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

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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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light
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mirror
interference
light source
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JP31377886A
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Joji Matsuda
浄史 松田
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Agency of Industrial Science and Technology
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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】 (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。
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。
[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。
[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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
例えば、θ−306、δ−π/100とするとΔX−1
.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。
(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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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
JP31377886A 1986-12-24 1986-12-24 干渉コントラスト法直線計 Expired - Lifetime JPH0617785B2 (ja)

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

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JP31377886A JPH0617785B2 (ja) 1986-12-24 1986-12-24 干渉コントラスト法直線計

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JPS63159706A true JPS63159706A (ja) 1988-07-02
JPH0617785B2 JPH0617785B2 (ja) 1994-03-09

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JP31377886A Expired - Lifetime JPH0617785B2 (ja) 1986-12-24 1986-12-24 干渉コントラスト法直線計

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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JPH0617785B2 (ja) 1994-03-09

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