JPH08320206A - 光波干渉測定装置および光波干渉測定方法 - Google Patents
光波干渉測定装置および光波干渉測定方法Info
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- JPH08320206A JPH08320206A JP8079515A JP7951596A JPH08320206A JP H08320206 A JPH08320206 A JP H08320206A JP 8079515 A JP8079515 A JP 8079515A JP 7951596 A JP7951596 A JP 7951596A JP H08320206 A JPH08320206 A JP H08320206A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
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- G—PHYSICS
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光路の屈折率変動に起因する測長誤差を補正
することができ、且つクロストークの低減された測定精
度の高い光波干渉測定。 【解決手段】 測定光路を介して第２干渉光生成系に入
射する第２の光および第３の光からなる測定光と、参照
光路を介して第３干渉光生成系に入射する第２の光およ
び第３の光からなる参照光とが同一光路上で結合される
ことが実質的にないように、測定光の光路と参照光の光
路とを互いに空間的に分離させるための光路分離手段と
を備え、第１干渉光に基づいて測定された移動鏡の変位
量を、第２干渉光および第３干渉光に基づいて測定され
た測定光路中の屈折率変動情報に基づいて補正する。
することができ、且つクロストークの低減された測定精
度の高い光波干渉測定。 【解決手段】 測定光路を介して第２干渉光生成系に入
射する第２の光および第３の光からなる測定光と、参照
光路を介して第３干渉光生成系に入射する第２の光およ
び第３の光からなる参照光とが同一光路上で結合される
ことが実質的にないように、測定光の光路と参照光の光
路とを互いに空間的に分離させるための光路分離手段と
を備え、第１干渉光に基づいて測定された移動鏡の変位
量を、第２干渉光および第３干渉光に基づいて測定され
た測定光路中の屈折率変動情報に基づいて補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光波干渉測定装置お
よび光波干渉測定方法に関し、特に高精度な変位計測を
行うための光波干渉測定装置および光波干渉測定方法に
関するものである。
よび光波干渉測定方法に関し、特に高精度な変位計測を
行うための光波干渉測定装置および光波干渉測定方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２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１２の光波干渉測定装置
は、移動鏡６の光軸方向（図中矢印方向）の変位量Ｄを
測長するものである。測長用光源１２は、周波数ω1 の
光と周波数ω1'（ω1'＝ω1 ＋Δω1 ）の光とを含む光
を射出する。この２つの光は、周波数が互いにわずかに
異なり、偏光方位が互いに直交している。
成を概略的に示す図である。図１２の光波干渉測定装置
は、移動鏡６の光軸方向（図中矢印方向）の変位量Ｄを
測長するものである。測長用光源１２は、周波数ω1 の
光と周波数ω1'（ω1'＝ω1 ＋Δω1 ）の光とを含む光
を射出する。この２つの光は、周波数が互いにわずかに
異なり、偏光方位が互いに直交している。
【０００３】この２つの異なる周波数の光は、ビームス
プリッター１３を介して偏光ビームスプリッタ４に入射
し、周波数ω1'の光と周波数ω1 の光とに分離される。
周波数ω1'の光は参照光となり、固定鏡５で反射された
後、再び偏光ビームスプリッタ４に戻る。また、周波数
ω1 の光は測定光となり、移動鏡６で反射された後、再
び偏光ビームスプリッタ４に戻る。
プリッター１３を介して偏光ビームスプリッタ４に入射
し、周波数ω1'の光と周波数ω1 の光とに分離される。
周波数ω1'の光は参照光となり、固定鏡５で反射された
後、再び偏光ビームスプリッタ４に戻る。また、周波数
ω1 の光は測定光となり、移動鏡６で反射された後、再
び偏光ビームスプリッタ４に戻る。
【０００４】偏光ビームスプリッタ４に戻ってきた測定
光と参照光とは、同一光路に沿って偏光ビームスプリッ
タ４から射出される。同一光路に沿って偏光ビームスプ
リッタ４から射出された測定光と参照光とは、偏光子３
１を介して干渉する。偏光素子３１は、具体的には参照
光の偏光方位と測定光の偏光方位とに対してそれぞれ４
５°傾いて配置された偏光板である。偏光素子３１を介
して生成された干渉光は、光電変換手段１６で受光され
る。光電変換手段１６で変換された測定ビート信号（周
波数Δω1 ）３４は、位相計１７に入力される。
光と参照光とは、同一光路に沿って偏光ビームスプリッ
タ４から射出される。同一光路に沿って偏光ビームスプ
リッタ４から射出された測定光と参照光とは、偏光子３
１を介して干渉する。偏光素子３１は、具体的には参照
光の偏光方位と測定光の偏光方位とに対してそれぞれ４
５°傾いて配置された偏光板である。偏光素子３１を介
して生成された干渉光は、光電変換手段１６で受光され
る。光電変換手段１６で変換された測定ビート信号（周
波数Δω1 ）３４は、位相計１７に入力される。
【０００５】一方、測長用光源１２から射出された２つ
の異なる周波数の光の一部はビームスプリッタ１３によ
って反射され、偏光素子３０を介して干渉する。偏光素
子３０を介して生成された干渉光は光電変換手段１４に
よって検出され、参照信号（周波数Δω1 ）３３として
位相計１７に入力される。なお、偏光素子３０は、偏光
素子３１と同様に２つの異なる周波数の光を偏光干渉さ
せる偏光板である。位相計１７は、参照信号３３に対す
る測定ビート信号３４の位相変化を測定することによっ
て移動鏡６の変位量Ｄｍを求め、その変位量情報を信号
４０として演算器３５に出力する。
の異なる周波数の光の一部はビームスプリッタ１３によ
って反射され、偏光素子３０を介して干渉する。偏光素
子３０を介して生成された干渉光は光電変換手段１４に
よって検出され、参照信号（周波数Δω1 ）３３として
位相計１７に入力される。なお、偏光素子３０は、偏光
素子３１と同様に２つの異なる周波数の光を偏光干渉さ
せる偏光板である。位相計１７は、参照信号３３に対す
る測定ビート信号３４の位相変化を測定することによっ
て移動鏡６の変位量Ｄｍを求め、その変位量情報を信号
４０として演算器３５に出力する。
【０００６】ところで、図１２のような光波の干渉によ
る測長を精密（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）の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、図１２
に示すように、測定光路中の空気の屈折率変動に起因す
る測長誤差の補正手段としてエアセンサ３２を備えてい
る。すなわち、エアセンサ３２を用いて測定光路中の大
気の温度、圧力、湿度を測定し、この測定結果に基づい
て光の波長を補正することによって、空気の屈折率変動
に起因する測長誤差を補正している。
る測長を精密（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）の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、図１２
に示すように、測定光路中の空気の屈折率変動に起因す
る測長誤差の補正手段としてエアセンサ３２を備えてい
る。すなわち、エアセンサ３２を用いて測定光路中の大
気の温度、圧力、湿度を測定し、この測定結果に基づい
て光の波長を補正することによって、空気の屈折率変動
に起因する測長誤差を補正している。
【０００７】すなわち、真の変位量をＤとし、空気の屈
折率をｎとし、ｎは空間的に一様であるとすると、光波
干渉測定装置で測定される変位量Ｄｍは、
折率をｎとし、ｎは空間的に一様であるとすると、光波
干渉測定装置で測定される変位量Ｄｍは、
【数１】Ｄｍ＝ｎＤ・・・（１） と表される。
【０００８】ここで、ｎを光の波長を用いて表すと、
【数２】Ｄｍ＝λ0 Ｄ／λ・・・（２） 但し、λ＝ｃ／ωとなる。ここで、λ0 は真空中の光の
波長であり、λは測定光路に沿った光の波長である。
波長であり、λは測定光路に沿った光の波長である。
【０００９】なお、波長λは、測定光路中の空気の温
度、圧力、湿度に依存する量である。したがって、測定
光路に沿った空気の温度、圧力、湿度をエアセンサ３２
で測定することにより、波長λを求めることができる。
すなわち、演算器３５は、位相計１７からの変位Ｄｍの
信号４０と、エアセンサ３２からの温度、圧力、湿度の
測定信号４１と、式（２）に示す演算式とに基づいて、
移動鏡６の真の変位量Ｄを求めることができる。
度、圧力、湿度に依存する量である。したがって、測定
光路に沿った空気の温度、圧力、湿度をエアセンサ３２
で測定することにより、波長λを求めることができる。
すなわち、演算器３５は、位相計１７からの変位Ｄｍの
信号４０と、エアセンサ３２からの温度、圧力、湿度の
測定信号４１と、式（２）に示す演算式とに基づいて、
移動鏡６の真の変位量Ｄを求めることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
技術では、測定光路の１箇所のみにおいて空気の温度、
圧力、湿度をエアセンサで検出している。このため、空
気の屈折率が測定光路に沿って一様に変動している場合
には正確な補正が可能であるが、空気の屈折率が測定光
路上において局所的に変動している場合には、空気の屈
折率変動に起因する測長誤差を正確に補正することがで
きないという不都合があった。
技術では、測定光路の１箇所のみにおいて空気の温度、
圧力、湿度をエアセンサで検出している。このため、空
気の屈折率が測定光路に沿って一様に変動している場合
には正確な補正が可能であるが、空気の屈折率が測定光
路上において局所的に変動している場合には、空気の屈
折率変動に起因する測長誤差を正確に補正することがで
きないという不都合があった。
【００１１】そこで、本発明者等は、特願平６−３３５
６９６号の明細書および図面において、２つの異なる周
波数の光を用いて空気の屈折率変動に起因する測長誤差
を補正することの可能な光波干渉測定装置を提案してい
る。なお、特願平６−３３５６９６号の明細書および図
面に開示された光波干渉測定装置は、本件出願時に未だ
公開されておらず、本件出願の従来技術に属していな
い。
６９６号の明細書および図面において、２つの異なる周
波数の光を用いて空気の屈折率変動に起因する測長誤差
を補正することの可能な光波干渉測定装置を提案してい
る。なお、特願平６−３３５６９６号の明細書および図
面に開示された光波干渉測定装置は、本件出願時に未だ
公開されておらず、本件出願の従来技術に属していな
い。
【００１２】図１１は、特願平６−３３５６９６号の明
細書および図面に開示の光波干渉測定装置の構成を概略
的に示す図である。なお、図１１において、図１２の従
来の光波干渉測定装置の構成要素と同様な要素について
は同じ参照符号を付している。以下、図１１の装置との
相違に着目して図１１の装置の説明を行い、重複する説
明を省略する。
細書および図面に開示の光波干渉測定装置の構成を概略
的に示す図である。なお、図１１において、図１２の従
来の光波干渉測定装置の構成要素と同様な要素について
は同じ参照符号を付している。以下、図１１の装置との
相違に着目して図１１の装置の説明を行い、重複する説
明を省略する。
【００１３】図１１の光波干渉測定装置では、測長用光
源１２から射出される光と同じ光路上に、２つの異なる
周波数ω2 （基本波）およびω3 （第２高調波：２ω2
＝ω3 ）のレーザ光を結合させている。こうして、この
２つの異なる周波数のレーザ光により、測長用干渉計の
光路中での空気（または他の気体等）の屈折率変動を求
めることができる。
源１２から射出される光と同じ光路上に、２つの異なる
周波数ω2 （基本波）およびω3 （第２高調波：２ω2
＝ω3 ）のレーザ光を結合させている。こうして、この
２つの異なる周波数のレーザ光により、測長用干渉計の
光路中での空気（または他の気体等）の屈折率変動を求
めることができる。
【００１４】図１１の光波干渉測定装置では、光源１か
ら射出された周波数ω2 の光の一部が第２高調波発生素
子（以下、「ＳＨＧ変換素子」という）２をそのまま透
過し、残部はＳＨＧ変換素子２によって周波数ω3 （２
ω2 ＝ω3 ）の光に変換される。なお、ＳＨＧ変換素子
２を介した周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の偏光
方位は、測長用光源１２から射出される光の偏光方位に
対して４５°の角度をなしている。周波数ω2 の光およ
び周波数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミラーか
らなる周波数結合素子３によって測長用光源１２から射
出された周波数ω1 の光と同一光路上に結合する。結合
された光は、同じ光路を介して、たとえば偏光ビームス
プリッタからなる偏光分離素子４に入射する。
ら射出された周波数ω2 の光の一部が第２高調波発生素
子（以下、「ＳＨＧ変換素子」という）２をそのまま透
過し、残部はＳＨＧ変換素子２によって周波数ω3 （２
ω2 ＝ω3 ）の光に変換される。なお、ＳＨＧ変換素子
２を介した周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の偏光
方位は、測長用光源１２から射出される光の偏光方位に
対して４５°の角度をなしている。周波数ω2 の光およ
び周波数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミラーか
らなる周波数結合素子３によって測長用光源１２から射
出された周波数ω1 の光と同一光路上に結合する。結合
された光は、同じ光路を介して、たとえば偏光ビームス
プリッタからなる偏光分離素子４に入射する。
【００１５】周波数ω2 の光および周波数ω3 の光は、
偏光分離素子４によって、固定鏡５側に反射される光
（参照光）と移動鏡６側へ透過する光（測定光）とに分
割される。参照光と測定光とは、その偏光方位が互いに
直交しているが、いずれも周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光をそれぞれ含んでいる。その後、固定鏡５およ
び移動鏡６でそれぞれ反射された参照光および測定光
（それぞれ周波数ω2 の光および周波数ω3 の光を含
む）は、偏光分離素子４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４によって、固定鏡５側に反射される光
（参照光）と移動鏡６側へ透過する光（測定光）とに分
割される。参照光と測定光とは、その偏光方位が互いに
直交しているが、いずれも周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光をそれぞれ含んでいる。その後、固定鏡５およ
び移動鏡６でそれぞれ反射された参照光および測定光
（それぞれ周波数ω2 の光および周波数ω3 の光を含
む）は、偏光分離素子４に入射して結合され、同一光路
に沿って射出される。
【００１６】偏光分離素子４で結合された周波数ω2 の
光および周波数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミ
ラーからなる周波数分離素子７で反射される。こうし
て、周波数ω2 の光および周波数ω3 の光は、周波数分
離素子７を透過する周波数ω1の光と分離され、たとえ
ば偏光ビームスプリッタからなる偏光分離素子２０に入
射する。偏光分離素子２０は、移動鏡６で反射された測
定光（周波数ω2 の光および周波数ω3 の光）を透過
し、固定鏡５で反射された参照光（周波数ω2 の光およ
び周波数ω3 の光）を反射する。
光および周波数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミ
ラーからなる周波数分離素子７で反射される。こうし
て、周波数ω2 の光および周波数ω3 の光は、周波数分
離素子７を透過する周波数ω1の光と分離され、たとえ
ば偏光ビームスプリッタからなる偏光分離素子２０に入
射する。偏光分離素子２０は、移動鏡６で反射された測
定光（周波数ω2 の光および周波数ω3 の光）を透過
し、固定鏡５で反射された参照光（周波数ω2 の光およ
び周波数ω3 の光）を反射する。
【００１７】偏光分離素子２０を透過した周波数ω2 の
光および周波数ω3 の光のうち周波数ω2 の光は、ＳＨ
Ｇ変換素子８によって周波数ω3 （２ω2 ＝ω3 ）の光
に変換される。一方、周波数ω3 の光は、ＳＨＧ変換素
子８をそのまま透過する。その結果、ＳＨＧ変換素子８
によって周波数ω2 から周波数ω3 に変換された光と移
動鏡６で反射された周波数ω3 の光とが干渉し、その干
渉光が光電変換手段１０によって検出される。また、偏
光分離素子２０で反射された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光についても、ＳＨＧ変換素子９の作用によ
り、周波数ω2 から周波数ω3 に変換された光と固定鏡
５で反射された周波数ω3 の光との干渉光が光電変換手
段１１で検出される。
光および周波数ω3 の光のうち周波数ω2 の光は、ＳＨ
Ｇ変換素子８によって周波数ω3 （２ω2 ＝ω3 ）の光
に変換される。一方、周波数ω3 の光は、ＳＨＧ変換素
子８をそのまま透過する。その結果、ＳＨＧ変換素子８
によって周波数ω2 から周波数ω3 に変換された光と移
動鏡６で反射された周波数ω3 の光とが干渉し、その干
渉光が光電変換手段１０によって検出される。また、偏
光分離素子２０で反射された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光についても、ＳＨＧ変換素子９の作用によ
り、周波数ω2 から周波数ω3 に変換された光と固定鏡
５で反射された周波数ω3 の光との干渉光が光電変換手
段１１で検出される。
【００１８】光電変換手段１０および１１でそれぞれ検
出された干渉信号３６および３７は、位相計１８に入力
される。位相計１８では、干渉信号３７（参照信号）に
対する干渉信号３６（測定信号）の位相変化を測定す
る。こうして、周波数ω3 の光に対する光路長変化Ｄ
（ω3 ）と周波数ω2 の光に対する光路長変化Ｄ
（ω2 ）との差すなわち｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を
求めることができる。位相計１８で求められた｛Ｄ（ω
3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号３９は、演算器１９に
供給される。
出された干渉信号３６および３７は、位相計１８に入力
される。位相計１８では、干渉信号３７（参照信号）に
対する干渉信号３６（測定信号）の位相変化を測定す
る。こうして、周波数ω3 の光に対する光路長変化Ｄ
（ω3 ）と周波数ω2 の光に対する光路長変化Ｄ
（ω2 ）との差すなわち｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を
求めることができる。位相計１８で求められた｛Ｄ（ω
3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号３９は、演算器１９に
供給される。
【００１９】演算器１９では、測長用光源１２を用いた
測長用干渉計で測定した移動鏡６の変位量Ｄｍを補正
し、真の変位量（幾何学的な距離）Ｄが求められる。以
下、移動鏡６の変位量Ｄｍから真の変位量（幾何学的な
距離）Ｄへの補正について説明する。周波数ω1 、ω2
およびω3 の光に対する光路長変化Ｄ（ω1 ）、Ｄ（ω
2 ）およびＤ（ω3 ）は、それぞれ次の式（３）乃至
（５）により表される。
測長用干渉計で測定した移動鏡６の変位量Ｄｍを補正
し、真の変位量（幾何学的な距離）Ｄが求められる。以
下、移動鏡６の変位量Ｄｍから真の変位量（幾何学的な
距離）Ｄへの補正について説明する。周波数ω1 、ω2
およびω3 の光に対する光路長変化Ｄ（ω1 ）、Ｄ（ω
2 ）およびＤ（ω3 ）は、それぞれ次の式（３）乃至
（５）により表される。
【００２０】
【数３】 Ｄ（ω1 ）＝〔１＋Ｎ・Ｆ（ω1 ）〕・Ｄ ・・・（３）
【数４】 Ｄ（ω2 ）＝〔１＋Ｎ・Ｆ（ω2 ）〕・Ｄ ・・・（４）
【数５】 Ｄ（ω3 ）＝〔１＋Ｎ・Ｆ（ω3 ）〕・Ｄ ・・・（５）
【００２１】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（ω）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
ωのみに依存する関数である。上述の式（３）乃至
（５）より、幾何学的距離Ｄは次の式（６）によって与
えられる。
空気の密度である。また、Ｆ（ω）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
ωのみに依存する関数である。上述の式（３）乃至
（５）より、幾何学的距離Ｄは次の式（６）によって与
えられる。
【数６】 Ｄ＝Ｄ（ω1 ）−Ａ〔Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）〕・・・（６） 但し、Ａ＝Ｆ（ω1 ）／〔Ｆ（ω3 ）−Ｆ（ω2 ）〕で
ある。
ある。
【００２２】式（６）の右辺第２項のＤ（ω3 ）−Ｄ
（ω2 ）は、上述したように、位相計１８によって求め
ることができる。また、右辺第１項のＤ（ω1 ）は、位
相計１７によって求めることができる。したがって、演
算器１９では、位相計１７の出力信号３８と位相計１８
の出力信号３９とに基づいて、式（６）の演算式によ
り、測長用干渉計で測定した変位量Ｄ（ω1 ）を補正
し、真の変位量Ｄを求めることができる。
（ω2 ）は、上述したように、位相計１８によって求め
ることができる。また、右辺第１項のＤ（ω1 ）は、位
相計１７によって求めることができる。したがって、演
算器１９では、位相計１７の出力信号３８と位相計１８
の出力信号３９とに基づいて、式（６）の演算式によ
り、測長用干渉計で測定した変位量Ｄ（ω1 ）を補正
し、真の変位量Ｄを求めることができる。
【００２３】図１１の光波干渉測定装置では、光源１か
らの周波数ω2 の光および周波数ω3 の光が、測長用光
源１２から射出された測長用の光と同一の光路を通る。
このため、空気の屈折率変動が測定光路に沿って一様で
ない場合も、空気の屈折率変動に起因する測長誤差を補
正し、移動鏡の光軸方向の変位量を高精度に測定するこ
とができる。
らの周波数ω2 の光および周波数ω3 の光が、測長用光
源１２から射出された測長用の光と同一の光路を通る。
このため、空気の屈折率変動が測定光路に沿って一様で
ない場合も、空気の屈折率変動に起因する測長誤差を補
正し、移動鏡の光軸方向の変位量を高精度に測定するこ
とができる。
【００２４】しかしながら、図１１の光波干渉測定装置
では、移動鏡６で反射された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光からなる測定光と、固定鏡５で反射された周
波数ω2 の光および周波数ω3 の光からなる参照光と
が、偏光分離素子４で一旦結合され、その後に偏光分離
素子２０で分離される。このため、偏光分離素子２０の
偏光特性の不完全さに起因して測定のＳ／Ｎ比が悪くな
り、測定精度が低下することがある。以下、偏光分離素
子２０の偏光特性の不完全さに起因する測定精度の低下
について説明する。
では、移動鏡６で反射された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光からなる測定光と、固定鏡５で反射された周
波数ω2 の光および周波数ω3 の光からなる参照光と
が、偏光分離素子４で一旦結合され、その後に偏光分離
素子２０で分離される。このため、偏光分離素子２０の
偏光特性の不完全さに起因して測定のＳ／Ｎ比が悪くな
り、測定精度が低下することがある。以下、偏光分離素
子２０の偏光特性の不完全さに起因する測定精度の低下
について説明する。
【００２５】偏光分離素子２０で分離された周波数ω2
の光および周波数ω3 の光は、上述したように、光電変
換手段１１で検出される周波数ω2 の光および周波数ω
3 の光の信号と、光電変換手段１０で検出される周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光の信号との位相差として
検出される。したがって、偏光分離素子２０に入射した
光が固定鏡５で反射された参照光と移動鏡６で反射され
た測定光とに精度良く分離されない場合、それぞれの光
電変換手段に対して検出すべき光以外の光が誤差光とし
て入射してしまう。その結果、その誤差光がクロストー
クとなり、測定精度が低下してしまう。
の光および周波数ω3 の光は、上述したように、光電変
換手段１１で検出される周波数ω2 の光および周波数ω
3 の光の信号と、光電変換手段１０で検出される周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光の信号との位相差として
検出される。したがって、偏光分離素子２０に入射した
光が固定鏡５で反射された参照光と移動鏡６で反射され
た測定光とに精度良く分離されない場合、それぞれの光
電変換手段に対して検出すべき光以外の光が誤差光とし
て入射してしまう。その結果、その誤差光がクロストー
クとなり、測定精度が低下してしまう。
【００２６】実際、偏光ビームスプリッタ等からなる偏
光分離素子が波長の異なる複数の光に対して同様の機能
を有するように、すなわち偏光分離素子が理想的に機能
するように構成することは難しい。このため、周波数ω
2 の光および周波数ω3 の光の双方を参照光と測定光と
に精度良く分離することができず、混入した誤差光が測
定精度に影響してくる。また、理想的に機能するように
偏光分離素子の精度を良くしようとすればするほど、製
作コストが高くなってしまう。
光分離素子が波長の異なる複数の光に対して同様の機能
を有するように、すなわち偏光分離素子が理想的に機能
するように構成することは難しい。このため、周波数ω
2 の光および周波数ω3 の光の双方を参照光と測定光と
に精度良く分離することができず、混入した誤差光が測
定精度に影響してくる。また、理想的に機能するように
偏光分離素子の精度を良くしようとすればするほど、製
作コストが高くなってしまう。
【００２７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、光路の屈折率変動に起因する測長誤差を補正
することができ、且つクロストークの低減された測定精
度の高い光波干渉測定装置および光波干渉測定方法を提
供することを目的とする。
のであり、光路の屈折率変動に起因する測長誤差を補正
することができ、且つクロストークの低減された測定精
度の高い光波干渉測定装置および光波干渉測定方法を提
供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明において、所定の周波数を有する第１の光
と、互いに異なる周波数を有する第２の光および第３の
光とを同一光路に沿って出力するための光源部と、前記
光源部から出力された前記第１の光乃至前記第３の光
を、固定鏡までの参照光路に沿って導かれる参照光と、
移動鏡までの測定光路に沿って導かれる測定光とにそれ
ぞれ偏光分離するための偏光分離手段と、前記測定光路
および前記参照光路を介した前記第１の光乃至前記第３
の光を、前記第１の光と前記第２の光および前記第３の
光とに周波数分離するための周波数分離手段と、前記周
波数分離手段によって分離された前記第１の光に基づい
て、前記測定光路を介した測定光と前記参照光路を介し
た参照光との第１干渉光を生成するための第１干渉光生
成系と、前記測定光路を介した後に前記周波数分離手段
によって分離された前記第２の光および前記第３の光の
うち一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致さ
せて第２干渉光を生成するための第２干渉光生成系と、
前記参照光路を介した後に前記周波数分離手段によって
分離された前記第２の光および前記第３の光のうち一方
の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて第３
干渉光を生成するための第３干渉光生成系と、前記測定
光路を介して前記第２干渉光生成系に入射する前記第２
の光および前記第３の光からなる測定光と、前記参照光
路を介して前記第３干渉光生成系に入射する前記第２の
光および前記第３の光からなる参照光とが同一光路上で
結合されることが実質的にないように、前記測定光の光
路と前記参照光の光路とを互いに空間的に分離させるた
めの光路分離手段とを備え、前記第１干渉光に基づいて
測定された前記移動鏡の変位量を、前記第２干渉光およ
び前記第３干渉光に基づいて測定された前記測定光路中
の屈折率変動情報に基づいて補正することを特徴とする
光波干渉測定装置を提供する。
に、本発明において、所定の周波数を有する第１の光
と、互いに異なる周波数を有する第２の光および第３の
光とを同一光路に沿って出力するための光源部と、前記
光源部から出力された前記第１の光乃至前記第３の光
を、固定鏡までの参照光路に沿って導かれる参照光と、
移動鏡までの測定光路に沿って導かれる測定光とにそれ
ぞれ偏光分離するための偏光分離手段と、前記測定光路
および前記参照光路を介した前記第１の光乃至前記第３
の光を、前記第１の光と前記第２の光および前記第３の
光とに周波数分離するための周波数分離手段と、前記周
波数分離手段によって分離された前記第１の光に基づい
て、前記測定光路を介した測定光と前記参照光路を介し
た参照光との第１干渉光を生成するための第１干渉光生
成系と、前記測定光路を介した後に前記周波数分離手段
によって分離された前記第２の光および前記第３の光の
うち一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致さ
せて第２干渉光を生成するための第２干渉光生成系と、
前記参照光路を介した後に前記周波数分離手段によって
分離された前記第２の光および前記第３の光のうち一方
の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて第３
干渉光を生成するための第３干渉光生成系と、前記測定
光路を介して前記第２干渉光生成系に入射する前記第２
の光および前記第３の光からなる測定光と、前記参照光
路を介して前記第３干渉光生成系に入射する前記第２の
光および前記第３の光からなる参照光とが同一光路上で
結合されることが実質的にないように、前記測定光の光
路と前記参照光の光路とを互いに空間的に分離させるた
めの光路分離手段とを備え、前記第１干渉光に基づいて
測定された前記移動鏡の変位量を、前記第２干渉光およ
び前記第３干渉光に基づいて測定された前記測定光路中
の屈折率変動情報に基づいて補正することを特徴とする
光波干渉測定装置を提供する。
【００２９】本発明の好ましい態様によれば、前記光路
分離手段は、前記測定光路を介して前記偏光分離手段か
ら射出された測定光と前記参照光路を介して前記偏光分
離手段から射出された参照光とを互いに空間的に分離さ
せるように配置された前記固定鏡および前記移動鏡から
構成され、前記偏光分離手段から射出された前記測定光
と前記参照光とは、互いに空間的に分離した光路に沿っ
て前記周波数分離手段に入射する。あるいは、前記周波
数分離手段は、前記測定光路を介した前記第１の光、前
記第２の光および前記第３の光を、前記第１の光と前記
第２の光および前記第３の光とに周波数分離するための
第１周波数分離手段と、前記参照光路を介した前記第１
の光、前記第２の光および前記第３の光を、前記第１の
光と前記第２の光および前記第３の光とに周波数分離す
るための第２周波数分離手段とを有し、前記第１周波数
分離手段および前記第２周波数分離手段のうち少なくと
も一方は、前記参照光路を介した前記第１の光と前記測
定光路を介した前記第１の光とが実質的に同一光路上に
結合される前の光路に配置され、前記光路分離手段は、
前記第１周波数分離手段および前記第２周波数分離手段
から構成されている。
分離手段は、前記測定光路を介して前記偏光分離手段か
ら射出された測定光と前記参照光路を介して前記偏光分
離手段から射出された参照光とを互いに空間的に分離さ
せるように配置された前記固定鏡および前記移動鏡から
構成され、前記偏光分離手段から射出された前記測定光
と前記参照光とは、互いに空間的に分離した光路に沿っ
て前記周波数分離手段に入射する。あるいは、前記周波
数分離手段は、前記測定光路を介した前記第１の光、前
記第２の光および前記第３の光を、前記第１の光と前記
第２の光および前記第３の光とに周波数分離するための
第１周波数分離手段と、前記参照光路を介した前記第１
の光、前記第２の光および前記第３の光を、前記第１の
光と前記第２の光および前記第３の光とに周波数分離す
るための第２周波数分離手段とを有し、前記第１周波数
分離手段および前記第２周波数分離手段のうち少なくと
も一方は、前記参照光路を介した前記第１の光と前記測
定光路を介した前記第１の光とが実質的に同一光路上に
結合される前の光路に配置され、前記光路分離手段は、
前記第１周波数分離手段および前記第２周波数分離手段
から構成されている。
【００３０】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記第１の光からなる参照光および前記第２の光および前
記第３の光からなる参照光を前記参照光路に沿って少な
くとも２往復させ、且つ前記第１の光からなる測定光お
よび前記第２の光および前記第３の光からなる測定光を
前記測定光路に沿って前記参照光と同じ回数だけ往復さ
せるための中継光学系をさらに有する。この場合、前記
中継光学系は、前記参照光路を１往復して前記偏光分離
手段を介した参照光を反射して前記偏光分離手段を介し
て前記固定鏡に導くとともに、前記測定光路を１往復し
て前記偏光分離手段を介した測定光を反射して前記偏光
分離手段を介して前記移動鏡に導くための反射手段を有
し、前記反射手段は、該反射手段と前記偏光分離手段と
の間の前記参照光の光路と、前記反射手段と前記偏光分
離手段との間の前記測定光の光路とを互いに空間的に分
離させるように配置されている。
記第１の光からなる参照光および前記第２の光および前
記第３の光からなる参照光を前記参照光路に沿って少な
くとも２往復させ、且つ前記第１の光からなる測定光お
よび前記第２の光および前記第３の光からなる測定光を
前記測定光路に沿って前記参照光と同じ回数だけ往復さ
せるための中継光学系をさらに有する。この場合、前記
中継光学系は、前記参照光路を１往復して前記偏光分離
手段を介した参照光を反射して前記偏光分離手段を介し
て前記固定鏡に導くとともに、前記測定光路を１往復し
て前記偏光分離手段を介した測定光を反射して前記偏光
分離手段を介して前記移動鏡に導くための反射手段を有
し、前記反射手段は、該反射手段と前記偏光分離手段と
の間の前記参照光の光路と、前記反射手段と前記偏光分
離手段との間の前記測定光の光路とを互いに空間的に分
離させるように配置されている。
【００３１】また、本発明の別の局面によれば、所定の
周波数を有する第１の光と、互いに異なる周波数を有す
る第２の光および第３の光とを同一光路に沿って出力
し、前記第１の光乃至前記第３の光を、固定鏡までの参
照光路に沿って導かれる参照光と、移動鏡までの測定光
路に沿って導かれる測定光とにそれぞれ偏光分離し、前
記測定光路および前記参照光路を介した前記第１の光乃
至前記第３の光を、前記第１の光と前記第２の光および
前記第３の光とに周波数分離し、前記周波数分離された
前記第１の光に基づいて、前記測定光路を介した測定光
と前記参照光路を介した参照光との第１干渉光を生成
し、前記測定光路を介した後に前記周波数分離手段によ
って分離された前記第２の光および前記第３の光のうち
一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて
第２干渉光を生成し、前記参照光路を介した後に前記周
波数分離手段によって分離された前記第２の光および前
記第３の光のうち一方の光の周波数を他方の光の周波数
とほぼ一致させて第３干渉光を生成し、前記測定光路を
介して前記第２干渉光生成系に入射する前記第２の光お
よび前記第３の光からなる測定光と、前記参照光路を介
して前記第３干渉光生成系に入射する前記第２の光およ
び前記第３の光からなる参照光とが同一光路上で結合さ
れることがないように、前記測定光の光路と前記参照光
の光路とを互いに空間的に分離させ、前記第１干渉光に
基づいて測定された前記移動鏡の変位量を、前記第２干
渉光および前記第３干渉光に基づいて測定された前記測
定光路中の屈折率変動情報に基づいて補正することを特
徴とする光波干渉測定方法を提供する。
周波数を有する第１の光と、互いに異なる周波数を有す
る第２の光および第３の光とを同一光路に沿って出力
し、前記第１の光乃至前記第３の光を、固定鏡までの参
照光路に沿って導かれる参照光と、移動鏡までの測定光
路に沿って導かれる測定光とにそれぞれ偏光分離し、前
記測定光路および前記参照光路を介した前記第１の光乃
至前記第３の光を、前記第１の光と前記第２の光および
前記第３の光とに周波数分離し、前記周波数分離された
前記第１の光に基づいて、前記測定光路を介した測定光
と前記参照光路を介した参照光との第１干渉光を生成
し、前記測定光路を介した後に前記周波数分離手段によ
って分離された前記第２の光および前記第３の光のうち
一方の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて
第２干渉光を生成し、前記参照光路を介した後に前記周
波数分離手段によって分離された前記第２の光および前
記第３の光のうち一方の光の周波数を他方の光の周波数
とほぼ一致させて第３干渉光を生成し、前記測定光路を
介して前記第２干渉光生成系に入射する前記第２の光お
よび前記第３の光からなる測定光と、前記参照光路を介
して前記第３干渉光生成系に入射する前記第２の光およ
び前記第３の光からなる参照光とが同一光路上で結合さ
れることがないように、前記測定光の光路と前記参照光
の光路とを互いに空間的に分離させ、前記第１干渉光に
基づいて測定された前記移動鏡の変位量を、前記第２干
渉光および前記第３干渉光に基づいて測定された前記測
定光路中の屈折率変動情報に基づいて補正することを特
徴とする光波干渉測定方法を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の光波干渉測定装置では、
互いに異なる周波数を有する２つの光、すなわち周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光に基づいて測定光路中の
屈折率変動情報を測定する。そして、周波数ω2 の光お
よび周波数ω3 からなる参照光と周波数ω2 の光および
周波数ω3 からなる測定光とが同一光路上で結合される
ことが実質的にないように、測定光の光路と参照光の光
路とを互いに空間的に分離させるための光路分離手段を
備えている。
互いに異なる周波数を有する２つの光、すなわち周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光に基づいて測定光路中の
屈折率変動情報を測定する。そして、周波数ω2 の光お
よび周波数ω3 からなる参照光と周波数ω2 の光および
周波数ω3 からなる測定光とが同一光路上で結合される
ことが実質的にないように、測定光の光路と参照光の光
路とを互いに空間的に分離させるための光路分離手段を
備えている。
【００３３】換言すれば、本発明の光波干渉測定装置で
は、周波数ω2 の光および周波数ω3 からなる参照光と
周波数ω2 の光および周波数ω3 からなる測定光とが互
いに重なることなく独立に検出される。その結果、屈折
率変動の補正のための参照光と測定光とのクロストーク
を実質的に回避することができ、精度の高い測定を行う
ことができる。
は、周波数ω2 の光および周波数ω3 からなる参照光と
周波数ω2 の光および周波数ω3 からなる測定光とが互
いに重なることなく独立に検出される。その結果、屈折
率変動の補正のための参照光と測定光とのクロストーク
を実質的に回避することができ、精度の高い測定を行う
ことができる。
【００３４】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。なお、
第１実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるホモダイ
ン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行っている。
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。なお、
第１実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるホモダイ
ン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行っている。
【００３５】図１の光波干渉測定装置は、屈折率変動を
測定するための光を供給する光源１を備えている。光源
１から射出された周波数ω2 の光はＳＨＧ変換素子２に
入射し、周波数ω2 の光の一部がＳＨＧ変換素子２によ
り周波数ω3 （ω3 ＝２ω2）のＳＨＧ光に変換され、
その残部がＳＨＧ変換素子２をそのまま透過する。ＳＨ
Ｇ変換素子２から射出された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミラーからなる
周波数結合素子３によって反射され、後述する測長用光
源１２からの光（周波数ω1 近傍の光）と同一光路上に
結合される。なお、周波数結合素子３は、周波数ω1 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。
測定するための光を供給する光源１を備えている。光源
１から射出された周波数ω2 の光はＳＨＧ変換素子２に
入射し、周波数ω2 の光の一部がＳＨＧ変換素子２によ
り周波数ω3 （ω3 ＝２ω2）のＳＨＧ光に変換され、
その残部がＳＨＧ変換素子２をそのまま透過する。ＳＨ
Ｇ変換素子２から射出された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミラーからなる
周波数結合素子３によって反射され、後述する測長用光
源１２からの光（周波数ω1 近傍の光）と同一光路上に
結合される。なお、周波数結合素子３は、周波数ω1 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。
【００３６】周波数結合素子３で反射された周波数ω2
の光および周波数ω3 の光は、偏光ビームスプリッタの
ような偏光分離素子４に入射する。偏光ビームスプリッ
タ４は、周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の偏光方
位に対して４５°だけ傾いて配置されている。したがっ
て、偏光ビームスプリッタ４に入射した光は、２つの
光、すなわち偏光ビームスプリッタ４で反射されて固定
鏡５に導かれる参照光と、偏光ビームスプリッタ４を透
過して移動鏡６に導かれる測定光とに分割される。この
ように、参照光と測定光とは偏光方位が互いに直交して
おり、いずれも周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の
双方を含んでいる。尚、ＳＨＧ変換素子２によってＳＨ
Ｇ変換された周波数ω3 の光の偏光方位は、ＳＨＧ変換
素子２に入射してそのまま透過する周波数ω2 の光の偏
光方位とは異なる。従って、図１では図示していない
が、偏光ビームスプリッタ４に所定の偏光方位で各々の
光が入射するように、ＳＨＧ変換素子２と偏光ビームス
プリッタ４との間には周波数ω2 の光および周波数ω3
の光の偏光方位を調節するための光学系（複数個の波長
板）が配置されている。
の光および周波数ω3 の光は、偏光ビームスプリッタの
ような偏光分離素子４に入射する。偏光ビームスプリッ
タ４は、周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の偏光方
位に対して４５°だけ傾いて配置されている。したがっ
て、偏光ビームスプリッタ４に入射した光は、２つの
光、すなわち偏光ビームスプリッタ４で反射されて固定
鏡５に導かれる参照光と、偏光ビームスプリッタ４を透
過して移動鏡６に導かれる測定光とに分割される。この
ように、参照光と測定光とは偏光方位が互いに直交して
おり、いずれも周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の
双方を含んでいる。尚、ＳＨＧ変換素子２によってＳＨ
Ｇ変換された周波数ω3 の光の偏光方位は、ＳＨＧ変換
素子２に入射してそのまま透過する周波数ω2 の光の偏
光方位とは異なる。従って、図１では図示していない
が、偏光ビームスプリッタ４に所定の偏光方位で各々の
光が入射するように、ＳＨＧ変換素子２と偏光ビームス
プリッタ４との間には周波数ω2 の光および周波数ω3
の光の偏光方位を調節するための光学系（複数個の波長
板）が配置されている。
【００３７】偏光ビームスプリッタ４で反射された参照
光は、コーナキューブプリズムからなる固定鏡５で反射
された後、再び偏光ビームスプリッタ４に戻る。他方、
偏光ビームスプリッタ４を透過した測定光も移動台（不
図示）に取り付けられたコーナキューブプリズムからな
る移動鏡６で反射され、再び偏光ビームスプリッタ４に
戻る。このとき、偏光ビームスプリッタ４に再び入射す
る参照光の入射点と測定光の入射点とが実質的に重なら
ないように、参照光用のコーナーキューブプリズム５お
よび測定光用のコーナーキューブプリズム６がそれぞれ
配置されている。
光は、コーナキューブプリズムからなる固定鏡５で反射
された後、再び偏光ビームスプリッタ４に戻る。他方、
偏光ビームスプリッタ４を透過した測定光も移動台（不
図示）に取り付けられたコーナキューブプリズムからな
る移動鏡６で反射され、再び偏光ビームスプリッタ４に
戻る。このとき、偏光ビームスプリッタ４に再び入射す
る参照光の入射点と測定光の入射点とが実質的に重なら
ないように、参照光用のコーナーキューブプリズム５お
よび測定光用のコーナーキューブプリズム６がそれぞれ
配置されている。
【００３８】こうして、参照光路を介して偏光ビームス
プリッタ４から射出された周波数ω 2 の光および周波数
ω3 の光と、測定光路を介して偏光ビームスプリッタ４
から射出された周波数ω2 の光および周波数ω3 の光と
は、互いに異なる（互いに空間的に分離された）光路に
沿って周波数分離素子７に入射する。周波数分離素子７
は周波数結合素子３と同様に、たとえばダイクロイック
ミラーで構成され、周波数がω1 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ω2 の光および周波数ω3 の光は、周波数分
離素子７の作用により、後述する測長用光源１２からの
光（周波数ω1 近傍の光）から分離される。
プリッタ４から射出された周波数ω 2 の光および周波数
ω3 の光と、測定光路を介して偏光ビームスプリッタ４
から射出された周波数ω2 の光および周波数ω3 の光と
は、互いに異なる（互いに空間的に分離された）光路に
沿って周波数分離素子７に入射する。周波数分離素子７
は周波数結合素子３と同様に、たとえばダイクロイック
ミラーで構成され、周波数がω1 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ω2 の光および周波数ω3 の光は、周波数分
離素子７の作用により、後述する測長用光源１２からの
光（周波数ω1 近傍の光）から分離される。
【００３９】周波数分離素子７で反射された周波数ω2
の光と周波数ω3 の光、すなわち参照光路を介した周波
数ω2 の光および周波数ω3 の光と、測定光路を介した
周波数ω2 の光および周波数ω3 の光とは、互いに異な
る光路に沿ってＳＨＧ変換素子９および８にそれぞれ入
射する。ＳＨＧ変換素子８および９では、周波数の小さ
い方の周波数ω2 の光が周波数ω3 （＝２ω2 ）の光に
ＳＨＧ変換され、周波数の大きな周波数ω3 の光がその
まま透過する。
の光と周波数ω3 の光、すなわち参照光路を介した周波
数ω2 の光および周波数ω3 の光と、測定光路を介した
周波数ω2 の光および周波数ω3 の光とは、互いに異な
る光路に沿ってＳＨＧ変換素子９および８にそれぞれ入
射する。ＳＨＧ変換素子８および９では、周波数の小さ
い方の周波数ω2 の光が周波数ω3 （＝２ω2 ）の光に
ＳＨＧ変換され、周波数の大きな周波数ω3 の光がその
まま透過する。
【００４０】こうして、ＳＨＧ変換素子８および９でＳ
ＨＧ変換された周波数ω3 の光は、ＳＨＧ変換素子２で
変換された周波数ω3 の光（すなわちＳＨＧ変換素子８
および９をそのまま透過した周波数ω3 の光）と干渉す
る。各干渉光は、光電変換手段１０および１１でそれぞ
れ受光される。尚、ＳＨＧ変換素子８および９によって
ＳＨＧ変換された周波数ω3 の光の偏光方位は、ＳＨＧ
変換素子２でＳＨＧ変換されてＳＨＧ変換素子８および
９に入射する周波数ω3 の光の偏光方位とは異なる。Ｓ
ＨＧ変換素子８および９によってＳＨＧ変換された周波
数ω3 の光とＳＨＧ変換素子８および９をそのまま透過
した周波数ω3 の光とを干渉させるには、２つの光の偏
光方位を互いに一致させなければならない。従って、図
１では図示していないが、ＳＨＧ変換素子８および９の
前か後ろに、２つの光の偏光方位を調節するための光学
系（複数個の波長板）を配置する必要がある。実際に
は、ＳＨＧ変換素子８および９の前（周波数分離素子７
の側）に所定の調節光学系を配置することによって、変
換効率が最大となる偏光方位で周波数ω2 の光がＳＨＧ
変換素子８および９に入射するように構成するのが好ま
しい。こうして、ＳＨＧ変換素子８および９の前に配置
された所定の調節光学系の作用により、ＳＨＧ変換素子
８および９でＳＨＧ変換されて周波数ω2 から周波数ω
3 になった光の偏光方位が、ＳＨＧ変換素子２でＳＨＧ
変換されＳＨＧ変換素子８および９をそのまま透過した
周波数ω3 の光の偏光方位と一致する。光電変換手段１
１では、参照光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3
の光とによる干渉信号３７が生成される。また、光電変
換手段１０では、測定光路を介した周波数ω2 の光と周
波数ω3 の光とによる干渉信号３６が生成される。光電
変換手段１１からの干渉信号３７および光電変換手段１
０からの干渉信号３６は、ともに位相計１８に供給され
る。
ＨＧ変換された周波数ω3 の光は、ＳＨＧ変換素子２で
変換された周波数ω3 の光（すなわちＳＨＧ変換素子８
および９をそのまま透過した周波数ω3 の光）と干渉す
る。各干渉光は、光電変換手段１０および１１でそれぞ
れ受光される。尚、ＳＨＧ変換素子８および９によって
ＳＨＧ変換された周波数ω3 の光の偏光方位は、ＳＨＧ
変換素子２でＳＨＧ変換されてＳＨＧ変換素子８および
９に入射する周波数ω3 の光の偏光方位とは異なる。Ｓ
ＨＧ変換素子８および９によってＳＨＧ変換された周波
数ω3 の光とＳＨＧ変換素子８および９をそのまま透過
した周波数ω3 の光とを干渉させるには、２つの光の偏
光方位を互いに一致させなければならない。従って、図
１では図示していないが、ＳＨＧ変換素子８および９の
前か後ろに、２つの光の偏光方位を調節するための光学
系（複数個の波長板）を配置する必要がある。実際に
は、ＳＨＧ変換素子８および９の前（周波数分離素子７
の側）に所定の調節光学系を配置することによって、変
換効率が最大となる偏光方位で周波数ω2 の光がＳＨＧ
変換素子８および９に入射するように構成するのが好ま
しい。こうして、ＳＨＧ変換素子８および９の前に配置
された所定の調節光学系の作用により、ＳＨＧ変換素子
８および９でＳＨＧ変換されて周波数ω2 から周波数ω
3 になった光の偏光方位が、ＳＨＧ変換素子２でＳＨＧ
変換されＳＨＧ変換素子８および９をそのまま透過した
周波数ω3 の光の偏光方位と一致する。光電変換手段１
１では、参照光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3
の光とによる干渉信号３７が生成される。また、光電変
換手段１０では、測定光路を介した周波数ω2 の光と周
波数ω3 の光とによる干渉信号３６が生成される。光電
変換手段１１からの干渉信号３７および光電変換手段１
０からの干渉信号３６は、ともに位相計１８に供給され
る。
【００４１】位相計１８では、参照光路を介した周波数
ω2 の光と周波数ω3 の光とによる干渉信号３７と測定
光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる
干渉信号３６との位相差に基づいて、周波数ω3 の光に
対する光路長変化Ｄ（ω3 ）と周波数ω2 の光に対する
光路長変化Ｄ（ω2 ）との差である｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ
（ω2 ）｝を求める。位相計１８で求められた｛Ｄ（ω
3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号３９は、演算器１９に
供給される。
ω2 の光と周波数ω3 の光とによる干渉信号３７と測定
光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる
干渉信号３６との位相差に基づいて、周波数ω3 の光に
対する光路長変化Ｄ（ω3 ）と周波数ω2 の光に対する
光路長変化Ｄ（ω2 ）との差である｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ
（ω2 ）｝を求める。位相計１８で求められた｛Ｄ（ω
3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号３９は、演算器１９に
供給される。
【００４２】図１の光波干渉測定装置はまた、移動鏡６
の光軸方向（図中矢印方向）の変位量を測長するための
光を供給する測長用光源１２を備えている。測長用光源
１２は、周波数が互いにわずかに異なり且つ偏光方位が
互いに直交する２つの光、すなわち周波数ω1 の光およ
び周波数ω1'（ω1'＝ω1 ＋Δω1 ）の光を同一光路に
沿って射出する。測長用光源１２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１３を透過した
後、周波数結合素子３に入射する。
の光軸方向（図中矢印方向）の変位量を測長するための
光を供給する測長用光源１２を備えている。測長用光源
１２は、周波数が互いにわずかに異なり且つ偏光方位が
互いに直交する２つの光、すなわち周波数ω1 の光およ
び周波数ω1'（ω1'＝ω1 ＋Δω1 ）の光を同一光路に
沿って射出する。測長用光源１２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１３を透過した
後、周波数結合素子３に入射する。
【００４３】周波数結合素子３を透過した２周波光は、
偏光ビームスプリッタ４に入射する。偏光ビームスプリ
ッタ４は、周波数ω1'の光と同一な偏光方位の光を反射
し、周波数ω1 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、偏光ビームスプリッ
タ４に入射した２周波光のうち周波数ω1'の光は、偏光
ビームスプリッタ４で反射され、参照光としてコーナキ
ューブプリズムからなる固定鏡５に導かれる。一方、２
周波光のうち周波数ω1 の光は、偏光ビームスプリッタ
４を透過し、測定光としてコーナキューブプリズムから
なる移動鏡６に導かれる。
偏光ビームスプリッタ４に入射する。偏光ビームスプリ
ッタ４は、周波数ω1'の光と同一な偏光方位の光を反射
し、周波数ω1 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、偏光ビームスプリッ
タ４に入射した２周波光のうち周波数ω1'の光は、偏光
ビームスプリッタ４で反射され、参照光としてコーナキ
ューブプリズムからなる固定鏡５に導かれる。一方、２
周波光のうち周波数ω1 の光は、偏光ビームスプリッタ
４を透過し、測定光としてコーナキューブプリズムから
なる移動鏡６に導かれる。
【００４４】参照光は、固定鏡５で反射された後、再び
偏光ビームスプリッタ４に戻る。また、偏光ビームスプ
リッタ４を透過した測定光も移動鏡６で反射され、再び
偏光ビームスプリッタ４に戻る。このように、周波数ω
1'の参照光は周波数ω2 の光および周波数ω3 の光から
なる参照光と同じ光路に沿って、周波数ω1 の測定光は
周波数ω2 の光および周波数ω3 の光からなる測定光と
同じ光路に沿って、偏光ビームスプリッタ４にそれぞれ
戻る。すなわち、偏光ビームスプリッタ４に再び入射す
る参照光の入射点と測定光の入射点とが実質的に重なら
ないように構成されている。
偏光ビームスプリッタ４に戻る。また、偏光ビームスプ
リッタ４を透過した測定光も移動鏡６で反射され、再び
偏光ビームスプリッタ４に戻る。このように、周波数ω
1'の参照光は周波数ω2 の光および周波数ω3 の光から
なる参照光と同じ光路に沿って、周波数ω1 の測定光は
周波数ω2 の光および周波数ω3 の光からなる測定光と
同じ光路に沿って、偏光ビームスプリッタ４にそれぞれ
戻る。すなわち、偏光ビームスプリッタ４に再び入射す
る参照光の入射点と測定光の入射点とが実質的に重なら
ないように構成されている。
【００４５】こうして、参照光路を介して偏光ビームス
プリッタ４から射出された周波数ω1'の光と、測定光路
を介して偏光ビームスプリッタ４から射出された周波数
ω1の光とは、互いに異なる光路に沿って周波数分離素
子７に入射する。前述したように、周波数分離素子７
は、周波数がω1 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ω1'の
参照光および周波数ω1の測定光は、周波数分離素子７
を透過する。周波数分離素子７を透過した周波数ω1'の
参照光はミラーによって反射された後に、周波数分離素
子７を透過した周波数ω1 の測定光はそのまま、それぞ
れ偏光ビームスプリッタ１５に入射する。
プリッタ４から射出された周波数ω1'の光と、測定光路
を介して偏光ビームスプリッタ４から射出された周波数
ω1の光とは、互いに異なる光路に沿って周波数分離素
子７に入射する。前述したように、周波数分離素子７
は、周波数がω1 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ω1'の
参照光および周波数ω1の測定光は、周波数分離素子７
を透過する。周波数分離素子７を透過した周波数ω1'の
参照光はミラーによって反射された後に、周波数分離素
子７を透過した周波数ω1 の測定光はそのまま、それぞ
れ偏光ビームスプリッタ１５に入射する。
【００４６】偏光ビームスプリッタ１５を介して同一光
路上に結合された周波数ω1'の参照光と周波数ω1 の測
定光とは、偏光素子３１を介して干渉する。なお、偏光
素子３１は、たとえば２周波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３１を介して生成された干渉光は光電変換手段１
６で受光され、光電変換手段１６は干渉光に基づく測定
ビート信号（周波数Δω1 ）３４を位相計１７に供給す
る。
路上に結合された周波数ω1'の参照光と周波数ω1 の測
定光とは、偏光素子３１を介して干渉する。なお、偏光
素子３１は、たとえば２周波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３１を介して生成された干渉光は光電変換手段１
６で受光され、光電変換手段１６は干渉光に基づく測定
ビート信号（周波数Δω1 ）３４を位相計１７に供給す
る。
【００４７】一方、測長用光源１２から射出された２周
波光すなわち周波数ω1'の光および周波数ω1 の光の一
部は、ビームスプリッタ１３によって反射された後、偏
光素子３０に入射する。なお、偏光素子３０は、偏光素
子３１と同様に、２つの周波数の光を干渉させるための
偏光板である。したがって、偏光素子３０を介して生成
された周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との干渉光は、
光電変換手段１４によって検出される。光電変換手段１
４は、周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との干渉光に基
づく参照信号（周波数Δω1 ）３３を位相計１７に供給
する。
波光すなわち周波数ω1'の光および周波数ω1 の光の一
部は、ビームスプリッタ１３によって反射された後、偏
光素子３０に入射する。なお、偏光素子３０は、偏光素
子３１と同様に、２つの周波数の光を干渉させるための
偏光板である。したがって、偏光素子３０を介して生成
された周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との干渉光は、
光電変換手段１４によって検出される。光電変換手段１
４は、周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との干渉光に基
づく参照信号（周波数Δω1 ）３３を位相計１７に供給
する。
【００４８】位相計１７では、参照信号３３に対する測
定ビート信号３４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移動鏡６の変位量Ｄ
（ω1）を求め、この変位量Ｄ（ω1 ）に関する信号３
８を演算器１９に供給する。演算器１９では、位相計１
７からの信号３８と位相計１８からの信号３９と式
（６）に示す演算式とに基づいて、屈折率変動に起因す
る測定誤差を補正した移動鏡６の真の変位量Ｄを、ひい
ては移動台の真の変位量Ｄを求めて出力する。
定ビート信号３４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移動鏡６の変位量Ｄ
（ω1）を求め、この変位量Ｄ（ω1 ）に関する信号３
８を演算器１９に供給する。演算器１９では、位相計１
７からの信号３８と位相計１８からの信号３９と式
（６）に示す演算式とに基づいて、屈折率変動に起因す
る測定誤差を補正した移動鏡６の真の変位量Ｄを、ひい
ては移動台の真の変位量Ｄを求めて出力する。
【００４９】以上のように、第１実施例では、固定鏡５
で反射された参照光と移動鏡６で反射された測定光とが
互いに異なる光路に沿って受光されるようになってい
る。すなわち、測定光路を介した周波数ω2 の光および
周波数ω3 の光と、参照光路を介した周波数ω2 の光お
よび周波数ω3 の光とが、互いに重なることなく独立に
検出される。その結果、屈折率変動の補正のための参照
光と測定光とのクロストークを実質的に回避することが
でき、精度の高い測定を行うことができる。但し、図１
の光波干渉測定装置では、測定光路における屈折率変動
量を測定することはできるが、屈折率変動の方向を判別
することができない。つまり、式（６）の〔Ｄ（ω3 ）
−Ｄ（ω2 ）〕の絶対値を求めることはできるが、Ｄ
（ω3）に対してＤ（ω2 ）が小さいのか大きいのかを
判別することができない。そこで、屈折率変動の方向を
判別する場合には、図１の光電変換手段１０及び１１の
各々で検出される干渉信号３６及び３７の各々に対して
９０度位相のずれた信号を得る必要がある。その方法は
一般によく知られているが、例えば光電変換手段１０に
入射する干渉光を２つの干渉光に分割し、その分割され
た干渉光の一方に対して他方の干渉光の位相を９０°ず
らして検出し、その２つの干渉光によって得られた２つ
の信号から変動の方向を判別すればよい。尚、このよう
に一方の干渉光に対して他方の干渉光の位相を９０°ず
らすためには、波長板や偏光素子等が用いられる。ま
た、ＳＨＧ変換素子８に入射する２つの周波数の光のう
ちどちらか一方の周波数の光の光路長をある周波数ｆで
変調させ、位相計１８で周波数ｆに基づいて同期検波を
行うことによっても９０°位相のずれた２つの信号を得
ることができ、同様に変動の方向を判別することができ
る。尚、光電変換素子１１で検出される干渉信号３７に
ついても同様にして変動の方向を判別することができ
る。
で反射された参照光と移動鏡６で反射された測定光とが
互いに異なる光路に沿って受光されるようになってい
る。すなわち、測定光路を介した周波数ω2 の光および
周波数ω3 の光と、参照光路を介した周波数ω2 の光お
よび周波数ω3 の光とが、互いに重なることなく独立に
検出される。その結果、屈折率変動の補正のための参照
光と測定光とのクロストークを実質的に回避することが
でき、精度の高い測定を行うことができる。但し、図１
の光波干渉測定装置では、測定光路における屈折率変動
量を測定することはできるが、屈折率変動の方向を判別
することができない。つまり、式（６）の〔Ｄ（ω3 ）
−Ｄ（ω2 ）〕の絶対値を求めることはできるが、Ｄ
（ω3）に対してＤ（ω2 ）が小さいのか大きいのかを
判別することができない。そこで、屈折率変動の方向を
判別する場合には、図１の光電変換手段１０及び１１の
各々で検出される干渉信号３６及び３７の各々に対して
９０度位相のずれた信号を得る必要がある。その方法は
一般によく知られているが、例えば光電変換手段１０に
入射する干渉光を２つの干渉光に分割し、その分割され
た干渉光の一方に対して他方の干渉光の位相を９０°ず
らして検出し、その２つの干渉光によって得られた２つ
の信号から変動の方向を判別すればよい。尚、このよう
に一方の干渉光に対して他方の干渉光の位相を９０°ず
らすためには、波長板や偏光素子等が用いられる。ま
た、ＳＨＧ変換素子８に入射する２つの周波数の光のう
ちどちらか一方の周波数の光の光路長をある周波数ｆで
変調させ、位相計１８で周波数ｆに基づいて同期検波を
行うことによっても９０°位相のずれた２つの信号を得
ることができ、同様に変動の方向を判別することができ
る。尚、光電変換素子１１で検出される干渉信号３７に
ついても同様にして変動の方向を判別することができ
る。
【００５０】図２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。なお、第
２実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるヘテロダイ
ン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行っている。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。なお、第
２実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるヘテロダイ
ン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行っている。
【００５１】図２の光波干渉測定装置では、ヘテロダイ
ン方式を用いて周波数ω2 の光と周波数ω3 の光との干
渉光を検出するために、ＳＨＧ変換素子２と周波数結合
素子３との間に周波数フィルター２１、２３および周波
数シフター２２を付設している。しかしながら、図２の
装置の他の構成は、第１実施例の図１の装置と基本的に
同じである。したがって、図２において、第１実施例の
構成要素と同様の機能を有する要素には図１と同じ参照
符号を付している。以下、第１実施例との相違点に着目
して、第２実施例を説明する。
ン方式を用いて周波数ω2 の光と周波数ω3 の光との干
渉光を検出するために、ＳＨＧ変換素子２と周波数結合
素子３との間に周波数フィルター２１、２３および周波
数シフター２２を付設している。しかしながら、図２の
装置の他の構成は、第１実施例の図１の装置と基本的に
同じである。したがって、図２において、第１実施例の
構成要素と同様の機能を有する要素には図１と同じ参照
符号を付している。以下、第１実施例との相違点に着目
して、第２実施例を説明する。
【００５２】ＳＨＧ変換素子２から射出された周波数ω
2 の光および周波数ω3 の光は、周波数フィルタ２１に
入射する。周波数フィルタ２１および２３は、周波数ω
3 の近傍の光を透過し、周波数ω2 の光を反射する特性
を有する。周波数フィルタ２１を透過した周波数ω3 の
光は、周波数シフター２２を介して周波数ω3 からわず
かに周波数のずれた周波数ω3'の光（ω3'＝ω3 ＋Δω
3 ）となる。なお、周波数シフター２２は、例えば音響
光学素子等である。周波数シフター２２を介した周波数
ω3'の光は、周波数フィルタ２３に入射する。
2 の光および周波数ω3 の光は、周波数フィルタ２１に
入射する。周波数フィルタ２１および２３は、周波数ω
3 の近傍の光を透過し、周波数ω2 の光を反射する特性
を有する。周波数フィルタ２１を透過した周波数ω3 の
光は、周波数シフター２２を介して周波数ω3 からわず
かに周波数のずれた周波数ω3'の光（ω3'＝ω3 ＋Δω
3 ）となる。なお、周波数シフター２２は、例えば音響
光学素子等である。周波数シフター２２を介した周波数
ω3'の光は、周波数フィルタ２３に入射する。
【００５３】一方、周波数フィルタ２１で反射された周
波数ω2 の光は、２つの反射鏡を介して、周波数フィル
タ２３に入射する。こうして、周波数ω3'の光および周
波数ω2 の光は、周波数フィルタ２３の作用によって再
び同一光路上に結合される。その後、この周波数ω2 の
光および周波数ω3'の光は、第１実施例における周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光と同様の光路を介した
後、周波数分離素子７によって測定光および参照光とし
て反射される。
波数ω2 の光は、２つの反射鏡を介して、周波数フィル
タ２３に入射する。こうして、周波数ω3'の光および周
波数ω2 の光は、周波数フィルタ２３の作用によって再
び同一光路上に結合される。その後、この周波数ω2 の
光および周波数ω3'の光は、第１実施例における周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光と同様の光路を介した
後、周波数分離素子７によって測定光および参照光とし
て反射される。
【００５４】周波数ω2 の光および周波数ω3'の光から
なる測定光のうち、周波数ω2 の光はＳＨＧ変換素子８
によって変換されて周波数ω3 の光となり、周波数シフ
ター２２を介した周波数ω3'の光はＳＨＧ変換素子８を
そのまま透過する。このように、第１実施例とは異な
り、周波数が互いにΔω3 だけ異なる２つの光すなわち
周波数ω3 の光と周波数ω3'の光とがヘテロダイン干渉
する。また、周波数ω2の光および周波数ω3'の光から
なる参照光も同様に、ＳＨＧ変換素子９を介して、ヘテ
ロダイン干渉する。
なる測定光のうち、周波数ω2 の光はＳＨＧ変換素子８
によって変換されて周波数ω3 の光となり、周波数シフ
ター２２を介した周波数ω3'の光はＳＨＧ変換素子８を
そのまま透過する。このように、第１実施例とは異な
り、周波数が互いにΔω3 だけ異なる２つの光すなわち
周波数ω3 の光と周波数ω3'の光とがヘテロダイン干渉
する。また、周波数ω2の光および周波数ω3'の光から
なる参照光も同様に、ＳＨＧ変換素子９を介して、ヘテ
ロダイン干渉する。
【００５５】従って、光電変換手段１１からの参照信号
３７および光電変換手段１０からの測定信号３６は、と
もに干渉ビート信号となる。位相計１８では、第１実施
例と同様に、｛Ｄ（ω3'）−Ｄ（ω2 ）｝を求め、この
値に関する信号３９を演算器１９に供給する。演算器１
９では、位相計１７からの信号３８と位相計１８からの
信号３９と式（６）に示す演算式とに基づいて、屈折率
変動に起因する測定誤差を補正した移動鏡６の真の変位
量Ｄを求めて出力する。
３７および光電変換手段１０からの測定信号３６は、と
もに干渉ビート信号となる。位相計１８では、第１実施
例と同様に、｛Ｄ（ω3'）−Ｄ（ω2 ）｝を求め、この
値に関する信号３９を演算器１９に供給する。演算器１
９では、位相計１７からの信号３８と位相計１８からの
信号３９と式（６）に示す演算式とに基づいて、屈折率
変動に起因する測定誤差を補正した移動鏡６の真の変位
量Ｄを求めて出力する。
【００５６】このように、第２実施例の光波干渉測定装
置においても、屈折率変動の補正のための参照光と測定
光とのクロストークを実質的に回避することができ、精
度の高い測定を行うことができる。また、第２実施例で
は、周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とを用いた屈折率
変動測定をヘテロダイン干渉方式で行っている。このた
め、光源１の出力の変動による誤差を受けにくく、位相
差｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を正確に検出することが
できる。その結果、真の変位量Ｄの検出精度を向上させ
ることができる。さらに、周波数ω3 の光のみに周波数
変調を行うだけでなく、周波数ω2 の光も同様な方法で
周波数変調すれば、光源への戻り光による測定誤差を低
減することができる。
置においても、屈折率変動の補正のための参照光と測定
光とのクロストークを実質的に回避することができ、精
度の高い測定を行うことができる。また、第２実施例で
は、周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とを用いた屈折率
変動測定をヘテロダイン干渉方式で行っている。このた
め、光源１の出力の変動による誤差を受けにくく、位相
差｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を正確に検出することが
できる。その結果、真の変位量Ｄの検出精度を向上させ
ることができる。さらに、周波数ω3 の光のみに周波数
変調を行うだけでなく、周波数ω2 の光も同様な方法で
周波数変調すれば、光源への戻り光による測定誤差を低
減することができる。
【００５７】なお、第１実施例および第２実施例では、
屈折率変動の補正のための参照光と測定光とが同一光路
上に結合しないように光路を分離させるための光路分離
手段として、コーナーキューブプリズムからなる固定鏡
および移動鏡を用いている。しかしながら、その他の方
法として、コーナーキューブプリズムに代えてキャッツ
アイ等を用いてもよい。
屈折率変動の補正のための参照光と測定光とが同一光路
上に結合しないように光路を分離させるための光路分離
手段として、コーナーキューブプリズムからなる固定鏡
および移動鏡を用いている。しかしながら、その他の方
法として、コーナーキューブプリズムに代えてキャッツ
アイ等を用いてもよい。
【００５８】図３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。第３実施
例では、偏光分離素子４で分離された屈折率変動の補正
のための参照光と測定光とが同一光路上に結合しないよ
うに光路を分離させるための光路分離手段として、移動
鏡６と偏光分離素子４との間に周波数分離素子４２を介
在させている。図３の装置の他の構成は、第１実施例の
図１の装置と基本的に同じである。したがって、図３に
おいて、第１実施例の構成要素と同様の機能を有する要
素には図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実
施例との相違点に着目して、第３実施例を説明する。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。第３実施
例では、偏光分離素子４で分離された屈折率変動の補正
のための参照光と測定光とが同一光路上に結合しないよ
うに光路を分離させるための光路分離手段として、移動
鏡６と偏光分離素子４との間に周波数分離素子４２を介
在させている。図３の装置の他の構成は、第１実施例の
図１の装置と基本的に同じである。したがって、図３に
おいて、第１実施例の構成要素と同様の機能を有する要
素には図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実
施例との相違点に着目して、第３実施例を説明する。
【００５９】第３実施例の構成により、固定鏡５で反射
された参照光と移動鏡６で反射された測定光とが同一光
路上で結合されることなく、参照光は周波数分離素子７
を介してＳＨＧ変換素子９に、測定光は周波数分離素子
４２を介してＳＨＧ変換素子８にそれぞれ入射する。す
なわち、第３実施例の光波干渉測定装置においても、屈
折率変動の補正のための参照光と測定光とのクロストー
クを実質的に回避することができ、精度の高い測定を行
うことができる。
された参照光と移動鏡６で反射された測定光とが同一光
路上で結合されることなく、参照光は周波数分離素子７
を介してＳＨＧ変換素子９に、測定光は周波数分離素子
４２を介してＳＨＧ変換素子８にそれぞれ入射する。す
なわち、第３実施例の光波干渉測定装置においても、屈
折率変動の補正のための参照光と測定光とのクロストー
クを実質的に回避することができ、精度の高い測定を行
うことができる。
【００６０】なお、第３実施例では、移動鏡６と偏光分
離素子４との間に周波数分離素子４２を配置している。
しかしながら、重要なことは、周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光からなる参照光と周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光からなる測定光とを同一光路上に結合させ
ることなく、参照光と測定光とを独立に検出することで
ある。このため、固定鏡５と偏光分離素子４との間の光
路中に周波数分離素子を配置しても良いし、移動鏡６と
偏光分離素子４との間の光路中および固定鏡５と偏光分
離素子４との間の光路中の双方に周波数分離素子を配置
してもよい。
離素子４との間に周波数分離素子４２を配置している。
しかしながら、重要なことは、周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光からなる参照光と周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光からなる測定光とを同一光路上に結合させ
ることなく、参照光と測定光とを独立に検出することで
ある。このため、固定鏡５と偏光分離素子４との間の光
路中に周波数分離素子を配置しても良いし、移動鏡６と
偏光分離素子４との間の光路中および固定鏡５と偏光分
離素子４との間の光路中の双方に周波数分離素子を配置
してもよい。
【００６１】さて、第１実施例〜第３実施例の光波干渉
測定装置では、参照光と測定光とのクロストークを回避
した状態で、光路中の屈折率変動に起因する測長誤差を
補正することが可能となっている。しかしながら、第１
実施例〜第３実施例では、参照光および測定光が参照光
路および測定光路をそれぞれ１回しか往復しない、いわ
ゆるシングルパス構成となっている。以下、移動鏡の変
位量をひいては移動台の変位量をさらに高精度で測定す
ることができるように、ダブルパス構成の光波干渉測定
装置に本発明を適用した実施例について説明する。
測定装置では、参照光と測定光とのクロストークを回避
した状態で、光路中の屈折率変動に起因する測長誤差を
補正することが可能となっている。しかしながら、第１
実施例〜第３実施例では、参照光および測定光が参照光
路および測定光路をそれぞれ１回しか往復しない、いわ
ゆるシングルパス構成となっている。以下、移動鏡の変
位量をひいては移動台の変位量をさらに高精度で測定す
ることができるように、ダブルパス構成の光波干渉測定
装置に本発明を適用した実施例について説明する。
【００６２】図４は、本発明の第４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。なお、第
４実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるダブルパス
構成のホモダイン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を
行っている。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。なお、第
４実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるダブルパス
構成のホモダイン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を
行っている。
【００６３】図４の光波干渉測定装置は、屈折率変動を
測定するための光を供給する光源１０１を備えている。
光源１０１は、周波数ω2 の光および周波数ω3 （ω3
＝２ω2 ）の光を同一光路に沿って射出する。ここで、
光源１０１は、たとえばＳＨＧ変換素子を内蔵してい
る。そして、光源１０１では、周波数ω2 の光の一部が
ＳＨＧ変換素子により周波数ω3 のＳＨＧ光に変換さ
れ、その光の残部がＳＨＧ変換素子をそのまま透過す
る。
測定するための光を供給する光源１０１を備えている。
光源１０１は、周波数ω2 の光および周波数ω3 （ω3
＝２ω2 ）の光を同一光路に沿って射出する。ここで、
光源１０１は、たとえばＳＨＧ変換素子を内蔵してい
る。そして、光源１０１では、周波数ω2 の光の一部が
ＳＨＧ変換素子により周波数ω3 のＳＨＧ光に変換さ
れ、その光の残部がＳＨＧ変換素子をそのまま透過す
る。
【００６４】光源１０１から射出された周波数ω2 の光
および周波数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミラ
ーからなる周波数結合素子１０２によって反射され、後
述する測長用光源１１６からの光（周波数ω1 近傍の
光）と同一光路上に結合される。なお、周波数結合素子
１０２は、周波数ω1 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。
および周波数ω3 の光は、たとえばダイクロイックミラ
ーからなる周波数結合素子１０２によって反射され、後
述する測長用光源１１６からの光（周波数ω1 近傍の
光）と同一光路上に結合される。なお、周波数結合素子
１０２は、周波数ω1 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。
【００６５】周波数結合素子１０２で反射された周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光は、偏光ビームスプリッ
タのような偏光分離素子１０３に入射する。偏光ビーム
スプリッタ１０３は、周波数ω2 の光および周波数ω3
の光の偏光方位に対して４５°だけ傾いて配置されてい
る。したがって、偏光ビームスプリッタ１０３に入射し
た光は、２つの光、すなわち偏光ビームスプリッタ１０
３で反射されて固定鏡１０４に導かれる参照光と、偏光
ビームスプリッタ１０３を透過して移動鏡１０５に導か
れる測定光とに分割される。このように、参照光と測定
光とは偏光方位が互いに直交しており、いずれも周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光の双方を含んでいる。
ω2 の光および周波数ω3 の光は、偏光ビームスプリッ
タのような偏光分離素子１０３に入射する。偏光ビーム
スプリッタ１０３は、周波数ω2 の光および周波数ω3
の光の偏光方位に対して４５°だけ傾いて配置されてい
る。したがって、偏光ビームスプリッタ１０３に入射し
た光は、２つの光、すなわち偏光ビームスプリッタ１０
３で反射されて固定鏡１０４に導かれる参照光と、偏光
ビームスプリッタ１０３を透過して移動鏡１０５に導か
れる測定光とに分割される。このように、参照光と測定
光とは偏光方位が互いに直交しており、いずれも周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光の双方を含んでいる。
【００６６】偏光ビームスプリッタ１０３で反射された
参照光は、第１回目の参照光路に沿って、コーナキュー
ブプリズムからなる固定鏡１０４で反射された後、偏光
ビームスプリッタ１０３に戻る。偏光ビームスプリッタ
１０３で反射された参照光は、コーナキューブプリズム
１０６で反射された後、偏光ビームスプリッタ１０３に
入射する。偏光ビームスプリッタ１０３で反射された参
照光は、第１回目の参照光路とは異なる第２回目の参照
光路に沿って、固定鏡１０４で再び反射された後、偏光
ビームスプリッタ１０３に戻る。このように、参照光
は、固定鏡１０４までの参照光路を２回往復した後に、
偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
参照光は、第１回目の参照光路に沿って、コーナキュー
ブプリズムからなる固定鏡１０４で反射された後、偏光
ビームスプリッタ１０３に戻る。偏光ビームスプリッタ
１０３で反射された参照光は、コーナキューブプリズム
１０６で反射された後、偏光ビームスプリッタ１０３に
入射する。偏光ビームスプリッタ１０３で反射された参
照光は、第１回目の参照光路とは異なる第２回目の参照
光路に沿って、固定鏡１０４で再び反射された後、偏光
ビームスプリッタ１０３に戻る。このように、参照光
は、固定鏡１０４までの参照光路を２回往復した後に、
偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
【００６７】一方、偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した測定光は、第１回目の測定光路に沿って、移動台
（不図示）に取り付けられたコーナキューブプリズムか
らなる移動鏡１０５で反射された後、偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した測定光は、参照光とは異なる光路に沿ってコーナキ
ューブプリズム１０６で反射された後、偏光ビームスプ
リッタ１０３に入射する。偏光ビームスプリッタ１０３
を透過した測定光は、第１回目の測定光路とは異なる第
２回目の測定光路に沿って、移動鏡１０５で再び反射さ
れた後、偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。このよう
に、測定光は、移動鏡１０５までの測定光路を２回往復
した後に、偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
した測定光は、第１回目の測定光路に沿って、移動台
（不図示）に取り付けられたコーナキューブプリズムか
らなる移動鏡１０５で反射された後、偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した測定光は、参照光とは異なる光路に沿ってコーナキ
ューブプリズム１０６で反射された後、偏光ビームスプ
リッタ１０３に入射する。偏光ビームスプリッタ１０３
を透過した測定光は、第１回目の測定光路とは異なる第
２回目の測定光路に沿って、移動鏡１０５で再び反射さ
れた後、偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。このよう
に、測定光は、移動鏡１０５までの測定光路を２回往復
した後に、偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
【００６８】このとき、第２回目の参照光路を介して偏
光ビームスプリッタ１０３に入射する参照光の入射点
と、第２回目の測定光路を介して偏光ビームスプリッタ
１０３に入射する測定光の入射点とが実質的に重ならな
いように、参照光用のコーナーキューブプリズム１０
４、測定光用のコーナーキューブプリズム１０５および
コーナーキューブプリズム１０６がそれぞれ配置されて
いる。
光ビームスプリッタ１０３に入射する参照光の入射点
と、第２回目の測定光路を介して偏光ビームスプリッタ
１０３に入射する測定光の入射点とが実質的に重ならな
いように、参照光用のコーナーキューブプリズム１０
４、測定光用のコーナーキューブプリズム１０５および
コーナーキューブプリズム１０６がそれぞれ配置されて
いる。
【００６９】こうして、参照光路を介して偏光ビームス
プリッタ１０３から射出された周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光と、測定光路を介して偏光ビームスプリッ
タ１０３から射出された周波数ω2 の光および周波数ω
3 の光とは、互いに異なる光路に沿って周波数分離素子
１０９に入射する。さらに特定すれば、測定光は反射鏡
１０７および１０８を介した後に、参照光はそのまま、
周波数分離素子１０９に入射する。周波数分離素子１０
９は、周波数結合素子１０２と同様に、たとえばダイク
ロイックミラーで構成され、周波数がω1 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ω2 の光および周波数ω3 の光は、周
波数分離素子１０９により、後述する測長用光源１１６
からの光（周波数ω1 近傍の光）から分離される。
プリッタ１０３から射出された周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光と、測定光路を介して偏光ビームスプリッ
タ１０３から射出された周波数ω2 の光および周波数ω
3 の光とは、互いに異なる光路に沿って周波数分離素子
１０９に入射する。さらに特定すれば、測定光は反射鏡
１０７および１０８を介した後に、参照光はそのまま、
周波数分離素子１０９に入射する。周波数分離素子１０
９は、周波数結合素子１０２と同様に、たとえばダイク
ロイックミラーで構成され、周波数がω1 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ω2 の光および周波数ω3 の光は、周
波数分離素子１０９により、後述する測長用光源１１６
からの光（周波数ω1 近傍の光）から分離される。
【００７０】周波数分離素子１０９で反射された周波数
ω2 の光と周波数ω3 の光、すなわち参照光路を介した
周波数ω2 の光および周波数ω3 の光と、測定光路を介
した周波数ω2 の光および周波数ω3 の光とは、互いに
異なる光路に沿ってＳＨＧ変換素子１１１および１１２
にそれぞれ入射する。ＳＨＧ変換素子１１１および１１
２には、例えばＫＴｉＯＰＯ4 結晶を用いることができ
る。こうして、ＳＨＧ変換素子１１１および１１２で
は、周波数の小さい方の周波数ω2 の光が周波数ω
3 （＝２ω2 ）の光にＳＨＧ変換され、周波数ω3 の光
がそのまま透過する。
ω2 の光と周波数ω3 の光、すなわち参照光路を介した
周波数ω2 の光および周波数ω3 の光と、測定光路を介
した周波数ω2 の光および周波数ω3 の光とは、互いに
異なる光路に沿ってＳＨＧ変換素子１１１および１１２
にそれぞれ入射する。ＳＨＧ変換素子１１１および１１
２には、例えばＫＴｉＯＰＯ4 結晶を用いることができ
る。こうして、ＳＨＧ変換素子１１１および１１２で
は、周波数の小さい方の周波数ω2 の光が周波数ω
3 （＝２ω2 ）の光にＳＨＧ変換され、周波数ω3 の光
がそのまま透過する。
【００７１】こうして、ＳＨＧ変換素子１１１および１
１２でＳＨＧ変換された周波数ω3の光は、光源１０１
からの周波数ω3 の光（すなわちＳＨＧ変換素子１１１
および１１２をそのまま透過した周波数ω3 の光）と干
渉する。各干渉光は、光電変換手段１１３および１１４
でそれぞれ受光される。光電変換手段１１３では、参照
光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる
干渉信号が生成される。また、光電変換手段１１４で
は、測定光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光
とによる干渉信号が生成される。光電変換手段１１３か
らの干渉信号および光電変換手段１１４からの干渉信号
は、ともに位相計１１５に供給される。
１２でＳＨＧ変換された周波数ω3の光は、光源１０１
からの周波数ω3 の光（すなわちＳＨＧ変換素子１１１
および１１２をそのまま透過した周波数ω3 の光）と干
渉する。各干渉光は、光電変換手段１１３および１１４
でそれぞれ受光される。光電変換手段１１３では、参照
光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる
干渉信号が生成される。また、光電変換手段１１４で
は、測定光路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光
とによる干渉信号が生成される。光電変換手段１１３か
らの干渉信号および光電変換手段１１４からの干渉信号
は、ともに位相計１１５に供給される。
【００７２】位相計１１５では、参照光路を介した周波
数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる干渉信号と測定光
路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる干
渉信号との位相差に基づいて、｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ
（ω2 ）｝を求める。位相計１１５で求められた｛Ｄ
（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号は、演算器１２４
に供給される。
数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる干渉信号と測定光
路を介した周波数ω2 の光と周波数ω3 の光とによる干
渉信号との位相差に基づいて、｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ
（ω2 ）｝を求める。位相計１１５で求められた｛Ｄ
（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号は、演算器１２４
に供給される。
【００７３】図４の光波干渉測定装置はまた、移動鏡１
０５の光軸方向（図中矢印方向）の変位量を測長するた
めの光を供給する測長用光源１１６を備えている。測長
用光源１１６は、周波数が互いにわずかに異なり且つ偏
光方向が互いに直交する２つの光、すなわち周波数ω1
の光と周波数ω1'（ω1'＝ω1 ＋Δω1 ）の光を同一光
路に沿って射出する。測長用光源１１６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１１７を
透過した後、周波数結合素子１０２に入射する。
０５の光軸方向（図中矢印方向）の変位量を測長するた
めの光を供給する測長用光源１１６を備えている。測長
用光源１１６は、周波数が互いにわずかに異なり且つ偏
光方向が互いに直交する２つの光、すなわち周波数ω1
の光と周波数ω1'（ω1'＝ω1 ＋Δω1 ）の光を同一光
路に沿って射出する。測長用光源１１６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１１７を
透過した後、周波数結合素子１０２に入射する。
【００７４】周波数結合素子１０２を透過した２周波光
は、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光ビー
ムスプリッタ１０３は、周波数ω1'の光と同一な偏光方
位の光を反射し、周波数ω1 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、偏光ビ
ームスプリッタ１０３に入射した２周波光のうち周波数
ω1'の光は、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、
参照光として固定鏡１０４に導かれる。一方、２周波光
のうち周波数ω1 の光は、偏光ビームスプリッタ１０３
を透過し、測定光として移動鏡１０５に導かれる。
は、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光ビー
ムスプリッタ１０３は、周波数ω1'の光と同一な偏光方
位の光を反射し、周波数ω1 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、偏光ビ
ームスプリッタ１０３に入射した２周波光のうち周波数
ω1'の光は、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、
参照光として固定鏡１０４に導かれる。一方、２周波光
のうち周波数ω1 の光は、偏光ビームスプリッタ１０３
を透過し、測定光として移動鏡１０５に導かれる。
【００７５】偏光ビームスプリッタ１０３で反射された
参照光は、固定鏡１０４、偏光ビームスプリッタ１０
３、コーナキューブプリズム１０６、偏光ビームスプリ
ッタ１０３、および固定鏡１０４を順次介して偏光ビー
ムスプリッタ１０３に戻る。また、偏光ビームスプリッ
タ１０３を透過した測定光は、移動鏡１０５、偏光ビー
ムスプリッタ１０３、コーナキューブプリズム１０６、
偏光ビームスプリッタ１０３、および移動鏡１０５を順
次介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
参照光は、固定鏡１０４、偏光ビームスプリッタ１０
３、コーナキューブプリズム１０６、偏光ビームスプリ
ッタ１０３、および固定鏡１０４を順次介して偏光ビー
ムスプリッタ１０３に戻る。また、偏光ビームスプリッ
タ１０３を透過した測定光は、移動鏡１０５、偏光ビー
ムスプリッタ１０３、コーナキューブプリズム１０６、
偏光ビームスプリッタ１０３、および移動鏡１０５を順
次介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
【００７６】このように、周波数ω1'の参照光は周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光からなる参照光と同じ光
路に沿って、周波数ω1 の測定光は周波数ω2 の光およ
び周波数ω3 の光からなる測定光と同じ光路に沿って、
偏光ビームスプリッタ１０３にそれぞれ戻る。すなわ
ち、周波数ω1'の参照光および周波数ω1 の測定光は、
互いに重なることのない参照光路および測定光路に沿っ
て２往復した後に偏光ビームスプリッタ１０３に戻るよ
うに構成されている。
ω2 の光および周波数ω3 の光からなる参照光と同じ光
路に沿って、周波数ω1 の測定光は周波数ω2 の光およ
び周波数ω3 の光からなる測定光と同じ光路に沿って、
偏光ビームスプリッタ１０３にそれぞれ戻る。すなわ
ち、周波数ω1'の参照光および周波数ω1 の測定光は、
互いに重なることのない参照光路および測定光路に沿っ
て２往復した後に偏光ビームスプリッタ１０３に戻るよ
うに構成されている。
【００７７】こうして、参照光路を介して偏光ビームス
プリッタ１０３から射出された周波数ω1'の光と、測定
光路を介して偏光ビームスプリッタ１０３から射出され
た周波数ω1 の光とは、互いに異なる光路に沿って周波
数分離素子１０９に入射する。前述したように、周波数
分離素子１０９は、周波数がω1 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ω1'の参照光および周波数ω1 の測定光は、
周波数分離素子１０９を透過する。周波数分離素子１０
９を透過した周波数ω1 の測定光は反射鏡１２０によっ
て反射された後に、周波数分離素子１０９を透過した周
波数ω1'の参照光はそのまま、それぞれ偏光ビームスプ
リッタ１１０に入射する。
プリッタ１０３から射出された周波数ω1'の光と、測定
光路を介して偏光ビームスプリッタ１０３から射出され
た周波数ω1 の光とは、互いに異なる光路に沿って周波
数分離素子１０９に入射する。前述したように、周波数
分離素子１０９は、周波数がω1 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ω1'の参照光および周波数ω1 の測定光は、
周波数分離素子１０９を透過する。周波数分離素子１０
９を透過した周波数ω1 の測定光は反射鏡１２０によっ
て反射された後に、周波数分離素子１０９を透過した周
波数ω1'の参照光はそのまま、それぞれ偏光ビームスプ
リッタ１１０に入射する。
【００７８】偏光ビームスプリッタ１１０を介して同一
光路に結合された周波数ω1'の参照光と周波数ω1 の測
定光とは、偏光素子１２１を介して干渉する。なお、偏
光素子１２１は、たとえば２周波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１２１を介して生成された干渉光は光電変
換手段１２２で受光され、光電変換手段１２２は干渉光
に基づく測定ビート信号（周波数Δω1 ）を位相計１２
３に供給する。
光路に結合された周波数ω1'の参照光と周波数ω1 の測
定光とは、偏光素子１２１を介して干渉する。なお、偏
光素子１２１は、たとえば２周波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１２１を介して生成された干渉光は光電変
換手段１２２で受光され、光電変換手段１２２は干渉光
に基づく測定ビート信号（周波数Δω1 ）を位相計１２
３に供給する。
【００７９】一方、測長用光源１１６から射出された２
周波光すなわち周波数ω1'の光および周波数ω1 の光の
一部は、ビームスプリッタ１１７によって反射された
後、偏光素子１１８に入射する。なお、偏光素子１１８
は、偏光素子１２１と同様に、２周波光を干渉させるた
めの偏光板である。したがって、偏光素子１１８を介し
て生成された周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との干渉
光は、光電変換手段１１９によって検出される。光電変
換手段１１９は、周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との
干渉光に基づく参照信号（周波数Δω1 ）を位相計１２
３に供給する。
周波光すなわち周波数ω1'の光および周波数ω1 の光の
一部は、ビームスプリッタ１１７によって反射された
後、偏光素子１１８に入射する。なお、偏光素子１１８
は、偏光素子１２１と同様に、２周波光を干渉させるた
めの偏光板である。したがって、偏光素子１１８を介し
て生成された周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との干渉
光は、光電変換手段１１９によって検出される。光電変
換手段１１９は、周波数ω1'の光と周波数ω1 の光との
干渉光に基づく参照信号（周波数Δω1 ）を位相計１２
３に供給する。
【００８０】位相計１２３では、参照信号に対する測定
ビート信号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移動鏡１０５の変位量Ｄ（ω
1 ）を求め、この変位量Ｄ（ω1 ）に関する信号を演算
器１２４に供給する。演算器１２４では、位相計１１５
からの信号と位相計１２３からの信号と式（６）に示す
演算式とに基づいて、屈折率変動に起因する測定誤差を
補正した移動鏡１０５の真の変位量Ｄを求めて出力す
る。
ビート信号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移動鏡１０５の変位量Ｄ（ω
1 ）を求め、この変位量Ｄ（ω1 ）に関する信号を演算
器１２４に供給する。演算器１２４では、位相計１１５
からの信号と位相計１２３からの信号と式（６）に示す
演算式とに基づいて、屈折率変動に起因する測定誤差を
補正した移動鏡１０５の真の変位量Ｄを求めて出力す
る。
【００８１】以上のように、第４実施例では、固定鏡１
０４で２回反射された参照光と移動鏡１０５で２回反射
された測定光とが互いに異なる光路に沿って受光される
ようになっている。すなわち、ダブルパス構成におい
て、測定光路を介した周波数ω2 の光および周波数ω3
の光と、参照光路を介した周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光とが互いに独立に検出される。その結果、屈折
率変動の補正のための参照光と測定光とのクロストーク
を実質的に回避するとともに、ダブルパス構成による精
度の高い測定を行うことができる。
０４で２回反射された参照光と移動鏡１０５で２回反射
された測定光とが互いに異なる光路に沿って受光される
ようになっている。すなわち、ダブルパス構成におい
て、測定光路を介した周波数ω2 の光および周波数ω3
の光と、参照光路を介した周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光とが互いに独立に検出される。その結果、屈折
率変動の補正のための参照光と測定光とのクロストーク
を実質的に回避するとともに、ダブルパス構成による精
度の高い測定を行うことができる。
【００８２】図５は、本発明の第５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５の光
波干渉測定装置は第４実施例の装置構成と類似している
が、偏光ビームスプリッタ１０３と固定鏡１０４との間
に１／４波長板１２５を、偏光ビームスプリッタ１０３
と移動鏡１０５との間に１／４波長板１２６をそれぞれ
付設している点だけが基本的に相違する。したがって、
図５において、第４実施例の構成要素と同様の機能を有
する要素には図４と同じ参照符号を付している。以下、
第４実施例との相違点に着目して、第５実施例を説明す
る。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。図５の光
波干渉測定装置は第４実施例の装置構成と類似している
が、偏光ビームスプリッタ１０３と固定鏡１０４との間
に１／４波長板１２５を、偏光ビームスプリッタ１０３
と移動鏡１０５との間に１／４波長板１２６をそれぞれ
付設している点だけが基本的に相違する。したがって、
図５において、第４実施例の構成要素と同様の機能を有
する要素には図４と同じ参照符号を付している。以下、
第４実施例との相違点に着目して、第５実施例を説明す
る。
【００８３】第５実施例では、偏光ビームスプリッタ１
０３で反射された参照光は、第１回目の参照光路に沿っ
て、１／４波長板１２５を介して固定鏡１０４で反射さ
れた後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。ここで、１／４波長板１２５を２回
通ることにより、参照光の偏光方位は９０°回転する。
従って、偏光ビームスプリッタ１０３で反射されていた
参照光は透過する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した参照光は、コーナキューブプリズム１０６で反射さ
れた後、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光
ビームスプリッタ１０３を透過した参照光は、第１回目
の参照光路とは異なる第２回目の参照光路に沿って、１
／４波長板１２５を介して固定鏡１０４で再び反射され
た後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリッ
タ１０３に戻る。このように、参照光は、固定鏡１０４
までの参照光路を２回往復した後に、偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。
０３で反射された参照光は、第１回目の参照光路に沿っ
て、１／４波長板１２５を介して固定鏡１０４で反射さ
れた後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。ここで、１／４波長板１２５を２回
通ることにより、参照光の偏光方位は９０°回転する。
従って、偏光ビームスプリッタ１０３で反射されていた
参照光は透過する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した参照光は、コーナキューブプリズム１０６で反射さ
れた後、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光
ビームスプリッタ１０３を透過した参照光は、第１回目
の参照光路とは異なる第２回目の参照光路に沿って、１
／４波長板１２５を介して固定鏡１０４で再び反射され
た後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリッ
タ１０３に戻る。このように、参照光は、固定鏡１０４
までの参照光路を２回往復した後に、偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。
【００８４】一方、偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した測定光は、第１回目の測定光路に沿って、１／４波
長板１２６を介して移動鏡１０５で反射された後、１／
４波長板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に
戻る。偏光ビームスプリッタ１０３で反射された測定光
は、参照光とは異なる光路に沿ってコーナキューブプリ
ズム１０６で反射された後、偏光ビームスプリッタ１０
３に入射する。偏光ビームスプリッタ１０３で反射され
た測定光は、第１回目の測定光路および参照光路とは異
なる第２回目の測定光路に沿って、１／４波長板１２６
を介して移動鏡１０５で再び反射された後、１／４波長
板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
このように、測定光は、移動鏡１０５までの測定光路を
２回往復した後に、偏光ビームスプリッタ１０３に戻
る。
した測定光は、第１回目の測定光路に沿って、１／４波
長板１２６を介して移動鏡１０５で反射された後、１／
４波長板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に
戻る。偏光ビームスプリッタ１０３で反射された測定光
は、参照光とは異なる光路に沿ってコーナキューブプリ
ズム１０６で反射された後、偏光ビームスプリッタ１０
３に入射する。偏光ビームスプリッタ１０３で反射され
た測定光は、第１回目の測定光路および参照光路とは異
なる第２回目の測定光路に沿って、１／４波長板１２６
を介して移動鏡１０５で再び反射された後、１／４波長
板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
このように、測定光は、移動鏡１０５までの測定光路を
２回往復した後に、偏光ビームスプリッタ１０３に戻
る。
【００８５】第５実施例においても、第２回目の参照光
路を介して偏光ビームスプリッタ１０３に入射する参照
光の入射点と、第２回目の測定光路を介して偏光ビーム
スプリッタ１０３に入射する測定光の入射点とが実質的
に重ならないように、参照光用のコーナーキューブプリ
ズム１０４、測定光用のコーナーキューブプリズム１０
５およびコーナーキューブプリズム１０６がそれぞれ配
置されている。
路を介して偏光ビームスプリッタ１０３に入射する参照
光の入射点と、第２回目の測定光路を介して偏光ビーム
スプリッタ１０３に入射する測定光の入射点とが実質的
に重ならないように、参照光用のコーナーキューブプリ
ズム１０４、測定光用のコーナーキューブプリズム１０
５およびコーナーキューブプリズム１０６がそれぞれ配
置されている。
【００８６】こうして、参照光路を介して偏光ビームス
プリッタ１０３から射出された周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光と、測定光路を介して偏光ビームスプリッ
タ１０３から射出された周波数ω2 の光および周波数ω
3 の光とは、互いに異なる光路に沿って周波数分離素子
１０９に入射する。そして、周波数分離素子１０９で反
射された測定光と参照光とは、互いに異なる光路に沿っ
てＳＨＧ変換素子１１１および１１２にそれぞれ入射す
る。
プリッタ１０３から射出された周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光と、測定光路を介して偏光ビームスプリッ
タ１０３から射出された周波数ω2 の光および周波数ω
3 の光とは、互いに異なる光路に沿って周波数分離素子
１０９に入射する。そして、周波数分離素子１０９で反
射された測定光と参照光とは、互いに異なる光路に沿っ
てＳＨＧ変換素子１１１および１１２にそれぞれ入射す
る。
【００８７】以上のように、第５実施例においても、固
定鏡１０４で２回反射された参照光と移動鏡１０５で２
回反射された測定光とが互いに異なる光路に沿って受光
されるようになっている。すなわち、ダブルパス構成に
おいて、測定光路を介した周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光と、参照光路を介した周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光とが互いに重なることなく独立に検出され
る。その結果、屈折率変動の補正のための参照光と測定
光とのクロストークを実質的に回避するとともに、ダブ
ルパス構成による精度の高い測定を行うことができる。
定鏡１０４で２回反射された参照光と移動鏡１０５で２
回反射された測定光とが互いに異なる光路に沿って受光
されるようになっている。すなわち、ダブルパス構成に
おいて、測定光路を介した周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光と、参照光路を介した周波数ω2 の光および周
波数ω3 の光とが互いに重なることなく独立に検出され
る。その結果、屈折率変動の補正のための参照光と測定
光とのクロストークを実質的に回避するとともに、ダブ
ルパス構成による精度の高い測定を行うことができる。
【００８８】特に、第５実施例の構成により、第４実施
例において偏光ビームスプリッタ１０３と周波数分離素
子１０９との間に設けられていた反射鏡１０７および１
０８を省略することができる。また、第４実施例におい
て偏光ビームスプリッタ１０３と周波数分離素子１０９
との間に設けられていたコーナーキューブプリズム１０
６を、偏光ビームスプリッタ１０３に関して固定鏡１０
４と反対側に移動させることができる。その結果、偏光
ビームスプリッタ１０３以降の光学系の構成を簡略化す
ることができる。
例において偏光ビームスプリッタ１０３と周波数分離素
子１０９との間に設けられていた反射鏡１０７および１
０８を省略することができる。また、第４実施例におい
て偏光ビームスプリッタ１０３と周波数分離素子１０９
との間に設けられていたコーナーキューブプリズム１０
６を、偏光ビームスプリッタ１０３に関して固定鏡１０
４と反対側に移動させることができる。その結果、偏光
ビームスプリッタ１０３以降の光学系の構成を簡略化す
ることができる。
【００８９】図６は、本発明の第６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６の光
波干渉測定装置は第５実施例の装置と類似しているが、
移動鏡としてコーナーキューブプリズムに代えて平面鏡
１２７を用いている点だけが基本的に相違する。したが
って、図６において、第５実施例の構成要素と同様の機
能を有する要素には図５と同じ参照符号を付している。
以下、第５実施例との相違点に着目して、第６実施例を
説明する。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。図６の光
波干渉測定装置は第５実施例の装置と類似しているが、
移動鏡としてコーナーキューブプリズムに代えて平面鏡
１２７を用いている点だけが基本的に相違する。したが
って、図６において、第５実施例の構成要素と同様の機
能を有する要素には図５と同じ参照符号を付している。
以下、第５実施例との相違点に着目して、第６実施例を
説明する。
【００９０】第６実施例では、移動鏡に平面鏡１２７を
用いることにより、移動鏡１２７が図中ｙ方向およびｘ
方向に２次元移動するような場合にも、移動鏡１２７の
ｙ方向移動量を測定することができる。例えば、半導体
素子や液晶表示素子の製造のための露光装置（リソグラ
フィステッパー）の２次元ステージの位置を検出するた
めの光波干渉測定装置に本発明を適用する場合、２次元
ステージに固定された移動鏡は２次元的に移動するので
移動鏡はｙ方向に垂直は反射面を有する平面鏡である必
要がある。なお、その他の構成および動作は、第５実施
例と基本的に同様であり、重複する説明は省略する。
用いることにより、移動鏡１２７が図中ｙ方向およびｘ
方向に２次元移動するような場合にも、移動鏡１２７の
ｙ方向移動量を測定することができる。例えば、半導体
素子や液晶表示素子の製造のための露光装置（リソグラ
フィステッパー）の２次元ステージの位置を検出するた
めの光波干渉測定装置に本発明を適用する場合、２次元
ステージに固定された移動鏡は２次元的に移動するので
移動鏡はｙ方向に垂直は反射面を有する平面鏡である必
要がある。なお、その他の構成および動作は、第５実施
例と基本的に同様であり、重複する説明は省略する。
【００９１】図７は、本発明の第７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の光
波干渉測定装置は、第６実施例の装置と類似している。
しかしながら、移動鏡として平面鏡１２７を用いた場合
に生じる誤差光の影響を低減するために、偏光ビームス
プリッタ１２８、偏光ビームスプリッタ１２９およびコ
ーナーキューブプリズム１３０を付設している点だけが
第６実施例と相違する。したがって、図７において、第
６実施例の構成要素と同様の機能を有する要素には図６
と同じ参照符号を付している。以下、第６実施例との相
違点に着目して、第７実施例を説明する。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。図７の光
波干渉測定装置は、第６実施例の装置と類似している。
しかしながら、移動鏡として平面鏡１２７を用いた場合
に生じる誤差光の影響を低減するために、偏光ビームス
プリッタ１２８、偏光ビームスプリッタ１２９およびコ
ーナーキューブプリズム１３０を付設している点だけが
第６実施例と相違する。したがって、図７において、第
６実施例の構成要素と同様の機能を有する要素には図６
と同じ参照符号を付している。以下、第６実施例との相
違点に着目して、第７実施例を説明する。
【００９２】まず、図６を再び参照して、平面鏡１２７
に起因する誤差光の影響について説明する。図６におい
て、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した測定光は、
第１回目の測定光路に沿って、１／４波長板１２６を介
して移動鏡１２７で反射された後、１／４波長板１２６
を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。ここで、
１／４波長板１２６を２回通ることにより、測定光の偏
光方位は９０°回転する。従って、偏光ビームスプリッ
タ１０３を透過していた測定光は反射される。偏光ビー
ムスプリッタ１０３で反射された測定光は、参照光とは
異なる光路に沿ってコーナキューブプリズム１０６で反
射された後、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。
偏光ビームスプリッタ１０３で反射された測定光は、第
１回目の測定光路とは異なる第２回目の測定光路に沿っ
て、１／４波長板１２６を介して移動鏡１２７で再び反
射された後、１／４波長板１２６を介して偏光ビームス
プリッタ１０３に戻る。
に起因する誤差光の影響について説明する。図６におい
て、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した測定光は、
第１回目の測定光路に沿って、１／４波長板１２６を介
して移動鏡１２７で反射された後、１／４波長板１２６
を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。ここで、
１／４波長板１２６を２回通ることにより、測定光の偏
光方位は９０°回転する。従って、偏光ビームスプリッ
タ１０３を透過していた測定光は反射される。偏光ビー
ムスプリッタ１０３で反射された測定光は、参照光とは
異なる光路に沿ってコーナキューブプリズム１０６で反
射された後、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。
偏光ビームスプリッタ１０３で反射された測定光は、第
１回目の測定光路とは異なる第２回目の測定光路に沿っ
て、１／４波長板１２６を介して移動鏡１２７で再び反
射された後、１／４波長板１２６を介して偏光ビームス
プリッタ１０３に戻る。
【００９３】測定光路を２往復して偏光ビームスプリッ
タ１０３に戻った測定光は、偏光ビームスプリッタ１０
３を透過して周波数分離素子１０９に入射すべき光であ
る。しかしながら、生産上完全な性能を有する偏光ビー
ムスプリッタは存在しないので、偏光ビームスプリッタ
１０３の性能誤差に起因して、完全に透過すべき測定光
のうちわずかではあるが一部の測定光は反射されて誤差
光１３１（図７参照）となる。この誤差光１３１は、測
定光路をさらに２往復（結果的には４往復）したり、参
照光路に侵入したりしてしまう。その結果、クロストー
クが発生し、精度の高い測定を行うことができなくなっ
てしまう。そこで、第７実施例では、誤差光１３１の影
響を低減するために、偏光ビームスプリッタ１０３とコ
ーナーキューブプリズム１３０との間に、偏光ビームス
プリッタ１２８および偏光ビームスプリッタ１２９を配
置している。
タ１０３に戻った測定光は、偏光ビームスプリッタ１０
３を透過して周波数分離素子１０９に入射すべき光であ
る。しかしながら、生産上完全な性能を有する偏光ビー
ムスプリッタは存在しないので、偏光ビームスプリッタ
１０３の性能誤差に起因して、完全に透過すべき測定光
のうちわずかではあるが一部の測定光は反射されて誤差
光１３１（図７参照）となる。この誤差光１３１は、測
定光路をさらに２往復（結果的には４往復）したり、参
照光路に侵入したりしてしまう。その結果、クロストー
クが発生し、精度の高い測定を行うことができなくなっ
てしまう。そこで、第７実施例では、誤差光１３１の影
響を低減するために、偏光ビームスプリッタ１０３とコ
ーナーキューブプリズム１３０との間に、偏光ビームス
プリッタ１２８および偏光ビームスプリッタ１２９を配
置している。
【００９４】したがって、第７実施例では、偏光ビーム
スプリッタ１０３で反射された参照光は、１／４波長板
１２５を介して固定鏡１０４で反射された後、１／４波
長板１２５を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻
る。ここで、１／４波長板１２５を２回通ることによ
り、参照光の偏光方位は９０°回転する。従って、偏光
ビームスプリッタ１０３で反射されていた参照光は透過
する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した参照光
は、偏光ビームスプリッタ１２８を介してコーナキュー
ブプリズム１０６で反射された後、偏光ビームスプリッ
タ１２８を介して偏光ビームスプリッタ１０３に入射す
る。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した参照光は、
１／４波長板１２５を介して固定鏡１０４で再び反射さ
れた後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。
スプリッタ１０３で反射された参照光は、１／４波長板
１２５を介して固定鏡１０４で反射された後、１／４波
長板１２５を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻
る。ここで、１／４波長板１２５を２回通ることによ
り、参照光の偏光方位は９０°回転する。従って、偏光
ビームスプリッタ１０３で反射されていた参照光は透過
する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した参照光
は、偏光ビームスプリッタ１２８を介してコーナキュー
ブプリズム１０６で反射された後、偏光ビームスプリッ
タ１２８を介して偏光ビームスプリッタ１０３に入射す
る。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した参照光は、
１／４波長板１２５を介して固定鏡１０４で再び反射さ
れた後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。
【００９５】一方、偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した測定光は、１／４波長板１２６を介して移動鏡１２
７で反射された後、１／４波長板１２６を介して偏光ビ
ームスプリッタ１０３に戻る。ここで、１／４波長板１
２６を２回通ることにより、測定光の偏光方位は９０°
回転する。従って、偏光ビームスプリッタ１０３を透過
していた測定光は反射される。偏光ビームスプリッタ１
０３で反射された測定光は、偏光ビームスプリッタ１２
８および偏光ビームスプリッタ１２９を介してコーナキ
ューブプリズム１３０で反射された後、偏光ビームスプ
リッタ１２９および偏光ビームスプリッタ１２８を介し
て偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光ビーム
スプリッタ１０３で反射された測定光は、１／４波長板
１２６を介して移動鏡１２７で再び反射された後、１／
４波長板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に
戻る。
した測定光は、１／４波長板１２６を介して移動鏡１２
７で反射された後、１／４波長板１２６を介して偏光ビ
ームスプリッタ１０３に戻る。ここで、１／４波長板１
２６を２回通ることにより、測定光の偏光方位は９０°
回転する。従って、偏光ビームスプリッタ１０３を透過
していた測定光は反射される。偏光ビームスプリッタ１
０３で反射された測定光は、偏光ビームスプリッタ１２
８および偏光ビームスプリッタ１２９を介してコーナキ
ューブプリズム１３０で反射された後、偏光ビームスプ
リッタ１２９および偏光ビームスプリッタ１２８を介し
て偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光ビーム
スプリッタ１０３で反射された測定光は、１／４波長板
１２６を介して移動鏡１２７で再び反射された後、１／
４波長板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に
戻る。
【００９６】移動鏡１２７までの測定光路を２往復して
偏光ビームスプリッタ１０３に戻った測定光から生じる
誤差光１３１は、偏光ビームスプリッタ１０３、１２８
および１２９を本来透過すべき成分である。したがっ
て、誤差光１３１の大部分は偏光ビームスプリッタ１２
８を透過する。偏光ビームスプリッタ１２８を透過した
誤差光１３１は、進むべき光路を失うので影響がなくな
る。仮に、偏光ビームスプリッタ１２８を透過した誤差
光１３１がコーナーキューブプリズム１０６で反射され
て測定精度に影響を及ぼす場合には、参照光１３２およ
び１３３のみが通過可能な絞り１３４を付設して、誤差
光１３１の悪影響を防ぐことができる。
偏光ビームスプリッタ１０３に戻った測定光から生じる
誤差光１３１は、偏光ビームスプリッタ１０３、１２８
および１２９を本来透過すべき成分である。したがっ
て、誤差光１３１の大部分は偏光ビームスプリッタ１２
８を透過する。偏光ビームスプリッタ１２８を透過した
誤差光１３１は、進むべき光路を失うので影響がなくな
る。仮に、偏光ビームスプリッタ１２８を透過した誤差
光１３１がコーナーキューブプリズム１０６で反射され
て測定精度に影響を及ぼす場合には、参照光１３２およ
び１３３のみが通過可能な絞り１３４を付設して、誤差
光１３１の悪影響を防ぐことができる。
【００９７】なお、偏光ビームスプリッタ１２８の性能
もまた完全ではないため、誤差光１３１の一部が偏光ビ
ームスプリッタ１２８で反射されてしまう。しかしなが
ら、偏光ビームスプリッタ１２８で反射された誤差光１
３１の大部分は、偏光ビームスプリッタ１２９を透過
し、進むべき光路を失うので影響がなくなる。さらに、
誤差光１３１の一部が偏光ビームスプリッタ１２９で反
射された場合でも、コーナーキューブプリズム１３０で
反射されて、偏光ビームスプリッタ１２９に再び入射す
る。その結果、誤差光１３１の大部分は、偏光ビームス
プリッタ１２９を透過し、進むべき光路を失うので影響
がなくなる。
もまた完全ではないため、誤差光１３１の一部が偏光ビ
ームスプリッタ１２８で反射されてしまう。しかしなが
ら、偏光ビームスプリッタ１２８で反射された誤差光１
３１の大部分は、偏光ビームスプリッタ１２９を透過
し、進むべき光路を失うので影響がなくなる。さらに、
誤差光１３１の一部が偏光ビームスプリッタ１２９で反
射された場合でも、コーナーキューブプリズム１３０で
反射されて、偏光ビームスプリッタ１２９に再び入射す
る。その結果、誤差光１３１の大部分は、偏光ビームス
プリッタ１２９を透過し、進むべき光路を失うので影響
がなくなる。
【００９８】このように、平面鏡１２７に起因して誤差
光１３１が生じても、３つの偏光ビームスプリッタ１０
３、１２８および１２９の作用により、誤差光１３１を
順次低減することができる。すなわち、誤差光１３１の
低減によりクロストークを低減するとともに、ダブルパ
ス構成による精度の高い測定を行うことができる。な
お、第７実施例では、３つの偏光ビームスプリッタ１０
３、１２８および１２９を配置する構成を説明してい
る。しかしながら、より高精度の測定が要求される場合
には、偏光ビームスプリッタ１２９に新たな偏光ビーム
スプリッタを順次接続することにより誤差光１３１をさ
らに低減することができる。
光１３１が生じても、３つの偏光ビームスプリッタ１０
３、１２８および１２９の作用により、誤差光１３１を
順次低減することができる。すなわち、誤差光１３１の
低減によりクロストークを低減するとともに、ダブルパ
ス構成による精度の高い測定を行うことができる。な
お、第７実施例では、３つの偏光ビームスプリッタ１０
３、１２８および１２９を配置する構成を説明してい
る。しかしながら、より高精度の測定が要求される場合
には、偏光ビームスプリッタ１２９に新たな偏光ビーム
スプリッタを順次接続することにより誤差光１３１をさ
らに低減することができる。
【００９９】図８は、本発明の第８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８の光
波干渉測定装置は第７実施例の装置と類似しているが、
固定鏡として平面鏡１３９を用いている点が第７実施例
と基本的に相違する。したがって、図８において、第７
実施例の構成要素と同様の機能を有する要素には図７と
同じ参照符号を付している。以下、第７実施例との相違
点に着目して、第８実施例を説明する。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。図８の光
波干渉測定装置は第７実施例の装置と類似しているが、
固定鏡として平面鏡１３９を用いている点が第７実施例
と基本的に相違する。したがって、図８において、第７
実施例の構成要素と同様の機能を有する要素には図７と
同じ参照符号を付している。以下、第７実施例との相違
点に着目して、第８実施例を説明する。
【０１００】第８実施例では、固定鏡および移動鏡にそ
れぞれ平面鏡１３９および１２７を用いたことにより、
偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１２６との
間に偏光ビームスプリッタ１３５を配置している。ま
た、偏光ビームスプリッタ１０３（または１／４波長板
１２５）とコーナーキューブプリズム１０６との間に、
３つの偏光ビームスプリッタ１３６〜１３８を配置して
いる。
れぞれ平面鏡１３９および１２７を用いたことにより、
偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１２６との
間に偏光ビームスプリッタ１３５を配置している。ま
た、偏光ビームスプリッタ１０３（または１／４波長板
１２５）とコーナーキューブプリズム１０６との間に、
３つの偏光ビームスプリッタ１３６〜１３８を配置して
いる。
【０１０１】したがって、第８実施例では、偏光ビーム
スプリッタ１０３で反射された参照光は、偏光ビームス
プリッタ１３６および１／４波長板１２５を介して固定
鏡１３９で反射された後、１／４波長板１２５を介して
偏光ビームスプリッタ１３６に戻る。ここで、１／４波
長板１２５を２回通ることにより、参照光の偏光方位は
９０°回転する。従って、偏光ビームスプリッタ１３６
で反射されていた参照光は透過する。偏光ビームスプリ
ッタ１３６を透過した参照光は、偏光ビームスプリッタ
１３７および１３８を介してコーナキューブプリズム１
０６で反射された後、偏光ビームスプリッタ１３８およ
び１３７を介して偏光ビームスプリッタ１３６に入射す
る。偏光ビームスプリッタ１３６を透過した参照光は、
１／４波長板１２５を介して固定鏡１３９で再び反射さ
れた後、１／４波長板１２５および偏光ビームスプリッ
タ１３６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
スプリッタ１０３で反射された参照光は、偏光ビームス
プリッタ１３６および１／４波長板１２５を介して固定
鏡１３９で反射された後、１／４波長板１２５を介して
偏光ビームスプリッタ１３６に戻る。ここで、１／４波
長板１２５を２回通ることにより、参照光の偏光方位は
９０°回転する。従って、偏光ビームスプリッタ１３６
で反射されていた参照光は透過する。偏光ビームスプリ
ッタ１３６を透過した参照光は、偏光ビームスプリッタ
１３７および１３８を介してコーナキューブプリズム１
０６で反射された後、偏光ビームスプリッタ１３８およ
び１３７を介して偏光ビームスプリッタ１３６に入射す
る。偏光ビームスプリッタ１３６を透過した参照光は、
１／４波長板１２５を介して固定鏡１３９で再び反射さ
れた後、１／４波長板１２５および偏光ビームスプリッ
タ１３６を介して偏光ビームスプリッタ１０３に戻る。
【０１０２】一方、偏光ビームスプリッタ１０３を透過
した測定光は、偏光ビームスプリッタ１３５および１／
４波長板１２６を介して移動鏡１２７で反射された後、
１／４波長板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１３
５に戻る。ここで、１／４波長板１２６を２回通ること
により、測定光の偏光方位は９０°回転する。従って、
偏光ビームスプリッタ１３５を透過していた測定光は反
射される。偏光ビームスプリッタ１３５で反射された測
定光は、偏光ビームスプリッタ１２８および偏光ビーム
スプリッタ１２９を介してコーナキューブプリズム１３
０で反射された後、偏光ビームスプリッタ１２９および
偏光ビームスプリッタ１２８を介して偏光ビームスプリ
ッタ１３５に入射する。偏光ビームスプリッタ１３５で
反射された測定光は、１／４波長板１２６を介して移動
鏡１２７で再び反射された後、１／４波長板１２６およ
び偏光ビームスプリッタ１３５を介して偏光ビームスプ
リッタ１０３に戻る。
した測定光は、偏光ビームスプリッタ１３５および１／
４波長板１２６を介して移動鏡１２７で反射された後、
１／４波長板１２６を介して偏光ビームスプリッタ１３
５に戻る。ここで、１／４波長板１２６を２回通ること
により、測定光の偏光方位は９０°回転する。従って、
偏光ビームスプリッタ１３５を透過していた測定光は反
射される。偏光ビームスプリッタ１３５で反射された測
定光は、偏光ビームスプリッタ１２８および偏光ビーム
スプリッタ１２９を介してコーナキューブプリズム１３
０で反射された後、偏光ビームスプリッタ１２９および
偏光ビームスプリッタ１２８を介して偏光ビームスプリ
ッタ１３５に入射する。偏光ビームスプリッタ１３５で
反射された測定光は、１／４波長板１２６を介して移動
鏡１２７で再び反射された後、１／４波長板１２６およ
び偏光ビームスプリッタ１３５を介して偏光ビームスプ
リッタ１０３に戻る。
【０１０３】移動鏡１２７までの測定光路を２往復して
偏光ビームスプリッタ１３５に戻った測定光から生じる
誤差光１３１は、偏光ビームスプリッタ１３５、１２８
および１２９を本来透過すべき成分である。したがっ
て、第７実施例で示すように、平面鏡１２７に起因して
誤差光１３１が生じても、３つの偏光ビームスプリッタ
１３５、１２８および１２９の作用により、誤差光１３
１を順次低減することができる。
偏光ビームスプリッタ１３５に戻った測定光から生じる
誤差光１３１は、偏光ビームスプリッタ１３５、１２８
および１２９を本来透過すべき成分である。したがっ
て、第７実施例で示すように、平面鏡１２７に起因して
誤差光１３１が生じても、３つの偏光ビームスプリッタ
１３５、１２８および１２９の作用により、誤差光１３
１を順次低減することができる。
【０１０４】参照光路を２往復して偏光ビームスプリッ
タ１３６に戻った参照光は、偏光ビームスプリッタ１３
６および偏光ビームスプリッタ１０３で反射されて周波
数分離素子１０９に入射すべき光である。しかしなが
ら、生産上完全な性能を有する偏光ビームスプリッタは
存在しないので、偏光ビームスプリッタ１３６の性能誤
差に起因して、完全に反射されるべき参照光のうちわず
かではあるが一部の参照光は透過して誤差光１４０とな
る。この誤差光１４０は、参照光路をさらに２往復（結
果的には４往復）したりしてしまう。その結果、誤差干
渉光が発生し、精度の高い測定を行うことができなくな
ってしまう。
タ１３６に戻った参照光は、偏光ビームスプリッタ１３
６および偏光ビームスプリッタ１０３で反射されて周波
数分離素子１０９に入射すべき光である。しかしなが
ら、生産上完全な性能を有する偏光ビームスプリッタは
存在しないので、偏光ビームスプリッタ１３６の性能誤
差に起因して、完全に反射されるべき参照光のうちわず
かではあるが一部の参照光は透過して誤差光１４０とな
る。この誤差光１４０は、参照光路をさらに２往復（結
果的には４往復）したりしてしまう。その結果、誤差干
渉光が発生し、精度の高い測定を行うことができなくな
ってしまう。
【０１０５】ところで、移動鏡１３９までの参照光路を
２往復して偏光ビームスプリッタ１３６に戻った参照光
から生じる誤差光１４０は、偏光ビームスプリッタ１３
６〜１３８で本来反射されるべき成分である。したがっ
て、誤差光１４０の大部分は偏光ビームスプリッタ１３
７で反射される。偏光ビームスプリッタ１３７で反射さ
れた誤差光１４０は、進むべき光路を失うので影響がな
くなる。
２往復して偏光ビームスプリッタ１３６に戻った参照光
から生じる誤差光１４０は、偏光ビームスプリッタ１３
６〜１３８で本来反射されるべき成分である。したがっ
て、誤差光１４０の大部分は偏光ビームスプリッタ１３
７で反射される。偏光ビームスプリッタ１３７で反射さ
れた誤差光１４０は、進むべき光路を失うので影響がな
くなる。
【０１０６】なお、偏光ビームスプリッタ１３７の性能
もまた完全ではないため、誤差光１４０の一部が偏光ビ
ームスプリッタ１３７を透過してしまう。しかしなが
ら、偏光ビームスプリッタ１３７を透過した誤差光１４
０の大部分は、偏光ビームスプリッタ１３８で反射さ
れ、進むべき光路を失うので影響がなくなる。さらに、
誤差光１４０の一部が偏光ビームスプリッタ１３８を透
過した場合でも、コーナーキューブプリズム１０６で反
射されて、偏光ビームスプリッタ１３８に再び入射す
る。その結果、誤差光１４０の大部分は、偏光ビームス
プリッタ１３８で反射され、進むべき光路を失うので影
響がなくなる。
もまた完全ではないため、誤差光１４０の一部が偏光ビ
ームスプリッタ１３７を透過してしまう。しかしなが
ら、偏光ビームスプリッタ１３７を透過した誤差光１４
０の大部分は、偏光ビームスプリッタ１３８で反射さ
れ、進むべき光路を失うので影響がなくなる。さらに、
誤差光１４０の一部が偏光ビームスプリッタ１３８を透
過した場合でも、コーナーキューブプリズム１０６で反
射されて、偏光ビームスプリッタ１３８に再び入射す
る。その結果、誤差光１４０の大部分は、偏光ビームス
プリッタ１３８で反射され、進むべき光路を失うので影
響がなくなる。
【０１０７】このように、平面鏡１３９に起因して誤差
光１４０が生じても、３つの偏光ビームスプリッタ１３
６〜１３８の作用により、誤差光１４０を順次低減する
ことができる。すなわち、誤差光１４０を低減し、且つ
クロストークを回避するとともに、ダブルパス構成によ
る精度の高い測定を行うことができる。
光１４０が生じても、３つの偏光ビームスプリッタ１３
６〜１３８の作用により、誤差光１４０を順次低減する
ことができる。すなわち、誤差光１４０を低減し、且つ
クロストークを回避するとともに、ダブルパス構成によ
る精度の高い測定を行うことができる。
【０１０８】なお、第８実施例では、測定光路に３つの
偏光ビームスプリッタ１３５、１２８および１２９を、
参照光路に３つの偏光ビームスプリッタ１３６〜１３８
をそれぞれ配置している。しかしながら、より高精度の
測定が要求される場合には、偏光ビームスプリッタ１２
９および偏光ビームスプリッタ１３８に新たな偏光ビー
ムスプリッタをそれぞれ順次接続することにより、誤差
光１３１および１４０をさらに低減することができる。
偏光ビームスプリッタ１３５、１２８および１２９を、
参照光路に３つの偏光ビームスプリッタ１３６〜１３８
をそれぞれ配置している。しかしながら、より高精度の
測定が要求される場合には、偏光ビームスプリッタ１２
９および偏光ビームスプリッタ１３８に新たな偏光ビー
ムスプリッタをそれぞれ順次接続することにより、誤差
光１３１および１４０をさらに低減することができる。
【０１０９】図９は、本発明の第９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の光
波干渉測定装置は第５実施例の装置と類似しているが、
固定鏡を一対のコーナーキューブプリズム１０４ａおよ
び１０４ｂで構成している点が第５実施例と基本的に相
違する。したがって、図９において、第５実施例の構成
要素と同様の機能を有する要素には図５と同じ参照符号
を付している。以下、第５実施例との相違点に着目し
て、第９実施例を説明する。
干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。図９の光
波干渉測定装置は第５実施例の装置と類似しているが、
固定鏡を一対のコーナーキューブプリズム１０４ａおよ
び１０４ｂで構成している点が第５実施例と基本的に相
違する。したがって、図９において、第５実施例の構成
要素と同様の機能を有する要素には図５と同じ参照符号
を付している。以下、第５実施例との相違点に着目し
て、第９実施例を説明する。
【０１１０】第９実施例では、偏光ビームスプリッタ１
０３で反射された参照光は、１／４波長板１２５を介し
てコーナーキューブプリズム１０４ａで反射された後、
１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリッタ１０
３に戻る。ここで、１／４波長板１２５を２回通ること
により、参照光の偏光方位は９０°回転する。従って、
偏光ビームスプリッタ１０３で反射されていた参照光は
透過する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した参照
光は、コーナキューブプリズム１０６で反射された後、
偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光ビームス
プリッタ１０３を透過した参照光は、１／４波長板１２
５を介してコーナーキューブプリズム１０４ｂで反射さ
れた後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。
０３で反射された参照光は、１／４波長板１２５を介し
てコーナーキューブプリズム１０４ａで反射された後、
１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリッタ１０
３に戻る。ここで、１／４波長板１２５を２回通ること
により、参照光の偏光方位は９０°回転する。従って、
偏光ビームスプリッタ１０３で反射されていた参照光は
透過する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した参照
光は、コーナキューブプリズム１０６で反射された後、
偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光ビームス
プリッタ１０３を透過した参照光は、１／４波長板１２
５を介してコーナーキューブプリズム１０４ｂで反射さ
れた後、１／４波長板１２５を介して偏光ビームスプリ
ッタ１０３に戻る。
【０１１１】このように、第９実施例では、第５実施例
における大きな１つのコーナーキューブプリズム１０４
に代えて、１往復目の参照光用コーナーキューブプリズ
ム１０４ａおよび２往復目の参照光用コーナーキューブ
プリズム１０４ｂを備えている。このように比較的小さ
な一対のコーナーキューブプリズムを用いることによ
り、参照光路の光学系を小さくすることができる。
における大きな１つのコーナーキューブプリズム１０４
に代えて、１往復目の参照光用コーナーキューブプリズ
ム１０４ａおよび２往復目の参照光用コーナーキューブ
プリズム１０４ｂを備えている。このように比較的小さ
な一対のコーナーキューブプリズムを用いることによ
り、参照光路の光学系を小さくすることができる。
【０１１２】なお、第９実施例では、一対のコーナーキ
ューブプリズムを第５実施例の光波干渉測定装置の固定
鏡に適用している。しかしながら、一対のコーナーキュ
ーブプリズムを、第４実施例、第６実施例または第７実
施例の光波干渉測定装置の固定鏡にも適用することがで
きる。また、固定鏡ではなく移動鏡に一対のコーナーキ
ューブプリズムを用いてもよい。さらに、固定鏡および
移動鏡に平面鏡を用いない場合には、固定鏡および移動
鏡の双方にそれぞれ一対のコーナーキューブプリズムを
用いてもよい。
ューブプリズムを第５実施例の光波干渉測定装置の固定
鏡に適用している。しかしながら、一対のコーナーキュ
ーブプリズムを、第４実施例、第６実施例または第７実
施例の光波干渉測定装置の固定鏡にも適用することがで
きる。また、固定鏡ではなく移動鏡に一対のコーナーキ
ューブプリズムを用いてもよい。さらに、固定鏡および
移動鏡に平面鏡を用いない場合には、固定鏡および移動
鏡の双方にそれぞれ一対のコーナーキューブプリズムを
用いてもよい。
【０１１３】図１０は、本発明の第１０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。な
お、第１０実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるヘ
テロダイン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行って
いる。
光波干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。な
お、第１０実施例の光波干渉測定装置では、いわゆるヘ
テロダイン干渉方式を用いて屈折率変動の測定を行って
いる。
【０１１４】図１０の光波干渉測定装置では、ヘテロダ
イン方式を用いて周波数ω2 の光と周波数ω3 の光との
干渉光を検出するために、光源１０１と周波数結合素子
１０２との間に周波数分離素子（周波数フィルター）１
４１、周波数結合素子（周波数フィルター）１４５およ
び周波数シフター１４６を付設している。しかしなが
ら、図１０の装置の他の構成は、第５実施例の図５の装
置と基本的に同じである。したがって、図１０におい
て、第５実施例の構成要素と同様の機能を有する要素に
は図５と同じ参照符号を付している。以下、第５実施例
との相違点に着目して、第１０実施例を説明する。
イン方式を用いて周波数ω2 の光と周波数ω3 の光との
干渉光を検出するために、光源１０１と周波数結合素子
１０２との間に周波数分離素子（周波数フィルター）１
４１、周波数結合素子（周波数フィルター）１４５およ
び周波数シフター１４６を付設している。しかしなが
ら、図１０の装置の他の構成は、第５実施例の図５の装
置と基本的に同じである。したがって、図１０におい
て、第５実施例の構成要素と同様の機能を有する要素に
は図５と同じ参照符号を付している。以下、第５実施例
との相違点に着目して、第１０実施例を説明する。
【０１１５】まず、周波数シフター１４３が光路に挿入
されていない場合について説明する。光源１０１から射
出された周波数ω2 の光および周波数ω3 の光は、周波
数フィルタ１４１に入射する。周波数フィルタ１４１お
よび１４５は、周波数ω3 近傍の光を透過し、周波数ω
2 近傍の光を反射する特性を有する。周波数フィルタ１
４１を透過した周波数ω3 の光は、周波数シフター１４
６を介して周波数ω3からわずかに周波数のずれた周波
数ω3'の光（ω3'＝ω3 ＋Δω3 ）となる。なお、周波
数シフター１４６は、例えば音響光学素子等である。周
波数シフター１４６を介した周波数ω3'の光は、周波数
フィルタ１４５に入射する。
されていない場合について説明する。光源１０１から射
出された周波数ω2 の光および周波数ω3 の光は、周波
数フィルタ１４１に入射する。周波数フィルタ１４１お
よび１４５は、周波数ω3 近傍の光を透過し、周波数ω
2 近傍の光を反射する特性を有する。周波数フィルタ１
４１を透過した周波数ω3 の光は、周波数シフター１４
６を介して周波数ω3からわずかに周波数のずれた周波
数ω3'の光（ω3'＝ω3 ＋Δω3 ）となる。なお、周波
数シフター１４６は、例えば音響光学素子等である。周
波数シフター１４６を介した周波数ω3'の光は、周波数
フィルタ１４５に入射する。
【０１１６】一方、周波数フィルタ１４１で反射された
周波数ω2 の光は、反射鏡１４２および反射鏡１４４を
介した後、周波数フィルタ１４５に入射する。こうし
て、周波数ω3'の光および周波数ω2 の光は、周波数フ
ィルタ１４５の作用によって再び同一の光路上に結合さ
れる。その後、この周波数ω2 の光および周波数ω3'の
光は、第５実施例における周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光と同様の光路を介した後、周波数分離素子１０
９によって測定光および参照光として反射される。
周波数ω2 の光は、反射鏡１４２および反射鏡１４４を
介した後、周波数フィルタ１４５に入射する。こうし
て、周波数ω3'の光および周波数ω2 の光は、周波数フ
ィルタ１４５の作用によって再び同一の光路上に結合さ
れる。その後、この周波数ω2 の光および周波数ω3'の
光は、第５実施例における周波数ω2 の光および周波数
ω3 の光と同様の光路を介した後、周波数分離素子１０
９によって測定光および参照光として反射される。
【０１１７】周波数ω2 の光はＳＨＧ変換素子１１１に
よって変換されて周波数ω3 の光となり、周波数シフタ
ー１４６を介した周波数ω3'の光はＳＨＧ変換素子１１
１をそのまま透過する。このように、第５実施例とは異
なり、周波数が互いにΔω3だけ異なる２つの光すなわ
ち周波数ω3 の光と周波数ω3'の光とがヘテロダイン干
渉する。また、周波数ω2 の光および周波数ω3'の光か
らなる参照光も同様に、ＳＨＧ変換素子１１２を介し
て、ヘテロダイン干渉する。
よって変換されて周波数ω3 の光となり、周波数シフタ
ー１４６を介した周波数ω3'の光はＳＨＧ変換素子１１
１をそのまま透過する。このように、第５実施例とは異
なり、周波数が互いにΔω3だけ異なる２つの光すなわ
ち周波数ω3 の光と周波数ω3'の光とがヘテロダイン干
渉する。また、周波数ω2 の光および周波数ω3'の光か
らなる参照光も同様に、ＳＨＧ変換素子１１２を介し
て、ヘテロダイン干渉する。
【０１１８】従って、光電変換手段１１２からの参照信
号および光電変換手段１１１からの測定信号は、ともに
干渉ビート信号となる。位相計１１５では、第５実施例
と同様に、｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を求め、｛Ｄ
（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号を演算器１２４に
供給する。演算器１２４では、位相計１２３からの信号
と位相計１１５からの信号と式（６）に示す演算式とに
基づいて、屈折率変動に起因する測定誤差を補正した移
動鏡１０５の真の変位量Ｄを求めて出力する。
号および光電変換手段１１１からの測定信号は、ともに
干渉ビート信号となる。位相計１１５では、第５実施例
と同様に、｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を求め、｛Ｄ
（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝に関する信号を演算器１２４に
供給する。演算器１２４では、位相計１２３からの信号
と位相計１１５からの信号と式（６）に示す演算式とに
基づいて、屈折率変動に起因する測定誤差を補正した移
動鏡１０５の真の変位量Ｄを求めて出力する。
【０１１９】このように、第１０実施例の光波干渉測定
装置においても、屈折率変動の補正のための参照光と測
定光とのクロストークを実質的に回避するとともに、ダ
ブルパス構成で精度の高い測定を行うことができる。ま
た、第１０実施例では、周波数ω2 の光と周波数ω3 の
光とを用いた屈折率変動測定をヘテロダイン干渉方式で
行っている。このため、光源１０１の出力の変動による
誤差を受けにくく、｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を正確
に検出することができる。その結果、真の変位量Ｄの検
出精度を向上させることができる。
装置においても、屈折率変動の補正のための参照光と測
定光とのクロストークを実質的に回避するとともに、ダ
ブルパス構成で精度の高い測定を行うことができる。ま
た、第１０実施例では、周波数ω2 の光と周波数ω3 の
光とを用いた屈折率変動測定をヘテロダイン干渉方式で
行っている。このため、光源１０１の出力の変動による
誤差を受けにくく、｛Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）｝を正確
に検出することができる。その結果、真の変位量Ｄの検
出精度を向上させることができる。
【０１２０】また、図１０のように、反射鏡１４２と１
４５との間に周波数シフタ１４３をさらに設け、周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光をそれぞれ周波数ω2'の
光および周波数ω3'の光に周波数シフトさせてもよい。
また、周波数シフタ１４６に代えて周波数シフタ１４３
を設け、周波数ω2 の光だけを周波数ω2'の光に周波数
シフトさせてもよい。このように、周波数シフターを設
けることにより、光源１０１への戻り光が回避され、光
源１０１への戻り光による測定誤差を低減することがで
きる。
４５との間に周波数シフタ１４３をさらに設け、周波数
ω2 の光および周波数ω3 の光をそれぞれ周波数ω2'の
光および周波数ω3'の光に周波数シフトさせてもよい。
また、周波数シフタ１４６に代えて周波数シフタ１４３
を設け、周波数ω2 の光だけを周波数ω2'の光に周波数
シフトさせてもよい。このように、周波数シフターを設
けることにより、光源１０１への戻り光が回避され、光
源１０１への戻り光による測定誤差を低減することがで
きる。
【０１２１】なお、第１０実施例では、本発明の第５実
施例の光波干渉測定装置にヘテロダイン干渉方式による
屈折率変動の測定を適用している。しかしながら、同様
に、第４実施例、第６〜第９実施例にもヘテロダイン干
渉方式による屈折率変動の測定を適用することができ
る。
施例の光波干渉測定装置にヘテロダイン干渉方式による
屈折率変動の測定を適用している。しかしながら、同様
に、第４実施例、第６〜第９実施例にもヘテロダイン干
渉方式による屈折率変動の測定を適用することができ
る。
【０１２２】なお、上述の各実施例では、屈折率変動の
測定に際して、周波数ω2 の光とω2 の２倍の周波数を
有する周波数ω3 の光とを用いている。しかしながら、
本発明では、参照光路および測定光路を通った互いに周
波数の異なる２つの光のうち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干渉させるこ
とが重要である。したがって、例えば、高調波変換素子
を用いて、第３高調波やそれ以上の高次の光を用いて、
屈折率変動の測定を行っても良い。
測定に際して、周波数ω2 の光とω2 の２倍の周波数を
有する周波数ω3 の光とを用いている。しかしながら、
本発明では、参照光路および測定光路を通った互いに周
波数の異なる２つの光のうち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干渉させるこ
とが重要である。したがって、例えば、高調波変換素子
を用いて、第３高調波やそれ以上の高次の光を用いて、
屈折率変動の測定を行っても良い。
【０１２３】また、上述の各実施例では、測長用光源
（１２または１１６）が偏光方位が互いに直交し且つ周
波数が互いにわずかに異なる２つの光を射出し、この２
周波光に基づいて移動鏡６の変位をヘテロダイン干渉方
式を用いて測定している。しかしながら、測長用光源か
らの単一の周波数を有する光に基づいて、ホモダイン干
渉方式により移動鏡６の変位を測定しても良い。
（１２または１１６）が偏光方位が互いに直交し且つ周
波数が互いにわずかに異なる２つの光を射出し、この２
周波光に基づいて移動鏡６の変位をヘテロダイン干渉方
式を用いて測定している。しかしながら、測長用光源か
らの単一の周波数を有する光に基づいて、ホモダイン干
渉方式により移動鏡６の変位を測定しても良い。
【０１２４】本発明の光波干渉測定装置では、測定光路
中の気体の屈折率変動を測定し、測長用干渉計によって
測定された移動鏡の変位量を測定した屈折率変動に応じ
て補正し、移動鏡の真の変位量を求めている。したがっ
て、測定光路以外の光路中での気体の屈折率変動を極力
抑える必要がある。具体的には、参照光路を通過した２
つの周波数の光と測定光路を通過した２つの周波数の光
とが分離されている光路、すなわち偏光ビームスプリッ
タ（４または１０３）とＳＨＧ変換素子（８、９または
１１１、１１２）との間の光路を極力短くする構成、あ
るいはその光路を密封チューブで覆う構成が好ましい。
これにより、測定光路以外の光路中での気体の屈折率変
動の影響を抑えて、より高精度の測定を行うことができ
る。
中の気体の屈折率変動を測定し、測長用干渉計によって
測定された移動鏡の変位量を測定した屈折率変動に応じ
て補正し、移動鏡の真の変位量を求めている。したがっ
て、測定光路以外の光路中での気体の屈折率変動を極力
抑える必要がある。具体的には、参照光路を通過した２
つの周波数の光と測定光路を通過した２つの周波数の光
とが分離されている光路、すなわち偏光ビームスプリッ
タ（４または１０３）とＳＨＧ変換素子（８、９または
１１１、１１２）との間の光路を極力短くする構成、あ
るいはその光路を密封チューブで覆う構成が好ましい。
これにより、測定光路以外の光路中での気体の屈折率変
動の影響を抑えて、より高精度の測定を行うことができ
る。
【０１２５】図１３は、本発明の第１１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。な
お、第１１実施例は、図４の第４実施例の変形例であ
る。したがって、図１３において、第４実施例の構成要
素と同様の機能を有する要素には、図４と同じ参照符号
を付している。図１３の光波干渉測定装置では、第４実
施例のように測長用の光源１１６からの光（周波数ω1
近傍の光）を用いて移動鏡１０５の変位量を測定するの
ではなく、光源１０１の周波数ω2 の光を用いて移動鏡
１０５の変位量の測定を行っている。
光波干渉測定装置の構成を概略的に示す図である。な
お、第１１実施例は、図４の第４実施例の変形例であ
る。したがって、図１３において、第４実施例の構成要
素と同様の機能を有する要素には、図４と同じ参照符号
を付している。図１３の光波干渉測定装置では、第４実
施例のように測長用の光源１１６からの光（周波数ω1
近傍の光）を用いて移動鏡１０５の変位量を測定するの
ではなく、光源１０１の周波数ω2 の光を用いて移動鏡
１０５の変位量の測定を行っている。
【０１２６】光源１０１からは、周波数ω2 の光および
周波数ω3 の光が反射鏡１５４およびビームスプリッタ
ー１０３に向けて射出される。この時、周波数ω2 の光
および周波数ω3 の光の偏光方位は、例えば紙面に対し
て４５°傾いている。偏光ビームスプリッタ１０３で
は、紙面に垂直な偏光方位を有する光は反射され、紙面
に平行な偏光方位を有する光は透過する。偏光ビームス
プリッタ１０３で反射された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光は、参照光となって参照光路を通る。すなわ
ち、コーナーキューブ１０６により偏光ビームスプリッ
タ１０３とコーナーキューブ１０４との間の光路を２往
復した後、偏光ビームスプリッタ１０３から射出され
る。また、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した周波
数ω2 の光および周波数ω3 の光は、測定光となって測
定光路を通る。すなわち、コーナーキューブ１０６によ
り偏光ビームスプリッタ１０３とコーナーキューブ１０
５との間の光路を２往復した後、偏光ビームスプリッタ
１０３から射出される。
周波数ω3 の光が反射鏡１５４およびビームスプリッタ
ー１０３に向けて射出される。この時、周波数ω2 の光
および周波数ω3 の光の偏光方位は、例えば紙面に対し
て４５°傾いている。偏光ビームスプリッタ１０３で
は、紙面に垂直な偏光方位を有する光は反射され、紙面
に平行な偏光方位を有する光は透過する。偏光ビームス
プリッタ１０３で反射された周波数ω2 の光および周波
数ω3 の光は、参照光となって参照光路を通る。すなわ
ち、コーナーキューブ１０６により偏光ビームスプリッ
タ１０３とコーナーキューブ１０４との間の光路を２往
復した後、偏光ビームスプリッタ１０３から射出され
る。また、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した周波
数ω2 の光および周波数ω3 の光は、測定光となって測
定光路を通る。すなわち、コーナーキューブ１０６によ
り偏光ビームスプリッタ１０３とコーナーキューブ１０
５との間の光路を２往復した後、偏光ビームスプリッタ
１０３から射出される。
【０１２７】偏光ビームスプリッタ１０３から射出され
た測定光は、反射鏡１０７および１０８を介した後、ビ
ームスプリッタ１５５に入射する。同様に、偏光ビーム
スプリッタ１０３から射出された参照光は直接ビームス
プリッタ１５５に入射する。ビームスプリッタ１５５で
は、参照光および測定光のうち周波数ω2 の光の一部が
透過し、周波数ω2 の光の残部および周波数ω3 の光は
反射される。ビームスプリッタ１５５で反射された測定
光のうち周波数の小さな周波数ω2 の光は、ＳＨＧ換素
子１１２により周波数ω3 （＝２ω2 ）の光にＳＨＧ変
換される。こうして、ＳＨＧ変換された周波数ω3 の光
と測定光路を通った周波数ω3 の光とが干渉し、その干
渉光は光電変換素子１１４で検出される。光電変換素子
１１４からの信号は、位相計１１５に入力される。
た測定光は、反射鏡１０７および１０８を介した後、ビ
ームスプリッタ１５５に入射する。同様に、偏光ビーム
スプリッタ１０３から射出された参照光は直接ビームス
プリッタ１５５に入射する。ビームスプリッタ１５５で
は、参照光および測定光のうち周波数ω2 の光の一部が
透過し、周波数ω2 の光の残部および周波数ω3 の光は
反射される。ビームスプリッタ１５５で反射された測定
光のうち周波数の小さな周波数ω2 の光は、ＳＨＧ換素
子１１２により周波数ω3 （＝２ω2 ）の光にＳＨＧ変
換される。こうして、ＳＨＧ変換された周波数ω3 の光
と測定光路を通った周波数ω3 の光とが干渉し、その干
渉光は光電変換素子１１４で検出される。光電変換素子
１１４からの信号は、位相計１１５に入力される。
【０１２８】同様に、ビームスプリッタ１５５で反射さ
れた参照光のうち周波数の小さな周波数ω2 の光は、Ｓ
ＨＧ変換素子１１１により周波数ω3 （＝２ω2 ）の光
にＳＨＧ変換される。こうして、ＳＨＧ変換された周波
数ω3 の光と参照光路を通った周波数ω3 の光とが干渉
し、その干渉光は光電変換素子１１３で検出される。光
電変換素子１１３からの信号は、位相計１１５に入力さ
れる。位相計１１５では、第４実施例と同様に、光電変
換素子１１３の信号と光電変換素子１１４の信号とから
〔Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）〕を求め、これを演算器１６
０に出力する。
れた参照光のうち周波数の小さな周波数ω2 の光は、Ｓ
ＨＧ変換素子１１１により周波数ω3 （＝２ω2 ）の光
にＳＨＧ変換される。こうして、ＳＨＧ変換された周波
数ω3 の光と参照光路を通った周波数ω3 の光とが干渉
し、その干渉光は光電変換素子１１３で検出される。光
電変換素子１１３からの信号は、位相計１１５に入力さ
れる。位相計１１５では、第４実施例と同様に、光電変
換素子１１３の信号と光電変換素子１１４の信号とから
〔Ｄ（ω3 ）−Ｄ（ω2 ）〕を求め、これを演算器１６
０に出力する。
【０１２９】一方、ビームスプリッタ１５５を透過した
測定光（周波数ω2 の光）は、反射鏡１２０で反射され
偏光ビームスプリッタ１５６で参照光（周波数ω2 の
光）と結合される。偏光ビームスプリッタ１５６を介し
て結合された測定光と参照光とは、偏光板１５７を介し
た後に干渉する。測定光と参照光との干渉光は光電変換
素子１５８で検出され、光電変換素子１５８からの信号
は位相計１５９に入力される。
測定光（周波数ω2 の光）は、反射鏡１２０で反射され
偏光ビームスプリッタ１５６で参照光（周波数ω2 の
光）と結合される。偏光ビームスプリッタ１５６を介し
て結合された測定光と参照光とは、偏光板１５７を介し
た後に干渉する。測定光と参照光との干渉光は光電変換
素子１５８で検出され、光電変換素子１５８からの信号
は位相計１５９に入力される。
【０１３０】位相計１５９では、光電変換素子１５８の
信号からＤ（ω2 ）を求め、これを演算器１６０に出力
する。演算器１６０では、位相計１１５の信号と位相計
１５９の信号とから、移動鏡１０５の真の変位量Ｄを求
めることができる。これは、式（６）において、ω1 ＝
ω2 とした処理を行うことでよい。すなわち、第１１実
施例では、周波数ω2 の光で移動鏡の変位量を測定する
ことができ、第４実施例における光源１１６が不要とな
る。
信号からＤ（ω2 ）を求め、これを演算器１６０に出力
する。演算器１６０では、位相計１１５の信号と位相計
１５９の信号とから、移動鏡１０５の真の変位量Ｄを求
めることができる。これは、式（６）において、ω1 ＝
ω2 とした処理を行うことでよい。すなわち、第１１実
施例では、周波数ω2 の光で移動鏡の変位量を測定する
ことができ、第４実施例における光源１１６が不要とな
る。
【０１３１】図１４は、本発明の第１２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１５は、図１４の周波数シフト部１７０の構成を
概略的に示す図である。第１２実施例の光波干渉測定装
置は、第１１実施例の光波干渉測定装置の変形例であ
り、移動鏡の変位量の測定および測定光路中の空気や他
の気体の屈折率変動の測定をヘテロダイン干渉法で行う
実施例である。従って、図１４において、第１１実施例
の構成要素と同様の機能を有する要素には図１３と同じ
参照符号を付している。
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１５は、図１４の周波数シフト部１７０の構成を
概略的に示す図である。第１２実施例の光波干渉測定装
置は、第１１実施例の光波干渉測定装置の変形例であ
り、移動鏡の変位量の測定および測定光路中の空気や他
の気体の屈折率変動の測定をヘテロダイン干渉法で行う
実施例である。従って、図１４において、第１１実施例
の構成要素と同様の機能を有する要素には図１３と同じ
参照符号を付している。
【０１３２】光源１０１からは、周波数ω2 の光と周波
数ω3 の光とが周波数シフト部１７０に向けて射出され
る。この時、周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の偏
光方位は、例えば図１４の紙面に対して４５°傾いてい
る。図１５を参照すると、周波数シフト部１７０に入射
した周波数ω3 の光は、ダイクロイックミラー１７１を
透過し、偏光ビームスプリッタ１７２に入射する。偏光
ビームスプリッタ１７２で反射された周波数ω3 の光
は、反射鏡１７５を介した後、たとえば音響光学素子か
らなる周波数シフタ１７６に入射し、周波数シフタ１７
６により周波数ω3 とはわずかに周波数の異なる周波数
ω3'（＝ω3 ＋Δωa ）の光に周波数シフトされる。一
方、偏光ビームスプリッタ１７２を透過した周波数ω3
の光は、周波数シフタ１７３により、周波数ω3'' （＝
ω3 ＋Δω a' ）の光に周波数シフトされる。
数ω3 の光とが周波数シフト部１７０に向けて射出され
る。この時、周波数ω2 の光および周波数ω3 の光の偏
光方位は、例えば図１４の紙面に対して４５°傾いてい
る。図１５を参照すると、周波数シフト部１７０に入射
した周波数ω3 の光は、ダイクロイックミラー１７１を
透過し、偏光ビームスプリッタ１７２に入射する。偏光
ビームスプリッタ１７２で反射された周波数ω3 の光
は、反射鏡１７５を介した後、たとえば音響光学素子か
らなる周波数シフタ１７６に入射し、周波数シフタ１７
６により周波数ω3 とはわずかに周波数の異なる周波数
ω3'（＝ω3 ＋Δωa ）の光に周波数シフトされる。一
方、偏光ビームスプリッタ１７２を透過した周波数ω3
の光は、周波数シフタ１７３により、周波数ω3'' （＝
ω3 ＋Δω a' ）の光に周波数シフトされる。
【０１３３】周波数シフタ１７６を介した周波数ω3'の
光は反射鏡１７７で反射された後に、周波数シフタ１７
３を介した周波数ω3'' の光は直接に、それぞれ偏光ビ
ームスプリッタ１７４に入射する。こうして、偏光ビー
ムスプリッタ１７４により再び結合された周波数ω3'の
光と周波数ω3'' の光とは、ダイクロイックミラー１８
４に入射する。一方、光源１０１からの周波数ω2 の光
は、ダイクロイックミラー１７１で反射された後、偏光
ビームスプリッタ１７８に入射する。偏光ビームスプリ
ッタ１７８で反射された周波数ω2 の光は、周波数シフ
タ１７９により周波数ω2'（＝ω2 ＋Δωb ）の光に周
波数シフトされる。また、偏光ビームスプリッタ１７８
を透過した周波数ω2 の光は、反射鏡１８１を介して周
波数シフタ１８２に入射し、周波数シフタ１８２により
周波数ω2'' （＝ω2 ＋Δω b' ）の光に周波数シフト
される。
光は反射鏡１７７で反射された後に、周波数シフタ１７
３を介した周波数ω3'' の光は直接に、それぞれ偏光ビ
ームスプリッタ１７４に入射する。こうして、偏光ビー
ムスプリッタ１７４により再び結合された周波数ω3'の
光と周波数ω3'' の光とは、ダイクロイックミラー１８
４に入射する。一方、光源１０１からの周波数ω2 の光
は、ダイクロイックミラー１７１で反射された後、偏光
ビームスプリッタ１７８に入射する。偏光ビームスプリ
ッタ１７８で反射された周波数ω2 の光は、周波数シフ
タ１７９により周波数ω2'（＝ω2 ＋Δωb ）の光に周
波数シフトされる。また、偏光ビームスプリッタ１７８
を透過した周波数ω2 の光は、反射鏡１８１を介して周
波数シフタ１８２に入射し、周波数シフタ１８２により
周波数ω2'' （＝ω2 ＋Δω b' ）の光に周波数シフト
される。
【０１３４】周波数シフタ１７９を介した周波数ω2'の
光は直接に、周波数シフタ１８２を介した周波数ω2''
の光は反射鏡１８３で反射された後に、それぞれ偏光ビ
ームスプリッタ１８０に入射する。こうして、偏光ビー
ムスプリッタ１８０により再び結合された周波数ω2'の
光と周波数ω2'' の光とは、ダイクロイックミラー１８
４に入射する。ダイクロイックミラー１８４により結合
された周波数ω3'の光と周波数ω3''の光と周波数ω2'
の光と周波数ω2'' の光とは、ビームスプリッタ１８５
を介して周波数シフト部１７０から射出される。
光は直接に、周波数シフタ１８２を介した周波数ω2''
の光は反射鏡１８３で反射された後に、それぞれ偏光ビ
ームスプリッタ１８０に入射する。こうして、偏光ビー
ムスプリッタ１８０により再び結合された周波数ω2'の
光と周波数ω2'' の光とは、ダイクロイックミラー１８
４に入射する。ダイクロイックミラー１８４により結合
された周波数ω3'の光と周波数ω3''の光と周波数ω2'
の光と周波数ω2'' の光とは、ビームスプリッタ１８５
を介して周波数シフト部１７０から射出される。
【０１３５】再び図１４に戻って、周波数シフト部１７
０から射出された各々の光は、偏光ビームスプリッタ１
０３を介して第１１実施例と同様な経路に沿って各光電
変換素子１１３および１１４によって検出される。した
がって、各々の光の詳細な経路については、重複する説
明を省略する。ここで、周波数シフタ１７６、１７３、
１７９および１８２での周波数シフト量Δωa 、Δ
ω a' 、Δωb およびΔω b' はそれぞれ異なる。そし
て、参照光路を通った周波数ω3'の光とＳＨＧ変換素子
１１１により周波数２ω2'に変換された周波数ω2'の光
とが干渉する。また、測定光路を通った周波数ω3'' の
光とＳＨＧ変換素子１１２により周波数２ω2'' に変換
された周波数ω2'' の光とが干渉する。位相計１１５で
は、２つの干渉光に応じた干渉信号が比較されるので、
各干渉信号におけるヘテロダイン周波数（２Δωb −Δ
ωa ）と（２Δω b'−Δω a' ）とは等しくすること
が必要である。
０から射出された各々の光は、偏光ビームスプリッタ１
０３を介して第１１実施例と同様な経路に沿って各光電
変換素子１１３および１１４によって検出される。した
がって、各々の光の詳細な経路については、重複する説
明を省略する。ここで、周波数シフタ１７６、１７３、
１７９および１８２での周波数シフト量Δωa 、Δ
ω a' 、Δωb およびΔω b' はそれぞれ異なる。そし
て、参照光路を通った周波数ω3'の光とＳＨＧ変換素子
１１１により周波数２ω2'に変換された周波数ω2'の光
とが干渉する。また、測定光路を通った周波数ω3'' の
光とＳＨＧ変換素子１１２により周波数２ω2'' に変換
された周波数ω2'' の光とが干渉する。位相計１１５で
は、２つの干渉光に応じた干渉信号が比較されるので、
各干渉信号におけるヘテロダイン周波数（２Δωb −Δ
ωa ）と（２Δω b'−Δω a' ）とは等しくすること
が必要である。
【０１３６】また、周波数シフト部１７０のビームスプ
リッタ１８５は、入射した周波数ω2'の光および周波数
ω2'' の光のうちの一部を反射し、周波数ω2'の光およ
び周波数ω2'' の光のうちの残りの部分、周波数ω3'の
光および周波数ω3'' の光を透過させる。ビームスプリ
ッタ１８５で反射された周波数ω2'の光および周波数ω
2'' の光は、偏光板１８６を介して干渉する。その干渉
光は、光電変換素子１８７によって検出され、光電変換
素子１８７は検出した信号を位相計１５９に出力する。
位相計１５９では、参照光路を通った周波数ω2'の光と
測定光路を通った周波数ω2'' の光との干渉光を検出す
る光電変換素子１５８からの信号と、光電変換素子１８
７からの信号とに基づいて、移動鏡１０５の変位量を測
定する。
リッタ１８５は、入射した周波数ω2'の光および周波数
ω2'' の光のうちの一部を反射し、周波数ω2'の光およ
び周波数ω2'' の光のうちの残りの部分、周波数ω3'の
光および周波数ω3'' の光を透過させる。ビームスプリ
ッタ１８５で反射された周波数ω2'の光および周波数ω
2'' の光は、偏光板１８６を介して干渉する。その干渉
光は、光電変換素子１８７によって検出され、光電変換
素子１８７は検出した信号を位相計１５９に出力する。
位相計１５９では、参照光路を通った周波数ω2'の光と
測定光路を通った周波数ω2'' の光との干渉光を検出す
る光電変換素子１５８からの信号と、光電変換素子１８
７からの信号とに基づいて、移動鏡１０５の変位量を測
定する。
【０１３７】第１１実施例および第１２実施例の光波干
渉測定装置を構成するためには、第４実施例と比較し
て、ビームスプリッタ１５５や１８５の様な特殊な機能
を有する光学素子を使用する必要がある。しかしなが
ら、第４実施例の様に３つの周波数の光に対して偏光ビ
ームスプリッタ等の光学素子に同等の機能を持たせる必
要が無く、２つの周波数の光に対して機能させれば良い
ので、光学素子の設計上有利である。また、光源１１６
が不要となるため、光波干渉測定装置の構成が簡略化さ
れ、光学調整も簡易化される。
渉測定装置を構成するためには、第４実施例と比較し
て、ビームスプリッタ１５５や１８５の様な特殊な機能
を有する光学素子を使用する必要がある。しかしなが
ら、第４実施例の様に３つの周波数の光に対して偏光ビ
ームスプリッタ等の光学素子に同等の機能を持たせる必
要が無く、２つの周波数の光に対して機能させれば良い
ので、光学素子の設計上有利である。また、光源１１６
が不要となるため、光波干渉測定装置の構成が簡略化さ
れ、光学調整も簡易化される。
【０１３８】また、光源１０１による周波数ω2 の光で
移動鏡の変位量を測定して光源１１６を不要とするよう
な第１１実施例および第１２実施例の構成は、第４実施
例に対してのみ適用されるものではなく、第１実施例〜
第３実施例、第５実施例〜第１０実施例にも同様に適用
することができる。この場合、第１実施例〜第３実施例
では、光源１２が不要となる。特に、第５実施例〜第１
０実施例では、光波干渉測定装置を構成する光学素子に
波長板が含まれている。したがって、３つの周波数の光
に対して波長板を機能させる必要がなく、２つの周波数
の光に対してのみ波長板を機能させればよいことは、構
成上有利である。
移動鏡の変位量を測定して光源１１６を不要とするよう
な第１１実施例および第１２実施例の構成は、第４実施
例に対してのみ適用されるものではなく、第１実施例〜
第３実施例、第５実施例〜第１０実施例にも同様に適用
することができる。この場合、第１実施例〜第３実施例
では、光源１２が不要となる。特に、第５実施例〜第１
０実施例では、光波干渉測定装置を構成する光学素子に
波長板が含まれている。したがって、３つの周波数の光
に対して波長板を機能させる必要がなく、２つの周波数
の光に対してのみ波長板を機能させればよいことは、構
成上有利である。
【０１３９】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、参照光
と測定光とが互いに異なる光路に沿って受光されるの
で、屈折率変動の補正のための参照光と測定光とのクロ
ストークを実質的に回避することができ、精度の高い測
定を行うことができる。また、本発明の第４実施例〜第
１１実施例によれば、屈折率変動の補正のための参照光
と測定光とのクロストークを実質的に回避するととも
に、ダブルパス構成で精度の高い測定を行うことができ
る。
と測定光とが互いに異なる光路に沿って受光されるの
で、屈折率変動の補正のための参照光と測定光とのクロ
ストークを実質的に回避することができ、精度の高い測
定を行うことができる。また、本発明の第４実施例〜第
１１実施例によれば、屈折率変動の補正のための参照光
と測定光とのクロストークを実質的に回避するととも
に、ダブルパス構成で精度の高い測定を行うことができ
る。
【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。
の構成を概略的に示す図である。
【図２】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。
の構成を概略的に示す図である。
【図３】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。
の構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第４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。
の構成を概略的に示す図である。
【図５】本発明の第５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。
の構成を概略的に示す図である。
【図６】本発明の第６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。
の構成を概略的に示す図である。
【図７】本発明の第７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。
の構成を概略的に示す図である。
【図８】本発明の第８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。
の構成を概略的に示す図である。
【図９】本発明の第９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。
の構成を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の第１０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。
装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】特願平６−３３５６９６号明細書および図面
に開示の光波干渉測定装置の構成を概略的に示す図であ
る。
に開示の光波干渉測定装置の構成を概略的に示す図であ
る。
【図１２】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。
す図である。
【図１３】本発明の第１１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。
装置の構成を概略的に示す図である。
【図１４】本発明の第１２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。
装置の構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１４の周波数シフト部１７０の構成を概略
的に示す図である。
的に示す図である。
１ 光源 ２、８、９ ＳＨＧ変換素子 ３ 周波数結合素子 ４、１５、２０ 偏光分離素子 ５、６ コーナーキューブプリズム ７ 周波数分離素子 １０、１１ 光電変換手段 １４、１６ 光電変換手段 １２ 測長用光源 １３ ビームスプリッター １７、１８ 位相計 １９ 演算器 ２１、２３ 周波数フィルター ２２ 音響光学素子 １５１、１５５ ビームスプリッター １５６ ビームスプリッター １５２、１５７ 偏光板 １５３、１５８ 光電変換素子 １５４ 反射鏡 １５９ 演算器 １６０ 演算器 １７１、１８４ ダイクロイックミラー １７２、１７４ 偏光ビームスプリッター １７８、１８０ 偏光ビームスプリッター １７３、１７６ 周波数シフタ １７９、１８２ 周波数シフタ １８５ ビームスプリッター １８６ 偏光板 １８７ 光電変換素子
Claims (24)
- 【請求項１】 所定の周波数を有する第１の光と、互い
に異なる周波数を有する第２の光および第３の光とを同
一光路に沿って出力するための光源部と、 前記光源部から出力された前記第１の光、前記第２の光
および前記第３の光を、固定鏡までの参照光路に沿って
導かれる参照光と、移動鏡までの測定光路に沿って導か
れる測定光とにそれぞれ偏光分離するための偏光分離手
段と、 前記測定光路および前記参照光路を介した前記第１の
光、前記第２の光および前記第３の光を、前記第１の光
と前記第２の光および前記第３の光とに周波数分離する
ための周波数分離手段と、 前記周波数分離手段によって分離された前記第１の光に
基づいて、前記測定光路を介した測定光と前記参照光路
を介した参照光との第１干渉光を生成するための第１干
渉光生成系と、 前記測定光路を介した後に前記周波数分離手段によって
分離された前記第２の光および前記第３の光のうち一方
の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて第２
干渉光を生成するための第２干渉光生成系と、 前記参照光路を介した後に前記周波数分離手段によって
分離された前記第２の光および前記第３の光のうち一方
の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて第３
干渉光を生成するための第３干渉光生成系と、 前記測定光路を介して前記第２干渉光生成系に入射する
前記第２の光および前記第３の光からなる測定光と、前
記参照光路を介して前記第３干渉光生成系に入射する前
記第２の光および前記第３の光からなる参照光とが同一
光路上で結合されることが実質的にないように、前記測
定光の光路と前記参照光の光路とを互いに空間的に分離
させるための光路分離手段とを備え、 前記第１干渉光に基づいて測定された前記移動鏡の変位
量を、前記第２干渉光および前記第３干渉光に基づいて
測定された前記測定光路中の屈折率変動情報に基づいて
補正することを特徴とする光波干渉測定装置。 - 【請求項２】 前記光路分離手段は、前記測定光路を介
して前記偏光分離手段から射出された測定光と前記参照
光路を介して前記偏光分離手段から射出された参照光と
を互いに空間的に分離させるように配置された前記固定
鏡および前記移動鏡から構成され、 前記偏光分離手段から射出された前記測定光と前記参照
光とは、互いに空間的に分離した光路に沿って前記周波
数分離手段に入射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。 - 【請求項３】 前記固定鏡および前記移動鏡は、それぞ
れコーナーキューブプリズムからなり、 前記固定鏡で反射された前記参照光が前記偏光分離手段
に入射する位置と、前記移動鏡で反射された前記測定光
が前記偏光分離手段に入射する位置とが実質的に異なる
ように前記２つのコーナーキューブプリズムが配置され
ていることを特徴とする請求項２に記載の光波干渉測定
装置。 - 【請求項４】 前記周波数分離手段は、 前記測定光路を介した前記第１の光、前記第２の光およ
び前記第３の光を、前記第１の光と前記第２の光および
前記第３の光とに周波数分離するための第１周波数分離
手段と、 前記参照光路を介した前記第１の光、前記第２の光およ
び前記第３の光を、前記第１の光と前記第２の光および
前記第３の光とに周波数分離するための第２周波数分離
手段とを有し、 前記第１周波数分離手段および前記第２周波数分離手段
のうち少なくとも一方は、前記参照光路を介した前記第
１の光と前記測定光路を介した前記第１の光とが実質的
に同一光路上に結合される前の光路に配置され、 前記光路分離手段は、前記第１周波数分離手段および前
記第２周波数分離手段から構成されていることを特徴と
する請求項１に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項５】 前記移動鏡は、コーナーキューブプリズ
ムからなり、 前記第１周波数分離手段は、前記移動鏡で反射された後
の測定光路中に設けられ、且つ前記移動鏡で反射された
前記第２の光および第３の光を反射するとともに前記移
動鏡で反射された前記第１の光を透過する特性を有する
ダイクロイックミラーであり、 前記第２周波数分離手段は、前記固定鏡で反射された前
記第２の光および第３の光を反射するとともに前記固定
鏡で反射された前記第１の光を透過する特性を有するダ
イクロイックミラーであ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。 - 【請求項６】 前記第１の光からなる参照光および前記
第２の光および前記第３の光からなる参照光を前記参照
光路に沿って少なくとも２往復させ、且つ前記第１の光
からなる測定光および前記第２の光および前記第３の光
からなる測定光を前記測定光路に沿って前記参照光と同
じ回数だけ往復させるための中継光学系をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の光波干渉測定装置。 - 【請求項７】 前記中継光学系は、前記参照光路を１往
復して前記偏光分離手段を介した参照光を反射して前記
偏光分離手段を介して前記固定鏡に導くとともに、前記
測定光路を１往復して前記偏光分離手段を介した測定光
を反射して前記偏光分離手段を介して前記移動鏡に導く
ための反射手段を有し、 前記反射手段は、該反射手段と前記偏光分離手段との間
の前記参照光の光路と、前記反射手段と前記偏光分離手
段との間の前記測定光の光路とを互いに空間的に分離さ
せるように配置され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。 - 【請求項８】 前記中継光学系は、前記固定鏡と前記偏
光分離手段との間の参照光路を往復する参照光の偏光方
位を所定の偏光方位に変換するための第１偏光方位変換
手段と、前記移動鏡と前記偏光分離手段との間の測定光
路を往復する測定光の偏光方位を所定の偏光方位に変換
するための第２偏光方位変換手段とをさらに有すること
を特徴とする請求項７に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項９】 前記反射手段は、コーナーキューブプリ
ズムであり、 前記第１偏光方位変換手段および前記第２偏光方位変換
手段は、それぞれ１／４波長板であることを特徴とする
請求項８に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項１０】 前記中継光学系は、前記参照光路を１
往復して前記偏光分離手段を介した参照光と、前記測定
光路を１往復して前記偏光分離手段を介した測定光とを
偏光分離するための第２偏光分離手段をさらに有し、 前記反射手段は、前記参照光路を１往復して前記偏光分
離手段および前記第２偏光分離手段を介した参照光を反
射して前記第２偏光分離手段および前記偏光分離手段を
介して前記固定鏡に導くための第１反射手段と、前記測
定光路を１往復して前記偏光分離手段および前記第２偏
光分離手段を介した測定光を反射して前記第２偏光分離
手段および前記偏光分離手段を介して前記移動鏡に導く
ための第２反射手段とを有することを特徴とする請求項
７乃至９のいずれか１項に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項１１】 前記中継光学系は、前記第２偏光分離
手段と前記第１反射手段との間の光路中に混入した誤差
光を除去するための第１除去手段と、前記第２偏光分離
手段と前記第２反射手段との間の光路中に混入した誤差
光を除去するための第２除去手段とをさらに有すること
を特徴とする請求項１０に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項１２】 前記第１除去手段は、前記第２偏光分
離手段を介した参照光だけを通過させる絞りであり、 前記第２除去手段は、前記第２偏光分離手段を介した測
定光を所定光路の外に導くための偏光ビームスプリッタ
ーであ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。 - 【請求項１３】 前記中継光学系は、前記参照光路を１
往復した参照光を反射して前記偏光分離手段を介するこ
となく前記固定鏡に導くための第１中継光学系と、前記
測定光路を１往復した測定光を反射して前記偏光分離手
段を介することなく前記移動鏡に導くための第２中継光
学系とを有す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。 - 【請求項１４】 前記第１中継光学系は、前記固定鏡と
前記偏光分離手段との間に配置された第２偏光分離手段
と、該第２偏光分離手段と前記固定鏡との間に配置され
た第１の１／４波長板と、前記参照光路を１往復して前
記第２偏光分離手段を介した参照光を反射して前記第２
偏光分離手段および前記第１の１／４波長板を介して前
記固定鏡に導くための第１反射手段とを有し、 前記第２中継光学系は、前記移動鏡と前記偏光分離手段
との間に配置された第３偏光分離手段と、該第３偏光分
離手段と前記移動鏡との間に配置された第２の１／４波
長板と、前記測定光路を１往復して前記第３偏光分離手
段を介した測定光を反射して前記第３偏光分離手段およ
び前記第２の１／４波長板を介して前記移動鏡に導くた
めの第２反射手段とを有することを特徴とする請求項１
３に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項１５】 前記第１中継光学系は、前記第２偏光
分離手段と前記第１反射手段との間の光路中に混入した
誤差光を除去するための第１除去手段を有し、 前記第２中継光学系は、前記第３偏光分離手段と前記第
２反射手段との間の光路中に混入した誤差光を除去する
ための第２除去手段を有することを特徴とする請求項１
４に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項１６】 前記第１除去手段は、前記第２偏光分
離手段を介した参照光を所定光路の外に導くための偏光
ビームスプリッターであり、 前記第２除去手段は、前記第３偏光分離手段を介した測
定光を所定光路の外に導くための偏光ビームスプリッタ
ーであ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。 - 【請求項１７】 前記光源部は、周波数が互いにわずか
に異なり且つ偏光方位が互いに直交する周波数ω1 の光
と周波数ω1'の光とを含んだ光を前記第１の光として出
力し、 前記偏光分離手段は、前記周波数ω1 の光を前記測定光
に、前記周波数ω1'の光を前記参照光にそれぞれ偏光分
離することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１
項に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項１８】 前記光源部は、 前記第１の光を出力するための第１光源部と、 前記第２の光および前記第３の光を出力するための第２
光源部と、 前記第２光源部からの前記第２の光および前記第３の光
と、前記第１光源部からの前記第１の光とを同一光路上
に結合させるための周波数結合素子とを有することを特
徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光波
干渉測定装置。 - 【請求項１９】 前記第２光源部は、前記第２の光を出
力するための光源と、前記光源からの前記第２の光の一
部を第２高調波に変換し、該第２高調波を前記第３の光
として出力するための第１周波数変換手段とを有し、 前記第２干渉光生成系は、前記測定光路を介した前記第
２の光を第２高調波に変換するための第２周波数変換手
段を有し、 前記第３干渉光生成系は、前記参照光路を介した前記第
２の光を第２高調波に変換するための第３周波数変換手
段を有することを特徴とする請求項１８に記載の光波干
渉測定装置。 - 【請求項２０】 前記第２光源部は、前記第２の光およ
び前記第３の光のうち少なくともいずれか一方の光の周
波数をわずかにシフトさせるための周波数シフト手段を
さらに有することを特徴とする請求項１８または１９に
記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項２１】 前記移動鏡および前記固定鏡のうち、
少なくとも一方は平面鏡であることを特徴とする請求項
１乃至２０のいずれか１項に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項２２】 前記互いに異なる周波数を有する第２
の光および第３の光のうちいずれか一方の光は、前記第
１の光と同じ周波数を有し且つ前記第１の光と同じ光源
から供給されることを特徴とする請求項１乃至２１のい
ずれか１項に記載の光波干渉測定装置。 - 【請求項２３】 所定の周波数を有する第１の光と、互
いに異なる周波数を有する第２の光および第３の光とを
同一光路に沿って出力し、 前記第１の光、前記第２の光、および前記第３の光を、
固定鏡までの参照光路に沿って導かれる参照光と、移動
鏡までの測定光路に沿って導かれる測定光とにそれぞれ
偏光分離し、 前記測定光路および前記参照光路を介した前記第１の
光、前記第２の光、および前記第３の光を、前記第１の
光と前記第２の光および前記第３の光とに周波数分離
し、 前記周波数分離された前記第１の光に基づいて、前記測
定光路を介した測定光と前記参照光路を介した参照光と
の第１干渉光を生成し、 前記測定光路を介した後に前記周波数分離手段によって
分離された前記第２の光および前記第３の光のうち一方
の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて第２
干渉光を生成し、 前記参照光路を介した後に前記周波数分離手段によって
分離された前記第２の光および前記第３の光のうち一方
の光の周波数を他方の光の周波数とほぼ一致させて第３
干渉光を生成し、 前記測定光路を介して前記第２干渉光生成系に入射する
前記第２の光および前記第３の光からなる測定光と、前
記参照光路を介して前記第３干渉光生成系に入射する前
記第２の光および前記第３の光からなる参照光とが同一
光路上で結合されることがないように、前記測定光の光
路と前記参照光の光路とを互いに空間的に分離させ、 前記第１干渉光に基づいて測定された前記移動鏡の変位
量を、前記第２干渉光および前記第３干渉光に基づいて
測定された前記測定光路中の屈折率変動情報に基づいて
補正することを特徴とする光波干渉測定方法。 - 【請求項２４】 前記互いに異なる周波数を有する第２
の光および第３の光のうちいずれか一方の光は、前記第
１の光と同じ周波数を有し且つ前記第１の光と同じ光源
から供給されることを特徴とする請求項２３に記載の光
波干渉測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8079515A JPH08320206A (ja) | 1995-03-23 | 1996-03-07 | 光波干渉測定装置および光波干渉測定方法 |
| US08/621,362 US5748315A (en) | 1995-03-23 | 1996-03-25 | Optical interference measuring apparatus and method for measuring displacement of an object having an optical path separating system |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6453795 | 1995-03-23 | ||
| JP7-64537 | 1995-03-23 | ||
| JP8079515A JPH08320206A (ja) | 1995-03-23 | 1996-03-07 | 光波干渉測定装置および光波干渉測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320206A true JPH08320206A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=26405637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8079515A Pending JPH08320206A (ja) | 1995-03-23 | 1996-03-07 | 光波干渉測定装置および光波干渉測定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5748315A (ja) |
| JP (1) | JPH08320206A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003279309A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Pioneer Electronic Corp | レーザ測長器及びレーザ測長方法 |
| JP2010038558A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Mitsutoyo Corp | 光波干渉による距離測定方法及び装置 |
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