JP5511556B2 - 傾斜センサ、それを備えた加工装置、及びワークの製造方法 - Google Patents
傾斜センサ、それを備えた加工装置、及びワークの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5511556B2 JP5511556B2 JP2010155744A JP2010155744A JP5511556B2 JP 5511556 B2 JP5511556 B2 JP 5511556B2 JP 2010155744 A JP2010155744 A JP 2010155744A JP 2010155744 A JP2010155744 A JP 2010155744A JP 5511556 B2 JP5511556 B2 JP 5511556B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- light
- tool
- amount
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
図1は第一の実施形態による傾斜センサに係るもので、この傾斜センサは、図1(a)に示すように、光源1、光学系を構成する光学ユニット3、受光素子4及び光学素子5を備えている。光源1は、測定面2へ照明光20を出射するものである。光学素子5は、偏光ビームスプリッタと1/4波長板を組み合わせて構成され、アイソレーションに用いられる。この光学素子5は、光源1と測定面2との間に配置され、光源1から出射された照明光20を透過させ、測定面2で反射した反射光を直角に反射させる。したがって、光源1から出射された照明光20は、光学素子5を経て測定面2に照射され、測定面2にて反射して光学素子5に戻り、光学素子5で直角に反射する。光学ユニット3及び受光素子4は、光学素子5で反射した反射光の進行方向下流に配置されている。したがって、測定面2で反射した反射光は、光学ユニット3を経て受光素子4に入射する。光学ユニット3は、測定面2の傾斜に伴う光路差をもつ複数の光に反射光を分けて干渉光を生じさせる光学系を構成するもので、一対のスリット6を軸対称に備える。各スリット6は、光の波長の1倍以上10倍以下であり、5〜50μmの微小なスリット開口である。
図2は第二の実施形態に係るもので、(a)は傾斜センサの構成を示す。本第二の実施形態では、傾斜センサは、第一の実施形態の構成に加えて測定面側の光学素子5と光学ユニット3の間に配置された回折格子8を有する。測定面2で反射された反射光は光学素子5を経て回折格子8に入射し、回折により±1次光の回折光22及び0次光が生じる。
図3は第三の実施形態に係るもので、図3(a)は傾斜センサの構成を示す。本第三の実施形態では、傾斜センサは、光学ユニット3のスリット6の代わりに配置された一対の回折格子9を有し、さらに集光手段である集光光学素子10を有する。集光光学素子10は単一又は複数の凹凸レンズ、ミラーを組み合わせたものである。
図5は第四の実施形態に係るもので、図5(a)に示すように、本第四の実施形態では、傾斜センサは、光学ユニット3の代わりに光学素子13を備える。光学素子13は、第三の実施形態における光学ユニット3と同様に、入射した回折光22の入射角及び入射位置が測定面2の傾斜量に応じて変化しても、光学素子13を透過した光24は常にそれぞれ平行光となるように作用する非球面レンズである。第三の実施形態においては、回折格子9の最小格子間隔には限界があり、傾斜量の測定レンジに制約が存在していたが、非球面レンズは連続した曲面なので、本第四の実施形態ではより測定レンジを広げることが可能となる。図5(b)は、一変形例を示すもので、図5(a)に示す光学素子13の代わりに、分割された光学素子13a、13bを用いる。
図6は、第五の実施形態に係るもので、本第五の実施形態では、図6(a)に示すように、傾斜センサ50は、測定面2と回折格子8との光路間に配置され、光20の径より小さい開口を持つスリット14を備えることを特徴とする。スリット14によって生じる効果について図6(b)を用いて説明する。測定面2以外の部品をパッケージングした傾斜センサ50と測定面2の間隔であるワークディスタンスが変化した際、光20の光軸は光学素子5と回折格子8の光路間においてZ軸方向にオフセットを生じる。このスリット14を備えることで、スリット14通過後の光25の光軸は変化せず一定となり、回折格子8と光学ユニット3における光軸は測定面2の傾斜量に対応して一定となる。従って、第三、第四の実施形態では、ワークディスタンスが変化すると分解能が変化するのに対し、本第五の実施形態ではワークディスタンスが変化しても常に一定の分解能で計測することが可能となる。
図7は、第六の実施形態に係るもので、図7(a)に示すように、本第六の実施形態では、傾斜センサ50Aは、回折格子8で生じた回折光22が入射するように配置された非球面ミラーである反射ミラー19を備えている。±1次の回折光である回折光22は反射ミラー19で反射され、入射角に応じた光路差を持つ平行の光27となる。反射ミラー19で反射された光27は、集光手段としての集光光学素子10及び回折格子18によって重なり合い、受光素子4上で光路差に応じた干渉を生じる。図7(b)に回折格子8の中心を原点とした、回折格子8と反射ミラー19付近における光軸の軌跡を示す。
図9は第七の実施形態に係るもので、本第七の実施形態では、図9(a)に示すように、傾斜センサ50Bは、第三の実施形態における回折格子8の代わりに、2次元方向に回折格子を持つ第1の2次元回折格子8Bを有する。さらに、傾斜センサ50Bは、光学ユニット3上において2次元方向に回折格子を持つ第2の2次元回折格子9Bを有する。図9(b)に示すように、第1の2次元回折格子8Bは、格子間隔が等間隔であり、第2の2次元回折格子9Bは、入射角と回折角が等しくなるように格子間隔が規則的に変化している。つまり、第1の2次元回折格子8Bは、平面に沿う一方向の格子間隔が等しく、さらに、平面沿う一方向と直交する方向の格子間隔が同様に等しく形成されている。また、第2の2次元回折格子9Bは、平面に沿う一方向の格子間隔が規則的に変化し、また、平面に沿う一方向と直交する方向の格子間隔が規則的に変化している。なお、各回折格子8B,9Bは、透過型,反射型のいずれでもよいが、本第七の実施形態では、第1の2次元回折格子8Bは、透過型であり、第2の2次元回折格子9Bは、反射型として説明する。測定面2で反射した光が第1の2次元回折格子8Bを通過(透過)することで、2次元方向に±1次の回折光22を生じる。回折光22は測定面2における各軸ごとの傾斜量に応じた光路差がそれぞれ独立して生じているので、1次元と同様の測定方法で2次元の傾斜量を独立して求めることが可能になる。回折光22は、第2の2次元回折格子9Bを通過(反射)することで平行な回折光26となる。従って傾斜センサ50Bは、受光素子4と、回折格子18と、集光光学素子10とをそれぞれ2個ずつ備えている。これら回折格子18,18及び集光光学素子10,10で集光手段が構成されている。また、集光光学素子10は、各軸ごとに屈折させるのでシリンドリカルレンズを用いることが望ましい。
本第八の実施形態では、第一から第七の実施形態の傾斜センサのうちのいずれかの傾斜センサ、例えば第七の実施形態の傾斜センサを加工装置の姿勢計測に用いた場合について図10を用いて説明する。本第八の実施形態では図10(a)に示す加工装置200にてワーク201を工具202で加工する。加工装置200は、ベース面2上に配置された、工具ステージ203、ワークステージ204、回転軸205及び回転軸206を備えている。工具ステージ203上には工具202が搭載され、ワークステージ204上にはワーク201が搭載される。本第八の実施形態においては、工具ステージ203とワークステージ204はベース面上をそれぞれ一軸方向に移動可能に構成されている。具体的には、工具ステージ203は、Y軸方向に移動可能であり、ワークステージ204はX軸方向に移動可能に構成されている。なお、工具ステージ203とワークステージ204との移動方向はこれに限らず、工具ステージ203及びワークステージ204のいずれか一方のステージがベース面2上を一軸方向に移動可能に構成されていればよい。また、ステージ203,204がさらに別の軸方向に移動可能に構成されてもよい。
2 測定面
3 光学ユニット
4 受光素子
5、13 光学素子
6、7 スリット
8、9 回折格子
10 集光光学素子
11 ミラー
12 ビームスプリッタ
14 2次元回折格子
50,50A,50B 傾斜センサ
200 加工装置
210 傾斜センサ
Claims (12)
- 測定面の傾斜量を測定する傾斜センサにおいて、
前記測定面へ照明光を出射する光源と、
前記測定面からの反射光を複数の光に分けて干渉光を生じさせる光学系と、
前記干渉光を受光し、干渉強度を測定するための受光素子と、を有し、
前記光学系は、前記反射光を、前記測定面の傾斜に伴う光路差をもつ複数の光に分けて、それぞれ回折もしくは屈折させることで前記干渉光を生じさせることを特徴とする傾斜センサ。 - 前記光学系と前記測定面の間に回折格子を配置したことを特徴とする請求項1に記載の傾斜センサ。
- 前記光学系は、光の波長の1倍以上10倍以下の一対のスリット開口を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の傾斜センサ。
- 前記光学系は、入射角と回折角が等しくなるように格子間隔が規則的に変化する一対の回折格子と、前記一対の回折格子を通過した平行光を前記受光素子に集光させる集光手段と、を有することを特徴とする請求項2に記載の傾斜センサ。
- 前記光学系は、透過した光が平行光になる非球面レンズと、前記非球面レンズを通過した平行光を前記受光素子に集光させる集光手段と、を有することを特徴とする請求項2に記載の傾斜センサ。
- 前記測定面と前記回折格子との間に、スリットを配置したことを特徴とする請求項2に記載の傾斜センサ。
- 前記光学系は、前記回折格子を通過した光を平行光にする非球面ミラーと、前記非球面ミラーを反射した平行光を前記受光素子に集光させる集光手段と、を有することを特徴とする請求項2に記載の傾斜センサ。
- 前記回折格子は、格子間隔が等しい第1の2次元回折格子であり、
前記光学系は、入射角と回折角が等しくなるように格子間隔が規則的に変化する第2の2次元回折格子と、前記第2の2次元回折格子を通過した平行光を前記受光素子に集光させる集光手段と、を有し、2次元方向の測定面の傾斜量の測定が可能であることを特徴とする請求項2に記載の傾斜センサ。 - 工具が搭載される工具ステージと、ワークが搭載されるワークステージとを備え、前記工具ステージ及び前記ワークステージの少なくとも一方のステージが、ベース面上を少なくとも一軸方向に移動可能に構成され、前記工具ステージに搭載された工具によって前記ワークステージに搭載されたワークを加工する際に、前記ステージの姿勢変化量に基づいて、前記工具ステージと前記ワークステージとの相対位置を補正する加工装置であって、
前記ステージに設けられ、前記ベース面を測定面として、前記ベース面に対する前記ステージの姿勢変化量を測定する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の傾斜センサを備えたことを特徴とする加工装置。 - 工具が搭載される工具ステージと、ワークが搭載されるワークステージとを備え、前記工具ステージ及び前記ワークステージの少なくとも一方のステージが、ベース面上を少なくとも一軸方向に移動可能に構成され、前記工具ステージに搭載された工具によって前記ワークステージに搭載されたワークを加工する際に、前記ステージの姿勢変化量に基づいて、前記工具ステージと前記ワークステージとの相対位置を補正する加工装置であって、
前記ベース面に設けられ、前記ステージを測定面として、前記ベース面に対する前記ステージの姿勢変化量を測定する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の傾斜センサを備えたことを特徴とする加工装置。 - 工具が搭載される工具ステージ及びワークが搭載されるワークステージの少なくとも一方のステージが、ベース面上を少なくとも一軸方向に移動して、前記工具ステージに搭載された工具によって前記ワークステージに搭載されたワークを加工するワークの製造方法であって、
前記ステージから前記ベース面に向けて照明光を出射し、前記ベース面から反射した反射光を、前記ベース面に対する前記ステージの傾斜に伴う光路差をもつ複数の光に分けて、前記複数の光を干渉させて前記ステージの姿勢変化量を測定し、前記姿勢変化量によって、前記工具ステージと前記ワークステージとの相対位置を補正することを特徴とするワークの製造方法。 - 工具が搭載される工具ステージ及びワークが搭載されるワークステージの少なくとも一方のステージが、ベース面上を少なくとも一軸方向に移動して、前記工具ステージに搭載された工具によって前記ワークステージに搭載されたワークを加工するワークの製造方法であって、
前記ベース面から前記ステージに向けて照明光を出射し、前記ステージから反射した反射光を、前記ベース面に対する前記ステージの傾斜に伴う光路差をもつ複数の光に分けて、前記複数の光を干渉させて前記ステージの姿勢変化量を測定し、前記姿勢変化量によって、前記工具ステージと前記ワークステージとの相対位置を補正することを特徴とするワークの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010155744A JP5511556B2 (ja) | 2009-07-10 | 2010-07-08 | 傾斜センサ、それを備えた加工装置、及びワークの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009163753 | 2009-07-10 | ||
JP2009163753 | 2009-07-10 | ||
JP2010155744A JP5511556B2 (ja) | 2009-07-10 | 2010-07-08 | 傾斜センサ、それを備えた加工装置、及びワークの製造方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011033618A JP2011033618A (ja) | 2011-02-17 |
JP2011033618A5 JP2011033618A5 (ja) | 2013-08-22 |
JP5511556B2 true JP5511556B2 (ja) | 2014-06-04 |
Family
ID=43762813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010155744A Active JP5511556B2 (ja) | 2009-07-10 | 2010-07-08 | 傾斜センサ、それを備えた加工装置、及びワークの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5511556B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115046500B (zh) * | 2022-04-26 | 2023-03-21 | 深圳市深视智能科技有限公司 | 平行度测量探头及测量装置 |
CN114894124B (zh) * | 2022-05-17 | 2024-04-12 | 天航长鹰(江苏)科技有限公司 | 一种干涉式角度测量***及测量方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01227008A (ja) * | 1988-03-05 | 1989-09-11 | Fujitsu Ltd | 側断面の角度検査装置 |
JPH0462405A (ja) * | 1990-06-30 | 1992-02-27 | Nippondenso Co Ltd | ホログラムを用いた面方位測定方法 |
JPH117644A (ja) * | 1997-06-16 | 1999-01-12 | Toshiba Corp | 傾き検出装置および光ディスク装置 |
JP2004212205A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Olympus Corp | 角度検出装置、光信号スイッチシステムおよび情報記録再生システム |
JP2006343298A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-12-21 | Ricoh Co Ltd | 傾きセンサ、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置 |
JP2007155401A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Mitsutoyo Corp | 変位センサおよび形状測定装置 |
-
2010
- 2010-07-08 JP JP2010155744A patent/JP5511556B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011033618A (ja) | 2011-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101869141B1 (ko) | 회절 광학 요소 및 간섭식 측정 방법 | |
US10066924B2 (en) | Displacement detection apparatus | |
KR101876816B1 (ko) | 변위 검출 장치 | |
EP2963392B1 (en) | Displacement detecting device | |
JP6329456B2 (ja) | 光学式位置測定装置 | |
KR20110139674A (ko) | 변위 검출 장치 | |
EP2116810B1 (en) | Optical displacement measuring device | |
US20020176090A1 (en) | Interferometer and interferance measurement method | |
US9068811B2 (en) | Device for determining distance interferometrically | |
US6956654B2 (en) | Displacement measuring device with interference grating | |
JP3548275B2 (ja) | 変位情報測定装置 | |
JP5511556B2 (ja) | 傾斜センサ、それを備えた加工装置、及びワークの製造方法 | |
JP6401594B2 (ja) | 3次元チルトセンサ及びこれを用いた測定対象の3軸廻りの角度変位を測定する方法 | |
JPH1163946A (ja) | 形状測定方法及び高精度レンズ製造方法 | |
JPH03216505A (ja) | 間隔測定装置 | |
JP2676933B2 (ja) | 位置検出装置 | |
JP2017133892A (ja) | 回転角度検出装置および回転角度検出方法 | |
JP4134740B2 (ja) | レンズ調整方法及びその装置 | |
US11353583B2 (en) | Optical position-measurement device with varying focal length along a transverse direction | |
JP2014098619A (ja) | リニアエンコーダ及びワークの加工方法 | |
US20190265077A1 (en) | Contamination and defect resistant rotary optical encoder configuration for providing displacement signals | |
JP2006133059A (ja) | 干渉測定装置 | |
JP5868058B2 (ja) | 位置計測装置、光学部品の製造方法、および型の製造方法 | |
JP2001091227A (ja) | レンズの測定装置およびレンズの測定方法 | |
JP2556559B2 (ja) | 間隔測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20120203 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20130228 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130705 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140110 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140325 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5511556 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |