JP2691899B2 - 干渉計 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、干渉計及びこの干渉計用の光源装置に関す
るものであり、特に単一軸モードで発振する半導体レー
ザを光源装置として用いた干渉計に関するものである。 （従来の技術） 従来から、第１図、第２図に示すように、干渉計用の
光源装置１の発光源として、He−Neレーザ等のガスレー
ザ２を利用したものが知られている。干渉計は、その光
源装置１から出射された光束Ｐをビームスプリッタとし
てのハーフミラー３により測定光束P1と参照光束P3とに
分割し、測定光束P1は測定光路の被測定位置に配設され
た反射手段としての移動コーナキューブ４により反射さ
せ、参照光束P2は参照光路に配設された参照用コーナキ
ューブ５により反射させて、干渉手段をも兼用するハー
フミラー３の箇所で干渉させて、干渉光P3を偏光ビーム
スプリッタ６に導き、この偏光ビームスプリッタ６によ
り、干渉光をＰ成分とＳ成分とに分離して、そのＰ成分
の干渉光を検出器７に導き、Ｓ成分の干渉光を検出器８
に導き、移動コーナキューブ４の移動に基づく干渉状態
の変化により、検出器７、８から90度の位相ずれを有す
る干渉信号Q1、Q2（第６図参照）を出力させ、この干渉
信号Q1、Q2を信号処理回路に導き、その信号処理回路に
より所定の信号処理を行なって、移動コーナキューブ４
までの距離を測定するようになっている。 ところで、ガスレーザ２を利用した光源装置１では第
３図に示すように互いに直交するＰ‖、Ｐ⊥を有する複
数本のスペクトル線が現れ、このガスレーザ２から出射
された光束を干渉計として用いることは好ましくないの
で、互いに直交する偏光成分Ｐ‖、Ｐ⊥の一方を取り除
くための偏光子９が設けられている。偏光子９を通過す
る光束は、Ｐ‖、Ｐ⊥のいずれか一方の偏光成分であ
り、その偏光子９を通過した光束はλ/4板結晶11に導か
れる。 λ/4板結晶11はビームスプリッタ６に関してのＰ偏光
成分とＳ偏光成分との間に90゜の位相差を与えるための
位相子として用いられ、第４図に示すように、入射光線
Ｍ（ガスレーザ２の出射光線）の直線偏光面（入射光線
Ｍの進行方向を含みかつ進行方向｛レーザー光の出射方
向｝に垂直に振動する直線偏光Ｋを含む面）と入射光線
Ｍの進行方向に垂直な面との交わりによって定義される
交線Ｔとλ/4板結晶11の光学軸Ｑとのなす角度θが正確
に45゜（＋あるいは−）である場合、直線偏光Ｋの入射
光線がλ/4板結晶11の０を通過する際に円偏光に変換さ
れ、角度θが45゜以外の場合、直線偏光Ｋから楕円偏光
に（あるいはその逆に）変換される。すなわち、直線偏
光Ｋを円偏光に変換することにより、Ｐ成分とＳ成分と
の間に正確にπ/2（90゜）の位相差が与えられる。 であるから、λ/4板結晶11を通して、円偏光を得るた
めには、入射光線Ｍの直線偏光面と入射光線Ｍの進行方
向と直交する平面とによって定義される交線Ｔがλ/4板
結晶11の光学軸Ｑに対して為す角度θを正確に45゜にセ
ットしなければらない。そのため、ガスレーザ２自体を
回転させるかあるいはλ/4板結晶11自体を回転させるか
しなければならない。しかし、ガスレーザー管それ自体
を回転させるのは回転機構が大型となり、一方、λ/4板
結晶11それ自体を回転させるのはその回転に応じて偏光
ビームスプリッタ６を回転させなければならないので、
いずれも好ましくなく、そこで、λ/2板10を回転させ
て、第５図に示すように直線偏光面（交線Ｔ）を回転さ
せるようにしている。 このλ/2板10によれば、直線偏光面は結晶の光学軸
Ｑ′を含む面（主断面）内に屈折され、射出光線の直線
偏光面は入射光線と主断面とがなす角度θの二倍の角度
だけ回転させられる。 光源装置１をこのように構成すると、検出器７、８か
ら得られる干渉信号Q1、Q2は第６図に示すように正確に
90゜位相がずれたものとなり、移動コーナキューブ４の
方向弁別、干渉信号の高分解能化が可能となる。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、この従来の光線装置１を用いた干渉計で
は、発光源がガスレーザ２であるので、互いに直交する
複数のスペクトル線Ｐ‖、Ｐ⊥が現れ、その一方の成分
を取り除くために偏光子９が必要であり、その直線偏光
面の方向が各ガスレーザ２毎にバラつくので、その方向
を見い出すためにガスレーザ管それ自体又は偏光子９を
回転させなければならないと共に、λ/2板10をλ/4板結
晶11と偏光子９との間に設けてλ/4板結晶11への入射光
線の直線偏光面をλ/4板結晶11の光軸方向と正確に45゜
となるように、λ/2板10を回転させなければならず、い
ずれにしても、レーザ管それ自体と偏光子９あるいは偏
光子９とλ/2板10には必ず回転機構を設けて調整しなけ
ればならないことになり、回転調整が面倒である。ま
た、偏光子９とλ/2板10等はそれ自体高価であり、コス
トが全体的にアップするという問題点もある。さらに、
ガスレーザそれ自体が大型なうえに偏光子９、λ/2板10
を設けなければならないために光源装置１それ自体が大
型化するとい問題点もある。 （発明の目的） 本発明の目的は、半導体レーザから出射されたレーザ
光束に、簡単な構成によって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分
とにπ/2の位相ずれを正確に与えることができる干渉計
を提供する。 （発明の構成） 本発明の干渉計は、 単一軸モードで発振し、直線偏光の光束を発する半導
体レーザを有する光源部と、 該光源部から射出された直線偏光の光束が、互いにπ
/2位相のずれたＰ偏光とＳ偏光成分が生じるように該半
導体レーザに対して位置合わせされて配置されたλ/4波
長板と、 λ/4波長板を通過した光束を測定光束と参照光束に分
割するビームスプリッタと、 参照光束を反射する第１反射手段と 被測定位置に配置されて前記測定光束を反射する第２
反射手段と、 前記第１第２反射手段により反射された測定光束と前記
参照光と干渉させる干渉手段と、 該干渉手段によって得られた干渉光をπ/2位相のずれ
たＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離する偏光ビームスプリ
ッタとからなる。 （実施例） 以下に本発明の干渉計の実施例を図面を参照しつつ説
明する。 第７図、第８図において、20は光源装置で、光源装置
20は半導体レーザ21とコリメートレンズ22とλ/4板結晶
23とを有する。半導体レーザ21には、ここでは、単一軸
モードで発振するものが用いられている。この半導体レ
ーザ21には、第９図に示すプレートタイプのものと、第
10図に示すカンタイプのものとがあるが、ここではプレ
ートタイプのものを用いて説明を行なうことにする。な
お、21aはPN接合面、21bはレーザチップである。 そのプレートタイプの単一軸モードで発振する半導体
レーザ21は、その出射光が直線偏光Ｋであり、かつ、そ
の直線偏光面がPN接合面21aに平行であるという性質を
有している。そのPN接合面21aの方向性は、目視で見分
けることができる。一方、λ/4板結晶23の光学軸Ｑの方
向も通常方向性が明示されている。よって、干渉計の基
板上で、半導体レーザ21のPN接合面21aの方向とλ/4板
結晶23の光学軸Ｑの方向とを45゜に調整すること（交線
Ｔと光学軸Ｑとの為す角度θを45゜にすること。）は容
易であり、このように半導体レーザ21を取り付け固定す
ることにより半導体レーザ21それ自体を回転させる必要
性がなくなる。 半導体レーザ21のPN接合面21aをλ/4板結晶23の光学
軸Ｑの方向に対し45゜傾けると、後述する偏光ビームス
プリッタに関し、λ/4板結晶23からπ/2だけ位相のずれ
たＰ偏光成分とＳ偏光成分とがビームスプリッタとして
のハーフミラー24に向って出射されることになる。偏光
ビームスプリッタに関してのＰ偏光成分とＳ偏光成分と
を有する光束は、そのハーフミラー24を通過して測定光
束P1となり、そのハーフミラー24により反射された光束
は参照光束P2となる。 測定光束P1は測定光路の被測定位置に配置された移動
コーナキューブ25により反射されてハーフミラー24に再
び戻り、参照光束P2は参照光路に配設された参照用コー
ナキューブ26により反射されて再びハーフミラー24に戻
り、両反射光束はそのハーフミラー24により干渉光P3と
なる。すなわち、ハーフミラー24は干渉手段としても機
能する。この干渉光P3は偏光ビームスプリッタ27に導か
れ、偏光ビームスプリッタ27によってＳ成分とＰ成分と
が分離され、Ｐ偏光成分を有する干渉光は検出器28に導
かれ、Ｓ偏光成分を有する干渉光は検出器29に導かれ
る。検出器28、29は移動コーナキューブ25の移動に基づ
く干渉光の変化に90゜位相のずれた干渉信号Q1、Q2を出
力する（第12図、第13図参照）。その干渉信号Q1、Q2は
第11図に示す信号処理回路に入力されている。なお、移
動コーナキューブ25は測定機の移動ステージ（図示を略
す）に設置されている。 次に、信号処理回路について第11図〜第13図を参照し
つつ説明する。 第11図において、51、51′は検出機28、29から出力さ
れる干渉信号Q1、Q2を増幅する増幅器である。その干渉
信号Q1、Q2はハーフミラー24から移動コーナキューブ25
までの距離より参照用コーナキューブ26までの距離を引
いた距離Ｌを横軸にとるとλ/2毎の周期波となる。52、
53はとの増幅器51、51′から出力される電気信号を方形
波Q1′、Q2′（第12図、第13図参照）に整形するシュミ
ット回路、54、55はインバータ、56、57はシュミット回
路52、53から出力される方形波Q1′、Q2の立上り時ワン
ショットパルスC1、C2を発生するワンショット回路、5
8、59はその方形波Q1′、Q2′の立下り時にワンショッ
トパルスC1′、C2′を発生するワンショット回路、61は
移動コーナキューブ25がＸ方向に移動しているときに各
ワンショット回路56〜59で発生するワンショットパルス
C1、C2、C1′、C2′をアップカウントパルスとして出力
するアップカウントゲート回路で、アンド回路62〜65と
オア回路66とから構成されている。71は移動コーナキュ
ーブ25がＸ方向と反対方向に移動しているときに、各ワ
ンショット回路56〜59で発生したワンショットパルス
C1、C2、C1′、C2′をダウンカウントパルスとして出力
するダウンカウントゲート回路で、アンド回路72〜75と
オア回路76とから構成されている。 移動コーナキューブ25が原点Ｏにあるとすると、検出
器28、29から出力される干渉信号Q1、Q2は一定であり、
変化していない。ここで、移動コーナキューブ25を原点
ＯからＸ方向に移動させる。すると、距離Ｌが連続的に
変化する。その際、測定光P1と測定光P2との距離Ｌがλ
/2だけ増加する毎に干渉信号Q1、Q2の振幅が周期的に変
化する。 その干渉信号Q1、Q2はπ/2の位相がずれているので、
移動コーナキューブプリズム25がλ/8移動する毎にワン
ショットパルスC1、C2、C1′、C2′が発生することにな
る。このワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′はアン
ド回路62〜65の入力端子ｂに入力されている。アンド回
路62、75の入力端子ａにはインバータ55の出力Q2′が入
力され、アンド回路63、74の入力端子ａには矩形波Q1′
が入力され、アンド回路64、73の入力端子ａには矩形波
Q2′が入力され、アンド回路65、72の入力端子ａにはイ
ンバータ54の出力Q1′が入力されている。 移動コーナキューブ25を矢印Ｘ方向に移動させたと
き、アンド回路62〜65の入力端子ｂにはその入力端子ａ
がＨレベルのときにワンショットパルスC1、C2、C1′、
C2′が入力され、アンド回路72〜75の入力端子ｂにはそ
の入力端子ａがＬレベルのときにワンショットパルス
C1、C2、C1′、C2′が入力されるから、アンド回路62〜
65はワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′を通過さ
せ、アンド回路72〜75はそのワンショットパルスC1、
C2、C1′、C2′の通過を阻止する。よって、アップカウ
ントゲート回路61からアップカウントパルスが出力され
る。 ここで、たとえば、第12図に示す点Ｚにおいて、移動
コーナキューブ25を矢印Ｘ方向と反対方向に移動させた
とする。すると、第13図に示すような干渉信号Q1、Q2が
得られる。この干渉信号Q1、Q2は第12図に示す干渉信号
Q1、Q2の点Ｚを原点OZとして折り返した波形となってい
る。すなわち、移動コーナキューブ25を矢印Ｘ方向と反
対方向に移動させると、第12図に示す矩形波Q1′、Q2′
の立ち下がりが立ち上がりとなり、矩形波Q1′、Q2′の
立ち下がりが立ち上りとなるような矩形波Q1′、Q2′が
得られることになり、移動コーナキューブ25を矢印Ｘ方
向と反対方向に移動させたとき、アンド回路62〜65の入
力端子ｂにはその入力端子ａがＬレベルのときにワンシ
ョットパルスC1、C2、C1′、C2′が入力され、アンド回
路72〜75の入力端子ｂにはその入力端子ａがＨレベルの
ときにワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′が入力さ
れるから、アンド回路62〜65はワンショットパルスC1、
C2、C1′、C2′の通過を阻止し、アンド回路72〜75はそ
のワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′を通過させ
る。よって、ダウンカウントゲート回路62からダウンカ
ウントパルスが出力される。 よって、このものを測長機に用い、移動ステージの原
点からの移動に応じて、たとえば、原点から離れる方向
に移動コーナキューブ25が移動しているときにはアップ
カウントパルスの個数を加算して逐次表示器に表示さ
せ、移動コーナキューブ25の移動方向が途中で反対方向
に転じたときにはダウンカウントパルスによって現在の
カウント値から減算することにすれば、移動コーナキュ
ーブ25の位置を逐次知ることができることになる。 （発明の効果） 本発明に係る干渉計は、以上説明したように、半導体
レーザからの光束がビームスプリッタにより測定光束と
参照光束とに分離される前に、その光束をλ/4波長板に
入射させてπ/2位相のずれたＰ偏光成分とＳ偏光成分と
を生じさせる構成を採用することにより、位相ずれに関
する光学的条件を参照光路と測定光路とで同等としたの
で、簡単な構成によって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに
π/2の位相ずれを正確に与えることができるという効果
を奏する。
るものであり、特に単一軸モードで発振する半導体レー
ザを光源装置として用いた干渉計に関するものである。 （従来の技術） 従来から、第１図、第２図に示すように、干渉計用の
光源装置１の発光源として、He−Neレーザ等のガスレー
ザ２を利用したものが知られている。干渉計は、その光
源装置１から出射された光束Ｐをビームスプリッタとし
てのハーフミラー３により測定光束P1と参照光束P3とに
分割し、測定光束P1は測定光路の被測定位置に配設され
た反射手段としての移動コーナキューブ４により反射さ
せ、参照光束P2は参照光路に配設された参照用コーナキ
ューブ５により反射させて、干渉手段をも兼用するハー
フミラー３の箇所で干渉させて、干渉光P3を偏光ビーム
スプリッタ６に導き、この偏光ビームスプリッタ６によ
り、干渉光をＰ成分とＳ成分とに分離して、そのＰ成分
の干渉光を検出器７に導き、Ｓ成分の干渉光を検出器８
に導き、移動コーナキューブ４の移動に基づく干渉状態
の変化により、検出器７、８から90度の位相ずれを有す
る干渉信号Q1、Q2（第６図参照）を出力させ、この干渉
信号Q1、Q2を信号処理回路に導き、その信号処理回路に
より所定の信号処理を行なって、移動コーナキューブ４
までの距離を測定するようになっている。 ところで、ガスレーザ２を利用した光源装置１では第
３図に示すように互いに直交するＰ‖、Ｐ⊥を有する複
数本のスペクトル線が現れ、このガスレーザ２から出射
された光束を干渉計として用いることは好ましくないの
で、互いに直交する偏光成分Ｐ‖、Ｐ⊥の一方を取り除
くための偏光子９が設けられている。偏光子９を通過す
る光束は、Ｐ‖、Ｐ⊥のいずれか一方の偏光成分であ
り、その偏光子９を通過した光束はλ/4板結晶11に導か
れる。 λ/4板結晶11はビームスプリッタ６に関してのＰ偏光
成分とＳ偏光成分との間に90゜の位相差を与えるための
位相子として用いられ、第４図に示すように、入射光線
Ｍ（ガスレーザ２の出射光線）の直線偏光面（入射光線
Ｍの進行方向を含みかつ進行方向｛レーザー光の出射方
向｝に垂直に振動する直線偏光Ｋを含む面）と入射光線
Ｍの進行方向に垂直な面との交わりによって定義される
交線Ｔとλ/4板結晶11の光学軸Ｑとのなす角度θが正確
に45゜（＋あるいは−）である場合、直線偏光Ｋの入射
光線がλ/4板結晶11の０を通過する際に円偏光に変換さ
れ、角度θが45゜以外の場合、直線偏光Ｋから楕円偏光
に（あるいはその逆に）変換される。すなわち、直線偏
光Ｋを円偏光に変換することにより、Ｐ成分とＳ成分と
の間に正確にπ/2（90゜）の位相差が与えられる。 であるから、λ/4板結晶11を通して、円偏光を得るた
めには、入射光線Ｍの直線偏光面と入射光線Ｍの進行方
向と直交する平面とによって定義される交線Ｔがλ/4板
結晶11の光学軸Ｑに対して為す角度θを正確に45゜にセ
ットしなければらない。そのため、ガスレーザ２自体を
回転させるかあるいはλ/4板結晶11自体を回転させるか
しなければならない。しかし、ガスレーザー管それ自体
を回転させるのは回転機構が大型となり、一方、λ/4板
結晶11それ自体を回転させるのはその回転に応じて偏光
ビームスプリッタ６を回転させなければならないので、
いずれも好ましくなく、そこで、λ/2板10を回転させ
て、第５図に示すように直線偏光面（交線Ｔ）を回転さ
せるようにしている。 このλ/2板10によれば、直線偏光面は結晶の光学軸
Ｑ′を含む面（主断面）内に屈折され、射出光線の直線
偏光面は入射光線と主断面とがなす角度θの二倍の角度
だけ回転させられる。 光源装置１をこのように構成すると、検出器７、８か
ら得られる干渉信号Q1、Q2は第６図に示すように正確に
90゜位相がずれたものとなり、移動コーナキューブ４の
方向弁別、干渉信号の高分解能化が可能となる。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、この従来の光線装置１を用いた干渉計で
は、発光源がガスレーザ２であるので、互いに直交する
複数のスペクトル線Ｐ‖、Ｐ⊥が現れ、その一方の成分
を取り除くために偏光子９が必要であり、その直線偏光
面の方向が各ガスレーザ２毎にバラつくので、その方向
を見い出すためにガスレーザ管それ自体又は偏光子９を
回転させなければならないと共に、λ/2板10をλ/4板結
晶11と偏光子９との間に設けてλ/4板結晶11への入射光
線の直線偏光面をλ/4板結晶11の光軸方向と正確に45゜
となるように、λ/2板10を回転させなければならず、い
ずれにしても、レーザ管それ自体と偏光子９あるいは偏
光子９とλ/2板10には必ず回転機構を設けて調整しなけ
ればならないことになり、回転調整が面倒である。ま
た、偏光子９とλ/2板10等はそれ自体高価であり、コス
トが全体的にアップするという問題点もある。さらに、
ガスレーザそれ自体が大型なうえに偏光子９、λ/2板10
を設けなければならないために光源装置１それ自体が大
型化するとい問題点もある。 （発明の目的） 本発明の目的は、半導体レーザから出射されたレーザ
光束に、簡単な構成によって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分
とにπ/2の位相ずれを正確に与えることができる干渉計
を提供する。 （発明の構成） 本発明の干渉計は、 単一軸モードで発振し、直線偏光の光束を発する半導
体レーザを有する光源部と、 該光源部から射出された直線偏光の光束が、互いにπ
/2位相のずれたＰ偏光とＳ偏光成分が生じるように該半
導体レーザに対して位置合わせされて配置されたλ/4波
長板と、 λ/4波長板を通過した光束を測定光束と参照光束に分
割するビームスプリッタと、 参照光束を反射する第１反射手段と 被測定位置に配置されて前記測定光束を反射する第２
反射手段と、 前記第１第２反射手段により反射された測定光束と前記
参照光と干渉させる干渉手段と、 該干渉手段によって得られた干渉光をπ/2位相のずれ
たＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離する偏光ビームスプリ
ッタとからなる。 （実施例） 以下に本発明の干渉計の実施例を図面を参照しつつ説
明する。 第７図、第８図において、20は光源装置で、光源装置
20は半導体レーザ21とコリメートレンズ22とλ/4板結晶
23とを有する。半導体レーザ21には、ここでは、単一軸
モードで発振するものが用いられている。この半導体レ
ーザ21には、第９図に示すプレートタイプのものと、第
10図に示すカンタイプのものとがあるが、ここではプレ
ートタイプのものを用いて説明を行なうことにする。な
お、21aはPN接合面、21bはレーザチップである。 そのプレートタイプの単一軸モードで発振する半導体
レーザ21は、その出射光が直線偏光Ｋであり、かつ、そ
の直線偏光面がPN接合面21aに平行であるという性質を
有している。そのPN接合面21aの方向性は、目視で見分
けることができる。一方、λ/4板結晶23の光学軸Ｑの方
向も通常方向性が明示されている。よって、干渉計の基
板上で、半導体レーザ21のPN接合面21aの方向とλ/4板
結晶23の光学軸Ｑの方向とを45゜に調整すること（交線
Ｔと光学軸Ｑとの為す角度θを45゜にすること。）は容
易であり、このように半導体レーザ21を取り付け固定す
ることにより半導体レーザ21それ自体を回転させる必要
性がなくなる。 半導体レーザ21のPN接合面21aをλ/4板結晶23の光学
軸Ｑの方向に対し45゜傾けると、後述する偏光ビームス
プリッタに関し、λ/4板結晶23からπ/2だけ位相のずれ
たＰ偏光成分とＳ偏光成分とがビームスプリッタとして
のハーフミラー24に向って出射されることになる。偏光
ビームスプリッタに関してのＰ偏光成分とＳ偏光成分と
を有する光束は、そのハーフミラー24を通過して測定光
束P1となり、そのハーフミラー24により反射された光束
は参照光束P2となる。 測定光束P1は測定光路の被測定位置に配置された移動
コーナキューブ25により反射されてハーフミラー24に再
び戻り、参照光束P2は参照光路に配設された参照用コー
ナキューブ26により反射されて再びハーフミラー24に戻
り、両反射光束はそのハーフミラー24により干渉光P3と
なる。すなわち、ハーフミラー24は干渉手段としても機
能する。この干渉光P3は偏光ビームスプリッタ27に導か
れ、偏光ビームスプリッタ27によってＳ成分とＰ成分と
が分離され、Ｐ偏光成分を有する干渉光は検出器28に導
かれ、Ｓ偏光成分を有する干渉光は検出器29に導かれ
る。検出器28、29は移動コーナキューブ25の移動に基づ
く干渉光の変化に90゜位相のずれた干渉信号Q1、Q2を出
力する（第12図、第13図参照）。その干渉信号Q1、Q2は
第11図に示す信号処理回路に入力されている。なお、移
動コーナキューブ25は測定機の移動ステージ（図示を略
す）に設置されている。 次に、信号処理回路について第11図〜第13図を参照し
つつ説明する。 第11図において、51、51′は検出機28、29から出力さ
れる干渉信号Q1、Q2を増幅する増幅器である。その干渉
信号Q1、Q2はハーフミラー24から移動コーナキューブ25
までの距離より参照用コーナキューブ26までの距離を引
いた距離Ｌを横軸にとるとλ/2毎の周期波となる。52、
53はとの増幅器51、51′から出力される電気信号を方形
波Q1′、Q2′（第12図、第13図参照）に整形するシュミ
ット回路、54、55はインバータ、56、57はシュミット回
路52、53から出力される方形波Q1′、Q2の立上り時ワン
ショットパルスC1、C2を発生するワンショット回路、5
8、59はその方形波Q1′、Q2′の立下り時にワンショッ
トパルスC1′、C2′を発生するワンショット回路、61は
移動コーナキューブ25がＸ方向に移動しているときに各
ワンショット回路56〜59で発生するワンショットパルス
C1、C2、C1′、C2′をアップカウントパルスとして出力
するアップカウントゲート回路で、アンド回路62〜65と
オア回路66とから構成されている。71は移動コーナキュ
ーブ25がＸ方向と反対方向に移動しているときに、各ワ
ンショット回路56〜59で発生したワンショットパルス
C1、C2、C1′、C2′をダウンカウントパルスとして出力
するダウンカウントゲート回路で、アンド回路72〜75と
オア回路76とから構成されている。 移動コーナキューブ25が原点Ｏにあるとすると、検出
器28、29から出力される干渉信号Q1、Q2は一定であり、
変化していない。ここで、移動コーナキューブ25を原点
ＯからＸ方向に移動させる。すると、距離Ｌが連続的に
変化する。その際、測定光P1と測定光P2との距離Ｌがλ
/2だけ増加する毎に干渉信号Q1、Q2の振幅が周期的に変
化する。 その干渉信号Q1、Q2はπ/2の位相がずれているので、
移動コーナキューブプリズム25がλ/8移動する毎にワン
ショットパルスC1、C2、C1′、C2′が発生することにな
る。このワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′はアン
ド回路62〜65の入力端子ｂに入力されている。アンド回
路62、75の入力端子ａにはインバータ55の出力Q2′が入
力され、アンド回路63、74の入力端子ａには矩形波Q1′
が入力され、アンド回路64、73の入力端子ａには矩形波
Q2′が入力され、アンド回路65、72の入力端子ａにはイ
ンバータ54の出力Q1′が入力されている。 移動コーナキューブ25を矢印Ｘ方向に移動させたと
き、アンド回路62〜65の入力端子ｂにはその入力端子ａ
がＨレベルのときにワンショットパルスC1、C2、C1′、
C2′が入力され、アンド回路72〜75の入力端子ｂにはそ
の入力端子ａがＬレベルのときにワンショットパルス
C1、C2、C1′、C2′が入力されるから、アンド回路62〜
65はワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′を通過さ
せ、アンド回路72〜75はそのワンショットパルスC1、
C2、C1′、C2′の通過を阻止する。よって、アップカウ
ントゲート回路61からアップカウントパルスが出力され
る。 ここで、たとえば、第12図に示す点Ｚにおいて、移動
コーナキューブ25を矢印Ｘ方向と反対方向に移動させた
とする。すると、第13図に示すような干渉信号Q1、Q2が
得られる。この干渉信号Q1、Q2は第12図に示す干渉信号
Q1、Q2の点Ｚを原点OZとして折り返した波形となってい
る。すなわち、移動コーナキューブ25を矢印Ｘ方向と反
対方向に移動させると、第12図に示す矩形波Q1′、Q2′
の立ち下がりが立ち上がりとなり、矩形波Q1′、Q2′の
立ち下がりが立ち上りとなるような矩形波Q1′、Q2′が
得られることになり、移動コーナキューブ25を矢印Ｘ方
向と反対方向に移動させたとき、アンド回路62〜65の入
力端子ｂにはその入力端子ａがＬレベルのときにワンシ
ョットパルスC1、C2、C1′、C2′が入力され、アンド回
路72〜75の入力端子ｂにはその入力端子ａがＨレベルの
ときにワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′が入力さ
れるから、アンド回路62〜65はワンショットパルスC1、
C2、C1′、C2′の通過を阻止し、アンド回路72〜75はそ
のワンショットパルスC1、C2、C1′、C2′を通過させ
る。よって、ダウンカウントゲート回路62からダウンカ
ウントパルスが出力される。 よって、このものを測長機に用い、移動ステージの原
点からの移動に応じて、たとえば、原点から離れる方向
に移動コーナキューブ25が移動しているときにはアップ
カウントパルスの個数を加算して逐次表示器に表示さ
せ、移動コーナキューブ25の移動方向が途中で反対方向
に転じたときにはダウンカウントパルスによって現在の
カウント値から減算することにすれば、移動コーナキュ
ーブ25の位置を逐次知ることができることになる。 （発明の効果） 本発明に係る干渉計は、以上説明したように、半導体
レーザからの光束がビームスプリッタにより測定光束と
参照光束とに分離される前に、その光束をλ/4波長板に
入射させてπ/2位相のずれたＰ偏光成分とＳ偏光成分と
を生じさせる構成を採用することにより、位相ずれに関
する光学的条件を参照光路と測定光路とで同等としたの
で、簡単な構成によって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに
π/2の位相ずれを正確に与えることができるという効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の干渉計の光学系の構成を示す図、第２図
は第１図に示す干渉計に用いる光源装置の光学系の斜視
図、第３図はその第１図に示すガスレーザの発振スペク
トル特性図、第４図はその第１図に示すλ/4板の作用を
説明するための図、第５図はその第１図に示すλ/2板の
作用を説明するための図、第６図はその第１図に示す検
出器から出力される干渉信号の出力特性図、第７図は本
発明に係る干渉計の光学系の構成を示す図、第８図は第
７図に示す干渉計に用いる光源装置の光学系の斜視図、
第９図、第10図は本発明に係る半導体レーザの正面構成
を示す図、第11図は本発明に係る干渉計の信号処理回路
図、第12図、第13図はその信号処理回路のタイミング図
である。 20……光源装置、21……半導体レーザ 23……λ/4板結晶、24……ハーフミラー 25……移動コーナキューブ 26……参照用コーナキューブ 27……偏光ビームスプリッタ 28、29……検出器、21a……PN接合面 Ｑ……光学軸
は第１図に示す干渉計に用いる光源装置の光学系の斜視
図、第３図はその第１図に示すガスレーザの発振スペク
トル特性図、第４図はその第１図に示すλ/4板の作用を
説明するための図、第５図はその第１図に示すλ/2板の
作用を説明するための図、第６図はその第１図に示す検
出器から出力される干渉信号の出力特性図、第７図は本
発明に係る干渉計の光学系の構成を示す図、第８図は第
７図に示す干渉計に用いる光源装置の光学系の斜視図、
第９図、第10図は本発明に係る半導体レーザの正面構成
を示す図、第11図は本発明に係る干渉計の信号処理回路
図、第12図、第13図はその信号処理回路のタイミング図
である。 20……光源装置、21……半導体レーザ 23……λ/4板結晶、24……ハーフミラー 25……移動コーナキューブ 26……参照用コーナキューブ 27……偏光ビームスプリッタ 28、29……検出器、21a……PN接合面 Ｑ……光学軸
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．単一軸モードで発振し、直線偏光の光束を発する半
導体レーザを有する光源部と、 該光源部から射出された直線偏光の光束が、互いにπ/2
位相のずれたＰ偏光とＳ偏光成分が生じるように該半導
体レーザに対して位置合わせされて配置されたλ/4波長
板と、 λ/4波長板を通過した光束を測定光束と参照光束とに分
割するビームスプリッタと、 参照光束を反射する第１反射手段と 被測定位置に配置されて前記測定光束を反射する第２反
射手段と、 前記第１第２反射手段により反射された測定光束と前記
参照光と干渉させる干渉手段と、 該干渉手段によって得られた干渉光を互いにπ/2位相の
ずれたＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離する偏光ビームス
プリッタとからなることを特徴とする干渉計。 ２．前記λ/4波長板は、前記半導体レーザのpn接合面に
対してλ/4波長板の光学軸とが45゜傾けて位置合わせさ
れて配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の干渉計。 ３．前記偏光ビームスプリッタは、前記干渉手段によっ
て得られた干渉光が互いにπ/2位相のずれたＰ偏光とＳ
偏光成分に分離するように前記位相子と位置が関係づけ
られていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
載の干渉計。 ４．上記偏光ビームスプリッタで分離されたＰ偏光成分
とＳ偏光成分の光束をそれぞれ受光する受光部と、受光
部から得られたπ/2位相のずれた２つの信号をから移動
距離を求める処理部とを設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245972A JP2691899B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245972A JP2691899B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6488202A JPS6488202A (en) | 1989-04-03 |
| JP2691899B2 true JP2691899B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=17141574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62245972A Expired - Lifetime JP2691899B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691899B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11132718A (ja) | 1997-10-31 | 1999-05-21 | Topcon Corp | 干渉計測装置及び干渉計測装置用プローブ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61215903A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Yamazaki Mazak Corp | レ−ザ測長器 |
| JPS61283190A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Nec Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62177403A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-04 | Omron Tateisi Electronics Co | 光変位測定装置 |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP62245972A patent/JP2691899B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6488202A (en) | 1989-04-03 |
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