JPH0894317A - Displacement gauge - Google Patents

Displacement gauge

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JPH0894317A
JPH0894317A JP6233666A JP23366694A JPH0894317A JP H0894317 A JPH0894317 A JP H0894317A JP 6233666 A JP6233666 A JP 6233666A JP 23366694 A JP23366694 A JP 23366694A JP H0894317 A JPH0894317 A JP H0894317A
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JP
Japan
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light
splitter
optical path
light beam
polarization plane
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Application number
JP6233666A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kogo
淳 向後
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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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。
(57) [Abstract] [Purpose] A beam splitter using a birefringent crystal with a high extinction ratio can be used for splitting the measurement light and the reference light, and the reference light path optical system and the measurement light path optical system can be configured differently. The optical path lengths of the reference light and the measurement light can be made approximately the same without doing so, and a displacement meter with good measurement accuracy is provided. [Structure] A light wave emitted from a light source 1 and passing through a phase plate 1 is split by an orthogonal polarization beam splitter 3 into a measurement light beam of P polarization and a reference light beam of S polarization. The measurement optical path optical system that forms the optical path of the measurement light beam together with the orthogonal polarization beam splitter 3 includes a quarter wavelength plate 4, a moving plane mirror 5, and a corner cube prism 6. The reference optical path optical system that forms the optical path of the reference light beam together with the orthogonal polarization beam splitter 3 includes an orthogonal polarization beam splitter 23, a quarter-wave plate 24, a fixed plane mirror 25, and a corner cube prism 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement meter which splits a light beam into a reference light and a measurement light and measures a change in the optical path length of the measurement light by the interference between the reference light and the measurement light.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In the precision industry, a precision length measuring machine is an important key part, and its performance greatly affects the performance of the entire device.

【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。
In a length measuring instrument using an interferometer, the most appropriate method is adopted depending on the environment for measurement and the required accuracy. For example, if the measurement is performed in an extremely stable environment, it is possible to increase the temporal coherence of the measurement laser as much as possible or introduce a squeezing method. On the other hand, in a very unstable environment, a method has been proposed in which environmental parameters that fluctuate with time, such as air fluctuations, do not affect the length measurement. Two-wavelength interferometry is a typical method.

【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。
Next, the principle of the displacement meter using the two-wavelength interferometry will be described. Consider a case where two different wavelength laser lights having the same phase characteristics are coaxially incident on a single interferometer. The optical path length observed at each wavelength is D1, D2
Then, the following equations (1) and (2) are established.

【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。
D1 = n1 (ρ, λ1) d (1) D2 = n2 (ρ, λ2) d (2) where ρ is an appropriate thermodynamic parameter, λ1 and λ2
Is the wavelength of each laser beam, n1 and n2 are the refractive indices of air at each wavelength of the laser beam, and d 1 is the distance. From the physical rule of thumb, the following formula is approximately established.

【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。
(N1-1) / (n2-1) = k (λ1, λ2) (3) Considering the equation (3), the simultaneous equations (1) and (2) are There are two and two unknowns, and the definite solution d is obtained.

【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。
As described above, the displacement meter employing the two-wavelength interferometry is a method of eliminating the error of the observation data due to the air fluctuation by utilizing the air dispersion.

【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。
Experimental examples of displacement meters employing the two-wavelength interferometry are described in detail in J. Jpn. Appl. Phys., Vol.28, L478 (1989) and Japanese Patent Laid-Open No. 1-98902. .

【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。
Next, with reference to FIG. 3, an example of a conventional displacement meter using the two-wavelength interferometry will be described.

【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。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional displacement meter using the two-wavelength interferometry.

【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。
This conventional displacement meter, as shown in FIG.
A light source 1 that emits light fluxes having two different wavelengths (a light flux with an angular frequency of ω1 and a light flux with an angular frequency of ω2) that have the same coaxial phase characteristics, a phase plate 2, and an orthogonal polarization beam splitter 3
A quarter wavelength plate 4, a moving plane mirror 5, corner cube prisms 6 and 7, a reflecting mirror 8 and a dichroic mirror 9 for separating the light fluxes of the two different wavelengths.
, Wavelength selection filters 10 and 11, and polarizers 12 and 1
3 and photodetectors 14 and 15 for detecting an interference signal at each wavelength
And a signal processing system 16 for processing the detected signal to calculate the displacement of the movable plane mirror 5.

【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。
The phase plate 2 divides each of the two luminous fluxes emitted from the light source 1 into two luminous fluxes with substantially equal intensity by the orthogonal polarization beam splitter 3.
Each of the two light beams emitted from the light source 1 is circularly polarized light or linearly polarized light whose polarization plane is inclined by 45 degrees with respect to the paper surface.

【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。
The orthogonal polarization beam splitter 3 transmits each of the light fluxes of the two different wavelengths emitted from the light source 1 and passed through the phase plate 2 as a transmitted light flux of a P-polarized component whose polarization plane is parallel to the paper surface (in this example). Then, this light flux is a measurement light flux and a reflected light flux of an S-polarized component whose polarization plane is perpendicular to the paper surface (in this example,
This luminous flux is divided into a reference luminous flux), and the P-polarized luminous flux is transmitted while the S-polarized luminous flux is reflected. In order to improve the measurement accuracy in such polarization splitting, it is desirable to completely separate the P polarization component and the S polarization component. Therefore, since a beam splitter using a birefringent crystal has a better extinction ratio than a beam splitter using a thin film, a birefringent crystal such as a Glan-Taylor type orthogonal polarization beam splitter is used as the orthogonal polarization beam splitter 3. A beam splitter is used. And the orthogonal polarization beam splitter 3 is
The S-polarized light beam is reflected as an ordinary ray, and thus the P-polarized light beam is transmitted as an extraordinary ray. The direction of the optical axis of the birefringent crystal of the orthogonal polarization beam splitter 3 is
It is set so as to be orthogonal to the direction of the light flux emitted from the light source 1.

【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。
The quarter-wave plate 4, the moving plane mirror 5 and the corner cube prism 6 constitute a measuring optical path optical system which forms the optical path of the measuring light beam together with the orthogonal polarization beam splitter 3. The quarter-wave plate 4 is arranged so that the measurement light beam first emitted from the orthogonal polarization beam splitter 3 and the light beam traveling in the same direction as this light beam are incident. The moving plane mirror 5 is a quarter
The light flux emitted from the wave plate 4 in the direction opposite to the orthogonal polarization beam splitter 3 is arranged so as to be reflected in the original direction. The corner cube prism 6 is arranged so as to reflect the light flux emitted from the orthogonal polarization beam splitter 3 for the second time in the original direction.

【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。
The corner cube prism 7 constitutes a reference optical path optical system which forms the optical path of the reference light beam together with the orthogonal polarization beam splitter 3. The corner cube prism 7 is an orthogonal polarization beam splitter 3
It is arranged so as to reflect the reference light beam emitted from the light source in the original direction.

【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。
The reflection mirror 8, the dichroic mirror 9, the wavelength selection filters 10 and 11 and the polarizers 12 and 13 are associated with the luminous fluxes emitted from the measuring optical path optical system and the reference optical path for each of the luminous fluxes having two different wavelengths. It constitutes a light combining unit that combines the reference light beams emitted from the optical system. The wavelength selection filters 10 and 11 are
It is an optical filter that transmits only the light flux of each wavelength,
It is inserted to assist the function of the dichroic mirror 9 that selects only the light flux of a predetermined wavelength.
The polarizers 12 and 13 have a polarization direction of 45 degrees with respect to the paper surface.

【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。
The photodetectors 14 and 15 respectively receive the light fluxes combined by the photosynthesis section for the respective light fluxes of the two different wavelengths.

【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。
The signal processing system 16 includes photodetectors 14 and 1.
Based on the output signal of 5 (that is, the interference signal), the amount of change in the optical path difference between the optical path of the measurement light beam and the optical path of the reference light beam, that is, the displacement of the moving plane mirror 5 is obtained.

【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。
In the conventional displacement meter shown in FIG. 3 having such a configuration, each of the two light beams of different wavelengths emitted from the light source 1 and passing through the phase plate 2 is P-polarized by the orthogonal polarization beam splitter 3. It is split into a measurement light which is a transmitted light flux of the component and a reference light which is a reflected light flux of the S-polarized component.

【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。
The P-polarized measuring light that has passed through the orthogonal polarization beam splitter 3 passes through the quarter-wave plate 4 to become circularly polarized light, and then is reflected in the original direction by the moving plane mirror 5. The reflected light flux passes through the quarter-wave plate 4 again to become an S-polarized light flux, which is reflected by the orthogonal polarization beam splitter 3. After the reflected S-polarized light is reflected in the original direction by the corner cube prism 6,
It is reflected again by the orthogonal polarization beam splitter 3 toward the moving plane mirror 5. The reflected S-polarized light passes through the quarter-wave plate 4 to become circularly polarized light, and then is reflected in the original direction by the moving plane mirror 5. The reflected circularly polarized light passes through the quarter-wave plate 4 to become P-polarized light again, passes through the orthogonal polarization beam splitter 3, and is reflected by the reflecting mirror 8.
Head to.

【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。
On the other hand, the S-polarized reference light reflected by the orthogonal polarization beam splitter 3 is reflected in the original direction by the corner cube prism 7, and then is reflected by the orthogonal polarization beam splitter 3 to pass through the orthogonal polarization beam splitter 3. The light is made coaxial with the transmitted P-polarized measuring light and travels toward the reflecting mirror 8.

【0022】[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。
In the conventional displacement meter shown in FIG. 3, as is apparent from the above description, the orthogonal polarization beam splitter 3 is provided between the optical path of the measurement light and the optical path of the reference light.
There is an optical path length difference of 4 times the distance between the moving plane mirror 4 and the moving plane mirror 4.

【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。
By the way, when measuring the displacement of the movable mirror by a general Michelson interferometer, assuming an ideal interferometer and environment, the measurement error ε related to the displacement δx of the movable mirror was used for the measurement. When the frequency of light is ν 0 , the variation amount of the frequency of light is Δν 0 , and the optical path length difference between the reference light and the measurement light is L, it is expressed by the following equation (4).

【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。
Ε = (L + δx) · σ (4) In formula (4), σ is optical frequency stability, and σ = Δν 0 /
It is defined by ν 0 .

【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。
From the equation (4), the measurement error caused by the fluctuation (instability) of the frequency of the light used for the measurement becomes larger as the optical path length difference between the reference light and the measurement light becomes larger, and the measurement error becomes smaller. In order to achieve this, it is desirable to make the optical path length of the reference light and the optical path length of the measurement light comparable. This also applies to the conventional displacement meter shown in FIG.

【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。
Therefore, in the conventional displacement meter shown in FIG. 3, since there is a large optical path length difference between the optical path of the measurement light and the optical path of the reference light as described above, the light used for the measurement (that is, the light source). However, there is a drawback in that the measurement error caused by the fluctuation of the frequency of the light emitted from No.

【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。
The corner cube prism 7 is moved so that the distance from the orthogonal polarization beam splitter 3 to the corner cube prism 7 is doubled between the orthogonal polarization beam splitter 3 and the moving plane mirror 4. It is possible to make the optical path lengths of the light and the measurement light comparable. However, when such a method is adopted, the portion forming the reference optical path optical system becomes a long interferometer, which is not practical.

【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。
Therefore, the inventor of the present invention sets the optical path length of the reference light and the optical path length of the measurement light to the same level in order to reduce the measurement error caused by the fluctuation of the frequency of the light used for the measurement.
In the conventional displacement meter shown in FIG. 4, the reference optical path optical system was made to have the same configuration as the measuring optical path optical system as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, instead of the corner cube prism 7 in FIG. 3, a quarter-wave plate 104 and a plane mirror 105 are adopted.

【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。
FIG. 4 shows a measurement beam and an S-polarized beam, which are two beams of different wavelengths emitted from the light source 1 and passed through the phase plate 2 in FIG. The measurement light of P-polarized light is split into the reference light which is the reflected light flux of the component, passes through the quarter-wave plate 4 and is reflected in the original direction by the plane mirror 5, and then passes through the quarter-wave plate 4 again and returns to the S-polarized light. Then, the S-polarized reference light passes through the quarter-wave plate 104, is reflected in the original direction by the plane mirror 105, and passes through the quarter-wave plate 104 again. And a state of being returned to the orthogonal polarization beam splitter 3 as polarized light. The arrow X in FIG. 4 indicates the direction of the optical axis of the birefringent crystal of the orthogonal polarization beam splitter 3. Note that the light fluxes incident on the plane mirrors 5, 105 and the light fluxes reflected by the plane mirrors 5, 105 are not actually deviated from each other, but for easy understanding,
In FIG. 4, both light fluxes are expressed by being shifted.

【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。
However, as shown in FIG. 4, when the quarter-wave plate 104 and the plane mirror 105 are adopted instead of the corner cube prism 7 in FIG. 3, the interference between the measurement light and the reference light does not occur. , No longer works as a displacement meter. The reason is as shown in FIG.
It was found from the study by the present inventor that the light flux reflected at 5 is deviated from the original optical path direction in the orthogonal polarization beam splitter 3 due to the birefringence effect of the orthogonal polarization beam splitter 3.

【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。
The cause will be described in detail. As described above, the P-polarized light is transmitted by the orthogonal polarization beam splitter 3
Is an extraordinary ray, and S-polarized light is an ordinary ray of the orthogonal polarization beam splitter 3. As is clear from the above description, there are both cases where the measurement light becomes S-polarized light and enters the orthogonal polarization beam splitter 3, and there is a case where it becomes P-polarized light and enters the orthogonal polarization beam splitter 3. In this way, the measurement light may become an extraordinary ray and enter the orthogonal polarization beam splitter 3. Even in this case, the optical axis of the birefringent crystal of the orthogonal polarization beam splitter 3 is adjusted so that the optical path of the measurement light reflected by the moving plane mirror 5 does not deviate from the original optical path in the orthogonal polarization beam splitter 3. The direction X is set. That is, as described above, the direction X of the optical axis of the birefringent crystal of the orthogonal polarization beam splitter 3 is set to be orthogonal to the direction of the light beam emitted from the light source 1 (see FIG. 4). In the conventional displacement meter shown in FIG. 3, as the reference light, only the S-polarized reference light (that is, the ordinary ray) is incident on the orthogonal polarization beam splitter 3, so that the reference light reflected by the corner cube prism 7 is orthogonal. There is no deviation from the original optical path in the polarization beam splitter 3. However, when the quarter-wave plate 104 and the plane mirror 105 are adopted in place of the corner cube prism 7 in FIG. 3 (see FIG. 4), the quarter-wave plate 104 is reflected by the plane mirror 105 and the quarter-wave plate 104 is reflected. The passed reference light becomes P-polarized light (that is, extraordinary light) and enters the orthogonal polarization beam splitter 3. Since the incident direction is tilted with respect to the direction orthogonal to the direction X of the optical axis set as described above, it becomes P-polarized light and becomes the orthogonal polarization beam splitter 3.
As shown in FIG. 4, the reference light incident on is deviated from the original optical path in the orthogonal polarization beam splitter 3. In this way, the light beam reflected by the plane mirror 105 is deviated from the original optical path direction in the orthogonal polarization beam splitter 3 due to the birefringence effect of the orthogonal polarization beam splitter 3.

【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。
Therefore, in the conventional displacement meter shown in FIG. 3, since the quarter-wave plate 104 and the plane mirror 105 cannot be used in place of the corner cube prism 7, the optical path of the reference light split by the orthogonal polarization beam splitter 3 is used. The length and the optical path length of the measuring light cannot be made equal, and therefore
There is a drawback that the measurement error caused by the fluctuation of the frequency of the light used for the measurement is large.

【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。
When a beam splitter that does not use a birefringent crystal such as a thin film orthogonal polarization beam splitter is used as the orthogonal polarization beam splitter 3,
Since the problem due to the birefringence effect described above does not occur, a quarter cube is used instead of the corner cube prism 7 in FIG.
The wave plate 104 and the plane mirror 105 can be adopted,
The measurement error caused by the fluctuation of the frequency of the light used for the measurement can be reduced. But in this case
The extinction ratio of beam splitters that do not use birefringent crystals such as thin film orthogonal polarization beam splitters is poor compared to beam splitters that use birefringent crystals.
P compared to a beam splitter using a birefringent crystal
The polarization component and the S polarization component cannot be completely separated, and therefore, from this point, the measurement accuracy deteriorates.

【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。
The circumstances explained above are not limited to the displacement meter employing the two-wavelength interferometry method, but also one arbitrary light beam is split into the measurement light and the reference light by the orthogonal polarization beam splitter, and the optical paths of the reference light and the measurement light are divided. The same applies to the displacement meter that measures the change in the difference by the interference between the reference light and the measurement light.

【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。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a beam splitter using a birefringent crystal having a high extinction ratio can be used for splitting the measurement light and the reference light, and a reference optical path optical system can be used. An object of the present invention is to provide a displacement meter with good measurement accuracy, which can make the optical path lengths of the reference light and the measurement light comparable without making the measurement optical path optical system different.

【0036】[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。
In order to solve the above problems, the displacement gauge according to the first aspect of the present invention has at least two displacement sensors which are coaxial or are parallel in a spatially close state.
A light source that emits light fluxes of two or more different wavelengths, and a light flux emitted from the light source of two or more different wavelengths, respectively, are polarized with a first light flux whose polarization plane is a first polarization plane. A second plane of light which is a second plane of polarization orthogonal to the first plane of polarization and a plane of polarization that transmits the light flux of the first plane of polarization and the plane of polarization is A first light splitter that reflects a light beam that is a second plane of polarization;
A measurement optical path optical system that forms an optical path of a measurement light beam, which is one of the first and second light beams of each of the two or more light beams having different wavelengths, together with the first light splitter; A reference optical path optical system for forming an optical path of a reference light beam, which is the other of the first and second light beams of two or more light beams having different wavelengths, together with the first light splitter; With respect to each of the two or more light beams having different wavelengths, a light combining unit for respectively combining the measurement light beam emitted from the measurement optical path optical system and the reference light beam emitted from the reference optical path optical system, and the two or more different ones from each other. With respect to each of the light fluxes of the wavelengths, between the light detection unit that receives the light fluxes combined by the photosynthesis unit, and the optical path of the measurement light flux and the reference light flux based on the output signal of the light detection unit. Light of Signal processing means for obtaining the amount of change in the differential is obtained by the configuration with a. Then, one of the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system receives the first light beam first emitted from the first light splitter and a light beam traveling in the same direction as this light beam. First
A quarter-wave plate, and a first reflector that reflects in the original direction a light beam emitted from the first quarter-wave plate in a direction opposite to the first light splitter, A second reflector that reflects the light beam emitted from the first light splitter for the second time in the original direction. Further, the other of the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system receives the second light flux first emitted from the first light splitter, and has a polarization plane of the first polarization plane. And a second light splitter which transmits a light flux having a polarization plane which is the second polarization plane, and the second light flux which is first emitted from the second light splitter. And a second quarter-wave plate on which a light flux traveling in the same direction as this light flux is incident, and emitted from the second quarter-wave plate in a direction opposite to the second light splitter. A third reflector for reflecting the light flux in the original direction and a fourth reflector for reflecting the light flux emitted from the second light splitter for the second time in the original direction are provided.

【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。
In the displacement meter according to the second aspect of the present invention, a light source for emitting a light beam and the light beam emitted from the light source are polarized with the first light beam whose polarization plane is the first polarization plane. A second plane of light which is a second plane of polarization orthogonal to the first plane of polarization and a plane of polarization that transmits the light flux of the first plane of polarization and the plane of polarization is A measurement in which a first light splitter that reflects a light beam that is a second polarization plane and an optical path of a measurement light beam that is one of the first and second light beams is formed together with the first light splitter. An optical path optical system, a reference optical path optical system that forms the optical path of a reference light beam that is the other of the first and second light beams together with the first light splitter, and a measurement emitted from the measurement optical path optical system. A light combining unit for combining the light flux and the reference light flux emitted from the reference optical path optical system; A signal for obtaining the amount of change in the optical path difference between the optical path of the measurement light beam and the optical path of the reference light beam based on the output signal of the light detection section that receives the light beam combined by the light combining section and the photodetection section. And a processing means. Then, one of the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system receives the first light beam first emitted from the first light splitter and a light beam traveling in the same direction as this light beam. A first quarter-wave plate and a first reflector for reflecting in the original direction a light beam emitted from the first quarter-wave plate in a direction opposite to the first light splitter. And a second reflector that reflects the light beam emitted from the first light splitter for the second time in the original direction. Further, the other of the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system receives the second light flux first emitted from the first light splitter, and has a polarization plane of the first polarization plane. And a second light splitter that transmits a light beam having a polarization plane that is the second polarization plane;
From the second quarter-wave plate and the second quarter-wave plate on which the second light flux first emitted from the light splitter and the light flux traveling in the same direction as this light flux are incident. The second
A third reflector for reflecting the light beam emitted in the direction opposite to the light splitter in the original direction, and a third reflector for reflecting the light beam emitted the second time from the second light splitter in the original direction. 4 reflectors.

【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。
Further, the displacement meter according to the third aspect of the present invention is the displacement meter according to the first or second aspect, wherein the first optical splitter is a beam splitter using a birefringent crystal, The beam splitter reflects the light flux whose polarization plane is the second polarization plane as an ordinary ray, and makes the direction of the optical axis of the birefringent crystal of the beam splitter orthogonal to the direction of the light flux emitted from the light source. The measurement light flux and the reference light flux have substantially the same optical path length.

【0039】[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。
According to the present invention, each of the two or more light fluxes having different wavelengths emitted from the light source is converted by the first light splitter into the first light flux whose polarization plane is the first polarization plane. The polarization plane is split into a second light flux which is a second polarization plane orthogonal to the first polarization plane.

【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。
For convenience of explanation, it is assumed that the first light flux is the measurement light flux and the second light flux is the reference light flux. Further, it is assumed that the measurement optical path optical system includes a first quarter-wave plate, a first reflector, and a second reflector. Further, it is assumed that the reference optical path optical system includes a second light splitter, a second quarter-wave plate, a third reflector and a fourth reflector.

【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。
First, the optical path of the measurement light beam formed by the measurement optical path optical system and the first light splitter will be described.
The first light beam (that is, here, the measurement light beam) first emitted from the first light splitter is circularly polarized through the first quarter-wave plate and then the first reflector. Is reflected in the original direction. The reflected light flux again passes through the first quarter-wave plate to become a light flux whose polarization plane is the second polarization plane and is reflected by the first light splitter. The light beam whose polarization plane is the second polarization plane which is reflected by the first light splitter and is emitted from the first light splitter for the second time is reflected in the original direction by the second reflector, It is again reflected by the first light splitter in the direction of the first reflector. The light beam whose reflected plane of polarization is the second plane of polarization passes through the first quarter-wave plate, becomes circularly polarized light, and then is reflected in the original direction by the first reflector. The reflected circularly polarized light passes through the first quarter-wave plate, and again becomes a light beam having a polarization plane of the first polarization plane and passes through the first light splitter. That is,
The measurement light flux is emitted from the measurement optical path optical system with its polarization plane becoming the first polarization plane.

【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。
Next, the optical path of the reference light beam formed by the reference optical path optical system and the first light splitter will be described. The second light beam (that is, here, the reference light beam) first emitted from the first light splitter is reflected by the second light splitter. The reference light beam reflected by the second light splitter and first emitted from the second light splitter passes through the second quarter-wave plate to become circularly polarized light, and then is converted to the original light by the third reflector. Is reflected in the direction of. The reflected light flux is again the second quarter
By passing through the wave plate, the polarization plane becomes a light flux having the first polarization plane and passes through the second light splitter. The light flux having the first polarization plane, which is the second polarization plane transmitted through the second light splitter and emitted from the second light splitter, is reflected in the original direction by the fourth reflector, It again passes through the second light splitter.
The light flux whose transmitted plane of polarization is the first plane of polarization is
After passing through the half-wave plate to become circularly polarized light, it is reflected in the original direction by the third reflector. The reflected circularly polarized light passes through the second quarter-wave plate to become a light flux whose polarization plane is the second polarization plane again, and is reflected by the second light splitter. A light beam whose reflected polarization plane is the second polarization plane is reflected by the first light splitter. That is, the reference light becomes a light beam whose polarization plane is the second polarization plane and exits from the reference optical path optical system.

【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。
As can be seen from the above description, the measurement light beam has a polarization plane of the first polarization plane and enters the first light splitter, and the measurement light beam has the second polarization plane. There are both cases where it becomes incident on the first light splitter,
As for the reference light flux, only the light flux whose polarization plane is the second polarization plane is incident on the first light splitter.

【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。
Therefore, according to the present invention, even when the beam splitter using the birefringent crystal is used as the first light splitter, the light flux which is the second polarization plane is divided into the first light splitter. Setting so that it becomes an ordinary ray of the optical system (that is, a beam splitter that reflects a light beam whose polarization plane is the second polarization plane as an ordinary ray) is used.
Even if the measurement light flux that has become the light flux (the extraordinary ray of the first light splitter) that is the plane of polarization of is incident on the first light splitter, its optical path is the direction of the original optical path within the first light splitter. The direction of the optical axis of the first light splitter is set so as not to deviate (that is, the direction of the optical axis of the birefringent crystal is made orthogonal to the direction of the light beam emitted from the light source). Therefore, the problem due to the birefringence effect described above does not occur. Therefore, the first
A beam splitter using a birefringent crystal with a high extinction ratio can be used as the optical splitter of
It is possible to relatively completely separate the component of which the polarization plane is and the component of which the polarization plane is the second polarization plane.

【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。
Further, according to the present invention, since the optical path of the measurement light beam and the optical path of the reference light beam are formed as described above, the optical path lengths of the reference light and the measurement light can be made approximately the same.

【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。
As described above, according to the present invention, a beam splitter using a birefringent crystal having a high extinction ratio can be used for splitting the measurement light and the reference light, and the reference light path optical system and the measurement light path optical system can be used. The optical path lengths of the reference light and the measurement light can be made approximately the same without having different configurations, and therefore a displacement meter with high measurement accuracy can be provided.

【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。
The two-wavelength interferometry is adopted in the first aspect of the present invention, whereas only the light flux of any one wavelength is used in the second aspect of the present invention. Is different. However, also in the second aspect of the present invention, similarly to the first aspect of the present invention, a beam splitter using a birefringent crystal having a good extinction ratio for splitting the measurement light and the reference light can be used, The optical path lengths of the reference light and the measurement light can be made approximately the same without making the reference optical path optical system and the measurement optical path optical system different configurations, and therefore a displacement meter with high measurement accuracy can be provided.

【0048】[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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.

【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。
FIG. 1 is a block diagram showing a displacement gauge according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

【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。
This displacement meter, as shown in FIG. 1, is a light beam of two different wavelengths with uniform coaxial phase characteristics (it is not required to be coaxial, but parallel as long as they are spatially close). (Light source with angular frequency ω1 and angular frequency ω2), light source 1, phase plate 2, orthogonal polarization beam splitter (first optical splitter) 3, first quarter wavelength Board 4
Moving plane mirror (first reflector) 5, corner cube prism (second reflector) 6, orthogonal polarization beam splitter (second light splitter) 23, second quarter-wave plate 24 , Fixed plane mirror (third reflector) 25, corner cube prism 26 (fourth reflector), and reflector 8
A dichroic mirror 9 for separating the light fluxes of the two different wavelengths, and wavelength selection filters 10 and 11
, The polarizers 12 and 13, photodetectors (photodetection units) 14 and 15 that detect interference signals at respective wavelengths, and a signal processing system 16 that processes the detected signals and calculates the displacement of the moving plane mirror 5.
It consists of and.

【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。
The phase plate 2 divides each of the two light fluxes emitted from the light source 1 into two light fluxes with substantially equal intensity by the orthogonal polarization beam splitter 3.
Each of the two light beams emitted from the light source 1 is circularly polarized light or linearly polarized light whose polarization plane is inclined by 45 degrees with respect to the paper surface.

【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。
The orthogonal polarization beam splitter 3 transmits each of the light fluxes of the two different wavelengths emitted from the light source 1 and passed through the phase plate 2 as a transmitted light flux of a P-polarized component whose polarization plane is parallel to the paper surface (in this embodiment). In this example, this luminous flux is the measurement luminous flux)
And a reflected light beam of an S-polarized component whose polarization plane is perpendicular to the plane of the paper (in this embodiment, this light beam is a reference light beam), and transmits the P-polarized light beam and reflects the S-polarized light beam. In order to improve the measurement accuracy in such polarization splitting, it is desirable to completely separate the P polarization component and the S polarization component. Therefore, since a beam splitter using a birefringent crystal has a better extinction ratio than a beam splitter using a thin film, a Glan-Taylor type orthogonal polarization beam splitter or a Glan-Thomson type orthogonal polarization beam splitter is used as the orthogonal polarization beam splitter 3. A beam splitter using a birefringent crystal such as is used. And the orthogonal polarization beam splitter 3 is
The S-polarized light beam is reflected as an ordinary ray, and thus the P-polarized light beam is transmitted as an extraordinary ray. The direction of the optical axis of the birefringent crystal of the orthogonal polarization beam splitter 3 is
It is set so as to be orthogonal to the direction of the light flux emitted from the light source 1.

【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。
In this embodiment, the quarter-wave plate 4, the moving plane mirror 5 and the corner cube prism 6 constitute a measurement optical path optical system which forms the optical path of the measurement light beam together with the orthogonal polarization beam splitter 3. There is. The quarter-wave plate 4 is arranged so that the measurement light beam first emitted from the orthogonal polarization beam splitter 3 and the light beam traveling in the same direction as this light beam are incident. The moving plane mirror 5 is arranged so as to reflect the light flux emitted from the quarter-wave plate 4 in the direction opposite to the orthogonal polarization beam splitter 3 in the original direction. The corner cube prism 6 is arranged so as to reflect the light flux emitted from the orthogonal polarization beam splitter 3 for the second time in the original direction.

【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。
In the present embodiment, the orthogonal polarization beam splitter 23, the quarter-wave plate 24, the fixed plane mirror 2 are used.
5 and the corner cube prism 26 constitute a reference optical path optical system that forms the optical path of the reference light beam together with the orthogonal polarization beam splitter 3. The orthogonal polarization beam splitter 23 receives the reference light beam first emitted from the orthogonal polarization beam splitter 3, transmits the P polarized light beam, and reflects the S polarized light beam. Since the P-polarized light beam and the S-polarized light beam are individually incident on the orthogonal polarization beam splitter 23 and the incident light is not divided into the P-polarized component and the S-polarized component, the orthogonal polarization beam splitter 23. For this, it is not always necessary to use a beam splitter using a birefringent crystal having a good extinction ratio, and for example, a thin film orthogonal polarization beam splitter can be used. The quarter-wave plate 24 is arranged so that the reference light beam first emitted from the orthogonal polarization beam splitter 23 and a light beam traveling in the same direction as this light beam are incident. The fixed plane mirror 25 is 4
From the half-wave plate 24 to the orthogonal polarization beam splitter 23
It is arranged so as to reflect the light beam emitted in the direction opposite to that in the original direction. Corner cube prism 26
Are arranged so as to reflect the light flux emitted from the orthogonal polarization beam splitter 23 for the second time in the original direction.

【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。
The reflection mirror 8, the dichroic mirror 9, the wavelength selection filters 10 and 11 and the polarizers 12 and 13 are associated with the luminous fluxes of the two different wavelengths, the measuring luminous flux emitted from the measuring optical path optical system and the reference optical path. It constitutes a light combining unit that combines the reference light beams emitted from the optical system. The wavelength selection filters 10 and 11 are
It is an optical filter that transmits only the light flux of each wavelength,
It is inserted to assist the function of the dichroic mirror 9 that selects only the light flux of a predetermined wavelength.
The polarizers 12 and 13 have a polarization direction of 45 degrees with respect to the paper surface.

【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。
The photodetectors 14 and 15 respectively receive the light fluxes combined by the photosynthesis section for the respective light fluxes of the two different wavelengths.

【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。
The signal processing system 16 includes photodetectors 14 and 1
Based on the output signal of 5 (that is, the interference signal), arithmetic processing is performed according to the well-known principle of the two-wavelength interferometry, and the change amount of the optical path difference between the optical path of the measurement light beam and the optical path of the reference light beam, that is, , The displacement of the moving plane mirror 5 is obtained.

【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。
In the displacement meter shown in FIG. 1 constructed in this way, each of the light fluxes of the two different wavelengths emitted from the light source 1 and passing through the phase plate 2 is converted into a P-polarized component by the orthogonal polarization beam splitter 3. It is divided into a measurement light beam that is a transmitted light beam and a reference light beam that is a reflected light beam of the S-polarized component.

【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。
The P-polarized measuring light transmitted through the orthogonal polarization beam splitter 3 passes through the quarter-wave plate 4 to become circularly polarized light, and then is reflected in the original direction by the moving plane mirror 5. The reflected light flux passes through the quarter-wave plate 4 again to become an S-polarized light flux, which is reflected by the orthogonal polarization beam splitter 3. The reflected S-polarized light is reflected in the original direction by the corner cube prism 6, and then again moved by the orthogonal polarization beam splitter 3 into the moving plane mirror 5.
Is reflected in the direction of. The reflected S-polarized light passes through the quarter-wave plate 4 to become circularly polarized light, and then is reflected in the original direction by the moving plane mirror 5. The reflected circularly polarized light is
After passing through the quarter-wave plate 4, it becomes P-polarized light again, passes through the orthogonal polarization beam splitter 3, and travels toward the reflecting mirror 8.

【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。
On the other hand, the S-polarized reference light reflected by the orthogonal polarization beam splitter 3 is reflected again by the orthogonal polarization beam splitter 23. The reflected reference light is 4
After passing through the half-wave plate 24 to become circularly polarized light, it is reflected in the original direction by the fixed plane mirror 25. The reflected light beam passes through the quarter-wave plate 24 again to become a P-polarized light beam and passes through the orthogonal polarization beam splitter 23. The transmitted P-polarized light is reflected in the original direction by the corner cube prism 26, and then passes through the orthogonal polarization beam splitter 23 again. The transmitted P-polarized light passes through the quarter-wave plate 24 to become circularly polarized light, and then is reflected in the original direction by the fixed plane mirror 25. The reflected circularly polarized light passes through the quarter-wave plate 24 to become S-polarized light again, and is reflected by the orthogonal polarization beam splitter 23. The reflected S-polarized reference light is reflected again by the orthogonal polarization beam splitter 3, is made coaxial with the P-polarized measurement light that has passed through the orthogonal polarization beam splitter 3, and travels to the reflecting mirror 8.

【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。
Coaxial and orthogonal polarization beam splitter 3
The P-polarized measurement light and the S-polarized reference light emitted from are reflected by the reflecting mirror 8 and then separated by the dichroic mirror 9 for each wavelength. The P-polarized measurement light having an angular frequency of ω1 and the S-polarized reference light are transmitted through the dichroic mirror 9 and the wavelength selection filter 10 that transmits only the light beam having an angular frequency of ω1, and the polarizer 12 is used to After the polarization planes are aligned and combined (interfered), the light is received by the photodetector 14. On the other hand, the P-polarized measurement light and the S-polarized reference light having an angular frequency of ω2 are reflected by the dichroic mirror 9, and the angular frequency is ω.
After passing through the wavelength selection filter 11 that transmits only the two light fluxes, the polarization planes of the two light beams are aligned by the polarizer 13 and multiplexed, and then received by the photodetector 15. Photo detector 1
The detection signals output from 4, 15 are arithmetically processed by the signal processing system 16 according to the well-known principle of two-wavelength interferometry,
The displacement amount of the moving plane mirror 5 from which an error due to air fluctuation is removed is obtained.

【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。
As can be seen from the above description, in this embodiment, the measurement light beam is P-polarized and is incident on the orthogonal polarization beam splitter 3, and is S-polarized light is incident on the orthogonal polarization beam splitter 3. Although there are both, as for the reference light flux, only the S-polarized light flux enters the orthogonal polarization beam splitter 3.

【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。
Therefore, according to this embodiment, even when a beam splitter using a birefringent crystal is used as the orthogonal polarization beam splitter 3, the S-polarized light beam is an ordinary ray of the orthogonal polarization beam splitter 3. (That is, a beam splitter that reflects the S-polarized light flux as an ordinary ray is adopted), and the measurement light flux that has become P-polarized light (an extraordinary ray of the orthogonal polarization beam splitter 3) is an orthogonal polarization beam splitter. Three
Incident light on the orthogonal polarization beam splitter 3
The direction of the optical axis of the orthogonal polarization beam splitter 3 is set so as not to deviate from the original optical path direction (that is, the direction of the optical axis of the birefringent crystal is the direction of the light beam emitted from the light source 1). By making them orthogonal to each other), the problem due to the birefringence effect described above does not occur. Therefore, a beam splitter using a birefringent crystal having a high extinction ratio can be used as the orthogonal polarization beam splitter 3, and the P-polarized component and the S-polarized component can be relatively completely separated.

【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。
Further, according to the present embodiment, as described above, since the optical path of the measurement light beam and the optical path of the reference light beam are formed, the optical path lengths of the reference light and the measurement light can be made approximately the same.

【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。
As described above, according to this embodiment, a beam splitter using a birefringent crystal having a high extinction ratio can be used for splitting the measurement light and the reference light, and the reference light path optical system and the measurement light path optics can be used. It is possible to make the optical path lengths of the reference light and the measurement light comparable without making the system different configurations,
Therefore, it is possible to provide a displacement meter with high measurement accuracy.

【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。
Next, a displacement meter according to another embodiment of the present invention will be described.

【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。
FIG. 2 is a block diagram showing a displacement meter according to this embodiment. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【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。
The embodiment shown in FIG. 2 is different from the embodiment shown in FIG. 1 only in the configurations of the light source, the light combining section and the signal processing system.

【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。
In this embodiment, a light source 31, a reflecting mirror 32 and a dichroic mirror 33 are used as the light source instead of the light source 1 in FIG. The light source 31 includes two light beams having different wavelengths (a light beam having an angular frequency of ω1 and a light beam having an angular frequency of ω1).
Two light fluxes) are emitted from spatially different places. The two emitted light beams having different wavelengths are made coaxial by the reflecting mirror 32 and the dichroic mirror 33. The light source 31
For example, a semiconductor laser-excited Nd: YAG laser beam and a second harmonic generated by condensing part of the laser beam into a resonator made of MgO: LiNbO3 (magnesium oxide-doped lithium niobate) crystal And are emitted 2
A wavelength light source can be used. In this case, the light source 31
From, the light of wavelength 1064nm output 150mW, wavelength 53
Light of 2 nm is oscillated with an output of 20 mW.

【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。
Further, in this embodiment, the position where the light beam passing through the phase plate 2 is incident on the orthogonal polarization beam splitter 3 is different from that of the embodiment shown in FIG. The emitted P-polarized measurement light and S-polarized reference light are spatially separated and emitted from the orthogonal polarization beam splitter 3.

【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。
In the present embodiment, the heterodyne method is applied by using the optical combiner and the signal processing system 44 having a configuration different from that of the embodiment shown in FIG.

【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。
That is, in this embodiment, the light combining section combines the reflecting mirrors 34, 35, the acousto-optic elements 36, 37 for changing the optical frequencies by different constant values, and the spatially separated luminous flux. Reflecting mirrors 38, 40 for wave
And orthogonal polarization beam splitters 39 and 41 and polarizers 42 and 43. Polarizer 42,43
Has a polarization direction of 45 degrees with respect to the paper surface. As the acousto-optic element 36.37, for example, PbMoO3 (lead molybdate) driven by a piezoelectric element, or tellurium dioxide, glass, or the like driven by a piezoelectric element can be used.

【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。
The P-polarized measuring light and the S-polarized reference light, which are spatially separated from the orthogonal polarization beam splitter 3 and finally emitted, are reflected by the reflecting mirrors 34 and 35, respectively, and then separated into different acoustic waves. It is incident on the optical elements 36 and 37.
The P-polarized measurement light of each wavelength (that is, each of the angular frequencies ω1 and ω2) is modulated by the acoustooptic device 36 by a constant value, that is, the angular frequency ω3, and the angular frequency ω1 + ω
3 and a P-polarized light beam having an angular frequency ω2 + ω3. At this time, since the diffraction angle of the acousto-optic element 36 varies depending on the wavelength, the measurement light that is a P-polarized light flux with an angular frequency ω1 + ω3 and the measurement light that is a P-polarized light flux with an angular frequency ω2 + ω3 are spatially separated. And enters the orthogonal polarization beam splitters 41 and 39, respectively. Similarly, the S-polarized reference light of each wavelength (that is, each of the angular frequencies ω1 and ω2) is modulated by the acousto-optic element 37 by a constant value, that is, the angular frequency ω4, and the angular frequency ω1 + ω4.
And the S-polarized light beam of angular frequency ω2 + ω4. At this time, since the diffraction angle of the acousto-optic element 37 varies depending on the wavelength, the reference light that becomes the S-polarized light flux of the angular frequency ω1 + ω4 and the reference light that becomes the S-polarized light flux of the angular frequency ω2 + ω4 are spatially separated. And the orthogonal polarization beam splitter 4 after being reflected by the reflected lights 40 and 38, respectively.
It is incident on 1, 39 respectively.

【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。
The measuring light, which is a P-polarized light beam having an angular frequency ω1 + ω3, and the reference light, which is an S-polarized light beam having an angular frequency ω1 + ω4, are coaxial with each other by the orthogonal polarization beam splitter 41, and are polarized by the polarizer 42. After the surfaces are aligned and multiplexed (interfered), the light is received by the photodetector 14. Note that the difference between ω3 and ω4 is appropriately determined, and the detector 14 receives the light beat. Similarly, the measurement light, which is a P-polarized light flux of angular frequency ω2 + ω3, and the reference light, which is an S-polarized light flux of angular frequency ω2 + ω4, are coaxial with each other by the orthogonal polarization beam splitter 39, and are polarized by the polarizer 43. After the surfaces are aligned and multiplexed (interfered), the light is received by the photodetector 15. The detector 15 also receives the beat of light.

【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。
The detection signals output from the photodetectors 14 and 15 are arithmetically processed by the signal processing system 44 in accordance with the well-known principle of the two-wavelength interference method and the principle of the heterodyne method, and the movement is performed by eliminating the error due to the fluctuation of the air. The amount of displacement of the plane mirror 5 is obtained.

【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。
Also in this embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 1, a beam splitter using a birefringent crystal having a good extinction ratio can be used for splitting the measurement light and the reference light, and the reference optical path optics can be used. The optical path lengths of the reference light and the measurement light can be made approximately the same without making the system and the measurement optical path optical system different configurations, and therefore a displacement meter with good measurement accuracy can be provided.

【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。
Although the respective embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.

【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。
For example, in the embodiment shown in FIG. 2, two light fluxes having different wavelengths are produced from a semiconductor laser excitation ring Nd: YAG laser light and a part of the light flux is made of MgO: LiNbO3 (magnesium oxide-doped lithium niobate) crystal. The case of using the second harmonic obtained by condensing on the resonator is explained, but it can be obtained by condensing a part of the semiconductor laser light and its luminous flux on KNbO3 (potassium niobate) crystal. Second harmonics and the like can also be used. Here, if necessary, the oscillation wavelength of the light source may be fixed by using a light absorption line of a molecule, for example, an absorption line of iodine (I 2).

【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。
Further, the plane mirrors 5 and 25 shown in FIGS.
And each of the corner cube prisms 6 and 26 can be replaced by other reflectors such as plane mirrors, corner cube prisms, corner mirrors and right angle prisms.

【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。
Further, the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system are distinguished from each other. For example, FIG. 1 and FIG.
The plane mirror 5 in the inside may be fixed and the plane mirror 25 in FIGS. 1 and 2 may be movable. In this case, the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system are interchanged with respect to the case of the above embodiment. become.

【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。
Further, any one of the plane mirrors 5 and 25 and the corner cube prisms 6 and 26 in FIGS. 1 and 2 may be made movable.

【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。
Further, in the embodiment shown in FIG. 2, the optical combiner and the signal processing system 44 are applied so that the heterodyne method is applied.
However, in the present invention, the photosynthesis unit, the photodetection unit, and the signal processing system may be modified so that the 90-degree phase difference method or the like is applied. Such a modification is apparent from the above description and well-known matters regarding the 90-degree phase difference method and the like.

【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。
Further, in each of the above embodiments, an example of the displacement meter to which the two-wavelength interferometry is applied has been explained, but in the present invention,
The above embodiments may be modified to use three or more light beams different from each other, or may be modified to use only one light beam.

【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。
For example, when only one light beam is used without applying the two-wavelength interference method, FIGS. 1 and 2 may be modified as follows.

【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。
That is, in FIG. 1, instead of the light source 1, a light source which emits only a light flux of an arbitrary wavelength is used, the dichroic mirror 9, the wavelength selection filter 11, the polarizer 13 and the photodetector 15 are removed, and signal processing is performed. The calculation method in the system 16 may be changed. In addition, in FIG.
Instead of the light source 31, the reflecting mirror 32, and the dichroic mirror 33, a light source that emits only a light beam having an arbitrary wavelength is used, the orthogonal polarization beam splitter 39, the polarizer 43, and the photodetector 15 are removed, and calculation in the signal processing system 44 is performed. Change the method.

【0086】[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。
According to the present invention, a beam splitter using a birefringent crystal having a high extinction ratio can be used for splitting the measurement light and the reference light, and the reference light path optical system and the measurement light path optical system are different. It is possible to make the optical path lengths of the reference light and the measurement light comparable without configuring them, and thus,
It is possible to provide a displacement meter with high measurement accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a displacement meter according to an embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a displacement meter according to another embodiment of the present invention.

【図3】従来の変位計を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional displacement meter.

【図4】図3に示す従来の変位計の変形を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the conventional displacement meter shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 4,24 4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 1, 31 Light source 2 Phase plate 3, 23, 39, 41 Orthogonal polarization beam splitter 4, 24 Quarter wave plate 5 Moving plane mirror 6, 7, 26 Corner cube prism 8, 32, 34, 35, 38, 40 Reflection Mirror 9,33 Dichroic mirror 10,11 Wavelength selection filter 12,13,42,43 Polarizer 14,15 Photodetector 16,44 Signal processing system 25 Fixed plane mirror 36,37 Acousto-optic element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A light source that emits at least two light beams having different wavelengths so as to be parallel to each other in a coaxial or spatially close state, and the two or more light beams emitted from the light source. Each of the light fluxes having different wavelengths is divided into a first light flux whose polarization plane is the first polarization plane and a second light flux whose polarization plane is the second polarization plane orthogonal to the first polarization plane. At the same time, a first light splitter which transmits a light beam whose polarization plane is the first polarization plane and reflects a light beam whose polarization plane is the second polarization plane, and the two or more different from each other. A measuring light path optical system that forms an optical path of a measuring light beam, which is one of the first and second light beams of each wavelength, together with the first light splitter, and the two or more different wavelengths. Which is the other of the first and second luminous fluxes of each of the luminous fluxes of A reference light path optical system that forms an optical path of a light beam together with the first light splitter, and a measurement light beam emitted from the measurement light path optical system and the reference light path optical system for each of the two or more light beams having different wavelengths. A light combining unit that combines the reference light beams emitted from the system, and a light detection unit that receives the light beams combined by the light combining unit for each of the two or more light beams having different wavelengths; Signal processing means for obtaining an amount of change in the optical path difference between the optical path of the measurement light beam and the optical path of the reference light beam based on the output signal of the detection section, the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system One of them is a first quarter-wave plate on which the first light beam first emitted from the first light splitter and a light beam traveling in the same direction as this light beam are incident; 1/4 of 1 A first reflector for reflecting the light beam emitted from the wave plate in the direction opposite to the first light splitter in the original direction and a light beam emitted for the second time from the first light splitter A second reflector that reflects light in the direction of the second light flux, wherein the other of the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system is the second light flux first emitted from the first light splitter. And a second light splitter which transmits a light beam whose polarization plane is the first polarization plane and reflects a light beam whose polarization plane is the second polarization plane, and the second light. A second quarter-wave plate on which the second light beam first emitted from the splitter and a light beam traveling in the same direction as this light beam are incident, and from the second quarter-wave plate to the first quarter-wave plate. From the second light splitter, a third reflector that reflects the light beam emitted in the direction opposite to the second light splitter in the original direction; And a fourth reflector that reflects the light flux emitted for the second time in the original direction.
【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。
2. A light source that emits a light flux, and a first light flux whose polarization plane is a first polarization plane and a light flux emitted from the light source that is orthogonal to the first polarization plane. And a second light flux that is a second polarization plane, and transmits a light flux whose polarization plane is the first polarization plane,
A first light splitter that reflects a light beam whose polarization plane is the second polarization plane, and an optical path of a measurement light beam that is one of the first and second light beams is set to the first light beam. A measuring optical path optical system formed together with a splitter, a reference optical path optical system forming an optical path of a reference luminous flux which is the other of the first and second luminous fluxes together with the first optical splitter, and the measuring optical path An optical combining unit that combines a measurement light beam emitted from an optical system and a reference light beam emitted from the reference optical path optical system, a light detecting unit that receives the light beam combined by the light combining unit, and an output of the light detecting unit A signal processing unit that obtains a change amount of an optical path difference between the optical path of the measurement light beam and the optical path of the reference light beam based on a signal, and one of the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system. Was first emitted from the first light splitter A first quarter-wave plate on which the first light flux and a light flux traveling in the same direction as the first light flux are incident, and a side opposite to the first light splitter from the first quarter-wave plate. A first reflector that reflects the light beam emitted in the original direction in the original direction, and a second reflector that reflects the second light beam emitted from the first light splitter in the original direction. In the other of the measurement optical path optical system and the reference optical path optical system, the second light flux first emitted from the first light splitter is incident, and the polarization plane is the first polarization plane. And a second light splitter which transmits a light flux having a polarization plane which is the second polarization plane, and the second light flux which is first emitted from the second light splitter. And a second quarter-wave plate on which a light beam traveling in the same direction as this light beam is incident, and from the second quarter-wave plate The third reflector for reflecting the light beam emitted in the direction opposite to the second light splitter in the original direction, and the light beam emitted for the second time from the second light splitter in the original direction And a fourth reflector that reflects the displacement.
【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。
3. The first light splitter is a beam splitter using a birefringent crystal, and the beam splitter reflects a light beam whose polarization plane is the second polarization plane as an ordinary ray, The optical path length of the birefringent crystal of the splitter is orthogonal to the direction of the light beam emitted from the light source, and the optical path lengths of the measurement light beam and the reference light beam are substantially the same. Displacement meter according to 2.
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