JPH05272913A - 高精度干渉測長計 - Google Patents
高精度干渉測長計Info
- Publication number
- JPH05272913A JPH05272913A JP4102003A JP10200392A JPH05272913A JP H05272913 A JPH05272913 A JP H05272913A JP 4102003 A JP4102003 A JP 4102003A JP 10200392 A JP10200392 A JP 10200392A JP H05272913 A JPH05272913 A JP H05272913A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- interference fringes
- reflected
- atmosphere
- beam splitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大気の屈折率自動補正できる，精度の高い干
渉測長計を提供する。 【構成】 基本波とその第２高調波による２波長レーザ
を光源とした干渉計において，各波長の干渉縞の光電検
出信号をカウンターで計数し，パーソナルコンピュータ
で多数の計数値の差を平均化して分解能を上げることに
よって，大気に影響されない幾何学的長さを求める装
置。
渉測長計を提供する。 【構成】 基本波とその第２高調波による２波長レーザ
を光源とした干渉計において，各波長の干渉縞の光電検
出信号をカウンターで計数し，パーソナルコンピュータ
で多数の計数値の差を平均化して分解能を上げることに
よって，大気に影響されない幾何学的長さを求める装
置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，電子工業・機械工業な
どの精密生産分野及び計量・測量などの校正技術ににお
いて課題となっている位置決め・寸法の計測法に関する
ものである。
どの精密生産分野及び計量・測量などの校正技術ににお
いて課題となっている位置決め・寸法の計測法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】最近，長さを精密に測定するために，多
くの種類の光波干渉測長計が開発され，その測定の分解
能が1ナノメートルに達しているが，数十ミリメートル
以上の長さにおいては，これらの測長計は大気の影響に
よってその測定精度が数ｐｐｍ程度に限定されていた。
このために，２色法といって，光波干渉計測長計の光源
として，波長が異なる２色レーザを用いて測定すること
によって，光波干渉による光学的測長値における大気の
補正を実時間で行うことが提案されている。
くの種類の光波干渉測長計が開発され，その測定の分解
能が1ナノメートルに達しているが，数十ミリメートル
以上の長さにおいては，これらの測長計は大気の影響に
よってその測定精度が数ｐｐｍ程度に限定されていた。
このために，２色法といって，光波干渉計測長計の光源
として，波長が異なる２色レーザを用いて測定すること
によって，光波干渉による光学的測長値における大気の
補正を実時間で行うことが提案されている。
【０００３】いま，波長λ1とλ2による干渉を考える
と，幾何学的寸法Ｄは， Ｄ＝Ｄ1−Ａ(Ｄ1-Ｄ2) （１） によって与えられる。ここで，Ｄ1，Ｄ2はそれぞれ
λ1，λ2による光学的測定値であり，また，Ａは定数
{(ｎ1-1)/(ｎ1-ｎ2)}である。しかしながら，この方法
による測長法では，Ａ係数が数10〜数100の値となるの
で，（１）式から分かるように，測定の分解能がその分
だけ悪くなり，２色法の特長が十分にいかせて無かっ
た。
と，幾何学的寸法Ｄは， Ｄ＝Ｄ1−Ａ(Ｄ1-Ｄ2) （１） によって与えられる。ここで，Ｄ1，Ｄ2はそれぞれ
λ1，λ2による光学的測定値であり，また，Ａは定数
{(ｎ1-1)/(ｎ1-ｎ2)}である。しかしながら，この方法
による測長法では，Ａ係数が数10〜数100の値となるの
で，（１）式から分かるように，測定の分解能がその分
だけ悪くなり，２色法の特長が十分にいかせて無かっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】本発明は，２色法
による干渉測長計における，Ａ係数の値による測長分解
能の低下を解消するために，大気の補正に関係する干渉
縞計数値と長さに関係する干渉縞計数値とを同時である
が，別々に計算処理することによって，分解能を落とさ
ないで，長さを測定する特徴に関するものである。
による干渉測長計における，Ａ係数の値による測長分解
能の低下を解消するために，大気の補正に関係する干渉
縞計数値と長さに関係する干渉縞計数値とを同時である
が，別々に計算処理することによって，分解能を落とさ
ないで，長さを測定する特徴に関するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するに
は，上述の議論より，２色法における係数Ａが小さいこ
とが重要であると同時に，干渉縞の測定の分解能を上げ
ることが必要である。本発明は，これらの課題を直接解
決しないで，高分解能・高精度測長を実現するものであ
り，大気の影響は空間的に１ミリメートル以下の領域に
おいては均質となる，つまり一定となることを利用する
ものである。図１に示すように，２色による干渉縞を従
来通り別々に同時に計数するが，これらの計数値を２つ
の経路に分離し，一方の経路においては，従来通りパー
ソナルコンピュータに入力されるが，もう一方の経路に
おいては，Ｎ（１００〜１００００）個のデータを積分
して平均値を求め，パーソナルコンピュータに入力さ
れ，幾何学的長さが計算される。この平均化されたデー
タは，干渉縞の分割によって規定される分解能の√Ｎの
１となる。この時，データは平均の間だけ数μｍの空間
的屈折率の変化の情報が無くなるが，量子化誤差などに
よる分解能の限界が√Ｎ（１０〜１００）倍良くなり，
Ａ係数による分解能の低下を解消することができる。こ
の結果，ナノメートルのオーダでの高精度測長が実現さ
れる。
は，上述の議論より，２色法における係数Ａが小さいこ
とが重要であると同時に，干渉縞の測定の分解能を上げ
ることが必要である。本発明は，これらの課題を直接解
決しないで，高分解能・高精度測長を実現するものであ
り，大気の影響は空間的に１ミリメートル以下の領域に
おいては均質となる，つまり一定となることを利用する
ものである。図１に示すように，２色による干渉縞を従
来通り別々に同時に計数するが，これらの計数値を２つ
の経路に分離し，一方の経路においては，従来通りパー
ソナルコンピュータに入力されるが，もう一方の経路に
おいては，Ｎ（１００〜１００００）個のデータを積分
して平均値を求め，パーソナルコンピュータに入力さ
れ，幾何学的長さが計算される。この平均化されたデー
タは，干渉縞の分割によって規定される分解能の√Ｎの
１となる。この時，データは平均の間だけ数μｍの空間
的屈折率の変化の情報が無くなるが，量子化誤差などに
よる分解能の限界が√Ｎ（１０〜１００）倍良くなり，
Ａ係数による分解能の低下を解消することができる。こ
の結果，ナノメートルのオーダでの高精度測長が実現さ
れる。
【０００６】
【作用】現在，光波干渉測長計は多くの科学・工業の分
野において利用されており，先端的電子・機械工業にお
ける部品の高精度化に利用できることのほか，測定環境
の安定でない場所や長い光路での使用の要求も増えてき
ている。この場合，問題となるのが大気ゆらぎとその屈
折率の補正である。本発明では，大気の屈折率を実時間
的に自動補正することによって，大気中における光波干
渉測長の精度が容易に高くなるので，光計測に関連・熟
知していない研究者・技術者でも有効に利用することが
できる。
野において利用されており，先端的電子・機械工業にお
ける部品の高精度化に利用できることのほか，測定環境
の安定でない場所や長い光路での使用の要求も増えてき
ている。この場合，問題となるのが大気ゆらぎとその屈
折率の補正である。本発明では，大気の屈折率を実時間
的に自動補正することによって，大気中における光波干
渉測長の精度が容易に高くなるので，光計測に関連・熟
知していない研究者・技術者でも有効に利用することが
できる。
【０００７】
【実施例】図２に干渉縞計数方式による２色干渉測長計
を示す。干渉計は２波長に対して同一光路となった２光
束型偏光干渉計であり，λ／８板を利用した偏光法によ
って，２波長について９０°だけ位相が異なる信号を得
る。光源として，１.０６μｍＹＡＧレーザとその第２
高調波が利用され，これらのレーザ光はλ／２板によっ
て，偏光状態が調整された後，ビームスプリッター２に
向かう。ビームスプリッター２を透過した光は，プロー
ブ鏡５で反射される。一方，ビームスプリッター２で反
射された光は，λ／８板３を経て参照鏡４に向い，ここ
で反射される。これらの反射光はビームスプリッター２
で干渉する。これら２波長の干渉縞は２色鏡で分離さ
れ，基本波と第２高調波の干渉縞はそれぞれ偏光ビーム
スプリッター７と８によって，位相が９０°だけ異なる
信号が形成され，光電検出される。これらの信号はリバ
ーシブルカウンターで計数され，パーソナルコンピュー
タに入力され，幾何学的長さが計算される。
を示す。干渉計は２波長に対して同一光路となった２光
束型偏光干渉計であり，λ／８板を利用した偏光法によ
って，２波長について９０°だけ位相が異なる信号を得
る。光源として，１.０６μｍＹＡＧレーザとその第２
高調波が利用され，これらのレーザ光はλ／２板によっ
て，偏光状態が調整された後，ビームスプリッター２に
向かう。ビームスプリッター２を透過した光は，プロー
ブ鏡５で反射される。一方，ビームスプリッター２で反
射された光は，λ／８板３を経て参照鏡４に向い，ここ
で反射される。これらの反射光はビームスプリッター２
で干渉する。これら２波長の干渉縞は２色鏡で分離さ
れ，基本波と第２高調波の干渉縞はそれぞれ偏光ビーム
スプリッター７と８によって，位相が９０°だけ異なる
信号が形成され，光電検出される。これらの信号はリバ
ーシブルカウンターで計数され，パーソナルコンピュー
タに入力され，幾何学的長さが計算される。
【０００８】
【発明の効果】以上の実施例で述べた計測技術は既存し
ない新しい長さの測定技術であり，半導体デバイスな
どの電子関連生産産業，及び機械など各種の精密工業
関連の分野において，部品・製品の品質の向上及び長さ
の校正技術として価値が高い。
ない新しい長さの測定技術であり，半導体デバイスな
どの電子関連生産産業，及び機械など各種の精密工業
関連の分野において，部品・製品の品質の向上及び長さ
の校正技術として価値が高い。
【０００９】
【図１】本発明の基本原理を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す光学的構成図である。
１ λ／２板 ２ ビームスプリッター ３ λ／２板ーザ光 ４ 参照鏡 ５ プローブ鏡 ６ ２色鏡 ７ 基本波用偏光ビームスプリッター ８ 第２高調波用偏光ビームスプリッター ９，１０ 基本波用光電素子 １１，１２ 第２高調波用光電素子
Claims (1)
- 【請求項１】 光波干渉を利用した測長計において，非
線形光学結晶で発生される第２高調波と基本波の２波長
レーザによる干渉縞の多数の同時計数値の差を平均化し
て分解能を上げることによって，大気に影響されない幾
何学的長さを求める装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102003A JPH0781819B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 高精度干渉測長計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102003A JPH0781819B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 高精度干渉測長計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272913A true JPH05272913A (ja) | 1993-10-22 |
| JPH0781819B2 JPH0781819B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=14315622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4102003A Expired - Lifetime JPH0781819B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 高精度干渉測長計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781819B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009236554A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Mitsutoyo Corp | ２波長レーザ干渉計評価校正方法、評価校正装置および評価校正システム |
| JP2010038649A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Mitsutoyo Corp | 変位測定装置、および変位測定方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5704897B2 (ja) | 2010-11-11 | 2015-04-22 | キヤノン株式会社 | 干渉計測方法および干渉計測装置 |
| JP6503618B2 (ja) * | 2015-08-26 | 2019-04-24 | 株式会社東京精密 | 距離測定装置及びその方法 |
| US11287242B2 (en) * | 2016-07-13 | 2022-03-29 | Asml Netherlands B.V. | Cyclic error measurements and calibration procedures in interferometers |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP4102003A patent/JPH0781819B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009236554A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Mitsutoyo Corp | ２波長レーザ干渉計評価校正方法、評価校正装置および評価校正システム |
| JP2010038649A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Mitsutoyo Corp | 変位測定装置、および変位測定方法 |
| DE102009035635A1 (de) | 2008-08-01 | 2010-03-25 | Mitutoyo Corp., Kawasaki | Verschiebungsmessinstrument und Verschiebungsmessmethode |
| US8081315B2 (en) | 2008-08-01 | 2011-12-20 | Mitutoyo Corporation | Displacement measuring instrument and displacement measuring method |
| DE102009035635B4 (de) | 2008-08-01 | 2022-07-07 | Mitutoyo Corp. | Verschiebungsmessinstrument und Verschiebungsmessmethode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0781819B2 (ja) | 1995-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5838485A (en) | Superheterodyne interferometer and method for compensating the refractive index of air using electronic frequency multiplication | |
| US5764362A (en) | Superheterodyne method and apparatus for measuring the refractive index of air using multiple-pass interferometry | |
| US6882432B2 (en) | Frequency transform phase shifting interferometry | |
| US10024647B2 (en) | Method of air refractive index correction for absolute long distance measurement | |
| JPS6039518A (ja) | 干渉計システム | |
| JPH0543961B2 (ja) | ||
| WO2003050470A2 (en) | Phase-shifting interferometry method and system | |
| Cip et al. | A scale-linearization method for precise laser interferometry | |
| EP0611438B1 (en) | Optical measuring instruments | |
| JP2561861B2 (ja) | 組合わされたスケールと干渉計 | |
| US4950078A (en) | High accuracy differential plane mirror interferometer | |
| JPH06229922A (ja) | 高精度空気屈折率計 | |
| US6462823B1 (en) | Wavelength meter adapted for averaging multiple measurements | |
| Ishii et al. | New method for interferometric measurement of gauge blocks without wringing onto a platen | |
| JPH05272913A (ja) | 高精度干渉測長計 | |
| JPH04326005A (ja) | 真直度測定装置 | |
| JPS635682B2 (ja) | ||
| EP0920600B1 (en) | Superheterodyne interferometer and method for compensating the refractive index of air using electronic frequency multiplication | |
| EP0920599B1 (en) | Measuring the effects of the refractive index of a gas using different multiple path interferometry ( superhetrodyne ) | |
| Matsumoto | Recent interferometric measurements using stabilized lasers | |
| JPH11173808A (ja) | フリンジスキャン干渉計測の解析式の決定方法及びフリンジスキャン干渉計 | |
| WO1999018424A1 (en) | Interferometric method and apparatus | |
| JP2705752B2 (ja) | 屈折率の測定方法および性状特性の測定方法 | |
| HSU et al. | The period measurement of periodic structure by using heterodyne grating interferometer | |
| JPS63243704A (ja) | 変位の光学的測定方法およびその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |