JP2007285967A

JP2007285967A - レーザ測長機

Info

Publication number: JP2007285967A
Application number: JP2006115531A
Authority: JP
Inventors: Toru Teramoto; 亨寺本
Original assignee: Sokkia Co Ltd
Current assignee: Sokkia Co Ltd
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】反射体を固定した移動体を移動体の移動方向と直角方向へ位置調整しても測定可能なレーザ測長機を提供する。
【解決手段】レーザ光源（１）から出射されたレーザ光線（Ｌ）を移動体（７）の移動方向に進む測定光線（ｍ）と測定光線と直角方向へ進む参照光線（ｒ）とに分けるビームスプリッタ（２）と、移動体に固定されるとともに測定光線をビームスプリッタに向けて反射する可動プリズム（４）と、参照光線（ｒ）をビームスプリッタに向けて反射する固定プリズム（１０）と、測定光線と参照光線との干渉を検出して移動体の変位を測定するレーザ測長機において、可動プリズムによって反射された測定光線を反射するように、ビームスプリッタ近傍に可動反射体の移動方向に垂直な平面鏡（１０）を備えるとともに、移動体を移動方向に対して直角方向に位置調整可能にする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ステージ移動型精密測長機、精密工作機械、半導体検査装置等に用いられるレーザ測長機に関する。

従来のレーザ測長機の光学系を図３に示す。このレーザ測長機は、レーザ光源１、ビームスプリッタ２、固定プリズム３、可動プリズム４、受光器６からなる。可動プリズム４は、変位を測定しようとする移動体７に固定されている。レーザ光源１から出射されたレーザ光線Ｌは、ビームスプリッタ２で２方向に分けられる。２方向に分けられた一方のレーザ光線は、測定光線ｍとして可動プリズム４に向かい、可動プリズム４でビームスプリッタ２へ向けて反射される。２方向に分けられた他方のレーザ光線は、参照光線ｒとして固定プリズム３に向かい、固定プリズム３でビームスプリッタ２へ向けて反射される。ビームスプリッタ２へ戻ってきた測定光線ｍと参照光線ｒは、ビームスプリッタ２で反射又は透過してともに受光器６へ入射する。

ここで、移動体７とともに可動プリズム４が移動すると、測定光線ｍと参照光線ｒとの干渉縞が変わり、時間ｔとともに両光線ｍ、ｒの干渉によって、受光器６からパルス５ａが発生する。このパルス５ａの周期Ｔから移動体７の変位を測定できる。

実開平１−１０７９０５号公報

ところで、前述したような従来のレーザ測長機では、移動体７の位置をいくらか測定軸又は移動方向Ｘと直角方向へずらすと、これに伴い可動プリズム４の位置が移動するので、可動プリズム４で反射した測定光線ｍが、ビームスプリッタ２からの出発点へ戻れなくなる。すると、測定光線ｍと参照光線ｒとがビームスプリッタ２上の同じ位置へ戻らなくなって、両光線ｍ、ｒによる干渉を観測できなくなり、測定不能になってしまうという問題がある。このため、従来は、移動体７を移動方向Ｘと直角方向へ位置調整するということは全く考えられていなかった。

しかし、最近のレーザ測長機では、高精度を実現するため、測定対象物を正確に測定軸上に位置させる要求が増してきたが、前記問題が障害になっていた。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、反射体を固定した移動体を移動体の移動方向と直角方向へ位置調整しても測定可能なレーザ測長機を提供することを課題とする。

上記課題を達成するため、本発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光線を移動体の移動方向に進む測定光線と、前記レーザ光線を前記測定光線と直角方向へ進む参照光線とに分けるビームスプリッタと、前記移動体に固定されるとともに前記測定光線を前記ビームスプリッタに向けて反射する可動反射体と、前記参照光線を前記ビームスプリッタに向けて反射する固定反射体と、前記可動反射体によって反射された測定光線と前記固定反射体によって反射された参照光線との干渉を検出して移動体の変位を測定するレーザ測長機において、前記可動反射体によって反射された測定光線を反射するように、前記ビームスプリッタ近傍に前記可動反射体の移動方向に垂直な平面鏡を備えるとともに、前記移動体を移動方向に対して直角方向に位置調整可能にしたことを特徴とする。

本発明によれば、可動反射体を固定した移動体を移動方向と直角方向へ位置調整しても、可動反射体で反射された測定光線は、平面鏡で反射されて元の光路を戻り、可動反射体で再度反射されて、参照光線とともに必ずビームスプリッタからの出発点へ戻って両光線の干渉を観測できるので、測定不能になることがない。このため、測定対象物を測定軸上に置くことができ、高精度の測定が可能になる。また、測定光線がビームスプリッタと可動反射体の間及び平面鏡と可動反射体との間を往復するので、従来のレーザ測長機に比べて、同じ移動体の変位に対して干渉縞の変化が２倍になって、いっそう高精度の測定が可能になる。

以下、本発明の発明の実施の形態について添附図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のレーザ測長機の一実施例を示している。

このレーザ測長機では、移動体７は、その移動方向Ｘに対して左右方向と上下方向に位置調整可能にするように、測長機本体の測定軸１２に沿って移動する基台１４に対して、図示しない左右調整ねじと高さ調整ねじによって取り付けられている。ビームスプリッタ２の近傍には、可動反射体である可動プリズム（コーナーキューブ）４に正対させて、移動体７の移動方向Ｘに垂直な平面鏡１０を固定している。

また、ビームスプリッタ２から出た測定光線ｍと参照光線ｒは、行きと帰りに１／４λ板８を通過するようになっている。これは、光がビームスプリッタ２に入射するとき、入射面に垂直な偏光が反射し、入射面に平行な偏光が通過する性質があるため、戻ってくる測定光線ｍと参照光線ｒそれぞれについて、偏光面を９０°回転させて、ビームスプリッタ２において確実に反射又は透過して、受光器６に入力させるためのものである。

以上のこと以外の本実施例の構成は、前記従来のものと同じであるから、同じ部分に同じ符号を付すに止めて説明を省略する。

さて、以上のように構成されたレーザ測長機によると、ビームスプリッタ２でレーザ光線Ｌから分けられた測定光線ｍは、可動プリズム４によって反射され、平面鏡１０へ入射する。この測定光線ｍは、平面鏡１０で反射されて、同じ光路を戻って、再び可動プリズム４で反射して、ビームスプリッタ２上の出発点に正確に戻る。しかも、移動体７を移動方向に対して左右方向と上下方向に位置調整しても、測定光線ｍは、必ずビームスプリッタ２からの出発点に正確に戻る。これで、常に測定光線ｍと参照光線ｒとはビームスプリッタ２上の同じ位置へ戻ることになるので、両光線ｍ、ｎの干渉を受光器６によって検出でき、移動体７の変位を測定することができて、測定不能になることがない。

また、図２の（Ａ）に示したように、従来のレーザ測長機では、測定光線ｍは可動プリズム４とビームスプリッタ２との間を１往復するだけであるから、移動体７の変位δによる光路長変化は２δである。これに対して、図２の（Ｂ）に示したように、本実施例のレーザ測長機では、測定光線ｍは可動プリズム４とビームスプリッタ２との間及び可動プリズム４と平面鏡１０との間を往復するから、可動プリズム４の変位δによる光路長変化は４δとなる。これにより、本実施例のレーザ測長機は、従来のものの半分の変位δでも検出可能となり、高精度な測定が可能になる。

本発明に係るレーザ測長機の光学系の一実施例を示す図である。本発明に係るレーザ測長機で高精度な測定ができる理由を説明する図である。従来のレーザ測長機の光学系の一実施例を示す図である。

符号の説明

１レーザ光源
２ビームスプリッタ
３固定プリズム（固定反射体）
４可動プリズム（可動反射体）
７移動体
１０平面鏡
ｍ測定光線
ｒ参照光線

Claims

レーザ光源から出射されたレーザ光線を移動体の移動方向に進む測定光線と、前記レーザ光線を前記測定光線と直角方向へ進む参照光線とに分けるビームスプリッタと、前記移動体に固定されるとともに前記測定光線を前記ビームスプリッタに向けて反射する可動反射体と、前記参照光線を前記ビームスプリッタに向けて反射する固定反射体と、前記可動反射体によって反射された測定光線と前記固定反射体によって反射された参照光線との干渉を検出して移動体の変位を測定するレーザ測長機において、
前記可動反射体によって反射された測定光線を反射するように、前記ビームスプリッタ近傍に前記可動反射体の移動方向に垂直な平面鏡を備えるとともに、
前記移動体を移動方向に対して直角方向に位置調整可能にしたことを特徴とするレーザ測長機。