KR101174000B1 - 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치 - Google Patents

회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101174000B1
KR101174000B1 KR1020100071196A KR20100071196A KR101174000B1 KR 101174000 B1 KR101174000 B1 KR 101174000B1 KR 1020100071196 A KR1020100071196 A KR 1020100071196A KR 20100071196 A KR20100071196 A KR 20100071196A KR 101174000 B1 KR101174000 B1 KR 101174000B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
error
linear stage
position detecting
detecting element
Prior art date
Application number
KR1020100071196A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120009951A (ko
Inventor
이차범
이선규
김규하
Original Assignee
광주과학기술원
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광주과학기술원 filed Critical 광주과학기술원
Priority to KR1020100071196A priority Critical patent/KR101174000B1/ko
Publication of KR20120009951A publication Critical patent/KR20120009951A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101174000B1 publication Critical patent/KR101174000B1/ko

Links

Images

Abstract

본 발명은 회절소자와 4분할 포토 다이오드를 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 소정 파장의 레이저광을 출력하는 발광수단; 리니어 스테이지의 일측에 부착되어 상기 레이저광이 반사 및 회절되는 회절격자; 상기 레이저광이 상기 회절격자에 도달하도록 광경로를 형성하는 광경로 형성수단; 상기 회절격자에서 회절되는 0차광이 수광되는 제1 위치 검출 소자; 및 상기 회절격자에서 회절되는 1차광이 수광되는 제2 위치 검출 소자;를 포함한다.

Description

회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치{MEASUREMENT METHOD AND SYSTEM OF MOTION ERROR}
본 발명은 선형운동을 하는 리니어 스테이지의 운동 오차를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회절소자와 4분할 포토 다이오드를 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근에 산업의 발전과 함께 제품 및 부품들이 고기능화, 초소형화되는 추세이고, IT, BT, NT 분야의 발전과 함께 나노 수준의 정밀도를 갖는 생산 기술이 요구되는 상황에 이르렀다. 이러한 현실에 맞춘 생산 시스템 중, 직선운동을 하는 리니어 스테이지의 정밀도를 향상시킨 초정밀 리니어 스테이지가 개발되어 지속적으로 발전하고 있다.
한편, 리니어 스테이지는 직선운동을 하는 생산 시스템이지만, 그 오차는 운동방향의 오차만 있는 것은 아니다. 리니어 가이드를 따라서 이동하는 리니어 스테이지를 예를 들면, 스테이지의 운동방향을 x축으로 했을 때 x축, y축, z축 방향의 회전운동 오차성분인 롤링(rolling)오차, 피칭(pitching)오차, 요잉(yawing)오차가 발생한다.
이러한 오차들은 초정밀 리니어 스테이지에서 큰 문제가 되며, 따라서 이 오차를 측정하여 리니어 스테이지의 정확성을 확인하는 것이 매우 중요하다.
종래에는 이러한 오차들을 측정하기 위하여, 레이저 간섭계, 자동 시준기(autocollimator), 정전용량센서 등의 여러 가지 장비들을 동시에 사용해서 각각의 오차들을 구하였다.
종래의 측정방법에서는 여러 가지 장비들을 동시에 사용하기 때문에 장비의 설치가 복잡하고 측정을 위한 조작이 매우 어려우며, 설치 시에 설치오차도 발생한다. 또한, 종래의 측정방법은 상기와 같은 오류의 가능성이 큼에도 불구하고, 측정값의 정확성을 확인하는 것이 매우 어려운 실정이다.
나아가 종래의 측정방법에 사용되는 여러 가지 장비들 중에 레이저 간섭계와 자동 시준기는 상당히 고가의 장비이기 때문에, 동시에 구비하는 경우 경제적으로 큰 부담이 된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단하고 저렴한 구성요소들을 이용하여 정확한 운동 오차를 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 소정 파장의 레이저광을 출력하는 발광수단; 리니어 스테이지의 일측에 부착되어 상기 레이저광이 반사 및 회절되는 회절격자; 상기 레이저광이 상기 회절격자에 도달하도록 광경로를 형성하는 광경로 형성수단; 상기 회절격자에서 회절되는 0차광이 수광되는 제1 위치 검출 소자; 및 상기 회절격자에서 회절되는 1차광이 수광되는 제2 위치 검출 소자;를 포함하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 광경로 형성수단은, 발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 받아들여 특정 방향으로 편광된 빛을 출력하는 편광 광분배기를 포함할 수 있으며, 발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 반사 또는 투과시켜, 각각 포토 다이오드 및 상기 편광 광분배기로 분배하는 비편광 광분배기를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 위치 검출 소자의 출력 신호를 이용하여 상기 리니어 스테이지의 요잉 오차 및 피칭 오차를 측정하며, 이때 상기 요잉 오차 및 상기 피칭 오차는 다음과 같은 식에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112010047550781-pat00001
Figure 112010047550781-pat00002
또한 바람직하게는, 상기 제2 위치 검출 소자의 출력 신호를 이용하여 상기 리니어 스테이지의 롤링 오차를 측정하며, 이때 상기 롤링 오차는 다음과 같은 식에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112010047550781-pat00003
또한 본 발명은, 발광수단이 소장 파장의 레이저광을 출력하는 단계; 상기 레이저광이 광경로 형성수단에 의해 회절격자로 입사하는 단계; 상기 회절격자가 상기 레이저광을 회절시키는 단계; 및 상기 회절된 레이저광의 0차광이 제1 위치 검출 소자로 입사하며, 상기 회절된 레이저광의 1차광이 제2 위치 검출 소자로 입사하는 단계;를 포함하며, 리니어 스테이지를 구동하면서 상기의 단계를 반복하여, 상기 리니어 스테이지의 요잉 오차, 피칭 오차 및 롤링 오차를 다음과 같은 식에 의해 구하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법을 제공한다.
이때, 상기 광경로 형성수단은, 발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 받아들여 특정 방향으로 편광된 빛을 출력하는 편광 광분배기를 포함할 수 있으며, 발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 반사 또는 투과시켜, 각각 포토 다이오드 및 상기 편광 광분배기로 분배하는 비편광 광분배기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 운동 오차의 측정 시 종래의 레이저 간섭계 및 자동시준기를 이용하여 측정할 때보다 장치의 설치 및 조작이 간단하여 간편하게 구현할 수 있는 한편, 장치의 구성이 저렴하여 경제적인 효과 또한 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치에 의하여 측정할 수 있는 각 오차를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 리니어 스테이지의 구동 전, 후의 위치에 따라 제1 위치 검출 소자에 의해 검출되는 리니어 스테이지의 출력좌표의 일 예이다.
도 4는 리니어 스테이지의 구동 전, 후의 위치에 따라 제2 위치 검출 소자에 의해 검출되는 리니어 스테이지의 출력좌표의 일 예이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저 본 발명의 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치의 구조에 대하여 설명하고, 이를 이용하여 오차를 측정하는 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치에 의하여 측정할 수 있는 각 오차를 설명하기 위한 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명의 운동 오차 측정 장치는 리니어 가이드(31)를 따라서 이동하는 리니어 스테이지(32)에 사용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치는, 소정 파장의 레이저광을 출력하는 발광수단(10), 발광수단(10)으로부터 출력되는 레이저광에 직진성을 부여하는 광 확장기(beam expander)(23), 발광수단(10)으로부터 출력되는 레이저광의 일부를 분배하여 포토 다이오드(photodiode, PD)로 보내는 비편광 광분배기(nonpolarized beam splitter, NPBS)(24), 비편광 광분배기(24)로부터 출력된 레이저광을 받아들여 1/4 파장판(quarter wave plate, QWP)으로 보내는 편광 광분배기(polarized beam splitter, PBS), 리니어 스테이지의 일측에 부착되어 레이저광이 반사 및 회절되는 회절격자(33), 회절격자(33)로부터 회절되는 0차광을 검출하는 제1 위치 검출 소자(41), 회절격자(33)로부터 회절되는 1차광을 검출하는 제2 위치 검출 소자(42)로 구성될 수 있다.
발광수단(10)은 소정 파장의 레이저를 주사하는 레이저 다이오드가 이용될 수 있으며, 본 실시예의 경우 안정화된 헬륨-네온(He-Ne) 레이저가 이용될 수 있다.
비편광 광분배기(24)는 발광수단(10)으로부터 출력되는 레이저광을 반사 또는 투과시키는데, 비편광 광분배기(24)에서 반사되는 레이저광은 포토 다이오드(25)로 입사되며, 포토 다이오드(25)는 발광수단(10)으로부터 출력되는 레이저의 강도 안정성을 측정한다.
편광 분배기(21)는 발광수단(10)으로부터 출력되는 레이저광을 받아들여 특정 방향으로 편광된 빛을 출력하며, 편광 분배기(21)로부터 출력되는 빛은 1/4 파장판(22)으로 전달된다.
회절격자(33)는 반사형 회절격자로서, 1/4 파장판(22)을 거친 레이저광을 회절시켜 회절 차수 각각에 대한 회절광을 발생시킨다. 회절격자(33)는 복수의 격자가 형성되어 있어서 발광수단(10)의 출력광이 회절되어 분할되는데, 각 격자의 간격(pitch)에 따라 0차광과 +1, -1차광 간의 거리가 결정되고, 격자의 깊이에 따라 0차광과 +1, -1차광 간의 광량비가 결정된다.
제1 위치 검출 소자(41) 및 제2 위치 검출 소자(42)는 각각 회절격자(33)로부터 반사 및 회절되는 0차광 및 1차광을 검출하는 소자이다. 위치 검출 소자(41, 42)는 2차원 위치 검출 소자로서 4분할 포토 다이오드(quadrant photodiode, QPD)가 이용될 수 있다. 본 실시예의 경우 회절격자(33)로 입사되어 회절되는 회절광 중, 0차광, 즉 회절격자(33)로부터 반사되는 반사광은 입사 경로의 반대의 광경로를 거쳐 제1 위치 검출 소자(41)로 입사되어 수광되며, 1차광은 소정의 회절각을 가지도록 회절되어 제2 위치 검출 소자(42)로 입사되어 수광된다.
위치 검출 소자(41, 42) 각각의 셀 사이에는 간극이 존재하지 않는다고 가정하면, 빔 스팟의 강도는 균일하게 분포된다. 위치 검출 소자(41, 42)의 출력 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112010047550781-pat00004
Figure 112010047550781-pat00005
위치 검출 소자(41, 42)의 1사분면으로부터 시계방향의 셀을 각각 A, B, C,D 라고 할 때, 여기서 I A , I B , I C 및 I D 는 빔 스팟의 영역에 비례하는 각 셀의 광전류를 나타낸다.
이하, 전술한 구성요소를 참조하여 본 실시예에 따른 운동 오차를 측정하는 방법을 설명한다.
도 3 및 도 4는 각각 리니어 스테이지의 구동 전, 후의 위치에 따라 제1 위치 검출 소자 및 제2 위치 검출 소자에 의해 검출되는 리니어 스테이지의 출력좌표의 일 예이다.
회절격자(33)에 입사되는 레이저광은 회절격자(33)에서 여러 방향으로 회절되는데, 각 차수의 회절광의 방향은 다음과 같은 회절 방정식에 의하여 결정된다.
[수학식 2]
Figure 112010047550781-pat00006
여기서, θi는 입사각, θd는 회절각, m은 회절 차수, λ는 입사광의 파장, Λ는 회절격자의 주기이다.
또한, 단위 입사 벡터
Figure 112010047550781-pat00007
와, 회절 벡터
Figure 112010047550781-pat00008
는 각각 다음의 식과 같이 정의된다.
[수학식 3]
Figure 112010047550781-pat00009
Figure 112010047550781-pat00010
본 실시예의 경우 회절격자(33)에 의해 회절되는 빛 중 오직 0차광 및 1차광만 고려된다. 4자유도 운동 오차는 제1 위치 검출 소자(41) 및 제2 위치 검출 소자(42)에 연계되며, 이에 대한 분리 방법이 필요하다. 제1 위치 검출 소자(41)는 피칭 오차(εz) 및 요잉 오차(εy)를 검출할 수 있고, 제2 위치 검출 소자(42)는 피칭 오차(εz), 요잉 오차(εy), 롤링 오차(εx) 및 변위 오차를 측정할 수 있으나 제1 위치 검출 소자(41)와는 분리되어 독립적으로 측정할 수는 없다.
먼저 제1 위치 검출 소자(41)의 출력 신호를 이용하여 요잉 오차(εy)와 피칭 오차(εz)를 측정하는 방법을 설명한다. 요잉 오차(εy)는 리니어 스테이지(32)를 구동축(x축)을 따라 이송시킬 때 y축을 중심으로 하는 회전 오차를 의미하며, 피칭 오차(εz)는 리니어 스테이지(32)를 구동축을 따라 이송시킬 때 z축을 중심으로 하는 회전 오차를 의미한다.
요잉 오차(εy)는 리니어 스테이지(32)의 이송 전, 후의 제1 위치 검출 소자(41) 상의 출력좌표의 수평 방향값의 차이(Δuo)에 의하여 구하여 지며, 피칭 오차(εz)는 리니어 스테이지(32)의 이송 전, 후의 제1 위치 검출 소자(41) 상의 출력좌표의 수직 방향값의 차이(Δvo)에 의하여 구하여 진다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 요잉 오차(εy) 및 피칭 오차(εz)는 다음과 같은 식에 의해 구해진다.
[수학식 4]
Figure 112010047550781-pat00011
Figure 112010047550781-pat00012
여기서, l(x)는 리니어 스테이지(32)의 변위, 즉 리니어 스테이지(32)의 이동 거리, f0는 이동 후의 회절격자(33)와 제1 위치 검출 소자(41) 사이의 거리이다. 리니어 스테이지(32)의 실제 변위는 변위 측정 기구에 의해 측정될 수 있으며, 위치 검출 소자(41, 42)에 적당한 형태로 조정될 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, θ0를 다음의 식으로 표현할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112010047550781-pat00013
다음으로 제2 위치 검출 소자(42)의 출력 신호를 이용하여 롤링 오차(εx)를 측정한다. 롤링 오차(εx)는 리니어 스테이지(32)를 구동축(x축)을 따라 이송시킬 때 x축을 중심으로 하는 회전 오차를 의미한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 단위 입사 벡터
Figure 112010047550781-pat00014
와, 회절 벡터
Figure 112010047550781-pat00015
의 관계로부터 Δu1 및 Δv1은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112010047550781-pat00016
Figure 112010047550781-pat00017
리니어 스테이지(32)의 실제 이동거리의 영향을 상쇄시키기 위하여 x축 방향의 변위 항목 l(x)sinθd가 더해질 수 있으므로, [수학식 6]은 세 가지 각운동에 대한 함수로 정의될 수 있다. 리니어 스테이지(32)가 롤링 운동을 하지 않을 경우 제2 위치 검출 소자(42)의 출력 좌표는 P1 지점이 되나, 롤링 운동을 할 경우에는 P2 지점이 된다. 즉, 롤링 운동에 의해 1차광이 제2 위치 검출 소자(42)의 u 1 -v 1 평면상에서 원점을 중심으로 회전하게 된다. 다른 두 운동에 비하여 롤링 운동이 작다고 가정하면
Figure 112010047550781-pat00018
와
Figure 112010047550781-pat00019
의 길이는 같다고 할 수 있다. 따라서 롤링 운동은 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112010047550781-pat00020
최종적으로 롤링 오차(εx)를 다음과 같은 식에 의해 얻을 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112010047550781-pat00021
또한 도 4를 참조하면 θ1은 다음과 같이 표현된다.
[수학식 9]
Figure 112010047550781-pat00022

여기서, Δu1는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제2 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수평 방향값의 차이, Δv1는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제2 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수직 방향값의 차이, f1은 이동 후의 회절격자(33)와 제2 위치 검출 소자(42) 사이의 거리이다.
상기와 같이 본 발명은 리니어 스테이지(33)에 회절 소자(33)를 부착하여 0차 회절광으로 피칭 오차 및 요잉 오차를 분리해 내고, 1차 회절광으로부터 본 발명에서 제안된 연산 알고리즘을 통해서 효과적으로 롤링 오차를 분리해 낼 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 발광수단 21 : 편광 광분배기
22 : 4분할 포토 다이오드 23 : 광 확장기
24 : 비편광 광분배기 25 : 포토 다이오드
31 : 리니어 가이드 32 : 리니어 스테이지
33 : 회절격자 41 : 제1 위치 검출 소자
42 : 제2 위치 검출 소자

Claims (10)

  1. 소정 파장의 레이저광을 출력하는 발광수단;
    리니어 스테이지의 일측에 부착되어 상기 레이저광이 반사 및 회절되는 회절격자;
    상기 레이저광이 상기 회절격자에 도달하도록 광경로를 형성하는 광경로 형성수단;
    상기 회절격자에서 회절되는 0차광이 수광되는 제1 위치 검출 소자; 및
    상기 회절격자에서 회절되는 1차광이 수광되는 제2 위치 검출 소자;
    를 포함하고,
    상기 제1 위치 검출소자와 상기 제2 위치 검출소자에서 검출된 상기 0차광과 상기 1차광의 검출 위치에 기반하여 상기 리니어 스테이지의 4자유도 운동오차를 측정하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광경로 형성수단은,
    발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 받아들여 특정 방향으로 편광된 빛을 출력하는 편광 광분배기를 포함하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광경로 형성수단은,
    발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 반사 또는 투과시켜, 각각 포토 다이오드 및 상기 편광 광분배기로 분배하는 비편광 광분배기를 더 포함하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치 검출 소자의 출력 신호를 이용하여 상기 리니어 스테이지의 요잉 오차 및 피칭 오차를 측정하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요잉 오차 및 상기 피칭 오차는 다음과 같은 식에 의해 구해지는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치.
    Figure 112010047550781-pat00023

    Figure 112010047550781-pat00024

    (여기서, εy 는 리니어 스테이지의 요잉 오차, εz는 리니어 스테이지의 피칭 오차, Δuo는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제1 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수평 방향값의 차이, Δvo는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제1 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수직 방향값의 차이, f0는 이동 후의 회절격자와 제1 위치 검출 소자 사이의 거리, l(x)는 리니어 스테이지의 변위이다.)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 위치 검출 소자의 출력 신호를 이용하여 상기 리니어 스테이지의 롤링 오차를 측정하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 롤링 오차는 다음과 같은 식에 의해 구해지는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 장치.
    Figure 112010047550781-pat00025

    (여기서, εx 는 리니어 스테이지의 롤링 오차, Δu1는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제2 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수평 방향값의 차이, Δv1는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제2 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수직 방향값의 차이, f1은 이동 후의 회절격자와 제2 위치 검출 소자 사이의 거리, l(x)는 리니어 스테이지의 변위, θd는 1차광의 회절각, θ0=tan-1(Δv0/Δu0), θ1=tan-1(Δv1/Δu1) 이다.)
  8. 발광수단이 소장 파장의 레이저광을 출력하는 단계;
    상기 레이저광이 광경로 형성수단에 의해 회절격자로 입사하는 단계;
    상기 회절격자가 상기 레이저광을 회절시키는 단계; 및
    상기 회절된 레이저광의 0차광이 제1 위치 검출 소자로 입사하며, 상기 회절된 레이저광의 1차광이 제2 위치 검출 소자로 입사하는 단계;
    를 포함하며,
    리니어 스테이지를 구동하면서 상기의 단계를 반복하여, 상기 리니어 스테이지의 요잉 오차, 피칭 오차 및 롤링 오차를 다음과 같은 식에 의해 구하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법.
    Figure 112010047550781-pat00026

    Figure 112010047550781-pat00027

    Figure 112010047550781-pat00028

    (여기서, εy 는 리니어 스테이지의 요잉 오차, εz는 리니어 스테이지의 피칭 오차, εx 는 리니어 스테이지의 롤링 오차, Δuo는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제1 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수평 방향값의 차이, Δvo는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제1 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수직 방향값의 차이, Δu1는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제2 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수평 방향값의 차이, Δv1는 상기 리니어 스테이지의 이송 전, 후의 제2 위치 검출 소자 상의 출력좌표의 수직 방향값의 차이, f0는 이동 후의 회절격자와 제1 위치 검출 소자 사이의 거리, f1은 이동 후의 회절격자와 제2 위치 검출 소자 사이의 거리, l(x)는 리니어 스테이지의 변위, θd는 1차광의 회절각, θ0=tan-1(Δv0/Δu0), θ1=tan-1(Δv1/Δu1)이다.)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광경로 형성수단은,
    발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 받아들여 특정 방향으로 편광된 빛을 출력하는 편광 광분배기를 포함하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광경로 형성수단은,
    발광수단으로부터 출력되는 레이저광을 반사 또는 투과시켜, 각각 포토 다이오드 및 상기 편광 광분배기로 분배하는 비편광 광분배기를 더 포함하는 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법.
KR1020100071196A 2010-07-23 2010-07-23 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치 KR101174000B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100071196A KR101174000B1 (ko) 2010-07-23 2010-07-23 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100071196A KR101174000B1 (ko) 2010-07-23 2010-07-23 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120009951A KR20120009951A (ko) 2012-02-02
KR101174000B1 true KR101174000B1 (ko) 2012-08-16

Family

ID=45834652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100071196A KR101174000B1 (ko) 2010-07-23 2010-07-23 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101174000B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200222A1 (ko) * 2016-05-17 2017-11-23 주식회사 엑스엘 간섭계와 영상을 이용한 정밀 측정 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114812392B (zh) * 2022-04-24 2023-08-08 合肥工业大学 一种激光六自由度运动误差同步测量系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010156690A (ja) 2008-12-18 2010-07-15 Lab Central Des Points Et Chaussee 物体の遠隔検知のためのセンサおよび映像システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010156690A (ja) 2008-12-18 2010-07-15 Lab Central Des Points Et Chaussee 物体の遠隔検知のためのセンサおよび映像システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200222A1 (ko) * 2016-05-17 2017-11-23 주식회사 엑스엘 간섭계와 영상을 이용한 정밀 측정 시스템
US10739125B2 (en) 2016-05-17 2020-08-11 Xl Photonics, Inc. Precision measurement system using interferometer and image

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120009951A (ko) 2012-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10066924B2 (en) Displacement detection apparatus
CN1932435B (zh) 位置测量设备
CN101339012B (zh) 一种基于光栅的滚转角测量方法与装置
CN102937411B (zh) 一种双频光栅干涉仪位移测量系统
CN106289068B (zh) 一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量方法
JP7383048B2 (ja) 変位測定装置、変位測定方法およびフォトリソグラフィー装置
US9175987B2 (en) Displacement detecting device
US8804131B2 (en) Optical angle-measuring device with combined radial-circular grating
US20110235051A1 (en) Device for interferential distance measurement
US9303979B2 (en) Optical position measuring device
US8822907B2 (en) Optical position-measuring device having two crossed scales
KR101210911B1 (ko) 이송장치의 운동 오차 측정 기능을 겸비한 5자유도 운동 측정 장치
US6956654B2 (en) Displacement measuring device with interference grating
US10527405B2 (en) Optical position-measuring device
KR20100041024A (ko) 2차원 회절 격자를 이용한 6 자유도 측정 장치
KR101174000B1 (ko) 회절소자와 간섭현상을 이용한 4자유도 운동오차 측정 방법 및 장치
KR101206061B1 (ko) 리니어 스테이지의 운동 오차 측정 장치 및 방법
US9255788B1 (en) Measuring method for linear stage
US9638514B2 (en) Optical position-measuring device
JP2014098619A (ja) リニアエンコーダ及びワークの加工方法
US9739598B2 (en) Device for interferential distance measurement
TWI414747B (zh) A five - degree - of - freedom optical system
JP5868058B2 (ja) 位置計測装置、光学部品の製造方法、および型の製造方法
TWI414756B (zh) Dual grating signal measurement system
CN110686620B (zh) 光栅集成精度的测量装置及方法、平面光栅尺测量系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150730

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160712

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170629

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee