JPH0711406B2 - 高精度干渉計装置 - Google Patents
高精度干渉計装置Info
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- JPH0711406B2 JPH0711406B2 JP60171420A JP17142085A JPH0711406B2 JP H0711406 B2 JPH0711406 B2 JP H0711406B2 JP 60171420 A JP60171420 A JP 60171420A JP 17142085 A JP17142085 A JP 17142085A JP H0711406 B2 JPH0711406 B2 JP H0711406B2
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- Japan
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- optical path
- light
- reciprocating
- incident surface
- beam splitter
- Prior art date
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、干渉計、特に干渉計を用いた物体の移動量を
検出するための干渉計装置に関する。
検出するための干渉計装置に関する。
従来、物体の位置や移動量を正確に計測するために干渉
計を用いた装置が種々実用化されている。第６図はマイ
ケルソンの干渉計の原理的構成を示している。レーザー
光源１からの光束は光分割器としてのハーフミラー２で
反射光と透過光とに分割される。レーザー光源としては
He-Neレーザー等の安定なものが用いられる。ハーフミ
ラー２で反射された光束は参照波となるもので、固定鏡
３で反射されて戻りハーフミラー２を透過する。他方、
レーザー光源１から供給されてハーフミラー２を透過す
る光束は移動鏡４で反射されて戻り、ハーフミラー２で
更に反射され、前述の固定鏡からの光束と干渉してディ
テクター５上で干渉縞を形成する。移動鏡４は被測定物
体4aを載置する部材と一体となっており、被測定物体の
移動量と同量だけ移動する。移動鏡４が動くとディテク
ター上での干渉縞の明暗が変化し、その明暗の変化量に
よって移動鏡、即ち被測定物体の移動量を測定すること
が可能である。
計を用いた装置が種々実用化されている。第６図はマイ
ケルソンの干渉計の原理的構成を示している。レーザー
光源１からの光束は光分割器としてのハーフミラー２で
反射光と透過光とに分割される。レーザー光源としては
He-Neレーザー等の安定なものが用いられる。ハーフミ
ラー２で反射された光束は参照波となるもので、固定鏡
３で反射されて戻りハーフミラー２を透過する。他方、
レーザー光源１から供給されてハーフミラー２を透過す
る光束は移動鏡４で反射されて戻り、ハーフミラー２で
更に反射され、前述の固定鏡からの光束と干渉してディ
テクター５上で干渉縞を形成する。移動鏡４は被測定物
体4aを載置する部材と一体となっており、被測定物体の
移動量と同量だけ移動する。移動鏡４が動くとディテク
ター上での干渉縞の明暗が変化し、その明暗の変化量に
よって移動鏡、即ち被測定物体の移動量を測定すること
が可能である。
このような干渉計によれば、信号分割精度により使用波
長を16分割した程度までの精度で計測を行うことが可能
であり、例えば波長λ＝633nmのHe-Neレーザーを用いる
場合には、0.04μｍ程度の測定精度が可能となる。しか
し、これよりも高精度が要求される場合には、固定鏡及
び被検物体側の移動鏡での光束の反射回数を増すことが
必要となるため、光学系が複雑となって干渉縞を形成す
る光量が減少し、信号強度が低下して検出精度を高める
ことが難しくなり、また装置全体の複雑化・大型化が避
けられなかった。
長を16分割した程度までの精度で計測を行うことが可能
であり、例えば波長λ＝633nmのHe-Neレーザーを用いる
場合には、0.04μｍ程度の測定精度が可能となる。しか
し、これよりも高精度が要求される場合には、固定鏡及
び被検物体側の移動鏡での光束の反射回数を増すことが
必要となるため、光学系が複雑となって干渉縞を形成す
る光量が減少し、信号強度が低下して検出精度を高める
ことが難しくなり、また装置全体の複雑化・大型化が避
けられなかった。
本発明の目的は、比較的小型でありながら信号分割精度
を同一としても測定精度を格段に向上させることのでき
る干渉計装置を提供することにある。
を同一としても測定精度を格段に向上させることのでき
る干渉計装置を提供することにある。
本発明による干渉計装置は、被測定物体と一体的に移動
する移動鏡の移動量に対し、検出系での干渉縞の変化量
が４倍となるよう構成したものである。即ち、コヒーレ
ント光束を供給する光源手段、該光源手段からの光束を
所定の入射面内にて移動鏡に向かう第１光路10と固定鏡
に向かう第２光路20とに分割する光分割器、前記第１光
路上に配置され前記移動鏡との間で４つの往復光路を形
成し、これら４つの光路に沿って前記光分割器からの光
束を該移動鏡上にて４回反射させた後に前記光分割器へ
戻すための第１往復光路形成手段、前記第２光路上に配
置され前記固定鏡との間で４つの往復光路を形成し、こ
れら４つの光路に沿って前記光分割器からの光束を該固
定鏡上にて４回反射させた後に前記光分割器へ戻すため
の第２往復光路形成手段、とを有するものである。
する移動鏡の移動量に対し、検出系での干渉縞の変化量
が４倍となるよう構成したものである。即ち、コヒーレ
ント光束を供給する光源手段、該光源手段からの光束を
所定の入射面内にて移動鏡に向かう第１光路10と固定鏡
に向かう第２光路20とに分割する光分割器、前記第１光
路上に配置され前記移動鏡との間で４つの往復光路を形
成し、これら４つの光路に沿って前記光分割器からの光
束を該移動鏡上にて４回反射させた後に前記光分割器へ
戻すための第１往復光路形成手段、前記第２光路上に配
置され前記固定鏡との間で４つの往復光路を形成し、こ
れら４つの光路に沿って前記光分割器からの光束を該固
定鏡上にて４回反射させた後に前記光分割器へ戻すため
の第２往復光路形成手段、とを有するものである。
ここで、「入射面」は、該光分割器に入射する光線と、
透過及び反射する光線とを含む平面として定義されるも
のである。
透過及び反射する光線とを含む平面として定義されるも
のである。
そして、第１往復光路形成手段は、前記光分割器の入射
面と光学的に一致する第１入射面と該第１入射面と平行
な第２入射面とを有する第１偏光ビームスプリッター
と、該第１偏光ビームスプリッターの一方の入射面内に
て反射された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材
と、前記第２の入射面内にて前記移動鏡から反射して該
第１偏光ビームスプリッターを通過する光束を再度前記
移動鏡へ向ける往復反射部材と、前記第１偏光ビームス
プリッターと前記移動鏡との間の光路中に配置された四
分の一波長板とを有している。同様に、第２往復光路形
成手段は、前記光分割器の入射面と光学的に一致する第
１入射面と該第１入射面と平行な第２入射面とを有する
第２偏光ビームスプリッターと、該第２偏光ビームスプ
リッターの一方の入射面内にて反射された光束を他方の
入射面内へ導く光束移送部材と、前記第２の入射面内に
て前記固定鏡から反射して該第１偏光ビームスプリッタ
ーを通過する光束を再度前記移動鏡へ向ける往復反射部
材と、前記第２偏光ビームスプリッターと前記固定鏡と
の間の光路中に配置された四分の一波長板とを有してい
る。
面と光学的に一致する第１入射面と該第１入射面と平行
な第２入射面とを有する第１偏光ビームスプリッター
と、該第１偏光ビームスプリッターの一方の入射面内に
て反射された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材
と、前記第２の入射面内にて前記移動鏡から反射して該
第１偏光ビームスプリッターを通過する光束を再度前記
移動鏡へ向ける往復反射部材と、前記第１偏光ビームス
プリッターと前記移動鏡との間の光路中に配置された四
分の一波長板とを有している。同様に、第２往復光路形
成手段は、前記光分割器の入射面と光学的に一致する第
１入射面と該第１入射面と平行な第２入射面とを有する
第２偏光ビームスプリッターと、該第２偏光ビームスプ
リッターの一方の入射面内にて反射された光束を他方の
入射面内へ導く光束移送部材と、前記第２の入射面内に
て前記固定鏡から反射して該第１偏光ビームスプリッタ
ーを通過する光束を再度前記移動鏡へ向ける往復反射部
材と、前記第２偏光ビームスプリッターと前記固定鏡と
の間の光路中に配置された四分の一波長板とを有してい
る。
さらに、本発明では、固定鏡と移動鏡とを平面鏡にて構
成されるようにしている。
成されるようにしている。
尚、第１ビームスプリッターの入射面と第１偏光ビーム
スプリッターの入射面とが「光学的に一致する」とは、
両ビームスプリッターの間に介在する反射部材等の光学
素子を経由しても実質的に第１ビームスプリッターの入
射面が第１偏光ビームスプリッターの入射面と合致して
いることを意味する。第２偏光ビームスプリッターにつ
いても同様である。そして、第１往復光路形成手段中の
往復反射部材は、互いに直交して設けられた２つの反射
面を有し、第２往復光路形成手段中の往復反射部材は、
互いに直交して設けられた２つの反射面を有するように
構成されることが望ましい。また、第１往復光路形成手
段の前記第１入射面と前記第２入射面とは空間的に分離
された位置に設けられ、かつ第２往復光路形成手段の前
記第１入射面と前記第２入射面とは空間的に分離された
位置に設けられるように構成することが望ましい。
スプリッターの入射面とが「光学的に一致する」とは、
両ビームスプリッターの間に介在する反射部材等の光学
素子を経由しても実質的に第１ビームスプリッターの入
射面が第１偏光ビームスプリッターの入射面と合致して
いることを意味する。第２偏光ビームスプリッターにつ
いても同様である。そして、第１往復光路形成手段中の
往復反射部材は、互いに直交して設けられた２つの反射
面を有し、第２往復光路形成手段中の往復反射部材は、
互いに直交して設けられた２つの反射面を有するように
構成されることが望ましい。また、第１往復光路形成手
段の前記第１入射面と前記第２入射面とは空間的に分離
された位置に設けられ、かつ第２往復光路形成手段の前
記第１入射面と前記第２入射面とは空間的に分離された
位置に設けられるように構成することが望ましい。
以下、図示した実施例について説明する。第１図は、本
発明による第１実施例の構成を示す斜視図である。第１
図中には、光線の進行方向を矢印で示すと共に、各位置
における偏光の偏光方向を示すための矢印と記号Ｓ（入
射面に垂直）,P（入射面に平行）により偏光方向の識別
を示した。
発明による第１実施例の構成を示す斜視図である。第１
図中には、光線の進行方向を矢印で示すと共に、各位置
における偏光の偏光方向を示すための矢印と記号Ｓ（入
射面に垂直）,P（入射面に平行）により偏光方向の識別
を示した。
レーザー光源１から発するコヒーレント光束は、移動鏡
４と固定鏡３とに向かう第１と第２の光路に分割するた
めの光分割器としての半透過プリズム２に入射する。こ
のとき光源１からの光束は、半透過プリズム２の入射面
に平行な偏光成分のみの光線、即ちＰ偏光となってお
り、そのうち50％が半透過プリズム２を透過して第１光
路10に沿って進み移動鏡へ向けられ、他の50％が半透過
プリズム２の半透過面2aで反射されて第２光路20に沿っ
て進み固定鏡へ向けられる。
４と固定鏡３とに向かう第１と第２の光路に分割するた
めの光分割器としての半透過プリズム２に入射する。こ
のとき光源１からの光束は、半透過プリズム２の入射面
に平行な偏光成分のみの光線、即ちＰ偏光となってお
り、そのうち50％が半透過プリズム２を透過して第１光
路10に沿って進み移動鏡へ向けられ、他の50％が半透過
プリズム２の半透過面2aで反射されて第２光路20に沿っ
て進み固定鏡へ向けられる。
第１光路10上には、第１偏光ビームスプリッターPB1が
配置されており、第１偏光ビームスプリッターと移動鏡
４との間の光路中にはλ/4板Ｑが配置されている。第１
偏光ビームスプリッターPB1は入射面に平行なＰ偏光を
透過し、入射面に垂直なＳ偏光を反射する特性を有して
いる。従って、第１光路10に沿って半透過プリズム２か
らこの第１偏光ビームスプリッターPB1に入射するＰ偏
光は、半透過プリズム２の入射面と実質的に一致する第
１入射面内を透過して移動鏡４を往復する第１の往復光
路11に沿って進み、移動鏡４上の点A1で反射された後第
１偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第１偏光
ビームスプリッターPB1に戻ってきた光線は、その途中
でλ/4板Ｑを２回通過しているので偏光方向が90度変換
されてＳ偏光となっており、このため第１偏光ビームス
プリッターPB1の第１入射面内で反射される。この反射
されたＳ偏光は、光束移送部材としての直角プリズム６
に入射する直角プリズム６は第１偏光ビームスプリッタ
ーの第１入射面に対して45度傾斜した２つの反射面6a,6
bを有している。これに入射するＳ偏光は、直角プリズ
ム６の各斜面で反射されて、第１偏光ビームスプリッタ
ーPB1の第２入射面に導かれる。そしてＳ偏光は、第２
入射面内で反射され、移動鏡４を往復する第２往復光路
12に沿って進み、移動鏡上の点A2で反射された後第１偏
光ビームスプリッターPB1に戻る。このとき第２往復光
路中にもλ/4板Ｑが配置されているので、偏光方向が90
度変換されたＰ偏光となっており、このため第１偏光ビ
ームスプリッターPB1を第２入射面に沿って透過する。
配置されており、第１偏光ビームスプリッターと移動鏡
４との間の光路中にはλ/4板Ｑが配置されている。第１
偏光ビームスプリッターPB1は入射面に平行なＰ偏光を
透過し、入射面に垂直なＳ偏光を反射する特性を有して
いる。従って、第１光路10に沿って半透過プリズム２か
らこの第１偏光ビームスプリッターPB1に入射するＰ偏
光は、半透過プリズム２の入射面と実質的に一致する第
１入射面内を透過して移動鏡４を往復する第１の往復光
路11に沿って進み、移動鏡４上の点A1で反射された後第
１偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第１偏光
ビームスプリッターPB1に戻ってきた光線は、その途中
でλ/4板Ｑを２回通過しているので偏光方向が90度変換
されてＳ偏光となっており、このため第１偏光ビームス
プリッターPB1の第１入射面内で反射される。この反射
されたＳ偏光は、光束移送部材としての直角プリズム６
に入射する直角プリズム６は第１偏光ビームスプリッタ
ーの第１入射面に対して45度傾斜した２つの反射面6a,6
bを有している。これに入射するＳ偏光は、直角プリズ
ム６の各斜面で反射されて、第１偏光ビームスプリッタ
ーPB1の第２入射面に導かれる。そしてＳ偏光は、第２
入射面内で反射され、移動鏡４を往復する第２往復光路
12に沿って進み、移動鏡上の点A2で反射された後第１偏
光ビームスプリッターPB1に戻る。このとき第２往復光
路中にもλ/4板Ｑが配置されているので、偏光方向が90
度変換されたＰ偏光となっており、このため第１偏光ビ
ームスプリッターPB1を第２入射面に沿って透過する。
第２入射面に沿って第１偏光ビームスプリッターPB1を
透過したＰ偏光は、往復反射部材としての直角プリズム
７の互いに直交する２つの反射面で反射されて第１偏光
ビームスプリッターに戻ってくる。この往復反射部材７
によって、Ｐ偏光は進行方向を180度変換されると共に
平行移動されて第２入射面内で異なる位置、図中では下
方に変位されてくる。このＰ偏光は第１偏光ビームスプ
リッターをその第２入射面に沿って透過して、第３の往
復光路13に導かれ、移動鏡４上の点A3で反射された後第
１偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第３往復
光路13中にもλ/4板Ｑが配置されているので、偏光方向
が90度変換されたＳ偏光となって、第２入射面内で反射
され、直角プリズム６の各斜面で反射されて、今度は逆
に第１偏光ビームスプリッターPB1の第１入射面に導か
れる。第１入射面に達するＳ偏光の位置は、前記往復反
射部材７による光線の変位量に等しい量だけ移動してお
り、この位置で移動鏡４に向かう第４往復光路14に沿っ
て移動鏡へ向けて反射される。移動鏡４の点A4で反射さ
れて第１偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる光線
は、第４光路中にも配置されたλ/4板Ｑによって偏光方
向が90度変換されてＰ偏光となり、第１偏光ビームスプ
リッターPB1を第１入射面に沿って透過する。この透過
Ｐ偏光は、半透過プリズム２を透過して、後記する固定
鏡からの光線と共に検出器５に入射する。
透過したＰ偏光は、往復反射部材としての直角プリズム
７の互いに直交する２つの反射面で反射されて第１偏光
ビームスプリッターに戻ってくる。この往復反射部材７
によって、Ｐ偏光は進行方向を180度変換されると共に
平行移動されて第２入射面内で異なる位置、図中では下
方に変位されてくる。このＰ偏光は第１偏光ビームスプ
リッターをその第２入射面に沿って透過して、第３の往
復光路13に導かれ、移動鏡４上の点A3で反射された後第
１偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第３往復
光路13中にもλ/4板Ｑが配置されているので、偏光方向
が90度変換されたＳ偏光となって、第２入射面内で反射
され、直角プリズム６の各斜面で反射されて、今度は逆
に第１偏光ビームスプリッターPB1の第１入射面に導か
れる。第１入射面に達するＳ偏光の位置は、前記往復反
射部材７による光線の変位量に等しい量だけ移動してお
り、この位置で移動鏡４に向かう第４往復光路14に沿っ
て移動鏡へ向けて反射される。移動鏡４の点A4で反射さ
れて第１偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる光線
は、第４光路中にも配置されたλ/4板Ｑによって偏光方
向が90度変換されてＰ偏光となり、第１偏光ビームスプ
リッターPB1を第１入射面に沿って透過する。この透過
Ｐ偏光は、半透過プリズム２を透過して、後記する固定
鏡からの光線と共に検出器５に入射する。
尚、第2A図は入射面に平行な面での光線の進行順序を示
す側面図であり、第2B図は入射面に垂直な面での第２光
路中の光線の進行順序を示す平面図である。各図におい
て、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際には
同一直線上に重複する光路を、分かり易くするために故
意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線の入
射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして示し
た。
す側面図であり、第2B図は入射面に垂直な面での第２光
路中の光線の進行順序を示す平面図である。各図におい
て、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際には
同一直線上に重複する光路を、分かり易くするために故
意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線の入
射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして示し
た。
以上が、光分割器としての半透過プリズム２を透過して
移動反射鏡４に向かい、４回の反射を受けて戻ってくる
ための光学系である。そして、半透過プリズム２の半透
過面2aで反射される第２光路20、即ち、固定鏡３で４回
の反射を受けて戻ってくるための光学系は、光路屈曲用
の反射鏡Ｍを介してはいるが、実質的に前記の第１光路
と等価である。具体的には、第１図に示した如く、第１
光路10における第１偏光ビームスプリッターPB1が第２
偏光ビームスプリッターPB2に対応し、光束移送部材と
しての直角プリズム６が直角プリズム８に対応し、さら
に往復反射部材としての直角プリズム７が直角プリズム
９に対応する。そして、第２偏光ビームスプリッターPB
2と固定鏡３との間の各光路中に、λ/4板Ｑが配置され
ており、これを往復通過する直線偏光がその偏光方向を
90度変換されることも同様である。
移動反射鏡４に向かい、４回の反射を受けて戻ってくる
ための光学系である。そして、半透過プリズム２の半透
過面2aで反射される第２光路20、即ち、固定鏡３で４回
の反射を受けて戻ってくるための光学系は、光路屈曲用
の反射鏡Ｍを介してはいるが、実質的に前記の第１光路
と等価である。具体的には、第１図に示した如く、第１
光路10における第１偏光ビームスプリッターPB1が第２
偏光ビームスプリッターPB2に対応し、光束移送部材と
しての直角プリズム６が直角プリズム８に対応し、さら
に往復反射部材としての直角プリズム７が直角プリズム
９に対応する。そして、第２偏光ビームスプリッターPB
2と固定鏡３との間の各光路中に、λ/4板Ｑが配置され
ており、これを往復通過する直線偏光がその偏光方向を
90度変換されることも同様である。
従って、半透過プリズム２で反射されて第２光路を進む
Ｐ偏光は、反射鏡Ｍで反射された後、第２偏光ビームス
プリッターPB2の第１入射面を透過し、まず固定鏡上の
点B1で反射され、λ/4板Ｑを往復通過して（第１往復光
路21）Ｓ偏光となり、光束移送部材としての直角プリズ
ム８を通って第２偏光ビームスプリッターの第２入射面
内に導かれる。そして固定鏡上の点B2で反射され、λ/4
板Ｑを往復通過して（第２往復光路22）Ｐ偏光となり、
往復反射部材としての直角プリズム９を経由し、点B3で
の反射を受けてλ/4板Ｑを往復通過して（第３往復光路
23）Ｓ偏光となる。次に、再び光束移送部材としての直
角プリズム８を通って第２偏光ビームスプリッターPB2
の第１入射面内に戻り、固定鏡上の点B4で反射されてλ
/4板Ｑを往復通過して（第４往復光路24）Ｐ偏光となっ
た後、第２偏光ビームスプリッターPB2を透過する。そ
して、反射鏡Ｍを経てビームスプリッター２に戻り、こ
こで反射されて第２光路に沿って移動鏡４から戻ってく
る光線とともに検出器５に入射する。
Ｐ偏光は、反射鏡Ｍで反射された後、第２偏光ビームス
プリッターPB2の第１入射面を透過し、まず固定鏡上の
点B1で反射され、λ/4板Ｑを往復通過して（第１往復光
路21）Ｓ偏光となり、光束移送部材としての直角プリズ
ム８を通って第２偏光ビームスプリッターの第２入射面
内に導かれる。そして固定鏡上の点B2で反射され、λ/4
板Ｑを往復通過して（第２往復光路22）Ｐ偏光となり、
往復反射部材としての直角プリズム９を経由し、点B3で
の反射を受けてλ/4板Ｑを往復通過して（第３往復光路
23）Ｓ偏光となる。次に、再び光束移送部材としての直
角プリズム８を通って第２偏光ビームスプリッターPB2
の第１入射面内に戻り、固定鏡上の点B4で反射されてλ
/4板Ｑを往復通過して（第４往復光路24）Ｐ偏光となっ
た後、第２偏光ビームスプリッターPB2を透過する。そ
して、反射鏡Ｍを経てビームスプリッター２に戻り、こ
こで反射されて第２光路に沿って移動鏡４から戻ってく
る光線とともに検出器５に入射する。
上記の構成において、各偏光ビームスプリッターPB1,PB
2の第１入射面は、第１往復光路11,21と第４往復光路1
4,24とを含む面であり、第２入射面は、第２往復光路1
2,22と第３往復光路13,23とを含む面である。そして、
第１偏光ビームスプリッターPB1と移動鏡４、及び第２
偏光ビームスプリッターPB2と固定鏡３との間に配置さ
れるλ/4板Ｑを、第１図に示したごとく第１と第４の往
復光路で共用すると共に、第２と第３の往復光路で共用
するのみならず、第１から第４までの４つの往復光路を
横切るように配置された大きなλ/4板Ｑとして一体的に
設けることも可能である。
2の第１入射面は、第１往復光路11,21と第４往復光路1
4,24とを含む面であり、第２入射面は、第２往復光路1
2,22と第３往復光路13,23とを含む面である。そして、
第１偏光ビームスプリッターPB1と移動鏡４、及び第２
偏光ビームスプリッターPB2と固定鏡３との間に配置さ
れるλ/4板Ｑを、第１図に示したごとく第１と第４の往
復光路で共用すると共に、第２と第３の往復光路で共用
するのみならず、第１から第４までの４つの往復光路を
横切るように配置された大きなλ/4板Ｑとして一体的に
設けることも可能である。
さて、第３図の斜視図に示した本発明による第２実施例
は、上記第１実施例と基本的には同一であるが、移動鏡
４での第２往復光路12から第３往復光路13へ光線を反射
するための往復反射部材（直角プリズム７）と、固定鏡
３での第２往復光路22から第３往復光路23へ光線を反射
するための往復反射部材（直角プリズム９）とを１つの
直角プリズムで共用する構成とした点で異なっている。
そして、このために移動鏡４側の第１光路中における往
復反射部材に達する光路と、固定鏡３の第２光路中にお
ける往復反射部材に達する光路とを第３の偏光ビームス
プリッターPB3で交差させると共に、第３偏光ビームス
プリッターPB3の移動鏡４側、即ち第１偏光ビームスプ
リッターPB1との間に、λ/2板Ｈが挿入されている。
は、上記第１実施例と基本的には同一であるが、移動鏡
４での第２往復光路12から第３往復光路13へ光線を反射
するための往復反射部材（直角プリズム７）と、固定鏡
３での第２往復光路22から第３往復光路23へ光線を反射
するための往復反射部材（直角プリズム９）とを１つの
直角プリズムで共用する構成とした点で異なっている。
そして、このために移動鏡４側の第１光路中における往
復反射部材に達する光路と、固定鏡３の第２光路中にお
ける往復反射部材に達する光路とを第３の偏光ビームス
プリッターPB3で交差させると共に、第３偏光ビームス
プリッターPB3の移動鏡４側、即ち第１偏光ビームスプ
リッターPB1との間に、λ/2板Ｈが挿入されている。
第4A図は入射面に平行な面での光線の進行順序を示す側
面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第２光路中
の光線の進行順序を示す平面図である。これらの図にお
いても、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際
には同一直線上に重複する光路を、分かり易くするため
に故意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線
の入射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして
示した。
面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第２光路中
の光線の進行順序を示す平面図である。これらの図にお
いても、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際
には同一直線上に重複する光路を、分かり易くするため
に故意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線
の入射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして
示した。
このような第２実施例の構成において、移動鏡４側の第
２往復光路12を経て、第１偏光ビームスプリッターPB1
を透過したＰ偏光は、λ/2板Ｈを通過することによっ
て、偏光方向が90度変換されてＳ偏光となり、第３偏光
ビームスプリッターPB3で反射されて、直角プリズム30
に入射する。直角プリズム30では、各反射面で反射され
ることによって進行方向が180度変換されると共に、同
一入射面内の位置が変位され、蓋び第３偏光ビームスプ
リッターPB3で反射されて、λ/2板Ｈを通過する。λ/2
板Ｈを通過した光線は、Ｐ偏光となって第１偏光ビーム
スプリッターPB1を透過して、第３往復光路に沿って移
動鏡４に達する。他方、固定鏡３側の第２往復光路22を
経て、第２偏光ビームスプリッターPB2を透過したＰ偏
光は、反射鏡Ｍで反射されて、第３偏光ビームスプリッ
ターPB3を透過して直角プリズム30に入射し、同様に各
反射面で反射させることによって進行方向が180度変換
されると共に、同一入射面内での位置が変位され、再び
第３偏光ビームスプリッターPB3を透過する。そして反
射鏡Ｍで反射されてそのまま第２偏光ビームスプリッタ
ーPB2に達し、これを透過して第３往復光路23に沿って
固定鏡３に達する。
２往復光路12を経て、第１偏光ビームスプリッターPB1
を透過したＰ偏光は、λ/2板Ｈを通過することによっ
て、偏光方向が90度変換されてＳ偏光となり、第３偏光
ビームスプリッターPB3で反射されて、直角プリズム30
に入射する。直角プリズム30では、各反射面で反射され
ることによって進行方向が180度変換されると共に、同
一入射面内の位置が変位され、蓋び第３偏光ビームスプ
リッターPB3で反射されて、λ/2板Ｈを通過する。λ/2
板Ｈを通過した光線は、Ｐ偏光となって第１偏光ビーム
スプリッターPB1を透過して、第３往復光路に沿って移
動鏡４に達する。他方、固定鏡３側の第２往復光路22を
経て、第２偏光ビームスプリッターPB2を透過したＰ偏
光は、反射鏡Ｍで反射されて、第３偏光ビームスプリッ
ターPB3を透過して直角プリズム30に入射し、同様に各
反射面で反射させることによって進行方向が180度変換
されると共に、同一入射面内での位置が変位され、再び
第３偏光ビームスプリッターPB3を透過する。そして反
射鏡Ｍで反射されてそのまま第２偏光ビームスプリッタ
ーPB2に達し、これを透過して第３往復光路23に沿って
固定鏡３に達する。
第５図の斜視図に示した第３実施例では、光源手段１か
ら、Ｐ偏光とＳ偏光との互いに直交する直線偏光のコヒ
ーレント光束を供給する構成とし、このために光源から
の光束を移動鏡４と固定鏡３とに分離する光分割器２を
も偏光ビームスプリッターで構成したものである。従っ
て、前述の第２実施例における光分割器２と第３偏光ビ
ームスプリッターPB3とを一体の偏光ビームスプリッタ
ーとして構成し、また固定鏡３側の第２光路上に新たに
λ/2板Ｈを配置したものである。
ら、Ｐ偏光とＳ偏光との互いに直交する直線偏光のコヒ
ーレント光束を供給する構成とし、このために光源から
の光束を移動鏡４と固定鏡３とに分離する光分割器２を
も偏光ビームスプリッターで構成したものである。従っ
て、前述の第２実施例における光分割器２と第３偏光ビ
ームスプリッターPB3とを一体の偏光ビームスプリッタ
ーとして構成し、また固定鏡３側の第２光路上に新たに
λ/2板Ｈを配置したものである。
このような第３実施例の構成において、光源手段１から
供給されるＰ偏光は、光分割器２としての偏光ビームス
プリッターを透過して第１偏光ビームスプリッターPB1
に達し、以降の光路は前述の第２実施例と全く同様にし
て、移動鏡４での４回の反射を受けた後、再び光分割器
２に戻り、これを透過して検出器５に入射する。他方、
光源手段１から供給されるＳ偏光は、光分割器２として
の偏光ビームスプリッターで反射された後に、λ/2板Ｈ
を通過し、ここで偏光方向の90度の回転を受けてＰ偏光
となり、第２偏光ビームスプリッターPB2に達する。第
２偏光ビームスプリッターPB2以降の光路は前述の第２
実施例と全く同様であり、固定鏡３での４回の反射の受
けた後、再び第２偏光ビームスプリッターPB2に戻りＰ
偏光の状態でこれを透過し、λ/2板Ｈに達する。そして
λ/2板Ｈで偏光方向の90度の回転を受けてＳ偏光に戻
り、ビームスプリッター２としての偏光ビームスプリッ
ターによって反射されて、検出器５に入射する。
供給されるＰ偏光は、光分割器２としての偏光ビームス
プリッターを透過して第１偏光ビームスプリッターPB1
に達し、以降の光路は前述の第２実施例と全く同様にし
て、移動鏡４での４回の反射を受けた後、再び光分割器
２に戻り、これを透過して検出器５に入射する。他方、
光源手段１から供給されるＳ偏光は、光分割器２として
の偏光ビームスプリッターで反射された後に、λ/2板Ｈ
を通過し、ここで偏光方向の90度の回転を受けてＰ偏光
となり、第２偏光ビームスプリッターPB2に達する。第
２偏光ビームスプリッターPB2以降の光路は前述の第２
実施例と全く同様であり、固定鏡３での４回の反射の受
けた後、再び第２偏光ビームスプリッターPB2に戻りＰ
偏光の状態でこれを透過し、λ/2板Ｈに達する。そして
λ/2板Ｈで偏光方向の90度の回転を受けてＳ偏光に戻
り、ビームスプリッター２としての偏光ビームスプリッ
ターによって反射されて、検出器５に入射する。
上記第３実施例の如く、光源手段１からあらかじめＰ偏
光及びＳ偏光を供給する場合には、両偏光の周波数を若
干異なる値としておき、検出器５によってこれらの干渉
による唸りを検出することによって、干渉縞の測定精度
を高めることも可能である。
光及びＳ偏光を供給する場合には、両偏光の周波数を若
干異なる値としておき、検出器５によってこれらの干渉
による唸りを検出することによって、干渉縞の測定精度
を高めることも可能である。
以上の如く、本発明によれば移動鏡及び固定鏡におい
て、おのおの４回の反射を行うことができるため、従来
と同程度の波長分解能を有する場合にも、一挙に４倍の
精度での測定が可能となり、極めて精度の高い測定が可
能となる。しかも、光学系の構成を余り複雑化すること
なく、また偏光によって光束を繰り返し各反射面へ効率
良く導く構成であるため、４回反射に必要な長い光路の
割には光量の減衰が少なく、信号強度を大きく低下させ
る恐れもない。
て、おのおの４回の反射を行うことができるため、従来
と同程度の波長分解能を有する場合にも、一挙に４倍の
精度での測定が可能となり、極めて精度の高い測定が可
能となる。しかも、光学系の構成を余り複雑化すること
なく、また偏光によって光束を繰り返し各反射面へ効率
良く導く構成であるため、４回反射に必要な長い光路の
割には光量の減衰が少なく、信号強度を大きく低下させ
る恐れもない。
第１図は本発明による第１実施例の構成を示す斜視図、
第2A図は第１実施例において入射面に平行な面での光線
の進行順序を示す側面図であり、第2B図は入射面に垂直
な面での第２光路中の光線の進行順序を示す平面図、第
３図は第２実施例の構成を示す斜視図、第4A図は第２実
施例において入射面に平行な面での光線の進行順序を示
す側面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第２光
路中の光線の進行順序を示す平面図、第５図は第３実施
例の構成を示す斜視図、第６図はマイケルソンの干渉計
の原理的構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １……光源手段 ２……ビームスプリッター ３……固定鏡 ４……移動鏡 ５……検出器 PB1……第１偏光ビームスプリッター PB2……第２偏光ビームスプリッター PB3……第３偏光ビームスプリッター 6,8……光束移送部材 7,9,30……往復反射部材 Ｑ……λ/4板 Ｈ……λ/2板
第2A図は第１実施例において入射面に平行な面での光線
の進行順序を示す側面図であり、第2B図は入射面に垂直
な面での第２光路中の光線の進行順序を示す平面図、第
３図は第２実施例の構成を示す斜視図、第4A図は第２実
施例において入射面に平行な面での光線の進行順序を示
す側面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第２光
路中の光線の進行順序を示す平面図、第５図は第３実施
例の構成を示す斜視図、第６図はマイケルソンの干渉計
の原理的構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １……光源手段 ２……ビームスプリッター ３……固定鏡 ４……移動鏡 ５……検出器 PB1……第１偏光ビームスプリッター PB2……第２偏光ビームスプリッター PB3……第３偏光ビームスプリッター 6,8……光束移送部材 7,9,30……往復反射部材 Ｑ……λ/4板 Ｈ……λ/2板
Claims (3)
- 【請求項１】コヒーレント光束を供給する光源手段、 該光源手段からの光束を所定の入射面内にて移動鏡に向
かう第１光路と固定鏡に向かう第２光路とに分割する光
分割器、 前記第１光路上に配置され前記移動鏡との間で４つの往
復光路を形成し、これら４つの光路に沿って前記光分割
器からの光束を該移動鏡上にて４回反射させた後に前記
光分割器へ戻すための第１往復光路形成手段、 前記第２光路上に配置され前記固定鏡との間で４つの往
復光路を形成し、これら４つの光路に沿って前記光分割
器からの光束を該固定鏡上にて４回反射させた後に前記
光分割器へ戻すための第１往復光路形成手段、とを有
し、 前記第１往復光路形成手段は、前記光分割器の入射面と
光学的に一致する第１入射面と該第１入射面と平行な第
２入射面とを有する第１偏光ビームスプリッターと、該
第１偏光ビームスプリッターの一方の入射面内にて反射
された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材と、前
記第２の入射面内にて前記移動鏡から反射されて該第１
偏光ビームスプリッターを通過する光束を前記移動鏡の
異なる位置へ向けて反射する往復反射部材と、前記第１
偏光ビームスプリッターと前記移動鏡との間の光路中に
配置された四分の一波長板とを有し、 前記第２往復光路形成手段は、前記光分割器の入射面と
光学的に一致する第１入射面と該第１入射面と平行な第
２入射面とを有する第２偏光ビームスプリッターと、該
第２偏光ビームスプリッターの一方の入射面内にて反射
された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材と、前
記第２の入射面内にて前記固定鏡から反射されて該第２
偏光ビームスプリッターを通過する光束を前記固定鏡の
異なる位置へ向けて反射する往復反射部材と、前記第２
偏光ビームスプリッターと前記固定鏡との間の光路中に
配置された四分の一波長板とを有し、 前記固定鏡と前記移動鏡とは、平面鏡にて構成されるこ
とを特徴とする高精度干渉計装置。 - 【請求項２】前記第１往復光路形成手段中の前記往復反
射部材は、互いに直交して設けられた２つの反射面を有
し、前記第２往復光路形成手段中の前記往復反射部材
は、互いに直交して設けられた２つの反射面を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高精度干渉
計装置。 - 【請求項３】前記第１往復光路形成手段中の前記第１入
射面と前記第２入射面とは空間的に分離された位置に設
けられ、、前記第２往復光路形成手段中の前記第１入射
面と前記第２入射面とは空間的に分離された位置に設け
られることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高
精度干渉計装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171420A JPH0711406B2 (ja) | 1985-08-03 | 1985-08-03 | 高精度干渉計装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171420A JPH0711406B2 (ja) | 1985-08-03 | 1985-08-03 | 高精度干渉計装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232305A JPS6232305A (ja) | 1987-02-12 |
| JPH0711406B2 true JPH0711406B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=15922800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60171420A Expired - Lifetime JPH0711406B2 (ja) | 1985-08-03 | 1985-08-03 | 高精度干渉計装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711406B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5631523A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-30 | Lemfoerder Metallwaren Ag | Ball joint |
| JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
-
1985
- 1985-08-03 JP JP60171420A patent/JPH0711406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5631523A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-30 | Lemfoerder Metallwaren Ag | Ball joint |
| JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232305A (ja) | 1987-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |