JPS58218605A - レ−ザ光による移動距離測定装置 - Google Patents

レ−ザ光による移動距離測定装置

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JPS58218605A
JPS58218605A JP57101736A JP10173682A JPS58218605A JP S58218605 A JPS58218605 A JP S58218605A JP 57101736 A JP57101736 A JP 57101736A JP 10173682 A JP10173682 A JP 10173682A JP S58218605 A JPS58218605 A JP S58218605A
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plane
frequency
mirror
plane mirror
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Teiichi Muto
武藤 禎一
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02001Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
    • G01B9/02002Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
    • G01B9/02003Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies using beat frequencies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/266Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light by interferometric means
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    • G01B2290/70Using polarization in the interferometer

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は1例えはX−Y方間Cユ移動する移動部材の移
動距離なレーザ光線を用いて測定するレーザ光による移
、軸距離測定装置の改良C二関するO 〔発明の技術的背景とその問題点〕 年々、製品の精密化が要求され、その機械部品を加工す
る加工機も年々高精度化が因られている。その例として
、刃物または被加工物を移動させる手段としてのX−Y
テーブルの移動距離をレーザ光を用いて高精度Cユ測定
して位置決め精度を旨めることが行なわれている。
第1図は従来よく知られているレーザ光によって物体の
移動距離を固定座標を基準として測定するレーザドプラ
ー法の原理図である。レーザ光源lから出た周波数がf
、の水平偏光光線および周波数がf、の垂直偏光光線か
干渉計2のハーフミラ−8I:入射すると周波数f、の
水平偏光光線はハーフミラ−3で反射したのちプリズム
等の反射部月4を介して再びハーフミラ−3に戻されA
→口→(2→Dの光路な経てレシーバ51−入る(内部
反引光)。他方周波数f。
の垂直偏光光線はハーフミラ−3を通過し、移動部材C
二取付けられて)Y、1軸の方間C二移動する平面鏡6
で反射し1周波数かf、士Δf、(平面f#6か第1図
≦二おいて左方に移動する場合は十右万へ移動する場合
は−をIIMるO以下十を例(ユとって説明する)とな
り円び八−フミラー3に戻ってくるが1/、J tl1
女長根7によって偏光方間が変り、水平偏向となってい
るのでノX−フミラー3で反射したのち第2の反射部材
8を介して再び八−フミラー3に戻されA −+ G→
11→Dを経て町び平面鏡6で反射し周波数がf□+2
Δf。
となりハーフミラ−8に戻る。然るr′−1/4 波長
板7によって垂直偏光1−戻っているのでノ1−フミラ
ー3を通過し【/シーム561人るO周波数f、の水平
偏光と周波数f、+2Δf、の垂直偏光は干渉し、平面
鏡6の移動と共にレシーバ5の受光面(二は明暗が繰り
返し現われるのでこれを計数することg二より平面鏡6
の移動量すなわち、移動部材の移動量を精密に求めるこ
とができる。
第2図および第3図は上記方法を用いて直交するX、Y
、2万回に移動する移動部材としてのX−Yテーブル9
のY方向移動距離を測定する場合の構成を示す、平面鏡
6はベースlO【一対して移8ivI司能なサドルII
上にそれと直交する方間≦−移動用能に設けられたX−
Yテープ/I。
9I−固定されており、X−Yテーブル9はX方間のみ
ならず、Y方間じも移動するので平面鏡6の長さはX−
Yテーブル9のY方向長さと無関係1−Y方向の移動距
離の長さが必要であるOそこで、X−Yテーブル9の形
状が小さくて済む場合Inも、Y方向移動距離が大きい
場合には、   IそれC1応じた長さの平面鏡が必要
(−なる。平面鏡6の反射面の平面度は1μの数分の1
〜20分の1程度が背水されるので、加工精度を上げる
ため(二は平面鏡6の1すさを厚くする必要があり(平
面鏡の長さが長ければ厚さをより厚くする必要がある)
市耐目車くなる。また平面鏡6をX−Yテーブル9に固
定する際(二も取付面の精良1強度は必曽十分なものと
し、平面鏡6の締付方法も締付力によ−)て平面鏡6z
二歪が出ないよう細心の注意を払う必要がある。
以上の理111から、X−Yテーブル9の形状が小さく
て済む場合≦二も、長い平面鏡6を固定するため区二、
X−Yテーブル9を大きく強度を持たせたものとしなけ
ればならず、サーボによる栢1f)なX−Yテーブル9
の位i′決め等にははなはだ不/it<台となる。
このような回顧は、x−yテーブル9C−限らず、1つ
の案内部旧上を一次元的6二移動する移動部材の蛇行(
ヨーイング)の測定C二ついても言える。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情C−もとづきなされたもので、その
目的とするところは、ヨーイングを含めてX−Y方向に
移動可能な移動部材が小さく。
かつレーザ光の入出方間と直交するY方向の移動距離が
長い場合でも、移動部材に取付ける平面倭な小さくする
ことができ、移動部材を不必要C二人き(1強力にする
ことなく、その移動距離ないしは変位を精密g二測定で
きるレーザ光による移動距離測定装置を提供しようとす
るものである◎ 〔発明の概要〕 本発明は、かかる目的を達成するため案内部材に対して
直線的に移動可能≦二股けられた移動部材C二その移動
方間と平行≦1弟1の平面鏡を固定し、これと対向する
位置に該平面鏡に平行かつ反射面を囲い合せて第2の平
面襞を固定的≦二装置するととも(二、これら第1.第
2の平面鏡の闇でかつ前記案内部材側に平i1]]鏡の
反射向と平行な方向からレーザ光源からのレーザ光を入
射し、前記第1.第2の平面鏡間C二し−ザ光を反射さ
せ、この反射光とこれとは別の内部反射光をレシーバへ
導出させる干渉−Fを設け、固足座標c二対する上記移
動部拐の平面俳の面C二直角な方面の移動を−を測定す
るようI−したものである。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の−W Mli例を第4図および第5図を
参照して説明する。なお、従来例である第1図ないし第
3肉と同切部祠は同一符号を付して詳しい説明を省略す
る。
第4■11ユおいて、レーザ光lNI;Itから出た周
波数カl +の水平偏光光線:1dよcト周波数がf、
の垂直偏光光線が干渉H1″2′のハーフミラ−3I−
入射すると周波数f、の垂直偏光光線は第1図の場合と
同様にハーフミラ−3を通過したのちプリズム等の反射
部祠4を介して再びハーフミラ−3に戻されA −+ 
13−+ C−) I)の光路な経てレシーバ5に入る
ρ 一方、第1の平面鏡6の移動に伴って反射光はf1士Δ
tr  (平面−6が第4図において左方へ移動する場
合1;J、 −1−、右方へ移動する場合は−を取る、
以下十を(ダ1にとって説明する)だけ周波数か変る。
第2の平面mtzは固定鏡であり反射光の周波数は不斐
である一1/4波長板2を往きと帰りの2度通過した光
は偏量方間が垂面から水平(或は水平から垂直)へ変る
。ハーフミラ−3は垂直偏向光線f、を通過させ、水平
偏光光線flは反射する。以上のことは第1肉の場合と
全く同様であり、これらのことがら干渉計2′g二人射
した周m数f、の水平偏光光線ハA−+FA −+ A
 −* F −+ A −+ B−+ C−+ D −
+ G →D −+H−+Dの経路を経てレシーバ5へ
入り、受光向上に周波数f!の垂直偏光光線との干渉l
:よる明暗を生ずるのでこれを計数すること(二より。
第1図の場合と同一の精度で第1の平面鏡6の移動距離
すなわちX−Yテーブル9のX方向の移動距離を測定す
ることができる。
第5肉は平面鏡6をX−Yテーブル9(二固定し干渉計
2′をサドルII上に自足し、平面鏡12を固定物体(
内示しない)上g:、配直した取付例を示しているが、
平面鏡6はレーザ光の当る面積かあれはよい。第2の平
面鏡12の長さはX−Yテーブル9のY方間移動距離だ
け必要であるが、第2の4iih1境7 Jは固定面に
置かれているので、容易に十分な広さと強度を有する取
付面を句えることかできるn前述した実施例は入−Y方
間へ二b(元的6二し映するX−Yテーブル9の第5区
11−おいてX方向の移動量の測定に本発明を4j J
ll Lだ例な示したが1本発明はこれに限らず、第5
図に」dけるX−Yテーブル9がサドル7、7と一体(
−形成されてY方間へのみ移動する場合のX力量への変
位量すなわち蛇行(ヨーイング)Wlをl1llI51
i′するCユも使用し得る。
ただし、この場には干ρJi 81’ 2’をサドルI
Iの案内部材であるベースI Oまたはこれを設置しで
ある床」二基ユ固設する心安がある◎ 〔発明の効果」 以」二説明したように1本発明g−よれば、−i −イ
ンクを含めてx−y方向に移動可能な移動部材の1つの
移動方間の移動距離が長く、これと酌交する方間の移動
−をnlす定する必要かある場合C−も、移動部材f−
固定する第1の平面鏡の大きさはレーザ光のビーム面積
があれば十分であり、第1の平面鐸を固定するために移
動部材を不必要に大永くする必要がなく、容易5二高精
度の測定ができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図f(いし第3因は従来例を示すもので。 第11J&;レーザドプラー法の原理図、第2内はX−
Yテーブルの移動距離を測定する場合の概略的平面図、
第3図は同じく斜視図、第4図および第5図は本発明の
一実施例を示すもので。 第4図は原f!I!説明因、第5図はX−Yテーブルの
移動距噸を測定する場合の概略的斜視図であるO !・・・レーザ光愚、2・・・干渉計、3・・・ハーフ
ミラ−14・・・反射部材、5・・・レシーバ、6・・
・平面*、7・・・1/4e長板、8・・・第2の反射
部材。 9・・・X−Yテーブル(移動部材)、IO・・・ベー
ス、ll・・・サドル、12・・・第2の平112′・
・・干渉計、f、・・・水平偏光光線、f2・・・垂直
偏光光線C 141+1(1人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦1 第1図 tn2図 第3Fl!J 第4図 特許庁長官  若 杉 和 夫  殿 1、事件の表示 特願昭57−101736号 2、発明の名称 レーザ光による移動距離測定装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (345)東芝機械株式会社 4、代理人 5、自発補正 6、袖正により増加する発明の数  17、へ 補正の
対象 明細書           ンノ゛ご1°゛\、8、
補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通り訂正する0(2)明
細書第5頁12行目[しなければならず、サーブによる
。1とあるのを1しなければならず、装置が不必要に大
1くなる欠点を有し、また重1が増すため一す−?によ
る]と訂正する0 (3)同第9頁13〜15行目[たたし、・・・・・・
必要がある」とあるのを削除する0 2、特許請求の範囲 (1)案内部材に対して直線的に移動可能に設けられた
移動部材にその移動方向と平行に第1の平面鏡を固定し
、これと対向する位置に該平面ψに平行かつ反射面を向
い合せて第2の平面鏡を固定的に配置するとともに、こ
れら第1.第2の平面鏡の間でかつ前記移動部材側に平
面鏡の反射面と平行な方向からレーザ光源からのレーザ
光を入射し、前記第1.第2の平面鏡間にレーザ光を反
射させ、この反射光とこれとは別の内部反射光をレシー
バへ導出させる干渉計を設け、固定座標に対する上記移
動部材の平面鏡の面に直角な方向の移動量を測定するよ
うにしたことを特徴とするレーザ光による移動距離測定
装置。 開−に平行かつ反射面を向い合せて第2の平面鏡を固定
的に配置すると共に、これら第1゜m2の千面儒の間で
かつ前記中間の案内部材に平面鏡の反射面と平行な方向
からレーデ光源からのレーザ光を入射し、前記第1.第
2の平面鏡間にレーデ光を反射させ、この反射光とこれ
とは別の内部反射光をレシーバへ導出させる干渉計を設
け、固定座標に対する上記移動部材の平面鏡の面に直角
な方向の移動1を測定するようにしたことを特徴とする
レーデ光による移動距離測定装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  案内部材に対して直線的C−移動可能冨二二
    股られた移動部材にその移動方間と平行に第1の平面鏡
    を固定し、これと対間する位置に該平面鏡3二平行かつ
    反射面を向い合せて第2の平面鏡を固定同口配置すると
    ともに、これら第1゜第2の平面鏡の曲でかつ前記案内
    部材側に平面鏡の反射面と平行な方間からレーザ光源か
    らのレーザ光を入射し、前記第1.第2の平面鏡間(ニ
    レーザ光を反射させ、この反射光とこれとは別の内部反
    射光をレシーバへ導出させる干渉計を設け、固定座標C
    対する上記移動部材の平面鏡の面に直角な方向の移動量
    を測定するようにしたことを特徴とするレーザ光i二よ
    る移動距離側だ装置〇
  2. (2)移動部材がこれと曲角な方間へ移動可能な案内部
    材によりX、Y方間へ移動可能C二股けられ、干渉計が
    前記案内部材上C二股けられている特許請求の範囲第1
    項記載のレーザ光じよる移動距離測定装置、
JP57101736A 1982-06-14 1982-06-14 レ−ザ光による移動距離測定装置 Granted JPS58218605A (ja)

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