(57)【要約】【課題】干渉計において、測定ビームと基準ビームとの間に生じるビームずれを最小化する。【解決手段】面３９と、内部に配置された偏光ビームスプリッタ界面４０とを有する偏光ビームスプリッタサブアセンブリ（ＰＢＳ）３５の面３９上に複数の独立したλ／４板６５、７０が取り付けられる。これらのλ／４板６５、７０は、面３９に取り付けられる前に、それぞれの反射面に対する法線の方向が測定され、それらの角度のずれ（角度差）が所定の公差内となる組み合わせのものが選択されて干渉計アセンブリへ組み込まれる。λ／４板６５、７０の各反射面に対する法線がほぼ平行となっていることにより、λ／４板７０で反射される際に生じる偏角β１は、λ／４板６５で反射される際に生じるβ２によって相殺され、ＰＢＳ３５に入射するビームとＰＢＳ３５から出射するビームとは平行となり、干渉計の精度が高められる。【選択図】図４
2006308589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の外部面と、内部に配置された少なくとも１つの偏光ビームスプリッタ界面とを有する、偏光ビームスプリッタサブアセンブリと、
第１の前面及び第１の裏面を有する第１の独立した４分の１波長板であって、前記第１の前面及び前記第１の裏面は互いにほぼ平行であり、第１の高反射コーティングが前記第１の裏面に施され、前記第１のコーティングと前記第１の裏面とが合わさる部分によって第１の界面が画定される、第１の独立した４分の１波長板と、
第２の前面及び第２の裏面を有する第２の独立した４分の１波長板であって、前記第２の前面及び前記第２の裏面は互いにほぼ平行であり、第２の高反射コーティングが前記第２の裏面に施され、前記第２のコーティングと前記第２の裏面とが合わさる部分によって第２の界面が画定される、第２の独立した４分の１波長板と、
を備え、
前記第１の界面の法線に沿うように配置された第１の想像上の指示ベクトルと前記第２の界面の法線に沿うように配置された第２の想像上の指示ベクトとの間の角度差が、約７マイクロラジアン以下である、
ことを特徴とする干渉計アセンブリ。
【請求項２】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約６マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項３】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約５マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項４】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約４マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項５】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約３マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項６】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約２マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項７】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約１マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項８】
前記干渉計アセンブリが、モノリシック干渉計アセンブリであることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項９】
前記干渉計アセンブリが、デュアルパス干渉計アセンブリであることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１のコーティング及び前記第２のコーティングの少なくとも１つは、誘電体材料、金属、及び合金の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項１１】
前記第１の前面及び前記第２の前面のうちの少なくとも１つは、前記偏光ビームスプリッタサブアセンブリの前記第１の外部面に接着剤で付けられることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項１２】
３つ又は４つ以上の光軸を有する干渉計として動作するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項１３】
測定ビーム及び基準ビームの少なくとも１つを反射するための少なくとも１つのコーナーキューブをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計アセンブリ。
【請求項１４】
少なくとも第１の基準レーザビーム及び第２の測定レーザビームを生成して放射するためのレーザ光源であって、前記第１の基準レーザビームは、第２の周波数と異なる第１の周波数を有する、レーザ光源と、
少なくとも第１の外部面と、内部に配置された少なくとも１つの偏光ビームスプリッタ界面とを有する偏光ビームスプリッタサブアセンブリを備える干渉計アセンブリと、
適切な複屈折材からなり、第１の前面及び第１の裏面を有する第１の独立した４分の１波長板であって、前記第１の前面及び前記第１の裏面は互いにほぼ平行であり、第１の高反射コーティングが前記第１の裏面に施され、前記第１のコーティングと前記第１の裏面とが合わさる部分によって第１の界面が画定される、第１の独立した４分の１波長板と、
適切な複屈折材からなり、第２の前面及び第２の裏面を有する第２の独立した４分の１波長板であって、前記第２の前面及び前記第２の裏面は互いにほぼ平行であり、第２の高反射コーティングが前記第２の裏面に施され、前記第２のコーティングと前記第２の裏面とが合わさる部分によって第２の界面が画定される、第２の独立した４分の１波長板と、
を備え、
前記第１の界面の法線に沿うように配置された第１の想像上の指示ベクトルと前記第２の界面の法線に沿うように配置された第２の想像上の指示ベクトとの間の角度差が、約７マイクロラジアン以下である、
ことを特徴とする変位測定干渉計システム。
【請求項１５】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約６マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項１６】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約５マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項１７】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約４マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項１８】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約３マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項１９】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約２マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２０】
前記第１の指示ベクトルと前記第２の指示ベクトルとの間の前記角度差は、約１マイクロラジアン以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２１】
前記変位測定干渉計システムが、モノリシック干渉計アセンブリを有することを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２２】
前記変位測定干渉計システムが、デュアルパス干渉計アセンブリを有することを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２３】
前記第１のコーティング及び前記第２のコーティングの少なくとも１つは、誘電体材料、金属、及び合金の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２４】
前記第１の前面及び前記第２の前面のうちの少なくとも１つは、前記偏光ビームスプリッタサブアセンブリの前記第１の外部面に接着剤で付けられることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２５】
３つ又は４つ以上の光軸を有する変位測定干渉計として動作するように構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２６】
測定ビーム及び基準ビームの少なくとも１つを反射するための少なくとも１つのコーナーキューブをさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２７】
前記干渉計アセンブリから出力された第１のビーム及び第２のビームを受けるための第１の検出器及び第２の検出器をさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２８】
前記レーザ光源からの一定出力を維持するためのフィードバック制御システムをさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項２９】
干渉計アセンブリを作製する方法であって、
少なくとも第１の外部面と、内部に配置された少なくとも１つの偏光ビームスプリッタ界面とを有する偏光ビームスプリッタサブアセンブリを設けることと、
第１の前面及び第１の裏面を有する第１の独立した４分の１波長板を設けることであって、前記第１の前面及び前記第１の裏面は互いにほぼ平行であり、第１の高反射コーティングが前記第１の裏面に施され、前記第１のコーティングと前記第１の裏面とが合わさる部分によって第１の界面が画定されるものである、第１の独立した４分の１波長板を設けることと、
第２の前面及び第２の裏面を有する第２の独立した４分の１波長板を設けることであって、前記第２の前面及び前記第２の裏面は互いにほぼ平行であり、第２の高反射コーティングが前記第２の裏面に施され、前記第２のコーティングと前記第２の裏面とが合わさる部分よって第２の界面が画定されるものである、第２の独立した４分の１波長板を設けることと、
前記第１の界面の法線に沿うように配置された第１の想像上の指示ベクトルと前記第２の界面の法線に沿うように配置された第２の想像上の指示ベクトとの間の角度差を測定することと、
前記角度差が約７マイクロラジアン以下である場合に、前記第１の４分の１波長板及び前記第２の４分の１波長板を選択することと、
前記選択された第１の４分の１波長板及び前記選択された第２の４分の１波長板を、前記偏光ビームスプリッタサブアセンブリの前記第１の外部面に取り付けることと、
を含むことを特徴とする、干渉計アセンブリを作製する方法。
【請求項３０】
前記選択することは、前記角度差が約６マイクロラジアン以下である場合に、前記第１の４分の１波長板及び前記第２の４分の１波長板を選択することをさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載の干渉計アセンブリを作製する方法。
【請求項３１】
前記選択することは、前記角度差が約５マイクロラジアン以下である場合に、前記第１の４分の１波長板及び前記第２の４分の１波長板を選択することをさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載の干渉計アセンブリを作製する方法。
【請求項３２】
前記選択することは、前記角度差が約４マイクロラジアン以下である場合に、前記第１の４分の１波長板及び前記第２の４分の１波長板を選択することをさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載の干渉計アセンブリを作製する方法。
【請求項３３】
前記選択することは、前記角度差が約３マイクロラジアン以下である場合に、前記第１の４分の１波長板及び前記第２の４分の１波長板を選択することをさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載の干渉計アセンブリを作製する方法。
【請求項３４】
前記選択することは、前記角度差が約２マイクロラジアン以下である場合に、前記第１の４分の１波長板及び前記第２の４分の１波長板を選択することをさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載の干渉計アセンブリを作製する方法。
【請求項３５】
前記選択することは、前記角度差が約１マイクロラジアン以下である場合に、前記第１の４分の１波長板及び前記第２の４分の１波長板を選択することをさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載の干渉計アセンブリを作製する方法。
【請求項３６】
前記第１の前面及び前記第２の前面のうちの少なくとも１つは、偏光ビームスプリッタサブアセンブリの前記第１の外部面に接着剤で付けられることを特徴とする、請求項２９に記載の干渉計アセンブリを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位測定干渉計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変位測定干渉計（「ＤＭＩ（displacement measuring interferometer）」）は、当該技術分野において既知であり、数十年間、小さな変位及び長さを高レベルの精度及び解像度で測定するのに使用されてきた。このようなデバイスの中で、ヘリウム−ネオン変位測定レーザ干渉計は、その高度の安定性及び単色性のために、比較的広範囲の用途に用いられていた。しかしながら、干渉計は、ミラーの注意深い位置合わせを必要として、しかもそれを長期間にわたって維持する必要がある。これは、実用上、無視できない問題点を提起する可能性がある。
【０００３】
ダブルパス（double-pass）ＤＭＩは、干渉計の各アームをダブルパスにし、且つ、パス間の波面を反転するための手段を組み込むことによって、ミラーの位置合わせ不良及び熱的効果の影響を部分的に受けなくすることができる（たとえば非特許文献１を参照）。この論文では、ダブルパスは、偏光ビームスプリッタ、２つの４分の１波長板、及び反転コンポーネントとして働くキューブコーナー（コーナーキューブ）反射器を使用して達成される。Bennett著の非特許文献１の全内容は、参照により本明細書に援用される。それらの実用化の可能性、ロバスト性、安定性、及び精度の結果として、ダブルパス変位測定干渉計は、高精度の変位測定に比較的一般的な使用を見出す。
【０００４】
しかしながら、ダブルパス干渉計及び一般的にはＤＭＩの分野においてなされた多くの進歩にもかかわらず、測定誤差及び不正確さが存続する。このような誤差及び不正確さの原因となる要因の中には、相対的なビームずれ（「ＲＢＤ（relative beam displacement）」）がある（たとえば非特許文献２、３を参照。）これらの論文では、これらの要因のいくつかが詳細に解説されている。Brobroff著の非特許文献３の全内容は、参照により本明細書に援用される。
【非特許文献１】S.J. Bennett著「A Double-Passed Michelson Interferometer」Optics Communications, Volume 4, number 6, February/March, 1972
【非特許文献２】Eric Johnston他著「Wavefront Metrology Errors」4th international conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology (euspen) May-June 2004 Glasgow UK Page 348-349
【非特許文献３】Norman Brobroff著「Recent Advances in Displacement Measuring Interferometry」Meas. Sci. Technol. 4 (1993) 907-926
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のモノリシックデュアルパスＤＭＩでは、レーザ光源は、干渉計に向けてビームを出射する。干渉計のビームスプリッタは、入射するビームを分離し、ビームの一方の部分を基準アーム内に送り、ビームの他方の部分を測定アーム内に送る。ビームの基準部分（「基準ビーム」）は、ビームスプリッタに取り付けられた固定平面ミラー又は固定キューブコーナー再帰反射器に送られる。ビームの測定部分（「測定ビーム」）は、可動平面ミラー又は可動キューブコーナー再帰反射器に送られる。通常、これらの再帰反射器又は平面ミラーは基準ビーム及び測定ビームの方向を変えるよう配置され、且つ取り付けられていて、基準ビーム及び測定ビームがビームスプリッタの分離界面において再結合し、次に、基準ビームと測定ビームとの間の位相角（この位相角から、ビームスプリッタと可動キューブコーナー再帰反射器との間の相対変位が求められる）を測定するための適切な検出器に送られるように構成される。ビームスプリッタの裏面の側には、単一の４分の１波長板が組み込まれる。この単一の４分の１波長板は、当該４分の１波長板に入射するビームを反射して、その偏光状態を変化させる。このようなビームは、互いに平行な基準ミラー４分の１波長板では殆ど反射されない。しかしながら、双方のビームについて基準ミラーとして働く単一の４分の１波長板は、通常、その反射面に沿って、或る程度の凹面、凸面、又は他のタイプの幾何学的不完全性を呈し、これは、出力チルト誤差又はＲＢＤをもたらし、この場合、２つのビームの中心法線ベクトルは見かけ上収束する。
【０００６】
ＲＢＤ及びチルトを最小にし、且つ、経済的且つ実用的な方法でそれを行うモノリシック干渉計が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態によれば、少なくとも第１の外部面と、内部に配置された少なくとも１つの偏光ビームスプリッタ界面とを有する偏光ビームスプリッタサブアセンブリを備える干渉計アセンブリが提供される。複数の独立した４分の１波長板が、ビームスプリッタサブアセンブリの外部面に取り付けられる。これら複数の４分の１波長板のそれぞれについて、それらの表面に対する法線に沿うように配置される指示ベクトルの方向を測定し、次いで、マイクロラジアン等の所定の量よりも小さな、指示ベクトル間の角度差を有する４分の１波長板のみを干渉計アセンブリへ組み込むものとして選択されている。本発明の好ましい一実施の形態では、干渉計アセンブリは、デュアルパスモノリシック変位測定干渉計である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書で解説して図示するＤＭＩの態様は、以下の米国特許及び米国特許出願に開示されている。すなわち、ボックマン（Bockman）に付与された「Linear-and-angular measuring plane mirror interferometer」という発明の名称の米国特許第５，０６４，２８０号、ボックマンに付与された「Multi-axis interferometer with integrated optical structure and method for manufacturing rhomboid assemblies」という発明の名称の米国特許第６，５４２，２４７号、ボックマンに付与された「Method and interferometric apparatus for measuring changes in displacement of an object in a rotating reference frame」という発明の名称の米国特許第５，６７７，７６８号、及びサリバン（Sullivan）他の「Direct combination of fiber optic light beams」という発明の名称の係属中の米国特許出願公開第ＵＳ２００５／０００８３２２  Ａ１号に開示されている。これらの米国特許及び米国特許出願の各内容は参照により本明細書に援用される。
【０００９】
本発明の明細書、図面、及び特許請求の範囲、並びに、ＤＭＩ、ＤＭＩの一部、又はＤＭＩシステムの解説、説明、及び／又は特許請求の状況において、用語「モノリシック」は、
（１）  ガラス又は光学的に類似した材料から成る少なくとも１つの偏光ビームスプリッタサブアセンブリ又は非偏光ビームスプリッタサブアセンブリと、
（２）  同じくガラス又は光学的に類似した材料から成る少なくとも１つのキューブコーナー斜方形サブアセンブリ、入力斜方形サブアセンブリ、出力斜方形サブアセンブリ、反射斜方形サブアセンブリ、又は再帰反射斜方形サブアセンブリと
を有する干渉計を意味する。ここで、ビームスプリッタサブアセンブリ、及び、少なくとも１つのキューブコーナー斜方形サブアセンブリ、入力斜方形サブアセンブリ、出力斜方形サブアセンブリ、反射斜方形サブアセンブリ、又は再帰反射斜方形サブアセンブリは、互いに物理的に隣接して配置され、接着手段、機械的手段、化学的手段、電磁気的手段、及び／又は磁気的手段によって互いに直接取り付けられて、干渉計の光学的部分（ＤＭＩ又はＤＭＩシステムの光源、検出器、又は測定キューブミラー若しくは平面ミラーを含まない部分）が単一の（一体化された）アセンブリを形成するようにされる。
【００１０】
図１は、従来技術に係る通常のデュアルパス平面ミラーモノリシック干渉計の内部のビームｆ1の理想化された光路を示している。明確にするために、図１にはビームｆ1のみが示されている。しかしながら、従来のデュアルパス平面ミラー干渉計は、２つのビームを使用する。第１のビームは基準ビームであり、第２のビームは測定ビームである。
【００１１】
通常、デュアル周波数ゼーマン分割型ヘリウム−ネオンレーザ光源（図面に図示せず）は、周波数ｆ1を有する第１のビーム及び周波数ｆ2を有する第２のビームを生成して放射する。ここで、第１のビームは、第１の円偏光状態を有し、第２のビームは、第１の偏光状態とは異なる第２の円偏光状態を有する（以下、第１のビームを「ビームｆ1」といい、第２のビームを「ビームｆ2」という）。
【００１２】
光源から放射されたビームｆ1及びｆ2は、通常、それぞれ右円偏光及び左円偏光される。２つのレーザモードは、光源のキャビティ内で増幅される。これら２つのモードは２つの偏光状態に対応する。ゼーマン分割型レーザでは、２つの偏光は、円偏光であり、互いに逆の回転方向になっている。光源から放射されたビームｆ1及びｆ2をエキスパンド及びコリメートし、干渉システムの残りの部分に配信するための望遠鏡が設けられる場合がある。
【００１３】
次に、ビームｆ1及びｆ2は、通常、４分の１波長板（同じく図面には図示せず）を通過して送られる。４分の１波長板では、ビームｆ1及びｆ2は、干渉計２０に提供される前に、円偏光状態から直線偏光状態へ変換される。直線偏光ビームｆ1及びｆ2を干渉計２０の偏光ビームスプリッタ界面４０の入射面と適切に位置合わせするための手段も設けられる。このような手段は、図面に図示されていない。
【００１４】
直線偏光ビームｆ1及びｆ2が、偏光ビームスプリッタ界面４０の入射面と一旦適切に位置合わせされると、ビームｆ1及びｆ2は、偏光ビームスプリッタ界面４０に提供される。それらビームの各偏光状態に応じて、ビームｆ1及びｆ2のうちの一方は、界面４０から反射されるのに対して、他方のビームは、界面４０を透過する。
【００１５】
図１は、ビームｆ1が、偏光ビームスプリッタサブアセンブリ３５（「ＰＢＳ３５」）の面３７に入り、界面４０から反射されて、偏光ビームスプリッタサブアセンブリ３５の面３９及び平面ミラー４５に向かうことを示している。ミラー４５の背面に施された高反射コーティング５０は、ビームｆ1の偏光状態を変化させ、ビームｆ1はミラー反射界面４７から界面４０に向けて反射されて戻される。ビームｆ1の偏光状態が変化したために、界面４０は、次に、ビームｆ1を、界面４０を通って偏光ビームスプリッタサブアセンブリ３５の面３３及びコーナーキューブ４１に向かって送る。次に、ビームｆ1は、面３３及び界面４０を通って戻され、平面ミラー４５の界面４７（この界面４７では、偏光状態の別の変化が引き起こされる）から反射され、次いで、界面４０から反射されて、面３７を通って干渉計２０の外部へ出て行く。
【００１６】
図２は、ビーム変位誤差のために、従来技術に係る通常のデュアルパス平面ミラー干渉計内のビームｆ1の光路が、理想化された光路からどのように逸れるかを示している。図２では、ビームｆ1にチルトが引き起こされている。このチルトは、単一の基準ミラー４分の１波長板４５が、その反射面４７に沿って或る程度の凹面を有することから生じる。この場合、ビームｆ1は、理想的な出力光路又はベクトル５１（図２では、一点鎖線で示される）に従わない、スキューされた（斜めに進む）正常でない光路に従って干渉計２０から出射する。このような理想的な出力光路又はベクトル５１は、面３７の法線である（法線方向に沿っている）。ビームｆ1のスキューされた光路（理想的な光路５１に対して角度αを有する）は、１つ又は複数の幾何学的不規則性又は不完全性が界面４７に沿って発生していることに起因する。換言すれば、界面４７は、完全に平坦な界面又は単調な界面又は表面（傾きは有するが一様で平坦な界面又は表面）から逸脱している。
【００１７】
このような不規則性及び不完全性は、通常、ミラー板４５、コーティング５０、及びＰＢＳ３５の製造過程中に現れ、その結果、界面（反射面）４７は、凹面形状、凸面形状、凸面及び凹面の双方の形状、又は、それ以外で、完全に平坦あるいは単調な界面又は表面４７から逸脱した形状を前提とする。空間的多項式（spatial polynomial）で表現すると、界面４７の所望されない湾曲、不完全性、又は不規則性は、１次、２次、３次、又はそれよりも高次になる場合があり、上述したように、一般に、ミラー板４５、ＰＢＳ３５、及びコーティング５０の製造過程中に導入される（生じる）。それらが十分な大きさを有する場合、このような湾曲、不完全性、又は不規則性のいずれも、ビームｆ1及び／又はｆ2の光路の不所望なスキューをもたらす可能性がある。
【００１８】
図３は、従来のデュアルパス干渉計の入力ビームと出力ビームとの間の代表的な相対的ビーム変位（乖離、ずれ）を示している。図３では、モノリシックデュアルパス干渉計のＲＢＤを視覚化するための簡単なモデルが提示されている。このモデルは、上記チルト又はスキューに起因する。デュアルパス干渉計が完全に平坦又は単調な界面４７を有する結果、図３のビームｆ1A及びｆ1Bの指示ベクトル或いは方向ベクトル（pointing vector）は、それらの間に相対的ビーム変位が発生することなく一致する、すなわち整合する。しかし、図３に示すように、ＲＢＤの結果として、ビームｆ1A及びｆ1Bの指示ベクトルは整合せず、それらの各波面は符合せず、異なる強度分布を有する。測定アーム再帰反射器又は平面ミラーが、そこに入射する入射ビームに直交する方向にずれたデュアルパス干渉計システムにおいては、ＲＢＤが生じるおそれがある。このずれによって、入射する測定ビームに平行な軸に沿って移動可能な再帰反射器又は平面ミラーの、予測された又は計算された平行移動に対してＲＢＤ及び付随する測定誤差を生じる。これについては、このような干渉計におけるＲＢＤについてさらに詳述しているジョンストン他著の上記論文を参照されたい。
【００１９】
図４は、本発明のデュアルパス干渉計の一実施の形態を示している。このデュアルパス干渉計は、偏光ビームスプリッタサブアセンブリ３５の面３９に取り付けられた複数の４分の１波長板６５及び７０を備える。図４では、図１及び図２の単一のミラー面又は４分の１波長板４５の代わりに、複数のミラー面又は４分の１波長板６５及び７０が設けられていることに留意されたい。（これらの４分の１波長板６５及び７０は、図４では誇張して描かれているが、実際には面６６と面６８、そして面７３と面７２とはそれぞれ互いにほぼ平行である。）
【００２０】
４分の１波長板６５及び７０は、高反射コーティング６７及び７２がその裏面に施された光学グレードガラス層又は他の複屈折材を備える。図４に示すように、反射界面６６及び７１は共に凹面である。ビームｆ1が干渉計１０内を伝播して、界面６６及び７１から反射すると、このような界面から反射された光線は、４分の１波長板６５及び７０の平坦な前面６８及び７３に直交する所望の光路から角度βだけチルトされる。このような光路の幾何学的配置では、４分の１波長板６５及び７０から現れる反射ビームに対応する光路は、平坦面６８及び７３の法線ベクトルから、同じ角度βだけ逸れる。このような光路の幾何学的配置の結果、出力ビームｆ1は入力ビームｆ1と平行になることに加えて、出力ビームｆ1は面３７の法線方向に沿って進む。
【００２１】
今や図から分かるように、幾何学的に揃えられたずれ又はほぼ揃えられたずれが、４分の１波長板６５及び７０の界面６６及び７１を特徴付けている（界面６６、７１双方の表面を形成する曲面の幾何学的形状がほぼ同じとなるように形成されている点に特徴がある）。図４の例では、界面６６及び７１は共に凹面であり、界面６６及び７１によって、それらの界面に向かう入射ビームは、界面６８及び７３の法線方向に沿う所望のベクトルに対して角度βを有して反射される。このように形状のずれを揃えている（界面６６、７１の幾何学的形状が同じとなるようにする）ことによって、本発明のさまざまな実施の形態により生み出される結果がもたらされる。すなわち、角度β1及びβ2の大きさがほぼ同じであり、角度β1及びβ2によって、光線８１及び８２は互いにほぼ平行にされる。その結果として、入力ビームｆ1は、出力ビームｆ1とほぼ平行にされる。すなわち、角度β1の潜在的な悪影響は、干渉計１０並びに幾何学的に（表面形状が）揃えられた４分の１波長板６５及び７０の全体的な幾何学的構成による角度β2のプラス効果によって相殺される。
【００２２】
本発明では、干渉計１０を構築する際に使用される可能性のあるものとして多数用意されている個別の４分の１波長板のそれぞれに対応するチルトを測定することが好ましい。チルト角は、ハルトマン−シャックセンサ、改良型位相シフト（modified phase shifting）干渉計、又は小さな角度を正確に測定するための他の任意の適切なシステム若しくはマシンを使用して測定することができる。所与の一対又は一組の４分の１波長板について、最新式の精密機械設備の精度の限界を考慮すると、それら４分の１波長板のそれぞれに対応する相互のチルトは、約５マイクロラジアン以下、すなわち、１秒よりもわずかに小さい範囲内で揃えられるべきである。このようにチルトが揃えられるように選択されて、デュアルパス干渉計に組み込まれた数組の個別の４分の１波長板は、本発明の有利な結果を生み出す。約７マイクロラジアン未満、約６マイクロラジアン未満、約４マイクロラジアン未満、約３マイクロラジアン未満、約２マイクロラジアン未満、約１マイクロラジアン未満等、選択された複数の４分の１波長板間におけるチルトの同一度に対して公差を設定することによって許容可能な結果を生み出す。選択された複数の４分の１波長板間のチルト差の公差が小さくなるにつれて、次第に良い結果が得られる。このような方法で、選択された数対又は数組の４分の１波長板の指示ベクトルは、大きさ及び方向において揃えられるか、又は、ほぼ揃えられる。
【００２３】
本発明の４分の１波長板６５及び７０は、好ましくは、光学グレード水晶、光学グレードガラス、又は他の適切な複屈折材から製造され、約１ｍｍの厚さ、約２５ｍｍの長さ、及び約１３ｍｍの幅を有する。コーティング６７又は７２は、好ましくは、複数の適切な酸化層から成る高反射誘電体コーティングから成るが、金属、合金、又は他の適切な高反射コーティング材から形成することもできる。
【００２４】
図５は、従来技術の単軸モノリシックデュアルパス干渉計２０を示している。この干渉計２０は、偏光ビームスプリッタサブアセンブリ３５の面３９に取り付けられた単一の４分の１波長板４５を有する。図６は、本発明の単軸モノリシックデュアルパス干渉計（single-axis monolithic dual-pass interferometer）１０を示している。この干渉計１０は、偏光ビームスプリッタサブアセンブリ３５の面３９に取り付けられた複数の４分の１波長板６５及び７０を有する。
【００２５】
本発明の偏光ビームスプリッタの界面４０は、好ましくは、光学ガラスの２つの層の間に挟まれた浸漬（immersed）偏光ビーム分離コーティング又は他の適切な誘電体コーティングを備えることに留意されたい。このコーティングは、そこに入射する光ビームを選択的に偏光することができる。図１、図２、及び図３、並びに本明細書の述べる付随した説明は、アジレント（Agilent）社のモデル番号Ｅ１８２６  Ｂ／Ｃ／Ｄデュアルパス干渉計の態様を説明している。この干渉計は、モノリシック設計及びモノリシック構造によって特徴付けられる。
【００２６】
偏光ビームスプリッタサブアセンブリ３５、キューブコーナー４１、並びに４分の１波長板６５及び７０は、それぞれ、好ましくは、機械で適切に作られて（又は別の方法で形成されて）コーティングされた水晶板若しくはガラス板のスタック、又は、ボックマンに付与された米国特許第６，５４２，２４７号に記載されたようなコンポーネントのスタックを備える。本発明の好ましい実施の形態では、さまざまなサブアセンブリ、コーナー、及び板が、ボックマンに付与された米国特許第６，５４２，２４７号に記載されたように共に接着剤で付けられる。したがって、上記で述べた用語「モノリシック」の定義と一致して、図４に示す干渉計１０はモノリシックである。
【００２７】
本発明は、３つ以上の揃えられた（表面の幾何学的形状が揃えられた）個別の４分の１波長板を有する干渉計をその範囲内に含むことに留意されたい。したがって、３つ又は４つ以上の揃えられた個別の４分の１波長板の組み合わせを本発明で使用することができる。また、本発明は、その範囲が、モノリシック干渉計に限定されるものではなく、非モノリシック干渉計のさまざまな実施の形態にもうまく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術に係る通常のデュアルパス平面ミラー干渉計の内部の基準ビームの理想化された光路を示す図である。
【図２】ビームチルト又はビーム変位誤差のために、従来技術に係る通常のデュアルパス平面ミラー干渉計内のビームの光路が、理想化された光路からどのように逸れるかを示す図である。
【図３】従来のデュアルパス干渉計の入力ビームと出力ビームとの間の代表的な相対的ビーム変位を示す図である。
【図４】偏光ビームスプリッタサブアセンブリの面に取り付けられた複数の４分の１波長板を備える、本発明に係るデュアルパス干渉計の一実施の形態を示す図である。
【図５】偏光ビームスプリッタサブアセンブリの面に取り付けられた単一の４分の１波長板を有する、従来技術に係るモノリシックデュアルパス干渉計を示す図である。
【図６】偏光ビームスプリッタサブアセンブリの面に取り付けられた複数の４分の１波長板を有する、本発明に係るモノリシックデュアルパス干渉計を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０、２０    干渉計
３３、３７、３９    面
３５    偏光ビームスプリッタアセンブリ
４０    界面
４１    キューブコーナー（コーナーキューブ）
４５、６５、７０    ４分の１波長板（基準ミラー４分の１波長板）
４７    界面（反射面）
５０、６７、７２    高反射コーティング
５１    理想的な出力光路（ベクトル）
６６、７１    界面
８１、８２    光線
【図１】
2006308589.tif 000003
【図２】
2006308589.tif 000004
【図３】
2006308589.tif 000005
【図４】
2006308589.tif 000006
【図５】
2006308589.tif 000007
【図６】
2006308589.tif 000008