JP5213730B2

JP5213730B2 - 調整方法

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Publication number: JP5213730B2
Application number: JP2009006118A
Authority: JP
Inventors: 雄三瀬尾; 政治久米
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Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2013-06-19
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Also published as: JP2010164389A

Description

本発明は、干渉計の調整方法に関する。

従来、対象物の位置を計測する計測装置としてレーザ干渉計（以下、「干渉計」と称する）が使用され、かかる干渉計の１つとして原点を検出する機能（原点検出機能）を備えた干渉計が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１に開示された干渉計は、波長及び干渉性が異なる２つの光源からの光を同じ光軸上に重ね合わせて計測光路及び参照光路に導き、干渉性の高い光源からの光による干渉信号と干渉性の低い光源からの光による干渉信号とを取得する。そして、干渉性の低い光源からの光による干渉信号の振幅が所定値（基準）以上である範囲において、双方の干渉信号の位相が一致する（即ち、双方の干渉信号の位相差が０となる）点を原点として検出している。
特開２００７−０３３３１８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された干渉計は、原点検出に関して、理想的な条件下では高い再現性を実現することができるが、実環境において高い再現性を実現しているとは言い難い。実際の干渉計では、計測光路における光の硝材通過距離（光が硝材を通過する距離）と参照光路における光の硝材通過距離とが異なり、かかる硝材の屈折率は光の波長に依存するため、原点（原点位置）も波長に依存してしまうからである。

例えば、レーザダイオードを光源とする干渉計を長期間使用する場合には、光源を交換する必要がある。この際、原点位置に波長依存性があると、光源の交換によって光源からの光の波長が変化した場合に、原点位置が変動してしまう。

そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、干渉計の原点の検出に関して、光源からの光の波長が変化した場合にも（実環境においても）、高い再現性を実現することができる技術を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての調整方法は、第１の干渉性を有して第１の波長の光を射出する第１の光源と、前記第１の干渉性よりも低い第２の干渉性を有して前記第１の波長と異なる第２の波長の光を射出する第２の光源とを備え、前記第２の光源からの光による第２の干渉信号の振幅が基準以上であり、且つ、前記第１の光源からの光による第１の干渉信号と前記第２の光源からの光による第２の干渉信号との位相差が０となる位置を原点とする干渉計の調整方法であって、前記第１の波長がλ１、前記第２の波長がλ２である場合における原点に対する前記第２の干渉信号の振幅が最大となる位置の相対位置Ｄを求めて、パラメータの値ＰをＰ＝Ｄ／λ２（λ２−λ１）の式に従って算出する第１の算出ステップと、前記第１の算出ステップで算出されたパラメータの値Ｐに基づいて、前記第１の波長がλ１からλ１’、前記第２の波長がλ２からλ２’に変化した場合における前記原点の移動量ＢをＢ＝Ｐ・（λ１・λ２−λ１’・λ２’）の式に従って算出する第２の算出ステップと、前記第２の算出ステップで算出された前記原点の移動量Ｂに基づいて、前記第１の波長がλ１’、前記第２の波長がλ２’である場合における原点を決定する決定ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、干渉計の原点の検出に関して、光源からの光の波長が変化した場合にも（実環境においても）、高い再現性を実現することができる技術を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、干渉計１の構成を示す概略ブロック図である。干渉計１は、対象物の位置を計測する計測装置であって、原点を検出する機能（原点検出機能）を備えている。干渉計１は、例えば、マイケルソン型のレーザ干渉計として具現化される。

干渉計１は、原点検出機能を実現するために、第１の干渉性を有して第１の波長の光を射出する第１の光源１０２と、第１の干渉性よりも低い第２の干渉性を有して第１の波長と異なる第２の波長の光を射出する第２の光源１０４とを有する。また、干渉計１は、ダイクロミックミラー１０６と、偏光ビームスプリッタ１０８と、１／４波長板１１０と、ターゲットミラー１１２とを有する。更に、干渉計１は、１／４波長板１１４と、リファレンスミラー１１６と、ダイクロミックミラー１１８と、検出部１２０及び１２２と、制御部１２４とを有する。

第１の光源１０２及び第２の光源１０４から射出された光は、ダイクロミックミラー１０６で合成され、偏光ビームスプリッタ１０８に導かれる。偏光ビームスプリッタ１０８は、例えば、反射面に平行な偏光成分の光を透過し、反射面に垂直な偏光成分の光を反射して、入射光を２つの光に分離する機能を有する。

偏光ビームスプリッタ１０８を透過した光は、１／４波長板１１０を介して、ターゲットミラー１１２に入射する。ターゲットミラー１１２で反射した光（以下、「被検光」とする）は、１／４波長板１１０を介して、偏光ビームスプリッタ１０８に戻る。

一方、偏光ビームスプリッタ１０８で反射した光は、１／４波長板１１４を介して、リファレンスミラー１１６に入射する。リファレンスミラー１１６で反射した光（以下、「参照光」とする）は、１／４波長板１１４を介して、偏光ビームスプリッタ１０８に戻る。

被検光及び参照光は、１／４波長板１１０及び１／４波長板１１４のそれぞれの作用によって偏光方向が９０度回転し、偏光ビームスプリッタ１０８における透過と反射との関係が反転する。従って、被検光及び参照光は、偏光ビームスプリッタ１０８で再び合成されて互いに干渉し、ダイクロミックミラー１１８に導かれる。

ダイクロミックミラー１１８は、第１の光源１０２からの波長λ１の光による干渉光と第２の光源１０４からの波長λ２の光による干渉光とを分離し、例えば、波長λ１の光による干渉光を検出部１２０に、波長λ２の光による干渉光を検出部１２２に導く。検出部１２０及び１２２は、干渉光を撮像する撮像素子（ＣＣＤなど）を含み、第１の光源１０２からの光による干渉信号（第１の干渉信号）及び第２の光源１０４からの光による干渉信号（第２の干渉信号）を検出（取得）する。

制御部１２４は、ＣＰＵやメモリを含み、干渉計１の全体（動作）を制御する。本実施形態では、制御部１２４は、対象物の位置の計測に関する動作（処理）に加えて、干渉計１における原点の検出に関する動作（処理）を制御する。例えば、制御部１２４は、検出部１２０及び１２２で検出された干渉信号に基づいて、第２の干渉信号の振幅が基準以上であり、且つ、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を干渉計１における原点とする。また、制御部１２４は、後述するように、第１の光源１０２及び第２の光源１０４からの光の波長が変化した場合に、干渉計１における原点を補正して干渉計１を調整する。

干渉計１が理想的な干渉計である場合、ターゲットミラー１１２で反射した被検光の光路（被検光路）とリファレンスミラー１１６で反射した参照光の光路（参照光路）とは同等である。従って、ターゲットミラー１１２と偏光ビームスプリッタ１０８との間隔とリファレンスミラー１１６と偏光ビームスプリッタ１０８との間隔とが等しい位置（点）において、第１の干渉信号及び第２の干渉信号は最大値（位相差が０）となる。この際、ターゲットミラー１１２と偏光ビームスプリッタ１０８との間隔は、光源からの光の波長にかかわらず、一定値となるはずである。

しかしながら、干渉計１において、実際に使用される光学素子などには公差が含まれているため、被検光路に含まれる硝材の厚さと参照光路に含まれる硝材の厚さとは必ずしも同一とはならない。例えば、図２に示すように、偏光ビームスプリッタ１０８を構成する２つの光学素子１０８ａ及び１０８ｂの接合（貼り合わせ）に誤差がある場合を考える。この場合、偏光ビームスプリッタ１０８で反射する光の硝材（光学素子１０８ａ）中の光路長ＯＬａと偏光ビームスプリッタ１０８を透過する光の硝材（光学素子１０８ｂ）中の光路長ＯＬｂとは異なる長さになる。同様な非対称性は、ミラーにコーナーキューブを用いる場合や光路中にレンズなどの光学素子を配置する場合にも生じる。図２は、干渉計１に実際に使用される光学素子に含まれる公差の一例を示す図である。

このような光学素子に含まれる公差に起因する被検光路の光路長の変動を、図１では、ダミー硝材（即ち、ターゲットミラー１１２で反射した被検光の光路中の余分な硝材）ＤＬＭとして示す。また、第１の干渉信号及び第２の干渉信号において、特定の位置、例えば、位相が一致して位相差が０となる位置（点）では、図１に示すように、ダミー硝材ＤＬＭに対応する空気層ＡＬが参照光路に含まれているとみなすことができる。

ここで、硝材の屈折率Ｎは、以下の式１で与えられるものと仮定する。なお、式１において、ａ、ｂ及びｃは定数であり、λは硝材に入射する光の波長である。

Ｎ＝ａλ^２＋ｂλ＋ｃ・・・（式１）
ダミー硝材ＤＬＭの厚さＬｇに対して、第１の光源１０２からの波長λ１の光による第１の干渉信号と第２の光源１０４からの波長λ２の光による第２の干渉信号との位相差が０となるための空間層ＡＬの厚さＬａは、以下の式２で与えられる。

Ｌａ＝Ｌｇ（ｃ−ａλ１・λ２）・・・（式２）
従って、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差を０にするための空気層ＡＬの厚さＬａの変化ΔＬａは、以下の式３で与えられる。換言すれば、光源の交換などに起因して光源から射出される光の波長が変化した場合、干渉計１における原点（原点位置）は、以下の式３に従って変動（移動）することになる。

ΔＬａ＝ａＬｇ（λ１・λ２−λ１’・λ２’）・・・（式３）
なお、光源からの光の波長は、一般的に、既知であり、また、波長計で測定することも可能である。従って、式３を参照するに、ａＬｇがわかれば、光源からの光の波長が変化した場合の原点の移動量を算出することができ、かかる原点の移動量を用いて原点（原点位置）を補正（調整）することが可能である。

一方、第２の干渉信号は、第２の光源１０４からの光の波長近傍における第１の干渉信号との位相差が０となる位置（点）で振幅が最大となる。この場合、ダミー硝材ＤＬＭの厚さＬｇに対応する空気層ＡＬの厚さＬａ’は、以下の式４で与えられる。

Ｌａ’＝Ｌｇ（ｃ−ａλ２^２）・・・（式４）
従って、ａＬｇは、以下の式５に従って決定することができる。

ａＬｇ＝（Ｌａ’−Ｌａ）／λ２（λ２−λ１）・・・（式５）
また、第１の干渉信号と第２の干渉信号における等位相点の差（即ち、Ｌａ’−Ｌａ）をＤとし、ａＬａをパラメータの値Ｐとすると、以下の式６で表される。

Ｐ＝Ｄ／λ２（λ２−λ１）・・・（式６）
従って、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合における原点の移動量Ｂは、以下の式７で表される。

Ｂ＝Ｐ・（λ１・λ２−λ１’・λ２’）・・・（式７）
図３を参照して、干渉計１における原点の検出動作（即ち、原点の決定動作）について説明する。但し、ここでは、第２の干渉信号の振幅が基準以上であり、且つ、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を干渉計１における原点として検出しているものとする。そして、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合の原点の検出動作について詳細に説明する。また、かかる検出動作は、制御部１２４が干渉計１の各部を統括的に制御することで実行される。

ステップＳ３０２（第１の算出ステップ）において、制御部１２４は、パラメータの値Ｐを算出する。具体的には、まず、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１、第２の光源１０４からの光の波長がλ２である場合（即ち、光源の波長が変化する前）に、検出部１２０及び１２２で検出された第１の干渉信号及び第２の干渉信号を取得する。次に、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１、第２の光源１０４からの光の波長がλ２である場合における原点に対する第２の干渉信号の振幅が最大となる位置の相対位置Ｄを求める。次いで、制御部１２４は、上述したように、Ｐ＝Ｄ／λ２（λ２−λ１）の式に従って、パラメータの値Ｐを算出する。

ステップＳ３０４（第２の算出ステップ）において、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合における原点の移動量Ｂを算出する。具体的には、制御部１２４は、上述したように、ステップＳ３０２で算出したパラメータの値Ｐに基づいて、Ｂ＝Ｐ・（λ１・λ２−λ１’・λ２’）の式に従って、原点の移動量Ｂを算出する。

ステップＳ３０６（決定ステップ）において、制御部１２４は、ステップＳ３０４で算出した原点の移動量Ｂに基づいて、第１の光源１０２からの光の波長がλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２’である場合における原点を決定する。具体的には、まず、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２’である場合における第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を求める。そして、制御部１２４は、求めた位置から原点の移動量Ｂを引いた位置を原点として決定する。

このように、干渉計１においては、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合（例えば、光源を交換した場合）に、干渉計１における原点を補正（調整）することができる。従って、干渉計の原点の検出に関して、光源からの光の波長が変化した場合にも（実環境においても）、高い再現性を実現することができる。

なお、第１の光源１０２よりも低い干渉性を有する第２の光源１０４からの光による第２の干渉信号は、一般的に、精度を高めることが困難である。従って、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を高精度に求めることが困難になることもある。換言すれば、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を原点として決定すると、干渉計の原点の検出に関して、高い再現性を実現することができない可能性がある。

一方、第２の光源１０４よりも高い干渉性を有する第１の光源１０２からの光による第１の干渉信号を用いた場合には、高精度に位置を決定することが可能である。そこで、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を原点として決定した際の原点における第１の干渉信号の位相Ｚを求める。そして、以降の原点の検出（決定）の際には、第１の干渉信号が位相Ｚとなる位置のうち第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置に最も近い位置を原点とする。これにより、干渉計の原点の検出に関して、高い再現性を実現することが可能となる。

このようにして原点を決定する際にも、光源からの光の波長が変化した場合には、干渉計１における原点（原点位置）が変動（移動）する。なお、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合における原点の移動量（補正量）Ｅは、以下の式８で表される。

Ｅ＝Ｐ・（λ１’−λ１）・（λ１’−λ２）・・・（式８）
なお、光源からの光の波長は、一般的に、既知であり、また、波長計で測定することも可能である。従って、式８を参照するに、光源からの光の波長が変化した場合の原点の移動量を算出することができ、かかる原点の移動量を用いて原点（原点位置）を補正（調整）することが可能である。

図４を参照して、干渉計１における原点の検出動作（即ち、原点の決定動作）について説明する。但し、ここでは、初回に原点を決定する際に、第２の干渉信号の振幅が基準以上であり、且つ、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を原点とすると共に、かかる原点における第１の干渉信号の位相Ｚを求めているものとする。そして、初回以降に原点を決定する際には、第１の干渉信号が位相Ｚとなる位置のうち第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置に最も近い点を干渉計１における原点とする。以下では、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合の原点の検出動作について詳細に説明する。また、かかる検出動作は、制御部１２４が干渉計１の各部を統括的に制御することで実行される。

ステップＳ４０２（第１の算出ステップ）において、制御部１２４は、パラメータの値Ｐを算出する。具体的には、まず、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１、第２の光源１０４からの光の波長がλ２である場合（即ち、光源の波長が変化する前）に、検出部１２０及び１２２で検出された第１の干渉信号及び第２の干渉信号を取得する。次に、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１、第２の光源１０４からの光の波長がλ２である場合における原点に対する第２の干渉信号の振幅が最大となる位置の相対位置Ｄを求める。次いで、制御部１２４は、上述したように、Ｐ＝Ｄ／λ２（λ２−λ１）の式に従って、パラメータの値Ｐを算出する。

ステップＳ４０４（第２の算出ステップ）において、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１からλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２からλ２’に変化した場合における原点の移動量Ｂを算出する。具体的には、制御部１２４は、上述したように、ステップＳ３０２で算出したパラメータの値Ｐに基づいて、Ｂ＝Ｐ・（λ１・λ２−λ１’・λ２’）の式に従って、原点の移動量Ｂを算出する。

ステップＳ４０６（補正ステップ）において、制御部１２４は、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を補正する。具体的には、制御部１２４は、ステップＳ４０４で算出した原点の移動量Ｂに基づいて、第１の光源１０２からの光の波長がλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２’である場合における第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を補正する。

ステップＳ４０８（決定ステップ）において、制御部１２４は、第１の光源１０２からの光の波長がλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２’である場合における原点を決定する。具体的には、制御部１２４は、第１の干渉信号が位相Ｚとなる位置のうち、ステップＳ４０４で補正された位置に最も近い位置を第１の光源１０２からの光の波長がλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２’である場合における原点として決定する。

なお、ステップＳ４０８では、制御部１２４は、上述したように、ステップＳ４０２で算出したパラメータの値Ｐに基づいて、Ｅ＝Ｐ・（λ１’−λ１）・（λ１’−λ２）の式に従って、補正量Ｅを算出してもよい。そして、第１の干渉信号が位相Ｚ＋Ｅとなる位置のうち、ステップＳ４０４で補正された位置に最も近い位置を第１の光源１０２からの光の波長がλ１’、第２の光源１０４からの光の波長がλ２’である場合における原点として決定してもよい。

以下、本実施形態の干渉計１において、干渉計の原点の検出に関して、光源からの光の波長が変化した場合にも、高い再現性を実現することができることを実証するために本発明者が行った実験について説明する。

図５は、本発明者が行った実験環境を示す概略図である。かかる実験環境は、圧電素子（アクチュエータ）ＰＥで往復駆動されるターゲットミラー１１２としての両面ミラーＭの位置を計測する干渉計１及び基準干渉計で構成される。干渉計１の第１の光源１０２及び第２の光源１０４は３組準備し、干渉計１の光源を交換した際の原点（原点位置）の移動量を基準干渉計で計測した。

第１の光源１０２として公称波長８５０ｎｍの光を射出する面発光型レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）を使用し、第２の光源１０４として公称波長８３０ｎｍの光を射出する大輝度ＬＥＤ（ＳＬＤ）を使用した。なお、初期の第１の光源１０２及び第２の光源１０４のそれぞれから射出される光の実際の波長λ１及びλ２は、図６に示すように、８４９．３３６５ｎｍ及び８２６．３６０７ｎｍであった。

実験では、初回に原点を決定する際に、第２の干渉信号の振幅が基準以上であり、且つ、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を原点とすると共に、かかる原点における第１の干渉信号の位相Ｚを求めた。また、初回以降に原点を決定する際には、第１の干渉信号が位相Ｚとなる位置のうち第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置に最も近い点を干渉計１における原点とした。従って、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる点が移動した場合、原点（原点位置）は、第１の光源１０２からの光の波長の１／４の整数倍だけ変動することになる。

実験の具体的な手順は、以下の通りである。また、実験の結果を図６に示す。

まず、初期の第１の光源１０２及び第２の光源１０４のそれぞれから射出される光の実際の波長λ１及びλ２を測定し、パラメータの値Ｐを算出した。

次に、第１の光源１０２及び第２の光源１０４を交換し、同様に、１回目の交換後の第１の光源１０２及び第２の光源１０４のそれぞれから射出される光の実際の波長λ１’及びλ２’を測定してパラメータの値Ｐを算出した。なお、パラメータの値Ｐは、初期の第１の光源１０２及び第２の光源１０４に対しても算出しているため、これらを平均した値（平均Ｐ）を以後の計算では用いることにした。

次に、パラメータの値Ｐ（平均Ｐ）、波長λ１及びλ２、及び、波長λ１’及びλ２’を用いて、原点の移動量Ｂを算出した。また、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０になる位置と第１の干渉信号が位相Ｚとなる位置との間隔Ｂ’を求めた。

原点が移動しない場合には、移動量Ｂと間隔Ｂ’とが一致し、原点が移動する場合には、Ｂ−Ｂ’が原点の移動量を示すことになる。そこで、図６では、Ｂ−Ｂ’を「原点移動」の欄に示す。図６を参照するに、原点の移動は、第１の光源１０２からの光の波長の１／４のほぼ整数倍になっている。

原点の移動は、理想的には、第１の光源１０２からの光の波長の１／４の整数倍であるが、実際には、図６に示すように、多少の誤差を含む。これは、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置を求める際に、かなりの誤差が含まれてしまうからである。第１の干渉信号の位相差が特定の値（位相Ｚ）となる位置を原点とすれば、上述した誤差は、原点を検出（決定）する際の再現性に影響を与えない。

但し、第１の干渉信号の位相は、信号周期ごとに繰り返されるため、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置が大きく変動した場合には、隣接する信号周期における第１の干渉信号の位相がＺとなる位置を誤って認識することになる。なお、干渉計１によれば、第１の干渉信号と第２の干渉信号との位相差が０となる位置の変動（移動）を算出することが可能であり、かかる移動を補正することで再現性よく原点を検出（決定）することができる。

基準干渉計は、本実験では、干渉計１における原点（原点位置）を計測することができるように構成されている。図６では、基準干渉計による干渉計１の原点移動量の計測結果を「原点移動計測値」の欄に示している。図６を参照するに、「原点移動」の欄に示された値と「原点移動計測値」の欄に示された値とは極めて近く、干渉計１は、干渉計の原点の検出に関して、光源からの光の波長が変化した場合にも、高い再現性を実現していることが実証された。また、「原点移動計測値」の欄に示された値の非整数部の微小部分は、上述した補正値Ｅに近い値となっており、光源からの光の波長が変化した場合における第１の干渉信号の位相差が特定の値（位相Ｚ）となる位置の移動を高精度に補正することができる。

また、第１の光源１０２及び第２の光源１０４を更に交換（２回目）し、同様な実験を行ったが、図６に示すように、１回目の光源の交換のときと同様な結果が得られた。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

干渉計の構成を示す概略ブロック図である。図１に示す干渉計に実際に使用される光学素子に含まれる公差の一例を示す図である。図１に示す干渉計における原点の検出動作を説明するためのフローチャートである。図１に示す干渉計における原点の検出動作を説明するためのフローチャートである。図１に示す干渉計において、干渉計の原点の検出に関して、光源からの光の波長が変化した場合にも、高い再現性を実現することができることを実証するために行われた実験環境を示す概略図である。図１に示す干渉計において、干渉計の原点の検出に関して、光源からの光の波長が変化した場合にも、高い再現性を実現することができることを実証するために行われた実験の結果を示す図である。

１干渉計
１０２第１の光源
１０４第２の光源
１０６ダイクロミックミラー
１０８偏光ビームスプリッタ
１１０１／４波長板
１１２ターゲットミラー
１１４１／４波長板
１１６リファレンスミラー
１１８ダイクロミックミラー
１２０及び１２２検出部
１２４制御部

Claims

第１の干渉性を有して第１の波長の光を射出する第１の光源と、前記第１の干渉性よりも低い第２の干渉性を有して前記第１の波長と異なる第２の波長の光を射出する第２の光源とを備え、前記第２の光源からの光による第２の干渉信号の振幅が基準以上であり、且つ、前記第１の光源からの光による第１の干渉信号と前記第２の光源からの光による第２の干渉信号との位相差が０となる位置を原点とする干渉計の調整方法であって、
前記第１の波長がλ１、前記第２の波長がλ２である場合における原点に対する前記第２の干渉信号の振幅が最大となる位置の相対位置Ｄを求めて、パラメータの値ＰをＰ＝Ｄ／λ２（λ２−λ１）の式に従って算出する第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップで算出されたパラメータの値Ｐに基づいて、前記第１の波長がλ１からλ１’、前記第２の波長がλ２からλ２’に変化した場合における前記原点の移動量ＢをＢ＝Ｐ・（λ１・λ２−λ１’・λ２’）の式に従って算出する第２の算出ステップと、
前記第２の算出ステップで算出された前記原点の移動量Ｂに基づいて、前記第１の波長がλ１’、前記第２の波長がλ２’である場合における原点を決定する決定ステップと、
を有することを特徴とする調整方法。
前記決定ステップでは、前記第１の波長がλ１’、前記第２の波長がλ２’である場合における前記第１の光源からの光による第１の干渉信号と前記第２の光源からの光による第２の干渉信号との位相差が０となる位置を求め、当該位置から前記移動量Ｂを引いた位置を原点として決定することを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
第１の干渉性を有して第１の波長の光を射出する第１の光源と、前記第１の干渉性よりも低い第２の干渉性を有して前記第１の波長と異なる第２の波長の光を射出する第２の光源とを備え、初回に原点を決定する場合には、前記第２の光源からの光による干渉信号の振幅が基準以上であり、且つ、前記第１の光源からの光による第１の干渉信号と前記第２の光源からの光による第２の干渉信号との位相差が０となる位置を原点とすると共に、当該原点における前記第１の光源からの光による第１の干渉信号の位相Ｚを求め、初回以降に原点を決定する場合には、前記第１の光源からの光による第１の干渉信号が位相Ｚを有する位置のうち前記第１の光源からの光による第１の干渉信号と前記第２の光源からの光による第２の干渉信号との位相差が０となる位置に最も近い位置を原点とする干渉計の調整方法であって、
前記第１の波長がλ１、前記第２の波長がλ２である場合における原点に対する前記第２の干渉信号の振幅が最大となる位置の相対位置Ｄを求めて、パラメータの値ＰをＰ＝Ｄ／λ２（λ２−λ１）の式に従って算出する第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップで算出されたパラメータの値Ｐに基づいて、前記第１の波長がλ１からλ１’、前記第２の波長がλ２からλ２’に変化した場合における前記原点の移動量ＢをＢ＝Ｐ・（λ１・λ２−λ１’・λ２’）の式に従って算出する第２の算出ステップと、
前記第１の波長がλ１からλ１’、前記第２の波長がλ２からλ２’に変化した場合において、前記初回以降に原点を決定する場合に、
前記第２の算出ステップで算出された前記原点の移動量Ｂに基づいて、前記第１の光源からの光による第１の干渉信号と前記第２の光源からの光による第２の干渉信号との位相差が０となる位置を補正する補正ステップと、
前記第１の光源からの光による第１の干渉信号が位相Ｚを有する位置のうち前記補正ステップで補正された位置に最も近い位置を前記第１の波長がλ１’、前記第２の波長がλ２’である場合における原点として決定する決定ステップと、
を有することを特徴とする調整方法。
前記決定ステップでは、前記第１の算出ステップで算出されたパラメータの値Ｐに基づいて、補正量ＥをＥ＝Ｐ・（λ１’−λ１）・（λ１’−λ２）の式に従って算出し、前記第１の光源からの光による第１の干渉信号が位相Ｚ＋Ｅを有する位置のうち前記補正ステップで補正された位置に最も近い位置を前記第１の波長がλ１’、前記第２の波長がλ２’である場合における原点として決定することを特徴とする請求項３に記載の調整方法。