JPH0711406B2 - 高精度干渉計装置 - Google Patents
高精度干渉計装置Info
- Publication number
- JPH0711406B2 JPH0711406B2 JP60171420A JP17142085A JPH0711406B2 JP H0711406 B2 JPH0711406 B2 JP H0711406B2 JP 60171420 A JP60171420 A JP 60171420A JP 17142085 A JP17142085 A JP 17142085A JP H0711406 B2 JPH0711406 B2 JP H0711406B2
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- JP
- Japan
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- optical path
- light
- reciprocating
- incident surface
- beam splitter
- Prior art date
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、干渉計、特に干渉計を用いた物体の移動量を
検出するための干渉計装置に関する。
検出するための干渉計装置に関する。
従来、物体の位置や移動量を正確に計測するために干渉
計を用いた装置が種々実用化されている。第6図はマイ
ケルソンの干渉計の原理的構成を示している。レーザー
光源1からの光束は光分割器としてのハーフミラー2で
反射光と透過光とに分割される。レーザー光源としては
He-Neレーザー等の安定なものが用いられる。ハーフミ
ラー2で反射された光束は参照波となるもので、固定鏡
3で反射されて戻りハーフミラー2を透過する。他方、
レーザー光源1から供給されてハーフミラー2を透過す
る光束は移動鏡4で反射されて戻り、ハーフミラー2で
更に反射され、前述の固定鏡からの光束と干渉してディ
テクター5上で干渉縞を形成する。移動鏡4は被測定物
体4aを載置する部材と一体となっており、被測定物体の
移動量と同量だけ移動する。移動鏡4が動くとディテク
ター上での干渉縞の明暗が変化し、その明暗の変化量に
よって移動鏡、即ち被測定物体の移動量を測定すること
が可能である。
計を用いた装置が種々実用化されている。第6図はマイ
ケルソンの干渉計の原理的構成を示している。レーザー
光源1からの光束は光分割器としてのハーフミラー2で
反射光と透過光とに分割される。レーザー光源としては
He-Neレーザー等の安定なものが用いられる。ハーフミ
ラー2で反射された光束は参照波となるもので、固定鏡
3で反射されて戻りハーフミラー2を透過する。他方、
レーザー光源1から供給されてハーフミラー2を透過す
る光束は移動鏡4で反射されて戻り、ハーフミラー2で
更に反射され、前述の固定鏡からの光束と干渉してディ
テクター5上で干渉縞を形成する。移動鏡4は被測定物
体4aを載置する部材と一体となっており、被測定物体の
移動量と同量だけ移動する。移動鏡4が動くとディテク
ター上での干渉縞の明暗が変化し、その明暗の変化量に
よって移動鏡、即ち被測定物体の移動量を測定すること
が可能である。
このような干渉計によれば、信号分割精度により使用波
長を16分割した程度までの精度で計測を行うことが可能
であり、例えば波長λ=633nmのHe-Neレーザーを用いる
場合には、0.04μm程度の測定精度が可能となる。しか
し、これよりも高精度が要求される場合には、固定鏡及
び被検物体側の移動鏡での光束の反射回数を増すことが
必要となるため、光学系が複雑となって干渉縞を形成す
る光量が減少し、信号強度が低下して検出精度を高める
ことが難しくなり、また装置全体の複雑化・大型化が避
けられなかった。
長を16分割した程度までの精度で計測を行うことが可能
であり、例えば波長λ=633nmのHe-Neレーザーを用いる
場合には、0.04μm程度の測定精度が可能となる。しか
し、これよりも高精度が要求される場合には、固定鏡及
び被検物体側の移動鏡での光束の反射回数を増すことが
必要となるため、光学系が複雑となって干渉縞を形成す
る光量が減少し、信号強度が低下して検出精度を高める
ことが難しくなり、また装置全体の複雑化・大型化が避
けられなかった。
本発明の目的は、比較的小型でありながら信号分割精度
を同一としても測定精度を格段に向上させることのでき
る干渉計装置を提供することにある。
を同一としても測定精度を格段に向上させることのでき
る干渉計装置を提供することにある。
本発明による干渉計装置は、被測定物体と一体的に移動
する移動鏡の移動量に対し、検出系での干渉縞の変化量
が4倍となるよう構成したものである。即ち、コヒーレ
ント光束を供給する光源手段、該光源手段からの光束を
所定の入射面内にて移動鏡に向かう第1光路10と固定鏡
に向かう第2光路20とに分割する光分割器、前記第1光
路上に配置され前記移動鏡との間で4つの往復光路を形
成し、これら4つの光路に沿って前記光分割器からの光
束を該移動鏡上にて4回反射させた後に前記光分割器へ
戻すための第1往復光路形成手段、前記第2光路上に配
置され前記固定鏡との間で4つの往復光路を形成し、こ
れら4つの光路に沿って前記光分割器からの光束を該固
定鏡上にて4回反射させた後に前記光分割器へ戻すため
の第2往復光路形成手段、とを有するものである。
する移動鏡の移動量に対し、検出系での干渉縞の変化量
が4倍となるよう構成したものである。即ち、コヒーレ
ント光束を供給する光源手段、該光源手段からの光束を
所定の入射面内にて移動鏡に向かう第1光路10と固定鏡
に向かう第2光路20とに分割する光分割器、前記第1光
路上に配置され前記移動鏡との間で4つの往復光路を形
成し、これら4つの光路に沿って前記光分割器からの光
束を該移動鏡上にて4回反射させた後に前記光分割器へ
戻すための第1往復光路形成手段、前記第2光路上に配
置され前記固定鏡との間で4つの往復光路を形成し、こ
れら4つの光路に沿って前記光分割器からの光束を該固
定鏡上にて4回反射させた後に前記光分割器へ戻すため
の第2往復光路形成手段、とを有するものである。
ここで、「入射面」は、該光分割器に入射する光線と、
透過及び反射する光線とを含む平面として定義されるも
のである。
透過及び反射する光線とを含む平面として定義されるも
のである。
そして、第1往復光路形成手段は、前記光分割器の入射
面と光学的に一致する第1入射面と該第1入射面と平行
な第2入射面とを有する第1偏光ビームスプリッター
と、該第1偏光ビームスプリッターの一方の入射面内に
て反射された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材
と、前記第2の入射面内にて前記移動鏡から反射して該
第1偏光ビームスプリッターを通過する光束を再度前記
移動鏡へ向ける往復反射部材と、前記第1偏光ビームス
プリッターと前記移動鏡との間の光路中に配置された四
分の一波長板とを有している。同様に、第2往復光路形
成手段は、前記光分割器の入射面と光学的に一致する第
1入射面と該第1入射面と平行な第2入射面とを有する
第2偏光ビームスプリッターと、該第2偏光ビームスプ
リッターの一方の入射面内にて反射された光束を他方の
入射面内へ導く光束移送部材と、前記第2の入射面内に
て前記固定鏡から反射して該第1偏光ビームスプリッタ
ーを通過する光束を再度前記移動鏡へ向ける往復反射部
材と、前記第2偏光ビームスプリッターと前記固定鏡と
の間の光路中に配置された四分の一波長板とを有してい
る。
面と光学的に一致する第1入射面と該第1入射面と平行
な第2入射面とを有する第1偏光ビームスプリッター
と、該第1偏光ビームスプリッターの一方の入射面内に
て反射された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材
と、前記第2の入射面内にて前記移動鏡から反射して該
第1偏光ビームスプリッターを通過する光束を再度前記
移動鏡へ向ける往復反射部材と、前記第1偏光ビームス
プリッターと前記移動鏡との間の光路中に配置された四
分の一波長板とを有している。同様に、第2往復光路形
成手段は、前記光分割器の入射面と光学的に一致する第
1入射面と該第1入射面と平行な第2入射面とを有する
第2偏光ビームスプリッターと、該第2偏光ビームスプ
リッターの一方の入射面内にて反射された光束を他方の
入射面内へ導く光束移送部材と、前記第2の入射面内に
て前記固定鏡から反射して該第1偏光ビームスプリッタ
ーを通過する光束を再度前記移動鏡へ向ける往復反射部
材と、前記第2偏光ビームスプリッターと前記固定鏡と
の間の光路中に配置された四分の一波長板とを有してい
る。
さらに、本発明では、固定鏡と移動鏡とを平面鏡にて構
成されるようにしている。
成されるようにしている。
尚、第1ビームスプリッターの入射面と第1偏光ビーム
スプリッターの入射面とが「光学的に一致する」とは、
両ビームスプリッターの間に介在する反射部材等の光学
素子を経由しても実質的に第1ビームスプリッターの入
射面が第1偏光ビームスプリッターの入射面と合致して
いることを意味する。第2偏光ビームスプリッターにつ
いても同様である。そして、第1往復光路形成手段中の
往復反射部材は、互いに直交して設けられた2つの反射
面を有し、第2往復光路形成手段中の往復反射部材は、
互いに直交して設けられた2つの反射面を有するように
構成されることが望ましい。また、第1往復光路形成手
段の前記第1入射面と前記第2入射面とは空間的に分離
された位置に設けられ、かつ第2往復光路形成手段の前
記第1入射面と前記第2入射面とは空間的に分離された
位置に設けられるように構成することが望ましい。
スプリッターの入射面とが「光学的に一致する」とは、
両ビームスプリッターの間に介在する反射部材等の光学
素子を経由しても実質的に第1ビームスプリッターの入
射面が第1偏光ビームスプリッターの入射面と合致して
いることを意味する。第2偏光ビームスプリッターにつ
いても同様である。そして、第1往復光路形成手段中の
往復反射部材は、互いに直交して設けられた2つの反射
面を有し、第2往復光路形成手段中の往復反射部材は、
互いに直交して設けられた2つの反射面を有するように
構成されることが望ましい。また、第1往復光路形成手
段の前記第1入射面と前記第2入射面とは空間的に分離
された位置に設けられ、かつ第2往復光路形成手段の前
記第1入射面と前記第2入射面とは空間的に分離された
位置に設けられるように構成することが望ましい。
以下、図示した実施例について説明する。第1図は、本
発明による第1実施例の構成を示す斜視図である。第1
図中には、光線の進行方向を矢印で示すと共に、各位置
における偏光の偏光方向を示すための矢印と記号S(入
射面に垂直),P(入射面に平行)により偏光方向の識別
を示した。
発明による第1実施例の構成を示す斜視図である。第1
図中には、光線の進行方向を矢印で示すと共に、各位置
における偏光の偏光方向を示すための矢印と記号S(入
射面に垂直),P(入射面に平行)により偏光方向の識別
を示した。
レーザー光源1から発するコヒーレント光束は、移動鏡
4と固定鏡3とに向かう第1と第2の光路に分割するた
めの光分割器としての半透過プリズム2に入射する。こ
のとき光源1からの光束は、半透過プリズム2の入射面
に平行な偏光成分のみの光線、即ちP偏光となってお
り、そのうち50%が半透過プリズム2を透過して第1光
路10に沿って進み移動鏡へ向けられ、他の50%が半透過
プリズム2の半透過面2aで反射されて第2光路20に沿っ
て進み固定鏡へ向けられる。
4と固定鏡3とに向かう第1と第2の光路に分割するた
めの光分割器としての半透過プリズム2に入射する。こ
のとき光源1からの光束は、半透過プリズム2の入射面
に平行な偏光成分のみの光線、即ちP偏光となってお
り、そのうち50%が半透過プリズム2を透過して第1光
路10に沿って進み移動鏡へ向けられ、他の50%が半透過
プリズム2の半透過面2aで反射されて第2光路20に沿っ
て進み固定鏡へ向けられる。
第1光路10上には、第1偏光ビームスプリッターPB1が
配置されており、第1偏光ビームスプリッターと移動鏡
4との間の光路中にはλ/4板Qが配置されている。第1
偏光ビームスプリッターPB1は入射面に平行なP偏光を
透過し、入射面に垂直なS偏光を反射する特性を有して
いる。従って、第1光路10に沿って半透過プリズム2か
らこの第1偏光ビームスプリッターPB1に入射するP偏
光は、半透過プリズム2の入射面と実質的に一致する第
1入射面内を透過して移動鏡4を往復する第1の往復光
路11に沿って進み、移動鏡4上の点A1で反射された後第
1偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第1偏光
ビームスプリッターPB1に戻ってきた光線は、その途中
でλ/4板Qを2回通過しているので偏光方向が90度変換
されてS偏光となっており、このため第1偏光ビームス
プリッターPB1の第1入射面内で反射される。この反射
されたS偏光は、光束移送部材としての直角プリズム6
に入射する直角プリズム6は第1偏光ビームスプリッタ
ーの第1入射面に対して45度傾斜した2つの反射面6a,6
bを有している。これに入射するS偏光は、直角プリズ
ム6の各斜面で反射されて、第1偏光ビームスプリッタ
ーPB1の第2入射面に導かれる。そしてS偏光は、第2
入射面内で反射され、移動鏡4を往復する第2往復光路
12に沿って進み、移動鏡上の点A2で反射された後第1偏
光ビームスプリッターPB1に戻る。このとき第2往復光
路中にもλ/4板Qが配置されているので、偏光方向が90
度変換されたP偏光となっており、このため第1偏光ビ
ームスプリッターPB1を第2入射面に沿って透過する。
配置されており、第1偏光ビームスプリッターと移動鏡
4との間の光路中にはλ/4板Qが配置されている。第1
偏光ビームスプリッターPB1は入射面に平行なP偏光を
透過し、入射面に垂直なS偏光を反射する特性を有して
いる。従って、第1光路10に沿って半透過プリズム2か
らこの第1偏光ビームスプリッターPB1に入射するP偏
光は、半透過プリズム2の入射面と実質的に一致する第
1入射面内を透過して移動鏡4を往復する第1の往復光
路11に沿って進み、移動鏡4上の点A1で反射された後第
1偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第1偏光
ビームスプリッターPB1に戻ってきた光線は、その途中
でλ/4板Qを2回通過しているので偏光方向が90度変換
されてS偏光となっており、このため第1偏光ビームス
プリッターPB1の第1入射面内で反射される。この反射
されたS偏光は、光束移送部材としての直角プリズム6
に入射する直角プリズム6は第1偏光ビームスプリッタ
ーの第1入射面に対して45度傾斜した2つの反射面6a,6
bを有している。これに入射するS偏光は、直角プリズ
ム6の各斜面で反射されて、第1偏光ビームスプリッタ
ーPB1の第2入射面に導かれる。そしてS偏光は、第2
入射面内で反射され、移動鏡4を往復する第2往復光路
12に沿って進み、移動鏡上の点A2で反射された後第1偏
光ビームスプリッターPB1に戻る。このとき第2往復光
路中にもλ/4板Qが配置されているので、偏光方向が90
度変換されたP偏光となっており、このため第1偏光ビ
ームスプリッターPB1を第2入射面に沿って透過する。
第2入射面に沿って第1偏光ビームスプリッターPB1を
透過したP偏光は、往復反射部材としての直角プリズム
7の互いに直交する2つの反射面で反射されて第1偏光
ビームスプリッターに戻ってくる。この往復反射部材7
によって、P偏光は進行方向を180度変換されると共に
平行移動されて第2入射面内で異なる位置、図中では下
方に変位されてくる。このP偏光は第1偏光ビームスプ
リッターをその第2入射面に沿って透過して、第3の往
復光路13に導かれ、移動鏡4上の点A3で反射された後第
1偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第3往復
光路13中にもλ/4板Qが配置されているので、偏光方向
が90度変換されたS偏光となって、第2入射面内で反射
され、直角プリズム6の各斜面で反射されて、今度は逆
に第1偏光ビームスプリッターPB1の第1入射面に導か
れる。第1入射面に達するS偏光の位置は、前記往復反
射部材7による光線の変位量に等しい量だけ移動してお
り、この位置で移動鏡4に向かう第4往復光路14に沿っ
て移動鏡へ向けて反射される。移動鏡4の点A4で反射さ
れて第1偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる光線
は、第4光路中にも配置されたλ/4板Qによって偏光方
向が90度変換されてP偏光となり、第1偏光ビームスプ
リッターPB1を第1入射面に沿って透過する。この透過
P偏光は、半透過プリズム2を透過して、後記する固定
鏡からの光線と共に検出器5に入射する。
透過したP偏光は、往復反射部材としての直角プリズム
7の互いに直交する2つの反射面で反射されて第1偏光
ビームスプリッターに戻ってくる。この往復反射部材7
によって、P偏光は進行方向を180度変換されると共に
平行移動されて第2入射面内で異なる位置、図中では下
方に変位されてくる。このP偏光は第1偏光ビームスプ
リッターをその第2入射面に沿って透過して、第3の往
復光路13に導かれ、移動鏡4上の点A3で反射された後第
1偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる。第3往復
光路13中にもλ/4板Qが配置されているので、偏光方向
が90度変換されたS偏光となって、第2入射面内で反射
され、直角プリズム6の各斜面で反射されて、今度は逆
に第1偏光ビームスプリッターPB1の第1入射面に導か
れる。第1入射面に達するS偏光の位置は、前記往復反
射部材7による光線の変位量に等しい量だけ移動してお
り、この位置で移動鏡4に向かう第4往復光路14に沿っ
て移動鏡へ向けて反射される。移動鏡4の点A4で反射さ
れて第1偏光ビームスプリッターPB1に戻ってくる光線
は、第4光路中にも配置されたλ/4板Qによって偏光方
向が90度変換されてP偏光となり、第1偏光ビームスプ
リッターPB1を第1入射面に沿って透過する。この透過
P偏光は、半透過プリズム2を透過して、後記する固定
鏡からの光線と共に検出器5に入射する。
尚、第2A図は入射面に平行な面での光線の進行順序を示
す側面図であり、第2B図は入射面に垂直な面での第2光
路中の光線の進行順序を示す平面図である。各図におい
て、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際には
同一直線上に重複する光路を、分かり易くするために故
意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線の入
射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして示し
た。
す側面図であり、第2B図は入射面に垂直な面での第2光
路中の光線の進行順序を示す平面図である。各図におい
て、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際には
同一直線上に重複する光路を、分かり易くするために故
意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線の入
射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして示し
た。
以上が、光分割器としての半透過プリズム2を透過して
移動反射鏡4に向かい、4回の反射を受けて戻ってくる
ための光学系である。そして、半透過プリズム2の半透
過面2aで反射される第2光路20、即ち、固定鏡3で4回
の反射を受けて戻ってくるための光学系は、光路屈曲用
の反射鏡Mを介してはいるが、実質的に前記の第1光路
と等価である。具体的には、第1図に示した如く、第1
光路10における第1偏光ビームスプリッターPB1が第2
偏光ビームスプリッターPB2に対応し、光束移送部材と
しての直角プリズム6が直角プリズム8に対応し、さら
に往復反射部材としての直角プリズム7が直角プリズム
9に対応する。そして、第2偏光ビームスプリッターPB
2と固定鏡3との間の各光路中に、λ/4板Qが配置され
ており、これを往復通過する直線偏光がその偏光方向を
90度変換されることも同様である。
移動反射鏡4に向かい、4回の反射を受けて戻ってくる
ための光学系である。そして、半透過プリズム2の半透
過面2aで反射される第2光路20、即ち、固定鏡3で4回
の反射を受けて戻ってくるための光学系は、光路屈曲用
の反射鏡Mを介してはいるが、実質的に前記の第1光路
と等価である。具体的には、第1図に示した如く、第1
光路10における第1偏光ビームスプリッターPB1が第2
偏光ビームスプリッターPB2に対応し、光束移送部材と
しての直角プリズム6が直角プリズム8に対応し、さら
に往復反射部材としての直角プリズム7が直角プリズム
9に対応する。そして、第2偏光ビームスプリッターPB
2と固定鏡3との間の各光路中に、λ/4板Qが配置され
ており、これを往復通過する直線偏光がその偏光方向を
90度変換されることも同様である。
従って、半透過プリズム2で反射されて第2光路を進む
P偏光は、反射鏡Mで反射された後、第2偏光ビームス
プリッターPB2の第1入射面を透過し、まず固定鏡上の
点B1で反射され、λ/4板Qを往復通過して(第1往復光
路21)S偏光となり、光束移送部材としての直角プリズ
ム8を通って第2偏光ビームスプリッターの第2入射面
内に導かれる。そして固定鏡上の点B2で反射され、λ/4
板Qを往復通過して(第2往復光路22)P偏光となり、
往復反射部材としての直角プリズム9を経由し、点B3で
の反射を受けてλ/4板Qを往復通過して(第3往復光路
23)S偏光となる。次に、再び光束移送部材としての直
角プリズム8を通って第2偏光ビームスプリッターPB2
の第1入射面内に戻り、固定鏡上の点B4で反射されてλ
/4板Qを往復通過して(第4往復光路24)P偏光となっ
た後、第2偏光ビームスプリッターPB2を透過する。そ
して、反射鏡Mを経てビームスプリッター2に戻り、こ
こで反射されて第2光路に沿って移動鏡4から戻ってく
る光線とともに検出器5に入射する。
P偏光は、反射鏡Mで反射された後、第2偏光ビームス
プリッターPB2の第1入射面を透過し、まず固定鏡上の
点B1で反射され、λ/4板Qを往復通過して(第1往復光
路21)S偏光となり、光束移送部材としての直角プリズ
ム8を通って第2偏光ビームスプリッターの第2入射面
内に導かれる。そして固定鏡上の点B2で反射され、λ/4
板Qを往復通過して(第2往復光路22)P偏光となり、
往復反射部材としての直角プリズム9を経由し、点B3で
の反射を受けてλ/4板Qを往復通過して(第3往復光路
23)S偏光となる。次に、再び光束移送部材としての直
角プリズム8を通って第2偏光ビームスプリッターPB2
の第1入射面内に戻り、固定鏡上の点B4で反射されてλ
/4板Qを往復通過して(第4往復光路24)P偏光となっ
た後、第2偏光ビームスプリッターPB2を透過する。そ
して、反射鏡Mを経てビームスプリッター2に戻り、こ
こで反射されて第2光路に沿って移動鏡4から戻ってく
る光線とともに検出器5に入射する。
上記の構成において、各偏光ビームスプリッターPB1,PB
2の第1入射面は、第1往復光路11,21と第4往復光路1
4,24とを含む面であり、第2入射面は、第2往復光路1
2,22と第3往復光路13,23とを含む面である。そして、
第1偏光ビームスプリッターPB1と移動鏡4、及び第2
偏光ビームスプリッターPB2と固定鏡3との間に配置さ
れるλ/4板Qを、第1図に示したごとく第1と第4の往
復光路で共用すると共に、第2と第3の往復光路で共用
するのみならず、第1から第4までの4つの往復光路を
横切るように配置された大きなλ/4板Qとして一体的に
設けることも可能である。
2の第1入射面は、第1往復光路11,21と第4往復光路1
4,24とを含む面であり、第2入射面は、第2往復光路1
2,22と第3往復光路13,23とを含む面である。そして、
第1偏光ビームスプリッターPB1と移動鏡4、及び第2
偏光ビームスプリッターPB2と固定鏡3との間に配置さ
れるλ/4板Qを、第1図に示したごとく第1と第4の往
復光路で共用すると共に、第2と第3の往復光路で共用
するのみならず、第1から第4までの4つの往復光路を
横切るように配置された大きなλ/4板Qとして一体的に
設けることも可能である。
さて、第3図の斜視図に示した本発明による第2実施例
は、上記第1実施例と基本的には同一であるが、移動鏡
4での第2往復光路12から第3往復光路13へ光線を反射
するための往復反射部材(直角プリズム7)と、固定鏡
3での第2往復光路22から第3往復光路23へ光線を反射
するための往復反射部材(直角プリズム9)とを1つの
直角プリズムで共用する構成とした点で異なっている。
そして、このために移動鏡4側の第1光路中における往
復反射部材に達する光路と、固定鏡3の第2光路中にお
ける往復反射部材に達する光路とを第3の偏光ビームス
プリッターPB3で交差させると共に、第3偏光ビームス
プリッターPB3の移動鏡4側、即ち第1偏光ビームスプ
リッターPB1との間に、λ/2板Hが挿入されている。
は、上記第1実施例と基本的には同一であるが、移動鏡
4での第2往復光路12から第3往復光路13へ光線を反射
するための往復反射部材(直角プリズム7)と、固定鏡
3での第2往復光路22から第3往復光路23へ光線を反射
するための往復反射部材(直角プリズム9)とを1つの
直角プリズムで共用する構成とした点で異なっている。
そして、このために移動鏡4側の第1光路中における往
復反射部材に達する光路と、固定鏡3の第2光路中にお
ける往復反射部材に達する光路とを第3の偏光ビームス
プリッターPB3で交差させると共に、第3偏光ビームス
プリッターPB3の移動鏡4側、即ち第1偏光ビームスプ
リッターPB1との間に、λ/2板Hが挿入されている。
第4A図は入射面に平行な面での光線の進行順序を示す側
面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第2光路中
の光線の進行順序を示す平面図である。これらの図にお
いても、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際
には同一直線上に重複する光路を、分かり易くするため
に故意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線
の入射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして
示した。
面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第2光路中
の光線の進行順序を示す平面図である。これらの図にお
いても、光線の進む経路に沿って矢印を記したが、実際
には同一直線上に重複する光路を、分かり易くするため
に故意に分離して示すと共に、移動鏡と固定鏡での光線
の入射角・反射角も実際の垂直状態から故意にずらして
示した。
このような第2実施例の構成において、移動鏡4側の第
2往復光路12を経て、第1偏光ビームスプリッターPB1
を透過したP偏光は、λ/2板Hを通過することによっ
て、偏光方向が90度変換されてS偏光となり、第3偏光
ビームスプリッターPB3で反射されて、直角プリズム30
に入射する。直角プリズム30では、各反射面で反射され
ることによって進行方向が180度変換されると共に、同
一入射面内の位置が変位され、蓋び第3偏光ビームスプ
リッターPB3で反射されて、λ/2板Hを通過する。λ/2
板Hを通過した光線は、P偏光となって第1偏光ビーム
スプリッターPB1を透過して、第3往復光路に沿って移
動鏡4に達する。他方、固定鏡3側の第2往復光路22を
経て、第2偏光ビームスプリッターPB2を透過したP偏
光は、反射鏡Mで反射されて、第3偏光ビームスプリッ
ターPB3を透過して直角プリズム30に入射し、同様に各
反射面で反射させることによって進行方向が180度変換
されると共に、同一入射面内での位置が変位され、再び
第3偏光ビームスプリッターPB3を透過する。そして反
射鏡Mで反射されてそのまま第2偏光ビームスプリッタ
ーPB2に達し、これを透過して第3往復光路23に沿って
固定鏡3に達する。
2往復光路12を経て、第1偏光ビームスプリッターPB1
を透過したP偏光は、λ/2板Hを通過することによっ
て、偏光方向が90度変換されてS偏光となり、第3偏光
ビームスプリッターPB3で反射されて、直角プリズム30
に入射する。直角プリズム30では、各反射面で反射され
ることによって進行方向が180度変換されると共に、同
一入射面内の位置が変位され、蓋び第3偏光ビームスプ
リッターPB3で反射されて、λ/2板Hを通過する。λ/2
板Hを通過した光線は、P偏光となって第1偏光ビーム
スプリッターPB1を透過して、第3往復光路に沿って移
動鏡4に達する。他方、固定鏡3側の第2往復光路22を
経て、第2偏光ビームスプリッターPB2を透過したP偏
光は、反射鏡Mで反射されて、第3偏光ビームスプリッ
ターPB3を透過して直角プリズム30に入射し、同様に各
反射面で反射させることによって進行方向が180度変換
されると共に、同一入射面内での位置が変位され、再び
第3偏光ビームスプリッターPB3を透過する。そして反
射鏡Mで反射されてそのまま第2偏光ビームスプリッタ
ーPB2に達し、これを透過して第3往復光路23に沿って
固定鏡3に達する。
第5図の斜視図に示した第3実施例では、光源手段1か
ら、P偏光とS偏光との互いに直交する直線偏光のコヒ
ーレント光束を供給する構成とし、このために光源から
の光束を移動鏡4と固定鏡3とに分離する光分割器2を
も偏光ビームスプリッターで構成したものである。従っ
て、前述の第2実施例における光分割器2と第3偏光ビ
ームスプリッターPB3とを一体の偏光ビームスプリッタ
ーとして構成し、また固定鏡3側の第2光路上に新たに
λ/2板Hを配置したものである。
ら、P偏光とS偏光との互いに直交する直線偏光のコヒ
ーレント光束を供給する構成とし、このために光源から
の光束を移動鏡4と固定鏡3とに分離する光分割器2を
も偏光ビームスプリッターで構成したものである。従っ
て、前述の第2実施例における光分割器2と第3偏光ビ
ームスプリッターPB3とを一体の偏光ビームスプリッタ
ーとして構成し、また固定鏡3側の第2光路上に新たに
λ/2板Hを配置したものである。
このような第3実施例の構成において、光源手段1から
供給されるP偏光は、光分割器2としての偏光ビームス
プリッターを透過して第1偏光ビームスプリッターPB1
に達し、以降の光路は前述の第2実施例と全く同様にし
て、移動鏡4での4回の反射を受けた後、再び光分割器
2に戻り、これを透過して検出器5に入射する。他方、
光源手段1から供給されるS偏光は、光分割器2として
の偏光ビームスプリッターで反射された後に、λ/2板H
を通過し、ここで偏光方向の90度の回転を受けてP偏光
となり、第2偏光ビームスプリッターPB2に達する。第
2偏光ビームスプリッターPB2以降の光路は前述の第2
実施例と全く同様であり、固定鏡3での4回の反射の受
けた後、再び第2偏光ビームスプリッターPB2に戻りP
偏光の状態でこれを透過し、λ/2板Hに達する。そして
λ/2板Hで偏光方向の90度の回転を受けてS偏光に戻
り、ビームスプリッター2としての偏光ビームスプリッ
ターによって反射されて、検出器5に入射する。
供給されるP偏光は、光分割器2としての偏光ビームス
プリッターを透過して第1偏光ビームスプリッターPB1
に達し、以降の光路は前述の第2実施例と全く同様にし
て、移動鏡4での4回の反射を受けた後、再び光分割器
2に戻り、これを透過して検出器5に入射する。他方、
光源手段1から供給されるS偏光は、光分割器2として
の偏光ビームスプリッターで反射された後に、λ/2板H
を通過し、ここで偏光方向の90度の回転を受けてP偏光
となり、第2偏光ビームスプリッターPB2に達する。第
2偏光ビームスプリッターPB2以降の光路は前述の第2
実施例と全く同様であり、固定鏡3での4回の反射の受
けた後、再び第2偏光ビームスプリッターPB2に戻りP
偏光の状態でこれを透過し、λ/2板Hに達する。そして
λ/2板Hで偏光方向の90度の回転を受けてS偏光に戻
り、ビームスプリッター2としての偏光ビームスプリッ
ターによって反射されて、検出器5に入射する。
上記第3実施例の如く、光源手段1からあらかじめP偏
光及びS偏光を供給する場合には、両偏光の周波数を若
干異なる値としておき、検出器5によってこれらの干渉
による唸りを検出することによって、干渉縞の測定精度
を高めることも可能である。
光及びS偏光を供給する場合には、両偏光の周波数を若
干異なる値としておき、検出器5によってこれらの干渉
による唸りを検出することによって、干渉縞の測定精度
を高めることも可能である。
以上の如く、本発明によれば移動鏡及び固定鏡におい
て、おのおの4回の反射を行うことができるため、従来
と同程度の波長分解能を有する場合にも、一挙に4倍の
精度での測定が可能となり、極めて精度の高い測定が可
能となる。しかも、光学系の構成を余り複雑化すること
なく、また偏光によって光束を繰り返し各反射面へ効率
良く導く構成であるため、4回反射に必要な長い光路の
割には光量の減衰が少なく、信号強度を大きく低下させ
る恐れもない。
て、おのおの4回の反射を行うことができるため、従来
と同程度の波長分解能を有する場合にも、一挙に4倍の
精度での測定が可能となり、極めて精度の高い測定が可
能となる。しかも、光学系の構成を余り複雑化すること
なく、また偏光によって光束を繰り返し各反射面へ効率
良く導く構成であるため、4回反射に必要な長い光路の
割には光量の減衰が少なく、信号強度を大きく低下させ
る恐れもない。
第1図は本発明による第1実施例の構成を示す斜視図、
第2A図は第1実施例において入射面に平行な面での光線
の進行順序を示す側面図であり、第2B図は入射面に垂直
な面での第2光路中の光線の進行順序を示す平面図、第
3図は第2実施例の構成を示す斜視図、第4A図は第2実
施例において入射面に平行な面での光線の進行順序を示
す側面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第2光
路中の光線の進行順序を示す平面図、第5図は第3実施
例の構成を示す斜視図、第6図はマイケルソンの干渉計
の原理的構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1……光源手段 2……ビームスプリッター 3……固定鏡 4……移動鏡 5……検出器 PB1……第1偏光ビームスプリッター PB2……第2偏光ビームスプリッター PB3……第3偏光ビームスプリッター 6,8……光束移送部材 7,9,30……往復反射部材 Q……λ/4板 H……λ/2板
第2A図は第1実施例において入射面に平行な面での光線
の進行順序を示す側面図であり、第2B図は入射面に垂直
な面での第2光路中の光線の進行順序を示す平面図、第
3図は第2実施例の構成を示す斜視図、第4A図は第2実
施例において入射面に平行な面での光線の進行順序を示
す側面図であり、第4B図は入射面に垂直な面での第2光
路中の光線の進行順序を示す平面図、第5図は第3実施
例の構成を示す斜視図、第6図はマイケルソンの干渉計
の原理的構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1……光源手段 2……ビームスプリッター 3……固定鏡 4……移動鏡 5……検出器 PB1……第1偏光ビームスプリッター PB2……第2偏光ビームスプリッター PB3……第3偏光ビームスプリッター 6,8……光束移送部材 7,9,30……往復反射部材 Q……λ/4板 H……λ/2板
Claims (3)
- 【請求項1】コヒーレント光束を供給する光源手段、 該光源手段からの光束を所定の入射面内にて移動鏡に向
かう第1光路と固定鏡に向かう第2光路とに分割する光
分割器、 前記第1光路上に配置され前記移動鏡との間で4つの往
復光路を形成し、これら4つの光路に沿って前記光分割
器からの光束を該移動鏡上にて4回反射させた後に前記
光分割器へ戻すための第1往復光路形成手段、 前記第2光路上に配置され前記固定鏡との間で4つの往
復光路を形成し、これら4つの光路に沿って前記光分割
器からの光束を該固定鏡上にて4回反射させた後に前記
光分割器へ戻すための第1往復光路形成手段、とを有
し、 前記第1往復光路形成手段は、前記光分割器の入射面と
光学的に一致する第1入射面と該第1入射面と平行な第
2入射面とを有する第1偏光ビームスプリッターと、該
第1偏光ビームスプリッターの一方の入射面内にて反射
された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材と、前
記第2の入射面内にて前記移動鏡から反射されて該第1
偏光ビームスプリッターを通過する光束を前記移動鏡の
異なる位置へ向けて反射する往復反射部材と、前記第1
偏光ビームスプリッターと前記移動鏡との間の光路中に
配置された四分の一波長板とを有し、 前記第2往復光路形成手段は、前記光分割器の入射面と
光学的に一致する第1入射面と該第1入射面と平行な第
2入射面とを有する第2偏光ビームスプリッターと、該
第2偏光ビームスプリッターの一方の入射面内にて反射
された光束を他方の入射面内へ導く光束移送部材と、前
記第2の入射面内にて前記固定鏡から反射されて該第2
偏光ビームスプリッターを通過する光束を前記固定鏡の
異なる位置へ向けて反射する往復反射部材と、前記第2
偏光ビームスプリッターと前記固定鏡との間の光路中に
配置された四分の一波長板とを有し、 前記固定鏡と前記移動鏡とは、平面鏡にて構成されるこ
とを特徴とする高精度干渉計装置。 - 【請求項2】前記第1往復光路形成手段中の前記往復反
射部材は、互いに直交して設けられた2つの反射面を有
し、前記第2往復光路形成手段中の前記往復反射部材
は、互いに直交して設けられた2つの反射面を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高精度干渉
計装置。 - 【請求項3】前記第1往復光路形成手段中の前記第1入
射面と前記第2入射面とは空間的に分離された位置に設
けられ、、前記第2往復光路形成手段中の前記第1入射
面と前記第2入射面とは空間的に分離された位置に設け
られることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高
精度干渉計装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60171420A JPH0711406B2 (ja) | 1985-08-03 | 1985-08-03 | 高精度干渉計装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60171420A JPH0711406B2 (ja) | 1985-08-03 | 1985-08-03 | 高精度干渉計装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6232305A JPS6232305A (ja) | 1987-02-12 |
JPH0711406B2 true JPH0711406B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=15922800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60171420A Expired - Lifetime JPH0711406B2 (ja) | 1985-08-03 | 1985-08-03 | 高精度干渉計装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0711406B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5631523A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-30 | Lemfoerder Metallwaren Ag | Ball joint |
JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
-
1985
- 1985-08-03 JP JP60171420A patent/JPH0711406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5631523A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-30 | Lemfoerder Metallwaren Ag | Ball joint |
JPS58169004A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気中での高精度干渉測長法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6232305A (ja) | 1987-02-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |