(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドウエイに沿って直線運動する移動台の直線性を測定する光学系を用いる直線計において、
（ａ）光源と、
（ｂ）該光源からの光ビームを分割する手段と、
（ｃ）該分割された光ビームを受け、ガイドウエイを移動する移動台上に搭載される反射型コンフォーカル光学系と、
（ｄ）該反射型コンフォーカル光学系からの光軸方向の光ビームを受ける第１の位置センサと、
（ｅ）光軸を基準としてＸ軸方向にシフトした光軸に平行な光ビームを受ける第２の位置センサと、
（ｆ）光軸を基準としてＹ軸方向にシフトした光軸に平行な光ビームを受ける第３の位置センサとを備え、
（ｇ）光軸に垂直な２軸方向への平行変位及び３軸のまわりの回転角を求めることを特徴とする反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計。
【請求項２】
請求項１記載の反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計において、前記反射型コンフォーカル光学系は、レンズと凸面鏡の組み合わで構成されることを特徴とする反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計。
【請求項３】
請求項１記載の反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計において、前記反射型コンフォーカル光学系は、レンズと凹面鏡の組み合わで構成されることを特徴とする反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動台が案内に沿って移動する場合、横振れが生じる。そこで、この横振れを計測する必要が生じる。機械工学的方法ではなく光学的方法を用いて、そのような横振れを測定するために、以下の文献に示すようないくつかの提案がなされてきた。
【０００３】
（１）．Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  ５５２６Ａ，Ｃａｔａｌｏｇ  ｂｙ  Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ（１９７６）．
（２）．Ｊ．Ｍ．Ｂｕｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄ．Ｃ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，“Ａ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”Ｏｐｔ．Ｌａｓｅｒ．Ｔｅｃｈ．，６（４）（１９７４）ｐｐ．１６６−１６８．
（３）．Ｋ．Ｍａｔｓｕｄａ，Ｋ．Ｔｅｎｊｉｎｂａｙａｓｈｉ，Ｔ．Ｋｏｈｎｏ  ａｎｄ  Ｔ．Ｅｉｊｕ，“Ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｕｓｉｎｇ  ｈｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ  ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ”，ＩＣＯ−１３  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｉｇｅｓｔ（１９８４）ｐｐ，３１６−３１７．
（４）．Ｋ．Ｔａｋａｄａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｔａｋｅｙａｍａ，“Ａｃｃｕｒａｃｙ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｏｏｌ  ｂｙ  ｍｅａｎｓ  ｏｆ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｘｅｓ”，Ａｎｎａｌｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＣＩＲＰ  ２７（１）（１９７８）．
（５）．Ｈ．Ｈ．Ｓａｋｕｍａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｗａｄａ，Ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ  ｍｏｉｒｅ  ｍｅｔｈｏｄ”Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇ．９（１）（１９８７）ｐｐ．１９−２２．
（６）．“Ａ  ｎｅｗ  ｌａｓｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ”，Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，（Ｊｕｌｙ  １６，１９７５）ｐｐ．６２−６３．
（７）．Ｎ．Ｉｋａｗａ，Ｓ．Ｓｈｉｍａｄａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｍｏｒｏｏｋａ，“Ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ａｓ  ａ  ｓｔｒａｉｇｈｔ  ｄａｔｕｍ  ａｎｄｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｔ  ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  ｌｅｖｅｌ”，Ａｎｎａｌｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＣＩＲＰ  ３７（１）（１９８８）ｐｐ．５２３−５２６．
（８）．Ｍ．Ｙａｍａｕｃｈｉ  ａｎｄ  Ｋ．Ｍａｔｓｕｄａ，“Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｇｒａｔｉｎｇ”，Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，３３（４）（１９９４）ｐｐ．１０７８−１０８３．
上記した光学的方法の利点は、非接触で、長距離に渡って横振れを正確に測定できることにある。
【０００４】
光学的方法は、用いる光によって、干渉、モアレ縞、または幾何光学を用いる方法に分類される。干渉を用いる方法は高い精度をもつが、空気の揺らぎのため、長距離にわたり横振れを計測することは難しい。また、モアレ縞を用いる方法では、光学系により制約が与えられるために、長距離の測定における精度は結果的に低くなってしまう。これらの方法と比べて幾何光学を用いた方法では、簡単な光学的システムでもって、長距離にわたり横振れを測定することができる。
【０００５】
特に、上記先行技術文献（２）．『Ｊ．Ｍ．Ｂｕｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄ．Ｃ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ』によれば、伝達型コンフォーカルな設計を用いた幾何光学系が開発されており、光軸に垂直な２軸方向の横振れと、さらにこの２軸のまわりの回転角を測定することができる。この方法は、反射型コンフォーカル系を基礎にしている。
【０００６】
この方法の利点は、光軸の２軸方向の横振れを測定できることに加えて、３軸全てのまわりの回転角も測定できることである。反射型光学系を用いて、より短い光学系も測定できる。横振れ測定における精度は、１メートルオーダーに対して数マイクロメーターである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような横振れの測定は、ダイアモンド・ターニングなど精密工学分野において、大変重要な技術である。
しかしながら、機械工学分野で横振れの測定を行う場合には、周囲の環境が悪く、高精度に長い移動距離での測定が要求される。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、空気の揺らぎによる影響を受け難く、光軸に垂直な２軸方向への平行移動及び３軸のまわりの回転を求めることができ、しかもコンパクトな反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ガイドウエイ（１）に沿って直線運動する移動台（２）の直線性を測定する光学系を用いる直線計において、光源（３）と、この光源（３）からの光ビームを分割する手段と、この分割された光ビームを受け、ガイドウエイ（１）を移動する移動台（２）上に搭載される反射型コンフォーカル光学系と、この反射型コンフォーカル光学系からの光軸方向の光ビームを受ける第１の位置センサＰＳ1 （９）と、光軸を基準としてＸ軸方向にシフトした光軸に平行な光ビームを受ける第２の位置センサＰＳ2 （１９）と、光軸を基準としてＹ軸方向にシフトした光軸に平行な光ビームを受ける第３の位置センサＰＳ3 （１２）とを備え、光軸に垂直な２軸方向への平行変位（Δｘ，Δｙ）及び３軸のまわりの回転角（Δθx ，Δθy ，Δθz ）を求めるようにしたものである。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計において、前記反射型コンフォーカル光学系は、レンズ（Ｌ1 ）（１０）と凸面鏡（Ｍv ）（１１）とで構成するようにしたものである。
〔３〕上記〔１〕記載の反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計において、前記反射型コンフォーカル光学系は、レンズ（Ｌ2 ）（１６）と凹面鏡（ＭC ）（１７）とで構成するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す反射型コンフォーカル光学系を用いて測定するための光学系の配置図であり、図１（ａ）はその光学系の平面図、図１（ｂ）はその光学系の断面図である。
【００１２】
これらの図に示すように、この反射型コンフォーカル光学系を用いる直線計は、ガイドウエイ（ＧＷ）１に沿って移動する移動台（ＭＴ）２を配置し、この移動台２の動きを移動台２上に搭載される反射型コンフォーカル光学系を用いて測定する。すなわち、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（ＨＬ）３から発した光ビームは、ビームスプリッタ（ＢＳ）４とミラー（Ｍ）１３により、２ビームに分割される。
【００１３】
伝達された光ビームは、凸面鏡（ＭV ）１１と第１のレンズ（Ｌ1 ）１０で構成される反射型コンフォーカル光学系に入射する。反射したビームは、第１のビームスプリッタ（ＢＳ1 ）〔以下、ビームスプリッタ（ＢＳ1 ）という〕７により横方向（Ｘ軸方向）に、第３のビームスプリッタ（ＢＳ3 ）〔以下、ビームスプリッタ（ＢＳ3 ）という〕６により縦方向（Ｙ軸方向）にそれぞれスプリットし、次に、第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９と第３の位置センサ（ＰＳ3 ）１２により検出される。
【００１４】
ビームスプリッタ（ＢＳ）４−ミラー（Ｍ）１３から反射した光ビームは、凹面鏡（ＭC ）１７と第２のレンズ（Ｌ2 ）１６で構成されるコンフォーカル光学系に入射する。光は第２のビームスプリッタ（ＢＳ2 ）〔以下、ビームスプリッタ（ＢＳ2 ）という〕１５と第２のミラー（Ｍ2 ）１８を通過した後、第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９に達する。
【００１５】
点光源Ｐ01が第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９と第３の位置センサ（ＰＳ3 ）１２で点像ＰとＰ″を結ぶように光学系を調整する。点光源Ｐ02は第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９で点像Ｐ´を結ぶ。なお、この図において、５は顕微鏡の第１の対物レンズ（Ｍ01）、８は第１のミラー（Ｍ1 ）、１４は顕微鏡の第２の対物レンズ（Ｍ02）である。
【００１６】
直線性の測定において光学系に要求される条件は、
（１）動きが直線の場合、点光源の像は動かない。
（２）像の倍率は常に一定である。
上記条件（１）が満たされない場合、測定は不可能である。上記条件（２）が満たされない場合は、像の変位スケールは、案内に沿って移動する移動台の位置に依存してしまう。
【００１７】
図２は本発明の実施例を示す反射型コンフォーカル光学系の光学特性を示す図であり、図２（ａ）は凸面鏡を含む光学系、図２（ｂ）は凹面鏡を含む光学系を示す図である。
図２（ａ）において、レンズ（Ｌ1 ）１０の焦点は凸面鏡（ＭV ）１１の表面上にある。この光学系は、反射型コンフォーカル光学系と考えることができる。なぜならば、用いるレンズはただ１つであっても、共通の焦点を備えた２レンズとしての役割を担っているからである。
【００１８】
点光源Ｐ01の像は、Ｐ1 においてレンズ（Ｌ1 ）１０により結像する。Ｐ1 の像は最終的に凸面鏡（ＭV ）１１によりＰ2 で結像し、そのＰ2 の像は、レンズ（Ｌ1 ）１０によりＰで結像する。最終の像であるＰの位置は、薄型レンズの方程式（ｔｈｉｎ  ｌｅｎｓ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）を用いて簡単に計算できる。
その結果は式（１）となる。
【００１９】
【数１】
0003895040.tif 000002
【００２０】
この式（１）は、距離ｄと距離ａの合計が一定であることを示す。このことは、このような光学的配置を用いた場合、移動台２がガイドウエイ１に沿って移動したとしても点光源Ｐ01とその像Ｐとの距離が不変であることを意味している。
このようなコンフォーカル光学系の倍率を考えることも重要である。中間像であるＰ1 、Ｐ2 の大きさと最終像Ｐの倍率を計算すると、移動台位置に関わらず、倍率ｍはすべて１倍である。
【００２１】
図２（ｂ）では、凸面鏡（ＭV ）１１の代わりに凹面鏡（ＭC ）１７を用いている。レンズ（Ｌ2 ）１６の焦点は凹面鏡（ＭC ）１７の湾曲中心に位置している。幾何光学計算により、式（２）が示される。
【００２２】
【数２】
0003895040.tif 000003
【００２３】
これらの結果から、この場合もまた、移動台２がガイドウエイ１に沿って移動したとしても点光源Ｐ02とその像Ｐ′との距離が不変であり、その像Ｐ′における倍率も不変であることを示している。従って、実際に直線測定を行うために必要となる条件は、２つのコンフォーカルな配置により満たされる。
以下、移動台の横振れと回転角の測定について説明する。
【００２４】
ここでは、３つの位置センサを用いて適切に組み合わせることにより、移動台の横振れと回転角を測定することができる。
（Ａ）凸面鏡光学系
（１）ｘ軸方向の横振れΔｘを検出するために、まず、第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９を用いてｙ軸まわりの回転角Δθy を測定する。この回転角Δθy を、第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９で測定した像変位δｘ2 と組み合わせて移動台２の横振れΔｘを導く。
【００２５】
（２）ｙ軸方向の横振れΔｙを検出するために、ｘ軸およびｚ軸まわりの回転角Δθx 、Δθz を、３つの位置センサからの測定を組み合わせて算出する。ｘ軸およびｚ軸まわりの回転角Δθx 、Δθz を、第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９と第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９により測定された像変位δｙ1 、δｙ2 と組み合わせると、ｙ軸方向に移動する移動台２の横振れΔｙが得られる。
【００２６】
次に、ｘ軸方向の移動と、ｘ軸まわりの回転角を測定する。
図１に示すように、第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９により検出される点像Ｐを考える。
図３はその位置センサを用いて移動を検出するための光学的配置を示し、実線と点線はそれぞれ移動台２の移動前と移動後の光ビームを示す。
【００２７】
図３（ａ）において、点光源Ｐ01から発した光ビームがＰで像を結んでいる。移動台２が横振れΔｘを生じた場合、その光軸はＯからＯx へ変位すると思われる。この光ビームが光軸と平行に進む場合、Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、Ｄ1 を通過した後にＰに到達する。従って、移動台２に横振れが生じたとしても、点光源の像は全く動かない。
【００２８】
移動台２がｘ軸まわり、および光軸まわり（ｚ軸）を回転しても、ｘ軸方向の変位に対する影響は何もない。それゆえ、ｙ軸まわりの回転のみが（図平面に垂直方向）問題となり、それを図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）では、点光源Ｐ01から発した光ビームは、光軸Ｏx に平行に進み、Ｐmxで点像に到達する。像の変位は、式（３）により得られる。
【００２９】
【数３】
0003895040.tif 000004
【００３０】
ここで、回転角Δθy は小さいことが推測できる。移動台２は案内に沿って移動するという制約を受けることから、この推測は理にかなうものである。
Ｌ1 、ＢＳ1 、Ｍ1 を幾何学的に調べると、式（４）であることが分かる。
【００３１】
【数４】
0003895040.tif 000005
【００３２】
式（３）と式（４）から、Δθy は式（５）により得られる。
【００３３】
【数５】
0003895040.tif 000006
【００３４】
式（５）によれば、ｘ軸方向における点像の移動Ｐ・Ｐmx（バー付き）を第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９により測定し、さらに点光源とその像との距離Ｚ0 が分かれば、ｙ軸まわりの回転角が得られることがわかる。
（Ｂ）凹面鏡の光学系
図１に示す第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９により検出される点像を考える。
【００３５】
図４はこの位置センサを用いて移動を検出するための光学的配置を示す。
図４（ａ）において、点光源Ｐ02から発する光ビームに横振れが生じない場合は、Ｐにおいて点像を結ぶ。しかし、横振れが生じると、図４（ｂ）に示すように、この点光源からの光ビームはＰ′x において結像する。
図中の光ビームは凹面鏡（ＭC ）１７の湾曲中心を通過しているので、レンズ１６（Ｌ2 ）と凹面鏡（ＭC ）１７とで構成されるコンフォーカル光学系それ自体は、何ら横振れを生じない。しかし、光ビームがビームスプリッタ（ＢＳ2 ）１５とミラー（Ｍ2 ）１８により反射されると、−２Δｘの横揺れが生じる。従って、Ｐ′x ・Ｐx （バー付き）は式（６）によって得られる。
【００３６】
【数６】
0003895040.tif 000007
【００３７】
従って、移動台の移動により、−Δｘの横揺れが生じた場合、点光源の像は−２Δｘだけ移動する。
凸面鏡の場合と同じように、ｘ軸まわりと光軸まわり（ｚ軸）の回転は、ｘ軸方向における変位には何ら影響しない。図４（ｂ）に示すｙ軸まわりの回転により生じる点像Ｐ′mxの移動は式（７）によって得られる。
【００３８】
【数７】
0003895040.tif 000008
【００３９】
ここでも同様に、回転角は小さいと推測され、Ｐ′・Ｇ′（バー付き）＝Ｐ・Ｇ（バー付き）である。
点像における全体の移動δｘ2 は、式（６）で得られる横振れの項（ｔｅｒｍ）、および式（７）で得られる回転の項（ｔｅｒｍ）を含んでいる。式（４）、式（６）、式（７）から、移動台２の横方向への移動Δｘは、式（８）により得られる。
【００４０】
【数８】
0003895040.tif 000009
【００４１】
式（８）において、δｘ2 は、ｘ軸方向における点像の移動を測定することにより得られ、その測定は第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９で行う。式（５）で説明したように、Δθy は第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９により得られる。Ｆ・Ｐ（バー付き）とＰ1 Ａ01（バー付き）は距離を直接に測定することにより得られる。
【００４２】
次に、ｙ軸方向への横振れとｘ軸まわりの回転角の測定について説明する。
点像のｙ軸方向への移動を、図１に示す第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９と第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９で検出する場合を考える。
第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９で検出したｙ軸方向における点像の移動δｙ1 は、上記したものと同様な方法で計算され、式（９）により得られる。
【００４３】
【数９】
0003895040.tif 000010
【００４４】
ここでΔｙはｙ軸方向における移動台２の横振れ、また、Δθx 、Δθy はそれぞれｘ軸まわり、ｚ軸まわりの回転角である。また、ｙ軸方向における点像の移動δｙ2 は第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９により検出され、式（１０）により得られる。
【００４５】
【数１０】
0003895040.tif 000011
【００４６】
今度は、第３の位置センサ（ＰＳ3 ）１２で検出される点像を考える。ここでの関心は、ｘ軸まわりの回転にある。ｙ軸をｘ軸に置き換えれば、図３（ｂ）に示すものと同じである。式（５）を用いて、回転角Δθx は式（１１）により得られる。
【００４７】
【数１１】
0003895040.tif 000012
【００４８】
ここでδｙ3 は、図１に示す第３の位置センサ（ＰＳ3 ）１２により測定した点像の移動量であり、ＺB は図１のビームスプリッタ（ＢＳ1 ）７とビームスプリッタ（ＢＳ3 ）１２との距離である。式（１１）が意味することは、移動量δｙ3 を測定すれば、ｘ軸まわりの回転角を得ることができる。
式（１０）から、光軸（ｚ軸）まわりの回転角Δθz は式（１２）により得られる。
【００４９】
【数１２】
0003895040.tif 000013
【００５０】
式（１２）が意味することは、ｙ軸方向における点像の移動を第２の位置センサ（ＰＳ2 ）１９で検出して測定すると、光軸まわりの回転角Δθz が得られる。なぜならば、第３の位置センサ（ＰＳ3 ）１２で同様の測定を行うことによりΔθx が分かるからである。
式（９）から式（１０）を引算すると、横振れΔｙは式（１３）により得られる。
【００５１】
【数１３】
0003895040.tif 000014
【００５２】
式（１３）によれば、ｙ軸方向における点像の移動δｙ1 とδｙ2 をそれぞれ、第１の位置センサ（ＰＳ1 ）９と第３の位置センサ（ＰＳ3 ）で検出して測定し、引算すると、移動台２の横振れΔｙが得られることがわかる。
上記したように、本発明によれば、光軸に垂直な２軸方向に移動する移動台の横振れを測定することができる。すなわち、
（１）ｘ軸に平行な変位Δｘは式（８）で得られる。
【００５３】
（２）ｙ軸に平行な変位Δｙは式（１３）で得られる。
同時に、３軸すべてのまわりの回転角も測定できる。すなわち、
（３）ｘ軸まわりの回転角Δθx は式（１１）で得られる
（４）ｙ軸まわりの回転角Δθy は式（５）で得られる。
（５）ｚ軸まわりの回転角Δθz は式（１２）で得られる。
【００５４】
なお、位置センサのデータの組み合わせにおいて、本質的には類似しているが他の組み合わせに置き換えることによりこれらの結果の一部を生み出せるであろうことに留意すべきである。詳細に言えば、Δθx とΔｙは第２、第３の位置センサ（ＰＳ2 、ＰＳ3 ）を用いて、Δθz はこれらの値と第３の位置センサ（ＰＳ3 ）とから決定することができる。
【００５５】
このように、本発明によれば、空気の揺らぎによる影響を受け難く、光軸に垂直な２軸のまわりの平行移動及び３軸のまわりの回転を求めることができる。
また、伝達型光学系（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）に比べて、反射型光学系の方が、長さの点でよりコンパクトに構成することができる。
【００５６】
特に、ダイアモンド・ターニング等の精密工学機械には移動テーブルが取付けられており、これを精度良く測定する技術は重要である。
また、将来は、位置変位拡大装置を用いて、１００ナノメーターよりも高い精度の測定を行うことが可能になるであろう。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（Ａ）空気の揺らぎによる影響を受け難く、光軸に垂直な２軸のまわりの平行移動及び３軸のまわりの回転を求めることができる。
【００５８】
（Ｂ）反射型コンフォーカル光学系を用いるため、コンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す反射型コンフォーカル光学系を用いて測定するための光学系の配置図である。
【図２】本発明の実施例を示す反射型コンフォーカル光学系における像を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示す凸面鏡の光学系を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す凹面鏡の光学系を示す図である。
【符号の説明】
１    ガイドウエイ（ＧＷ）
２    移動台（ＭＴ）
３    Ｈｅ−Ｎｅレーザ（ＨＬ）
４    ビームスプリッタ（ＢＳ）
５    顕微鏡の第１の対物レンズ（Ｍ01）
６    第３のビームスプリッタ（ＢＳ3 ）
７    第１のビームスプリッタ（ＢＳ1 ）
８    第１のミラー（Ｍ1 ）
９    第１の位置センサ（ＰＳ1 ）
１０    第１のレンズ（Ｌ1 ）
１１    凸面鏡（ＭV ）
１２    第３の位置センサ（ＰＳ3 ）
１３    ミラー（Ｍ）
１４    顕微鏡の第２の対物レンズ（Ｍ02）
１５    第２のビームスプリッタ（ＢＳ2 ）
１６    第２のレンズ（Ｌ2 ）
１７    凹面鏡（ＭC ）
１８    第２のミラー（Ｍ2 ）
１９    第２の位置センサ（ＰＳ2 ）
【図１】
0003895040.tif 000015
【図２】
0003895040.tif 000016
【図３】
0003895040.tif 000017
【図４】
0003895040.tif 000018