JPH11125503A - ヘテロダイン干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーナーキューブによってビームの偏光状態
が変えられて生じた迷光による非線形誤差の発生を抑制
する。 【解決手段】 入射ビーム軸線に対して偏光分離面１１
ａが４５度の角度を有して配設された偏光ビームスプリ
ッター１１と、入射ビーム軸線上における偏光ビームス
プリッター１１の後側に配設された第１（λ／４）板１
２と、この第１（λ／４）板１２の後側に配設された移
動鏡１３と、偏光分離面１１ａからの反射ビームの軸線
上に配設された第２（λ／４）板１５と、反射ビーム軸
線上における第２（λ／４）板１５の後側に配設された
固定鏡１６と、反射ビーム軸線上において偏光ビームス
プリッター１１を挟んで固定鏡１６に対して反対側に配
設されたコーナーキューブ１４とを備え、移動鏡１３の
反射面を入射ビーム軸線に垂直な面に対して傾斜させて
ヘテロダイン干渉計が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非常に高精度での
長さ測定等に用いられる干渉計に関し、特に、ヘテロダ
イン干渉計と称されているタイプの干渉計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高精度な長さ測定を行うものとし
てヘテロダイン干渉計が用いられており、この干渉計に
おいて、更に測定精度を高めるために、固定鏡間光路及
び移動鏡間光路を二往復させるタイプの干渉計が用いら
れている。このタイプのヘテロダイン干渉計は、原理的
には図４に示すように構成されており、各偏光素子と光
の偏光方向とは図５に示すようになっている。これにつ
いて図を参照して以下に説明する。

【０００３】まず、レーザー光源１００から、偏光状態
が互いに直交し波長が僅かに異なる光Ｅ₀，Ｅ₁が偏光ビ
ームスプリッター１０１に入射される。ここでは、例え
ば、光Ｅ₀ は偏光ビームスプリッター１０１に対してｓ
偏光であり、図において破線で示すように偏光分離面１
０１ａにおいて反射され、（λ／４）板１０５を通って
固定鏡１０６に入射し、固定鏡１０６で反射された後、
再び（λ／４）板１０５を通って偏光ビームスプリッタ
ー１０１に入射する。このとき、光Ｅ₀ は（λ／４）板
１０５を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転
し、偏光ビームスプリッター１０１に対してｐ偏光とな
っている。したがって、光Ｅ₀ は偏光分離面１０１ａを
そのまま透過し、コーナーキューブ１０４に入射して、
これと平行で逆向き方向に射出され、再び偏光ビームス
プリッター１０１に入射する。この時の光Ｅ₀ はｐ偏光
であるので、偏光分離面１０１ａをそのまま透過し、
（λ／４）板１０５を通って固定鏡１０６に入射し、固
定鏡１０６で反射された後、再び（λ／４）板１０５を
通って偏光ビームスプリッター１０１に入射する。この
とき、光Ｅ₀ は（λ／４）板１０５を二度通過して偏光
方向が９０度回転し、偏光ビームスプリッター１０１に
対してｓ偏光となっている。このため、光Ｅ₀は偏光分
離面１０１ａで反射され、図示のように、偏光軸が偏光
ビームスプリッター１０１のｓ，ｐ偏光の偏光方向と４
５度の方向をなす検光子１０７を通過して検出器１０８
に入る。

【０００４】これと同様に、レーザー光源１００が射出
される光Ｅ₁ （光Ｅ₀ に対して偏光方向が９０度回転し
てｐ偏光である）は、図において実線で示すように、ビ
ームスプリッター１００の偏光分離面１０１ａをそのま
ま透過し、さらに、（λ／４）板１０２を通って移動鏡
１０３に入射し、ここで反射されて再び（λ／４）板１
０２を通って偏光ビームスプリッター１００に入射す
る。このとき、（λ／４）板１０２を二度通過するた
め、光Ｅ₁ は偏光方向が９０度回転してｓ偏光となり、
偏光分離面１０１ａにおいて反射され、コーナーキュー
ブ１０４に入射してこれと平行で逆向き方向に射出さ
れ、再び偏光ビームスプリッター１０１に入射する。こ
の時の光Ｅ₀ はｓ偏光であるので、偏光分離面１０１ａ
において反射され、（λ／４）板１０２を通って移動鏡
１０３に入射し、移動鏡１０３で反射された後、再び
（λ／４）板１０２を通って偏光ビームスプリッター１
０１に入射する。このとき、光Ｅ₁ は（λ／４）板１０
２を二度通過して偏光方向が９０度回転しており、偏光
ビームスプリッター１０１に対してｐ偏光となってい
る。このため、光Ｅ₁ は偏光分離面１０１ａをそのまま
透過し、検光子１０７を通過して検出器１０８に入る。

【０００５】次に、上記のような構成のヘテロダイン干
渉計による測定原理について説明する。ここでは検出器
１０８に入る光Ｅ₀ とＥ₁ とが干渉した光の強度を計算
するが、まず、検出器１０８に入る直前の光Ｅ₀ ，Ｅ₁
は式（１），（２）のように表される。

【０００６】

【数１】 Ｅ₀＝Ａ₀・exp｛ｉ（ω₀ｔ−ｋ₀ｘ＋ψ₀＋α）｝ ・・・（１） Ｅ₁＝Ａ₁・exp｛ｉ（ω₁ｔ−ｋ₁ｘ＋ψ₁）｝ ・・・（２）

【０００７】なお、Ａ₀，Ａ₁はそれぞれ、光Ｅ₀，Ｅ₁の
振幅を表し、ω₀,ω₁は光Ｅ₀，Ｅ₁の角振動数を表し、
ｋ₀，ｋ₁はそれぞれの波数を表す。また、ｔは時間を表
し、ｘは検出器の位置を表す。そして、ψ₀，ψ₁はそれ
ぞれ位相の遅れを表しており、図４に示す偏光ビームス
プリッター１０１と固定鏡１０６との間の光路長を
ｄ₀ 、偏光ビームスプリッター１０１と移動鏡１０３と
の間の光路長をｄ₁ とすると、ψ₀，ψ₁は式（３），
（４）となる。また、αは、初期における光Ｅ₀，Ｅ₁の
位相差である。なお、αは、偏光ビームスプリッター１
０１を透過、反射する際の位相差も含むことにする。そ
して、光Ｅ₀，Ｅ₁が干渉して、検出器１０８が受ける光
量Ｉ(t,x)は式（５）で表される。

【０００８】

【数２】 ψ₀ ＝−４・ｋ₀・ｄ₀ ・・・（３） ψ₁ ＝−４・ｋ₁・ｄ₁ ・・・（４）

【０００９】

【数３】 Ｉ(t,x)＝1/2（｜Ｅ₀＋Ｅ₁｜）² ＝Ａ₀ ²＋Ａ₁ ²＋Ａ₀・Ａ₁・cos（δω・ｔ−δｋ・ｘ＋δψ＋α） ・・・（５） ここで、 δω＝ω₁−ω₀ ・・・（６） δｋ＝ｋ₁−ｋ₀ ・・・（７） δψ＝ψ₁−ψ₀＝−４・（ｋ₁・ｄ₁−Ｋ₀・ｄ₀） ＝−４・δｋ・ｄ₀−４・ｋ₁・Δｄ ・・・（８） （Δｄ＝ｄ₁−ｄ₀）

【００１０】以上のように、光量Ｉ(t,x)は、時間に対
して、角速度δωで強度変化し、その位相は（−δｋ・
ｘ＋δψ＋α）だけ遅れる。

【００１１】また、式（８）の第１項の（−４・δｋ・
ｄ₀）は定数項なので、式（５）の（δｋ・ｘ）の項に
含めて考えることができ、式（９）のようになると考え
て良い。このように、光量変化の位相遅れ（δψ）と光
路長差（Δｄ）が線形の関係にあるため、位相遅れ（δ
ψ）を測定することにより、式（１０）によって（Δ
ｄ）が決まる。式（１０）で、１／４が付くのは２往復
しているからであり、このため、（Δｄ）は、（δψ／
ｋ₁ ）の感度を持ち、１往復のときの２倍の精度が得ら
れることが分かる。

【００１２】

【数４】δψ＝−４・ｋ₁・Δｄ ・・・（９） Δｄ＝−δψ／（４・ｋ₁） ・・・（１０）

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな干渉計においては、コーナーキューブで光が反射さ
れるときに偏光状態が変化し、このような変化により迷
光が生じるという問題がある。すなわち、図４に示す干
渉計において、レーザー光源１００から射出される光Ｅ
₀，Ｅ₁がそれぞれ固定鏡１０６、移動鏡１０３によって
反射された後、コーナーキューブ１０４によって反射さ
れるときに、偏光状態が変化する（一般に、直線偏光か
ら楕円偏光に変わる）。このように偏光状態が変化した
光がコーナーキューブ１０４から偏光ビームスプリッタ
ー１０１に入射すると、本来であれば偏光分離面１０１
ａにおいて反射されるべき光の一部が透過したり、本来
ならば偏光分離面１０１ａを透過すべき光の一部が反射
したりして、本来の光路を通らない迷光が生じる。この
ような迷光が生じると、この迷光が本来の光路を通って
きた光Ｅ０，Ｅ１に混ざって非線形誤差を引き起こす原
因となる。

【００１４】この様子を図６、図７を用いて詳しく説明
する。なお、図６は光Ｅ₀ について、図７は光Ｅ₁ につ
いてそれぞれ示し、各図において、本来の光を実線で、
迷光を破線で示している。まず光Ｅ₀ の場合について、
図６を参照して説明する。本来の光Ｅ₀ は前述のように
（すなわち、図４において破線で示したように）進み、
固定鏡１０６により反射され偏光ビームスプリッター１
０１を通過した光は偏光ビームスプリッター１０４によ
り逆方向に反射され、再び偏光ビームスプリッター１０
１に入射する。

【００１５】このとき本来であれば、このように偏光ビ
ームスプリッター１０１に入射する光Ｅ₀ はｐ偏光であ
り、そのまま偏光分離面１０１ａを通過するはずであ
る。しかしながら、光Ｅ₀ はコーナーキューブ１０４に
おいて数度にわたり傾斜面に当たって反射されるため、
偏光状態が変化（直線偏光から楕円偏光に変化）してｓ
偏光成分が生じる。このため、偏光ビームスプリッター
１０１に入射した光の一部が偏光分離面１０１ａにおい
て反射され、図６において破線で示すように迷光となっ
て移動鏡１０３に向かい、ここで反射されて偏光ビーム
スプリッター１０１を通過して検出器１０８に入る。

【００１６】同様に、光Ｅ₁ についても、図７に示すよ
うに、コーナーキューブ１０４での反射に際して偏光状
態が変化する。このため、コーナーキューブ１０４から
反射されて偏光ビームスプリッター１０１に入射する光
Ｅ₁ は本来はｓ偏光であり、偏光分離面１０１ａで反射
されて実線で示すように再び移動鏡１０３に向かうべき
であるが、偏光状態の変化によりｐ偏光成分が生じてい
るため、光Ｅ₁ の一部が破線で示すように迷光となって
固定鏡１０６に向かい最終的に検出器１０８に入る。

【００１７】次に、このときの検出器に入る光量を計算
する。まず、上述の本来の光Ｅ₀ ，Ｅ₁ のベクトル値
と、それぞれの迷光Ｅ₀’，Ｅ₁’のベクトル値は式（１
１）〜（１４）で表される。

【００１８】

【数５】

【００１９】なお、ｅ_s，ｅ_pのベクトル値はそれぞれ、
偏光ビームスプリッター１０１のｓ偏光方向とｐ偏光方
向の単位ベクトルを表す。また、ψ₀，ψ₁は本来の光ビ
ームであるＥ₀，Ｅ₁のベクトル値の位相を表し、
ψ₀’，ψ₁’は迷光Ｅ₀’，Ｅ₁’のベクトル値の位相を
表す。そして、このとき、光量Ｉ(t,x)は式（１５）の
ように計算できる。なお、ｕのベクトル値は、検光子１
０７の偏光軸の方向を示す単位ベクトルである。

【００２０】

【数６】

【００２１】ここで、測定に関係するのは、時間変化す
るＡＣ（交流）成分である。よってこれをＤＣ（直流）
成分Ｉ_DCとＡＣ（交流）成分Ｉ_ACに分けると、これらは
それぞれ式（１６），（１７）となる。

【００２２】

【数７】

【００２３】そして、Ｉ_ACを整理すると、式（１８）と
なる。なお、式（１７）において、第１項が従来の信号
で、固定鏡二往復、移動鏡二往復光の干渉を表し、第
２、３項は、それぞれ固定鏡二往復光と移動鏡一往復
光、移動鏡二往復光と固定鏡一往復光の干渉を表し、第
４項は、固定鏡一往復光、移動鏡一往復光の二つの光の
干渉を表している。

【００２４】

【数８】

【００２５】上記式（１８）は下記式（１９）のように
表すことができる。

【００２６】

【数９】 Ｉ_AC＝Ｄ・cos（δω・ｔ−δｋ・ｘ＋ρ） ・・・（１９） Ｄ²＝Ｂ²＋Ｃ² tan（ρ）＝−Ｂ／Ｃ

【００２７】この式（１９）のCOS の中の（δｋ・ｘ）
のｘは、固定鏡に入射したビームの検出器までの距離な
ので、今の場合定数であり、直接関係しない。すると、
このように位相の遅れρはもはやΔｄに対して線形では
ない。従って、式（１９）から式（１０）に基づいて位
相の遅れからΔｄを求めると、誤差を含んだ式（２０）
を得る。

【００２８】

【数１０】 Δｄ’＝−ρ／（４ｋ₁） ・・・（２０）

【００２９】以上のように、図４に示す構成の干渉計
は、ビームが測定光路間を二往復しているのでより高度
な測定ができるが、コーナーキューブによってビームの
偏光状態が変えられて迷光が生じると、非線形誤差が生
じることが分かる。このような状況の下、本発明は移動
鏡または固定鏡を入射ビームに対して傾けることによ
り、迷光の影響を除去し、精密な測定を可能にする干渉
計を提供することを目的とするものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明においては、入射ビーム軸線に対して偏光分
離面が４５度の角度を有して配設された偏光ビームスプ
リッターと、入射ビーム軸線上における偏光ビームスプ
リッターの後側に配設された第１（λ／４）板と、入射
ビーム軸線上における第１（λ／４）板の後側に配設さ
れた移動鏡と、偏光分離面からの反射ビームの軸線上に
配設された第２（λ／４）板と、反射ビーム軸線上にお
ける第２（λ／４）板の後側に配設された固定鏡と、反
射ビーム軸線上において偏光ビームスプリッターを挟ん
で固定鏡に対して反対側に配設されたコーナーキューブ
とを備え、さらに、移動鏡および固定鏡のいずれか一方
の反射面をビーム軸線に垂直な面に対して傾斜させてヘ
テロダイン干渉計を構成している。なお、移動鏡および
固定鏡の配置を逆にしても良い。

【００３１】このような構成の干渉計の場合には、入射
ビームがコーナーキューブで反射されたときに偏光状態
が変化して偏光ビームスプリッターにおいて迷光が生じ
た場合でも、この迷光が上記傾斜角θを有した移動鏡も
しくは固定鏡により反射され、検出器への迷光の影響が
除去もしくは抑制される。

【００３２】なお、この場合に、ビーム軸線に垂直な面
に対する移動鏡もしくは固定鏡の反射面の傾斜角θを次
式（２１）および（２２）を満足する範囲で設定するの
が望ましい。このように設定すれば、測定誤差を許容測
定精度内に抑えることができるとともに、迷光と本来の
光ビームとの干渉の影響を抑えて、正確な測定が可能と
なる。なお、この点の詳細は実施形態の説明において示
す。

【００３３】

【数１１】 cos（２θ）≧（１−δｄ／ｄ） ・・・（２１） θ≧λ／（２φ） ・・・（２２） 但し、λ ： 波長 ｄ ： 測定距離 δｄ： 測定精度 φ ： ビーム径

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るヘテロダイン
干渉計の好ましい実施形態について図面を参照して説明
する。図１に好ましい実施形態の一例に係る干渉計の構
成を示している。この干渉計は、偏光状態が互いに直交
し、波長が僅かに異なる光Ｅ₀，Ｅ₁を射出するレーザー
光源１０と、このレーザ光源１０からの入射ビーム軸線
に対して偏光分離面１１ａが４５度の角度を有して配設
された偏光ビームスプリッター１１と、入射ビーム軸線
上における偏光ビームスプリッター１１の後側に配設さ
れた第１（λ／４）板１２と、入射ビーム軸線上におけ
る第１（λ／４）板１２の後側に配設された移動鏡１３
と、偏光分離面１１ａからの反射ビームの軸線上に配設
された第２（λ／４）板１５と、反射ビーム軸線上にお
ける第２（λ／４）板１５の後側に配設された固定鏡１
６と、反射ビーム軸線上において偏光ビームスプリッタ
ー１１を挟んで固定鏡１６に対して反対側に配設された
コーナーキューブ１４とを備えて構成される。

【００３５】上記の基本構成は、図４に示した従来の干
渉計と同一であるが、本実施形態の干渉計は、移動鏡１
３の反射面を入射ビーム軸線に垂直な面に対して角度θ
だけ傾斜させており、この構成が従来と異なる。なお、
固定鏡１６の反射面は光軸に対して垂直であり、これは
従来と同じである。

【００３６】このような構成の干渉計においては、レー
ザー光源１０から射出されるｓ偏光の光Ｅ₀ は、図１に
おいて実線で示すように、まず偏光ビームスプリッター
１１の偏光分離面１１ａで反射された後、固定鏡１６で
反射される。このとき第２（λ／４）板１５を二度通過
してｐ偏光に変わった光Ｅ₀ は偏光ビームスプリッター
１１を通過してコーナーキューブ１４で反射され、再び
偏光ビームスプリッター１１を通過して固定鏡１６で再
度反射される。このときも第２（λ／４）板１５を二度
通過してｓ偏光に変わった光Ｅ₀ は偏光ビームスプリッ
ター１１で反射され、検光子１７を通って検出器１８に
入る。

【００３７】この光の経路は移動鏡１３を通らないた
め、従来の経路と同一である。しかしながら、この干渉
計で、コーナーキューブ１４での反射により偏光状態が
変化してｓ偏光成分が生じると、図１において破線で示
すように、一部の光が偏光ビームスプリッター１１の偏
光分離面１１ａにおいて反射されて迷光が生じ、この迷
光は移動鏡１３に向かう。ところが、移動鏡１３は角度
θだけ傾斜しているため、移動鏡１３で反射された迷光
は斜めに反射され、角度２θだけずれた方向に反射され
る。

【００３８】次に、レーザー光源１０から射出されるｐ
偏光の光Ｅ₁ について、図２を参照して説明する。この
光Ｅ₁ は、偏光ビームスプリッター１１を透過して移動
鏡１３により反射され、角度２θだけ傾いて射出され
る。このとき、第１（λ／４）板１２を二度通過するた
めｓ偏光の光となっているため、偏光ビームスプリッタ
ー１１の偏光分離面１１ａにおいて反射されるが、この
反射角も角度２θだけ傾斜しており、コーナーキューブ
１４にはこのように傾斜した光が入るため、コーナーキ
ューブ１４からはこれと平行すなわち同一傾斜の光が偏
光ビームスプリッター１１に向けて反射される。このた
め、偏光分離面１１ａで反射された光も角度２θだけ傾
斜しており、この光が移動鏡１３に反射されると、レー
ザー光源１０からの光軸と平行光となり、ｐ偏光に変わ
った後、偏光ビームスプリッター１１、検光子１７を通
過して検出器１８に入る。このことから分かるように、
検出器１８に入射する光は移動鏡１３の傾斜に拘わらず
常にレーザー光源からの光軸と平行であり、正しい光量
測定が行われる。

【００３９】ここで、コーナーキューブ１４での反射に
より偏光状態が変化してｐ偏光成分が生じると、図２に
おいて破線で示すように、一部の光が偏光ビームスプリ
ッター１１の偏光分離面１１ａをそのまま通過して迷光
が生じ、この迷光は固定鏡１６に向かう。上述のよう
に、この迷光は角度２θだけ傾斜した光であるため、こ
の迷光は固定鏡１６で反射されさらに偏光分離面１１ａ
で反射されたときに、レーザー光源１０からの入射光軸
に対して角度２θだけ傾斜している。

【００４０】以上説明したように、この干渉計では、本
来の光Ｅ₀，Ｅ₁はそのまま（すなわち、入射光軸と平行
に）検出器１８に入るが、迷光のみが斜めに射出されて
検出器１８に対してずれる、もしくは斜めになって入射
する。これにより検出器１８による検出に際して迷光の
影響が無くなり、非線形誤差が無くなる。

【００４１】具体的には、傾斜角θが大きいと迷光は検
出器１８に入射しなくなるため、検出器１８は本来の光
のみを検出するため、迷光の影響を受けない正確な測定
が可能となる。しかしながら、傾斜角θが大きくなると
コサインエラー（図２に示したように、本来の光Ｅ₁ の
経路が途中で傾斜することにより、実際の経路より長く
なるために生じるエラー）が生じる。このため、このコ
サインエラーが測定に影響を及ぼさないようにする必要
があり、傾斜角θはこの範囲内に収める必要があり、こ
のことから傾斜角θの上限値が決まる。ここで、測定す
る長さをｄとし、測定誤差をδｄとし、移動鏡に入射す
るビーム方向と移動鏡の反射面の法線とのなす角をθと
すると、式（２３）の関係が成立する。

【００４２】

【数１２】 δｄ＝｛１−cos（２θ）｝・ｄ ・・・（２３）

【００４３】従って、δｄを改めて測定精度の上限値と
すると、移動鏡１３の傾斜角θは式（２４）に規定する
条件を満足すれば、許容測定精度内での測定が可能とな
ることが分かる。

【００４４】

【数１３】 cos（２θ）≧（１−δｄ／ｄ） ・・・（２４）

【００４５】次に、傾斜角θの下限値について考える。
迷光による非線形誤差を除くには、迷光が検出器１８に
入らないようにするのが絶対条件ではなく、迷光が本来
の光と干渉しないようにすればよい。図３に本来の光
（実線）と迷光（破線）との波面の様子を示すが、光の
ビーム径をφとすると、本来の光と迷光の波面の傾き角
が２θのとき、式（２５）の条件を満足するような角度
設定を行うと、少なくとも０〜２πまでの位相差の光が
混ざり合うため、全体として光の干渉は観察されにくく
なる。従って、傾斜角θの下限値は式（２５）を満足す
る範囲に設定すれば、非線形誤差を抑えることができ
る。

【００４６】

【数１４】 θ≧λ／（２φ） ・・・（２５）

【００４７】なお、上記実施形態においては、光源１０
に対して偏光ビームスプリッター１１の後側に移動鏡１
３を配設しているが、移動鏡１３と固定鏡１６の位置関
係は逆でも良い。また、上記では移動鏡を傾斜させてい
るが、固定鏡１６を傾斜させても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動鏡および固定鏡のいずれか一方の反射面をビーム軸
線に垂直な面に対して傾斜させてヘテロダイン干渉計を
構成しているので、本来の光は少なくとも最終的には入
射ビームと平行にして検出器に入射させることができ、
一方、コーナーキューブでの反射により偏光状態が変わ
って偏光ビームスプリッターにおいて迷光が生じた場合
でも、この迷光が上記傾斜角θを有した移動鏡もしくは
固定鏡により反射され、傾斜して検出器の方に向かうた
め、検出器への迷光の影響が除去もしくは抑制され、正
確な測定が可能となる。

【００４９】なお、この場合に、ビーム軸線に垂直な面
に対する移動鏡もしくは固定鏡の反射面の傾斜角θを前
述の式（２１）および（２２）を満足する範囲で設定す
るのが望ましい。このように設定すれば、測定誤差を許
容測定精度内に抑えることができるとともに、迷光と本
来の光ビームとの干渉の影響を抑えて、正確な測定が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘテロダイン干渉計の構成を示す
とともにｓ偏光の光Ｅ₀ の本来の光および迷光の経路を
示す概略図である。

【図２】本発明に係るヘテロダイン干渉計の構成を示す
とともにｐ偏光の光Ｅ₁ の本来の光および迷光の経路を
示す概略図である。

【図３】本発明に係る干渉計において検出器の方に入射
する本来の光と迷光との波面の様子を示す説明図であ
る。

【図４】従来のヘテロダイン干渉計の構成を示すととも
に迷光が無い場合におけるｐおよびｓ偏光の光Ｅ₀，Ｅ₁
の経路を示す概略図である。

【図５】従来のヘテロダイン干渉計における各偏光素子
と光の偏光方向との関係を示すグラフである。

【図６】従来のヘテロダイン干渉計においてｐ偏光の光
Ｅ₀ およびその迷光の経路を示す概略図である。

【図７】従来のヘテロダイン干渉計においてｓ偏光の光
Ｅ₁ およびその迷光の経路を示す概略図である。

【符号の説明】

１０ レーザー光源 １１ 偏光ビームスプリッター １２，１５ （λ／４）板 １３ 移動鏡 １４ コーナーキューブ １６ 固定鏡 １７ 検光子 １８ 検出器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの入射ビーム軸線に対して偏光
   分離面が４５度の角度を有して配設された偏光ビームス
   プリッターと、 前記入射ビーム軸線上において、前記光源に対して前記
   偏光ビームスプリッターの後側に配設された第１（λ／
   ４）板と、 前記入射ビーム軸線上における前記第１（λ／４）板の
   後側に配設され、前記入射ビーム軸線上に反射面を有し
   た移動鏡と、 前記入射ビームのうちの前記偏光分離面において反射さ
   れる反射ビームの軸線上に配設された第２（λ／４）板
   と、 前記反射ビーム軸線上における前記第２（λ／４）板の
   後側に配設され、前記反射ビーム軸線上に反射面を有し
   た固定鏡と、 前記反射ビーム軸線上において、前記偏光ビームスプリ
   ッターを挟んで前記固定鏡に対して反対側に配設された
   コーナーキューブとを備えてなり、 前記移動鏡および前記固定鏡のいずれか一方の反射面
   が、ビーム軸線に垂直な面に対して傾斜していることを
   特徴とするヘテロダイン干渉計。
2. 【請求項２】 前記ビーム軸線に垂直な面に対する前記
   移動鏡および前記固定鏡のいずれか一方の反射面の傾斜
   角θが、 cos（２θ）≧（１−δｄ／ｄ） θ≧λ／（２φ） 但し、λ ： 波長 ｄ ： 測定距離 δｄ： 測定精度 φ ： ビーム径 を満足することを特徴とする請求項１に記載のヘテロダ
   イン干渉計。
3. 【請求項３】 光源からの入射ビーム軸線に対して偏光
   分離面が４５度の角度を有して配設された偏光ビームス
   プリッターと、 前記入射ビーム軸線上において、前記光源に対して前記
   偏光ビームスプリッターの後側に配設された第１（λ／
   ４）板と、 前記入射ビーム軸線上における前記第１（λ／４）板の
   後側に配設され、前記入射ビーム軸線上に反射面を有し
   た固定鏡と、 前記入射ビームのうちの前記偏光分離面において反射さ
   れる反射ビームの軸線上に配設された第２（λ／４）板
   と、 前記反射ビーム軸線上における前記第２（λ／４）板の
   後側に配設され、前記反射ビーム軸線上に反射面を有し
   た移動鏡と、 前記反射ビーム軸線上において、前記偏光ビームスプリ
   ッターを挟んで前記固定鏡に対して反対側に配設された
   コーナーキューブとを備えてなり、 前記移動鏡および前記固定鏡のいずれか一方の反射面
   が、ビーム軸線に垂直な面に対して傾斜していることを
   特徴とするヘテロダイン干渉計。
4. 【請求項４】 前記ビーム軸線に垂直な面に対する前記
   移動鏡および前記固定鏡のいずれか一方の反射面の傾斜
   角θが、 cos（２θ）≧（１−δｄ／ｄ） θ≧λ／（２φ） 但し、λ ： 波長 ｄ ： 測定距離 δｄ： 測定精度 φ ： ビーム径 を満足することを特徴とする請求項３に記載のヘテロダ
   イン干渉計。