(57)【要約】【課題】偏光分離型干渉計の光構成部品を削減し、低コスト化、調整簡易化を図ること。【解決手段】光源１０２からの出射光を測定光と基準光に分岐し、測定光を反射ミラーで反射させた光と基準光とを、第１の偏光ビームスプリッタ１０５で偏光分離して干渉させる偏光分離型干渉計において、測定光の透過光と基準光の反射光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタ１０６を、その反射面が基準位置に対して入射光軸を中心に４５度回転させた方向に向けて配置し、測定光の反射光と基準光の透過光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタ１０７を、その反射面が基準位置に対して入射光軸を中心に４５度回転させた方向に向けて配置し、測定光と基準光の干渉光である、第２の偏光ビームスプリッタ及び第３の偏光ビームスプリッタの出力を光検出する。【選択図】図１
2010151572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの出射光を測定光と基準光に分岐し、前記測定光を反射ミラーで反射させた光と前記基準光との互いに直交する偏光成分を、第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離して干渉させ、それぞれ干渉した光を検出する偏光分離型干渉計の偏光分離部であって、
前記偏光分離部は、前記第１の偏光ビームスプリッタにおける前記測定光の透過光と前記基準光の反射光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１の偏光ビームスプリッタにおける前記測定光の反射光と前記基準光の透過光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタとを有し、
前記第２の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記基準光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、
前記第３の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記測定光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置されている、
ことを特徴とする偏光分離型干渉計の偏光分離部。
【請求項２】
光源からの出射光を測定光と基準光に分岐し、前記測定光を反射ミラーで反射させた光と前記基準光との互いに直交する偏光成分を第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離して干渉させ、それぞれ干渉した光を検出する偏光分離型干渉計であって、
前記偏光分離型干渉計は、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の透過光と前記基準光の反射光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の反射光と前記基準光の透過光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタとを有し、
前記第２の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記基準光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、
前記第３の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記測定光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、
前記測定光と前記基準光との干渉光である、前記第２の偏光ビームスプリッタ及び第３の偏光ビームスプリッタの、透過光か反射光の少なくともいずれか一方の光を検出する光検出器を有する、
ことを特徴とする偏光分離型干渉計。
【請求項３】
光源からの出射光を測定光と基準光に分岐し、前記測定光を測定対象物に固定した反射ミラーで反射させた光と、前記基準光の互いに直交する偏光成分とを、第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離して干渉させ、その干渉光の光検波出力に基づいて前記測定対象物の変位量を測定する偏光分離干渉計型測長器であって、
前記偏光分離干渉計型測長器は、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の透過光と前記基準光の反射光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の反射光と前記基準光の透過光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタとを有し、
前記第２の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記基準光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、
前記第３の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記測定光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、
前記測定光と前記基準光との干渉光である、前記第２の偏光ビームスプリッタ及び前記第３の偏光ビームスプリッタの出力を光検出して、その検出出力を演算処理することにより、前記測定対象物の変位量を得る、
ことを特徴とする偏光分離干渉計型測長器。
【請求項４】
前記光源はレーザ光源であって、振幅が等しく互いに直交するＨ偏光成分とＶ偏光成分からなる、４５度の直線偏光で出射する、
ことを特徴とする請求項１記載の偏光分離型干渉計の偏光分離部または請求項２記載の偏光分離型干渉計または請求項３記載の偏光分離干渉計型測長器。
【請求項５】
前記第１の偏光ビームスプリッタは、その反射面が、前記測定光のＨ偏光成分のみを前記第２の偏光ビームスプリッタの方向へ透過すると共にＶ偏光成分のみを前記第３の偏光ビームスプリッタの方向へ反射し、前記基準光のＨ偏光成分のみを前記第３の偏光ビームスプリッタの方向へ透過すると共にＶ偏光成分のみを前記第２の偏光ビームスプリッタの方向へ反射する方向に向くように配置される、
ことを特徴とする請求項１記載の偏光分離型干渉計の偏光分離部または請求項２記載の偏光分離型干渉計または請求項３記載の偏光分離干渉計型測長器。
【請求項６】
前記光源からの出射光を測定光と基準光に分岐する無偏光ビームスプリッタを有し、
前記測定光を前記反射ミラーで反射させλ／４板で透過させた測定光と前記基準光とを、前記第１の偏光ビームスプリッタに入射し、前記測定光と前記基準光の互いに直交する偏光成分を、前記第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離する、
ことを特徴とする請求項２記載の偏光分離型干渉計または請求項３記載の偏光分離干渉計型測長器。
【請求項７】
前記光源からの出射光を測定光と基準光に分岐する第４の偏光ビームスプリッタを有し、
前記測定光を前記反射ミラーで反射させλ／２板で透過させた測定光と、前記基準光をλ／４板で透過させた光とを、前記第１の偏光ビームスプリッタに入射し、前記測定光と前記基準光の互いに直交する偏光成分を、前記第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離する、
ことを特徴とする請求項２記載の偏光分離型干渉計または請求項３記載の偏光分離干渉計型測長器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分解能の変位計測等に応用される偏光分離型干渉計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変位計測において高分解能が要求される測定器等に応用される干渉計としては、レーザ光源の出射光を測定光と基準光とに分岐し、測定対象に設置した反射器で反射させた測定光をλ／４板（１／４波長板）を透過させた光と、基準光とをそれぞれ第１の偏光ビームスプリッタで透過光と反射光とに偏光分離し、その後段に設置する第２、第３の偏光ビームスプリッタで、測定光と基準光との干渉光を光検出する構成等が知られている。
ここで、第１の偏光ビームスプリッタで透過または反射される測定光と基準光の各成分は、互いに直交する偏光成分からなる。このため、第１の偏光ビームスプリッタの透過光または反射光から、第２、第３の偏光ビームスプリッタで干渉信号を抽出するためには、第２、第３の偏光ビームスプリッタの入射側にそれぞれの光軸に対して２２.５度回転させたλ／２板（１／２波長板）を挿入し、測定光と基準光の各成分の偏光状態を共に４５度回転させ、第２、第３の偏光ビームスプリッタで測定光と基準光の各成分を等分すると共に、偏光状態を一致させる必要があった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５３３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の偏光分離型の干渉計は多数の高額な光学部品から構成されるため高価であり、また、光学部品を光軸に対して正確に配置すると共に、λ／２板の回転角の調整が必要であり、さらに、構造も大きいものであった。
よって、より安価で調整が容易で小型化した構成とするために、少しでも部品点数を減らすことが要求されていた。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、光部品点数を削減することにより、安価で調整が容易で小型化することが可能な偏光分離型干渉計及び偏光分離型干渉方式による測長器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するため、光源からの出射光を測定光と基準光に分岐し、前記測定光を反射ミラーで反射させた光と前記基準光との互いに直交する偏光成分を、第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離して干渉させ、それぞれ干渉した光を検出する偏光分離型干渉計の偏光分離部であって、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の透過光と前記基準光の反射光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１の偏光ビームスプリッタにおける前記測定光の反射光と前記基準光の透過光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタとを有し、前記第２の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記基準光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、前記第３の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記測定光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、光源からの出射光を測定光と基準光に分岐し、前記測定光を反射ミラーで反射させた光と前記基準光との互いに直交する偏光成分を第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離して干渉させ、それぞれ干渉した光を検出する偏光分離型干渉計であって、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の透過光と前記基準光の反射光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の反射光と前記基準光の透過光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタとを有し、前記第２の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記基準光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、前記第３の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記測定光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、前記測定光と前記基準光との干渉光である、前記第２の偏光ビームスプリッタ及び第３の偏光ビームスプリッタの、透過光か反射光の少なくともいずれか一方の光を検出する光検出器を有することを特徴とする。
【０００８】
また、光源からの出射光を測定光と基準光に分岐し、前記測定光を測定対象物に固定した反射ミラーで反射させた光と、前記基準光の互いに直交する偏光成分とを、第１の偏光ビームスプリッタでそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離して干渉させ、その干渉光の光検波出力に基づいて前記測定対象物の変位量を測定する偏光分離干渉計型測長器であって、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の透過光と前記基準光の反射光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタにおける前記測定光の反射光と前記基準光の透過光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタとを有し、前記第２の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記基準光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、前記第３の偏光ビームスプリッタは、入射光の反射方向が前記測定光の第１の偏光ビームスプリッタでの反射光のみを反射する基準方向に対して、前記入射光の光軸を中心に左右どちらかに４５度回転させて配置され、前記測定光と前記基準光との干渉光である、前記第２の偏光ビームスプリッタ及び前記第３の偏光ビームスプリッタの出力を光検出して、その検出出力を演算処理することにより、前記測定対象物の変位量を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測定光と基準光とを、第１の偏光ビームスプリッタで互いに直交する偏光成分毎にそれぞれ透過光と反射光とに偏光分離した光から、測定光と基準光との干渉光を抽出するために、従来、第２、第３の偏光ビームスプリッタの前段に光軸に対して２２．５度回転させて挿入していたλ／２板が不要となる。
すなわち、２枚必要であったλ／２板の部品を削減することができるため、コストの削減ができる。さらに、第１の偏光ビームスプリッタの２つの出力面に接したＶ形の溝などに第２、第３の偏光ビームスプリッタを設置すれば、λ／２板、第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタに対する位置調整と、λ／２板の回転角の調整が不要となることにより調整工程の簡易化と、部品点数の削減による小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る偏光分離型干渉計の構成を示した図である。
偏光分離型干渉計１００は、例えば、測定対象２００における入射光または反射光の光軸方向の変位を測定する際などに用いられる。
偏光分離型干渉計１００は、筐体１０１及び筐体１０１に配設された光源１０２と、無偏光ビームスプリッタ１０３、λ／４板１０４、第１の偏光ビームスプリッタ１０５、第２の偏光ビームスプリッタ１０６、第３の偏光ビームスプリッタ１０７及び光検出器１０８乃至１１１等を含んで構成されている。
測定対象２００は、偏光分離型干渉計１００と離れた位置に配置され、測定対象２００には反射ミラー２０１が設置されている。
【００１１】
光源１０２には例えば干渉性の良いレーザ光源を用いる。高分解能で安定した測定精度を確保するためには、発振周波数を安定化したヘリウムネオンレーザ等が適している。
無偏光ビームスプリッタ１０３は、入射光の偏光状態に依存せずに２方向に等しい光強度で分岐するものである。
反射ミラー２０１は、開き角を９０度とした２枚の反射部を備えた折りかえし形のミラーから構成されており、反射光を入射方向と平行かつ逆方向に出射するものである。反射ミラー２０１は、機能的に同等なコーナープリズム等でもよい。
λ／４板１０４は直線偏光を円偏光に変換するものである。すなわち、λ／４板１０４の透過光は互いに直交する偏光成分間で９０度（π／２）の位相差を持つ状態となる。
第１、第２、第３の偏光ビームスプリッタ１０５、１０６、１０７は互いに直交するＨ偏光成分とＶ偏光成分とに分岐するものである。偏光ビームスプリッタ１０５、１０６、１０７は、Ｈ偏光成分を透過し、Ｖ偏光成分を反射するものとする。図１において、偏光ビームスプリッタ１０５は正立方体の一面を真上から見た形状を示し、偏光ビームスプリッタ１０６および１０７は正立方体の隣り合う２面の間の一辺を臨む方向から見た形状を示す。
光検出器１０８乃至１１１は入射した光を光電変換するもので、フォトダイオード（ＰＤ）等を用いる。図１において、光検出器１０８及び１１０は円筒形の光検出器を横方向から見た形状を示し、光検出器１０９及び１１１は上方向４５度から見た形状を示す。
【００１２】
次に、第１の実施の形態における偏光分離型干渉計１００の動作について図２を用いて説明する。
光源１０２から出射した光Ｌ１は無偏光ビームスプリッタ１０３の反射面に対して４５度の直線偏光に配置する。この状態では振幅が等しく互いに直交するＨ偏光成分（Ｌ１Ｈ）とＶ偏光成分（Ｌ１Ｖ）からなる（図３における数式１）。
ここで、図３におけるＥ1は光の電界強度、ωは光の角周波数である。
光Ｌ１は無偏光ビームスプリッタ１０３で透過成分Ｌ２と反射成分Ｌ４とに等分岐される。分岐されたそれぞれの成分は４５度の直線偏光であり、振幅が等しく互いに直交するＨ偏光成分とＶ偏光成分からなる。ビームスプリッタは光の電力を等分（１／２）するので、電界強度Ｅ２は図３における数式２のとおりになる。
【００１３】
無偏光ビームスプリッタ１０３を透過した光Ｌ２は測定光として、反射ミラー２０１で反射し、λ／４板１０４に入射する（同数式３）。測定光Ｌ２はλ／４板で４５度の直線偏光から円偏光の光Ｌ３に変換され、第１の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する（同数式４）。
一方、無偏光ビームスプリッタ１０３で反射した光Ｌ４は、基準光として第１の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する（同数式５）。
ここで、光Ｌ４のＨ偏光成分Ｌ４H及びＶ偏光成分Ｌ４ＶがＳｉｎになっているのは無偏光ビームスプリッタ１０３で反射した光が（−π／２）の位相シフトが加わるためである。
また、数式３及び数式４のＣｏｓおよびＳｉｎの位相項Δθは、測定光が無偏光ビームスプリッタ１０３の分岐点Ａから反射ミラー２０１を経由して第１の偏光ビームスプリッタ１０５の合波点Ｂとの間の光路長と、基準光が前記Ａ点から前記Ｂ点に至る光路長との差による位相差（Δθ）を表したものである。したがって、基準光を表す数式５では位相項を０とした。
【００１４】
第１の偏光ビームスプリッタ１０５に入射した測定光Ｌ３のＨ偏光成分Ｌ３Ｈは第２の偏光ビームスプリッタ１０６側に透過し、Ｖ偏光成分Ｌ３Ｖは第３の偏光ビームスプリッタ１０７側に（−π／２）の位相シフトが加わって反射される。
一方、第１の偏光ビームスプリッタ１０５に入射した基準光Ｌ４のＨ偏光成分Ｌ４Ｈは第３の偏光ビームスプリッタ１０７側に透過し、Ｖ偏光成分Ｌ４Ｖは第２の偏光ビームスプリッタ１０６側に（−π／２）の位相シフトが加わって反射される。
すなわち、第２のビームスプリッタ１０６の入射光Ｌ５は、測定光のＨ偏光成分Ｌ３Ｈと、基準光のＬ４Ｖに（−π／２）の位相シフトが加わったＶ偏光成分からなるものである。また、第３のビームスプリッタ１０７の入射光Ｌ６は測定光Ｌ３Ｖに（−π／２）の位相シフトが加わったＶ偏光成分と、基準光のＨ偏光成分Ｌ４Ｈからなるものである（同数式７、８）。
【００１５】
ここで、第１のビームスプリッタ１０５の２つの出射光Ｌ５Ｈ、Ｌ５Ｖは互いに直交するＨ偏光成分とＶ偏光成分であるため、第２のビームスプリッタ１０６をＨ偏光成分かＶ偏光成分のいずれか一方のみを透過するような、通常の紙面対して平行な方向に配置した場合には、各偏光成分がそのまま分岐されるだけで、干渉信号を得ることができない。
第１のビームスプリッタ１０５の２つの出射光Ｌ６Ｈ、Ｌ６Ｖについても同様である。
【００１６】
そこで、本実施の形態においては、第２ビームスプリッタ１０６を、Ｖ偏光成分のみを反射する方向、すなわち、図１及び図２において、反射光軸が紙面に平行で上下方向から、紙面に平行で左右方向の光Ｌ５の入射光軸を中心に４５度回転させた方向に配置し、第３ビームスプリッタ１０７を、Ｖ偏光成分のみを反射する方向、すなわち、反射光軸が紙面に平行で左右方向から、紙面に平行で上下方向の光Ｌ６の入射光軸を中心に４５度回転させた方向に配置している。
図４、図５に第２、第３の偏光ビームスプリッタの配置方向を示す。図４は図２の第２の偏光ビームスプリッタ１０６を入射光の進行方向と逆方向(図面の右方向)から見た図であり、図５は図２の第３の偏光ビームスプリッタ１０７を入射光の進行方向と逆方向(図面の上方向)から見た図である。
したがって、光源１０２からの出射光の光軸方向をＯ１で示すと、Ｌ５及びＬ６の光軸Ｏ２，Ｏ３は紙面に垂直で、裏面から表面に向かっている。
ここで、光検出器１０８及び１１０の円形の表示は円筒形の光検出器を背後から見た形状、光検出器１０９及び１１１の方形の表示は光検出器を側面から見た形状を表している。
【００１７】
すなわち、図４に示すように、第２の偏光ビームスプリッタ１０６は、その反射面が、基準光Ｌ４の第１の偏光ビームスプリッタ１０５での反射光のみを反射する基準位置（図４に想像線イで示す）に対して、入射光軸Ｏ２を中心に４５度回転させた方向に向けて配置されている。
このように配置することで、第１の偏光ビームスプリッタ１０５の出射光Ｌ５の基準光成分及び測定光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ１０６に対して４５度の角度を持って入射する。
ここで、第２の偏光ビームスプリッタ１０６が４５度回転後に入射するＬ５の測定光成分及び基準光成分を、Ｈ偏光成分（Ｌ５ＭＨ、Ｌ５ＲＨ）とＶ偏光成分（Ｌ５ＭＶ、Ｌ５ＲＶ）に分解して表示する（同数式９、１０）。したがって、第２の偏光ビームスプリッタ１０６の光軸Ｏ２側に透過する成分はＬ５ＭＨ、Ｌ５ＲＨに、光軸Ｏ４側に反射する成分はＬ５ＭＶ、Ｌ５ＲＶになる。
なお、各偏光成分の添え字Ｍは測定光成分を、Ｒは基準光成分を表し、４５度回転後の各成分の位相シフトは測定光のＨ偏光成分（Ｌ５ＭＨ）を基準にした。
【００１８】
同様に、図５に示すように、第３の偏光ビームスプリッタ１０７は、その反射面が、測定光Ｌ３の第１の偏光ビームスプリッタ１０５での反射光のみを反射する基準位置（図５に想像線ロで示す）に対して、入射光軸Ｏ３を中心に４５度回転させた方向に向けて配置されている。
このように配置することで、第１の偏光ビームスプリッタ１０５の出射光Ｌ６の基準光成分及び測定光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ１０７に対して４５度の角度を持って入射する。
ここで、第３の偏光ビームスプリッタ１０７が４５度回転後に入射するＬ６の測定光成分及び基準光成分を、Ｈ偏光成分（Ｌ６ＲＨ、Ｌ６ＭＨ）とＶ偏光成分（Ｌ６ＲＶ、Ｌ６ＭＶ）に分解して表示する（同数式１１、１２）。したがって、第３の偏光ビームスプリッタ１０７の光軸Ｏ３側に透過する成分はＬ６ＲＨ、Ｌ６ＭＨに、光軸Ｏ５側に反射する成分はＬ６ＲＶ、Ｌ６ＭＶになる。
なお、４５度回転後の各成分の位相シフトは基準光のＨ偏光成分（Ｌ６ＲＨ）を基準にし、数式７乃至１２のＥ３は、数式２のＥ２と同様ビームスプリッタでの等分によるものである（同数式６）。
【００１９】
第２、第３の偏光ビームスプリッタ１０６、１０７を４５度回転させたことにより、第２の偏光ビームスプリッタ１０６は、入射光成分のＨ偏光成分（Ｌ７Ｍ、Ｌ７Ｒ）を透過し（同数式１４、１５）、偏光方向が一致して干渉効果による光検出が可能な光Ｌ７になり（同数式１６）、Ｖ偏光成分（Ｌ８Ｍ、Ｌ８Ｒ）を反射して（同数式１７、１８）、同様に光Ｌ８になる（同数式１９）。
同様に、第３の偏光ビームスプリッタ１０７は、入射光成分のＨ偏光成分（Ｌ９Ｍ、Ｌ９Ｒ）を透過し（同数式２０、２１）、Ｖ偏光成分（Ｌ１０Ｍ、Ｌ１０Ｒ）を反射して（同数式２３、２４）、偏光方向が一致して干渉効果による光検出が可能なＬ９、Ｌ１０になる（同数式２２、２５）。
ここで、数式１４乃至２５のＥ4は、数式２のＥ２と同様ビームスプリッタでの等分によるものである（同数式１３）。
【００２０】
光検出器１０８、１０９に入射するそれぞれの干渉光信号Ｌ７及びＬ８は、光検出器で２乗検波して、出力信号３０１、３０２になる（図６における数式２６、２７）。ここで、数式２６乃至２８におけるｋは光電変換係数であり、Ｄ７Ｍ、Ｄ７Ｒ、Ｄ８Ｍ、Ｄ８Ｒは第２の偏光ビームスプリッタ１０６を通過した測定光および基準光の直接検波成分で、その振幅は全て等しいとした（同数式２８）。
光検出器１０８、１０９の出力信号３０１、３０２は減算回路３０５に入力され、これらの差の信号３０７が得られる（同数式２９）。すなわち、干渉光Ｌ５の測定光と基準光との位相差に起因するＣｏｓ（Δθ）の成分が得られる。数式２９の係数Ｉｏは数式３０に示すように、光源１０２の出力電力Ｐｏに比例する電流成分を表し、Ｃｏｓ（２ωｔ＋Δθ）の項は光の周波数が２倍の成分なので省略した。
同様に、光検出器１１０、１１１の出力信号３０３、３０４は減算回路３０６に入力され、これらの差の信号３０８が得られる。すなわち、干渉光Ｌ６の測定光と基準光との位相差に起因するＳｉｎ（Δθ）の成分が得られる（同数式３１乃至３４）。
これら２つの減算回路３０５、３０６出力信号から、演算回路３０９における演算処理により、例えば、測定対象２００の変位量等が算出されることとなる。
この結果は、従来の２枚のλ／２板を用いる構成と全く同一である。
【００２１】
本実施の形態では、干渉光のＨ偏光成分Ｌ７、Ｌ８の検出信号及び、Ｖ偏光成分Ｌ９、Ｌ１０の検出信号をそれぞれ減算する処理を行っているが、この減算処理は光源２０１の振幅雑音を抑圧し、最良の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）で動作させるためである。なお、構成を簡略化するためには、干渉光のＨ偏光成分Ｌ７、Ｌ８の内のいずれか一方と、Ｖ偏光成分Ｌ９、Ｌ１０の内のいずれか一方の検出信号をそのまま演算回路３０９に入力する構成でもよい。
【００２２】
上述したように、本実施の形態によれば、第２の偏光ビームスプリッタ１０６を、その反射面が、基準光Ｌ４の第１の偏光ビームスプリッタ１０５での反射光のみを反射する基準位置に対して、反射面に入射される入射光軸Ｏ２を中心に４５度回転させた方向に向けて配置し、また、第３の偏光ビームスプリッタ１０７を、その反射面が、測定光Ｌ３の第１の偏光ビームスプリッタ１０５での反射光のみを反射する基準位置に対して、反射面に入射される入射光軸Ｏ３を中心に４５度回転させた方向に向けて配置することで、測定光と基準光の干渉信号を得ることができる。
すなわち、従来、測定光と基準光の干渉信号を得るために、第２、第３の偏光ビームスプリッタの前段にλ／２板を配置していたが、この２枚のλ／２板を削減することが可能となる。これにより、干渉計としてのコストが削減でき、また、第１の偏光ビームスプリッタの２つの出力面に接したＶ形の溝などに第２、第３の偏光ビームスプリッタを設置すれば、λ／２板、第１、第２、第３の偏光ビームスプリッタに対する位置調整と、λ／２板の回転角の調整が不要となることにより調整工程が簡易化でき、さらに、部品点数の削減により小型化が可能となる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、最初に無偏光ビームスプリッタで測定光と基準光に分岐し、測定対象で反射させ、λ／４板を透過させた測定光と、基準光とを第１の偏光ビームスプリッタで偏光分離したが、無偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタ、λ／４板等の構成は本実施の形態に限られるものではない。例えば、測定光の光路に配置したλ／４板は、光源を測定光と基準光に分離する無偏光ビームスプリッタと第１の偏光ビームスプリッタとの間の基準光の光路に配置しても良い。また、光源から無偏光ビームスプリッタへの入射光軸は、基準光の光軸としても良い。さらに、レーザ出射光を第4の偏光ビームスプリッタで分離した測定光を測定対象に反射させλ／２板を透過させ、基準光をλ／４板を透過させたものを、第１の偏光ビームスプリッタで偏光分離する構成など、別異の構成でもよい。
【００２４】
また、本実施の形態では、測定対象に反射ミラーを配置させ、測定光を反射ミラーで反射させることによって測定対象の変位量を測定する構成としたが、本発明の偏光分離型干渉計の用途はこれに限られるものではなく、測定対象の屈折率変化の測定など、多種多様な用途に利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態における偏光分離型干渉計の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における偏光分離型干渉計の光路を示す説明用図である。
【図３】本発明の実施の形態における偏光分離型干渉計の第１の偏光ビームスプリッタ出力までの各光路の偏光成分の数式を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における第２の偏光ビームスプリッタの配置方向を示す説明用図である。
【図５】本発明の実施の形態における第３の偏光ビームスプリッタの配置方向を示す説明用図である。
【図６】本発明の実施の形態における偏光分離型干渉計の第１の偏光ビームスプリッタ出力以後の各光路の偏光成分の数式を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０２……光源、１０３……無偏光ビームスプリッタ、１０４……λ／４板、１０５〜１０７……偏光ビームスプリッタ、１０８〜１１１……光検出器、２０１……反射ミラー、３００……演算処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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