JP2022038678A - レーザー干渉計 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、サンプル信号の復調精度が高いレーザー干渉計を提供すること。【解決手段】第１レーザー光を射出する光源部と、振動素子を備え、前記振動素子を用いて前記第１レーザー光を変調し、変調信号を含む第２レーザー光を生成する光変調器と、前記第１レーザー光が対象物で反射して生成されたサンプル信号を含む第３レーザー光と、前記第２レーザー光と、の干渉光を受光し、受光信号を出力する受光素子と、前記第３レーザー光が伝搬する光路の光路長を変化させる光路長可変部と、を備えることを特徴とするレーザー干渉計。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー干渉計に関するものである。

特許文献１には、物体の振動速度を測定する装置として、物体に対してレーザー光を照射し、ドップラーシフトを受けた散乱レーザー光に基づいて、振動速度を計測するレーザー振動計が開示されている。このレーザー振動計では、光ヘテロダイン干渉法を用いることにより、散乱レーザー光に含まれたドップラー信号を取り出す。

また、特許文献１に記載のレーザー振動計では、電圧を変えることで振動周波数が可変となるピエゾ素子または水晶振動子が用いられており、これらの振動素子にレーザー光を照射することにより、周波数をシフトさせる。このようにして周波数がシフトした変調信号を含むレーザー光を参照光として用いることにより、散乱レーザー光からドップラー信号を復調している。このようにして得られたドップラー信号を用いることにより、物体の振動速度を計測することができる。

一方、特許文献２には、光変調器に正弦波信号を印加し、光ビームに対して周波数が正弦波状に遷移する参照光ビームと、光ビームを物体に照射して得られる反射光ビームと、を光検出素子で受光するとともに、受光信号に対して演算処理を行うことが開示されている。そして、参照光ビームの周波数が時間に応じて遷移する場合でも、物体由来の信号（うなり信号）が得られること、および、このうなり信号をＦＭ復調回路に通すことにより、物体の変位および振動速度が得られること、が開示されている。

特開２００７－２８５８９８号公報 特開平２－３８８８９号公報

特許文献２に記載の方法では、受光信号を２つに分岐し、別々の演算処理を加えた後、加算することによって信号の不要項を消去し、最終的にうなり信号を取り出す復調処理が行われる。しかしながら、物体の振動状態が所定の条件を満たさない場合、うなり信号を精度よく復調することができず、物体の変位や振動速度を精度よく求めることができないという課題がある。

本発明の適用例に係るレーザー干渉計は、
第１レーザー光を射出する光源部と、
振動素子を備え、前記振動素子を用いて前記第１レーザー光を変調し、変調信号を含む第２レーザー光を生成する光変調器と、
前記第１レーザー光が対象物で反射して生成されたサンプル信号を含む第３レーザー光と、前記第２レーザー光と、の干渉光を受光し、受光信号を出力する受光素子と、
前記第３レーザー光が伝搬する光路の光路長を変化させる光路長可変部と、
を備えることを特徴とする。

本発明の適用例に係るレーザー干渉計は、
第１レーザー光を射出する光源部と、
振動素子を備え、前記振動素子を用いて前記第１レーザー光を変調し、変調信号を含む第２レーザー光を生成する光変調器と、
前記第１レーザー光が対象物で反射して生成されたサンプル信号を含む第３レーザー光と、前記第２レーザー光と、の干渉光を受光し、受光信号を出力する受光素子と、
前記第２レーザー光が伝搬する光路の光路長を変化させる光路長可変部と、
を備えることを特徴とする。

実施形態に係るレーザー干渉計を示す機能ブロック図である。 図１に示すセンサーヘッド部および光学系を示す概略構成図である。 図２に示す光変調器の第１構成例を示す斜視図である。 光変調器の第２構成例の一部を示す平面図である。 光変調器の第３構成例を示す平面図である。 図３に示す振動素子の表面に対して垂直な方向から入射光Ｋ_ｉが入射したとき、複数の回折光が発生することを説明する概念図である。 入射光Ｋ_ｉの進行方向と参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°となるように構成された光変調器を説明する概念図である。 入射光Ｋ_ｉの進行方向と参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°となるように構成された光変調器を説明する概念図である。 入射光Ｋ_ｉの進行方向と参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°となるように構成された光変調器を説明する概念図である。 パッケージ構造を有する光変調器を示す断面図である。 一段インバーター発振回路の構成を示す回路図である。 振動素子のＬＣＲ等価回路の例である。 第１変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。 第２変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。 第３変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。 第４変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。 第５変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。 第６変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。

以下、本発明のレーザー干渉計を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態に係るレーザー干渉計を示す機能ブロック図である。

図１に示すレーザー干渉計１は、光学系５０が設けられたセンサーヘッド部５１と、光学系５０からの受光信号が入力される復調回路５２と、復調回路５２に基準信号を出力する発振回路５４と、制御部５７と、を有する。

１．センサーヘッド部
図２は、図１に示すセンサーヘッド部５１および光学系５０を示す概略構成図である。

光学系５０は、光源部２と、偏光ビームスプリッター４と、１／４波長板６と、１／４波長板８と、検光子９と、受光素子１０と、周波数シフター型の光変調器１２と、光路長可変部１３と、被測定物１４が配置されたセット部１６と、を備えている。

光源部２は、所定の波長の出射光Ｌ１（第１レーザー光）を射出する。受光素子１０は、受けた光を電気信号に変換する。光変調器１２は、振動素子３０を備えており、出射光Ｌ１を変調し、変調信号を含む参照光Ｌ２（第２レーザー光）を生成する。セット部１６は、必要に応じて設けられればよいが、被測定物１４を配置することができるようになっている。被測定物１４に入射した出射光Ｌ１は、被測定物１４に由来するサンプル信号を含む物体光Ｌ３（第３レーザー光）として反射する。

光源部２から射出される出射光Ｌ１の光路を、光路１８とする。光路１８は、偏光ビームスプリッター４の反射により、光路２０に結合される。光路２０上には、偏光ビームスプリッター４側から１／４波長板８および光変調器１２がこの順で配置されている。また、光路１８は、偏光ビームスプリッター４の透過により、光路２２に結合される。光路２２上には、偏光ビームスプリッター４側から１／４波長板６、光路長可変部１３およびセット部１６がこの順で配置されている。

光路２０は、偏光ビームスプリッター４の透過により、光路２４に結合される。光路２４上には、偏光ビームスプリッター４側から検光子９および受光素子１０がこの順で配置されている。

光源部２から射出された出射光Ｌ１は、光路１８および光路２０を経て、光変調器１２に入射する。また、出射光Ｌ１は、光路１８および光路２２を経て、被測定物１４に入射する。光変調器１２で生成された参照光Ｌ２は、光路２０および光路２４を経て、受光素子１０に入射する。被測定物１４での反射により生成された物体光Ｌ３は、光路２２および光路２４を経て、受光素子１０に入射する。
以下、レーザー干渉計１の各部について順次説明する。

１．１．光源部
光源部２は、可干渉性を有する線幅の細い出射光Ｌ１を射出するレーザー光源である。線幅を周波数差で表示した場合、線幅がＭＨｚ帯以下のレーザー光源が好ましく用いられる。具体的には、ＨｅＮｅレーザーのようなガスレーザー、ＤＦＢ－ＬＤ（Distributed feedback - laser diode）、ＦＢＧ－ＬＤ（Fiber bragg Grating付き laser diode）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）のような半導体レーザー素子等が挙げられる。

光源部２は、特に半導体レーザー素子を含むことが好ましい。これにより、光源部２を特に小型化することが可能になる。このため、レーザー干渉計１の小型化を図ることができる。特に、レーザー干渉計１のうち、光学系５０が収容されるセンサーヘッド部５１の小型化および軽量化が図られるため、レーザー干渉計１の操作性を高められる点でも有用である。

１．２．偏光ビームスプリッター
偏光ビームスプリッター４は、入射光を透過光と反射光とに分割する光学素子である。また、偏光ビームスプリッター４は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射させる機能を有し、入射光の偏光状態を直交成分に分けることができる。以下、直線偏光であって、Ｐ偏光とＳ偏光の比を例えば５０：５０にした出射光Ｌ１を、偏光ビームスプリッター４に入射させる場合を考える。

偏光ビームスプリッター４では、前述したように、出射光Ｌ１のＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。

偏光ビームスプリッター４で反射した出射光Ｌ１のＳ偏光は、１／４波長板８で円偏光に変換され、光変調器１２に入射する。光変調器１２に入射した出射光Ｌ１の円偏光は、ｆ_ｍ［Ｈｚ］の周波数シフトを受け、参照光Ｌ２として反射する。したがって、参照光Ｌ２は、変調周波数ｆ_ｍ［Ｈｚ］の変調信号を含む。参照光Ｌ２は、再び１／４波長板８を透過するときＰ偏光に変換される。参照光Ｌ２のＰ偏光は、偏光ビームスプリッター４および検光子９を透過して受光素子１０に入射する。

偏光ビームスプリッター４を透過した出射光Ｌ１のＰ偏光は、１／４波長板６で円偏光に変換され、動いている状態の被測定物１４に入射する。被測定物１４に入射した出射光Ｌ１の円偏光は、ｆ_ｄ［Ｈｚ］のドップラーシフトを受け、物体光Ｌ３として反射する。したがって、物体光Ｌ３は、周波数ｆ_ｄ［Ｈｚ］の周波数信号を含む。物体光Ｌ３は、光路長可変部１３を介して、再び１／４波長板６を透過するときＳ偏光に変換される。物体光Ｌ３のＳ偏光は、偏光ビームスプリッター４で反射され、検光子９を透過して受光素子１０に入射する。

前述したように、出射光Ｌ１は可干渉性を有しているため、参照光Ｌ２および物体光Ｌ３は、干渉光として受光素子１０に入射する。

なお、偏光ビームスプリッターに代えて無偏光ビームスプリッターを用いるようにしてもよい。この場合、１／４波長板６および１／４波長板８が不要となるため、部品点数の削減によるレーザー干渉計１の小型化を図ることができる。

１．３．検光子
互いに直交するＳ偏光およびＰ偏光は、互いに独立しているので、単純に重ね合わせただけでは干渉が現れない。そこで、Ｓ偏光とＰ偏光を重ね合わせた光波を、Ｓ偏光およびＰ偏光の双方に対して４５°傾けた検光子９に通す。検光子９を用いることにより、互いに共通した成分同士の光を透過させ、干渉を生じさせることができる。その結果、検光子９では、変調信号とサンプル信号とが干渉し、ｆ_ｍ－ｆ_ｄ［Ｈｚ］の周波数を持つ干渉光が生成される。

１．４．受光素子
参照光Ｌ２および物体光Ｌ３は、偏光ビームスプリッター４および検光子９を介して受光素子１０に入射する。これにより、参照光Ｌ２と物体光Ｌ３とが光ヘテロダイン干渉し、ｆ_ｍ－ｆ_ｄ［Ｈｚ］の周波数を持つ干渉光が受光素子１０に入射する。この干渉光から後述する方法でサンプル信号を復調することにより、最終的に、被測定物１４の動き、すなわち速度や振動を求めることができる。受光素子１０としては、例えば、フォトダイオード等が挙げられる。

１．５．光変調器
図３は、図２に示す光変調器１２の第１構成例を示す斜視図である。

１．５．１．第１構成例に係る光変調器の概要
周波数シフター型の光変調器１２は、光変調振動子１２０を有している。図３に示す光変調振動子１２０は、板形状の振動素子３０と、振動素子３０を支持する基板３１と、を備えている。

振動素子３０は、電位を加えることにより、面に沿う方向に歪むように振動するモードを繰り返す材料で構成されている。本実施形態では、振動素子３０は、ＭＨｚ帯の高周波領域で、振動方向３６に沿って厚みすべり振動する水晶ＡＴ振動子である。振動素子３０の表面には、回折格子３４が形成されている。回折格子３４は、直線状の複数の溝３２が周期的に並んでなる構造を有している。

基板３１は、互いに表裏の関係を有する表面３１１および裏面３１２を有している。表面３１１には、振動素子３０が配置されている。また、表面３１１には、振動素子３０に電位を加えるためのパッド３３が設けられている。一方、裏面３１２にも、振動素子３０に電位を加えるためのパッド３５が設けられている。

基板３１の大きさは、例えば、長辺が０．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下程度とされる。また、基板３１の厚さは、例えば、０．１０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度とされる。一例として、基板３１の形状は、１辺が１．６ｍｍの正方形とされ、その厚さは０．３５ｍｍとされる。

振動素子３０の大きさは、例えば、長辺が０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下程度とされる。また、振動素子３０の厚さは、例えば、０．００３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下程度とされる。

一例として、振動素子３０の形状は、１辺が１．０ｍｍの正方形とされ、その厚さ０．０７ｍｍとされる。この場合、振動素子３０は、基本発振周波数２４ＭＨｚで発振する。なお、振動素子３０の厚さを変えたり、オーバートーンまで考慮したりすることにより、発振周波数を１ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲で調整することが可能である。

なお、図３では、回折格子３４が振動素子３０の表面全体に形成されているが、一部にのみ形成されていてもよい。

光変調器１２による光変調の強さは、光変調器１２に入射させる出射光Ｌ１の波数ベクトルと光変調器１２から出射される出射光Ｌ２の波数ベクトルとの差分波数ベクトルと、振動素子３０の振動方向３６のベクトルとの内積で与えられる。本実施形態では、振動素子３０が厚みすべり振動するが、この振動は面内振動であることから、振動素子３０単体の表面に対して垂直に光を入射させても、光変調はできない。そこで、本実施形態では、振動素子３０に回折格子３４を設けることにより、後述する原理によって光変調を可能にしている。

図３に示す回折格子３４は、ブレーズド回折格子である。ブレーズド回折格子は、回折格子の断面形状が階段状になっているものをいう。回折格子３４の直線状の溝３２は、その延在方向が振動方向３６に対して直交するように設けられている。

図１に示す発振回路５４から図３に示す振動素子３０に駆動信号Ｓ１を供給する（交流電圧を印加する）と、振動素子３０が発振する。振動素子３０の発振に必要な電力（駆動パワー）は、特に限定されないが、０．１μＷ～１００ｍＷ程度と小さい。このため、発振回路５４から出力した駆動信号Ｓ１を増幅することなく、振動素子３０を発振させるために用いることができる。

また、従来の光変調器は、光変調器の温度を維持する構造が必要なため、体積を小さくすることが難しい。また、光変調器の消費電力が大きいため、レーザー干渉計の小型化および省電力化が困難であるという課題を有している。これに対し、本実施形態では、振動素子３０の体積が非常に小さく、発振に要する電力も小さいため、レーザー干渉計１の小型化および省電力化が容易である。

１．５．２．回折格子の形成方法
回折格子３４の形成方法は、特に限定されないが、一例として、機械刻線式（ルーリングエンジン）を用いた方法で型を作り、水晶ＡＴ振動子の振動素子３０の表面に成膜した電極上に、ナノインプリント法で溝３２を形成する方法が挙げられる。ここで、電極上としたのは、水晶ＡＴ振動子の場合は、原理上、電極上で高品質な厚みすべり振動を発生させることができるためである。なお、溝３２を形成するのは、電極上に限定されず、非電極部の材料の表面上であってもよい。また、ナノインプリント法に代えて、露光およびエッチングによる加工方法、電子線描画リソグラフィー法、集束イオンビーム加工法（ＦＩＢ）等を用いるようにしてもよい。

また、水晶ＡＴ振動子のチップ上にレジスト材料で回折格子を形成し、そこに、金属膜や誘電体多層膜によるミラー膜を設けるようにしてもよい。金属膜やミラー膜を設けることにより、回折格子３４の反射率を高めることができる。

さらに、水晶ＡＴ振動子のチップやウエハー上にレジスト膜を形成し、エッチングによって加工を施した後、レジスト膜を除去し、その後、加工面に金属膜やミラー膜を形成するようにしてもよい。この場合、レジスト材料が除去されるため、レジスト材料の吸湿等による影響がなくなり、回折格子３４の化学的安定性を高めることができる。また、Ａｕ、Ａｌのような導電性の高い金属膜を設けることにより、振動素子３０を駆動する電極としても用いることができる。

なお、回折格子３４は、陽極酸化アルミナ（ポーラスアルミナ）のような技術を用いて形成されてもよい。

１．５．３．他の構成例に係る光変調器
振動素子３０は、水晶振動子に限定されず、例えば、Ｓｉ振動子、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス等であってもよい。

図４は、光変調器１２の第２構成例の一部を示す平面図である。図５は、光変調器１２の第３構成例を示す平面図である。

図４に示す振動素子３０Ａは、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されたＳｉ振動子である。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）は、微小電気機械システムのことである。

振動素子３０Ａは、隙間を介して同一平面上に隣り合う第１電極３０１および第２電極３０２と、第１電極３０１上に設けられた回折格子載置部３０３と、回折格子載置部３０３上に設けられた回折格子３４と、を備えている。第１電極３０１および第２電極３０２は、例えば、静電引力を駆動力として、図４の左右方向に、互いに接近と離間とを繰り返すように振動する。これにより、回折格子３４に面内振動を与えることができる。Ｓｉ振動子の発振周波数は、例えば１ｋＨｚから数１００ＭＨｚ程度である。

図５に示す振動素子３０Ｂは、表面波を利用するＳＡＷデバイスである。ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）は、弾性表面波のことである。

振動素子３０Ｂは、圧電基板３０５と、圧電基板３０５上に設けられた櫛歯状電極３０６と、接地電極３０７と、回折格子載置部３０３と、回折格子３４と、を備えている。櫛歯状電極３０６に交流電圧を印加すると、逆圧電効果により、表面波が励振される。これにより、回折格子３４に面内振動を与えることができる。ＳＡＷデバイスの発振周波数は、例えば数１００ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。

以上のようなデバイスについても、回折格子３４を設けることにより、水晶ＡＴ振動子の場合と同様、後述する原理によって光変調が可能になる。

一方、振動素子３０が水晶振動子を有している場合、水晶が持つ極めて高いＱ値を利用して、高精度な変調信号を生成することができる。Ｑ値とは、共振のピークの鋭さを示す指標である。また、水晶振動子は、外乱にも影響を受けにくいという特長を持つ。したがって、水晶振動子を備える光変調器１２で変調された変調信号を用いることにより、被測定物１４に由来するサンプル信号を高精度に取得することができる。

１．５．４．振動素子による光変調
次に、図３に示す光変調器１２を用いて光を変調する原理について説明する。

図６は、図３に示す振動素子３０の表面に対して垂直な方向から入射光Ｋ_ｉが入射したとき、複数の回折光が発生することを説明する概念図である。

振動方向３６に沿って厚みすべり振動をしている回折格子３４に入射光Ｋ_ｉが入射すると、回折現象により、図６に示すように、複数の回折光Ｋ_ｎｓが発生する。ｎは、回折光Ｋ_ｎｓの次数であり、ｎ＝０、±１、±２、・・・である。なお、図６に示す回折格子３４には、図３に示すブレーズド回折格子ではなく、別の回折格子の例として、凹凸の繰り返しによる回折格子を図示している。

図６では、入射光Ｋ_ｉが振動素子３０の表面に対して垂直な方向から入射しているが、この入射角は特に限定されず、振動素子３０の表面に対して斜めに入射するように入射角を設定するようにしてもよい。斜めに入射させた場合には、回折光Ｋ_ｎｓの進行方向もそれに対応して変化する。

なお、回折格子３４の設計によっては、│ｎ│≧２の高次の光は出現しないことがある。そこで、安定して変調信号を得るために、│ｎ│＝１に設定するのが望ましい。すなわち、図２のレーザー干渉計１において、周波数シフター型の光変調器１２は、±１次回折光が参照光Ｌ２として利用されるように配置されることが好ましい。この配置により、レーザー干渉計１による計測の安定化を実現することができる。

一方、回折格子３４から│ｎ│≧２の高次の光が出現している場合には、±１次回折光ではなく、±２次以上のいずれかの回折光が参照光Ｌ２として利用されるように、光変調器１２を配置するようにしてもよい。これにより、高次の回折光を利用することができるので、レーザー干渉計１の高周波化と小型化を実現することができる。

本実施形態では、一例として、光変調器１２に入射する入射光Ｋ_ｉの進入方向と光変調器１２から出射する参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°となるように、光変調器１２が構成されている。以下、３つの構成例について説明する。

図７ないし図９は、それぞれ、入射光Ｋ_ｉの進行方向と参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°となるように構成された光変調器１２を説明する概念図である。

図７では、光変調器１２が、振動素子３０に加えてミラー３７を備えている。ミラー３７は、回折光Ｋ_１ｓを反射して回折格子３４に戻すように配置されている。このとき、ミラー３７に対する回折光Ｋ_１ｓの入射角とミラー３７における反射角とのなす角度が１８０°になっている。この結果、ミラー３７から出射して回折格子３４に戻された回折光Ｋ_１ｓは、回折格子３４で再び回折し、光変調器１２に入射する入射光Ｋ_ｉの進行方向と反対の方向に進行することになる。このため、ミラー３７を追加することによって、前述した、入射光Ｋ_ｉの進入方向と参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°という条件を満たすことができる。

またこのようにミラー３７を経由させることで、光変調器１２で生成される参照光Ｌ２は、２回の周波数変調を受けたものとなる。したがって、ミラー３７を併用することにより、振動素子３０単体を用いた場合に比べて、より高周波の周波数変調が可能になる。

図８では、図６の配置に対し、振動素子３０を傾けている。このときの傾斜角度θは、前述した、入射光Ｋ_ｉの進入方向と参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°という条件を満たすように設定されている。

図９に示す回折格子３４は、ブレーズ角θ_Ｂを有するブレーズド回折格子である。そして、振動素子３０の表面の法線Ｎに対し、入射角βで進行する入射光Ｋ_ｉが回折格子３４に入射すると、法線Ｎに対してブレーズ角θ_Ｂと同じ角度で参照光Ｌ２が戻ることになる。したがって、入射角βをブレーズ角θ_Ｂと等しくすることで、前述した、入射光Ｋ_ｉの進入方向と参照光Ｌ２の進行方向とのなす角度が１８０°という条件を満たすことができる。この場合、図７に示すミラー３７を用いずに、また、図８に示すように振動素子３０自体を傾けることなく、前記条件を満たすことができるので、レーザー干渉計１のさらなる小型化および高周波化を図ることができる。特に、ブレーズド回折格子の場合には、前記条件を満たす配置を「リトロー配置」といい、回折光の回折効率を特に高めることができるという利点もある。

なお、図９のピッチＰは、ブレーズド回折格子のピッチを表しており、一例として、ピッチＰが１μｍとされる。また、ブレーズ角θ_Ｂは、２５°とされる。この場合、前記条件を満たすためには、入射光Ｋ_ｉの法線Ｎに対する入射角βも２５°にすればよい。

１．５．５．パッケージ構造
図１０は、パッケージ構造を有する光変調器１２を示す断面図である。

図１０に示す光変調器１２は、筐体である容器７０と、容器７０に収容されている光変調振動子１２０と、発振回路５４を構成する回路素子４５と、を備えている。なお、容器７０は、例えば、真空等の減圧雰囲気、または、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気に気密封止されている。

容器７０は、図１０に示すように、容器本体７２とリッド７４とを有している。このうち、容器本体７２は、その内部に設けられた第１凹部７２１と、第１凹部７２１の内側に設けられ、第１凹部７２１より深い第２凹部７２２と、を有している。容器本体７２は、例えば、セラミックス材料、樹脂材料等で構成されている。また、図示しないが、容器本体７２は、内面に設けられた内部端子、外面に設けられた外部端子、内部端子と外部端子とを接続する配線等を備えている。

また、容器本体７２の開口部は、図示しないシールリングや低融点ガラス等の封止部材を介して、リッド７４で塞がれている。リッド７４の構成材料には、レーザー光を透過可能な材料、例えばガラス材料等が用いられる。

第１凹部７２１の底面には、光変調振動子１２０が配置されている。光変調振動子１２０は、図示しない接合部材により、第１凹部７２１の底面に支持されている。また、容器本体７２の内部端子と光変調振動子１２０との間は、例えばボンディングワイヤー、接合金属等の図示しない導電材料を介して電気的に接続されている。

第２凹部７２２の底面には、回路素子４５が配置されている。回路素子４５は、ボンディングワイヤー７６を介して容器本体７２の内部端子と電気的に接続されている。これにより、光変調振動子１２０と回路素子４５との間も、容器本体７２が備える配線を介して電気的に接続される。なお、回路素子４５には、後述する発振回路５４以外の回路が設けられていてもよい。

以上のように、本実施形態に係る光変調器１２は、振動素子３０を収容する筐体である容器７０を備えている。そして、発振回路５４も容器７０に収容されている。

このようなパッケージ構造を採用することにより、光変調振動子１２０と回路素子４５とを重ねることができるので、両者の物理的距離を近づけることができ、光変調振動子１２０と回路素子４５との間の配線長を短くすることができる。このため、駆動信号Ｓ１に外部からノイズが入ったり、反対に駆動信号Ｓ１がノイズ源になったりするのを抑制することができる。また、１つの容器７０で、光変調振動子１２０と回路素子４５の双方を外部環境から保護することができる。このため、センサーヘッド部５１の小型化を図りつつ、レーザー干渉計１の信頼性を高めることができる。

なお、容器７０の構造は、図示した構造に限定されず、例えば、光変調振動子１２０と回路素子４５とが、個別のパッケージ構造を有していてもよい。また、図示しないものの、容器７０には、発振回路５４を構成するその他の回路要素が収容されていてもよい。なお、容器７０は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

１．６．光路長可変部
図２に示す光路長可変部１３は、光路２２上に配置され、物体光Ｌ３が伝搬する光路２２の光路長を変化させる。図２に示す光路長可変部１３は、可動光学素子１３２と、可動光学素子１３２を駆動する駆動部１３８と、を備えている。

図２に示す可動光学素子１３２は、光路２２の方向を変換するミラー１３４、１３５と、駆動部１３８によって駆動されるプリズム１３６と、を備えている。駆動部１３８は、ミラー１３４、１３５から離れたり近づいたりするようにプリズム１３６を往復移動させる。ミラー１３４は、被測定物１４から出射した物体光Ｌ３をプリズム１３６に向けて反射するように、光路２２の方向を変換する。プリズム１３６は、物体光Ｌ３をミラー１３５に向けて反射するように、光路２２の方向を変換する。ミラー１３５は、物体光Ｌ３を１／４波長板６に向けて反射するように、光路２２の方向を変換する。

プリズム１３６を移動させると、ミラー１３４、１３５とプリズム１３６との距離が増減する。これにより、光路２２の光路長、つまり光路２２の光学的距離も増減する。なお、本明細書における光路長とは、光学的距離のことをいう。

ミラー１３４、１３５およびプリズム１３６は、それぞれ、光路２２の方向を変換し得る各種の光学部品で代替可能である。

駆動部１３８としては、例えば、ＭＥＭＳアクチュエーター、ピエゾアクチュエーター、電磁駆動アクチュエーター等が挙げられる。なお、ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemsを指す。

また、光路長可変部１３には、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectrometer）エンジンに用いられる可動光学系を用いることもできる。

２．制御部
制御部５７は、光路長可変部１３の動作および復調回路５２の動作を制御する。

具体的には、制御部５７は、復調回路５２の動作状況に応じて、光路長可変部１３の動作を制御する。復調回路５２は、後述する最大振幅記録モードおよび計測モードという２つの動作モードで動作する。制御部５７は、この動作モードに応じて、光路長可変部１３の動作を切り替える。

制御部５７のハードウェア構成は、図示しないが、例えば、内部バスで互いに接続されたプロセッサー、メモリーおよび外部インターフェース等を備える。メモリーに記憶されているプログラムをプロセッサーが読み出して実行することにより、例えば、最大振幅記録モードと計測モードとの切り替え動作等、制御部５７の各種動作が実現される。

３．発振回路
図１に示すように、発振回路５４は、光学系５０の光変調器１２に入力される駆動信号Ｓ１を出力する。また、発振回路５４は、復調回路５２に入力される基準信号Ｓ２を出力する。

発振回路５４には、振動素子３０を発振可能な回路であれば、特に限定されず、様々な構成の回路が用いられる。図１１は、回路構成の一例として、一段インバーター発振回路の構成を示す回路図である。

図１１に示す発振回路５４は、回路素子４５と、帰還抵抗Ｒｆと、第１制限抵抗Ｒ１と、第２制限抵抗Ｒ２と、第１コンデンサーＣｇと、第２コンデンサーＣｄと、第３コンデンサーＣ３と、を備えている。

回路素子４５は、インバーターＩＣである。回路素子４５の端子Ｘ１および端子Ｘ２は、それぞれインバーターに接続された端子である。端子ＧＮＤは、グランド電位に接続され、端子Ｖｃｃは、電源電位に接続される。端子Ｙは、発振出力用の端子である。

端子Ｘ１とグランド電位との間には、第１コンデンサーＣｇが接続されている。また、端子Ｘ２とグランド電位との間には、互いに直列に接続された第１制限抵抗Ｒ１および第２コンデンサーＣｄが、端子Ｘ２側からこの順で接続されている。さらに、端子Ｘ１と第１コンデンサーＣｇとの間には、帰還抵抗Ｒｆの一端が接続され、端子Ｘ２と第１制限抵抗Ｒ１との間には、帰還抵抗Ｒｆの他端が接続されている。

また、第１制限抵抗Ｒ１と第２コンデンサーＣｄとの間には、第２制限抵抗Ｒ２の一端が接続されている。さらに、第１コンデンサーＣｇおよび帰還抵抗Ｒｆと、第２制限抵抗Ｒ２の他端と、の間には、前述した振動素子３０が接続されている。つまり、振動素子３０が、発振回路５４の信号源となっている。

また、図１２は、振動素子３０のＬＣＲ等価回路の例である。
図１２に示すように、振動素子３０のＬＣＲ等価回路は、直列容量Ｃ_１、直列インダクタンスＬ_１、等価直列抵抗Ｒ_１、および並列容量Ｃ_０で構成されている。

図１１に示す発振回路５４では、第１コンデンサーＣｇの容量をＣ_ｇとし、第２コンデンサーＣｄの容量をＣ_ｄとするとき、負荷容量Ｃ_Ｌが以下の式（ａ）で与えられる。

そうすると、発振回路５４の端子Ｙから出力される発振周波数ｆ_ｏｓｃは、以下の式（ｂ）で与えられる。

ｆ_Ｑは、振動素子３０の固有振動数である。
上記式（ｂ）によれば、負荷容量Ｃ_Ｌを適宜変更することにより、端子Ｙから出力される信号の発振周波数ｆ_ｏｓｃを微調整し得ることがわかる。

また、振動素子３０の固有振動数ｆ_Ｑと、発振回路５４の発振周波数ｆ_ｏｓｃと、の差Δｆは、以下の式（ｃ）で与えられる。

ここで、Ｃ_１＜＜Ｃ_０、Ｃ_１＜＜Ｃ_Ｌであるので、Δｆは、近似的に以下の式（ｄ）で与えられる。

したがって、発振回路５４の発振周波数ｆ_ｏｓｃは、振動素子３０の固有振動数ｆ_Ｑに応じた値となる。

振動素子３０が例えば容器７０に固定されるとき、固定部を介して温度による膨張応力を受けると、固有振動数ｆ_Ｑが変動する。また、振動素子３０を傾けると、自重の重力効果等の影響を受けて、固有振動数ｆ_Ｑが変動する。

発振回路５４では、このような理由で固有振動数ｆ_Ｑが変動したとしても、上記式（ｄ）に基づいて、その変動に連動するように発振周波数ｆ_ｏｓｃが変化することになる。つまり、発振周波数ｆ_ｏｓｃは、常にΔｆだけ、固有振動数ｆ_Ｑからずれた値となる。これにより、振動素子３０は、変位振幅Ｌ_０を安定して得ることができる。変位振幅Ｌ_０を安定させることができれば、光変調器１２の変調特性を安定化させることができ、復調回路５２におけるサンプル信号の復調精度を高めることができる。

一例として、Δｆ＝ｆ_ｏｓｃ－ｆ_Ｑ≦６００［Ｈｚ］であるのが好ましく、２４０［Ｈｚ］≦Δｆ≦４５０［Ｈｚ］であるのがより好ましい。

なお、発振回路５４に代えて、例えばファンクションジェネレーターやシグナルジェネレーター等の信号生成器を用いてもよい。

４．復調回路
復調回路５２は、受光素子１０から出力された受光信号から、被測定物１４に由来するサンプル信号を復調する復調処理を行う。サンプル信号とは、例えば、位相信号または周波数信号である。位相信号からは、被測定物１４の変位情報を取得することができる。また、周波数信号からは、被測定物１４の速度情報を取得することができる。このように異なる情報を取得することができれば、変位計や速度計としての機能を持たせられるため、レーザー干渉計１の高機能化を図ることができる。

復調回路５２は、変調処理の方式に応じて、その回路構成が設定される。本実施形態に係るレーザー干渉計１では、振動素子３０を備えた光変調器１２が用いられている。振動素子３０は、単振動する素子であるため、振動速度が時々刻々と変化する。このため、変調周波数も変化することになり、従来の復調回路をそのまま用いることはできない。

従来の復調回路とは、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いて変調された変調信号を含む受光信号からサンプル信号を復調する回路を指す。音響光学変調器では、変調周波数が変化しない。このため、従来の復調回路は、変調周波数が変化しない光変調器で変調された変調信号を含む受光信号からサンプル信号を復調することはできるが、変調周波数が変化する光変調器１２で変調された変調信号を含む場合、そのままでは復調することはできない。

そこで、図１に示す復調回路５２は、前処理部５３と、復調部５５と、を備えている。受光素子１０から出力された受光信号は、まず、前処理部５３を通された後、復調部５５に導かれる。前処理部５３は、受光信号に前処理を施す。この前処理により、従来の復調回路で復調可能な信号が得られる。したがって、復調部５５では、公知の復調方式により、被測定物１４由来のサンプル信号が復調される。

４．１．前処理部の構成
図１に示す前処理部５３は、第１バンドパスフィルター５３４と、第２バンドパスフィルター５３５と、第１遅延調整器５３６と、第２遅延調整器５３７と、乗算器５３８と、第３バンドパスフィルター５３９と、第１記録部５４０と、第２記録部５４１と、第１ＡＧＣ５４２と、第２ＡＧＣ５４３と、第３ＡＧＣ５４４と、第４ＡＧＣ５４５と、和算器５４６と、を備えている。なお、ＡＧＣは、Auto Gain Controlである。

また、前処理部５３と受光素子１０との間には、受光素子１０側から電流電圧変換器５３１およびＡＤＣ５３２がこの順で接続されている。

さらに、発振回路５４と第２遅延調整器５３７との間には、ＡＤＣ５３３が接続されている。

電流電圧変換器５３１は、トランスインピーダンスアンプであり、受光素子１０からの電流出力を電圧信号に変換する。ＡＤＣ５３２、５３３は、アナログ－デジタル変換器であり、所定のサンプリングビット数でアナログ信号をデジタル信号に変換する。

第１バンドパスフィルター５３４、第２バンドパスフィルター５３５および第３バンドパスフィルター５３９は、それぞれ、特定の周波数帯の信号を選択的に透過させるフィルターである。

第１遅延調整器５３６および第２遅延調整器５３７は、それぞれ、信号の遅延を調整する回路である。乗算器５３８は、２つの入力信号の積に比例した出力信号を生成する回路である。

第１記録部５４０は、第１遅延調整器５３６から出力された信号の最大振幅を検出し、第１記録最大振幅として記録する検波・記録回路である。第２記録部５４１は、第３バンドパスフィルター５３９から出力された信号の最大振幅を検出し、第２記録最大振幅として記録する検波・記録回路である。

第１ＡＧＣ５４２は、第１記録部５４０に記録された第１記録最大振幅に基づいて、第１記録部５４０を通過した信号の振幅を調整する。第２ＡＧＣ５４３は、第２記録部５４１に記録された第２記録最大振幅に基づいて、第２記録部５４１を通過した信号の振幅を調整する。

第３ＡＧＣ５４４および第４ＡＧＣ５４５は、それぞれ、信号の振幅を互いに揃える回路である。和算器５４６は、２つの入力信号の和に比例した出力信号を生成する回路である。

受光素子１０から出力された電流出力は、電流電圧変換器５３１で電圧信号に変換される。電圧信号は、ＡＤＣ５３２でデジタル信号に変換され、第１信号と第２信号の２つに分割される。図１では、第１信号の経路を第１信号経路ｐｓ１とし、第２信号の経路を第２信号経路ｐｓ２とする。

第１信号は、第１信号経路ｐｓ１上に配置された第１バンドパスフィルター５３４に通された後、第１遅延調整器５３６で群遅延を調整する。第１遅延調整器５３６で調整する群遅延は、後述する第２バンドパスフィルター５３５による第２信号の群遅延に相当する。この遅延調整によって、第１信号が通過する第１バンドパスフィルター５３４と、第２信号が通過する第２バンドパスフィルター５３５および第３バンドパスフィルター５３９と、の間でフィルター回路の通過に伴う遅延時間を揃えることができる。第１遅延調整器５３６を通過した第１信号は、第１記録部５４０に入力される。第１記録部５４０では、後述する最大振幅記録モードにおいて、第１信号の最大振幅を検出し、第１記録最大振幅として記録する。そして、第１記録部５４０は、後述する計測モードにおいて、最大振幅記録モードで記録しておいた第１記録最大振幅と、計測モードで新たに検出した第１信号の最大振幅と、に基づいて、補正係数Ｍ_１を算出する。第１ＡＧＣ５４２は、第１記録部５４０で算出した補正係数Ｍ_１に基づいて、第１記録部５４０を通過した第１信号の振幅を調整する。その後、第１信号は、第３ＡＧＣ５４４を経て、和算器５４６に入力される。

第２信号は、第２信号経路ｐｓ２上に配置された第２バンドパスフィルター５３５に通された後、乗算器５３８に入力される。乗算器５３８では、第２信号に対し、第２遅延調整器５３７から出力された基準信号ｃｏｓ（ω_ｍｔ）が乗算される。具体的には、発振回路５４から出力された基準信号Ｓ２に対し、ＡＤＣ５３３でデジタル変換、第２遅延調整器５３７で位相の調整を行い、乗算器５３８に出力される。その後、第２信号は、第３バンドパスフィルター５３９に通された後、第２記録部５４１に入力される。第２記録部５４１では、後述する最大振幅記録モードにおいて、第２信号の最大振幅を検出し、第２記録最大振幅として記録する。そして、第２記録部５４１は、後述する計測モードにおいて、最大振幅記録モードで記録しておいた第２記録最大振幅と、計測モードで新たに検出した第２信号の最大振幅と、に基づいて、補正係数Ｍ_２を算出する。第２ＡＧＣ５４３は、第２記録部５４１で算出した補正係数Ｍ_２に基づいて、第２記録部５４１を通過した第２信号の振幅を調整する。その後、第２信号は、第４ＡＧＣ５４５を経て、和算器５４６に入力される。

和算器５４６では、第１信号と第２信号の和に比例する出力信号が、復調部５５に出力される。

４．２．前処理部による前処理の基本原理
次に、前処理部５３における前処理の基本原理について説明する。なお、ここでいう基本原理とは、第１記録部５４０、第２記録部５４１、第１ＡＧＣ５４２および第２ＡＧＣ５４３が寄与しない前処理の原理のことをいい、特開平２－３８８８９号公報に記載されている原理のことをいう。ここで、Ｅ_ｍ、Ｅ_ｄ、φを、

としたとき、受光素子１０から出力される受光信号強度Ｉ_ＰＤは、理論的に次式で表される。

なお、Ｅ_ｍ、Ｅ_ｄ、φ_ｍ、φ_ｄ、φ、ω_ｍ、ω_ｄ、ω_０、ａ_ｍ、ａ_ｄは、それぞれ以下のとおりである。

また、式（４）中の<>は、時間平均を表している。
上記式（４）の第１項、第２項は、直流成分を表しており、第３項は、交流成分を表している。この交流成分をＩ_{ＰＤ．ＡＣ}とすると、Ｉ_{ＰＤ．ＡＣ}は次式のようになる。

ここで、次式のようなν次ベッセル関数が知られている。

上記式（５）を上記式（８）および式（９）のベッセル関数を使って級数展開すると、次のように変形できる。

ただし、Ｊ_０（Ｂ）、Ｊ_１（Ｂ）、Ｊ_２（Ｂ）、・・・は、それぞれベッセル係数である。

以上のように展開すると、理論的には、特定の次数に対応する帯域をバンドパスフィルターによって抽出することが可能であるといえる。
そこで、前述した前処理部５３では、この理論に基づいて、以下のフローで受光信号に前処理を行っている。

まず、前述したＡＤＣ５３２から出力されたデジタル信号は、第１信号と第２信号の２つに分割される。第１信号は、第１バンドパスフィルター５３４に通される。第１バンドパスフィルター５３４は、中心角周波数がω_ｍに設定されている。これにより、第１バンドパスフィルター５３４を通過後の第１信号は、次式で表される。

一方、第２信号は、第２バンドパスフィルター５３５に通される。第２バンドパスフィルター５３５の中心角周波数は、第１バンドパスフィルター５３４の中心角周波数とは異なる値に設定されている。ここでは、一例として、第２バンドパスフィルター５３５の中心角周波数が２ω_ｍに設定されている。これにより、第２バンドパスフィルター５３５通過後の第２信号は、次式で表される。

第２バンドパスフィルター５３５通過後の第２信号には、乗算器５３８で基準信号ｃｏｓ（ω_ｍｔ）が乗算される。乗算後の第２信号は、次式で表される。

乗算器５３８通過後の第２信号は、第３バンドパスフィルター５３９に通される。第３バンドパスフィルター５３９の中心角周波数は、第１バンドパスフィルター５３４の中心角周波数と同じ値に設定されている。ここでは、一例として、第３バンドパスフィルター５３９の中心角周波数がω_ｍに設定されている。これにより、第３バンドパスフィルター５３９通過後の第２信号は、次式で表される。

その後、上記式（１１）で表される第１信号は、第１遅延調整器５３６および第３ＡＧＣ５４４で位相および振幅を調整される。第３ＡＧＣ５４４では、１／（－２Ｊ_１（Ｂ））を乗算する。

また、上記式（１４）で表される第２信号も、第４ＡＧＣ５４５で振幅が調整される。第４ＡＧＣ５４５では、１／Ｊ_２（Ｂ）を乗算する。

そして、第１信号および第２信号は、和算器５４６で和算される。和算結果は、次式で表される。

上記式（１５）のように、和算の結果、不要項が消え、必要項を取り出すことができる。この結果が復調部５５に出力される。

４．３．復調部の構成
復調部５５は、前処理部５３から出力された信号から被測定物１４に由来するサンプル信号を復調する復調処理を行う。復調処理としては、特に限定されないが、公知の直交検波法が挙げられる。直交検波法は、入力信号に対し、互いに直交する信号を外部から混合する操作を行うことにより、復調処理を施す方法である。

図１に示す復調部５５は、第１乗算器５５１と、第２乗算器５５２と、移相器５５３と、第１ローパスフィルター５５５と、第２ローパスフィルター５５６と、除算器５５７と、逆正接演算器５５８と、信号出力回路５５９と、を備えたデジタル回路である。

４．４．復調部による復調処理の原理
復調処理では、まず、前処理部５３から出力された信号を、２つに分割する。分割後の一方の信号に対し、第１乗算器５５１において、発振回路５４から出力した基準信号Ｓ２である周波数信号ｃｏｓ（ω_ｍｔ）を乗算する。分割後の他方の信号に対しては、第２乗算器５５２において、発振回路５４から出力した基準信号Ｓ２の位相を移相器５５３で－９０°シフトさせた周波数信号－ｓｉｎ（ω_ｍｔ）を乗算する。周波数信号ｃｏｓ（ω_ｍｔ）と周波数信号－ｓｉｎ（ω_ｍｔ）は、互いに位相が９０°ずれた信号である。

第１乗算器５５１を通された信号は、第１ローパスフィルター５５５を通され、その後、信号ｘとして除算器５５７に入力される。第２乗算器５５２を通された信号も、第２ローパスフィルター５５６を通され、その後、信号ｙとして除算器５５７に入力される。除算器５５７では、信号ｙを信号ｘで除する除算を行い、信号ｙ／ｘを逆正接演算器５５８に通して、信号ａｔａｎ（ｙ／ｘ）を求める。

その後、信号ａｔａｎ（ｙ／ｘ）を信号出力回路５５９に通すことにより、被測定物１４由来のサンプル信号として位相φ_ｄが求められる。そして、位相φ_ｄに基づいて、被測定物１４の変位情報を算出することができる。これにより、被測定物１４の変位を計測する変位計が実現される。また、変位情報から、速度情報を求めることができる。これにより、被測定物１４の速度を計測する速度計が実現される。

以上、復調部５５の回路構成について説明したが、上記のデジタル回路の回路構成は、一例であり、これに限定されない。また、復調部５５は、デジタル回路に限定されず、アナログ回路であってもよい。アナログ回路には、Ｆ／Ｖコンバーター回路やΔΣカウンター回路が含まれていてもよい。

また、上述した復調部５５の回路構成は、被測定物１４由来のサンプル信号として周波数信号が求められるようになっていてもよい。周波数信号に基づいて、被測定物１４の速度情報を算出することができる。

４．５．復調可能条件
ここで、前述した前処理部５３における前処理の基本原理では、第３ＡＧＣ５４４および第４ＡＧＣ５４５において第１信号の振幅と第２信号の振幅とが互いに揃えられる。つまり、式（１１）に含まれる係数－２Ｊ_１（Ｂ）と、式（１４）に含まれる係数Ｊ_２（Ｂ）と、を揃えることが必要になる。これらの係数に含まれるＪ_１（Ｂ）、Ｊ_２（Ｂ）は、前述したベッセル係数であるが、このうちのＢは、前述したように、変調信号の周波数に対する振幅の比である。一方、式（１１）および式（１４）に含まれるＡは、前述したように、サンプル信号の周波数に対する振幅の比である。Ｂは、光学系５０の設定によって決定され、既知の一定値をとる値である。このような理由から、第３ＡＧＣ５４４および第４ＡＧＣ５４５では、振幅の調整が可能になる。

しかしながら、このような振幅の調整が可能になるのは、式（１１）中の係数－２Ｊ_１（Ｂ）以外の部分と、式（１４）中の係数Ｊ_２（Ｂ）以外の部分が、それぞれ最大値１、最小値－１の範囲で周期変動している場合に限られる。式（１１）中の係数－２Ｊ_１（Ｂ）以外の部分は、以下の式（１６）で表される。式（１４）中の係数Ｊ_２（Ｂ）以外の部分は、以下の式（１７）で表される。

したがって、第３ＡＧＣ５４４および第４ＡＧＣ５４５における振幅の調整を可能にするには、式（１６）および式（１７）が、それぞれ最大値１、最小値－１の範囲で周期変動しているという条件を満たす必要がある。

ここで、変調信号の角周波数ω_ｍは、サンプル信号の角周波数ω_ｄに比べて十分に大きく、ω_ｍ＞＞ω_ｄが成り立つ。したがって、上記条件を満たすためには、式（１６）のうち、ｓｉｎ（Ａｓｉｎω_ｄｔ－φ）の絶対値の最大値が１であること、および、式（１７）のうち、ｃｏｓ（Ａｓｉｎω_ｄｔ－φ）の絶対値の最大値が１であること、が条件となる。この条件が満たされることにより、前処理部５３での前処理が可能になり、最終的に復調部５５での復調処理が可能になる。したがって、この条件を「復調可能条件」という。

以上をまとめると、以下の式（１８）および式（１９）の双方が成り立つことが、復調可能条件となる。

この復調可能条件が成り立つためには、Ａｓｉｎω_ｄｔ－φの値の範囲がπ以上である必要がある。ここで、光路位相差φは、通常、任意の値をとることができない。そうすると、Ａｓｉｎω_ｄｔ－φの値の範囲がπ以上であるためには、特にＡについて、以下の式を満たすことが求められる。

一方、裏を返すと、式（２０）が成り立たない場合には、復調可能条件を満たすことができないということになる。そこで、本実施形態では、式（２０）が成り立たない場合でも、復調可能条件を満たすことができるように、光学系５０に光路位相差φを変化させる機構を設けた。以下、この機構を用いて復調可能条件を満たす方法について説明する。

４．６．復調可能条件の成立原理
ここでは、本実施形態に係るレーザー干渉計１において、式（２０）が成り立たない場合でも、上記の復調可能条件を成立させる原理について説明する。

Ａは、被測定物１４に依存する値であるため、光学系５０の光路位相差φが固定されている場合、Ａを所望の値に調整することができない。そこで、図２に示す光学系５０には、光路長可変部１３が設けられている。光路長可変部１３は、前述したように、光路２２上に配置され、物体光Ｌ３が伝搬する光路２２の光路長を変化させる。光路２２の光路長が変化すると、前述した式（１１）および式（１４）に含まれた光路位相差φは、時間の関数φ（ｔ）となる。したがって、式（１１）および式（１４）は、以下のようになる。

なお、上記式（１１－２）、式（１４－２）が成り立つためには、光路長可変部１３において光路長が比較的ゆっくりと往復移動（振動）していること、つまり、光路長可変部１３の振動の周波数が、サンプル信号の周波数ｆ_ｄよりも十分に小さいことが望ましい。具体的には、１０Ｈｚ～１ｋＨｚ程度であるのが好ましい。

このような周波数で、光路長可変部１３の可動光学素子１３２を往復移動させると、光路位相差φがその周波数で振動する。そうすると、Ａについて前述した式（２０）が成り立たない場合でも、瞬間的に、復調可能条件が満たされる時刻が現れる。

そこで、本実施形態では、図１の第１記録部５４０において、式（１１－２）で表される第１信号の振幅をモニターする。そして、最大振幅を迎えたとき、その値を第１記録最大振幅として第１記録部５４０に記録する。また、図１の第２記録部５４１では、式（１４－２）で表される第２信号の振幅をモニターする。そして、最大振幅を迎えたとき、その値を第２記録最大振幅として第２記録部５４１に記録する。

第１記録最大振幅を検出した時刻をｔ_ｐ１とし、第２記録最大振幅を検出した時刻をｔ_ｐ２とするとき、前述した復調可能条件は、以下のように表され、この瞬間では満たされることになる。

以上のようにして記録された第１記録最大振幅および第２記録最大振幅は、一旦、第１記録部５４０および第２記録部５４１に記録される。そして、被測定物１４由来のサンプル信号を取得するとき、記録した値を用いて、第１信号および第２信号を補正する。これにより、前述した式（２０）が成り立たない場合でも、復調回路５２における復調処理が可能になる。

以上のような原理に沿うように、レーザー干渉計１が動作することになる。以下、レーザー干渉計１の動作モードについて説明する。

４．７．レーザー干渉計の動作モード
レーザー干渉計１の動作モードには、前述したように、最大振幅記録モードと、計測モードと、がある。以下、これらを順に説明する。

４．７．１．最大振幅記録モード
レーザー干渉計１の制御部５７は、最大振幅記録モードを選択すると、光路長可変部１３を動作させるように制御する。そして、光路長可変部１３を動作させた状態、つまり、可動光学素子１３２を振動させた状態で、被測定物１４および光変調器１２に対して出射光Ｌ１を出射する。そうすると、物体光Ｌ３が伝搬する光路２２の光路長が変化し、受光信号から得られる第１信号および第２信号の振幅も変化する。

第１記録部５４０は、第１信号の振幅が時刻ｔ_ｐ１で最大値を迎えたとき、その値を第１記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ１}として記録する。第２記録部５４１は、第２信号の振幅が時刻ｔ_ｐ２で最大値を迎えたとき、その値を第２記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ２}として記録する。第１記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ１}および第２記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ２}は、以下のように表される。

光路長可変部１３によって光路長を変化させるときには、出射光Ｌ１（第１レーザー光）の波長に対応する光学的距離以上変化させればよい。これにより、復調可能条件を満たす第１記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ１}および第２記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ２}を確実に記録することができる。

具体的には、図２の光路２０の光路長をＬ_０１とし、光路２２の光路長をＬ_０２とする。そうすると、参照光Ｌ２が伝搬する経路の光学的距離と物体光Ｌ３が伝搬する経路の光学的距離との差をＬとすると、Ｌ＝２（Ｌ_０１－Ｌ_０２）となる。

一方、ｎを媒質の屈折率とし、λを出射光Ｌ１の波長としたとき、初期位相は２πｎＬ／λとなる。

レーザー干渉計１の初期位相が０のときのＬをＬ_０とし、初期位相が２πのときのＬをＬ_２πとしたとき、２πｎ（Ｌ_２π－Ｌ_０）／λ＝２πとなり、ｎ（Ｌ_２π－Ｌ_０）＝λとなる。したがって、光路長可変部１３によって変化させるべき光路長ｎ（Ｌ_２π－Ｌ_０）は、出射光Ｌ１の波長λの光学的距離以上であればよい。

４．７．２．計測モード
制御部５７は、計測モードを選択すると、光路長可変部１３の動作を停止させる。この状態では、光路位相差φは一定である。そして、この状態で、被測定物１４および光変調器１２に対して出射光Ｌ１を出射する。また、制御部５７は、第１記録部５４０の動作を制御し、受光信号から得られる第１信号の最大振幅Ｉ_{Ｍｍａｘ１}を検出させ、記録させる。さらに、制御部５７は、第２記録部５４１の動作を制御し、受光信号から得られる第２信号の最大振幅Ｉ_{Ｍｍａｘ２}を検出させ、記録させる。計測モードにおける第１信号の最大振幅Ｉ_{Ｍｍａｘ１}および第２信号の最大振幅Ｉ_{Ｍｍａｘ２}は、以下のように表される。

このとき、第１記録部５４０は、最大振幅Ｉ_{Ｍｍａｘ１}に対する第１記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ１}の比を補正係数Ｍ_１として算出する。また、第２記録部５４１は、最大振幅Ｉ_{Ｍｍａｘ２}に対する第２記録最大振幅Ｉ_{Ｒｍａｘ２}の比を補正係数Ｍ_２として算出する。補正係数Ｍ_１および補正係数Ｍ_２は、以下のように表される。

このような補正係数Ｍ_１は、第１ＡＧＣ５４２において第１信号に乗算される。また、補正係数Ｍ_２は、第２ＡＧＣ５４３において第２信号に乗算される。その結果、第１ＡＧＣ５４２を通過した第１信号および第２ＡＧＣ５４３を通過した第２信号は、以下のように表される。

以上のような補正が行われると、前述した基本原理で説明したように、第３ＡＧＣ５４４および第４ＡＧＣ５４５において第１信号の最大振幅と第２信号の最大振幅とを互いに揃えることができる。前述したように、第３ＡＧＣ５４４では、第１信号に１／（－２Ｊ_１（Ｂ））が乗算される。また、第４ＡＧＣ５４５では、第２信号に１／Ｊ_２（Ｂ）が乗算される。その結果、第３ＡＧＣ５４４を通過した第１信号および第４ＡＧＣ５４５を通過した第２信号は、以下のように表される。

以上のようにして最大振幅が揃えられた結果、前述した和算器５４６において第１信号と第２信号とが和算されることにより、前述したようにして不要項を消すことができ、必要項を取り出すことができる。その結果、前述した式（２０）が成り立たない場合であっても、サンプル信号の復調が可能になり、変位情報や速度情報の計測が可能になる。

なお、上記の演算過程では、補正係数Ｍ_１、Ｍ_２を算出し、第１信号および第２信号に乗算する演算を行うが、その演算に伴って、光学系５０や復調回路５２等が信号の振幅に与える機器誤差をキャンセルするという効果がある。このため、機器誤差が計測結果に及ぼす影響を低減できるという観点でも、本実施形態は有用である。

以上のように、本実施形態に係るレーザー干渉計１は、光源部２と、光変調器１２と、受光素子１０と、光路長可変部１３と、を備えている。光源部２は、出射光Ｌ１（第１レーザー光）を射出する。光変調器１２は、振動素子３０を備え、振動素子３０を用いて出射光Ｌ１を変調し、変調信号を含む参照光Ｌ２（第２レーザー光）を生成する。受光素子１０は、出射光Ｌ１が被測定物１４（対象物）で反射して生成された、被測定物１４に由来するサンプル信号を含む物体光Ｌ３（第３レーザー光）と、参照光Ｌ２と、の干渉光を受光し、受光信号を出力する。光路長可変部１３は、物体光Ｌ３が伝搬する光路２２の光路長を変化させる。

このような構成によれば、被測定物１４に依存する要素、具体的には前述したＡの値が、復調回路５２における復調処理において適当でない値である場合でも、復調可能条件を満たすように受光信号を補正することができる。これにより、より広い帯域で、サンプル信号を復調することができ、変位情報や速度情報等を算出可能なレーザー干渉計１を実現することができる。また、振動素子３０の体積が非常に小さく、発振に要する電力も小さいため、レーザー干渉計１の小型化および省電力化が容易である。

また、本実施形態に係るレーザー干渉計１は、出射光Ｌ１（第１レーザー光）が伝搬する光路１８を分岐する偏光ビームスプリッター４（光路分岐素子）を備えている。そして、図２に示す光路長可変部１３は、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４（対象物）との間の光路２２上に配置されている。

このような構成によれば、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４との間に光路長可変部１３を配置することができるので、光学系５０の構成によって異なるものの、製造容易性や、光路長可変部１３に対するメンテナンス性の観点で有用なレーザー干渉計１が得られる。

また、本実施形態に係る光路長可変部１３は、移動することにより光路長を変化させる可動光学素子１３２と、可動光学素子１３２を駆動する駆動部１３８と、を備えている。

このような構成によれば、光路長を精度よく変化させることができ、ｎｍ単位での変化が可能になる。このため、復調回路５２における復調精度を高めることができる。

また、本実施形態に係るレーザー干渉計１は、復調回路５２を備えている。復調回路５２は、前述したように、受光信号を通す第１信号経路ｐｓ１および第２信号経路ｐｓ２を含んでいる。そして、復調回路５２は、第１信号経路ｐｓ１を通過した受光信号である第１信号、および、第２信号経路ｐｓ２を通過した受光信号である第２信号から、サンプル信号を復調する。

さらに、この復調回路５２は、第１記録部５４０と、第２記録部５４１と、第１ＡＧＣ５４２（第１振幅調整部）と、第２ＡＧＣ５４３（第２振幅調整部）と、を有する。

第１記録部５４０は、光路長可変部１３により光路長を変化させる最大振幅記録モードにおいて、第１信号経路ｐｓ１を通過する受光信号である第１信号の最大振幅を検出し、第１記録最大振幅として記録する。第２記録部５４１は、光路長可変部１３により光路長を変化させる最大振幅記録モードにおいて、第２信号経路ｐｓ２を通過する受光信号である第２信号の最大振幅を検出し、第２記録最大振幅として記録する。

第１ＡＧＣ５４２は、第１記録最大振幅に基づいて、計測モード時に第１信号経路ｐｓ１を通過する第１信号の最大振幅を調整する。第２ＡＧＣ５４３は、第２記録最大振幅に基づいて、計測モード時に第２信号経路ｐｓ２を通過する第２信号の最大振幅を調整する。

このような構成によれば、前述したＡの値が、復調回路５２における復調処理において適当でない値である場合でも、比較的簡単な構成で、復調可能条件を満たすように受光信号を補正することができる。また、最大振幅記録モードで記録した最大振幅に基づいて、計測モード時に検出された信号の最大振幅を補正する演算を行うとき、光学系５０等が信号の振幅に与える機器誤差をキャンセルすることができるので、機器誤差が復調精度に及ぼす影響を低減することができる。

５．変形例
次に、変形例に係るレーザー干渉計について説明する。

図１３は、第１変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。図１４は、第２変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。図１５は、第３変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。図１６は、第４変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。図１７は、第５変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。図１８は、第６変形例に係るレーザー干渉計が備える光学系の実装構造を示す概略構成図である。

以下、変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１３ないし図１８において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

図１３に示すレーザー干渉計１の光学系５０Ａは、光路長可変部１３の配置が異なる以外、図２に示す光学系５０と同様である。

前述した図２に示す光学系５０では、光路長可変部１３が、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４との間の光路２２上に配置されている。これに対し、図１３に示す光学系５０Ａでは、光路長可変部１３が、偏光ビームスプリッター４と光変調器１２との間の光路２０上に配置されている。

このような構成によれば、偏光ビームスプリッター４と光変調器１２との間に光路長可変部１３を配置することができるので、光学系５０Ａの構成によって異なるものの、製造容易性や、光路長可変部１３に対するメンテナンス性の観点で有用なレーザー干渉計１が得られる。

図１４に示すレーザー干渉計１の光学系５０Ｂは、光路長可変部１３Ａの構成が異なる以外、図２に示す光学系５０と同様である。

前述した図２に示す光路長可変部１３の光路長変更方式は、光学部品を動かすことにより、光路長を変化させる方式である。これに対し、図１４に示す光路長可変部１３Ａの光路長変更方式は、光路２２が通過する媒質の屈折率を変化させる方式である。

具体的には、図１４に示す光路長可変部１３Ａは、屈折率可変媒質１３２Ａと、屈折率可変媒質１３２Ａの温度を変化させる温度制御部１３８Ａと、を備えている。屈折率可変媒質１３２Ａは、光路２２上に配置された光透過性を有する媒質であり、温度変化によって屈折率が変化する特性を有している。

このような構成によれば、光路長可変部１３Ａを構成する各部の物理的距離を変えることなく、光路２２の光路長を変化させることができる。このため、光学系５０Ｂにおいて、光路長可変部１３Ａの体積変化に備えたスペースを設ける必要がないため、レーザー干渉計１のさらなる小型化を図ることができる。

屈折率可変媒質１３２Ａを構成する媒質としては、例えば、石英ガラスのような無機材料、アクリル樹脂のような有機材料等が挙げられる。なお、屈折率可変媒質１３２Ａは、必要に応じて、この媒質と外気との断熱性を高める断熱構造を有していてもよい。温度制御部１３８Ａとしては、例えば、ペルチェ素子のような熱交換素子が挙げられる。

また、図１４に示す光路長可変部１３Ａは、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４との間に配置されている。このため、光学系５０Ｂの構成によって異なるものの、製造容易性や、光路長可変部１３Ａに対するメンテナンス性の観点で有用なレーザー干渉計１が得られる。

図１５に示すレーザー干渉計１の光学系５０Ｃは、光路長可変部１３Ａの配置が異なる以外、図１４に示す光学系５０Ｂと同様である。

前述した図１４に示す光学系５０Ｂでは、光路長可変部１３Ａが、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４との間の光路２２上に配置されている。これに対し、図１５に示す光学系５０Ｃでは、光路長可変部１３Ａが、偏光ビームスプリッター４と光変調器１２との間の光路２０上に配置されている。

このように、図１５に示すレーザー干渉計１は、光源部２と、光変調器１２と、受光素子１０と、光路長可変部１３と、を備えており、光路長可変部１３は、参照光Ｌ２が伝搬する光路２０の光路長を変化させる。

このような構成によれば、前述した効果に加え、偏光ビームスプリッター４と光変調器１２との間に光路長可変部１３Ａを配置することができるという効果も得られる。したがって、光学系５０Ｃの構成によって異なるものの、製造容易性や、光路長可変部１３Ａに対するメンテナンス性の観点で有用なレーザー干渉計１が得られる。

図１６に示すレーザー干渉計１の光学系５０Ｄは、基板３９を備えている。光源部２、光変調器１２および受光素子１０は、それぞれ、この基板３９上に実装されている。そして、図１６に示す基板３９には、図１５に示す光路２２と直交する方向に沿って、受光素子１０、光源部２および光変調器１２がこの順で並ぶように配置されている。

また、図１６に示す光学系５０Ｄは、プリズム４０、４２を備えている。プリズム４０は、受光素子１０と検光子９との間の、光路２４上に設けられている。プリズム４２は、光変調器１２と１／４波長板８との間の、光路２０上に設けられている。

さらに、図１６に示す光学系５０Ｄは、凸レンズ４４を備えている。凸レンズ４４は、光源部２と偏光ビームスプリッター４との間の、光路１８上に設けられている。凸レンズ４４を設けることにより、光源部２から出た出射光Ｌ１を集束させて、有効に利用することができる。

そして、図１６に示す光路長可変部１３は、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４との間の光路２２上に配置されている。

図１７に示すレーザー干渉計１の光学系５０Ｅは、素子等の配置が異なる以外、図１６に示す光学系５０Ｄと同様である。

図１７に示す基板３９には、図１５に示す光路２２と直交する方向に沿って、光源部２、受光素子１０および光変調器１２がこの順で並ぶように配置されている。プリズム４０は、光路１８上に設けられ、プリズム４２は、光路２０上に設けられている。

そして、図１７に示す光路長可変部１３は、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４との間の光路２２上に配置されている。

図１８に示すレーザー干渉計１の光学系５０Ｆは、被測定物１４と受光素子１０とを結ぶ光路に光変調器１２が組み込まれている配置を有している。

図１８に示す基板３９には、図１５に示す光路２２と直交する方向に沿って、光源部２、光変調器１２および受光素子１０がこの順で並ぶように配置されている。プリズム４０は、光路１８上に設けられ、プリズム４２は、光路２４上に設けられている。

そして、図１８に示す光路長可変部１３は、偏光ビームスプリッター４と被測定物１４との間の光路２２上に配置されている。

以上のような図１６ないし図１８に示す実装構造によれば、レーザー干渉計１の小型化を容易に図ることができる。なお、素子の配置は、図示した配置に限定されない。

図１６ないし図１８に示す実装構造では、受光素子１０のサイズが例えば０．１ｍｍ角であり、光源部２のサイズが例えば０．１ｍｍ角であり、光変調器１２のサイズが例えば０．５～１０ｍｍ角である。そして、これらを実装する基板３９のサイズについては、例えば１～１０ｍｍ角とされる。これにより、この基板３９のサイズ程度まで、レーザー干渉計１の小型化を図ることができる。
以上のような変形例においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

以上、本発明のレーザー干渉計を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明のレーザー干渉計は、前記実施形態に限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態に係るレーザー干渉計には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明の実施形態は、前記実施形態および前記各変形例のうちの任意の２つ以上を含み合わせたものであってもよい。

１…レーザー干渉計、２…光源部、４…偏光ビームスプリッター、６…１／４波長板、８…１／４波長板、９…検光子、１０…受光素子、１２…光変調器、１３…光路長可変部、１３Ａ…光路長可変部、１４…被測定物、１６…セット部、１８…光路、２０…光路、２２…光路、２４…光路、３０…振動素子、３０Ａ…振動素子、３０Ｂ…振動素子、３１…基板、３２…溝、３３…パッド、３４…回折格子、３５…パッド、３６…振動方向、３７…ミラー、３９…基板、４０…プリズム、４２…プリズム、４４…凸レンズ、４５…回路素子、５０…光学系、５０Ａ…光学系、５０Ｂ…光学系、５０Ｃ…光学系、５０Ｄ…光学系、５０Ｅ…光学系、５０Ｆ…光学系、５１…センサーヘッド部、５２…復調回路、５３…前処理部、５４…発振回路、５５…復調部、５７…制御部、７０…容器、７２…容器本体、７４…リッド、７６…ボンディングワイヤー、１２０…光変調振動子、１３２…可動光学素子、１３２Ａ…屈折率可変媒質、１３４…ミラー、１３５…ミラー、１３６…プリズム、１３８…駆動部、１３８Ａ…温度制御部、３０１…第１電極、３０２…第２電極、３０３…回折格子載置部、３０５…圧電基板、３０６…櫛歯状電極、３０７…接地電極、３１１…表面、３１２…裏面、５３１…電流電圧変換器、５３２…ＡＤＣ、５３３…ＡＤＣ、５３４…第１バンドパスフィルター、５３５…第２バンドパスフィルター、５３６…第１遅延調整器、５３７…第２遅延調整器、５３８…乗算器、５３９…第３バンドパスフィルター、５４０…第１記録部、５４１…第２記録部、５４２…第１ＡＧＣ、５４３…第２ＡＧＣ、５４４…第３ＡＧＣ、５４５…第４ＡＧＣ、５４６…和算器、５５１…第１乗算器、５５２…第２乗算器、５５３…移相器、５５５…第１ローパスフィルター、５５６…第２ローパスフィルター、５５７…除算器、５５８…逆正接演算器、５５９…信号出力回路、７２１…第１凹部、７２２…第２凹部、Ｃ_０…並列容量、Ｃ_１…直列容量、Ｃ３…第３コンデンサー、Ｃｄ…第２コンデンサー、Ｃｇ…第１コンデンサー、ＧＮＤ…端子、Ｌ_１…直列インダクタンス、Ｌ１…出射光、Ｌ２…参照光、Ｌ３…物体光、Ｎ…法線、Ｐ…ピッチ、Ｒ１…第１制限抵抗、Ｒ_１…等価直列抵抗、Ｒ２…第２制限抵抗、Ｒｆ…帰還抵抗、Ｓ１…駆動信号、Ｓ２…基準信号、ｐｓ１…第１信号経路、ｐｓ２…第２信号経路、Ｖｃｃ…端子、Ｘ１…端子、Ｘ２…端子、Ｙ…端子、ｘ…信号、ｙ…信号、β…入射角、θ…傾斜角度、θ_Ｂ…ブレーズ角

Claims (8)

1. 第１レーザー光を射出する光源部と、
   振動素子を備え、前記振動素子を用いて前記第１レーザー光を変調し、変調信号を含む第２レーザー光を生成する光変調器と、
   前記第１レーザー光が対象物で反射して生成されたサンプル信号を含む第３レーザー光と、前記第２レーザー光と、の干渉光を受光し、受光信号を出力する受光素子と、
   前記第３レーザー光が伝搬する光路の光路長を変化させる光路長可変部と、
   を備えることを特徴とするレーザー干渉計。
2. 前記第１レーザー光が伝搬する光路を分岐する光路分岐素子を備え、
   前記光路長可変部は、前記光路分岐素子と前記対象物との間の光路上に配置されている請求項１に記載のレーザー干渉計。
3. 第１レーザー光を射出する光源部と、
   振動素子を備え、前記振動素子を用いて前記第１レーザー光を変調し、変調信号を含む第２レーザー光を生成する光変調器と、
   前記第１レーザー光が対象物で反射して生成されたサンプル信号を含む第３レーザー光と、前記第２レーザー光と、の干渉光を受光し、受光信号を出力する受光素子と、
   前記第２レーザー光が伝搬する光路の光路長を変化させる光路長可変部と、
   を備えることを特徴とするレーザー干渉計。
4. 前記第１レーザー光が伝搬する光路を分岐する光路分岐素子を備え、
   前記光路長可変部は、前記光路分岐素子と前記光変調器との間の光路上に配置されている請求項３に記載のレーザー干渉計。
5. 前記光路長可変部は、前記光路長を、前記第１レーザー光の波長に対応する光学的距離以上変化させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレーザー干渉計。
6. 前記光路長可変部は、移動することにより前記光路長を変化させる可動光学素子と、前記可動光学素子を駆動する駆動部と、を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザー干渉計。
7. 前記光路長可変部は、温度変化により屈折率が変化する屈折率可変媒質と、前記屈折率可変媒質の温度を変化させる温度制御部と、を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザー干渉計。
8. 前記受光信号を通す第１信号経路および第２信号経路を含み、前記第１信号経路を通過した前記受光信号および前記第２信号経路を通過した前記受光信号から前記サンプル信号を復調する復調回路を備え、
   前記復調回路は、
   前記光路長可変部により前記光路長を変化させたとき、前記第１信号経路を通過する前記受光信号の最大振幅を検出し、第１記録最大振幅として記録する第１記録部と、
   前記光路長可変部により前記光路長を変化させたとき、前記第２信号経路を通過する前記受光信号の最大振幅を検出し、第２記録最大振幅として記録する第２記録部と、
   前記第１記録最大振幅に基づいて、前記第１信号経路を通過する前記受光信号の最大振幅を調整する第１振幅調整部と、
   前記第２記録最大振幅に基づいて、前記第２信号経路を通過する前記受光信号の最大振幅を調整する第２振幅調整部と、
   を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレーザー干渉計。

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