JPH09178415A - Light wave interference measuring device - Google Patents

Light wave interference measuring device

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Publication number
JPH09178415A
JPH09178415A JP7351078A JP35107895A JPH09178415A JP H09178415 A JPH09178415 A JP H09178415A JP 7351078 A JP7351078 A JP 7351078A JP 35107895 A JP35107895 A JP 35107895A JP H09178415 A JPH09178415 A JP H09178415A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
frequency
beam splitter
polarization beam
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP7351078A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Kawai
斉 河井
Koichi Tsukihara
浩一 月原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP7351078A priority Critical patent/JPH09178415A/en
Publication of JPH09178415A publication Critical patent/JPH09178415A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide such a light wave interference measuring device with high measuring precision as being capable of reducing non-linear errors resulting from error light mixed in a reference light passage or a measurement light passage in a polarizing beam splitter. SOLUTION: A light splitting means 50 is arranged in a light passage between a light source 1 and a polarizing beam splitter 3 to polarizinglyl split first to third lights from the light source 1 into light with a first polarized condition and light with a second polarized condition and emit the light with the first polarized condition and the light with the second polarized condition along mutually parallel light passages at a preset space. A displacement amount of a moving mirror 7, measured in accordance with a first interference light is corrected, based on refraction factor variation information in the measurement light passages measured in accordance with a second interference light and a third interference light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光波干渉測定装置に
関し、特に高精度な変位計測を行うための光波干渉測定
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light wave interference measuring device, and more particularly to a light wave interference measuring device for performing highly accurate displacement measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14は、従来の光波干渉測定装置の構
成を概略的に示す図である。図14の光波干渉測定装置
は、移動鏡906の光軸方向(図中矢印方向)の真の変
位量Dを測長するものである。測長用光源912は、周
波数ω1 の光と周波数ω1'(ω1'=ω1 +Δω1 )の光
とを含む光を射出する。この2つの光は、周波数が互い
にわずかに異なり、偏光方位が互いに直交している。
2. Description of the Related Art FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional lightwave interference measuring apparatus. The light wave interferometer of FIG. 14 measures the true displacement amount D of the movable mirror 906 in the optical axis direction (arrow direction in the figure). The length measurement light source 912 emits light including the light of the frequency ω 1 and the light of the frequency ω 1 ′ (ω 1 ′ = ω 1 + Δω 1 ). The two lights have slightly different frequencies from each other and polarization directions orthogonal to each other.

【0003】この2つの光は、ビームスプリッター91
3を介して偏光ビームスプリッタ904に入射し、周波
数ω1'の光と周波数ω1 の光とに分離される。周波数ω
1'の光は参照光となり、固定鏡905で反射された後、
再び偏光ビームスプリッタ904に戻る。また、周波数
ω1 の光は測定光となり、移動鏡906で反射された
後、再び偏光ビームスプリッタ904に戻る。
These two lights are beam splitter 91.
It is incident on the polarization beam splitter 904 via 3 and is separated into light of frequency ω 1 'and light of frequency ω 1 . Frequency ω
The light of 1 'becomes the reference light, and after being reflected by the fixed mirror 905,
It returns to the polarization beam splitter 904 again. The light of frequency ω 1 becomes measurement light, which is reflected by the movable mirror 906 and then returns to the polarization beam splitter 904 again.

【0004】偏光ビームスプリッタ904に戻ってきた
測定光と参照光とは、同一光路に沿って偏光ビームスプ
リッタ904から射出される。同一光路に沿って偏光ビ
ームスプリッタ904から射出された測定光と参照光と
は、偏光子931を介して干渉する。偏光素子931
は、具体的には参照光の偏光方位と測定光の偏光方位の
それぞれに対して45°傾いて配置された偏光板であ
る。偏光素子931を介して生成された干渉光は、受光
素子916で受光される。受光素子916で変換された
干渉ビート信号(周波数Δω1 )934は、位相計91
7に入力される。
The measurement light and the reference light returning to the polarization beam splitter 904 are emitted from the polarization beam splitter 904 along the same optical path. The measurement light and the reference light emitted from the polarization beam splitter 904 along the same optical path interfere with each other via the polarizer 931. Polarizing element 931
Specifically, is a polarizing plate arranged at an angle of 45 ° with respect to each of the polarization direction of the reference light and the polarization direction of the measurement light. The interference light generated via the polarizing element 931 is received by the light receiving element 916. The interference beat signal (frequency Δω 1 ) 934 converted by the light receiving element 916 is output by the phase meter 91.
7 is input.

【0005】一方、測長用光源912から射出された2
つの光の一部はビームスプリッタ913によって反射さ
れ、偏光素子930を介して干渉する。偏光素子930
を介して生成された干渉光は受光素子914によって検
出され、参照信号(周波数Δω1 )933として位相計
917に入力される。なお、偏光素子930は、偏光素
子931と同様に2つの光を偏光干渉させる偏光板であ
る。位相計917は、参照信号933に対する干渉ビー
ト信号934の位相変化を測定することによって移動鏡
906の変位量Dmを求め、その変位量情報を信号94
0として演算器935に出力する。
On the other hand, 2 emitted from the length measuring light source 912
Some of the two lights are reflected by the beam splitter 913 and interfere with each other via the polarization element 930. Polarizing element 930
The interference light generated via the light is detected by the light receiving element 914 and input to the phase meter 917 as the reference signal (frequency Δω 1 ) 933. The polarizing element 930 is a polarizing plate that causes two lights to interfere with each other in the same manner as the polarizing element 931. The phase meter 917 obtains the displacement amount Dm of the movable mirror 906 by measuring the phase change of the interference beat signal 934 with respect to the reference signal 933, and outputs the displacement amount information to the signal 94.
It is output as 0 to the calculator 935.

【0006】ところで、図14のような光波の干渉によ
る測長を精密(高精度)に行うためには、光路中の空気
(またはその他の気体)の屈折率変動を無視することが
できない。そこで、従来の光波干渉測定装置は、図14
に示すように、測定光路中の空気の屈折率変動に起因す
る測長誤差の補正手段としてエアセンサ932を備えて
いる。すなわち、エアセンサ932を用いて測定光路中
の大気の温度、圧力、湿度を測定し、この測定結果に基
づいて光の波長を補正することによって、空気の屈折率
変動に起因する測長誤差を補正している。
By the way, in order to perform the length measurement by the interference of light waves as shown in FIG. 14 with precision (high accuracy), the fluctuation of the refractive index of air (or other gas) in the optical path cannot be ignored. Therefore, the conventional light wave interferometer is shown in FIG.
As shown in, an air sensor 932 is provided as a means for correcting the measurement error due to the fluctuation of the refractive index of air in the measurement optical path. That is, the air sensor 932 is used to measure the temperature, pressure, and humidity of the atmosphere in the measurement optical path, and the wavelength of light is corrected based on the measurement result, thereby correcting the measurement error caused by the fluctuation of the refractive index of air. doing.

【0007】すなわち、真の変位量をDとし、空気の屈
折率をnとし、nは空間的に一様であるとすると、光波
干渉測定装置で測定される変位量Dmは、
That is, assuming that the true displacement amount is D, the refractive index of air is n, and n is spatially uniform, the displacement amount Dm measured by the light wave interferometer is:

【数1】Dm=nD・・・(1) と表される。## EQU1 ## Dm = nD (1)

【0008】ここで、nを光の波長を用いて表すと、Here, when n is expressed using the wavelength of light,

【数2】Dm=λ0 D/λ・・・(2) となる。但し、λ=c/ωである。ここで、λ0 は真空
中の光の波長であり、λは測定光路に沿った光の波長で
ある。
## EQU2 ## Dm = λ 0 D / λ (2) However, λ = c / ω. Here, λ 0 is the wavelength of light in vacuum, and λ is the wavelength of light along the measurement optical path.

【0009】なお、波長λは、測定光路中の空気の温
度、圧力、湿度に依存する量である。したがって、測定
光路に沿った空気の温度、圧力、湿度をエアセンサ93
2で測定することにより、波長λを求めることができ
る。すなわち、演算器935は、位相計917からの変
位Dmの信号940と、エアセンサ932からの温度、
圧力、湿度の測定信号941と、式(2)に示す演算式
とに基づいて、移動鏡906の真の変位量Dを求めるこ
とができる。
The wavelength λ is an amount that depends on the temperature, pressure and humidity of the air in the measurement optical path. Therefore, the temperature, pressure, and humidity of the air along the measurement optical path are measured by the air sensor 93.
The wavelength λ can be obtained by measuring at 2. That is, the calculator 935 detects the displacement Dm signal 940 from the phase meter 917 and the temperature from the air sensor 932.
The true displacement amount D of the movable mirror 906 can be obtained based on the pressure / humidity measurement signal 941 and the arithmetic expression shown in Expression (2).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
技術では、測定光路の1箇所のみにおいて空気の温度、
圧力、湿度をエアセンサで検出している。このため、空
気の屈折率が測定光路に沿って一様に変動している場合
には正確な補正が可能であるが、空気の屈折率が測定光
路上において局所的に変動している場合には、空気の屈
折率変動に起因する測長誤差を正確に補正することがで
きないという不都合があった。
As described above, in the prior art, the air temperature,
Pressure and humidity are detected by an air sensor. Therefore, accurate correction is possible when the refractive index of air varies uniformly along the measurement optical path, but when the refractive index of air locally varies on the measurement optical path. However, there is a problem in that the measurement error due to the fluctuation of the refractive index of air cannot be accurately corrected.

【0011】そこで、本発明者等は、特願平7−664
69号の明細書および図面において、2つの異なる周波
数の光を用いて空気の屈折率変動に起因する測長誤差を
補正することの可能な光波干渉測定装置を提案してい
る。なお、特願平7−66469号の明細書および図面
に開示された光波干渉測定装置は、本件出願時に未だ公
開されておらず、本件出願の従来技術に属していない。
Therefore, the present inventors have filed Japanese Patent Application No. 7-664.
In the specification and the drawing of No. 69, an optical wave interferometer capable of correcting a measurement error due to fluctuations in the refractive index of air by using light of two different frequencies is proposed. The lightwave interference measuring device disclosed in the specification and the drawings of Japanese Patent Application No. 7-66469 has not been disclosed at the time of filing this application and does not belong to the prior art of this application.

【0012】図13は、特願平7−66469号の明細
書および図面に開示の光波干渉測定装置の構成を概略的
に示す図である。図13の光波干渉測定装置では、後述
する測長用光源1から射出される光と同じ光路上に、2
つの異なる周波数ω2 (基本波)およびω3 (第2高調
波:2ω 2 =ω3 )のレーザ光を結合させている。こう
して、この2つの異なる周波数のレーザ光により、測長
用干渉計の光路中での空気(または他の気体等)の屈折
率変動を求めることができる。
FIG. 13 is a specification of Japanese Patent Application No. 7-66469.
Schematic configuration of the light wave interferometer disclosed in the specification and drawings
FIG. The light wave interferometer of FIG. 13 will be described later.
2 on the same optical path as the light emitted from the length measurement light source 1.
Two different frequencies ωTwo(Fundamental wave) and ωThree(2nd harmonic
Wave: 2ω Two= ΩThree) Laser light is coupled. like this
Then, using these two laser beams with different frequencies,
Refraction of air (or other gas, etc.) in the optical path of the optical interferometer
The rate fluctuation can be calculated.

【0013】図13の光波干渉測定装置では、光源20
から射出された周波数ω2 の光323の一部が第2高調
波発生素子(以下、「SHG変換素子」という)22に
よって周波数ω3 (2ω2 =ω3 )の光423にSHG
変換され、残りの周波数ω2の光はSHG変換素子22
をそのまま透過する。なお、SHG変換素子22を介し
た周波数ω2 の光323および周波数ω3 の光423の
偏光方位は、測長用光源1から射出される光(後述する
光302および402)の偏光方位に対して45°の角
度をなしている。周波数ω2 の光323および周波数ω
3 の光423は、たとえばダイクロイックミラーからな
る周波数結合素子24によって測長用光源1から射出さ
れた周波数ω1 の光302および周波数ω1'の光402
と同一光路上に結合する。結合された光は、同じ光路を
介して、偏光ビームスプリッター3に入射する。
In the light wave interferometer of FIG. 13, the light source 20 is used.
A part of the light 323 of the frequency ω 2 emitted from the SHG is converted into the light 423 of the frequency ω 3 (2ω 2 = ω 3 ) by the second harmonic generation element (hereinafter referred to as “SHG conversion element”) 22.
The converted light having the remaining frequency ω 2 is converted into the SHG conversion element 22.
Is transmitted as it is. The polarization directions of the light 323 having the frequency ω 2 and the light 423 having the frequency ω 3 via the SHG conversion element 22 are relative to the polarization directions of the light (lights 302 and 402 described later) emitted from the length measurement light source 1. Angle of 45 °. Light 323 with frequency ω 2 and frequency ω
3 of the light 423, for example, dichroic light 302 of clock frequency coupling element frequency omega 1 emitted from the long light source 1 measured by 24 consisting of a mirror and frequency omega 1 'of the light 402
Coupled to the same optical path as. The combined light enters the polarization beam splitter 3 via the same optical path.

【0014】周波数ω2 の光323および周波数ω3
光423は、偏光ビームスプリッター3によって、固定
鏡5側に反射される光(参照光)と移動鏡7側へ透過す
る光(測定光)とに分割される。参照光と測定光とは、
その偏光方位が互いに直交しているが、いずれも周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光をそれぞれ含んでいる。
すなわち、参照光は周波数ω2 の光326および周波数
ω3 の光426を含み、測定光は周波数ω2 の光327
および周波数ω3 の光427を含んでいる。
The light 323 having the frequency ω 2 and the light 423 having the frequency ω 3 are reflected by the polarization beam splitter 3 toward the fixed mirror 5 (reference light) and transmitted through the movable mirror 7 (measurement light). Is divided into and Reference light and measurement light are
The polarization directions thereof are orthogonal to each other, but both contain light of frequency ω 2 and light of frequency ω 3 , respectively.
That is, the reference light includes the light 326 of the frequency ω 2 and the light 426 of the frequency ω 3 , and the measurement light is the light 327 of the frequency ω 2 .
And light 427 of frequency ω 3 .

【0015】偏光ビームスプリッター3で反射された参
照光は、1/4波長板4を介して固定鏡5で反射された
後、1/4波長板4を介して偏光ビームスプリッター3
に入射する。偏光ビームスプリッター3を透過した参照
光は、コーナーキューブプリズム8で反射された後、偏
光ビームスプリッター3に入射する。偏光ビームスプリ
ッター3を透過した参照光は、1/4波長板4を介して
固定鏡5で再び反射された後、1/4波長板4を介して
偏光ビームスプリッター3に戻る。一方、偏光ビームス
プリッター3を透過した測定光は、1/4波長板6を介
して移動鏡7で反射された後、1/4波長板6を介して
偏光ビームスプリッター3に入射する。偏光ビームスプ
リッター3で反射された測定光は、コーナーキューブプ
リズム8で反射された後、偏光ビームスプリッター3に
入射する。偏光ビームスプリッター3で反射された測定
光は、1/4波長板6を介して移動鏡7で再び反射され
た後、1/4波長板6を介して偏光ビームスプリッター
3に戻る。こうして、参照光(周波数ω2 の光326お
よび周波数ω3 の光426)および測定光(周波数ω2
の光327および周波数ω3 の光427)は、偏光ビー
ムスプリッター3に入射して結合され、同一光路に沿っ
て射出される。
The reference light reflected by the polarization beam splitter 3 is reflected by the fixed mirror 5 via the quarter-wave plate 4 and then the polarization beam splitter 3 via the quarter-wave plate 4.
Incident on. The reference light that has passed through the polarization beam splitter 3 is reflected by the corner cube prism 8 and then enters the polarization beam splitter 3. The reference light transmitted through the polarization beam splitter 3 is reflected again by the fixed mirror 5 via the quarter wavelength plate 4, and then returns to the polarization beam splitter 3 via the quarter wavelength plate 4. On the other hand, the measurement light transmitted through the polarization beam splitter 3 is reflected by the movable mirror 7 through the quarter wavelength plate 6 and then enters the polarization beam splitter 3 through the quarter wavelength plate 6. The measurement light reflected by the polarization beam splitter 3 is reflected by the corner cube prism 8 and then enters the polarization beam splitter 3. The measurement light reflected by the polarization beam splitter 3 is reflected again by the movable mirror 7 through the quarter wavelength plate 6 and then returns to the polarization beam splitter 3 through the quarter wavelength plate 6. Thus, the reference light (light 326 of frequency ω 2 and light 426 of frequency ω 3 ) and measurement light (frequency ω 2
Light 327 and the light 427 of frequency ω 3 are incident on the polarization beam splitter 3, are combined, and are emitted along the same optical path.

【0016】偏光ビームスプリッター3で結合された参
照光および測定光は、たとえばダイクロイックミラーか
らなる周波数分離素子25で反射される。こうして、参
照光(周波数ω2 の光326および周波数ω3 の光42
6)および測定光(周波数ω2 の光327および周波数
ω3 の光427)は、周波数分離素子25を透過する周
波数ω1 近傍の光と分離され、偏光ビームスプリッター
28に入射する。偏光ビームスプリッター28は、移動
鏡7で反射された測定光(周波数ω2 の光327および
周波数ω3 の光427)を透過し、固定鏡5で反射され
た参照光(周波数ω2 の光326および周波数ω3 の光
426)を反射する。
The reference light and the measurement light combined by the polarization beam splitter 3 are reflected by the frequency separation element 25 which is, for example, a dichroic mirror. Thus, the reference light (light 326 of frequency ω 2 and light 42 of frequency ω 3
6) and the measurement light (the light 327 having the frequency ω 2 and the light 427 having the frequency ω 3 ) are separated from the light near the frequency ω 1 that passes through the frequency separation element 25, and enter the polarization beam splitter 28. The polarization beam splitter 28 transmits the measurement light (the light 327 of the frequency ω 2 and the light 427 of the frequency ω 3 ) reflected by the movable mirror 7, and the reference light (the light 326 of the frequency ω 2 reflected by the fixed mirror 5). And light 426) of frequency ω 3 is reflected.

【0017】偏光ビームスプリッター28を透過した周
波数ω2 の光327および周波数ω3 の光427のうち
周波数ω2 の光327は、SHG変換素子30によって
周波数ω3 (2ω2 =ω3 )の光331に変換される。
一方、周波数ω3 の光427は、SHG変換素子30を
そのまま透過して周波数ω3 の光431となる。その結
果、SHG変換素子30によって周波数ω2 から周波数
ω3 に変換された光331と移動鏡7で反射された周波
数ω3 の光431とが干渉し、その干渉光が受光素子3
2によって検出される。また、偏光ビームスプリッター
28で反射された周波数ω2 の光326および周波数ω
3 の光426についても、SHG変換素子34の作用に
より、周波数ω2 から周波数ω3 に変換された光335
と固定鏡5で反射された周波数ω3 の光435との干渉
光が受光素子36で検出される。
[0017] Light of the light 327 of the frequency omega 2 of the polarization beam splitter 28 the light 327 of the frequency omega 2 transmitted through and frequency omega 3 light 427, the frequency omega 3 by SHG device 30 (2ω 2 = ω 3) 331.
On the other hand, the light 427 of the frequency omega 3 is a light 431 of frequency omega 3 and is transmitted through the SHG device 30. As a result, the light 331 converted from the frequency ω 2 to the frequency ω 3 by the SHG conversion element 30 interferes with the light 431 of the frequency ω 3 reflected by the movable mirror 7, and the interference light is received by the light receiving element 3
Detected by 2. Further, the light 326 of the frequency ω 2 reflected by the polarization beam splitter 28 and the frequency ω 2
Also for the light 426 of No. 3 , the light 335 converted from the frequency ω 2 to the frequency ω 3 by the action of the SHG conversion element 34.
The light receiving element 36 detects the interference light with the light 435 of the frequency ω 3 reflected by the fixed mirror 5.

【0018】受光素子32および36でそれぞれ検出さ
れた干渉信号110および109は、位相計37に入力
される。位相計37では、干渉信号109(参照信号)
に対する干渉信号110(測定信号)の位相変化を測定
する。こうして、周波数ω3の光に対する光路長変化D
(ω3 )と周波数ω2 の光に対する光路長変化D
(ω2 )との差すなわち{D(ω3 )−D(ω2 )}を
求めることができる。位相計37で求められた{D(ω
3 )−D(ω2 )}に関する信号111は、演算器38
に供給される。
The interference signals 110 and 109 detected by the light receiving elements 32 and 36, respectively, are input to the phase meter 37. In the phase meter 37, the interference signal 109 (reference signal)
The phase change of the interference signal 110 (measurement signal) with respect to is measured. Thus, the optical path length change D for the light of frequency ω 3
3 ) and optical path length change D for light of frequency ω 2
The difference from (ω 2 ), that is, {D (ω 3 ) −D (ω 2 )} can be obtained. {D (ω
3 ) -D (ω 2 )} signal 111 is calculated by the calculator 38
Is supplied to.

【0019】また、図13の光波干渉測定装置では、測
長用光源1は、周波数ω1 の光302と周波数ω1'(ω
1'=ω1 +Δω1 )の光402とを含む光を射出する。
この2つの光は、周波数が互いにわずかに異なり、偏光
方位が互いに直交している。
Further, in the optical interference measuring apparatus of FIG. 13, the length for the light source 1 measurement, the light 302 and the frequency omega 1 of the frequency omega 1 '(omega
1 '= ω 1 + Δω 1 ) and the light 402 are emitted.
The two lights have slightly different frequencies from each other and polarization directions orthogonal to each other.

【0020】この2つの光は、ビームスプリッター12
および周波数結合素子24を介して偏光ビームスプリッ
ター3に入射し、周波数ω1'の光402と周波数ω1
光302とに分離される。周波数ω1'の光402は参照
光となり、1/4波長板4、固定鏡5、1/4波長板
4、偏光ビームスプリッター3およびコーナーキューブ
プリズム8を介して偏光ビームスプリッター3に戻る。
また、周波数ω1 の光302は測定光となり、1/4波
長板6、移動鏡7、1/4波長板6、偏光ビームスプリ
ッター3およびコーナーキューブプリズム8を介して、
偏光ビームスプリッター3に戻る。
These two lights are transmitted to the beam splitter 12
And incident on the polarization beam splitter 3 via the frequency coupling element 24 is separated into a light 302 of the light 402 and the frequency omega 1 of the frequency omega 1 '. The light 402 having the frequency ω 1 'becomes reference light, and returns to the polarization beam splitter 3 via the quarter wave plate 4, the fixed mirror 5, the quarter wave plate 4, the polarization beam splitter 3 and the corner cube prism 8.
Further, the light 302 having the frequency ω 1 becomes the measurement light, and passes through the quarter-wave plate 6, the movable mirror 7, the quarter-wave plate 6, the polarization beam splitter 3, and the corner cube prism 8,
Return to the polarization beam splitter 3.

【0021】偏光ビームスプリッター3に戻ってきた測
定光と参照光とは、同一光路に沿って偏光ビームスプリ
ッター3から射出される。同一光路に沿って偏光ビーム
スプリッター3から射出された参照光および測定光は、
周波数分離素子25を透過した後、周波数ω1'の光40
9および周波数ω1 の光309となり、偏光子10を介
して干渉する。偏光素子10を介して生成された干渉光
は、受光素子11で受光される。受光素子11で変換さ
れた干渉ビート信号(周波数Δω1 )107は、位相計
15に入力される。
The measurement light and the reference light returning to the polarization beam splitter 3 are emitted from the polarization beam splitter 3 along the same optical path. The reference light and the measurement light emitted from the polarization beam splitter 3 along the same optical path are
After passing through the frequency separation element 25, the light 40 having the frequency ω 1 'is
9 and a light 309 of frequency ω 1 and interfere via the polarizer 10. The interference light generated via the polarizing element 10 is received by the light receiving element 11. The interference beat signal (frequency Δω 1 ) 107 converted by the light receiving element 11 is input to the phase meter 15.

【0022】一方、測長用光源1から射出された2つの
光の一部はビームスプリッター12によって反射され、
偏光素子13を介して干渉する。偏光素子13を介して
生成された干渉光は受光素子14によって検出され、参
照信号(周波数Δω1 )106として位相計15に入力
される。位相計15は、参照信号106に対する干渉ビ
ート信号107の位相変化を測定することによって移動
鏡7の変位量D(ω1 )を求め、その変位量情報を信号
108として演算器38に出力する。
On the other hand, a part of the two lights emitted from the length measuring light source 1 is reflected by the beam splitter 12,
Interference occurs via the polarizing element 13. The interference light generated through the polarizing element 13 is detected by the light receiving element 14 and input to the phase meter 15 as a reference signal (frequency Δω 1 ). The phase meter 15 obtains the displacement amount D (ω 1 ) of the movable mirror 7 by measuring the phase change of the interference beat signal 107 with respect to the reference signal 106, and outputs the displacement amount information to the calculator 38 as a signal 108.

【0023】演算器38では、測長用光源1を用いた測
長用干渉計で測定した移動鏡7の変位量Dmを補正し、
真の変位量(幾何学的な距離)Dが求められる。以下、
移動鏡7の変位量(ω1 )から真の変位量(幾何学的な
距離)Dへの補正について説明する。周波数ω1 、ω2
およびω3 の光に対する光路長変化D(ω1 )、D(ω
2 )およびD(ω3 )は、それぞれ次の式(3)乃至
(5)により表される。
The computing unit 38 corrects the displacement amount Dm of the movable mirror 7 measured by the length measuring interferometer using the length measuring light source 1,
The true displacement amount (geometrical distance) D is obtained. Less than,
The correction from the displacement amount (ω 1 ) of the movable mirror 7 to the true displacement amount (geometrical distance) D will be described. Frequency ω 1 , ω 2
And the optical path length change D (ω 1) for omega 3 light, D (omega
2 ) and D (ω 3 ) are represented by the following equations (3) to (5), respectively.

【0024】[0024]

【数3】 D(ω1 )=〔1+N・F(ω1 )〕・D ・・・(3)[Equation 3] D (ω 1 ) = [1 + N · F (ω 1 )] · D (3)

【数4】 D(ω2 )=〔1+N・F(ω2 )〕・D ・・・(4)[Equation 4] D (ω 2 ) = [1 + N · F (ω 2 )] · D (4)

【数5】 D(ω3 )=〔1+N・F(ω3 )〕・D ・・・(5)[Equation 5] D (ω 3 ) = [1 + N · F (ω 3 )] · D (5)

【0025】ここで、Dは幾何学的な距離であり、Nは
空気の密度である。また、F(ω)は、空気の構成比が
不変であれば空気の密度に依存することなく光の周波数
ωのみに依存する関数である。上述の式(3)乃至
(5)より、幾何学的距離Dは次の式(6)によって与
えられる。
Where D is the geometric distance and N is the density of air. F (ω) is a function that depends only on the frequency ω of the light without depending on the density of the air if the composition ratio of the air is unchanged. From the above equations (3) to (5), the geometric distance D is given by the following equation (6).

【数6】 D=D(ω1 )−A〔D(ω3 )−D(ω2 )〕・・・(6) 但し、A=F(ω1 )/〔F(ω3 )−F(ω2 )〕で
ある。
[Equation 6] D = D (ω 1 ) −A [D (ω 3 ) −D (ω 2 )] (6) where A = F (ω 1 ) / [F (ω 3 ) −F (Ω 2 )].

【0026】式(6)の右辺第2項の{D(ω3 )−D
(ω2 )}は、上述したように、位相計37によって求
めることができる。また、右辺第1項のD(ω1 )は、
位相計15によって求めることができる。したがって、
演算器38では、位相計15の出力信号108と位相計
37の出力信号111とに基づいて、式(6)の演算式
により、測長用干渉計で測定した変位量D(ω1 )を補
正し、真の変位量Dを求めることができる。
{D (ω 3 ) -D of the second term on the right side of the equation (6).
2 )} can be obtained by the phase meter 37 as described above. D (ω 1 ) of the first term on the right side is
It can be determined by the phase meter 15. Therefore,
The calculator 38 calculates the displacement amount D (ω 1 ) measured by the interferometer for length measurement by the calculation formula (6) based on the output signal 108 of the phase meter 15 and the output signal 111 of the phase meter 37. The true displacement amount D can be obtained by performing the correction.

【0027】図13の光波干渉測定装置では、光源20
からの周波数ω2 の光および周波数ω3 の光が、測長用
光源1から射出された測長用の光と同一の光路を通る。
このため、空気の屈折率変動が測定光路に沿って一様で
ない場合も、空気の屈折率変動に起因する測長誤差を補
正し、移動鏡の光軸方向の変位量を高精度に測定するこ
とができる。
In the light wave interferometer of FIG. 13, the light source 20 is used.
The light having the frequency ω 2 and the light having the frequency ω 3 from the optical path travels through the same optical path as the light for measurement emitted from the light source 1 for length measurement.
Therefore, even if the refractive index fluctuation of the air is not uniform along the measurement optical path, the measurement error due to the refractive index fluctuation of the air is corrected, and the displacement amount of the movable mirror in the optical axis direction is measured with high accuracy. be able to.

【0028】なお、図13の光波干渉測定装置では、コ
ーナーキューブプリズム8で反射された周波数ω2 の光
327および周波数ω3 の光427からなる測定光は、
偏光ビームスプリッター3で反射されるべき光である。
また、コーナーキューブプリズム8で反射された周波数
ω2 の光326および周波数ω3 426の光からなる参
照光は、偏光ビームスプリッター3を透過すべき光であ
る。
In the light wave interference measuring apparatus of FIG. 13, the measuring light composed of the light 327 having the frequency ω 2 and the light 427 having the frequency ω 3 reflected by the corner cube prism 8 is
It is the light that should be reflected by the polarization beam splitter 3.
Further, the reference light composed of the light 326 having the frequency ω 2 and the light having the frequency ω 3 426 reflected by the corner cube prism 8 is the light to be transmitted through the polarization beam splitter 3.

【0029】ところで、偏光ビームスプリッターが周波
数の異なる複数の光に対して同様の機能を有するよう
に、すなわち偏光ビームスプリッターが理想的に機能す
るように構成することおよび製造することは難しい。こ
のため、偏光ビームスプリッター3で反射されるべき測
定光の一部が透過して参照光路に混入したり、偏光ビー
ムスプリッター3を透過するべき参照光の一部が反射さ
れて測定光路に混入したりする。その結果、参照光路や
測定光路に混入した光が誤差光となって、非線形誤差が
発生し、測定精度が低下してしまう。
By the way, it is difficult to construct and manufacture the polarization beam splitter so as to have the same function with respect to a plurality of lights having different frequencies, that is, the polarization beam splitter ideally functions. Therefore, a part of the measurement light to be reflected by the polarization beam splitter 3 is transmitted and mixed into the reference optical path, or a part of the reference light to be transmitted through the polarization beam splitter 3 is reflected and mixed into the measurement optical path. Or As a result, the light mixed in the reference optical path and the measurement optical path becomes error light, and a non-linear error occurs, which lowers the measurement accuracy.

【0030】なお、結晶タイプの偏光ビームスプリッタ
ーは、複数の周波数に対し高い性能を示す。しかしなが
ら、ダブルパス構成の光波干渉測定装置に結晶タイプの
偏光ビームスプリッターを用いる場合、ダブルパス構成
に基づいて測定光および参照光の偏光状態が変わると結
晶の異方性に起因して分離機能が低下してしまう。その
結果、参照光路や測定光路に混入した光が誤差光となっ
て、非線形誤差が発生し、測定精度が低下してしまう。
The crystal type polarization beam splitter exhibits high performance for a plurality of frequencies. However, when a crystal-type polarization beam splitter is used in the optical interferometer with a double-pass configuration, if the polarization states of the measurement light and the reference light change based on the double-pass configuration, the separation function deteriorates due to crystal anisotropy. Will end up. As a result, the light mixed in the reference optical path and the measurement optical path becomes error light, and a non-linear error occurs, which lowers the measurement accuracy.

【0031】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、偏光ビームスプリッターにおいて参照光路や
測定光路に混入した誤差光に起因する非線形誤差を低減
した、測定精度の高い光波干渉測定装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a light wave interferometer with high measurement accuracy, which reduces a non-linear error caused by error light mixed in the reference optical path and the measurement optical path in the polarization beam splitter. The purpose is to provide.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明において、所定の周波数を有する第1の光
と、互いに異なる周波数を有する第2の光および第3の
光とを同一光路に沿って出力するための光源部と、前記
光源部から出力された前記第1の光乃至前記第3の光
を、固定鏡までの参照光路に沿って導かれる第1の偏光
状態を有する参照光と、移動鏡までの測定光路に沿って
導かれる第2の偏光状態を有する測定光とにそれぞれ偏
光分離するための偏光ビームスプリッターと、前記測定
光路および前記参照光路を介した前記第1の光に基づい
て、前記測定光路を介した測定光と前記参照光路を介し
た参照光との第1干渉光を生成するための第1干渉光生
成系と、前記測定光路を介した前記第2の光および前記
第3の光のうち一方の光の周波数を他方の光の周波数と
ほぼ一致させて第2干渉光を生成するための第2干渉光
生成系と、前記参照光路を介した前記第2の光および前
記第3の光のうち一方の光の周波数を他方の光の周波数
とほぼ一致させて第3干渉光を生成するための第3干渉
光生成系と、前記光源部と前記偏光ビームスプリッター
との間の光路中に配置され、前記光源部からの前記第1
の光乃至前記第3の光を前記第1の偏光状態を有する光
と前記第2の偏光状態を有する光とにそれぞれ偏光分離
するとともに、前記第1の偏光状態を有する光と前記第
2の偏光状態を有する光とを所定の間隔を隔てた互いに
平行な光路に沿って射出するための光分離手段とを備
え、前記第1干渉光に基づいて測定された前記移動鏡の
変位量を、前記第2干渉光および前記第3干渉光に基づ
いて測定された前記測定光路中の屈折率変動情報に基づ
いて補正することを特徴とする光波干渉測定装置を提供
する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the first light having a predetermined frequency and the second light and the third light having different frequencies are provided on the same optical path. And a reference having a first polarization state for guiding the first light to the third light output from the light source unit along a reference optical path to a fixed mirror. A polarization beam splitter for polarization-separating light and measurement light having a second polarization state guided along a measurement light path to the movable mirror; and the first beam passing through the measurement light path and the reference light path. A first interference light generation system for generating a first interference light between the measurement light passing through the measurement light path and the reference light passing through the reference light path based on light; and the second interference light generation system passing through the measurement light path. Light and one of the third lights Of the second light and the third light passing through the reference optical path, the second interference light generation system for generating the second interference light by making the frequency of the second light substantially match the frequency of the other light. Is disposed in the optical path between the light source unit and the polarization beam splitter, and a third interference light generation system for generating a third interference light by making the frequency of the light of the other light substantially match the frequency of the other light, The first from the light source unit
Light or the third light is polarized and separated into the light having the first polarization state and the light having the second polarization state, and the light having the first polarization state and the second light. A light separation means for emitting light having a polarization state along mutually parallel optical paths at a predetermined distance, and a displacement amount of the movable mirror measured based on the first interference light, There is provided a light wave interference measuring apparatus characterized by performing correction based on refractive index variation information in the measurement optical path measured based on the second interference light and the third interference light.

【0033】本発明の好ましい態様によれば、前記偏光
ビームスプリッターにおいて前記参照光路に混入した誤
差光および前記測定光路に混入した誤差光を除去するた
めの除去手段をさらに備えている。この場合、前記除去
手段は、前記偏光ビームスプリッターと前記固定鏡との
間の光路中に配置され、所定の参照光路に沿った参照光
だけを通過させるための第1空間フィルターと、前記偏
光ビームスプリッターと前記移動鏡との間の光路中に配
置され、所定の測定光路に沿った測定光だけを通過させ
るための第2空間フィルターとを有する。
According to a preferred aspect of the present invention, the polarization beam splitter further comprises a removing means for removing the error light mixed in the reference light path and the error light mixed in the measurement light path. In this case, the removing means is disposed in an optical path between the polarization beam splitter and the fixed mirror, and includes a first spatial filter for passing only reference light along a predetermined reference optical path, and the polarization beam. The second spatial filter is arranged in the optical path between the splitter and the movable mirror and allows only the measuring light along a predetermined measuring optical path to pass therethrough.

【0034】なお、前記光分離手段は、正レンズと、該
正レンズの焦点位置に位置決めされたウォラストンプリ
ズムとを有するか、あるいは偏光ビームスプリッターと
全反射プリズム等の反射鏡とを有する。また、本発明の
好ましい態様によれば、前記第1干渉光生成系は、互い
に平行な光路に沿って前記偏光ビームスプリッターから
射出された参照光と測定光とを同一光路上に結合させる
ための光結合手段をさらに備えている。この場合、前記
光結合手段は、正レンズと、該正レンズの焦点位置に位
置決めされたウォラストンプリズムとを有するか、ある
いは偏光ビームスプリッターと全反射プリズム等の反射
鏡とを有する。
The light separating means has a positive lens and a Wollaston prism positioned at the focal position of the positive lens, or has a polarizing beam splitter and a reflecting mirror such as a total reflection prism. Further, according to a preferred aspect of the present invention, the first interference light generation system is for coupling the reference light and the measurement light emitted from the polarization beam splitter along the mutually parallel optical paths on the same optical path. The optical coupling means is further provided. In this case, the optical coupling means has a positive lens and a Wollaston prism positioned at the focal position of the positive lens, or has a polarizing beam splitter and a reflecting mirror such as a total reflection prism.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明の光波干渉測定装置では、
互いに異なる周波数を有する2つの光、すなわち周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光に基づいて測定光路中の
屈折率変動情報を測定する。そして、偏光ビームスプリ
ッターを介して参照光と測定光とに分離されるべき周波
数ω2 の光および周波数ω3 の光を、光分離手段の作用
により互いに平行な光路に沿って空間的に分離する。す
なわち、偏光ビームスプリッターを介して参照光と測定
光とに分離されるべき2つの光を予め平行シフトさせる
ことができるので、測定光路と参照光路とが同一光路上
に結合されることなく、互いに空間的に分離される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the light wave interference measuring apparatus of the present invention,
The refractive index fluctuation information in the measurement optical path is measured based on two lights having different frequencies, that is, a light having a frequency ω 2 and a light having a frequency ω 3 . Then, the light of the frequency ω 2 and the light of the frequency ω 3 which are to be separated into the reference light and the measurement light through the polarization beam splitter are spatially separated along the optical paths parallel to each other by the action of the light separating means. . That is, since the two lights to be separated into the reference light and the measurement light can be preliminarily parallel-shifted via the polarization beam splitter, the measurement light path and the reference light path are not coupled on the same light path, It is spatially separated.

【0036】したがって、偏光ビームスプリッターにお
いて参照光路や測定光路に混入しても、混入した誤差光
の影響を低減することができる。すなわち、混入した誤
差光に起因する非線形誤差を低減することができ、精度
の高い測定を行うことができる。なお、偏光ビームスプ
リッターにおいて参照光路に混入した誤差光および測定
光路に混入した誤差光を除去するための除去手段を備え
ることにより、混入した誤差光に起因する非線形誤差を
さらに低減することができ、さらに精度の高い測定を行
うことができる。
Therefore, even if the polarization beam splitter mixes in the reference optical path and the measurement optical path, the influence of the mixed error light can be reduced. That is, it is possible to reduce the non-linear error caused by the mixed error light, and it is possible to perform highly accurate measurement. It should be noted that by providing the removing means for removing the error light mixed in the reference optical path and the error light mixed in the measurement optical path in the polarization beam splitter, it is possible to further reduce the non-linear error caused by the mixed error light, Further accurate measurement can be performed.

【0037】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明の第1実施例にかかる光
波干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。なお、
第1実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるホモダイ
ン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行っている。ま
た、図2は、図1の測長部200の拡大図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical interference measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. In addition,
In the light wave interference measuring apparatus of the first embodiment, the so-called homodyne interference method is used to measure the refractive index fluctuation. Further, FIG. 2 is an enlarged view of the length measuring unit 200 of FIG.

【0038】図1の光波干渉測定装置は、移動鏡7の光
軸方向(図中矢印方向)の変位量を測長するための光を
供給する測長用光源1を備えている。測長用光源1は、
たとえば波長633nmのレーザ光を供給するHe−N
eレーザである。そして、測長用光源1は、周波数が互
いにわずかに異なり且つ偏光方位が互いに直交する2つ
の直線偏光、すなわち周波数ω1 の光302および周波
数ω1'(ω1'=ω1 +Δω1 )の光402を同一光路に
沿って射出する。以下、周波数ω1 の光および周波数ω
1'の光402をまとめて2周波光という。また、説明の
簡略化のために、周波数ω1 の光302は紙面に平行な
偏光方位を有するP偏光であり、周波数ω1'の光402
は紙面に垂直な偏光方位を有するS偏光であるものとす
る。
The light wave interferometer of FIG. 1 is provided with a length measuring light source 1 for supplying light for measuring the displacement amount of the movable mirror 7 in the optical axis direction (the direction of the arrow in the figure). The length measuring light source 1 is
For example, He-N that supplies laser light having a wavelength of 633 nm
e-laser. The length light source 1 measuring the two linearly polarized light and polarized orientation different to the frequency slightly from each other are orthogonal to each other, i.e. the light 302 and the frequency omega 1 of the frequency omega 1 of the '(ω 1' = ω 1 + Δω 1) The light 402 is emitted along the same optical path. Below, light of frequency ω 1 and frequency ω
The 1'lights 402 are collectively referred to as dual frequency light. Further, for simplicity of explanation, the light 302 of the frequency omega 1 is a P-polarized light having a polarization direction parallel to the paper surface, light 402 of the frequency omega 1 '
Is S-polarized light having a polarization direction perpendicular to the paper surface.

【0039】測長用光源1から射出された周波数ω1
光302および周波数ω1'の光402の一部は、ビーム
スプリッター12を透過した後、たとえばダイクロイッ
クミラーからなる周波数結合素子24に入射する。周波
数結合素子24は、周波数ω1 近傍の光を透過し、その
他の周波数の光を反射する特性を有する。したがって、
周波数結合素子24を透過した周波数ω1 の光302お
よび周波数ω1'の光402は、光分離素子50に入射す
る。光分離素子50は、同一光路に沿って入射したP偏
光とS偏光とを空間的に分離させ互いに平行な光路に沿
って射出する光学素子であって、たとえばビームディス
プレーサーからなる。ここで、ビームディスプレーサー
は、結晶の異方性を利用して、S偏光の光およびP偏光
の光のうち一方の光路をそのまま維持し他方の光路を平
行にシフトさせることができる。
[0039] Some of the measurement of length for the light source 1 a frequency omega 1 emitted from the light 302 and the frequency omega 1 'of the light 402 is transmitted through the beam splitter 12, for example, enters the frequency coupling element 24 consisting of a dichroic mirror To do. The frequency coupling element 24 has a property of transmitting light near the frequency ω 1 and reflecting light of other frequencies. Therefore,
Light 402 of the light 302 and the frequency omega 1 'frequency omega 1 that has passed through the frequency coupling element 24 is incident on the light splitting element 50. The light separation element 50 is an optical element that spatially separates P-polarized light and S-polarized light that have entered along the same optical path and emits them along parallel optical paths, and is composed of, for example, a beam displacer. Here, the beam displacer can maintain the optical path of one of the S-polarized light and the P-polarized light as it is and shift the other optical path in parallel by utilizing the anisotropy of the crystal.

【0040】したがって、同一光路に沿って光分離素子
50に入射したP偏光302およびS偏光402は、互
いに平行な光路122および120に沿って光分離素子
50から射出され、偏光ビームスプリッター3に入射す
る。偏光ビームスプリッター3は、S偏光を反射し、P
偏光を透過するように配置されている。したがって、偏
光ビームスプリッター3に入射した2周波光のうち周波
数ω1'の光402は、偏光ビームスプリッター3で反射
され、参照光として固定鏡5に導かれる。一方、2周波
光のうち周波数ω1 の光302は、偏光ビームスプリッ
ター3を透過し、測定光として移動鏡7に導かれる。
Therefore, the P-polarized light 302 and the S-polarized light 402 which have entered the light separating element 50 along the same optical path are emitted from the light separating element 50 along the optical paths 122 and 120 which are parallel to each other and enter the polarization beam splitter 3. To do. The polarization beam splitter 3 reflects S-polarized light and
It is arranged to transmit polarized light. Therefore, the light 402 having the frequency ω 1 'of the two-frequency light incident on the polarization beam splitter 3 is reflected by the polarization beam splitter 3 and guided to the fixed mirror 5 as reference light. On the other hand, the light 302 of the frequency ω 1 of the two-frequency light passes through the polarization beam splitter 3 and is guided to the movable mirror 7 as measurement light.

【0041】周波数ω1'の光402からなる参照光(S
偏光)は、空間フィルター52を通過した後、1/4波
長板4を介して円偏光の光55となる。円偏光の光55
は、固定鏡5で反射された後、1/4波長板4を介して
P偏光となる。P偏光となった参照光402は、空間フ
ィルター52を通過した後、偏光ビームスプリッター3
に入射する。P偏光状態で偏光ビームスプリッター3を
透過した参照光56は、コーナーキューブプリズム8で
反射された後、偏光ビームスプリッター3に入射する。
P偏光状態のまま偏光ビームスプリッター3を透過した
参照光56は、空間フィルター52を通過した後、1/
4波長板4を介して円偏光の光57となる。円偏光の光
57は、固定鏡5で反射された後、1/4波長板4を介
してS偏光となる。S偏光となった参照光402は、空
間フィルター52を通過した後、偏光ビームスプリッタ
ー3に入射する。S偏光状態で偏光ビームスプリッター
3において反射された参照光58は、光路120に沿っ
て測長部200から射出される。
The reference light consisting of a light 402 of frequency ω 1 '(S
After passing through the spatial filter 52, the polarized light becomes circularly polarized light 55 through the quarter-wave plate 4. Circularly polarized light 55
After being reflected by the fixed mirror 5, it becomes P-polarized light through the quarter-wave plate 4. The P-polarized reference light 402 passes through the spatial filter 52, and then the polarization beam splitter 3
Incident on. The reference light 56 that has passed through the polarization beam splitter 3 in the P-polarized state is reflected by the corner cube prism 8 and then enters the polarization beam splitter 3.
The reference beam 56 that has passed through the polarization beam splitter 3 in the P-polarized state remains at 1 / after passing through the spatial filter 52.
It becomes circularly polarized light 57 through the four-wave plate 4. The circularly polarized light 57 is reflected by the fixed mirror 5 and then becomes S-polarized light through the quarter-wave plate 4. The S-polarized reference light 402 passes through the spatial filter 52 and then enters the polarization beam splitter 3. The reference light 58 reflected by the polarization beam splitter 3 in the S-polarized state is emitted from the length measuring unit 200 along the optical path 120.

【0042】一方、周波数ω1 の光302からなる測定
光(P偏光)は、空間フィルター53を通過した後、1
/4波長板6を介して円偏光の光60となる。円偏光の
光60は、移動鏡7で反射された後、1/4波長板6を
介してS偏光となる。S偏光となった測定光302は、
空間フィルター53を通過した後、偏光ビームスプリッ
ター3に入射する。S偏光状態で偏光ビームスプリッタ
ー3において反射された測定光61は、コーナーキュー
ブプリズム8で反射された後、偏光ビームスプリッター
3に入射する。S偏光状態のまま偏光ビームスプリッタ
ー3で反射された測定光61は、空間フィルター53を
通過した後、1/4波長板6を介して円偏光の光62と
なる。円偏光の光62は、移動鏡7で反射された後、1
/4波長板6を介してP偏光となる。P偏光となった測
定光302は、空間フィルター53を通過した後、偏光
ビームスプリッター3に入射する。P偏光状態で偏光ビ
ームスプリッター3を透過した測定光63は、光路12
2に沿って測長部200から射出される。
On the other hand, the measurement light (P-polarized light) composed of the light 302 having the frequency ω 1 passes through the spatial filter 53,
It becomes circularly polarized light 60 through the / 4 wavelength plate 6. The circularly polarized light 60 is reflected by the movable mirror 7 and then becomes S-polarized light via the quarter-wave plate 6. The measurement light 302 that is S-polarized is
After passing through the spatial filter 53, it enters the polarization beam splitter 3. The measurement light 61 reflected by the polarization beam splitter 3 in the S-polarized state enters the polarization beam splitter 3 after being reflected by the corner cube prism 8. The measurement light 61 reflected by the polarization beam splitter 3 in the S-polarized state passes through the spatial filter 53 and then becomes circularly polarized light 62 via the quarter-wave plate 6. The circularly polarized light 62 is reflected by the moving mirror 7 and then 1
It becomes P-polarized light through the / 4 wavelength plate 6. The P-polarized measurement light 302 passes through the spatial filter 53 and then enters the polarization beam splitter 3. The measurement light 63 transmitted through the polarization beam splitter 3 in the P-polarized state has an optical path 12
It is ejected from the length measuring unit 200 along the line 2.

【0043】こうして、参照光路を介して偏光ビームス
プリッター3から射出された周波数ω1'の光402と、
測定光路を介して偏光ビームスプリッター3から射出さ
れた周波数ω1 の光302とは、互いに異なる光路12
0および122に沿って周波数分離素子25に入射す
る。周波数分離素子25は、周波数がω1 近傍の光のみ
を透過し、他の周波数の光を反射する特性を有する。し
たがって、周波数ω1'の参照光402および周波数ω1
の測定光302は、周波数分離素子25を透過する。周
波数分離素子25を透過した周波数ω1'の参照光402
および周波数ω1の測定光302は、光結合素子51に
入射する。光結合素子51は、互いに平行な光路に沿っ
て入射したP偏光とS偏光とを結合させて同一光路に沿
って射出する光学素子であって、たとえば光分離素子5
0を光の進行方向に対して反対に配置することによって
構成することができる。
In this way, the light 402 of the frequency ω 1 'which is emitted from the polarization beam splitter 3 via the reference optical path,
The light 302 of the frequency ω 1 emitted from the polarization beam splitter 3 via the measurement optical path is different from the optical path 12
It is incident on the frequency separation element 25 along 0 and 122. The frequency separation element 25 has a characteristic of transmitting only light having a frequency near ω 1 and reflecting light of other frequencies. Therefore, the reference light 402 having the frequency ω 1 'and the frequency ω 1
The measurement light 302 of is transmitted through the frequency separation element 25. Reference light 402 of frequency ω 1 'transmitted through the frequency separation element 25
And the measurement light 302 having the frequency ω 1 enters the optical coupling element 51. The optical coupling element 51 is an optical element that combines P-polarized light and S-polarized light that have entered along mutually parallel optical paths and emits them along the same optical path.
It can be configured by arranging 0 in the opposite direction to the traveling direction of light.

【0044】したがって、互いに平行な光路120およ
び122に沿って光結合素子51に入射したP偏光30
2とS偏光402とは、同一光路上に結合された後、周
波数ω1 の測定光309および周波数ω1'の参照光40
9となって光結合素子51から射出される。光結合素子
51から射出された周波数ω1'の参照光409と周波数
ω1 の測定光309とは、偏光素子10を介して干渉す
る。なお、偏光素子10は、たとえば2周波光の偏光方
位に対して45°だけ傾いて配置された偏光板から構成
されている。偏光素子10を介して生成された干渉光は
受光素子11で受光され、受光素子11は干渉光に基づ
く測定ビート信号(周波数Δω1 )107を位相計15
に供給する。
Therefore, the P-polarized light 30 incident on the optical coupling element 51 along the optical paths 120 and 122 which are parallel to each other.
The 2 and S-polarized light 402, after being coupled to the same optical path, reference light frequency omega 1 of the measuring light 309 and the frequency omega 1 '40
9 is emitted from the optical coupling element 51. The reference light 409 having the frequency ω 1 ′ and the measurement light 309 having the frequency ω 1 emitted from the optical coupling element 51 interfere with each other via the polarization element 10. The polarizing element 10 is composed of, for example, a polarizing plate arranged at an angle of 45 ° with respect to the polarization direction of the dual-frequency light. The interference light generated through the polarizing element 10 is received by the light receiving element 11, and the light receiving element 11 outputs a measurement beat signal (frequency Δω 1 ) 107 based on the interference light to the phase meter 15
To supply.

【0045】一方、測長用光源1から射出された2周波
光すなわち周波数ω1'の光402および周波数ω1 の光
302の一部は、ビームスプリッター12によって反射
された後、偏光素子13に入射する。なお、偏光素子1
3は、偏光素子10と同様に、2周波光を干渉させるた
めの偏光板である。したがって、偏光素子13を介して
生成された周波数ω1'の光402と周波数ω1 の光30
2との干渉光は、受光素子14によって検出される。受
光素子14は、周波数ω1'の光402と周波数ω1 の光
302との干渉光に基づく参照信号(周波数Δω1 )1
06を位相計15に供給する。位相計15では、参照信
号106に対する測定ビート信号107の位相変化を測
定することによって屈折率変動の影響を考慮していない
移動鏡7の変位量D(ω1 )を求め、この変位量D(ω
1 )に関する信号108を演算器38に供給する。
On the other hand, part of the light 402 and the frequency omega 1 of the light 302 of the measuring emitted from the long light source 1 two-frequency light or frequency omega 1 ', after being reflected by the beam splitter 12, the polarization element 13 Incident. The polarizing element 1
Like the polarizing element 10, 3 is a polarizing plate for interfering two-frequency light. Accordingly, the light 30 of the light 402 and the frequency omega 1 of the polarizing element 13 frequency omega 1 that is generated through a '
The interference light with 2 is detected by the light receiving element 14. Light-receiving element 14, the reference signal based on the interference light of the light 402 and the frequency omega 1 of the light 302 of the frequency omega 1 '(frequency [Delta] [omega 1) 1
06 is supplied to the phase meter 15. The phase meter 15 measures the phase change of the measurement beat signal 107 with respect to the reference signal 106 to obtain the displacement amount D (ω 1 ) of the movable mirror 7 that does not consider the influence of the refractive index variation, and the displacement amount D (ω 1 ω
The signal 108 relating to 1 ) is supplied to the arithmetic unit 38.

【0046】図1の光波干渉測定装置はまた、屈折率変
動を測定するための光として、たとえば波長1064n
mのYAGレーザ光を供給する光源20を備えている。
光源20から射出された周波数ω2 の直線偏光の光32
3はSHG変換素子22に入射し、周波数ω2 の光32
3の一部がSHG変換素子22により周波数ω3 (ω3
=2ω2 )の光423にSHG変換され、残りの周波数
ω2 の光はSHG変換素子22をそのまま透過する。な
お、SHG変換素子22は、たとえば非線形光学材料KT
iOPO4 により構成することができる。
The light wave interferometer of FIG. 1 also uses, for example, a wavelength of 1064n as the light for measuring the refractive index fluctuation.
A light source 20 for supplying m YAG laser light is provided.
Linearly polarized light 32 of frequency ω 2 emitted from the light source 20
3 is incident on the SHG conversion element 22 and the light 32 of frequency ω 2
Part of 3 is generated by the SHG conversion element 22 at a frequency ω 33
= 2ω 2 ) which is SHG converted into the light 423, and the remaining light having the frequency ω 2 passes through the SHG conversion element 22 as it is. The SHG conversion element 22 is, for example, a nonlinear optical material KT.
It can be configured by iOPO 4 .

【0047】SHG変換素子22から射出された周波数
ω2 の光323および周波数ω3 の光423は、周波数
結合素子24によって反射され、測長用光源1からの光
(周波数ω1 近傍の光)と同一光路上に結合される。な
お、前述したように、周波数結合素子24は、周波数ω
1 近傍の光のみを透過し、それ以外の周波数の光を反射
する特性を有する。このように、光源20およびSHG
変換素子22は、互いに周波数の異なる2つの光を同一
光路に沿って出力する光源部201を構成している。
The light 323 having the frequency ω 2 and the light 423 having the frequency ω 3 emitted from the SHG conversion element 22 are reflected by the frequency coupling element 24 and the light from the length measuring light source 1 (light near the frequency ω 1 ). And the same optical path. As described above, the frequency coupling element 24 has the frequency ω
It has a characteristic of transmitting only light in the vicinity of 1 and reflecting light of other frequencies. Thus, the light source 20 and the SHG
The conversion element 22 constitutes a light source unit 201 that outputs two lights having different frequencies along the same optical path.

【0048】周波数結合素子24で反射された周波数ω
2 の光323および周波数ω3 の光423は、光分離素
子50に入射する。光分離素子50に入射した周波数ω
2 の光323および周波数ω3 の光423のうちP偏光
成分54(周波数ω2 の光323aおよび周波数ω3
光423a)は光路122に沿って光分離素子50から
射出され、偏光ビームスプリッター3に入射する。ま
た、光分離素子50に入射した周波数ω2 の光323お
よび周波数ω3 の光423のうちS偏光成分59(周波
数ω2 の光323bおよび周波数ω3 の光423b)は
光路122と平行な別の光路120に沿って光分離素子
50から射出され、偏光ビームスプリッター3に入射す
る。
The frequency ω reflected by the frequency coupling element 24
The light 323 of 2 and the light 423 of frequency ω 3 enter the light separation element 50. Frequency ω incident on the light separation element 50
Of the light 323 of 2 and the light 423 of frequency ω 3 , the P-polarized component 54 (light 323a of frequency ω 2 and light 423a of frequency ω 3 ) is emitted from the light separation element 50 along the optical path 122, and the polarization beam splitter 3 Incident on. Furthermore, S-polarized light component 59 (the frequency omega 2 of the light 323b and the frequency omega 3 light 423b) of the frequency omega 2 of the light 323 and the frequency omega 3 light 423 incident on the light separation element 50 is further parallel to the optical path 122 The light is emitted from the light separation element 50 along the optical path 120 and is incident on the polarization beam splitter 3.

【0049】前述したように、偏光ビームスプリッター
3は、S偏光を反射し、P偏光を透過するように配置さ
れている。したがって、光路120に沿ってS偏光状態
で偏光ビームスプリッター3に入射した周波数ω2 の光
323bおよび周波数ω3 の光423bは、偏光ビーム
スプリッター3で反射され、参照光として固定鏡5に導
かれる。一方、光路122に沿ってP偏光状態で偏光ビ
ームスプリッター3に入射した周波数ω2 の光323a
および周波数ω3 の光423aは、偏光ビームスプリッ
ター3を透過し、測定光として移動鏡7に導かれる。
As described above, the polarization beam splitter 3 is arranged so as to reflect S-polarized light and transmit P-polarized light. Therefore, the light 323b having the frequency ω 2 and the light 423b having the frequency ω 3 incident on the polarization beam splitter 3 in the S-polarized state along the optical path 120 are reflected by the polarization beam splitter 3 and guided to the fixed mirror 5 as reference light. . On the other hand, the light 323a having the frequency ω 2 incident on the polarization beam splitter 3 in the P-polarized state along the optical path 122.
The light 423a having the frequency ω 3 passes through the polarization beam splitter 3 and is guided to the movable mirror 7 as measurement light.

【0050】周波数ω2 の光323bおよび周波数ω3
の光423bからなる参照光(S偏光)は、空間フィル
ター52を通過した後、1/4波長板4を介して円偏光
の光55となる。円偏光の光55は、固定鏡5で反射さ
れた後、1/4波長板4を介してP偏光となる。P偏光
となった参照光323bおよび423bは、空間フィル
ター52を通過した後、偏光ビームスプリッター3に入
射する。P偏光状態で偏光ビームスプリッター3を透過
した参照光56は、コーナーキューブプリズム8で反射
された後、偏光ビームスプリッター3に入射する。P偏
光状態のまま偏光ビームスプリッター3を透過した参照
光56は、空間フィルター52を通過した後、1/4波
長板4を介して円偏光の光57となる。円偏光の光57
は、固定鏡5で反射された後、1/4波長板4を介して
S偏光となる。S偏光となった参照光323bおよび4
23bは、空間フィルター52を通過した後、偏光ビー
ムスプリッター3に入射する。S偏光状態で偏光ビーム
スプリッター3において反射された参照光58は、光路
120に沿って測長部200から射出される。
Light 323b of frequency ω 2 and frequency ω 3
After passing through the spatial filter 52, the reference light (S-polarized light) composed of the light 423b of the above-mentioned light 423b becomes circularly-polarized light 55 through the quarter-wave plate 4. The circularly polarized light 55 is reflected by the fixed mirror 5 and then becomes P-polarized light via the quarter-wave plate 4. The reference lights 323b and 423b that have become P-polarized light enter the polarization beam splitter 3 after passing through the spatial filter 52. The reference light 56 that has passed through the polarization beam splitter 3 in the P-polarized state is reflected by the corner cube prism 8 and then enters the polarization beam splitter 3. The reference light 56 that has passed through the polarization beam splitter 3 in the P-polarized state passes through the spatial filter 52 and then becomes circularly polarized light 57 via the quarter-wave plate 4. Circularly polarized light 57
After being reflected by the fixed mirror 5, it becomes S-polarized light through the quarter-wave plate 4. Reference lights 323b and 4 which are S-polarized
After passing through the spatial filter 52, the light beam 23b enters the polarization beam splitter 3. The reference light 58 reflected by the polarization beam splitter 3 in the S-polarized state is emitted from the length measuring unit 200 along the optical path 120.

【0051】一方、周波数ω2 の光323aおよび周波
数ω3 の光423aからなる測定光(P偏光)は、空間
フィルター53を通過した後、1/4波長板6を介して
円偏光の光60となる。円偏光の光60は、移動鏡7で
反射された後、1/4波長板6を介してS偏光となる。
S偏光となった測定光323aおよび423aは、空間
フィルター53を通過した後、偏光ビームスプリッター
3に入射する。S偏光状態で偏光ビームスプリッター3
において反射された測定光61は、コーナーキューブプ
リズム8で反射された後、偏光ビームスプリッター3に
入射する。S偏光状態のまま偏光ビームスプリッター3
で反射された測定光61は、空間フィルター53を通過
した後、1/4波長板6を介して円偏光の光62とな
る。円偏光の光62は、移動鏡7で反射された後、1/
4波長板6を介してP偏光となる。P偏光となった測定
光323aおよび423aは、空間フィルター53を通
過した後、偏光ビームスプリッター3に入射する。P偏
光状態で偏光ビームスプリッター3を透過した測定光6
3は、光路122に沿って測長部200から射出され
る。
On the other hand, the measurement light (P-polarized light) consisting of the light 323a of the frequency ω 2 and the light 423a of the frequency ω 3 passes through the spatial filter 53 and then passes through the quarter-wave plate 6 and then the circularly-polarized light 60. Becomes The circularly polarized light 60 is reflected by the movable mirror 7 and then becomes S-polarized light via the quarter-wave plate 6.
The measurement lights 323a and 423a that have become S-polarized light enter the polarization beam splitter 3 after passing through the spatial filter 53. Polarization beam splitter 3 in S polarization state
The measurement light 61 reflected at is reflected by the corner cube prism 8 and then enters the polarization beam splitter 3. Polarization beam splitter 3 with S polarization state
After passing through the spatial filter 53, the measurement light 61 reflected by becomes a circularly polarized light 62 through the quarter-wave plate 6. The circularly polarized light 62 is reflected by the moving mirror 7 and then 1 /
It becomes P-polarized light through the four-wave plate 6. The measurement lights 323a and 423a that have become P-polarized light enter the polarization beam splitter 3 after passing through the spatial filter 53. Measurement light 6 transmitted through the polarization beam splitter 3 in the P-polarized state
3 is emitted from the length measuring unit 200 along the optical path 122.

【0052】このように、周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光からなる測定光および参照光は、前述した周波
数ω1 近傍の光からなる測定光および参照光と同じ測定
光路および参照光路を介して測長部200から射出され
る。こうして、参照光路を介して偏光ビームスプリッタ
ー3から射出された周波数ω2 の光323bおよび周波
数ω3 の光423bと、測定光路を介して偏光ビームス
プリッター3から射出された周波数ω2 の光323aお
よび周波数ω3 の光423aとは、互いに異なる光路1
20および122に沿って周波数分離素子25に入射す
る。周波数分離素子25は、前述したように、周波数が
ω1 近傍の光のみを透過し、他の周波数の光を反射する
特性を有する。したがって、周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光からなる測定光および参照光は、周波数分離
素子25でそれぞれ反射される。
As described above, the measurement light and the reference light composed of the light of the frequency ω 2 and the light of the frequency ω 3 have the same measurement optical path and reference optical path as the measurement light and the reference light composed of the light in the vicinity of the frequency ω 1. It is ejected from the length measuring unit 200 via the. Thus, the light 323b having the frequency ω 2 and the light 423b having the frequency ω 3 emitted from the polarization beam splitter 3 via the reference optical path, and the light 323a having the frequency ω 2 emitted from the polarization beam splitter 3 via the measurement optical path and The light 423a having the frequency ω 3 is different from the optical path 1
It is incident on the frequency separation element 25 along 20 and 122. As described above, the frequency separation element 25 has a characteristic of transmitting only light having a frequency near ω 1 and reflecting light of other frequencies. Therefore, the measurement light and the reference light composed of the light of frequency ω 2 and the light of frequency ω 3 are reflected by the frequency separation element 25, respectively.

【0053】周波数分離素子25で反射された周波数ω
2 の光および周波数ω3 の光、すなわち参照光路を介し
た周波数ω2 の光326および周波数ω3 の光426
と、測定光路を介した周波数ω2 の光327および周波
数ω3 の光427とは、互いに異なる光路に沿って偏光
ビームスプリッター28に入射する。偏光ビームスプリ
ッター28は、P偏光状態の測定光(周波数ω2 の光3
27および周波数ω3 の光427)を透過し、S偏光状
態の参照光(周波数ω2 の光326および周波数ω3
光426)を反射する。偏光ビームスプリッター28と
SHG変換素子30との間に前述の空間フィルターを挿
入すると、参照光が測定光用のSHG変換素子30に向
かわないようにすることができる。同様に、偏光ビーム
スプリッター28とSHG変換素子34との間に空間フ
ィルターを挿入すると、測定光が参照光用のSHG変換
素子34に向かわないようにすることができる。
The frequency ω reflected by the frequency separation element 25
2 light and light of frequency ω 3 , that is, light 326 of frequency ω 2 and light 426 of frequency ω 3 through the reference optical path.
And the light 327 having the frequency ω 2 and the light 427 having the frequency ω 3 via the measurement optical path enter the polarization beam splitter 28 along different optical paths. The polarization beam splitter 28 uses the measurement light in the P-polarized state (light 3 of frequency ω 2
27 and the light 427 of the frequency ω 3 are transmitted, and the reference light of the S polarization state (the light 326 of the frequency ω 2 and the light 426 of the frequency ω 3 ) is reflected. By inserting the aforementioned spatial filter between the polarization beam splitter 28 and the SHG conversion element 30, it is possible to prevent the reference light from going to the SHG conversion element 30 for measurement light. Similarly, by inserting a spatial filter between the polarization beam splitter 28 and the SHG conversion element 34, it is possible to prevent the measurement light from going to the SHG conversion element 34 for reference light.

【0054】偏光ビームスプリッター28を透過した周
波数ω2 の光327および周波数ω3 の光427のうち
周波数ω2 の光327は、SHG変換素子30によって
周波数ω3 (2ω2 =ω3 )の光331に変換される。
一方、周波数ω3 の光427は、SHG変換素子30を
そのまま透過して周波数ω3 の光431となる。その結
果、SHG変換素子30によって周波数ω2 から周波数
ω3 に変換された光331と移動鏡7で反射された周波
数ω3 の光431とが干渉し、その干渉光が受光素子3
2によって検出される。また、偏光ビームスプリッター
28で反射された周波数ω2 の光326および周波数ω
3 の光426についても、SHG変換素子34の作用に
より、周波数ω2 から周波数ω3 に変換された光335
と固定鏡5で反射された周波数ω3 の光435との干渉
光が受光素子36で検出される。
[0054] Light of the light 327 of the frequency omega 2 of the polarization beam splitter 28 the light 327 of the frequency omega 2 transmitted through and frequency omega 3 light 427, the frequency omega 3 by SHG device 30 (2ω 2 = ω 3) 331.
On the other hand, the light 427 of the frequency omega 3 is a light 431 of frequency omega 3 and is transmitted through the SHG device 30. As a result, the light 331 converted from the frequency ω 2 to the frequency ω 3 by the SHG conversion element 30 interferes with the light 431 of the frequency ω 3 reflected by the movable mirror 7, and the interference light is received by the light receiving element 3
Detected by 2. Further, the light 326 of the frequency ω 2 reflected by the polarization beam splitter 28 and the frequency ω 2
Also for the light 426 of No. 3 , the light 335 converted from the frequency ω 2 to the frequency ω 3 by the action of the SHG conversion element 34.
The light receiving element 36 detects the interference light with the light 435 of the frequency ω 3 reflected by the fixed mirror 5.

【0055】受光素子32および36でそれぞれ検出さ
れた干渉信号110および109は、位相計37に入力
される。位相計37では、干渉信号109(参照信号)
に対する干渉信号110(測定信号)の位相変化を測定
する。こうして、周波数ω3の光に対する光路長変化D
(ω3 )と周波数ω2 の光に対する光路長変化D
(ω2 )との差すなわち{D(ω3 )−D(ω2 )}を
求めることができる。位相計37で求められた{D(ω
3 )−D(ω2 )}に関する信号111は、演算器38
に供給される。演算器38では、位相計15からの信号
108と位相計37からの信号111と式(6)に示す
演算式とに基づいて、屈折率変動に起因する測定誤差を
補正した移動鏡7の真の変位量Dを、ひいては移動鏡7
が固定された移動台の真の変位量Dを求めて出力する。
The interference signals 110 and 109 detected by the light receiving elements 32 and 36, respectively, are input to the phase meter 37. In the phase meter 37, the interference signal 109 (reference signal)
The phase change of the interference signal 110 (measurement signal) with respect to is measured. Thus, the optical path length change D for the light of frequency ω 3
3 ) and optical path length change D for light of frequency ω 2
The difference from (ω 2 ), that is, {D (ω 3 ) −D (ω 2 )} can be obtained. {D (ω
3 ) -D (ω 2 )} signal 111 is calculated by the calculator 38
Is supplied to. The arithmetic unit 38 corrects the measurement error due to the refractive index variation based on the signal 108 from the phase meter 15 and the signal 111 from the phase meter 37 and the arithmetic expression shown in the equation (6). The displacement amount D of the moving mirror 7
Then, the true displacement amount D of the moving table fixed to is determined and output.

【0056】以上のように、第1実施例では、偏光ビー
ムスプリッター3を介して参照光と測定光とに分離され
るべき2つの光が、光分離素子50の作用により互いに
平行な光路に沿って空間的に分離される。すなわち、偏
光ビームスプリッター3を介して参照光と測定光とに分
離されるべき2つの光を予め平行シフトすることによ
り、測定光路と参照光路とが同一光路上に結合されるこ
となく、互いに空間的に分離される。その結果、コーナ
ーキューブプリズム8で反射された周波数ω2 の光32
3aおよび周波数ω3 の光423aからなる測定光61
は本来偏光ビームスプリッター3で反射されるべきであ
るが、仮に測定光61の一部が偏光ビームスプリッター
3を透過して参照光路に混入しても、混入した誤差光は
空間フィルター52に遮られる。
As described above, in the first embodiment, the two lights to be separated into the reference light and the measurement light through the polarization beam splitter 3 are guided by the action of the light separating element 50 along the optical paths parallel to each other. Are spatially separated. That is, by preliminarily parallel-shifting the two lights to be separated into the reference light and the measurement light through the polarization beam splitter 3, the measurement light path and the reference light path are not coupled to each other on the same light path, and are mutually separated. Be separated. As a result, the light 32 of the frequency ω 2 reflected by the corner cube prism 8
3a and measuring light 61 consisting of light 423a of frequency ω 3
Should originally be reflected by the polarization beam splitter 3, but even if part of the measurement light 61 passes through the polarization beam splitter 3 and enters the reference optical path, the mixed error light is blocked by the spatial filter 52. .

【0057】また、コーナーキューブプリズム8で反射
された周波数ω2 の光323bおよび周波数ω3 の光4
23bからなる参照光56は本来偏光ビームスプリッタ
ー3を透過すべきであるが、仮に参照光56の一部が偏
光ビームスプリッター3で反射されて測定光路に混入し
ても、混入した誤差光は空間フィルター53に遮られ
る。なお、移動鏡7で2回反射された周波数ω2 の光3
23aおよび周波数ω3 の光423aからなる測定光は
本来偏光ビームスプリッター3を透過すべきであるが、
この測定光の一部が偏光ビームスプリッター3で反射さ
れることがある。この場合、測定光の一部がコーナーキ
ューブプリズム8で反射された後、偏光ビームスプリッ
ター3を透過して参照光路に混入しても、混入した誤差
光は空間フィルター52に遮られる。
The light 323b having the frequency ω 2 and the light 4 having the frequency ω 3 reflected by the corner cube prism 8 are also included.
Although the reference beam 56 composed of 23b should originally pass through the polarization beam splitter 3, even if a part of the reference beam 56 is reflected by the polarization beam splitter 3 and is mixed in the measurement optical path, the mixed error light is a space. It is blocked by the filter 53. In addition, the light 3 of the frequency ω 2 reflected twice by the moving mirror 7
The measurement light composed of the light 423a having the frequency 23a and the frequency ω 3 should originally pass through the polarization beam splitter 3,
A part of this measurement light may be reflected by the polarization beam splitter 3. In this case, even if part of the measurement light is reflected by the corner cube prism 8 and then passes through the polarization beam splitter 3 and enters the reference optical path, the mixed error light is blocked by the spatial filter 52.

【0058】また、固定鏡5で2回反射された周波数ω
2 の光323bおよび周波数ω3 の光423bからなる
参照光は本来偏光ビームスプリッター3で反射されるべ
きであるが、この参照光の一部が偏光ビームスプリッタ
ー3を透過することがある。この場合、参照光の一部が
コーナーキューブプリズム8で反射された後、偏光ビー
ムスプリッター3で反射されて測定光路に混入しても、
混入した誤差光は空間フィルター53に遮られる。この
ように、第1実施例では、偏光ビームスプリッター3に
おいて参照光路や測定光路に混入した誤差光に起因する
非線形誤差を低減して、ダブルパス構成による精度の高
い測定を行うことができる。
The frequency ω reflected twice by the fixed mirror 5
The reference light composed of the second light 323b and the frequency ω 3 light 423b should originally be reflected by the polarization beam splitter 3, but a part of this reference light may pass through the polarization beam splitter 3. In this case, even if a part of the reference light is reflected by the corner cube prism 8 and then reflected by the polarization beam splitter 3 and mixed into the measurement optical path,
The mixed error light is blocked by the spatial filter 53. As described above, in the first embodiment, it is possible to reduce the non-linear error due to the error light mixed in the reference optical path and the measurement optical path in the polarization beam splitter 3 and perform highly accurate measurement by the double pass configuration.

【0059】なお、上述の第1実施例では、周波数分離
素子25を光結合素子51よりも偏光ビームスプリッタ
ー3側に配置している。しかしながら、光結合素子51
を周波数分離素子25よりも偏光ビームスプリッター3
側に配置することもできる。また、上述の第1実施例で
は、偏光ビームスプリッター3と空間フィルター52お
よび53とを別体に構成している。しかしながら、偏光
ビームスプリッター3の対応する面の一部を粗面に形成
し、偏光ビームスプリッターと空間フィルターとを一体
的に構成してもよい。
In the first embodiment described above, the frequency separation element 25 is arranged closer to the polarization beam splitter 3 than the optical coupling element 51. However, the optical coupling element 51
The polarization beam splitter 3 rather than the frequency separation element 25.
It can also be placed on the side. Further, in the above-described first embodiment, the polarization beam splitter 3 and the spatial filters 52 and 53 are configured separately. However, a part of the corresponding surface of the polarization beam splitter 3 may be formed as a rough surface to integrally configure the polarization beam splitter and the spatial filter.

【0060】さらに、上述の第1実施例において光分離
素子50の平行シフト量に周波数依存性があると、屈折
率変動測定用の光と測長用の光との間で平行シフト量に
差異が生じる。この場合、所定の特性を有するガラス等
を配置することにより、平行シフト量の補正が可能であ
る。
Further, when the parallel shift amount of the light separation element 50 has frequency dependency in the above-mentioned first embodiment, the parallel shift amount is different between the refractive index fluctuation measuring light and the length measuring light. Occurs. In this case, the parallel shift amount can be corrected by disposing glass or the like having a predetermined characteristic.

【0061】図3は、本発明の第2実施例にかかる光波
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。なお、第
2実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるヘテロダイ
ン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行っている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of a lightwave interference measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the light wave interference measuring apparatus of the second embodiment, the so-called heterodyne interference method is used to measure the refractive index fluctuation.

【0062】図3の光波干渉測定装置では、ヘテロダイ
ン方式を用いて周波数ω2 の光と周波数ω3 の光との干
渉光を検出するために、SHG変換素子22と周波数結
合素子24との間に周波数フィルター64、67および
周波数シフター66を付設している。しかしながら、図
3の装置の他の構成は、第1実施例の図1の装置と基本
的に同じである。したがって、図3において、第1実施
例の構成要素と同様の機能を有する要素には図1と同じ
参照符号を付している。以下、第1実施例との相違点に
着目して、第2実施例を説明する。
In the light wave interference measuring apparatus of FIG. 3, in order to detect the interference light between the light of frequency ω 2 and the light of frequency ω 3 by using the heterodyne method, the SHG conversion element 22 and the frequency coupling element 24 are connected. Are provided with frequency filters 64 and 67 and a frequency shifter 66. However, the other configuration of the device of FIG. 3 is basically the same as that of the device of FIG. 1 of the first embodiment. Therefore, in FIG. 3, elements having the same functions as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in FIG. Hereinafter, the second embodiment will be described by focusing on the differences from the first embodiment.

【0063】SHG変換素子22から射出された周波数
ω2 の光368および周波数ω3 の光465は、周波数
フィルタ64に入射する。周波数フィルタ64および6
7は、周波数ω3 の近傍の光を反射し、周波数ω2 の光
を透過する特性を有する。周波数フィルタ64で反射さ
れた周波数ω3 の光465は、周波数シフター66を介
して周波数ω3 からわずかに周波数のずれた周波数ω3'
の光(ω3'=ω3 +Δω3 )469となる。なお、周波
数シフター66は、例えば音響光学素子等である。周波
数シフター66を介した周波数ω3'の光は、周波数フィ
ルタ67に入射する。
The light 368 having the frequency ω 2 and the light 465 having the frequency ω 3 emitted from the SHG conversion element 22 enter the frequency filter 64. Frequency filters 64 and 6
7 has a characteristic of reflecting light near the frequency ω 3 and transmitting light of the frequency ω 2 . Light 465 of the frequency omega 3 which is reflected by the frequency filter 64, the frequency omega 3 which slightly shifted in frequency from the frequency omega 3 through the frequency shifter 66 '
Light (ω 3 '= ω 3 + Δω 3 ) 469. The frequency shifter 66 is, for example, an acousto-optic device or the like. The light having the frequency ω 3 ′ through the frequency shifter 66 enters the frequency filter 67.

【0064】一方、周波数フィルタ64を透過した周波
数ω2 の光368は、そのまま周波数フィルタ67に入
射する。こうして、周波数ω3'の光469および周波数
ω2の光368は、周波数フィルタ67の作用によって
再び同一光路上に結合される。その後、結合された周波
数ω2 の光368および周波数ω3'の光469は、第1
実施例における周波数ω2 の光323および周波数ω3
の光423と同様の光路を介した後、周波数分離素子2
5によって測定光および参照光として反射される。
On the other hand, the light 368 having the frequency ω 2 that has passed through the frequency filter 64 enters the frequency filter 67 as it is. Thus, the light 469 having the frequency ω 3 ′ and the light 368 having the frequency ω 2 are recombined on the same optical path by the action of the frequency filter 67. Then, the combined light 368 of frequency ω 2 and light 469 of frequency ω 3 'is
The light 323 having the frequency ω 2 and the frequency ω 3 in the embodiment
After passing through the same optical path as the light 423 of
It is reflected by 5 as measurement light and reference light.

【0065】周波数ω2 の光371および周波数ω3'の
光471からなる測定光のうち、周波数ω2 の光371
はSHG変換素子30によって変換されて周波数ω3
光373となり、周波数ω3'の光471はSHG変換素
子30をそのまま透過して周波数ω3'の光473とな
る。このように、第1実施例とは異なり、周波数が互い
にΔω3 だけ異なる2つの光すなわち周波数ω3 の光3
73と周波数ω3'の光473とがヘテロダイン干渉す
る。また、周波数ω2 の光370および周波数ω3'の光
470からなる参照光も同様に、SHG変換素子34を
介して、周波数が互いにΔω3 だけ異なる2つの光すな
わち周波数ω3 の光372と周波数ω3'の光472とな
り、ヘテロダイン干渉する。
Of the measurement light composed of the light 371 of the frequency ω 2 and the light 471 of the frequency ω 3 ′, the light 371 of the frequency ω 2
The next light 373 of frequency omega 3 are converted by the SHG device 30, the frequency omega 3 'light 471 of frequency omega 3 and is transmitted through the SHG device 30' becomes the light 473. Thus, unlike the first embodiment, only the frequency [Delta] [omega 3 two different light or frequency omega 3 light 3
73 and the light 473 having the frequency ω 3 'perform heterodyne interference. Similarly, the reference light composed of the light 370 having the frequency ω 2 and the light 470 having the frequency ω 3 ′ is also transmitted through the SHG conversion element 34 to the two lights having the frequencies different from each other by Δω 3, that is, the light 372 having the frequency ω 3. The light 472 having the frequency ω 3 'becomes and causes heterodyne interference.

【0066】従って、受光素子36からの参照信号10
9および受光素子32からの測定信号110は、ともに
干渉ビート信号となる。位相計37では、第1実施例と
同様に、{D(ω3')−D(ω2 )}を求め、この値に
関する信号111を演算器38に供給する。演算器38
では、位相計15からの信号108と位相計37からの
信号111と式(6)に示す演算式とに基づいて、屈折
率変動に起因する測定誤差を補正した移動鏡7の真の変
位量Dを求めて出力する。
Therefore, the reference signal 10 from the light receiving element 36
9 and the measurement signal 110 from the light receiving element 32 are both interference beat signals. In the phase meter 37, as in the first embodiment, {D (ω 3 ') -D (ω 2 )} is obtained, and the signal 111 related to this value is supplied to the calculator 38. Calculator 38
Then, based on the signal 108 from the phase meter 15 and the signal 111 from the phase meter 37 and the arithmetic expression shown in Expression (6), the true displacement amount of the movable mirror 7 in which the measurement error due to the refractive index fluctuation is corrected. D is obtained and output.

【0067】このように、第2実施例の光波干渉測定装
置においても、偏光ビームスプリッター3において参照
光路や測定光路に混入した誤差光に起因する非線形誤差
を低減して、ダブルパス構成による精度の高い測定を行
うことができる。また、第2実施例では、周波数ω2
光と周波数ω3 の光とを用いた屈折率変動測定をヘテロ
ダイン干渉方式で行っている。このため、光源20の出
力の変動による誤差を受けにくく、位相差{D(ω3
−D(ω2 )}を正確に検出することができる。その結
果、真の変位量Dの検出精度を向上させることができ
る。
As described above, also in the light wave interference measuring apparatus according to the second embodiment, the nonlinear error caused by the error light mixed in the reference light path and the measurement light path in the polarization beam splitter 3 is reduced, and the double path configuration provides high accuracy. A measurement can be made. Further, in the second embodiment, the refractive index fluctuation measurement using the light of frequency ω 2 and the light of frequency ω 3 is performed by the heterodyne interference method. Therefore, the error due to the fluctuation of the output of the light source 20 is less likely to occur, and the phase difference {D (ω 3 )
−D (ω 2 )} can be accurately detected. As a result, the accuracy of detecting the true displacement amount D can be improved.

【0068】図4乃至図6は、第1実施例における光分
離結合部202(光分離素子50および光結合素子5
1)の変形例の構成を概略的に示す図である。図4に示
す変形例では、正レンズ77とその焦点位置に配置され
たウォラストンプリズム76とを組み合わせて光分離素
子を構成している。また、正レンズ79とその焦点位置
に配置されたウォラストンプリズム78とを組み合わせ
て光結合素子を構成している。
FIGS. 4 to 6 show the light splitting / coupling portion 202 (the light splitting element 50 and the light coupling element 5) in the first embodiment.
It is a figure which shows roughly the structure of the modification of 1). In the modification shown in FIG. 4, the positive lens 77 and the Wollaston prism 76 arranged at the focal position thereof are combined to form a light separation element. Further, the positive lens 79 and the Wollaston prism 78 arranged at the focal position thereof are combined to form an optical coupling element.

【0069】ウォラストンプリズムは、同一光路に沿っ
て入射したP偏光とS偏光とを所定の分離角度で分離さ
せる作用を有する光学素子である。したがって、ウォラ
ストンプリズム76に同一光路に沿って入射したP偏光
とS偏光とは、所定の分離角度で分離された後、正レン
ズ77の作用によって互いに平行な光路に沿って光分離
結合部202から射出される。同様に、正レンズ79と
ウォラストンプリズム78との組み合わせにより、互い
に平行な光路に沿って入射したP偏光とS偏光とを、同
一光路上に結合して光分離結合部202から射出するこ
ともできる。
The Wollaston prism is an optical element having a function of separating P-polarized light and S-polarized light incident along the same optical path at a predetermined separation angle. Therefore, the P-polarized light and the S-polarized light that have entered the Wollaston prism 76 along the same optical path are separated by a predetermined separation angle, and then, by the action of the positive lens 77, the light separating / combining portion 202 is formed along the parallel optical paths. Is ejected from. Similarly, by combining the positive lens 79 and the Wollaston prism 78, P-polarized light and S-polarized light incident along mutually parallel optical paths may be combined on the same optical path and emitted from the light separation / coupling unit 202. it can.

【0070】なお、図4のウォラストンプリズム76の
分離角度に周波数依存性があると、周波数の大きく異な
る2つの光の分離角度に差異が生じ、正レンズ77を介
した2つの光の平行性が崩れてしまう。この場合、図5
に示すように、正レンズ77の後側(偏光ビームスプリ
ッター3側)に分散ガラス80を配置することにより、
ウォラストンプリズム76の分離角度に周波数依存性が
ある場合にも正レンズ77を介した2つの光の平行性を
維持することができる。この場合、正レンズ79の前側
(偏光ビームスプリッター3側)にも、分散ガラス81
を配置することが必要である。さらに、分散ガラス80
を使用しなくても、正レンズにウォラストンプリズムの
周波数依存性に応じた色収差を付けて平行性を維持する
こともできる。
If the separation angle of the Wollaston prism 76 in FIG. 4 is frequency-dependent, there will be a difference in the separation angle of the two lights having greatly different frequencies, and the parallelism of the two lights via the positive lens 77 will occur. Collapses. In this case, FIG.
By disposing the dispersion glass 80 on the rear side (on the side of the polarization beam splitter 3) of the positive lens 77 as shown in FIG.
Even if the separation angle of the Wollaston prism 76 has frequency dependence, the parallelism of the two lights through the positive lens 77 can be maintained. In this case, the dispersion glass 81 is also provided on the front side of the positive lens 79 (on the side of the polarization beam splitter 3).
It is necessary to place. Furthermore, dispersed glass 80
Even without using, the parallelism can be maintained by adding chromatic aberration to the positive lens according to the frequency dependence of the Wollaston prism.

【0071】また、図6に示す変形例では、偏光ビーム
スプリッター82と全反射プリズム582とを組み合わ
せて光分離素子を構成している。また、偏光ビームスプ
リッター83と全反射プリズム583とを組み合わせて
光結合素子を構成している。なお、図6において、全反
射プリズム582および583を他の反射鏡と置換して
もよい。また、偏光ビームスプリッター82および83
は、結晶タイプであっても膜タイプであってもよい。
In the modification shown in FIG. 6, the polarization beam splitter 82 and the total reflection prism 582 are combined to form a light separation element. Further, the polarization beam splitter 83 and the total reflection prism 583 are combined to form an optical coupling element. Note that, in FIG. 6, the total reflection prisms 582 and 583 may be replaced with another reflection mirror. In addition, the polarization beam splitters 82 and 83
May be a crystal type or a film type.

【0072】図7乃至図9は、第1実施例における測長
部200の変形例の構成を概略的に示す図である。図7
の測長部200は、第1実施例における測長部200と
類似している。しかしながら、重複誤差光の影響を低減
するために、偏光ビームスプリッター84、偏光ビーム
スプリッター85およびコーナーキューブプリズム87
を付設している点だけが第1実施例と相違する。したが
って、図7において、第1実施例の構成要素と同様の機
能を有する要素には図1と同じ参照符号を付している。
以下、第1実施例との相違点に着目して、図7の変形例
を説明する。
FIGS. 7 to 9 are schematic views showing the configuration of a modification of the length measuring unit 200 in the first embodiment. FIG.
The length measuring unit 200 is similar to the length measuring unit 200 in the first embodiment. However, in order to reduce the influence of overlapping error light, the polarization beam splitter 84, the polarization beam splitter 85, and the corner cube prism 87.
Differs from the first embodiment only in that Therefore, in FIG. 7, elements having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The modification of FIG. 7 will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.

【0073】まず、図1を再び参照して、重複誤差光の
影響について説明する。図1において、移動鏡7で2回
反射された周波数ω2 の光323aおよび周波数ω3
光423aからなる測定光は本来偏光ビームスプリッタ
ー3を透過すべきであるが、偏光ビームスプリッター3
の製造上の性能の不完全さによって、この測定光の一部
が偏光ビームスプリッター3で反射されることがある。
この場合、測定光の一部がコーナーキューブプリズム8
で反射された後、偏光ビームスプリッター3で反射され
て重複誤差光となる。この重複誤差光は、測定光路をさ
らに2往復(結果的には4往復)してしまう。その結
果、重複誤差光に起因して非線形誤差が発生し、精度の
高い測定を行うことができなくなってしまう。
First, referring to FIG. 1 again, the influence of overlapping error light will be described. In FIG. 1, the measurement light composed of the light 323 a having the frequency ω 2 and the light 423 a having the frequency ω 3 reflected twice by the movable mirror 7 should originally pass through the polarization beam splitter 3, but the polarization beam splitter 3
Part of this measurement light may be reflected by the polarization beam splitter 3 due to imperfections in manufacturing performance of.
In this case, part of the measuring light is the corner cube prism 8
After being reflected by, the light is reflected by the polarization beam splitter 3 and becomes overlapping error light. The overlapping error light makes another round trip of the measurement optical path (resultingly, four round trips). As a result, a non-linear error occurs due to the overlapping error light, making it impossible to perform highly accurate measurement.

【0074】また、図1において、固定鏡5で2回反射
された参照光は本来偏光ビームスプリッター3で反射さ
れるべきであるが、この参照光の一部が偏光ビームスプ
リッター3を透過することがある。この場合、参照光の
一部がコーナーキューブプリズム8で反射された後、偏
光ビームスプリッター3を透過して重複誤差光となる。
この重複誤差光は、参照光路をさらに2往復(結果的に
は4往復)してしまう。その結果、重複誤差光に起因し
て非線形誤差が発生し、精度の高い測定を行うことがで
きなくなってしまう。そこで、図7の変形例では、重複
誤差光の影響を低減するために、偏光ビームスプリッタ
ー84、偏光ビームスプリッター85およびコーナーキ
ューブプリズム87を付設している。
Further, in FIG. 1, the reference light reflected twice by the fixed mirror 5 should originally be reflected by the polarization beam splitter 3, but a part of this reference light should pass through the polarization beam splitter 3. There is. In this case, a part of the reference light is reflected by the corner cube prism 8 and then transmitted through the polarization beam splitter 3 to become overlapping error light.
The overlapping error light makes two additional round trips in the reference optical path (resultingly four round trips). As a result, a non-linear error occurs due to the overlapping error light, making it impossible to perform highly accurate measurement. Therefore, in the modification of FIG. 7, a polarization beam splitter 84, a polarization beam splitter 85, and a corner cube prism 87 are additionally provided in order to reduce the influence of overlapping error light.

【0075】したがって、図7の変形例では、偏光ビー
ムスプリッター3で反射された参照光は、空間フィルタ
ー52および1/4波長板4を介して固定鏡5で反射さ
れた後、1/4波長板4および空間フィルター52を介
して偏光ビームスプリッター3に戻る。偏光ビームスプ
リッター3を透過した参照光は、偏光ビームスプリッタ
ー84を介してコーナキューブプリズム8で反射された
後、偏光ビームスプリッター84を介して偏光ビームス
プリッター3に入射する。偏光ビームスプリッター3を
透過した参照光は、空間フィルター52および1/4波
長板4を介して固定鏡5で再び反射された後、1/4波
長板4および空間フィルター52を介して偏光ビームス
プリッター3に戻る。
Therefore, in the modified example of FIG. 7, the reference light reflected by the polarization beam splitter 3 is reflected by the fixed mirror 5 through the spatial filter 52 and the quarter wavelength plate 4, and then the quarter wavelength. Returning to the polarization beam splitter 3 via the plate 4 and the spatial filter 52. The reference light transmitted through the polarization beam splitter 3 is reflected by the corner cube prism 8 via the polarization beam splitter 84, and then enters the polarization beam splitter 3 via the polarization beam splitter 84. The reference light that has passed through the polarization beam splitter 3 is reflected again by the fixed mirror 5 through the spatial filter 52 and the quarter wavelength plate 4, and then is polarized through the quarter wavelength plate 4 and the spatial filter 52. Return to 3.

【0076】一方、偏光ビームスプリッター3を透過し
た測定光は、空間フィルター53および1/4波長板6
を介して移動鏡7で反射された後、1/4波長板6およ
び空間フィルター53を介して偏光ビームスプリッター
3に戻る。偏光ビームスプリッター3で反射された測定
光は、偏光ビームスプリッター84および85を介して
コーナキューブプリズム87で反射された後、偏光ビー
ムスプリッター85および84を介して偏光ビームスプ
リッター3に入射する。偏光ビームスプリッター3で反
射された測定光は、空間フィルター53および1/4波
長板6を介して移動鏡7で再び反射された後、1/4波
長板6および空間フィルター53を介して偏光ビームス
プリッター3に戻る。
On the other hand, the measurement light transmitted through the polarization beam splitter 3 is the spatial filter 53 and the quarter wave plate 6.
After being reflected by the moving mirror 7 via the, the beam returns to the polarization beam splitter 3 via the quarter-wave plate 6 and the spatial filter 53. The measurement light reflected by the polarization beam splitter 3 is reflected by the corner cube prism 87 via the polarization beam splitters 84 and 85, and then enters the polarization beam splitter 3 via the polarization beam splitters 85 and 84. The measurement light reflected by the polarization beam splitter 3 is reflected again by the moving mirror 7 through the spatial filter 53 and the quarter wavelength plate 6, and then is polarized by the quarter wavelength plate 6 and the spatial filter 53. Return to splitter 3.

【0077】移動鏡7までの測定光路を2往復して偏光
ビームスプリッター3に戻った測定光から生じる重複誤
差光は、偏光ビームスプリッター3、84および85を
本来透過すべき成分である。したがって、重複誤差光の
大部分は偏光ビームスプリッタ84を透過する。偏光ビ
ームスプリッター84を透過した重複誤差光は、進むべ
き光路を失うので影響がなくなる。仮に、偏光ビームス
プリッター84を透過した重複誤差光がコーナーキュー
ブプリズム8で反射されて測定精度に影響を及ぼす場合
には、参照光のみが通過可能な空間フィルタ584を付
設して、重複誤差光の悪影響を防ぐことができる。
The overlapping error light generated from the measurement light returning to the polarization beam splitter 3 after reciprocating the measurement optical path up to the movable mirror 7 twice is a component that should be originally transmitted through the polarization beam splitters 3, 84 and 85. Therefore, most of the overlapping error light passes through the polarization beam splitter 84. The overlapping error light that has passed through the polarization beam splitter 84 loses its optical path to travel and therefore has no effect. If the overlapping error light that has passed through the polarization beam splitter 84 is reflected by the corner cube prism 8 and affects the measurement accuracy, a spatial filter 584 that allows only the reference light to pass through is attached and the overlapping error light It is possible to prevent adverse effects.

【0078】なお、偏光ビームスプリッター84の性能
もまた完全ではないため、重複誤差光の一部が偏光ビー
ムスプリッター84で反射されてしまう。しかしなが
ら、偏光ビームスプリッター84で反射された重複誤差
光の大部分は、偏光ビームスプリッター85を透過し、
進むべき光路を失うので影響がなくなる。さらに、重複
誤差光の一部が偏光ビームスプリッター85で反射され
た場合でも、コーナーキューブプリズム87で反射され
て、偏光ビームスプリッター85に再び入射する。その
結果、重複誤差光の大部分は、偏光ビームスプリッター
85を透過し、進むべき光路を失うので影響がなくな
る。
Since the performance of the polarization beam splitter 84 is not perfect, part of the overlapping error light is reflected by the polarization beam splitter 84. However, most of the overlapping error light reflected by the polarization beam splitter 84 passes through the polarization beam splitter 85,
It loses the optical path to go, so it has no effect. Further, even when a part of the overlapping error light is reflected by the polarization beam splitter 85, it is reflected by the corner cube prism 87 and re-enters the polarization beam splitter 85. As a result, most of the overlapping error light is transmitted through the polarization beam splitter 85 and loses the optical path to be traveled, so that there is no effect.

【0079】同様に、固定鏡5までの参照光路を2往復
して偏光ビームスプリッター3に戻った参照光から生じ
る重複誤差光は、偏光ビームスプリッター3、84およ
び85で本来反射されるべき成分である。したがって、
重複誤差光の大部分は偏光ビームスプリッタ84で反射
される。偏光ビームスプリッター84で反射された重複
誤差光は、偏光ビームスプリッター85を透過する。偏
光ビームスプリッター85を透過した重複誤差光は、進
むべき光路を失うので影響がなくなる。仮に、偏光ビー
ムスプリッター85で反射された重複誤差光がコーナー
キューブプリズム87で反射されて測定精度に影響を及
ぼす場合には、測定光のみが通過可能な空間フィルタ5
85を付設して、重複誤差光の悪影響を防ぐことができ
る。
Similarly, the overlapping error light generated from the reference light returning to the polarization beam splitter 3 after making two round trips in the reference light path to the fixed mirror 5 is a component that should be originally reflected by the polarization beam splitters 3, 84 and 85. is there. Therefore,
Most of the overlapping error light is reflected by the polarization beam splitter 84. The overlapping error light reflected by the polarization beam splitter 84 passes through the polarization beam splitter 85. The overlapping error light that has passed through the polarization beam splitter 85 loses its optical path and therefore has no effect. If the overlapping error light reflected by the polarization beam splitter 85 is reflected by the corner cube prism 87 and affects the measurement accuracy, only the measurement light can pass through the spatial filter 5.
By attaching 85, it is possible to prevent the adverse effect of overlapping error light.

【0080】なお、偏光ビームスプリッター84の性能
もまた完全ではないため、重複誤差光の一部が偏光ビー
ムスプリッター84を透過してしまう。しかしながら、
偏光ビームスプリッター84を透過した重複誤差光の大
部分は、コーナーキューブプリズム8で反射されて、偏
光ビームスプリッター84に再び入射する。その結果、
重複誤差光の大部分は、偏光ビームスプリッター84で
反射され、進むべき光路を失うので影響がなくなる。
Since the performance of the polarization beam splitter 84 is not perfect, part of the overlapping error light will pass through the polarization beam splitter 84. However,
Most of the overlapping error light transmitted through the polarization beam splitter 84 is reflected by the corner cube prism 8 and re-enters the polarization beam splitter 84. as a result,
Most of the overlapping error light is reflected by the polarization beam splitter 84 and loses the optical path to be traveled, so that there is no influence.

【0081】このように、参照光路や測定光路を2往復
して偏光ビームスプリッター3に戻った参照光や測定光
から重複誤差光が生じても、3つの偏光ビームスプリッ
ター3、84および85の作用により、重複誤差光を順
次低減することができる。すなわち、重複誤差光に起因
する非線形誤差を低減して、ダブルパス構成による精度
の高い測定を行うことができる。また、偏光ビームスプ
リッター84、85を付加したように、偏光ビームスプ
リッター84、85の後ろ側(コーナーキューブプリズ
ム側)にさらに偏光ビームスプリッターを順次接続して
いけば、誤差光をさらに低減することができるので、よ
り高精度な測定をすることができる。
As described above, even if the duplicated error light is generated from the reference light and the measurement light that have returned to the polarization beam splitter 3 after going back and forth through the reference light path and the measurement light path, the actions of the three polarization beam splitters 3, 84 and 85 Thereby, the overlapping error light can be sequentially reduced. That is, it is possible to reduce the non-linear error due to the overlapping error light and perform highly accurate measurement by the double pass configuration. Further, if the polarization beam splitters 84 and 85 are added and the polarization beam splitters are sequentially connected to the rear side (corner cube prism side) of the polarization beam splitters 84 and 85, the error light can be further reduced. Therefore, it is possible to perform more accurate measurement.

【0082】図8の測長部200は図7の変形例におけ
る測長部200と類似しているが、移動鏡の反射面と固
定鏡の反射面とが互いに平行になるように構成されてい
る点だけが基本的に相違する。したがって、図8におい
て、図7の変形例の構成要素と同様の機能を有する要素
には図7と同じ参照符号を付している。以下、図7の変
形例との相違点に着目して、図8の変形例を説明する。
The length measuring unit 200 of FIG. 8 is similar to the length measuring unit 200 of the modification of FIG. 7, but is constructed such that the reflecting surface of the movable mirror and the reflecting surface of the fixed mirror are parallel to each other. The only difference is that Therefore, in FIG. 8, elements having the same functions as the components of the modification of FIG. 7 are designated by the same reference numerals as in FIG. 7. The modification of FIG. 8 will be described below, focusing on the differences from the modification of FIG. 7.

【0083】図8の変形例では、参照光路中において1
/4波長板4と固定鏡89との間に反射鏡88を付設
し、固定鏡89の反射面と移動鏡7の反射面とが互いに
平行になるように構成している。なお、反射鏡88に代
えて、全反射プリズムを用いてもよい。例えば、半導体
素子や液晶表示素子の製造のための露光装置(リソグラ
フィステッパー)の2次元ステージの位置を検出するた
めの光波干渉測定装置に本発明を適用する場合、2次元
ステージに固定された移動鏡の反射面と投影光学系に固
定された固定鏡の反射面とを平行にする必要がある。し
たがって、図8の変形例に示す測長部200の構成は、
たとえば露光装置に適している。
In the modification of FIG. 8, 1 is set in the reference optical path.
A reflecting mirror 88 is attached between the / 4 wavelength plate 4 and the fixed mirror 89 so that the reflecting surface of the fixed mirror 89 and the reflecting surface of the movable mirror 7 are parallel to each other. A total reflection prism may be used instead of the reflecting mirror 88. For example, when the present invention is applied to an optical wave interferometer for detecting the position of a two-dimensional stage of an exposure apparatus (lithography stepper) for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element, a movement fixed to the two-dimensional stage is performed. It is necessary to make the reflecting surface of the mirror parallel to the reflecting surface of the fixed mirror fixed to the projection optical system. Therefore, the configuration of the length measuring unit 200 shown in the modified example of FIG.
For example, it is suitable for an exposure apparatus.

【0084】図9の測長部200は第1実施例における
測長部200と類似しているが、測定光路および参照光
路において1/4波長板と空間フィルターとの配置が逆
になっている点だけが基本的に相違する。なお、図3、
図7および図8においても、測定光路および参照光路の
少なくとも一方において、1/4波長板と空間フィルタ
ーとの配置を逆にする構成が可能である。
The length measuring unit 200 in FIG. 9 is similar to the length measuring unit 200 in the first embodiment, but the arrangement of the quarter wavelength plate and the spatial filter is reversed in the measurement optical path and the reference optical path. Only the points are basically different. Note that FIG.
Also in FIGS. 7 and 8, a configuration in which the quarter wavelength plate and the spatial filter are reversed in at least one of the measurement optical path and the reference optical path is possible.

【0085】図10乃至図12は、図3の第2実施例に
おける光源部201の変形例の構成を概略的に示す図で
ある。図10の変形例では、図3の周波数シフター66
に代えて、周波数フィルター64と67との間に周波数
シフター190を設けている。したがって、図10の変
形例では、周波数ω3 の光92を周波数シフトすること
なく、周波数ω2 の光90だけを周波数ω2'の光91に
周波数シフトしている。
FIGS. 10 to 12 are schematic views showing the configuration of a modification of the light source unit 201 in the second embodiment of FIG. In the modification of FIG. 10, the frequency shifter 66 of FIG.
Instead of this, a frequency shifter 190 is provided between the frequency filters 64 and 67. Therefore, in the modification of FIG. 10, without frequency shifting the light 92 of a frequency omega 3, and only light 90 of a frequency omega 2 and the frequency shifted light 91 of a frequency omega 2 '.

【0086】また、図11の変形例では、図3の周波数
シフター66に対応する周波数シフター191に加え
て、2つの周波数フィルター64と67との間に周波数
シフター192を付設している。したがって、図10の
変形例では、周波数ω3 の光92を周波数ω3'の光95
に周波数シフトするとともに、周波数ω2 の光90を周
波数ω2'の光94に周波数シフトしている。
Further, in the modification of FIG. 11, in addition to the frequency shifter 191 corresponding to the frequency shifter 66 of FIG. 3, a frequency shifter 192 is provided between the two frequency filters 64 and 67. Accordingly, the light 95 in the modification of FIG. 10, the frequency omega 3 light 92 of a frequency omega 3 '
Along with the frequency shift in, and the light 90 of frequency ω 2 and the frequency shift to light 94 of frequency ω 2 '.

【0087】図12の変形例では、周波数ω2 の光90
および周波数ω3 の光92をそれぞれの別の光路に沿っ
て射出する光源97を備えている。周波数ω3 の光92
は、周波数シフター193の作用により、周波数ω3'の
光98に周波数シフトされる。周波数ω3 の光92およ
び周波数ω3'の光98は、周波数フィルター67を介し
て同一光路上に結合される。
In the modification of FIG. 12, the light 90 having the frequency ω 2
And a light source 97 which emits the light 92 having the frequency ω 3 along different optical paths. Light of frequency ω 3 92
Is frequency-shifted to the light 98 having the frequency ω 3 ′ by the action of the frequency shifter 193. Light 98 of the light 92 and the frequency omega 3 'of the frequency omega 3 is coupled to the same optical path through the frequency filter 67.

【0088】なお、図12の変形例では、周波数ω3
光だけを周波数ω3'の光に周波数シフトしている。しか
しながら、図10のように周波数ω2 の光だけを周波数
ω2'の光に周波数シフトしてもよいし、図11のように
周波数ω2 の光および周波数ω3 の光を周波数ω2'の光
および周波数ω3'の光に周波数シフトしてもよい。ま
た、第1実施例のようにホモダイン方式で屈折率変動を
測定する場合には、周波数変調を行うことなく、周波数
ω2 の光90と周波数ω3 の光92とを周波数フィルタ
ー67を介して同一光路上に結合すればよい。
[0088] In the modification of FIG. 12, and only light of the frequency omega 3 and frequency shift in the optical frequency omega 3 '. However, only light of the frequency omega 2 frequency omega 2 as shown in FIG. 10 'may be frequency shifted to the light of the frequency omega 2 of the optical frequency omega 2 of the light and the frequency omega 3 as shown in FIG. 11' And the light of frequency ω 3 'may be frequency-shifted. When measuring the refractive index variation in the homodyne as in the first embodiment, without performing frequency modulation, through a frequency filter 67 and a light 92 of the light 90 and the frequency omega 3 frequency omega 2 It suffices to combine them on the same optical path.

【0089】なお、上述の各実施例では、屈折率変動の
測定に際して、周波数ω2 の光とω2 の2倍の周波数を
有する周波数ω3 の光とを用いている。しかしながら、
本発明では、参照光路および測定光路を通った互いに周
波数の異なる2つの光のうち一方の光の周波数を他方の
光の周波数とほぼ一致させることによって干渉させるこ
とが重要である。したがって、例えば、高調波変換素子
を用いて、第3高調波やそれ以上の高次の光を用いて、
屈折率変動の測定を行っても良い。
In each of the above-mentioned embodiments, the light of the frequency ω 2 and the light of the frequency ω 3 having twice the frequency of ω 2 are used for measuring the refractive index fluctuation. However,
In the present invention, it is important to make the frequency of one of the two lights having different frequencies, which have passed through the reference optical path and the measurement optical path, substantially coincide with the frequency of the other light to cause interference. Therefore, for example, by using the harmonic conversion element, by using the third harmonic or higher-order light higher than that,
The refractive index fluctuation may be measured.

【0090】また、上述の各実施例では、測長用光源1
が偏光方位が互いに直交し且つ周波数が互いにわずかに
異なる2つの光を射出し、この2周波光に基づいて移動
鏡7の変位をヘテロダイン干渉方式を用いて測定してい
る。しかしながら、測長用光源からの単一の周波数を有
する光に基づいて、ホモダイン干渉方式により移動鏡7
の変位を測定しても良い。
In each of the above-mentioned embodiments, the length measuring light source 1 is used.
Emits two lights whose polarization directions are orthogonal to each other and whose frequencies are slightly different from each other, and the displacement of the movable mirror 7 is measured based on the two-frequency light by using the heterodyne interference method. However, based on the light having a single frequency from the length measuring light source, the moving mirror 7 is moved by the homodyne interference method.
May be measured.

【0091】[0091]

【効果】以上説明したように、本発明によれば、偏光ビ
ームスプリッターを介して参照光と測定光とに分離され
るべき2つの光を予め平行シフトするので、測定光路と
参照光路とが同一光路上に結合されることなく、互いに
空間的に分離される。その結果、偏光ビームスプリッタ
ーにおいて参照光路や測定光路に混入しても、混入した
誤差光の影響を低減することができる。また、偏光ビー
ムスプリッターにおいて参照光路に混入した誤差光およ
び測定光路に混入した誤差光を除去するための除去手段
を備えることにより、混入した誤差光に起因する非線形
誤差をさらに低減することができ、さらに精度の高い測
定を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the two lights to be separated into the reference light and the measurement light are parallel-shifted in advance via the polarization beam splitter, so that the measurement light path and the reference light path are the same. They are spatially separated from each other without being coupled into the optical path. As a result, even if the polarized beam splitter mixes in the reference optical path and the measurement optical path, the influence of the mixed error light can be reduced. Further, by providing the removing means for removing the error light mixed in the reference light path and the error light mixed in the measurement light path in the polarization beam splitter, it is possible to further reduce the nonlinear error caused by the mixed error light, Further accurate measurement can be performed.

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

【図1】本発明の第1実施例にかかる光波干渉測定装置
の構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical interference measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の測長部200の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the length measuring unit 200 in FIG.

【図3】本発明の第2実施例にかかる光波干渉測定装置
の構成を概略的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a lightwave interference measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】第1実施例における光分離結合部202(光分
離素子50および光結合素子51)の変形例の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a modified example of the light splitting / coupling unit 202 (the light splitting element 50 and the light coupling element 51) in the first embodiment.

【図5】第1実施例における光分離結合部202(光分
離素子50および光結合素子51)の変形例の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a modified example of the light splitting / coupling unit 202 (the light splitting element 50 and the light coupling element 51) in the first embodiment.

【図6】第1実施例における光分離結合部202(光分
離素子50および光結合素子51)の変形例の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a modified example of the light splitting / coupling unit 202 (the light splitting element 50 and the light coupling element 51) in the first embodiment.

【図7】第1実施例における測長部200の変形例の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a modified example of the length measuring unit 200 in the first embodiment.

【図8】第1実施例における測長部200の変形例の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a modified example of the length measuring unit 200 in the first embodiment.

【図9】第1実施例における測長部200の変形例の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration of a modified example of the length measuring unit 200 in the first embodiment.

【図10】図3の第2実施例における光源部201の変
形例の構成を概略的に示す図である。
FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of a modification of the light source unit 201 in the second embodiment of FIG.

【図11】図3の第2実施例における光源部201の変
形例の構成を概略的に示す図である。
11 is a diagram schematically showing the configuration of a modification of the light source unit 201 in the second embodiment of FIG.

【図12】図3の第2実施例における光源部201の変
形例の構成を概略的に示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of a modification of the light source unit 201 in the second embodiment of FIG.

【図13】特願平7−66469号明細書および図面に
開示の光波干渉測定装置の構成を概略的に示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of a lightwave interference measuring device disclosed in the specification of Japanese Patent Application No. 7-66469 and the drawings.

【図14】従来の光波干渉測定装置の構成を概略的に示
す図である。
FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional lightwave interference measuring apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20 光源 3、28 偏光ビームスプリッター 4、6 1/4波長板 5 固定鏡 7 移動鏡 8 コーナーキューブプリズム 10、13 偏光板 11、14 受光素子 12 ビームスプリッター 15、37 位相計 21、23 周波数フィルター 22、30、34 SHG変換素子 24 周波数結合素子 25 周波数分離素子 32、36 受光素子 38 演算器 50 光結合素子 51 光分離素子 52、53 空間フィルター 66 音響光学素子 1, 20 Light source 3, 28 Polarization beam splitter 4, 6 1/4 wavelength plate 5 Fixed mirror 7 Moving mirror 8 Corner cube prism 10, 13 Polarizing plate 11, 14 Light receiving element 12 Beam splitter 15, 37 Phase meter 21, 23 Frequency Filters 22, 30, 34 SHG conversion element 24 Frequency coupling element 25 Frequency separation element 32, 36 Light receiving element 38 Operator 50 Optical coupling element 51 Optical separation element 52, 53 Spatial filter 66 Acousto-optic element

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の周波数を有する第1の光と、互い
に異なる周波数を有する第2の光および第3の光とを同
一光路に沿って出力するための光源部と、 前記光源部から出力された前記第1の光乃至前記第3の
光を、固定鏡までの参照光路に沿って導かれる第1の偏
光状態を有する参照光と、移動鏡までの測定光路に沿っ
て導かれる第2の偏光状態を有する測定光とにそれぞれ
偏光分離するための偏光ビームスプリッターと、 前記測定光路および前記参照光路を介した前記第1の光
に基づいて、前記測定光路を介した測定光と前記参照光
路を介した参照光との第1干渉光を生成するための第1
干渉光生成系と、 前記測定光路を介した前記第2の光および前記第3の光
のうち一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致
させて第2干渉光を生成するための第2干渉光生成系
と、 前記参照光路を介した前記第2の光および前記第3の光
のうち一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致
させて第3干渉光を生成するための第3干渉光生成系
と、 前記光源部と前記偏光ビームスプリッターとの間の光路
中に配置され、前記光源部からの前記第1の光乃至前記
第3の光を前記第1の偏光状態を有する光と前記第2の
偏光状態を有する光とにそれぞれ偏光分離するととも
に、前記第1の偏光状態を有する光と前記第2の偏光状
態を有する光とを所定の間隔を隔てた互いに平行な光路
に沿って射出するための光分離手段とを備え、 前記第1干渉光に基づいて測定された前記移動鏡の変位
量を、前記第2干渉光および前記第3干渉光に基づいて
測定された前記測定光路中の屈折率変動情報に基づいて
補正することを特徴とする光波干渉測定装置。
1. A light source section for outputting a first light having a predetermined frequency and a second light and a third light having different frequencies along the same optical path, and an output from the light source section. The reference light having the first polarization state, which is guided along the reference light path to the fixed mirror, and the second light, which is guided along the measurement light path to the movable mirror, A polarization beam splitter for respectively polarization-separating into measurement light having a polarization state of, and the measurement light and the reference through the measurement light path based on the first light through the measurement light path and the reference light path. A first for generating a first interference light with the reference light through the optical path
An interference light generation system, and for generating a second interference light by causing the frequency of one of the second light and the third light that has passed through the measurement optical path to substantially match the frequency of the other light. The second interference light generation system and the third interference light are generated by making the frequency of one of the second light and the third light passing through the reference optical path substantially equal to the frequency of the other light. And a third interference light generation system for controlling the first polarized light, which is disposed in an optical path between the light source unit and the polarization beam splitter, and which converts the first light to the third light from the light source unit into the first polarized light. The light having a state and the light having the second polarization state are polarized and separated from each other, and the light having the first polarization state and the light having the second polarization state are separated from each other by a predetermined distance. And a light separating means for emitting along a parallel optical path, Correcting the displacement amount of the movable mirror measured based on the first interference light based on the refractive index variation information in the measurement optical path measured based on the second interference light and the third interference light. A light wave interferometer measuring device.
【請求項2】 前記偏光ビームスプリッターにおいて前
記参照光路に混入した誤差光および前記測定光路に混入
した誤差光を除去するための除去手段をさらに備えてい
ることを特徴とする請求項1に記載の光波干渉測定装
置。
2. The removing unit for removing the error light mixed in the reference light path and the error light mixed in the measurement light path in the polarization beam splitter, further comprising: Optical interferometer.
【請求項3】 前記除去手段は、 前記偏光ビームスプリッターと前記固定鏡との間の光路
中に配置され、所定の参照光路に沿った参照光だけを通
過させるための第1空間フィルターと、 前記偏光ビームスプリッターと前記移動鏡との間の光路
中に配置され、所定の測定光路に沿った測定光だけを通
過させるための第2空間フィルターとを有することを特
徴とする請求項2に記載の光波干渉測定装置。
3. The first spatial filter, which is disposed in an optical path between the polarization beam splitter and the fixed mirror, for passing only reference light along a predetermined reference optical path, The second spatial filter arranged in the optical path between the polarization beam splitter and the movable mirror, for allowing only the measurement light along a predetermined measurement optical path to pass therethrough. Optical interferometer.
【請求項4】 前記光分離手段は、正レンズと、該正レ
ンズの焦点位置に位置決めされたウォラストンプリズム
とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1項に記載の光波干渉測定装置。
4. The light wave according to claim 1, wherein the light separating unit has a positive lens and a Wollaston prism positioned at a focal position of the positive lens. Interferometer.
【請求項5】 前記光分離手段は、偏光ビームスプリッ
ターと反射鏡とを有することを特徴とする請求項1乃至
3のいずれか1項に記載の光波干渉測定装置。
5. The light wave interference measuring apparatus according to claim 1, wherein the light separating unit has a polarization beam splitter and a reflecting mirror.
【請求項6】 前記第1干渉光生成系は、互いに平行な
光路に沿って前記偏光ビームスプリッターから射出され
た参照光と測定光とを同一光路上に結合させるための光
結合手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1
乃至5のいずれか1項に記載の光波干渉測定装置。
6. The first interference light generation system further includes an optical coupling means for coupling the reference light and the measurement light emitted from the polarization beam splitter along the optical paths parallel to each other on the same optical path. Claim 1 characterized by the above.
6. The lightwave interference measurement device according to any one of items 1 to 5.
【請求項7】 前記光結合手段は、正レンズと、該正レ
ンズの焦点位置に位置決めされたウォラストンプリズム
とを有することを特徴とする請求項6に記載の光波干渉
測定装置。
7. The lightwave interference measuring apparatus according to claim 6, wherein the optical coupling unit includes a positive lens and a Wollaston prism positioned at a focal position of the positive lens.
【請求項8】 前記光結合手段は、偏光ビームスプリッ
ターと反射鏡とを有することを特徴とする請求項6に記
載の光波干渉測定装置。
8. The light wave interference measuring apparatus according to claim 6, wherein the optical coupling means includes a polarization beam splitter and a reflecting mirror.
【請求項9】 前記偏光ビームスプリッターと前記固定
鏡との間の光路中に配置された1/4波長板と、 前記偏光ビームスプリッターと前記移動鏡との間の光路
中に配置された1/4波長板と、 前記参照光路を1往復して前記偏光ビームスプリッター
を介した参照光を反射して前記偏光ビームスプリッター
を介して前記固定鏡に導くとともに、前記測定光路を1
往復して前記偏光ビームスプリッターを介した測定光を
反射して前記偏光ビームスプリッターを介して前記移動
鏡に導くための反射手段とをさらに有することを特徴と
する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光波干渉測
定装置。
9. A quarter wave plate arranged in an optical path between the polarization beam splitter and the fixed mirror, and a 1/4 wavelength plate arranged in an optical path between the polarization beam splitter and the movable mirror. A four-wave plate and the reference light path travels back and forth once to reflect the reference light that has passed through the polarization beam splitter and guide it to the fixed mirror through the polarization beam splitter.
9. A reflection means for reciprocatingly reflecting the measurement light from the polarization beam splitter and guiding the measurement light to the movable mirror via the polarization beam splitter, further comprising: The lightwave interferometer according to item.
【請求項10】 前記参照光路を1往復して前記偏光ビ
ームスプリッターを介した参照光と、前記測定光路を1
往復して前記偏光ビームスプリッターを介した測定光と
を偏光分離するための第2偏光ビームスプリッターをさ
らに有し、 前記反射手段は、前記参照光路を1往復して前記偏光ビ
ームスプリッターおよび前記第2偏光ビームスプリッタ
ーを介した参照光を反射して前記第2偏光ビームスプリ
ッターおよび前記偏光ビームスプリッターを介して前記
固定鏡に導くための第1反射手段と、前記測定光路を1
往復して前記偏光ビームスプリッターおよび前記第2偏
光ビームスプリッターを介した測定光を反射して前記第
2偏光ビームスプリッターおよび前記偏光ビームスプリ
ッターを介して前記移動鏡に導くための第2反射手段と
を有することを特徴とする請求項9に記載の光波干渉測
定装置。
10. The reference light passing through the polarization beam splitter after reciprocating once in the reference light path and the measurement light path
It further has a 2nd polarization beam splitter for reciprocating and polarization-separating with the measurement light which passed the said polarization beam splitter, The said reflection means reciprocates the said reference optical path 1 time, and the said polarization beam splitter and the said 2nd. A first reflection unit for reflecting the reference light through the polarization beam splitter and guiding it to the fixed mirror through the second polarization beam splitter and the polarization beam splitter, and the measurement optical path 1
A second reflection means for reciprocating and reflecting the measurement light passing through the polarization beam splitter and the second polarization beam splitter and guiding it to the movable mirror through the second polarization beam splitter and the polarization beam splitter. The optical wave interferometer according to claim 9, characterized in that it has.
【請求項11】 前記光源部は、周波数が互いにわずか
に異なり且つ偏光方位が互いに直交する周波数ω1 の光
と周波数ω1'の光とを含んだ光を前記第1の光として出
力し、 前記偏光ビームスプリッターは、前記周波数ω1 の光を
前記測定光に、前記周波数ω1'の光を前記参照光にそれ
ぞれ偏光分離することを特徴とする請求項1乃至10の
いずれか1項に記載の光波干渉測定装置。
Wherein said light source unit outputs a light containing the light of the frequency omega 1 of the light and the frequency omega 1 'to and polarization orientation different to the frequency slightly from each other are perpendicular to each other as the first light, the polarization beam splitter, the frequency omega 1 of light to the measurement light, the light of the frequency omega 1 'to any one of claims 1 to 10, characterized in that the polarization separating each said reference light The lightwave interferometer described.
【請求項12】 前記光源部は、 前記第1の光を出力するための第1光源部と、 前記第2の光および前記第3の光を出力するための第2
光源部と、 前記第2光源部からの前記第2の光および前記第3の光
と、前記第1光源部からの前記第1の光とを同一光路上
に結合させるための周波数結合素子とを有することを特
徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光波
干渉測定装置。
12. The light source unit includes a first light source unit for outputting the first light and a second light source for outputting the second light and the third light.
A light source unit, a frequency coupling element for coupling the second light and the third light from the second light source unit, and the first light from the first light source unit on the same optical path. The lightwave interference measuring apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項13】 前記第2光源部は、前記第2の光を出
力するための光源と、前記光源からの前記第2の光の一
部を第2高調波に変換し、該第2高調波を前記第3の光
として出力するための第1周波数変換手段とを有し、 前記第2干渉光生成系は、前記測定光路を介した前記第
2の光を第2高調波に変換するための第2周波数変換手
段を有し、 前記第3干渉光生成系は、前記参照光路を介した前記第
2の光を第2高調波に変換するための第3周波数変換手
段を有することを特徴とする請求項12に記載の光波干
渉測定装置。
13. The second light source section converts a part of the second light from the light source for outputting the second light and a part of the second light into a second harmonic, and the second harmonic. A second frequency conversion means for outputting a wave as the third light, and the second interference light generation system converts the second light into the second harmonic through the measurement optical path. And a third frequency conversion means for converting the second light into the second harmonic through the reference optical path. The lightwave interference measurement apparatus according to claim 12, which is characterized in that.
【請求項14】 前記第2光源部は、前記第2の光およ
び前記第3の光のうち少なくともいずれか一方の光の周
波数をわずかにシフトさせるための周波数シフト手段を
さらに有することを特徴とする請求項12または13に
記載の光波干渉測定装置。
14. The second light source unit further includes frequency shift means for slightly shifting the frequency of light of at least one of the second light and the third light. The lightwave interference measurement device according to claim 12 or 13.
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