(57)【要約】【課題】分解能を向上させてデッドパスの影響を排除して高精度の測長を行う小型で高品質の画像を形成するヘテロダインレーザー干渉測長器及び画像形成装置を提供する。【解決手段】ヘテロダインレーザー光源１からのレーザービームを２つの測定ビームに分離する偏光ビームスプリッタ２と、仮想直線１０１上に反対方向を向いて被測定物１０２に固定される２つの測定ミラー３、４と、前記測定ミラー３、４に対して前記仮想直線１０１に沿って測定ビームを導く２つの測定光路５、６と、各々の前記測定光路５、６中に配置される１／４波長板７、８と、前記１／４波長板７、８と前記測定ミラー３、４の間に位置し測定ビーム断面の一部を反射する２つの反射ミラー９、１０と、前記測定ミラー３、４と前記反射ミラー９、１０による２つのビート信号の差分に対応する変位の算出を行う演算手段１１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を用いて被測定物の変移を測定するヘテロダインレーザー干渉測長器において、
異なる周波数で偏光面が直交する２つの直線偏光レーザービームを発生するヘテロダインレーザー光源と、
前記ヘテロダインレーザー光源からのレーザービームを２つの測定ビームに分離する偏光ビームスプリッタと、
仮想直線上に反対方向を向いて被測定物に固定される２つの測定ミラーと、
前記測定ミラーに対して前記仮想直線に沿って測定ビームを導く２つの測定光路と、
各々の前記測定光路中に配置される１／４波長板と、
前記１／４波長板と前記測定ミラーとの間に位置し、測定ビーム断面の一部を反射する２つの反射ミラーと、
前記測定ミラーと前記反射ミラーからの反射光束を２分割して前記測定ミラーによる干渉光強度のビート信号と前記反射ミラーによる干渉光強度のビート信号の２つのビート信号の差分に対応する変位の算出を行う演算手段と、
を備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項２】
請求項１に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記偏光ビームスプリッタは、前記１／４波長板を一体化して備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項３】
請求項１または２に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記測定ミラーは、被測定物の端面をミラー化して兼用して備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記２つの反射ミラーは、前記測定光路の測定ビームの一部を反射するように同一形状でかつ前記測定光路の光軸に対して同等位置に配置して備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記反射ミラーと前記測定ミラーの間に位置し、測定ビームを集光して前記測定ミラーに照射するレンズを備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項６】
請求項５に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記レンズは、入射面の一部に前記反射ミラーを形成して備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項７】
請求項６に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記レンズは、光軸を中心に同心円状に前記反射ミラーを形成して備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項８】
請求項６に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記レンズは、周辺部に光軸を中心の同心円状に前記反射ミラーを形成して備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記演算手段は、前記測定ミラーと前記反射ミラーからの反射光束を２分割するビームスプリッタを備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記演算手段は、反射光束から前記２つの測定ミラーによる干渉光を選択的に透過させる開口と、前記開口を透過する干渉光強度を電気的に検出する光検出器と、前記光検出器の出力からビート信号を生成する測定回路を備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記演算手段は、反射光束から前記２つの反射ミラーによる干渉光を選択的に透過させる開口と、前記開口を透過する干渉光強度を電気的に検出する光検出器と、前記光検出器の出力からビート信号を生成する測定回路を備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、
前記演算手段は、前記２つの測定回路の生成するビート信号の差分に対応する変位の算出を行う演算回路を備えることを特徴とするヘテロダインレーザー干渉測長器。
【請求項１３】
被記録媒体にトナーの記録画像を形成する画像形成装置において、
被記録媒体に記録画像を形成する画像形成ユニットと、
請求項１から１２のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像形成装置において、
前記画像形成ユニットは、電子写真方式の作像プロセスでトナーの記録画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロダインレーザー干渉測長器及びそのヘテロダインレーザー干渉測長器を備える画像形成装置に関し、詳しくは、精密計測をはじめとして、精密機械、半導体、光デイスク等の加工製造に利用されるレーザー光を用いて被測定物の変位を測定するヘテロダインレーザー干渉測長器、及びそのヘテロダインレーザー干渉測長器を備える被記録媒体に記録画像を形成する印刷装置のインクジェットプリンタ、静電記録方式や電子写真方式などの作像プロセスでトナーの記録画像を形成する複写機、ファクシミリ装置、プリンタあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヘテロダインレーザー干渉測長器、及びそのヘテロダインレーザー干渉測長器を備える画像形成装置において、レーザー干渉測長器として利用されている方式で代表的なのは、高精度で安定性があるヘテロダインレーザー干渉測長器である。
ヘテロダインレーザー干渉計を利用する回転振れ計測として、被測定面の微細な凹凸の影響を受けない精度の高い変位測定を行うことも提案されている（特許文献５を参照）。
図６は、従来のヘテロダインレーザー干渉測長器１０００の基本構成のブロック図である。
図６において、ヘテロダインレーザー光源１００１は、互いに周波数がわずかに異なり偏光面が直交する、２つの直線偏光出射ビームを出射する。
【０００３】
ヘテロダインレーザー光源１００１から出射してビームスプリッタ１０２０で分岐される直線偏光出射ビームは、光検出器１０２１で干渉状態を電気信号に変換し、基準信号回路１０２２でビート信号を検出する。
ビームスプリッタ１０２０を透過したビームは、偏光ビームスプリッタ１００２で基準ビーム１００５と測定ビーム１００６に分割される。
基準ビーム１００５は、１／４波長板１００７を透過後、位置固定されている基準ミラー１００３で反射され、１／４波長板１００７を経て偏光ビームスプリッタ１００２に戻る。
測定ビーム１００６は、１／４波長板１００８を透過後、可動の測定ミラー１００４で反射され、１／４波長板１００８を経て偏光ビームスプリッタ１００２に戻る。
【０００４】
基準ミラー１００３と測定ミラー１００４で反射した基準ビーム１００５と測定ビーム１００６は、それぞれ２回１／４波長板１００７と１／４波長板１００８を通るので偏光面が回転し、偏光ビームスプリッタ１００２から出射ビームとは分離され、光検出器１００９で干渉状態を電気信号に変換し、測定信号回路１０１０でビート信号を検出する。
偏光ビームスプリッタ１００２と２つの１／４波長板１００７と１／４波長板１００８は一体化することも可能である。
基準信号回路１０２２と測定信号回路１０１０の出力は、演算回路１０１９で演算処理される。
測定対象に搭載して固定される測定ミラー１００４が動くと、測定信号回路１０１０のビート信号位相が変化し、また周波数が速度に応じてドップラーシフトするため、演算回路１０１９が、基準信号回路１０２２をもとにこれらを演算処理することで移動距離を測定できる。
【０００５】
移動距離は絶対値測定ではなく相対値測定で行われ、任意に定めた測定原点（Ｚ）で測定値をゼロリセットする。測定原点（Ｚ）における基準ビーム１００５と測定ビーム１００６の光路長差がデッドバスである。
一般に光学系配置の制約等から、このデッドバスをゼロとすることは困難である。周囲環境の温度、湿度、気圧によってレーザー光の波長は変化すると言うことはエドレンの式として知られているため、レーザー干渉測長の測定値も変化するが、デッドパス中の変化分は測定値から分離することができないため、結果として可動の測定ミラー１００４の移動距離測定精度が低下すると言う不具合がある。
【０００６】
そのため、下記のようなデッドバスの影響を低減させる種々の方法や装置が提案されている。
まず、設計上のデッドパス量をあらかじめ求めておき、環境変化によるデッドバス量変化分を計算してデッドパスを含む実際の測長結果を補正する（特許文献１、２を参照）。
即ち、デッドバス長（Ｌｄ）を何らかの手段、例えば、メジャー等によって測定し、レーザー干渉を利用して測定した測長結果を（Ｌ）、符号ダッシュを温度等の環境を考慮したエドレンの式による補正後の測長結果とすると、真の移動距離（Ｌａ）＝Ｌ’−（Ｌｄ−Ｌｄ’）とする（特許文献１を参照）。
そして、温度等の環境条件の検出部を備えて、デッドバスを入力部に操作者がデッドパス長（Ｃｄ）（正しくは距離に対応するカウント値）を入力し、自動的にエドレンの式による補正が行われるようにし、測定した移動距離（Ｃｐ）の値に対し、真の移動距離をＣ＝Ｃｐ−（Ｃｄ−Ｃｄ’）としている（特許文献２を参照）。
【０００７】
他に、基準光路の１／４波長板を基準ビームに部分的に挿入し、測定光路の１／４波長板の表面の一部をミラーとし測定原点に配置して、基準信号は基準光路の１／４波長板を通らず基準ミラーから反射される部分と、測定光路の１／４波長板表面から反射される部分の干渉によって発生し、測定信号は基準光路の１／４波長板を通り基準ミラーから反射される部分と、測定光路の１／４波長板を通り測定ミラーから反射される部分の干渉によって発生するようにしているので、デッドパスの測長を基準信号で行い、測定ミラー位置の測長を測定信号で行い、測定ミラーの測長結果からデッドバス量変化を相殺している（特許文献３を参照）。
更に、参照および測定光路に伸縮機構を備え、基準ミラー・測定物と偏光ビームスプリッタとの距離を増減できるようにし、デッドパスゼロに相当する光源からの基準信号を元に、参照および測定光路の位相差を算出し、参照光路の長さを伸縮させて、実際にデッドパス長をゼロに調整することで、デッドバス自体を光学系から取り除くようにしている（特許文献４を参照）。
【０００８】
更に、レーザー干渉測長器では基準光路を測定光路として利用して分解能を向上させる方法がある。
図７は、従来の分解能を向上させるレーザー干渉測長器２０００の基本構成のブロック図である。
図７において、レーザー干渉測長器２０００は、被測定物２００１に反対方向を向いた基準ミラー１００３と測定ミラー１００４が搭載されて固定された形になっている。
基準ミラー１００３への基準ビーム１００５は、１／４波長板１００７から方向を変えるための３つのミラー２００２、２００３、２００４を経て導かれている。基準ビーム１００５と測定ビーム１００６は同一直線上にあり、基準ミラー１００３と測定ミラー１００４は２つの基準ビーム１００５と測定ビーム１００６に対して垂直に配置される構成になっている。
【０００９】
レーザー干渉測長器２０００は、図６に図示するヘテロダインレーザー干渉測長器１０００と比較し、基準ミラー１００３が光軸に相当する直線に対して測定ミラー１００４と反対方向を向いて測定対象の被測定物２００１に搭載されて固定されている点が違っている。
この構成では、被測定物２００１の光軸方向移動量に対し光路長が差動検出されて２倍になるので分解能が２倍に向上する。
このような差動検出光学系の構成では、基準ミラー１００３と測定ミラー１００４の働きは全く同等になる。
ただし光学的差動検出では、被測定物２００１を挟み込むような光学系を構成する必要があるため、基本的には被測定物２００１に移動量を加えた程度の不等長光路となり、デッドパスが図６で示す通常の光学系に比較して大きくなる。
そのために、より一層のデッドパスによる測定精度の低下を排除する必要が生じてくる。
【００１０】
従来技術として取り上げた特許文献１、２では、デッドパス量をあらかじめ求めておき、環境変化によるデッドバス量の変化分を計算して、デッドパスを含む測長結果を補正するものである。
然し、これでは間接的であり、またあらかじめ求めておくデッドパス量の精度が低いと言う不具合がある。
【００１１】
特許文献３では、対象と共にデッドパス部の光学測長も行うことでデッドバス量変化を相殺しているが、基準ミラーは位置固定とするのが前提となる。
あえて基準ミラーの可動を許し差動検出光学系に適用しようとすると、２つの光路間で測定光路の位置が光軸に対して反転するため、測定光路を測定ミラーの同一直線上に合わせるためには光路をシフトさせる必要があり、そのための機構が余分に必要になると言う不具合がある。
更に、特許文献４では、デッドパス量を実際に求めてそれ自体を解消させるが、そのために必要な光路伸縮機構が必要であり、実際の装置への搭載は困難で搭載した場合も設置スペースが多くなる不具合がある。
【特許文献１】特開平６−５８７１１号公報
【特許文献２】特開平９−２８７９１７号公報
【特許文献３】特開平１１−２５７９１５号公報
【特許文献４】特開２００３−２８７４０３号公報
【特許文献５】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】
【００１２】
従来のヘテロダインレーザー干渉測長器、及びそのヘテロダインレーザー干渉測長器を備える画像形成装置は、分解能を向上させてデッドパスの影響を排除する精度は低く余分な機構が必要となるだけでなく大型となり設置スペースも多く形成する画像品質も低下すると言う問題が発生していた。
そこで本発明の課題は、このような問題点を解決するものである。即ち、分解能を向上させてデッドパスの影響を排除して高精度の測長を行う小型で高品質の画像を形成するヘテロダインレーザー干渉測長器、及び、そのヘテロダインレーザー干渉測長器を備える画像形成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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、レーザー光を用いて被測定物の変移を測定するヘテロダインレーザー干渉測長器において、異なる周波数で偏光面が直交する２つの直線偏光レーザービームを発生するヘテロダインレーザー光源と、ヘテロダインレーザー光源からのレーザービームを２つの測定ビームに分離する偏光ビームスプリッタと、仮想直線上に反対方向を向いて被測定物に固定される２つの測定ミラーと、測定ミラーに対して仮想直線に沿って測定ビームを導く２つの測定光路と、各々の測定光路中に配置される１／４波長板と、１／４波長板と測定ミラーの間に位置し測定ビーム断面の一部を反射する２つの反射ミラーと、測定ミラーと反射ミラーからの反射光束を２分割して測定ミラーによる干渉光強度のビート信号と反射ミラーによる干渉光強度のビート信号の２つのビート信号の差分に対応する変位の算出を行う演算手段を備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、偏光ビームスプリッタは、１／４波長板を一体化して備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、測定ミラーは、被測定物の端面をミラー化して兼用して備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、２つの反射ミラーは、測定光路の測定ビームの一部を反射するように同一形状でかつ測定光路の光軸に対して同等位置に配置して備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、反射ミラーと測定ミラーの間に位置し、測定ビームを集光して測定ミラーに照射するレンズを備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、レンズは、入射面の一部に反射ミラーを形成して備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、レンズは、光軸を中心に同心円状に反射ミラーを形成して備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、レンズは、周辺部に光軸を中心の同心円状に反射ミラーを形成して備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、演算手段は、測定ミラーと反射ミラーからの反射光束を２分割するビームスプリッタを備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、演算手段は、反射光束から２つの測定ミラーによる干渉光を選択的に透過させる開口と、開口を透過する干渉光強度を電気的に検出する光検出器と、光検出器の出力からビート信号を生成する測定回路を備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、演算手段は、反射光束から２つの反射ミラーによる干渉光を選択的に透過させる開口と、開口を透過する干渉光強度を電気的に検出する光検出器と、光検出器の出力からビート信号を生成する測定回路を備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器において、演算手段は、２つの測定回路の生成するビート信号の差分に対応する変位の算出を行う演算回路を備えるヘテロダインレーザー干渉測長器であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３に記載の発明は、被記録媒体にトナーの記録画像を形成する画像形成装置において、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成ユニットと、請求項１から１２のいずれか１項に記載のヘテロダインレーザー干渉測長器を備える画像形成装置であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の画像形成装置において、画像形成ユニットは、電子写真方式の作像プロセスでトナーの記録画像を形成する画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、分解能を向上させてデッドパスの影響を排除して高精度の測長を行う小型で高品質の画像を形成するヘテロダインレーザー干渉測長器、及び、そのヘテロダインレーザー干渉測長器を備える画像形成装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器１００の基本構成のブロック図である。
図１においては、レーザー光を用いて被測定物の変移を測定するヘテロダインレーザー干渉測長器１００は、異なる周波数で偏光面が直交する２つの直線偏光レーザービームを発生するヘテロダインレーザー光源１と、ヘテロダインレーザー光源１からのレーザービームを２つの測定ビームに分離する偏光ビームスプリッタ２と、仮想直線１０１上に反対方向を向いて被測定物１０２に固定される２つの測定ミラー３、４と、測定ミラー３、４に対して仮想直線１０１に沿って測定ビームを導く２つの測定光路５、６と、各々の測定光路５、６中に配置される１／４波長板７、８と、１／４波長板７、８と測定ミラー３、４の間に位置し測定ビーム断面の一部を反射する２つの反射ミラー９、１０と、測定ミラー３、４と反射ミラー９、１０からの反射光束を２分割して測定ミラー３、４による干渉光強度のビート信号と反射ミラー９、１０による干渉光強度のビート信号の２つのビート信号の差分に対応する変位の算出を行う演算手段１１を備えている。
【００２９】
ヘテロダインレーザー光源１からは、互いに周波数がわずかに異なり偏光面が直交する、２つの直線偏光出射ビームが出射され、偏光ビームスプリッタ２の中心点Ｉ（０）で２つの測定ビームに分割されて、それぞれが測定光路５と測定光路６とする。
測定光路５を通る測定ビームは、１／４波長板７を透過後、方向を変えるためのミラー１０３、１０４、１０５を経て、測定ミラー３へ導かれ、そこで反射されて逆の経路を通り、１／４波長板７を経て偏光ビームスプリッタ２へ戻る。
また、測定ミラー３の手前の所定位置に、測定光路５を通る測定ビームの一部を反射させる反射ミラー９が配置されており、測定光路５を通る測定ビームの一部は測定ミラー３に到達せず反射ミラー９で反射されて、１／４波長板７を経て偏光ビームスプリッタ２へ戻る。
【００３０】
測定光路６を通る測定ビームは、１／４波長板８を透過後、測定ミラー４で反射され、１／４波長板８を経て偏光ビームスプリッタ２へ戻る。
測定光路５を通る測定ビームと同様に、測定ミラー４の手前の所定位置に、測定光路６を通る測定ビームの一部を反射させる反射ミラー１０が配置されており、
測定光路６を通る測定ビームの一部は測定ミラー４に到達せず反射ミラー１０で反射されて、１／４波長板８を経て偏光ビームスプリッタ２へ戻る。
偏光ビームスプリッタ２と２つの１／４波長板７と１／４波長板８は一体化することにより、調整作業等が軽減され高精度化と更に低コスト化される。
【００３１】
測定光路５、６を通る測定ビームは一直線をなすように調整されており、２つの測定ミラー３、４は測定光路５、６を通る測定ビームの光軸に対し垂直に、かつ反対方向を向いた状態で可動測定物である被測定物１０２に設置して固定されている。
また反射ミラー９、１０は、測定光路５、６を通る各々の測定ビームの一部を反射するように同一形状で、かつ測定光路５、６を通る測定ビームの光軸に対し同等位置に配置する。
また反射ミラー９、１０の位置は、可能な限り測定ミラー３、４に近接させて配置されている。
上記の測定ミラー３、４および反射ミラー９、１０としては、平面ミラーやコーナーキューブが使用される。
また測定ミラー３、４は可動測定物である被測定物１０２の端面そのものをミラーとして形成して兼用することで、調整作業等が軽減され高精度化と更に低コスト化することが出来る。
【００３２】
反射ミラー９、１０は、測定光路５、６を通る各々の測定ビーム光束の一部を反射させればよく、ミラー部分に反射膜パターンを形成したガラス板等を使用することが出来る。
測定光路５において、偏光ビームスプリッタ２の中心点Ｉ（０）から測定ミラー３までの距離、反射ミラー９までの距離を、それぞれ（ＭＰ１）、（ＤＰ１）とする。
同様に、測定光路６において、偏光ビームスプリッタ２の中心点Ｉ（０）から測定ミラー４までの距離、反射ミラー１０までの距離を、それぞれ（ＭＰ２）、（ＤＰ２）とする。
測定ミラー３、４および反射ミラー９、１０で反射した測定光路５、６の各々の測定ビームは、それぞれ２回１／４波長板７と１／４波長板８を通るので偏光面が回転し、偏光ビームスプリッタ２から出射ビームとは分離された後に、演算手段１１によって測定ミラー３、４と反射ミラー９、１０からの反射光束を２分割して測定ミラー３、４による干渉光強度のビート信号と反射ミラー９、１０による干渉光強度のビート信号の２つのビート信号の差分に対応する変位の算出を行うようになっている。
【００３３】
演算手段１１は、測定ミラー３、４および反射ミラー９、１０で反射した測定光路５、６の各々の測定ビームは、偏光ビームスプリッタ２から出射ビームとは分離された後に、ビームスプリッタ１２を経て分岐された後、それぞれの測定光路５の開口１３と測定光路６をミラー２３で折り曲げて開口１４を経て光検出器１５、１６に導かれる。
光検出器１６の手前には、反射ミラー９、１０からの反射光干渉状態を選択的に透過させる開口１４が配置されており、光検出器１６で干渉状態を電気信号に変換し、測定信号回路１８でビート信号を検出して出力するが、測定信号回路１８のビート信号は（ＤＰ１-ＤＰ２）に対応し、これは差動検出光学系におけるデッドパス量に相当する。
【００３４】
同様に、光検出器１５の手前には、測定ミラー３、４からの反射光干渉状態を選択的に透過させる開口１３が配置されており、光検出器１５で干渉状態を電気信号に変換し、測定信号回路１７でビート信号を検出して出力するが、測定信号回路１７のビート信号は（ＭＰ１-ＭＰ２）に対応し、これは差動検出光学系におけるデッドパスを含む測定対象である被測定物１０２の移動距離に相当する。
すなわち、デッドパスを含む測定対象の被測定物１０２の移動距離とデッドパス量が電気的に検出できているので、演算回路１９が、測定信号回路１７の出力と測定信号回路１８の出力の差を算出し、差動検出光学系におけるデッドパス量を含まない測定対象の被測定物１０２の移動距離、（ＭＰ１-ＭＰ２）-（ＤＰ１-ＤＰ２）を得ることが出来る。
【００３５】
演算回路１９による、測定信号回路１７の出力と測定信号回路１８の出力の差の算出方法としては、測定信号回路１８を基準ビート信号として用い、測定信号回路１７のビート信号の差を求める方法や、ヘテロダインレーザー光源１から出射してビームスプリッタ２０で分岐される直線偏光出射ビームを光検出器２１で干渉状態を電気信号に変換して基準信号回路２２で検出するビート信号を利用するようにして、測定信号回路１７と測定信号回路１８各々で基準信号回路２２とのビート信号の差を求め、実際に（ＤＰ１-ＤＰ２）および（ＭＰ１-ＭＰ２）に相当するデータを算出してから、これらの差を演算する方法がある。
このヘテロダインレーザー干渉測長器１００は、一例として直動ステージの移動量測定に応用できる。
【００３６】
具体例として半導体用や光ディスクのパターン作製用の精密直動ステージに適用すれば、デッドパスの影響を受けることなく高精度にステージ移動量を計測しているので、ステージ送り制御の精度を高めることができ、作製パターンの精度を改善できる。
従って、このヘテロダインレーザー干渉測長器１００は、光学的差動検出構成で被測定物１０２の測長を行うと同時に、被測定物１０２に近接した部分に反射ミラー９、１０を設置し、測定光路５、６の各々の測定ビームの一部でデッドパス測長も行って、最終的な測長結果からデッドバスの値を取り除いているので、分解能２倍であっても測長結果からデッドパスの影響を排除することができる。
【００３７】
図２は、本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器１００のレンズ２４、２５を備える基本構成のブロック図である。
図３は、本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器１００の反射ミラー９、１０を光束中心に形成するレンズ・反射ミラー一体素子の基本構成の正面と側面の拡大図である。
図４は、本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器１００の反射ミラー９、１０を周辺に形成するレンズ・反射ミラー一体素子の基本構成の正面と側面の拡大図である。
図２において、この実施例のヘテロダインレーザー干渉測長器１００は、図１のヘテロダインレーザー干渉測長器１００と比較して測定ミラー３、４が可動の被測定物１０２の端面そのものをミラー化して測定ミラー３０、４０が形成されて兼用しており、かつ測定光路５、６の各々の測定ビームを、レンズ２４、２５で集光して照射している点が異なり、他の部分については同一である。
なおここでは、測定ミラー３、４は被測定物１０２の端面そのものをミラー化して測定ミラー３０、４０とする例を取り上げたが、図１のヘテロダインレーザー干渉測長器１００のように独立した測定ミラー３、４が被測定物１０２に設置して固定されていても差し支えない。
【００３８】
レンズ２４、２５で測定光路５、６の各々の測定ビームを集光することにより、ヘテロダインレーザー光源１のビーム径よりも小さな測定ミラー３（３０）、４（４０）の面積しかとれない被測定物１０２や、測定ミラー３（３０）、４（４０）が曲面となっている被測定物１０２に対しても測定可能になる。
通常ヘテロダインレーザー光源１の出射ビーム断面は円形であり、加えてレンズ２４、２５も光軸に対して回転対称の物が多いため、レンズ２４、２５で測定光路５、６の各々の測定ビームを集光する場合は、反射ミラー９、１０の形状として、光束中心もしくは周辺が反射するよう光軸に対して同心円状の反射ミラー形状が好都合である。
さらに反射ミラー９、１０の位置として、反射面をレンズ２４、２５の入射面に配置させると、反射ミラー９、１０の間隔を最大に取れるので好都合である。
【００３９】
その場合、レンズ２４、２５の中心部分に平面ミラーの反射ミラー９、１０を形成した図３に図示するレンズ・反射ミラー一体素子を利用すると、反射ミラー９、１０の間隔が最大限確保できることに加え、レンズ２４、２５と反射ミラー９、１０の位置調整を同時にできるのでより好適である。
反射ミラー９、１０を光束中心に形成するレンズ・反射ミラー一体素子を備えるヘテロダインレーザー干渉測長器１００では、測定光路５、６の各々の測定ビームを集光するレンズ２４、２５の入射面中心部に光軸に対し同心円状の平面ミラーの反射ミラー９、１０を形成しているので、反射ミラー９、１０の間隔が最大限確保され、前述の作用効果に加え、デッドパスの影響を最大限排除することができる。
さらにレンズ２４、２５と反射ミラー９、１０の位置調整が同時に行えるので、取り扱いが容易になる。
【００４０】
あるいは、レンズ２４、２５の周辺部分に平面ミラーの反射ミラー９、１０を形成した図４に図示するレンズ・反射ミラー一体素子の利用も、同様に好適である。
反射ミラー９、１０を周辺に形成するレンズ・反射ミラー一体素子を備えるヘテロダインレーザー干渉測長器１００では、測定光路５、６の各々の測定ビームを集光するレンズ２４、２５の入射面周辺部に光軸に対し同心円状の平面ミラーの反射ミラー９、１０を形成しているので、反射ミラー９、１０の間隔が最大限確保され、前述の作用効果に加え、デッドパスの影響を最大限排除することができる。
さらにレンズ２４、２５と反射ミラー９、１０の位置調整が同時に行えるので、取り扱いが容易になる。
【００４１】
このようなレンズ２４、２５を備えるヘテロダインレーザー干渉測長器１００は、たとえば回転ステージの回転振れ量測定に応用できる。
具体例として光ディスクのパターン作製用の精密ターンテーブルに適用すれば、デッドパスの影響を受けることなく高精度にターンテーブル回転振れを計測するので、パターン作製用のレーザービーム位置に回転振れ量をフィードバックして、振れのないトラックパターンを作るなど精度を改善できる。
従って、このヘテロダインレーザー干渉測長器１００では、測定光路５、６の各々の測定ビームをレンズ２４、２５で集光して被測定物１０２に照射しているので、前述の作用効果に加え、測定光路５、６の各々の測定ビーム径よりも小さなビーム反射面しか持たない被測定物１０２やビーム反射面が曲面の被測定物１０２も測長することができる。
【００４２】
図５は、本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器１００を備える画像形成装置２００の基本構成図である。
図５において、画像形成装置２００は、被記録媒体（Ｐ）に画像を形成する画像形成ユニット２０１と、画像形成ユニット２０１の上部には原稿画像読取装置２０２を配置している。画像形成ユニット２０１は、被記録媒体給送ユニット２０３の上に保持されている。
画像形成ユニット２０１は、電子写真方式の作像プロセスで利便性や汎用性に優れ高速で高品質のトナーの記録画像を被記録媒体（Ｐ）の記録用紙上に形成するようになっている。
【００４３】
原稿画像読取装置２０２において、原稿台２２０に載置される原稿（O）は、図示しない駆動手段によって光源２２１と第１ミラー２２２が搭載される第１スキャナ２２３と、第２ミラー２２４と第３ミラー２２５が搭載される第２スキャナ２２６が図示の矢印（Ａ）方向の右方向に移動し、このとき、原稿画像面が光源２２１により照明され、原稿画像が読み取り光学系２２７を介して光電変換素子２２８のＣＣＤで読み取りが行われる。
原稿台２２０にセットされた原稿（O）の原稿画像が読み取り光学系２２７を介して光電変換素子２２８のＣＣＤで読み取りが行われる第１スキャナ２２３と連動する第２スキャナ２２６の被測定物１０２は、ヘテロダインレーザー干渉測長器１００によって変移が測定されて、正確な読み取り位置で常に高品質の原稿画像の読み取りが行われる。
【００４４】
光電変換素子２２８によって読み取られた高品質の原稿画像は、画像形成ユニット２０１の書き込み装置２１２によってのドラム形状の感光体ドラム２１０上に結像される。
感光体ドラム２１０は、図示の矢印（Ｂ）方向の時計方向に回転し、この時帯電器２１１によって表面を一様に帯電され、その帯電面に書き込み装置２１２のレーザービームにより高品質の原稿画像が形成される。これによって感光体ドラム２１０上に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置２１３によって高品質のトナー画像として可視像化される。
【００４５】
一方、被記録媒体給送ユニット２０３から被記録媒体（Ｐ）の記録用紙が感光体ドラム２１０に向けて給送され、転写器２１４によって感光体ドラム２１０上の高品質のトナーの記録画像が被記録媒体（Ｐ）に転写される。
この被記録媒体（Ｐ）は定着装置２１５を通り、表面に転写された高品質のトナーの記録画像が被記録媒体（Ｐ）上に定着され、ついで被記録媒体（Ｐ）は排出トレイ２１６に排出されて収納される。感光体ドラム２１０上に残留するトナーは、クリーニングユニット２１７によって除去されて次工程に備えられる。
従って、分解能を向上させてデッドパスの影響を排除して高精度の測長を行う小型で高品質の画像を形成するヘテロダインレーザー干渉測長器１００を備える画像形成装置２００を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器の基本構成のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器のレンズを備える基本構成のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器の反射ミラーを光束中心に形成するレンズ・反射ミラー一体素子の基本構成の正面と側面の拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器の反射ミラーを周辺に形成するレンズ・反射ミラー一体素子の基本構成の正面と側面の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態例にかかるヘテロダインレーザー干渉測長器を備える画像形成装置の基本構成図である。
【図６】従来のヘテロダインレーザー干渉測長器の基本構成のブロック図である。
【図７】従来の分解能を向上させるレーザー干渉測長器の基本構成のブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    ヘテロダインレーザー光源
２    偏光ビームスプリッタ
３、４    測定ミラー
５、６    測定光路
７、８    １／４波長板
９、１０    反射ミラー
１１    演算手段
１２    ビームスプリッタ
１３、１４    開口
１５、１６    光検出器
１７、１８    測定信号回路
１９    演算回路
２０    ビームスプリッタ
２１    光検出器
２２    基準信号回路
２３    ミラー
２４、２５    レンズ
３０、４０    測定ミラー
１００    ヘテロダインレーザー干渉測長器
１０１    仮想直線
１０２    被測定物
１０３、４、５    ミラー
２００    画像形成装置
２０１    画像形成ユニット
２０２    原稿画像読取装置
２０３    被記録媒体給送ユニット
２１０    感光体ドラム
２１１    帯電器
２１２    書き込み装置
２１３    現像装置
２１４    転写器
２１５    定着装置
２１６    排出トレイ
２１７    クリーニングユニット
２２０    原稿台
２２１    光源
２２２    第１ミラー
２２３    第１スキャナ
２２４    第２ミラー
２２５    第３ミラー
２２６    第２スキャナ
２２７    読み取り光学系
２２８    光電変換素子
１０００    ヘテロダインレーザー干渉測長器
１００１    ヘテロダインレーザー光源
１００２    偏光ビームスプリッタ
１００３    基準ミラー
１００４    測定ミラー
１００５    基準ビーム
１００６    測定ビーム
１００７、８    １／４波長板
１００９    光検出器
１０１０    測定信号回路
１０１９    演算回路
１０２０    ビームスプリッタ
１０２１    光検出器
１０２２    基準信号回路
２０００    ヘテロダインレーザー干渉測長器
２００１    被測定物
２００２、３、４    ミラー
【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】
2007327819.tif 000007
【図６】
2007327819.tif 000008
【図７】
2007327819.tif 000009