JPH0820235B2 - 真直度測定装置 - Google Patents
真直度測定装置Info
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- JPH0820235B2 JPH0820235B2 JP3096592A JP9659291A JPH0820235B2 JP H0820235 B2 JPH0820235 B2 JP H0820235B2 JP 3096592 A JP3096592 A JP 3096592A JP 9659291 A JP9659291 A JP 9659291A JP H0820235 B2 JPH0820235 B2 JP H0820235B2
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- light source
- stage
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- 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
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
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。
【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。
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。
【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、
なる波長λ2 の光を出射する第２光源と、
【００１３】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、
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Ｄ
1 、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、とから成る真直度測定
装置において、
1 、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、とから成る真直度測定
装置において、
【００１５】前記第１、第２の光源から出射した前記λ
1の光およびλ2の光をそれぞれ２分割する手段と、
1の光およびλ2の光をそれぞれ２分割する手段と、
【００１６】前記２分割されたそれぞれの一方の光に対
して、前記第１、第２の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、
して、前記第１、第２の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、
【００１７】前記２分割されたそれぞれの他方の光に対
して、前記ある１つの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、を有し、
して、前記ある１つの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、を有し、
【００１８】前記光位置検出器は、前記分割されたλ1
の光およびλ2の光によって前記光位置検出器に形成さ
れるそれぞれの２つの光スポット位置の略重心位置を前
記それぞれの受光位置に応じた値Ｄ1、Ｄ2として出力す
ることを特徴とする、真直度測定装置を提供する。
の光およびλ2の光によって前記光位置検出器に形成さ
れるそれぞれの２つの光スポット位置の略重心位置を前
記それぞれの受光位置に応じた値Ｄ1、Ｄ2として出力す
ることを特徴とする、真直度測定装置を提供する。
【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。
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。
【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Ｄ
1 、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、ｎ2 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Ｄ
1 、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、ｎ2 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 、Ｄ
1 ’、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状態を基準として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。
1 ’、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状態を基準として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。
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】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。
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Ａｒ
+ 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Ａｒ
+ 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
１１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
１１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】図３は、本発明の第２の実施例を示す概略
構成図であり、図３は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
代表して示したものであり、略同一な光軸を有する他方
のレーザ光についても同様の構成である。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。
構成図であり、図３は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
代表して示したものであり、略同一な光軸を有する他方
のレーザ光についても同様の構成である。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、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。
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、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 (2)
- 【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、とから成る真直度測定
装置において、 前記第１、第２の光源から出射した前記λ 1 の光および
λ 2 の光をそれぞれ２分割する手段と、 前記２分割されたそれぞれの一方の光に対して、前記第
１、第２の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、 前記２分割されたそれぞれの他方の光に対して、前記あ
る１つの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、を有し、 前記光位置検出器は、前記分割されたλ 1 の光およびλ 2
の光によって前記光位置検出器に形成されるそれぞれの
２つの光スポット位置の略重心位置を前記それぞれの受
光位置に応じた値Ｄ 1 、Ｄ 2 として出力することを特徴と
する、真直度測定装置。 - 【請求項２】 第１光源と第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 JPH04326005A (ja) | 1992-11-16 |
| JPH0820235B2 true 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) |
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|---|---|---|---|---|
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| 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 |
Family Cites Families (4)
| 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 |
| JPS50104956A (ja) * | 1974-01-24 | 1975-08-19 | ||
| US3915574A (en) * | 1974-09-26 | 1975-10-28 | Rca Corp | Method for determining an accurate alignment of a laser beam |
| 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 |
-
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
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|---|---|
| GB9209066D0 (en) | 1992-06-10 |
| DE4213428A1 (de) | 1992-10-29 |
| GB2256706A (en) | 1992-12-16 |
| US5333053A (en) | 1994-07-26 |
| JPH04326005A (ja) | 1992-11-16 |
| GB2256706B (en) | 1995-05-03 |
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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 |