JP3003964B2 - 測長用干渉計 - Google Patents
測長用干渉計Info
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- JP3003964B2 JP3003964B2 JP3241766A JP24176691A JP3003964B2 JP 3003964 B2 JP3003964 B2 JP 3003964B2 JP 3241766 A JP3241766 A JP 3241766A JP 24176691 A JP24176691 A JP 24176691A JP 3003964 B2 JP3003964 B2 JP 3003964B2
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- optical element
- reflecting mirror
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，測長用干渉計に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、測長用干渉計については様々な方
式の提案が成されてきた。最も基本的な構成としては、
１／２波長毎の干渉縞（フリンジ）を検出し、このフリ
ジン数を計数することにより移動距離を測定するマイケ
ルソン干渉計がある。
式の提案が成されてきた。最も基本的な構成としては、
１／２波長毎の干渉縞（フリンジ）を検出し、このフリ
ジン数を計数することにより移動距離を測定するマイケ
ルソン干渉計がある。
【０００３】更に、Ｓ．Ｊ．Ｂｅｎｎｅｔｔ によって
提案された所謂ダブルパス型の干渉計がある。これは１
フリンジが１／４波長に相当するため、前述のマイケル
ソン干渉計に比べ感度を倍にできるものである。（Ｓ．
Ｊ．Ｂｅｎｎｅｔｔ Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ， ｖｏｌ．４（１９７２））
提案された所謂ダブルパス型の干渉計がある。これは１
フリンジが１／４波長に相当するため、前述のマイケル
ソン干渉計に比べ感度を倍にできるものである。（Ｓ．
Ｊ．Ｂｅｎｎｅｔｔ Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ， ｖｏｌ．４（１９７２））
【０００４】図６に基づき、前記Ｂｅｎｎｅｔｔ干渉計
について説明する。入射光１は２つの偏光成分（光の進
行方向に垂直な面内で互いに直角方向に振動する直線偏
光成分）を含んでおり、今、入射方向を含む面で振動す
る偏光成分を実線で示し１ａとし、これと直交して振動
する偏光成分を破線で示し１ｂとして説明する。偏光成
分１ａは偏光プリズム３の偏光膜４を透過して１／４波
長板６を通って移動鏡７で反射し、再び１／４波長板６
を通り偏光プリズム３に戻る。偏光成分１ａは１／４波
長板６を２回通過したので、振動面が９０°回転してい
るため、偏光プリズム３の偏光膜４で反射されてコーナ
ーキューブ１９に向かい、ここで反射され偏光プリズム
３の偏光膜４で反射されて、再び１／４波長板６を通り
移動鏡７に当たり、また１／４波長板６を通り偏光プリ
ズム３に戻る。ここで偏光成分１ａはさらに１／４波長
板６を２度通過したので、振動面が９０°回転するた
め、今度は偏光プリズム３を透過して測定光１０ａとし
て図示しない干渉縞検出部に向かう。
について説明する。入射光１は２つの偏光成分（光の進
行方向に垂直な面内で互いに直角方向に振動する直線偏
光成分）を含んでおり、今、入射方向を含む面で振動す
る偏光成分を実線で示し１ａとし、これと直交して振動
する偏光成分を破線で示し１ｂとして説明する。偏光成
分１ａは偏光プリズム３の偏光膜４を透過して１／４波
長板６を通って移動鏡７で反射し、再び１／４波長板６
を通り偏光プリズム３に戻る。偏光成分１ａは１／４波
長板６を２回通過したので、振動面が９０°回転してい
るため、偏光プリズム３の偏光膜４で反射されてコーナ
ーキューブ１９に向かい、ここで反射され偏光プリズム
３の偏光膜４で反射されて、再び１／４波長板６を通り
移動鏡７に当たり、また１／４波長板６を通り偏光プリ
ズム３に戻る。ここで偏光成分１ａはさらに１／４波長
板６を２度通過したので、振動面が９０°回転するた
め、今度は偏光プリズム３を透過して測定光１０ａとし
て図示しない干渉縞検出部に向かう。
【０００５】一方、前記偏光成分１ａと直交する振動成
分の偏光成分１ｂ（破線にて示す）は、偏光成分１ａと
振動面の向きが９０°異なるため、偏光プリズム３に於
ける透過、反射の関係が偏光成分１ａとは正反対であ
り、破線に示す経路に沿って参照光１０ｂとして干渉縞
検出部へ向かい、ここで偏光成分１０ａ、１０ｂとを干
渉させることで干渉縞ができることになる。
分の偏光成分１ｂ（破線にて示す）は、偏光成分１ａと
振動面の向きが９０°異なるため、偏光プリズム３に於
ける透過、反射の関係が偏光成分１ａとは正反対であ
り、破線に示す経路に沿って参照光１０ｂとして干渉縞
検出部へ向かい、ここで偏光成分１０ａ、１０ｂとを干
渉させることで干渉縞ができることになる。
【０００６】今、実線に示した経路を測定光路、破線で
示した経路を参照光路と呼ぶことにする。移動鏡７が偏
光プリズム３に近づく或いは遠去かるように図中で左右
に移動すると、参照光路長と測定光路長の差が変化する
ため干渉縞が移動する。この縞の数を数えると、移動縞
の移動距離（元の位置と移動後の位置との間の長さ）が
わかり、測長ができる。
示した経路を参照光路と呼ぶことにする。移動鏡７が偏
光プリズム３に近づく或いは遠去かるように図中で左右
に移動すると、参照光路長と測定光路長の差が変化する
ため干渉縞が移動する。この縞の数を数えると、移動縞
の移動距離（元の位置と移動後の位置との間の長さ）が
わかり、測長ができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】然し従来のこの様な干
渉計では、光源からの光を測定光と参照光とに分割する
ための半透鏡または偏光プリズム等の分割光学素子の有
効径は、測長ビーム径より大きくする必要がある。そこ
で、測長ビーム径を大きくしようとすれば光学素子自体
も大きくなり、装置全体が大型化してしまい、従ってコ
スト高とならざるを得ない。さらに、図６に示す如きダ
ブルパス型干渉計においても測長ビーム径やビーム間隔
を大きくしようとすると、偏光プリズム３やコーナーキ
ューブ１９の有効径を大きくしなければならないと云う
問題は解消されない。
渉計では、光源からの光を測定光と参照光とに分割する
ための半透鏡または偏光プリズム等の分割光学素子の有
効径は、測長ビーム径より大きくする必要がある。そこ
で、測長ビーム径を大きくしようとすれば光学素子自体
も大きくなり、装置全体が大型化してしまい、従ってコ
スト高とならざるを得ない。さらに、図６に示す如きダ
ブルパス型干渉計においても測長ビーム径やビーム間隔
を大きくしようとすると、偏光プリズム３やコーナーキ
ューブ１９の有効径を大きくしなければならないと云う
問題は解消されない。
【０００８】本発明は、上記の問題を解消し、ダブルパ
ス型干渉計においても、測長ビーム径や、ビーム間隔よ
りも偏光プリズム径を小さくすることが出来、さらにコ
ーナーキューブを必要としなくて済む構成の干渉計を提
供することを目的とするものである。
ス型干渉計においても、測長ビーム径や、ビーム間隔よ
りも偏光プリズム径を小さくすることが出来、さらにコ
ーナーキューブを必要としなくて済む構成の干渉計を提
供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による測長用干渉計は、平行光束を集光して
分割光学素子へ傾斜して入射せしめる第１の集光手段
と、前記分割光学素子にて分割された透過及び反射した
発散光をそれぞれ平行光束にする第２、第３の集光手段
と、該第２、第３の集光手段の後方に配置された１／４
波長板と、該１／４波長板を出射した平行光束の光軸に
対し垂直に位置する固定及び可動の反射鏡と、該反射鏡
により反射した平行光束を再び、前記１／４波長板、前
記第２、第３の集光手段を通過せしめて収束光とし、該
収束光の収束点に反射鏡を設け、該反射鏡と前記第２、
第３の集光手段とにより夫々キャッツアイを構成せしめ
たことを特徴とするものである。 また、本発明による測
長用干渉計は、前記分割光学素子と前記第２、第３の集
光手段を、焦点距離がその直径と等しい半球レンズ２枚
を偏光膜を介して球状に形成してなる光学素子と置換し
てなることを特徴としている。
め、本発明による測長用干渉計は、平行光束を集光して
分割光学素子へ傾斜して入射せしめる第１の集光手段
と、前記分割光学素子にて分割された透過及び反射した
発散光をそれぞれ平行光束にする第２、第３の集光手段
と、該第２、第３の集光手段の後方に配置された１／４
波長板と、該１／４波長板を出射した平行光束の光軸に
対し垂直に位置する固定及び可動の反射鏡と、該反射鏡
により反射した平行光束を再び、前記１／４波長板、前
記第２、第３の集光手段を通過せしめて収束光とし、該
収束光の収束点に反射鏡を設け、該反射鏡と前記第２、
第３の集光手段とにより夫々キャッツアイを構成せしめ
たことを特徴とするものである。 また、本発明による測
長用干渉計は、前記分割光学素子と前記第２、第３の集
光手段を、焦点距離がその直径と等しい半球レンズ２枚
を偏光膜を介して球状に形成してなる光学素子と置換し
てなることを特徴としている。
【００１０】
【作用】以上の通り、収束光を分割光学素子に対し斜め
から入射せしめ、収束した光束が最も集中している部分
に分割光学素子を用いることになるので、ダブルパス型
干渉計において、測定光および参照光のそれぞれのビー
ム間隔は、分割光学素子の有効径によらず、任意に広く
設定できる。また分割光学素子より出射した測定光、参
照光のそれぞれは発散光であり、これを平行光にするレ
ンズは同時に平行光の収束位置に設けられた反射鏡とキ
ャッツアイを構成し、従ってコーナーキューブを用いな
くても光学系のアライメントが容易になる。
から入射せしめ、収束した光束が最も集中している部分
に分割光学素子を用いることになるので、ダブルパス型
干渉計において、測定光および参照光のそれぞれのビー
ム間隔は、分割光学素子の有効径によらず、任意に広く
設定できる。また分割光学素子より出射した測定光、参
照光のそれぞれは発散光であり、これを平行光にするレ
ンズは同時に平行光の収束位置に設けられた反射鏡とキ
ャッツアイを構成し、従ってコーナーキューブを用いな
くても光学系のアライメントが容易になる。
【００１１】
【実施例】以下図１に基づき本発明による測長用干渉計
の実施例を詳説する。図示しない光源からの直線偏光の
平行光束１は、レンズ２によって収束光となり、分割光
学素子（半透鏡でも分割光学素子でも良いがここでは偏
光プリズムを使用する）３に対して斜めに入射する。こ
こでレンズ２の焦点位置に偏光プリズム３の一方の端面
３ａが位置するように配置する。光束の一方は偏光膜４
を透過し、レンズ５により平行光束となり、１／４波長
板６を通り円偏光となった後に可動反射鏡７で反射され
る。反射光は再び１／４波長板６を経て直線偏光に変換
されるが、この時、偏光面が９０°回転されるので、今
度は偏光膜４で反射する。この光束は収束光であり、そ
の収束位置に偏光プリズム３の別の端面３ｂが位置する
ようにしてある。この端面３ｂに反射鏡８を蒸着等で形
成すれば、この反射鏡８で反射された光は再び偏光膜４
で反射し、レンズ５で平行光となり、１／４波長板６を
通り、可動反射鏡７へと向かう。ここでレンズ５と反射
鏡８はキャッツアイを構成することになる。可動反射鏡
７で反射した光束は、今度は偏光膜４を透過して、レン
ズ９で平行光１０となり、図示しない干渉縞検出部へと
向かう。この平行光束１０を測定光とする。
の実施例を詳説する。図示しない光源からの直線偏光の
平行光束１は、レンズ２によって収束光となり、分割光
学素子（半透鏡でも分割光学素子でも良いがここでは偏
光プリズムを使用する）３に対して斜めに入射する。こ
こでレンズ２の焦点位置に偏光プリズム３の一方の端面
３ａが位置するように配置する。光束の一方は偏光膜４
を透過し、レンズ５により平行光束となり、１／４波長
板６を通り円偏光となった後に可動反射鏡７で反射され
る。反射光は再び１／４波長板６を経て直線偏光に変換
されるが、この時、偏光面が９０°回転されるので、今
度は偏光膜４で反射する。この光束は収束光であり、そ
の収束位置に偏光プリズム３の別の端面３ｂが位置する
ようにしてある。この端面３ｂに反射鏡８を蒸着等で形
成すれば、この反射鏡８で反射された光は再び偏光膜４
で反射し、レンズ５で平行光となり、１／４波長板６を
通り、可動反射鏡７へと向かう。ここでレンズ５と反射
鏡８はキャッツアイを構成することになる。可動反射鏡
７で反射した光束は、今度は偏光膜４を透過して、レン
ズ９で平行光１０となり、図示しない干渉縞検出部へと
向かう。この平行光束１０を測定光とする。
【００１２】一方、レンズ２から入射し偏光膜４で反射
した方の光束１はレンズ１１で平行光になり、１／４波
長板１２を経て、固定された参照鏡１３で反射し、偏光
膜４を透過して偏光プリズム３の端面に形成された反射
鏡８に焦点を結ぶ。反射鏡８で反射された光は偏光膜４
を透過して、再びレンズ１１、１／４波長板１２を通
り、参照鏡１３で反射する。ここでレンズ５と反射鏡８
の場合と同様に、レンズ１１と反射鏡８はキャッツアイ
を構成している。参照鏡１３での反射光は偏光膜４で反
射して、レンズ９で平行になる。この平行光束を参照光
とすると前述の測定光と干渉し、干渉縞検出部において
干渉縞が検出できる。
した方の光束１はレンズ１１で平行光になり、１／４波
長板１２を経て、固定された参照鏡１３で反射し、偏光
膜４を透過して偏光プリズム３の端面に形成された反射
鏡８に焦点を結ぶ。反射鏡８で反射された光は偏光膜４
を透過して、再びレンズ１１、１／４波長板１２を通
り、参照鏡１３で反射する。ここでレンズ５と反射鏡８
の場合と同様に、レンズ１１と反射鏡８はキャッツアイ
を構成している。参照鏡１３での反射光は偏光膜４で反
射して、レンズ９で平行になる。この平行光束を参照光
とすると前述の測定光と干渉し、干渉縞検出部において
干渉縞が検出できる。
【００１３】図２は、本発明の第２の実施例を示すもの
であり、図１における２個のレンズ２、９の代わりに１
個のレンズ１４を使用したものであり、この場合レンズ
枚数が削減できる。
であり、図１における２個のレンズ２、９の代わりに１
個のレンズ１４を使用したものであり、この場合レンズ
枚数が削減できる。
【００１４】図３は、本発明の第３の実施例を示すもの
であり、図１における反射鏡８の位置を偏光プリズム３
の端面３ｂから離し、反射鏡１５としたものである。こ
の場合、反射鏡１５の反射面と偏光プリズム３の偏光膜
４との間隔が長くなるので、光束が偏光膜４に入射する
角度を小さくできる。
であり、図１における反射鏡８の位置を偏光プリズム３
の端面３ｂから離し、反射鏡１５としたものである。こ
の場合、反射鏡１５の反射面と偏光プリズム３の偏光膜
４との間隔が長くなるので、光束が偏光膜４に入射する
角度を小さくできる。
【００１５】更に、図４は、本発明の第４の実施例を示
すものであり、偏光プリズム３に換えて半球レンズ１６
ａ、１６ｂを使用したものである。図において、前記半
球レンズ１６ａ、１６ｂは、偏光膜１７を介して球状に
形成されており、かつそれぞれの焦点距離は半球の直径
と同じになっている。また、半球レンズ１６ｂの外周に
凹面状の反射鏡１８が備えられている。従って、この半
球レンズ１６ａ、１６ｂが、第１の実施例における偏光
プリズム３、レンズ５、１１の機能を果たすことにな
り、これら光学素子を省略し得、コンパクトな干渉計を
提供することができる。そのうえ、２枚の半球レンズ１
６ａ、１６ｂを回転自在に構成しておき、偏光膜４に入
射する光束の角度を変えられるようにしておけば、移動
鏡７、参照鏡１３に光束が垂直に入射するよう調整する
のが極めて容易となり、光学的アライメントも簡単とな
る。
すものであり、偏光プリズム３に換えて半球レンズ１６
ａ、１６ｂを使用したものである。図において、前記半
球レンズ１６ａ、１６ｂは、偏光膜１７を介して球状に
形成されており、かつそれぞれの焦点距離は半球の直径
と同じになっている。また、半球レンズ１６ｂの外周に
凹面状の反射鏡１８が備えられている。従って、この半
球レンズ１６ａ、１６ｂが、第１の実施例における偏光
プリズム３、レンズ５、１１の機能を果たすことにな
り、これら光学素子を省略し得、コンパクトな干渉計を
提供することができる。そのうえ、２枚の半球レンズ１
６ａ、１６ｂを回転自在に構成しておき、偏光膜４に入
射する光束の角度を変えられるようにしておけば、移動
鏡７、参照鏡１３に光束が垂直に入射するよう調整する
のが極めて容易となり、光学的アライメントも簡単とな
る。
【００１６】図５は、第４の実施例の変形例である。即
ち、第４の実施例においては、光束は偏光膜１７の上下
を通っているが、この実施例では光束が偏光膜１７に入
射する角度が上下で異なるので、偏光膜１７で分割され
る光強度の割合が異なることになる。そこで、図５のよ
うに入射する光束が偏光膜１７の左右を通るようにした
ことで、入射する光束の角度を同じにできると云う利点
がある。
ち、第４の実施例においては、光束は偏光膜１７の上下
を通っているが、この実施例では光束が偏光膜１７に入
射する角度が上下で異なるので、偏光膜１７で分割され
る光強度の割合が異なることになる。そこで、図５のよ
うに入射する光束が偏光膜１７の左右を通るようにした
ことで、入射する光束の角度を同じにできると云う利点
がある。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、収束光を測長用干渉計
に対して斜めに入射せしめるようにしたので、偏光プリ
ズム等の分割光学素子を小さくすることができると共
に、コーナーキューブを用いなくても光学的アライメン
トが容易になる。また、測定光、参照光のそれぞれのビ
ーム間隔はプリズムの有効径によらず任意に広く設定で
きると云う新規の効果が期待され、コンパクトで低コス
トのダブルパス型の測長用干渉計を提供できる。
に対して斜めに入射せしめるようにしたので、偏光プリ
ズム等の分割光学素子を小さくすることができると共
に、コーナーキューブを用いなくても光学的アライメン
トが容易になる。また、測定光、参照光のそれぞれのビ
ーム間隔はプリズムの有効径によらず任意に広く設定で
きると云う新規の効果が期待され、コンパクトで低コス
トのダブルパス型の測長用干渉計を提供できる。
【図１】本発明による測長用干渉計の第１の実施例を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図２】本発明による測長用干渉計の第２の実施例を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図３】本発明による測長用干渉計の第３の実施例を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図４】本発明による測長用干渉計の第４の実施例を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図５】第４の実施例の変形例を示す概略構成図であ
る。
る。
【図６】測長用干渉計の従来例を示す概略構成図であ
る。
る。
１ 光源からの平行光 ２ レンズ ３ 分割光学素子（偏光プリズム） ４ 偏光膜 ５ レンズ ６ １／４波長板 ７ 移動鏡 ８ 反射鏡 ９ レンズ １０ 平行光 １１ レンズ １２ １／４波長板 １３ 参照鏡 １４ レンズ １５ 反射鏡 １６ａ 半球レンズ １６ｂ 半球レンズ １７ 偏光膜 １８ 反射鏡 １９ コーナーキューブ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102
Claims (2)
- 【請求項１】 平行光束を集光して分割光学素子へ傾斜
して入射せしめる第１の集光手段と、前記 分割光学素子にて分割された透過及び反射した発散
光をそれぞれ平行光束にする第２、第３の集光手段と、 該第２、第３の集光手段の後方に配置された１／４波長
板と、 該１／４波長板を出射した平行光束の光軸に対し垂直に
位置する固定及び可動の反射鏡と、 該反射鏡により反射した平行光束を再び、前記１／４波
長板、前記第２、第３の集光手段を通過せしめて収束光
とし、該収束光の収束点に反射鏡を設け、該反射鏡と前
記第２、第３の集光手段とにより夫々キャッツアイを構
成せしめたことを特徴とする測長用干渉計。 - 【請求項２】 前記分割光学素子と前記第２、第３の集
光手段を、焦点距離がその直径と等しい半球レンズ２枚
を偏光膜を介して球状に形成してなる光学素子と置換し
てなることを特徴とする、請求項１に記載の測長用干渉
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241766A JP3003964B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 測長用干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241766A JP3003964B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 測長用干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579816A JPH0579816A (ja) | 1993-03-30 |
| JP3003964B2 true JP3003964B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=17079213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241766A Expired - Fee Related JP3003964B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 測長用干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003964B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002333311A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状測定装置及び方法 |
| JP4514209B2 (ja) | 2004-10-15 | 2010-07-28 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置及び方法 |
| GB0713982D0 (en) * | 2007-07-18 | 2007-08-29 | Univ Birmingham | Improved interferometer |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3241766A patent/JP3003964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0579816A (ja) | 1993-03-30 |
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