JPH05172518A - 高精度座標測定装置 - Google Patents
高精度座標測定装置Info
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- JPH05172518A JPH05172518A JP3344782A JP34478291A JPH05172518A JP H05172518 A JPH05172518 A JP H05172518A JP 3344782 A JP3344782 A JP 3344782A JP 34478291 A JP34478291 A JP 34478291A JP H05172518 A JPH05172518 A JP H05172518A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 長さや座標の測定に際して、移動部分を軽量
化して、かつアッベの誤差を排除する条件を求める。 【構成】 光波干渉を利用した測長座標測定装置におい
て、基台1に固定された反射鏡Mxに垂直な方向に移動
可能な可動ホルダ2に、位置検出装置3及び位置検出装
置3と反射鏡Mxとの相対的移動量を測定する第1、第
2の干渉計20、30を設け、更に各干渉計は測定用光
学系と参照用光学系とを備えると共に、第1、第2の干
渉計の測定用光学系の光軸が位置検出装置3の測定点O
からL、Dの距離に在り、各移動量測定値をd1 、d2
、m=L/Dとするとき、測定点の移動量Sは、 S
=(d2 −md1 )/(1−m)にて算出される。
化して、かつアッベの誤差を排除する条件を求める。 【構成】 光波干渉を利用した測長座標測定装置におい
て、基台1に固定された反射鏡Mxに垂直な方向に移動
可能な可動ホルダ2に、位置検出装置3及び位置検出装
置3と反射鏡Mxとの相対的移動量を測定する第1、第
2の干渉計20、30を設け、更に各干渉計は測定用光
学系と参照用光学系とを備えると共に、第1、第2の干
渉計の測定用光学系の光軸が位置検出装置3の測定点O
からL、Dの距離に在り、各移動量測定値をd1 、d2
、m=L/Dとするとき、測定点の移動量Sは、 S
=(d2 −md1 )/(1−m)にて算出される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ干渉を利用した
高精度座標測定装置に関する。
高精度座標測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】先ず従来技術に基づいて作られたレーザ
干渉座標測定器の概念を示す図11について説明する。
X,Y方向に移動可能なステージ6の上には長方形の反
射鏡Mx、Myが固定されている。これらの反射鏡M
x、MyはそれぞれX軸測定用レーザ干渉計(以下X軸
干渉計という)IxおよびY軸測定用レーザ干渉計(以
下Y軸干渉計という)Iyの測定アームに垂直になるよ
うに配置されている。ステージ1がX方向に動く場合は
X軸干渉計IxによってX方向の移動量が測定され、ま
たY方向に動く時はY軸干渉計IyによってY方向の移
動量が測定される。3は被測定物4の上の描かれた図形
5の位置を検出する位置検出用顕微鏡等の表面位置検出
器である。X、Y軸干渉計Ix、Iyの光軸と、表面位
置検出器3の光軸は互いに垂直で、かつ1点で交わるよ
うになっている。このように構成されていれば、アッベ
の条件が満たされ、ステージ6がX軸および/あるいは
Y軸の回りに僅か傾いたとしても、この傾き角に比例す
る測定誤差(アッベの誤差)は生じない。しかしこの例
では被測定物4を載せた重量のあるステージ6を動かさ
ねばならず、このためX軸干渉計Ix、Y軸干渉計Iy
や、表面位置検出器3が固定されている基台(図示せ
ず)が十分な剛性を持っていないと、基台に撓みが生じ
る。その結果、干渉計と反射鏡の間隔が変わり誤差を生
じる。ナノメータの精度を実現するためには、このよう
な誤差を除去する必要がある。そのためには基台の剛性
を高めなければならず、装置全体が大きく、かつ重たい
ものになる。従って、移動する物体が出来るだけ軽量に
なる構成とすることが、精度向上の鍵となる。
干渉座標測定器の概念を示す図11について説明する。
X,Y方向に移動可能なステージ6の上には長方形の反
射鏡Mx、Myが固定されている。これらの反射鏡M
x、MyはそれぞれX軸測定用レーザ干渉計(以下X軸
干渉計という)IxおよびY軸測定用レーザ干渉計(以
下Y軸干渉計という)Iyの測定アームに垂直になるよ
うに配置されている。ステージ1がX方向に動く場合は
X軸干渉計IxによってX方向の移動量が測定され、ま
たY方向に動く時はY軸干渉計IyによってY方向の移
動量が測定される。3は被測定物4の上の描かれた図形
5の位置を検出する位置検出用顕微鏡等の表面位置検出
器である。X、Y軸干渉計Ix、Iyの光軸と、表面位
置検出器3の光軸は互いに垂直で、かつ1点で交わるよ
うになっている。このように構成されていれば、アッベ
の条件が満たされ、ステージ6がX軸および/あるいは
Y軸の回りに僅か傾いたとしても、この傾き角に比例す
る測定誤差(アッベの誤差)は生じない。しかしこの例
では被測定物4を載せた重量のあるステージ6を動かさ
ねばならず、このためX軸干渉計Ix、Y軸干渉計Iy
や、表面位置検出器3が固定されている基台(図示せ
ず)が十分な剛性を持っていないと、基台に撓みが生じ
る。その結果、干渉計と反射鏡の間隔が変わり誤差を生
じる。ナノメータの精度を実現するためには、このよう
な誤差を除去する必要がある。そのためには基台の剛性
を高めなければならず、装置全体が大きく、かつ重たい
ものになる。従って、移動する物体が出来るだけ軽量に
なる構成とすることが、精度向上の鍵となる。
【0003】図12は3次元測定の概念図であり、図1
1に示す構成に対してZ軸方向のZ軸干渉計Izおよび
ステージ6の下面にZ軸反射鏡Mzを付加し、かつステ
ージ6がX、Y、Zの3次元に動くように構成されてい
る。また5aは3次元表面である。この例においても重
いステージ6を動かさねばならず、基台の撓みのよる誤
差は避けられない。移動物体を軽量化する方法は、ステ
ージ6の代わりに干渉計Ix、Iy、Izを3個の反射
鏡の内側に置き、表面位置検出器3と一体にして、これ
を移動させる方法である。この場合、干渉計も表面位置
検出器もステージに比べれば、遙に軽量にすることがで
きる。しかし、干渉計を表面位置検出器に近付けようと
すると、干渉計が被測定物にぶつかってしまう。そこで
接触しないように干渉計の光軸を上方にずらせば、アッ
ベの条件を満たすことができない。このような不都合は
2次元の場合も同じである。
1に示す構成に対してZ軸方向のZ軸干渉計Izおよび
ステージ6の下面にZ軸反射鏡Mzを付加し、かつステ
ージ6がX、Y、Zの3次元に動くように構成されてい
る。また5aは3次元表面である。この例においても重
いステージ6を動かさねばならず、基台の撓みのよる誤
差は避けられない。移動物体を軽量化する方法は、ステ
ージ6の代わりに干渉計Ix、Iy、Izを3個の反射
鏡の内側に置き、表面位置検出器3と一体にして、これ
を移動させる方法である。この場合、干渉計も表面位置
検出器もステージに比べれば、遙に軽量にすることがで
きる。しかし、干渉計を表面位置検出器に近付けようと
すると、干渉計が被測定物にぶつかってしまう。そこで
接触しないように干渉計の光軸を上方にずらせば、アッ
ベの条件を満たすことができない。このような不都合は
2次元の場合も同じである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】光波干渉を利用した測
長システムでは、ナノメータオーダの非常に高い精度が
実現できると謂われている。しかし、位置検出も含めた
測定系を総合的に考慮しないと、干渉計が本来有する高
い精度を実現することは出来ない。また、従来の座標測
定器では、重量のあるステージを2次元に動かさなけれ
ばならず、撓みの来ない頑丈な基台が要求され、大形に
なってしまうと言う問題がある。更に、3次元物体を精
度高く測定する手段は未だ知られていない。本発明は測
長あるいは座標の測定において、移動部分を軽量化する
ことによって、干渉計の有する高い精度を実現すること
を目的とする。
長システムでは、ナノメータオーダの非常に高い精度が
実現できると謂われている。しかし、位置検出も含めた
測定系を総合的に考慮しないと、干渉計が本来有する高
い精度を実現することは出来ない。また、従来の座標測
定器では、重量のあるステージを2次元に動かさなけれ
ばならず、撓みの来ない頑丈な基台が要求され、大形に
なってしまうと言う問題がある。更に、3次元物体を精
度高く測定する手段は未だ知られていない。本発明は測
長あるいは座標の測定において、移動部分を軽量化する
ことによって、干渉計の有する高い精度を実現すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の高精度座標測定
装置は、基台に反射鏡を固設すると共に、この反射鏡に
垂直な方向に移動可能な可動ホルダを設け、可動ホルダ
には位置検出装置および反射鏡と位置検出装置との相対
的移動量を測定するための第1、第2の干渉計を設け、
更に第1、第2の干渉計が各々測定用光学系と参照用光
学系とを有し、第1、第2の干渉計の測定用光学系の光
軸が位置検出装置の測定点からそれぞれL,Dの距離
(但し、D≠L)にあり、第1、第2の干渉計により測
定される可動ホルダの移動量測定値をd1 、d2 とし、
m=L/Dとするとき、 S=(d2 −md1 )/(1−m) なる式により測定点の移動量Sを算出するようにしたも
のである。
装置は、基台に反射鏡を固設すると共に、この反射鏡に
垂直な方向に移動可能な可動ホルダを設け、可動ホルダ
には位置検出装置および反射鏡と位置検出装置との相対
的移動量を測定するための第1、第2の干渉計を設け、
更に第1、第2の干渉計が各々測定用光学系と参照用光
学系とを有し、第1、第2の干渉計の測定用光学系の光
軸が位置検出装置の測定点からそれぞれL,Dの距離
(但し、D≠L)にあり、第1、第2の干渉計により測
定される可動ホルダの移動量測定値をd1 、d2 とし、
m=L/Dとするとき、 S=(d2 −md1 )/(1−m) なる式により測定点の移動量Sを算出するようにしたも
のである。
【0006】
【作用】ステージの代わりに位置検出装置を設けた可動
ホルダを移動させることにより、移動部分が軽量化さ
れ、測定誤差が生じ難くなる。また、測定点から高さの
異なる位置に2つの干渉計を設けて、各干渉計より得ら
れる干渉縞計測データに基づき、各干渉計の測定点から
の位置を含むパラメータを用いて移動距離を算出するこ
とにより、可動ホルダの傾きに伴うアッベの誤差が相殺
されて除去される。
ホルダを移動させることにより、移動部分が軽量化さ
れ、測定誤差が生じ難くなる。また、測定点から高さの
異なる位置に2つの干渉計を設けて、各干渉計より得ら
れる干渉縞計測データに基づき、各干渉計の測定点から
の位置を含むパラメータを用いて移動距離を算出するこ
とにより、可動ホルダの傾きに伴うアッベの誤差が相殺
されて除去される。
【0007】
【実施例】本発明を図面に基づき説明する。図10は第
1の実施例の概念図を示した構成である。基台1の上に
は平面反射鏡Mx、My、Mzがそれぞれ図示しない適
宜手段により固定されている。可動ホルダ2には表面位
置検出器3、X軸干渉計Ix、Y軸干渉計Iy、Z軸干
渉計Izが取り付けられている。このホルダ2は周知の
3次元駆動機構によりX、Y、Zの3軸方向にそれぞれ
自在に移動可能に構成されており、可動ホルダ2に取り
付けられた表面位置検出器3により基台1上に置かれた
3次元の被測定物4の表面位置を検出するようになって
いる。
1の実施例の概念図を示した構成である。基台1の上に
は平面反射鏡Mx、My、Mzがそれぞれ図示しない適
宜手段により固定されている。可動ホルダ2には表面位
置検出器3、X軸干渉計Ix、Y軸干渉計Iy、Z軸干
渉計Izが取り付けられている。このホルダ2は周知の
3次元駆動機構によりX、Y、Zの3軸方向にそれぞれ
自在に移動可能に構成されており、可動ホルダ2に取り
付けられた表面位置検出器3により基台1上に置かれた
3次元の被測定物4の表面位置を検出するようになって
いる。
【0008】ここで、アッベの誤差を除去する方法の一
実施例を図1ないし図4に従い説明する。図1は図10
からX軸方向の測定を行なう部分のみを抜き出し描いた
図である。図において、可動ホルダ2に固定されたX軸
干渉計Ixは、2つの干渉計20および30および、こ
れらの干渉計により計測された干渉縞数に基づいて所定
の演算を行なう引算器41を備えている。干渉計20お
よび30は位置検出装置3の測定点Oに対してそれぞれ
DおよびLの間隔で固定されている。
実施例を図1ないし図4に従い説明する。図1は図10
からX軸方向の測定を行なう部分のみを抜き出し描いた
図である。図において、可動ホルダ2に固定されたX軸
干渉計Ixは、2つの干渉計20および30および、こ
れらの干渉計により計測された干渉縞数に基づいて所定
の演算を行なう引算器41を備えている。干渉計20お
よび30は位置検出装置3の測定点Oに対してそれぞれ
DおよびLの間隔で固定されている。
【0009】図2は図1に示した干渉計20の要部光路
の説明図である。図において、全ての光学部品は可動ホ
ルダ2(ここでは図示せず)に固定されている。21は
偏光プリズムで、これに入射する光束のうち、紙面に平
行に振動する直線偏光成分(p成分)は、偏光プリズム
21および 1/4波長板23を透過しX軸反射鏡Mx(こ
こでは図示せず)で反射し再び 1/4波長板23を透過し
た後、偏光プリズム21で反射し、別の偏光プリズム2
2に向かう。ここで反射して 1/4波長板24を透過し
て、固定反射鏡8で反射し、再び 1/4波長板24を透過
し、今度は偏光プリズム22を透過する。そして、直角
プリズム25で反射した後、偏光プリズム22、 1/4波
長板24を透過してX軸反射鏡Mxに向かう。更に、こ
こで反射した光束は、再び 1/4波長板24を通り偏光プ
リズム22、偏光プリズム21で反射して、別の固定反
射鏡9で反射した後、再び 1/4波長板23と偏光プリズ
ム21を透過して干渉計20から射出する。
の説明図である。図において、全ての光学部品は可動ホ
ルダ2(ここでは図示せず)に固定されている。21は
偏光プリズムで、これに入射する光束のうち、紙面に平
行に振動する直線偏光成分(p成分)は、偏光プリズム
21および 1/4波長板23を透過しX軸反射鏡Mx(こ
こでは図示せず)で反射し再び 1/4波長板23を透過し
た後、偏光プリズム21で反射し、別の偏光プリズム2
2に向かう。ここで反射して 1/4波長板24を透過し
て、固定反射鏡8で反射し、再び 1/4波長板24を透過
し、今度は偏光プリズム22を透過する。そして、直角
プリズム25で反射した後、偏光プリズム22、 1/4波
長板24を透過してX軸反射鏡Mxに向かう。更に、こ
こで反射した光束は、再び 1/4波長板24を通り偏光プ
リズム22、偏光プリズム21で反射して、別の固定反
射鏡9で反射した後、再び 1/4波長板23と偏光プリズ
ム21を透過して干渉計20から射出する。
【0010】一方、紙面に垂直に振動する直線偏光成分
(s成分)は、偏光プリズム21で反射し、裏面が反射
鏡になっている 1/4波長板26で反射した後、偏光プリ
ズム21,22を透過し、前記 1/4波長板26と同様に
裏面が反射鏡になっている 1/4波長板27で反射する。
その後、偏光プリズム22で反射し、直角プリズム25
で折り返され、偏光プリズム22で反射、再び 1/4波長
板27で反射し、偏光プリズム22、21を透過し、 1
/4波長板26、偏光プリズム21で反射して干渉計から
射出する。ここでp成分とs成分は一緒になって射出す
る。
(s成分)は、偏光プリズム21で反射し、裏面が反射
鏡になっている 1/4波長板26で反射した後、偏光プリ
ズム21,22を透過し、前記 1/4波長板26と同様に
裏面が反射鏡になっている 1/4波長板27で反射する。
その後、偏光プリズム22で反射し、直角プリズム25
で折り返され、偏光プリズム22で反射、再び 1/4波長
板27で反射し、偏光プリズム22、21を透過し、 1
/4波長板26、偏光プリズム21で反射して干渉計から
射出する。ここでp成分とs成分は一緒になって射出す
る。
【0011】尚、図3は干渉計30の一実施例の要部光
路の構成を示すが、図2に示すものと異なる点は、固定
反射鏡8、9が取り外されたものであり、干渉計20で
は反射鏡Mxに2本の光束が向かうが、干渉計30の場
合は4本の光束が向かうようになっている。干渉計2
0、30からの射出光はそれぞれ図4に示すような干渉
縞検出系に導かれる。図において11は 1/2波長板であ
り、各干渉計からのp、s成分はそれぞれ 1/2波長板1
1によって偏光面が光軸の回りに45°回転した後、偏
光プリズム7を透過することによって、干渉縞が形成さ
れ、これを公知の光検出器12によって検出するように
なっている。干渉縞の強度はこの光検出器12で電気的
信号に変換され公知の手段によって干渉縞の数が計数さ
れる。
路の構成を示すが、図2に示すものと異なる点は、固定
反射鏡8、9が取り外されたものであり、干渉計20で
は反射鏡Mxに2本の光束が向かうが、干渉計30の場
合は4本の光束が向かうようになっている。干渉計2
0、30からの射出光はそれぞれ図4に示すような干渉
縞検出系に導かれる。図において11は 1/2波長板であ
り、各干渉計からのp、s成分はそれぞれ 1/2波長板1
1によって偏光面が光軸の回りに45°回転した後、偏
光プリズム7を透過することによって、干渉縞が形成さ
れ、これを公知の光検出器12によって検出するように
なっている。干渉縞の強度はこの光検出器12で電気的
信号に変換され公知の手段によって干渉縞の数が計数さ
れる。
【0012】可動ホルダ2の移動に伴い位置検出装置3
の測定点OがX軸方向にSだけ動いたとする。また移動
後可動ホルダ2は時計回りにαだけ傾いたとする。干渉
計20および30でそれぞれ測定される干渉縞の数Z1
、Z2 は次式で与えられる。即ち、 Z1 =(S−Dα)/(λ/4) (1) Z2 =(S−Lα)/(λ/8) (2) 従って、引算器41により差Zを算出すると、 Z=Z2 −Z1 ={S−(2L−D)α}/(λ/4) (3) この式から、 D=2Lのとき Z=S/(λ/4) (4) となり、傾きαの影響は除去され、移動量Sは次式から
求められる。 S=(λ/4)Z (5) このように、測定点Oを中心に位置検出装置3が回転し
ても、この値は変化しないからアッベの誤差を除去でき
たことになる。図1中、10は位置検出装置3の測定点
Oの位置を検出するブローブであり、光電顕微鏡、走査
型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AF
M)など公知の装置を利用することができる。
の測定点OがX軸方向にSだけ動いたとする。また移動
後可動ホルダ2は時計回りにαだけ傾いたとする。干渉
計20および30でそれぞれ測定される干渉縞の数Z1
、Z2 は次式で与えられる。即ち、 Z1 =(S−Dα)/(λ/4) (1) Z2 =(S−Lα)/(λ/8) (2) 従って、引算器41により差Zを算出すると、 Z=Z2 −Z1 ={S−(2L−D)α}/(λ/4) (3) この式から、 D=2Lのとき Z=S/(λ/4) (4) となり、傾きαの影響は除去され、移動量Sは次式から
求められる。 S=(λ/4)Z (5) このように、測定点Oを中心に位置検出装置3が回転し
ても、この値は変化しないからアッベの誤差を除去でき
たことになる。図1中、10は位置検出装置3の測定点
Oの位置を検出するブローブであり、光電顕微鏡、走査
型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AF
M)など公知の装置を利用することができる。
【0013】図5は第2の実施例を示す。この例は図1
に示した例の干渉計20の光学系を図3に示した干渉計
光学系で置き換えた構成となっている。この干渉縞の数
を計数するとき2つの干渉縞に対して1個の計数パルス
を出す間引回路42を通って引算器41に入る。他の干
渉計31は、干渉計30と同じであるが1干渉縞に対し
て1個の計数パルスが引算器41に入る。この構成で
は、各干渉計における1つの干渉縞計数パルスがλ/8
の長さに相当するので、引算器41の出力は前と同様
(3)式で表される。故に前実施例のようにD=2Lの
とき、アッベの誤差は除去される。
に示した例の干渉計20の光学系を図3に示した干渉計
光学系で置き換えた構成となっている。この干渉縞の数
を計数するとき2つの干渉縞に対して1個の計数パルス
を出す間引回路42を通って引算器41に入る。他の干
渉計31は、干渉計30と同じであるが1干渉縞に対し
て1個の計数パルスが引算器41に入る。この構成で
は、各干渉計における1つの干渉縞計数パルスがλ/8
の長さに相当するので、引算器41の出力は前と同様
(3)式で表される。故に前実施例のようにD=2Lの
とき、アッベの誤差は除去される。
【0014】ここでは、説明の便宜上、干渉計31の1
干渉縞に対して1個の計数パルスを対応させたが、公知
の干渉縞分割法により、1干渉縞に2個あるいは4個な
どの複数パルスを対応させて干渉縞の端数を測定するこ
とは容易である。今、干渉計30の干渉縞検出系として
1干渉縞にM個の計数パルスを検出させるものを用い、
干渉計31の干渉縞検出系としては1干渉縞にN個(N
はMより大)の計数パルスを発生させるものを用いれ
ば、MD=NLを満足するとき、アッベの誤差は除去さ
れ、且つ干渉縞をM分割して、より細かく計測すること
ができる。
干渉縞に対して1個の計数パルスを対応させたが、公知
の干渉縞分割法により、1干渉縞に2個あるいは4個な
どの複数パルスを対応させて干渉縞の端数を測定するこ
とは容易である。今、干渉計30の干渉縞検出系として
1干渉縞にM個の計数パルスを検出させるものを用い、
干渉計31の干渉縞検出系としては1干渉縞にN個(N
はMより大)の計数パルスを発生させるものを用いれ
ば、MD=NLを満足するとき、アッベの誤差は除去さ
れ、且つ干渉縞をM分割して、より細かく計測すること
ができる。
【0015】図6は第3の実施例を示す。即ち、計数器
43で干渉計30からの計数パルスを計数したのち掛算
器45でパルス数をM倍にし、計数器44で干渉計31
からの計数パルスを計数した後、掛算器46でパルス数
をN倍した後、引算器41に入力する。この場合もMD
=NLのときアッベの誤差は除去される。干渉計30ま
たは干渉計31からの1計数パルスがλ/2K(Kは整
数)の長さに対応するとすれば位置検出装置3の測定点
の移動量Sは引算器41の出力をZとすれば、 S=λZ/2K(N−M) (6) で与えられる。
43で干渉計30からの計数パルスを計数したのち掛算
器45でパルス数をM倍にし、計数器44で干渉計31
からの計数パルスを計数した後、掛算器46でパルス数
をN倍した後、引算器41に入力する。この場合もMD
=NLのときアッベの誤差は除去される。干渉計30ま
たは干渉計31からの1計数パルスがλ/2K(Kは整
数)の長さに対応するとすれば位置検出装置3の測定点
の移動量Sは引算器41の出力をZとすれば、 S=λZ/2K(N−M) (6) で与えられる。
【0016】図7は、計数器43、44の計数値Z1 、
Z2 を入力として演算器47で移動量Sを求める第4の
実施例である。干渉計30によって測定された計数値を
Z1とすると、その部分での可動ホルダ2の移動量d1
は、 d1 =S−Dα=Z1 一(λ/2K) (7) 干渉計31によって測定された計数値をZ2 とすると、
その部分での可動ホルダ2の移動量d2 は、 d2 =S−Lα=Z2 (λ/2K) (8) 演算器47では、 m=L/D (9) とするとき、次の演算を行う。 S=(λ/2K)(Z2 −mZ1 )/(1−m) (10) または、 S=(d2 −md1 )/(1−m) (11) この様にすればアッベの誤差を含まない正しい移動量S
が求められる。ここで、m=2/3とすればD−L=L
/2となり、2つの干渉計光軸の間隔(D−L)をL/
2にすることができる。2つの干渉計の測定光束が反射
鏡との往復する回数が異なる場合も、(10)式または
(11)式に相当する式を導き出すことは極めて容易で
あり、このような場合も本発明の範疇に含まれることは
言うまでもない。
Z2 を入力として演算器47で移動量Sを求める第4の
実施例である。干渉計30によって測定された計数値を
Z1とすると、その部分での可動ホルダ2の移動量d1
は、 d1 =S−Dα=Z1 一(λ/2K) (7) 干渉計31によって測定された計数値をZ2 とすると、
その部分での可動ホルダ2の移動量d2 は、 d2 =S−Lα=Z2 (λ/2K) (8) 演算器47では、 m=L/D (9) とするとき、次の演算を行う。 S=(λ/2K)(Z2 −mZ1 )/(1−m) (10) または、 S=(d2 −md1 )/(1−m) (11) この様にすればアッベの誤差を含まない正しい移動量S
が求められる。ここで、m=2/3とすればD−L=L
/2となり、2つの干渉計光軸の間隔(D−L)をL/
2にすることができる。2つの干渉計の測定光束が反射
鏡との往復する回数が異なる場合も、(10)式または
(11)式に相当する式を導き出すことは極めて容易で
あり、このような場合も本発明の範疇に含まれることは
言うまでもない。
【0017】図8、9に更に第5の実施例を示す。これ
らは図2、3に示した光学系で射出した光束を直角プリ
ズム48によりもう1度干渉計に戻すようにした例で、
図1の実施例の干渉計20として図8の光学系を、干渉
計30として図9の光学系をそれぞれ使用するようにし
ている。この例では、干渉計20の測定用光束は反射鏡
Mxとの間を6往復する。干渉計30の測定用光束は8
往復する。従って、3D=4Lが成り立つようにすれば
アッベの誤差が除去される。干渉計20と干渉計30の
光軸間隔はD−Lであるが、D−L=L/3となる。従
って、Lが同じとすれば干渉計光学系の間隔をつめるこ
とができ、干渉計をコンパクトに纏めることができる。
間隔が同じとすれば、測定点を一層離れた位置に設定す
ることができる。
らは図2、3に示した光学系で射出した光束を直角プリ
ズム48によりもう1度干渉計に戻すようにした例で、
図1の実施例の干渉計20として図8の光学系を、干渉
計30として図9の光学系をそれぞれ使用するようにし
ている。この例では、干渉計20の測定用光束は反射鏡
Mxとの間を6往復する。干渉計30の測定用光束は8
往復する。従って、3D=4Lが成り立つようにすれば
アッベの誤差が除去される。干渉計20と干渉計30の
光軸間隔はD−Lであるが、D−L=L/3となる。従
って、Lが同じとすれば干渉計光学系の間隔をつめるこ
とができ、干渉計をコンパクトに纏めることができる。
間隔が同じとすれば、測定点を一層離れた位置に設定す
ることができる。
【0018】以上の実施例に見られるように、2つの干
渉計を用い、m=N/M=L/Dとするとき、(10)
式または(11)式によりアッベの誤差を含まない正し
い移動量Sが求められる。
渉計を用い、m=N/M=L/Dとするとき、(10)
式または(11)式によりアッベの誤差を含まない正し
い移動量Sが求められる。
【0019】以上の実施例では、可動ホルダに干渉計を
固設し、基台に反射鏡を固定したが、これに制約される
ものではなく、可動ホルダに反射鏡を、基台に干渉計を
それぞれ固設して、上記の関係が満たされれば、アッベ
の誤差を除去することができる。
固設し、基台に反射鏡を固定したが、これに制約される
ものではなく、可動ホルダに反射鏡を、基台に干渉計を
それぞれ固設して、上記の関係が満たされれば、アッベ
の誤差を除去することができる。
【発明の効果】本発明による高精度座標測定装置は、ア
ッベの誤差を排除し高精度の測定が可能なものである。
ッベの誤差を排除し高精度の測定が可能なものである。
【図1】本発明による高精度座標測定装置の第1の実施
例の構成図である。
例の構成図である。
【図2】図1中の干渉計の光路説明図である。
【図3】図1中の別の干渉計の光路説明図である。
【図4】図1で省略した光検出器の概要図である。
【図5】本発明による高精度座標測定装置の第2の実施
例による構成図である。
例による構成図である。
【図6】本発明による高精度座標測定装置の第3の実施
例による要部の構成図である。
例による要部の構成図である。
【図7】本発明による高精度座標測定装置の第4の実施
例による要部の構成図である。
例による要部の構成図である。
【図8】本発明の第5の実施例による1干渉計の光路説
明図である
明図である
【図9】本発明の第5の実施例による他の干渉計の光路
説明図である。
説明図である。
【図10】本発明による3次元測定の概念を示した構成
図である。
図である。
【図11】従来の2次元測定の概念を示した構成図であ
る。
る。
【図12】同じく3次元測定の概念を示した構成図であ
る。
る。
1 基台 2 可動ホルダ 3 表面位置検出器 4 被測定物 6 ステージ 7 偏光プリズム 8 反射鏡 9 反射鏡 10 ブローブ 11 1/2波長板 12 光検出器 20 干渉計 21 偏光プリズム 22 偏光プリズム 23 1/4波長板 24 1/4波長板 25 直角プリズム 26 1/4波長板 27 1/4波長板 30 干渉計 41 引算器 42 間引回路 43 計数器 44 計数器 45 掛算器 46 掛算器 47 演算器 48 直角プリズム Mx X軸反射鏡 My Y軸反射鏡 Mz Z軸反射鏡 Ix X軸干渉計 Iy Y軸干渉計 Iz Z軸干渉計
Claims (6)
- 【請求項1】 基台と、該基台に固設された反射鏡と、
前記基台に該反射鏡に垂直な方向に移動可能に設けられ
た可動ホルダと、該可動ホルダに固設された位置検出装
置と、該可動ホルダに固設され前記反射鏡と位置検出装
置との相対的移動量を測定する第1、第2の干渉計とを
備え、前記第1、第2の干渉計が各々測定用光学系と参
照用光学系とを有し、第1の干渉計の測定用光学系の光
軸が前記位置検出装置の測定点からLの距離に在り、前
記第2の干渉計の測定用光学系の光軸は前記測定点から
D(但しD≠L)の距離に在り、前記第1の干渉計によ
り測定される前記可動ホルダの移動量測定値をd1 、前
記第2の干渉計により測定される前記可動ホルダの移動
量測定値をd2 、m=L/Dとするとき、 S=(d2 −md1 )/(1−m) なる式により測定点の移動量Sを算出することを特徴と
する高精度座標測定装置。 - 【請求項2】 基台と、該基台に対して一方向に移動可
能に設けられた可動ホルダと、該可動ホルダに固設され
た位置検出装置と、該可動ホルダに固設された反射鏡
と、前記基台に固設され前記反射鏡と位置検出装置との
相対的移動量を測定する第1、第2の干渉計とを備え、
前記第1、第2の干渉計が各々測定用光学系と参照用光
学系とを有し、第1の干渉計の測定用光学系の光軸が前
記位置検出装置の測定点からLの距離に在り、前記第2
の干渉計の測定用光学系の光軸は前記測定点からD(但
しD≠L)の距離に在り、前記第1の干渉計により測定
される前記可動ホルダの移動量測定値をd1 、前記第2
の干渉計により測定される前記可動ホルダの移動量測定
値をd2 、m=L/Dとするとき、 S=(d2 −md1 )/(1−m) なる式により測定点の移動量Sを算出することを特徴と
する高精度座標測定装置。 - 【請求項3】 基台と、該基台に固設された反射鏡と、
前記基台に該反射鏡に垂直な方向に移動可能に設けられ
た可動ホルダと、該可動ホルダに固設された位置検出装
置と、前記可動ホルダ2に固設され前記反射鏡と位置検
出装置との相対的移動量を測定する第1、第2の干渉計
とを備え、前記第1、第2の干渉計が各々測定用光学系
と参照用光学系とを有し、第1の干渉計の測定用光学系
の光軸が前記位置検出装置の測定点からLの距離に在
り、前記第2の干渉計の測定用光学系の光軸は前記測定
点からD(但しD≠L)の距離に在り、前記第1の干渉
計の測定用光束が前記反射鏡との間を往復する回数をN
回(Nは2以上の整数)、前記第2の干渉計の測定用光
束が前記反射鏡との間を往復する回数をM回(MはNよ
り小さい整数)とするとき、NL=MDなる関係を満足
し、更に前記2つの干渉計により測定された端数を含む
干渉縞の差より測定点の移動量を算出することを特徴と
する高精度座標測定装置。 - 【請求項4】 基台と、該基台に対して一方向に移動可
能に設けられた可動ホルダと、該可動ホルダに固設され
た位置検出装置と、該可動ホルダに固設された反射鏡
と、前記基台に固設され前記反射鏡と位置検出装置との
相対的移動量を測定する第1、第2の干渉計とを備え、
前記第1、第2の干渉計が各々測定用光学系と参照用光
学系とを有し、第1の干渉計の測定用光学系の光軸が前
記位置検出装置の測定点からLの距離に在り、前記第2
の干渉計の測定用光学系の光軸は前記測定点からD(但
しD≠L)の距離に在り、前記第1の干渉計の測定用光
束が前記反射鏡との間を往復する回数をN回(Nは2以
上の整数)、前記第2の干渉計の測定用光束が前記反射
鏡との間を往復する回数をM回(MはNより小さい整
数)とするとき、NL=MDなる関係を満足し、更に前
記2つの干渉計により測定された端数を含む干渉縞の差
より測定点の移動量を算出することを特徴とする高精度
座標測定装置。 - 【請求項5】 請求項1または3において、前記反射鏡
は、X軸およびY軸上に各々X軸およびY軸反射鏡が固
設されており、前記可動ホルダは前記基台に対してXお
よびY軸方向に平行移動可能に設けられており、該可動
ホルダには前記X軸およびY軸反射鏡の各々に対向して
前記第1、第2の干渉計を備えたX軸干渉計およびY軸
干渉計が設けられていることを特徴とする請求項1また
は3の高精度座標測定装置。 - 【請求項6】 請求項5において、Z軸反射鏡が固定さ
れており、前記可動ホルダは前記基台に対してZ軸方向
に平行移動可能に設けられおり、該可動ホルダには前記
Z軸反射鏡に対向して前記第1、第2の干渉計を備えた
Z軸干渉計が設けられていることを特徴とする請求項5
の高精度座標測定装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3344782A JP3064613B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 高精度座標測定装置 |
US07/986,787 US5369488A (en) | 1991-12-10 | 1992-12-08 | High precision location measuring device wherein a position detector and an interferometer are fixed to a movable holder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3344782A JP3064613B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 高精度座標測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05172518A true JPH05172518A (ja) | 1993-07-09 |
JP3064613B2 JP3064613B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=18371944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3344782A Expired - Fee Related JP3064613B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-26 | 高精度座標測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3064613B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1749985B1 (en) * | 2004-05-24 | 2008-07-30 | Hino Motors, Ltd. | Exhaust gas purifier |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3344782A patent/JP3064613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3064613B2 (ja) | 2000-07-12 |
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---|---|---|---|
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