JPS63159706A - 干渉コントラスト法直線計 - Google Patents
干渉コントラスト法直線計Info
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- JPS63159706A JPS63159706A JP31377886A JP31377886A JPS63159706A JP S63159706 A JPS63159706 A JP S63159706A JP 31377886 A JP31377886 A JP 31377886A JP 31377886 A JP31377886 A JP 31377886A JP S63159706 A JPS63159706 A JP S63159706A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 7
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- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は干渉コントラスト法を利用した直線計に関す
るものである。
るものである。
例えば工作機械等においては、刃物台等が案内に沿って
直線運動するようになっており、その運動の直線性の良
否が加工精度の良否を決定する重要な要因となっている
。したがって、このような工作機械等においては、組立
てや精度検査の時に刃物台等の横振れ（運動方向に垂直
な平面内での変位−成分若しくは二成分）を検査する必
要がある。また加工中に刃物台等の横振れを常時検出し
て運動を直線状に制御して加工精度の向上をはか ・
ろうとする試みもある。また、光学機械や、精密機械の
中にも精密な移動テーブルが組込まれており、作製課程
において高精度な測定検査が要求される。
直線運動するようになっており、その運動の直線性の良
否が加工精度の良否を決定する重要な要因となっている
。したがって、このような工作機械等においては、組立
てや精度検査の時に刃物台等の横振れ（運動方向に垂直
な平面内での変位−成分若しくは二成分）を検査する必
要がある。また加工中に刃物台等の横振れを常時検出し
て運動を直線状に制御して加工精度の向上をはか ・
ろうとする試みもある。また、光学機械や、精密機械の
中にも精密な移動テーブルが組込まれており、作製課程
において高精度な測定検査が要求される。
［従来の技術］
このような場合に、直線計が使用され、そのうち光学的
な直線計としては従来オート・コリメ−ター、レーザ直
線計（ツーリング・レーザ）等が利用されている。
な直線計としては従来オート・コリメ−ター、レーザ直
線計（ツーリング・レーザ）等が利用されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかるに、これら従来の直線計は一成分の回転ないし変
位を検出するものであって、かつ、測定精度がμオーダ
ーであってＶｉ度不足などでいずれも上記の目的に不十
分であった。
位を検出するものであって、かつ、測定精度がμオーダ
ーであってＶｉ度不足などでいずれも上記の目的に不十
分であった。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、実時間干渉が簡単に行え、特に高精度の変位測定を
可能にする直線計を提供することを目的とするものであ
る。
て、実時間干渉が簡単に行え、特に高精度の変位測定を
可能にする直線計を提供することを目的とするものであ
る。
（ロ）発明の構成
［問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の干渉コントラスト法直
線計は、光軸の一端側にあって前記光軸上に光束を形成
する光源装置と、前記光軸の一端側にある干渉縞観測装
置と、前記光軸の途中に位置していて前記光束から前記
光軸に対称な他の２光束を生成する２光束生成装置と、
前記光軸の他端側に前記光軸に対称に位置していて前記
他の２光束を入射方向と同方向に反射させる一対のミラ
ーとを有し、前記光源装置と前記干渉縞観測装置と前記
一対のミラーとを固定体と被検移動体のうちの一方にと
りつけ、前記２光束生成装置を前記固定体と前記被検移
動体のうちの他方にとりつけてなることを特徴としてい
る。
線計は、光軸の一端側にあって前記光軸上に光束を形成
する光源装置と、前記光軸の一端側にある干渉縞観測装
置と、前記光軸の途中に位置していて前記光束から前記
光軸に対称な他の２光束を生成する２光束生成装置と、
前記光軸の他端側に前記光軸に対称に位置していて前記
他の２光束を入射方向と同方向に反射させる一対のミラ
ーとを有し、前記光源装置と前記干渉縞観測装置と前記
一対のミラーとを固定体と被検移動体のうちの一方にと
りつけ、前記２光束生成装置を前記固定体と前記被検移
動体のうちの他方にとりつけてなることを特徴としてい
る。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第１図において、１は直線計である。直線計１は光源装
置２を有する。光源装置２としてはＨｅ−Ｎｅレーザ光
源や半導体レーザ光源等を使用することができる。光源
装置２は光軸３の一端側にあって、ミラー４及びハーフ
ミラ−５を介して光束６を光＠３上に形成する。
置２を有する。光源装置２としてはＨｅ−Ｎｅレーザ光
源や半導体レーザ光源等を使用することができる。光源
装置２は光軸３の一端側にあって、ミラー４及びハーフ
ミラ−５を介して光束６を光＠３上に形成する。
ハーフミラ−５の透過側には干渉縞観察装置７が位置す
る。干渉縞観察装置７はミラー８及び観測面１１とを備
えている。観測面１１のＯの位置には光の強度を測定す
るフォトディテクターが置かれている。この観測面１１
は後述するようにホログラムト（で代替してもよい。光
軸３の途中に２光束生成装＠１２が配置されている。２
光束生成装置１２は入射光束から光軸３に対称な２光束
１３．１４を生成するもので、グレーティングＧを使用
したり、後述する角度の等しい対称的な２斜面１５．１
６を持つウェッジガラス１７を用いることができる。グ
レーティングＧに光束６を照明するとく＋）−次及び（
−）−次の回折光１３゜１４が生じ、これらの光を使用
している。グレーティングＧとしては市販のものを使用
することが可能であり、また写真乾板上に平行光を参照
光として斜め方向の光を記録させて作製したもの（ホロ
グラムグレーティング）を使用してもよい。光軸３の他
端側には一対のミラー２１．２２が配置されている。一
対のミラー２１．２２は光軸３に関して対称であって、
かつ２光束１３．１４の光軸に垂直である。したがって
、一対のミラー２１゜２２は２光束１３．１４を入射方
向に反射する。
る。干渉縞観察装置７はミラー８及び観測面１１とを備
えている。観測面１１のＯの位置には光の強度を測定す
るフォトディテクターが置かれている。この観測面１１
は後述するようにホログラムト（で代替してもよい。光
軸３の途中に２光束生成装＠１２が配置されている。２
光束生成装置１２は入射光束から光軸３に対称な２光束
１３．１４を生成するもので、グレーティングＧを使用
したり、後述する角度の等しい対称的な２斜面１５．１
６を持つウェッジガラス１７を用いることができる。グ
レーティングＧに光束６を照明するとく＋）−次及び（
−）−次の回折光１３゜１４が生じ、これらの光を使用
している。グレーティングＧとしては市販のものを使用
することが可能であり、また写真乾板上に平行光を参照
光として斜め方向の光を記録させて作製したもの（ホロ
グラムグレーティング）を使用してもよい。光軸３の他
端側には一対のミラー２１．２２が配置されている。一
対のミラー２１．２２は光軸３に関して対称であって、
かつ２光束１３．１４の光軸に垂直である。したがって
、一対のミラー２１゜２２は２光束１３．１４を入射方
向に反射する。
光源装置２、干渉縞観測装置７、一対のミラー２１．２
２は固定体２３上に取付けられ、また、２光束生成装置
１２は移動体２４上に取付けられる。移動体２４は光軸
３の方向に移動することが予定されているものであって
、この光軸方向の移動の際のその移動方向と直角な方向
の変位ΔＸが検出の対ｇ！母である。
２は固定体２３上に取付けられ、また、２光束生成装置
１２は移動体２４上に取付けられる。移動体２４は光軸
３の方向に移動することが予定されているものであって
、この光軸方向の移動の際のその移動方向と直角な方向
の変位ΔＸが検出の対ｇ！母である。
［作用］
このように構成された干渉法直線計１における横変位Δ
Ｘの検出は次のようにしてなされる。
Ｘの検出は次のようにしてなされる。
光源装置２からレーザビームを発光させ、ミラー４、ハ
ーフミラ−５で光路変更させて２光束生成装置１２に入
射する。２光束生成装置１２はグレーティングＧを用い
るので、ここで入射光束は光軸３に関して対称な２光束
、すなわち光束１３と光束１４とに分割される。光束１
３と光束１４はミラー２１．２２によって入射方向に反
射され、２光束生成装置１２で重なり合って干渉縞を形
成する。干渉縞はハーフミラ−５を透過し、ミラー８で
光路変更されて０点にある観測面１１上に結像して観測
される。
ーフミラ−５で光路変更させて２光束生成装置１２に入
射する。２光束生成装置１２はグレーティングＧを用い
るので、ここで入射光束は光軸３に関して対称な２光束
、すなわち光束１３と光束１４とに分割される。光束１
３と光束１４はミラー２１．２２によって入射方向に反
射され、２光束生成装置１２で重なり合って干渉縞を形
成する。干渉縞はハーフミラ−５を透過し、ミラー８で
光路変更されて０点にある観測面１１上に結像して観測
される。
第２図はグレーティングＧの横ずれΔＸと干渉縞の位相
変化の関係を示している。この第２図において、実線は
最初の状態における位相を示すための光線をあられして
おり、破線は横ずれが生じた時の位相遅れを示すための
光線をあられしている。
変化の関係を示している。この第２図において、実線は
最初の状態における位相を示すための光線をあられして
おり、破線は横ずれが生じた時の位相遅れを示すための
光線をあられしている。
光束１３については斜面１５の傾き角がθであるとする
と、移動体が左から右へ横ずれしたときの位相のずれδ
１は δ１−（２π／λ）ΔＸ ｓｉｎθテアリ、移動体が右
から左へ横ずれしたときの位相のずれδ２は δ２＝ （２７ｒ／λ）ΔＸ ｓｉｎθである。
と、移動体が左から右へ横ずれしたときの位相のずれδ
１は δ１−（２π／λ）ΔＸ ｓｉｎθテアリ、移動体が右
から左へ横ずれしたときの位相のずれδ２は δ２＝ （２７ｒ／λ）ΔＸ ｓｉｎθである。
光束１４については、移動体が左から右へ横ずれしたと
きの位相のずれδ３は δ３＝−（２７ｒ／λ）ΔＸ ｓｉｎθであり、移動体
が右から左へ横ずれしたときの位相のずれδ４はδ４＝
−（２π／λ）ΔＸ ｓｉｎθテアル。
きの位相のずれδ３は δ３＝−（２７ｒ／λ）ΔＸ ｓｉｎθであり、移動体
が右から左へ横ずれしたときの位相のずれδ４はδ４＝
−（２π／λ）ΔＸ ｓｉｎθテアル。
結局、全体の位相のずれδは
δ＃（δ ＋δ ）−（δ３＋δ４）
＝（８π／λ）ΔＸ ｓｉｎθ −（１’）一
方、干渉縞の光の強度変化と位相変化との関係は、干渉
縞の光の強度を■（ΔＸ）として、１ （ΔＸ） ＝Ａ
＋Ｂ ｃｏｓδ ・（２）（１）式を代入し
て、 ■（ΔＸ）＝Ａ＋Ｂ ｃｏｓ（（８π／λ）×ΔＸ ｓ
ｉｎθ） ・・・（３）第３図には光の強度と
位相の関係が示されている。通常の干渉コントラスト法
で行うように、この場合もＯ〜πの間で直線計として用
いる。予めＡ＋８及びＡ−８の値を求めておく。次に、
強度Ｉ（ΔＸ）が観測されると、（３）式からΔＸが計
算される。但し、θはグレーティングを作る時に、予め
測定しておく。
方、干渉縞の光の強度変化と位相変化との関係は、干渉
縞の光の強度を■（ΔＸ）として、１ （ΔＸ） ＝Ａ
＋Ｂ ｃｏｓδ ・（２）（１）式を代入し
て、 ■（ΔＸ）＝Ａ＋Ｂ ｃｏｓ（（８π／λ）×ΔＸ ｓ
ｉｎθ） ・・・（３）第３図には光の強度と
位相の関係が示されている。通常の干渉コントラスト法
で行うように、この場合もＯ〜πの間で直線計として用
いる。予めＡ＋８及びＡ−８の値を求めておく。次に、
強度Ｉ（ΔＸ）が観測されると、（３）式からΔＸが計
算される。但し、θはグレーティングを作る時に、予め
測定しておく。
こうして、観測面１１上で干渉縞の光の強度変化を観察
すれば、移動体の横ずれＭΔＸを（３）式から求めるこ
とができる。
すれば、移動体の横ずれＭΔＸを（３）式から求めるこ
とができる。
例えば、θ−３０６、δ−π／１００とするとΔＸ−１
．５Ｘ１０’μ７１’Ｌｒある。
．５Ｘ１０’μ７１’Ｌｒある。
［他の実施例］
０点に位置する観測面１１に替えてホログラムＨを配置
してもよい。この場合ホログラムは、測定に先立って、
固定体２３と移動体２４との基準位置において、Ｏの位
置に写真乾板を配置し、光束１３．１４の干渉縞の光を
参照光として物体光２５を記録し、写真処理して完成さ
せたものである。このような構成においては、ホログラ
ムＨに物体光２５と干渉縞の光を照明すると物体光２５
とホログラムＨの再生光が干渉縞を形成するので、この
干渉縞を観測して前記の横ずれの検出を行うことになる
。ミラー２１．２２の角度の調整が不完全の場合、精度
が低下するが、ホログラム１」を用いることにより、ミ
ラー２１．２２の調整が不完全であっても、ホログラム
Ｈで補正され、完全な調整を行ったのと同じ光強度のフ
ォトディテクターで検出される。（これはホログラムの
収差補正と同じ考え方である。） また、第４図はこの発明の他の実施例に係わる直線計１
ａを示している。この直線計１ａではグレーティングＧ
に８えてウェッジガラス１７を使用する。ウェッジガラ
ス１７は角度の等しい対称的な斜面１５．１６で構成さ
れており、ハーフミラ−５の表面及び裏面から反射され
た光束６及び光束６′がウェッジガラス１７を照明する
と、光軸３に対称な２光束１３．１４が生成される。
してもよい。この場合ホログラムは、測定に先立って、
固定体２３と移動体２４との基準位置において、Ｏの位
置に写真乾板を配置し、光束１３．１４の干渉縞の光を
参照光として物体光２５を記録し、写真処理して完成さ
せたものである。このような構成においては、ホログラ
ムＨに物体光２５と干渉縞の光を照明すると物体光２５
とホログラムＨの再生光が干渉縞を形成するので、この
干渉縞を観測して前記の横ずれの検出を行うことになる
。ミラー２１．２２の角度の調整が不完全の場合、精度
が低下するが、ホログラム１」を用いることにより、ミ
ラー２１．２２の調整が不完全であっても、ホログラム
Ｈで補正され、完全な調整を行ったのと同じ光強度のフ
ォトディテクターで検出される。（これはホログラムの
収差補正と同じ考え方である。） また、第４図はこの発明の他の実施例に係わる直線計１
ａを示している。この直線計１ａではグレーティングＧ
に８えてウェッジガラス１７を使用する。ウェッジガラ
ス１７は角度の等しい対称的な斜面１５．１６で構成さ
れており、ハーフミラ−５の表面及び裏面から反射され
た光束６及び光束６′がウェッジガラス１７を照明する
と、光軸３に対称な２光束１３．１４が生成される。
（ハ）発明の効果
以上の説明から明らかな通り、この発明によれば、特に
高精度の変位測定を可能にする直線計を得ることができ
る。
高精度の変位測定を可能にする直線計を得ることができ
る。
第１図はこの発明の一実施例に係わる干渉コントラスト
法直線計を示す構成説明図、第２図は横ずれ量と干渉縞
の位相変化の関係を示す説明図、第３図は光の強度と位
相の関係を示す図、及び第４図はこの発明の他の実施例
に係わる干渉法直線計を示す構成説明図である。 １・・・直線計 ２・・・光源装置 ３・・・光軸
４・・・ミラー ５・・・ハーフミラ−６・・・光束
７・・・干渉縞観測装＠ ８・・・ミラー １１・
・・観測面 １２・・・２光束生成装置 １３・・
・光束１４・・・光束 １５・・・斜面 １６・・
・斜面１７・・・ウェッジガラス ２１・・・ミラー
２２・・・ミラー ２３・・・固定体 ２４・
・・移動体２５・・・物体光 Ｈ・・・ホログラム
Ｇ・・・グレーティング 第１図 第２図 、、 ５２＝ｆΔＸ５ｉｎｅ ΔＸ 左ゆ右５３＝−＋ΔＸ ５ｉｎｅ 、ｉ５−ｅ−ｑ Ｓ４＝ −ＡＸｓｉｎｅ第３図 尤 六 虚
法直線計を示す構成説明図、第２図は横ずれ量と干渉縞
の位相変化の関係を示す説明図、第３図は光の強度と位
相の関係を示す図、及び第４図はこの発明の他の実施例
に係わる干渉法直線計を示す構成説明図である。 １・・・直線計 ２・・・光源装置 ３・・・光軸
４・・・ミラー ５・・・ハーフミラ−６・・・光束
７・・・干渉縞観測装＠ ８・・・ミラー １１・
・・観測面 １２・・・２光束生成装置 １３・・
・光束１４・・・光束 １５・・・斜面 １６・・
・斜面１７・・・ウェッジガラス ２１・・・ミラー
２２・・・ミラー ２３・・・固定体 ２４・
・・移動体２５・・・物体光 Ｈ・・・ホログラム
Ｇ・・・グレーティング 第１図 第２図 、、 ５２＝ｆΔＸ５ｉｎｅ ΔＸ 左ゆ右５３＝−＋ΔＸ ５ｉｎｅ 、ｉ５−ｅ−ｑ Ｓ４＝ −ＡＸｓｉｎｅ第３図 尤 六 虚
Claims (1)
- 光軸の一端側にあって前記光軸上に光束を形成する光源
装置と、前記光軸の一端側にある干渉縞観測装置と、前
記光軸の途中に位置していて前記光束から前記光軸に対
称な他の２光束を生成する２光束生成装置と、前記光軸
の他端側に前記光軸に対称に位置していて前記他の２光
束を入射方向と同方向に反射させる一対のミラーとを有
し、前記光源装置と前記干渉縞観測装置と前記一対のミ
ラーとを固定体と被検移動体のうちの一方にとりつけ、
前記２光束生成装置を前記固定体と前記被検移動体のう
ちの他方にとりつけてなることを特徴とする干渉コント
ラスト法直線計
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31377886A JPH0617785B2 (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 干渉コントラスト法直線計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31377886A JPH0617785B2 (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 干渉コントラスト法直線計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63159706A true JPS63159706A (ja) | 1988-07-02 |
| JPH0617785B2 JPH0617785B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=18045410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31377886A Expired - Lifetime JPH0617785B2 (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 干渉コントラスト法直線計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617785B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5969817A (en) * | 1996-08-27 | 1999-10-19 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Precision indexing angle measuring method and system for machine tools |
-
1986
- 1986-12-24 JP JP31377886A patent/JPH0617785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5969817A (en) * | 1996-08-27 | 1999-10-19 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Precision indexing angle measuring method and system for machine tools |
| DE19736986B4 (de) * | 1996-08-27 | 2006-01-05 | Tokyo Seimitsu Co. Ltd., Mitaka | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Genauigkeit der Einstellung des Winkels eines Tisches einer Werkzeugmaschine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617785B2 (ja) | 1994-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |