JPH10132508A - Interferometer device - Google Patents

Interferometer device

Info

Publication number
JPH10132508A
JPH10132508A JP9330667A JP33066797A JPH10132508A JP H10132508 A JPH10132508 A JP H10132508A JP 9330667 A JP9330667 A JP 9330667A JP 33066797 A JP33066797 A JP 33066797A JP H10132508 A JPH10132508 A JP H10132508A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical path
measurement
interferometer
prism
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9330667A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3019050B2 (en
Inventor
Masashi Sueyoshi
正史 末吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9330667A priority Critical patent/JP3019050B2/en
Publication of JPH10132508A publication Critical patent/JPH10132508A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3019050B2 publication Critical patent/JP3019050B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a highly precise measurement by forming a measuring optical path and a reference optical path by an optical member in which the bonding surface of two right-angled prisms is formed of a polarizing separating plane. SOLUTION: A prescribed arithmetic expression is stored in an arithmetic processing part 10. Thus, the arithmetic processing part 10 executes the calculation of the prescribed expression by use of respective output signal XA, XB from first and second receivers 7a, 7b and the refractive index (n) of a gas in the initial stage of measurement start on the basis of the output of a refractive index detector, and outputs an arithmetic result in which the measurement error accompanying the refractive index change of the gas caused by the fluctuation of the gas is corrected. A first moving mirror and a second moving mirror 3 are then integrally moved so as to satisfy the related specified numerical expression, whereby the quantization error (e) added to the output of an interferometer can be suppressed to 4 times to 1 time or less. Since the measuring optical path and each reference optical path are constituted so as to be adjacent to each other by the interferometer according to this structure, the moving quantity or position of the moving mirror 3 can be precisely detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被計測物体の変位
量を計測する干渉計装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interferometer for measuring a displacement of an object to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において、環境変化の1つとして空
気の屈折率の変化を補正する干渉計装置としては、例え
ば、特開昭60-263801 号が公知である。この特開昭60-2
63801号に開示されている装置は、図6に示す如く、レ
ーザ光源31からの光束は、ビームスプリッター32に
より2分割され、このビームスプリッター32を透過す
る一方のビームL2 は、計測用ビームとして、図6の左
右方向へ移動可能に設けられた計測側の反射部材34に
て反射されて再びビームスプリッター32へ向かう。一
方、ビームスプリッター32を反射する他方のビームL
3 は、参照用ビームとして、反射鏡33を介して基台に
固設された参照側の反射部材35を反射し、再び反射鏡
33を介してビームスプリッター32へ向かう。そし
て、ビームスプリッター32によって計測用ビームL2
と参照用ビームL3 とが一緒になり、ビームL4 として
光電検出器36にて受光され、被測定物としての反射部
材34の移動量が検出される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an interferometer device for correcting a change in the refractive index of air as one of environmental changes, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-263801 is known. This Japanese Patent Laid-Open No. 60-2
Device disclosed in JP 63801, as shown in FIG. 6, the light beam from the laser light source 31, the beam splitter 32 is divided into two parts, the beam L 2 of one transmitted through the beam splitter 32, a measuring beam The light is reflected by the reflecting member 34 on the measurement side movably provided in the left-right direction in FIG. On the other hand, the other beam L reflected by the beam splitter 32
Reference numeral 3 reflects, as a reference beam, the reflecting member 35 on the reference side fixed to the base via the reflecting mirror 33, and travels to the beam splitter 32 again via the reflecting mirror 33. Then, the measurement beam L 2 is emitted by the beam splitter 32.
And the reference beam L 3 is with, is received by the photoelectric detector 36 as beam L 4, the amount of movement of the reflective member 34 as the object to be measured is detected.

【0003】このとき、空気のゆらぎの影響を受ける部
分での参照用光路長と計測用光路長とが等しくなるよう
に計測側の反射部材33と参照側の反射部材34とをほ
ぼ等しい位置に配置することにより、空気のゆらぎによ
る影響を補正している。
At this time, the reflection member 33 on the measurement side and the reflection member 34 on the reference side are positioned at substantially the same position so that the reference optical path length and the measurement optical path length in the portion affected by the fluctuation of air become equal. By arranging them, the influence of air fluctuation is corrected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図6に示し
た従来の装置では、被測定物としての反射部材34が大
きく移動した場合には、計測用ビームL2 と参照用ビー
ムL3 との光路長差が大きくなる。この結果、測定誤差
が無視できない程、大きくなるため、空気のゆらぎ等に
よる空気の屈折率変化の影響を根本的に解決できるもの
ではなかった。
[SUMMARY OF THE INVENTION However, in the conventional apparatus shown in FIG. 6, when the reflecting member 34 as the object to be measured has moved significantly, the measuring beam L 2 and the reference beam L 3 The optical path length difference increases. As a result, the measurement error becomes so large that it cannot be ignored, so that the influence of the change in the refractive index of air due to the fluctuation of air or the like cannot be fundamentally solved.

【0005】そこで、本発明は、上記の問題を解決し、
空気のゆらぎ等によって生ずる空気の屈折率変化のよる
計測誤差を補正して、常に高精度な計測を可能とし得る
高性能な干渉装置を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problem,
It is an object of the present invention to provide a high-performance interferometer capable of correcting a measurement error due to a change in the refractive index of air caused by air fluctuation or the like and always enabling high-precision measurement.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の発明としては、例えば図1に示す如く、計
測物体の変位量を計測する干渉計装置において、2つの
直角プリズムの内の一方の斜面と他方の底面とを接合し
てこの接合面が偏光分離面で形成された光学部材を配置
し、該光学部材によって測定用光路と参照用光路とを形
成する構成としたものである。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide an interferometer for measuring the displacement of a measurement object as shown in FIG. One of the inclined surfaces and the other bottom surface are joined to each other, and an optical member whose joint surface is formed by a polarization splitting surface is arranged, and the optical member forms a measurement optical path and a reference optical path. It is.

【0007】また、上記の目的を達成するために、第2
の発明としては、例えば図1に示す如く、計測方向に沿
って一体的に移動可能に設けられた第1及び第2計測用
反射手段と、それぞれ所定の位置に固設された第1及び
第2参照用反射手段と、光束を供給する光源手段と、該
光源手段からの光束に基づいて,前記第1計測用反射手
段を介して往復する第1計測光路と前記第1参照用反射
手段を介して往復する第1参照光路とを形成し,該第1
計測光路及び第1参照光路を経由した各光束によって第
1測定出力を生成する第1干渉計手段と、前記光源手段
からの光束に基づいて,前記第2計測用反射手段を介し
て往復する第2計測光路と前記第2参照用反射手段を介
して往復する第2参照光路とを形成し,該第2計測光路
及び第2参照光路を経由した各光束によって第2測定出
力を生成する第2干渉計手段と、前記第1及び第2測定
出力に基づいて所定の演算を行う演算手段とを有し、前
記第1干渉計手段から前記第1参照用反射手段までの前
記第1参照光路は、前記第2干渉計手段から前記第2参
照用反射手段までの前記第2参照光路よりも短い光学的
光路長を有し、前記第1干渉計手段から前記第1計測用
反射手段の基準位置までの前記第1計測光路の光学的光
路長をlM1とし、前記第2干渉計手段から前記第2計測
用反射手段の基準位置までの前記第2計測光路の光学的
光路長をlM2、前記第1干渉計手段から前記第1参照用
反射手段までの前記第1参照光路の光学的光路長を
R1、前記第2干渉計手段から前記第2参照用反射手段
までの前記第2参照光路の光学的光路長をlR2、前記基
準位置からの前記第1及び第2計測用反射手段の変位を
xとするとき、前記第1及び第2計測用反射手段は、以
下の範囲を少なくとも移動可能、もしくは以下の範囲の
1部を少なくとも移動可能に構成されるようにした。
Further, in order to achieve the above object, a second
As shown in FIG. 1, for example, as shown in FIG. 1, first and second measuring reflecting means provided integrally movable along a measuring direction, and first and second reflecting means fixed at predetermined positions, respectively. (2) a reflection unit for reference, a light source unit for supplying a light beam, a first measurement optical path reciprocating via the first measurement reflection unit based on the light beam from the light source unit, and the first reference reflection unit. A first reference optical path reciprocating through the first
A first interferometer for generating a first measurement output by each light beam passing through the measurement light path and the first reference light path, and a second interferometer which reciprocates via the second measurement reflection means based on the light beam from the light source means. A second measurement light path and a second reference light path that reciprocates via the second reference reflection means, and a second measurement output that generates a second measurement output by each light beam passing through the second measurement light path and the second reference light path. Interferometer means, and arithmetic means for performing a predetermined operation based on the first and second measurement outputs, wherein the first reference optical path from the first interferometer means to the first reference reflection means is An optical path length shorter than the second reference light path from the second interferometer means to the second reference reflection means, and a reference position of the first measurement reflection means from the first interferometer means. the optical path length of the first measuring optical path up to the l M1, Wherein from serial second interferometer means to l M2, reflecting means for referring the first from the first interferometer means optically optical path length of the second measuring optical path until the reference position of the second measurement reflector means The optical path length of the first reference light path is l R1 , the optical path length of the second reference light path from the second interferometer means to the second reference reflection means is l R2 , and the optical path length of the second reference light path from the reference position is l R2 . When the displacement of the first and second measuring reflecting means is x, the first and second measuring reflecting means are configured to be movable at least in the following range or at least movable in a part of the following range. It was to so.

【0008】lR1−lM1≦x≦lR2−lM2 L R1 −l M1 ≦ x ≦ l R2 −l M2

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明は、計測物体の変位量を計
測する2つの干渉計装置において、2つの直角プリズム
の内の一方の斜面と他方の底面とを接合してこの接合面
が偏光分離面で形成された光学部材を配置し、該光学部
材によって測定用光路と参照用光路とを形成する構成と
し、環境変化に伴う測定誤差の影響を軽減するようにし
たものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a two-interferometer device for measuring the displacement of a measurement object, in which one inclined surface and the other bottom surface of two right-angle prisms are joined and this joint surface is polarized. An optical member formed by a separation surface is arranged, and the optical member forms a measurement optical path and a reference optical path, so that the influence of measurement errors due to environmental changes is reduced.

【0010】また、本発明は、2つの干渉計手段により
形成される各参照光路を所定の長さだけ異ならせしめつ
つ、2つの干渉計手段により形成される各計測光路長と
各参照光路長とを少なくとも所定の関係のもとで2つの
計測用反射手段を一体的に移動させるという事に着目し
たものである。これにより、空気等の気体中を通過する
参照光路と計測光路において屈折率変化が生じた場合で
も、環境変化に伴う空気等の気体の屈折率変化の情報を
含んだ異なる2つの計測出力を得て、この2つの計測出
力に基づいて所定の演算を行うことにより、各光路中で
の屈折率の変化による計測誤差を除去することができ
る。しかも、2つの計測用反射手段を所定の移動範囲も
しくはその範囲の1部を少なくとも移動可能に構成する
ことにより、2つの干渉計手段自体が持つ量子化誤差に
よる影響を格段に軽減することができ、大幅に計測精度
の向上を達成することができる。
Further, the present invention provides that each reference optical path formed by two interferometers differs by a predetermined length, while each measurement optical path length and each reference optical path length formed by two interferometers are different from each other. Is focused on that the two reflecting means for measurement are moved integrally under at least a predetermined relationship. As a result, even when a refractive index change occurs in the reference optical path and the measurement optical path passing through a gas such as air, two different measurement outputs including information on a change in the refractive index of a gas such as air due to an environmental change are obtained. By performing a predetermined calculation based on these two measurement outputs, a measurement error due to a change in the refractive index in each optical path can be removed. In addition, by configuring the two measuring reflection means so that at least a predetermined moving range or a part of the predetermined moving range can be moved, the influence of the quantization error of the two interferometer means itself can be remarkably reduced. Thus, the measurement accuracy can be greatly improved.

【0011】なお、各干渉計手段により形成される各計
測光路並びにその付近に局所的な空気等の気体中の屈折
率変化が生じる恐れがある場合には、各干渉計手段は、
これらによりそれぞれ形成される参照光路と計測光路と
が互いに近接する構成とすることが望ましい。以下の図
4を参照しながら本発明の原理について説明する。図4
の(a)は本発明の第1干渉計装置の構成を示す図であ
り、(b)は本発明の第2干渉計装置の構成を示す図で
ある。
If there is a possibility that a local change in the refractive index in a gas such as air may occur in each measurement optical path formed by each interferometer means and in the vicinity thereof, each interferometer means
It is desirable that the reference light path and the measurement light path formed by these elements be close to each other. The principle of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
(A) is a diagram showing a configuration of a first interferometer device of the present invention, and (b) is a diagram showing a configuration of a second interferometer device of the present invention.

【0012】まず、図4(a)に示す如く、第1の光源
11から供給される光束は、光分割部材としてのビーム
スプリッター12により2光束に分割され、このビーム
スプリッター12を透過する一方のビームL21は、計測
用ビームとして、図4(a)の左右方向へ移動可能に設
けられた計測用の反射部材14(計測用反射手段)にて
反射されて再びビームスプリッター12に向かう。一
方、ビームスプリッター12を反射する他方のビームL
31は、参照用ビームとして反射鏡13を反射し、計測用
ビームL21の光路と近接した空気等の気体中を計測用ビ
ームL21と平行となるように進行する。その後、ビーム
31は基台に固設された参照用の反射部材15(第1参
照用反射手段)を反射し、再び計測用ビームL21の光路
と近接した空気等の気体中を計測用ビームL21と平行と
なるように進行し、反射鏡13を介してビームスプリッ
ター12へ向かう。そして、ビームスプリッター12に
よって計測用ビームL21と参照用ビームL31とが一緒に
なり、ビームL41として第1のレシーバー16(第1検
出器)にて受光され、被測定物としての反射部材14の
移動量が検出される。
First, as shown in FIG. 4A, a light beam supplied from a first light source 11 is split into two light beams by a beam splitter 12 serving as a light splitting member, and one of the two light beams passing through the beam splitter 12 is transmitted. beam L 21 is a measuring beam, directed in FIG. 4 the beam splitter 12 again and is reflected by the reflection member 14 (measurement reflection means) for measurement which is movable in the lateral direction (a). On the other hand, the other beam L reflecting the beam splitter 12
31, reflected by the reflection mirror 13 as a reference beam, which travels in a gas such as air in close proximity to the optical path of the measuring beam L 21 so as to be parallel to the measuring beam L 21. Thereafter, the beam L 31 is a measure in a gas such as air reflected by the reflection member 15 for reference which is fixed to the base (the first referential reflecting means), close again the optical path of the measuring beam L 21 It proceeds so as to be parallel with the beam L 21, toward the beam splitter 12 via the reflecting mirror 13. Then, come together and the reference beam L 31 and measuring beam L 21 is the beam splitter 12, is received as a beam L 41 in the first receiver 16 (first detector), a reflecting member of the object to be measured 14 is detected.

【0013】ここで、図4(a)に示す第1干渉計は、
ビームスプリッター12と反射鏡13と第1のレシーバ
ー16とで構成されており、参照用の反射部材15は、
気体中の参照用光路の光学的光路長がlR1となるよう
に、第1干渉計に対して所定の光学的距離lR1だけ隔て
て基台に固設されている。また、計測用の反射部材14
は、これの基準位置における気体中の計測用光路の光学
的光路長がlM1となるように、第1干渉計から計測用の
反射部材14の基準位置までの光学的距離がlM1となる
ように移動可能に設定されている。
Here, the first interferometer shown in FIG.
A beam splitter 12, a reflecting mirror 13, and a first receiver 16 are provided.
As optical light path length of the reference optical path in the gas is l R1, are fixed to the base spaced by a predetermined optical distance l R1 with respect to the first interferometer. Further, the reflection member 14 for measurement is used.
The optical distance from the first interferometer to the reference position of the reflective member for measurement 14 is 1 M1 such that the optical path length of the measurement optical path in the gas at the reference position is 1 M1. It is set to be movable.

【0014】一方、図4(a)の紙面と垂直な方向に
は、図4(b)に示す如き第2干渉計装置が並列的に配
置されており、第2干渉計装置では、反射鏡23及び参
照用の反射部材25は、第2干渉計の気体中の参照用光
路の光学的光路長lR2が第1干渉計の気体中の参照用光
路の光学的光路長lR1に対し異なるようにそれぞれ固設
されている。また、ビームスプリッター22及び計測用
の反射部材24(計測用反射手段)は、反射部材24の
基準位置において、第2干渉計の気体中の測定用光路の
光学的光路長lM2が第2干渉計の気体中の参照用光路の
光学的光路長lM1に対し異なるようにそれぞれ設定、あ
るいは反射部材24の基準位置において、第2干渉計の
気体中の測定用光路の光学的光路長lM2が第2干渉計の
気体中の参照用光路の光学的光路長lM1と実質的に等し
くなるようにそれぞれ設定されており、それ以外に関し
ては図4(a)に示す第1干渉計装置と基本的に同一で
ある。
On the other hand, a second interferometer as shown in FIG. 4B is arranged in parallel in a direction perpendicular to the plane of FIG. 4A, and the second interferometer has a reflecting mirror. The optical path length l R2 of the reference optical path in the gas of the second interferometer differs from the optical path length l R1 of the reference optical path in the gas of the first interferometer. Each is fixed. In addition, the beam splitter 22 and the reflection member for measurement (reflection means for measurement) are arranged such that the optical path length l M2 of the measurement optical path in the gas of the second interferometer has the second interference at the reference position of the reflection member 24. The optical path length l M1 of the reference optical path in the gas of the meter is set to be different from each other, or the optical path length l M2 of the measurement optical path in the gas of the second interferometer at the reference position of the reflecting member 24. Are set so as to be substantially equal to the optical path length l M1 of the reference optical path in the gas of the second interferometer, and otherwise the first interferometer device shown in FIG. Basically the same.

【0015】図4(b)に示す如く、第2の光源21か
ら供給される光束は、光分割部材としてのビームスプリ
ッター22により2光束に分割され、このビームスプリ
ッター22を透過する一方のビームL22は、計測用ビー
ムとして、計測用の反射部材24(計測用反射手段)に
向かう。この反射部材24は、図4(a)に示した反射
部材14と同一の変位を持つように接合され、反射部材
14と共に図4(b)の左右方向へ移動可能に設けられ
ている。そして、計測用の反射部材24へ向かうビーム
22は、この反射部材24にて反射されて再びビームス
プリッター22へ向かう。一方、ビームスプリッター2
2を反射する他方のビームL32は、参照用ビームとして
反射鏡23を反射し、計測用ビームL22の光路と近接し
た空気等の気体中を計測用ビームL22と平行となるよう
に進行する。その後、ビームL32は基台に固設された参
照用の反射部材25(第2参照用反射手段)を反射し、
再び計測用ビームL22の光路と近接した空気等の気体中
を計測用ビームL22と平行となるように進行し、反射鏡
23を介してビームスプリッター22へ向かう。そし
て、ビームスプリッター22によって計測用ビームL22
と参照用ビームL32とが一緒になり、ビームL42とし
て、第2のレシーバー26(第2検出器)にて受光さ
れ、被測定物としての反射部材24の移動量が検出され
る。
As shown in FIG. 4B, the light beam supplied from the second light source 21 is split into two light beams by a beam splitter 22 as a light splitting member, and one of the beams L passing through the beam splitter 22 is transmitted. Reference numeral 22 indicates a measurement beam directed to a measurement reflection member 24 (measurement reflection unit). The reflection member 24 is joined so as to have the same displacement as the reflection member 14 shown in FIG. 4A, and is provided so as to be movable in the left-right direction in FIG. Then, the beam L 22 toward the reflective member 24 for measurement is again reflected by the reflecting member 24 towards the beam splitter 22. Meanwhile, beam splitter 2
The other beam L 32 which reflects the 2 reflected by the reflection mirror 23 as a reference beam, traveling in a gas such as air in close proximity to the optical path of the measuring beam L 22 so as to be parallel to the measuring beam L 22 I do. Thereafter, the beam L 32 is reflected by the reflection member 25 (second referential reflecting means) for reference which is fixed to the base,
Proceeds in parallel with the measuring beam L 22 a gaseous such as air in close proximity to the optical path of the measuring beam L 22 again towards the beam splitter 22 via the reflecting mirror 23. Then, the measurement beam L 22 is output by the beam splitter 22.
A reference beam L 32 is turned together with, as beam L 42, is received by the second receiver 26 (second detector), the amount of movement of the reflective member 24 as an object to be measured is detected.

【0016】なお、図4(b)に示す第2干渉計は、ビ
ームスプリッター22と反射鏡23と第2のレシーバー
26とで構成されている。以上の構成によって、被計測
物としての反射部材14及び24が図4の紙面方向へ一
体的に移動すると、第1干渉装置の第1のレシーバー1
6と第2干渉装置の第2のレシーバー26とからはそれ
ぞれ異なる2つの検出信号が出力される。
The second interferometer shown in FIG. 4B includes a beam splitter 22, a reflecting mirror 23, and a second receiver 26. With the above configuration, when the reflecting members 14 and 24 as the objects to be measured move integrally in the direction of the paper surface of FIG. 4, the first receiver 1 of the first interference device
6 and the second receiver 26 of the second interference device output two different detection signals.

【0017】今、第1干渉装置の第1のレシーバー16
からの出力をXA 、第2干渉装置の第2のレシーバー2
6からの出力をXB とし、測定開始時(リセット時)等
の初期の基準となる気体の屈折率をn、測定開始時(リ
セット時)等の初期の基準気体の屈折率からの屈折率変
化量をΔn、第1干渉計の参照光路中での気体の屈折率
の変化の影響を受ける部分の光学的光路の長さ(第1干
渉計と第1参照用反射手段との間の第1参照光路の光学
的光路長)をlR1、第2干渉計の参照光路中での気体の
屈折率の変化の影響を受ける部分の光学的光路の長さ
(第2干渉計と第2参照用反射手段との間の第2参照光
路の光学的光路長)をlR2、測定開始時(リセット時)
等の初期の計測用反射手段の基準位置における第1干渉
計の計測光路中での気体の屈折率の変化の影響を受ける
部分の光路の長さ(第1干渉計と計測用反射手段の基準
位置との間の第1計測光路の光学的光路長)をlM1、測
定開始時(リセット時)等の初期の計測用反射手段の基
準位置における第2干渉計の計測光路中での気体の屈折
率の変化の影響を受ける部分の光路の長さ(第2干渉計
と計測用反射手段の基準位置との間の第2計測光路の光
学的光路長)をlM2、第1及び第2計測光路の各々にお
いて気体の屈折率の変化の影響を受ける部分での光路の
長さがそれぞれlM1,lM2となる時の被計測物体(第1
及び第2計測用反射手段)の基準位置(原点)からの変
位をxとする。但し、この変位xは、被計測物体が原点
より右側へ移動する時を正、被計測物体が原点より左側
へ移動する時を負とする。
Now, the first receiver 16 of the first interference device
The output from the X A, a second receiver of the second interference device 2
The output from the 6 and X B, the refractive index of the refractive index of the gas to be initial criteria such at the start of measurement (reset) n, the refractive index of the initial reference gas such as at the start of measurement (reset) The amount of change is Δn, and the length of the optical optical path of the portion affected by the change in the refractive index of the gas in the reference optical path of the first interferometer (the length of the optical path between the first interferometer and the first reference reflecting means). The optical path length of one reference light path is l R1 , and the length of the optical path of the portion of the second interferometer affected by the change in the refractive index of the gas in the reference light path (the second interferometer and the second reference) The optical path length of the second reference light path between the light source and the reflection means for reflection is l R2 at the start of measurement (at the time of reset).
The length of the optical path of the portion affected by the change in the refractive index of the gas in the measurement optical path of the first interferometer at the reference position of the initial measurement reflection means (reference of the first interferometer and measurement reflection means) The optical path length of the first measurement optical path between the measurement position and the position is l M1 , and the gas in the measurement optical path of the second interferometer at the reference position of the initial measurement reflection means such as at the start of measurement (at the time of reset). The length of the optical path of the portion affected by the change in the refractive index (the optical path length of the second measurement optical path between the second interferometer and the reference position of the measuring reflecting means) is l M2 , the first and the second. In each of the measurement optical paths, the object to be measured when the lengths of the optical paths at the portions affected by the change in the refractive index of the gas are l M1 and l M2 (first
And the displacement of the second measuring reflecting means) from the reference position (origin) is x. However, this displacement x is positive when the measured object moves rightward from the origin, and negative when the measured object moves leftward from the origin.

【0018】ここで、第1干渉装置の第1のレシーバー
16からの出力XA には、気体に露出している参照光路
の長さ(lR1)の分だけ気体の屈折率の変化の影響を受
けた情報と、気体に露出している計測光路の光学的長さ
(lM1+x)の分だけ気体の屈折率の変化の影響を受け
た情報とを含んでいる。一方、第2干渉装置の第2のレ
シーバー26からの出力XB には、気体に露出している
参照光路の長さ(lR2)の分だけ気体の屈折率の変化の
影響を受けた情報と、気体に露出している計測光路の光
学的長さ(lM2+x)の分だけ気体の屈折率の変化の影
響を受けた情報とを含んでいる。
[0018] Here, the output X A from the first receiver 16 of the first interference device, the influence of the change in the amount corresponding refractive index of the gas in the length of the reference light path which is exposed to the gas (l R1) And the information affected by the change in the refractive index of the gas by the optical length (1 M1 + x) of the measurement optical path exposed to the gas. Information on the other hand, the output X B from the second receiver 26 of the second interference device, influenced by the change in the refractive index of the amount corresponding gas of the length of the reference light path which is exposed to the gas (l R2) And information affected by a change in the refractive index of the gas by the optical length (1 M2 + x) of the measurement optical path exposed to the gas.

【0019】従って、この時、以下に示す(1)式及び
(2)式の関係が成立する。
Therefore, at this time, the following equations (1) and (2) are established.

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】[0021]

【数2】 (Equation 2)

【0022】(1)式及び(2)式より以下の(3)式
が導出される。
The following equation (3) is derived from equations (1) and (2).

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】そこで、各干渉計装置による量子化誤差に
より測定結果に加えられる誤差量をΔxとすると、上記
(3)式より、以下の(4)式の如くなる。
Therefore, assuming that the error amount added to the measurement result due to the quantization error by each interferometer apparatus is Δx, the following equation (4) is obtained from the above equation (3).

【0025】[0025]

【数4】 (Equation 4)

【0026】そして、上記(4)式を変形すると、以下
の(5)式が得られる。
When the above equation (4) is modified, the following equation (5) is obtained.

【0027】[0027]

【数5】 (Equation 5)

【0028】ここで、(1)式、(2)式及び(5)式
の関係の関係より、以下の(6)式が導出される。
Here, the following expression (6) is derived from the relationship between the expressions (1), (2) and (5).

【0029】[0029]

【数6】 (Equation 6)

【0030】ここで、n+Δn≒1、(lM1−lR1)−
(lM2−lR2)=αとすると、上記(6)式は、最終的
に以下の(7)式の如くなる。
Here, n + Δn ≒ 1, (l M1 -l R1 )-
If (l M2 -l R2 ) = α, the above equation (6) finally becomes the following equation (7).

【0031】[0031]

【数7】 (Equation 7)

【0032】そこで、上式(7)に基づいて量子化誤差
量Δxの最大値ΔxMAX について検討する。今、α>0
であるものとし、第1及び第2干渉計装置の量子化誤差
(δ A ,δB )の最大値と最小値をそれぞれe,−e、
各干渉計装置の量子化誤差が、−e≦δA ≦e,−e≦
δB ≦eの範囲を取り得る時、上記(7)式による量子
化誤差量の最大値|ΔxMAX |は以下の(i)〜(ii
i)の3通りに場合分けできる。(i)lR1−lM1≦x≦lR2−lM2の場合 この場合には、lM1−lR1+x≧0,lM2−lR2+x≦
0となり、量子化誤差量の最大値|ΔxMAX |は、上記
(7)式より、次式(8)の如くなる。
Then, based on the above equation (7), the quantization error
Maximum value Δx of quantity ΔxMAXTo consider. Now, α> 0
And the quantization error of the first and second interferometer devices
A, ΔB) Are the maximum and minimum values, respectively, e, -e,
The quantization error of each interferometer device is -e ≦ δA≦ e, −e ≦
δBWhen the range of ≦ e can be taken, the quantum by the above equation (7)
Maximum value of quantization error | ΔxMAX| Is the following (i) to (ii)
There are three cases i).(I) When l R1 -l M1 ≤x≤l R2 -l M2  In this case, lM1−lR1+ X ≧ 0, lM2−lR2+ X ≦
0, the maximum value of the quantization error amount | ΔxMAX|
From the equation (7), the following equation (8) is obtained.

【0033】[0033]

【数8】 (Equation 8)

【0034】(ii)x>lR2−lM2の場合 この場合には、lM1−lR1+x>0,lM2−lR2+x>
0となり、量子化誤差量の最大値|ΔxMAX |は、上記
(7)式より、次式(9)の如くなる。
(Ii) In the case of x> l R2 −l M2 In this case, l M1 −l R1 + x> 0, l M2 −l R2 + x>
0, and the maximum value | Δx MAX | of the quantization error amount becomes as the following expression (9) from the above expression (7).

【0035】[0035]

【数9】 (Equation 9)

【0036】(iii)x<lR1−lM1の場合 この場合には、lM1−lR1+x<0,lM2−lR2+x<
0となり、量子化誤差量の最大値|ΔxMAX |は、上記
(7)式より、次式(10)の如くなる。
(Iii) When x <l R1 -l M1 In this case, l M1 -l R1 + x <0, l M2 -l R2 + x <
0, and the maximum value | Δx MAX | of the quantization error amount is as shown in the following expression (10) from the above expression (7).

【0037】[0037]

【数10】 (Equation 10)

【0038】そこで、上記(8)式〜(10)式を用い
て、図4に示した干渉計装置全体として高精度を保証す
るための計測用の反射部材(14,24)の最適な移動
範囲xについて検討する。空気等の気体の揺らぎ等によ
る気体の屈折率変化の影響を補正しつつ、干渉計装置と
して高精度を保証するためには、現実的に、干渉計装置
の計測出力に加わる量子化誤差の最大値(|Δx
MAX |)を4e以下に抑えることが好ましい。従って、
以下において、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤
差eを4倍〜1倍以下にそれぞれ抑えた場合における計
測用の反射部材(14,24)の最適な移動範囲xにつ
いて説明する。(I)量子化誤差の最大値|ΔxMAX |を4e以下に抑
えた場合 この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(8)式〜(1
0)式より、以下の(11)式の如くなる。
Therefore, by using the above equations (8) to (10), the optimum movement of the reflection member (14, 24) for measurement for assuring high accuracy as the whole interferometer apparatus shown in FIG. Consider range x. To guarantee the high accuracy of the interferometer while compensating for the effects of changes in the refractive index of the gas due to fluctuations in the gas such as air, it is practically necessary to maximize the quantization error added to the measurement output of the interferometer. Value (| Δx
MAX |) is preferably suppressed to 4e or less. Therefore,
Hereinafter, the optimum movement range x of the reflection member for measurement (14, 24) when the quantization error e added to the measurement output of the interferometer device is suppressed to 4 times to 1 time or less will be described. (I) Maximum quantization error | Δx MAX | is suppressed to 4e or less.
In this case, the optimum moving range x (where x ≧ 0) of the reflective member for measurement (14, 24) in this case is expressed by Expressions (8) to (1).
From the expression (0), the following expression (11) is obtained.

【0039】[0039]

【数11】 [Equation 11]

【0040】一例として、図4(a)に示した第1干渉
計装置と図4(b)に示した第2干渉計装置との量子化
誤差e(又は分解能)をそれぞれ0.5nmとし、lR1=1.
0m、lR2=1.5m、lM1=lM2=0.5mとした場合及びlR1
=1.0m、lR2=1.5m、lM1=0.3m、lM2=0.5mとした場
合について、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤差
の最大値(|ΔxMAX |)を4e以下に抑えられる計測
用の反射部材(14,24)の移動範囲xについて見
る。
As an example, the quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 4A and the second interferometer device shown in FIG. l R1 = 1.
0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 0.5 m and l R1
= 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = 0.3 m, l M2 = 0.5 m, the maximum value of quantization error (| Δx MAX |) added to the measurement output of the interferometer apparatus is set to 4e or less. The moving range x of the suppressed reflection member (14, 24) for measurement will be described.

【0041】lR1=1.0m、lR2=1.5m、lM1=lM2=0.
5mとした場合には、上記(11)式より計測用の反射部
材(14,24)の移動範囲xは-0.25 〜1.75m とな
り、干渉計装置全体としては2.0nm (=4e)の精度が
保証されながら、広い計測範囲を確保できることが理解
できる。また、lR1=1.0m、lR2=1.5m、lM1=0.3m、
M2=0.5mとした場合には、上記(11)式より計測用
の反射部材(14,24)の移動範囲xは0.25m 〜1.45
m となり、干渉計装置全体としては2.0nm (=4e)の
精度が保証されながら、比較的広い計測範囲を確保でき
ることが理解できる。(II)量子化誤差の最大値|ΔxMAX |を3e以下に抑
えた場合 この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(8)式〜(1
0)式より、以下の(12)式の如くなる。
L R1 = 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 0.
When the distance is 5 m, the movement range x of the reflective member for measurement (14, 24) is -0.25 to 1.75 m according to the above equation (11), and the accuracy of 2.0 nm (= 4e) is obtained for the entire interferometer apparatus. It can be understood that a wide measurement range can be secured while being guaranteed. Also, l R1 = 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = 0.3 m,
When l M2 = 0.5 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is from 0.25 m to 1.45 according to the above equation (11).
m, and it can be understood that a relatively wide measurement range can be secured while the accuracy of 2.0 nm (= 4e) is guaranteed for the entire interferometer apparatus. (II) The maximum quantization error | Δx MAX | is suppressed to 3e or less.
In this case, the optimum moving range x (where x ≧ 0) of the reflective member for measurement (14, 24) in this case is expressed by Expressions (8) to (1).
From the expression (0), the following expression (12) is obtained.

【0042】[0042]

【数12】 (Equation 12)

【0043】一例として、図4(a)に示した第1干渉
計装置と図4(b)に示した第2干渉計装置との量子化
誤差e(又は分解能)をそれぞれ0.5nmとし、lR1=1.
0m、lR2=1.5m、lM1=lM2=1.25m とした場合及びl
R1=1.0m、lR2=1.5m、lM1=2.0m、lM2=1.5mとした
場合について、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤
差の最大値(|ΔxMAX |)を3e以下に抑えられる計
測用の反射部材(14,24)の移動範囲xについて見
る。
As an example, the quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 4A and the second interferometer device shown in FIG. l R1 = 1.
0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 1.25 m and l
R1 = 1.0m, l R2 = 1.5m , l M1 = 2.0m, l M2 = the case of a 1.5 m, the maximum value of the quantization error applied to measure the output of the interferometer device (| Δx MAX |) to 3e below The movement range x of the reflection member for measurement (14, 24) which is suppressed to the above will be described.

【0044】lR1=1.0m、lR2=1.5m、lM1=lM2=1.
25m とした場合には、上記(12)式より計測用の反射
部材(14,24)の移動範囲xは-0.75m〜0.75m とな
り、干渉計装置全体としては1.5nm (=3e)の精度が
保証されながら、広い計測範囲を確保できることが理解
できる。また、lR1=1.0m、lR2=1.5m、lM1=2.0m、
M2=1.5mとした場合には、上記(12)式より計測用
の反射部材(14,24)の移動範囲xは-2.0m 〜1.0m
となり、干渉計装置全体としては1.5nm (=3e)の精
度が保証されながら、比較的広い計測範囲を確保できる
ことが理解できる。(III)量子化誤差の最大値|ΔxMAX |を2e以下に
抑えた場合 この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(8)式〜(1
0)式より、以下の(13)式の如くなる。
L R1 = 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 1.
When the distance is 25 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is -0.75 m to 0.75 m according to the above equation (12), and the accuracy of the entire interferometer apparatus is 1.5 nm (= 3e). It can be understood that a wide measurement range can be secured while guaranteeing. Also, l R1 = 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = 2.0 m,
When l M2 = 1.5 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is -2.0 m to 1.0 m according to the above equation (12).
It can be understood that a relatively wide measurement range can be secured while the accuracy of 1.5 nm (= 3e) is guaranteed for the entire interferometer apparatus. (III) The maximum value of the quantization error | Δx MAX |
In this case, the optimum moving range x (where x ≧ 0) of the measuring reflection member (14, 24) in this case is expressed by Expressions (8) to (1).
From the expression (0), the following expression (13) is obtained.

【0045】[0045]

【数13】 (Equation 13)

【0046】一例として、図4(a)に示した第1干渉
計装置と図4(b)に示した第2干渉計装置との量子化
誤差e(又は分解能)をそれぞれ0.5nmとし、lR1=1.
0m、lR2=1.5m、lM1=lM2=2.0mとした場合及びlR1
=1.0m、lR2=1.5m、lM1=1.75m 、lM2=2.0mとした
場合について、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤
差の最大値(|ΔxMAX |)を2e以下に抑えられる計
測用の反射部材(14,24)の移動範囲xについて見
る。
As an example, the quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 4A and the second interferometer device shown in FIG. l R1 = 1.
0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 2.0 m and l R1
= 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = 1.75 m, l M2 = 2.0 m, the maximum value of the quantization error (| Δx MAX |) added to the measurement output of the interferometer apparatus is set to 2e or less. The moving range x of the suppressed reflection member (14, 24) for measurement will be described.

【0047】lR1=1.0m、lR2=1.5m、lM1=lM2=2.
0mとした場合には、上記(13)式より計測用の反射部
材(14,24)の移動範囲xは-1.25m〜-0.25mとな
り、干渉計装置全体としては1.0nm (=2e)の精度が
保証されながら、広い計測範囲を確保できることが理解
できる。また、lR1=1.0m、lR2=1.5m、lM1=1.75
m、lM2=2.0mとした場合には、上記(13)式より計
測用の反射部材(14,24)の移動範囲xは-0.875m
〜-0.375m となり、干渉計装置全体としては1.0nm(=
2e)の精度が保証されながら、比較的広い計測範囲を
確保できることが理解できる。(IV)量子化誤差の最大値ΔxMAX をe以下に抑えた場
この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(8)式〜(1
0)式より、次式(14)の如くなる。
L R1 = 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 2.
When the distance is 0 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is -1.25 m to -0.25 m according to the above equation (13), and the interferometer apparatus as a whole is 1.0 nm (= 2e). It can be understood that a wide measurement range can be secured while the accuracy is guaranteed. Also, l R1 = 1.0 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = 1.75
When m, l M2 = 2.0 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is -0.875 m from the above equation (13).
~ -0.375m, and the entire interferometer device is 1.0nm (=
It can be understood that a relatively wide measurement range can be secured while the accuracy of 2e) is guaranteed. (IV) When the maximum value Δx MAX of the quantization error is suppressed to e or less
In this case, the optimal movement range x (where x ≧ 0) of the reflection member for measurement (14, 24) in this case is expressed by the following equations (8) to (1).
From the expression (0), the following expression (14) is obtained.

【0048】[0048]

【数14】 [Equation 14]

【0049】一例として、図4(a)に示した第1干渉
計装置と図4(b)に示した第2干渉計装置との量子化
誤差e(又は分解能)をそれぞれ0.5nmとし、lR1=0.
5m、lR2=1.5m、lM1=lM2=1.0mとした場合及びlR1
=1.0m、lR2=2.0m、lM1=2.0m、lM2=1.5mとした場
合について、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤差
の最大値(|ΔxMAX |)をe以下に抑えられる計測用
の反射部材(14,24)の移動範囲xについて見る。
As an example, the quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 4A and the second interferometer device shown in FIG. l R1 = 0.
5 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 1.0 m and l R1
= 1.0 m, l R2 = 2.0 m, l M1 = 2.0 m, l M2 = 1.5 m, the maximum value of quantization error (| Δx MAX |) added to the measurement output of the interferometer apparatus is set to e or less. The moving range x of the suppressed reflection member (14, 24) for measurement will be described.

【0050】lR1=0.5m、lR2=1.5m、lM1=lM2=1.
0mとした場合には、上記(14)式より計測用の反射部
材(14,24)の移動範囲xは-0.5m 〜0.5mとなり、
また、lR1=1.0m、lR2=2.0m、lM1=2.0m、lM2=1.
5mとした場合には、上記(14)式より計測用の反射部
材(14,24)の移動範囲xは-1.0m 〜0.5mとなり、
干渉計装置全体としては0.5nm (=e)の精度が保証さ
れながら、広い計測範囲を確保できることが理解でき
る。
L R1 = 0.5 m, l R2 = 1.5 m, l M1 = l M2 = 1.
When the distance is 0 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is -0.5 m to 0.5 m according to the above equation (14).
Also, l R1 = 1.0 m, l R2 = 2.0 m, l M1 = 2.0 m, l M2 = 1.
When the distance is 5 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is -1.0 m to 0.5 m from the above equation (14),
It can be understood that a wide measurement range can be secured while the accuracy of 0.5 nm (= e) is guaranteed for the entire interferometer device.

【0051】以上の如く、本発明によれば、環境変化に
伴う気体の屈折率が変化しても高精度のもとで安定した
計測が実現できることが理解できる。しかも、本発明で
は、被計測物体(第1及び第2計測用反射手段)を(1
4)式を満足する範囲において移動させれば、原理的
に、2つの干渉計の量子化誤差e(又は分解能)を1倍
以下に抑えられる事が可能となり、極めて安定した高精
度な計測が達成できる。なお、2つの干渉計の量子化誤
差e(又は分解能)の1倍以下の精度が要求されない場
合には、被計測物体(第1及び第2計測用反射手段)
は、上記(14)式を満足する範囲もしくはその1部を
少なくとも移動可能に設けられれば良い。
As described above, according to the present invention, it can be understood that stable measurement can be realized with high accuracy even when the refractive index of gas changes due to environmental changes. Moreover, in the present invention, the object to be measured (the first and second measuring reflecting means) is (1)
By moving within the range satisfying the expression 4), in principle, the quantization error e (or resolution) of the two interferometers can be suppressed to 1 or less, and extremely stable and accurate measurement can be performed. Can be achieved. If the accuracy is not required to be equal to or less than one time the quantization error e (or the resolution) of the two interferometers, the object to be measured (the first and second measurement reflecting means)
May be provided so as to be movable at least in a range satisfying the above-mentioned expression (14) or a part thereof.

【0052】以上においては、本発明の原理について述
べたが、本発明の理解をさらに深めるために別の見方に
よる原理の解析を図5を参照しながら以下において述べ
る。但し、この解析は、第1及び第2干渉計の参照光路
長が互いに異なり、かつ第1及び第2干渉計の参照光路
長が互いに等しいものとした時のものである。まず、l
M1=lM2=0とし、lR1=a、lR2=b、第1干渉計か
ら計測用の反射部材14(または第2干渉計から計測用
の反射部材24)までの光学的光路長(または距離)を
xとした時を考える。
Although the principle of the present invention has been described above, an analysis of the principle from another viewpoint will be described below with reference to FIG. 5 in order to further understand the present invention. However, this analysis is based on the assumption that the first and second interferometers have different reference optical path lengths and that the first and second interferometers have the same reference optical path length. First, l
M1 = 1M2 = 0, lR1 = a, lR2 = b, and the optical path length from the first interferometer to the reflection member 14 for measurement (or the second interferometer to the reflection member 24 for measurement) ( Or the distance) is x.

【0053】これを換言すれば、第1干渉装置の第1の
レシーバー16からの出力をXA 、第2干渉装置の第2
のレシーバー26からの出力をXB とし、測定開始時
(リセット時)等の初期の基準となる気体の屈折率を
n、第1干渉計の参照光路において気体の屈折率の変化
の影響を受ける部分での光学的光路の長さ(第1干渉計
と第1参照用反射手段との間の第1参照光路の光学的光
路長)をa、第2干渉計の参照光路において気体の屈折
率の変化の影響を受ける部分での光学的光路の長さ(第
2干渉計と第2参照用反射手段との間の第2参照光路の
光学的光路長)をb、第1干渉計(又は第2干渉計)の
計測光路において気体の屈折率の変化の影響を受ける部
分での光路の長さ(第1干渉計と計測用反射手段との間
の第1計測光路の光学的光路長、又は第2干渉計と計測
用反射手段との間の第2計測光路の光学的光路長)をx
とする。
In other words, the output from the first receiver 16 of the first interference device is X A , and the output of the second
The output from the receiver 26 and X B, the refractive index of the gas to be initial criteria such at the start of measurement (reset) n, affected by changes in the refractive index of the gas in the reference light path of the first interferometer The length of the optical path at the portion (the optical path length of the first reference path between the first interferometer and the first reference reflecting means) is a, and the refractive index of the gas in the reference path of the second interferometer B is the length of the optical path (the optical path length of the second reference path between the second interferometer and the second reference reflecting means) at the portion affected by the change of The length of the optical path at the portion affected by the change in the refractive index of the gas in the measurement optical path of the second interferometer (the optical path length of the first measurement optical path between the first interferometer and the measuring reflection means; Or, the optical path length of the second measurement optical path between the second interferometer and the measuring reflection means) is x
And

【0054】ここで、第1干渉装置の第1のレシーバー
16からの出力XA には、気体に露出している参照光路
の長さaの分だけ気体の屈折率の変化の影響を受けた情
報と、気体に露出している計測光路の光学的長さxの分
だけ気体の屈折率の変化の影響を受けた情報とを含んで
いる。一方、第2干渉装置の第2のレシーバー26から
の出力XB には、気体に露出している参照光路の長さb
の分だけ気体の屈折率の変化の影響を受けた情報と、気
体に露出している計測光路の光学的長さxの分だけ気体
の屈折率の変化の影響を受けた情報とを含んでいる。
Here, the output X A from the first receiver 16 of the first interference device was affected by the change in the refractive index of the gas by the length a of the reference optical path exposed to the gas. It contains information and information affected by a change in the refractive index of the gas by the optical length x of the measurement optical path exposed to the gas. On the other hand, the output X B from the second receiver 26 of the second interference device, the length of the reference light path which is exposed to the gas b
And the information affected by the change in the refractive index of the gas by the optical length x of the measurement optical path exposed to the gas. I have.

【0055】従って、参照光と計測光とが気体の屈折率
の変化を受ける影響を等しくなるような比率で各レシー
バー(16,26)からの出力(XA ,XB )を平均化
することが望ましい。この時、以下に示す(15)式及
び(16)式の関係が成立している。
Therefore, the outputs (X A , X B ) from the respective receivers (16, 26) are averaged at such a ratio that the influence of the change in the refractive index of the gas between the reference light and the measurement light becomes equal. Is desirable. At this time, the following equations (15) and (16) are established.

【0056】[0056]

【数15】 (Equation 15)

【0057】[0057]

【数16】 (Equation 16)

【0058】そして、(15)式及び(16)式より次
の(17)式が得られる。
Then, the following expression (17) is obtained from the expressions (15) and (16).

【0059】[0059]

【数17】 [Equation 17]

【0060】よって、各レシーバー(16,26)から
の出力(XA ,XB )を演算手段において、上式(1
7)の演算を行うことにより気体の屈折率の変化の影響
を除去することができる。次に、本発明の干渉計による
量子化誤差について検討する。今、第1干渉計装置の量
子化誤差(又は分解能)をδA 、第2干渉計装置の量子
化誤差(又は分解能)をδB とすると、図5(a)に示
す第1干渉計装置からの計測出力は、本来の計測信号X
A に量子化誤差δA が加えられたものとなり、図5
(b)に示す第2干渉計装置からの計測出力は、本来の
計測信号XB に量子化誤差δB が加えられたものとな
る。そこで、各干渉計装置の量子化誤差により計測結果
に加えられる誤差量をΔxとすると、上式(17)は次
式(18)の如くなる。
Therefore, the outputs (X A , X B ) from the respective receivers (16, 26) are calculated by the arithmetic means using the above equation (1).
By performing the calculation in 7), it is possible to remove the influence of the change in the refractive index of the gas. Next, the quantization error by the interferometer of the present invention will be discussed. Assuming now that the quantization error (or resolution) of the first interferometer device is δ A and the quantization error (or resolution) of the second interferometer device is δ B , the first interferometer device shown in FIG. The measurement output from is the original measurement signal X
A is obtained by adding the quantization error δ A to A , and FIG.
The measurement output from the second interferometer device shown in (b) is obtained by adding the quantization error δ B to the original measurement signal X B. Therefore, if the error amount added to the measurement result due to the quantization error of each interferometer apparatus is Δx, the above equation (17) becomes the following equation (18).

【0061】[0061]

【数18】 (Equation 18)

【0062】そして、上式(18)を変形すると、次式
(19)の如くなる。
When the above equation (18) is modified, the following equation (19) is obtained.

【0063】[0063]

【数19】 [Equation 19]

【0064】今、図5に示す第1及び第2干渉計装置の
各参照光路と各計測光路とが空気中を通過し、各干渉計
装置の参照光路長と計測光路長との差の光路長には、空
気の揺らぎ等により空気の屈折率がΔnだけ変化するも
のとすると、第1及び第2干渉計装置による出力はそれ
ぞれXA =(x−a)Δn,XB =(x−b)Δnとな
るため、この関係及び上式(19)より、次式(20)
が導出される。
Now, each reference optical path and each measurement optical path of the first and second interferometers shown in FIG. 5 pass through the air, and the optical path of the difference between the reference optical path length and the measurement optical path length of each interferometer apparatus. Assuming that the refractive index of air changes by Δn due to air fluctuations or the like, the outputs of the first and second interferometers are X A = (x−a) Δn, X B = (x− b) Since Δn is obtained, from this relationship and the above equation (19), the following equation (20) is obtained.
Is derived.

【0065】[0065]

【数20】 (Equation 20)

【0066】ここで、n+Δn≒1とすると、上式(2
0)は、最終的に次式(21)の如くなる。
Here, assuming that n + Δn ≒ 1, the above equation (2)
0) finally becomes as shown in the following equation (21).

【0067】[0067]

【数21】 (Equation 21)

【0068】そこで、上式(21)に基づいて量子化誤
差量Δxの最大値ΔxMAX について検討する。今、第1
及び第2干渉計装置の量子化誤差(δA ,δB )の最大
値と最小値をそれぞれe,−eとし、各干渉計装置の量
子化誤差が、−e≦δA ≦e,−e≦δB ≦eの範囲を
取り得る時、上記(21)式による量子化誤差量の最大
値|ΔxMAX |は以下の(i)〜(iii)の3通りに場
合分けできる。(i)a≦x≦bの場合(但し、a<b) a≦x≦bの場合には、x−a≧0,x−b≦0とな
り、量子化誤差量の最大値|ΔxMAX |は、上記(2
1)式より、次式(22)の如くなる。
Therefore, the maximum value Δx MAX of the quantization error amount Δx will be examined based on the above equation (21). Now the first
And the maximum value and the minimum value of the quantization error (δ A , δ B ) of the second interferometer device are e and −e, respectively, and the quantization error of each interferometer device is −e ≦ δ A ≦ e, − When the range of e ≦ δ B ≦ e can be taken, the maximum value | Δx MAX | of the quantization error amount according to the above equation (21) can be classified into the following three cases (i) to (iii). (I) When a ≦ x ≦ b (where a <b) When a ≦ x ≦ b, x−a ≧ 0 and x−b ≦ 0, and the maximum quantization error amount | Δx MAX |
From the expression (1), the following expression (22) is obtained.

【0069】[0069]

【数22】 (Equation 22)

【0070】(ii)x>bの場合(但し、a<b) x>bの場合には、x−a>0,x−b>0となり、量
子化誤差量の最大値|ΔxMAX |は、上記(21)式よ
り、次式(23)の如くなる。
(Ii) When x> b (where a <b) When x> b, xa> 0 and xb> 0, and the maximum quantization error amount | Δx MAX | Is given by the following equation (23) from the above equation (21).

【0071】[0071]

【数23】 (Equation 23)

【0072】(iii)x<aの場合(但し、a<b) x<aの場合には、x−a<0,x−b<0となり、量
子化誤差量の最大値|ΔxMAX |は、上記(21)式よ
り、次式(24)の如くなる。
(Iii) When x <a (where a <b) When x <a, x−a <0, x−b <0, and the maximum quantization error amount | Δx MAX | Is given by the following equation (24) from the above equation (21).

【0073】[0073]

【数24】 (Equation 24)

【0074】そこで、上記(22)式〜(24)式を用
いて、図5に示した干渉計装置全体として高精度を保証
するための計測用の反射部材(14,24)の最適な移
動範囲xについて検討する。空気等の気体の揺らぎ等に
よる気体の屈折率変化の影響を補正しつつ、干渉計装置
として高精度を保証するためには、現実的に、干渉計装
置の計測出力に加わる量子化誤差の最大値(|ΔxMAX
|)を4e以下に抑えることが好ましい。従って、以下
において、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤差e
を4倍〜1倍以下にそれぞれ抑えた場合における計測用
の反射部材(14,24)の最適な移動範囲xについて
説明する。(I)量子化誤差の最大値|ΔxMAX |を4e以下に抑
えた場合 この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(22)式〜(2
4)式より、以下の(25)式又は(26)の如くな
る。
Therefore, using the above equations (22) to (24), the optimum movement of the reflection member for measurement (14, 24) for assuring high accuracy as the whole interferometer apparatus shown in FIG. Consider range x. To guarantee the high accuracy of the interferometer while compensating for the effects of changes in the refractive index of the gas due to fluctuations in the gas such as air, it is practically necessary to maximize the quantization error added to the measurement output of the interferometer. Value (| Δx MAX
|) Is preferably suppressed to 4e or less. Therefore, in the following, the quantization error e added to the measurement output of the interferometer device
The optimal movement range x of the reflective member for measurement (14, 24) in the case where is suppressed to 4 times to 1 time or less will be described. (I) Maximum quantization error | Δx MAX | is suppressed to 4e or less.
In this case, the optimum movement range x (where x ≧ 0) of the reflection member for measurement (14, 24) in this case is expressed by the following equations (22) to (2).
From the equation (4), the following equation (25) or (26) is obtained.

【0075】[0075]

【数25】 (Equation 25)

【0076】[0076]

【数26】 (Equation 26)

【0077】なお、この(25)式及び(26)式の関
係について、上記(11)式に対応させて示せば、(1
1)式中の第1干渉計の計測光路長lM1と第2干渉計の
計測光路長lM2とを互いに等しくした場合(lM1=lM2
=lM とした場合)と等価である。一例として、図5
(a)に示した第1干渉計装置と図5(b)に示した第
2干渉計装置との量子化誤差e(又は分解能)をそれぞ
れ0.5nmとし、a=0.5m、b=1.0mとした場合及びa=
0.7m、b=1.0mとした場合について、干渉計装置の計測
出力に加わる量子化誤差の最大値(|ΔxMAX |)を4
e以下に抑えられる計測用の反射部材(14,24)の
移動範囲xについて見る。
The relationship between the expressions (25) and (26) can be expressed as (1)
In the case where the measured optical path length l M1 of the first interferometer and the measured optical path length l M2 of the second interferometer in the equation (1) are equal to each other (l M1 = l M2).
= 1 M ). As an example, FIG.
The quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 5A and the second interferometer device shown in FIG. 5B is 0.5 nm, and a = 0.5 m and b = 1.0. m and a =
When 0.7 m and b = 1.0 m, the maximum value (| Δx MAX |) of the quantization error added to the measurement output of the interferometer apparatus is 4
The movement range x of the reflection member for measurement (14, 24) suppressed to e or less will be described.

【0078】a=0.5m、b=1.0mとした場合には、上記
(25)式より計測用の反射部材(14,24)の移動
範囲xは0m〜1.75m となり、干渉計装置全体としては2.
0nm(=4e)の精度が保証されながら、広い計測範囲
を確保できることが理解できる。また、a=0.7m、b=
1.0mとした場合には、上記(26)式より計測用の反射
部材(14,24)の移動範囲xは0.25m 〜1.45m とな
り、干渉計装置全体としては2.0nm (=4e)の精度が
保証されながら、比較的広い計測範囲を確保できること
が理解できる。(II)量子化誤差の最大値|ΔxMAX |を3e以下に抑
えた場合 この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(22)式〜(2
4)式より、以下の(27)式又は(28)式の如くな
る。
When a = 0.5 m and b = 1.0 m, the moving range x of the reflecting member for measurement (14, 24) is 0 m to 1.75 m according to the above equation (25), and the interferometer apparatus as a whole is Is 2.
It can be understood that a wide measurement range can be secured while the accuracy of 0 nm (= 4e) is guaranteed. Also, a = 0.7m, b =
When the distance is 1.0 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is 0.25 m to 1.45 m according to the above equation (26), and the accuracy of the interferometer apparatus as a whole is 2.0 nm (= 4e). It can be understood that a relatively wide measurement range can be secured while ensuring the above. (II) The maximum quantization error | Δx MAX | is suppressed to 3e or less.
In this case, the optimum movement range x (where x ≧ 0) of the reflection member for measurement (14, 24) in this case is expressed by the following equations (22) to (2).
From the expression (4), the following expression (27) or (28) is obtained.

【0079】[0079]

【数27】 [Equation 27]

【0080】[0080]

【数28】 [Equation 28]

【0081】なお、この(27)式及び(28)式の関
係について、上記(12)式に対応させて示せば、(1
2)式中の第1干渉計の計測光路長lM1と第2干渉計の
計測光路長lM2とを互いに等しくした場合(lM1=lM2
=lM とした場合)と等価である。一例として、図5
(a)に示した第1干渉計装置と図5(b)に示した第
2干渉計装置との量子化誤差e(又は分解能)をそれぞ
れ0.5nmとし、a=0.4m、b=1.0mとした場合及びa=
0.6m、b=1.0mとした場合について、干渉計装置の計測
出力に加わる量子化誤差の最大値(|ΔxMAX |)を3
e以下に抑えられる計測用の反射部材(14,24)の
移動範囲xについて見る。
The relationship between the expressions (27) and (28) can be expressed as follows according to the expression (12).
2) When the measured optical path length l M1 of the first interferometer and the measured optical path length l M2 of the second interferometer in the equation are equal to each other (l M1 = l M2)
= 1 M ). As an example, FIG.
The quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 5A and the second interferometer device shown in FIG. 5B is 0.5 nm, and a = 0.4 m and b = 1.0. m and a =
When 0.6 m and b = 1.0 m, the maximum value (| Δx MAX |) of the quantization error added to the measurement output of the interferometer apparatus is 3
The movement range x of the reflection member for measurement (14, 24) suppressed to e or less will be described.

【0082】a=0.4m、b=1.0mとした場合には、上記
(27)式より計測用の反射部材(14,24)の移動
範囲xは0m〜1.6mとなり、干渉計装置全体としては1.5n
m (=3e)の精度が保証されながら、広い計測範囲を
確保できることが理解できる。また、a=0.6m、b=1.
0mとした場合には、上記(28)式より計測用の反射部
材(14,24)の移動範囲xは0.2m〜1.4mとなり、干
渉計装置全体としては1.5nm (=3e)の精度が保証さ
れながら、比較的広い計測範囲を確保できることが理解
できる。(III)量子化誤差の最大値|ΔxMAX |を2e以下に
抑えた場合 この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(22)式〜(2
4)式より、以下の(29)式又は(30)式の如くな
る。
When a = 0.4 m and b = 1.0 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is 0 m to 1.6 m according to the above equation (27), and the interferometer apparatus as a whole is Is 1.5n
It can be understood that a wide measurement range can be secured while the accuracy of m (= 3e) is guaranteed. Also, a = 0.6 m, b = 1.
When the distance is 0 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is 0.2 m to 1.4 m according to the above equation (28), and the accuracy of 1.5 nm (= 3 e) is obtained for the entire interferometer apparatus. It can be understood that a relatively wide measurement range can be secured while being guaranteed. (III) The maximum value of the quantization error | Δx MAX |
In this case, the optimum movement range x (where x ≧ 0) of the reflection member for measurement (14, 24) in this case is expressed by Expressions (22) to (2).
From the equation (4), the following equation (29) or (30) is obtained.

【0083】[0083]

【数29】 (Equation 29)

【0084】[0084]

【数30】 [Equation 30]

【0085】なお、この(29)式及び(30)式の関
係について、上記(13)式に対応させて示せば、(1
3)式中の第1干渉計の計測光路長lM1と第2干渉計の
計測光路長lM2とを互いに等しくした場合(lM1=lM2
=lM とした場合)と等価である。一例として、図5
(a)に示した第1干渉計装置と図5(b)に示した第
2干渉計装置との量子化誤差e(又は分解能)をそれぞ
れ0.5nmとし、a=0.2m、b=1.0mとした場合及びa=
0.5m、b=1.0mとした場合について、干渉計装置の計測
出力に加わる量子化誤差の最大値(|ΔxMAX |)を2
e以下に抑えられる計測用の反射部材(14,24)の
移動範囲xについて見る。
The relationship between the expressions (29) and (30) can be expressed as (1)
3) When the measured optical path length l M1 of the first interferometer and the measured optical path length l M2 of the second interferometer in the equation are equal to each other (l M1 = l M2)
= 1 M ). As an example, FIG.
The quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 5A and the second interferometer device shown in FIG. 5B is 0.5 nm, and a = 0.2 m and b = 1.0. m and a =
When 0.5 m and b = 1.0 m, the maximum value of the quantization error (| Δx MAX |) added to the measurement output of the interferometer apparatus is 2
The movement range x of the reflection member for measurement (14, 24) suppressed to e or less will be described.

【0086】a=0.2m、b=1.0mとした場合には、上記
(29)式より計測用の反射部材(14,24)の移動
範囲xは0m〜1.4mとなり、干渉計装置全体としては1.0n
m (=2e)の精度が保証されながら、広い計測範囲を
確保できることが理解できる。また、a=0.5m、b=1.
0mとした場合には、上記(30)式より計測用の反射部
材(14,24)の移動範囲xは0.25m 〜1.25m とな
り、干渉計装置全体としては1.0nm (=2e)の精度が
保証されながら、比較的広い計測範囲を確保できること
が理解できる。(IV)量子化誤差の最大値ΔxMAX をe以下に抑えた場
この場合における計測用の反射部材(14,24)の最
適な移動範囲x(但し、x≧0)は、(22)式〜(2
4)式より、次式(31)の如くなる。
When a = 0.2 m and b = 1.0 m, the moving range x of the reflecting member for measurement (14, 24) is 0 m to 1.4 m according to the above equation (29), and as a whole the interferometer apparatus is used. Is 1.0n
It can be understood that a wide measurement range can be secured while the accuracy of m (= 2e) is guaranteed. Also, a = 0.5m, b = 1.
When the distance is set to 0 m, the moving range x of the reflection member for measurement (14, 24) is 0.25 m to 1.25 m from the above equation (30), and the accuracy of 1.0 nm (= 2e) is obtained for the entire interferometer apparatus. It can be understood that a relatively wide measurement range can be secured while being guaranteed. (IV) When the maximum value Δx MAX of the quantization error is suppressed to e or less
In this case, the optimum moving range x (where x ≧ 0) of the reflective member for measurement (14, 24) in this case is expressed by Expressions (22) to (2).
From the expression 4), the following expression (31) is obtained.

【0087】[0087]

【数31】 (Equation 31)

【0088】なお、この(31)式の関係について、上
記(14)式に対応させて示せば、(14)式中の第1
干渉計の計測光路長lM1と第2干渉計の計測光路長lM2
とを互いに等しくした場合(lM1=lM2=lM とした場
合)と等価である。一例として、図5(a)に示した第
1干渉計装置と図5(b)に示した第2干渉計装置との
量子化誤差e(又は分解能)をそれぞれ0.5nmとし、a
=0.5m、b=1.0mとするとき、上記(31)式より計測
用の反射部材(14,24)の移動範囲xは0.5m〜1.0m
となり、干渉計装置全体としては0.5nm (=e)の精度
が保証されながら、広い計測範囲を確保できることが理
解できる。
It should be noted that the relationship of this equation (31) can be expressed in correspondence with the above equation (14).
The measurement optical path length l M1 of the interferometer and the measurement optical path length l M2 of the second interferometer
Are equal to each other (when l M1 = l M2 = l M ). As an example, the quantization error e (or resolution) between the first interferometer device shown in FIG. 5A and the second interferometer device shown in FIG.
= 0.5 m and b = 1.0 m, the moving range x of the reflective member for measurement (14, 24) is from 0.5 m to 1.0 m according to the above equation (31).
It can be understood that a wide measurement range can be secured while the accuracy of 0.5 nm (= e) is guaranteed for the entire interferometer apparatus.

【0089】以上の如く、本発明によれば、環境変化に
伴う気体の屈折率が変化しても広い計測範囲を確保しな
がら高精度のもとで安定した計測が実現できることが理
解できる。しかも、本発明では、原理的に、図5(a)
に示した第1干渉計装置又は図5(b)に示した第2干
渉計装置の量子化誤差e(又は分解能)を1倍以下に抑
えられる広い計測範囲xを確保できるため、極めて安定
した高精度な計測が達成できる。
As described above, according to the present invention, it can be understood that stable measurement can be realized with high accuracy while securing a wide measurement range even if the refractive index of gas changes due to environmental changes. Moreover, in the present invention, in principle, FIG.
Since the quantization error e (or resolution) of the first interferometer device shown in FIG. 5 or the second interferometer device shown in FIG. High accuracy measurement can be achieved.

【0090】なお、本発明による座標原点は、計測用の
反射部材(14,24)の移動する範囲であれば、原理
的に何処にでも設定できることは言うまでもない。
It is needless to say that the coordinate origin according to the present invention can be set anywhere in principle as long as the measuring reflecting member (14, 24) moves.

【0091】以下、本発明による第1実施例の干渉計の
構成について図1を参照して説明する。本例では第1干
渉計と第2干渉計との計測光路が共用する複合型干渉計
を用いて、この共用する計測光路を1つの計測用反射手
段(移動鏡3)を介して往復させる構成としたものであ
る。
Hereinafter, the configuration of the interferometer according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present example, a configuration is used in which a combined interferometer shared by the measurement optical paths of the first interferometer and the second interferometer is used, and the shared measurement optical path is reciprocated via one measuring reflecting means (moving mirror 3). It is what it was.

【0092】図1に示す第1実施例では、計測方向Xに
移動可能に設けられた計測用反射手段(移動鏡3)と、
それぞれ所定の位置に固設された第1参照用反射手段
(密閉管3, 固定鏡6)と第2参照用反射手段(固定鏡
6)と、コヒーレントな光束を供給する光源手段1と、
この光源手段1からの光束に基づいて,計測用反射手段
(移動鏡3)を介して計測方向Xに沿って往復する第1
計測光路OPM と第1参照用反射手段(密閉管3及び固
定鏡6)を介して往復する第1参照光路OPR1とを形成
し,第1計測光路OPM 及び第1参照光路OPR1を経由
した各光束によって第1測定出力XA を生成する第1干
渉計(プリズム部材2,1/4波長板(8a 1,8a2,8b1,8b
2),1/2波長板9,偏向プリズム4,第1検出器7
a)手段1からの光束に基づいて,計測用反射手段(移
動鏡3)を介して計測方向Xに沿って往復して第1計測
光路OPM と共用する第2計測光路と第2参照用反射手
段(固定鏡6)を介して往復する第2参照光路OPR2
を形成し,第2計測光路(第1計測光路OPM )及び第
2参照光路OPR2を経由した各光束によって第2測定出
力XB を生成する第2干渉計(プリズム部材2,1/4
波長板(8a1,82,8b3,8b4),1/2波長板9,偏向プリ
ズム4,第2検出器7b)と、第第2測定出力(XA
B )に基づいて所定の演算を行う演算処理部10とを
配置し、その第1参照反射手段(密閉管3, 固定鏡6)
と第2参照反射手段(固定鏡6)とを、計測方向に沿っ
て光学的に所定の距離だけ隔てて配置し、各光路(OP
M ,OPR1,OPR2)を平行かつ近接する構成としたも
のである。
In the first embodiment shown in FIG.
A reflecting means for measurement (moving mirror 3) movably provided;
First reference reflecting means fixed at predetermined positions, respectively
(Sealed tube 3, fixed mirror 6) and second reference reflecting means (fixed mirror)
6) and light source means 1 for supplying a coherent light beam;
Reflection means for measurement based on the light beam from the light source means 1
First (reciprocating along the measurement direction X via the (moving mirror 3))
Measurement optical path OPMAnd the first reference reflecting means (sealed tube 3 and solid
First reference optical path OP reciprocating via the fixed mirror 6)R1And form
And the first measurement optical path OPMAnd the first reference optical path OPR1Via
1st measurement output XAProduces the first dried
Interferometer (prism member 2, 1/4 wavelength plate (8a 1, 8aTwo, 8b1, 8b
Two), Half-wave plate 9, deflection prism 4, first detector 7
a) Based on the luminous flux from the means 1, the reflecting means for measurement (transfer)
First reciprocation along the measurement direction X via the moving mirror 3)
Optical path OPMMeasurement optical path and second reference reflector shared with
Second reference optical path OP reciprocating through a step (fixed mirror 6)R2When
And a second measurement optical path (first measurement optical path OPM) And
2 Reference optical path OPR2Measurement output by each light beam passing through
Force XBInterferometer (prism member 2, 1/4
Wave plate (8a1, 8Two, 8bThree, 8bFour), 1/2 wavelength plate 9, deflection pre
Mechanism 4, the second detector 7b) and the second measurement output (XA,
XBAnd a calculation processing unit 10 that performs a predetermined calculation based on
Placed and its first reference reflecting means (closed tube 3, fixed mirror 6)
And the second reference reflecting means (fixed mirror 6) along the measuring direction.
Optically separated by a predetermined distance, and each optical path (OP
M, OPR1, OPR2) Are parallel and close to each other
It is.

【0093】図1は本例のレーザー干渉計装置の要部を
示し、この図1において、2は第1の直角プリズム2a
と第2の直角プリズム2bとを貼り合わせてなる光学部
材(以下、プリズム部材2と称する。)である。このプ
リズム部材2は、図2(a)に示すように、直交する辺
の長さがd1で45°傾いた斜辺を持つ直角プリズム2
aの斜辺と、長さがd2(=2・d1)の45°傾いた
斜辺を持つ直角プリズム2bの直交する2辺の内の1辺
とを貼り合わせたものである。そして、その貼り合わせ
面(直角プリズム2bの直交する2辺の内の一方の辺側
の面)は偏光分離面(偏光ビームスプリッター面)S1
で形成され、直角プリズム2bの直交する2辺の内の他
方の辺側の面は反射面R1 で形成されている。なお、こ
の反射面R1 には反射膜を設けることなく、この面R1
は光を全反射させるように構成されても良い。
FIG. 1 shows a main part of the laser interferometer apparatus of this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a first right-angle prism 2a.
And an optical member (hereinafter, referred to as a prism member 2) obtained by adhering the second right-angle prism 2b and the second right-angle prism 2b. As shown in FIG. 2A, the prism member 2 is a right-angle prism 2 having a hypotenuse inclined at 45 ° with the length of an orthogonal side being d1.
The oblique side of a is attached to one of two orthogonal sides of a right-angle prism 2b having an oblique side inclined at 45 ° with a length d2 (= 2 · d1). The bonding surface (the surface on one side of the two orthogonal sides of the right-angle prism 2b) is a polarization separation surface (polarization beam splitter surface) S 1.
In is formed, the surface of the other side of the orthogonal two sides of the rectangular prism 2b is formed on the reflective surface R 1. Incidentally, without providing a reflection film on the reflecting surface R 1, the surface R 1
May be configured to totally reflect light.

【0094】ここで、プリズム部材2は原理的に偏光分
離面S1 と反射面R1 とが直交して配置されたものであ
れば良く、直角プリズム2bのみで構成しても良い。ま
た、例えば、図2(d)に示すように、3個の直角プリ
ズム20a〜20cを貼り合わせてプリズム部材20を
構成し、直角プリズム20aと20bとの貼り合わせ面
を偏光分離面S1 で形成し、直角プリズム20cの外部
の面を反射面R1 とすれば、このプリズム体20をプリ
ズム体2の代わりに使用することができる。
Here, in principle, the prism member 2 only needs to have the polarization separation surface S 1 and the reflection surface R 1 arranged orthogonal to each other, and may be constituted only by the right-angle prism 2 b. Further, for example, as shown in FIG. 2 (d), by bonding three rectangular prisms 20a~20c constitutes a prism member 20, the bonding surface of the right-angle prism 20a and 20b by the polarization splitting surface S 1 formed, if the external surface of the rectangular prism 20c and the reflective surface R 1, may use this prism body 20 in place of the prism body 2.

【0095】さて、図1に戻って説明すると、まず、コ
ヒーレントな光束を供給する光源手段としてのレーザー
光源1から光束が射出される方向をX方向とすると、プ
リズム部材2は、これの偏光分離面S1 がX方向に対し
て45°で傾くように配置されており、このプリズム部
材2に対向して、計測用反射手段としての移動鏡3と参
照用反射手段としての固定鏡6とがそれぞれ配置されて
いる。この移動鏡3は、不図示の被計測物体に固定さ
れ、X方向に沿って移動自在で平面鏡より構成されてお
り、固定鏡6は、プリズム部材2に対してX方向に所定
の距離bだけ隔てた位置に固定されており、移動鏡3と
固定鏡6とはX方向に垂直な方向にずらして配置されて
いる。
Returning to FIG. 1, first, assuming that the direction in which the light beam is emitted from the laser light source 1 as the light source means for supplying the coherent light beam is the X direction, the prism member 2 will The surface S 1 is arranged so as to be inclined at 45 ° with respect to the X direction, and the moving mirror 3 as a reflecting means for measurement and the fixed mirror 6 as a reflecting means for reference are opposed to the prism member 2. Each is arranged. The movable mirror 3 is fixed to an object to be measured (not shown), and is configured as a plane mirror that is movable along the X direction. The fixed mirror 6 moves the prism member 2 by a predetermined distance b in the X direction. The movable mirror 3 and the fixed mirror 6 are displaced in a direction perpendicular to the X direction.

【0096】プリズム部材2中の直角プリズム2bの直
交する2辺(S1 ,R1 )に対して等しい角度を成す斜
辺を形成する透過面T近傍にはそれぞれ6個の1/4波
長板(8a1 ,8a2 ,8b1 〜8b4 )がそれぞれ並
列的に配置されており、この内の2個の1/4波長板
(8b3 ,8b4 )と固定鏡6との間には、後で詳述す
るが、2個の1/4波長板(8b3 ,8b4 )を各々介
して固定鏡6で反射往復する2つの往復光路の所定の長
さだけ周囲と隔離する密閉管60(補正部材)が配置さ
れている。
In the vicinity of the transmission surface T forming an oblique side which forms an equal angle with respect to two orthogonal sides (S 1 , R 1 ) of the right-angle prism 2 b in the prism member 2, six quarter-wave plates ( 8a 1 , 8a 2 , 8b 1 to 8b 4 ) are respectively arranged in parallel, and between these two quarter-wave plates (8b 3 , 8b 4 ) and the fixed mirror 6, Although described in detail later, a sealed tube 60 to isolate the surrounding only two quarter-wave plate (8b 3, 8b 4) each through a predetermined length of the two reciprocating optical path reflected back and forth at a fixed mirror 6 (Correction member).

【0097】この密閉管60は、少なくとも両端が透明
でx方向において所定の長さLを持つ中空状の円筒で構
成される部材であり、この内部は真空となっている。こ
のため、2個の1/4波長板(8b3 ,8b4 )を各々
介して固定鏡6で反射往復する各往復光路の気体(空気
等)にさらされている部分の光路長Dは、プリズム部材
2から固定鏡までのx方向に沿った長さをb、図1に示
す干渉計装置がさらされている気体の屈折率をnとする
とき、D=(b−L)nとなる。従って、この密閉管6
0の配置によって、実質的に、固定鏡6を密閉管60の
長さLの分だけx方向に沿ってプリズム部材2側に配置
した事と等しくしている。なお、この密封管に所定の屈
折率を持つ気体、液体、固体等の媒質を封入しても良
い。
The sealed tube 60 is a member composed of a hollow cylinder having at least both ends transparent and having a predetermined length L in the x direction, and the inside thereof is evacuated. Therefore, the optical path length D of the gas portion that is exposed to (air, etc.) of each reciprocating optical path reflected back and forth by two quarter-wave plates (8b 3, 8b 4) each via by fixed mirror 6, When the length along the x direction from the prism member 2 to the fixed mirror is b, and the refractive index of the gas to which the interferometer device shown in FIG. 1 is exposed is n, D = (b−L) n. . Therefore, this sealed pipe 6
The arrangement of 0 substantially equals the arrangement of the fixed mirror 6 on the prism member 2 side along the x direction by the length L of the sealed tube 60. Note that a medium such as gas, liquid, or solid having a predetermined refractive index may be sealed in the sealed tube.

【0098】さて、プリズム部材2の偏光分離面S1
レーザー光源1からのレーザービームが反射される方向
には、偏光分離面S1 から射出する光を180°偏向さ
せる偏向部材としての偏向プリズム(直角プリズム)4
が配置されている。この場合、偏向プリズム4内の2回
の全反射によりレーザービームがその偏光分離面S1
再び戻されるものとして、プリズム部材2の偏光分離面
1 と反射面R1 との稜線に対してプリズム部材2によ
り偏向される光路を含む面が平行となるように、その偏
向プリズム4の位置決めがされている。
[0098] Now, in the direction in which the laser beam is reflected from the laser light source 1 by the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2, the deflecting prism as a deflecting member for 180 ° deflection of the light emitted from the polarization splitting surface S 1 (Right angle prism) 4
Is arranged. In this case, assuming that the laser beam is returned to the polarization splitting surface S 1 again by the two total reflections in the deflecting prism 4, the ridge line between the polarization splitting surface S 1 and the reflecting surface R 1 of the prism member 2 is determined. The deflecting prism 4 is positioned so that the plane including the optical path deflected by the prism member 2 is parallel.

【0099】プリズム部材2と偏向プリズム4との間の
下方の光路の途中には、1/2波長板9が配置されてお
り、プリズム部材2と偏向プリズム4との間の上方の光
路の途中には、プリズム部材2と類似した形状を有する
光学部材(以下、プリズム部材5と称する。)が設けら
れている。このプリズム部材5は、2つの直角プリズム
(5a,5b)が貼り合わされて構成されており、その
貼り合わせ面(直角プリズム5bの直交する2辺の内の
一方の辺側の面)は光分割面(ビームスプリッター面)
2 で形成され、直角プリズム5bの直交する2辺の内
の他方の辺側の面は反射面R2 で形成されている。
A half-wave plate 9 is disposed in the lower optical path between the prism member 2 and the deflecting prism 4, and in the upper optical path between the prism member 2 and the deflecting prism 4. Is provided with an optical member having a shape similar to that of the prism member 2 (hereinafter, referred to as a prism member 5). The prism member 5 is formed by bonding two right-angle prisms (5a, 5b), and the bonding surface thereof (the surface on one side of two orthogonal sides of the right-angle prism 5b) is divided by light. Surface (beam splitter surface)
Formed by S 2, a surface of the other side of the orthogonal two sides of the rectangular prism 5b are formed on the reflecting surface R 2.

【0100】また、偏向プリズム4からのレーザービー
ムがプリズム部材5により分割・偏向(光分割面S2
反射された後、反射面R2 で反射)された後、プリズム
部材2の偏光分離面P1 で反射される方向には、第1検
出器としての第1のレシーバ7aが配置されており、偏
向プリズム4からのレーザービームがプリズム部材5の
光分割面S2 を通過した後、プリズム部材2の偏光分離
面S1 で反射される方向には第2の検出器としての第1
のレシーバ7bが配置されている。
After the laser beam from the deflecting prism 4 is split and deflected by the prism member 5 (reflected by the light splitting surface S 2 and then reflected by the reflecting surface R 2 ), the polarization separating surface of the prism member 2 the direction in which it is reflected in P 1, a first receiver 7a of the first detector and is arranged, after the laser beam from the deflection prism 4 passes through the light splitting surface S 2 of the prism member 5, a prism the direction in which it is reflected by the polarization splitting surface S 1 of the member 2 a as a second detector 1
Receiver 7b is disposed.

【0101】図1に示す如く、第1及び第2レシーバ
(7a,7b)は演算手段としての演算部10に対して
電気的に接続されており、各レシーバ(7a,7b)か
らの出力に基づいて、例えば、上記(3)式の如き演算
が演算処理部10にて行われ、演算結果が不図示の表示
部に出力される。なお、1/2波長板9の代わりに、偏
向プリズム4の入射面及び射出面又はプリズム部材2の
偏向プリズム4側の面の全面をカバーするような1枚の
1/4波長板を配置しても良く、この場合、偏向プリズ
ム4の入射面及び射出面又はプリズム部材2の偏向プリ
ズム4側の面に1/4波長板を直接的に接合しても良
い。さらには、プリズム部材2と偏向プリズム4との光
路間又は偏向プリズム4とプリズム部材5との光路間に
1/4波長板を配置すると共に、プリズム部材5とプリ
ズム部材2との間に形成される2つの光路中に1/4波
長板を配置する構成としても良い。
As shown in FIG. 1, the first and second receivers (7a, 7b) are electrically connected to an operation unit 10 as operation means, and output signals from the respective receivers (7a, 7b). On the basis of this, for example, the calculation as in the above equation (3) is performed in the calculation processing unit 10, and the calculation result is output to a display unit (not shown). Instead of the half-wave plate 9, a single quarter-wave plate is arranged so as to cover the entirety of the entrance surface and the exit surface of the deflecting prism 4 or the entire surface of the prism member 2 on the deflecting prism 4 side. In this case, a 波長 wavelength plate may be directly bonded to the entrance surface and exit surface of the deflection prism 4 or the surface of the prism member 2 on the deflection prism 4 side. Further, a quarter-wave plate is disposed between the optical path between the prism member 2 and the deflecting prism 4 or between the optical path between the deflecting prism 4 and the prism member 5, and is formed between the prism member 5 and the prism member 2. A configuration in which a 波長 wavelength plate is disposed in the two optical paths may be adopted.

【0102】次に、本例の動作につき説明する。先ず、
コヒーレントな光束を供給する光源手段としてのレーザ
ー光源1は第1周波数f1 のビーム(以下、第1ビーム
と称する。)と第2周波数f2 のビーム(以下、第2ビ
ームと称する。)を供給し、この第1及び第2ビーム
は、プリズム部材2の偏光分離面S1 に対し45°の入
射角で入射する。
Next, the operation of this embodiment will be described. First,
The laser light source 1 serving as a light source unit that supplies a coherent light beam includes a beam having a first frequency f 1 (hereinafter, referred to as a first beam) and a beam having a second frequency f 2 (hereinafter, referred to as a second beam). supplied, the first and second beams, with respect to the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 at an incident angle of 45 °.

【0103】ここで、このレーザー光源1から供給され
る2つのビームの内の一方の第1ビームは、偏光分離面
1 の入射面内を振動する直線偏光の光(以下、P偏光
と称する。)であり、他方の第2ビームは、偏光分離面
1 の入射面と垂直な面内を振動する直線偏光の光(以
下、S偏光と称する。)である。まず、レーザー光源1
から供給されるP偏光の第1ビームについて説明する
と、このP偏光の第1ビームは、プリズム部材2の偏光
分離面S1 をそのまま通過して1/4波長板8a1 を介
して円偏光に変換された後、移動鏡3にて反射され、再
び1/4波長板8a1 を通過してS偏光に変換される。
そして、このS偏光の第1ビームは、プリズム部材2の
偏光分離面S1 を反射し、プリズム部材2の反射面R1
で90°反射偏向される。その後、S偏光の第1ビーム
は、1/4波長板8a2 を通過して円偏光に変換され
て、移動鏡3により反射されて再び1/4波長板8a2
へ向かう。そして、この1/4波長板8a2 を再び通過
した第1ビームは、P偏光に変換された後、再び反射面
1 を反射して偏光分離面S1 を通過する。この偏光分
離面S1 を通過したP偏光の第1ビームは、1/2波長
板9を通過して、偏光面が90°回転されてP偏光から
S偏光に変換される。1/2波長板9によってS偏光に
変換された第1ビームは、偏向プリズム4により180
°反射偏向されて、プリズム部材5の光分割面S2 で2
分割される。
Here, one of the two beams supplied from the laser light source 1 is a linearly polarized light (hereinafter, referred to as P-polarized light) vibrating in the plane of incidence of the polarization splitting surface S 1. .), and the other of the second beam is a linearly polarized light oscillating the polarization splitting surface S 1 of the incident surface in a plane perpendicular (hereinafter, referred to as S-polarized light.). First, laser light source 1
Referring to the first beam of the P polarized light supplied from the first beam of the P polarized light, the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 as it passes to the circularly polarized light through a quarter-wave plate 8a 1 after being converted, is reflected by the movable mirror 3, it is converted into S-polarized light passes through the quarter-wave plate 8a 1 again.
Then, the first beam of the S-polarized light is reflected by the polarization separation surface S 1 of the prism member 2, and is reflected by the reflection surface R 1 of the prism member 2.
At 90 °. Thereafter, S first beam of polarized light is 1/4 is converted into circularly polarized light passes through the wave plate 8a 2, the moving mirror 3 is again quarter-wave plate 8a 2 reflected by
Head to. The first beam having passed through the quarter-wave plate 8a 2 again, after being converted into P-polarized light, passes through the polarization splitting surface S 1 and reflected by the reflection surface R 1 again. The first beam of P-polarized light that has passed through the polarization separation plane S 1 passes through the half-wave plate 9, and the polarization plane is rotated by 90 ° to be converted from P-polarized light to S-polarized light. The first beam converted into S-polarized light by the half-wave plate 9 is reflected by
° is reflected and deflected, and is 2 at the light dividing surface S 2 of the prism member 5.
Divided.

【0104】まず、プリズム部材5の光分割面S2 を反
射する一方のS偏光の第1ビームは、プリズム部材5の
反射面R2 で90°反射偏向され、プリズム部材2の偏
光分離面S1 を反射した後、第1のレシーバ7aで受光
される。一方、プリズム部材5の光分割面S2 を通過す
る他方のS偏光の第1ビームは、プリズム部材2の偏光
分離面S1 で反射されて、第2のレシーバ7bで受光さ
れる。
First, the first beam of one S-polarized light reflected on the light splitting surface S 2 of the prism member 5 is reflected and deflected by 90 ° on the reflecting surface R 2 of the prism member 5, and the polarized light separating surface S After reflecting 1 , the light is received by the first receiver 7a. On the other hand, the first beam of the other S-polarized light passing through the beam splitting surface S 2 of the prism member 5 is reflected by the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2, and is received by the second receiver 7b.

【0105】次に、レーザー光源1から供給されるS偏
光の第2ビームについて説明すると、このS偏光の第2
ビームは、プリズム部材2の偏光分離面S1 で反射され
て1/2波長板9に向かう。この1/2波長板9を通過
した第2ビームは、偏光面が90°回転されてS偏光か
らP偏光に変換された後、偏向プリズム4により180
°反射偏向されて、プリズム部材5の光分割面S2 で2
分割される。
Next, the second beam of S-polarized light supplied from the laser light source 1 will be described.
The beam is reflected by the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 and travels to the half-wave plate 9. The second beam that has passed through the half-wave plate 9 has its polarization plane rotated by 90 ° and is converted from S-polarized light to P-polarized light.
° is reflected and deflected, and is 2 at the light dividing surface S 2 of the prism member 5.
Divided.

【0106】まず、プリズム部材5の光分割面S2 を反
射する一方のP偏光の第2ビームは、プリズム部材5の
反射面R2 で90°反射偏向され、プリズム部材2の偏
光分離面S1 をそのまま通過する。この偏光分離面S1
を通過した第2ビームは、反射面R1 で90°反射偏向
された後、1/4波長板8b1 を通過して円偏光に変換
される。その後、円偏光に変換された第2ビームは、x
方向(計測方向)に所定の長さLを持つ密閉管60を通
過し、固定鏡6で反射された後、再び密閉管60を通過
して1/4波長板8b1 を通過して、S偏光に変換され
る。このS偏光に変換された第2ビームは、プリズム部
材2の反射面R1 で反射され、プリズム部材2の偏光分
離面S1 で反射されて1/4波長板8b2 へ向かう。こ
の1/4波長板8b2 を通過した第2ビームは、円偏光
に変換された後、密閉管60を通過して固定鏡6で反射
されて再び密閉管60に向かう。この密閉管60を通過
した第2ビームは、1/4波長板8b2 を通過してP偏
光に変換され、プリズム部材2の偏光分離面S1 を透過
して第1のレシーバ7aで受光される。
First, the second beam of one P-polarized light reflected by the light splitting surface S 2 of the prism member 5 is reflected and deflected by 90 ° on the reflecting surface R 2 of the prism member 5, and the polarized light separating surface S Pass through 1 as is. This polarization separation surface S 1
Second beam which has passed through the after being reflected 90 ° deflected by the reflecting surface R 1, is converted into circularly polarized light passes through the 1/4-wave plate 8b 1. Then, the second beam converted to circularly polarized light is x
After passing through a sealed tube 60 having a predetermined length L in the direction (measurement direction) and being reflected by the fixed mirror 6, the light passes through the sealed tube 60 again, passes through the 波長 wavelength plate 8 b 1, and Converted to polarized light. The second beam converted into the S-polarized light is reflected by the reflection surface R 1 of the prism member 2, reflected by the polarization separation surface S 1 of the prism member 2, and travels to the / wavelength plate 8 b 2 . The second beam having passed through the 1 / wavelength plate 8b 2 is converted into circularly polarized light, passes through the closed tube 60, is reflected by the fixed mirror 6, and travels toward the closed tube 60 again. Second beam passing through the sealed tube 60 is converted through the 1/4-wave plate 8b 2 to P-polarized light, is received by the first receiver 7a is transmitted through the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 You.

【0107】一方、プリズム部材5の光分割面S2 を通
過する他方のP偏光の第2ビームは、プリズム部材2の
偏光分離面S1 をそのまま通過し、反射面R1 で90°
反射偏向されて、1/4波長板8b3 へ向かう。この1
/4波長板8b3 を通過した第2ビームは、円偏光に変
換されて、固定鏡6により反射されて再び1/4波長板
8b3 を通過し、S偏光に変換される。このS偏光に変
換された第2ビームは、プリズム部材2の反射面R1
反射し、偏光分離面S1 を反射して1/4波長板8b4
に向かう。この1/4波長板8b4 を通過した第2ビー
ムは円偏光に変換された後、固定鏡6により反射されて
再び1/4波長板8b4 を通過して、P偏光に変換され
る。この1/4波長板8b4 を通過してP偏光に変換さ
れた第2ビームは、偏光分離面S1 をそのまま通過して
第2のレシーバ7bで受光される。
On the other hand, the other P-polarized second beam passing through the light splitting surface S 2 of the prism member 5 passes through the polarization separating surface S 1 of the prism member 2 as it is, and is reflected by the reflecting surface R 1 at 90 °.
It is reflected and deflected, toward the 1/4-wave plate 8b 3. This one
/ 4 second beam passing through the wave plate 8b 3 is converted into circularly polarized light, is reflected through a quarter-wave plate 8b 3 again by the fixed mirror 6, it is converted into S-polarized light. The second beam converted into the S-polarized light is reflected by the reflecting surface R 1 of the prism member 2 and is reflected by the polarized light separating surface S 1 to be a quarter-wave plate 8 b 4
Head for. After the second beam passing through the quarter-wave plate 8b 4 is converted into circularly polarized light, passes through the quarter-wave plate 8b 4 again is reflected by the fixed mirror 6, is converted into P-polarized light. Second beam converted into P-polarized light passes through the quarter-wave plate 8b 4 is received by the second receiver 7b and passes through the polarization splitting surface S 1.

【0108】さて、第1のレシーバ7aにおいては、プ
リズム部材2と移動鏡3との間の空気等の気体中を経由
する長さx(プリズム部材2の面Tから移動鏡3までの
X方向に沿った距離)の計測光路OPM を進行する第1
ビームと、この計測光路OP M と近接してプリズム部材
2と固定鏡6との間の空気等の気体中及び密閉管60を
経由する長さb(プリズム部材2の面Tから固定鏡6ま
でのX方向に沿った距離)の第1参照光路OPR1を進行
する第2ビームとが内部のアナライザにより偏光方向が
揃えられて内部の受光素子に入射する。
Now, in the first receiver 7a, the
Via gas such as air between the rhythm member 2 and the moving mirror 3
Length x (from the surface T of the prism member 2 to the movable mirror 3)
Measurement optical path OP of distance along X direction)MThe first to progress
Beam and this measurement optical path OP MClose to the prism member
In the gas such as air between the fixed mirror 6 and the fixed mirror 6 and the sealed tube 60
Length b (from surface T of prism member 2 to fixed mirror 6)
(The distance along the X direction at the point) in the first reference optical path OPR1Progress
The direction of polarization is changed by the internal analyzer
The light is aligned and enters the internal light receiving element.

【0109】ここで、第1参照光路OPR1中には密閉管
60が配置されているため、密閉管60のX方向におけ
る長さをLとすると、前述の如く、空気等の気体の屈折
率変化に対しては、密閉管60の長さLの分だけ固定鏡
6をプリズム部材2側へずらして配置した事と等しくな
る。従って、第1のレシーバ10aの受光素子には、実
質的に、プリズム部材2と移動鏡3との間の空気等の気
体中を経由する長さx(プリズム部材2の面Tから移動
鏡3までのX方向に沿った距離)の計測光路OPM を進
行する第1ビームと、この計測光路OPM と近接してプ
リズム部材2と固定鏡6との間の空気等の気体中を経由
する長さa(=b−L)の第1参照光路OPR1を進行す
る第2ビームとが入射することとなる。
Here, since the sealed tube 60 is disposed in the first reference optical path OP R1 , assuming that the length of the sealed tube 60 in the X direction is L, as described above, the refractive index of gas such as air is as described above. The change is equivalent to disposing the fixed mirror 6 toward the prism member 2 by the length L of the sealed tube 60. Accordingly, the light-receiving element of the first receiver 10a has a length x (from the surface T of the prism member 2 to the moving mirror 3) substantially passing through a gas such as air between the prism member 2 and the moving mirror 3. a first beam propagating through the measurement optical path OP M distance) in the X direction until, via a gas such as air between the fixed mirror 6 and the prism member 2 in close proximity to the measurement optical path OP M The second beam traveling on the first reference optical path OP R1 having the length a (= b−L) is incident.

【0110】このため、第1レシーバ7aの受光素子か
らは、移動鏡3が固定鏡6に対して停止している状態で
は、周波数が(f1−f2)のビート信号が出力され、
移動鏡3がX方向へ移動すると周波数が変調されたビー
ト信号が出力される。従って、この周波数の変化を積算
することにより、移動鏡3と固定鏡6とのX方向の相対
的な移動量を検出することができる。よって、空気等の
気体中を通過する計測光路OPM の長さ(あるいは干渉
計のプリズム部材2から移動鏡6までの計測光路OPM
の光学的光路長)をx、空気等の気体中を通過する第1
参照光路OPR1の長さ(あるいは干渉計のプリズム部材
2から固定鏡6までの第1参照光路OP R1の光学的光路
長)をa、測定開始時(リセット時)等の初期の空気等
の気体の屈折率をn、空気等の気体の屈折率の変化をΔ
nとすると、第1レシーバ7aでは、nx+(x−a)
Δnに相当する信号XA が演算処理部10へ出力され
る。
Therefore, the light receiving element of the first receiver 7a
Are in a state where the movable mirror 3 is stopped with respect to the fixed mirror 6.
Outputs a beat signal having a frequency of (f1-f2),
When the movable mirror 3 moves in the X direction, the frequency-modulated beam
Signal is output. Therefore, this change in frequency is integrated
By doing so, the relative movement of the movable mirror 3 and the fixed mirror 6 in the X direction
It is possible to detect a typical moving amount. Therefore, such as air
Measurement optical path OP passing through gasMLength (or interference
Measurement optical path OP from the prism member 2 of the meter to the movable mirror 6M
X, the first optical path passing through a gas such as air.
Reference optical path OPR1Length (or prism member of the interferometer)
First reference optical path OP from 2 to fixed mirror 6 R1Optical path
A), initial air at the start of measurement (at reset), etc.
Is the refractive index of a gas such as n, and the change in the refractive index of a gas such as air is Δ
Assuming that n, in the first receiver 7a, nx + (x−a)
Signal X corresponding to ΔnAIs output to the arithmetic processing unit 10
You.

【0111】一方、第2レシーバ7bにおいては、プリ
ズム部材2と移動鏡3との間の空気等の気体中を経由す
る長さx(プリズム部材2の面Tから移動鏡3までのX
方向に沿った距離)の計測光路OPM を進行する第1ビ
ームと、この計測光路OPMと近接してプリズム部材2
と固定鏡6との間の空気等の気体中を経由する長さb
(プリズム部材2の面Tから固定鏡6までのX方向に沿
った距離)の第2参照光路OPR2を進行する第2ビーム
とが内部のアナライザにより偏光方向が揃えられて内部
の受光素子に入射する。
On the other hand, in the second receiver 7b, the length x (X from the surface T of the prism member 2 to the movable mirror 3) passing through a gas such as air between the prism member 2 and the movable mirror 3 is set.
A first beam propagating through the measurement optical path OP M of along the direction distance), the prism member 2 in close proximity to the measurement optical path OP M
Length b through a gas such as air between the mirror 6 and the fixed mirror 6
A second beam (a distance along the X direction from the surface T of the prism member 2 to the fixed mirror 6 in the X direction) traveling on the second reference optical path OP R2 has its polarization direction aligned by the internal analyzer and is transmitted to the internal light receiving element. Incident.

【0112】ここで、第2レシーバ7bの受光素子から
は、第1レシーバ7aと同様に、移動鏡3が固定鏡6に
対して停止している状態では、周波数が(f1−f2)
のビート信号が出力され、移動鏡3がX方向へ移動する
と周波数が変調されたビート信号が出力される。従っ
て、この周波数の変化を積算することにより、移動鏡3
と固定鏡6とのX方向の相対的な移動量を検出すること
ができる。よって、空気等の気体中を通過する計測光路
OPM の長さ(あるいは干渉計のプリズム部材2から移
動鏡6までの計測光路OPM の光学的光路長)をx、空
気等の気体中を通過する第2参照光路OPR2の長さ(あ
るいは干渉計のプリズム部材2から固定鏡6までの第2
参照光路OPR2の光学的光路長)をb、測定開始時(リ
セット時)等の初期の空気等の気体の屈折率をn、空気
等の気体の屈折率の変化をΔnとすると、第2レシーバ
7bでは、nx+(x−b)Δnに相当する信号XB
演算処理部10へ出力される。
Here, from the light receiving element of the second receiver 7b, as in the case of the first receiver 7a, when the movable mirror 3 is stopped with respect to the fixed mirror 6, the frequency is (f1-f2).
When the movable mirror 3 moves in the X direction, a beat signal whose frequency is modulated is output. Therefore, by integrating the change of the frequency, the movable mirror 3
And the relative movement amount of the fixed mirror 6 in the X direction can be detected. Thus, the x (optical path length of the measurement optical path OP M from the prism member 2 or the interferometer to the movable mirror 6) the length of the measurement optical path OP M passing through a gas such as air, through the gas such as air The length of the second reference optical path OP R2 that passes (or the second length from the prism member 2 of the interferometer to the fixed mirror 6)
Assuming that b is the optical path length of the reference optical path OP R2 ), n is the initial refractive index of gas such as air at the start of measurement (at the time of resetting), and Δn is the change in the refractive index of gas such as air. in receiver 7b, signal X B corresponding to nx + (x-b) Δn is outputted to the arithmetic processing unit 10.

【0113】さて、演算処理部10には、所定の演算式
がメモリーされており、例えば、上記(3)の如き演算
式がメモリーされている。従って、演算処理部10は、
第1及び第2のレシーバ(7a,7b)からの出力信号
(XA ,XB )、及び計測開始時での初期の気体の屈折
率nを検出するための不図示の屈折率検出器からの出力
nに基づいて、上記(3)式に示す如き演算を実行し、
気体の揺らぎ等が起因して生ずる気体の屈折率変化に伴
う計測誤差が補正された演算結果が不図示の表示部を介
して出力される。
A predetermined arithmetic expression is stored in the arithmetic processing unit 10, for example, an arithmetic expression as described in the above (3). Therefore, the arithmetic processing unit 10
Output signals (X A , X B ) from the first and second receivers (7a, 7b) and a refractive index detector (not shown) for detecting the initial refractive index n of the gas at the start of measurement. Is performed based on the output n of
The calculation result in which the measurement error caused by the change in the refractive index of the gas caused by the fluctuation of the gas or the like is output via a display unit (not shown).

【0114】そして、上記(11)式〜(14)式、又
は上記(25)式〜(31)式を満足するように第1移
動鏡及び第2移動鏡(3)をそれぞれ一体的に移動させ
れば、干渉計装置の出力に加算される量子化誤差eをそ
れぞれ4倍〜1倍以下に抑えることが可能となる。以上
の如く本実施例によれば、干渉計によって計測光路と各
参照光路とを近接するように構成しているため、計測光
路中にて生ずる気体の屈折率変化による測定誤差を補正
し、精度良く移動鏡3の移動量や位置を検出することが
できる。
Then, the first movable mirror and the second movable mirror (3) are integrally moved so as to satisfy the expressions (11) to (14) or the expressions (25) to (31). By doing so, the quantization error e added to the output of the interferometer device can be suppressed to 4 times to 1 time, respectively. As described above, according to this embodiment, since the measurement optical path and each reference optical path are configured to be close to each other by the interferometer, the measurement error due to the change in the refractive index of the gas generated in the measurement optical path is corrected, and the accuracy is improved. The moving amount and position of the movable mirror 3 can be detected well.

【0115】しかも、本例によれば、2つの固定鏡との
間の距離に対して移動鏡が内分するように、2つの固定
鏡との間に形成される空間に沿って移動鏡を移動させる
ことができるため、極めて高い精度な計測が保証され
る。ところで、本例では、プリズム部材2の内部を通過
する計測光路長と各参照光路長とが共に等しくなるよう
に干渉計装置を構成し、プリズム部材2に温度変化が生
じても高精度な計測が行えるようになっている。
In addition, according to this embodiment, the movable mirror is moved along the space formed between the two fixed mirrors so that the movable mirror is internally divided with respect to the distance between the two fixed mirrors. Because they can be moved, very high precision measurements are guaranteed. By the way, in this example, the interferometer device is configured such that the measurement optical path length passing through the inside of the prism member 2 and each reference optical path length are both equal, and high-precision measurement is performed even when the prism member 2 changes in temperature. Can be done.

【0116】この事について具体的に説明するに当たっ
て、まず、第1のレシーバ7aにそれぞれ入射する計測
用の第1ビームと参照用の第2ビームとがプリズム部材
2の内部を通過する光路について、図2(a)及び図2
(b)を参照しながら説明する。プリズム部材2内の下
部を通過する計測用の第1ビームは、図2(a)の実線
で示す如く、直角プリズム2a内では光路A11と直角プ
リズム2b内では光路B 11とを通過し、プリズム部材2
内の上部を通過する計測用の第1ビームは、図2(b)
の実線で示す如く、直角プリズム2a内のみの光路A12
を通過する。
In explaining this in detail,
First, measurement is performed on each of the first receivers 7a.
A first beam for reference and a second beam for reference are prism members
2 (a) and FIG.
This will be described with reference to FIG. Under the prism member 2
The first beam for measurement passing through the section is a solid line in FIG.
As shown in the figure, the optical path A in the right-angle prism 2a11And right angle
Light path B in rhythm 2b 11And the prism member 2
The first beam for measurement passing through the upper part in FIG.
As shown by the solid line, the optical path A only in the right-angle prism 2a12
Pass through.

【0117】一方、プリズム部材2内の下部を通過する
参照用の第2ビームは、図2(a)の点線で示す如く、
直角プリズム2a内のみの光路A21を通過し、プリズム
部材2内の上部を通過する計測用の第2ビームは、図2
(b)の点線で示す如く、直角プリズム2a内では光路
22を通過し、直角プリズム2b内では光路B22を通過
する。
On the other hand, the second beam for reference passing through the lower part in the prism member 2 is represented by a dotted line in FIG.
The second beam for measurement, which passes through the optical path A 21 only in the right-angle prism 2a and passes through the upper part in the prism member 2, is shown in FIG.
As indicated by the dotted line in (b), passes through the optical path A 22 within the rectangular prism 2a, passes through the optical path B 22 is in the right-angle prism 2b.

【0118】従って、プリズム部材2内を通過する計測
用の第1ビームと参照用の第2ビームとの光路長は、そ
れぞれA11+B11+A12,A21+A22+B22となり、図
2(a)及び図2(b)から明らかな如く、A11=A12
=A21=A22=d1 とB11=B22=d2 との関係が成立
しているため、プリズム部材2内を通過する計測用の第
1ビームと参照用の第2ビームとの光路長は等しくな
る。
Accordingly, the optical path lengths of the first beam for measurement and the second beam for reference passing through the prism member 2 are A 11 + B 11 + A 12 , A 21 + A 22 + B 22 , respectively, as shown in FIG. As is clear from a) and FIG. 2B, A 11 = A 12
= A 21 = A 22 = d 1 and B 11 = B 22 = d 2 , the first beam for measurement and the second beam for reference passing through the prism member 2 The optical path lengths are equal.

【0119】次に、第2のレシーバ7bにそれぞれ入射
する計測用の第1ビームと参照用の第2ビームとがプリ
ズム部材2の内部を通過する光路について図2(a)及
び図2(c)を参照しながら説明する。プリズム部材2
内の下部を通過する計測用の第1ビームは、図2(a)
の実線で示す如く、直角プリズム2a内では光路A11
直角プリズム2b内では光路B 11とを通過し、プリズム
部材2内の上部を通過する計測用の第1ビームは、図2
(c)の実線で示す如く、直角プリズム2a内のみの光
路A12を通過する。
Next, the light enters the second receiver 7b.
The first beam for measurement and the second beam for reference
FIG. 2A shows an optical path passing through the inside of the vibration member 2.
This will be described with reference to FIG. Prism member 2
The first beam for measurement passing through the lower part in FIG.
As shown by the solid line in FIG.11When
Optical path B in right angle prism 2b 11And through the prism
The first beam for measurement passing through the upper part in the member 2 is shown in FIG.
As shown by the solid line in (c), light only in the right-angle prism 2a
Road A12Pass through.

【0120】一方、プリズム部材2内の下部を通過する
参照用の第2ビームは、図2(a)の点線で示す如く、
直角プリズム2a内のみの光路A21を通過し、プリズム
部材2内の上部を通過する計測用の第2ビームは、図2
(c)の点線で示す如く、直角プリズム2a内では光路
32を通過し、直角プリズム2b内では光路B31を通過
する。
On the other hand, the second beam for reference passing through the lower part in the prism member 2 is represented by a dotted line in FIG.
The second beam for measurement, which passes through the optical path A 21 only in the right-angle prism 2a and passes through the upper part in the prism member 2, is shown in FIG.
As indicated by the dotted line in (c), passes through the optical path A 32 within the rectangular prism 2a, passes through the optical path B 31 is in the right-angle prism 2b.

【0121】従って、プリズム部材2内を通過する計測
用の第1ビームと参照用の第2ビームとの光路長は、そ
れぞれA11+B11+A12,A21+A32+B32となり、図
2(a)及び図2(b)から明らかな如く、A11=A12
=A21=A32=d1 とB11=B32=d2 との関係が成立
しているため、プリズム部材2内を通過する計測用の第
1ビームと参照用の第2ビームとの光路長は等しくな
る。
Therefore, the optical path lengths of the first beam for measurement and the second beam for reference passing through the prism member 2 are A 11 + B 11 + A 12 , A 21 + A 32 + B 32 respectively , as shown in FIG. As is clear from a) and FIG. 2B, A 11 = A 12
= A 21 = A 32 = d 1 and B 11 = B 32 = d 2 , so that the first beam for measurement and the second beam for reference passing through the prism member 2 The optical path lengths are equal.

【0122】従って、仮に、直角プリズム2aと直角プ
リズム2bとの間に温度差が生じても、第1ビームと第
2ビームとの光路長の差は変化しなため、移動鏡3のX
方向での移動量を常に高精度のもとで計測することがで
きる。なお、図1に示した第1実施例では、1/4波長
板(8a1 ,8a2 ,8b1〜8b4 )を6枚で構成し
た場合について説明したが、これらを一体化して1枚の
1/4波長板で構成しても良く、さらには、この1枚の
1/4波長板をプリズム部材2の面Tに接合して一体的
に構成しても良い。
Therefore, even if a temperature difference occurs between the right-angle prism 2a and the right-angle prism 2b, the difference in the optical path length between the first beam and the second beam does not change.
The amount of movement in the direction can always be measured with high accuracy. In the first embodiment shown in FIG. 1, 1/4-wave plate (8a 1, 8a 2, 8b 1 ~8b 4) The case has been described composed of six, one integrated these Or a single quarter-wave plate may be joined to the surface T of the prism member 2 to be integrally formed.

【0123】また、図1に示した第1実施例では、互い
に直交した2つの面を持つ直角プリズム2aの第1の面
側にレーザー光源1と2つのレシーバ(7a,7b)と
が配置され、第2の面側に1/2波長板9,プリズム部
材5と直角プリズム4とが配置されている。しかしなが
ら、この配置構成に限ることなく、この直角プリズム2
aの第2の面側にレーザー光源1と2つのレシーバ(7
a,7b)とを配置し、直角プリズム2aの第1の面側
に1/2波長板9,プリズム部材5及び直角プリズム4
とを配置しても良い。
In the first embodiment shown in FIG. 1, a laser light source 1 and two receivers (7a, 7b) are arranged on a first surface side of a rectangular prism 2a having two surfaces orthogonal to each other. The half-wave plate 9, the prism member 5, and the right-angle prism 4 are arranged on the second surface side. However, the right angle prism 2 is not limited to this arrangement.
The laser light source 1 and two receivers (7
a, 7b) and a half-wave plate 9, a prism member 5, and a right-angle prism 4 on the first surface side of the right-angle prism 2a.
And may be arranged.

【0124】次に、本発明の第2実施例による干渉計装
置について図3を参照しながら説明する。図3に示す第
2実施例は、図1の第1実施例を変形したものであり、
図3には、図1と同一の機能を有する部材には同一符号
を付してある。図3に示す如く、本実施例が第1実施例
と大きく異なる所は、まず、図1の第1実施例に示した
偏光プリズム4とプリズム部材2との間に配置されたプ
リズム部材5をレーザー光源1とプリズム部材2との間
に配置し、棒状部材61を介してX方向に沿って異なる
位置に参照用の2つの固定鏡(6a,6b)を配置した
点である。さらに、本実施例が第1実施例と相違する所
は、第1実施例では、プリズム部材2と移動鏡4との間
に2つの1/4波長板(8a1 ,8a2 )を配置し、プ
リズム部材2と偏向プリズム4との間に1つの1/2波
長板9を配置しているのに対し、図3の第2実施例で
は、プリズム部材2と移動鏡4との間に4つの1/4波
長板(8a1 〜8a4 )を配置し、プリズム部材2と偏
向プリズム4との間に2つの1/4波長板(9a,9
b)を配置している点である。
Next, an interferometer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment shown in FIG. 3 is a modification of the first embodiment shown in FIG.
In FIG. 3, members having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 3, this embodiment is largely different from the first embodiment in that the prism member 5 disposed between the polarizing prism 4 and the prism member 2 shown in the first embodiment of FIG. The point is that the two fixed mirrors (6a, 6b) for reference are arranged between the laser light source 1 and the prism member 2 and at different positions along the X direction via the rod-shaped member 61. Furthermore, this embodiment is different from the first embodiment in that in the first embodiment, two quarter-wave plates (8a 1 , 8a 2 ) are arranged between the prism member 2 and the movable mirror 4. In contrast, one half-wave plate 9 is arranged between the prism member 2 and the deflecting prism 4, whereas in the second embodiment shown in FIG. one of the quarter wave plate (8a 1 ~8a 4) arranged, two quarter-wave plate between the prism member 2 and the deflection prism 4 (9a, 9
b) is arranged.

【0125】なお、棒状部材61は所定の長さを持ち熱
膨張率の極めて小さな部材で構成されている。図3に示
す第2実施例の構成を簡単に説明すると、本実施例で
は、計測方向Xに移動可能に設けられた移動鏡3と、そ
れぞれ所定の位置に固設された第1固定鏡6aと第2固
定鏡6bと、コヒーレントな光束を供給する光源手段
(レーザ光源1,プリズム部材5)と、この光源手段
(1,5)からの光束に基づいて,移動鏡3を介して計
測方向Xに沿って往復する第1計測光路OPM1と第1固
定鏡6aを介して往復する第1参照光路OPR1とを形成
し,第1計測光路OPM1及び第1参照光路OPR1を経由
した各光束によって第1測定出力XA を生成する第1干
渉計(プリズム部材2,1/4波長板(8a1,8a2,8b1,8b
2),1/2波長偏向プリズム4,第1検出器7a)と、
光源手段(1,5)からの光束に基づいて,移動鏡3を
介して計測方向Xに沿って往復する第2計測光路OPM2
と第2固定鏡6bを介して往復する第2参照光路OPR2
とを形成し,第2計測光路OPM2及び第2参照光路OP
R2を経由した各光束によって第2測定出力XB を生成す
る第2干渉計(プリズム部材2,1/4波長板(8a3,8a
4,8b3,8b4),1/9b,偏向プリズム4,第2検出器7
b)と、第1及び第2測定出力(XA ,XB )に基づい
て所定の演算を行う演算処理部10とを配置し、その第
1固定鏡6aと第2固定鏡6bとを計測方向に沿って所
定の距離だけ隔てて配置し、各光路(OPM1,OPM2
OPR1,OPR2)を平行にする構成としたものである。
The rod-shaped member 61 is a member having a predetermined length and an extremely small coefficient of thermal expansion. The configuration of the second embodiment shown in FIG. 3 will be briefly described. In the present embodiment, a movable mirror 3 movably provided in a measurement direction X and a first fixed mirror 6a fixed at a predetermined position are provided. A second fixed mirror 6b, a light source means (laser light source 1, prism member 5) for supplying a coherent light beam, and a measuring direction through the movable mirror 3 based on the light beam from the light source means (1, 5). A first measurement optical path OP M1 reciprocating along X and a first reference optical path OP R1 reciprocating via the first fixed mirror 6a are formed, and the first measurement optical path OP M1 and the first reference optical path OP R1 pass through the first measurement optical path OP M1 . first interferometer to generate a first measurement output X a by each light beam (prism member 2,1 / 4-wave plate (8a 1, 8a 2, 8b 1, 8b
2 ), a 1/2 wavelength deflecting prism 4, a first detector 7a),
A second measurement optical path OP M2 that reciprocates along the measurement direction X via the movable mirror 3 based on the light flux from the light source means (1, 5).
Reference optical path OP R2 reciprocating via the second fixed mirror 6b and
And the second measurement optical path OP M2 and the second reference optical path OP
By each beam via the R2 second interferometer to generate a second measurement output X B (prism members 2,1 / 4 wavelength plate (8a 3, 8a
4, 8b 3, 8b 4) , 1 / 9b, deflecting prism 4, the second detector 7
b) and a processing unit 10 for performing a predetermined calculation based on the first and second measurement outputs (X A , X B ) are arranged, and the first fixed mirror 6a and the second fixed mirror 6b are measured. The optical paths (OP M1 , OP M2 ,
OP R1 , OP R2 ) in parallel.

【0126】次に、図3に基づいて本例の引き回し光路
について説明する。先ず、レーザー光源1は第1周波数
1 のビーム(以下、第1ビームと称する。)と第2周
波数f2 のビーム(以下、第2ビームと称する。)を供
給し、この第1及び第2ビームは、プリズム部材5の光
分割面S2 に対し45°の入射角で入射する。ここで、
このレーザー光源1から供給される2つのビームの内の
一方の第1ビームは、光分割面S1 の入射面内を振動す
る直線偏光の光(以下、P偏光と称する。)であり、他
方の第2ビームは、光分割面S1 の入射面と垂直な面内
を振動する直線偏光の光(以下、S偏光と称する。)で
ある。
Next, the routing optical path of this embodiment will be described with reference to FIG. First, the laser light source 1 supplies a beam having a first frequency f 1 (hereinafter, referred to as a first beam) and a beam having a second frequency f 2 (hereinafter, referred to as a second beam). 2 beam to the light splitting surface S 2 of the prism member 5 at an incident angle of 45 °. here,
One of the first beam of the two beams supplied from the laser light source 1 is linearly polarized light that vibrates the light splitting surface S 1 of the incident plane light is (hereinafter, referred to as P-polarized light.), While the second beam of linearly polarized light which oscillates the light splitting surface S 1 of the incident surface in a plane perpendicular (hereinafter, referred to as S-polarized light.) it is.

【0127】第1及び第2ビームは、光源からのビーム
を2分割する光分割手段として機能するプリズム部材5
の光分割面(半透過面)S2 によってそれぞれ2分割さ
れ、この光分割面S2 を反射する第1及び第2ビーム
は、プリズム部材5の反射面R 2 を介して、プリズム部
材2に入射し、この光分割面S2 を通過する第1及び第
2ビームは、そのままプリズム部材2に入射する。
The first and second beams are beams from a light source.
Member 5 functioning as a light splitting means for splitting the light into two
Light splitting surface (semi-transmissive surface) STwoDivided into two parts by
This light splitting surface STwoFirst and second beams reflecting light
Is the reflection surface R of the prism member 5 TwoThrough the prism section
The light splitting surface STwoThe first and second passing through
The two beams enter the prism member 2 as they are.

【0128】まず、プリズム部材5の光分割面S2 及び
反射面R2 を介してプリズム部材2に向かう第1及び第
2ビームについて説明する。プリズム部材5の光分割面
2 及び反射面R2 を介した第1及び第2ビームは、プ
リズム部材2の偏光分離面S1 に対し45°の入射角で
入射する。ここで、第1ビームは、偏光分離面S1 に対
する入射面内を直線偏光するP偏光の光であり、第2ビ
ームは、偏光分離面S1 に対する入射面と垂直な面内を
直線偏光するS偏光の光であるため、P偏光の第1ビー
ムは偏光分離面S1 をそのまま透過し、S偏光の第2ビ
ームは偏光分離面S1 を反射する。
First, the first and second beams traveling toward the prism member 2 via the light dividing surface S 2 and the reflecting surface R 2 of the prism member 5 will be described. First and second beam through the beam splitting surface S 2 and the reflecting surface R 2 of the prism member 5, with respect to the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 at an incident angle of 45 °. Here, the first beam is a P-polarized light to linearly polarize the incident plane with respect to the polarization splitting surface S 1, the second beam is linearly polarized incident surface and a plane perpendicular with respect to the polarization splitting surface S 1 since the light of S-polarized light, the first beam of the P polarized light is transmitted through the polarization splitting surface S 1, a second beam of S-polarized light is reflected by the polarization separation surface S 1.

【0129】まず、偏光分離面S1 を透過したP偏光の
第1ビームは、1/4波長板8a1を介して円偏光に変
換された後、移動鏡3にて反射され、再び1/4波長板
8a 1 を通過してS偏光に変換される。そして、このS
偏光の第1ビームは、プリズム部材2の偏光分離面S1
を反射し、プリズム部材2の反射面R1 で90°反射偏
向される。その後、S偏光の第1ビームは、1/4波長
板8a2 を通過して円偏光に変換されて、移動鏡3によ
り反射されて再び1/4波長板8a2 へ向かう。そし
て、この1/4波長板8a2 を再び通過した第1ビーム
は、P偏光に変換された後、再び反射面R1 を反射して
偏光分離面S1 を通過する。この偏光分離面S1 を通過
したP偏光の第1ビームは、1/2波長板9aを通過し
て、偏光面が90°回転されてP偏光からS偏光に変換
される。1/2波長板9aによってS偏光に変換された
第1ビームは、偏向プリズム4により180°反射偏向
された後、偏光分離面S1 で反射されて第1のレシーバ
7aで受光される。
First, the polarization separation surface S1Of P-polarized light transmitted through
The first beam is a quarter-wave plate 8a1Into circularly polarized light
After being changed, it is reflected by the moving mirror 3 and is again a quarter-wave plate.
8a 1And is converted into S-polarized light. And this S
The first beam of polarized light is the polarized light separating surface S of the prism member 2.1
And the reflection surface R of the prism member 2190 ° reflection polarization
Turned Thereafter, the first beam of S-polarized light is 1 / wavelength
Board 8aTwo, And is converted into circularly polarized light.
反射 wavelength plate 8aTwoHead to. Soshi
This quarter-wave plate 8aTwoThe first beam that has passed through again
Is converted into P-polarized light, and then the reflecting surface R1To reflect
Polarization separation surface S1Pass through. This polarization separation surface S1Go through
The first P-polarized beam passes through the half-wave plate 9a.
And the plane of polarization is rotated 90 ° to convert P-polarized light to S-polarized light.
Is done. Converted into S-polarized light by the half-wave plate 9a
The first beam is reflected and deflected by 180 ° by the deflecting prism 4.
After the polarization separation surface S1Reflected by the first receiver
The light is received at 7a.

【0130】一方、プリズム部材5の光分割面S2 及び
反射面R2 を介してプリズム部材2の偏光分離面S1
反射するS偏光の第2ビームは、1/2波長板9aを透
過して、偏光面が90°回転されてS偏光からP偏光に
変換された後、偏向プリズム4により180°反射偏向
されて、プリズム部材5の偏光分離面S1 を通過する。
そして、偏光分離面S1 を通過したP偏光の第2ビーム
は、反射面R1 で90°反射偏向された後、1/4波長
板8b1 を通過して円偏光に変換される。その後、円偏
光に変換された第2ビームは、プリズム部材の面Tに対
してX方向に沿って所定の距離aだけ隔てて固定された
第1固定鏡6aを反射して、再び1/4波長板8b1
通過して、S偏光に変換される。このS偏光に変換され
た第2ビームは、プリズム部材2の反射面R1 で反射さ
れ、プリズム部材2の偏光分離面S1 で反射されて1/
4波長板8b2 へ向かう。この1/4波長板8b2 を通
過した第2ビームは、円偏光に変換された後、第1固定
鏡6aで反射されて1/4波長板8b2 を通過し、P偏
光に変換される。そして、P偏光に変換された第2ビー
ムは、プリズム部材2の偏光分離面S1 を透過して第1
のレシーバ7aで受光される。
On the other hand, the second beam of S-polarized light reflected on the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 via the light splitting surface S 2 and the reflecting surface R 2 of the prism member 5 transmits through the half-wave plate 9 a. Then, after the polarization plane is rotated by 90 ° to be converted from S-polarized light to P-polarized light, the light is reflected and deflected by 180 ° by the deflecting prism 4 and passes through the polarization separating surface S 1 of the prism member 5.
Then, the second beam of the P-polarized light that has passed through the polarization separation surface S 1 is reflected and deflected by 90 ° at the reflection surface R 1 , passes through the 波長 wavelength plate 8 b 1, and is converted into circularly polarized light. Thereafter, the second beam converted into the circularly polarized light is reflected by the first fixed mirror 6a fixed at a predetermined distance a along the X direction with respect to the surface T of the prism member, and is again 1 /. passes through the wave plate 8b 1, is converted into S-polarized light. The second beam converted to the S-polarized light is reflected by the reflecting surface R 1 of the prism member 2, and is reflected by the polarization separating surface S 1 of the prism member 2 to be 1/1
4 towards the wave plate 8b 2. The second beam that has passed through the 波長 wavelength plate 8b 2 is converted into circularly polarized light, reflected by the first fixed mirror 6a, passes through the 波長 wavelength plate 8b 2, and is converted into P-polarized light. . Then, the second beam converted into P-polarized light passes through the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 and
Is received by the receiver 7a.

【0131】次に、プリズム部材5の光分割面S2 を透
過するレーザ光源1からの第1及び第2ビームについて
説明する。プリズム部材5の光分割面S2 を介した第1
及び第2ビームは、プリズム部材2の偏光分離面S1
対し45°の入射角で入射する。ここで、第1ビーム
は、偏光分離面S1 に対する入射面内を直線偏光するP
偏光の光であり、第2ビームは、偏光分離面S1 に対す
る入射面と垂直な面内を直線偏光するS偏光の光である
ため、P偏光の第1ビームは偏光分離面S1 をそのまま
透過し、S偏光の第2ビームは偏光分離面S1 を反射す
る。
[0131] Next, a description will be given of the first and second beams from the laser light source 1 is transmitted through the beam splitting surface S 2 of the prism member 5. The through beam splitting surface S 2 of the prism member 5 1
And the second beam to the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 at an incident angle of 45 °. Here, the first beam is linearly polarized in the plane of incidence with respect to the polarization separation plane S 1 .
Since the second beam is S-polarized light that linearly polarizes a plane perpendicular to the plane of incidence with respect to the polarization separation surface S 1 , the first beam of P polarization remains on the polarization separation surface S 1 as it is. The transmitted, S-polarized second beam reflects off the polarization splitting surface S 1 .

【0132】まず、偏光分離面S1 を透過したP偏光の
第1ビームは、1/4波長板8a3を介して円偏光に変
換された後、移動鏡3にて反射され、再び1/4波長板
8a 3 を通過してS偏光に変換される。そして、このS
偏光の第1ビームは、プリズム部材2の偏光分離面S1
を反射し、プリズム部材2の反射面R1 で90°反射偏
向される。その後、S偏光の第1ビームは、1/4波長
板8a4 を通過して円偏光に変換されて、移動鏡3によ
り反射されて再び1/4波長板8a4 へ向かう。そし
て、この1/4波長板8a4 を再び通過した第1ビーム
は、P偏光に変換された後、再び反射面R1 を反射して
偏光分離面S1 を通過する。この偏光分離面S1 を通過
したP偏光の第1ビームは、1/2波長板9bを通過し
て、偏光面が90°回転されてP偏光からS偏光に変換
される。1/2波長板9bによってS偏光に変換された
第1ビームは、偏向プリズム4により180°反射偏向
された後、偏光分離面S1 で反射されて第2のレシーバ
7bで受光される。
First, the polarization separation surface S1Of P-polarized light transmitted through
The first beam is a quarter-wave plate 8aThreeInto circularly polarized light
After being changed, it is reflected by the moving mirror 3 and is again a quarter-wave plate.
8a ThreeAnd is converted into S-polarized light. And this S
The first beam of polarized light is the polarized light separating surface S of the prism member 2.1
And the reflection surface R of the prism member 2190 ° reflection polarization
Turned Thereafter, the first beam of S-polarized light is 1 / wavelength
Board 8aFour, And is converted into circularly polarized light.
反射 wavelength plate 8aFourHead to. Soshi
This quarter-wave plate 8aFourThe first beam that has passed through again
Is converted into P-polarized light, and then the reflecting surface R1To reflect
Polarization separation surface S1Pass through. This polarization separation surface S1Go through
The first P-polarized beam passes through the half-wave plate 9b.
And the plane of polarization is rotated 90 ° to convert P-polarized light to S-polarized light.
Is done. Converted into S-polarized light by the half-wave plate 9b
The first beam is reflected and deflected by 180 ° by the deflecting prism 4.
After the polarization separation surface S1Reflected by the second receiver
The light is received at 7b.

【0133】一方、プリズム部材5の光分割面S2 を透
過してプリズム部材2の偏光分離面S1 を反射するS偏
光の第2ビームは、1/2波長板9bを透過して、偏光
面が90°回転されてS偏光からP偏光に変換された
後、偏向プリズム4により180°反射偏向されて、プ
リズム部材5の偏光分離面S1 を通過する。そして、偏
光分離面S1 を通過したP偏光の第2ビームは、反射面
1 で90°反射偏向された後、1/4波長板8b3
通過して円偏光に変換される。その後、円偏光に変換さ
れた第2ビームは、プリズム部材の面Tに対してX方向
に沿って所定の距離bだけ隔てて固定された第2固定鏡
6bを反射して、再び1/4波長板8b3を通過して、
S偏光に変換される。このS偏光に変換された第2ビー
ムは、プリズム部材2の反射面R1 で反射され、プリズ
ム部材2の偏光分離面S1 で反射されて1/4波長板8
4 へ向かう。この1/4波長板8b4 を通過した第2
ビームは、円偏光に変換された後、第2固定鏡6bで反
射されて1/4波長板8b4を通過し、P偏光に変換さ
れる。そして、P偏光に変換された第2ビームは、プリ
ズム部材2の偏光分離面S1 を透過して第2のレシーバ
7aで受光される。
On the other hand, the second beam of S-polarized light transmitted through the light splitting surface S 2 of the prism member 5 and reflected by the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2 is transmitted through the half-wave plate 9 b and is polarized. After the surface is rotated by 90 ° and converted from S-polarized light to P-polarized light, the light is reflected and deflected by 180 ° by the deflecting prism 4 and passes through the polarization splitting surface S 1 of the prism member 5. Then, the second beam of the P-polarized light that has passed through the polarization separation surface S 1 is reflected and deflected by 90 ° at the reflection surface R 1 , passes through the 波長 wavelength plate 8 b 3, and is converted into circularly polarized light. After that, the second beam converted into the circularly polarized light is reflected by the second fixed mirror 6b fixed at a predetermined distance b along the X direction with respect to the surface T of the prism member, and is again 1/4. It passes through the wavelength plate 8b 3,
It is converted to S-polarized light. The second beam converted to the S-polarized light is reflected by the reflection surface R 1 of the prism member 2, reflected by the polarization separation surface S 1 of the prism member 2, and
b toward 4. Second passing through the quarter-wave plate 8b 4
The beam, after being converted into circularly polarized light, is reflected by the second fixed mirror 6b passes through the quarter-wave plate 8b 4, is converted into P-polarized light. The second beam converted into P-polarized light is received by the second receiver 7a is transmitted through the polarization splitting surface S 1 of the prism member 2.

【0134】以上の如く、本発明による第2実施例の干
渉計装置は、第1のレシーバ7aにおいては、プリズム
部材2と移動鏡3との間の空気等の気体中を経由する長
さx(プリズム部材2の面Tから移動鏡3までのX方向
に沿った距離)の第1計測光路OPM1を進行する第1ビ
ームと、この第1計測光路OPM1と近接してプリズム部
材2と第1固定鏡6aとの間の空気等の気体中を経由す
る長さa(プリズム部材2の面Tから第1固定鏡6aま
でのX方向に沿った距離)の第1参照光路OP R1を進行
する第2ビームとが内部のアナライザにより偏光方向が
揃えられて内部の受光素子に入射する。
As described above, according to the second embodiment of the present invention,
In the first receiver 7a, the interferometer has a prism
The length passing through a gas such as air between the member 2 and the movable mirror 3
X (X direction from surface T of prism member 2 to movable mirror 3)
1st measurement optical path OPM11st progressing
And the first measurement optical path OPM1Close to the prism
It passes through a gas such as air between the material 2 and the first fixed mirror 6a.
Length a (from the surface T of the prism member 2 to the first fixed mirror 6a).
(The distance along the X direction at the point) in the first reference optical path OP R1Progress
The direction of polarization is changed by the internal analyzer
The light is aligned and enters the internal light receiving element.

【0135】このため、第1レシーバ7aの受光素子か
らは、移動鏡3が第1固定鏡6に対して停止している状
態では、周波数が(f1−f2)のビート信号が出力さ
れ、移動鏡3がX方向へ移動すると周波数が変調された
ビート信号が出力される。従って、この周波数の変化を
積算することにより、移動鏡3と固定鏡6とのX方向の
相対的な移動量を検出することができる。よって、空気
等の気体中を通過する第1計測光路OPM1の長さ(ある
いは第1干渉計のプリズム部材2から移動鏡6までの第
1計測光路OPM1の光学的光路長)をx、空気等の気体
中を通過する第1参照光路OPR1の長さ(あるいは干渉
計のプリズム部材2から固定鏡6までの第1参照光路O
R1の光学的光路長)をa、測定開始時(リセット時)
等の初期の空気等の気体の屈折率をn、空気等の気体の
屈折率の変化をΔnとすると、第1レシーバ7aでは、
nx+(x−a)Δnに相当する信号XA が演算処理部
10へ出力される。
Therefore, a beat signal having a frequency of (f1-f2) is output from the light receiving element of the first receiver 7a while the movable mirror 3 is stopped with respect to the first fixed mirror 6, and When the mirror 3 moves in the X direction, a beat signal whose frequency is modulated is output. Therefore, by integrating the change in the frequency, the relative movement amount of the movable mirror 3 and the fixed mirror 6 in the X direction can be detected. Therefore, the length of the first measurement optical path OP M1 passing through a gas such as air (or the optical path length of the first measurement optical path OP M1 from the prism member 2 of the first interferometer to the movable mirror 6) is x, The length of the first reference optical path OP R1 passing through a gas such as air (or the first reference optical path O from the prism member 2 of the interferometer to the fixed mirror 6)
Optical path length) of a of P R1, measured at the start (reset)
Assuming that the initial refractive index of a gas such as air such as n is n and the change in the refractive index of a gas such as air is Δn, the first receiver 7a
A signal XA corresponding to nx + (x−a) Δn is output to the arithmetic processing unit 10.

【0136】一方、第2レシーバ7bにおいては、プリ
ズム部材2と移動鏡3との間の空気等の気体中を経由す
る長さx(プリズム部材2の面Tから移動鏡3までのX
方向に沿った距離)の第2計測光路OPM2を進行する第
1ビームと、この第2計測光路OPM1と近接してプリズ
ム部材2と第2固定鏡6bとの間の空気等の気体中を経
由する長さb(プリズム部材2の面Tから第2固定鏡6
bまでのX方向に沿った距離)の第2参照光路OPR2
進行する第2ビームとが内部のアナライザにより偏光方
向が揃えられて内部の受光素子に入射する。
On the other hand, in the second receiver 7b, the length x (X from the surface T of the prism member 2 to the movable mirror 3) passing through a gas such as air between the prism member 2 and the movable mirror 3 is used.
(A distance along the direction) along the second measurement optical path OP M2 , and a gas such as air between the prism member 2 and the second fixed mirror 6 b adjacent to the second measurement optical path OP M1. B (from the surface T of the prism member 2 to the second fixed mirror 6
The second beam traveling along the second reference optical path OP R2 ( a distance along the X direction to b) is incident on the internal light receiving element after the polarization direction is aligned by the internal analyzer.

【0137】ここで、第2レシーバ7bの受光素子から
は、第1レシーバ7aと同様に、移動鏡3が固定鏡6に
対して停止している状態では、周波数が(f1−f2)
のビート信号が出力され、移動鏡3がX方向へ移動する
と周波数が変調されたビート信号が出力される。従っ
て、この周波数の変化を積算することにより、移動鏡3
と固定鏡6とのX方向の相対的な移動量を検出すること
ができる。よって、空気等の気体中を通過する第2計測
光路OPM2の長さ(あるいは第2干渉計のプリズム部材
2から移動鏡6までの第2計測光路OPM2の光学的光路
長)をx、空気等の気体中を通過する第2参照光路OP
R2の長さ(あるいは干渉計のプリズム部材2から固定鏡
6までの第2参照光路OPR2の光学的光路長)をb、測
定開始時(リセット時)等の初期の空気等の気体の屈折
率をn、空気等の気体の屈折率の変化をΔnとすると、
第2レシーバ7bでは、nx+(x−b)Δnに相当す
る信号XB が演算処理部10へ出力される。
Here, from the light receiving element of the second receiver 7b, as in the case of the first receiver 7a, when the movable mirror 3 is stopped with respect to the fixed mirror 6, the frequency is (f1-f2).
When the movable mirror 3 moves in the X direction, a beat signal whose frequency is modulated is output. Therefore, by integrating the change of the frequency, the movable mirror 3
And the relative movement amount of the fixed mirror 6 in the X direction can be detected. Therefore, the length of the second measurement optical path OP M2 passing through a gas such as air (or the optical path length of the second measurement optical path OP M2 from the prism member 2 of the second interferometer to the movable mirror 6) is x, Second reference optical path OP passing through a gas such as air
The length of R2 (or the optical path length of the second reference optical path OP R2 from the prism member 2 of the interferometer to the fixed mirror 6) is b, and the refraction of gas such as air at the start of measurement (at the time of reset). Assuming that the refractive index is n and the change in the refractive index of a gas such as air is Δn,
In the second receiver 7b, signal X B corresponding to nx + (x-b) Δn is outputted to the arithmetic processing unit 10.

【0138】さて、演算処理部10には、第1実施例と
同様に、例えば、前述の(3)式に示す如き演算式がメ
モリーされており、演算処理部10は、第1及び第2の
レシーバ(7a,7b)からの出力信号(XA
B )、及び計測開始時での初期の気体の屈折率nを検
出するための不図示の屈折率検出器からの出力nに基づ
いて、前述の(3)式に示す如き演算を実行し、気体の
揺らぎ等が起因して生ずる気体の屈折率変化に伴う計測
誤差が補正された演算結果が不図示の表示部を介して出
力される。
As in the first embodiment, the arithmetic processing unit 10 stores, for example, an arithmetic expression as shown in the above equation (3). The arithmetic processing unit 10 stores the first and second arithmetic expressions. Output signals (X A ,
X B ) and the output n from a refractive index detector (not shown) for detecting the initial refractive index n of the gas at the start of the measurement, execute the calculation as shown in the above-mentioned equation (3). The calculation result in which the measurement error caused by the change in the refractive index of the gas caused by the fluctuation of the gas or the like is output via a display unit (not shown).

【0139】そして、上記(11)式〜(14)式、又
は上記(25)式〜(31)式を満足するように第1移
動鏡及び第2移動鏡(3)をそれぞれ一体的に移動させ
れば、干渉計装置の出力に加算される量子化誤差eをそ
れぞれ4倍〜1倍以下に抑えることが可能となる。しか
も、第2実施例も第1実施例と同様に、2つの固定鏡と
の間の距離に対して移動鏡が内分するように、2つの固
定鏡との間に形成される空間に沿って移動鏡を移動させ
ることができるため、極めて高い精度な計測が保証され
る。
Then, the first movable mirror and the second movable mirror (3) are integrally moved so as to satisfy the expressions (11) to (14) or the expressions (25) to (31). By doing so, the quantization error e added to the output of the interferometer device can be suppressed to 4 times to 1 time, respectively. Moreover, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the movable mirror is internally divided with respect to the distance between the two fixed mirrors along the space formed between the two fixed mirrors. Since the movable mirror can be moved by means of this, extremely high-precision measurement is guaranteed.

【0140】また、詳細な説明は省略するが、第2実施
例でも、プリズム部材2の内部を通過する計測光路長と
各参照光路長とが共に等しくなるように干渉計装置が構
成されているため、プリズム部材2の内部に温度差が生
じても高精度な計測が実現できる。なお、図3に示す第
2実施例では、1/4波長板(8a1 〜8a4 ,8b1
〜8b4 )を8枚で構成した例を示しているが、これを
1枚の1/4波長板で構成しても良く、また、この1枚
の1/4波長板をプリズム部材の面Tと接合して一体的
に構成しても良い。
Although not described in detail, also in the second embodiment, the interferometer device is configured such that the length of the measurement optical path passing through the inside of the prism member 2 and each of the reference optical paths are equal. Therefore, even if a temperature difference occurs inside the prism member 2, highly accurate measurement can be realized. In the second embodiment shown in FIG. 3, 1/4-wave plate (8a 1 ~8a 4, 8b 1
8b 4 ) is constituted by eight sheets, but this may be constituted by a single quarter-wave plate, and the single quarter-wave plate may be formed on the surface of a prism member. It may be integrally formed by joining with T.

【0141】また、図3に示した第2実施例の2枚の1
/2波長板(9a,9b)の代わりに、偏光プリズム4
とプリズム部材2の間に形成される4つの光路をカバー
するような1枚の1/4波長板を設けても良く、また、
偏光プリズム4の入射面及び射出面の全面を覆うような
1/4波長板を偏光プリズム4と一体的に構成しても良
く、さらには、プリズム部材2の偏光プリズム4側の面
全体を覆うような1/4波長板1/4波長板をプリズム
部材2と一体的に構成しても良い。
The two sheets of the second embodiment shown in FIG.
Instead of a half-wave plate (9a, 9b), a polarizing prism 4
One quarter-wave plate may be provided so as to cover four optical paths formed between the prism member 2 and.
A quarter-wave plate that covers the entire entrance and exit surfaces of the polarizing prism 4 may be integrally formed with the polarizing prism 4, and further covers the entire surface of the prism member 2 on the polarizing prism 4 side. Such a 波長 wavelength plate may be integrally formed with the prism member 2.

【0142】また、図3に示した第1実施例では、互い
に直交した2つの面を持つ直角プリズム2aの第1の面
側にレーザー光源1とプリズム部材5と2つのレシーバ
(7a,7b)とがそれぞれ配置され、第2の面側に2
つの1/2波長板(9a,9b)と直角プリズム4とが
それぞれ配置されている。しかしながら、この配置構成
に限ることなく、この直角プリズム2aの第2の面側に
レーザー光源1とプリズム部材5と2つのレシーバ(7
a,7b)とをそれぞれ配置し、直角プリズム2aの第
1の面側に2つの1/2波長板(9a,9b)と直角プ
リズム4とをそれぞれ配置しても良い。
In the first embodiment shown in FIG. 3, a laser light source 1, a prism member 5, and two receivers (7a, 7b) are provided on a first surface side of a right-angle prism 2a having two surfaces orthogonal to each other. And 2 are arranged on the second surface side.
The two half-wave plates (9a, 9b) and the right-angle prism 4 are arranged respectively. However, the laser light source 1, the prism member 5, and the two receivers (7
a, 7b), and two half-wave plates (9a, 9b) and the right-angle prism 4 may be arranged on the first surface side of the right-angle prism 2a.

【0143】また、図3に示した第2実施例では、コヒ
ーレントな光束を供給する光源手段をレーザー光源1と
光分割手段として機能するプリズム部材5とで構成して
いるが、2つのレーザー光源を光源手段として用いて、
一方のレーザー光源からの光束を第1干渉計(プリズム
部材2,1/4波長板(8a1,8a2,8b1,8b2),長板9a,
偏向プリズム4,第1検出器7a)へ導き、他方のレー
ザー光源からの光束を第2干渉計(プリズム部材2,1
/4波長板(8a3,8a4,8b3,8b42波長板9b,偏向プリ
ズム4,第2検出器7b)へ導く構成としても良い。こ
の場合、2つの光源(レーザー光源)の光学特性変化
(波長変動等)がある時には、この光学特性変化を補正
する補正手段を設けることが望ましい。
In the second embodiment shown in FIG. 3, the light source means for supplying a coherent light beam is composed of the laser light source 1 and the prism member 5 functioning as a light splitting means. Using as a light source means,
The light beam from one laser light source first interferometer (prism members 2,1 / 4-wave plate (8a 1, 8a 2, 8b 1, 8b 2), elongated plate 9a,
The light is guided to the deflecting prism 4 and the first detector 7a, and the light beam from the other laser light source is transmitted to the second interferometer (the prism members 2, 1).
A configuration may also be adopted in which the light is guided to a 波長 wavelength plate (8a 3 , 8a 4 , 8b 3 , 8b 4 two-wave plate 9b, deflection prism 4, second detector 7b). In this case, when there is a change in the optical characteristics (wavelength fluctuation or the like) of the two light sources (laser light sources), it is desirable to provide a correction means for correcting the change in the optical characteristics.

【0144】また、上述の各実施例ではヘテロダイン方
式のレーザー干渉計に本発明を適用したものであるが、
本発明はホモダイン方式の干渉計にも同様に適用するこ
とができる。また、直角プリズム17の代わりにコーナ
ーキューブ等を使用しても良い。ところで、以上にて説
明した各実施例では、第1及び第2干渉計により形成さ
れる各計測光路並びに各参照光路を互いに近接かつ平行
となるように構成した例を示したが、これに限るもので
はない。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to a heterodyne type laser interferometer.
The present invention can be similarly applied to a homodyne type interferometer. Further, a corner cube or the like may be used instead of the right-angle prism 17. By the way, in each of the embodiments described above, an example is shown in which each measurement optical path and each reference optical path formed by the first and second interferometers are configured to be close to and parallel to each other, but the present invention is not limited to this. Not something.

【0145】そこで、図1に示した第1実施例の別の変
形例としての第3実施例について図7を参照しながら説
明する。なお、図3には、図1と同一の機能を有する部
材には同一符号を付してある。本実施例では、図1に示
した第1実施例のプリズム部材2を、計測光路OPM
形成する下側部分のプリズム部材62、2つの参照光路
(OPR1,OPR2)を形成する上側部分のプリズム部材
63に2分割し、上側部分のプリズム部材63は下側部
分のプリズム部材62に対して90度回転された状態で
配置して、計測光路OPM に対して2つの参照光路(O
R1,OPR2)が非平行、即ち垂直となる如く構成した
ものである。
Therefore, a third embodiment as another modification of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, members having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the prism member 2 of the first embodiment shown in FIG. 1 is replaced with the prism member 62 on the lower side forming the measurement optical path OP M and the upper side forming the two reference optical paths (OP R1 , OP R2 ). The prism member 63 of the upper portion is disposed in a state of being rotated by 90 degrees with respect to the prism member 62 of the lower portion, and two reference optical paths (with respect to the measurement optical path OP M ). O
P R1 , OP R2 ) are non-parallel, that is, vertical.

【0146】ここで、下側部分のプリズム部材62は、
直角プリズム62aと直角プリズム62aとの貼合せで
構成され、この貼合せ面は偏光分離面(偏光ビームスプ
リッター面)S3 で形成されている。また、上側部分の
プリズム部材63は、直角プリズム63aと直角プリズ
ム63bとの貼合せで構成され、この貼合せ面は偏光分
離面(偏光ビームスプリッター面)S4 で形成されてい
る。
Here, the lower prism member 62 is
Is composed of lamination of the rectangular prism 62a and the right-angle prism 62a, the lamination surface is formed on the polarization splitting surface (a polarization beam splitter surface) S 3. The prism member 63 of the upper portion is constituted by a lamination of a rectangular prism 63a and the rectangular prism 63 b, the lamination surface is formed on the polarization splitting surface (a polarization beam splitter surface) S 4.

【0147】なお、プリズム部材62、63の構成以外
は、図1に示した第1実施例の構成と全く同一であるた
め、装置の動作を含めた詳細な説明は省略する。以上の
如く図7に示した例によっても、計測光路中にて生ずる
気体の屈折率変化による測定誤差を補正し、精度良く移
動鏡3の移動量や位置を検出することができる。しか
も、本例においても、2つの固定鏡との間の距離に対し
て移動鏡が内分するように、2つの固定鏡との間に形成
される空間に沿って移動鏡を移動させることができるた
め、極めて高い精度な計測が保証される。
Since the configuration is exactly the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 except for the configuration of the prism members 62 and 63, a detailed description including the operation of the apparatus will be omitted. As described above, according to the example shown in FIG. 7 as well, it is possible to correct the measurement error due to the change in the refractive index of the gas that occurs in the measurement optical path, and accurately detect the movement amount and position of the movable mirror 3. Moreover, also in this example, the movable mirror can be moved along the space formed between the two fixed mirrors so that the movable mirror is internally divided with respect to the distance between the two fixed mirrors. As a result, extremely high precision measurement is guaranteed.

【0148】なお、図3に示した第2実施例において
も、図7に示した如き計測光路と参照光路とを直交させ
る構成とすることが可能である。例えば、図3の偏光プ
リズム2の代わりに図7に示した2つの偏光プリズム6
2,63を用いれば、計測光路と参照光路とを直交させ
ることが可能となる。また、以上にて示した各実施例に
おける各干渉計の計測光路と参照光路との光路の少なく
とも一方に光路折り曲げ用の光路偏向部材を適宜配置
し、装置全体がコンパクトになるように各光路を引き回
すことも可能である。
In the second embodiment shown in FIG. 3, it is also possible to make the measurement optical path and the reference optical path orthogonal as shown in FIG. For example, instead of the polarizing prism 2 of FIG. 3, two polarizing prisms 6 shown in FIG.
The use of 2, 63 makes it possible to make the measurement optical path and the reference optical path orthogonal. Further, an optical path deflecting member for bending the optical path is appropriately arranged on at least one of the optical path of the measurement optical path and the reference optical path of each interferometer in each of the embodiments described above, and each optical path is formed so that the entire apparatus becomes compact. It is also possible to route.

【0149】また、以上の各実施例では、第1及び第2
干渉計の計測光路長が互いに等しい例を示したが、図4
の原理にて説明した如く、第1及び第2干渉計の計測光
路長を異ならせしてめても良いことは言うまでもない。
このように、本発明は上述実施例に限定されず本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
In each of the above embodiments, the first and second
FIG. 4 shows an example in which the measurement optical path lengths of the interferometers are equal to each other.
It goes without saying that the measurement optical path lengths of the first and second interferometers may be made different from each other as described in the principle of the above.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0150】[0150]

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、空気等の
気体の揺らぎが生じていても測定誤差が極めて少なく、
しかも原理的に高精度な計測が実現できる高性能な干渉
計装置が実現できる。
As described above, according to the present invention, even if the fluctuation of gas such as air occurs, the measurement error is extremely small,
Moreover, a high-performance interferometer device that can realize high-precision measurement in principle can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の干渉計装置の第1実施例を示す斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of an interferometer apparatus of the present invention.

【図2】(a)は第1実施例のプリズム部材2の下部を
通過する計測光路及び第1及び第2参照光路の様子を示
す平面図、(b)は第1実施例のプリズム部材2の上部
を通過する計測光路及び第1参照光路の様子を示す平面
図、(c)は第1実施例のプリズム部材2の上部を通過
する計測光路及び第2参照光路の様子を示す平面図、
(d)は第1実施例のプリズム部材2の他の例を示す平
面図である。
FIG. 2A is a plan view showing a measurement optical path and first and second reference optical paths passing below a prism member 2 of the first embodiment, and FIG. 2B is a plan view showing the prism member 2 of the first embodiment. FIG. 3C is a plan view showing a state of a measurement optical path and a first reference optical path passing through the upper part of FIG. 3, and FIG. 3C is a plan view showing a state of a measurement optical path and a second reference optical path passing above the prism member 2 of the first embodiment;
(D) is a plan view showing another example of the prism member 2 of the first embodiment.

【図3】本発明の干渉計装置の第2実施例を示す斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the interferometer apparatus of the present invention.

【図4】本発明の干渉計装置の原理を示す構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram showing the principle of the interferometer device of the present invention.

【図5】図4とは別の見方による本発明の干渉計装置の
原理を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing the principle of the interferometer apparatus of the present invention from a different viewpoint from FIG.

【図6】従来の干渉計装置を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional interferometer device.

【図7】本発明の干渉計装置の第1実施例の変形例を示
す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a modification of the first embodiment of the interferometer apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・・レーザー光源 2・・・・・・プリズム部材 3・・・・・・移動鏡 4・・・・・・偏向プリズム(直角プリズム) 5・・・・・・プリズム部材(光分割部材) 6,6a,6b・・・・・・固定鏡 7a・・・・・・第1レシーバ 7b・・・・・・第2レシーバ 8a1 〜8a4,8b1 〜8a4 ・・・・・・1/4波長板 9,9a,9b・・・・・・1/2波長板 10・・・・・・演算処理部 60・・・・・・密閉管 61・・・・・・棒状部材DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source 2 ... Prism member 3 ... Moving mirror 4 ... Deflection prism (right angle prism) 5 ... Prism member ( light splitting member) 6,6a, 6b ······ fixed mirror 7a · · · · · · first receiver 7b · · · · · · second receiver 8a 1 ~8a 4, 8b 1 ~8a 4 ·· ... 1 / wavelength plate 9, 9a, 9b b 1 / wavelength plate 10 演算 arithmetic processing unit 60 密閉 sealed tube 61 ・.Bar-shaped members

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被計測物体の変位量を計測する干渉計装置
において、2つの直角プリズムの内の一方の斜面と他方
の底面とを接合してこの接合面が偏光分離面で形成され
た光学部材を配置し、該光学部材によって測定用光路と
参照用光路とを形成する構成としたことを特徴とする干
渉計装置。
1. An interferometer apparatus for measuring a displacement of an object to be measured, wherein one inclined surface of two right-angle prisms and the other bottom surface are joined to each other, and the joined surface is formed by a polarization splitting surface. An interferometer apparatus comprising: a member arranged; and a measurement optical path and a reference optical path formed by the optical member.
【請求項2】被計測物体の変位量を計測する干渉計装置
において、計測方向に沿って一体的に移動可能に設けら
れた第1及び第2計測用反射手段と;それぞれ所定の位
置に固設された第1及び第2参照用反射手段と;光束を
供給する光源手段と;該光源手段からの光束に基づい
て、前記第1計測用反射手段を介して往復する第1計測
光路と前記第1参照用反射手段を介して往復する第1参
照光路とを形成し、該第1計測光路及び第1参照光路を
経由した各光束によって第1測定出力を生成する第1干
渉計手段と;前記光源手段からの光束に基づいて、前記
第2計測用反射手段を介して往復する第2計測光路と前
記第2参照用反射手段を介して往復する第2参照光路と
を形成し、該第2計測光路及び第2参照光路を経由した
各光束によって第2測定出力を生成する第2干渉計手段
と;前記第1及び第2測定出力に基づいて所定の演算を
行う演算手段と;を有し、 前記第1干渉計手段から前記第1参照用反射手段までの
前記第1参照光路は、前記第2干渉計手段から前記第2
参照用反射手段までの前記第2参照光路よりも短い光学
的光路長を有し、 前記第1干渉計手段から前記第1計測用反射手段の基準
位置までの前記第1計測光路の光学的光路長をlM1
し、前記第2干渉計手段から前記第2計測用反射手段の
基準位置までの前記第2計測光路の光学的光路長を
M2、前記第1干渉計手段から前記第1参照用反射手段
までの前記第1参照光路の光学的光路長をlR1、前記第
2干渉計手段から前記第2参照用反射手段までの前記第
2参照光路の光学的光路長をlR2、前記基準位置からの
前記第1及び第2計測用反射手段の変位をxとすると
き、 前記第1及び第2計測用反射手段は、以下の範囲を少な
くとも移動可能、もしくは以下の範囲の1部を少なくと
も移動可能に構成されることを特徴とする干渉計装置。 lR1−lM1≦x≦lR2−lM2
2. An interferometer apparatus for measuring a displacement of an object to be measured, comprising: first and second measuring reflecting means provided so as to be integrally movable along a measuring direction; First and second reference reflection means provided; light source means for supplying a light beam; a first measurement optical path reciprocating via the first measurement reflection means based on the light beam from the light source means; First interferometer means for forming a first reference light path reciprocating via the first reference reflection means, and generating a first measurement output by each light beam passing through the first measurement light path and the first reference light path; Based on a light beam from the light source means, a second measurement light path reciprocating via the second measurement reflection means and a second reference light path reciprocating via the second reference reflection means are formed. The second beam is passed through the second measurement optical path and the second reference optical path. A second interferometer for generating a constant output; and an operation unit for performing a predetermined operation based on the first and second measurement outputs; and the first interferometer and the first reference reflector. The first reference optical path from the second interferometer means to the second
The optical path of the first measurement optical path from the first interferometer means to a reference position of the first measurement reflection means, the optical path length being shorter than the second reference optical path to the reference reflection means. The length is l M1 , the optical path length of the second measurement optical path from the second interferometer means to the reference position of the second measuring reflection means is l M2 , and the first interferometer means refers to the first reference. The optical path length of the first reference light path up to the reflection means for use is l R1 , the optical path length of the second reference light path from the second interferometer means to the reflection means for the second reference is l R2 , When the displacement of the first and second measuring reflecting means from the reference position is x, the first and second measuring reflecting means can move at least in the following range, or move a part of the following range. An interferometer device configured to be movable at least. l R1 -l M1 ≤x≤l R2 -l M2
JP9330667A 1992-12-24 1997-12-01 Interferometer device Expired - Lifetime JP3019050B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9330667A JP3019050B2 (en) 1992-12-24 1997-12-01 Interferometer device

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8831792 1992-12-24
JP4734393 1993-08-31
JP5-47343 1993-08-31
JP4-88317 1993-08-31
JP9330667A JP3019050B2 (en) 1992-12-24 1997-12-01 Interferometer device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10132508A true JPH10132508A (en) 1998-05-22
JP3019050B2 JP3019050B2 (en) 2000-03-13

Family

ID=27292948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9330667A Expired - Lifetime JP3019050B2 (en) 1992-12-24 1997-12-01 Interferometer device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3019050B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5327043B2 (en) * 2007-03-08 2013-10-30 株式会社ニコン Position measurement module, position measurement apparatus, stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2014033075A (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Nuflare Technology Inc Electric charge particle beam lithography device and pattern inspection device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5327043B2 (en) * 2007-03-08 2013-10-30 株式会社ニコン Position measurement module, position measurement apparatus, stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2014033075A (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Nuflare Technology Inc Electric charge particle beam lithography device and pattern inspection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3019050B2 (en) 2000-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6806960B2 (en) Compact beam re-tracing optics to eliminate beam walk-off in an interferometer
US11802757B2 (en) Heterodyne grating interferometric method and system for two-degree-of-freedom with high alignment tolerance
EP0321252B1 (en) Optical fiber sensor
JPH09325005A (en) Device for measuring deflection
US4787747A (en) Straightness of travel interferometer
US5164791A (en) Minute displacement detector using optical interferometry
US20230417532A1 (en) Interferometer displacement measurement system and method
US5585922A (en) Dual interferometer apparatus compensating for environmental turbulence or fluctuation and for quantization error
JPH09178415A (en) Light wave interference measuring device
JPH07101166B2 (en) Interferometer
US6563593B2 (en) Dynamic angle measuring interferometer
US9518816B2 (en) Dual beam splitter interferometer measuring 3 degrees of freedom, system and method of use
US20070115478A1 (en) Monolithic displacement measuring interferometer
JPH08320206A (en) Optical interference measuring apparatus and optical interference measuring method
KR100200453B1 (en) Method and apparatus for detecting optical type pressure
JP2015072137A (en) Optical measurement device
US5133599A (en) High accuracy linear displacement interferometer with probe
JP2015072136A (en) Optical measurement device
JP3019050B2 (en) Interferometer device
CN108286943B (en) Displacement measurement optical system applied to workbench of photoetching system
JPH11183116A (en) Method and device for light wave interference measurement
JP2003194518A (en) Laser distance measuring apparatus
JP3412212B2 (en) Interferometer device
JP2760830B2 (en) Optical measuring device for displacement
JP3230280B2 (en) Interferometer

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term