(57)【要約】【課題】波長依存性や偏光依存性を低減した干渉計を実現することにある。【解決手段】本発明は、入射光を反射光と透過光とに分岐するビームスプリッタと、反射光または透過光のいずれか一方をビームスプリッタに向けて反射する固定ミラーと、反射光または透過光の他方をビームスプリッタに向けて反射する可動ミラーとを有し、固定ミラーと反射ミラーとで反射された戻り光をビームスプリッタで重ね合わせる干渉計に改良を加えたものである。本装置は、ビームスプリッタは、線状の反射面と線状の透過面とが交互に配置される。そして入射光は、ビームスプリッタによって光強度が線状に分布するビーム形状に分岐される。さらに、戻り光の光強度の配列方向は、ビームスプリッタにおける線状の反射面と線状の透過面との配列方向と異なることを特徴とするものである。【選択図】                    図１
2006053049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を反射光と透過光とに分岐するビームスプリッタと、このビームスプリッタに対し固定して設けられ、前記反射光または前記透過光のいずれか一方を前記ビームスプリッタに向けて反射する固定反射部と、前記ビームスプリッタに対し進退可能に設けられ、前記反射光または前記透過光の他方を前記ビームスプリッタに向けて反射する可動反射部とを有し、前記固定反射部と前記可動反射部とで反射された戻り光を前記ビームスプリッタで重ね合わせる干渉計であって、
前記ビームスプリッタは、線状の反射面と線状の透過面とが交互に配置され、
前記入射光は、前記ビームスプリッタによって光強度が線状に分布するビーム形状に分岐され、
前記戻り光の光強度の配列方向は、前記ビームスプリッタにおける線状の反射面と線状の透過面との配列方向と異なることを特徴とする干渉計。
【請求項２】
前記戻り光の配列方向と前記ビームスプリッタの配列方向とが直交していることを特徴とする請求項１記載の干渉計。
【請求項３】
前記ビームスプリッタは、線状の反射面と線状の透過面との配列方向が、前記入射光が入射される領域と戻り光が入射される領域とで異なることを特徴とする請求項１または２記載の干渉計。
【請求項４】
前記ビームスプリッタは、線状の反射面と線状の透過面との配列方向が、前記入射光が入射される領域と戻り光が入射される領域とで同じであることを特徴とする請求項１または２記載の干渉計。
【請求項５】
前記ビームスプリッタと前記固定反射部との間および前記ビームスプリッタと前記可動反射部との間のそれぞれに、光軸を中心にビーム形状を回転させるイメージローテータを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の干渉計。
【請求項６】
前記ビームスプリッタと前記固定反射部との間および前記ビームスプリッタと前記可動反射部との間のそれぞれに、空間的ローパスフィルタを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の干渉計。
【請求項７】
前記固定反射部および前記可動反射部は、前記ビームスプリッタからの光を奇数回反射することを特徴とする請求項１〜３、５、６のいずれかに記載の干渉計。
【請求項８】
前記固定反射部および前記可動反射部は、コーナーキューブリフレクタであることを特徴とする請求項７記載の干渉計。
【請求項９】
前記固定反射部および前記可動反射部は、前記ビームスプリッタからの光を遇数回反射し、前記ビームスプリッタからの光路に対して戻り光の光路を平行にずらすと共にビーム形状を反転させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の干渉計。
【請求項１０】
入射光を反射光と透過光とに分岐するビームスプリッタと、このビームスプリッタに対し固定して設けられ、前記反射光または前記透過光のいずれか一方を前記ビームスプリッタに向けて反射する固定反射部と、前記ビームスプリッタに対し進退可能に設けられ、前記反射光または前記透過光の他方を前記ビームスプリッタに向けて反射する可動反射部とを有し、前記固定反射部と前記可動反射部とで反射された戻り光を前記ビームスプリッタで重ね合わせる干渉計であって、
前記ビームスプリッタと前記固定反射部との間および前記ビームスプリッタと前記可動反射部との間のそれぞれに、空間的ローパスフィルタを設け、
前記ビームスプリッタは、反射面と透過面とが空間的に交互に配置され、透過する光と反射する光との光強度比を１対１にして分岐することを特徴とする干渉計。
【請求項１１】
波長計に用いたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の干渉計。
【請求項１２】
光スペクトラムアナライザに用いたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の干渉計。
【請求項１３】
測長器に用いたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を反射光と透過光とに分岐し、分岐した光を重ね合わせて干渉させる２光束干渉計（例えば、マイケルソン干渉計やトワイマン・グリーン干渉計等）に関し、詳しくは、波長依存性や偏光依存性を低減した干渉計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２光束干渉計は、波長計、波長比較計、干渉計型光スペクトラムアナライザ、測長器等の光測定装置に広く用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照、特許文献３参照）。
【０００３】
図１１は、従来の２光束干渉計（例えば、非特許文献１参照）の一種であるマイケルソン干渉計を示した構成図である。図１１において、平行光の入射光は、ビームスプリッタ１に入射される。そして、ビームスプリッタ１に入射した入射光は、ビームスプリッタ１によって透過光（図１１中の光路Ｏｐ１）と反射光（図１１中の光路Ｏｐ２）に２分岐される。光路Ｏｐ１を進む透過光は、可動ミラー２で反射され光路Ｏｐ１を戻る。一方、光路Ｏｐ２を進む反射光は、固定ミラー３で反射され光路Ｏｐ２を戻る。なお、可動ミラー２は、ビームスプリッタ１に対し進退可能に設けられ、固定ミラー３は、ビームスプリッタ１に対し固定して設けられる。
【０００４】
そして、光路Ｏｐ１を戻ってきた戻り光は、ビームスプリッタ１で反射され、レンズ４を経て検出器５に進む。また、光路Ｏｐ２を戻ってきた戻り光は、ビームスプリッタ１を透過し、レンズ４を経て検出器５に進む。つまり、光路Ｏｐ１、Ｏｐ２を戻ってきた光は、ビームスプリッタ１上で重ね合わさり、レンズ４で集光され、検出器５で検出される。そして、検出器５が干渉光の干渉光強度を検出する。
【０００５】
また、可動ミラー２を、光路Ｏｐ１に対して平行に移動させ、光路Ｏｐ１，Ｏｐ２の光路長差を変化させる。各光路長差で干渉光強度を測定し、光路長差の変化に対する干渉光の周波数を検出することにより入射光の波長を測定することができる。さらに、干渉光の強度変化をフーリエ変換することにより、光スペクトラムを測定することもできる。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−５８８１７号公報（段落番号０００２−０００３、第５図）。
【特許文献２】特許第３０５５７１６号公報。
【特許文献３】特開平６−１１７８１０号公報。
【非特許文献１】田中俊一編者、他２名、「オプトエレクトロニクス用語事典」、第１版、株式会社オーム社、平成８年１１月、ｐ５３０−５３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
入射光を分岐するビームスプリッタ１の分岐面は、金属膜、誘電体多層膜、これらを組み合わせたもの等が用いられ、分岐面に一様に付けられている。一方、入射光の波長や偏光状態は不定なので、ビームスプリッタの分岐比（透過光と反射光との比）は、波長や偏光状態（Ｓ偏光、Ｐ偏光）によって変化してしまう。つまり、検出器５で検出される干渉光強度は、波長依存性、偏光依存性をもつ。その結果、測定結果には波長や偏光状態に応じた誤差が生じてしまうという問題があった。
【０００８】
一方、ビームスプリッタ１には、分岐面で入射光の光強度を空間的に一様に透過光と反射光とに分岐するもののほかに、偏光依存性、波長依存性を軽減するため分岐面上に反射面と透過面とを空間的に交互に配置（例えば、チェッカーフラッグ状、網目状等）して入射光を分岐するものもある。
【０００９】
図１２を用いて説明する。図１２は、ビームスプリッタの分岐面の形状および光軸方向をＺ軸とした際のＸＹ平面における光強度分布、すなわちビーム形状を模式的に示した図である。図１２（ａ）は、ビームスプリッタの分岐面に形成される反射面１ｒと透過面１ｔのパターン形状および入射光のビーム形状１００を示し、図１２（ｂ）はビームスプリッタ透過後のビーム形状１００ｔを示している。図１２（ａ）において、反射面１ｒは、入射光を固定ミラー３に反射する。透過面１ｔは、入射光を可動ミラー２に透過する。また、反射面１ｒは、微小な大きさの概略正方形であり、所定の間隔で水平、垂直方向に多数設けられ、透過面１ｔが網目状となる。
【００１０】
円形のビーム形状１００である入射光が図１２（ａ）に示すビームスプリッタに入射し、ビームスプリッタを透過した透過光（光路Ｏｐ１を進む透過光）の光強度分布は、分岐面上に設けられるパターンとなる。つまり、反射面、透過面とが空間的に交互に配置されるパターンに合った形状（図１２（ｂ））となり、光強度分布が一様ではなくなる。
【００１１】
そして、可動ミラー２が透過光を全く同一の光路Ｏｐ１に反射すると、戻り光の全てがビームスプリッタを透過してしまう。従って、透過光に対して戻り光を僅かにずらす必要がある。しかしながら、戻り光がビームスプリッタの分岐面に入射する位置によって、検出器５の方向に反射される光強度が変化する。反射光の戻り光も同様である。つまり、可動ミラー２と固定ミラー３との光路長差に関係なく、分岐面上のパターンとの関係によって干渉光強度が変動し、実用上使用するのに問題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、波長依存性や偏光依存性を低減した干渉計を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、
入射光を反射光と透過光とに分岐するビームスプリッタと、このビームスプリッタに対し固定して設けられ、前記反射光または前記透過光のいずれか一方を前記ビームスプリッタに向けて反射する固定反射部と、前記ビームスプリッタに対し進退可能に設けられ、前記反射光または前記透過光の他方を前記ビームスプリッタに向けて反射する可動反射部とを有し、前記固定反射部と前記可動反射部とで反射された戻り光を前記ビームスプリッタで重ね合わせる干渉計であって、
前記ビームスプリッタは、線状の反射面と線状の透過面とが交互に配置され、
前記入射光は、前記ビームスプリッタによって光強度が線状に分布するビーム形状に分岐され、
前記戻り光の光強度の配列方向は、前記ビームスプリッタにおける線状の反射面と線状の透過面との配列方向と異なることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記戻り光の配列方向と前記ビームスプリッタの配列方向とが直交していることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記ビームスプリッタは、線状の反射面と線状の透過面との配列方向が、前記入射光が入射される領域と戻り光が入射される領域とで異なることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記ビームスプリッタは、線状の反射面と線状の透過面との配列方向が、前記入射光が入射される領域と戻り光が入射される領域とで同じであることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
前記ビームスプリッタと前記固定反射部との間および前記ビームスプリッタと前記可動反射部との間のそれぞれに、光軸を中心にビーム形状を回転させるイメージローテータを設けたことを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
前記ビームスプリッタと前記固定反射部との間および前記ビームスプリッタと前記可動反射部との間のそれぞれに、空間的ローパスフィルタを設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１〜３、５、６のいずれかに記載の発明において、
前記固定反射部および前記可動反射部は、前記ビームスプリッタからの光を奇数回反射することを特徴とするものである。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、
前記固定反射部および前記可動反射部は、コーナーキューブリフレクタであることを特徴とするものである。
請求項９記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、
前記固定反射部および前記可動反射部は、前記ビームスプリッタからの光を遇数回反射し、前記ビームスプリッタからの光路に対して戻り光の光路を平行にずらすと共にビーム形状を反転させることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、
入射光を反射光と透過光とに分岐するビームスプリッタと、このビームスプリッタに対し固定して設けられ、前記反射光または前記透過光のいずれか一方を前記ビームスプリッタに向けて反射する固定反射部と、前記ビームスプリッタに対し進退可能に設けられ、前記反射光または前記透過光の他方を前記ビームスプリッタに向けて反射する可動反射部とを有し、前記固定反射部と前記可動反射部とで反射された戻り光を前記ビームスプリッタで重ね合わせる干渉計であって、
前記ビームスプリッタと前記固定反射部との間および前記ビームスプリッタと前記可動反射部との間のそれぞれに、空間的ローパスフィルタを設け、
前記ビームスプリッタは、反射面と透過面とが空間的に交互に配置され、透過する光と反射する光との光強度比を１対１にして分岐することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、
波長計に用いたことを特徴とするものである。
請求項１２記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、
光スペクトラムアナライザに用いたことを特徴とするものである。
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、
測長器に用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜９によれば、ビームスプリッタの分岐面上に線状の反射面と線状の透過面とが空間的に交互に配置され、入射光が反射光と透過光とに分岐される。そして、反射光、透過光それぞれの戻り光が再度ビームスプリッタで重ね合わさるが、ビームスプリッタに形成される反射面と透過面との配列方向は、戻り光の光強度の配列方向と異なる。これにより、ビームスプリッタに形成されるパターンによる干渉光強度の変動を抑えることができる。さらに、偏光依存性、波長依存性がほとんどない透過面を透過するので、光強度を空間的に一様に透過光と反射光とに分岐するビームスプリッタを用いた干渉計よりも偏光依存性、波長依存性を低減することができる。
【００２０】
請求項２によれば、戻り光の配列方向とビームスプリッタの配列方向とが直交しているので、効率よく干渉させることができ、干渉光強度を大きくできる。これにより、入射光のビーム径を小さくすることができ、干渉計を小型化することができる。
【００２１】
請求項４によれば、ビームスプリッタに形成される線状の反射面と線状の透過面との配列方向は、入射光が入射される領域と戻り光が入射される領域とで同じなので、ビームスプリッタの製造コストを抑えることができる。
【００２２】
請求項５によれば、イメージローテータが戻り光のビーム形状を回転させビームスプリッタに出射するので、ビームスプリッタに形成される反射面と透過面との配列方向を、入射光が入射される領域と戻り光が入射される領域それぞれで所望の方向にすることができる。
【００２３】
請求項６によれば、空間的ローパスフィルタが戻り光の空間周波数成分のうち低周波成分のみを通過させる。従って、戻り光の光強度分布が空間的に一様になる。これにより、ビームスプリッタに形成される反射面と透過面との配列方向を、入射光が入射される領域と戻り光が入射される領域それぞれで所望の方向にすることができる。
【００２４】
請求項８によれば、コーナーキューブリフレクタが、ビームスプリッタからの光路に対して戻り光の光路を平行にずらして再度ビームスプリッタに入射するので、可動反射部のコーナーキューブリフレクを進退させても、ビームスプリッタの同じ位置で干渉が生じる。これにより、可動反射部の可動範囲を広くすることができると共に、可動反射部の位置による干渉光強度の誤差を抑えることができる。さらに、光学系の調整が容易になる。
【００２５】
請求項９によれば、固定反射部および可動反射部が、ビームスプリッタからの光路に対して戻り光の光路を平行にずらして再度ビームスプリッタに入射するので、可動反射部を進退させても、ビームスプリッタの同じ位置で干渉が生じる。これにより、可動反射部の可動範囲を広くすることができると共に、可動反射部の位置による干渉光強度の誤差を抑えることができる。さらに、光学系の調整が容易になる。
【００２６】
請求項１０によれば、ビームスプリッタの分岐面上に反射面と透過面とが空間的に交互に配置され、反射光と透過光との光強度比を１対１にして分岐する。そして、空間的ローパスフィルタが、戻り光の空間的な光強度分布を一様にし、ビームスプリッタに出射する。これにより、ビームスプリッタに形成されるパターンによる干渉光強度の変動を抑えることができる。さらに、偏光依存性、波長依存性がほとんどない透過面を透過するので光強度を空間的に一様に透過光と反射光とに分岐するビームスプリッタを用いた干渉計よりも偏光依存性、波長依存性を低減することができる。
【００２７】
請求項１１によれば、偏光依存性、波長依存性が低い波長計にすることができるので、精度よく波長の測定を行うことができる。
請求項１２によれば、偏光依存性、波長依存性が低い光スペクトラムアナライザにすることができるので、精度よく光スペクトラムの測定を行うことができる。
請求項１３によれば、偏光依存性、波長依存性が低い測長器にすることができるので、精度よく測長を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は本発明の第１の実施例を示す構成図である。ここで、図１１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、ビームスプリッタ１の代わりにビームスプリッタ６が設けられる。また、可動ミラー２、固定ミラー３が僅かに傾けられる。なお、可動ミラー２は可動反射部であり、固定ミラー３は固定反射部である。そして、光路Ｏｐ３は、可動ミラー２からの戻り光がビームスプリッタ６に進む光路であり、光路Ｏｐ４は、固定ミラー３からの戻り光がビームスプリッタ６に進む光路である。
【００２９】
図２は、図１に示すビームスプリッタ６の分岐面の形状および光軸方向をＺ軸とした際のＸＹ平面における光強度分布、すなわちビーム形状を模式的に示した図である。図２（ａ）は、ビームスプリッタ６の分岐面に形成される反射面６ｒと透過面６ｔのパターンの形状（入射光が入射する側から見た面）および入射光、戻り光のビーム形状１０１、１０２を示し、図２（ｂ）は入射光がビームスプリッタ６を透過した後（光路Ｏｐ１を進む透過光）のビーム形状１０１ｔ、透過光の戻り光がビームスプリッタ６で反射された後のビーム形状１０２ｒを示している。
【００３０】
図２において、ビームスプリッタ６は、線状の反射面６ｒと線状の透過面６ｔとが空間的に交互に配置される。つまり、反射面６ｒ内に光を透過する複数のスリットが設けられるパターンとなっている。また、反射面６ｒと透過面６ｔとの繰り返し間隔Δｄは、入射光のビーム径に対しては十分に小さく、入射光の波長に対しては十分に大きい。
【００３１】
さらに、ビームスプリッタ６は、入射光が入射する領域６ａと戻り光が入射する領域６ｂとで、反射面６ｒと透過面６ｔとからなるパターンの配列方向が異なる。具体的には、図２中の領域６ａでは、パターンが右下方向に配列される。そして、領域６ｂではパターンの配列方向が９０°回転し、右上方向に配列される。なお、パターンの配列方向は、入射光と戻り光の光軸を結んだ線に対して傾ける例を示しているが、水平または垂直でもよい。
【００３２】
さらに領域６ａに対する領域６ｂのパターンの回転角は、０°でなければよいが、９０°のときが効率よく干渉させることができ、干渉光強度を大きくできる。これにより、入射光のビーム径を最も小さくすることができる。また、反射面６ｒと透過面６ｔの面積の比率は１対１に形成され、反射面６ｒの反射率、透過面６ｔの透過率のそれぞれは１００％とする。
【００３３】
続いて、このような装置の動作を説明する。
円形のビーム形状１０１である平行光の入射光が、ビームスプリッタ６の領域６ａに入射する。そして、ビームスプリッタ６が、入射光を透過光と反射光とに分岐する。もちろん、透過光の光強度と反射光の光強度との比は１対１になる。そして、ビームスプリッタ６の透過面６ｔを透過した透過光が、ビームスプリッタ６によって光強度が線状に分布するビーム形状１０１ｔ（図２（ｂ）参照）となる。もちろん、線状の光強度の配列方向は、ビームスプリッタ６の領域６ａの配列方向と一致する。また、透過光の光強度は、入射光の光強度の５０％となる。
【００３４】
そして、透過光が光路Ｏｐ１を進み、可動ミラー２で光路Ｏｐ３に反射される。可動ミラー２で反射され光路Ｏｐ３を進む戻り光は、再度ビームスプリッタ６に入射するが、領域６ｂに入射する。戻り光の光強度の配列方向と領域６ｂに形成されるパターン（線状の反射面６ｒと線状の透過面６ｔとの配列）の配列方向とが９０°異なるので、ビームスプリッタ６で反射された戻り光の光強度の分布は、図２（ｂ）に示すビーム形状１０２ｒとなる。また、ビームスプリッタ６で反射された後の戻り光の光強度は、入射光の光強度の２５％となる。
【００３５】
一方、ビームスプリッタ６の反射面６ｒで反射された反射光も透過光と同様に、光強度が線状に分布するビーム形状となる。また、反射光の光強度は、入射光の光強度の５０％となる。
【００３６】
そして、反射光が光路Ｏｐ２を進み、固定ミラー３で光路Ｏｐ４に反射される。固定ミラー３で反射され光路Ｏｐ４を進む戻り光は、再度ビームスプリッタ６に入射するが、領域６ｂに入射する。さらに、光路Ｏｐ４からの戻り光の光強度の配列方向と領域６ｂに形成されるパターンの配列方向とが９０°異なるので、光路Ｏｐ３からの戻り光と同様に、ビームスプリッタ６を透過した光路Ｏｐ４からの戻り光の光強度は、入射光の光強度の２５％となる。
【００３７】
そして、ビームスプリッタ６を透過または反射したそれぞれの戻り光が、ビームスプリッタ６上で重なり合い干渉する。さらに干渉した光は、レンズ４で集光され、検出器５で検出される。そして、検出器５が干渉光の干渉光強度を検出する。また、可動ミラー２を、光路Ｏｐ１に対して平行に移動させ、（光路Ｏｐ１＋Ｏｐ３）と，（光路Ｏｐ２＋光路Ｏｐ４）の光路長差を変化させる。
【００３８】
このように、ビームスプリッタ６の分岐面上に線状の反射面６ｒと透過面６ｔとが空間的に交互に配置され、入射光が反射光と透過光とに分岐される。そして、反射光、透過光それぞれの戻り光が再度ビームスプリッタ６で重ね合わさるが、ビームスプリッタ６に形成されるパターンの配列方向は、戻り光の光強度の配列方向と異なる。これにより、ビームスプリッタ６に形成されるパターンによる干渉光強度の変動を抑えることができる。さらに、偏光依存性、波長依存性がほとんどない透過面６ｔを透過するので、図１１に示す装置よりも偏光依存性、波長依存性を低減することができる。
【００３９】
また、ビームスプリッタ６からの透過光を反射する可動ミラー、反射光を反射する固定ミラーのそれぞれは一枚の鏡で構成されるので、コストを抑えることができる。
【００４０】
［第２の実施例］
図３は本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図３において、可動ミラー２の代わりに可動コーナーキューブリフレクタ７が設けられ、固定ミラー３の代わりに固定コーナーキューブリフレクタ８が設けられる。なお、可動コーナーキューブリフレクタ７は可動反射部であり、固定コーナーキューブリフレクタ８は固定反射部である。
【００４１】
このような装置の動作を説明する。
ビームスプリッタ６が、入射光を反射光と透過光とに分岐する。そして、透過光が光路Ｏｐ１を進み可動コーナーキューブリフレクタ７に入射し、反射光が光路Ｏｐ２を進み固定コーナーキューブリフレクタ８に入射する。可動コーナーキューブリフレクタ７に入射した透過光が、３回反射されて光路Ｏｐ３を進み再度ビームスプリッタ６に入射するが、光路Ｏｐ３を進む戻り光の光軸は、光路Ｏｐ１を進む透過光の光軸に対して平行にずれ領域６ｂに入射する。
【００４２】
同様に、固定コーナーキューブリフレクタ８に入射した反射光が、３回反射されて光路Ｏｐ４を進み再度ビームスプリッタ６に入射するが、光路Ｏｐ４を進む戻り光の光軸は、光路Ｏｐ２を進む反射光の光軸に対して平行にずれ領域６ｂに入射する。
【００４３】
また、光路Ｏｐ３、Ｏｐ４それぞれの戻り光が、コーナーキューブリフレクタ７、８によって光路Ｏｐ１、Ｏｐ２と平行に進む以外の動作は、図１に示す装置と同様なので説明を省略する。
【００４４】
このように、コーナーキューブリフレクタ７、８のそれぞれが、ビームスプリッタ６からの透過光または反射光の光路Ｏｐ１、Ｏｐ２に対して、戻り光の光路Ｏｐ３、Ｏｐ４を平行にずらして再度ビームスプリッタ６に入射するので、可動コーナーキューブリフレクタ７の位置を光路Ｏｐ１にそって平行に進退させても、ビームスプリッタ６の同じ位置で干渉が生じる。これにより、図１に示す装置よりも可動コーナーキューブリフレクタ７の可動範囲を広くすることができると共に、リフレクタ７の位置による干渉光強度の誤差を抑えることができる。さらに、リフレクタ７、８が光路Ｏｐ１、Ｏｐ２に対して傾むいて設置されたとしても、干渉光強度への影響が少ないので、図１の装置に対して光学系の調整が容易になる。
【００４５】
［第３の実施例］
図４は本発明の第３の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図４において、ビームスプリッタ６の代わりにビームスプリッタ９が設けられる。また、可動ミラー２の代わりに可動ミラー１０が設けられ、固定ミラー３の代わりに固定ミラー１１が設けられる。なお、可動ミラー１０は可動反射部であり、固定ミラー１１は固定反射部である。可動ミラー１０、固定ミラー１１のそれぞれは、概略Ｖ字の２面のミラーである。
【００４６】
続いて図５は、図４に示すビームスプリッタ９の分岐面の形状および光軸方向をＺ軸とした際のＸＹ平面における光強度分布、すなわちビーム形状を模式的に示した図である。図５（ａ）は、ビームスプリッタ９の分岐面に形成される反射面９ｒと透過面９ｔのパターンの形状および入射光、戻り光のビーム形状１０１、１０３を示し、図５（ｂ）は入射光がビームスプリッタ９を透過した後のビーム形状１０１ｔ、透過光の戻り光がビームスプリッタ９で反射された後のビーム形状１０３ｒを示している。
【００４７】
図５において、ビームスプリッタ９は、線状の反射面９ｒと線状の透過面９ｔとが空間的に交互に配置される。つまり、反射面９ｒ内に光を透過する複数のスリットが設けられるパターンとなっている。また、反射面９ｒと透過面９ｔとの繰り返し間隔Δｄは、入射光のビーム径に対しては十分に小さく、入射光の波長に対しては十分に大きい。
【００４８】
さらに、ビームスプリッタ９は、入射光が入射する領域９ａと戻り光が入射する領域９ｂ共に反射面９ｒ、透過面９ｔのパターンの配列方向が同じである。なお、パターンの配列方向は、入射光と戻り光の光軸を結んだ線に対して４５°傾ける例を示しているが、０°または９０°でなければよい。ただし、４５°のときが干渉光強度を大きくできる。これにより、入射光のビーム径を最も小さくすることができる。また、反射面９ｒと透過面９ｔの面積の比率は１対１に形成され、反射面９ｒの反射率、透過面９ｔの透過率のそれぞれは１００％とする。
【００４９】
このような装置の動作を説明する。
円形のビーム形状１０１である平行光の入射光が、ビームスプリッタ９の領域９ａに入射する。そして、ビームスプリッタ９が、入射光を透過光と反射光とに分岐する。光強度の分岐比は１対１である。ビームスプリッタ９の透過面９ｔを透過した透過光が、ビームスプリッタ９によって光強度が線状に分布するビーム形状１０１ｔ（図９（ｂ）参照）となる。もちろん、線状の光強度の配列方向は、ビームスプリッタ９の領域９ａの配列方向と一致し、透過光の光強度は、入射光の光強度の５０％となる。一方、ビームスプリッタ９の反射面９ｒで反射された反射光も透過光と同様に、光強度が線状に分布するビーム形状となる。また、反射光の光強度は、入射光の光強度の５０％となる。
【００５０】
そして、透過光が光路Ｏｐ１を進み可動ミラー１０に入射し、反射光が光路Ｏｐ２を進み固定ミラー１１に入射する。可動ミラー１０に入射した透過光が、２回反射されて光路Ｏｐ３を進み再度ビームスプリッタ９に入射するが、光路Ｏｐ３を進む戻り光の光軸は、光路Ｏｐ１を進む透過光の光軸に対して平行にずれて領域９ｂに入射する。戻り光の光強度の配列方向と領域９ｂに形成されるパターン（線状の反射面９ｒと線状の透過面９ｔとの配列）の配列方向とが９０°異なるので、ビームスプリッタ９で反射された戻り光の光強度の分布は、図５（ｂ）に示すビーム形状１０３ｒとなる。また、ビームスプリッタ９で反射された戻り光の光強度は、入射光の光強度の２５％となる。
【００５１】
同様に、固定ミラー１１に入射した反射光が、２回反射されて光路Ｏｐ４を進み再度ビームスプリッタ９に入射するが、光路Ｏｐ４を進む戻り光の光軸は、光路Ｏｐ２を進む反射光の光軸に対して平行にずれて領域９ｂに入射する。
【００５２】
さらに、光路Ｏｐ４からの戻り光の光強度の配列方向と領域９ｂに形成されるパターンの配列方向とが９０°異なるので、光路Ｏｐ３からの戻り光と同様に、ビームスプリッタ９を透過した光路Ｏｐ４からの戻り光の光強度は、入射光の光強度の２５％となる。
【００５３】
そして、ビームスプリッタ９を透過または反射したそれぞれの戻り光が、ビームスプリッタ９上で重なり合い干渉する。さらに干渉した光は、レンズ４で集光され、検出器５で検出される。そして、検出器５が干渉光の干渉光強度を検出する。また、可動ミラー１０を、光路Ｏｐ１に対して平行に移動させ、（光路Ｏｐ１＋Ｏｐ３）と，（光路Ｏｐ２＋光路Ｏｐ４）の光路長差を変化させる。
【００５４】
このように、ビームスプリッタ９の分岐面上に線状の反射面９ｒと透過面９ｔとが空間的に交互に配置され、入射光が反射光と透過光とに分岐される。そして、反射光、透過光それぞれの戻り光が再度ビームスプリッタ９で重ね合わさるが、ビームスプリッタ９に形成されるパターンの配列方向は、戻り光の光強度の配列方向と異なる。これにより、ビームスプリッタ９に形成されるパターンによる干渉光強度の変動を抑えることができる。さらに、偏光依存性、波長依存性がほとんどない透過面９ｔを透過するので、図１１に示す装置よりも偏光依存性、波長依存性を低減することができる。
【００５５】
また、ビームスプリッタ９に形成されるパターンが、領域９ａ、９ｂ共に同じなので、ビームスプリッタ９の製造コストを抑えることができる。
【００５６】
また、可動ミラー１０、固定ミラー１１のそれぞれが、戻り光の光路Ｏｐ３、Ｏｐ４をビームスプリッタ９からの透過光または反射光の光路Ｏｐ１、Ｏｐ２に対して平行にずらして再度ビームスプリッタ９に入射するので、可動ミラー１０の位置を光路Ｏｐ１にそって進退させても、ビームスプリッタ９の同じ位置で干渉が生じる。これにより、図１に示す装置よりも可動ミラー１０の可動範囲を広くすることができると共に、可動ミラー１０の位置による干渉光強度の誤差を抑えることができる。さらに、ミラー１０、１１が光路Ｏｐ１、Ｏｐ２に対して傾むいて設置されたとしても、干渉光強度への影響が少ないので、図１の装置に対して光学系の調整が容易になる。
【００５７】
［第４の実施例］
図６は本発明の第４の実施例を示す構成図である。ここで、図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図６において、ビームスプリッタ６の代わりに図４、図５に示すビームスプリッタ９が設けられる。また、光路Ｏｐ３にイメージローテータ１２、光路Ｏｐ４にイメージローテータ１３が新たに設けられる。イメージローテータ１２、１３は、戻り光のビーム形状を９０°回転させる。
【００５８】
続いて図７は、図６に示すビームスプリッタ９の分岐面の形状および光軸方向をＺ軸とした際のＸＹ平面における光強度分布、すなわちビーム形状を模式的に示した図である。ここで、図５と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。図７（ａ）において、ビーム形状１０４は、イメージローテータ１２を通過後の戻り光のビーム形状である。図７（ｂ）において、ビーム形状１０４ｒは、イメージローテータ１２を通過後の戻り光がビームスプリッタ９で反射された後のビーム形状を示している。
【００５９】
このような装置の動作を説明する。
イメージローテータ１２が、可動コーナーキューブリフレクタ７からの戻り光のビーム形状を光軸を中心に９０°回転させて、ビームスプリッタ９に出射する。図７（ａ）に示すように、戻り光の光強度の配列方向が、ビームスプリッタ９のパターンの配列方向と９０°異なるので、ビームスプリッタ９で反射された戻り光の光強度の分布は、図７（ｂ）に示すビーム形状１０４ｒとなる。また、ビームスプリッタ９で反射された戻り光の光強度は、入射光の光強度の２５％となる。
【００６０】
同様に、イメージローテータ１３が、可動コーナーキューブリフレクタ８からの戻り光のビーム形状を光軸を中心に９０°回転させて、ビームスプリッタ９に出射する。従って、光路Ｏｐ４からの戻り光の光強度の配列方向も、ビームスプリッタ９のパターンの配列方向とが９０°異なるので、光路Ｏｐ３からの戻り光と同様に、ビームスプリッタ９を透過した光路Ｏｐ４からの戻り光の光強度は、入射光の光強度の２５％となる。上記以外の動作は図３に示す装置と同様なので説明を省略する。
【００６１】
このようにイメージローテータ１２、１３が戻り光のビーム形状を回転させるので、ビームスプリッタ９のパターンを入射光が入射する領域９ａ、戻り光が入射する領域９ｂ共に同じにすることができる。これにより、ビームスプリッタ９の製造コストを抑えることができる。
【００６２】
［第５の実施例］
図８は本発明の第５の実施例を示す構成図である。ここで、図６と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図６において、イメージローテータ１２の代わりに空間的ローパスフィルタ１４が設けられ、イメージローテータ１３の代わりに空間的ローパスフィルタ１５が設けられる。空間的ローパスフィルタ１４、１５は、空間フィルタの一種であり、低周波の空間周波数成分を通過する。
【００６３】
ここで、図９は、空間的ローパスフィルタ１４、１５の一例を示した構成図である。図９において、レンズ１６が入射した光を集光する。そして、スリット１７が集光する位置に設けられる。さらに、スリット１７を通過した光がレンズ１８で平行光となり出射される。このとき、スリット１７のスリット間隔を調整することにより、入射した光の空間周波数を落とす。
【００６４】
図８に示す装置の動作を説明する。
空間的ローパスフィルタ１４が、可動コーナーキューブリフレクタ７からの戻り光のうち、低周波の空間周波数を通過する。そのため、光強度が線状に分布するビーム形状１０１ｔが、空間的に光強度が一様に分布するビーム形状となる。そして、一様に分布した戻り光が、ビームスプリッタ９の領域９ｂに入射する。
【００６５】
同様に、空間的ローパスフィルタ１５が、固定コーナーキューブリフレクタ８からの戻り光のうち、低周波の空間周波数を通過する。そのため、光強度が線状に分布するビーム形状が、空間的に光強度が一様に分布するビーム形状となる。そして、一様に分布した戻り光が、ビームスプリッタ９の領域９ｂに入射する。
【００６６】
また、空間的ローパスフィルタ１４、１５が戻り光の空間周波数成分を落とし、すなわち、空間的に光強度を一様に分布させてビームスプリッタ９に出射する以外の動作は、図６に示す装置と同様なので説明を省略する。
【００６７】
このように、ビームスプリッタ９の分岐面上に反射面９ｒと透過面９ｔとが空間的に交互に配置され、反射光の光強度と透過光の光強度とを１対１して分岐する。そして、空間的ローパスフィルタ１４、１５が、戻り光の空間的な光強度分布を一様にし、ビームスプリッタ９に出射する。これにより、ビームスプリッタ９に形成されるパターンによる干渉光強度の変動を抑えることができる。さらに、偏光依存性、波長依存性がほとんどない透過面９ｔを透過するので、図１１に示す装置よりも偏光依存性、波長依存性を低減することができる。
【００６８】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
図１、図３、図４、図６、図８に示す装置において、ビームスプリッタ６、９で分岐された透過光を可動反射部が反射し、反射光を固定反射部が反射する構成を示したが、透過光を固定反射部が反射し、反射光を可動反射部が反射する構成としてもよい。
【００６９】
図３に示す装置において、可動コーナーキューブリフレクタ７、固定コーナーキューブリフレクタ８のそれぞれが３回反射する構成を示したが、奇数回数ならば何回反射してもよい。
【００７０】
図４に示す装置において、可動ミラー１０、固定ミラー１１のそれぞれが２回反射する構成を示したが、偶数回数ならば何回反射してもよい。
【００７１】
図４に示す装置において、ビームスプリッタ９のパターンを、領域９ａ、９ｂ共に同じにする構成を示したが、異なるパターンとしてもよい。要は、戻り光の光強度の配列方向に対して、領域９ｂのパターンの配列方向が異なればよい。
【００７２】
図６に示す装置において、ビームスプリッタ９のパターンを、領域９ａ、９ｂ共に同じにする構成を示したが、異なるパターンとしてもよい。要は、イメージローテータ１２、１３が、戻り光のビーム形状を回転するが、この回転された戻り光の光強度の配列方向に対して、領域９ｂのパターンの配列方向が異なればよい。
【００７３】
図６に示す装置において、イメージローテータ１２、１３のそれぞれが、光路Ｏｐ３，Ｏｐ４を進む戻り光のビーム形状を所望の角度回転させる構成を示したが、図１、図４に示す装置の光路Ｏｐ３、Ｏｐ４にイメージローテータ１２、１３を設けてもよい。さらに、図１、図４、図６に示す装置において、光路Ｏｐ３，Ｏｐ４の代わりに光路Ｏｐ１、Ｏｐ２にイメージローテータ１２、１３を設けてもよい。
【００７４】
図８に示す装置において、線状の反射面９ｒ、透過面９ｔが交互に配列されたビームスプリッタ９を用いる構成を示した。また、空間的ローパスフィルタ１４、１５のそれぞれは、光強度が空間的に一様なビーム形状に変換する。従って、ビームスプリッタは、反射面と透過面の面積の比率が１対１であり、入射光を分岐した反射光と透過光との光強度比が１対１になり、戻り光を分岐した反射光と透過光との光強度比も１対１になるものならばよい。例えば、図１２に示すビームスプリッタでもよい。ただし、スリット１７のかわりにピンポールを用いるとよい。
【００７５】
図８に示す装置において、空間的ローパスフィルタ１４、１５のそれぞれが、光路Ｏｐ３，Ｏｐ４を進む戻り光の光強度の分布を、空間的に一様なビーム形状にする構成を示したが、図１、図４に示す装置の光路Ｏｐ３、Ｏｐ４に空間的ローパスフィルタ１４、１５を設けてもよい。さらに、図１、図４、図８に示す装置において、光路Ｏｐ３，Ｏｐ４の代わりに光路Ｏｐ１、ＯＰ２に空間的ローパスフィルタ１４、１５のそれぞれを設けてもよい。
【００７６】
ここで、図１０を用いて説明する。図１０は、図１に示す装置の光路Ｏｐ１、Ｏｐ２のそれぞれに空間的ローパスフィルタ１４、１５を設けた構成を示している。図１０において、空間的ローパスフィルタ１４、１５のそれぞれが、ビームスプリッタ６からの透過光、反射光の空間周波数を落として可動ミラー２、固定ミラー３に出射する。すなわち、空間的ローパスフィルタ１４、１５は、光強度が線状に分布するビーム形状を、空間的に光強度が一様に分布するビーム形状にして出射する。
【００７７】
図１、図３、図４、図６、図８、図１０に示す装置を、図１１に示す装置と同様に、光測定器（例えば、波長計、波長比較計、光スペクトラムアナライザ、測長器等）に用いてもよい。
【００７８】
例えば、波長計や波長比較計では、各光路長差で干渉光強度を測定し、光路長差の変化に対する干渉光の周波数を検出することにより入射光の波長を測定する。また、光スペクトラムアナライザでは、干渉光の強度変化をフーリエ変換することにより、光スペクトラムを測定する。さらに、測長器では、既知の波長を入射し、干渉光の強度変化の回数を検出することにより、可動反射部の移動距離を測定する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施例を示した構成図である。
【図２】図１に示す装置におけるビームスプリッタの分岐面の形状およびビーム形状を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示した構成図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示した構成図である。
【図５】図４に示す装置におけるビームスプリッタの分岐面の形状およびビーム形状を模式的に示した図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示した構成図である。
【図７】図６に示す装置におけるビームスプリッタの分岐面の形状およびビーム形状を模式的に示した図である。
【図８】本発明の第５の実施例を示した構成図である。
【図９】空間的ローパスフィルタの一例を示した構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施例を示した構成図である。
【図１１】従来の干渉計の構成を示した図である。
【図１２】図１１に示す装置におけるビームスプリッタの分岐面の形状およびビーム形状を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００８０】
２、１０  可動ミラー
３、１１  固定ミラー
７  可動コーナーキューブリフレクタ
８  固定コーナーキューブリフレクタ
６、９  ビームスプリッタ
１２、１３  イメージローテータ
１４、１５  空間的ローパスフィルタ
【図１】
2006053049.tif 000003
【図２】
2006053049.tif 000004
【図３】
2006053049.tif 000005
【図４】
2006053049.tif 000006
【図５】
2006053049.tif 000007
【図６】
2006053049.tif 000008
【図７】
2006053049.tif 000009
【図８】
2006053049.tif 000010
【図９】
2006053049.tif 000011
【図１０】
2006053049.tif 000012
【図１１】
2006053049.tif 000013
【図１２】
2006053049.tif 000014