JPH09126712A - レーザ測長機 - Google Patents
レーザ測長機Info
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- JPH09126712A JPH09126712A JP7281549A JP28154995A JPH09126712A JP H09126712 A JPH09126712 A JP H09126712A JP 7281549 A JP7281549 A JP 7281549A JP 28154995 A JP28154995 A JP 28154995A JP H09126712 A JPH09126712 A JP H09126712A
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
と、測定精度の向上。 【解決手段】 干渉計１０は、ハウジング内にあって、
上部に三角プリズム部１２ａと平行四辺形のプリズム部
１２ｂとを一体化した偏光ビームスプリッタ１２と、偏
光ビームスプリッタ１２の前面及び底面にそれぞれ配置
された１／４λ板１６と、下部側１／４λ板１６の下方
に配置されたコーナプリズム１８（反射プリズム）及び
ハウジングの上部前面に配置された小型コーナプリズム
２０（小型反射プリズム）とを備えている。小型コーナ
ープリズム２０は、コーナープリズム４からの反射光を
受けて、この反射光と同一光路上に反射させる。
Description
ルパスによって測定精度をさらに向上させることができ
るレーザ測長機に関する。
移動長さの精密測定などに使用されている。この種のレ
ーザ測長機の一般的な構成を図４に示している。同図に
示すレーザ測長機は、レーザヘッド１と、干渉計２（具
体的には、偏光ビームスプリッタ）と、測定対象物であ
る移動体３上に設置される反射ターゲット４（具体的に
は、コーナープリズム）と、測長光学系５および参照光
用プリズム６とから構成されている。
ら発射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２に入
射し、この偏光ビームスプリッタ２で反射光と透過光と
に分割され、透過光が測定光としてコーナープリズム４
を照射するとともに、反射光が、参照光としてプリズム
６を照射する。コーナープリズム４およびプリズム６か
らの反射光は、再び偏光ビームスプリッタ２に入射し、
この偏光ビームスプリッタ２で干渉させられ、干渉光が
測長光学系５に入射する。
を検出，計数することにより、干渉計２からコーナープ
リズム４までの距離Ｌを演算する。このような構成の測
長機における分解能は、通常、０．０１μｍ程度であ
り、精度の高い測定を行うことができる。一方、この分
解能をさらに向上させるための手法として、プレーンミ
ラー（平面鏡）を用いたダブルパス方法がある。図５
は、そのダブルパス方式による測定系を示すものであ
る。図における干渉計は、図４の構成に加え、偏光ビー
ムスプリッタ２の下部にもプリズム６を配置するととも
に、偏光ビームスプリッタ２の前面に１／４λ板７を配
置している。また、移動体３の測定位置には、コーナプ
リズム４に換えてプレーンミラー８を対向配置してい
る。
照光は、前記測長機と同様に偏光ビームスプリッタ２
内で反射して、偏光ビームスプリッタ２に戻る。これに
対し、偏光ビームスプリッタ２を透過した測定光は、
１／４λ板７を通過することにより円偏光となってプレ
ーンミラー８を照射する。プレーミラー８からの反射光
は、再び１／４λ板７を通過して偏光ビームスプリッ
タ２に入射する。
いた直線偏光であるため、偏光ビームスプリッタ２内で
反射し、下部側のプリズム６に入射する。この入射光
は、プリズム６で反射して、再び偏光ビームスプリッタ
２に入射し、偏光ビームスプリッタ２内で反射した後の
反射光は、１／４λ板７を通過して、測定光と平行
にプレーンミラー８を照射する。
光と同じ光路上を通って、再び１／４λ板７を通過す
ることで、さらに９０°傾いた直線偏光となって偏光ビ
ームスプリッタ２に戻るので、今度は、偏光ビームスプ
リッタ２を透過し、この部分で参照光と合成されれ
て、干渉させられる。この構成においては、測定光の光
路長がシングルパスの場合に比べて二倍となるため、実
質上、同一測長距離Ｌの二倍の長さを計測することにな
り、従ってその分解能は、シングルパスの場合よりも向
上して０．００５μｍ程度となり、さらに測長精度を高
くすることができるため、超精密測定に好適である。
ターゲットとしてプレーンミラー８を用いているため、
次に述べる欠点が指摘されていた。
ラー８を用いた場合には、図６に示すように、プレーン
ミラー８の鏡面が、干渉計２の光軸に対して正確に正対
配置されていないと、反射光がずれやすく、測長光学系
での受光量が不足する原因となる。このため、この種の
ダブルパス方式の測長機では、アライメント作業に高精
度が要求されるので、手間や時間がかかっていた。
ったとしても、被測定物である移動体がピッチング、ヨ
ーイングなどの角度運動を行うと、アライメントがず
れ、受光量不足により受光感度が低下する欠点があっ
た。この発明は、以上の欠点を解決するものであって、
その目的とするところは、アライメント作業が簡単で、
アライメントのずれのないレーザ測長機を提供すること
にある。
め、この発明のうち請求項１記載の発明は、レーザヘッ
ドから出射されたレーザ光を、干渉計を介して一対の反
射ターゲットに照射し、これらの反射ターゲットからの
反射光を前記干渉計で相互に干渉させ、得られた干渉光
に基づいて測距するレーザ測長機において、前記反射タ
ーゲットの少なくとも一方をコーナープリズムで構成す
るとともに、前記干渉計の近傍に、前記コーナープリズ
ムの反射光を受け、この反射光と同一光路上に入射光を
反射させる小型コーナープリズムを設けた。請求項１の
構成によれば、光路長を二倍とし、しかも、反射用のタ
ーゲットにコーナープリズムを使用することができるの
で、アライメント作業の簡素化と、移動体のピッチン
グ，ヨーイングなどによる受光光量の減少を防止でき
る。また、請求項２の発明においては、前記反射ターゲ
ットは、上下方向の同軸上に配置されたコーナープリズ
ムから構成され、前記コーナープリズムを移動体などの
測定対象物上に設けるとともに、これらの各コーナープ
リズムからの反射光を受け、各反射光と同一光路上に入
射光を反射させる一対の小型コーナープリズムを設け
た。この構成によれば、測定対象物のピッチング，ヨー
イングなどの角度を超高精度に測定することができる。
形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図
１は、この発明に係るレーザ測長機の一実施例を示して
いる。なお、以下の説明においては、従来と同一若しく
は相当する部分には同一符号を付し、異なる部分にのみ
異なる符号を付して説明する。
は、ハウジング内にあって、三角プリズム部１２ａと平
行四辺形のプリズム部１２ｂとを一体化した偏光ビーム
スプリッタ１２と、偏光ビームスプリッタ１２のプリズ
ム部１２ｂの前面及びプリズム部１２ａの底面にそれぞ
れ配置された一対の１／４λ板１６ａ，１６ｂと、１／
４λ板１６ｂの下方に配置されたコーナプリズム１８
（反射ターゲット）及びハウジングの上部前面に配置さ
れた小型コーナプリズム２０とを備えている。
板１６ａの前面は、移動体３の上部に固定配置された反
射ターゲットであるコーナプリズム４に対向していると
ともに、前記小型コーナプリズム２０は、コーナプリズ
ム４の反射光軸と同軸上に対面し、かつ、干渉計１０内
のプリズム部１２ｂの近傍に設置されている。この小型
コーナープリズム２０は、コーナープリズム４からの反
射光を受け、この反射光と同一光路上に入射した光を反
射する。
発射されたレーザ光のうち、参照光は、偏光ビームス
プリッタ１２によって下部側に反射し、１／４λ板１６
を通過することで、円偏光となり、コーナプリズム１８
で反射し、再び１／４λ板１６を通過して偏光ビームス
プリッタ１２内に入射する。このような光路で入射する
参照光は、１／４λ板１６を２度通過することで、元
の偏光角度から９０°回転させられるので、偏光ビーム
スプリッタ１２に入射すると、今度は下から上に通過
し、プリズム部１２ｂで９０°反射して、測長光学系５
に入射する。
る測定光は、１／４λ板１６を通過することで、円偏
光となってコーナプリズム４に入射する。コーナープリ
ズム４側に入射した測定光の反射光は、上方に変移
して小型コーナープリズム２０にのほぼ中心に入射す
る。小型コーナープリズム２０からの反射光は、反射
光と同一光路上を通って、再びコーナープリズム４に
入射し、コーナープリズム４からの反射光は、測定光
と同じ光路を辿って、再び１／４λ板１６を介して偏
光ビームスプリッタ１２内に入射する。
を二回通過することになり、もとの偏光角度に対し９０
°傾いた直線偏光となるので、偏光ビームスプリッタ１
２内で反射して、この部分で合成される参照光と干渉
させられ、これらの干渉光が測長光学系５に受光され
ることになる。このように構成された測長機によれば、
測定光の光路長がシングルパスの場合に比べて二倍と
なるため、同一測長距離Ｌの二倍の長さを実質的に計測
することになり、その分解能は、プレーンミラーを用い
た場合と同様に、０．００５μｍ程度となる。またこれ
に加え、図２に示すように、コーナプリズム４は多少傾
いたとしても、その入光及び反射光軸は不動であるた
め、十分な光量で測長光学系５に受光させることができ
る。
簡略化されるとともに、移動体３のピッチング、ヨーイ
ングなどによる光量変動がなく、感度を一定に保持する
ことができ、安定な測定を行うことができる。図３は、
この発明にかかる測長機の他の実施例を示している。同
図に示す測長機は、この発明を角度光学測定系に適用し
た場合であり、以下にその特徴点についてのみ説明す
る。同図に示した実施例では、偏光ビームスプリッタ３
０は、上下方向に一辺を密着するように配置された平行
四辺形状のプリズム部３２を一対有している。
板１６ｃ，１６ｄがそれぞれ配置され、各１／４λ板１
６ｃ，１６ｄには、移動体３側に設けた一対のコーナプ
リズム４ａ，４ｂが対向配置されている。また、偏光ビ
ームスプリッタ３０の前部側には、これに近接するよう
にして、各コーナプリズム４からの入射光を同一光路上
に反射する一対の小型コーナプリズム２０ａ，２０ｂが
配置されている。
例えば、図４に示すように、コーナープリズム４を鉛直
方向の同軸上に配置して、移動体３上に設置すると、偏
光ビームスプリッタ３０で分光された透過および反射光
は、それぞれコーナプリズム４ａ，４ｂと小型コーナプ
リズム２０ａ，２０ｂとの間で往復して、しかも、コー
ナプリズム４ａ，４ｂと１／４λ板１６ｃ，１６ｄとの
間で往復した後に、偏光ビームスプリッタ３２に入射
し、偏光ビームスプリッタ３２で相互に干渉させて、測
長光学系５に受光される。
ａ，４ｂ間にに角度変移があると、測長光学計５で受光
される干渉光の干渉状態が変化するので、この変化を検
出すると、移動体３の平面度を測定できる。この場合に
おいて、従来のシングルパスの分解能は０．０６秒（角
度）であるが、本実施例の測長機では、実質的な測長距
離を二倍になるので、分解能をその半分の０．０３秒ま
でに向上させることができる。
に、この発明に係るレーザ測長機にあっては、光路長を
二倍とし、しかも反射用のターゲットにコーナプリズム
を使用することができ、アライメント作業の簡素化と、
移動体のピッチング、ヨーイングなどによる受光光量の
減少を防止でき、常時一定の感度で測定を行うことがで
きる利点がある。
す光学系の説明図である。
関係を示す説明図である。
施例を示す光学系の要部説明図である。
図である。
である。
の影響を示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザヘッドから出射されたレーザ光
を、干渉計を介して一対の反射ターゲットに照射し、こ
れらの反射ターゲットからの反射光を前記干渉計で相互
に干渉させ、得られた干渉光に基づいて測距するレーザ
測長機において、 前記反射ターゲットの少なくとも一方をコーナープリズ
ムで構成するとともに、前記干渉計の近傍に、前記コー
ナープリズムの反射光を受け、この反射光と同一光路上
に入射光を反射させる小型コーナープリズムを設けたこ
とを特徴とするレーザ測長機。 - 【請求項２】 前記反射ターゲットは、上下方向の同軸
上に配置されたコーナープリズムから構成され、前記コ
ーナープリズムを移動体などの測定対象物上に設けると
ともに、これらの各コーナープリズムからの反射光を受
け、各反射光と同一光路上に入射光を反射させる一対の
小型コーナープリズムを設けたことを特徴とする請求項
１記載のレーザ測長機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28154995A JP3739121B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | レーザ測長機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28154995A JP3739121B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | レーザ測長機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126712A true JPH09126712A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3739121B2 JP3739121B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=17640736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28154995A Expired - Lifetime JP3739121B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | レーザ測長機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3739121B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162629A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Sokkia Topcon Co Ltd | 干渉計 |
| JP2015530587A (ja) * | 2012-09-27 | 2015-10-15 | マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー．ブイ． | 多軸微分干渉計 |
| US9678443B2 (en) | 2011-03-30 | 2017-06-13 | Mapper Lithography Ip B.V. | Lithography system with differential interferometer module |
-
1995
- 1995-10-30 JP JP28154995A patent/JP3739121B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162629A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Sokkia Topcon Co Ltd | 干渉計 |
| US9678443B2 (en) | 2011-03-30 | 2017-06-13 | Mapper Lithography Ip B.V. | Lithography system with differential interferometer module |
| US9690215B2 (en) | 2011-03-30 | 2017-06-27 | Mapper Lithography Ip B.V. | Interferometer module |
| JP2015530587A (ja) * | 2012-09-27 | 2015-10-15 | マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー．ブイ． | 多軸微分干渉計 |
| US9551563B2 (en) | 2012-09-27 | 2017-01-24 | Mapper Lithography Ip B.V. | Multi-axis differential interferometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3739121B2 (ja) | 2006-01-25 |
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