JPS5984104A - 長さ測定装置における補償装置 - 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】 本発明は、干渉測定による長さ測定装置における環境の
影響を補償するための装置に関する。

東ドイツ特許明細書から、測定対象の移動および長さの
測定に及ぼす環境条件の影響を補償するための装置を有
する。干渉測定による測定システムが公知である。そこ
では、附加パルスを発生する補正装置が第２の干渉計を
含んでおり、その干渉計はビーム分割素子および第２の
、固定の調節標識を使って調節することができる、測定
区間の近（に設ゆられた反射器から成っている。その時
々の環境条件に依存する。差のパルスの数を発生するた
めの附属の光電変換器が備えられている〇これらの附加
のパルスは双方向計数器を使って計数され、得られた測
定値は計算機を使って標準条件に引き直される。同じ熱
的状況を得るために、中でも固定の調節標識が測定物体
および測定反射器を支持している滑台の上に設けられて
いる。

しかしながら、この装置は著しい光学的−機械酌な出費
を必要とし、そして測定装置の中の測定および補正区間
の中の熱膨張係数の均一性を仮定している。そのように
して、原理的には、使用される光の波長に影響を及ぼす
環境条件の変化のみが補償される。

西ドイツ公告公報第１，２３５．６０１号による光学的
干渉測定による分割装置は、全体の分割装置が気密に閉
じられている容器の中に取り付けられている。目盛を備
えた対象および分割ピッチを決定する目盛干渉計の反射
器が移動することができる滑台の上に設げられている。

干渉計のそのほかの光学的部分および線引き装置は定常
的に基板の上にある０滑台の送り運動は、目盛干渉計の
出口にある干渉線の光電監視に依存して制御される。容
器の中の環境条件の変化によって生じる、目盛の精度を
損なう影響を補償するために、容器の中に他の一つの、
別個の光源から供給を受ける、滑台の上の、目盛ろうと
する対象の近（に置かれている干渉標準ユニットを有す
る干渉計が設けられており、その干渉標準ユニットは予
め定められた距ｌに保持された反射器を含んで、・る。

検出器お′よび制御装置を通じて容器の空気圧力の絶え
間のない調節が達成される。

この分割装置の本質的な欠点は、干渉測定による全測定
装置が閉じられた容器の中に取り付けられており、その
ことによって全装置が複雑となり。

外部から手を加えることが難しいことにある。また元め
波朱に影響企及ぼす環境ファクタのみが補正される。い
ろいろの材料の異なった熱膨張に帰されなければならな
い精度に及ぼされる影響は補正されない。

本発明の目的は、技術の現状の欠点を除去し、干渉測定
による測定システムを装備した長さおよび座標測定装置
の測定精度を向上することである。

木兄１男には、干渉計の中で使用される光の波長に影響
を及ぼす環境ファクタも、測定物体と基準あるいは装置
の間の異なった熱膨張係数によって条件づけられる測定
の不正確さも補償される、長さおよび座標測定装置にお
いて環境の影響を補償するための装置を提供するという
課題が基礎になＬりている。

本発明によれば、干渉測定による測定システムを使った
長さ測定装置における環境の影響を補償するための装置
において、この課題は、滑台の上になるべく測定物体ま
たは滑台の移動方向に対して平行に、異なった熱膨張を
有する材料で作られている補助尺が設けられ、それらの
補助尺が光学的走査装置を使った走査、およびそれらの
補助尺で長さ測定を実施するための標識をできる限り大
きな間隔で有し、なるべ（一方の端で互に固く結合され
ていることによって解決される。

その際、一方の補助尺が非常に小さい熱膨張係数を有し
、他方の補助尺が非常に大きいかまたは測定物体に近い
熱膨張係数を有し、それらの補助尺が走査装置の対物レ
ンズの焦点面に設けられているのが有利である。

補助尺の少なくとも一つの標識が測定尺に取りはずすこ
とができ、交換できるように設けられていれば、有利な
構造上の解決が得られる。

さらに、それらの標識が、はさみまたは接着結を欅によ
って補助足と結合されている目盛支持体の上に設げられ
ているのが有利である。

その際、干渉測定による測定システムによって、例えば
レーザ光路測定システムにおいて、比較鏡と測定鏡の間
の長さが干渉計の干渉面からの比較鏡の距離と干渉面か
らの測定鏡の距離の差として測定され、その際その測定
結果は使用される光の波長−影響を及ぼす環境条件、お
よび測定物体における熱的状況に依存する。非常に小さ
な熱膨張係数をもった補助足の長さの測定によって、波
長を決定する環境条件の影響が得られる。

既知の、または大きな膨張係数を有する補助足の測定に
より、非常に小さい膨張係数を有する補助足での測定を
使用し、評価装置の助けで、測定物体の上の測定しよう
とする距離の完全な温度補正が得られ、この距離が評価
装置を使って標準条件に換算される。

本発明は、中でも、特別な簡単さによって際立っている
。そこでは、異なった膨張係数を有するたｙ二つの附加
の補助足が測定装置の滑台に取り付けられ、それらの長
さはもともと存在している測定システムを使って測定さ
れる。測定物体の熱膨張係数がわかっていないときでも
、完全な誤差補償を達成することができる。

実施例 第１図および第２図によれば、長さ測定装置１は、コ”
ヒーレントな光源２、測定および比較ビーム通路を有す
る干渉計６、および光電変換器４かも成る。干渉測定に
よる測定システム、および試験しようとする測定物体６
または尺１０および１１にある標識の走査のための光学
的走査装置５５を有している。測定物体６は、測定装置
１の上に移動することができるように置かれている滑台
７の上に設けられ、その滑台の上には干渉計ビーム通路
のための測定鏡８がある。走査装置５には比較ビーム通
路の比較鏡９がある。

第１図には簡単にするために線を備えた尺として示され
ている測定物体６と並んで、またはその近くに、滑台７
の上に二つの補助足１０および１１がなるべ（測定物体
６、または特に複数座標測定装置においては滑台７の移
動方向に対してなるべく平行に設けられてし・る。補助
足１０および１１は異なった熱膨張係数を有する材料で
作られており、走査装置５を使った走査のため、および
それらの補助足［１’、１１での長さの測定に使用され
る標識１２．１３’、ｌ、１５をできる限り大きな間隔
で持っている。第６図および第り図≠工示しているよう
に、これらの補助足１０．１Ｈま一方の端で互に固（結
合されて（・る。第４図の構成によれば、補助足１６お
よび１７をま互に重ねて設けられることができる。

補助足は必ずしも一方の端で互に固く結合される必要は
ない。固い結合は補正のために数少（・ｆｉｌＪ定か必
要であるという利点を持って（する。結合カニなかった
ら、標識１２，１３．１４′、１５７５ｆ損］１定され
なければならないだろう。標識１６および１４のみを測
定すれば十分である。

標識１２，１５，１４，１５＆家補助尺１．０，１１゜
’１６．１７に、またははさみまたしま接着結合によっ
て補助足と結合される目盛支持１８の上に取りはずすこ
とができ、交換できるように設けられることができる。

高い測定精度を得るために、一方の補助足１０は非常に
小さい熱膨張係数を有し、他方の補助足１１が非常に大
きな、または測定物体６に近（・熱膨張係数を有してい
るのが有利である。それ故、補助足１０は例えば石英で
作られることができるｎ測定の実施では、干渉測定によ
る測定システムによって、比較鏡９かうの測定鏡８の距
離ｔ３が干渉計３の干渉面１９からの比較鏡９および測
定鏡８の距離Ｌ２と１．の差ｔ３　＝　ｌ、ｚ−ｔｌと
して決定され、その際測定結果は中でも使用される光の
波長λ、空気の温度ｔと空気の湿度ｒ、空気の圧力ｐお
よび空気のＣＯ２含有量Ｃに依存する。したがって、次
式が成り立つ。

７ｇ＝４３（１＋ａｌΔλ十ａ２Δｔ＋ａ３Δｒ＋ａ４
Δｐ＋ａ５ΔＣ）ｔ３＝　ｔｏ３ｅ　Ｋ　ｒ ここで、ａｌ　ｔ　ａ２・・・・・・ａ、は常数、ム３
は標準条件に引き直されｆｔ　ｌ−ｓの長さである。

無視できる程小さい熱膨張係数を有する補助足１０の上
の標識１２および１６の距離ｔ５の測定によって、ファ
クタＫｉ得ることができる。

測定物体６で測定しなければならない量１４（第２図）
は与えられた環境条件の下で１４＝　４４・Ｋ（１＋α
４Δｔ）である。ここで４４は標準条件に引き直された
、４　（長さ）の測定しようとする量、Δｔは温度差、
α４は測定物体６の熱膨張係数である。補助足１１の長
さＬ６の測定の助け、およびｔ５＝ｔｏ５・Ｋ、熱的に
無関係、すなわちα５＝Ｑまたはα５（−２（それは石
英で殆んど満足される）であると仮定して、Δｔが得ら
れる。そのようにして、α４およびΔｔがわかっていれ
ば、評価装置２０の助けで測定物体乙の標準条件に還元
された大きさｔｏ４ｔ−得ることができる。

この装置は、測定物体６の熱膨張係数α４がわかってい
ない場合でも、実際補助足１１が測定物体、６と同じ材
料で作られていれば、測定結果の完全な温度補正を行な
うことを可能にする。そのときにはα４＝α６である。

ｔ５＝　ｔｏ５ＩＩ　Ｋ Ａｓ”’４ｏ６（１＋α４Δｔ）−に したがって、測定物体乙の標準条件に還元された量ｔ０
４はつぎのようになる。

ここで、ｔ４は試料における測定された量である。

このようにして、附加の補助足１０および１１の装置は
、補償測定の間隔内で環境条件が実質上変化しないとい
う仮定の下で、そこを支配している環境条件に無関係に
、測定の完全な補正を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は補助及装置の上面図。 第２図はその装置の図式図。 第６図は平行な装置における補助足の結合を示す斜視図
。 第４図は垂直な装置における補助足の結合を示す斜視図
である。 １・・・長さ測定装置、　　２・・・光源、ろ・・・干
渉計、　４・・・光電変換器、５・・・光学的走査装置
、　６・・・測定物体、７・・・滑台、　　８・・・測
定鏡、　９・・・比較鏡、１ｏ、ｉｉ・・・補助足、　
　１２，１３．’１４．１５・・・標識、１６．１７・
・・補助足、　　１８・・・目盛支持体、１９・・・干
渉面、　　２０・・・評価装置。 特許出願人　ベプ　カール　ツアイス　イエーナ代理人
弁理士　松　１）省　躬

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）干渉測定による測定システムを装備し、コーレン
   トな光源。 測定および比較ビーム通路のための参照鏡を有する干渉
   計。 測定物体が上に設けられているところの測定鏡を支持す
   る滑台を含み。 物体および比較標識の走査のための光学的走査装置が備
   えられ５ 干渉計の干渉室の中で、鏡の移動の際に発生し、移動路
   の増分数に比例する輝度の変化の電気信号への変換とな
   るように作用する光電変換器が備えられ、 それらの光電変換器が補正および評価装置と接、続され
   ている長さ測定装置における環境の影響を補償するため
   の装置において、 その滑台（７）の上に測定物体（６）または滑台（７）
   の移ｊ方向に対して平行に、異なった熱膨張を有する材
   料で作られている補助足（１０；１１；１．！Ｓ；１７
   ）が設けられ、それらの補助足が光学的走査装置（５）
   ヲ使った走査、およびそれらの補助足で長さ測定を冥加
   するための標識を大きな間隔を有し、一方の端で互に固
   く結合されていることを特徴とする装置。
2. （２）一方の補助足（１０）が非常に小さい熱膨張係数
   を有し、他方の補助足０υが非常に大きいかまたは測定
   物体（６）に近い熱膨張係数を有し、それらの補助足（
   １０；１１；１６；１７）が走査装置（５）の対物レン
   ズの焦点面に設げられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の装置。
3. （３）補助足の少な（とも一つの標識が測定尺に取りは
   ずすことができ、変換できるように設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   装置。
4. （４）それらの標識が、はさみまたは接着結合によって
   補助足ａηと結合されている目盛支持体０秒の上に設け
   られていることを特徴とする特許請求シ範囲第１項また
   は第３項記載の装置。