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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123452
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】光路切替装置及び測定装置
(51)【国際特許分類】
G01B 11/00 20060101AFI20240905BHJP
G01B 9/02018 20220101ALI20240905BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
G01B11/00 G
G01B9/02018
G02B26/08 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023030880
(22)【出願日】2023-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(74)【代理人】
【識別番号】100170069
【弁理士】
【氏名又は名称】大原 一樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128635
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100140992
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲政
(72)【発明者】
【氏名】高久 正和
【テーマコード（参考）】
2F064
2F065
2H141
【Ｆターム（参考）】
2F064AA02
2F064CC10
2F064EE01
2F064FF01
2F064GG23
2F064GG38
2F064GG39
2F065AA04
2F065AA09
2F065FF51
2F065GG04
2F065LL35
2F065LL36
2F065LL37
2F065LL46
2F065LL47
2H141MA16
2H141MB41
2H141MC01
2H141MD03
2H141ME09
2H141ME11
2H141ME18
2H141ME19
2H141ME24
2H141ME25
(57)【要約】
【課題】簡便かつ正確に光路の切り替えができる光路切替装置及び測定装置を提供する。
【解決手段】光路切替装置は、第１方向に偏光されて第１軸の方向に進行する光の光路上に配置される第１偏光分離素子と、第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を第１方向から第２方向に切り替える第１波長板と、第１波長板を第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿抜する第１挿抜部と、を備える。第１偏光分離素子は、入射する光の偏光方向が、第１方向の場合、第１軸の方向に透過させ、第１方向と直交する第２方向の場合、第１軸と直交する第２軸の方向に反射させる。第１波長板を光路から退避させると、光が第１軸の方向に出射される。第１波長板を光路を光路に挿入すると、光が第２軸の方向に出射される。
【選択図】図１
【解決手段】光路切替装置は、第１方向に偏光されて第１軸の方向に進行する光の光路上に配置される第１偏光分離素子と、第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を第１方向から第２方向に切り替える第１波長板と、第１波長板を第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿抜する第１挿抜部と、を備える。第１偏光分離素子は、入射する光の偏光方向が、第１方向の場合、第１軸の方向に透過させ、第１方向と直交する第２方向の場合、第１軸と直交する第２軸の方向に反射させる。第１波長板を光路から退避させると、光が第１軸の方向に出射される。第１波長板を光路を光路に挿入すると、光が第２軸の方向に出射される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に偏光されて第１軸の方向に進行する光の光路上に配置され、入射する光の偏光方向が、前記第１方向の場合、前記第１軸の方向に透過させ、前記第１方向と直交する第２方向の場合、前記第１軸と直交する第２軸の方向に反射させる第１偏光分離素子と、
前記第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を前記第１方向から前記第２方向に切り替える第１波長板と、
前記第１波長板を前記第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿抜する第１挿抜部と、
を備えた光路切替装置。
前記第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を前記第１方向から前記第２方向に切り替える第１波長板と、
前記第１波長板を前記第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿抜する第１挿抜部と、
を備えた光路切替装置。
【請求項2】
前記第１偏光分離素子を透過する光の光路上に配置され、入射する光の偏光方向が、前記第１方向の場合、前記第１軸の方向に透過させ、前記第２方向の場合、前記第２軸の方向に反射させる第２偏光分離素子と、
前記第１偏光分離素子と前記第２偏光分離素子との間の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を前記第１方向から前記第２方向に切り替える第２波長板と、
前記第２波長板を前記第１偏光分離素子と前記第２偏光分離素子との間の光路に挿抜する第２挿抜部と、
前記第２偏光分離素子で前記第２軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光を前記第１軸及び前記第２軸と直交する第３軸の方向に反射させる第１反射光学素子と、
を備えた請求項１に記載の光路切替装置。
前記第１偏光分離素子と前記第２偏光分離素子との間の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を前記第１方向から前記第２方向に切り替える第２波長板と、
前記第２波長板を前記第１偏光分離素子と前記第２偏光分離素子との間の光路に挿抜する第２挿抜部と、
前記第２偏光分離素子で前記第２軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光を前記第１軸及び前記第２軸と直交する第３軸の方向に反射させる第１反射光学素子と、
を備えた請求項１に記載の光路切替装置。
【請求項3】
前記第１偏光分離素子で前記第２軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光の偏光方向が、前記第１方向の場合、前記第２軸の方向に透過させ、前記第２方向の場合、前記第１軸の方向に反射させる第３偏光分離素子と、
前記第１偏光分離素子と前記第３偏光分離素子との間の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を前記第２方向から前記第１方向に切り替える第３波長板と、
前記第３波長板を前記第１偏光分離素子と前記第３偏光分離素子との間の光路に挿抜する第３挿抜部と、
前記第３偏光分離素子で前記第１軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光を前記第３軸の方向に反射させ第２反射光学素子と、
を備えた請求項２に記載の光路切替装置。
前記第１偏光分離素子と前記第３偏光分離素子との間の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を前記第２方向から前記第１方向に切り替える第３波長板と、
前記第３波長板を前記第１偏光分離素子と前記第３偏光分離素子との間の光路に挿抜する第３挿抜部と、
前記第３偏光分離素子で前記第１軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光を前記第３軸の方向に反射させ第２反射光学素子と、
を備えた請求項２に記載の光路切替装置。
【請求項4】
前記第１反射光学素子及び前記第２反射光学素子がペンタプリズムである、
請求項３に記載の光路切替装置。
請求項３に記載の光路切替装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光路切替装置と、
前記第１方向に偏光した光を前記第１軸の方向に出射して、前記光路切替装置の前記第１偏光分離素子に入射させる光出射部と、
前記光路切替装置から出射される光の光路上に配置され、入射した光を透過光である測定光と反射光である参照光とに分離する第４偏光分離素子と、
前記第４偏光分離素子を透過した光の光路上に配置され、入射した光の傾きを維持して反射させる第３反射光学素子と、
前記第４偏光分離素子と前記第３反射光学素子との間の光路上に配置され、入射した光に所定の傾きを与えて透過させる偏向光学素子と、
前記第４偏光分離素子と前記偏向光学素子との間の光路に配置される１／４波長板と、
前記第４偏光分離素子で反射された光の光路上に配置され、入射した光を再帰反射させる第４反射光学素子と、
前記第４偏光分離素子から出射される前記測定光と前記参照光との合成光を受光する受光部と、
前記受光部の出力に基づいて、前記第３反射光学素子又は前記偏向光学素子の変位量を算出する処理部と、
を備えた測定装置。
前記第１方向に偏光した光を前記第１軸の方向に出射して、前記光路切替装置の前記第１偏光分離素子に入射させる光出射部と、
前記光路切替装置から出射される光の光路上に配置され、入射した光を透過光である測定光と反射光である参照光とに分離する第４偏光分離素子と、
前記第４偏光分離素子を透過した光の光路上に配置され、入射した光の傾きを維持して反射させる第３反射光学素子と、
前記第４偏光分離素子と前記第３反射光学素子との間の光路上に配置され、入射した光に所定の傾きを与えて透過させる偏向光学素子と、
前記第４偏光分離素子と前記偏向光学素子との間の光路に配置される１／４波長板と、
前記第４偏光分離素子で反射された光の光路上に配置され、入射した光を再帰反射させる第４反射光学素子と、
前記第４偏光分離素子から出射される前記測定光と前記参照光との合成光を受光する受光部と、
前記受光部の出力に基づいて、前記第３反射光学素子又は前記偏向光学素子の変位量を算出する処理部と、
を備えた測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光路切替装置、及び、その光路切替装置を用いた測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械や測定機などには、ｘｙないしｙｚの２軸方向に移動可能な移動機構や、ｘｙｚの３軸方向に移動可能な移動機構が広く使用されている。このような移動機構は、移動軸の真直度、移動軸間の直角度について、仕様が定められている。このため、製造工程で試験を行い、仕様を満たすことを確認している。
【0003】
また、工作機械や測定機における移動機構の真直度、直角度等を測定する方法として、レーザ光を用いた方法が知られている（たとえば、特許文献１、２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－０６８９５７号公報
【特許文献2】特開２０１９－２００１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
たとえば、ｙｚの２軸方向に移動可能な移動機構において、各移動軸間の直角度は、次のように測定される。まず、ｙ軸移動させて、各ｙ位置に対するｚ軸方向の変位量（ｚ軸方向の位置の誤差量）を測定する。次に、ｚ軸移動させて、各ｚ位置に対するｙ軸方向の変位量（ｙ軸方向の位置の誤差量）を測定する。これにより、各移動軸間の直角度が特定される。
【0006】
レーザ光を用いて測定する場合は、ｙ軸移動させる場合とｚ軸移動させる場合とで、光軸が直交するように調整される。しかし、この調整作業には、手間が掛かる。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡便かつ正確に光路の切り替えができる光路切替装置及び測定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】
【0008】
上記課題を解決するために、第１の態様の光路切替装置は、第１方向に偏光されて第１軸の方向に進行する光の光路上に配置され、入射する光の偏光方向が、第１方向の場合、第１軸の方向に透過させ、第１方向と直交する第２方向の場合、第１軸と直交する第２軸の方向に反射させる第１偏光分離素子と、第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を第１方向から第２方向に切り替える第１波長板と、第１波長板を第１偏光分離素子に入射する光の光路に挿抜する第１挿抜部と、を備えることを特徴とする。
【0009】
第２の態様の光路切替装置は、第１の態様の光路切替装置において、第１偏光分離素子を透過する光の光路上に配置され、入射する光の偏光方向が、第１方向の場合、第１軸の方向に透過させ、第２方向の場合、第２軸の方向に反射させる第２偏光分離素子と、第１偏光分離素子と第２偏光分離素子との間の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を第１方向から第２方向に切り替える第２波長板と、第２波長板を第１偏光分離素子と第２偏光分離素子との間の光路に挿抜する第２挿抜部と、第２偏光分離素子で第２軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光を第１軸及び第２軸と直交する第３軸の方向に反射させる第１反射光学素子と、を備えることを特徴とする。
【0010】
第３の態様の光路切替装置は、第２の態様の光路切替装置において、第１偏光分離素子で第２軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光の偏光方向が、第１方向の場合、第２軸の方向に透過させ、第２方向の場合、第１軸の方向に反射させる第３偏光分離素子と、第１偏光分離素子と第３偏光分離素子との間の光路に挿入されて、透過する光の偏光方向を第２方向から第１方向に切り替える第３波長板と、第３波長板を第１偏光分離素子と第３偏光分離素子との間の光路に挿抜する第３挿抜部と、第３偏光分離素子で第１軸の方向に反射された光の光路上に配置され、入射する光を第３軸の方向に反射させ第２反射光学素子と、を備えることを特徴する。
【0011】
第４の態様の光路切替装置は、第３の態様の光路切替装置において、第１反射光学素子及び第２反射光学素子がペンタプリズムであることを特徴とする。
【0012】
測定装置の一態様は、第１から４のいずれか一の態様の光路切替装置と、第１方向に偏光した光を第１軸の方向に出射して、光路切替装置の第１偏光分離素子に入射させる光出射部と、光路切替装置から出射される光の光路上に配置され、入射した光を透過光である測定光と反射光である参照光とに分離する第４偏光分離素子と、第４偏光分離素子を透過した光の光路上に配置され、入射した光の傾きを維持して反射させる第３反射光学素子と、第４偏光分離素子と第３反射光学素子との間の光路上に配置され、入射した光に所定の傾きを与えて透過させる偏向光学素子と、第４偏光分離素子と偏向光学素子との間の光路に配置される１／４波長板と、第４偏光分離素子で反射された光の光路上に配置され、入射した光を再帰反射させる第４反射光学素子と、第４偏光分離素子から出射される測定光と参照光との合成光を受光する受光部と、受光部の出力に基づいて、第３反射光学素子又は偏向光学素子の変位量を算出する処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、簡便かつ正確に光路の切り替えができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】光路切替装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】挿抜部の構成の一例を示す図である。
【図3】選択する光路と各波長板の挿抜の設定の関係を示す表である。
【図4】第１光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【図5】第２光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【図6】第３光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【図7】第４光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【図8】測定装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図9】第１測定部の概略構成を示す図である。
【図10】干渉計の一実施形態を示す概略構成図である。
【図11】光路切替装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図12】光路切替装置の他の一例を示す図である。
【図13】光路切替装置の他の一例を示す図である。
【図14】光路切替装置の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【0016】
【0017】
図１において、ｘ、ｙ、ｚは、互いに直交する３軸である。本実施の形態では、ｘ軸及びｙ軸を含む平面を水平面とする。また、ｘ軸及びｙ軸を含む平面の方向を水平方向とし、ｚ軸の方向を垂直方向とする。ｙ軸は、第１軸の一例である。ｘ軸は、第２軸の一例である。ｚ軸は、第３軸の一例である。
【0018】
本実施の形態の光路切替装置１は、装置に入射する光（入射光）Ｌの光路を選択的に切り替える装置として構成される。光路を切り替えることにより、光が出射される位置及び方向の切り替えができる。本実施の形態の光路切替装置１は、４つの光路（第１光路～第４光路）を選択的に切り替える装置として構成される。第１光路は、第１出射部Ｐ１ｏｕｔからｙ軸方向に光を出射させる光路である。第２光路は、第２出射部Ｐ２ｏｕｔからｚ軸方向に光を出射させる光路である。第３光路は、第３出射部Ｐ３ｏｕｔからｘ軸方向に光を出射させる光路である。第４光路は、第４出射部Ｐ４ｏｕｔからｚ軸方向に光を出射させる光路である。
【0019】
入射光Ｌは、所定方向に向けて所定の入射部Ｐ０ｉｎに入射される。本実施の形態では、ｙ軸方向に向けて入射部Ｐ０ｉｎに入射される。また、入射光Ｌは、所定の方向に偏光された光（単一偏光の光）が入射される。一例として、本実施の形態では、水平方向に偏光されたレーザ光が入射される。
【0020】
図１に示すように、光路切替装置１は、第１偏光ビームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter：ＰＢＳ）１１、第２偏光ビームスプリッタ１２、第３偏光ビームスプリッタ１３、第１ペンタプリズム２１、第２ペンタプリズム２２、第１波長板３１、第２波長板３２、第３波長板３３、第１挿抜部４１、第２挿抜部４２及び第３挿抜部４３等を備える。
【0021】
［第１偏光ビームスプリッタ］
第１偏光ビームスプリッタ１１は、入射部Ｐ０ｉｎに入射される入射光Ｌの光路上に配置される。より具体的には、入射部Ｐ０ｉｎからｙ軸方向に延びる直線上に配置される。第１偏光ビームスプリッタ１１は、所定の入射面に入射される光の偏光状態に応じて、透過光と反射光とに分割する。本実施の形態では、水平方向に偏光された光が入射された場合、透過させ、垂直方向に偏光された光が入射された場合、反射させて、透過光と反射光とに分割する。水平方向は、第１方向の一例である。垂直方向は、第２方向の一例である。
第１偏光ビームスプリッタ１１は、入射部Ｐ０ｉｎに入射される入射光Ｌの光路上に配置される。より具体的には、入射部Ｐ０ｉｎからｙ軸方向に延びる直線上に配置される。第１偏光ビームスプリッタ１１は、所定の入射面に入射される光の偏光状態に応じて、透過光と反射光とに分割する。本実施の形態では、水平方向に偏光された光が入射された場合、透過させ、垂直方向に偏光された光が入射された場合、反射させて、透過光と反射光とに分割する。水平方向は、第１方向の一例である。垂直方向は、第２方向の一例である。
【0022】
第１偏光ビームスプリッタ１１は、入射面がｙ軸と直交して配置される（入射する光の光軸と直交して配置される。）。また、分離面（スプリット面）が、ｙ軸に対し、ｘ軸方向に４５°傾けられて配置される。よって、反射光は、ｘ軸方向に反射される。
【0023】
第１偏光ビームスプリッタ１１には、たとえば、キューブ型の偏光ビームスプリッタが使用される。第１偏光ビームスプリッタ１１には、この他、たとえば、プレート型の偏光ビームスプリッタを使用することもできる。第１偏光ビームスプリッタ１１は、第１偏光分離素子の一例である。
【0024】
［第２偏光ビームスプリッタ］
第２偏光ビームスプリッタ１２は、第１偏光ビームスプリッタ１１を透過した光の光路上に配置される。よって、第２偏光ビームスプリッタ１２は、ｙ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１と同軸上（同一直線上）に配置される。第１偏光ビームスプリッタ１１と同様に、第２偏光ビームスプリッタ１２は、所定の入射面に入射される光の偏光状態に応じて、透過光と反射光とに分割する。本実施の形態では、水平方向に偏光された光が入射された場合、透過させ、垂直方向に偏光された光が入射された場合、反射させて、透過光と反射光とに分割する。
第２偏光ビームスプリッタ１２は、第１偏光ビームスプリッタ１１を透過した光の光路上に配置される。よって、第２偏光ビームスプリッタ１２は、ｙ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１と同軸上（同一直線上）に配置される。第１偏光ビームスプリッタ１１と同様に、第２偏光ビームスプリッタ１２は、所定の入射面に入射される光の偏光状態に応じて、透過光と反射光とに分割する。本実施の形態では、水平方向に偏光された光が入射された場合、透過させ、垂直方向に偏光された光が入射された場合、反射させて、透過光と反射光とに分割する。
【0025】
第２偏光ビームスプリッタ１２は、入射面がｙ軸と直交して配置される（入射する光の光軸と直交して配置される。）。また、分離面が、ｙ軸に対し、ｘ軸方向に４５°傾けられて配置される。よって、反射光は、ｘ軸方向に反射される。
【0026】
第２偏光ビームスプリッタ１２には、たとえば、キューブ型の偏光ビームスプリッタが使用される。第２偏光ビームスプリッタ１２には、この他、たとえば、プレート型の偏光ビームスプリッタを使用することもできる。第２偏光ビームスプリッタ１２は、第２偏光分離素子の一例である。
【0027】
［第３偏光ビームスプリッタ］
第３偏光ビームスプリッタ１３は、第１偏光ビームスプリッタ１１で反射された光の光路上に配置される。よって、第３偏光ビームスプリッタ１３は、ｘ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１と同軸上（同一直線上）に配置される。第１偏光ビームスプリッタ１１及び第２偏光ビームスプリッタ１２と同様に、第３偏光ビームスプリッタ１３は、所定の入射面に入射される光の偏光状態に応じて、透過光と反射光とに分割する。本実施の形態では、水平方向に偏光された光が入射された場合、透過させ、垂直方向に偏光された光が入射された場合、反射させて、透過光と反射光とに分割する。
第３偏光ビームスプリッタ１３は、第１偏光ビームスプリッタ１１で反射された光の光路上に配置される。よって、第３偏光ビームスプリッタ１３は、ｘ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１と同軸上（同一直線上）に配置される。第１偏光ビームスプリッタ１１及び第２偏光ビームスプリッタ１２と同様に、第３偏光ビームスプリッタ１３は、所定の入射面に入射される光の偏光状態に応じて、透過光と反射光とに分割する。本実施の形態では、水平方向に偏光された光が入射された場合、透過させ、垂直方向に偏光された光が入射された場合、反射させて、透過光と反射光とに分割する。
【0028】
第３偏光ビームスプリッタ１３は、入射面がｘ軸と直交して配置される（入射する光の光軸と直交して配置される。）。また、分離面が、ｘ軸に対し、ｙ軸方向に４５°傾けられて配置される。よって、反射光は、ｙ軸方向に反射される。
【0029】
第３偏光ビームスプリッタ１３には、たとえば、キューブ型の偏光ビームスプリッタが使用される。第３偏光ビームスプリッタ１３には、この他、たとえば、プレート型の偏光ビームスプリッタを使用することもできる。第３偏光ビームスプリッタ１３は、第３偏光分離素子の一例である。
【0030】
［第１ペンタプリズム］
第１ペンタプリズム２１は、第２偏光ビームスプリッタ１２でｘ軸方向に反射された光の光路上に配置される。よって、第１ペンタプリズム２１は、ｘ軸方向において、第２偏光ビームスプリッタ１２と同軸上（同一直線上）に配置される。第１ペンタプリズム２１は、所定の入射面に入射された光を２回反射させて、光路を９０°偏角させる。本実施の形態では、ｘ軸方向に入射される光をｚ軸方向に出射させる。第１ペンタプリズム２１は、第１反射光学素子の一例である。
第１ペンタプリズム２１は、第２偏光ビームスプリッタ１２でｘ軸方向に反射された光の光路上に配置される。よって、第１ペンタプリズム２１は、ｘ軸方向において、第２偏光ビームスプリッタ１２と同軸上（同一直線上）に配置される。第１ペンタプリズム２１は、所定の入射面に入射された光を２回反射させて、光路を９０°偏角させる。本実施の形態では、ｘ軸方向に入射される光をｚ軸方向に出射させる。第１ペンタプリズム２１は、第１反射光学素子の一例である。
【0031】
［第２ペンタプリズム］
第２ペンタプリズム２２は、第３偏光ビームスプリッタ１３でｙ軸方向に反射された光の光路上に配置される。よって、第２ペンタプリズム２２は、ｙ軸方向において、第３偏光ビームスプリッタ１３と同軸上（同一直線上）に配置される。第２ペンタプリズム２２は、所定の入射面に入射された光を２回反射させて、光路を９０°偏角させる。本実施の形態では、ｙ軸方向に入射される光をｚ軸方向に出射させる。第２ペンタプリズム２２は、第２反射光学素子の一例である。
第２ペンタプリズム２２は、第３偏光ビームスプリッタ１３でｙ軸方向に反射された光の光路上に配置される。よって、第２ペンタプリズム２２は、ｙ軸方向において、第３偏光ビームスプリッタ１３と同軸上（同一直線上）に配置される。第２ペンタプリズム２２は、所定の入射面に入射された光を２回反射させて、光路を９０°偏角させる。本実施の形態では、ｙ軸方向に入射される光をｚ軸方向に出射させる。第２ペンタプリズム２２は、第２反射光学素子の一例である。
【0032】
［第１波長板］
第１波長板３１は、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射する光（入射光）Ｌの光路（入射部Ｐ０ｉｎと第１偏光ビームスプリッタ１１との間の光路）に挿抜される。挿抜は、第１挿抜部４１によって行われる。第１波長板３１は、光路に挿入されると、ｙ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１と同軸上（同一直線上）に配置される。
第１波長板３１は、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射する光（入射光）Ｌの光路（入射部Ｐ０ｉｎと第１偏光ビームスプリッタ１１との間の光路）に挿抜される。挿抜は、第１挿抜部４１によって行われる。第１波長板３１は、光路に挿入されると、ｙ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１と同軸上（同一直線上）に配置される。
【0033】
第１波長板３１は、１／２波長板（１／２λ板）で構成される。１／２波長板は、直線偏光の偏光方向（偏光方位）を切り替える変える機能（偏光面の向きを切り替える機能）を有する。具体的には、入射される光の偏光方向に対し、その光学軸（高速軸又は低速軸）をθ°傾けると、出射される光の偏光方向が、入射される光の偏光方向に対し２θ°傾く。したがって、たとえば、入射される光の偏光方向に対し、光学軸を４５°傾ければ、出射される光の偏光方向を入射される光の偏光方向に対し９０°傾けることができる。上記のように、本実施の形態において、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射する光（入射光）Ｌの偏光方向は水平方向である。１／２波長板である第１波長板３１は、その光学軸が水平方向に対し４５°傾けて配置される。これにより、第１波長板３１の挿抜によって、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射させる光の偏光方向を選択的に切り替えることができる。具体的には、第１波長板３１を光路に挿入すると、垂直方向に偏光された光が第１偏光ビームスプリッタ１１に入射され、第１波長板３１を光路から退避させると、水平方向に偏光された光が第１偏光ビームスプリッタ１１に入射される。
【0034】
［第１挿抜部］
図２は、挿抜部の構成の一例を示す図である。
図２は、挿抜部の構成の一例を示す図である。
【0035】
図２に示すように、第１挿抜部４１は、第１シリンダ４１Ａ（たとえば、エアシリンダ）を有し、第１シリンダ４１Ａで第１波長板３１を進退移動させて、第１波長板３１を光路に挿抜する。第１シリンダ４１Ａは、第１波長板３１をｙ軸と直交する方向に進退移動させる。本実施の形態では、第１波長板３１をｘ軸方向に進退移動させる。第１波長板３１は、第１シリンダ４１Ａに駆動されて、光路上の挿入位置ＷＰ１ｉｎと、光路から退避した退避位置ＷＰ１ｏｕｔとの間を移動する。
【0036】
第１挿抜部４１の駆動は、図示しない制御装置によって制御される。制御装置は、たとえば、プロセッサ及びメモリを備えたコンピュータで構成される。すなわち、コンピュータが、所定のプログラムを実行することで、制御装置として機能する。
【0037】
［第２波長板］
第２波長板３２は、第１偏光ビームスプリッタ１１を透過し、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射する光の光路（第１偏光ビームスプリッタ１１と第２偏光ビームスプリッタ１２との間の光路）に挿抜される。挿抜は、第２挿抜部４２によって行われる。第２波長板３２は、光路に挿入されると、ｙ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１及び第２偏光ビームスプリッタ１２と同軸上（同一直線上）に配置される。
第２波長板３２は、第１偏光ビームスプリッタ１１を透過し、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射する光の光路（第１偏光ビームスプリッタ１１と第２偏光ビームスプリッタ１２との間の光路）に挿抜される。挿抜は、第２挿抜部４２によって行われる。第２波長板３２は、光路に挿入されると、ｙ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１及び第２偏光ビームスプリッタ１２と同軸上（同一直線上）に配置される。
【0038】
第２波長板３２は、１／２波長板で構成される。第２波長板３２は、その光学軸が水平方向に対し４５°傾けて配置される。これにより、第２波長板３２の挿抜によって、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射させる光の偏光方向を選択的に切り替えることができる。
【0039】
ここで、上記のように、本実施の形態では、水平方向に偏光された光が、第１偏光ビームスプリッタ１１を透過する。したがって、第２波長板３２を光路に挿入すると、垂直方向に偏光された光が、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射される。一方、第２波長板３２を光路から退避させると、水平方向に偏光された光が第２偏光ビームスプリッタ１２に入射される。
【0040】
［第２挿抜部］
図２に示すように、第２挿抜部４２は、第２シリンダ４２Ａ（たとえば、エアシリンダ）を有し、第２シリンダ４２Ａで第２波長板３２を進退移動させて、第２波長板３２を光路に挿抜する。第２シリンダ４２Ａは、第２波長板３２をｙ軸と直交する方向に進退移動させる。本実施の形態では、第２波長板３２をｘ軸方向に進退移動させる。第２波長板３２は、第２シリンダ４２Ａに駆動されて、光路上の挿入位置ＷＰ２ｉｎと、光路から退避した退避位置ＷＰ２ｏｕｔとの間を移動する。
図２に示すように、第２挿抜部４２は、第２シリンダ４２Ａ（たとえば、エアシリンダ）を有し、第２シリンダ４２Ａで第２波長板３２を進退移動させて、第２波長板３２を光路に挿抜する。第２シリンダ４２Ａは、第２波長板３２をｙ軸と直交する方向に進退移動させる。本実施の形態では、第２波長板３２をｘ軸方向に進退移動させる。第２波長板３２は、第２シリンダ４２Ａに駆動されて、光路上の挿入位置ＷＰ２ｉｎと、光路から退避した退避位置ＷＰ２ｏｕｔとの間を移動する。
【0041】
第２挿抜部４２の駆動は、図示しない制御装置によって制御される。
【0042】
［第３波長板］
第３波長板３３は、第１偏光ビームスプリッタ１１でｘ軸方向に反射され、第３偏光ビームスプリッタ１３に入射する光の光路（第１偏光ビームスプリッタ１１と第３偏光ビームスプリッタ１３との間の光路）に挿抜される。挿抜は、第３挿抜部４３によって行われる。第３波長板３３は、光路に挿入されると、ｘ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１及び第３偏光ビームスプリッタ１３と同軸上（同一直線上）に配置される。
第３波長板３３は、第１偏光ビームスプリッタ１１でｘ軸方向に反射され、第３偏光ビームスプリッタ１３に入射する光の光路（第１偏光ビームスプリッタ１１と第３偏光ビームスプリッタ１３との間の光路）に挿抜される。挿抜は、第３挿抜部４３によって行われる。第３波長板３３は、光路に挿入されると、ｘ軸方向において、第１偏光ビームスプリッタ１１及び第３偏光ビームスプリッタ１３と同軸上（同一直線上）に配置される。
【0043】
第３波長板３３は、１／２波長板で構成される。第３波長板３３は、その光学軸が水平方向に対し４５°傾けて配置される。これにより、第３波長板３３の挿抜によって、第３偏光ビームスプリッタ１３に入射させる光の偏光方向を選択的に切り替えることができる。
【0044】
ここで、上記のように、本実施の形態では、垂直方向に偏光された光が、第１偏光ビームスプリッタ１１によってｘ軸方向に反射される。したがって、第３波長板３３を光路に挿入すると、水平方向に偏光された光が、第３偏光ビームスプリッタ１３に入射される。一方、第３波長板３３を光路から退避させると、垂直方向に偏光された光が第３偏光ビームスプリッタ１３に入射される。
【0045】
［第３挿抜部］
図２に示すように、第３挿抜部４３は、第３シリンダ（たとえば、エアシリンダ）を有し、第３シリンダ４３Ａで第３波長板３３を進退移動させて、第３波長板３３を光路に挿抜する。第３シリンダ４３Ａは、第３波長板３３をｙ軸と直交する方向に進退移動させる。本実施の形態では、第３波長板３３をｘ軸方向に進退移動させる。第３波長板３３は、第３シリンダ４３Ａに駆動されて、光路上の挿入位置ＷＰ３ｉｎと、光路から退避した退避位置ＷＰ３ｏｕｔとの間を移動する。
図２に示すように、第３挿抜部４３は、第３シリンダ（たとえば、エアシリンダ）を有し、第３シリンダ４３Ａで第３波長板３３を進退移動させて、第３波長板３３を光路に挿抜する。第３シリンダ４３Ａは、第３波長板３３をｙ軸と直交する方向に進退移動させる。本実施の形態では、第３波長板３３をｘ軸方向に進退移動させる。第３波長板３３は、第３シリンダ４３Ａに駆動されて、光路上の挿入位置ＷＰ３ｉｎと、光路から退避した退避位置ＷＰ３ｏｕｔとの間を移動する。
【0046】
第３挿抜部４３の駆動は、図示しない制御装置によって制御される。
【0047】
［光路切替装置の作用］
以上のように構成される本実施の形態の光路切替装置１は、第１波長板３１、第２波長板３２及び第３波長板３３を所定の組み合わせで光路に挿抜することにより、光路の切り替えが行われる。
以上のように構成される本実施の形態の光路切替装置１は、第１波長板３１、第２波長板３２及び第３波長板３３を所定の組み合わせで光路に挿抜することにより、光路の切り替えが行われる。
【0048】
図３は、選択する光路と各波長板の挿抜の設定の関係を示す表である。
【0049】
第１光路を選択する場合、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を退避位置に設定する。第３波長板３３は、いずれの位置に設定してもよい。第１光路を選択すると、第１出射部Ｐ１ｏｕｔからｙ軸方向に光が出射される。
【0050】
第２光路を選択する場合、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を挿入位置に設定する。第３波長板３３は、いずれの位置に設定してもよい。第２光路を選択すると、第２出射部Ｐ２ｏｕｔからｚ軸方向に光が出射される。
【0051】
第３光路を選択する場合、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を挿入位置に設定する。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。第３光路を選択すると、第３出射部Ｐ３ｏｕｔからｘ軸方向に光が出射される。
【0052】
第４光路を選択する場合、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を退避位置に設定する。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。第４光路を選択すると、第４出射部Ｐ４ｏｕｔからｚ軸方向に光が出射される。
【0053】
［第１光路］
図４は、第１光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
図４は、第１光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【0054】
上記のように、第１光路を選択した場合、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を退避位置に設定する。第３波長板３３は、いずれの位置に設定してもよい。一例として、図４では、第３波長板３３を退避位置に設定した場合の例を示している。
【0055】
光（入射光）Ｌは、入射部Ｐ０ｉｎに対し、ｙ軸方向に入射される。入射部Ｐ０ｉｎに入射された光Ｌは、そのまま第１偏光ビームスプリッタ１１に入射される。第１偏光ビームスプリッタ１１は、水平方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をそのままｙ軸方向に透過させる。
【0056】
第１偏光ビームスプリッタ１１を透過した光は、そのまま第２偏光ビームスプリッタ１２に入射する。第１偏光ビームスプリッタ１１と同様に、第２偏光ビームスプリッタ１２は、水平方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をそのままｙ軸方向に透過させる。
【0057】
以上の結果、第１出射部Ｐ１ｏｕｔからｙ軸方向に光が出射される。
【0058】
［第２光路］
図５は、第２光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
図５は、第２光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【0059】
上記のように、第２光路を選択した場合、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を挿入位置に設定する。一例として、図５では、第３波長板３３を退避位置に設定した場合の例を示している。
【0060】
光（入射光）Ｌは、入射部Ｐ０ｉｎに対し、ｙ軸方向に入射される。入射部Ｐ０ｉｎに入射された光Ｌは、そのまま第１偏光ビームスプリッタ１１に入射される。第１偏光ビームスプリッタ１１は、水平方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をそのままｙ軸方向に透過させる。
【0061】
第１偏光ビームスプリッタ１１を透過した光は、第２波長板３２を透過して、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射する。第２波長板３２は、入射した光の偏光方向（偏光方位）を９０°傾けて出射させる。この結果、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射する光の偏光方向が、水平方向から垂直方向に切り替わる。
【0062】
第２偏光ビームスプリッタ１２は、垂直方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をｘ軸方向に反射させる。この結果、光の進行方向が、ｘ軸方向に切り替わる。
【0063】
第２偏光ビームスプリッタ１２でｘ軸方向に反射された光は、第１ペンタプリズム２１に入射する。第１ペンタプリズム２１は、入射された光を２回反射して、ｚ軸方向に出射する。
【0064】
以上の結果、第２出射部Ｐ２ｏｕｔからｚ軸方向に光が出射される。
【0065】
［第３光路］
図６は、第３光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
図６は、第３光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【0066】
上記のように、第３光路を選択した場合、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を挿入位置に設定する。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。一例として、図６では、第２波長板３２を退避位置に設定した場合の例を示している。
【0067】
光（入射光）Ｌは、入射部Ｐ０ｉｎに対し、ｙ軸方向に入射される。入射部Ｐ０ｉｎに入射された光Ｌは、第１波長板３１を透過して、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射する。第１波長板３１は、入射した光の偏光方向（偏光方位）を９０°傾けて出射させる。この結果、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射する光の偏光方向が、水平方向から垂直方向に切り替わる。
【0068】
第１偏光ビームスプリッタ１１は、垂直方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をｘ軸方向に反射させる。この結果、光の進行方向が、ｘ軸方向に切り替わる。
【0069】
第１偏光ビームスプリッタ１１でｘ軸方向に反射された光は、第３波長板３３を透過して、第３偏光ビームスプリッタ１３に入射する。第３波長板３３は、入射した光の偏光方向（偏光方位）を９０°傾けて出射させる。この結果、第３偏光ビームスプリッタ１３に入射する光の偏光方向が、垂直方向から水平方向に切り替わる。
【0070】
第３偏光ビームスプリッタ１３は、水平方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をそのままｘ軸方向に透過させる。
【0071】
以上の結果、第３出射部Ｐ３ｏｕｔからｘ軸方向に光が出射される。
【0072】
［第４光路］
図７は、第４光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
図７は、第４光路を選択した場合の光の軌跡を示す図である。
【0073】
上記のように、第４光路を選択した場合、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を退避位置に設定する。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。一例として、図７では、第２波長板３２を退避位置に設定した場合の例を示している。
【0074】
光（入射光）Ｌは、入射部Ｐ０ｉｎに対し、ｙ軸方向に入射される。入射部Ｐ０ｉｎに入射された光Ｌは、第１波長板３１を透過して、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射する。第１波長板３１は、入射した光の偏光方向（偏光方位）を９０°傾けて出射させる。この結果、第１偏光ビームスプリッタ１１に入射する光の偏光方向が、水平方向から垂直方向に切り替わる。
【0075】
第１偏光ビームスプリッタ１１は、垂直方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をｘ軸方向に反射させる。この結果、光の進行方向が、ｘ軸方向に切り替わる。
【0076】
第１偏光ビームスプリッタ１１でｘ軸方向に反射された光は、そのまま第３偏光ビームスプリッタ１３に入射する。第３偏光ビームスプリッタ１３は、垂直方向に偏光された光が入射された場合、入射された光をｙ軸方向に反射させる。この結果、光の進行方向が、ｙ軸方向に切り替わる。
【0077】
第３偏光ビームスプリッタ１３でｙ軸方向に反射された光は、第２ペンタプリズム２２に入射する。第２ペンタプリズム２２は、入射された光を２回反射して、ｚ軸方向に出射する。
【0078】
以上の結果、第４出射部Ｐ４ｏｕｔからｚ軸方向に光が出射される。
【0079】
［光路切替装置の効果］
本実施の形態の光路切替装置１によれば、波長板（第１波長板３１、第２波長板３２及び第３波長板３３）の挿抜だけで、簡単に光路を切り替えることができる。また、光量を落とさずに、光路を切り替えることができる。
本実施の形態の光路切替装置１によれば、波長板（第１波長板３１、第２波長板３２及び第３波長板３３）の挿抜だけで、簡単に光路を切り替えることができる。また、光量を落とさずに、光路を切り替えることができる。
【0080】
また、光路の曲げられる方向は、偏光ビームスプリッタ（第１偏光ビームスプリッタ１１、第２偏光ビームスプリッタ１２及び第３偏光ビームスプリッタ１３）、及び、ペンタプリズム（第１ペンタプリズム２１及び第２ペンタプリズム２２）のみで定まるため、いずれの光路においても、正確かつ安定した光路を実現できる。また、各要素の配置の調整も容易である。更に、各要素は、一度調整すれば、その後は、完全に固定できるため、メンテナンスも容易である。
【0081】
また、波長板の挿抜だけで光路を切り替えるため、構成を簡素化できる。また、これにより、低コスト化を実現できる。
【0082】
本実施の形態の光路切替装置１は、干渉計等、光を用いた測定装置に好適である。特に、光の方向を切り替えて測定する場合に有効である。すなわち、簡単かつ正確に光路（光軸）の切り替えができるので、簡単かつ正確に測定を行うことができる。また、光量を落とさずに光路（光軸）を切り替えることができるので、高精度な測定を安定して行うことができる。また、最大測長距離の点においても有利に働く。
【0083】
［２］測定装置
次に、光路切替装置を用いた測定装置について説明する。
次に、光路切替装置を用いた測定装置について説明する。
【0084】
光を用いた測定装置（たとえば、光の干渉現象を利用して測定する測定装置等）に光路切替装置を使用することで、測定用の光の光路（光軸）を簡単かつ正確に切り替えることができる。
【0085】
ここでは、光の干渉現象を用いて真直度又は直角度を測定する測定装置に本発明を適用した場合を例に説明する。特に、ＸＹＺの３軸方向に移動可能な移動機構を備えた装置（たとえば、三次元座標測定機）において、移動機構の真直度又は直角度を測定する場合を例に説明する。
【0086】
［測定装置の構成］
図８は、測定装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図８は、測定装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【0087】
本実施の形態の測定装置１００は、光（たとえば、レーザ光）の干渉現象を利用して、ＸＹＺの３軸方向に移動可能な移動機構の真直度又は直角度を測定する装置として構成される。図８に示すように、測定装置１００は、光源部１１０、測定部１２０、干渉計１３０、信号処理部１４０及び光路切替装置１等を備える。
【0088】
［光源部］
光源部１１０は、光源を有し、測定用の光を出射する。一例として、レーザ光を出射する。測定用のレーザ光は、所定の方向に偏光された光（単一偏光の光）である。一例として、水平方向に偏光されたレーザ光が入射される。なお、ｘ軸及びｙ軸を含む平面の方向を水平方向とし、ｚ軸の方向を垂直方向とする。光源部１１０は、光出射部の一例である。
光源部１１０は、光源を有し、測定用の光を出射する。一例として、レーザ光を出射する。測定用のレーザ光は、所定の方向に偏光された光（単一偏光の光）である。一例として、水平方向に偏光されたレーザ光が入射される。なお、ｘ軸及びｙ軸を含む平面の方向を水平方向とし、ｚ軸の方向を垂直方向とする。光源部１１０は、光出射部の一例である。
【0089】
［測定部］
測定部１２０は、光源部１１０から出射される光（所定の方向に偏光されたレーザ光）を用いて、測定対象の真直度又は直角度を測定する。
測定部１２０は、光源部１１０から出射される光（所定の方向に偏光されたレーザ光）を用いて、測定対象の真直度又は直角度を測定する。
【0090】
測定部１２０は、第１測定部１２０Ａ、第２測定部１２０Ｂ、第３測定部１２０Ｃ、及び、第４測定部１２０Ｄを有する。第１測定部１２０Ａは、移動軸をｙ軸とした場合のｚ軸方向の垂直変位量を測定する。第２測定部１２０Ｂは、移動軸をｚ軸とした場合のｘ軸方向の垂直変位量を測定する。第３測定部１２０Ｃは、移動軸をｘ軸とした場合のｚ軸方向の垂直変位量を測定する。第４測定部１２０Ｄは、移動軸をｚ軸とした場合のｙ軸方向の垂直変位量を測定する。
【0091】
なお、「移動軸」とは、測定対象として、意図して移動させている軸をいう。以下、移動軸への軸移動の際に、意図せずして変位（位置の誤差）してしまう、移動軸とは垂直方向の軸を「垂直変位軸」とする。また、垂直変位軸の方向の位置の誤差量（変位量）を「垂直変位量」とする。
【0092】
図９は、第１測定部の概略構成を示す図である。
【0093】
上記のように、第１測定部１２０Ａは、移動軸をｙ軸とした場合のｚ軸方向の真直度を測定する。すなわち、ｙ軸を移動軸、ｚ軸を垂直変位軸として、位置の誤差（変位量）を測定する。
【0094】
図９に示すように、第１測定部１２０Ａは、偏光ビームスプリッタ１２１、１／４波長板（１／４λ板）１２２、偏向プリズム１２３、反射プリズム１２４、及び、コーナーキューブ１２５等を備える。
【0095】
光源部１１０から出射された光（単一偏光のレーザ光）は、光路切替装置１を経て、偏光ビームスプリッタ１２１に入射する。入射方向は、移動軸の方向である。第１測定部１２０Ａは、ｙ軸を移動軸とするので、ｙ軸方向に光が入射される。
【0096】
偏光ビームスプリッタ１２１は、その偏光膜の光軸が、入射光の偏光方向（偏光方位）に対し４５°傾いて配置される。この結果、偏光ビームスプリッタ１２１に入射された光は、透過光と反射光とに二分割される。透過光を測定光、反射光を参照光とする。偏光ビームスプリッタ１２１は、第４偏光分離素子の一例である。
【0097】
（１）測定光の軌跡
偏光膜を透過した測定光（透過光）は、１／４波長板１２２を透過後、第１の光路ＯＰ１を通って、偏向プリズム１２３に入射する。測定光は、１／４波長板１２２を透過することで、直線偏光から円偏光に変換される。
偏光膜を透過した測定光（透過光）は、１／４波長板１２２を透過後、第１の光路ＯＰ１を通って、偏向プリズム１２３に入射する。測定光は、１／４波長板１２２を透過することで、直線偏光から円偏光に変換される。
【0098】
偏向プリズム１２３は、入射した光に所定の傾きを与えて出射させる。傾きを与える方向は、垂直変位軸の方向である。第１測定部１２０Ａは、ｚ軸を垂直変位軸とするので、ｚ軸方向に所定の傾きが与えられる。一例として、約１．３゜の傾きが与えられる。偏向プリズム１２３は、偏向光学素子の一例である。
【0099】
偏向プリズム１２３から出射された光は、反射プリズム１２４に入射する。反射プリズム１２４は、偏向プリズム１２３が与えた傾きを保って、入射した光を反射させる。この結果、反射した光は、同一の光路（第１の光路ＯＰ１）を通って、偏光ビームスプリッタ１２１に戻される。反射プリズム１２４は、第３反射光学素子の一例である。
【0100】
反射プリズム１２４で反射した光は、第１の光路ＯＰ１を戻る過程で偏向プリズム１２３及び１／４波長板１２２を通過する。この際、偏向プリズム１２３を通過することで、傾きが元の状態に戻される。また、１／４波長板１２２を通過することで、円偏光から直線偏光に戻される。ただし、偏光方向が、往路とは９０°切り替わる。すなわち、往路で１／４波長板１２２に入射したときの偏光方向（偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜を透過したときの偏光方向）から偏光方向が９０°切り替わる。
【0101】
第１の光路ＯＰ１を往復した測定光は、偏光方向が９０°切り替わっていることから、偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜で反射される。偏光膜で反射された測定光は、コーナーキューブ１２５に入射する。コーナーキューブ１２５は、入射した光を再帰反射する。したがって、コーナーキューブ１２５に入射された測定光は、再び偏光ビームスプリッタ１２１に戻される。コーナーキューブ１２５は、第４反射光学素子の一例である。
【0102】
偏光ビームスプリッタ１２１に戻された測定光は、再び偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜で反射される。この後、第１の光路ＯＰ１と同様にして、第２の光路ＯＰ２を往復し、偏光ビームスプリッタ１２１に戻される。
【0103】
第２の光路ＯＰ２を往復した測定光は、偏光方向が９０°切り替わっていることから、偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜を透過し、第１測定部１２０Ａから出射される。
【0104】
（２）参照光の軌跡
最初に偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜で反射された反射光である参照光は、第１の光路ＯＰ１と同様にして、第３の光路ＯＰ３を往復し、偏光ビームスプリッタ１２１に戻される。
最初に偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜で反射された反射光である参照光は、第１の光路ＯＰ１と同様にして、第３の光路ＯＰ３を往復し、偏光ビームスプリッタ１２１に戻される。
【0105】
第３の光路ＯＰ３を往復した参照光は、偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜で反射され、コーナーキューブ１２５に入射する。コーナーキューブ１２５に入射された参照光は、再び偏光ビームスプリッタ１２１に戻される。
【0106】
偏光ビームスプリッタ１２１に戻された参照光は、再び偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜で反射される。この後、第３の光路ＯＰ３と同様にして、第４の光路ＯＰ４を往復し、偏光ビームスプリッタ１２１に戻される。
【0107】
第４の光路ＯＰ４を往復した参照光は、偏光ビームスプリッタ１２１の偏光膜を透過し、測定光と共に第１測定部１２０Ａから出射される。
【0108】
第１測定部１２０Ａは、以上のように構成される。測定光及び参照光は、最後には偏向方向の直交した光として合成され、第１測定部１２０Ａから出射される。
【0109】
以上の構成の第１測定部１２０Ａでは、測定光及び参照光が、共に２本ずつ、平行かつ所定の角度（一例として約２．６゜）で拡がった測定系になる。この測定系では、偏向プリズム１２３又は反射プリズム１２４が、垂直変位軸の方向（測定光及び参照光が拡がった方向）に移動すると、そこに光路差が生じて、真直度又は直角度が測定される。本実施の形態では、偏向プリズム１２３を測定対象に取り付けて、その垂直変位軸の方向の移動（垂直変位量）を測定する。
【0110】
本構成によれば、真直度及び直角度の測定における誤差成分の一つである偏向プリズム１２３のピッチング及びヨーイングの影響を低減できる。
【0111】
第２測定部１２０Ｂ、第３測定部１２０Ｃ及び第４測定部１２０Ｄも基本構成は、第１測定部１２０Ａと同じである。移動軸及び垂直変位軸の設定に応じて、各要素が配置される。したがって、第２測定部１２０Ｂ、第３測定部１２０Ｃ及び第４測定部１２０Ｄの構成の説明は省略する。
【0112】
［干渉計］
図１０は、干渉計の一実施形態を示す概略構成図である。
図１０は、干渉計の一実施形態を示す概略構成図である。
【0113】
図１０に示すように、干渉計１３０は、ビームスプリッタ１３１、第１偏光板１３２Ａ、第２偏光板１３２Ｂ、ミラー１３３、１／４波長板１３４、第１フォトディテクタ１３５Ａ、及び、第２フォトディテクタ１３５Ｂ等を備える。
【0114】
干渉計１３０には、測定部１２０から出射された光が、光路切替装置１を介して入射される。上記のように、測定部１２０から出射される光は、測定光及び参照光が合成された光（合成光）である。ただし、測定部１２０から出射される測定光及び参照光は、互いに偏向方向が直交しているため、合成されても、光の波形の足し合わせは行われない。
【0115】
ビームスプリッタ１３１は、いわゆる無偏光ビームスプリッタであり、入射された光を二等分割する。合成光は、ビームスプリッタ１３１によって、偏光状態及び合成状態を維持しながら二等分割される。
【0116】
ビームスプリッタ１３１によって二等分割された合成光の一方は、第１偏光板１３２Ａに入射され、他方は、ミラー１３３及び１／４波長板（１／４λ板）１３４を介して、第２偏光板１３２Ｂに入射される。
【0117】
１／４波長板１３４は、合成光に含まれる参照光及び測定光の一方の位相を９０°遅らせる目的で使用される。本実施の形態では、測定光の位相を９０°遅らせる目的で使用される。よって、１／４波長板１３４を透過することで、合成光は、参照光の位相に対し、測定光の位相が９０°遅れた光となる。
【0118】
第１偏光板１３２Ａ及び第２偏光板１３２Ｂは、特定の方向に偏光した光のみを透過させる。第１偏光板１３２Ａ及び第２偏光板１３２Ｂは、共に透過軸を参照光及び測定光の偏光方向（偏向方位）に対し４５°傾けて配置される。この結果、第１偏光板１３２Ａ及び第２偏光板１３２Ｂに参照光及び測定光の合成光を入射すると、参照光及び測定光の和が透過する。
【0119】
ここで、第１偏光板１３２Ａには、参照光と測定光との間で位相ずれの生じていない合成光が入射される。このため、第１偏光板１３２Ａからは、参照光と測定光の和が出射される。
【0120】
一方、第２偏光板１３２Ｂには、参照光の位相に対し測定光の位相が９０°ずれた合成光が入射される。このため、第２偏光板１３２Ｂからは、参照光と、９０°位相が遅れた測定光との和が出射される。
【0121】
第１偏光板１３２Ａから出射された光は、第１フォトディテクタ１３５Ａで受光され、第２偏光板１３２Ｂから出射された光は、第２フォトディテクタ１３５Ｂで受光される。第１フォトディテクタ１３５Ａ及び第２フォトディテクタ１３５Ｂは、それぞれ入射した光の強度の電圧を出力する。したがって、第１フォトディテクタ１３５Ａからは、参照光と測定光の和の強度の電圧が出力される。また、第２フォトディテクタ１３５Ｂからは、参照光と、９０°位相が遅れた測定光との和の強度の電圧が出力される。第１フォトディテクタ１３５Ａ及び第２フォトディテクタ１３５Ｂは、受光部の一例である。
【0122】
［信号処理部］
信号処理部１４０は、第１フォトディテクタ１３５Ａ及び第２フォトディテクタ１３５Ｂの出力信号（干渉信号）を処理して、測定対象の変位（偏光プリズムの変位）を算出（測定）する。信号処理部１４０は、処理部の一例である。
信号処理部１４０は、第１フォトディテクタ１３５Ａ及び第２フォトディテクタ１３５Ｂの出力信号（干渉信号）を処理して、測定対象の変位（偏光プリズムの変位）を算出（測定）する。信号処理部１４０は、処理部の一例である。
【0123】
ここで、第１フォトディテクタ１３５Ａの出力は、参照光と測定光の光路差が、波長の整数倍と一致するときに強度が増し、その中間で強度が低下する。すなわち、第１フォトディテクタ１３５Ａは、光路差に対しｃｏｓ関数の関係にある電圧を出力する。
【0124】
一方、第２フォトディテクタ１３５Ｂの出力は、参照光と測定光の光路差にレーザ光の波長の１／４を加えた距離が、波長の整数倍と一致するときに強度が増し、その中間で強度が低下する。すなわち、光路差に対しｓｉｎ関数の関係にある電圧を出力する。
【0125】
第１フォトディテクタ１３５Ａの出力であるＡ相は、第２フォトディテクタ１３５Ｂの出力であるＢ相との位相が９０°ずれた正弦波の関係にある信号である。したがって、測定対象の移動方向を判別できる。また、変位は、位相が９０°（π／２）ずれたＡ相とＢ相の信号を整形して、レーザ光の波長の１／４分割で認識できる。
【0126】
信号処理部１４０は、インターポレータ（内挿分割器）を含む。光を干渉させて得られるＡ相とＢ相の信号は、完全に正弦波であることから、インターポレータに入力して、その位相と比例関係にある測定対象の変位を更に高分解で求めることができる。この検出原理は、温度、気圧、空気の乱れから生じる光路の変化をキャンセルし、繰返し精度が高く安定した測定を実現できる。
【0127】
［光路切替装置］
図１１は、光路切替装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１１は、光路切替装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【0128】
基本構成は、上記実施の形態で説明した光路切替装置１と同じであり、４つの光路（第１光路～第４光路）を選択的に切り替える装置として構成される。
【0129】
光源部１１０からの光（単一偏光のレーザ光）は、共通の入射部Ｐ０ｉｎに入射される。光は、ｙ軸方向に入射される。
【0130】
第１光路が選択された場合、共通の入射部Ｐ０ｉｎに入射された光は、第１出射部Ｐ１ｏｕｔからｙ軸方向に出射される。第１出射部Ｐ１ｏｕｔから出射された光は、第１測定部１２０Ａに入射される。また、第１測定部１２０Ａからの戻り光（測定光と参照光の合成光）は、第１入射部Ｐ１ｉｎに入射され、出射時と同じ光路を通って、共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射される。共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射された光は、干渉計１３０に入射される。
【0131】
第２光路が選択された場合、共通の入射部Ｐ０ｉｎに入射された光は、第２出射部Ｐ２ｏｕｔからｚ軸方向に出射される。第２出射部Ｐ２ｏｕｔから出射された光は、第２測定部１２０Ｂに入射される。また、第２測定部１２０Ｂからの戻り光（測定光と参照光の合成光）は、第２入射部Ｐ２ｉｎに入射され、出射時と同じ光路を通って、共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射される。共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射された光は、干渉計１３０に入射される。
【0132】
第３光路が選択された場合、共通の入射部Ｐ０ｉｎに入射された光は、第３出射部Ｐ３ｏｕｔからｘ軸方向に出射される。第３出射部Ｐ３ｏｕｔから出射された光は、第３測定部１２０Ｃに入射される。また、第３測定部１２０Ｃからの戻り光（測定光と参照光の合成光）は、第３入射部Ｐ３ｉｎに入射され、出射時と同じ光路を通って、共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射される。共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射された光は、干渉計１３０に入射される。
【0133】
第４光路が選択された場合、共通の入射部Ｐ０ｉｎに入射された光は、第４出射部Ｐ４ｏｕｔからｚ軸方向に出射される。第４出射部Ｐ４ｏｕｔから出射された光は、第４測定部１２０Ｄに入射される。また、第４測定部１２０Ｄからの戻り光（測定光と参照光の合成光）は、第４入射部Ｐ４ｉｎに入射され、出射時と同じ光路を通って、共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射される。共通の出射部Ｐ０ｏｕｔから出射された光は、干渉計１３０に入射される。
【0134】
このように、光路を切り替えることにより、光源部１１０からの光に出射先を切り替えることができる。すなわち、測定に使用する測定部（第１測定部１２０Ａ～第４測定部１２０Ｄ）を切り替えることができる。
【0135】
第１光路を選択する場合は、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を退避位置に設定する。第３波長板３３は、いずれの位置に設定してもよい。
【0136】
第２光路を選択する場合は、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を挿入位置に設定する。第３波長板３３は、いずれの位置に設定してもよい。
【0137】
第３光路を選択する場合は、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を挿入位置に設定する。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。
【0138】
第４光路を選択する場合は、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を退避位置に設定する。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。
【0139】
［測定装置の作用］
ここでは、接触式の三次元座標測定機の移動機構の真直度、直角度を測定する場合を例に説明する。
ここでは、接触式の三次元座標測定機の移動機構の真直度、直角度を測定する場合を例に説明する。
【0140】
接触式の三次元座標測定機は、ｘｙｚの３軸方向に移動可能なプローブを有し、プローブを測定対象に接触させて、測定対象の三次元座標値を検出する。三次元座標測定機は、一般に、プローブをｚ軸方向に移動させるｚ軸移動機構と、ｚ軸移動機構をｘ軸方向に移動させるｘ軸移動機構と、ｘ軸移動機構をｙ軸方向に移動させるｙ軸移動機構と、を備え、各移動機構を個別に駆動して、プローブをｘｙｚの３軸方向に移動させる。
【0141】
三次元座標測定機の移動機構の真直度、直角度を測定する場合は、たとえば、プローブの装着部に第１測定部１２０Ａ～第４測定部１２０Ｄの偏向プリズム１２３を取り付けて測定を実施する。
【0142】
ここで、上記のように、第１測定部１２０Ａは、移動軸をｙ軸とした場合のｚ軸方向の垂直変位量を測定する。第２測定部１２０Ｂは、移動軸をｚ軸とした場合のｘ軸方向の垂直変位量を測定する。第３測定部１２０Ｃは、移動軸をｘ軸とした場合のｚ軸方向の垂直変位量を測定する。第４測定部１２０Ｄは、移動軸をｚ軸とした場合のｙ軸方向の垂直変位量を測定する。
【0143】
第１測定部１２０Ａは、光路切替装置１から出射される光が、ｙ軸方向に入射し、かつ、偏向プリズム１２３によって光がｚ軸方向に拡がるよう、各要素が配置設定される。
【0144】
第２測定部１２０Ｂは、光路切替装置１から出射される光が、ｚ軸方向に入射し、かつ、偏向プリズム１２３によって光がｘ軸方向に拡がるよう、各要素が配置設定される。
【0145】
第３測定部１２０Ｃは、光路切替装置１から出射される光が、ｘ軸方向に入射し、かつ、偏向プリズム１２３によって光がｚ軸方向に拡がるよう、各要素が配置設定される。
【0146】
第４測定部１２０Ｄは、光路切替装置１から出射される光が、ｚ軸方向に入射し、かつ、偏向プリズム１２３によって光がｙ軸方向に拡がるよう、各要素が配置設定される。
【0147】
また、光路切替装置１は、第１出射部Ｐ１ｏｕｔから出射される光が、ｙ軸方向に沿って第１測定部１２０Ａに入射するように設定される。また、第２出射部Ｐ２ｏｕｔから出射される光が、ｚ軸方向に沿って第２測定部１２０Ｂに入射するように設定される。また、第３出射部Ｐ３ｏｕｔから出射される光が、ｘ軸方向に沿って第３測定部１２０Ｃに入射するように設定される。また、第４出射部Ｐ４ｏｕｔから出射される光が、ｚ軸方向に沿って第４測定部１２０Ｄに入射するように設定される。
【0148】
以下、ｘｙ平面（ｘ軸及びｙ軸を含む平面：水平面）をデータム面とし、データム面に対するｚ軸の直角度を測定する場合を例に説明する。
【0149】
（１）ｙ軸方向の直角度の測定
最初に、データムのｙ軸からの傾きを求める。すなわち、ｙ軸を移動軸とし、ｚ軸を垂直変位軸として、ｚ軸方向の垂直変位量を求める。測定には、第１測定部１２０Ａを使用する。
最初に、データムのｙ軸からの傾きを求める。すなわち、ｙ軸を移動軸とし、ｚ軸を垂直変位軸として、ｚ軸方向の垂直変位量を求める。測定には、第１測定部１２０Ａを使用する。
【0150】
第１測定部１２０Ａを使用する場合、光路切替装置１において、第１光路を選択する。この場合、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を退避位置に設定する（図３及び図４参照）。第３波長板３３は、いずれの位置に設定してもよい。これにより、光源部１１０からの光が、第１出射部Ｐ１ｏｕｔからｙ軸方向に出射され、第１測定部１２０Ａに入射する。
【0151】
測定対象（本例では、プローブの装着部であって、偏向プリズム１２３の取り付け部）をｙ軸移動させ、各ｙ位置におけるｚ軸方向の垂直変位量Ｅｙ－ｚを測定する。
【0152】
得られた測定データ（ｙ，Ｅｙ－ｚ）を処理し、データムのｙ軸からの傾きθｙを求める。具体的には、最小自乗直線近似などにより傾きθｙを求める。
【0153】
次に、ｚ軸を移動軸とし、ｙ軸を垂直変位軸として、ｙ軸方向の垂直変位量を求める。測定には、第４測定部１２０Ｄを使用する。
【0154】
第４測定部１２０Ｄを使用する場合、光路切替装置１において、第４光路を選択する。この場合、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を退避位置に設定する（図３及び図７参照）。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。これにより、光源部１１０からの光が、第４出射部Ｐ４ｏｕｔからｚ軸方向に出射され、第４測定部１２０Ｄに入射する。
【0155】
測定対象をｚ軸移動させ、各ｚ位置におけるｙ軸方向の垂直変位量Ｅｚ－ｙを測定する。
【0156】
得られた測定データ（ｚ，Ｅｚ－ｙ）に対し、ｚ－ｙ面内でθｙだけ回転変換する。回転変換した測定データを（ｚ‘，Ｅｚ－ｙ’）とする。すべてのｚ位置において、Ｅｚ－ｙ‘の最大最小差が、ｚ軸におけるｙ軸方向の直角度（ｚ－ｙ直角度）となる。
【0157】
（２）ｘ軸方向の直角度の測定
ｙ軸方向の直角度の測定と同様に、まず、データムのｘ軸からの傾きを求める。すなわち、ｘ軸を移動軸とし、ｚ軸を垂直変位軸として、ｚ軸方向の垂直変位量を求める。測定には、第３測定部１２０Ｃを使用する。
ｙ軸方向の直角度の測定と同様に、まず、データムのｘ軸からの傾きを求める。すなわち、ｘ軸を移動軸とし、ｚ軸を垂直変位軸として、ｚ軸方向の垂直変位量を求める。測定には、第３測定部１２０Ｃを使用する。
【0158】
第３測定部１２０Ｃを使用する場合、光路切替装置１において、第３光路を選択する。この場合、第１波長板３１を挿入位置に設定し、かつ、第３波長板３３を挿入位置に設定する（図３及び図６参照）。第２波長板３２は、いずれの位置に設定してもよい。これにより、光源部１１０からの光が、第３出射部Ｐ３ｏｕｔからｘ軸方向に出射され、第３測定部１２０Ｃに入射する。
【0159】
測定対象をｘ軸移動させ、各ｘ位置におけるｚ軸方向の垂直変位量Ｅｘ－ｚを測定する。
【0160】
得られた測定データ（ｘ，Ｅｘ－ｚ）を処理し、データムのｘ軸からの傾きθｘを求める。
【0161】
次に、ｚ軸を移動軸とし、ｘ軸を垂直変位軸として、ｘ軸方向の垂直変位量を求める。測定には、第２測定部１２０Ｂを使用する。
【0162】
第２測定部１２０Ｂを使用する場合、光路切替装置１において、第２光路を選択する。この場合、第２光路を選択する場合、第１波長板３１を退避位置に設定し、かつ、第２波長板３２を挿入位置に設定する（図３及び図５参照）。第３波長板３３は、いずれの位置に設定してもよい。これにより、光源部１１０からの光が、第２出射部Ｐ２ｏｕｔからｚ軸方向に出射され、第２測定部１２０Ｂに入射する。
【0163】
測定対象をｚ軸移動させ、各ｚ位置におけるｘ軸方向の垂直変位量Ｅｚ－ｘを測定する。
【0164】
得られた測定データ（ｚ，Ｅｚ－ｘ）に対し、ｚ－ｘ面内でθｘだけ回転変換する。回転変換した測定データを（ｚ‘，Ｅｚ－ｘ’）とする。すべてのｚ位置において、Ｅｚ－ｘ‘の最大最小差が、ｘ軸方向における直角度（ｚ－ｘ直角度）となる。
【0165】
データム面（ｘｙ平面）に対するｚ軸の直角度は、ｚ－ｙ直角度及びｚ－ｘ直角度の自乗和の平方根により求められる。
【0166】
なお、各測定データ（ｙ，Ｅｙ－ｚ）、（ｚ，Ｅｚ－ｙ）、（ｘ，Ｅｘ－ｚ）、（ｚ，Ｅｚ－ｘ）の取得は一連の動作で行い、その後に一括して測定データ（ｙ，Ｅｙ－ｚ）、（ｚ，Ｅｚ－ｙ）、（ｘ，Ｅｘ－ｚ）、（ｚ，Ｅｚ－ｘ）を処理することにより、効率よく測定を実施できる。
【0167】
以上説明したように、本実施の形態の測定装置１００によれば、光路切替装置１を有することにより、簡単に各軸の真直度、直角度を測定できる。すなわち、従来は、移動軸を変えるたびに、光軸を調整し直す必要があったが、本実施の形態の測定装置１００によれば、光路切替装置１で光路を切り替えるだけで、簡単に測定対象とする軸を切り替えることができる。
【0168】
また、光路切替装置１は、出荷前の段階で各要素（偏光ビームスプリッタ及びペンタプリズム）の配置を調整でき、その後、完全に固定できるため、測定のたびに光軸の調整を行う従来の構成に比べ、配置による誤差の発生を大幅に抑制できる。
【0169】
更に、各要素の配置の誤差は、出荷前に容易に検証でき（たとえば、真円度計と円筒スコヤを用いる方法など）、その誤差を測定システムにあらかじめ登録しておくことにより、計算により容易に補正できる。
【0170】
たとえば、上記ｙ軸方向の直角度の測定において、出荷前の調整の段階で、第１出射部Ｐ１ｏｕｔから出射される光の光軸と、第４出射部Ｐ４ｏｕｔから出射される光の光軸との間に、直角からφだけの誤差がある場合、θｙに代えて、θｙ＋φを用いて計算すればよい。
【0171】
また、上記のように、光路切替装置１を介して出射される光は、光源部１１０の光の光量とほぼ等しく、高精度な測定を安定して行うことができる。また、最大測長距離の点においても有利に働く。
【0172】
更に、光路切替装置１から出射される光の方向は、固定された偏光ビームスプリッタ（第１偏光ビームスプリッタ１１、第２偏光ビームスプリッタ１２及び第３偏光ビームスプリッタ１３）によってのみ定まるため、いずれの移動軸の測定においても、安定している。
【0173】
また、垂直変位軸に対し、偏光ビームスプリッタによって垂直に光軸を曲げた場合の測定誤差はcos誤差であり、小さな光軸曲げ誤差であれば、その影響は無視できる。また、垂直変位軸に対し、ペンタプリズム（第１ペンタプリズム２１及び第２ペンタプリズム２２）によって平行に光軸を曲げた場合の測定誤差もcos誤差であり、小さな光軸曲げ誤差であれば影響は無視できる。このため、配置の調整が容易である。
【0174】
また、上記のように、偏光ビームスプリッタ及びペンタプリズムの配置の誤差は、出荷前に容易に検証でき、トレーサビリティを有している。したがって、誤さ情報を保持することで、測定結果の補正も容易にできる。
【0175】
【0176】
図１２に示す光路切替装置１Ａは、２つの光路（光路Ａ及び光路Ｂ）を選択的に切り替える装置として構成される。光路Ａは、第１の出射部ＰＡｏｕｔからｙ軸方向に光を出射させる光路である。光路Ｂは、第２の出射部ＰＢｏｕｔからｘ軸方向に光を出射させる光路である。
【0177】
入射光Ｌは、所定の方向に偏光された光（単一偏光の光）であり、ｙ軸方向に向けて入射部Ｐ０ｉｎに入射される。
【0178】
図１２に示すように、光路切替装置１Ａは、第１偏光ビームスプリッタ１１、第１波長板３１、及び、第１挿抜部４１等を備える。第１偏光ビームスプリッタ１１、第１波長板３１、及び、第１挿抜部４１の構成は、上記実施の形態の光路切替装置１と同じである。
【0179】
第１波長板３１の挿抜によって、光路の切り替えができる。第１波長板３１を光路に挿入すると、光路Ｂに設定され、第１波長板３１を光路から退避させると、光路Ａに設定される。
【0180】
光路Ａを選択した場合（第１波長板３１を光路から退避させた場合）、入射光Ｌは、第１偏光ビームスプリッタ１１を透過し、第１の出射部ＰＡｏｕｔからｙ軸方向に出射される。
【0181】
光路Ｂを選択した場合（第１波長板３１を光路に挿入した場合）、入射光Ｌは、第１波長板３１を通過後、第１偏光ビームスプリッタ１１でｘ軸方向に反射され、第２の出射部ＰＢｏｕｔからｘ軸方向に出射される。
【0182】
このように、第１波長板３１の挿抜によって、２つの光路Ａ、Ｂを選択的に切り替えることができる。
【0183】
図１３は、光路切替装置の他の一例を示す図である。
【0184】
図１３に示す光路切替装置１Ａ’は、図１２に示す光路切替装置１Ａに対し、更にペンタプリズム２３を組み合わせたものである。ペンタプリズム２３は、第１偏光ビームスプリッタ１１で反射される光の光路上に配置され、入射する光を２回反射させて、所定方向に出射させる。本例では、ｚ軸方向に出射させる。
【0185】
本例の光路切替装置１Ａ’によれば、第１波長板３１を光路に挿入すると、入射光Ｌが第２の出射部ＰＢ‘ｏｕｔから出射される。具体的には、入射光Ｌは、第１波長板３１を通過後、第１偏光ビームスプリッタ１１でｘ軸方向に反射され、ペンタプリズム２３に入射する。ペンタプリズム２３は、入射した光を２回反射させて、第２の出射部ＰＢ’ｏｕｔからｚ軸方向に出射させる。
【0186】
（２）３つの光路を切り替える場合
図１４は、光路切替装置の他の一例を示す図である。
図１４は、光路切替装置の他の一例を示す図である。
【0187】
図１４に示す光路切替装置１Ｂは、３つの光路（光路Ａ、光路Ｂ及び光路Ｃ）を選択的に切り替える装置として構成される。光路Ａは、第１の出射部ＰＡｏｕｔからｙ軸方向に光を出射させる光路である。光路Ｂは、第２の出射部ＰＢｏｕｔからｚ軸方向に光を出射させる光路である。光路Ｃは、第３の出射部ＰＣｏｕｔからｘ軸方向に光を出射させる光路である。
【0188】
入射光Ｌは、所定の方向に偏光された光（単一偏光の光）であり、ｙ軸方向に向けて入射部Ｐ０ｉｎに入射される。
【0189】
図１４に示すように、光路切替装置１Ａは、第１偏光ビームスプリッタ１１、第２偏光ビームスプリッタ１２、第２ペンタプリズム、第１波長板３１、第２波長板３２、第１挿抜部４１、及び、第２挿抜部４２等を備える。第１偏光ビームスプリッタ１１、第２偏光ビームスプリッタ１２、第１ペンタプリズム２１、第１波長板３１、第２波長板３２、第１挿抜部４１、及び、第２挿抜部４２の構成は、上記実施の形態の光路切替装置１と同じである。
【0190】
第１波長板３１及び第２波長板３２の挿抜によって、光路の切り替えができる。第１波長板３１を光路に挿入すると、光路Ｂに設定される。また、第１波長板３１及び第２波長板３２を光路から退避させると、光路Ａに設定される。また、第１波長板３１を光路から退避させる一方、第２波長板３２を光路に挿入すると、光路Ｃに設定される。
【0191】
光路Ａを選択した場合（第１波長板３１及び第２波長板３２を光路から退避させた場合）、入射光Ｌは、第１偏光ビームスプリッタ１１及び第２偏光ビームスプリッタ１２を透過し、第１の出射部ＰＡｏｕｔからｙ軸方向に出射される。
【0192】
光路Ｂを選択した場合（第１波長板３１を光路に挿入した場合）、入射光Ｌは、第１波長板３１を通過後、第１偏光ビームスプリッタ１１でｘ軸方向に反射され、第２の出射部ＰＢｏｕｔからｘ軸方向に出射される。なお、光路Ｂを選択した場合、第２波長板３２の挿抜は任意である。
【0193】
光路Ｃを選択した場合（第１波長板３１を光路から退避させる一方、第２波長板３２を光路に挿入した場合）、入射光Ｌは、第１偏光ビームスプリッタ１１を透過し、第２波長板３２を介して、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射する。第２偏光ビームスプリッタ１２に入射した光は、その偏光面でＸ軸方向に反射され、第１ペンタプリズム２１に入射する。第１ペンタプリズム２１は、入射した光を２回反射させて、第３の出射部ＰＣｏｕｔからｚ軸方向に出射させる。
【0194】
このように、第１波長板３１及び第２波長板３２の挿抜によって、３つの光路Ａ、Ｂ、Ｃを選択的に切り替えることができる。
【0195】
（３）光路切替装置のその他の変形例
以上のように、光路切替装置は、偏光ビームスプリッタ及び波長板の組み合わせ（必要に応じて更にペンタプリズムの組み合わせ）によって、光路を自由に設定できる。
以上のように、光路切替装置は、偏光ビームスプリッタ及び波長板の組み合わせ（必要に応じて更にペンタプリズムの組み合わせ）によって、光路を自由に設定できる。
【0196】
なお、上記実施の形態では、反射光学素子として、ペンタプリズムを使用しているが、反射光学素子は、これに限定されるものではない。この他、ミラーを使用して、光を所定の方向に反射させる構成とすることもできる。
【0197】
また、上記実施の形態では、波長板を光路に挿抜する手段として、シリンダを採用しているが、波長板を光路に挿抜する手段は、これに限定されるものではない。この他、たとえば、ターレット等を利用して、波長板を光路に挿抜する構成とすることもできる。
【0198】
［測定装置］
上記実施の形態では、真直度、直角度を測定する装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。光を用いて測定する測定機に広く適用できる。たとえば、光の干渉を利用した測長機等にも適用できる。
上記実施の形態では、真直度、直角度を測定する装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。光を用いて測定する測定機に広く適用できる。たとえば、光の干渉を利用した測長機等にも適用できる。
【符号の説明】
【0199】
１…光路切替装置、１Ａ…光路切替装置、１Ａ'…光路切替装置、１Ｂ…光路切替装置、１１…第１偏光ビームスプリッタ、１２…第２偏光ビームスプリッタ、１３…第３偏光ビームスプリッタ、２１…第１ペンタプリズム、２２…第２ペンタプリズム、２３…ペンタプリズム、３１…第１波長板、３２…第２波長板、３３…第３波長板、４１…第１挿抜部、４１Ａ…第１シリンダ、４２…第２挿抜部、４２Ａ…第２シリンダ、４３…第３挿抜部、４３Ａ…第３シリンダ、１００…測定装置、１１０…光源部、１２０…測定部、１２０Ａ…第１測定部、１２０Ｂ…第２測定部、１２０Ｃ…第３測定部、１２０Ｄ…第４測定部、１２１…偏光ビームスプリッタ、１２２…１／４波長板、１２３…偏向プリズム、１２４…反射プリズム、１２５…コーナーキューブ、１３０…干渉計、１３１…ビームスプリッタ、１３２Ａ…第１偏光板、１３２Ｂ…第２偏光板、１３３…ミラー、１３４…１／４波長板、１３５Ａ…第１フォトディテクタ、１３５Ｂ…第２フォトディテクタ、１４０…信号処理部、Ｌ…入射光、Ｐ０ｉｎ…入射部、Ｐ０ｏｕｔ…出射部、Ｐ１ｉｎ…第１入射部、Ｐ１ｏｕｔ…第１出射部、Ｐ２ｉｎ…第２入射部、Ｐ２ｏｕｔ…第２出射部、Ｐ３ｉｎ…第３入射部、Ｐ３ｏｕｔ…第３出射部、Ｐ４ｉｎ…第４入射部、Ｐ４ｏｕｔ…第４出射部、ＰＡｏｕｔ…第１の出射部、ＰＢｏｕｔ…第２の出射部、ＰＢ'ｏｕｔ…第２の出射部、ＰＣｏｕｔ…第３の出射部、ＷＰ１ｉｎ…第１波長板の挿入位置、ＷＰ１ｏｕｔ…第１波長板の退避位置、ＷＰ２ｉｎ…第２波長板の挿入位置、ＷＰ２ｏｕｔ…第２波長板の退避位置、ＷＰ３ｉｎ…第３波長板の挿入位置、ＷＰ３ｏｕｔ…第３波長板の退避位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】