(57)【要約】【課題】空気の屈折率の変化に起因する測長値の誤差を低減することができる測長装置を提供する。【解決手段】レーザ光源９から出射されたレーザ光１２を参照光Ｂと測長光Ａとに分離し、参照光Ｂと測長光Ａとの干渉を利用して被検物の測長を行うレーザ干渉測長器を備える測長装置において、レーザ光Ｃが入射され、参照光Ｂの光路と同じ光路長を有するエタロン１０を参照光Ｂの光路の近傍に配置し、参照光Ｂの光路長Ｌ２の変化をエタロン１０の光路長Ｌ３によって補正するようにした。【選択図】図１
2007187499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を参照光と測長光とに分離し、前記参照光と前記測長光との干渉を利用して被検物の測長を行うレーザ干渉測長器を備える測長装置において、
前記レーザ光が入射され、前記参照光の光路と同じ光路長を有するエタロンと、
前記参照光の光路長の変化をエタロンの光路長によって補正する補正手段と
を備えていることを特徴とする測長装置。
【請求項２】
前記エタロンの材質は低膨張ガラスであることを特徴とする請求項１記載の測長装置。
【請求項３】
前記エタロンの材質は低膨張金属であることを特徴とする請求項１記載の測長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は測長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の測長装置として下記特許公報に記載されたものがある。
【０００３】
レーザ光源から出射されたレーザ光はビームスプリッタにより分岐され、レーザ干渉計に入射する。レーザ干渉計から出射されたレーザ光は移動台に装着された移動鏡で反射され、再びレーザ干渉計に入射した後、参照光と干渉する。レーザ干渉計の出力に基づいて移動台の移動量が検出される。
【特許文献１】特許第３４１８２３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記測長装置において、移動鏡が移動してレーザ干渉計と移動鏡又は参照鏡との距離が長くなることがある。このとき、空気の温度、気圧、湿度等の変化によってレーザ干渉計と移動鏡又は参照鏡との間の空気の屈折率が変化すると、レーザ干渉計と移動鏡又は参照鏡との間の光路長が変化し、測長値に誤差が生じるという問題があった。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は空気の屈折率の変化に起因する測長値の誤差を低減することができる測長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、レーザ光を参照光と測長光とに分離し、前記参照光と前記測長光との干渉を利用して被検物の測長を行うレーザ干渉測長器を備える測長装置において、前記レーザ光が入射され、前記参照光の光路と同じ光路長を有するエタロンと、前記参照光の光路長の変化をエタロンの光路長によって補正する補正手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測長装置において、前記エタロンの材質は低膨張ガラスであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の測長装置において、前記エタロンの材質は低膨張金属であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、空気の屈折率の変化に起因する測長値の誤差を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１はこの発明の測長装置を示す概念図である。
【００１２】
この測長装置は、移動ステージ２、顕微鏡４、レーザ光源９、光路分岐光学系８、移動鏡１１、参照鏡５、エタロン１０、演算部（補正手段）２０等を備えている。レーザ光源９と光路分岐光学系８と移動鏡１１と参照鏡５とでレーザ干渉測長器が構成される。
【００１３】
移動ステージ２はベッド１上に図１の矢印ａ方向へ移動可能に載置されている。
【００１４】
移動ステージ２には校正される標準尺３が目盛面、アライメントマークを上に向けて載置されている。標準尺３は例えばガラス板にクロムで図示しない目盛線とアライメントマークとを刻んだものである。標準尺３は移動ステージ２に設けられた複数のピン２ａによって支持されている。
【００１５】
標準尺３は、移動ステージ２の移動方向と平行かつ測定軸（アライメントマークを含み目盛面に垂直な平面と目盛面の交線）と一致するように、移動ステージ２上にピン２ａを介して載置されている。
【００１６】
移動ステージ２の一端（図１では左端）には標準尺３の測定軸と測長光Ａの光路とが一直線又は平行になるように移動鏡１１が取り付けられている。
【００１７】
顕微鏡４は標準尺３の目盛線を検出する。顕微鏡４は対物レンズとディテクタ（図示せず）とを備え、図示しない光源からの光を被写体である目盛面に照射し、目盛面からの反射光の光量が最大となる位置を目盛線の位置として検出する。顕微鏡４はベッド１に取り付けられた測長装置本体３０に固定されている。
【００１８】
なお、顕微鏡４の光軸は測長軸に対して直交する。
【００１９】
顕微鏡４には標準尺３の測定軸と測長光Ａの光路とが一直線になるようにレーザ干渉測長器の参照鏡５が取り付けられている。参照鏡５は顕微鏡４に固定されている。
【００２０】
光路分岐光学系（例えばビームスプリッタ）８は支持台１６を介してベッド１に取り付けられている。光路分岐光学系８はレーザ光源９から出射されたレーザ光を３つのレーザ光（測長光Ａ、参照光Ｂ、レーザ光Ｃ）に分離する。
【００２１】
レーザ光源９はベッド１に取り付けられた支持台１５上に配置されている。レーザ光源９は光路分岐光学系８を挟んで移動ステージ２の反対側に位置する。
【００２２】
エタロン１０は例えば測長装置本体３０に固定され、参照光路と平行に隣接配置されている。エタロン１０は２つの部分透過ミラー１０ａ，１０ｂを反射型共振器を形成するように所定の間隔で配置したものである。エタロン１０の光路長（光路分岐光学系８から部分透過ミラー１０ｂまでの距離）と参照光路の光路長とは同じである。エタロン１０の材質は低膨張ガラスや低膨張金属である。エタロン１０は外気に開放され、参照光路の近傍の空気の屈折率を測ることができる。そのため、参照光Ｂの光路長Ｌ２（図２参照）の変化を知ることができる。
【００２３】
演算部２０は例えばベッド１に設けられる。演算部２０はエタロン１０の光路長Ｌ３の変化に基いて参照光Ｂの光路長Ｌ２を演算する。演算部２０には、例えば４ビットの１チップマイクロコンピュータが用いられる。
【００２４】
以下、図１に基づいて測長装置の動作を説明する。
【００２５】
レーザ光源９から出射されたレーザ光１２は光路分岐光学系８により、上述の３つのレーザ光に分離され、それぞれ移動ステージ２に設けられた移動鏡１１、参照鏡５及びエタロン１０へ向かう。
【００２６】
光路分岐光学系８を透過した測長光Ａは、移動鏡１１で反射され、光路分岐光学系８に戻る。また、光路分岐光学系８で反射された参照光Ｂは、参照鏡５で反射され、光路分岐光学系８に戻る。光路分岐光学系８で測長光Ａと参照光Ｂとは重なり合い、干渉するので、干渉縞が図示しないレーザ検出器で検出される。レーザ検出器の検出結果に基いて測長光Ａ及び参照光Ｂの光路長が算出される。
【００２７】
干渉した測長光Ａと参照光Ｂとは移動鏡１１の移動に応じて、例えば半波長の移動毎に干渉縞は明暗を繰り返すので、この干渉光をレーザ検出器で受け、明暗を計数することにより移動鏡１１すなわち移動ステージ２の移動量を測定できる。
【００２８】
レーザ光源９から出射され、光路分岐光学系８で反射されたレーザ光Ｃは、部分透過ミラー１０ａを介してエタロン１０に入射し、部分透過ミラー１０ｂで反射される。光路分岐光学系８で反射されたレーザ光Ｃの一部は、エタロン１０の部分透過ミラー１０ａで反射される。部分透過ミラー１０ｂと部分透過ミラー１０ａとで反射されたレーザ光は光路分岐光学系８で重なり合い、干渉するので、干渉縞が図示しないレーザ検出器で検出される。レーザ検出器の検出結果に基いてエタロン１０の光路長Ｌ３が算出される。
【００２９】
図２は測長光Ａの光路長Ｌ１と参照光Ｂの光路長Ｌ２とエタロン１０の光路長Ｌ３との関係を説明する図である。
【００３０】
図２に示すように、参照光Ｂの光路長Ｌ２とエタロン１０の光路長Ｌ３とは等しい。
【００３１】
空気の温度、気圧、湿度等の変化によって光路分岐光学系８と移動鏡１１又は参照鏡５との間の空気の屈折率が変化したとき、参照光Ｂの光路長はＬ２＋ΔＬ２となる。ΔＬ２は空気の屈折率の変化によって生じた光路長の変化量である。
【００３２】
空気の温度、気圧、湿度等の変化によってエタロン１０内の空気の屈折率が変化したとき、エタロン１０の光路長はＬ３＋ΔＬ３となる。ΔＬ３は空気の屈折率の変化によって生じた光路長の変化量である。
【００３３】
測長光Ａの光路長Ｌ１を求める際、式（１）の加減算が行われる。
【００３４】
Ｌ１−Ｌ２＋Ｌ３                                                        （１）
参照光Ｂの光路長Ｌ２が変化量ΔＬ２だけ変化し、エタロン１０の光路長Ｌ３が変化量ΔＬ３だけ変化した場合、式（１）は式（２）のようになる。
【００３５】
Ｌ１−（Ｌ２＋ΔＬ２）＋（Ｌ３＋ΔＬ３）                                （２）
前述したように、エタロン１０は参照光Ｂに平行に隣接配置され、エタロン１０と参照光Ｂとは空気の屈折率の変化によってほぼ同じ影響を受けるので、変化量ΔＬ２と変化量ΔＬ３とはほぼ等しくなる（ΔＬ２＝ΔＬ３）。
【００３６】
したがって、式（２）にΔＬ２＝ΔＬ３を代入することによって式（２）は式（３）のようになる。
【００３７】
Ｌ１−Ｌ２＋Ｌ３                                                        （３）
となる。
【００３８】
すなわち、式（３）から空気の屈折率が変化したことによって参照光Ｂの光路長Ｌ２とエタロン１０の光路長Ｌ３とがそれぞれ変化しても、その変化量が同じであれば、参照光Ｂの光路長Ｌ２の変化量はエタロン１０の光路長Ｌ３の変化量によって補正され、測長値に変化が生じないことがわかる。
【００３９】
この実施形態によれば、参照光Ｂの光路長Ｌ２とエタロン１０の光路長Ｌ３とを等しくしたので、移動鏡１１が移動して光路分岐光学系８と移動鏡１１との距離が長くなったとしても、空気の屈折率の変化に起因する測長値の誤差を低減することができる。
【００４０】
また、ベッド１等を介して顕微鏡４に振動が伝わったとき、顕微鏡４が光路分岐光学系８から離れる方向へ振れると、参照光Ｂの光路長Ｌ２は長くなり、反対に顕微鏡４が光路分岐光学系８に近づく方向へ振れると、参照光Ｂの光路長Ｌ２は短くなるが、参照鏡５が顕微鏡４に固定されているので、参照光Ｂの光路長Ｌ２を正しく測定できる。
【００４１】
顕微鏡４に参照鏡５を固定したので、顕微鏡４が振動したような場合においても顕微鏡４と移動ステージ２との相対位置を正しく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１はこの発明の測長装置を示す概念図である。
【図２】図２は測長光Ａの光路長Ｌ１と参照光Ｂの光路長Ｌ２とエタロン１０の光路長Ｌ３との関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
２：移動ステージ、３：標準尺、４：顕微鏡、５：参照鏡、８：光路分岐光学系、９：レーザ光源、１０：エタロン、１１：移動鏡、２０：演算部（補正手段）。
【図１】
2007187499.tif 000003
【図２】
2007187499.tif 000004