JPH0894317A

JPH0894317A - 変位計

Info

Publication number: JPH0894317A
Application number: JP6233666A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kogo; 淳向後
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】測定光と参照光の分割に消光比の良い複屈折
性結晶を利用したビームスプリッターを用いることがで
きるとともに、参照光路光学系と測定光路光学系を異な
る構成にすることなく参照光と測定光の光路長を同程度
にすることができ、測定精度の良い変位計を提供する。【構成】光源１から出射され位相板１を通過した光波
は、直交偏光ビームスプリッター３により、Ｐ偏光の測
定光束とＳ偏光の参照光束に分割される。直交偏光ビー
ムスプリッター３とともに測定光束の光路を形成する測
定光路光学系は、４分の１波長板４、移動平面鏡５及び
コーナーキューブプリズム６を備える。直交偏光ビーム
スプリッター３とともに参照光束の光路を形成する参照
光路光学系は、直交偏光ビームスプリッター２３、４分
の１波長板２４、固定平面鏡２５及びコーナーキューブ
プリズム２６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光束を参照光と測定光
とに分割し、測定光の光路長の変化を参照光と測定光の
干渉により測定する変位計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】精密工業において、精密測長器は重要な
キーパーツであり、その性能が装置全体の性能を大きく
左右する。

【０００３】干渉計を用いた測長器では、測定する環
境、必要とされる精度に応じて最も適切な方法が採用さ
れる。例えば、極めて安定した環境で測定を行うのであ
れば、測定レーザの時間的コヒーレンスをできる限り長
くしたり、スクイージングの手法を導入することも考え
られる。逆に、非常に不安定な環境では、時間的に変動
する環境パラメータ、例えば空気ゆらぎなどが測長に影
響を及ぼさない方法が提案されている。２波長干渉法は
その代表的な方法である。

【０００４】次に、２波長干渉法を使った変位計の原理
について説明する。同じ位相特性を持つ２つの異なる波
長のレーザ光を共軸で単一の干渉計に入射する場合を考
える。それぞれの波長で観測される光路長をＤ１，Ｄ２
とすれば、次式（１）及び（２）が成り立つ。

【０００５】Ｄ１＝ｎ１（ρ， λ１）ｄ・・・（１）Ｄ２＝ｎ２（ρ， λ２）ｄ・・・（２）ここで、ρは適当な熱力学的パラメータ、λ1 及びλ2
はそれぞれのレーザ光の波長、ｎ１、ｎ２はそれぞれレ
ーザ光の波長における空気の屈折率、ｄは距離であ
る。物理的経験則から、近似的に次式が成り立つ。

【０００６】（ｎ１−１）／（ｎ２−１）＝ｋ（λ１、λ２）・・・（３）式（３）を考慮すると、上記の連立方程式（１）及び
（２）は、観測量２つ、未知数２つとなり、確定解ｄが
求まる。

【０００７】このように、２波長干渉法を採用した変位
計は、空気分散を利用して空気ゆらぎによる観測データ
の誤差を消す方法である。

【０００８】２波長干渉法を採用した変位計の実験例
が、J.Jpn.Appl.Phys.,Vol.28,L478(1989)、及び特開平
１−９８９０２号公報に詳細に述べられている。

【０００９】次に、図３を参照して、２波長干渉法を使
った従来の変位計の一例を説明する。

【００１０】図３は、２波長干渉法を使った従来の変位
計の一例を示す構成図である。

【００１１】この従来の変位計は、図３に示すように、
共軸な位相特性の揃った２つの異なる波長の光束（角周
波数がω１の光束と角周波数がω２の光束）を出射する
光源１と、位相板２と、直交偏光ビームスプリッター３
と、４分の１波長板４と、移動平面鏡５と、コーナーキ
ューブプリズム６，７と、反射鏡８と、前記２つの異な
る波長の光束を分離するためのダイクロイックミラー９
と、波長選択フィルター１０，１１と、偏光子１２，１
３と、各波長で干渉信号を検出する光検出器１４，１５
と、検出した信号を処理して移動平面鏡５の変位を算出
する信号処理系１６と、から構成されている。

【００１２】前記位相板２は、光源１から出射された前
記２つの光束の各々を直交偏光ビームスプリッター３に
よりほぼ等しい強度で２つの光束に分割できるように、
光源１から発した２つの光束の各々を円偏光又は偏光面
が紙面に対して４５度傾いた直線偏光にする。

【００１３】前記直交偏光ビームスプリッター３は、光
源１から出射され前記位相板２を通過した前記２つの異
なる波長の光束の各々を、偏光面が紙面に平行なＰ偏光
成分の透過光束（本例では、この光束が測定光束）と偏
光面が紙面に垂直なＳ偏光成分の反射光束（本例では、
この光束が参照光束）とに分割し、また、Ｐ偏光の光束
を透過するとともに、Ｓ偏光の光束を反射する。このよ
うな偏光分割において測定精度を上げるためには、Ｐ偏
光成分とＳ偏光成分とを完全に分離することが望まし
い。そこで、複屈折性結晶を利用したビームスプリッタ
ーは薄膜を利用したビームスプリッターに比べて消光比
が良いことから、直交偏光ビームスプリッター３とし
て、グランテーラー型直交偏光ビームスプリッターなど
の複屈折性結晶を利用したビームスプリッターが用いら
れている。そして、直交偏光ビームスプリッター３は、
Ｓ偏光の光束を常光線として反射し、したがって、Ｐ偏
光の光束を異常光線として透過する。また、直交偏光ビ
ームスプリッター３の複屈折性結晶の光学軸の方向は、
光源１から出射された光束の方向と直交するように設定
されている。

【００１４】前記４分の１波長板４、移動平面鏡５及び
コーナーキューブプリズム６は、前記測定光束の光路を
直交偏光ビームスプリッター３とともに形成する測定光
路光学系を、構成している。４分の１波長板４は、直交
偏光ビームスプリッター３から最初に出射された前記測
定光束及びこの光束と同一方向に向かう光束が入射され
るように、配置されている。移動平面鏡５は、４分の１
波長板４から直交偏光ビームスプリッター３と反対側の
方向に出射した光束を元の方向に反射するように、配置
されている。コーナーキューブプリズム６は、直交偏光
ビームスプリッター３から２回目に出射した光束を元の
方向に反射するように、配置されている。

【００１５】前記コーナーキューブプリズム７は、前記
参照光束の光路を直交偏光ビームスプリッター３ととも
に形成する参照光路光学系を、構成している。コーナー
キューブプリズム７は、直交偏光ビームスプリッター３
から出射された前記参照光束を元の方向に反射するよう
に、配置されている。

【００１６】反射鏡８、ダイクロイックミラー９、波長
選択フィルター１０，１１及び偏光子１２，１３は、前
記２つの異なる波長の光束の各々に関して、前記測定光
路光学系から出射した測定光束と前記参照光路光学系か
ら出射した参照光束とをそれぞれ合波する光合成部を構
成している。なお、波長選択フィルター１０，１１は、
各波長の光束のみを透過する光学的フィルターであり、
所定の波長の光束のみを選別するダイクロイックミラー
９の機能を補助するために挿入されているものである。
また、偏光子１２，１３は、紙面に対して４５度の偏光
方向を有している。

【００１７】前記光検出器１４，１５は、前記２つの異
なる波長の光束の各々に関して、前記光合成部により合
波された光束をそれぞれ受光する。

【００１８】前記信号処理系１６は、光検出器１４，１
５の出力信号（すなわち、干渉信号）に基づいて、前記
測定光束の光路と前記参照光束の光路との間の光路差の
変化量、すなわち、移動平面鏡５の変位を得る。

【００１９】このように構成された図３に示す従来の変
位計では、光源１から出射され位相板２を通過した前記
２つの異なる波長の光束の各々は、直交偏光ビームスプ
リッター３により、Ｐ偏光成分の透過光束である測定光
とＳ偏光成分の反射光束である参照光とに分割される。

【００２０】直交偏光ビームスプリッター３を透過した
Ｐ偏光の測定光は、４分の１波長板４を通って円偏光に
なってから移動平面鏡５によって元の方向に反射され
る。反射された光束は、再び４分の１波長板４を通るこ
とによりＳ偏光の光束となり直交偏光ビームスプリッタ
ー３で反射される。反射されたＳ偏光の光は、コーナー
キューブプリズム６によって元の方向に反射された後、
再び直交偏光ビームスプリッター３によって移動平面鏡
５の方向に反射される。反射されたＳ偏光の光は、４分
の１波長板４を通り円偏光になってから移動平面鏡５に
よって元の方向に反射される。反射された円偏光の光
は、４分の１波長板４を通ることにより再びＰ偏光にな
って直交偏光ビームスプリッター３を透過し、反射鏡８
へ向かう。

【００２１】一方、直交偏光ビームスプリッター３で反
射されたＳ偏光の参照光は、コーナーキューブプリズム
７によって元の方向に反射された後、直交偏光ビームス
プリッター３で反射され、直交偏光ビームスプリッター
３を透過してきたＰ偏光の測定光と共軸にされ、反射鏡
８へ向かう。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来の変位
計では、前述の説明から明かなように、測定光の光路と
参照光の光路との間に、直交偏光ビームスプリッター３
と移動平面鏡４との間の距離の４倍の光路長差がある。

【００２３】ところで、一般的なマイケルソン干渉計で
移動鏡の変位を測定する場合、理想的な干渉計，環境を
仮定したとすると、移動鏡の変位δｘに関する測定誤差
εは、測定に用いた光の周波数をν₀、その光の周波数
の変動量をΔν₀、及び、参照光と測定光との間の光路
長差をＬとすると、次式（４）で表される。

【００２４】ε＝（Ｌ＋δｘ）・σ ・・・（４）式（４）中、σは光周波数安定度であり、σ＝Δν₀／
ν₀で定義されている。

【００２５】式（４）から、測定に用いた光の周波数の
変動（不安定さ）から生ずる測定誤差は参照光と測定光
との間の光路長差が大きいほど大きく、その測定誤差を
小さくするためには参照光の光路長と測定光の光路長を
同程度にすることが望ましいことがわかる。このこと
は、図３に示す従来の変位計についても同様である。

【００２６】したがって、図３に示す従来の変位計で
は、前述したように測定光の光路と参照光の光路との間
に大きな光路長差があったので、測定に用いた光（すな
わち、光源１から発する光）の周波数の変動から生ずる
測定誤差が大きいという欠点があった。

【００２７】なお、コーナーキューブプリズム７を移動
し、直交偏光ビームスプリッター３からコーナーキュー
ブプリズム７までの距離を直交偏光ビームスプリッター
３と移動平面鏡４との間の距離の２倍にすることによ
り、参照光と測定光の光路長を同程度にすることが可能
である。しかし、そのような方法を採用した場合、前記
参照光路光学系を構成する部分が長い干渉計となり、実
用的でない。

【００２８】そこで、本件発明者は、測定に用いた光の
周波数の変動から生ずる測定誤差を小さくするために参
照光の光路長と測定光の光路長を同程度にすべく、図３
に示す従来の変位計において、図４に示すように、前記
参照光路光学系を前記測定光路光学系と同様の構成にし
てみた。すなわち、図４に示すように、図３におけるコ
ーナーキューブプリズム７の代わりに、４分の１波長板
１０４及び平面鏡１０５を採用した。

【００２９】図４は、図３中の光源１から出射され位相
板２を通過した２つの異なる波長の光束の各々が直交偏
光ビームスプリッター３によりＰ偏光成分の透過光束で
ある測定光とＳ偏光成分の反射光束である参照光とに分
割され、Ｐ偏光の測定光が４分の１波長板４を通り平面
鏡５で元の方向に反射されて４分の１波長板４を再び通
りＳ偏光となって直交偏光ビームスプリッター３内に戻
る様子と、Ｓ偏光の参照光が４分の１波長板１０４を通
り平面鏡１０５で元の方向に反射されて４分の１波長板
１０４を再び通りＰ偏光となって直交偏光ビームスプリ
ッター３内に戻る様子と、を示している。図４中の矢印
Ｘは、直交偏光ビームスプリッター３の複屈折性結晶の
光学軸の方向を示す。なお、各平面鏡５，１０５に入射
する光束と各平面鏡５，１０５で反射された光束はそれ
ぞれ実際にはずれていないが、理解を容易にするため、
図４ではそれぞれ両光束をずらして表現している。

【００３０】しかし、図４に示すように、図３における
コーナーキューブプリズム７の代わりに、４分の１波長
板１０４及び平面鏡１０５を採用した場合には、測定光
と参照光の干渉が生じなくなり、変位計として作用しな
くなった。その原因は、図４に示すように、平面鏡１０
５で反射された光束が直交偏光ビームスプリッター３の
複屈折効果のために直交偏光ビームスプリッター３内で
元の光路の方向からずれてしまうためであることが、本
件発明者の研究により判明した。

【００３１】その原因について詳細に説明する。前述し
たように、Ｐ偏光の光が直交偏光ビームスプリッター３
の異常光線であり、Ｓ偏光の光が直交偏光ビームスプリ
ッター３の常光線である。既に説明した所から明らかな
ように、測定光は、Ｓ偏光になって直交偏光ビームスプ
リッター３に入射する場合とＰ偏光になって直交偏光ビ
ームスプリッター３に入射する場合の両方がある。この
ように、測定光が異常光線になって直交偏光ビームスプ
リッター３に入射する場合がある。この場合であって
も、移動平面鏡５で反射した測定光の光路が直交偏光ビ
ームスプリッター３内で元の光路の方向からずれないよ
うに、直交偏光ビームスプリッター３の複屈折性結晶の
光学軸の方向Ｘが設定されている。すなわち、前述した
ように、直交偏光ビームスプリッター３の複屈折性結晶
の光学軸の方向Ｘは、光源１から出射された光束の方向
と直交するように設定されている（図４参照）。図３に
示す従来の変位計では、参照光としては、Ｓ偏光の参照
光（すなわち、常光線）のみが直交偏光ビームスプリッ
ター３に入射するので、コーナーキューブプリズム７で
反射された参照光が直交偏光ビームスプリッター３内で
元の光路の方向からずれるようなことはない。ところ
が、図３においてコーナーキューブプリズム７の代わり
に４分の１波長板１０４及び平面鏡１０５を採用した場
合（図４参照）には、その平面鏡１０５で反射してその
４分の１波長板１０４を通過した参照光はＰ偏光（すな
わち、異常光線）となって直交偏光ビームスプリッター
３に入射する。そして、その入射方向は前述の如く設定
された光学軸の方向Ｘと直交する方向に対して傾いてい
るので、Ｐ偏光となって直交偏光ビームスプリッター３
に入射した参照光は、図４に示すように、直交偏光ビー
ムスプリッター３内で元の光路の方向からずれてしま
う。このように平面鏡１０５で反射された光束が直交偏
光ビームスプリッター３の複屈折効果のために直交偏光
ビームスプリッター３内で元の光路の方向からずれてし
まうのである。

【００３２】したがって、図３に示す従来の変位計で
は、コーナーキューブプリズム７の代わりに４分の１波
長板１０４及び平面鏡１０５が使えないため、直交偏光
ビームスプリッター３で分割された参照光の光路長と測
定光の光路長を同程度にすることができず、それゆえ、
測定に用いた光の周波数の変動から生ずる測定誤差が大
きいという欠点があった。

【００３３】なお、直交偏光ビームスプリッター３とし
て、薄膜直交偏光ビームスプリッターなどの複屈折性結
晶を利用しないビームスプリッターを用いた場合には、
前述した複屈折効果による問題が生じないので、図３に
おいてコーナーキューブプリズム７の代わりに４分の１
波長板１０４及び平面鏡１０５を採用することができ、
測定に用いた光の周波数の変動により生ずる測定誤差に
ついては小さくすることができる。しかし、この場合、
複屈折性結晶を利用したビームスプリッターに比べて薄
膜直交偏光ビームスプリッターなどの複屈折性結晶を利
用しないビームスプリッターの消光比は良くないので、
複屈折性結晶を利用したビームスプリッターに比べてＰ
偏光成分とＳ偏光成分とを完全に分離することができ
ず、したがって、この点から、測定精度が悪化してしま
う。

【００３４】以上説明した事情は、２波長干渉法を採用
した変位計のみならず、任意の１つの光束を直交偏光ビ
ームスプリッターで測定光と参照光とに分割し、参照光
と測定光の光路差の変化を参照光と測定光の干渉により
測定する変位計についても、同様である。

【００３５】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、測定光と参照光の分割に消光比の良い複屈折性結晶
を利用したビームスプリッターを用いることができると
ともに、参照光路光学系と測定光路光学系を異なる構成
にすることなく参照光と測定光の光路長を同程度にする
ことができ、測定精度の良い変位計を提供することを目
的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による変位計は、共軸か又は空
間的に近接した状態で平行になるように、少なくとも２
つ以上の互いに異なる波長の光束を出射する光源と、前
記光源から出射された前記２つ以上の互いに異なる波長
の光束の各々を、偏光面が第１の偏光面である第１の光
束と偏光面が前記第１の偏光面と直交する第２の偏光面
である第２の光束とに分割するとともに、偏光面が前記
第１の偏光面である光束を透過し、かつ、偏光面が前記
第２の偏光面である光束を反射する第１の光分割器と、
前記２つ以上の互いに異なる波長の光束の各々の前記第
１及び第２の光束のうちの一方である測定光束の光路
を、前記第１の光分割器とともに形成する測定光路光学
系と、前記２つ以上の互いに異なる波長の光束の各々の
前記第１及び第２の光束のうちの他方である参照光束の
光路を、前記第１の光分割器とともに形成する参照光路
光学系と、前記２つ以上の互いに異なる波長の光束の各
々に関して、前記測定光路光学系から出射した測定光束
と前記参照光路光学系から出射した参照光束とをそれぞ
れ合波する光合成部と、前記２つ以上の互いに異なる波
長の光束の各々に関して、前記光合成部により合波され
た光束をそれぞれ受光する光検出部と、前記光検出部の
出力信号に基づいて、前記測定光束の光路と前記参照光
束の光路との間の光路差の変化量を得る信号処理手段
と、を備えた構成としたものである。そして、前記測定
光路光学系及び前記参照光路光学系のうちの一方は、前
記第１の光分割器から最初に出射された前記第１の光束
及びこの光束と同一方向に向かう光束が入射される第１
の４分の１波長板と、前記第１の４分の１波長板から前
記第１の光分割器と反対側の方向に出射した光束を元の
方向に反射する第１の反射器と、前記第１の光分割器か
ら２回目に出射された光束を元の方向に反射する第２の
反射器と、を備える。また、前記測定光路光学系及び前
記参照光路光学系のうちの他方は、前記第１の光分割器
から最初に出射された前記第２の光束が入射され、偏光
面が前記第１の偏光面である光束を透過し、かつ、偏光
面が前記第２の偏光面である光束を反射する第２の光分
割器と、前記第２の光分割器から最初に出射された前記
第２の光束及びこの光束と同一方向に向かう光束が入射
される第２の４分の１波長板と、前記第２の４分の１波
長板から前記第２の光分割器と反対側の方向に出射した
光束を元の方向に反射する第３の反射器と、前記第２の
光分割器から２回目に出射された光束を元の方向に反射
する第４の反射器と、を備える。

【００３７】また、本発明の第２の態様による変位計
は、光束を出射する光源と、前記光源から出射された前
記光束を、偏光面が第１の偏光面である第１の光束と偏
光面が前記第１の偏光面と直交する第２の偏光面である
第２の光束とに分割するとともに、偏光面が前記第１の
偏光面である光束を透過し、かつ、偏光面が前記第２の
偏光面である光束を反射する第１の光分割器と、前記第
１及び第２の光束のうちの一方である測定光束の光路
を、前記第１の光分割器とともに形成する測定光路光学
系と、前記第１及び第２の光束のうちの他方である参照
光束の光路を、前記第１の光分割器とともに形成する参
照光路光学系と、前記測定光路光学系から出射した測定
光束と前記参照光路光学系から出射した参照光束とを合
波する光合成部と、前記光合成部により合波された光束
を受光する光検出部と、前記光検出部の出力信号に基づ
いて、前記測定光束の光路と前記参照光束の光路との間
の光路差の変化量を得る信号処理手段と、を備えた構成
としたものである。そして、前記測定光路光学系及び前
記参照光路光学系のうちの一方は、前記第１の光分割器
から最初に出射された前記第１の光束及びこの光束と同
一方向に向かう光束が入射される第１の４分の１波長板
と、前記第１の４分の１波長板から前記第１の光分割器
と反対側の方向に出射した光束を元の方向に反射する第
１の反射器と、前記第１の光分割器から２回目に出射さ
れた光束を元の方向に反射する第２の反射器と、を備え
る。また、前記測定光路光学系及び前記参照光路光学系
のうちの他方は、前記第１の光分割器から最初に出射さ
れた前記第２の光束が入射され、偏光面が前記第１の偏
光面である光束を透過し、かつ、偏光面が前記第２の偏
光面である光束を反射する第２の光分割器と、前記第２
の光分割器から最初に出射された前記第２の光束及びこ
の光束と同一方向に向かう光束が入射される第２の４分
の１波長板と、前記第２の４分の１波長板から前記第２
の光分割器と反対側の方向に出射した光束を元の方向に
反射する第３の反射器と、前記第２の光分割器から２回
目に出射された光束を元の方向に反射する第４の反射器
と、を備える。

【００３８】さらに、本発明の第３の態様による変位計
は、前記第１又は第２の態様による変位計において、前
記第１の光分割器が複屈折性結晶を利用したビームスプ
リッターであり、該ビームスプリッターは偏光面が前記
第２の偏光面である光束を常光線として反射し、前記ビ
ームスプリッターの前記複屈折性結晶の光学軸の方向を
前記光源から出射された光束の方向と直交させ、前記測
定光束と前記参照光束の光路長を同程度にしたものであ
る。

【００３９】

【作用】本発明によれば、光源から出射された２つ以上
の互いに異なる波長の光束の各々は、第１の光分割器に
より、偏光面が第１の偏光面である第１の光束と偏光面
が第１の偏光面と直交する第２の偏光面である第２の光
束とに分割される。

【００４０】今、説明の便宜上、第１の光束が測定光束
であり、第２の光束が参照光束であるものとする。ま
た、測定光路光学系が、第１の４分の１波長板、第１の
反射器及び第２の反射器を備えているものとする。さら
に、参照光路光学系が、第２の光分割器、第２の４分の
１波長板、第３の反射器及び第４の反射器を備えている
ものとする。

【００４１】まず、測定光路光学系及び第１の光分割器
により形成される測定光束の光路について、説明する。
第１の光分割器から最初に出射された第１の光束（すな
わち、ここでは、測定光束）は、第１の４分の１波長板
を通って円偏光になってから第１の反射器によって元の
方向に反射される。反射された光束は、再び第１の４分
の１波長板を通ることにより偏光面が第２の偏光面であ
る光束となり第１の光分割器で反射される。第１の光分
割器で反射され第１の光分割器から２回目に出射された
偏光面が第２の偏光面である光束は、第２の反射器によ
って元の方向に反射された後、再び第１の光分割器によ
って第１の反射器の方向に反射される。反射された偏光
面が第２の偏光面である光束は、第１の４分の１波長板
を通り円偏光になってから第１の反射器によって元の方
向に反射される。反射された円偏光の光は、第１の４分
の１波長板を通ることにより再び偏光面が第１の偏光面
の光束になって第１の光分割器を透過する。すなわち、
測定光束は、偏光面が第１の偏光面の光束になって測定
光路光学系から出射する。

【００４２】次に、参照光路光学系及び第１の光分割器
により形成される参照光束の光路について説明する。第
１の光分割器から最初に出射された第２の光束（すなわ
ち、ここでは、参照光束）は、第２の光分割器で反射さ
れる。第２の光分割器で反射され最初に第２の光分割器
から出射された参照光束は、第２の４分の１波長板を通
って円偏光になってから第３の反射器によって元の方向
に反射される。反射された光束は、再び第２の４分の１
波長板を通ることにより偏光面が第１の偏光面である光
束となり第２の光分割器を透過する。第２の光分割器を
透過し第２の光分割器から２回目に出射された偏光面が
第１の偏光面である光束は、第４の反射器によって元の
方向に反射された後、再び第２の光分割器を透過する。
透過した偏光面が第１の偏光面である光束は、第２の４
分の１波長板を通り円偏光になってから第３の反射器に
よって元の方向に反射される。反射された円偏光の光
は、第２の４分の１波長板を通ることにより再び偏光面
が第２の偏光面である光束になって第２の光分割器によ
り反射される。反射された偏光面が第２の偏光面である
光束は、第１の光分割器で反射される。すなわち、参照
光は、偏光面が第２の偏光面である光束となって参照光
路光学系から出射する。

【００４３】以上の説明からわかるように、測定光束
は、偏光面が第１の偏光面の光束となって第１の光分割
器に入射する場合と偏光面が第２の偏光面である光束と
なって第１の光分割器に入射する場合の両方があるが、
参照光束については、偏光面が第２の偏光面である光束
のみが第１の光分割器に入射する。

【００４４】したがって、本発明によれば、第１の光分
割器として複屈折性結晶を利用したビームスプリッター
を用いた場合であっても、第２の偏光面である光束が第
１の光分割器の常光線となるように設定する（すなわ
ち、偏光面が第２の偏光面である光束を常光線として反
射するビームスプリッターを採用する）とともに、第１
の偏光面である光束（第１の光分割器の異常光線）とな
った測定光束が第１の光分割器に入射してもその光路が
第１の光分割器内で元の光路の方向からずれないように
第１の光分割器の光学軸の方向を設定しておく（すなわ
ち、前記複屈折性結晶の光学軸の方向を光源から出射さ
れた光束の方向と直交させておく）ことによって、前述
した複屈折効果による問題が生じない。このため、第１
の光分割器として消光比の良い複屈折性結晶を利用した
ビームスプリッターを用いることができ、偏光面が第１
の偏光面である成分と偏光面が第２の偏光面である成分
とを比較的完全に分離することができる。

【００４５】そして、本発明によれば、前述したよう
に、測定光束の光路及び参照光束の光路が形成されるの
で、参照光と測定光の光路長を同程度にすることができ
る。

【００４６】このように、本発明によれば、測定光と参
照光の分割に消光比の良い複屈折性結晶を利用したビー
ムスプリッターを用いることができるとともに、参照光
路光学系と測定光路光学系を異なる構成にすることなく
参照光と測定光の光路長を同程度にすることができ、し
たがって、測定精度の良い変位計を提供することができ
る。

【００４７】なお、本発明の第１の態様では２波長干渉
法が採用されているのに対し、本発明の第２の態様では
任意の１波長の光束のみが用いられている点で、両者は
異なる。しかし、本発明の第２の態様でも、本発明の第
１の態様と同様に、測定光と参照光の分割に消光比の良
い複屈折性結晶を利用したビームスプリッターを用いる
ことができるとともに、参照光路光学系と測定光路光学
系を異なる構成にすることなく参照光と測定光の光路長
を同程度にすることができ、したがって、測定精度の良
い変位計を提供することができる。

【００４８】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
説明する。

【００４９】図１は、本発明の一実施例による変位計を
示す構成図である。なお、図１において、図３に示す構
成要素と同一の構成要素には同一符号を付してある。

【００５０】この変位計は、図１に示すように、共軸な
（共軸でなくても、空間的に接近した状態で平行であれ
ばよい）位相特性の揃った２つの異なる波長の光束（角
周波数がω１の光束と角周波数がω２の光束）を出射す
る光源１と、位相板２と、直交偏光ビームスプリッター
（第１の光分割器）３と、第１の４分の１波長板４と、
移動平面鏡（第１の反射器）５と、コーナーキューブプ
リズム（第２の反射器）６と、直交偏光ビームスプリッ
ター（第２の光分割器）２３と、第２の４分の１波長板
２４と、固定平面鏡（第３の反射器）２５と、コーナー
キューブプリズム２６（第４の反射器）と、反射鏡８
と、前記２つの異なる波長の光束を分離するためのダイ
クロイックミラー９と、波長選択フィルター１０，１１
と、偏光子１２，１３と、各波長で干渉信号を検出する
光検出器（光検出部）１４，１５と、検出した信号を処
理して移動平面鏡５の変位を算出する信号処理系１６
と、から構成されている。

【００５１】前記位相板２は、光源１から出射された前
記２つの光束の各々を直交偏光ビームスプリッター３に
よりほぼ等しい強度で２つの光束に分割できるように、
光源１から発した２つの光束の各々を円偏光又は偏光面
が紙面に対して４５度傾いた直線偏光にする。

【００５２】前記直交偏光ビームスプリッター３は、光
源１から出射され前記位相板２を通過した前記２つの異
なる波長の光束の各々を、偏光面が紙面に平行なＰ偏光
成分の透過光束（本実施例では、この光束が測定光束）
と偏光面が紙面に垂直なＳ偏光成分の反射光束（本実施
例では、この光束が参照光束）とに分割し、また、Ｐ偏
光の光束を透過するとともに、Ｓ偏光の光束を反射す
る。このような偏光分割において測定精度を上げるため
には、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを完全に分離すること
が望ましい。そこで、複屈折性結晶を利用したビームス
プリッターは薄膜を利用したビームスプリッターに比べ
て消光比が良いことから、直交偏光ビームスプリッター
３として、グランテーラー型直交偏光ビームスプリッタ
ーやグラントムソン型直交偏光ビームスプリッターなど
の複屈折性結晶を利用したビームスプリッターが用いら
れている。そして、直交偏光ビームスプリッター３は、
Ｓ偏光の光束を常光線として反射し、したがって、Ｐ偏
光の光束を異常光線として透過する。また、直交偏光ビ
ームスプリッター３の複屈折性結晶の光学軸の方向は、
光源１から出射された光束の方向と直交するように設定
されている。

【００５３】本実施例では、前記４分の１波長板４、移
動平面鏡５及びコーナーキューブプリズム６が、前記測
定光束の光路を直交偏光ビームスプリッター３とともに
形成する測定光路光学系を、構成している。４分の１波
長板４は、直交偏光ビームスプリッター３から最初に出
射された前記測定光束及びこの光束と同一方向に向かう
光束が入射されるように、配置されている。移動平面鏡
５は、４分の１波長板４から直交偏光ビームスプリッタ
ー３と反対側の方向に出射した光束を元の方向に反射す
るように、配置されている。コーナーキューブプリズム
６は、直交偏光ビームスプリッター３から２回目に出射
した光束を元の方向に反射するように、配置されてい
る。

【００５４】また、本実施例では、前記直交偏光ビーム
スプリッター２３、４分の１波長板２４、固定平面鏡２
５及びコーナーキューブプリズム２６が、前記参照光束
の光路を直交偏光ビームスプリッター３とともに形成す
る参照光路光学系を、構成している。直交偏光ビームス
プリッター２３は、直交偏光ビームスプリッター３から
最初に出射された参照光束が入射され、Ｐ偏光の光束を
透過するとともに、Ｓ偏光の光束を反射する。直交偏光
ビームスプリッター２３には、Ｐ偏光及びＳ偏光の光束
がそれぞれ単独で入射されるだけであり、入射光をＰ偏
光成分とＳ偏光成分とに分割するわけではないので、直
交偏光ビームスプリッター２３としては、必ずしも消光
比の良い複屈折性結晶を利用したビームスプリッターを
用いる必要はなく、例えば薄膜直交偏光ビームスプリッ
ターを用いることができる。４分の１波長板２４は、直
交偏光ビームスプリッター２３から最初に出射された前
記参照光束及びこの光束と同一方向に向かう光束が入射
されるように、配置されている。固定平面鏡２５は、４
分の１波長板２４から直交偏光ビームスプリッター２３
と反対側の方向に出射した光束を元の方向に反射するよ
うに、配置されている。コーナーキューブプリズム２６
は、直交偏光ビームスプリッター２３から２回目に出射
した光束を元の方向に反射するように、配置されてい
る。

【００５５】反射鏡８、ダイクロイックミラー９、波長
選択フィルター１０，１１及び偏光子１２，１３は、前
記２つの異なる波長の光束の各々に関して、前記測定光
路光学系から出射した測定光束と前記参照光路光学系か
ら出射した参照光束とをそれぞれ合波する光合成部を構
成している。なお、波長選択フィルター１０，１１は、
各波長の光束のみを透過する光学的フィルターであり、
所定の波長の光束のみを選別するダイクロイックミラー
９の機能を補助するために挿入されているものである。
また、偏光子１２，１３は、紙面に対して４５度の偏光
方向を有している。

【００５６】前記光検出器１４，１５は、前記２つの異
なる波長の光束の各々に関して、前記光合成部により合
波された光束をそれぞれ受光する。

【００５７】前記信号処理系１６は、光検出器１４、１
５の出力信号（すなわち、干渉信号）に基づいて、周知
の２波長干渉法の原理に従って演算処理を行い、前記測
定光束の光路と前記参照光束の光路との間の光路差の変
化量、すなわち、移動平面鏡５の変位を得る。

【００５８】このように構成された図１に示す変位計で
は、光源１から出射され位相板２を通過した前記２つの
異なる波長の光束の各々は、直交偏光ビームスプリッタ
ー３により、Ｐ偏光成分の透過光束である測定光とＳ偏
光成分の反射光束である参照光とに分割される。

【００５９】直交偏光ビームスプリッター３を透過した
Ｐ偏光の測定光は、４分の１波長板４を通って円偏光に
なってから移動平面鏡５によって元の方向に反射され
る。反射された光束は、再び４分の１波長板４を通るこ
とによりＳ偏光の光束となり直交偏光ビームスプリッタ
ー３で反射される。反射されたＳ偏光の光はコーナーキ
ューブプリズム６によって元の方向に反射された後、再
び直交偏光ビームスプリッター３によって移動平面鏡５
の方向に反射される。反射されたＳ偏光の光は、４分の
１波長板４を通り円偏光になってから移動平面鏡５によ
って元の方向に反射される。反射された円偏光の光は、
４分の１波長板４を通ることにより再びＰ偏光になって
直交偏光ビームスプリッター３を透過し、反射鏡８へ向
かう。

【００６０】一方、直交偏光ビームスプリッター３で反
射されたＳ偏光の参照光は、直交偏光ビームスプリッタ
ー２３でもう１度反射される。反射された参照光は、４
分の１波長板２４を通って円偏光になってから固定平面
鏡２５によって元の方向に反射される。反射された光束
は、再び４分の１波長板２４を通ることによりＰ偏光の
光束となり直交偏光ビームスプリッター２３を透過す
る。透過したＰ偏光の光は、コーナーキューブプリズム
２６によって元の方向に反射された後、再び直交偏光ビ
ームスプリッター２３を透過する。透過したＰ偏光の光
は、４分の１波長板２４を通り円偏光になってから固定
平面鏡２５によって元の方向に反射される。反射された
円偏光の光は、４分の１波長板２４を通ることにより再
びＳ偏光になって直交偏光ビームスプリッター２３で反
射される。反射されたＳ偏光の参照光は、直交偏光ビー
ムスプリッター３で再び反射され、直交偏光ビームスプ
リッター３を透過してきたＰ偏光の測定光と共軸にさ
れ、反射鏡８へ向かう。

【００６１】共軸にされ直交偏光ビームスプリッター３
から出射された、Ｐ偏光の測定光及びＳ偏光の参照光
が、反射鏡８で反射された後に、ダイクロイックミラー
９により各波長ごとに分離される。角周波数がω１であ
るＰ偏光の測定光及びＳ偏光の参照光が、ダイクロイッ
クミラー９を透過し、角周波数がω１の光束のみを透過
させる波長選択フィルター１０を透過し、偏光子１２で
両者の偏光面が揃えられて合波された（干渉させられ
た）後に、光検出器１４によって受光される。一方、角
周波数がω２であるＰ偏光の測定光及びＳ偏光の参照光
が、ダイクロイックミラー９で反射され、角周波数がω
２の光束のみを透過させる波長選択フィルター１１を透
過し、偏光子１３で両者の偏光面が揃えられて合波され
た後に、光検出器１５によって受光される。光検出器１
４，１５から出力された検出信号が、信号処理系１６に
より周知の２波長干渉法の原理に従って演算処理され、
空気のゆらぎ等による誤差を除去した移動平面鏡５の変
位量を得る。

【００６２】以上の説明からわかるように、本実施例で
は、測定光束は、Ｐ偏光となって直交偏光ビームスプリ
ッター３に入射する場合とＳ偏光となって直交偏光ビー
ムスプリッター３に入射する場合の両方があるが、参照
光束については、Ｓ偏光の光束のみが直交偏光ビームス
プリッター３に入射する。

【００６３】したがって、本実施例によれば、直交偏光
ビームスプリッター３として複屈折性結晶を利用したビ
ームスプリッターを用いた場合であっても、Ｓ偏光であ
る光束が直交偏光ビームスプリッター３の常光線となる
ように設定する（すなわち、Ｓ偏光である光束を常光線
として反射するビームスプリッターを採用する）ととも
に、Ｐ偏光（直交偏光ビームスプリッター３の異常光
線）となった測定光束が直交偏光ビームスプリッター３
に入射してもその光路が直交偏光ビームスプリッター３
内で元の光路の方向からずれないように直交偏光ビーム
スプリッター３の光学軸の方向を設定しておく（すなわ
ち、前記複屈折性結晶の光学軸の方向を光源１から出射
された光束の方向と直交させておく）ことによって、前
述した複屈折効果による問題が生じない。このため、直
交偏光ビームスプリッター３として消光比の良い複屈折
性結晶を利用したビームスプリッターを用いることがで
き、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを比較的完全に分離する
ことができる。

【００６４】そして、本実施例によれば、前述したよう
に、測定光束の光路及び参照光束の光路が形成されるの
で、参照光と測定光の光路長を同程度にすることができ
る。

【００６５】このように、本実施例によれば、測定光と
参照光の分割に消光比の良い複屈折性結晶を利用したビ
ームスプリッターを用いることができるとともに、参照
光路光学系と測定光路光学系を異なる構成にすることな
く参照光と測定光の光路長を同程度にすることができ、
したがって、測定精度の良い変位計を提供することがで
きる。

【００６６】次に、本発明の他の実施例による変位計に
ついて説明する。

【００６７】図２は、この実施例による変位計を示す構
成図である。なお、図２において、図１に示す構成要素
と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明は省略
する。

【００６８】図２に示す実施例が図１に示す実施例と異
なる所は、光源、光合成部及び信号処理系の構成が異な
る点のみである。

【００６９】本実施例では、光源として、図１中の光源
１の代わりに、光源３１、反射鏡３２及びダイクロイッ
クミラー３３が用いられている。光源３１は、波長の異
なる２つの光束（角周波数がω１の光束と角周波数がω
２の光束）を空間的に異なる場所から出射する。出射さ
れた波長の異なる２つの光束は反射鏡３２とダイクロイ
ックミラー３３によって共軸にされる。なお、光源３１
としては、例えば、半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ光と
その光の一部をMgO:LiNbO3（マグネシウムオキサイトド
ープリチウムナイオベート）結晶で作られた共振器に集
光することによって生じる第２高調波とが出射される２
波長光源を使用することができる。この場合、光源３１
からは、波長１０６４nmの光が出力１５０mW、波長５３
２nmの光が出力２０mWで発振される。

【００７０】また、本実施例では、位相板２を通過した
光束が直交偏光ビームスプリッター３に入射する位置が
図１に示す実施例の場合と異なっており、直交偏光ビー
ムスプリッター３から最終的に出射されるＰ偏光の測定
光及びＳ偏光の参照光は、直交偏光ビームスプリッター
３から空間的に分別されて出射されるようになってい
る。

【００７１】そして、本実施例では、図１に示す実施例
とは異なる構成の光合成部及び信号処理系４４を採用す
ることによって、ヘテロダイン法が適用されるようにな
っている。

【００７２】すなわち、本実施例では、光合成部は、反
射鏡３４，３５と、光周波数をそれぞれ互いに異なる一
定の値だけ変化させる音響光学素子３６，３７と、空間
的に分別された光束を合波するための反射鏡３８，４０
と、直交偏光ビームスプリッター３９，４１と、偏光子
４２，４３と、から構成されている。偏光子４２，４３
は、紙面に対して４５度の偏光方向を有している。音響
光学素子３６．３７としては、例えば、PbMoO3（モリブ
デン酸鉛）を圧電素子で駆動したものや、二酸化テルル
やガラス等を圧電素子で駆動したものを用いることがで
きる。

【００７３】直交偏光ビームスプリッター３から空間的
に分別されて最終的に出射された、Ｐ偏光の測定光及び
Ｓ偏光の参照光はそれぞれ、反射鏡３４，３５で反射さ
れた後に、別々の音響光学素子３６，３７に入射する。
各波長の（すなわち、各角周波数ω１，ω２の）Ｐ偏光
の測定光は、音響光学素子３６によって、一定値、すな
わち、角周波数ω３だけ変調されて、角周波数ω１＋ω
３のＰ偏光の光束と角周波数ω２＋ω３のＰ偏光の光束
となる。この際、音響光学素子３６の回折角が波長によ
って異なるため、角周波数ω１＋ω３のＰ偏光の光束と
なった測定光と角周波数ω２＋ω３のＰ偏光の光束とな
った測定光は、空間的に分別されて直交偏光ビームスプ
リッター４１，３９にそれぞれ入射する。同様に、各波
長の（すなわち、各角周波数ω１，ω２の）Ｓ偏光の参
照光は、音響光学素子３７によって、一定値、すなわ
ち、角周波数ω４だけ変調されて、角周波数ω１＋ω４
のＳ偏光の光束と角周波数ω２＋ω４のＳ偏光の光束と
なる。この際、音響光学素子３７の回折角が波長によっ
て異なるため、角周波数ω１＋ω４のＳ偏光の光束とな
った参照光と角周波数ω２＋ω４のＳ偏光の光束となっ
た参照光は、空間的に分別されて反射光４０，３８でそ
れぞれ反射された後に直交偏光ビームスプリッター４
１，３９にそれぞれ入射する。

【００７４】角周波数ω１＋ω３のＰ偏光の光束となっ
た測定光及び角周波数ω１＋ω４のＳ偏光の光束となっ
た参照光が、直交偏光ビームスプリッター４１により共
軸とされ、偏光子４２で両者の偏光面が揃えられて合波
された（干渉させられた）後に、光検出器１４によって
受光される。なお、ω３とω４の差が適切に定められて
おり、検出器１４が光のビートを受光する。同様に、角
周波数ω２＋ω３のＰ偏光の光束となった測定光及び角
周波数ω２＋ω４のＳ偏光の光束となった参照光が、直
交偏光ビームスプリッター３９により共軸とされ、偏光
子４３で両者の偏光面が揃えられて合波された（干渉さ
せられた）後に、光検出器１５によって受光される。検
出器１５も、光のビートを受光する。

【００７５】光検出器１４，１５から出力された検出信
号が、信号処理系４４により周知の２波長干渉法の原理
及びヘテロダイン法の原理に従って演算処理され、空気
のゆらぎ等による誤差を除去した移動平面鏡５の変位量
を得る。

【００７６】本実施例によっても、図１に示す実施例と
同様に、測定光と参照光の分割に消光比の良い複屈折性
結晶を利用したビームスプリッターを用いることができ
るとともに、参照光路光学系と測定光路光学系を異なる
構成にすることなく参照光と測定光の光路長を同程度に
することができ、したがって、測定精度の良い変位計を
提供することができる。

【００７７】以上、本発明の各実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００７８】例えば、図２に示す実施例では、波長の異
なる２光束を半導体レーザ励起リングNd:YAGレーザ光と
その光束の一部をMgO:LiNbO3（マグネシウムオキサイト
ドープリチウムナイオベート）結晶で作られた共振器に
集光することによって得られる第２高調波を利用する場
合について説明したが、半導体レーザ光とその光束の一
部をKNbO3(ポタシウムナイオベート）結晶に集光するこ
とによって得られる第２高調波等も使用できる。ここで
必要に応じ、光源の発振波長を分子の光吸収線、例えば
ヨウ素（I ２）の吸収線などを用いて固定化しても良
い。

【００７９】また、図１及び図２中の、平面鏡５，２５
及びコーナーキューブプリズム６，２６の各々は、平面
鏡、コーナーキューブプリズム、コーナーミラー及び直
角プリズム等の他の反射器で置き換えることができる。

【００８０】さらに、測定光路光学系と参照光路光学系
との区別は相対的なものである。例えば、図１及び図２
中の平面鏡５を固定するとともに図１及び図２中の平面
鏡２５を移動可能にしてもよく、この場合には前記実施
例の場合に対して測定光路光学系と参照光路光学系とが
入れ替わることになる。

【００８１】また、図１及び図２中の平面鏡５，２５及
びコーナーキューブプリズム６，２６のうちのいずれの
一つを移動可能にしてもよい。

【００８２】さらに、図２に示す実施例では、ヘテロダ
イン法が適用されるように光合成部及び信号処理系４４
が構成されていたが、本発明では、例えば、９０度位相
差法等が適用されるように、光合成部、光検出部及び信
号処理系を変形してもよい。そのような変形は、これま
での説明と９０度位相差法等に関する周知事項から明ら
かである。

【００８３】また、前記各実施例では、２波長干渉法を
適用した変位計の例について説明したが、本発明では、
互いに異なる３つ以上の光束を用いるように前記各実施
例を変形してもよいし、１つの光束のみを用いるように
変形してもよい。

【００８４】例えば、２波長干渉法を適用せずに、１つ
の光束のみを用いる場合には、図１及び図２を以下のよ
うに変形すればよい。

【００８５】すなわち、図１において、光源１の代わり
に任意の１波長の光束のみを出射する光源を用い、ダイ
クロイックミラー９、波長選択フィルター１１、偏光子
１３及び光検出器１５を取り除き、信号処理系１６にお
ける演算方法を変更すればよい。また、図２において、
光源３１、反射鏡３２及びダイクロイックミラー３３の
代わりに任意の１波長の光束のみを出射する光源を用
い、直交偏光ビームスプリッター３９、偏光子４３及び
光検出器１５を取り除き、信号処理系４４における演算
方法を変更すればよい。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、測定光と参照光の分割
に消光比の良い複屈折性結晶を利用したビームスプリッ
ターを用いることができるとともに、参照光路光学系と
測定光路光学系を異なる構成にすることなく参照光と測
定光の光路長を同程度にすることができ、したがって、
測定精度の良い変位計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による変位計を示す構成図で
ある。

【図２】本発明の他の実施例による変位計を示す構成図
である。

【図３】従来の変位計を示す構成図である。

【図４】図３に示す従来の変位計の変形を示す図であ
る。

【符号の説明】

１、３１光源２位相板３，２３，３９，４１直交偏光ビームスプリッター４，２４４分の１波長板５移動平面鏡６，７，２６コーナーキューブプリズム８，３２，３４，３５，３８，４０反射鏡９，３３ダイクロイックミラー１０，１１波長選択フィルター１２，１３，４２，４３偏光子１４，１５光検出器１６，４４信号処理系２５固定平面鏡３６，３７音響光学素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共軸か又は空間的に近接した状態で平行に
なるように、少なくとも２つ以上の互いに異なる波長の
光束を出射する光源と、前記光源から出射された前記２つ以上の互いに異なる波
長の光束の各々を、偏光面が第１の偏光面である第１の
光束と偏光面が前記第１の偏光面と直交する第２の偏光
面である第２の光束とに分割するとともに、偏光面が前
記第１の偏光面である光束を透過し、かつ、偏光面が前
記第２の偏光面である光束を反射する第１の光分割器
と、前記２つ以上の互いに異なる波長の光束の各々の前記第
１及び第２の光束のうちの一方である測定光束の光路
を、前記第１の光分割器とともに形成する測定光路光学
系と、前記２つ以上の互いに異なる波長の光束の各々の前記第
１及び第２の光束のうちの他方である参照光束の光路
を、前記第１の光分割器とともに形成する参照光路光学
系と、前記２つ以上の互いに異なる波長の光束の各々に関し
て、前記測定光路光学系から出射した測定光束と前記参
照光路光学系から出射した参照光束とをそれぞれ合波す
る光合成部と、前記２つ以上の互いに異なる波長の光束の各々に関し
て、前記光合成部により合波された光束をそれぞれ受光
する光検出部と、前記光検出部の出力信号に基づいて、前記測定光束の光
路と前記参照光束の光路との間の光路差の変化量を得る
信号処理手段と、を備え、前記測定光路光学系及び前記参照光路光学系のうちの一
方は、前記第１の光分割器から最初に出射された前記第
１の光束及びこの光束と同一方向に向かう光束が入射さ
れる第１の４分の１波長板と、前記第１の４分の１波長
板から前記第１の光分割器と反対側の方向に出射した光
束を元の方向に反射する第１の反射器と、前記第１の光
分割器から２回目に出射された光束を元の方向に反射す
る第２の反射器と、を備え、前記測定光路光学系及び前記参照光路光学系のうちの他
方は、前記第１の光分割器から最初に出射された前記第
２の光束が入射され、偏光面が前記第１の偏光面である
光束を透過し、かつ、偏光面が前記第２の偏光面である
光束を反射する第２の光分割器と、前記第２の光分割器
から最初に出射された前記第２の光束及びこの光束と同
一方向に向かう光束が入射される第２の４分の１波長板
と、前記第２の４分の１波長板から前記第２の光分割器
と反対側の方向に出射した光束を元の方向に反射する第
３の反射器と、前記第２の光分割器から２回目に出射さ
れた光束を元の方向に反射する第４の反射器と、を備え
た、ことを特徴とする変位計。
【請求項２】光束を出射する光源と、前記光源から出射された前記光束を、偏光面が第１の偏
光面である第１の光束と偏光面が前記第１の偏光面と直
交する第２の偏光面である第２の光束とに分割するとと
もに、偏光面が前記第１の偏光面である光束を透過し、
かつ、偏光面が前記第２の偏光面である光束を反射する
第１の光分割器と、前記第１及び第２の光束のうちの一方である測定光束の
光路を、前記第１の光分割器とともに形成する測定光路
光学系と、前記第１及び第２の光束のうちの他方である参照光束の
光路を、前記第１の光分割器とともに形成する参照光路
光学系と、前記測定光路光学系から出射した測定光束と前記参照光
路光学系から出射した参照光束とを合波する光合成部
と、前記光合成部により合波された光束を受光する光検出部
と、前記光検出部の出力信号に基づいて、前記測定光束の光
路と前記参照光束の光路との間の光路差の変化量を得る
信号処理手段と、を備え、前記測定光路光学系及び前記参照光路光学系のうちの一
方は、前記第１の光分割器から最初に出射された前記第
１の光束及びこの光束と同一方向に向かう光束が入射さ
れる第１の４分の１波長板と、前記第１の４分の１波長
板から前記第１の光分割器と反対側の方向に出射した光
束を元の方向に反射する第１の反射器と、前記第１の光
分割器から２回目に出射された光束を元の方向に反射す
る第２の反射器と、を備え、前記測定光路光学系及び前記参照光路光学系のうちの他
方は、前記第１の光分割器から最初に出射された前記第
２の光束が入射され、偏光面が前記第１の偏光面である
光束を透過し、かつ、偏光面が前記第２の偏光面である
光束を反射する第２の光分割器と、前記第２の光分割器
から最初に出射された前記第２の光束及びこの光束と同
一方向に向かう光束が入射される第２の４分の１波長板
と、前記第２の４分の１波長板から前記第２の光分割器
と反対側の方向に出射した光束を元の方向に反射する第
３の反射器と、前記第２の光分割器から２回目に出射さ
れた光束を元の方向に反射する第４の反射器と、を備え
た、ことを特徴とする変位計。
【請求項３】前記第１の光分割器が複屈折性結晶を利用
したビームスプリッターであり、該ビームスプリッター
は偏光面が前記第２の偏光面である光束を常光線として
反射し、前記ビームスプリッターの前記複屈折性結晶の
光学軸の方向を前記光源から出射された光束の方向と直
交させ、前記測定光束と前記参照光束の光路長を同程度
にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の変位計。