(57)【要約】 【課題】実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める装置および方法を提供する。【解決手段】  狭い帯域幅の光のビームを表面と機械加工ツールの先端との間に放射することで、狭い帯域幅の光のビームを回折させ、その際には、回折されたビームの一部が、近接場光学的結合を介して、機械加工ツールの中に光学的に結合されるようにする。機械加工ツールに光学的に結合された回折後のビームの一部のパワーが計測される。その後、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を、計測されたパワーに基づいて求める。【選択図】図４
2007260900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を計測する方法であって、
（ａ） 狭い帯域幅の光ビームを回折させるステップであって、狭い帯域幅の光の回折させられたビームの一部が、近接場光学的結合を介して、機械加工ツールの中に光学的に結合される、という形になるように、狭い帯域幅の光のビームを表面と機械加工ツールの先端の間に放射することで回折させるステップと、
（ｂ）機械加工ツールの中に光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折させられたビームの一部のパワーを測定するステップと、そして、
（ｃ）ステップ（ｂ）において計測されたパワーに基づいて、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求めるステップと、
を有することを特徴とする。
【請求項２】
ステップ（ａ）がさらに、
レーザまたは発光ダイオードのうち一方を用いて狭い帯域幅の光のビームを発生させるステップ（ａ１）と、そして、
狭い帯域幅の光のビームを表面と機械加工ツールの先端との間に方向付けするステップであって、狭い帯域幅の光の回折させられたビームの一部が、近接場光学的結合を介して機械加工ツールに光学的に結合される、という形になるように方向付けするステップ（ａ２）と、を有すること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ａ１）は、狭い帯域幅の光ビームのパワーのディザー処理を含み、
ステップ（ｂ）は、機械加工ツールの中に光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折させられたビームの一部のディザー処理後のパワーを測定する処理を含み、そして、
ステップ（ｃ）は、ステップ（ｂ）において測定されたディザー処理後のパワーに基づき、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める処理を含むこと、
を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ａ）は、狭い帯域幅の光のビームが、機械加工ツールの背面のうち先端に隣接している部分に、すくい角を成す状態で入射する、という形になるように狭い帯域幅の光のビームを放射する処理を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）は、狭い帯域幅の光のビームを表面と機械加工ツールの先端との間に実質的に集中させる処理を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ａ）は、自由空間光学部品、光ファイバまたはプレーナ導波路のうちの少なくとも１つを使用して、狭い帯域幅の光のビームを表面と機械加工ツールの先端との間に方向付けする処理を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｂ）は、機械加工ツールの結合面に光学的に結合された検知器を使用して、機械加工ツールに光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折させられたビームの一部のパワーを測定する処理を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）において機械加工ツールに光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折されたビームの一部のパワーを計測する一方で、機械加工ツールと先端と表面との間の距離をディザー処理するステップ（ｄ）を更に有し、
機械加工ツールの先端と表面との間の距離は、ステップ（ｂ）において計測されたディザー処理されたパワーに基づき、ステップ（ｃ）において求められること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を計測する方法であって、
狭い帯域幅を有した光のビームを機械加工ツールの中に、当該機械加工ツールの結合面を通して光学的に結合させるステップ（ａ）と、
狭い帯域幅の光のビームの一部を、機械加工ツールの先端から、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発するステップ（ｂ）であって、発せられた狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーは機械加工ツールの先端と表面との間の距離に依存する、というステップ（ｂ）と、
機械加工ツールの先端と表面との間のスペースで、狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーに関連するパラメータを測定するステップ（ｃ）と、そして、
ステップ（ｃ）で測定されたパラメータに基づき、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求めるステップ（ｄ）と、を有すること、
を特徴とする方法。
【請求項１０】
ステップ（ａ）は、
レーザまたは発光ダイオードのうち一方を用いて狭い帯域幅の光のビームを発生させるステップ（ａ１）と、そして、
狭い帯域幅の光のビームを機械加工ツールの中に、当該機械加工ツール結合面を通して光学的に結合するステップ（ａ２）と、を有すること、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ａ）は、狭い帯域幅の光のビームのパワーにおけるディザー処理を含み、それによって、機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発せられる狭い帯域幅の光のビームの一部のパワーは、定期的に変化させられること、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｃ）において測定されるパラメータは、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーに応じて定期的に変化するものであり、そして、
ステップ（ｄ）はステップ（ｃ）において測定された定期的に変化するパラメータに基づいて、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める処理を含むこと、
を特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）で測定されるパラメータは、
機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーの平均、あるいは、
機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける、各ディザー処理サイクルの間の、狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーの変化、
のうち少なくとも１つに関連していること、
を特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ａ）は、自由空間光学部品、光ファイバまたはプレーナ導波路のうち少なくとも１つを使用して、狭い帯域幅の光のビームを機械加工ツールの結合面を介して当該機械加工ツールの中に工学的に結合する処理を含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｂ）は、機械加工ツールと先端と表面との間の距離をディザー処理することで、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発せられる狭い帯域幅の光のビームの部分のパワーを、定期的に変化させる、という処理を含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ｃ）において計測されたパラメータは、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーに応じて定期的に変化するものであり、そして、
ステップ（ｄ）はステップ（ｃ）において計測された定期的に変化するパラメータに基づいて、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める処理を含むこと、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｃ）で計測されるパラメータは、
機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーの平均、あるいは、
機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける、各ディザー処理サイクルの間の、狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーの変化、
のうち少なくとも１つに関連していること、
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ｃ）で計測されたパラメータは、実質的に表面に沿って広がる狭い帯域幅の放射の強度であること、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（ｃ）は、
狭い帯域幅の光のビームに対して干渉する形で関連付けられた他の光のビームを、表面と機械加工ツールの先端との間に放射するステップ（ｃ１）であって、他の光のビームの回折が、ステップ（ｂ）において機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中へと発せられる狭い帯域幅の光のビームの一部によって強化される、となるように放射するステップ（ｃ１）と、そして、
回折させられた他の光のビームの０次のパワーを測定するステップ（ｃ２）と、を有し、そして、
ステップ（ｄ）は、ステップ（ｃ２）において測定される、回折された他の光のビームの０次パワーに基づいて、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を測定する処理を含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
ステップ（ｃ）は、
狭い帯域幅の光のビームに対して干渉する形で関連付けられた他の光のビームを、表面と機械加工ツールの先端との間に放射するステップ（ｃ１）であって、他の光のビームの回折が、ステップ（ｂ）において機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中へと発せられる狭い帯域幅の光のビームの一部によって強化される、という形で放射するステップ（ｃ１）と、そして、
回折させられた他の光のビームの第１ノードと０次との間のパワー比を測定するステップ（ｃ２）と、を有し、そして、
ステップ（ｄ）は、ステップ（ｃ２）において測定された、回折させられた他の光のビームの０次パワー比に基づき、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める処理を含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項２１】
ステップ（ｃ）は、
狭い帯域幅の光のビームから周波数シフトされ、さらにこれに干渉する形で関連付けられた他の光のビームを、表面と機械加工ツールの先端との間に放射するステップ（ｃ１）であって、狭い帯域幅の光の回折させられた他のビームの０次が、ビート信号を含む、という形で放射するステップ（ｃ１）と、そして、
狭い帯域幅の光の回折させられた他のビームの０次のビート信号のパワーを測定するステップ（ｃ２）と、を有し、そして、
ステップ（ｄ）は、ステップ（ｃ２）において計測された、狭い帯域幅の光の回折させられた他のビームの０次のビート信号パワーに基づき、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める処理を含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項２２】
機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に計測するように作られた精密機械加工システムであって、
機械加工の対象の工作物を保持する工作物ホルダと、
実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールであって、先端と当該先端の実質的に反対側にある結合面と、を有する機械加工ツールと、
工作物ホルダまたは機械加工ツールのうち少なくとも１つに結合されて、機械加工ツールの先端の保持された工作物の表面に対する相対的位置を制御する移動ステージと、
狭い帯域幅を有した光ビームを機械加工ツールの先端と保持された工作物の表面との間に放射するように作られた光源であって、放射は、狭い帯域幅の光のビームの一部が、回折させられ、そして、近接場光学的結合を介して機械加工ツールに光学的に結合される、という形で行われる、という光源と、
機械加工ツールの結合面に光学的に結合されて、機械加工ツールの中に光学的に結合された狭い帯域幅の光のビームの部分のパワーを検知して、検知したパワーに対応した信号を出力する、という検知器と、そして、
検知器に電気的に結合されて、当該検知器が出力した信号を受信し、当該信号に基づいて機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を求める、というプロセッサとを有すること、
を特徴とする精密機械加工システム。
【請求項２３】
機械加工ツールの実質的に透過性の材料とは、ダイヤモンド、サファイヤ、炭化ケイ素、炭化タングステン、または、アルミニウム／炭化ケイ素金属基複合材料のうち１つであること、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項２４】
機械加工ツールは、すくい面と当該すくい面の反対側にある背面とを更に有し、そして、
すくい面または背面のうち少なくとも１つは、先端の近くの面の一部で高反射コーティングを有し、それによって、狭い帯域幅の光の回折させられたビームの近接場光学結合部分以外の光の、機械加工ツールの中への結合を小さくすること、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項２５】
機械加工ツールは、すくい面と当該すくい面の反対側にある背面とを更に有し、そして、
すくい面または背面のうち少なくとも１つは、先端近くの表面部分の反射防止コーティングを有し、それによって、機械加工ツールの中で、狭い帯域幅の光の回折されたビームの近接場光学的結合部分以外の光の閉じ込めを小さくすること、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項２６】
光源はレーザまたは発光ダイオードのうち１つであること、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項２７】
光源は、機械加工ツールの先端と保持された工作物の表面との間に狭い帯域幅の光のビームを方向付けるための光学部品を含み、そして、
光学部品は、自由空間光学部品、光ファイバ、または、プレーナ導波路のうち少なくとも１つを含むこと、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項２８】
検知器は、狭い帯域幅を有した光を検知するように作られた光学的検知器であること、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項２９】
検知器は、自由空間光学部品、光ファイバ、または、プレーナ導波路のうち少なくとも１つによって、機械加工ツールの結合面に光学的に結合されていること、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項３０】
プロセッサは、
検知器から受信した信号に基づいて機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を求めるようにプログラミングされた汎用コンピュータ、
デジタル信号プロセッサ、
特定目的回路、または、
特定用途の集積回路、のうち少なくとも１つを有すること、
を特徴とする請求項２２に記載の精密機械加工システム。
【請求項３１】
機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に計測するように作られた精密機械加工システムであって、
機械加工の対象の工作物を保持する工作物ホルダと、
実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールであって、先端と当該先端の実質的に反対側にある結合面と、を有する機械加工ツールと、
工作物ホルダまたは機械加工ツールのうち少なくとも１つに結合されて、機械加工ツールの先端の保持された工作物の表面に対する相対的位置を制御する移動ステージと、
狭い帯域幅を有した光のビームを、機械加工ツールの結合面を介して、当該機械加工ツールの中に光学的に結合させるように作られた光源と、
機械加工ツールの先端と表面との間のスペースに光学的に結合された検知器であって、機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発せられる狭い帯域幅の光のビームの一部のパワーを検知して、検知したパワーに応じた信号を出力する、という検知器と、そして、
検知器に電気的に結合されて、当該検知器が出力した信号を受信し、当該信号に基づいて機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を求める、というプロセッサとを有すること、
を特徴とする精密機械加工システム。
【請求項３２】
機械加工ツールの実質的に透過性の材料とは、ダイヤモンド、サファイヤ、炭化ケイ素、炭化タングステン、または、アルミニウム／炭化ケイ素金属基複合材料のうち１つであること、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【請求項３３】
機械加工ツールは、すくい面と当該すくい面の反対側にある背面とを更に有し、そして、
すくい面または背面のうち少なくとも１つは、先端の近くの面の一部で高反射コーティングを有し、それによって、機械加工ツールから非近接場の中へ発せられる光を少なくすること、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【請求項３４】
光源はレーザまたは発光ダイオードのうち１つであること、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【請求項３５】
光源は、狭い帯域幅の光のビームを機械加工ツールの結合面の中に光学的に結合させるための光学部品を有し、そして、
光学部品は、自由空間光学部品、光ファイバ、またはプレーナ導波路のうち少なくとも１つを含むこと、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【請求項３６】
検知器には、狭い帯域幅を有した光を検知するように作られた光学的検知器が含まれること、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【請求項３７】
検知器は、自由空間光学部品、光ファイバ、またはプレーナ導波路のうち少なくとも１つによって、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースに光学的に結合されていること、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【請求項３８】
プロセッサは、
検知器から受信した信号に基づいて機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を求めるようにプログラミングされた汎用コンピュータ、
デジタル信号プロセッサ、
特定目的回路、または、
特定用途の集積回路、のうち少なくとも１つを有すること、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【請求項３９】
狭い帯域幅の光ビームに干渉する形で関連付けられた別の光のビームを、表面と機械加工ツールの先端との間に放射するように作られた、もう１つの光源を更に有し、
検知器は、回折させられた別の光のビームの０次を測定することによって、機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発せられる狭い帯域幅の光のビームの部分のパワーを検知するように作られていること、
を特徴とする請求項３１に記載の精密機械加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密な機械加工のための表面接触検知に関する。具体的には、精密機械加工プロセスにおいて機械加工ツールの面接触をナノメートル精度で求めて、微細構造の高精度表面プロフィールを実現すること、を目的として使用される表面接触検出方法である。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド機械加工は、高度な正確さと表面仕上げとを提供するもので、レンズや格子などの光学要素を製造するための光学級の型（optical-grade mold）の製造に適している。例えば、ダイヤモンドツールは、光学ピックアップ装置で使われる格子を製造するためのＮｉ型を機械加工するのに使用できるであろう。使用の考えられるいくつかの精密ダイヤモンド機械加工方法として、ダイヤモンド回転、フライカッティング、振動機械加工（ＶＡＭ：Vibration Assisted Machining）、低速ツールサーボモータ（ＳＴＳ）および高速ツールサーボモータ（ＦＴＳ）がある。留意すべき点として、他にも多数の機械加工ツール材料が存在する。こうした精密機械加工方法の全てにおいて重要視すべき点は、工作物表面に対する機械加工ツールの先端の相対位置を検知する手段である。
【０００３】
従来、接触方法を用いるのは、機械加工ツールの先端と表面との間の隔たりを求めるためであった。この方法では、ツールが表面と接触していることを示すのに充分な強さの物理的力が感知されるまで、ツールを表面に向けて移動させる。先端は通常、初期の接触状態を越え、検知に充分な機械的力を加える状態になるまで移動させられる。そうすると、この手順の間に表面が抉られるおそれがある。
【０００４】
電気的接触法（electrical contact method）であれば、表面に加わる物理的な力は小さくなるが、こうした方法でのＳ／Ｎ比は望ましい値を下回ってしまう。それは、ダイヤモンドなどの機械加工ツール材料の多くは電気伝導率が低いからである。光学的イメージング法も存在するが、その精度は使用される波長によって制限され、それは約０.５ミクロン以上になる場合もある。また、インターフェロメトリー法の場合は、固い基準面と共に用いれば精度をより高くすることが可能だが、この方法には複雑な準備プロセスが必要となる。
【特許文献１】米国特許：ＵＳ−２００３／００３５２３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な実施の形態は、実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を計測する方法である。狭い帯域幅の光ビームは回折させられ、その回折は、回折後のビームの一部が近接場光学的結合を介して機械加工ツールの中に光学的に結合される、という形になるように、狭い帯域幅の光のビームを表面と機械加工ツールの先端の間に放射することで実行される。機械加工ツールの中に光学的に結合された回折後ビームの一部のパワーを測定する。そして、測定されたパワーに基づいて、機械加工ツールの先端と表面との間の距離が求められる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のもう１つの例示的な実施例も、実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を計測する方法である。先ず、狭い帯域幅を有した光のビームを機械加工ツールの中に、当該機械加工ツールの結合面を通して光学的に結合させる。狭い帯域幅の光のビームの一部を、機械加工ツールの先端から、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発する。発せられた狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーは、機械加工ツールの先端と表面との間の距離に依存する。機械加工ツールの先端と表面との間のスペースで、狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーに関係付けられたパラメータを測定する。そして、測定されたパラメータに基づき、機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める。
【０００８】
本発明の更なる例示的な実施の形態は、機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に計測するように作られた精密機械加工システムである。この精密機械加工システムは、機械加工の対象の工作物を保持する工作物ホルダと、機械加工ツールと、工作物ホルダまたは機械加工ツールのうち少なくとも１つに結合された移動ステージと、光源と、機械加工ツールの結合面に光学的に結合された検知器と、そして、検知器に電気的に結合されたプロセッサと、を有する。機械加工ツールは、先端と当該先端の実質的に反対側にある結合面とを含み、実質的に透過性の材料で作られている。移動ステージは、機械加工ツールの先端と保持された工作物の表面との相対的な位置を制御する。光源は、狭い帯域幅を有した光ビームを機械加工ツールの先端と保持された工作物の表面との間に放射するように作られている。狭い帯域幅の光のビームの放射は、狭い帯域幅の光のビームの一部が回折させられ、近接場光学的結合を介して機械加工ツールに光学的に結合される、という形になるように行われる。検知器は、機械加工ツールの中に光学的に結合された狭い帯域幅の光のビームの一部のパワーを検知して、検知したパワーに応じた信号を出力する。そして、この信号はプロセッサによって受信され、その後、プロセッサは当該信号に基づいて機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を求める。
【０００９】
本発明の更なる例示的な実施の形態は、機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に計測するように作られた精密機械加工システムである。この精密機械加工システムは、機械加工の対象の工作物を保持する工作物ホルダと、機械加工ツールと、工作物ホルダまたは機械加工ツールのうち少なくとも１つに結合された移動ステージと、光源と、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースに光学的に結合された検知器と、そして、検知器に電気的に結合されたプロセッサと、を有する。機械加工ツールは、先端と当該先端の実質的に反対側にある結合面とを有し、実質的に透過性の材料で形成されている。移動ステージは、機械加工ツールの先端の保持された工作物の表面に対する相対的位置を制御する。光源は、狭い帯域幅を有した光のビームを、機械加工ツールの結合面を介して、当該機械加工ツールの中に光学的に結合させるように作られている。検知器は、機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発せられる、狭い帯域幅の光のビームの一部のパワーを検知する。検知器は、検知したパワーに応じた信号を出力する。プロセッサは、この信号を受信し、当該信号に基づいて機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を求める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明については、添付図面を見ながら以下の詳細な説明を読むことでよく理解できる。ただし、強調しておくべき点として、図面における各種特徴部の比率は一定でない（慣例に従ったものである）。むしろ反対に、各種特徴部の寸法は、分かりやすくするために、任意に拡大または縮小してある。
本発明には、機械加工ツールの先端と表面との間の距離の比較的単純な非接触測定を実現する、近接場ベースの光学的方法の使用が含まれる。これらの例示的な方法と関連するシステムとによれば、機械加工ツールの先端と表面との間の距離をナノメートル精度で測定することが可能になる。
【００１１】
本発明の例示的な実施の形態には、機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に測定するように作られた精密な機械加工システムと、こうした精密な機械加工システムを使用する例示的な方法とが含まれる。これらの例示的な精密機械加工システムおよび方法は、数多くの異なる種類の精密機械加工の実行に使用できるであろう。
これらの例示的な方法はいかなる精密機械加工システムについても使用できるため、多数の用途において、機械加工ツールの先端と工作物の表面との相対的な位置を測定する非接触測定方法を実現できる。さらに、本発明の例示的な実施の形態では、機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を、ナノメートル精度で測定することが可能となる。こうした例示的な精密機械加工方法は、様々な微細構造を含む数多くの装置および光学装置の作成に用いるのが望ましいであろう。
【００１２】
さらに、本発明の例示的な方法によれば、位置合わせおよび接触検出のプロセスへの人的介入は小さくなるであろう。結果として、これらプロセスのオートメーションも可能になるかもしれない。そうしたプロセスオートメーションは製造速度を相当に向上させるであろうし、その結果として、高精度の微細構造物を生産する生産サイクルおよびコストは、場合によっては劇的に小さくなるだろう。
【００１３】
留意すべき点として、本発明の例示的な機械加工ツールはダイヤモンド機械加工ツールであるが、実質的に透過性を有する他の機械加工ツール材料（サファイヤ、炭化ケイ素、炭化タングステン、および／または、アルミニウム／炭化ケイ素金属基複合材料など）も同様に使用できる。
図１は本発明による例示的な精密機械加工システムを示す。この例示的な精密機械加工システムは、機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との間の距離を数ナノメートルの精度で正確に測定するように設計されている。
【００１４】
図１に示す例示的な精密機械加工システムは以下を有する。すなわち、ベース１００；工作物の表面に対して平行な少なくとも１本の軸に沿って工作物１０８および／または機械加工ツール１１０を移動させて、機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との相対的なＺ位置を制御する、という移動ステージ１０２；機械加工中に工作物１０８を保持している工作物ホルダ１０４；機械加工ツールのセンターラインが例示的な機械加工システムのＺ軸と実質的に平行になるように機械加工ツール１１０を保持する機械加工ツールホルダ１１４；機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との間に狭帯域の光ビームを放射する光源１０６；機械加工ツール１１０内に結合された光のパワーを検知する検知器１１２；そして、検知器１１２から信号に基づいて機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との間の距離を測定するプロセッサ１１６、である。
【００１５】
図１には２つの移動ステージ１０２が、工作物ホルダ１０４、機械加工ツールホルダ１１４に連結された形で図示されている。しかし、当業者には理解されるであろうが、移動ステージ１０２のうち１つだけでも、機械加工ツールの先端と保持された工作物の表面との相対的位置の制御に関する必要を満たすことはできる。ただし、異なる軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）に沿って運動を制御する別々の移動ステージを配置し、工作物１０８がこれら軸のサブセットで移動させられ、機械加工ツールが残りの軸において移動させられる、という形が望ましいことも理解されるであろう。
【００１６】
光源１０６は、機械加工ツール１１０の先端と保持された工作物１０８の表面との間に、狭い帯域幅を有した光ビームを放射するように作られている。この狭い帯域の光については、可視域にピーク波長を有するのが望ましい（約４００ｎｍから約７００ｎｍ）。ただし、機械加工ツール１１０の材料の透過スペクトルによっては、これ以外の、より短い／長い波長域が望ましい場合もあるだろう。例えば、炭化タングステン機械加工ツールを使用する場合は、可視光に対する炭化タングステンの相対的な不透明性のため、赤外線光源を使用するのが望ましいであろう。光源１０６が発する光のピーク波長が、本発明の例示的な測定技術の精度に影響を及ぼす可能性はあるが、近接場結合の指数依存（exponential dependence）により、ピーク波長の１パーセントかそれ未満の精度が実現されるであろう。よって、ナノメートル範囲の精度が、比較的長いピーク波長の光源（例：１.５μｍ半導体レーザ）を用いて達成される。
【００１７】
留意すべき点として、図１における例示的な精密機械加工システムでは、光源１０６は他の部分に物理的に結合された状態では示されていない。しかし、光源１０６は、ベース１００、工作物ホルダ１０４、または機械加工ツールホルダ１１４のいずれかに物理的に結合するのが望ましいと考えられる。さらに、光源１０６は、レーザや発光ダイオードなど発光素子と、発光素子が発した狭い帯域幅の光のビーム２００を図２で示すように機械加工ツール１１０の先端と保持された工作物１０８の表面との間に向ける光学部品とを有する。こうした光学部品には、自由空間光学部品（ＦＳＯ：Free Space Optics）、光ファイバ、および／またはプレーナ導波路などを含む数多くのものが含まれる。この後者のケースでは、発光素子および光学部品は、例示的な精密機械加工システムの別々の構成要素に物理的に結合すればよい。
【００１８】
機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との間にはエアギャップがあり、このギャップを通過する光には回折が発生する（すなわち、単スリット（single slit）回折）。エアギャップの幅が回折させられる光の波長の半分に近づくか、それ未満となると、大きな角度の強い回折が起こる。そうして、図２に示すように、狭い帯域幅の光ビーム２００の波長との比較で、機械加工ツール１１０の先端が工作物１０８の表面から遠く離れていれば、送られたビーム２０２には大きな角度の回折はほとんどない。
【００１９】
しかし、図３で示すように、機械加工ツール１１０の先端が工作物１０８の表面に充分に近い位置にあれば、回折されたビーム３００の大きな角度の回折は、相当大きな量となるであろう。大きな角度で回折する回折ビーム３００の部分のうち一部は、機械加工ツール１１０の先端に入射する。自由空間条件の下では、特に機械加工ツールで一般に使用される材料（ダイヤモンド、サファイヤ、炭化ケイ素、アルミニウム／炭化ケイ素金属基複合材料、炭化タングステン、その他）の屈折率が高いことから、この光のうち機械加工ツールの中に結合される可能性があるのはごくわずかである。しかし、工作物１０８の表面に非常に近いため、近接場効果によって、この回折した光の光結合は大きくなるであろう。大きな角度の回折が大きくなることと近接場光結合効果とが組合せで発生するのは、例えば、機械加工ツール１１０の先端と表面とが光ビーム２００のピーク波長の半分を下回る位置にある場合である。こうした条件の下では、結合される光ビーム３０２のパワーは、容易に検知するのに充分な強さを持つであろう。さらに、近接場光結合効果は隔たりに関して指数的に変化するため、結合される光ビーム３０２のパワーは、機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との間の距離のわずかな変化に応じて大きく変わることになり、それによって、この距離を高い精度で計測することができる。（留意すべきこととして、結合される光ビーム３０２のパワーは、指数的変化よりも急速に変化する。大きな角度の回折の変化による影響が更に加わるからである。）
光が機械加工ツール１１０の中に結合された後は、機械加工ツール材料の高い屈折率が、結合された回折光を機械加工ツール内に閉じ込めるのに役立つが、これは全反射による。
【００２０】
留意すべき点として、検知器１１２はどのような種類の光学的検知器でもよい。ただし、検知器１１２については、結合された回折光３０２、および、光ビーム２００の狭い帯域幅を有した光を優先的に検知するように作られた光学的検知器である、とするのが望ましい。こうした狭い帯域幅の光学検知器であれば、機械加工ツール１１０の中に結合され得る環境迷光を除去することによって、Ｓ／Ｎ比の改善された信号を実現するであろう。
【００２１】
また、留意すべき点として、図１での検知器１１２は、機械加工ツール１１０のバット（butt）面に直接に接続されており、さらに、機械加工ツールホルダ１１４に物理的に結合された形で示されている。しかし、この構成は例示目的で示したものであり、検知器１１２を他の場所（例えば、機械加工ツールホルダ１１４の側面またはベース１００）で、例示的な機械加工システムに物理的に結合することも考えられる。検知器１１２については、先端を通って機械加工ツールの中に光学的に結合された光を機械加工ツールから光学的に結合するように構成された、機械加工ツール１１０のバット面または別の結合面に光学的に結合するのが望ましい。機械加工ツール１１０のバット面上とは別の位置に配置されている場合、検知器１１２は、自由空間光学部品、光ファイバ、および／またはプレーナ導波路などの光学部品を用い、機械加工ツール１１０の結合面に光学的に結合される。結合面および／または光学部品の設計により、結合される回折光の効率的な光結合が提供されるのが望ましい。これは、機械加工ツール材料の屈折率によって複雑化するかもしれない。
【００２２】
検知器１１２は、結合された回折光３０２の検知されたパワーに応じた信号を生成する。この信号はプロセッサ１１６が受け取る。プロセッサ１１６は、この受信した信号を用いて、機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との間の距離を求める。このプロセッサは１つ以上の構成要素を含み、構成要素としては、検知器から受信した信号に基づいて機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を求めるようにプログラムされた汎用コンピュータ、デジタル信号プロセッサ、特定目的回路、および／または、特定用途集積回路などがある。検知器およびプロセッサの調整を完了すれば、図１の例示的な精密な機械加工システムは、数ナノメートルの精度およびそれに近い正確さで、工作物１０８の表面から機械加工ツール１１０の先端までの距離を求められるであろう。
【００２３】
図４は、実質的に透過性の材料で作られた機械加工ツールの先端と表面との間の距離を測定するための、例示的な方法を示している。
先ず、狭い帯域幅の光のビームが表面と機械加工ツールの先端との間に放射され、狭い帯域幅の光の回折されたビームの一部は近接場光学結合によって機械加工ツールの中に光学的に結合される（ステップ４００）。このステップは図３に示してある。図１を参照しながら上述したように、狭い帯域幅の光のビームについては、レーザまたは発光ダイオードを用いて発するのが望ましく、また、各種の光学部品を用いて方向付けすればよい。留意すべき点として、光ビームの方向付けは、機械加工ツールの先端の正面側から先端の後ろ側に、あるいはその逆に広がる、という形になるように行われる。通常、光ビームの少なくとも一部は、機械加工ツールの先端および先端に隣接した表面の両方に入射する。機械加工ツールの先端に入射する光の量は、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースに光ビームを実質的に集中させることで小さくできるであろう。しかし、ビームの集中をあまりに厳しくすると、表面および機械加工ツールの先端との間で、所望の回折を生じさせるのに充分な相互作用が生じないかもしれない。
【００２４】
機械加工ツールの背面が、先端近くの機械加工ツールのすくい面と直角に近い角度（例：約７５度超）を成す状態に置かれている場合は、背面を介し、望ましくない量の光が機械加工ツールの中に結合されるかもしれない。こうした望ましくない余分な光は検知器を飽和（saturate）させるかもしれず、たとえ検知器を飽和させない場合でも、余分な光によってＳ／Ｎ比は望ましくない形で下がってしまう。しかし、狭い帯域幅の光のビームの放射は、光ビームの一部が、グレージング（grazing）角で先端に隣接した、機械加工ツールの背面の一部に入射する、という形になるようにするのが望ましい。こうした例示的な構成であれば、図５に示すように、背面を介しての非回折光の結合は小さくなるであろう。
【００２５】
図５が示すのは、この機械加工ツール１１０の背面に関して、こうした入射のグレージング角に方向付けされた光ビーム２００である。図５の例示的な実施の形態は、加えて、高反射率コーティング５００を機械加工ツール１１０の背面に形成された形で有しており、それによって、機械加工ツールの中への不必要な光の結合をさらに小さくする。留意すべき点として、高反射率コーティング５００は、機械加工ツール１１０の先端までの全体に延びているわけではない。そうしたことをすれば、先端を介しての回折光の望ましい結合まで妨げられると共に、機械加工ツールの先端による表面の機械加工も妨げられるであろう。さらに留意すべき点として、図５には示していないが、高反射率コーティングを機械加工ツールのすくい面の一部にも施して、すくい面を介して機械加工ツールの中に結合される不必要な光を減らすことにしてもよい。こうした高反射率コーティングは、希望に応じて、一方の面または両方の面に施せばよい。
【００２６】
機械加工ツールの表面に加えられるコーティングはいずれも、機械加工ツール１１０の先端のうち実際に切削に使用される部分の中にまでは、実際には達しない形とするのが望ましい。先端のこの部分にまでコーティングが達していると、機械加工ツールの切削品質に望ましくない影響が及び、使用と共に磨耗することで、機械加工ツールの光学特性まで変わってしまうであろう。
【００２７】
図６は、光源からの迷光の、最終的に検知器で検知される量を減らすもう１つの方法を示している。この例示的な実施の形態では、光ビーム２００は、光ファイバ６００によって機械加工ツール１１０の背面で入射する形に方向付けされたものとして示してある。機械加工ツールの背面で、光ビーム２００は反射部分６０２と透過部分６０４とに分かれる。反射部分６０２は回折し、その結果、所望の近接場結合部分３０２が形成される。反射防止コーティング６０６が配置されているのは、近接場結合部分３０２の閉じ込めを大きく減ずることなしに、透過部分６０４の閉じ込めを小さくするためである。
【００２８】
機械加工ツールの中に光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折ビームの一部のパワーを測定する（ステップ４０２）。図１を参照しながら上述した通り、機械加工ツールに光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折ビームの一部のパワーを計測するには、機械加工ツールの結合面に光学的に結合された検知器を用いるのが望ましい。
次いで、ステップ４０２で測定されたパワーに基づき、機械加工ツールの先端と表面との間の距離が求められる（ステップ４０４）。図１を参照しながら上で述べた通り、機械加工ツールの中に結合された回折光のパワーと、機械加工ツールの先端と表面との間の距離との関係は急速に変化する。よって、高い精度と正確さとが実現される。
【００２９】
そうした潜在的な高精度および正確さを現実のものとする上での１つの重大な困難は、結合された光の計測されたパワーのＳ／Ｎ比であり、それは、計測される信号の振幅の小ささによって制限される。結合された光信号をディザー処理して信号の同期検出を可能にすれば、ノイズの除去によってＳ／Ｎ比は高まるであろう。信号をディザー処理する１つの方法は、ステップ４００で生成される狭い帯域幅の光のビームのパワーをディザー処理することである。機械加工ツールの中に光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折ビームの一部のパワーも、同様にディザー処理される。ディザー処理パワーは同期して計測され、その後、機械加工ツールの先端と表面との間の距離が、このディザー処理されたパワー計測値に基づいて求められる。しかしながら、留意すべき点として、狭い帯域幅の光のビームのパワーをディザー処理することは、他の光源（例えば環境光）からのノイズを除くにとどまるかもしれない。
【００３０】
別の形として、ステップ４０２において、機械加工ツールの中に光学的に結合された狭い帯域幅の光の回折ビームの一部のパワーを計測する一方で、機械加工ツールの先端と表面との間の距離をディザー処理してもよい。機械加工ツールの先端と表面との間の距離に対する結合パワーの非線形依存のために、この方法では、鋭く変化する信号が生じる場合があり、そこからはバックグラウンドノイズレベルが除去される。距離をディザー処理する本方法は望ましいのは、元々は距離検知ではない光ノイズからのノイズを減らすことが可能になるためである。例えば、ツールの表面を介して機械加工ツールの中に直接結合される狭い帯域幅の光の入射ビームのいかなる部分も、距離のディザー処理につれて変化することはなく、その点で、機械加工ツールの先端の中に光学的に結合される狭い帯域幅の光の回折ビームの一部のパワーが、距離のディザー処理につれて変化するのとは異なる。
【００３１】
図７は、機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に測定するように作られた、別の例示的な精密機械加工システムを示す。この例示的な実施の形態の特徴部の多くは、図１の例示的な実施の形態と同一である。図７の例示的なシステムでは、光源７００が光学的に機械加工ツールの結合面に結合されており、この面を介して狭い帯域幅の光ビームを結合する。図１の例示的な実施の形態の場合と同様、光源７００は、狭い帯域幅の光ビームを発するためのレーザまたは発光ダイオードを有する。光源７００は、直接的な形で光ビームを機械加工ツール１１０の中に光学的に結合させることにしてもよいし、機械加工ツールの中に光ビームを結合させるための光学部品を有していてもよい。
【００３２】
図９に示すように、機械加工ツール１１０の先端が工作物１０８の表面に充分に近い位置にある場合、内部の光ビーム９００は、機械加工ツールの先端から出て、近接場光学結合により、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースへと結合される。留意すべき点として、いくらかの光は、非近接場（far field）モードの中にも結合されるであろう。しかしながら、近接場モード９０２は主に表面に沿って広がる。よって、図７で示すように、検知器７０２は、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースに光学的に結合されるように位置合わせするのが望ましい（特に表面の近くにおいて広がる光に関し）。加えて、機械加工ツール１１０には、先端の近くの背面および／またはすくい面の位置で高反射コーティングを持たせ、それによって、機械加工ツールから非近接場モードに入る光の放出を減らすことにしてもよい。
【００３３】
検知器７０２は、機械加工ツールの先端から機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発せられる、狭い帯域幅の光のビームの一部のパワーを検知するように作られている。検知器７０２はまた、検知されたパワーに対応する信号を生成する。プロセッサ１１６は、検知器７０２が生成した信号を受信し、この信号に基づいて、機械加工ツール１１０の先端と工作物１０８の表面との間の距離を求める。
【００３４】
留意すべき点として、図７の例示的な精密機械加工システムはまた、図７では示していない別の光源（最初の光源と干渉性のある形で（coherently）関連しているもの）を有することにしてもよい。この別の光源（図１の光源１０６とほとんど同一のもの）は、機械加工ツール１１０の先端と表面との間に、狭い帯域幅の光のビームを放射し、その放射の様態は、狭い帯域幅の光のビームの回折が、械加工ツールの先端から機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中に発せられた狭い帯域幅の光のビームの一部によって強化される、というものである（この「強化」は、これらの２つのビームの間のコヒーレンス干渉の原理による）。本実施の形態における２つの干渉性のある形で関連した光源を作り出す例示的な１つの方法として、単一の狭い帯域幅の光源のビームを２つのサブビームに分割する、というものがある。一方のサブビームは、図７に示すように、機械加工ツール１１０に結合され、他方のサブビームは機械加工ツール１１０の先端と表面との間に向けられる。
【００３５】
図１０に示す、この別の実施の形態において、ビーム１０００は、この追加の光源が生成する狭い帯域幅の光ビームであり、検知器７０２は狭い帯域幅の光の回折ビーム１００２の０次のパワーを計測するように作られている。この計測値は、機械加工ツール１１０の先端から機械加工ツールの先端と表面との間のスペースの近接場モードの中へと発せられる、ビーム９００の一部のパワーを間接的に検知するのに用いることができる。
【００３６】
更に別の実施の形態では、音響光学変調を用いて、図１０に示した、干渉性のある形で関連した２つのビームのうちの１つの周波数をシフトすることになる。そうすると、狭い帯域幅の光ビーム１０００と、ビーム９００のうち機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける近接場モードの中へと発せられる部分と間のコヒーレンス干渉の０次には、周波数シフトに等しい周波数を有したビート信号が含まれる。このビート信号の強さは、近接場モードの中に結合された光の強度に基づいており、そうして、機械加工ツールの先端と表面との間の距離に関係性がある。
【００３７】
図８は、実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を測定する、もう１つの例示的な方法を示す。この例示的な方法は、図７の例示的なシステムと共に用いるのが望ましい。
先ず、狭い帯域幅を有する光のビームが、機械加工ツールの結合面を通って当該機械加工ツールの中に結合される（ステップ８００）。狭い帯域幅の光のビームの一部は、機械加工ツールの先端から、当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにある１つ以上の近接場モードの中へと発せられる（ステップ８０２）。近接場結合の性質により、近接場モードの中に発せられる狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーは、機械加工ツールの先端と表面との間の距離に依存する。
【００３８】
そして、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーに関するパラメータが測定される（ステップ８０４）。このパラメータの例には、工作物の表面にほぼ沿って広がる、狭い帯域幅における放射の強度が含まれる。
別の形として、図１０の例示的な実施の形態では、狭い帯域幅を有した光の別のビーム１０００が、機械加工ツールの先端と表面と間に向けられており、その様態は、狭い帯域幅の光の他方のビームの回折が、ビーム９００のうち機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける近接場モードの中へと発せられる部分によって強化される、というものである。本実施の形態では、測定されるパラメータは、狭い帯域幅の光の回折ビーム１００２の０次のパワー、あるいは、回折ビーム１００２の第１のノードと０次との間のパワー比とすることができる。
【００３９】
図１０の更に別の例示的な実施の形態では、測定されるパラメータは、狭い帯域幅の光の回折ビーム１００２の０次のビート信号のパワーであってもよい。
機械加工ツールの先端と表面との間の距離が、ステップ８０４で測定されたパラメータに基づいて求められる（ステップ８０６）。
この例示的な方法はまた、ステップ８０２において機械加工ツールの先端から当該機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける近接場モードの中へと発せられる狭帯域光ビームの部分のパワーを定期的に変化させる処理を含み、そのための手段は、「狭い帯域幅の光のビームのパワーをディザー処理すること」あるいは「機械加工ツールの先端と表面との間の距離をディザー処理すること」のいずれかである。 これらのディザー処理方法のいずれかが用いられる場合、ステップ８０４で計測されるパラメータは、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーに対応する、定期的に変化するパラメータとなる。あるいは、これとは別に比較的一定したパラメータを用いてもよい。例えば、ステップ８０４で計測されるパラメータは、以下に関連したものとすることもできる。すなわち、「機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分の平均パワー」または「各ディザー処理サイクルにおける、機械加工ツールの先端と表面との間のスペースにおける狭い帯域幅の光のビームの近接場モード部分のパワーの変化量」である。
【００４０】
本発明は、機械加工ツールの先端と工作物表面との間の距離を正確に計測するように作られた、数多くの例示的な精密機械加工システムおよび方法を含む。本文書では、特定の実施の形態を参照しながら、本発明を図示および説明したが、ここに示した詳細に本発明を限定する意図はない。むしろ、特許請求の範囲による範囲とその均等物の範囲とにおいて、本発明から逸脱しない形で、詳細部には様々な変更を加えることができるであろう。特に、当業者であれば、特に例示した様々な実施の形態が有する数多くの特徴部を組み合わせることで、更なる例示的な精密機械加工システムおよび方法を形成することができ、それらも同様に本発明で具体化されたものである、ということを理解するであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
実質的に透過性の材料で形成された機械加工ツールの先端と表面との間の距離を求める装置および方法を提供する点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に計測するように作られた、本発明による例示的な精密機械加工システムを示す側面図である。
【図２】本発明による例示的な機械加工ツールを示す側面図において、機械加工ツールの先端と工作物の表面との間に放射されている光ビームを示す図であり、光ビームの波長と比較して大きな隔たりがある場合の図である。
【図３】本発明による図２の例示的な機械加工ツールを示す側面図であり、光ビームの波長と比較して隔たりが小さい場合の、機械加工ツールの先端と工作物の表面との間に放射されている光ビームを示す図である。
【図４】機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を測定するための、本発明による例示的な方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明による例示的な機械加工ツールを示す側面図であり、光ビームのうち不必要な部分の機械加工ツール内への結合を小さくするための例示的な方法を示す図である。
【図６】図４の例示的な方法による例示的な機械加工ツールの側面図であり、機械加工ツールおよびシステムの他の例示的な実施の形態を示す図である。
【図７】機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を正確に計測するように作られた、本発明による別の例示的な精密機械加工システムを示す側面図である。
【図８】機械加工ツールの先端と工作物の表面との間の距離を計測する、本発明による別の例示的な方法を示すフローチャートである。
【図９】図８の例示的な方法の例示的な実施の形態を示す、例示的な機械加工ツールの側面図である。
【図１０】図８の例示的な方法の別の例示的な実施の形態を示す、例示的な機械加工ツールの側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０６，７００  光源
１０８  工作物
１１０  機械加工ツール
１１２，７０２  検知器
１１６  プロセッサ
【図１】
2007260900.tif 000003
【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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