JPH11237207A - レーザ干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動に伴う移動部材の２方向の姿勢変化を容
易に測定できるレーザ干渉計の実現。 【解決手段】 逆方向に反射する第１と第２の反射手段
59,60 を備える角度検出用反射手段62と、レーザ光源21
と、レーザビームを同じ方向に出射されるレーザビーム
に分割し、第１と第２の反射手段で反射されてたレーザ
ビームを干渉するように合成するビーム干渉合成ユニッ
ト63と、合成された干渉光を受光する受光手段16と、電
気信号の変化のカウント手段とを備え、干渉縞の本数を
計数して角度検出用反射手段の回転角度を測定するレー
ザ干渉計において、角度検出用反射手段62は配列方向が
第１と第２の反射手段と直角な第３の反射手段61を備
え、ビーム干渉合成ユニットは出射する２つのレーザビ
ームを第１と第２の反射手段の組又は第１と第３の反射
手段の組で反射されるように切り換え可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分割した２つのレ
ーザビームを測定物体に取り付けられる２個の反射鏡
（コーナーキューブ）で反射させ、戻ってきた２つのレ
ーザビームを干渉させ、測定物体の回転に伴い変化する
干渉縞の本数を計数して回転角度を測定するレーザ干渉
計に関し、特にレーザビームの方向に対して垂直な２方
向を軸とする２つの回転成分であるピッチとヨーイング
の測定が容易に行えるレーザ干渉計に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動機構における移動部材の移動量を測
定するのにレーザ干渉計が広く使用されており、このよ
うな用途のレーザ干渉計を一般にレーザ測長器と呼んで
いる。図１は、レーザ干渉計のビーム干渉合成ユニット
の構成を示す図である。レーザビーム１０は、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザ等から出力された可干渉性の良好な（干渉距離
の長い）レーザ光であり、レーザ光源から直接入射され
る場合や、実願昭６２−５２８６９号に記載されている
分離型レーザ干渉計のように、レーザ光源から光ファイ
バで伝達される場合もある。ビーム干渉合成ユニットに
入射されたレーザビーム１０は、偏光ビームスプリッタ
１１で２つのレーザビームに分けられる。この時、偏光
ビームスプリッタ１１の光軸は入射するレーザ光の偏光
面に対して４５°になるように調整されている。この場
合、偏光ビームスプリッタ１１を透過するレーザ光はＰ
偏光、偏光ビームスプリッタ１１で反射するレーザ光は
Ｓ偏光と呼ばれ、互いに偏光方向が直交している。一方
のレーザビーム（Ｐ偏光）は載物台に配置されたコーナ
ーキューブ１３に入射し、そこで逆方向に反射されて再
び偏光ビームスプリッタ１１に入射する。他方のレーザ
ビーム（Ｓ偏光）はビーム干渉合成ユニットに設けられ
た参照用コーナーキューブ１２に入射し、そこで逆方向
に反射されて再び偏光ビームスプリッタ１１に入射す
る。コーナーキューブ１３から偏光ビームスプリッタ１
１に入射したレーザビームは透過し、参照用コーナーキ
ューブ１２から偏光ビームスプリッタ１１に入射したレ
ーザビームは反射するので、偏光ビームスプリッタ１１
で合成され、偏光板１４を通過した後光検出器１５に入
射する。これらの２つのレーザビームは相互に干渉し干
渉縞を生じるが、干渉縞の強度は２つのレーザビームの
光路差がレーザビームの波長の整数倍の時にもっとも大
きくなり、光路差が波長の整数倍と１／２異なる時にも
っとも小さくなる。そのため、載物台が移動し、そこに
配置されたコーナーキューブ１３が移動すると光検出器
１５の出力強度が周期的に変化する。具体的にはコーナ
ーキューブ１３が１／２波長分移動すると、往復で波長
分の光路差が生じるため、光検出器１５の出力強度が変
化するサイクル数に１／２波長を乗じた値がコーナーキ
ューブ１３、すなわち載物台の移動距離である。

【０００３】光検出器１５の出力信号は、増幅器１６で
増幅された後、比較器１７で出力信号の中間レベルと比
較されて２値信号に変換され、それをカウンタ１８で計
数する。測長値算出部１９は、カウンタ１８の値から移
動距離を算出する。上記のようなレーザ干渉計（レーザ
測長器）を使用して、精密移動機構の移動量を非常に正
確に測定することができ、移動量の制御や移動機構の検
査などに使用される。例えば、ＮＣ工作機械について
は、ＩＳＯ２３０−２やＪＩＳ−Ｂ−６２０１-1990 等
の規格に精度に関する試験項目や試験方法が規定されて
いる。ここで規定されている項目は、各移動軸方向の移
動量誤差、バックラッシュ、ヨーイング等であり、各移
動軸方向の移動量誤差の試験方法では、各移動軸方向毎
に所定量づつ移動する動作を行った後、逆方向に同じよ
うに戻る動作を所定量繰り返し、それぞれの移動点での
誤差の最大値や２乗平均値を算出する方法が規定されて
いる。上記のような試験項目の測定には、通常の接触型
のゲージや磁気スケール等も使用されるが、もっとも一
般的にはレーザ測長器が使用される。

【０００４】本出願人は、特願平８−５６０８２号で、
ＮＣ工作機械の各軸方向の移動精度を測定する場合に、
測定する軸方向が容易に切り換えられるレーザ測長器を
開示している。図２は、特願平８−５６０８２号に開示
されたレーザ測長器を使用してＮＣ工作機械の各軸方向
の移動精度を測定する例を示す図である。工作機械９１
は、加工ツールを保持し駆動する加工ツール部９２と、
被加工物を載せる載物台９３と、それらの制御を行うＮ
Ｃコントローラ９４を備える。加工ツール部９２は上下
方向（Ｚ軸方向）に移動可能であり、載物台９３はＺ軸
方向に垂直な平面内の相互に垂直な２方向に移動可能で
あり、ＮＣコントローラ９７により移動が制御される。
この例では、実願昭６２−５２８６９号に記載されてい
る分離型レーザ干渉計を使用し、ビーム干渉合成ユニッ
ト２０をツール軸９２に取付け、ビーム干渉合成ユニッ
ト２０とレーザ光源２１及び信号処理部２４を光ファイ
バ２２、２３で接続している。ビーム干渉合成ユニット
２０は、プリズムなどの反射手段を移動することにより
測定用のレーザビームの出射される方向を、Ｘ、Ｙ、Ｚ
軸方向に切り換えられるようになっており、この切り換
えはコントローラ２５から、切換駆動ユニット２７とケ
ーブル２８を介して行えるようになっている。

【０００５】測定を行う場合には、載物台９３のＸ軸方
向に移動する部分にＸ軸用コーナーキューブ１３２を、
Ｙ軸方向に移動する部分にＹ軸用コーナーキューブ１３
２を、Ｚ軸方向に移動する部分にＺ軸用コーナーキュー
ブ１３１を固定して、ビーム干渉合成ユニット２０から
最初に測定する軸方向に測定用レーザビームが出射され
るように切り換え、出射される測定用レーザビームが対
応するコーナーキューブに入力されるように設定する。
その状態で測定を行い、終了したら順次他の軸について
も同様の操作を行う。

【０００６】上記のように、特願平８−５６０８２号に
開示されたレーザ測長器を使用することにより、３つの
移動軸方向の移動精度をビーム干渉合成ユニット２０の
取付け方向を変えることなく連続して測定できるように
なる。一方、ＩＳＯ２３０−２やＪＩＳ−Ｂ−６２０１
-1990 等の規格では、各移動軸方向の移動量誤差だけで
なく、ピッチやヨーイングと呼ばれる移動部材の移動に
伴う姿勢変化も測定する必要がある。

【０００７】レーザ干渉計は、レーザビームの出射方向
に対して垂直な軸を回転中心とする回転量を測定するこ
とができる。図３は、レーザ干渉計で回転量を測定する
原理を説明する図である。レーザ光源２１から出射され
たレーザビームは光ファイバ２２を通って伝達され、光
ファイバ２２の端面から出射されたレーザビームはレン
ズ３１で平行ビームにされ、回転角検出用偏光ビームス
プリッタ（以下、単にビームスプリッタと称する。）３
４に入射される。平行なレーザビームは、ビームスプリ
ッタ３４で２つのビームに分割され、一方はそのまま出
射され、他方は反射面で反射されて一方のビームと平行
なビームにされた後出射される。角度測定用反射ユニッ
ト３７は、入射面が同じ平面になるように配置された２
個のコーナーキューブ３５、３６を有し、ビームスプリ
ッタ３４からの２つのレーザビームが２個のコーナーキ
ューブ３５、３６に入射して逆方向に反射する。反射さ
れた２つのレーザビームは、ビームスプリッタ３４に入
射して合成され、偏光板３３を通過した後、レンズ３２
で光ファイバ２３の端面に収束され、光ファイバ２３を
介して受光信号処理部２４で電気信号に変換されて処理
される。すなわち、２つのレーザビームの光路差に応じ
た干渉縞が検出される。

【０００８】角度測定用反射ユニット３７が図の平面内
で回転すると、２つのレーザビームの光路差が変化し、
干渉縞の変化が観測される。具体的には、２個のコーナ
ーキューブ３５、３６の配列距離に回転角を乗じた長さ
の２倍が光路差の変化であり、干渉縞の変化量を検出す
れば、角度測定用反射ユニット３７の回転角が測定でき
る。

【０００９】移動に伴う移動部材の姿勢変化を検出する
場合、２つの方向成分がある。図３では、紙面内の回転
成分、すなわち、紙面に垂直な軸を回転軸とする回転は
測定できるが、回転軸がレーザビームの方向に垂直で且
つ紙面内にある回転については測定できず、その回転を
測定するためにはコーナーキューブ３６をコーナーキュ
ーブ３５の上に配置し、ビームスプリッタ３４から出射
されるレーザビームは上下方向に離れている必要があ
る。例えば、３次元移動機構においてＸ軸方向の移動に
おける姿勢変化を測定する場合に、Ｙ軸の回転軸を中心
とする回転成分を測定する時には、ビーム干渉合成ユニ
ットから出射される２つのレーザビームはＺ軸方向にず
れており、２個のコーナーキューブを２つのレーザビー
ムが入射するようにＺ軸方向に離して配置する必要があ
り、Ｚ軸の回転軸を中心とする回転成分を測定する時に
は、ビーム干渉合成ユニットから出射される２つのレー
ザビームはＹ軸方向にずれており、２個のコーナーキュ
ーブを２つのレーザビームが入射するようにＹ軸方向に
離して配置する必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来は、角度測定用反
射ユニットについては、３個のコーナーキューブを、入
射面が同じ平面になるように、且つ第１のコーナーキュ
ーブに対して第２と第３のコーナーキューブの配列方向
が互いに直角になるように配置したものが知られてい
る。このような角度測定用反射ユニットを使用すれば、
移動に伴う移動部材の２方向の姿勢変化を検出する場合
でも、コーナーキューブの配置を変更する必要はない。
しかし、ビーム干渉合成ユニットから出射される２つの
平行なレーザビームの配列方向は固定であり、移動に伴
う移動部材の２方向の姿勢変化を検出するためには、ビ
ーム干渉合成ユニットの取付けを変更して２つの平行な
レーザビームの配列方向を変更する必要があった。その
ため、１つの方向の姿勢変化の測定が終了した後は、ビ
ーム干渉合成ユニットの取付けを変更してもう１つの方
向の姿勢変化の測定を行う必要があり、作業が煩雑であ
るという問題があった。

【００１１】本発明はこのような問題を解決するための
もので、移動に伴う移動部材の２方向の姿勢変化を容易
に測定できるレーザ干渉計の実現を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明のレーザ干渉計は、３個のコーナーキューブ
を、入射面が同じ平面になるように、且つ第１のコーナ
ーキューブに対して第２と第３のコーナーキューブの配
列方向が互いに直角になるように配置した角度検出用反
射手段を使用し、ビーム干渉合成ユニットは、出射する
２つのレーザビームの出射位置のずれ方向を、角度検出
用反射手段に合わせて切り換えられるようにする。

【００１３】すなわち、本発明のレーザ干渉計は、同一
平面内に入射面を有し、入射面に入射した光を逆方向に
反射する第１と第２の反射手段を備える角度検出用反射
手段と、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザビーム
を、同じ方向に出射される第１と第２のレーザビームに
分割し、角度検出用反射手段の第１と第２の反射手段で
それぞれ反射されて戻ってくる第１と第２のレーザビー
ムを干渉するように合成するビーム干渉合成ユニット
と、ビーム干渉合成ユニットで合成された第１と第２レ
ーザビームの干渉光を受光し、干渉縞に応じた電気信号
を生成する受光手段と、受光手段の出力する電気信号の
変化のサイクル数を計数するカウント手段とを備え、角
度検出用反射手段の回転に伴って変化する干渉縞の本数
を計数して角度検出用反射手段の取り付けられた物体の
回転角度を測定するレーザ干渉計において、角度検出用
反射手段は、第１と第２の反射手段の入射面と同一平面
内に入射面を有し、入射面に入射した光を逆方向に反射
する第３の反射手段を備え、第３の反射手段と第１の反
射手段の配列方向は第１と第２の反射手段の配列方向と
互いに直角をなし、ビーム干渉合成ユニットは、出射す
る第１と第２のレーザビームを、角度検出用反射手段の
第１と第２の反射手段の組でそれぞれ反射される状態
と、角度検出用反射手段の第１と第３の反射手段の組で
それぞれ反射される状態の間で切り換え可能であること
を特徴とする。

【００１４】本発明のレーザ干渉計によれば、移動に伴
う２方向の姿勢変化を測定できるように切換可能である
ため、２方向の姿勢変化を測定する時にビーム干渉合成
ユニットの取付け方向を変化させる必要がなく、測定操
作が容易で自動化も可能になる。なお、ビーム干渉合成
ユニットの切換は、手動で行うようにしても、電気信号
に応じて自動で行うようにしてもよい。

【００１５】上記のようなビーム干渉合成ユニットにお
ける状態の切り換え機構は、反射方向の異なるビームス
プリッタとプリズムなどの反射手段の組合せを２組設
け、一方がレーザビームの光路中に配置されるように切
り換えるか、ビームスプリッタは１個で、分割された一
方のレーザビームを異なる位置から出射させる２個の反
射手段を設け、一方がレーザビームの光路中に配置され
るように切り換える。

【００１６】更に、移動距離も測定できるように切り換
えるため、ビーム干渉合成ユニットでは、分割した一方
のレーザビームのみを出射し、他方のレーザビームを逆
方向に反射して参照レーザビームとし、角度検出用反射
手段のいずれかの反射手段を移動用反射手段として利用
するようにしてもよい。これであれば、移動精度と移動
に伴う姿勢変化がすべて測定できる。

【００１７】更に、姿勢変化を測定する時に出射される
２つのレーザビーム又は移動距離を測定する時に出射さ
れる１つのレーザビームの出射方向を、互いに９０°異
なる３方向に切り換える出射方向切り換え手段を設け
て、上記の移動距離と姿勢変化の測定を３軸方向すべて
について行えるようにしてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図４は第１実施例におけるビーム
干渉合成ユニットの部分の構成を示す斜視図であり、図
５は第１実施例におけるビーム干渉合成ユニットと角度
検出用反射ユニットの部分の光学系の構成を示す図であ
る。図５の（１）に示すように、第１実施例のレーザ干
渉計は、実願昭６２−５２８６９号に記載されている分
離型レーザ干渉計であり、レーザ光源と受光信号処理部
は別の所に設けられている。また、図５の（２）に示す
ように、角度検出用反射ユニット６２は、図示のように
配置された３個のコーナーキューブ５９〜６１を有す
る。３個のコーナーキューブ５９〜６１は、入射面が同
一平面になるように配置され、更に、コーナーキューブ
５９と６０の配列方向とコーナーキューブ５９と６１の
配列方向が９０°になるように配置されている。従っ
て、ビーム干渉合成ユニットから出射される２つのレー
ザビームが、コーナーキューブ５９と６０に入射する状
態とコーナーキューブ５９と６１に入射する状態に切り
換えることにより、角度検出用反射ユニット６２の入射
レーザビームの方向に垂直な２方向の回転、すなわち角
度検出用反射ユニット６２の姿勢変化が測定できる。

【００１９】第１の切り換え移動板４７は、送りねじ４
８、シャフト４９、側部材５０及びモータ５１からなる
送り機構により、平行移動する。第１の切り換え移動板
４７の上には、第１のビームスプリッタ４１と反射プリ
ズム４２の第１の組、第２のビームスプリッタ４３と反
射プリズム４４の第２の組、及び第１のビームスプリッ
タ４１と参照用コーナーキューブ４６の第３の組が設け
られている。図４及び図５の（１）は第１の組を使用す
る状態を示しており、第１のビームスプリッタ４１と反
射プリズム４２で、図３に示したのと同じ光学系が形成
され、第１のビームスプリッタ４１と反射プリズム４２
から出射された第１と第２のレーザビームは、コーナー
キューブ５９と６０に入射して逆方向に反射される。こ
のような構成により、図３と同様に、角度検出用反射ユ
ニット６２の紙面に垂直な軸を回転軸とする回転が測定
できる。

【００２０】第１の切り換え移動板４７を移動して第２
のビームスプリッタ４３が光路中に配置されるようにす
ると、第２のビームスプリッタ４３と反射プリズム４４
から紙面の垂直方向にずれた２つの平行なレーザビーム
が出射され、コーナーキューブ５９と６１に入射して逆
方向に反射される。このような構成により、角度検出用
反射ユニット６２の紙面内で入射レーザビームに垂直な
軸を回転軸とする回転が測定できる。

【００２１】第１の切り換え移動板４７を更に移動して
第３のビームスプリッタ４５が光路中に配置されるよう
にすると、第５のビームスプリッタ４３で分割された一
方のレーザビームはコーナーキューブ５９に入射して逆
方向に反射され、他方のレーザビームは参照用コーナー
キューブ４６に入射して逆方向に反射される。このよう
な構成により、図１に示したような構成が実現され、角
度検出用反射ユニット６２のレーザビームに沿った方向
の移動距離が測定できる。

【００２２】第２の切り換え移動板５４は、送りねじ５
５、シャフト５６、側部材５７及びモータ５８からなる
送り機構により、平行移動する。第２の切り換え移動板
５４の上には、第１の偏向プリズム５２及び第２の偏向
プリズム５３が設けられている。図４及び図５の（１）
に示した状態では、ビーム干渉合成ユニットから出射さ
れたレーザビームは、上記の第１の切り換え移動板４７
を移動した３つの状態にかかわらず、図５の（１）にお
いて紙面上を右側に出射される。これに対して、第２の
切り換え移動板５４を移動して第１の偏向プリズム５２
が光路中に配置された状態では、ビーム干渉合成ユニッ
トから出射されたレーザビームは、図５の（１）におい
て紙面に垂直な下方向に出射され、第２の偏向プリズム
５３が光路中に配置された状態では、ビーム干渉合成ユ
ニットから出射されたレーザビームは、図５の（１）に
おいて紙面上の下側に出射される。このようにして、出
射されるレーザビームがＸ、Ｙ、Ｚの３方向に出射する
ように切り換えられる。

【００２３】図６は、第１実施例のレーザ干渉計を使用
して工作機械の移動機構のＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の移動
における移動精度、２方向の姿勢の変化（ピッチ・ヨー
イング）を測定する場合の配置を示す図である。図示の
ように、ビーム干渉合成ユニット６３をツール軸９２に
取付け、載物台９３上に３個の角度検出用反射ユニット
６２Ｘ、６２Ｙ、６２Ｚを配置する。

【００２４】Ｚ軸方向の移動時の精度を測定する時に
は、ビーム干渉合成ユニット６３で第１の偏向プリズム
５２が光路中に配置されてＺ軸方向にレーザビームが出
射されるように切り換えた上で、第１と第２の組を使用
する状態を切り換えながら、２組のレーザビームがそれ
ぞれ角度検出用反射ユニット６２Ｚの３つのコーナーキ
ューブに入射するように角度検出用反射ユニット６２Ｚ
の位置を調整し、その時の移動機構の座標を記憶する。
同様に、ビーム干渉合成ユニット６３からＸ軸方向にレ
ーザビームが出射されるように切り換えた上で、ツール
軸を降下させ、角度検出用反射ユニット６２Ｘの３つの
コーナーキューブに入射するように角度検出用反射ユニ
ット６２Ｘの位置を調整し、その時の移動機構の座標を
記憶する。これをＹ軸方向についても行う。なお、Ｘ軸
とＹ軸方向の移動精度を測定する時に、必要であれば台
を使用して角度検出用反射ユニット６２Ｘと６２Ｙの位
置を高くして、ビーム干渉合成ユニット６３から出射さ
れたレーザビームが角度検出用反射ユニット６２Ｘと６
２Ｙに入力しやすいようにする。

【００２５】上記のような設定が終了した後、プログラ
ム制御により、各移動軸方向の移動精度、姿勢の変化を
自動的に測定する。通常、測定は同じ項目を複数回行っ
て統計処理するため可なりの時間を要するが、上記のよ
うな設定を行えば後の動作は自動的に行えるので、作業
能率が大幅に向上する。第１実施例では、ビームスプリ
ッタと反射プリズムの組を切り換えることにより、２つ
のレーザビームの出射位置が異なる方向にずれた状態に
切り換えられるようにし、更にビームスプリッタとコー
ナーキューブの組に切り換えることにより移動距離を測
定できるようにした。しかし、ビームスプリッタは反射
プリズムなどに比べて高価であり、第１実施例の構成で
は３個のビームスプリッタを使用するためコストが高く
なるという問題がある。そこで、第２実施例では、１個
のビームスプリッタを使用して、第１実施例と同じ機能
を有するビーム干渉合成ユニットを実現する。

【００２６】図７は、第２実施例のレーザ干渉計のビー
ム干渉合成ユニットの構成を示す図である。図７の
（１）に示すように、ビームスプリッタ４１に対して、
反射プリズム４２、７０、７１、及びコーナーキューブ
７２が配置されており、反射プリズム４２、７０、７
１、及びコーナーキューブ７２は図示していない移動機
構により矢印の方向に移動可能に構成されている。図示
の状態ではビームスプリッタ４１で分割されたレーザビ
ームの一方は、反射プリズム４２で反射されて他方のレ
ーザビームと平行に出射される。その出射位置は、横方
向にずれており、図５の（１）に示す状態が実現され
る。次に、反射プリズム７０を図示の反射プリズム４２
の位置に移動すると、反射プリズム７１はビームスプリ
ッタ４１の上に移動する。この状態では、ビームスプリ
ッタ４１で分割されたレーザビームの一方は、反射プリ
ズム７０と７１で反射されて、反射プリズム７１から他
方のレーザビームと平行に出射される。その出射位置
は、上下方向にずれている。この状態の光路を図７の
（２）に示す。次に、コーナーキューブ７２を図示の反
射プリズム４２の位置に移動すると、図１の状態が実現
され移動距離が測定できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動に伴う移動部材の２方向の姿勢変化を容易に測定で
きるレーザ干渉計が実現され、移動機構の移動精度、移
動に伴う姿勢の変化を、途中で人手を要することなしに
連続して測定できる。また、更に、複数の移動軸を有す
る移動機構の場合には、レーザビームの出射方向を切り
換える機構を更に付加することにより、すべての測定項
目を連続して自動的に測定することが可能になる。従っ
て、測定に要するコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のレーザ干渉計のビーム干渉合成ユニット
の構成を示す図である。

【図２】従来例により工作機械の自動測定システムの構
成を示す図である。

【図３】レーザ干渉計による回転角度の測定方法を説明
する図である。

【図４】本発明の第１実施例のレーザ干渉計におけるビ
ーム干渉合成ユニットの構成を示す斜視図である。

【図５】第１実施例のビーム干渉合成ユニットと角度検
出用反射ユニットの部分の光学系の構成を示す図であ
る。

【図６】本発明のレーザ干渉計を使用して工作機械の移
動軸方向の移動誤差及び姿勢の変化を測定する配置例を
示す図である。

【図７】本発明の第２実施例のレーザ干渉計におけるビ
ーム干渉合成ユニットの構成を示す図である。

【符号の説明】

２１…レーザ光源 ２０、６３…ビーム干渉合成ユニット １６…信号処理ユニット ４１、４３、４５…ビームスプリッタ ４２、４４、５２、５３、７０、７１…反射プリズム ４６、５９〜６１…コーナーキューブ ６２、６２Ｘ、６２Ｙ、６２Ｚ…角度検出用反射ユニッ
ト

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一平面内に入射面を有し、該入射面に
   入射した光を逆方向に反射する第１と第２の反射手段
   （５９，６０）を備える角度検出用反射手段（６２）
   と、 レーザ光源（２１）と、 該レーザ光源（２１）からのレーザビームを、同じ方向
   に出射される第１と第２のレーザビームに分割し、前記
   角度検出用反射手段の前記第１と第２の反射手段でそれ
   ぞれ反射されて戻ってくる前記第１と第２のレーザビー
   ムを干渉するように合成するビーム干渉合成ユニット
   （６３）と、 該ビーム干渉合成ユニットで合成された前記第１と第２
   レーザビームの干渉光を受光し、干渉縞に応じた電気信
   号を生成する受光手段（１６）と、 前記受光手段（１６）の出力する前記電気信号の変化の
   サイクル数を計数するカウント手段とを備え、前記角度
   検出用反射手段の回転に伴って変化する前記干渉縞の本
   数を計数して前記角度検出用反射手段の取り付けられた
   物体の回転角度を測定するレーザ干渉計において、 前記角度検出用反射手段は、前記第１と第２の反射手段
   （５９，６０）の入射面と同一平面内に入射面を有し、
   該入射面に入射した光を逆方向に反射する第３の反射手
   段（６１）を備え、該第３の反射手段（６１）と前記第
   １の反射手段（５９）の配列方向は前記第１と第２の反
   射手段（５９，６０）の配列方向と互いに直角をなし、 前記ビーム干渉合成ユニットは、出射する前記第１と第
   ２のレーザビームを、前記角度検出用反射手段の前記第
   １と第２の反射手段（５９，６０）の組でそれぞれ反射
   される状態と、前記角度検出用反射手段の前記第１と第
   ３の反射手段（５９，６１）の組でそれぞれ反射される
   状態の間で切り換え可能であることを特徴とするレーザ
   干渉計。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ干渉計であっ
   て、 前記ビーム干渉合成ユニットは、 前記レーザ光源（２１）からのレーザビームを、前記第
   １と第２のレーザビームに分割すると共に、逆方向に反
   射されて戻ってくる前記第１と第２のレーザビームを干
   渉するように合成する第１のビームスプリッタ（４１）
   と、前記第１と第２のレーザビームが同じ方向に出射さ
   れ、前記第１と第２の反射手段（５９，６０）に入射す
   るように前記第１と第２のレーザビームの少なくとも一
   方の出射方向を変える第１の出射方向調整手段（４２）
   とを有する第１のビーム干渉合成ユニットと、 前記レーザ光源（２１）からのレーザビームを、前記第
   １と第２のレーザビームに分割すると共に、逆方向に反
   射されて戻ってくる前記第１と第２のレーザビームを干
   渉するように合成する第２のビームスプリッタ（４３）
   と、前記第１と第２のレーザビームが同じ方向に出射さ
   れ、前記第１と第３の反射手段（５９，６１）に入射す
   るように前記第１と第２のレーザビームの少なくとも一
   方の出射方向を変える第２の出射方向調整手段（４４）
   とを有する第２のビーム干渉合成ユニットと、 前記レーザ光源（２１）からのレーザビームが、前記第
   １のビーム干渉合成ユニットと前記第２のビーム干渉合
   成ユニットの一方に入射するように切り換える切換手段
   （４７，４８，４９，５０，５１）とを備えるレーザ干
   渉計。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のレーザ干渉計であっ
   て、 前記ビーム干渉合成ユニットは、 前記レーザ光源（２１）からのレーザビームを、前記第
   １と第２のレーザビームに分割すると共に、逆方向に反
   射されて戻ってくる前記第１と第２のレーザビームを干
   渉するように合成する第１のビームスプリッタ（４１）
   と、 前記第１と第２のレーザビームが同じ方向に出射され、
   前記第１と第２の反射手段（５９，６０）に入射するよ
   うに前記第１と第２のレーザビームの少なくとも一方の
   出射方向を変える第１の出射方向調整手段（４２）と、 前記第１と第２のレーザビームが同じ方向に出射され、
   前記第１と第３の反射手段（５９，６１）に入射するよ
   うに前記第１と第２のレーザビームの少なくとも一方の
   出射方向を変える第２の出射方向調整手段（７０，７
   １）と、 前記レーザ光源（２１）からのレーザビームが、前記第
   １の出射方向調整手段（４２）と前記出射方向調整手段
   （７０，７１）の一方に入射するように切り換える切換
   手段とを備えるレーザ干渉計。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   レーザ干渉計であって、 前記ビーム干渉合成ユニットは、前記第１のレーザビー
   ムのみを出射し、前記第２のレーザビームを逆方向に反
   射して参照レーザビームとし、前記第１から第３の反射
   手段（５９，６０，６１）のいずれかで反射された前記
   第１のレーザビームと前記参照レーザビームを干渉する
   ように合成する状態に切り換え可能であり、 前記角度検出用反射手段の移動に伴って変化する干渉縞
   の本数を計数して前記角度検出用反射手段の取り付けら
   れた物体の移動距離を測定することも可能にしたレーザ
   干渉計。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のレーザ干渉計であっ
   て、 前記ビーム干渉合成ユニットは、前記第２のレーザビー
   ムを逆方向に反射して参照レーザビームとする参照反射
   手段（４６，７２）を備えるレーザ干渉計。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載の
   レーザ干渉計であって、 前記ビーム干渉合成ユニットから出射される前記第１と
   第２のレーザビーム又は前記第１のレーザビームの出射
   方向を、互いに９０°異なる３方向に切り換える出射方
   向切り換え手段（５２，５３，５４，５５，５６，５
   ７，５８）を備えるレーザ干渉計。