JPH1114544A - 光波干渉測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源からの光の射出方向の変動の影響を受け
ることなく光路中の気体による屈折率変動をヘテロダイ
ン干渉方式を用いてさらに高精度に測定する。 【解決手段】 周波数変換素子（１０７０）において、
光源（１００２）からの第１の周波数を有する第１の光
の一部を第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する
第２の光に変換し、第１の光と第２の光とを同一の光路
に沿って出力する。次いで、周波数シフト部（２００
０）において、第１の光および第２の光をそれぞれわず
かに周波数シフトして第３の光および第４の光を生成
し、生成された第３の光と第４の光とを同一の光路に沿
って出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光波干渉測定装置に
関し、特に光路中の気体の屈折率変動について高精度な
測定を行うための光波干渉測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の光波干渉測定装置の構
成を概略的に示す図である。図１１の光波干渉測定装置
は、移動鏡１０３３の光軸方向（図中矢印方向）の変位
量を測定するための測長用干渉計を備えている。測長用
干渉計において、測長用光源１０００は、周波数がわず
かに異なり偏光方位が直交した周波数ｆ31の光と周波数
ｆ32の光とを射出する。

【０００３】この２つの異なる周波数の光は、ビームス
プリッタ１０５０を介して偏光分離素子１０２１に入射
し、周波数ｆ32の光と周波数ｆ31の光とに分離される。
すなわち、偏光分離素子１０２１で反射された周波数ｆ
32の光は参照光となり、固定鏡１０３２で反射された
後、再び偏光分離素子１０２１に戻る。また、偏光分離
素子１０２１を透過した周波数ｆ31の光は測定光とな
り、移動鏡１０３３で反射された後、再び偏光分離素子
１０２１に戻る。偏光分離素子１０２１に戻った測定光
と参照光とは、同一光路に沿って偏光分離素子１０２１
から射出され、偏光板１０６１を介して干渉する。偏光
板１０６１を介して生成された干渉光は、光電変換素子
１３０１によって検出され、測定信号１４０１として位
相計１５０１に出力される。

【０００４】一方、測長用光源１０００から射出された
周波数ｆ31の光および周波数ｆ32の光のうちの一部はビ
ームスプリッタ１０５０によって反射され、偏光板１０
６０を介して干渉する。偏光板１０６０を介して生成さ
れた干渉光は、光電変換素子１３００によって検出さ
れ、参照信号１４００として位相計１５０１に出力され
る。位相計１５０１は、参照信号１４００に対する測定
信号１４０１の位相変化を測定することによって、周波
数ｆ31の光による移動鏡１０３３の測定変位量情報１４
５１、すなわちΔＤ（ｆ31）を求め、演算器１６００に
出力する。

【０００５】ところで、光波の干渉による測長を高精度
に行うためには、光路中の空気またはその他の気体（以
下、単に「空気」という）による屈折率変動を無視する
ことができない。そこで、従来の光波干渉測定装置は、
光路中の空気による屈折率変動を測定するヘテロダイン
干渉方式を用いた屈折率変動測定系を備えている。屈折
率変動測定系を備えた光波干渉測定装置では、上述の測
長用干渉計で測定した移動鏡１０３３の測定変位量情報
１４５１｛ΔＤ（ｆ31）｝から、光路中の空気による屈
折率変動の影響を補正し、移動鏡１０３３の幾何学的変
位量ΔＤを求める。

【０００６】屈折率変動測定系は、周波数ｆ１の光と、
周波数ｆ１の光の２倍の周波数を有する周波数ｆ２の光
（ｆ２＝２×ｆ１）とを間隔を隔てて互いに平行に射出
する光源１００１を備えている。光源１００１から射出
された周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は、音響光
学素子１１０１および１２０１にそれぞれ入射する。音
響光学素子１１０１に入射した周波数ｆ１の光は、周波
数ｆ１からわずかに周波数のずれた周波数ｆ11の光（ｆ
11＝ｆ１＋Δｆ１）に周波数シフトされる。また、音響
光学素子１２０１に入射した周波数ｆ２の光は、周波数
ｆ２からわずかに周波数のずれた周波数ｆ21の光（ｆ21
＝ｆ２＋Δｆ２）に周波数シフトされる。

【０００７】音響光学素子１２０１を介した周波数ｆ21
の光は反射鏡１０３１を介して、音響光学素子１１０１
を介した周波数ｆ11の光は直接に、それぞれ周波数分離
素子１０１１に入射する。こうして、周波数分離素子１
０１１を介して同軸に（同一の光路に沿って）結合され
た周波数ｆ11の光および周波数ｆ21の光は、もう１つの
周波数分離素子１０１２に入射する。周波数分離素子１
０１２で反射された周波数ｆ11の光および周波数ｆ21の
光は、偏光分離素子１０２１に入射する。

【０００８】周波数ｆ11の光および周波数ｆ21の光は、
偏光分離素子１０２１によって、固定鏡１０３２側（参
照光路）に反射される光と移動鏡１０３３側（測定光
路）へ透過する光とに分割される。参照光路を通る光と
測定光路を通る光とは、その偏光方位が直交している
が、いずれも周波数ｆ11の光および周波数ｆ21の光をそ
れぞれ含んでいる。その後、固定鏡１０３２および移動
鏡１０３３でそれぞれ反射された光は、偏光分離素子１
０２１に入射して結合され、同一光路に沿って射出され
る。偏光分離素子１０２１で結合された参照光路を経た
光および測定光路を経た光は、周波数分離素子１０１３
で反射され、偏光分離素子１０２２に入射する。偏光分
離素子１０２２は、測定光路を経た光（移動鏡１０３３
で反射された周波数ｆ11の光および周波数ｆ21の光）を
透過し、参照光路を経た光（固定鏡１０３２で反射され
た周波数ｆ11の光および周波数ｆ21の光）を反射する。

【０００９】偏光分離素子１０２２を透過した周波数ｆ
11の光および周波数ｆ21の光のうちの周波数の低い周波
数ｆ11の光は、周波数変換素子１０７２によって周波数
ｆ22（ｆ22＝２×ｆ11）の光に変換される。一方、周波
数ｆ21の光は、周波数変換素子１０７２をそのまま透過
する。その結果、周波数変換素子１０７２によって周波
数ｆ11から周波数ｆ22に変換された光と移動鏡１０３３
で反射された周波数ｆ21の光とが干渉し、その干渉光が
光電変換素子１３１２によって検出される。また、偏光
分離素子１０２２で反射された周波数ｆ11の光および周
波数ｆ21の光についても、周波数変換素子１０７１の作
用により、周波数ｆ11から周波数ｆ22に変換された光と
固定鏡１０３２で反射された周波数ｆ21の光との干渉光
が光電変換素子１３１１で検出される。

【００１０】光電変換素子１３１２で検出された測定光
路干渉信号１４１２および光電変換素子１３１１で検出
された参照光路干渉信号１４１１は、それぞれ位相計１
５０２に出力される。位相計１５０２では、参照光路干
渉信号１４１１に対する測定光路干渉信号１４１２の位
相変化を測定する。こうして、周波数ｆ２の光による移
動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ２）と周波数ｆ
１の光による移動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ
１）との差である屈折率変動情報１４５２すなわち｛Δ
Ｄ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝を求め、これを演算器１６
００に出力する。演算器１６００では、測定変位量情報
１４５１｛ΔＤ（ｆ31）｝を、屈折率変動情報１４５２
｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝で補正することによっ
て、移動鏡１０３３の幾何学的変位量ΔＤを求める。

【００１１】以下、移動鏡１０３３の測定変位量情報Δ
Ｄ（ｆ31）から幾何学的変位量ΔＤへの補正について説
明する。周波数ｆ１、ｆ２およびｆ31の光に対する光路
長Ｄ（ｆ１）、Ｄ（ｆ２）およびＤ（ｆ31）は、次の式
（１）〜（３）によりそれぞれ表される。 Ｄ（ｆ１）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ１）｝・Ｄ （１） Ｄ（ｆ２）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ２）｝・Ｄ （２） Ｄ（ｆ31）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ31）｝・Ｄ （３）

【００１２】ここで、Ｄは幾何学的な距離であり、Ｎは
空気の密度である。また、Ｆ（ｆ）は、空気の構成比が
不変であれば空気の密度に依存することなく光の周波数
ｆのみに依存する関数である。上述の式（１）〜（３）
より、幾何学的距離Ｄは次の式（４）によって与えられ
る。 Ｄ＝Ｄ（ｆ31）−Ａ｛Ｄ（ｆ２）−Ｄ（ｆ１）｝ （４） 但し、Ａ＝Ｆ（ｆ31）／｛Ｆ（ｆ２）−Ｆ（ｆ１）｝で
ある。したがって、式（４）を参照すると、幾何学的変
位量ΔＤは、次の式（５）によって与えられる。 ΔＤ＝ΔＤ（ｆ31）−Ａ｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝ （５）

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光波干渉測定装置では、光源１００１が周波数ｆ１の
光と周波数ｆ２の光とを互いに間隔を隔てて平行に射出
している。したがって、光源１００１の製造誤差により
初期的に、また装置の作動により経時的に、周波数ｆ１
の光の射出方向と周波数ｆ２の光の射出方向とが互いに
独立に変動する可能性がある。すなわち、光源１００１
から射出される周波数ｆ１の光と周波数ｆ２の光との間
に正確な平行性を確保することができず、その結果周波
数分離素子１０１１を介した周波数ｆ11の光と周波数ｆ
21の光との間に正確な同軸性を確保することができな
い。

【００１４】なお、従来の光波干渉測定装置では、周波
数ｆ１の光で測定した移動鏡の変位量と周波数ｆ２の光
で測定した移動量の変位量の差、すなわち２つの異なる
周波数の光の光路長差に基づいて、光路中の空気による
屈折率変動の影響を求めている。したがって、移動鏡の
変位量を高精度に測定するには、周波数ｆ１の光と周波
数ｆ２の光との同軸性を正確に確保しなければならな
い。同軸性を正確に確保することができない場合、それ
ぞれの周波数の光で測定した移動鏡の変位量にそれぞれ
独立な誤差が生じ、２つの異なる周波数の光の光路長差
を正確に求めることができない。その結果、光路中の空
気による屈折率変動を高精度に測定することができず、
光波干渉測定装置の測定精度が低下するという不都合が
あった。

【００１５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、光源からの光の射出方向の変動の影響を受け
ることなく光路中の気体による屈折率変動をさらに高精
度に測定することのできるヘテロダイン干渉方式を用い
た光波干渉測定装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明において、所定方向に沿った移動
鏡の変位量を測定するための測長用干渉計と、第１の周
波数を有する第１の光を供給するための光源と、前記光
源からの前記第１の光の一部を前記第１の周波数とは異
なる第２の周波数を有する第２の光に変換し、前記第１
の光と前記第２の光とを同一の光路に沿って出力するた
めの周波数変換手段と、前記周波数変換手段から出力さ
れた前記第１の光および前記第２の光をそれぞれわずか
に周波数シフトすることによって第３の光および第４の
光を生成し、生成した第３の光と第４の光とを同一の光
路に沿って出力するための周波数シフト手段と、前記周
波数シフト手段から出力された前記第３の光および前記
第４の光を固定鏡を介する参照光路と前記移動鏡を介す
る測定光路とに導くための分離手段と、前記参照光路を
介した前記第３の光および前記第４の光のうちの一方の
光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させることに
よって形成された第１干渉光に基づいて第１干渉信号を
生成するための第１干渉信号生成系と、前記測定光路を
介した前記第３の光および前記第４の光のうちの一方の
光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させることに
よって形成された第２干渉光に基づいて第２干渉信号を
生成するための第２干渉信号生成系とを備え、前記周波
数シフト手段は、少なくとも１つの周波数シフタを有し
所定の周波数の光を第１の周波数だけ周波数シフトする
ための第１周波数シフタ群と、少なくとも１つの周波数
シフタを有し所定の周波数の光を第２の周波数だけ周波
数シフトするための第２周波数シフタ群とを有し、前記
第１周波数シフタ群および前記第２周波数シフタ群のう
ちの一方の周波数シフタ群が前記第１の光および前記第
２の光のうちのいずれか一方の光だけを周波数シフト
し、他方の周波数シフタ群が前記第１の光および前記第
２の光のうちの少なくとも一方の光を周波数シフトする
ように構成され、前記第１干渉信号および前記第２干渉
信号に基づいて測定された前記参照光路中および前記測
定光路中の気体による屈折率変動に応じて、前記測長用
干渉計により測定された前記移動鏡の測定変位量を補正
し、前記移動鏡の幾何学的変位量を測定することを特徴
とする光波干渉測定装置を提供する。

【００１７】第１発明の好ましい態様によれば、前記周
波数変換手段は、前記第１の光の一部を高調波に変換
し、該高調波を前記第２の光として出力するための高調
波変換素子を有する。そして、前記第１周波数シフト群
は、前記第１の光だけを前記第１の周波数だけ周波数シ
フトし、前記第２周波数シフト群は、前記第２の光だけ
を前記第２の周波数だけ周波数シフトするか、あるいは
前記第１周波数シフト群は、前記第１の光および前記第
２の光の双方を前記第１の周波数だけ周波数シフトし、
前記第２周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
２の周波数だけ周波数シフトすることが好ましい。

【００１８】また、本発明の第２発明によれば、第１の
周波数を有する第１の光を供給するための光源と、前記
光源からの前記第１の光の一部を前記第１の周波数とは
異なる第２の周波数を有する第２の光に変換し、前記第
１の光と前記第２の光とを同一の光路に沿って出力する
ための周波数変換手段と、前記周波数変換手段から出力
された前記第１の光および前記第２の光をそれぞれわず
かに周波数シフトすることによって第３の光および第４
の光を生成するとともに、前記第１の光および前記第２
の光をそれぞれわずかに周波数シフトすることによって
第５の光および第６の光を生成し、生成した第３の光と
第４の光と第５の光と第６の光とを同一の光路に沿って
出力するための周波数シフト手段と、前記周波数シフト
手段から出力された前記第３の光および前記第４の光を
固定鏡を介する参照光路に導くとともに前記周波数シフ
ト手段から出力された前記第５の光および前記第６の光
を前記移動鏡を介する測定光路に導くための分離手段
と、前記参照光路を介した前記第３の光および前記第４
の光のうちの一方の光の周波数を他方の光の周波数とほ
ぼ一致させることによって形成された第１干渉光に基づ
いて第１干渉信号を生成するための第１干渉信号生成系
と、前記測定光路を介した前記第５の光および前記第６
の光のうちの一方の光の周波数を他方の光の周波数とほ
ぼ一致させることによって形成された第２干渉光に基づ
いて第２干渉信号を生成するための第２干渉信号生成系
と、前記参照光路を介した前記第４の光と前記測定光路
を介した前記第６の光とによって形成された第３干渉光
に基づいて第３干渉信号を生成するための第３干渉信号
生成系とを備え、前記周波数シフト手段は、少なくとも
１つの周波数シフタを有し所定の周波数の光を第１の周
波数だけ周波数シフトするための第１周波数シフタ群
と、少なくとも１つの周波数シフタを有し所定の周波数
の光を第２の周波数だけ周波数シフトするための第２周
波数シフタ群とを有する第１周波数シフト系と、少なく
とも１つの周波数シフタを有し所定の周波数の光を第３
の周波数だけ周波数シフトするための第３周波数シフタ
群と、少なくとも１つの周波数シフタを有し所定の周波
数の光を第４の周波数だけ周波数シフトするための少な
くとも１つの周波数シフタからなる第４周波数シフタ群
とを有する第２周波数シフト系とを備え、前記第１周波
数シフト系において、前記第１周波数シフタ群および前
記第２周波数シフタ群のうちの一方の周波数シフタ群が
前記第１の光および前記第２の光のうちのいずれか一方
の光だけを周波数シフトし、他方の周波数シフタ群が前
記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方
の光を周波数シフトするように構成され、前記第２周波
数シフト系において、前記第３周波数シフタ群および前
記第４周波数シフタ群のうちの一方の周波数シフタ群が
前記第１の光および前記第２の光のうちのいずれか一方
の光だけを周波数シフトし、他方の周波数シフタ群が前
記第１の光および前記第２の光のうちの少なくとも一方
の光を周波数シフトするように構成され、前記第１干渉
信号および前記第２干渉信号に基づいて測定された前記
参照光路中および前記測定光路中の気体による屈折率変
動に応じて、前記第３干渉信号に基づいて測定された前
記移動鏡の測定変位量を補正し、前記移動鏡の幾何学的
変位量を測定することを特徴とする光波干渉測定装置を
提供する。

【００１９】また、第２発明の好ましい態様によれば、
前記周波数変換手段は、前記第１の光の一部を高調波に
変換し、該高調波を前記第２の光として出力するための
高調波変換素子を有する。そして、前記第１周波数シフ
ト群は、前記第１の光だけを前記第１の周波数だけ周波
数シフトし、前記第２周波数シフト群は、前記第２の光
だけを前記第２の周波数だけ周波数シフトし、前記第３
周波数シフト群は、前記第１の光だけを前記第３の周波
数だけ周波数シフトし、前記第４周波数シフト群は、前
記第２の光だけを前記第４の周波数だけ周波数シフトす
ることが好ましい。あるいは、前記第１周波数シフト群
は、前記第１の光および前記第２の光の双方を前記第１
の周波数だけ周波数シフトし、前記第２周波数シフト群
は、前記第２の光だけを前記第２の周波数だけ周波数シ
フトし、前記第３周波数シフト群は、前記第１の光およ
び前記第２の光の双方を前記第３の周波数だけ周波数シ
フトし、前記第４周波数シフト群は、前記第２の光だけ
を前記第４の周波数だけ周波数シフトすることが好まし
い。また、あるいは、前記第１周波数シフト群は、前記
第１の光および前記第２の光の双方を前記第１の周波数
だけ周波数シフトし、前記第２周波数シフト群は、前記
第２の光だけを前記第２の周波数だけ周波数シフトし、
前記第３周波数シフト群は、前記第１の光だけを前記第
３の周波数だけ周波数シフトし、前記第４周波数シフト
群は、前記第２の光だけを前記第４の周波数だけ周波数
シフトすることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の光波干渉測定装置では、
１つの光源から射出された第１の周波数を有する第１の
光に基づいて、たとえば第２高調波変換素子（ＳＨＧ変
換素子）のような周波数変換手段の作用により、第１の
周波数とは異なる第２の周波数を有する第２の光を生成
し、第１の光と第２の光とを同一の光路に沿って出力す
る。次いで、周波数シフト手段の作用により、第１の光
および第２の光をそれぞれ所定の周波数だけわずかに周
波数シフトして第３の光および第４の光を生成する。な
お、周波数シフト手段は、たとえば音響光学素子からな
る一対の周波数シフタを有し、一方の周波数シフタで第
１の光および第２の光のうちのいずれか一方の光だけを
周波数シフトし、他方の周波数シフタで第１の光および
第２の光のうちの少なくとも一方の光を周波数シフトす
る。こうして、生成された第３の光と第４の光とは、た
とえば周波数分離素子からなる補正光学系の作用によ
り、同一の光路に沿って屈折率変動を測定すべき所定光
路に導かれる。

【００２１】このように、本発明では、光源からの第１
の光の射出方向が設計光軸に対して変動しても、屈折率
変動を測定すべき所定光路に導かれる第３の光および第
４の光は、光源からの第１の光の射出方向の変動の影響
を互いに同じように受けることになる。その結果、第３
の光および第４の光の進行方向が設計光軸に対して変動
することはあっても、第３の光と第４の光とは同一の光
路に沿って屈折率変動を測定すべき所定光路中を伝搬す
る。すなわち、光源からの第１の光の射出方向が変動し
ても、第３の光と第４の光との同軸性を正確に確保する
ことができるので、光路中の空気による屈折率変動を高
精度に測定することができる。

【００２２】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる光
波干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。また、
図２は、図１の周波数シフト部２０００の内部構成を概
略的に示す図である。

【００２３】図１の光波干渉測定装置は、移動鏡１０３
３の光軸方向（図中矢印方向）の変位量を測定するため
の測長用干渉計を備えている。測長用干渉計において、
測長用光源１０００は、周波数がわずかに異なり偏光方
位が直交する２つの光、すなわち周波数ｆ31の光および
周波数ｆ32（ｆ32＝ｆ31＋Δｆ３）の光を同一光路に沿
って射出する。測長用光源１０００から射出されたこの
直交２周波光の一部は、ビームスプリッタ１０５０を透
過した後、周波数分離素子１０１２に入射する。周波数
分離素子１０１２は、周波数ｆ31近傍の光のみを透過
し、それ以外の周波数の光を反射する特性を有する。

【００２４】したがって、周波数分離素子１０１２を透
過した周波数ｆ31の光および周波数ｆ32の光は、偏光ビ
ームスプリッタのような偏光分離素子１０２１に入射す
る。偏光分離素子１０２１は、周波数ｆ32の光と同一な
偏光方位の光を反射し、周波数ｆ31の光と同一な偏光方
位の光を透過するように配置されている。したがって、
偏光分離素子１０２１に入射した周波数ｆ31の光および
周波数ｆ32の光のうち周波数ｆ32の光は、偏光分離素子
１０２１で反射され、参照光として例えばコーナキュー
ブプリズムからなる固定鏡１０３２側（参照光路）に導
かれる。一方、周波数ｆ31の光および周波数ｆ32の光の
うち周波数ｆ31の光は、偏光分離素子１０２１を透過
し、測定光として例えばコーナキューブプリズムからな
る移動鏡１０３３側（測定光路）に導かれる。

【００２５】参照光は、固定鏡１０３２で反射された
後、再び偏光分離素子１０２１に戻る。また、偏光分離
素子１０２１を透過した測定光も、移動台（不図示）に
取り付けられた移動鏡１０３３で反射され、再び偏光分
離素子１０２１に戻る。こうして、参照光路を介して偏
光分離素子１０２１から射出された周波数ｆ32の光と、
測定光路を介して偏光分離素子１０２１から射出された
周波数ｆ31の光とは、同一の光路に沿って周波数分離素
子１０１３に入射する。周波数分離素子１０１３は、周
波数分離素子１０１２と同様に、周波数がｆ31近傍の光
のみを透過し、他の周波数の光を反射する特性を有す
る。

【００２６】したがって、周波数ｆ32の参照光および周
波数ｆ31の測定光は、周波数分離素子１０１３を透過す
る。周波数分離素子１０１３を透過した周波数ｆ32の参
照光と周波数ｆ31の測定光とは、偏光素子１０６１を介
して干渉する。なお、偏光素子１０６１は、たとえば周
波数ｆ31の光および周波数ｆ32の光の偏光方位に対して
４５°だけ傾いて配置された偏光板から構成されてい
る。偏光素子１０６１を介して生成された干渉光は光電
変換素子１３０１で受光され、光電変換素子１３０１は
干渉光に基づく測定信号１４０１（周波数Δｆ３）を位
相計１５０１に供給する。

【００２７】一方、測長用光源１０００から射出された
周波数ｆ32の光および周波数ｆ31の光の一部は、ビーム
スプリッタ１０５０によって反射された後、偏光素子１
０６０に入射する。なお、偏光素子１０６０は、例えば
偏光素子１０６１と同様に、周波数ｆ32の光と周波数ｆ
31の光とを干渉させるための偏光板である。したがっ
て、偏光素子１０６０を介して生成された周波数ｆ32の
光と周波数ｆ31の光との干渉光は、光電変換素子１３０
０によって検出される。光電変換素子１３００は、周波
数ｆ32の光と周波数ｆ31の光との干渉光に基づく参照信
号１４００（周波数Δｆ３）を位相計１５０１に供給す
る。位相計１５０１では、参照信号１４００に対する測
定信号１４０１の位相変化を測定することによって、屈
折率変動の影響を考慮していない周波数ｆ31の光による
移動鏡１０３３の測定変位量情報１４５１すなわちΔＤ
（ｆ31）を求め、これを演算器１６００に供給する。

【００２８】また、図１の光波干渉測定装置は、光路中
の空気またはその他の気体（以下、単に「空気」とい
う）による屈折率変動を測定するための屈折率変動測定
系を備えている。屈折率変動測定系において、屈折率変
動測定用の光源１００２から射出された周波数ｆ１の光
は周波数変換素子１０７０に入射し、周波数ｆ１の光の
一部が周波数変換素子１０７０により周波数ｆ２（ｆ２
＝２×ｆ１）の光に変換され、その残部が周波数変換素
子１０７０をそのまま透過する。周波数変換素子１０７
０から射出された周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光
は、同一光路に沿って同軸で周波数シフト部２０００に
入射する。

【００２９】なお、周波数変換素子１０７０には、例え
ば非線形光学結晶ＫＴｉＯＰＯ₄ を用いることができ
る。また、周波数変換素子１０７０によって周波数変換
された周波数ｆ２の光の偏光方位は、周波数変換素子１
０７０に入射してそのまま透過する周波数ｆ１の光の偏
光方位とは異なる。そこで、図１では図示を省略してい
るが、たとえば周波数変換素子１０７０と周波数シフト
部２０００との間に、周波数ｆ１の光の偏光方位と周波
数ｆ２の光の偏光方位とを一致させるための光学系（少
なくとも１枚の波長板）を配置してもよい。

【００３０】図２を参照すると、同一の光路に沿って同
軸で周波数シフト部２０００に入射した周波数ｆ１の光
（図中実線で示す）および周波数ｆ２の光（図中破線で
示す）は、周波数シフタとしての音響光学素子２０１１
および２０２１に入射する。なお、音響光学素子２０１
１を伝搬する超音波の周波数はΔｆ１に設定され、音響
光学素子２０２１を伝搬する超音波の周波数はΔｆ1a
（Δｆ1a≠２×Δｆ１）に設定されている。そして、音
響光学素子２０１１では周波数ｆ１の光の＋１次回折光
と周波数ｆ２の光の０次光とを用い、音響光学素子２０
２１では周波数ｆ１の光の０次光と周波数ｆ２の光の＋
１次回折光とを用いるように設定されている。

【００３１】したがって、周波数ｆ１の光は、音響光学
素子２０１１で＋Δｆ１の周波数シフトおよび＋１次回
折を受けて、周波数ｆ１からわずかに周波数のずれた周
波数ｆ11（ｆ11＝ｆ１＋Δｆ１）の光となる。音響光学
素子２０１１を介した周波数ｆ11の光は、後段の音響光
学素子２０２１に入射し、音響光学素子２０２１では０
次光が選択される。一方、周波数ｆ２の光は、音響光学
素子２０１１に入射し、音響光学素子２０１１では０次
光が選択される。音響光学素子２０１１を介した周波数
ｆ２の光は、音響光学素子２０２１で＋Δｆ1aの周波数
シフトと＋１次回折とを受けて、周波数ｆ２からわずか
に周波数のずれた周波数ｆ21a （ｆ21a ＝ｆ２＋Δｆ1
a）の光となる。音響光学素子２０２１を介した周波数
ｆ11の光と周波数ｆ21a の光とは、例えば周波数分離素
子１０１４によって同軸に結合され、同一光路に沿って
周波数シフト部２０００から射出される。

【００３２】なお、音響光学素子２０１１および２０２
１として、偏光特性を有する音響光学素子を用いてもよ
いし、偏光特性の無い音響光学素子を用いても良い。ま
た、周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光に対してとも
に＋１次回折光を用いているが、周波数ｆ１の光および
周波数ｆ２の光に対してともに−１次回折光を用いても
よい。さらに、図１および図２の第１実施例の構成にお
いて、音響光学素子２０１１の後方に音響光学素子２０
２１を配置しているが、音響光学素子２０２１の後方に
音響光学素子２０１１を配置してもよい。また、周波数
ｆ11の光と周波数ｆ21a の光とを同軸に結合するための
補正光学系として周波数分離素子１０１４を用いている
が、レンズや回折格子やプリズムなどで補正光学系を構
成することもできる。

【００３３】再び図１を参照すると、周波数シフト部２
０００を介して同一光路に沿って同軸に射出された周波
数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光は、周波数分離素子
１０１２に入射する。周波数分離素子１０１２は、前述
したように、周波数ｆ31近傍の光のみを透過し、それ以
外の周波数の光を反射する特性を有する。したがって、
周波数分離素子１０１２で反射された周波数ｆ11の光お
よび周波数ｆ21a の光は、測長用光源１０００からの光
と同一光路上に結合され、偏光分離素子１０２１に入射
する。

【００３４】偏光分離素子１０２１は、周波数ｆ11の光
および周波数ｆ21a の光の偏光方位に対して例えば４５
°だけ傾いて配置されている。したがって、偏光分離素
子１０２１に入射した周波数ｆ11の光および周波数ｆ21
a の光は、偏光分離素子１０２１で反射されて固定鏡１
０３２側の参照光路に導かれる光と、偏光分離素子１０
２１を透過して移動鏡１０３３側の測定光路に導かれる
光とに分割される。このように、参照光路に導かれる光
と測定光路に導かれる光とは偏光方位が直交しており、
いずれも周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光の双方
を含んでいる。

【００３５】偏光分離素子１０２１で反射された周波数
ｆ11の光および周波数ｆ21a の光は、固定鏡１０３２で
反射された後、再び偏光分離素子１０２１に戻る。他
方、偏光分離素子１０２１を透過した周波数ｆ11の光お
よび周波数ｆ21a の光も移動鏡１０３３で反射され、再
び偏光分離素子１０２１に戻る。

【００３６】こうして、参照光路を介して偏光分離素子
１０２１から射出された周波数ｆ11の光および周波数ｆ
21a の光と、測定光路を介して偏光分離素子１０２１か
ら射出された周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光と
は、同一の光路に沿って周波数分離素子１０１３に入射
する。周波数分離素子１０１３は、前述したように、周
波数がｆ31近傍の光のみを透過し、他の周波数の光を反
射する特性を有する。したがって、周波数ｆ11の光およ
び周波数ｆ21a の光は、周波数分離素子１０１３の作用
により、測長用光源１０００からの光（周波数ｆ31近傍
の光）から分離される。

【００３７】周波数分離素子１０１３で反射された周波
数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光、すなわち参照光路を介
した周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光と、測定光
路を介した周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光と
は、同一の光路に沿って、たとえば偏光ビームスプリッ
タからなる偏光分離素子１０２２に入射する。偏光分離
素子１０２２は、移動鏡１０３３で反射された周波数ｆ
11の光および周波数ｆ21a の光を透過し、固定鏡１０３
２で反射された周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光
を反射する。

【００３８】偏光分離素子１０２２を透過した周波数ｆ
11の光および周波数ｆ21a の光のうちの周波数の低い周
波数ｆ11の光は、周波数変換素子１０７２によって周波
数ｆ21（ｆ21＝２×ｆ11）の光に変換される。一方、周
波数の高い周波数ｆ21a の光は、周波数変換素子１０７
２をそのまま透過する。その結果、周波数変換素子１０
７２によって周波数ｆ11から周波数ｆ21に変換された光
と移動鏡１０３３で反射された周波数ｆ21a の光とが干
渉し、その干渉光が光電変換素子１３１２によって検出
される。また、偏光分離素子１０２２で反射された周波
数ｆ11の光および周波数ｆ21aの光についても、周波数
変換素子１０７１の作用により、周波数ｆ11から周波数
ｆ21に変換された光と固定鏡１０３２で反射された周波
数ｆ21a の光との干渉光が光電変換素子１３１１で検出
される。

【００３９】なお、周波数変換素子１０７１および１０
７２によって周波数変換された周波数ｆ21の光の偏光方
位は、周波数変換素子１０７１および１０７２をそのま
ま透過した周波数ｆ21a の光の偏光方位とは異なる。周
波数変換素子１０７１および１０７２によって周波数変
換された周波数ｆ21の光と周波数変換素子１０７１およ
び１０７２をそのまま透過した周波数ｆ21a の光との干
渉光をできるだけ強くさせるには、２つの異なる周波数
の光の偏光方位を一致させなければならない。したがっ
て、図１では図示を省略しているが、周波数変換素子１
０７１および１０７２の前か後ろに、２つの異なる周波
数の光の偏光方位を調節するための光学系（少なくとも
１枚の波長板）を配置することが望ましい。

【００４０】光電変換素子１３１２で検出された測定光
路干渉信号１４１２および光電変換素子１３１１で検出
された参照光路干渉信号１４１１は、それぞれ位相計１
５０２に供給される。位相計１５０２では、参照光路干
渉信号１４１１に対する測定光路干渉信号１４１２の位
相変化を測定する。こうして、周波数ｆ２の光による移
動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ２）と周波数ｆ
１の光による移動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ
１）との差である屈折率変動情報１４５２すなわち｛Δ
Ｄ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝を求め、これを演算器１６
００に出力する。演算器１６００では、測定変位量情報
１４５１｛ΔＤ（ｆ31）｝を、屈折率変動情報１４５２
｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝で補正することによっ
て、移動鏡１０３３の幾何学的変位量ΔＤを求める。

【００４１】以下、移動鏡１０３３の測定変位量情報Δ
Ｄ（ｆ31）から幾何学的変位量ΔＤへの補正について説
明する。周波数ｆ１、ｆ２およびｆ31の光に対する光路
長Ｄ（ｆ１）、Ｄ（ｆ２）およびＤ（ｆ31）は、次の式
（６）〜（８）によりそれぞれ表される。 Ｄ（ｆ１）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ１）｝・Ｄ （６） Ｄ（ｆ２）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ２）｝・Ｄ （７） Ｄ（ｆ31）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ31）｝・Ｄ （８）

【００４２】ここで、Ｄは幾何学的な距離であり、Ｎは
空気の密度である。また、Ｆ（ｆ）は、空気の構成比が
不変であれば空気の密度に依存することなく光の周波数
ｆのみに依存する関数である。上述の式（６）〜（８）
より、幾何学的距離Ｄは次の式（９）によって与えられ
る。 Ｄ＝Ｄ（ｆ31）−Ａ｛Ｄ（ｆ２）−Ｄ（ｆ１）｝ （９） 但し、Ａ＝Ｆ（ｆ31）／｛Ｆ（ｆ２）−Ｆ（ｆ１）｝で
ある。したがって、式（９）を参照すると、幾何学的変
位量ΔＤは、次の式（10）によって与えられる。 ΔＤ＝ΔＤ（ｆ31）−Ａ｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝ （10）

【００４３】第１実施例では、光源１００２から射出さ
れた周波数ｆ１の光に基づき、周波数変換素子１０７０
を介して、周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光が同一
の光路に沿って同軸に生成される。同軸に生成された周
波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は、周波数シフト部
２０００の作用により、それぞれ周波数ｆ11の光および
周波数ｆ21a の光に周波数シフトされた後、同一の光路
に沿って同軸に射出される。したがって、第１実施例で
は、光源１００２からの周波数ｆ１の光の射出方向が設
計光軸に対して変動しても、周波数シフト部２０００か
ら射出される周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光
は、周波数ｆ１の光の射出方向の変動の影響を互いに同
じように受けることになる。

【００４４】その結果、周波数ｆ11の光および周波数ｆ
21a の光の進行方向が設計光軸に対して変動することは
あっても、周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光とは同一
の光路に沿って光路中を伝搬する。すなわち、周波数ｆ
11の光と周波数ｆ21a の光との同軸性を正確に確保する
ことができるので、光源１００２からの周波数ｆ１の光
の射出方向が変動しても、屈折率変動情報｛ΔＤ（ｆ
２）−ΔＤ（ｆ１）｝を高精度に求めることができる。
こうして、第１実施例では、光源からの光の射出方向が
変動しても周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光との同軸
性を正確に確保することができるので、光路中の空気に
よる屈折率変動を高精度に測定することができ、光波干
渉測定装置の測定精度を向上させることができる。

【００４５】図３は、図１の周波数シフト部２０００の
第１変形例の構成を概略的に示す図である。図３の第１
変形例では、同一の光路に沿って同軸で周波数シフト部
２０００に入射した周波数ｆ１の光（図中実線で示す）
および周波数ｆ２の光（図中破線で示す）は、例えば分
散プリズムからなる角度補正素子１０８１を介して、周
波数シフタとしての音響光学素子２０１２および２０２
２に入射する。なお、音響光学素子２０１２を伝搬する
超音波の周波数はΔｆ１に設定され、音響光学素子２０
２２を伝搬する超音波の周波数はΔｆａ（Δｆａ≠Δｆ
１）に設定されている。そして、音響光学素子２０１２
では周波数ｆ１の光の＋１次回折光と周波数ｆ２の光の
＋１次回折光とを用い、音響光学素子２０２２では周波
数ｆ１の光の０次光と周波数ｆ２の光の＋１次回折光と
を用いるように設定されている。

【００４６】したがって、周波数ｆ１の光は、角度補正
素子１０８１を介して角度補正された後、音響光学素子
２０１２で＋Δｆ１の周波数シフトおよび＋１次回折を
受けて、周波数ｆ１からわずかに周波数のずれた周波数
ｆ11（ｆ11＝ｆ１＋Δｆ１）の光となる。音響光学素子
２０１２を介した周波数ｆ11の光は、後段の音響光学素
子２０２２に入射し、音響光学素子２０２２では０次光
が選択される。一方、周波数ｆ２の光は、角度補正素子
１０８１を介して角度補正された後、音響光学素子２０
１２で＋Δｆ１の周波数シフトおよび＋１次回折を受け
て、さらに音響光学素子２０２２で＋Δｆａの周波数シ
フトと＋１次回折とを受けて、周波数ｆ２からわずかに
周波数のずれた周波数ｆ21a （ｆ21a ＝ｆ２＋Δｆ１＋
Δｆａ）の光となる。音響光学素子２０２２を介した周
波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光とは、例えば周波数分
離素子１０１５によって同軸に結合され、同一光路に沿
って周波数シフト部２０００から射出される。

【００４７】なお、音響光学素子２０１２および２０２
２として、偏光特性を有する音響光学素子を用いてもよ
いし、偏光特性の無い音響光学素子を用いても良い。ま
た、周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光に対してとも
に＋１次回折光を用いているが、周波数ｆ１の光および
周波数ｆ２の光に対してともに−１次回折光を用いても
よい。さらに、音響光学素子２０１２では周波数ｆ１の
光の＋１次回折光と周波数ｆ２の光の−１次回折光とを
用い、音響光学素子２０２２では周波数ｆ１の光の０次
光と周波数ｆ２の光の＋１次回折光とを用いてもよい。
また、音響光学素子２０１２では周波数ｆ１の光の−１
次回折光と周波数ｆ２の光の＋１次回折光とを用い、音
響光学素子２０２２では周波数ｆ１の光の０次光と周波
数ｆ２の光の−１次回折光とを用いてもよい。さらに、
図３の第１変形例の構成において、音響光学素子２０１
２の後方に音響光学素子２０２２を配置しているが、音
響光学素子２０２２の後方に音響光学素子２０１２を配
置してもよい。

【００４８】角度補正素子１０８１は、周波数の異なる
周波数ｆ１の光と周波数ｆ２の光との両方を音響光学素
子２０１２で効率良く周波数シフトさせるために、周波
数ｆ１の光および周波数ｆ２の光の音響光学素子２０１
２への入射角度を調節するための素子である。したがっ
て、角度補正素子１０８１は、図３の第１変形例の構成
において不可欠の素子ではない。また、角度補正素子１
０８１は音響光学素子２０１２よりも前方に配置されて
いればよく、音響光学素子２０１２を音響光学素子２０
２２の後方に配置する場合には音響光学素子２０２２と
音響光学素子２０１２との間に角度補正素子１０８１を
配置すればよい。

【００４９】また、周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光
とを同軸に結合するための補正光学系として周波数分離
素子１０１５を用いているが、レンズや回折格子やプリ
ズムなどで補正光学系を構成することもできる。なお、
音響光学素子２０２２において周波数ｆ１に対しては０
次光を用い周波数ｆ２に対しては１次回折光を用いてい
るのは、周波数変換素子１０７１および１０７２におい
て周波数変換される周波数ｆ１の光のパワーを保って周
波数変換後の周波数ｆ21の光のパワーを大きく確保する
ためである。

【００５０】図４は、図１の周波数シフト部２０００の
第２変形例の構成を概略的に示す図である。図４の第２
変形例では、同一の光路に沿って同軸で周波数シフト部
２０００に入射した周波数ｆ１の光（図中実線で示す）
および周波数ｆ２の光（図中破線で示す）は、例えば周
波数ｆ１の光に対する１／２波長板からなる偏光方位回
転素子１０９１を介して、周波数シフタとしての音響光
学素子２０１３および２０２３に入射する。なお、音響
光学素子２０１３を伝搬する超音波の周波数はΔｆ１に
設定され、音響光学素子２０２３を伝搬する超音波の周
波数はΔｆ1a（Δｆ1a≠２×Δｆ１）に設定されてい
る。そして、音響光学素子２０１３では周波数ｆ１の光
の＋１次回折光を用い、音響光学素子２０２３では周波
数ｆ２の光の＋１次回折光を用いるように設定されてい
る。

【００５１】したがって、周波数ｆ１の光は、偏光方位
回転素子１０９１を介して偏光方位が回転された後、音
響光学素子２０１３で＋Δｆ１の周波数シフトおよび＋
１次回折を受けて、周波数ｆ１からわずかに周波数のず
れた周波数ｆ11（ｆ11＝ｆ１＋Δｆ１）の光となる。音
響光学素子２０１３を介した周波数ｆ11の光は、後段の
音響光学素子２０２３に入射し、音響光学素子２０２３
で回折作用を受けることなくそのまま通過する。一方、
周波数ｆ２の光は、音響光学素子２０１３に入射し、音
響光学素子２０１３で回折作用を受けることなくそのま
ま通過する。音響光学素子２０１３を介した周波数ｆ２
の光は、音響光学素子２０２３で＋Δｆ1aの周波数シフ
トと＋１次回折とを受けて、周波数ｆ２からわずかに周
波数のずれた周波数ｆ21a （ｆ21a ＝ｆ２＋Δｆ1a）の
光となる。音響光学素子２０２３を介した周波数ｆ11の
光と周波数ｆ21a の光とは、例えば周波数分離素子１０
１４によって同軸に結合され、もう１つの偏光方位回転
素子１０９２を介した後、同一光路に沿って周波数シフ
ト部２０００から射出される。

【００５２】第２変形例では、音響光学素子２０１３お
よび２０２３として、偏光特性を有する音響光学素子を
用いている。すなわち、周波数シフト部２０００に入射
する周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光が両方とも図
４の紙面に垂直な偏光方位を有する場合、音響光学素子
２０１３は紙面に平行な偏光方位を有する光に対しての
み周波数シフトを発生させる特性を有し、音響光学素子
２０２３は紙面に垂直な偏光方位を有する光に対しての
み周波数シフトを発生させる特性を有するように設定さ
れている。上述したように、偏光方位回転素子１０９１
は周波数ｆ１の光に対して１／２波長板として機能する
ので、周波数ｆ１の光の偏光方位は偏光方位回転素子１
０９１を介して紙面に平行に回転させる。また、偏光方
位回転素子１０９１は周波数ｆ２の光に対しては１波長
板として機能するため、周波数ｆ２の光は紙面に垂直な
偏光方位のまま偏光方位回転素子１０９１を通過する。
したがって、音響光学素子２０１３では紙面に平行な偏
光方位を有する周波数ｆ１の光のみが周波数シフトを受
け、音響光学素子２０２３では紙面に垂直な偏光方位を
有する周波数ｆ２の光のみが周波数シフトを受ける。こ
のため、図４の第２変形例では、図１および図２の第１
実施例と比較して、０次光の選択における不要な回折次
数光などを少なくすることができ、光量損失を抑えるこ
とができる。

【００５３】また、第２変形例では、図１および図２の
第１実施例と同様に、周波数ｆ１の光および周波数ｆ２
の光に対してともに＋１次回折光を用いているが、周波
数ｆ１の光および周波数ｆ２の光に対してともに−１次
回折光を用いてもよい。さらに、図４の第２変形例の構
成において、音響光学素子２０１３の後方に音響光学素
子２０２３を配置しているが、音響光学素子２０２３の
後方に音響光学素子２０１３を配置してもよい。さら
に、周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光とを同軸に結合
するための補正光学系として周波数分離素子１０１４を
用いているが、レンズや回折格子やプリズムなどで補正
光学系を構成することもできる。

【００５４】また、偏光方位回転素子１０９２は、例え
ば偏光方位回転素子１０９１と同様に、周波数ｆ11の光
の偏光方位のみを任意に回転させることができる。した
がって、周波数分離素子１０１４を介した周波数ｆ11の
光は、偏光方位回転素子１０９２で偏光方位回転作用を
受け、紙面に平行な偏光方位を有する光から紙面に垂直
な偏光方位を有する光に変換される。一方、周波数分離
素子１０１４を介した周波数ｆ21a の光は、偏光方位回
転素子１０９２で偏光方位回転作用を受けることなく、
紙面に垂直な偏光方位を有する光のまま偏光方位回転素
子１０９２を通過する。このように、偏光方位回転素子
１０９２は、偏光方位の異なる周波数ｆ11の光と周波数
ｆ21a の光との間で偏光方位を調整するための素子であ
る。したがって、偏光方位回転素子１０９２は、図４の
第２変形例の構成において不可欠の素子ではない。

【００５５】図５は、図１の周波数シフト部２０００の
第３変形例の構成を概略的に示す図である。図５の第３
変形例では、同一の光路に沿って同軸で周波数シフト部
２０００に入射した周波数ｆ１の光（図中実線で示す）
および周波数ｆ２の光（図中破線で示す）は、例えば分
散プリズムからなる角度補正素子１０８１を介して、周
波数シフタとしての音響光学素子２０１４に入射する。
音響光学素子２０１４を介した光は、例えば周波数ｆ１
の光に対する１／２波長板からなる偏光方位回転素子１
０９３を介して、周波数シフタとしての音響光学素子２
０２４に入射する。なお、音響光学素子２０１４を伝搬
する超音波の周波数はΔｆ１に設定され、音響光学素子
２０２４を伝搬する超音波の周波数はΔｆａ（Δｆａ≠
Δｆ１）に設定されている。そして、音響光学素子２０
１４では周波数ｆ１の光の＋１次回折光と周波数ｆ２の
光の＋１次回折光とを用い、音響光学素子２０２４では
周波数ｆ２の光の＋１次回折光を用いるように設定され
ている。

【００５６】したがって、周波数ｆ１の光は、角度補正
素子１０８１を介して角度補正された後、音響光学素子
２０１４で＋Δｆ１の周波数シフトおよび＋１次回折を
受けて、周波数ｆ１からわずかに周波数のずれた周波数
ｆ11（ｆ11＝ｆ１＋Δｆ１）の光となる。音響光学素子
２０１４を介した周波数ｆ11の光は、偏光方位回転素子
１０９３を介して偏光方位が回転された後、後段の音響
光学素子２０２４に入射し、音響光学素子２０２４で回
折作用を受けることなくそのまま通過する。一方、周波
数ｆ２の光は、角度補正素子１０８１を介して角度補正
された後、音響光学素子２０１４で＋Δｆ１の周波数シ
フトおよび＋１次回折を受けて、さらに音響光学素子２
０２４で＋Δｆａの周波数シフトと＋１次回折とを受け
て、周波数ｆ２からわずかに周波数のずれた周波数ｆ21
a （ｆ21a ＝ｆ２＋Δｆ１＋Δｆａ）の光となる。音響
光学素子２０２４を介した周波数ｆ11の光と周波数ｆ21
aの光とは、たとえば周波数分離素子１０１５によって
同軸に結合され、もう１つの偏光方位回転素子１０９２
を介して同一光路に沿って周波数シフト部２０００から
射出される。

【００５７】なお、第３変形例では、音響光学素子２０
２４として、偏光特性を有する音響光学素子を用いてい
る。ただし、音響光学素子２０１４として、偏光特性を
有する音響光学素子を用いてもよいし、偏光特性の無い
音響光学素子を用いても良い。すなわち、周波数シフト
部２０００に入射する周波数ｆ１の光および周波数ｆ２
の光が両方とも図４の紙面に垂直な偏光方位を有する場
合、音響光学素子２０２４は紙面に垂直な偏光方位を有
する光に対してのみ周波数シフトを発生させる特性を有
するように設定されている。上述したように、偏光方位
回転素子１０９３は周波数ｆ１の光に対して１／２波長
板として機能するので、音響光学素子２０１４を介した
周波数ｆ11の光の偏光方位は偏光方位回転素子１０９３
を介して紙面に平行に回転させる。また、偏光方位回転
素子１０９３は周波数ｆ２の光に対しては１波長板とし
て機能するため、音響光学素子２０１４を介した周波数
ｆ２の光は紙面に垂直な偏光方位のまま偏光方位回転素
子１０９３を通過する。したがって、音響光学素子２０
２４では紙面に垂直な偏光方位を有する周波数ｆ２の光
のみが周波数シフトを受ける。このため、図５の第３変
形例では、図３の第１変形例と比較して、０次光の選択
における不要な回折次数光などを少なくすることがで
き、光量損失を小さく抑えることができる。

【００５８】また、第３変形例では、周波数ｆ１の光お
よび周波数ｆ２の光に対してともに＋１次回折光を用い
ているが、周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光に対し
てともに−１次回折光を用いてもよい。さらに、音響光
学素子２０１４では周波数ｆ１の光の＋１次回折光と周
波数ｆ２の光の−１次回折光とを用い、音響光学素子２
０２４では周波数ｆ２の光の＋１次回折光を用いてもよ
い。また、音響光学素子２０１４では周波数ｆ１の光の
−１次回折光と周波数ｆ２の光の＋１次回折光とを用
い、音響光学素子２０２４では周波数ｆ２の光の−１次
回折光とを用いてもよい。

【００５９】角度補正素子１０８１は、図３の第１変形
例と同様に、周波数の異なる周波数ｆ１の光と周波数ｆ
２の光との両方を音響光学素子２０１４で効率良く周波
数シフトさせるために、周波数ｆ１の光および周波数ｆ
２の光の音響光学素子２０１４への入射角度を調節する
ための素子である。したがって、角度補正素子１０８１
は、図５の第３変形例の構成において不可欠の素子では
ない。また、周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光とを同
軸に結合するための補正光学系として周波数分離素子１
０１５を用いているが、レンズや回折格子やプリズムな
どで補正光学系を構成することもできる。

【００６０】また、偏光方位回転素子１０９２は、図４
の第２変形例と同様に、例えば偏光方位回転素子１０９
３と同様に、周波数ｆ11の光の偏光方位のみを任意に回
転させることができる。したがって、周波数分離素子１
０１５を介した周波数ｆ11の光は、偏光方位回転素子１
０９２で偏光方位回転作用を受け、紙面に平行な偏光方
位を有する光から紙面に垂直な偏光方位を有する光に変
換される。一方、周波数分離素子１０１５を介した周波
数ｆ21a の光は、偏光方位回転素子１０９２で偏光方位
回転作用を受けることなく、紙面に垂直な偏光方位を有
する光のまま偏光方位回転素子１０９２を通過する。こ
のように、偏光方位回転素子１０９２は、偏光方位の異
なる周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光との間で偏光方
位を調整するための素子である。したがって、偏光方位
回転素子１０９２は、図５の第３変形例の構成において
不可欠の素子ではない。

【００６１】さらに、図５の第３変形例の構成におい
て、音響光学素子２０１４の後方に音響光学素子２０２
４を配置しているが、音響光学素子２０２４の後方に音
響光学素子２０１４を配置してもよい。この構成の場
合、偏光方位回転素子１０９３は、音響光学素子２０２
４の前方に配置すればよい。なお、音響光学素子２０１
４として偏光特性を有する音響光学素子を使用する場合
には、音響光学素子２０２４と音響光学素子２０１４と
の間に偏光方位回転素子１０９３と同様の偏光方位回転
素子を配置して、音響光学素子２０１４へ入射する２つ
の光の偏光方位を同一にすればよい。また、角度補正素
子１０８１は音響光学素子２０１４よりも前方に配置さ
れていればよく、音響光学素子２０１４を音響光学素子
２０２４の後方に配置する場合には音響光学素子２０２
４と音響光学素子２０１４との間に角度補正素子１０８
１を配置すればよい。

【００６２】図６は、本発明の第２実施例にかかる光波
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。また、図
７は、図６の周波数シフト部３０００の内部構成を概略
的に示す図である。第２実施例では、測長用光源と屈折
率変動測定用光源とを共通の光源１００２で構成してい
る。共通の光源１００２から射出された周波数ｆ１の光
は周波数変換素子１０７０に入射し、周波数ｆ１の光の
一部が周波数変換素子１０７０により周波数ｆ２（ｆ２
＝２×ｆ１）の光に変換され、その残部が周波数変換素
子１０７０をそのまま透過する。周波数変換素子１０７
０から射出された周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光
は、同一光路に沿って同軸で周波数シフト部３０００に
入射する。

【００６３】なお、周波数変換素子１０７０には、例え
ば非線形光学結晶ＫＴｉＯＰＯ₄ を用いることができ
る。また、周波数変換素子１０７０によって周波数変換
された周波数ｆ２の光の偏光方位は、周波数変換素子１
０７０に入射してそのまま透過する周波数ｆ１の光の偏
光方位とは異なる。そこで、図６では図示を省略してい
るが、たとえば周波数変換素子１０７０と周波数シフト
部３０００との間に、周波数ｆ１の光の偏光方位と周波
数ｆ２の光の偏光方位とを一致させるための光学系（少
なくとも１枚の波長板）を配置してもよい。

【００６４】図７を参照すると、同一の光路に沿って同
軸で周波数シフト部３０００に入射した周波数ｆ１の光
（図中実線で示す）および周波数ｆ２の光（図中破線で
示す）は、ビームスプリッタまたは偏光ビームスプリッ
タからなる分割素子１０５１に入射する。分割素子１０
５１を透過した周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は
第１周波数シフト系２００１に入射し、分割素子１０５
１で反射された周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は
反射鏡１０３９を介して第２周波数シフト系２００２に
入射する。第１周波数シフト系２００１および第２周波
数シフト系２００２の構成として、図１〜図５を参照し
て説明した第１実施例および各変形例における周波数シ
フト部２０００の構成を適宜適用することができる。

【００６５】したがって、ここでは重複する説明を省略
するが、第１周波数シフト系２００１に同一の光路に沿
って入射した周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は、
それぞれ周波数ｆ11（ｆ11＝ｆ１＋Δｆ１）の光および
周波数ｆ21a （ｆ21a ＝ｆ２＋Δｆ1aまたはｆ21a ＝ｆ
２＋Δｆ１＋Δｆａ）の光となって、第１周波数シフト
系２００１から同一の光路に沿って射出される。一方、
第２周波数シフト系２００２に同一の光路に沿って入射
した周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は、それぞれ
周波数ｆ12（ｆ12＝ｆ１＋Δｆ２）の光および周波数ｆ
22b （ｆ22b ＝ｆ２＋Δｆ2bまたはｆ22b ＝ｆ２＋Δｆ
２＋Δｆｂ）の光となって、第２周波数シフト系２００
２から同一の光路に沿って射出される。ただし、周波数
ｆ11と周波数ｆ12とは等しくなく、周波数ｆ21a と周波
数ｆ22b とは等しくない。

【００６６】以下、第１周波数シフト系２００１から射
出される周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光がとも
に図６および図７の紙面に垂直な偏光方位を有するｓ偏
光であり、第２周波数シフト系２００２から射出される
周波数ｆ12の光および周波数ｆ22b の光がともに紙面に
平行な偏光方位を有するｐ偏光である場合について説明
する。

【００６７】第１周波数シフト系２００１から射出され
た周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光は反射鏡１０
４０で反射された後に、第２周波数シフト系２００２か
ら射出された周波数ｆ12の光および周波数ｆ22b の光は
直接に、偏光分離素子１０２４に入射する。偏光分離素
子１０２４は、紙面に平行な偏光方位を有するｐ偏光の
光を透過し、紙面に垂直な偏光方位を有するｓ偏光の光
を反射するように配置されている。したがって、第１周
波数シフト系２００１から射出された周波数ｆ11の光お
よび周波数ｆ21a の光は偏光分離素子１０２４で反射さ
れ、第２周波数シフト系２００２から射出された周波数
ｆ12の光および周波数ｆ22b の光は偏光分離素子１０２
４を透過する。こうして、周波数ｆ11の光と周波数ｆ21
a の光と周波数ｆ12の光と周波数ｆ22b の光とは、偏光
分離素子１０２４を介して同一光路上に結合され、周波
数シフト部３０００から射出される。

【００６８】再び図６を参照すると、周波数シフト部３
０００から同一の光路に沿って同軸に射出された周波数
ｆ11の光と周波数ｆ21a の光と周波数ｆ12の光と周波数
ｆ22b の光とは、反射鏡１０３４で反射された後、偏光
ビームスプリッタのような偏光分離素子１０２１に入射
する。偏光分離素子１０２１は、紙面に垂直な偏光方位
を有するｓ偏光である周波数ｆ11の光および周波数ｆ21
a の光を反射し、紙面に平行な偏光方位を有するｐ偏光
である周波数ｆ12の光および周波数ｆ22b の光を透過す
るように配置されている。したがって、偏光分離素子１
０２１に入射した周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の
光は、偏光分離素子１０２１で反射され、固定鏡１０３
２側の参照光路に導かれる。一方、偏光分離素子１０２
１に入射した周波数ｆ12の光および周波数ｆ22b の光
は、偏光分離素子１０２１を透過し、移動鏡１０３３側
の測定光路に導かれる。

【００６９】偏光分離素子１０２１で反射された周波数
ｆ11の光および周波数ｆ21a の光は、固定鏡１０３２で
反射された後、再び偏光分離素子１０２１に戻る。他
方、偏光分離素子１０２１を透過した周波数ｆ12の光お
よび周波数ｆ22b の光は、移動台（不図示）に取り付け
られた移動鏡１０３３で反射され、再び偏光分離素子１
０２１に戻る。

【００７０】こうして、参照光路を介して偏光分離素子
１０２１から射出された周波数ｆ11の光および周波数ｆ
21a の光と、測定光路を介して偏光分離素子１０２１か
ら射出された周波数ｆ12の光および周波数ｆ22b の光と
は、同一の光路に沿って周波数分離素子１０１８に入射
する。周波数分離素子１０１８は、周波数がｆ２近傍の
光の一部のみを透過し、周波数がｆ２近傍の光の残りお
よび他の周波数の光を反射する特性を有する。したがっ
て、周波数ｆ21a の光の一部および周波数ｆ22b の光の
一部は、周波数分離素子１０１８を透過する。

【００７１】周波数分離素子１０１８で反射された光、
すなわち参照光路を介した周波数ｆ11の光および周波数
ｆ21a の光と、測定光路を介した周波数ｆ12の光および
周波数ｆ22b の光とは、同一の光路に沿って、たとえば
偏光ビームスプリッタからなる偏光分離素子１０２２に
入射する。偏光分離素子１０２２は、移動鏡１０３３で
反射されたｐ偏光の光である周波数ｆ12の光および周波
数ｆ22b の光を透過し、固定鏡１０３２で反射されたｓ
偏光の光である周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光
を反射するように配置されている。

【００７２】偏光分離素子１０２２を透過した周波数ｆ
12の光および周波数ｆ22b の光のうちの周波数の低い周
波数ｆ12の光は、周波数変換素子１０７２によって周波
数ｆ22（ｆ22＝２×ｆ12）の光に変換される。一方、周
波数の高い周波数ｆ22b の光は、周波数変換素子１０７
２をそのまま透過する。その結果、周波数変換素子１０
７２によって周波数ｆ12から周波数ｆ22に変換された光
と移動鏡１０３３で反射された周波数ｆ22b の光とが干
渉し、その干渉光が光電変換素子１３１２によって検出
される。また、偏光分離素子１０２２で反射された周波
数ｆ11の光および周波数ｆ21aの光についても、周波数
変換素子１０７１の作用により、周波数ｆ11から周波数
ｆ21（ｆ21＝２×ｆ11）に変換された光と固定鏡１０３
２で反射された周波数ｆ21a の光との干渉光が光電変換
素子１３１１で検出される。

【００７３】なお、周波数変換素子１０７１および１０
７２によって周波数変換された周波数ｆ21の光および周
波数ｆ22の光の偏光方位は、周波数変換素子１０７１お
よび１０７２をそのまま透過した周波数ｆ21a の光およ
び周波数ｆ22b の光の偏光方位とは異なる。周波数変換
素子１０７１によって周波数変換された周波数ｆ21の光
と周波数変換素子１０７１をそのまま透過した周波数ｆ
21a の光との干渉光、および周波数変換素子１０７２に
よって周波数変換された周波数ｆ22の光と周波数変換素
子１０７２をそのまま透過した周波数ｆ22b の光との干
渉光をできるだけ強くさせるには、２つの異なる周波数
の光の偏光方位を一致させなければならない。したがっ
て、図６では図示を省略しているが、周波数変換素子１
０７１および１０７２の前か後ろに、２つの異なる周波
数の光の偏光方位を調節するための光学系（少なくとも
１枚の波長板）を配置することが望ましい。

【００７４】光電変換素子１３１２で検出された測定光
路干渉信号１４１２および光電変換素子１３１１で検出
された参照光路干渉信号１４１１は、それぞれ位相計１
５０２に供給される。位相計１５０２では、参照光路干
渉信号１４１１に対する測定光路干渉信号１４１２の位
相変化を測定する。こうして、周波数ｆ２の光による移
動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ２）と周波数ｆ
１の光による移動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ
１）との差である屈折率変動情報１４５２すなわち｛Δ
Ｄ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝を求め、これを演算器１６
００に出力する。

【００７５】この場合、参照光路干渉信号１４１１の周
波数（ｆ21a −ｆ21）と測定光路干渉信号１４１２の周
波数（ｆ22b −ｆ22）とは等しくなければならない。そ
のために、周波数シフト部３０００では、（ｆ21a −ｆ
21）＝（ｆ22b −ｆ22）の関係が成立するように、各周
波数シフタを駆動するドライバの発振周波数を設定して
いる。参照光路干渉信号１４１１の周波数と測定光路干
渉信号１４１２の周波数とを等しく設定する方法につい
ては、本出願人の出願にかかる特願平９−１０８２４７
号に詳しく記載されている。

【００７６】一方、周波数分離素子１０１８を透過した
光、すなわち参照光路を経た周波数ｆ21a の光と測定光
路を経た周波数ｆ22b の光とは、偏光素子１０６２を介
して干渉する。なお、偏光素子１０６２は、例えば周波
数ｆ21a の光および周波数ｆ22b の光の偏光方位に対し
て４５°だけ傾いて配置された偏光板で構成されてい
る。偏光素子１０６２を介して生成された干渉光は光電
変換素子１３０２で受光され、光電変換素子１３０２は
干渉光に基づく測定信号１４０２（周波数：ｆ22b −ｆ
21a ）を位相計１５０３に供給する。

【００７７】また、周波数シフト部３０００では図示を
省略しているが、周波数分離素子１０２４の後方におい
て、別の周波数分離素子を介して周波数ｆ21a の光の一
部と周波数ｆ22b の光の一部を取り出している。そし
て、取り出した周波数ｆ21a の光と周波数ｆ22b の光と
を偏光素子（不図示）を介して干渉させ、生成した干渉
光を光電変換素子（不図示）で検出している。光電変換
素子は、周波数ｆ21a の光と周波数ｆ22b の光との干渉
光に基づく参照信号１４０３（周波数：ｆ22b −ｆ21a
）を位相計１５０３に供給する。位相計１５０３で
は、参照信号１４０３に対する測定信号１４０２の位相
変化を測定することにより、屈折率変動の影響を考慮し
ていない周波数ｆ２の光による移動鏡１０３３の測定変
位量情報１４５３、すなわちΔＤ（ｆ２）を求め、演算
器１６００に出力する。

【００７８】演算器１６００では、測定変位量情報１４
５３｛ΔＤ（ｆ２）｝を、屈折率変動情報１４５２｛Δ
Ｄ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝で補正することによって、
移動鏡１０３３の幾何学的変位量ΔＤを求める。以下、
移動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ２）から幾何
学的変位量ΔＤへの補正について説明する。周波数ｆ１
およびｆ２の光に対する光路長Ｄ（ｆ１）およびＤ（ｆ
２）は、次の式（11）および（12）によりそれぞれ表さ
れる。 Ｄ（ｆ１）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ１）｝・Ｄ （11） Ｄ（ｆ２）＝｛１＋Ｎ・Ｆ（ｆ２）｝・Ｄ （12）

【００７９】ここで、Ｄは幾何学的な距離であり、Ｎは
空気の密度である。また、Ｆ（ｆ）は、空気の構成比が
不変であれば空気の密度に依存することなく光の周波数
ｆのみに依存する関数である。上述の式（11）および
（12）より、幾何学的距離Ｄは次の式（13）によって与
えられる。 Ｄ＝Ｄ（ｆ２）−Ａ’｛Ｄ（ｆ２）−Ｄ（ｆ１）｝ （13） 但し、Ａ’＝Ｆ（ｆ２）／｛Ｆ（ｆ２）−Ｆ（ｆ１）｝
である。したがって、式（13）を参照すると、幾何学的
変位量ΔＤは、次の式（14）によって与えられる。 ΔＤ＝ΔＤ（ｆ２）−Ａ’｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝ （14）

【００８０】第２実施例では、光源１００２からの周波
数ｆ１の光の射出方向が設計光軸に対して変動しても、
周波数シフト部３０００から射出される周波数ｆ11の光
および周波数ｆ21a の光並びに周波数ｆ12の光および周
波数ｆ22b の光は、周波数ｆ１の光の射出方向の変動の
影響を互いに同じように受けることになる。その結果、
周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光の進行方向並び
に周波数ｆ12の光および周波数ｆ22b の光の進行方向が
設計光軸に対して変動することはあっても、周波数ｆ11
の光と周波数ｆ21a の光とは同一の光路に沿って伝搬
し、周波数ｆ12の光と周波数ｆ22b の光とは同一の光路
に沿って伝搬する。すなわち、周波数ｆ11の光と周波数
ｆ21a の光との同軸性および周波数ｆ12の光と周波数ｆ
22b の光と同軸性を正確に確保することができるので、
光源１００２からの周波数ｆ１の光の射出方向が変動し
ても、屈折率変動情報｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝
を高精度に求めることができる。

【００８１】図８は、本発明の第３実施例にかかる光波
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。また、図
９は、図８の周波数シフト部３００１の内部構成を概略
的に示す図である。第３実施例は第２実施例と類似の構
成を有するが、信号処理方法が異なることに伴って周波
数シフト部３００１の内部構成だけが第２実施例と相違
している。したがって、図８では、第２実施例の構成要
素と同様の機能を有する要素に図６と同じ参照符号を付
している。以下、第２実施例との相違点に着目して、第
３実施例を説明し、構成および動作について重複する説
明を省略する。

【００８２】図９を参照すると、同一の光路に沿って同
軸で周波数シフト部３００１に入射した周波数ｆ１の光
（図中実線で示す）および周波数ｆ２の光（図中破線で
示す）は、ビームスプリッタまたは偏光ビームスプリッ
タからなる分割素子１０５１に入射する。分割素子１０
５１を透過した周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は
第１周波数シフト系２００１に入射し、分割素子１０５
１で反射された周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光は
反射鏡１０３９を介して第２周波数シフト系２００２に
入射する。第１周波数シフト系２００１および第２周波
数シフト系２００２の構成として、図１〜図５を参照し
て説明した第１実施例および各変形例における周波数シ
フト部２０００の構成を適宜適用することができる。以
下、図９に示すように、図１および図２の第１実施例の
構成に基づいて第１周波数シフト系２００１および第２
周波数シフト系２００２を構成した場合について説明す
る。

【００８３】したがって、まず、第１周波数シフト系２
００１において、周波数ｆ１の光は、ドライバ３１１１
で駆動される周波数シフタ２１１１によって周波数ｆ11
（ｆ11＝ｆ１＋Δｆ１）の光となる。また、周波数ｆ２
の光は、ドライバ３１２１で駆動される周波数シフタ２
１２１によって周波数ｆ21a （ｆ21a ＝ｆ２＋Δｆ1a）
となる。一方、第２周波数シフト系２００２において、
周波数ｆ１の光は、ドライバ３２１１で駆動される周波
数シフタ２２１１によって周波数ｆ12（ｆ12＝ｆ１＋Δ
ｆ２）の光となる。また、周波数ｆ２の光は、ドライバ
３２２１で駆動される周波数シフタ２２２１によって周
波数ｆ22b （ｆ22b ＝ｆ２＋Δｆ2b）となる。ただし、
第２実施例と同様に、周波数ｆ11と周波数ｆ12とは等し
くなく、周波数ｆ21a と周波数ｆ22b とは等しくない。

【００８４】以下、第２実施例の場合と同様に、第１周
波数シフト系２００１から射出される周波数ｆ11の光お
よび周波数ｆ21a の光がともに図８および図９の紙面に
垂直な偏光方位を有するｓ偏光であり、第２周波数シフ
ト系２００２から射出される周波数ｆ12の光および周波
数ｆ22b の光がともに紙面に平行な偏光方位を有するｐ
偏光である場合について説明する。第１周波数シフト系
２００１から射出された周波数ｆ11の光および周波数ｆ
21a の光は、反射鏡１０４０を介して、偏光分離素子１
０２４で反射される。第２周波数シフト系２００２から
射出された周波数ｆ12の光および周波数ｆ22b の光は、
偏光分離素子１０２４を透過する。こうして、周波数ｆ
11の光と周波数ｆ21a の光と周波数ｆ12の光と周波数ｆ
22b の光とは、偏光分離素子１０２４を介して同一光路
上に結合され、周波数シフト部３００１から射出され
る。

【００８５】ところで、周波数シフト部３００１におい
て、周波数シフタ２１１１を駆動するドライバ３１１１
からの信号（周波数Δｆ１）は、ミキサ３４２１に供給
される。また、周波数シフタ２１２１を駆動するドライ
バ３１２１からの信号（周波数Δｆ1a）は、ミキサ３４
０３およびミキサ３４２１に供給される。さらに、周波
数シフタ２２１１を駆動するドライバ３２１１からの信
号（周波数Δｆ２）は、ミキサ３４２２に供給される。
また、周波数シフタ２２２１を駆動するドライバ３２２
１からの信号（周波数Δｆ2b）は、ミキサ３４０３およ
びミキサ３４２２に供給される。

【００８６】ミキサ３４０３では、周波数Δｆ2bと周波
数Δｆ1aとの差周波信号｛周波数（Δｆ2b−Δｆ1a）｝
を参照信号１４０３として位相計１５０３に出力する。
また、ミキサ３４２１では、周波数Δｆ1aと周波数Δｆ
１の２倍の周波数との差周波信号｛周波数（Δｆ1a−２
×Δｆ１）｝を参照光路基準信号１４２１として位相計
１５０４に出力する。さらに、ミキサ３４２２では、周
波数Δｆ2bと周波数Δｆ２の２倍の周波数との差周波信
号｛周波数（Δｆ2b−２×Δｆ２）｝を測定光路基準信
号１４２２として位相計１５０４に出力する。

【００８７】位相計１５０３では、参照信号１４０３に
対する測定信号１４０２の位相変化を測定し、屈折率変
動の影響を考慮してない周波数ｆ２の光による移動鏡１
０３３の測定変位量情報１４５３、すなわちΔＤ（ｆ
２）を求め、演算器１６００に出力する。また、位相計
１５０４では、参照光路基準信号１４２１に対する参照
光路干渉信号１４１１の位相変化と、測定光路基準信号
１４２２に対する測定光路干渉信号１４１２の位相変化
との差を測定する。こうして、周波数ｆ２の光による移
動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ２）と周波数ｆ
１の光による移動鏡１０３３の測定変位量情報ΔＤ（ｆ
１）との差である屈折率変動情報１４５２すなわち｛Δ
Ｄ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝を求め、これを演算器１６
００に出力する。

【００８８】この場合、位相計１５０４には参照光路基
準信号１４２１および測定光路基準信号１４２２が供給
されるので、第２実施例とは異なり、参照光路干渉信号
１４１１の周波数（ｆ21a −ｆ21）と測定光路干渉信号
１４１２の周波数（ｆ22b −ｆ22）とを等しく設定する
必要はない。こうして、第３実施例においても第２実施
例と同様に、周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光との同
軸性および周波数ｆ12の光と周波数ｆ22b の光と同軸性
を正確に確保することができるので、光源１００２から
の周波数ｆ１の光の射出方向が変動しても、屈折率変動
情報｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝を高精度に求める
ことができる。

【００８９】図１０は、図８の周波数シフト部３００１
の変形例の構成を概略的に示す図である。図８および図
９の第３実施例では、上述したように、参照光路基準信
号１４２１、測定光路基準信号１４２２および参照信号
１４０３を周波数シフタの駆動周波数に基づいて生成し
ている。これに対して、図１０の変形例では、参照光路
基準信号１４２１、測定光路基準信号１４２２および参
照信号１４０３を干渉光に基づいて生成している。

【００９０】図１０を参照すると、同一の光路に沿って
同軸で周波数シフト部３００１に入射した周波数ｆ１の
光（図中実線で示す）および周波数ｆ２の光（図中破線
で示す）は、ビームスプリッタまたは偏光ビームスプリ
ッタからなる分割素子１０５１に入射する。分割素子１
０５１を透過した周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光
は第１周波数シフト系２００１に入射し、分割素子１０
５１で反射された周波数ｆ１の光および周波数ｆ２の光
は反射鏡１０３９を介して第２周波数シフト系２００２
に入射する。第１周波数シフト系２００１および第２周
波数シフト系２００２の構成として、図１〜図５を参照
して説明した第１実施例および各変形例における周波数
シフト部２０００の構成を適宜適用することができる。

【００９１】したがって、第１周波数シフト系２００１
において、周波数ｆ１の光は周波数ｆ11（ｆ11＝ｆ１＋
Δｆ１）の光となり、周波数ｆ２の光は周波数ｆ21a
（ｆ21a ＝ｆ２＋Δｆ1a）となる。一方、第２周波数シ
フト系２００２において、周波数ｆ１の光は周波数ｆ12
（ｆ12＝ｆ１＋Δｆ２）の光となり、周波数ｆ２の光は
周波数ｆ22b （ｆ22b ＝ｆ２＋Δｆ2b）となる。ただ
し、第２実施例および第３実施例と同様に、周波数ｆ11
と周波数ｆ12とは等しくなく、周波数ｆ21a と周波数ｆ
22b とは等しくない。

【００９２】以下、第２実施例および第３実施例の場合
と同様に、第１周波数シフト系２００１から射出される
周波数ｆ11の光および周波数ｆ21a の光がともに図８お
よび図１０の紙面に垂直な偏光方位を有するｓ偏光であ
り、第２周波数シフト系２００２から射出される周波数
ｆ12の光および周波数ｆ22b の光がともに紙面に平行な
偏光方位を有するｐ偏光である場合について説明する。
第１周波数シフト系２００１から射出された周波数ｆ11
の光および周波数ｆ21a の光は、反射鏡１０４０を介し
て、偏光分離素子１０２４で反射される。第２周波数シ
フト系２００２から射出された周波数ｆ12の光および周
波数ｆ22b の光は、偏光分離素子１０２４を透過する。
こうして、周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光と周波数
ｆ12の光と周波数ｆ22b の光とは、偏光分離素子１０２
４を介して同一光路上に結合され、周波数シフト部３０
０１から射出される。

【００９３】ところで、第１周波数シフト系２００１を
介した周波数ｆ11の光の一部と周波数ｆ21a の光の一部
はビームスプリッタ１０５２で反射され、周波数変換素
子１０７３に入射する。周波数変換素子１０７３では、
周波数の低い周波数ｆ11の光が周波数ｆ21（ｆ21＝２×
ｆ11）の光に変換され、周波数の高い周波数ｆ21a の光
はそのまま透過する。こうして、周波数変換された周波
数ｆ21の光とそのまま透過した周波数ｆ21a の光とが干
渉し、その干渉光は光電変換素子１３２１で検出され
る。光電変換素子１３２１は、干渉光に基づく参照光路
基準信号１４２１を位相計１５０４に出力する。

【００９４】同様に、周波数シフト系２００２を介した
周波数ｆ12の光の一部と周波数ｆ22b の光の一部はビー
ムスプリッタ１０５３で反射され、周波数変換素子１０
７４に入射する。周波数変換素子１０７４では、周波数
の低い周波数ｆ12の光が周波数ｆ22（ｆ21＝２×ｆ12）
の光に変換され、周波数の高い周波数ｆ22b の光はその
まま透過する。こうして、周波数変換された周波数ｆ22
の光とそのまま透過した周波数ｆ22b の光とが干渉し、
その干渉光は光電変換素子１３２２で検出される。光電
変換素子１３２２は、干渉光に基づく測定光路基準信号
１４２２を位相計１５０４に出力する。

【００９５】また、偏光分離素子１０２４を介して同一
光路上に結合された周波数ｆ11の光と周波数ｆ21a の光
と周波数ｆ12の光と周波数ｆ22b の光とは、周波数分離
素子１０１９に入射する。周波数分離素子１０１９は、
周波数がｆ２近傍の光の一部のみを反射する特性を有す
る。したがって、周波数ｆ21a の光の一部と周波数ｆ22
b の光の一部とが周波数分離素子１０１９を介して取り
出され、偏光素子１０６３を介して干渉する。なお、偏
光素子１０６３は、例えば周波数ｆ21a の光および周波
数ｆ22b の光の偏光方位に対して４５°だけ傾いて配置
された偏光板で構成されている。偏光素子１０６３を介
して生成された干渉光は光電変換素子１３０３で受光さ
れ、光電変換素子１３０３は干渉光に基づく参照信号１
４０３（周波数：ｆ22b −ｆ21a ）を位相計１５０３に
供給する。

【００９６】位相計１５０３では、参照信号１４０３に
対する測定信号１４０２の位相変化を測定し、測定変位
量情報ΔＤ（ｆ２）を求め、演算器１６００に出力す
る。また、位相計１５０４では、参照光路基準信号１４
２１に対する参照光路干渉信号１４１１の位相変化と、
測定光路基準信号１４２２に対する測定光路干渉信号１
４１２の位相変化との差に基づいて、屈折率変動情報
｛ΔＤ（ｆ２）−ΔＤ（ｆ１）｝を求め、これを演算器
１６００に出力する。この場合、第３実施例と同様に、
位相計１５０４には参照光路基準信号１４２１および測
定光路基準信号１４２２が供給されるので、参照光路干
渉信号１４１１の周波数（ｆ21a −ｆ21）と測定光路干
渉信号１４１２の周波数（ｆ22b −ｆ22）とを等しく設
定する必要はない。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源からの光の射出方向の変動の影響を受けることなく
２つの光の同軸性を正確に確保することができるので、
ヘテロダイン干渉方式を用いて光路中の空気による屈折
率変動を高精度に測定することができる。その結果、従
来の光源からの光の射出方向の変動補正手段を必要とし
ない簡略な構成で、移動鏡の幾何学的変位量を高精度に
測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる光波干渉測定装置
の構成を概略的に示す図である。

【図２】図１の周波数シフト部２０００の内部構成を概
略的に示す図である。

【図３】図１の周波数シフト部２０００の第１変形例の
構成を概略的に示す図である。

【図４】図１の周波数シフト部２０００の第２変形例の
構成を概略的に示す図である。

【図５】図１の周波数シフト部２０００の第３変形例の
構成を概略的に示す図である。

【図６】本発明の第２実施例にかかる光波干渉測定装置
の構成を概略的に示す図である。

【図７】図６の周波数シフト部３０００の内部構成を概
略的に示す図である。

【図８】本発明の第３実施例にかかる光波干渉測定装置
の構成を概略的に示す図である。

【図９】図８の周波数シフト部３００１の内部構成を概
略的に示す図である。

【図１０】図８の周波数シフト部３００１の変形例の構
成を概略的に示す図である。

【図１１】従来の光波干渉測定装置の構成を概略的に示
す図である。

【符号の説明】

１０００ 測長用光源 １００２ 屈折率変動測定用光源 １０１２ 周波数分離素子 １０２１ 偏光分離素子 １０３２ 固定鏡 １０３３ 移動鏡 １０５０ ビームスプリッタ １０６０、１０６１ 偏光素子 １０７０〜１０７２ 周波数変換素子 １３００、１３０１、１３１１、１３１２ 光電変換素
子 １５０１〜１５０４ 位相計 １６００ 演算器 ２０００、３０００、３００１ 周波数シフト部 ２０１１、２０２１ 周波数シフタ １０１４、１０１５ 周波数分離素子 １０８１ 角度補正素子 １０９１〜１０９３ 偏光方位回転素子

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向に沿った移動鏡の変位量を測定
   するための測長用干渉計と、 第１の周波数を有する第１の光を供給するための光源
   と、 前記光源からの前記第１の光の一部を前記第１の周波数
   とは異なる第２の周波数を有する第２の光に変換し、前
   記第１の光と前記第２の光とを同一の光路に沿って出力
   するための周波数変換手段と、 前記周波数変換手段から出力された前記第１の光および
   前記第２の光をそれぞれわずかに周波数シフトすること
   によって第３の光および第４の光を生成し、生成した第
   ３の光と第４の光とを同一の光路に沿って出力するため
   の周波数シフト手段と、 前記周波数シフト手段から出力された前記第３の光およ
   び前記第４の光を固定鏡を介する参照光路と前記移動鏡
   を介する測定光路とに導くための分離手段と、 前記参照光路を介した前記第３の光および前記第４の光
   のうちの一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一
   致させることによって形成された第１干渉光に基づいて
   第１干渉信号を生成するための第１干渉信号生成系と、 前記測定光路を介した前記第３の光および前記第４の光
   のうちの一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一
   致させることによって形成された第２干渉光に基づいて
   第２干渉信号を生成するための第２干渉信号生成系とを
   備え、 前記周波数シフト手段は、少なくとも１つの周波数シフ
   タを有し所定の周波数の光を第１の周波数だけ周波数シ
   フトするための第１周波数シフタ群と、少なくとも１つ
   の周波数シフタを有し所定の周波数の光を第２の周波数
   だけ周波数シフトするための第２周波数シフタ群とを有
   し、前記第１周波数シフタ群および前記第２周波数シフ
   タ群のうちの一方の周波数シフタ群が前記第１の光およ
   び前記第２の光のうちのいずれか一方の光だけを周波数
   シフトし、他方の周波数シフタ群が前記第１の光および
   前記第２の光のうちの少なくとも一方の光を周波数シフ
   トするように構成され、 前記第１干渉信号および前記第２干渉信号に基づいて測
   定された前記参照光路中および前記測定光路中の気体に
   よる屈折率変動に応じて、前記測長用干渉計により測定
   された前記移動鏡の測定変位量を補正し、前記移動鏡の
   幾何学的変位量を測定することを特徴とする光波干渉測
   定装置。
2. 【請求項２】 前記周波数変換手段は、前記第１の光の
   一部を高調波に変換し、該高調波を前記第２の光として
   出力するための高調波変換素子を有することを特徴とす
   る請求項１に記載の光波干渉測定装置。
3. 【請求項３】 前記第１周波数シフト群は、前記第１の
   光だけを前記第１の周波数だけ周波数シフトし、 前記第２周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
   ２の周波数だけ周波数シフトすることを特徴とする請求
   項１または２に記載の光波干渉測定装置。
4. 【請求項４】 前記第１周波数シフト群は、第１の偏光
   方位を有する直線偏光だけを周波数シフトする第１音響
   光学素子を有し、 前記第２周波数シフト群は、第１の偏光方位とは異なる
   第２の偏光方位を有する直線偏光だけを周波数シフトす
   る第２音響光学素子を有し、 前記周波数シフト手段は、前記第１周波数シフト群およ
   び前記第２周波数シフト群に入射する前記第１の光の偏
   光方位を前記第１の偏光方位に設定するとともに前記第
   １周波数シフト群および前記第２周波数シフト群に入射
   する前記第２の光の偏光方位を前記第２の偏光方位に設
   定するために前記第１の光の偏光方位および前記第２の
   光の偏光方位のうちの少なくとも一方を回転させるため
   の偏光方位回転手段を備えていることを特徴とする請求
   項３に記載の光波干渉測定装置。
5. 【請求項５】 前記周波数シフト手段は、前記第１周波
   数シフト群および前記第２周波数シフト群を介して生成
   された前記第３の光と前記第４の光との間で偏光方位を
   ほぼ一致させるために前記第３の光の偏光方位および前
   記第４の光の偏光方位のうちの少なくとも一方を回転さ
   せるための第２偏光方位回転手段を備えていることを特
   徴とする請求項４に記載の光波干渉測定装置。
6. 【請求項６】 前記第１周波数シフト群は、前記第１の
   光および前記第２の光の双方を前記第１の周波数だけ周
   波数シフトし、 前記第２周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
   ２の周波数だけ周波数シフトすることを特徴とする請求
   項１または２に記載の光波干渉測定装置。
7. 【請求項７】 前記第２周波数シフト群は、第２の偏光
   方位を有する直線偏光だけを周波数シフトする第２音響
   光学素子を有し、 前記周波数シフト手段は、前記第２周波数シフト群に入
   射する前記第２の光の偏光方位を前記第２の偏光方位に
   設定するとともに前記第２周波数シフト群に入射する前
   記第１の光の偏光方位を前記第２の偏光方位とは異なる
   第１の偏光方位に設定するために前記第１の光の偏光方
   位および前記第２の光の偏光方位のうちの少なくとも一
   方を回転させるための偏光方位回転手段を備えているこ
   とを特徴とする請求項６に記載の光波干渉測定装置。
8. 【請求項８】 前記周波数シフト手段は、前記第１周波
   数シフト群および前記第２周波数シフト群を介して生成
   された前記第３の光と前記第４の光との間で偏光方位を
   ほぼ一致させるために前記第３の光の偏光方位および前
   記第４の光の偏光方位のうちの少なくとも一方を回転さ
   せるための第２偏光方位回転手段を備えていることを特
   徴とする請求項７に記載の光波干渉測定装置。
9. 【請求項９】 第１の周波数を有する第１の光を供給す
   るための光源と、 前記光源からの前記第１の光の一部を前記第１の周波数
   とは異なる第２の周波数を有する第２の光に変換し、前
   記第１の光と前記第２の光とを同一の光路に沿って出力
   するための周波数変換手段と、 前記周波数変換手段から出力された前記第１の光および
   前記第２の光をそれぞれわずかに周波数シフトすること
   によって第３の光および第４の光を生成するとともに、
   前記第１の光および前記第２の光をそれぞれわずかに周
   波数シフトすることによって第５の光および第６の光を
   生成し、生成した第３の光と第４の光と第５の光と第６
   の光とを同一の光路に沿って出力するための周波数シフ
   ト手段と、 前記周波数シフト手段から出力された前記第３の光およ
   び前記第４の光を固定鏡を介する参照光路に導くととも
   に前記周波数シフト手段から出力された前記第５の光お
   よび前記第６の光を前記移動鏡を介する測定光路に導く
   ための分離手段と、 前記参照光路を介した前記第３の光および前記第４の光
   のうちの一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一
   致させることによって形成された第１干渉光に基づいて
   第１干渉信号を生成するための第１干渉信号生成系と、 前記測定光路を介した前記第５の光および前記第６の光
   のうちの一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一
   致させることによって形成された第２干渉光に基づいて
   第２干渉信号を生成するための第２干渉信号生成系と、 前記参照光路を介した前記第４の光と前記測定光路を介
   した前記第６の光とによって形成された第３干渉光に基
   づいて第３干渉信号を生成するための第３干渉信号生成
   系とを備え、 前記周波数シフト手段は、 少なくとも１つの周波数シフタを有し所定の周波数の光
   を第１の周波数だけ周波数シフトするための第１周波数
   シフタ群と、少なくとも１つの周波数シフタを有し所定
   の周波数の光を第２の周波数だけ周波数シフトするため
   の第２周波数シフタ群とを有する第１周波数シフト系
   と、 少なくとも１つの周波数シフタを有し所定の周波数の光
   を第３の周波数だけ周波数シフトするための第３周波数
   シフタ群と、少なくとも１つの周波数シフタを有し所定
   の周波数の光を第４の周波数だけ周波数シフトするため
   の少なくとも１つの周波数シフタからなる第４周波数シ
   フタ群とを有する第２周波数シフト系とを備え、 前記第１周波数シフト系において、前記第１周波数シフ
   タ群および前記第２周波数シフタ群のうちの一方の周波
   数シフタ群が前記第１の光および前記第２の光のうちの
   いずれか一方の光だけを周波数シフトし、他方の周波数
   シフタ群が前記第１の光および前記第２の光のうちの少
   なくとも一方の光を周波数シフトするように構成され、 前記第２周波数シフト系において、前記第３周波数シフ
   タ群および前記第４周波数シフタ群のうちの一方の周波
   数シフタ群が前記第１の光および前記第２の光のうちの
   いずれか一方の光だけを周波数シフトし、他方の周波数
   シフタ群が前記第１の光および前記第２の光のうちの少
   なくとも一方の光を周波数シフトするように構成され、 前記第１干渉信号および前記第２干渉信号に基づいて測
   定された前記参照光路中および前記測定光路中の気体に
   よる屈折率変動に応じて、前記第３干渉信号に基づいて
   測定された前記移動鏡の測定変位量を補正し、前記移動
   鏡の幾何学的変位量を測定することを特徴とする光波干
   渉測定装置。
10. 【請求項１０】 前記周波数変換手段は、前記第１の光
    の一部を高調波に変換し、該高調波を前記第２の光とし
    て出力するための高調波変換素子を有することを特徴と
    する請求項９に記載の光波干渉測定装置。
11. 【請求項１１】 前記第１周波数シフト群は、前記第１
    の光だけを前記第１の周波数だけ周波数シフトし、 前記第２周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
    ２の周波数だけ周波数シフトし、 前記第３周波数シフト群は、前記第１の光だけを前記第
    ３の周波数だけ周波数シフトし、 前記第４周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
    ４の周波数だけ周波数シフトすることを特徴とする請求
    項９または１０に記載の光波干渉測定装置。
12. 【請求項１２】 前記第１周波数シフト群は、第１の偏
    光方位を有する直線偏光だけを周波数シフトする第１音
    響光学素子を有し、 前記第２周波数シフト群は、第１の偏光方位とは異なる
    第２の偏光方位を有する直線偏光だけを周波数シフトす
    る第２音響光学素子を有し、 前記第１周波数シフト系は、前記第１周波数シフト群お
    よび前記第２周波数シフト群に入射する前記第１の光の
    偏光方位を前記第１の偏光方位に設定するとともに前記
    第１周波数シフト群および前記第２周波数シフト群に入
    射する前記第２の光の偏光方位を前記第２の偏光方位に
    設定するために前記第１の光の偏光方位および前記第２
    の光の偏光方位のうちの少なくとも一方を回転させるた
    めの第１偏光方位回転手段を備え、 前記第３周波数シフト群は、第３の偏光方位を有する直
    線偏光だけを周波数シフトする第３音響光学素子を有
    し、 前記第４周波数シフト群は、第３の偏光方位とは異なる
    第４の偏光方位を有する直線偏光だけを周波数シフトす
    る第４音響光学素子を有し、 前記第２周波数シフト系は、前記第３周波数シフト群お
    よび前記第４周波数シフト群に入射する前記第１の光の
    偏光方位を前記第３の偏光方位に設定するとともに前記
    第３周波数シフト群および前記第４周波数シフト群に入
    射する前記第２の光の偏光方位を前記第４の偏光方位に
    設定するために前記第１の光の偏光方位および前記第２
    の光の偏光方位のうちの少なくとも一方を回転させるた
    めの第２偏光方位回転手段を備えていることを特徴とす
    る請求項１１に記載の光波干渉測定装置。
13. 【請求項１３】 前記第１周波数シフト群は、前記第１
    の光および前記第２の光の双方を前記第１の周波数だけ
    周波数シフトし、 前記第２周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
    ２の周波数だけ周波数シフトし、 前記第３周波数シフト群は、前記第１の光および前記第
    ２の光の双方を前記第３の周波数だけ周波数シフトし、 前記第４周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
    ４の周波数だけ周波数シフトすることを特徴とする請求
    項９または１０に記載の光波干渉測定装置。
14. 【請求項１４】 前記第２周波数シフト群は、第２の偏
    光方位を有する直線偏光だけを周波数シフトする第２音
    響光学素子を有し、 前記第１周波数シフト系は、前記第２周波数シフト群に
    入射する前記第２の光の偏光方位を前記第２の偏光方位
    に設定するとともに前記第２周波数シフト群に入射する
    前記第１の光の偏光方位を前記第２の偏光方位とは異な
    る第１の偏光方位に設定するために前記第１の光の偏光
    方位および前記第２の光の偏光方位のうちの少なくとも
    一方を回転させるための第１偏光方位回転手段を備え、 前記第４周波数シフト群は、第４の偏光方位を有する直
    線偏光だけを周波数シフトする第４音響光学素子を有
    し、 前記第２周波数シフト系は、前記第４周波数シフト群に
    入射する前記第２の光の偏光方位を前記第４の偏光方位
    に設定するとともに前記第４周波数シフト群に入射する
    前記第１の光の偏光方位を前記第４の偏光方位とは異な
    る第３の偏光方位に設定するために前記第１の光の偏光
    方位および前記第２の光の偏光方位のうちの少なくとも
    一方を回転させるための第２偏光方位回転手段を備えて
    いることを特徴とする請求項１３に記載の光波干渉測定
    装置。
15. 【請求項１５】 前記第１周波数シフト群は、前記第１
    の光および前記第２の光の双方を前記第１の周波数だけ
    周波数シフトし、 前記第２周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
    ２の周波数だけ周波数シフトし、 前記第３周波数シフト群は、前記第１の光だけを前記第
    ３の周波数だけ周波数シフトし、 前記第４周波数シフト群は、前記第２の光だけを前記第
    ４の周波数だけ周波数シフトすることを特徴とする請求
    項９または１０に記載の光波干渉測定装置。
16. 【請求項１６】 前記第２周波数シフト群は、第２の偏
    光方位を有する直線偏光だけを周波数シフトする第２音
    響光学素子を有し、 前記第１周波数シフト系は、前記第２周波数シフト群に
    入射する前記第２の光の偏光方位を前記第２の偏光方位
    に設定するとともに前記第２周波数シフト群に入射する
    前記第１の光の偏光方位を前記第２の偏光方位とは異な
    る第１の偏光方位に設定するために前記第１の光の偏光
    方位および前記第２の光の偏光方位のうちの少なくとも
    一方を回転させるための第１偏光方位回転手段を備え、 前記第３周波数シフト群は、第３の偏光方位を有する直
    線偏光だけを周波数シフトする第３音響光学素子を有
    し、 前記第４周波数シフト群は、第３の偏光方位とは異なる
    第４の偏光方位を有する直線偏光だけを周波数シフトす
    る第４音響光学素子を有し、 前記第２周波数シフト系は、前記第３周波数シフト群お
    よび前記第４周波数シフト群に入射する前記第１の光の
    偏光方位を前記第３の偏光方位に設定するとともに前記
    第３周波数シフト群および前記第４周波数シフト群に入
    射する前記第２の光の偏光方位を前記第４の偏光方位に
    設定するために前記第１の光の偏光方位および前記第２
    の光の偏光方位のうちの少なくとも一方を回転させるた
    めの第２偏光方位回転手段を備えていることを特徴とす
    る請求項１５に記載の光波干渉測定装置。