JPH05296722A - 測定装置 - Google Patents
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- JPH05296722A JPH05296722A JP4101319A JP10131992A JPH05296722A JP H05296722 A JPH05296722 A JP H05296722A JP 4101319 A JP4101319 A JP 4101319A JP 10131992 A JP10131992 A JP 10131992A JP H05296722 A JPH05296722 A JP H05296722A
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- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02007—Two or more frequencies or sources used for interferometric measurement
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- G01B9/02027—Two or more interferometric channels or interferometers
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- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光ビームスプリッタを用いて光束分離を行
ない、回折格子で回折させた後に再び偏光ビームスプリ
ッタで合波して光源側とは別の方向に出射する装置で、
出射方向設定の為のλ／４板を挿入する事による構成の
複雑化、光量減少を防止する。 【構成】 コーナーキューブＣＣを、Ｐ波とＳ波の１回
回折光が反射して回折格子に再入射して発生した２回回
折光が、偏光ビームスプリッタＰＢＳの、それぞれの出
射側とは反対側に入射する様に配置した。これによりλ
／４板なしに、偏光ビームスプリッタＰＢＳで光源側と
は別方向に合波光束を出射できる。
ない、回折格子で回折させた後に再び偏光ビームスプリ
ッタで合波して光源側とは別の方向に出射する装置で、
出射方向設定の為のλ／４板を挿入する事による構成の
複雑化、光量減少を防止する。 【構成】 コーナーキューブＣＣを、Ｐ波とＳ波の１回
回折光が反射して回折格子に再入射して発生した２回回
折光が、偏光ビームスプリッタＰＢＳの、それぞれの出
射側とは反対側に入射する様に配置した。これによりλ
／４板なしに、偏光ビームスプリッタＰＢＳで光源側と
は別方向に合波光束を出射できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回折格子を用いて物体の
微小な変位までも測定可能とする測長装置である。
微小な変位までも測定可能とする測長装置である。
【０００２】
【従来の技術】回折格子にレーザー光を入射し、この時
発生する回折光同志を干渉させ、この干渉光の強度が回
折格子の移動に応じて周期的に変化する事を利用して、
干渉光検出信号から回折格子の移動量を検出する、いわ
ゆる格子干渉測長装置は、その検出精度の高さ、小型構
成から、計測装置、製造装置等に幅広く用いられてい
る。
発生する回折光同志を干渉させ、この干渉光の強度が回
折格子の移動に応じて周期的に変化する事を利用して、
干渉光検出信号から回折格子の移動量を検出する、いわ
ゆる格子干渉測長装置は、その検出精度の高さ、小型構
成から、計測装置、製造装置等に幅広く用いられてい
る。
【０００３】従来の格子干渉測長としては以下の様なも
のが知られている。レーザー光源からの光を偏光ビーム
スプリッタでＰ波とＳ波に分離し、それぞれを回折格子
に入射している。そしてそれぞれから発生する回折光を
反射手段で再度回折格子に入射させ、それぞれの２回目
の回折光が最初の入射光路を逆行して再び偏光ビームス
プリッタに入射する様にしている。
のが知られている。レーザー光源からの光を偏光ビーム
スプリッタでＰ波とＳ波に分離し、それぞれを回折格子
に入射している。そしてそれぞれから発生する回折光を
反射手段で再度回折格子に入射させ、それぞれの２回目
の回折光が最初の入射光路を逆行して再び偏光ビームス
プリッタに入射する様にしている。
【０００４】この時各光路中にはλ／４板が挿入されて
おり、それぞれの光束は、２回回折して偏光ビームスプ
リッタにもどってくる時にはＰ波がＳ波に、Ｓ波はＰ波
に変換されている。従って、偏光ビームスプリッタにも
どって来た２光束は、偏光ビームスプリッタによってレ
ーザー光源とは反対側方向に出射される。この出射した
２光束を検光子を通過させて干渉させ、光検出器によっ
て検出する事により、回折格子の移動量を検出してい
る。
おり、それぞれの光束は、２回回折して偏光ビームスプ
リッタにもどってくる時にはＰ波がＳ波に、Ｓ波はＰ波
に変換されている。従って、偏光ビームスプリッタにも
どって来た２光束は、偏光ビームスプリッタによってレ
ーザー光源とは反対側方向に出射される。この出射した
２光束を検光子を通過させて干渉させ、光検出器によっ
て検出する事により、回折格子の移動量を検出してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では１
つの偏光ビームスプリッタにより２つのビームの分離と
合波を行なっている。この為光源から偏光ビームスプリ
ッタへの入射方向と、２回回折光の偏光ビームスプリッ
タから光検出器への出射方向とを異ならせる為にλ／４
板を光路中に挿入している。
つの偏光ビームスプリッタにより２つのビームの分離と
合波を行なっている。この為光源から偏光ビームスプリ
ッタへの入射方向と、２回回折光の偏光ビームスプリッ
タから光検出器への出射方向とを異ならせる為にλ／４
板を光路中に挿入している。
【０００６】本発明は上述従来例に鑑み、偏光ビームス
プリッタの様な光束分離手段によって光束の合波を行な
う形態の測定装置において、上述のλ／４板の様な光束
の出射方向を決定する為の部材なしに装置を構成する事
を可能にして、構成の簡素化、光量の減少防止を実現す
る測定装置を提供する事を第１の目的とする。
プリッタの様な光束分離手段によって光束の合波を行な
う形態の測定装置において、上述のλ／４板の様な光束
の出射方向を決定する為の部材なしに装置を構成する事
を可能にして、構成の簡素化、光量の減少防止を実現す
る測定装置を提供する事を第１の目的とする。
【０００７】これとは別に本発明はヘテロダイン法を用
いた格子干渉型の測定装置において、参照信号を発生す
る為の２光束ができるだけ変位検出用の信号を発生する
為の２光束と同じ光路を経由して、空気ゆらぎ、光学部
品の不均質性等の測定誤差要因を相殺できる様にした測
定装置を提供する事を第２の目的とする。
いた格子干渉型の測定装置において、参照信号を発生す
る為の２光束ができるだけ変位検出用の信号を発生する
為の２光束と同じ光路を経由して、空気ゆらぎ、光学部
品の不均質性等の測定誤差要因を相殺できる様にした測
定装置を提供する事を第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の第１の目的を達成
する為本発明は、回折格子との間の相対移動を検出する
測定装置において、光束発生手段と、該光束発生手段か
らの光束の内第一の光束成分を第一の側に透過し第二の
光束成分を第二の側に反射する機能を有する光束分割手
段と、前記回折格子からの回折光を再び前記回折格子に
入射させるための光偏向手段と、前記回折格子からの回
折光の干渉を検出する事により前記回折格子の相対移動
を検出するための検出手段とを有し、前記光偏向手段は
前記光束分割手段からの第一の光束成分が前記回折格子
に入射して発生した回折光を再び前記回折格子に入射さ
せて発生した二回回折光を前記光束分割手段の前記第二
の側に入射させ、且つ前記光束分割手段からの第二の高
速成分が前記回折格子に入射して発生した回折光を再び
回折格子に入射させて発生した二回回折光を前記光束分
割手段の前記第一の側に入射させ、前記光束分割手段は
前記第一の側に入射した第二の光束成分の二回回折光を
反射し且つ前記第二の側に入射した第一の光束成分の二
回回折光を透過する事によって両二回回折光を合波し、
前記検出手段は前記光束分割手段からの合波された光束
の干渉を検出する様にしている。
する為本発明は、回折格子との間の相対移動を検出する
測定装置において、光束発生手段と、該光束発生手段か
らの光束の内第一の光束成分を第一の側に透過し第二の
光束成分を第二の側に反射する機能を有する光束分割手
段と、前記回折格子からの回折光を再び前記回折格子に
入射させるための光偏向手段と、前記回折格子からの回
折光の干渉を検出する事により前記回折格子の相対移動
を検出するための検出手段とを有し、前記光偏向手段は
前記光束分割手段からの第一の光束成分が前記回折格子
に入射して発生した回折光を再び前記回折格子に入射さ
せて発生した二回回折光を前記光束分割手段の前記第二
の側に入射させ、且つ前記光束分割手段からの第二の高
速成分が前記回折格子に入射して発生した回折光を再び
回折格子に入射させて発生した二回回折光を前記光束分
割手段の前記第一の側に入射させ、前記光束分割手段は
前記第一の側に入射した第二の光束成分の二回回折光を
反射し且つ前記第二の側に入射した第一の光束成分の二
回回折光を透過する事によって両二回回折光を合波し、
前記検出手段は前記光束分割手段からの合波された光束
の干渉を検出する様にしている。
【０００９】又本発明は、回折格子との間の相対移動を
検出する測定装置において、第一の周波数を有する第一
の光束成分と第二の周波数を有する第二の光束成分を含
む光束を発生する光束発生手段と、該光束発生手段から
の光束の干渉を検出して参照信号を得るための参照側検
出手段と、該光束発生手段からの光束の内第一の光束成
分を第一の側に透過し第二の光束成分を第二の側に反射
する機能を有する光束分割手段と、前記回折格子からの
回折光を再び前記回折格子に入射させるための光偏向手
段と、前記回折格子からの回折光の干渉を検出する事に
より前記回折格子の相対移動の検出用の検出信号を得る
ための測定側検出手段とを有し、前記光偏向手段は前記
光束分割手段からの第一の光束成分が前記回折格子に入
射して発生した回折光を再び前記回折格子に入射させて
発生した二回回折光を前記光束分割手段の前記第二の側
に入射させ、且つ前記光束分割手段からの第二の光束成
分が前記回折格子に入射して発生した回折光を再び前記
回折格子に入射させて発生した二回回折光を前記光束分
割手段の前記第一の側に入射させ、前記光束分割手段は
前記第一の側に入射した第二の光束成分の二回回折光を
反射し且つ前記第二の側に入射した第一の光束成分の二
回回折光を透過する事によって両二回回折光を合波し、
前記測定側検出手段は前記光束分割手段からの合波され
た光束の干渉を検出し、前記参照側検出手段で得られた
参照信号と前記測定側検出手段から得られた検出信号と
の位相差から前記回折格子の相対移動が検出される様に
している。
検出する測定装置において、第一の周波数を有する第一
の光束成分と第二の周波数を有する第二の光束成分を含
む光束を発生する光束発生手段と、該光束発生手段から
の光束の干渉を検出して参照信号を得るための参照側検
出手段と、該光束発生手段からの光束の内第一の光束成
分を第一の側に透過し第二の光束成分を第二の側に反射
する機能を有する光束分割手段と、前記回折格子からの
回折光を再び前記回折格子に入射させるための光偏向手
段と、前記回折格子からの回折光の干渉を検出する事に
より前記回折格子の相対移動の検出用の検出信号を得る
ための測定側検出手段とを有し、前記光偏向手段は前記
光束分割手段からの第一の光束成分が前記回折格子に入
射して発生した回折光を再び前記回折格子に入射させて
発生した二回回折光を前記光束分割手段の前記第二の側
に入射させ、且つ前記光束分割手段からの第二の光束成
分が前記回折格子に入射して発生した回折光を再び前記
回折格子に入射させて発生した二回回折光を前記光束分
割手段の前記第一の側に入射させ、前記光束分割手段は
前記第一の側に入射した第二の光束成分の二回回折光を
反射し且つ前記第二の側に入射した第一の光束成分の二
回回折光を透過する事によって両二回回折光を合波し、
前記測定側検出手段は前記光束分割手段からの合波され
た光束の干渉を検出し、前記参照側検出手段で得られた
参照信号と前記測定側検出手段から得られた検出信号と
の位相差から前記回折格子の相対移動が検出される様に
している。
【００１０】更に、前述の第２の目的を達成する為に本
発明は、回折格子との間の相対移動を検出する測定装置
において、光束発生手段と、該光束発生手段からの光束
が前記回折格子に入射して発生した第一の回折光を再び
前記回折格子に入射させると共に該光束発生手段からの
光束が前記回折格子に入射して発生した第一の回折光と
は回折次数の異なる第二の回折光を再び前記回折格子に
入射させる為の光偏光手段と、前記光偏光手段から前記
回折格子に再入射した第一及び第二の回折光それぞれよ
り発生する、前回の回折とは次数の絶対値が等しく符号
が異なる二回回折光同士の干渉を検出する参照側検出手
段と、前記光偏向手段から前記回折格子に再入射した第
一及び第二の回折光それぞれより発生する、前記参照側
検出手段の検出すべき二回回折光とは異なる二回回折光
同士の干渉を検出する測定側検出手段と、を有し、前記
参照側検出手段で得られた参照信号と前記測定側検出手
段から得られた検出信号との位相差から前記回折格子の
相対移動が検出される様にしている。
発明は、回折格子との間の相対移動を検出する測定装置
において、光束発生手段と、該光束発生手段からの光束
が前記回折格子に入射して発生した第一の回折光を再び
前記回折格子に入射させると共に該光束発生手段からの
光束が前記回折格子に入射して発生した第一の回折光と
は回折次数の異なる第二の回折光を再び前記回折格子に
入射させる為の光偏光手段と、前記光偏光手段から前記
回折格子に再入射した第一及び第二の回折光それぞれよ
り発生する、前回の回折とは次数の絶対値が等しく符号
が異なる二回回折光同士の干渉を検出する参照側検出手
段と、前記光偏向手段から前記回折格子に再入射した第
一及び第二の回折光それぞれより発生する、前記参照側
検出手段の検出すべき二回回折光とは異なる二回回折光
同士の干渉を検出する測定側検出手段と、を有し、前記
参照側検出手段で得られた参照信号と前記測定側検出手
段から得られた検出信号との位相差から前記回折格子の
相対移動が検出される様にしている。
【００１１】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１２】図１において、まずゼーマンレーザー、も
しくは２つの直交する直線偏光の周波数がそのビート信
号が電気的に観測可能な程度に異なるような２周波数の
レーザー光を発生する光源ＬＳからの光をミラーＭを経
由して図に示すような偏光ビームスプリッタユニット
（ＰＢＳユニット）ＰＢＳＵに入射させる。
しくは２つの直交する直線偏光の周波数がそのビート信
号が電気的に観測可能な程度に異なるような２周波数の
レーザー光を発生する光源ＬＳからの光をミラーＭを経
由して図に示すような偏光ビームスプリッタユニット
（ＰＢＳユニット）ＰＢＳＵに入射させる。
【００１３】このＰＢＳユニットは中央が偏光ビームス
プリッターＰＢＳになっているため、点Ｐ１で、透過す
るＰ波と反射するＳ波に分かれる。２つの直線偏光は、
このＰＢＳユニットＰＢＳＵを出射した後それぞれ点Ｐ
２、Ｐ３で回折格子ＧＳに入射する。このとき、点Ｐ２
でのＰ波の＋１次回折光と点Ｐ３でのＳ波の−１次回折
光が回折格子ＧＳに対して垂直に出射され、コーナーキ
ューブプリズムＣＣで反射して戻って来る光がそれぞれ
回折格子ＧＳ上の点Ｐ３，Ｐ２で回折されるように光源
からの光線の角度を調整する。
プリッターＰＢＳになっているため、点Ｐ１で、透過す
るＰ波と反射するＳ波に分かれる。２つの直線偏光は、
このＰＢＳユニットＰＢＳＵを出射した後それぞれ点Ｐ
２、Ｐ３で回折格子ＧＳに入射する。このとき、点Ｐ２
でのＰ波の＋１次回折光と点Ｐ３でのＳ波の−１次回折
光が回折格子ＧＳに対して垂直に出射され、コーナーキ
ューブプリズムＣＣで反射して戻って来る光がそれぞれ
回折格子ＧＳ上の点Ｐ３，Ｐ２で回折されるように光源
からの光線の角度を調整する。
【００１４】点Ｐ２でのＰ波の＋１次回折光（回折１回
目）はコーナーキューブプリズムＣＣにより反射し、点
Ｐ３で回折格子ＧＳに垂直に入射する。このうち、２回
回折光の片方（＋１次回折光）は点Ｐ４でミラーＭ２に
より全反射する。点Ｐ５で再び偏光ビームスプリッター
ＰＢＳに入射するが、Ｐ波であるので透過し（即ち光源
ＬＳとは反対側に出射する）、ＰＢＳユニットを出て偏
光フィルターＰＦ１を通って受光素子ＰＤ１へ入射す
る。点Ｐ３より発生するもう一方の２回回折光（−１次
回折光）もＰ波であり、点Ｐ１でＰＢＳを透過してＰＦ
２を通ってＰＤ２へ入射する。
目）はコーナーキューブプリズムＣＣにより反射し、点
Ｐ３で回折格子ＧＳに垂直に入射する。このうち、２回
回折光の片方（＋１次回折光）は点Ｐ４でミラーＭ２に
より全反射する。点Ｐ５で再び偏光ビームスプリッター
ＰＢＳに入射するが、Ｐ波であるので透過し（即ち光源
ＬＳとは反対側に出射する）、ＰＢＳユニットを出て偏
光フィルターＰＦ１を通って受光素子ＰＤ１へ入射す
る。点Ｐ３より発生するもう一方の２回回折光（−１次
回折光）もＰ波であり、点Ｐ１でＰＢＳを透過してＰＦ
２を通ってＰＤ２へ入射する。
【００１５】一方、点Ｐ３でのＳ波の−１次回折光（回
折１回目）はコーナーキューブプリズムＣＣにより反射
し、点Ｐ２で回折格子ＧＳに垂直に入射する。このう
ち、２回回折光の片方（−１次回折光）は点Ｐ６でミラ
ーＭ１により全反射する。点Ｐ５で再び偏光ビームスプ
リッターＰＢＳに入射すると、Ｓ波であるので反射する
（即ち、これも光源ＬＳとは反対側に出射する）。また
同時にこのＰ５で前述したＰ波（２回＋１次回折した光
束）と合波し、偏光フィルターＰＦ１を通過して受光素
子ＰＤ１に入射する。点Ｐ２でのもう一方の２回回折光
（＋１次回折光）もＳ波であるので点Ｐ１で偏光ビーム
スプリッタＰＢＳで反射し、このとき前述したＰ波（最
初に＋１次回折し、次に−１次回折した光束）と合波し
て、偏光フィルターＰＦ２を通過して受光素子ＰＤ２に
入射する。
折１回目）はコーナーキューブプリズムＣＣにより反射
し、点Ｐ２で回折格子ＧＳに垂直に入射する。このう
ち、２回回折光の片方（−１次回折光）は点Ｐ６でミラ
ーＭ１により全反射する。点Ｐ５で再び偏光ビームスプ
リッターＰＢＳに入射すると、Ｓ波であるので反射する
（即ち、これも光源ＬＳとは反対側に出射する）。また
同時にこのＰ５で前述したＰ波（２回＋１次回折した光
束）と合波し、偏光フィルターＰＦ１を通過して受光素
子ＰＤ１に入射する。点Ｐ２でのもう一方の２回回折光
（＋１次回折光）もＳ波であるので点Ｐ１で偏光ビーム
スプリッタＰＢＳで反射し、このとき前述したＰ波（最
初に＋１次回折し、次に−１次回折した光束）と合波し
て、偏光フィルターＰＦ２を通過して受光素子ＰＤ２に
入射する。
【００１６】受光素子ＰＤ１，ＰＤ２で得られる信号
は、２つの光の周波数差を周波数とする光ヘテロダイン
信号である。このとき、偏光フィルターＰＦ１，ＰＦ２
の偏光方位は偏光面を揃えて干渉させるため、Ｐ波とＳ
波の偏光面に対して４５°の傾きの方向である。
は、２つの光の周波数差を周波数とする光ヘテロダイン
信号である。このとき、偏光フィルターＰＦ１，ＰＦ２
の偏光方位は偏光面を揃えて干渉させるため、Ｐ波とＳ
波の偏光面に対して４５°の傾きの方向である。
【００１７】Ｐ波の周波数をｆ1とし、ω1＝２πｆ1と
すると回折格子入射前のＰ波は、 ｕ1＝ａｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ と表される。一方、Ｓ波の周波数をｆ2とし、ω2＝２π
ｆ2とすると回折格子入射前のＳ波は、 ｕ2＝ｂｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。
すると回折格子入射前のＰ波は、 ｕ1＝ａｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ と表される。一方、Ｓ波の周波数をｆ2とし、ω2＝２π
ｆ2とすると回折格子入射前のＳ波は、 ｕ2＝ｂｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。
【００１８】点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
３→Ｐ４→Ｐ５と通って受光素子ＰＤ１に入射するＰ波
の光（２回＋１次回折された光束）はＰ２で回折する際
に、回折格子ＧＳの移動量ｘに対する位相δが加算さ
れ、Ｐ３で再び位相δが加算されるため、受光素子ＰＤ
１に入射するＰ波の光は、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ３→Ｐ１と通過して、受光素子ＰＤ２に入射する
Ｐ波（最初に＋１次回折され、次に−１次回折された光
束）は、点Ｐ２で回折する際に位相δが加算されるが、
点Ｐ３での回折で位相δが減算されるため、 ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ で表される。
３→Ｐ４→Ｐ５と通って受光素子ＰＤ１に入射するＰ波
の光（２回＋１次回折された光束）はＰ２で回折する際
に、回折格子ＧＳの移動量ｘに対する位相δが加算さ
れ、Ｐ３で再び位相δが加算されるため、受光素子ＰＤ
１に入射するＰ波の光は、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ３→Ｐ１と通過して、受光素子ＰＤ２に入射する
Ｐ波（最初に＋１次回折され、次に−１次回折された光
束）は、点Ｐ２で回折する際に位相δが加算されるが、
点Ｐ３での回折で位相δが減算されるため、 ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ で表される。
【００１９】Ｓ波に関しては、点Ｐ１→Ｐ３→コーナー
キューブＣＣ→Ｐ２→Ｐ６→Ｐ５と通って受光素子ＰＤ
１に入射する光（２回−１次回折された光束）は、Ｐ３
とＰ２の２点で回折の際に回折格子ＧＳの移動量ｘに対
する位相δが減算されるので、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ２→Ｐ１と通過して、受光素子ＰＤ２に入射する
Ｓ波（最初に−１次回折され、次に＋１次回折された光
束）は点Ｐ３で位相δが減算され、点Ｐ２で位相δが加
算されるので、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ である。
キューブＣＣ→Ｐ２→Ｐ６→Ｐ５と通って受光素子ＰＤ
１に入射する光（２回−１次回折された光束）は、Ｐ３
とＰ２の２点で回折の際に回折格子ＧＳの移動量ｘに対
する位相δが減算されるので、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ２→Ｐ１と通過して、受光素子ＰＤ２に入射する
Ｓ波（最初に−１次回折され、次に＋１次回折された光
束）は点Ｐ３で位相δが減算され、点Ｐ２で位相δが加
算されるので、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ である。
【００２０】以上より、受光素子ＰＤ１で得られる光ヘ
テロダイン信号（これを検出信号とする）は、光電変換
の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ｝ であり、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダイン信号
（これを参照信号とする）は、光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ｝ となる。これらの周波数は、ｆ1とｆ2の差に等しく、回
折格子の移動に対し位相に４δだけ差ができる。回折格
子ＧＳの格子定数をｄとすると、ＧＳの移動量ｘに対し
て１回の回折で回折光に加減される位相δは、 δ＝２πｘ／ｄ であるので、ＩPD1とＩPD2の位相差４δを位相差検出器
ＰＤＤによって検出するとＧＳの移動量ｘが求められ
る。回折格子の格子定数ｄ＝１．６［μｍ］とすると２
π［ｒａｄ］の位相差が検出された場合、
テロダイン信号（これを検出信号とする）は、光電変換
の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ｝ であり、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダイン信号
（これを参照信号とする）は、光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ｝ となる。これらの周波数は、ｆ1とｆ2の差に等しく、回
折格子の移動に対し位相に４δだけ差ができる。回折格
子ＧＳの格子定数をｄとすると、ＧＳの移動量ｘに対し
て１回の回折で回折光に加減される位相δは、 δ＝２πｘ／ｄ であるので、ＩPD1とＩPD2の位相差４δを位相差検出器
ＰＤＤによって検出するとＧＳの移動量ｘが求められ
る。回折格子の格子定数ｄ＝１．６［μｍ］とすると２
π［ｒａｄ］の位相差が検出された場合、
【００２１】
【外１】 より、ｘ＝０．４［μｍ］移動したことがわかる。
【００２２】この様に、偏光ビームスプリッタを透過し
たＰ波の回折光をコーナーキューブによって偏向し、回
折格子に再入射した光の２回目回折光が再び偏光ビーム
スプリッタに最初と同じ側から入射している。同様に偏
光ビームスプリッタを反射したＳ波の回折光をコーナー
キューブによって偏向し、回折格子に再入射した光の２
回目回折光が再び偏光ビームスプリッタに最初と逆側か
ら入射している。これによって最終的にＰＢＳユニット
から出射する２光束は光源方向とは異なる方向に出射し
ている。この様にしてλ／４板等を必要とせずに光源と
は異なる方向に出射する構成を達成している。
たＰ波の回折光をコーナーキューブによって偏向し、回
折格子に再入射した光の２回目回折光が再び偏光ビーム
スプリッタに最初と同じ側から入射している。同様に偏
光ビームスプリッタを反射したＳ波の回折光をコーナー
キューブによって偏向し、回折格子に再入射した光の２
回目回折光が再び偏光ビームスプリッタに最初と逆側か
ら入射している。これによって最終的にＰＢＳユニット
から出射する２光束は光源方向とは異なる方向に出射し
ている。この様にしてλ／４板等を必要とせずに光源と
は異なる方向に出射する構成を達成している。
【００２３】又この装置では検出信号を形成する２光束
のそれぞれと、参照信号を形成する２光束のそれぞれ
は、２回目の回折が行なわれるまでは同一光路を経由す
る様になっており、途中に空気のゆらぎや光学部品の不
均質性等の誤差要因が発生しても、最終的に両信号に同
じ影響を与えて、その影響を相殺する様にしている。
のそれぞれと、参照信号を形成する２光束のそれぞれ
は、２回目の回折が行なわれるまでは同一光路を経由す
る様になっており、途中に空気のゆらぎや光学部品の不
均質性等の誤差要因が発生しても、最終的に両信号に同
じ影響を与えて、その影響を相殺する様にしている。
【００２４】図２は反射回折光を用いた構成による実施
例である。前記実施例と同様に僅かに異なる２周波数ｆ
1，ｆ2の偏光面が互いに直交しているような２波長のレ
ーザー光を発生する光源ＬＳからの光を入射し、ＰＢＳ
ユニットＰＢＳＵ２内の偏光ビームスプリッターＰＢＳ
により、点Ｐ１でＰ波とＳ波に分け、それぞれ点Ｐ２，
Ｐ３で回折格子ＧＳに入射する。このとき点Ｐ２での＋
１次（反射）回折光と点Ｐ３での−１次（反射）回折光
がＧＳに対して垂直に出射するように入射光の角度を調
整する。これらの回折光はコーナーキューブプリズムＣ
Ｃによってそれぞれ点Ｐ３，Ｐ２に戻され再び回折す
る。
例である。前記実施例と同様に僅かに異なる２周波数ｆ
1，ｆ2の偏光面が互いに直交しているような２波長のレ
ーザー光を発生する光源ＬＳからの光を入射し、ＰＢＳ
ユニットＰＢＳＵ２内の偏光ビームスプリッターＰＢＳ
により、点Ｐ１でＰ波とＳ波に分け、それぞれ点Ｐ２，
Ｐ３で回折格子ＧＳに入射する。このとき点Ｐ２での＋
１次（反射）回折光と点Ｐ３での−１次（反射）回折光
がＧＳに対して垂直に出射するように入射光の角度を調
整する。これらの回折光はコーナーキューブプリズムＣ
Ｃによってそれぞれ点Ｐ３，Ｐ２に戻され再び回折す
る。
【００２５】２度目の回折をした光は、点Ｐ４，Ｐ６で
ミラーＭ１，Ｍ２により反射され、点Ｐ５で偏光ビーム
スプリッタＰＢＳにより光源方向とは別方向に出射かつ
合波され、偏光フィルターＰＦ１を通って受光素子ＰＤ
１に入射する（同じ次数で２度回折された）ものと、点
Ｐ１で光源方向とは別方向に出射かつ合波して偏光フィ
ルターＰＦ２を通って、受光素子ＰＤ２に入射する（１
度目と２度目で異なる次数で回折された）ものがある。
受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の前の偏光フィルターＰＦ１，
ＰＦ２の偏光方位は２つの光の偏光面を揃えて干渉させ
るためＰ波とＳ波に対して４５°の傾きを持つ方向であ
る。
ミラーＭ１，Ｍ２により反射され、点Ｐ５で偏光ビーム
スプリッタＰＢＳにより光源方向とは別方向に出射かつ
合波され、偏光フィルターＰＦ１を通って受光素子ＰＤ
１に入射する（同じ次数で２度回折された）ものと、点
Ｐ１で光源方向とは別方向に出射かつ合波して偏光フィ
ルターＰＦ２を通って、受光素子ＰＤ２に入射する（１
度目と２度目で異なる次数で回折された）ものがある。
受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の前の偏光フィルターＰＦ１，
ＰＦ２の偏光方位は２つの光の偏光面を揃えて干渉させ
るためＰ波とＳ波に対して４５°の傾きを持つ方向であ
る。
【００２６】Ｐ波の周波数をｆ1とし、ω1＝２πｆ1と
すると、回折格子入射前のＰ波は ｕ1＝ａｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ と表される。点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
３→Ｐ４→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回＋１次回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量ｘに
よる位相δが２回加算され、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ３→Ｐ１と通って受光素子ＰＤ２に入射する（＋
１次回折され、−１次回折された）光は、点Ｐ２で位相
δが加算されるが点Ｐ３で位相δが減算されるため、 ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ と表される。
すると、回折格子入射前のＰ波は ｕ1＝ａｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ と表される。点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
３→Ｐ４→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回＋１次回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量ｘに
よる位相δが２回加算され、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ３→Ｐ１と通って受光素子ＰＤ２に入射する（＋
１次回折され、−１次回折された）光は、点Ｐ２で位相
δが加算されるが点Ｐ３で位相δが減算されるため、 ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ と表される。
【００２７】Ｓ波の周波数をｆ2とし、ω2＝２πｆ2と
すると、回折格子入射前のＳ波は ｕ2＝ｂｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
２→Ｐ６→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回−１次回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量ｘに
よる位相δが２回減算され、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ２→Ｐ１を通って受光素子ＰＤ２に入射する（−
１次回折され、＋１次回折された）光は、点Ｐ３で位相
δが減算されるが点Ｐ２で位相δが加算されるため、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。
すると、回折格子入射前のＳ波は ｕ2＝ｂｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
２→Ｐ６→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回−１次回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量ｘに
よる位相δが２回減算され、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。一方、点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣ
Ｃ→Ｐ２→Ｐ１を通って受光素子ＰＤ２に入射する（−
１次回折され、＋１次回折された）光は、点Ｐ３で位相
δが減算されるが点Ｐ２で位相δが加算されるため、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。
【００２８】受光素子ＰＤ１で得られる光ヘテロダイン
信号（検出信号）は、ｕ′1，ｕ′2より光電変換の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ｝ であり、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダイン信号
（参照信号）は、ｕ″1，ｕ″2より光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ｝ となる。ＩPD1，ＩPD2の周波数は、ｆ1，ｆ2の差で、回
折格子の移動に伴いＳ位差は４δだけずれる。回折格子
ＧＳの格子定数をｄ，ＧＳの移動量をｘとすると、１回
の回折で回折光に加減される位相δは、 δ＝２πｘ／ｄ であるので、ＩPD1とＩPD2を位相差検出器に入力し、位
相差４δを検出すると、回折格子ＧＳの移動量ｘが計算
できる。
信号（検出信号）は、ｕ′1，ｕ′2より光電変換の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ｝ であり、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダイン信号
（参照信号）は、ｕ″1，ｕ″2より光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ｝ となる。ＩPD1，ＩPD2の周波数は、ｆ1，ｆ2の差で、回
折格子の移動に伴いＳ位差は４δだけずれる。回折格子
ＧＳの格子定数をｄ，ＧＳの移動量をｘとすると、１回
の回折で回折光に加減される位相δは、 δ＝２πｘ／ｄ であるので、ＩPD1とＩPD2を位相差検出器に入力し、位
相差４δを検出すると、回折格子ＧＳの移動量ｘが計算
できる。
【００２９】図３は前述の２つの実施例と異なり、２周
波数を用いずに直線偏光の傾きから位相差を検出する方
式による実施例である。従来例としては、特開昭５８−
１９１９０７に挙げられたものがある。直線偏光したレ
ーザー光を発生する光源ＬＳ′からの光を、偏光面がＰ
ＢＳユニットＰＢＳＵ３中の偏光ビームスプリッターＰ
ＢＳへの入射面に対して４５°の傾きを持つように位相
差板ＷＰを挿入する。Ｐ波とＳ波は前述の図１の実施例
の検出信号を発生する為の２光束と同様な光路を作り、
回折格子の移動量ｘに対する位相差の情報を持ってＰＢ
Ｓの点Ｐ５に至る。ここで二つの光線は合波し、その後
結晶方向がＰＢＳの入射面に対して４５°の傾きを持つ
λ／４板ＷＱを通過する。この位相差板によって出てき
た直線偏光は回折格子の移動量に応じて偏光面が回転す
るようになる。これをビームスプリッターＢＳによって
２光線に分離する。受光素子ＰＤ１とＰＤ２の前には偏
光方位が互いに４５°の傾きを持つ２つの偏光板ＰＦ１
とＰＦ２がそれぞれおいてある。回折格子ＧＳが一定の
速度でｘ方向に変位をするときの受光素子ＰＤ１，ＰＤ
２で得られる信号は図４の（ａ），（ｂ）に示す通りで
ある。すなわち回折格子が一定の速度で一方向に変位す
るときには偏光面は回転する。６ａ，６ｂの前の偏光板
は互いに４５°傾いているので回折格子が一定の速度で
変位すると、光電変換された強度信号の位相は図４
（ａ），（ｂ）に示したＲ，Ｓのように９０°位相がず
れたものとなる。従ってこの２つの信号を（ｃ），
（ｄ）に示すように２値化し、その立ち上りと立ち下が
りのタイミングで（ｅ）に示すようにパルスを発生さ
せ、その数を計数することによって回折格子１の移動量
を計測できる。また、その計数時には回折格子１の移動
方向を考慮して、加算又は減算かを決定すればよい。
波数を用いずに直線偏光の傾きから位相差を検出する方
式による実施例である。従来例としては、特開昭５８−
１９１９０７に挙げられたものがある。直線偏光したレ
ーザー光を発生する光源ＬＳ′からの光を、偏光面がＰ
ＢＳユニットＰＢＳＵ３中の偏光ビームスプリッターＰ
ＢＳへの入射面に対して４５°の傾きを持つように位相
差板ＷＰを挿入する。Ｐ波とＳ波は前述の図１の実施例
の検出信号を発生する為の２光束と同様な光路を作り、
回折格子の移動量ｘに対する位相差の情報を持ってＰＢ
Ｓの点Ｐ５に至る。ここで二つの光線は合波し、その後
結晶方向がＰＢＳの入射面に対して４５°の傾きを持つ
λ／４板ＷＱを通過する。この位相差板によって出てき
た直線偏光は回折格子の移動量に応じて偏光面が回転す
るようになる。これをビームスプリッターＢＳによって
２光線に分離する。受光素子ＰＤ１とＰＤ２の前には偏
光方位が互いに４５°の傾きを持つ２つの偏光板ＰＦ１
とＰＦ２がそれぞれおいてある。回折格子ＧＳが一定の
速度でｘ方向に変位をするときの受光素子ＰＤ１，ＰＤ
２で得られる信号は図４の（ａ），（ｂ）に示す通りで
ある。すなわち回折格子が一定の速度で一方向に変位す
るときには偏光面は回転する。６ａ，６ｂの前の偏光板
は互いに４５°傾いているので回折格子が一定の速度で
変位すると、光電変換された強度信号の位相は図４
（ａ），（ｂ）に示したＲ，Ｓのように９０°位相がず
れたものとなる。従ってこの２つの信号を（ｃ），
（ｄ）に示すように２値化し、その立ち上りと立ち下が
りのタイミングで（ｅ）に示すようにパルスを発生さ
せ、その数を計数することによって回折格子１の移動量
を計測できる。また、その計数時には回折格子１の移動
方向を考慮して、加算又は減算かを決定すればよい。
【００３０】ここまでの３つの実施例に関しては、偏光
ビームスプリッターＰＢＳによって偏光成分が分離され
てから直接回折格子に入射したが、後述する図５の点線
の光路のようにＰＢＳによって分離された後、まず全反
射ミラーによって反射してから回折格子に入射しても同
様の効果が得られる。
ビームスプリッターＰＢＳによって偏光成分が分離され
てから直接回折格子に入射したが、後述する図５の点線
の光路のようにＰＢＳによって分離された後、まず全反
射ミラーによって反射してから回折格子に入射しても同
様の効果が得られる。
【００３１】図５は図１、２の実施例に比較して分解能
を２倍にするものである。
を２倍にするものである。
【００３２】２波長の偏光面が直交している光束を発生
する光源ＬＳからの光をハーフミラーＨＭで２本にわ
け、一つの光は図１に示した実施例における検出信号を
発生する為の２光束と同様な光路を通る。Ｐ波の周波数
をｆ1として、ω1＝２πｆ1とし、Ｓ波の周波数をｆ2と
して、ω1＝２πｆ1とすると、回折格子の位相δが回折
の際に加減され、受光素子ＰＤ１へ入射するＰ波（２回
＋１次回折された光束）は、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ で表され、Ｓ波（２回−１次回折された光束）は、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。従って、受光素子ＰＤ１で得られる光ヘテ
ロダイン信号は光電変換の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ） ｝ である。
する光源ＬＳからの光をハーフミラーＨＭで２本にわ
け、一つの光は図１に示した実施例における検出信号を
発生する為の２光束と同様な光路を通る。Ｐ波の周波数
をｆ1として、ω1＝２πｆ1とし、Ｓ波の周波数をｆ2と
して、ω1＝２πｆ1とすると、回折格子の位相δが回折
の際に加減され、受光素子ＰＤ１へ入射するＰ波（２回
＋１次回折された光束）は、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ で表され、Ｓ波（２回−１次回折された光束）は、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。従って、受光素子ＰＤ１で得られる光ヘテ
ロダイン信号は光電変換の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ） ｝ である。
【００３３】ＨＭで分かれたもう一方の光は、ミラーＭ
を経て図５の点線のように光学系を通り、回折格子の位
相が回折時に加減され、受光素子ＰＤ２へ入射する。即
ち偏光ビームスプリッタＰＢＳで分離されてから合波さ
れるまで点線に示すＰ波、Ｓ波は、それぞれ実線で示す
Ｐ波、Ｓ波の光路を逆行する光路を略進行して、合波後
に受光素子ＰＤ２に向かう。ただしこの光をＰＢＳユニ
ットに入射するとき、実線で示される光が受光素子ＰＤ
２に混入しないように光路を少しずらし、かつ受光素子
ＰＤ２の前にピンホールＨＰを前に挿入してある。（受
光素子ＰＤ１の前にも破線で示す光が入射しない様同様
なピンホールＨＰを挿入してある。）波線のＰ波（２回
−１次回折された光）は、 ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ で表され、同様に波線のＳ波（２回＋１次回折された
光）は、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表されるので、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダ
イン信号は光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ）｝ である。
を経て図５の点線のように光学系を通り、回折格子の位
相が回折時に加減され、受光素子ＰＤ２へ入射する。即
ち偏光ビームスプリッタＰＢＳで分離されてから合波さ
れるまで点線に示すＰ波、Ｓ波は、それぞれ実線で示す
Ｐ波、Ｓ波の光路を逆行する光路を略進行して、合波後
に受光素子ＰＤ２に向かう。ただしこの光をＰＢＳユニ
ットに入射するとき、実線で示される光が受光素子ＰＤ
２に混入しないように光路を少しずらし、かつ受光素子
ＰＤ２の前にピンホールＨＰを前に挿入してある。（受
光素子ＰＤ１の前にも破線で示す光が入射しない様同様
なピンホールＨＰを挿入してある。）波線のＰ波（２回
−１次回折された光）は、 ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ で表され、同様に波線のＳ波（２回＋１次回折された
光）は、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表されるので、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダ
イン信号は光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ）｝ である。
【００３４】ＰＤ１とＰＤ２の信号は周波数は同じで、
回折格子の移動に伴い位相に８δの差ができる。ここで
回折格子ＧＳの移動に伴って１回の回折で各回折光に加
減される位相は、格子定数をｄとして、 δ＝２πｘ／ｄ と表されるので位相差検出器ＰＤＤで検出される位相差
から格子の変位が計算できる。本実施例においては前述
の図１、２の実施例での位相差４δと比較して回折格子
の所定移動量に対する発生位相差が８δと２倍になって
いる。
回折格子の移動に伴い位相に８δの差ができる。ここで
回折格子ＧＳの移動に伴って１回の回折で各回折光に加
減される位相は、格子定数をｄとして、 δ＝２πｘ／ｄ と表されるので位相差検出器ＰＤＤで検出される位相差
から格子の変位が計算できる。本実施例においては前述
の図１、２の実施例での位相差４δと比較して回折格子
の所定移動量に対する発生位相差が８δと２倍になって
いる。
【００３５】この２倍分解能方式は、図２のようにコー
ナーキューブを回折格子のＰＢＳユニット側にＰＢＳユ
ニットに密着させて置く構成により反射型回折格子でも
可能となる。
ナーキューブを回折格子のＰＢＳユニット側にＰＢＳユ
ニットに密着させて置く構成により反射型回折格子でも
可能となる。
【００３６】図６は更に別の実施例である。
【００３７】図６において、光源ＬＳから出射される光
は入射面内の偏光成分と入射面に垂直な偏光成分とで、
光電変換後にそのビートが電気的に検出可能な程度に周
波数が異なる２周波数光である。光源から出た光はまず
ハーフミラーＨＭで２本の光に分離される。ＨＭで反射
された光は受光素子ＰＤ２で光電変換される。その際に
偏光成分をそろえて互いに干渉するように偏光方向が４
５度であるような偏光板ＰＦ２が受光素子ＰＤ２の前に
挿入されている。受光素子ＰＤ２で得られる信号は２つ
の光の周波数差を周波数とするビート信号である。
は入射面内の偏光成分と入射面に垂直な偏光成分とで、
光電変換後にそのビートが電気的に検出可能な程度に周
波数が異なる２周波数光である。光源から出た光はまず
ハーフミラーＨＭで２本の光に分離される。ＨＭで反射
された光は受光素子ＰＤ２で光電変換される。その際に
偏光成分をそろえて互いに干渉するように偏光方向が４
５度であるような偏光板ＰＦ２が受光素子ＰＤ２の前に
挿入されている。受光素子ＰＤ２で得られる信号は２つ
の光の周波数差を周波数とするビート信号である。
【００３８】一方、ハーフミラーＨＭを透過した光は中
央に偏光ビームスプリッターＰＢＳ、両側に２枚の全反
射ミラーＭ１，Ｍ２をもつＰＢＳユニットＰＢＳＵに入
射する。偏光ビームスプリッターＰＢＳに入射した光は
Ｐ偏光とＳ偏光に分離され、それぞれ点Ｐ２、Ｐ３で回
折格子ＧＳに入射する。ＰＢＳユニットに入射する光は
点Ｐ２、Ｐ３からの回折光が格子から垂直に出射するよ
うにＰＢＳユニットに入射する。２本の回折光はコーナ
ーキューブＣＣで反射され、点Ｐ３からの光は点Ｐ２
へ、点Ｐ２からの光は点Ｐ３へ入射するように設定す
る。再び回折格子に入射された光は一回目の回折次数と
同じ次数で回折をすると、Ｐ偏光は全反射ミラーＭ２の
点Ｐ４、Ｓ偏光は全反射ミラーＭ１で点Ｐ６で反射され
る。その後Ｐ偏光はＰＢＳの点Ｐ５で透過し、Ｓ偏光は
同じ点Ｐ５で反射されて受光素子ＰＧ１に入射する。そ
の際に偏光成分がそろえて互いに干渉するように偏光方
向が４５度であるような偏光板ＰＦ１が受光素子ＰＤ１
の前に挿入されている。受光素子ＰＤ１で光電変換後に
得られる信号は２周波数の差を周波数とするビート信号
であり、その位相には回折格子の位相が加えられてい
る。
央に偏光ビームスプリッターＰＢＳ、両側に２枚の全反
射ミラーＭ１，Ｍ２をもつＰＢＳユニットＰＢＳＵに入
射する。偏光ビームスプリッターＰＢＳに入射した光は
Ｐ偏光とＳ偏光に分離され、それぞれ点Ｐ２、Ｐ３で回
折格子ＧＳに入射する。ＰＢＳユニットに入射する光は
点Ｐ２、Ｐ３からの回折光が格子から垂直に出射するよ
うにＰＢＳユニットに入射する。２本の回折光はコーナ
ーキューブＣＣで反射され、点Ｐ３からの光は点Ｐ２
へ、点Ｐ２からの光は点Ｐ３へ入射するように設定す
る。再び回折格子に入射された光は一回目の回折次数と
同じ次数で回折をすると、Ｐ偏光は全反射ミラーＭ２の
点Ｐ４、Ｓ偏光は全反射ミラーＭ１で点Ｐ６で反射され
る。その後Ｐ偏光はＰＢＳの点Ｐ５で透過し、Ｓ偏光は
同じ点Ｐ５で反射されて受光素子ＰＧ１に入射する。そ
の際に偏光成分がそろえて互いに干渉するように偏光方
向が４５度であるような偏光板ＰＦ１が受光素子ＰＤ１
の前に挿入されている。受光素子ＰＤ１で光電変換後に
得られる信号は２周波数の差を周波数とするビート信号
であり、その位相には回折格子の位相が加えられてい
る。
【００３９】受光素子ＰＤ１とＰＤ２の信号を位相差検
出器ＰＤＤに入力することによって２つのビート信号の
位相差が検出されるがこの位相差は回折格子の変位量に
相当するので回折格子のピッチと位相差から以下のよう
に格子の変位が測定できる。
出器ＰＤＤに入力することによって２つのビート信号の
位相差が検出されるがこの位相差は回折格子の変位量に
相当するので回折格子のピッチと位相差から以下のよう
に格子の変位が測定できる。
【００４０】１回の回折で各回折光に加減される位相δ
は、回折格子の格子定数をｄ、変位量をｘとしたとき、 δ＝２πｘ／ｄ と表され、検出される２つのビート信号の位相差は４δ
であるので、変位量ｘはｘ＝ｄδ／４×２πである。
は、回折格子の格子定数をｄ、変位量をｘとしたとき、 δ＝２πｘ／ｄ と表され、検出される２つのビート信号の位相差は４δ
であるので、変位量ｘはｘ＝ｄδ／４×２πである。
【００４１】図７は図６の実施例を反射回折光を用いて
構成した実施例である。前記実施例と同様に僅かに異な
る２周波数ｆ1，ｆ2の偏光面が互いに直交しているよう
な２波長のレーザー光を発生する光源ＬＳからの光をハ
ーフミラーＨＭで２つに分離し、一方の光は偏光フィル
ターＰＦ２を通って受光素子ＰＤ２へ入射し、光電変換
されてそのビート信号が検出される。
構成した実施例である。前記実施例と同様に僅かに異な
る２周波数ｆ1，ｆ2の偏光面が互いに直交しているよう
な２波長のレーザー光を発生する光源ＬＳからの光をハ
ーフミラーＨＭで２つに分離し、一方の光は偏光フィル
ターＰＦ２を通って受光素子ＰＤ２へ入射し、光電変換
されてそのビート信号が検出される。
【００４２】もう一方の光は、図２に示した実施例にお
ける検出信号を発生するための２光束と同様な光路を通
る。即ちＰＢＳユニットＰＢＳＵ５内の偏光ビームスプ
リッターＰＢＳにより、点Ｐ１でＰ波とＳ波に分け、そ
れぞれ点Ｐ２，Ｐ３で回折格子ＧＳに入射する。このと
き点Ｐ２での＋１次反射回折光と点Ｐ３での−１次反射
回折光がＧＳに対して垂直に出射するように入射光の角
度を調整する。これらの回折光はコーナーキューブプリ
ズムＣＣによってそれぞれ点Ｐ３，Ｐ２に戻され再び同
じ次数の回折をする。２度目の回折をした光は、点Ｐ
４，Ｐ６でミラーＭ１，Ｍ２により反射され、点Ｐ５で
偏光ビームスプリッターＰＢＳにより光源とは別方向に
出射かつ合波され、偏光フィルターＰＦ１を通って受光
素子ＰＤ１に入射する。ＰＤ１，ＰＤ２の前の偏光フィ
ルターＰＦ１，ＰＦ２の偏光方位は２つの異なる周波数
の偏光の偏光面を揃えて干渉させるためＰ波とＳ波に対
して４５°の傾きを持つ方向である。
ける検出信号を発生するための２光束と同様な光路を通
る。即ちＰＢＳユニットＰＢＳＵ５内の偏光ビームスプ
リッターＰＢＳにより、点Ｐ１でＰ波とＳ波に分け、そ
れぞれ点Ｐ２，Ｐ３で回折格子ＧＳに入射する。このと
き点Ｐ２での＋１次反射回折光と点Ｐ３での−１次反射
回折光がＧＳに対して垂直に出射するように入射光の角
度を調整する。これらの回折光はコーナーキューブプリ
ズムＣＣによってそれぞれ点Ｐ３，Ｐ２に戻され再び同
じ次数の回折をする。２度目の回折をした光は、点Ｐ
４，Ｐ６でミラーＭ１，Ｍ２により反射され、点Ｐ５で
偏光ビームスプリッターＰＢＳにより光源とは別方向に
出射かつ合波され、偏光フィルターＰＦ１を通って受光
素子ＰＤ１に入射する。ＰＤ１，ＰＤ２の前の偏光フィ
ルターＰＦ１，ＰＦ２の偏光方位は２つの異なる周波数
の偏光の偏光面を揃えて干渉させるためＰ波とＳ波に対
して４５°の傾きを持つ方向である。
【００４３】Ｐ波の周波数をｆ1とし、ω1＝２πｆ1と
すると、回折格子入射前のＰ波は ｕ1＝ａｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ で表される。Ｓ波の周波数をｆ2とし、ω2＝２πｆ2と
すると、回折格子入射前のＳ波は ｕ2＝ｂｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。
すると、回折格子入射前のＰ波は ｕ1＝ａｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ で表される。Ｓ波の周波数をｆ2とし、ω2＝２πｆ2と
すると、回折格子入射前のＳ波は ｕ2＝ｂｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される。
【００４４】点Ｐ１→Ｐ２→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
３→Ｐ４→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回＋１次反射回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量
ｘによる位相δが２回加算され、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ で表される。点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
２→Ｐ６→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回−１次反射回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量
ｘによる位相δが２回減算され、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。
３→Ｐ４→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回＋１次反射回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量
ｘによる位相δが２回加算され、 ｕ′1＝ａ′ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ＋２δ）｝ で表される。点Ｐ１→Ｐ３→コーナーキューブＣＣ→Ｐ
２→Ｐ６→Ｐ５を通って受光素子ＰＤ１に入射する（２
回−１次反射回折された）光は、回折格子ＧＳの移動量
ｘによる位相δが２回減算され、 ｕ′2＝ｂ′ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ−２δ）｝ と表される。
【００４５】ハーフミラーＨＭで反射された光には位相
の変化はないので、Ｐ波は ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ で表され、Ｓ波は、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される受光素子ＰＤ１で得られる光ヘテロダイン信
号（検出信号）は、ｕ′1，ｕ′2より光電変換の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ）｝ であり、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダイン信号
（参照信号）は、ｕ″１，ｕ″２より光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2））ｔ｝ となる。ＩPD1，ＩPD2の周波数はｆ1，ｆ2の差で、回折
格子の移動に伴い位相差は４δだけずれている。回折格
子ＧＳの格子定数をｄ，ＧＳの移動量をｘとすると、１
回の回折で回折光に加減される位相はδは δ＝２πｘ／ｄ であるので、ＩPD1とＩPD2を位相差検出器に入力し、位
相差４δを検出すると、回折格子ＧＳの移動量ｘが計算
できる。
の変化はないので、Ｐ波は ｕ″1＝ａ″ｅｘｐ｛ｉ（ω1ｔ）｝ で表され、Ｓ波は、 ｕ″2＝ｂ″ｅｘｐ｛ｉ（ω2ｔ）｝ と表される受光素子ＰＤ１で得られる光ヘテロダイン信
号（検出信号）は、ｕ′1，ｕ′2より光電変換の後、 ＩPD1＝ａ′2＋ｂ′2＋２ａ′ｂ′ｃｏｓ｛（ω1−ω2）ｔ＋４δ）｝ であり、受光素子ＰＤ２で得られる光ヘテロダイン信号
（参照信号）は、ｕ″１，ｕ″２より光電変換の後、 ＩPD2＝ａ″2＋ｂ″2＋２ａ″ｂ″ｃｏｓ｛（ω1−ω2））ｔ｝ となる。ＩPD1，ＩPD2の周波数はｆ1，ｆ2の差で、回折
格子の移動に伴い位相差は４δだけずれている。回折格
子ＧＳの格子定数をｄ，ＧＳの移動量をｘとすると、１
回の回折で回折光に加減される位相はδは δ＝２πｘ／ｄ であるので、ＩPD1とＩPD2を位相差検出器に入力し、位
相差４δを検出すると、回折格子ＧＳの移動量ｘが計算
できる。
【００４６】図１，２，３，４，６，７に示した実施例
はいずれも、光源ＬＳからＰＢＳユニットに入射した光
は偏光ビームスプリッターＰＢＳによって偏光成分が分
離されてから直接回折格子に入射したが、以下に述べる
図８に示す実施例は光源ＬＳからＰＢＳユニットＰＢＳ
Ｕに入射した光は偏光ビームスプリッターＰＢＳによっ
て偏光成分が分離されて２光束に分かれてからそれぞれ
全反射ミラーＭ１，Ｍ２で反射された後に回折格子に入
射する実施例である。
はいずれも、光源ＬＳからＰＢＳユニットに入射した光
は偏光ビームスプリッターＰＢＳによって偏光成分が分
離されてから直接回折格子に入射したが、以下に述べる
図８に示す実施例は光源ＬＳからＰＢＳユニットＰＢＳ
Ｕに入射した光は偏光ビームスプリッターＰＢＳによっ
て偏光成分が分離されて２光束に分かれてからそれぞれ
全反射ミラーＭ１，Ｍ２で反射された後に回折格子に入
射する実施例である。
【００４７】ハーフミラーＨＭで反射された光は図７の
実施例における参照信号を発生するための２光束と同様
なので、図８の受光素子のＰＤ２は図７の実施例の受光
素子ＰＤ２と同じ光ヘテロダイン信号を得る。また、Ｈ
Ｍを透過してＰＢＳユニットＰＢＳＵに入射する光は、
図５に示した実施例における波線で示したＰ波、Ｓ波と
同様な光路を通るため、図８の受光素子ＰＤ１で得られ
る光ヘテロダイン信号（検出信号）は図５の受光素子Ｐ
Ｄ２で得られる光ヘテロダイン信号と同様な式で表され
る。したがって、図８の受光素子ＰＤ２の光ヘテロダイ
ン信号（参照信号）とＰＤ１の光ヘテロダイン信号（検
出信号）は位相に４δのずれがあり、これを位相差検出
装置ＰＤＤで検出することにより、回折格子の変位量が
計算できる。
実施例における参照信号を発生するための２光束と同様
なので、図８の受光素子のＰＤ２は図７の実施例の受光
素子ＰＤ２と同じ光ヘテロダイン信号を得る。また、Ｈ
Ｍを透過してＰＢＳユニットＰＢＳＵに入射する光は、
図５に示した実施例における波線で示したＰ波、Ｓ波と
同様な光路を通るため、図８の受光素子ＰＤ１で得られ
る光ヘテロダイン信号（検出信号）は図５の受光素子Ｐ
Ｄ２で得られる光ヘテロダイン信号と同様な式で表され
る。したがって、図８の受光素子ＰＤ２の光ヘテロダイ
ン信号（参照信号）とＰＤ１の光ヘテロダイン信号（検
出信号）は位相に４δのずれがあり、これを位相差検出
装置ＰＤＤで検出することにより、回折格子の変位量が
計算できる。
【００４８】
【発明の効果】以上述べてきた様に第１の目的に対応し
た本発明によれば、装置の簡素化かつ光量の損失防止が
可能になった。
た本発明によれば、装置の簡素化かつ光量の損失防止が
可能になった。
【００４９】又、第２の目的に対応した本発明によれ
ば、空気ゆらぎや光学部品の不均質性等の影響を減少さ
せた装置構成が可能になった。
ば、空気ゆらぎや光学部品の不均質性等の影響を減少さ
せた装置構成が可能になった。
【図１】本発明の基本的な光学系及び位相差検出系を示
すものである。
すものである。
【図２】本発明を反射型回折格子を用いた場合に応用し
た実施例を示す。
た実施例を示す。
【図３】本発明を２波長レーザーを用いずに直線偏光の
偏光面の傾きを利用して格子の変位を測定する場合に応
用した実施例を示す。
偏光面の傾きを利用して格子の変位を測定する場合に応
用した実施例を示す。
【図４】図３の測長装置の検出器による信号とその処理
の過程を示す図である。
の過程を示す図である。
【図５】本発明を用いて２倍分解能を得る方式の実施例
を示す。
を示す。
【図６】本発明の更に別の実施例を示す。
【図７】本発明の更に別の実施例を示す。
【図８】本発明の更に別の実施例を示す。
ＬＳ 光源 Ｍミラー ＨＭハーフミラー ＰＢＳ 偏光ビームスプリッター ＧＳ 回折格子 ＰＦ１，ＰＦ２ 偏光フィルター ＰＤ１，ＰＤ２ 受光素子 ＣＣ コーナーキューブプリズム ＷＱ位相差板（λ／４板） ＢＳ ビームスプリッター ＷＰ位相差板 ＨＭハーフミラー ＰＤＤ 位相差検出器
Claims (6)
- 【請求項１】 回折格子との間の相対移動を検出する測
定装置において、光束発生手段と、該光束発生手段から
の光束の内第一の光束成分を第一の側に透過し第二の光
束成分を第二の側に反射する機能を有する光束分割手段
と、前記回折格子からの回折光を再び前記回折格子に入
射させるための光偏向手段と、前記回折格子からの回折
光の干渉を検出する事により前記回折格子の相対移動を
検出するための検出手段とを有し、前記光偏向手段は前
記光束分割手段からの第一の光束成分が前記回折格子に
入射して発生した回折光を再び前記回折格子に入射させ
て発生した二回回折光を前記光束分割手段の前記第二の
側に入射させ、且つ前記光束分割手段からの第二の高速
成分が前記回折格子に入射して発生した回折光を再び回
折格子に入射させて発生した二回回折光を前記光束分割
手段の前記第一の側に入射させ、前記光束分割手段は前
記第一の側に入射した第二の光束成分の二回回折光を反
射し且つ前記第二の側に入射した第一の光束成分の二回
回折光を透過する事によって両二回回折光を合波し、前
記検出手段は前記光束分割手段からの合波された光束の
干渉を検出する事を特徴とする測定装置。 - 【請求項２】 回折格子との間の相対移動を検出する測
定装置において、第一の周波数を有する第一の光束成分
と第二の周波数を有する第二の光束成分を含む光束を発
生する光束発生手段と、該光束発生手段からの光束の干
渉を検出して参照信号を得るための参照側検出手段と、
該光束発生手段からの光束の内第一の光束成分を第一の
側に透過し第二の光束成分を第二の側に反射する機能を
有する光束分割手段と、前記回折格子からの回折光を再
び前記回折格子に入射させるための光偏向手段と、前記
回折格子からの回折光の干渉を検出する事により前記回
折格子の相対移動の検出用の検出信号を得るための測定
側検出手段とを有し、前記光偏向手段は前記光束分割手
段からの第一の光束成分が前記回折格子に入射して発生
した回折光を再び前記回折格子に入射させて発生した二
回回折光を前記光束分割手段の前記第二の側に入射さ
せ、且つ前記光束分割手段からの第二の光束成分が前記
回折格子に入射して発生した回折光を再び前記回折格子
に入射させて発生した二回回折光を前記光束分割手段の
前記第一の側に入射させ、前記光束分割手段は前記第一
の側に入射した第二の光束成分の二回回折光を反射し且
つ前記第二の側に入射した第一の光束成分の二回回折光
を透過する事によって両二回回折光を合波し、前記測定
側検出手段は前記光束分割手段からの合波された光束の
干渉を検出し、前記参照側検出手段で得られた参照信号
と前記測定側検出手段から得られた検出信号との位相差
から前記回折格子の相対移動が検出される事を特徴とす
る測定装置。 - 【請求項３】 前記第一及び第二の光束成分は互いに偏
光方向が直交し、前記光束分割手段は偏光ビームスプリ
ッタを有する事を特徴とする請求項１乃至２に記載の測
定装置。 - 【請求項４】 前記光偏光手段は単一のコーナーキュー
ブによって前記第一及び第二の光束成分の回折光を前記
回折格子にそれぞれ再入射させる事を特徴とする請求項
１乃至３に記載の測定装置。 - 【請求項５】 前記光偏光手段は前記第一及び第二の光
束成分の回折光を、同一光路を互いに逆方向に進行させ
る事を特徴とする請求項１乃至４に記載の測定装置。 - 【請求項６】 回折格子との間の相対移動を検出する測
定装置において、光束発生手段と、該光束発生手段から
の光束が前記回折格子に入射して発生した第一の回折光
を再び前記回折格子に入射させると共に該光束発生手段
からの光束が前記回折格子に入射して発生した第一の回
折光とは回折次数の異なる第二の回折光を再び前記回折
格子に入射させる為の光偏光手段と、前記光偏光手段か
ら前記回折格子に再入射した第一及び第二の回折光それ
ぞれより発生する、前回の回折とは次数の絶対値が等し
く符号が異なる二回回折光同士の干渉を検出する参照側
検出手段と、前記光偏向手段から前記回折格子に再入射
した第一及び第二の回折光それぞれより発生する、前記
参照側検出手段の検出すべき二回回折光とは異なる二回
回折光同士の干渉を検出する測定側検出手段と、を有
し、前記参照側検出手段で得られた参照信号と前記測定
側検出手段から得られた検出信号との位相差から前記回
折格子の相対移動が検出される事を特徴とする測定装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04101319A JP3109900B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 測定装置 |
| US07/955,979 US5404220A (en) | 1991-10-03 | 1992-10-02 | Measuring method and measuring apparatus for determining the relative displacement of a diffraction grating with respect to a plurality of beams |
| DE69211086T DE69211086T2 (de) | 1991-10-03 | 1992-10-02 | Messverfahren und Messgerät |
| EP92116904A EP0536655B1 (en) | 1991-10-03 | 1992-10-02 | Measuring method and measuring apparatus |
| US08/047,655 US5541729A (en) | 1992-04-21 | 1993-04-19 | Measuring apparatus utilizing diffraction of reflected and transmitted light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04101319A JP3109900B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296722A true JPH05296722A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3109900B2 JP3109900B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=14297495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04101319A Expired - Fee Related JP3109900B2 (ja) | 1991-10-03 | 1992-04-21 | 測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5541729A (ja) |
| JP (1) | JP3109900B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182249A (ja) * | 2003-10-22 | 2008-08-07 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法並びに測定装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057741B1 (en) * | 1999-06-18 | 2006-06-06 | Kla-Tencor Corporation | Reduced coherence symmetric grazing incidence differential interferometer |
| JP2003255113A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-10 | Canon Inc | 光分離素子およびそれを用いた光学機器 |
| EP1526408A1 (en) * | 2003-10-22 | 2005-04-27 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method, and measurement systems |
| US7206069B2 (en) * | 2004-03-29 | 2007-04-17 | Lucent Technologies Inc. | Optical analyzers of polarization properties |
| DE102005025385B4 (de) * | 2005-04-20 | 2007-03-22 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung flächiger Substrate mit einer Messeinrichtung zur Transmissions- oder/und Reflexionsmessung |
| WO2012029236A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | パナソニック株式会社 | 光マイクロホン |
| CN102353325B (zh) * | 2011-07-22 | 2013-08-14 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 四轴4细分干涉仪 |
| US9983028B2 (en) * | 2012-04-26 | 2018-05-29 | Nikon Corporation | Measurement method and encoder device, and exposure method and device |
| US11156715B1 (en) * | 2019-05-17 | 2021-10-26 | Aeva, Inc. | System and method for coherent LIDAR with high collection efficiency |
| CN113448191B (zh) * | 2020-03-26 | 2022-11-29 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种对准系统及光刻机 |
| CN113865482B (zh) * | 2021-09-10 | 2024-01-30 | 北京交通大学 | 一种用于同时测量旋转轴五自由度运动误差的系统 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
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| USRE34010E (en) * | 1985-03-22 | 1992-07-28 | Nikon Corporation | Position detection apparatus |
| US4842408A (en) * | 1986-05-09 | 1989-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Phase shift measuring apparatus utilizing optical meterodyne techniques |
| JPH0718714B2 (ja) * | 1988-05-10 | 1995-03-06 | キヤノン株式会社 | エンコーダー |
| JP2603305B2 (ja) * | 1988-07-19 | 1997-04-23 | キヤノン株式会社 | 変位測定装置 |
| JP3244769B2 (ja) * | 1991-07-11 | 2002-01-07 | キヤノン株式会社 | 測定方法及び測定装置 |
| DE69211086T2 (de) * | 1991-10-03 | 1996-11-14 | Canon Kk | Messverfahren und Messgerät |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP04101319A patent/JP3109900B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-19 US US08/047,655 patent/US5541729A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182249A (ja) * | 2003-10-22 | 2008-08-07 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法並びに測定装置 |
Also Published As
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