CN114964352B - 激光干涉仪 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了激光干涉仪。提供不依赖于测量对象物的状态而根据受光信号对来源于测量对象物的信息进行解调时的解调精度较高的激光干涉仪。激光干涉仪的特征在于，具备：光源，射出第一激光；光调制器，具备振动元件，并使用振动元件将第一激光调制成频率不同的第二激光；光路切换部，配置于第一激光行进的第一光路，在第一光路与和第一光路不同的第二光路之间切换第一激光的行进方向；光反射体，具有沿着第二光路移动并对在第二光路行进的第一激光进行反射的光反射面；以及受光元件，接收第一激光被测量对象物反射所生成的第三激光与第二激光的第一干涉光、以及第一激光被光反射面反射所生成的第四激光与第二激光的第二干涉光，并输出受光信号。

Description

激光干涉仪
技术领域
本发明涉及激光干涉仪。
背景技术
在专利文献1中，作为对物体的振动速度进行测量的装置，公开了如下激光测振仪：对物体照射激光，基于接受到多普勒频移的散射激光，计测振动速度。在该激光测振仪中，通过使用光外差干涉法，取出散射激光所包括的多普勒信号。
此外，在专利文献1所记载的激光测振仪中，使用通过改变电压而振动频率成为可变的压电元件或水晶振子，对这些振动元件照射激光，从而使频率移频。通过这样，将频率移频后的激光作为参考光使用，从而根据散射激光对多普勒信号进行解调。使用通过这样所得到的多普勒信号，从而能够计测物体的振动速度。
另一方面，在专利文献2中公开了，通过光检测元件来接收对光调制器施加正弦波信号而频率相对于光束呈正弦波状迁移的参考光束、和对物体照射光束而得到的反射光束，并且对受光信号进行运算处理。而且，公开了，即使在参考光束的频率根据时间而迁移的情况下，也得到物体来源的信号(差拍信号)并且使该差拍信号在FM解调电路通过，从而得到物体的位移以及振动速度。
专利文献1：日本特开2007-285898号公报
专利文献2：日本特开平2-38889号公报
在专利文献2所记载的方法中，将受光信号分支成两个，在实施各自运算处理之后，通过相加而消去信号的不需要的项，最终进行取出差拍信号的解调处理。然而，存在如下课题：在物体的振动状态不满足规定的条件的情况下，无法精确地对差拍信号进行解调，无法精确地求出物体的位移、振动速度。
发明内容
本发明的应用例的激光干涉仪，其特征在于，具备：光源，射出第一激光；光调制器，具备振动元件，并使用所述振动元件将所述第一激光调制成频率不同的第二激光；光路切换部，配置于所述第一激光行进的第一光路，在所述第一光路与和所述第一光路不同的第二光路之间切换所述第一激光的行进方向；光反射体，具有沿着所述第二光路移动并对在所述第二光路行进的所述第一激光进行反射的光反射面；以及受光元件，接收所述第一激光被测量对象物反射所生成的第三激光与所述第二激光的第一干涉光、以及所述第一激光被所述光反射面反射所生成的第四激光与所述第二激光的第二干涉光，并输出受光信号。
附图说明
图1是示出实施方式的激光干涉仪的功能框图。
图2是示出图1所示的传感器头部的概略构成图。
图3是示出图2所示的光调制器的第一构成例的立体图。
图4是示出光调制器的第二构成例的一部分的俯视图。
图5是示出光调制器的第三构成例的俯视图。
图6是对在从相对于振动元件的表面垂直的方向入射了入射光Ki时产生多个衍射光进行说明的示意图。
图7是对构成为入射光Ki的行进方向与参考光L2的行进方向所成的角度为180°的光调制器进行说明的示意图。
图8是对构成为入射光Ki的行进方向与参考光L2的行进方向所成的角度为180°的光调制器进行说明的示意图。
图9是对构成为入射光Ki的行进方向与参考光L2的行进方向所成的角度为180°的光调制器进行说明的示意图。
图10是示出具有封装结构的光调制器的剖视图。
图11是示出一级反相器振荡电路的构成的电路图。
图12是振动元件的LCR等效电路的例子。
图13是示出标准样品的一例的示意图。
图14是示出标准样品的一例的示意图。
图15是示出标准样品的一例的示意图。
图16是示出标准样品的一例的示意图。
图17是用于对输入到信号波形检测器的信号是经过使用正确的AGC系数的振幅的调整而所生成的信号、还是经过使用不合适的AGC系数的振幅的调整而所生成的信号进行区分的波形的一例。
图18是用于对输入到相位波形检测器的相位是经过使用正确的AGC系数的振幅的调整而计算出的相位、还是经过使用不合适的AGC系数的振幅的调整而计算出的相位进行区分的波形的一例。
图19是用于说明基于控制部的各部分的控制的流程图。
图20是示出第一变形例的激光干涉仪具备的解调电路的功能框图。
图21是示出包括标准样品信号的受光信号的波形的一例的图。
图22是示出在最大AC成分宽度/最大DC成分宽度之比与B值之间成立的相关关系的图表的一例。
图23是用于说明基于图20所示的控制部的各部分的控制的流程图。
图24是示出第二变形例的激光干涉仪具备的解调电路的功能框图。
图25是示出第三变形例的激光干涉仪具备的光学系统的安装结构的概略构成图。
图26是示出第四变形例的激光干涉仪具备的光学系统的安装结构的概略构成图。
附图标记说明：
1：激光干涉仪；2：光源；4：偏振分束器；6：1/4波长板；8：1/4波长板；9：检偏器；10：受光元件；12：光调制器；14：被测量物；15：光路切换部；16：放置部；17：标准样品；17A：标准样品；17B：标准样品；17C：标准样品；17D：标准样品；18：光路；20：光路；22：光路；23：光路；24：光路；30：振动元件；30A：振动元件；30B：振动元件；31：基板；32：槽；33：焊盘；34：衍射光栅；35：焊盘；36：振动方向；37：镜；39：基板；40：棱镜；42：棱镜；44：凸透镜；45：电路元件；50：光学系统；50D：光学系统；50E：光学系统；51：传感器头部；52：解调电路；52A：解调电路；52B：解调电路；53：前处理部；53A：前处理部；54：振荡电路；55：解调处理部；55B：解调处理部；57：控制部；58：显示部；70：容器；72：容器主体；74：盖；76：键合线；120：光调制振子；153：光路变更元件；155：驱动部；171：悬臂梁；172：光反射面；173：驱动部；174：旋转部；175：突起部；176：音叉型振动片；177：激励器；301：第一电极；302：第二电极；303：衍射光栅载置部；305：压电基板；306：梳齿状电极；307：接地电极；311：表面；312：里面；531：电流电压转换器；532：ADC；533：ADC；534：第一带通滤波器；535：第二带通滤波器；536：第一延迟调整器；537：第二延迟调整器；538：乘法器；539：第三带通滤波器；540：第一信号振幅检测器；541：第二信号振幅检测器；542：基准信号振幅检测器；543：AGC部；543A：AGC部；543B：AGC部；544：B值计算器；544A：B值计算器；544B：B值计算器；546：加法器；547：信号波形检测器；551：乘法器；552：乘法器；553：移相器；555：第一低通滤波器；556：第二低通滤波器；557：除法器；558：反正切运算器；559：输出电路；560：相位波形检测器；562：最大AC成分宽度检测器；563：最大DC成分宽度检测器；565：延迟调整器；565：移相器；557：乘法器；721：第一凹部；722：第二凹部；AX：旋转轴；C0：并联电容；C1：串联电容；C3：第三电容器；Cd：第二电容器；Cg：第一电容器；GND：端子；K-2s：衍射光；K-1s：衍射光；K-0s：衍射光；K1s：衍射光；K2s：衍射光；Ki：入射光；L1：串联电感；L1：出射光；L2：参考光；L3：物体光；L4：标准物体光；N：法线；P：间距；P1：第一位置；P2：第二位置；R1：第一限制电阻；R1：等效串联电阻；R2：第二限制电阻；R2：决定系数；Rf：反馈电阻；S1：第一信号；S102：步骤；S104：步骤；S106：步骤；S107：步骤；S108：步骤；S110：步骤；S112：步骤；S114：步骤；S116：步骤；S118：步骤；S120：步骤；S2：第二信号；S3：第三信号；S4：第四信号；Sd：驱动信号；Ss：基准信号；Vcc：端子；X1：端子；X2：端子；Y：端子；jp1：分支部；jp2：分支部；ps1：第一信号路径；ps2：第二信号路径；x：信号；y：信号；β：入射角；θ：倾斜角度；θB：闪耀角。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式对本发明的激光干涉仪详细进行说明。
图1是示出实施方式的激光干涉仪的功能框图。
图1所示的激光干涉仪1具有具备光学系统50以及振荡电路54的传感器头部51、被输入来自光学系统50的受光信号的解调电路52、和控制部57。
1.传感器头部
图2是示出图1所示的传感器头部51的概略构成图。
如上述的那样，传感器头部51具备光学系统50。
如图2所示，光学系统50具备光源2、偏振分束器4、1/4波长板6、1/4波长板8、检偏器9、受光元件10、频移器型的光调制器12、光路切换部15、配置有被测量物14的放置部16、和标准样品17。
光源2射出规定的波长的出射光L1(第一激光)。受光元件10将接受到的光转换为电信号。光调制器12具备振动元件30，对出射光L1进行调制，生成包括调制信号的参考光L2(第二激光)。放置部16只要根据需要而被设定即可，但能够配置被测量物14。入射到被测量物14的出射光L1，作为包括来源于被测量物14的样品信号的物体光L3(第三激光)进行反射。
将从光源2射出的出射光L1的光路设为光路18。光路18通过偏振分束器4的反射而耦合于光路20。从偏振分束器4侧起，使1/4波长板8以及光调制器12按其顺序配置在光路22上。此外，通过偏振分束器4的透过，而光路18耦合于光路20。从偏振分束器4侧起，使1/4波长板6、光路切换部15以及放置部16按其顺序配置在光路22上。
通过偏振分束器4的透过，而光路20耦合于光路24。从偏振分束器4侧起，使检偏器9以及受光元件10按其顺序配置在光路24上。
从光源2射出的出射光L1经过光路18以及光路20而向光调制器12入射。此外，出射光L1经过光路18以及光路22而向被测量物14入射。由光调制器12所生成的参考光L2经过光路20以及光路24而向受光元件10入射。由在被测量物14的反射所生成的物体光L3，经过光路22以及光路24而向受光元件10入射。
光路23是光路切换部15与标准样品17之间的光路。当通过光路切换部15将出射光L1的行进方向变更为光路23时，出射光L1由标准样品17反射，作为标准物体光L4而返回光路切换部15。这之后，标准物体光L4经过光路22以及光路24而向受光元件10入射。
以下，进一步对光学系统50的各部分进行说明。
1.1.光源
光源2是射出具有相干性的、线宽较细的出射光L1的激光光源。当用频率差表示线宽时，优选使用线宽为MHz范围以下的激光光源。具体而言，可列举HeNe激光那样的气体激光、DFB-LD(Distributed feedback-laser diode：分布反馈式激光二极管)、FBG-LD(Fiberbragg Grating laser diode：带光纤布拉格光栅激光二极管)、VCSEL(Vertical CavitySurface Emitting Laser：垂直腔表面发射激光器)那样的半导体激光元件等。
光源2特别优选包括半导体激光元件。由此，能够特别使光源2小型化。因此，能够谋求激光干涉仪1的小型化。特别是，由于可谋求激光干涉仪1中、收容光学系统50的传感器头部51的小型化以及轻量化，因此在可提高激光干涉仪1的操作性的点上也是有用的。
1.2.偏振分束器
偏振分束器4是将入射光分割为透过光和反射光的光学元件。此外，偏振分束器4具有透过P偏振并使S偏振反射的功能。以下，考虑将直线偏振、并是使P偏振与S偏振之比例如设为50：50的出射光L1向偏振分束器4入射的情况。
在偏振分束器4中，如上述的那样，对出射光L1的S偏振进行反射，使P偏振透过。
由偏振分束器4所反射的出射光L1的S偏振，通过1/4波长板8转换为圆偏振，并向光调制器12入射。入射到光调制器12的出射光L1的圆偏振接受fm[Hz]的频率移频，并作为参考光L2进行反射。因此，参考光L2包括调制频率fm[Hz]的调制信号。参考光L2在再次透过1/4波长板8时被转换为P偏振。参考光L2的P偏振透过偏振分束器4以及检偏器9，并向受光元件10入射。
透过了偏振分束器4的出射光L1的P偏振被1/4波长板6转换为圆偏振，并向动作的状态的被测量物14入射。入射到被测量物14的出射光L1的圆偏振接受fd[Hz]的多普勒频移，并作为物体光L3进行反射。因此，物体光L3包括频率fd[Hz]的样品信号。物体光L3在经由光路切换部15再次透过1/4波长板6时被转换为S偏振。物体光L3的S偏振由偏振分束器4反射，透过检偏器9，并向受光元件10入射。
如上述的那样，由于出射光L1具有相干性，因此参考光L2以及物体光L3作为第一干涉光而向受光元件10入射。
另外，也可以使用无偏振分束器来代替偏振分束器。在该情况下，由于不需要1/4波长板6以及1/4波长板8，因此能够谋求基于部件数量的削减而激光干涉仪1的小型化。
1.3.检偏器
由于相互正交的S偏振以及P偏振相互独立，因此如果只是单纯地重合，则不会出现干涉。因此，使重合有S偏振和P偏振的光波通过相对于S偏振以及P偏振的双方倾斜45°的检偏器9。通过使用检偏器9，从而能够使相互共通的成分彼此的光透过，使产生干涉。其结果，在检偏器9中，参考光L2和物体光L3干涉，生成具有fm-fd[Hz]的频率的第一干涉光。
1.4.受光元件
参考光L2以及物体光L3经由偏振分束器4以及检偏器9而向受光元件10入射。由此，参考光L2和物体光L3进行光外差干涉，具有fm-fd[Hz]的频率的第一干涉光向受光元件10入射。通过后述的方法，根据该第一干涉光对样品信号进行解调，从而最终能够求出被测量物14的动作、即振动速度、位移。作为受光元件10，例如可列举光电二极管等。
1.5.光调制器
图3是示出图2所示的光调制器12的第一构成例的立体图。
1.5.1.光调制器的第一构成例的概要
频移器型的光调制器12具有光调制振子120。图3所示的光调制振子120具备板形状的振动元件30和支承振动元件30的基板31。
振动元件30由如下材料构成：通过施加电位，反复进行以在沿着面的方向上应变的方式振动的模式的材料。在本构成例中，振动元件30是在MHz范围的高频区域中沿着振动方向36进行厚度切变振动的水晶AT振子。在振动元件30的表面形成有衍射光栅34。衍射光栅34具有使直线状的多个槽32周期性地排列而成的结构。
基板31具有相互具有表里的关系的表面311以及里面312。在表面311配置有振动元件30。此外，在表面311设置有用于对振动元件30施加电位的焊盘33。另一方面，在里面312也设置有用于对振动元件30施加电位的焊盘35。
基板31的大小例如被设为长边为0.5mm以上、10.0mm以下左右。此外，基板31的厚度例如被设为0.10mm以上、2.0mm以下左右。作为一例，基板31的形状被设为一边为1.6mm的正方形，其厚度被设为0.35mm。
振动元件30的大小例如被设为长边为0.2mm以上、3.0mm以下左右。此外，振动元件30的厚度例如被设为0.003mm以上、0.5mm以下左右。
作为一例，振动元件30的形状被设为一边为1.0mm的正方形，其厚度被设为0.07mm。在该情况下，振动元件30以基本振荡频率24MHz进行振荡。另外，通过改变振动元件30的厚度或者考虑到谐波，从而能够在从1MHz到1GHz的范围对振荡频率进行调整。
另外，在图3中，衍射光栅34形成于振动元件30的表面整体，但也可以仅形成于一部分。
通过向光调制器12入射的出射光L1的波数矢量与从光调制器12出射的参考光L2的波数矢量的差分波数矢量、和振动元件30的振动方向36的矢量的内积，赋予基于光调制器12的光调制的强度。在本构成例中，振动元件30进行厚度切变振动，但由于该振动是面内振动，因此即使相对于振动元件30单体的表面垂直地入射光，也无法进行光调制。因此，在本构成例中，通过在振动元件30设置衍射光栅34，从而能够根据后述的原理进行光调制。
图3所示的衍射光栅34是闪耀衍射光栅。闪耀衍射光栅是指衍射光栅的截面形状为阶梯状的光栅。以使其延伸方向相对于振动方向36正交的方式，设置衍射光栅34的直线状的槽32。
当从图1所示的振荡电路54向图3所示的振动元件30供给驱动信号Sd(施加交流电压)时，振动元件30进行振荡。振动元件30的振荡所需的电力(驱动功率)并不特别限定，但为0.1μW～100mW左右，较小。因此，不用放大从振荡电路54所输出的驱动信号Sd，而能够用于使振动元件30振荡而使用。
此外，由于以往的光调制器需要维持光调制器的温度的结构，因此难以缩小体积。此外，由于光调制器的功耗较大，因此具有这样的课题：激光干涉仪的小型化以及省电化是困难的。与此相对，在本构成例中，由于振动元件30的体积非常小、振荡所要的电力也较小，因此激光干涉仪1的小型化以及省电化是容易的。
1.5.2.衍射光栅的形成方法
衍射光栅34的形成方法并不特别限定，作为一例，可列举通过使用机械刻线式(刻线机)的方法来制作模型，通过纳米压印法在成膜于水晶AT振子的振动元件30的表面的电极上形成槽32的方法。在此，之所以设为电极上，是因为在是水晶AT振子的情况下，在原理上能够在电极上产生高品质的厚度切变振动。另外，形成槽32并不限定于电极上，也可以在非电极部的材料的表面上。此外，也可以使用基于曝光以及蚀刻的加工方法、电子束描绘光刻法、聚焦离子束加工法(FIB)等来代替纳米压印法。
此外，也可以在水晶AT振子的芯片上通过抗蚀材料形成衍射光栅，并在此设置基于金属膜、电介质多层膜的镜膜。通过设置金属膜、镜膜而能够提高衍射光栅34的反射率。
进一步，也可以在水晶AT振子的芯片、晶圆上形成抗蚀膜并通过蚀刻实施加工之后，将抗蚀膜除去，这之后在加工面形成金属膜、镜膜。在该情况下，由于抗蚀材料被除去，因此抗蚀材料的吸湿等的影响不再存在，而能够提高衍射光栅34的化学稳定性。此外，通过设置Au、Al那样的导电性较高的金属膜，从而也能够作为驱动振动元件30的电极来使用。
另外，衍射光栅34也可以使用阳极氧化铝层(多孔氧化铝层)那样的技术来形成。
1.5.3.光调制器的其他构成例
振动元件30并不限定于水晶振子，例如，也可以是Si振子、声表面波(SAW)器件等。
图4是示出光调制器12的第二构成例的一部分的俯视图。图5是示出光调制器12的第三构成例的俯视图。
图4所示的振动元件30A是使用MEMS技术所制造的Si振子。MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)是指微电子机械系统。
振动元件30A具备隔着间隙而在同一平面上相邻的第一电极301以及第二电极302、设置于第一电极301上的衍射光栅载置部303、和设置于衍射光栅载置部303上的衍射光栅34。第一电极301以及第二电极302例如将静电引力作为驱动力，以在图4的左右方向上、即沿着连结图4所示的第一电极301和第二电极302的轴而反复进行相互接近和远离的方式进行振动。由此，能够对衍射光栅34赋予面内振动。Si振子的振荡频率例如为从1kHz到数100MHz左右。
图5所示的振动元件30B是利用表面波的SAW器件。SAW(Surface Acoustic Wave)是指声表面波。
振动元件30B具备压电基板305、设置于压电基板305上的梳齿状电极306、接地电极307、衍射光栅载置部303和衍射光栅34。当对梳齿状电极306施加交流电压时，通过逆压电效应对声表面波进行激励。由此，能够对衍射光栅34赋予面内振动。SAW器件的振荡频率例如为从数100MHz到数GHz左右。
关于以上那样的器件，通过设置衍射光栅34，也与水晶AT振子的情况同样，能够根据后述的原理进行光调制。
另一方面，在振动元件30具有水晶振子的情况下，能够利用水晶具有的极高的Q值来生成高精度的调制信号。Q值是表示谐振的峰值的尖锐度的指标。此外，水晶振子还具有不易受到外部扰乱的这一特点。因此，通过使用由具备水晶振子的光调制器12调制过的调制信号，从而能够高精度地获取来源于被测量物14的样品信号。
1.5.4.基于振动元件的光调制
接下来，对使用振动元件30来调制光的原理进行说明。
图6是对在从相对于振动元件30的表面垂直的方向入射了入射光Ki时产生多个衍射光进行说明的示意图。
当入射光Ki向沿着振动方向36进行厚度切变振动的衍射光栅34入射时，通过衍射现象，如图6所示，产生多个衍射光Kns。n是衍射光Kns的阶数，n＝0、±1、±2、······。另外，作为另外的衍射光栅，在图6所示的衍射光栅34图示出反复凹凸的衍射光栅，而不是图3所示的闪耀衍射光栅。此外，在图6中，省略衍射光K0s的图示。
在图6中，从相对于振动元件30的表面垂直的方向入射入射光Ki，但该入射角并不特别限定，也可以以相对于振动元件30的表面斜着入射的方式来设定入射角。在斜着入射的情况下，入射光Kns的行进方向也与其对应地发生变化。
另外，根据衍射光栅34的设计，有时不会出现│n│≥2的高阶光。因此，为了稳定地得到调制信号，而期望设定为│n│＝1。即，在图2的激光干涉仪1中，优选以将±1阶衍射光作为参考光L2进行利用的方式来配置频移器型的光调制器12。根据该配置，能够实现基于激光干涉仪1的计测的稳定化。
另一方面，在从衍射光栅34出现│n│≥2的高阶光的情况下，也可以以将±2阶以上的任一衍射光、而不是±1阶衍射光作为参考光L2进行利用的方式，来配置光调制器12。由此，由于能够利用高阶衍射光，因此能够实现激光干涉仪1的高频化和小型化。
在本实施方式中，作为一例，以使向光调制器12入射的入射光Ki的进入方向与从光调制器12出射的参考光L2的行进方向所成的角度为180°的方式，构成光调制器12。以下，对三个例子进行说明。
图7至图9分别是对构成为入射光Ki的行进方向与参考光L2的行进方向所成的角度为180°的光调制器12进行说明的示意图。
在图7中，光调制器12除了振动元件30之外还具备镜37。以对衍射光K1s进行反射并返回衍射光栅34的方式来配置镜37。此时，衍射光K1s相对于镜37的入射角与镜37中的反射角所成的角度为180°。其结果，从镜37出射并返回到衍射光栅34的衍射光K1s通过衍射光栅34再次衍射，并在与向光调制器12入射的入射光K1s的行进方向相反的方向上行进。因此，通过追加镜37而能够满足上述的、入射光Ki的进入方向与参考光L2的行进方向所成的角度为180°的这一条件。
此外，如这样，使经由镜37，从而由光调制器12生成的参考光L2成为接受到两次频率调制的光。因此，与使用振动元件30单体的情况相比，通过同时使用镜37而能够进行更高频的频率调制。
在图8中，使振动元件30相对于图6的配置倾斜。以满足上述的、入射光Ki的进入方向与参考光L2的行进方向所成的角度为180°的这一条件的方式，来设定此时的倾斜角度θ。
图9所示的衍射光栅34是具有闪耀角θB的闪耀衍射光栅。而且，当相对于振动元件30的表面的法线N以入射角β行进的入射光Ki向衍射光栅34入射时，参考光L2相对于法线N以与闪耀角θB相同的角度返回。因此，通过使入射角β与闪耀角θB相等，从而能够满足上述的、入射光Ki的进入方向与参考光L2的行进方向所成的角度为180°的这一条件。在该情况下，由于不使用图7所示的镜37，此外也不如图8所示使振动元件30自身倾斜，而能够满足上述条件，因此能够谋求激光干涉仪1的进一步的小型化以及高频化。特别是，在为闪耀衍射光栅的情况下，也存在如下优点：将满足上述条件的配置称为“利特罗配置”，能够特别提高衍射光的衍射效率。
另外，图9的间距P表示闪耀衍射光栅的间距，作为一例，将间距P设为1μm。此外，将闪耀角θB设为25°。在该情况下，为了满足上述条件，只要将入射光Ki的相对于法线N的入射角β也设为25°即可。
1.5.5.封装结构
图10是示出具有封装结构的光调制器12的剖视图。
图10所示的光调制器12具备作为框体的容器70、收容于容器70的光调制振子120和构成振荡电路54的电路元件45。另外，容器70例如被气密密封在真空等的减压氛围、或氮气、氩气等的惰性气体气氛中。
如图10所示，容器70具有容器主体72和盖74。其中，容器主体72具有设置于其内部的第一凹部721、和设置于第一凹部721的内侧并比第一凹部721深的第二凹部722。容器主体72例如由陶瓷材料、树脂材料等构成。此外，虽然未图示，但容器主体72具备设置于内面的内部端子、设置于外面的外部端子、和连接内部端子与外部端子的布线等。
此外，容器主体72的开口部经由未图示的密封环、低熔点玻璃等的密封构件而被盖72封堵。能够透过激光的材料、例如玻璃材料等，被使用于盖74的构成材料。
光调制振子120配置于第一凹部721的底面。光调制振子120通过未图示的接合构件而支承于第一凹部721的底面。此外，容器主体72的内部端子与光调制振子120之间例如经由键合线、接合金属等的未图示的导电材料而电连接。
在第二凹部722的底面配置有电路元件45。电路元件45经由键合线76而与容器主体72的内部端子电连接。由此，光调制振子120与电路元件45之间也经由容器主体72具备的布线而电连接。另外，也可以在电路元件45设置后述的振荡电路54以外的电路。
由于通过采用这样的封装结构而能够使光调制振子120与电路元件45重叠，因此能够使两者的物理距离靠近，能够缩短光调制振子120与电路元件45之间的布线长度。因此，能够抑制噪声从外部进入驱动信号Sd或者相反地驱动信号Sd成为噪声源。此外，能够通过一个容器70保护光调制振子120和电路元件45的双方免受外部环境的影响。因此，能够谋求传感器头部51的小型化并提高激光干涉仪1的可靠性。
另外，容器70的结构并不限定于图示的结构，例如，光调制振子120和电路元件45也可以具有独立的封装结构。此外，虽然未图示，但是也可以在容器70收容有构成振荡电路54的其他电路要素。另外，只要根据需要来设置容器70即可，也可以省略。
1.6.光路切换部
图2所示的光路切换部15具有将出射光L1行进的光路从光路22(第一光路)切换到光路23(第二光路)的功能。如上述的那样，光路22是连结偏振分束器4和放置部6的光路。光路23是与光路22交叉的光路，并是连结光路切换部15和标准样品17的光路。
光路切换部15具备光路变更元件153和驱动部155。光路变更元件153构成为向第一位置P1以及第二位置P2移动。在图2中，光路变更元件153构成为在第一位置P1与第二位置P2之间往返，但也可以向这以外的位置移动。光路变更元件153例如是对激光进行反射并转换光路的镜。在图2中，通过使光路变更元件153的光反射面相对于光路22倾斜，从而光路变更元件153能够将在光路22传播的出射光L1的行进方向变更为光路23。此外，光路变更元件153能够将在光路23传播的标准物体光L4的行进方向变更为光路22。
第一位置P1是光路变更元件153横穿光路22的位置。因此，配置于第一位置P1的光路变更元件153能够将出射光L1的行进方向变更为光路23。
在光路23传播的出射光L1，向标准样品17入射，并作为包括来源于标准样品17的标准样品信号的标准物体光L4进行反射。标准物体光L4的行进方向通过光路变更元件153从光路23变更为光路22。而且，标准物体光L4经过1/4波长板6、偏振分束器4以及检偏器9而由受光元件10接收。由此，参考光L2以及标准物体光L4作为第二干涉光向受光元件10入射。
第二位置P2是光路变更元件153不横穿光路22的位置。因此，配置于第二位置P2的光路变更元件153不变更出射光L1的行进方向。因此，在光路变更元件153处于第二位置P2时，在光路22传播的出射光L1，向被测量物14入射。
驱动部155产生驱动力，并使光路变更元件153移动。此外，将光路变更元件153保持在设为目标的位置。作为驱动部155，使用沿着直线驱动光路变更元件153的器件，例如可列举线性平移台、电磁驱动致动器、压电致动器等。另外，驱动部155也可以是使光路变更元件153绕旋转轴旋转而向第一位置P1以及第二位置P2移动的器件。作为这样的器件，例如可列举各种马达等。
如以上那样，光路切换部15具备光路变更元件153和驱动部155(光路变更元件驱动部)。光路变更元件153向第一位置P1以及第二位置P2移动。驱动部155使光路变更元件153移动。第一位置P1是光路变更元件153对出射光L1(第一激光)的行进方向进行变更的位置。第二位置P2是光路变更元件153不变更出射光L1的行进方向的位置。
根据这样的构成，能够以简单的构成将使出射光L1向被测量物14入射的光路22切换到向标准样品17入射的光路23。因此，根据光路切换部15，能够容易对AGC系数记录模式和计测模式进行切换。此外，能够容易谋求激光干涉仪1的小型化以及轻量化。
另外，光路变更元件153并不限定于上述那样的镜，例如也可以是屏蔽激光的遮挡构件。在该情况下，光路切换部15具备将出射光L1分支成光路22和光路23的光分配器、和对分支后的光路22或光路23的任一方进行屏蔽的遮挡构件。光路变更元件153即遮挡构件对光路22进行屏蔽的位置相当于上述的第一位置P1，遮挡构件对光路23进行屏蔽的位置相当于上述的第二位置P2。在光分配器中，由于始终将出射光L1分配于光路22和光路23的双方，因此在遮挡构件处于第一位置P1时，出射光L1的行进方向被变更为光路23，在遮挡构件处于第二位置P2时，出射光L1的行进方向不被变更。因此，光路切换部15即使是使用这样的遮挡构件的构成，也会实现与上述同样的功能。
此外，遮挡构件也可以是对光路22或光路23的任一方进行屏蔽的构成，但也可以是具备对光路22进行屏蔽的第一构件以及对光路23进行屏蔽的第二构件的构成。在为后者的情况下，通过使第一构件的工作和第二构件的工作联动，也会实现与上述同样的功能。
2.控制部
控制部57对光路切换部15的动作以及解调电路52的动作进行控制。
具体而言，控制部57根据解调电路52的动作状况对光路切换部15的动作进行控制。解调电路52在后述的AGC系数记录模式以及计测模式的这两个动作模式下进行动作。控制部57根据该动作模式来切换光路切换部15的动作。
控制部57的硬件构成未图示，但例如具备通过内部总线相互连接的处理器、存储器以及外部接口等。处理器读出并执行存储于存储器的程序，从而例如实现AGC系数记录模式与计测模式的切换控制等、基于控制部57的各种控制。
此外，图1所示的激光干涉仪1具备与控制部57连接的显示部58。控制部57对显示部58的显示动作进行控制。由此，能够在显示部58显示解调电路52的输出结果、错误内容、通报内容等，并通知用户。作为显示部58，例如可列举液晶显示装置等。
3.振荡电路
如图1所示，振荡电路54输出向光学系统50的光调制器12输入的驱动信号Sd。此外，振荡电路54输出向解调电路52输入的基准信号Ss。
只要是能够使振动元件30振荡的电路即可，并不特别限定振荡电路54，可使用各种各样的构成的电路。图11是示出一级反相器振荡电路的构成来作为电路构成的一例的图。
图11所示的振荡电路54具备电路元件45、反馈电阻Rf、第一限制电路R1、第二限制电阻R2、第一电容器Cg、第二电容器Cd和第三电容器C3。
电路元件45是反相器IC。电路元件45的端子X1以及端子X2分别是连结于反相器的端子。端子GND连结于接地电位，端子Vcc连接于电源电位。端子Y是振荡输出用的端子。
第一电容器Cg连接于端子X1与接地电位之间。此外，相互串联连接的第一限制电阻R1以及第二电容器Cd，从端子X2侧起按其顺序连接于端子X2与接地电位之间。进一步，反馈电阻Rf的一端连接于端子X1与第一电容器Cg之间，反馈电阻Rf的另一端连接于端子X2与第一限制电阻R1之间。
此外，第二限制电阻R2的一端连接于第一限制电阻R1与第二电容器Cd之间。进一步，上述的振动元件30连接于第一电容器Cg以及反馈电阻Rf、与第二限制电阻R2的另一端之间。也就是说，振动元件30成为振荡电路54的信号源。
图12是振动元件30的LCR等效电路的例子。
如图12所示，振动元件30的LCR等效电路由串联电容C1、串联电感L1、等效串联电阻R1以及并联电容C0构成。
在图11所示的振荡电路54中，在将第一电容器Cg的电容设为Cg、将第二电容器Cd的电容设为Cd时，通过以下的式(a)赋予负载电容CL。
【数学式1】
这样一来，通过以下的式(b)赋予从振荡电路54的端子Y输出的振荡频率fosc。
【数学式2】
fQ是振动元件30的固有振动频率。
根据上述式(b)可知，通过适当变更负载电容CL，从而可对从端子Y输出的信号的振荡频率fosc进行微调整。
此外，通过以下的式(c)赋予振动元件30的固有固有振动频率fQ与振荡电路54的振荡频率fosc之差Δf。
【数学式3】
在此，由于C1＜＜C0、C1＜＜CL，因此通过以下的式(d)近似地赋予Δf。
【数学式4】
因此，振荡电路54的振荡频率fosc成为与振动元件30的固有振动频率fQ相对应的值。
在将振动元件30例如固定于容器70时，当经由固定部接受基于温度的膨胀应力时，固有振动频率fQ发生变动。此外，当使振动元件30倾斜时，受到自重的重力等的影像，固有振动频率fQ发生变动。
在振荡电路54中，即使因这样的理由而固有振动频率fQ发生了变动，基于上述式(d)，振荡频率fosc也以与该变动联动的方式发生变化。也就是说，振荡频率fosc成为始终与振动频率fQ偏离Δf的值。由此，振动元件30能够稳定地得到位移振幅L0。只要能够使位移振幅L0稳定，则能够使光调制器12的调制特性稳定，能够提高解调电路52中的样品信号的解调精度。
作为一例，优选Δf＝fosc-fQ≤600[Hz]，更优选240[Hz]≤Δf≤450[Hz]。
另外，例如也可以使用函数发生器、信号发生器等的信号生成器来代替振荡电路54。
4.解调电路
解调电路52进行根据从受光元件10所输出的受光信号对来源于被测量物14的样品信号进行解调的解调处理。样品信号例如包括相位信息以及频率信息。而且，能够从相位信息获取被测量物14的位移信息，能够从频率信息获取被测量物14的速度信息。由于只要能够如这样获取不同的信息，则使具有作为位移计、速度计的功能，因此能够谋求激光光干涉仪1的高功能化。
解调电路52根据调制处理的方式来设定其电路构成。在本实施方式的激光干涉仪1中，使用具备振动元件30的光调制器12。由于振动元件30是进行简谐振动的元件，因此振动速度时刻发生变化。因此，调制频率也根据时间发生变化，而无法直接使用以往的解调电路。
以往的解调电路是指根据包括使用声光调制器(AOM)调制过的调制信号的受光信号对样品信号进行解调的电路。在声光调制器中，调制频率不发生变化。因此，以往的解调电路能够根据包括通过调制频率不发生变化的光调制器调制过的调制信号的受光信号对样品信号进行解调，但在包括通过调制频率发生变化的光调制器12调制过的调制信号的情况下，无法直接进行解调。
因此，图1所示的解调电路52具备前处理部53和解调处理部55。从受光元件10所输出的受光信号首先在通过前处理部53之后，被导入解调处理部55。前处理部53对受光信号实施前处理。通过该前处理而得到在以往的解调电路中可解调的信号。因此，在解调处理部55中，通过众所周知的解调方法对被测量物14来源的样品信号进行解调。
4.1.前处理部
图1所示的前处理部53具备第一带通滤波器534、第二带通滤波器535、第一延迟调整器536、第二延迟调整器537、乘法器538、第三带通滤波器539、第一信号振幅检测部540、第二信号振幅检测部541、基准信号振幅检测器542、AGC部543、B值计算器544、加法器546和信号波形检测器547。另外，AGC是Auto Gain Control(自动增益控制)。
此外，从受光元件10侧起使电流电压转换器531以及ADC532按其顺序连接在受光元件10与前处理部53之间。电流电压转换器531是跨阻放大器，将来自受光元件10的电流输出转换为电压信号。ADC532是模拟-数字转换器，以规定的采样比特数将模拟信号转换为数字信号。
从受光元件10所输出的电流输出由电流电压转换器531转换为电压信号。电压信号由ADC532转换为数字信号，并通过分支部jp1分割为第一信号S1和第二信号S2的两个。在图1中，将第一信号S1的路径设为第一信号路径ps1，将第二信号路径S2的路径设为第二信号路径ps2。
进一步，ADC533连接于振荡电路54与第二延迟调整器537之间。ADC533是模拟-数字转换器，以规定的采样比特数将模拟信号转换为数字信号。
第一带通滤波器534、第二带通滤波器535以及第三带通滤波器539分别是使特定的频率范围的信号选择性地透过的滤波器。
第一延迟调整器536以及第二延迟调整器537分别是对信号的延迟进行调整的电路。乘法器538是生成与两个输入信号之积成比例的输出信号的电路。
第一信号振幅检测部540是检测从第一延迟调整部536所输出的第一信号S1的振幅的电路。
第二信号振幅检测部541是检测从第三带通滤波器539所输出的第二信号S2的振幅的电路。
基准信号振幅检测器542是检测从第二延迟调整器537所输出的基准信号Ss的振幅的电路。
AGC部543基于基准信号Ss的振幅以及AGC系数来调整第二信号S2的振幅。由此，能够使第一信号S1的振幅与第二信号S2的振幅一致。
B值计算器544根据AGC系数的计算所使用的参数来计算B值，并进行记录。如后述的那样，B值是调制信号的相位偏移。
加法器546是生成与两个输入信号之和成比例的输出信号的电路。
信号波形检测器547是检测从加法器546所输出的信号的波形并将检测结果向控制部57输出的电路。
接下来，沿着第一信号S1、第二信号S2以及基准信号Ss的流程对前处理部53的工作进行说明。
在使第一信号S1通过配置于第一信号路径ps1上的第一带通滤波器534之后，由第一延迟调整部536来调整群延迟。由第一延迟调整部536调整的群延迟，相当于基于后述的第二带通滤波器535的第二信号S2的群延迟。通过该延迟调整，能够在第一信号S1通过的第一带通滤波器534与第二信号S2通过的第二带通滤波器535以及第三带通滤波器539之间使伴随着滤波器电路的通过的延迟时间一致。通过了第一延迟调整部536的第一信号S1被分割为两个，一方被向第一信号振幅检测器540输入，另一方被向加法器546输入。在第一信号振幅检测器540中，在后述的AGC系数记录模式下，检测第一信号S1的振幅V1。将检测出的振幅V1向AGC部543以及B值计算器544输入。
在使第二信号S2通过配置于第二信号路径ps2上的第二带通滤波器535之后，向乘法器538输入。在乘法器538中，对第二信号S2乘以从第二延迟调整器537所输出的基准信号Ss。具体而言，由从振荡电路54所输出的cos(ωmt)表示的基准信号Ss，被ADC533进行数字转换，通过第二延迟调整器537进行相位的调整，并向乘法器538输出。ωm是光调制器12的调制信号的角频率，t是时间。这之后，在使第二信号S2通过第三带通滤波器539之后，被分割为两个，一方被向第二信号振幅检测部541输入，另一方被向AGC部543输入。在第二信号振幅检测部541中，在后述的AGC系数记录模式下，检测第二信号S2的振幅V2。将检测出的振幅V2向AGC部543以及B值计算器544输入。
基准信号Ss在经过ADC533以及第二延迟调整器537之后，向基准信号振幅检测器542输入。在基准信号振幅检测器542中，在后述的AGC系数记录模式下，检测基准信号Ss的振幅Vq。将检测出的振幅Vq向AGC部543以及B值计算器544输入。
在AGC部543中，在AGC系数记录模式下，基于第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2以及基准信号Ss的振幅Vq来计算AGC系数，并进行记录。此外，在计测模式下，AGC部543基于记录有的AGC系数、新检测出的第二信号S2的振幅以及基准信号Ss的振幅来调整第二信号S2的振幅。而且，使振幅调整后的第二信号S2向加法器546输入。另外，在本实施方式中，AGC部543构成为仅对第二信号S2的振幅进行调整，但AGC部543也可以构成为仅对第一信号S1进行调整，还可以构成为对双方的信号的振幅进行调整。此外，也可以构成为使第二信号S2通过第一信号路径ps1、使第一信号S1通过第二信号路径ps2。
在B值计算器544中，基于在AGC系数记录模式下检测出的第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2以及基准信号Ss的振幅Vq来计算B值。通过计算B值，从而能够计算光调制器12的位移振幅。因此，通过对B值进行监控，从而能够继续监视光调制器12的位移振幅，检测有无异常。
在加法器546中，使与第一信号S1和第二信号S2之和成比例的输出信号向解调处理部55输出。
4.2.前处理部的基本原理
接下来，对前处理部53中的前处理的基本原理进行说明。另外，在此所说的基本原理是指日本专利特开平2-38889号公报所记载的原理。此外，在该基本原理中，关于作为调制信号而频率呈正弦波状发生变化、且被测量物的位移也在光轴方向上以简谐振动发生变化的系统进行考虑。在此，将Em、Ed、φ设为
【数学式5】
Em＝am{cos(ω0t+B sinωmt+φm)+i sin(ω0t+B sinωmt+φm)} (1)
Ed＝ad{cos(ω0t+A sinωdt+φd)+i sin(ω0t+A sinωdt+φd)} (2)
φ＝φm-φd (3)
时，理论上，由下式来表示从受光元件10输出的受光信号强度IPD。
【数学式6】
IPD＝<|Em+Ed|2>
＝<|Em 2+Ed 2+2EmEd|>
＝am 2+ad 2+2aad(B sinωmt-A sin ωdt+φ) (4)
另外，Em、Ed、φm、φd、φ、ωm、ωd、ω0、am、ad分别如下。
【数学式7】
Em：调制信号的电场成分
Ed：被测量物来源的样品信号的电场成分
φm：光路20的初始相位值
φd：光路22的初始相位值
φ：激光干涉仪的光路相位差
ωm：光调制器来源的调制信号的角频率
ωd：光调制器来源的样品信号的角频率
ω0：从光源部出射的出射光的角频率
am：系数
ad：系数
此外，式(4)中的＜＞表示时间平均。
上述式(4)的第一项以及第二项表示直流成分，第三项表示交流成分。当将该交流成分设为IPD、AC时，IPD、AC如下式那样。
【数学式8】
fdmax：样品信号的多普勒频率偏移
fd：样品信号的频率
fmmax：调制信号的多普勒频率偏移
fm：调制信号的频率
在此，已知下式那样的v阶贝塞尔函数。
【数学式9】
cos{ζsin(2πfvt)}＝J0(ζ)+2J2(ζ)cos(2·2πfvt)+2J4(ζ)cos(4·2πfvt)+… (8()
sin{ζsin(2πfvt)}＝2J1(ζ)sin(1·2πfvt)+2J3(ζ)sin(3·2πfvt)+… (9)
当使用上述式(8)以及式(9)的贝塞尔函数对上述式(5)进行级数展开时，能够如下那样发生变形。
【数学式10】
IPDAC＝2amad[{J0(B)+2J2(B)cos(2·ωmt)+2J4(B)cos(4·ωmt)+…}cos(A sinωdt-φ)-{2J1(B)sin(1·ωmt)+2J3(B)sin(3·ωmt)+…}sin(A sinωdt-φ)] (10)
其中，J0(B)、J1(B)、J2(B)、……分别是贝塞尔系数。
当如以上那样展开时，理论上，可以说能够通过带通滤波器来提取与特定的阶数对应的波段。
因此，在上述的前处理部53中，基于该理论，按以下的流程对受光信号进行前处理。
首先，从上述的ADC532所输出的受光信号被分支部jp1分割为第一信号S1和第二信号S2的两个。使第一信号S1通过第一带通滤波器534。第一带通滤波器534将中心角频率设定为ωm。由此，由下式表示通过第一带通滤波器534后的第一信号S1。
【数学式11】
Ipass1＝J1(B){-cos(ωmt+A sinωdt-φ)+cos(ωmt-A sinωdt+φ)}
＝-2J1(B)sin(ωmt)sin(A sinωdt-φ) (11)
另一方面，使第二信号S2通过第二带通滤波器535。第二带通滤波器535的中心角频率被设定为与第一带通滤波器534的中心角频率不同的值。在此，作为一例，第二带通滤波器535的中心角频率被设定为2ωm。由此，由下式表示通过第二带通滤波器535后的第二信号S2。
【数学式12】
对通过第二带通滤波器535后的第二信号S2，通过乘法器538乘以基准信号Ss。由下式表示乘法运算后的第二信号S2。
【数学式13】
使通过乘法器538后的第二信号S2通过该第三带通滤波器539。第三带通滤波器539的中心角频率被设定为与第一带通滤波器534的中心角频率不同的值。在此，作为一例，第三带通滤波器539的中心角频率被设定为ωm。由此，由下式表示通过第三带通滤波器539后的第二信号S2。
【数学式14】
这之后，由上述式(11)表示的第一信号S1通过第一延迟调整器536来调整相位。
此外，由上述式(14)表示的第二信号S2也通过AGC部543来调整振幅，使第二信号S2的振幅相对于第一振幅S1的振幅一致。
而且，第一信号S1以及第二信号S2通过加法器546进行相加。由下式表示加法运算结果。
【数学式15】
I53＝cos(ωmt+A sinωdt-φ) (15)
如上述式(15)那样，加法运算的结果，能够消除不需要的项，取出需要的项。将该结果向解调处理部55输出。
4.3.解调处理部的构成
解调处理部55进行根据从前处理部53所输出的信号对来源于被测量物14的信息进行解调的解调处理。作为解调处理，并不特别限定，但可列举众所周知的正交检波法。正交检波法是通过对输入信号进行从外部混合相互正交的信号的操作而实施解调处理的方法。
图1所示的解调处理部55是具备乘法器551、乘法器552、移相器553、第一低通滤波器555、第二低通滤波器556、除法器557、反正切运算器558、输出电路559和相位波形检测器560的数字电路。
4.4.基于解调处理部的解调处理的原理
在解调处理中，首先，将从前处理部53所输出的信号分割为两个。在乘法器551中，对分割后的一方的信号乘以从振荡电路54所输出的、由cos(ωmt)表示的基准信号Ss。在乘法器552中，对分割后的另一方的信号乘以通过移相器553使从振荡电路54所输出的基准信号Ss的相位移频了-90°的、由-sin(ωmt)表示的信号。基准信号Ss以及使基准信号Ss的移动移频后的信号是相位相互偏离90°的信号。
使通过了乘法器551的信号通过第一低通滤波器555，这之后，被作为信号x向除法器557输入。使通过了乘法器552的信号通过第二低通滤波器556，这之后，被作为信号y向除法器557输入。在除法器557中，进行信号y除以信号x的除法运算，将该输出y/x通过反正切运算器558，求出输出atan(y/x)。
这之后，使输出atan(y/x)通过输出电路559，从而求出相位φd来作为被测量物14来源的信息。在输出电路559中，通过相位展开处理，进行在相邻的点存在2π的相位跳跃的情况下的相位连接。根据从解调处理部55所输出的相位信息，能够计算被测量物14的位移信息。由此，实现对被测量物14的位移进行计测的位移计。此外，能够根据位移信息求出速度信息。由此，实现对被测量物14的速度进行计测的速度计。
以上，对解调处理部55的电路构成进行了说明，但上述的数字电路的电路构成是一例，并不限定于此。此外，解调处理部55并不限定于数字电路，也可以是模拟电路。模拟电路也可以包括F/V变换器电路、ΔΣ计数器电路。
此外，上述的解调处理部55的电路构成也可以求出被测量物14来源的频率信息。能够基于频率信息来计算被测量物14的速度信息。
4.5.可解调条件
在此，在上述的前处理部53的基本原理中，在AGC部543中，使第二信号S2的振幅相对于第一信号S1的振幅一致。也就是说，需要使式(11)所包括的系数-2J1(B)与式(14)所包括的系数-2J2(B)一致。这些系数所包括的J1(B)、J2(B)是上述的贝塞尔系数，但如上述的那样，其中的B值是调制信号的相位偏移，具体而言，是调制信号的多普勒频率偏移相对于调制信号的频率之比。另一方面，式(11)以及式(14)所包括的A值是样品信号的相位偏移，具体而言，是样品信号的多普勒频率偏移相对于样品信号的频率之比。B值由光学系统50的设定来决定，只要设定相同，则原则上为恒定值。根据这样的理由，在AGC部543中，在AGC系数记录模式下，基于第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2以及基准信号Ss的振幅Vq来计算包括J1(B)与J2(B)之比的“AGC系数”。而且，在计测模式下，基于该AGC系数，AGC部543能够使第二信号S2的振幅与第一信号S1的振幅一致。
然而，能够进行这样的振幅的调制，限于如下情况：式(11)中的系数-2J1(B)以外的部分和式(14)中的系数J2(B)以外的部分分别在最大值1、最小值-1的范围进行周期变动。由以下的式(16)来表示式(11)中的系数-2J1(B)以外的部分。由以下的式(17)来表示式(14)中的系数J2(B)以外的部分。
【数学式16】
Ipass1′＝sin(ωmt)sin(A sinωdt-φ) (16)
Ipass2′＝cos(ωmt)cos(A sinωdt-φ) (17)
因此，为了在AGC部543中能够调制振幅，需要满足式(16)以及式(17)分别在最大值1、最小值-1的范围进行周期变动的这一条件。
在此，与样品信号的角频率ωd相比，调制信号的角频率ωm充分大，ωm>>ωd成立。因此，为了满足上述条件，式(16)中sin(Asinωdt-φ)的绝对值的最大值为1、以及式(17)中cos(Asinωdt-φ)的绝对值的最大值为1，成为条件。通过满足该条件，从而能够进行前处理部53中的前处理，最终能够进行解调处理部55中的解调处理。因此，将该条件称为“可解调条件”。
对以上进行总结，以下的式(18)以及式(19)的双方成立，成为可解调条件。
【数学式17】
max{|sin(A sinωdt-φ)|}＝1 (18)
max{|cos(A sinωdt-φ)|}＝1 (19)
为了使该可解调条件成立，需要Asinωdt-φ的值的范围为π以上。在此，通常，光路相位差φ无法取任意的值。这样一来，为了使Asinωdt-φ的值的范围为π以上，特别是关于A值，被求出满足以下的式。
【数学式18】
另一方面，反过来说，在式(20)不成立的情况下，无法满足可解调条件。因此，在本实施方式中，为了不依赖于式(20)的条件而能够进行AGC部543中的第二信号S2的振幅的调整，使用相对于被测量物14不同的标准样品17。具体而言，设置接收来自标准样品17的标准物体光L4的机构，根据标准物体光L4求出上述的J1(B)与J2(B)之比。对标准样品17选择满足式(20)的条件的样品。由此，不依赖于被测量物14的状态而能够求出AGC部543的工作所需的AGC系数。而且，在计测模式下，使用计算出的AGC系数，从而不依赖于被测量物14，而能够求出被测量物14来源的相位信息、频率信息，能够求出被测量物14的位移信息、速度信息。
4.6.AGC部的工作原理
接下来，对AGC部工作的原理进行说明。
由于AGC系数CAGC是用于基于上述的基本原理使第二信号S2的振幅与第一信号S1的振幅一致的系数，因此由以下的式(21)来表示。
【数学式19】
在此，Vq是基准信号Ss的振幅。
能够根据将标准物体光L4的受光信号分割而得的第一信号S1的振幅V1与第二信号S2的振幅V2之比来计算该AGC系数CAGC。具体而言，在振幅V1以及振幅V2与AGC系数CAGC之间，由以下的式(22)表示的关系成立。
【数学式20】
能够通过以上那样求出AGC系数CAGC。而且，在后述的计测模式下，通过使用计算出的AGC系数CAGC而能够在AGC部543中使第二信号S2的振幅与第一信号S1的振幅一致。由此，即使在上述的式(20)不成立的情况下，也能够进行解调电路52中的解调处理。
4.7.激光干涉仪的动作模式
如上述的那样，激光干涉仪1的动作模式有AGC系数记录模式和计测模式。以下，按顺序对它们进行说明。
4.7.1.AGC系数记录模式
4.7.1.1.AGC系数的计算以及记录
当选择AGC系数记录模式时，激光干涉仪1的控制部57以使光路变更元件153配置在第一位置P1的方式对光路切换部15的动作进行控制。当将光路变更元件153配置在第一位置P1时，出射光L1向标准样品17入射，生成标准物体光L4。当标准物体光L4被受光元件10接收时，通过第一信号振幅检测器540得到第一信号S1的振幅V1，通过第二信号振幅检测器541得到第二信号S2的振幅V2。此外，另一方面，通过基准信号振幅检测器542得到基准信号Ss的振幅Vq。在AGC部543中，基于这些参数来计算AGC系数并进行记录。
标准样品17是标准样品信号的相位偏移、具体而言是关于标准样品信号的多普勒频率偏移相对于标准样品信号的频率之比即A值，满足上述的式(20)的条件的样品。标准样品17优选是沿着光路23进行简谐振动的光反射体。因此，在将上述的式(20)应用于标准样品17的情况下，能够如式(23)那样发生变形。
【数学式21】
在式(23)中，famax是标准样品17来源的标准样品信号的多普勒频率偏移，fa是标准样品信号的频率，La是沿着标准样品17的光路23的位移量，λ是出射光L1的波长。根据式(23)，由式(24)来表示标准样品17所需的位移量La。
【数学式22】
根据式(24)，在标准样品17中，优选沿着光路23的位移量La为出射光L1的波长λ的1/8以上。通过使用满足这样的条件的标准样品17，从而能够在AGC系数记录模式下在满足式(23)的条件的状态下求出第一信号S1的振幅V1以及第二信号S2的振幅V2。其结果，在AGC系数记录模式下，理论上，能够求出正确的AGC系数CAGC。另外，只要位移量La满足这样的条件，则标准样品17也可以未必进行往返振动。也就是说，标准样品17也可以是构成为以位移量La以上在一个方向上移动的器件。
如上述的那样，标准样品17是具有对出射光L1进行反射的光反射面的光反射体。标准样品17也可以是面内振动、即与光反射面平行地进行位移的器件，但优选被设为面外振动、即在与光反射面交叉的面外方向上进行位移的器件。通过使用在这样的面外方向上进行位移的器件，从而能够高效地确保沿着光路23的位移量La。
作为标准样品17的具体例，可列举压电元件、MEMS元件等。
其中，压电元件是利用基于逆压电效应的位移使光反射面振动的元件。作为压电元件，例如可列举水晶振子、压电致动器等。
水晶振子例如具有由水晶构成的振动片和设置于振动片的光反射面。而且，根据水晶所示的逆压电效应，例如振动片能够在厚度方向上进行弯曲振动。基于该弯曲振动，使反射出射光L1的光反射面沿着光路23进行往返振动。由此，生成标准物体光L4。
另外，作为振动片，当考虑振动稳定性等时，优选使用在弯曲振动模式下具有32kHz的谐振频率的音叉型的振动片。在这样的音叉型的水晶振动片中，例如即使对振动片施加的电压为3V左右，也能够确保1μm以上的位移量La。因此，特别是，鉴于能够进行标准样品17的低电压驱动且能够进行自激振荡，从而能够谋求标准样品17的小型化以及省电化。
压电致动器具有压电体、和设置于压电体的电极层及光反射面。作为具有压电体的压电材料，例如可列举锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡、钛酸铅等的压电陶瓷、聚偏氟乙烯等的压电塑料等。压电体被施加交流电场而例如进行伸缩振动。基于该伸缩振动，使反射出射光L1的光反射面沿着光路23进行往返振动。由此，生成标准物体光L4。
例如，在是层叠压电致动器的情况下，存在当对压电体以10kHz的频率施加7V左右的交流电压时，关于波长850nm的出射光L1可确保满足上述的式(24)的条件的位移量La的元件。
另一方面，作为MEMS元件，例如可列举硅振子、MEMS振动元件等。另外，MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)是指微电子机械系统。
硅振子例如具有由硅构成的振动片、设置于振动片的压电体层以及电极层、和设置于振动片的光反射面。压电体层被施加交流电场，从而例如使振动片进行弯曲振动。基于该弯曲振动，使反射出射光L1的光反射面沿着光路23进行往返振动。由此，生成标准物体光L4。
MEMS振动镜元件例如具有一对扭杆、悬架于扭杆彼此之间的可动部、和设置于可动部的光反射面。使用MEMS技术与扭杆一起形成可动部。而且，可动部以扭杆为转动轴绕转动轴进行转动往返振动。基于该转动往返振动，使反射出射光L1的光反射面沿着光路23进行往返振动。由此，生成标准物体光L4。另外，作为驱动可动部的方式，例如可列举电磁驱动方式、静电驱动方式、压电驱动方式等。
如以上那样，优选对标准样品17(光反射体)使用压电元件或MEMS元件。由于这些元件通过较高的Q值而能够自激振荡，因此即使是使用振荡电路而简单的振荡机构，也示出精度较高的振动特性。因此，对标准元件17使用这些元件，从而能够求出精度更高的AGC系数CAGC，且能够容易谋求激光干涉仪1的小型化以及轻量化。此外，由于只要振荡机构简单则能够抑制功耗，因此能够容易谋求激光干涉仪1的省电化。
另一方面，标准样品17也可以是上述的压电元件、MEMS元件以外的结构体。
图13至图16分别是示出标准样品17的一例的示意图。
图13所示的标准样品17A具备悬臂梁171、设置于悬臂梁171的光反射面172和驱动悬臂梁171的驱动部173。驱动部173例如具备绕旋转轴AX旋转的旋转部174和设置于旋转部174的突起部175。每当旋转部174绕旋转轴AX旋转一次时，突起部175抵接于悬臂梁171而赋予弹动的动作。由此，光反射面172边沿着光路23进行往返振荡边反射出射光L1，生成标准物体光L4。
图14所示的标准样品17B除了将图13所示的悬臂梁171变更为音叉型振动片176以外，与标准样品17A是同样的。
图15所示的标准样品17C除了将图13所示的驱动部173变更为激励器177以外，与标准样品17A是同样的。作为激励器177，例如可列举音响扬声器等。音响扬声器通过朝向悬臂梁171产生声波而对悬臂梁171赋予振动。由此，光反射面172边沿着光路23进行往返运动边反射出射光L1，生成标准物体光L4。
图16所示的标准样品17D除了将图15所示的悬臂梁171变更为音叉型振动片176以外，与标准样品17C是同样的。
如以上那样，标准样品17A、17B具有驱动部173来作为使光反射面172移动的光反射面驱动部，标准样品17C、17D具有激励器177来作为使光反射面172移动的光反射面驱动部。
根据这样的构成，特别是，即使是简单的构成，也能够使光反射面172沿着光路23进行往返振动。因此，能够容易谋求激光干涉仪1的小型化、轻量化、省电化以及低成本化。
此外，在标准样品17中，如上述的那样，光反射面172沿着光路23(第二光路)进行简谐振动。在将出射光L1(第一激光)的波长设为λ时，优选进行简谐振动的光反射面172的位移量La满足La≥λ/8。由此，标准物体光L4所包括的标准样品信号包括超过简谐振动的一个周期的时间的信号。由此，能够求出精度更高的AGC系数CAGC。
另外，能否计算出正确的AGC系数CAGC、即能够通过解调处理部55进行充分的精度的解调处理的AGC系数CAGC，能够使用在AGC部543中所记录的AGC系数CAGC对第二信号S2的振幅实际进行调整，并根据输入到信号波形检测器547的信号的波形进行确认。
图17是用于对输入到信号波形检测器547的信号是经过使用正确的AGC系数CAGC的振幅的调整而所生成的信号、还是经过使用不合适的AGC系数CAGC的振幅的调整而所生成的信号进行区分的波形的一例。
在AGC部543中在进行了使用正确的AGC系数CAGC的振幅的调整的情况下，向信号波形检测器547输入的信号的波形、即表示输入电压的时间变化的振动波形，如在图17中由OK所示的那样，两条包络线为相互大致平行直线。与此相对，在AGC部543中在进行了使用不合适的AGC系数CAGC的振幅的调整的情况下，向信号波形检测器547输入的信号的波形，如在图17中由NG所示的那样，两条包络线分别为波状的曲线。在信号波形检测器547中，检测这样的包络线的形状，并将检测结果向控制部57输出。控制部57通过使该检测结果显示于显示部58而向用户通知AGC系数CAGC的好坏。由此，用户例如能够重新执行AGC系数记录模式或者调查AGC系数CAGC变为不良的原因。
此外，能否计算出正确的AGC系数CAGC，不仅能够根据输入到信号波形检测器547的信号的波形而且还能够根据从解调处理部55输出并输入到相位波形检测器560的相位的波形进行确认。
图18是用于对输入到相位波形检测器560的相位是经过使用正确的AGC系数CAGC的振幅的调整而计算出的相位、还是经过使用不合适的AGC系数CAGC的振幅的调整而计算出的相位进行区分的波形的一例。
在AGC部543中在进行了使用正确的AGC系数CAGC的振幅的调整的情况下，向相位波形检测器560输入的相位的波形、即表示相位的时间变化的波形，如在图18中由OK所示的那样，来源于标准样品17，例如为表示简谐振动的正弦波状的曲线。与此相对，在AGC部543中在进行了使用不合适的AGC系数CAGC的振幅的调整的情况下，向相位波形检测器560输入的相位的波形，如在图18中由NG所示的那样，为不是正弦波状的曲线。在相位波形检测器560中，检测这样的相位的波形，并将检测结果向控制部570输出。控制部570通过使该检测结果显示于显示部58而向用户通知AGC系数CAGC的好坏。由此，用户例如能够重新执行AGC系数记录模式或者调查AGC系数CAGC变为不良的原因。
此外，当对使用了正确的AGC系数CAGC进行确认时，确认到从解调处理部55所输出的相位也具有充分的精度。
关于标准样品17而求出的位移信息、频率信息，成为对标准样品17的健全性进行评价的指标。因此，例如，输出电路559也可以具有获取标准样品17的位移信息、频率信息并向控制部57输出的功能。控制部57也可以具有使这些信息显示于显示部58的功能、基于保存有的阈值来评价标准样品17有无异常并使显示部58显示评价结果的功能等。通过这些功能，用户能够知道标准样品17的健全性，根据需要，能够修理或者更换标准样品17。
4.7.1.2.B值的计算
通过以上那样，也可以在计算出AGC系数CAGC之后，根据需要，计算B值并进行记录。
B值计算器544在AGC系数记录模式下，根据第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2以及基准信号Ss的振幅Vq，基于式(22)，求出贝塞尔系数之比J1(B)/J2(B)的实测值。
另一方面，能够分别根据众所周知的贝塞尔函数的式计算贝塞尔系数J1(B)的理论值以及贝塞尔系数J2(B)的理论值。这样一来，通过对贝塞尔系数之比J1(B)/J2(B)的实测值进行拟合，从而能够求出B值的近似值。
另外，也可以将贝塞尔系数之比J1(B)/J2(B)与根据其比计算的B值的关系制作成表，并储存于B值计算器544。由此，B值计算器544根据计算出的AGC系数CAGC求出贝塞尔系数之比J1(B)/J2(B)，进一步简单地求出B值。因此，能够减少运算的负载，能够简化B值计算器544的构成。
4.7.2.计测模式
当选择计测模式时，以使光路变更元件153位于第二位置P2的方式、即在处于第一位置P1的情况下以向第二位置P2移动的方式，控制部57对光路切换部15的动作进行控制。当将光路变更元件153配置于第二位置P2时，出射光L1向被测量物14入射，生成物体光L3。当物体光L3被受光元件10接收时，在AGC部543中，基于记录有的AGC系数CAGC，对来源于L3的第二信号S2的振幅进行调整。具体而言，将上述的式(22)的右边乘以第二信号S2。由此，使第二信号S2的振幅相对于第一信号S1的振幅一致。由此，能够通过加法器546中的加法运算来消去不需要的项，并取出需要的项。其结果，能够输出能够进行解调处理部55中的解调处理的信号。
另外，也可以在AGC部543中使用在AGC系数记录中所记录的AGC系数CAGC的固定值来调整第二信号S2的振幅，但关于AGC系数CAGC所包括的基准信号Ss的振幅Vq，也可以置换为实时地获取到的值。即，也可以具有如下功能：在计测模式下，在对第二信号S2的振幅进行调整的定时，AGC部543获取由基准信号振幅检测器542检测出的基准信号Ss的振幅Vq，使获取到的振幅Vq反映到记录有的AGC系数CAGC功能、以及使用更新后的AGC系数CAGC来调整第二信号S2的振幅的功能。由此，即使在因电源电压的变动、振荡电路54的温度特性等的原因而基准信号Ss的振幅Vq发生了变化的情况下，也能够使该变化后的振幅Vq反映到AGC系数CAGC。其结果，能够使用精度更高的AGC系数CAGC来调整第二信号S2的振幅。
如以上那样，本实施方式的激光干涉仪1具备光源2、光调制器12、光路切换部15、标准样品17(光反射体)和受光元件10。
光源2射出出射光L1(第一激光)。光调制器12具备振动元件30，使用振动元件30将出射光L1调制成频率不同的参考光L(第二激光)。光路切换部15配置于出射光L1行进的光路22(第一光路)，在光路22与和光路22不同的光路23(第二光路)之间切换出射光L1的行进方向。标准样品17具有沿着光路24移动并反射在光路23行进的出射光L1的光反射面172。受光元件10接收出射光L1由被测量物14(测量对象物)反射所生成的物体光L3(第三激光)与参考光L2的第一干涉光、以及出射光L1由光反射面172反射所生成的标准物体光L4(第四激光)与参考光L2的第二干涉光，并输出受光信号。
根据这样的构成，即使在依靠被测量物14的状态的A值在解调电路52中的解调处理中为不适当的值的情况下，也能够通过使用AGC系数CAGC而适当地进行解调处理所需的前处理、以及这之后的解调处理。由此，不依赖于被测量物14的状态，而能够根据受光信号以较高的解调精度对来源于被测量物14的信息进行解调，能够实现能够求出精度较高的位移信息、速度信息等的激光干涉仪1。此外，由于光调制器12具备的振动元件30的体积非常小、振荡所要的电力也较小，因此能够容易谋求激光干涉仪1的小型化以及省电化。
此外，激光干涉仪1具备解调电路52。如上述的那样，解调电路52是对来源于被测量物14(测量对象物)的信息进行解调的电路。此外，解调电路52包括分支部jp1、第一信号路径ps1、第二信号路径ps2、第一信号振幅检测器540、第二信号振幅检测器541和AGC部543。分支部jp1将受光信号分割为第一信号S1以及第二信号S2。第一信号路径ps1传播第一信号S1。第二信号路径ps2传播第二信号S2。第一信号振幅检测器540检测第一信号S1的振幅。第二信号振幅检测器541检测第二信号S2的振幅。AGC部543在光切换部15将出射光L1的行进方向切换到光路23(第二光路)时、即作为一例而选择了AGC系数记录模式时，对基于第一信号S1的振幅以及第二信号S2的振幅的AGC系数CAGC进行记录。此外，AGC部543在光切换部15将出射光L1的行进方向切换到光路22(第一光路)时、即作为一例而选择了计测模式时，基于AGC系数CAGC对第二信号S2的振幅进行调整。
根据这样的构成，在计测模式下在进行关于被测量物14的计测之前，能够在AGC系数记录模式下对AGC系数CAGC进行记录。由此，即使在根据环境的变化而AGC系数CAGC发生变化的情况下，也能够更新为最新的值。其结果，能够使用更正确的AGC系数CAGC进行解调处理，最终能够求出精度较高的位移信息、速度信息等。
5.控制部的工作
图19是用于说明基于控制部的各部分的控制的流程图。
在图19所示的步骤S102中，控制部57启动光源2、光调制器12、标准样品17等。
在步骤S104中，通过控制部57的控制，将光路变更元件153配置在第一位置P1。
在步骤S106中，在控制部57中执行AGC系数记录模式。由此，解调电路52的AGC部543在步骤S108中计算AGC系数CAGC，在步骤S110中，对计算出的AGC系数CAGC进行记录。这之后，也可以根据需要来确认计算出的AGC系数CAGC是否正确，在不正确的情况下，重新计算AGC系数CAGC。
在步骤S112中，通过控制部57的控制，将光路变更元件153配置在第二位置P2。
在步骤S114中，在控制部57中执行计测模式。由此，解调电路52在步骤S116中使用记录有的AGC系数CAGC进行解调处理。其结果，能够得到被测量物14来源的信息。
在步骤S118中，判断是否在控制部57中结束计测模式。在AGC系数CAGC不合适的情况下，只要暂时结束计测模式，经过后述的步骤S120来更新AGC系数CAGC即可。在AGC系数CAGC正确、还可以继续计测的情况下，返回步骤S114，继续计测。
在步骤S120中，判断是否维持AGC系数CAGC。在AGC系数CAGC正确的情况下，结束流程，在AGC系数CAGC不合适的情况下，返回步骤S104。
6.第一变形例
接下来，对第一变形例的激光干涉仪进行说明。
图20是示出第一变形例的激光干涉仪具备的解调电路的功能框图。
以下，对第一变形例进行说明，但在以下的说明中，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于同样的事项，省略其说明。另外，在各图中，对与上述实施方式同样的构成标注同一附图标记。
除了AGC部543A以及B值计算器544A的构成不同以外，图20所示的解调电路52A与图1所示的解调电路52是同样的。
在上述的实施方式中，在AGC部543中，根据第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2以及基准信号Ss的振幅Vq来计算AGC系数CAGC。此外，根据AGC系数CAGC的计算所使用的参数，在B值计算器544中计算B值。
与此相对，在第一变形例中，基于向前处理部53输入之前的受光信号，在B值计算器544A中计算B值。而且，AGC部543A基于第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2、基准信号Ss的振幅Vq以及计算出的B值来计算AGC系数CAGC。
除了上述的前处理部53具备的构成之外，图20所示的前处理部53A还具备最大AC成分宽度检测器562、最大DC成分宽度检测器563、B值计算器544A和AGC部543A。
在前处理部53A中，从ADC532输出的受光信号被分支部jp2分割为第三信号S3和第四信号S4的两个。第三信号S3被向最大AC成分宽度检测器562输入，第四信号S4被向最大DC成分宽度检测器563输入。最大AC成分宽度检测器562在AGC系数记录模式下，关于包括标准样品信号的受光信号，检测最大AC成分宽度。最大DC成分宽度检测器563在AGC系数记录模式下，关于包括标准样品信号的受光信号，检测最大DC成分宽度。
图21是示出包括标准样品信号的受光信号的波形的一例的图。
图21所示的波形的具有相对长的周期的成分和具有相对短的周期的充分重合。具有相对长的周期的成分相当于DC成分，具有相对短的周期的充分相当于AC成分。另外，由于AC成分其周期非常短，因此在图21中波形不被分解，而描绘成被填充的状态。另外，图21所示的波形是标准样品信号的频率为10kHz、标准样品17中的光反射面172的位移量La为150nm、光调制器12的调制信号的频率为5MHz、出射光L1的波长为850nm时的波形例。
如图21所示，最大DC成分宽度是去除AC成分时的受光信号整体的最大宽度，如图21所示，最大AC成分宽度是DC成分的宽度的中心位置的AC成分的振幅。在最大AC成分宽度检测器562中，具有检测最大AC成分宽度的功能。最大DC成分宽度检测器563具有检测最大DC成分宽度的功能。
在此，本发明人发现最大AC成分宽度/最大DC成分宽度之比与B值之间具有相关关系。通过使用该相关关系，从而能够在B值检测器544A中根据最大AC成分宽度/最大DC成分宽度之比计算B值。而且，在AGC部543A中，能够使用B值来计算AGC系数CAGC。
图22是示出在最大AC成分宽度/最大DC成分宽度之比与B值之间成立的相关关系的图表的一例。在图22所示的图表中，将横轴(x轴)设为最大AC成分宽度/最大DC成分宽度之比，将纵轴(y轴)设为B值。如图22所示，就最大AC成分宽度/最大DC成分宽度之比以及B值而言，决定系数R2充分大的函数成立。因此，基于该函数，在B值检测器544A中，能够容易计算B值。另外，图22所示的函数的式是一例，并不限定于此。
此外，也可以将该函数制作成表，并储存于B值计算器544A。由此，B值计算器544A能够简单地求出B值。因此，能够减少运算的负载，能够简化B值计算器544A的构成。
在AGC部543A中，基于第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2、基准信号Ss的振幅Vq以及计算出的B值来计算AGC系数CAGC。而且，对计算出的AGC系数CAGC进行记录。
图23是用于说明基于图20所示的控制部的各部分的控制的流程图。以下，仅对与图19所示的流程图的不同点进行说明。
在步骤S107中，解调电路52的B值计算器544A计算B值。在步骤S108中，AGC部543A基于计算出的B值等来计算AGC系数CAGC。
如以上那样，第一变形例的激光干涉仪1具备解调电路52A。如上述的那样，解调电路52A是对来源于被测量物14(测量对象物)的信息进行解调的电路。此外，解调电路52A包括分支部jp1、第一信号路径ps1、第二信号路径ps2、第一信号振幅检测器540、第二信号振幅检测器541、B值计算器544A(指标计算部)和AGC部543。分支部jp1将受光信号分割为第一信号S1以及第二信号S2。第一信号路径ps1传播第一信号S1。第二信号路径ps2传播第二信号S2。第一信号振幅检测器540检测第一信号S1的振幅。第二信号振幅检测器541检测第二信号S2的振幅。B值计算器544A在光切换部15将出射光L1的行进方向切换到光路23(第二光路)时、即作为一例而选择了AGC系数记录模式时，基于在受光信号的波形与B值之间成立的相关关系，根据受光信号来计算B值，并进行记录。AGC部543A在光切换部15将出射光L1的行进方向切换到光路22(第一光路)时、即作为一例而选择了计测模式时，基于AGC系数CAGC对第二信号S2的振幅进行调整。
根据这样的构成，在计测模式下在进行关于被测量物14的计测之前，能够在AGC系数记录模式下对AGC系数CAGC进行记录。由此，即使在根据环境的变化而AGC系数CAGC发生变化的情况下，也能够更新为最新的值。其结果，能够使用更正确的AGC系数CAGC进行解调处理，最终能够求出精度较高的位移信息、速度信息等。
7.第二变形例
接下来，对第二变形例的激光干涉仪进行说明。
图24是示出第二变形例的激光干涉仪具备的解调电路的功能框图。
以下，对第二变形例进行说明，但在以下的说明中，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于同样的事项，省略其说明。另外，在各图中，对与上述实施方式同样的构成标注同一附图标记。
除了解调处理部55B的构成不同以外，图24所示的解调电路52B与图1所示的解调电路52是同样的。另外，解调电路52B虽然信号处理的顺序不同，但是基本的解调原理与解调电路52是同样的。
除了上述的前处理部53的构成要素之外，解调电路52B还具备延迟调整器565、移相器566、乘法器567、AGC部543B和B值计算器544B。
在第一信号路径ps1，在分支部jp1与除法器557之间，从分支部jp1侧起使第一带通滤波器534、乘法器551以及第一低通滤波器555按其顺序设置。
在第二信号路径ps2，在分支部jp1与除法器557之间，从分支部jp1侧起使第二带通滤波器535、乘法器552、第二低通滤波器556以及AGC部543B按其顺序设置。
在使第一信号S1通过配置于第一信号路径ps1上的第一带通滤波器534之后，通过乘法器551对信号进行乘法运算。通过乘法器551进行乘法运算的信号是使基准信号Ss依次通过第三带通滤波器539、延迟调整器565以及移相器566而得的信号。另外，延迟调整器565具有与图1所示的第一延迟调整器536同样的构成。此外，移相器566具有与图1所示的移相器553同样的构成。在使乘法器551的输出信号通过第一低通滤波器555之后，向除法器557输入。将向除法器557输入的第一信号S1设为信号x。
在使第二信号S2通过配置于第二信号路径ps2上的第二带通滤波器535之后，通过乘法器552对信号进行乘法运算。通过乘法器552进行乘法运算的信号是使基准信号Ss依次通过第三带通滤波器539以及延迟调整器565之后通过乘法器567进行平方而得的信号。
在AGC部543B中，在AGC系数记录模式下，基于第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2以及基准信号Ss的振幅Vq来计算AGC系数CAGC，并进行记录。此外，在计测模式下，AGC部543B基于记录有的AGC系数CAGC、新检测出的第二信号S2的振幅以及基准信号Ss的振幅来调整第二信号S2的振幅。而且，使振幅调整后的第二信号S2向除法器557输入。将向除法器557输入的第二信号S2设为信号y。
在除法器557中，进行信号y除以信号x的除法运算，将该输出y/x通过反正切运算器558，求出输出atan(y/x)。这之后，使输出atan(y/x)通过输出电路559，从而求出相位φd来作为被测量物14来源的信息。
此外，在B值计算器544B中，基于在AGC系数记录模式下检测出的第一信号S1的振幅V1、第二信号S2的振幅V2以及基准信号Ss的振幅Vq来计算B值。
在以上那样的第二变形例中，也得到与上述实施方式同样的效果。
8.第三、第四变形例
接下来，对第三、第四变形例的激光干涉仪进行说明。
图25是示出第三变形例的激光干涉仪具备的光学系统的安装结构的概略构成图。图26是示出第四变形例的激光干涉仪具备的光学系统的安装结构的概略构成图。
以下，对第三、第四变形例进行说明，但在以下的说明中，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于同样的事项，省略其说明。另外，在图25以及图26中，对与上述实施方式同样的构成标注同一附图标记。
图25所示的激光干涉仪1的光学系统50D具备基板39。光源2、光调制器12以及受光元件10分别安装于该基板39上。而且，在图25所示的基板39，沿着与光路正交的方向，以使受光元件10、光源2以及光调制器12按其顺序排列的方式配置。
此外，图25所示的光学系统50D具备棱镜40、42。棱镜40设置于受光元件10与检偏器9之间的光路24上。棱镜42设置于光调制器12与1/4波长板8之间的光路20上。
进一步，图25所示的光学系统50D具备凸透镜44。凸透镜44设置光源2与偏振分束器4之间的光路18上。通过设置凸透镜44而能够使从光源2出来的出射光L1聚焦，并有效地利用。
而且，图25所示的光路切换部15配置于偏振分束器4与被测量物14之间的光路22上。
除了元件等的配置以外，图26所示的激光干涉仪1的光学系统50E与图25所示的光学系统50D是同样的。
在图26所示的基板39，沿着与光路22正交的方向，以使光源2、受光元件10以及光调制器12按其顺序排列的方式配置。棱镜40设置于光路18上，棱镜42设置于光路20上。
而且，图26所示的光路切换部15配置于偏振分束器4与被测量物14之间的光路22上。
根据以上那样的图25以及图26所示的安装结构，能够容易谋求激光干涉仪1的小型化。另外，元件的配置并不限定于图示的配置。
此外，在图25以及图26所示的安装结构中，受光元件10的尺寸例如是0.1mm角，光源2的尺寸例如是0.1mm角，光调制器12的尺寸例如是0.5～10mm角。而且，关于安装它们的基板39的尺寸，例如被设为1～10mm角。由此，能够谋求光学系统的小型化，直到在该基板39的尺寸的程度。
在以上那样的第三、第四变形例中，也得到与上述实施方式同样的效果。
以上，基于图示的实施方式对本发明的激光干涉仪进行了说明，但本发明的激光干涉仪并不限定于上述实施方式，各部分的构成能够置换为具有同样的功能的任意的构成。此外，也可以对上述实施方式的激光干涉仪附加其他任意的构成物。此外，本发明的实施方式也可以组合上述实施方式以及上述各变形例中的任意两个。

Claims (6)

1.一种激光干涉仪，其特征在于，具备：
光源，所述光源射出第一激光；
光调制器，所述光调制器具备振动元件，并使用所述振动元件将所述第一激光调制成频率不同的第二激光；
光路切换部，所述光路切换部配置于所述第一激光行进的第一光路，在所述第一光路与和所述第一光路不同的第二光路之间切换所述第一激光的行进方向；
光反射体，所述光反射体具有沿着所述第二光路移动并对在所述第二光路行进的所述第一激光进行反射的光反射面；以及
受光元件，所述受光元件接收所述第一激光被测量对象物反射所生成的第三激光与所述第二激光的第一干涉光、以及所述第一激光被所述光反射面反射所生成的第四激光与所述第二激光的第二干涉光，并输出受光信号，
所述激光干涉仪具备解调电路，所述解调电路根据所述受光信号对来源于所述测量对象物的信息进行解调，
所述解调电路包括：
分支部，所述分支部将所述受光信号分割为第一信号以及第二信号；
第一信号路径，在所述第一信号路径传播所述第一信号；
第二信号路径，在所述第二信号路径传播所述第二信号；
第一信号振幅检测器，所述第一信号振幅检测器检测所述第一信号的振幅；
第二信号振幅检测器，所述第二信号振幅检测器检测所述第二信号的振幅；以及
自动增益控制部，所述自动增益控制部在所述光路切换部将所述第一激光的行进方向切换到所述第二光路时对基于所述第一信号的振幅以及所述第二信号的振幅的自动增益控制系数进行记录，并在所述光路切换部将所述第一激光的行进方向切换到所述第一光路时基于所述自动增益控制系数对所述第二信号的振幅进行调整。
2.一种激光干涉仪，其特征在于，具备：
光源，所述光源射出第一激光；
光调制器，所述光调制器具备振动元件，并使用所述振动元件将所述第一激光调制成频率不同的第二激光；
光路切换部，所述光路切换部配置于所述第一激光行进的第一光路，在所述第一光路与和所述第一光路不同的第二光路之间切换所述第一激光的行进方向；
光反射体，所述光反射体具有沿着所述第二光路移动并对在所述第二光路行进的所述第一激光进行反射的光反射面；以及
受光元件，所述受光元件接收所述第一激光被测量对象物反射所生成的第三激光与所述第二激光的第一干涉光、以及所述第一激光被所述光反射面反射所生成的第四激光与所述第二激光的第二干涉光，并输出受光信号，
所述激光干涉仪具备解调电路，所述解调电路根据所述受光信号对来源于所述测量对象物的信息进行解调，
所述解调电路包括：
分支部，所述分支部将所述受光信号分割为第一信号以及第二信号；
第一信号路径，在所述第一信号路径传播所述第一信号；
第二信号路径，在所述第二信号路径传播所述第二信号；
第一信号振幅检测器，所述第一信号振幅检测器检测所述第一信号的振幅；
第二信号振幅检测器，所述第二信号振幅检测器检测所述第二信号的振幅；
指标计算部，所述指标计算部在所述光路切换部将所述第一激光的行进方向切换到所述第二光路时，基于在所述受光信号的波形与和所述光调制器相关的指标之间成立的相关关系，根据所述受光信号来计算所述指标，并进行记录；以及
自动增益控制部，所述自动增益控制部根据所述指标来计算自动增益控制系数，在所述光路切换部将所述第一激光的行进方向切换到所述第一光路时，基于所述自动增益控制系数对所述第二信号的振幅进行调整。
3.根据权利要求1或2所述的激光干涉仪，其特征在于，
所述光路切换部具备：
光路变更元件，所述光路变更元件向第一位置以及第二位置移动；以及
光路变更元件驱动部，所述光路变更元件驱动部使所述光路变更元件移动，
所述第一位置是所述光路变更元件对所述第一激光的行进方向进行变更的位置，
所述第二位置是所述光路变更元件不对所述第一激光的行进方向进行变更的位置。
4.根据权利要求1或2所述的激光干涉仪，其特征在于，
所述光反射面沿着所述第二光路进行简谐振动，
在将所述第一激光的波长设为λ时，所述光反射面的位移量La满足La≥λ/8。
5.根据权利要求1或2所述的激光干涉仪，其特征在于，
所述光反射体是压电元件或MEMS元件。
6.根据权利要求1或2所述的激光干涉仪，其特征在于，
所述光反射体具有光反射面驱动部，所述光反射面驱动部使所述光反射面移动。
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