JP3230280B2 - Interferometer - Google Patents

Interferometer

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JP3230280B2
JP3230280B2 JP16814192A JP16814192A JP3230280B2 JP 3230280 B2 JP3230280 B2 JP 3230280B2 JP 16814192 A JP16814192 A JP 16814192A JP 16814192 A JP16814192 A JP 16814192A JP 3230280 B2 JP3230280 B2 JP 3230280B2
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polarization
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正史 末吉
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  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、温度変化に伴う測定誤
差を光学的な構成により補正しながら、さらに空気のゆ
らぎ、特に空気の屈折率変化に伴う測定誤差をより正確
に計測しつつ、この測定誤差補正し得る干渉計に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention corrects a measurement error due to a temperature change by an optical configuration, and more accurately measures a fluctuation of air, especially a measurement error due to a change in refractive index of air. The present invention relates to an interferometer capable of correcting the measurement error.

【0002】[0002]

【従来の技術】第1の点と第2の点との相対的な距離の
変化量を高精度に計測できる装置としてレーザ干渉計
(あるいはレーザ測長器)が知られている。レーザ干渉
計は、第1の点から反射された第1のレーザビームの光
路長と第2の点から反射された第2のレーザビームの光
路長との差が変化する時の干渉縞の変化又はビート信号
の変化を計数パルスに変換するものであり、例えば、こ
の計数パルスを積算計数することにより相対的な距離を
求めることができる。
2. Description of the Related Art A laser interferometer (or laser length measuring device) is known as a device capable of measuring a change in relative distance between a first point and a second point with high accuracy. The laser interferometer changes the interference fringes when the difference between the optical path length of the first laser beam reflected from the first point and the optical path length of the second laser beam reflected from the second point changes. Alternatively, a change in the beat signal is converted into a count pulse. For example, a relative distance can be obtained by integrating and counting this count pulse.

【0003】この場合、光路長はレーザービームの光路
の実際の長さとこのビームが通過する媒体の屈折率との
積である。例えば特開昭63−228003号公報に開
示されているように、一般に、光路長は屈折率の小さい
(1に近い)空気中を通過するレーザービームの多数の
光路に起因する部分と、屈折率の高いガラス等の媒体中
を通過するレーザービームの多数の光路に起因する部分
とから構成されている。従って、周囲の温度変化又は支
持部材の熱変化等によりそのガラス等の媒体の内部の温
度が変化して屈折率が変化すると、第1の点と第2の点
との相対的な距離が変化していないにも拘らず光路長の
差が変化して、レーザー干渉計により距離の変化が誤っ
て検出される虞がある。
In this case, the optical path length is the product of the actual length of the optical path of the laser beam and the refractive index of the medium through which the beam passes. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-228003, the optical path length generally has a portion caused by many optical paths of a laser beam passing through air having a small refractive index (close to 1) and a refractive index. And a portion of the laser beam that passes through a medium such as glass having a high refractive index due to multiple optical paths. Therefore, when the temperature inside the medium such as glass changes due to a change in the surrounding temperature or a change in the heat of the supporting member, and the refractive index changes, the relative distance between the first point and the second point changes. The difference in optical path length may change even though the distance is not changed, and a change in distance may be erroneously detected by the laser interferometer.

【0004】近時は、レーザー干渉計は半導体素子製造
用の投影露光装置の変位検出部などのように、極めて高
い測定精度が要求される用途に使用されており、熱的な
要因による測定誤差をできるだけ排除することが望まれ
ている。そして、上記の特開昭63−228003号公
報においては、熱的な要因による測定誤差を少なくでき
高温でも高い精度で距離の変化を検出できる干渉計とし
て、以下のような干渉計が提案されている。
In recent years, laser interferometers have been used for applications requiring extremely high measurement accuracy, such as displacement detectors of projection exposure apparatuses for manufacturing semiconductor devices, and have been subject to measurement errors due to thermal factors. It is desired to eliminate as much as possible. JP-A-63-228003 mentioned above proposes the following interferometer as an interferometer capable of reducing a measurement error due to thermal factors and detecting a change in distance with high accuracy even at a high temperature. I have.

【0005】図3(a)はその従来の干渉計を示し、こ
の図3(a)において、1は2周波レーザー用のレーザ
ー光源であり、レーザー光源1からは図3(a)の紙面
に平行な方向に直線偏光した周波数f1の第1ビームと
図3(a)の紙面に垂直な方向に直線偏光した周波数f
2(f2≠f1)の第2ビームとが混合した形でX方向
に射出される。2は、直角プリズム3と図3(a)の紙
面に平行な面が平行四辺形の平行六面体4とを貼り合わ
せてなるプリズム体を示し、直角プリズム3と平行六面
体4との貼り合わせ面が偏光分離面2aとなり、この面
2aと平行な平行六面体の1面が反射面2bとなってい
る。反射面2bは全反射を利用したミラーでもよい。即
ち、そのプリズム体2は、偏光分離面2aと反射面2b
とを平行に配置した光学部材ともみなすことができる。
その偏光分離面2aが図3(a)の紙面に垂直で且つX
方向に45°で交差するように、そのプリズム体2が配
置されている。
FIG. 3 (a) shows the conventional interferometer. In FIG. 3 (a), reference numeral 1 denotes a laser light source for a two-frequency laser. The first beam having a frequency f1 linearly polarized in a parallel direction and the frequency f linearly polarized in a direction perpendicular to the plane of FIG.
2 (f2 ≠ f1) is emitted in the X direction in a mixed form. Reference numeral 2 denotes a prism body formed by bonding a right-angle prism 3 and a parallelepiped 4 having a parallelogram parallel to the paper surface of FIG. 3A, and the bonding surface of the right-angle prism 3 and the parallel hexahedron 4 is The surface becomes a polarization separation surface 2a, and one surface of a parallelepiped parallel to the surface 2a is a reflection surface 2b. The reflection surface 2b may be a mirror using total reflection. That is, the prism body 2 has a polarization separation surface 2a and a reflection surface 2b.
Can also be regarded as an optical member arranged in parallel.
The polarization separation surface 2a is perpendicular to the plane of FIG.
The prism body 2 is arranged so as to cross the direction at 45 °.

【0006】レーザー光源1からのレーザービーム(第
1ビーム及び第2ビーム)はそのプリズム体2の偏光分
離面2aに45°の入射角で入射する。その内の第1ビ
ームは面2aに対してP偏光でありそのまま面2aを透
過して1/4波長板5を介して基準鏡6に入射し、この
基準鏡6で反射された第1ビームは1/4波長板5を介
して再びプリズム体2の偏光分離面2aに入射する。こ
の際に、1/4波長板5を往復したことにより第1ビー
ムは面2aに対してS偏光になっているため、第1ビー
ムは面2aで反射されてコーナーキューブ7に向かう。
[0006] Laser beams (first and second beams) from the laser light source 1 are incident on the polarization separation surface 2 a of the prism body 2 at an incident angle of 45 °. The first beam is P-polarized light with respect to the surface 2a, passes through the surface 2a as it is, enters the reference mirror 6 via the quarter-wave plate 5, and is reflected by the reference mirror 6. Is again incident on the polarization separation surface 2a of the prism body 2 via the quarter-wave plate 5. At this time, since the first beam is S-polarized with respect to the surface 2a due to the reciprocation of the quarter-wave plate 5, the first beam is reflected by the surface 2a and travels toward the corner cube 7.

【0007】コーナーキューブ7により反射された第1
ビームは1/2波長板8により偏光面が90°回転され
た後にプリズム体2の偏光分離面2aに入射する。この
面2aへの入射位置は射出位置に対して図3(a)の紙
面に平行な方向にずれた位置である。この場合、第1ビ
ームは1/2波長板8によりP偏光になっているので、
そのまま面2aを透過した後に反射面2bで反射されて
から1/4波長板5を介して基準鏡6に入射する。再び
この基準鏡6で反射された第1ビームは1/4波長板5
を経てプリズム体2の反射面2bで反射されて偏光分離
面2aに入射する。今回は1/4波長板5を往復するこ
とにより、第1ビームはS偏光になっているので、その
面2aで反射されてレシーバ10に入射する。レシーバ
10にはアナライザ及び受光素子が内蔵されている。
The first light reflected by the corner cube 7
The beam is incident on the polarization splitting surface 2 a of the prism body 2 after the polarization plane is rotated by 90 ° by the half-wave plate 8. The position of incidence on the surface 2a is a position shifted from the emission position in a direction parallel to the plane of FIG. 3A. In this case, since the first beam is P-polarized by the half-wave plate 8,
After passing through the surface 2a as it is, the light is reflected by the reflection surface 2b, and then enters the reference mirror 6 via the quarter-wave plate 5. The first beam reflected by the reference mirror 6 again is a quarter-wave plate 5
Are reflected by the reflection surface 2b of the prism body 2 and enter the polarization separation surface 2a. In this case, the first beam is converted into S-polarized light by reciprocating through the quarter-wave plate 5, so that the first beam is reflected by the surface 2a and enters the receiver 10. The receiver 10 contains an analyzer and a light receiving element.

【0008】一方、レーザー光源1からプリズム体2の
偏光分離面2aに入射するレーザービームの内の第2ビ
ームは面2aに対してS偏光であり、この第2ビームは
面2aで反射された後に反射面2bで反射される。その
後第2ビームは1/4波長板5を介して移動鏡9に入射
する。移動鏡9は基準鏡6よりも幅が広く、且つX方向
にずれた領域にX方向に移動自在に保持されている。こ
の移動鏡9で反射された第2ビームは1/4波長板を経
て再びプリズム体2の反射面2bで反射されて偏光分離
面2aに入射する。この際に、1/4波長板5を往復し
たことにより第2ビームは面2aに対してP偏光になっ
ているため、第2ビームは面2aを透過してコーナーキ
ューブ7に向かう。
On the other hand, the second beam of the laser beam incident on the polarization splitting surface 2a of the prism body 2 from the laser light source 1 is S-polarized with respect to the surface 2a, and this second beam is reflected by the surface 2a. Later, the light is reflected by the reflection surface 2b. Thereafter, the second beam enters the movable mirror 9 via the quarter-wave plate 5. The movable mirror 9 is wider than the reference mirror 6 and is movably held in the X direction in a region shifted in the X direction. The second beam reflected by the movable mirror 9 passes through the quarter-wave plate, is reflected again by the reflection surface 2b of the prism 2, and enters the polarization separation surface 2a. At this time, since the second beam is P-polarized with respect to the surface 2a by reciprocating through the quarter-wave plate 5, the second beam passes through the surface 2a and travels toward the corner cube 7.

【0009】コーナーキューブ7により反射された第2
ビームは1/2波長板8により偏光面が90°回転され
た後にプリズム体2の偏光分離面2aに入射する。この
場合、第2ビームは1/2波長板8によりS偏光になっ
ているので、その面2aで反射されてから1/4波長板
5を介して移動鏡9に入射する。再びこの移動鏡9で反
射された第2ビームは1/4波長板5を経てプリズム体
2の偏光分離面2aに入射する。今回は1/4波長板5
を往復することにより、第2ビームはP偏光になってい
るので、その面2aを透過してレシーバ10に入射す
る。レシーバ10においては、基準鏡6で2回反射され
た第1ビームと移動鏡9で2回反射された第2ビームと
がアナライザにより偏光方向が揃えられて受光素子に入
射する。
The second light reflected by the corner cube 7
The beam is incident on the polarization splitting surface 2 a of the prism body 2 after the polarization plane is rotated by 90 ° by the half-wave plate 8. In this case, since the second beam is converted into S-polarized light by the half-wave plate 8, the second beam is reflected by the surface 2a and then enters the movable mirror 9 via the quarter-wave plate 5. The second beam reflected by the movable mirror 9 again passes through the quarter-wave plate 5 and enters the polarization splitting surface 2a of the prism body 2. This time, 1/4 wavelength plate 5
Reciprocating, the second beam becomes P-polarized light, so that it passes through the surface 2 a and enters the receiver 10. In the receiver 10, the first beam reflected twice by the reference mirror 6 and the second beam reflected twice by the movable mirror 9 are incident on the light receiving element with their polarization directions aligned by the analyzer.

【0010】レシーバ10の受光素子からは、移動鏡9
が停止している状態では、周波数が(f1−f2)のビ
ート信号が出力され、移動鏡9が移動すると周波数が変
調されたビート信号が出力される。従って、この周波数
の変化を積算することにより、移動鏡9の基準鏡6に対
するX方向の移動量を検出することができる。図3
(b)は、図3(a)の干渉計のプリズム体2を示し、
このプリズム体2のX方向の幅をd11、X方向に直交
する方向の長さをd12とすると、次の関係がある。
From the light receiving element of the receiver 10, the movable mirror 9
Is stopped, a beat signal having a frequency of (f1-f2) is output, and when the movable mirror 9 moves, a beat signal whose frequency is modulated is output. Therefore, by integrating the change in the frequency, the amount of movement of the movable mirror 9 in the X direction with respect to the reference mirror 6 can be detected. FIG.
(B) shows the prism body 2 of the interferometer of FIG.
Assuming that the width of the prism body 2 in the X direction is d11 and the length in the direction orthogonal to the X direction is d12, the following relationship is obtained.

【0011】d12=2・d11 また、レーザービームのビーム径をφとすると、幅d1
1は2φ程度以上である必要がある。
D12 = 2 · d11 When the beam diameter of the laser beam is φ, the width d1
1 needs to be about 2φ or more.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】図3(a)の干渉計の
中のプリズム体2の中の第1ビームと第2ビームとの光
路について図3(b)を用いて検討する。図3(b)に
示すように、プリズム体2の内の平行六面体4の内部で
は、共通の光路を除いて第1ビーム及び第2ビームの光
路はそれぞれT11及びT21であり、直角プリズム3
の内部では、共通の光路を除いて第1ビーム及び第2ビ
ームの光路はそれぞれT12及びT22である。そし
て、T11+T12=T21+T22が成立しているの
で、プリズム体2全体としては第1ビームの光路と第2
ビームの光路とは等しい。
The optical path of the first beam and the second beam in the prism body 2 in the interferometer of FIG. 3A will be discussed with reference to FIG. As shown in FIG. 3B, inside the parallelepiped 4 of the prism body 2, the optical paths of the first beam and the second beam are T11 and T21, respectively, except for a common optical path, and the right-angle prism 3
, The optical paths of the first beam and the second beam are T12 and T22, respectively, except for the common optical path. Since T11 + T12 = T21 + T22 holds, the optical path of the first beam and the second
It is equal to the optical path of the beam.

【0013】しかしながら、平行六面体4と直角プリズ
ム3とを個別に検討すると、平行六面体4についてはT
11>T21が成立し、且つ直角プリズム3については
T12<T22が成立している。従って、平行六面体4
及び直角プリズム3の屈折率が等しい場合でも、仮に両
者の温度が異なるようになった場合には、第1ビームと
第2ビームとの光路差に変化が生じ、移動鏡9が停止し
ているにも拘らず、移動量が変化したものとして検出さ
れてしまう。即ち、図3(a)の構成では、プリズム体
2を構成する光学部材間に温度差が生じると、測定誤差
が生ずる不都合がある。
However, when the parallelepiped 4 and the rectangular prism 3 are individually examined, the parallelepiped 4 has a T
11> T21 holds, and T12 <T22 holds for the right-angle prism 3. Therefore, the parallelepiped 4
Even if the refractive indexes of the right-angle prism 3 and the right-angle prism 3 are equal, if the temperatures of the two become different, the optical path difference between the first beam and the second beam changes, and the moving mirror 9 stops. Nevertheless, it is detected that the movement amount has changed. That is, in the configuration of FIG. 3A, there is a disadvantage that a measurement error occurs when a temperature difference occurs between the optical members constituting the prism body 2.

【0014】また、図3(b)に示すように、プリズム
体2のX方向の幅はd11であるが、この幅d11の間
を平行に2本のレーザービームが通過しなければならな
いため幅d11が大きくなり、プリズム体2自体が大き
いという不都合もある。このようにプリズム体2が大き
いことは、内部の温度差が更に大きくなり易いことを意
味する。
As shown in FIG. 3B, the width of the prism body 2 in the X direction is d11. However, since two laser beams must pass in parallel between the widths d11, the width is d11. There is also an inconvenience that d11 becomes large and the prism body 2 itself is large. Such a large prism body 2 means that the internal temperature difference is likely to be further increased.

【0015】さらに、干渉計においては、空気上を通過
する光路が存在するため、空気の揺らぎ、特に空気の屈
折率の変化に起因する測定誤差が生ずるため、高精度の
もとでの計測ができない問題がある。本発明は、上記の
問題点を全て解決し、光学部材間に温度変化が生じ、さ
らに空気の揺らぎが生じていても測定誤差が極めて少な
い高精度な干渉計を提供することを目的としている。
Further, in the interferometer, since there is an optical path passing over the air, a measurement error occurs due to fluctuations of the air, particularly, a change in the refractive index of the air. There is a problem that cannot be done. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high-precision interferometer that solves all of the above problems and has a very small measurement error even when a temperature change occurs between optical members and air fluctuations occur.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、例えば図1に示す如く、コヒーレントな
光束を供給する光源手段(1) と、その光束を第1光束と
第2光束とに偏光分離する偏光分離面(11a) とその偏光
分離面(11a) と直交する反射面(11b) を有する第1光学
部材(11)と、第1光学部材(11)に対向して配置された第
1反射部材(15)と、その偏光分離面(11a) を通過する第
1光束がその偏光分離面(11a) とその第1反射部材(15)
との間を別光路でそれぞれ往復してその偏光分離面(11
a) を射出するように,その第1光学部材(11)とその第
1反射部材(15)との間の各往復光路に設けられた第1及
び第2の1/4波長板(14a,14b) と、その偏光分離面(1
1a)を射出する第1光束とその偏光分離面(11a) を反射
する第2光束とを再びその偏光分離面(11a) に向けて偏
向する偏向部材(17)と、その偏向部材(17)を介した第1
光束をその偏光分離面(11a) で反射させかつその偏向部
材(17)を介した第2光束をその偏光分離面(11a) で透過
させるために、その偏向部材(17)とその偏光分離面(11
a) との光路間に配置された位相部材(18)と、その第1
光学部材(11)に対向して配置された第2反射部材(16)
と、その偏光分離面(11a) を通過する第2光束がその偏
光分離面(11a) とその第2反射部材(16)との間を別光路
でそれぞれ往復してその偏光分離面(11a) を射出するよ
うに、その第1光学部材(11)とその第2反射部材(16)と
の間の各往復光路に設けられた第3及び第4の1/4波
長板(14e,14f) と、その偏光分離面(11a) を反射する第
1光束とその偏光分離面(11a)を射出する第2光束とを
受光して第1反射部材(15)と第2反射部材(16)との相対
的な移動量を検出する第1検出手段(10a) とを有するも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source means (1) for supplying a coherent light beam as shown in FIG. 1 and a first light beam and a second light beam. A first optical member (11) having a polarized light separating surface (11a) for separating polarized light into a light beam and a reflecting surface (11b) orthogonal to the polarized light separating surface (11a); and a first optical member (11) facing the first optical member (11). The arranged first reflection member (15) and the first light beam passing through the polarization splitting surface (11a) are reflected by the polarization splitting surface (11a) and the first reflection member (15).
To and from the polarization separation plane (11
a), the first and second quarter-wave plates (14a, 14a, 14a, 14b) provided in each reciprocating optical path between the first optical member (11) and the first reflection member (15). 14b) and its polarization separation surface (1
A deflecting member (17) for deflecting the first light beam emitted from the first light beam and the second light beam reflected by the polarization separation surface (11a) toward the polarization separation surface (11a) again; and the deflecting member (17). First through
The deflecting member (17) and its polarization separating surface are used to reflect the light beam on the polarization separating surface (11a) and transmit the second light beam via the deflecting member (17) through the polarization separating surface (11a). (11
a) a phase member (18) arranged between the optical paths of
A second reflecting member (16) disposed opposite to the optical member (11);
And a second light beam passing through the polarization separation surface (11a) reciprocates between the polarization separation surface (11a) and the second reflection member (16) in separate optical paths, respectively. Third and fourth quarter-wave plates (14e, 14f) provided on each reciprocating optical path between the first optical member (11) and the second reflection member (16) so as to emit light. And a first light beam reflected by the polarization splitting surface (11a) and a second light beam emitted from the polarization splitting surface (11a) are received, and the first reflection member (15) and the second reflection member (16) are received. And a first detecting means (10a) for detecting a relative movement amount.

【0017】そして、上記の基本構成に基づいて、本発
明は、その偏光分離面(11a) を射出する第1光束とその
偏光分離面(11a) を反射する第2光束を各々分割し,分
割された第1光束をその偏光分離面(11a) で反射させか
つ分割された第2光束をその偏光分離面(11a) で透過さ
せるために,その偏光分離面(11a) とその偏向部材(17)
との間に配置された第2光学部材(19)と、その第2光学
部材(19)を介してその偏光分離面(11a) を通過する分割
された第2光束がその偏光分離面(11a) と上記第1もし
くは第2反射部材(15,16) との間を別光路でそれぞれ往
復してその偏光分離面(11a) を射出するように,その第
1光学部材(11)とその第1もしくは第2反射部材(15,1
6) との間の各往復光路に設けられた第5及び第6の1
/4波長板(14c,14d) と、その第1光学部材(11)とその
第1もしくは第2反射部材(15,16)との間の第5の1/
4波長板(14c) を往復する光路中に設けられた第1補正
部材(22)と、その第1光学部材(11)とその第1もしくは
第2反射部材(15,16) との間の第6の1/4波長板(14
d) を往復する光路中に設けられた第2補正部材(22)
と、その偏光分離面(11a) を反射する分割された第1光
束とその偏光分離面(11a)を射出する分割された第2光
束とを受光して空気の屈折率の変化を検出する第2検出
手段(10b) とを有するものである。
Based on the above basic structure, the present invention divides the first light beam emitted from the polarization separation surface (11a) and the second light beam reflected from the polarization separation surface (11a), and splits the first light beam. In order to reflect the split first light beam on the polarization separation surface (11a) and transmit the split second light beam on the polarization separation surface (11a), the polarization separation surface (11a) and the deflection member (17) are used. )
And a split second light beam passing through the polarization splitting surface (11a) through the second optical member (19) and the polarization splitting surface (11a). ) And the first or second reflecting member (15, 16) so as to reciprocate in separate optical paths, respectively, and emit the polarized light separating surface (11a). 1 or 2nd reflection member (15,1
6) The fifth and sixth ones provided in each round-trip optical path between
波長 wavelength plate (14c, 14d) and a fifth 1/1 between the first optical member (11) and the first or second reflecting member (15, 16).
A first correction member (22) provided in an optical path reciprocating through a four-wavelength plate (14c), and a first correction member (22) between the first optical member (11) and the first or second reflection member (15, 16). The sixth quarter wave plate (14
d) a second correction member (22) provided in the optical path reciprocating in
And a second light beam that reflects the polarized light separating surface (11a) and a second light beam that is emitted from the polarized light separating surface (11a) to detect a change in the refractive index of air. 2 detecting means (10b).

【0018】[0018]

【作 用】斯かる本発明の干渉計によれば、第1反射部
材(15)と第2反射部材(16)とは、第1光束の進
行方向である第1方向(X方向)に対して垂直な方向に
ずらして配置することができる。そして、第1反射部材
(15)で2回反射された第1光束と第2反射部材(1
6)で2回反射された第2光束とが第1検出手段(10
a)で混合して受光される。
According to the interferometer of the present invention, the first reflecting member (15) and the second reflecting member (16) are arranged with respect to the first direction (X direction) which is the traveling direction of the first light beam. Can be staggered in the vertical direction. Then, the first light flux reflected twice by the first reflection member (15) and the second reflection member (1).
6) and the second light flux reflected twice by the first detecting means (10).
The light is mixed and received in a).

【0019】従って、第1反射部材(15)と第2反射
部材(16)とのX方向の相対位置が変化すると、第1
光束と第2光束との光路長が変化して受光手段(10
a)における干渉縞又はビート信号が変化することか
ら、両部材(15,16)の相対的な移動量を検出する
ことができる。また、光源手段(1)から光束が第1光
学部材(11)に介した際に反射する第2光束の1部を
第1または第2反射部材(15,16)で補正部材を介
して2回反射させた補正用光束と、第1または第2反射
部材(15,16)で2回反射された光束の1部とが第
2検出手段(10b)で混合して受光される。
Therefore, when the relative position of the first reflecting member (15) and the second reflecting member (16) in the X direction changes, the first reflecting member (15) and the second reflecting member (16) change.
The optical path length between the light beam and the second light beam changes and the light receiving means (10
Since the interference fringe or the beat signal in a) changes, the relative movement amount of both members (15, 16) can be detected. Further, a part of the second light beam reflected when the light beam from the light source means (1) passes through the first optical member (11) is converted by the first or second reflecting member (15, 16) through the correction member into a second part. The secondly reflected correction light beam and a part of the light beam twice reflected by the first or second reflection member (15, 16) are mixed and received by the second detection means (10b).

【0020】従って、第1光学部材(11)と第1また
は2反射部材(15,16)との空気中にさらされた光
路での空気の揺らぎ(空気の屈折率変化)に伴う光路長
の変化、即ちX方向に所定の長さを持つ補正部材の長さ
に対する空気中の光路長変化を第2検出手段にて精度良
く検出できる。よって、第2検出手段にて得られる補正
信号の分だけ第1検出手段(10a)にて得られる計測
信号に補正を加えることで格段に優れた精度のもとでの
計測が達成される。
Therefore, the optical path length of the first optical member (11) and the first or second reflecting member (15, 16) due to the fluctuation of the air (change in the refractive index of the air) in the optical path exposed to the air. The change, that is, the change in the optical path length in the air with respect to the length of the correction member having a predetermined length in the X direction can be accurately detected by the second detection means. Therefore, by applying correction to the measurement signal obtained by the first detection means (10a) by the correction signal obtained by the second detection means, measurement with extremely excellent accuracy can be achieved.

【0021】このように、本発明は、干渉計の計測用光
路の1部を空気屈折率の変化を検出する補正用光路の1
部として共用し、さらにこの共用光路と並列的に空気屈
折率の変化の基準となる補正基準用の光路を形成してい
るため、干渉計の構成をコンパクトにしながらも、干渉
計が実際に受ける空気の屈折率による測定誤差をより正
確に検出できる。
As described above, according to the present invention, a part of the measuring optical path of the interferometer is used as one of the correcting optical paths for detecting a change in the air refractive index.
Since the optical path for correction reference, which is a reference for the change of the air refractive index, is formed in parallel with the common optical path in parallel with the common optical path, the interferometer is actually received while the configuration of the interferometer is made compact. Measurement errors due to the refractive index of air can be detected more accurately.

【0022】また、本発明による干渉計は温度変化によ
る測定誤差をも解消できる構成となっており、この事を
具体的に説明する。まず、第1光学部材(11)は、例
えば図1(b)に示すように、偏光分離面(11a)と
反射面(11b)とが直交して配置されている。そし
て、第1光学部材(11)のX方向の幅(高さ)をd1
とすると、この部材のX方向に垂直な方向の長さd2に
ついては、d2=2・d1の関係がある。
Further, the interferometer according to the present invention has a configuration capable of eliminating a measurement error due to a temperature change, and this will be specifically described. First, in the first optical member (11), for example, as shown in FIG. 1B, a polarization separation surface (11a) and a reflection surface (11b) are arranged orthogonally. The width (height) of the first optical member (11) in the X direction is d1.
Then, the length d2 of the member in the direction perpendicular to the X direction has a relationship of d2 = 2 · d1.

【0023】ここで、まず、計測用の光路について検討
すると、第1光学部材(11)が直角2等辺三角形の断
面を持つ三角柱状のプリズム(13)のみで構成されて
いる場合には、第1反射部材(15)で2回反射された
第1光束が第1光学部材(11)内を通過する光路(図
1(b)に示すプリズム13内部の実線の光路T1)
と、第2反射部材(16)で2回反射された第2光束が
第1光学部材(11)内を通過する光路(図1(b)に
示すプリズム13内部の点線の光路T2)とは、上下方
向に離れた同じ長さの光路を通り、プリズム13の温度
が変化しても両者の光路差は変わらずより高精度に測定
ができる。
First, when examining the optical path for measurement, if the first optical member (11) is composed of only a triangular prism (13) having a right-angled isosceles triangular cross section, the first optical member (11) will be described. An optical path through which the first light beam reflected twice by the one reflecting member (15) passes through the first optical member (11) (solid line optical path T1 inside the prism 13 shown in FIG. 1B).
And an optical path (a dotted optical path T2 inside the prism 13 shown in FIG. 1B) through which the second light flux reflected twice by the second reflecting member (16) passes through the first optical member (11). Since the light passes through optical paths of the same length vertically separated from each other and the temperature of the prism 13 changes, the optical path difference between the two does not change, and measurement can be performed with higher accuracy.

【0024】さらに、図1に示す如く、直角2等辺三角
形の断面を持つ三角柱状の2つのプリズム、即ち直角プ
リズム(12,13)を一体化して第1光学部材(1
1)を構成した場合にも、第1光束と第2光束とはその
光学部材(11)の上下で同じ長さの光路(図1(b)
に示す実線の光路T1及び点線の光路T2)を通過す
る。従って、直角プリズム(12)と直角プリズム(1
3)との間に温度差が生じても、第1光束と第2光束と
の光路差は不変となり、より高精度な測定が保証され
る。
Further, as shown in FIG. 1, two prisms each having a triangular prism shape having a cross section of a right-angled isosceles triangle, that is, right-angle prisms (12, 13) are integrated into a first optical member (1).
Even in the case of 1), the first light beam and the second light beam have the same length on the optical path above and below the optical member (11) (FIG. 1B).
The optical path T1 of the solid line and the optical path T2 of the dotted line shown in FIG. Therefore, the right angle prism (12) and the right angle prism (1
3), the optical path difference between the first light beam and the second light beam does not change, and more accurate measurement is guaranteed.

【0025】次に、補正用光路について検討すると、ま
ず、第1光学部材(11)が直角プリズム(12)のみ
で構成されている場合には、図1(d)に示す如く、直
角プリズム(12)中での空気の揺らぎを影響を受けた
光束の光路はT1又はT2となり、補正部材を介した補
正基準となる光束の光路はT3となる。従って、光路T
1(又はT2)と光路T3とは同一の長さであり、プリ
ズム13の温度が変化しても両者の光路差は変わらない
ため、空気の揺らぎ(空気の屈折率変化)に伴う光路長
の変化を高精度のもとで測定できる。
Next, considering the correction optical path, first, when the first optical member (11) is composed of only the right-angle prism (12), as shown in FIG. The light path of the light beam affected by the fluctuation of air in 12) is T1 or T2, and the light path of the light beam serving as the correction reference via the correction member is T3. Therefore, the optical path T
1 (or T2) and the optical path T3 have the same length, and the optical path difference between the two does not change even if the temperature of the prism 13 changes, so that the optical path length due to the fluctuation of air (change in the refractive index of air). Changes can be measured with high accuracy.

【0026】さらに、図1に示す如く、2つの直角プリ
ズム(12,13)を一体化して第1光学部材(11)
を構成した場合にも、図1(d)に示した如く、直角プ
リズム(12)中では、空気の揺らぎを影響を受けた光
束の光路長(T1又はT2)と補正部材を介した補正基
準となる光束の光路長T3とは等しく、また、直角プリ
ズム(13)中での空気の揺らぎを影響を受けた光束と
補正部材を介した補正基準となる光束との光路は等し
い。従って、直角プリズム(12)と直角プリズム(1
3)との間に温度差が生じても、空気の揺らぎを影響を
受けた光束と補正部材を介した補正基準となる光束との
間の光路長の差は変化することがなく、常に正確に空気
の揺らぎ(空気の屈折率変化)に伴う光路長の変化を計
測できる。
Further, as shown in FIG. 1, two right angle prisms (12, 13) are integrated to form a first optical member (11).
1D, as shown in FIG. 1D, in the right-angle prism (12), the optical path length (T1 or T2) of the luminous flux affected by the fluctuation of the air and the correction reference through the correction member. The light path affected by the fluctuation of air in the right-angle prism (13) is equal to the light path serving as a correction reference through the correction member. Therefore, the right angle prism (12) and the right angle prism (1
3), the difference in the optical path length between the light beam affected by the fluctuation of air and the light beam serving as the correction reference through the correction member does not change, and is always accurate. The change in the optical path length due to the fluctuation of the air (change in the refractive index of the air) can be measured.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明による第1実施例の干渉計につ
いて図1を参照して説明する。なお、本例のレーザー光
源1及びレシーバ10は図3(a)に示した従来例のも
のと同じ符号を付してある。図1(a)は本例のレーザ
ー干渉計の要部を示し、この図1(a)において、11
は第1の直角プリズム12と第2の直角プリズム13と
を貼り合わせてなる第1のプリズム体(第1光学部材:
以下、プリズム体11と称する。)である。このプリズ
ム体11は、図1(b)に示すように、直交する辺の長
さがd1で45°傾いた斜辺を持つ直角プリズム12の
斜辺と、長さがd2(=2・d1)の45°傾いた斜辺
を持つ直角プリズム13の直交する2辺の内の1辺とを
貼り合わせたものである。そして、その貼り合わせ面
(直角プリズム13の直交する2辺の内の一方の辺側の
面)は偏光分離面(偏光ビームスプリッター面)11a
で形成され、直角プリズム13の直交する2辺の内の他
方の辺側の面は反射面11bで形成されている。なお、
この反射面11bには反射膜を設けることなく、この面
11bは光を全反射させるように構成されても良い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An interferometer according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Note that the laser light source 1 and the receiver 10 of this embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the conventional example shown in FIG. FIG. 1A shows a main part of the laser interferometer of the present embodiment. In FIG.
Is a first prism body (first optical member: a first optical member: a first rectangular member 12 and a second rectangular prism 13) bonded together.
Hereinafter, it is referred to as a prism body 11. ). As shown in FIG. 1B, the prism body 11 has a hypotenuse of a right-angle prism 12 having a hypotenuse inclined at 45 ° with a length of an orthogonal side d1 and a length d2 (= 2 · d1). The right-angle prism 13 having a hypotenuse inclined at 45 ° is bonded to one of two orthogonal sides. The bonding surface (the surface on one side of the two orthogonal sides of the right-angle prism 13) is a polarization separation surface (polarization beam splitter surface) 11a.
The surface on the other side of the two orthogonal sides of the right-angle prism 13 is formed by the reflection surface 11b. In addition,
The reflection surface 11b may be configured so that light is totally reflected without providing a reflection film on the reflection surface 11b.

【0028】ここで、プリズム体11は原理的に偏光分
離面11aと反射面11bとが直交して配置されたもの
であれば良く、直角プリズム13のみで構成しても良
い。また、例えば、図1(c)に示すように、3個の直
角プリズム111〜113を貼り合わせてプリズム体1
10を構成し、直角プリズム111と112との貼り合
わせ面を偏光分離面110aで形成し、直角プリズム1
13の外部の面を反射面110bとすれば、このプリズ
ム体110をプリズム体11の代わりに使用することが
できる。
Here, the prism body 11 only needs to have the polarization separation surface 11a and the reflection surface 11b arranged orthogonally in principle, and may be constituted by only the right-angle prism 13. Also, for example, as shown in FIG. 1C, three right-angle prisms 111 to 113 are bonded together to form a prism body 1.
10, the bonding surface of the right-angle prisms 111 and 112 is formed by the polarization splitting surface 110a.
If the surface outside 13 is a reflection surface 110b, this prism body 110 can be used in place of the prism body 11.

【0029】さて、図1(a)に戻って説明すると、レ
ーザー光源1から周波数の異なる2本のレーザービーム
(第1ビーム及び第2ビーム)が射出される方向をX方
向として、プリズム体11の偏光分離面11aがX方向
に45°で交差するようにプリズム体11が配置され、
このプリズム体11に対向してX方向には、それぞれ移
動自在で平面鏡よりなる第1の移動鏡15及び第2の移
動鏡16がX方向に垂直な方向にずらして配置されてい
る。
Referring back to FIG. 1A, the direction in which two laser beams (first and second beams) having different frequencies are emitted from the laser light source 1 is defined as the X direction, and the prism 11 Prism body 11 is arranged such that the polarization separation surface 11a of the
A first movable mirror 15 and a second movable mirror 16, each of which is a movable flat mirror, are displaced in a direction perpendicular to the X direction in the X direction so as to face the prism body 11.

【0030】プリズム体11の直交する2辺(11a,
11b)に対して等しい角度を成す斜辺を形成する透過
面11c近傍にはそれぞれ6個の1/4波長板14a〜
14fがそれぞれ並列的に配置されており、この内の2
個の1/4波長板(14c,14d)と第1の移動鏡1
5との間には、後述するが、2個の1/4波長板(14
c,14d)を各々介して第1の移動鏡15で反射往復
する2つの往復光路の所定の長さだけ周囲と隔離する密
閉管22(補正部材)が配置されている。
The two orthogonal sides (11a, 11a,
In the vicinity of the transmission surface 11c forming an oblique side forming an equal angle with respect to 11b), each of the six quarter-wave plates 14a to 14c
14f are arranged in parallel with each other.
1/4 wavelength plates (14c, 14d) and first movable mirror 1
5, two quarter-wave plates (14)
A closed tube 22 (correction member) is provided which is separated from the surroundings by a predetermined length of two reciprocating optical paths which reciprocate by the first movable mirror 15 via the respective c and 14d).

【0031】この密閉管22は、少なくとも両端が透明
で所定の長さを持つ中空状の円筒で構成される部材であ
り、この内部には空気が充填されている。なお、密閉管
22の内部を真空としても良い。また、プリズム体11
の偏光分離面11aでレーザー光源1からのレーザービ
ームが反射される方向には、偏光分離面11aから射出
する光を180°偏向させる偏向部材としての偏向プリ
ズム(直角プリズム)17が配置されている。この場
合、偏向プリズム17内の2回の全反射によりレーザー
ビームがその偏光分離面11aへ再び戻されるものとし
て、プリズム体11の偏光分離面11aと反射面11b
との稜線に対してプリズム体11により偏向される光路
を含む面が平行となるように、その偏向プリズム17の
位置決めがされている。
The sealed tube 22 is a member formed of a hollow cylinder having at least both ends transparent and a predetermined length, and the inside thereof is filled with air. The inside of the sealed tube 22 may be evacuated. Further, the prism body 11
A deflecting prism (right-angle prism) 17 as a deflecting member for deflecting the light emitted from the polarization separating surface 11a by 180 ° is disposed in the direction in which the laser beam from the laser light source 1 is reflected by the polarization separating surface 11a. . In this case, assuming that the laser beam is returned to the polarization separation surface 11a again by the two total reflections in the deflection prism 17, the polarization separation surface 11a and the reflection surface 11b of the prism body 11 are assumed.
The deflecting prism 17 is positioned so that the plane including the optical path deflected by the prism body 11 is parallel to the ridge line of the deflecting prism 17.

【0032】プリズム体11と偏向プリズム17との間
の一方の光路の途中には、1/2波長板18が配置され
ており、偏向プリズム17からのレーザービームが偏光
分離面11aで反射される方向には第1及び第2の移動
鏡(15,16)の相対的な移動量を検出する第1のレ
シーバ10が配置されている。また、1/2波長板18
と偏向プリズム17との間には、プリズム体と類似した
形状を有する第2のプリズム体19(第2光学部材:以
下、プリズム体19と称する。)が設けられている。こ
のプリズム体19は、2つの直角プリズム(20,2
1)を貼り合わせて構成されており、その貼り合わせ面
(直角プリズム20の直交する2辺の内の一方の辺側の
面)は光分割面(ビームスプリッター面)19aで形成
され、直角プリズム20の直交する2辺の内の他方の辺
側の面は反射面19aで形成されている。
A half-wave plate 18 is arranged in the middle of one optical path between the prism body 11 and the deflecting prism 17, and a laser beam from the deflecting prism 17 is reflected by the polarization separating surface 11a. In the direction, a first receiver 10 for detecting a relative movement amount of the first and second movable mirrors (15, 16) is arranged. Also, the half-wave plate 18
A second prism member 19 (second optical member: hereinafter, referred to as a prism member 19) having a shape similar to the prism member is provided between the first prism member 19 and the deflecting prism 17 . The prism body 19 includes two right-angle prisms (20, 2).
1), and a bonding surface thereof (a surface on one side of two orthogonal sides of the right-angle prism 20) is formed by a light splitting surface (beam splitter surface) 19a. The surface on the other side of the two orthogonal sides 20 is formed by a reflection surface 19a.

【0033】また、1/2波長板18を介しプリズム体
19により分割・偏向されたビームがプリズム体11の
偏光分離面11aで反射される方向には、プリズム体1
1と各移動鏡(15,16)との間の空気の屈折率の変
化を検出する第2のレシーバ10bが配置されている。
なお、この1/2波長板18の代わりに、偏向プリズム
17の入射及び射出面の全面を覆うように1/4波長板
を配置すると共に、プリズム体19の射出面に1/4波
長板を配置しても良く、さらには、プリズム体19とプ
リズム体11との間の3つの光路上に1/4波長板を配
置しても良い。この時、この1/4波長板をプリズム体
11の直角プリズム12の面に接合しても良い。
In the direction in which the beam split and deflected by the prism 19 via the half-wave plate 18 is reflected by the polarization splitting surface 11a of the prism 11, the prism 1
A second receiver 10b for detecting a change in the refractive index of air between the movable mirror 1 and each of the movable mirrors (15, 16) is arranged.
Instead of the 波長 wavelength plate 18, a 4 wavelength plate is arranged so as to cover the entire entrance and exit surfaces of the deflection prism 17, and a 波長 wavelength plate is provided on the exit surface of the prism body 19. A 1 / wavelength plate may be arranged on three optical paths between the prism body 19 and the prism body 11. At this time, the 波長 wavelength plate may be joined to the surface of the right-angle prism 12 of the prism body 11.

【0034】次に、本例の動作につき説明する。先ず、
レーザー光源1からのレーザービーム(第1ビーム及び
第2ビーム)はプリズム体11の偏光分離面11aに対
し45°の入射角で入射する。その内の面11aに対し
てP偏光の第1ビームは、そのまま面11aを透過して
1/4波長板14aを介して円偏光に変換され、第1の
移動鏡15により再び1/4波長板14aを介し、プリ
ズム体11の偏光分離面11aに入射する。この際、第
1ビームは1/4波長板14aを往復することによりS
偏光の状態で偏光分離面11aに入射するため、偏光分
離面11aで反射される。そして、偏光分離面11aを
反射した第1ビームは、反射面11bで90°反射偏向
された後、1/4波長板14bを介して円偏光に変換さ
れて、第1の移動鏡15により再び1/4波長板14b
へ向けて反射される。1/4波長板14bを介した第1
ビームは、再び反射面11bを反射して偏光分離面11
aに入射する。この時、第1ビームは1/4波長板14
bを往復することによりP偏光の状態で面11aに入射
するため、面11aを透過して1/2波長板18に向か
う。この1/2波長板18を介した第1ビームは、偏光
面が90°回転されてS偏光に変換された後、プリズム
体19の光分割面19aで2分割される。
Next, the operation of this embodiment will be described. First,
Laser beams (first beam and second beam) from the laser light source 1 are incident on the polarization splitting surface 11a of the prism body 11 at an incident angle of 45 °. The first beam of P-polarized light with respect to the surface 11a passes through the surface 11a as it is, is converted into circularly polarized light via the quarter-wave plate 14a, and is again quarter-wavelength-converted by the first moving mirror 15. The light enters the polarization splitting surface 11a of the prism body 11 via the plate 14a. At this time, the first beam reciprocates through the quarter-wave plate 14a, and
Since the light enters the polarized light separating surface 11a in the state of polarized light, it is reflected by the polarized light separating surface 11a. Then, the first beam reflected by the polarization separation surface 11a is reflected and deflected by 90 ° at the reflection surface 11b, converted into circularly polarized light via the quarter-wave plate 14b, and again by the first movable mirror 15 1/4 wavelength plate 14b
Reflected toward. The first through the quarter-wave plate 14b
The beam is reflected again by the reflection surface 11b to form the polarization separation surface 11b.
a. At this time, the first beam is a 1 / wavelength plate 14.
By reciprocating through b, the light enters the surface 11a in the state of P-polarized light, and passes through the surface 11a and travels toward the half-wave plate 18. The first beam having passed through the half-wave plate 18 is converted into S-polarized light by rotating the polarization plane by 90 °, and is then split into two by the light splitting surface 19a of the prism body 19.

【0035】まず、プリズム体19の光分割面19aを
通過する一方の第1ビームは、偏向プリズム17により
180°反射偏向されて、プリズム体11の偏光分離面
11aに再入射する。この時、第1ビームは、1/2波
長板18によりS偏光に変換されているため、その偏光
分離面11aで反射されて第1のレシーバ10aで受光
される。
First, one of the first beams passing through the light splitting surface 19a of the prism body 19 is reflected and deflected by 180 ° by the deflecting prism 17, and re-enters the polarization splitting surface 11a of the prism body 11. At this time, since the first beam has been converted into S-polarized light by the half-wave plate 18, the first beam is reflected by the polarization separation surface 11a and received by the first receiver 10a.

【0036】一方、プリズム体19の光分割面19aを
反射する他方の第1ビームは、反射面19bで90°反
射偏向され、プリズム体11の偏光分離面11aに再入
射する。この時、第1ビームは、1/2波長板18によ
りS偏光に変換されているため、その偏光分離面11a
で反射されて第2のレシーバ10bで受光される。次
に、レーザー光源1からプリズム体11の偏光分離面1
1aに入射するレーザービームの内の面11aに対して
S偏光の第2ビームは、その面11aで反射されて1/
2波長板18に向かう。この1/2波長板18を介した
第2ビームは、偏光面が90°回転されてP偏光に変換
された後に、プリズム体19の光分割面19aで2分割
される。
On the other hand, the other first beam reflected by the light splitting surface 19a of the prism body 19 is reflected and deflected by 90 ° at the reflecting surface 19b, and re-enters the polarization splitting surface 11a of the prism body 11. At this time, since the first beam has been converted into S-polarized light by the half-wave plate 18, its polarization separation surface 11a
And is received by the second receiver 10b. Next, the polarized light separating surface 1 of the prism body 11 is
The second S-polarized beam is reflected by the surface 11a of the surface 11a of the laser beam incident on
It goes to the two-wavelength plate 18. The second beam having passed through the half-wave plate 18 is converted into P-polarized light by rotating the polarization plane by 90 °, and is then split into two by the light splitting surface 19a of the prism body 19.

【0037】まず、プリズム体19の光分割面19aを
通過する一方の第2ビームは、偏向プリズム17により
180°反射偏向されて、プリズム体11の偏光分離面
11aに再入射する。この時、第1ビームは、1/2波
長板18によりP偏光に変換されているため、その面1
1aを透過して反射面11bで90°反射偏向された
後、1/4波長板14eを介して円偏光に変換されて、
第2の移動鏡15により再び1/4波長板14eへ向け
て反射される。そして、この1/4波長板14eを介し
た第2ビームは、再び反射面11bを反射して偏光分離
面11aに入射する。この時、第2ビームは1/4波長
板14eを往復することによりS偏光の状態で偏光分離
面11aに入射するため、偏光分離面11aを反射して
1/4波長板14fに向かう。この1/4波長板14f
を介した第2ビームは円偏光に変換された後、第2の移
動鏡16により再び1/4波長板14fへ向けて反射さ
れて、偏光分離面11aに入射する。この時、第2ビー
ムは1/4波長板14fを往復することによりP偏光の
状態で偏光分離面11aに入射するため、偏光分離面1
1aを透過して第1のレシーバ10aで受光される。
First, one second beam passing through the light splitting surface 19a of the prism body 19 is reflected and deflected by 180 ° by the deflecting prism 17, and re-enters the polarization splitting surface 11a of the prism body 11. At this time, the first beam has been converted into P-polarized light by the half-wave plate
After passing through 1a and being reflected and deflected by 90 ° on the reflection surface 11b, the light is converted into circularly polarized light via the 波長 wavelength plate 14e.
The light is reflected by the second movable mirror 15 again toward the quarter-wave plate 14e. Then, the second beam having passed through the quarter-wave plate 14e is reflected again by the reflection surface 11b and is incident on the polarization separation surface 11a. At this time, since the second beam reciprocates on the quarter-wave plate 14e and enters the polarization separation surface 11a in the state of S-polarized light, the second beam is reflected by the polarization separation surface 11a and travels toward the quarter-wave plate 14f. This quarter wave plate 14f
After being converted into circularly polarized light, the second beam is reflected by the second moving mirror 16 again toward the quarter-wave plate 14f and enters the polarization splitting surface 11a. At this time, since the second beam reciprocates through the quarter-wave plate 14f and enters the polarization splitting surface 11a in a P-polarized state, the polarization splitting surface 1a
The light passes through 1a and is received by the first receiver 10a.

【0038】一方、プリズム体19の光分割面19aを
反射する他方の第2ビームは、反射面19bで90°反
射偏向され、プリズム体11の偏光分離面11aに再入
射する。この時、第2ビームは、1/2波長板18によ
りP偏光に変換されているため、その面11aを通過し
て反射面11bで90°反射偏向された後、1/4波長
板14cを介して円偏光に変換される。その後、第2ビ
ームは、x方向に所定の長さを持つ密閉管22を通過
し、第1の移動鏡15で反射されて、再び密閉管22を
通過して1/4波長板14cへ向かう。そして、この1
/4波長板14cを介した第2ビームは、反射面11b
で反射されて再びプリズム体11の偏光分離面11aに
入射する。この時、第2ビームは、1/4波長板14c
を往復することによりS偏光の状態で偏光分離面11a
に入射するため、その偏光分離面11aを反射して、1
/4波長板14dへ向かう。1/4波長板14dを介し
た第2ビームは、円偏光に変換された後、密閉管22を
通過して第1の移動鏡15で反射されて再び密閉管22
に向かう。密閉管22を通過した第2ビームは、1/4
波長板14dを介してP偏光に変換され、プリズム体1
1の偏光分離面11aを透過して第2のレシーバ10a
で受光される。
On the other hand, the other second beam reflected by the light splitting surface 19a of the prism body 19 is reflected and deflected by 90 ° at the reflecting surface 19b, and re-enters the polarization splitting surface 11a of the prism body 11. At this time, since the second beam has been converted into P-polarized light by the 波長 wavelength plate 18, the second beam passes through the surface 11a and is reflected and deflected by 90 ° on the reflection surface 11b. Is converted into circularly polarized light. Thereafter, the second beam passes through the sealed tube 22 having a predetermined length in the x direction, is reflected by the first movable mirror 15, passes through the sealed tube 22 again, and travels toward the quarter-wave plate 14c. . And this one
The second beam passing through the / wavelength plate 14c is reflected by the reflection surface 11b.
And is incident again on the polarization splitting surface 11a of the prism body 11. At this time, the second beam is a quarter-wave plate 14c.
Is reciprocated, the polarization splitting surface 11a in the state of S-polarized light
, Is reflected by the polarization separation surface 11a, and
It goes to the 波長 wavelength plate 14d. The second beam having passed through the quarter-wave plate 14d is converted into circularly polarized light, passes through the closed tube 22, is reflected by the first movable mirror 15, and is again returned to the closed tube 22.
Head for. The second beam that has passed through the sealed tube 22 is 1 /
The light is converted into P-polarized light via the wave plate 14d,
The second receiver 10a is transmitted through the first polarization separation surface 11a.
Is received at.

【0039】以上の如く、本発明による第1実施例の干
渉計は、干渉計の計測用光路の1部を空気屈折率の変化
を検出する補正用光路の1部として共用し、さらにこの
共用光路と並列的に空気屈折率の変化の基準となる補正
基準用の光路を形成する特徴的な構成を有しているた
め、干渉計が実際に受ける空気の屈折率による測定誤差
をより正確に検出することを可能としている。
As described above, in the interferometer of the first embodiment according to the present invention, a part of the measuring optical path of the interferometer is shared as a part of the correcting optical path for detecting a change in the refractive index of the air, and this shared part is further shared. Since it has a characteristic configuration that forms an optical path for a correction reference that is a reference for a change in air refractive index in parallel with the optical path, measurement errors due to the refractive index of air actually received by the interferometer can be more accurately determined. It is possible to detect.

【0040】さて、レシーバ10aにおいては、第1の
移動鏡15で2回反射された第1ビームと第2の移動鏡
16で2回反射された第2ビームとがアナライザにより
偏光方向が揃えられて受光素子に入射する。ここで、レ
シーバ10aの受光素子からは、第1の移動鏡15と第
2の移動鏡16とがX方向に相対的に停止している状態
では、周波数が(f1−f2)のビート信号が出力さ
れ、両者がX方向に相対的に移動すると周波数が変調さ
れたビート信号が出力される。従って、この周波数の変
化を積算することにより、第1の移動鏡15と第2の移
動鏡16とのX方向の相対的な移動量を検出することが
できる。
In the receiver 10a, the polarization direction of the first beam reflected twice by the first movable mirror 15 and the second beam reflected twice by the second movable mirror 16 are aligned by the analyzer. Incident on the light receiving element. Here, from the light receiving element of the receiver 10a, when the first movable mirror 15 and the second movable mirror 16 are relatively stopped in the X direction, a beat signal having a frequency of (f1-f2) is generated. When both are relatively moved in the X direction, a beat signal whose frequency is modulated is output. Therefore, by integrating the change in the frequency, the relative movement amount of the first movable mirror 15 and the second movable mirror 16 in the X direction can be detected.

【0041】この場合、本例では図1(a)より明かな
ように、プリズム体11の直角プリズム12の内部では
計測用の第1及び第2ビームとは同一の光路を通過す
る。また、プリズム体11の直角プリズム13の内部で
は、計測用の第1及び第2ビームとは上下に離れた同じ
長さの光路(即ち、図1(b)に示す実線の光路T1,
点線の光路T2)を通過する。従って、直角プリズム1
2と直角プリズム13との間に温度差が生じても、第1
ビームと第2ビームとの光路長の差は変化しなため、第
1の移動鏡15と第2の移動鏡9とのX方向の相対的な
移動量を常に高精度のもとで計測することができる。
In this case, in this example, as is clear from FIG. 1A, the first and second beams for measurement pass through the same optical path inside the right-angle prism 12 of the prism body 11. Further, inside the right-angle prism 13 of the prism body 11, the first and second beams for measurement are vertically separated from each other by an optical path of the same length (that is, an optical path T1, indicated by a solid line in FIG. 1B).
The light passes through a dotted optical path T2). Therefore, the right-angle prism 1
Even if a temperature difference occurs between the second prism 13 and the right-angle prism 13, the first
Since the difference in the optical path length between the beam and the second beam does not change, the relative movement amount in the X direction between the first movable mirror 15 and the second movable mirror 9 is always measured with high accuracy. be able to.

【0042】一方、第2のレシーバ10bにおいては、
第1の移動鏡15で2回反射された第1ビーム(実際に
空気の屈折率の変化の影響を受けたビーム)と、密閉管
22を介して第1の移動鏡15で2回反射された第2ビ
ーム(空気屈折率の変化の基準となる補正基準用のビー
ム)とがアナライザにより偏光方向が揃えられて受光素
子に入射する。
On the other hand, in the second receiver 10b,
The first beam reflected twice by the first movable mirror 15 (the beam actually affected by the change in the refractive index of air) and the first beam reflected twice by the first movable mirror 15 via the sealed tube 22. The second beam (a beam for correction reference serving as a reference for the change in the refractive index of the air) is incident on the light receiving element after the polarization directions thereof are aligned by the analyzer.

【0043】第2のレシーバ10bの受光素子からは、
空気の揺らぎ(空気の屈折率の変化)による光路長差が
生じていない状態では、周波数が(f1−f2)のビー
ト信号が出力され、空気の揺らぎ(空気の屈折率の変
化)によりX方向での光路長差が生ずると周波数が変調
されたビート信号が出力される。従って、この周波数の
変化を積算することにより、空気の揺らぎ(空気の屈折
率の変化)によるX方向での光路長の変化量を検出する
ことができる。
From the light receiving element of the second receiver 10b,
In the state where the optical path length difference due to the fluctuation of the air (change of the refractive index of the air) does not occur, the beat signal having the frequency (f1−f2) is output, and the fluctuation of the air (the change of the refractive index of the air) causes the X direction. When a difference in the optical path lengths occurs, a beat signal whose frequency is modulated is output. Therefore, by integrating the change in the frequency, it is possible to detect the amount of change in the optical path length in the X direction due to air fluctuation (change in the refractive index of air).

【0044】この場合、本例では図1(a)より明かな
ように、プリズム体11の直角プリズム12の内部で
は、空気の屈折率の変化を検出するための第1及び第2
ビームとは同一の光路を通過する。また、プリズム体1
1の直角プリズム13の内部では、図1(d)に示すよ
うに、空気の屈折率の変化を検出するための第1及び第
2ビームとはそれぞれ光路T1及びT3を通過するが、
光路T1の長さと光路T3の長さとは等しい。従って、
直角プリズム12と直角プリズム13との間に温度差が
生じても、第1及び第2ビームとの光路長の差は変化す
ることがなく、常に高精度のもとで空気の揺らぎ(空気
の屈折率の変化)によるX方向での光路長の変化量を計
測することができる。
In this case, in this example, as is clear from FIG. 1A, inside the right-angle prism 12 of the prism body 11, the first and the second for detecting the change in the refractive index of air.
The beam passes through the same optical path. In addition, prism body 1
As shown in FIG. 1D, the first and second beams for detecting a change in the refractive index of air pass through the optical paths T1 and T3 inside the right-angle prism 13 as shown in FIG.
The length of the optical path T1 is equal to the length of the optical path T3. Therefore,
Even if a temperature difference occurs between the right-angle prism 12 and the right-angle prism 13, the difference between the optical path lengths of the first and second beams does not change, and the air fluctuation (air flow) always occurs with high accuracy. The change in the optical path length in the X direction due to the change in the refractive index can be measured.

【0045】このように、第1及び第2のレシーバ(1
0a,10b)からそれぞれ出力される信号を不図示の
演算処理系(演算手段)に入力して、この演算処理系に
おいて、第2のレシーバからの出力される空気の揺らぎ
の情報を含む信号に基づいて所定の演算を行い、第1の
レシーバからの出力される計測信号を補正することによ
って、より高精度な第1及び第2の移動鏡(15,1
6)の相対的な移動量を検出することができる。
As described above, the first and second receivers (1)
0a, 10b) are input to an unillustrated arithmetic processing system (arithmetic means), and the arithmetic processing system converts the signals into signals containing air fluctuation information output from the second receiver. By performing a predetermined operation based on the first and second movable mirrors (15, 1) with higher accuracy by correcting the measurement signal output from the first receiver.
The relative movement amount of 6) can be detected.

【0046】以上の如く、図1に基づいて説明した第1
実施例を、例えば半導体製造用の投影露光装置のウエハ
を載置するXYステージの2次元的な位置を検出する干
渉計として用いた場合には、レチクル上のパターンをウ
エハ上に投影する投影対物レンズの鏡筒に第1の移動鏡
15を固設し、上記XYステージ上の一端に第1の移動
鏡16を固設することが良い。このとき、密閉管22
(補正部材)の一端が第1の移動鏡15と結合していて
も良いが、外的な要因による振動や膨張による力が第1
の移動鏡15及び投影対物レンズに伝達される恐れがあ
るため好ましくない。
As described above, the first type described with reference to FIG.
When the embodiment is used as an interferometer for detecting a two-dimensional position of an XY stage on which a wafer of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor is mounted, for example, a projection objective for projecting a pattern on a reticle onto the wafer. It is preferable that the first movable mirror 15 be fixed to the lens barrel, and the first movable mirror 16 be fixed to one end on the XY stage. At this time, the sealed tube 22
One end of the (correction member) may be connected to the first movable mirror 15, but the force due to vibration or expansion due to external factors causes the first movement mirror
This is not preferable because it may be transmitted to the moving mirror 15 and the projection objective lens.

【0047】なお、図1(a)に示した第1実施例で
は、1/4波長板(14a〜14f)を6枚で構成した
場合について説明したが、これらを一体化して1枚の1
/4波長板で構成しても良い。また、図1(a)に示し
た第1実施例では、偏向プリズム17とプリズム体11
との間の上方の光路中にプリズム体19を配置している
が、このプリズム体19を偏向プリズム17とプリズム
体11との間の下方の光路中に配置し、これに伴って密
閉管22(補正部材)をプリズム体11と第2の移動鏡
16との間に配置しても良い。
In the first embodiment shown in FIG. 1A, a case where six quarter-wave plates (14a to 14f) are formed has been described.
A 構成 wavelength plate may be used. In the first embodiment shown in FIG. 1A, the deflecting prism 17 and the prism 11
The prism body 19 is disposed in the upper optical path between the deflecting prism 17 and the prism body 11, and the prism body 19 is disposed in the lower optical path between the deflecting prism 17 and the prism body 11. The (correction member) may be arranged between the prism body 11 and the second movable mirror 16.

【0048】さらに、図1(a)に示した第1実施例で
は、プリズム体19を介して第1の移動鏡15を2往復
する2つの補正用光路をカバーするように密閉管22
(補正部材)が配置されているが、各々の補正用光路に
それぞれ密閉管22(補正部材)を配置しても良く、さ
らには、各々の補正用光路にそれぞれ配置された1/4
波長板(14c,14d)と密閉管22とを入れ換えて
逆の配置にしても良い。
Further, in the first embodiment shown in FIG. 1 (a), the closed pipe 22 covers two correction optical paths which reciprocate the first movable mirror 15 through the prism 19 two times.
Although the (correction members) are arranged, the closed tubes 22 (correction members) may be arranged in the respective correction optical paths, and further, the 1/4 arranged in the respective correction optical paths.
The wave plates (14c, 14d) and the sealed tube 22 may be interchanged to be arranged in an opposite manner.

【0049】また、図1(a)に示した実施例では、互
いに直交した2つの面を持つ直角プリズム12の第1の
面側にレーザー光源1と2つのレシーバ(10a,10
b)とが配置され、第2の面側に1/2波長板18,プ
リズム体19及び直角プリズム17とが配置されてい
る。しかしながら、この配置構成に限ることなく、この
直角プリズム12の第2の面側にレーザー光源1と2つ
のレシーバ(10a,10b)とを配置し、直角プリズ
ム12の第1の面側に1/2波長板18,プリズム体1
9及び直角プリズム17とを配置しても良く、さらに
は、レーザー光源1と2つのレシーバ(10a,10
b)の内のいずれか一方とを入れ換えた配置としても良
い。
In the embodiment shown in FIG. 1A, the laser light source 1 and the two receivers (10a, 10a) are placed on the first surface side of a rectangular prism 12 having two surfaces orthogonal to each other.
b), and a half-wave plate 18, a prism body 19 and a right-angle prism 17 are arranged on the second surface side. However, without being limited to this arrangement, the laser light source 1 and the two receivers (10a, 10b) are arranged on the second surface side of the right-angle prism 12, and 1 / 2 wavelength plate 18, prism body 1
9 and the right-angle prism 17 may be arranged, and further, the laser light source 1 and two receivers (10a, 10a) are provided.
The arrangement may be such that either one of b) is replaced.

【0050】また、図1(a)に示した第1実施例にお
ける第1及び第2の移動鏡(15,16)とのいずれか
一方を固定鏡とし、他方を移動鏡として使用できること
は言うまでもない。次に、本発明の第2実施例による干
渉計について図2を参照しながら説明する。本例は図1
の例を変形したものであり、偏向プリズム17(直角プ
リズム)を横に寝せた状態で配置して平面的に構成した
ものであり、図2において図1に対応する部分には同一
符号を付してその詳細説明を省略する。
It is needless to say that one of the first and second movable mirrors (15, 16) in the first embodiment shown in FIG. 1A can be used as a fixed mirror and the other can be used as a movable mirror. No. Next, an interferometer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This example is shown in FIG.
In this embodiment, the deflection prism 17 (right-angle prism) is arranged in a state of being laid sideways and is configured in a planar manner. In FIG. 2, portions corresponding to FIG. The detailed description is omitted.

【0051】図2は本例のレーザー干渉計の要部の構成
を示し、この図2において、220は所定の長さを持ち
熱膨張率の極めて小さな棒状の補正部材であり、この棒
状部材220の一方の一端は固定鏡15(本実施例で
は、表面鏡15を固定鏡、表面鏡16を移動鏡としてい
る。)に固設され、他方の一端には反射鏡220aが設
けられている。また、第2実施例では、プリズム体11
の透過面11cの近くに6個の1/4波長板(14a〜
14f)を配置した第1実施例と異なり、1枚の1/4
波長板のみを配置している。
FIG. 2 shows the structure of a main part of the laser interferometer of this embodiment. In FIG. 2, reference numeral 220 denotes a rod-shaped correction member having a predetermined length and a very small coefficient of thermal expansion. Is fixed to a fixed mirror 15 (in this embodiment, the surface mirror 15 is a fixed mirror and the surface mirror 16 is a movable mirror), and the other end is provided with a reflecting mirror 220a. In the second embodiment, the prism 11
6 quarter-wave plates (14a to 14a)
14f) is different from the first embodiment in which 1f
Only the wave plate is arranged.

【0052】次に、図2(a)に基づいて本例の引き回
し光路について説明する。先ず、レーザー光源1からの
レーザービーム(第1ビーム及び第2ビーム)はプリズ
ム体11の偏光分離面11aに45°の入射角で入射す
る。その内の偏光分離面11aに対してP偏光の第1ビ
ームは、そのまま偏光分離面11aを透過し、1/4波
長板14を通過して固定鏡15で反射され、再び1/4
波長板14を介した後、偏光分離面11aで反射され
る。この偏光分離面11aを反射した第1ビームは、反
射面11b、1/4波長板14を介して固定鏡15で反
射され、再び1/4波長板14、反射面11bを介し
て、偏光分離面11aを透過した後、1/2波長板18
に向かう。この1/2波長板18を介した第1ビーム
は、プリズム体19の光分割面19aで2分割される。
Next, the routed optical path of this embodiment will be described with reference to FIG. First, the laser beams (first and second beams) from the laser light source 1 are incident on the polarization splitting surface 11a of the prism body 11 at an incident angle of 45 °. The first beam of P-polarized light passes through the polarization splitting surface 11a as it is, passes through the quarter-wave plate 14, is reflected by the fixed mirror 15, and is again quarter-waved.
After passing through the wavelength plate 14, the light is reflected by the polarization separation surface 11a. The first beam reflected by the polarization separation surface 11a is reflected by the fixed mirror 15 via the reflection surface 11b and the 1 / wavelength plate 14, and is again polarized via the 4 wavelength plate 14 and the reflection surface 11b. After passing through the surface 11a, the half-wave plate 18
Head for. The first beam having passed through the half-wave plate 18 is split into two by a light splitting surface 19 a of the prism 19.

【0053】プリズム体19の光分割面19aを通過す
る一方の第1ビームは、偏向プリズム17を介して、偏
光分離面11aで反射して第1のレシーバ10aで受光
され、一方、プリズム体19の光分割面19aを反射す
る他方の第1ビームは、反射面19bを介して偏光分離
面11aを反射して第2のレシーバ10bで受光され
る。
One first beam passing through the light splitting surface 19a of the prism 19 is reflected by the polarization splitting surface 11a via the deflecting prism 17 and received by the first receiver 10a. The other first beam reflected by the light splitting surface 19a is reflected by the polarization splitting surface 11a via the reflecting surface 19b and received by the second receiver 10b.

【0054】次に、レーザー光源1からプリズム体11
の偏光分離面11aに入射するレーザービームの内の偏
光分離面11aに対してS偏光の第2ビームは、その偏
光分離面11aで反射されて1/2波長板18に向か
う。この1/2波長板18を介した第2ビームは、プリ
ズム体19の光分割面19aで2分割される。まず、プ
リズム体19の光分割面19aを通過する一方の第2ビ
ームは、偏向プリズム17を介して偏光分離面11aを
透過し、反射面11b及び1/4波長板14を介して移
動鏡16で反射される。そして、この移動鏡16で反射
された第2ビームは、再び1/4波長板14及び反射面
11bを介して偏光分離面11aで反射し、再度1/4
波長板14に向かう。この1/4波長板14を介した第
2ビームは、移動鏡16により再び1/4波長板14へ
向けて反射され、偏光分離面11aを透過して第1のレ
シーバ10aで受光される。
Next, from the laser light source 1 to the prism 11
Among the laser beams incident on the polarization separation surface 11a, the second beam of S-polarized light with respect to the polarization separation surface 11a is reflected by the polarization separation surface 11a and travels toward the half-wave plate 18. The second beam having passed through the half-wave plate 18 is split into two by a light splitting surface 19 a of the prism body 19. First, one second beam passing through the light splitting surface 19a of the prism body 19 passes through the polarization splitting surface 11a via the deflecting prism 17, and passes through the reflecting surface 11b and the quarter-wave plate 14 to move the movable mirror 16a. Is reflected by Then, the second beam reflected by the moving mirror 16 is reflected again by the polarization separation surface 11a via the quarter-wave plate 14 and the reflection surface 11b, and is again reflected by the quarter beam.
It goes to the wave plate 14. The second beam having passed through the quarter-wave plate 14 is reflected again by the moving mirror 16 toward the quarter-wave plate 14, transmitted through the polarization splitting surface 11a, and received by the first receiver 10a.

【0055】一方、プリズム体19の光分割面19aを
反射する他方の第2ビームは、反射面19bで反射さ
れ、プリズム体11の偏光分離面11aを通過して反射
面11bで反射される。その後、第2ビームは、1/4
波長板14を介して固定鏡15に固設された棒状部材2
20の一端に設けられた反射面220aで反射されて、
再び1/4波長板14及び反射面11bを介して偏光分
離面11aで反射されて、1/4波長板14へ向かう。
1/4波長板14を介した第2ビームは、棒状部材22
0の一端に設けられた反射面220aで反射された後、
1/4波長板14を介して偏光分離面11aを透過し、
第2のレシーバ10bで受光される。
On the other hand, the other second beam reflected on the light dividing surface 19a of the prism 19 is reflected by the reflecting surface 19b, passes through the polarization separating surface 11a of the prism 11, and is reflected by the reflecting surface 11b. Then, the second beam is 1 /
Bar-shaped member 2 fixed to fixed mirror 15 via wave plate 14
20 is reflected by a reflection surface 220a provided at one end of
The light is again reflected by the polarization separation surface 11a via the quarter-wave plate 14 and the reflection surface 11b, and travels toward the quarter-wave plate 14.
The second beam passing through the 波長 wavelength plate 14 is
After being reflected by the reflection surface 220a provided at one end of the
Transmitted through the polarization separation surface 11a through the quarter wavelength plate 14,
The light is received by the second receiver 10b.

【0056】以上の如く、本発明による第2実施例の干
渉計も、第1実施例と同様に、干渉計の計測用光路の1
部を空気屈折率の変化を検出する補正用光路の1部とし
て共用し、さらにこの共用光路と並列的に空気屈折率の
変化の基準となる補正基準用の光路を形成する特徴的な
構成を有しているため、干渉計が実際に受ける空気の屈
折率による測定誤差をより正確に検出することを可能と
している。
As described above, the interferometer of the second embodiment according to the present invention also has one of the measuring optical paths of the interferometer as in the first embodiment.
The characteristic configuration is such that the portion is shared as a part of a correction optical path for detecting a change in air refractive index, and further, an optical path for a correction reference serving as a reference for a change in air refractive index is formed in parallel with the shared optical path. This makes it possible to more accurately detect a measurement error due to the refractive index of air actually received by the interferometer.

【0057】従って、第1のレシーバ10aで固定鏡1
5に対する移動鏡16の移動量が精度良く検出でき、第
2のレシーバ10bで空気の揺らぎ(空気の屈折率の変
化)によるX方向での光路長の変化量を高精度のもとで
検出できるため、第2のレシーバからの出力される信号
に基づいて所定の演算を行い、第1のレシーバからの出
力される計測信号を補正することによって、より高精度
な移動鏡16の移動量を検出することができる。
Therefore, the fixed mirror 1 is used by the first receiver 10a.
The amount of movement of the movable mirror 16 with respect to 5 can be detected with high accuracy, and the amount of change in the optical path length in the X direction due to air fluctuation (change in the refractive index of air) can be detected with high accuracy by the second receiver 10b. Therefore, a predetermined operation is performed based on the signal output from the second receiver, and the measurement signal output from the first receiver is corrected, thereby detecting the movement amount of the movable mirror 16 with higher accuracy. can do.

【0058】ここで、本例では図2(a)より明かなよ
うに、プリズム体11の直角プリズム12の内部では計
測用の第1及び第2ビームは同一の光路を通過するとと
もに、空気の揺らぎを計測するための第1及び第2ビー
ムも同一の光路を通過する。また、プリズム体11の直
角プリズム13の内部では、図2(b)に示すように計
測用の第1及び第2ビームはそれぞれ光路T1及びT2
を通過するが、光路T1の長さと光路T2の長さとは等
しい。また、プリズム体11の直角プリズム13の内部
では、図2(b)に示すように空気の揺らぎを計測する
ための第1及び第2ビームはそれぞれ光路T1及びT3
を通過するが、光路T1の長さと光路T3の長さとは等
しい。
Here, in this example, as is clear from FIG. 2A, the first and second beams for measurement pass through the same optical path inside the right-angle prism 12 of the prism body 11, and the air The first and second beams for measuring the fluctuation also pass through the same optical path. Also, inside the right-angle prism 13 of the prism body 11, the first and second beams for measurement are transmitted through optical paths T1 and T2, respectively, as shown in FIG.
, But the length of the optical path T1 is equal to the length of the optical path T2. Further, inside the right-angle prism 13 of the prism body 11, the first and second beams for measuring the fluctuation of the air are transmitted through optical paths T1 and T3, respectively, as shown in FIG.
, But the length of the optical path T1 is equal to the length of the optical path T3.

【0059】従って、直角プリズム12と直角プリズム
13との間に温度差が生じても、計測用の第1及び第2
ビームの光路長の差は変化することがないと同時に、空
気の揺らぎを計測するための第1及び第2ビーム光路長
の差は変化することがない。この様に、直角プリズム1
2と直角プリズム13との間に温度差が生じても、固定
鏡15と移動鏡16とのX方向の相対的な移動量を常に
高精度で計測しながら、空気の揺らぎ(空気の屈折率の
変化)によるX方向での光路長の変化量を常に高精度の
もとで計測することができるため、移動鏡16の移動量
をより高精度に検出することができる。
Therefore, even if a temperature difference occurs between the right-angle prism 12 and the right-angle prism 13, the first and second measurement
The difference between the optical path lengths of the beams does not change, and the difference between the first and second beam optical path lengths for measuring air fluctuation does not change. Thus, right angle prism 1
Even if a temperature difference occurs between the fixed mirror 15 and the right-angle prism 13, the relative movement amount of the fixed mirror 15 and the movable mirror 16 in the X direction is always measured with high accuracy while the fluctuation of air (refractive index of air) ), The amount of change in the optical path length in the X direction can always be measured with high accuracy, so that the amount of movement of the movable mirror 16 can be detected with higher accuracy.

【0060】なお、図2(a)に示す第2実施例では、
1/4波長板14を1枚で構成した場合を示している
が、固定鏡15及び反射面220aの反射により往復す
る6つの往復光路の各々に1/4波長板14aを配置し
ても良い。また、図2(a)に示した第2実施例では、
互いに直交した2つの面を持つ直角プリズム12の第1
の面側にレーザー光源1と2つのレシーバ(10a,1
0b)とが配置され、第2の面側に1/2波長板18,
プリズム体19及び直角プリズム17とが配置されてい
る。しかしながら、この配置構成に限ることなく、この
直角プリズム12の第2の面側にレーザー光源1と2つ
のレシーバ(10a,10b)とを配置し、直角プリズ
ム12の第1の面側に1/2波長板18,プリズム体1
9及び直角プリズム17とを配置しても良く、さらに
は、レーザー光源1と2つのレシーバ(10a,10
b)の内のいずれか一方とを入れ換えた配置としても良
い。
In the second embodiment shown in FIG.
Although the case where one quarter wavelength plate 14 is formed is shown, the quarter wavelength plate 14a may be arranged in each of the six reciprocating optical paths that reciprocate by reflection of the fixed mirror 15 and the reflection surface 220a. . In the second embodiment shown in FIG.
First of a right angle prism 12 having two surfaces orthogonal to each other
Laser light source 1 and two receivers (10a, 1
0b), and the half-wave plate 18,
The prism body 19 and the right-angle prism 17 are arranged. However, without being limited to this arrangement, the laser light source 1 and the two receivers (10a, 10b) are arranged on the second surface side of the right-angle prism 12, and 1 / 2 wavelength plate 18, prism body 1
9 and the right-angle prism 17 may be arranged, and further, the laser light source 1 and two receivers (10a, 10a) are provided.
The arrangement may be such that either one of b) is replaced.

【0061】さらに、図2(a)に示した第2実施例の
1/2波長板18の代わりに、直角プリズム17の入射
及び射出面の全面を覆うように1/4波長板を配置する
と共に、フリズム体19の射出面に1/4波長板を配置
しても良く、さらには、後述するフリズム体19とプリ
ズム体11との間の3つの光路上に1/4波長板を配置
しても良い。この時、この1/4波長板をプリズム体1
1の直角プリズム12の面に接合して一体的にしても良
く、さらには1/4波長板14をプリズム体11の直角
プリズム13の面に接合して一体的にしても良い。
Further, instead of the half-wave plate 18 of the second embodiment shown in FIG. 2A, a quarter-wave plate is arranged so as to cover the entire entrance and exit surfaces of the right-angle prism 17. At the same time, a quarter-wave plate may be arranged on the exit surface of the frit body 19, and further, a quarter-wave plate is arranged on three optical paths between the frit body 19 and the prism body 11, which will be described later. May be. At this time, the 波長 wavelength plate is connected to the prism 1
The 直 wavelength plate 14 may be joined to and integrated with the surface of the right-angle prism 13 of the prism body 11.

【0062】なお、上述実施例はヘテロダイン方式のレ
ーザー干渉計に本発明を適用したものであるが、本発明
はホモダイン方式の干渉計にも同様に適用することがで
きる。また、直角プリズム17の代わりにコーナーキュ
ーブ等を使用しても良い。このように、本発明は上述実
施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得る。
Although the above embodiment is an example in which the present invention is applied to a heterodyne type laser interferometer, the present invention can be similarly applied to a homodyne type interferometer. Further, a corner cube or the like may be used instead of the right-angle prism 17. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、光学部材
間に温度変化が生じ、さらに空気の揺らぎが生じていて
も測定誤差が極めて少ない高精度な干渉計をコンパクト
な構成で達成できる。しかも、比較的少ない部品点数で
本発明の干渉計が実現できるため、コストの低減につい
ても極めて有利である。
As described above, according to the present invention, a high-precision interferometer with a very small measurement error can be achieved with a compact configuration even when a temperature change occurs between optical members and air fluctuations occur. . Moreover, since the interferometer of the present invention can be realized with a relatively small number of parts, it is extremely advantageous in terms of cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明による干渉計の第1実施例を示
す斜視図、(b)は第1実施例のプリズム体11を通過
する計測光路の様子を示す平面図、(c)は第1実施例
のプリズム体の他の例を示す平面図、(d)は第1実施
例のプリズム体11を通過する空気の揺らぎ計測用光路
の様子を示す平面図である。
1A is a perspective view showing a first embodiment of an interferometer according to the present invention, FIG. 1B is a plan view showing a state of a measurement optical path passing through a prism body 11 of the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a plan view illustrating another example of the prism body of the first embodiment, and FIG. 4D is a plan view illustrating a state of an optical path for measuring fluctuation of air passing through the prism body 11 of the first embodiment.

【図2】(a)は本発明による干渉計の第2実施例を示
す構成図、(b)は第2実施例のプリズム体11の平面
図である。
FIG. 2A is a configuration diagram showing a second embodiment of the interferometer according to the present invention, and FIG. 2B is a plan view of a prism body 11 of the second embodiment.

【図3】(a)は従来の干渉計を示す構成図、(b)は
従来のプリズム体2の平面図である。
3A is a configuration diagram showing a conventional interferometer, and FIG. 3B is a plan view of a conventional prism body 2. FIG.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

1・・・・・ レーザー光源 10a,10b・・・・・ レシーバ 11・・・・・ 第1のプリズム体 14(14a〜14f)・・・・・ 1/4波長板 15・・・・・ 第1の移動鏡 16・・・・・ 第2の移動鏡 17・・・・・ 偏向プリズム(直角プリズム) 18・・・・・ 1/2波長板 19・・・・・ 第1のプリズム体 22・・・・・ 補正部材 1 Laser light source 10a, 10b Receiver 11 First prism 14 (14a to 14f) 1/4 wavelength plate 15 First moving mirror 16 Second moving mirror 17 Deflection prism (right-angle prism) 18 Half-wave plate 19 First prism body 22 ···· Correction member

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】コヒーレントな光束を供給する光源手段
と、該光束を第1光束と第2光束とに偏光分離する偏光
分離面と該偏光分離面と直交する反射面を有する第1光
学部材と、第1光学部材に対向して配置された第1反射
部材と、前記偏光分離面を通過する第1光束が前記偏光
分離面と前記第1反射部材との間を別光路でそれぞれ往
復して前記偏光分離面を射出するように,前記第1光学
部材と前記第1反射部材との間の各往復光路に設けられ
た第1及び第2の1/4波長板と、前記偏光分離面を射
出する第1光束と前記偏光分離面を反射する第2光束と
を再び前記偏光分離面に向けて偏向する偏向部材と、該
偏向部材を介した第1光束を前記偏光分離面で反射させ
かつ該偏向部材を介した第2光束を前記偏光分離面で透
過させるために,前記偏向部材と前記偏光分離面との光
路間に配置された位相部材と、前記第1光学部材に対向
して配置された第2反射部材と、前記偏光分離面を通過
する第2光束が前記偏光分離面と前記第2反射部材との
間を別光路でそれぞれ往復して前記偏光分離面を射出す
るように,前記第1光学部材と前記第2反射部材との間
の各往復光路に設けられた第3及び第4の1/4波長板
と、前記偏光分離面を反射する第1光束と前記偏光分離
面を射出する第2光束とを受光して前記1反射部材と第
2反射部材との相対的な移動量を検出する第1検出手段
と、前記偏光分離面を射出する第1光束と前記偏光分離
面を反射する第2光束を各々分割し,分割された第1光
束を前記偏光分離面で反射させかつ分割された第2光束
を前記偏光分離面で透過させるために,前記偏光分離面
と前記偏向部材との間に配置された第2光学部材と、該
第2光学部材を介して前記偏光分離面を通過する分割さ
れた第2光束が前記偏光分離面と前記第1もしくは第2
反射部材との間を別光路でそれぞれ往復して前記偏光分
離面を射出するように,前記第1光学部材と前記第1も
しくは第2反射部材との間の各往復光路に設けられた第
5及び第6の1/4波長板と、前記第1光学部材と前記
第1もしくは第2反射部材との間の前記第5の1/4波
長板を往復する光路中に設けられた第1補正部材と、前
記第1光学部材と前記第1もしくは第2反射部材との間
の前記第6の1/4波長板を往復する光路中に設けられ
た第2補正部材と、前記偏光分離面を反射する分割され
た第1光束と前記偏光分離面を射出する分割された第2
光束とを受光して空気の屈折率の変化を検出する第2検
出手段とを有することを特徴とする干渉計。
A light source means for supplying a coherent light beam; a first optical member having a polarization separation surface for separating the light beam into a first light beam and a second light beam; and a reflection surface orthogonal to the polarization separation surface. A first reflection member disposed to face the first optical member, and a first light beam passing through the polarization separation surface reciprocates between the polarization separation surface and the first reflection member in separate optical paths. A first and a second quarter-wave plate provided on each reciprocating optical path between the first optical member and the first reflection member so as to emit the polarization separation surface; A deflecting member that deflects the emitted first light beam and the second light beam that reflects the polarization splitting surface again toward the polarization splitting surface, and reflects the first light beam passing through the deflecting member on the polarization splitting surface; In order to transmit the second light beam through the deflecting member through the polarization splitting surface, A phase member disposed between the optical paths of the deflecting member and the polarization separation surface, a second reflection member disposed to face the first optical member, and a second light beam passing through the polarization separation surface being polarized light. It is provided on each reciprocating optical path between the first optical member and the second reflecting member so as to reciprocate between the separating surface and the second reflecting member in separate optical paths and emit the polarized light separating surface. And the third and fourth quarter-wave plates, the first light beam that reflects the polarization splitting surface, and the second light beam that exits the polarization splitting surface. First detecting means for detecting a relative movement amount of the first light beam, a first light beam emitted from the polarization splitting surface, and a second light beam reflecting the polarized light splitting surface. In order to transmit the second light beam reflected by the separation surface and split by the polarization separation surface, A second optical member disposed between the polarization splitting surface and the deflecting member; and a split second light beam passing through the polarization splitting surface via the second optical member, the split second light beam passing through the polarization splitting surface and the second optical member. 1st or 2nd
Fifth light paths provided in each reciprocating optical path between the first optical member and the first or second reflecting member so that the light beam reciprocates between the first optical member and the first or second reflecting member while reciprocating between the first and second reflecting members and the reflecting member. A first correction provided in an optical path reciprocating through the fifth quarter wave plate between the first optical member and the first or second reflection member, and a sixth quarter wave plate. A member, a second correction member provided in an optical path reciprocating through the sixth quarter-wave plate between the first optical member and the first or second reflection member, and the polarization separation surface. The reflected first split light beam and the split second light beam exiting the polarization splitting surface
An interferometer comprising: a second detection unit that receives a light beam and detects a change in the refractive index of air.
【請求項2】前記第1及び第2補正部材は、内部が真空
もしくは空気が封入された密閉部材で構成されることを
特徴とする請求項1記載の干渉計。
2. The interferometer according to claim 1, wherein said first and second correction members are constituted by a sealing member in which a vacuum or air is sealed.
【請求項3】前記第1及び第2補正部材は、熱膨張が殆
どない棒状部材で構成され、該棒状部材の一方の端は前
記第1もしくは第2反射部材に固定され、該棒状部材の
一方の端は反射面を有することを特徴とする請求項1記
載の干渉計。
3. The first and second correction members are rod-shaped members having little thermal expansion, and one end of the rod-shaped member is fixed to the first or second reflection member. The interferometer according to claim 1, wherein one end has a reflecting surface.
【請求項4】前記第1及び第2補正部材は、一体的に構
成されることを特徴とする請求項1記載の干渉計。
4. The interferometer according to claim 1, wherein said first and second correction members are integrally formed.
【請求項5】前記第1乃至第6の1/4波長板は一体的
に構成されることを特徴とする請求項1乃至4記載の干
渉計。
5. The interferometer according to claim 1, wherein said first to sixth quarter-wave plates are integrally formed.
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