JPH0376843B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0376843B2 JPH0376843B2 JP59145697A JP14569784A JPH0376843B2 JP H0376843 B2 JPH0376843 B2 JP H0376843B2 JP 59145697 A JP59145697 A JP 59145697A JP 14569784 A JP14569784 A JP 14569784A JP H0376843 B2 JPH0376843 B2 JP H0376843B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diffraction grating
- laser light
- plane
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/30—Grating as beam-splitter
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 産業上の利用分野
この発明は、多次元の位置測定装置における高
精度測定を目的として座標軸の変動分を補正する
ために用いられる座標軸設定用干渉計に関するも
のである。
精度測定を目的として座標軸の変動分を補正する
ために用いられる座標軸設定用干渉計に関するも
のである。
(b) 従来の技術
周波数安定化レーザを光源として干渉を利用し
ての位置測定装置は高精度であり、既に実用段階
に入つているが、二次元以上のこの種位置測定装
置においてはいくつかの問題が残つている。すな
わち二次元以上の位置測定装置では、Ｘ軸、Ｙ軸
等の座標軸として精密仕上げ加工された基準面を
用いており、その面が正確であるという仮定の基
に計測を行うという機械的精度に頼つているのが
現状である。
ての位置測定装置は高精度であり、既に実用段階
に入つているが、二次元以上のこの種位置測定装
置においてはいくつかの問題が残つている。すな
わち二次元以上の位置測定装置では、Ｘ軸、Ｙ軸
等の座標軸として精密仕上げ加工された基準面を
用いており、その面が正確であるという仮定の基
に計測を行うという機械的精度に頼つているのが
現状である。
(c) 発明の解決しようとする問題点
このように機械的精度に頼る方法では、レーザ
干渉計の測長精度であるサブミクロンの領域では
全く使用に耐えられないものであるため、基準面
の機械的誤差の補正すなわち座標軸の変動分を補
正する必要があつた。
干渉計の測長精度であるサブミクロンの領域では
全く使用に耐えられないものであるため、基準面
の機械的誤差の補正すなわち座標軸の変動分を補
正する必要があつた。
(d) 問題点を解決するための手段
この発明は、位置測定すなわち距離の測定をレ
ーザ干渉計を用いて行う際に、測定方向に直交す
る方向の基準面の機械的誤差に基づく変動成分を
常時観測し、この機械的誤差の補正をできるよう
に構成したものである。したがつてこの発明の座
標軸設定用干渉計は、距離測定用干渉計と併せて
用いられるものである。
ーザ干渉計を用いて行う際に、測定方向に直交す
る方向の基準面の機械的誤差に基づく変動成分を
常時観測し、この機械的誤差の補正をできるよう
に構成したものである。したがつてこの発明の座
標軸設定用干渉計は、距離測定用干渉計と併せて
用いられるものである。
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第１図は、この発明の基本構成図である。
第１図において、１はレーザ光源、２は半透
鏡、３は平面回折格子、４は平面鏡、５は検知
器、１０は移動台である。平面回折格子３と平面
鏡４は移動台１０上に固定されて相対的な位置は
変化しないようになつている。移動台１０はＸ軸
方向にレール等（図示せず）の上を移動できるよ
うになつている。レーザ光源１から投射されたレ
ーザ光は半透鏡２を透過して平面回折格子３に入
射される。この時レーザ光は平面回折格子３に向
かつてＸ軸と平行に投射されるように光路が設定
されている。平面回折格子３はレーザ光の入射角
がαになるように設定されており、この入射角α
は、レーザ光の平面回折格子３による回折光の
内、一次回折光が入射光と同じ光路を逆行するよ
うに平面回折格子３の回折定数とともに選択設定
されている。平面鏡４はレーザ光の平面回折格子
３による回折光の内、零次回折光が入射されその
反射光が再び同じ光路で平面回折格子３入射され
るように配置されている。検知器５は平面回折格
子３からの干渉光が半透鏡２で反射されて受光で
きるように配置されている。このようにして座標
軸設定用干渉計が構成されている。
鏡、３は平面回折格子、４は平面鏡、５は検知
器、１０は移動台である。平面回折格子３と平面
鏡４は移動台１０上に固定されて相対的な位置は
変化しないようになつている。移動台１０はＸ軸
方向にレール等（図示せず）の上を移動できるよ
うになつている。レーザ光源１から投射されたレ
ーザ光は半透鏡２を透過して平面回折格子３に入
射される。この時レーザ光は平面回折格子３に向
かつてＸ軸と平行に投射されるように光路が設定
されている。平面回折格子３はレーザ光の入射角
がαになるように設定されており、この入射角α
は、レーザ光の平面回折格子３による回折光の
内、一次回折光が入射光と同じ光路を逆行するよ
うに平面回折格子３の回折定数とともに選択設定
されている。平面鏡４はレーザ光の平面回折格子
３による回折光の内、零次回折光が入射されその
反射光が再び同じ光路で平面回折格子３入射され
るように配置されている。検知器５は平面回折格
子３からの干渉光が半透鏡２で反射されて受光で
きるように配置されている。このようにして座標
軸設定用干渉計が構成されている。
(e) 作用
上述のような構成で、まず座標軸の原点におい
て、レーザ光源１から投射されたレーザ光が半透
鏡２を透過して平面回折格子３に入射されると、
その回折光の零次回折光は平面鏡４に向かつて反
射され、また一次回折光は入射光と同じ光路の方
向に反射される。そして零次回折光は平面鏡４に
て再び同じ光路の方向に反射され平面回折格子３
に入射されるが、ここで零次回折光はレーザ光源
１に向かつて反射されるため一次回折光と重なり
干渉を生じる。この干渉光がさらに入射光と同じ
光路で逆行し、半透鏡２にて反射されて入射光と
分離され検知器５に入射される。検知器５では受
光された干渉光による干渉縞の検知を行う。次に
位置測定のため移動台１０がＸ軸方向（測長方
向）にレール上を所定の位置まで移動されると、
基準面となるレールの誤差によりＹ軸方向にΔY
だけ変動を生じる。この時零次回折光と一次回折
光との間には、 ΔY×2tanα（α：入射角） だけの光路差が生じ、そのため検知器５における
干渉縞に移動が生じることになり、この干渉縞の
移動量を測定することにより、基準面の誤差ΔY
を知ることができる。
て、レーザ光源１から投射されたレーザ光が半透
鏡２を透過して平面回折格子３に入射されると、
その回折光の零次回折光は平面鏡４に向かつて反
射され、また一次回折光は入射光と同じ光路の方
向に反射される。そして零次回折光は平面鏡４に
て再び同じ光路の方向に反射され平面回折格子３
に入射されるが、ここで零次回折光はレーザ光源
１に向かつて反射されるため一次回折光と重なり
干渉を生じる。この干渉光がさらに入射光と同じ
光路で逆行し、半透鏡２にて反射されて入射光と
分離され検知器５に入射される。検知器５では受
光された干渉光による干渉縞の検知を行う。次に
位置測定のため移動台１０がＸ軸方向（測長方
向）にレール上を所定の位置まで移動されると、
基準面となるレールの誤差によりＹ軸方向にΔY
だけ変動を生じる。この時零次回折光と一次回折
光との間には、 ΔY×2tanα（α：入射角） だけの光路差が生じ、そのため検知器５における
干渉縞に移動が生じることになり、この干渉縞の
移動量を測定することにより、基準面の誤差ΔY
を知ることができる。
なお干渉光の測定には、干渉縞の測定に限るこ
となく、光ビート等の測定によつてもその変動か
ら上記ΔYを知ることも可能である。また移動台
１０のＸ軸方向への移動に関しては検知器５で検
知される干渉縞には影響なく変化は現れない。
となく、光ビート等の測定によつてもその変動か
ら上記ΔYを知ることも可能である。また移動台
１０のＸ軸方向への移動に関しては検知器５で検
知される干渉縞には影響なく変化は現れない。
(f) 実施例
第２図は、この発明の一実施例を示す構成図で
ある。
ある。
第２図において、１１はレーザ光源、１２は平
面回折格子、１３および１４はコーナー鏡、１５
は検知器、そして２０は移動台である。このよう
な構成で、レーザ光源１１からのレーザ光は平面
回折格子１２に入射される。この時一次回折光の
反射方向が平面回折格子１２の法線方向に一致
（回折角は0゜）するよう平面回折格子１２の回折
定数と入射角αが選択設定されている。そして一
次回折光はコーナー鏡１４にて反射され平面回折
格子１２に戻り、同様にコーナー鏡１３にて反射
された零次回折光の反射光と平面回折格子１２に
て再び重ね合わされ、この干渉光が検知器１５に
て受光され干渉縞が検知される。
面回折格子、１３および１４はコーナー鏡、１５
は検知器、そして２０は移動台である。このよう
な構成で、レーザ光源１１からのレーザ光は平面
回折格子１２に入射される。この時一次回折光の
反射方向が平面回折格子１２の法線方向に一致
（回折角は0゜）するよう平面回折格子１２の回折
定数と入射角αが選択設定されている。そして一
次回折光はコーナー鏡１４にて反射され平面回折
格子１２に戻り、同様にコーナー鏡１３にて反射
された零次回折光の反射光と平面回折格子１２に
て再び重ね合わされ、この干渉光が検知器１５に
て受光され干渉縞が検知される。
なお、この場合も光ビート等を検知するように
構成することが可能である。またＸ軸方向（測長
方向）に移動台２０が移動しても干渉縞には変化
は生じない。
構成することが可能である。またＸ軸方向（測長
方向）に移動台２０が移動しても干渉縞には変化
は生じない。
そして移動台２０が座標軸の原点よりＸ軸方向
へ移動した際にＹ軸方向にΔYだけ移動すると、
光路差の変化量は ΔY×tanα（α：入射角） であり、検知器１５により干渉縞の移動の検知か
ら移動量ΔYを求めることが可能となる。
へ移動した際にＹ軸方向にΔYだけ移動すると、
光路差の変化量は ΔY×tanα（α：入射角） であり、検知器１５により干渉縞の移動の検知か
ら移動量ΔYを求めることが可能となる。
なおこの実施例では一次回折光の回折角を0゜と
したが一例であり、回折角の値は干渉光が得られ
るような構成で任意に設定できる。またこの実施
例ではＸ軸方向への移動について説明したが、Ｙ
軸方向への移動であつても同様にして測定可能な
ことは勿論である。さらにこの実施例では、第１
図に示した干渉計のような半透鏡を介しての干渉
光のレーザ光源への戻り光を除去できるため、レ
ーザの発振に対する影響を防ぐことが可能とな
る。
したが一例であり、回折角の値は干渉光が得られ
るような構成で任意に設定できる。またこの実施
例ではＸ軸方向への移動について説明したが、Ｙ
軸方向への移動であつても同様にして測定可能な
ことは勿論である。さらにこの実施例では、第１
図に示した干渉計のような半透鏡を介しての干渉
光のレーザ光源への戻り光を除去できるため、レ
ーザの発振に対する影響を防ぐことが可能とな
る。
(g) 発明の効果
この発明は、上述のように構成することによつ
て、常に測長方向に直交した方向の微小さな変動
分を計測できるので、この測定値から座標軸の基
準となる直線を求めることができ、したがつて測
長用干渉計とともに用いることによつて、機械的
精度には全く依存しない多次元の位置測定装置を
実現できるものである。
て、常に測長方向に直交した方向の微小さな変動
分を計測できるので、この測定値から座標軸の基
準となる直線を求めることができ、したがつて測
長用干渉計とともに用いることによつて、機械的
精度には全く依存しない多次元の位置測定装置を
実現できるものである。
第１図はこの発明を説明するための基本構成
図、第２図はこの発明の一実施例の構成図であ
る。 １，１１……レーザ光源、２……半透鏡、３，
１２……平面回折格子、４……平面鏡、１３，１
４……コーナー鏡、５，１５……検知器、１０，
２０……移動台。
図、第２図はこの発明の一実施例の構成図であ
る。 １，１１……レーザ光源、２……半透鏡、３，
１２……平面回折格子、４……平面鏡、１３，１
４……コーナー鏡、５，１５……検知器、１０，
２０……移動台。
Claims (1)
- １ レーザ光源と、検知器をそれぞれ固定配置す
るとともに、前記レーザ光源から投射されるレー
ザ光の光路方向に移動可能な移動台上に前記レー
ザ光源からのレーザ光を分光して回折光を形成す
る平面回折格子を設置し、前記移動台上にて前記
平面回折格子とともに移動可能なように相対的に
固定配置され前記回折光の零次回折光を反射する
反射鏡を設置し、さらにこの反射鏡で反射された
前記零次回折光を零次以外の次数の異なる前記回
折光と前記平面回折格子にて重ね合わせて干渉光
を形成し、この干渉光を前記検知器にて検知する
ようにして、前記レーザ光の光路方向に直交する
方向の変動分を測定可能に構成してなることを特
徴とする座標軸設定用干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14569784A JPS6123902A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 座標軸設定用干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14569784A JPS6123902A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 座標軸設定用干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123902A JPS6123902A (ja) | 1986-02-01 |
| JPH0376843B2 true JPH0376843B2 (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=15391012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14569784A Granted JPS6123902A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 座標軸設定用干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123902A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206706A (en) * | 1991-07-01 | 1993-04-27 | Bell Communications Research, Inc. | Alignment of an ellipsometer or other optical instrument using a diffraction grating |
| DE19602445A1 (de) | 1996-01-24 | 1997-07-31 | Nanopro Luftlager Produktions | Vorrichtung und Verfahren zum Vermessen von zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen eines Körpers |
| US7057741B1 (en) | 1999-06-18 | 2006-06-06 | Kla-Tencor Corporation | Reduced coherence symmetric grazing incidence differential interferometer |
-
1984
- 1984-07-12 JP JP14569784A patent/JPS6123902A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6123902A (ja) | 1986-02-01 |
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