(57)【要約】【課題】  本発明は光源からの光の波長を安定化させることが可能な光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の光源装置は、光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部と、前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部と、前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部と、光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子と、第１検出部と、第２検出部が検出した光強度とを用いて光の波長変化を求める演算部と、光の波長を制御する制御部と、を有する光源装置であって、前記第２検出部は前記光分割面または前記光分割面と同じ構成の他の光分割面を透過した光の強度を検出する検出器と、前記光分割面または前記他の光分割面を反射した光の強度を検出する検出器を含むことを特徴とする。【選択図】  図１
2014123669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部と、
前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部と、
前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部と、
光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子と、
前記第１検出部により検出した光強度と、前記第２検出部により検出した光強度とを用いて前記波長基準部を透過した前記光源からの光の波長変化を求める演算部と、
前記演算部で求めた波長変化に基づいて、前記光源からの光の波長を制御する制御部と、
を有する光源装置であって、
前記第２検出部は前記光分割面または前記光分割面と同じ構成の他の光分割面を透過した光の強度を検出する検出器と、前記光分割面または前記他の光分割面を反射した光の強度を検出する検出器を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部と、
前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部と、
前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部と、
光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子と、
前記第１検出部により検出した光強度と、前記第２検出部により検出した光強度とを用いて前記波長基準部を透過した前記光源からの光の波長変化を求める演算部と、
前記演算部で求めた波長変化に基づいて、前記光源からの光の波長を制御する制御部と、
を有する光源装置であって、
前記第１検出部に入射する光、及び、前記第２検出部に入射する光は前記光分割面を透過し、前記光分割面を反射していることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記光源からの光を透過光と反射光とに分割する反射膜が形成されたビームスプリッタであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光学素子を透過した光を全反射して折り返し前記光学素子に再び入射させるプリズムを有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光学素子を反射した光を全反射して折り返し前記光学素子に再び入射させるプリズムを有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記波長基準部は、ガスセルからなり、
該ガスセルを透過した光を用いて、前記演算部は前記光源からの光の波長変化を求めることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
光源と、
前記光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部と、
前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部と、
前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部と、
光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子と、
前記第１検出部により検出した光強度と、前記第２検出部により検出した光強度とを用いて前記波長基準部を透過した前記光源からの光の波長変化を求める演算部と、
前記演算部で求めた波長変化に基づいて、前記光源からの光の波長を制御する制御部と、
を有する光源装置であって、
前記第２検出部は、前記光分割面により前記第２検出部に入射する光に分割された光が、前記光分割面と同じ構成の他の光分割面を透過した光の強度を検出する検出器と、前記他の光分割面を反射した光の強度を検出する検出器を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部と、
前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部と、
前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部と、
光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子と、
前記光分割面により前記第２検出部に入射する光に分割された光を全反射して折り返し前記光学素子に再び入射させるプリズムと、
前記第１検出部により検出した光強度と、前記第２検出部により検出した光強度とを用いて前記波長基準部を透過した前記光源からの光の波長変化を求める演算部と、
前記演算部で求めた波長変化に基づいて、前記光源からの光の波長を制御する制御部と、
を有する光源装置であって、
前記第２検出部は、前記プリズムにより前記光学素子に再び入射した光が、前記光分割面を透過した光の強度を検出する検出器と、前記光分割面を反射した光の強度を検出する検出器を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項９】
光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部を有する光源装置を制御する制御方法であって、
前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部により検出した光強度と、前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部により検出した光強度とを用いて前記波長基準部を透過した前記光源からの光の波長変化を求める演算ステップと、
前記演算ステップで求めた波長変化に基づいて、前記光源からの光の波長を制御する制御ステップと、
を有する制御方法であって、
前記光源装置には光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子を有し、
前記第２検出部は、前記光分割面または前記光分割面と同じ構成の他の光分割面を透過した光の強度を検出する検出器と、前記光分割面または前記他の光分割面を反射した光の強度を検出する検出器を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部を有する光源装置を制御する制御方法であって、
前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部により検出した光強度と、前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部により検出した光強度とを用いて前記波長基準部を透過した前記光源からの光の波長変化を求める演算ステップと、
前記演算ステップで求めた波長変化に基づいて、前記光源からの光の波長を制御する制御ステップと、
を有する制御方法であって、
前記光源装置には光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子を有し、
前記第１検出部に入射する光、及び、前記第２検出部に入射する光は前記光分割面を透過し、前記光分割面を反射していることを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
参照面と被検物の表面との間の距離を計測することで前記被検物の形状を計測する形状計測装置であって、
請求項１から８のうちいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を２つの光に分割して、一方の光を前記参照面に入射させ、他の光を前記被検物の表面に入射させ、前記参照面からの光と前記被検物の表面からの光との干渉光を生成する光学系と、
前記干渉光を検出する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部で検出された干渉光に基づいて、前記参照面と前記被検物の表面との間の距離を算出する算出部と、
を有することを特徴とする形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源装置に関する。さらに詳しくは、光源装置から射出される光の波長を安定化させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度な測長干渉計のためのレーザ光源や、光波長多重通信の一つであるＤＷＤＭ方式の光通信用に用いられる半導体レーザ等の用途のために、高精度な光源装置が開発されている。ここでいう高精度な光源装置とは、光源からの光の波長を安定化するための装置を備えた光源装置のことである。
【０００３】
一般に光源装置は、波長が安定化される光源と、光源からの光の波長変化を光強度変化に変換する波長弁別器と、波長弁別器からの光を検出して光強度を電気信号に変換する光検出器と、を有している。さらに光源装置は、光検出器で検出された電気信号から変調変化（波長誤差とも言う）を演算する演算器を有している。
【０００４】
さらに、演算器で求めた波長誤差の信号から光源の波長を制御するための制御信号を求める制御部と、制御信号に基づき光源の波長を変更する波長変更器を有する。このようにして光源の波長を安定化させている光源装置が特許文献１に記載されている。
【０００５】
また、光源装置の安定化方式には誤差信号の生成過程において波長変調を伴う方式（変調方式）と、波長変調を必要としない方式（非変調方式）がある。非変調方式は、変調方式と比較して光源の簡易化、低コスト化が容易である。光通信用の半導体レーザなどに用いられている光源装置が特許文献２に記載されている。
【０００６】
光源装置は、光源からの光を、光源装置から出力される光と、波長を安定化させるために用いる光とにハーフミラーを用いて分割する。光源を安定化するために用いる光はさらに、波長弁別器を透過して光検出器に入射する光と別の光検出器に直接入射する光とにビームスプリッタを用いて分割する。
【０００７】
分割した２つの光の強度をそれぞれ検出することで、光源自身の出力が変化（光強度変化）しても波長弁別器を通過した光の透過率の変化を知ることができる。そのため、波長弁別器を透過した光の透過率の変化から波長変化を計測でき、求めた波長変化から波長変更器を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−０９９３６１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、光源からの光を２つの光に分割するビームスプリッタは時間の経過にしたがって透過率と反射率が変化する。これは、ビームスプリッタの光分割面（誘電体多層膜）が光を吸収し発熱することによる温度変化が透過率と反射率に影響を与えるためである。波長変化の計測中に透過率が変化してしまうと、波長弁別器を透過して検出する光の強度の変化が、波長変化によるものなのか、ビームスプリッタの透過率と反射率の変化によるものなのか区別することができない。
【００１０】
このため、ビームスプリッタの透過率と反射率が変化することで、波長弁別器を透過させて検出する光の透過率変化に影響を与えてしまい、光源からの光の波長を間違って変えてしまう恐れがある。
【００１１】
そこで、本発明は高精度に光源からの光の波長を安定化することが可能な光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光源装置は、光源と、前記光源からの光の波長変化に応じて前記光源からの光の強度を変化させる波長基準部と、前記波長基準部を通過する光の強度を検出する第１検出部と、前記波長基準部を通過しない光の強度を検出する第２検出部と、光分割面により前記光源からの光を前記第１検出部に入射する光と前記第２検出部に入射する光とに分割する光学素子と、前記第１検出部により検出した光強度と、前記第２検出部により検出した光強度とを用いて前記波長基準部を透過した前記光源からの光の波長変化を求める演算部と、前記演算部で求めた波長変化に基づいて、前記光源からの光の波長を制御する制御部と、を有する光源装置であって、前記第２検出部は前記光分割面または前記光分割面と同じ構成の他の光分割面を透過した光の強度を検出する検出器と、前記光分割面または前記他の光分割面を反射した光の強度を検出する検出器を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第２検出部は光分割面または光分割面と同じ構成の他の光分割面を透過した光と反射した光の強度をそれぞれ検出する検出器を含んでいるため、光分割面の反射率及び透過率の変化による影響が打ち消され、光源からの光の波長を安定化することができる光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の光源装置を示した図である。
【図２】第２実施形態の光源装置を示した図である。
【図３】第３実施形態の光源装置を示した図である。
【図４】従来の非変調方式の光源装置を示した図である。
【図５】波長弁別器の波長に対する透過率変化を示した図である。
【図６】第４実施形態の計測装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず図４の光源装置４００を用いて、光源からの光の波長を安定化させる技術の原理について説明する。ここでは非変調方式について説明する。
【００１７】
光源装置４００は、光源１、ハーフミラー２、ハーフミラー２を透過した透過光の光路を分割するビームスプリッタ３、波長弁別器４（波長基準部）、光源１からの光の強度を検出する検出器５０、波長弁別器４を透過した光を検出する検出器６０を有する。
【００１８】
さらに、光源装置４００には、検出器５０及び検出器６０の出力を用いて光源からの光の波長誤差を求める誤差信号演算器８（演算部）、誤差信号演算器８の出力に基づいて光源１の波長を制御する制御部９を有する。そして、光源装置４００には波長が安定した光を出力するための出力部１０を有する。
【００１９】
ハーフミラー２は、光源１からの光を出力部１０に入射する光（出力光）とビームスプリッタ３に入射する光（被制御光）とに分ける。ここでは、ハーフミラー２を反射した反射光が出力部１０に、ハーフミラー２を透過した透過光がビームスプリッタ３に入射するものを示したが、透過光が出力部１０に、反射光がビームスプリッタ３に入射する構成でも良い。ビームスプリッタ３に入射する光は、光源１の波長を制御するために被制御光として用いられる。すなわち光源１の光はハーフミラー２により出力光と被制御光とに分岐される。
【００２０】
ビームスプリッタ３（分割器）は、被制御光を検出器５０に入射する光と波長弁別器４に入射する光と分ける。波長弁別器４を透過した被制御光は検出器６０へ導光される。すなわち、ハーフミラー２を透過した被制御光は、ビームスプリッタ３により検出器５０（第２検出部）に入射する光と検出器６０（第１検出部）に入射する光とに分岐される。ここでは、波長弁別器４としてファブリペロー・エタロンやガスセルなどが用いられる。
【００２１】
次に、検出器５０と検出器６０とに入射する光強度について説明する。
【００２２】
光源１からの光の強度をＩｏ、ハーフミラー２の透過率をＴ２、ビームスプリッタ３の反射率をＲ３及び透過率をＴ３とする。ここでは、ビームスプリッタ３として吸収による損失がない素子を用い、Ｔ３＝１−Ｒ３とする。さらに、光源装置４００の目標波長である基準波長をλｄ、基準波長λｄに対するにおける波長弁別器４の基準透過率をＴｄ、基準波長λｄからの波長差Δλによる波長弁別器４の透過率変化をΔＴｄとする。
【００２３】
図５は、波長弁別器４を透過する光の波長に対する、透過率を示した図である。波長弁別器４としてガスセルを用いた場合について示した図である。また、図５には、上述の基準波長λｄ、波長差Δλ、基準透過率Ｔｄ、透過率変化ΔＴｄの関係を示している。
【００２４】
検出器５０と検出器６０との出力レベルを等しくするためビームスプリッタ３の反射率Ｒ３＝Ｔｄ／（１＋Ｔｄ）とすると、検出器５０へ入射する光強度Ｉ５０と、検出器６０へ入射する光強度Ｉ６０は、以下の式（１）及び式（２）となる。
【００２５】
【数１】
2014123669.tif 000003
【００２６】
【数２】
2014123669.tif 000004
【００２７】
光強度Ｉ５０を検出器５０により電圧信号Ｖ５０に変換し、光強度Ｉ６０を検出器６０により電圧信号Ｖ６０に変換し、誤差信号演算器８により誤差信号ＥをＥ＝Ｖ６０／Ｖ５０−１として求める。式（１）及び式（２）より、誤差信号Ｅは以下の式（３）となる。
【００２８】
【数３】
2014123669.tif 000005
【００２９】
式（３）より誤差信号Ｅは透過率変化ΔＴｄに比例し、光源１の光強度Ｉｏの影響を受けない。そのため、図５に示すように、透過率変化ΔＴｄは光源１からの光の波長差Δλによって発生することが分かる。この誤差信号Ｅに基づいて制御部９で光源１からの光の波長を制御することで、出力部１０から出力される光の波長を安定化させることができる。
【００３０】
しかしながら、図４に示した光源装置４００では、ビームスプリッタ３の反射率Ｒ３及び透過率Ｔ３の僅かな変化が波長安定性を低下させる問題がある。式（１）及び式（２）においてビームスプリッタ３の反射率変化をΔＲ３とし、光源１からの光に波長誤差がない場合（ΔＴｄ＝０）の誤差信号Ｅは以下の式（４）となる。
【００３１】
【数４】
2014123669.tif 000006
【００３２】
つまり、ビームスプリッタ３の反射率Ｒ３が変化すると、光源１からの光に波長差Δλが無い場合でも誤差信号演算器８により誤差信号Ｅが出力される。この誤差信号Ｅに基づいて制御部９が光源１を制御してしまうと、波長の安定性が低下してしまう。
【００３３】
例として波長弁別器４にシアン化水素封入型のガスセル（ＳＲＭ２５１９ａ）を用いる場合、ガスセルを透過する光の波長に対する透過率を示す吸収線（図５）の典型値はピーク透過率Ｔｃ＝０．６５、半値全幅＝１５ｐｍ程度である。このとき、透過率変化ΔＴｄと波長変化Δλの関係はΔＴｄ  ≒  ４．７Ｅ１０×Δλとなる。基準透過率Ｔｄ＝（１＋Ｔｃ）／２＝０．８３とし、またΔＲ３≪Ｔｄとすると式（４）及び式（３）より、ビームスプリッタ３の反射率変化に対する光源からの光の波長に与える誤差（波長変化Δλ）は以下の式（５）となる。
【００３４】
【数５】
2014123669.tif 000007
【００３５】
式（５）よりビームスプリッタ３の反射率変化ΔＲ３が０．１％変化した場合の波長誤差Δλは７０ｆｍ（９ＭＨｚ）となる。一般的に光学素子を０．１％の精度で安定化させることは困難である。このため従来の光源を安定化させる方式においてＭＨｚオーダーで波長を安定化させることは困難であった。
【００３６】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の光源装置１００を示した図である。
【００３７】
第１実施形態の光源装置１００は光源１と、ハーフミラー２と、ビームスプリッタ３と、波長弁別器４と、検出器５０と、検出器５１と、検出器６０と、誤差信号演算器８と、制御部９と、出力部１０とを有する。波長弁別器を通過しない光を検出する第２検出部が、本実施形態では検出器５０と検出器５１と含む。
【００３８】
以下、第１実施形態の光源装置１００の構成について詳述する。第１実施形態では光源１として１．５μｍ波長帯の分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを用いる。光源１としてはその他の半導体レーザやファイバレーザを用いても構わない。
【００３９】
ハーフミラー２（光分岐器）は光源１からの光を、出力部１０から出力される光と、光源からの光の波長を制御するために用いられる光（被制御光）とに分割する。ここでは、ハーフミラーとして、ウェッジ型のガラス基盤にクロム膜（反射膜）がコートされたものを用いる。
【００４０】
ハーフミラー２を透過した光は、光学素子（ビームスプリッタ３）によって波長弁別器４を通過する光と、波長弁別器４を通過せずに検出器５０又は検出器５１に入射する光とに分割される。第１実施形態では、ビームスプリッタ３として、３つの直角プリズムを貼り合わせたものを用いる。ビームスプリッタ３の反射面（光分割面）には反射膜として誘電体多層膜が形成されている。またビームスプリッタ３には、その入射面及び射出面に反射防止膜がコートされており、不要な戻り光が殆どない特性を有する。
【００４１】
ビームスプリッタ３のその他の構成としては、２つの直角プリズムを貼り合わせたビームスプリッタの２つを近接させて配置した構成としてもよい。また、直角プリズムの代わりに光分割面に反射膜として誘電体多層膜が形成されたガラス平板（光学素子）を配置した構成としてもよい。
【００４２】
波長弁別器４には光学的に透明な密封容器にシアン化水素ガスが封入されたガスセルを用いる。シアン化水素ガスは１．５μｍ波長帯に多数の吸収線を有し、光通信帯の安定化光源の波長基準として広く用いられている。その他の波長弁別器として、アセチレンなど、別の気体が封入されたガスセルやエタロンを用いてもよい。
【００４３】
検出器５０、検出器５１及び検出器６０には１．５μｍ波長帯のＩｎＧａＡｓ型フォトダイオードを使用する。その他の検出器として、アバランシェフォトダイオード等、光源１からの光の波長に対して適当な感度を有する検出器を用いることが出来る。
【００４４】
誤差信号演算器８は増幅器、オペアンプなどの電気回路からなり、検出器５０、５１及び６０からの信号を元に、後述する演算により光源１からの光の波長に比例する電圧信号（誤差信号）を出力する。
【００４５】
制御部９はＰＣやＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の集積回路が実装された制御演算器と、光源１の半導体レーザの駆動電流及び動作温度を任意に設定可能なＬＤドライバで構成されている。ＤＦＢ半導体レーザは駆動電流又は動作温度を変更することにより波長を変更することが出来るが、本実施形態においては、温度を一定に制御した状態で、制御演算器からの出力信号（制御信号）を元に駆動電流を変更することで光源１を制御する。
【００４６】
次に第１実施形態における光源１からの光の波長安定化の動作原理について説明する。波長安定化開始時において光源１は制御部９により動作温度に温度調整されると同時に、初期駆動電流で立ち上げられる。動作温度および初期駆動電流は予め計測された光源１の波長温度特性及び波長電流特性に基づいて、発振波長が基準波長λｄと概略一致するように設定される。
【００４７】
光源１からの光はハーフミラー２で出力光と被制御光に分岐され、被制御光は更にビームスプリッタ３で分岐される。ビームスプリッタ３の図１下側の光分割面を透過した光は波長弁別器４を通り、検出器６０で波長弁別信号として検出される。ビームスプリッタ３の下側光分割面を反射し、上側光分割面を透過した光は、第一の検出器５０で光強度信号として検出される。また、ビームスプリッタ３の下側光分割面を反射し、上側光分割面を反射した光は、第二の検出器５１で光強度信号として検出される。上側光分割面と下側光分割面は互いに同じ構成の誘電体多層膜より成り、反射率および透過率と、それらの変化状態も互いに同じである。
【００４８】
光源１からの光の強度をＩｏ、ハーフミラー２の透過率をＴ２、ビームスプリッタ３の反射率をＲ３、ビームスプリッタ３の透過率Ｔ３＝１−Ｒ３、基準波長λｄにおける波長弁別器４の基準透過率をＴｄとする。ここでは、ビームスプリッタの反射率変化ΔＲ３を考慮して検出器へ入射する光の強度を求める。反射率変化を考慮すると、ビームスプリッタ３の反射率は（Ｒ３＋ΔＲ３）、ビームスプリッタ３の透過率は（Ｔ３＝１−Ｒ３−ΔＲ３）となる。基準波長λｄからの波長差Δλによる波長弁別器４の透過率変化をΔＴｄとすると、検出器５０、５１及び６０へ入射する光の強度Ｉ５０、Ｉ５１及びＩ６０は、以下の式（６）から（８）となる。
【００４９】
【数６】
2014123669.tif 000008
【００５０】
【数７】
2014123669.tif 000009
【００５１】
【数８】
2014123669.tif 000010
【００５２】
検出器５０及び５１で検出される光の強度Ｉ５０及びＩ５１は、それぞれの検出器で電圧信号Ｖ５０及びＶ５１に変換される。それぞれの検出器から出力された電圧信号は、誤算信号演算器８に入力する。誤差信号演算器８により第２検出部（検出器５０及び検出器５１）で検出される光強度信号Ｖｉを以下の式（９）から求める。
【００５３】
【数９】
2014123669.tif 000011
【００５４】
また、検出器６０で検出される光の強度Ｉ６０は、電圧信号Ｖ６０に変換される。波長弁別信号Ｖｗ＝Ｖ６０として誤差信号演算器８により誤差信号Ｅを以下の式（１０）から求める。
【００５５】
【数１０】
2014123669.tif 000012
【００５６】
式（６）から式（９）より、式（１０）は以下の式（１１）となる。
【００５７】
【数１１】
2014123669.tif 000013
【００５８】
式（１１）より、第１実施形態における誤差信号Ｅは波長差Δλによる透過率変化ΔＴｄに比例し、光源１の光強度Ｉｏの影響を受けないことが分かる。また、誤差信号Ｅはビームスプリッタ３（光学素子）の反射率の変化ΔＲ３の影響を受けないことが分かる。すなわち式（６）から式（９）より、光強度信号Ｖｉ及び波長弁別信号Ｖｗは共に光分岐器を一度透過した場合と等価の影響を受ける。従って式（１０）により、ビームスプリッタ３の反射率及び透過率の変化による影響が打ち消され、反射率が変化した場合でも反射率変化の影響を受けない誤差信号を求めることが出来る。この誤差信号を用いて制御部９は光源からの光の波長を制御する。
【００５９】
このように、波長基準部を通過しない光を検出する第２検出部として、検出器５０と検出器５１を用いることでビームスプリッタ３の反射率及び透過率の変化による影響が打ち消されるので、光源からの光の波長を従来よりも高精度に安定化することが出来る。
【００６０】
（第２実施形態）
図２は第２実施形態の光源装置２００を示した図である。
【００６１】
第２実施形態の光源装置２００では、ビームスプリッタ３を２つの直角プリズムを張り合わせたものとする。ビームスプリッタ３で反射した光束をシフトミラー７０で折り返すことでビームスプリッタ３（光学素子）の構成を第１実施形態と比較して簡易化している。
【００６２】
シフトミラー７０には材質がＢＫ７等の光学ガラスである直角プリズムを用いる。またシフトミラー７０はビームスプリッタ３を反射した光束に対して入射面（直角三角形の斜辺）が垂直となるように配置されている。
【００６３】
シフトミラー７０として４５度直角プリズムを用いた場合には、入射した光は直角をなす２辺へそれぞれ入射角４５度で入射する。直角の頂点と光線の反射点を結ぶ距離をｄとすると、シフトミラー７０に入射した光は、１８０度回転し、Ｓｑｒｔ（２）×ｄだけシフトした光がビームスプリッタ３へ再び入射する。
【００６４】
ＢＫ７等の光学ガラスの１．５μｍ帯の屈折率ｎｍｅｄはおよそ１．５０であり、空気との境界における臨界角θ＝Ａｓｉｎ（ｎａｉｒ／ｎｍｅｄ）＝４３．５度である。一般に光軸の角度変化を１度以下に抑えることは容易である。また光学ガラスの屈折率の温度係数はおよそ１Ｅ−５であるため、温度変化による臨界角変化は１．２秒／℃であり極めて小さい。従ってシフトミラー７０は全反射を利用した極めて安定な反射特性を有するミラーであり、シフトミラー７０での反射率は考慮しなくてもよい。
【００６５】
そのため、第２実施形態の検出器５０で検出される光は第１実施形態と同じく、ビームスプリッタ３で反射し、透過した光である。同様に検出器５１で検出される光は第１実施形態と同じく、ビームスプリッタ３で反射し、再び反射した光である。シフトミラー７０での反射率は考慮しなくても良いため、検出器５０へ入射する光の強度Ｉ５０は、上述の式（６）で表すことができ、検出器５１へ入射する光の強度Ｉ５１は、上述の式（７）で表すことができる。
【００６６】
ビームスプリッタ３を透過した光は波長弁別器４を通過し、検出器６０により検出される。検出器６０へ入射する光の強度Ｉ６０は、上述の式（８）で表すことができる。
【００６７】
以上より、光源装置２００においても第１実施形態で説明した式（９）から式（１１）を適用することができ、誤差信号はビームスプリッタ３の反射率の変化の影響を受けないことが分かる。
【００６８】
このように、波長基準部を通過しない光を検出する第２検出部として、検出器５０と検出器５１を用いることで光源からの光の波長を従来よりも高精度に安定化することが出来る。さらに、シフトミラーを用いることでビームスプリッタ３（光学素子）の構成を簡易化することができる。
【００６９】
（第３実施形態）
図３は第３実施形態の光源装置３００を示した図である。
【００７０】
光源装置３００には光源１と、ハーフミラー２（分岐器）、ビームスプリッタ３（光学素子）と、波長弁別器４と、検出器５０及び６０と、シフトミラー７０及び７１と、誤差信号演算器８と、制御部９と、出力部１０とを有する。
【００７１】
第３実施形態の光源装置３００では、ビームスプリッタ３を２つの直角プリズムを張り合わせたものとする。ビームスプリッタ３で反射した光束を第２実施形態と同じくシフトミラー７０で折り返している。さらに、本実施形態では波長弁別器４を通過した光を波長弁別器に折り返すシフトミラー７１を有している。一方で、波長基準部を通過しない光を検出する第２検出部は検出器５０からなる。本実施形態では誤差信号演算器８が検出器５０（第２検出部）と検出器６０（第１検出部）との検出結果から誤差信号Ｅを求める。
【００７２】
次に第３実施形態における光源１からの光の波長安定化の動作原理について説明する。波長安定化開始時の動作は第１実施形態と同様、光源１は制御部９により動作温度に温度調整されると同時に、初期駆動電流で立ち上げられる。
【００７３】
光源１からの光はハーフミラー２で出力光と被制御光に分岐され、被制御光は更にビームスプリッタ３で分岐される。ビームスプリッタ３を反射した光はシフトミラー７０により光路をシフトして折り返された後、ビームスプリッタ３を透過し、光の強度信号を検出するための検出器５０へ導光される。一方、ビームスプリッタ３を透過した光は波長弁別器４を通過し、シフトミラー７１により光路をシフトして折り返された後、再び波長弁別器４を通過する。波長弁別器４を通過した光は、ビームスプリッタ３で反射し、波長弁別信号を検出するための検出器６０へ導光される。
【００７４】
光源１からの光の強度をＩｏ、ハーフミラー２の透過率をＴ２、ビームスプリッタ３の反射率をＲ３、ビームスプリッタ３の透過率Ｔ３＝１−Ｒ３、基準波長λｄにおける波長弁別器４の基準透過率をＴｄ、とする。さらに、基準波長λｄからの波長差Δλによる波長弁別器４の透過率変化をΔＴｄ、シフトミラー７０及び７１の境界面の反射率をＲ７０、Ｒ７１とすると、検出器５０及び６０へ入射する光の強度Ｉ５０及びＩ６０は、以下の式（１２）及び（１３）となる。
【００７５】
【数１２】
2014123669.tif 000014
【００７６】
【数１３】
2014123669.tif 000015
【００７７】
検出器５０で検出される光の強度Ｉ５０は、電圧信号Ｖ５０に変換される。同様に、検出器６０で検出される光の強度Ｉ６０は、電圧信号Ｖ６０に変換される。誤差信号Ｅは、光強度信号Ｖｉ＝Ｖ５０、波長弁別信号Ｖｗ＝Ｖ６０として誤差信号演算器８により以下の式（１４）から求める。
【００７８】
【数１４】
2014123669.tif 000016
【００７９】
式（１２）及び式（１３）より、式（１４）は以下の式（１５）となる。
【００８０】
【数１５】
2014123669.tif 000017
【００８１】
第２実施形態と同様に、シフトミラー７０及び７１による反射は全反射であるため、シフトミラーの反射率は考慮しなくてもよい。式（１５）の誤差信号Ｅは、Ｒ７０＝Ｒ７１＝１とし、ΔＴｄ≪Ｔｄとすると、以下の式（１６）となる。
【００８２】
【数１６】
2014123669.tif 000018
【００８３】
式（１６）より、第３実施形態における誤差信号Ｅは波長差Δλによる透過率変化ΔＴｄに比例し、光源１からの光の強度Ｉｏの変化の影響を受けない。さらに、ビームスプリッタ３の反射率の変化ΔＲ３の影響を受けないことが分かる。
【００８４】
式（１２）及び式（１３）より強度信号Ｖｉ及び波長弁別信号Ｖｗは、共に光源からの光がビームスプリッタ３を一度透過し、かつ、一度反射した光を含む光を検出することで求めたものであることが分かる。したがって式（１４）により、ビームスプリッタ３の反射率及び透過率の変化による影響が打ち消され、ビームスプリッタ３の反射率が変化した場合においてもその影響を受けることなく誤差信号を演算することが出来る。この誤差信号を用いて制御部９は光源からの光の波長を制御する。
【００８５】
なお、波長弁別器４は、図３に示すように、ビームスプリッタ３とシフトミラー７１との間に配置されていなくてもよく、ビームスプリッタ３と検出器６０との間に配置してもよい。この場合も、検出器６０で検出される光の強度Ｉ６０は式（１３）と同様である。
【００８６】
このように、波長基準部を通過する光を検出する第１検出部と、波長基準部を通過しない光を検出する第２検出部とは、ビームスプリッタ３を透過した光と、反射した光とを含む光を検出することで光源からの光の波長を従来よりも高精度に安定化することが出来る。さらに、波長弁別信号を検出する光路中にシフトミラーを用いることで第１実施形態及び第２実施形態の第２検出部に対して検出器の数を少なくすることができる。
【００８７】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態の計測装置６００を示した図である。
【００８８】
計測装置６００は、参照面６１と被検面６２との間の距離を計測する光波干渉計測装置である。計測装置６００は、光源装置１００と偏光ビームスプリッタ６３と、干渉光検出部６４と、算出部６５と、λ／２板６７と、λ／４板６８を有する。光源装置は第１実施形態で説明した光源装置１００に限らず、上述の何れの実施形態の光源装置も適用することができる。
【００８９】
光源装置１００の出力部１０からの光は、偏光ビームスプリッタ６３を含む干渉光学系６６に入射する。λ／２板は偏光ビームスプリッタ６３の分岐比が適当となるように偏光を回転させる。偏光ビームスプリッタ６３は、光源装置１００からの光を２つの光に分割して、反射光を参照面６１に入射させ、透過光を被検面６２に入射させる。参照面６１で反射された光（参照光）は、λ／４板６８により偏光方向を回転された後、偏光ビームスプリッタ６３を透過して干渉光検出部６４に入射する。被検面６２で反射された光（被検光）は、λ／４板６８により偏光方向を回転された後、偏光ビームスプリッタ６３を反射して干渉光検出部６４に入射する。これにより、参照光と被検光との干渉光が生成され、かかる干渉光を干渉光検出部６４が検出する。算出部６５は、干渉光検出部６４で検出された干渉光に基づいて、参照面６１と被検面６２との間の距離を求める。
【００９０】
また、干渉光検出部６４を２次元センサとし、出力部１０からの光を図示しないビームエキスパンダで拡大することで計測装置６００は形状計測装置として用いることができる。
【００９１】
本実施形態の計測装置６００では、光源装置１００からの光の波長が安定化されている。したがって、計測装置６００は参照面６１と被検面６２との間隔を高精度に計測することができる。また、これら計測装置（形状計測装置）を用いて被検物（光学部材やメカ部材）の形状を計測し、計測結果に基づき被検物を加工すれば、精度の高い加工を行うことができる。
【００９２】
また、本発明の光源装置は参照面と被検面との間の距離を計測する計測装置に用いるだけでなく、通信分野における光波長多重光通信システムを実現するための光源装置（出力される光の波長が高精度に安定化された光源）としても適用することができる。
【００９３】
いずれの実施形態も誤差信号演算器８で波長弁別器４を透過した光の透過率を求める場合について説明したが、必ずしも光の透過率を求める必要はない。例えば、波長変化に対する光の強度の変化率が分かっている場合には、基準波長からの光の強度変化から波長差Δλを求めて、光源１を制御しても良い。
【００９４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１  光源
２  ハーフミラー（分岐器）
３  ビームスプリッタ（光学素子）
４  波長弁別器
５０  検出器
５１  検出器
６０  検出器
８  誤差信号演算器
９  制御部
【図１】
2014123669.tif 000019
【図２】
2014123669.tif 000020
【図３】
2014123669.tif 000021
【図４】
2014123669.tif 000022
【図５】
2014123669.tif 000023
【図６】
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