on the positioning accuracy detection section, the detection result of the first polarized light for each of the three axial directions by the second detection section, and the detection result of the second polarized light by the third detection section. A straightness detection section.

本発明は、機械の3軸方向の位置決め精度及び真直度を効率よく測定することができる。 The present invention can efficiently measure the positioning accuracy and straightness of a machine in three axial directions.

測定システムの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the measurement system. X外部再帰反射器、Y外部再帰反射器、Z外部再帰反射器、及び測定装置の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an X external retroreflector, a Y external retroreflector, a Z external retroreflector, and a measuring device. 測定装置の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a measuring device. X方向の同時測定における第1レーザビームの光線図である。FIG. 6 is a ray diagram of the first laser beam in simultaneous measurement in the X direction. X外部再帰反射器を+X方向側から見た正面図である。It is a front view of the X external retroreflector seen from the +X direction side. X方向の同時測定時における第2レーザビームの光線図である。FIG. 6 is a ray diagram of the second laser beam during simultaneous measurement in the X direction. Y方向の同時測定時における第1レーザビームの光線図である。FIG. 6 is a ray diagram of the first laser beam during simultaneous measurement in the Y direction. Y方向の同時測定時における第2レーザビームの光線図である。FIG. 6 is a ray diagram of the second laser beam during simultaneous measurement in the Y direction. Z方向の同時測定時における第1レーザビームの光線図である。FIG. 6 is a ray diagram of the first laser beam during simultaneous measurement in the Z direction. Z方向の同時測定時における第2レーザビームの光線図である。FIG. 6 is a ray diagram of the second laser beam during simultaneous measurement in the Z direction. レシーバ部の構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a receiver section. X外部再帰反射器の変位検出を説明するためのモデル図である。FIG. 3 is a model diagram for explaining displacement detection of an X external retroreflector. 測定システムによる3軸方向の位置決め精度及び真直度の同時測定の処理の流れを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a process flow of simultaneous measurement of positioning accuracy and straightness in three axial directions by the measurement system.

[工作機械及び測定システムの全体構成]
図1は、本発明の測定装置14を備える測定システム10の概略図である。図1に示すように、測定システム10は、工作機械91の互いに直交する3軸方向(X方向、Y方向、及びZ方向)の位置決め精度及び真直度を自動で測定する。なお、本実施形態ではX方向及びY方向が水平方向であり且つZ方向が上下方向(高さ方向)である。
[Overall configuration of machine tool and measurement system]
FIG. 1 is a schematic diagram of a measurement system 10 comprising a measurement device 14 according to the invention. As shown in FIG. 1, the measurement system 10 automatically measures the positioning accuracy and straightness of the machine tool 91 in three mutually orthogonal axes directions (X direction, Y direction, and Z direction). Note that in this embodiment, the X direction and the Y direction are horizontal directions, and the Z direction is the vertical direction (height direction).

工作機械91は、加工ツールを保持し駆動する加工ツール部92と、被加工物を載せる載置台93と、NCコントローラ97と、を備える。 The machine tool 91 includes a processing tool section 92 that holds and drives a processing tool, a mounting table 93 on which a workpiece is placed, and an NC controller 97.

加工ツール部92はZ方向に移動可能であり、載置台93はX方向及びY方向に移動可能である。なお、加工ツール部92及び載置台93の一方に対して他方が3軸方向に相対移動可能であれば、加工ツール部92及び載置台93の移動の有無及び移動方向は特に限定はされない。また、載置台93には、工作機械91の3軸方向の位置決め精度及び真直度の測定に用いられるX外部再帰反射器171、Y外部再帰反射器172(図2参照)、及びZ外部再帰反射器173がセットされる。 The processing tool section 92 is movable in the Z direction, and the mounting table 93 is movable in the X and Y directions. Note that as long as one of the processing tool section 92 and the mounting table 93 is movable relative to the other in the three-axis directions, there are no particular limitations on whether or not the processing tool section 92 and the mounting table 93 move or not and in what direction they move. The mounting table 93 also includes an X external retroreflector 171, a Y external retroreflector 172 (see FIG. 2), and a Z external retroreflector, which are used to measure the positioning accuracy and straightness of the machine tool 91 in three axes. The container 173 is set.

NCコントローラ97は、コンピュータ31の制御の下、加工ツール部92及び載置台93の移動を制御する。このNCコントローラ97は、加工ツール部92及び載置台93の各々の移動機構(不図示)に対して各方向に所定の移動量だけ移動するように指示する。各移動機構は、NCコントローラ97に基づいて各移動機構を駆動することで、加工ツール部92をZ方向に移動し且つ載置台93をXY方向に移動する。 The NC controller 97 controls movement of the processing tool section 92 and the mounting table 93 under the control of the computer 31. This NC controller 97 instructs each moving mechanism (not shown) of the processing tool section 92 and the mounting table 93 to move by a predetermined movement amount in each direction. Each moving mechanism moves the processing tool section 92 in the Z direction and the mounting table 93 in the XY directions by driving each moving mechanism based on the NC controller 97.

測定システム10は、NCコントローラ97からの指示に応じて、加工ツール部92及び載置台93の一方に対して他方が3軸方向にそれぞれ実際に移動した移動量を測定する。これにより、測定システム10は、3軸方向の各方向においてNCコントローラ97からの指示と移動機構の動作との誤差を測定して、工作機械91の3軸方向の位置決め精度の測定を行う。 The measurement system 10 measures the amount of actual movement of one of the processing tool section 92 and the mounting table 93 in three axial directions, in response to instructions from the NC controller 97 . Thereby, the measurement system 10 measures the error between the instruction from the NC controller 97 and the operation of the moving mechanism in each of the three axial directions, and measures the positioning accuracy of the machine tool 91 in the three axial directions.

また、測定システム10は、3軸方向の位置決め精度の測定を行う際に、加工ツール部92及び載置台93の各々の移動方向に対する垂直方向の変位を測定することで工作機械91の3軸方向の真直度を測定する。すなわち測定システム10は、X方向の位置決め精度及び真直度の同時測定と、Y方向の位置決め精度及び真直度の同時測定と、Z方向の位置決め精度及び真直度の同時測定と、を順番に行う。 Furthermore, when measuring the positioning accuracy in the three-axis directions, the measurement system 10 measures the displacement of the machine tool 91 in the three-axis directions by measuring the displacement in the vertical direction with respect to the movement direction of each of the processing tool section 92 and the mounting table 93. Measure the straightness of. That is, the measurement system 10 sequentially performs simultaneous measurement of positioning accuracy and straightness in the X direction, simultaneous measurement of positioning accuracy and straightness in the Y direction, and simultaneous measurement of positioning accuracy and straightness in the Z direction.

測定システム10は、コンピュータ31を工作機械91と共用すると共に、レーザ光源11、測定装置14、真直度用信号処理ユニット15、位置決め精度用信号処理ユニット16、及び切替コントローラ32を備える。 The measurement system 10 shares a computer 31 with a machine tool 91 and includes a laser light source 11, a measurement device 14, a straightness signal processing unit 15, a positioning accuracy signal processing unit 16, and a switching controller 32.

コンピュータ31は、データ通信ケーブル33を介して、レーザ光源11、真直度用信号処理ユニット15、位置決め精度用信号処理ユニット16、切替コントローラ32、及びNCコントローラ97の各部と接続されており、各部との間で制御信号及びデータ等の送受信を行う。コンピュータ31は、各種のプロセッサ(Processor)及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサには、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、及びプログラマブル論理デバイス[例えばSPLD(Simple Programmable Logic Devices)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、及びFPGA(Field Programmable Gate Arrays)]等が含まれる。なお、コンピュータ31の各種機能は、1つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。 The computer 31 is connected to the laser light source 11, the straightness signal processing unit 15, the positioning accuracy signal processing unit 16, the switching controller 32, and the NC controller 97 via a data communication cable 33. Control signals and data are transmitted and received between the two. The computer 31 includes an arithmetic circuit including various processors, memories, and the like. Various processors include CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and programmable logic devices [for example, SPLD (Simple Programmable Logic Devices), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Arrays)]. Note that various functions of the computer 31 may be realized by one processor, or may be realized by multiple processors of the same type or different types.

コンピュータ31のプロセッサは、不図示の記憶部に記憶された測定プログラムを実行することで、レーザ光源11、真直度用信号処理ユニット15、位置決め精度用信号処理ユニット16、切替コントローラ32、及びNCコントローラ97を制御する。 The processor of the computer 31 executes a measurement program stored in a storage section (not shown) to control the laser light source 11, the straightness signal processing unit 15, the positioning accuracy signal processing unit 16, the switching controller 32, and the NC controller. Control 97.

レーザ光源11は、光ファイバ124を介して測定装置14に接続している。レーザ光源11は、後述の図3に示すように、工作機械91の位置決め精度測定用の第1レーザビームL1と真直度測定用の第2レーザビームL2とを測定装置14へ出射する。第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2は、例えば、He-Neレーザ等の可干渉距離の長いレーザ光が用いられる。なお、本実施形態では、単一のレーザ光源11から第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2が出射されるが、第1レーザビームL1を出射するレーザ光源11と第2レーザビームL2を出射するレーザ光源11とを個別に設けてもよい。 Laser light source 11 is connected to measurement device 14 via optical fiber 124. The laser light source 11 emits a first laser beam L1 for measuring the positioning accuracy of the machine tool 91 and a second laser beam L2 for measuring the straightness to the measuring device 14, as shown in FIG. 3, which will be described later. As the first laser beam L1 and the second laser beam L2, a laser beam having a long coherence distance, such as a He--Ne laser, is used, for example. Note that in this embodiment, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are emitted from the single laser light source 11, but the laser light source 11 that emits the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are emitted from the single laser light source 11. A laser light source 11 may be provided separately.

真直度用信号処理ユニット15は、電気ケーブル35を介して測定装置14と接続している。この真直度用信号処理ユニット15は、詳しくは後述するが、測定装置14から入力される信号に基づき工作機械91の3軸方向の真直度を検出する。 The straightness signal processing unit 15 is connected to the measuring device 14 via an electric cable 35. The straightness signal processing unit 15 detects the straightness of the machine tool 91 in three axial directions based on signals input from the measuring device 14, as will be described in detail later.

位置決め精度用信号処理ユニット16は、光ファイバ122を介して測定装置14と接続している。この位置決め精度用信号処理ユニット16は、詳しくは後述するが、測定装置14から入力される信号に基づき工作機械91の3軸方向の位置決め精度を検出する。 The positioning accuracy signal processing unit 16 is connected to the measuring device 14 via an optical fiber 122. The positioning accuracy signal processing unit 16 detects the positioning accuracy of the machine tool 91 in three axial directions based on the signal input from the measuring device 14, which will be described in detail later.

切替コントローラ32は、電気ケーブル35を介して測定装置14と接続している。切替コントローラ32は、コンピュータ31の制御の下、後述の図3に示す測定装置14内の第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123の制御を行う。 The switching controller 32 is connected to the measuring device 14 via an electric cable 35. The switching controller 32 controls a first polarization conversion section 121 and a second polarization conversion section 123 in the measuring device 14 shown in FIG. 3, which will be described later, under the control of the computer 31.

図2は、X外部再帰反射器171、Y外部再帰反射器172、Z外部再帰反射器173、及び測定装置14の斜視図である。図2に示すように、X外部再帰反射器171(第3外部再帰反射器に相当)、Y外部再帰反射器172(第1外部再帰反射器に相当)、及びZ外部再帰反射器173(第2外部再帰反射器に相当)は、例えばコーナキューブプリズムのようなリトロリフレクタであり(後述の他の各種再帰反射器も同様)、載置台93上にセットされる。 FIG. 2 is a perspective view of the X external retroreflector 171, the Y external retroreflector 172, the Z external retroreflector 173, and the measuring device 14. As shown in FIG. 2, an 2 (corresponding to external retroreflector) is a retroreflector such as a corner cube prism (the same applies to various other retroreflectors described later), and is set on the mounting table 93.

X外部再帰反射器171は、工作機械91のX方向の位置決め精度、すなわち載置台93のX方向の位置決め精度の測定に用いられる。また、X外部再帰反射器171は、工作機械91のX方向の真直度、すなわち載置台93をX方向に移動させた場合のY方向及びZ方向の変位の測定に用いられる。 The X external retroreflector 171 is used to measure the positioning accuracy of the machine tool 91 in the X direction, that is, the positioning accuracy of the mounting table 93 in the X direction. Further, the X external retroreflector 171 is used to measure the straightness of the machine tool 91 in the X direction, that is, the displacement in the Y and Z directions when the mounting table 93 is moved in the X direction.

Y外部再帰反射器172は、工作機械91のY方向の位置決め精度、すなわち載置台93のY方向の位置決め精度の測定に用いられる。また、Y外部再帰反射器172は、工作機械91のY方向の真直度、すなわち載置台93をY方向に移動させた場合のX方向及びZ方向の変位の測定に用いられる。 The Y external retroreflector 172 is used to measure the positioning accuracy of the machine tool 91 in the Y direction, that is, the positioning accuracy of the mounting table 93 in the Y direction. Further, the Y external retroreflector 172 is used to measure the straightness of the machine tool 91 in the Y direction, that is, the displacement in the X and Z directions when the mounting table 93 is moved in the Y direction.

Z外部再帰反射器173は、工作機械91のZ方向の位置決め精度、すなわち加工ツール部92のZ方向の位置決め精度の測定に用いられる。また、Z外部再帰反射器173は、工作機械91のZ方向の真直度、すなわち加工ツール部92をZ方向に移動させた場合のX方向及びY方向の変位の測定に用いられる。 The Z external retroreflector 173 is used to measure the positioning accuracy of the machine tool 91 in the Z direction, that is, the positioning accuracy of the processing tool section 92 in the Z direction. Further, the Z external retroreflector 173 is used to measure the straightness of the machine tool 91 in the Z direction, that is, the displacement in the X and Y directions when the processing tool section 92 is moved in the Z direction.

なお、X外部再帰反射器171及びY外部再帰反射器172の位置は、取り付け補助具174により、測定装置14から出射される第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2のZ方向の高さに合わせて調整されている。 Note that the positions of the X external retroreflector 171 and the Y external retroreflector 172 are adjusted by the mounting aid 174 to the height in the Z direction of the first laser beam L1 and second laser beam L2 emitted from the measuring device 14. adjusted accordingly.

[測定装置の構成]
図3は、測定装置14の構成を示す概略図である。なお、X方向の一方向側を+X方向側としこの一方向側とは反対側の他方向側を-X方向側とする。また、Y方向の一方向側を+Y方向側とし他方向側を-Y方向側とし、Z方向の一方向側を+Z方向側とし他方向側を-Z方向側とする。
[Configuration of measuring device]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the measuring device 14. Note that one side in the X direction is defined as the +X direction side, and the other direction opposite to this one direction side is defined as the -X direction side. Further, one direction side in the Y direction is defined as a +Y direction side and the other direction side is defined as a -Y direction side, one direction side in the Z direction is defined as a +Z direction side, and the other direction side is defined as a -Z direction side.

図3に示すように、測定装置14は、第1出射口11A及び第2出射口11Bと、第1偏光ビームスプリッタ101Aと、第2偏光ビームスプリッタ103Aと、第3偏光ビームスプリッタ105Aと、第4偏光ビームスプリッタ107Aと、共通再帰反射器101Bと、再帰反射器103B,105B,107Bと、1/4波長板103C,105C,107Cと、第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123と、レシーバ部127と、第5偏光ビームスプリッタ125Aと、補正用フォトディテクタ125Bと、測定用フォトディテクタ125Cと、を備える。 As shown in FIG. 3, the measuring device 14 includes a first exit aperture 11A, a second exit aperture 11B, a first polarizing beam splitter 101A, a second polarizing beam splitter 103A, a third polarizing beam splitter 105A, and a third polarizing beam splitter 105A. 4-polarized beam splitter 107A, common retroreflector 101B, retroreflectors 103B, 105B, 107B, quarter-wave plates 103C, 105C, 107C, first polarization conversion section 121, and second polarization conversion section 123. , a receiver section 127, a fifth polarizing beam splitter 125A, a correction photodetector 125B, and a measurement photodetector 125C.

第1出射口11A及び第2出射口11Bは、本発明の光出射部に相当するものであり、それぞれが光ファイバ124を介してレーザ光源11に接続されている。第1出射口11A及び第2出射口11Bは、図3中では簡略的に図示しているが、Y方向及びZ方向において互いに異なる位置に設けられている。例えば、第1出射口11AはX軸(基準軸、主軸)に対してZ方向に偏心した位置に設けられている。また、第2出射口11BはX軸に対してY方向に偏心した位置に設けられている。なお、第1出射口11A及び第2出射口11Bの位置については適宜変更してもよい。 The first exit port 11A and the second exit port 11B correspond to the light exit section of the present invention, and are each connected to the laser light source 11 via an optical fiber 124. Although the first exit port 11A and the second exit port 11B are shown in a simplified manner in FIG. 3, they are provided at different positions in the Y direction and the Z direction. For example, the first exit port 11A is provided at a position eccentric in the Z direction with respect to the X axis (reference axis, main axis). Further, the second exit port 11B is provided at a position eccentric in the Y direction with respect to the X axis. Note that the positions of the first exit port 11A and the second exit port 11B may be changed as appropriate.

第1出射口11Aは、+X方向側に沿って第1レーザビームL1を出射する。第2出射口11Bは、+X方向側に沿って第2レーザビームL2を出射する。 The first emission aperture 11A emits the first laser beam L1 along the +X direction side. The second emission aperture 11B emits the second laser beam L2 along the +X direction side.

第1出射口11A及び第2出射口11Bから+X方向側(X軸)に沿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aと、第2偏光ビームスプリッタ103Aと、第3偏光ビームスプリッタ105Aと、第4偏光ビームスプリッタ107Aと、が設けられている。 A first polarizing beam splitter 101A, a second polarizing beam splitter 103A, a third polarizing beam splitter 105A, and a fourth polarizing beam splitter are arranged along the +X direction side (X axis) from the first exit port 11A and the second exit port 11B. A beam splitter 107A is provided.

以下、偏光方向が互いに直交する直線偏光のうちで偏光方向がY方向である直線偏光を第1偏光といい且つ偏光方向がZ方向である直線偏光を第2偏光という。なお、第1偏光は、第1偏光ビームスプリッタ101A、第2偏光ビームスプリッタ103A、及び第5偏光ビームスプリッタ125Aに対しては所謂P偏光となり、且つ第3偏光ビームスプリッタ105A及び第4偏光ビームスプリッタ107Aに対して所謂S偏光となる。また逆に、第2偏光は、第1偏光ビームスプリッタ101A、第2偏光ビームスプリッタ103A、及び第5偏光ビームスプリッタ125Aに対しては所謂S偏光となり、且つ第3偏光ビームスプリッタ105A及び第4偏光ビームスプリッタ107Aに対して所謂P偏光となる。 Hereinafter, among linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other, linearly polarized light whose polarization direction is in the Y direction will be referred to as first polarized light, and linearly polarized light whose polarization direction is in the Z direction will be referred to as second polarized light. Note that the first polarized light becomes so-called P polarized light for the first polarized beam splitter 101A, the second polarized beam splitter 103A, and the fifth polarized beam splitter 125A, and is the so-called P polarized light for the third polarized beam splitter 105A and the fourth polarized beam splitter. 107A becomes so-called S-polarized light. Conversely, the second polarized light becomes so-called S-polarized light for the first polarized beam splitter 101A, the second polarized beam splitter 103A, and the fifth polarized beam splitter 125A, and is the so-called S-polarized light for the third polarized beam splitter 105A and the fourth polarized beam splitter The light becomes so-called P-polarized light for the beam splitter 107A.

第1偏光ビームスプリッタ101A(第1偏光分離素子に相当)は、X方向及びY方向において各レーザビームL1,L2の第1偏光を透過する。また、第1偏光ビームスプリッタ101Aは、-X方向側(第1出射口11A及び第2出射口11B側)から入射した各レーザビームL1,L2の第2偏光を-Y方向側(共通再帰反射器101B側)に反射(出射)する。さらに、第1偏光ビームスプリッタ101Aは、-Y方向側から入射した各レーザビームL1,L2の第2偏光を-X方向側へ反射(出射)する。 The first polarization beam splitter 101A (corresponding to a first polarization separation element) transmits the first polarization of each of the laser beams L1 and L2 in the X direction and the Y direction. Further, the first polarizing beam splitter 101A converts the second polarized light of each of the laser beams L1 and L2 incident from the -X direction side (first exit port 11A and second exit port 11B side) to the -Y direction side (common retroreflection). 101B side)). Further, the first polarizing beam splitter 101A reflects (emits) the second polarized light of each laser beam L1, L2 incident from the −Y direction toward the −X direction.

共通再帰反射器101Bは、第1偏光ビームスプリッタ101Aに対して-Y方向側に対向する位置に設けられている。この共通再帰反射器101Bは、+Y方向側(第1偏光ビームスプリッタ101A)側から入射した各レーザビームL1,L2の第2偏光を、+Y方向側へ再帰反射(出射)する。 The common retroreflector 101B is provided at a position facing the first polarizing beam splitter 101A in the −Y direction. This common retroreflector 101B retroreflects (emits) the second polarized light of each of the laser beams L1 and L2 incident from the +Y direction side (first polarization beam splitter 101A) toward the +Y direction side.

第2偏光ビームスプリッタ103A(第2偏光分離素子に相当)は、Y外部再帰反射器172に対して-Y方向側に対向する位置に設けられている。この第2偏光ビームスプリッタ103Aは、X方向及びY方向において各レーザビームL1,L2の第1偏光を透過する。また、第2偏光ビームスプリッタ103Aは、-X方向側(第1偏光ビームスプリッタ101A側)から入射した各レーザビームL1,L2の第2偏光を+Y方向側(Y外部再帰反射器172)に向けて反射(出射)する。さらに、第2偏光ビームスプリッタ103Aは、+Y方向側から入射した各レーザビームL1,L2の第2偏光を-X方向側へ反射(出射)する。 The second polarization beam splitter 103A (corresponding to a second polarization separation element) is provided at a position facing the Y external retroreflector 172 in the -Y direction. This second polarizing beam splitter 103A transmits the first polarized light of each of the laser beams L1 and L2 in the X direction and the Y direction. Further, the second polarizing beam splitter 103A directs the second polarized light of each of the laser beams L1 and L2 incident from the -X direction side (first polarizing beam splitter 101A side) toward the +Y direction side (Y external retroreflector 172). It reflects (emits). Furthermore, the second polarization beam splitter 103A reflects (emits) the second polarized light of each laser beam L1, L2 incident from the +Y direction side toward the −X direction side.

再帰反射器103B(第1再帰反射器に相当)は、第2偏光ビームスプリッタ103Aに対して-Y方向側に対向する位置に設けられている。この再帰反射器103Bは、詳しくは後述するが、+Y方向側(第2偏光ビームスプリッタ103A)側から入射した第2レーザビームL2の第2偏光を+Y方向側へ再帰反射(出射)する(図8参照)。 The retroreflector 103B (corresponding to a first retroreflector) is provided at a position facing the second polarizing beam splitter 103A in the −Y direction. This retroreflector 103B, which will be described in detail later, retroreflects (emits) the second polarized light of the second laser beam L2 incident from the +Y direction side (second polarization beam splitter 103A) to the +Y direction side (Fig. 8).

1/4波長板103C(第1偏光変換素子に相当)は、第2偏光ビームスプリッタ103AとY外部再帰反射器172との間の第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上の2箇所であって且つ第1レーザビームL1の光路上からは外れた位置に設けられている。 The quarter-wave plate 103C (corresponding to the first polarization conversion element) converts the light of the second laser beam L2 (first polarization, second polarization) between the second polarization beam splitter 103A and the Y external retroreflector 172. They are provided at two locations on the road and off the optical path of the first laser beam L1.

具体的には1/4波長板103Cは、第2偏光ビームスプリッタ103AからY外部再帰反射器172へ反射される第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上と、Y外部再帰反射器172から第2偏光ビームスプリッタ103Aへ再帰反射される第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上とに設けられている。これにより、1/4波長板103Cは、詳しくは後述するが、第2偏光ビームスプリッタ103AからY外部再帰反射器172を経て再び第2偏光ビームスプリッタ103Aに入射する第2レーザビームL2のみの偏光状態を、第1偏光及び第2偏光の一方から他方に変換する(図8等参照)。なお、本明細書において「A及びBの一方から他方」には「A及びBの他方から一方」も含まれる。 Specifically, the quarter-wave plate 103C connects the optical path of the second laser beam L2 (first polarization, second polarization) reflected from the second polarization beam splitter 103A to the Y external retroreflector 172, and the Y external It is provided on the optical path of the second laser beam L2 (first polarized light, second polarized light) that is retroreflected from the retroreflector 172 to the second polarized beam splitter 103A. As a result, the 1/4 wavelength plate 103C polarizes only the second laser beam L2 that enters the second polarizing beam splitter 103A again from the second polarizing beam splitter 103A via the Y external retroreflector 172, as will be described in detail later. The state is converted from one of the first polarized light and the second polarized light to the other (see FIG. 8, etc.). In addition, in this specification, "from one of A and B to the other" also includes "from the other of A and B".

第3偏光ビームスプリッタ105A(第3偏光分離素子に相当)は、Z外部再帰反射器173に対して-Z方向側に対向する位置に設けられている。この第3偏光ビームスプリッタ105Aは、X方向及びZ方向において各レーザビームL1,L2の第2偏光を透過する。また、第3偏光ビームスプリッタ105Aは、-X方向側(第2偏光ビームスプリッタ103A側)から入射した各レーザビームL1,L2の第1偏光を+Z方向側(Z外部再帰反射器173)に向けて反射(出射)する。さらに、第3偏光ビームスプリッタ105Aは、+Z方向側から入射した各レーザビームL1,L2の第1偏光を-X方向側へ反射(出射)する。 The third polarization beam splitter 105A (corresponding to a third polarization separation element) is provided at a position facing the Z external retroreflector 173 in the -Z direction. This third polarizing beam splitter 105A transmits the second polarized light of each of the laser beams L1 and L2 in the X direction and the Z direction. Further, the third polarizing beam splitter 105A directs the first polarized light of each of the laser beams L1 and L2 incident from the -X direction side (second polarizing beam splitter 103A side) toward the +Z direction side (Z external retroreflector 173). It reflects (emits). Furthermore, the third polarization beam splitter 105A reflects (emits) the first polarized light of each of the laser beams L1 and L2 incident from the +Z direction toward the −X direction.

再帰反射器105B(第2再帰反射器に相当)は、第3偏光ビームスプリッタ105Aに対して-Z方向側に対向する位置に設けられている。この再帰反射器105Bは、詳しくは後述するが、+Z方向側(第3偏光ビームスプリッタ105A)側から入射した第2レーザビームL2の第2偏光を+Z方向側へ再帰反射(出射)する(図10参照)。 The retroreflector 105B (corresponding to a second retroreflector) is provided at a position facing the third polarizing beam splitter 105A in the -Z direction. This retroreflector 105B, which will be described in detail later, retroreflects (emits) the second polarized light of the second laser beam L2 incident from the +Z direction side (third polarization beam splitter 105A) toward the +Z direction side (Fig. 10).

1/4波長板105C(第2偏光変換素子に相当)は、第3偏光ビームスプリッタ105AとZ外部再帰反射器173との間の第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上の2箇所であって且つ第1レーザビームL1の光路上からは外れた位置に設けられている。 The quarter-wave plate 105C (corresponding to the second polarization conversion element) converts the light of the second laser beam L2 (first polarization, second polarization) between the third polarization beam splitter 105A and the Z external retroreflector 173. They are provided at two locations on the road and off the optical path of the first laser beam L1.

具体的には1/4波長板105Cは、第3偏光ビームスプリッタ105AからZ外部再帰反射器173へ反射される第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上と、Z外部再帰反射器173から第3偏光ビームスプリッタ105Aへ再帰反射される第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上とに設けられている。これにより、詳しくは後述するが、1/4波長板105Cは、第3偏光ビームスプリッタ105AからZ外部再帰反射器173を経て再び第3偏光ビームスプリッタ105Aに入射する第2レーザビームL2のみの偏光状態を、第1偏光及び第2偏光の一方から他方に変換する(図10参照)。 Specifically, the quarter-wave plate 105C connects the optical path of the second laser beam L2 (first polarization, second polarization) reflected from the third polarization beam splitter 105A to the Z external retroreflector 173, and the Z external It is provided on the optical path of the second laser beam L2 (first polarization, second polarization) that is retroreflected from the retroreflector 173 to the third polarization beam splitter 105A. As a result, as will be described in detail later, the quarter-wave plate 105C polarizes only the second laser beam L2 that enters the third polarizing beam splitter 105A again from the third polarizing beam splitter 105A via the Z external retroreflector 173. The state is converted from one of the first polarization and the second polarization to the other (see FIG. 10).

第4偏光ビームスプリッタ107A(第4偏光分離素子に相当)は、X外部再帰反射器171に対して-X方向側に対向する位置に設けられている。この第4偏光ビームスプリッタ107Aは、X方向及びZ方向において各レーザビームL1,L2の第2偏光を透過する。また、第4偏光ビームスプリッタ107Aは、+X方向側(X外部再帰反射器171側)から入射した第2レーザビームL2の第1偏光を-Z方向側(再帰反射器107B側)に向けて反射(出射)し、且つ-Z方向側から入射した第2レーザビームL2の第1偏光を+X方向側に向けて反射(出射)する。 The fourth polarization beam splitter 107A (corresponding to a fourth polarization separation element) is provided at a position opposite to the X external retroreflector 171 in the −X direction. This fourth polarizing beam splitter 107A transmits the second polarized light of each of the laser beams L1 and L2 in the X direction and the Z direction. Further, the fourth polarizing beam splitter 107A reflects the first polarized light of the second laser beam L2 incident from the +X direction side (X external retroreflector 171 side) toward the -Z direction side (retroreflector 107B side). (emits), and reflects (emits) the first polarized light of the second laser beam L2 incident from the −Z direction toward the +X direction.

再帰反射器107B(第3再帰反射器に相当)は、第4偏光ビームスプリッタ107Aに対して-Z方向側に対向する位置に設けられている。この再帰反射器107Bは、詳しくは後述するが、+Z方向側(第4偏光ビームスプリッタ107A)側から入射した第1レーザビームL1の第2偏光を+Z方向側へ再帰反射(出射)する(図10参照)。 The retroreflector 107B (corresponding to a third retroreflector) is provided at a position facing the fourth polarizing beam splitter 107A in the -Z direction. This retroreflector 107B, which will be described in detail later, retroreflects (emits) the second polarized light of the first laser beam L1 incident from the +Z direction side (fourth polarization beam splitter 107A) toward the +Z direction side (Fig. 10).

1/4波長板107C(第3偏光変換素子に相当)は、第4偏光ビームスプリッタ107AとX外部再帰反射器171との間の第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上の2箇所であって且つ第1レーザビームL1の光路上からは外れた位置に設けられている。 The quarter-wave plate 107C (corresponding to the third polarization conversion element) converts the light of the second laser beam L2 (first polarization, second polarization) between the fourth polarization beam splitter 107A and the X external retroreflector 171. They are provided at two locations on the road and off the optical path of the first laser beam L1.

具体的には1/4波長板107Cは、第4偏光ビームスプリッタ107AからX外部再帰反射器171へ出射される第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上と、X外部再帰反射器171から第4偏光ビームスプリッタ107Aへ再帰反射される第2レーザビームL2(第1偏光、第2偏光)の光路上とに設けられている。これにより、詳しくは後述するが、1/4波長板107Cは、第4偏光ビームスプリッタ107AからX外部再帰反射器171を経て再び第4偏光ビームスプリッタ107Aに入射する第2レーザビームL2のみの偏光状態を、第1偏光及び第2偏光の一方から他方に変換する(図6参照)。 Specifically, the quarter-wave plate 107C connects the optical path of the second laser beam L2 (first polarized light, second polarized light) emitted from the fourth polarizing beam splitter 107A to the X external retroreflector 171, and the It is provided on the optical path of the second laser beam L2 (first polarized light, second polarized light) that is retroreflected from the retroreflector 171 to the fourth polarized beam splitter 107A. As a result, as will be described in detail later, the quarter-wave plate 107C polarizes only the second laser beam L2 that enters the fourth polarizing beam splitter 107A again from the fourth polarizing beam splitter 107A via the X external retroreflector 171. The state is converted from one of the first polarization and the second polarization to the other (see FIG. 6).

第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123は、X外部再帰反射器171、Y外部再帰反射器172、及びZ外部再帰反射器173に対する第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2の出射切替を行う。すなわち、第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123は、各外部再帰反射器171~173に対して選択的に第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2を入射させる。 The first polarization conversion unit 121 and the second polarization conversion unit 123 emit the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to the X external retroreflector 171, the Y external retroreflector 172, and the Z external retroreflector 173. Make the switch. That is, the first polarization conversion section 121 and the second polarization conversion section 123 selectively make the first laser beam L1 and the second laser beam L2 incident on each of the external retroreflectors 171 to 173.

第1偏光変換部121は、第1偏光ビームスプリッタ101Aと第2偏光ビームスプリッタ103Aとの間において、各レーザビームL1,L2の偏光状態を第1偏光及び第2偏光の一方から他方に変換する偏光変換状態と、偏光状態を維持する偏光維持状態とに切替可能である。この第1偏光変換部121は、第1の1/2波長板121A(第1共通偏光変換素子に相当)とアクチュエータ121B(第1挿脱部に相当)とを備える。 The first polarization converter 121 converts the polarization state of each laser beam L1, L2 from one of the first polarization and the second polarization to the other between the first polarization beam splitter 101A and the second polarization beam splitter 103A. It is possible to switch between a polarization conversion state and a polarization maintenance state in which the polarization state is maintained. The first polarization conversion section 121 includes a first half-wave plate 121A (corresponding to a first common polarization conversion element) and an actuator 121B (corresponding to a first insertion/removal section).

アクチュエータ121Bは、第1偏光ビームスプリッタ101Aと第2偏光ビームスプリッタ103Aとの間に対して第1の1/2波長板121Aを挿脱自在に保持する。アクチュエータ121Bは、偏光変換状態においては、第1の1/2波長板121Aを第1偏光ビームスプリッタ101Aと第2偏光ビームスプリッタ103Aとの間に挿入する。これにより、第1偏光ビームスプリッタ101A及び第2偏光ビームスプリッタ103Aの一方から他方に入射する各レーザビームL1,L2の偏光状態が第1偏光及び第2偏光の一方から他方に変換される。 The actuator 121B holds the first 1/2 wavelength plate 121A in a removable manner between the first polarizing beam splitter 101A and the second polarizing beam splitter 103A. In the polarization conversion state, the actuator 121B inserts the first half-wave plate 121A between the first polarization beam splitter 101A and the second polarization beam splitter 103A. As a result, the polarization state of each of the laser beams L1 and L2 incident from one of the first polarization beam splitter 101A and the second polarization beam splitter 103A to the other is converted from one of the first polarization and the second polarization to the other.

また逆にアクチュエータ121Bは、偏光維持状態においては、第1の1/2波長板121Aを第1偏光ビームスプリッタ101Aと第2偏光ビームスプリッタ103Aとの間から退避させる。これにより、第1偏光ビームスプリッタ101A及び第2偏光ビームスプリッタ103Aの一方から他方に入射する各レーザビームL1,L2の偏光状態が維持される。 Conversely, in the polarization maintaining state, the actuator 121B retracts the first half-wave plate 121A from between the first polarizing beam splitter 101A and the second polarizing beam splitter 103A. Thereby, the polarization state of each laser beam L1, L2 entering from one of the first polarizing beam splitter 101A and the second polarizing beam splitter 103A to the other is maintained.

第2偏光変換部123は、第2偏光ビームスプリッタ103Aと第3偏光ビームスプリッタ105Aとの間において、既述の偏光変換状態と偏光維持状態とに切替可能である。この第2偏光変換部123は、第2の1/2波長板123A(第2共通偏光変換素子に相当)とアクチュエータ123B(第2挿脱部に相当)とを備える。 The second polarization conversion unit 123 can be switched between the polarization conversion state and the polarization maintenance state described above between the second polarization beam splitter 103A and the third polarization beam splitter 105A. The second polarization conversion section 123 includes a second half-wave plate 123A (corresponding to a second common polarization conversion element) and an actuator 123B (corresponding to a second insertion/removal section).

アクチュエータ123Bは、第2偏光ビームスプリッタ103Aと第3偏光ビームスプリッタ105Aとの間に対して第2の1/2波長板123Aを挿脱自在に保持する。アクチュエータ123Bは、偏光変換状態においては、第2の1/2波長板123Aを第2偏光ビームスプリッタ103Aと第3偏光ビームスプリッタ105Aとの間に挿入する。これにより、第2偏光ビームスプリッタ103A及び第3偏光ビームスプリッタ105Aの一方から他方に入射する各レーザビームL1,L2の偏光状態が第1偏光及び第2偏光の一方から他方に変換される。 The actuator 123B holds the second 1/2 wavelength plate 123A removably inserted between the second polarizing beam splitter 103A and the third polarizing beam splitter 105A. In the polarization conversion state, the actuator 123B inserts the second 1/2 wavelength plate 123A between the second polarization beam splitter 103A and the third polarization beam splitter 105A. Thereby, the polarization state of each of the laser beams L1 and L2 that enters the second polarization beam splitter 103A and the third polarization beam splitter 105A from one to the other is converted from one of the first polarization and the second polarization to the other.

また逆にアクチュエータ123Bは、偏光維持状態においては、第2の1/2波長板123Aを第2偏光ビームスプリッタ103Aと第3偏光ビームスプリッタ105Aとの間から退避させる。これにより、第2偏光ビームスプリッタ103A及び第3偏光ビームスプリッタ105Aの一方から他方に入射する各レーザビームL1,L2の偏光状態が維持される。 Conversely, in the polarization maintaining state, the actuator 123B retracts the second 1/2 wavelength plate 123A from between the second polarizing beam splitter 103A and the third polarizing beam splitter 105A. Thereby, the polarization state of each of the laser beams L1 and L2 entering from one of the second polarizing beam splitter 103A and the third polarizing beam splitter 105A to the other is maintained.

アクチュエータ121B,123Bの駆動、すなわち第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123の偏光変換状態と偏光維持状態との切り替えは、コンピュータ31の制御の下で切替コントローラ32により実行される。コンピュータ31は、X方向の工作機械91の位置決め精度及び真直度の同時測定(以下、単にX方向の同時測定と略す)を行う場合には、切替コントローラ32により第1偏光変換部121を偏光維持状態に切り替えると共に第2偏光変換部123を偏光変換状態に切り替える。これにより、測定装置14から各レーザビームL1,L2がX外部再帰反射器171に照射される(図4及び図6参照)。 The driving of the actuators 121B and 123B, that is, the switching between the polarization conversion state and the polarization maintenance state of the first polarization conversion section 121 and the second polarization conversion section 123 is executed by the switching controller 32 under the control of the computer 31. When simultaneously measuring the positioning accuracy and straightness of the machine tool 91 in the X direction (hereinafter simply referred to as simultaneous measurement in the X direction), the computer 31 causes the first polarization converter 121 to maintain polarization using the switching controller 32. At the same time, the second polarization conversion unit 123 is switched to the polarization conversion state. As a result, the X external retroreflector 171 is irradiated with each of the laser beams L1 and L2 from the measuring device 14 (see FIGS. 4 and 6).

また、コンピュータ31は、Y方向の工作機械91の位置決め精度及び真直度の同時測定(以下、単にY方向の同時測定と略す)を行う場合には、切替コントローラ32により第1偏光変換部121を偏光変換状態に切り替えると共に第2偏光変換部123を偏光維持状態に切り替える。これにより、測定装置14から各レーザビームL1,L2がY外部再帰反射器172に照射される(図7及び図8参照)。 Further, when simultaneously measuring the positioning accuracy and straightness of the machine tool 91 in the Y direction (hereinafter simply referred to as simultaneous measurement in the Y direction), the computer 31 controls the first polarization converter 121 using the switching controller 32. While switching to the polarization conversion state, the second polarization conversion section 123 is also switched to the polarization maintenance state. Thereby, each laser beam L1, L2 is irradiated from the measuring device 14 to the Y external retroreflector 172 (see FIGS. 7 and 8).

さらに、コンピュータ31は、Z方向の工作機械91の位置決め精度及び真直度の同時測定(以下、単にZ方向の同時測定と略す)を行う場合には、切替コントローラ32により第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123を偏光維持状態に切り替える。これにより、測定装置14から各レーザビームL1,L2がZ外部再帰反射器173に照射される(図9及び図10参照)。 Furthermore, when simultaneously measuring the positioning accuracy and straightness of the machine tool 91 in the Z direction (hereinafter simply referred to as simultaneous measurement in the Z direction), the computer 31 uses the switching controller 32 to control the first polarization conversion unit 121 and the straightness of the machine tool 91 in the Z direction. The second polarization converter 123 is switched to a polarization maintaining state. As a result, the Z external retroreflector 173 is irradiated with each of the laser beams L1 and L2 from the measuring device 14 (see FIGS. 9 and 10).

<X方向の同時測定:第1レーザビーム>
図4は、X方向の同時測定における第1レーザビームL1の光線図である。なお、図4では第2レーザビームL2の図示は省略している。また、図4の符号300は測定装置14を+Z方向側から見た上面図であり、符号400は測定装置14を-Y方向側から見た側面図である(後述の図6、図7~図10も同様)。
<Simultaneous measurement in X direction: 1st laser beam>
FIG. 4 is a ray diagram of the first laser beam L1 in simultaneous measurement in the X direction. Note that in FIG. 4, illustration of the second laser beam L2 is omitted. Further, reference numeral 300 in FIG. 4 is a top view of the measuring device 14 seen from the +Z direction side, and reference numeral 400 is a side view of the measuring device 14 seen from the −Y direction side (FIGS. 6, 7 to 7 described later). The same applies to Figure 10).

図4に示すように、第1出射口11Aから+X方向側に出射された第1レーザビームL1は第1偏光ビームスプリッタ101Aにより偏光分離される。以下、第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過する第1レーザビームL1の第1偏光を「第1測定光L1M」(図中実線で表示)といい、第1偏光ビームスプリッタ101Aにて-Y方向側に反射される第1レーザビームL1の第2偏光を「第1参照光L1R」(図中点線で表示)という。 As shown in FIG. 4, the first laser beam L1 emitted from the first exit port 11A in the +X direction is polarized and separated by the first polarizing beam splitter 101A. Hereinafter, the first polarized light of the first laser beam L1 that passes through the first polarizing beam splitter 101A is referred to as "first measurement light L1M" (indicated by a solid line in the figure), and is on the -Y direction side at the first polarizing beam splitter 101A. The second polarized light of the first laser beam L1 that is reflected is referred to as "first reference light L1R" (indicated by a dotted line in the figure).

第1参照光L1Rは、第1偏光ビームスプリッタ101Aにより共通再帰反射器101Bに向けて反射され、共通再帰反射器101Bにより第1偏光ビームスプリッタ101Aに向けて再帰反射され、さらに第1偏光ビームスプリッタ101Aにより-X方向側に反射される。第1参照光L1Rが共通再帰反射器101Bにより再帰反射されることで、第1偏光ビームスプリッタ101Aに対する第1レーザビームL1の入射位置と、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される第1参照光L1Rの出射位置とは、X軸に対して点対称の関係を満たす。 The first reference light L1R is reflected by the first polarizing beam splitter 101A toward the common retroreflector 101B, is retroreflected by the common retroreflector 101B toward the first polarizing beam splitter 101A, and is further retroreflected by the first polarizing beam splitter 101A. It is reflected in the -X direction by 101A. The first reference beam L1R is retroreflected by the common retroreflector 101B, thereby changing the incident position of the first laser beam L1 on the first polarizing beam splitter 101A and emitting it from the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction. The emission position of the first reference light L1R satisfies a point-symmetric relationship with respect to the X-axis.

第1測定光L1M(第1偏光)は、第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過した後、第2偏光ビームスプリッタ103Aを透過して第2の1/2波長板123Aに入射する。これにより、第1測定光L1M(第1偏光)の偏光状態が第1偏光から第2偏光に変換される。そして、第2の1/2波長板123Aを透過した第1測定光L1M(第2偏光)は、第3偏光ビームスプリッタ105A及び第4偏光ビームスプリッタ107Aを透過してX外部再帰反射器171に入射する。 The first measuring light L1M (first polarized light) passes through the first polarizing beam splitter 101A, then passes through the second polarizing beam splitter 103A, and enters the second 1/2 wavelength plate 123A. Thereby, the polarization state of the first measurement light L1M (first polarized light) is converted from the first polarized light to the second polarized light. The first measurement light L1M (second polarized light) transmitted through the second 1/2 wavelength plate 123A is transmitted through the third polarization beam splitter 105A and the fourth polarization beam splitter 107A to the X external retroreflector 171. incident.

図5は、X外部再帰反射器171を+X方向側から見た正面図である。なお、図5中の符号F1はX外部再帰反射器171への第1測定光L1M(第2偏光)の入射位置であり、符号F2はX外部再帰反射器171から出射される第1測定光L1M(第2偏光)の出射位置を示す。また、詳しくは後述の図6で説明するが、符号G1はX外部再帰反射器171への第2測定光L2M(第2偏光)の入射位置であり、符号G2はX外部再帰反射器171から出射される第2測定光L2M(第2偏光)の出射位置を示す。また、図中の符号COは、X外部再帰反射器171の中心位置(X軸)を示す。 FIG. 5 is a front view of the X external retroreflector 171 viewed from the +X direction side. Note that the symbol F1 in FIG. 5 is the incident position of the first measurement light L1M (second polarized light) to the X external retroreflector 171, and the symbol F2 is the first measurement light emitted from the X external retroreflector 171. The emission position of L1M (second polarized light) is shown. Further, as will be explained in detail later in FIG. 6, the symbol G1 is the incident position of the second measurement light L2M (second polarized light) to the The output position of the second measurement light L2M (second polarized light) is shown. Further, the symbol CO in the figure indicates the center position (X axis) of the X external retroreflector 171.

X外部再帰反射器171の位置F1に入射した第1測定光L1M(第2偏光)は、X外部再帰反射器171にて再帰反射されることで、中心位置CO(X軸)を基準として位置F1の点対称の位置F2から-X方向側に出射される。 The first measuring light L1M (second polarized light) incident on the position F1 of the X external retroreflector 171 is retroreflected by the X external retroreflector 171, thereby changing the position with respect to the center position CO (X axis). The light is emitted in the −X direction from a point F2 symmetrical to F1.

図4に戻って、X外部再帰反射器171にて再帰反射された第1測定光L1M(第2偏光)は、第4偏光ビームスプリッタ107A及び第3偏光ビームスプリッタ105Aを透過して第2の1/2波長板123Aに入射する。これにより、第1測定光L1M(第2偏光)の偏光状態が第2偏光から第1偏光に変換される。 Returning to FIG. 4, the first measurement light L1M (second polarized light) retroreflected by the The light is incident on the 1/2 wavelength plate 123A. Thereby, the polarization state of the first measurement light L1M (second polarized light) is converted from the second polarized light to the first polarized light.

第2の1/2波長板123Aを透過した第1測定光L1M(第1偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103A及び第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過して、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。図5に示したように第1測定光L1MがX外部再帰反射器171により再帰反射されることで、第1偏光ビームスプリッタ101Aに対する第1レーザビームL1の入射位置と、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される第1測定光L1Mの出射位置とは、X軸に対して点対称の関係を満たす。従って、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rは、第1偏光ビームスプリッタ101Aの同じ出射位置から-X方向側に出射されて、後述のレシーバ部127に入射する。 The first measurement light L1M (first polarized light) transmitted through the second 1/2 wavelength plate 123A passes through the second polarized beam splitter 103A and the first polarized beam splitter 101A, and exits from the first polarized beam splitter 101A to - The light is emitted in the X direction. As shown in FIG. 5, the first measurement light L1M is retroreflected by the X external retroreflector 171, thereby changing the incident position of the first laser beam L1 on the first polarizing beam splitter 101A and The emission position of the first measurement light L1M emitted from the -X direction side satisfies a point-symmetric relationship with respect to the X-axis. Therefore, the first measuring light L1M and the first reference light L1R are emitted from the same emitting position of the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction and enter the receiver section 127, which will be described later.

<X方向の同時測定:第2レーザビーム>
図6は、X方向の同時測定時における第2レーザビームL2の光線図である。なお、図6では第1レーザビームL1の図示は省略している。
<Simultaneous measurement in X direction: 2nd laser beam>
FIG. 6 is a ray diagram of the second laser beam L2 during simultaneous measurement in the X direction. Note that in FIG. 6, illustration of the first laser beam L1 is omitted.

図6及び既述の図5に示すように、第2出射口11Bから+X方向側に出射された第2レーザビームL2は第1偏光ビームスプリッタ101Aにて偏光分離される。以下、第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過する第2レーザビームL2の第1偏光を「第2測定光L2M」(図中実線表示)といい、第1偏光ビームスプリッタ101Aにて-Y方向側に反射される第2レーザビームL2の第2偏光を「第2参照光L2R」(図中点線表示)という。 As shown in FIG. 6 and the previously described FIG. 5, the second laser beam L2 emitted from the second exit port 11B in the +X direction is polarized and separated by the first polarizing beam splitter 101A. Hereinafter, the first polarized light of the second laser beam L2 that passes through the first polarizing beam splitter 101A is referred to as "second measurement light L2M" (indicated by a solid line in the figure), and is directed toward the -Y direction side by the first polarizing beam splitter 101A. The second polarized light of the reflected second laser beam L2 is referred to as "second reference light L2R" (indicated by a dotted line in the figure).

第2参照光L2Rは、第1参照光L1Rと同様に、第1偏光ビームスプリッタ101Aから共通再帰反射器101Bを経て第1偏光ビームスプリッタ101Aにより-X方向側に反射される。第2参照光L2Rが共通再帰反射器101Bにより再帰反射されることで、第1偏光ビームスプリッタ101Aに対する第2レーザビームL2の入射位置と、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される第2参照光L2Rの出射位置とは、X軸に対して点対称の関係を満たす。 The second reference light L2R, like the first reference light L1R, is reflected by the first polarizing beam splitter 101A in the -X direction after passing through the common retroreflector 101B from the first polarizing beam splitter 101A. The second reference beam L2R is retroreflected by the common retroreflector 101B, so that the incident position of the second laser beam L2 on the first polarizing beam splitter 101A and the position of the second laser beam L2 being emitted from the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction are changed. The emission position of the second reference light L2R satisfies a point-symmetric relationship with respect to the X-axis.

第2測定光L2M(第1偏光)は、第1偏光ビームスプリッタ101A及び第2偏光ビームスプリッタ103Aを透過した後、第2の1/2波長板123Aに入射する。これにより、第2測定光L2M(第1偏光)の偏光状態が第1偏光から第2偏光に変換される。そして、第2の1/2波長板123Aを透過した第2測定光L2M(第2偏光)は、第3偏光ビームスプリッタ105A及び第4偏光ビームスプリッタ107Aを透過する。 The second measurement light L2M (first polarized light) passes through the first polarization beam splitter 101A and the second polarization beam splitter 103A, and then enters the second 1/2 wavelength plate 123A. Thereby, the polarization state of the second measurement light L2M (first polarized light) is converted from the first polarized light to the second polarized light. The second measurement light L2M (second polarized light) transmitted through the second 1/2 wavelength plate 123A is transmitted through the third polarization beam splitter 105A and the fourth polarization beam splitter 107A.

第4偏光ビームスプリッタ107Aを透過した第2測定光L2M(第2偏光)は、1/4波長板107Cを透過し、X外部再帰反射器171の位置G1に入射し、X外部再帰反射器171にて再帰反射されることで中心位置CO(X軸)を基準として位置G1の点対称の位置G2から-X方向側に出射されて再び1/4波長板107Cを透過する。この際に、第2測定光L2M(第2偏光)は、第4偏光ビームスプリッタ107AとX外部再帰反射器171との間で1/4波長板107Cを2回透過することで、偏光状態が第2偏光から第1偏光に変換される。 The second measurement light L2M (second polarized light) that has passed through the fourth polarizing beam splitter 107A passes through the quarter-wave plate 107C, enters the position G1 of the X external retroreflector 171, and enters the X external retroreflector 171. By being retro-reflected at the center position CO (X-axis), the light beam is emitted from a position G2 point-symmetrical to the position G1 in the −X direction, and is transmitted through the quarter-wave plate 107C again. At this time, the second measurement light L2M (second polarized light) passes through the quarter-wave plate 107C twice between the fourth polarization beam splitter 107A and the X external retroreflector 171, so that the polarization state is changed. The second polarized light is converted into the first polarized light.

1/4波長板107Cを透過した第2測定光L2M(第1偏光)は、第4偏光ビームスプリッタ107Aにより再帰反射器107Bに向けて反射され、再帰反射器107Bにより第4偏光ビームスプリッタ107Aに向けて再帰反射され、さらに第4偏光ビームスプリッタ107AによりX外部再帰反射器171に向けて反射される。これにより、第2測定光L2M(第1偏光)は、1/4波長板107Cを透過し、X外部再帰反射器171にて再帰反射されて再び1/4波長板107Cを透過する。これにより、第2測定光L2M(第1偏光)は、再び1/4波長板107Cを2回透過することで、偏光状態が第1偏光から第2偏光に変換される。その結果、第2測定光L2M(第2偏光)は、X外部再帰反射器171にて2回再帰反射された後、第4偏光ビームスプリッタ107Aを透過して-X方向側に進行する。 The second measuring light L2M (first polarized light) transmitted through the quarter-wave plate 107C is reflected by the fourth polarizing beam splitter 107A toward the retroreflector 107B, and then reflected by the retroreflector 107B to the fourth polarizing beam splitter 107A. The light is then retroreflected toward the X external retroreflector 171 by the fourth polarizing beam splitter 107A. As a result, the second measurement light L2M (first polarized light) passes through the quarter-wave plate 107C, is retroreflected by the X external retroreflector 171, and passes through the quarter-wave plate 107C again. As a result, the second measurement light L2M (first polarized light) passes through the quarter-wave plate 107C twice, thereby converting the polarization state from the first polarized light to the second polarized light. As a result, the second measurement light L2M (second polarized light) is retroreflected twice by the X external retroreflector 171, and then passes through the fourth polarization beam splitter 107A and proceeds in the −X direction.

第4偏光ビームスプリッタ107Aを透過した第2測定光L2M(第2偏光)は、第3偏光ビームスプリッタ105Aを透過して第2の1/2波長板123Aに入射する。これにより、第2測定光L2M(第2偏光)の偏光状態が第2偏光から第1偏光に変換される。 The second measurement light L2M (second polarized light) that has passed through the fourth polarization beam splitter 107A passes through the third polarization beam splitter 105A and enters the second half-wave plate 123A. Thereby, the polarization state of the second measurement light L2M (second polarized light) is converted from the second polarized light to the first polarized light.

第2の1/2波長板123Aを透過した第2測定光L2M(第1偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103A及び第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過して、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。 The second measurement light L2M (first polarized light) transmitted through the second half-wave plate 123A passes through the second polarized beam splitter 103A and the first polarized beam splitter 101A, and exits from the first polarized beam splitter 101A to - The light is emitted in the X direction.

第2測定光L2MがX外部再帰反射器171により再帰反射されることで、第1偏光ビームスプリッタ101Aに対する第2レーザビームL2の入射位置と、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される第2測定光L2M(第1偏光)の出射位置とは、X軸に対して略点対称の関係を満たす。なお、略点対称とは、後述の図12に示すようにX外部再帰反射器171がYZ方向に変位した場合に完全な点対称にならないことである。 The second measurement light L2M is retroreflected by the X external retroreflector 171, thereby changing the incident position of the second laser beam L2 on the first polarizing beam splitter 101A and emitting it from the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction. The emission position of the second measurement light L2M (first polarized light) satisfies a relationship of approximately point symmetry with respect to the X-axis. Note that "approximate point symmetry" means that complete point symmetry does not occur when the X external retroreflector 171 is displaced in the YZ direction, as shown in FIG. 12, which will be described later.

従って、第2測定光L2M及び第2参照光L2Rは、第1偏光ビームスプリッタ101Aの略同一の出射位置であって且つ既述の第1測定光L1M及び第1参照光L1Rの出射位置とは異なる位置から-X方向側に出射されて、後述の第5偏光ビームスプリッタ125Aに入射する。 Therefore, the second measurement light L2M and the second reference light L2R are at substantially the same emission position of the first polarizing beam splitter 101A, and the emission positions of the first measurement light L1M and the first reference light L1R are different from each other. The light is emitted from different positions in the −X direction and enters a fifth polarizing beam splitter 125A, which will be described later.

<Y方向の同時測定:第1レーザビーム>
図7は、Y方向の同時測定時における第1レーザビームL1の光線図である。なお、図7では第2レーザビームL2の図示は省略している。
<Simultaneous measurement in Y direction: 1st laser beam>
FIG. 7 is a ray diagram of the first laser beam L1 during simultaneous measurement in the Y direction. Note that in FIG. 7, illustration of the second laser beam L2 is omitted.

図7に示すように、第1出射口11Aから+X方向側に出射された第1レーザビームL1は第1偏光ビームスプリッタ101Aにより第1測定光L1Mと第1参照光L1Rとに偏光分離される。第1参照光L1Rは、既述の図4に示した第1参照光L1Rの経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。 As shown in FIG. 7, the first laser beam L1 emitted from the first exit port 11A in the +X direction is polarized and separated into a first measurement light L1M and a first reference light L1R by a first polarization beam splitter 101A. . The first reference light L1R follows the same path as the first reference light L1R shown in FIG. 4 described above, and is emitted from the first polarization beam splitter 101A in the −X direction.

第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過した第1測定光L1M(第1偏光)は、第1の1/2波長板121Aに入射する。これにより、第1測定光L1M(第1偏光)の偏光状態が第1偏光から第2偏光に変換される。そして、第1の1/2波長板121Aを透過した第1測定光L1M(第2偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103Aに入射し、第2偏光ビームスプリッタ103AによりY外部再帰反射器172に向けて反射される。 The first measurement light L1M (first polarized light) transmitted through the first polarization beam splitter 101A is incident on the first half-wave plate 121A. Thereby, the polarization state of the first measurement light L1M (first polarized light) is converted from the first polarized light to the second polarized light. The first measuring light L1M (second polarized light) transmitted through the first half-wave plate 121A enters the second polarizing beam splitter 103A, and is transmitted to the Y external retroreflector 172 by the second polarizing beam splitter 103A. reflected towards.

Y外部再帰反射器172に入射した第1測定光L1M(第2偏光)は、Y外部再帰反射器172により再帰反射された後、第2偏光ビームスプリッタ103Aに入射し、この第2偏光ビームスプリッタ103Aにより第1の1/2波長板121Aに向けて-X方向側に反射される。第1の1/2波長板121Aに入射した第1測定光L1M(第2偏光)は、偏光状態が第2偏光から第1偏光に変換される。 The first measurement light L1M (second polarized light) incident on the Y external retroreflector 172 is retroreflected by the Y external retroreflector 172, and then enters the second polarization beam splitter 103A, 103A toward the first half-wave plate 121A in the −X direction. The polarization state of the first measurement light L1M (second polarized light) incident on the first half-wave plate 121A is converted from the second polarized light to the first polarized light.

第1の1/2波長板121Aを透過した第1測定光L1M(第1偏光)は、既述の図4に示した第1測定光L1M(第1偏光)の経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。これにより、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rは、第1偏光ビームスプリッタ101Aの同じ出射位置から-X方向側に出射されて、後述のレシーバ部127に入射する。 The first measurement light L1M (first polarized light) transmitted through the first half-wave plate 121A follows the same path as the first measurement light L1M (first polarized light) shown in FIG. , is emitted from the first polarizing beam splitter 101A in the -X direction. As a result, the first measuring light L1M and the first reference light L1R are emitted from the same emitting position of the first polarizing beam splitter 101A in the -X direction and enter the receiver section 127, which will be described later.

<Y方向の同時測定:第2レーザビーム>
図8は、Y方向の同時測定時における第2レーザビームL2の光線図である。なお、図8では第1レーザビームL1の図示は省略している。
<Simultaneous measurement in Y direction: 2nd laser beam>
FIG. 8 is a ray diagram of the second laser beam L2 during simultaneous measurement in the Y direction. Note that in FIG. 8, illustration of the first laser beam L1 is omitted.

図8に示すように、第2出射口11Bから+X方向側に出射された第2レーザビームL2は第1偏光ビームスプリッタ101Aにて第2測定光L2Mと第2参照光L2Rとに偏光分離される。第2参照光L2Rは、既述の図6に示した第2参照光L2Rの経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。 As shown in FIG. 8, the second laser beam L2 emitted from the second exit port 11B in the +X direction is polarized and separated into a second measurement light L2M and a second reference light L2R by the first polarization beam splitter 101A. Ru. The second reference light L2R follows the same path as the second reference light L2R shown in FIG. 6 described above, and is emitted from the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction.

第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過した第2測定光L2M(第1偏光)は、第1の1/2波長板121Aに入射する。これにより、第2測定光L2M(第1偏光)の偏光状態が第1偏光から第2偏光に変換される。そして、第1の1/2波長板121Aを透過した第2測定光L2M(第2偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103Aに入射し、第2偏光ビームスプリッタ103AによりY外部再帰反射器172に向けて反射される。 The second measurement light L2M (first polarized light) transmitted through the first polarization beam splitter 101A is incident on the first half-wave plate 121A. Thereby, the polarization state of the second measurement light L2M (first polarized light) is converted from the first polarized light to the second polarized light. Then, the second measurement light L2M (second polarized light) transmitted through the first 1/2 wavelength plate 121A enters the second polarization beam splitter 103A, and is transmitted to the Y external retroreflector 172 by the second polarization beam splitter 103A. reflected towards.

第2偏光ビームスプリッタ103Aにより反射された第2測定光L2M(第2偏光)は、1/4波長板103Cを透過し、Y外部再帰反射器172に入射し、このY外部再帰反射器172により再帰反射されることで-Y方向側に出射されて再び1/4波長板103Cを透過する。この際に、第2測定光L2M(第2偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103AとY外部再帰反射器172との間で1/4波長板103Cを2回透過することで、偏光状態が第2偏光から第1偏光に変換される。 The second measuring light L2M (second polarized light) reflected by the second polarizing beam splitter 103A passes through the quarter-wave plate 103C, enters the Y external retroreflector 172, and is reflected by the Y external retroreflector 172. By being retroreflected, the light is emitted in the −Y direction and passes through the quarter-wave plate 103C again. At this time, the second measurement light L2M (second polarized light) passes through the quarter-wave plate 103C twice between the second polarization beam splitter 103A and the Y external retroreflector 172, so that the polarization state is changed. The second polarized light is converted into the first polarized light.

1/4波長板103Cを透過した第2測定光L2M(第1偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103Aを透過して再帰反射器103Bに入射し、この再帰反射器103Bにより第2偏光ビームスプリッタ103Aに向けて再帰反射され、第2偏光ビームスプリッタ103Aを透過する。これにより、第2測定光L2M(第1偏光)は、1/4波長板103Cを透過し、Y外部再帰反射器172にて再帰反射されて再び1/4波長板103Cを透過する。これにより、第2測定光L2M(第1偏光)は、再び1/4波長板103Cを2回透過することで、偏光状態が第1偏光から第2偏光に変換される。その結果、第2測定光L2M(第2偏光)は、Y外部再帰反射器172にて2回再帰反射された後、第2偏光ビームスプリッタ103Aに入射し、この第2偏光ビームスプリッタ103Aにより第1の1/2波長板121Aに向けて反射される。 The second measurement light L2M (first polarized light) that has passed through the quarter-wave plate 103C passes through the second polarization beam splitter 103A and enters the retroreflector 103B. It is retroreflected toward 103A and transmitted through the second polarizing beam splitter 103A. As a result, the second measurement light L2M (first polarized light) passes through the quarter-wave plate 103C, is retroreflected by the Y external retroreflector 172, and passes through the quarter-wave plate 103C again. As a result, the second measurement light L2M (first polarized light) passes through the quarter-wave plate 103C twice, thereby converting the polarization state from the first polarized light to the second polarized light. As a result, the second measuring light L2M (second polarized light) is retroreflected twice by the Y external retroreflector 172, and then enters the second polarizing beam splitter 103A. It is reflected toward the 1/2 wavelength plate 121A.

第1の1/2波長板121Aに入射した第2測定光L2M(第2偏光)は、偏光状態が第2偏光から第1偏光に変換される。 The polarization state of the second measurement light L2M (second polarized light) incident on the first half-wave plate 121A is converted from the second polarized light to the first polarized light.

第2の1/2波長板123Aを透過した第2測定光L2M(第1偏光)は、既述の図6に示した第2測定光L2M(第1偏光)の経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。これにより、第2測定光L2M及び第2参照光L2Rは、第1偏光ビームスプリッタ101Aの略同一の出射位置から-X方向側に出射されて、後述の第5偏光ビームスプリッタ125Aに入射する。 The second measurement light L2M (first polarized light) transmitted through the second 1/2 wavelength plate 123A follows the same path as the second measurement light L2M (first polarized light) shown in FIG. , is emitted from the first polarizing beam splitter 101A in the -X direction. Thereby, the second measurement light L2M and the second reference light L2R are emitted in the -X direction from substantially the same emitting position of the first polarization beam splitter 101A, and enter a fifth polarization beam splitter 125A, which will be described later.

<Z方向の同時測定:第1レーザビーム>
図9は、Z方向の同時測定時における第1レーザビームL1の光線図である。なお、図9では第2レーザビームL2の図示は省略している。
<Simultaneous measurement in Z direction: 1st laser beam>
FIG. 9 is a ray diagram of the first laser beam L1 during simultaneous measurement in the Z direction. Note that in FIG. 9, illustration of the second laser beam L2 is omitted.

図9に示すように、第1出射口11Aから+X方向側に出射された第1レーザビームL1は第1偏光ビームスプリッタ101Aにて第1測定光L1Mと第1参照光L1Rとに偏光分離される。第1参照光L1Rは、既述の図4及び図7に示した第1参照光L1Rの経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。 As shown in FIG. 9, the first laser beam L1 emitted from the first exit port 11A in the +X direction is polarized and separated into a first measurement light L1M and a first reference light L1R by the first polarization beam splitter 101A. Ru. The first reference light L1R follows the same path as the first reference light L1R shown in FIGS. 4 and 7 described above, and is emitted from the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction.

第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過した第1測定光L1M(第1偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103Aを透過した後、第3偏光ビームスプリッタ105AによりZ外部再帰反射器173に向けて反射される。 The first measurement light L1M (first polarized light) transmitted through the first polarization beam splitter 101A is transmitted through the second polarization beam splitter 103A, and then reflected by the third polarization beam splitter 105A toward the Z external retroreflector 173. Ru.

Z外部再帰反射器173に入射した第1測定光L1M(第1偏光)は、Z外部再帰反射器173により再帰反射された後、第3偏光ビームスプリッタ105Aに入射し、この第3偏光ビームスプリッタ105Aにより第2偏光ビームスプリッタ103Aに向けて-X方向側に反射される。 The first measurement light L1M (first polarized light) incident on the Z external retroreflector 173 is retroreflected by the Z external retroreflector 173, and then enters the third polarization beam splitter 105A, 105A toward the second polarizing beam splitter 103A in the −X direction.

第3偏光ビームスプリッタ105Aにより-X方向側に反射された第1測定光L1M(第1偏光)は、既述の図4に示した第1測定光L1M(第1偏光)の経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。これにより、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rは、第1偏光ビームスプリッタ101Aの同じ出射位置から-X方向側に出射されて、後述のレシーバ部127に入射する。 The first measurement light L1M (first polarization) reflected in the -X direction by the third polarization beam splitter 105A takes the same path as the first measurement light L1M (first polarization) shown in FIG. , and is emitted from the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction. As a result, the first measuring light L1M and the first reference light L1R are emitted from the same emitting position of the first polarizing beam splitter 101A in the -X direction and enter the receiver section 127, which will be described later.

<Z方向の同時測定:第2レーザビーム>
図10は、Z方向の同時測定時における第2レーザビームL2の光線図である。なお、図10では第1レーザビームL1の図示は省略している。
<Simultaneous measurement in Z direction: 2nd laser beam>
FIG. 10 is a ray diagram of the second laser beam L2 during simultaneous measurement in the Z direction. Note that in FIG. 10, illustration of the first laser beam L1 is omitted.

図10に示すように、第2出射口11Bから+X方向側に出射された第2レーザビームL2は第1偏光ビームスプリッタ101Aにて第2測定光L2Mと第2参照光L2Rとに偏光分離される。第2参照光L2Rは、既述の図6及び図8に示した第2参照光L2Rの経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。 As shown in FIG. 10, the second laser beam L2 emitted from the second exit port 11B in the +X direction is polarized and separated into a second measurement light L2M and a second reference light L2R by the first polarization beam splitter 101A. Ru. The second reference light L2R follows the same path as the second reference light L2R shown in FIGS. 6 and 8 described above, and is emitted from the first polarizing beam splitter 101A in the −X direction.

第1偏光ビームスプリッタ101Aを透過した第2測定光L2M(第1偏光)は、第2偏光ビームスプリッタ103Aを透過した後、第3偏光ビームスプリッタ105AによりZ外部再帰反射器173に向けて反射される。 The second measurement light L2M (first polarized light) transmitted through the first polarization beam splitter 101A is transmitted through the second polarization beam splitter 103A, and then reflected by the third polarization beam splitter 105A toward the Z external retroreflector 173. Ru.

第3偏光ビームスプリッタ105Aにより反射された第2測定光L2M(第1偏光)は、1/4波長板105Cを透過し、Z外部再帰反射器173に入射し、このZ外部再帰反射器173により再帰反射されることで-Z方向側に出射されて再び1/4波長板105Cを透過する。この際に、第2測定光L2M(第1偏光)は、第3偏光ビームスプリッタ105AとZ外部再帰反射器173との間で1/4波長板105Cを2回透過することで、偏光状態が第1偏光から第2偏光に変換される。 The second measuring light L2M (first polarized light) reflected by the third polarizing beam splitter 105A passes through the quarter-wave plate 105C, enters the Z external retroreflector 173, and is reflected by the Z external retroreflector 173. By being retroreflected, the light is emitted in the −Z direction and passes through the quarter-wave plate 105C again. At this time, the second measurement light L2M (first polarized light) passes through the quarter-wave plate 105C twice between the third polarization beam splitter 105A and the Z external retroreflector 173, so that the polarization state is changed. The first polarized light is converted into the second polarized light.

1/4波長板105Cを透過した第2測定光L2M(第2偏光)は、第3偏光ビームスプリッタ105Aを透過して再帰反射器105Bに入射し、この再帰反射器105Bにより第3偏光ビームスプリッタ105Aに向けて再帰反射され、第3偏光ビームスプリッタ105Aを透過する。これにより、第2測定光L2M(第2偏光)は、1/4波長板105Cを透過し、Z外部再帰反射器173にて再帰反射されて再び1/4波長板105Cを透過する。これにより、第2測定光L2M(第2偏光)は、再び1/4波長板103Cを2回透過することで、偏光状態が第2偏光から第1偏光に変換される。その結果、第2測定光L2M(第2偏光)は、Z外部再帰反射器173にて2回再帰反射された後、第3偏光ビームスプリッタ105Aに入射し、この第3偏光ビームスプリッタ105Aにより第2偏光ビームスプリッタ103Aに向けて反射される。 The second measuring light L2M (second polarized light) that has passed through the quarter-wave plate 105C passes through the third polarizing beam splitter 105A and enters the retroreflector 105B. It is retroreflected toward 105A and transmitted through the third polarizing beam splitter 105A. Thereby, the second measurement light L2M (second polarized light) passes through the quarter-wave plate 105C, is retroreflected by the Z external retroreflector 173, and passes through the quarter-wave plate 105C again. As a result, the second measurement light L2M (second polarized light) passes through the quarter-wave plate 103C twice, thereby converting the polarization state from the second polarized light to the first polarized light. As a result, the second measuring light L2M (second polarized light) is retroreflected twice by the Z external retroreflector 173, and then enters the third polarizing beam splitter 105A. It is reflected toward the two-polarization beam splitter 103A.

第2偏光ビームスプリッタ103Aに入射した第2測定光L2M(第1偏光)は、既述の図6に示した第2測定光L2M(第1偏光)の経路と同じ経路を辿って、第1偏光ビームスプリッタ101Aから-X方向側に出射される。これにより、第2測定光L2M及び第2参照光L2Rは、第1偏光ビームスプリッタ101Aの略同一の出射位置から-X方向側に出射されて、後述の第5偏光ビームスプリッタ125Aに入射する。 The second measurement light L2M (first polarization) that has entered the second polarization beam splitter 103A follows the same path as the second measurement light L2M (first polarization) shown in FIG. The light is emitted from the polarizing beam splitter 101A in the −X direction. As a result, the second measurement light L2M and the second reference light L2R are emitted in the -X direction from substantially the same emission position of the first polarization beam splitter 101A, and enter a fifth polarization beam splitter 125A, which will be described later.

以上のように、第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123を切替制御することで、第1偏光ビームスプリッタ101Aから、各外部再帰反射器171~173にて選択的に反射された第1測定光L1M(第1偏光)と共通再帰反射器101Bにて反射された第1参照光L1R(第2偏光)とが同一位置からレシーバ部127へ出射される。また同時に、第1偏光ビームスプリッタ101Aから、各外部再帰反射器171~173にて選択的に反射された第2測定光L2M(第1偏光)と共通再帰反射器101Bにて反射された第2参照光L2R(第2偏光)とが略同一位置から第5偏光ビームスプリッタ125Aへ出射される。 As described above, by controlling the switching of the first polarization converter 121 and the second polarization converter 123, the light beams selectively reflected from the first polarization beam splitter 101A by each of the external retroreflectors 171 to 173 are The first measurement light L1M (first polarized light) and the first reference light L1R (second polarized light) reflected by the common retroreflector 101B are emitted to the receiver section 127 from the same position. At the same time, the second measuring light L2M (first polarized light) selectively reflected from the first polarizing beam splitter 101A by each external retroreflector 171 to 173 and the second measuring light L2M (first polarized light) reflected by the common retroreflector 101B. The reference light L2R (second polarized light) is emitted from substantially the same position to the fifth polarized beam splitter 125A.

[位置決め精度測定]
図11は、レシーバ部127の構成を示す概略図である。図11に示すように、レシーバ部127(第1検出部に相当)は、3軸方向の同時測定ごとに、第1偏光ビームスプリッタ101Aより入射する第1測定光L1M及び第1参照光L1Rから互いに位相の異なる4相の干渉信号SG1~SG4を生成し且つ干渉信号SG1~SG4を検出する。なお、第1偏光ビームスプリッタ101Aから入射する第1測定光L1M及び第1参照光L1Rは、互いに偏光方向が直交しているので干渉はしていない。
[Positioning accuracy measurement]
FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the receiver section 127. As shown in FIG. 11, the receiver section 127 (corresponding to the first detection section) receives the first measurement light L1M and the first reference light L1R incident from the first polarization beam splitter 101A for each simultaneous measurement in three axial directions. Four-phase interference signals SG1 to SG4 having mutually different phases are generated and the interference signals SG1 to SG4 are detected. Note that the first measurement light L1M and the first reference light L1R entering from the first polarization beam splitter 101A do not interfere with each other because their polarization directions are orthogonal to each other.

レシーバ部127は、フリンジカウント方式の干渉方式で用いられるものであり、無偏光ビームスプリッタ130と、1/2波長板131と、偏光ビームスプリッタ132及び45度直角プリズム133と、45度直角プリズム135と、1/4波長板136と、1/2波長板137と、偏光ビームスプリッタ138及び45度直角プリズム139と、4個の集光レンズ140と、4個のフォトディテクタ141と、を備える。 The receiver section 127 is used in a fringe counting interference method, and includes a non-polarizing beam splitter 130, a half-wave plate 131, a polarizing beam splitter 132, a 45-degree right-angle prism 133, and a 45-degree right-angle prism 135. , a quarter wavelength plate 136, a half wavelength plate 137, a polarizing beam splitter 138, a 45-degree right angle prism 139, four condensing lenses 140, and four photodetectors 141.

無偏光ビームスプリッタ130は、第1偏光ビームスプリッタ101Aから3軸方向の同時測定ごとに選択的に出射される第1測定光L1M及び第1参照光L1Rを2分岐して、一方を透過して1/2波長板131に向けて出射すると共に他方を45度直角プリズム135に向けて反射する。 The non-polarizing beam splitter 130 splits the first measurement light L1M and the first reference light L1R selectively emitted from the first polarization beam splitter 101A for each simultaneous measurement in three axial directions into two, and transmits one of them. The light is emitted towards the 1/2 wavelength plate 131 and the other is reflected towards the 45 degree right angle prism 135.

1/2波長板131は、無偏光ビームスプリッタ130から入射した第1測定光L1M及び第1参照光L1Rの偏光方向を45°回転させた後、偏光ビームスプリッタ132へ出射する。 The 1/2 wavelength plate 131 rotates the polarization directions of the first measurement light L1M and the first reference light L1R incident from the non-polarizing beam splitter 130 by 45 degrees, and then outputs them to the polarizing beam splitter 132.

偏光ビームスプリッタ132は、1/2波長板131から入射した第1測定光L1M及び第1参照光L1Rを偏光分離して、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rを集光レンズ140に向けて出射すると共に45度直角プリズム133に向けて反射する。この際に、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rが干渉することで、例えば位相0°の干渉信号SG1が集光レンズ140に入射し且つ位相180°の干渉信号SG2が45度直角プリズム133に入射する。なお、1/2波長板131を設ける代わりに偏光ビームスプリッタ132を45°傾けてよい。 The polarization beam splitter 132 polarizes and separates the first measurement light L1M and the first reference light L1R that have entered from the half-wave plate 131, and directs the first measurement light L1M and the first reference light L1R toward the condenser lens 140. At the same time, it is reflected toward the 45-degree right angle prism 133. At this time, the first measurement light L1M and the first reference light L1R interfere, so that, for example, the interference signal SG1 with a phase of 0° enters the condenser lens 140, and the interference signal SG2 with a phase of 180° enters the 45° right-angle prism. 133. Note that instead of providing the 1/2 wavelength plate 131, the polarizing beam splitter 132 may be tilted by 45 degrees.

45度直角プリズム133は、偏光ビームスプリッタ132から入射した干渉信号SG2を集光レンズ140に向けて反射する。 The 45-degree right-angle prism 133 reflects the interference signal SG2 incident from the polarizing beam splitter 132 toward the condenser lens 140.

45度直角プリズム135は、無偏光ビームスプリッタ130から入射した第1測定光L1M及び第1参照光L1Rを1/4波長板136に向けて反射する。 The 45-degree right-angle prism 135 reflects the first measurement light L1M and the first reference light L1R that have entered from the non-polarizing beam splitter 130 toward the quarter-wave plate 136.

1/4波長板136は、45度直角プリズム135から入射した第1測定光L1M及び第1参照光L1Rの位相を90°ずらした後、これら第1測定光L1M及び第1参照光L1Rを1/2波長板137に向けて出射する。 The quarter-wave plate 136 shifts the phases of the first measurement light L1M and the first reference light L1R incident from the 45-degree right-angle prism 135 by 90 degrees, and then shifts the first measurement light L1M and the first reference light L1R by 1 The light is emitted toward the /2 wavelength plate 137.

1/2波長板137は、1/4波長板136から入射した第1測定光L1M及び第1参照光L1Rの偏光方向を45°回転させた後、偏光ビームスプリッタ138へ出射する。 The half-wave plate 137 rotates the polarization directions of the first measurement light L1M and the first reference light L1R that have entered from the quarter-wave plate 136 by 45 degrees, and then outputs them to the polarization beam splitter 138.

偏光ビームスプリッタ138は、1/2波長板137から入射した第1測定光L1M及び第1参照光L1Rを偏光分離して、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rを集光レンズ140に向けて出射すると共に45度直角プリズム139に向けて反射する。この際に、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rが干渉することで、例えば位相90°の干渉信号SG3が集光レンズ140に入射し且つ位相270°の干渉信号SG4が45度直角プリズム139に入射する。 The polarization beam splitter 138 polarizes and separates the first measurement light L1M and the first reference light L1R that have entered from the 1/2 wavelength plate 137, and directs the first measurement light L1M and the first reference light L1R toward the condenser lens 140. At the same time, it is reflected toward the 45-degree right-angle prism 139. At this time, the first measurement light L1M and the first reference light L1R interfere, so that, for example, an interference signal SG3 with a phase of 90° enters the condenser lens 140, and an interference signal SG4 with a phase of 270° enters the 45° right-angle prism. 139.

45度直角プリズム139は、偏光ビームスプリッタ138から入射した干渉信号SG4を集光レンズ140に向けて反射する。 The 45-degree right-angle prism 139 reflects the interference signal SG4 incident from the polarizing beam splitter 138 toward the condenser lens 140.

各集光レンズ140は、4相の干渉信号SG1~SG4をそれぞれ4個のフォトディテクタ141に集光する。4個のフォトディテクタ141は、干渉信号SG1~SG4をそれぞれ受光及び光電変換した後、光ファイバ122を介して位置決め精度用信号処理ユニット16へ出力する。なお、干渉信号SG1~SG4は、各外部再帰反射器171~173に対する測定装置14の相対移動に応じて第1測定光L1Mの光路長が変化することで、正弦波状に強弱を繰り返す。 Each condenser lens 140 condenses the four-phase interference signals SG1 to SG4 onto four photodetectors 141, respectively. The four photodetectors 141 receive and photoelectrically convert the interference signals SG1 to SG4, respectively, and then output them to the positioning accuracy signal processing unit 16 via the optical fiber 122. Note that the interference signals SG1 to SG4 repeat their strength and weakness in a sinusoidal manner as the optical path length of the first measurement light L1M changes according to the relative movement of the measurement device 14 with respect to each of the external retroreflectors 171 to 173.

位置決め精度用信号処理ユニット16(位置決め精度検出部に相当)は、3軸方向の同時測定ごとにレシーバ部127から入力された4相の干渉信号SG1~SG4の検出結果に基づき、3軸方向ごとの位置決め精度及びその補正値を算出する。 The positioning accuracy signal processing unit 16 (corresponding to the positioning accuracy detection section) detects each of the three axial directions based on the detection results of the four-phase interference signals SG1 to SG4 input from the receiver section 127 for each simultaneous measurement of the three axial directions. Calculate the positioning accuracy and its correction value.

具体的には位置決め精度用信号処理ユニット16は、位相0°の干渉信号SG1と位相180°の干渉信号SG2との第1差分信号を生成し、且つ位相90°の干渉信号SG3と位相270°の干渉信号SG4との第2差分信号を生成する。これにより、各干渉信号SG1~SG4に含まれるDC成分を除去すると共に信号の振幅を2倍にして、光量変動による誤差などを除去することができる。また、90°位相がずれた第1差分信号及び第2差分信号を用いることで測定装置14の相対移動の方向判別が可能となる。位置決め精度用信号処理ユニット16は、これら第1差分信号及び第2差分信号に基づいて、計算部(不図示)において距離に変換するためのカウント数を求める。そして、計算部は求められたカウント数に基づいて、測定装置14から測定対象(各外部再帰反射器171~173のいずれか)までの距離を算出する。 Specifically, the positioning accuracy signal processing unit 16 generates a first difference signal between an interference signal SG1 having a phase of 0° and an interference signal SG2 having a phase of 180°, and also generates a first difference signal between an interference signal SG3 having a phase of 90° and an interference signal SG3 having a phase of 270°. A second difference signal is generated between the interference signal SG4 and the interference signal SG4. Thereby, it is possible to remove the DC component included in each of the interference signals SG1 to SG4, double the amplitude of the signal, and remove errors caused by variations in the amount of light. Further, by using the first difference signal and the second difference signal whose phases are shifted by 90 degrees, it is possible to determine the direction of relative movement of the measuring device 14. The positioning accuracy signal processing unit 16 calculates a count number to be converted into a distance in a calculation unit (not shown) based on the first difference signal and the second difference signal. Then, the calculation unit calculates the distance from the measurement device 14 to the measurement target (any one of the external retroreflectors 171 to 173) based on the obtained count number.

位置決め精度用信号処理ユニット16は、X方向の同時測定時において、測定装置14に対してX外部再帰反射器171がX方向に相対移動される間、レシーバ部127から出力される各差分信号に基づき測定装置14とX外部再帰反射器171との間の距離を算出する。次いで、位置決め精度用信号処理ユニット16は、算出した距離と、NCコントローラ97の移動指令に対応する距離とを比較することで、X方向の位置決め精度を算出する。 During simultaneous measurement in the X direction, the positioning accuracy signal processing unit 16 processes each differential signal output from the receiver section 127 while the X external retroreflector 171 is moved relative to the measuring device 14 in the X direction. Based on this, the distance between the measuring device 14 and the X external retroreflector 171 is calculated. Next, the positioning accuracy signal processing unit 16 calculates the positioning accuracy in the X direction by comparing the calculated distance with the distance corresponding to the movement command from the NC controller 97.

また、位置決め精度用信号処理ユニット16は、Y方向の同時測定時において、測定装置14に対してY外部再帰反射器172がY方向に相対移動される間、レシーバ部127から出力される各差分信号に基づき測定装置14とY外部再帰反射器172との間の距離を算出する。次いで、位置決め精度用信号処理ユニット16は、算出した距離と、NCコントローラ97の移動指令に対応する距離とを比較することで、Y方向の位置決め精度を算出する。 Furthermore, during simultaneous measurement in the Y direction, the positioning accuracy signal processing unit 16 processes each difference output from the receiver section 127 while the Y external retroreflector 172 is moved relative to the measuring device 14 in the Y direction. The distance between the measuring device 14 and the Y external retroreflector 172 is calculated based on the signal. Next, the positioning accuracy signal processing unit 16 calculates the positioning accuracy in the Y direction by comparing the calculated distance with the distance corresponding to the movement command from the NC controller 97.

さらに、位置決め精度用信号処理ユニット16は、Z方向の同時測定時において、測定装置14に対してZ外部再帰反射器173がZ方向に相対移動される間、レシーバ部127から出力される各差分信号に基づき測定装置14とZ外部再帰反射器173との間の距離を算出する。次いで、位置決め精度用信号処理ユニット16は、算出した距離と、NCコントローラ97の移動指令に対応する距離とを比較することで、Z方向の位置決め精度を算出する。 Furthermore, during simultaneous measurement in the Z direction, the positioning accuracy signal processing unit 16 processes each difference output from the receiver section 127 while the Z external retroreflector 173 is moved relative to the measuring device 14 in the Z direction. The distance between the measuring device 14 and the Z external retroreflector 173 is calculated based on the signal. Next, the positioning accuracy signal processing unit 16 calculates the positioning accuracy in the Z direction by comparing the calculated distance with the distance corresponding to the movement command from the NC controller 97.

さらにまた、位置決め精度用信号処理ユニット16は、3軸方向の位置決め精度の測定結果に基づき、3軸方向の位置決め精度の補正値をそれぞれ算出する。 Furthermore, the positioning accuracy signal processing unit 16 calculates correction values for the positioning accuracy in the three axial directions, based on the measurement results of the positioning accuracy in the three axial directions.

なお、本実施形態では、3軸方向の各方向の位置決め精度の測定にフリンジカウント方式の干渉方式を採用しているが、例えばヘテロダイン方式等の公知の各種干渉方式を採用してもよい。 In this embodiment, a fringe count interference method is used to measure the positioning accuracy in each of the three axial directions, but various known interference methods such as a heterodyne method may also be used.

[真直度測定]
図3及び図6に戻って、第5偏光ビームスプリッタ125A(第5偏光分離素子に相当)は、第1偏光ビームスプリッタ101Aより入射する第2測定光L2M(第1偏光)及び第2参照光L2R(第2偏光)を偏光分離する。そして、第5偏光ビームスプリッタ125Aは、第2測定光L2Mを透過して測定用フォトディテクタ125Cへ出射し且つ第2参照光L2Rを補正用フォトディテクタ125Bへ反射(出射)する。
[Straightness measurement]
Returning to FIGS. 3 and 6, the fifth polarization beam splitter 125A (corresponding to the fifth polarization separation element) is configured to combine the second measurement light L2M (first polarization) incident from the first polarization beam splitter 101A and the second reference light L2M (first polarization). Polarization separation is performed on L2R (second polarized light). The fifth polarizing beam splitter 125A transmits the second measurement light L2M and outputs it to the measurement photodetector 125C, and reflects (emits) the second reference light L2R to the correction photodetector 125B.

補正用フォトディテクタ125B(第3検出部に相当)は、第2参照光L2Rを受光して補正用フォトディテクタ125Bの受光面内での第2参照光L2R(スポット光)の位置座標を示す受光信号を、電気ケーブル35を介して真直度用信号処理ユニット15へ出力する。 The correction photodetector 125B (corresponding to the third detection section) receives the second reference light L2R and generates a light reception signal indicating the position coordinates of the second reference light L2R (spot light) within the light receiving surface of the correction photodetector 125B. , and output to the straightness signal processing unit 15 via the electric cable 35.

測定用フォトディテクタ125C(第2検出部に相当)は、第2測定光L2Mを受光して測定用フォトディテクタ125Cの受光面内での第2測定光L2M(スポット光)の位置座標を示す受光信号を、電気ケーブル35を介して真直度用信号処理ユニット15へ出力する。 The measurement photodetector 125C (corresponding to the second detection section) receives the second measurement light L2M and generates a light reception signal indicating the position coordinates of the second measurement light L2M (spot light) within the light receiving surface of the measurement photodetector 125C. , and output to the straightness signal processing unit 15 via the electric cable 35.

真直度用信号処理ユニット15(真直度検出部に相当)は、3軸方向の同時測定ごとに補正用フォトディテクタ125Bから入力された第2参照光L2Rの受光信号と、測定用フォトディテクタ125Cから入力された第2測定光L2Mの受光信号とに基づき、3軸方向ごとの真直度及びその補正値を算出する。 The straightness signal processing unit 15 (corresponding to the straightness detection section) receives the received light signal of the second reference light L2R input from the correction photodetector 125B and the measurement photodetector 125C for each simultaneous measurement in three axial directions. Based on the received light signal of the second measurement light L2M, the straightness and its correction value are calculated for each of the three axial directions.

真直度用信号処理ユニット15は、X方向の同時測定時においては、測定装置14に対してX外部再帰反射器171がX方向に相対移動される間、補正用フォトディテクタ125B及び測定用フォトディテクタ125Cからそれぞれ入力される受光信号に基づき、第2測定光L2M及び第2参照光L2Rの位置座標を比較する。そして、真直度用信号処理ユニット15は、X外部再帰反射器171がX方向に相対移動される間のX外部再帰反射器171のYZ方向の変位を算出する。これにより、真直度用信号処理ユニット15によってX方向の真直度が算出される。 During simultaneous measurement in the X direction, the straightness signal processing unit 15 receives signals from the correction photodetector 125B and the measurement photodetector 125C while the X external retroreflector 171 is moved relative to the measurement device 14 in the X direction. The position coordinates of the second measurement light L2M and the second reference light L2R are compared based on the received light signals respectively input. Then, the straightness signal processing unit 15 calculates the displacement of the X external retroreflector 171 in the YZ direction while the X external retroreflector 171 is relatively moved in the X direction. Thereby, the straightness in the X direction is calculated by the straightness signal processing unit 15.

また、真直度用信号処理ユニット15は、Y方向の同時測定時においては、測定装置14に対してY外部再帰反射器172がY方向に相対移動される間、補正用フォトディテクタ125B及び測定用フォトディテクタ125Cからそれぞれ入力される受光信号に基づき、Y外部再帰反射器172のXZ方向の変位を算出する。これにより、真直度用信号処理ユニット15によってY方向の真直度が算出される。 In addition, during simultaneous measurement in the Y direction, the straightness signal processing unit 15 controls the correction photodetector 125B and the measurement photodetector while the Y external retroreflector 172 is moved relative to the measurement device 14 in the Y direction. The displacement of the Y external retroreflector 172 in the XZ directions is calculated based on the received light signals inputted from the respective Y external retroreflectors 125C. Thereby, the straightness in the Y direction is calculated by the straightness signal processing unit 15.

さらに、真直度用信号処理ユニット15は、Z方向の同時測定時においては、測定装置14に対してZ外部再帰反射器173がZ方向に相対移動される間、補正用フォトディテクタ125B及び測定用フォトディテクタ125Cからそれぞれ入力される受光信号に基づき、Z外部再帰反射器173のXY方向の変位を算出する。これにより、真直度用信号処理ユニット15によってZ方向の真直度が算出される。 Furthermore, during simultaneous measurement in the Z direction, the straightness signal processing unit 15 controls the correction photodetector 125B and the measurement photodetector while the Z external retroreflector 173 is moved relative to the measurement device 14 in the Z direction. The displacement of the Z external retroreflector 173 in the X and Y directions is calculated based on the received light signals inputted from the respective sensors 125C. Thereby, the straightness in the Z direction is calculated by the straightness signal processing unit 15.

さらにまた、真直度用信号処理ユニット15は、3軸方向の真直度の測定結果に基づき、3軸方向の真直度の補正値をそれぞれ算出する。 Furthermore, the straightness signal processing unit 15 calculates correction values for the straightness in the three axial directions, based on the measurement results of the straightness in the three axial directions.

[変位拡大]
本実施形態では、X方向の同時測定時には、第4偏光ビームスプリッタ107A、再帰反射器107B、及び1/4波長板107Cを用いて第2測定光L2MをX外部再帰反射器171に2回反射させている。また、Y方向の同時測定時には、第2偏光ビームスプリッタ103A、再帰反射器103B、及び1/4波長板103Cを用いて第2測定光L2MをY外部再帰反射器172に2回反射させている。さらに、Z方向の同時測定時には、第3偏光ビームスプリッタ105A、再帰反射器105B、及び1/4波長板105Cを用いて第2測定光L2MをZ外部再帰反射器173に2回反射させている。これにより、後述するようにX外部再帰反射器171のYZ方向の変位と、Y外部再帰反射器172のXZ方向の変位と、Z外部再帰反射器173のXY方向の変位と、をそれぞれ4倍に拡大して検出することができる。
[Displacement expansion]
In this embodiment, during simultaneous measurement in the X direction, the second measurement light L2M is reflected twice to the X external retroreflector 171 using the fourth polarizing beam splitter 107A, retroreflector 107B, and quarter-wave plate 107C. I'm letting you do it. Furthermore, during simultaneous measurement in the Y direction, the second measurement light L2M is reflected twice to the Y external retroreflector 172 using the second polarizing beam splitter 103A, retroreflector 103B, and quarter-wave plate 103C. . Furthermore, during simultaneous measurement in the Z direction, the second measurement light L2M is reflected twice to the Z external retroreflector 173 using the third polarizing beam splitter 105A, retroreflector 105B, and quarter-wave plate 105C. . As a result, as will be described later, the displacement of the X external retroreflector 171 in the YZ direction, the displacement of the Y external retroreflector 172 in the XZ direction, and the displacement of the Z external retroreflector 173 in the XY direction are each quadrupled. It can be enlarged and detected.

図12は、X外部再帰反射器171の変位検出を説明するためのモデル図である。図12に示すように、偏光ビームスプリッタ200Aが第4偏光ビームスプリッタ107Aに対応し、再帰反射器200Bが再帰反射器107Bに対応し、1/4波長板200Cが1/4波長板107Cに対応し、外部再帰反射器202がX外部再帰反射器171に対応し、測定光LPが第2測定光L2Mに対応している。なお、図12では、外部再帰反射器202がX方向に相対移動をする際にY方向にΔdだけ変位した場合を示す。 FIG. 12 is a model diagram for explaining displacement detection of the X external retroreflector 171. As shown in FIG. 12, the polarizing beam splitter 200A corresponds to the fourth polarizing beam splitter 107A, the retroreflector 200B corresponds to the retroreflector 107B, and the quarter-wave plate 200C corresponds to the quarter-wave plate 107C. However, the external retroreflector 202 corresponds to the X external retroreflector 171, and the measurement light LP corresponds to the second measurement light L2M. Note that FIG. 12 shows a case where the external retroreflector 202 is displaced by Δd in the Y direction when making a relative movement in the X direction.

図12に示すように、偏光ビームスプリッタ200Aに入射した測定光LPは、既述の図6で説明したように、1/4波長板200C、外部再帰反射器202、1/4波長板200C、偏光ビームスプリッタ200A、再帰反射器200B、偏光ビームスプリッタ200A、1/4波長板200C、外部再帰反射器202、及び1/4波長板200Cを経て偏光ビームスプリッタ200Aから出射される。 As shown in FIG. 12, the measurement light LP incident on the polarizing beam splitter 200A includes a 1/4 wavelength plate 200C, an external retroreflector 202, a 1/4 wavelength plate 200C, as explained in FIG. The light is emitted from the polarizing beam splitter 200A through the polarizing beam splitter 200A, the retroreflector 200B, the polarizing beam splitter 200A, the quarter-wave plate 200C, the external retroreflector 202, and the quarter-wave plate 200C.

この際に、測定光LPが外部再帰反射器202で2回再帰反射されることで、偏光ビームスプリッタ200Aからの測定光LPの出射位置は、外部再帰反射器202がY方向に変位していない場合と比較してΔd×4だけ変位する。また、図示は省略するが、外部再帰反射器202がZ方向にΔdだけ変位した場合も同様に、偏光ビームスプリッタ200Aからの測定光LPの出射位置がZ方向にΔd×4だけ変位する。これにより、X方向の同時測定時においてYZ方向の変位を高い分解能で測定することができるので、X方向の真直度の測定精度を向上させることができる。 At this time, the measurement light LP is retroreflected twice by the external retroreflector 202, so that the emission position of the measurement light LP from the polarizing beam splitter 200A is such that the external retroreflector 202 is not displaced in the Y direction. It is displaced by Δd×4 compared to the case. Furthermore, although not shown, when the external retroreflector 202 is displaced by Δd in the Z direction, the output position of the measurement light LP from the polarizing beam splitter 200A is similarly displaced by Δd×4 in the Z direction. Thereby, displacement in the YZ direction can be measured with high resolution during simultaneous measurement in the X direction, and therefore accuracy in measuring straightness in the X direction can be improved.

なお、Y方向の同時測定時におけるY外部再帰反射器172のXZ方向の変位と、Z方向の同時測定時におけるZ外部再帰反射器173のXY方向の変位とについても同様に4倍拡大することができるので、YZ方向の真直度の測定精度を向上させることができる。 In addition, the displacement of the Y external retroreflector 172 in the XZ direction during simultaneous measurement in the Y direction and the displacement of the Z external retroreflector 173 in the XY direction during simultaneous measurement in the Z direction are similarly magnified by 4 times. Therefore, the measurement accuracy of straightness in the YZ direction can be improved.

[測定システムの作用]
図13は、上記構成の測定システム10による3軸方向の位置決め精度及び真直度の同時測定の処理の流れを示すフローチャートである。
[Measurement system action]
FIG. 13 is a flowchart showing the flow of processing for simultaneous measurement of positioning accuracy and straightness in three axial directions by the measurement system 10 having the above configuration.

図13に示すように、載置台93への各外部再帰反射器171~173のセット、加工ツール部92への測定装置14の取り付け、及び測定装置14と各外部再帰反射器171~173との位置調整が完了した後、オペレータの手動操作又はコンピュータ31の制御指令によりレーザ光源11がオンされる。これにより、第1出射口11Aから第1レーザビームL1が出射されると共に、第2出射口11Bから第2レーザビームL2が出射される(ステップS1)。 As shown in FIG. 13, each of the external retroreflectors 171 to 173 is set on the mounting table 93, the measuring device 14 is attached to the processing tool section 92, and the measuring device 14 and each of the external retroreflectors 171 to 173 are connected. After the position adjustment is completed, the laser light source 11 is turned on by an operator's manual operation or a control command from the computer 31. As a result, the first laser beam L1 is emitted from the first emission aperture 11A, and the second laser beam L2 is emitted from the second emission aperture 11B (step S1).

コンピュータ31は、切替コントローラ32を介してアクチュエータ121B,123Bを駆動して、第1の1/2波長板121Aの退避と第2の1/2波長板123Aの挿入とを実行する(ステップS2)。これにより、第1偏光変換部121が偏光維持状態に切り替えられ、且つ第2偏光変換部123が偏光変換状態に切り替えられる。 The computer 31 drives the actuators 121B and 123B via the switching controller 32 to retract the first half-wave plate 121A and insert the second half-wave plate 123A (step S2). . As a result, the first polarization converter 121 is switched to the polarization maintaining state, and the second polarization converter 123 is switched to the polarization converting state.

ステップS2が完了すると、既述の図4及び図6に示したように、X外部再帰反射器171にて再帰反射された第1測定光L1Mと共通再帰反射器101Bにて反射された第1参照光L1Rとが測定装置14からレシーバ部127へ出射される。これにより、レシーバ部127が、第1測定光L1M及び第1参照光L1Rから4相の干渉信号SG1~SG4を生成して各干渉信号SG1~SG4を検出する(ステップS3)。 When step S2 is completed, as shown in FIGS. 4 and 6, the first measurement light L1M retroreflected by the Reference light L1R is emitted from measurement device 14 to receiver section 127. Thereby, the receiver unit 127 generates four-phase interference signals SG1 to SG4 from the first measurement light L1M and the first reference light L1R, and detects each interference signal SG1 to SG4 (step S3).

また同時に、測定装置14から第5偏光ビームスプリッタ125Aを介して、共通再帰反射器101Bにて反射された第2参照光L2Rが補正用フォトディテクタ125Bへ出射されると共に、X外部再帰反射器171にて反射された第2測定光L2Mが測定用フォトディテクタ125Cへ出射される。これにより、補正用フォトディテクタ125Bが第2参照光L2Rを検出し且つ測定用フォトディテクタ125Cが第2測定光L2Mを検出する(ステップS3)。 At the same time, the second reference light L2R reflected by the common retroreflector 101B is emitted from the measuring device 14 via the fifth polarizing beam splitter 125A to the correction photodetector 125B, and is also transmitted to the X external retroreflector 171. The reflected second measurement light L2M is emitted to the measurement photodetector 125C. As a result, the correction photodetector 125B detects the second reference light L2R, and the measurement photodetector 125C detects the second measurement light L2M (step S3).

次いで、コンピュータ31は、載置台93をX方向に移動させることで、測定装置14に対してX外部再帰反射器171をX方向に相対移動させる。そして、位置決め精度用信号処理ユニット16は、測定装置14に対してX外部再帰反射器171がX方向に相対移動される間にレシーバ部127から出力される各差分信号に基づき、X方向の位置決め精度及びその補正値を算出する。 Next, the computer 31 moves the X external retroreflector 171 relative to the measuring device 14 in the X direction by moving the mounting table 93 in the X direction. Then, the positioning accuracy signal processing unit 16 performs positioning in the X direction based on each differential signal output from the receiver section 127 while the X external retroreflector 171 is moved relative to the measuring device 14 in the X direction. Calculate the accuracy and its correction value.

また同時に、真直度用信号処理ユニット15は、測定装置14に対してX外部再帰反射器171がX方向に相対移動される間に補正用フォトディテクタ125B及び測定用フォトディテクタ125Cから入力される受光信号に基づき、X方向の真直度及びその補正値を算出する。 At the same time, the straightness signal processing unit 15 receives light reception signals input from the correction photodetector 125B and the measurement photodetector 125C while the X external retroreflector 171 is moved relative to the measurement device 14 in the X direction. Based on this, the straightness in the X direction and its correction value are calculated.

以上でX方向の位置決め精度及び真直度の測定が完了する(ステップS4)。 This completes the measurement of positioning accuracy and straightness in the X direction (step S4).

X方向の位置決め精度及び真直度の測定が完了すると、コンピュータ31は、切替コントローラ32を介してアクチュエータ121B,123Bを駆動して、第1の1/2波長板121Aの挿入と第2の1/2波長板123Aの退避とを実行する(ステップS5)。これにより、第1偏光変換部121が偏光変換状態に切り替えられ、且つ第2偏光変換部123が偏光維持状態に切り替えられる。 When the measurement of positioning accuracy and straightness in the X direction is completed, the computer 31 drives the actuators 121B and 123B via the switching controller 32 to insert the first 1/2 wavelength plate 121A and insert the second 1/2 wavelength plate 121A. The two-wavelength plate 123A is retracted (step S5). As a result, the first polarization conversion section 121 is switched to the polarization conversion state, and the second polarization conversion section 123 is switched to the polarization maintenance state.

ステップS5が完了すると、既述の図7及び図8に示したように、Y外部再帰反射器172にて再帰反射された第1測定光L1Mと共通再帰反射器101Bにて反射された第1参照光L1Rとが測定装置14からレシーバ部127へ出射される。これにより、レシーバ部127が各干渉信号SG1~SG4を検出する(ステップS6)。 When step S5 is completed, as shown in FIG. 7 and FIG. Reference light L1R is emitted from measurement device 14 to receiver section 127. As a result, the receiver section 127 detects each of the interference signals SG1 to SG4 (step S6).

また同時に、測定装置14から第5偏光ビームスプリッタ125Aを介して、共通再帰反射器101Bにて反射された第2参照光L2Rが補正用フォトディテクタ125Bへ出射されると共に、Y外部再帰反射器172にて反射された第2測定光L2Mが測定用フォトディテクタ125Cへ出射される。これにより、補正用フォトディテクタ125Bが第2参照光L2Rを検出し且つ測定用フォトディテクタ125Cが第2測定光L2Mを検出する(ステップS6)。 At the same time, the second reference light L2R reflected by the common retroreflector 101B is emitted from the measurement device 14 via the fifth polarizing beam splitter 125A to the correction photodetector 125B, and is also emitted to the Y external retroreflector 172. The reflected second measurement light L2M is emitted to the measurement photodetector 125C. As a result, the correction photodetector 125B detects the second reference light L2R, and the measurement photodetector 125C detects the second measurement light L2M (step S6).

次いで、コンピュータ31は、載置台93をY方向に移動させることで、測定装置14に対してY外部再帰反射器172をY方向に相対移動させる。そして、位置決め精度用信号処理ユニット16は、測定装置14に対してY外部再帰反射器172がY方向に相対移動される間にレシーバ部127から出力される各差分信号に基づき、Y方向の位置決め精度及びその補正値を算出する。 Next, the computer 31 moves the mounting table 93 in the Y direction, thereby moving the Y external retroreflector 172 relative to the measuring device 14 in the Y direction. Then, the positioning accuracy signal processing unit 16 performs positioning in the Y direction based on each difference signal output from the receiver section 127 while the Y external retroreflector 172 is moved relative to the measuring device 14 in the Y direction. Calculate the accuracy and its correction value.

また同時に、真直度用信号処理ユニット15が、測定装置14に対してY外部再帰反射器172がY方向に相対移動される間、補正用フォトディテクタ125B及び測定用フォトディテクタ125Cから入力される受光信号に基づき、Y方向の真直度及びその補正値を算出する。 At the same time, while the Y external retroreflector 172 is moved relative to the measuring device 14 in the Y direction, the straightness signal processing unit 15 receives light reception signals input from the correction photodetector 125B and the measurement photodetector 125C. Based on this, the straightness in the Y direction and its correction value are calculated.

以上でY方向の位置決め精度及び真直度の測定が完了する(ステップS7)。 This completes the measurement of positioning accuracy and straightness in the Y direction (step S7).

Y方向の位置決め精度及び真直度の測定が完了すると、コンピュータ31は、切替コントローラ32を介してアクチュエータ121B,123Bを駆動して、第1の1/2波長板121Aの退避と第2の1/2波長板123Aの退避とを実行する(ステップS8)。これにより、第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123の双方が偏光維持状態に切り替えられる。 When the measurement of the positioning accuracy and straightness in the Y direction is completed, the computer 31 drives the actuators 121B and 123B via the switching controller 32 to retract the first 1/2 wavelength plate 121A and move the second 1/2 wavelength plate 121A. The two-wavelength plate 123A is retracted (step S8). As a result, both the first polarization conversion section 121 and the second polarization conversion section 123 are switched to the polarization maintaining state.

ステップS8が完了すると、既述の図9及び図10に示したように、Z外部再帰反射器173にて再帰反射された第1測定光L1Mと共通再帰反射器101Bにて反射された第1参照光L1Rとが測定装置14からレシーバ部127へ出射される。これにより、レシーバ部127が各干渉信号SG1~SG4を検出する(ステップS9)。 When step S8 is completed, as shown in FIG. 9 and FIG. Reference light L1R is emitted from measurement device 14 to receiver section 127. As a result, the receiver section 127 detects each of the interference signals SG1 to SG4 (step S9).

また同時に、測定装置14から第5偏光ビームスプリッタ125Aを介して、共通再帰反射器101Bにて反射された第2参照光L2Rが補正用フォトディテクタ125Bへ出射されると共に、Z外部再帰反射器173にて反射された第2測定光L2Mが測定用フォトディテクタ125Cに出射される。これにより、補正用フォトディテクタ125Bが第2参照光L2Rを検出し且つ測定用フォトディテクタ125Cが第2測定光L2Mを検出する(ステップS9)。 At the same time, the second reference light L2R reflected by the common retroreflector 101B is emitted from the measuring device 14 via the fifth polarizing beam splitter 125A to the correction photodetector 125B, and is also transmitted to the Z external retroreflector 173. The second measurement light L2M reflected by the second measurement light L2M is emitted to the measurement photodetector 125C. As a result, the correction photodetector 125B detects the second reference light L2R, and the measurement photodetector 125C detects the second measurement light L2M (step S9).

次いで、コンピュータ31は、加工ツール部92をZ方向に移動させることで、測定装置14に対してZ外部再帰反射器173をZ方向に相対移動させる。そして、位置決め精度用信号処理ユニット16は、測定装置14に対してZ外部再帰反射器173がZ方向に相対移動される間にレシーバ部127から出力される各差分信号に基づき、Z方向の位置決め精度及びその補正値を算出する。 Next, the computer 31 moves the Z external retroreflector 173 relative to the measuring device 14 in the Z direction by moving the processing tool section 92 in the Z direction. Then, the positioning accuracy signal processing unit 16 performs positioning in the Z direction based on each differential signal output from the receiver section 127 while the Z external retroreflector 173 is moved relative to the measuring device 14 in the Z direction. Calculate the accuracy and its correction value.

また同時に、真直度用信号処理ユニット15が、測定装置14に対してZ外部再帰反射器173がZ方向に相対移動される間、補正用フォトディテクタ125B及び測定用フォトディテクタ125Cから入力される受光信号に基づき、Z方向の真直度及びその補正値を算出する。 At the same time, while the Z external retroreflector 173 is moved relative to the measuring device 14 in the Z direction, the straightness signal processing unit 15 processes the received light signals input from the correction photodetector 125B and the measurement photodetector 125C. Based on this, the straightness in the Z direction and its correction value are calculated.

以上でZ方向の位置決め精度及び真直度の測定が完了する(ステップS10)。 The measurement of positioning accuracy and straightness in the Z direction is thus completed (step S10).

[本実施形態の効果]
以上のように本実施形態では、位置決め精度測定用の装置及び真直度測定用の装置の付替作業を行うことなく、工作機械91の3軸方向の位置決め精度及び真直度を測定することができる。また、3軸方向の各方向の位置決め精度及び真直度の測定を切り替える段取り替え作業を自動で行うことができる。その結果、工作機械91の3軸方向の位置決め精度及び真直度を効率良く測定することができる。
[Effects of this embodiment]
As described above, in this embodiment, the positioning accuracy and straightness of the machine tool 91 in the three-axis directions can be measured without replacing the positioning accuracy measuring device and the straightness measuring device. . Further, it is possible to automatically perform a setup change operation for changing the measurement of positioning accuracy and straightness in each direction of the three axes. As a result, the positioning accuracy and straightness of the machine tool 91 in the three-axis directions can be efficiently measured.

[その他]
上記実施形態では、第1偏光変換部121及び第2偏光変換部123の偏光状態の切り替えを自動で行っているが、手動で行ってもよい。
[others]
In the above embodiment, the polarization states of the first polarization converter 121 and the second polarization converter 123 are automatically switched, but it may also be done manually.

上記実施形態では、レーザの出射方向をX方向、Y方向、Z方向と順次切り替えているが、特許文献1にあるように、直行調整を容易かつ正確にするため、少なくとも1軸方向について測定ビームを常時射出してもよい。例えば、上記実施形態の各偏光ビームスプリッタ103A,105A,107Aは理想状態ではP偏光の全てを透過し且つS偏光の全てを反射するが、実際にはP偏光の一部(漏れ光)を反射し且つS偏光の一部(漏れ光)を透過する場合がある。この場合には上記実施形態の測定装置14は、上記特許文献1に記載の装置と同様に、少なくともXYZの1軸方向について各レーザビームL1,L2の少なくとも一方を常時出射可能とみなすことができる。このため、上記実施形態においてXYZ方向の少なくとも一方向の漏れ光を検出する検出センサを設けることで、上記特許文献1に記載の装置と同様の直交調整を容易かつ正確に実行することができる。 In the above embodiment, the laser emission direction is sequentially switched to the X direction, Y direction, and Z direction. However, as described in Patent Document 1, in order to make orthogonal adjustment easy and accurate, the measurement beam is changed in at least one axis direction. may be ejected at all times. For example, each of the polarizing beam splitters 103A, 105A, and 107A of the above embodiment transmits all of the P-polarized light and reflects all of the S-polarized light in an ideal state, but in reality, it reflects a portion of the P-polarized light (leak light). However, part of the S-polarized light (leakage light) may be transmitted. In this case, the measuring device 14 of the above embodiment can be considered to be able to always emit at least one of the laser beams L1 and L2 in at least one axis direction of XYZ, similar to the device described in Patent Document 1. . Therefore, by providing a detection sensor that detects leakage light in at least one direction of the XYZ directions in the above embodiment, it is possible to easily and accurately perform the orthogonal adjustment similar to the device described in Patent Document 1 above.

上記実施形態では、本発明の第1偏光分離素子~第5偏光分離素子としてプレート型の偏光ビームスプリッタを例に挙げて説明したが、公知の各種偏光分離素子を代わりに用いることができる。 In the above embodiments, plate-type polarization beam splitters have been described as examples of the first to fifth polarization separation elements of the present invention, but various known polarization separation elements can be used instead.

上記実施形態では、第4偏光ビームスプリッタ107AとX外部再帰反射器171との間の第2測定光L2Mの光路(往路、復路)上に1/4波長板107Cを設けているが、第2測定光L2Mの光路の往路又は復路の一方のみに1/2波長板を設けてもよい。すなわち、第2測定光L2Mが第4偏光ビームスプリッタ107AとX外部再帰反射器171との間で1往復する間に第2測定光L2Mの偏光状態を切替可能であれば、光学素子の種類は特に限定はされない。同様に、1/4波長板103C,105Cの代わりに、第2測定光L2Mの光路の往路又は復路の一方のみに1/2波長板等を設けてもよい。 In the above embodiment, the quarter-wave plate 107C is provided on the optical path (outward path, return path) of the second measurement light L2M between the fourth polarizing beam splitter 107A and the X external retroreflector 171. A 1/2 wavelength plate may be provided only on either the outgoing path or the incoming path of the optical path of the measurement light L2M. That is, if the polarization state of the second measurement light L2M can be switched during one round trip between the fourth polarization beam splitter 107A and the X external retroreflector 171, the type of optical element is There are no particular limitations. Similarly, instead of the 1/4 wavelength plates 103C and 105C, a 1/2 wavelength plate or the like may be provided only on one of the outgoing path and the incoming path of the optical path of the second measurement light L2M.

上記実施形態では、第1の1/2波長板121A及び第2の1/2波長板123Aにより各測定光L1M,L2Mの偏光状態を切り替えているが、1/2波長板以外の光学素子(例えば2枚の1/4波長板)を用いて偏光状態の切り替えてもよい。 In the above embodiment, the polarization state of each measurement light L1M, L2M is switched by the first 1/2 wavelength plate 121A and the second 1/2 wavelength plate 123A, but optical elements other than the 1/2 wavelength plate ( For example, the polarization state may be switched using two 1/4 wavelength plates.

上記実施形態では、各外部再帰反射器171~173に第2測定光L2Mを2回反射させているが、再帰反射器103B,105B,107B及び1/4波長板103C,105C,107Cを省略して、第2測定光L2Mを1回だけ反射させてもよい。 In the above embodiment, the second measurement light L2M is reflected twice by each of the external retroreflectors 171 to 173, but the retroreflectors 103B, 105B, 107B and the quarter-wave plates 103C, 105C, 107C are omitted. Then, the second measurement light L2M may be reflected only once.

上実施形態では、X方向及びY方向が水平方向であり且つZ方向が上下方向であるが、3軸方向のいずれが水平方向或いは上下方向でもよく、さらに3軸方向の各方向が水平方向或いは上下方向から傾斜した傾斜方向であってもよい。 In the above embodiment, the X direction and the Y direction are the horizontal direction, and the Z direction is the vertical direction, but any of the three axial directions may be the horizontal direction or the vertical direction, and furthermore, each of the three axial directions may be the horizontal direction or the vertical direction. The direction of inclination may be inclined from the vertical direction.

上記実施形態では、測定装置14の外部にレーザ光源11が設けられているが、測定装置14の内部にレーザ光源11が設けられていてもよい。また、測定装置14の内部に真直度用信号処理ユニット15及び位置決め精度用信号処理ユニット16が設けられていてもよい。 In the embodiment described above, the laser light source 11 is provided outside the measuring device 14, but the laser light source 11 may be provided inside the measuring device 14. Further, a straightness signal processing unit 15 and a positioning accuracy signal processing unit 16 may be provided inside the measuring device 14.

上記実施形態では、工作機械91の3軸方向の位置決め精度及び真直度測定を例に挙げて説明を行ったが、光学機械及び計測機械等の3軸方向に移動する各種の移動機構を備える機械の3軸方向の位置決め精度及び真直度測定に本発明を適用可能である。 In the above embodiment, the positioning accuracy and straightness measurement in the three-axis directions of the machine tool 91 was explained as an example, but machines equipped with various moving mechanisms that move in the three-axis directions, such as optical machines and measuring machines, The present invention can be applied to the measurement of positioning accuracy and straightness in three axial directions.

10 測定システム
11 レーザ光源
11A 第1出射口
11B 第2出射口
14 測定装置
15 真直度用信号処理ユニット
16 位置決め精度用信号処理ユニット
31 コンピュータ
32 切替コントローラ
33 データ通信ケーブル
35 電気ケーブル
91 工作機械
92 加工ツール部
93 載置台
97 NCコントローラ
101A 第1偏光ビームスプリッタ
101B 共通再帰反射器
103A 第2偏光ビームスプリッタ
103B 再帰反射器
103C 1/4波長板
105A 第3偏光ビームスプリッタ
105B 再帰反射器
105C 1/4波長板
107A 第4偏光ビームスプリッタ
107B 再帰反射器
107C 1/4波長板
121 第1偏光変換部
121A 1/2波長板
121B アクチュエータ
122 光ファイバ
123 第2偏光変換部
123A 1/2波長板
123B アクチュエータ
124 光ファイバ
125A 第5偏光ビームスプリッタ
125B 補正用フォトディテクタ
125C 測定用フォトディテクタ
127 レシーバ部
130 無偏光ビームスプリッタ
131 1/2波長板
132 偏光ビームスプリッタ
136 1/4波長板
137 1/2波長板
138 偏光ビームスプリッタ
140 集光レンズ
141 フォトディテクタ
171 X外部再帰反射器
172 Y外部再帰反射器
173 Z外部再帰反射器
174 取り付け補助具
200A 偏光ビームスプリッタ
200B 再帰反射器
200C 1/4波長板
202 外部再帰反射器
CO 中心位置
L1 第1レーザビーム
L1M 第1測定光
L1R 第1参照光
L2 第2レーザビーム
L2M 第2測定光
L2R 第2参照光
LP 測定光
SG1~SG4 干渉信号
10 Measurement system 11 Laser light source 11A First emission port 11B Second emission port 14 Measuring device 15 Signal processing unit for straightness 16 Signal processing unit for positioning accuracy 31 Computer 32 Switching controller 33 Data communication cable 35 Electrical cable 91 Machine tool 92 Processing Tool section 93 Mounting table 97 NC controller 101A First polarizing beam splitter 101B Common retroreflector 103A Second polarizing beam splitter 103B Retroreflector 103C 1/4 wavelength plate 105A 3rd polarizing beam splitter 105B Retroreflector 105C 1/4 wavelength Plate 107A Fourth polarization beam splitter 107B Retroreflector 107C Quarter-wave plate 121 First polarization converter 121A Half-wave plate 121B Actuator 122 Optical fiber 123 Second polarization converter 123A Half-wave plate 123B Actuator 124 Light Fiber 125A Fifth polarizing beam splitter 125B Correction photodetector 125C Measurement photodetector 127 Receiver section 130 Non-polarizing beam splitter 131 1/2 wavelength plate 132 Polarizing beam splitter 136 1/4 wavelength plate 137 1/2 wavelength plate 138 Polarizing beam splitter 140 Condensing lens 141 Photodetector 171 First laser beam L1M First measuring beam L1R First reference beam L2 Second laser beam L2M Second measuring beam L2R Second reference beam LP Measuring beam SG1 to SG4 Interference signal

Claims (10)

機械の互いに直交するX方向、Y方向、及びZ方向の3軸方向の位置決め精度と真直度とを測定する測定装置において、
互いに異なる位置から前記X方向の一方向側に沿って第1レーザビームと第2レーザビームを出射する光出射部と、
前記光出射部から前記一方向側に沿って設けられた第1偏光分離素子、第2偏光分離素子、及び第3偏光分離素子と、
前記第1偏光分離素子に対して前記Y方向に対向する位置に設けられた共通再帰反射器と、
互いに直交する直線偏光を第1偏光及び第2偏光とした場合に、前記第1偏光分離素子及び前記第2偏光分離素子の間において前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの偏光状態を前記第1偏光及び前記第2偏光の一方から他方に変換する偏光変換状態と、前記偏光状態を維持する偏光維持状態とに切替可能な第1偏光変換部と、
前記第2偏光分離素子及び前記第3偏光分離素子の間において前記偏光変換状態と前記偏光維持状態とに切替可能な第2偏光変換部と、
を備え、
前記第1偏光分離素子が、前記光出射部から入射した前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの中で前記第1偏光を前記第2偏光分離素子へ出射し且つ前記第2偏光を前記共通再帰反射器へ出射し、前記第2偏光分離素子から入射した前記第1偏光を前記X方向の他方向側へ出射し、前記共通再帰反射器に反射されて入射する前記第2偏光を前記他方向側へ出射し、
前記第2偏光分離素子が、前記第1偏光分離素子及び前記第3偏光分離素子の一方から入射した前記第1偏光を前記第1偏光分離素子及び前記第3偏光分離素子の他方へ出射し、前記第1偏光分離素子から入射した前記第2偏光を前記第2偏光分離素子の前記Y方向側に設けられた第1外部再帰反射器へ出射し、前記第1外部再帰反射器に反射されて入射する前記第2偏光を前記第1偏光分離素子へ出射し、
前記第3偏光分離素子が、前記第2偏光分離素子から入射した前記第1偏光を前記第3偏光分離素子の前記Z方向側に設けられた第2外部再帰反射器へ出射し且つ前記第2偏光を前記第3偏光分離素子の前記一方向側に設けられた第3外部再帰反射器へ出射し、前記第2外部再帰反射器に反射されて入射する前記第1偏光を前記第2偏光分離素子へ出射し、前記第3外部再帰反射器に反射されて入射した前記第2偏光を前記第2偏光分離素子へ出射し、
前記第1偏光変換部及び前記第2偏光変換部が、前記第1外部再帰反射器、前記第2外部再帰反射器、及び前記第3外部再帰反射器に対する前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの出射を切り替える出射切替を行う測定装置。
In a measuring device that measures the positioning accuracy and straightness of a machine in three axes of the X direction, Y direction, and Z direction that are orthogonal to each other,
a light emitting section that emits a first laser beam and a second laser beam along one direction in the X direction from mutually different positions;
a first polarization separation element, a second polarization separation element, and a third polarization separation element provided along the one direction side from the light emitting part;
a common retroreflector provided at a position facing the first polarization separation element in the Y direction;
When mutually orthogonal linearly polarized lights are first polarized light and second polarized light, the polarization states of the first laser beam and the second laser beam are set as described above between the first polarized light splitting element and the second polarized light splitting element. a first polarization conversion unit capable of switching between a polarization conversion state in which one of the first polarization and the second polarization is converted into the other, and a polarization maintenance state in which the polarization state is maintained;
a second polarization converter capable of switching between the polarization conversion state and the polarization maintenance state between the second polarization separation element and the third polarization separation element;
Equipped with
The first polarized light splitting element outputs the first polarized light of the first laser beam and the second laser beam incident from the light emitting section to the second polarized light splitting element, and outputs the second polarized light to the second polarized light splitting element. The first polarized light that has entered the common retroreflector is emitted to the other side of the X direction, and the second polarized light that has been reflected and entered the common retroreflector is Emits in the other direction,
the second polarization splitting element outputs the first polarized light incident from one of the first polarization splitting element and the third polarization splitting element to the other of the first polarization splitting element and the third polarization splitting element; The second polarized light incident from the first polarization splitting element is emitted to a first external retroreflector provided on the Y direction side of the second polarization splitting element, and is reflected by the first external retroreflector. outputting the incident second polarized light to the first polarized light separation element;
The third polarization splitting element outputs the first polarized light incident from the second polarization splitting element to a second external retroreflector provided on the Z direction side of the third polarization splitting element, and The polarized light is emitted to a third external retroreflector provided on the one direction side of the third polarization separation element, and the first polarized light reflected and incident on the second external retroreflector is separated into the second polarization separation element. outputting the second polarized light that has been emitted to the element, reflected by the third external retroreflector, and entered the second polarization separation element;
The first polarization conversion unit and the second polarization conversion unit are configured to transmit the first laser beam and the second laser beam to the first external retroreflector, the second external retroreflector, and the third external retroreflector. A measurement device that performs output switching to switch beam output.
前記第1外部再帰反射器への前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの出射を行う場合には前記第1偏光変換部が前記偏光変換状態に切り替わり且つ前記第2偏光変換部が前記偏光維持状態に切り替わり、
前記第2外部再帰反射器への前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの出射を行う場合には前記第1偏光変換部及び前記第2偏光変換部が前記偏光維持状態に切り替わり、
前記第3外部再帰反射器への前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの出射を行う場合には前記第1偏光変換部が前記偏光維持状態に切り替わり且つ前記第2偏光変換部が前記偏光変換状態に切り替わる請求項1に記載の測定装置。
When emitting the first laser beam and the second laser beam to the first external retroreflector, the first polarization conversion section switches to the polarization conversion state, and the second polarization conversion section switches to the polarization conversion state. Switch to maintenance state,
When emitting the first laser beam and the second laser beam to the second external retroreflector, the first polarization converter and the second polarization converter switch to the polarization maintaining state,
When emitting the first laser beam and the second laser beam to the third external retroreflector, the first polarization converter switches to the polarization maintaining state, and the second polarization converter switches to the polarization maintaining state. The measuring device according to claim 1, wherein the measuring device switches to a conversion state.
前記第1偏光変換部が、
前記第1偏光及び前記第2偏光の一方を他方に変換する第1共通偏光変換素子と、
前記偏光変換状態においては前記第1共通偏光変換素子を前記第1偏光分離素子と前記第2偏光分離素子との間に挿入し、且つ前記偏光維持状態においては前記第1共通偏光変換素子を前記第1偏光分離素子と前記第2偏光分離素子との間から退避させる第1挿脱部と、
を備える請求項1又は2に記載の測定装置。
The first polarization converter includes:
a first common polarization conversion element that converts one of the first polarized light and the second polarized light into the other;
In the polarization conversion state, the first common polarization conversion element is inserted between the first polarization separation element and the second polarization separation element, and in the polarization maintenance state, the first common polarization conversion element is inserted between the first polarization conversion element and the second polarization separation element. a first insertion/removal portion for retracting from between the first polarization separation element and the second polarization separation element;
The measuring device according to claim 1 or 2, comprising:
前記第2偏光変換部が、
前記第1偏光及び前記第2偏光の一方を他方に変換する第2共通偏光変換素子と、
前記偏光変換状態においては前記第2共通偏光変換素子を前記第2偏光分離素子と前記第3偏光分離素子との間に挿入し、且つ前記偏光維持状態においては前記第2共通偏光変換素子を前記第2偏光分離素子と前記第3偏光分離素子との間から退避させる第2挿脱部と、
を備える請求項1から3のいずれか1項に記載の測定装置。
The second polarization conversion section,
a second common polarization conversion element that converts one of the first polarization and the second polarization into the other;
In the polarization conversion state, the second common polarization conversion element is inserted between the second polarization separation element and the third polarization separation element, and in the polarization maintenance state, the second common polarization conversion element is inserted between the second polarization separation element and the third polarization separation element. a second insertion/removal portion for retracting from between the second polarization separation element and the third polarization separation element;
The measuring device according to any one of claims 1 to 3, comprising:
前記第2偏光分離素子と前記第1外部再帰反射器との間の前記第2レーザビームの光路上に設けられ、前記第1偏光及び前記第2偏光の一方を他方に変換する第1偏光変換素子と、
前記Y方向において前記第2偏光分離素子に対して前記第1偏光変換素子とは反対側の位置に設けられた第1再帰反射器であって、且つ前記第2偏光分離素子から入射した前記第2レーザビームを前記第2偏光分離素子へ反射する第1再帰反射器と、
を備え、
前記第2偏光分離素子が、前記第1外部再帰反射器及び第1再帰反射器の一方から入射する前記第2レーザビームの前記第1偏光を前記第1外部再帰反射器及び前記第1再帰反射器の他方へ出射する請求項1から4のいずれか1項に記載の測定装置。
a first polarization converter, which is provided on the optical path of the second laser beam between the second polarization separation element and the first external retroreflector, and converts one of the first polarized light and the second polarized light into the other; Motoko and
a first retroreflector provided at a position opposite to the first polarization conversion element with respect to the second polarization separation element in the Y direction; a first retroreflector that reflects the two laser beams to the second polarization separation element;
Equipped with
The second polarization separation element separates the first polarized light of the second laser beam incident from one of the first external retroreflector and the first retroreflector into the first external retroreflector and the first retroreflector. The measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the measuring device emits light to the other side of the device.
前記第3偏光分離素子と前記第2外部再帰反射器との間の前記第2レーザビームの光路上に設けられ、前記第1偏光及び前記第2偏光の一方を他方に変換する第2偏光変換素子と、
前記Z方向において前記第3偏光分離素子に対して前記第2偏光変換素子とは反対側の位置に設けられた第2再帰反射器であって、且つ前記第3偏光分離素子から入射した前記第2レーザビームを前記第3偏光分離素子へ反射する第2再帰反射器と、
を備え、
前記第3偏光分離素子が、前記第2外部再帰反射器及び前記第2再帰反射器の一方から入射する前記第2レーザビームの前記第2偏光を前記第2外部再帰反射器及び第2再帰反射器の他方へ出射する請求項1から5のいずれか1項に記載の測定装置。
a second polarization converter, which is provided on the optical path of the second laser beam between the third polarization separation element and the second external retroreflector, and converts one of the first polarized light and the second polarized light into the other; Motoko and
a second retroreflector provided at a position opposite to the second polarization conversion element with respect to the third polarization separation element in the Z direction, and wherein a second retroreflector that reflects the two laser beams to the third polarization separation element;
Equipped with
The third polarization separation element separates the second polarized light of the second laser beam incident from one of the second external retroreflector and the second retroreflector into the second external retroreflector and the second retroreflector. The measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the measuring device emits light to the other side of the device.
前記第3偏光分離素子と前記第3外部再帰反射器との間に設けられた第4偏光分離素子であって、且つ前記第3偏光分離素子及び前記第3外部再帰反射器の一方から入射する前記第2偏光を前記第3偏光分離素子及び前記第3外部再帰反射器の他方へ出射する第4偏光分離素子と、
前記第4偏光分離素子と前記第3外部再帰反射器との間の前記第2レーザビームの光路上に設けられ、前記第1偏光及び前記第2偏光の一方を他方に変換する第3偏光変換素子と、
前記第4偏光分離素子に対して前記Z方向に対向する位置に設けられた第3再帰反射器であって、且つ前記第4偏光分離素子から入射した前記第2レーザビームを前記第4偏光分離素子へ反射する第3再帰反射器と、
を備え、
前記第4偏光分離素子が、前記第3外部再帰反射器及び前記第3再帰反射器の一方から入射する前記第2レーザビームの前記第1偏光を前記第3外部再帰反射器及び第3再帰反射器の他方へ出射する請求項1から6のいずれか1項に記載の測定装置。
A fourth polarization separation element provided between the third polarization separation element and the third external retroreflector, the fourth polarization separation element being incident from one of the third polarization separation element and the third external retroreflector. a fourth polarization splitting element that outputs the second polarized light to the other of the third polarization splitting element and the third external retroreflector;
a third polarization converter, which is provided on the optical path of the second laser beam between the fourth polarization separation element and the third external retroreflector, and converts one of the first polarized light and the second polarized light into the other; Motoko and
a third retroreflector provided at a position facing the fourth polarization separation element in the Z direction, the third retroreflector separating the second laser beam incident from the fourth polarization separation element into the fourth polarization separation element; a third retroreflector that reflects to the element;
Equipped with
The fourth polarization separation element separates the first polarized light of the second laser beam incident from one of the third external retroreflector and the third retroreflector into the third external retroreflector and the third retroreflector. The measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the measuring device emits light to the other side of the device.
前記第1偏光分離素子が、前記出射切替に応じて前記第1外部再帰反射器、前記第2外部再帰反射器、及び前記第3外部再帰反射器で選択的に反射された前記第1偏光と、前記共通再帰反射器に反射された前記第2偏光と、を前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームごとに互いに異なる位置から前記他方向側へ出射する請求項1から7のいずれか1項に記載の測定装置。 The first polarized light separation element selectively reflects the first polarized light by the first external retroreflector, the second external retroreflector, and the third external retroreflector in accordance with the output switching. , the second polarized light reflected by the common retroreflector is emitted toward the other direction from different positions for each of the first laser beam and the second laser beam. Measuring device as described in Section. 前記第1偏光分離素子から前記他方向側に出射された前記第1レーザビームの前記第1偏光と前記第2偏光との干渉信号を検出する第1検出部と、
前記第1偏光分離素子から前記他方向側に出射された前記第2レーザビームの前記第1偏光及び前記第2偏光を偏光分離して出射する第5偏光分離素子と、
前記第5偏光分離素子から出射された前記第1偏光を検出する第2検出部と、
前記第5偏光分離素子から出射された前記第2偏光を検出する第3検出部と、
を備え、
前記出射切替に応じて前記3軸方向ごとに前記第1検出部による前記干渉信号の検出と、前記第2検出部による前記第1偏光の検出と、前記第3検出部による前記第2偏光の検出と、が実行される請求項1から8のいずれか1項に記載の測定装置。
a first detection unit that detects an interference signal between the first polarized light and the second polarized light of the first laser beam emitted from the first polarization separation element in the other direction;
a fifth polarization separation element that polarizes and emits the first polarized light and the second polarized light of the second laser beam emitted from the first polarization separation element in the other direction;
a second detection unit that detects the first polarized light emitted from the fifth polarization separation element;
a third detection unit that detects the second polarized light emitted from the fifth polarization separation element;
Equipped with
In accordance with the emission switching, the first detection section detects the interference signal in each of the three axial directions, the second detection section detects the first polarized light, and the third detection section detects the second polarized light. 9. The measuring device according to claim 1, wherein: detecting.
請求項9に記載の測定装置と、
前記第1検出部が前記3軸方向ごとの前記干渉信号を検出した検出結果に基づき、前記3軸方向ごとの前記位置決め精度の検出を行う位置決め精度検出部と、
前記第2検出部による前記3軸方向ごとの前記第1偏光の検出結果と、前記第3検出部による前記第2偏光の検出結果と、に基づき前記3軸方向ごとの前記真直度の検出を行う真直度検出部と、
を備える測定システム。
A measuring device according to claim 9;
a positioning accuracy detection unit that detects the positioning accuracy in each of the three axial directions based on a detection result obtained by the first detection unit detecting the interference signal in each of the three axial directions;
Detecting the straightness in each of the three axial directions based on the detection result of the first polarized light in each of the three axial directions by the second detection section and the detection result of the second polarized light in the third detection section. A straightness detection unit that performs
A measurement system equipped with.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007020738A1 (en) 2005-08-16 2007-02-22 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Laser length measuring device
JP2014196999A (en) 2013-03-06 2014-10-16 株式会社東京精密 Two-color interferometric measurement apparatus
JP2019200168A (en) 2018-05-18 2019-11-21 新東エスプレシジョン株式会社 Straightness measuring device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0731054B2 (en) * 1987-08-27 1995-04-10 中央精機株式会社 Linear motion measuring device
JPH10103918A (en) * 1996-09-27 1998-04-24 Tokyo Seimitsu Co Ltd Laser length-measuring apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007020738A1 (en) 2005-08-16 2007-02-22 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Laser length measuring device
JP2014196999A (en) 2013-03-06 2014-10-16 株式会社東京精密 Two-color interferometric measurement apparatus
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