JP2579226B2 - 干渉測定装置用光学装置 - Google Patents
干渉測定装置用光学装置Info
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- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 35
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- 238000005305 interferometry Methods 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/266—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light by interferometric means
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- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は干渉測定装置で使用されることを目的とした
光学装置に関し、さらに詳しくは、機械構成要素がその
主移動軸に沿って移動するときの移動ずれを干渉測定装
置で測定するための光学装置に関するものである。
光学装置に関し、さらに詳しくは、機械構成要素がその
主移動軸に沿って移動するときの移動ずれを干渉測定装
置で測定するための光学装置に関するものである。
背景技術 機械構成要素がその主移動軸に沿って移動するときの
移動ずれは、機械構成要素が機械の１つまたは２つ以上
の軸（これらは通常x,y,z軸と呼ばれる）を中心とする
回転を含むのが一般的であり、移動ずれはピッチ（縦揺
れ），ロール（横揺れ）およびヨー（偏揺れ）誤差と呼
ばれている。また、移動が直線的であるときの誤差は、
機械構成要素の主移動軸からの横方向ずれを含んでい
る。
移動ずれは、機械構成要素が機械の１つまたは２つ以上
の軸（これらは通常x,y,z軸と呼ばれる）を中心とする
回転を含むのが一般的であり、移動ずれはピッチ（縦揺
れ），ロール（横揺れ）およびヨー（偏揺れ）誤差と呼
ばれている。また、移動が直線的であるときの誤差は、
機械構成要素の主移動軸からの横方向ずれを含んでい
る。
本明細書では、その説明の便宜上、機械構成要素はｘ
軸をその主移動軸として移動する場合を想定している。
その想定の下で、 「ロール」とは、機械構成要素がｘ軸に平行の軸を中
心に回転することを意味する。
軸をその主移動軸として移動する場合を想定している。
その想定の下で、 「ロール」とは、機械構成要素がｘ軸に平行の軸を中
心に回転することを意味する。
「ピッチ」とは、機械構成要素がｙ軸に平行の軸を中
心に回転することを意味する。
心に回転することを意味する。
「ヨー」とは、機械構成要素がｚ軸に平行の軸を中心
に回転することを意味する。
に回転することを意味する。
また、本明細書中で光ビームというときは、スペクト
ル範囲のうち赤外線、可視光線、紫外線を含む範囲の波
長をもつビームのことである。
ル範囲のうち赤外線、可視光線、紫外線を含む範囲の波
長をもつビームのことである。
本発明によれば、機械構成要素がその主移動軸に沿っ
て移動するときの移動ずれを測定する装置は、次のよう
な構成要素から構成されている。
て移動するときの移動ずれを測定する装置は、次のよう
な構成要素から構成されている。
（１）光学系ユニットと真直ミラー。一方は機械構成要
素に接続され、他方は機械の固定部分に取り付けられて
いることにより、機械構成要素の移動時にこれらの間で
相対移動が確立される。
素に接続され、他方は機械の固定部分に取り付けられて
いることにより、機械構成要素の移動時にこれらの間で
相対移動が確立される。
（２）前記真直ミラーは機械構成要素の主移動軸に平行
になるように配置された長軸を備え、その反射面が機械
構成要素の主移動軸に対し法線をなす方向に向くように
なっている。
になるように配置された長軸を備え、その反射面が機械
構成要素の主移動軸に対し法線をなす方向に向くように
なっている。
（３）光学系ユニットに向けて放射される少なくとも１
つの光ビームを発生する手段。
つの光ビームを発生する手段。
（４）光学系ユニットは、前記少なくとも１つの光ビー
ムから、機械構成要素の移動方向と直交方向に送られて
ミラーの反射面にその法線方向に入射する測定ビームを
第１光路上に発生するとともに、基準ビームを発生する
手段を備えている。
ムから、機械構成要素の移動方向と直交方向に送られて
ミラーの反射面にその法線方向に入射する測定ビームを
第１光路上に発生するとともに、基準ビームを発生する
手段を備えている。
（５）測定ビームの光路長が基準ビームの光路長に対し
て変化したときに、それを干渉によって測定するために
設けられた手段。
て変化したときに、それを干渉によって測定するために
設けられた手段。
本発明は、請求の範囲に明確化されているように、機
械構成要素のロール，直線性，平行性，ピッチおよびヨ
ーを測定する方法も含んでいる。
械構成要素のロール，直線性，平行性，ピッチおよびヨ
ーを測定する方法も含んでいる。
図面の簡単な説明 第１図は、機械構成要素が一方向に移動したときそれ
のロールを測定するために本発明によって使用される原
理を概略的に示した図である。
のロールを測定するために本発明によって使用される原
理を概略的に示した図である。
第２図は、第１図に示した機械で使用される光学系ユ
ニットの１実施例の説明図であり、光学系ユニットを通
る各種光ビームの径路を示している。
ニットの１実施例の説明図であり、光学系ユニットを通
る各種光ビームの径路を示している。
第３図は、第２図の矢印Ａの方向からみた平面図であ
る。
る。
第４図は、第２図の矢印Ｂの方向から見た端面図であ
る。
る。
第５図は、第１図の機械で使用される光学系ユニット
の別実施例の平面図である。
の別実施例の平面図である。
第６図は、第５図の光学系ユニットの正面図である。
第７図は、第４図の光学系ユニットに変形を加えた実
施例を示した図である。
施例を示した図である。
第８図は、機械構成要素の移動の直線性を測定する別
実施例の光学系ユニットの平面図である。
実施例の光学系ユニットの平面図である。
第９図は、機械構成要素のヨー（偏揺れ）を測定する
さらに別実施例の光学系ユニットの平面図である。
さらに別実施例の光学系ユニットの平面図である。
第10図は、機械の平面図であり、機械の２つの走行路
の平行性を測定するミラーと光学系ユニットの位置関係
を示している。
の平行性を測定するミラーと光学系ユニットの位置関係
を示している。
発明を実施するための最良の形態 以下、添付図面を参照して本発明の各種実施例につい
て詳述する。
て詳述する。
第１図は測定機械を示しており、固定作業台１と、可
動構成要素とを備えている。可動構成要素は、ｘ−ｘ方
向に移動主軸をもつ垂直コラム２、2aと、垂直コラム２
に取り付けられ、ｙ−ｙ方向に移動主軸をもつキャリッ
ジ３と、キャリッジ３に支持され、ｚ−ｚ方向に移動主
軸をもつスピンドル４とを含んでいる。スピンドル４は
作動台１上に置かれた工作物（図示せず）の位置を判定
する測定プローブ５を支持している。
動構成要素とを備えている。可動構成要素は、ｘ−ｘ方
向に移動主軸をもつ垂直コラム２、2aと、垂直コラム２
に取り付けられ、ｙ−ｙ方向に移動主軸をもつキャリッ
ジ３と、キャリッジ３に支持され、ｚ−ｚ方向に移動主
軸をもつスピンドル４とを含んでいる。スピンドル４は
作動台１上に置かれた工作物（図示せず）の位置を判定
する測定プローブ５を支持している。
工作物の測定時、各種機械構成要素は、それぞれの移
動主軸を中心にロール、ピッチ、ヨーといった移動ずれ
を受ける可能性があるので、その移動に誤差が発生す
る。
動主軸を中心にロール、ピッチ、ヨーといった移動ずれ
を受ける可能性があるので、その移動に誤差が発生す
る。
かかる移動ずれを測定する方法はいろいろなものが知
られている。例えば、米国特許第3,654,446号、第3,79
0,284号、第4,261,107号明細書に記載されているものが
あるが、機械構成要素のロール運動によって発生する誤
差の測定は干渉法よって正確に行なうことが最も困難で
あり、この種の測定のために採用されているシステムは
比較的高価である。
られている。例えば、米国特許第3,654,446号、第3,79
0,284号、第4,261,107号明細書に記載されているものが
あるが、機械構成要素のロール運動によって発生する誤
差の測定は干渉法よって正確に行なうことが最も困難で
あり、この種の測定のために採用されているシステムは
比較的高価である。
本発明が採用した装置によれば、特に、ロール運動の
測定は、単一な干渉計を使用して高精度に、しかも比較
的簡単に直接的に行なうことができる。これは、例え
ば、作業台のような機械の固定部分に装着された光学的
真直ミラー（straight mirror）６を使用し、測定しよ
うとする可動機械構成要素に光学系ユニット７を取り付
け、２つの光ビームB1とB2を光学系ユニット７からミラ
ー６に向けて放射し、ミラーから反射された戻りビーム
を光学系ユニット７で受光することによって行なわれ
る。この方法によると、２つのビームの光路長に機械構
成要素のロール運動が原因で差が生じていれば、その差
を干渉法によって測定することができる。ビームの一
方、例えば、B1を測定ビームとし、他方、つまり、B2を
基準ビームとすることができる。
測定は、単一な干渉計を使用して高精度に、しかも比較
的簡単に直接的に行なうことができる。これは、例え
ば、作業台のような機械の固定部分に装着された光学的
真直ミラー（straight mirror）６を使用し、測定しよ
うとする可動機械構成要素に光学系ユニット７を取り付
け、２つの光ビームB1とB2を光学系ユニット７からミラ
ー６に向けて放射し、ミラーから反射された戻りビーム
を光学系ユニット７で受光することによって行なわれ
る。この方法によると、２つのビームの光路長に機械構
成要素のロール運動が原因で差が生じていれば、その差
を干渉法によって測定することができる。ビームの一
方、例えば、B1を測定ビームとし、他方、つまり、B2を
基準ビームとすることができる。
第１図に示すように、垂直コラム２がその移動主軸ｘ
−ｘを中心にロールすると、光学系ユニット７を回転さ
せるので、光ビームの一方の光波長が増加し、他方の光
路長が減少する。光ビームB1とB2は記載の作業台上また
はそれに隣り合わせて静置されたレーザ９から得られ
る。レーザ９は単一ビームＡを光学系ユニット７に向け
て放出する。光学系ユニット７からの戻りビームＣは、
レーザに隣り合わせた検出器（図示せず）によって受光
される。
−ｘを中心にロールすると、光学系ユニット７を回転さ
せるので、光ビームの一方の光波長が増加し、他方の光
路長が減少する。光ビームB1とB2は記載の作業台上また
はそれに隣り合わせて静置されたレーザ９から得られ
る。レーザ９は単一ビームＡを光学系ユニット７に向け
て放出する。光学系ユニット７からの戻りビームＣは、
レーザに隣り合わせた検出器（図示せず）によって受光
される。
次に、第２図ないし第４図を参照して、光学系ユニッ
トの構成について説明する。光学系ユニット７は、偏光
ビームスプリッタ／ペリスコープ装置10、偏光正六面体
ビームスプリッタ装置12、再帰反射（retro−reflecto
r）装置14,および1/4波長板16を結合して、構成されて
いる。
トの構成について説明する。光学系ユニット７は、偏光
ビームスプリッタ／ペリスコープ装置10、偏光正六面体
ビームスプリッタ装置12、再帰反射（retro−reflecto
r）装置14,および1/4波長板16を結合して、構成されて
いる。
レーザビームＡは装置10に向けて送られ、そこで第１
ビーム分割面20からビームの第１部分22が透過して装置
12に送られ、第２部分24が傾斜反射面26に向けて直角に
反射される。傾斜反射面26からは、光ビーム26はビーム
部分22に平行の方向に反射されて、装置12に送り込まれ
る。
ビーム分割面20からビームの第１部分22が透過して装置
12に送られ、第２部分24が傾斜反射面26に向けて直角に
反射される。傾斜反射面26からは、光ビーム26はビーム
部分22に平行の方向に反射されて、装置12に送り込まれ
る。
ビーム分割面20はビームＡを２つの直交偏光状態に偏
光するので、透過されたビーム部分22は次に1/2波長板3
0（第４図）を通り抜けて、その偏光状態を反射ビーム
部分24の状態に変更する。
光するので、透過されたビーム部分22は次に1/2波長板3
0（第４図）を通り抜けて、その偏光状態を反射ビーム
部分24の状態に変更する。
ビーム部分22は、次に、装置12内の第２偏光ビーム分
割面28に送られ、そこでミラー６に向かって反射され、
1/4波長板16を通り抜ける。ミラー６から、ビーム部分2
2は逆反射されて、再び1/4波長板16を通り抜ける。1/4
波長板16を２回通過するので、ビーム部分22の偏光状態
は、ビーム分割面28に到着すると、通過されて再帰反射
装置14に送られるようになっている。逆反射体14は、ビ
ーム分割面28と1/4波長板16とを通り抜け平行走行路上
のミラー６にビーム部分22を送り返し、ミラー６はそれ
を再帰反射し、1/4波長板16を経由してビーム分割面28
に送り返す。このさらに２回の1/4波長板16の通過後、
ビーム部分22はビーム分割面28で反射されて、装置10に
向かって送り返される。
割面28に送られ、そこでミラー６に向かって反射され、
1/4波長板16を通り抜ける。ミラー６から、ビーム部分2
2は逆反射されて、再び1/4波長板16を通り抜ける。1/4
波長板16を２回通過するので、ビーム部分22の偏光状態
は、ビーム分割面28に到着すると、通過されて再帰反射
装置14に送られるようになっている。逆反射体14は、ビ
ーム分割面28と1/4波長板16とを通り抜け平行走行路上
のミラー６にビーム部分22を送り返し、ミラー６はそれ
を再帰反射し、1/4波長板16を経由してビーム分割面28
に送り返す。このさらに２回の1/4波長板16の通過後、
ビーム部分22はビーム分割面28で反射されて、装置10に
向かって送り返される。
ビーム分割面20におけるこれ以上の反射を防止するた
めに、ビーム部分22はもう一度1/2波長板30を通り抜け
て、その偏光状態を変更する。その結果、ビーム部分22
はビーム分割面20を通過し、光学系ユニット７から出力
ビームＣとして、入力レーザビームＡに平行で、変位さ
れた通路上に送り出される。
めに、ビーム部分22はもう一度1/2波長板30を通り抜け
て、その偏光状態を変更する。その結果、ビーム部分22
はビーム分割面20を通過し、光学系ユニット７から出力
ビームＣとして、入力レーザビームＡに平行で、変位さ
れた通路上に送り出される。
反射ビーム部分24が反射面26から出るときは、通過ビ
ーム部分22のそれと似たような通路を通るが、1/2波長
板30を通過しない。従って、ビーム部分22とビーム部分
24との通路は装置12からミラー６までは完全に相互に平
行になっているので、装置12から出たあと、ビーム部分
24はペリスコープの２つのビーム分割面26,20によって
偏向されて、ビーム部分22と結合されるので、光学系ユ
ニット７から出るビームＣは合成ビームである。
ーム部分22のそれと似たような通路を通るが、1/2波長
板30を通過しない。従って、ビーム部分22とビーム部分
24との通路は装置12からミラー６までは完全に相互に平
行になっているので、装置12から出たあと、ビーム部分
24はペリスコープの２つのビーム分割面26,20によって
偏向されて、ビーム部分22と結合されるので、光学系ユ
ニット７から出るビームＣは合成ビームである。
以上の説明から理解されるように、ビーム分割面28か
らミラー６までの２つのビーム部分22と24の総光路長
が、軸ｘ−ｘを中心とする光学系ユニットのロールが原
因で変化すると、合成ビームＣのビーム部分22と24とは
位相がシフトされるので、検出可能な干渉縞を発生する
ことができる。ビーム部分22と24はそれぞれ、上に挙げ
た干渉計の測定部および基準部のビームB1およびB2を形
成する。従って、合成ビームＣは相応の干渉縞検出系
（多種類のものが使用可能である）に送り込まれ、そこ
から機械の移動と共にとられる干渉縞のカウント数に応
じた出力が得られる。干渉縞カウント数は機械構成要素
のロール量と直接に関係があるので、機械の読取り値は
実時間で訂正することも、保管しておいてあとで訂正す
ることも可能である。
らミラー６までの２つのビーム部分22と24の総光路長
が、軸ｘ−ｘを中心とする光学系ユニットのロールが原
因で変化すると、合成ビームＣのビーム部分22と24とは
位相がシフトされるので、検出可能な干渉縞を発生する
ことができる。ビーム部分22と24はそれぞれ、上に挙げ
た干渉計の測定部および基準部のビームB1およびB2を形
成する。従って、合成ビームＣは相応の干渉縞検出系
（多種類のものが使用可能である）に送り込まれ、そこ
から機械の移動と共にとられる干渉縞のカウント数に応
じた出力が得られる。干渉縞カウント数は機械構成要素
のロール量と直接に関係があるので、機械の読取り値は
実時間で訂正することも、保管しておいてあとで訂正す
ることも可能である。
上述した光学系ユニットは、前記垂直コラムのヨー運
動が測定できるように簡単な方法で変更することが可能
である。要求されることは、ビームスプリッタ／ペリス
コープ装置10と屋根型反射装置14を、図示の位置に対し
直角の位置に取り付けるだけでよい。そうすれば、ビー
ムB1とB2は、第１図〜第４図に示す垂直方向に変位する
代わりに、水平方向に変位することになる。この場合、
光学系ユニット７がｚ軸を中心に回転すると、ビームB1
の光路長がビームB2のそれに対して変化するので、これ
は、結合戻りビームから干渉縞を得ることにより公知の
方法で検出することができる。
動が測定できるように簡単な方法で変更することが可能
である。要求されることは、ビームスプリッタ／ペリス
コープ装置10と屋根型反射装置14を、図示の位置に対し
直角の位置に取り付けるだけでよい。そうすれば、ビー
ムB1とB2は、第１図〜第４図に示す垂直方向に変位する
代わりに、水平方向に変位することになる。この場合、
光学系ユニット７がｚ軸を中心に回転すると、ビームB1
の光路長がビームB2のそれに対して変化するので、これ
は、結合戻りビームから干渉縞を得ることにより公知の
方法で検出することができる。
上述した実施例では、比較的高価な光学部品がいくつ
か使用されているが、高い読取り精度が得られる。垂直
コラムのピッチ運動とヨー運動は、測定しようとする２
ビーム部分に若干の偏向が起こるが、その光路長には影
響しない。これらの偏向が軽微であれば、光学系ユニッ
トがこれらを受け入れることができる。同様に、垂直コ
ラムがｘ、ｙおよびｚ方向に移動するときに予期されな
い移動ずれが起こっても、ビームの光路長差に影響する
ことがない。
か使用されているが、高い読取り精度が得られる。垂直
コラムのピッチ運動とヨー運動は、測定しようとする２
ビーム部分に若干の偏向が起こるが、その光路長には影
響しない。これらの偏向が軽微であれば、光学系ユニッ
トがこれらを受け入れることができる。同様に、垂直コ
ラムがｘ、ｙおよびｚ方向に移動するときに予期されな
い移動ずれが起こっても、ビームの光路長差に影響する
ことがない。
第１図〜第４の光学系ユニットに例示されている再帰
反射装置は屋根型プリズムであるが、これに代えて、対
のコーナ正六面体（corner cube）反射装置を使用し
て、公知の間隔で置くことも可能である。この反射装置
を使用すると、運動軸のｘ−ｘ方向に平行でない方向で
ビームが光学系ユニットに当たった場合、ロールまたは
ヨー運動で起こる誤差がさらに減少または除去される。
反射装置は屋根型プリズムであるが、これに代えて、対
のコーナ正六面体（corner cube）反射装置を使用し
て、公知の間隔で置くことも可能である。この反射装置
を使用すると、運動軸のｘ−ｘ方向に平行でない方向で
ビームが光学系ユニットに当たった場合、ロールまたは
ヨー運動で起こる誤差がさらに減少または除去される。
第５図と第６図は、本発明に従い使用されるより安価
な光学系ユニットを示している。この実施例では、第１
図〜第４図の偏光ビームスプリッタ装置12と再帰反射装
置14の代わりに単一平面のミラーが使用されている。ま
た、1/4波長板16が除去されている。その結果、戻され
る合成ビームＣは入力レーザビームＡと同時に入射する
ので、レーザの動作に干渉する可能性がある。入力ビー
ムと戻りビームの横方向の変位は別のビームスプリッタ
／ペリスコープ装置を使って行なわれ、これは戻りビー
ムを分離して、検出器で使用することができるようにす
るためである。
な光学系ユニットを示している。この実施例では、第１
図〜第４図の偏光ビームスプリッタ装置12と再帰反射装
置14の代わりに単一平面のミラーが使用されている。ま
た、1/4波長板16が除去されている。その結果、戻され
る合成ビームＣは入力レーザビームＡと同時に入射する
ので、レーザの動作に干渉する可能性がある。入力ビー
ムと戻りビームの横方向の変位は別のビームスプリッタ
／ペリスコープ装置を使って行なわれ、これは戻りビー
ムを分離して、検出器で使用することができるようにす
るためである。
第５図と第６図に示す別実施例の装置において、第１
図に示されているものと同じ部品には、同じ参照番号が
付けられている。
図に示されているものと同じ部品には、同じ参照番号が
付けられている。
入力レーザビームＡは非偏光ビームスプリッタ／ペリ
スコープ装置40を通過し、透過したビーム部分42は偏光
ビームスプリッタ／ペリスコープ装置10に送られる。反
射されたビーム部分42aは光学系ユニットから出て、消
失する。
スコープ装置40を通過し、透過したビーム部分42は偏光
ビームスプリッタ／ペリスコープ装置10に送られる。反
射されたビーム部分42aは光学系ユニットから出て、消
失する。
第２図〜第４図で説明した実施例と同様に、通過ビー
ム部分42は反射面20で分割され、さらに透過されたビー
ム部分43は平面ミラー44に送られ、そこでミラー６に向
かって偏向され、ミラー６から逆反射されて、その光路
を通って反射面20に返される。
ム部分42は反射面20で分割され、さらに透過されたビー
ム部分43は平面ミラー44に送られ、そこでミラー６に向
かって偏向され、ミラー６から逆反射されて、その光路
を通って反射面20に返される。
反射ビーム部分46はペリスコープによって偏向され
て、平行光路を通って別の平面ミラー48に（または同じ
平面ミラー44の第２部分48に）送られ、ミラー６で偏向
され、再びペリスコープを通って反射面20に戻され、そ
こでビームの透過部分43と再結合して、合成ビームＣが
得られる。
て、平行光路を通って別の平面ミラー48に（または同じ
平面ミラー44の第２部分48に）送られ、ミラー６で偏向
され、再びペリスコープを通って反射面20に戻され、そ
こでビームの透過部分43と再結合して、合成ビームＣが
得られる。
合成ビームＣはレーザに向かって逆走行し、ビームス
プリッタ／ペリスコープ装置40によって分割されて、偏
向ビーム部分50が得られ、これは検出系に送り込まれ
て、光学系ユニットのロール運動による干渉縞が発生し
ていれば、そのカウントがとられる。これは、第２図〜
第４図の実施例で説明したのと同じ方法で行なわれる。
従って、この実施例では、ビーム部分42と46は干渉計の
測定部および基準部のビームB1およびB2とを形成する。
プリッタ／ペリスコープ装置40によって分割されて、偏
向ビーム部分50が得られ、これは検出系に送り込まれ
て、光学系ユニットのロール運動による干渉縞が発生し
ていれば、そのカウントがとられる。これは、第２図〜
第４図の実施例で説明したのと同じ方法で行なわれる。
従って、この実施例では、ビーム部分42と46は干渉計の
測定部および基準部のビームB1およびB2とを形成する。
同様の効果を得るために上述の光学部品を他のものに
変えてもよいことは、勿論である。例えば、再帰反射装
置14は屋根型プリズムとして示されているが、公知の方
法で対のコーナ正六面体反射装置に置き換えることが可
能である。また、装置40は光学系ユニットの一部にする
必要はなく、レーザ内にも、レーザの近くにも設けるこ
とができる。
変えてもよいことは、勿論である。例えば、再帰反射装
置14は屋根型プリズムとして示されているが、公知の方
法で対のコーナ正六面体反射装置に置き換えることが可
能である。また、装置40は光学系ユニットの一部にする
必要はなく、レーザ内にも、レーザの近くにも設けるこ
とができる。
第４図の実施例に変形を加えた実施例を示したのが第
７図である。この変形実施例では、ペリスコープの第２
反射面26が除かれ、その個所に反射面28と同じ働きをす
る偏光ビーム分割面が置かれ、この分割面はP1点で、再
帰反射装置14から反射されたあとは、図示のようにP2点
でミラー６に向けてビームを反射するように配置されて
いる。しかし、このような構成は、２つのビームB1とB2
がその光路上の２つの異なる個所でミラーに当たるの
で、ミラーの長さに沿う方向が不正確であると、その影
響を受けやすくなる。しかし、この構成には、基準ビー
ムと測定ビームが同量のガラスを通過し、より対称配列
ができるという利点がある。
７図である。この変形実施例では、ペリスコープの第２
反射面26が除かれ、その個所に反射面28と同じ働きをす
る偏光ビーム分割面が置かれ、この分割面はP1点で、再
帰反射装置14から反射されたあとは、図示のようにP2点
でミラー６に向けてビームを反射するように配置されて
いる。しかし、このような構成は、２つのビームB1とB2
がその光路上の２つの異なる個所でミラーに当たるの
で、ミラーの長さに沿う方向が不正確であると、その影
響を受けやすくなる。しかし、この構成には、基準ビー
ムと測定ビームが同量のガラスを通過し、より対称配列
ができるという利点がある。
次に、第８図は第２図〜第４図の光学系ユニットを変
形した別実施例であり、機械の垂直コラム２がｘ−ｘ方
向に移動する直線性を測定する機能を備えている。
形した別実施例であり、機械の垂直コラム２がｘ−ｘ方
向に移動する直線性を測定する機能を備えている。
この実施例では、光学系ユニットは偏光ビームスプリ
ット正六面体60と、正六面体60の隣り合う側面に設けら
れた２つの再帰反射装置62と64とから構成されている。
正六面体の再帰反射装置62とは反対の側には、正六面体
60と真直ミラー６の間に1/4波長板66が置かれている。
ット正六面体60と、正六面体60の隣り合う側面に設けら
れた２つの再帰反射装置62と64とから構成されている。
正六面体の再帰反射装置62とは反対の側には、正六面体
60と真直ミラー６の間に1/4波長板66が置かれている。
この構成では、入力レーザビームＡは正六面体のビー
ム分割面68で分割され、ビームの反射部分70はミラー６
に向けて送られ、1/4波長板66を通り抜けると、ミラー
６から反射され、もう一度1/4波長板66を通り抜けてビ
ーム分割面68に送り返される。1/4波長板66を２回通過
しているので、ビームの偏光状態は、ビーム分割面68を
通過し、再帰反射装置62を経由して逆反射されて、ビー
ム70Aとしてミラー６に送り返され、ビーム70Aはビーム
分割面68とその途中にある1/4波長板を通り抜ける状態
にある。ミラーから反射されたビーム70Aはもう一度1/4
波長板66を通るので、その偏光状態は、ビーム分割面68
で反射され、出力ビームＣの一部として光学系ユニット
から出ていく。
ム分割面68で分割され、ビームの反射部分70はミラー６
に向けて送られ、1/4波長板66を通り抜けると、ミラー
６から反射され、もう一度1/4波長板66を通り抜けてビ
ーム分割面68に送り返される。1/4波長板66を２回通過
しているので、ビームの偏光状態は、ビーム分割面68を
通過し、再帰反射装置62を経由して逆反射されて、ビー
ム70Aとしてミラー６に送り返され、ビーム70Aはビーム
分割面68とその途中にある1/4波長板を通り抜ける状態
にある。ミラーから反射されたビーム70Aはもう一度1/4
波長板66を通るので、その偏光状態は、ビーム分割面68
で反射され、出力ビームＣの一部として光学系ユニット
から出ていく。
ビーム70,70Aは干渉計の測定部のビームB1を形成し、
ミラーが真直であるので、光学系ユニットがｘ−ｘ方向
に移動中に横方向に移動すると、ビーム70,70Aの光路長
が変化することになる。
ミラーが真直であるので、光学系ユニットがｘ−ｘ方向
に移動中に横方向に移動すると、ビーム70,70Aの光路長
が変化することになる。
入力ビームＡのうち、ビーム分割面68を通過する部分
72は再帰反射装置64の周囲に反射される。ビームＡのこ
の部分72は干渉計の基準部のビームB2を形成し、ビーム
分割面68で測定ビームB1と結合されて、合成出力ビーム
Ｃが得られる。
72は再帰反射装置64の周囲に反射される。ビームＡのこ
の部分72は干渉計の基準部のビームB2を形成し、ビーム
分割面68で測定ビームB1と結合されて、合成出力ビーム
Ｃが得られる。
光学系ユニットの移動に直線性誤差があると、ビーム
70と70Aとの総長が変化し、合成ビームＣの測定ビーム
部分と基準ビーム部分の干渉が検出器で検出され、測定
される。
70と70Aとの総長が変化し、合成ビームＣの測定ビーム
部分と基準ビーム部分の干渉が検出器で検出され、測定
される。
次に、第９図は、機械の垂直コラム２がｘ−ｘ方向に
移動するときのヨー運動を、第１図に示すものと同じレ
ーザとミラー位置を使用して測定する光学系ユニットの
ビーム光路図である。この光学系ユニットには、偏光ビ
ームスプリッタ80が再帰反射装置82,1/4波長板84,偏光
ビームスプリッタ86および再帰反射装置88と共に含まれ
ている。
移動するときのヨー運動を、第１図に示すものと同じレ
ーザとミラー位置を使用して測定する光学系ユニットの
ビーム光路図である。この光学系ユニットには、偏光ビ
ームスプリッタ80が再帰反射装置82,1/4波長板84,偏光
ビームスプリッタ86および再帰反射装置88と共に含まれ
ている。
前記実施例に関連して説明したように、入力レーザビ
ームＡはビームスプリッタ80の偏光ビーム分割面90で反
射成分92と透過成分94とに分割される。反射成分92は1/
4波長板84を通り抜けて、ビーム分割面に送り返され、
そこで再帰反射装置82に透過される偏光状態になり、再
帰反射装置から横方向に間隔が置かれた平行路を通っ
て、ミラーとビームスプリッタとに送り返される。これ
はさらに２回1/4波長板84を通過するので、最終的にビ
ーム分割面90から反射して、戻りビームＣとして光学系
ユニットから出て行く。
ームＡはビームスプリッタ80の偏光ビーム分割面90で反
射成分92と透過成分94とに分割される。反射成分92は1/
4波長板84を通り抜けて、ビーム分割面に送り返され、
そこで再帰反射装置82に透過される偏光状態になり、再
帰反射装置から横方向に間隔が置かれた平行路を通っ
て、ミラーとビームスプリッタとに送り返される。これ
はさらに２回1/4波長板84を通過するので、最終的にビ
ーム分割面90から反射して、戻りビームＣとして光学系
ユニットから出て行く。
他方、透過成分94は1/2波長板96を通って第２偏光ビ
ーム分割面98に送られ、そこで反射成分92と平行に、反
射されて1/4波長板84を通ってミラーに送られ、また、
再帰反射装置88に送り返されてそこで横方向に変位さ
れ、さらにミラー６に送り返され、その到来路上を再び
通って、ビーム分割面90で反射成分92と再結合されて、
合成戻りビームＣが得られる。
ーム分割面98に送られ、そこで反射成分92と平行に、反
射されて1/4波長板84を通ってミラーに送られ、また、
再帰反射装置88に送り返されてそこで横方向に変位さ
れ、さらにミラー６に送り返され、その到来路上を再び
通って、ビーム分割面90で反射成分92と再結合されて、
合成戻りビームＣが得られる。
以上の説明から理解されるように、機械の垂直コラム
がヨー運動して光学系ユニットをｚ−ｚ軸を中心に回転
させると、ビームＡの反射成分92と透過成分94のどちら
か一方の光路が長くなり、他方の光路が短くなる。２つ
の光路長の変化に差があると、合成戻りビームＣに検出
可能な干渉が起こり、その偏差が測定される。
がヨー運動して光学系ユニットをｚ−ｚ軸を中心に回転
させると、ビームＡの反射成分92と透過成分94のどちら
か一方の光路が長くなり、他方の光路が短くなる。２つ
の光路長の変化に差があると、合成戻りビームＣに検出
可能な干渉が起こり、その偏差が測定される。
上述した光学系ユニットと真直ミラー６を適当な相対
位置と向きにすると、垂直コラムのピッチ運動が測定で
き、そのｚ−ｚ軸に沿って移動するときのキャリッジ３
の、およびそのｙ−ｙ軸に沿って移動するときのスピン
ドル４のピッチ，ロール，ヨーおよび直線性の偏差を干
渉法によって測定することも可能である。
位置と向きにすると、垂直コラムのピッチ運動が測定で
き、そのｚ−ｚ軸に沿って移動するときのキャリッジ３
の、およびそのｙ−ｙ軸に沿って移動するときのスピン
ドル４のピッチ，ロール，ヨーおよび直線性の偏差を干
渉法によって測定することも可能である。
本発明の装置は、機械の２つの摺動路、例えば、第１
図の垂直コラム２、2aがｘ−ｘ方向に移動する摺動路の
平行性を測定するために使用することも可能である。
図の垂直コラム２、2aがｘ−ｘ方向に移動する摺動路の
平行性を測定するために使用することも可能である。
平行性を測定するときは、ミラー６を摺動路に平行し
た固定位置に置くことができる。光学系ユニットは、ま
ず、上述した方法のいずれかによって垂直コラムの移動
直線性を測定するために、垂直コラムの一方に取り付け
られる。次に、光学系ユニットは、他方の垂直コラムに
移され、このプロセスが繰り返されて他方の摺動路の直
線性が測定される。この２つの操作から得た読取り値を
比較すれば、平行性、つまり、２つの摺動路間の相対的
直線性の測定が可能になる。
た固定位置に置くことができる。光学系ユニットは、ま
ず、上述した方法のいずれかによって垂直コラムの移動
直線性を測定するために、垂直コラムの一方に取り付け
られる。次に、光学系ユニットは、他方の垂直コラムに
移され、このプロセスが繰り返されて他方の摺動路の直
線性が測定される。この２つの操作から得た読取り値を
比較すれば、平行性、つまり、２つの摺動路間の相対的
直線性の測定が可能になる。
これを図式化して示したのが第10図であり、同図が示
すように、ミラー６は固定した機械構造物に取り付けら
れ、光学系ユニットは第１図に示すように垂直コラム２
に取り付けられ、その主移動軸ｘ−ｘに沿って垂直コラ
ム２が移動するときの直線性が測定される。レーザ９と
検出器の位置は、第１図に関連して説明した通りであ
り、光学系ユニット７は第８図に関連して説明した通り
である。
すように、ミラー６は固定した機械構造物に取り付けら
れ、光学系ユニットは第１図に示すように垂直コラム２
に取り付けられ、その主移動軸ｘ−ｘに沿って垂直コラ
ム２が移動するときの直線性が測定される。レーザ９と
検出器の位置は、第１図に関連して説明した通りであ
り、光学系ユニット７は第８図に関連して説明した通り
である。
垂直コラム2aがその走行路に沿って移動するときの直
線性は、レーザ９と光学系ユニット７を点線で示されて
いるようにセットアップすることによって測定される。
線性は、レーザ９と光学系ユニット７を点線で示されて
いるようにセットアップすることによって測定される。
これらの測定値から、各垂直コラムが移動するときの
平均直線性を求めることができるので、２つの走行路が
どれだけ平行でないかを求めることもできる。
平均直線性を求めることができるので、２つの走行路が
どれだけ平行でないかを求めることもできる。
従って、各種の機械構成要素の移動がそれぞれの予想
線からどれだけずれているかを測定することにより、機
械目盛の読取り誤差を知ることができ、また、機械の目
盛から読み取られたプローブの位置誤差が上述した移動
のずれが原因で生じたとき、それらを訂正することがで
きる。
線からどれだけずれているかを測定することにより、機
械目盛の読取り誤差を知ることができ、また、機械の目
盛から読み取られたプローブの位置誤差が上述した移動
のずれが原因で生じたとき、それらを訂正することがで
きる。
本発明のさらに別の実施例では、光ビームの全内部反
射が得られるような反射率をもつ再帰反射装置を選択す
れば、光ビームの偏光状態を公知の方法で変更できるの
で、上述した1/4波長板を省略することが可能である。
射が得られるような反射率をもつ再帰反射装置を選択す
れば、光ビームの偏光状態を公知の方法で変更できるの
で、上述した1/4波長板を省略することが可能である。
Claims (23)
- 【請求項１】機械構成要素がその移動主軸に沿って移動
するときの移動ずれを測定する光学装置であって、 光学系ユニットと一枚の真直ミラーとを備え、その一方
が前記機械構成要素に取付けられ、その他方が機械の固
定部分に取り付けられており、もって、前記機械構成要
素の移動時にその一方と他方との間に相対的移動が設定
されるようにしたこと、 前記ミラーは長軸を有し、該長軸は前記機械構成要素の
移動主軸に平行になるように配置され、もって、その反
射面が前記機械構成要素の移動主軸に対し法線をなす方
向を向くようになっていること、 前記光学系ユニットに向けて少なくとも１つの光ビーム
を発生する手段を備えていること、 前記光学系ユニットは前記機械構成要素の移動方向と直
交方向に送られて前記ミラーの反射面にその法線方向に
入射する第１光路上の測定ビーム、および基準ビームを
前記少なくとも１つの光ビームから発生する手段を備え
ていること、 前記測定ビームの光路長の前記基準ビームの光路長に対
する変化を干渉法によって測定するための手段を備えて
いることを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】前記基準ビームは一定長の基準ビームであ
ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学装
置。 - 【請求項３】前記測定ビームの前記第１光路に平行であ
るが、それから横方向に変位してこの第１光路に沿って
前記ミラーに向けて前記基準ビームを送るための手段を
設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学
装置。 - 【請求項４】前記基準ビームは、前記測定ビームから前
記移動主軸の方向で横方向に変位していることを特徴と
する請求の範囲第３項に記載の光学装置。 - 【請求項５】前記基準ビームは、前記測定ビームから前
記移動主軸の方向に直交する方向で横方向に変位してい
ることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学装
置。 - 【請求項６】前記測定ビームの前記第１光路と平行にこ
の第１光路に沿って前記ミラーに向けて前記基準ビーム
を送る手段は、 前記測定ビームを構成する反射ビームと、該反射ビーム
に直交して前記基準ビームを構成する透過ビームとを発
生する第１偏光ビームスプリッタと、 前記反射ビームおよび透過ビームの何れか一方を、他方
に平行で、この他方から横方向に変位している光路上に
偏向するペリスコープと、 前記反射ビームおよび透過ビームの各々の光路に設けら
れ、これら反射ビームおよび透過ビームを前記ミラーに
向けて偏向する傾斜反射面と を備えていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載
の光学装置。 - 【請求項７】前記傾斜反射面は第２偏光ビーム分割面を
含むことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の光学装
置。 - 【請求項８】前記測定ビームおよび前記基準ビームの各
々において、相互に対し横方向に分離された２つの平行
ビームを発生する再帰反射部材を設けたことを特徴とす
る請求の範囲第７項に記載の光学装置。 - 【請求項９】前記測定ビームと前記基準ビームとの偏光
状態を変更することによって、前記第２ビームスプリッ
タを透過し、また該第２ビームスプリッタから反射され
るようにする波長板を、前記測定ビームおよび前記基準
ビームのビーム光路にそれぞれ設けたことを特徴とする
請求の範囲第８項に記載の光学装置。 - 【請求項１０】ｉ）前記第１偏光ビームスプリッタから
の前記透過ビームは、1/2波長板、前記第２偏光ビーム
分割面、1/4波長板、前記ミラー、前記1/4波長板、前記
第２偏光ビーム分割面、前記再帰反射部材、前記第２偏
光ビーム分割面、前記1/4波長板、前記ミラー、前記1/4
波長板、前記第２ビーム分割面、前記1/2波長板、前記
第１偏光ビームスプリッタの第１ビーム分割面の順に通
過すること、 ii）前記第１偏光ビームスプリッタからの前記反射ビー
ムは、前記ペリスコープ、前記第２偏光ビーム分割面、
前記1/4波長板、前記ミラー、前記1/4波長板、前記第２
ビーム分割面、前記再帰反射部材、前記第２偏光ビーム
分割面、前記1/4波長板、前記ミラー、前記1/4波長板、
前記第２偏光ビーム分割面、前記ペリスコープの順に通
過すること、 iii）前記反射ビームと前記透過ビームとは、前記第１
ビーム分割面で再結合されて、検出器に送られる戻りビ
ームを形成すること を特徴とする請求の範囲第９項に記載の光学装置。 - 【請求項１１】前記傾斜反射面は平面ミラーであること
を特徴とする請求の範囲第６項に記載の光学装置。 - 【請求項１２】前記第２ビームスプリッタ／ペリスコー
プ装置を結合戻りビームの光路に設けて、入力レーザビ
ームから横方向に分離することを特徴とする請求の範囲
第11項に記載の光学装置。 - 【請求項１３】ｉ）前記第１偏光ビームスプリッタから
の前記透過ビームは、1/2波長板、前記平面ミラー、前
記真直ミラー、前記平面ミラー、前記1/2波長板、前記
第１偏光ビームスプリッタの順に通過すること、 ii）前記第１偏光ビームスプリッタからの前記反射ビー
ムは、前記ペリスコープ、前記平面ミラー、前記真直ミ
ラー、前記平面ミラー、前記ペリスコープ、前記第１ビ
ーム分割面の順に通過すること、 iii）前記反射ビームと前記透過ビームとは、前記第１
ビーム分割面で再結合されて、戻りビームを形成し、該
戻りビームは前記第２ビームスプリッタ／ペリスコープ
装置によって検出器に向けて偏向されること を特徴とする請求の範囲第12項に記載の光学装置。 - 【請求項１４】前記測定ビームと前記基準ビームとを発
生する手段は、 前記測定ビームを構成する反射ビームを前記真直ミラー
に向けて発生すると共に、前記基準ビームを構成する透
過ビームを発生する偏光ビームスプリッタと、 前記透過ビームの光路に設けられ、その到来光路から横
方向に分離された光路に沿って前記透過ビームを前記偏
光ビームスプリッタに送り返す第１の再帰反射部材と、 前記反射ビームを前記真直ミラーから受光して、その到
来光路から横方向に分離された光路に沿って該反射ビー
ムを送り返す第２の再帰反射部材と を備えていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載
の光学装置。 - 【請求項１５】前記偏光ビームスプリッタと前記真直ミ
ラーとの間の前記測定ビームの光路に1/4波長板を設け
たことを特徴とする請求の範囲第14項に記載の光学装
置。 - 【請求項１６】前記測定ビームの前記第１光路と平行に
この第１光路に沿って前記基準ビームを前記ミラーに向
けて送る手段は、 前記測定ビームを構成する反射ビームと、 該反射ビームに直交していて、前記基準ビームを構成す
る透過ビームを発生する第１偏光ビームスプリッタと、 前記ミラーに向けて送られる前記反射ビームを前記透過
ビームから発生させる第２ビーム分割面と を備えていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載
の光学装置。 - 【請求項１７】前記測定ビームおよび前記基準ビームの
各々の光路に再帰反射部材を設けて、前記ミラーから反
射したあとで、入力レーザビームと出力結合ビームとを
横方向に分離することを特徴とする請求の範囲第16項に
記載の光学装置。 - 【請求項１８】ｉ）前記第１偏光ビームスプリッタから
の前記透過ビームは、1/2波長板、前記第２偏光ビーム
スプリッタ、1/4波長板、前記真直ミラー、前記1/4波長
板、前記第２偏光ビームスプリッタ、前記再帰反射部
材、前記第２偏光ビームスプリッタ、前記1/4波長板、
前記真直ミラー、前記第２偏光ビームスプリッタ、前記
1/2波長板、前記第１偏光ビームスプリッタの順に通過
すること、 ii）前記第１偏光ビームスプリッタからの前記反射ビー
ムは、前記1/4波長板、前記真直ミラー、前記1/4波長
板、前記第１偏光ビームスプリッタ、前記再帰反射部
材、前記第１ビームスプリッタ、前記1/4波長板、前記
真直ミラー、前記1/4波長板、前記第１偏光ビームスプ
リッタの順に通過すること、 iii）前記反射ビームと前記透過ビームとは、前記第１
偏光ビームスプリッタで再結合されて、検出器に送られ
る戻りビームを形成すること を特徴とする請求の範囲第17項に記載の光学装置。 - 【請求項１９】可動機械構成要素がその移動主軸に沿っ
て固定機械構造物に対して相対移動するときの移動ずれ
を測定する方法であって、 その長軸が該移動主軸に平行に、その反射面が該移動主
軸に直交するように、前記可動機械構成要素と前記固定
機械構造物とのいずれか一方に直真ミラーを取り付ける
ステップと、 前記可動機械構成要素と前記固定機械構造物とのいずれ
かの他方に光学系ユニットを取り付け、もって、前記機
械構成要素が移動主軸に沿って移動するとき光学系ユニ
ットと前記ミラーとに相対移動を生じさせるステップ
と、 前記光学系ユニットに入射するように光ビームを送るス
テップと、 前記光学系ユニットから測定ビームと基準ビームとを発
生し、少なくとも該測定ビームは前記ミラーの反射面に
向けて直角に送られ、該基準ビームは前記ミラーの反射
面によって反射されるようにするステップと、 前記ミラーから反射された前記測定ビームと反射された
前記基準ビームとを受取り、単一の戻りビームに結合す
るステップと、 これら測定ビームおよび基準ビームを単一の戻りビーム
に結合する前に、当該測定ビームおよび基準ビームの一
方に、他方のそれと異なる偏光状態を発生させるステッ
プと、 単一の結合ビームを検出器に送り込んで、２つの前記ビ
ーム間の光路長の相対変化を干渉法で測定するステップ
と、 該光路長の相対変化を表わす信号を発生するステップと を具えたことを特徴とする方法。 - 【請求項２０】前記機械構成要素が前記移動主軸に沿っ
て移動するときのロール運動を測定するために、前記測
定ビームの光路に平行であるが、前記移動主軸に直交す
る方向に該光路から横方向に分離された光路に沿って、
前記基準ビームも前記ミラーに向けて送られることを特
徴とする請求の範囲第19項に記載の方法。 - 【請求項２１】前記機械構成要素が前記移動主軸に沿っ
て移動するときのヨー運動を測定するために、前記測定
ビームの光路に平行であるが、前記移動主軸の方向に該
光路から横方向に分離された光路に沿って、前記基準ビ
ームも前記ミラーに向けて送られることを特徴とする請
求の範囲第19項に記載の方法。 - 【請求項２２】前記機械構成要素が前記移動主軸に沿っ
て移動するときの直線性を測定するために、前記基準ビ
ームが一定の距離を通って再帰反射部材に向けて送られ
ることを特徴とする請求の範囲第19項に記載の方法。 - 【請求項２３】前記機械構成要素が移動する２つの走行
路の平行性を測定するために、さらに、 前記ミラーと前記光学系ユニットのどちらか一方を、一
方の走行路に沿って移動可能な前記機械構成要素に取り
付けて、該一方の走行路の直線性を測定するステップ
と、 前記一方の走行路に沿って移動可能な前記機械構成要素
に取り付けたものと同じものを、他方の走行路に沿って
移動可能な別の機械構成要素にも取り付けるステップ
と、 他方の前記走行路の直線性を測定して、２つの直線性測
定から２走行路の平行性を判定するステップと を含むことを特徴とする請求の範囲第22項に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8730169 | 1987-12-24 | ||
| GB878730169A GB8730169D0 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Optical apparatus for use with interferometric measuring devices |
Publications (2)
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| CN101650166B (zh) * | 2008-08-15 | 2012-04-11 | 上海理工大学 | 用于测量微滚转角的激光干涉*** |
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