JPH02502755A - 干渉測定装置用光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 干渉測定装置用光学装置 技術分野 本発明は干渉測定装置で使用されることを目的とした光学装置に関し、さらに詳 しくは、機械構成要素がその主務動軸に沿って移動するときの移動ずれを干渉測 定装置で測定するための光学装置に関するものである。

背景技術 機械構成要素がその主移動軸に沿って移動するときの移動ずれは、機械構成要素 が機械の１つまたは２つ以上の軸（これらは通常ｘ、ｙ、ｚ軸と呼ばれる）を中 心とする回転を含むのが一般的であり、移動ずれはピッチ（縦揺れ）、ロール（ 横揺れ）およびヨー（偏揺れ）誤差と呼ばれている。また、わ動が直線的である ときの誤差は、機械構成要素の主移動軸からの横方向ずれを含んでいる。

本明細書では、その説明の便宜上、機械構成要素はＸ軸をその主移動軸として移 動する場合を想定している。その想定の下で、 「ロール」とは、機械構成要素がｙ軸に平行の軸を中心に回転することを意味す る。

「ピッチ」とは、機械構成要素がｙ軸に平行の軸を中心に回転することを意味す る。

「ヨー」とは、機械構成要素がＺ軸に平行の軸を中心に回転することを意味する 。

また、本明細書中で光ビームというときは、スペクトル範囲のうち赤外線、可視 光線、紫外線を含む範囲の波長をもつビームのことである。

本発明によれば、機械構成要素がその主移動軸に沿って移動するときの移動ずれ を測定する装置は、次のような構成要素から構成されている。

（１）光学装置と真直ミラー、一方は機械構成要素に接続され、他方は機械の固 定部分に取り付けられていることにより、機械構成要素の移動時にこれらの間で 相対移動が確立される。

（２）前記真直ミラーは機械構成要素の主移動軸に平行になるように配置された 長軸を備え、その反射面が機械構成要素の主移動軸に対し法線をなす方向に向く ようになっている。

（３）光学装置に向けて放射される少なくとも１つの光ビームを発生する手段。

（４）光学装置は、前記少なくとも１つの光ビームから、第１光路上の前記ミラ ーの反射面に向けて直交方向に送られる測定ビームを、発生するとともに、基準 ビームを発生する手段を備えている。

（５）、測定ビームの光路長が基準ビームの光路長に対して変化したときに、そ れを干渉によって測定するために設けられた手段。

本発明は、請求の範囲に明確化されているように、機械構成要素のロール、直線 性、平行性、ピッチおよびヨーを測定する方法も含んでいる。

図面の簡単な説明 第１図は、機械構成要素が一方向に移動したときそれのロールを測定するために 本発明によって使用される原理を概略的に示した図である。

第２図は、第１図に示した機械で使用される光学装置の１実施例の説明図であり 、光学装置を通る各種光ビームの径路を示している。

第３図は、第２図の矢印Ａの方向からみた平面図である。

纂４図は、３４２図の矢印Ｂの方向から見た端面図である。

第５図は、第１図の機械で使用される光学装置の別実施例の平面図である。

第６図は、第５図の光学装置の正面図である。

第７図は、第４図の光学装置に変形を加えた実施例を示した図である。

第８図は、機械構成要素の移動の直線性を測定する別実施例の光学装置の平面図 である。

３４９図は、機械構成要素のヨー（偏揺れ）を測定するさらに別実施例の光学装 置の平面図である。

３４１０図は、機械の平面図であり、機械の２つの走行路の平行性を測定するミ ラーと光学装置の位置関係を示している。

発明を実施するための最良の形態 以下、添付図面を参照して本発明の各種実施例について詳述する。

第１図は測定機械を示しており、固定作業台１と、可動構成要素とを備えている 。可動構成要素は、ｘ　−Ｘ方向に移動主軸をもつ垂直柱２．２ａと、垂直柱２ に取り付けられ、ｙ−Ｘ方向に移動主軸をもつキャリッジ３と、キャリッジ３に 支持され、２−２方向に移動主軸をもつスピンドル４とを含んでいる。スピンド ル４は作業台１上に置かれた工作物（図示せず）の位置を判定する測定プローブ ５を支持している。

工作物の測定時、各種機械構成要素は、それぞれの移動主軸を中心にロール、ピ ッチ、ヨーといった移動ずれを受ける可能性があるので、その移動に誤差が発生 する。

かかる移動ずれを測定する方法はいろいろなものが知られている６例えば、米国 特許第３，６５４，４４６号、第３．７９０，２８４号、第４，２６１，１０７ 号明細書に記載されているものがあるが、機械構成要素のロール運動によって発 生する誤差の測定は干渉法よって正確に行なうことが最も困難であり、この種の 測定の、ために採用されているシステムは比較的高価である。

本発明が採用した装置によれば、特に、ロール運動の測定は、単一な干渉計を使 用して高精度に、しかも比較的簡単に直接的に行なうことができる。これは、例 えば、作業台のような機械の固定部分に装着された光学的真直ミラー（ｓｔｒａ ｉｇｈｔ　ａ＋１ｒｒｏｒ）　　６を使用し、測定しようとする可動機械構成要 素に光学装置７を取り付け、２つの光ビームＢ、と８２を光学装置７からミラー ６に向けて放射し、ミラーから反射された戻りビームを光学装置で受光すること によって行なわれる。この方法によると、２つのビームの光路長に機械構成要素 のロール運動が原因で差が生じていれば、その差を干渉法によフて測定すること ができる。ビームの一方、例えば、Ｂ、を測定ビームとし、他方、つまり、Ｂ２ を基準ビームとすることができる。

第１図に示すように、垂直柱２がその移動主軸Ｘ−Ｘを中心にロールすると、光 学装置７を回転させるので、光ビームの一方の光路長が増加し、他方の光路長が 減少する。光ビームＢ、とＢ２は機械の作業台上またはそれに隣り合わせて静置 されたレーザ９から得られる、レーザ９は単一ビームＡを光学装置７に向けて放 出する。光学装置７からの戻りビームＣは、レーザに隣り合わせた検出器（図示 せず）によって受光される。

次に、第２図ないし第４図を参照して、光学装置の構成について説明する。光学 装置７は、偏光ビームスプリッタ／ベリスコープ装置１０、偏光正六面体ビーム スプリッタ装置１２、逆反射体（ｒａｔｒｏ−ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）装置１４、 および１／４波長板１６を結合して、構成されている。

レーザビームＡは装置１０に向けて送られ、そこで第１ビーム分割面２０からビ ームの第１部分２２が透過して装置１２に送られ、第２部分２４が傾斜反射面２ Ｂに向けて直角に反射される。傾斜反射面２６からは、光ビーム２６はビーム部 分２２に平行の方向に反射されて、＝装置１２に送り込まれる。

ビーム分割面２０はビームＡを２つの直交偏光状態に偏光するので、透過された ビーム部分２２は次に１／２波長板３０（第４図）を通り抜けて、その偏光状態 を反射ビーム部分２４の状態に変更する。

ビーム部分２２は、次に、装置１２内の第２偏光ビーム分割面２８に送られ、そ こでミラー６に向かって反射され、１７４波長板１６を通り抜ける。ミラー６か ら、ビーム部分２２は逆反射されて、再び１７４波長板１６を通り抜ける。１７ ４波長板１６を２回通通するので、ビーム部分２２の偏光状態は、ビーム分割面 ２８に到着すると、透過されて逆反射体１４に送られるようになっている。逆反 射体１４は、ビーム分割面２８と１／４波長板１６とを通り抜は平行走行路上の ミラー６にビーム部分２２を送り返し、ミラー６はそれを逆反射して、１７４波 長板１６を経由してビーム分割面２８に送り返す、このさらに２回の１７４波長 板１６の通過後、ビーム部分２２はビーム分割面２８で反射されて、装置１０に 向かって送り返される。

ビーム分割面２０におけるこれ以上の反射を防止するために、ビーム部分２２は もう一度１７２波長板３ｏを通り抜けて、その偏光状態を変更する。その結果、 ビーム部分２２はビーム分割面２０を透過し、光学装置７から出力ビームＣとし て、入力レーザビームＡに平行で、変位された通路上に送り出される。

反射ビーム部分２４が反射面２６から出るときは、透過ビーム部分２２のそれと 似たような通路を通るが、１７２波長板３０を通過しない、従って、ビーム部分 ２２とビーム部分２４との通路は装置１２からミラー６までは完全に相互に平行 になっているので、装置１２から出たあと、ビーム部分２４はへりスコープの２ つのビーム分割面２６、２０によって偏向されて、ビーム部分２２と結合される ので、光学装置７から出るビームＣは合成ビームである。

以上の説明から理解されるように、ビーム分割面２８からミラー６までの２つの ビーム部分２２と２４の総光路長が、軸ｘ−ｘを中心とする光学装置のロールが 原因で変化すると、合成ビームＣのビーム部分２２と２４とは位相がシフトされ るので、検出可能な干渉縞を発生することができる。ビーム部分２２と２４はそ れぞれ、上に挙げた干渉計の測定アームと基準アームのビームＢ１とＢ２を形成 する。従って、合成ビームＣは相応の干渉縞検出系（多種類のものが使用可能で ある）に送り込まれ、そこから機械の移動と共にとられる干渉縞のカウント数に 応じた出力が得られる。干渉縞カウント数は機械構成要素のロール量と直接に関 係があるので、機械の読取り値は実時間で訂正することも、保管しておいてあと で訂正することも可能である。

上述した光学装置は、ピラーのヨー運動が測定できるように簡単な方法で変更す ることが可能である。要求されることは、ビームスプリッタ／ベリスコープ装置 １０と屋根型リフレクタ１４を、図示の位置に対し直角の位置に取り付けるだけ でよい。そうすれば、ビームＢ、と８２は、′ｆＳ１図〜第４図に示す垂直方向 に変位する代わりに、水平方向に変位することになる。この場合、光学装置が２ 軸を中心に回転すると、ビームＢ□の光路長がビームＢ、のそれに対して変化す るので、これは、結合戻りビームから干：ｔ３）縞を得ることにより公知の方法 で検出することができる。

上述した実施例では、比較的高価な光学部品がいくつか使用されているが、高い 読取り精度が得られる。

垂直柱のピッチ運動とヨー運動は、測定しようとする２ビ一ム部分に若干の偏向 が起こるが、その光路長には影響しない、これらの偏向が軽微であれば、光学装 置がこれらを受は入れることができる。同様に、垂直柱がｘ、ｙおよび２方向に 移動するときに予期されない移動ずれが起こフても、ビームの光路長差に影響す ることがない。

第１図〜第４の光学装置に例示されている逆反射体は屋根型プリズムであるが、 これに代えて、対のコーナ正六面体（ｃｏｒｎｅｒ　ｃｕｂｅ）　　リフレクタ を使用して、公知の間隔で置くことも可能である。このリフレクタを使用すると 、運動軸のｘ−ｘ方向に平行でない方向でビームが光学装置に当たフた場合、ロ ールまたはヨー運動で起こる誤差がさらに減少または除去される。

第５図と第６図は、本発明に従い使用されるより安価な光学装置を示している。

この実施例では、第１図〜第４図の偏光ビームスプリッタ装置１２と逆反射体１ ４の代わりに単一平面のミラーが使用されている。また、１７４波長板１６が除 去されている。その結果、戻される合成ビームＣは入力レーザビームＡと同時に 入射するので、レーザの動作に干渉する可能性がある。入力ビームと戻りビーム の横方向の変位は別のビームスプリッタ／ベリスコープ装置を使って行なわれ、 これは戻りビームを分離して、検出器で使用することができるようにするためで ある。

第５図と第６図に示す別実施例の装置において、第１図に示されているものと同 じ部品には、同じ参照番号が付けられている。

入力レーザビームＡは非偏光ビームスプリッタ／ベリスコープ装置４０を通通し 、透過し、たビーム部分４２は偏光ビームスプリッタ／ベリスコープ装置１０に 送られる０反射されたビーム部分４２ａは装置から出て、消失する。

第２図〜第４図で説明した実施例と同様に、透過ビーム部分４２は反射面２０で 分割され、さらに透過されたビーム部分４３は平面ミラー４４に送られ、そこで ミラー６に向かって偏向され、ミラー６から逆反射されて、その光路を通って反 射面２０に返される。

反射ビーム部分４６はベリスコープによって偏向されて、平行光路を通って別の 平面ミラー４８に（または同じ平面ミラー４４の第２部分４８に）送られ、ミラ ー６で偏向され、再びベリスコープを通って反射面２０に戻され、そこでビーム の透過部分４３と再結合して、合成ビームＣが得られる。

合成ビームＣはレーザに向かって逆走性し、ビームスプリッタ／ベリスコープ装 置４０によって分割されて、偏向ビーム部分５０が得られ、これは検出系に送り 込まれて、光学装置のロール運動による干渉縞が発生していれば、そのカウント がとられる。これは、第２図〜第４図の実施例で説明したのと同じ方法で行なわ れる。従って、この実施例では、ビーム部分４２と４６は干渉計の測定アームと 基準アームのビームＢ、とＢ、とを形成する。

同様の効果を得るために上述の光学部品を他のものに変えてもよいことは、勿論 である０例えば、逆反射体１４は屋根型プリズムとして示されているが、公知の 方法で対のコーナ正六面体リフレクタに置き換えることが可能である。また、装 置４０は光学装置の一部にする必要はなく、レーザ内にも、レーザの近くにも設 けることができる。

第４図の実施例に変形を加えた実施例を示したのが第７図である。この変形実施 例では、ベリスコープの第２反射面２６が除かれ、その個所に反射面２８と同じ 働きをする偏光ビーム分割面が置かれ、この分割面はＰＩ点で、逆反射体１４か ら反射されたあとは、図示のように１２点でミラー６に向けてビームを反射する ように配置されている。しかし、このような構成は、２つのビームＢ１と８２が その光路上の２つの異なる個所で“ミラーに当たるので、ミラーの長さに沿う方 向が不正確であると、その影響を受けやすくなる。しかし、この構成には、基準 ビームと測定ビームが同量のガラスを通過し、より対称配列ができるという利点 がある。

、次に、第８図は第２図〜第４図の光学装置を変形した別実施例であり、機械の 垂直柱２がｘ−ｘ方向に移動する直線性を測定する機能を備えている。

この実施例では、光学装置は偏光ビームスブリット正六面体６０と、正六面体６ ０の隣り合う側面に設けられた２つの逆反射体６２と６４とから構成されている 。正六面体の逆反射体６２とは反対の側には、正六面体６０と真直ミラー６の間 に１７４波長板６６が置かれている。

この構成では、入力レーザビームＡは正六面体のビーム分割面６８で分割され、 ビームの反射部分７０はミラー６に向けて送られ、１７４波長板６６を通り抜け ると、ミラー６から反射され、もう一度１７４波長板６６を通り抜けてビーム分 割面６８に送り返される。１７４波長板６６を２回通過しているので、ビームの 偏光状態は、ビーム分割面６８を透過し、逆反射体６２を経由して逆反射されて 、ビーム７０Ａ　としてミラー６に送り返され、ビーム７０Ａはビーム分割面６ ８とその途中にある１７４波長板を通り抜ける状態にある。ミラーから反射され たビーム７０＾はもう一度１７４波長板６６を通るので、その偏光状態は、ビー ム分割面６８で反射され、出力ビームＣの一部として光学装置から出ていく。

ビーム７０．７ＯＡは干渉計の測定アームのビームＢ１を形成し、ミラーが真直 であるので、装置がＸ−Ｘ方向に移動中に横方向に移動すると、ビーム７０．７ ０Ａの光路長が変化することになる。

入力ビームＡのうち、ビーム分割面６８を透過する部分７２は逆反射体６４の周 囲に反射される。ビームＡのこの部分７２は干渉計の基準アームのビームＢ２を 形成し、ビーム分割面６８で測定ビームＢ１と結合されて、合成出力ビームＣが 得られる。

光学装置の移動に直線性誤差があると、ビーム７０と７ＯＡとの総長が変化し、 合成ビームＣの測定ビーム部分と基準ビーム部分の干渉が検出器で検出され、測 定される。

次に、第９図は、機械の垂直柱２がｘ−ｘ方向に移動するときのヨー運動を、第 １図に示すものと同じレーザとミラー位置を使用して測定する光学装置のビーム 光路図である。この光学装置には、偏光ビームスプリッタ８０が逆反射体８２． １／４波長板８４．偏光ビームスプリッタ８６および逆反射体８８と共に含まれ ている。

前記実施例に関連して説明したように、入力レーザビームＡはビームスプリッタ ８０の偏光ビーム分割面９゜で反射成分９２と透過成分９４とに分割される。反 射成分９２は１７４波長板８４を通り抜けて、ビーム分割面に送り返され、そこ で逆反射体８２に透過される偏光状態になり、逆反射体から横方向に間隔が置か れた平行路を通って、ミラーとビームスプリッタとに送り返される。

これはさらに２回１７４波長板８４を通過するので、最終的にビーム分割面９０ から反射して、戻りビームＣとして装置から出て行く。

他方、透過成分９４は１／２波長板９６を通って第２偏光ビーム分割面９８に送 られ、そこで反射成分９２．と平行に、反射されて１７４波長板８４を通ってミ ラーに送られ、また、逆反射体８８に送り返されてそこで横方向に変位され、さ らにミラー６に送り返され、その到来路上を再び通フて、ビーム分割面９０で反 射成分９２と再結合されて、合成戻りビームＣが得られる。

以上の説明から理解されるように、機械の垂直柱がヨー運動して光学装置をｚ− ｚ軸を中心に回転させると、ビームＡの反射成分９２と透過成分９４のどちらか 一方の光路が長くなり、他方の光路が短くなる。２つの光路長の変化に差がある と、合成戻りビームＣに検出可能な干渉が起こり、その偏差が測定される。

上述した光学装置と真直ミラー６を適当な相対位置と向きにすると、垂直柱のピ ッチ運動が測定でき、その２−２軸に沿フて移動するときのキャリッジ３の、お よびそのｙ−ｙ軸に沿って移動するときのスピンドル４のピッチ、ロール、ヨー および直線性の偏差を干渉法によって測定することも可能である。

本発明の装置は、機械の２つの摺動路、例えば、第１図の垂直柱２．２ａがｘ− ｘ方向に移動する摺動路の平行性を測定するために使用することも可能である。

平行性を測定するときは、ミラー６を摺動路鰐平行した固定位置に置くことがで きる。光学装置は、まず、上述した方法のいずれかによりて垂直柱の８動直線性 を測定するために、垂直柱の一方に取り付けられる。次に、光学装置は、他方の 垂直柱に移され、このプロセスが繰り返されて他方の摺動路の直線性が測定され る。この２つの操作から得た読取り値を比較すれば、平行性、つまり、２つの摺 動路間の相対的直線性の測定が可能になる。

これを図式化して示したのが第１０図であり、同図が示すように、ミラー６は固 定した機械構造物に取り付けられ、光学装置は第１図に示すように垂直柱２に取 り付けられ、その主移動軸Ｘ−Ｘに沿って垂直柱２が移動するときの直線性が測 定される。レーザ９と検出器の位置は、第１図に関連して説明した通りであり、 光学装置７は第８図に関連して説明した通りである。

垂直柱２ａがその走行路に沿って移動するときの直線性は、レーザ９と光学装置 ７を点線で示されているようにセットアツプすることによって測定される。

これらの測定値から、各垂直柱が移動するときの平均直線性を求めることができ るので、２つの走行路がどれだけ平行でないかを求めることもできる。

従って、各種の機械構成要素の移動がそれぞれの予想線からどれだけずれている かを測定することにより、機械目盛の読取り誤差を知ることができ、また、機械 の目盛から読み取られたプローブの位置誤差が上述した移動のずれが原因で生じ たとき、それらを訂正することができる。

本発明のさらに別の実施例では、光ビームの全内部反射が得られるような反射率 をもつ逆反射体を選択すれば、光ビームの偏光状態を公知の方法で変更できるの で、上述した１７４波長板を省略することが可能である。

（以下余白） 国際調査報告 −−−−け一−１＾−−−１１−哨細・？Ｃτ／ＧＢ８Ｂ１０ＩＬ３７

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．機械構成要素がモの移動主軸に沿って移動するときの移動ずれを測定する光 学装置であって、光学装置と真直ミラーとを備え、その一方が機械構成要素に取 付けられ、その他方が機械の固定部分に取り付けられており、もって、機械構成 要素の移動時にモの一方と他方の間に相対的移動が設定されるようにしたこと、 前記ミラーは長軸を有し、該長軸は機械構成要素の移動主軸に平行になるように 配置され、もって、その反射面が機械構成要素の移動主軸に対し法線をなす方向 に向くようになっていること、 前記光学装置に向けて少なくとも１つの光ビームを発生する手段を備えているこ と、 前記光学装置は第１光路上に前記ミラーの反射面に向けて直交方向に送られる測 定ビームと、基準ビームとを前記少なくとも１つの光ビームから発生する手段を 備えていること、 前記測定ビームの光路長の前記基準ビームの光路長に対する変化を干渉法によっ て測定するための手段を備えていることを特徴とする光学装置。
2. ２．前記基準ビームは一定長の基準ビームであることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の光学装置。
3. ３．前記測定ビームの第１光路に平行であるが、それから横方向に変位している 第１光路に沿って前記ミラーに向けて基準ビームを送るための手段を設けたこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学装置。
4. ４．前記基準ビームは、前記測定ビームから移動主軸の方向で横方向に変位して いることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学装置。
5. ５．前記基準ビームは、前記測定ビームから移動主軸の方向に直交する方向で横 方向に変位していることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学装置。
6. ６．前記測定ビームの第１光路に平行の第１光路に沿って前記ミラーに向けて基 準ビームを送る手段は、 前記測定ビームを構成する反射ビームと、該反射ビームに直交し、基準ビームを 構成する透過ビームとを発生する第１偏光ビームスプリッタと、該ビームの一方 を、他方に平行で、その他方から横方向に変位している光路上に偏向するペリス コープと、 該ビームの各々の光路に設けられ、該ビームを前記ミラーに向けて偏向する傾斜 反射面とを備えていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学装置。
7. ７．前記傾斜反射面は第２偏光ビーム分割面を含むことを特徴とする請求の範囲 第６項に記載の光学装置。
8. ８．前記測定ビームと基準ビームとの各々において、相互に対し横方向に分離さ れた２つの平行ビームを発生する逆反射体を設けたことを特徴とする請求の範囲 第７項に記載の光学装置。
9. ９．前記測定ビームと基準ビームとの偏光状態を変更することによって、前記第 ２ビーム分割装置を透過し、また該第２ビーム分割装置から反射されるようにす る波長板を、前記測定ビームと基準ビームとのビーム光路に設けたことを特徴と する請求の範囲第８項に記載の光学装置。
10. １０．ｉ）前記第１偏光ビームスプリッタからの透過ビームは、１／２波長板、 第２偏光ビーム分割面、１／４波長板、前記ミラー、該１／４波長板、該第２偏 光ビーム分割面、前記逆反射手段、該第２偏光ビーム分割面、該１／４波長板、 前記ミラー、該１／４波長板、第２ビーム分割面、１／２波長板、第１ビーム分 割面の順に通過すること、 ｉｉ）第１偏光ビームスプリッタからの反射ビームは、ペリスコープ、第２偏光 ビーム分割面、前記１／４波長板、ミラー、該１／４波長板、第２ビーム分割面 、逆反射手段、第２偏光ビーム分割面、前記１／４波長板、ミラー、該１／４波 長板、第２偏光ビーム分割面、ペリスコープの順に通過すること、 ｉｉｉ）前記反射ビームと透過ビームとは、第１ビーム分割面で再結合されて、 検出器に送られる戻りビームを形成することを特徴とする請求の範囲第９項に記 載の光学装置。
11. １１．前記傾斜反射面は平面ミラーであることを特徴とする請求の範囲第６項に 記載の光学装置。
12. １２．第２ビームスプリッタ／ペリスコープ装置を結合戻りビームの光路に設け て、入力レーザビームから横方向に分離することを特徴とする請求の範囲第１１ 項に記載の光学装置。
13. １３．ｉ）前記第１偏光ビームスプリッタからの透過ビームは、１／２波長板、 平面ミラー、真直ミラー、該平面ミラー、１／２波長板、第１偏光ビームスプリ ッタの順に通過すること、 ｉｉ）前記第１偏光ビームスプリッタからの反射ビームは、ペリスコープ、平面 ミラー、真直ミラー、該平面ミラー、ペリスコープ、第１ビーム分割面の順に通 過すること、 ｉｉｉ）前記反射ビームと透過ビームとは、第１ビーム分割面で再結合されて、 戻りビームを形成し、該戻りビームは第２ビームスプリッタ／ペリスコープによ って検出器に向けて偏向されることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光 学装置。
14. １４．前記測定ビームと基準ビームとを発生する手段は、 測定ビームを構成する反射ビームを真直ミラーに向けて発生すると共に、基準ビ ームを構成する透過ビームを発生する偏光ビームスプリッタと、透過ビームの光 路に設けられ、その到来光路から横方向に分離された光路に沿って透過ビームを 偏光ビームスプリッタに送り返す第１逆反射体と、反射ビームを真直ミラーから 受光して、その到来光路から横方向に分離された光路に沿って該反射ビームを送 り返す第２逆反射体とを備えていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の 光学装置。
15. １５．偏光ビームスプリッタと真直ミラーとの間で測定ビームの光路に１／４波 長板を設けたことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の光学装置。
16. １６．前記測定ビームの第１光路に平行の第１光路に沿って基準ビームを前記ミ ラーに向けて送る手段は、 測定ビームを構成する反射ビームと、該反射ビームに直交していて、基準ビーム を構成する透過ビームを発生する第１偏光ビームスプリッタと、前記ミラーに向 けて送られる反射ビームを前記透過ビームから発生させる第２ビーム分割面とを 備えていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光学装置。
17. １７．ｉ）前記測定ビームと基準ビームとの各々の光路に逆反射体を設けて、前 記ミラーから反射したあとで、入力レーザビームと出力結合ビームとを横方向に 分離することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の光学装置。
18. １８．ｉ）前記第１偏光ビームスプリッタからの透過ビームは、１／２波長板、 第２偏光ビームスプリッタ、１／４波長板、真直ミラー、該１／４波長板、第２ 偏光ビームスプリッタ、逆反射体、第２偏光ビームスプリッタ、前記１／４波長 板、真直ミラー、第２偏光ビームスプリッタ、１／２波長板、第１偏光ビームス プリッタの順に通過すること、 ｉｉ）前記第１偏光ビームスプリッタからの反射ビームは、１／４波長板、真直 ミラー、該１／４波長板、第１偏光ビームスプリッタ、逆反射体、第１ビームス プリッタ、前記１／４波長板、真直ミラー、１／４波長板、第１偏光ビームスプ リッタの順に通過すること、ｉｉｉ）前記反射ビームと透過ビームとは、第１偏 光ビームスプリッタで再結合されて、検出器に送られる戻りビームを形成するこ とを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光学装置。
19. １９．可動機械構成要素がその移動主軸に沿って固定機械構造物に対して相対移 動するときの移動ずれを測定する方法であって、 その長軸が該移動主軸に平行に、その反射面が該移動主軸に直交するように、可 動機械構成要素と固定機械構造物とのいずれか一方に真直ミラーを取り付けるス テップと、 可動機械構成要素と固定機械構造物とのいずれかの他方に光学部品を取り付け、 もって、機械構成要素が移動主軸に沿って移動するとき光学部品とミラーとに相 対移動を生じさせるステップと、 光学部品に入射するように光ビームを送るステップと、 光学部品から測定ビームと基準ビームとを発生し、少なくとも該測定ビームは前 記ミラーの反射面に向けて直角に送られ、該基準ビームはリフレクタによって反 射されるようにするステップと、 前記ミラーから反射された測定ビームと反射された基準ビームとを受取り、単一 の戻りビームに結合するステップと、 それらのビームを単一の戻りビームに結合する前に、ビームの一方に、他方のビ ームのそれと異なる偏光状態を発生させるステップと、 単一の結合ビームを検出器に送り込んで、２つのビーム間の光路長の相対変化を 干渉法で測定するステップと、 該光路長の相対変化を表わす信号を発生するステップとからなることを特徴とす る方法。
20. ２０．機械構成要素が移動主軸に沿って移動するときのロール運動を測定するた めに、測定ビームの光路に平行であるが、移動主軸に直交する方向に該光路から 横方向に分離された光路に沿って、基準ビームもミラーに向けて送られることを 特徴とする請求の範囲第１９項に記載の方法。
21. ２１．機械構成要素が移動主軸に沿って移動するときのヨー運動を測定するため に、測定ビームの光路に平行であるが、移動主軸の方向に該光路から横方向に分 離された光路に沿って、基準ビームもミラーに向けて送られることを特徴とする 請求の範囲第１９項に記載の方法。
22. ２２．機械構成要素が移動主軸に沿って移動するときの直線性を測定するために 、基準ビームが一定の距離を通って逆反射体に向けて送られることを特徴とする 請求の範囲第１９項に記載の方法。
23. ２３．機械構成要素が移動する２つの走行路の平行性を測定するために、さらに 、 ミラーと光学装置のどちらか一方を、一方の走行路に沿って移動可能な機械構成 要素に取り付けて、該一方の走行路の直線性を測定するステップと、ミラーと光 学装置の該どちらか一方を、他方の走行路に沿って移動可能な別の機械構成要素 に再位置付けするステップと、 他方の走行路の直線性を測定して、２つの直線性測定から２走行路の平行性を判 定するステップとを含むことを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の方法。