JPH02501858A - 干渉測定システムのための光学デバイス - Google Patents

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】 （名　称）′ 干渉測定システムのための光学デバイス技術分野 本発明は、干渉測定システムにおいて用いられる光学デバイスに関するものであ る。

背景技術 本発明に係る光学デバイスとは、例えば直線および角変位の干渉計（ｌｉｎｅａ ｒ　ａｎｄ　ａｎｇｕｌａｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ）、戻し反射器（ ｒｅｔｒｏ−ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）およびビームスプリッタである。

干渉測定システムは、例えば座標測定機械や工作機械等の機械の部分の移動を測 定して、当該機械の摺動路に沿って移動する可動機械部分のピッチ、ロール。

ヨーおよび線形エラーを決定するのに用いられる。

測定を行うために、レーザビームが機械上に配設された種々の光学デバイスに向 けて照射される。

機械の型式によって、スピンドルの位置を固定とする一方で機械のベッドを可動 としたり、あるいはより一般的にはスピンドルを３座標軸で移動可能とする一方 で機械のベッドを固定するようにされている。従ってスピンドルとベッドとは常 に相対的に移動するものと見ることができ、所望の測定を行うのに用いられるの がこの相対的移動である。

光学要素の１つは常にスピンドル上に取付けられるであろうから、スピンドル上 に取付けられた光学要素と機械のベッドとの間には常に最小の隙間が設けられる べきであり、これによって相対移動が行なわれることが可能となる。

従来の干渉測定システムにおいては、レーザは三脚上に取付けられ、機械のベッ ドより高い位置で機械のベッド上を横切るレーザビームを出射するようにするこ とにより、スピンドルに取付けた光学デバイスと機械のベッドとの適切な間隙が 設けられるようにされている０機械のベッド上の光学デバイスはスタンドに取付 けられ、その中心が適切な高さに位置づけられて、レーザビームがスピンドルに 取付けられた光学デバイスを通過した後にこれを受取るようにしである。

植え金（ｐａｃｋｉｎｇ　ｐｉｅｃｅｓ）ないしはスタンドなしでレーザおよび いくつかの光学デバイスを直接機械ベッド上に取付けることができれば好都合で ある。これによって費用のかかる大きな三脚が不要となり、レーザビームと光学 デバイスとのアラインメントをとるために費される時間を最小にできる。また、 機械の実際の動作中に測定を行わせるために測定システムの位置をそのままにし ておくことが可能となる。

従来の光学デバイスは正方形状または長方形状のハウジングとともに作成されて スピンドルに取付けられる位置とベッドに取付けられる位置とで互換性を有する ものとされ、これによって２つの異なった位置で取付けを行うために同様のデバ イスを用いることが不要となっている。従って、レーザおよびベッドに取付けら ゛れる光学デバイスが機械のベッドに直接取付けられるときに、従来のスピンド ルに取付けられる光学デバイスを通るレーザビームのアラインメントを取るため には、レーザビームとの正確なアラインメントを取るべくスピンドルに取付けら れる光学デバイスがベッドと当接していることも必要である。そのときスピンド ルと機械のベッドとの間に相対的移動を生じさせることはできない。

発明の開示 本発明は、簡単かつ効果的な手法でこのような問題を解決するものである。

本発明に係る干渉測定システム用の光学デバイスは、対向側面を有するハウジン グと、そのハウジング内に取付けられた光学要素とを具え、その光学要素の幾何 学的中心をハウジングの他方の側面より一方の側面に近く配置するようにする。

図面の簡単な説明 添附の図面を参照して本発明の実施例をより詳細に説明する。ここで、 第１図は機械のベッド上に取付けられた本発明のレーザ干渉計システムの要素の 概略を示す図、第２図は第１図示の干渉計とともに用いられる光学デバイスの一 例を示す図、 第３図は第１図示の干渉計とともに用いられる光学デバイスの他の例を示す図で ある。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照するに、ワークと−スが位置づけられ得るベッド２と、ベッド上で ３つの直交軸ｘ、ｙおよび２に沿って移動可能に取付けられたスピンドル３とを 有した座標測定機械１の主要部が示されている。かかる機械の構成は良く知られ ているものであるので、詳述しない。

機械のベッド上にはレーザビームジェネレータｌＯが直接取付けられ、これは機 械のベッド上で、機械のスピンドル３およびベッド２にそれぞれ取付けられてい る光学デバイス１４および１６に向けてレーザビーム１２を出射する。光学デバ イスは、それぞれ光学要素１４ｂ。

１６ｂを含むハウジング１４ａ、１６ａから成っている。

レーザビームジェネレータおよび光学デバイスは、機械ベッド上の高さａをもっ て出射されるレーザビーム１２が、光学デバイスの機能に応じて適切に位置決め された光学要素に照射されるように整合させである。

図示の例では、光学デバイス１４は直線干渉計であり、光学デバイス１６は戻し 反射器である。レーザビームは干渉計１４に向けて出射され、公知のように、こ こでビームが分けられて干渉計内の参照ビームと干渉計を介して戻し反射器に伝 達されル測定ビームとが生成される。測定ビームは戻し反射器１６で反射され、 干渉計１４を通ってここで参照ビームと再び組合され、レーザ上の検出器（不図 示）に戻されることにより、干渉計１４と戻し反射器１６との距離が測定される 。従ってスピンドル３が機械ベッド２に対して移動するとき、移動距離は干渉計 によって決定することができる。

測定が異なれば光学要素の異なった組合せが用いられる。例えば、同軸に関する ピッチおよびヨーを測定するのであれば、直線干渉計に代えて角変位干渉計をス ピンドルに取付ければよい。レーザビームと直交する軸に関する測定を行うので あれば、機械スピンドルに角変位干渉計を取付けるとともに角変位反射器（ａｎ ｇｕｌａｒ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を機械のベットに取付ければよい、ここで述 べた距離の測定と同様に、ピッチ。

ヨー、ロールおよび真直度誤差の測定を行うために、ビームスプリッタ、反射器 および干渉計の種々の組合せを用いることができる。

本発明の光学デバイスはすべて、同一の原則に従って構成されている。すなわち 光学要素１４ｂ、１６ｂはそれぞれのハウジング１４ａ、１６ａ内で非対称に取 付けられている。これは、光学要素の光学中心０がハウジングの一側面から距ｌ ！ｉＩｂにあり、他側面からの距１ｉｂ−ｘにあるようにした構成である。ここ で、Ｘはハウジングと機械のベッドとの間の相対移動を許容すべく、両者間に要 求される間隙である。

第２図は戻し反射器１６の代表的な構成例を示す。ハウジング１６ａ内での光学 要素１６ｂの非対称の位置決めは別として、取付は自体は一般的なものである。

ハウジング１６ａは側面ＡＢ、ＢＣ，ＣＤおよびＤ＾を有したほぼ正方形状のも のであり、さらに反射要素１６ｂ自体はコーナーキューブであり、光学開口は図 示の円形状である。しかし円の中心Ｏとして示したコーナーキューブの光学中心 は、を側面ＡＢ、ＣＤを短かくすることによって側面ＢＣより側面Ａｎに近く配 置されている。従ってハウジングの側面ＢＣをベッドに接触させた状態でベッド 上に置いたとき、要素の光学中心はベッドから距離すにあることになる。しかし 機械のスピンドルにおける同様のデバイスは、側面ＡＤをベッドに対向させて取 付けられ、機械のスピンドルはハウジングの側面ＡＤが機械のベッドから距離Ｘ にあるように位置決めされる。

光学要素の光学中心はそれでもしかし機械のベッドから距＠ｂに位置するであろ う、要素の光学の中心がハウジングの側面ＡＤから距離にｂ−ｘに位置するから である。

この方法によって、光学デバイスは、相対移動を行うための機械ベッドからの間 隙を有して機械のスピンドルに取付は可能となり、また機械のベッドから同一高 さｂに要素の光学中心が位置するようにして機械のベッドにも取付は可能となる 。植え金やシムを付加することは不要であり、単にハウジングを２つの位置間で １８０°回転させればよい。

側面ＡＢおよびＤＣをそのままにしても光学デバイスを使用できるようにし、ス ピンドルに取付ける位置とベッドに取付ける位置との互換性が要求される場合、 ビームスプリッタについてよくあることであろうが、そのときには同様の取付は 構成によって要素の光学中心を側面ＡＢから距ｌｌｂ、側面ＤＣから距離ｂ−ｘ に配置するようにすればよい。

同様に、デバイスが２つの光学要素を含む場合、例えばピッチ測定を行うために 角変位反射器あるいは角変位干渉針を含む場合には、第３図に示すように、２つ の光学要素の光学中心が長方形状ハウジングの長い側面ＢＣから距離ｂ、対向側 面ＡＤからの距１ｌｂ−ｘとなるように配列すればよい、デバイスを水平方向と 鉛直方向とのいずれにも用いることを望むのであれば、第３図に示すように、２ つの光学要素の中心をさらに、長方形状ハウジングの短い長さの一方の側面ＡＢ から距離すおよびｂａｄ　、ハウジングの他方の側面Ｃから距離ｂ−ｘおよびｂ ａｄ−ｘとなるように配置すればよい。

従って、上述のように干渉測定システムの光学デバイスを非対称に取付けること によって、レーザおよびベッドに取付けられる光学デバイスが機械のベッド上に 直接取付けられるものであるにも拘ず、光学デバイスをスピンドルに取付ける光 学デバイスまたはベッドに取付ける光学デバイスとして交換可能に使用できるこ とがわかるであろう、それゆえに、本発明の光学デバイスを用いるレーザ干渉計 システムでは、光学デバイスのためにスタンドや植え金を付加することなく、ベ ッドに取付けたレーザとともに用いることができ、あるいは、光学デバイスに他 のいかなる変更も要することな〈従来のようにして三脚に取付けたレーザととも に用いることができる。

国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／Ｃ；Ｂε８１００Ｂ２１

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．可動部と固定部とを有する機械とともに用いられる干渉測定システムであっ て、光源と、前記固定部から所定の間隙をもって前記機械の可動部に取付け可能 な少くとも１つの光学デバイスとを具え、前記光学デバイスが対向しあう第１側 面を有するハウジングと、該ハウジング内に取付けられた光学要素とを具備する 干渉測定システムにおいて、前記光学要素の幾何学中心が前記側面の一方から第 １距離分離隔するとともに、対向する側面から第２距離分離隔し、該第２距離は 前記第１距離より前記間隙の寸法分小さいことを特徴とする干渉測定システム。
2. ２．請求の範囲第１項記載の測定システムにおいて、前記光学デバイスは前記第 １側面に直交して対向しあうさらなる２つの側面を有し、前記光学要素の幾何学 中心が前記さらなる側面の一方から第１距離分離隔するとともに、前記さらなる 側面の他方の対向側面から第２距離分離隔し、該第２距離は前記第１距離より前 記間隙の寸法分小さいことを特徴とする干渉測定システム。
3. ３．請求の範囲第１項記載の測定システムにおいて、前記光学デバイスは干渉計 であることを特徴とする干渉測定システム。
4. ４．請求の範囲第１項記載の測定システムにおいて、前記光学デバイスは戻し反 射器であることを特徴とする干渉測定システム。
5. ５．請求の範囲第１項記載の測定システムにおいて、前記光学デバイスはビーム スプリッタであることを特徴とする干渉測定システム。
6. ６．請求の範囲第１項記載の測定システムにおいて、前記光源はレーザであるこ とを特徴とする干渉測定システム。
7. ７．可動部と固定部とを有する機械上で用いられる光学デバイスであって、該デ バイスは前記固定部に面する位置で前記可動部に取付け可能で、前記可動部およ び前記固定部間で相対移動がなされるときに前記光学デバイスと前記固定部との 間に所定の間隙が設けられ、対向する２つの側面を有するハウジングと該ハウジ ング内に取付けられる光学要素とを具えた光学デバイスにおいて、前記光学要素 の幾何学中心が前記側面の一方から第１距離分離隔するとともに、対向する側面 から第２距離分離隔し、該第２距離は前記第１距離より前記間隙の寸法分小さい ことを特徴とする光学デバイス。