JPH0854261A - 測定機またはセンサまたはアクチュエータの線形誤差のそれ自身による自律的な校正法 - Google Patents
測定機またはセンサまたはアクチュエータの線形誤差のそれ自身による自律的な校正法Info
- Publication number
- JPH0854261A JPH0854261A JP22549194A JP22549194A JPH0854261A JP H0854261 A JPH0854261 A JP H0854261A JP 22549194 A JP22549194 A JP 22549194A JP 22549194 A JP22549194 A JP 22549194A JP H0854261 A JPH0854261 A JP H0854261A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- calibration curve
- axis
- input
- output
- sensor
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 センサなどの入出力関係を示す校正直線から
の誤差を，標準計機も補助的な入力推定計機も使わない
で，それ自身の出力から，自律的に正しく校正するため
の方法として使う。 【構成】 光スポットの重心位置を検出するＰＳＤ１の
線形誤差の校正のためのシステムにおいて、マイクロメ
ータ２で傾斜が与えられる２個の鏡４ａと４ｂは片持ち
梁６上の位置を調節することで、両者の傾きの割合を
ｎ：１にすることができる。両方の鏡からＰＳＤ１まで
の光路長を等しくしておくと、片持ち梁の傾斜量を変え
るにつれて、ＰＳＤ上の２つの光スポットの位置はｎ：
１の割合で移動する。二つの光ビームを交互に点灯する
ことで校正曲線の基準軸と出力軸の値を読み取ることが
出来る。なお、基準側の入力となるビームは、回転テー
ブル３の回転で入射方向を変えることで、光スポットを
ＰＳＤ測定範囲の端点に戻すことが出来る。
の誤差を，標準計機も補助的な入力推定計機も使わない
で，それ自身の出力から，自律的に正しく校正するため
の方法として使う。 【構成】 光スポットの重心位置を検出するＰＳＤ１の
線形誤差の校正のためのシステムにおいて、マイクロメ
ータ２で傾斜が与えられる２個の鏡４ａと４ｂは片持ち
梁６上の位置を調節することで、両者の傾きの割合を
ｎ：１にすることができる。両方の鏡からＰＳＤ１まで
の光路長を等しくしておくと、片持ち梁の傾斜量を変え
るにつれて、ＰＳＤ上の２つの光スポットの位置はｎ：
１の割合で移動する。二つの光ビームを交互に点灯する
ことで校正曲線の基準軸と出力軸の値を読み取ることが
出来る。なお、基準側の入力となるビームは、回転テー
ブル３の回転で入射方向を変えることで、光スポットを
ＰＳＤ測定範囲の端点に戻すことが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変位や角度などの物理
量の測定機やセンサおよびアクチュエータ（以下ではこ
れらを測定機で代表して説明する。）の入出力関係を，
基準になる測定機を使わないで，安価に正確に校正する
ために利用される。
量の測定機やセンサおよびアクチュエータ（以下ではこ
れらを測定機で代表して説明する。）の入出力関係を，
基準になる測定機を使わないで，安価に正確に校正する
ために利用される。
【０００２】
【従来の技術】測定機の校正曲線を得るためには従来，
校正しようとする測定機の他に比較の基準となる高精度
の測定機を使い，同一の物理量の変化を校正される側と
基準側で同時に検出してその結果を比較する方法が取ら
れた。
校正しようとする測定機の他に比較の基準となる高精度
の測定機を使い，同一の物理量の変化を校正される側と
基準側で同時に検出してその結果を比較する方法が取ら
れた。
【０００３】また，同程度の精度の測定機を二つ用意
し，校正側と基準側の測定機を交換して互いの線形誤差
を修正し合って，両方の測定機を同時に自律的に校正す
る手法も知られているが，この方法でも二つの測定機を
用意する必要があった。
し，校正側と基準側の測定機を交換して互いの線形誤差
を修正し合って，両方の測定機を同時に自律的に校正す
る手法も知られているが，この方法でも二つの測定機を
用意する必要があった。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】測定機を校正するため
には従来，その校正しようとする測定機と同じか，それ
以上の精度の測定機を基準側に用意し，両者の比較測定
をする必要があった。そのため，従来は，校正しようと
する測定機の精度が高くなるほど基準に使う測定機にも
高い精度が要求され，校正システムを構成する費用も高
くなることが多かった。
には従来，その校正しようとする測定機と同じか，それ
以上の精度の測定機を基準側に用意し，両者の比較測定
をする必要があった。そのため，従来は，校正しようと
する測定機の精度が高くなるほど基準に使う測定機にも
高い精度が要求され，校正システムを構成する費用も高
くなることが多かった。
【０００５】また，従来知られている自律校正法では，
校正しようとする測定機と基準にする測定機の両方を設
置するための空間が必要になり，簡単には構成システム
が作れない場合も多かった。
校正しようとする測定機と基準にする測定機の両方を設
置するための空間が必要になり，簡単には構成システム
が作れない場合も多かった。
【０００６】そのため，プロックゲージや段差試料など
を使っていくつかの点で得た校正データから直線近似を
した校正直線または平均感度だけを求めて線形誤差を無
視してしまうことが多くあった。これは計算機を自由に
使える現在では，校正曲線さえ知られていれば得られ
る，高価な測定機の精度をみすみす悪くしてしまう大き
な無駄にもなっている。
を使っていくつかの点で得た校正データから直線近似を
した校正直線または平均感度だけを求めて線形誤差を無
視してしまうことが多くあった。これは計算機を自由に
使える現在では，校正曲線さえ知られていれば得られ
る，高価な測定機の精度をみすみす悪くしてしまう大き
な無駄にもなっている。
【０００６】このように，高精度の測定機や機械に組込
んだセンサやアクチュエータでは，それが有する分解能
と安定性の上限まで正しく入出力関係を知った上で利用
するということが出来ないことが多くあった。
んだセンサやアクチュエータでは，それが有する分解能
と安定性の上限まで正しく入出力関係を知った上で利用
するということが出来ないことが多くあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本考案では，校正しよう
とする測定機の全測定範囲をｎ等分して各１／ｎの部分
を被校正側にし，全測定範囲を基準側にして校正するこ
とで，校正曲線に含まれている未知の線形誤差を１／ｎ
に縮小して基準側データを得る。修正された校正曲線が
得られると，これを利用して基準側の読みから推定する
測定機入力をさらに修正することが出来，この手順を繰
返して，ただ一つの測定機を用いてそれ自身の校正曲線
を得る。ただし，測定機の全測定範囲にわたる平均感度
はあらかじめ与えておく。
とする測定機の全測定範囲をｎ等分して各１／ｎの部分
を被校正側にし，全測定範囲を基準側にして校正するこ
とで，校正曲線に含まれている未知の線形誤差を１／ｎ
に縮小して基準側データを得る。修正された校正曲線が
得られると，これを利用して基準側の読みから推定する
測定機入力をさらに修正することが出来，この手順を繰
返して，ただ一つの測定機を用いてそれ自身の校正曲線
を得る。ただし，測定機の全測定範囲にわたる平均感度
はあらかじめ与えておく。
【０００９】最初に求める校正曲線の基準側の値は，与
えられた平均感度による校正直線を使って，測定機の出
力から推定する。
えられた平均感度による校正直線を使って，測定機の出
力から推定する。
【００１０】変化率の大きい方を入力として測定した値
を１／ｎ倍して基準側の読みにすると，その基準値にお
いては，そのときの測定機の校正曲線が持っていた線形
誤差が１／ｎ倍される。
を１／ｎ倍して基準側の読みにすると，その基準値にお
いては，そのときの測定機の校正曲線が持っていた線形
誤差が１／ｎ倍される。
【００１１】この様にして，変化率の大きい入力が測定
機の測定範囲の上限まで物理量が変化したら，変化率の
大きい入力のゼロ点を移動して再び測定範囲の下限にそ
の入力を調整した後，物理量の変化を続ける。この手順
を繰り返して，変化率の小さい方の入力が測定範囲の上
限に達するまで，校正データを次々に得る。
機の測定範囲の上限まで物理量が変化したら，変化率の
大きい入力のゼロ点を移動して再び測定範囲の下限にそ
の入力を調整した後，物理量の変化を続ける。この手順
を繰り返して，変化率の小さい方の入力が測定範囲の上
限に達するまで，校正データを次々に得る。
【００１２】このとき得られた校正曲線では，一番最初
に不明であった校正直線からの誤差が（１／ｎ）倍に低
下している。
に不明であった校正直線からの誤差が（１／ｎ）倍に低
下している。
【００１３】次に，
【００１０】〜
【００１１】で述べた方法で得た自分自身の中間的校正
曲線を使って，ｎ倍の方の入力経路での読みを修正する
ことでその校正曲線の基準側の値を修正する。
曲線を使って，ｎ倍の方の入力経路での読みを修正する
ことでその校正曲線の基準側の値を修正する。
【００１４】この修正が終わった最新の中間的校正曲線
を用いて，直前の校正曲線の基準側の値を修正する。こ
の基準軸の修正手順を，修正による校正曲線の変化が無
くなるまで繰返すことにより，最終の校正曲線を得る。
を用いて，直前の校正曲線の基準側の値を修正する。こ
の基準軸の修正手順を，修正による校正曲線の変化が無
くなるまで繰返すことにより，最終の校正曲線を得る。
【００１５】
【作用】本発明は，測定機またはセンサ，またはアクチ
ュエータ（以下の作用の説明では，これらを測定機だけ
で代表する）をそれ自身で自律的に校正する手法であ
る。
ュエータ（以下の作用の説明では，これらを測定機だけ
で代表する）をそれ自身で自律的に校正する手法であ
る。
【００１６】本発明では，校正曲線の基準側軸の値を決
めるのにも校正される測定機そのものを使う。そのため
に，測定機への入力を，ｎ：１（ｎ＞１）の比率を持つ
２経路から交互に行い，そのｎ倍の方の入力の読みを１
／ｎ倍した値を校正曲線の基準側に用い，１倍の方を校
正曲線の被校正側測定機の出力軸の値に用いる。
めるのにも校正される測定機そのものを使う。そのため
に，測定機への入力を，ｎ：１（ｎ＞１）の比率を持つ
２経路から交互に行い，そのｎ倍の方の入力の読みを１
／ｎ倍した値を校正曲線の基準側に用い，１倍の方を校
正曲線の被校正側測定機の出力軸の値に用いる。
【００１７】このことで，基準側に使ったときの測定機
などの有する校正曲線の基準軸の誤差を１／ｎにするこ
とが本発明の基本となる。これに，一対の変位計などの
自律校正の手法で知られている，変化率の大きい基準側
の入力のゼロ点を移動して，入力が測定範囲を超えない
ような工夫と，測定機の校正曲線の基準側軸を一つ前の
校正曲線で補正計算する手順とを加える。
などの有する校正曲線の基準軸の誤差を１／ｎにするこ
とが本発明の基本となる。これに，一対の変位計などの
自律校正の手法で知られている，変化率の大きい基準側
の入力のゼロ点を移動して，入力が測定範囲を超えない
ような工夫と，測定機の校正曲線の基準側軸を一つ前の
校正曲線で補正計算する手順とを加える。
【００１８】さらに，やはり一対の変位計の自律校正で
知られているのと同じ様に，この補正計算を繰返して１
／ｎ倍の誤差低減を積み重ねて，測定機が当初に有して
いた，校正曲線の誤差を極限まで低減して，測定機の全
測定範囲にわたって，線形誤差（校正直線からの誤差）
の詳細を，その測定機の有する精度の限界まで校正する
のが本発明の手法である。
知られているのと同じ様に，この補正計算を繰返して１
／ｎ倍の誤差低減を積み重ねて，測定機が当初に有して
いた，校正曲線の誤差を極限まで低減して，測定機の全
測定範囲にわたって，線形誤差（校正直線からの誤差）
の詳細を，その測定機の有する精度の限界まで校正する
のが本発明の手法である。
【００１９】また，最初に基準側に使う測定機の平均的
感度は，本方法で決定できないが，段差試料などのよう
に，ステップ状に入力を変化させることで，測定範囲内
の比較的間隔の広い２点を結ぶ校正直線を決めること
は，全測定範囲での詳細な校正曲線を得ることに比べれ
ば，ずっと容易である。そして，このような固定基準
は，連続的な変化をさせる必要のある基準に比べて，極
めて安定で，また高精度である。
感度は，本方法で決定できないが，段差試料などのよう
に，ステップ状に入力を変化させることで，測定範囲内
の比較的間隔の広い２点を結ぶ校正直線を決めること
は，全測定範囲での詳細な校正曲線を得ることに比べれ
ば，ずっと容易である。そして，このような固定基準
は，連続的な変化をさせる必要のある基準に比べて，極
めて安定で，また高精度である。
【００２０】また，干渉計における波長の半分または干
渉縞の間隔に相当する変位以下の位相分割を行うとき，
あるいはエンコーダの最小メモリ以下の微小部を分割す
るときの線形誤差の評価などでは，平均感度は既知のも
のとして与えられると考えてよい場合が多い。
渉縞の間隔に相当する変位以下の位相分割を行うとき，
あるいはエンコーダの最小メモリ以下の微小部を分割す
るときの線形誤差の評価などでは，平均感度は既知のも
のとして与えられると考えてよい場合が多い。
【００２１】従って，本発明により，どの様な高精度の
測定機でも，その有する限界近くの精度まで正しく校正
して，使用するすることが可能になる。
測定機でも，その有する限界近くの精度まで正しく校正
して，使用するすることが可能になる。
【００２２】
【実施例】以下には、実施例を挙げながら、考案の原理
の詳細について、図を使って説明する。
の詳細について、図を使って説明する。
【００２３】図１は，光スポットの重心位置を検出する
半導体位置検出素子（ＰＳＤ）１の線形誤差の校正のた
めのシステムを示す図である。図のように，マイクロメ
ータ２で傾斜が与えられる２個の鏡４ａと４ｂは片持ち
梁６上の位置を調節することで，両者の傾きの割合を
ｎ：１にすることができる。両方の鏡からＰＳＤ１まで
の光路長を等しくしておくと，片持ち梁の傾斜量を変え
るにつれて，ＰＳＤ上の２つの光スポットの位置はｎ：
１の割合で移動する。二つの光ビームを交互に点灯する
ことで校正曲線の基準軸と出力軸の値を読み取ることが
出来る。なお，基準側の入力となるビームは，回転テー
ブル３の回転で入射方向を変えることで，光スポットを
ＰＳＤ測定範囲の端点に戻すことが出来る。
半導体位置検出素子（ＰＳＤ）１の線形誤差の校正のた
めのシステムを示す図である。図のように，マイクロメ
ータ２で傾斜が与えられる２個の鏡４ａと４ｂは片持ち
梁６上の位置を調節することで，両者の傾きの割合を
ｎ：１にすることができる。両方の鏡からＰＳＤ１まで
の光路長を等しくしておくと，片持ち梁の傾斜量を変え
るにつれて，ＰＳＤ上の２つの光スポットの位置はｎ：
１の割合で移動する。二つの光ビームを交互に点灯する
ことで校正曲線の基準軸と出力軸の値を読み取ることが
出来る。なお，基準側の入力となるビームは，回転テー
ブル３の回転で入射方向を変えることで，光スポットを
ＰＳＤ測定範囲の端点に戻すことが出来る。
【００２４】図２は，差動干渉計の位相変調法において
使われる変調用の圧電素子の線形誤差を自律的に調節す
る原理構造図を示す。光ビーム１Ａ，１Ｂの光路長の差
の変化を干渉計で検出する光学系において，位相差変化
用のピエゾ素子４で位相変化用直角プリズム５を移動さ
せることで波長の半分以下の光路長差量を読み取る光学
系である。反射鏡３Ａと３Ｂは光路中に挿入したり取り
除いたりすることができる。図２の片持ち梁６上に反射
鏡２Ａ，２Ｂを固定し，それらの位置と梁のたわみ変化
用圧電素子７の位置の支点からの距離を適切に調整し
て，圧電素子７を変位させたときの，反射鏡２Ａ，２Ｂ
の変位量の比をｎ：１にする。
使われる変調用の圧電素子の線形誤差を自律的に調節す
る原理構造図を示す。光ビーム１Ａ，１Ｂの光路長の差
の変化を干渉計で検出する光学系において，位相差変化
用のピエゾ素子４で位相変化用直角プリズム５を移動さ
せることで波長の半分以下の光路長差量を読み取る光学
系である。反射鏡３Ａと３Ｂは光路中に挿入したり取り
除いたりすることができる。図２の片持ち梁６上に反射
鏡２Ａ，２Ｂを固定し，それらの位置と梁のたわみ変化
用圧電素子７の位置の支点からの距離を適切に調整し
て，圧電素子７を変位させたときの，反射鏡２Ａ，２Ｂ
の変位量の比をｎ：１にする。
【００２５】光ビーム１Ａを移動反射鏡２Ａで反射さ
せ，光ビーム１Ｂを固定鏡３Ｂで反射させる光路系にし
て，梁のたわみを変化させて目的の光路長差を変化させ
る場合を入力経路ａとし，光ビーム１Ａを固定鏡３Ａで
反射させ，光ビーム１Ｂを移動反射鏡２Ｂで反射させる
光路系にして．梁のたわみを変化させて目的の光路長差
を変化させる場合を入力経路ｂとすると，これらの二つ
の経路は位相変化用の圧電素子に対して入力比がｎ：１
の二つの経路となる。なお，経路ａで反射鏡２Ａの変位
が干渉縞間隔分を超えると，圧電素子４の移動範囲が自
動的にゼロシフトして，圧電素子４は再び初期状態の出
発点からの変位で位相変化を与えるようになる。すなわ
ち，この系ではｎ倍の入力経路に対するゼロシフトは自
動的に行われる。
せ，光ビーム１Ｂを固定鏡３Ｂで反射させる光路系にし
て，梁のたわみを変化させて目的の光路長差を変化させ
る場合を入力経路ａとし，光ビーム１Ａを固定鏡３Ａで
反射させ，光ビーム１Ｂを移動反射鏡２Ｂで反射させる
光路系にして．梁のたわみを変化させて目的の光路長差
を変化させる場合を入力経路ｂとすると，これらの二つ
の経路は位相変化用の圧電素子に対して入力比がｎ：１
の二つの経路となる。なお，経路ａで反射鏡２Ａの変位
が干渉縞間隔分を超えると，圧電素子４の移動範囲が自
動的にゼロシフトして，圧電素子４は再び初期状態の出
発点からの変位で位相変化を与えるようになる。すなわ
ち，この系ではｎ倍の入力経路に対するゼロシフトは自
動的に行われる。
【００２６】経路ａで，たわみ変化用圧電素子７の駆動
電圧と位相変化用圧電素子４の駆動電圧の関係１を求
め，経路ｂでたわみ変化用圧電素子７の駆動電圧と位相
変化用圧電素子４の駆動電圧の関係２を求め，圧電素子
７の駆動電圧と変位の関係の再現性を利用すると関係
１，関係２から，入力経路ａにおける圧電素子４の駆動
電圧の１／ｎから評価した変位を入力，経路ｂにおける
圧電素子４の駆動電圧を出力とする中間的校正曲線が得
られる。この中間的校正曲線の入力軸をその校正曲線そ
のものを使って自律的に補正することで線形誤差の自律
校正が成立する。
電圧と位相変化用圧電素子４の駆動電圧の関係１を求
め，経路ｂでたわみ変化用圧電素子７の駆動電圧と位相
変化用圧電素子４の駆動電圧の関係２を求め，圧電素子
７の駆動電圧と変位の関係の再現性を利用すると関係
１，関係２から，入力経路ａにおける圧電素子４の駆動
電圧の１／ｎから評価した変位を入力，経路ｂにおける
圧電素子４の駆動電圧を出力とする中間的校正曲線が得
られる。この中間的校正曲線の入力軸をその校正曲線そ
のものを使って自律的に補正することで線形誤差の自律
校正が成立する。
【００２７】図２では片持ち梁の変位を干渉計で検出す
る場合を示したが，この変位を圧電素子でｚ方向に追従
するトンネルプローブや原子間力プローブの様な追従式
の変位プローブで検出する場合に置換えても，その追従
用圧電素子の線形誤差の校正は同じ方法で実現できる。
この場合は変位プローブで反射鏡２Ａの部分の変位を検
出する配置にして得たたわみ変化用圧電素子７の駆動電
圧と追従用プローブの圧電素子の駆動電圧の関係を関係
１として，変位プローブで反射鏡２Ｂの変位を検出する
配置にして得たたわみ変化用圧電素子７の駆動電圧と追
従用プローブの圧電素子の駆動電圧の関係を関係２とし
て，上述の中間的校正曲線を求めれば後は同じ手順で目
的の最終の校正曲線が得られる。ただし，この場合は経
路ａでの読みの際に，プローブのゼロシフトの機構が必
要になる。
る場合を示したが，この変位を圧電素子でｚ方向に追従
するトンネルプローブや原子間力プローブの様な追従式
の変位プローブで検出する場合に置換えても，その追従
用圧電素子の線形誤差の校正は同じ方法で実現できる。
この場合は変位プローブで反射鏡２Ａの部分の変位を検
出する配置にして得たたわみ変化用圧電素子７の駆動電
圧と追従用プローブの圧電素子の駆動電圧の関係を関係
１として，変位プローブで反射鏡２Ｂの変位を検出する
配置にして得たたわみ変化用圧電素子７の駆動電圧と追
従用プローブの圧電素子の駆動電圧の関係を関係２とし
て，上述の中間的校正曲線を求めれば後は同じ手順で目
的の最終の校正曲線が得られる。ただし，この場合は経
路ａでの読みの際に，プローブのゼロシフトの機構が必
要になる。
【００２８】図３は，２次元ＰＳＤを自律的に校正する
ときのＰＳＤ上でのスポットの移動の軌跡の例を示す。
（ａ）がｙ軸の読みを基準にしてｘ軸を校正するとき，
（ｂ）がｘ軸の読みを基準にしてｙ軸を校正するときの
例である。ＰＳＤ上の全面に分布する点について調べる
ために，（ａ），（ｂ）とも，出発点の違う平行な直線
１ａ，１ｂ，などに沿った多数の中間的校正曲線を得る
必要がある。
ときのＰＳＤ上でのスポットの移動の軌跡の例を示す。
（ａ）がｙ軸の読みを基準にしてｘ軸を校正するとき，
（ｂ）がｘ軸の読みを基準にしてｙ軸を校正するときの
例である。ＰＳＤ上の全面に分布する点について調べる
ために，（ａ），（ｂ）とも，出発点の違う平行な直線
１ａ，１ｂ，などに沿った多数の中間的校正曲線を得る
必要がある。
【００２９】ＰＳＤの中心からの等距離になる同心円か
らのずれで２次元の線形誤差を表すと，（ａ）で得た校
正曲線のｘ軸方向の誤差と，同じＰＳＤ上の点の（ｂ）
で得た校正曲線のｙ軸方向の誤差がそれぞれ２次元の線
形誤差のｘ，ｙ成分となる。
らのずれで２次元の線形誤差を表すと，（ａ）で得た校
正曲線のｘ軸方向の誤差と，同じＰＳＤ上の点の（ｂ）
で得た校正曲線のｙ軸方向の誤差がそれぞれ２次元の線
形誤差のｘ，ｙ成分となる。
【００３０】このようにして得た校正データから，多く
の同心円上での２次元線形誤差が判ると，それをもと
に，（ａ）の校正曲線の基準軸（ｙ軸）と（ｂ）の校正
曲線の基準軸（ｘ軸）を修正し，さらにこの修正結果を
もとに２次元線形誤差を修正するという手順を繰返すと
最終的に，正しい２次元の線形誤差が求まる。
の同心円上での２次元線形誤差が判ると，それをもと
に，（ａ）の校正曲線の基準軸（ｙ軸）と（ｂ）の校正
曲線の基準軸（ｘ軸）を修正し，さらにこの修正結果を
もとに２次元線形誤差を修正するという手順を繰返すと
最終的に，正しい２次元の線形誤差が求まる。
【００３１】
【発明の効果】本考案の方法を用いることにより，測定
機またはセンサまたはアクチュエータをそれがもつ分解
能と安定性で決まる限界の精度まで校正することができ
るようになる。測定機の分解能や安定性が使用環境で変
ることがあっても，その使用環境と同じに合せた環境で
校正をすることで使用上必要な精度の校正データを得る
ことができる。
機またはセンサまたはアクチュエータをそれがもつ分解
能と安定性で決まる限界の精度まで校正することができ
るようになる。測定機の分解能や安定性が使用環境で変
ることがあっても，その使用環境と同じに合せた環境で
校正をすることで使用上必要な精度の校正データを得る
ことができる。
【図１】は半導体位置検出素子（１次元）の線形誤差の
校正に本考案の原理を適用するときの例を示す説明図。
校正に本考案の原理を適用するときの例を示す説明図。
１‥‥‥‥‥‥校正の対象となる半導体位置検出素子
（ＰＳＤ） ２‥‥‥‥‥‥片持ち梁のたわみを変えるマイクロメー
タヘッド ３ａ，３ｂ‥‥光源 ４ａ，４ｂ‥‥それぞれ光源３ａ，３ｂからの光の反射
鏡 ５‥‥‥‥‥‥光源３ａの光の方向を変える回転ステー
ジ ６‥‥‥‥‥‥片持ち梁
（ＰＳＤ） ２‥‥‥‥‥‥片持ち梁のたわみを変えるマイクロメー
タヘッド ３ａ，３ｂ‥‥光源 ４ａ，４ｂ‥‥それぞれ光源３ａ，３ｂからの光の反射
鏡 ５‥‥‥‥‥‥光源３ａの光の方向を変える回転ステー
ジ ６‥‥‥‥‥‥片持ち梁
【図２】は，干渉計の位相変化用圧電素子の非線形誤差
の校正原理を示す構造説明図。
の校正原理を示す構造説明図。
１Ａ，１Ｂ‥‥‥‥‥‥‥‥光ビーム ２Ａ，２Ｂ‥‥‥‥‥‥‥‥移動反射鏡 ３Ａ，３Ｂ‥‥‥‥‥‥‥‥固定反射鏡 ４‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥位相変化用圧電素子 ５‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥光路長調整用移動直角プリ
ズム ６‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥片持ち梁 ７‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥片持ち梁のたわみ変化用圧
電素子 ８‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥干渉計レシーバ ９ａ，９ｂ，９ｃ‥‥‥‥‥ビームスプリッタ １０‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥反射用プリズム
ズム ６‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥片持ち梁 ７‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥片持ち梁のたわみ変化用圧
電素子 ８‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥干渉計レシーバ ９ａ，９ｂ，９ｃ‥‥‥‥‥ビームスプリッタ １０‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥反射用プリズム
【図３】は，２次元ＰＳＤを自律的に校正するときのＰ
ＳＤ上でのスポットの移動の軌跡の例を示す。（ａ）が
ｙ軸基準でｘ軸を校正するとき，（ｂ）がｘ軸基準でｙ
軸を校正するときの例である。
ＳＤ上でのスポットの移動の軌跡の例を示す。（ａ）が
ｙ軸基準でｘ軸を校正するとき，（ｂ）がｘ軸基準でｙ
軸を校正するときの例である。
Ｐ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥２次元ＰＳＤ ｘ，ｙ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ＰＳＤの検出方向 θ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥スポットの移動方向がＰＳ
Ｄのｘ軸となす角 １ａ，１ｂ，１ｃ‥‥‥‥‥それぞれ一つの中間的校正
曲線１を得るためにＰＳＤ上をスポットが移動する軌跡 ２ａ，２ｂ，２ｃ‥‥‥‥‥それぞれ一つの中間的校正
曲線２を得るためにＰＳＤ上をスポットが移動する軌跡
Ｄのｘ軸となす角 １ａ，１ｂ，１ｃ‥‥‥‥‥それぞれ一つの中間的校正
曲線１を得るためにＰＳＤ上をスポットが移動する軌跡 ２ａ，２ｂ，２ｃ‥‥‥‥‥それぞれ一つの中間的校正
曲線２を得るためにＰＳＤ上をスポットが移動する軌跡
Claims (5)
- 【請求項１】 測定機の入力と出力の関係を調べる際
に，入力となる物理量の変化を同一の手段を用いて同時
に又は交互に二つの経路ａ，ｂで，その変化率がｎ：１
（ただし・ｎ＞１とする）になるように変化させ，経路
ａでの変化と経路ｂでの変化を交互に測定機で測定し，
経路ａでの入力の測定機による読みを１／ｎ倍した値を
基準入力として，経路ｂでの入力の読みを測定機の出力
とする形の中間的校正曲線を得て，その中間的校正曲線
自身を用いて経路ａでの読みを修正して，新しい中間校
正曲線を得る手順を，その修正によっても校正曲線が変
化しなくなるまで繰返して，最終的に正しい校正曲線を
得る方法。 - 【請求項２】 センサの出力を電気量に変換して読み
取るシステムにおいて，そのセンサの入出力の関係を校
正する請求項１に記載の校正方法。 - 【請求項３】 オープンループで制御されるアクチュ
エータの入出力関係を自律的に校正する請求項１に記載
の校正方法。 - 【請求項４】 校正しようとする測定機またはセンサ
または追従用アクチュエータの目標物ａ，ｂの２個が取
付けられた，梃子とその梃子に所要の変位を与える駆動
用アクチュエータまたは手動の駆動系を組合わせたレバ
ー装置を横方向に移動できる台上に設置して，台を移動
することで，測定機又はセンサまたは追従用アクチュエ
ータに対する梃子上の目標物ａ，ｂを切り換えて，変位
又は角度又は力の出力が，必要なｎ：１倍になるような
２種類の経路を得ることのできる態様の請求項１または
請求項２または請求項３に使われる入力変化装置。 - 【請求項５】 ｘ，ｙの２次元方向の変化を検出でき
る測定機またはセンサまたはオープンループ制御で使う
アクチュエータにおいて，変化の方向をｘ軸とθ（π／
４＜θ＜π／２）の角度をなす方向に与えて，ｙ軸の読
みをｔａｎ（θ）倍してｘ軸の基準側入力とし，ｘ軸の
出力との間の校正曲線を中間校正曲線１とし，θを０＜
θ＜π／４として得た，ｘ軸の出力をｔａｎ（θ）倍し
てｙ軸の基準側入力とし，ｙ軸の出力との間の校正曲線
を中間校正曲線２とする。２次元センサの中心点ｘ＝
０，ｙ＝０となる点を中心として，変化量が等距離にな
る同心円を描くとき，この円の真円からのずれをセンサ
または測定機の２次元の線形誤差とみなすとき，２次元
線形誤差のｘ成分が中間校正曲線１で，またｙ成分が中
間校正曲線２で与えられる，この２次元線形誤差を使っ
て中間校正曲線１の基準入力軸（ｙ軸）の値と，中間校
正曲線２の基準入力軸（ｘ軸）の値を修正し，またその
結果を使って２次元線形誤差を表す同心円の歪みを修正
する手順を繰返して最終的な正しい２次元線形誤差を得
る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22549194A JPH0854261A (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 測定機またはセンサまたはアクチュエータの線形誤差のそれ自身による自律的な校正法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22549194A JPH0854261A (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 測定機またはセンサまたはアクチュエータの線形誤差のそれ自身による自律的な校正法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854261A true JPH0854261A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16830158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22549194A Pending JPH0854261A (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 測定機またはセンサまたはアクチュエータの線形誤差のそれ自身による自律的な校正法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0854261A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104315981A (zh) * | 2014-10-10 | 2015-01-28 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光跟踪仪位置敏感器跟踪零点的标定方法 |
| CN111750773A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 南京理工大学 | 测量不同光斑点在位置敏感探测器上响应的方法 |
| CN113231734A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-08-10 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光光路校准方法、装置、存储介质和激光切割机 |
-
1994
- 1994-08-16 JP JP22549194A patent/JPH0854261A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104315981A (zh) * | 2014-10-10 | 2015-01-28 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光跟踪仪位置敏感器跟踪零点的标定方法 |
| CN104315981B (zh) * | 2014-10-10 | 2017-05-17 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光跟踪仪位置敏感器跟踪零点的标定方法 |
| CN111750773A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 南京理工大学 | 测量不同光斑点在位置敏感探测器上响应的方法 |
| CN113231734A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-08-10 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光光路校准方法、装置、存储介质和激光切割机 |
| CN113231734B (zh) * | 2021-04-23 | 2024-06-04 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光光路校准方法、装置、存储介质和激光切割机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6324588B2 (ja) | 輪郭形状表面粗さ測定装置および輪郭形状表面粗さ測定方法 | |
| US6008902A (en) | Method and device for heterodyne interferometer error correction | |
| JP4776473B2 (ja) | 光軸偏向型レーザ干渉計、その校正方法、補正方法、及び、測定方法 | |
| JPH10260009A (ja) | 座標測定装置 | |
| JP2561861B2 (ja) | 組合わされたスケールと干渉計 | |
| IL271175A (en) | Quick-tilt mirror calibration system and method | |
| JP6104708B2 (ja) | 追尾式レーザ干渉計 | |
| US6694797B2 (en) | Dial indicator calibration apparatus | |
| JP5290038B2 (ja) | 測定装置及び測定方法 | |
| JPH0854261A (ja) | 測定機またはセンサまたはアクチュエータの線形誤差のそれ自身による自律的な校正法 | |
| JPH095059A (ja) | 平面度測定装置 | |
| Kiyono et al. | Self-calibration of precision angle sensor and polygon mirror | |
| Tamiya et al. | Detection principle and verification of non-contact displacement meter with pico-meter resolution | |
| JP2001165629A (ja) | 形状測定装置及び形状測定方法 | |
| JP4230896B2 (ja) | 形状測定装置及びその校正方法 | |
| JP5902891B2 (ja) | エンコーダ及び校正方法 | |
| JP2593483B2 (ja) | ＸＹθテーブルの初期設定方法 | |
| JP2002054920A (ja) | ３次元形状測定機及び同機における校正方法、ステージ装置、位置制御方法 | |
| JP2007003204A (ja) | 厚み測定機 | |
| WO2023084952A1 (ja) | ウェハ厚さ測定装置および該方法 | |
| JP3239094B2 (ja) | 運動体の姿勢制御装置 | |
| JP3218570B2 (ja) | 干渉計 | |
| JPH06213675A (ja) | 測定器またはセンサまたはアクチュエータの自律的な校正法 | |
| CN118816706A (zh) | 标校光栅干涉仪测量光栅余弦误差的装置及方法 | |
| KR100380133B1 (ko) | 광센서에서 피측정물의 반사광 강도에 따른 오차 보상방법 |