JPH04120311U - 干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 干渉計内の両光路長の温度によって生じる変
化を排除することにより、温度変化によって生じる変位
測定の誤差を軽減する。 【構成】 入射光を２つ以上の光線に分け、異なる光路
を進んでから再結合させて干渉を起こさせる干渉計にお
いて、前記干渉計は温度特性に対して正の傾きをもった
変位誤差がある場合には、前記干渉計の参照光路内に、
また、負の傾きをもった変位誤差がある場合には、前記
干渉計の被験光路内に、それぞれ前記干渉計の変位誤差
と同一温度に対する光路長変化を有する厚さの補正板を
備えた構成としたことを特徴とするものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レ−ザ測長に用いられる干渉計に関し、特に干渉計の温度に対する 位相シフトを光学的に補正させるものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は従来の干渉計の一例を示す構成図である。図２において、１１は入射光 をｐ偏光とｓ偏光に分離する偏光シアリング板、１２はｐ偏光とｓ偏光との変換 を行う１／２波長板、１３は入出射光のアイソレ−ションを行うための偏光ビ− ムスプリッタ、１４はコ−ナ−キュ−ブ、１５は直線偏光と円偏光との変換を行 う１／４波長板、１６は変位測定において参照光を反射するための参照ミラ−、 １７は変位測定対象に付ける被験（平面）ミラ−である。

【０００３】 このような構成において、周波数の僅かに異なるｐ，ｓ偏光が偏光シアリング 板１１に入射されると、ｐ，ｓ偏光は空間的に分離される。ｓ偏光は１／２波長 板１２を通過することにより、ｐ偏光となる。両ｐ偏光は、偏光ビ−ムスプリッ タ１３を通過後、１／４波長板１５に入射され、右円偏光となって、それぞれ参 照ミラ−１６、被験ミラ−１７に入射される。両入射光は参照ミラ−１６、被験 ミラ−１７でそれぞれ反射され、左円偏光となって、１／４波長板１５を通過す ることにより、ｓ偏光となって偏光ビ−ムスプリッタ１３に入射される。両入射 光は、偏光ビ−ムスプリッタ１３で反射され、コ−ナ−キュ−ブ１４で折り返さ れて、偏光ビ−ムスプリッタ１３で再び参照ミラ−１６（被験ミラ−１７）側に 反射される。両反射光は、逆の偏光状態で、１／４波長板１５→参照ミラ−１６ （被験ミラ−１７）→１／４波長板１５の光路を経て、ｐ偏光として偏光ビ−ム スプリッタを通過する。両通過光（一方の光は１／２波長板１２を透過して、ｓ 偏光となる）は、偏光シアリング板１１に入射して合成される。この場合、両ミ ラ−間の変位は、干渉計から出射された光のｐ，ｓ偏光間の周波数の変化として 検出することができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来技術に示す干渉計において、干渉計を構成する光学部 品を通過する時に、通過する空間が異なると、ガラスの温度の不均一による屈折 率の不均一が生じて、参照光路と被験光路との間に光路長差が生じてしまう。そ の結果、本来測定する変位の他に、干渉計の温度不均一からも変位に相当する信 号が発生することになり、測定誤差となっていた。特に差動干渉計では、両光路 をガラスの同一部分を通過させることで、このような測定誤差を軽減させようと しているが、完全には排除できなかった。例えば、変形のない単一平面を温度だ け変えて実測した場合では、１３nm／℃の誤差が、また、５℃のステップ変化を 与えた場合では、２２nm／℃の誤差が生じた。

【０００５】 本考案は上記従来技術の課題を踏まえて成されたものであり、干渉計が温度変 化によって生じる光路長変化と同一の光路長変化を生じる補正板を参照光路また は被験光路に挿入し、干渉計内の両光路長の温度によって生じる変化を排除する ことにより、温度変化によって生じる変位測定の誤差を軽減することができる干 渉計を提供することを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための本考案の第１の構成は、入射光を２つ以上の光線に 分け、異なる光路を進んでから再結合させて干渉を起こさせる干渉計において、 前記干渉計は温度特性に対して正の傾きをもった変位誤差がある場合には、前記 干渉計の参照光路内に、また、負の傾きをもった変位誤差がある場合には、前記 干渉計の被験光路内に、それぞれ前記干渉計の変位誤差と同一温度に対する光路 長変化を有する厚さの補正板を備えた構成としたことを特徴とするものである。 また、第２の構成は、前記干渉計において、前記補正板が薄い場合には、その 厚さに相当する差をもつ２枚の補正板を前記両光路に備えた構成としたことを特 徴とするものである。

【０００７】

【作用】

本考案によれば、干渉計の温度特性と逆の光路長変化をする補正板を参照光路 または被験光路に備えた構成としている。したがって、温度変化による干渉計全 体での光路長変化を打ち消すことができるため、干渉計の温度が変化しても、高 精度な変位測定をできる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の干渉計の一実施例を示す構成図である。なお、図１において図 ２と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。図１において図２ との相違点は、参照光路または被験光路のどちらか一方に補正板１８を備えた構 成としている点である。この補正板１８は、干渉計が温度変化に対して正の傾き を持った変位誤差がある場合には、参照光路に挿入され、負の傾きを持った変位 誤差がある場合には、被験光路に挿入されるものであり、その厚みは干渉計の変 位誤差と同一温度に対する光路長変化を有する厚さとされている。また、補正板 １８の両面には、面間での干渉発生を防止するため、反射防止膜が形成されてい る。なお、図１装置では、干渉計が温度変化に対して正の傾きを持った変位誤差 がある場合として、参照光路は補正板１８を通過し、被験光路は補正板１８に開 けられた孔を通過させて補正板１８の影響を受けないようにしている。

【０００９】 このような構成において、その動作は図２装置と同様であるため、説明は省略 するが、補正板１８は温度変化によって光路長が変化する。この光路長変化Δ（ ｎＬ）は次式で表わされる。 Δ（ｎＬ）＝（ｎ＋Δｎ）（Ｌ＋ΔＬ）−ｎＬ ＝ｎ・ΔＬ＋Δｎ・Ｌ ＝ｎ・αＬ＋α_N ・Ｎ・Ｌ … ただし、α：補正板１８の厚さ方向の線膨脹係数 Ｌ：補正板１８の厚さ Ｎ：屈折率 α_N ：屈折率の温度係数 である。この補正板１８として、例えば、合成石英を使用すると、 α＝０．５×１０^-6 Ｎ＝１．４５７（λ＝６３３nmにて） α_N ＝１０×１０^-6 であるから、上記式より、光路長変化Δ（ｎＬ）は、 Δ（ｎＬ）＝１５．３×１０-6・Ｌ … となる。

【００１０】 ここで、前記

【考案が解決しようとする課題】欄にて取り上げた１３nm／℃を 補正する場合、参照光路にて補正板１８を２回通過するので、１回当り６．５nm ／℃の光路長変化を与えれば良い。したがって、補正板１８の厚さＬは、上記 式から、 ６．５nm＝１５．３×１０^-6・Ｌ より、 Ｌ＝０．４２mmとなり、この厚さの補正板１８を参照光路上に挿入するこ とにより、１３nm／℃の温度特性を排除でき、干渉計の変位測定誤差を軽減でき る。

【００１１】 なお、干渉計単体での温度特性は、図１装置において、参照ミラ−１６を取り 除き、参照光と被験光の両方を同一の被験ミラ−１７に当てて、温度を変えて変 位量を測定することによって求めることができる。

【００１２】 また、干渉計が負の温度特性を持っている場合には、上記式から補正板１８ の厚さを決定した後、被験光路が補正板１８を通過する構成とすることで、温度 特性を排除できる。この場合、参照光路は補正板１８に開けられた孔を通過させ る。更に、補正板の厚さが加工不可能な薄い厚さとなる場合には、その厚さに相 当する差を持つ２枚の補正板を両光路に挿入することで、同等の特性が得られる 。また、補正板の厚さが厚すぎる場合には、ＢＫ７などの線膨脹係数の大きい材 料を用いることで、同等の特性が得られ、配置スペ−スを小さくできる。

【００１３】

【考案の効果】

以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案によれば、干渉計の温度 特性と逆の光路長変化をする補正板を参照光路または被験光路に備えた構成とし ている。したがって、温度変化による干渉計全体での光路長変化を打ち消すこと ができるため、干渉計の温度が変化しても、高精度な変位測定をできる干渉計を 実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の干渉計の一実施例を示す構成図であ
る。

【図２】従来の干渉計の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１１ 偏光シアリング板 １２ １／２波長板 １３ 偏光ビ−ムスプリッタ １４ コ−ナ−キュ−ブ １５ １／４波長板 １６ 参照ミラ− １７ 平面ミラ− １８ 補正板

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を２つ以上の光線に分け、異なる
   光路を進んでから再結合させて干渉を起こさせる干渉計
   において、前記干渉計は温度特性に対して正の傾きをも
   った変位誤差がある場合には、前記干渉計の参照光路内
   に、また、負の傾きをもった変位誤差がある場合には、
   前記干渉計の被験光路内に、それぞれ前記干渉計の変位
   誤差と同一温度に対する光路長変化を有する厚さの補正
   板を備えた構成としたことを特徴とする干渉計。
2. 【請求項２】 請求項１記載の干渉計において、前記補
   正板が薄い場合には、その厚さに相当する差をもつ２枚
   の補正板を前記両光路に備えた構成としたことを特徴と
   する干渉計。