特許 6472641 非接触位置決め方法および非接触位置決め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6472641

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】非接触位置決め方法および非接触位置決め装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20190207BHJP

   G01B 9/021 20060101ALI20190207BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/00 G

   G01B9/021

【請求項の数】3

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2014-233584(P2014-233584)

(22)【出願日】2014年11月18日

(65)【公開番号】特開2016-99122(P2016-99122A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2017年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷村 吉久

【審査官】 齋藤 卓司

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭５４−０３４３４６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭６２−０２７６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０７７６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２５６６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０１Ｂ ９／０２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の位置決め対象面が前記位置決め対象面と交差する配列方向に配列された位置決め対象物を、前記配列方向に移動させ、前記位置決め対象面を所定の目標位置に位置決めするために、
同じ光源からの一対のレーザ光を、前記位置決め対象物を挟んで反対側から、前記位置決め対象面に対して同じ角度で、それぞれ前記位置決め対象面の同じ位置に入射させ、
前記位置決め対象面で反射された一対のレーザ光をホログラフィ干渉させ、得られたホログラムに基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行う非接触位置決め方法であって、
予め、前記位置決め対象面が所期の基準位置に配置された状態で、前記位置決め対象物を挟んで反対側に得られる、前記位置決め対象面で反射された一対の前記レーザ光を、互いに重ね合わせてホログラフィ干渉させ、得られたホログラムを前記基準ホログラムとして記録しておき、
前記位置決め対象物を移動させ、前記位置決め対象面に一対のレーザ光を入射させ、前記位置決め対象面で反射された一対の前記レーザ光からホログラムを生成し、得られる生のホログラムを前記基準ホログラムと重ね合わせ、得られる重ね合わせ状態に基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行うことを特徴とする非接触位置決め方法。

【請求項2】

複数の位置決め対象面が前記位置決め対象面と交差する配列方向に配列された位置決め対象物を、前記配列方向に移動させ、前記位置決め対象面を所定の目標位置に位置決めする非接触位置決め装置であって、
前記位置決め対象物を前記配列方向に移動させる移動装置と、前記移動装置で移動される前記位置決め対象物を挟んで配置された第１光学経路および第２光学経路を有するホログラフィ干渉装置と、前記ホログラフィ干渉装置に共通のレーザ光源からのレーザ光を供給する投光装置と、前記ホログラフィ干渉装置で得られた一対のホログラムに基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行う制御装置と、を有し、
前記ホログラフィ干渉装置は、
前記投光装置から供給された前記レーザ光を、前記位置決め対象面に対して所定の角度で、前記位置決め対象面の同じ位置に入射させる前記第１光学経路および前記第２光学経路と、
前記位置決め対象面で反射された前記レーザ光が投射される第１投射面および第２投射面と、
を有し、さらに、
前記第１投射面に配置されかつ基準ホログラムが記録された記録媒体と、
前記第２投射面に配置されかつ前記第２投射面に投射された前記レーザ光を前記第１投射面に向けて反射させる反射鏡と、
前記第１投射面に生成される現在のホログラムと前記記録媒体から再生される前記基準ホログラムとを重ね合わせて、前記位置決め対象面の位置信号を検出する検出装置と、
を有することを特徴とする非接触位置決め装置。

【請求項3】

複数の位置決め対象面が前記位置決め対象面と交差する配列方向に配列された位置決め対象物を、前記配列方向に移動させ、前記位置決め対象面を所定の目標位置に位置決めする非接触位置決め装置であって、
前記位置決め対象物を前記配列方向に移動させる移動装置と、前記移動装置で移動される前記位置決め対象物を挟んで配置された第１光学経路および第２光学経路を有するホログラフィ干渉装置と、前記ホログラフィ干渉装置に共通のレーザ光源からのレーザ光を供給する投光装置と、前記ホログラフィ干渉装置で得られた一対のホログラムに基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行う制御装置と、を有し
前記ホログラフィ干渉装置は、
前記投光装置から供給された前記レーザ光を、前記位置決め対象面に対して所定の角度で、前記位置決め対象面の同じ位置に入射させる前記第１光学経路および前記第２光学経路と、
前記位置決め対象面で反射された前記レーザ光が投射される第１投射面および第２投射面と、
を有し、さらに、
前記第１投射面および前記第２投射面から等距離に配置されかつ基準ホログラムが記録された記録媒体と、
前記第１投射面および前記第２投射面にそれぞれ配置されかつ前記第１投射面および前記第２投射面に投射された前記レーザ光を前記記録媒体に向けて反射させる一対の反射鏡と、
一対の前記反射鏡で反射された前記レーザ光により生成される現在のホログラムと、前記記録媒体から再生される前記基準ホログラムとを重ね合わせて、前記位置決め対象面の位置信号を検出する検出装置と、
を有することを特徴とする非接触位置決め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触位置決め方法および非接触位置決め装置に関し、位置決め対象物に対する高精度な位置決めを繰り返し行う方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、正確な高さ設定を行うためにハイトマスターが用いられ、三次元座標測定機の空間補正データを得るためにステップゲージが用いられている。これらのハイトマスターやステップゲージは、いずれも直方体状のブロックゲージを多数、各々の測定面が所期のピッチとなるように配列された基準器である。このような基準器においては、各測定面の位置測定を高精度に行うことで、各測定面の位置精度が担保される。

【0003】

このような基準器の測定面の位置測定として、基準器の各測定面に接触式の検出器を接触させ、この検出器の位置をレーザ干渉計で測定する方法が用いられている。
しかし、接触式の検出器では、温度などの環境変動による誤差が避けられない。とくに、測定面が多数ある場合、各測定面に対する接触動作を繰り返す必要があり、作業時間が長大化し、前述した環境変動による誤差が更に拡大することもある。
これに対し、各測定面に直接レーザ光を照射する、非接触式の測定が行われている。

【0004】

ただし、非接触式のレーザ干渉による測定では、多数の配列された測定面に対して、レーザ光を測定面に斜めに入射・反射させる必要がある。また、測定面を、レーザ光の干渉が得られる狭小な測位領域に確実に配置する必要があり、各測定面をレーザ干渉計に対して正確に位置決めする操作が必要である。
つまり、基準器などの所期のピッチで配列された多数の測定面の各々に対し、レーザ干渉計を用いた非接触式の位置測定を行うためには、各測定面とレーザ干渉計とを正確に位置決めする非接触位置決め装置が必要とされる。

【0005】

このような非接触位置決め装置として、ホログラフィ干渉を利用した非接触位置決め装置が開発されている（特許文献１参照）。
特許文献１では、光源からのレーザ光を参照光と測定光とに分け、配列された周期的な測定面に測定光を斜めに入射させて反射させ、反射光を先の参照光と合わせてホログラムを生成させ、記録しておく。そして、位置決めの際には、同様な配置において、記録しておいたホログラムと実際に生成されるホログラムとが一致した状態を検出し、当該位置を選択することで、高精度の位置決めを実現している。

【0006】

同様な非接触位置決め装置として、可干渉距離（コヒーレンス長）が短い白色光源を用いた非接触位置決め装置も開発されている（特許文献２参照）。
特許文献２は、一般の白色光源のコヒーレンス長が短いことを利用し、マイケルソン形光波干渉計の参照光と測定光との光路長が一致したところで、測定面の位置決めを行うものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特公昭５４−３４３４６号公報

【特許文献2】特許第４０５７８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

前述した特許文献１は、マイクロメータ用ねじやダイヤルゲージ用ラックなど、長さが５０ミリメートル程度の比較的小物部品のピッチ測定を主とした非接触位置決めを想定したものである。
しかし、特許文献１を、長尺で大型の測定対象物に適用した場合、測定対象物の測定軸方向のアライメントの狂いや移動台の姿勢変化（ピッチング、ヨーイング、ローリング、など）の影響が無視できなくなる。

【0009】

例えば、三次元座標測定機の空間補正データ取得用の参照基準器には、０．３メートルから２メートルに及ぶ長尺のステップゲージが用いられる。このようなステップゲージでは、ブロックゲージ間ピッチ測定や、組み込まれている多数のブロックゲージ単体の寸法測定などが必要である。

【0010】

このようなステップゲージの測定を行う場合、ブロックゲージの測定面の方向が、組み立て時の誤差のため微妙に狂ってセットされている恐れがある。また、測定時に発生する位置決め光学系の姿勢変化の影響も受ける。そのため、位置決め光学系そのものの工夫や、位置決め光学系と実際の測長に用いるレーザ干渉測長機との光学的かつ空間的な配置の工夫が必要である。したがって、特許文献１のようなホログラフィ干渉光学系と測長用レーザ干渉計との単純な組み合わせによる測定システムでは、前述した長尺化による影響を解決することができない。

【0011】

前述した特許文献２の白色光源干渉計による位置決めでは、多波長が混ざり合った白色光のコヒーレンス長が極端に短いため、マイケルソン干渉計の構成で位置決め信号を得るようにするには、参照光と測定光との光路長差を約１ｍｍ以内に揃えなければならない。このような光路長調整の厳しさから、光学部品の配置や干渉光学系の構成の自由度や応用範囲が、極端に制限されるという問題がある。

【0012】

特許文献２においては、ステップゲージのブロックゲージ面を測定対象面とする例も開示されている。しかし、長尺のステップゲージに多数セットされたブロックゲージに対して、その測定面方向の微妙な傾きによる位置決め誤差の影響に配慮した光学系とはなっていない。
さらに、現状の白色光源干渉計による位置決めでは、位置決め対象面への照明が垂直方向に限定され、かつ粗面の位置決めが不可能であり、測定対象物が限定され、前述した多数の測定面が繰り返される基準器への適用が困難である。

【0013】

加えて、特許文献２において、測長用レーザ干渉計が、測定対象である長尺ステップゲージに対して、アッベの原理に従って一直線上に配置されている。このような状況では、測定系全体の占める空間が、測定対象の長さの２倍以上必要になり、測定中の温度管理が厄介になる。また、アッベの原理に従っているがゆえに、長尺ステップゲージの位置検出面の測定点と測長用レーザ干渉計の測長点が測長方向に沿って空間で離れた配置となる。そのため温度変化の影響や幾何学的な測長誤差の影響を受け、高精度測定の観点から信頼性が劣るという問題がある。

【0014】

以上に述べた問題は、多数の測定面が所期のピッチで配列される基準器のほか、歯面が所期のピッチで配列されるラック、ねじ、ボールねじや、同様な表面が所期のピッチで配列されるコイルその他の部材など、多数の測定対象面が配列された測定対象物において共通する問題であり、多数の測定対象面に対する測定が繰り返される点で、個々の操作の煩雑さは全体の作業効率にも影響する。

【0015】

さらに、測定対象物に対する位置決めに限らず、各種の高精度移動機構の非接触位置決めにおいても同様な事情があり、多数の位置決め対象面が配列された位置決め対象物において同様に解決されることが必要である。

【0016】

本発明の目的は、多数の位置決め対象面が配列された位置決め対象物の位置決めを、ホログラフィ干渉を利用して高精度かつ効率よく行える、非接触位置決め方法および非接触位置決め装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の非接触位置決め方法は、複数の位置決め対象面が前記位置決め対象面と交差する配列方向に配列された位置決め対象物を、前記配列方向に移動させ、前記位置決め対象面を所定の目標位置に位置決めするために、同じ光源からの一対のレーザ光を、前記位置決め対象物を挟んで反対側から、前記位置決め対象面に対して同じ角度で、それぞれ前記位置決め対象面の同じ位置に入射させ、前記位置決め対象面で反射された一対のレーザ光をホログラフィ干渉させ、得られたホログラムに基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行う非接触位置決め方法であって、
予め、前記位置決め対象面が所期の基準位置に配置された状態で、前記位置決め対象物を挟んで反対側に得られる、前記位置決め対象面で反射された一対の前記レーザ光を、互いに重ね合わせてホログラフィ干渉させ、得られたホログラムを前記基準ホログラムとして記録しておき、
前記位置決め対象物を移動させ、前記位置決め対象面に一対のレーザ光を入射させ、前記位置決め対象面で反射された一対の前記レーザ光からホログラムを生成し、得られる生のホログラムを前記基準ホログラムと重ね合わせ、得られる重ね合わせ状態に基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行うことを特徴とする。
本発明において、ホログラフィ干渉に基づく位置決め対象物の位置決めとしては、前述した特許文献１に記載の技術を利用することができる。

【0018】

このような本発明では、一対のレーザ光が、位置決め対象物を挟んで反対側から、それぞれ位置決め対象面の同じ位置に同じ角度で斜めに入射され、各々の反射光が、位置決め対象物を挟んで反対側に投射される。
この際、一対のレーザ光が位置決め対象面に入射して反射される光路は、互いに同じ経路で逆向きとなり、位置決め対象物（位置決め対象面のレーザ光の入射位置を通る配列方向軸線）を基準として各側で対称形となる。

【0019】

そして、位置決め対象物を挟んで各側に投射された一対の信号光は、それぞれ位置決め対象面の傾きの影響を受けるが、各々は位置決め対象面の互いに反対側から同じ角度で入射された一対のレーザ光に基づいているため、これら一対の信号光に生じる変化は互いに逆向きとなる。
従って、これら一対の信号光をホログラフィ干渉させ、得られたホログラムに基づいて位置決め対象物の位置決めを行うことで、位置決め対象面の傾きの影響を解消することができる。

【0020】

ホログラフィ干渉による位置決めにあたっては、例えば、位置決め対象物を挟んで各側に投射された一対のレーザ光（信号光）を、それぞれ光源からのレーザ光（参照光）と重ね合わせることにより、位置決め対象物を挟んで両側に一対のホログラムを生成し、各側に得られた一対のホログラムの各々から位置情報を検出し、得られた一対の位置情報を合成することで、各々の傾きの影響による測定誤差を相殺することができる。

【0021】

位置決め対象物を挟んで各側に投射された一対のレーザ光（信号光）を、互いに重ね合わせてホログラフィ干渉させることにより、一つのホログラムを生成し、得られたホログラムに基づいて位置決め対象物の位置決めを行うとしてもよい。
この場合でも、生成されたホログラムには各側の信号光における傾きの影響による測定誤差を相殺することができる。

【0022】

このように、本発明では、ホログラフィ干渉を利用した位置決めにおいて、位置決め対象物の各側でのホログラフィ測定を行い、その結果の「算術和の平均値」を求めることで、傾き等の誤差が相殺され、正しい位置に位置決めを行うことができる。
これにより、長尺で大型の位置決め対象物に適用した場合でも、位置決め対象物の測定軸方向のアライメントの狂いや移動台の姿勢変化（ピッチング、ヨーイング、ローリング、など）の影響を解消することができる。

【0024】

本発明においては、位置決め対象面の正しい位置および姿勢を反映した基準ホログラム（凍結ホログラム）を準備しておき、この基準ホログラムと、現在の位置決め対象面を反映したホログラム（生のホログラム）とを重ね合わせることで、位置決め対象面の傾きおよび変位の情報を検出することができる。

【0028】

本発明においては、予め、前記位置決め対象面が所期の基準位置に配置された状態で、前記位置決め対象面で反射された一対の前記レーザ光をホログラフィ干渉させ、得られたホログラムを前記基準ホログラムとして記録するため、位置決めを行う実際の環境で基準ホログラムを作製することができ、基準位置を高精度に割り出しておけば、これを基準ホログラムとして繰り返し利用することができる。

【0031】

本発明においては、前記位置決め対象物を挟んで反対側に得られる信号光を、互いに重ね合わせて前記基準ホログラムを作製し、前記基準ホログラムに基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行うため、各側の信号光を合成することで、各々に含まれる傾きの影響が相殺され、基準ホログラムと生のホログラムの重ね合わせで検出される位置情報に基づいて、正確な位置決めを行うことができる。

【0038】

本発明の非接触位置決め装置において、複数の位置決め対象面が前記位置決め対象面と交差する配列方向に配列された位置決め対象物を、前記配列方向に移動させ、前記位置決め対象面を所定の目標位置に位置決めする非接触位置決め装置であって、前記位置決め対象物を前記配列方向に移動させる移動装置と、前記移動装置で移動される前記位置決め対象物を挟んで配置された第１光学経路および第２光学経路を有するホログラフィ干渉装置と、前記ホログラフィ干渉装置に共通のレーザ光源からのレーザ光を供給する投光装置と、前記ホログラフィ干渉装置で得られた一対のホログラムに基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行う制御装置と、を有し、前記ホログラフィ干渉装置は、前記投光装置から供給された前記レーザ光を、前記位置決め対象面に対して所定の角度で、前記位置決め対象面の同じ位置に入射させる前記第１光学経路および前記第２光学経路と、前記位置決め対象面で反射された前記レーザ光が投射される第１投射面および第２投射面と、を有し、さらに、前記第１投射面に配置されかつ基準ホログラムが記録された記録媒体と、前記第２投射面に配置されかつ前記第２投射面に投射された前記レーザ光を前記第１投射面に向けて反射させる反射鏡と、前記第１投射面に生成される現在のホログラムと前記記録媒体から再生される前記基準ホログラムとを重ね合わせて、前記位置決め対象面の位置信号を検出する検出装置と、を有することを特徴とする。

【0039】

このような本発明では、移動装置により位置決め対象物を配列方向へ移動させ、位置決め対象面を所定の目標位置に配置する。この際、ホログラフィ干渉装置および制御装置により、ホログラフィ干渉を利用した位置決めを行うことにより、目標位置に対する位置決め対象面の位置決めを正確に行うことができる。
とくに、本発明では、共通のレーザ光を供給する投光装置、および位置決め対象物の両側に配置された第１光学経路および第２光学経路を有するホログラフィ干渉装置を用いることで、各側のホログラムに生じる位置決め対象面の傾き誤差を相殺させることができ、更に高精度な位置決めを行うことができる。
本発明では、第１光学経路および第２光学経路により、位置決め対象面で反射された逆向き一対のレーザ光（信号光）が生成され、これらの信号光は第１投射面および第２投射面に投射される。第２光学経路の信号光は、第２投射面の反射鏡で反射され、第１投射面において第１光学経路の信号光と重ね合わせられる。これにより第１投射面には現在のホログラムが生成され、記録媒体による基準ホログラムとの重ね合わせにより、検出装置において位置決め対象面の位置信号を検出することができる。

【0040】

このような本発明では、記録媒体および検出装置を１系統だけにすることができ、機械的な簡略化が図れる。そして、本発明においては、各側からの信号光を重ね合わせることで、各々に生じる位置決め対象面の傾き誤差を光学的に相殺することができる。また、基準ホログラムを用いることで、各側からの信号光を重ね合わせて生成した現在のホログラムに対して、変位を検出することができ、検出装置の簡略化も図れる。

【0041】

本発明の非接触位置決め装置において、複数の位置決め対象面が前記位置決め対象面と交差する配列方向に配列された位置決め対象物を、前記配列方向に移動させ、前記位置決め対象面を所定の目標位置に位置決めする非接触位置決め装置であって、前記位置決め対象物を前記配列方向に移動させる移動装置と、前記移動装置で移動される前記位置決め対象物を挟んで配置された第１光学経路および第２光学経路を有するホログラフィ干渉装置と、前記ホログラフィ干渉装置に共通のレーザ光源からのレーザ光を供給する投光装置と、前記ホログラフィ干渉装置で得られた一対のホログラムに基づいて前記位置決め対象物の位置決めを行う制御装置と、を有し、前記ホログラフィ干渉装置は、前記投光装置から供給された前記レーザ光を、前記位置決め対象面に対して所定の角度で、前記位置決め対象面の同じ位置に入射させる前記第１光学経路および前記第２光学経路と、前記位置決め対象面で反射された前記レーザ光が投射される第１投射面および第２投射面と、を有し、さらに、前記第１投射面および前記第２投射面から等距離に配置されかつ基準ホログラムが記録された記録媒体と、前記第１投射面および前記第２投射面にそれぞれ配置されかつ前記第１投射面および前記第２投射面に投射された前記レーザ光を前記記録媒体に向けて反射させる一対の反射鏡と、一対の前記反射鏡で反射された前記レーザ光により生成される現在のホログラムと、前記記録媒体から再生される前記基準ホログラムとを重ね合わせて、前記位置決め対象面の位置信号を検出する検出装置と、を有することを特徴とする。

【0042】

このような本発明では、移動装置により位置決め対象物を配列方向へ移動させ、位置決め対象面を所定の目標位置に配置する。この際、ホログラフィ干渉装置および制御装置により、ホログラフィ干渉を利用した位置決めを行うことにより、目標位置に対する位置決め対象面の位置決めを正確に行うことができる。
とくに、本発明では、共通のレーザ光を供給する投光装置、および位置決め対象物の両側に配置された第１光学経路および第２光学経路を有するホログラフィ干渉装置を用いることで、各側のホログラムに生じる位置決め対象面の傾き誤差を相殺させることができ、更に高精度な位置決めを行うことができる。
本発明では、第１光学経路および第２光学経路により、位置決め対象面で反射された逆向き一対のレーザ光（信号光）が生成され、これらの信号光は第１投射面および第２投射面の反射鏡でそれぞれ反射され、反射された一対の信号光は、記録媒体において互いに重ね合わせられる。これにより記録媒体には現在のホログラムが生成され、記録媒体による基準ホログラムとの重ね合わせにより、検出装置において位置決め対象面の位置信号を検出することができる。

【0043】

このような本発明では、記録媒体および検出装置を１系統だけにすることができ、機械的な簡略化が図れる。そして、本発明においては、各側からの信号光を重ね合わせることで、各々に生じる位置決め対象面の傾き誤差を光学的に相殺することができる。また、基準ホログラムを用いることで、各側からの信号光を重ね合わせて生成した現在のホログラムに対して、変位を検出することができ、検出装置の簡略化も図れる。さらに、第１光学経路および第２光学経路、一対の反射鏡および記録媒体を、位置決め対象物を挟んで両側に配置することができ、機械的な簡略化を図りつつ、光学的な対称性を確保することができる。

【発明の効果】

【0044】

本発明によれば、多数の位置決め対象面が配列された位置決め対象物の位置決めを、ホログラフィ干渉を利用して高精度かつ効率よく行える、非接触位置決め方法および非接触位置決め装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】本発明の前提となるが本発明に含まれない第１実施形態のステップゲージ測定装置を示す斜視図。

【図2】前記第１実施形態のレーザ干渉測長機の光路を示す模式図であり、Ａ部は平面配置を示し、Ｂ部は側面配置を示す。

【図3】従来のステップゲージ測定装置を示す斜視図。

【図4】前記第１実施形態の非接触位置決め装置を示す模式平面図。

【図5】前記第１実施形態の非接触位置決め装置における基準ホログラム作製を示す模式平面図。

【図6】前記第１実施形態の非接触位置決め装置における位置決め信号を示す模式的なグラフであり、Ａ部〜Ｄ部は信号処理の各過程での波形を示す。

【図7】本発明の第２実施形態の非接触位置決め装置を示す模式図であり、Ａ部は平面配置を示し、Ｂ部は立面配置を示す。

【図8】前記第２実施形態の非接触位置決め装置における基準ホログラム作製を示す模式図であり、Ａ部は平面配置を示し、Ｂ部は立面配置を示す。

【図9】本発明の第３実施形態の非接触位置決め装置を示す模式平面図。

【図10】前記第３実施形態の非接触位置決め装置を示す模式立面図。

【図11】前記第３実施形態の非接触位置決め装置における基準ホログラム作製を示す模式平面図。

【図12】前記第３実施形態の非接触位置決め装置における基準ホログラム作製を示す模式立面図。

【図13】本発明の第４実施形態のステップゲージ測定装置を示す斜視図。

【図14】前記第４実施形態のレーザ干渉測長機の光路を示す模式図であり、Ａ部は平面配置を示し、Ｂ部は側面配置を示す。

【図15】本発明に基づいてステップゲージの位置決めを行う際のレーザ光の投受光状態を示す斜視図。

【図16】本発明に基づいてマイクロパターンの側壁面の位置決めを行う際のレーザ光の投受光状態を示す斜視図。

【図17】本発明に基づいてボールねじの溝側面の位置決めを行う際のレーザ光の投受光状態を示す斜視図。

【図18】本発明に基づいて歯車の歯面の位置決めを行う際のレーザ光の投受光状態を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１ないし図６には、本発明には含まれないが後述する本発明の第２実施形態、第３実施形態、および第４実施形態の前提となる第１実施形態が示されている。
図１において、ステップゲージ測定装置１は、長尺の基準器であるステップゲージ２のピッチを測定するためのものである。
ステップゲージ２は、長尺のゲージホルダ２Ｈに、所定ピッチで多数のブロックゲージ２Ｂが配列されたものである。本実施形態においては、各ブロックゲージ２Ｂの同じ側にある測定面２Ｓの、ゲージホルダ２Ｈの長手方向（配列方向）の位置を決めることで、各ブロックゲージ２Ｂ間のピッチを測定する。

【0047】

このような測定を行うために、ステップゲージ測定装置１は、移動装置３、位置決めヘッド４、ヘッド機構５、非接触位置決め装置６、レーザ干渉測長機７および制御装置８を備えている。
制御装置８は、移動装置３、ヘッド機構５、非接触位置決め装置６およびレーザ干渉測長機７を連携させて制御することで、一連のステップゲージ２の測定面２Ｓ間つまりブロックゲージ２Ｂ間のピッチの測定を実行するものである。

【0048】

移動装置３は、ステップゲージ２を保持する移動台３１と、移動台３１を支持する基礎台３２と、レーザ干渉測長機７の一部が設置される設置台３３とを備えている。
移動台３１および基礎台３２は、ステップゲージ２の長手方向に沿って延びる長尺の部材で構成されている。

【0049】

基礎台３２は、安定した定盤上に設置される。基礎台３２と移動台３１との間には、ボールねじ等を利用した高精度の送り機構（図示省略）が設置され、移動台３１は基礎台３２に対してステップゲージ２の長手方向に沿って移動可能である。
設置台３３は、移動台３１の端部に設置され、移動台３１とは交差方向に延びている。設置台３３の端部には、それぞれレーザ干渉測長機７の投光部７１および受光部７２（詳細は後述）が設置されている。

【0050】

移動装置３においては、測定対象であるステップゲージ２を移動台３１に載置し、制御装置８からの動作指令により、ステップゲージ２を長手方向の任意の位置へと移動させることができる。

【0051】

具体的には、ステップゲージ２の基準位置から各測定面２Ｓまでの距離を測定するために、各測定面２Ｓが順次位置決めヘッド４に対して所定の目標位置にくるように、ステップゲージ２を移動させることになる。
なお、移動装置３の総移動量（基礎台３２に対する移動台３１の最大移動量）は、ステップゲージ２の全長に相当するものとされる。

【0052】

位置決めヘッド４は、ヘッド機構５により、移動装置３の上方に支持されている。位置決めヘッド４は、逆Ｕ字形で板状のプレート４１を有している。移動装置３に載置されたステップゲージ２は、プレート４１の中央の凹み（開口部）を通過することができる。
プレート４１には、レーザ干渉測長機７の３つの反射鏡７３，７４，７５（詳細は後述）が設置されている。

【0053】

プレート４１の逆Ｕ字形の先端には、それぞれ平面Ｌ字状の延長プレート４２が接続されている。各側の延長プレート４２には、それぞれ非接触位置決め装置６のホログラフィ干渉装置６１（詳細は後述）が設置されている。
一対のホログラフィ干渉装置６１は、移動装置３に載置されたステップゲージ２に平行とされ、かつステップゲージ２を両側から挟むように配置されている。

【0054】

ホログラフィ干渉装置６１は、ホログラフィ干渉によりステップゲージ２に対して位置決めヘッド４を高精度に位置決めするものであり、このホログラフィ干渉では基準ホログラムを利用する。この基準ホログラムを作製するために、ステップゲージ２に対して位置決めヘッド４を移動させるヘッド機構５が設置されている。

【0055】

ヘッド機構５は、ステップゲージ２に対して位置決めヘッド４を高精度に位置決めするものであり、基準ホログラムの作製時に光学系を微調整するときにのみ、ステップゲージ２の長手方向に沿って位置決めヘッド４を移動させることができる。
ヘッド機構５の総移動量は、高々数ｍｍ程度である。ただし、位置決めヘッド４の支持剛性、つまり位置決めヘッド４の位置の保持能力は高く設計される。

【0056】

本実施形態のステップゲージ測定装置１では、レーザ干渉測長機７を用いて、ステップゲージ２の各測定面２Ｓの位置（配列方向のピッチ）を順次測定する。
すなわち、測定面２Ｓと位置決めヘッド４とを高精度に位置合わせしておき、この状態で、レーザ干渉測長機７を用いて位置決めヘッド４の位置を測定する。つまり、位置決めヘッド４を介して間接的に、ステップゲージ２における各測定面２Ｓの位置を、レーザ干渉測長機７で高精度に測定する。
このような測定を、各測定面２Ｓに対して順次繰り返すことで、ステップゲージ２における各測定面２Ｓ間のピッチが測定できる。

【0057】

このような測定では、測定面２Ｓを位置決めヘッド４の測定位置に配置するために、移動装置３でステップゲージ２を移動させる。測定面２Ｓを移動させて、位置決めヘッド４の測定位置に配置した際に、各々の相対位置が高精度に配置されていることが重要である。
そこで、本実施形態では、非接触位置決め装置６を用い、測定面２Ｓと位置決めヘッド４とを、全ての測定面２Ｓが互いに同じ条件となるように、ホログラフィ干渉を利用して高精度に位置決めする。
非接触位置決め装置６については、後に詳細に説明する。

【0058】

レーザ干渉測長機７は、非接触位置決め装置６により測定面２Ｓと位置決めヘッド４とが同じ条件で位置決めされた状態で、位置決めヘッド４の位置を高精度に測定することで、ステップゲージ２に配列された測定面２Ｓの位置を高精度に測定するものである。

【0059】

レーザ干渉測長機７は、レーザ光の投光部７１および受光部７２を有するとともに、光路を構成するための３つの反射鏡７３，７４，７５を有する。
投光部７１および受光部７２は、移動装置３の設置台３３の互いに反対側の端部にそれぞれ固定されている。

【0060】

３つの反射鏡７３，７４，７５は、それぞれ位置決めヘッド４のプレート４１に固定され、ステップゲージ２と一緒に移動する投光部７１および受光部７２と相対的な距離変化（長さ変化）を起こしたとき、レーザ干渉測長機７の反射体の機能を発揮する。
反射鏡７３，７４は、それぞれ移動装置３を挟んで反対側に配置されている。反射鏡７５は、移動装置３の上方であって移動装置３の中心軸線上に配置されている。

【0061】

これらの投光部７１、受光部７２および反射鏡７３，７４，７５は、次のような光路を構成するように、その位置および姿勢が調整されている。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、投光部７１から出射されたレーザ光は、移動装置３に載置されたステップゲージ２の長手方向に沿って進み、反射鏡７３に入射される。反射鏡７３で反射されたレーザ光は、反射鏡７５に入射され、さらに反射されて反射鏡７４に入射される。反射鏡７４で反射されたレーザ光は、移動装置３に載置されたステップゲージ２の長手方向に沿って先ほどとは逆向きに進み、受光部７２で受光される。

【0062】

このような光路を有するレーザ干渉測長機７では、移動装置３の移動台３１が移動することで、ステップゲージ２の長手方向に沿った区間である、投光部７１から反射鏡７３までの間および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路長が変化する。
従って、受光部７２で受光した測定レーザ光を、投光部７１から受光部７２に直接送られる参照レーザ光と干渉させることで、移動台３１の変位を測定し、位置決めヘッド４までの距離の変化を測長することができる。

【0063】

また、３つの反射鏡７３，７４，７５により、ステップゲージ２を片側から反対側へ跨ぐような光路を形成することができる。
すなわち、ステップゲージ２の両側の反射鏡７３，７４に対し、プレート４１に装着した反射鏡７５を高く配置することで、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路を、それぞれ測長対象であるブロックゲージ２Ｂおよび測定面２Ｓの高さに維持することができる。
このような構成により、測定軸線を測定面２Ｓの高さにして、ステップゲージ２の姿勢変化に因る測定誤差、とくにピッチング誤差およびヨーイング誤差を解消することができる。

【0064】

さらに、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、反射鏡７３，７４，７５の反射位置を点Ａ，Ｂ，Ｃとし、点Ａと点Ｃを結ぶ線分の中点を点Ｎ、測定面２Ｓの点Ｎと同じ高さでステップゲージ２の長手方向同軸線位置を点Ｍとすると、線分ＡＢおよび線分ＢＣの空間での長さの和は、線分ＭＮの往復の長さに等しい。このことは、反射鏡７３，７４，７５のような、直角三面鏡固有の光学的性質に基づく。
これにより、前述のような３つの反射鏡７３，７４，７５によりステップゲージ２を跨ぐことができるとともに、測定面２Ｓ上の点Ｍでレーザ光を反射させるのと等価な光路（測定面２Ｓ上の点Ｍからステップゲージ２の長手方向に沿って投光部７１および受光部７２までの距離に等価な光路）を確保することができる。

【0065】

ここで、従来のステップゲージ測定装置１Ｐについて説明する。
図３において、従来のステップゲージ測定装置１Ｐでは、位置決めヘッド４、ヘッド機構５、接触式位置決め装置６Ｐ、レーザ干渉測長機７Ｐおよび制御装置８Ｐが設置される。このうち、位置決めヘッド４、ヘッド機構５は本実施形態のステップゲージ測定装置１と同様である。一方、接触式位置決め装置６Ｐ、レーザ干渉測長機７Ｐおよび制御装置８Ｐは、本実施形態のステップゲージ測定装置１とは異なる。

【0066】

接触式位置決め装置６Ｐは、位置決めヘッド４のプレート４１に固定された接触式プローブ６９Ｐを有し、位置決めヘッド４を移動させ、接触式プローブ６９Ｐと測定面２Ｓとが接触したことを検知して移動を停止させることで、位置決めヘッド４と測定面２Ｓとの位置決めを行うものである。
ステップゲージ測定装置１Ｐでは、機械的な接触式プローブ６９Ｐを用いることから、各ブロックゲージ２Ｂを位置決めする際には、ヘッド機構５により、位置決めヘッド４を昇降させて、相互の干渉を避ける必要がある。

【0067】

また、ステップゲージ測定装置１Ｐでは、測定対象物のステップゲージ２が静止しており、代わってヘッド機構５をステップゲージ２の長手測定方向の全長にわたって移動させる。
すなわち、ステップゲージ測定装置１Ｐでは、位置決めが一つの測定面２Ｓで終了した後、再びヘッド機構５により位置決めヘッド４を上昇させ、ヘッド機構５をステップゲージ２の長手測定方向に移動させ、次のブロックゲージ２Ｂの測定面２Ｓの近くで再び位置決めヘッド４を所望の測定面２Ｓの位置まで下降させ、安定状態を確認して位置決めする。

【0068】

したがって、位置決めヘッド４を、各ブロックゲージ２Ｂのところで繰り返し上下動させるとともに、ステップゲージ２の長手測定方向へ移動（コの字型に運動）させることになる。そのため、長尺化したステップゲージ２のピッチ測定は間欠的となり、連続測定ができず、全体の測定に長時間を要する。

【0069】

レーザ干渉測長機７Ｐは、ステップゲージ２の両側に投受光部７６Ｐ，７７Ｐを有する。投受光部７６Ｐ，７７Ｐは、それぞれ位置決めヘッド４に固定された反射鏡７８Ｐ，７９Ｐとの間でレーザ光の投光受光をそれぞれ行う。

【0070】

本実施形態のレーザ干渉測長機７では、投光部７１から、３つの反射鏡７３，７４，７５を経て受光部７２に戻る光路構成となるが、レーザ干渉測長機７Ｐでは、ステップゲージ２の両側に一対の光路が構成され、投受光部７６Ｐと反射鏡７８Ｐとの間、および投受光部７７Ｐと反射鏡７９Ｐとの間で、それぞれレーザ光の投光受光が行われる。

【0071】

制御装置８Ｐは、接触式位置決め装置６Ｐを用いてヘッド機構５を移動させ、ステップゲージ２の位置決めを行うとともに、レーザ干渉測長機７Ｐにより、位置決めヘッド４の位置を測定する。
従来のステップゲージ測定装置１Ｐでは、接触式位置決め装置６Ｐを用いることで、ヘッド機構５の長手測定方向への移動、位置決めヘッド４の上下動と長手測定方向への移動、それらの位置決めの際の静止状態の保持、位置決め信号の発生、などの機能を得ている。

【0072】

このように、従来のステップゲージ測定装置１Ｐでは、本実施形態のステップゲージ測定装置１における効果が得られない。
とくに、本実施形態のステップゲージ測定装置１における特長は、非接触位置決め装置６による効果である。
以下、本実施形態の非接触位置決め装置６について説明する。

【0073】

非接触位置決め装置６は、前述の通り、移動装置３に載置されたステップゲージ２を両側から挟むように配置された一対のホログラフィ干渉装置６１を有し、位置決め対象物であるステップゲージ２に配列された位置決め対象面である測定面２Ｓと、位置決めヘッド４との相対位置がそれぞれ同じ条件となるように、測定面２Ｓと位置決めヘッド４との位置決めを順次行うものである。

【0074】

本実施形態の非接触位置決め装置６は、位置決め対象面（前述した測定面２Ｓ）が所定の配列方向（測定面２Ｓと交差する方向、ゲージホルダ２Ｈの長手方向）に配列された位置決め対象物（ステップゲージ２）の測定面２Ｓを、所定の目標位置（前述したレーザ干渉測長機７の測長可能領域内の所定位置）に位置決めするものである。

【0075】

このために、非接触位置決め装置６は、前述した両側一対のホログラフィ干渉装置６１と、ホログラフィ干渉装置６１に共通のレーザ光源からのレーザ光を供給する投光装置６２（図４参照）と、ホログラフィ干渉装置６１で得られた一対のホログラムに基づいてステップゲージ２の位置決めを行う制御装置（前述した制御装置８）と、を有する。

【0076】

図４において、投光装置６２は、ステップゲージ２を保持する移動装置３の側方に配置されたレーザ光源６２１と、レーザ光源６２１からのレーザ光Ｌｏを分光する偏光ビームスプリッタ６２２とを有する。
偏光ビームスプリッタ６２２で反射されたレーザ光ＬＡ（ｓ偏光）は、前述した配列方向つまりステップゲージ２と平行に送られ、一対のホログラフィ干渉装置６１の一方（ホログラフィ干渉装置６１Ａ）に供給される。

【0077】

偏光ビームスプリッタ６２２を透過したレーザ光ＬＢ’（ｐ偏光）は、反射鏡６２３で反射されて前述した配列方向つまりステップゲージ２と平行に送られる。そして、１／２波長板６２４を通る際にレーザ光ＬＢ（ｓ偏光）に変換され、一対のホログラフィ干渉装置６１のもう一方（ホログラフィ干渉装置６１Ｂ）に供給される。
このように、投光装置６２は、一対のホログラフィ干渉装置６１に、それぞれ同じ特性のレーザ光ＬＡ，ＬＢを供給する。

【0078】

ホログラフィ干渉装置６１（６１Ａ，６１Ｂ）は、それぞれ投光装置６２から供給されたレーザ光ＬＡ，ＬＢの光軸上に配列された集光レンズ６１１（６１１Ａ，６１１Ｂ）、ビームスプリッタ６１２（６１２Ａ，６１２Ｂ）、反射鏡６１３（６１３Ａ，６１３Ｂ）を有する。

【0079】

集光レンズ６１１は、所定の焦点に向けてレーザ光ＬＡ，ＬＢを絞る。
ビームスプリッタ６１２は、絞られたレーザ光ＬＡ，ＬＢの一部を透過させ、他の一部を反射させる。

【0080】

ビームスプリッタ６１２は、反射されたレーザ光ＬＡ，ＬＢが測定面２Ｓの所定位置に、所定角度で入射するように、その姿勢が調整されている。
また、集光レンズ６１１は、レーザ光ＬＡ，ＬＢの焦点が、測定面２Ｓの所定位置に合焦するように調整されている。

【0081】

このような集光レンズ６１１およびビームスプリッタ６１２により、投光装置６２から供給されたレーザ光ＬＡ，ＬＢを、それぞれステップゲージ２を挟んで反対側から、測定面２Ｓに対して所定の角度で、測定面２Ｓの同じ位置に入射させる光学経路（第１光学経路６１９Ａおよび第２光学経路６１９Ｂ）が形成される。

【0082】

前述したビームスプリッタ６１２を透過したレーザ光ＬＡ，ＬＢは、反射鏡６１３で反射される。反射鏡６１３は、集光レンズ６１１の焦点より先に設定されている。
前述した測定面２Ｓに入射されたレーザ光ＬＡ，ＬＢは、反対側のホログラフィ干渉装置６１のビームスプリッタ６１２を透過して進む。
これらの光束（反射鏡６１３で反射されたレーザ光、および測定面２Ｓで反射されビームスプリッタ６１２を透過したレーザ光）は、各々の光軸が交差する投射面６１８（第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂ）で重ね合わせられ、ホログラムを生成する。

【0083】

すなわち、一方のホログラフィ干渉装置６１Ａに入射されたレーザ光ＬＡは、集光レンズ６１１Ａで集光され、ビームスプリッタ６１２Ａに入射される。ビームスプリッタ６１２Ａで反射されたレーザ光ＬＡｓは、測定面２Ｓで反射されて反対側のホログラフィ干渉装置６１Ｂへ送られる（第１光学経路６１９Ａ）。
ビームスプリッタ６１２Ａを透過したレーザ光ＬＡｒは、反射鏡６１３Ａで反射され、第１投射面６１８Ａに送られる。

【0084】

反対側のホログラフィ干渉装置６１Ｂでは、第２光学経路６１９Ｂにより、レーザ光ＬＢが分割され、レーザ光ＬＢｓが測定面２Ｓに入射されるとともに、レーザ光ＬＢｒが第２投射面６１８Ｂに送られる。
レーザ光ＬＢｓは、測定面２Ｓで反射され、反対側のホログラフィ干渉装置６１Ａのビームスプリッタ６１２Ａを透過し、第１投射面６１８Ａに送られる。
つまり、第１投射面６１８Ａには、測定面２Ｓで反射されたレーザ光ＬＢｓと、参照光となるレーザ光ＬＡｒとが重ね合わせられ、これにより測定面２ＳのホログラムＨＡが生成される。

【0085】

同様に、第２投射面６１８Ｂには、測定面２Ｓで反射されたレーザ光ＬＡｓと、参照光となるレーザ光ＬＢｒとが重ね合わせられ、これにより測定面２ＳのホログラムＨＢが生成される。
第１投射面６１８Ａに生成されるホログラムＨＡと、第２投射面６１８Ｂに生成されるホログラムＨＢとは、光源が同じレーザ光Ｌｏから生成され、かつ測定面２Ｓの同じ位置に同じ角度で入射されており、従って向きが逆であるが他の条件は同一である。

【0086】

本実施形態の非接触位置決め装置６において、これらの第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂには、それぞれホログラムを記録可能な記録媒体６３（第１記録媒体６３Ａおよび第２記録媒体６３Ｂ）が設置されている。記録媒体６３としては、既存のホログラム記録材料などを適宜利用することができる。

【0087】

第１投射面６１８Ａに配置された第１記録媒体６３Ａには、予め第１基準ホログラムＲＨＡが記録されている。
第２投射面６１８Ｂに配置された第２記録媒体６３Ｂには、予め第２基準ホログラムＲＨＢが記録されている。
これらの第１基準ホログラムＲＨＡおよび第２基準ホログラムＲＨＢは、測定面２Ｓが所期の位置に正確に位置決めされた基準状態において、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂに生成されるホログラムＨＡ，ＨＢを記録したものである。

【0088】

図５は、図４の構成において、ステップゲージ２を移動させ、測定面２Ｓが所期の位置に正確に位置決めした状態を示す。
この状態で、投光装置６２でレーザ光Ｌｏを発生させると、ホログラフィ干渉装置６１Ａ，６１Ｂにそれぞれレーザ光ＬＡ，ＬＢが供給され、第１投射面６１８ＡにはホログラムＨＡが生成され、第２投射面６１８ＢにはホログラムＨＢが生成される。

【0089】

この状態で、第１記録媒体６３Ａおよび第２記録媒体６３Ｂにおいて書き込み動作を行うことで、各々には第１基準ホログラムＲＨＡおよび第２基準ホログラムＲＨＢが記録される（凍結ホログラム）。

【0090】

このようにして記録された第１基準ホログラムＲＨＡおよび第２基準ホログラムＲＨＢは、測定面２Ｓが所期の位置に正確に位置決めされた状態で、それぞれ第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂに生成されるホログラムとなっており、これらは測定面２Ｓの位置決め基準とすることができる。

【0091】

図４に戻って、非接触位置決め装置６は、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂに生成されるホログラム全体の画像による位置情報を集光レンズ６６（第１集光レンズ６６Ａおよび第２集光レンズ６６Ｂ）によって集め、検出素子６４（第１検出素子６４Ａおよび第２検出素子６４Ｂ）で位置情報を検出する。

【0092】

検出素子６４としては、画像を検出して電気信号出力するものが望ましく、既存のイメージセンサ等が適宜利用できる。
検出素子６４では、第１記録媒体６３Ａおよび第２記録媒体６３Ｂのレーザ光入射側とは反対側の透過光を観測する。また、入射側を観測してもよい。

【0093】

第１検出素子６４Ａでは、第１投射面６１８Ａに生成されるホログラムが観測される。
前述の通り、第１投射面６１８Ａには、ホログラフィ干渉装置６１Ａからのレーザ光ＬＡｒ，ＬＢｓにより、ホログラムＨＡが生成される。

【0094】

ここで、第１投射面６１８Ａには第１記録媒体６３Ａが設置され、第１記録媒体６３Ａには第１基準ホログラムＲＨＡが記録されている。そして、レーザ光ＬＡｒ，ＬＢｓが入射されると、第１記録媒体６３Ａから第１基準ホログラムＲＨＡが再生される。
従って、第１投射面６１８Ａには、第１記録媒体６３Ａから再生された第１基準ホログラムＲＨＡと、レーザ光ＬＡｒ，ＬＢｓに基づく現在のホログラムＨＡとが重ね合わせられる。

【0095】

このようにして、第１検出素子６４Ａにおいては、第１基準ホログラムＲＨＡ（凍結ホログラム）および現在のホログラムＨＡ（生のホログラム）を重ね合わせたとき、画像全体の透過光の強弱が観測される。
同様にして、第２検出素子６４Ｂにおいては、第２基準ホログラムＲＨＢ（凍結ホログラム）および現在のホログラムＨＢ（生のホログラム）を重ね合わせたとき、画像全体の透過光の強弱が観測される。

【0096】

このような第１検出素子６４Ａおよび第２検出素子６４Ｂで観測される重ね合わせホログラムに基づいて、基準ホログラムＲＨＡ，ＲＨＢに記録された所期の位置に対する現在の測定面２Ｓのずれ量を検出することができる。

【0097】

つまり、所期の位置に対する現在の測定面２Ｓのずれ量がゼロつまり正確に一致している場合、現在のホログラムＨＡ，ＨＢと基準ホログラムＲＨＡ，ＲＨＢとが一致し、第１検出素子６４Ａおよび第２検出素子６４Ｂで検出される信号レベルは最大となる。これに対し、所期の位置と現在の測定面２Ｓの位置とのずれ量が拡大するにつれ、ホログラフィ干渉により信号レベルは増減を繰り返し、ピーク値が漸減してゆく。

【0098】

従って、それぞれ第１検出素子６４Ａおよび第２検出素子６４Ｂで重ね合わせホログラムを観測し、そこで検出されるそれぞれからの位置信号のずれ量の算術平均値の位置を正しいずれ量として検出し、測定面２Ｓの正確な位置決めを行うことができる。
これらのずれ量の検出ないし正しいずれ量による最終的な位置決め信号の位置決め動作制御は、制御装置８で一括して行われる。

【0099】

図６には、第１検出素子６４Ａまたは第２検出素子６４Ｂで検出される位置決め信号と、その信号波形の整形処理の一例が示されている。
図６（Ａ）に示す波形は、第１集光レンズ６６Ａまたは第２集光レンズ６６Ｂで集光され、第１検出素子６４Ａまたは第２検出素子６４Ｂで観測されるレーザ光の強弱信号を光電変換した位置決め信号波形を示す。

【0100】

図６（Ａ）の信号波形は、現在のホログラムＨＡと基準ホログラムＲＨＡとが一致したとき、または、現在のホログラムＨＢと基準ホログラムＲＨＢとが一致したとき、すなわち測定面２Ｓの位置情報と位置決めすべき所期の位置情報とが最も合致したとき、強度変化が最大、最小となる。

【0101】

この状態から、ステップゲージ２を少しずつ移動させると、測定面２Ｓの所期の位置に対するずれ量が拡大するに従って、現在のホログラムＨＡと基準ホログラムＲＨＡとが合致しなくなり、または、現在のホログラムＨＢと基準ホログラムＲＨＢとが合致しなくなり、やがて強弱変化が無くなる。
ステップゲージ２が更に移動し、次のブロックゲージ２Ｂの測定面２Ｓに対してレーザ光ＬＡ，ＬＢが入射されると、新たな測定面２Ｓについて同様な位置決め信号の強弱変化が繰り返される。

【0102】

図６（Ｂ）は、前述した図６（Ａ）の位置決め信号を、適当な電圧レベルでスライスした波形である。これを微分すると、図６（Ｃ）に示す微分波形が得られる。この微分波形を矩形整形することで、図６（Ｄ）に示す矩形波の位置決め信号が得られる。

【0103】

このような矩形波の位置決め信号においては、前述した図６（Ａ）における最大信号位置に対応した矩形波の位置を調べておくことで、何番目の矩形波を目標の位置決め信号として用いるか等の簡単な指定が可能となり、１ピッチの間隔測定などの演算処理を容易に実行することができる。

【0104】

本実施形態では、図６の信号波形は、第１検出素子６４Ａおよび第２検出素子６４Ｂの各々で検出される。制御装置８は、第１検出素子６４Ａから得られる信号波形と、第２検出素子６４Ｂから得られる信号波形とを、互いに電子回路上の重ね合わせ（算術和）で平均位置を検知したうえで、最終的な位置決め信号を発生させる。各測定面２Ｓ間で発生させるこの最終的な位置決め信号間をレーザ干渉測長機７で測長すると、測長値には（自動的に）所定のピッチあるいは所定の間隔値との差異が反映される。したがって、測定対象物のステップゲージ２のピッチ誤差あるいは間隔の誤差がプラスかマイナスか判別され、測定できる。

【0105】

以上に述べた本実施形態では、一対のレーザ光ＬＡ，ＬＢが、位置決め対象物であるステップゲージ２を挟んで反対側から、それぞれ位置決め対象面である測定面２Ｓの同じ位置に同じ角度で斜めに入射され、各々の反射光が、位置決め対象物を挟んで反対側に一対のホログラムＨＡ，ＨＢを生成する。
この際、一対のレーザ光が位置決め対象面に入射して反射される光路（第１光学経路６１９Ａおよび第２光学経路６１９Ｂ）は、互いに同じ経路で逆向きとなり、ステップゲージ２の長手方向を基準として各側で対称形となる。

【0106】

ここで、ステップゲージ２を挟んで各側に得られた一対のホログラムＨＡ，ＨＢは、それぞれ測定面２Ｓの傾きの影響を受ける。しかし、本実施形態では、一対のホログラムＨＡ，ＨＢは測定面２Ｓの互いに反対側から同じ角度で入射された一対のレーザ光ＬＡ，ＬＢに基づいているため、各側に得られる一対のホログラムＨＡ，ＨＢに生じる変化は互いに逆向きとなる。
従って、各側に得られた一対のホログラムＨＡ，ＨＢから位置情報（図６参照）を検出し、得られた一対の位置情報を合成（算術和の平均値の位置を発生）することで、各々の傾きの影響による測定誤差を相殺することができる。

【0107】

このように、本実施形態では、ホログラフィ干渉を利用した位置決めにおいて、位置決め対象物であるステップゲージ２の各側でのホログラフィ測定を行い、その結果の「算術和の平均値」を求めることで、傾き等の誤差が相殺され、正しい位置に位置決めを行うことができる。
これにより、長尺で大型の位置決め対象物に適用した場合でも、位置決め対象物の測定軸方向のアライメントの狂いや移動台の姿勢変化（ピッチング、ヨーイング、ローリング、など）の影響を解消することができる。

【0108】

さらに、本実施形態においては、位置決め対象面である測定面２Ｓの正しい姿勢を反映した基準ホログラム（第１記録媒体６３Ａおよび第２記録媒体６３Ｂ）を準備しておき、これらの基準ホログラムから再生されるホログラム（基準ホログラムＲＨＡ，ＲＨＢ）と現在のホログラムＨＡ，ＨＢとを重ね合わせることで、測定面２Ｓの傾きおよび変位の情報を検出することができる。

【0109】

このようなホログラムの重ね合わせは、位置決め対象物であるステップゲージ２の互いに反対側で対称に行われる。各側のホログラムを相互に重ね合わせることで、各側のホログラムの重ね合わせで生じる情報のうち、測定面２Ｓの傾きは相殺され、測定面２Ｓの変位（所期の位置つまり基準値に対する測定面２Ｓの位置あるいは配列ピッチのずれ量）のみが検出される。従って、各側のホログラムの重ね合わせから検出される変位に基づいて、測定面２Ｓの位置決めを行うことで、測定面２Ｓの傾きの影響を受けない高精度な位置決めを行うことができる。

【0110】

このような基準ホログラムは、予め測定面２Ｓが所期の基準位置に配置された状態で、現在のホログラムＨＡ，ＨＢを記録することで得ることができる。従って、位置決めを行う実際の環境で基準ホログラムを作製することができ、基準位置を高精度に割り出しておけば、これを基準ホログラムとして繰り返し利用することができる。

【0111】

さらに、本実施形態の装置では、第１記録媒体６３Ａおよび第２記録媒体６３Ｂに第１基準ホログラムＲＨＡおよび第２基準ホログラムＲＨＢを記録させておき、現在のホログラムＨＡ，ＨＢを重ね合わせるようにしたため、基準に対する変位として各側の位置信号を検出することができる。

【0112】

そして、第１検出素子６４Ａによる位置信号と、第２検出素子６４Ｂによる位置信号とを、互いに合成することで、第１投射面６１８Ａに生じるホログラムに含まれる傾き誤差と、第２投射面６１８Ｂに生じるホログラムに含まれる傾き誤差とが、互いに相殺される。その結果、前述した高精度の位置決めが実現できる。

【0113】

さらに、本実施形態においては、一対のホログラフィ干渉装置６１（６１Ａ，６１Ｂ）が対称に配置されることに加え、第１記録媒体６３Ａと第１検出素子６４Ａおよび第２記録媒体６３Ｂと第２検出素子６４Ｂが、すべて対称な２系統に形成されており、各側での誤差の相殺を確実に行うことができる。

【0114】

〔第２実施形態〕
図７および図８には、本発明の第２実施形態が示されている。
前述した第１実施形態の非接触位置決め装置６では、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂにおいて、それぞれレーザ光ＬＡｒ，ＬＢｓのホログラフィ干渉あるいはレーザ光ＬＢｒ，ＬＡｓのホログラフィ干渉を生じさせてホログラムＨＡ，ＨＢを生成した。さらに、第１記録媒体６３Ａおよび第２記録媒体６３Ｂに基準ホログラムＲＨＡ，ＲＨＢを記録しておき、それぞれと現在のホログラムＨＡ，ＨＢとの重ね合わせを第１検出素子６４Ａおよび第２検出素子６４Ｂで観測した。

【0115】

これに対し、本実施形態では、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂまでの２系統の光路（第１光学経路６１９Ａおよび第２光学経路６１９Ｂ）は共通であるが、それ以降は１系統とされ、測定面２Ｓで逆方向に反射されたレーザ光ＬＡｓ，ＬＢｓどうしをホログラフィ干渉させることで、同様な効果を得つつ、構造の簡略化を図っている。
なお、本実施形態は非接触位置決め装置６の構成が異なるのみであり、ステップゲージ測定装置１と共通する構成についての重複した説明は省略する。

【0116】

図７（Ａ）において、本実施形態の非接触位置決め装置６Ａは、前述した第１実施形態と同様な投光装置６２および両側一対のホログラフィ干渉装置６１Ａ，６１Ｂを有する。
ただし、本実施形態では、第１実施形態のようなレーザ光ＬＡｒ、ＬＢｒは用いない。

【0117】

本実施形態では、第１投射面６１８Ａに記録媒体６３が設置され、その背面側に集光レンズ６６および検出素子６４が設置される。これらの記録媒体６３、集光レンズ６６および検出素子６４は、前述した第１実施形態の第１記録媒体６３Ａ、第１集光レンズ６６Ａおよび第１検出素子６４Ａと同様である。
本実施形態では、第２投射面６１８Ｂの位置に反射鏡６５が設置され、測定面２Ｓで反射されたレーザ光ＬＡｓが第１投射面６１８Ａの記録媒体６３に向けて反射される。

【0118】

本実施形態のホログラフィ干渉装置６１Ａ，６１Ｂでは、第１光学経路６１９Ａおよび第２光学経路６１９Ｂにより、測定面２Ｓの同じ位置に、同じ角度で反対側からレーザ光ＬＡｓ，ＬＢｓが入射され、反射される。
反射されたレーザ光ＬＡｓは、ビームスプリッタ６１２Ｂを透過し、第２投射面６１８Ｂの反射鏡６５で反射され、第１投射面６１８Ａの記録媒体６３に入射される。
反射されたレーザ光ＬＢｓは、ビームスプリッタ６１２Ａを透過し、第１投射面６１８Ａの記録媒体６３に入射される。
従って、第１投射面６１８Ａにおいては、レーザ光ＬＡｓおよびレーザ光ＬＢｓが重ね合わせられ、これらによりホログラムＨＣが生成される。

【0119】

記録媒体６３には、予め基準ホログラムＲＨＣが記録されている。
図８（Ａ）に示すように、測定面２Ｓを、前述した第１実施形態と同様に正確に位置決めしておき、その際のホログラムＨＣを記録媒体６３に記録することで、基準ホログラムＲＨＣが記録される。

【0120】

なお、図７（Ｂ）および図８（Ｂ）に示すように、レーザ光ＬＡｓ、ＬＢｓの光路は、測定面２Ｓつまりブロックゲージ２Ｂの高さ範囲にあるが、測定面２Ｓを測定する状態では各ブロックゲージ２Ｂの間隙を通過するように配置されている。

【0121】

従って、検出素子６４では、第１投射面６１８Ａに生成される現在のホログラムＨＣと、予め記録媒体６３に記録されている基準ホログラムＲＨＣとの重ね合わせが生じ、その信号波形の最大、最小を検出することで、測定面２Ｓの位置決めを行うことができる。
この際、ホログラムＨＣは、互いに逆向きのレーザ光ＬＡｓおよびレーザ光ＬＢｓを重ね合わせたものであるため、測定面２Ｓの傾きの影響は各々に逆向きに生じ、重ね合わせに伴って互いに相殺される。

【0122】

このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
さらに、本実施形態では、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂまでの２系統の光路（第１光学経路６１９Ａおよび第２光学経路６１９Ｂ）は共通であるが、それ以降の記録媒体６３および検出素子６４は１系統とされており、構造の簡略化およびコストの低減を図ることができる。
また、ホログラムＨＣとして、互いに逆向きのレーザ光ＬＡｓおよびレーザ光ＬＢｓを重ね合わせることで、ホログラム段階で測定面２Ｓの傾きの影響を相殺することができ、制御装置８における処理を簡略化することができる。

【0123】

〔第３実施形態〕
図９ないし図１２には、本発明の第３実施形態が示されている。
前述した第２実施形態の非接触位置決め装置６Ａでは、互いに逆向きのレーザ光ＬＡｓとレーザ光ＬＢｓとのホログラフィ干渉によりホログラムＨＣを生成していた。
本実施形態でも、同様なホログラムＨＣを採用するが、逆向きのレーザ光ＬＡｓとレーザ光ＬＢｓの光路構成が異なる。

【0124】

前述した第２実施形態では、第１投射面６１８Ａに記録媒体６３が設置され、第２投射面６１８Ｂの位置に反射鏡６５が設置され、第２投射面６１８Ｂのレーザ光ＬＡｓを第１投射面６１８Ａ側に送り、第１投射面６１８Ａのレーザ光ＬＢｓと重ね合わせていた。
つまり、本発明の必須構成としての第１光学経路６１９Ａおよび第２光学経路６１９Ｂの対称性は確保されていたが、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂ以降の光路構成が非対称になっていた。
これに対し、本実施形態の非接触位置決め装置６Ｂでは、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂ以降の光路構成についても、対称性を確保する。

【0125】

図９に示すように、本実施形態では、第１投射面６１８Ａおよび第２投射面６１８Ｂの位置に、それぞれ第１反射鏡６５Ａおよび第２反射鏡６５Ｂが設置されている。測定面２Ｓで反射されたレーザ光ＬＡｓ、ＬＢｓは、それぞれ第１反射鏡６５Ａおよび第２反射鏡６５Ｂで反射され、ステップゲージ２の長手方向軸線上に配置された記録媒体６３に送られる。
記録媒体６３の背面側には集光レンズ６６および検出素子６４が設置され、記録媒体６３の表面に生成されるホログラムＨＣおよび再生される基準ホログラムＲＨＣの重ね合わせの観測が行われる。

【0126】

図１０に示すように、記録媒体６３、集光レンズ６６および検出素子６４は、ステップゲージ２の上方に支持されており、第１反射鏡６５Ａおよび第２反射鏡６５Ｂから記録媒体６３に送られるレーザ光ＬＡｓ、ＬＢｓがステップゲージ２と干渉することがない。
なお、記録媒体６３に予め記録しておく基準ホログラムＲＨＣは、図１１および図１２に示す状態で記録される。

【0127】

このような本実施形態によれば、前述した第２実施形態と同様な効果が得られる。
さらに、本実施形態では、第１光学経路６１９Ａおよび第２光学経路６１９Ｂの対称性に加えて、第１反射鏡６５Ａおよび第２反射鏡６５Ｂから記録媒体６３に至る光路構成についても対称性が確保されている。このため、レーザ光ＬＡｒ、ＬＢｒ（第１実施形態）の省略による簡略化の効果を得つつ、全体配置を対称にすることができ、簡略化と高精度とを両立することができる。

【0128】

〔第４実施形態〕
図１３および図１４には、本発明の第４実施形態が示されている。
前述した第２実施形態および第３実施形態の前提となる第１実施形態では、投光部７１、受光部７２および３つの反射鏡７３，７４，７５を用いるレーザ干渉測長機７により、両側で投受光する従来のレーザ干渉測長機７Ｐでは得られない各効果を得ていた。

【0129】

すなわち、第１実施形態のレーザ干渉測長機７では、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路を、それぞれ測長対象であるブロックゲージ２Ｂおよび測定面２Ｓの高さに維持している。このような構成により、測定軸線を近づけて誤差を抑制できるとともに、ステップゲージ２の姿勢変化とくにヨーイングに基づく誤差を解消することができる。

【0130】

また、反射鏡７３から反射鏡７５を経て反射鏡７４に至る空間の全光路の長さと、反射鏡７３または反射鏡７４から測定面２Ｓまでの仮想的な往復光路の長さとが、一致するように設定されている。これにより、測定面２Ｓ上の点Ｍでレーザ光を反射させるのと等価な光路を確保することができる。
これに対し、本実施形態のレーザ干渉測長機７Ａは、投光部７１、受光部７２および２つの反射鏡７３，７４を用いることで、光路構成の簡略化が図られている。

【0131】

図１３において、レーザ干渉測長機７Ａは、前述した第１実施形態のレーザ干渉測長機７と同様に、非接触位置決め装置６により測定面２Ｓと位置決めヘッド４とが同じ条件で位置決めされた状態で、位置決めヘッド４の位置を高精度に測定することで、ステップゲージ２に配列された測定面２Ｓの位置を高精度に測定するものである。

【0132】

投光部７１および受光部７２は、移動装置３の設置台３３の両端部に設置され、移動台３１およびこれに保持されたステップゲージ２とともに移動する。投光部７１および受光部７２は、設置台３３の両端部に設置され、移動台３１を挟んで等距離の反対側に設置されている。このような光路構成により、測長時に移動装置３およびステップゲージ２にヨーイング誤差が発生しても、これを相殺することができる。
２つの反射鏡７３，７４は、それぞれ位置決めヘッド４に固定され、投光部７１および受光部７２との相対的な距離変化の測長を可能にする。

【0133】

反射鏡７３，７４は、それぞれ、移動装置３を挟んで等距離の反対側に配置されている。
この際、反射鏡７３，７４は、ステップゲージ２よりも高い位置に支持されており、反射鏡７３，７４の間の光路がブロックゲージ２Ｂ等と干渉することがない。
また、投光部７１および受光部７２も設置台３３に載せ、反射鏡７３，７４に対応した高さでステップゲージ２と共通の移動台３１に固定されており、投光部７１から反射鏡７３までの間および反射鏡７４から受光部７２までの間の各光路は、それぞれステップゲージ２の長手方向（ブロックゲージ２Ｂの配列方向）と平行とされている。

【0134】

これらの投光部７１、受光部７２および反射鏡７３，７４は、次のような光路を構成するように、その位置および姿勢が調整されている。
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、投光部７１から出射されたレーザ光は、移動装置３に保持されたステップゲージ２の長手方向に沿って進み、反射鏡７３に入射される。反射鏡７３で反射されたレーザ光は、直交方向に向きを変え、ステップゲージ２の上方を横断して反射鏡７４に入射される。反射鏡７４で反射されたレーザ光は、移動装置３に保持されたステップゲージ２の長手方向に沿って先ほどとは逆向きに進み、受光部７２で受光される。

【0135】

このような光路を有するレーザ干渉測長機７Ａでは、位置決めヘッド４や前述の移動台３１が移動することで、ステップゲージ２の長手方向に沿った区間である、投光部７１から反射鏡７３までの間および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路長が変化する。従って、受光部７２で受光した測定レーザ光を、投光部７１から受光部７２に直接送られる参照レーザ光と干渉させることで、位置決めヘッド４や前述の移動台３１の変位を測定し、位置決めヘッド４までの距離を測長することができる。

【0136】

また、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、反射鏡７３，７４の反射位置を点Ａ，点Ｃとし、点Ａと点Ｃを結ぶ線分の中点を点Ｎとする。ここで、非接触位置決め装置６によるレーザ光が入射される測定面２Ｓ上の点Ｍとして、点Ｎの直下で点Ｍと同じ高さの点Ｎ′、点Ｍの上方で点Ｎと同じ高さの点Ｍ’とすると、点Ｍと点Ｍ’および点Ｎと点Ｎ’とはそれぞれ高さｈだけオフセットし、点Ｍ’および点Ｎはそれぞれレーザ干渉測長機７Ａによるレーザ光の高さと同じとなる。このとき、線分ＡＮと線分ＮＣとの長さの和は２Ｄ、線分Ｍ′Ｎすなわち線分ＭＮ′の往復の長さも２Ｄとなる。このことは、反射鏡７３，７４のような直角二面鏡の光学的性質に基づく。

【0137】

これにより、前述のような２つの反射鏡７３，７４を用いて、測定面２Ｓ上の点Ｍでレーザ光を反射させるのと等価な光路（測定面２Ｓ上の点Ｍからステップゲージ２の長手方向に沿って投光部７１および受光部７２までの距離に等価な光路）を確保することができる。

【0138】

なお、前述した第１実施形態では、３つの反射鏡７３，７４，７５によりステップゲージ２を跨ぐことで、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路を、それぞれ測長対象であるブロックゲージ２Ｂおよび測定面２Ｓの高さに維持することができ、ステップゲージ２の姿勢変化とくにピッチング誤差およびヨーイング誤差を解消するようにしていた。

【0139】

これに対し、本実施形態では、測定面２Ｓのヨーイング誤差は解消できるが、ピッチング誤差が生じる可能性がある。
すなわち、本実施形態では、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路が、ステップゲージ２よりも高い位置に設定されるため、測定軸線が高さｈだけオフセットし、ピッチング誤差が生じる可能性がある。

【0140】

しかし、ピッチング誤差に関しては、高さｈのオフセット量を予め小さく設計すること、また、移動装置３をはじめとする装置全体の基板の剛性を高めることで、その影響を十分に解消可能である。
従って、本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

【0141】

〔変形例〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
前述した各実施形態では、本発明の適用対象を、長尺の基準器であるステップゲージ２のピッチを測定するためのステップゲージ測定装置１とした。

【0142】

しかし、本発明は、ステップゲージ２のような、多数の測定面２Ｓが所期のピッチで配列される基準器のほか、例えば、歯面が所期のピッチで配列されるラック、ねじ、ボールねじや、同様な表面が所期のピッチで配列されるコイルその他の部材など、多数の測定対象面が配列された測定対象物に対する測定装置に適用することもできる。

【0143】

図１５において、ステップゲージ２は、前述した各実施形態で位置決め対象としたものであり、長尺のゲージホルダ２Ｈに、所定ピッチで多数のブロックゲージ２Ｂが配列されている。各ブロックゲージ２Ｂのピッチを測定するために、各ブロックゲージ２Ｂの同じ側にある測定面２Ｓの、ゲージホルダ２Ｈの長手方向（配列方向）の位置を測定する。この測定のための位置決めとして、本発明を適用することができる。

【0144】

前述したステップゲージ２等は、ブロックゲージ２Ｂもそのピッチも数ｍｍ以上のオーダーであるが、さらに微小なブロック等のピッチを測定するために、本発明に基づく位置決めを行うことができる。

【0145】

図１６において、マイクロパターン２１は、基材２１Ｂの表面に凸部２１Ｅが形成される。とくに所定ピッチで凸部２１Ｅが配列される場合、そのピッチの測定のための位置決めに本発明を適用することができる。この場合、前述した各実施形態と同様に、凸部２１Ｅが配列された方向の一方の側壁面２１Ｓに順次レーザ光ＬＡｓ，ＬＢｓを投受光し、ホログラフィ干渉による位置決めを行うことができる。

【0146】

前述した各実施形態では、ホログラムを生成するレーザ光ＬＡｓ，ＬＢｓを平坦な測定面２Ｓに順次照射したが、これらの面は曲面であってもよい。
図１７において、ボールねじ２２は、所定ピッチでねじ山２２Ｔが形成されている。ボールねじ２２の長手方向に見ると、所定ピッチでねじ山２２Ｔが繰り返し配列された状態となり、そのピッチの測定に本発明を適用することができる。

【0147】

ここで、ねじ山２２Ｔの溝側面２２Ｓは、ボールねじ２２がボールを介してナット側に螺合するために、ボールと転動するための曲面となっている。しかし、溝側面２２Ｓに順次照射されるレーザ光ＬＡｓ，ＬＢｓを狭い照射領域に絞り、かつ表面反射光の光沢現象（ｓｈｅｅｎ現象）を利用することで、平面と同様に処理することができる。

【0148】

前述した適用対象は、ステップゲージ２やボールねじ２２のような直線的に延びるものであったり、マイクロパターン２１のように平面上の所定方向に直線的に配列されたものに適用されるものであったりした。
しかし、本発明は、例えば歯車のように、円周面上に周方向に沿って複数の歯面が配列される形状に対して適用してもよい。

【0149】

図１８において、歯車２３は、周面に所定ピッチで歯２３Ｔが形成されている。歯車２３の周方向に見ると、所定ピッチで歯２３Ｔが繰り返し配列された状態となり、そのピッチの測定に本発明を適用することができる。具体的には、歯車２３を回転させ、各歯２３Ｔを１ピッチずつ移動させ、各歯２３Ｔの歯面２３Ｓに順次レーザ光ＬＡｓ，ＬＢｓを照射することで、前述した各実施形態と同様に処理することができる。

【0150】

さらに、本発明は、前述したステップゲージ２の測定面２Ｓ等のピッチ測定のための位置決めに限らず、各種の高精度移動機構の非接触位置決めなど、他の目的での位置決めにも利用でき、多数の位置決め対象面が配列された位置決め対象物に対して有効である。

【産業上の利用可能性】

【0151】

本発明は、非接触位置決め方法および非接触位置決め装置、とくに位置決め対象物に対する高精度な位置決めを繰り返し行う方法および装置として利用できる。

【符号の説明】

【0152】

１…ステップゲージ測定装置
２…ステップゲージ
２１…マイクロパターン
２１Ｂ…基材
２１Ｅ…凸部
２１Ｓ…側壁面
２２…ボールねじ
２２Ｓ…溝側面
２２Ｔ…ねじ山
２３…歯車
２３Ｓ…歯面
２３Ｔ…歯
２Ｂ…ブロックゲージ
２Ｈ…ゲージホルダ
２Ｓ…測定面
３…移動装置
３１…移動台
３２…基礎台
３３…設置台
４…位置決めヘッド
４１…プレート
４２…延長プレート
５…ヘッド機構
６，６Ａ，６Ｂ…非接触位置決め装置
６１，６１Ａ，６１Ｂ…ホログラフィ干渉装置
６１１，６１１Ａ，６１１Ｂ…集光レンズ
６１２，６１２Ａ，６１２Ｂ…ビームスプリッタ
６１３，６１３Ａ，６１３Ｂ…反射鏡
６１８…投射面
６１８Ａ…第１投射面
６１８Ｂ…第２投射面
６１９Ａ…第１光学経路
６１９Ｂ…第２光学経路
６２…投光装置
６２１…レーザ光源
６２２…偏光ビームスプリッタ
６２３…反射鏡
６２４…１／２波長板
６３…記録媒体
６３Ａ…第１記録媒体
６３Ｂ…第２記録媒体
６４…検出素子
６４Ａ…第１検出素子
６４Ｂ…第２検出素子
６５…反射鏡
６５Ａ…第１反射鏡
６５Ｂ…第２反射鏡
６６…集光レンズ
６６Ａ…第１集光レンズ
６６Ｂ…第２集光レンズ
７，７Ａ…レーザ干渉測長機
７１…投光部
７２…受光部
７３，７４，７５…反射鏡
８…制御装置
ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ…ホログラム
Ｌｏ…光源からのレーザ光
ＬＡ，ＬＢ，ＬＢ’…レーザ光
ＬＡｒ，ＬＢｒ…参照用レーザ光
ＬＡｓ，ＬＢｓ…測定用レーザ光
ＲＨＡ…第１基準ホログラム
ＲＨＢ…第２基準ホログラム
ＲＨＣ…基準ホログラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】