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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】P2024166874
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】レーザー干渉計およびレーザー干渉計の光軸調整方法
(51)【国際特許分類】
G01B 9/02061 20220101AFI20241122BHJP
【ＦＩ】
G01B9/02061
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023083266
(22)【出願日】2023-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091292
【弁理士】
【氏名又は名称】増田 達哉
(74)【代理人】
【識別番号】100173428
【弁理士】
【氏名又は名称】藤谷 泰之
(74)【代理人】
【識別番号】100091627
【弁理士】
【氏名又は名称】朝比 一夫
(72)【発明者】
【氏名】北川 潤
(72)【発明者】
【氏名】林 暢仁
(72)【発明者】
【氏名】山田 耕平
【テーマコード（参考）】
2F064
【Ｆターム（参考）】
2F064AA15
2F064BB03
2F064CC07
2F064EE01
2F064FF01
2F064GG20
2F064GG23
2F064GG34
2F064GG38
2F064GG39
2F064HH03
2F064HH08
(57)【要約】
【課題】干渉縞の発生が抑制され、受光信号におけるＳ／Ｎ比の低下の抑制が図られているレーザー干渉計、および、かかるレーザー干渉計の光軸の調整を効率よく行うことができるレーザー干渉計の光軸調整方法を提供すること。
【解決手段】レーザー光を射出するレーザー光源、レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、レーザー光が対象物に照射されて生成される物体光および参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、受光素子に入射する光路上に配置され、参照光の光軸に対する物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、受光信号に基づいて参照光の光軸に対する物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、を有し、非同軸光学系である光干渉部と、位置ずれの検出結果および角度ずれの検出結果に基づいて、光干渉部と対象物との相対的な配置を変更する指示を出す指示部と、を備えるレーザー干渉計。
【選択図】図２
【解決手段】レーザー光を射出するレーザー光源、レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、レーザー光が対象物に照射されて生成される物体光および参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、受光素子に入射する光路上に配置され、参照光の光軸に対する物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、受光信号に基づいて参照光の光軸に対する物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、を有し、非同軸光学系である光干渉部と、位置ずれの検出結果および角度ずれの検出結果に基づいて、光干渉部と対象物との相対的な配置を変更する指示を出す指示部と、を備えるレーザー干渉計。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザー光を射出するレーザー光源、
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部と、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出す指示部と、
を備えることを特徴とするレーザー干渉計。
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部と、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出す指示部と、
を備えることを特徴とするレーザー干渉計。
【請求項2】
前記第１開口素子は、
前記参照光および前記物体光が通過する第１開口と、
前記第１開口に隣り合う位置に設けられ、前記参照光の光軸に対して光軸の位置がずれた前記物体光を検出する光検出領域と、
を有する請求項１に記載のレーザー干渉計。
前記参照光および前記物体光が通過する第１開口と、
前記第１開口に隣り合う位置に設けられ、前記参照光の光軸に対して光軸の位置がずれた前記物体光を検出する光検出領域と、
を有する請求項１に記載のレーザー干渉計。
【請求項3】
前記指示部は、前記対象物に対する前記光干渉部の相対的な変位方向を指示する請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項4】
前記第１開口素子と前記受光素子との間に配置される絞り素子を備え、
前記絞り素子は、前記第１開口を通過した前記参照光および前記物体光が通過する貫通孔を有する請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
前記絞り素子は、前記第１開口を通過した前記参照光および前記物体光が通過する貫通孔を有する請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項5】
前記第１開口素子と前記絞り素子との間に配置され、前記第１開口を通過した前記参照光および前記物体光を前記貫通孔に集光させる集光レンズを備える請求項４に記載のレーザー干渉計。
【請求項6】
前記絞り素子と前記受光素子との間に配置され、前記貫通孔を通過した前記参照光および前記物体光を平行化させる平行化レンズを備える請求項５に記載のレーザー干渉計。
【請求項7】
前記第１開口素子と前記受光素子との間に配置される第２開口素子を備え、
前記第２開口素子は、前記第１開口を通過した前記参照光の光軸に対する、前記第１開口を通過した前記物体光の光軸の位置ずれを検出する請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
前記第２開口素子は、前記第１開口を通過した前記参照光の光軸に対する、前記第１開口を通過した前記物体光の光軸の位置ずれを検出する請求項１または２に記載のレーザー干渉計。
【請求項8】
レーザー干渉計の光軸調整方法であって、
前記レーザー干渉計は、
レーザー光を射出するレーザー光源、
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部を備え、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出すステップと、
前記指示に基づいて、前記配置を変更するステップと、
を有することを特徴とするレーザー干渉計の光軸調整方法。
前記レーザー干渉計は、
レーザー光を射出するレーザー光源、
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部を備え、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出すステップと、
前記指示に基づいて、前記配置を変更するステップと、
を有することを特徴とするレーザー干渉計の光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザー干渉計およびレーザー干渉計の光軸調整方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、物体の振動速度を測定する装置として、レーザー振動計が開示されている。このレーザー振動計では、被測定物にレーザー光を照射し、ドップラーシフトを受けた散乱レーザー光に基づいて、振動速度を計測する。
【0003】
特許文献１に記載のレーザー振動計は、所定の周波数を発生させる振動素子を備える。この振動素子は、その振動周波数に基づいて、入射するレーザー光の周波数をシフトさせ、入射レーザー光とは異なる周波数の反射レーザー光を生成する。レーザー振動計では、この反射レーザー光を、参照光として用いる。そして、被測定物に由来する散乱レーザー光と、参照光と、が合波された光を光検出器で受光することにより、ビート信号を電気的に取り出す。そして、このビート信号から被測定物の振動速度を計測する。
【0004】
しかしながら、レーザー光源では、戻り光が侵入することにより、レーザー発振が不安定になることがある。戻り光とは、レーザー光源から射出されたレーザー光が、光学部品で反射されたとき、意図せず、レーザー光源に向かって戻る光のことをいう。レーザー発振が不安定になると、レーザー光の品質が低下する。これにより、レーザー振動計では、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）の低下や、レーザー光の位相の不連続化を招く。その結果、物体の振動速度の計測精度が低下する。
【0005】
戻り光を抑制する技術として、非同軸光学系が知られている。非同軸光学系は、光学部品に入射する光（入射光）と、この光が光学部品で反射してなる光（反射光）と、が互いに異なる軸に沿って伝搬するように、光学部品の反射面を傾けた光学系である。反射面を傾けることにより、反射光の一部がレーザー光源に向かって戻ったとしても、レーザー光源からずれた位置に戻ることになる。このため、レーザー光源の光出射部に戻り光が侵入するのを抑制することができる。
【0006】
以上のような非同軸光学系をレーザー振動計に適用すれば、戻り光に伴うレーザー発振の不安定化を抑制できると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００７－２８５８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に記載のレーザー振動計に非同軸光学系を適用する場合、被測定物に由来する散乱レーザー光（物体光）と、参照光と、が合波され、光検出器で受光される。このとき、物体光の光軸と参照光の光軸とが非平行である場合、両者のビームが重なった領域（重なり領域）で干渉が生じる。ビーム同士の光軸が平行である場合、重なり領域の各点で光路長に差がないため、干渉状態にも差は生じない。ところが、ビーム同士の光軸が非平行である場合、重なり領域の各点で光路長に差が生じ、干渉状態にも差が生じる。このため、各光軸に交差する観察面で観察した場合、明暗の縞（干渉縞）が観測されることになる。
【0009】
光検出器は、この観察面に置かれることになるため、干渉縞の強度が積算、平均化されて検出される。このため、明暗の縞の強度が互いに打ち消し合い、受光信号のＳ／Ｎ比が低くなる。
【0010】
そこで、非同軸光学系の重なり領域において、干渉縞が発生するのを抑制するように光軸の調整を行い、受光信号におけるＳ／Ｎ比の低下を抑制することが課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の適用例に係るレーザー干渉計は、
レーザー光を射出するレーザー光源、
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部と、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出す指示部と、
を備える。
レーザー光を射出するレーザー光源、
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部と、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出す指示部と、
を備える。
【0012】
本発明の適用例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法は、
レーザー干渉計の光軸調整方法であって、
前記レーザー干渉計は、
レーザー光を射出するレーザー光源、
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部を備え、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出すステップと、
前記指示に基づいて、前記配置を変更するステップと、
を有する。
レーザー干渉計の光軸調整方法であって、
前記レーザー干渉計は、
レーザー光を射出するレーザー光源、
前記レーザー光の周波数を変調し、参照光を生成する光変調器、
前記レーザー光が対象物に照射されることによって生成される物体光および前記参照光を受光し、受光信号を出力する受光素子、
前記物体光および前記参照光が前記受光素子に入射する光路上に配置され、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の位置ずれを検出する第１開口素子、および、
前記受光信号に基づいて、前記参照光の光軸に対する前記物体光の光軸の角度ずれを検出する角度ずれ検出部、
を有し、非同軸光学系である光干渉部を備え、
前記位置ずれの検出結果および前記角度ずれの検出結果に基づいて、前記光干渉部と前記対象物との相対的な配置を変更する指示を出すステップと、
前記指示に基づいて、前記配置を変更するステップと、
を有する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態に係るレーザー干渉計を示す機能ブロック図である。
【図7】受光信号のＡＣ成分の一例を示す波形である。
【図8】実施形態に係るレーザー干渉計の光軸調整方法の構成を示すフローチャートである。
【図14】第１変形例に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系の一部を示す概略構成図である。
【図16】第１変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法の構成を示すフローチャートである。
【図17】第２変形例に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系の一部を示す概略構成図である。
【図19】第２変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法の構成を示すフローチャートである。
【図21】第３変形例に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系の一部を示す概略構成図である。
【図22】第３変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法の構成を示すフローチャートである。
【図23】第４変形例に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系の一部を示す概略構成図である。
【図24】第５変形例に係るレーザー干渉計が備える干渉光学系の一部を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明のレーザー干渉計およびレーザー干渉計の光軸調整方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0015】
【0016】
図１に示すレーザー干渉計１は、図２に示す対象物１４および光変調器１２にレーザー光を照射する。そして、対象物１４から出射したレーザー光および光変調器１２から出射したレーザー光を干渉させ、干渉光を受光素子１０で受光する。そして、光ヘテロダイン干渉法により、対象物１４に由来する情報を取り出し、その情報に基づいて、対象物１４の変位や速度を計測する。
【0017】
図１に示すレーザー干渉計１は、センサーヘッド部５１と、本体部５９と、を備える。
図１に示すセンサーヘッド部５１は、干渉光学系５０（光干渉部）および信号生成部６０を備える。センサーヘッド部５１は、小型化および軽量化が容易で、可搬性および設置容易性を持たせやすいため、例えばレーザー干渉計１による計測対象である、図２に示す対象物１４の近くに配置可能である。
図１に示すセンサーヘッド部５１は、干渉光学系５０（光干渉部）および信号生成部６０を備える。センサーヘッド部５１は、小型化および軽量化が容易で、可搬性および設置容易性を持たせやすいため、例えばレーザー干渉計１による計測対象である、図２に示す対象物１４の近くに配置可能である。
【0018】
本体部５９は、復調演算部５２と、第１位置ずれ算出部５６と、角度ずれ検出部５７と、指示部５８と、を備える。本体部５９は、センサーヘッド部５１と一体になっていてもよいが、センサーヘッド部５１から離して配置可能であり、例えばラック等に収容可能な据置型であってもよいし、持ち運び可能な可搬型であってもよい。また、本体部５９が備える上記の各機能部の少なくとも１つは、センサーヘッド部５１に配置されていてもよい。
【0019】
１．レーザー干渉計
図１に示すセンサーヘッド部５１は、干渉光学系５０および信号生成部６０を備える。
図１に示すセンサーヘッド部５１は、干渉光学系５０および信号生成部６０を備える。
【0020】
１．１．干渉光学系
図２に示す干渉光学系５０は、マイケルソン型干渉光学系である。干渉光学系５０は、レーザー光源２と、コリメートレンズ３と、遮蔽素子１７、光分割器４と、１／２波長板６と、１／４波長板７と、１／４波長板８と、検光子９と、受光素子１０と、第１開口素子１１と、光変調器１２と、を備える。
図２に示す干渉光学系５０は、マイケルソン型干渉光学系である。干渉光学系５０は、レーザー光源２と、コリメートレンズ３と、遮蔽素子１７、光分割器４と、１／２波長板６と、１／４波長板７と、１／４波長板８と、検光子９と、受光素子１０と、第１開口素子１１と、光変調器１２と、を備える。
【0021】
レーザー光源２は、レーザー光である射出光Ｌ１を射出する。受光素子１０は、受光した干渉光を電気信号に変換する。光変調器１２は、振動素子３０を備えており、射出光Ｌ１の周波数を変化させ、変調成分を含むレーザー光である参照光Ｌ２を生成する。変調成分は、光変調器１２によって射出光Ｌ１に付加される周波数成分の変化である。対象物１４に入射した射出光Ｌ１は、対象物１４に由来するサンプル由来成分を含むレーザー光である物体光Ｌ３として反射する。サンプル由来成分は、対象物１４の変位に伴うドップラー信号であって、射出光Ｌ１に付加される周波数成分の変化である。
【0022】
光分割器４とレーザー光源２とを結ぶ光路を、光路１８とする。光分割器４と光変調器１２とを結ぶ光路を、光路２０とする。光分割器４と対象物１４とを結ぶ光路を、光路２２とする。光分割器４と受光素子１０とを結ぶ光路を、光路２４とする。なお、本明細書の「光路」は、光学部品同士の間に設定された、光が進行する経路を指している。
【0023】
光路１８上には、光分割器４側から１／２波長板６、遮蔽素子１７およびコリメートレンズ３がこの順で配置されている。光路２０上には、１／４波長板８が配置されている。光路２２上には、１／４波長板７が配置されている。光路２４上には、光分割器４側から検光子９および第１開口素子１１がこの順で配置されている。
【0024】
レーザー光源２から射出された射出光Ｌ１は、光路１８を経て、光分割器４で２つに分割される。射出光Ｌ１の一部である第１分割光Ｌ１ａは、光路２０を経て、光変調器１２に入射する。また、射出光Ｌ１の別の一部である第２分割光Ｌ１ｂは、光路２２を経て、対象物１４に入射する。光変調器１２で周波数がシフトして生成された参照光Ｌ２は、光路２０および光路２４を経て、受光素子１０に入射する。対象物１４での反射により生成された物体光Ｌ３は、光路２２および光路２４を経て、受光素子１０に入射する。
【0025】
なお、本明細書の「光路」は、光学部品同士の間に設定された、光が進行する経路を指している。また、後述する「光軸」とは、光路に沿って進行する光束の中心軸を指している。
【0026】
以上のような干渉光学系５０では、光ヘテロダイン干渉法により、対象物１４の位相情報を求める。具体的には、周波数がわずかに異なる２つの光（参照光Ｌ２および物体光Ｌ３）を干渉させ、得られた干渉光から位相情報を取り出す。そして、後述する復調演算部５２において位相情報から対象物１４の変位を求める。光ヘテロダイン干渉法によれば、干渉光から位相情報を取り出すとき、外乱の影響、特にノイズとなる迷光の影響を受けにくく、高いロバスト性が与えられる。
【0027】
また、干渉光学系５０は、非同軸光学系になっている。非同軸光学系では、光路２０を通過する第１分割光Ｌ１ａの光軸および参照光Ｌ２の光軸が、互いにずれている。また、光路２２を通過する第２分割光Ｌ１ｂの光軸および物体光Ｌ３の光軸も、互いにずれている。このような非同軸光学系によれば、仮に、参照光Ｌ２が、光分割器４で反射された後、意図せず、戻り光Ｌ５としてレーザー光源２に向かった場合でも、射出光Ｌ１の出射部からずれた位置に到達することになる。また、物体光Ｌ３が、光分割器４を透過した後、戻り光Ｌ５としてレーザー光源２に向かった場合も、射出光Ｌ１の出射部からずれた位置に到達することになる。このため、レーザー光源２におけるレーザー発振の不安定化を抑制できる。なお、出射部とは、射出光Ｌ１が射出される面を指す。
【0028】
以下、干渉光学系５０の各部についてさらに説明する。
１．１．１．レーザー光源
レーザー光源２は、可干渉性を有する射出光Ｌ１を射出するレーザー光源である。レーザー光源２には、線幅がＭＨｚ帯以下の光源が好ましく用いられる。具体的には、Ｈｅ－Ｎｅレーザーのようなガスレーザー、ＤＦＢ－ＬＤ（Distributed FeedBack - Laser Diode：分布帰還型レーザーダイオード）、ＦＢＧ－ＬＤ（Fiber Bragg Grating Laser Diode：ファイバーブラッググレーティング付きレーザーダイオード）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振器面発光レーザーダイオード）、ＦＰ－ＬＤ（Fabry-Perot Laser Diode：ファブリーペロー型半導体レーザーダイオード）のような半導体レーザー素子等が挙げられる。
１．１．１．レーザー光源
レーザー光源２は、可干渉性を有する射出光Ｌ１を射出するレーザー光源である。レーザー光源２には、線幅がＭＨｚ帯以下の光源が好ましく用いられる。具体的には、Ｈｅ－Ｎｅレーザーのようなガスレーザー、ＤＦＢ－ＬＤ（Distributed FeedBack - Laser Diode：分布帰還型レーザーダイオード）、ＦＢＧ－ＬＤ（Fiber Bragg Grating Laser Diode：ファイバーブラッググレーティング付きレーザーダイオード）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振器面発光レーザーダイオード）、ＦＰ－ＬＤ（Fabry-Perot Laser Diode：ファブリーペロー型半導体レーザーダイオード）のような半導体レーザー素子等が挙げられる。
【0029】
レーザー光源２は、特に半導体レーザー素子であるのが好ましい。これにより、レーザー光源２を特に小型化することが可能になる。このため、レーザー干渉計１の小型化を図ることができる。特に、レーザー干渉計１のうち、干渉光学系５０が収容されるセンサーヘッド部５１の小型化および軽量化が図られるため、センサーヘッド部５１の設置自由度といった、レーザー干渉計１の操作性を高められる点で有用である。
【0030】
１．１．２．コリメートレンズ
コリメートレンズ３は、レーザー光源２と光分割器４との間に配置される光学素子であり、一例として非球面レンズが挙げられる。コリメートレンズ３は、レーザー光源２から射出された射出光Ｌ１を平行化する。なお、レーザー光源２から射出される射出光Ｌ１が十分に平行化されている場合、例えばＨｅ－Ｎｅレーザーのようなガスレーザーをレーザー光源２として用いた場合には、コリメートレンズ３が省略されていてもよい。
コリメートレンズ３は、レーザー光源２と光分割器４との間に配置される光学素子であり、一例として非球面レンズが挙げられる。コリメートレンズ３は、レーザー光源２から射出された射出光Ｌ１を平行化する。なお、レーザー光源２から射出される射出光Ｌ１が十分に平行化されている場合、例えばＨｅ－Ｎｅレーザーのようなガスレーザーをレーザー光源２として用いた場合には、コリメートレンズ３が省略されていてもよい。
【0031】
一方、レーザー光源２が半導体レーザー素子である場合には、コリメートレンズ３を設けることが好ましい。これにより、射出光Ｌ１がコリメート光になるため、射出光Ｌ１を受光する各種光学部品の大型化を抑制することができ、レーザー干渉計１の小型化を図ることができる。
【0032】
コリメート光となった射出光Ｌ１は、１／２波長板６を通過することにより、Ｐ偏光とＳ偏光の強度比が例えば５０：５０である直線偏光に変換され、光分割器４に入射する。
【0033】
１．１．３．遮蔽素子
遮蔽素子１７は、コリメートレンズ３と光分割器４との間に配置される絞りである。遮蔽素子１７は、光路１８に対応して設けられた開口１７２を有する。遮蔽素子１７は、図２に示すように、戻り光Ｌ５がレーザー光源２に入射するのをより確実に抑制する。なお、遮蔽素子１７は、スリットやピンホール等を備える部材であればよく、その構造は特に限定されない。また、遮蔽素子１７は、必要に応じて設けられればよく、遮蔽素子１７がなくても戻り光Ｌ５の出射部への入射を防止できる場合には、省略されていてもよい。
遮蔽素子１７は、コリメートレンズ３と光分割器４との間に配置される絞りである。遮蔽素子１７は、光路１８に対応して設けられた開口１７２を有する。遮蔽素子１７は、図２に示すように、戻り光Ｌ５がレーザー光源２に入射するのをより確実に抑制する。なお、遮蔽素子１７は、スリットやピンホール等を備える部材であればよく、その構造は特に限定されない。また、遮蔽素子１７は、必要に応じて設けられればよく、遮蔽素子１７がなくても戻り光Ｌ５の出射部への入射を防止できる場合には、省略されていてもよい。
【0034】
１．１．４．光分割器
光分割器４は、レーザー光源２と光変調器１２との間、および、レーザー光源２と対象物１４との間に配置される偏光ビームスプリッターである。光分割器４は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射させる機能を有する。この機能により、光分割器４は、射出光Ｌ１を、光分割器４での反射光である第１分割光Ｌ１ａ、および、光分割器４の透過光である第２分割光Ｌ１ｂ、に分割する。
光分割器４は、レーザー光源２と光変調器１２との間、および、レーザー光源２と対象物１４との間に配置される偏光ビームスプリッターである。光分割器４は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射させる機能を有する。この機能により、光分割器４は、射出光Ｌ１を、光分割器４での反射光である第１分割光Ｌ１ａ、および、光分割器４の透過光である第２分割光Ｌ１ｂ、に分割する。
【0035】
光分割器４で反射したＳ偏光である第１分割光Ｌ１ａは、１／４波長板８で円偏光に変換され、光変調器１２に入射する。光変調器１２に入射した第１分割光Ｌ１ａは、ｆｍ［Ｈｚ］の周波数シフトを受け、参照光Ｌ２として反射する。したがって、参照光Ｌ２は、周波数ｆｍ［Ｈｚ］の変調成分を含む。参照光Ｌ２は、再び１／４波長板８を透過するときＰ偏光に変換される。参照光Ｌ２のＰ偏光は、光分割器４および検光子９を透過して受光素子１０に入射する。
【0036】
光分割器４を透過したＰ偏光である第２分割光Ｌ１ｂは、１／４波長板７で円偏光に変換され、動いている状態の対象物１４に入射する。対象物１４に入射した第２分割光Ｌ１ｂは、ｆｄ［Ｈｚ］のドップラーシフトを受け、物体光Ｌ３として反射する。したがって、物体光Ｌ３は、周波数ｆｄ［Ｈｚ］のサンプル由来成分を含む。物体光Ｌ３は、再び１／４波長板７を透過するときＳ偏光に変換される。物体光Ｌ３のＳ偏光は、光分割器４で反射され、検光子９を透過して受光素子１０に入射する。
【0037】
射出光Ｌ１は可干渉性を有しているため、参照光Ｌ２および物体光Ｌ３は、干渉光として受光素子１０に入射する。したがって、光分割器４は、換言すれば、射出光Ｌ１を一部（第１分割光Ｌ１ａ）および別の一部（第２分割光Ｌ１ｂ）に分割する機能、第１分割光Ｌ１ａを光変調器１２に照射させ、第２分割光Ｌ１ｂを対象物１４に照射させる機能、および、光変調器１２から戻ってきた参照光Ｌ２および対象物１４から戻ってきた物体光Ｌ３を混合する機能、を有する。これにより、光分割器４でレーザー光の分割、混合を行えるため、干渉光学系５０の省スペース化を図ることができ、レーザー干渉計１の小型化に寄与できる。
【0038】
なお、偏光ビームスプリッターに代えて無偏光ビームスプリッターを用いるようにしてもよい。この場合、１／２波長板６、１／４波長板７および１／４波長板８等が不要となるため、部品点数の削減によるレーザー干渉計１の小型化を図ることができる。また、ビームスプリッター以外の光分割器を用いるようにしてもよい。
【0039】
１．１．５．検光子
互いに直交するＳ偏光およびＰ偏光は、互いに独立しているので、単純に重ね合わせただけでは干渉によるうなりが現れない。そこで、Ｓ偏光とＰ偏光を重ね合わせた光波を、Ｓ偏光およびＰ偏光の双方に対して４５°傾けた検光子９に通す。検光子９を用いることにより、互いに共通した成分同士の光を透過させ、干渉を生じさせることができる。その結果、検光子９では、参照光Ｌ２と物体光Ｌ３とが干渉し、｜ｆｍ－ｆｄ｜［Ｈｚ］の周波数を持つ干渉光が生成される。
互いに直交するＳ偏光およびＰ偏光は、互いに独立しているので、単純に重ね合わせただけでは干渉によるうなりが現れない。そこで、Ｓ偏光とＰ偏光を重ね合わせた光波を、Ｓ偏光およびＰ偏光の双方に対して４５°傾けた検光子９に通す。検光子９を用いることにより、互いに共通した成分同士の光を透過させ、干渉を生じさせることができる。その結果、検光子９では、参照光Ｌ２と物体光Ｌ３とが干渉し、｜ｆｍ－ｆｄ｜［Ｈｚ］の周波数を持つ干渉光が生成される。
【0040】
１．１．６．受光素子
干渉光が受光素子１０に入射すると、受光素子１０は、干渉光の強度に応じた光電流（受光信号）を出力する。この受光信号から後述する方法でサンプル由来成分を復調することにより、最終的に、対象物１４の動き、すなわち変位や速度を求めることができる。受光素子１０としては、例えばフォトダイオード等が挙げられる。なお、受光素子１０で受光するのは、サンプル由来成分および変調成分を含む光であればよく、上記のような変調成分を含む参照光Ｌ２とサンプル由来成分を含む物体光Ｌ３との干渉光に限定されない。また、本明細書における「受光信号からサンプル由来成分を復調する」には、光電流（受光信号）から変換された様々な信号からサンプル由来成分を復調することを含む。
干渉光が受光素子１０に入射すると、受光素子１０は、干渉光の強度に応じた光電流（受光信号）を出力する。この受光信号から後述する方法でサンプル由来成分を復調することにより、最終的に、対象物１４の動き、すなわち変位や速度を求めることができる。受光素子１０としては、例えばフォトダイオード等が挙げられる。なお、受光素子１０で受光するのは、サンプル由来成分および変調成分を含む光であればよく、上記のような変調成分を含む参照光Ｌ２とサンプル由来成分を含む物体光Ｌ３との干渉光に限定されない。また、本明細書における「受光信号からサンプル由来成分を復調する」には、光電流（受光信号）から変換された様々な信号からサンプル由来成分を復調することを含む。
【0041】
１．１．７．光変調器
次に、振動素子３０を備える光変調器１２について説明する。
次に、振動素子３０を備える光変調器１２について説明する。
【0042】
図２に示す光変調器１２は、振動素子３０を有する。振動素子３０は、駆動信号Ｓｄにより振動する。また、振動素子３０は、レーザー光源２から射出された射出光Ｌ１を反射する。これにより、射出光Ｌ１の周波数がシフトし、変調成分を含む参照光Ｌ２が生成される。つまり、光変調器１２は、射出光Ｌ１の周波数を変調する。
【0043】
振動素子３０としては、例えば、水晶振動子、シリコン振動子、セラミック振動子、ピエゾ素子等が挙げられる。このうち、振動素子３０は、水晶振動子、シリコン振動子またはセラミック振動子であるのが好ましい。これらの振動子は、その他の振動子、例えばピエゾ素子等とは異なり、機械共振現象を利用した振動子であるため、Ｑ値が高く、固有振動数の安定化を容易に図ることができる。
【0044】
また、振動素子３０を有する光変調器１２によれば、例えば音響光学変調器（Acousto-Optics Modulator：ＡＯＭ）や電気光学変調器（Electro-Optic Modulator：ＥＯＭ）を有する光変調器に比べて、体積や重量を大きく削減することができる。このため、レーザー干渉計１の小型化、軽量化および低消費電力化を図ることができる。なお、これらの効果が多少低下してもよい場合には、ＡＯＭやＥＯＭを用いた光変調器で上記の光変調器１２が置き換えられていてもよい。
【0045】
光変調器１２としては、例えば、特開２０２２－３８１５６号公報に開示されている光変調器が挙げられる。この公報には、振動素子として水晶ＡＴ振動子が挙げられている。また、振動素子３０には、ＳＣカット水晶振動子、音叉型水晶振動子、水晶表面弾性波素子等が用いられてもよい。
【0046】
シリコン振動子は、単結晶シリコン基板からＭＥＭＳ技術を用いて製造される単結晶シリコン片と、圧電膜と、を備える振動子である。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）は、微小電気機械システムのことである。単結晶シリコン片の形状としては、例えば、２脚音叉型、３脚音叉型等の片持ち梁形状、両持ち梁形状等が挙げられる。シリコン振動子の発振周波数は、例えば１ｋＨｚから数１００ＭＨｚ程度である。
【0047】
セラミック振動子は、圧電セラミックスを焼き固めて製造される圧電セラミック片と、電極と、を備える振動子である。圧電セラミックスとしては、例えば、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）等が挙げられる。セラミック振動子の発振周波数は、例えば数１００ｋＨｚから数１０ＭＨｚ程度である。
【0048】
【0049】
振動片４３１は、電位を加えることにより、面に沿う方向に歪むように振動するモードを繰り返す材料で構成されている。図３に示す振動片４３１は、ＭＨｚ帯の高周波領域で、振動方向４３６に沿って厚みすべり振動する水晶ＡＴ振動子である。また、振動片４３１の表面には、回折格子４３４が設けられている。回折格子４３４は、振動方向４３６と交差する成分を持つ溝４３２、すなわち、振動方向４３６と交差する方向に延在する直線状の複数の溝４３２を有している。
【0050】
振動片４３１は、互いに表裏の関係を有する表面４３１１および裏面４３１２を有している。表面４３１１には、回折格子４３４が配置されている。また、表面４３１１には、振動片４３１に電位を加えるためのパッド４３３が設けられている。一方、裏面４３１２にも、振動片４３１に電位を加えるためのパッド４３５が設けられている。
【0051】
振動片４３１の大きさは、例えば、長辺が０．５０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下程度とされる。また、振動片４３１の厚さは、例えば、０．１０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度とされる。一例として、振動片４３１の形状は、１辺が１．６ｍｍの正方形とされ、その厚さは０．３５ｍｍとされる。
【0052】
回折格子４３４の大きさは、例えば、長辺が０．２０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下程度とされる。また、回折格子４３４の厚さは、例えば、０．００３ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下程度とされる。
【0053】
本実施形態では、振動片４３１が厚みすべり振動するが、この振動は、図３に振動方向４３６として示すように、面内振動であることから、振動片４３１単体の表面に対して垂直に光を入射しても、光変調はできない。そこで、振動素子３０では、振動片４３１に回折格子４３４を設けることにより、光変調を可能にしている。
【0054】
図３に示す回折格子４３４は、一例としてブレーズド回折格子である。ブレーズド回折格子とは、回折格子の断面形状が階段状になっているものをいう。なお、回折格子４３４の形状は、これに限定されない。
【0055】
図４は、図２に示す振動素子３０の他の構成例を示す斜視図である。なお、図４では、互いに直交する３つの軸として、Ａ軸、Ｂ軸およびＣ軸を設定し、矢印で示している。矢印の先端側を「プラス」とし、矢印の基端側を「マイナス」とする。また、例えば、Ａ軸のプラス側およびマイナス側の両方向を「Ａ軸方向」という。Ｂ軸方向およびＣ軸方向もそれぞれ同様である。
【0056】
図４に示す振動素子３０は、音叉型水晶振動子である。図４に示す振動素子３０は、基部４０１と、第１振動腕４０２および第２振動腕４０３とを有する振動基板を有する。このような音叉型水晶振動子は、製造技術が確立されているため、容易に入手可能であり、かつ、発振も安定している。このため、音叉型水晶振動子は、振動素子３０として好適である。また、振動素子３０は、振動基板に設けられた、電極４０４、４０５および光反射面４０６を有する。
【0057】
基部４０１は、Ａ軸に沿って延在する部位である。第１振動腕４０２は、基部４０１のＡ軸マイナス側の端部からＢ軸プラス側に向かって延びる部位である。第２振動腕４０３は、基部４０１のＡ軸プラス側の端部からＢ軸プラス側に向かって延びる部位である。
【0058】
電極４０４は、第１振動腕４０２および第２振動腕４０３のうち、Ａ－Ｂ面と平行な側面に設けられている導電膜である。なお、図４には図示していないが、電極４０４は、互いに対向する側面にそれぞれ設けられ、互いに極性が異なるように電圧が印加されることで、第１振動腕４０２を駆動する。
【0059】
電極４０５は、第１振動腕４０２および第２振動腕４０３のうち、Ａ－Ｂ面と交差する側面に設けられている導電膜である。なお、図４には図示していないが、電極４０５も、互いに対向する側面にそれぞれ設けられ、互いに極性が異なるように電圧が印加されることで、第２振動腕４０３を駆動する。
【0060】
光反射面４０６は、第１振動腕４０２および第２振動腕４０３のうち、Ａ－Ｂ面と交差する側面に設定され、第１分割光Ｌ１ａを反射する機能を有する。側面とは、第１振動腕４０２および第２振動腕４０３の延在方向に沿って広がる面のことを指す。図４に示す光反射面４０６は、第１振動腕４０２の側面のうち、特に、電極４０５の表面に設定されている。第１振動腕４０２に設けられた電極４０５は、光反射面４０６としての機能も有している。なお、電極４０５とは別に、図示しない光反射膜を設けるようにしてもよい。
【0061】
音叉型水晶振動子には、水晶基板から切り出された水晶片を用いる。音叉型水晶振動子の製造に用いられる水晶基板としては、例えば、水晶Ｚカット平板等が挙げられる。図４には、Ａ軸と平行なＸ軸、Ｂ軸と平行なＹ’軸、Ｃ軸と平行なＺ’軸を設定している。水晶Ｚカット平板は、例えば、Ｘ軸が電気軸、Ｙ’軸が機械軸、Ｚ’軸が光軸となるように、水晶の単結晶から切り出された基板である。具体的には、Ｘ軸、Ｙ’軸およびＺ’軸からなる直交座標系において、Ｘ軸まわりに、Ｘ軸およびＹ’軸からなるＸ－Ｙ’平面を反時計方向に約１°から５°傾けた主面を持つ基板が、水晶の単結晶から切り出され、水晶基板として好ましく用いられる。そして、このような水晶基板をエッチングすることにより、図４に示す振動素子３０に用いられる水晶片が得られる。エッチングは、ウェットエッチングであっても、ドライエッチングであってもよい。
【0062】
一方、光反射面４０６を、電極４０４の表面に設定してもよい。この場合、音叉型水晶振動子が面外振動するように、例えば、面外振動するスプリアスを励振するように、各電極に印加する信号を調整すればよい。
【0063】
１．１．８．第１開口素子
第１開口素子１１は、検光子９と受光素子１０との間に配置される。第１開口素子１１は、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の位置ずれを検出する。なお、本実施形態で「位置ずれ」とは、第１開口素子１１が広がる面内において前述した光軸同士の位置がずれている状態をいう。
第１開口素子１１は、検光子９と受光素子１０との間に配置される。第１開口素子１１は、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の位置ずれを検出する。なお、本実施形態で「位置ずれ」とは、第１開口素子１１が広がる面内において前述した光軸同士の位置がずれている状態をいう。
【0064】
【0065】
図５に示す第１開口素子１１は、中央に第１開口１１０を有する４分割型フォトダイオードである。４分割型フォトダイオードは、受光面が４つの光検出領域に分割され、各光検出領域で独立した感度を有する。第１開口素子１１は、２×２の行列状に分割された光検出領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを有する。また、４つの光検出領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに隣り合う位置に、平面視で円形をなす第１開口１１０が設けられている。第１開口１１０は、第１開口素子１１を厚さ方向に貫通している。
【0066】
第１開口素子１１は、図５に示すように、参照光Ｌ２が第１開口１１０を通過するように配置される。このため、参照光Ｌ２は、第１開口素子１１で検出されない。これに対し、物体光Ｌ３の光軸の位置は、レーザー干渉計１から対象物１４までの距離や対象物１４の角度等に応じて変化する。物体光Ｌ３の光軸の位置が、参照光Ｌ２の光軸からずれている場合、物体光Ｌ３は、図５に示すように、第１開口１１０を通過できずに、第１開口素子１１で検出される。
【0067】
第１開口素子１１に照射された物体光Ｌ３は、光検出領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄのいずれかにおいて検出され、検出信号が第１位置ずれ算出部５６に出力される。各光検出領域で検出された光量に基づいて、第１位置ずれ算出部５６は、物体光Ｌ３の位置を算出する。この算出結果に基づいて、指示部５８は、例えば図示しない表示装置等に、配置の変更を指示する表示を行う。レーザー干渉計１のユーザーは、この指示に基づいて、レーザー干渉計１または対象物１４のいずれか、または双方の配置を変更し、物体光Ｌ３の光軸を調整することができる。指示にしたがって配置の変更を行うことにより、物体光Ｌ３の光軸を参照光Ｌ２の光軸に近づけることができる。これにより、参照光Ｌ２の光軸と物体光Ｌ３の光軸との位置ずれを修正することができる。
【0068】
第１開口１１０の口径は、参照光Ｌ２のビーム径の９０％以上１５０％以下程度であるのが好ましく、９５％以上１１０％以下程度であるのがより好ましい。これにより、第１開口素子１１は、参照光Ｌ２の光軸に対して位置ずれを生じている物体光Ｌ３を、より確実に検出できる。
【0069】
図６は、図２に示す受光素子１０で発生する参照光Ｌ２と物体光Ｌ３の位置ずれおよび角度ずれのイメージ、ならびに、それに伴う影響について列挙した表である。図６では、位置ずれがない場合と、ある場合と、を２例ずつ示している。また、位置ずれがない場合でも、角度ずれがある場合とない場合とを比較している。さらに、位置ずれがある場合でも、ずれが小さい場合とずれが大きい場合とを比較している。なお、本実施形態で「角度ずれ」とは、受光素子１０において参照光Ｌ２の光軸と物体光Ｌ３の光軸とが非平行である状態をいう。
【0070】
まず、受光素子１０での位置ずれがなく、角度ずれがある場合、図５に示す受光素子１０の受光面１０１では、角度ずれに伴う干渉縞（明暗の縞）が発生する。干渉縞が発生した場合、受光信号のＡＣ成分（光ビート信号）の振幅（ＡＣ振幅）は、明と暗が打ち消し合うことによって小さくなる。そうすると、光ビート信号のＳ／Ｎ比の低下を招く。一方、受光素子１０での位置ずれも角度ずれもない場合、受光面に干渉縞は発生しないため、受光信号のＡＣ振幅は大きくなる。また、位置ずれがないため、干渉が生じない領域（非干渉領域）は発生せず、受光信号のＤＣレベルは小さくなる。
【0071】
一方、受光素子１０での位置ずれがあるものの、角度ずれがない場合、干渉縞は発生しないものの、位置ずれの程度によって、ＡＣ振幅およびＤＣレベルが左右される。位置ずれが大きい場合、参照光Ｌ２と物体光Ｌ３のビーム同士の重なり領域が小さく、非干渉領域が大きいため、受光信号のＡＣ振幅は小さくなり、ＤＣレベルが大きくなる。一方、位置ずれが小さい場合、ビーム同士の重なり領域がやや大きく、非干渉領域がやや小さくなるため、受光信号のＡＣ領域がやや大きくなり、ＤＣレベルはやや小さくなる。
【0072】
本実施形態に係るレーザー干渉計およびその光軸調整方法では、上記のような位置ずれや角度ずれとそれによって生じる影響との関係に基づいて、位置ずれおよび角度ずれの双方の解消を図るように指示を出す。つまり、ユーザーによる光軸調整を支援して、光軸ずれに伴う影響の低減を図ることができる。これにより、非同軸光学系が持つ課題であるＳ／Ｎ比の低下を抑制し、非同軸光学系を採用しつつ、対象物１４に対する計測精度の高いレーザー干渉計１を実現することができる。
【0073】
なお、第１開口素子１１における光検出領域の分割数は、複数であれば４つに限定されない。例えば、分割数が８つであってもよく、それ未満またはそれ超であってもよい。また、第１開口素子１１は、非分割型のフォトダイオードを複数配列したものであってもよい。
【0074】
１．２．信号生成部
図１に示す信号生成部６０は、振動素子３０に入力される駆動信号Ｓｄ、および、復調演算部５２に入力される基準信号Ｓｓを出力する。
図１に示す信号生成部６０は、振動素子３０に入力される駆動信号Ｓｄ、および、復調演算部５２に入力される基準信号Ｓｓを出力する。
【0075】
本実施形態では、図１に示すように、信号生成部６０が発振回路６１を備えている。発振回路６１は、振動素子３０を信号源として動作し、精度の高い周期信号を生成する。これにより、発振回路６１は、精度の高い駆動信号Ｓｄを出力するとともに、基準信号Ｓｓを出力する。そうすると、駆動信号Ｓｄおよび基準信号Ｓｓは、外乱を受けた場合、互いに同じ影響を受けることになる。その結果、駆動信号Ｓｄにより駆動された振動素子３０を介して付加される変調成分、および、基準信号Ｓｓも、互いに同じ影響を受ける。このため、変調成分および基準信号Ｓｓが、復調演算部５２における演算に供されたとき、演算の過程で、双方が含む外乱の影響を互いに相殺または低減させることができる。その結果、復調演算部５２では、外乱を受けても、対象物１４の位置や速度を精度よく求めることができる。また、レーザー干渉計１の小型化、軽量化、低消費電力化を図ることができる。
【0076】
発振回路６１としては、例えば、特開２０２２－３８１５６号公報に開示されている発振回路が挙げられる。
【0077】
また、信号生成部６０は、発振回路６１に代えて、ファンクションジェネレーターやシグナルジェネレーターのような信号発生器を備えていてもよい。
【0078】
１．３．復調演算部
図１に示す本体部５９が備える復調演算部５２は、前処理部５３、復調処理部５４および復調信号出力部５５を有する。これらの機能部が発揮する機能は、例えば、プロセッサー、メモリー、外部インターフェース、入力部、表示部等を備えるハードウェアによって実現される。具体的には、メモリーに格納されているプログラムをプロセッサーが読み出し、実行することによって実現される。なお、これらの構成要素は、外部バスによって互いに通信可能になっている。
図１に示す本体部５９が備える復調演算部５２は、前処理部５３、復調処理部５４および復調信号出力部５５を有する。これらの機能部が発揮する機能は、例えば、プロセッサー、メモリー、外部インターフェース、入力部、表示部等を備えるハードウェアによって実現される。具体的には、メモリーに格納されているプログラムをプロセッサーが読み出し、実行することによって実現される。なお、これらの構成要素は、外部バスによって互いに通信可能になっている。
【0079】
プロセッサーとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が挙げられる。なお、これらのプロセッサーがソフトウェアを実行する方式に代えて、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が上述した機能を実現する方式を採用するようにしてもよい。
【0080】
メモリーとしては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等が挙げられる。
【0081】
外部インターフェースとしては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポート、イーサネット（登録商標）ポート、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等が挙げられる。
【0082】
入力部としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、タッチパッド等の各種入力装置が挙げられる。表示部としては、例えば、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイパネル等が挙げられる。
【0083】
なお、外部インターフェース、入力部および表示部は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。
【0084】
前処理部５３および復調処理部５４には、例えば、特開２０２２－３８１５６号公報に開示されている前処理部および復調部が適用できる。
【0085】
前処理部５３は、基準信号Ｓｓに基づいて受光信号に前処理を行う。前処理は、受光信号を２つの信号に分けた後、一方に基準信号を乗算し、その後、２つの信号を合算して前処理済み信号を出力する。
【0086】
復調処理部５４は、前処理部５３から出力された前処理済み信号から、基準信号Ｓｓに基づいて対象物１４の速度や位置に応じたサンプル由来成分を復調する。
【0087】
復調信号出力部５５は、サンプル由来成分、具体的には、前処理済み信号に含まれる対象物１４に由来する位相情報から対象物１４の位置を算出することができ、この場合、レーザー干渉計１は変位計として用いられる。また、対象物１４の位置から速度を求めることができ、この場合、レーザー干渉計１は速度計として用いられる。
【0088】
１．４．第１位置ずれ算出部
図１に示す本体部５９が備える第１位置ずれ算出部５６は、第１開口素子１１から出力される検出信号に基づいて、物体光Ｌ３の照射位置を算出する。物体光Ｌ３の照射位置は、例えば、以下のようにして算出することができる。
図１に示す本体部５９が備える第１位置ずれ算出部５６は、第１開口素子１１から出力される検出信号に基づいて、物体光Ｌ３の照射位置を算出する。物体光Ｌ３の照射位置は、例えば、以下のようにして算出することができる。
【0089】
まず、光検出領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄで検出される光量をそれぞれＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤとするとき、第１開口素子１１で検出される光量の合計は、ＰＡ＋ＰＢ＋ＰＣ＋ＰＤとなる。
【0090】
ここで、図５に示すＸ軸およびＹ軸で表され、第１開口素子１１の中心を原点とする直交座標系において、正規化座標（Ｘ，Ｙ）を考える。図５では、Ｘ軸を矢印で表し、先端方向をプラス側、基端方向をマイナス側とする。Ｙ軸も同様である。この場合、物体光Ｌ３の照射位置の正規化座標（Ｘ，Ｙ）は、下記式（１）で表される。
【0091】
【数1】
【0092】
正規化座標（Ｘ，Ｙ）の原点は、光検出領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに囲まれた第１開口１１０の中心に位置している。このため、検出信号から求められる正規化座標の符号を、下記表１に照らすことにより、物体光Ｌ３の現在位置（物体光Ｌ３が到達した光検出領域）を推定することができる。
【0093】
【表1】
【0094】
第１位置ずれ算出部５６は、上記のような演算を行うことにより、物体光Ｌ３の現在位置を推定する。これにより、第１開口１１０を通過する参照光Ｌ２の光軸に対して、物体光Ｌ３の光軸が位置ずれしている方向を求めることができる。なお、物体光Ｌ３の現在位置の算出方法は、上記の方法に限定されない。例えば、第１開口素子１１として、分割型フォトダイオード以外の素子を用いた場合、上記とは異なる算出方法が用いられていてもよい。
【0095】
１．５．角度ずれ検出部
図１に示す本体部５９が備える角度ずれ検出部５７は、受光素子１０から出力される受光信号に基づいて、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の角度ずれを検出する。
図１に示す本体部５９が備える角度ずれ検出部５７は、受光素子１０から出力される受光信号に基づいて、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の角度ずれを検出する。
【0096】
このような角度ずれが生じている場合、位置ずれが生じていなくても、図６に示すように、受光素子１０において干渉縞の発生が観測される。そこで、角度ずれ検出部５７では、受光信号に基づいて角度ずれを検出する。
【0097】
干渉縞が発生すると、前述したように、参照光Ｌ２と物体光Ｌ３とが干渉しているにもかかわらず、受光信号のＡＣ振幅が小さくなる。そこで、角度ずれ検出部５７は、受光信号のＡＣ振幅に基づいて角度ずれを検出する。
【0098】
【0099】
図７に示すように、受光信号のＡＣ成分は所定の周期で振動する周期信号である。そこで、角度ずれ検出部５７では、受光信号のＡＣ成分の振幅（ＡＣ振幅）を検出する。そして、ＡＣ振幅がしきい値以上であるか否かを判定する。しきい値以上であった場合、角度ずれは発生していないとみなせる。一方、しきい値未満であった場合、角度ずれが発生しているとみなせる。以上のようにして、角度ずれの有無を検出することができる。なお、ＡＣ振幅は、受光信号から復調されるサンプル由来成分のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）に影響を及ぼすため、大きなＡＣ振幅を確保することにより、対象物１４の計測精度の向上を図ることができる。
【0100】
１．６．指示部
図１に示す本体部５９が備える指示部５８は、第１位置ずれ算出部５６による算出結果（第１開口素子１１での位置ずれの検出結果）、および、角度ずれ検出部５７による検出結果（角度ずれの検出結果）、に基づいて、配置を変更する指示を出す。配置とは、レーザー干渉計１（干渉光学系５０）と対象物１４との相対的な配置である。具体的には、レーザー干渉計１と対象物１４との距離を変更したり、レーザー干渉計１や対象物１４の姿勢を変更したりすることにより、両者の相対的な配置を変更する。
図１に示す本体部５９が備える指示部５８は、第１位置ずれ算出部５６による算出結果（第１開口素子１１での位置ずれの検出結果）、および、角度ずれ検出部５７による検出結果（角度ずれの検出結果）、に基づいて、配置を変更する指示を出す。配置とは、レーザー干渉計１（干渉光学系５０）と対象物１４との相対的な配置である。具体的には、レーザー干渉計１と対象物１４との距離を変更したり、レーザー干渉計１や対象物１４の姿勢を変更したりすることにより、両者の相対的な配置を変更する。
【0101】
指示部５８による指示の内容としては、例えば、位置ずれや角度ずれの現在値を表す表示、位置ずれや角度ずれの修正を誘導する表示等が挙げられる。指示の方法としては、例えば、前述した表示部に文字や図形等を表示する方法、指示の内容に応じて光の色または点滅パターンや音の大小または高低を変える方法、指示の内容を読み上げる方法等が挙げられる。例えば、対象物１４に対するレーザー干渉計１（干渉光学系５０）の相対的な変位方向を指示するものであってもよい。このような指示にしたがうことで、ユーザーは、配置の変更を簡単に行うことができ、光軸の調整を効率よく行うことができる。
【0102】
２．レーザー干渉計の光軸調整方法
次に、実施形態に係るレーザー干渉計の光軸調整方法について説明する。なお、以下の説明では、一例として、上述したレーザー干渉計１の光軸を調整する方法について説明する。
次に、実施形態に係るレーザー干渉計の光軸調整方法について説明する。なお、以下の説明では、一例として、上述したレーザー干渉計１の光軸を調整する方法について説明する。
【0103】
図８は、実施形態に係るレーザー干渉計の光軸調整方法の構成を示すフローチャートである。
【0104】
図８に示すステップＳ１０２では、第１位置ずれ算出部５６の算出結果に基づき、指示部５８は、物体光Ｌ３が第１開口１１０を通過しているか否かを判定する。なお、レーザー干渉計１では、前述したように、あらかじめ参照光Ｌ２が第１開口１１０を通過するように、光軸が調整されている。したがって、第１開口素子１１で検出される光は、全て物体光Ｌ３であることが好ましいが、多少であれば、参照光Ｌ２の一部が第１開口素子１１で検出されても構わない。第１開口素子１１で検出された光量がゼロであった場合、指示部５８は、物体光Ｌ３のビーム全体が第１開口１１０を通過していると判定する。この場合、ステップＳ１０２での判定結果はＹｅｓとなり、ステップＳ１１２に移行する。一方、第１開口素子１１で検出された光量がゼロ超であった場合、指示部５８は、物体光Ｌ３のビームの少なくとも一部が第１開口１１０を通過していないと判定する。この場合、ステップＳ１０２での判定結果はＮｏとなり、ステップＳ１０４に移行する。なお、上記「ゼロ」には、所定の許容幅があってもよい。つまり、上記の「ゼロ」は、厳密なゼロの状態に加え、ゼロとみなせる程度の微小な幅を持つ概念である。後述する他の「ゼロ」についても同様である。
【0105】
ステップＳ１０４では、指示部５８が、第１位置ずれ算出部５６の算出結果に基づいて配置を変更する指示を出す。ここでは、指示の一例として、位置ずれが解消する方向に物体光Ｌ３の光軸が移動するように配置の変更を誘導する指示について説明する。
【0106】
図９は、図５に示す物体光Ｌ３の照射位置が、方向ａ～ｆの６方向に移動する例を模式的に示す斜視図である。また、図１０は、物体光Ｌ３の照射位置が図９に示す方向ａ～ｆの６方向に移動するとき、正規化座標（Ｘ，Ｙ）のＸ座標およびＹ座標の経時変化を示すグラフである。
【0107】
配置を変更する前の時点では、図９に示す物体光Ｌ３の照射位置は、光検出領域１１Ｃである。つまり、正規化座標（Ｘ，Ｙ）のＸ座標およびＹ座標は、それぞれ負の値である。その後、物体光Ｌ３の照射位置が例えば方向ａに移動するように配置を変更した場合、Ｘ座標は、図１０の最も上のグラフに示すように、配置の変更開始とともに徐々に大きくなった後、物体光Ｌ３が第１開口１１０に到達したタイミングでほぼゼロになる。そして、物体光Ｌ３が第１開口１１０を通り過ぎたタイミングで、正の値になる。一方、Ｙ座標も、図１０の最も上のグラフに示すように、配置の変更開始とともに徐々に大きくなり、物体光Ｌ３が第１開口１１０に到達したタイミングでほぼゼロになる。そして、物体光Ｌ３が第１開口１１０を通り過ぎたタイミングで、正の値になる。
【0108】
第１位置ずれ算出部５６は、以上のようなＸ座標およびＹ座標の経時変化を、あらかじめパターンとして保有しておく。そして、光軸調整を行うときには、図１０に示すようなＸ座標およびＹ座標の変化を取得し、保有しているパターンと照合することにより、物体光Ｌ３の照射位置が光検出領域１１Ｃから方向ａに移動したことを検出することができる。この場合、指示部５８は、方向ａに移動した旨を、表示部等を介してユーザーに報知する。そうすると、ユーザーは、配置の変更内容と、物体光Ｌ３の照射位置の移動方向と、を容易に紐づけることができる。つまり、ユーザーは、物体光Ｌ３の照射位置が光検出領域１１Ｃから第１開口１１０を経由して光検出領域１１Ａに移動したことを容易に理解できる。その結果、ユーザーは、物体光Ｌ３の照射位置を光検出領域１１Ａから第１開口１１０に移動させる配置の変更内容を、容易に見出すことができる。以上、指示の内容の一例について説明したが、指示の内容は、上記に限定されない。
【0109】
ステップＳ１０６では、指示にしたがって、ユーザーが配置を変更する。これにより、物体光Ｌ３の光軸を第１開口１１０に容易に合わせることができる。その結果、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の位置ずれを解消することができる。その後、ステップＳ１０２に戻る。
【0110】
一方、前述したように、ステップＳ１０２での判定結果がＹｅｓであった場合、ステップＳ１１２に移行する。ステップＳ１１２では、受光信号のＡＣ振幅がしきい値以上であるか否かを判定する。ＡＣ振幅がしきい値以上であった場合、角度ずれは発生していないとみなせる。この場合、ステップＳ１１２の判定結果がＹｅｓとなるため、ステップＳ１２２に移行する。ステップＳ１２２では、指示部５８が、例えば表示部等に光軸調整の完了を表示させる。これにより、ユーザーは、光軸調整を終了させることができる。一方、ＡＣ振幅がしきい値未満であった場合、角度ずれが発生しているとみなせる。この場合、ステップＳ１１２の判定結果はＮｏとなるため、ステップＳ１１４に移行する。
【0111】
ステップＳ１１４では、指示部５８が、角度ずれの検出結果に基づいて配置を変更する指示を出す。指示の一例として、ＡＣ振幅をリアルタイムで定量的に表示する指示が挙げられる。ユーザーは、リアルタイムに変化する数値等の表示を見ながら、配置を変更する操作を行うことができる。この場合、数値等が大きくなる方向へ配置を変更すればよいので、操作を効率よく行うことができる。
【0112】
ここで、配置が異なる２つの例について説明する。
図１１は、図７のＡＣ振幅が最大になる場合の配置例を模式的に示す図である。また、図１２は、図１１に示す配置例よりもＡＣ振幅が小さくなる場合の配置例を模式的に示す図である。さらに、図１３は、図１２の配置例の場合に観測される受光信号のＡＣ振幅およびＤＣレベルの一例を示す波形である。
図１１は、図７のＡＣ振幅が最大になる場合の配置例を模式的に示す図である。また、図１２は、図１１に示す配置例よりもＡＣ振幅が小さくなる場合の配置例を模式的に示す図である。さらに、図１３は、図１２の配置例の場合に観測される受光信号のＡＣ振幅およびＤＣレベルの一例を示す波形である。
【0113】
図１１に示す配置例は、図６において太線で囲んだ配置例に対応している。この配置例では、光分割器４と光変調器１２との光学的距離をＬｑｏｍとし、光分割器４と対象物１４との光学的距離をＬｓａｍとするとき、Ｌｑｏｍ＝Ｌｓａｍが成り立っている。この式が成り立つことにより、位置ずれおよび角度ずれの双方をなくすことができる。これにより、ＡＣ振幅を最大化できるとともに、ＤＣレベルを最小化できる。ＤＣレベルを最小化できれば、ＡＣ振幅が大きくなっても、受光素子１０の感度幅をはみ出しにくくなる。
【0114】
図１２に示す配置例は、図６において位置ずれがあり、角度ずれがない配置例に対応している。この配置例では、角度ずれがないとみなせる状態を維持しながら、光学的距離Ｌｓａｍが図１１よりも大きくなっている。このため、干渉縞は発生しないものの、観測される受光信号のＡＣ振幅は、図１３に示すように、図７に示すＡＣ振幅よりも小さくなる。また、受光素子１０の受光面１０１には、非干渉領域が発生するため、受光信号のＤＣレベルが大きくなる。このようにＤＣレベルが大きくなると、ＡＣ振幅が図１３に示すＰＤ感度幅を超えるおそれがある。
【0115】
これに対し、本実施形態では、図１２に示すように、非干渉領域となる物体光Ｌ３のビームの一部を、第１開口素子１１でカットできる。このため、本実施形態では、受光面１０１において非干渉領域が発生したとしても、受光信号のＤＣレベルの増大を抑制できる。
【0116】
図１１および図１２の配置例を踏まえると、レーザー干渉計１から対象物１４に向かって射出される第２分割光Ｌ１ｂの射出口と、光分割器４と、の光学的距離は、上記の光学的距離Ｌｑｏｍと等しく設計されることが好ましい。このように設計することで、光学的距離Ｌｓａｍは、必然的に光学的距離Ｌｑｏｍより長くなる。その結果、上記の効果、つまり、受光信号のＤＣレベルの増大を抑制できるという効果を享受することができる。
【0117】
ステップＳ１１６では、ＡＣ振幅を示す表示を見ながら、ユーザーが配置を変更する。これにより、角度ずれを小さくする方向へ配置を変更することができる。なお、原則として、ＡＣ振幅を最大化するように調整を行うが、この調整の過程では、第１開口素子１１に光が照射され、前述したステップＳ１０２における合格基準を満たさなくなる状況も発生し得る。その場合、ステップＳ１０２まで戻ってもよいが、角度ずれの低減を優先した配置の変更を行うべく、図８に示すようにステップＳ１１２に戻る処理を行うことが好ましい。
【0118】
３．第１変形例
次に、前記実施形態の第１変形例に係るレーザー干渉計およびその光軸調整方法について説明する。
次に、前記実施形態の第１変形例に係るレーザー干渉計およびその光軸調整方法について説明する。
【0119】
図１４は、第１変形例に係るレーザー干渉計１が備える干渉光学系５０の一部を示す概略構成図である。図１５は、図１４の第１開口素子１１、絞り素子１３および受光素子１０を示す斜視図である。図１６は、第１変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法の構成を示すフローチャートである。
【0120】
以下、第１変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、本変形例の各図において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【0121】
第１変形例に係るレーザー干渉計１は、第１開口素子１１と受光素子１０との間に配置された絞り素子１３を備えること以外、前記実施形態に係るレーザー干渉計１と同様である。
【0122】
絞り素子１３は、貫通孔１３０を有する光学素子である。絞り素子１３は、図１４に示すように、第１開口素子１１の第１開口１１０を通過した参照光Ｌ２が貫通孔１３０を通過するように配置される。このため、物体光Ｌ３の光軸が、参照光Ｌ２の光軸に対して非平行である場合、つまり、両者の光軸に角度ずれが生じている場合、物体光Ｌ３は、図１５に示すように、第１開口１１０を通過したとしても、貫通孔１３０を通過できずに、絞り素子１３で遮蔽される。これにより、角度ずれが生じている物体光Ｌ３は受光素子１０に到達できない。
【0123】
一方、角度ずれが生じていない物体光Ｌ３は、第１開口１１０および貫通孔１３０の双方を通過して、受光素子１０に到達できる。つまり、第１変形例では、そもそも角度ずれが発生していない物体光Ｌ３のみが受光素子１０に到達できる。したがって、第１変形例では、受光信号のＡＣ振幅に基づいて角度ずれを検出するのではなく、受光信号のＤＣレベルに基づいて角度ずれを検出することが可能になる。このため、ユーザーは、前記実施形態よりも直感的かつ精度よく、角度ずれの有無や程度を把握することができる。
【0124】
貫通孔１３０の口径は、参照光Ｌ２のビーム径の９０％以上１５０％以下程度であるのが好ましく、９５％以上１１０％以下程度であるのがより好ましい。これにより、絞り素子１３は、参照光Ｌ２の光軸に対して角度ずれを生じている物体光Ｌ３を、より確実に遮蔽できる。また、貫通孔１３０の口径は、第１開口１１０の口径と等しいことが好ましい。等しいとは、第１開口１１０の口径の１００％±５％の範囲内であることをいう。
【0125】
また、第１変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法は、ステップＳ１１２、Ｓ１１４、Ｓ１１６がステップＳ１３２、Ｓ１３４、Ｓ１３６に置き換えられていること以外、前記実施形態に係るレーザー干渉計の光軸調整方法と同様である。
【0126】
【0127】
図１６に示すステップＳ１３２では、受光信号のＤＣレベルがしきい値以上であるか否かを判定する。ＤＣレベルは、周期信号である受光信号のＤＣオフセットである。ＤＣレベルがしきい値以上であった場合、角度ずれは発生していないとみなせる。この場合、ステップＳ１３２の判定結果がＹｅｓとなるため、ステップＳ１２２に移行する。一方、ＤＣレベルがしきい値未満であった場合、角度ずれが発生しているとみなせる。この場合、ステップＳ１３２の判定結果はＮｏとなるため、ステップＳ１３４に移行する。
【0128】
ステップＳ１３４では、指示部５８が、角度ずれの検出結果に基づいて配置を変更する指示を出す。指示の一例として、ＤＣレベルをリアルタイムで定量的に表示する指示が挙げられる。ユーザーは、リアルタイムに変化する数値等の表示を見ながら、配置を変更する操作を行うことができる。この場合、数値等が大きくなる方向へ配置を変更すればよいので、操作を効率よく行うことができる。特にＤＣレベルは、配置の変更と連動する場合が多い。このため、ユーザーは直感的に配置を変更することができ、効率よく光軸の調整を行える。
【0129】
ステップＳ１３６では、ＤＣレベルを示す表示を見ながら、ユーザーが配置を変更する。これにより、角度ずれを小さくする方向に配置を効率よく変更することができる。なお、原則として、ＤＣレベルを最大化するように調整を行うが、この調整の過程では、第１開口素子１１に光が照射され、前述したステップＳ１０２における合格基準を満たさなくなる状況も発生し得る。その場合、ステップＳ１０２まで戻ってもよいが、角度ずれの低減を優先した配置の変更を行うべく、図１６に示すようにステップＳ１３２に戻る処理を行うことが好ましい。
【0130】
【0131】
４．第２変形例
次に、前記実施形態の第２変形例に係るレーザー干渉計およびその光軸調整方法について説明する。
次に、前記実施形態の第２変形例に係るレーザー干渉計およびその光軸調整方法について説明する。
【0132】
図１７は、第２変形例に係るレーザー干渉計１が備える干渉光学系５０の一部を示す概略構成図である。図１８は、図１７の第１開口素子１１、第２開口素子１５および受光素子１０を示す斜視図である。図１９は、第２変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法の構成を示すフローチャートである。
【0133】
以下、第２変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態または前記変形例との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、本変形例の各図において、前記実施形態または前記変形例と同様の構成については、同一の符号を付している。
【0134】
第２変形例に係るレーザー干渉計１は、第１開口素子１１と受光素子１０との間に配置された第２開口素子１５を備えること以外、前記実施形態に係るレーザー干渉計１と同様である。
【0135】
図１８に示す第２開口素子１５は、第１開口素子１１と同様、中央に第２開口１５０を有する４分割型フォトダイオードである。４分割型フォトダイオードは、受光面が４つの光検出領域に分割され、各光検出領域で独立した感度を有する。第２開口素子１５は、２×２の行列状に分割された光検出領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄを有する。また、４つの光検出領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄに隣り合う位置に、平面視で円形をなす第２開口１５０が設けられている。第２開口１５０は、第２開口素子１５を厚さ方向に貫通している。
【0136】
第２開口素子１５は、図１８に示すように、第１開口素子１１の第１開口１１０を通過した参照光Ｌ２が第２開口１５０を通過するように配置される。このため、物体光Ｌ３の光軸が、参照光Ｌ２の光軸に対して非平行である場合、つまり、両者の光軸に角度ずれが生じている場合、物体光Ｌ３は、図１８に示すように、第１開口１１０を通過したとしても、第２開口１５０を通過できずに、光検出領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄのいずれかに照射される。これにより、角度ずれが生じている物体光Ｌ３は受光素子１０に到達できない。
【0137】
一方、角度ずれが生じていない物体光Ｌ３は、第１開口１１０および第２開口１５０の双方を通過して、受光素子１０に到達できる。つまり、第２変形例では、そもそも角度ずれが発生していない物体光Ｌ３のみが受光素子１０に到達できる。したがって、第２変形例では、受光信号のＡＣ振幅に基づいて角度ずれを検出するのではなく、受光信号のＤＣレベルに基づいて角度ずれを検出できる。このため、ユーザーは、前記実施形態よりも直感的かつ精度よく、角度ずれの有無や程度を把握することができる。
【0138】
第２開口１５０の口径は、参照光Ｌ２のビーム径の９０％以上１５０％以下程度であるのが好ましく、９５％以上１１０％以下程度であるのがより好ましい。これにより、第２開口素子１５は、参照光Ｌ２の光軸に対して角度ずれを生じている物体光Ｌ３を、より確実に遮蔽できる。また、第２開口１５０の口径は、第１開口１１０の口径と等しいことが好ましい。等しいとは、第１開口１１０の口径の１００％±５％の範囲内であることをいう。
【0139】
また、図１７に示すレーザー干渉計１には、第２位置ずれ算出部７１が追加されている。第２位置ずれ算出部７１は、第２開口素子１５から出力される検出信号に基づいて、物体光Ｌ３の位置を算出する。物体光Ｌ３の位置の算出方法は、第１位置ずれ算出部５６と同様である。物体光Ｌ３の位置を算出することにより、物体光Ｌ３の現在位置を推定できる。これにより、第２開口１５０を通過する参照光Ｌ２の光軸に対して、物体光Ｌ３の光軸が位置ずれしている方向を求めることができる。なお、本変形例で「位置ずれ」とは、第１開口素子１１が広がる面内または第２開口素子１５が広がる面内において前述した光軸同士の位置がずれている状態をいう。なお、物体光Ｌ３の現在位置の算出方法は、これに限定されない。例えば、第２開口素子１５として、分割型フォトダイオード以外の素子を用いた場合、上記とは異なる算出方法が用いられていてもよい。
【0140】
図１７に示す指示部５８は、第１位置ずれ算出部５６による算出結果（位置ずれの検出結果）、第２位置ずれ算出部７１による算出結果（位置ずれの検出結果）、および、角度ずれ検出部５７による検出結果（角度ずれの検出結果）、に基づいて、配置を変更する指示を出す。なお、第２位置ずれ算出部７１による算出結果は、第２開口素子１５における位置ずれの方向を含んでいるが、そもそも、第２開口素子１５には、位置ずれが発生していない物体光Ｌ３しか到達しない。よって、第２開口素子１５における位置ずれの方向は、結果的に角度ずれの方向を表しているといえる。したがって、図１７に示す指示部５８が出す指示にしたがって配置を変更することにより、角度ずれを効率よく修正することができる。
【0141】
また、第２変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法は、ステップＳ１１２、Ｓ１１４、Ｓ１１６がステップＳ１３２、Ｓ１３４、Ｓ１３６に置き換えられているとともに、ステップＳ１４２、Ｓ１４４、Ｓ１４６が追加されていること以外、前記第１変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法と同様である。
【0142】
【0143】
ステップＳ１４２では、受光信号のレベル、および、第２位置ずれ算出部７１による算出結果に基づき、指示部５８が、受光信号のレベルがゼロ超であり、かつ、物体光Ｌ３が第２開口１５０を通過しているか否かを判定する、レーザー干渉計１では、前述したように、あらかじめ参照光Ｌ２が第２開口１５０を通過するように、光軸が調整されている。したがって、受光信号のレベルは、原則としてゼロ超である。受光信号のレベルがゼロ超であるとは、受光素子１０で何らかの光を受光して受光信号に振幅がある状態をいう。また、第２開口素子１５で検出される光は、原則として、全て物体光Ｌ３である。第２開口素子１５で検出された光量がゼロであった場合、指示部５８は、物体光Ｌ３のビーム全体が第２開口１５０を通過していると判定する。この場合、ステップＳ１４２での判定結果はＹｅｓとなり、ステップＳ１３２に移行する。一方、第２開口素子１５で検出された光量がゼロ超であった場合、指示部５８は、物体光Ｌ３のビームの少なくとも一部が第２開口１５０を通過していないと判定する。この場合、ステップＳ１４２での判定結果はＮｏとなり、ステップＳ１４４に移行する。
【0144】
ここで、第１開口素子１１での位置ずれおよび角度ずれの状態が異なる３つの例について説明する。
【0145】
【0146】
図２０の左図は、第１開口素子１１での位置ずれがあり、かつ、角度ずれがない場合を模式的に示している。この場合、受光信号のレベルはゼロ超であり、かつ、第２開口素子１５で検出される光量はゼロであるから、ステップＳ１４２での判定結果はＹｅｓとなる。
【0147】
図２０の中央図は、第１開口素子１１での位置ずれがあり、かつ、角度ずれもある場合を模式的に示している。ただし、角度ずれはあるものの、物体光Ｌ３のビーム全体が、第２開口１５０を通過している。この場合、受光信号のレベルはゼロ超であり、かつ、第２開口素子１５で検出される光量はゼロであるから、ステップＳ１４２での判定結果はＹｅｓとなる。
【0148】
図２０の右図は、第１開口素子１１での位置ずれはないものの、角度ずれがある場合を模式的に示している。そして、物体光Ｌ３のビームの一部が、第２開口１５０から外れている。この場合、受光信号のレベルはゼロ超であり、かつ、第２開口素子１５で検出される光量がゼロ超になる。よって、ステップＳ１４２での判定結果はＮｏとなる。
【0149】
ところで、図２０の中央図と右図とを比較した場合、角度ずれの程度が異なっている。具体的には、右図は、中央図に比べて角度ずれが大きい。ステップＳ１４２での判定は、右図の状態を検出することができる。これにより、右図の状態の角度ずれを修正させることができる。
【0150】
ステップＳ１４４では、指示部５８が、受光信号のレベル、および、第２位置ずれ算出部７１による算出結果に基づいて配置を変更する指示を出す。指示の内容は、前記実施形態のステップＳ１０４において、位置ずれを解消する方向に配置の変更を誘導する内容と同様である。
【0151】
ステップＳ１４６では、指示にしたがって、ユーザーが配置を変更する。これにより、角度ずれを小さくする方向に配置を効率よく変更することができる。その後、ステップＳ１４２に戻る。
【0152】
【0153】
以上のような第２変形例においても、前記実施形態および前記変形例と同様の効果が得られる。
【0154】
５．第３変形例
次に、前記実施形態の第３変形例に係るレーザー干渉計およびその光軸調整方法について説明する。
次に、前記実施形態の第３変形例に係るレーザー干渉計およびその光軸調整方法について説明する。
【0155】
【0156】
以下、第３変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態または前記変形例との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、本変形例の各図において、前記実施形態または前記変形例と同様の構成については、同一の符号を付している。
【0157】
第３変形例に係るレーザー干渉計１は、図２１に示すテーブルデータ検定部７２を備えること以外、前記第２変形例に係るレーザー干渉計１と同様である。
【0158】
テーブルデータ検定部７２は、第１開口素子１１で検出した物体光Ｌ３の位置（検出位置）と、第１開口素子１１で検出した物体光Ｌ３の光量および受光素子１０で検出した光量とのバランス（光量バランス）と、の比を記録したテーブルデータを有している。以下、この比を「検出位置－光量バランス比」という。
【0159】
図２０の左図のように、角度ずれがない場合、検出位置－光量バランス比は、検出位置ごとに一意に決まる。そこで、図２１に示すテーブルデータ検定部７２は、検出位置－光量バランス比を取得し、テーブルデータに照らし合わせる処理を行う。これにより、角度ずれの有無を検定することができる。このような検定は、図２０の左図の状態と中央図の状態とを識別する場合に有用である。図２０の左図の状態と中央図の状態とは、前述した第２変形例のステップＳ１０２、Ｓ１４２、Ｓ１３２の各判定においても区別することができない。これに対し、テーブルデータ検定部７２による検定を追加することにより、これらを区別することが可能になる。
【0160】
具体的には、角度ずれがない場合の検出位置－光量バランス比は、前述したように一意に決まることから、その値を、テーブルデータとしてテーブルデータ検定部７２に格納しておく。そして、テーブルデータ検定部７２は、取得した検出位置－光量バランス比が、テーブルデータの範囲に入っていた場合、角度ずれがないとみなす。このような状態は、例えば図２０の左図の状態に対応する。一方、テーブルデータ検定部７２は、取得した検出位置－光量バランス比が、テーブルデータの範囲から外れていた場合、角度ずれがあるとみなす。このような状態は、例えば図２０の中央図の状態に対応する。
【0161】
テーブルデータ検定部７２が以上のような処理を行うことにより、図２０の左図の状態と中央図の状態とを識別することができる。その結果、図２０の中央図の状態、干渉縞が発生し得る状態を排除しながら、光軸調整を行うことができる。
【0162】
図２１に示す指示部５８は、第１位置ずれ算出部５６による算出結果、第２位置ずれ算出部７１による算出結果、角度ずれ検出部５７による検出結果、および、テーブルデータ検定部７２による検定結果、に基づいて、配置を変更する指示を出す。
【0163】
また、第３変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法は、ステップＳ１５２、Ｓ１５４、Ｓ１５６が追加されていること以外、前記第２変形例に係るレーザー干渉計の光軸調整方法と同様である。
【0164】
図２２に示すステップＳ１０２からステップＳ１３６までは、図１９と同様である。
図２２に示すステップＳ１５２では、テーブルデータ検定部７２が取得した検出位置－光量バランス比がテーブルデータの範囲に入っているか否かを検定する。検出位置－光量バランス比は、第１開口素子１１で検出した物体光Ｌ３の位置（検出位置）と、第１開口素子１１で検出した物体光Ｌ３の光量および受光素子１０で検出した光量とのバランス（光量バランス）と、の比であるから、第１位置ずれ算出部５６、第１開口素子１１および受光素子１０から取得した値に基づいて算出できる。そして、検定結果が合格（Ｙｅｓ）であった場合、ステップＳ１２２に移行する。一方、検定結果が不合格（Ｎｏ）であった場合、ステップＳ１５４に移行する。
図２２に示すステップＳ１５２では、テーブルデータ検定部７２が取得した検出位置－光量バランス比がテーブルデータの範囲に入っているか否かを検定する。検出位置－光量バランス比は、第１開口素子１１で検出した物体光Ｌ３の位置（検出位置）と、第１開口素子１１で検出した物体光Ｌ３の光量および受光素子１０で検出した光量とのバランス（光量バランス）と、の比であるから、第１位置ずれ算出部５６、第１開口素子１１および受光素子１０から取得した値に基づいて算出できる。そして、検定結果が合格（Ｙｅｓ）であった場合、ステップＳ１２２に移行する。一方、検定結果が不合格（Ｎｏ）であった場合、ステップＳ１５４に移行する。
【0165】
ステップＳ１５４では、指示部５８が、検出位置－光量バランス比に基づいて配置を変更する指示を出す。指示の内容としては、例えば、リアルタイムに取得された検出位置－光量バランス比と、テーブルデータの範囲と、の差が挙げられる。
【0166】
ステップＳ１５６では、指示にしたがって、ユーザーが配置を変更する。例えば、図２０の左図と中央図との違いは、主に、図１１および図１２に示す光学的距離Ｌｓａｍの違いに起因している。そこで、光学的距離Ｌｓａｍを変更して、検出位置－光量バランス比がテーブルデータの範囲内に入るようにすればよい。これにより、角度ずれを小さくする方向に配置を効率よく変更することができる。その後、ステップＳ１５２に戻る。
【0167】
以上のような第３変形例においても、前記実施形態および前記変形例と同様の効果が得られる。
【0168】
６．第４変形例
次に、前記実施形態の第４変形例に係るレーザー干渉計について説明する。
次に、前記実施形態の第４変形例に係るレーザー干渉計について説明する。
【0169】
図２３は、第４変形例に係るレーザー干渉計１が備える干渉光学系５０の一部を示す概略構成図である。
【0170】
以下、第４変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態または前記変形例との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、本変形例の各図において、前記実施形態または前記変形例と同様の構成については、同一の符号を付している。
【0171】
第４変形例に係るレーザー干渉計１は、図２３に示すハーフミラー１１２、１５２およびカメラ１１４、１５４を備えること以外、前記第２変形例に係るレーザー干渉計１と同様である。
【0172】
ハーフミラー１１２は、検光子９と第１開口素子１１との間に配置され、参照光Ｌ２および物体光Ｌ３の各光量の一部を分岐させる。カメラ１１４は、ハーフミラー１１２で分岐された参照光Ｌ２および物体光Ｌ３の各光量の一部について、二次元の画像を取得する。この画像の各画素は、輝度情報を有している。このため、画像から参照光Ｌ２および物体光Ｌ３の各光軸の位置を検出することができる。したがって、ハーフミラー１１２およびカメラ１１４は、第１開口素子１１の機能を代替できる。
【0173】
なお、ハーフミラー１１２とカメラ１１４との光学的距離Ｌ１１４は、ハーフミラー１１２と第１開口素子１１との光学的距離Ｌ１１２と同じにしておく。これにより、第１開口素子１１における位置ずれを、画像上に再現できる。
【0174】
ハーフミラー１５２は、第１開口素子１１と第２開口素子１５との間に配置され、参照光Ｌ２および物体光Ｌ３の各光量の一部を分岐させる。カメラ１５４は、ハーフミラー１５２で分岐された参照光Ｌ２および物体光Ｌ３の各光量の一部について、二次元の画像を取得する。この画像の各画素は、輝度情報を有している。このため、画像から参照光Ｌ２および物体光Ｌ３の各光軸の位置を検出することができる。したがって、ハーフミラー１５２およびカメラ１５４は、第２開口素子１５の機能を代替できる。
【0175】
なお、ハーフミラー１５２とカメラ１５４との光学的距離Ｌ１５４は、ハーフミラー１５２と第１開口素子１１との光学的距離Ｌ１５２と同じにしておく。これにより、第２開口素子１５における位置ずれを、画像上に再現できる。
【0176】
以上のような第４変形例においても、前記実施形態および前記変形例と同様の効果が得られる。また、第４変形例は、画像上に位置ずれを再現できるため、より感覚的に配置の変更を行うことができるという点で有用である。さらに、ハーフミラー１１２およびカメラ１１４は、図２、図１４、図１７および図２１に示す干渉光学系５０にも適用可能である。
【0177】
７．第５変形例
次に、前記実施形態の第５変形例に係るレーザー干渉計について説明する。
次に、前記実施形態の第５変形例に係るレーザー干渉計について説明する。
【0178】
図２４は、第５変形例に係るレーザー干渉計１が備える干渉光学系５０の一部を示す概略構成図である。
【0179】
以下、第５変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態または前記変形例との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、本変形例の各図において、前記実施形態または前記変形例と同様の構成については、同一の符号を付している。
【0180】
第５変形例に係るレーザー干渉計１は、図２４に示す集光レンズ８１およびコリメートレンズ８２（平行化レンズ）を備えること以外、前記第１変形例に係るレーザー干渉計１と同様である。
【0181】
集光レンズ８１は、第１開口素子１１と絞り素子１３との間に配置され、第１開口１１０を通過した参照光Ｌ２を貫通孔１３０に集光させる。これにより、集光後の参照光Ｌ２は、貫通孔１３０を通過できる。つまり、集光レンズ８１は、その主平面に対して参照光Ｌ２が垂直に入射し、貫通孔１３０に集光させるように配置されている。また、貫通孔１３０の口径は、集光後の参照光Ｌ２が通過できる程度まで、前記第１変形例よりも小さくしておくのが好ましい。
【0182】
また、物体光Ｌ３のうち、参照光Ｌ２と角度ずれがないものを「物体光Ｌ３１」とする。集光レンズ８１は、第１開口１１０を通過した物体光Ｌ３１を貫通孔１３０に集光させる。これにより、集光後の物体光Ｌ３１も、貫通孔１３０を通過できる。
【0183】
一方、物体光Ｌ３のうち、参照光Ｌ２と角度ずれがあるものを「物体光Ｌ３２」とする。第１開口１１０を通過した物体光Ｌ３２は、集光レンズ８１に入射しても、主平面に対して傾斜する角度で入射するため、貫通孔１３０には集光されず、絞り素子１３で遮蔽される。
【0184】
よって、集光レンズ８１を設けることにより、物体光Ｌ３２をより確実に遮蔽することができる。その結果、角度ずれの少ない物体光Ｌ３１のみを、受光素子１０に到達させることができる。これにより、例えば、図２０の左図の状態と中央図の状態とを区別することができる。具体的には、図２０の左図の状態は、物体光Ｌ３１が第１開口１１０を通過している状態である。したがって、図２０の左図に集光レンズ８１を追加した場合、物体光Ｌ３１は、集光レンズ８１で集光された後、貫通孔１３０を通過できる。これに対し、図２０の中央図の状態は、物体光Ｌ３２が第１開口１１０を通過している状態である。したがって、図２０の中央図に集光レンズ８１を追加した場合、物体光Ｌ３２は、集光レンズ８１で集光されても、貫通孔１３０を通過できない。このため、物体光Ｌ３２は、受光素子１０に到達できない。これにより、干渉縞の発生をより確実に抑制することができる。
【0185】
また、コリメートレンズ８２は、絞り素子１３と受光素子１０との間に配置され、貫通孔１３０を通過した参照光Ｌ２および物体光Ｌ３１を平行光に戻して受光素子１０に受光させる。これにより、集光レンズ８１とともに、両側テレセントリック光学系を構築することができる。つまり、平行光であった参照光Ｌ２および物体光Ｌ３１を集光レンズ８１によって集束させた後、コリメートレンズ８２によって再び平行光に戻すことができる。その結果、受光素子１０において干渉条件が崩れにくくなる。なお、コリメートレンズ８２は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。
【0186】
以上のような第５変形例においても、前記実施形態および前記変形例と同様の効果が得られる。
【0187】
８．前記実施形態が奏する効果
以上のように、前記実施形態に係るレーザー干渉計１は、非同軸光学系である干渉光学系５０（光干渉部）と、指示部５８と、を備える。干渉光学系５０は、レーザー光源２、光変調器１２、受光素子１０、第１開口素子１１および角度ずれ検出部５７を有する。レーザー光源２は、射出光Ｌ１（レーザー光）を射出する。光変調器１２は、射出光Ｌ１の周波数を変調し、参照光Ｌ２を生成する。受光素子１０は、射出光Ｌ１が対象物１４に照射されることによって生成される物体光Ｌ３および参照光Ｌ２を受光し、受光信号を出力する。第１開口素子１１は、物体光Ｌ３および参照光Ｌ２が受光素子１０に入射する光路２４上に配置され、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の位置ずれを検出する。角度ずれ検出部５７は、受光信号に基づいて、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の角度ずれを検出する。指示部５８は、位置ずれの検出結果および角度ずれの検出結果に基づいて、干渉光学系５０と対象物１４との相対的な配置を変更する指示を出す。
以上のように、前記実施形態に係るレーザー干渉計１は、非同軸光学系である干渉光学系５０（光干渉部）と、指示部５８と、を備える。干渉光学系５０は、レーザー光源２、光変調器１２、受光素子１０、第１開口素子１１および角度ずれ検出部５７を有する。レーザー光源２は、射出光Ｌ１（レーザー光）を射出する。光変調器１２は、射出光Ｌ１の周波数を変調し、参照光Ｌ２を生成する。受光素子１０は、射出光Ｌ１が対象物１４に照射されることによって生成される物体光Ｌ３および参照光Ｌ２を受光し、受光信号を出力する。第１開口素子１１は、物体光Ｌ３および参照光Ｌ２が受光素子１０に入射する光路２４上に配置され、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の位置ずれを検出する。角度ずれ検出部５７は、受光信号に基づいて、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の角度ずれを検出する。指示部５８は、位置ずれの検出結果および角度ずれの検出結果に基づいて、干渉光学系５０と対象物１４との相対的な配置を変更する指示を出す。
【0188】
このような構成によれば、位置ずれや角度ずれとそれによって生じる影響との関係に基づいて、位置ずれおよび角度ずれの双方の解消を図ることができる。つまり、ユーザーによる光軸調整を支援して、位置ずれに伴う非干渉領域の発生を抑制するとともに、角度ずれに伴う干渉縞の発生を抑制することができる。これにより、非同軸光学系を採用した場合でも、受光信号におけるＳ／Ｎ比の低下の抑制が図られ、対象物１４に対する計測精度の高いレーザー干渉計１を実現することができる。
【0189】
また、第１開口素子１１は、第１開口１１０と、光検出領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄと、を有する。第１開口１１０は、参照光Ｌ２および物体光Ｌ３が通過する。光検出領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄは、第１開口１１０に隣り合う位置に設けられ、参照光Ｌ２の光軸に対して光軸の位置がずれた物体光Ｌ３を検出する。
【0190】
このような構成によれば、第１開口素子１１において、参照光Ｌ２および物体光Ｌ３の位置ずれを検出することができる。そして、検出結果に基づいて、配置を変更することにより、位置ずれの修正を効率よく行うことができる。
【0191】
また、指示部５８は、対象物１４に対する干渉光学系５０（光干渉部）の相対的な変位方向を指示するように構成されていてもよい。
【0192】
このような構成によれば、ユーザーは、指示にしたがって配置の変更を簡単に行うことができ、光軸の調整を効率よく行うことができる。
【0193】
また、前記実施形態に係るレーザー干渉計１は、絞り素子１３を備える。絞り素子１３は、第１開口素子１１と受光素子１０との間に配置される。この絞り素子１３は、第１開口１１０を通過した参照光Ｌ２および物体光Ｌ３が通過する貫通孔１３０を有する。
【0194】
このような構成によれば、角度ずれが生じていない物体光Ｌ３は、第１開口１１０および貫通孔１３０の双方を通過して、受光素子１０に到達できる。このため、受光信号のＤＣレベルに基づいて角度ずれを検出できる。これにより、ユーザーは、直感的かつ精度よく、角度ずれの程度を把握することができる。
【0195】
また、前記実施形態に係るレーザー干渉計１は、集光レンズ８１を備える。集光レンズ８１は、第１開口素子１１と絞り素子１３との間に配置され、第１開口１１０を通過した参照光Ｌ２および物体光Ｌ３を貫通孔１３０に集光させる。
【0196】
このような構成によれば、参照光Ｌ２に対して角度ずれがある物体光Ｌ３２をより確実に遮蔽することができる。これにより、角度ずれの少ない物体光Ｌ３１のみを、受光素子１０に到達させることができる。その結果、干渉縞の発生をより確実に抑制することができる。
【0197】
また、前記実施形態に係るレーザー干渉計１は、コリメートレンズ８２（平行化レンズ）を備える。コリメートレンズ８２は、絞り素子１３と受光素子１０との間に配置され、貫通孔１３０を通過した参照光Ｌ２および物体光Ｌ３を平行化させる。
【0198】
このような構成によれば、集束された参照光Ｌ２および物体光Ｌ３１を、平行光に戻すことができる。
【0199】
また、前記実施形態に係るレーザー干渉計１は、第２開口素子１５を備える。第２開口素子１５は、第１開口素子１１と受光素子１０との間に配置される。この第２開口素子１５は、第１開口１１０を通過した参照光Ｌ２の光軸に対する、第１開口１１０を通過した物体光Ｌ３の光軸の位置ずれを検出する。
【0200】
このような構成によれば、第２開口素子１５における検出結果に基づいて、第２開口１５０を通過する参照光Ｌ２の光軸に対して、物体光Ｌ３の光軸が位置ずれしている方向を求めることができる。これにより、角度ずれを効率よく修正することができる。
【0201】
また、前記実施形態に係るレーザー干渉計の光軸調整方法は、非同軸光学系である干渉光学系５０（光干渉部）を備えるレーザー干渉計１の光軸調整方法である。干渉光学系５０は、レーザー光源２、光変調器１２、受光素子１０、第１開口素子１１および角度ずれ検出部５７を有する。レーザー光源２は、射出光Ｌ１（レーザー光）を射出する。光変調器１２は、射出光Ｌ１の周波数を変調し、参照光Ｌ２を生成する。受光素子１０は、射出光Ｌ１が対象物１４に照射されることによって生成される物体光Ｌ３および参照光Ｌ２を受光し、受光信号を出力する。第１開口素子１１は、物体光Ｌ３および参照光Ｌ２が受光素子１０に入射する光路２４上に配置され、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の位置ずれを検出する。角度ずれ検出部５７は、受光信号に基づいて、参照光Ｌ２の光軸に対する物体光Ｌ３の光軸の角度ずれを検出する。
【0202】
そして、前記実施形態に係るレーザー干渉計の光軸調整方法は、位置ずれの検出結果および角度ずれの検出結果に基づいて、干渉光学系５０と対象物１４との相対的な配置を変更する指示を出すステップと、指示に基づいて、配置を変更するステップと、を有する。
【0203】
このような構成によれば、位置ずれや角度ずれとそれによって生じる影響との関係に基づいて、位置ずれおよび角度ずれの双方の解消を容易に図ることができる。つまり、ユーザーによる光軸調整を支援して、位置ずれに伴う非干渉領域の発生を抑制するとともに、角度ずれに伴う干渉縞の発生を抑制する作業を容易に行うことができる。これにより、レーザー干渉計１に非同軸光学系が用いられた場合でも、光軸の調整を効率よく行うことができる。
【0204】
以上、本発明のレーザー干渉計を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明のレーザー干渉計は、前記実施形態に限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態に係るレーザー干渉計には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【0205】
本発明のレーザー干渉計は、前述した変位計や速度計の他、例えば、振動計、傾斜計、距離計（測長器）等にも適用可能である。また、本発明のレーザー干渉計の用途としては、距離計測、３Ｄイメージング、分光等を可能にする光コム干渉計測技術、角速度センサー、角加速度センサー等を実現する光ファイバージャイロ、移動ミラーデバイスを備えるフーリエ分光器等が挙げられる。
【0206】
また、光源、光変調器および受光素子のうちの２つ以上は、同一の基板上に載置されていてもよい。これにより、干渉光学系の小型化および軽量化を容易に図るとともに、組立容易性を高めることができる。
【0207】
また、前記実施形態は、いわゆるマイケルソン型干渉光学系を有するが、本発明のレーザー干渉計は、その他の方式の干渉光学系、例えばマッハツェンダー型干渉光学系を有するものにも適用可能である。
【符号の説明】
【0208】
１…レーザー干渉計、２…レーザー光源、３…コリメートレンズ、４…光分割器、６…１／２波長板、７…１／４波長板、８…１／４波長板、９…検光子、１０…受光素子、１１…第１開口素子、１１Ａ…光検出領域、１１Ｂ…光検出領域、１１Ｃ…光検出領域、１１Ｄ…光検出領域、１２…光変調器、１３…絞り素子、１４…対象物、１５…第２開口素子、１５Ａ…光検出領域、１５Ｂ…光検出領域、１５Ｃ…光検出領域、１５Ｄ…光検出領域、１７…遮蔽素子、１８…光路、２０…光路、２２…光路、２４…光路、３０…振動素子、５０…干渉光学系、５１…センサーヘッド部、５２…復調演算部、５３…前処理部、５４…復調処理部、５５…復調信号出力部、５６…第１位置ずれ算出部、５７…角度ずれ検出部、５８…指示部、５９…本体部、６０…信号生成部、６１…発振回路、７１…第２位置ずれ算出部、７２…テーブルデータ検定部、８１…集光レンズ、８２…コリメートレンズ、１０１…受光面、１１０…第１開口、１１２…ハーフミラー、１１４…カメラ、１３０…貫通孔、１５０…第２開口、１５２…ハーフミラー、１５４…カメラ、１７２…開口、４０１…基部、４０２…第１振動腕、４０３…第２振動腕、４０４…電極、４０５…電極、４０６…光反射面、４３１…振動片、４３２…溝、４３３…パッド、４３４…回折格子、４３５…パッド、４３６…振動方向、４３１１…表面、４３１２…裏面、Ｌ１…射出光、Ｌ１１２…光学的距離、Ｌ１１４…光学的距離、Ｌ１５２…光学的距離、Ｌ１５４…光学的距離、Ｌ１ａ…第１分割光、Ｌ１ｂ…第２分割光、Ｌ２…参照光、Ｌ３…物体光、Ｌ３１…物体光、Ｌ３２…物体光、Ｌ５…戻り光、Ｌｑｏｍ…光学的距離、Ｌｓａｍ…光学的距離、Ｓ１０２…ステップ、Ｓ１０４…ステップ、Ｓ１０６…ステップ、Ｓ１１２…ステップ、Ｓ１１４…ステップ、Ｓ１１６…ステップ、Ｓ１２２…ステップ、Ｓ１３２…ステップ、Ｓ１３４…ステップ、Ｓ１３６…ステップ、Ｓ１４２…ステップ、Ｓ１４４…ステップ、Ｓ１４６…ステップ、Ｓ１５２…ステップ、Ｓ１５４…ステップ、Ｓ１５６…ステップ、Ｓｄ…駆動信号、Ｓｓ…基準信号、ａ…方向、ｂ…方向、ｃ…方向、ｄ…方向、ｅ…方向、ｆ…方向
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
