光学式計測装置及びその干渉計用プリズム。
【課題】ゴーストのない高精度な光干渉観測を可能にする。
【解決手段】第１の台形プリズム１３１、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の台形プリズム１３５、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化した構造のプリズムユニットを用いる。上記第１の台形プリズムの互いに平行な二つの面の一方の面にビームスプリッタ膜が形成され、上記ビームスプリッタ膜を挟んで上記面が上記第１の直角プリズムの斜面に貼り合わされ、上記第２の台形プリズムの互いに平行な二つの面の一方の面にビームスプリッタ膜が形成され、上記ビームスプリッタ膜を挟んで上記面が上記第４の直角プリズムの斜面に貼り合わされている。また、上記第２の直角プリズム及び第３の直角プリズムは、各斜面の一方の面に偏光ビームスプリッタ膜が形成され、上記偏光ビームスプリッタ膜を挟んで各斜面が貼り合わされている。
【解決手段】第１の台形プリズム１３１、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の台形プリズム１３５、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化した構造のプリズムユニットを用いる。上記第１の台形プリズムの互いに平行な二つの面の一方の面にビームスプリッタ膜が形成され、上記ビームスプリッタ膜を挟んで上記面が上記第１の直角プリズムの斜面に貼り合わされ、上記第２の台形プリズムの互いに平行な二つの面の一方の面にビームスプリッタ膜が形成され、上記ビームスプリッタ膜を挟んで上記面が上記第４の直角プリズムの斜面に貼り合わされている。また、上記第２の直角プリズム及び第３の直角プリズムは、各斜面の一方の面に偏光ビームスプリッタ膜が形成され、上記偏光ビームスプリッタ膜を挟んで各斜面が貼り合わされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準面に照射した基準光の該基準面による反射光と測定面に照射した測定光の該測定面による反射光との干渉光を検出して、上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求める距離計など、干渉計を用いた光学式計測装置及びその干渉計用プリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、精密なポイントの距離計測が可能なアクティブ式距離計測方法として、レーザ光を利用する光学原理による距離計測が知られている。レーザ光を用いて対象物体までの距離を測定するレーザ距離計ではレーザ光の発射時刻と、測定対象に当たり反射してきたレーザ光を受光素子にて検出した時刻との差に基づいて、測定対象物までの距離が算出される。また、例えば、半導体レーザの駆動電流に三角波等の変調をかけ、対象物での反射光を半導体レーザ素子の中に埋め込まれたフォトダイオードを使用して受光し、フォトダイオード出力電流に現れた鋸歯状波の主波数から距離情報を得ている。
【０００３】
本件発明者等は、長い距離を高い精度でしかも短時間に測定することが可能な距離計として、図８に示すような構成の距離計を先に提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この距離計では、第１の光源１から出射された基準光Ｓ１と、第２の光源２から出射され測定光Ｓ２と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１で偏光方向を直交した状態で重ねあわされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２により反射光と透過光に２分岐される。
【０００５】
そして、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２により２分岐された反射光が偏光子１３を介して基準光検出器３に入射され、上記反射光に含まれる基準光Ｓ１と測定光Ｓ２の干渉光Ｓ３を上記基準光検出器３により検出して得られる干渉信号と、透過光に含まれる基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４により分離され、基準光Ｓ１が基準面４に照射されて反射され、また、測定光Ｓ２が測定面５に照射されて反射されて、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４により重ねあわされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２による反射光として偏光子１５を介して測定光検出器６に入射され、上記反射光に含まれる基準光Ｓ１と測定光Ｓ２の干渉光Ｓ４を上記測定光検出器６により検出して得られる干渉信号との時間差に基づいて、信号処理部７により光速と測定波長における屈折率から上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求めることができる。
【０００６】
また、光コムを用いた干渉計は微弱な光反射であっても高精度の絶対距離計測が可能な距離測定が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本件発明者等が先に提案している距離計の光学系では、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ経路を通るため、基準面４と測定面５間の距離を測定する上で、途中の経路の変化の影響が除去できる利点ある。特に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）やビームスプリッタ（ＢＳ）を構成する以上使わないわけにはいかないガラスなどの温度で屈折率が大きく変化する媒質の影響はなくなるメリットは大きい。
【０００９】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）や途中の経路の偏光状態が完全ではないために、測定面５に向かう測定光Ｓ２に基準光Ｓ１が混じる問題点があった。あるいは基準面４に向かう基準光Ｓ１に測定光Ｓ２が混じる問題点があった。そのため、測定光検出器６では測定光Ｓ２が戻らなくても不要な光の干渉（ゴースト）が検出され、測定面５からの反射光が弱い時その問題点が大きくなる。これが測定誤差の要因の一つとなっていた。
【００１０】
上記距離計におけるゴーストは、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ経路を通ることに起因して発生するが、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ経路を通ることにより、その経路の屈折率が大きく変化するガラスなどの媒質の影響はなくなるメリットは大きい。しかし、違う経路であっても、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ温度の同じ媒質を同じ距離伝搬するならば、その媒質の影響は小さくすることができる。
【００１１】
そのような光学系を構成する方法はいくつもあると考えられるが、調整機構が少なく、小型で、平面的に作ることのできる光学系を構成となると限られる。
【００１２】
光コムを用いた干渉計は微弱な光反射であっても高精度の絶対距離計測が可能な距離測定が可能である。
【００１３】
しかしながら、従来の干渉計では偏光素子の不完全性に起因するゴーストが発生してしまう問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行うことのできる光学式計測装置及びその干渉計用プリズムを提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る光学式計測装置は、それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面及び基準面と、上記基準面に照射された測定光の上記基準面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記基準面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第２の光検出器と、上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を求める信号処理部とを備え、上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光を上記第１の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜を介して出射して上記測定面及び基準面に照射し、上記第２の光源から出射された基準光を上記第２の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記測定面と基準面により反射された各反射光と、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜において重ね合わせて出射して上記第１の光検出器と第２の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光学式計測装置は、それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面と、上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して照射される基準面と、上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光と基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記基準面に照射された基準光の上記基準面による反射光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光の反射光と上記基準光の反射光との干渉光を検出する第２の光検出器と、上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を信号処理部とを備え、上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光をそれぞれ上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜により２つに分岐させ、上記測定光と基準光を出射して上記測定面と上記基準面に照射し、上記測定面と上記基準面による各反射光を上記第２の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光の反射と基準光の反射を重ね合わせて出射して上記第２の光検出器に入射させるとともに、上記第１の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光と基準光を重ね合わせて出射して上記第１の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光学式計測装置において、上記プリズムユニットの上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜とすることができる。
【００１９】
本発明に係る干渉計用プリズムは、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る干渉計用プリズムにおいて、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、第１の光検出器により検出された干渉信号と第２の光検出器により検出された干渉信号から信号処理部により変位、距離又は分布などの計測値を求めることができ、測定光と基準光が第１、２の光検出器において各干渉光として検出されるまでにプリズムユニット内で経験する光学距離の差はそれぞれ互いに等しく、上記プリズムユニットの温度が変化しても、上記第１、２の光検出器において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行得ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用したレーザ距離計の構成例を示すブロック図である。
【図２】上記レーザ距離計に備えられたプリズムユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】上記レーザ距離計におけるプリズムユニットへの測定光と基準光の他の入射例を模式的に示す平面図である。
【図４】上記レーザ距離計に備えられるプリズムユニットの他の構成例を模式的に示す平面図である。
【図５】上記レーザ距離計におけるプリズムユニットへの測定光と基準光の他の入射例を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明を適用したレーザ距離計の他の構成例を示すブロック図である。
【図７】上記他の構成例のレーザ距離計に備えられたプリズムユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【図８】本件発明者等が先に提案している距離計の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００２４】
本発明は、例えば図１に示すような構成のレーザ距離計１００に適用される。
【００２５】
このレーザ距離計１００は、測定光Ｓ１を出射する第１の光源１１０と、基準光Ｓ２を出射する第２の光源１２０と、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１と上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が入射されるプリズムユニット１３０と、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット１３０を介して照射される測定面１５０及び基準面１５５と、上記測定面１５０に照射された測定光の上記測定面１５０による反射光と上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０を介して重ね合わされて入射され、上記測定面１５０による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第１の光検出器１６０と、上記基準面１５５に照射された測定光の上記基準面１５５による反射光と上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０を介して重ね合わされて入射され、上記基準面１５５による反射光と上記基準光Ｓ２との干渉光を検出する第２の光検出器１７０と、上記第１の光検出器１６０により検出された干渉信号と上記第２の光検出器１７０により検出された干渉信号の時間差に基づいて、光速と測定波長における屈折率から上記基準面１５５までの距離と上記測定面１５０までの距離の差を求める信号処理部１８０とを備える。
【００２６】
上記第１及び第２の光源１１０，１２０は、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するものであって、それぞれ周期的に強度又は位相を変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するための光変調器を備える２台の光源、光周波数コムモード間隔が異なる２台の光周波数コム発生器、或いは、光パルス繰り返し周波数が異なる２台のパルス光源からなる。
【００２７】
上記第１の光源１１０は、偏波保存コリメータ１１１を介してＳ偏光の測定光Ｓ１を上記プリズムユニット１３０に入射する。また、上記第２の光源１２０は、偏波保存コリメータ１１２を介してＳ偏光の基準光Ｓ２を上記プリズムユニット１３０に入射する。
【００２８】
このレーザ距離計１００において、上記プリズムユニット１３０は、図２に示すように、第１の台形プリズム１３１、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の台形プリズム１３５、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化した構造の本発明に係る干渉計用プリズムである。
【００２９】
第１の台形プリズム１３１は、それぞれ光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面１３１ａ，１３１ｂと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜１４２Ａが形成され互いに平行な二つの面１３１ｃ，１３１ｄを有する。
【００３０】
同様に、第２の台形プリズム１３５は、それぞれ光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面１３５ａ，１３５ｂと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜１４２Ｂが形成され互いに平行な二つの面１３５ｃ，１３５ｄを有する。
【００３１】
上記第１の台形プリズム１３１と第２の台形プリズム１３５は、平行度５秒以内の精度で研磨仕上げされた同一の光学ガラス基板を２分割してそれぞれ台形状のプリズムに加工したものである。
【００３２】
上記第１の台形プリズム１３１の互いに平行な二つの面１３１ｃ，１３１ｄには、ビームスプリッタ膜１４２Ａが短辺側の面１３１ｄに蒸着されている。長辺側の面１３１ｃは全反射面１４１Ａとして機能する。同様に、上記第２の台形プリズム１３５の互いに平行な二つの面１３５ｃ，１３５ｄには、ビームスプリッタ膜１４２Ｂが短辺側の面１３５ｄに蒸着されている。長辺側の面１３５ｃは全反射面１４１Ｂとして機能する。
【００３３】
そして、上記第１の台形プリズム１３１は、ビームスプリッタ膜１４２Ａが形成された面１３１ｄが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ａを挟んで上記第１の直角プリズム１３２の斜面１３２ｃに貼り合わされて、上記第１の直角プリズム１３２とともに直角プリズムを構成している。同様に、上記第２の台形プリズム１３５は、ビームスプリッタ膜１４２Ｂが形成された面１３５ｄが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂを挟んで上記第４の直角プリズム１３６の斜面１３６ｃに貼り合わされて、上記第４の直角プリズム１３６とともに直角プリズムを構成している。
【００３４】
第２の直角プリズム１３３及び第３の直角プリズム１３４は、上記第１の直角プリズム１３２及び第４の直角プリズム１３６の２倍の大きさの直角二等辺三角柱形状に形成され、上記第２の直角プリズム１３３及び第３の直角プリズム１３４の各斜面１３３ｃ、１３４ｃの一方の面に偏光ビームスプリッタ膜１４３が蒸着されており、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３を挟んで各斜面１３３ｃ、１３４ｃが貼り合わされている。
【００３５】
そして、上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす二つの面１３１ａ，１３１ｂの一方の面１３１ｂ及び上記第１の直角プリズム１３２の直角をなす二つの面１３２ａ、１３２ｂの一方の面１３２ｂが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ａと偏光ビームスプリッタ膜１４３が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズム１３３の直角をなす二つの面１３３ａ，１３３ｂの一方の面３３ｂに貼り合わされるとともに、上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす二つの面１３５ａ，１３５ｂの一方の面１３５ｂ及び上記第４の直角プリズム１３６の直角をなす二つの面１３６ａ、１３６ｂの一方の面１３６ｂが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂと偏光ビームスプリッタ膜１４３が互いに直角をなすように、上記第３の直角プリズム１３４の直角をなす二つの面１３４ａ，１３４ｂの一方の面１３４ｂに貼り合わされている。
【００３６】
上記プリズムユニット１３０は、上記第１の台形プリズム１３１、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の台形プリズム１３５、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化することにより構成した台形プリズムであって、その台形プリズムの上部の面と底部の面に反射防止（ＡＲ）膜１４４，１４５が蒸着されている。
【００３７】
そして、このレーザ距離計１００において、上記プリズムユニット１３では、上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす面１３１ａに上記第１の光源１１０から偏波保存コリメータ１１１を介して入射されるＳ偏光の測定光Ｓ１が、全反射面１４１Ａとして機能する面１３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜１４２Ａに入射され、このビームスプリッタ膜１４２Ａにより上記Ｓ偏光の測定光Ｓ１が１：１の比率で２つの測定光Ｓ１１，Ｓ１２に分岐される。
【００３８】
上記ビームスプリッタ膜１４２Ａにより１：１の比率で２つに分岐されたＳ偏光の測定光Ｓ１は、一方の測定光Ｓ１１が偏光ビームスプリッタ膜１４３に直接入射され、また、他方の測定光Ｓ１２が上記全反射面１４１Ａとして機能する面１３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射される。
【００３９】
上記第１の台形プリズム１３１の上記全反射面１４１Ａとして機能する面１３１ｃと上記ビームスプリッタ膜４２Ａの形成された面１３１ｄは、平行度５秒以内の精度で研磨仕上げされているので、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射されるＳ偏光の測定光Ｓ１１，Ｓ１２は、１０秒以内で平行となり、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３により反射されて上記第２の直角プリズム３３の光路に対して直角をなす面１３３ａから出射され、１／４波長（λ／４）板１１３，１１４により円偏光にされて上記測定面１５０及び基準面１５５に照射される。
【００４０】
上記測定面１５０及び基準面１５５により垂直に反射された測定光Ｓ１１，Ｓ１２の反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’は、上記１／４波長（λ／４）板１１３，１１４を介することによりＰ偏光となって上記プリズムユニット１３０の上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に戻され、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３を透過して上記第３の直角プリズム１３４の光路に対して直角をなす面１３４ａから出射される。なお、上記１／４波長（λ／４）板１１３，１１４は、ファラデーローテータに置き換えることができる。
【００４１】
また、上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす面１３５ａに上記第２の光源１２０から偏波保存コリメータ１１１を介して入射されるＳ偏光の基準光Ｓ２が、全反射面１４１Ｂとして機能する面１３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜１４２Ｂに入射され、このビームスプリッタ膜１４２Ｂにより上記Ｓ偏光の基準光Ｓ２が１：１の比率で２つの基準光Ｓ２１，Ｓ２２に分岐される。
【００４２】
上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂにより１：１の比率で２つに分岐されたＳ偏光の基準光Ｓ２は、一方の基準光Ｓ２１が偏光ビームスプリッタ膜１４３に直接入射され、また、他方の基準光Ｓ２２が上記全反射面１４１Ｂとして機能する面１３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射される。
【００４３】
上記第２の台形プリズム１３５の上記全反射面１４１Ｂとして機能する面１３５ｃと上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂの形成された面１３５ｄは、平行度５秒以内の精度で研磨仕上げされているので、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射されるＳ偏光の基準光Ｓ２１，Ｓ２２は、１０秒以内で平行となっている。
【００４４】
上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射されたＳ偏光の基準光Ｓ２１，Ｓ２２は、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３により反射され、上記測定面１５０及び基準面１５５により垂直に反射されて上記１／４波長（λ／４）板１１３，１１４を介して上記第１の台形プリズム１３１の上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に戻ってきた上記測定光Ｓ１１，Ｓ１２の反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’と重ね合わされて上記第３の直角プリズム１３４の光路に対して直角をなす面１３４ａから出射され、１／２波長（λ／２）板１１５，１１６により偏光方向が調整されて上記第１の光検出器１６０と第２の光検出器１７０に入射される。
【００４５】
上記第１の光検出器１６０は、上記基準光Ｓ２１と上記測定面１５０からの反射光Ｓ１１’の干渉光を検出するものであって、上記１／２波長（λ／２）板１１５により偏光方向が調整された上記基準光Ｓ２１と反射光Ｓ１１’の干渉光が偏光ビームスプリッタ１６１を介して入射される二個のフォトディテクタ１６２Ａ，１６２Ｂによる検出出力の差分を差動検出器１６３により検出するようになっている。
【００４６】
ここで、上記１／２波長（λ／２）板１１５は、上記差動検出器１６３による検出バランスをとるように、上記基準光Ｓ２１と上記測定面１５０からの反射光Ｓ１１’の干渉光の偏光方向を調整する。
【００４７】
また、上記第２の光検出器１７０は、上記基準光Ｓ２２と上記基準面１５５からの反射光Ｓ１２’の干渉光を検出するものであって、上記１／２波長（λ／２）板１１６により偏光方向が調整された上記基準光Ｓ２２と反射光Ｓ１２’の干渉光が偏光ビームスプリッタ１７１を介して入射される二個のフォトディテクタ１７２Ａ，１７２Ｂによる検出出力の差分を差動検出器１７３により検出するようになっている。
【００４８】
ここで、上記１／２波長（λ／２）板１１６は、上記差動検出器１７３による検出バランスをとるように、上記基準光Ｓ２２と上記基準面１５５からの反射光Ｓ１２’の干渉光の偏光方向を調整する。
【００４９】
上記信号処理部１８０は、上記第２の光検出器１７０により上記基準光Ｓ２２と上記基準面１５５からの反射光Ｓ１２’の干渉光を検出して得られる干渉信号と、上記第１の光検出器１６０により上記基準光Ｓ２１と上記測定面１５０からの反射光Ｓ１１’の干渉光を検出して得られる干渉信号との時間差に基づいて、光速と測定波長における屈折率から上記基準面１５５までの距離と上記測定面１５０までの距離の差を求める処理を行う。
【００５０】
このレーザ距離計１００において、上記プリズムユニット１３０すなわち台形プリズムの高さをｈとすると、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第１の光検出器１６０の偏光ビームスプリッタ１６１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は３ｈであり、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第２の光検出器１７０の偏光ビームスプリッタ１７１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は３．５ｈである。
【００５１】
これに対し、上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第１の光検出器１６０の偏光ビームスプリッタ１６１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は２ｈであり、上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第２の光検出器１７０の偏光ビームスプリッタ１７１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は２．５ｈである。
【００５２】
すなわち、このレーザ距離計１００では、上記第１、２の光検出器１６０，１７０において偏光ビームスプリッタ１６１，１７２により合波され検出される干渉を発生するまでに、上記プリズムユニット１３０内で測定光Ｓ１と基準光Ｓ２が経験する光学距離の差はそれぞれ１ｈで互いに等しい。したがって、上記プリズムユニット１３０の温度が変化しても、上記第１、２の光検出器１６０，１７０において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行うことができる。
【００５３】
このレーザ距離計１００では、上記基準面１５５までの距離と上記測定面１５０までの距離の差を出力するので、上記測定面１５０と上記基準面１５５を近くに設置することにより、大気の屈折率変化の影響をさらに小さくして測定精度を上げることができる。
【００５４】
なお、上記レーザ距離計１００では、上記第１の光源１１０から出射される測定光Ｓ１と上記第２の光源１２０から出射される基準光Ｓ２を、上記プリズムユニット１３０の上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす二つの面１３１ａ，１３１ｂの他方の面１３１ａと上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす二つの面１３５ａ，１３５ｂの他方の面１３５ａから入射するようにしたが、図３示すように、上記第１の直角プリズム１３２の直角をなす二つの面１３２ａ、１３２ｂの他方の面１３２ａと上記第２の直角プリズム１３３の直角をなす二つの面１３３ａ、１３３ｂの他方の面１３３ａから入射するようにしてもよい。
【００５５】
この場合、図４に示すように、上記第１の台形プリズム１３１及び上記第２の台形プリズム１３５は第１の平行四辺形プリズム１３１Ａ及び第２の平行四辺形プリズム１３５Ａに置き換えた上記プリズムユニット１３０Ａを上記プリズムユニット１３０に替えて用いることができる。
【００５６】
すなわち、図４に示すプリズムユニット１３０Ａは、第１の平行四辺形プリズム１３１Ａ、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の平行四辺形プリズム１３５Ａ、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化した構造の本発明に係る干渉計用プリズムである。
【００５７】
また、上記プリズムユニット１３０Ａを用いる場合、図５に示すように、上記第１の光源１１０から出射される測定光Ｓ１と上記第２の光源１２０から出射される基準光Ｓ２を、上記第１の平行四辺形プリズム１３１Ａ及び平行四辺形プリズム１３５Ａの光路に対して直角をなす面１３１ａと上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす面１３５ａから入射するようにしてもよい。
【００５８】
また、本発明は、例えば図６に示すような構成のレーザ距離計２００に適用される。
【００５９】
このレーザ距離計２００は、測定光Ｓ１を出射する第１の光源２１０と、基準光Ｓ２を出射する第２の光源２２０と、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１と上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が入射されるプリズムユニット２３０と、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット２３０を介して照射される測定面２５０と、上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０を介して照射される基準面２５５と、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１と上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０を介して重ね合わされて入射され、上記測定光Ｓ１と基準光Ｓ２との干渉光を検出する第１の光検出器２６０と、上記測定面２５０に照射された測定光の上記測定面２５０による反射光と上記基準面２５５に照射された基準光の上記基準面２５５による反射光が上記プリズムユニット２３０を介して重ね合わされて入射され、上記測定光の反射光と上記基準光の反射光との干渉光を検出する第２の光検出器２７０と、上記第１の光検出器２６０により検出された干渉信号と上記第２の光検出器２７０より検出された干渉信号の時間差から、光速と測定波長における屈折率から上記基準面２５５までの距離と上記測定面２５０までの距離の差を求める信号処理部２８０とを備える。
【００６０】
上記第１及び第２の光源２１０，２２０は、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するものであって、それぞれ周期的に強度又は位相を変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するための光変調器を備える２台の光源、光周波数コムモード間隔が異なる２台の光周波数コム発生器、或いは、光パルス繰り返し周波数が異なる２台のパルス光源からなる。
【００６１】
上記第１の光源２１０は、偏波保存コリメータ２１１を介して測定光Ｓ１を出射し、また、上記第２の光源２２０は、偏波保存コリメータ２１２を介して基準光Ｓ２を出射する。上記Ｓ偏光の測定光Ｓ１と基準光Ｓ２は、１／２波長（λ／２）板２１３，２１４を介して偏光方向を調整されて上記プリズムユニット２３０に入射される。
【００６２】
このレーザ距離計２００において、上記プリズムユニット２３０は、上述の図２に示したプリズムユニット１３０と同様な構造の台形プリズムであって、図７に示すように、光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面２３１ａ，２３１ｂと光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜２４２Ａが形成され互いに平行な二つの面２３１ｃ，２３１ｄとを有する第１の台形プリズム２３１と、上記第１の台形プリズム２３１の上記ビームスプリッタ膜２４２Ａが形成された面２３１ｄに、上記ビームスプリッタ膜２４２Ａを挟んで斜面２３２ｃが貼り合わされた第１の直角プリズム２３２と、一方の斜面に偏光ビームスプリッタ膜２４３が形成され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３を挟んで斜面２３３ｃ，２３４ｃが貼り合わされた第２の直角プリズム２３３と第３の直角プリズム２３４と、光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面２３５ａ，２３５ｂと光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜２４２Ｂが形成され互いに平行な二つの面２３５ｃ，２３５ｄとを有する第２の台形プリズム２３５と、上記第２の台形プリズム２３５の上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂが形成された面２３５ｄに、上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂを挟んで斜面２３６ｃが貼り合わされた第４の直角プリズム２３６とを備える。
【００６３】
上記第１の台形プリズム２３１の長辺側の面２３１ｃは全反射面２４１Ａとして機能する。同様に、上記第２の台形プリズム２３５の長辺側の面２３５ｃは全反射面２４１Ｂとして機能する。
【００６４】
そして、このプリズムユニット２３０は、上記第１の台形プリズム２３１の光路に対して直角をなす二つの面２３１ａ、２３１ｂの一方の面及び上記第１の直角プリズム２３２の直角をなす二つの面２３２ａ、２３２ｂの一方の面が、上記ビームスプリッタ膜２４２Ａと偏光ビームスプリッタ膜２４３が互いに直角となるように、上記第１の直角プリズム２３２の直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の台形プリズム２３５の光路に対して直角をなす二つの面２３２ａ、２３２ｂの一方の面及び上記第４の直角プリズム２３６の直角をなす二つの面２３６ａ、２３６ｂの一方の面が、上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂと偏光ビームスプリッタ膜２４３が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズム２３６の直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされている。
【００６５】
上記プリズムユニット２３０は、上記第１の台形プリズム２３１、第１の直角プリズム２３２、第２の直角プリズム２３３、第３の直角プリズム２３４、第２の台形プリズム２３５、第４の直角プリズム２３６を貼り合わせて一体化することにより構成した台形プリズムであって、その台形プリズムの上部の面と底部の面に反射防止（ＡＲ）２４４，２４５膜が蒸着されている。
【００６６】
そして、このレーザ距離計２００において、上記第１の光源２１０は、偏波保存コリメータ２１１を介して測定光Ｓ１を出射し、また、上記第２の光源２２０は、偏波保存コリメータ２１２を介して基準光Ｓ２を出射する。上記Ｓ偏光の測定光Ｓ１と基準光Ｓ２は、１／２波長（λ／２）板２１３，２１４を介して偏光方向を調整されて上記プリズムユニット２３０に入射される。
【００６７】
上記プリズムユニット２３０に入射された測定光Ｓ１と基準光Ｓ２は、上記第２の直角プリズム２３３の直角をなす二つの面２３３ａ，２３３ｂの一方の面２３３ａを介して上記偏光ビームスプリッタ膜２４３に入射され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３によりそれぞれ２つの測定光Ｓ１Ｓ，Ｓ１Ｐと基準光Ｓ２Ｓ，Ｓ２Ｐに分岐される。
【００６８】
上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の測定光Ｓ１Ｓは、上記第１の台形プリズム２３１の上記全反射面２４１Ａとして機能する面２３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜２４２Ａに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ａにより上記一方の偏光の測定光Ｓ１Ｓが１：１の比率で２つの測定光Ｓ１１，Ｓ１２に分岐される。
【００６９】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ａにより１：１の比率で２つに分岐された測定光Ｓ１１，Ｓ１２は、一方の測定光Ｓ１１が上記第１の直角プリズム２３２の光路に対して直角をなす面２３２ａを介して出射され、また、他方の測定光Ｓ１２が上記全反射面２４１Ａとして機能する面２３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす面２３１ａを介して出射される。
【００７０】
また、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３を透過した他方の偏光の測定光Ｓ１Ｐは、上記第２の直角プリズム２３３の光路に対して直角をなす面２３３ａから出射され、１／４波長（λ／４）板２１５を介して円偏光の測定光Ｓ１Ｃにされて上記測定面２５０に照射される。
【００７１】
上記測定面２５０により垂直に反射された反射光Ｓ１Ｃ’が、上記１／４波長（λ／４）板２１５を介して上記プリズムユニット２３０の上記偏光ビームスプリッタ膜２４３に戻され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の反射光Ｓ１Ｓ’が上記第２の台形プリズム２３５の上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜２４２Ｂに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ｂにより上記一方の偏光の反射光Ｓ１Ｓ’が１：１の比率で２つの反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’に分岐される。
【００７２】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂにより１：１の比率で２つに分岐された反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’は、一方の反射光Ｓ１１’が上記第４の直角プリズム２３６の光路に対して直角をなす面２３６ａを介して出射されて第２の光検出器２７０に入射され、また、他方の反射光Ｓ１２’が上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第２の台形プリズム２３５の光路に対して直角をなす面２３５ａを介して出射されて上記第２の光検出器２７０に入射される。
【００７３】
上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の基準光Ｓ２Ｓは、上記ビームスプリッタ膜２４２Ａに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ａにより上記一方の偏光の基準光Ｓ２Ｓが１：１の比率で２つの基準光Ｓ２１，Ｓ２２に分岐される。
【００７４】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ａにより１：１の比率で２つに分岐された基準光Ｓ２１，Ｓ２２は、一方の基準光Ｓ２１が上記第１の直角プリズム２３２の光路に対して直角をなす面２３２ａを介して出射されて上記第１の光検出器２６０に入射され、また、他方の基準光Ｓ２２が上記全反射面２４１Ａとして機能する面２３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第１の台形プリズム２３１の光路に対して直角をなす面２３１ａを介して出射されて上記第１の光検出器２６０に入射される。
【００７５】
また、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３を透過した他方の偏光の基準光Ｓ２Ｐは、上記第２の直角プリズム２３３の光路に対して直角をなす面２３３ａから出射され、１／４波長（λ／４）板２１６を介して円偏光の測定光Ｓ２Ｃにされて上記基準面２５５に照射される。
【００７６】
上記基準面２５５により垂直に反射された反射光Ｓ２Ｃ’が、上記１／４波長（λ／４）板２１６を介して上記プリズムユニット２３０の上記偏光ビームスプリッタ膜２４３に戻され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の反射光Ｓ２Ｓ’が上記第２の台形プリズム２３５の上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜２４２Ｂに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ｂにより上記一方の偏光の反射光Ｓ２Ｓ’が１：１の比率で２つの反射光Ｓ２１’，Ｓ２２’に分岐される。
【００７７】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂにより１：１の比率で２つに分岐された反射光Ｓ２１’，Ｓ２２’は、一方の反射光Ｓ２１’が上記第４の直角プリズム２３６の光路に対して直角をなす面２３６ａを介して出射されて第２の光検出器２７０に入射され、また、他方の反射光Ｓ２２’が上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第２の台形プリズム２３５の光路に対して直角をなす面２３５ａを介して出射されて上記第２の光検出器２７０に入射される。
【００７８】
上記第１の光検出器２６０は、上記測定光Ｓ１と上記基準光Ｓ２との干渉光を検出するものであって、上記プリズムユニット２３０の第１の台形プリズム２３１に形成されているビームスプリッタ膜２４２Ａにおいて重ね合わされて２つに分岐された測定光Ｓ１１，Ｓ１２と基準光Ｓ２１，Ｓ２２との各干渉光を二個のフォトディテクタ２６１Ａ，２６１Ｂにより検出し、その差分を差動検出器２６２により検出するようになっている。
【００７９】
また、上記第２の光検出器２７０は、上記測定面２５０からの反射光Ｓ１Ｃ’と上記基準面２５５からの反射光Ｓ２Ｃ’の干渉光を検出するものであって、上記プリズムユニット２３０の第２の台形プリズム２３５に形成されているビームスプリッタ膜２４２Ｂにおいて重ね合わされてそれぞれ２つに分岐された反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’と反射光Ｓ２１’，Ｓ２２’との各干渉光を二個のフォトディテクタ２７１Ａ，２７１Ｂにより検出し、その差分を差動検出器２７２により検出するようになっている。
【００８０】
上記信号処理部２８０は、上記第１の光検出器２６０により上記測定光Ｓ１と上記基準光Ｓ２との干渉光を検出して得られる干渉信号の時間差と、上記第２の光検出器２７０により上記測定面２５０からの反射光Ｓ１Ｃ’と上記基準面２５５からの反射光Ｓ２Ｃ’の干渉光を検出して得られる干渉信号の時間差に基づいて、光速と測定波長における屈折率から上記基準面２５５までの距離と上記測定面２５０までの距離の差を求める処理を行う。
【００８１】
このレーザ距離計２００では、上記プリズムユニット２３０すなわち台形プリズムの高さをｈとすると、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第１の光検出器２６０に入射されるまでに上記プリズムユニット２３０内を伝搬する光学距離は、測定光Ｓ１１が２ｈ、測定光Ｓ１２が２．５ｈであり、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第２の光検出器２７０に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は、反射光Ｓ１１’が３ｈ、反射光Ｓ１２’が３．５ｈである。
【００８２】
これに対し、上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第１の光検出器２６０に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は、基準光Ｓ２１が１．５ｈ、基準光Ｓ２２が２ｈであり、上記第２の光源２１０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第２の光検出器２７０に入射されるまでに上記プリズムユニット２３０内を伝搬する光学距離は、反射光Ｓ２１’が２ｈ、反射光Ｓ２２’が２．５ｈである。
【００８３】
すなわち、このレーザ距離計２００では、上記第１、２の光検出器２６０，２７０において干渉光を検出するまでに、上記プリズムユニット２３０内で測定光Ｓ１と基準光Ｓ２が経験する光学距離の差はそれぞれ１ｈで互いに等しい。
【００８４】
したがって、このレーザ距離計２００では、上記プリズムユニット２３０の温度が変化しても、上記第１、２の光検出器２６０，２７０において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行うことができる。
【００８５】
このレーザ距離計２００では、上記基準面２５５までの距離と上記測定面２５０までの距離の差を出力するので、上記測定面２５０と上記基準面２５５を近くに設置することにより、大気の屈折率変化の影響をさらに小さくして測定精度を上げることができる。
【００８６】
なお、このレーザ距離計２００においても、上記第２の直角プリズム２３３及び第３の直角プリズム２３４の各斜面２３３ｃ、２３４ｃに挟まれた上記偏光ビームスプリッタ膜２４３は、ビームスプリッタ膜に置き換えることができる。この場合、光損失は増えるが上記１／４波長（λ／４）板２１５，２１６は不要になる。
【００８７】
ここで、上述の実施の形態におけるレーザ距離計１００（２００）では、上記第１及び第２の光源１１０（２１０），１２０（２２０）は、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するものとしたが、本発明はレーザ変位計に適用することもでき、この場合には、基準光Ｓ２に無変調の波長安定化光源を用いることができる。レーザ変位計において、測定光には基準光と同じものを用いるか、基準光から一定の周波数をシフトした光を用いる。
【００８８】
この場合でも、本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計を用いることにより、「基準面までの距離と測定面までの距離の差」が実際の光路の差であることがメリットになる。
【００８９】
すなわち、変位計では距離の変化しか測定しないが、本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計を用いることにより、測定面と基準面を一致させたときの距離を０と定義することができる。したがって、大気の屈折率変動を補正する際にも、測定面と基準面を一致させたときの距離を０と定義することで、不明な距離（dead path）が生じない。通常の干渉計、例えば図８のような干渉計を変位計に用いても、基準光と測定光が同方向に出ていないので、このようなことはできない。
【００９０】
本発明に係る光学式計測装置では、第１の光検出器により検出された干渉信号と第２の光検出器により検出された干渉信号から信号処理部により変位、距離又は分布などの計測値を求めることができ、測定光と基準光が第１、２の光検出器において各干渉光として検出されるまでにプリズムユニット内で経験する光学距離の差はそれぞれ互いに等しく、上記プリズムユニットの温度が変化しても、上記第１、２の光検出器において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行得ことができる。
【００９１】
本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計は、上述の如きレーザ距離計以外にも、例えば光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）の干渉計にとしても使用することができる。この干渉計用プリズムを備える干渉計を用いることにより、ＯＣＴの工業応用における精度を向上することができる。
【００９２】
光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）に本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計を用いる際には、Time domain ＯＣＴ、Spectral domain ＯＣＴ、Fourier domain ＯＣＴで様々なコヒーレンス（干渉性）の異なる光源が用いられる。また、Time domain ＯＣＴとSpectral domain ＯＣＴでは基準光に白色光源、測定光に基準光を分岐し相対的な遅延時間を調整した光が用いられる。さらに、Fourier domain ＯＣＴでは基準光にＳＳ光源、測定光に基準光を分岐し相対的な遅延時間を調整した光が用いられる。また、Spectral domain ＯＣＴでは、光検出器に分光器を用いることになる。
【００９３】
ここで、１点の距離だけを算出する上記レーザ距離計１００，２００では、上記レーザ距離計１００における第２の光検出器１７０により検出された干渉信号、また、上記レーザ距離計２００における第１の光検出器２７０により検出された干渉信号は、基準面を明確にする役割を果たしている。
【００９４】
本発明をＯＣＴに適用する場合、２つの光検出器により検出される各干渉信号のちの一方の干渉信号は、基準面を明確にする役割だけでなく別も役割も果たす。
【００９５】
すなわち、ＯＣＴの場合には、深さ方向の反射点の分布を示すことが重要な応用であるが、一点から反射してきた光であっても、それを距離に対する反射点の分布に置きなおすと（点像広がり関数）、分布の幅が理論限界より広がることがある。これは干渉するまでに測定光と基準光の経験してきた媒質の分散の違いに起因する。
【００９６】
しかしながら、本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計では、第１の光検出器により検出される干渉信号と、第２の光検出器により検出される干渉信号は同じ媒質の分散を経験しているので、本発明をＯＣＴに適用することにより、第１の光検出器により検出された干渉信号から測定光と基準光の経験してきた媒質の分散の違いをリアルタイムに算出することが可能になる。
【００９７】
さらに、この結果を用いて第２の光検出器により検出された干渉信号の分散をリアルタイムで補正する計算処理が可能になる。
【００９８】
これにより、より明瞭度の高いＯＣＴ画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００，２００ レーザ距離計、
１１０，２１０ 第１の光源、
１１１，１１２，２１１，２１２ 偏波保存コリメータ、
１１３，１１４，２１５，２１６ １／４波長（λ／４）板、
１１５，１１６，２１３，２１４ １／２波長（λ／２）板、
１２０，２２０ 第２の光源、
１３０，１３０Ａ，２３０ プリズムユニット、
１３１，２３１ 第１の台形プリズム、
１３１Ａ 第１の平行四辺形プリズム、
１３２，２３２ 第１の直角プリズム、
１３３，２３３ 第２の直角プリズム、
１３４，２３４ 第３の直角プリズム、
１３５，２３５ 第２の台形プリズム、
１３５Ａ 第２の平行四辺形プリズム、
１３６，２３６ 第４の直角プリズム、
１４１Ａ，１４１Ｂ，２４１Ａ，２４１Ｂ 全反射面、
１４２Ａ，１４２Ｂ，２４２Ａ，２４２Ｂ ビームスプリッタ膜、
１４３， 偏光ビームスプリッタ膜、
１４４，１４５，２４４，２４５， 反射防止（ＡＲ）膜、
１５０，２５０ 測定面、
１５５，２５５ 基準面、
１６０，２６０ 第１の光検出器、
１６１，１７１ 偏光ビームスプリッタ
１６２Ａ，１６２Ｂ，２６１Ａ，２６１Ｂ，２７１Ａ，２７１Ｂ フォトディテクタ、
１６３，１７３，２６２，２７２ 差動検出器、
１７０，２７０ 第２の光検出器、
１８０，２８０ 信号処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準面に照射した基準光の該基準面による反射光と測定面に照射した測定光の該測定面による反射光との干渉光を検出して、上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求める距離計など、干渉計を用いた光学式計測装置及びその干渉計用プリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、精密なポイントの距離計測が可能なアクティブ式距離計測方法として、レーザ光を利用する光学原理による距離計測が知られている。レーザ光を用いて対象物体までの距離を測定するレーザ距離計ではレーザ光の発射時刻と、測定対象に当たり反射してきたレーザ光を受光素子にて検出した時刻との差に基づいて、測定対象物までの距離が算出される。また、例えば、半導体レーザの駆動電流に三角波等の変調をかけ、対象物での反射光を半導体レーザ素子の中に埋め込まれたフォトダイオードを使用して受光し、フォトダイオード出力電流に現れた鋸歯状波の主波数から距離情報を得ている。
【０００３】
本件発明者等は、長い距離を高い精度でしかも短時間に測定することが可能な距離計として、図８に示すような構成の距離計を先に提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この距離計では、第１の光源１から出射された基準光Ｓ１と、第２の光源２から出射され測定光Ｓ２と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１で偏光方向を直交した状態で重ねあわされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２により反射光と透過光に２分岐される。
【０００５】
そして、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２により２分岐された反射光が偏光子１３を介して基準光検出器３に入射され、上記反射光に含まれる基準光Ｓ１と測定光Ｓ２の干渉光Ｓ３を上記基準光検出器３により検出して得られる干渉信号と、透過光に含まれる基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４により分離され、基準光Ｓ１が基準面４に照射されて反射され、また、測定光Ｓ２が測定面５に照射されて反射されて、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４により重ねあわされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２による反射光として偏光子１５を介して測定光検出器６に入射され、上記反射光に含まれる基準光Ｓ１と測定光Ｓ２の干渉光Ｓ４を上記測定光検出器６により検出して得られる干渉信号との時間差に基づいて、信号処理部７により光速と測定波長における屈折率から上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求めることができる。
【０００６】
また、光コムを用いた干渉計は微弱な光反射であっても高精度の絶対距離計測が可能な距離測定が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本件発明者等が先に提案している距離計の光学系では、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ経路を通るため、基準面４と測定面５間の距離を測定する上で、途中の経路の変化の影響が除去できる利点ある。特に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）やビームスプリッタ（ＢＳ）を構成する以上使わないわけにはいかないガラスなどの温度で屈折率が大きく変化する媒質の影響はなくなるメリットは大きい。
【０００９】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）や途中の経路の偏光状態が完全ではないために、測定面５に向かう測定光Ｓ２に基準光Ｓ１が混じる問題点があった。あるいは基準面４に向かう基準光Ｓ１に測定光Ｓ２が混じる問題点があった。そのため、測定光検出器６では測定光Ｓ２が戻らなくても不要な光の干渉（ゴースト）が検出され、測定面５からの反射光が弱い時その問題点が大きくなる。これが測定誤差の要因の一つとなっていた。
【００１０】
上記距離計におけるゴーストは、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ経路を通ることに起因して発生するが、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ経路を通ることにより、その経路の屈折率が大きく変化するガラスなどの媒質の影響はなくなるメリットは大きい。しかし、違う経路であっても、基準光Ｓ１と測定光Ｓ２が同じ温度の同じ媒質を同じ距離伝搬するならば、その媒質の影響は小さくすることができる。
【００１１】
そのような光学系を構成する方法はいくつもあると考えられるが、調整機構が少なく、小型で、平面的に作ることのできる光学系を構成となると限られる。
【００１２】
光コムを用いた干渉計は微弱な光反射であっても高精度の絶対距離計測が可能な距離測定が可能である。
【００１３】
しかしながら、従来の干渉計では偏光素子の不完全性に起因するゴーストが発生してしまう問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行うことのできる光学式計測装置及びその干渉計用プリズムを提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る光学式計測装置は、それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面及び基準面と、上記基準面に照射された測定光の上記基準面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記基準面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第２の光検出器と、上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を求める信号処理部とを備え、上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光を上記第１の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜を介して出射して上記測定面及び基準面に照射し、上記第２の光源から出射された基準光を上記第２の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記測定面と基準面により反射された各反射光と、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜において重ね合わせて出射して上記第１の光検出器と第２の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光学式計測装置は、それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面と、上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して照射される基準面と、上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光と基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記基準面に照射された基準光の上記基準面による反射光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光の反射光と上記基準光の反射光との干渉光を検出する第２の光検出器と、上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を信号処理部とを備え、上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光をそれぞれ上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜により２つに分岐させ、上記測定光と基準光を出射して上記測定面と上記基準面に照射し、上記測定面と上記基準面による各反射光を上記第２の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光の反射と基準光の反射を重ね合わせて出射して上記第２の光検出器に入射させるとともに、上記第１の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光と基準光を重ね合わせて出射して上記第１の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光学式計測装置において、上記プリズムユニットの上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜とすることができる。
【００１９】
本発明に係る干渉計用プリズムは、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る干渉計用プリズムにおいて、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、第１の光検出器により検出された干渉信号と第２の光検出器により検出された干渉信号から信号処理部により変位、距離又は分布などの計測値を求めることができ、測定光と基準光が第１、２の光検出器において各干渉光として検出されるまでにプリズムユニット内で経験する光学距離の差はそれぞれ互いに等しく、上記プリズムユニットの温度が変化しても、上記第１、２の光検出器において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行得ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用したレーザ距離計の構成例を示すブロック図である。
【図２】上記レーザ距離計に備えられたプリズムユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】上記レーザ距離計におけるプリズムユニットへの測定光と基準光の他の入射例を模式的に示す平面図である。
【図４】上記レーザ距離計に備えられるプリズムユニットの他の構成例を模式的に示す平面図である。
【図５】上記レーザ距離計におけるプリズムユニットへの測定光と基準光の他の入射例を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明を適用したレーザ距離計の他の構成例を示すブロック図である。
【図７】上記他の構成例のレーザ距離計に備えられたプリズムユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【図８】本件発明者等が先に提案している距離計の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００２４】
本発明は、例えば図１に示すような構成のレーザ距離計１００に適用される。
【００２５】
このレーザ距離計１００は、測定光Ｓ１を出射する第１の光源１１０と、基準光Ｓ２を出射する第２の光源１２０と、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１と上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が入射されるプリズムユニット１３０と、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット１３０を介して照射される測定面１５０及び基準面１５５と、上記測定面１５０に照射された測定光の上記測定面１５０による反射光と上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０を介して重ね合わされて入射され、上記測定面１５０による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第１の光検出器１６０と、上記基準面１５５に照射された測定光の上記基準面１５５による反射光と上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０を介して重ね合わされて入射され、上記基準面１５５による反射光と上記基準光Ｓ２との干渉光を検出する第２の光検出器１７０と、上記第１の光検出器１６０により検出された干渉信号と上記第２の光検出器１７０により検出された干渉信号の時間差に基づいて、光速と測定波長における屈折率から上記基準面１５５までの距離と上記測定面１５０までの距離の差を求める信号処理部１８０とを備える。
【００２６】
上記第１及び第２の光源１１０，１２０は、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するものであって、それぞれ周期的に強度又は位相を変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するための光変調器を備える２台の光源、光周波数コムモード間隔が異なる２台の光周波数コム発生器、或いは、光パルス繰り返し周波数が異なる２台のパルス光源からなる。
【００２７】
上記第１の光源１１０は、偏波保存コリメータ１１１を介してＳ偏光の測定光Ｓ１を上記プリズムユニット１３０に入射する。また、上記第２の光源１２０は、偏波保存コリメータ１１２を介してＳ偏光の基準光Ｓ２を上記プリズムユニット１３０に入射する。
【００２８】
このレーザ距離計１００において、上記プリズムユニット１３０は、図２に示すように、第１の台形プリズム１３１、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の台形プリズム１３５、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化した構造の本発明に係る干渉計用プリズムである。
【００２９】
第１の台形プリズム１３１は、それぞれ光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面１３１ａ，１３１ｂと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜１４２Ａが形成され互いに平行な二つの面１３１ｃ，１３１ｄを有する。
【００３０】
同様に、第２の台形プリズム１３５は、それぞれ光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面１３５ａ，１３５ｂと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜１４２Ｂが形成され互いに平行な二つの面１３５ｃ，１３５ｄを有する。
【００３１】
上記第１の台形プリズム１３１と第２の台形プリズム１３５は、平行度５秒以内の精度で研磨仕上げされた同一の光学ガラス基板を２分割してそれぞれ台形状のプリズムに加工したものである。
【００３２】
上記第１の台形プリズム１３１の互いに平行な二つの面１３１ｃ，１３１ｄには、ビームスプリッタ膜１４２Ａが短辺側の面１３１ｄに蒸着されている。長辺側の面１３１ｃは全反射面１４１Ａとして機能する。同様に、上記第２の台形プリズム１３５の互いに平行な二つの面１３５ｃ，１３５ｄには、ビームスプリッタ膜１４２Ｂが短辺側の面１３５ｄに蒸着されている。長辺側の面１３５ｃは全反射面１４１Ｂとして機能する。
【００３３】
そして、上記第１の台形プリズム１３１は、ビームスプリッタ膜１４２Ａが形成された面１３１ｄが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ａを挟んで上記第１の直角プリズム１３２の斜面１３２ｃに貼り合わされて、上記第１の直角プリズム１３２とともに直角プリズムを構成している。同様に、上記第２の台形プリズム１３５は、ビームスプリッタ膜１４２Ｂが形成された面１３５ｄが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂを挟んで上記第４の直角プリズム１３６の斜面１３６ｃに貼り合わされて、上記第４の直角プリズム１３６とともに直角プリズムを構成している。
【００３４】
第２の直角プリズム１３３及び第３の直角プリズム１３４は、上記第１の直角プリズム１３２及び第４の直角プリズム１３６の２倍の大きさの直角二等辺三角柱形状に形成され、上記第２の直角プリズム１３３及び第３の直角プリズム１３４の各斜面１３３ｃ、１３４ｃの一方の面に偏光ビームスプリッタ膜１４３が蒸着されており、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３を挟んで各斜面１３３ｃ、１３４ｃが貼り合わされている。
【００３５】
そして、上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす二つの面１３１ａ，１３１ｂの一方の面１３１ｂ及び上記第１の直角プリズム１３２の直角をなす二つの面１３２ａ、１３２ｂの一方の面１３２ｂが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ａと偏光ビームスプリッタ膜１４３が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズム１３３の直角をなす二つの面１３３ａ，１３３ｂの一方の面３３ｂに貼り合わされるとともに、上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす二つの面１３５ａ，１３５ｂの一方の面１３５ｂ及び上記第４の直角プリズム１３６の直角をなす二つの面１３６ａ、１３６ｂの一方の面１３６ｂが、上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂと偏光ビームスプリッタ膜１４３が互いに直角をなすように、上記第３の直角プリズム１３４の直角をなす二つの面１３４ａ，１３４ｂの一方の面１３４ｂに貼り合わされている。
【００３６】
上記プリズムユニット１３０は、上記第１の台形プリズム１３１、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の台形プリズム１３５、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化することにより構成した台形プリズムであって、その台形プリズムの上部の面と底部の面に反射防止（ＡＲ）膜１４４，１４５が蒸着されている。
【００３７】
そして、このレーザ距離計１００において、上記プリズムユニット１３では、上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす面１３１ａに上記第１の光源１１０から偏波保存コリメータ１１１を介して入射されるＳ偏光の測定光Ｓ１が、全反射面１４１Ａとして機能する面１３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜１４２Ａに入射され、このビームスプリッタ膜１４２Ａにより上記Ｓ偏光の測定光Ｓ１が１：１の比率で２つの測定光Ｓ１１，Ｓ１２に分岐される。
【００３８】
上記ビームスプリッタ膜１４２Ａにより１：１の比率で２つに分岐されたＳ偏光の測定光Ｓ１は、一方の測定光Ｓ１１が偏光ビームスプリッタ膜１４３に直接入射され、また、他方の測定光Ｓ１２が上記全反射面１４１Ａとして機能する面１３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射される。
【００３９】
上記第１の台形プリズム１３１の上記全反射面１４１Ａとして機能する面１３１ｃと上記ビームスプリッタ膜４２Ａの形成された面１３１ｄは、平行度５秒以内の精度で研磨仕上げされているので、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射されるＳ偏光の測定光Ｓ１１，Ｓ１２は、１０秒以内で平行となり、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３により反射されて上記第２の直角プリズム３３の光路に対して直角をなす面１３３ａから出射され、１／４波長（λ／４）板１１３，１１４により円偏光にされて上記測定面１５０及び基準面１５５に照射される。
【００４０】
上記測定面１５０及び基準面１５５により垂直に反射された測定光Ｓ１１，Ｓ１２の反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’は、上記１／４波長（λ／４）板１１３，１１４を介することによりＰ偏光となって上記プリズムユニット１３０の上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に戻され、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３を透過して上記第３の直角プリズム１３４の光路に対して直角をなす面１３４ａから出射される。なお、上記１／４波長（λ／４）板１１３，１１４は、ファラデーローテータに置き換えることができる。
【００４１】
また、上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす面１３５ａに上記第２の光源１２０から偏波保存コリメータ１１１を介して入射されるＳ偏光の基準光Ｓ２が、全反射面１４１Ｂとして機能する面１３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜１４２Ｂに入射され、このビームスプリッタ膜１４２Ｂにより上記Ｓ偏光の基準光Ｓ２が１：１の比率で２つの基準光Ｓ２１，Ｓ２２に分岐される。
【００４２】
上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂにより１：１の比率で２つに分岐されたＳ偏光の基準光Ｓ２は、一方の基準光Ｓ２１が偏光ビームスプリッタ膜１４３に直接入射され、また、他方の基準光Ｓ２２が上記全反射面１４１Ｂとして機能する面１３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射される。
【００４３】
上記第２の台形プリズム１３５の上記全反射面１４１Ｂとして機能する面１３５ｃと上記ビームスプリッタ膜１４２Ｂの形成された面１３５ｄは、平行度５秒以内の精度で研磨仕上げされているので、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射されるＳ偏光の基準光Ｓ２１，Ｓ２２は、１０秒以内で平行となっている。
【００４４】
上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に入射されたＳ偏光の基準光Ｓ２１，Ｓ２２は、上記偏光ビームスプリッタ膜１４３により反射され、上記測定面１５０及び基準面１５５により垂直に反射されて上記１／４波長（λ／４）板１１３，１１４を介して上記第１の台形プリズム１３１の上記偏光ビームスプリッタ膜１４３に戻ってきた上記測定光Ｓ１１，Ｓ１２の反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’と重ね合わされて上記第３の直角プリズム１３４の光路に対して直角をなす面１３４ａから出射され、１／２波長（λ／２）板１１５，１１６により偏光方向が調整されて上記第１の光検出器１６０と第２の光検出器１７０に入射される。
【００４５】
上記第１の光検出器１６０は、上記基準光Ｓ２１と上記測定面１５０からの反射光Ｓ１１’の干渉光を検出するものであって、上記１／２波長（λ／２）板１１５により偏光方向が調整された上記基準光Ｓ２１と反射光Ｓ１１’の干渉光が偏光ビームスプリッタ１６１を介して入射される二個のフォトディテクタ１６２Ａ，１６２Ｂによる検出出力の差分を差動検出器１６３により検出するようになっている。
【００４６】
ここで、上記１／２波長（λ／２）板１１５は、上記差動検出器１６３による検出バランスをとるように、上記基準光Ｓ２１と上記測定面１５０からの反射光Ｓ１１’の干渉光の偏光方向を調整する。
【００４７】
また、上記第２の光検出器１７０は、上記基準光Ｓ２２と上記基準面１５５からの反射光Ｓ１２’の干渉光を検出するものであって、上記１／２波長（λ／２）板１１６により偏光方向が調整された上記基準光Ｓ２２と反射光Ｓ１２’の干渉光が偏光ビームスプリッタ１７１を介して入射される二個のフォトディテクタ１７２Ａ，１７２Ｂによる検出出力の差分を差動検出器１７３により検出するようになっている。
【００４８】
ここで、上記１／２波長（λ／２）板１１６は、上記差動検出器１７３による検出バランスをとるように、上記基準光Ｓ２２と上記基準面１５５からの反射光Ｓ１２’の干渉光の偏光方向を調整する。
【００４９】
上記信号処理部１８０は、上記第２の光検出器１７０により上記基準光Ｓ２２と上記基準面１５５からの反射光Ｓ１２’の干渉光を検出して得られる干渉信号と、上記第１の光検出器１６０により上記基準光Ｓ２１と上記測定面１５０からの反射光Ｓ１１’の干渉光を検出して得られる干渉信号との時間差に基づいて、光速と測定波長における屈折率から上記基準面１５５までの距離と上記測定面１５０までの距離の差を求める処理を行う。
【００５０】
このレーザ距離計１００において、上記プリズムユニット１３０すなわち台形プリズムの高さをｈとすると、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第１の光検出器１６０の偏光ビームスプリッタ１６１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は３ｈであり、上記第１の光源１１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第２の光検出器１７０の偏光ビームスプリッタ１７１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は３．５ｈである。
【００５１】
これに対し、上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第１の光検出器１６０の偏光ビームスプリッタ１６１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は２ｈであり、上記第２の光源１２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット１３０に入射し、上記第２の光検出器１７０の偏光ビームスプリッタ１７１に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は２．５ｈである。
【００５２】
すなわち、このレーザ距離計１００では、上記第１、２の光検出器１６０，１７０において偏光ビームスプリッタ１６１，１７２により合波され検出される干渉を発生するまでに、上記プリズムユニット１３０内で測定光Ｓ１と基準光Ｓ２が経験する光学距離の差はそれぞれ１ｈで互いに等しい。したがって、上記プリズムユニット１３０の温度が変化しても、上記第１、２の光検出器１６０，１７０において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行うことができる。
【００５３】
このレーザ距離計１００では、上記基準面１５５までの距離と上記測定面１５０までの距離の差を出力するので、上記測定面１５０と上記基準面１５５を近くに設置することにより、大気の屈折率変化の影響をさらに小さくして測定精度を上げることができる。
【００５４】
なお、上記レーザ距離計１００では、上記第１の光源１１０から出射される測定光Ｓ１と上記第２の光源１２０から出射される基準光Ｓ２を、上記プリズムユニット１３０の上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす二つの面１３１ａ，１３１ｂの他方の面１３１ａと上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす二つの面１３５ａ，１３５ｂの他方の面１３５ａから入射するようにしたが、図３示すように、上記第１の直角プリズム１３２の直角をなす二つの面１３２ａ、１３２ｂの他方の面１３２ａと上記第２の直角プリズム１３３の直角をなす二つの面１３３ａ、１３３ｂの他方の面１３３ａから入射するようにしてもよい。
【００５５】
この場合、図４に示すように、上記第１の台形プリズム１３１及び上記第２の台形プリズム１３５は第１の平行四辺形プリズム１３１Ａ及び第２の平行四辺形プリズム１３５Ａに置き換えた上記プリズムユニット１３０Ａを上記プリズムユニット１３０に替えて用いることができる。
【００５６】
すなわち、図４に示すプリズムユニット１３０Ａは、第１の平行四辺形プリズム１３１Ａ、第１の直角プリズム１３２、第２の直角プリズム１３３、第３の直角プリズム１３４、第２の平行四辺形プリズム１３５Ａ、第４の直角プリズム１３６を貼り合わせて一体化した構造の本発明に係る干渉計用プリズムである。
【００５７】
また、上記プリズムユニット１３０Ａを用いる場合、図５に示すように、上記第１の光源１１０から出射される測定光Ｓ１と上記第２の光源１２０から出射される基準光Ｓ２を、上記第１の平行四辺形プリズム１３１Ａ及び平行四辺形プリズム１３５Ａの光路に対して直角をなす面１３１ａと上記第２の台形プリズム１３５の光路に対して直角をなす面１３５ａから入射するようにしてもよい。
【００５８】
また、本発明は、例えば図６に示すような構成のレーザ距離計２００に適用される。
【００５９】
このレーザ距離計２００は、測定光Ｓ１を出射する第１の光源２１０と、基準光Ｓ２を出射する第２の光源２２０と、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１と上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が入射されるプリズムユニット２３０と、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット２３０を介して照射される測定面２５０と、上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０を介して照射される基準面２５５と、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１と上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０を介して重ね合わされて入射され、上記測定光Ｓ１と基準光Ｓ２との干渉光を検出する第１の光検出器２６０と、上記測定面２５０に照射された測定光の上記測定面２５０による反射光と上記基準面２５５に照射された基準光の上記基準面２５５による反射光が上記プリズムユニット２３０を介して重ね合わされて入射され、上記測定光の反射光と上記基準光の反射光との干渉光を検出する第２の光検出器２７０と、上記第１の光検出器２６０により検出された干渉信号と上記第２の光検出器２７０より検出された干渉信号の時間差から、光速と測定波長における屈折率から上記基準面２５５までの距離と上記測定面２５０までの距離の差を求める信号処理部２８０とを備える。
【００６０】
上記第１及び第２の光源２１０，２２０は、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するものであって、それぞれ周期的に強度又は位相を変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するための光変調器を備える２台の光源、光周波数コムモード間隔が異なる２台の光周波数コム発生器、或いは、光パルス繰り返し周波数が異なる２台のパルス光源からなる。
【００６１】
上記第１の光源２１０は、偏波保存コリメータ２１１を介して測定光Ｓ１を出射し、また、上記第２の光源２２０は、偏波保存コリメータ２１２を介して基準光Ｓ２を出射する。上記Ｓ偏光の測定光Ｓ１と基準光Ｓ２は、１／２波長（λ／２）板２１３，２１４を介して偏光方向を調整されて上記プリズムユニット２３０に入射される。
【００６２】
このレーザ距離計２００において、上記プリズムユニット２３０は、上述の図２に示したプリズムユニット１３０と同様な構造の台形プリズムであって、図７に示すように、光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面２３１ａ，２３１ｂと光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜２４２Ａが形成され互いに平行な二つの面２３１ｃ，２３１ｄとを有する第１の台形プリズム２３１と、上記第１の台形プリズム２３１の上記ビームスプリッタ膜２４２Ａが形成された面２３１ｄに、上記ビームスプリッタ膜２４２Ａを挟んで斜面２３２ｃが貼り合わされた第１の直角プリズム２３２と、一方の斜面に偏光ビームスプリッタ膜２４３が形成され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３を挟んで斜面２３３ｃ，２３４ｃが貼り合わされた第２の直角プリズム２３３と第３の直角プリズム２３４と、光路に対して直角をなし互いに直角をなす二つの面２３５ａ，２３５ｂと光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜２４２Ｂが形成され互いに平行な二つの面２３５ｃ，２３５ｄとを有する第２の台形プリズム２３５と、上記第２の台形プリズム２３５の上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂが形成された面２３５ｄに、上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂを挟んで斜面２３６ｃが貼り合わされた第４の直角プリズム２３６とを備える。
【００６３】
上記第１の台形プリズム２３１の長辺側の面２３１ｃは全反射面２４１Ａとして機能する。同様に、上記第２の台形プリズム２３５の長辺側の面２３５ｃは全反射面２４１Ｂとして機能する。
【００６４】
そして、このプリズムユニット２３０は、上記第１の台形プリズム２３１の光路に対して直角をなす二つの面２３１ａ、２３１ｂの一方の面及び上記第１の直角プリズム２３２の直角をなす二つの面２３２ａ、２３２ｂの一方の面が、上記ビームスプリッタ膜２４２Ａと偏光ビームスプリッタ膜２４３が互いに直角となるように、上記第１の直角プリズム２３２の直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の台形プリズム２３５の光路に対して直角をなす二つの面２３２ａ、２３２ｂの一方の面及び上記第４の直角プリズム２３６の直角をなす二つの面２３６ａ、２３６ｂの一方の面が、上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂと偏光ビームスプリッタ膜２４３が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズム２３６の直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされている。
【００６５】
上記プリズムユニット２３０は、上記第１の台形プリズム２３１、第１の直角プリズム２３２、第２の直角プリズム２３３、第３の直角プリズム２３４、第２の台形プリズム２３５、第４の直角プリズム２３６を貼り合わせて一体化することにより構成した台形プリズムであって、その台形プリズムの上部の面と底部の面に反射防止（ＡＲ）２４４，２４５膜が蒸着されている。
【００６６】
そして、このレーザ距離計２００において、上記第１の光源２１０は、偏波保存コリメータ２１１を介して測定光Ｓ１を出射し、また、上記第２の光源２２０は、偏波保存コリメータ２１２を介して基準光Ｓ２を出射する。上記Ｓ偏光の測定光Ｓ１と基準光Ｓ２は、１／２波長（λ／２）板２１３，２１４を介して偏光方向を調整されて上記プリズムユニット２３０に入射される。
【００６７】
上記プリズムユニット２３０に入射された測定光Ｓ１と基準光Ｓ２は、上記第２の直角プリズム２３３の直角をなす二つの面２３３ａ，２３３ｂの一方の面２３３ａを介して上記偏光ビームスプリッタ膜２４３に入射され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３によりそれぞれ２つの測定光Ｓ１Ｓ，Ｓ１Ｐと基準光Ｓ２Ｓ，Ｓ２Ｐに分岐される。
【００６８】
上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の測定光Ｓ１Ｓは、上記第１の台形プリズム２３１の上記全反射面２４１Ａとして機能する面２３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜２４２Ａに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ａにより上記一方の偏光の測定光Ｓ１Ｓが１：１の比率で２つの測定光Ｓ１１，Ｓ１２に分岐される。
【００６９】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ａにより１：１の比率で２つに分岐された測定光Ｓ１１，Ｓ１２は、一方の測定光Ｓ１１が上記第１の直角プリズム２３２の光路に対して直角をなす面２３２ａを介して出射され、また、他方の測定光Ｓ１２が上記全反射面２４１Ａとして機能する面２３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第１の台形プリズム１３１の光路に対して直角をなす面２３１ａを介して出射される。
【００７０】
また、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３を透過した他方の偏光の測定光Ｓ１Ｐは、上記第２の直角プリズム２３３の光路に対して直角をなす面２３３ａから出射され、１／４波長（λ／４）板２１５を介して円偏光の測定光Ｓ１Ｃにされて上記測定面２５０に照射される。
【００７１】
上記測定面２５０により垂直に反射された反射光Ｓ１Ｃ’が、上記１／４波長（λ／４）板２１５を介して上記プリズムユニット２３０の上記偏光ビームスプリッタ膜２４３に戻され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の反射光Ｓ１Ｓ’が上記第２の台形プリズム２３５の上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜２４２Ｂに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ｂにより上記一方の偏光の反射光Ｓ１Ｓ’が１：１の比率で２つの反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’に分岐される。
【００７２】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂにより１：１の比率で２つに分岐された反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’は、一方の反射光Ｓ１１’が上記第４の直角プリズム２３６の光路に対して直角をなす面２３６ａを介して出射されて第２の光検出器２７０に入射され、また、他方の反射光Ｓ１２’が上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第２の台形プリズム２３５の光路に対して直角をなす面２３５ａを介して出射されて上記第２の光検出器２７０に入射される。
【００７３】
上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の基準光Ｓ２Ｓは、上記ビームスプリッタ膜２４２Ａに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ａにより上記一方の偏光の基準光Ｓ２Ｓが１：１の比率で２つの基準光Ｓ２１，Ｓ２２に分岐される。
【００７４】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ａにより１：１の比率で２つに分岐された基準光Ｓ２１，Ｓ２２は、一方の基準光Ｓ２１が上記第１の直角プリズム２３２の光路に対して直角をなす面２３２ａを介して出射されて上記第１の光検出器２６０に入射され、また、他方の基準光Ｓ２２が上記全反射面２４１Ａとして機能する面２３１ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第１の台形プリズム２３１の光路に対して直角をなす面２３１ａを介して出射されて上記第１の光検出器２６０に入射される。
【００７５】
また、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３を透過した他方の偏光の基準光Ｓ２Ｐは、上記第２の直角プリズム２３３の光路に対して直角をなす面２３３ａから出射され、１／４波長（λ／４）板２１６を介して円偏光の測定光Ｓ２Ｃにされて上記基準面２５５に照射される。
【００７６】
上記基準面２５５により垂直に反射された反射光Ｓ２Ｃ’が、上記１／４波長（λ／４）板２１６を介して上記プリズムユニット２３０の上記偏光ビームスプリッタ膜２４３に戻され、上記偏光ビームスプリッタ膜２４３により反射された一方の偏光の反射光Ｓ２Ｓ’が上記第２の台形プリズム２３５の上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられてビームスプリッタ膜２４２Ｂに入射され、このビームスプリッタ膜２４２Ｂにより上記一方の偏光の反射光Ｓ２Ｓ’が１：１の比率で２つの反射光Ｓ２１’，Ｓ２２’に分岐される。
【００７７】
上記ビームスプリッタ膜２４２Ｂにより１：１の比率で２つに分岐された反射光Ｓ２１’，Ｓ２２’は、一方の反射光Ｓ２１’が上記第４の直角プリズム２３６の光路に対して直角をなす面２３６ａを介して出射されて第２の光検出器２７０に入射され、また、他方の反射光Ｓ２２’が上記全反射面２４１Ｂとして機能する面２３５ｃにより反射されて９０°折り曲げられて上記第２の台形プリズム２３５の光路に対して直角をなす面２３５ａを介して出射されて上記第２の光検出器２７０に入射される。
【００７８】
上記第１の光検出器２６０は、上記測定光Ｓ１と上記基準光Ｓ２との干渉光を検出するものであって、上記プリズムユニット２３０の第１の台形プリズム２３１に形成されているビームスプリッタ膜２４２Ａにおいて重ね合わされて２つに分岐された測定光Ｓ１１，Ｓ１２と基準光Ｓ２１，Ｓ２２との各干渉光を二個のフォトディテクタ２６１Ａ，２６１Ｂにより検出し、その差分を差動検出器２６２により検出するようになっている。
【００７９】
また、上記第２の光検出器２７０は、上記測定面２５０からの反射光Ｓ１Ｃ’と上記基準面２５５からの反射光Ｓ２Ｃ’の干渉光を検出するものであって、上記プリズムユニット２３０の第２の台形プリズム２３５に形成されているビームスプリッタ膜２４２Ｂにおいて重ね合わされてそれぞれ２つに分岐された反射光Ｓ１１’，Ｓ１２’と反射光Ｓ２１’，Ｓ２２’との各干渉光を二個のフォトディテクタ２７１Ａ，２７１Ｂにより検出し、その差分を差動検出器２７２により検出するようになっている。
【００８０】
上記信号処理部２８０は、上記第１の光検出器２６０により上記測定光Ｓ１と上記基準光Ｓ２との干渉光を検出して得られる干渉信号の時間差と、上記第２の光検出器２７０により上記測定面２５０からの反射光Ｓ１Ｃ’と上記基準面２５５からの反射光Ｓ２Ｃ’の干渉光を検出して得られる干渉信号の時間差に基づいて、光速と測定波長における屈折率から上記基準面２５５までの距離と上記測定面２５０までの距離の差を求める処理を行う。
【００８１】
このレーザ距離計２００では、上記プリズムユニット２３０すなわち台形プリズムの高さをｈとすると、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第１の光検出器２６０に入射されるまでに上記プリズムユニット２３０内を伝搬する光学距離は、測定光Ｓ１１が２ｈ、測定光Ｓ１２が２．５ｈであり、上記第１の光源２１０から出射された測定光Ｓ１が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第２の光検出器２７０に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は、反射光Ｓ１１’が３ｈ、反射光Ｓ１２’が３．５ｈである。
【００８２】
これに対し、上記第２の光源２２０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第１の光検出器２６０に入射されるまでに上記プリズムユニット１３０内を伝搬する光学距離は、基準光Ｓ２１が１．５ｈ、基準光Ｓ２２が２ｈであり、上記第２の光源２１０から出射された基準光Ｓ２が上記プリズムユニット２３０に入射し、上記第２の光検出器２７０に入射されるまでに上記プリズムユニット２３０内を伝搬する光学距離は、反射光Ｓ２１’が２ｈ、反射光Ｓ２２’が２．５ｈである。
【００８３】
すなわち、このレーザ距離計２００では、上記第１、２の光検出器２６０，２７０において干渉光を検出するまでに、上記プリズムユニット２３０内で測定光Ｓ１と基準光Ｓ２が経験する光学距離の差はそれぞれ１ｈで互いに等しい。
【００８４】
したがって、このレーザ距離計２００では、上記プリズムユニット２３０の温度が変化しても、上記第１、２の光検出器２６０，２７０において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行うことができる。
【００８５】
このレーザ距離計２００では、上記基準面２５５までの距離と上記測定面２５０までの距離の差を出力するので、上記測定面２５０と上記基準面２５５を近くに設置することにより、大気の屈折率変化の影響をさらに小さくして測定精度を上げることができる。
【００８６】
なお、このレーザ距離計２００においても、上記第２の直角プリズム２３３及び第３の直角プリズム２３４の各斜面２３３ｃ、２３４ｃに挟まれた上記偏光ビームスプリッタ膜２４３は、ビームスプリッタ膜に置き換えることができる。この場合、光損失は増えるが上記１／４波長（λ／４）板２１５，２１６は不要になる。
【００８７】
ここで、上述の実施の形態におけるレーザ距離計１００（２００）では、上記第１及び第２の光源１１０（２１０），１２０（２２０）は、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある測定光Ｓ１と基準光Ｓ２を出射するものとしたが、本発明はレーザ変位計に適用することもでき、この場合には、基準光Ｓ２に無変調の波長安定化光源を用いることができる。レーザ変位計において、測定光には基準光と同じものを用いるか、基準光から一定の周波数をシフトした光を用いる。
【００８８】
この場合でも、本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計を用いることにより、「基準面までの距離と測定面までの距離の差」が実際の光路の差であることがメリットになる。
【００８９】
すなわち、変位計では距離の変化しか測定しないが、本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計を用いることにより、測定面と基準面を一致させたときの距離を０と定義することができる。したがって、大気の屈折率変動を補正する際にも、測定面と基準面を一致させたときの距離を０と定義することで、不明な距離（dead path）が生じない。通常の干渉計、例えば図８のような干渉計を変位計に用いても、基準光と測定光が同方向に出ていないので、このようなことはできない。
【００９０】
本発明に係る光学式計測装置では、第１の光検出器により検出された干渉信号と第２の光検出器により検出された干渉信号から信号処理部により変位、距離又は分布などの計測値を求めることができ、測定光と基準光が第１、２の光検出器において各干渉光として検出されるまでにプリズムユニット内で経験する光学距離の差はそれぞれ互いに等しく、上記プリズムユニットの温度が変化しても、上記第１、２の光検出器において検出される各干渉光の相対関係は一定であり、ゴーストのない高精度な光干渉観測を行得ことができる。
【００９１】
本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計は、上述の如きレーザ距離計以外にも、例えば光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）の干渉計にとしても使用することができる。この干渉計用プリズムを備える干渉計を用いることにより、ＯＣＴの工業応用における精度を向上することができる。
【００９２】
光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）に本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計を用いる際には、Time domain ＯＣＴ、Spectral domain ＯＣＴ、Fourier domain ＯＣＴで様々なコヒーレンス（干渉性）の異なる光源が用いられる。また、Time domain ＯＣＴとSpectral domain ＯＣＴでは基準光に白色光源、測定光に基準光を分岐し相対的な遅延時間を調整した光が用いられる。さらに、Fourier domain ＯＣＴでは基準光にＳＳ光源、測定光に基準光を分岐し相対的な遅延時間を調整した光が用いられる。また、Spectral domain ＯＣＴでは、光検出器に分光器を用いることになる。
【００９３】
ここで、１点の距離だけを算出する上記レーザ距離計１００，２００では、上記レーザ距離計１００における第２の光検出器１７０により検出された干渉信号、また、上記レーザ距離計２００における第１の光検出器２７０により検出された干渉信号は、基準面を明確にする役割を果たしている。
【００９４】
本発明をＯＣＴに適用する場合、２つの光検出器により検出される各干渉信号のちの一方の干渉信号は、基準面を明確にする役割だけでなく別も役割も果たす。
【００９５】
すなわち、ＯＣＴの場合には、深さ方向の反射点の分布を示すことが重要な応用であるが、一点から反射してきた光であっても、それを距離に対する反射点の分布に置きなおすと（点像広がり関数）、分布の幅が理論限界より広がることがある。これは干渉するまでに測定光と基準光の経験してきた媒質の分散の違いに起因する。
【００９６】
しかしながら、本発明に係る干渉計用プリズムを備える干渉計では、第１の光検出器により検出される干渉信号と、第２の光検出器により検出される干渉信号は同じ媒質の分散を経験しているので、本発明をＯＣＴに適用することにより、第１の光検出器により検出された干渉信号から測定光と基準光の経験してきた媒質の分散の違いをリアルタイムに算出することが可能になる。
【００９７】
さらに、この結果を用いて第２の光検出器により検出された干渉信号の分散をリアルタイムで補正する計算処理が可能になる。
【００９８】
これにより、より明瞭度の高いＯＣＴ画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００，２００ レーザ距離計、
１１０，２１０ 第１の光源、
１１１，１１２，２１１，２１２ 偏波保存コリメータ、
１１３，１１４，２１５，２１６ １／４波長（λ／４）板、
１１５，１１６，２１３，２１４ １／２波長（λ／２）板、
１２０，２２０ 第２の光源、
１３０，１３０Ａ，２３０ プリズムユニット、
１３１，２３１ 第１の台形プリズム、
１３１Ａ 第１の平行四辺形プリズム、
１３２，２３２ 第１の直角プリズム、
１３３，２３３ 第２の直角プリズム、
１３４，２３４ 第３の直角プリズム、
１３５，２３５ 第２の台形プリズム、
１３５Ａ 第２の平行四辺形プリズム、
１３６，２３６ 第４の直角プリズム、
１４１Ａ，１４１Ｂ，２４１Ａ，２４１Ｂ 全反射面、
１４２Ａ，１４２Ｂ，２４２Ａ，２４２Ｂ ビームスプリッタ膜、
１４３， 偏光ビームスプリッタ膜、
１４４，１４５，２４４，２４５， 反射防止（ＡＲ）膜、
１５０，２５０ 測定面、
１５５，２５５ 基準面、
１６０，２６０ 第１の光検出器、
１６１，１７１ 偏光ビームスプリッタ
１６２Ａ，１６２Ｂ，２６１Ａ，２６１Ｂ，２７１Ａ，２７１Ｂ フォトディテクタ、
１６３，１７３，２６２，２７２ 差動検出器、
１７０，２７０ 第２の光検出器、
１８０，２８０ 信号処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、
上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面及び基準面と、
上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、
上記基準面に照射された測定光の上記基準面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記基準面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第２の光検出器と、
上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を求める信号処理部と
を備え、
上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光を上記第１の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜を介して出射して上記測定面及び基準面に照射し、上記第２の光源から出射された基準光を上記第２の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記測定面と基準面により反射された各反射光と、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜において重ね合わせて出射して上記第１の光検出器と第２の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする光学式計測装置。
【請求項２】
上記プリズムユニットの上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜であることを特徴とする請求項１記載の光学式計測装置。
【請求項３】
それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、
上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面と、
上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して照射される基準面と、
上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光と基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、
上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記基準面に照射された基準光の上記基準面による反射光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光の反射光と上記基準光の反射光との干渉光を検出する第２の光検出器と、
上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を求める信号処理部と
を備え、
上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光をそれぞれ上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜により２つに分岐させ、上記測定光と基準光を出射して上記測定面と上記基準面に照射し、上記測定面と上記基準面による各反射光を上記第２の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光の反射と基準光の反射を重ね合わせて出射して上記第２の光検出器に入射させるとともに、上記第１の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光と基準光を重ね合わせて出射して上記第１の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする光学式計測装置。
【請求項４】
上記プリズムユニットの上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜であることを特徴とする請求項３記載の光学式計測装置。
【請求項５】
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、
上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、
一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、
上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムと
を備え、
上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされた干渉計用プリズム。
【請求項６】
上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜であることを特徴とする請求項５記載の干渉計用プリズム。
【請求項１】
それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、
上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面及び基準面と、
上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、
上記基準面に照射された測定光の上記基準面による反射光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記基準面による反射光と上記基準光との干渉光を検出する第２の光検出器と、
上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を求める信号処理部と
を備え、
上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光を上記第１の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜を介して出射して上記測定面及び基準面に照射し、上記第２の光源から出射された基準光を上記第２の四角柱プリズムに形成されている上記ビームスプリッタ膜により２つに分岐させて、上記測定面と基準面により反射された各反射光と、上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜において重ね合わせて出射して上記第１の光検出器と第２の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする光学式計測装置。
【請求項２】
上記プリズムユニットの上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜であることを特徴とする請求項１記載の光学式計測装置。
【請求項３】
それぞれ干渉性のある測定光と基準光を出射する第１及び第２の光源と、
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムとを備え、上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされたプリズムユニットと、
上記第１の光源から出射された測定光が上記プリズムユニットを介して照射される測定面と、
上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して照射される基準面と、
上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光と基準光との干渉光を検出する第１の光検出器と、
上記測定面に照射された測定光の上記測定面による反射光と上記基準面に照射された基準光の上記基準面による反射光が上記プリズムユニットを介して重ね合わされて入射され、上記測定光の反射光と上記基準光の反射光との干渉光を検出する第２の光検出器と、
上記第１の光検出器により検出された干渉信号と上記第２の光検出器により検出された干渉信号から計測値を求める信号処理部と
を備え、
上記プリズムユニットにより、上記第１の光源から出射された測定光と上記第２の光源から出射された基準光をそれぞれ上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜により２つに分岐させ、上記測定光と基準光を出射して上記測定面と上記基準面に照射し、上記測定面と上記基準面による各反射光を上記第２の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光の反射と基準光の反射を重ね合わせて出射して上記第２の光検出器に入射させるとともに、上記第１の四角柱プリズム形成された上記ビームスプリッタ膜において上記測定光と基準光を重ね合わせて出射して上記第１の光検出器に入射させる光路を形成したことを特徴とする光学式計測装置。
【請求項４】
上記プリズムユニットの上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜であることを特徴とする請求項３記載の光学式計測装置。
【請求項５】
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第１の四角柱プリズムと、
上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第１の直角プリズムと、
一方の斜面にビームスプリッタ膜が形成され、ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第２の直角プリズムと第３の直角プリズムと、
光路に対して４５°をなし一方の面にビームスプリッタ膜が形成され互いに平行な二つの面と、光路に対して直角をなし互いに平行又は直角をなす二つの面とを有する第２の四角柱プリズムと、
上記第１の四角柱プリズムの上記ビームスプリッタ膜が形成された面に、上記ビームスプリッタ膜を挟んで斜面が貼り合わされた第４の直角プリズムと
を備え、
上記第１の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに平行となるように、上記第１の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされるとともに、上記第２の四角柱プリズムの光路に対して直角をなす二つの面の一方の面及び上記第４の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面が、上記各ビームスプリッタ膜が互いに直角となるように、上記第２の直角プリズムの直角をなす二つの面の一方の面に貼り合わされた干渉計用プリズム。
【請求項６】
上記第２の直角プリズムと第３の直角プリズムの斜面で挟まれたビームスプリッタ膜は、偏光ビームスプリッタ膜であることを特徴とする請求項５記載の干渉計用プリズム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１３５７４（Ｐ２０１２−１３５７４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１２１４（Ｐ２０１０−１５１２１４）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５０３２４９８１０）株式会社 光コム (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５０３２４９８１０）株式会社 光コム (28)
【Ｆターム（参考）】
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