JPH10281718A - 偏光光学素子及び偏光方位調整方法、及びそれを用いた光波干渉測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、光波干渉測定装置及びそれに用いら
れる偏光光学素子及び偏光方位調整方法に関し、波長板
のリタデーション誤差や端面反射光による誤差を低減し
て測定精度を向上させた光波干渉測定装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】フレネルロム１３０の出射端面とフレネル
ロム１３２の入射端面とを対向させて、フレネルロム１
３０に対して相対的にフレネルロム１３２を回転可能に
直列に連結している。フレネルロム１３０とフレネルロ
ム１３２とを相対的に回転させて、一方のフレネルロム
１３０で生じるリタデーション誤差成分を他方のフレネ
ルロム１３２で生じさせたリタデーション誤差成分で打
ち消して光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との間に所定の位
相差を生じさせるように調整することができる。また、
リタデーション誤差を低減させつつ、フレネルロム１３
０、１３２を所定量傾斜させて端面反射光がレシーバに
入射しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の長さ、変
位、密度等を高精度に測定するための光波干渉測定装置
に関し、またそれに用いられる偏光光学素子及び偏光方
位調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の長さ、変位、密度等の測定を行な
うための光波干渉測定装置の代表的な例として、ヘテロ
ダイン式干渉測長機を図７に示す。図７はステージ１８
０の光軸方向変位を測定する第１の光学系と、測長光路
における気体（以下、単に空気という）の屈折率変動を
モニタする第２の光学系から構成されている。図７にお
いて、光源３１１は、紙面と平行に図示したｐ−偏光の
光（周波数ｆ００）と、紙面に垂直に図示したｓ−偏光
の光（周渡数ｆ０１）とを含む光束を射出する。この２
つの光は、互いに周波数がわずかに異なり、偏光方位が
直交している。光源３１１から射出された光束は、偏光
ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという）１１０でそれ
ぞれの偏光方位に応じて分離され、一方は参照光路の固
定鏡１４０に、他方は測長光路の移動鏡１４１へと射出
する。移動鏡１４１は、ステージ１８０上に設置されて
おり、測長光路の光軸方向と平行に変位する。

【０００３】参照光路に反射された周波数ｆ０１の光は
波長板１２１を透過した後固定鏡１４０で反射され再び
波長板１２１を透過する。波長板１２１はλ／４板であ
り、波長板１２１を２回通過するため、周波数ｆ０１の
光の偏光方位は９０度回転してｐ−偏光の光となる。そ
の後ＰＢＳ１１０を透過しコーナーキューブ１５０で光
路をずらされた後再びＰＢＳ１１０を透過して参照光路
に入射する。ここで先程と同様に波長板１２１、固定鏡
１４０、波長板１２１と経る過程により偏光方位が９０
度回転してｓ−偏光の光となってＰＢＳ１１０で周波数
分離素子１０１の方向へ反射される。

【０００４】測長光路に入射した周波数ｆ００の光は波
長板１２３を透過し、移動鏡１４１により反射されて波
長板１２３を再び透過する。波長板１２３は１／４波長
板であり、周波数ｆ００の光は参照光路と同様に偏光方
位を９０度回転させられてｓ−偏光の光となってＰＢＳ
１１０に戻ってくる。このとき通過した測長光路を第１
光路と呼ぶ。その後ＰＢＳ１１０で反射された後コーナ
ーキューブ１５０で光路をずらされ、ＰＢＳ１１０で再
び測長光路側に反射される。ＰＢＳ１１０で反射された
周波数ｆ００の光は波長板１２３、移動鏡１４１、波長
板１２３を経る過程で偏光方位を９０度回転されてｐ−
偏光の光となってＰＢＳ１１０に戻り、ＰＢＳ１１０を
透過する。このとき通過した測長光路を第２光路と呼
ぶ。

【０００５】それぞれ参照光路および測長光路を２往復
した光はＰＢＳ１１０で再び同軸となり、周波数分離素
子１０１および周波数フィルタ１６２を透過して偏光子
付きのレシーバ４１０に入力する。周波数フィルタ１６
２は、周波数ｆ００、ｆ０１以外の誤差光となる周波数
の光をカットする。レシーバ４１０の偏光子は、前記２
つの光の偏光方位に対し４５度傾いており、参照光路を
通ってきた周波数ｆ０１と、測長光路を通ってきた周波
数ｆ００の光は、この偏光子を通った後干渉して、周波
数ｆ００と周波数ｆ０１の差（ｆ００−ｆ０１）のビー
トシグナルが生じる。このビートシグナルが移動鏡変位
測定の測長信号として演算装置５００に入力される。ま
た、光源３１１は周波数ｆ００と周波数ｆ０１の周波数
差（ｆ００−ｆ０１）に等しい参照信号を演算装置５０
０に入力する。演算装置５００は、参照信号に対する測
長信号の位相変化に基づいて、ステージ１８０の矢印方
向の変位を演算によって求める。以上が第１の光学系で
ある。

【０００６】次に第２の光学系であるが、光源３１２は
周波数ｆ００および周波数ｆ０１とは異なる周波数ｆ１
の光と、その第２高調波である周波数ｆ２（＝２ｆ１）
の光を射出する。各光の強度は２００ｍＷ程度である。
それぞれの光は周波数シフタ１９１、１９２で周波数シ
フトされ、周波数ｆ１０（＝ｆ１＋△ｆ１）および周波
数ｆ２０（＝ｆ２＋△ｆ２）の光となる。ここで△ｆ２
≠２△ｆ１である。２つの光は周波数結合素子２１１で
ほぼ同軸にされた後、周波数結合素子２１２で周波数ｆ
００、ｆ０１の光とほぼ同軸にされ、ＰＢＳ１１０に入
射する。

【０００７】周波数ｆ１０、ｆ２０の光の偏光方位は周
波数ｆ００の光の偏光方位と同一であるため、ＰＢＳ１
１０を透過し測長光路にのみ入射する。２つの光は波長
板１２３を透過し移動鏡１４１で反射した後再び波長板
１２３を透過する。このとき波長板１２３を２回透過す
るために偏光方位がｓ−偏光となり、ＰＢＳ１１０で反
射する。その後コーナーキューブ１５０で光路をずらさ
れた後ＰＢＳ１１０で再び測長光路に入射する。測長光
路に入射した２つの光は波長板１２３、移動鏡１４１、
波長板１２３を経る過程で偏光方位を９０度回転させら
れてｐ−偏光の光となりＰＢＳ１１０に戻る。ｐ−偏光
となった２つの光はＰＢＳ１１０を透過し周波数分離素
子１０１に入射する。

【０００８】周波数分離素子１０１は周波数ｆ１０とｆ
２０の光を反射するため、周波数ｆ００、ｆ０１の光と
分離されてＳＨＧ変換素子２２１に入射する。ＳＨＧ変
換素子２２１では周波数ｆ１０の光の一部がＳＨＧ変換
され、周波数ｆ１０’（＝２ｆ１０）の光となる。また
周波数ｆ２０の光はＳＨＧ変換素子２２１を透過する。
周波数ｆ１０’の光と周波数ｆ２０の光は周波数フィル
タ１６３を透過後、偏光子付きのレシーバ４１４に入射
する。このとき周波数ｆ１０’、ｆ２０以外の誤差光と
なる光は、この周波数フィルタ１６３でカットされる。
レシーバ４１４は入射した周波数ｆ１０’、ｆ２０の光
の周波数差ｆ１０’−ｆ２０（＝２△ｆ１−△ｆ２）に
等しいビートシグナルを屈折率変動測定の測定信号とし
て演算装置５００に入力する。

【０００９】また周波数シフタ１９１、１９２はその周
波数シフト信号△ｆ１、△ｆ２を参照信号として演算装
置５００に入力する。演算装置５００はその周波数シフ
ト信号から周波数差（２△ｆ１−△ｆ２）の信号を屈折
率変動測定の参照信号として作り出す。この参照信号と
レシーバ４１４からの屈折率変動測定の測定信号を比較
し、その位相変化量を計算する。以上が第２の光学系で
ある。

【００１０】演算装置５００は第１の光学系で測定され
たステージの移動量を、第２の光学系で測定された測長
光路における空気の屈折率変動の測定量を用いて補正
し、ステージの幾何学的な変位量を求める。

【００１１】ここで簡単に空気の屈折率変動を補正する
方法について説明する。周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃの光で
測定したときの光路長をＤ（ｆａ）、Ｄ（ｆｂ）、Ｄ
（ｆｃ）とする。このときそれぞれの光路長は、

【００１２】 Ｄ（ｆａ）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆａ）｝Ｄ ・・・（式１） Ｄ（ｆｂ）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆｂ）｝Ｄ ・・・（式２） Ｄ（ｆｃ）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆｃ）｝Ｄ ・・・（式３）

【００１３】と表せる。ここで、Ｄは幾何学的な距離、
Ｎは空気の密度、Ｆ（ｆ）は空気の構成比が変わらなけ
れば空気の密度によらず光の周波数ｆにより決まる関数
である。上式より幾何学的距離Ｄは、

【００１４】 Ｄ＝Ｄ（ｆａ）−Ａ｛Ｄ（ｆｃ）−Ｄ（ｆｂ）｝・・・（式４） ただし、Ａ＝Ｆ（ｆａ）／｛Ｆ（ｆｃ）−Ｆ（ｆｂ）｝

【００１５】となる。これより、この干渉計で求めたい
幾何学的距離の変位、即ち真の変位△Ｄは、

【００１６】 △Ｄ＝△Ｄ（ｆａ）−Ａ｛△Ｄ（ｆｃ）−△Ｄ（ｆｂ）｝・・・（式５） ただし、Ａ＝Ｆ（ｆａ）／｛Ｆ（ｆｃ）−Ｆ（ｆｂ）｝

【００１７】となる。上式は、周波数ｆａの光で測定し
た移動鏡の変位から、周波数ｆｂ、ｆｃの光で求めた屈
折率の変動による影響を補正し、真の変位を求めること
を意味する。

【００１８】演算装置５００は第１光学系における変位
計測の参照信号および測長信号から上式における△Ｄ
（ｆａ）を、第２光学系における屈折率変動の参照信号
および測定信号から｛△Ｄ（ｆｃ）−△Ｄ（ｆｂ））｝
を計算し、移動鏡の真の変位△Ｄを上式により演算して
求めている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のご
とき従来の光波干渉測定装置においては、測長光路の波
長板１２３のリタデーション誤差のため、屈折率変動の
測長信号に移動鏡の変位に伴う誤差光が載ってくる。例
えばここで、波長板１２３にリタデーション誤差があ
り、それ以外の光学素子に関しては全て理想的な場合を
考える。

【００２０】ｐ−偏光である周波数ｆ２０の光はＰＢＳ
１１０、波長板１２３、移動鏡１４１、コーナーキュー
ブ１５０により測長光路を２住復してＰＢＳ１１０から
周波数分離素子１０１へ射出する。このとき波長板１２
３のリタデーション誤差のために完全にｐ−偏光とはな
らずに楕円偏光として第２光路からＰＢＳ１１０へ戻っ
てくる。このために周波数ｆ２０の光のｓ−偏光成分は
ＰＢＳ１１０で反射されコーナーキューブ１５０により
光路をずらされ、再びＰＢＳ１１０で第１光路側に反射
される。

【００２１】反射したｓ−偏光の誤差光は波長板１２３
および移動鏡１４１でｐ−偏光の光となってＰＢＳ１１
０に戻る。しかしながらここでも波長板１２３のリタデ
ーション誤差により完全にｐ−偏光とはならずにｓ−偏
光成分が存在する。この誤差光がＰＢＳ１１０、コーナ
ーキューブ１５０により反射され第２光路の波長板１２
３に入射する。波長板１２３に入射した光は移動鏡で反
射され波長板１２３を透過してｐ−偏光の光となる。そ
の後この誤差光はＰＢＳ１１０を透過し、周波数分離素
子１０１で反射されレシーバ４１４に入射する。特に周
波数ｆ２０の光はＳＨＧ変換素子２２１をそのまま透過
してしまうため、この誤差光強度が直接測定誤差に結び
ついてしまう。

【００２２】この誤差光は測定光と偏光方位が同じであ
るので原理的に取り除くことができず、測定精度低下の
原因となる。

【００２３】以上説明したように、従来、移動鏡の変位
を測定する干渉計において、その光路上で生じる空気の
屈折率変動は複数の周波数の光を使って補正を行なって
いる。このため測長光路に複数の周波数の光を入射させ
ることが必要で、このときに測長光路ではダブルパスに
するために結晶タイプ（水晶等）のλ／４板を使用して
いた。しかしながら、従来の方法ではこの波長板のリタ
デーション誤差を取り除くことができず、このリタデー
ション誤差の影響により測定精度が低下してしまうとい
った問題があった。

【００２４】また、光学系を構成する光学素子の端面反
射や消光比が完全でないことから誤差光が発生するが、
この誤差光強度も測定誤差を生じさせて測定精度を低下
させる原因となっている。例えば図７に示した光波干渉
測定装置において、移動鏡１４１で反射した光は波長板
１２３を透過するはずだが、一部の光が波長板１２３で
反射してしまい、再度移動鏡１４１に至りそこで反射す
る。そのため、本来１つのパスでは１度しか移動鏡１４
１で反射しないはずの光が２度以上反射して最終的にレ
シーバ４１４に入射してしまい測定誤差となるという問
題がある。

【００２５】本発明の目的は、波長板のリタデーション
誤差と光学素子の端面反射による誤差を低減することに
より、測定精度の低下を防止し、空気の屈折率変動によ
る補正をより高精度に行なうことのできる光波干渉測定
装置を提供することにある。また本発明の目的は、リタ
デーション誤差と端面反射による誤差の影響を低減させ
た偏光光学素子を提供することにある。さらに本発明の
目的は、リタデーション誤差と端面反射による誤差の影
響を低減させる偏光方位調整方法を提供することにあ
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、所定の波長
を有する光が入射する入射端面と、入射端面に平行に形
成された光が射出する射出端面と、入射端面と射出端面
間に平行に設けられた２つの全反射面とを有し、光を２
つの全反射面でそれぞれ所定の全反射角で全反射させて
光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との間に所定の位相差
を生じさせる光学素子の複数が、隣接する光学素子の射
出端面と入射端面とを対向させて相対的に回転可能に直
列に連結されていることを特徴とする偏光光学素子によ
って達成される。

【００２７】そして、上述の偏光光学素子において、光
学素子は、フレネルロムであることが好ましい。また、
光学素子は、対向する射出端面と入射端面とを相対的に
回転させて、一方の光学素子で生じるリタデーション誤
差成分を他方の光学素子で生じさせたリタデーション誤
差成分で打ち消して光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分と
の間に所定の位相差を生じさせるようにしている。さら
に、所定の位相差が、９０°になるように全反射角を決
定することが好ましい。また、光学素子の入射端面およ
び射出端面は、光軸に垂直な面から所定量傾いているこ
とが好ましい。

【００２８】また、上記目的は、第１の光束を射出する
第１の光源と、第１の光源から射出される光とは異なる
周波数を有し、第１の光束の光路上の屈折率変動を計測
するための第２の光束を射出する第２の光源と、第１の
光束と第２の光束との共通光路上に設けられ、光路を測
定光路と参照光路に分離するビームスプリッタと、参照
光路上に設けられた反射鏡と、測定光路上を移動可能に
設けられ、測定光路上の第１の光束と第２の光束とを反
射させる測定光用平面鏡と、参照光路及び測定光路から
の反射光束の各干渉光をそれぞれ受光する複数の受光手
段とを備えた光波干渉測定装置において、第１の光束と
第２の光束のそれぞれの光を少なくとも２回全反射させ
て、それぞれの光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との間
に９０°の位相差を生じさせるように、ビームスプリッ
タと測定光路用平面鏡との間の測定光路上に、上述の偏
光光学素子を配置したことを特徴とする光波干渉測定装
置によって達成される。そして、上述の光波干渉測定装
置において、測定光路上の測長用光束と屈折率変動計測
用光束は、偏光光学素子を往復して通過するように構成
している。

【００２９】さらに上記目的は、所定の波長を有する光
が入射する入射端面と、入射端面に平行に形成された光
が射出する射出端面と、入射端面と射出端面間に平行に
設けられた２つの全反射面とを有し、光を２つの全反射
面でそれぞれ所定の全反射角で全反射させて光のｐ−偏
光成分とｓ−偏光成分との間に所定の位相差を生じさせ
る光学素子を複数用いて、隣接する光学素子の射出端面
と入射端面とを対向させ、対向する射出端面と入射端面
とを相対的に回転させて、一方の光学素子で生じるリタ
デーション誤差成分を他方の光学素子で生じさせたリタ
デーション誤差成分で打ち消して光のｐ−偏光成分とｓ
−偏光成分との間に所定の位相差を生じさせるように調
整することを特徴とする偏光方位調整方法によって達成
される。

【００３０】本発明によれば、偏光光学素子として結晶
タイプの波長板の代わりにフレネルロムを使用すること
でリタデーション誤差による誤差を低減させている。こ
れにより複数の周波数の光を用いて空気の屈折率変動を
測定してもリタデーション誤差による誤差光を低減する
ことができ、移動鏡変位の測定をより高精度に補正する
ことができるようになる。

【００３１】また本発明の光波干渉測定装置によれば、
波長板のリタデーション誤差による影響を低減するため
に結晶タイプ（水晶等）のλ／４板に代えてフレネルロ
ムを使用する。フレネルロムは複数の周波数の光に対す
るリタデーション誤差が小さく、このため光波干渉測定
装置において、より精密に空気の屈折率変動を検出する
ことができる。この検出結果に基づいて移動鏡の変位測
長値を補正することにより移動鏡の真の変位を求めるこ
とができるようになる。これにより、高精度に変位計測
を行える光波干渉測定装置を実現することができる。

【００３２】さらに、本発明によれば、光を２つの全反
射面でそれぞれ所定の全反射角で全反射させて光のｐ−
偏光成分とｓ−偏光成分との間に所定の位相差を生じさ
せる光学素子を複数用いて、隣接する光学素子の射出端
面と入射端面とを対向させ、射出端面での光軸を回転中
心として、対向する射出端面と入射端面とを相対的に回
転させて、一方の光学素子で生じるリタデーション誤差
成分を他方の光学素子で生じさせたリタデーション誤差
成分で打ち消して光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との
間に所定の位相差を生じさせるように調整することがで
きるようにしているので、さらに高いレベルでリタデー
ション誤差を低減することができるようになり、これに
より複数の周波数の光を用いて空気の屈折率変動を測定
してもリタデーション誤差による誤差光を一段と低減さ
せることができ、移動鏡変位の測定をさらに高精度に補
正することができるようになる。また、複数の光学素子
の入射端面および射出端面を光軸に垂直な面から所定量
だけ傾けて配置して、入射端面および射出端面からの端
面反射による誤差光を除去させることができるので、さ
らに高精度な移動鏡変位測定を行うことができるように
なる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
光波干渉測定装置を図１を用いて説明する。本実施の形
態における光波干渉測定装置は、ヘテロダイン式干渉測
長機に本発明を適用したものである。図１に示す本実施
の形態による光波干渉測定装置は、図７を用いて説明し
た従来の光波干渉測定装置の構成における波長板１２３
をフレネルロム１３０、１３１に置き換えた点に特徴を
有している。本実施の形態による光波干渉測定装置のそ
の他の構成については従来の光波干渉測定装置の構成と
同様であるので、同一の機能作用を有する構成要素につ
いては同一の符号を付している。

【００３４】図１に示す光波干渉測定装置は、ステージ
１８０の光軸方向変位を測定する第１の光学系と、測長
光路における空気の屈折率変動をモニタする第２の光学
系から構成されている。図１において、光源３１１は、
紙面と平行なｐ−偏光の光（周波数ｆ００）と、紙面に
垂直なｓ−偏光の光（周波数ｆ０１）とを含む光束を射
出する。この２つの光は、互いに周波数がわずかに異な
り、偏光方位が直交している。光源３１１から射出され
た光束は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳとい
う）１１０でそれぞれの偏光方位に応じて分離され、一
方は参照光路の固定鏡（平面鏡）１４０に、他方は測長
光路の移動鏡（平面鏡）１４１へと射出する。移動鏡１
４１は、ステージ１８０上に設置されており、測長光路
の光軸方向と平行に変位する。

【００３５】参照光路に反射された周波数ｆ０１の光は
波長板１２１を透過した後固定鏡１４０で反射され再び
波長板１２１を透過する。波長板１２１はλ／４板であ
り、波長板１２１を２回通過するため、周波数ｆ０１の
光の偏光方位は９０度回転してｐ−偏光の光となる。そ
の後ＰＢＳ１１０を通過しコーナーキューブ１５０で光
路をずらされた後再びＰＢＳ１１０を透過し参照光路に
入射する。ここで先程と同様に波長板１２１、固定鏡１
４０、波長板１２１を経る過程により偏光方位が９０度
同転してｓ−偏光となってＰＢＳ１１０で周波数分離素
子１０１の方向へ反射される。

【００３６】測長光路に入射した周波数ｆ００の光はフ
レネルロム１３０を透過し、移動鏡１４１により反射さ
れフレネルロム１３０を再び透過する。フレネルロム１
３０により、周波数ｆ００の光は参照光路と同様に偏光
方位を９０度回転させられてｓ−偏光の光となってＰＢ
Ｓ１１０に戻ってくる。その後ＰＢＳ１１０で反射され
た後コーナーキューブ１５０で光路をずらされ、ＰＢＳ
１１０で再び測長光路側に反射される。反射された周波
数ｆ００の光はフレネルロム１３１、移動鏡１４１、フ
レネルロム１３１を経る過程で偏光方位を９０度回転さ
れてｐ−偏光の光となってＰＢＳ１１０に戻り、ＰＢＳ
１１０を透過する。

【００３７】それぞれ参照光路および測長光路を２往復
した光はＰＢＳ１１０で再び同軸となり、周波数分離素
子１０１および周波数フィルタ１６２を透過して偏光子
付きのレシーバ４１０に入力する。周波数フィルタ１６
２は、周波数ｆ００およびｆ０１以外の誤差光となる周
波数の光をカットする。レシーバ４１０の偏光子は、２
つの光の偏光方位に対し４５度傾いており、参照光路を
通ってきた周波数ｆ０１と、測長光路を通ってきた周波
数ｆ００の光は、この偏光子を通った後干渉して、周波
数ｆ００と周波数ｆ０１の差（ｆ００−ｆ０１）のビー
トシグナルが生じる。このビートシグナルが移動鏡変位
測定の測長信号として演算装置５００に入力される。ま
た、光源３１１は周波数ｆ００と周波数ｆ０１の周波数
差（ｆ００−ｆ０１）に等しい参照信号を演算装置５０
０に入力する。演算装置５００は、参照信号に対する測
長信号の位相変化に基づいて、ステージ１８０の矢印方
向の変位を演算によって求める。以上が第１の光学系で
ある。

【００３８】次に第２の光学系であるが、光源３１２は
周波数ｆ００および周波数ｆ０１とは異なる周波数ｆ１
の光と、その第２高調波である周波数ｆ２（＝２ｆ１）
の光を射出する。各光の強度は２００ｍＷ程度である。
それぞれの光は周波数シフタ１９１、１９２で周波数シ
フトされ、周波数ｆ１０（＝ｆ１＋△ｆ１）および周波
数ｆ２０（＝ｆ２＋△ｆ２）の光となる。ここで△ｆ２
≠２△ｆ１である。２つの光は周波数結合素子２１１で
ほぼ同軸にされた後、周波数結合素子２１２で周波数ｆ
００、ｆ０１の光とほぼ同軸にされ、ＰＢＳ１１０に入
射する。

【００３９】周波数ｆ１０、ｆ２０の光の偏光方位は周
波数ｆ００の光の偏光方位と同一になっているため、Ｐ
ＢＳ１１０を透過し測長光路にのみ入射する。２つの光
はフレネルロム１３０を透過し移動鏡１４１で反射した
後再びフレネルロム１３０を透過する。このときフレネ
ルロム１３０を２回透過するために偏光方位がｓ−偏光
となり、ＰＢＳ１１０で反射する。その後コーナーキュ
ーブ１５０で光路をずらされた後ＰＢＳ１１０で再び測
長光路に入射する。測長光路に入射した２つの光はフレ
ネルロム１３１、移動鏡１４１、フレネルロム１３１を
経る過程で偏光方位を９０度回転させられてｐ−偏光の
光となりＰＢＳ１１０に戻る。ｐ−偏光となった２つの
光はＰＢＳ１１０を透過し周波数分離素子１０１に入射
する。

【００４０】周波数分離素子１０１は周波数ｆ１０とｆ
２０の光を反射するため、周波数ｆ００、ｆ０１の光と
分離されてＳＨＧ変換素子２２１に入射する。ＳＨＧ変
換素子２２１では周波数ｆ１０の光の一部がＳＨＧ変換
され、周波数ｆ１０’（＝２ｆ１０）の光となる。また
周波数ｆ２０の光はＳＨＧ変換素子２２１を透過する。

【００４１】周波数ｆ１０’の光と周波数ｆ２０の光は
周波数フィルタ１６３を透過後偏光子付きのレシーバ４
１４に入射する。このとき周波数ｆ１０’、ｆ２０以外
の誤差光となる光は、この周波数フィルタ１６３でカッ
トされる。レシーバ４１４は入射した周波数ｆ１０’、
ｆ２０の光の周波数差ｆ１０’−ｆ２０（＝２△ｆ１−
△ｆ２）に等しいビートシグナルを屈折率変動測定の測
定信号として演算装置５００に入力する。

【００４２】また周波数シフタ１９１、１９２はその周
波数シフト信号△ｆ１、△ｆ２を参照信号として演算装
置５００に入力する。演算装置５００はその周波数シフ
ト信号から周波数差（２△ｆ１−△ｆ２）の信号を屈折
率変動測定の参照信号として作り出す。この参照信号と
レシーバ４１４からの屈折率変動測定の測定信号を比較
し、その位相変化量を計算する。以上が第２の光学系で
ある。

【００４３】演算装置５００は第１の光学系で測定され
たステージの移動量と、第２の光学系で測定された測長
光路における空気の屈折率変動の測定量とを式５に代入
し、ステージ１８０の幾何学的な変位量を求める。式５
で周波数ｆａは周波数ｆ００に対応し、周波数ｆｂは周
波数ｆ１に対応し、周波数ｆｃは周波数ｆ２に対応す
る。

【００４４】このように本実施の形態による光波干渉測
定装置では、波長板のリタデーション誤差による影響を
低減するため、結晶タイプ（水晶等）のλ／４板の代わ
りに、複数の周波数の光に対するリタデーション誤差が
小さいフレネルロムを用いるようにしている。従って、
本実施の形態による光波干渉測定装置によれば、精密に
空気の屈折率変動を検出することができるようになる。
この屈折率変動の検出結果に基づいて移動鏡の変位測長
値を補正することにより移動鏡の真の変位を求めること
ができるようになる。

【００４５】次に、本発明の第２の実施の形態による光
波干渉測定装置を図２乃至図６を用いて説明する。図２
は本実施の形態による光波干渉測定装置の光学系を中心
に示したものである。本実施の形態における光波干渉測
定装置は、移動鏡変位測定を周波数ｆ１の光で測定する
点と、偏光光学素子としてのフレネルロムが２段直列構
成になっている点と、ＰＢＳが３段構成になっている点
が第１の実施の形態と大きく相違している。本実施の形
態における光波干渉測定装置のその他の構成については
第１の実施の形態とほぼ同じであるので、同一の機能作
用を有する構成要素については同一の符号を付して簡略
に説明することとする。

【００４６】本実施の形態では光源部３００と、偏光ビ
ームスプリッタ１１０、１１１、１１２と、フレネルロ
ム１３０、１３１、１３２、１３３と、固定鏡（平面
鏡）１４０と、測長光路の光軸方向に動くステージ１８
０上にある移動鏡（平面鏡）１４１と、検出部４００、
４０１と、レシーバ４１０を含んでいる。

【００４７】図３は本実施の形態の光源部３００を示す
図である。光源３１０は周波数ｆ１（波長１０６４ｎ
ｍ）の光とその第２高調波である周波数ｆ２（＝２ｆ
１、波長５３２ｎｍ）の光を射出する。周波数ｆ１の光
は波長板１２２によりその偏光方位が自由に回転できる
ようになっている。波長板１２２を透過した周波数ｆ１
の光は偏光ビームスプリッタ（以後、ＰＢＳという）１
１３により偏光方位が直交した二つの光に分けられる。
この波長板１２２とＰＢＳ１１３により紙面と平行なｐ
−偏光の光と紙面に垂直なｓ−偏光の光の強度比を自由
に設定できるようになっている。この波長板１２２を回
転させることで測定に必要なｓ−偏光の強度以外の光は
全てｐ−偏光にする。これは後ほどｐ−偏光の光をＳＨ
Ｇ変換させるので、少しでもｐ−偏光の光の強度を強く
したいためである。

【００４８】ｐ−偏光の光はＰＢＳ１１３を透過した後
周波数シフタ１９１により周波数シフトされ、周波数ｆ
１０（＝ｆ１＋△ｆ１）の光となる。ｓ−偏光の光はＰ
ＢＳ１１３で反射された後周波数シフタ１９０により周
波数シフトされ周波数ｆ１１（＝ｆ１＋△ｆ１’）の光
となる。この周波数ｆ１１の光はＰＢＳ１１４により周
波数ｆ１０の光と同軸にされる。このとき周波数シフタ
１９０、１９１の周波数シフト量をそれぞれ参照信号と
して演算装置５００に入力する。

【００４９】一方、周波数ｆ２の光は周波数シフタ１９
２に入射する。ここで周波数シフタ１９２により周波数
シフトされ、周波数ｆ２０（＝ｆ２＋△ｆ２）の光とな
る。ここで、△ｆ２≠２△ｆ１である。それぞれ周波数
シフトした３つの光ｆ１０、ｆ１１、ｆ２０は周波数結
合素子２１０によりほぼ同軸にされる。

【００５０】光源部３００から射出した３つの光は、Ｐ
ＢＳ１１０に入射する。このとき周波数ｆ１０、ｆ２０
の光の一部はビームスプリッタ２３０により反射され、
屈折率変動をモニタするための参照信号を作り出す検出
部４００に入射する。

【００５１】図４は検出部４００を示す図である。検出
部４００は、屈折率変動を検出するとともに、光束の光
路変動も検出することができるようになっている。この
光束の光路変動は主に光源の射出角および射出位置の変
動に起因する。精密に測定を行なう場合、この光路の変
動が測定誤差に重大な影響を与えることがある。このた
め、本実施の形態ではこの光束の光路変動をモニタし、
検出した光路変動量に応じて測定値を補正する。

【００５２】検出部４００に入射した２つの光は、ビー
ムスプリッタ（以下、ＢＳという）２３１によりそれぞ
れ光の一部が反射される。ＢＳ２３１を反射した光は周
波数分離素子１０３により周波数ｆ２０の光だけが反射
され、周波数ｆ１０の光は透過する。反射された周波数
ｆ２０の光は、光束の光路変動を検出するレシーバ４１
３に入射する。

【００５３】レシーバ４１３は周波数ｆ２０の光の光路
変動に応じた信号を、光路変動信号として演算装置５０
０に入力する。一方、周波数分離素子１０３を透過した
周波数ｆ１０の光は光束の光路変動を検出するレシーバ
４１２に入射し、その光路変動に応じた信号を演算装置
５００に入力する。これら光束の光路変動を検出するレ
シーバ４１２、４１３には、高分解能のＰＳＤ（Ｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、Ｃ
ＣＤ、４分割ディテクタ等を用いることができ、ビーム
のｘ方向変位とｙ方向変位が測定できれば特に限定され
ない。

【００５４】次にＢＳ２３１を透過した光はＳＨＧ変換
素子２２０に入射し、周波数ｆ２０の光は透過し、周波
数ｆ１０の光の一部がＳＨＧ変換され周波数ｆ１０’
（＝２ｆ１０）の光となる。このＳＨＧ変換素子にはＫ
ＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄） などの非線形光学結晶を使用す
ることができる。この周波数ｆ１０’の光と周波数ｆ２
０の光は周波数フィルタ１６３を透過し偏光子付きのレ
シーバ４１１に入射する。周波数フィルタ１６３はＳＨ
Ｇ変換素子２２０を透過した周波数ｆ１０の光など誤差
光をカットする。レシーバ４１１の偏光子を通過した後
２つの光は干渉し、その周波数差ｆ１０’−ｆ２０（＝
２△ｆ１−△ｆ２）のビートシグナルを演算装置５００
に屈折率変動測定の参照信号として入力する。

【００５５】ＰＢＳ１１０に入射した光束はそれぞれの
偏光方位に応じて分離される。周波数ｆ１１のｓ−偏光
の光はＰＢＳ１１０で反射され、波長板１２０で円偏光
にされた後周波数フィルタ１６０を透過して固定鏡１４
０で同軸に反射される。そして再び周波数フィルタ１６
０を透過した後、波長板１２０により偏光方位が最初と
は９０度回転されたｐ−偏光の光となる。その後ＰＢＳ
１１０、１１１および周波数フィルタ１６１を透過し、
コーナーキューブ１５０で光路をずらされた後周波数フ
ィルタ１６１およびＰＢＳ１１１、１１０を透過して再
び参照光路に入射する。参照光路に再入射した周波数ｆ
１１の光は、波長板１２０、周波数フィルタ１６０、固
定鏡１４０、周波数フィルタ１６０を経る過程で偏光方
位を再び９０度回転させられ、ｓ−偏光の光となりＰＢ
Ｓ１１０でＰＢＳ１１５の方向へ反射する。ここで参照
光路は、屈折率変動の影響を抑えるためにエアチューブ
１７０で覆われている。

【００５６】一方、周波数ｆ１０、ｆ２０のｐ−偏光の
光はＰＢＳ１１０を透過し、フレネルロム１３０、１３
２を透過して円偏光の光となる。２つのフレネルロムを
透過することで、より円偏光に近い光となる。具体的に
は一段目のフレネルロム１３０で少し楕円偏光の光と
し、二段目のフレネルロムで完全に円偏光の光とする。
こうすることで、フレネルロム単体の場合に比べてその
リタデーション誤差による誤差をより低減することがで
きる。これについては後程詳述する。

【００５７】フレネルロム１３０、１３２を透過した周
波数ｆ１０、ｆ２０の光はステージ１８０上の移動鏡１
４１により反射され再びフレネルロム１３２、１３０を
透過する。ここで円偏光から再び直線偏光の光となる
が、始めの偏光方位とは９０度回転させられてｓ−偏光
の光となってＰＢＳ１１０に戻ってくる。そしてＰＢＳ
１１０、１１１、１１２で反射し、コーナーキューブ１
５１で光路をずらされ、ＰＢＳ１１２、１１１、１１０
で反射し再び測長光路に入射する。この後フレネルロム
１３１、１３３、移動鏡１４１、フレネルロム１３３、
１３１を経る過程で偏光方位が９０度回転し、ｐ−偏光
の光となってＰＢＳ１１０を透過し、周波数ｆ１１の光
とほぼ同軸にＰＢＳ１１５へ入射する。

【００５８】ＰＢＳ１１０を同軸で射出した光束はＰＢ
Ｓ１１５によりそれぞれの偏光方位に応じて分離され、
周波数ｆ１０、ｆ２０の光は反射して検出部４０１に入
射し、周波数ｆ１１の光は透過する。このとき周波数ｆ
１０の光の一部も透過するように、ＰＢＳ１１５の光学
薄膜は設計されている。検出部４０１は図４に示した検
出部４００と同様であるので、説明は省略する。ＰＢＳ
１１５を透過した周波数ｆ１０、ｆ１１の光は周波数フ
ィルタ１６２を透過しレシーバ４１０に入射する。この
ときＰＢＳ１１５を透過した周波数ｆ２０の誤差光は周
波数フィルタ１６４でカットされる。特に図示していな
いが、レシーバ４１０は偏光子が付いており、その偏光
方位は周波数ｆ１０、ｆ１１の偏光方位と４５度傾いて
いる。このため周波数ｆ１０、ｆ１１の干渉光はレシー
バ４１０で光電変換され、その周波数差ｆ１０−ｆ１１
（＝△ｆ１−△ｆ１’）に等しいビートシグナルを測長
信号として演算装置５００に入力する。

【００５９】演算装置５００は光源部３００からの移動
鏡変位計測の参照信号と、レシーバ４１０からの測長信
号を比較し、移動鏡の変位△Ｄ（ｆ１）を計算する。ま
た検出部４００、４０１からの屈折率変動の参照信号と
測定信号とを比較し、各周波数による移動鏡変位の差
｛△Ｄ（ｆ２）−△Ｄ（ｆ１）｝を求める。ここで第２
の実施の形態では移動鏡の変位測定を周波数ｆ１の光で
行なっているため、（式５）は以下のように訂正され
る。

【００６０】 △Ｄ＝△Ｄ（ｆｂ）−Ａ｛△Ｄ（ｆｃ）−△Ｄ（ｆｂ）｝・・・（式６） ただし、Ａ＝Ｆ（ｆｂ）／｛Ｆ（ｆｃ）−Ｆ（ｆｂ）｝

【００６１】上式で周波数ｆｂは周波数ｆ１に対応し、
周波数ｆｃは周波数ｆ２に対応している。この（式６）
を使って、移動鏡の真の変位△Ｄを求める。これによ
り、屈折率変動および光路変動による測定誤差を低減し
た、高精度な変位計測を行える光波干渉測定装置が得ら
れる。

【００６２】本実施の形態では移動鏡１４１の変位計測
を周波数ｆ１の光を使って行っているが、原理的には他
の周波数ｆ２の光で行なってもよい。

【００６３】次に本実施の形態で用いたフレネルロムを
２段直列に構成した偏光光学素子について説明する。フ
レネルロム（フレネルの斜方体）は、所定の波長を有す
る光が入射する入射端面と、入射端面に平行に形成され
た光が射出する射出端面とを有し、入射端面と射出端面
間に平行に設けられた２つの全反射面を有している。そ
して、入射光を２つの全反射面でそれぞれ所定の全反射
角で全反射させて光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との
間に所定の位相差を生じさせる光学素子である。

【００６４】本実施の形態における偏光光学素子は、こ
のフレネルロムを２つ用い、フレネルロム１３０の射出
端面とフレネルロム１３２の入射端面とを対向させて、
フレネルロム１３０の射出端面での光軸を中心に相対的
にフレネルロム１３２の入射端面が回転可能に直列に連
結されている。図示は省略したがフレネルロム１３０と
フレネルロム１３２とをその射出／入射端面で相対的に
回転させる回転機構が設けられている。

【００６５】そしてこの回転機構を用いて、対向したフ
レネルロム１３０の射出端面とフレネルロム１３２の入
射端面とを、フレネルロム１３０の射出端面での光軸を
回転中心として相対的に回転させて、一方のフレネルロ
ム１３０で生じるリタデーション誤差成分を他方のフレ
ネルロム１３２で生じさせたリタデーション誤差成分で
打ち消して光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との間に所
定の位相差を生じさせるように調整することができるよ
うになっている。この調整により光のｐ−偏光成分とｓ
−偏光成分との位相差を正確に９０°にすることができ
るようになる。

【００６６】このように本実施の形態に用いたフレネル
ロムの２段直列に連結した偏光光学素子によれば、光を
２つの全反射面でそれぞれ所定の全反射角で全反射させ
て光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との間に所定の位相
差を生じさせる光学素子を複数用いて、隣接する光学素
子の射出端面と入射端面とを対向させ、射出端面での光
軸を回転中心として、対向する射出端面と入射端面とを
相対的に回転させて、一方の光学素子で生じるリタデー
ション誤差成分を他方の光学素子で生じさせたリタデー
ション誤差成分で打ち消して光のｐ−偏光成分とｓ−偏
光成分との間に所定の位相差を生じさせるように調整す
ることができるようになる。

【００６７】従って、本実施の形態における偏光光学素
子によれば、結晶タイプの波長板の代わりにフレネルロ
ムを使用することでリタデーション誤差を低減させるこ
とができるという第１の実施の形態で達成された効果を
さらに拡大させて、一段とリタデーション誤差を低減す
ることができるようになり、これにより複数の周波数の
光を用いて空気の屈折率変動を測定してもリタデーショ
ン誤差による誤差光をさらに低減することができ、移動
鏡変位の測定をより高精度に補正することができるよう
になる。

【００６８】次に、図５および図６を用いて本実施の形
態のフレネルロムを２段直列に構成した偏光光学素子で
リタデーション誤差を低減させ、且つ偏光光学素子の入
射／射出端面における光の端面反射による誤差を除去す
る方法を説明する。図５は図２に示した光波干渉測定装
置における２段直列のフレネルロム１３０、１３２によ
る偏光光学素子を示している。以下、この偏光光学素子
を例にとって説明するが、図２における他の２段直列の
フレネルロム１３０、１３２による偏光光学素子にも以
下の説明は同様に適用される。

【００６９】図５（ａ）は、このフレネルロム１３０、
１３２を２段直列に構成した偏光光学素子に対して、入
射光が各入射端面、射出端面に対してほぼ垂直に入射、
射出する状態を示している。図５（ａ）に示す状態で上
述のリタデーション誤差を打ち消す効果はもちろん得ら
れるが、２段直列のフレネルロム１３０、１３２による
偏光光学素子に入射する入射光の端面反射により生じる
誤差光は除去できない。そこで、図５（ｂ）に示すよう
にフレネルロム１３０、１３２の端面が光軸に対して所
定角度傾くようにフレネルロム１３０、１３２をそれぞ
れ傾斜させる。この傾け角は、その光学系の配置、構成
等に依存するが、測定用の光束を受光するレシーバに端
面反射した光が入射しないように傾けることが必要であ
る。

【００７０】図５（ｂ）に示した２段直列のフレネルロ
ム１３０、１３２による偏光光学素子において、端面反
射による誤差光とリタデーション誤差による誤差光の２
つの誤差光を同時に除去し、光のｐ−偏光成分とｓ−偏
光成分との間に所定の位相差を生じさせる最適配置を図
６を用いて説明する。まず前提として、図５（ｂ）に示
すように、入射光が端面に対して垂直に反射しないよう
に１段目のフレネルロム１３０は移動鏡１４１側の端面
が図中上方へ持ち上がる方向へ１．１°傾斜し、２段目
のフレネルロムは移動鏡１４１側の端面が図中下方に下
がる方向へ３．６°傾斜して配置したとする。

【００７１】この前提の下に図６は、２段直列のフレネ
ルロム１３０、１３２によりリタデーション誤差を最小
にするための各フレネルロム１３０、１３２の回転量を
計算した結果を示している。図６において、横軸は２段
目のフレネルロム１３２のローリング量（回転角度）を
表し、縦軸はリタデーション誤差を示している。図６に
示した１１本の印付曲線は、１段目のフレネルロム１３
０を０°から＋２°の範囲で０．２°刻みで回転させた
ときの２段目のフレネルロム１３２の回転角度に対する
リタデーション誤差を示している。ここで２段直列のフ
レネルロム１３０、１３２の回転角度は、図５（ｃ）に
示すように、フレネルロム１３０とフレネルロム１３２
の端面が揃った状態を０°の位置として、フレネルロム
を図中反時計回りに回転させる場合を＋（プラス）、時
計回りに回転させる場合を−（マイナス）として表して
いる。

【００７２】この図６の縦軸のリタデーション誤差は、
ｐ−偏光の光が２つのフレネルロム１３０、１３２を透
過した後、移動鏡１４１で反射し、再度２つのフレネル
ロム１３０、１３２を透過した後の光のｐ−偏光とｓ−
偏光の強度比（ｐ−偏光／ｓ−偏光）として示してい
る。従って、縦軸の値が小さければ小さいほど誤差が小
さくなり、理想は０である。図６から、図５（ｂ）の構
成および配置の場合には、１段目のフレネルロム１３０
の回転角度が１°で、２段目のフレネルロム１３２の回
転角度が−４２．８°付近に最適な配置が存在すること
がわかる。ここでは計算により最適位置を求めたが実験
的に求めることももちろん可能である。

【００７３】以上のように、端面反射による誤差光とリ
タデーション誤差による誤差光を小さくすることによ
り、本実施の形態による光波干渉測定装置において、よ
り精密に空気の屈折率変動を検出することができる。こ
の検出結果に基づいて移動鏡１４１の変位測長値を補正
することにより移動鏡１４１の真の変位を求めることが
できるようになる。これにより、高精度に変位計測をす
る光波干渉測定装置を実現することができる。

【００７４】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、本発明をヘテロダイン式干渉測長機に適用したが、
本発明はホモダイン式干渉測長機にも適用することがで
きる。また第１の実施の形態では、測長光路における屈
折率変動を補正するために周波数ｆ２の光を移動鏡のあ
る測長光路にのみ通したが、同様にして参照光路の屈折
率変動を補正することも可能である。この場合には測長
光路と同様に波長板１２０をフレネルロムにする。この
とき参照光路でもフレネルロムを２段直列構成にしてリ
タデーション誤差およびフレネルロムの端面での反射光
による測定誤差を低減するようにできる。またこの屈折
率変動を測定するのにへテロダイン干渉法を用いたが、
ホモダイン干渉法を用いてもよい。また、本発明は、測
長機以外の様々な光波干渉測定装置にも適用することが
できる。

【００７５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、水晶等の
結晶タイプの波長板のリタデーション誤差による測定精
度低下の影響をフレネルロムを代わりに使用することで
低減することができるため、高精度な光波干渉計測を行
なうことができる。また、本発明によれば、フレネルロ
ム等の光学素子の端面反射による誤差光の発生を低減さ
せて高精度な光波干渉計測を行うことができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による屈折率変動測
定機能を有する光波干渉測定装置の構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態による屈折率変動測
定機能を有する光波干渉測定装置の構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態による光波干渉測定
装置における測長、屈折率変動モニタ用の光源部の構成
を示すブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態による光波干渉測定
装置における屈折率変動モニタ用の検出部の構成を示す
ブロック図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態による光波干渉測定
装置におけるフレネルロムの最適位置を説明する図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態による光波干渉測定
装置におけるフレネルロムの最適位置を説明する図であ
る。

【図７】従来の屈折率変動測定機能を有する光波干渉測
定装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０１、１０３ 周波数分離素子 １１０〜１１５ 偏光ビームスプリッタ １２０〜１２３ 波長板 １３０〜１３３ フレネルロム １４０ 固定鏡 １４１ 移動鏡 １５０〜１５１ コーナーキューブ １６０〜１６４ 周波数フィルタ １７０ エアチューブ １８０ ステージ １９０〜１９２ 周波数シフタ ２１０〜２１２ 周波数結合素子 ２２０、２２１ ＳＨＧ変換素子 ２３０、２３１ ビームスプリッタ ３００ 光源部 ３１０〜３１２ 光源 ４００、４０１ 検出部 ４１０〜４１４ レシーバ ５００ 演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 潤 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の波長を有する光が入射する入射端面
   と、前記入射端面に平行に形成された前記光が射出する
   射出端面と、前記入射端面と前記射出端面間に平行に設
   けられた２つの全反射面とを有し、前記光を前記２つの
   全反射面でそれぞれ所定の全反射角で全反射させて前記
   光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との間に所定の位相差
   を生じさせる光学素子の複数が、隣接する光学素子の前
   記射出端面と前記入射端面とを対向させて相対的に回転
   可能に直列に連結されていることを特徴とする偏光光学
   素子。
2. 【請求項２】請求項１記載の偏光光学素子において、 前記光学素子は、フレネルロムであることを特徴とする
   偏光光学素子。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の偏光光学素子に
   おいて、 前記光学素子は、対向する前記射出端面と前記入射端面
   とを相対的に回転させて、一方の光学素子で生じるリタ
   デーション誤差成分を他方の光学素子で生じさせたリタ
   デーション誤差成分で打ち消して前記光のｐ−偏光成分
   とｓ−偏光成分との間に所定の位相差を生じさせるよう
   にすることを特徴とする偏光光学素子。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の偏光光
   学素子において、 前記光学素子の前記入射端面および射出端面は、光軸に
   垂直な面から所定量傾いていることを特徴とする偏光光
   学素子。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の偏光光
   学素子において、 前記所定の位相差が、９０°であることを特徴とする偏
   光光学素子。
6. 【請求項６】第１の光束を射出する第１の光源と、 前記第１の光源から射出される光とは異なる周波数を有
   し、前記第１の光束の光路上の気体の屈折率変動を計測
   するための第２の光束を射出する第２の光源と、 前記第１の光束と前記第２の光束との共通光路上に設け
   られ、光路を測定光路と参照光路に分離するビームスプ
   リッタと、 前記参照光路上に設けられた反射鏡と、 前記測定光路上を移動可能に設けられ、前記測定光路上
   の前記第１の光束と前記第２の光束とを反射させる測定
   光用平面鏡と、 前記参照光路及び前記測定光路からの反射光束の各干渉
   光をそれぞれ受光する複数の受光手段とを備えた光波干
   渉測定装置において、 前記第１の光束と前記第２の光束のそれぞれの光を少な
   くとも２回全反射させて、前記それぞれの光のｐ−偏光
   成分とｓ−偏光成分との間に９０°の位相差を生じさせ
   るように、前記ビームスプリッタと前記測定光用平面鏡
   との間の前記測定光路上に、前記請求項５記載の前記偏
   光光学素子を配置したことを特徴とする光波干渉測定装
   置。
7. 【請求項７】請求項６記載の光波干渉測定装置におい
   て、 前記測定光路上の前記第１の光束と前記第２の光束は、
   前記偏光光学素子を往復して通過することを特徴とする
   光波干渉測定装置。
8. 【請求項８】所定の波長を有する光が入射する入射端面
   と、前記入射端面に平行に形成された前記光が射出する
   射出端面と、前記入射端面と前記射出端面間に平行に設
   けられた２つの全反射面とを有し、前記光を前記２つの
   全反射面でそれぞれ所定の全反射角で全反射させて前記
   光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分との間に所定の位相差
   を生じさせる光学素子を複数用いて、隣接する光学素子
   の前記射出端面と前記入射端面とを対向させ、 対向する前記射出端面と前記入射端面とを相対的に回転
   させて、一方の光学素子で生じるリタデーション誤差成
   分を他方の光学素子で生じさせたリタデーション誤差成
   分で打ち消して前記光のｐ−偏光成分とｓ−偏光成分と
   の間に所定の位相差を生じさせるように調整することを
   特徴とする偏光方位調整方法。
9. 【請求項９】請求項８記載の偏光方位調整方法におい
   て、 前記光学素子の前記入射端面および射出端面を光軸に垂
   直な面から所定量だけ傾けて配置して、前記入射端面お
   よび射出端面からの端面反射による誤差光を低減させる
   ことを特徴とする偏光方位調整方法。