JPH05126603A - 格子干渉測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ヘテロダインの原理を用いた格子干渉測定
装置で、２波長光の波長差の変動による精度の劣化を防
止する。 【構成】 ２波長光を１度回折格子９に入射させた後、
コーナーキューブ１０、１０′により出射回折光のおの
おのを出射方向と逆方向に回折格子９に再入射させ、２
回同じ次数の回折をさせて合波して干渉させ、ディテク
ター１２で検出してビート信号を得る。この様にする事
で最終的な回折格子９からの出射光の出射角は２波長光
の波長差変動にかかわらず一定となり、合波状態の変動
が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回折格子を用いて物体
の移動情報を高精度にもとめる方法及び装置に関する。
本発明は特に半導体産業や、高精度を必要とする計測加
工機械、産業用ロボット分野等に良好に適用されるもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣやＬＳＩの高集積化に伴い、
集積回路パターンの微細化が年々進み、それに伴い半導
体製造用の露光装置の性能向上が進んで来た。特にマス
クとウェハの位置合わせは性能向上を図る為の重要な一
要素であるが、最近の位置合わせにおいては１０ｎｍオ
ーダーの位置合わせ精度を有する事が要求されてきてい
る。また露光装置に用いられている投影レンズ系の形状
精度もますます高精度化が要求されつつある。

【０００３】一方コンパクトディスク、レーザーディス
ク、光メモリ、磁気ディスクメモリの高密度化は、ます
ます進みそれらに使われる機械部品や光学部品に要求さ
れる形状精度や位置ぎめ精度が年々高精度化し、それに
伴いこれらの産業用機械の加工位置ぎめ精度等が、年々
厳しくなってきている。特に光学部品の形状精度は、１
０ｎｍのオーダーが要求されつつある。

【０００４】測長を例に取ると、古くから純機械的な物
差し、ノギス、マイクロメーター等が知られているが、
ミクロン以下の精度を問題とする、いわゆる精密計測、
加工の領域では、これらの用具は用をなさない。近年、
光を用いた測長技術は、光を光電変換し、電気的処理を
行なう事によって、客観的でスピーディな計測を可能に
したのみならず、高精度な測定を可能にした。

【０００５】一例として、レーザ光の波長を基準とした
光波干渉測長器が知られている。この測長器の分解能は
１ｎｍオーダーあるが、精度（安定性）は、１０ｎｍオ
ーダーを必要とする現在の精密計測加工の水準に十分対
応できない。これは、空気中を伝搬する光波の波長が、
空気の擾乱により安定せず測長値の精度（安定性）を低
下させる為である。

【０００６】そこで光波干渉測長器のこの欠点を補うも
のとして、光学スケールを基準とした測長器が知られて
いる。このスケール基準方式の中で、格子の格子ピッチ
を基準とした格子干渉式測長器が１０ｎｍオーダーの分
解能が得られることが知られている。

【０００７】この格子干渉の基本原理については、例え
ば光学技術コンタクト（Ｖｏｌ．２３、Ｎｏ．１、ｐ
２、１９８５）に説明されているので、ここでは省略す
る。

【０００８】この場合に基準となる回折格子９は、図５
に示すように、ガラスまたは金属あるいはセラミックを
基盤とし、機械的ルーリングエンジン、レーザービーム
スキャン露光、電子ビームや光リソグラフィ等を用いて
格子９ｇが１ミクロンオーダーのピッチで作られたもの
である。

【０００９】この回折格子に光入射し、発生した回折光
を４５°偏光方位の異なる検光子を透過させてそれぞれ
受光する等する。結果的に、回折格子の変位に伴って正
弦波振動する、９０°位相の異なる正弦波信号を得る。

【００１０】この９０°の位相差をもつ２つの電気信号
から、電気パルスに変換する手順について、図６で説明
する。

【００１１】（ａ）、（ｂ）の正弦波を所定のしきい値
と比較し、（ｃ）、（ｄ）に示す様に矩形波に波形整形
する。この矩形波の立ち上がり、立ち下がりエッジをと
らえ（ｅ）の様にパルス信号を発生させる。

【００１２】このパルス信号をカウントすることによ
り、光波の位相変化を検出でき、光学スケールにあたる
回折格子の移動量を検出することが出来る。

【００１３】一方このスケールの変位をこれ以上の分解
能で読み取るのはこの電気的分割方式では限界がある。

【００１４】そこで格子干渉方式に光ヘテロダイン法を
適用した例が知られている。

【００１５】光ヘテロダイン法は、電気的に検出可能な
数ＭＨｚの周波数差をもつ、２つの光波のビートをディ
テクターで検出し、その信号の位相を高精度に検出する
ものである。

【００１６】図７は、格子干渉法に、この様な光ヘテロ
ダイン法を適用した例を示している。この様な方式の代
表的な例として、特開昭６２−２７４２１６号に示され
るものがある。ＧＬは、ＨｅＮｅのゼーマンレーザで２
波長直交偏光光源、ＨＭはハーフミラー、ＧＳは移動体
と一体となった回折格子、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３はミラー、
ＰＢＳは偏光ビームスプリッタ、ＰＬ１、ＰＬ２は偏光
板、Ｄ１、Ｄ２はディテクター、ＬＡは位相検出器であ
る。ゼーマン光源からのレーザー光束は、光軸を共用し
偏光面が互いに直交し、振動数差が１００ＫＨｚ−２Ｍ
Ｈｚ異なる２つの光束で成り立っており、この光束がハ
ーフミラーＨＭを透過し、ミラーＭ１により反射し回折
格子ＧＳに垂直に入射する。そこで光束はＧＳにより回
折し、その回折光は符号の異なる２つの光束に分かれ
る。このとき、格子干渉の原理に従い進行方向に回折す
る光束は位相が進み、反対に進行方向と反対に回折する
光束は位相が遅れる。それぞれの回折光はミラーＭ２、
Ｍ３により反射し、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射
する。偏光ビームスプリッタはＰ偏光は反射し、Ｓ偏光
は透過する。ゼーマンレーザからの偏光面の異なる２波
長光束はこのＰＢＳで合波され、偏光板ＰＬ２で偏光面
を揃えた後、ビート信号となってディテクターＤ２で検
出される。一方ハーフミラーＨＭを反射した光は偏光板
ＰＬ１で偏光面を揃えた後、基準ビート信号となってデ
ィテクターＤ１で検出される。このディテクターＤ１、
Ｄ２からの出力は位相検波器ＬＡに入射され、ここでビ
ート信号間の位相差が検出される。光へテロダインの原
理詳細は、例えば、光学第９巻第５号（１９８０年１０
月）に説明されているのでここでは説明を省く。

【００１７】

【発明が解決しようとしている課題】ところで、従来方
式の構成は、ふたつの符号の異なる１次回折光をそのま
ま干渉させる方式になっていた。このことは、光学的に
は、２倍の分解能の向上しかはかれないばかりでなく、
光ヘテロダインを構成する２波長の変動に対し測長値が
影響を受けるという問題があった。

【００１８】いま、ヘテロダインの２波長をλο、λο
＋Δλとすると、λο、Δλの２つの波長の変動のう
ち、特にΔλの変動が問題となる。

【００１９】例えば光ヘテロダイン用光源手段として
は、上記従来例のようなゼーマンレーザーの他に、音響
光学素子（ＡＯ）をもちいて行われている事もよく知ら
れている。

【００２０】ＡＯは、ガラス内部に超音波を伝搬させる
事により、以下の作用をもたらすものである。

【００２１】すなわち、超音波の粗密により発生した屈
折率差で回折格子を形成する。更にこの回折格子が波面
に垂直方向に進行する。そこを横断する光束が、ラマン
ナスもしくはブラッグ回折を起こし、ドップラーシフト
を受けるものである。

【００２２】従って、このＡＯに伝搬させる超音波を駆
動するドライバーの周波数の不安定性、ＡＯ自身の超音
波の伝搬速度の温度依存性等により、シフトした波長が
変動する。このことはｎｍオーダーの計測には重大な問
題となる。

【００２３】このＡＯの方式ばかりでなく、セーマンレ
ーザによる２波長方式でも、Δλが変動することは一般
に知られている。

【００２４】図７の従来例にもどってこのΔλの変動の
弊害を説明すると、Δλの変動が、その光線の回折格子
からの回折角の変動となり、もう一方の変動しない、λ
οの光線との干渉において、ビームスプリッタＰＢＳ上
での入射位置が互いにずれて合波が不良になって光強度
が変動し、この光強度に対応する電気的位相信号に影響
を与える。

【００２５】これを詳しく説明する。この様な光学系は
回折格子の格子ピッチと光の波長によって決定される回
折角を対象にミラーＭ２、Ｍ３の配置及び角度が設定さ
れ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで両光束が良好に合波
されて干渉し、これによってディテクタＤ２で回折格子
の変位によって位相変化をおこすビート信号が得られ
る。ここでΔλに変動が生じると、一方の光束の波長が
変動し、回折角が変化する為に偏光ビームスプリッタＰ
ＢＳへの入射位置が大幅に変化してしまう。一方、他方
の光束の偏光ビームスプリッタＰＢＳへの入射位置は変
化しない。この為、両者は偏光ビームスプリッタＰＢＳ
上の入射位置が互いにずれて良好に合波しなくなり、干
渉が不良となってビート信号のＳ／Ｎ比が下がり、測長
精度が下がってしまう。

【００２６】以上のように、光ヘテロダイン法による格
子干渉測長器において、Δλの変動即ち、２波長間の変
動という新たな誤差要因が測長値に重大な影響を与える
ことが問題となっていた。

【００２７】本発明は上述従来例の欠点に鑑み、２波長
間の変動による検出誤差の発生を防止した格子干渉測定
を提供する事を目的とする。

【００２８】

【課題を解決する為の手段】上述目的を達成する為に本
発明は波長の異なる２種類の光を発生するための光発生
手段と、相対的に変位情報を検出するための回折格子に
前記光発生手段からの光を入射するための照明手段と、
該光を入射された前記回折格子より出射する回折光を前
記回折格子の方向へ偏向する様に配置された、入射光と
出射光の光路を同一または平行にして向きを変える偏向
手段と、該偏向手段によって偏向された光が前記回折格
子に再入射して発生する回折光を干渉させて受光し前記
２種類の光に対応するビート信号を発生するための光検
出手段と、該ビート信号の位相変化により前記回折格子
の相対的な変位情報を検出するための変位検出手段とを
設けている。又、本発明は波長の異なる２種類の光を発
生するための光発生手段と、相対的に変位情報を検出す
るための回折格子に前記光発生手段からの光を入射する
ための照明手段と、該２種類の光を入射された前記回折
格子より出射する回折光を前記回折格子の方向へ偏向し
て前記回折格子に入射させて最終的に偶数回回折された
回折光を形成する様に配置された、入射光と出射光の光
路を同一または平行にして向きを変える偏向手段と、前
記偶数回回折光を干渉させて受光し前記２種類の光に対
応するビート信号を発生するための光検出手段と、該ビ
ート信号の位相変化により前記回折格子の相対的な変位
情報を検出する変位検出手段とを設けている。

【００２９】

【作用】これにより、光束の最終的な回折格子からの出
射角は変動せず、合波状態の変化が抑制されてＳ／Ｎ比
が波長差変動に左右されにくく、常に高い測定精度を得
る事ができる。

【００３０】

【実施例】図１は本発明による第１実施例である。同図
において、１は可干渉光源であるところの半導体レーザ
ー（ＬＤ）、２は発散光束を平行光束に変換するところ
の、コリメーターレンズ、４、４′はＳ偏光を反射しＰ
偏光を透過するところの偏光ビームスプリッター、５、
５′、１１は光束の方向を変えるところのミラー、３、
３′はＬＤの光の周波数をずらす（シフトする）ところ
のＡＯ変調器で、透過した光束がＡＯ変調器を通ると、
その１次回折光が、ＡＯ変調器のドライブ周波数と同じ
周波数の周波数シフトを起こすことが知られている。

【００３１】６はＡＯ変調器によって生じた不要な回折
光を取り除くためのアパーチャー、７は光束の一部を分
岐するためのハーフミラー、８、８′、８′′、
８′′′は、波面の振動方位を揃え、干渉を起こさせる
ところの偏光板、９は移動量の基準であるところの回折
格子、１０、１０′は、入射光の方向は変えず、向きを
変える、コーナーキューブ、１２、１２′はＭＨｚの光
の強弱信号を検知できる光電変換ディテクター、１３は
１２、１２′からの正弦波信号の位相差を検出するとこ
ろの位相検出回路、１４は同様に正弦波信号のカウンタ
ー差を検出するカウンター回路、１５は回路１３、１４
からの検出量に基づいて、回折格子９の移動量を算出す
る演算回路である。

【００３２】次に動作を説明する。

【００３３】偏光面が紙面に対し４５°に設定されたＬ
Ｄ１からの光束は、コリメーター２により平行光束にな
り偏光ビームスプリッター４により２方向に分けられ
る。そのＰ偏光成分は透過し、ＡＯ変調器３により１次
回折光は周波数シフトをおこす。他方偏光ビームスプリ
ッター４により反射したＳ偏光成分は、ＡＯ変調器３′
により同様に周波数シフトをおこす。ただしこの時の周
波数シフト量はＡＯ変調器３と差をつけてある。それぞ
れの光束はミラー５、５′で反射し、偏光ビームスプリ
ッター４′で合波しそれぞれの１次回折光のみがアパー
チャー６を透過する。ＡＯ変調器３、３′はドライブ周
波数差を、例えば１ＭＨｚつけておくと、７で反射し、
８で偏光面を揃えた光束は、１２のディテクターで１Ｍ
Ｈｚのビート信号を得ることができる。これを基準ビー
ト信号として用いる。

【００３４】ハーフミラー７を透過した光束はミラー１
１で反射し回折格子９に垂直に入射する。回折格子によ
り回折した光束は、即ち＋ｎ次光と−ｎ次光（ｎは任意
の自然数、例えば１）は、それぞれコーナーキューブ１
０、１０′に向かう。それぞれのコーナーキューブへむ
かう光束は周波数差が１ＭＨｚであるＳ偏光、Ｐ偏光が
重なっているが、偏光方位が互いに９０°をなすため偏
光板８′、８′′により分離できる。つまり例えば８′
はＳ偏光、８′′はＰ偏光を透過させる。

【００３５】回折格子９が移動するとその移動量に応じ
た周波数シフトを受ける。例えば、図１の図面左右方向
に格子間隔（ピッチ）だけ移動するとコーナーキューブ
１０に向かう方の光束は１波長だけ位相が遅れ、周波数
が下がる。一方コーナーキューブ１０′に向かう光束
は、位相が１波長だけ進み、周波数が上がる。

【００３６】ここでさらにコーナーキューブ１０、１
０′から帰ってきた前述の±ｎ次回折光を再び回折格子
９に再度入射させると、前述の＋ｎ次光の再回折による
＋ｎ次光と、前述の−ｎ次光の再回折による−ｎ次光は
それぞれの光束が第一回目に周波数（位相）シフトを起
こした方向に更に同じだけ周波数（位相）シフトをおこ
す。従ってそれぞれの光束が２波長分の周波数（位相）
シフトをお互いに反対方向に起こすため、それぞれの光
束間では結局４波長分の周波数（位相）シフトを起こす
ことになる。この２光束が合波されて回折格子より出射
する。

【００３７】コーナーキューブ１０、１０′からもどっ
て回折格子９で合波した光束は互いに平行となってお
り、同光路を経て、ミラー１１で曲げられ偏光板
８′′′により偏光面を揃えてディテクター１２に検出
される。ここでのビート信号はｎ＝１として回折格子の
移動ピッチを１周期とする信号の４倍の位相でシフトし
ている。この位相のシフト量を、ディテクター１２′に
よる１ＭＨｚの信号を基準信号として、大まかに周期の
差（粗検出）をカウンター回路で１周期毎の両信号の周
期差をカウントすることにより、又一周期内の細かな位
相（微検出）を位相検出回路で両信号の位相差を細かく
検出する事により、検出する。これにより、移動距離検
出回路１５で１ｎｍの分解能（格子ピッチ１．６μｍと
して）でかつ格子の長さ、例えば数１０ｍｍのでレンジ
で検出することができる。

【００３８】ここで前述の様に２光束の波長差に変動が
生じ、一方の波長が変化した場合を考える。この光束は
第１回目の回折の回折角が変化し、回折格子９からの出
射角が変ってしまうが、コーナーキューブによって変化
した出射角と同じ角度の入射角で回折格子９に再入射す
る。この再入射光の回折角も変化するが、その変化分を
打ち消すだけ入射角が変化しているので再回折された光
束の出射角は一定である。従って２光束の再回折後は常
に平行を保ち続け、合波状態は、回折角が変ってしまっ
た場合と比較して大幅に変動を避け得る。

【００３９】この様に、本装置の構成によって２波長間
の差に変動が生じても得られるビート信号は悪影響を受
けにくく、Ｓ／Ｎ比の高い測定が可能になる。

【００４０】第２の実施例を図２に示す。第１実施例で
は移動基準としての格子を透過型の回折格子としたが本
実施例では、反射型回折格子９′を用いた例をしめす。
以下、図１と同様の部材には同じ符番を冠する。本装置
も透過タイプである第１実施例と同様に２回回折をおこ
なう構成である。この構成は回折格子の片側に光学部品
を配置するためよりコンパクトになりステージ等では利
用しやすい。他の構成、動作、作用は第１実施例と同様
であり、説明は省略する。

【００４１】第３の実施例を図３に示す。本発明の原理
をロータリーエンコーダーに適用した例である。即ち回
折格子９′′は回転軸ＳＰを中心とした円周状に配列さ
れ、測定値は回折格子９′′の回転移動量として得られ
る様になっている。本装置ではこの外、ハーフミラー７
の透過光が、偏光ビームスプリッタ２１によって、偏光
方位別（即ち周波数別）に分離されて、各々別々に回折
格子に入射している点が前述の実施例と異なっている。
偏光ビームスプリッタ２１の反射光（Ｓ偏光）はλ／４
板２２を通過して円偏光になり、ミラー２３で反射され
て回折格子９′′に入射する。ここで＋ｎ次の透過回折
光が出射する。この＋ｎ次回折光はキャッツアイ光学系
１０′′により光の進行方向をそのままにして向きを逆
にされる。この様にしてキャッツアイ光学系１０′′か
らもどされた光は再び回折格子に再入射して回折され
る。透過回折光のうちの＋ｎ次光（２回＋ｎ次で回折さ
れた光）は１回目に回折格子に９′′に入射する前の光
路と同一又は平行な光路を逆進し、ミラ−を２３を経て
λ／４板２２に入射する。ここで今度はＰ偏光にされて
出射し、偏光ビームスプリッタ２１を透過する。同様
に、ハーフミラー７からの光のうちの偏光ビームスプリ
ッタ２１を透過する光束（Ｐ偏光）はλ／４板２２′で
円偏光にされ、ミラー２３′から回折格子９′′に達
し、回折格子９′′からの−ｎ次回折光がキャッツアイ
光学系１０′′′で逆進されて再入射し、再回折時の−
ｎ次回折光が（２回−ｎ次で回折された光）がミラ−２
３′を経、λ／４板２２′でＳ偏光されて偏光ビームス
プリッタ２１で反射される。両光束はこの様にして回折
格子で２回回折されたのちに偏光ビームスプリッタ２１
で合波され、検光子８′′′で互いの４５°成分のみ抽
出されてディテクター１２に受光され、ビート信号が得
られる。その後の電気系は前述実施例と同様なので省略
してある。又、他の構成、動作も前述実施例と同様であ
り、説明は省略する。本実施例においても、最終的に回
折格子から出射する光束の出射角は二波長光間の波長差
に変動が発生しても変化せず、偏光ビームスプリッタ２
１面上での二光束の入射位置間では、最終的に出射角が
変動する場合に比較して、ずれ発生が大幅に抑制され
る。これにより従来より精度のよい検出が可能となる。

【００４２】図４は４回回折を行う構成に光へテロダイ
ン化した第４の実施例である。即ち、図１の装置を以下
の形態に変形する事により回折格子で４回回折された光
束同志の干渉を可能にしている。ハーフミラー７からの
透過光は回折格子９上の点Ｐ１に達する。点Ｐ１からの
＋ｎ次光は光路Ｌ１１を通り、コーナーキューブＣ１１
を経て回折格子上の点Ｐ２へ再入射する。点Ｐ２からの
＋ｎ次光は（２回回折光）は光路Ｌ２１を通り、偏光板
８′′によってＰ．Ｓのいずれか（仮にＰとする）の成
分のみが通過し、コーナーキューブＣＣ３を経て回折格
子上の点Ｐ４へ再入射する。点Ｐ４からの＋ｎ次光（３
回回折光）は光路Ｌ３１を通り、再びコーナーキューブ
ＣＣ１を経て回折格子上の点Ｐ６に達する。点Ｐ６から
の＋ｎ次光（４回回折光）はハーフミラー７から点Ｐ１
への光路と平行かつ逆向きに進行する。同様にして点Ｐ
１からの−ｎ次光（１回回折）は光路とＬ１２を通って
コーナーキューブＣＣ２、点Ｐ３を経由し、点Ｐ３から
の−ｎ次光（２回回折）は光路Ｌ２２を通って、コーナ
ーキューブＣＣ４、Ｓ成分通過用の偏光板８′、点Ｐ５
を経由し、点Ｐ５からの−ｎ次光（３回回折）は光路Ｌ
３２を通って、コーナーキューブＣＣ２を経て点Ｐ６に
達し、点Ｐ６からの−ｎ次光（４回回折）が、やはりハ
ーフミラー７から点Ｐ１の光路と平行かつ逆向きに進行
する。この様にして点６で合波された、４回＋ｎ次回折
された光束及び４回−ｎ次回折された光はミラーＭを経
て検光子８′′′で互いの４５°成分が抽出され、干渉
してディテクター１２に検出される。電気系は前述実施
例と同様であり省略する。この例ではｎ＝１として光学
的に格子ピッチの８倍の感度を持つために、第１実施例
と比べると２倍の感度を持ち同様な条件の基では０．５
ｎｍの分解能で期待できる。この例でも最終的な回折格
子からの出射角は２波長光間の波長差の変動に左右され
ず常に一定かつ互いに平行となり、最終的出射角が変化
する場合に比較して大幅に合波状態の変動を抑制でき
る。

【００４３】この様にして、コーナーキューブ等の光の
進向の方向を変えずに向きを変える手段によって回折格
子への光入射、回折を繰り返す場合は、１光束の回折回
数が偶数回になる様にすれば上述の様な合波状態変動抑
制の効果が得られる。

【００４４】図８に本発明の第５実施例を示す。本発明
は第２実施例の変形である。以下第２実施例と異なる点
について述べる。アパーチャー６からの出射光は偏光ビ
ームスプリッタ３１によって偏光方位別（即ち周波数
別）に分離される。透過光（ここではＰ偏光）はミラー
３２を経て回折格子上の点Ｐ_Aに入射する。点Ｐ_Aからの
＋ｎ次回折光はコーナーキューブ１０によって逆進され
回折格子上の点Ｐ_Bに入射する。そして点Ｐ_Bからの＋ｎ
次の回折光（２回回折）は、ミラー３２から点Ｐ_Aへの
光路に平行かつ逆に進行して偏光ビームスプリッタ３３
に入射、透過する。一方、点Ｐ_Aからの−ｎ次回折光は
同様にコーナーキューブ１０′を経て点Ｐ_Cに達し、点
Ｐ_Cからの−ｎ次の回折光（２回回折）は、ミラー３２
から点Ｐ_Aへの光路に平行、かつ逆に進行して偏光ビー
ムスプリッタ３３′に入射、透過する。ここで、偏光ビ
ームスプリッタ３１の反射光（ここではＳ偏光）は、光
路長調整用のコーナーキューブ１０′′を経てハーフミ
ラー３４に入射し、ハーフミラー３４の反射光は偏光ビ
ームスプリッタ３３へ、又、透過光はミラ−３５を経て
偏光ビームスプリッタ３３′へ、それぞれ入射、反射し
て前述の回折光とそれぞれ光路長を等しくされた状態で
合波される。合波され干渉した光はそれぞれディテクタ
ー１２，１２′で検出され、各々に対応したビート信号
が検出される。各ビート信号は、回折格子９′が１ピッ
チ移動すると互いに位相が４周期ずれるので、このビー
ト信号を用いて第１実施例と同様に位相検出回路１３に
よって細かな位相差を検出し、カウンター回路１４で１
周期毎に位相差をカウントする事で、移動距離演算回路
１５で回折格子の相対変位量を高精度かつ広域に検出す
る事ができる。

【００４５】この実施例においてもＰ偏光側の光束の回
折格子からの最終的な出射角は波長が変動しても変化し
ない（Ｓ偏光側は波長にかかわらず光路は一定）ので、
前述と同様合波状態の変動を抑制する事ができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、光へテロダインを
用いた格子干渉測長機において、少なくても２回以上偶
数回、光束を回折させて、干渉させることにより、分解
能を向上できるばかりでなく、精度の向上が実現でき、
性能をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略図である。

【図２】本発明の第２実施例の概略図である。

【図３】本発明の第３実施例の概略図である。

【図４】本発明の第４実施例の概略図である。

【図５】回折格子の例を示す図である。

【図６】電気パルス変換を説明する為のグラフである。

【図７】従来例の説明図である。

【図８】本発明第５実施例の概略図である。

【符号の説明】

１ コヒーレント光源 ３、３′ ＡＯ変調器 ４、４′ 偏光ビームスプリッター ９ 回折格子 ８、８′、８′′′ 偏光板 １２、１２′ 光ディテクター １３ 位相検出回路 １５ 移動距離演算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長の異なる２種類の光を発生するため
   の光発生手段と、相対的に変位情報を検出するための回
   折格子に前記光発生手段からの光を入射するための照明
   手段と、該光を入射された前記回折格子より出射する回
   折光を前記回折格子の方向へ偏向する様に配置された、
   入射光と出射光の光路を同一または平行にして向きを変
   える偏向手段と、該偏向手段によって偏向された光が前
   記回折格子に再入射して発生する回折光を干渉させて受
   光し前記２種類の光に対応するビート信号を発生するた
   めの光検出手段と、該ビート信号の位相変化により前記
   回折格子の相対的な変位情報を検出するための変位検出
   手段とを有することを特徴とする格子干渉測定装置。
2. 【請求項２】 波長の異なる２種類の光を発生するため
   の光発生手段と、相対的に変位情報を検出するための回
   折格子に前記光発生手段からの光を入射するための照明
   手段と、該２種類の光を入射された前記回折格子より出
   射する回折光を前記回折格子の方向へ偏向して前記回折
   格子に入射させて最終的に偶数回回折された回折光を形
   成する様に配置された、入射光と出射光の光路を同一ま
   たは平行にして向きを変える偏向手段と、前記偶数回回
   折光を干渉させて受光し前記２種類の光に対応するビー
   ト信号を発生するための光検出手段と、該ビート信号の
   位相変化により前記回折格子の相対的な変位情報を検出
   するための変位検出手段とを有することを特徴とする格
   子干渉測定装置。