JP2009236554A - Method, apparatus, and system for evaluation and calibration of dual-wavelength laser interferometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2波長レーザ干渉計を評価、校正するための2波長レーザ干渉計評価校正方法、評価校正装置および評価校正システムに関する。 The present invention relates to a two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method, an evaluation and calibration apparatus, and an evaluation and calibration system for evaluating and calibrating a two-wavelength laser interferometer.
レーザ干渉計は、高精度な長さ測定が可能であることから、産業機器類の評価や校正に使用されるなど、産業界において重要な役割を果たしている。しかし、レーザ干渉測長においては、空気ゆらぎの影響による測定不確かさの増大が大きな課題となり、空気ゆらぎに対する様々な対策が提案されている。 Laser interferometers play an important role in the industry, such as being used for evaluation and calibration of industrial equipment because they can measure lengths with high accuracy. However, in laser interferometry, an increase in measurement uncertainty due to the effects of air fluctuations is a major issue, and various countermeasures against air fluctuations have been proposed.
空気ゆらぎの影響を低減してレーザ干渉測長を可能とする代表的な方法として、2波長光波干渉測長法が知られている(非特許文献1参照)。
この方法は、波長の異なる2種類の光波を使用して、同時に測定対象の変位量を測定し、この2種類の測定値を用いた演算によって、空気ゆらぎの影響を低減した変位量を得る手法である。このため、温度や湿度、大気圧などの各種環境情報の計測が不要なため、測定の不確かさが減り、高精度な測長が期待できる。
As a typical method for enabling laser interference measurement by reducing the influence of air fluctuation, a two-wavelength light wave interference measurement method is known (see Non-Patent Document 1).
This method uses two types of light waves with different wavelengths to measure the amount of displacement of the measurement object at the same time, and obtains the amount of displacement with reduced influence of air fluctuations by calculation using these two types of measured values. It is. For this reason, measurement of various environmental information such as temperature, humidity, and atmospheric pressure is not necessary, so that measurement uncertainty is reduced and high-precision measurement can be expected.
2波長光波干渉測長法を用いた2波長レーザ干渉測長システムでは、数十mmを超えるような長ストロークに渡っても、空気ゆらぎの影響を低減して高精度に変位量を測定できることが期待されている。
しかし、このような高精度な測長システムを詳細かつ高精度に性能評価したり、校正したりする適切な手段がなく、2波長レーザ干渉測長システムを実用化する上で大きな障害となっていた。実際に、2波長レーザ干渉測長システムに対する従来の精度評価方法は、測定すべき変位量をゼロとした静的な測長を行い、空気ゆらぎによる測定値の変動をどの程度抑えられるかを検証するものが主であった(例えば、非特許文献2参照)。
In the two-wavelength laser interferometry system using the two-wavelength optical interferometry method, the displacement can be measured with high accuracy by reducing the influence of air fluctuation even over a long stroke exceeding several tens of millimeters. Expected.
However, there is no appropriate means to evaluate and calibrate such a high-precision length measurement system in detail and high accuracy, which is a major obstacle to the practical application of the two-wavelength laser interference length measurement system. It was. Actually, the conventional accuracy evaluation method for the two-wavelength laser interferometry system performs static length measurement with zero displacement to be measured, and verifies how much fluctuation in measured values due to air fluctuations can be suppressed. The main thing was to do (for example, refer nonpatent literature 2).
また、測定すべき変位量を動的に変化させた場合の精度評価は、長ストロークに渡って信頼できるスケールがなかったため、高々数μm程度に限られていた(例えば、非特許文献3参照)。また、測定対象が動的に変位すると、空気ゆらぎが発生して問題となるが、このような空気ゆらぎの低減効果を詳細に評価することも、従来、困難であった。
結局、従来は、2波長レーザ干渉測長システムを、長ストロークに渡って十分な精度で性能評価したり、校正したりすることが非常に困難であったため、国家標準にトレーサブルな2波長レーザ干渉測長システムを実現することも困難であった。
In addition, the accuracy evaluation when the amount of displacement to be measured is dynamically changed has been limited to about several μm at most because there was no reliable scale over a long stroke (see, for example, Non-Patent Document 3). . Further, when the measurement object is dynamically displaced, air fluctuation occurs, which causes a problem. However, it has been difficult to evaluate the effect of reducing such air fluctuation in detail.
Eventually, it was very difficult to evaluate and calibrate the two-wavelength laser interference measurement system with sufficient accuracy over a long stroke, so the two-wavelength laser interference traceable to the national standard. It was also difficult to realize a length measurement system.
<非特許文献2>
「High-accuracy length-measuring interferometer using the two-colour method of compensating for the refractive index of air 」Meas.Sci.Technol.3(1992),pp.1084-1086」
<非特許文献3>
「ナノメーター測長システム」光学,Vol.20,No.3,(1991年3月),pp.158-159
<Non-patent
`` High-accuracy length-measuring interferometer using the two-colour method of compensating for the refractive index of air '' Meas. Sci. Technol. 3 (1992), pp. 1084-1086
<Non-Patent Document 3>
“Nanometer Measuring System” Optics, Vol.20, No.3, (March 1991), pp.158-159
本発明の目的は、2波長レーザ干渉計を、長ストロークの測定範囲に渡って詳細かつ高精度に評価、校正することが可能な2波長レーザ干渉計評価校正方法、評価校正装置および評価校正システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a two-wavelength laser interferometer evaluation calibration method, an evaluation calibration apparatus, and an evaluation calibration system capable of evaluating and calibrating a two-wavelength laser interferometer in detail and with high accuracy over a long stroke measurement range. Is to provide.
本発明の2波長レーザ干渉計評価校正方法は、波長の異なる2種類のレーザ光束をそれぞれ測定光束と参照光束に分割し、これら測定光束および参照光束が被測定面および参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を波長ごとに分離、検出して前記被測定面の変位量を求め、これら波長ごとに求められた変位量を用いた演算によって空気屈折率補正された前記被測定面の変位量を求める2波長レーザ干渉計を、評価、校正するための2波長レーザ干渉計評価校正方法であって、前記測定光束の光路上に配置され前記測定光束と対向する端面の内外面に反射面を有し前記端面を挟んで前記測定光束とは反対側に真空空間を有する真空容器と、この真空容器の前記端面を前記測定光束の光路に沿って移動させる駆動手段と、レーザ光束を測定光束と参照光束に分割し、この測定光束を前記真空容器内に導くとともに、前記参照光束を参照面に向けて導き、前記真空容器内の反射面によって反射された光束と前記参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を検出して前記真空容器内の反射面の変位量を求める基準レーザ干渉計とを用意し、前記駆動手段によって前記真空容器の端面を前記測定光束の光路に沿って移動させたときの前記真空容器外の反射面の変位量を前記2波長レーザ干渉計によって測定すると同時に、前記真空容器内の反射面の変位量を前記基準レーザ干渉計によって測定し、前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値と前記2波長レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較し、前記2波長レーザ干渉計を評価、校正することを特徴とする。 The two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method of the present invention divides two types of laser beams having different wavelengths into a measurement beam and a reference beam, respectively, and these measurement beam and reference beam are reflected by the surface to be measured and the reference surface. And the separated luminous flux is separated and detected for each wavelength to obtain a displacement amount of the measured surface, and the air refractive index corrected by the calculation using the displacement amount obtained for each wavelength. A two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration method for evaluating and calibrating a two-wavelength laser interferometer for obtaining a displacement amount of a measurement surface, wherein an end face that is disposed on an optical path of the measurement light beam and faces the measurement light beam A vacuum vessel having a reflecting surface on the outer surface and a vacuum space on the opposite side of the measurement light beam across the end surface, and a driver for moving the end surface of the vacuum vessel along the optical path of the measurement light beam And dividing the laser light beam into a measurement light beam and a reference light beam, guiding the measurement light beam into the vacuum vessel, guiding the reference light beam toward a reference surface, and a light beam reflected by a reflecting surface in the vacuum vessel; A reference laser interferometer that superimposes the light flux reflected by the reference surface and detects the superimposed light flux to determine the amount of displacement of the reflective surface in the vacuum vessel; The amount of displacement of the reflecting surface outside the vacuum vessel when the end surface is moved along the optical path of the measurement light beam is measured by the two-wavelength laser interferometer, and at the same time, the amount of displacement of the reflecting surface inside the vacuum vessel is measured by the reference The measurement value obtained by the laser interferometer, the measurement value obtained by the reference laser interferometer and the measurement value obtained by the two-wavelength laser interferometer are compared, and the two-wavelength laser interferometer is compared. Evaluation, characterized in that the calibration.
このような構成によれば、駆動手段によって真空容器の端面を測定光束の光路に沿って移動させると、基準レーザ干渉計において、真空容器内の光路を通る測定光束の波長を基準に、真空容器内の反射面の変位量を精密に測定することができる。
本発明では、測定基準面である真空容器の端面の内外に設けられた反射面のうち、真空容器外の反射面の変位量を2波長レーザ干渉計によって測定すると同時に、真空容器内の反射面の変位量を基準レーザ干渉計によって測定し、基準レーザ干渉計によって得られた測定値と2波長レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較して、2波長レーザ干渉計を評価、校正するようにしたから、2波長レーザ干渉計を、長ストロークの測定範囲に渡って詳細かつ高精度に評価、校正することが可能である。
According to such a configuration, when the end surface of the vacuum vessel is moved along the optical path of the measurement light beam by the driving unit, the reference laser interferometer uses the wavelength of the measurement light beam passing through the optical path in the vacuum vessel as a reference. The amount of displacement of the inner reflecting surface can be accurately measured.
In the present invention, among the reflective surfaces provided inside and outside the end surface of the vacuum vessel, which is the measurement reference surface, the displacement amount of the reflective surface outside the vacuum vessel is measured by the two-wavelength laser interferometer, and at the same time, the reflective surface inside the vacuum vessel The two-wavelength laser interferometer is evaluated and calibrated by measuring the amount of displacement of the two-wavelength laser with a reference laser interferometer and comparing the measured value obtained with the reference laser interferometer with the measured value obtained with the two-wavelength laser interferometer. Thus, the two-wavelength laser interferometer can be evaluated and calibrated in detail and with high accuracy over a long stroke measurement range.
2波長レーザ干渉計を評価するにあたっては、駆動手段の駆動により、測定基準面である真空容器の端面を一定速度で変位させたり、往復変位させたりしながら、動的な測定を行う。つまり、真空容器の端面を一定速度で移動させたり、往復動させたりしながら、基準レーザ干渉計によって真空容器内の反射面の変位量を測定すると同時に、2波長レーザ干渉計によって真空容器外の反射面の変位量を測定し、この測定値を比較する。
測定値の比較結果から、測定基準面である真空容器の端面が変位することで生じる空気ゆらぎによる測定値のばらつきをどの程度抑えられるかを検証することができる。これにより、2波長レーザ干渉計の速度追従性や周波数応答特性などを評価することができる。
In evaluating the two-wavelength laser interferometer, dynamic measurement is performed while the end surface of the vacuum vessel, which is the measurement reference surface, is displaced at a constant speed or reciprocally displaced by driving of the driving means. That is, while moving the end face of the vacuum vessel at a constant speed or reciprocating, the displacement amount of the reflecting surface in the vacuum vessel is measured by the reference laser interferometer, and at the same time, the outside of the vacuum vessel is removed by the two-wavelength laser interferometer. The amount of displacement of the reflecting surface is measured and the measured values are compared.
From the measurement result comparison result, it can be verified to what extent the variation in the measurement value due to the air fluctuation caused by the displacement of the end face of the vacuum vessel, which is the measurement reference plane, can be suppressed. This makes it possible to evaluate speed followability and frequency response characteristics of the two-wavelength laser interferometer.
また、測定基準面を静止させ続けて変位量をゼロとした従来通りの静的な測定も可能であり、空気ゆらぎによる測定値のばらつきをどの程度抑えられるかを検証できる。測定基準面を静止させる位置は、有効ストローク内において任意に設定できるため、2波長レーザ干渉計におけるデッドパス長の影響なども調査することも可能である。
また、空気の温度、大気圧、湿度、CO2濃度などの測定環境が異なる場合の評価を行うことで、2波長レーザ干渉計の測定環境による影響の検証も行うことができる。
さらに、2波長レーザ干渉計による2種類の変位量測定値と、基準レーザ干渉計による変位量測定値とを比較検証することで、より適切な数学モデルの発見にも寄与できる。
In addition, the conventional static measurement with the measurement reference plane kept stationary and the displacement amount being zero is also possible, and it is possible to verify how much the variation of the measurement value due to the air fluctuation can be suppressed. Since the position where the measurement reference plane is stopped can be arbitrarily set within the effective stroke, the influence of the dead path length in the two-wavelength laser interferometer can also be investigated.
In addition, by performing evaluation when the measurement environment such as air temperature, atmospheric pressure, humidity, and CO 2 concentration is different, it is possible to verify the influence of the measurement environment of the two-wavelength laser interferometer.
Furthermore, by comparing and verifying two types of displacement measurement values by the two-wavelength laser interferometer and the displacement measurement values by the reference laser interferometer, it is possible to contribute to the discovery of a more appropriate mathematical model.
2波長レーザ干渉計の校正においては、2波長レーザ干渉計と、基準レーザ干渉計とで同時に測定した測定基準面の変位量の結果の差が小さくなるように、2波長レーザ干渉計の数学モデルのパラメータを調整することにより実施できる。
例えば、2波長レーザ干渉計の各波長のレーザ光束で測定した測定値をD1,D2とすると、空気屈折率補正された変位量Dは
D=D2−A(D2−D1) …(1)
A=(n2−1)/(n2−n1) …(2)
から求められる。ただし、n1,n2は、D1,D2に対応するレーザの波長における空気屈折率である。
従って、2波長レーザ干渉計で得られた変位量Dと基準レーザ干渉計で得られた変位量の差が小さくなるように、2波長レーザ干渉計のパラメータを調整することにより実施できる。
In the calibration of the two-wavelength laser interferometer, a mathematical model of the two-wavelength laser interferometer so that the difference in the displacement result of the measurement reference plane measured simultaneously by the two-wavelength laser interferometer and the reference laser interferometer becomes small. This can be done by adjusting the parameters.
For example, if the measured values measured with the laser beam of each wavelength of the two-wavelength laser interferometer are D1 and D2, the displacement D corrected by the air refractive index is D = D2-A (D2-D1) (1)
A = (n2-1) / (n2-n1) (2)
It is requested from. However, n1 and n2 are the air refractive indexes at the wavelength of the laser corresponding to D1 and D2.
Therefore, it can be implemented by adjusting the parameters of the two-wavelength laser interferometer so that the difference between the displacement amount D obtained by the two-wavelength laser interferometer and the displacement amount obtained by the reference laser interferometer becomes small.
本発明の2波長レーザ干渉計評価校正方法において、前記2波長レーザ干渉計で用いられる波長の異なる2種類のレーザ光束のうち1種類のレーザ光束を前記基準レーザ干渉計のレーザ光束として用いることが好ましい。
このような構成によれば、基準レーザ干渉計のレーザ光束に2波長レーザ干渉計で用いられるレーザ光束を利用したので、構成を単純化できるとともに、低コスト化も実現できる。
In the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method of the present invention, one type of laser beam among two types of laser beams having different wavelengths used in the two-wavelength laser interferometer is used as the laser beam of the reference laser interferometer. preferable.
According to such a configuration, since the laser beam used in the two-wavelength laser interferometer is used as the laser beam of the reference laser interferometer, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
本発明の2波長レーザ干渉計評価校正方法において、前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値D、前記2波長レーザ干渉計によって得られた波長の異なる2種類のレーザ光束による測定値D1,D2を用いて、次式(1)
D=D2−A(D2−D1) …(1)
から、係数Aを求め、この係数Aを使って前記式(1)の右辺を求め、これと前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較することが好ましい。
In the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method of the present invention, the measurement value D obtained by the reference laser interferometer and the measurement values D1 and D2 obtained by two kinds of laser beams having different wavelengths obtained by the two-wavelength laser interferometer. Using the following formula (1)
D = D2-A (D2-D1) (1)
From this, it is preferable that the coefficient A is obtained, the right side of the equation (1) is obtained using the coefficient A, and this is compared with the measured value obtained by the reference laser interferometer.
従来、2波長光波干渉測長法において、空気屈折率より表される係数Aの値は、使用する2波長が定まれば一定値と見なされてきた。しかし、係数Aは僅かながら測定環境依存性があり、温度、湿度、気圧、CO2濃度に関して厳密に一定値とはならない。このため、2波長光波干渉測長法の測定環境依存性の調査が求められている。
また、係数Aの値は、空気屈折率の経験式を用いて算出される。しかし、このような算出方法は、空気屈折率の経験式の精度の影響を受け、係数Aの値に不確かさが発生する要因となり、2波長光波干渉測長における大きな不確かさの要因となっていた。このため、不確かさを低減して係数Aの値を求める必要があるが、高精度に実現できる方法が従来なかった。
Conventionally, in the two-wavelength light wave interferometry, the value of the coefficient A expressed by the air refractive index has been regarded as a constant value when the two wavelengths to be used are determined. However, the coefficient A is slightly dependent on the measurement environment, and is not strictly constant with respect to temperature, humidity, atmospheric pressure, and CO 2 concentration. For this reason, investigation of the measurement environment dependency of the two-wavelength light wave interferometry is required.
Further, the value of the coefficient A is calculated using an empirical formula of the air refractive index. However, such a calculation method is influenced by the accuracy of the empirical formula of the air refractive index, causing uncertainty in the value of the coefficient A, and causing large uncertainty in the two-wavelength light wave interference measurement. It was. For this reason, it is necessary to reduce the uncertainty and obtain the value of the coefficient A, but there has been no method that can be realized with high accuracy.
本発明によれば、基準レーザ干渉計によって得られた測定値Dを式(1)に代入し、係数Aを未知数として最小二乗法などを用いて解くことで、係数Aを高精度に求めることができる。そして、この係数Aを使って前記式(1)の右辺を求め、これと前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較することにより、2波長レーザ干渉計を詳細かつ高精度に評価、校正することができる。 According to the present invention, the coefficient A can be obtained with high accuracy by substituting the measured value D obtained by the reference laser interferometer into the equation (1) and solving the coefficient A as an unknown using the least square method or the like. Can do. Then, the right side of the equation (1) is obtained using this coefficient A, and this is compared with the measured value obtained by the reference laser interferometer, thereby evaluating the two-wavelength laser interferometer in detail and with high accuracy. Can be proofread.
本発明の2波長レーザ干渉計評価校正装置は、波長の異なる2種類のレーザ光束をそれぞれ測定光束と参照光束に分割し、これら測定光束および参照光束が被測定面および参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を波長ごとに分離、検出して前記被測定面の変位量を求め、これら波長ごとに求められた変位量を用いた演算によって空気屈折率補正された前記被測定面の変位量を求める2波長レーザ干渉計を、評価、校正するための2波長レーザ干渉計評価校正装置であって、前記測定光束の光路上に配置され前記測定光束と対向する端面の内外面に反射面を有し前記端面を挟んで前記測定光束とは反対側に真空空間を有する真空容器と、この真空容器の前記端面を前記測定光束の光路に沿って移動させる駆動手段と、レーザ光束を測定光束と参照光束に分割し、この測定光束を前記真空容器内に導くとともに、前記参照光束を参照面に向けて導き、前記真空容器内の反射面によって反射された光束と前記参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を検出して前記真空容器内の反射面の変位量を求める基準レーザ干渉計と、前記駆動手段によって前記真空容器の端面を前記測定光束の光路に沿って移動させたときに、前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値と前記2波長レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較し、前記2波長レーザ干渉計を評価、校正する評価校正手段とを備えたことを特徴とする。
このような2波長レーザ干渉計評価校正装置によっても、2波長レーザ干渉計評価校正方法と同様に、2波長レーザ干渉計を、長ストロークの測定範囲に渡って詳細かつ高精度に評価、校正することが可能である。
The two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration apparatus of the present invention divides two types of laser beams having different wavelengths into a measurement beam and a reference beam, respectively, and these measurement beam and reference beam are reflected by the surface to be measured and the reference surface. And the separated luminous flux is separated and detected for each wavelength to obtain a displacement amount of the measured surface, and the air refractive index corrected by the calculation using the displacement amount obtained for each wavelength. A two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration device for evaluating and calibrating a two-wavelength laser interferometer for obtaining a displacement amount of a measurement surface, wherein the measurement device is arranged on an optical path of the measurement light beam and is disposed on an end face facing the measurement light beam. A vacuum vessel having a reflecting surface on the outer surface and a vacuum space on the opposite side of the measurement light beam across the end surface, and a driver for moving the end surface of the vacuum vessel along the optical path of the measurement light beam And dividing the laser light beam into a measurement light beam and a reference light beam, guiding the measurement light beam into the vacuum vessel, guiding the reference light beam toward a reference surface, and a light beam reflected by a reflecting surface in the vacuum vessel; A reference laser interferometer that superimposes the light beam reflected by the reference surface and detects the overlapped light beam to obtain a displacement amount of the reflection surface in the vacuum vessel, and the end surface of the vacuum vessel by the driving means is When the measurement light beam is moved along the optical path, the measurement value obtained by the reference laser interferometer is compared with the measurement value obtained by the two-wavelength laser interferometer to evaluate the two-wavelength laser interferometer. And an evaluation calibration means for calibrating.
Even with such a two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration apparatus, the two-wavelength laser interferometer is evaluated and calibrated in detail and with high accuracy over a long-stroke measurement range, as in the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method. It is possible.
本発明の2波長レーザ干渉計評価校正装置において、前記基準レーザ干渉計で用いられるレーザ光束は、前記2波長レーザ干渉計で用いられる波長の異なる2種類のレーザ光束のうち1種類のレーザ光束が分岐して用いられていることが好ましい。
本発明の2波長レーザ干渉計評価校正装置において、前記評価校正手段は、前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値D、前記2波長レーザ干渉計によって得られた波長の異なる2種類のレーザ光束による測定値D1,D2を用いて、次式(1)
D=D2−A(D2−D1) …(1)
から、係数Aを求め、この係数Aを使って前記式(1)の右辺を求め、これと前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較することが好ましい。
このような構成によれば、評価校正手段において、係数Aを自動的に求めることができるから、その後の2波長レーザ干渉計の評価、校正も能率的に行える。
In the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration apparatus of the present invention, the laser beam used in the reference laser interferometer is one type of laser beam among the two types of laser beams having different wavelengths used in the two-wavelength laser interferometer. It is preferable that it is branched and used.
In the two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration apparatus according to the present invention, the evaluation / calibration means includes two types of laser light fluxes having different measured values D obtained by the reference laser interferometer and different wavelengths obtained by the two-wavelength laser interferometer. Using the measured values D1 and D2 by the following formula (1)
D = D2-A (D2-D1) (1)
From this, it is preferable that the coefficient A is obtained, the right side of the equation (1) is obtained using the coefficient A, and this is compared with the measured value obtained by the reference laser interferometer.
According to such a configuration, the coefficient A can be automatically obtained in the evaluation / calibration means, so that the subsequent evaluation and calibration of the two-wavelength laser interferometer can be efficiently performed.
本発明の2波長レーザ干渉計評価校正システムは、波長の異なる2種類のレーザ光束をそれぞれ測定光束と参照光束に分割し、これら測定光束および参照光束が被測定面および参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を波長ごとに分離、検出して前記被測定面の変位量を求め、これら波長ごとに求められた変位量を用いた演算によって空気屈折率補正された前記被測定面の変位量を求める2波長レーザ干渉計と、上述したいずれかの2波長レーザ干渉計評価校正装置とを備えたことを特徴とする。 The two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration system of the present invention divides two types of laser beams having different wavelengths into a measurement beam and a reference beam, and these measurement beam and reference beam are reflected by the surface to be measured and the reference surface. And the separated luminous flux is separated and detected for each wavelength to obtain a displacement amount of the measured surface, and the air refractive index corrected by the calculation using the displacement amount obtained for each wavelength. A two-wavelength laser interferometer for obtaining a displacement amount of the measurement surface and any one of the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration apparatus described above are provided.
このような2波長レーザ干渉計評価校正システムの構成によっても、2波長レーザ干渉計評価校正方法と同様に、2波長レーザ干渉計を、長ストロークの測定範囲に渡って詳細かつ高精度に評価、校正することが可能である。 Even with the configuration of such a two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration system, the two-wavelength laser interferometer is evaluated in detail and with high accuracy over a long-stroke measurement range, similarly to the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method. It is possible to calibrate.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
<全体構成の説明>
本実施形態に係る2波長レーザ干渉計評価校正システムは、図1に示すように、2波長レーザ干渉計1と、2波長レーザ干渉計1からの測定光束の光路上に配置された真空容器2と、この真空容器2の端面を測定光束の光路に沿って移動させる駆動手段としての駆動機構3と、基準レーザ干渉計4と、基準レーザ干渉計4によって得られた測定値と2波長レーザ干渉計1によって得られた測定値とを比較し、2波長レーザ干渉計1を評価、校正する評価校正手段5とを備えている。
ここでは、真空容器2と、駆動機構3と、基準レーザ干渉計4と、評価校正手段5とから、2波長レーザ干渉計評価校正装置6が構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Description of overall configuration>
As shown in FIG. 1, the two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration system according to the present embodiment includes a two-
Here, a two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration device 6 is constituted by the
2波長レーザ干渉計1は、波長の異なる2種類のレーザ光束をそれぞれ測定光束と参照光束に分割し、これら測定光束および参照光束が被測定面および参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を波長ごとに分離、検出して被測定面の変位量を求め、これら波長ごとに求められた変位量を用いた演算によって空気屈折率補正された被測定面の変位量を求める、マイケルソン型2波長レーザ干渉計によって構成されている。
具体的には、波長の異なる2種類のレーザを出射する2波長レーザ光源11と、この2波長レーザ光源11から出射された波長の異なる2種類のレーザ光束をそれぞれ測定光束と参照光束の2光束に分けるビームスプリッタ12と、参照光束が向かう方向に固定され参照光束を反射させる参照面としての平面ミラー13と、測定光束と参照光束とが重ね合わされた光束を各波長ごとの光束に分離するダイクロイックミラー14と、このダイクロイックミラー14で分離された各波長ごとの光束による干渉信号を検出するフォトディテクタ15,16と、この各フォトディテクタ15,16で検出された干渉信号から被測定面(平面ミラー22,23)の変位量をそれぞれ求める位相検出部17,18と、この位相検出部17,18で波長ごとに求められた変位量を用いた演算によって空気屈折率補正された被測定面(平面ミラー22,23)の変位量を演算する演算器19とから構成されている。
The two-
Specifically, a two-wavelength
2波長レーザ光源11は、波長の異なる2種類のレーザ光束を同軸に出射する2波長レーザ光源、例えば、532nmと1064nmの波長のレーザ光束を同軸に出射するNd−YAGレーザなどが用いられている。
ビームスプリッタ12は、波長の異なる2種類のレーザ光束をそれぞれ測定光束と参照光束の2光束に分けるとともに、平面ミラー13で反射された光束(参照光束の反射光束)と平面ミラー22で反射された光束(測定光束の反射光束)とを重ねあわせて干渉させる。
位相検出部17,18は、各フォトディテクタ15,16で検出された干渉信号(干渉縞)から測定光束が反射した被測定面(ここでは、後述する平面ミラー22,23)の変位量をそれぞれ求める。
演算器19は、各波長の光束で測定した変位量をD1,D2とすると、空気屈折率補正がされた測定基準面である平面ミラー22の変位量Dを、
D=D2−A(D2−D1) …(1)
A=(n2−1)/(n2−n1) …(2)
から求める。ただし、n1,n2は、D1,D2に対応するレーザ光束の波長における空気屈折率である。
As the two-wavelength
The
The
When the displacement amount measured with the light flux of each wavelength is D1 and D2, the
D = D2-A (D2-D1) (1)
A = (n2-1) / (n2-n1) (2)
Ask from. Here, n1 and n2 are air refractive indices at the wavelengths of the laser light beams corresponding to D1 and D2.
真空容器2は、2波長レーザ干渉計1からの測定光束の光路上に配置された金属ベローズによって構成され、真空容器2の内部が真空空間、真空容器2の外部が大気空間となっている。
真空容器2は、金属ベロースの一端(2波長レーザ干渉計1の測定光束と対向する端面)が封止体21によって封止されているとともに、他端が基準レーザ干渉計4に固定されている。つまり、真空容器2の封止体21が真空容器2の長手方向に沿って移動可能とされている。封止体21の内外面には、測定基準面としての平面ミラー22,23が配置されている。これらの平面ミラー22,23は、それぞれ2波長レーザ干渉計1の測定光束および基準レーザ干渉計4の測定光束に対して略直角に配置されているとともに、駆動機構3により測定光束に沿って移動可能に構成されている。つまり、平面ミラー22,23を有する封止体21が移動することで真空容器2が伸縮するようになっている。
ここで、2波長レーザ干渉計1の測定光束および基準レーザ干渉計4の測定光束は、測定基準面としての平面ミラー22,23を挟んで、これらと略垂直に、かつ、略同一軸線上に位置されている。このため、アッベ誤差およびコサイン誤差の影響が低減されている。
The
In the
Here, the measurement light beam of the two-
駆動機構3は、封止体21が固定されたガイド筒31と、このガイド筒31に接触した状態で回転してガイド筒31を測定光束の光路方向へ等速移動させる駆動ローラ32と、この駆動ローラ32を回転駆動させる駆動装置33と、ガイド筒31を流体を介して所定姿勢で保持するガイド機構34とを含んで構成されている。
The drive mechanism 3 includes a
基準レーザ干渉計4は、レーザ光束を測定光束と参照光束に分割し、この測定光束を真空容器2内の光路に導くとともに、参照光束を参照面へ導き、真空容器2の反射面(平面ミラー23)からの反射光束と参照面からの反射光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を検出して真空容器2内の反射面の変位量を求める、マイケルソン型レーザ干渉計によって構成されている。
具体的には、所定波長のレーザ光束を出射するレーザ光源41と、このレーザ光源41から出射されたレーザ光束を測定光束と参照光束の2光束に分けるビームスプリッタ42と、参照光束が向かう方向に固定され参照光束を反射させる参照面としての平面ミラー43と、測定光束と参照光束とが重ね合わされた光束による干渉信号を検出するフォトディテクタ45と、このフォトディテクタ45で検出された干渉信号から測定光束が反射した面(ここでは、平面ミラー23)の変位量をそれぞれ求める位相検出部47とから構成されている。なお、レーザ光源41としては、国家標準とトレーサブルなものが用いられている。
The reference laser interferometer 4 divides the laser light beam into a measurement light beam and a reference light beam, guides the measurement light beam to the optical path in the
Specifically, a
評価校正手段5は、基準レーザ干渉計4によって得られた測定値(真空容器2の内側の平面ミラー23の変位量)と、2波長レーザ干渉計1によって得られた測定値(真空容器2の外側の平面ミラー22の変位量)とを比較し、2波長レーザ干渉計1を評価、校正する。
The evaluation calibration means 5 is a measurement value obtained by the reference laser interferometer 4 (amount of displacement of the
<2波長レーザ干渉計の作用説明>
まず、2波長レーザ光源11から異なる波長のレーザを出射する。すると、これら異なる波長のレーザ光束は、ビームスプリッタ12によって測定光束と参照光束との2光束にそれぞれ分けられる。
参照光束は、平面ミラー13へ向かい、その平面ミラー13で反射されたのち、ビームスプリッタ12へ戻る。測定光束は、平面ミラー22へ向かい、その平面ミラー22で反射されたのち、ビームスプリッタ12へ戻り、参照光束と重ね合わされて干渉される。測定光束と参照光束との干渉光束は、ダイクロイックミラー14へ至り、各波長ごとの光束に分離されたのち、それぞれフォトディテクタ15,16へ入射される。フォトディテクタ15,16において、各波長に干渉光束による干渉信号が検出されたのち、この各干渉信号が位相検出部17,18に送られる。すると、位相検出部17,18において、平面ミラー22の変位量が各波長ごとにそれぞれ求められたのち、この各変位量が演算器19へ送られる。
<Description of the operation of the two-wavelength laser interferometer>
First, lasers having different wavelengths are emitted from the two-wavelength
The reference light beam travels to the
演算器19では、各波長の光束で測定した変位量をD1,D2とすると、空気屈折率補正がされた変位量Dを
D=D2−A(D2−D1) …(1)
A=(n2−1)/(n2−n1) …(2)
から求める。ただし、n1,n2は、D1,D2に対応するレーザ光束の波長における空気屈折率である。
In the
A = (n2-1) / (n2-n1) (2)
Ask from. Here, n1 and n2 are air refractive indices at the wavelengths of the laser light beams corresponding to D1 and D2.
<評価校正装置の作用説明>
まず、レーザ光源41からレーザ光束を出射すると、このレーザ光束は、ビームスプリッタ42によって測定光束と参照光束との2光束にそれぞれ分けられる。
参照光束は、平面ミラー43へ向かい、その平面ミラー43で反射されたのち、ビームスプリッタ42へ戻る。測定光束は、内部が真空化された真空容器2へ入射し、平面ミラー23へ向かい、その平面ミラー23で反射されたのち、ビームスプリッタ42へ戻り、参照光束と重ね合わされて干渉される。測定光束と参照光束との干渉光束は、フォトディテクタ45へ入射される。フォトディテクタ45において、干渉光束による干渉信号が検出されたのち、この干渉信号が位相検出部47に送られる。すると、位相検出部47において、干渉信号(干渉縞)を基に平面ミラー23の変位量が求められたのち、この変位量が評価校正手段5に与えられる。
<Explanation of the function of the evaluation calibration device>
First, when a laser beam is emitted from the
The reference light beam travels to the
評価校正手段5は、基準レーザ干渉計4によって得られた真空容器2の内側の平面ミラー23の測定値と、2波長レーザ干渉計1によって得られた真空容器2の外側の平面ミラー22の測定値とを比較し、2波長レーザ干渉計1を評価、校正する。
The evaluation calibration means 5 measures the measured value of the
<評価校正方法の説明>
2波長レーザ干渉計1を評価、校正するには、駆動機構3の駆動により、平面ミラー22,23を有する封止体21を精密に移動させ、かつ、精密に位置決めしながら、基準レーザ干渉計4によって得られた真空容器2の内側の平面ミラー23の変位量と、2波長レーザ干渉計1によって得られた真空容器2の外側の平面ミラー22の変位量とを比較することで、2波長レーザ干渉計1を評価、校正する。
<Description of evaluation calibration method>
In order to evaluate and calibrate the two-
2波長レーザ干渉計1の評価においては、駆動機構3の駆動により、測定基準面である平面ミラー22,23(封止体21)を一定速度で変位させたり、往復変位させたりしながら、動的な測定を行う。つまり、平面ミラー22,23(封止体21)を一定速度で移動させたり、往復動させたりしながら、基準レーザ干渉計4によって真空容器2の内側の平面ミラー23の変位量を測定すると同時に、2波長レーザ干渉計1によって真空容器2の外側の平面ミラー22の変位量を測定し、この測定値を比較する。
測定値の比較結果から、測定基準面である平面ミラー22,23(封止体21)が変位することで生じる空気ゆらぎによる測定値のばらつきをどの程度抑えられるかを検証することができる。これにより、2波長レーザ干渉計1の速度追従性や周波数応答特性などを評価することができる。
In the evaluation of the two-
From the comparison result of the measurement values, it can be verified to what extent the variation in the measurement values due to the air fluctuation caused by the displacement of the plane mirrors 22 and 23 (sealing body 21) which are the measurement reference surfaces can be suppressed. Thereby, the speed following property, frequency response characteristic, etc. of the two-
また、測定基準面を静止させ続けて変位量をゼロとした従来通りの静的な測定も可能であり、空気ゆらぎによる測定値のばらつきをどの程度抑えられるかを検証できる。測定基準面を静止させる位置は、有効ストローク内において任意に設定できるため、2波長レーザ干渉計1におけるデッドパス長の影響なども調査することも可能である。
また、空気の温度、大気圧、湿度、CO2濃度などの測定環境が異なる場合の評価を行うことで、2波長レーザ干渉計1の測定環境による影響の検証も行うことができる。
さらに、2波長レーザ干渉計1による2種類の変位量測定値と、基準レーザ干渉計による変位量測定値とを比較検証することで、より適切な数学モデルの発見にも寄与できる。
In addition, the conventional static measurement with the measurement reference plane kept stationary and the displacement amount being zero is also possible, and it is possible to verify how much the variation of the measurement value due to the air fluctuation can be suppressed. Since the position where the measurement reference plane is stopped can be arbitrarily set within the effective stroke, the influence of the dead path length in the two-
Further, by performing evaluation when the measurement environment such as air temperature, atmospheric pressure, humidity, and CO 2 concentration is different, the influence of the measurement environment of the two-
Furthermore, by comparing and verifying the two types of displacement measurement values by the two-
2波長レーザ干渉計1の校正においては、2波長レーザ干渉計1と、基準レーザ干渉計4とで同時に測定した測定基準面の変位量の結果の差が小さくなるように、2波長レーザ干渉計1の数学モデルのパラメータを調整することにより実施できる。
特に、式(1)の左辺Dに基準レーザ干渉計の変位量測定値を代入し、3種類の測定値D,D1,D2を用い、係数Aの値を未知数として最小二乗法などを用いて解くことで、係数Aの値を高精度に求めることができる。この求められた係数Aの値を用いることで2波長光波干渉測長法における不確かさを低減することが可能になる。つまり、この係数Aを使って前記式(1)の右辺を求め、これと前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較することにより、2波長レーザ干渉計を詳細かつ高精度に評価、校正することができる。
In the calibration of the two-
In particular, the displacement measurement value of the reference laser interferometer is substituted into the left side D of the equation (1), the three types of measurement values D, D1, and D2 are used, the value of the coefficient A is an unknown, and the least square method is used. By solving, the value of the coefficient A can be obtained with high accuracy. By using the value of the obtained coefficient A, it is possible to reduce the uncertainty in the two-wavelength light wave interferometry. That is, the right-hand side of the equation (1) is obtained using this coefficient A, and this is compared with the measured value obtained by the reference laser interferometer, whereby the two-wavelength laser interferometer is evaluated in detail and with high accuracy. Can be proofread.
<変形例>
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、2波長レーザ干渉計1のレーザ光源11として、異なる波長を有する2種類のレーザ光束を出射するものとしたが、波長の異なる2種類のレーザ光束を出射する2つのレーザ光源を用い、それぞれのレーザ光源から出射された波長の異なるレーザ光束をダイクロイックミラーなどを利用して合成して出射するようにしてもよい。
<Modification>
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the
前記実施形態において、2波長レーザ干渉計1のレーザ光源11から出射される波長の異なるレーザ光束のうち、いずれかの波長のレーザ光束が校正されており、国家標準にトレーサブルである場合、そのレーザ光源11の光路を分岐して、基準レーザ干渉計4のレーザ光源41として用いてもよい。また、各レーザ光源11,41の出射口からのレーザ光束は必要に応じて調整することができ、光ファイバやビームエクスパンダーなどの各種光学素子を自由に用いることができる。
In the above embodiment, when a laser beam having any wavelength out of the laser beams having different wavelengths emitted from the
前記実施形態では、2波長レーザ干渉計1として、偏光を利用しないマイケルソン型の2波長レーザ干渉計を挙げたが、この構成に限定されるものではない。測定光束と参照光束とを干渉させて、その干渉信号から測長を行うものであれば、任意の構成のものでも実施できる。
前記実施形態では、基準レーザ干渉計4として、偏光を利用しないマイケルソン型のレーザ干渉計を挙げたが、この構成に限定されるものでない。真空光路を使用したレーザ干渉計であれば、他の構成の干渉計であってもよい。
In the above embodiment, the two-
In the above embodiment, the reference laser interferometer 4 is a Michelson-type laser interferometer that does not use polarized light, but is not limited to this configuration. As long as the laser interferometer uses a vacuum optical path, an interferometer having another configuration may be used.
前記実施形態では、2波長レーザ干渉計1と基準レーザ干渉計4とを真空容器2を挟んで一列に配置しているが、ミラーやコーナーキューブなどを利用して、ビームスプリッタ12から平面ミラー22に至る光路を必要に応じて自由に曲げて省スペース化を図ることもできる。また、ビームスプリッタ12から平面ミラー22に至る光路を自由に伸ばすなどして、デッドパス長による空気ゆらぎの影響も調査することができる。
In the above-described embodiment, the two-
前記実施形態では、真空容器2の一端面に封止体21を設け、この封止体21の内外面に平面ミラー22,23を配置したが、真空容器2の一端面に透明体を取り付け、この透明体の両面に反射膜を形成するか、この透明体の片面に反射膜を形成して、透明体の内外面に2波長レーザ干渉計1と基準レーザ干渉計4の反射面(被測定面)を形成するようにしてもよい。
In the said embodiment, although the sealing
本発明によれば、2波長レーザ干渉計を、長ストロークの測定範囲に渡って詳細かつ高精度に評価、校正することが可能な2波長レーザ干渉計評価校正方法、評価校正装置および評価校正システムに利用できる。 According to the present invention, a two-wavelength laser interferometer evaluation calibration method, an evaluation calibration apparatus, and an evaluation calibration system capable of evaluating and calibrating a two-wavelength laser interferometer in detail and with high accuracy over a long-stroke measurement range. Available to:
1…2波長レーザ干渉計、
2…真空容器、
3…駆動機構(駆動手段)、
4…基準レーザ干渉計、
5…評価校正手段、
6…2波長レーザ干渉計評価校正装置、
13…平面ミラー(参照面)、
21…封止体(可動端面)、
22…平面ミラー(被測定面)、
23…平面ミラー(被測定面)、
43…平面ミラー(参照面)。
1 ... 2 wavelength laser interferometer,
2 ... Vacuum container
3 ... Drive mechanism (drive means),
4. Reference laser interferometer,
5. Evaluation calibration means
6 ... 2 wavelength laser interferometer evaluation and calibration device,
13 ... plane mirror (reference surface),
21 ... Sealed body (movable end face),
22 ... plane mirror (surface to be measured),
23: Flat mirror (surface to be measured),
43: plane mirror (reference surface).
Claims (7)
前記測定光束の光路上に配置され前記測定光束と対向する端面の内外面に反射面を有し前記端面を挟んで前記測定光束とは反対側に真空空間を有する真空容器と、
この真空容器の前記端面を前記測定光束の光路に沿って移動させる駆動手段と、
レーザ光束を測定光束と参照光束に分割し、この測定光束を前記真空容器内に導くとともに、前記参照光束を参照面に向けて導き、前記真空容器内の反射面によって反射された光束と前記参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を検出して前記真空容器内の反射面の変位量を求める基準レーザ干渉計とを用意し、
前記駆動手段によって前記真空容器の端面を前記測定光束の光路に沿って移動させたときの前記真空容器外の反射面の変位量を前記2波長レーザ干渉計によって測定すると同時に、前記真空容器内の反射面の変位量を前記基準レーザ干渉計によって測定し、前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値と前記2波長レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較し、前記2波長レーザ干渉計を評価、校正することを特徴とする2波長レーザ干渉計評価校正方法。 Two types of laser beams having different wavelengths are divided into a measurement beam and a reference beam, and the measurement beam and the reference beam are superimposed on the beam reflected by the surface to be measured and the reference surface. A two-wavelength laser interferometer that obtains a displacement amount of the surface to be measured, which is separated and detected to obtain a displacement amount of the surface to be measured, which is corrected for air refractive index by calculation using the displacement amount obtained for each wavelength. A two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method for evaluating and calibrating,
A vacuum vessel disposed on the optical path of the measurement light beam and having a reflective surface on the inner and outer surfaces of the end surface facing the measurement light beam and having a vacuum space on the opposite side of the measurement light beam across the end surface;
Driving means for moving the end face of the vacuum vessel along the optical path of the measurement light beam;
The laser light beam is divided into a measurement light beam and a reference light beam, and the measurement light beam is guided into the vacuum container, and the reference light beam is guided toward the reference surface, and the light beam reflected by the reflecting surface in the vacuum container and the reference Preparing a reference laser interferometer that superimposes the light flux reflected by the surface, detects the superposed light flux, and obtains the amount of displacement of the reflective surface in the vacuum vessel,
The displacement of the reflecting surface outside the vacuum container when the end surface of the vacuum container is moved along the optical path of the measurement light beam by the driving means is measured simultaneously with the two-wavelength laser interferometer. The amount of displacement of the reflecting surface is measured by the reference laser interferometer, the measured value obtained by the reference laser interferometer is compared with the measured value obtained by the two-wavelength laser interferometer, and the two-wavelength laser interferometer is compared. A two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration method characterized by evaluating and calibrating
前記2波長レーザ干渉計で用いられる波長の異なる2種類のレーザ光束のうち1種類のレーザ光束を前記基準レーザ干渉計のレーザ光束として用いたことを特徴とする2波長レーザ干渉計評価校正方法。 The two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration method according to claim 1,
A two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration method, wherein one of two types of laser beams having different wavelengths used in the two-wavelength laser interferometer is used as a laser beam of the reference laser interferometer.
前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値D、前記2波長レーザ干渉計によって得られた波長の異なる2種類のレーザ光束による測定値D1,D2を用いて、次式(1)
D=D2−A(D2−D1) …(1)
から、係数Aを求め、この係数Aを使って前記式(1)の右辺を求め、これと前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較することを特徴とする2波長レーザ干渉計評価校正方法。 In the two-wavelength laser interferometer evaluation calibration method according to claim 1 or 2,
Using the measurement value D obtained by the reference laser interferometer and the measurement values D1 and D2 obtained by two types of laser beams having different wavelengths obtained by the two-wavelength laser interferometer, the following equation (1)
D = D2-A (D2-D1) (1)
The two-wavelength laser interferometer is characterized in that the coefficient A is obtained from this, the right side of the equation (1) is obtained using the coefficient A, and this is compared with the measured value obtained by the reference laser interferometer. Evaluation calibration method.
前記測定光束の光路上に配置され前記測定光束と対向する端面の内外面に反射面を有し前記端面を挟んで前記測定光束とは反対側に真空空間を有する真空容器と、
この真空容器の前記端面を前記測定光束の光路に沿って移動させる駆動手段と、
レーザ光束を測定光束と参照光束に分割し、この測定光束を前記真空容器内に導くとともに、前記参照光束を参照面に向けて導き、前記真空容器内の反射面によって反射された光束と前記参照面によって反射された光束を重ね合わせ、この重ね合わされた光束を検出して前記真空容器内の反射面の変位量を求める基準レーザ干渉計と、
前記駆動手段によって前記真空容器の端面を前記測定光束の光路に沿って移動させたときに、前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値と前記2波長レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較し、前記2波長レーザ干渉計を評価、校正する評価校正手段とを備えたことを特徴とする2波長レーザ干渉計評価校正装置。 Two types of laser beams having different wavelengths are divided into a measurement beam and a reference beam, and the measurement beam and the reference beam are superimposed on the beam reflected by the surface to be measured and the reference surface. A two-wavelength laser interferometer that obtains a displacement amount of the surface to be measured, which is separated and detected to obtain a displacement amount of the surface to be measured, which is corrected for air refractive index by calculation using the displacement amount obtained for each wavelength. A two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration device for evaluation and calibration,
A vacuum vessel disposed on the optical path of the measurement light beam and having a reflective surface on the inner and outer surfaces of the end surface facing the measurement light beam and having a vacuum space on the opposite side of the measurement light beam across the end surface;
Driving means for moving the end face of the vacuum vessel along the optical path of the measurement light beam;
The laser light beam is divided into a measurement light beam and a reference light beam, and the measurement light beam is guided into the vacuum container, and the reference light beam is guided toward the reference surface, and the light beam reflected by the reflecting surface in the vacuum container and the reference A reference laser interferometer that superimposes the light beam reflected by the surface, detects the superimposed light beam, and determines the amount of displacement of the reflection surface in the vacuum vessel;
A measurement value obtained by the reference laser interferometer and a measurement value obtained by the two-wavelength laser interferometer when the end surface of the vacuum vessel is moved along the optical path of the measurement light beam by the driving means. A two-wavelength laser interferometer evaluation / calibration apparatus comprising: an evaluation calibration means for comparing and evaluating and calibrating the two-wavelength laser interferometer.
前記基準レーザ干渉計で用いられるレーザ光束は、前記2波長レーザ干渉計で用いられる波長の異なる2種類のレーザ光束のうち1種類のレーザ光束が分岐して用いられていることを特徴とする2波長レーザ干渉計評価校正装置。 The two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration apparatus according to claim 4,
The laser beam used in the reference laser interferometer is characterized in that one of the two types of laser beams having different wavelengths used in the two-wavelength laser interferometer is branched and used. Wavelength laser interferometer evaluation and calibration device.
前記評価校正手段は、前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値D、前記2波長レーザ干渉計によって得られた波長の異なる2種類のレーザ光束による測定値D1,D2を用いて、式(1)
D=D2−A(D2−D1) …(1)
から、係数Aを求め、この係数Aを使って前記式(1)の右辺を求め、これと前記基準レーザ干渉計によって得られた測定値とを比較することを特徴とする2波長レーザ干渉計評価校正装置。 In the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration apparatus according to claim 4 or 5,
The evaluation and calibration means uses the measured value D obtained by the reference laser interferometer and the measured values D1 and D2 obtained by two types of laser beams having different wavelengths obtained by the two-wavelength laser interferometer. )
D = D2-A (D2-D1) (1)
The two-wavelength laser interferometer is characterized in that a coefficient A is obtained, the right side of the equation (1) is obtained using the coefficient A, and this is compared with the measured value obtained by the reference laser interferometer. Evaluation calibration equipment.
請求項4〜請求項6のいずれかに記載の2波長レーザ干渉計評価校正装置と
を備えたことを特徴とする2波長レーザ干渉計評価校正システム。 Two types of laser beams having different wavelengths are divided into a measurement beam and a reference beam, and the measurement beam and the reference beam are superimposed on the beam reflected by the surface to be measured and the reference surface. A two-wavelength laser interferometer that obtains a displacement amount of the surface to be measured by separation and detection, and obtains a displacement amount of the surface to be measured, which is corrected by an air refractive index by calculation using the displacement amount obtained for each wavelength; ,
A two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration system comprising: the two-wavelength laser interferometer evaluation and calibration apparatus according to any one of claims 4 to 6.
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