Title:
Verfahren und Vorrichtung zum Anfassen einer Rückkopplungsverstärkung eines Lasertracking-Interferometers und Lasertracker-Interferometer
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Laser-Interferometer, das ein Laser-Interferometer, einen positionsempfindlichen Detektor, der einen Versatz einer optischen Achse des Laser-Interferometers detektiert, einen zweiachsigen Rotator, der das Laser-Interferometer in eine beliebige Richtung dreht, einen Winkelsensor, der einen Drehwinkel des zweiachsigen Rotators detektiert, einen Retroreflektor, der reflektiertes Licht in einer Richtung parallel zu dem einfallenden Licht reflektiert, und einen Controller, der eine Rückkopplungssteuerung des zweiachsigen Rotators ausführt, um den Retroreflektor basierend auf Signalen von dem positionsempfindlichen Detektor und dem Winkelsensor nachzuführen, umfasst. Das Lasertracking-Interferometer beginnt mit der Nachführsteuerung, wenn zurückkehrendes Licht von dem Retroreflektor zu einem Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors zurückgebracht wird, und ändert die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung gemäß einem Verhalten für eine Position des zurückkehrenden Lichts an dem positionsempfindlichen Detektor auf Grund der Nachführsteuerung.




Inventors:
HARA SHINICHI (JP)
Application Number:
DE102017213715A
Publication Date:
02/15/2018
Filing Date:
08/07/2017
Assignee:
MITUTOYO CORP (Kawasaki-shi, Kanagawa, JP)
International Classes:



Foreign References:
JP2016157922A2016-09-01
JPS63231286A1988-09-27
JP2009229066A2009-10-08
Attorney, Agent or Firm:
MERH-IP Matias Erny Reichl Hoffmann Patentanwälte PartG mbB (München, DE)
Claims:
1. Verfahren zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung eines Lasertracking-Interferometers, wobei das Lasertracking-Interferometer Folgendes umfasst:
ein Laser-Interferometer,
einen positionsempfindlichen Detektor, der einen Versatz einer optischen Achse des Laser-Interferometers detektiert,
einen zweiachsigen Rotator, der das Laser-Interferometer in eine beliebige Richtung dreht,
einen Winkelsensor, der einen Drehwinkel des zweiachsigen Rotators detektiert,
einen Retroreflektor, der reflektiertes Licht in einer Richtung parallel zu dem einfallenden Licht reflektiert, und
einen Controller, der eine Rückkopplungssteuerung des zweiachsigen Rotators ausführt, um den Retroreflektor basierend auf Signalen von dem positionsempfindlichen Detektor und dem Winkelsensor nachzuführen,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Beginnen mit der Nachführsteuerung, wenn zurückkehrendes Lichts von dem Retroreflektor zu einem Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors zurückgebracht wird; und
Ändern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung gemäß einem Verhalten für eine Position des zurückkehrenden Lichts an dem positionsempfindlichen Detektor auf Grund der Nachführsteuerung.

2. Verfahren zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach Anspruch 1, ferner umfassend das Erhöhen der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung, wenn ein Ausregelzeitraum, der benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts die Mitte des positionsempfindlichen Detektors von einem Umfang desselben aus auf Grund der Nachführsteuerung erreicht, mindestens eine vorbestimmte Zeit ist.

3. Verfahren zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach Anspruch 2, wobei das Erhöhen der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Ausregelzeit geändert wird.

4. Verfahren zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend das Verringern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung, wenn die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet.

5. Verfahren zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach Anspruch 4, wobei das Verringern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf einer Überschreitungszeit geändert wird, die benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet.

6. Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung eines Lasertracking-Interferometers, wobei das Lasertracking-Interferometer Folgendes umfasst:
ein Laser-Interferometer;
einen positionsempfindlichen Detektor, der konfiguriert ist, um einen Versatz einer optischen Achse des Laser-Interferometers zu detektieren;
einen zweiachsigen Rotator, der konfiguriert ist, um das Laser-Interferometer in eine beliebige Richtung zu drehen;
einen Winkelsensor, der konfiguriert ist, um einen Drehwinkel des zweiachsigen Rotators zu detektieren;
einen Retroreflektor, der konfiguriert ist, um reflektiertes Licht in eine Richtung parallel zu dem einfallenden Licht zu reflektieren; und
einen Controller, der konfiguriert ist, um eine Rückkopplungssteuerung des zweiachsigen Rotators auszuführen, um den Retroreflektor basierend auf Signalen von dem positionsempfindlichen Detektor und dem Winkelsensor nachzuführen, wobei:
eine Nachführsteuerung beginnt, wenn zurückkehrendes Licht von dem Retroreflektor zu einem Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors zurückgebracht wird, und
eine Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung gemäß einem Verhalten für eine Position des zurückkehrenden Lichts an dem positionsempfindlichen Detektor auf Grund der Nachführsteuerung geändert wird.

7. Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach Anspruch 6, wobei der Controller ferner konfiguriert ist zum:
Messen eines Ausregelzeitraums, der benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts die Mitte des positionsempfindlichen Detektors von einem Umfang desselben aus auf Grund der Nachführsteuerung erreicht, und
Erhöhen der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung, wenn die Ausregelzeit mindestens eine vorbestimmte Zeit ist.

8. Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach Anspruch 7, wobei der Controller ferner konfiguriert ist, um die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Ausregelzeit zu erhöhen.

9. Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Controller ferner konfiguriert ist, um die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung zu verringern, wenn die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet.

10. Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers nach Anspruch 9, wobei der Controller ferner konfiguriert ist zum:
Messen eines Zeitraums, der benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet, und
Verringern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Überschreitungszeit.

11. Lasertracking-Interferometer, umfassend:
ein Laser-Interferometer;
einen positionsempfindlichen Detektor, der konfiguriert ist, um einen Versatz einer optischen Achse des Laser-Interferometers zu detektieren;
einen zweiachsigen Rotator, der konfiguriert ist, um das Laser-Interferometer in eine beliebige Richtung zu drehen;
einen Winkelsensor, der konfiguriert ist, um einen Drehwinkel des zweiachsigen Rotators zu detektieren;
einen Retroreflektor, der konfiguriert ist, um reflektiertes Licht in eine Richtung parallel zu dem einfallenden Licht zu reflektieren; und
einen Controller, der, wenn eine Rückkopplungssteuerung an dem zweiachsigen Rotator erfolgt, um einen Verhaltensretroreflektor basierend auf Signalen von dem positionsempfindlichen Detektor und einem Verhaltenswinkelsensor nachzuführen, konfiguriert ist zum:
Beginnen mit der Nachführsteuerung, wenn zurückkehrendes Licht von dem Retroreflektor zu einem Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors zurückgebracht wird, und
Ändern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung gemäß einem Verhalten für die Position des zurückkehrenden Lichts an dem positionsempfindlichen Detektor auf Grund der Nachführsteuerung.

Description:
KREUZVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der japanischen Anmeldung Nr. 2016-157922 in Anspruch.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGGebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung und eine Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung eines Lasertracking-Interferometers und ein Lasertracking-Interferometer. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung und eine Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung eines Lasertracking-Interferometers und ein Lasertracking-Interferometer, die ein System zum Steuern des Nachführens einer optischen Achse des Lasertracking-Interferometers stabilisieren können, indem sie die Rückkopplungsverstärkung der Nachführsteuerung optimieren, ohne eine absolute Entfernung zwischen einem Retroreflektor und dem Laser-Interferometer zu verwenden.

Beschreibung der verwandten Technik

Es ist ein Lasertracking-Interferometer bekannt, das aus einem Laser-Interferometer, an dem ein positionsempfindlicher Detektor montiert ist, der einen Versatzbetrag einer optischen Achse von zurückkehrendem Licht detektiert, einem zweiachsigen Drehmechanismus, der das Laser-Interferometer in eine beliebige Richtung dreht, und einem Retroreflektor, wie etwa einem Retroreflektor, der an einem Messobjekt fixiert ist, konfiguriert ist (siehe die japanische Patent-Auslegeschrift Nr. S63-231286 und die japanische offengelegte Patentschrift Nr. 2007-575225). Bei diesem Beispiel ist der Retroreflektor ein optisches Element, in dem reflektiertes Licht parallel zum einfallendem Licht (auch als Messlicht bezeichnet) zurückkehrt. Das einfallende Licht wird zu dem emittierten Licht koaxial, wenn es in der Mitte des Retroreflektors reflektiert wird. Daher ist basierend auf einer Ausgabe des positionsempfindlichen Detektors eine Messung der Interferenzlänge in der beliebigen Richtung möglich, indem der zweiachsige Drehmechanismus derart gesteuert wird, dass der Versatzbetrag der optischen Achse gleich 0 ist.

Wie in 1 gezeigt, ist ein übliches Lasertracking-Interferometer konfiguriert, um ein Laser-Interferometer 101 (einfach als Interferometer bezeichnet), einen Messkopf 103, an dem ein positionsempfindlicher Detektor 102 installiert ist, der den Versatzbetrag zwischen den optischen Achsen des Messlichts und des reflektierten Lichts detektiert, einen zweiachsigen Drehmechanismus 104, der den Messkopf 103 in die beliebige Richtung dreht, einen Winkelsensor 105, der einen Drehwinkel des zweiachsigen Drehmechanismus 104 detektiert, einen Retroreflektor 107, der an einem Messobjekt 106 fixiert ist, und einen Controller 108, der das Nachführen des Messobjekts 106 und die Messdatenerhebung ausführt, zu umfassen.

Der Controller 108 erhebt ein Entfernungssignal von dem Interferometer 101, den Versatzbetrag der optischen Achse von dem positionsempfindlichen Detektor 102 und ein Winkelsignal von dem zweiachsigen Drehmechanismus 104, um den zweiachsigen Drehmechanismus 104 anzusteuern, damit der Versatzbetrag der optischen Achse auf 0 bleibt.

Wenn der Retroreflektor 107 verlagert wird, wird das reflektierte Licht (als zurückkehrendes Licht bezeichnet), das zum Interferometer 101 zurückkehrt, verschoben, um parallel zu dem Messlicht zu sein, und tritt in das Interferometer 101 ein. Unter Verwendung des positionsempfindlichen Detektors 102, der den Versatz der optischen Achse an diesem Punkt detektiert, und des zweiachsigen Drehmechanismus 104 erfolgt eine derartige Rückkopplungssteuerung, dass die optische Achse des Messlichts bis zur Mitte des Retroreflektors 107 verläuft und eine Nachführsteuerung erfolgt.

Obwohl der Drehwinkel notwendig ist, um den zweiachsigen Drehmechanismus 104 zu steuern, erfolgt die Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Versatzes der optischen Achse, und daher wird die Verstärkung eines Steuersystems basierend auf einer absoluten Entfernung zwischen dem Retroreflektor 107 und dem Laser-Interferometer 101 zu groß oder zu klein.

Entsprechend muss die absolute Entfernung zwischen dem Retroreflektor und dem Laser-Interferometer unter Verwendung eines gewissen Verfahrens eingegeben werden, und ein Erfinder schlägt in der japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-229066 ein Verfahren zum Schätzen einer absoluten Entfernung vor.

Bis die absolute Entfernung eingegeben wird, ist das System zum Steuern des Nachführens einer optischen Achse des Lasertracking-Interferometers jedoch instabil.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde erdacht, um die zuvor erwähnten herkömmlichen Bedenken zu beheben, und ist konfiguriert, um ein System zum Steuern des Nachführens einer optischen Achse eines Lasertracking-Interferometers durch Optimieren der Rückkopplungsverstärkung der Nachführsteuerung zu stabilisieren, ohne eine absolute Entfernung zwischen einem Retroreflektor und einem Laser-Interferometer zu verwenden.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Lasertracking-Interferometer bereit, das ein Laser-Interferometer, einen positionsempfindlichen Detektor, der einen Versatz einer optischen Achse des Laser-Interferometers detektiert, einen zweiachsigen Drehmechanismus, der das Laser-Interferometer in eine beliebige Richtung dreht, einen Winkelsensor, der einen Drehwinkel des zweiachsigen Drehmechanismus detektiert, einen Retroreflektor, der reflektiertes Licht in einer Richtung parallel zu dem einfallenden Licht reflektiert, und einen Controller, der eine Nachführsteuerung des zweiachsigen Drehmechanismus ausführt, um den Retroreflektor basierend auf Signalen von dem positionsempfindlichen Detektor und dem Winkelsensor nachzuführen, umfasst. Das Lasertracking-Interferometer beginnt mit einer Nachführsteuerung, wenn zurückkehrendes Licht von dem Retroreflektor in einen Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors zurückgebracht wird, und ändert die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung gemäß einem Verhalten für eine Position des zurückkehrenden Lichts an dem positionsempfindlichen Detektor auf Grund der Nachführsteuerung.

Bei diesem Beispiel bezieht sich ein Zeitraum, der benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts die Mitte des positionsempfindlichen Detektors von einem Umfang desselben aus auf Grund der Nachführsteuerung erreicht, als Ausregelzeit bezeichnet, und wenn die Ausregelzeit länger als eine vorbestimmte Zeit ist, kann die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung erhöht werden.

Zudem kann ein Verfahren zum Erhöhen der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Ausregelzeit geändert werden.

Wenn ferner die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet, kann die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung verringert werden.

Ferner kann ein Verfahren zum Verringern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf einer Überschreitungszeit geändert werden, die benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Lasertracking-Interferometer bereit, welches das Laser-Interferometer, den positionsempfindlichen Detektor, der den Versatz der optischen Achse des Laser-Interferometers detektiert, den zweiachsigen Drehmechanismus, der das Laser-Interferometer in die beliebige Richtung dreht, den Winkelsensor, der den Drehwinkel des zweiachsigen Drehmechanismus detektiert, den Retroreflektor, der das reflektierte Licht in der Richtung parallel zu dem einfallenden Licht reflektiert, und den Controller, der die Rückkopplungssteuerung des zweiachsigen Drehmechanismus detektiert, um den Retroreflektor basierend auf Signalen von dem positionsempfindlichen Detektor und dem Winkelsensor nachzuführen, umfasst. Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung des Lasertracking-Interferometers bereit, die ein Verfahren, um mit der Nachführsteuerung zu beginnen, wenn das zurückkehrende Licht von dem Retroreflektor in den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors zurückgebracht wird, und ein Verfahren zum Ändern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung gemäß dem Verhalten für die Position des zurückkehrenden Lichts an dem positionsempfindlichen Detektor auf Grund der Nachführsteuerung umfasst.

Bei diesem Beispiel kann die Vorrichtung zum Anpassen einer Rückkopplungsverstärkung ein Verfahren, dass die Ausregelzeit misst, die benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts die Mitte des positionsempfindlichen Detektors von seinem Umfang aus auf Grund der Nachführsteuerung erreicht, und ein Verfahren, um die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung zu erhöhen, wenn die Ausregelzeit mindestens eine vorbestimmte Zeit ist, bereitstellen.

Zudem kann ein Verfahren bereitgestellt werden, um das Verfahren zum Erhöhen der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Ausregelzeit zu ändern.

Wenn ferner die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet, kann ein Verfahren bereitgestellt werden, um das Verfahren des Verringerns der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung zu ändern.

Ferner kann ein Verfahren zum Messen der Zeit, die benötigt wird, damit die Position des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors auf Grund der Nachführsteuerung überschreitet, und ein Verfahren zum Ändern des Verfahrens zum Verringern der Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Überschreitungszeit bereitgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Lasertracking-Interferometer bereit, welches das Laser-Interferometer, einen positionsempfindlichen Detektor, der einen Versatz einer optischen Achse des Laser-Interferometers detektiert, einen zweiachsigen Drehmechanismus, der das Laser-Interferometer in eine beliebige Richtung dreht, einen Winkelsensor, der einen Drehwinkel des zweiachsigen Drehmechanismus detektiert, einen Retroreflektor, der reflektiertes Licht in einer Richtung parallel zu dem einfallenden Licht reflektiert, und einen Controller, bei dem, wenn die Rückkopplungssteuerung an dem zweiachsigen Drehmechanismus ausgeführt wird, um einen Verhaltensretroreflektor basierend auf Signalen von dem positionsempfindlichen Detektor und einem Verhaltenswinkelsensor nachzuführen, der Controller mit der Nachführsteuerung beginnt, wenn das zurückkehrende Licht von dem Retroreflektor in einen Detektionsbereich des positionsempfindlichen Detektors zurückgebracht wird, und die Verstärkung für die Rückkopplungssteuerung gemäß einem Verhalten für die Position des zurückkehrenden Lichts an dem positionsempfindlichen Detektor auf Grund der Nachführsteuerung ändert, umfasst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein System zum Steuern des Nachführens einer optischen Achse eines Lasertracking-Interferometers stabilisiert werden, indem die Rückkopplungsverstärkung der Steuerung des Nachführens einer optischen Achse optimiert wird, ohne eine absolute Entfernung zwischen einem Retroreflektor und einem Laser-Interferometer zu verwenden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird ferner in der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die bezeichnete Vielzahl von Zeichnungen anhand von nicht einschränkenden Beispielen von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen die gleichen Bezugszeichen ähnliche Teile überall in den mehreren Ansichten der Zeichnungen darstellen, beschrieben. Es zeigen:

1 eine Basiskonfiguration eines Lasertracking-Interferometers, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;

2 eine Vorderansicht eines positionsempfindlichen Detektors, die den Betrieb des Lasertracking-Interferometers beschreibt;

3 ein Ablaufschema, das ein Verfahren zum Umschalten zwischen der Nachführsteuerung und der Zielpositionssteuerung des Lasertracking-Interferometers abbildet;

4 einen Fall, bei dem zurückkehrendes Licht bis zur Mitte eines Sensors verläuft, um einen Grundsatz der vorliegenden Erfindung zu beschreiben;

5 einen Fall, bei dem das zurückkehrende Licht einen Detektionsbereich des Sensors überschreitet, um den Grundsatz der vorliegenden Erfindung zu beschreiben;

6 ein Ablaufschema, das einen Arbeitsablauf gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet;

7 ein Ablaufschema, das einen Arbeitsablauf gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abbildet;

8 ein Beispiel des Umschaltens der Verstärkung als Reaktion auf die Ausregelzeit gemäß der zweiten Ausführungsform; und

9 das Beispiel des Umschaltens der Verstärkung als Reaktion auf die Überschreitungszeit gemäß der zweiten Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die hier gezeigten Einzelheiten sind beispielhaft und dienen nur der erläuternden Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden vorgelegt, um bereitzustellen, was als möglichst nützliche und leicht verständliche Beschreibung der Grundsätze und konzeptuellen Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen wird. In dieser Hinsicht wird nicht versucht, strukturelle Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ausführlicher als zum grundlegenden Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig zu zeigen, wobei die Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen gesehen dem Fachmann nahebringt, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in die Praxis umgesetzt werden können.

Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehend geschriebenen Ausführungsformen und Beispiele eingeschränkt. Die Konfigurationsanforderungen in den nachstehenden Ausführungsformen und Beispielen können auch das umfassen, was für den Fachmann leicht ersichtlich ist, was im Wesentlichen ähnlich ist und was einen gleichwertigen Umfang einbezieht. Ferner können die Konfigurationsanforderungen, die in den folgenden Ausführungsformen offenbart werden, je nach Bedarf kombiniert werden oder können je nach Bedarf selektiv verwendet werden.

2 ist eine Vorderansicht eines positionsempfindlichen Detektors 102.

Sobald der Versatz einer optischen Achse des zurückkehrenden Lichts in einen Detektionsbereich 102D (mit anderen Worten einen Bereich, in dem die Nachführsteuerung erfolgt) des positionsempfindlichen Detektors 102 eintritt, beginnt ein Lasertracking-Interferometer mit der Nachführsteuerung, und der Versatz der optischen Achse des zurückkehrenden Lichts verschiebt sich in Richtung auf die Mitte eines Sensors 102C. Dazu wird eines der folgenden Verfahren verwendet: eine in 1 gezeigte Position eines Retroreflektors 107 wird derart verlagert, dass die optische Achse in die Mitte des Retroreflektors 107 eintritt; oder ein zweiachsiger Drehmechanismus/Rotator 104 wird betätigt, um die optische Achse in eine Richtung zu verschieben, in der sich der Retroreflektor 107 befindet.

Wie in 3 gezeigt, wenn das eine oder andere Verfahren verwendet wird, erfolgt eine Bestimmung, ob das Licht zu dem positionsempfindlichen Detektor 102 zurückgebracht wird (Schritt S10); es erfolgt eine Zielpositionssteuerung (auch als Lagesteuerung bezeichnet), wenn die optische Achse des zurückkehrenden Lichts nicht innerhalb des Detektionsbereichs 102D des positionsempfindlichen Detektors 102 vorzufinden ist (Schritt S30); die Nachführsteuerung beginnt, wenn die optische Achse des zurückkehrenden Lichts beispielsweise in einer Position P in 2 detektiert wird (Schritt S20); und die optische Achse des zurückkehrenden Lichts wird in die Mitte 102C des positionsempfindlichen Detektors 102 verschoben.

Wie in 4 gezeigt, ist eine Bewegung der optischen Achse des zurückkehrenden Lichts an diesem Punkt eine Impulsreaktion, und daher wird bei der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem basierend auf dieser Reaktion angepasst.

Wenn dagegen, wie in 5 gezeigt, das zurückkehrende Licht viel zu weit hinausgeht und das Licht die gegenüberliegende Seite des Bereichs 102D überschreitet, wo die Nachführsteuerung erfolgt, ist die Verstärkung zu groß, und daher wird die Verstärkung verringert.

Nachstehend wird ein Arbeitsablauf gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 beschrieben.

Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass das zurückkehrende Licht zu dem positionsempfindlichen Detektor 102 zurückgebracht wird, fährt der Prozess mit Schritt S11 fort und speichert die Position P des zurückkehrenden Lichts an diesem Punkt und beginnt mit der Nachführsteuerung in Schritt S20.

Wenn das zurückkehrende Licht die gegenüberliegende Seite des positionsempfindlichen Detektors 102 in Schritt S21 überschreitet; wie in 5 gezeigt, wird in Schritt S23 die Verstärkung durch ein Halbierungsverfahren beispielsweise auf die Hälfte verringert, der Prozess wird auf die Zielpositionssteuerung aus Schritt S30 umgeschaltet, das zurückkehrende Licht wird zu der Position P zurückgebracht, die in Schritt S11 gespeichert wurde, und die Nachführsteuerung beginnt wieder in Schritt S20.

Wenn dagegen, wie in 4 gezeigt, die optische Achse des zurückkehrenden Lichts die Mitte 102C des positionsempfindlichen Detektors 102 erreicht, wird eine Zeit tS, die benötigt wird, um die Mitte 102C zu erreichen, (als Ausregelzeit bezeichnet) in Schritt S26 gemessen. Wenn die optische Achse die Mitte 102C innerhalb einer vorbestimmten Ausregelzeitgrenze tL nicht erreicht, wird in Schritt S28 die Verstärkung durch das Halbierungsverfahren beispielsweise verdoppelt, der Prozess wird auf die Zielpositionssteuerung aus Schritt S30 umgeschaltet, das zurückkehrende Licht wird in die Position P zurückgebracht, die in Schritt S11 gespeichert wurde, und die Nachführsteuerung beginnt wieder in Schritt S20.

Wenn dagegen in Schritt S26 bestimmt wird, dass die optische Achse des zurückkehrenden Lichts die Mitte 102C des Sensors 102 innerhalb der vorbestimmten Ausregelzeitgrenze tL erreicht, wird die Anpassung der Verstärkung beendet und die Nachführsteuerung wird fortgeführt.

Bei der ersten Ausführungsform ist die Steuerung einfach, weil die Verstärkung durch das Halbierungsverfahren angepasst wird.

Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Anpassung der Verstärkung schnell erfolgt, indem das Halbierungsverfahren verbessert wird, mit Bezug auf 7 beschrieben.

Bei der zweiten Ausführungsform wird in einem Schritt S21 ähnlich wie derjenige der ersten Ausführungsform, wenn eine Bestimmung erfolgt, das das Überschwingen groß ist und die optische Achse des zurückkehrenden Lichts den Detektionsbereich 102D des Sensors 102 überschreitet, wie in 5 gezeigt, wird eine Zeit tt, die benötigt wird, um den Detektionsbereich 102D zu überschreiten, nach dem Umschalten auf die Nachführsteuerung (als Überschreitungszeit bezeichnet) gemessen, und wenn die Überschreitungszeit tt gleich oder kleiner als tL/2 ist, wobei es sich beispielsweise um die Hälfte der Ausregelzeitgrenze tL handelt, fährt der Prozess mit Schritt S24 fort und beschleunigt die Konvergenz, indem er die Verstärkung auf 1/4 verringert.

Dagegen wird in einem Schritt S26 ähnlich wie derjenige der ersten Ausführungsform, wenn eine Bestimmung erfolgt, dass die optische Achse die Mitte 102C beispielsweise nicht innerhalb der Ausregelzeitgrenze tL erreicht, und in Schritt S27, wenn bestimmt wird, dass die Ausregelzeit tS beispielsweise mindestens zweimal die Ausregelzeitgrenze tL ist, und mindestens der doppelte Zeitraum benötigt wird, die Verstärkung in Schritt S29 vierfach erhöht, um die Konvergenz zu beschleunigen.

Eine Beziehung zwischen der Ausregelzeit tS und der Verstärkung Go gemäß der zweiten Ausführungsform ist in 8 gezeigt, und eine Beziehung zwischen der Überschreitungszeit tt und der Verstärkung Go ist in 9 gezeigt.

Somit ist durch das Beschleunigen der Änderung der Verstärkung Go basierend auf der Ausregelzeit tS oder der Überschreitungszeit tt die Anpassung der Verstärkung Go im Vergleich zu dem einfachen Halbierungsverfahren in einem kurzen Zeitraum möglich.

Ein Verfahren zum Ändern der Verstärkung Go basierend auf der Ausregelzeit tS oder der Überschreitungszeit tt ist nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann die Ausregelzeitgrenze tL geändert werden, wenn sie wie in 4 gezeigt ausgeregelt wird, und wenn sie beispielsweise wie in 5 gezeigt überschritten wird, oder es ist möglich, nur eine von der Ausregelzeit tS und der Überschreitungszeit tt zu beschleunigen.

Es sei zu beachten, dass die vorstehenden Beispiele nur zum Zweck der Erläuterung bereitgestellt wurden und keineswegs als die vorliegende Erfindung einschränkend anzusehen sind. Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass der Wortlaut, der hier verwendet wurde, beschreibend und erläuternd statt einschränkend ist. Es können Änderungen im Bereich der beiliegenden Ansprüche vorgenommen werden, wie vorliegend angegeben und geändert, ohne Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten zu verlassen. Obwohl die vorliegende Erfindung hier mit Bezug auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht dazu gedacht, auf die hier offenbarten Einzelheiten eingeschränkt zu sein; vielmehr deckt die vorliegende Erfindung alle funktionsmäßig äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen ab, die im Umfang der beiliegenden Ansprüche liegen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, und diverse Varianten und Änderungen können möglich sein, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 2016-157922 [0001]
  • JP 63-231286 [0003]
  • JP 2007-575225 [0003]
  • JP 2009-229066 [0008]