(57)【要約】【課題】  光測長器で円筒面など一方向に曲率を有する曲面の変位測定を行う場合に、被測定面に存在する微細な凹凸の影響を受けずに、精度よく測定を行うことができるようにする。【解決手段】  レーザー光源１から出射するビームのスポット径を変更するスポット径調整手段を備えている。したがって、干渉計２から出射され、対物レンズ光学系４により集光される集光ビームは、被測定物体５の表面に大きさ可変な集光スポットＰとして照射される。これにより、集光スポットＰの大きさを集光スポットＰが被測定物体を走査する際に横断する傷等（符号Ｑ）に対し十分大きく設定することで、変位測定信号の乱れを排除できる。【選択図】    図１
2006292642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の移動量を測定する光測長器において、
光源と、
前記光源から出射された光を第１のビームと第２のビームに分割するとともに、参照ミラーから反射されて戻る前記第１のビームと被測定物から反射されて戻る前記第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計と、
前記干渉計から出射される前記第２のビームを集光して前記被測定物表面に照射し、当該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す光学系と、
前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、
前記第２のビームの集光スポット径を調整するスポット径調整手段と、
を備えていることを特徴とする光測長器。
【請求項２】
被測定物の移動量を測定する光測長器において、
光源と、
前記光源から出射された光を第１のビームと第２のビームに分割するとともに、それぞれ前記被測定物から反射されて戻る前記第１のビームと前記第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計と、
前記干渉計から出射される前記第１及び第２のビームそれぞれを集光して前記被測定物表面に照射し、該被測定物表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す光学系と、
前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、
前記被測定物に照射される前記第１及び第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、
前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、
を備え、
前記導光手段は、前記被測定物に照射される第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって向かい合う方向となるように導光する、
ことを特徴とする光測長器。
【請求項３】
被測定物の移動量を測定する光測長器において、
光源と、
光源から出射された光を第１のビームと第２のビームに分割するとともに、それぞれ前記被測定物から反射されて戻る前記第１のビームと前記第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計と、
前記干渉計から出射される第１及び第２のビームをそれぞれ集光して前記被測定物の表面に照射し、該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す光学系と、
前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、
前記被測定物に照射される前記第１のビームと前記第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、
前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器の出力に基づき前記を行う測長回路と、
を備え、
前記導光手段は、前記被測定物に照射される前記第１のビームと前記第２のビームとを共通軸をもって逆方向となるように導光する、
ことを特徴とする光測長器。
【請求項４】
前記スポット径調整手段は、前記光源と前期干渉計との間に配置された倍率可変ビームエクスパンダを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一項に記載の光測長器。
【請求項５】
被測定物の移動量を測定する光測長器において、
光源と、
前記光源から出射された光を２方向に分割するビーム分割手段と、
前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段と、
前記２方向に分割されたビームのそれぞれについて第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、参照ミラーから反射されて戻る前記第１のビームと前記被測定物から反射されて戻る第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する第１及び第２干渉計と、
前記干渉計から出射される各前記第２のビームをそれぞれ集光して前記被測定物の表面に照射し、当該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す第１及び第２の光学系と、
前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、
前記干渉計から出射される干渉光をそれぞれ１つに集光する第１及び第２集光レンズと、
前記集光された干渉光の強度を検出してそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２光検出器と、
前記各光検出器の出力に基づきそれぞれ前記測定を行う第１及び第２測長回路と、
を備えていることを特徴とする光測長器。
【請求項６】
被測定物の移動量を測定する光測長器において、
光源と、
前記光源から出射された光を２方向に分割するビーム分割手段と、
前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段と、
前記２方向に分割されたビームそれぞれについて第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、前記被測定物から反射されて戻る第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する第１干渉計及び第２の干渉計と、
前記干渉計から出射される前記第１及び第２のビームそれぞれを集光して前記被測定物表面に照射し、当該被測定物表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す第１及び第２の光学系と、
前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、
前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、
前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、
該光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、
を備え、
前記導光手段は、前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって向かい合う方向となるように導光する、
ことを特徴とする光測長器。
【請求項７】
被測定物の移動量を測定する光測長器において、
光源と、
前記光源から出射された光を２方向に分割する第２ビーム分割手段と、前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段と、
前記２方向に分割されたビームそれぞれについて、第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、前記被測定物から反射されて戻る前記第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する第１及び第２の干渉計と、
前記第１及び第２の干渉計から出射される第１及び第２のビームそれぞれを集光して前記被測定物の表面に照射し、当該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す第１及び第２の光学系と、
前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、
前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、
前記第１及び第２の干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、
を備え、
前記導光手段は、前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって逆方向となるように導光する、
ことを特徴とする光測長器。
【請求項８】
前記スポット径調整手段は、前記光源と前記干渉計との間に配置された可変ビームエクスパンダを備えていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかの１項に記載の光測長器。
【請求項９】
光ディスク原盤を露光する光ディスク原盤露光装置において、
載置された前記光ディスク原盤を回転するターンテーブルと、
前記ターンテーブルを前記光ディスク原盤の径方向に移動して前記光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構と、
前記ターンテーブルを被測定物として前記移動の方向における前記ターンテーブルの基準点からの移動量を測定する請求項１〜４のいずれか１に記載の光測長器と、
前記光測長器の前記測定の結果に基づいて前記送り機構の送り量を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項１０】
光ディスク原盤を露光する光ディスク原盤露光装置において、
載置された前記光ディスク原盤を回転するターンテーブルと、
前記ターンテーブルを前記光ディスク原盤の径方向に移動して前記光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構と、
前記ターンテーブルを被測定物として前記移動の方向における前記ターンテーブルの基準点からの移動量を測定する請求項１〜４のいずれか１に記載の光測長器と、
前記光測長器の前記測定の結果に基づいて前記径方向における前記露光ビームの位置を制御するビーム位置制御手段と、
を備えていることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項１１】
光ディスク原盤を露光する光ディスク原盤露光装置において、
載置された前記光ディスク原盤を回転するターンテーブルと、
前記ターンテーブルを前記光ディスク原盤の径方向に移動して前記光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構と、
前記ターンテーブルを被測定物として前記移動の方向における前記ターンテーブルの基準点からの移動量を測定する請求項７に記載の光測長器と、
前記光測長器の前記測定の結果に基づいて前記径方向及び前記光ディスク原盤の幅方向で前記径方向と直交する方向における前記露光ビームの位置を制御するビーム位置制御手段と、
を備えていることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項１２】
前記光源と前記干渉計との間に前記光測長器に前記光源から入射する光の光軸角度調整する光軸角度調整手段を備えていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかの１項に記載の光ディスク原盤露光装置。
【請求項１３】
前記光軸角度調整手段は、角度調整可能な少なくとも２組のミラーを備えていることを特徴とする請求項１２に記載の光ディスク原盤露光装置。
【請求項１４】
前記光軸角度調整手段は、前記光源と前記ビーム分割手段との間に設けられ、前記光軸角度調整手段と前記ビーム分割手段との間に光の一部を分岐して前記光源から入射する光の光軸角度ずれを検出する光軸角度ずれ検出手段を備えていることを特徴とする請求項１２〜１３に記載の光ディスク原盤露光装置。
【請求項１５】
前記光軸角度ずれ検出手段は、角倍率が１より大きいアフォーカル光学系を含むことを特徴とする請求項１４記載の光ディスク原盤露光装置。
【請求項１６】
ターンテーブルを有する加工装置において、
請求項１〜８のいずれかの１項に記載の光測長器を備えていることを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーなどの光の照射により被測定物の移動量を測定する光測長器、並びに、この光測長器を備えた光ディスク原盤露光装置及び加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー測長器を利用した移動物体の変位測定では、被測定物体に平面ミラーやコーナーキューブを反射鏡として設置することが多い。通常、レーザー測長器の光源は、Ｈｅ-Ｎｅレーザー等可視域レーザーで、かつ、直径数ミリ程度の円形平行光ビームが出射される。そのため、対象物体が微小な場合や曲面の場合は、物体の所望の位置に照射でき、また照射ビームの反射光が返ってくるように、レーザー測長器の測定用ビームを対物レンズで集光し、小さく絞って物体表面に当てるのが通例である。
【０００３】
図１５に、マイケルソン干渉計を利用したレーザー測長器の典型例を示す。符号１はレーザーヘッド、符号２はビームスプリッタ、符号３は参照ミラー、符号４ａは対物レンズ、符号５は被測定物体（曲面）、符号６は光検出器、符号７は測長回路である。参照ミラー３とビームスプリッタ２との間隔は一定に固定されており、これらは一体化されることが多い。
【０００４】
レーザーヘッド１から出射されたレーザービームは、ビームスプリッタ２により測定ビームと参照ビームに２分割される。参照ビームは、参照ミラー３で反射してビームスプリッタ２に戻る。測定ビームは、レンズ４ａで収束されて被測定物体５に導かれ表面に集光するとともに、反射ビームとして、逆に進んでレンズ４ａを経て再び平行光に変換されてビームスプリッタ２に戻り、参照ミラーから反射された参照ビームと干渉して、干渉光として光検出器６へ出射される。この意味でビームスプリッタ２（及び一体化された参照ミラー３）は干渉計と呼ばれる。
【０００５】
さらに、参照ビームと測定ビーム及び反射ビームの分離性を良くするため、直線偏光のレーザーヘッドを使い、ビームスプリッタ２を偏光ビームスプリッタとし、この偏光ビームスプリッタの対物レンズ側に１／４波長板を備える場合（１／４波長板も干渉計に一体化されることが多い。）もある。また、参照ミラーを２個対向させ、測定ビームが被測定物まで２往復する２パス干渉計を構成する場合もあり、この場合は分解能が２倍に向上する。光検出器６は干渉光の強度を検出し、測長回路７は光検出器の検出出力に基づいて、基準点から被測定物体の移動量あるいは移動速度を測定する。
【０００６】
このようなレーザー測長器において、特許文献１には、レーザー測長器の測定精度を光学系により向上させる方法が開示されている。すなさち、レーザーヘッド後で測定ビームの径をいったん拡大し、光検出器手前で再び縮小することにより、時間的な空気揺らぎの影響を小さくして測長器精度を向上させている。
特許文献２には、レーザー測長器の測定精度を計測データ処理により向上させる方法が開示されている。すなわち、移動平均法によるフィルタを利用して計測データの平均化を行ない、高精度のレーザー測長器としている。
特許文献３には、レーザー測長器の測定精度を計測ビーム形状の工夫により向上させる技術について開示されている。すなわち、計測ビームを一方向のみ集光し被計測物体表面上に照射することで、特に円筒側面の動的変位計測における測定を高精度化している。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２８０８２７号公報
【特許文献２】特開２００１−４３２１号公報
【特許文献３】特開２００３−３２９４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のとおり、レーザー測長器を用い、測定ビームを対物レンズで絞って移動曲面の変位測定を行う技術については知られている。この絞った測定ビームのスポットサイズは、被測定面の曲率半径との関係もあるが、おおよそ数十ミクロン程度である。このようなスポットサイズに対し、物体曲面がミラーに相当するような十分に研磨された平滑面（例えばλ／１０程度、λはレーザー波長で０.５〜１ミクロン程度）であれば、光検出器に戻る反射ビームの測長品質は問題ないが、物体曲面が例えば金属を切削研磨した面で構成される場合は、図１８（ａ）に示すように、測定ビームのスポットＰのサイズに対して無視できない大きさの傷Ｑが残ってしまうことが通例である。そのため、測定ビームが傷Ｑを横切ると散乱が発生するため測長データが変動するようになる。
【０００９】
例えば、図１８（ｂ）に示すように円筒を回転中の側面の移動量測定を考える。回転中に測定ビームの集光スポットＰが傷Ｑと同程度の大きさでしかも集光スポットＰが傷Ｑを横断する場合は、集光スポットＰが傷Ｑを横断する際に測長データが変動し、円筒側面の変位測定精度が低下してしまう。一例を挙げると、アルミ切削して製作した直径１２０ｍｍの円筒を１２００ｒｐｍで回転させながらヘテロダインレーザー干渉測長器により変位測定したところ（約１５μｍのビームスポットに絞り込んだ）、想定される円筒の振れ量以外に傷Ｑに相当する部分でレベル変動が発生した。また、このような傷に限らず、砥粒粉末など残存する場合や粗面でも、大きさによっては同様の現象が起こり得る。
これらの円筒側面の変位測定精度の低下は曲表面の形成方法に依存するものであるが、切削・研磨を有限サイズの刃先・砥粒で行う以上、完全に無くすことは困難である。
【００１０】
これに対して特許文献１の技術では、レーザーヘッド後で測定ビームの径をいったん拡大し、光検出器手前で再び縮小することにより、時間的な空気揺らぎの影響を小さくして測長器精度を向上させるもので、測定時の空気揺らぎに起因するばらつきの改善を目的としており、上記の不具合は解消できない。
また、特許文献２の技術では、移動平均法によるフィルタを利用して計測データの平均化を行う計測データ処理により測定精度を向上させており、測定データのレーザー発振ノイズに起因するばらつきの改善が目的であり、上記の不具合は解消できない。
さらに、特許文献３の技術は、上記の不具合の解消するための方法として考案された技術であるが、計測ビームの集光方向を被測定物体の曲率方向に一致させる必要があり、実用上、この操作の難易度が高く、作業性が悪いという不具合がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、光測長器で円筒面など一方向に曲率を有する曲面の変位測定を行う場合に、被測定面に存在する微細な凹凸の影響を受けずに、精度よく測定を行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、被測定物の移動量を測定する光測長器において、光源と、前記光源から出射された光を第１のビームと第２のビームに分割するとともに、参照ミラーから反射されて戻る前記第１のビームと被測定物から反射されて戻る前記第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計と、前記干渉計から出射される前記第２のビームを集光して前記被測定物表面に照射し、当該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す光学系と、前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、前記光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、前記第２のビームの集光スポット径を調整するスポット径調整手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、被測定物の移動量を測定する光測長器において、光源と、前記光源から出射された光を第１のビームと第２のビームに分割するとともに、それぞれ前記被測定物から反射されて戻る前記第１のビームと前記第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計と、前記干渉計から出射される前記第１及び第２のビームそれぞれを集光して前記被測定物表面に照射し、該被測定物表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す光学系と、前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、前記被測定物に照射される前記第１及び第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、前記光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、を備え、前記導光手段は、前記被測定物に照射される第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって向かい合う方向となるように導光する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、被測定物の移動量を測定する光測長器において、光源と、光源から出射された光を第１のビームと第２のビームに分割するとともに、それぞれ前記被測定物から反射されて戻る前記第１のビームと前記第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計と、前記干渉計から出射される第１及び第２のビームをそれぞれ集光して前記被測定物の表面に照射し、該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す光学系と、前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、前記被測定物に照射される前記第１のビームと前記第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、前記光検出器の出力に基づき前記を行う測長回路と、を備え、前記導光手段は、前記被測定物に照射される前記第１のビームと前記第２のビームとを共通軸をもって逆方向となるように導光する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの一項に記載の光測長器において、前記スポット径調整手段は、前記光源と前期干渉計との間に配置された倍率可変ビームエクスパンダを備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、被測定物の移動量を測定する光測長器において、光源と、前記光源から出射された光を２方向に分割するビーム分割手段と、前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段と、前記２方向に分割されたビームのそれぞれについて第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、参照ミラーから反射されて戻る前記第１のビームと前記被測定物から反射されて戻る第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する第１及び第２干渉計と、前記干渉計から出射される各前記第２のビームをそれぞれ集光して前記被測定物の表面に照射し、当該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す第１及び第２の光学系と、前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、前記干渉計から出射される干渉光をそれぞれ１つに集光する第１及び第２集光レンズと、前記集光された干渉光の強度を検出してそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２光検出器と、前記各光検出器の出力に基づきそれぞれ前記測定を行う第１及び第２測長回路と、を備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、被測定物の移動量を測定する光測長器において、光源と、前記光源から出射された光を２方向に分割するビーム分割手段と、前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段と、前記２方向に分割されたビームそれぞれについて第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、前記被測定物から反射されて戻る第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する第１干渉計及び第２の干渉計と、前記干渉計から出射される前記第１及び第２のビームそれぞれを集光して前記被測定物表面に照射し、当該被測定物表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す第１及び第２の光学系と、前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、前記干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、該光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、を備え、前記導光手段は、前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって向かい合う方向となるように導光する、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、被測定物の移動量を測定する光測長器において、光源と、前記光源から出射された光を２方向に分割する第２ビーム分割手段と、前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段と、前記２方向に分割されたビームそれぞれについて、第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、前記被測定物から反射されて戻る前記第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する第１及び第２の干渉計と、前記第１及び第２の干渉計から出射される第１及び第２のビームそれぞれを集光して前記被測定物の表面に照射し、当該被測定物の表面からの反射光を再び平行ビームにして前記干渉計に戻す第１及び第２の光学系と、前記第１及び第２のビームの集光スポット径をそれぞれ調整するスポット径調整手段と、前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段と、前記第１及び第２の干渉計から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器と、前記光検出器の出力に基づき前記測定を行う測長回路と、を備え、前記導光手段は、前記被測定物に照射される前記第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって逆方向となるように導光する、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれかの１項に記載の光測長器において、前記スポット径調整手段は、前記光源と前記干渉計との間に配置された可変ビームエクスパンダを備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、光ディスク原盤を露光する光ディスク原盤露光装置において、載置された前記光ディスク原盤を回転するターンテーブルと、前記ターンテーブルを前記光ディスク原盤の径方向に移動して前記光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構と、前記ターンテーブルを被測定物として前記移動の方向における前記ターンテーブルの基準点からの移動量を測定する請求項１〜４のいずれか１に記載の光測長器と、前記光測長器の前記測定の結果に基づいて前記送り機構の送り量を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、光ディスク原盤を露光する光ディスク原盤露光装置において、載置された前記光ディスク原盤を回転するターンテーブルと、前記ターンテーブルを前記光ディスク原盤の径方向に移動して前記光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構と、前記ターンテーブルを被測定物として前記移動の方向における前記ターンテーブルの基準点からの移動量を測定する請求項１〜４のいずれか１に記載の光測長器と、前記光測長器の前記測定の結果に基づいて前記径方向における前記露光ビームの位置を制御するビーム位置制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、光ディスク原盤を露光する光ディスク原盤露光装置において、載置された前記光ディスク原盤を回転するターンテーブルと、前記ターンテーブルを前記光ディスク原盤の径方向に移動して前記光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構と、前記ターンテーブルを被測定物として前記移動の方向における前記ターンテーブルの基準点からの移動量を測定する請求項７に記載の光測長器と、前記光測長器の前記測定の結果に基づいて前記径方向及び前記光ディスク原盤の幅方向で前記径方向と直交する方向における前記露光ビームの位置を制御するビーム位置制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、請求項９〜１１のいずれかの１項に記載の光ディスク原盤露光装置において、前記光源と前記干渉計との間に前記光測長器に前記光源から入射する光の光軸角度調整する光軸角度調整手段を備えていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の光ディスク原盤露光装置において、前記光軸角度調整手段は、角度調整可能な少なくとも２組のミラーを備えていることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２〜１３に記載の光ディスク原盤露光装置において、前記光軸角度調整手段は、前記光源と前記ビーム分割手段との間に設けられ、前記光軸角度調整手段と前記ビーム分割手段との間に光の一部を分岐して前記光源から入射する光の光軸角度ずれを検出する光軸角度ずれ検出手段を備えていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４記載の光ディスク原盤露光装置において、前記光軸角度ずれ検出手段は、角倍率が１より大きいアフォーカル光学系を含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項１６に記載の発明は、ターンテーブルを有するターンテーブル機構において、請求項１〜８のいずれかの１項に記載の光測長器を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明は、円筒など曲面を有する被測定物体の移動量を測定する場合、測定ビームを集光して被測定物体表面に照射し、集光スポット径は変更可能なので、このスポット径を被測定物体表面に存在する傷等に対して大きく設定することで、測定ビームの集光スポットが被測定面の傷等の微細な凹凸を横切った際にも影響を受けず、移動量を精度良く測定することができる。
請求項２に記載の発明は、被測定物体の移動量に対して光学移動量が２倍になるので、分解能を２倍にすることができる。また、共通軸上に測定ビームが対向して照射するよう配置されており、特に曲面物体の外周の変位測定に好適である。
請求項３に記載の発明は、被測定物体の移動量に対して光学移動量が２倍になるので、分解能を２倍にすることができる。また、共通軸上に測定ビームが逆向きに照射するよう配置されており、特に曲面物体の内周の変位測定に好適である。
請求項４に記載の発明は、光学系を動かすことなく被測定物体表面への集光スポット径を変更でき、かつ、１箇所の操作で２つの測定ビーム集光スポット径を等しくすることができ、良好な操作性が得られる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、円筒など曲面を有する被測定物体の移動量を測定する場合、測定ビームを対物レンズで集光して被測定物体表面に照射し、集光スポット径は変更可能なので、このスポット径を被測定物体表面に存在する傷等に対して大きく設定することで、測定ビームの集光スポットが被測定面の傷等の微細な凹凸を横切った際にも影響を受けず、移動量を精度良く測定することができる。また、直交する２方向の変位測定手段を備えているので、直交２方向の変位測定が同時に行え、測定値を制御に利用することができる。
請求項６に記載の発明は、被測定物体の移動量に対して光学移動量が２倍になるので、分解能を２倍にすることができる。また、共通軸上に測定ビームが対向して照射するよう配置されており、特に曲面物体の外周の変位測定に好適である。さらに、直交する２方向の変位測定手段が備わっているので、直交２方向の変位測定が同時に行え、測定値を制御に利用することができる。
請求項７に記載の発明は、被測定物体の移動量に対して光学移動量が２倍になるので、分解能を２倍にすることができる。また、共通軸上に測定ビームが逆向きに照射するよう配置されており、特に曲面物体の内周の変位測定に好適である。さらに、直交する２方向の変位測定手段を備えているので、直交２方向の変位測定が同時に行え、測定値を制御に利用することができる。
請求項８に記載の発明は、光学系を動かすことなく被測定物体表面への集光スポット径を変更でき、かつ１箇所の操作で２つの測定光学系に対して操作を済ませることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、ターンテーブルの横送り方向における、ターンテーブル回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ、この測定量に基づき横送り機構の送り量を制御しているので、光ディスク原盤のトラックピッチ変動を抑え、高精度な原盤露光を行うことができる。
請求項１０に記載の発明は、ターンテーブルの横送り方向における、ターンテーブル回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ、この測定量に基づき露光ビーム位置を制御しているので、光ディスク原盤のトラックピッチ変動を抑え、高精度な原盤露光を行うことができる。
請求項１１に記載の発明は、ターンテーブル横送り方向及びこれに直交する方向における、ターンテーブル回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ、この測定量に基づき前記２方向における露光ビーム位置を制御しているので、光ディスク原盤のトラックピッチ変動を抑えるのみならずトラック方向における露光位置変動を抑えることができ、いっそう高精度な原盤露光を行うことができる。
請求項１２に記載の発明は、光源と干渉計との間に光軸の角度調整手段を備えていて、原盤露光ごとに光軸角度を調整してターンテーブル移動軸方向に一致調整が可能になるので、レーザー光変動による軸間角度ずれによる変位測定誤差を無くすことができ、変位測定の精度を向上させることができる。そのため、ターンテーブル移動型の光ディスク原盤露光装置において、変位測定誤差による露光精度低下の影響を排除することができる。
【００３１】
請求項１３に記載の発明は、光軸角度調整手段として少なくとも２組の角度調整可能なミラーを光源と干渉計の間に配置しているので、ミラーの角度調整により、光軸角度をターンテーブル移動軸と一致させることができるだけでなく、光軸位置変動も抑えることができ、変位測定の精度を向上させることができる。したがって、ターンテーブル移動型の光ディスク原盤露光装置において、変位測定誤差による露光精度低下の影響を排除することができる。
請求項１４に記載の発明は、光軸調整手段をレーザー光源とビーム分割手段の間に配置し，光軸角度調整手段とビーム分割手段の間にレーザー光の１部を取り出して光軸角度ずれを検出する光軸角度ずれ検出手段を配置しており，検出手段上でレーザー光位置を検出するとともに基準位置からのレーザー光位置ずれ量を無くすように光軸角度調整手段を調整することで，レーザー光軸角度をターンテーブル移動軸と一致させることができる。
請求項１５に記載の発明は、光軸角度ずれ検出手段の光分岐手段とモニタ手段との間に角倍率が１より大きいアフォーカル光学系を配置し、光軸角度ずれを拡大してモニタ手段に導いているので、光軸角度検出の精度を向上させることができる。
請求項１６に記載の発明は、ターンテーブル機構を搭載した、レーザー描画装置、電子線描画装置、精密加工装置、マスク転写装置などの装置で、回転時のターンテーブル移動量を高精度に測定できるので、測定量を制御に利用することで加工精度等の装置性能を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、発明を実施するための最良の形態について複数例説明する。
以下の例で、実施形態１〜６は本発明の光測長器を実施するレーザー測長器であり、実施形態７，８は本発明の光ディスク原盤露光装置に係るものである
【００３３】
［実施形態１］
図１は、本実施形態のレーザー測長器の概念図である。図１（ａ）は、図１（ｃ）のｘｙ座標軸におけるｘ方向平面での断面図、（ｂ）はｙ方向平面での断面図、（ｃ）はレーザー測長器による被測定物体５の斜視図である。図１に示すように、レーザー測長器は、レーザー光源１と、レーザー光源１から出射されたレーザービームを第１のビーム（参照ビーム）と第２のビーム（測定ビーム）に分割するとともに、参照ミラー３から反射されて戻る第１のビーム（参照ビーム）と被測定物体５から反射されて戻る第２のビーム（測定ビーム）とを干渉するように合成し干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される第２のビーム（測定ビーム）を集光して可変スポット径ビームとして被測定物体５の表面に照射し、被測定物体５の表面からの反射光を再び平行ビームにして干渉計２に戻す対物レンズ光学系４と、干渉計２から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器６と、光検出器６の出力に基づき測長を行う測長回路７とを備えている。
【００３４】
また、レーザー光源１から出射するビームのスポット径を変更するスポット径調整手段を備えている。スポット径調整手段の具体的な実現手段としては、対物レンズ光学系４自体をズームレンズ化する等いくつかが考えられるが、対物レンズ光学系４への入射ビームの直径を可変できるようにすれば、対物レンズは固定レンズにできるので構成上簡単である。その場合、図１に示すように、スポット径調整手段として倍率可変のビームエクスパンダ１００を、レーザー光源１とビームスプリッタ２の間に配置すると、調整が１箇所で済むうえ、干渉計２から光検出器６へ導かれる参照ビームと測定ビームのビーム経が一致するため好都合である。
【００３５】
したがって、干渉計２から出射され、対物レンズ光学系４により集光される集光ビームは、図１（ｃ）に示すように、被測定物体５の表面に大きさ可変な集光スポットＰとして照射される。これにより、集光スポットＰの大きさを集光スポットＰが被測定物体を走査する際に横断する傷等（符号Ｑ）に対し十分大きく設定することで、変位測定信号の乱れを排除できる。なお、傷Ｑの実効的な面積をＡ、集光スポットＰのスポット径ω（半径）としたとき、実用的にはスポット径ωは“２πω＞２Ａ”程度であれば良い。
被測定物体５の表面で反射された測定ビームは干渉計２に返り、参照ミラーを反射した参照ビームと干渉して、干渉光として光検出器６へ出射される。
【００３６】
［実施形態２］
図２は、本実施形態のレーザー測長器の概念図である。図２に示すように、レーザー測長器は、レーザー光源１と、レーザー光源１から出射されたレーザービームを第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、それぞれ被測定物体５から反射されて戻る第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成し干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される第１及び第２のビームそれぞれを集光して可変スポット径ビームとして被測定物体５表面に照射し、被測定物体５表面からの反射光を再び平行ビームにして干渉計２に戻す第１及び第２の対物レンズ光学系４と、被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段となるミラー２０と、干渉計２から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器６と、光検出器６の出力に基づき測長を行う測長回路７と、を備えている。そして、導光手段となるミラー２０は、被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって向かい合う方向となるように導光する。
【００３７】
すなわち、干渉計２から同等な２組の測定ビームを分岐させるとともに、ビーム方向を変更させる光学系により２組の測定ビームを照射方向が同じになり、ビーム光軸が共通となるように配置したものである。この構成は、図１のレーザー測長器における参照ミラー３を被測定物体５の表面に置換えて、もう１組の測定ビームを設け、対物レンズ光学系４を含む２組の測定ビームを共通の光軸（Ｚ軸）を有して対向させるためのミラー２０を追加したものである。被測定物体５に対して２本の測定ビームで移動量を測定することになり、被測定物体５の移動量に対して干渉計２上の光学的移動量は２倍になるため、分解能は２倍に向上する。
【００３８】
また、２組の測定ビームで被測定物体５を挟み込む形になるので、被測定物体５が回転する円筒外側面であるときの変位測定などに好適である。さらに、被測定物体５の形状により図示しないミラーが存在しても差し支えなく、対物レンズはこれらミラーの間に存在しても差し支えない。
【００３９】
スポット径調整手段は、具体的には、対物レンズ光学系４自体をズームレンズ化する等いくつか考えられるが、対物レンズ光学系４への入射ビーム直径を可変とすれば対物レンズは固定レンズにできるので構成上簡単である。本実施形態の場合、スポット径調整手段として倍率可変のビームエクスパンダ１００を、レーザー光源１とビームスプリッタ２との間に配置すると、干渉計から光検出器６へ導かれる参照ビームと測定ビームのビーム経が一致するだけでなく、第１及び第２のビームスポット径を等しくでき、かつ、調整が１箇所で済むため特に好都合である。
【００４０】
［実施形態３］
図３は、本実施形態のレーザー測長器の概念図である。図３に示すように、レーザー測長器は、レーザー光源１と、レーザー光源１から出射されたレーザービームを第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、それぞれ被測定物体５から反射されて戻る第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される第１及び第２のビームそれぞれを集光してスポット径が可変であるビームとして被測定物体５表面に照射し、被測定物体５表面からの反射光を再び平行ビームにして干渉計２に戻す第１及び第２の対物レンズ光学系４と、被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段であるミラー２０と、干渉計２から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器６と、光検出器６の出力に基づき測長を行う測長回路７と、を備えている。
【００４１】
そして、導光手段となるミラー２０は、前記被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって逆方向となるように導光することを特徴とする。
すなわち、干渉計２から同等な２組の測定ビームを分岐させるとともに、ビーム方向を変更させる光学系により２組の測定ビームを照射方向が逆方向になり、ビーム光軸が共通となるように配置したものである。
【００４２】
このレーザー測長器は、図１のレーザー測長器における参照ミラー３を被測定物体５の表面に置換えて、もう１組の測定ビームを設け、対物レンズを含む２組の測定ビームを共通の光軸（Ｚ）を有して対向させるためのミラー２０を追加したものである。
被測定物体５に対して２本の測定ビームで移動量を測定することになり、被測定物体５の移動量に対して干渉計２上の光学的移動量は２倍になるため、分解能は２倍に向上させることができる。
また、２組の測定ビームが逆を向いて配置されるので、回転する円筒内側面の変位測定などに好適である。さらに、回転する円筒外側面の変位測定などにも好適である。被測定物体の形状により図示しないミラーが存在しても差し支えなく、対物レンズはこれらミラーの間に存在しても差し支えない。
【００４３】
スポット径調整手段の具体的な構成としては、対物レンズ光学系４自体をズームレンズ化する等いくつか考えられるが、対物レンズ光学系４への入射ビーム直径を可変とすれば、対物レンズは固定レンズにできるので構成上簡単である。本実施形態の場合、スポット径調整手段として倍率可変のビームエクスパンダ１００を、レーザー光源１とビームスプリッタ２との間に配置すると、干渉計２から光検出器６へ導かれる参照ビームと測定ビームのビーム経が一致するだけでなく、第１及び第２のビームスポット径を等しくでき、かつ調整が１箇所で済むため、特に好都合である。
【００４４】
［実施形態４］
図４は、本実施形態のレーザー測長器の概念図である。図４に示すように、レーザー測長器は、レーザー光源１と、レーザー光源１から出射されたレーザービームをそれぞれ２方向に分割するビーム分割手段となるビームスプリッタ２３と、前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段となるミラー２０と、前記２方向に分割されたビームそれぞれについて、第１のビーム（参照ビーム）と第２のビーム（測定ビーム）に分割して出射するとともに、参照ミラー３から反射されて戻る第１のビーム（参照ビーム）と被測定物５から反射されて戻る第２のビーム（測定ビーム）とを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される第２のビーム（測定ビーム）を集光してスポット径が可変であるビームとして被測定物体５の表面に照射し、被測定物体５の表面からの反射光を再び平行ビームにして干渉計２に戻す対物レンズ光学系４と、干渉計２から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器６と、光検出器６の出力に基づき測長を行う測長回路７とを備えている。
【００４５】
このレーザー測長器は、図１に示すレーザー測長器の構成を、直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向）それぞれに設けたものである。この場合、少なくとも、干渉計２と干渉計２から被測定物体５に照射される測定ビーム（当然ながら反射ビーム）と対物レンズ系４等の光学系、光検出器６と測長回路７は、方向別に２組設ける。なお、光源は単一のレーザー光源１を用いてよい。
【００４６】
このような構成により、直交する２方向における動的移動量を同時に測定することができるようになる。また、測定した移動量を用いて補正を行うフィードバック制御を行う場合に、２方向での移動量が同時に測定できるようになっているので好適である。特にターンテーブル回転等の動的移動量測定への適用が好適である。
【００４７】
スポット径調整手段は、対物レンズ光学系４自体をズームレンズ化する等いくつか考えられるが、対物レンズ光学系４への入射ビーム直径を可変とすれば、対物レンズは固定レンズにできるので、構成上簡単である。本実施形態の場合、スポット径調整手段として倍率可変のビームエクスパンダ１００を、レーザー光源１とビーム分割手段２３との間に配置しているので、分岐されるすべての光路のビーム径が一致するだけでなく、第１及び第２のビームスポット径を等しくでき、かつ、調整が１箇所で済むため、特に好都合である。
【００４８】
［実施形態５］
図５は、本実施形態のレーザー測長器の概念図である。図５に示すように、レーザー測長器は、レーザー光源１と、レーザー光源１から出射されたレーザービームをそれぞれ２方向に分割するビーム分割手段となるビームスプリッタ２３と、前記のように２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段となるミラー２０と、前記のように２方向に分割されたビームそれぞれについて、第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、それぞれ被測定物体５から反射されて戻る第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される第１及び第２のビームそれぞれを集光して可変スポット径ビームとして被測定物体５の表面に照射し、被測定物体５の表面からの反射光を再び平行ビームにして干渉計２に戻す第１及び第２の対物レンズ光学系４と、被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段となるミラー２０と、干渉計２から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器６と、光検出器６の出力に基づき測長を行う測長回路７と、を備えている。
導光手段となるミラー２０は、被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって向かい合う方向となるように導光することを特徴とする。
【００４９】
この構成は、図２を参照して前述したレーザー測長器の構成を、直交する２方向（ｘ、ｙ方向）それぞれに対して備えたものである。その際少なくとも、干渉計２と干渉計２から被測定物体５に照射される測定ビーム（当然ながら反射ビーム）と対物レンズ系４等の光学系、光検出器６、測長回路７は、方向別に２組設ける必要がある。なお、光源１は単一のものを使用して差し支えない。
【００５０】
この構成により、直交する２方向における被測定物体５の動的移動量を同時に測定することができるようになる。また、測定した移動量を用いて補正を行うフィードバック制御を行う上では、２方向での移動量が同時に測定できるようになって望ましい。特にターンテーブル回転等の動的移動量測定への適用が好適である。
【００５１】
スポット径調整手段の具体的な構成としては、対物レンズ光学系４自体をズームレンズ化するなど、いくつかの手段が考えられるが、対物レンズ光学系４への入射ビーム直径を可変とすれば、対物レンズは固定レンズにできるので、構成上簡単である。本実施形態の場合、スポット径調整手段として倍率可変のビームエクスパンダ１００を、レーザー光源１とビーム分割手段２３との間に配置しており、分岐されるすべての光路のビーム経が一致するだけでなく、すべてのビームスポット径を等しくでき、かつ調整が１箇所で済むため、特に好適である。
【００５２】
［実施形態６］
図６は、本実施形態のレーザー測長器の概念図である。図６に示すように、レーザー測長器は、レーザー光源１と、レーザー光源１から出射されたレーザービームをそれぞれ２方向に分割するビーム分割手段となるビームスプリッタ２３と、前記２方向に分割されたビームが直交するように、少なくとも一方のビームの照射方向を調整する導光手段となるミラー２０と、前記２方向に分割されたビームのそれぞれについて、第１のビームと第２のビームに分割して出射するとともに、それぞれ被測定物体５から反射されて戻る第１のビームと第２のビームとを干渉するように合成して干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される第１及び第２のビームそれぞれを集光して可変スポット径ビームとして被測定物体５の表面に照射し、被測定物体５の表面からの反射光を再び平行ビームにして干渉計２に戻す第１及び第２の対物レンズ光学系４と、被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームの照射方向を調整する導光手段となるミラー２０と、干渉計２から出射される干渉光の強度を検出して電気信号に変換する光検出器６と、光検出器６の出力に基づき測長を行う測長回路７と、を備えている。
【００５３】
そして、導光手段となるミラー２０が、被測定物体５に照射される第１のビームと第２のビームとを共通軸をもって逆方向となるように導光することを特徴としている。
このレーザー測長器は、図３を参照して前述した１組の構成を、直交する２方向（ｘ、ｙ方向）それぞれに対して備えたものである。その際少なくとも、干渉計２、干渉計２から被測定物体５に照射される測定ビーム（当然ながら反射ビーム）、対物レンズ系４等の光学系、光検出器６、測長回路７は、方向別に２組設ける。なお、光源１については単一のものを使用して差し支えない。
【００５４】
このレーザー測長器によれば、直交する２方向における動的移動量を同時に測定することができるようになる。また、測定した移動量を用いて補正を行うフィードバック制御を行ううえでは、２方向での移動量が同時に測定できるようになって望ましい。特にターンテーブル回転等の動的移動量測定への適用が好適である。
【００５５】
スポット径調整手段の具体的な構成としては、対物レンズ光学系４自体をズームレンズ化するなど、いくつかの手段が考えられるが、対物レンズ光学系への入射ビーム直径を可変とすれば、対物レンズは固定レンズにできるので、構成上簡単である。本実施形態の場合、スポット径調整手段として倍率可変のビームエクスパンダ１００を、レーザー光源１とビーム分割手段２３との間に配置しているので、分岐されるすべての光路のビーム経が一致するだけでなく、すべてのビームスポット径を等しくでき、かつ調整が１箇所で済むため特に好都合である。
【００５６】
［実施形態７］
図７は、本実施形態の光ディスク原盤露光装置の概念図である。図７に示すように、光ディスク原盤露光装置は、載置された光ディスク原盤を回転するターンテーブル５３と、ターンテーブル５３を移動して光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構５４と、ターンテーブル５３を被測定物として、ターンテーブル５３の移動（横送り）方向における基準点からの移動量を測定する前述の実施形態１〜実施形態３のいずれかのレーザー測長器と、このレーザー測長器の測長結果に基づいて送り機構５４の送り量を制御する制御手段（図示せず）と、を備えている。
【００５７】
すなわち、光ディスク原盤露光装置は、レーザーあるいは電子銃等の露光光源５１と、その出射光をターンテーブル５３上の光ディスク原盤に集光する露光光学系５２と、回転するターンテーブル５３と、ターンテーブルもしくは露光光学系の１部を１方向に動かす送り機構５４（この場合は、レーザー測長器構成のうち、少なくともビームスプリッタ２、参照ミラー３、対物レンズ光学系４をターンテーブル５３と一体化して移動させる。符号Ｍは駆動源となるモーターである。）と、光ディスク原盤露光装置の各部を集中的に制御する制御系（図示せず）とを備えている。ターンテーブル５３自体はアルミ等の金属で製作されるので、レーザー測長器を搭載して、ターンテーブル５３の外周側面に測定ビームを当てることにより、ターンテーブル５３の回転時における基準位置からの移動量を高精度に測定できるようになる。さらに送り機構５４の送り量を制御する制御手段５５を備えることによって、ターンテーブル５３の横送り方向の移動量を測定して、この制御手段５５にフィードバックすることにより、ターンテーブル５３の横送り量を調整し、ターンテーブル５３の基準位置からの移動量をキャンセルして光ディスク原盤の露光を行うことが可能となり、横送り方向（すなわち光ディスク原盤の径方向）の露光精度（これは光ディスク原盤のトラックピッチ精度となる）が向上する。
【００５８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態の光ディスク原盤露光装置によれば、ターンテーブル５３の横送り方向における、ターンテーブル５３回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ、その測定量に基づいて送り機構５４の送り量を制御することができるので、光ディスク原盤のトラックピッチ変動を抑え、光ディスク原盤の高精度な露光を行うことができる。
【００５９】
［実施形態８］
図８は、本実施形態の光ディスク原盤露光装置の概念図である。図８において、実施形態７と同様の部材等については図７と同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。
本実施形態の光ディスク原盤露光装置においては、載置された光ディスク原盤を回転するターンテーブル５３と、ターンテーブル５３を移動して光ディスク原盤への露光ビームの照射位置を調整する送り機構５４と、ターンテーブル５３を被測定物として、ターンテーブル５３の移動（横送り）方向における基準点からの移動量を測定する前述の実施形態１〜実施形態３のいずれかのレーザー測長器と、を備えるほか、レーザー測長器の測長結果に基づいて前述の横送り方向における露光ビームの位置を制御するビーム位置制御手段５２Ａを備えている。
【００６０】
すなわち、光ディスク原盤露光装置の露光光学系５２に、露光フォーマットの関係上、横送り方向へのビーム位置制御手段５２Ａが設けられており、ターンテーブル５３の横送り方向の移動量を測定するとともに、ビーム位置制御手段５２Ａによるビーム位置制御にフィードバックすることによりビーム位置を調整して、ターンテーブル５３の基準位置からの移動量をキャンセルして原盤露光を行うことが可能となり、横送り方向（すなわち光ディスク原盤の径方向）の露光精度（これは光ディスク原盤のトラックピッチ精度となる）が向上する。
【００６１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態の光ディスク原盤露光装置によれば、ターンテーブルもしくは露光ビームの横送り方向における、ターンテーブル５３の回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ、この測定量に基づいて露光ビームの位置をビーム位置制御手段５２Ａで制御しているので、光ディスク原盤のトラックピッチ変動を抑え、高精度な原盤露光を行うことができる。
【００６２】
なお、実施形態７，８のような露光中にターンテーブル５３が横送りされるターンテーブル移動型の光ディスク原盤露光装置では、レーザー光源１の光軸方向Ｌとターンテーブル移動軸方向Ｍとを一致させる必要があるが、図９に示すように、光軸Ｌ方向とターンテーブル移動軸方向Ｍとの間において、経時変化により角度ずれδが生じ、変位測定結果にターンテーブル５３の移動量に依存した誤差が発生してしまう。すなわち、レーザー光源１から放射されるレーザービームは比較的変動が大きく、温度等の環境変動を極力排除しても経時変化によりミリラジアンオーダーの出射軸角度変動が生じることがあり、一旦、光軸Ｌをターンテーブル移動軸方向Ｍに一致させてあっても再調整が必要となる場合も多い。
【００６３】
このような問題に対して、図１０に示すように、前述のようなターンテーブル移動型の光ディスク原盤露光装置において、レーザー光源１と干渉計２との間にレーザー測長器にレーザー光源１から入射する光の光軸角度を調整する光軸角度調整手段８０を設け、原盤露光ごとに光軸Ｌの角度を変えてターンテーブル移動軸方向Ｍに一致させるように調整可能としても良い。
【００６４】
また、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、この光軸角度調整手段８０は、角度調整可能な少なくとも２組の折り曲げミラー８１，８２で構成するようにしても良い。
例えば、１つのミラーで角度調整を行おうとすると、光軸方向を調整して移動軸方向に一致させることは可能だが、光軸位置の移動が発生してしまう。光軸位置の移動は、照射位置の変動を招くため、図１１（ｂ）に示すように、光軸角度調整手段８０として、少なくとも２組の角度調整可能な折り曲げミラー８１，８２をレーザー光源１と干渉計２との間に配置する。これにより、折り曲げミラー８１，８２の角度調整で光軸方向を移動軸方向と一致させることができるだけでなく、折り曲げミラー８１による調整後の光軸を折り曲げミラー８２の回転中心に入射させることで、折り曲げミラー８２通過後の光軸位置を常に一定に保持することができるので好都合である。
【００６５】
また、レーザー測長器の光軸のターンテーブル移動軸に対する角度のずれ量を知るため、図１２に示すように、光軸角度調整手段８０をレーザー光源１の後に配置し、光軸角度調整手段とビーム分割手段との間に、レーザー光の分岐手段９１と分岐したレーザー光位置をモニタするモニタ手段９２とからなるレーザー光軸角度ずれの検出手段９０を設け、原盤露光ごとにモニタ手段９２の基準位置（レーザー光軸とターンテーブル移動軸とが一致している状態のモニタ手段９２におけるレーザー光位置のこと）からのレーザー光位置ずれ量を検出し、この位置ずれが無くなるように光軸角度調整手段８０によりレーザー光軸角度を移動軸に一致させるよう、調整可能としても良い。
【００６６】
この際、図１３に示すように、レーザー光の分岐手段９１とモニタ手段９２との間に角倍率γ（＞１）のアフォーカル光学系９３を配置しても良い。
角倍率γのアフォーカル光学系とは、倍率１／γのビームエクスパンダであり、その典型的な構成は、焦点距離の比がγ：１の凸レンズ２枚又は凸レンズと凹レンズの組み合わせである。角倍率γのアフォーカル光学系が挿入されることにより、レーザー光の角度ずれがγ倍に拡大しモニタ手段上のレーザー光位置ずれ量がγ倍になるので、光軸ずれの検出精度が向上するので好都合である。
【００６７】
また、実施形態８において、ビーム位置制御手段５２Ａは、光ディスク原盤の径方向（横送り方向）のみならず、この光ディスク原盤の幅方向で横送り方向と直交する方向にも露光ビームの位置を制御可能とし、レーザー測長器には実施形態６のものを用いて、ビーム位置制御手段５２Ａをレーザー測長器の横送り方向及びこれに直交する方向の測長結果に基づいて制御するようにしてもよい。
これにより、ビーム位置を調整してターンテーブル５３の基準位置からの移動量をキャンセルして原盤露光を行うことが可能となり、横送り方向とその直交方向（すなわち光ディスク原盤の半径方向とトラック方向）の２方向において露光精度（これは光ディスク原盤のトラックピッチ精度及びピット位置精度となる）が向上する。
【００６８】
なお、本実施形態のレーザー測長器は、上述の光ディスク原盤露光装置への適用以外にも、精密な測定、制御を必要とするターンテーブル５３を備えた、レーザー描画装置、電子線描画装置、精密加工装置、マスク転写装置などの様々な加工装置に適用し、特に、ターンテーブル回転時の動的移動量を測定する際の精度を向上させることができる。この場合は、ターンテーブル５３の外周面等に測定ビームを照射することができる。また、ターンテーブル５３の回転時の動的移動量を使ってフィードバック制御を行うことで、これら装置精度の向上が可能になる。
【実施例】
【００６９】
以下、本発明を適用した実施例について複数例説明する。
［実施例１］
図１４に示すように、ターンテーブル移動型の光ディスク原盤露光装置のターンテーブル５３をアルミ切削研磨して製作し（外径Φ１７０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）、露光中のターンテーブル５３の回転振れ量を測定した。なお、光ディスク原盤露光装置の具体的な構成は図９を参照して前述のとおりであり、図１４においても図９と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
そして、図１５と同様のマイケルソン干渉計２を利用し、干渉計２で測定ビームを２本に分岐合成する。レーザー光源１には２波長レーザーを利用する。２波長レーザーは波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーであり、周波数差約３ＭＨｚのＰ偏光とＳ偏光が直径６ｍｍのビームとして出射される。
測定ビームと反射ビームの分離度を上げるため、干渉計２として偏光ビームスプリッタと２枚の１／４波長板２Ａ，２Ｂを用いる。干渉計２は、偏光ビームスプリッタと２枚の１／４波長板２Ａ，２Ｂ、参照ミラー３と一体化されている。
【００７１】
対物レンズ光学系４として焦点距離１２０ｍｍのレンズを使用し、集光スポットをターンテーブル５３外周面上に照射した。レーザー光源１とビームスプリッタ２３との間にビームエクスパンダ１００を配置し、ビームエクスパンダ１００の通過後のビーム径を約１／４の直径１．５ｍｍに変換し、ターンテーブル５３上の集光ビームスポット径は約６０ミクロンに拡大して照射した。
【００７２】
また、光軸角度調整手段８０として、２個の９０°ビーム折り曲げミラー８１，８２をピッチ、ヨー２方向にアオリ調整可能として配置する。レーザー光軸角度ずれ検出手段をビーム折り曲げミラーとビーム分割手段との間に配置し、分岐手段としてサンプリングミラー９１、モニタ手段としてＰＳＤ（Position Sensing Device）９２を利用する。サンプリングミラー９１はレーザー光源１のビームを９９％が透過し、１％が反射（分岐）してＰＳＤ９２に導かれる。ＰＳＤ９２は、入射した光ビームの中心位置の光量に応じた電圧を出力する素子である。なおビームサンプラー９１とＰＳＤ９２との間には、ビーム系を１／２に縮小するビームエクスパンダを設置する。ビームエクスパンダは焦点距離の比が２：１である凸レンズ（符号９３１，９３２）で構成する。
光検出器６と測長回路７は、２本の反射ビームの干渉光をヘテロダイン検出して、対象物体の基準点からの変位を１０ＭＨｚの速度で計測する。測定の分解能は１．２ｎｍである。
ターンテーブル５３と測定光学系としての干渉計２、参照ミラー３、対物レンズ４及びミラー２０は、送り機構５４上に固定され、ｘ方向に移動する。
【００７３】
このような測定ビームをｘ，ｙ方向に設定し、２軸方向で回転振れ測定を行った。1200rpm回転時の動的回転振れの測定結果は図１６に示すとおりであり、ドリフトの発生なしに安定した測定が行えた。
図１６の測定信号から定常回転振れ成分をキャンセルする回路を通して非定常成分を取り出し、非定常成分を、光ディスク原盤露光装置のＥＯ偏向素子（図８のビーム位置制御手段５２Ａに相当）にフィードバックして原盤露光することにより、原盤露光中のトラックピッチ変動を低下させることができた。
【００７４】
［実施例２］
図１７に示す構成の光ディスク原盤露光装置を用いて、実施例１と同様の条件で露光中のターンテーブル５３の回転振れ量を測定した。なお、光ディスク原盤露光装置の具体的な構成は前述の実施形態のとおりであり、図１７においても前述の図面と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７５】
なお、本装置では、実施例１の装置における参照ビームを、参照ミラー３を取り外して測定ビームに利用するもので、２本の測定ビームはターンテーブル５３を挟み込むように照射され、全く等価な光学系で構成される。その他の光学系の構成等は実施例１と同じである。本例によれば、実施例１と比較して測定の分解能が２倍の０．６ｎｍとなる。
光軸角度調整手段８０は、角度調整可能な少なくとも２組の折り曲げミラー８１，８２で構成されるとともに、光軸角度ずれ検出手段９０は、ビーム折り曲げミラー８２とビームスプリッタ２３の間のサンプリングミラー９１、ＰＳＤ９２、ビーム経を縮小するビームエクスパンダを形成する２つの凸レンズ（符号９３１，９３２）で構成される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施形態１のレーザー測長器の概念図である。
【図２】実施形態２のレーザー測長器の概念図である。
【図３】実施形態３のレーザー測長器の概念図である。
【図４】実施形態４のレーザー測長器の概念図である。
【図５】実施形態５のレーザー測長器の概念図である。
【図６】実施形態６のレーザー測長器の概念図である。
【図７】実施形態７の光ディスク原盤露光装置の概念図である。
【図８】実施形態８の光ディスク原盤露光装置の概念図である。
【図９】光軸方向とターンテーブル移動軸方向との間に経時変化により角度ずれが生じることの説明図である。
【図１０】光軸角度調整手段で、原盤露光ごとに光軸の角度を変えてターンテーブル移動軸方向に一致させるように調整する場合の説明図である。
【図１１】角度調整可能な少なくとも２組の折り曲げミラーで構成された光軸角度調整手段の説明図である。
【図１２】光軸角度調整手段を用いた他の構成例の説明図である。
【図１３】図１２の構成例でレーザー光の分岐手段とモニタ手段との間に角倍率γ（＞１）のアフォーカル光学系を配置した例の説明図である。
【図１４】実施例１の光ディスク原盤露光装置の概念図である。
【図１５】マイケルソン干渉計を利用したレーザー測長器の典型例の説明図である。
【図１６】実施例１における測定結果の説明図である。
【図１７】実施例２の光ディスク原盤露光装置の概念図である。
【図１８】本発明の課題の説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  光源
２  干渉計
３  参照ミラー
４  光学系
５  被測定物体
６  光検出器
７  測長回路
２０  ミラー
２３  ビームスプリッタ
５３  ターンテーブル
５４  送り機構
５２Ａ  ビーム位置制御手段
１００  スポット径調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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