JPS59136604A - 多重光路レ−ザ−干渉計 - Google Patents

多重光路レ−ザ−干渉計

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Publication number
JPS59136604A
JPS59136604A JP58011071A JP1107183A JPS59136604A JP S59136604 A JPS59136604 A JP S59136604A JP 58011071 A JP58011071 A JP 58011071A JP 1107183 A JP1107183 A JP 1107183A JP S59136604 A JPS59136604 A JP S59136604A
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JP
Japan
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light
optical path
beams
plane
mirrors
Prior art date
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Pending
Application number
JP58011071A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Okaji
岡路 正博
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Priority to JP58011071A priority Critical patent/JPS59136604A/ja
Publication of JPS59136604A publication Critical patent/JPS59136604A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02015Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02017Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
    • G01B9/02018Multipass interferometers, e.g. double-pass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/70Using polarization in the interferometer

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば工作機械における姿勢測定や精密位置
決め、超微小変位の測定等に使用される多重光路レーザ
干渉計に関するものである。
一般に、精密測定にはマイケルソン型の光干渉計が多用
されているが、このようなマイケルソン干渉計において
は、反射鏡が傾くとそれに対応して本来の等浮子渉縞が
変化し、それが…1j長における大きな誤差要因となる
。上記反射鏡の傾きがさらに増大すると干渉縞の検出さ
え困難になる。このような反射鏡の傾きにより反射光の
波面が傾くのを防ぐためには、一般にコーナーキー−ブ
プリズムが用いられるが、高精度のコーナーキー−ププ
リズムの製作は容易ではなく、従って高価なものになる
という欠点がある。また、光干渉法による熱膨張率の測
定のように、被測定物と反射鏡の接触面が厳密に一致す
ることを必要条件とする測定等においては、コーナーキ
ー−ブプリズムを使用することができない。
本発明の目的は、前記コーナーキー−ブプリズムを用い
たりすることなく、安価で使用箇所の制限の少ない平面
鏡を用いつつも、傾きによる測長誤差を事実上無視でき
る程度にし7て高精度な測長をn」能にした多重光路レ
ーザー干渉計を得ることにある。
また、本発明の他の目的は、マイケルノン型の干渉計に
おける光路を多重化して光路長を逓倍(2倍、4倍、ま
だは8倍)することにより測長分解能を著しく向上させ
た多重光路レーザー干渉計を得ることにある。
上記目的を達成するため、本発明の多重光路レーザー干
渉計は、レーザー光源からの入射光をそれに平行な2本
の光線に分割すると共に同一光路を戻ってくる上記2本
の光線を合成して射出光とする光学系と、上記光学系で
分割された2本の光線を2枚の平面反射鏡との間で複数
(ロ)反射を繰り返させた後再び上記光学系に入射させ
る複合プリズムと、上記複合プリズムと一対の平面反射
鏡との間に配設された4分の1波長板とにより構成され
る。
以下、本発明の実施例について説明するに先立ち、まず
、第1因6に基づいて本発明の詳細な説明する。
第1図の原理説明図において、lは互いに直交する二つ
の偏光半透面2,2をもった偏光ビームスプリッタ−1
3は4分の1波長板、4は平面反射鏡で、それらを同図
に示す位置関係に配設した場合、図示したようにレーザ
ーの入射光■と射出光■、■は常に平行になる。即ち、
上記光学系において、入射光■が平面反射鏡4に対して
垂直である場合には、入射光■と同一の光路を戻る反射
光■によって同図に破線で示す反射光■、■、■及び射
出光■が得られ、この射出光■け入射光■と平行となっ
゛ている。また平面反射鏡4が時計方向に角匿θだけ傾
くと、その平面反射鏡4からの反射光は同じく時計方向
に角度2θだけ傾いたものとなシ、それが偏光ビームス
プリッタ−1の偏光半透面2,2で順次反射した後(反
射光■、■)、平面反射鏡4で上記とは逆に反時言1方
向に角度2θだけ傾き、それにより射出光■は入射光■
と平行なものとなる。
これによって明らかなように、上記ブC学系はコーナー
キー−ブプリズムと同様に機能し、従ってこの光学系を
利用することによりマイケルノン型の光干渉計における
反射鏡の傾きの問題を解決することができる。
なお、図中の矢印は光の進行方向を示し、また矢印の後
方の交差線及び丸印は、それらの印を付された光が紙面
に平行な偏光及び紙面に垂直な偏光であることを示して
いる。また、4分の1波長板3は、それによって平面反
射鏡4への入射光及び反射光の偏光面を前後二回にわた
り90°回転させるので、光路中で光の損失を殆んど生
じさせない。
次に、上述した原理に基づく本発明の実施例を第2図な
いし第6図に基づいて説明する。
第2図及び第6図に示す光学系において、11はビーム
スプリッタ−112は複合プリズム、13!−14分の
1波長板、14 、15はそれぞれ平面反射鏡を示して
いる。
上記ビームスプリッタ−II ?′i、図示しないレー
ザー光源からの入射光■を二つの平行な光線■。
■に分割し、且つ同一光路を戻ってくる反射光を合成し
て射出光[相]とするもので、半透鏡16と全反射鏡1
7を備えた光学系として構成している。
上記ビームスプリッタ−11の次段に配設される複合プ
リズム12は、第4図に示すように、互いに直交する一
対の偏光半透面21 、22をそれぞれ入射光のに対し
て45°傾斜させて設けた多重反射部20と、その多重
反射部20における光源側に配設した一対の直角プリズ
ム24 、25とにより構成されている。
上記直角プリズム24は、互いに直交する全反射面26
と全反射面27とを入射光■の方向に対して45°傾斜
させ、上記多重反射部20における一方の偏光半透面2
2に対応する位置に、光源側から見て全反射面26と全
反射面27との間の稜線28が多重反射部20における
一対の偏光半透面21 、22間の稜線2.つに対し、
て直交する方向に向くようにして配設したものであり、
また、前記直角プリズム25は、互いに直交する全反射
面29 、30をそれぞれ入射光■に対して45°傾斜
させ、上記多重反射部20における一方の偏光半透面2
】の半分に対応をせて、その一対の全反射面29 、3
0間の稜線31を多重反射部20における稜線23と平
行にして配設したものである。而して、上記複合プリズ
ム12ば、ビームスプリッタ−11から入射する一対の
入射光■、■を上記偏光半透面21 、22と平面反射
鏡14.15との間でに’?+ b返して反射させて、
光路長を8倍に増大すると共に平面反射1j414,1
sの傾きを吸収して、入射光■、■と平行な光+?!e
)、[相]を射出するものとして構成している。また、
上記4分の1の波長板13及び平面反射鏡14 、15
は、それぞれ入射光■と垂直な向きに配設している。
上記構成の多重光路レーザー干渉計においては、レーザ
ー光源からの入射光1をビームスプリッタ−11に入射
すれば、その入射光■は半透鏡16と全反射鏡17によ
り二つの平行な光線■、■に分割され、それぞれ複合プ
リズム12に入射する。複合プリズム12に入射した一
対の光線■、■は、それぞれ同図に丸竹番号で示した順
序で複合プリズム12における各面と平面反射鏡x4.
15との間で繰り返して反射し、それらの反射によって
平面反射鏡14゜15の傾きが吸収され、入射光■、■
と同じ光路を通る光線[相]、@となって射出し、再び
ビームスブ1) 7ター11に入射して合成され、入射
光■と平行な射出光■となって射出する。
上記干渉計においては、複合プリズム12を、多重反射
部20と一対の直角プリズム24 、25とを組み合わ
せたものとして構成し、それによシ第1図に示した2次
元空間における入射光と射出光とを平行にする機能を6
次元的に拡張したので、平面反射鏡14 、15が任意
の軸のまわpでいずれの方向に傾いても、入射光■と射
出光[相]とは常に平行になる。[凱上記のように、光
線が複合プリズム12と平面反射鏡14 、15との間
で、継、横両方向のそれぞれについて偶数回(2回ある
いは4回)繰り返して反射するようにしだので、反射光
の光軸に横ずれが生じることがない。
上記干渉i−tにおける平面反射鏡14 、15の傾き
に伴う副長誤差は、傾き角の2乗及び2枚の平面反射鏡
14 、15の間隔の変化量(光路長差)のみに比例す
るものとなる。而して、上記傾きに伴うmll −1j
誤差は非常に小烙く、実用上無視できるものであるだめ
、予め2枚の鏡14 、15を近づけて光路長差をほぼ
零に設定しておけば、2枚の鋭14 、15の動きに際
して、その傾きに拘わシなく、間隔の変化分(並進成分
)のみを検出することができる。逆に、平面反射鏡14
 、15の両方あるいはいずれか一方が傾いても、干渉
光の位相が変化しない場合には、2枚の会HH1< 、
 15の位置が一致して光路長が等しいことになる。と
のことを利用すれば、上記干渉計によって、2枚の鏡1
4 、15の傾きに拘わりなくそれらの鏡14 、15
が一致して光路長差が零になる点を検出することができ
る。従って、上記干渉計は、精密位置決め等を行う場合
の基準、即ち安定した正確な基点を得るのに非常に有用
である。
第5図及θ第6図は、本発明の第2実施例における並進
成分検出部及び回転成分検出部を示している。
上記並進成分検出部は、平面反射鏡44の傾きに拘わら
ずその並進成分のみを検出するためのもので、第5図に
示すように、複合プリズム41.4分の1波長板42及
び平面反射鏡43 、44によって構成され、上記複合
プリズム41は、光線を分割、合成するだめの半透鏡4
6及び全反射鏡47を備えたプリズム部45と、互いに
直交する偏光半透面49 、50を有する多重反射部4
8とを備えたものとして構成している。
まだ、第6図の回転成分検出部は、第5図に示す並進成
分析出部に対して紙面上で重ね合わせ、複合プリズム4
1.4分の1波長板42、及び平面反射鏡44を共通化
して用いると共に、平面反射鏡43を第7図に示すよう
に不必要部分を欠除した平面鏡とし、平面反射鏡44の
並進変位に拘わらずその回転成分即ち傾きの大きさのみ
を検出するものである。
このような構成の干渉計において、レーザー光源からの
入射光を二つに分割してキれらを第5図及び第6図に示
すようにプリズム41に互いに平行な一対の入射光■、
■とじて入射すれば、それらの入射光はそれぞれ二つの
光線■、■に分割された後、上記多重反射部48の偏光
半透面49 、50と平面反射鏡43 、44との間で
光路長を2逓倍する反射を繰シ返し、入射光■、■と平
行な射出光■、■となって射出する。これにより、一方
の平面反射鏡43が固定状態にあるとすれば、上記射出
光■。
■によって平面反射鏡44の並進成分及び回転成分がそ
れぞれ独立に検出される。従って、上記干渉側は精密微
動テーブル等の運動の総合的測定に極めて有用である。
このような本発明によれば、以下のような効果を期待す
ることができる。
(1)  レーザー光線を繰り返して反射させる平面反
射鏡が傾いても、干渉光の波面が傾かず、光軸の移動も
生じない。
(2)測長誤差を平面反射鏡の傾きの2乗にしか比例し
ないようにし、たので、通常のマイクルソン型干渉計で
は測定不可能な条件下、即ち一対の平面反射鏡の一方あ
るいは両方が傾いて互いのY行性が悪くなるような運動
を行う場合においても、信頼性の高い副長が可能である
(3)  レーザー光線を偏光ビームスプリッタ−と平
面反射鏡との間で多重反射させるようにしたので、光路
長を2倍、4倍あるいは8倍に逓倍化でき、且つ光ヘテ
ロダイン干渉法の適用が可能であるため、超高分解能の
測長が可能である。
(4)  コーナーキー−ププリズムと同様の機能を持
つ光学系を用いたので、光学的調整を極めて容易に行う
と七ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図及び第6図は本発
明の実施例のそれぞれ平面図及び正面図、第4図はその
プリズムの斜視図、第5図及び第6図は本発明の第2実
施例のそれぞれ異なる部位における断面図、第7図は上
記第2実施例における平面反射鏡の正面図である。 指定代理人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 レーザー光源からの入射光をそれに平行な2本の
    光線に分割すると共に同一光路を戻ってくる上記2本の
    光線を合成して射出光とする光学系と、上記光学系で分
    割畑れだ2本の光線を2枚の平面反射鏡との間で複数回
    反射を縁り返させた後再び上記光学系に入射させる複合
    プリズムと、上記複合プリズムと一対の平面反射鏡との
    間に配設された4分の1波長板とにより構成したことを
    特徴とする多重光路レーザー干渉計。
JP58011071A 1983-01-26 1983-01-26 多重光路レ−ザ−干渉計 Pending JPS59136604A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62235506A (ja) * 1985-12-19 1987-10-15 ジゴ− コ−ポレ−シヨン 差動平面鏡干渉計システム
EP1265081A3 (en) * 2001-06-06 2004-07-28 Agilent Technologies Inc. (a Delaware Corporation) Multi-axis interferometer with integrated optical structure and method for manufacturing rhomboid assemblies
JP2007040715A (ja) * 2005-07-29 2007-02-15 Ulvac-Riko Inc マイケルソン光干渉計、この光干渉計を用いた熱膨張計及び熱膨張量測定方法
JP2017173078A (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 光干渉長さ測定装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4990957A (ja) * 1972-12-28 1974-08-30
JPS49135646A (ja) * 1973-04-26 1974-12-27
JPS5025246A (ja) * 1973-06-28 1975-03-17
JPS5025247A (ja) * 1973-06-30 1975-03-17

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4990957A (ja) * 1972-12-28 1974-08-30
JPS49135646A (ja) * 1973-04-26 1974-12-27
JPS5025246A (ja) * 1973-06-28 1975-03-17
JPS5025247A (ja) * 1973-06-30 1975-03-17

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62235506A (ja) * 1985-12-19 1987-10-15 ジゴ− コ−ポレ−シヨン 差動平面鏡干渉計システム
EP1265081A3 (en) * 2001-06-06 2004-07-28 Agilent Technologies Inc. (a Delaware Corporation) Multi-axis interferometer with integrated optical structure and method for manufacturing rhomboid assemblies
EP1621848A1 (en) * 2001-06-06 2006-02-01 Agilent Technologies Inc. (a Delaware Corporation) Multi-axis interferometer with integrated optical structure and method for manufacturing rhomboid assemblies
JP2007040715A (ja) * 2005-07-29 2007-02-15 Ulvac-Riko Inc マイケルソン光干渉計、この光干渉計を用いた熱膨張計及び熱膨張量測定方法
JP2017173078A (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 光干渉長さ測定装置

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