JP4783662B2

JP4783662B2 - 光路差増倍装置

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Publication number: JP4783662B2
Application number: JP2006113364A
Authority: JP
Inventors: 吉久谷村
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-04-17
Also published as: JP2007285872A

Description

本発明は、光路差増倍装置に係り、特にレーザ干渉器におけるレーザ光の光路差を増倍する光路差増倍装置に関する。

従来、レーザ光源から出力されたレーザ光を２つに分割するとともに、それぞれ異なる光路を通過させた後に干渉させるレーザ干渉器の技術を応用し、レーザ干渉器がレーザ光を干渉させて生成した干渉縞に基づき、精密な長さを測定するレーザ干渉測長機が知られている。
そして、レーザ干渉測長機の測長精度や測長分解能を向上させるために、分割されたレーザ光の光路差を増倍させる光路差増倍装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、図４に示すように、固定台６に設置されたレーザ干渉器本体４と、案内部材５に沿って移動可能な移動台３に備えられている反射体１６０ａとを備え、レーザ干渉器本体４から出力された一方のレーザ光を反射体１６０ａが有するキューブコーナプリズム１６０に向けて出射することによって、所定の対象物を測長するレーザ干渉測長機２００がある。
レーザ干渉測長機２００は、反射体１６０ａ（キューブコーナプリズム１６０）によって反射された一方の反射レーザ光と、レーザ干渉器本体４から出力されて干渉器本体が有する図示しないキューブコーナプリズムによって反射された他方の反射レーザ光とをレーザ干渉器本体４において検知し、それら反射レーザ光の光路長が異なることに伴い生じる干渉縞を測定するようにして移動台３の移動量を検出し、図示しない電子計測部でデータ処理を施すことによって、所定の対象物を測長することが可能になっている。なお、このレーザ干渉測長機２００の場合、レーザ干渉器本体４における分解能がシステムとして完成されているために、その分解能が固定されていることがある。

そして、レーザ干渉測長機２００の高分解能化を図るための光路差増倍装置として、図５に示すような一対の直角プリズム１１０，１２０の斜辺面を対向させるように配置させた反射体を備える光路差増倍装置１５０がある。
この光路差増倍装置１５０に向けてレーザ干渉器本体４から出射されたレーザ光は、第１の直角プリズム１１０に入射して２回反射されて第２の直角プリズム１２０に向かい、その第２の直角プリズム１２０で２回反射されて第１の直角プリズム１１０に向かう、ということを繰り返し、第２の直角プリズム１２０の斜辺面に備えられている平面反射鏡１３０に到達する。そして、レーザ光はその平面反射鏡１３０によって反射されることによって、元の光路をたどるようにレーザ干渉器本体４に向かい、レーザ干渉器本体４において検知される。
このように光路差増倍装置１５０の第１の直角プリズム１１０と第２の直角プリズム１２０との間をレーザ光が往復する回数が増すことによって、一方のレーザ光の光路長が増し、他方のレーザ光との光路差が増倍することとなり、レーザ干渉測長機の測長分解能が向上するようになっている。
特公平２−１３７６５号公報

しかしながら、上記従来技術の光路差増倍装置の場合、レーザ光の光路差を増倍するためには、その増倍数に比例するように直角プリズム１１０，１２０の斜辺面を広くするように直角プリズム１１０，１２０を大きくしなければならず、所望する増倍数に応じた直角プリズムを製造するためのコストが掛かるという問題があった。
また、光路差増倍装置１５０において、所望する光路の増倍数を得るためには、直角プリズム１１０，１２０の斜辺寸法Ｌや、対向する一対の直角プリズム１１０，１２０間のずれ量Ｓ（直角プリズム１１０，１２０の斜辺面に沿った方向へのシフト量Ｓ）や、レーザ光の直径Ｄなどを綿密に考慮した光学的設計が必要であるため、ユーザが任意の増倍数に設計変更することは困難であった。

本発明の目的は、所望する光路差増倍数に切り替え可能な光路差増倍装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
レーザ干渉器のレーザ光源から出力されるレーザ光が分割されてなる一方のレーザ光を、他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路差増倍装置であって、
前記レーザ光源から出力された一方のレーザ光の出射方向に対して垂直に斜辺面が向けられた複数の直角プリズムが、その斜辺面が面一となるように並列に配置された第１反射体と、
前記第１反射体の直角プリズムの斜辺面と平行に対向するように斜辺面が向けられた複数の直角プリズムが、その斜辺面が面一となるように並列に配置された第２反射体と、を備え、
前記第１反射体に入射されたレーザ光を前記第２反射体に向けて反射し、前記第２反射体に入射されたレーザ光を前記第１反射体に向けて反射することを繰り返す際に、前記第１反射体の直角プリズムが前記第２反射体に向けて反射したレーザ光は第２反射体によって反射されてその直角プリズムに隣接する直角プリズムに入射され、前記第２反射体の直角プリズムが前記第１反射体に向けて反射したレーザ光は第１反射体によって反射されてその直角プリズムに隣接する直角プリズムに入射されるように、前記第１反射体と前記第２反射体の間を往復する光路を進むレーザ光を、前記第１反射体と前記第２反射体の少なくとも一方に備えられ、前記第１反射体または前記第２反射体の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に備えられて、前記レーザ光を反射する配置が切り替えられるキューブコーナプリズムによって、そのレーザ光が元の光路をたどって戻るように反射することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光路差増倍装置において、
前記キューブコーナプリズムは、前記第１反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に備えられ、前記第１反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第２反射体に向けて反射する配置が切り替えられることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光路差増倍装置において、
前記キューブコーナプリズムは、前記第２反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に備えられ、前記第２反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第１反射体に向けて反射する配置が切り替えられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光路差増倍装置において、
前記第１反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に前記第１反射体に備えられる第１のキューブコーナプリズムと、前記第２反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に前記第２反射体に備えられる第２のキューブコーナプリズムと、を備え、
前記第１のキューブコーナプリズムは、前記第１反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第２反射体に向けて反射する配置が切り替えられ、前記第２のキューブコーナプリズムは、前記第２反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第１反射体に向けて反射する配置が切り替えられることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光路差増倍装置は、第１反射体においてその斜辺面が面一となるように並列に配置された複数の直角プリズムと、第２反射体においてその斜辺面が面一となるように並列に配置された複数の直角プリズムとが、その斜辺面が平行に対向するように備えている。そして、レーザ干渉器から出力されて、第１反射体に入射されたレーザ光を第２反射体に向けて反射し、第２反射体に入射されたレーザ光を第１反射体に向けて反射することを繰り返すようにして、レーザ光を第１反射体と第２反射体の間を往復する光路を進ませることができる。また、そのレーザ光が元の光路を戻るように反射するキューブコーナプリズムが第１反射体と第２反射体の少なくとも一方に備えられているので、キューブコーナプリズムによって反射されたレーザ光が第１反射体と第２反射体の間を往復する元の光路をたどるようにレーザ干渉器に戻ることができる。

つまり、キューブコーナプリズムの位置を移動させるようにして、キューブコーナプリズムがレーザ光を反射する配置を切り替えることによって、レーザ光が第１反射体と第２反射体の間を往復する回数を切り替えることができる。
即ち、第１反射体と第２反射体の間の１往復の光路長を基準として、レーザ光を第１反射体と第２反射体の間を所望する回数往復させることによって、レーザ光の光路長を増倍することができるので、その光路差増倍装置において所望する光路差増倍数に切り替えることが可能になる。

このように光路差増倍装置は、キューブコーナプリズムの配置を切り替えて、レーザ光が第１反射体と第２反射体の間を往復する回数を切り替えることによって、所望する光路長の光路差増倍数に切り替えることができるので、その光路差増倍数に応じて、レーザ干渉器の分解能を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、光路差増倍装置において、キューブコーナプリズムは、第１反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に第１反射体に備えられているので、キューブコーナプリズムを移動させてその配置を切り替えることによって、第１反射体の直角プリズムに向かうレーザ光を第２反射体に向けて反射する配置を切り替えることができる。

具体的には、レーザ光源から出力されて第１反射体の直角プリズムに直接向かうレーザ光に対応する位置にキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、キューブコーナプリズムがそのレーザ光を第２反射体側のレーザ光源に向けて反射して、レーザ干渉器に直接戻すことによって、基準となる１往復の光路長とすることができる。
また、第１反射体が第２反射体に向けて反射したレーザ光が、その第２反射体によって再度反射されて第１反射体の直角プリズムに向かうレーザ光に対応する位置にキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、キューブコーナプリズムがそのレーザ光を第２反射体に向けて反射することにより、レーザ光をレーザ干渉器に戻すことによって、第１反射体と第２反射体の間を３往復したことに相当する光路長とすることができる。

このように光路差増倍装置は、キューブコーナプリズムの配置を切り替えて、レーザ光が第１反射体と第２反射体の間を往復する回数を切り替えることによって、所望する光路差増倍数、特に奇数倍の光路長の光路差増倍数に切り替えることができるので、その光路差増倍数に応じて、レーザ干渉器の分解能を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、光路差増倍装置において、キューブコーナプリズムは、第２反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に第２反射体に備えられているので、キューブコーナプリズムを移動させてその配置を切り替えることによって、第２反射体の直角プリズムに向かうレーザ光を第１反射体に向けて反射する配置を切り替えることができる。

具体的には、レーザ光源から出力されたレーザ光が第１反射体によって反射されて第２反射体の直角プリズムに向かうレーザ光に対応する位置にキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、キューブコーナプリズムがそのレーザ光を第１反射体に向けて反射することにより、レーザ光をレーザ干渉器に戻すことによって、第１反射体と第２反射体の間を２往復したことに相当する光路長とすることができる。
また、第２反射体が第１反射体に向けて反射したレーザ光が、その第１反射体によって再度反射されて第２反射体の直角プリズムに向かうレーザ光に対応する位置にキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、キューブコーナプリズムがそのレーザ光を第１反射体に向けて反射することにより、レーザ光をレーザ干渉器に戻すことによって、第１反射体と第２反射体の間を４往復したことに相当する光路長とすることができる。

このように光路差増倍装置は、キューブコーナプリズムの配置を切り替えて、レーザ光が第１反射体と第２反射体の間を往復する回数を切り替えることによって、所望する光路差増倍数、特に偶数倍の光路長の光路差増倍数に切り替えることができるので、その光路差増倍数に応じて、レーザ干渉器の分解能を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、光路差増倍装置において、第１のキューブコーナプリズムは、第１反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に第１反射体に備えられているので、第１のキューブコーナプリズムを移動させてその配置を切り替えることによって、第１反射体の直角プリズムに向かうレーザ光を第２反射体に向けて反射する配置を切り替えることができる。また、第２のキューブコーナプリズムは、第２反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に第２反射体に備えられているので、第２のキューブコーナプリズムを移動させてその配置を切り替えることによって、第２反射体の直角プリズムに向かうレーザ光を第１反射体に向けて反射する配置を切り替えることができる。

具体的には、レーザ光源から出力されて第１反射体の直角プリズムに直接向かうレーザ光に対応する位置に第１のキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、第１のキューブコーナプリズムがそのレーザ光を第２反射体側に向けて反射して、レーザ干渉器に戻すことによって、基準となる１往復の光路長とすることができる。
また、第１反射体が第２反射体に向けて反射したレーザ光が、その第２反射体によって再度反射されて第１反射体の直角プリズムに向かうレーザ光に対応する位置に第１のキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、第１のキューブコーナプリズムがそのレーザ光を第２反射体に向けて反射することにより、レーザ光をレーザ干渉器に戻すことによって、第１反射体と第２反射体の間を３往復したことに相当する光路長とすることができる。

また、レーザ光源から出力されたレーザ光が第１反射体によって反射されて第２反射体の直角プリズムに向かうレーザ光に対応する位置に第２のキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、第２のキューブコーナプリズムがそのレーザ光を第１反射体に向けて反射することにより、レーザ光をレーザ干渉器に戻すことによって、第１反射体と第２反射体の間を２往復したことに相当する光路長とすることができる。
また、第２反射体が第１反射体に向けて反射したレーザ光が、その第１反射体によって再度反射されて第２反射体の直角プリズムに向かうレーザ光に対応する位置に第２のキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、第２のキューブコーナプリズムがそのレーザ光を第１反射体に向けて反射することにより、レーザ光をレーザ干渉器に戻すことによって、第１反射体と第２反射体の間を４往復したことに相当する光路長とすることができる。

このように光路差増倍装置は、第１のキューブコーナプリズムと第２のキューブコーナプリズムの配置を切り替えて、レーザ光が第１反射体と第２反射体の間を往復する回数を切り替えることによって、所望する光路差増倍数、特に奇数倍の光路長と偶数倍の光路長のいずれにも応じた光路差増倍数に切り替えることができるので、その光路差増倍数に応じて、レーザ干渉器の分解能を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態たる光路差増倍装置について図面を参照して説明する。
なお、本実施の形態においては、レーザ干渉測長機におけるレーザ光の光路差を増倍する光路差増倍装置について説明する。

レーザ干渉測長機１００は、図１に示すように、固定台６に設置されているレーザ干渉器本体４と、固定台６に備えられている光路差増倍装置の一部として機能する第２反射体である固定反射体２と、案内部材５に沿って移動可能な移動台３に備えられている光路差増倍装置の一部として機能する第１反射体である移動反射体１等を備えている。
なお、移動台３は、後述するレーザ光源４１が出射するレーザ光の出射方向に沿って移動し、固定台６に対し接離可能に備えられている。

レーザ干渉器本体４は、図２に示すように、直交するＰ偏光とＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力するレーザ光源４１と、レーザ光源４１が出力した直交するＰ偏光とＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を２つに分割する偏光ビームスプリッタ４２と、偏光ビームスプリッタ４２によって分割された他方のレーザ光を反射して偏光ビームスプリッタ４２側に戻すキューブコーナプリズム４３と、一方のレーザ光の反射レーザ光と他方のレーザ光の反射レーザ光とを検知して、それらの干渉縞に基づき所定の対象物を測長する処理を行う電子計測部４４等を備えている。

レーザ光源４１は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等の可干渉性の良好な直交するＰ偏光とＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力する光源である。
偏光ビームスプリッタ４２は、入射されたレーザ光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する光学部材である。なお、Ｐ偏光された一方のレーザ光は偏光ビームスプリッタ４２を透過するように真っ直ぐに出射され、１／４波長板４５を透過して円偏光に変換され、後述する光路差増倍装置５０に向かう。Ｓ偏光された他方のレーザ光は偏光ビームスプリッタ４２で９０°曲げられるように反射されて出射され、１／４波長板４６を透過して円偏光に変換され、キューブコーナプリズム４３に向かう。また、後述する光路差増倍装置５０によって反射された一方のレーザ光の反射レーザ光は、再び１／４波長板４５を透過して円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４２で９０°曲げられるように反射されて出射され、電子計測部４４に向かい、一方、キューブコーナプリズム４３によって反射された他方のレーザ光の反射レーザ光は、再び１／４波長板４６を透過して円偏光からＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４２を透過して電子計測部４４に向かう。
キューブコーナプリズム４３は、偏光ビームスプリッタ４２から出射された他方のレーザ光を偏光ビームスプリッタ４２側に戻すように反射する光学部材である。
電子計測部４４は、後述する光路差増倍装置５０における光路を通過した一方のレーザ光の反射レーザ光と、キューブコーナプリズム４３側を通過した他方のレーザ光の反射レーザ光とを検知し、それら反射レーザ光の光路長が異なることに伴い生じる干渉縞を測定するようにして移動台３の移動量を検出し、その検出した移動量に所定のデータ処理を施すことによって、所定の対象物の測長を実行する。
なお、レーザ干渉器本体４の構成や動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

移動反射体１と固定反射体２とは一対を成して光路差増倍装置５０として機能する。つまり、光路差増倍装置５０は、移動反射体１と固定反射体２とによって構成されている。
移動反射体１は、図３に示すように、基台１０と、基台１０に配設される複数の直角プリズム（１１，１２，１３，１４，１５）と、基台１０上に移動可能に備えられる第１のキューブコーナプリズム１６等を備えている。
固定反射体２は、図３に示すように、基台２０と、基台２０に配設される複数の直角プリズム（２１，２２，２３，２４）と、基台２０上に移動可能に備えられる第２のキューブコーナプリズム２６等を備えている。

移動反射体１には、図３に示すように、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１から出力された一方のレーザ光の出射方向に対して垂直に斜辺面が向けられた複数の直角プリズム（１１，１２，１３，１４，１５）が、その斜辺面が面一となるように並列に配置されている。なお、複数の直角プリズム（１１〜１５）は基台１０上のハウジング１０ａに固定されて収容されている。
第１直角プリズム１１は、レーザ光源４１から出射された一方のレーザ光が入射されるように、レーザ光源４１（レーザ干渉器本体４）に対向する位置に配置されている。そして、その第１直角プリズム１１を基点とするように、第３直角プリズム１２、第５直角プリズム１３、第７直角プリズム１４、第９直角プリズム１５が隣接するように配列されている。

特に、第１直角プリズム１１は、他の直角プリズム（１２〜１５）よりも大きなサイズのプリズムであり、例えば、第１直角プリズム１１の斜辺面の斜辺寸法は、他の直角プリズム（１２〜１５）の斜辺寸法の約２倍となっている。
第１直角プリズム１１を大きなサイズのプリズムとすることによって、第１直角プリズム１１に入射されるレーザ光の光路と、第１直角プリズム１１から出射されるレーザ光の光路との間隔を広くすることができるので、レーザ干渉器本体４と移動反射体１（第１直角プリズム１１）との間のレーザ光の光路が固定反射体２に遮られないようにすることが可能になる。また、第１直角プリズム１１に入射されるレーザ光の光路と、第１直角プリズム１１から出射されるレーザ光の光路との間であって、レーザ光の光路が無い空間をキューブコーナプリズム１６（後述するスライドハウジング１６ａ）がレーザ光の光路を遮らないように退避するための退避位置（後述する退避位置５０ｏ）とすることが可能になる。

また、移動反射体１には、図３に示すように、複数の直角プリズム（１１〜１５）の斜辺面側であって、その斜辺面に沿った方向に延在するネジ軸１７と、ネジ軸１７の両端を基台１０に固定する支持部１８と、ネジ軸１７の一端に設けられるホイール１９とが備えられている。そして、ネジ軸１７に第１のキューブコーナプリズム１６が収められたスライドハウジング１６ａが軸支されている。
ネジ軸１７は、支持部１８のベアリングによって軸受けされており、ホイール１９が廻されることに伴いその軸心を中心にして回転する。
そして、ネジ軸１７が回転されることによって、ネジ軸１７に軸支されているスライドハウジング１６ａに収容されているキューブコーナプリズム１６が、基台１０の案内溝１０ｂに沿って案内されるように、ネジ軸１７の軸方向に移動するようになっている。
なお、キューブコーナプリズム１６の斜辺面（レーザ光の入出射面）は、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１側であって固定反射体２側を向き、固定反射体２の直角プリズム（２１〜２４）の斜辺面と対向し、その直角プリズム（２１〜２４）の斜辺面と平行となるように配置されている。

そして、キューブコーナプリズム１６（スライドハウジング１６ａ）は、ユーザがホイール１９を廻すことによって回転されるネジ軸１７に従って案内溝１０ｂに沿うように移動し、１倍光路位置５０ａ、３倍光路位置５０ｃ、５倍光路位置５０ｅ、７倍光路位置５０ｇ、９倍光路位置５０ｉ、退避位置５０ｏに、その配置が切り替えられるようになっている。

なお、１倍光路位置５０ａは、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１から第１直角プリズム１１に向かうレーザ光（Ｌ１）の中心位置にキューブコーナプリズム１６が配置されるポイントである。３倍光路位置５０ｃは、第２直角プリズム２１から第３直角プリズム１２に向かうレーザ光（Ｌ３）の中心位置にキューブコーナプリズム１６が配置されるポイントである。５倍光路位置５０ｅは、第４直角プリズム２２から第５直角プリズム１３に向かうレーザ光（Ｌ５）の中心位置にキューブコーナプリズム１６が配置されるポイントである。７倍光路位置５０ｇは、第６直角プリズム２３から第７直角プリズム１４に向かうレーザ光（Ｌ７）の中心位置にキューブコーナプリズム１６が配置されるポイントである。９倍光路位置５０ｉは、第８直角プリズム２４から第９直角プリズム１５に向かうレーザ光（Ｌ９）の中心位置にキューブコーナプリズム１６が配置されるポイントである。また、退避位置５０ｏは、第１直角プリズム１１のほぼ正面にキューブコーナプリズム１６が配置されるポイントであって、キューブコーナプリズム１６（スライドハウジング１６ａ）がレーザ光の光路を遮らない配置である。

固定反射体２には、図３に示すように、移動反射体１の直角プリズム（１１〜１５）の斜辺面と平行に対向するように斜辺面が向けられた複数の直角プリズム（２１，２２，２３，２４）が、その斜辺面が面一となるように並列に配置されている。なお、複数の直角プリズム（２１〜２４）は基台２０上のハウジング２０ａに固定されて収容されている。
第２直角プリズム２１は、レーザ光源４１から出射された一方のレーザ光が移動反射体１の第１直角プリズム１１によって反射されたレーザ光が入射されるように、第１直角プリズム１１に対向する位置に配置されている。そして、その第２直角プリズム２１を基点とするように、第４直角プリズム２２、第６直角プリズム２３、第８直角プリズム２４が隣接するように配列されている。

特に、第２直角プリズム２１の直角頂点が第１直角プリズム１１と第３直角プリズム１２の隣接点に対応する位置に、第４直角プリズム２２の直角頂点が第３直角プリズム１２と第５直角プリズム１３の隣接点に対応する位置に、第６直角プリズム２３の直角頂点が第５直角プリズム１３と第７直角プリズム１４の隣接点に対応する位置に、第８直角プリズム２４の直角頂点が第７直角プリズム１４と第９直角プリズム１５の隣接点に対応する位置に、それぞれ配置されている。
なお、固定反射体２の複数の直角プリズム（２１〜２４）は、移動反射体１における第１直角プリズム１１以外の直角プリズム（１２〜１５）と同じサイズのプリズムである。

また、固定反射体２には、図３に示すように、複数の直角プリズム（２１〜２４）の斜辺面側であって、その斜面面に沿った方向に延在するネジ軸２７と、ネジ軸２７の両端を基台２０に固定する支持部２８と、ネジ軸２７の一端に設けられるホイール２９とが備えられている。そして、ネジ軸２７に第２のキューブコーナプリズム２６が収められたスライドハウジング２６ａが軸支されている。
ネジ軸２７は、支持部２８のベアリングによって軸受けされており、ホイール２９が廻されることに伴いその軸心を中心にして回転する。
そして、ネジ軸２７が回転されることによって、ネジ軸２７に軸支されているスライドハウジング２６ａに収容されているキューブコーナプリズム２６が、基台２０の案内溝２０ｂに沿って案内されるように、ネジ軸２７の軸方向に移動するようになっている。
なお、キューブコーナプリズム２６の斜辺面（レーザ光の入出射面）は、移動反射体１側を向き、移動反射体１の直角プリズム（１１〜１５）の斜辺面と対向し、その直角プリズム（１１〜１５）の斜辺面と平行となるように配置されている。

そして、キューブコーナプリズム２６（スライドハウジング２６ａ）は、ユーザがホイール２９を廻すことによって回転されるネジ軸２７に従って案内溝２０ｂに沿うように移動し、２倍光路位置５０ｂ、４倍光路位置５０ｄ、６倍光路位置５０ｆ、８倍光路位置５０ｈ、１０倍光路位置５０ｊに、その配置が切り替えられるようになっている。

なお、２倍光路位置５０ｂは、第１直角プリズム１１から第２直角プリズム２１に向かうレーザ光（Ｌ２）の中心位置にキューブコーナプリズム２６が配置されるポイントである。４倍光路位置５０ｄは、第３直角プリズム１２から第４直角プリズム２２に向かうレーザ光（Ｌ４）の中心位置にキューブコーナプリズム２６が配置されるポイントである。６倍光路位置５０ｆは、第５直角プリズム１３から第６直角プリズム２３に向かうレーザ光（Ｌ６）の中心位置にキューブコーナプリズム２６が配置されるポイントである。８倍光路位置５０ｈは、第７直角プリズム１４から第８直角プリズム２４に向かうレーザ光（Ｌ８）の中心位置にキューブコーナプリズム２６が配置されるポイントである。１０倍光路位置５０ｊは、第９直角プリズム１５から移動反射体１に向かうレーザ光（Ｌ１０）の中心位置にキューブコーナプリズム２６が配置されるポイントである。

次に、本発明に係る光路差増倍装置５０の機能について説明する。

図３に示すように、移動反射体１におけるキューブコーナプリズム１６（スライドハウジング１６ａ）が退避位置５０ｏに配置され、固定反射体２におけるキューブコーナプリズム２６（スライドハウジング２６ａ）が１０倍光路位置５０ｊに配置された状態で、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光が出力されると、そのレーザ光が偏光ビームスプリッタ４２によって分割されてなる一方のレーザ光が光路差増倍装置５０の移動反射体１に向かって出射される。

その一方のレーザ光は、矢印Ｌ１の向きで移動反射体１の第１直角プリズム１１に入射し、その第１直角プリズム１１で２回反射されて１８０°方向が変換される。そして、第１直角プリズム１１で反射されたレーザ光は、固定反射体２に矢印Ｌ２の向きで向かう。
次いで、矢印Ｌ２の向きのレーザ光は、固定反射体２の第２直角プリズム２１に入射し、その第２直角プリズム２１で２回反射されて１８０°方向が変換される。そして、第２直角プリズム２１で反射されたレーザ光は、移動反射体１に矢印Ｌ３の向きで向かう。
次いで、矢印Ｌ３の向きのレーザ光は、移動反射体１の第３直角プリズム１２に入射し、その第３直角プリズム１２で２回反射されて１８０°方向が変換される。そして、第３直角プリズム１２で反射されたレーザ光は、固定反射体２に矢印Ｌ４の向きで向かう。

このように、移動反射体１の直角プリズムに入射されたレーザ光を固定反射体２に向けて反射し、固定反射体２の直角プリズムに入射されたレーザ光を移動反射体１に向けて反射することが繰り返されることによって、レーザ光は、第１直角プリズム１１、第２直角プリズム２１、第３直角プリズム１２、第４直角プリズム２２、第５直角プリズム１３、第６直角プリズム２３、第７直角プリズム１４、第８直角プリズム２４、第９直角プリズム１５の順に反射されて、そのレーザ光はＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０の光路を通るように進む。

具体的には、移動反射体１の第１直角プリズム１１が固定反射体２に向けて反射したレーザ光は、固定反射体２の第２直角プリズム２１によって反射されて、第１直角プリズム１１に隣接する第３直角プリズム１２に入射し、また、固定反射体２の第２直角プリズム２１が移動反射体１に向けて反射したレーザ光は、移動反射体１の第３直角プリズム１２によって反射されて、第２直角プリズム２１に隣接する第４直角プリズム２２に入射するように、移動反射体１と固定反射体２の間を往復する光路を進む。

そして、矢印Ｌ１０の向きのレーザ光は、固定反射体２において１０倍光路位置５０ｊに配置されているキューブコーナプリズム２６に入射し、そのキューブコーナプリズム２６で反射されて１８０°方向が変換される。
そのキューブコーナプリズム２６で反射されたレーザ光は、元の光路（Ｌ１〜Ｌ１０）をたどって戻るように、第９直角プリズム１５、第８直角プリズム２４、第７直角プリズム１４、第６直角プリズム２３、第５直角プリズム１３、第４直角プリズム２２、第３直角プリズム１２、第２直角プリズム２１、第１直角プリズム１１の順に反射されて、矢印Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９，Ｌ２０の順に光路を進み、レーザ干渉器本体４に到達する。

つまり、レーザ干渉器本体４から出力されたレーザ光は、光路差増倍装置５０の移動反射体１と固定反射体２の間で交互に入反射を繰り返し、固定反射体２の１０倍光路位置５０ｊに配置されているキューブコーナプリズム２６で反射されて、更に、移動反射体１と固定反射体２の間で交互に入反射を繰り返すことで、移動反射体１と固定反射体２の間の９往復と、レーザ干渉器本体４と移動反射体１の間の１往復とを行い、すなわち光路差増倍装置５０内を１０往復するようにしてレーザ干渉器本体４に戻ることとなる。
これは、レーザ干渉器本体４から出力されたレーザ光が、光路差増倍装置５０の移動反射体１の１倍光路位置５０ａに配置されているキューブコーナプリズム１６により反射されて、そのレーザ光がレーザ干渉器本体４と移動反射体１の間を１往復してレーザ干渉器本体４に戻ることに比べて、１０倍長い光路を通ったことに相当する。
即ち、レーザ光を光路差増倍装置５０内で１０往復させて、移動反射体１と固定反射体２の間を１０往復したことに相当させ、レーザ光の光路長を１０倍にすることによって、光路差増倍数が１０倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に１０倍高められたこととなる。

同様に、移動反射体１におけるキューブコーナプリズム１６（スライドハウジング１６ａ）が退避位置５０ｏに配置された状態で、固定反射体２におけるキューブコーナプリズム２６（スライドハウジング２６ａ）を８倍光路位置５０ｈに配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を８往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で８往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が８倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に８倍高められる。
また、固定反射体２の６倍光路位置５０ｆにキューブコーナプリズム２６を配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を６往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で６往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が６倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に６倍高められる。
また、固定反射体２の４倍光路位置５０ｄにキューブコーナプリズム２６を配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を４往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で４往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が４倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に４倍高められる。
また、固定反射体２の２倍光路位置５０ｂにキューブコーナプリズム２６を配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を２往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で２往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が２倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に２倍高められる。

また同様に、固定反射体２におけるキューブコーナプリズム２６（スライドハウジング２６ａ）が１０倍光路位置５０ｊに配置された状態で、移動反射体１におけるキューブコーナプリズム１６（スライドハウジング１６ａ）を９倍光路位置５０ｉに配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を９往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で９往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が９倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に９倍高められる。
また、移動反射体１の７倍光路位置５０ｇにキューブコーナプリズム１６を配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を７往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で７往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が７倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に７倍高められる。
また、移動反射体１の５倍光路位置５０ｅにキューブコーナプリズム１６を配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を５往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で５往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が５倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に５倍高められる。
また、移動反射体１の３倍光路位置５０ｃにキューブコーナプリズム１６を配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光は、移動反射体１と固定反射体２の間を３往復したことに相当するように光路差増倍装置５０内で３往復してレーザ干渉器本体４に戻り、光路差増倍数が３倍となるので、レーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能が光学的に３倍高められる。
なお、移動反射体１の１倍光路位置５０ａにキューブコーナプリズム１６を配置して、レーザ干渉器本体４のレーザ光源４１からレーザ光を出力すると、そのレーザ光はレーザ干渉器本体４と移動反射体１との間を１往復してレーザ干渉器本体４に戻るので、この際の光路差増倍数（１倍）がレーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能の基準となる。

そして、レーザ干渉測長機１００のレーザ干渉器本体４の電子計測部４４において、キューブコーナプリズム４３によって反射された他方のレーザ光の反射レーザ光と、光路差増倍装置５０によって反射された一方のレーザ光の反射レーザ光との干渉縞に基づき、所定の対象物を測長する処理が行われ、測長結果（測定長値）が所定の出力形式により出力される（例えば、表示画面に測定長値が表示されたり、紙に測定長値が印字されたりして通知される）。

このように、レーザ干渉器本体４から出力されたレーザ光が、光路差増倍装置５０の移動反射体１と固定反射体２の間で交互に入反射を繰り返して往復するマルチパスが行われ、その往復回数（マルチパス数）を増すことに応じてレーザ干渉測長機１００の測長分解能を向上させることができる。
つまり、光路差増倍装置５０の移動反射体１におけるキューブコーナプリズム１６（スライドハウジング１６ａ）の配置と、光路差増倍装置５０の固定反射体２におけるキューブコーナプリズム２６（スライドハウジング２６ａ）の配置を切り替えることによって、所望する光路差増倍数に切り替えることができ、その光路差増倍数に応じて、レーザ干渉測長機１００の測長分解能を向上させることができる。

特に、光路差増倍装置５０において、キューブコーナプリズム１６やキューブコーナプリズム２６の配置を切り替えてレーザ光の光路を長くすることによって、光路差増倍数を増してレーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能を光学的に高めることができ、干渉縞のＳ／Ｎ比の高い情報を取得することが可能となるので、電子計測部４４の処理能力を向上させることによってレーザ干渉測長機１００（レーザ干渉器本体４）の分解能を高める必要はなく、電子計測部４４の電子回路の負担を低減することができる。

また、一般的に市販されているレーザ干渉測長機において、その測長分解能が不足していると思われる場合などに、そのレーザ干渉測長機の反射体（例えば、図４に示すレーザ干渉測長機２００の反射体１６０ａ）に替えて、光路差増倍装置５０（移動反射体１、固定反射体２）を組み付けることによって、そのレーザ干渉測長機の測長分解能を向上させることができる。

また、光路差増倍装置５０（移動反射体１、固定反射体２）に備えられる直角プリズム（１１〜１５、２１〜２４）は、汎用性のある小型のプリズムであるので、従来技術の直角プリズム１１０，１２０のような特殊なサイズのプリズムを製造することに比べて、コストを低減することができる。

なお、以上の実施の形態においては、９つの直角プリズムを備え、１〜１０倍の測長分解能に切り替え可能な光路差増倍装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意の数の直角プリズムを備え、任意の測長分解能（光路差増倍数）に切り替え可能な光路差増倍装置としてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明に係る光路差増倍装置が備えられるレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。レーザ干渉器本体を示す説明図である。本発明に係る光路差増倍装置を示す概略平面図である。従来のレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。従来の光路差増倍装置を示す概略平面図である。

符号の説明

１移動反射体（第１反射体）
１１第１直角プリズム
１２第３直角プリズム
１３第５直角プリズム
１４第７直角プリズム
１５第９直角プリズム
１６キューブコーナプリズム（第１のキューブコーナプリズム）
１６ａスライドハウジング
１７ネジ軸
２固定反射体（第２反射体）
２１第２直角プリズム
２２第４直角プリズム
２３第６直角プリズム
２４第８直角プリズム
２６キューブコーナプリズム（第２のキューブコーナプリズム）
２６ａスライドハウジング
２７ネジ軸
３移動台
４レーザ干渉器本体（レーザ干渉器）
４１レーザ光源
４２偏光ビームスプリッタ
４３キューブコーナプリズム
４４電子計測部
４５１／４波長板
４６１／４波長板
５案内部材
６固定台
５０光路差増倍装置
１００レーザ干渉測長機（レーザ干渉器）

Claims

レーザ干渉器のレーザ光源から出力されるレーザ光が分割されてなる一方のレーザ光を、他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路差増倍装置であって、
前記レーザ光源から出力された一方のレーザ光の出射方向に対して垂直に斜辺面が向けられた複数の直角プリズムが、その斜辺面が面一となるように並列に配置された第１反射体と、
前記第１反射体の直角プリズムの斜辺面と平行に対向するように斜辺面が向けられた複数の直角プリズムが、その斜辺面が面一となるように並列に配置された第２反射体と、を備え、
前記第１反射体に入射されたレーザ光を前記第２反射体に向けて反射し、前記第２反射体に入射されたレーザ光を前記第１反射体に向けて反射することを繰り返す際に、前記第１反射体の直角プリズムが前記第２反射体に向けて反射したレーザ光は第２反射体によって反射されてその直角プリズムに隣接する直角プリズムに入射され、前記第２反射体の直角プリズムが前記第１反射体に向けて反射したレーザ光は第１反射体によって反射されてその直角プリズムに隣接する直角プリズムに入射されるように、前記第１反射体と前記第２反射体の間を往復する光路を進むレーザ光を、前記第１反射体と前記第２反射体の少なくとも一方に備えられ、前記第１反射体または前記第２反射体の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に備えられて、前記レーザ光を反射する配置が切り替えられるキューブコーナプリズムによって、そのレーザ光が元の光路をたどって戻るように反射することを特徴とする光路差増倍装置。
前記キューブコーナプリズムは、前記第１反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に備えられ、前記第１反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第２反射体に向けて反射する配置が切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の光路差増倍装置。
前記キューブコーナプリズムは、前記第２反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に備えられ、前記第２反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第１反射体に向けて反射する配置が切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の光路差増倍装置。
前記第１反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に前記第１反射体に備えられる第１のキューブコーナプリズムと、前記第２反射体における複数の直角プリズムの斜辺面に沿った方向に移動可能に前記第２反射体に備えられる第２のキューブコーナプリズムと、を備え、
前記第１のキューブコーナプリズムは、前記第１反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第２反射体に向けて反射する配置が切り替えられ、前記第２のキューブコーナプリズムは、前記第２反射体の直角プリズムに向かう前記レーザ光を前記第１反射体に向けて反射する配置が切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の光路差増倍装置。