JPH10221020A - Length measuring system - Google Patents

Length measuring system

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JPH10221020A
JPH10221020A JP9025325A JP2532597A JPH10221020A JP H10221020 A JPH10221020 A JP H10221020A JP 9025325 A JP9025325 A JP 9025325A JP 2532597 A JP2532597 A JP 2532597A JP H10221020 A JPH10221020 A JP H10221020A
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JP
Japan
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atmosphere
laser light
laser beam
wavelength
interferometer
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JP9025325A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Hachisuga
勝 蜂須賀
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a length measuring system in which measuring precision is not influenced by air fluctuation. SOLUTION: An interferometer 4 is put as the position relation of a mirror 2 fixed on a moving object A is in accordance with Abbe's principle. An ultrasonic (b) transmitting and receiving device 5 is put adjacent to the interferometer 4. A wave processor 6 detects a time (t) when an ultrasonic wave (b) goes and comes back between the device 5 and the mirror 2, and a correction device 11 environmentally corrects wavelength of a laser beam a1 by output of sensors 8, 9, 10. After a processor 12 calculates the approximate value L' of the displacement amount of the moving object A by making the half value of the wavelength which the correction device 11 corrects one scale, the average absolute temperature TAVE of the atmosphere is calculated by the approximate value L' and the time (t) when a waveform processor 6 detects. The wavelength of the laser beam a1 is environmentally corrected again by means of the average absolute temperature TAVE of the atmosphere as Edlen type temperature parameter. Finally, the processor 12 calculates the normal displacement amount of the moving object A by making the half value of the wavelength in which it environmentally corrects a scale.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超精密位置決め技
術に係り、特に、制御対称である移動体の変位量を測定
するレーザ測長システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-precision positioning technology, and more particularly, to a laser length measuring system for measuring the amount of displacement of a moving object which is symmetrical in control.

【0002】[0002]

【従来の技術】サブnmという極めて高分解能の測定を
可能とするレーザ干渉計は、半導体製造に使用されるス
テッパを始めとする超精密機器のXYステージ等の位置
決め制御系の検出要素等として多く用いられている。
2. Description of the Related Art A laser interferometer capable of measuring a very high resolution of sub-nm is often used as a detection element of a positioning control system such as an XY stage of a super precision device such as a stepper used in semiconductor manufacturing. Used.

【0003】以下、図2により、この干渉計を含む測長
システム(以下、従来の測長システムと呼ぶ)の基本構成
の概要について説明する。
Hereinafter, an outline of a basic configuration of a length measuring system including the interferometer (hereinafter, referred to as a conventional length measuring system) will be described with reference to FIG.

【0004】レーザ発振器100から射出されたレーザ
光100aは、ミラー干渉計101を通過した後、制御
対称である移動体A(例えば、XYテーブル等)に装着さ
れたミラー102を照明する。このミラー102で反射
したレーザ光100aは、ミラー干渉計101に入射し
て、参照光(元のレーザ光)との干渉縞を形成する。そし
て、この干渉縞の強度を検出するレシーバ103の出力
は、レーザ光100aの光路に沿って移動体Aがレーザ
光100aの半波長(λa/2)に相当する距離だけ移動
する毎に正弦的に変動する。そこで、処理装置104
は、レシーバ103の出力値の変動を一周期毎にカウン
トする。尚、より分解能を向上させるために、レシーバ
103の出力を電気的に分割するような場合もある。
After passing through a mirror interferometer 101, a laser beam 100a emitted from a laser oscillator 100 illuminates a mirror 102 mounted on a moving body A (for example, an XY table or the like) which is control-symmetric. The laser beam 100a reflected by the mirror 102 enters the mirror interferometer 101, and forms interference fringes with the reference beam (original laser beam). The output of the receiver 103 for detecting the intensity of the interference fringe is sinusoidal every time the moving body A moves by a distance corresponding to a half wavelength (λa / 2) of the laser light 100a along the optical path of the laser light 100a. To fluctuate. Therefore, the processing device 104
Counts the fluctuation of the output value of the receiver 103 every period. In some cases, the output of the receiver 103 is electrically divided in order to further improve the resolution.

【0005】一方、大気の屈折率nの算出に必要とされ
る環境パラメータT,P,Fをインプロセス計測するため
に、レーザ光100aの光路の近傍には、大気中の温度
Tを検出する温度センサー105と、大気力Pを検出す
る気圧センサー106と、大気の湿度Hを検出する湿度
センサー107がそれぞれ配置されている。
On the other hand, in order to perform in-process measurement of environmental parameters T, P, and F required for calculating the refractive index n of the atmosphere, a temperature T in the atmosphere is detected near the optical path of the laser beam 100a. A temperature sensor 105, a barometric pressure sensor 106 for detecting atmospheric power P, and a humidity sensor 107 for detecting atmospheric humidity H are provided.

【0006】そして、補正装置108は、まず、これら
センサ105,106,107が検出した環境パラメータ
T,P,Hを用いて、以下に示すエドレンの実験式(1)か
ら大気の屈折率nを算出する。
The correcting device 108 first calculates the refractive index n of the atmosphere from the following Edren's equation (1) using the environmental parameters T, P, and H detected by these sensors 105, 106, and 107. calculate.

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】続いて、補正装置108は、このとき算出
した大気の屈折率nと、以下に示す数式(2)とを用い
て、真空中のレーザ光100aの波長値λv(6.33
nm)を補正することによって、大気中のレーザ光10
0aの波長値λaとする。そして、この大気中のレーザ
光100aの波長値λaを処理装置104に入力する。
Subsequently, the correction device 108 uses the calculated refractive index n of the atmosphere and the following equation (2) to calculate the wavelength value λv (6.33) of the laser beam 100a in a vacuum.
nm), the laser beam 10 in the atmosphere can be corrected.
The wavelength value λa is 0a. Then, the wavelength value λa of the laser beam 100a in the atmosphere is input to the processing device 104.

【0009】λa=λv/n ……(2) そして、処理装置104は、レーザ光100aの波長値
λaの入力を受付けると、この波長値の半値λa/2を
一目盛として移動体Aの変位量ΔLを算出する。具体的
には、移動体Aの変位量ΔLとして、レシーバ103の
出力変動のカウント数分の目盛に相当する距離を算出す
る。その後、この算出結果ΔLは、表示部104a上に
表示されると共に、主フィードバック信号として、移動
体Aの駆動装置のサーボアンプ(不図示)にフィードバッ
クされる。
Λa = λv / n (2) When the processing unit 104 receives the input of the wavelength value λa of the laser beam 100a, the processing unit 104 displaces the moving body A using the half value λa / 2 of the wavelength value as one scale. Calculate the quantity ΔL. Specifically, as the displacement amount ΔL of the moving body A, a distance corresponding to a scale corresponding to the count of output fluctuations of the receiver 103 is calculated. Thereafter, the calculation result ΔL is displayed on the display unit 104a, and is fed back as a main feedback signal to a servo amplifier (not shown) of the driving device of the moving body A.

【0010】ここで示した構成のみによっても、約±
1.4ppm程度の測定精度(判り易く言えば、測長距
離1m当たり±1.4μm程度の精度)を実現すること
ができるが、別途、波長トラッカと呼ばれる補正機を設
ければ、約±0.14ppm程度にまで測定精度を向上
させることが可能となることが知られている。
[0010] Only by the configuration shown here, about ±
It is possible to realize a measurement accuracy of about 1.4 ppm (accurately, an accuracy of about ± 1.4 μm per 1 m of the measurement distance). However, if a compensator called a wavelength tracker is separately provided, about ± 0 ppm can be obtained. It is known that the measurement accuracy can be improved to about .14 ppm.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】実際の測定環境におい
ては、レーザ光100aの光路上において環境パラメー
タT,P,Hが一様に分布している場合は少ない。特に、
構造上、レーザ光aの光路付近からの熱源(移動体Aを
駆動するモータ等)を除去することができず、レーザ光
100aの光路上に、図3(A)に示すような温度むらT
1,T2,T3(但し、T0≠T1≠T2≠T3)が発生している
ことが非常に多い。その結果、レーザ光aの光路上にお
ける屈折率分布が不均一となるため、即ち、n0≠n1
2≠n3となるため、レーザ光100aの波長λ01,
λ23は、通常、図3(B)に示すような非周期的な変
動を起こす。
In an actual measurement environment, there are few cases where the environmental parameters T, P, and H are uniformly distributed on the optical path of the laser beam 100a. Especially,
Due to the structure, a heat source (such as a motor for driving the moving body A) from near the optical path of the laser beam a cannot be removed, and the temperature unevenness T as shown in FIG.
1 , T 2 and T 3 (however, T 0 ≠ T 1 ≠ T 2 ≠ T 3 ) occur very often. As a result, the refractive index distribution on the optical path of the laser beam a becomes non-uniform, that is, n 0 {n 1 }
Since n 2 ≠ n 3 , the wavelengths λ 0 , λ 1 ,
λ 2 and λ 3 usually cause aperiodic fluctuations as shown in FIG.

【0012】そして、この温度むらT1,T2,T3が時間
と共に変化するため、その変化にあわせて、レーザ光a
の光路上における屈折率分布も時々刻々と変化し、移動
体Aが静止している状態であっても、あたかも移動体A
が移動したかのように、レシーバ103の出力値がラン
ダムに微小変動する現象が現れる。こうした現象を発生
させる空気の経時的な状態変化は、一般に空気ゆらぎと
呼ばれている。測定環境の状態の安定性の如何によって
も異なるが、この空気ゆらぎは、ときとして、サブμm
オーダに達する変動を測定値に与える場合があることか
ら、検出要素の測定精度に対する要求の厳しい超精密位
置決め制御系においては無視できない誤差要因とされて
いる。
Since the temperature irregularities T 1 , T 2 and T 3 change with time, the laser beam a
Also, the refractive index distribution on the optical path of the moving object A changes moment by moment, and even if the moving object A is stationary, it is as if the moving object A
As a result, a phenomenon in which the output value of the receiver 103 fluctuates minutely and randomly appears. The time-dependent state change of air that causes such a phenomenon is generally called air fluctuation. Depending on the stability of the state of the measurement environment, this air turbulence is sometimes sub-μm
Since there are cases where fluctuations reaching the order are given to the measurement values, they are considered to be a non-negligible error factor in an ultra-precision positioning control system that requires strict measurement accuracy of the detection element.

【0013】ところが、上記従来の測長システムにおい
ては、レーザ光100aの光路全域に渡る温度を示す環
境パラメータTとして、温度センサー105で検出され
る局所的な空間300aの温度T3が用いられているこ
とからも明らかなように、レーザ光100aの光路上の
温度むらT1,T2,T3の存在自体が全く無視されてい
る。即ち、空気ゆらぎに起因する測定誤差の補正に関し
て全く考慮がなされていない。従って、従来の測長シス
テムにおいては、移動体の変位量ΔLの測定精度が、当
然に、空気ゆらぎによる影響をまともに受けることにな
る。
However, in the conventional length measuring system, the temperature T 3 of the local space 300a detected by the temperature sensor 105 is used as the environmental parameter T indicating the temperature over the entire optical path of the laser beam 100a. As is clear from the above, the existence of the temperature variations T 1 , T 2 , and T 3 on the optical path of the laser beam 100a is completely ignored. That is, no consideration is given to the correction of the measurement error caused by the air fluctuation. Therefore, in the conventional length measuring system, the measurement accuracy of the displacement ΔL of the moving object is naturally directly affected by the air fluctuation.

【0014】そこで、本発明は、測定環境の空気ゆらぎ
によって測定精度が左右されない測長システムを提供す
ることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a length measuring system in which measurement accuracy is not affected by air fluctuations in a measurement environment.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、波長値の既知なレーザ光を測定面に向け
て照射するレーザ光源と、基準光と前記測定面で反射し
たレーザ光との干渉縞を形成する干渉計と、前記レーザ
光の波長値を基準値として用いて前記干渉計が形成した
干渉縞の強度変化に応じた距離を算出する処理装置とを
備えた測長システムであって、前記レーザ光源と前記測
定面との間に介在する雰囲気の平均温度を検出する平均
温度検出手段と、前記雰囲気の湿度を検出する湿度検出
手段と、前記雰囲気の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記平均温度検出手段が検出した前記雰囲気の平均温度
と、前記湿度検出手段が検出した前記雰囲気の湿度と、
前記圧力検出手段が検出した前記雰囲気の圧力とを用い
て、予め定めた既知の補正関数に従って、前記レーザ光
の既知の波長値を環境補正し、当該前記処理装置が基準
値として用いる環境補正手段とを備えることを特徴とす
る測長システムを提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a laser light source for irradiating a laser beam having a known wavelength toward a measurement surface, a reference light and a laser reflected by the measurement surface. An interferometer that forms an interference fringe with light, and a processing device that calculates a distance according to a change in intensity of the interference fringe formed by the interferometer using a wavelength value of the laser light as a reference value. A system, comprising: an average temperature detecting unit that detects an average temperature of an atmosphere interposed between the laser light source and the measurement surface; a humidity detecting unit that detects a humidity of the atmosphere; and a pressure of the atmosphere. Pressure detection means,
The average temperature of the atmosphere detected by the average temperature detection means, the humidity of the atmosphere detected by the humidity detection means,
Using the pressure of the atmosphere detected by the pressure detecting means, in accordance with a predetermined known correction function, to environmentally correct a known wavelength value of the laser beam, and to use the processing apparatus as a reference value. And a length measuring system comprising:

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0017】まず、図1により、移動体AのX方向への
変位量を検出する場合を一例に挙げて、本実施の形態に
係る測長システムの基本構成について説明する。
First, the basic configuration of the length measuring system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 as an example in which the amount of displacement of the moving body A in the X direction is detected.

【0018】移動体Aの変位量測定面A1には、予め、
固定具3によって反射鏡2が取り付けてある。そして、
変位センサである干渉計4は、この反射鏡2との位置関
係がアッベの原理に従うように配置されている。レーザ
発振器1から照射されたレーザ光aは、この干渉計4に
入射して、内部のビームスプリッタで、反射鏡2と参照
鏡(不図示)とに向かう2方向に分割される。そして、反
射鏡2に向かった一方のレーザ光a1は、反射鏡2で反
射し、再度、干渉計4に入射して、参照鏡(不図示)で反
射した他方のレーザ光との干渉縞を形成する。この干渉
縞の強度Kは、レシーバ7によってリアルタイムに検出
される。従って、X方向に移動体Aがレーザ光a1の半
波長(λ/2)に相当する距離だけ移動する毎に、レシー
バ7の出力は正弦的に変動することとなる。
The displacement measuring surface A 1 of the moving body A is
The reflector 2 is attached by the fixture 3. And
The interferometer 4, which is a displacement sensor, is arranged so that the positional relationship with the reflecting mirror 2 follows Abbe's principle. The laser beam a emitted from the laser oscillator 1 enters the interferometer 4 and is split by an internal beam splitter in two directions toward a reflecting mirror 2 and a reference mirror (not shown). Then, one laser beam a 1 directed to the reflecting mirror 2 is reflected by the reflecting mirror 2, re-enters the interferometer 4, and interferes with the other laser beam reflected by the reference mirror (not shown). To form The intensity K of this interference fringe is detected by the receiver 7 in real time. Therefore, each time the moving body A moves in the X direction by a distance corresponding to a half wavelength (λ / 2) of the laser beam a 1 , the output of the receiver 7 fluctuates sinusoidally.

【0019】また、この干渉計4の近傍には、大気の屈
折率nの算出に必要とされる環境パラメータをインプロ
セス計測する各種センサ8,9,10(本実施の形態で
は、大気の絶対温度Tを検出する温度センサ8、大気圧
Pを検出する気圧センサ9、大気の湿度Hを検出する湿
度センサ10)が配置してある。
In the vicinity of the interferometer 4, various sensors 8, 9, 10 (in the present embodiment, absolute sensors of the atmosphere) for in-process measuring environmental parameters required for calculating the refractive index n of the atmosphere. A temperature sensor 8 for detecting the temperature T, a pressure sensor 9 for detecting the atmospheric pressure P, and a humidity sensor 10) for detecting the humidity H of the atmosphere are provided.

【0020】更に、この干渉計4の隣には、後述の波形
処理装置6の制御信号に応じて前方の反射鏡2に向けて
超音波パルスbを送波し、且つ、その反響を受波する送
受波器5が配置されている。このように干渉計4と送受
波器5とを隣接させているのは、干渉計4から出射して
反射鏡2に向かうレーザ光a1の光路と、送受波器5か
ら反射鏡2に向かう超音波パルスbの経路とを可能な限
り近接させるためである。
Further, next to the interferometer 4, an ultrasonic pulse b is transmitted toward the front reflecting mirror 2 in accordance with a control signal of a waveform processing device 6 to be described later, and its echo is received. A transmitter / receiver 5 is arranged. The reason why the interferometer 4 and the transducer 5 are adjacent to each other is that the optical path of the laser beam a 1 emitted from the interferometer 4 and directed to the reflecting mirror 2 and the direction from the transducer 5 to the reflecting mirror 2 This is to make the path of the ultrasonic pulse b as close as possible.

【0021】そして、処理部13は、以上の検出要素
5,7,8,9,10の出力に基づいて、移動体Aの変位量
ΔLを算出する。そのための演算処理(後述)を実行する
ために、この処理部13は、各センサ8,9,10の出力
T,P,Hから大気中のレーザ光の波長λを算出するレー
ザ波長補正装置11と、送受波器5の出力から超音波パ
ルスbが送受波器5と反射鏡2との間を往復伝播するた
めに要した時間t(以下、超音波パルスbの往復伝播時
間tと呼ぶ)を算出する波形処理装置6と、レシーバ7
の出力Kとレーザ波長補正装置11の出力λと波形処理
装置6の出力tとから移動体Aの変位量ΔLを算出する
処理装置12とを備えている。以下、全体の測定処理の
流れに沿って、処理部13の各装置6,11,12で実行
される演算処理について説明する。但し、レーザ波長補
正装置11のROM(不図示)には、レーザ発振器1から
照射されたレーザ光aの真空中の波長値λv(本実施の
形態では、6.33nm)が予め格納してあるものとす
る。また、その他、以下の演算に必要とされる数式も、
予めレーザ波長補正装置11のROMに格納してあるも
のとする。また、処理装置12のROMO(不図示)に
は、反射鏡2の初期位置から干渉計4迄の距離L0と、
レーザ発振器1から照射されたレーザ光aの真空中の波
長値λvとが予め格納してあるものとする。また、その
他、以下の演算に必要とされる数式も、予め処理装置1
2のROMに格納してあるものとする。
Then, the processing unit 13 calculates the displacement ΔL of the moving body A based on the outputs of the detection elements 5, 7, 8, 9, and 10 described above. In order to execute an arithmetic process (to be described later) for this, the processing unit 13 includes a laser wavelength correction device 11 that calculates the wavelength λ of the laser beam in the atmosphere from the outputs T, P, and H of the sensors 8, 9, and 10. And the time t required for the ultrasonic pulse b from the output of the transducer 5 to reciprocate between the transducer 5 and the reflector 2 (hereinafter referred to as the reciprocating propagation time t of the ultrasonic pulse b). Processing device 6 that calculates
And a processing unit 12 for calculating the displacement amount ΔL of the moving body A from the output K of the laser wavelength correction device 11 and the output t of the waveform processing device 6. Hereinafter, the arithmetic processing performed by each of the devices 6, 11, and 12 of the processing unit 13 will be described along the flow of the entire measurement processing. However, in a ROM (not shown) of the laser wavelength correction device 11, a wavelength value λv (6.33 nm in the present embodiment) of the laser light a emitted from the laser oscillator 1 in a vacuum is stored in advance. Shall be. In addition, the formulas required for the following calculations are also:
It is assumed that the information is stored in the ROM of the laser wavelength correction device 11 in advance. Further, a distance L 0 from the initial position of the reflecting mirror 2 to the interferometer 4 is stored in a ROMO (not shown) of the processing device 12.
It is assumed that the wavelength value λv of the laser beam a emitted from the laser oscillator 1 in a vacuum is stored in advance. In addition, other mathematical expressions required for the following calculations are also stored in the processing device 1 in advance.
2 is stored in the ROM.

【0022】レーザ波長補正装置11は、各センサ8,
9,10がインプロセス計測した環境パラメータT,P,
Hを用いて、まず、従来技術の欄で説明したエドレンの
実験式(1)から大気の屈折率nを算出する。続いて、こ
の大気の屈折率nと、従来技術の欄で説明した数式(2)
とを用いて、真空中のレーザ光aの波長値λvを環境補
正することによって、大気中のレーザ光aの波長値λを
算出する。そして、この大気中のレーザ光aの波長値λ
を処理装置12に入力する。あわせて、ここで用いた3
つの環境パラメータT,P,Hの内の圧力パラメータPと
湿度パラメータHも処理装置12に入力する。
The laser wavelength compensator 11 includes the sensors 8,
Environmental parameters T, P, 9 and 10 measured in process
First, using H, the refractive index n of the atmosphere is calculated from the experimental equation (1) of Edren described in the section of the related art. Subsequently, the refractive index n of the atmosphere and the equation (2) described in the section of the related art are used.
Is used to calculate the wavelength value λ of the laser beam a in the atmosphere by environmentally correcting the wavelength value λv of the laser beam a in the vacuum. Then, the wavelength value λ of the laser beam a in the atmosphere
Is input to the processing device 12. In addition, 3 used here
The pressure parameter P and the humidity parameter H of the three environmental parameters T, P, H are also input to the processing device 12.

【0023】一方、波形処理装置6は、送受波器5に定
期的に超音波パルスbを送波させて、超音波パルスbの
往復伝播時間tをリアルタイムに受波する。具体的に
は、送受波器5が反射鏡2に向けて超音波パルスbを送
波してから、その反響を受波する迄の時間tをカウント
している。そして、この超音波パルスbの往復伝播時間
tを処理装置12に逐次入力する。
On the other hand, the waveform processing device 6 periodically transmits the ultrasonic pulse b to the transmitter / receiver 5 to receive the reciprocating propagation time t of the ultrasonic pulse b in real time. Specifically, the time t from when the transmitter / receiver 5 transmits the ultrasonic pulse b toward the reflecting mirror 2 to when the echo is received is counted. Then, the round-trip propagation time t of the ultrasonic pulse b is sequentially input to the processing device 12.

【0024】その間、処理装置12は、レシーバ7の出
力変動を一周期毎にカウントしている。そして、レーザ
波長補正装置11から大気中のレーザ光a1の波長値λ
等の入力を受付けると、まずは、一旦、大気中のレーザ
光a1の半波長値λ/2を一目盛として移動体Aの変位
量の概略値ΔL'を算出する。具体的には、レシーバ7
の出力変動のカウント値分の目盛に相当する距離ΔL'
を算出する。そして、この概略値ΔL'を、反射鏡2の
初期位置から干渉計4迄の距離L0に加算することによ
って、反射鏡2の現在位置から干渉計4迄の距離の概略
値L'を算出する。更に、波形処理装置6から超音波パ
ルスbの往復伝播時間tの入力を受付けると、この超音
波パルスbの往復伝播時間tと、反射鏡2の現在位置か
ら干渉計4迄の距離の概略値L'とを用いて、次式(3)
から、反射鏡2と送受波器5との間の超音波パルスbの
往復経路上の平均絶対温度TAveを算出する。即ち、レ
ーザ波長補正装置11と波形処理装置6とからリアルタ
イムに入力されてくるデータに基づいて、反射鏡2と送
受波器5との間の超音波パルスbの往復経路上の平均絶
対温度TAvを算出する。
In the meantime, the processing device 12 counts the output fluctuation of the receiver 7 for each cycle. Then, the wavelength value λ of the laser beam a 1 in the atmosphere from the laser wavelength correction device 11
When an input such as the above is received, first, the approximate value ΔL ′ of the displacement amount of the moving body A is calculated using the half-wavelength value λ / 2 of the laser beam a 1 in the atmosphere as one scale. Specifically, the receiver 7
Distance ΔL 'corresponding to the scale of the output fluctuation count value
Is calculated. Then, by adding this approximate value ΔL ′ to the distance L 0 from the initial position of the reflecting mirror 2 to the interferometer 4, an approximate value L ′ of the distance from the current position of the reflecting mirror 2 to the interferometer 4 is calculated. I do. Further, when the input of the round-trip propagation time t of the ultrasonic pulse b is received from the waveform processing device 6, the round-trip propagation time t of the ultrasonic pulse b and the approximate value of the distance from the current position of the reflecting mirror 2 to the interferometer 4 are obtained. Using L ′, the following equation (3)
, The average absolute temperature T Ave on the reciprocating path of the ultrasonic pulse b between the reflecting mirror 2 and the transducer 5 is calculated. That is, based on data input in real time from the laser wavelength correction device 11 and the waveform processing device 6, the average absolute temperature T on the reciprocating path of the ultrasonic pulse b between the reflecting mirror 2 and the transducer 5 is determined. Calculate Av .

【0025】 TAve=(2×L'/(20.067×t))2 …(3) 本式(3)は、以下に示す過程に沿って導出したものであ
る。
T Ave = (2 × L ′ / (20.067 × t)) 2 (3) This equation (3) is derived according to the following process.

【0026】空気中の超音波の伝播速度Cは、空気の絶
対温度T、空気の圧力P、水蒸気張力によって変化する
が、これらを通常の状態付近の値に限るならば、次式に
よって近似することができる。
The propagation speed C of the ultrasonic wave in the air changes depending on the absolute temperature T of the air, the pressure P of the air, and the water vapor tension. If these values are limited to values near a normal state, the following formula is approximated. be able to.

【0027】C≒20.067×√T また、空気中の超音波の伝播速度Cは、超音波の伝播距
離Lと伝播時間tとを用いて、次式のように表わすこと
もできる。
C ≒ 20.067 × √T The propagation speed C of the ultrasonic wave in the air can be expressed by the following equation using the ultrasonic wave propagation distance L and the propagation time t.

【0028】C=2×L/t そこで、この空気中の超音波の伝播速度Cを表わす2つ
の式から、パラメータCを消去すれば、前述の数式(3)
を導くことができる。
C = 2 × L / t Therefore, if the parameter C is eliminated from the two equations representing the propagation velocity C of the ultrasonic wave in the air, the above-mentioned equation (3) can be obtained.
Can be led.

【0029】尚、本実施の形態では、反射鏡2から干渉
計4迄の正確な距離が未知であるため、反射鏡2から干
渉計4迄の距離の概略値L'を用いて大気の平均絶対温
度TA veを算出しているが、この概略値L'に含まれる測
定誤差は、従来の測長システムの測定誤差(測長距離1
m当たり約±1.4μm)と同程度の値であるため、反
射鏡2から干渉計4迄の正確な距離の概略値L'を用い
たことにより、数式(3)により算出される大気の平均絶
対温度TAveに極端な誤差が発生することはない。
In this embodiment, since the exact distance from the reflector 2 to the interferometer 4 is unknown, the average value of the atmosphere is calculated using the approximate value L 'of the distance from the reflector 2 to the interferometer 4. While calculating the absolute temperature T a ve, measurement error included in the approximate value L 'is the measurement error of the conventional measurement system (measurement long distance 1
(approximately ± 1.4 μm per m), the approximate value L ′ of the accurate distance from the reflecting mirror 2 to the interferometer 4 is used, and the atmospheric air calculated by Expression (3) is used. No extreme error occurs in the average absolute temperature T Ave.

【0030】ところで、前述したように、干渉計4から
出射したレーザ光a1の光路と、送受波器5から送波さ
れた超音波パルスbの経路とが可能な限り近接されてい
るため、反射鏡2と送受波器5との間の超音波パルスb
の往復経路上の平均絶対温度TAは、干渉計4と反射鏡
2との間のレーザ光a1の往復光路上の温度分布と殆ど
変らないと仮定することができる。この仮定の下では、
送受波器5から反射鏡2との間の超音波パルスbの往復
経路上の平均絶対温度TAveを、干渉計4と反射鏡2と
の間のレーザ光a1の往復光路上の平均絶対温度と見做
すことができる。そこで、処理装置12は、数式(3)に
よって算出した平均絶対温度TAveを温度パラメータT
として用いることによって、従来技術の欄で説明したエ
ドレンの実験式(1)から、干渉計4と反射鏡2との間の
レーザ光a1の往復光路上の平均屈折率nAveを算出す
る。尚、この際に使用する他の2つのパラメータP,H
は、大気中のレーザ光a1の波長値λと共にレーザ波長
補正装置11から入力されたものである。
As described above, since the optical path of the laser beam a 1 emitted from the interferometer 4 and the path of the ultrasonic pulse b transmitted from the transducer 5 are as close as possible, Ultrasonic pulse b between the reflector 2 and the transducer 5
Average absolute temperature T A of the round-trip path can be assumed to remain unchanged almost the temperature distribution of the reciprocating optical path of the laser beam a 1 between the interferometer 4 and the reflecting mirror 2. Under this assumption,
The average absolute temperature T Ave on the reciprocating path of the ultrasonic pulse b between the transmitter / receiver 5 and the reflecting mirror 2 is calculated as the average absolute temperature on the reciprocating optical path of the laser beam a 1 between the interferometer 4 and the reflecting mirror 2. It can be considered as temperature. Therefore, the processing device 12 calculates the average absolute temperature T Ave calculated by the equation (3) as the temperature parameter T
, The average refractive index n Ave on the reciprocating optical path of the laser beam a 1 between the interferometer 4 and the reflecting mirror 2 is calculated from the empirical formula (1) described in the section of the related art. Note that the other two parameters P, H
Is input from the laser wavelength correction device 11 together with the wavelength value λ of the laser beam a 1 in the atmosphere.

【0031】続いて、処理装置12は、従来技術の欄で
説明した数式(2)と、干渉計4と反射鏡2との間のレー
ザ光a1の往復光路上の平均屈折率nAveとを用いて、真
空中のレーザ光aの波長値λvを環境補正することによ
って、干渉計4と反射鏡2との間を往復するレーザ光a
1の平均波長値λAveを算出する。レーザ光a1の平均波
長値λAveが変動し続けている場合には、この段階で、
レーザ光a1の平均波長値λAveの変動率に応じてレシー
バ7の出力変動のカウント値を補正しておく。これによ
り、空気ゆらぎに起因するレシーバ7の出力変動分のカ
ウント値を除去することができるからである。
Subsequently, the processing unit 12 calculates the equation (2) described in the section of the prior art, the average refractive index n Ave on the reciprocating optical path of the laser beam a 1 between the interferometer 4 and the reflecting mirror 2, and Is used to environmentally correct the wavelength value λv of the laser beam a in a vacuum so that the laser beam a reciprocating between the interferometer 4 and the reflecting mirror 2 is corrected.
The average wavelength value λ Ave of 1 is calculated. If the average wavelength value λ Ave of the laser beam a 1 continues to fluctuate, at this stage,
The output fluctuation count value of the receiver 7 is corrected in accordance with the fluctuation rate of the average wavelength value λ Ave of the laser beam a 1 . Thereby, the count value corresponding to the output fluctuation of the receiver 7 due to the air fluctuation can be removed.

【0032】その後、処理装置12は、レーザ光a1
平均波長値λAveの半値λAve/2を新たな一目盛として
用いて、レシーバ7の出力変動のカウント値分の目盛に
相当する距離ΔLを算出する。尚、本実施の形態では、
この距離ΔLを、移動体Aの変位量として表示部12a
上に表示するのみとしているが、場合によっては、主フ
ィードバック信号として、移動体Aの駆動装置のサーボ
アンプ(不図示)にフィードバックするようなこともあ
る。
Thereafter, the processing device 12 uses the half value λ Ave / 2 of the average wavelength value λ Ave of the laser light a 1 as a new scale, and uses the half value λ Ave / 2 as a new scale, the distance corresponding to the scale corresponding to the count value of the output fluctuation of the receiver 7. Calculate ΔL. In the present embodiment,
This distance ΔL is used as a displacement amount of the moving body A as the display unit 12a.
Although only displayed above, the main feedback signal may be fed back to a servo amplifier (not shown) of the driving device of the moving body A in some cases.

【0033】このように、本測長システムによれば、空
気ゆらぎに起因するレシーバ7の出力変動分のカウント
値が除去されるので、空気ゆらぎに起因する測定誤差が
現れることがない。また、レーザ光a1の光路上の局所
的な空間の温度(屈折率)を使用せずに、レーザ光a1
光路全域に渡る平均絶対温度(平均屈折率)を使用してレ
ーザ光a1の波長を環境補正しているため、レーザ光a1
の光路上に発生した温度むら(不均一な屈折率分布)に起
因する測定誤差を大幅に低減させることができる。具体
的には、空気ゆらぎを防止する特別な対策(例えば、レ
ーザ光の光路上に空気を吹き付けるファンを設ける等)
を施さなくとも、最低でも±0.10ppm程度の測定
精度が達成されることは、シミュレーション等によって
既に確認済みである。この値を、同一の使用条件の下に
おける従来の測長システムの測定精度(約±1.4pp
m)と比較すれば、大気の平均平均屈折率を用いたレー
ザ波長の環境補正を新たに採用したことによって、測定
環境の空気ゆらぎに起因する測定誤差の大幅な除去が達
成されたことが明らかに認識される。
As described above, according to the length measuring system, since the count value corresponding to the output fluctuation of the receiver 7 due to the air fluctuation is removed, the measurement error due to the air fluctuation does not appear. Further, instead of using the temperature (refractive index) of the local space on the optical path of the laser beam a 1 , the laser beam a 1 is produced using the average absolute temperature (average refractive index) over the entire optical path of the laser beam a 1. Since the wavelength of 1 is environmentally corrected, the laser light a 1
The measurement error caused by the uneven temperature (non-uniform refractive index distribution) generated on the optical path can be greatly reduced. Specifically, special measures to prevent air fluctuations (for example, providing a fan that blows air on the optical path of laser light, etc.)
It has already been confirmed by simulation and the like that the measurement accuracy of at least about ± 0.10 ppm can be achieved without performing the measurement. This value is used as the measurement accuracy (about ± 1.4 pp) of the conventional length measuring system under the same use condition.
Comparing with m), it is clear that the new adoption of the environmental correction of the laser wavelength using the average average refractive index of the atmosphere has achieved a significant elimination of measurement errors caused by air fluctuations in the measurement environment. Will be recognized.

【0034】尚、別途、波長トラッカを設けることによ
って、測定精度の一層の向上が期待できることは言うま
でもない。
It is needless to say that the measurement accuracy can be further improved by separately providing a wavelength tracker.

【0035】尚、本実施の形態では、超音波パルスの往
復伝播時間tから、レーザ光の光路上の平均温度TAve
を算出することとしているが、必ずしも、このようにす
る必要はない。例えば、超音波の送波器と受波器とをそ
れぞれ別々に配置して、送受波信号の位相差を検出する
ようにすれば、この位相差から、レーザ光の光路上の平
均温度TAveを算出することも可能である。このような
構成にすると、超音波の周波数が測定の分解能に影響を
及ぼすこととなるが、使用条件等を限定すれば実用に問
題が生じることは殆どない。
In this embodiment, the average temperature T Ave on the optical path of the laser beam is calculated from the round-trip propagation time t of the ultrasonic pulse.
Is calculated, but this is not necessarily required. For example, if an ultrasonic transmitter and a receiver are separately arranged to detect a phase difference between transmitted and received signals, the average temperature T Ave on the optical path of the laser beam can be obtained from the phase difference. Can also be calculated. With such a configuration, the frequency of the ultrasonic wave affects the resolution of the measurement, but practically no problem occurs if the use conditions and the like are limited.

【0036】また、本実施の形態では、レシーバ7の出
力変動のカウント値と、レーザ波長補正装置11が環境
補正したレーザ光の波長値とを用いて、反射鏡2の現在
位置から干渉計4迄の距離の概略値L'を算出するよう
にしているが、反射鏡2の現在位置から干渉計4迄の概
略距離を同程度のレベルで測定することができる簡易な
測定手段があれば、代わりに、それを用いても構わな
い。
Further, in the present embodiment, the interferometer 4 is calculated from the current position of the reflecting mirror 2 by using the count value of the output fluctuation of the receiver 7 and the wavelength value of the laser light whose environment has been corrected by the laser wavelength correcting device 11. The approximate value L 'of the distance to the interferometer 4 is calculated. However, if there is a simple measuring means capable of measuring the approximate distance from the current position of the reflecting mirror 2 to the interferometer 4 at the same level, Alternatively, it can be used.

【0037】ここで、最後にはなるが、本実施の形態に
おいてレーザ光a1の光路上の平均温度TAveを検出する
ために超音波パルスbを採用した理由について説明して
おく。
Here, lastly, the reason why the ultrasonic pulse b is employed to detect the average temperature T Ave on the optical path of the laser beam a 1 in the present embodiment will be described.

【0038】第一の理由は、現在の技術によれば、超音
波パルスbの繰返し周期をmsecオーダ以下に設定す
ることが可能であるため、大気の平均絶対温度を約1K
Hz程度のレスポンスで測定することができることであ
る。即ち、現在の技術によれば、空気ゆらぎに起因する
大気の平均絶対温度の変動(約1KHz程度)の検出にも
充分に対応することができるからである。
The first reason is that according to the current technology, the repetition period of the ultrasonic pulse b can be set to the order of msec or less, so that the average absolute temperature of the atmosphere is about 1K.
It is possible to measure with a response of about Hz. That is, according to the present technology, it is possible to sufficiently cope with the detection of the fluctuation of the average absolute temperature of the atmosphere (about 1 KHz) due to the air fluctuation.

【0039】第二の理由は、現在の技術によれば、有効
な環境補正を行うことができる程度の分解能で大気の平
均絶対温度を検出することができることである。
The second reason is that, according to the present technology, the average absolute temperature of the atmosphere can be detected with a resolution enough to enable effective environmental correction.

【0040】従来の測長システム(測定精度 約±1.4
ppm)の測定誤差が空気ゆらぎのみに起因するもので
あるとすると、これは大気の平均絶対温度に約±1.5
K程度の変動が発生したことに相当する。従って、有効
な環境補正を行うためには、少なくとも0.1K程度の
分解能で大気の平均絶対温度を検出する必要がある。
A conventional length measuring system (measuring accuracy of about ± 1.4)
If the measurement error of (ppm) is due to air fluctuations alone, this is approximately ± 1.5% of the mean absolute temperature of the atmosphere.
This corresponds to a change of about K. Therefore, in order to perform effective environmental correction, it is necessary to detect the average absolute temperature of the atmosphere with at least a resolution of about 0.1K.

【0041】一方、図4に示した表によれば、大気の平
均温度が常温付近で約±0.1K変動すると、単位距離
(1m)間を超音波パルスbが往復伝播する時間t0は、
約±1.00μsec程度変化することが判る。従っ
て、0.1K程度の分解能で大気の平均絶対温度を検出
するためには、1.00μsec程度の分解能で超音波
パルスの往復伝播時間を検出することが必要である。
On the other hand, according to the table shown in FIG. 4, when the average temperature of the atmosphere fluctuates by about ± 0.1 K near normal temperature, the unit distance
The time t 0 during which the ultrasonic pulse b propagates back and forth between (1 m) is
It can be seen that it changes by about ± 1.00 μsec. Therefore, in order to detect the average absolute temperature of the atmosphere with a resolution of about 0.1 K, it is necessary to detect the round trip propagation time of the ultrasonic pulse with a resolution of about 1.00 μsec.

【0042】ところが、現在、0.1μsecオーダの
分解能で大気中の超音波の伝播時間を検出する程度の技
術は既に確立されている。従って、現在の技術によれ
ば、本実施の形態において必要とされる程度の分解能で
大気の平均絶対温度を検出することは充分に可能であ
る。
However, at present, a technique for detecting the propagation time of ultrasonic waves in the atmosphere with a resolution of the order of 0.1 μsec has already been established. Therefore, according to the present technology, it is sufficiently possible to detect the average absolute temperature of the atmosphere with the resolution required in the present embodiment.

【0043】第三の理由は、大気の絶対温度の変動に対
する超音波パルスbの往復伝播時間の感度が極めて高い
ため、空気ゆらぎに起因する大気の平均絶対温度TAve
の変動を正確に算出することができることである。
The third reason is that the sensitivity of the reciprocating propagation time of the ultrasonic pulse b to the variation of the absolute temperature of the atmosphere is extremely high, so that the average absolute temperature T Ave of the atmosphere caused by air fluctuations.
Can be accurately calculated.

【0044】超音波パルスbの往復伝播時間tは、空気
ゆらぎに起因する大気の絶対平均温度の変動のみでな
く、移動体Aの振動等に起因する超音波パルスbの伝播
距離の変動によっても変動する。従って、数式(3)によ
り算出される大気の平均絶対温度TAveには、移動体A
の振動等に起因する超音波パルスbの伝播距離の変動に
よる誤差が含まれている可能性が高い。
The reciprocating propagation time t of the ultrasonic pulse b depends not only on the fluctuation of the absolute average temperature of the atmosphere due to the air fluctuation, but also on the fluctuation of the propagation distance of the ultrasonic pulse b due to the vibration of the moving body A and the like. fluctuate. Therefore, the moving object A is included in the average absolute temperature T Ave of the atmosphere calculated by Expression (3).
There is a high possibility that an error due to a change in the propagation distance of the ultrasonic pulse b due to vibrations of the subject is included.

【0045】ところが、従来の測長システムの測定精度
が、約±1.4ppmであることを考慮すれば、移動体
Aの振動等に起因する超音波パルスbの伝播距離の変動
は、精々、約±1.4ppm程度にしかならない。つま
り、単位距離間を超音波パルスbが往復伝播する時間t
0には、約±8.2nsec程度の微小変動しか現れな
いことになる。
However, considering that the measurement accuracy of the conventional length measuring system is about ± 1.4 ppm, the fluctuation of the propagation distance of the ultrasonic pulse b due to the vibration of the moving body A, etc. It is only about ± 1.4 ppm. That is, the time t during which the ultrasonic pulse b propagates back and forth between the unit distances
At 0 , only a small fluctuation of about ± 8.2 nsec appears.

【0046】その一方で、大気の平均温度が常温付近で
約±0.1K変動すると、単位距離(1m)間を超音波パ
ルスbが往復伝播する時間t0には、約±1.00μs
ecにも達する変動が現れることは前述した通りであ
る。
On the other hand, when the average temperature of the atmosphere fluctuates by about ± 0.1 K near normal temperature, the time t 0 during which the ultrasonic pulse b propagates back and forth between the unit distances (1 m) is about ± 1.00 μs.
As described above, a variation that reaches ec appears.

【0047】以上より、移動体Aの振動等に起因する超
音波パルスbの伝播距離の変動が、数式(3)により算出
される大気の平均絶対温度TAveの誤差要因になること
は殆どない。従って、空気ゆらぎに起因する大気の平均
絶対温度TAveの変動を正確に算出することができるの
である。
As described above, the fluctuation of the propagation distance of the ultrasonic pulse b due to the vibration of the moving body A or the like hardly causes an error in the average absolute temperature T Ave of the atmosphere calculated by the equation (3). . Therefore, it is possible to accurately calculate the fluctuation of the average absolute temperature T Ave of the atmosphere due to the air fluctuation.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明に係る測長システムによれば、測
定環境の空気ゆらぎによる影響を受けずに、移動体の変
位量を精度良く測定することができる。
According to the length measuring system of the present invention, the displacement of the moving body can be measured with high accuracy without being affected by the fluctuation of the air in the measuring environment.

【0049】従って、構造上、レーザ光の光路付近か
ら、空気ゆらぎの発生原因となる熱源(例えば、モータ
等)を除去することが不可能な場合に、特に有益な効果
が奏されることを期待することができる。
Therefore, when the heat source (for example, a motor or the like) that causes air fluctuations cannot be removed from the vicinity of the optical path of the laser beam due to the structure, a particularly advantageous effect is exhibited. You can expect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る測長システムの基本
構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a length measuring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の測長システムの基本構成を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a conventional length measuring system.

【図3】(A)は、空気ゆらぎの概念図であり、(B)は、
空気ゆらぎによるレーザ光の波長変動を説明するための
図である。
FIG. 3A is a conceptual diagram of air fluctuation, and FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining wavelength fluctuation of laser light due to air fluctuation.

【図4】超音波の伝播速度及び伝播時間と、大気の温度
との関係を示した表である。
FIG. 4 is a table showing the relationship between the propagation speed and propagation time of ultrasonic waves and the temperature of the atmosphere.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ発振器 2…反射鏡 3…固定具 4…干渉計 5…送受波器 6…波形処理装置 7…レシーバ 8…温度センサ 9…気圧センサ 10…湿度センサ 11…レーザ波長補正装置 12…処理装置 13…処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator 2 ... Reflecting mirror 3 ... Fixture 4 ... Interferometer 5 ... Transceiver 6 ... Waveform processing device 7 ... Receiver 8 ... Temperature sensor 9 ... Barometric pressure sensor 10 ... Humidity sensor 11 ... Laser wavelength correction device 12 ... Processing Device 13 ... Processing unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】波長値の既知なレーザ光を測定面に向けて
照射するレーザ光源と、基準光と前記測定面で反射した
レーザ光との干渉縞を形成する干渉計と、前記レーザ光
の波長値を基準値として用いて前記干渉計が形成した干
渉縞の強度変化に応じた距離を算出する処理装置とを備
えた測長システムであって、 前記レーザ光源と前記測定面との間に介在する雰囲気の
平均温度を検出する平均温度検出手段と、 前記雰囲気の湿度を検出する湿度検出手段と、 前記雰囲気の圧力を検出する圧力検出手段と、 前記平均温度検出手段が検出した前記雰囲気の平均温度
と、前記湿度検出手段が検出した前記雰囲気の湿度と、
前記圧力検出手段が検出した前記雰囲気の圧力とを用い
て、予め定めた既知の補正関数に従って、前記レーザ光
の既知の波長値を環境補正し、当該前記処理装置が基準
値として用いる環境補正手段とを備えることを特徴とす
る測長システム。
1. A laser light source for irradiating a laser beam having a known wavelength toward a measurement surface, an interferometer for forming an interference fringe between a reference beam and the laser beam reflected on the measurement surface, and A processing device that calculates a distance in accordance with a change in the intensity of the interference fringes formed by the interferometer using a wavelength value as a reference value, wherein a distance between the laser light source and the measurement surface is provided. Average temperature detecting means for detecting the average temperature of the intervening atmosphere; humidity detecting means for detecting the humidity of the atmosphere; pressure detecting means for detecting the pressure of the atmosphere; and the temperature of the atmosphere detected by the average temperature detecting means. Average temperature, and the humidity of the atmosphere detected by the humidity detecting means,
Using the pressure of the atmosphere detected by the pressure detecting means, in accordance with a predetermined known correction function, to environmentally correct a known wavelength value of the laser beam, and to use the processing apparatus as a reference value. And a length measuring system comprising:
【請求項2】波長値の既知なレーザ光を測定面に向けて
照射するレーザ光源と、基準光と前記測定面で反射した
レーザ光との干渉縞を形成する干渉計と、前記レーザ光
の波長値を基準値として用いて前記干渉計が形成した干
渉縞の強度変化に応じた距離を算出する処理装置とを備
えた測長システムであって、 前記レーザ光源の近傍の位置から前記測定面に向けて、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の光路に沿って
前記レーザ光源と前記測定面との間に介在する雰囲気中
を伝播する超音波を送波すると共に、前記測定面からの
前記超音波の反響を受波する送受波器と、 前記雰囲気中を前記超音波が往復伝播した往復伝播時間
として、前記送受波器が前記超音波を送波してから当該
超音波の反射波を受波する迄の時間を検出する往復伝播
時間検出手段と、 前記レーザ光の光路の近傍の位置に配置され、当該位置
で前記雰囲気の湿度を検出する湿度センサと、 前記レーザ光の光路の近傍の位置に配置され、当該位置
で前記雰囲気の圧力を検出する圧力センサと、 前記レーザ光源から前記測定面迄の概略距離を測定する
概略距離測定手段と、 前記往復伝播時間検出手段が検出した往復伝播時間と、
前記概略距離測定手段が測定した概略距離とを用いて、
前記雰囲気の平均温度を算出する平均温度算出手段と、 前記平均温度算出手段が算出した前記雰囲気の平均温度
と、前記湿度センサが検出した前記雰囲気の湿度と、前
記圧力センサが検出した前記雰囲気の圧力とを用いて、
予め定めた既知の補正関数に従って、前記処理装置が基
準値として用いる前記レーザ光の波長値を環境補正する
第一環境補正手段とを備えることを特徴とする測長シス
テム。
2. A laser light source for irradiating a laser beam having a known wavelength toward a measurement surface, an interferometer for forming interference fringes between reference light and the laser beam reflected by the measurement surface, and A processing device for calculating a distance corresponding to a change in the intensity of the interference fringes formed by the interferometer using a wavelength value as a reference value, wherein the measurement surface is measured from a position near the laser light source. Toward
Along with transmitting an ultrasonic wave propagating in an atmosphere interposed between the laser light source and the measurement surface along an optical path of the laser light emitted from the laser light source, an echo of the ultrasonic wave from the measurement surface A transmitter / receiver for receiving the ultrasonic wave, as a reciprocating propagation time in which the ultrasonic wave reciprocates in the atmosphere, from the time the transmitter / receiver transmits the ultrasonic wave until the reflected wave of the ultrasonic wave is received Reciprocating propagation time detecting means for detecting the time of the laser light; a humidity sensor disposed at a position near the optical path of the laser light, and detecting the humidity of the atmosphere at the position; and a humidity sensor disposed at a position near the optical path of the laser light. A pressure sensor that detects the pressure of the atmosphere at the position, a rough distance measuring unit that measures a rough distance from the laser light source to the measurement surface, a round-trip propagation time detected by the round-trip propagation time detecting unit,
Using the approximate distance measured by the approximate distance measuring means,
Average temperature calculating means for calculating an average temperature of the atmosphere, an average temperature of the atmosphere calculated by the average temperature calculating means, a humidity of the atmosphere detected by the humidity sensor, and a temperature of the atmosphere detected by the pressure sensor. Using pressure and
A length measuring system comprising: a first environment correction unit configured to environmentally correct a wavelength value of the laser light used as a reference value by the processing device according to a predetermined known correction function.
【請求項3】請求項2記載の測長システムであって、 前記概略距離測定手段として、 前記レーザ光の光路の近傍の位置に配置され、当該位置
で前記雰囲気の温度を検出する温度センサと、 前記温度センサが検出した前記雰囲気の温度と、前記湿
度センサが検出した前記雰囲気の湿度と、前記圧力セン
サが検出した前記雰囲気の圧力とを用いて、予め定めた
既知の補正関数に従って、前記レーザ光の波長値を環境
補正する第二環境補正手段と、 前記概略距離として、前記第二環境補正手段が環境補正
した前記レーザ光の波長値を基準値として前記干渉計が
形成した干渉縞の強度変化に応じた距離を算出する算出
手段とを備えることを特徴とする測長システム。
3. A length measuring system according to claim 2, wherein said approximate distance measuring means is disposed at a position near an optical path of said laser beam, and detects a temperature of said atmosphere at said position. The temperature of the atmosphere detected by the temperature sensor, the humidity of the atmosphere detected by the humidity sensor, and the pressure of the atmosphere detected by the pressure sensor, according to a predetermined known correction function, Second environment correction means for environmentally correcting the wavelength value of the laser light, and as the approximate distance, the interference fringes formed by the interferometer with the wavelength value of the laser light environment corrected by the second environment correction means as a reference value A length measuring system comprising: a calculating unit that calculates a distance according to a change in intensity.
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