JPH04326005A - 真直度測定装置 - Google Patents
真直度測定装置Info
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- JPH04326005A JPH04326005A JP3096592A JP9659291A JPH04326005A JP H04326005 A JPH04326005 A JP H04326005A JP 3096592 A JP3096592 A JP 3096592A JP 9659291 A JP9659291 A JP 9659291A JP H04326005 A JPH04326005 A JP H04326005A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
- G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ビームの直進性を利
用して真直度を測定する真直度測定装置に関するもので
ある。本発明では、前記光ビームの進行方向を真直とし
、該進行方向からズレた量を真直度とする。以下、レー
ザ光を利用した真直度測定装置を例として説明する。
用して真直度を測定する真直度測定装置に関するもので
ある。本発明では、前記光ビームの進行方向を真直とし
、該進行方向からズレた量を真直度とする。以下、レー
ザ光を利用した真直度測定装置を例として説明する。
【０００２】
【従来の技術】真直度の測定においてレーザ光を用いた
装置は、測定の際の基準直線が容易に設定できる利点が
あった。図４は従来の真直度測定装置を示す概略構成図
である。
装置は、測定の際の基準直線が容易に設定できる利点が
あった。図４は従来の真直度測定装置を示す概略構成図
である。
【０００３】レーザ光の光源１０は、ベース部３に固定
されている。光源１０としては、例えばＨｅ−Ｎｅレー
ザが使用されている。ステージ４は矢印Ｓ方向に移動可
能であり、この移動を真直度測定の対象としている。ま
た、ステージ４上には前記レーザ光を受光する光位置検
出器５が設置されている。なお、光位置検出器５の設置
位置はステージ４上に限るものでない。例えば、ステー
ジ４上には反射鏡を設置し、該反射鏡の反射光を光位置
検出器で検出するようにしても良い。
されている。光源１０としては、例えばＨｅ−Ｎｅレー
ザが使用されている。ステージ４は矢印Ｓ方向に移動可
能であり、この移動を真直度測定の対象としている。ま
た、ステージ４上には前記レーザ光を受光する光位置検
出器５が設置されている。なお、光位置検出器５の設置
位置はステージ４上に限るものでない。例えば、ステー
ジ４上には反射鏡を設置し、該反射鏡の反射光を光位置
検出器で検出するようにしても良い。
【０００４】光位置検出器５の受光面の略中心部には原
点Ｃが設定してあり、スポット位置を検出する際は該原
点Ｃを基準としている。光位置検出器５は、例えば４分
割フォトディテクタで構成され、該センサに前記レーザ
光が照射されると前記スポット位置に応じた信号を演算
部６へ送る。
点Ｃが設定してあり、スポット位置を検出する際は該原
点Ｃを基準としている。光位置検出器５は、例えば４分
割フォトディテクタで構成され、該センサに前記レーザ
光が照射されると前記スポット位置に応じた信号を演算
部６へ送る。
【０００５】図４に示す従来の装置において、真直度を
測定する場合について説明する。該装置は、ステージ４
の移動時における光位置検出器５の受光面上のスポット
位置を測定することで、該スポット位置の変位した量を
真直度として検出していた。
測定する場合について説明する。該装置は、ステージ４
の移動時における光位置検出器５の受光面上のスポット
位置を測定することで、該スポット位置の変位した量を
真直度として検出していた。
【０００６】光源１０から出射したレーザ光は空気等の
流体媒質中を進んで光位置検出器５に入射し、スポット
を形成する。光位置検出器５は、前記スポットの位置に
応じた信号を演算部６に対して出力する。次に、ステー
ジ４を所定の距離だけ移動させ、その時の前記スポット
位置を光位置検出器５によって測定する。該ステージ４
が真直方向に移動すれば前記スポット位置は変動しない
。しかし、ステージ４が真直方向からズレて移動した場
合は前記スポット位置は変位していく。演算部６は光位
置検出器５から出力された前記スポット位置の出力値か
らステージ４の移動によって生じたスポット位置の変位
量を求める。そして、該変位量をステージ４の移動方向
に対する真直方向からのズレ量として、真直度ｄｓ と
していた。
流体媒質中を進んで光位置検出器５に入射し、スポット
を形成する。光位置検出器５は、前記スポットの位置に
応じた信号を演算部６に対して出力する。次に、ステー
ジ４を所定の距離だけ移動させ、その時の前記スポット
位置を光位置検出器５によって測定する。該ステージ４
が真直方向に移動すれば前記スポット位置は変動しない
。しかし、ステージ４が真直方向からズレて移動した場
合は前記スポット位置は変位していく。演算部６は光位
置検出器５から出力された前記スポット位置の出力値か
らステージ４の移動によって生じたスポット位置の変位
量を求める。そして、該変位量をステージ４の移動方向
に対する真直方向からのズレ量として、真直度ｄｓ と
していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な従来の真直度測定装置には、以下のような問題点があ
った。
な従来の真直度測定装置には、以下のような問題点があ
った。
【０００８】真直度を測定する際、レーザ光線は空気中
、あるいは何らかの流体中を伝搬することになる。とこ
ろが、前記流体の媒質密度は前記流体の流れや温度ムラ
により、不規則に変動（以下、「ゆらぎ」と記す）を起
こす傾向がある。そのため、前記流体の屈折率が一様で
はなく、複雑に変化している状態になっていた。このよ
うな状態の下では、前記レーザ光は直進せずに偏向を示
してしまう。例えば、図４に示すように本来Ａのように
直進して光位置検出器５に入射するはずのレーザ光は、
実際にはＢのように進んでしまう。また、前記偏光の方
向は前記ゆらぎが変動するのに伴い時間によって変化し
ていた。
、あるいは何らかの流体中を伝搬することになる。とこ
ろが、前記流体の媒質密度は前記流体の流れや温度ムラ
により、不規則に変動（以下、「ゆらぎ」と記す）を起
こす傾向がある。そのため、前記流体の屈折率が一様で
はなく、複雑に変化している状態になっていた。このよ
うな状態の下では、前記レーザ光は直進せずに偏向を示
してしまう。例えば、図４に示すように本来Ａのように
直進して光位置検出器５に入射するはずのレーザ光は、
実際にはＢのように進んでしまう。また、前記偏光の方
向は前記ゆらぎが変動するのに伴い時間によって変化し
ていた。
【０００９】前記偏向の量は、環境条件に左右される。
例えば、特別な対策を施していない室内の場合、レーザ
光が１ｍ進むと真直方向に対して最大約４０μｍの偏向
量が観測されることがあった。この値は、真直度の測定
時において求められるオーダーより大きいものであり、
該真直度を正確に測定する上で問題となっていた。その
ため、従来の真直度測定装置のような光位置検出器上の
スポット位置を基準とする装置では、前記偏向がそのま
ま測定誤差として影響し、真直度測定の際の精度低下の
大きな原因となっていた。
光が１ｍ進むと真直方向に対して最大約４０μｍの偏向
量が観測されることがあった。この値は、真直度の測定
時において求められるオーダーより大きいものであり、
該真直度を正確に測定する上で問題となっていた。その
ため、従来の真直度測定装置のような光位置検出器上の
スポット位置を基準とする装置では、前記偏向がそのま
ま測定誤差として影響し、真直度測定の際の精度低下の
大きな原因となっていた。
【００１０】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにある。
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的のため本発明で
は、第１に移動可能なステージに対して波長λ１ の光
を出射する第１光源と、
は、第１に移動可能なステージに対して波長λ１ の光
を出射する第１光源と、
【００１２】前記ステージに対して前記波長λ１ とは
異なる波長λ２ の光を出射する第２光源と、
異なる波長λ２ の光を出射する第２光源と、
【００１
３】前記ステージの真直に対する位置情報を検出するた
めの光位置検出器であって、前記ステージの位置情報を
有する前記λ１ の光およびλ２ の光を受光し、それ
ぞれの受光位置に応じた値Ｄ１ 、Ｄ２ を出力する光
位置検出器を有する光学系と、
３】前記ステージの真直に対する位置情報を検出するた
めの光位置検出器であって、前記ステージの位置情報を
有する前記λ１ の光およびλ２ の光を受光し、それ
ぞれの受光位置に応じた値Ｄ１ 、Ｄ２ を出力する光
位置検出器を有する光学系と、
【００１４】前記光位置検出器で測定された出力値Ｄ１
、Ｄ２ と下記計算式 ｄｓ ＝Ｄ２ −Ｋ（Ｄ２ −Ｄ１ ）（ただしＫ＝（
ｎ２ −１）／（ｎ２ −ｎ１ ）とし、ｎ１ は第１
光源の光の屈折率、ｎ２ は第２光源の光の屈折率を示
す。）に従い、前記ステージの真直からのズレ量ｄｓ
を真直度として出力する演算部、とで構成される真直度
測定装置（以下、第１発明という）を提供する。
、Ｄ２ と下記計算式 ｄｓ ＝Ｄ２ −Ｋ（Ｄ２ −Ｄ１ ）（ただしＫ＝（
ｎ２ −１）／（ｎ２ −ｎ１ ）とし、ｎ１ は第１
光源の光の屈折率、ｎ２ は第２光源の光の屈折率を示
す。）に従い、前記ステージの真直からのズレ量ｄｓ
を真直度として出力する演算部、とで構成される真直度
測定装置（以下、第１発明という）を提供する。
【００１５】また、第２に前記真直度測定装置において
、
、
【００１６】各光源から出射した光を２分割する手段と
、
、
【００１７】前記２分割された一方の光に対して、前記
光源による出射光の変動のうちある１つの方向について
該変動の位相を反転させる手段と、
光源による出射光の変動のうちある１つの方向について
該変動の位相を反転させる手段と、
【００１８】他方の光に対して、前記方向と略直交する
方向について前記変動の位相を反転させる手段とを備え
た真直度測定装置（以下、第２発明という）を提供する
。
方向について前記変動の位相を反転させる手段とを備え
た真直度測定装置（以下、第２発明という）を提供する
。
【００１９】
【作用】流体中においては該流体による光の分散により
、前記２つのレーザ光は屈折率が異なる。そのため、該
２つのレーザ光の偏向量に差が生じる。また、前記２つ
のレーザ光の屈折率変動の間には、該レーザ光の波長で
決まる関係式が成り立つ。さらに、偏向量の大きさにつ
いても、前記波長の場合と同様の関係が近似的に成り立
つことが分かった。
、前記２つのレーザ光は屈折率が異なる。そのため、該
２つのレーザ光の偏向量に差が生じる。また、前記２つ
のレーザ光の屈折率変動の間には、該レーザ光の波長で
決まる関係式が成り立つ。さらに、偏向量の大きさにつ
いても、前記波長の場合と同様の関係が近似的に成り立
つことが分かった。
【００２０】図２は、光位置検出器の受光面を表すもの
である。以下、前記両ビーム光が同一の光位置検出器の
受光面に入射した場合を想定して説明する。前記ゆらぎ
が生じない場合、前記両レーザ光はともに偏向せず、ス
ポットの位置は同じ位置になる。このスポット位置をＡ
点とする。また、第１光源のレーザ光、第２光源のレー
ザ光が流体中を伝搬する際に、該流体のゆらぎに起因す
る偏向量をそれぞれｄ１ 、ｄ２ とし、スポット位置
をＤ１ 、Ｄ２ とする。この場合、前記Ａ点を中心と
する円を想定した場合、前記Ｄ１ 、Ｄ２ は該円の略
同一半径上に位置する。そして、前記ｄ１ 、ｄ２ と
の間には、ｄ２ ／（ｄ２ −ｄ１ ）≒Ｋ（一定値）
の関係式が成り立つ。さらに、Ｋの値は、屈折率を用い
てＫ＝（ｎ２ −１）／（ｎ２ −ｎ１ ）と表すこと
ができる。この時、ｎ１ は第１光源の光の屈折率、ｎ
２ は第２光源の光の屈折率である。
である。以下、前記両ビーム光が同一の光位置検出器の
受光面に入射した場合を想定して説明する。前記ゆらぎ
が生じない場合、前記両レーザ光はともに偏向せず、ス
ポットの位置は同じ位置になる。このスポット位置をＡ
点とする。また、第１光源のレーザ光、第２光源のレー
ザ光が流体中を伝搬する際に、該流体のゆらぎに起因す
る偏向量をそれぞれｄ１ 、ｄ２ とし、スポット位置
をＤ１ 、Ｄ２ とする。この場合、前記Ａ点を中心と
する円を想定した場合、前記Ｄ１ 、Ｄ２ は該円の略
同一半径上に位置する。そして、前記ｄ１ 、ｄ２ と
の間には、ｄ２ ／（ｄ２ −ｄ１ ）≒Ｋ（一定値）
の関係式が成り立つ。さらに、Ｋの値は、屈折率を用い
てＫ＝（ｎ２ −１）／（ｎ２ −ｎ１ ）と表すこと
ができる。この時、ｎ１ は第１光源の光の屈折率、ｎ
２ は第２光源の光の屈折率である。
【００２１】次に、上記状態（以下、「第１状態」とい
う）からステージが移動した場合を考える。該移動によ
って前記ステージが第１状態に対して変位したとする（
以下、この状態を「第２状態」という）。前記ゆらぎが
生じない場合は、前記変位の量は真直度ｄｓ として測
定され、前記両レーザ光のスポット位置はＡ’点になる
。そして、前記ゆらぎによる偏向が生じた場合、前記第
１光源のレーザ光、および第２光源のレーザ光の該ゆら
ぎに起因する偏向量をそれぞれｄ１ ’、ｄ２ ’とし
、スポット位置をそれぞれＤ１ ’、Ｄ２ ’とする。 この時、Ｄ１ ’、Ｄ２ ’は前記Ａ’点を中心とする
円を想定すると、該円の略同一半径上に位置している。
う）からステージが移動した場合を考える。該移動によ
って前記ステージが第１状態に対して変位したとする（
以下、この状態を「第２状態」という）。前記ゆらぎが
生じない場合は、前記変位の量は真直度ｄｓ として測
定され、前記両レーザ光のスポット位置はＡ’点になる
。そして、前記ゆらぎによる偏向が生じた場合、前記第
１光源のレーザ光、および第２光源のレーザ光の該ゆら
ぎに起因する偏向量をそれぞれｄ１ ’、ｄ２ ’とし
、スポット位置をそれぞれＤ１ ’、Ｄ２ ’とする。 この時、Ｄ１ ’、Ｄ２ ’は前記Ａ’点を中心とする
円を想定すると、該円の略同一半径上に位置している。
【００２２】ここで、前記スポット位置Ｄ１ 、Ｄ２
、Ｄ１ ’、Ｄ２ ’をベクトルで表す。この場合、該
Ｄ１ ’、Ｄ２ ’は前記第１状態でのＡ点から真直度
ｄｓ にそれぞれのレーザ光の偏向量を加えた量となる
。つまり、前記第１状態をＤ１ ’＝ｄｓ ＋ｄ１ ’
、Ｄ２ ’＝ｄｓ ＋ｄ２ ’と表せる。そして、ｄ１
’とｄ２ ’に対しても前記ｄ１ とｄ２ の関係と
同様に、ｄ２ ’／（ｄ２ ’−ｄ１ ’）≒Ｋ（一定
値）の関係が成り立つ。上記ｄ１ ’、ｄ２ ’および
Ｋ値から、真直度ｄｓ は〔数１〕によって算出するこ
とができる。
、Ｄ１ ’、Ｄ２ ’をベクトルで表す。この場合、該
Ｄ１ ’、Ｄ２ ’は前記第１状態でのＡ点から真直度
ｄｓ にそれぞれのレーザ光の偏向量を加えた量となる
。つまり、前記第１状態をＤ１ ’＝ｄｓ ＋ｄ１ ’
、Ｄ２ ’＝ｄｓ ＋ｄ２ ’と表せる。そして、ｄ１
’とｄ２ ’に対しても前記ｄ１ とｄ２ の関係と
同様に、ｄ２ ’／（ｄ２ ’−ｄ１ ’）≒Ｋ（一定
値）の関係が成り立つ。上記ｄ１ ’、ｄ２ ’および
Ｋ値から、真直度ｄｓ は〔数１〕によって算出するこ
とができる。
【００２３】
【数１】
【００２４】以上のように、〔数１〕が示すような演算
処理を行なえば、前記流体によって生じるゆらぎに起因
するレーザ光の偏向量に関係なく、真直度ｄｓ の値が
求まる。
処理を行なえば、前記流体によって生じるゆらぎに起因
するレーザ光の偏向量に関係なく、真直度ｄｓ の値が
求まる。
【００２５】さらに、本発明における第２発明では、光
源自体の発熱等の影響でレーザ部のミラーの支持状態が
変動してレーザ光の出射角が変化した場合でも、該変動
したレーザ光を２本に分割し、各分割されたレーザ光を
１つの前記光位置検出器に受光させた時に前記変動量が
互いに打消し合うように光学系を配している。そのため
、光源自体が原因となるレーザ光の変動の影響も低減で
き高精度で真直度ｄｓ の値を求めることが可能となる
。
源自体の発熱等の影響でレーザ部のミラーの支持状態が
変動してレーザ光の出射角が変化した場合でも、該変動
したレーザ光を２本に分割し、各分割されたレーザ光を
１つの前記光位置検出器に受光させた時に前記変動量が
互いに打消し合うように光学系を配している。そのため
、光源自体が原因となるレーザ光の変動の影響も低減で
き高精度で真直度ｄｓ の値を求めることが可能となる
。
【００２６】
【実施例１（第１発明の例）】図１は、本発明による真
直度測定装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
直度測定装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
【００２７】本実施例では、第１光源１および第２光源
２として、それぞれＡｒ＋ レーザを用いている。該Ａ
ｒ＋ レーザにより、第１光源１から射出される第１の
レーザ光の波長λ１ は４８８ｎｍとなっている。また
、第２光源２から射出されるレーザ光は非線形結晶部を
通過させることにより第２高周波とし、波長が１／２と
なるようにしてある。そのため、第２のレーザ光の波長
λ２ は２４４ｎｍとなっている。
２として、それぞれＡｒ＋ レーザを用いている。該Ａ
ｒ＋ レーザにより、第１光源１から射出される第１の
レーザ光の波長λ１ は４８８ｎｍとなっている。また
、第２光源２から射出されるレーザ光は非線形結晶部を
通過させることにより第２高周波とし、波長が１／２と
なるようにしてある。そのため、第２のレーザ光の波長
λ２ は２４４ｎｍとなっている。
【００２８】前記光源１および光源２の近傍には光学系
８を設置してあり、両光源から出射される２つのレーザ
光が該光学系８を出射する位置が一致しているように反
射ミラーあるいはビームスプリッタおよび前記非線形結
晶部が設けてある。前記２つの光源はともにベース部３
に固定されている。
８を設置してあり、両光源から出射される２つのレーザ
光が該光学系８を出射する位置が一致しているように反
射ミラーあるいはビームスプリッタおよび前記非線形結
晶部が設けてある。前記２つの光源はともにベース部３
に固定されている。
【００２９】ステージ４上には２つの前記４分割フォト
ディテクタを有している光位置検出器５が設置されてい
る。また、前記両レーザ光を分光し、該両レーザ光がそ
れぞれの前記４分割フォトディテクタ上にスポットを形
成するための分光部１１が、前記光位置検出器５の近傍
で前記レーザ光の入射側に設置されている。分光の方法
としては、例えばダイクロイックミラーによって波長に
応じて分光しても良いし、プリズムや偏光ビームスプリ
ッタ等を用いても良い。
ディテクタを有している光位置検出器５が設置されてい
る。また、前記両レーザ光を分光し、該両レーザ光がそ
れぞれの前記４分割フォトディテクタ上にスポットを形
成するための分光部１１が、前記光位置検出器５の近傍
で前記レーザ光の入射側に設置されている。分光の方法
としては、例えばダイクロイックミラーによって波長に
応じて分光しても良いし、プリズムや偏光ビームスプリ
ッタ等を用いても良い。
【００３０】以下に、実際に真直度を測定する場合を説
明する。まず第１光源１および第２光源２からそれぞれ
レーザ光が出射され、光学系８に入射する。光学系８に
入射した第１および第２の両レーザ光は光学系８を出射
する時は出射部が一致している。そして、前記両ビーム
光は空気等の流体の媒体中を進み、ステージ４上に設置
された分光部１１に入射する。そして、分光部１１によ
って前記第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分割され
る。そして、それぞれ光位置検出器５ａ、および光位置
検出器５ｂに達し、それぞれの受光面上にスポットを形
成する。この時、前述のように前記両レーザ光は互いに
波長が異なるため、伝搬する媒質中での偏向量が異なる
。その結果、光位置検出器５ａ、および５ｂ上では前記
両レーザ光は互いに異なる位置にビームスポットを形成
する。なお、前記ゆらぎの影響を避けるため、分光部１
１に入射した前記両ビーム光が再び空気等の流体媒体中
を通過しないようにしておく。
明する。まず第１光源１および第２光源２からそれぞれ
レーザ光が出射され、光学系８に入射する。光学系８に
入射した第１および第２の両レーザ光は光学系８を出射
する時は出射部が一致している。そして、前記両ビーム
光は空気等の流体の媒体中を進み、ステージ４上に設置
された分光部１１に入射する。そして、分光部１１によ
って前記第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分割され
る。そして、それぞれ光位置検出器５ａ、および光位置
検出器５ｂに達し、それぞれの受光面上にスポットを形
成する。この時、前述のように前記両レーザ光は互いに
波長が異なるため、伝搬する媒質中での偏向量が異なる
。その結果、光位置検出器５ａ、および５ｂ上では前記
両レーザ光は互いに異なる位置にビームスポットを形成
する。なお、前記ゆらぎの影響を避けるため、分光部１
１に入射した前記両ビーム光が再び空気等の流体媒体中
を通過しないようにしておく。
【００３１】光位置検出器５ａ、および５ｂは従来と同
様にそれぞれのレーザ光のスポット位置の測定値Ｄ１
、Ｄ２ を演算部６に出力する。演算部６では、前記数
式に基づいた演算処理を行ない、ステージ４の移動に対
して真直度を算出する。
様にそれぞれのレーザ光のスポット位置の測定値Ｄ１
、Ｄ２ を演算部６に出力する。演算部６では、前記数
式に基づいた演算処理を行ない、ステージ４の移動に対
して真直度を算出する。
【００３２】なお、本実施例では第１のレーザ光および
第２のレーザ光の光源をそれぞれ別に設けてあるが、こ
れらを１つの光源で兼用するようにしても良い。この場
合、波長の異なる２つの光を出射するレーザ光源を用い
れば、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
第２のレーザ光の光源をそれぞれ別に設けてあるが、こ
れらを１つの光源で兼用するようにしても良い。この場
合、波長の異なる２つの光を出射するレーザ光源を用い
れば、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００３３】さらに、ごく短い周期で波長の異なるレー
ザ光を出射する光源と前記光位置検出器を用い、前記周
期に同調して光位置検出器の受光の周期を変えても、同
様の効果を得ることができる。この場合、前記光位置検
出器は１つで済むため、構成部品を減らすことが可能と
なる。
ザ光を出射する光源と前記光位置検出器を用い、前記周
期に同調して光位置検出器の受光の周期を変えても、同
様の効果を得ることができる。この場合、前記光位置検
出器は１つで済むため、構成部品を減らすことが可能と
なる。
【００３４】本実施例では真直度測定の測定の際に、２
点間のステージの移動に対する真直度を測定するように
している。この場合、前記演算部では前記２点で検出さ
れた前記スポット位置の値の差をとり、真直度を判断す
るようにしている。
点間のステージの移動に対する真直度を測定するように
している。この場合、前記演算部では前記２点で検出さ
れた前記スポット位置の値の差をとり、真直度を判断す
るようにしている。
【００３５】また、本実施例では光位置検出器をステー
ジ上に設けた場合を説明した。しかし、本発明はこれに
限るものでなく、該ステージ上には反射鏡を設置し、該
反射鏡の反射光を光位置検出器で検出しても同様の効果
を奏することが可能である。
ジ上に設けた場合を説明した。しかし、本発明はこれに
限るものでなく、該ステージ上には反射鏡を設置し、該
反射鏡の反射光を光位置検出器で検出しても同様の効果
を奏することが可能である。
【００３６】
【実施例２（第２発明の例）】図３は、本発明の第２の
実施例を示す概略構成図であり、本発明で用いる波長の
異なる２種類のレーザ光のうち、一方のレーザ光につい
ての構成を示している。本実施例は、レーザ光の光源自
体が熱を発することで、該光源のミラーの支持状態が変
動し、レーザ光の出射角が変わってしまうために起こる
測定精度の低下を防止するものである。本実施例では光
が反射される際に変動方向が逆向きになることを利用す
る。
実施例を示す概略構成図であり、本発明で用いる波長の
異なる２種類のレーザ光のうち、一方のレーザ光につい
ての構成を示している。本実施例は、レーザ光の光源自
体が熱を発することで、該光源のミラーの支持状態が変
動し、レーザ光の出射角が変わってしまうために起こる
測定精度の低下を防止するものである。本実施例では光
が反射される際に変動方向が逆向きになることを利用す
る。
【００３７】光源２１から出射したレーザ光は、例えば
ハーフミラー２２ａとミラー２２ｂによって構成される
分割手段により、２本のレーザ光Ａ２３、およびレーザ
光Ｂ２４に分割される。
ハーフミラー２２ａとミラー２２ｂによって構成される
分割手段により、２本のレーザ光Ａ２３、およびレーザ
光Ｂ２４に分割される。
【００３８】前記分割後、一方のレーザ光Ａ２３はダブ
プリズム２５ａを通過し、他方のレーザ光Ｂ２４はダブ
プリズム２５ｂを通過し、互いに略平行状態で光位置検
出器２６の受光面にそれぞれスポットを形成する。
プリズム２５ａを通過し、他方のレーザ光Ｂ２４はダブ
プリズム２５ｂを通過し、互いに略平行状態で光位置検
出器２６の受光面にそれぞれスポットを形成する。
【００３９】ここで、光源２１から出射したレーザ光の
出射方向に垂直な平面を想定し、互いに直交するＸＹ座
標を設定する。
出射方向に垂直な平面を想定し、互いに直交するＸＹ座
標を設定する。
【００４０】該ＸＹ座標の原点は、変動のない場合のレ
ーザ光の出射方向とする。
ーザ光の出射方向とする。
【００４１】この時、ダブプリズム２５ａで前記座標の
Ｘ軸が反転するようにし、ダブプリズム２５ｂでＹ軸が
反転するように前記両ダブプリズムを配置しておく。
Ｘ軸が反転するようにし、ダブプリズム２５ｂでＹ軸が
反転するように前記両ダブプリズムを配置しておく。
【００４２】前記変動を伴うレーザ光Ａ２３は、ダブプ
リズ２５ａで反射された後は、Ｘ方向の変動の位相が反
転し、光位置検出器２６の受光面にスポットを形成する
。
リズ２５ａで反射された後は、Ｘ方向の変動の位相が反
転し、光位置検出器２６の受光面にスポットを形成する
。
【００４３】また、前記変動を伴うレーザ光Ｂ２４は、
ダブプリズム２５ｂによって反射され、反射後はＹ方向
の変動の位相が反転する。そして、この状態で光位置検
出器２６の受光面にスポットを形成する。
ダブプリズム２５ｂによって反射され、反射後はＹ方向
の変動の位相が反転する。そして、この状態で光位置検
出器２６の受光面にスポットを形成する。
【００４４】上記配置により、光源２１から出射した前
記変動を伴うレーザ光は、ダブプリズム２５ａによって
該変動がＸ方向に位相反転したレーザ光と、ダブプリズ
ム２５ｂによって該変動がＹ方向に位相反転したレーザ
光の、２本のレーザ光として光位置検出器２６の受光面
にスポットを形成する。
記変動を伴うレーザ光は、ダブプリズム２５ａによって
該変動がＸ方向に位相反転したレーザ光と、ダブプリズ
ム２５ｂによって該変動がＹ方向に位相反転したレーザ
光の、２本のレーザ光として光位置検出器２６の受光面
にスポットを形成する。
【００４５】光位置検出器２６は、２つのスポット位置
を検出した際、該２つのスポット位置の略重心位置を位
置信号として演算部２７に信号を送る。
を検出した際、該２つのスポット位置の略重心位置を位
置信号として演算部２７に信号を送る。
【００４６】そのため、前記変動方向が任意の方向であ
っても、該変動は打消され、変動のないレーザ光を受光
した時のスポット位置の場合と同様の位置信号を得るこ
とができる。
っても、該変動は打消され、変動のないレーザ光を受光
した時のスポット位置の場合と同様の位置信号を得るこ
とができる。
【００４７】以上のように、本実施例によれば、レーザ
光が空気等の流体中を進む際に生じる偏向の他に、レー
ザ光の出射角変動も補償でき、真直度測定を高精度で行
なうことが可能となる。
光が空気等の流体中を進む際に生じる偏向の他に、レー
ザ光の出射角変動も補償でき、真直度測定を高精度で行
なうことが可能となる。
【００４８】なお、本実施例では、ハーフミラーとミラ
ーとによって分割手段を構成したが、これに限るもので
はない。例えば、ダブプリズム２個を組合わせることで
、レーザ光の分割と、該分割後の１方のレーザ光に対す
る位相の反転を兼ねるようにしても良い。
ーとによって分割手段を構成したが、これに限るもので
はない。例えば、ダブプリズム２個を組合わせることで
、レーザ光の分割と、該分割後の１方のレーザ光に対す
る位相の反転を兼ねるようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、本発明における第１発明
では、レーザ光の伝搬媒体にゆらぎが生じるために起こ
る測定誤差をほぼ取り除くことができる。また、第２発
明においては、前記伝搬媒体のゆらぎが原因で生じる測
定誤差の他に、光源自体を原因とするレーザ光の変動に
よって生じる測定誤差もほぼ取り除くことができる。そ
の結果、従来のレーザ光を利用した装置に比べ高精度で
真直度を測定することが可能となる。
では、レーザ光の伝搬媒体にゆらぎが生じるために起こ
る測定誤差をほぼ取り除くことができる。また、第２発
明においては、前記伝搬媒体のゆらぎが原因で生じる測
定誤差の他に、光源自体を原因とするレーザ光の変動に
よって生じる測定誤差もほぼ取り除くことができる。そ
の結果、従来のレーザ光を利用した装置に比べ高精度で
真直度を測定することが可能となる。
【図１】は、本発明の真直度測定装置の概略を示す構成
図であり、第１の実施例を示している。
図であり、第１の実施例を示している。
【図２】は、本発明における光位置検出器上でのレーザ
光のスポット位置を示す平面図であり、２つのレーザ光
が同一のセンサ上にスポットを形成した場合を示してい
る。
光のスポット位置を示す平面図であり、２つのレーザ光
が同一のセンサ上にスポットを形成した場合を示してい
る。
【図３】は、本発明の第２の実施例において、光源自体
を原因とするレーザ光の変動を補償する原理を説明する
概略図である。
を原因とするレーザ光の変動を補償する原理を説明する
概略図である。
【図４】は、従来の真直度測定装置の概略を示す構成図
である。
である。
１ 第１光源
２ 第２光源
３ ベース部
４ ステージ
５ａ 光位置検出器
５ｂ 光位置検出器
６ 演算部
８ 光学系
１０ 光源
１１ 分光部
２１ 光源
２２ａハーフミラー
２２ｂミラー
２３ レーザ光Ａ
２４ レーザ光Ｂ
２５ａダブプリズム
２５ｂダブプリズム
２６ 光位置検出器
２７ 演算部
Ｃ 光位置検出器の原点
Ｓ ステージの移動方向
Claims (3)
- 【請求項１】 移動可能なステージに対して波長λ１
の光を出射する第１光源と、前記ステージに対して前
記波長λ１ とは異なる波長λ２ の光を出射する第２
光源と、前記ステージの真直に対する位置情報を検出す
るための光位置検出器であって、前記ステージの位置情
報を有する前記λ１ の光およびλ２ の光を受光し、
それぞれの受光位置に応じた値Ｄ１ 、Ｄ２ を出力す
る光位置検出器を有する光学系と、前記光位置検出器で
測定された出力値Ｄ１ 、Ｄ２ と下記計算式 ｄｓ ＝Ｄ２ −Ｋ（Ｄ２ −Ｄ１ ）（ただしＫ＝（
ｎ２ −１）／（ｎ２ −ｎ１ ）とし、ｎ１ は第１
光源の光の屈折率、ｎ２ は第２光源の光の屈折率を示
す。）に従い、前記ステージの真直からのズレ量ｄｓ
を真直度として出力する演算部、とからなることを特徴
とする、真直度測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の真直度測定装置におい
て、各光源から出射した光を２分割する手段と、前記２
分割された一方の光に対して、前記光源による出射光の
変動のうちある１つの方向について該変動の位相を反転
させる手段と、他方の光に対して、前記方向と略直交す
る方向について前記変動の位相を反転させる手段とを備
えたことを特徴とする、真直度測定装置。 - 【請求項３】 前記第１光源と前記第２光源とが１つ
の光源で兼用されていることを特徴とする、請求項１お
よび請求項２記載の真直度測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096592A JPH0820235B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 真直度測定装置 |
| US07/857,825 US5333053A (en) | 1991-04-26 | 1992-03-26 | Apparatus for measuring straightness |
| DE4213428A DE4213428A1 (de) | 1991-04-26 | 1992-04-23 | Vorrichtung zur geradlinigkeitsmessung |
| GB9209066A GB2256706B (en) | 1991-04-26 | 1992-04-27 | Apparatus for measuring straightness |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096592A JPH0820235B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 真直度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04326005A true JPH04326005A (ja) | 1992-11-16 |
| JPH0820235B2 JPH0820235B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14169177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3096592A Expired - Fee Related JPH0820235B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 真直度測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5333053A (ja) |
| JP (1) | JPH0820235B2 (ja) |
| DE (1) | DE4213428A1 (ja) |
| GB (1) | GB2256706B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0593616A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Hitachi Zosen Corp | 真直度測定方法および測定装置 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5825560A (en) * | 1995-02-28 | 1998-10-20 | Canon Kabushiki Xaisha | Optical apparatus |
| GB0706821D0 (en) * | 2007-04-10 | 2007-05-16 | Renishaw Plc | Rotation detection kit |
| KR20100042864A (ko) * | 2008-10-17 | 2010-04-27 | 삼성전자주식회사 | 노광장치 및 그 진직도 측정방법 |
| CN103630089B (zh) * | 2012-08-28 | 2017-01-25 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种双色光差动自准直仪示值补偿系统及方法 |
| GB201313751D0 (en) * | 2013-08-01 | 2013-09-18 | Renishaw Plc | Rotation Detection Apparatus |
| RU2603999C1 (ru) * | 2015-06-03 | 2016-12-10 | Акционерное общество "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" | Лазерный измеритель непрямолинейности |
| CN111998775B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-06-07 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种用于运动滑台姿态高精度实时测量的装置 |
| CN112923848B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-05-24 | 上海兰宝传感科技股份有限公司 | 一种对射式激光尺寸测量传感器 |
| CN113670231A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-11-19 | 国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司 | 一种波导丝直线度测量装置 |
| CN114252028B (zh) * | 2022-01-12 | 2023-07-21 | 内蒙古工业大学 | 一种结合激光三角法的紧凑型四光斑二维转角检测装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50104956A (ja) * | 1974-01-24 | 1975-08-19 | ||
| JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3813169A (en) * | 1973-01-02 | 1974-05-28 | P Kaestner | Device for determining position and focus of an optical member |
| US3915574A (en) * | 1974-09-26 | 1975-10-28 | Rca Corp | Method for determining an accurate alignment of a laser beam |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3096592A patent/JPH0820235B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-03-26 US US07/857,825 patent/US5333053A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-23 DE DE4213428A patent/DE4213428A1/de not_active Ceased
- 1992-04-27 GB GB9209066A patent/GB2256706B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| JPS50104956A (ja) * | 1974-01-24 | 1975-08-19 | ||
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| JPH0593616A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Hitachi Zosen Corp | 真直度測定方法および測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2256706A (en) | 1992-12-16 |
| DE4213428A1 (de) | 1992-10-29 |
| US5333053A (en) | 1994-07-26 |
| GB9209066D0 (en) | 1992-06-10 |
| GB2256706B (en) | 1995-05-03 |
| JPH0820235B2 (ja) | 1996-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961023 |