レーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および被加工物の加工方法
【課題】測定用干渉計の測定出力を補正用干渉計の測定出力を用いて補正する際に、屈折率分布の影響による補正誤差を低減し、測定精度の向上を図ること。
【解決手段】レーザ光の干渉を利用したレーザ干渉測長器１００が、移動体３３の変位によって測定出力を生じる測定用干渉計５１と、距離一定の基準間隔における空気屈折率変化によって測定出力を生じる補正用干渉計５２と、を備えている。演算処理装置６０は、空気屈折率変化の影響を補正した測定対象変位量を演算する。補正用干渉計５２から照射される補正用レーザ光は、測定用干渉計５１を透過することにより、測定用干渉計５１から照射される補正用レーザ光と同一光路を辿り、測定用レーザ光が通過した空気屈折率の変化に対応した干渉光となり演算処理装置６０に出射される。
【解決手段】レーザ光の干渉を利用したレーザ干渉測長器１００が、移動体３３の変位によって測定出力を生じる測定用干渉計５１と、距離一定の基準間隔における空気屈折率変化によって測定出力を生じる補正用干渉計５２と、を備えている。演算処理装置６０は、空気屈折率変化の影響を補正した測定対象変位量を演算する。補正用干渉計５２から照射される補正用レーザ光は、測定用干渉計５１を透過することにより、測定用干渉計５１から照射される補正用レーザ光と同一光路を辿り、測定用レーザ光が通過した空気屈折率の変化に対応した干渉光となり演算処理装置６０に出射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度で移動体の変位を測定するレーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および被加工物の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象である移動体の変位によって測定出力を生じる測定用干渉計と、空気屈折率の変化によって測定出力を生じる補正用干渉計とを組み合わせ、空気屈折率の変化の影響を補正した測定を行うレーザ干渉測長器が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、１つの干渉計が測定用干渉計と補正用干渉計とを兼ね備えている。そして、干渉計は、移動体に載置され、一対のミラー間を移動体と共に移動するようになっている。そして、レーザ発振器からのレーザ光を干渉計のビームスプリッタで二分割し、測定用干渉計に用いる測定用レーザ光と補正用干渉計に用いる補正用レーザ光とを生成し、各光路が重ならないように形成されている。さらに、両レーザ光が空気の屈折率の変化の影響を同等に受けるように、両レーザ光の光路が互いに近傍に形成されている。
【０００３】
なお、測定用干渉計は、一対のミラーのうち、一方のミラーのみに測定用レーザ光を照射しているのに対し、補正用干渉計は、両方のミラーに補正用レーザ光を照射している。したがって、一方のミラーと干渉計との間に形成される各レーザ光の光路は、互いに近傍に形成されるが、他方のミラーと干渉計との間には、測定用レーザ光は通過せず、補正用レーザ光のみの光路が形成されることとなる。そして、ミラー間の距離は移動体の移動に拘らず一定であるため、補正用干渉計により測定された光路長の変化から空気の屈折率の変化を求めることができ、その結果を測定用干渉計で測定した結果に反映させることができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、移動体の更なる位置決め精度の向上が求められており、上記従来の構成では測定誤差が大きい。具体的に説明すると、測定用レーザ光の光路と補正用レーザ光の光路とは近傍であっても離れている。そのため、空間的な空気の屈折率の変化の差異によって移動体の変位の補正結果に誤差が生じる。すなわち、空気中には空間的な屈折率分布が存在し、各光路において空気の屈折率の変化に差異が生じる。したがって、測定用干渉計の測定結果を、異なる屈折率変化を反映した補正用干渉計の測定結果を用いて補正したのでは、移動体の変位の測定結果に誤差が生じてしまう。
【０００６】
また、補正用レーザ光は、測定用レーザ光の近傍の光路を通過するが、測定用レーザ光の近傍とは異なる光路も余計に通過させているため、その分、移動体の変位の測定結果に大きな誤差が生じてしまうこととなる。
【０００７】
そこで、本発明は、空気の屈折率分布の影響による補正誤差を低減し、測定精度を向上させることができるレーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および被加工物の加工方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーザ干渉測長器は、レーザ光の干渉を利用して、基体に対する移動体の変位量を測定するレーザ干渉測長器であって、測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源と、前記測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分と第二の測定用レーザ光成分とに分割させる測定用レーザ光分割手段と、前記第一の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過するように反射する第一の反射手段と、前記第二の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第二の光路を通過するように反射する第二の反射手段と、前記第一の光路を通過した前記第一の測定用レーザ光成分と前記第二の光路を通過した前記第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて測定用干渉光を生成する測定用干渉光生成手段と、補正用レーザ光を出射する補正用レーザ光源と、前記補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分と第二の補正用レーザ光成分とに分割させる補正用レーザ光分割手段と、前記第一の補正用レーザ光成分が前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段と、前記第二の補正用レーザ光成分が参照光として空気中を経由しない第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段と、前記第三の光路を通過した前記第一の補正用レーザ光成分と前記第四の光路を通過した前記第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて補正用干渉光を生成する補正用干渉光生成手段と、前記測定用干渉光から前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求め、前記補正用干渉光から前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求め、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の加工装置は、工具によって被加工物を加工する加工装置であって、基体と、前記工具及び前記被加工物のいずれか一方を支持し、前記基体に対して移動する移動体と、前記基体に対する前記移動体の変位量を測定する上記レーザ干渉測長器と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の加工方法は、工具によって被加工物を加工する加工方法であって、前記工具及び前記被加工物のいずれか一方が支持された移動体の基体に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過する第一の測定用レーザ光成分と第二の光路を通過する第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める工程と、前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過する第一の補正用レーザ光成分と、空気中を経由しない第四の光路を通過する参照光としての第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める工程と、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、測定用レーザ光の第一の光路及び第二の光路と補正用レーザ光の第三の光路との空気中を通過する部分を一致させたので、演算処理手段により移動体の変位量を演算する際に、空気屈折率の変化の差異による誤差が低減する。したがって、移動体の変位量の測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る加工装置の構成を示す図である。
【図８】レーザ干渉測長器の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１に示すように、レーザ干渉測長器１００は、レーザ光を反射させる一対の反射部材としての一対のコーナーキューブ３，４を備えている。一対のコーナーキューブ３，４は、基体３４に固定されて一定距離に保持されている。図１中、移動体３３は、例えば移動ステージ（Ｘステージ）であり、一対のコーナーキューブ３，４の間を矢印ｘ方向に直線移動するものである。そして、レーザ干渉測長器１００は、レーザ光の干渉を利用して、基体３４に対して移動する移動体３３の変位量を測定するものである。なお、反射部材がコーナーキューブ３，４の場合について説明するが、反射部材が直角ミラーの場合であってもよい。
【００１５】
また、レーザ干渉測長器１００は、測定用レーザ光源としての測定用レーザ発振器２６と、補正用レーザ光源としての補正用レーザ発振器２７と、測定用干渉計５１と、補正用干渉計５２と、演算処理手段としての演算処理装置６０と、を備えている。この演算処理装置６０は、集光器２８，２９と、光路差測定装置３０，３１と、演算装置３２と、からなる。なお、図１中、測定用レーザ光は、実線で示し、補正用レーザ光は、破線で示している。測定用レーザ光の光路は、少なくともその一部が空気中を通過するように設定されている。なお、本明細書において空気とは、空気を含む気体一般のことを示す。補正用レーザ光の一方の光路は、同一光路上（重なっている）を通過する。図１においては、便宜上僅かにずらして作図しているが、実際には重なっている。しかし、全てが同一光路でなくとも、空気の屈折率変化が大きいと思われる光路が共通であれば（重なっていれば）、本発明の効果は十分に得ることが可能である。測定用レーザ発振器２６、測定用干渉計５１及び集光器２８は、移動体３３に載置固定されている。また、補正用レーザ発振器２７、補正用干渉計５２及び集光器２９は、一対のコーナーキューブ３，４に対して相対的に移動しないように、基体３４に固定されている。
【００１６】
本実施形態においては、コーナーキューブ３，４、補正用レーザ発振器２７、補正用干渉計５２及び集光器２９は基体３４に固定され、測定用レーザ発振器２６、測定用干渉計５１及び集光器２８は移動体３３に載置されている。この構成のほか、図８に示すように、コーナーキューブ３，４、補正用レーザ発振器２７、補正用干渉計５２及び集光器２９を移動体３３に載置して可動させ、測定用レーザ発振器２６、測定用干渉計５１及び集光器２８を基体３４等に固定するようにしてもよい。
【００１７】
測定用レーザ発振器２６は、互いに直交した２成分の直線偏光（Ｓ偏光及びＰ偏光）からなる測定用レーザ光を、移動体３３の移動方向（矢印ｘ方向）と直交する方向に出射する。測定用干渉計５１は、測定用レーザ発振器２６に対向し、一対のコーナーキューブ３，４間を移動するように配置されている。測定用レーザ発振器２６及び集光器２８と測定用干渉計５１とは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。測定用干渉計５１は、偏光ビームスプリッタ１、１／４波長板５、及び反射部材としての平面ミラー７からなる。そして、偏光ビームスプリッタ１、１／４波長板５及び平面ミラー７は、測定用レーザ発振器２６から出射される測定用レーザ光の進行方向に沿って順次隣接して配設されている。偏光ビームスプリッタ１は、互いに直交した２成分の直線偏光のうち、Ｐ偏光は透過させ、Ｓ偏光は直角に反射させるものである。そして、この偏光ビームスプリッタ１は、一対のコーナーキューブ３，４の間に配置されている。
【００１８】
また、補正用レーザ発振器２７は、コーナーキューブ４の近傍に配置され、互いに直交した２成分の直線偏光（Ｓ偏光及びＰ偏光）からなる補正用レーザ光を、移動体３３の移動方向と直交する方向に出射する。補正用干渉計５２は、補正用レーザ発振器２７に対向し、一対のコーナーキューブ３，４の間であって、コーナーキューブ４の反射面に隣接して配置されている。補正用レーザ発振器２７及び集光器２９と補正用干渉計５２とは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。この補正用干渉計５２は、偏光ビームスプリッタ２、１／２波長板９、１／４波長板６及び反射部材としての平面ミラー８からなる。そして、偏光ビームスプリッタ２、１／４波長板６及び平面ミラー８は、補正用レーザ発振器２７から出射される補正用レーザ光の進行方向に沿って順次配設されている。偏光ビームスプリッタ２は、一対のコーナーキューブ３，４の間であって、一方のコーナーキューブ（本実施形態においてはコーナーキューブ４）の反射面に隣接配置されている。そして、１／２波長板９は、偏光ビームスプリッタ２に対してコーナーキューブ４と反対側であって偏光ビームスプリッタ２に隣接して配置されている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、測定用干渉計５１は、測定用レーザ発振器２６から入射した測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とに分割し、各測定用レーザ光成分を一対のコーナーキューブ３，４のそれぞれに照射する。そして、測定用干渉計５１は、コーナーキューブ３，４のそれぞれで反射して戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とを干渉させて測定用干渉光を生成する。つまり、基体３４と移動体３３との間を１回往復して戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。具体的には、測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１が、入射した測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分ｐ１（Ｓ偏光）と第二の測定用レーザ光成分ｐ２（Ｐ偏光）とに分割する。そして、測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１が、戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１が測定用レーザ光分割手段及び測定用干渉光生成手段として機能する。ここで、移動体３３が移動した場合や空気の屈折率が変化した場合には、両方の測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長が変化する。
【００２０】
これに対し、補正用干渉計５２は、補正用レーザ発振器２７から入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とに分割する。そして、各補正用レーザ光成分のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、一対のコーナーキューブ３，４の間を往復させ、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、空気中を通過させずに参照光とする。そして、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とを干渉させて補正用干渉光を生成する。具体的には、補正用干渉計５２の偏光ビームスプリッタ２が、入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３（Ｐ偏光）と第二の補正用レーザ光成分ｐ４（Ｓ偏光）とに分割する。そして、補正用干渉計５２の偏光ビームスプリッタ２が、戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４を干渉させて補正用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２が補正用レーザ光分割手段及び補正用干渉光生成手段として機能する。ここで、空気の屈折率が変化した場合には、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路長は変化するが、第二の補正用レーザ光成分ｐ４の光路長は空気中を通過しないので変化しない。
【００２１】
演算処理装置６０の集光器２８は、入射した測定用干渉光を光電変換して得られる測定用干渉信号を光路差測定装置３０に出力する。光路差測定装置３０は、入力した測定用干渉信号に基づき、第一の測定用レーザ光成分ｐ１の光路長と第二の測定用レーザ光成分ｐ２の光路長との差分（光路長差）を示す光路差信号を演算装置３２に出力する。演算装置３２は、入力した光路差信号に基づき、リセット時点からの光路長差の変化を示す測定値を求める。ここで、リセット時点とは、基準となる時点であり、このリセット時点における移動体３３の位置が基準位置となる。したがって、測定用干渉計５１は、移動体３３が基準位置からどれだけ変位したか（変位量）を求めるために使用されるものである。
【００２２】
また、演算処理装置６０の集光器２９は、入射した補正用干渉光を光電変換して得られる補正用干渉信号を光路差測定装置３１に出力する。光路差測定装置３１は、入力した補正用干渉信号に基づき、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路長と第二の補正用レーザ光成分ｐ４（参照光）の光路長との差分を示す補正用信号を演算装置３２に出力する。なお、参照光は空気中を通過しないので、空気中の光路長は０である。演算装置３２は、入力した補正用信号に基づき、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める。
【００２３】
そして、演算装置３２は、補正値で測定値の空気屈折率の変化による誤差を補正し、この補正した光路長差を示す補正測定値を用いて移動体３３の基準位置（リセット時点）からの変位量を演算する。つまり、演算装置３２は、光路差測定装置３０及び光路差測定装置３１から出力される測定出力を基に、空気の屈折率の変化の影響を補正した移動体３３の変位量を演算している。
【００２４】
以下、各部の動作について具体的に説明する。本実施形態においては、図１における、Ｌ1およびＬ２の部分（往路、復路とも）が空気中である場合について説明する。まず、測定用干渉計５１において偏光ビームスプリッタ１に入射した測定用レーザ光のうち、第一の測定用レーザ光成分ｐ１（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向（移動体３３の移動方向と平行な方向）であって一方のコーナーキューブ３側に反射する。また偏光ビームスプリッタ１に入射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２（Ｐ偏光）は入射方向に透過する。この偏光ビームスプリッタ１により、測定用レーザ光は二つの光成分に分割される。そして、偏光ビームスプリッタ１を透過した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、平面ミラー７で折り返すことで１／４波長板５を２回通過してＳ偏光となる。次いで、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、偏光ビームスプリッタ１に再度入射して、第一の測定用レーザ光成分ｐ１とは反対方向（他方のコーナーキューブ４側）に反射される。これにより、第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とは、偏光ビームスプリッタ１において互いに離反する方向に反射されることとなる。このように偏光ビームスプリッタ１において互いに離反する方向に反射した各測定用レーザ光成分は、移動体３３の移動方向と平行な方向に進行し、その延長上に配置されている一対のコーナーキューブ３，４のそれぞれに向けて照射される。
【００２５】
そして、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、空気中の光路を通過して一方のコーナーキューブ３で反射する。この一方のコーナーキューブ３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、空気中の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。この偏光ビームスプリッタ１に戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ１で直角に、測定用レーザ発振器２６から測定用レーザ光を入射した入射面側に反射される。また、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、空気中の光路を通過した後、１／２波長板９を通過することでＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタ２を透過してコーナーキューブ４で反射する。そして、コーナーキューブ４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、再度偏光ビームスプリッタ２を透過し、次いで１／２波長板９を通過してＳ偏光となり、空気中の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。このようにして偏光ビームスプリッタ１に戻ってきた第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ１で直角に、１／４波長板５側に反射し、平面ミラー７で折り返すことで１／４波長板５を２回通過してＰ偏光となる。そして、Ｐ偏光となった第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、偏光ビームスプリッタ１を透過（直進）する。
【００２６】
第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、偏光ビームスプリッタ１で反射し、第一の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、偏光ビームスプリッタ１で反射し、第二の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。この第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とが偏光ビームスプリッタ１で合流した際に干渉し、測定用干渉光が生成される。したがって、測定用干渉計５１はコーナーキューブ３，４の間で移動体３３の変位を測定する差動型のダブルパス干渉計として機能する。
【００２７】
ここで、第一の光路は、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１及びコーナーキューブ３の配置によって形成される。即ち、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、コーナーキューブ３で反射して、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１及びコーナーキューブ３が、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が第一の光路を通過するように配置された第一の反射手段として機能する。
【００２８】
また、第二の光路は、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１、コーナーキューブ４及び平面ミラー７の配置によって形成される。即ち、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、コーナーキューブ４、平面ミラー７で反射して、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１、コーナーキューブ４及び平面ミラー７が、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が第二の光路を通過するように配置された第二の反射手段として機能する。そして、第一の光路及び第二の光路は、基体３４に対する移動体３３の変位に応じて光路長が変化する。
【００２９】
一方、補正用干渉計５２において偏光ビームスプリッタ２に入射した補正用レーザ光のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３（Ｐ偏光）は入射方向に透過する。また、第二の補正用レーザ光成分ｐ４（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向（移動体３３の移動方向と平行な方向）であって他方のコーナーキューブ４側に反射する。これにより、補正用レーザ光は二つの光成分に分割される。そして、偏光ビームスプリッタ２を透過した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、平面ミラー８で折り返すことで１／４波長板６を２回通過してＳ偏光となる。次いで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、偏光ビームスプリッタ２に再度入射して、第二の補正用レーザ光成分ｐ４とは反対方向（一方のコーナーキューブ３側）に反射される。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とは、偏光ビームスプリッタ２において互いに離反する方向に反射されることとなる。このように偏光ビームスプリッタ２において互いに離反する方向に反射した各補正用レーザ光成分は、移動体３３の移動方向と平行な方向に進行し、その延長上に配置されている一対のコーナーキューブ３，４のそれぞれに向けて照射される。
【００３０】
第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、参照光であり、偏光ビームスプリッタ２で反射し、空気中を通過せずに、第四の光路を通過してコーナーキューブ４で反射して偏光ビームスプリッタ２に戻ってくる。コーナーキューブ４で反射して偏光ビームスプリッタ２に戻ってきた第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ２で直角に、補正用レーザ発振器２７から測定用レーザ光を入射した入射面側に反射される。つまり、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、参照光であり、空気中を通過せずに他方のコーナーキューブ４で反射して戻ってくるので、光路長が変動することはない。偏光ビームスプリッタ２で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第三の光路を通過して偏光ビームスプリッタ２に戻ってくる。つまり、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、１／２波長板９を通過することでＰ偏光となり、空気中の光路を通過し、偏光ビームスプリッタ１を透過して、更に空気中の光路を通過した後、一方のコーナーキューブ３で反射する。そして、コーナーキューブ３で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、空気中の光路を通過し、再度偏光ビームスプリッタ１を透過して、更に空気中の光路を通過した後、１／２波長板９を通過してＳ偏光となって偏光ビームスプリッタ２に戻ってくる。このようにして偏光ビームスプリッタ２に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ２で直角に１／４波長板６側に反射し、平面ミラー８で折り返すことで１／４波長板６を２回通過してＰ偏光となる。そして、Ｐ偏光となった第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、偏光ビームスプリッタ２を透過（直進）する。そして、各コーナーキューブ３，４で反射して偏光ビームスプリッタ２に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と参照光である第二の補正用レーザ光成分ｐ４は偏光ビームスプリッタ２で合流した際に干渉し、補正用干渉光が生成される。
【００３１】
ここで、第三の光路は、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過する光路であり、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含むように、偏光ビームスプリッタ２、コーナーキューブ３及び平面ミラー８の配置によって形成される。即ち、第三の光路は、偏光ビームスプリッタ２で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、コーナーキューブ３で反射して、偏光ビームスプリッタ２に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２、コーナーキューブ３及び平面ミラー８が、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段として機能する。
【００３２】
また、第四の光路は、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が参照光として空気中を経由しない光路であり、偏光ビームスプリッタ２及びコーナーキューブ４の配置により形成される。即ち、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ２で反射した第二の補正用レーザ光成分ｐ４が、コーナーキューブ４で反射して、偏光ビームスプリッタ２に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２及びコーナーキューブ４が、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段として機能する。
【００３３】
コーナーキューブ３，４及び補正用干渉計５２は基体３４に固定されているので、移動体３３（偏光ビームスプリッタ１）が移動しても、第一の補正用レーザ光成分ｐ３がコーナーキューブ３，４の間の空気中を通過する実際の距離は一定である。したがって、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が一対のコーナーキューブ３，４の間の空気中を往復する光路長（光学的距離）は、空気の屈折率の変動のみの要因で変動する。したがって、補正用干渉計５２は、コーナーキューブ３，４の間の空気の屈折率の変化を検出するシングルパス干渉計として機能する。
【００３４】
ここで、偏光ビームスプリッタ１にて二分割された各測定用レーザ光成分は、コーナーキューブ３，４のそれぞれで反射して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくるが、往路と復路とで空気中の光路が僅かにずれている。すなわち、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、一方のコーナーキューブ３で１８０°偏向し、入射光（往路）と反射光（復路）とで互いに平行であるが、往路と復路とで光路が僅かにずれている。同様に、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、他方のコーナーキューブ４で１８０°偏向し、入射光（往路）と反射光（復路）とで互いに平行であるが、往路と復路とで光路が僅かにずれている。そして、各測定用レーザ光成分の空気中の光路の往路同士が、測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１を挟んで一直線上に形成され、各測定用レーザ光成分の空気中の光路の復路同士が偏光ビームスプリッタ１を挟んで一直線上に形成されている。
【００３５】
そこで本実施形態では、第一の補正用レーザ光成分ｐ３を測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１を透過させることで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の空気中の光路の往路と、二つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の空気中の光路の復路とを一致させている。また、第一の補正用レーザ光成分ｐ３を測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１を透過させることで、コーナーキューブ３で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３の空気中の光路の復路と、二つの測定用レーザ光成分の空気中の光路の往路とを一致させている。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第一の光路及び第二の光路の空気中を通過する部分と重なる光路部分を通過することになる。つまり、各測定用レーザ光成分の空気中の光路と同一の光路を通過する。
【００３６】
本第１実施形態においては、コーナーキューブ３，４の間で、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２の空気中の光路が一致するため、空気の屈折率の補正の誤差要因となる屈折率分布の影響を平均化することが可能となり、測定精度が向上する。
【００３７】
以下に屈折率分布の影響を平均化する仕組みを述べる。なお、図１において、測定用干渉計５１の測長方向をＸ軸とする２次元直交座標Ｘ−Ｙを定義する。本第１実施形態では、図１において、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２との共通する光路のＹ軸上の位置をＹ１、Ｙ２とする。また測定用干渉計５１とコーナーキューブ３，４の間の空気が存在する部分の距離をＬ１、Ｌ２とする。ここで、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２をリセット時点からのＹ軸上の位置Ｙ１の光路上において空気屈折率の変化がΔｎ１、Ｙ軸上の位置Ｙ２の光路上において空気屈折率の変化がΔｎ２の場合について説明する。なお、移動体３３は、基準位置から移動していないものとする。
【００３８】
本第１実施形態の測定用干渉計５１は差動型のダブルパス干渉計であるため、光路が真空である場合の距離Ｌｉ（ｉ＝１，２）とした状態で、空気の屈折率の変化による測定用干渉計５１における各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長変化は次式で表される。
【００３９】
【数１】
【００４０】
光路差測定装置３０は、各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２が通過した第一の光路と第二の光路との光路長の差分に対応する光路差信号を演算装置３２に出力する。そして、演算装置３２は、入力した光路差信号に基づいて、リセット時点からの２つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長差の変化（移動体３３の光学的距離の変化）を示す測定値を求める。ここで、光路が真空である場合の測定用干渉計５１の各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長（実際の距離）は２×Ｌｉである。したがって、数１より測定用干渉計５１に誤差として反映される屈折率変化は、Ｙ軸上の位置Ｙ１、Ｙ２における屈折率変化Δｎ１、Δｎ２の平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２となることがわかる。
【００４１】
次に、補正用干渉計５２において、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した第三の光路の光路長変化は次式で表される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
光路差測定装置３１は、各補正用レーザ光成分ｐ３，ｐ４が通過した第三の光路と第四の光路との光路長の差分に対応する光路差信号を演算装置３２に出力する。第二の補正用レーザ光成分ｐ４（参照光）は、空気中を通過しないので、空気中の光路長変化は０である。したがって、各補正用レーザ光成分ｐ３，ｐ４が通過した第三の光路と第四の光路との光路長差の変化は数２である。演算装置３２は、補正用信号に基づいて、２つの補正用レーザ光成分ｐ３，ｐ４の光路長差、即ち第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した第三の光路の光路長がリセット時点からどれだけ変化したかを求め、その結果から、空気屈折率の変化を示す補正値を求める。ここで、光路が真空である場合の補正用干渉計５２の第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路長（実際の距離）は２×（Ｌ１＋Ｌ２）であり、一定の値である。つまり、（Ｌ１＋Ｌ２）は、一定値なので、光路長の変化は、空気屈折率の変化に起因するものである。したがって、数２より補正用干渉計５２に反映される空気屈折率の変化は、Ｙ軸上の位置Ｙ１、Ｙ２における屈折率変化Δｎ１、Δｎ２の平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２となる。なお、（Ｌ１＋Ｌ２）の値は、予め演算装置３２に設定されている。
【００４４】
したがって、補正用干渉計５２の測定出力から算出される屈折率変化を示す補正値は平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２となる。つまり、平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２が、演算装置３２において求められる、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した空気の屈折率の変化に対応する補正値である。
【００４５】
演算装置３２は、光路差測定装置３０から入力した光路差信号に基づいて求めた測定値を、光路差測定装置３１から入力した補正用信号に基づいて求めた補正値で補正（除算）することにより移動体３３のリセット時点からの変位量を演算する。これにより、空間的な空気の屈折率分布が存在する場合にも、屈折率分布の影響を平均化することにより屈折率補正の誤差が低減され、測定精度が向上する。
【００４６】
以上、本第１実施形態によれば、各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路と第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路とを一致させたので、演算処理装置６０により移動体３３の変位量を演算する際に、空気屈折率の変化の差異による誤差が低減する。したがって、移動体３３の変位量の測定精度が向上し、これにより、移動体３３の位置決め精度が向上する。
【００４７】
なお、本実施形態においては、図１における、Ｌ１及びＬ２の部分（往路、復路とも）が空気中である場合について説明したが、これに限らず、第一の光路又は第二の光路の一部が空気中を通過する形態においても本発明の効果を得ることができる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、図２に示す第２実施形態のレーザ干渉測長器１００Ａについて説明する。なお、本第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。レーザ干渉測長器１００Ａは、一対の反射部材における一方の反射部材としての平面ミラー１８と、他方の反射部材としてのダイクロイックミラー１５と、を備えている。一対のミラー１５，１８は、基体３４に固定されて一定距離に保持されている。移動体３３は、一対のミラー１５，１８の間を矢印ｘ方向に直線移動するものである。そして、レーザ干渉測長器１００Ａは、レーザ光の干渉を利用して、移動する移動体３３の変位量を測定するものである。また、レーザ干渉測長器１００Ａは、測定用レーザ光源としての測定用レーザ発振器２６Ａと、測定用干渉計５１Ａと、補正用レーザ光源としての補正用レーザ発振器２７Ａと、補正用干渉計５２Ａと、を備えている。なお、図２中、測定用レーザ光は、実線で示し、補正用レーザ光は、破線で示している。また、図２において、測定用レーザ光と補正用レーザ光とは、空気中の光路が実際には重なっているものであるが、便宜上僅かにずらして作図している。測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８は、移動体３３に載置固定されている。また、補正用レーザ発振器２７Ａ、補正用干渉計５２Ａ及び集光器２９は、一対のミラー１５，１８に対して相対的に移動しないように、基体３４に固定されている。
【００４９】
本実施形態においては、一対のミラー１５，１８は、基体３４に固定され、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８は、移動体３３に載置したが、これに限定するものではない。一対のミラー１５，１８を移動体３３に載置して可動させ、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８を基体３４等に固定してもよい。
【００５０】
測定用レーザ発振器２６Ａは、互いに直交した２成分の直線偏光（Ｓ偏光及びＰ偏光）からなる測定用レーザ光を、移動体３３の移動方向（矢印ｘ方向）と直交する方向に出射する。補正用レーザ発振器２７Ａは、ダイクロイックミラー１５の近傍に配置され、互いに直交した２成分の直線偏光からなる補正用レーザ光を、移動体３３の移動方向と直交する方向に出射するが、測定用レーザ光とは異なる周波数に設定されている。
【００５１】
測定用干渉計５１Ａは、測定用レーザ発振器２６Ａに対向し、一対のミラー１５，１８間を移動するように配置されている。測定用レーザ発振器２６Ａと測定用干渉計５１Ａとは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。測定用干渉計５１Ａは、偏光ビームスプリッタ１０、入射角が４５°の平面ミラー１１、１／４波長板１２、及び入射角が４５°の一対のダイクロイックミラー１３，１４からなる。そして、偏光ビームスプリッタ１０、１／４波長板１２及びダイクロイックミラー１３は、測定用レーザ発振器２６Ａから出射される測定用レーザ光の進行方向に沿って順次隣接して配設されている。平面ミラー１１は、偏光ビームスプリッタ１０に対してダイクロイックミラー１５側に、移動体３３の移動方向に沿って偏光ビームスプリッタ１０に隣接して配置されている。ダイクロイックミラー１４は、ダイクロイックミラー１３に対してダイクロイックミラー１５側に、移動体３３の移動方向に沿ってダイクロイックミラー１３に隣接して配置されている。これにより、平面ミラー１１とダイクロイックミラー１４とは、移動体３３の移動方向と直交する方向に１／４波長板１２を挟んで配置されたこととなる。そして、一対のダイクロイックミラー１３，１４は、一対のミラー１５，１８の間に配置されている。ここで、ダイクロイックミラー１３，１４，１５は、測定用レーザ光は反射し、測定用レーザ光とは異なる周波数の補正用レーザ光は透過するものである。すなわち、測定用レーザ発振器２６Ａにて出射される測定用レーザ光は、ダイクロイックミラー１３，１４，１５で反射する周波数に設定されている。また、補正用レーザ発振器２７Ａにて出射される補正用レーザ光は、ダイクロイックミラー１３，１４，１５で透過する周波数に設定されている。
【００５２】
一方、補正用干渉計５２Ａは、補正用レーザ発振器２７Ａに対向し、ダイクロイックミラー１５の測定用レーザ光の反射面とは反対側の面に隣接して配置されている。補正用レーザ発振器２７Ａと補正用干渉計５２Ａとは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。この補正用干渉計５２Ａは、偏光ビームスプリッタ１６、１／４波長板１７，１９、平面ミラー２０からなる。そして、偏光ビームスプリッタ１６、１／４波長板１９及び平面ミラー２０は、補正用レーザ発振器２７Ａから出射される補正用レーザ光の進行方向に沿って順次配設されている。偏光ビームスプリッタ１６は、１／４波長板１７を介してダイクロイックミラー１５の測定用レーザ光の反射面とは反対側の面に隣接して配置されている。
【００５３】
ここで、本第２実施形態では、測定用干渉計５１Ａは、測定用レーザ発振器２６Ａから入射した測定用レーザ光を互いに離反する方向に二分割して各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２を一対のミラー１５，１８のそれぞれに照射する。そして、測定用干渉計５１Ａは、ミラー１５，１８のそれぞれで反射して戻ってきた各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。つまり、基体３４と移動体３３との間を１回往復して戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１０が、入射した測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とに分割する。そして、偏光ビームスプリッタ１０が、戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０が測定用レーザ光分割手段及び測定用干渉光生成手段として機能する。
【００５４】
また、補正用干渉計５２Ａは、補正用レーザ発振器２７Ａから入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とに分割する。そして、各補正用レーザ光成分のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、一対のミラー１５，１８の間を往復させ、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、空気中を通過させずに参照光とする。そして、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とを干渉させて補正用干渉光を生成する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１６が、入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とに分割する。そして、偏光ビームスプリッタ１６が、戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４を干渉させて補正用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６が補正用レーザ光分割手段及び補正用干渉光生成手段として機能する。
【００５５】
以下、各部の動作について具体的に説明する。まず、測定用干渉計５１Ａにおいて偏光ビームスプリッタ１０に入射した測定用レーザ光のうち、第一の測定用レーザ光成分ｐ１（Ｐ偏光）は、測定用レーザ光の入射方向に透過する。第二の測定用レーザ光成分ｐ２（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向であって、平面ミラー１１側に反射する。この偏光ビームスプリッタ１０により、測定用レーザ光は二つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２に分割される。
【００５６】
偏光ビームスプリッタ１０を透過した第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、１／４波長板１２を通過して円偏光となり、ダイクロイックミラー１３で平面ミラー１８側に直角に反射される。また、偏光ビームスプリッタ１０で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、平面ミラー１１にてダイクロイックミラー１４側に反射される。次いで、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、１／４波長板１２を通過して円偏光となった後、ダイクロイックミラー１４にて反射して第一の測定用レーザ光成分ｐ１とは反対方向（ダイクロイックミラー１５側）に反射される。これにより、第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とは、一対のダイクロイックミラー１３，１４において互いに離反する方向に反射されることとなる。このように一対のダイクロイックミラー１３，１４において互いに離反する方向に反射した各測定用レーザ光成分は、移動体３３の移動方向と平行な方向に進行し、その延長上に配置されている一対のミラー１５，１８のそれぞれに向けて照射される。
【００５７】
そして、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、空気中の光路を通過して平面ミラー１８に垂直に入射して反対方向に反射する。この平面ミラー１８で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、再度空気中の同一光路（共通光路）を通過してダイクロイックミラー１３に戻ってくる。ダイクロイックミラー１３に戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、ダイクロイックミラー１３で偏光ビームスプリッタ１０側に直角に反射され、１／４波長板１２を通過してＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ１０で直角に反射される。
【００５８】
また、ダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、空気中の光路を通過した後、ダイクロイックミラー１５に垂直に入射して反対方向に反射する。そして、ダイクロイックミラー１５で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、再度空気中の同一光路を通過してダイクロイックミラー１４に戻ってくる。ダイクロイックミラー１４に戻ってきた第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、ダイクロイックミラー１４で平面ミラー１１側に直角に反射され、１／４波長板１２を通過してＰ偏光となり、平面ミラー１１で直角に反射した後、偏光ビームスプリッタ１０を透過する。つまり、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、ダイクロイックミラー１３で反射し、第一の光路を通過して戻ってくる。第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、ダイクロイックミラー１４で反射し、第二の光路を通過して戻ってくる。この第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とが偏光ビームスプリッタ１０で合流した際に干渉し、測定用干渉光が生成される。したがって、測定用干渉計５１Ａはミラー１５，１８の間で移動体３３の変位を測定する差動型のダブルパス干渉計として機能する。
【００５９】
ここで、第一の光路は、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及び平面ミラー１８の配置によって形成される。即ち、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１０を透過し、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、平面ミラー１８で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及び平面ミラー１８が、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が第一の光路を通過するように配置された第一の反射手段として機能する。
【００６０】
また、第二の光路は、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４及びダイクロイックミラー１５の配置によって形成される。即ち、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１及びダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、ダイクロイックミラー１５で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４及びダイクロイックミラー１５が、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が第二の光路を通過するように配置された第二の反射手段として機能する。そして、第一の光路及び第二の光路は、基体３４に対する移動体３３の変位に応じて光路長が変化する。
【００６１】
一方、補正用干渉計５２Ａにおいて偏光ビームスプリッタ１６に入射した補正用レーザ光のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向（移動体３３の移動方向と平行な方向）であってミラー１５，１８側に反射する。第二の補正用レーザ光成分ｐ４（Ｐ偏光）は入射方向に透過する。これにより、補正用レーザ光は二つの光成分に二分割される。そして、偏光ビームスプリッタ１６を透過した第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、平面ミラー２０で折り返すことで１／４波長板１９を２回通過してＳ偏光となる。次いで、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、偏光ビームスプリッタ１６に再度入射して、第一の補正用レーザ光成分ｐ３とは反対方向（集光器２９側）に反射される。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とは、偏光ビームスプリッタ１６において互いに離反する方向に反射される。
【００６２】
第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、参照光であり、偏光ビームスプリッタ１６を透過し、空気中を通過せずに第四の光路を通過して平面ミラー２０で反射して偏光ビームスプリッタ１６に戻ってくる。戻ってきた第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、偏光ビームスプリッタ１６にて集光器２９側に反射されるので、光路長が変動することはない。偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第三の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１６に戻ってくる。つまり、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、１／４波長板１７を通過することで円偏光となり、ダイクロイックミラー１５を透過して、空気中の光路を通過する。次いで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、一対のダイクロイックミラー１４，１３を順次透過して、更に空気中の光路を通過した後、平面ミラー１８に垂直に入射して反対方向に反射する。
【００６３】
そして、平面ミラー１８で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、再度空気中の同一光路を通過し、再度一対のダイクロイックミラー１３，１４を順次透過して、再度空気中の同一光路を通過した後、ダイクロイックミラー１５を透過する。このダイクロイックミラー１５を透過した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、１／４波長板１７を通過してＰ偏光となって偏光ビームスプリッタ１６に戻ってくる。このようにして偏光ビームスプリッタ１６に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、Ｐ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ１６をそのまま透過（直進）する。そして、ミラー１５，１８間を往復して偏光ビームスプリッタ１６に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と参照光である第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、偏光ビームスプリッタ１６で合流した際に干渉し、補正用干渉光が生成される。
【００６４】
ここで、第三の光路は、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過する光路であり、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含むように、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー１８の配置によって形成される。即ち、第三の光路は、偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、平面ミラー１８で反射して、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー１８が、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段として機能する。
【００６５】
また、第四の光路は、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が参照光として空気中を経由しない光路であり、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー２０の配置により形成される。即ち、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ１６を透過した第二の補正用レーザ光成分ｐ４が、平面ミラー２０で折り返し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー２０が、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段として機能する。
【００６６】
ミラー１５，１８及び補正用干渉計５２Ａは基体３４に固定されているので、移動体３３が移動しても、第一の補正用レーザ光成分ｐ３がミラー１５，１８の間の空気中を通過する実際の距離は一定である。したがって、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が一対のミラー１５，１８の間の空気中を往復する光路長（光学的距離）は、空気の屈折率の変動のみの要因で変動する。したがって、補正用干渉計５２Ａは、一対のミラー１５，１８の間の空気の屈折率の変化を検出するシングルパス干渉計として機能する。
【００６７】
ここで、偏光ビームスプリッタ１０にて二分割され、一対のダイクロイックミラー１３，１４にて互いに離反する方向に反射された各測定用レーザ光成分は、ミラー１５，１８のそれぞれで反射して、同一光路を通過してミラー１３，１４に戻ってくる。したがって、各測定用レーザ光成分の往路と復路とで空気中の光路が一致する。また、各測定用レーザ光成分の空気中の光路が一対のダイクロイックミラー１３，１４を挟んで一直線上に形成されている。また、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、平面ミラー１８で反射して折り返すので、往路と復路とで空気中の光路が一致する。
【００６８】
そこで、本実施形態では、第一の補正用レーザ光成分ｐ３を測定用干渉計５１Ａのダイクロイックミラー１３，１４を透過させることで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の空気中の光路と、二つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の空気中の光路とを一致させている。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第一の光路及び第二の光路の空気中を通過する部分と重なる光路部分を通過することになる。つまり、各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の空気中の光路と同一の光路を通過する。
【００６９】
このように、本第２実施形態では、各レーザ光成分において往路と復路とを一致させ、両測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路と第一の補正用レーザ光成分ｐ３とを一致させている。これにより、演算処理装置６０により移動体３３の変位量を演算する際に、空気の屈折率の変化の影響が低減され、より空気屈折率の変化の差異による誤差を低減させることができる。したがって、移動体３３の変位量の測定精度が向上し、これにより、移動体３３の位置決め精度が向上する。
【００７０】
［第３実施形態］
次に、図３に示す第３実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｂについて説明する。なお、本第３実施形態において、上記第１、第２実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図３において測定用レーザ光を実線、補正用レーザ光を破線で示す。また、図３において、測定用レーザ光と補正用レーザ光とは、空気中の光路が実際には重なっているものであるが、便宜上僅かにずらして作図している。本第３実施形態において、上記第２実施形態と異なるのは、一対の反射部材である。すなわち、一方の反射部材は、コーナーキューブ２２であり、他方の反射部材は、入射角を４５°とした一対のダイクロイックミラー２３，２４で構成されている。これに伴い、補正用干渉計５２Ｂは、更に、偏光ビームスプリッタ１６における１／４波長板１７側の面とは反対側の面に隣接して配置されたコーナーキューブ２１を備えている。
【００７１】
本実施形態では、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及びコーナーキューブ２２の配置によって形成される。即ち、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１０を透過し、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、コーナーキューブ２２で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及びコーナーキューブ２２が、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が第一の光路を通過するように配置された第一の反射手段として機能する。
【００７２】
また、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４、ダイクロイックミラー２３及びダイクロイックミラー２４の配置によって形成される。即ち、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１及びダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、ダイクロイックミラー２４及びダイクロイックミラー２３で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。従って、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４、ダイクロイックミラー２３，２４が、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が第二の光路を通過するように配置された第二の反射手段として機能する。そして、第一の光路及び第二の光路は、基体３４に対する移動体３３の変位に応じて光路長が変化する。
【００７３】
また、第三の光路は、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含むように、偏光ビームスプリッタ１６及びコーナーキューブ２２の配置によって形成される。即ち、第三の光路は、偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、コーナーキューブ２２で反射して、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６及びコーナーキューブ２２が、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段として機能する。
【００７４】
また、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ１６、平面ミラー２０及びコーナーキューブ２１の配置により形成される。即ち、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ１６を透過した第二の補正用レーザ光成分ｐ４が、平面ミラー２０及びコーナーキューブ２１で折り返し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６、平面ミラー２０及びコーナーキューブ２１が、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段として機能する。
【００７５】
ところで、ダイクロイックミラーはビーム入射角によって特性が変化するため、ビーム入射角を指定して製作する必要がある。そして、４５°入射のダイクロイックミラーは、液晶プロジェクターに用いられるなど産業上の需要が多いため、一般的に入手しやすい。したがって、他方の反射部材を、上記第２実施形態の９０°入射角のダイクロイックミラーの代わりに、４５°入射角の一対のダイクロイックミラー２３，２４とすることで、製作コストが抑えられる利点がある。そして、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏するものである。
【００７６】
なお、本実施形態においては、一対のコーナーキューブ２１，２２は、基体３４に固定され、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８は、移動体３３に載置したが、これに限定するものではない。一対のコーナーキューブ２１，２２を移動体３３に載置して可動させ、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８を基体３４等に固定してもよい。
【００７７】
［第４実施形態］
次に、図４に示す第４実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｃについて説明する。なお、本第４実施形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第４実施形態では、レーザ干渉測長器１００Ｃは、上記第１実施形態の構成に加え、更に、光路増倍手段としての複数（本実施形態では６つ）のコーナーキューブ２５を備えたものである。複数（６つ）のコーナーキューブ２５のうち、半分（３つ）のコーナーキューブ２５は、コーナーキューブ３と測定用干渉計５１との間の光路に配置される。残りの半分（３つ）のコーナーキューブ２５は、コーナーキューブ４と測定用干渉計５１との間の光路に配置される。つまり、コーナーキューブ３と測定用干渉計５１との間の光路に配置されるコーナーキューブ２５の個数と、コーナーキューブ４と測定用干渉計５１との間の光路に配置されるコーナーキューブ２５の個数とが同一数量に設定されている。そして、各光路に配置した３つのコーナーキューブ２５は、移動体３３と基体３４とに分配配置される。そして、移動体３３は、基体３４に配置した、コーナーキューブ３と測定用干渉計５１との間の光路のコーナーキューブ２５と、コーナーキューブ４と測定用干渉計５１との間の光路のコーナーキューブ２５との間を移動するようになっている。
【００７８】
第一の光路及び第二の光路は、それぞれ、基体３４と移動体３３との間を複数回往復する。第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ３で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ４で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。第三の光路は、偏光ビームスプリッタ２で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ３で反射して、再度６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ２に戻るまでの光路である。これにより、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２をマルチパス化し、両干渉計５１，５２の測定分解能を向上させたものである。
【００７９】
図４には測定用干渉計を差動型の８パス干渉計、補正用干渉計を４パス干渉計とした例を示している。図４の測定用干渉計５１と一対のコーナーキューブ３，４との間の光路は、上記第１実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、移動体３３の変位測定分解能が４倍となる。同様に、補正用干渉計５２と、コーナーキューブ４との間の光路は、上記第１実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、空気の屈折率の補正分解能も４倍となる。なお、本第４実施形態では、補正用干渉計５２及び一対のコーナーキューブ３，４も移動体３３に載置固定されているが、移動体３３が移動しても、一対のコーナーキューブ３，４間を補正用レーザ光が通過する実際の距離は一定である。すなわち、コーナーキューブ３，４は、一定距離に保持されたこととなる。そして、移動体３３は、一対のコーナーキューブ３，４の間の光路を移動することとなる。以上、本第４実施形態では、干渉計のパス数を増加し、マルチパス干渉計とすることにより、さらに上記第１実施形態よりも、変位測定分解能と屈折率補正分解能を向上させることが可能である。
【００８０】
本実施形態においては、測定用干渉計５１、補正用干渉計５２、一対のコーナーキューブ３，４、及び一部のコーナーキューブ２５は移動体３３に載置され、残りのコーナーキューブ２５が基体３４等に固定されるようになっているが、これに限定するものではない。測定用干渉計５１、補正用干渉計５２、一対のコーナーキューブ３，４、及び一部のコーナーキューブ２５を基体３４等に固定し、残りのコーナーキューブ２５を移動体に載置し、可動するように構成しても良い。
【００８１】
［第５実施形態］
次に、図５に示す第５実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｄについて説明する。なお、本第５実施形態において、上記第２実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第５実施形態では、レーザ干渉測長器１００Ｄは、上記第２実施形態の構成に加え、更に、光路増倍手段としての複数（本実施形態では６つ）のコーナーキューブ２５を備えたものである。これら複数のコーナーキューブ２５の配置は上記第４実施形態と同様である。
【００８２】
第一の光路及び第二の光路は、それぞれ、基体３４と移動体３３との間を複数回往復する。第一の光路は、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１８で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ダイクロイックミラー１３に戻るまでの光路である。第二の光路は、ダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１５で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ダイクロイックミラー１４に戻るまでの光路である。第三の光路は、偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１８で反射して、再度６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。これにより、測定用干渉計５１Ａと補正用干渉計５２Ａをマルチパス化し、両干渉計５１Ａ，５２Ａの測定分解能を向上させたものである。
【００８３】
図５には測定用干渉計を差動型の８パス干渉計、補正用干渉計を４パス干渉計とした例を示している。図５の測定用干渉計５１Ａと一対のミラー１５，１８との間の光路は、上記第２実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、移動体３３の変位測定分解能が４倍となる。同様に、補正用干渉計５２Ａと、平面ミラー１８との間の光路は、上記第２実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、空気の屈折率の補正分解能も４倍となる。なお、本第５実施形態では、補正用干渉計５２Ａ及び一対のミラー１５，１８も移動体３３に載置固定されているが、移動体３３が移動しても、一対のミラー１５，１８間を補正用レーザ光が通過する実際の距離は一定である。すなわち、一対のミラー１５，１８は、一定距離に保持されたこととなる。そして、移動体３３は、一対のミラー１５，１８の間の光路を移動することとなる。以上、本第５実施形態では、干渉計のパス数を増加し、マルチパス干渉計とすることにより、さらに上記第２実施形態よりも、変位測定分解能と屈折率補正分解能を向上させることが可能である。
【００８４】
本実施形態においては、測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ａ、一対のミラー１５，１８、及び一部のコーナーキューブ２５は移動体３３に載置し、残りのコーナーキューブ２５を基体３４等に固定するように構成したが、これに限定するものではない。測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ａ、一対のミラー１５，１８、及び一部のコーナーキューブ２５を基体３４等に固定し、残りのコーナーキューブ２５を移動体に載置するように構成してもよい。
【００８５】
［第６実施形態］
次に、図６に示す第６実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｅについて説明する。なお、本第６実施形態において、上記第３実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第６実施形態では、レーザ干渉測長器１００Ｅは、上記第３実施形態の構成に加え、更に、光路増倍手段としての複数（本実施形態では６つ）のコーナーキューブ２５を備えたものである。これら複数のコーナーキューブ２５の配置は上記第４、第５実施形態と同様である。
【００８６】
第一の光路及び第二の光路は、それぞれ、基体３４と移動体３３との間を複数回往復する。第一の光路は、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ２２で反射して再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１３に戻るまでの光路である。第二の光路は、ダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー２３，２４で反射して再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ダイクロイックミラー１４に戻るまでの光路である。第三の光路は偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ２２で反射して再度６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。これにより、測定用干渉計５１Ａと補正用干渉計５２Ｂをマルチパス化し、両干渉計５１Ａ，５２Ｂの測定分解能を向上させたものである。
【００８７】
図６には測定用干渉計を差動型の８パス干渉計、補正用干渉計を４パス干渉計とした例を示している。図６の測定用干渉計５１Ａとコーナーキューブ２２及びダイクロイックミラー２３，２４との間の光路は、上記第３実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、移動体３３の変位測定分解能が４倍となる。同様に、補正用干渉計５２Ｂと、コーナーキューブ２２との間の光路は、上記第３実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、空気の屈折率の補正分解能も４倍となる。なお、本第６実施形態では、補正用干渉計５２Ｂ並びにコーナーキューブ２２及びダイクロイックミラー２３，２４も移動体３３に載置固定されているが、移動体３３が移動しても、これらミラー間を補正用レーザ光が通過する実際の距離は一定である。そして、移動体３３は、コーナーキューブ２２とダイクロイックミラー２３，２４との間の光路を移動することとなる。以上、本第６実施形態では、干渉計のパス数を増加し、マルチパス干渉計とすることにより、さらに上記第３実施形態よりも、変位測定分解能と屈折率補正分解能を向上させることが可能である。
【００８８】
本実施形態においては、測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ｂ並びにコーナーキューブ２２、ダイクロイックミラー２３，２４、及び一部のコーナーキューブ２５が移動体３３に載置され、残りのコーナーキューブ２５を基体３４等に固定するように構成した。この構成のほか、測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ｂ並びにコーナーキューブ２２、ダイクロイックミラー２３，２４、及び一部のコーナーキューブ２５を基体３４等に固定され、残りのコーナーキューブ２５を移動体に載置するように構成してもよい。
【００８９】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態の加工装置および加工方法について図７を参照しながら説明する。図７は本発明の加工装置の斜視図である。図７に示す加工装置としての工作機械において、ベース６１上にＹスライダ６２が、不図示のリニアモータ等の駆動手段によってＹ方向に移動可能に保持されている。Ｙスライダ６２上にＸスライダ６３が、不図示のリニアモータ等の駆動手段によってＸ方向に移動可能に保持されている。Ｘスライダ６３上に配置されている不図示の保持具に、被加工物６５が保持されている。また、ベース６１上にＺスライダ６４が、不図示のリニアモータ等の駆動手段によってＺ方向に移動可能に保持されている。Ｚスライダ６４に支持されている工具支持具６６ａにより工具６６が支持されている。
【００９０】
Ｙスライダ６２のベース６１に対する相対位置（リセット時点からの変位量）が、Ｙスライダ６２に固定された測定用干渉計５１１およびベース６１に固定された補正用干渉計５２１を有するレーザ干渉測長器１００１によって計測される。このレーザ干渉測長器１００１は、上記第１実施形態のレーザ干渉測長器であるが、これに限定するものではなく、上記第２〜第６実施形態のレーザ干渉測長器であってもよい。Ｙスライダ６２とベース６１の関係は、上述した実施形態における移動体と基体との関係である。すなわち、移動体がＹスライダ６２に対応し、基体がベース６１に対応する。Ｙスライダ６２は、Ｘスライダ６３及び不図示の保持具を介して被加工物６５を支持している。
【００９１】
同様にＸスライダ６３のＹスライダ６２に対する相対位置（リセット時点からの変位量）が、Ｘスライダ６３に固定された測定用干渉計５１２およびＹスライダ６２に固定された補正用干渉計５２２を有するレーザ干渉測長器１００２によって計測される。このレーザ干渉測長器１００２は、上記第１実施形態のレーザ干渉測長器であるが、これに限定するものではなく、上記第２〜第６実施形態のレーザ干渉測長器であってもよい。Ｘスライダ６３とＹスライダ６２の関係は、上述した実施形態における移動体と基体との関係である。すなわち、移動体がＸスライダ６３に対応し、基体がＹスライダ６２に対応する。Ｘスライダ６３は、不図示の保持具を介して被加工物６５を支持している。
【００９２】
また、Ｚスライダ６４のベース６１に対する相対位置（リセット時点からの変位量）が、Ｚスライダ６４に固定された測定用干渉計５１３およびベース６１に固定された補正用干渉計５２３を有するレーザ干渉測長器１００３により計測される。このレーザ干渉測長器１００３は、上記第１実施形態のレーザ干渉測長器であるが、これに限定するものではなく、上記第２〜第６実施形態のレーザ干渉測長器であってもよい。Ｚスライダ６４とベース６１の関係は、上述した実施形態における移動体と基体との関係である。すなわち、移動体がＺスライダ６４に対応し、基体がベース６１に対応する。Ｚスライダ６４は、工具支持具６６ａを介して工具６６を支持している。
【００９３】
本実施形態においては、Ｙスライダ６２のベース６１に対する相対位置をレーザ干渉測長器１００１で測定し、その測定値に基づいて、不図示のリニアモータ等の駆動手段をＰＩＤ制御等の制御手法によって駆動する。これにより、Ｙスライダ６２がベース６１に対し位置決めされる。具体的に説明すると、被加工物６５が支持されたＹスライダ６２のベース６１に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を、第一の測定用レーザ光成分７１が通過する。また、被加工物６５が支持されたＹスライダ６２のベース６１に対する変位に応じて光路長が変化する第二の光路を、第二の測定用レーザ光成分７２が通過する。また、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を、第一の補正用レーザ光成分７３が通過する。また、空気中を経由しない第四の光路を、参照光としての第二の補正用レーザ光成分（不図示）が通過する。そして、第一の測定用レーザ光成分７１と第二の測定用レーザ光成分７２とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、第一の光路と第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める（第一の演算工程）。更に、第一の補正用レーザ光成分７３と不図示の第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、第三の光路における光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める（第二の演算工程）。そして、測定値を補正値で補正して、Ｙスライダ６２のリセット時点からの変位量を演算する（第三の演算工程）。このように、Ｙスライダ６２のベース６１に対する相対位置は、測定用干渉計５１１の測定値に含まれる空気屈折率変化による誤差を、補正用干渉計５２１によって補正することで、高精度に測定される。測定用干渉計５１１から照射される第一の測定用レーザ光成分７１は、補正用干渉計５２１から照射される第一の補正用レーザ光成分７３と空気中において共通の光路を通過するため、空気屈折率変化による測定誤差を極めて高精度に補正することができる。したがってＹスライダ６２を空気屈折率変化の影響を受けずに高精度に位置決めすることが可能である。
【００９４】
同様にＸスライダ６３、Ｚスライダ６４も、レーザ干渉測長器１００２，１００３の測定値に基づき高精度に位置決めされる。従って本実施形態においては、工具６６を支持したＺステージ及び被加工物６５を支持したＸＹステージを、レーザ干渉測長器１００１，１００２，１００３を用いて高精度に位置決めすることができる。これにより、工具６６と被加工物６５の相対位置を高精度に制御し、被加工物６５を高精度に加工することができる。また工具６６と被加工物６５の配置を交換しても加工を行うことができる。
【００９５】
次に、レーザ干渉測長器を用いた加工装置が行う加工の具体例を、図７を用いて説明する。第１の加工例として、レンズ金型の切削加工を説明する。工具６６をスピンドルに取付けられた先端丸形状のダイアモンドバイト、被加工物６５を鉄系の母材の上に無電界ニッケルメッキを施した金型材とする。スピンドルの回転によりバイトを高速旋回させ、金型材をＸＹ方向、バイトをＺ方向に走査する。バイトの切込み量をレーザ干渉測長器の位置測定値に基づき高精度に制御しながら切削加工を行うことにより、レンズ金型を高精度に加工できる。また第２の加工例として、レンズの研磨加工を説明する。工具６６をウレタンパッドなどの研磨工具、被加工物６５をレンズ母材とし、研磨液中でレンズ母材に対し研磨工具を軽微な荷重で押し付けながら走査することにより、研磨加工を行うことができる。加工装置が適用可能な加工方法は、切削、研削、研磨、ウォータージェット加工などの噴射加工、プラズマ加工、放電加工、電子ビーム加工、レーザ加工、露光などの、工具又は被加工物の少なくとも一方を機械的に位置決めする工程を含む全てである。
【符号の説明】
【００９６】
３，４ コーナーキューブ
２６，２６Ａ 測定用レーザ発振器（測定用レーザ光源）
２７，２７Ａ 補正用レーザ発振器（補正用レーザ光源）
３３ 移動体
５１，５１Ａ 測定用干渉計
５２，５２Ａ，５２Ｂ 補正用干渉計
６０ 演算処理装置（演算処理手段）
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ レーザ干渉測長器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度で移動体の変位を測定するレーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および被加工物の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象である移動体の変位によって測定出力を生じる測定用干渉計と、空気屈折率の変化によって測定出力を生じる補正用干渉計とを組み合わせ、空気屈折率の変化の影響を補正した測定を行うレーザ干渉測長器が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、１つの干渉計が測定用干渉計と補正用干渉計とを兼ね備えている。そして、干渉計は、移動体に載置され、一対のミラー間を移動体と共に移動するようになっている。そして、レーザ発振器からのレーザ光を干渉計のビームスプリッタで二分割し、測定用干渉計に用いる測定用レーザ光と補正用干渉計に用いる補正用レーザ光とを生成し、各光路が重ならないように形成されている。さらに、両レーザ光が空気の屈折率の変化の影響を同等に受けるように、両レーザ光の光路が互いに近傍に形成されている。
【０００３】
なお、測定用干渉計は、一対のミラーのうち、一方のミラーのみに測定用レーザ光を照射しているのに対し、補正用干渉計は、両方のミラーに補正用レーザ光を照射している。したがって、一方のミラーと干渉計との間に形成される各レーザ光の光路は、互いに近傍に形成されるが、他方のミラーと干渉計との間には、測定用レーザ光は通過せず、補正用レーザ光のみの光路が形成されることとなる。そして、ミラー間の距離は移動体の移動に拘らず一定であるため、補正用干渉計により測定された光路長の変化から空気の屈折率の変化を求めることができ、その結果を測定用干渉計で測定した結果に反映させることができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、移動体の更なる位置決め精度の向上が求められており、上記従来の構成では測定誤差が大きい。具体的に説明すると、測定用レーザ光の光路と補正用レーザ光の光路とは近傍であっても離れている。そのため、空間的な空気の屈折率の変化の差異によって移動体の変位の補正結果に誤差が生じる。すなわち、空気中には空間的な屈折率分布が存在し、各光路において空気の屈折率の変化に差異が生じる。したがって、測定用干渉計の測定結果を、異なる屈折率変化を反映した補正用干渉計の測定結果を用いて補正したのでは、移動体の変位の測定結果に誤差が生じてしまう。
【０００６】
また、補正用レーザ光は、測定用レーザ光の近傍の光路を通過するが、測定用レーザ光の近傍とは異なる光路も余計に通過させているため、その分、移動体の変位の測定結果に大きな誤差が生じてしまうこととなる。
【０００７】
そこで、本発明は、空気の屈折率分布の影響による補正誤差を低減し、測定精度を向上させることができるレーザ干渉測長器、それを用いた加工装置および被加工物の加工方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーザ干渉測長器は、レーザ光の干渉を利用して、基体に対する移動体の変位量を測定するレーザ干渉測長器であって、測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源と、前記測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分と第二の測定用レーザ光成分とに分割させる測定用レーザ光分割手段と、前記第一の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過するように反射する第一の反射手段と、前記第二の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第二の光路を通過するように反射する第二の反射手段と、前記第一の光路を通過した前記第一の測定用レーザ光成分と前記第二の光路を通過した前記第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて測定用干渉光を生成する測定用干渉光生成手段と、補正用レーザ光を出射する補正用レーザ光源と、前記補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分と第二の補正用レーザ光成分とに分割させる補正用レーザ光分割手段と、前記第一の補正用レーザ光成分が前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段と、前記第二の補正用レーザ光成分が参照光として空気中を経由しない第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段と、前記第三の光路を通過した前記第一の補正用レーザ光成分と前記第四の光路を通過した前記第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて補正用干渉光を生成する補正用干渉光生成手段と、前記測定用干渉光から前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求め、前記補正用干渉光から前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求め、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の加工装置は、工具によって被加工物を加工する加工装置であって、基体と、前記工具及び前記被加工物のいずれか一方を支持し、前記基体に対して移動する移動体と、前記基体に対する前記移動体の変位量を測定する上記レーザ干渉測長器と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の加工方法は、工具によって被加工物を加工する加工方法であって、前記工具及び前記被加工物のいずれか一方が支持された移動体の基体に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過する第一の測定用レーザ光成分と第二の光路を通過する第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める工程と、前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過する第一の補正用レーザ光成分と、空気中を経由しない第四の光路を通過する参照光としての第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める工程と、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、測定用レーザ光の第一の光路及び第二の光路と補正用レーザ光の第三の光路との空気中を通過する部分を一致させたので、演算処理手段により移動体の変位量を演算する際に、空気屈折率の変化の差異による誤差が低減する。したがって、移動体の変位量の測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るレーザ干渉測長器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る加工装置の構成を示す図である。
【図８】レーザ干渉測長器の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１に示すように、レーザ干渉測長器１００は、レーザ光を反射させる一対の反射部材としての一対のコーナーキューブ３，４を備えている。一対のコーナーキューブ３，４は、基体３４に固定されて一定距離に保持されている。図１中、移動体３３は、例えば移動ステージ（Ｘステージ）であり、一対のコーナーキューブ３，４の間を矢印ｘ方向に直線移動するものである。そして、レーザ干渉測長器１００は、レーザ光の干渉を利用して、基体３４に対して移動する移動体３３の変位量を測定するものである。なお、反射部材がコーナーキューブ３，４の場合について説明するが、反射部材が直角ミラーの場合であってもよい。
【００１５】
また、レーザ干渉測長器１００は、測定用レーザ光源としての測定用レーザ発振器２６と、補正用レーザ光源としての補正用レーザ発振器２７と、測定用干渉計５１と、補正用干渉計５２と、演算処理手段としての演算処理装置６０と、を備えている。この演算処理装置６０は、集光器２８，２９と、光路差測定装置３０，３１と、演算装置３２と、からなる。なお、図１中、測定用レーザ光は、実線で示し、補正用レーザ光は、破線で示している。測定用レーザ光の光路は、少なくともその一部が空気中を通過するように設定されている。なお、本明細書において空気とは、空気を含む気体一般のことを示す。補正用レーザ光の一方の光路は、同一光路上（重なっている）を通過する。図１においては、便宜上僅かにずらして作図しているが、実際には重なっている。しかし、全てが同一光路でなくとも、空気の屈折率変化が大きいと思われる光路が共通であれば（重なっていれば）、本発明の効果は十分に得ることが可能である。測定用レーザ発振器２６、測定用干渉計５１及び集光器２８は、移動体３３に載置固定されている。また、補正用レーザ発振器２７、補正用干渉計５２及び集光器２９は、一対のコーナーキューブ３，４に対して相対的に移動しないように、基体３４に固定されている。
【００１６】
本実施形態においては、コーナーキューブ３，４、補正用レーザ発振器２７、補正用干渉計５２及び集光器２９は基体３４に固定され、測定用レーザ発振器２６、測定用干渉計５１及び集光器２８は移動体３３に載置されている。この構成のほか、図８に示すように、コーナーキューブ３，４、補正用レーザ発振器２７、補正用干渉計５２及び集光器２９を移動体３３に載置して可動させ、測定用レーザ発振器２６、測定用干渉計５１及び集光器２８を基体３４等に固定するようにしてもよい。
【００１７】
測定用レーザ発振器２６は、互いに直交した２成分の直線偏光（Ｓ偏光及びＰ偏光）からなる測定用レーザ光を、移動体３３の移動方向（矢印ｘ方向）と直交する方向に出射する。測定用干渉計５１は、測定用レーザ発振器２６に対向し、一対のコーナーキューブ３，４間を移動するように配置されている。測定用レーザ発振器２６及び集光器２８と測定用干渉計５１とは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。測定用干渉計５１は、偏光ビームスプリッタ１、１／４波長板５、及び反射部材としての平面ミラー７からなる。そして、偏光ビームスプリッタ１、１／４波長板５及び平面ミラー７は、測定用レーザ発振器２６から出射される測定用レーザ光の進行方向に沿って順次隣接して配設されている。偏光ビームスプリッタ１は、互いに直交した２成分の直線偏光のうち、Ｐ偏光は透過させ、Ｓ偏光は直角に反射させるものである。そして、この偏光ビームスプリッタ１は、一対のコーナーキューブ３，４の間に配置されている。
【００１８】
また、補正用レーザ発振器２７は、コーナーキューブ４の近傍に配置され、互いに直交した２成分の直線偏光（Ｓ偏光及びＰ偏光）からなる補正用レーザ光を、移動体３３の移動方向と直交する方向に出射する。補正用干渉計５２は、補正用レーザ発振器２７に対向し、一対のコーナーキューブ３，４の間であって、コーナーキューブ４の反射面に隣接して配置されている。補正用レーザ発振器２７及び集光器２９と補正用干渉計５２とは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。この補正用干渉計５２は、偏光ビームスプリッタ２、１／２波長板９、１／４波長板６及び反射部材としての平面ミラー８からなる。そして、偏光ビームスプリッタ２、１／４波長板６及び平面ミラー８は、補正用レーザ発振器２７から出射される補正用レーザ光の進行方向に沿って順次配設されている。偏光ビームスプリッタ２は、一対のコーナーキューブ３，４の間であって、一方のコーナーキューブ（本実施形態においてはコーナーキューブ４）の反射面に隣接配置されている。そして、１／２波長板９は、偏光ビームスプリッタ２に対してコーナーキューブ４と反対側であって偏光ビームスプリッタ２に隣接して配置されている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、測定用干渉計５１は、測定用レーザ発振器２６から入射した測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とに分割し、各測定用レーザ光成分を一対のコーナーキューブ３，４のそれぞれに照射する。そして、測定用干渉計５１は、コーナーキューブ３，４のそれぞれで反射して戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とを干渉させて測定用干渉光を生成する。つまり、基体３４と移動体３３との間を１回往復して戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。具体的には、測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１が、入射した測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分ｐ１（Ｓ偏光）と第二の測定用レーザ光成分ｐ２（Ｐ偏光）とに分割する。そして、測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１が、戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１が測定用レーザ光分割手段及び測定用干渉光生成手段として機能する。ここで、移動体３３が移動した場合や空気の屈折率が変化した場合には、両方の測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長が変化する。
【００２０】
これに対し、補正用干渉計５２は、補正用レーザ発振器２７から入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とに分割する。そして、各補正用レーザ光成分のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、一対のコーナーキューブ３，４の間を往復させ、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、空気中を通過させずに参照光とする。そして、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とを干渉させて補正用干渉光を生成する。具体的には、補正用干渉計５２の偏光ビームスプリッタ２が、入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３（Ｐ偏光）と第二の補正用レーザ光成分ｐ４（Ｓ偏光）とに分割する。そして、補正用干渉計５２の偏光ビームスプリッタ２が、戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４を干渉させて補正用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２が補正用レーザ光分割手段及び補正用干渉光生成手段として機能する。ここで、空気の屈折率が変化した場合には、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路長は変化するが、第二の補正用レーザ光成分ｐ４の光路長は空気中を通過しないので変化しない。
【００２１】
演算処理装置６０の集光器２８は、入射した測定用干渉光を光電変換して得られる測定用干渉信号を光路差測定装置３０に出力する。光路差測定装置３０は、入力した測定用干渉信号に基づき、第一の測定用レーザ光成分ｐ１の光路長と第二の測定用レーザ光成分ｐ２の光路長との差分（光路長差）を示す光路差信号を演算装置３２に出力する。演算装置３２は、入力した光路差信号に基づき、リセット時点からの光路長差の変化を示す測定値を求める。ここで、リセット時点とは、基準となる時点であり、このリセット時点における移動体３３の位置が基準位置となる。したがって、測定用干渉計５１は、移動体３３が基準位置からどれだけ変位したか（変位量）を求めるために使用されるものである。
【００２２】
また、演算処理装置６０の集光器２９は、入射した補正用干渉光を光電変換して得られる補正用干渉信号を光路差測定装置３１に出力する。光路差測定装置３１は、入力した補正用干渉信号に基づき、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路長と第二の補正用レーザ光成分ｐ４（参照光）の光路長との差分を示す補正用信号を演算装置３２に出力する。なお、参照光は空気中を通過しないので、空気中の光路長は０である。演算装置３２は、入力した補正用信号に基づき、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める。
【００２３】
そして、演算装置３２は、補正値で測定値の空気屈折率の変化による誤差を補正し、この補正した光路長差を示す補正測定値を用いて移動体３３の基準位置（リセット時点）からの変位量を演算する。つまり、演算装置３２は、光路差測定装置３０及び光路差測定装置３１から出力される測定出力を基に、空気の屈折率の変化の影響を補正した移動体３３の変位量を演算している。
【００２４】
以下、各部の動作について具体的に説明する。本実施形態においては、図１における、Ｌ1およびＬ２の部分（往路、復路とも）が空気中である場合について説明する。まず、測定用干渉計５１において偏光ビームスプリッタ１に入射した測定用レーザ光のうち、第一の測定用レーザ光成分ｐ１（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向（移動体３３の移動方向と平行な方向）であって一方のコーナーキューブ３側に反射する。また偏光ビームスプリッタ１に入射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２（Ｐ偏光）は入射方向に透過する。この偏光ビームスプリッタ１により、測定用レーザ光は二つの光成分に分割される。そして、偏光ビームスプリッタ１を透過した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、平面ミラー７で折り返すことで１／４波長板５を２回通過してＳ偏光となる。次いで、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、偏光ビームスプリッタ１に再度入射して、第一の測定用レーザ光成分ｐ１とは反対方向（他方のコーナーキューブ４側）に反射される。これにより、第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とは、偏光ビームスプリッタ１において互いに離反する方向に反射されることとなる。このように偏光ビームスプリッタ１において互いに離反する方向に反射した各測定用レーザ光成分は、移動体３３の移動方向と平行な方向に進行し、その延長上に配置されている一対のコーナーキューブ３，４のそれぞれに向けて照射される。
【００２５】
そして、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、空気中の光路を通過して一方のコーナーキューブ３で反射する。この一方のコーナーキューブ３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、空気中の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。この偏光ビームスプリッタ１に戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ１で直角に、測定用レーザ発振器２６から測定用レーザ光を入射した入射面側に反射される。また、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、空気中の光路を通過した後、１／２波長板９を通過することでＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタ２を透過してコーナーキューブ４で反射する。そして、コーナーキューブ４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、再度偏光ビームスプリッタ２を透過し、次いで１／２波長板９を通過してＳ偏光となり、空気中の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。このようにして偏光ビームスプリッタ１に戻ってきた第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ１で直角に、１／４波長板５側に反射し、平面ミラー７で折り返すことで１／４波長板５を２回通過してＰ偏光となる。そして、Ｐ偏光となった第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、偏光ビームスプリッタ１を透過（直進）する。
【００２６】
第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、偏光ビームスプリッタ１で反射し、第一の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、偏光ビームスプリッタ１で反射し、第二の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくる。この第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とが偏光ビームスプリッタ１で合流した際に干渉し、測定用干渉光が生成される。したがって、測定用干渉計５１はコーナーキューブ３，４の間で移動体３３の変位を測定する差動型のダブルパス干渉計として機能する。
【００２７】
ここで、第一の光路は、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１及びコーナーキューブ３の配置によって形成される。即ち、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、コーナーキューブ３で反射して、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１及びコーナーキューブ３が、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が第一の光路を通過するように配置された第一の反射手段として機能する。
【００２８】
また、第二の光路は、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１、コーナーキューブ４及び平面ミラー７の配置によって形成される。即ち、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、コーナーキューブ４、平面ミラー７で反射して、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１、コーナーキューブ４及び平面ミラー７が、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が第二の光路を通過するように配置された第二の反射手段として機能する。そして、第一の光路及び第二の光路は、基体３４に対する移動体３３の変位に応じて光路長が変化する。
【００２９】
一方、補正用干渉計５２において偏光ビームスプリッタ２に入射した補正用レーザ光のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３（Ｐ偏光）は入射方向に透過する。また、第二の補正用レーザ光成分ｐ４（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向（移動体３３の移動方向と平行な方向）であって他方のコーナーキューブ４側に反射する。これにより、補正用レーザ光は二つの光成分に分割される。そして、偏光ビームスプリッタ２を透過した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、平面ミラー８で折り返すことで１／４波長板６を２回通過してＳ偏光となる。次いで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、偏光ビームスプリッタ２に再度入射して、第二の補正用レーザ光成分ｐ４とは反対方向（一方のコーナーキューブ３側）に反射される。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とは、偏光ビームスプリッタ２において互いに離反する方向に反射されることとなる。このように偏光ビームスプリッタ２において互いに離反する方向に反射した各補正用レーザ光成分は、移動体３３の移動方向と平行な方向に進行し、その延長上に配置されている一対のコーナーキューブ３，４のそれぞれに向けて照射される。
【００３０】
第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、参照光であり、偏光ビームスプリッタ２で反射し、空気中を通過せずに、第四の光路を通過してコーナーキューブ４で反射して偏光ビームスプリッタ２に戻ってくる。コーナーキューブ４で反射して偏光ビームスプリッタ２に戻ってきた第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ２で直角に、補正用レーザ発振器２７から測定用レーザ光を入射した入射面側に反射される。つまり、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、参照光であり、空気中を通過せずに他方のコーナーキューブ４で反射して戻ってくるので、光路長が変動することはない。偏光ビームスプリッタ２で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第三の光路を通過して偏光ビームスプリッタ２に戻ってくる。つまり、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、１／２波長板９を通過することでＰ偏光となり、空気中の光路を通過し、偏光ビームスプリッタ１を透過して、更に空気中の光路を通過した後、一方のコーナーキューブ３で反射する。そして、コーナーキューブ３で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、空気中の光路を通過し、再度偏光ビームスプリッタ１を透過して、更に空気中の光路を通過した後、１／２波長板９を通過してＳ偏光となって偏光ビームスプリッタ２に戻ってくる。このようにして偏光ビームスプリッタ２に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、Ｓ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ２で直角に１／４波長板６側に反射し、平面ミラー８で折り返すことで１／４波長板６を２回通過してＰ偏光となる。そして、Ｐ偏光となった第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、偏光ビームスプリッタ２を透過（直進）する。そして、各コーナーキューブ３，４で反射して偏光ビームスプリッタ２に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と参照光である第二の補正用レーザ光成分ｐ４は偏光ビームスプリッタ２で合流した際に干渉し、補正用干渉光が生成される。
【００３１】
ここで、第三の光路は、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過する光路であり、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含むように、偏光ビームスプリッタ２、コーナーキューブ３及び平面ミラー８の配置によって形成される。即ち、第三の光路は、偏光ビームスプリッタ２で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、コーナーキューブ３で反射して、偏光ビームスプリッタ２に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２、コーナーキューブ３及び平面ミラー８が、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段として機能する。
【００３２】
また、第四の光路は、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が参照光として空気中を経由しない光路であり、偏光ビームスプリッタ２及びコーナーキューブ４の配置により形成される。即ち、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ２で反射した第二の補正用レーザ光成分ｐ４が、コーナーキューブ４で反射して、偏光ビームスプリッタ２に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２及びコーナーキューブ４が、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段として機能する。
【００３３】
コーナーキューブ３，４及び補正用干渉計５２は基体３４に固定されているので、移動体３３（偏光ビームスプリッタ１）が移動しても、第一の補正用レーザ光成分ｐ３がコーナーキューブ３，４の間の空気中を通過する実際の距離は一定である。したがって、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が一対のコーナーキューブ３，４の間の空気中を往復する光路長（光学的距離）は、空気の屈折率の変動のみの要因で変動する。したがって、補正用干渉計５２は、コーナーキューブ３，４の間の空気の屈折率の変化を検出するシングルパス干渉計として機能する。
【００３４】
ここで、偏光ビームスプリッタ１にて二分割された各測定用レーザ光成分は、コーナーキューブ３，４のそれぞれで反射して偏光ビームスプリッタ１に戻ってくるが、往路と復路とで空気中の光路が僅かにずれている。すなわち、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、一方のコーナーキューブ３で１８０°偏向し、入射光（往路）と反射光（復路）とで互いに平行であるが、往路と復路とで光路が僅かにずれている。同様に、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、他方のコーナーキューブ４で１８０°偏向し、入射光（往路）と反射光（復路）とで互いに平行であるが、往路と復路とで光路が僅かにずれている。そして、各測定用レーザ光成分の空気中の光路の往路同士が、測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１を挟んで一直線上に形成され、各測定用レーザ光成分の空気中の光路の復路同士が偏光ビームスプリッタ１を挟んで一直線上に形成されている。
【００３５】
そこで本実施形態では、第一の補正用レーザ光成分ｐ３を測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１を透過させることで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の空気中の光路の往路と、二つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の空気中の光路の復路とを一致させている。また、第一の補正用レーザ光成分ｐ３を測定用干渉計５１の偏光ビームスプリッタ１を透過させることで、コーナーキューブ３で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３の空気中の光路の復路と、二つの測定用レーザ光成分の空気中の光路の往路とを一致させている。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第一の光路及び第二の光路の空気中を通過する部分と重なる光路部分を通過することになる。つまり、各測定用レーザ光成分の空気中の光路と同一の光路を通過する。
【００３６】
本第１実施形態においては、コーナーキューブ３，４の間で、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２の空気中の光路が一致するため、空気の屈折率の補正の誤差要因となる屈折率分布の影響を平均化することが可能となり、測定精度が向上する。
【００３７】
以下に屈折率分布の影響を平均化する仕組みを述べる。なお、図１において、測定用干渉計５１の測長方向をＸ軸とする２次元直交座標Ｘ−Ｙを定義する。本第１実施形態では、図１において、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２との共通する光路のＹ軸上の位置をＹ１、Ｙ２とする。また測定用干渉計５１とコーナーキューブ３，４の間の空気が存在する部分の距離をＬ１、Ｌ２とする。ここで、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２をリセット時点からのＹ軸上の位置Ｙ１の光路上において空気屈折率の変化がΔｎ１、Ｙ軸上の位置Ｙ２の光路上において空気屈折率の変化がΔｎ２の場合について説明する。なお、移動体３３は、基準位置から移動していないものとする。
【００３８】
本第１実施形態の測定用干渉計５１は差動型のダブルパス干渉計であるため、光路が真空である場合の距離Ｌｉ（ｉ＝１，２）とした状態で、空気の屈折率の変化による測定用干渉計５１における各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長変化は次式で表される。
【００３９】
【数１】
【００４０】
光路差測定装置３０は、各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２が通過した第一の光路と第二の光路との光路長の差分に対応する光路差信号を演算装置３２に出力する。そして、演算装置３２は、入力した光路差信号に基づいて、リセット時点からの２つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長差の変化（移動体３３の光学的距離の変化）を示す測定値を求める。ここで、光路が真空である場合の測定用干渉計５１の各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路長（実際の距離）は２×Ｌｉである。したがって、数１より測定用干渉計５１に誤差として反映される屈折率変化は、Ｙ軸上の位置Ｙ１、Ｙ２における屈折率変化Δｎ１、Δｎ２の平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２となることがわかる。
【００４１】
次に、補正用干渉計５２において、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した第三の光路の光路長変化は次式で表される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
光路差測定装置３１は、各補正用レーザ光成分ｐ３，ｐ４が通過した第三の光路と第四の光路との光路長の差分に対応する光路差信号を演算装置３２に出力する。第二の補正用レーザ光成分ｐ４（参照光）は、空気中を通過しないので、空気中の光路長変化は０である。したがって、各補正用レーザ光成分ｐ３，ｐ４が通過した第三の光路と第四の光路との光路長差の変化は数２である。演算装置３２は、補正用信号に基づいて、２つの補正用レーザ光成分ｐ３，ｐ４の光路長差、即ち第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した第三の光路の光路長がリセット時点からどれだけ変化したかを求め、その結果から、空気屈折率の変化を示す補正値を求める。ここで、光路が真空である場合の補正用干渉計５２の第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路長（実際の距離）は２×（Ｌ１＋Ｌ２）であり、一定の値である。つまり、（Ｌ１＋Ｌ２）は、一定値なので、光路長の変化は、空気屈折率の変化に起因するものである。したがって、数２より補正用干渉計５２に反映される空気屈折率の変化は、Ｙ軸上の位置Ｙ１、Ｙ２における屈折率変化Δｎ１、Δｎ２の平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２となる。なお、（Ｌ１＋Ｌ２）の値は、予め演算装置３２に設定されている。
【００４４】
したがって、補正用干渉計５２の測定出力から算出される屈折率変化を示す補正値は平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２となる。つまり、平均値（Δｎ１＋Δｎ２）／２が、演算装置３２において求められる、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過した空気の屈折率の変化に対応する補正値である。
【００４５】
演算装置３２は、光路差測定装置３０から入力した光路差信号に基づいて求めた測定値を、光路差測定装置３１から入力した補正用信号に基づいて求めた補正値で補正（除算）することにより移動体３３のリセット時点からの変位量を演算する。これにより、空間的な空気の屈折率分布が存在する場合にも、屈折率分布の影響を平均化することにより屈折率補正の誤差が低減され、測定精度が向上する。
【００４６】
以上、本第１実施形態によれば、各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路と第一の補正用レーザ光成分ｐ３の光路とを一致させたので、演算処理装置６０により移動体３３の変位量を演算する際に、空気屈折率の変化の差異による誤差が低減する。したがって、移動体３３の変位量の測定精度が向上し、これにより、移動体３３の位置決め精度が向上する。
【００４７】
なお、本実施形態においては、図１における、Ｌ１及びＬ２の部分（往路、復路とも）が空気中である場合について説明したが、これに限らず、第一の光路又は第二の光路の一部が空気中を通過する形態においても本発明の効果を得ることができる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、図２に示す第２実施形態のレーザ干渉測長器１００Ａについて説明する。なお、本第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。レーザ干渉測長器１００Ａは、一対の反射部材における一方の反射部材としての平面ミラー１８と、他方の反射部材としてのダイクロイックミラー１５と、を備えている。一対のミラー１５，１８は、基体３４に固定されて一定距離に保持されている。移動体３３は、一対のミラー１５，１８の間を矢印ｘ方向に直線移動するものである。そして、レーザ干渉測長器１００Ａは、レーザ光の干渉を利用して、移動する移動体３３の変位量を測定するものである。また、レーザ干渉測長器１００Ａは、測定用レーザ光源としての測定用レーザ発振器２６Ａと、測定用干渉計５１Ａと、補正用レーザ光源としての補正用レーザ発振器２７Ａと、補正用干渉計５２Ａと、を備えている。なお、図２中、測定用レーザ光は、実線で示し、補正用レーザ光は、破線で示している。また、図２において、測定用レーザ光と補正用レーザ光とは、空気中の光路が実際には重なっているものであるが、便宜上僅かにずらして作図している。測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８は、移動体３３に載置固定されている。また、補正用レーザ発振器２７Ａ、補正用干渉計５２Ａ及び集光器２９は、一対のミラー１５，１８に対して相対的に移動しないように、基体３４に固定されている。
【００４９】
本実施形態においては、一対のミラー１５，１８は、基体３４に固定され、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８は、移動体３３に載置したが、これに限定するものではない。一対のミラー１５，１８を移動体３３に載置して可動させ、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８を基体３４等に固定してもよい。
【００５０】
測定用レーザ発振器２６Ａは、互いに直交した２成分の直線偏光（Ｓ偏光及びＰ偏光）からなる測定用レーザ光を、移動体３３の移動方向（矢印ｘ方向）と直交する方向に出射する。補正用レーザ発振器２７Ａは、ダイクロイックミラー１５の近傍に配置され、互いに直交した２成分の直線偏光からなる補正用レーザ光を、移動体３３の移動方向と直交する方向に出射するが、測定用レーザ光とは異なる周波数に設定されている。
【００５１】
測定用干渉計５１Ａは、測定用レーザ発振器２６Ａに対向し、一対のミラー１５，１８間を移動するように配置されている。測定用レーザ発振器２６Ａと測定用干渉計５１Ａとは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。測定用干渉計５１Ａは、偏光ビームスプリッタ１０、入射角が４５°の平面ミラー１１、１／４波長板１２、及び入射角が４５°の一対のダイクロイックミラー１３，１４からなる。そして、偏光ビームスプリッタ１０、１／４波長板１２及びダイクロイックミラー１３は、測定用レーザ発振器２６Ａから出射される測定用レーザ光の進行方向に沿って順次隣接して配設されている。平面ミラー１１は、偏光ビームスプリッタ１０に対してダイクロイックミラー１５側に、移動体３３の移動方向に沿って偏光ビームスプリッタ１０に隣接して配置されている。ダイクロイックミラー１４は、ダイクロイックミラー１３に対してダイクロイックミラー１５側に、移動体３３の移動方向に沿ってダイクロイックミラー１３に隣接して配置されている。これにより、平面ミラー１１とダイクロイックミラー１４とは、移動体３３の移動方向と直交する方向に１／４波長板１２を挟んで配置されたこととなる。そして、一対のダイクロイックミラー１３，１４は、一対のミラー１５，１８の間に配置されている。ここで、ダイクロイックミラー１３，１４，１５は、測定用レーザ光は反射し、測定用レーザ光とは異なる周波数の補正用レーザ光は透過するものである。すなわち、測定用レーザ発振器２６Ａにて出射される測定用レーザ光は、ダイクロイックミラー１３，１４，１５で反射する周波数に設定されている。また、補正用レーザ発振器２７Ａにて出射される補正用レーザ光は、ダイクロイックミラー１３，１４，１５で透過する周波数に設定されている。
【００５２】
一方、補正用干渉計５２Ａは、補正用レーザ発振器２７Ａに対向し、ダイクロイックミラー１５の測定用レーザ光の反射面とは反対側の面に隣接して配置されている。補正用レーザ発振器２７Ａと補正用干渉計５２Ａとは、移動体３３の移動方向と直交する方向に並設されている。この補正用干渉計５２Ａは、偏光ビームスプリッタ１６、１／４波長板１７，１９、平面ミラー２０からなる。そして、偏光ビームスプリッタ１６、１／４波長板１９及び平面ミラー２０は、補正用レーザ発振器２７Ａから出射される補正用レーザ光の進行方向に沿って順次配設されている。偏光ビームスプリッタ１６は、１／４波長板１７を介してダイクロイックミラー１５の測定用レーザ光の反射面とは反対側の面に隣接して配置されている。
【００５３】
ここで、本第２実施形態では、測定用干渉計５１Ａは、測定用レーザ発振器２６Ａから入射した測定用レーザ光を互いに離反する方向に二分割して各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２を一対のミラー１５，１８のそれぞれに照射する。そして、測定用干渉計５１Ａは、ミラー１５，１８のそれぞれで反射して戻ってきた各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。つまり、基体３４と移動体３３との間を１回往復して戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１０が、入射した測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とに分割する。そして、偏光ビームスプリッタ１０が、戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２を干渉させて測定用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０が測定用レーザ光分割手段及び測定用干渉光生成手段として機能する。
【００５４】
また、補正用干渉計５２Ａは、補正用レーザ発振器２７Ａから入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とに分割する。そして、各補正用レーザ光成分のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、一対のミラー１５，１８の間を往復させ、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、空気中を通過させずに参照光とする。そして、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とを干渉させて補正用干渉光を生成する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１６が、入射した補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とに分割する。そして、偏光ビームスプリッタ１６が、戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４を干渉させて補正用干渉光を生成する。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６が補正用レーザ光分割手段及び補正用干渉光生成手段として機能する。
【００５５】
以下、各部の動作について具体的に説明する。まず、測定用干渉計５１Ａにおいて偏光ビームスプリッタ１０に入射した測定用レーザ光のうち、第一の測定用レーザ光成分ｐ１（Ｐ偏光）は、測定用レーザ光の入射方向に透過する。第二の測定用レーザ光成分ｐ２（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向であって、平面ミラー１１側に反射する。この偏光ビームスプリッタ１０により、測定用レーザ光は二つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２に分割される。
【００５６】
偏光ビームスプリッタ１０を透過した第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、１／４波長板１２を通過して円偏光となり、ダイクロイックミラー１３で平面ミラー１８側に直角に反射される。また、偏光ビームスプリッタ１０で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、平面ミラー１１にてダイクロイックミラー１４側に反射される。次いで、第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、１／４波長板１２を通過して円偏光となった後、ダイクロイックミラー１４にて反射して第一の測定用レーザ光成分ｐ１とは反対方向（ダイクロイックミラー１５側）に反射される。これにより、第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とは、一対のダイクロイックミラー１３，１４において互いに離反する方向に反射されることとなる。このように一対のダイクロイックミラー１３，１４において互いに離反する方向に反射した各測定用レーザ光成分は、移動体３３の移動方向と平行な方向に進行し、その延長上に配置されている一対のミラー１５，１８のそれぞれに向けて照射される。
【００５７】
そして、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、空気中の光路を通過して平面ミラー１８に垂直に入射して反対方向に反射する。この平面ミラー１８で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、再度空気中の同一光路（共通光路）を通過してダイクロイックミラー１３に戻ってくる。ダイクロイックミラー１３に戻ってきた第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、ダイクロイックミラー１３で偏光ビームスプリッタ１０側に直角に反射され、１／４波長板１２を通過してＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ１０で直角に反射される。
【００５８】
また、ダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、空気中の光路を通過した後、ダイクロイックミラー１５に垂直に入射して反対方向に反射する。そして、ダイクロイックミラー１５で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、再度空気中の同一光路を通過してダイクロイックミラー１４に戻ってくる。ダイクロイックミラー１４に戻ってきた第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、ダイクロイックミラー１４で平面ミラー１１側に直角に反射され、１／４波長板１２を通過してＰ偏光となり、平面ミラー１１で直角に反射した後、偏光ビームスプリッタ１０を透過する。つまり、第一の測定用レーザ光成分ｐ１は、ダイクロイックミラー１３で反射し、第一の光路を通過して戻ってくる。第二の測定用レーザ光成分ｐ２は、ダイクロイックミラー１４で反射し、第二の光路を通過して戻ってくる。この第一の測定用レーザ光成分ｐ１と第二の測定用レーザ光成分ｐ２とが偏光ビームスプリッタ１０で合流した際に干渉し、測定用干渉光が生成される。したがって、測定用干渉計５１Ａはミラー１５，１８の間で移動体３３の変位を測定する差動型のダブルパス干渉計として機能する。
【００５９】
ここで、第一の光路は、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及び平面ミラー１８の配置によって形成される。即ち、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１０を透過し、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、平面ミラー１８で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及び平面ミラー１８が、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が第一の光路を通過するように配置された第一の反射手段として機能する。
【００６０】
また、第二の光路は、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が空気中を経由して通過する光路であり、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４及びダイクロイックミラー１５の配置によって形成される。即ち、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１及びダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、ダイクロイックミラー１５で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４及びダイクロイックミラー１５が、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が第二の光路を通過するように配置された第二の反射手段として機能する。そして、第一の光路及び第二の光路は、基体３４に対する移動体３３の変位に応じて光路長が変化する。
【００６１】
一方、補正用干渉計５２Ａにおいて偏光ビームスプリッタ１６に入射した補正用レーザ光のうち、第一の補正用レーザ光成分ｐ３（Ｓ偏光）は、入射方向と直交する方向（移動体３３の移動方向と平行な方向）であってミラー１５，１８側に反射する。第二の補正用レーザ光成分ｐ４（Ｐ偏光）は入射方向に透過する。これにより、補正用レーザ光は二つの光成分に二分割される。そして、偏光ビームスプリッタ１６を透過した第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、平面ミラー２０で折り返すことで１／４波長板１９を２回通過してＳ偏光となる。次いで、第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、偏光ビームスプリッタ１６に再度入射して、第一の補正用レーザ光成分ｐ３とは反対方向（集光器２９側）に反射される。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３と第二の補正用レーザ光成分ｐ４とは、偏光ビームスプリッタ１６において互いに離反する方向に反射される。
【００６２】
第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、参照光であり、偏光ビームスプリッタ１６を透過し、空気中を通過せずに第四の光路を通過して平面ミラー２０で反射して偏光ビームスプリッタ１６に戻ってくる。戻ってきた第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、偏光ビームスプリッタ１６にて集光器２９側に反射されるので、光路長が変動することはない。偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第三の光路を通過して偏光ビームスプリッタ１６に戻ってくる。つまり、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、１／４波長板１７を通過することで円偏光となり、ダイクロイックミラー１５を透過して、空気中の光路を通過する。次いで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、一対のダイクロイックミラー１４，１３を順次透過して、更に空気中の光路を通過した後、平面ミラー１８に垂直に入射して反対方向に反射する。
【００６３】
そして、平面ミラー１８で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、再度空気中の同一光路を通過し、再度一対のダイクロイックミラー１３，１４を順次透過して、再度空気中の同一光路を通過した後、ダイクロイックミラー１５を透過する。このダイクロイックミラー１５を透過した第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、１／４波長板１７を通過してＰ偏光となって偏光ビームスプリッタ１６に戻ってくる。このようにして偏光ビームスプリッタ１６に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、Ｐ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ１６をそのまま透過（直進）する。そして、ミラー１５，１８間を往復して偏光ビームスプリッタ１６に戻ってきた第一の補正用レーザ光成分ｐ３と参照光である第二の補正用レーザ光成分ｐ４は、偏光ビームスプリッタ１６で合流した際に干渉し、補正用干渉光が生成される。
【００６４】
ここで、第三の光路は、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が通過する光路であり、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含むように、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー１８の配置によって形成される。即ち、第三の光路は、偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、平面ミラー１８で反射して、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー１８が、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段として機能する。
【００６５】
また、第四の光路は、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が参照光として空気中を経由しない光路であり、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー２０の配置により形成される。即ち、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ１６を透過した第二の補正用レーザ光成分ｐ４が、平面ミラー２０で折り返し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６及び平面ミラー２０が、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段として機能する。
【００６６】
ミラー１５，１８及び補正用干渉計５２Ａは基体３４に固定されているので、移動体３３が移動しても、第一の補正用レーザ光成分ｐ３がミラー１５，１８の間の空気中を通過する実際の距離は一定である。したがって、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が一対のミラー１５，１８の間の空気中を往復する光路長（光学的距離）は、空気の屈折率の変動のみの要因で変動する。したがって、補正用干渉計５２Ａは、一対のミラー１５，１８の間の空気の屈折率の変化を検出するシングルパス干渉計として機能する。
【００６７】
ここで、偏光ビームスプリッタ１０にて二分割され、一対のダイクロイックミラー１３，１４にて互いに離反する方向に反射された各測定用レーザ光成分は、ミラー１５，１８のそれぞれで反射して、同一光路を通過してミラー１３，１４に戻ってくる。したがって、各測定用レーザ光成分の往路と復路とで空気中の光路が一致する。また、各測定用レーザ光成分の空気中の光路が一対のダイクロイックミラー１３，１４を挟んで一直線上に形成されている。また、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、平面ミラー１８で反射して折り返すので、往路と復路とで空気中の光路が一致する。
【００６８】
そこで、本実施形態では、第一の補正用レーザ光成分ｐ３を測定用干渉計５１Ａのダイクロイックミラー１３，１４を透過させることで、第一の補正用レーザ光成分ｐ３の空気中の光路と、二つの測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の空気中の光路とを一致させている。これにより、第一の補正用レーザ光成分ｐ３は、第一の光路及び第二の光路の空気中を通過する部分と重なる光路部分を通過することになる。つまり、各測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の空気中の光路と同一の光路を通過する。
【００６９】
このように、本第２実施形態では、各レーザ光成分において往路と復路とを一致させ、両測定用レーザ光成分ｐ１，ｐ２の光路と第一の補正用レーザ光成分ｐ３とを一致させている。これにより、演算処理装置６０により移動体３３の変位量を演算する際に、空気の屈折率の変化の影響が低減され、より空気屈折率の変化の差異による誤差を低減させることができる。したがって、移動体３３の変位量の測定精度が向上し、これにより、移動体３３の位置決め精度が向上する。
【００７０】
［第３実施形態］
次に、図３に示す第３実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｂについて説明する。なお、本第３実施形態において、上記第１、第２実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図３において測定用レーザ光を実線、補正用レーザ光を破線で示す。また、図３において、測定用レーザ光と補正用レーザ光とは、空気中の光路が実際には重なっているものであるが、便宜上僅かにずらして作図している。本第３実施形態において、上記第２実施形態と異なるのは、一対の反射部材である。すなわち、一方の反射部材は、コーナーキューブ２２であり、他方の反射部材は、入射角を４５°とした一対のダイクロイックミラー２３，２４で構成されている。これに伴い、補正用干渉計５２Ｂは、更に、偏光ビームスプリッタ１６における１／４波長板１７側の面とは反対側の面に隣接して配置されたコーナーキューブ２１を備えている。
【００７１】
本実施形態では、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及びコーナーキューブ２２の配置によって形成される。即ち、第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１０を透過し、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、コーナーキューブ２２で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、ダイクロイックミラー１３及びコーナーキューブ２２が、第一の測定用レーザ光成分ｐ１が第一の光路を通過するように配置された第一の反射手段として機能する。
【００７２】
また、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４、ダイクロイックミラー２３及びダイクロイックミラー２４の配置によって形成される。即ち、第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１及びダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、ダイクロイックミラー２４及びダイクロイックミラー２３で反射して、偏光ビームスプリッタ１０に戻るまでの光路である。従って、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１０、平面ミラー１１、ダイクロイックミラー１４、ダイクロイックミラー２３，２４が、第二の測定用レーザ光成分ｐ２が第二の光路を通過するように配置された第二の反射手段として機能する。そして、第一の光路及び第二の光路は、基体３４に対する移動体３３の変位に応じて光路長が変化する。
【００７３】
また、第三の光路は、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含むように、偏光ビームスプリッタ１６及びコーナーキューブ２２の配置によって形成される。即ち、第三の光路は、偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、コーナーキューブ２２で反射して、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６及びコーナーキューブ２２が、第一の補正用レーザ光成分ｐ３が第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段として機能する。
【００７４】
また、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ１６、平面ミラー２０及びコーナーキューブ２１の配置により形成される。即ち、第四の光路は、偏光ビームスプリッタ１６を透過した第二の補正用レーザ光成分ｐ４が、平面ミラー２０及びコーナーキューブ２１で折り返し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。したがって、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１６、平面ミラー２０及びコーナーキューブ２１が、第二の補正用レーザ光成分ｐ４が第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段として機能する。
【００７５】
ところで、ダイクロイックミラーはビーム入射角によって特性が変化するため、ビーム入射角を指定して製作する必要がある。そして、４５°入射のダイクロイックミラーは、液晶プロジェクターに用いられるなど産業上の需要が多いため、一般的に入手しやすい。したがって、他方の反射部材を、上記第２実施形態の９０°入射角のダイクロイックミラーの代わりに、４５°入射角の一対のダイクロイックミラー２３，２４とすることで、製作コストが抑えられる利点がある。そして、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏するものである。
【００７６】
なお、本実施形態においては、一対のコーナーキューブ２１，２２は、基体３４に固定され、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８は、移動体３３に載置したが、これに限定するものではない。一対のコーナーキューブ２１，２２を移動体３３に載置して可動させ、測定用レーザ発振器２６Ａ、測定用干渉計５１Ａ及び集光器２８を基体３４等に固定してもよい。
【００７７】
［第４実施形態］
次に、図４に示す第４実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｃについて説明する。なお、本第４実施形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第４実施形態では、レーザ干渉測長器１００Ｃは、上記第１実施形態の構成に加え、更に、光路増倍手段としての複数（本実施形態では６つ）のコーナーキューブ２５を備えたものである。複数（６つ）のコーナーキューブ２５のうち、半分（３つ）のコーナーキューブ２５は、コーナーキューブ３と測定用干渉計５１との間の光路に配置される。残りの半分（３つ）のコーナーキューブ２５は、コーナーキューブ４と測定用干渉計５１との間の光路に配置される。つまり、コーナーキューブ３と測定用干渉計５１との間の光路に配置されるコーナーキューブ２５の個数と、コーナーキューブ４と測定用干渉計５１との間の光路に配置されるコーナーキューブ２５の個数とが同一数量に設定されている。そして、各光路に配置した３つのコーナーキューブ２５は、移動体３３と基体３４とに分配配置される。そして、移動体３３は、基体３４に配置した、コーナーキューブ３と測定用干渉計５１との間の光路のコーナーキューブ２５と、コーナーキューブ４と測定用干渉計５１との間の光路のコーナーキューブ２５との間を移動するようになっている。
【００７８】
第一の光路及び第二の光路は、それぞれ、基体３４と移動体３３との間を複数回往復する。第一の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ３で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。第二の光路は、偏光ビームスプリッタ１で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ４で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１に戻るまでの光路である。第三の光路は、偏光ビームスプリッタ２で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ３で反射して、再度６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ２に戻るまでの光路である。これにより、測定用干渉計５１と補正用干渉計５２をマルチパス化し、両干渉計５１，５２の測定分解能を向上させたものである。
【００７９】
図４には測定用干渉計を差動型の８パス干渉計、補正用干渉計を４パス干渉計とした例を示している。図４の測定用干渉計５１と一対のコーナーキューブ３，４との間の光路は、上記第１実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、移動体３３の変位測定分解能が４倍となる。同様に、補正用干渉計５２と、コーナーキューブ４との間の光路は、上記第１実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、空気の屈折率の補正分解能も４倍となる。なお、本第４実施形態では、補正用干渉計５２及び一対のコーナーキューブ３，４も移動体３３に載置固定されているが、移動体３３が移動しても、一対のコーナーキューブ３，４間を補正用レーザ光が通過する実際の距離は一定である。すなわち、コーナーキューブ３，４は、一定距離に保持されたこととなる。そして、移動体３３は、一対のコーナーキューブ３，４の間の光路を移動することとなる。以上、本第４実施形態では、干渉計のパス数を増加し、マルチパス干渉計とすることにより、さらに上記第１実施形態よりも、変位測定分解能と屈折率補正分解能を向上させることが可能である。
【００８０】
本実施形態においては、測定用干渉計５１、補正用干渉計５２、一対のコーナーキューブ３，４、及び一部のコーナーキューブ２５は移動体３３に載置され、残りのコーナーキューブ２５が基体３４等に固定されるようになっているが、これに限定するものではない。測定用干渉計５１、補正用干渉計５２、一対のコーナーキューブ３，４、及び一部のコーナーキューブ２５を基体３４等に固定し、残りのコーナーキューブ２５を移動体に載置し、可動するように構成しても良い。
【００８１】
［第５実施形態］
次に、図５に示す第５実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｄについて説明する。なお、本第５実施形態において、上記第２実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第５実施形態では、レーザ干渉測長器１００Ｄは、上記第２実施形態の構成に加え、更に、光路増倍手段としての複数（本実施形態では６つ）のコーナーキューブ２５を備えたものである。これら複数のコーナーキューブ２５の配置は上記第４実施形態と同様である。
【００８２】
第一の光路及び第二の光路は、それぞれ、基体３４と移動体３３との間を複数回往復する。第一の光路は、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１８で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ダイクロイックミラー１３に戻るまでの光路である。第二の光路は、ダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１５で反射して、再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ダイクロイックミラー１４に戻るまでの光路である。第三の光路は、偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が、６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１８で反射して、再度６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。これにより、測定用干渉計５１Ａと補正用干渉計５２Ａをマルチパス化し、両干渉計５１Ａ，５２Ａの測定分解能を向上させたものである。
【００８３】
図５には測定用干渉計を差動型の８パス干渉計、補正用干渉計を４パス干渉計とした例を示している。図５の測定用干渉計５１Ａと一対のミラー１５，１８との間の光路は、上記第２実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、移動体３３の変位測定分解能が４倍となる。同様に、補正用干渉計５２Ａと、平面ミラー１８との間の光路は、上記第２実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、空気の屈折率の補正分解能も４倍となる。なお、本第５実施形態では、補正用干渉計５２Ａ及び一対のミラー１５，１８も移動体３３に載置固定されているが、移動体３３が移動しても、一対のミラー１５，１８間を補正用レーザ光が通過する実際の距離は一定である。すなわち、一対のミラー１５，１８は、一定距離に保持されたこととなる。そして、移動体３３は、一対のミラー１５，１８の間の光路を移動することとなる。以上、本第５実施形態では、干渉計のパス数を増加し、マルチパス干渉計とすることにより、さらに上記第２実施形態よりも、変位測定分解能と屈折率補正分解能を向上させることが可能である。
【００８４】
本実施形態においては、測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ａ、一対のミラー１５，１８、及び一部のコーナーキューブ２５は移動体３３に載置し、残りのコーナーキューブ２５を基体３４等に固定するように構成したが、これに限定するものではない。測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ａ、一対のミラー１５，１８、及び一部のコーナーキューブ２５を基体３４等に固定し、残りのコーナーキューブ２５を移動体に載置するように構成してもよい。
【００８５】
［第６実施形態］
次に、図６に示す第６実施形態のレーザ干渉測長器１００Ｅについて説明する。なお、本第６実施形態において、上記第３実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。本第６実施形態では、レーザ干渉測長器１００Ｅは、上記第３実施形態の構成に加え、更に、光路増倍手段としての複数（本実施形態では６つ）のコーナーキューブ２５を備えたものである。これら複数のコーナーキューブ２５の配置は上記第４、第５実施形態と同様である。
【００８６】
第一の光路及び第二の光路は、それぞれ、基体３４と移動体３３との間を複数回往復する。第一の光路は、ダイクロイックミラー１３で反射した第一の測定用レーザ光成分ｐ１が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ２２で反射して再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー１３に戻るまでの光路である。第二の光路は、ダイクロイックミラー１４で反射した第二の測定用レーザ光成分ｐ２が、３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ミラー２３，２４で反射して再度３つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、ダイクロイックミラー１４に戻るまでの光路である。第三の光路は偏光ビームスプリッタ１６で反射した第一の補正用レーザ光成分ｐ３が６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、コーナーキューブ２２で反射して再度６つのコーナーキューブ２５で複数回往復し、偏光ビームスプリッタ１６に戻るまでの光路である。これにより、測定用干渉計５１Ａと補正用干渉計５２Ｂをマルチパス化し、両干渉計５１Ａ，５２Ｂの測定分解能を向上させたものである。
【００８７】
図６には測定用干渉計を差動型の８パス干渉計、補正用干渉計を４パス干渉計とした例を示している。図６の測定用干渉計５１Ａとコーナーキューブ２２及びダイクロイックミラー２３，２４との間の光路は、上記第３実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、移動体３３の変位測定分解能が４倍となる。同様に、補正用干渉計５２Ｂと、コーナーキューブ２２との間の光路は、上記第３実施形態に示した光路と比較して、光路長が４倍に増倍（延長）されるため、空気の屈折率の補正分解能も４倍となる。なお、本第６実施形態では、補正用干渉計５２Ｂ並びにコーナーキューブ２２及びダイクロイックミラー２３，２４も移動体３３に載置固定されているが、移動体３３が移動しても、これらミラー間を補正用レーザ光が通過する実際の距離は一定である。そして、移動体３３は、コーナーキューブ２２とダイクロイックミラー２３，２４との間の光路を移動することとなる。以上、本第６実施形態では、干渉計のパス数を増加し、マルチパス干渉計とすることにより、さらに上記第３実施形態よりも、変位測定分解能と屈折率補正分解能を向上させることが可能である。
【００８８】
本実施形態においては、測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ｂ並びにコーナーキューブ２２、ダイクロイックミラー２３，２４、及び一部のコーナーキューブ２５が移動体３３に載置され、残りのコーナーキューブ２５を基体３４等に固定するように構成した。この構成のほか、測定用干渉計５１Ａ、補正用干渉計５２Ｂ並びにコーナーキューブ２２、ダイクロイックミラー２３，２４、及び一部のコーナーキューブ２５を基体３４等に固定され、残りのコーナーキューブ２５を移動体に載置するように構成してもよい。
【００８９】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態の加工装置および加工方法について図７を参照しながら説明する。図７は本発明の加工装置の斜視図である。図７に示す加工装置としての工作機械において、ベース６１上にＹスライダ６２が、不図示のリニアモータ等の駆動手段によってＹ方向に移動可能に保持されている。Ｙスライダ６２上にＸスライダ６３が、不図示のリニアモータ等の駆動手段によってＸ方向に移動可能に保持されている。Ｘスライダ６３上に配置されている不図示の保持具に、被加工物６５が保持されている。また、ベース６１上にＺスライダ６４が、不図示のリニアモータ等の駆動手段によってＺ方向に移動可能に保持されている。Ｚスライダ６４に支持されている工具支持具６６ａにより工具６６が支持されている。
【００９０】
Ｙスライダ６２のベース６１に対する相対位置（リセット時点からの変位量）が、Ｙスライダ６２に固定された測定用干渉計５１１およびベース６１に固定された補正用干渉計５２１を有するレーザ干渉測長器１００１によって計測される。このレーザ干渉測長器１００１は、上記第１実施形態のレーザ干渉測長器であるが、これに限定するものではなく、上記第２〜第６実施形態のレーザ干渉測長器であってもよい。Ｙスライダ６２とベース６１の関係は、上述した実施形態における移動体と基体との関係である。すなわち、移動体がＹスライダ６２に対応し、基体がベース６１に対応する。Ｙスライダ６２は、Ｘスライダ６３及び不図示の保持具を介して被加工物６５を支持している。
【００９１】
同様にＸスライダ６３のＹスライダ６２に対する相対位置（リセット時点からの変位量）が、Ｘスライダ６３に固定された測定用干渉計５１２およびＹスライダ６２に固定された補正用干渉計５２２を有するレーザ干渉測長器１００２によって計測される。このレーザ干渉測長器１００２は、上記第１実施形態のレーザ干渉測長器であるが、これに限定するものではなく、上記第２〜第６実施形態のレーザ干渉測長器であってもよい。Ｘスライダ６３とＹスライダ６２の関係は、上述した実施形態における移動体と基体との関係である。すなわち、移動体がＸスライダ６３に対応し、基体がＹスライダ６２に対応する。Ｘスライダ６３は、不図示の保持具を介して被加工物６５を支持している。
【００９２】
また、Ｚスライダ６４のベース６１に対する相対位置（リセット時点からの変位量）が、Ｚスライダ６４に固定された測定用干渉計５１３およびベース６１に固定された補正用干渉計５２３を有するレーザ干渉測長器１００３により計測される。このレーザ干渉測長器１００３は、上記第１実施形態のレーザ干渉測長器であるが、これに限定するものではなく、上記第２〜第６実施形態のレーザ干渉測長器であってもよい。Ｚスライダ６４とベース６１の関係は、上述した実施形態における移動体と基体との関係である。すなわち、移動体がＺスライダ６４に対応し、基体がベース６１に対応する。Ｚスライダ６４は、工具支持具６６ａを介して工具６６を支持している。
【００９３】
本実施形態においては、Ｙスライダ６２のベース６１に対する相対位置をレーザ干渉測長器１００１で測定し、その測定値に基づいて、不図示のリニアモータ等の駆動手段をＰＩＤ制御等の制御手法によって駆動する。これにより、Ｙスライダ６２がベース６１に対し位置決めされる。具体的に説明すると、被加工物６５が支持されたＹスライダ６２のベース６１に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を、第一の測定用レーザ光成分７１が通過する。また、被加工物６５が支持されたＹスライダ６２のベース６１に対する変位に応じて光路長が変化する第二の光路を、第二の測定用レーザ光成分７２が通過する。また、第一の光路及び第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を、第一の補正用レーザ光成分７３が通過する。また、空気中を経由しない第四の光路を、参照光としての第二の補正用レーザ光成分（不図示）が通過する。そして、第一の測定用レーザ光成分７１と第二の測定用レーザ光成分７２とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、第一の光路と第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める（第一の演算工程）。更に、第一の補正用レーザ光成分７３と不図示の第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、第三の光路における光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める（第二の演算工程）。そして、測定値を補正値で補正して、Ｙスライダ６２のリセット時点からの変位量を演算する（第三の演算工程）。このように、Ｙスライダ６２のベース６１に対する相対位置は、測定用干渉計５１１の測定値に含まれる空気屈折率変化による誤差を、補正用干渉計５２１によって補正することで、高精度に測定される。測定用干渉計５１１から照射される第一の測定用レーザ光成分７１は、補正用干渉計５２１から照射される第一の補正用レーザ光成分７３と空気中において共通の光路を通過するため、空気屈折率変化による測定誤差を極めて高精度に補正することができる。したがってＹスライダ６２を空気屈折率変化の影響を受けずに高精度に位置決めすることが可能である。
【００９４】
同様にＸスライダ６３、Ｚスライダ６４も、レーザ干渉測長器１００２，１００３の測定値に基づき高精度に位置決めされる。従って本実施形態においては、工具６６を支持したＺステージ及び被加工物６５を支持したＸＹステージを、レーザ干渉測長器１００１，１００２，１００３を用いて高精度に位置決めすることができる。これにより、工具６６と被加工物６５の相対位置を高精度に制御し、被加工物６５を高精度に加工することができる。また工具６６と被加工物６５の配置を交換しても加工を行うことができる。
【００９５】
次に、レーザ干渉測長器を用いた加工装置が行う加工の具体例を、図７を用いて説明する。第１の加工例として、レンズ金型の切削加工を説明する。工具６６をスピンドルに取付けられた先端丸形状のダイアモンドバイト、被加工物６５を鉄系の母材の上に無電界ニッケルメッキを施した金型材とする。スピンドルの回転によりバイトを高速旋回させ、金型材をＸＹ方向、バイトをＺ方向に走査する。バイトの切込み量をレーザ干渉測長器の位置測定値に基づき高精度に制御しながら切削加工を行うことにより、レンズ金型を高精度に加工できる。また第２の加工例として、レンズの研磨加工を説明する。工具６６をウレタンパッドなどの研磨工具、被加工物６５をレンズ母材とし、研磨液中でレンズ母材に対し研磨工具を軽微な荷重で押し付けながら走査することにより、研磨加工を行うことができる。加工装置が適用可能な加工方法は、切削、研削、研磨、ウォータージェット加工などの噴射加工、プラズマ加工、放電加工、電子ビーム加工、レーザ加工、露光などの、工具又は被加工物の少なくとも一方を機械的に位置決めする工程を含む全てである。
【符号の説明】
【００９６】
３，４ コーナーキューブ
２６，２６Ａ 測定用レーザ発振器（測定用レーザ光源）
２７，２７Ａ 補正用レーザ発振器（補正用レーザ光源）
３３ 移動体
５１，５１Ａ 測定用干渉計
５２，５２Ａ，５２Ｂ 補正用干渉計
６０ 演算処理装置（演算処理手段）
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ レーザ干渉測長器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の干渉を利用して、基体に対する移動体の変位量を測定するレーザ干渉測長器であって、
測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源と、
前記測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分と第二の測定用レーザ光成分とに分割させる測定用レーザ光分割手段と、
前記第一の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過するように反射する第一の反射手段と、
前記第二の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第二の光路を通過するように反射する第二の反射手段と、
前記第一の光路を通過した前記第一の測定用レーザ光成分と前記第二の光路を通過した前記第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて測定用干渉光を生成する測定用干渉光生成手段と、
補正用レーザ光を出射する補正用レーザ光源と、
前記補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分と第二の補正用レーザ光成分とに分割させる補正用レーザ光分割手段と、
前記第一の補正用レーザ光成分が前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段と、
前記第二の補正用レーザ光成分が参照光として空気中を経由しない第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段と、
前記第三の光路を通過した前記第一の補正用レーザ光成分と前記第四の光路を通過した前記第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて補正用干渉光を生成する補正用干渉光生成手段と、
前記測定用干渉光から前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求め、前記補正用干渉光から前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求め、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とするレーザ干渉測長器。
【請求項２】
前記測定用レーザ光分割手段は、偏光ビームスプリッタであり、前記第一の補正用レーザ光成分を透過させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項３】
前記測定用レーザ光分割手段は、偏光ビームスプリッタであり、
前記第一の反射手段及び前記第二の反射手段はそれぞれダイクロイックミラーを有し、
前記各ダイクロイックミラーは、前記第一の補正用レーザ光成分を透過させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項４】
前記測定用レーザ光と前記補正用レーザ光は互いに異なる周波数であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項５】
前記基体及び前記移動体の間で前記第一の測定用レーザ光成分、前記第二の測定用レーザ光成分及び前記第一の補正用レーザ光成分を複数回往復させる光路増倍手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項６】
工具によって被加工物を加工する加工装置であって、
基体と、
前記工具及び前記被加工物のいずれか一方を支持し、前記基体に対して移動する移動体と、
前記基体に対する前記移動体の変位量を測定する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器と、を備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項７】
工具によって被加工物を加工する加工方法であって、
前記工具及び前記被加工物のいずれか一方が支持された移動体の基体に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過する第一の測定用レーザ光成分と第二の光路を通過する第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める工程と、
前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過する第一の補正用レーザ光成分と、空気中を経由しない第四の光路を通過する参照光としての第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める工程と、
前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する工程と、を有することを特徴とする被加工物の加工方法。
【請求項１】
レーザ光の干渉を利用して、基体に対する移動体の変位量を測定するレーザ干渉測長器であって、
測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源と、
前記測定用レーザ光を第一の測定用レーザ光成分と第二の測定用レーザ光成分とに分割させる測定用レーザ光分割手段と、
前記第一の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過するように反射する第一の反射手段と、
前記第二の測定用レーザ光成分を、空気中を経由するとともに前記基体に対する前記移動体の変位に応じて光路長が変化する第二の光路を通過するように反射する第二の反射手段と、
前記第一の光路を通過した前記第一の測定用レーザ光成分と前記第二の光路を通過した前記第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて測定用干渉光を生成する測定用干渉光生成手段と、
補正用レーザ光を出射する補正用レーザ光源と、
前記補正用レーザ光を第一の補正用レーザ光成分と第二の補正用レーザ光成分とに分割させる補正用レーザ光分割手段と、
前記第一の補正用レーザ光成分が前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過するように配置された第三の反射手段と、
前記第二の補正用レーザ光成分が参照光として空気中を経由しない第四の光路を通過するように配置された第四の反射手段と、
前記第三の光路を通過した前記第一の補正用レーザ光成分と前記第四の光路を通過した前記第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて補正用干渉光を生成する補正用干渉光生成手段と、
前記測定用干渉光から前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求め、前記補正用干渉光から前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求め、前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とするレーザ干渉測長器。
【請求項２】
前記測定用レーザ光分割手段は、偏光ビームスプリッタであり、前記第一の補正用レーザ光成分を透過させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項３】
前記測定用レーザ光分割手段は、偏光ビームスプリッタであり、
前記第一の反射手段及び前記第二の反射手段はそれぞれダイクロイックミラーを有し、
前記各ダイクロイックミラーは、前記第一の補正用レーザ光成分を透過させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項４】
前記測定用レーザ光と前記補正用レーザ光は互いに異なる周波数であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項５】
前記基体及び前記移動体の間で前記第一の測定用レーザ光成分、前記第二の測定用レーザ光成分及び前記第一の補正用レーザ光成分を複数回往復させる光路増倍手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器。
【請求項６】
工具によって被加工物を加工する加工装置であって、
基体と、
前記工具及び前記被加工物のいずれか一方を支持し、前記基体に対して移動する移動体と、
前記基体に対する前記移動体の変位量を測定する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ干渉測長器と、を備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項７】
工具によって被加工物を加工する加工方法であって、
前記工具及び前記被加工物のいずれか一方が支持された移動体の基体に対する変位に応じて光路長が変化する第一の光路を通過する第一の測定用レーザ光成分と第二の光路を通過する第二の測定用レーザ光成分とを干渉させて得られる測定用干渉光に基づき、前記第一の光路と前記第二の光路との光路長差のリセット時点からの変化を示す測定値を求める工程と、
前記第一の光路及び前記第二の光路における空気中を通過する部分と重なる光路部分を含む第三の光路を通過する第一の補正用レーザ光成分と、空気中を経由しない第四の光路を通過する参照光としての第二の補正用レーザ光成分とを干渉させて得られる補正用干渉光に基づき、前記第三の光路における前記光路部分の空気屈折率のリセット時点からの変化を示す補正値を求める工程と、
前記測定値を前記補正値で補正して、前記移動体のリセット時点からの変位量を演算する工程と、を有することを特徴とする被加工物の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６４６７４（Ｐ２０１１−６４６７４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３７３０（Ｐ２０１０−１７３７３０）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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