(57)【要約】【課題】  被測定面の微細な凹凸の影響を受けにくくするとともに、被測定面に局在する比較的大きなキズ等の影響を排除し、精度良く円筒側面等の曲面の変位測定を行うことができるレーザー測長器を提供する。【解決手段】  ビーム分割手段１００と、分割されたレーザービームを第１のビームと第２のビームに分割すると共に、参照ミラー３から反射されて戻る第１のビームと被測定物５から反射されて戻る第２のビームとを合成する干渉計２と、対物レンズ光学系４と、干渉計２から出射される干渉光を集光する集光レンズ１１０と、光検出器６と、測長回路７とを備える。そして、分割された第１のビームまたは第２のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０をビーム分割手段１００と干渉計２との間に備える。【選択図】  図３
2005274550.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レーザー測長器において、
レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、
前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割すると共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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複数の干渉光を出射する干渉計と、
該干渉計から出射される複数の第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対物レンズ光学系と、
前記干渉計から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、
前記集光された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測長を行う測長回路と、
を備えることを特徴とするレーザー測長器。
【請求項２】
被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、
レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、
前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと２本の第２のビームに分割すると共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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複数の干渉光を出射する２パス干渉計と、
前記２パス干渉計から出射される２組の第２のビームを１組に合成して出射し、被測定物からの反射光を２組の第２のビームに再分割して干渉計に戻す合成分割手段と、
前記合成分割手段から出射される複数の第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合成分割手段に戻す対物レンズ光学系と、
前記干渉計から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、
前記集光された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測長を行う測長回路と、
を備えることを特徴とするレーザー測長器。
【請求項３】
被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、
レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、
前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割して出射すると共に、それぞれ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複数の干渉光を出射する干渉計と、
該干渉計から出射される複数の第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第１及び第２の対物レンズ光学系と、
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複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、
前記集光された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測長を行う測長回路とを備え、
前記導光手段が、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レーザー測長器。
【請求項４】
被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、
レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、
前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割して出射すると共に、それぞれ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複数の干渉光を出射する干渉計と、
該干渉計から出射される複数の第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第１及び第２の対物レンズ光学系と、
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複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、
前記集光された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測長を行う測長回路とを備え、
前記導光手段が、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逆方向となるように導光することを特徴とするレーザー測長器。
【請求項５】
被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、
レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割する第１ビーム分割手段と、
前記分割された複数のレーザービームそれぞれを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方向に分割された複数の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共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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複数の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複数の第２のビーム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第１及び第２の対物レンズ光学系と、
前記干渉計から出射される複数の干渉光を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電気信号に変換する第１及び第２光検出器と、  該光検出器の出力に基づき測長を行う第１及び第２測長回路と、
を備えることを特徴とするレーザー測長器。
【請求項６】
被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、
レーザー光源から出射されたレーザービームを複数のビームに分割するビーム分割手段と、
前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割し、第２のビームを出射して被測定物で反射させることをパスを変えて２回繰り返すと共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと被測定物から２回目に反射されて戻る第２のビームとを干渉するように合成し複数の干渉光を出射する２パス干渉計と、
該干渉計から出射される複数の第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対物レンズ光学系と、
前記干渉計から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、
前記集光された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測長を行う測長回路と、
を備えることを特徴とするレーザー測長器。
【請求項７】
前記ビーム分割手段と前記干渉計との間に配置され、前記ビーム分割手段で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載のレーザー測長器。
【請求項８】
被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、
レーザー光源から出射されたレーザービームを第１のビームと第２のビームに分割すると共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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干渉光を出射する干渉計と、
該干渉計と前記被測定物との間に前記第２のビームを１方向に収束させて、前記被測定物表面にスリット状のビームとして照射するとともに、前記被測定物表面からの反射光を前記干渉計に戻す対物レンズ光学系と、
前記干渉計から出射される干渉光を集光する集光レンズと、
前記集光された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測長を行う測長回路と、
を備えるレーザー測長器であって、
前記レーザー光源から出射されたレーザービームの任意の部分を遮断するビーム遮断手段を前記レーザー光源と前記干渉計との間に備えることを特徴とするレーザー測長器。
【請求項９】
前記集光レンズに２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、前記凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載のレーザー測長器。
【請求項１０】
ターンテーブルと露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、  前記ターンテーブルを被測定物として、横送り方向における該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及び６のいずれか一に記載のレーザー測長器と、
前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り機構の送り量を制御する手段と、
を備えることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項１１】
ターンテーブルと露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、  前記ターンテーブルを被測定物として、横送り方向における該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及び６のいずれか一に記載のレーザー測長器と、
前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り方向における露光ビームの位置を制御する手段と、
を備えることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項１２】
ターンテーブルと露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、
前記ターンテーブルを被測定物として、横送り方向およびそれに直交する方向における該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５に記載のレーザー測長器と、
前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り方向およびそれに直交する方向における露光ビームの位置を制御する手段と、
を備えることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項１３】
ターンテーブル移動型の光ディスク原盤露光装置であって、前記レーザー光源と前記干渉計との間に前記レーザー測長器の光軸角度調整手段を備えることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか一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ていることを特徴とする請求項１３に記載の光ディスク原盤露光装置。
【請求項１５】
前記光軸角度調整手段と前記干渉計との間に、レーザー光の一部を分岐し前記レーザー光源の光軸とターンテーブル移動軸との角度ずれを検出する光軸角度ずれ検出手段を備えることを特徴とする請求項１３または１４に記載の光ディスク原盤露光装置。
【請求項１６】
前記光軸角度ずれ検出手段は，角倍率が１より大のアフォーカル光学系を含むことを特徴とする請求項１５に記載の光ディスク原盤露光装置。
【請求項１７】
ターンテーブルを有し、請求項１〜９のいずれか一に記載のレーザー測長器を搭載し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、測長技術及び計測技術に係り、特にレーザーを用いた例えばターンテーブル等に代表される円筒側面のような移動曲面の変位計測技術に関する。
【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設置して反射鏡として利用することが多い。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２８に、マイケルソン干渉計を利用したレーザー測長器における典型例を示す。１はレーザーヘッド、２はビームスプリッタ、３は参照ミラー、４ａは対物レンズ、５は被測定物体（曲面）、６は光検出器、７は測長回路である。参照ミラーとビームスプリッタ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。さらに、参照ビームと測定ビームおよ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、ビームスプリッタを偏光ビームスプリッタとし、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、その場合は分解能が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。
【０００５】
２パス干渉計で、特に参照ミラーを平面鏡でなく９０°ミラーやコーナーキューブにすると、被測定物体への測定ビームは、光軸が異なり離れた２本の平行ビームになる（測定ビームが２本あるという意味で２ビーム干渉計と呼ばれることもある。これに対し、図２８では測定ビームが１本なのでシングルビーム干渉計と呼ばれる）。
【０００６】
２ビーム干渉計の一例を図２９に示す。図２９（ａ）において、１はレーザーヘッド、２はビームスプリッタ、８は参照ミラー、５は対象物体、６は光検出器、７は測長回路であり、図２８と比較して、参照ミラー８がひとつの平面鏡から２つの９０°ミラーあるいはコーナーキューブに変更されたものである。被測定物体５への測定ビームは、図２９（ｂ）に示すような間隔ｄだけ離れたＰ１とＰ２の物理的に異なる２本の平行ビームとなる。図２８に示すような単純なマイケルソン干渉計と同様に、この場合も参照ビームと測定ビームおよ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、ビームスプリッタを偏光ビームスプリッタとし、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波長板が干渉計に一体化される場合が多いことも同様である。）がある。このような２ビーム干渉計を、微小な対象物体や曲面の対象物体に適用する場合は、各測定ビームにおのおの対物レンズを用意して集光し、小さく絞って物体表面に当てるのが通例である。
【０００７】
上記レーザー測長器の測定精度を向上させる方法がこれまでにいくつか開示されている。その１つは光学系により向上させる方法であり、レーザーヘッド後で測定ビームの径を一旦拡大し、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ある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、もう１つは計測データ処理により向上させる方法であり、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するものである（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
また、もう１つ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方法であり、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させるものである（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
【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】
【００１１】
上述したように、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ことは公知の技術である。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〜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、物体曲面がミラーなど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切削面などで構成される場合は、図３０（ａ）に示すように、測定ビームのスポットＰサイズに対して切削痕Ｑが無視できない大きさになり、また切削痕Ｑの深さもレーザー波長と同程度以上となるため、測定ビームが切削痕Ｑのどこに当たっているかによって、あるいは切削痕Ｑとの重なりに応じて測長データが変動するようになる。
【００１２】
例えば、図３０（ｂ）のように円筒を回転中の側面の移動量測定を考える。円筒物体を金属切削して製作する場合、概ね図のＹ方向（円筒の断面円を含む平面）近傍に切削痕Ｑが残るが、完全平行でなく、蛇行したり部分的に消えたりする。また、円筒物体の回転にも振れがあるので、結局測定ビームを固定しても、回転中に測定ビームの集光スポットＰはある程度切削痕Ｑの横断を繰り返すことになる。そのため、円筒側面の切削痕横断によって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１２０ミリの円筒を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（約1０ミクロンのビームスポットに絞り込んだ）ところ、想定される円筒の振れ量以外にドリフト成分が発生した。
【００１３】
切削痕に限らず、傷が存在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。変位測定中に被測定物体が移動すると、一般的には測定ビームスポットの物体上照射位置も移動するので、測定ビームスポットが切削痕や傷などを横断する。そのため、被測定面のミクロな凹凸の存在で測長データが変動を受け、物体曲面の変位というマクロ的な量を計測しているのにも関わらず、変位測定精度が低下する問題が発生する。被測定物体の曲面を研磨して鏡面化できれば問題点は解決するが、物体形状や大きさ・加工性・費用の点からアルミ等を切削して製作せざるを得ない場合も多い。
【００１４】
また、上記に示したレーザー測長器の測定精度向上の方法（特開平９−２８０８２７号公報）は、レーザーヘッド後で測定ビームの径を一旦拡大し、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、上記現象は解消できない。
【００１５】
また、もう１つの方法（特開２００１−４３２１号公報）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、上記現象は解消できない。
【００１６】
また、実際の曲物体表面上には、今まで述べた切削痕以外にも、より大きなキズ等の形状欠陥領域（以下キズ領域）が局在する場合が多い。キズ領域の発生も曲表面の形成方法に依存するものであり、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。キズ領域が、照射ビームスポットが完全に含まれるほど大きく（数〜数十ミクロン以上）また段差（深さ・高さ）も照射ビームの波長オーダー（０．５〜１ミクロン）以上となると、キズ領域に照射されるビームからは他の照射ビームと比較して大きく異なる変位測定値となってしまう。そのため全照射ビーム本数に対するキズ領域の大きさの割合が高いと、測定ビームのキズ領域走査有無の割合が同程度に近づくため、測定ビーム分割による平均化の効果が薄れて誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記現象を解消するためになされたもので、被測定面の微細な凹凸の影響を受けにくくするとともに、被測定面に局在する比較的大きなキズ等の影響を排除し、精度良く円筒側面等の曲面の変位測定を行うことができるレーザー測長器及び光ディスク原盤露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するために提供する請求項１の発明に係るレーザー測長器は、被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割すると共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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複数の干渉光を出射する干渉計と、該干渉計から出射される複数の第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対物レンズ光学系と、前記干渉計から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、前記集光された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測長を行う測長回路と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
前記課題を解決するために提供する請求項２の発明に係るレーザー測長器は、被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと２本の第２のビームに分割すると共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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複数の干渉光を出射する２パス干渉計と、前記２パス干渉計から出射される２組の第２のビームを１組に合成して出射し、被測定物からの反射光を２組の第２のビームに再分割して干渉計に戻す合成分割手段と、前記合成分割手段から出射される複数の第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合成分割手段に戻す対物レンズ光学系と、前記干渉計から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、前記集光された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測長を行う測長回路と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
前記課題を解決するために提供する請求項３の発明に係るレーザー測長器は、被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割して出射すると共に、それぞれ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複数の干渉光を出射する干渉計と、該干渉計から出射される複数の第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第１及び第２の対物レンズ光学系と、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複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、前記集光された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測長を行う測長回路とを備え、前記導光手段が、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。
【００２１】
前記課題を解決するために提供する請求項４の発明に係るレーザー測長器は、被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割するビーム分割手段と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割して出射すると共に、それぞれ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複数の干渉光を出射する干渉計と、該干渉計から出射される複数の第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第１及び第２の対物レンズ光学系と、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複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、前記集光された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測長を行う測長回路とを備え、前記導光手段が、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逆方向となるように導光することを特徴とする。
【００２２】
前記課題を解決するために提供する請求項５の発明に係るレーザー測長器は、被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数のビームに分割する第１ビーム分割手段と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを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方向に分割された複数の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共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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複数の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複数の第２のビーム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第１及び第２の対物レンズ光学系と、前記干渉計から出射される複数の干渉光を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電気信号に変換する第１及び第２光検出器と、該光検出器の出力に基づき測長を行う第１及び第２測長回路と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
前記課題を解決するために提供する請求項６の発明に係るレーザー測長器は、被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、レーザー光源から出射されたレーザービームを複数のビームに分割するビーム分割手段と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割し、第２のビームを出射して被測定物で反射させることをパスを変えて２回繰り返すと共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと被測定物から２回目に反射されて戻る第２のビームとを干渉するように合成し複数の干渉光を出射する２パス干渉計と、該干渉計から出射される複数の第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対物レンズ光学系と、前記干渉計から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズと、前記集光された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測長を行う測長回路と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
前記課題を解決するために提供する請求項７の発明に係るレーザー測長器は、請求項１ないし５のいずれか一に記載のレーザー測長器において、前記ビーム分割手段と前記干渉計との間に配置され、前記ビーム分割手段で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
前記課題を解決するために提供する請求項８の発明に係るレーザー測長器は、被測定物の移動量を測定するレーザー測長器において、レーザー光源から出射されたレーザービームを第１のビームと第２のビームに分割すると共に、参照ミラーから反射されて戻る第１のビームと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干渉光を出射する干渉計と、該干渉計と前記被測定物との間に前記第２のビームを１方向に収束させて、前記被測定物表面にスリット状のビームとして照射するとともに、前記被測定物表面からの反射光を前記干渉計に戻す対物レンズ光学系と、前記干渉計から出射される干渉光を集光する集光レンズと、前記集光された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測長を行う測長回路と、を備えるレーザー測長器であって、前記レーザー光源から出射されたレーザービームの任意の部分を遮断するビーム遮断手段を前記レーザー光源と前記干渉計との間に備えることを特徴とする。
【００２６】
前記課題を解決するために提供する請求項９の発明に係るレーザー測長器は、請求項１ないし８のいずれか一に記載のレーザー測長器において、前記集光レンズに２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、前記凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えることを特徴とする。
【００２７】
前記課題を解決するために提供する請求項１０の発明に係る光ディスク原盤露光装置は、ターンテーブルと露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、前記ターンテーブルを被測定物として、横送り方向における該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及び６のいずれか一に記載のレーザー測長器と、前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り機構の送り量を制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
前記課題を解決するために提供する請求項１１の発明に係る光ディスク原盤露光装置は、ターンテーブルと露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、前記ターンテーブルを被測定物として、横送り方向における該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及び６のいずれか一に記載のレーザー測長器と、前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り方向における露光ビームの位置を制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
前記課題を解決するために提供する請求項１２の発明に係る光ディスク原盤露光装置は、ターンテーブルと露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、前記ターンテーブルを被測定物として、横送り方向およびそれに直交する方向における該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５に記載のレーザー測長器と、前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り方向およびそれに直交する方向における露光ビームの位置を制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
前記課題を解決するために提供する請求項１３の発明に係る光ディスク原盤露光装置は、請求項１０ないし１２のいずれか一に記載の光ディスク原盤露光装置において、ターンテーブル移動型の光ディスク原盤露光装置であって、前記レーザー光源と前記干渉計との間に前記レーザー測長器の光軸角度調整手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
前記課題を解決するために提供する請求項１４の発明に係る光ディスク原盤露光装置は、請求項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ていることを特徴とする。
【００３２】
前記課題を解決するために提供する請求項１５の発明に係る光ディスク原盤露光装置は、請求項１３または１４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と前記干渉計との間に、レーザー光の一部を分岐し前記レーザー光源の光軸とターンテーブル移動軸との角度ずれを検出する光軸角度ずれ検出手段を備えることを特徴とする。
【００３３】
前記課題を解決するために提供する請求項１６の発明に係る光ディスク原盤露光装置は、請求項１５に記載の光ディスク原盤露光装置において、前記光軸角度ずれ検出手段は，角倍率が１より大のアフォーカル光学系を含むことを特徴とする。
【００３４】
前記課題を解決するために提供する請求項１７の発明に係る加工装置は、ターンテーブルを有し、請求項１〜９のいずれか一に記載のレーザー測長器を搭載していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の効果として、請求項１の発明によれば、円筒など一方向のみに曲面を有する被測定物体の移動量を測定する場合、分割された複数の集光スポットの並ぶ方向を被測定物体の非曲面方向と一致させることで、測定ビーム全体に対する被測定面のミクロな凹凸の影響を低下させ移動量を精度良く測定できる。
なお、計測ビームを被計測物体表面上で一方向のみ集光するように形状を工夫することで測定の高精度化をはかる技術もあるが、本発明では計測ビームを複数設けて被計測物体表面上に照射することで同等の目的を達成する。またビーム本数と間隔をアレンジすることでその技術と比較し大きな被測定物体に対しても対応が可能である。
【００３６】
請求項２の発明によれば、被測定物に照射されるビームは１組になり光学系の取り扱いが非常に行いやすくなる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、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となる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、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となる。
【００３９】
請求項５の発明によれば、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できる。
【００４０】
請求項６の発明によれば、円筒など一方向のみに曲面を有する被測定物体の移動量を測定する場合、分割された複数の集光スポットの並ぶ方向を被測定物体の非曲面方向と一致させることで、２倍の分解能を得ると同時に、照射ビーム全体に対する被測定面のミクロな凹凸の影響は低下させて移動量を精度良く測定できる。
【００４１】
請求項７の発明によれば、ビーム分割手段と干渉計との間にビーム遮断手段を備え、複数個に分割したビームの任意の一部を遮断して被測定物体表面に局所的に残存するキズ領域をビームが走査しないようにできるので、被測定物体の移動量測定におけるキズ領域の存在による測定誤差増大の影響を無くすことができる。
【００４２】
請求項８の発明によれば、円筒など一方向のみに曲面を有する被測定物体の移動量を測定する場合、測定ビームの集束方向を被測定物体の曲面方向と一致させることで、測定ビーム全体に対する被測定面のミクロな凹凸の影響を低下させ移動量を精度良く測定できる。さらに光源と干渉計との間にビーム遮断手段を備え、ビームの任意の一部を遮断して非測定物体表面に局所的に残存するキズ領域をビームが走査しないようにできるので、被測定物体の移動量測定におけるキズ領域の存在による測定誤差増大の影響をなくすことができる。
【００４３】
請求項９の発明によれば、受光器へのビームを集光手段として、２組の凸レンズ系を向かい合わせ共焦点位置に配置し、共焦点位置に適当な大きさの開口を有するアパーチャを設けているので、アパーチャにより光学ノイズ成分がカットされ、測定のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００４４】
請求項１０の発明によれば、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、ターンテーブル回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ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。
【００４５】
請求項１１の発明によれば、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、ターンテーブル回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ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。
【００４６】
請求項１２の発明によれば、ターンテーブルもしくは露光ビームの横送り方向およびそ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。
【００４７】
請求項１３の発明によれば、光源と干渉計との間に光軸の角度調整手段を備えており、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なくすことができる。すなわち、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。
【００４８】
請求項１４の発明によれば、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折り曲げミラーを光源と干渉計の間に配置しているので、折り曲げ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。
【００４９】
請求項１５の発明によれば、光軸調整手段をレーザー光源と干渉計（あるいはビーム分割手段）との間に配置し、光軸角度調整手段と干渉計（あるいはビーム分割手段）との間にレーザー光の一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。
【００５０】
請求項１６の発明によれば、光軸角度ずれ検出手段の光分岐手段とモニタ手段の間に角倍率が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。
【００５１】
請求項１７の発明によれば、ターンテーブルを搭載した、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】
【００５２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、全図面において、共通する部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
（１）本発明に係るレーザー測長器の第１の実施の形態（請求項１の発明）
本発明に係るレーザー測長器は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、レーザー光源１から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数（ここでは４本）のビームに分割するビーム分割手段１００と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビーム（参照ビーム）と第２のビーム（測定ビーム）に分割すると共に、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複数の干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される複数の第２のビーム（測定ビーム）それぞれを集光して被測定物体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から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズ１１０と、前記集光された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とを備える。
【００５４】
ビーム分割手段１００は、単純な複数アパーチャによる分割、あるいは単一もしくは複数のビームスプリッタプレートなどが挙げられる。
対物レンズ光学系４は、図２８に示す１つのビームを集光する対物レンズ光学系４ａとは異なり、分割された複数個の測定ビームがそれぞれ被測定物体５表面に集光スポットとして照射されるように作用する。例えば、図２に示すような分割ビーム数に対応するレンズアレイが挙げられ、レンズの焦点位置と被測定面位置とを一致させるものである。
【００５５】
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の表面に照射され、その表面において一列に並んだ複数（ここでは４つ）の集光スポットＰとなる。この複数の集光スポットＰの配列方向は被測定物体５の曲面でない方向（Ｘ方向）と一致させることが好ましい。曲面が切削製作された場合、Ｙ方向に延びた切削痕がＹ方向直交するＸ方向に並ぶことになるが、照射ビームはＸ方向に複数個に分割されるのですべての照射ビームが被測定面のミクロな凹凸である切削痕や傷に当たることはなく、照射ビーム全体でみるとそれらの影響は平均化されることになる。
【００５６】
ついで、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。ここで、図１（ｄ）（図１（ｂ）のＡ−Ａ‘断面）に示すように干渉計２と光検出器６の中間に集光レンズ１１０を配置し、集光レンズ１１０の焦点位置を光検出器６内部の受光素子６１表面と一致させ、光検出器６へ入射する複数（ここでは４本）の干渉光ビームを光検出器６の受光素子６１に全て集光させるようにすると測長回路７の測長結果は全測定ビームの変位が平均化されたものとなり、被測定面のミクロな凹凸による変位データ精度低下を防ぐことができる。
【００５７】
なお、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ビーム分割手段１００と干渉計２との間に配置され、ビーム分割手段１００で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０を備えるようにしてもよい。（請求項７）
この場合、レーザー光源１から出射されたレーザービームを干渉計２の手前でビーム分割手段１００により直線上に並ぶ複数個のビームに分割し、対物レンズ光学系４で図３（ｃ）に示すように被測定物体５の表面に一列の集光スポットＰが照射されるようにする。
【００５８】
さらにビーム分割手段１００と干渉計２との間にビーム遮断手段１２０を設け、ビーム分割手段１００により複数本に分割されたレーザービームの任意の部分を遮断し、干渉計２に到達しないようにする。なお、図３（ｂ）および（ｄ）には４本のレーザービームに分割し、そのうち１本をビーム遮断手段１２０にて遮断している様子を示している。
【００５９】
図３（ｃ）の様なキズ領域Ｄが被測定物体５の曲面上に存在するとき、Ｘ方向で４分割されたレーザービームの下から２本目をビーム遮断手段１２０により遮断し、被測定物体５のキズ領域Ｄに対応する下から２本目のレーザービームがなくなった状態で残りの３本のレーザービームが一列の集光スポットＰとして照射されるようにする。照射される３本のレーザービームはキズ領域Ｄを避けており、キズ領域Ｄを走査することによる測定精度低下をなくすことができる。遮断するレーザービームを適宜調整することで種々の局在的なキズ分布を有する被測定物体５に対して対応が可能となる。
【００６０】
ビーム分割手段１００としては、前述のように単純な複数アパーチャによる分割、あるいは単一もしくは複数のビームスプリッタプレートなどが挙げられる。またビーム遮断手段１２０としては、単純な遮光帯や液晶シャッタアレイなどが挙げられる。
このようにすると、対物レンズ光学系４の作用が異なり、分割された複数のレーザービームがそれぞれ被測定物５の表面に集光スポットＰとして照射されるように作用する。また、対物レンズ光学系４としては、図４に示すような分割されたレーザービームの数に対応するレンズアレイが挙げられ、レンズの焦点位置と被測定面位置とを一致させるようにする。
【００６１】
さらに、図５に示すように、集光レンズ１１０に２組の凸レンズ系１１０ａ，１１０ｂを対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、凸レンズ系１１０ａ，１１０ｂの共焦点位置ＢＦに所定の開口Ｏを有するアパーチャＡＰを備えるようにしてもよい。（請求項９）
詳しくは、図５（ａ），（ｂ）の光検出器６の手前の集光レンズ１１０の構成を、図６に示すように２組の凸レンズ系１１０ａ，１１０ｂを向かい合わせて共焦点位置ＢＦを形成し、その共焦点位置ＢＦに適当な大きさのアパーチャＡＰを設けた構成とする。なお、共焦点位置ＢＦには入射するレーザービームのスペクトルが形成されるが、光軸に対して離れた位置に形成される高次スペクトルはノイズ成分であり、光軸近傍に適切な開口Ｏを有するアパーチャＡＰを透過させることにより、これら光学ノイズ成分をカットでき測定のＳ／Ｎを向上させることが出来る。
【００６２】
（２）本発明に係るレーザー測長器の第２の実施の形態（請求項２発明）
本発明に係るレーザー測長器は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、レーザー光源１から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数（ここでは４本）のビームに分割するビーム分割手段１００と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビーム（参照ビーム）と２本の第２のビーム（測定ビーム）に分割すると共に、参照ミラー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複数の干渉光を出射する２パス干渉計２と、２パス干渉計２から出射される２組の第２のビーム（測定ビーム）を１組に合成して出射し、被測定物からの反射光を２組の第２のビーム（測定ビーム）に再分割して干渉計２に戻す合成分割手段と、合成分割手段から出射される複数の第２のビーム（測定ビーム）それぞれを集光して被測定物体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合成分割手段に戻す対物レンズ光学系４と、干渉計２から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズ１１０と、前記集光された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とを備える。なお、合成分割手段は、ミラー２０とビームスプリッタ２１とからなる。
【００６３】
また、ビーム分割手段１００によるビーム分割はＸ方向（２パス干渉計２の入反射平面に対して垂直な平面内での分割）とするとよい。すなわち、図６の構成は後述する図１３の構成において、合成分割手段を追加し、ビーム分割手段１００が分割するビームの方向を９０°回転させたものである。これにより、図６（ｃ）のように対物レンズ光学系４で集光されて被測定物体５表面に一列の集光スポットＰとして照射されるようになる。
【００６４】
また、２本の測定ビームの分離性を良くするため、直線偏光のレーザー光源１を使い、干渉計２を偏光ビームスプリッタとし、偏光ビームスプリッタの対物レンズ光学系４側に１／４波長板を備えた上で、ビームスプリッタ２１も偏光ビームスプリッタにするのが望ましい。このようにすると対物レンズ光学系４に入射する測定ビームは取り扱い上一本になるので、２パス干渉計２による分解能向上が得られると同時に測定ビームに対し対物レンズ光学系４のビーム分割方向を自在に設定できる（図６ではＸ方向に一致させているが、Ｙ方向に一致させそちらに被測定物体の曲面方向をあわせても支障ない）ため光学系セッティング時における取り扱いが非常に行いやすくなる。
【００６５】
なお、集光レンズ１１０に２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えるようにしてもよい。（請求項９）
【００６６】
（３）本発明に係るレーザー測長器の第３の実施の形態（請求項３の発明）
本発明に係るレーザー測長器は、図７（ａ）に示すように、レーザー光源１から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数（ここでは４本）のビームに分割するビーム分割手段１００と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割して出射すると共に、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複数の干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される複数の第１及び第２のビームそれぞれを集光して被測定物体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（ミラー）２０と、干渉計２から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズ１１０と、前記集光された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、前記導光手段（ミラー）２０が、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。
【００６７】
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共に、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の構成における参照ミラー３を被測定物体５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）を持ち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。
【００６８】
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、回転する円筒外側面の変位測定などに好適である。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。また、干渉計２として図７または後述する図１３の２パス干渉計２の構成を適用することも可能である。
【００６９】
なお、第１の実施の形態に述べたように、図８（ａ），（ｂ）のように、第１の実施の形態に述べたように、ビーム分割手段１００と干渉計２との間に配置され、ビーム分割手段１００で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０を備えるようにしてもよい。（請求項７）
さらに、集光レンズ１１０に２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えるようにしてもよい。（請求項９）
【００７０】
（４）本発明に係るレーザー測長器の第４の実施の形態（請求項４の発明）
本発明に係るレーザー測長器は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、レーザー光源１から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数（ここでは４本）のビームに分割するビーム分割手段１００と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビームと第２のビームに分割して出射すると共に、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複数の干渉光を出射する干渉計２と、干渉計２から出射される複数の第１及び第２のビームそれぞれを集光して被測定物体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（ミラー）２０と、干渉計２から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズ１１０と、前記集光された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、前記導光手段（ミラー）２０が、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。
【００７１】
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共に、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。この構成は図１の構成における参照ミラー３を被測定物体５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）を持ち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。
【００７２】
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。回転する円筒外側面の変位測定などに好適である。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。また、干渉計２として図３あるいは図４の２パス干渉計２の構成を適用することも可能である。
【００７３】
なお、第１の実施の形態に述べたように、図１０（ａ），（ｂ）のように、第１の実施の形態に述べたように、ビーム分割手段１００と干渉計２との間に配置され、ビーム分割手段１００で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０を備えるようにしてもよい。（請求項７）
さらに、集光レンズ１１０に２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えるようにしてもよい。（請求項９）
【００７４】
（５）本発明に係るレーザー測長器の第５の実施の形態（請求項５の発明）
本発明に係るレーザー測長器は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、レーザー光源から出射されたレーザービームを直線上にならぶ複数（ここでは４本）のビームに分割する第１ビーム分割手段１００と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを２方向に分割する第２ビーム分割手段（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（ミラー）２０と、前記２方向に分割された複数の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共に、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複数の干渉光を出射する第１及び第２干渉計２と、前記干渉計２から出射される複数の第２のビーム（測定ビーム）を集光して前記被測定物体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前記干渉計２に戻す第１及び第２の対物レンズ光学系４と、前記干渉計２から出射される複数の干渉光を１つに集光する第１及び第２集光レンズ１１０と、前記集光された干渉光の強度を検出して電気信号に変換する第１及び第２光検出器６と、該光検出器６の出力に基づき測長を行う第１及び第２測長回路７とを備える。
【００７５】
この構成は、図１に示した１組の構成を、直交する２方向（Ｘ・Ｙ）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と測長回路７は、方向別に２組設ける。なお、光源は単一で構わない。
【００７６】
この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。
なお、干渉計２としては図１の干渉計のほか、図６または後述する図１３の２パス干渉計２の構成を適用することも可能である。
【００７７】
なお、第１の実施の形態に述べたように、図１２のように、ビーム分割手段１００と干渉計２との間に配置され、ビーム分割手段１００で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０を備えるようにしてもよい。（請求項７）
さらに、集光レンズ１１０に２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えるようにしてもよい。（請求項９）
【００７８】
（６）本発明に係るレーザー測長器の第６の実施の形態（請求項６の発明）
本発明に係るレーザー測長器は、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、レーザー光源１から出射されたレーザービームを複数（ここでは２本）のビームに分割するビーム分割手段１００と、前記分割された複数のレーザービームそれぞれを第１のビーム（参照ビーム）と第２のビーム（測定ビーム）に分割し、第２のビーム（測定ビーム）を出射して被測定物体５で反射させることをパスを変えて２回（Ｐ１、Ｐ２）繰り返すと共に、参照ミラー８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２回目に反射されて戻る第２のビーム（測定ビーム）とを干渉するように合成し複数の干渉光を出射する２パス干渉計２と、干渉計２から出射される複数の第２のビーム（測定ビーム）それぞれを集光して被測定物体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に戻す対物レンズ光学系４と、干渉計２から出射される複数の干渉光を１つに集光する集光レンズ１１０と、前記集光された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とを備える。
【００７９】
ここで、２パス干渉計２は、２本の測定ビームが２パス（Ｐ１，Ｐ２）することにより４本の測定ビームを有する２パス２ビーム干渉計と見ることができるが、ビーム分割手段１００によるビーム分割の方向と２パス干渉計２の測定ビームの入反射平面とを一致させるとよい。
これにより、図１３（ｃ）に示すように測定ビームはそれぞれ対物レンズ光学系４で集光されて被測定物体５表面に一列にならぶ２組（Ｐ１，Ｐ２）の複数集光スポット列Ｐ（ここでは２個×２組の計４個）として照射されるようになる。なお、測定ビーム中心を結ぶ直線と対物レンズ光学系４の方向は一致させる必要がある。（図１３（ａ）におけるＸ方向）
【００８０】
この複数の集光スポットの配列方向は被測定物体５の曲面でない方向（Ｘ方向）と一致させることが好ましい。この構成においても、照射ビームはＸ方向に複数個に分割されるのですべての照射ビームが被測定面のミクロな凹凸である切削痕や傷に当たることはなく、光検出器６に戻る干渉光ビーム全体でみるとそれらの影響は平均化され変位データ精度に寄与しないようにできる。そのため分解能を向上させたマルチパスのレーザー測長器においても、回転中の円筒側面のような一方向に曲面を有する物体の移動量測定を、側面のミクロな凹凸の影響なく、行うことができる。
【００８１】
なお、集光レンズ１１０に２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えるようにしてもよい。（請求項９）
【００８２】
（７）本発明に係るレーザー測長器の第７の実施の形態（請求項８の発明）
本発明に係るレーザー測長器は、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、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のビームに分割すると共に、参照ミラー３から反射されて戻る第１のビームと被測定物５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干渉光を出射する干渉計２と、その干渉計２と被測定物５との間に第２のビームを１方向に収束させて、被測定物５表面にスリット状のビームとして照射するとともに、被測定物５表面からの反射光を干渉計２に戻す対物レンズ光学系４１と、干渉計２から出射される干渉光を集光する集光レンズ１１０と、集光された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、その光検出器６の出力に基づき測長を行う測長回路７とを備える。さらに、レーザー光源１から出射されたレーザービームの任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０をレーザー光源１と干渉計２との間に備える。
【００８３】
詳しくは、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、概ね円形であるレーザー光源１から出射されたレーザービームを一方向のみに収束させる対物レンズ光学系４１を備え、測定ビームを一方向のみに収束させ、図１４（ｃ）のように被測定物体５の表面にスリット状に集光されるよう照射する。このとき、レーザービームの収束方向は被測定物体５の曲面（Ｙ方向）と一致させる。
【００８４】
さらに、レーザー光源１と干渉計２との間にビーム遮断手段１２０を設け、レーザービームの任意の部分を遮断して干渉計２に到達しないようにする（図１４（ａ）（ｃ）ではビームの一部を遮断している）。
この例では、対物レンズ４１の作用のみが異なり、一方向へ収束作用を有する対物レンズ光学系としては、シリンドリカルレンズ光学系が挙げられる。また、ビーム遮断手段１２０としては、単純な遮光帯や液晶シャッタアレイなどが挙げられる。
【００８５】
曲面が切削製作された場合、Ｙ方向に延びた切削痕ＱがＹ方向に直交するＸ方向に複数並ぶことになるが、照射ビームはＸ方向に十分長いので、被測定物体５の表面（被測定面）のミクロな凹凸である切削痕Ｑや傷の影響は平均化され、変位データ精度には影響を与えない。一方で照射ビームは、Ｙ方向に小さく絞られており被測定物体５の表面からの反射光が得られるので、被測定物体５の曲面の変位測定は行える。
【００８６】
被測定物体５の被測定面で反射した測定ビームは、参照ミラー３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へ出射されるが、干渉計２と光検出器６の間に集光レンズ１１０を配置し、集光レンズ１１０の焦点位置を光検出器６の内部の受光素子６１の表面と一致させ、図１４（ｄ）に示すように光検出器６へ入射する干渉光ビームを光検出器６の受光素子６１に全て集光させる。このようにすると、測長回路７の測長結果は全測定ビームの変位が平均化されたものとなり、被測定物体５の被測定面のミクロな凹凸による変位データ精度低下を防ぐことができる。
【００８７】
図１４（ｃ）のようなキズ領域Ｄが被測定物体５の表面上に存在するとき、Ｘ方向でキズ領域Ｄに到達するビーム部分をビーム遮断手段１２０により遮断し、被測定物体１２０のキズ領域Ｄに対応する部分の測定ビームがなくなった状態で測定ビームの残りの部分が照射されるようにする。実際に照射される測定ビームはキズ領域Ｄを避けており、キズ領域Ｄを走査することによる測定精度低下をなくすことができる。測定ビームの遮断される部分を適宜調整することで種々の局在的なキズ分布を有する被測定物体５に対して対応が可能となる。
【００８８】
また、集光レンズ１１０に２組の凸レンズ系を対向させたアフォーカル光学系を用いると共に、凸レンズ系の共焦点位置に所定の開口を有するアパーチャを備えるようにしてもよい。（請求項９）
【００８９】
（８）本発明に係る光ディスク原盤露光装置の第１の実施の形態（請求項１０の発明）
本発明に係る光ディスク原盤露光装置は、図１５に示すように、ターンテーブル５３と露光ビームの横送り機構５４を有する光ディスク原盤露光装置において、前記ターンテーブル５３を被測定物として、横送り方向におけるそのターンテーブル５３の基準点からの移動量を測定する上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれか一に記載のレーザー測長器と、前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り機構の送り量を制御する手段（図示せず）と、を備える。
【００９０】
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とこれらの露光光学系５２と、回転するターンテーブル５３（Ｍはモーター）と、ターンテーブルもしくは露光光学系の一部を１方向に動かす横送り機構５４（この図ではターンテーブルを動かす。またその場合は、レーザー測長器構成の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をターンテーブルと一体化して移動させる。Ｍはモーター）と、以上全体の制御系（図示せず）から構成されており、ターンテーブル自体はアルミ等の金属で製作されるので、上記レーザー測長器構成１〜７を搭載して、ターンテーブル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。さらに横送り機構の送り量の制御手段５５を備えることによって、横送り方向の移動量を測定してこの制御手段にフィードバックすることにより、横送り量を調整しターンテーブル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半径方向）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。
【００９１】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、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、ターンテーブル回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ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。
【００９２】
（９）本発明に係る光ディスク原盤露光装置の第２の実施の形態（請求項１１の発明）
本発明に係る光ディスク原盤露光装置は、図１６に示すように、ターンテーブル５３と露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、前記ターンテーブル５３を被測定物として、横送り方向におけるそのターンテーブル５３の基準点からの移動量を測定する上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれか一に記載のレーザー測長器と、前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り方向における露光ビームの位置を制御する手段５２Ａとを備える。
【００９３】
すなわち、光ディスク原盤露光装置の露光光学系に、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が付加されており、横送り方向の移動量を測定すると共に、上記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ターンテーブル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半径方向）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。
【００９４】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、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、ターンテーブル回転時の基準点からの移動量を高精度に測定し、かつ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。
【００９５】
なお、図１５，図１６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Ｌ方向とターンテーブル移動軸方向Ｍを一致させる必要があるが、図１７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で角度ずれ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的に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、いったん光軸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。
このような問題に対して、図１８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であって、レーザー光源１と干渉計２との間にレーザー測長器の光軸角度調整手段８０を備え、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方向Ｍに一致させるように調整可能としてもよい。（請求項１３）
【００９６】
また、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、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で構成されていてもよい。（請求項１４）
たとえば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１９（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。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。
【００９７】
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２０に示すように，光軸角度調整手段８０をレーザー光源１とビーム分割手段１００の間に配置し，光軸角度調整手段８０とビーム分割手段１００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のモニタ手段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，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調整可能としても良い。（請求項１５）
【００９８】
またその際、図２１に示すように、レーザー光の分岐手段９１とモニタ手段９２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。（請求項１６）
ここで、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、典型的な構成は焦点距離の比がγ：１の凸レンズ２枚また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。
【００９９】
（１０）本発明に係る光ディスク原盤露光装置の第３の実施の形態（請求項１２の発明）
本発明に係る光ディスク原盤露光装置は、ターンテーブルと露光ビームの横送り機構を有する光ディスク原盤露光装置において、前記ターンテーブルを被測定物として、横送り方向およびそれに直交する方向における該ターンテーブルの基準点からの移動量を測定する上記第６の実施形態に記載のレーザー測長器と、前記レーザー測長器の測長結果に基づいて横送り方向およびそれに直交する方向における露光ビームの位置を制御する手段とを備える。
【０１００】
すなわち、上記第２の実施の形態に記載の光ディスク原盤露光装置に、さらに横送り方向とその直交方向に対してビーム位置を制御可能なビーム位置制御手段を付加し、横送り方向とその直交方向の移動量を測定すると共に、上記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ターンテーブル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およびピット位置精度となる）が向上する。
【０１０１】
本発明に係るレーザー測長器は、上記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機構または装置に適用して、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。ターンテーブル外周面等に測定ビームを照射する。また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】
【０１０２】
以下、本発明を適用した実施例について説明する。
（実施例１）
図２２に示す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をアルミ切削加工して製作し（外径Φ１７０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）、露光中のターンテーブル回転振れ量を測定した。なお本装置の基本的な構成は図９に準ずる。
【０１０３】
図２２（ａ）において、レーザーヘッド１として、波長６３３ｎｍのＨｅＮｅレーザー（２波長レーザー）を利用し、周波数差約３ＭＨｚのＰ偏光とＳ偏光が直径３ｍｍの測定ビームとして出射される。
また、円筒面に照射する測定ビームは、ビーム分割手段１００によりビームスプリッタ２３の手前で４本のビームに分割される。ビーム分割手段１００は２組の５０％プレートビームスプリッタ１０１・１０２が連続して配置されたものからなり、分割されるビーム間隔は約３ｍｍに調整した（図２２（ｂ））。
また、干渉計２として、図２８と同じく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。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には偏光ビームスプリッタを用い、２枚の１／４波長板２Ａ・２Ｂを利用する。また、干渉計２は、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。
対物レンズ光学系４として焦点距離５０ｍｍの４素子レンズアレイを使用し、直径約３０ミクロンの４個の集光スポットをターンテーブル５３外周面上に照射した（図２２（ｃ））。
光検出器６手前の集光レンズ１１０は焦点距離３０ｍｍのレンズを用いる（図２２（ｄ））。
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。本装置における測定の分解能は１．２ｎｍである。
また、ターンテーブル５３と測定光学系として２，３，４，ミラー２０は横送り機構５４上に固定され、Ｘ方向に移動するようになっている。
【０１０４】
このような測定ビームをＸＹ２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測定結果を図２３に示す。従来技術の測定で問題となっていたドリフト成分の発生なしに安定した測定を行うことができた。
また、図２３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１６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。
【０１０５】
なお、ビーム分割手段１００と干渉計２との間に配置され、ビーム分割手段１００で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０を備えるようにしてもよい。（請求項７）
この実施例を図２４（ａ）〜（ｄ）を用いて以下に示す。
【０１０６】
（実施例２）
図２４（ａ）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をアルミ切削加工して製作し（外径Φ１７０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）、露光中のターンテーブル回転振れ量を測定した。なお、光ディスク原盤露光装置の構成は図１６に準ずる。
図２８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。レーザーヘッド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ＨｅＮｅ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の測定ビームとして出射される。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
また、レーザー光軸角度ずれ検出手段として、サンプリングミラー９１、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）９２及び凸レンズ９３１，９３２をビーム折り曲げミラー８２とビーム分割手段１００の間に配置する。ここで、サンプリングミラー９１は分岐手段として、ＰＳＤ９２はモニタ手段として、凸レンズ９３１，９３２はビームエキスパンダとして機能する。サンプリングミラー９１は、レーザー光源のビームのうち、９９％透過し、１％反射（分岐）してＰＳＤ９２に導く。また、ＰＳＤ９２は、入射した光ビームの中心位置に対応する電圧を出力する素子である。また、凸レンズ９３１，９３２は、焦点距離の比が２：１であり、ビームサンプラー９１とＰＳＤ９２の間に配置することにより、ビーム経を１／２に縮小する。
【０１１０】
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。
【０１１１】
対象物体の表面に照射する測定ビームは、分岐ビームスプリッタ２３の手前で８本のビームに分割した。ビーム分割に用いるビーム分割手段１００として、図２４（ｂ）に示す３組の５０％プレートビームスプリッタ１０１，１０２，１０３を連続して配置し、ビーム間隔を約０．７５ｍｍに調整した。
また、ビームスプリッタ１０３の後に光学マスク１２１を配置し、分割したビームのうち任意のビームを遮光できるようにした。対物レンズ４は、焦点距離５０ｍｍの８素子レンズアレイを使用し、図２４（ｃ）に示すように、直径約３０ミクロンの８個の集光スポットをターンテーブル５３外周に照射した。光検出器６手前の集光レンズ１１０は焦点距離３０ｍｍのレンズを用いた（図２４（ｄ））。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およびミラー２０は、横送り機構５４上に固定され、Ｘ方向に移動するようになっている。
【０１１２】
このような測定ビームをＸＹ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測定結果は図２３と同様の結果を示し、ドリフトの発生なしに安定した測定が行えた。
図２３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１６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る。
【０１１３】
なお、この実施例では、８分割した測定ビームを利用したが、前述の第７の実施の形態に示したように、スリット状の測定ビームを利用してもよい。その装置構成を図２５（ａ），（ｂ）に示す。この場合、サンプリングミラー９１、ＰＳＤ９２及び凸レンズ９３１，９３２からなるレーザー光軸角度ずれ検出手段は、光軸角度調整手段８０と干渉計２との間に配置するとよく、図２５ではビーム折り曲げミラー８２とビーム遮断手段１２０との間に配置している。
【０１１４】
（実施例３）
図２６に示す構成の装置を用いて、実施例１と同様の条件で露光中のターンテーブル回転振れ量を測定した。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を挟み込み、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。
測定の結果、実施例１と比較して測定の分解能が２倍の０．６ｎｍとなった。
【０１１５】
なお、図２７（ａ）に示すように、図２６のビーム分割手段１００とレーザー光源１との間に光軸角度調整手段８０を備えて原盤露光ごとに光軸角度を移動軸に一致させる調整が行えるようにするとともに、ビーム分割手段１００と干渉計２との間に配置され、ビーム分割手段１００で分割された複数のビームのうち任意の部分を遮断するビーム遮断手段１２０を備えるようにしてもよい。（請求項７，１３）さらに、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検出する光軸角度ずれ検出手段９０を備えるとよい。
【０１１６】
このとき、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（請求項１４）、ビーム分割手段１００は、図２７（ｂ）に示すように３組の５０％プレートビームスプリッタ１０１，１０２，１０３を連続して配置して、レーザービームを８分割する。このとき、図２７（ａ）のＢ−Ｂ´断面は図２７（ｃ）のようになる。
また、光軸角度ずれ検出手段９０は、ビーム折り曲げミラー８２とビーム分割手段１００との間に配置され、サンプリングミラー９１、ＰＳＤ９２、及びビーム経を縮小するビームエキスパンダを形成する２つの凸レンズ９３１，９３２で構成される。（請求項１５，１６）
また、ビーム分割手段１００を用いて測定ビームを８分割することに代えて、スリット状の測定ビームを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明に係るレーザー測長器の第１の実施の形態における構成を示す図である。
【図２】対物レンズ光学系による測定ビームの集光状態を示す図である。
【図３】図１のレーザー測長器の変形例を説明するための図である。
【図４】図３の対物レンズ光学系による測定ビームの集光状態を示す図である。
【図５】図１の集光レンズの変形例を示す図である。
【図６】本発明に係るレーザー測長器の第２の実施の形態における構成を示す図である。
【図７】本発明に係るレーザー測長器の第３の実施の形態における構成を示す図である。
【図８】図７のレーザー測長器の変形例を説明するための図である。
【図９】本発明に係るレーザー測長器の第４の実施の形態における構成を示す図である。
【図１０】図９のレーザー測長器の変形例を説明するための図である。
【図１１】本発明に係るレーザー測長器の第５の実施の形態における構成を示す図である。
【図１２】図１１のレーザー測長器の変形例を説明するための図である。
【図１３】本発明に係るレーザー測長器の第６の実施の形態における構成を示す図である。
【図１４】本発明に係るレーザー測長器の第７の実施の形態における構成を示す図である。
【図１５】本発明に係る光ディスク原盤露光装置の第１の実施の形態における構成を示す図である。
【図１６】本発明に係る光ディスク原盤露光装置の第２の実施の形態における構成を示す図である。
【図１７】レーザー測長器のレーザービームの光軸方向とターンテーブルの移動方向との関係を説明するための図である。
【図１８】図１６の光ディスク原盤露光装置の変形例を説明するための図である。
【図１９】図１８の光軸角度調整手段の一例を説明するための図である。
【図２０】光軸角度ずれ検出手段の構成例（１）を示す図である。
【図２１】光軸角度ずれ検出手段の構成例（２）を示す図である。
【図２２】実施例１のレーザー測長器の構成を示す図である。
【図２３】実施例１の測定結果を示す図である。
【図２４】図２２の光ディスク原盤露光装置の変形例を説明するための図である。
【図２５】図２２の光ディスク原盤露光装置の別の変形例を説明するための図である。
【図２６】実施例２のレーザー測長器の構成を示す図である。
【図２７】図２６の光ディスク原盤露光装置の変形例を説明するための図である。
【図２８】マイケルソン干渉計を利用したレーザー測長器の従来例を示す図である。
【図２９】２パス干渉計を利用したレーザー測長器の従来例を示す図である。
【図３０】物体曲面の切削痕による変位測定データの変動を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１    レーザー光源（レーザーヘッド）
２    干渉計（２パス干渉計）
２Ａ，２Ｂ    １／４波長板
３，８    参照ミラー
４，４ａ，４１    対物レンズ光学系
５    被測定物体
６    光検出器
７    測長回路
２０    ミラー
２１，２３    ビームスプリッタ
５１    露光光源
５２    露光光学系
５２Ａ    ビーム位置制御手段
５３    ターンテーブル
５４    横送り機構
５５，５６  制御手段
６１    受光素子
８０    光軸角度調整手段
８１，８２    折り曲げミラー（光軸角度調整手段）
９０    光軸角度ずれ検出手段
９１    分岐手段（サンプリングミラー）
９２    モニタ手段（ＰＳＤ）
９３    アフォーカル光学系
９３１，９３２    凸レンズ
１００    ビーム分割手段
１０１，１０２，１０３    ビームスプリッタ（ビーム分割手段）
１１０    集光レンズ
１１０ａ，１１０ｂ    凸レンズ系（集光レンズ）
１２０    ビーム遮断手段
ＡＰ    アパーチャ
ＢＦ    共焦点位置
Ｄ    キズ領域
Ｌ    光軸
Ｍ    ターンテーブル移動方向
Ｏ    開口
Ｐ    集光スポット
Ｐ１，Ｐ２    ビームパス
Ｑ    切削痕
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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