(57)【要約】【課題】光路長の増倍を容易に可能にする光路長増倍装置を実現する。【解決手段】レーザ干渉測長機１００において、光路長増倍装置１０１における複数の偏光ビームスプリッタの数を１つ増やすことにより、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の１往復分に相当する光路長を増倍することを可能にし、特に、光路長増倍装置１０１において、複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）、１／４波長板２１，２２、固定平面ミラー３１、移動平面ミラー３２などの光学部材の配置構成を規則的かつ単純にすることによって、偏光ビームスプリッタの数を増やすという構成変更を容易にし、光路長の増倍を容易に行うことを可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出力されるレーザ光が分割されてなる一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置であって、
所定方向に沿い連設される複数の偏光ビームスプリッタと、
前記複数の偏光ビームスプリッタを挟み、前記所定方向と垂直な方向に対向する一対の波長板と、
前記複数の偏光ビームスプリッタ及び前記一対の波長板とを挟み、前記一対の波長板と平行に配置され、前記所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体と、
を備え、
前記一方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向に通過し、
前記他方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向に通過する際に、各偏光ビームスプリッタにおいて前記一対の反射体間を前記所定方向と垂直な方向に１往復するように構成されていることを特徴とする光路長増倍装置。
【請求項２】
所定方向に沿い連設された前記複数の偏光ビームスプリッタにおける、前記レーザ光源側と反対の端に配置される偏光ビームスプリッタ側に、光折返体を備え、
前記光折返体は、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向の順方向に通過したレーザ光を、前記複数の偏光ビームスプリッタに向けて折り返させることで、
前記一方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記順方向と逆方向に通過し、
前記他方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記逆方向に通過する際に、各偏光ビームスプリッタにおいて前記一対の反射体間を前記所定方向と垂直な方向に１往復するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光路長増倍装置。
【請求項３】
所定方向に沿い連設された前記複数の偏光ビームスプリッタにおける、前記レーザ光源側と反対の一端に配置される偏光ビームスプリッタ側に、少なくとも一つの第一光折返体を備え、前記レーザ光源側の他端に配置される偏光ビームスプリッタ側に、少なくとも一つの第二光折返体を備え、
前記第一光折返体は、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向の順方向に通過し、その偏光ビームスプリッタの一端から出射されたレーザ光を、前記複数の偏光ビームスプリッタに向けて逆方向に折り返させ、
前記第二光折返体は、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記逆方向に通過し、その偏光ビームスプリッタの他端から出射されたレーザ光を、前記複数の偏光ビームスプリッタに向けて順方向に折り返させることで、
前記一方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを順方向または逆方向に通過する度に、
前記他方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを順方向または逆方向に通過しつつ、各偏光ビームスプリッタにおいて前記一対の反射体間を前記所定方向と垂直な方向に１往復するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光路長増倍装置。
【請求項４】
前記一対の反射体のうち、少なくとも一方の反射体は、他方の反射体に対してその対向方向に接離可能に備えられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光路長増倍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路長増倍装置に係り、特にレーザ光の光路長を増倍する光路長増倍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光源から出力されたレーザ光を２つに分割するとともに、それぞれ異なる光路を通過させた後に干渉させるレーザ干渉器の技術を応用し、レーザ干渉器がレーザ光を干渉させて生成した干渉縞に基づき、精密な長さを測定するレーザ干渉測長システムが知られている。
レーザ干渉による測長システムは、高精度な長さ測定を実現可能であり、産業機器類の評価や校正に使用されるなど重要な役割を果たしている。そして、各種産業分野の発展に伴い、レーザ干渉測長システムの更なる高分解能化、高精度化への要望が高い。
【０００３】
このレーザ干渉による測長の分解能は、使用するレーザ光の波長、光学系構成によって決まる光学分割数、内挿回路によって決まる電気分割数などによって規定される。分解能の向上には、レーザ光の波長を短くすること、光学分割数を高めること、電気分割数を高めることが必要である。
但し、レーザ光の波長安定性や出力強度、寿命、コスト等を考慮した場合、使用可能なレーザ光源は限られてしまうので、レーザ光の波長を短くするために任意の波長のレーザ光を選ぶことは容易ではない。
また、近年、４０００分割程度の電気分割数を有する内挿回路も見られるようになったが、電気分割数の一層の向上には限界が見え始めている。
【０００４】
これに対し、光学分割数を高めることによれば、その光学分割数に応じてレーザ干渉信号の周期が短くなり、見かけ上短い波長のレーザ光を用いることと同じ効果があるとともに、内挿不確かさの低減に関するメリットもあるので、光路長を増倍して光学分割数を高めるための技術が提案されている。
例えば、コーナーキューブあるいは直角プリズムを利用する光路長増倍に関する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
また、コーナーキューブを使用せずに、偏光ビームスプリッタ、波長板、各種ミラー等を利用する光路長増倍に関する技術が知られている（例えば、非特許文献２参照。）。
【非特許文献１】集積型マイクロ干渉計と走査型電子顕微鏡を用いた微小線幅の精密測定、精密工学会誌、Vol.60、No.11、１９９４、初澤・豊田・谷村・奈良・豊永・原・岩崎・近藤、pp.１５８２−１５８５
【非特許文献２】長さ標準にトレーサブルな測長ＡＦＭとナノ・メトロロジー用標準スケール、砥粒加工学会誌、Vol.48、No.5、２００４、三隅伊知子、pp.２４９−２５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１の場合、光路長の増倍数を増やすに連れて、コーナーキューブあるいは直角プリズムのサイズを大きくする必要がある。そのため、コーナーキューブや直角プリズムを測定対象に搭載する際に広いスペースが必要になることに加え、移動軸上に測定軸を配置させることが困難になり、アッベ誤差なども生じやすい。その結果、干渉計の小型化や軽量化などの実用的な面から、光路長の増倍数に制限が生じてしまうことがあるという問題があった。
また、上記非特許文献２の場合、光路長を４倍に増倍しているが、干渉計構成に規則性がないので、これ以上の光路長増倍は容易ではなく、増倍するためには干渉計構成に過度の複雑化を招いてしまう。また、光路長の増倍数に応じて干渉計構成を個別に考える必要性も生じるので、光学設計は煩雑なものとなる。その結果、干渉計の小型化や軽量化などの実用的な面から、光路長の増倍数に制限が生じてしまうことがあるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、光路長の増倍を容易に可能にする光路長増倍装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
レーザ光源から出力されるレーザ光が分割されてなる一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置であって、
所定方向に沿い連設される複数の偏光ビームスプリッタと、
前記複数の偏光ビームスプリッタを挟み、前記所定方向と垂直な方向に対向する一対の波長板と、
前記複数の偏光ビームスプリッタ及び前記一対の波長板とを挟み、前記一対の波長板と平行に配置され、前記所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体と、
を備え、
前記一方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向に通過し、
前記他方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向に通過する際に、各偏光ビームスプリッタにおいて前記一対の反射体間を前記所定方向と垂直な方向に１往復するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光路長増倍装置において、
所定方向に沿い連設された前記複数の偏光ビームスプリッタにおける、前記レーザ光源側と反対の端に配置される偏光ビームスプリッタ側に、光折返体を備え、
前記光折返体は、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向の順方向に通過したレーザ光を、前記複数の偏光ビームスプリッタに向けて折り返させることで、
前記一方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記順方向と逆方向に通過し、
前記他方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記逆方向に通過する際に、各偏光ビームスプリッタにおいて前記一対の反射体間を前記所定方向と垂直な方向に１往復するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光路長増倍装置において、
所定方向に沿い連設された前記複数の偏光ビームスプリッタにおける、前記レーザ光源側と反対の一端に配置される偏光ビームスプリッタ側に、少なくとも一つの第一光折返体を備え、前記レーザ光源側の他端に配置される偏光ビームスプリッタ側に、少なくとも一つの第二光折返体を備え、
前記第一光折返体は、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記所定方向の順方向に通過し、その偏光ビームスプリッタの一端から出射されたレーザ光を、前記複数の偏光ビームスプリッタに向けて逆方向に折り返させ、
前記第二光折返体は、前記複数の偏光ビームスプリッタを前記逆方向に通過し、その偏光ビームスプリッタの他端から出射されたレーザ光を、前記複数の偏光ビームスプリッタに向けて順方向に折り返させることで、
前記一方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを順方向または逆方向に通過する度に、
前記他方のレーザ光が、前記複数の偏光ビームスプリッタを順方向または逆方向に通過しつつ、各偏光ビームスプリッタにおいて前記一対の反射体間を前記所定方向と垂直な方向に１往復するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の光路長増倍装置において、
前記一対の反射体のうち、少なくとも一方の反射体は、他方の反射体に対してその対向方向に接離可能に備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光路長増倍装置において所定方向に沿い連設された複数の偏光ビームスプリッタに、一方のレーザ光（例えば、Ｐ偏光成分のレーザ光）を入射させると、そのレーザ光は各偏光ビームスプリッタを所定方向に通過するようになっており、また、他方のレーザ光（例えば、Ｓ偏光成分のレーザ光）を入射させると、そのレーザ光は各偏光ビームスプリッタを所定方向に通過する際に、各偏光ビームスプリッタにおいて一対の反射体間を所定方向と垂直な方向に１往復するようになっている。
つまり、一方のレーザ光よりも、他方のレーザ光の方が、１つの偏光ビームスプリッタあたり、一対の反射体間の１往復分に相当する光路が長くなる。
よって、光路長増倍装置における複数の偏光ビームスプリッタの数を１つ増やすことに応じて、一対の反射体間の１往復分に相当する光路長を増倍することができる。
特に、光路長増倍装置における、複数の偏光ビームスプリッタや、一対の波長板、一対の反射体などの光学部材の配置構成が規則的かつ単純であるため、容易に偏光ビームスプリッタの数を増やすことができるので、容易に光路長の増倍を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態たる光路長増倍装置について図面を参照して説明する。
なお、本実施の形態においては、レーザ干渉測長機におけるレーザ光の光路長を増倍する光路長増倍装置について説明する。
【００１３】
（実施形態１）
レーザ干渉測長機１００は、図１に示すように、一対のレーザ光を出力するレーザ光源２と、レーザ光源２から出力された一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置１０１と、光路長増倍装置１０１を通過した一対のレーザ光を検知する位相計３等を備えている。
また、レーザ干渉測長機１００は、レーザ光源２から出力されたレーザ光を光路長増倍装置１０１に向けた方向に反射させる平面鏡４と、平面鏡４と光路長増倍装置１０１の間に配される１／２波長板５と、光路長増倍装置１０１と位相計３の間に配される１／２波長板６と、を備えている。
【００１４】
レーザ光源２は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等、良好な可干渉性を有する一対のレーザ光であって、Ｐ偏向あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力する光源である。なお、レーザ光源２は、直交するＰ偏光とＳ偏光に直線偏光された一対のレーザ光を出力する光源であってもよい。この場合には、平面鏡４と光路長増倍装置１０１の間に配される１／２波長板５は不要になる。
【００１５】
位相計３は、後述する光路長増倍装置１０１におけるそれぞれの光路を通過した一方のレーザ光（例えば、Ｐ偏光のレーザ光）と他方のレーザ光（例えば、Ｓ偏光のレーザ光）とを検知し、それらレーザ光の光路長が異なることに伴い生じる干渉信号を検出するようにして後述する移動平面ミラー３２の変位量を測定する。そして、その測定した変位量に所定のデータ処理を施すことによって、所定の対象物に対する測長を実行する。
なお、レーザ干渉測長に関する位相計３の構成や処理は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
【００１６】
光路長増倍装置１０１は、所定方向に沿い複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）が連設されてなる偏光ビームスプリッタ列１０と、偏光ビームスプリッタ列１０を挟み、所定方向と垂直な方向に対向する一対の１／４波長板２１，２２と、偏光ビームスプリッタ列１０及び一対の１／４波長板２１，２２とを挟み、一対の１／４波長板２１，２２と平行に配置され、所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体である固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２と、を備えている。
なお、移動平面ミラー３２は、図示しない移動機構を介するように配設されており、移動平面ミラー３２は、固定平面ミラー３１に対してその対向方向に接離可能に備えられている。
【００１７】
偏光ビームスプリッタ列１０は、所定方向に沿い同じ向きに連設されるｍ個の偏光ビームスプリッタ１１、１２、１３、…１ｍによって構成されている。
各偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）は、入射されたレーザ光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する光学部材である。具体的には、この偏光ビームスプリッタは、Ｐ偏光のレーザ光を入射方向に沿って通過させ、Ｓ偏光のレーザ光を入射方向から９０°曲げた方向に通過させることで、各レーザ光を分離する。
【００１８】
次に、レーザ干渉測長機１００における光路長増倍装置１０１の機能について説明する。
【００１９】
図１に示すように、レーザ光源２から、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光が出力されると、そのレーザ光は平面鏡４によって光路長増倍装置１０１の偏光ビームスプリッタ列１０に向かう方向に反射される。
そして、レーザ光が１／２波長板５を通過することにより、偏光面が４５°回転する。
【００２０】
次いで、偏光ビームスプリッタ列１０における始端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１１に、レーザ光が入射すると、Ｐ偏光成分のレーザ光とＳ偏光成分のレーザ光に分割される。
【００２１】
Ｐ偏光成分のレーザ光は参照光として、ｍ個の偏光ビームスプリッタ１１、１２、１３、…１ｍを、所定方向の順方向（図１中、下方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。偏光ビームスプリッタ列１０を通過したＰ偏光成分のレーザ光は、１／２波長板６を通過して、位相計３へと向かう。
【００２２】
一方、Ｓ偏光成分のレーザ光は測定光として、偏光ビームスプリッタ１１により光路が９０°曲げられて、図中、左方向に向かい、１／４波長板２１を通過し、固定平面ミラー３１で反射され、１／４波長板２１を反対向きに通過する。この１／４波長板２１を通過した測定光はＰ偏光のレーザ光となる。
そして、その測定光は、偏光ビームスプリッタ１１を図中、右方向に通過し、更に１／４波長板２２を通過し、移動平面ミラー３２で反射され、１／４波長板３２を反対向きに通過する。この１／４波長板２２を通過した測定光はＳ偏光のレーザ光に戻る。
そして、Ｓ偏光成分のレーザ光である測定光は、偏光ビームスプリッタ１１により光路が９０°曲げられて、図中、下方向に向かい、偏光ビームスプリッタ１２に入射する。
【００２３】
このように、参照光としてのレーザ光が、偏光ビームスプリッタ１１を所定方向に単に通過することに対し、測定光としてのレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１１を所定方向に通過する際に、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間を所定方向と垂直な方向に１往復するようになるので、その分、測定光の光路が参照光よりも長くなる。
【００２４】
こうして測定光は、各偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）において、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間を１往復する光路をとるので、測定光は偏光ビームスプリッタ列１０を通過するにあたって、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間をｍ回往復した後、その偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。偏光ビームスプリッタ列１０を通過したＳ偏光成分のレーザ光は、１／２波長板６を通過して、位相計３へと向かう。
【００２５】
次いで、位相計３において、参照光と測定光を干渉させ、干渉信号を検出することによって、移動平面ミラー３２の変位量を測定する。
そして、この移動平面ミラー３２が搭載されている測定対象物に対する測長が可能になる。
【００２６】
以上のように、レーザ干渉測長機１００において、光路長増倍装置１０１における複数の偏光ビームスプリッタの数を１つ（１段）増やすことによって、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の１往復分に相当する光路長を増倍することができる。
そして、この光路長増倍装置１０１の場合、ｍ個の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）を備えているので、測定光は参照光よりも、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間のｍ回往復分に相当する光路長が増倍（ｍ倍）されている。
つまり、光路長増倍装置１０１の偏光ビームスプリッタ列１０における偏光ビームスプリッタの数を増やすことによって、簡便に任意の光路長の増倍が可能になり、光学分割数を容易に高めることができる。
特に、この光路長増倍装置１０１において、複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）、１／４波長板２１，２２、固定平面ミラー３１、移動平面ミラー３２などの光学部材の配置構成は規則的かつ単純であるため、複数の偏光ビームスプリッタの段数を増やすという構成変更は容易であるので、光路長の増倍を容易に行うことができる。
【００２７】
そして、このレーザ干渉測長機１００における光路長増倍装置１０１の構成では、ｍ個の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）が連なっており、光学分割数はｍである。
光学分割数がｍである場合、位相計３において得られる干渉信号の１周期は（レーザ光の半波長）÷（ｍ）となり、見かけ上波長が短くなることで高分解能な測定が可能になるので、同じ分割数であれば内挿回路を用いて電気的に分割するよりも不確かさが小さくなる。また、本発明の光路長増倍装置と既存の内挿回路とを併用することで、より不確かさが低減できる。
このように、光路長増倍により光学分割数を高めることで、内挿不確かさも低減され、高分解能かつ高精度な測長が可能になる。
【００２８】
なお、光路長増倍装置１０１において、ｉ段目の偏光ビームスプリッタにレーザ光が入射してから（ｉ＋１）段目の偏光ビームスプリッタへレーザ光が入射するまでの測定光路長と参照光路長を概算すると、以下のようになる。
「測定光路長」＝４ａ＋３ｂ＋ｃ
「参照光路長」＝ｂ＋ｄ
ここで、
ａ：１／４波長板２１，２２の厚さに対応する光路長
ｂ：立方体状の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）の１辺の長さに対応する光路長
ｃ：測定光に関する大気中における光路長
ｄ：参照光に関する大気中における光路長
とする。
この偏光ビームスプリッタの段数をｍとした場合の測定光路長と参照光路長の差Ｌは、各段毎の光路長が共通であるとして概算すると、
Ｌ＝ｍ（４ａ＋３ｂ＋ｃ）−ｍ（ｂ＋ｄ）
＝ｍ（４ａ＋２ｂ＋ｃ−ｄ）  ・・・・・（１）
となる。
そして、移動平面ミラー３２を変位させるとｃの値が変化し、干渉信号の位相変化が生じるため、それを変位に換算することで移動平面ミラー３２の変位量が求められる。
但し、図１に示す光路長増倍装置１０１の構成では、式（１）から明らかなように、測定光路長と参照光路長には、各種光学素子を通過する際の光路長にｍ（４ａ＋２ｂ）程度の比較的大きな差が生じる。このため、ｍの値を大きくした場合には、光路長増倍装置１０１において小型の光学素子を用いることや、熱膨張係数の低い光学部材を用いることが望ましい。
本実施形態では、偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）、１／４波長板２１，２２、固定平面ミラー３１、移動平面ミラー３２など各種光学素子を必要に応じて接着し、レーザ干渉測長機１００を小型化することも可能である。これら各種光学部材の配置構成が規則的かつ単純であるため、接着は容易に行うことができる。
【００２９】
（実施形態２）
次に、本発明に係る光路長増倍装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３０】
レーザ干渉測長機２００は、図２に示すように、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力するレーザ光源２と、レーザ光源２から出力された一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置２０１と、光路長増倍装置２０１を通過した一対のレーザ光を検知する位相計３等を備えている。
また、レーザ干渉測長機２００は、レーザ光源２から出力されたレーザ光を光路長増倍装置２０１に向けた方向に反射させる平面鏡４と、平面鏡４と光路長増倍装置２０１の間に配される１／２波長板５と、位相計３の前面側に配される１／２波長板６と、を備えている。
【００３１】
光路長増倍装置２０１は、所定方向に沿い複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）が連設されてなる偏光ビームスプリッタ列１０と、偏光ビームスプリッタ列１０を挟み、所定方向と垂直な方向に対向する一対の１／４波長板２１，２２と、偏光ビームスプリッタ列１０及び一対の１／４波長板２１，２２とを挟み、一対の１／４波長板２１，２２と平行に配置され、所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体である固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２と、を備えている。
また、光路長増倍装置２０１は、連設された複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）における、レーザ光源２と反対側となる、偏光ビームスプリッタ列１０の終端に配置される偏光ビームスプリッタ１ｍ側に、光折返体である直角プリズム４１を備えている。直角プリズム４１は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ１ｍに向けている。
更に、光路長増倍装置２０１は、偏光ビームスプリッタ列１０の始端に配置される偏光ビームスプリッタ１１側に、偏光ビームスプリッタ列１０を通過したレーザ光を位相計３に向けた方向に反射させる平面鏡５０を備えている。
なお、直角プリズム４１は、平面鏡４によって反射されたレーザ光を入射可能とするとともに、当該直角プリズム４１で反射したレーザ光を平面鏡５０に入射可能とする配置に備えられている。
【００３２】
次に、レーザ干渉測長機２００における光路長増倍装置２０１の機能について説明する。
【００３３】
図２に示すように、レーザ光源２から、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光が出力されると、そのレーザ光は平面鏡４によって光路長増倍装置２０１の偏光ビームスプリッタ列１０に向かう方向に反射され、１／２波長板５を通過し、偏光ビームスプリッタ１１に入射する。
【００３４】
そして、参照光としてのＰ偏光成分のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図２中、下方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
その偏光ビームスプリッタ１ｍから出射した参照光は、直角プリズム４１に入射し、直角プリズム４１で２回反射されて１８０°方向転換される。つまり、直角プリズム４１に入射した参照光は、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて折り返される。
直角プリズム４１によって折り返された参照光は、偏光ビームスプリッタ１ｍに入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の逆方向（図２中、上方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における始端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１１から出射する。
【００３５】
この直角プリズム４１の反射によって光路が１回折り返されて、偏光ビームスプリッタ列１０を１往復するように透過し、偏光ビームスプリッタ１１から出射したＰ偏光成分のレーザ光（参照光）は、平面鏡５０で反射されて、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００３６】
一方、測定光としてのＳ偏光成分のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図２中、下方向）に通過する際に、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間をｍ回往復して、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
その偏光ビームスプリッタ１ｍから出射した測定光は、直角プリズム４１によって、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて折り返される。
直角プリズム４１によって折り返された測定光は、偏光ビームスプリッタ１ｍに入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の逆方向（図２中、上方向）に通過する際に、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間をｍ回往復して、偏光ビームスプリッタ列１０における始端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１１から出射する。
【００３７】
この直角プリズム４１の反射によって光路が１回折り返されて、偏光ビームスプリッタ列１０を１往復しつつ、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間を２ｍ回往復するように透過し、偏光ビームスプリッタ１１から出射したＳ偏光成分のレーザ光（測定光）は、平面鏡５０で反射されて、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００３８】
そして、位相計３において、参照光と測定光を干渉させ、干渉信号を検出することによって、移動平面ミラー３２の変位量を測定する。
【００３９】
以上のように、直角プリズム４１の反射を利用して光路を１回折り返す構成としたレーザ干渉測長機２００において、光路長増倍装置２０１における複数の偏光ビームスプリッタの数を１つ（１段）増やすことによって、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の２往復分に相当する光路長を増倍することができる。
そして、この光路長増倍装置２０１の場合、ｍ個の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）を備えているので、測定光は参照光よりも、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の２ｍ回往復分に相当する光路長が増倍（２ｍ倍）されている。
このように、光路長増倍装置２０１の偏光ビームスプリッタ列１０における偏光ビームスプリッタの数を増やすことによって、一層の光路長の増倍が可能になり、光学分割数をより高めることができる。
【００４０】
（実施形態３）
次に、本発明に係る光路長増倍装置の実施形態３について説明する。なお、実施形態１，２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
レーザ干渉測長機３００は、図３に示すように、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力するレーザ光源２と、レーザ光源２から出力された一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置３０１と、光路長増倍装置３０１を通過した一対のレーザ光を検知する位相計３等を備えている。
また、レーザ干渉測長機３００は、レーザ光源２から出力されたレーザ光を光路長増倍装置３０１に向けた方向に反射させる平面鏡４と、平面鏡４と光路長増倍装置３０１の間に配される１／２波長板５と、光路長増倍装置３０１と位相計３の間に配される１／２波長板６と、を備えている。
【００４２】
光路長増倍装置３０１は、所定方向に沿い複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）が連設されてなる偏光ビームスプリッタ列１０と、偏光ビームスプリッタ列１０を挟み、所定方向と垂直な方向に対向する一対の１／４波長板２１，２２と、偏光ビームスプリッタ列１０及び一対の１／４波長板２１，２２とを挟み、一対の１／４波長板２１，２２と平行に配置され、所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体である固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２と、を備えている。
また、光路長増倍装置３０１は、連設された複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）における、レーザ光源２と反対側となる、偏光ビームスプリッタ列１０の終端に配置される偏光ビームスプリッタ１ｍ側に、第一光折返体である直角プリズム４１を備えている。直角プリズム４１は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ１ｍに向けている。
更に、光路長増倍装置３０１は、偏光ビームスプリッタ列１０の始端に配置される偏光ビームスプリッタ１１側に、第二光折返体である直角プリズム４２を備えている。直角プリズム４２は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ１１に向けている。
なお、直角プリズム４１は、平面鏡４によって反射されたレーザ光を入射可能とするとともに、当該直角プリズム４１で反射したレーザ光を直角プリズム４２に入射可能とする配置に備えられている。また、直角プリズム４２は、直角プリズム４１によって反射されたレーザ光を入射可能とするとともに、当該直角プリズム４２で反射したレーザ光を位相計３に入射可能とする配置に備えられている。
【００４３】
次に、レーザ干渉測長機３００における光路長増倍装置３０１の機能について説明する。
【００４４】
図３に示すように、レーザ光源２から、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光が出力されると、そのレーザ光は平面鏡４によって光路長増倍装置３０１の偏光ビームスプリッタ列１０に向かう方向に反射され、１／２波長板５を通過し、偏光ビームスプリッタ１１に入射する。
【００４５】
そして、参照光としてのＰ偏光成分のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図３中、下方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
その偏光ビームスプリッタ１ｍから出射した参照光は、直角プリズム４１に入射し、直角プリズム４１で２回反射されて１８０°方向転換される。つまり、直角プリズム４１に入射した参照光は、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて逆方向に折り返される。
【００４６】
直角プリズム４１によって折り返された参照光は、偏光ビームスプリッタ１ｍに入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の逆方向（図３中、上方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における始端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１１から出射する。
その偏光ビームスプリッタ１１から出射した参照光は、直角プリズム４２に入射し、直角プリズム４２で２回反射されて１８０°方向転換される。つまり、直角プリズム４２に入射した参照光は、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて順方向に折り返される。
【００４７】
直角プリズム４２によって折り返された参照光は、偏光ビームスプリッタ１１に入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図３中、下方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
【００４８】
この直角プリズム４１、４２の反射によって光路が２回折り返されて、偏光ビームスプリッタ列１０を１．５往復するように透過し、偏光ビームスプリッタ１ｍから出射したＰ偏光成分のレーザ光（参照光）は、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００４９】
一方、測定光としてのＳ偏光成分のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図２中、下方向）に通過する際に、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間をｍ回往復して、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
その偏光ビームスプリッタ１ｍから出射した測定光は、直角プリズム４１によって、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて逆方向に折り返される。
【００５０】
直角プリズム４１によって折り返された測定光は、偏光ビームスプリッタ１ｍに入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の逆方向（図３中、上方向）に通過する際に、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間をｍ回往復して、偏光ビームスプリッタ列１０における始端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１１から出射する。
その偏光ビームスプリッタ１１から出射した測定光は、直角プリズム４２に入射し、直角プリズム４２で２回反射されて１８０°方向転換される。つまり、直角プリズム４２に入射した測定光は、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて順方向に折り返される。
【００５１】
直角プリズム４２によって折り返された測定光は、偏光ビームスプリッタ１１に入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図３中、下方向）に通過する際に、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間をｍ回往復して、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
【００５２】
この直角プリズム４１、４２の反射によって光路が２回折り返されて、偏光ビームスプリッタ列１０を１．５往復しつつ、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間を３ｍ回往復するように透過し、偏光ビームスプリッタ１ｍから出射したＳ偏光成分のレーザ光（測定光）は、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００５３】
そして、位相計３において、参照光と測定光を干渉させ、干渉信号を検出することによって、移動平面ミラー３２の変位量を測定する。
【００５４】
以上のように、直角プリズム４１と直角プリズム４２の反射を利用して光路を２回折り返す構成としたレーザ干渉測長機３００において、光路長増倍装置３０１における複数の偏光ビームスプリッタの数を１つ（１段）増やすことによって、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の３往復分に相当する光路長を増倍することができる。
そして、この光路長増倍装置３０１の場合、ｍ個の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）を備えているので、測定光は参照光よりも、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の３ｍ回往復分に相当する光路長が増倍（３ｍ倍）されている。
このように、光路長増倍装置３０１の偏光ビームスプリッタ列１０における偏光ビームスプリッタの数を増やすことによって、より一層の光路長の増倍が可能になり、光学分割数をより高めることができる。
【００５５】
（実施形態４）
次に、本発明に係る光路長増倍装置の実施形態４について説明する。なお、実施形態１〜３と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５６】
レーザ干渉測長機４００は、図４に示すように、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力するレーザ光源２と、レーザ光源２から出力された一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置４０１と、光路長増倍装置４０１を通過した一対のレーザ光を検知する位相計３等を備えている。
また、レーザ干渉測長機４００は、レーザ光源２から出力されたレーザ光を光路長増倍装置４０１に向けた方向に反射させる平面鏡４と、平面鏡４と光路長増倍装置４０１の間に配される１／２波長板５と、位相計３の前面側に配される１／２波長板６と、を備えている。
なお、図４における領域IVは、図中IV−IV線に沿った面の矢視側面図である。
【００５７】
光路長増倍装置４０１は、所定方向に沿い複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）が連設されてなる偏光ビームスプリッタ列１０と、偏光ビームスプリッタ列１０を挟み、所定方向と垂直な方向に対向する一対の１／４波長板２１，２２と、偏光ビームスプリッタ列１０及び一対の１／４波長板２１，２２とを挟み、一対の１／４波長板２１，２２と平行に配置され、所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体である固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２と、を備えている。
また、光路長増倍装置４０１は、連設された複数の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）における、レーザ光源２と反対側となる、偏光ビームスプリッタ列１０の終端に配置される偏光ビームスプリッタ１ｍ側に、第一光折返体である直角プリズム４１を備えている。直角プリズム４１は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ１ｍに向けている。
また、光路長増倍装置４０１は、偏光ビームスプリッタ列１０の始端に配置される偏光ビームスプリッタ１１側に、第二光折返体である直角プリズム４２を備えている。直角プリズム４２は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ１１に向けている。
更に、光路長増倍装置４０１は、偏光ビームスプリッタ１１側に、偏光ビームスプリッタ列１０を通過したレーザ光を位相計３に向けた方向に反射させる平面鏡５０を備えている。
【００５８】
なお、直角プリズム４１は、平面鏡４によって反射されたレーザ光を入射可能とするとともに、当該直角プリズム４１で反射したレーザ光を直角プリズム４２に入射可能とする配置に備えられている。この直角プリズム４１は、レーザ光が図面の面と平行な面上を通過するように、レーザ光を反射するようになっている。
また、直角プリズム４２は、直角プリズム４１によって反射されたレーザ光を入射可能とするとともに、当該直角プリズム４２で反射したレーザ光を、再度直角プリズム４１に入射可能とする配置に備えられている。この直角プリズム４２は、レーザ光が図面の面と垂直な面上を通過するように、レーザ光を反射するようになっている。
また、平面鏡５０は、直角プリズム４２で反射されて、再度直角プリズム４１で反射されたレーザ光を入射可能とする配置に備えられている。
【００５９】
次に、レーザ干渉測長機４００における光路長増倍装置４０１の機能について説明する。
【００６０】
図４に示すように、レーザ光源２から、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光が出力されると、そのレーザ光は平面鏡４によって光路長増倍装置４０１の偏光ビームスプリッタ列１０に向かう方向に反射され、１／２波長板５を通過し、偏光ビームスプリッタ１１に入射する。
【００６１】
そして、参照光としてのＰ偏光成分のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図４中、下方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
その偏光ビームスプリッタ１ｍから出射した参照光は、直角プリズム４１に入射し、直角プリズム４１で図面の面と平行な面上を通過するように１８０°方向転換され、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて逆方向に折り返される。
【００６２】
直角プリズム４１によって折り返された参照光は、偏光ビームスプリッタ１ｍに入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の逆方向（図４中、上方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における始端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１１から出射する。
その偏光ビームスプリッタ１１から出射した参照光は、直角プリズム４２に入射し、直角プリズム４２で図面の面と垂直な面上を通過するように１８０°方向転換され、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて順方向に折り返される。
【００６３】
直角プリズム４２によって折り返された参照光は、偏光ビームスプリッタ１１に入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の順方向（図４中、下方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における終端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１ｍから出射する。
その偏光ビームスプリッタ１ｍから出射した参照光は、直角プリズム４１に入射し、直角プリズム４１で図面の面と平行な面上を通過するように１８０°方向転換され、偏光ビームスプリッタ列１０に向けて逆方向に折り返される。
【００６４】
直角プリズム４１によって折り返された参照光は、偏光ビームスプリッタ１ｍに入射して、偏光ビームスプリッタ列１０を所定方向の逆方向（図４中、上方向）に通過し、偏光ビームスプリッタ列１０における始端側に配置されている偏光ビームスプリッタ１１から出射する。
【００６５】
この直角プリズム４１、直角プリズム４２、直角プリズム４１の反射によって光路が３回折り返されて、偏光ビームスプリッタ列１０を２往復するように透過し、偏光ビームスプリッタ１ｍから出射したＰ偏光成分のレーザ光（参照光）は、平面鏡５０で反射され、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００６６】
一方、測定光としてのＳ偏光成分のレーザ光は、参照光と同様に、直角プリズム４１、直角プリズム４２、直角プリズム４１の反射によって光路が３回折り返されて、偏光ビームスプリッタ列１０を２往復しつつ、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間を４ｍ回往復するように透過し、偏光ビームスプリッタ１ｍから出射したＳ偏光成分のレーザ光（測定光）は、平面鏡５０で反射され、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００６７】
そして、位相計３において、参照光と測定光を干渉させ、干渉信号を検出することによって、移動平面ミラー３２の変位量を測定する。
【００６８】
以上のように、レーザ光の折り返し光路が互いに９０°異なる直角プリズム４１と直角プリズム４２との反射を利用して、光路を３回折り返す構成としたレーザ干渉測長機４００において、光路長増倍装置４０１における複数の偏光ビームスプリッタの数を１つ（１段）増やすことによって、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の４往復分に相当する光路長を増倍することができる。
そして、この光路長増倍装置４０１の場合、ｍ個の偏光ビームスプリッタ（１１〜１ｍ）を備えているので、測定光は参照光よりも、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間の４ｍ回往復分に相当する光路長が増倍（４ｍ倍）されている。
このように、光路長増倍装置４０１の偏光ビームスプリッタ列１０における偏光ビームスプリッタの数を増やすことによって、より一層の光路長の増倍が可能になり、光学分割数をより高めることができる。
特に、直角プリズム４１が、入射したレーザ光を図面の面と平行な面上を通過するように折り返し、直角プリズム４２が、入射したレーザ光を図面の面と垂直な面上を通過するように折り返すことで、レーザ光の光路が図面の面と平行な面上のみならず、図面の奥行き方向にも展開可能になるので、光路長をより長くすることが可能になり、光路長や光学分割数の増倍に関するメリットが増す。
【００６９】
なお、光路長増倍装置４０１においてｍ＝２とすると、光路長増倍数は「８」となる。
使用するレーザ光源の波長を６３３［ｎｍ］とすると、干渉信号の１周期は（６３３÷２）÷８≒３９．５６［ｎｍ］となる。これに電気分割数４０００の内挿回路を併用すると約０．０１［ｎｍ］となり、ピコメートルオーダの理論分解能となる。また、干渉信号の１周期が短くなることで、内挿不確かさの低減のメリットもある。
そして、ｍの値を大きくすれば、更なる高分解能化や高精度化が可能である。
【００７０】
（実施形態５）
次に、本発明に係る光路長増倍装置の実施形態５について説明する。なお、実施形態１〜４と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７１】
レーザ干渉測長機５００は、図５に示すように、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力するレーザ光源２と、レーザ光源２から出力された一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置５０１と、光路長増倍装置５０１を通過した一対のレーザ光を検知する位相計３等を備えている。
また、レーザ干渉測長機５００は、レーザ光源２から出力されたレーザ光を光路長増倍装置５０１に向けた方向に反射させる平面鏡４と、平面鏡４と光路長増倍装置５０１の間に配される１／２波長板５と、光路長増倍装置５０１と位相計３の間に配される１／２波長板６と、を備えている。
なお、図５における領域Vは、図中V−V線に沿った面の矢視側面図である。
【００７２】
光路長増倍装置５０１は、所定方向に沿いｍ個の偏光ビームスプリッタが連設されてなる偏光ビームスプリッタ列１０が、所定方向と交差する方向にｎ列並べられてなる偏光ビームスプリッタ群１を備えている。つまり、この偏光ビームスプリッタ群１は、ｍ×ｎのマトリクス状に、複数の偏光ビームスプリッタが配列されたものである。
そして、光路長増倍装置５０１は、その偏光ビームスプリッタ群１を挟み、所定方向と垂直な方向に対向する一対の１／４波長板２１，２２と、偏光ビームスプリッタ群１及び一対の１／４波長板２１，２２とを挟み、一対の１／４波長板２１，２２と平行に配置され、所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体である固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２と、を備えている。
【００７３】
また、光路長増倍装置５０１は、偏光ビームスプリッタ群１における、レーザ光源２と反対側となる、偏光ビームスプリッタ群１の終端（１ｍ１、１ｍ２…１ｍｎ）側に、第一光折返体である複数（ｎ個）の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）を備えている。これら直角プリズム（４１１〜４１ｎ）は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ群１の終端面（下面）に向けている。なお、第一光折返体であるｎ個の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）のうち、１個目の直角プリズム４１１は、レーザ光が図面の面と平行な面上を通過するように、レーザ光を反射するようになっており、２個目以降ｎ個目までの直角プリズム（４１２〜４１ｎ）は、レーザ光が図面の面と垂直な面上を通過するように、レーザ光を反射するようになっている。
また、光路長増倍装置５０１は、偏光ビームスプリッタ群１の始端（１１１、１１２…１１ｎ）側に、第二光折返体である複数（ｎ個）の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）を備えている。これら直角プリズム（４２１〜４２ｎ）は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ群１の始端面（上面）に向けている。なお、第二光折返体であるｎ個の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）は、レーザ光が図面の面と垂直な面上を通過するように、レーザ光を反射するようになっている。
【００７４】
次に、レーザ干渉測長機５００における光路長増倍装置５０１の機能について説明する。
【００７５】
図５に示すように、レーザ光源２から、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光が出力されると、そのレーザ光は平面鏡４によって光路長増倍装置５０１の偏光ビームスプリッタ群１に向かう方向に反射され、１／２波長板５を通過し、最初の偏光ビームスプリッタ１１１に入射する。
【００７６】
そして、参照光としてのＰ偏光成分のレーザ光は、順方向にｍ個の偏光ビームスプリッタ列を通過する度に、第一の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）に反射されて折り返され、次の偏光ビームスプリッタ列に逆方向に入射する。
また、参照光としてのＰ偏光成分のレーザ光は、逆方向にｍ個の偏光ビームスプリッタ列を通過する度に、第二の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）に反射されて折り返され、次の偏光ビームスプリッタ列に順方向に入射する。
つまり、参照光は、偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１１、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４２１、偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１２、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４２２、偏光ビームスプリッタ列、…偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１ｎ、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４２ｎ、偏光ビームスプリッタ列のように、偏光ビームスプリッタ群１を透過する。
そして、最後の偏光ビームスプリッタ１ｍｎから出射した参照光は、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００７７】
一方、測定光としてのＳ偏光成分のレーザ光は、参照光と同様に、第一の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）や第二の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）の反射によって光路が折り返されて、直角プリズム間を往復しつつ、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間を往復するように透過する。
そして、最後の偏光ビームスプリッタ１ｍｎから出射した測定光は、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００７８】
そして、位相計３において、参照光と測定光を干渉させ、干渉信号を検出することによって、移動平面ミラー３２の変位量を測定する。
【００７９】
以上のように、ｍ×ｎのマトリクス状に複数の偏光ビームスプリッタを配列した偏光ビームスプリッタ群１に対し、その終端面側にｎ個の第一の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）を配設し、始端面側にｎ個の第二の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）を配設した光路長増倍装置５０１であれば、光路長をｍ（２ｎ＋１）倍に増倍することができる。
【００８０】
（実施形態６）
次に、本発明に係る光路長増倍装置の実施形態６について説明する。なお、実施形態１〜５と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８１】
レーザ干渉測長機６００は、図６に示すように、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光を出力するレーザ光源２と、レーザ光源２から出力された一方のレーザ光を他方のレーザ光とは異なる光路を通過させる光路長増倍装置６０１と、光路長増倍装置６０１を通過した一対のレーザ光を検知する位相計３等を備えている。
また、レーザ干渉測長機６００は、レーザ光源２から出力されたレーザ光を光路長増倍装置６０１に向けた方向に反射させる平面鏡４と、平面鏡４と光路長増倍装置６０１の間に配される１／２波長板５と、光路長増倍装置６０１と位相計３の間に配される１／２波長板６と、を備えている。
なお、図６における領域VIは、図中VI−VI線に沿った面の矢視側面図である。
【００８２】
光路長増倍装置６０１は、所定方向に沿いｍ個の偏光ビームスプリッタが連設されてなる偏光ビームスプリッタ列１０が、所定方向と交差する方向にｎ列並べられてなる偏光ビームスプリッタ群１を備えている。
そして、光路長増倍装置６０１は、その偏光ビームスプリッタ群１を挟み、所定方向と垂直な方向に対向する一対の１／４波長板２１，２２と、偏光ビームスプリッタ群１及び一対の１／４波長板２１，２２とを挟み、一対の１／４波長板２１，２２と平行に配置され、所定方向と垂直な方向に反射面を対向させる一対の反射体である固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２と、を備えている。
【００８３】
また、光路長増倍装置６０１は、偏光ビームスプリッタ群１における、レーザ光源２と反対側となる、偏光ビームスプリッタ群１の終端（１ｍ１、１ｍ２…１ｍｎ）側に、第一光折返体である複数（ｎ個）の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）を備えている。これら直角プリズム（４１１〜４１ｎ）は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ群１の終端面（下面）に向けている。なお、第一光折返体であるｎ個の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）は、レーザ光が図面の面と平行な面上を通過するように、レーザ光を反射するようになっている。
また、光路長増倍装置６０１は、偏光ビームスプリッタ群１の始端（１１１、１１２…１１ｎ）側に、第二光折返体である複数（ｎ個）の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）と、第二光折返体である複数（ｎ−１個）の直角プリズム（４３１〜４３（ｎ−１））とを備えている。これら直角プリズム（４２１〜４２ｎ、４３１〜４３（ｎ−１））は、その斜辺面を偏光ビームスプリッタ群１の始端面（上面）に向けている。なお、第二光折返体であるｎ個の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）とｎ−１個の直角プリズム（４３１〜４３（ｎ−１））は、レーザ光が図面の面と垂直な面上を通過するように、レーザ光を反射するようになっている。
つまり、第一の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）と、第二の直角プリズム（４２１〜４２ｎ、４３１〜４３（ｎ−１））とは、レーザ光の折り返し光路が互いに９０°異なるように配設されている。
【００８４】
次に、レーザ干渉測長機６００における光路長増倍装置６０１の機能について説明する。
【００８５】
図６に示すように、レーザ光源２から、Ｐ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光されたレーザ光が出力されると、そのレーザ光は平面鏡４によって光路長増倍装置６０１の偏光ビームスプリッタ群１に向かう方向に反射され、１／２波長板５を通過し、最初の偏光ビームスプリッタ１１１に入射する。
【００８６】
そして、参照光としてのＰ偏光成分のレーザ光は、順方向にｍ個の偏光ビームスプリッタ列を通過する度に、第一の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）に反射されて折り返され、次の偏光ビームスプリッタ列に逆方向に入射する。
また、参照光としてのＰ偏光成分のレーザ光は、逆方向にｍ個の偏光ビームスプリッタ列を通過する度に、第二の直角プリズム（４２１〜４２ｎ、４３１〜４３（ｎ−１））に反射されて折り返され、次の偏光ビームスプリッタ列に順方向に入射する。
つまり、参照光は、偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１１、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４２１、偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１１、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４３１、偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１２、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４２２、偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１２、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４３２、偏光ビームスプリッタ列、…第二の直角プリズム４３（ｎ−１）、偏光ビームスプリッタ列、第一の直角プリズム４１ｎ、偏光ビームスプリッタ列、第二の直角プリズム４２ｎ、偏光ビームスプリッタ列のように、偏光ビームスプリッタ群１を透過する。
そして、最後の偏光ビームスプリッタ１ｍｎから出射した参照光は、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００８７】
一方、測定光としてのＳ偏光成分のレーザ光は、参照光と同様に、第一の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）や第二の直角プリズム（４２１〜４２ｎ、４３１〜４３（ｎ−１））の反射によって光路が折り返されて、直角プリズム間を往復しつつ、固定平面ミラー３１と移動平面ミラー３２との間を往復するように透過する。
そして、最後の偏光ビームスプリッタ１ｍｎから出射した測定光は、１／２波長板６を通過し、位相計３へと向かう。
【００８８】
そして、位相計３において、参照光と測定光を干渉させ、干渉信号を検出することによって、移動平面ミラー３２の変位量を測定する。
【００８９】
以上のように、ｍ×ｎのマトリクス状に複数の偏光ビームスプリッタを配列した偏光ビームスプリッタ群１に対し、その終端面側にｎ個の第一の直角プリズム（４１１〜４１ｎ）を配設し、始端面側にｎ個の第二の直角プリズム（４２１〜４２ｎ）とｎ−１個の第二の直角プリズム（４３１〜４３（ｎ−１））を配設した光路長増倍装置６０１であれば、光路長をｍ（４ｎ−１）倍に増倍することができる。
【００９０】
上述のように、光路長増倍装置における、複数の偏光ビームスプリッタや、１／４波長板２１，２２、固定平面ミラー３１、移動平面ミラー３２などの光学部材の配置構成を規則的かつ単純にすることによって、容易に偏光ビームスプリッタの段数を増やすことができるので、容易に光路長の増倍を行うことが可能になる。
【００９１】
なお、以上の実施の形態においては、光折返体として直角プリズムを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、光折返体はコーナーキューブプリズムであってもよい。
【００９２】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態１における光路長増倍装置を備えるレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態２における光路長増倍装置を備えるレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態３における光路長増倍装置を備えるレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。
【図４】本発明の実施形態４における光路長増倍装置を備えるレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。
【図５】本発明の実施形態５における光路長増倍装置を備えるレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。
【図６】本発明の実施形態６における光路長増倍装置を備えるレーザ干渉測長機を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１００  レーザ干渉測長機
１０１  光路長増倍装置
２      レーザ光源
３      位相計
４      平面鏡
５      １／２波長板
６      １／２波長板
１０    偏光ビームスプリッタ列
１１〜１ｍ  偏光ビームスプリッタ
２１    １／４波長板
２２    １／４波長板
３１    固定平面ミラー（反射体）
３２    移動平面ミラー（反射体）
２００  レーザ干渉測長機
２０１  光路長増倍装置
４１    直角プリズム（光折返体、第一光折返体）
５０    平面鏡
３００  レーザ干渉測長機
３０１  光路長増倍装置
４２    直角プリズム（第二光折返体）
４００  レーザ干渉測長機
４０１  光路長増倍装置
５００、６００  レーザ干渉測長機
５０１、６０１  光路長増倍装置
１      偏光ビームスプリッタ群
４１１〜４１ｎ  直角プリズム（第一光折返体）
４２１〜４２ｎ  直角プリズム（第二光折返体）
４３１〜４３（ｎ−１）  直角プリズム（第二光折返体）
【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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