專利名稱：位移檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用從光源發(fā)出的光的非接觸傳感器來檢測(cè)待測(cè)表面的位移的位移檢測(cè)裝置。更具體地，本發(fā)明涉及用于檢測(cè)待測(cè)表面的垂直向的位移的技術(shù)。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，通過光以非接觸方式來檢測(cè)待測(cè)表面的位移和形狀的位移檢測(cè)裝置被廣泛使用。作為典型的示例，存在一種方法，其中激光照射在待測(cè)表面上，并且通過PSD檢測(cè)到反射光的位置變化。然而這種方法的問題是其容易受到待測(cè)表面的傾斜的影響，使得其靈敏度低，并且使得如果加寬測(cè)量范圍，測(cè)量分辨率會(huì)降低。與前述方法相反，存在另一種使用邁克遜干涉儀的方法，其中待測(cè)表面用作反射鏡。通過這種方法，測(cè)量范圍加寬并且可以達(dá)到良好的線性度；然而，當(dāng)測(cè)量范圍加寬時(shí)，測(cè)量會(huì)受到光源波長的變化和空氣折射率的變化的影響。在另一方面，從光源發(fā)出的光通過物鏡被會(huì)聚在待測(cè)表面上，而且由待測(cè)表面反射的光被散光光學(xué)元件會(huì)聚并入射在光接收元件上從而通過散光方法產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)。此外，通過使用聚焦誤差信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)而移動(dòng)物鏡使得物鏡的焦點(diǎn)位置位于待測(cè)表面上。這時(shí)，存在一種方法，其中通過連接構(gòu)件一體地連接至物鏡的線性標(biāo)尺的刻度被讀取，從而檢測(cè)待測(cè)表面的位移(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第H05-89480號(hào))。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是其較不容易受到待測(cè)表面傾斜的影響，并且可以在廣泛的測(cè)量范圍內(nèi)以高分辨率進(jìn)行測(cè)量。在日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第H05-89480號(hào)中所公開的位移檢測(cè)裝置中，為了改善位移檢測(cè)的精度，物鏡的NA (數(shù)值孔徑)被設(shè)定為大從而減小待測(cè)表面上會(huì)聚的光束直徑。例如，當(dāng)待測(cè)表面上形成的光束直徑為大約2 μ m時(shí)，線性標(biāo)尺的檢測(cè)精度將在從幾nm到幾百nm的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第H05-89480號(hào)公開的位移檢測(cè)裝置中，物鏡在其光軸的方向上上下移動(dòng)，例如，其由諸如使用磁體和線圈的致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。因此，由于致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，存在物鏡上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)械響應(yīng)頻率的限制。因此，通過日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第H05-89480號(hào)中所公開的位移檢測(cè)裝置，難以測(cè)量快速振動(dòng)的待測(cè)物體。此外，雖然檢測(cè)點(diǎn)可以被縮小，但是存在這樣一個(gè)問題，由于受到在待測(cè)物體上雜質(zhì)的影響以及/或者待測(cè)物體的束狀的微小形狀改變的影響，大的誤差將被引起，從而限制了使用條件。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種位移檢測(cè)裝置，其能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)待測(cè)構(gòu)件在高度方向上的位移，并且能夠以高速進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。為了解決前述問題并且實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面的一種位移檢測(cè)裝置包括用于發(fā)出光的光源、光束分離部、衍射光柵、反射部、光束結(jié)合部、光接收部、以及相對(duì)位置信息輸出部。光束分離部用于將從光源發(fā)出來的光分離為入射在待測(cè)構(gòu)件上的第一光束，以及用作參考光的第二光束。衍射光柵用于衍射由光束分離部分離并且由待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面反射的第一光束，并且使被衍射的第一光束再次入射至待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面上。反射部用于反射由光束分離部分離的第二光束。光束結(jié)合部用于將由衍射光柵衍射并且由待測(cè)表面再次反射的第一光束與由反射部反射的第二光束彼此疊加。光接收部用于接收由光束結(jié)合部疊加的第一光束和第二光束的干涉光。相對(duì)位置信息輸出部用于基于由光接收部接收到的干涉光的強(qiáng)度，輸出在待測(cè)表面在高度方向上的位移信息。此外，第一光束在光束分離部和光束結(jié)合部之間的光路長度與第二光束在光束分離部和光束結(jié)合部之間的光路長度被設(shè)定為彼此相等。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種位移檢測(cè)裝置包括多個(gè)位移檢測(cè)部以及平均計(jì)算單元。多個(gè)位移檢測(cè)部用于在多個(gè)互相不同的任意點(diǎn)計(jì)算待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面在高度方向上的位移信息。平均計(jì)算單元用于計(jì)算由多個(gè)位移檢測(cè)部計(jì)算的位移信息的平均值。多個(gè)位移檢測(cè)部中的每個(gè)都具有如前述位移檢測(cè)裝置相同的構(gòu)造。通過本發(fā)明的位移檢測(cè)裝置，因?yàn)椴恍枰獋鹘y(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以在使用中產(chǎn)生的熱量可以被減少。此外，因?yàn)椴恍枰?qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以不會(huì)有響應(yīng)頻率的問題，并且因此可以簡(jiǎn)化使用條件。此外，因?yàn)榈谝还馐墓饴烽L度以及第二光束的光路長度被設(shè)定為彼此相等，即使存在由氣壓、濕度和溫度的變化而導(dǎo)致的光源波長的變化，仍然能夠使第一光束和第二光束被相等地影響。因此，能夠在不進(jìn)行氣壓校正、濕度校正和溫度校正的條件下，進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。


圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖2是示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置衍射光柵的示例的側(cè)面圖；圖3是用于說明根據(jù)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的主要部分的示圖；圖4是根據(jù)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的相對(duì)位置信息輸出部的框圖；圖5是根據(jù)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的待測(cè)構(gòu)件的截面圖；圖6是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖7是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖8是示出了用于根據(jù)第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的絕對(duì)值的光接收部上照射的照射圖像的示例的示圖9是示出了基于由用于根據(jù)第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的絕對(duì)值的光接收部所檢測(cè)到的光量所得到的信號(hào)的特性的示圖；圖10是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖11是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖12是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖13是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖14A和圖14B是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖15是示意性地示出了具有多個(gè)位移檢測(cè)部的位移檢測(cè)裝置的光源周圍的構(gòu)造的示圖；圖16是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖17是用于說明根據(jù)第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的主要部分的示圖；圖18A和圖18B是示出了根據(jù)第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的衍射光柵的示例的示圖，其中圖18A是衍射光柵的第一示例的截面圖，并且圖18B是衍射光柵的第二示例的截面圖；圖19是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖20是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖21是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖22A至圖22D是各自示出了待測(cè)構(gòu)件的變形例的截面圖；圖23A至圖23C是各自示出了待測(cè)構(gòu)件的變形例的截面圖；圖24A至圖24E是各自示出了待測(cè)構(gòu)件的變形例的示圖；圖25是示出了根據(jù)本發(fā)明的位移檢測(cè)裝置的第一應(yīng)用例的示意圖；圖26是示出了根據(jù)本發(fā)明的位移檢測(cè)裝置的第二應(yīng)用例的示意圖；圖27是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；圖28是用于說明根據(jù)第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的主要部分的示圖；圖29A和圖29B各自示出了用于圖27中所示的位移檢測(cè)裝置的待測(cè)塊(block-to-be-measured)，其中圖29A是示出了待測(cè)塊的一個(gè)示例的平面圖，并且圖29B是示出了待測(cè)塊的另一示例的平面圖；圖30是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖；以及
圖31是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造的示圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置將會(huì)參考圖1至圖31在以下描述。應(yīng)注意，在附圖中類似的部件通過類似的參考數(shù)字標(biāo)明。還應(yīng)注意，本發(fā)明不局限于以下實(shí)施方式。此外還應(yīng)注意，下述多種透鏡中的每一個(gè)可以是單個(gè)透鏡或者透鏡組。1.根據(jù)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置首先，將參考圖1至圖5在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式(在后文中稱為“本實(shí)施方式”)的位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造。1-1.位移檢測(cè)裝置的構(gòu)造示例圖1是示意性地示出了位移檢測(cè)裝置I的構(gòu)造的示圖，圖2是示出了位移檢測(cè)裝置I的衍射光柵的示例的側(cè)視圖，圖3是用于說明位移檢測(cè)裝置I的主要部分的示圖，以及圖4是示出了位移檢測(cè)裝置I的相對(duì)位置信息輸出部的示意性構(gòu)造的框圖。根據(jù)本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I是能夠通過使用衍射光柵檢測(cè)待測(cè)表面的垂直位移的位移檢測(cè)裝置。如圖1所示，位移檢測(cè)裝置I包括光源2、光束分離部3、衍射光柵
4、反射鏡6 (是反射部的不例)、以及光接收部8,其中光束分尚部3將從光源2發(fā)出的光分離為兩個(gè)光束。位移檢測(cè)裝置I還包括相對(duì)位置信息輸出部10,該相對(duì)位置信息輸出部10用于輸出待測(cè)構(gòu)件9的在與待測(cè)表面垂直的方向(即高度方向)上的相對(duì)位置信息(即位移信息)。光源2的不例包括半導(dǎo)體激光二極管、超發(fā)光二極管、氣體激光器、固態(tài)激光器、發(fā)光二極管等。如果具有長相干長度的光源被用作光源2，由待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面的傾斜引起的在物體光和參考光之間的光路長度差的影響會(huì)較小，并且因此傾斜的容許范圍會(huì)更寬。此外，光源2的相干長度越短，對(duì)由非必要雜散光的干擾引起的噪聲的防止就越好，并且因此可以以高精度進(jìn)行測(cè)量。此外，當(dāng)單模激光器被用作光源2時(shí)，為了穩(wěn)定波長，優(yōu)選控制光源2的溫度。此夕卜，也可以在單模激光器的光上疊加高頻波等以減少光的相干性。此外，在多模激光器被用作光源2的情況下，通過使用珀耳帖元件來控制光源2的溫度，從而可以防止由非必要雜散光的干涉引起的噪聲，從而可以進(jìn)行更穩(wěn)定的測(cè)量。從光源2發(fā)出的光入射在光束分離部3上。透鏡11可以配置在光源2與光束分離部3之間，其中透鏡11是準(zhǔn)直透鏡等。透鏡11將從光源2發(fā)出的光準(zhǔn)直為平行光，并且平行光入射在光束分離部3上。光束分離部3將準(zhǔn)直光分離為第一光束LI (其為物體光)和第二光束L2 (其為參考光)。第一光束LI照射在待測(cè)構(gòu)件9上，并且第二光束L2照射在反射鏡6上。此外，在來自光源2的光中,例如,光束分離部3反射s偏振光并且透射P偏振光。優(yōu)選將第一光束LI的光量與第二光束L2的光量的比設(shè)定為某個(gè)值，使得當(dāng)入射在光接收部8上時(shí)，在待測(cè)構(gòu)件9側(cè)的光量與在反射鏡6側(cè)的光量變得彼此相等。
此外，偏振片可以被設(shè)置在光源2與光束分離部3之間。通過這種配置，可以去除作為垂直于偏振片偏振方向的偏振分量存在的少量的泄漏光和/或噪聲。還可以在光束分離部3與待測(cè)構(gòu)件9之間配置第一相位板，并且在光束分離部3與反射鏡6之間配置第二相位板13。第一相位板12與第二相位板13每個(gè)都是四分之一波長板等。待測(cè)構(gòu)件9將第一光束LI反射至衍射光柵4。附帶地，反射鏡等被用作待測(cè)構(gòu)件
9。待測(cè)構(gòu)件9的詳細(xì)構(gòu)造示例將在隨后描述。本實(shí)施方式的衍射光柵4是反射型衍射光柵，該反射型衍射光柵反射并且衍射入射在其上的光。此外，待測(cè)構(gòu)件9將由衍射光柵4衍射的第一光束LI再次反射至光束分離部3。衍射光柵4被配置為使得其基本上相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面以直角延伸(即，衍射光柵4的衍射表面與待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面之間的角度基本上是90度)。根據(jù)所需的位移檢測(cè)裝置I的測(cè)量精度，來不同地設(shè)定相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的衍射光柵4的精度。詳細(xì)來說，在需要位移檢測(cè)裝置I的高精度的情況下，優(yōu)選將衍射光柵4配置為相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面在90° ±0.5°的范圍內(nèi)。相反，在位移檢測(cè)裝置I被用于進(jìn)行諸如用于機(jī)床等的低精度的測(cè)量的情況下，將衍射光柵配置為相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面在90° ±2°的范圍內(nèi)就足夠了。此外,入射在衍射光柵4上的第一光束LI由衍射光柵4反射并衍射。衍射光柵4的光柵柵距Λ被設(shè)定為使得在衍射光柵4上衍射角基本上等于入射角。換言之，如果待測(cè)表面上的入射角是Θ并且光的波長是λ，那么優(yōu)選將衍射光柵4的光柵柵距Λ設(shè)定為滿足以下等式I的值。附帶地，如上所述，因?yàn)檠苌涔鈻?被配置使得其相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面以直角延伸，所以衍射光柵4上的入射角是π/2-θ。[等式I]Λ = λ/(2sinO/2-Θ ))因此，第一光束LI被衍射光柵4反射且衍射并且再次入射到待測(cè)構(gòu)件9上所沿的光路被疊加于被光束分離部分3分離的第一光束LI被待測(cè)構(gòu)件9反射并且入射在衍射光柵4上所沿的光路上。因此，被衍射光柵4衍射的第一光束LI返回至待測(cè)構(gòu)件9的點(diǎn)與來自光束分離部3的第一光束LI照射在待測(cè)構(gòu)件9上的照射點(diǎn)Pl —致。此外，第一光束LI被待測(cè)構(gòu)件9再次反射，從而沿著與從光束分離部3照射第一光束LI所沿的光路相同的光路返回至光束分離部3。附帶地，圖2所示的衍射光柵4A可以用作衍射光柵。 圖2是示出了衍射光柵的示例的側(cè)視圖。如圖2所示，衍射光柵4A是所謂的“閃耀衍射光柵”，其具有鋸齒狀槽型截面形狀。通過這樣的衍射光柵4A,由待測(cè)構(gòu)件9反射的第一光束LI和由反射鏡6反射的第二光束L2的衍射效率都可以增加，并且信號(hào)的噪聲可以被減少。此外如圖1所示，反射鏡6用于將由光束分離部3分離的第二光束L2反射至衍射光柵4。反射鏡6與待測(cè)構(gòu)件9相對(duì)配置,衍射光柵4介于它們之間。此外，反射鏡6的反射表面以及待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面基本上互相平行。因此，反射鏡6和衍射光柵4被配置為使得反射鏡6的反射表面和衍射光柵4的衍射表面之間的角度為大約90°。此外，反射鏡6將由衍射光柵4衍射的第二光束L2再次反射至光束分離部3。附帶地，與第一光束LI類似，由反射鏡6反射并且由衍射光柵4衍射的第二光束L2沿著與從光束分離部3照射第二光束L2所沿的光路相同的光路返回至光束分離部3。反射鏡6被配置為使得第一光束LI從光束分離部3至衍射光柵4的的光路長度等于第二光束L2從光束分離部3至衍射光柵4的光路長度。由于提供了反射鏡6，所以當(dāng)制造位移檢測(cè)裝置I時(shí)，對(duì)第一光束I的光路長度、第二光束L2的光路長度以及光軸的角度調(diào)整變得容易。因此，可以使其更不易受到由氣壓、濕度和溫度的變化導(dǎo)致的光源2的波長變化的影響。如上所述，與待測(cè)構(gòu)件9和衍射光柵4之間的關(guān)系類似，優(yōu)選反射鏡6和衍射光柵4被配置為使得在反射鏡6的反射表面與衍射光柵4的衍射表面之間的角度約為直角。因此，光被衍射光柵4衍射并且再次入射在反射鏡6上所沿的光路疊加在光被反射鏡6反射并且入射在衍射光柵4上所沿的光路上。此外，光束分離部3將分別由待測(cè)構(gòu)件9和反射鏡6反射從而返回光束分離部3的第一光束LI和第二光束L2相互疊加，并且將疊加光束照射至光接收部8。換言之，本實(shí)施方式的光束分離部3既作為用于分離光的光束分離部,又作為用于將第一光束LI和第二光束L2彼此疊加的光束結(jié)合部。這里，從光束分離部3開始并且通過待測(cè)構(gòu)件9和衍射光柵4返回至光束分離部3的光路，與從光束分離部3開始并且通過反射鏡6和衍射光柵4返回至光束分離部3的光路被設(shè)定為基本上相等。換言之，因?yàn)榈谝还馐鳯I的光路長度和第二光束L2的光路長度被設(shè)定為彼此相等，所以即使存在由氣壓、濕度和溫度的變化導(dǎo)致的光源波長的變化，仍然能夠使第一光束LI和第二光束L2被波長變化相等地影響。因此，不論周圍的環(huán)境如何，可以在不進(jìn)行氣壓校正、濕度校正和溫度校正的條件下進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。光接收部8包括聚光透鏡14、半反射鏡16、第一偏振光束分離器18和第二偏振光束分離器19，其中聚光透鏡14用于會(huì)聚入射在其上的來自光束分離部3的第一光束LI和第二光束L2,并且半反射鏡16用于分離該光。此外,光接收側(cè)的相位板17 (例如，四分之一波長板等)被配置在半反射鏡16和第二偏振光束分離器19之間的光路中。第一偏振光束分離器18被配置為使得入射在其上的光束的偏振方向相對(duì)于第一偏振光束分離器18的入射表面以45度傾斜。第一光接收兀件33和第二光接收兀件34被配置在第一偏振光束分離器18的光出射側(cè)。第三光接收元件35和第四光接收元件36被配置在第二偏振光束分離器19的光出射側(cè)。第一偏振光束分離器18和第二偏振光束分離器19每個(gè)均用于反射含有s偏振光分量的干涉光并且透射含有P偏振光分量的干涉光，從而分尚該光。此外，相對(duì)位置信息輸出部10連接至光接收部8。如圖4所示，相對(duì)位置信息輸出部10包括第一差分放大器61a、第二差分放大器61b、第一 A/D轉(zhuǎn)換器62a、第二 A/D轉(zhuǎn)換器62b、波形校正處理部63和增量信號(hào)發(fā)生器(incremental signal generator) 64。第一光接收元件33和第二光接收元件34連接至第一差分放大器61a，第三光接收元件35和第四光接收原件36連接至第二差分放大器61b。此外，第一 A/D轉(zhuǎn)換器62a連接至第一差分放大器61a，并且第二 A/D轉(zhuǎn)換器62b連接至第二差分放大器61b。此外，波形校正處理部63連接至第一 A/D轉(zhuǎn)換器62a和第二 A/D轉(zhuǎn)換器62b。1-2.位移檢測(cè)裝置的操作
隨后，將參考圖1、圖3和圖4在以下描述本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的操作。如圖1所示，從光源2發(fā)出的光被透鏡11準(zhǔn)直從而成為平行光。此外，由透鏡11準(zhǔn)直的平行光入射在光束分離部3上。入射在光束分離部3上的光被分離成第一光束LI和第二光束L2。這里,在來自光源2的光中,光束分離部3反射s偏振光并且透射P偏振光。因此，作為透射通過光束分離部3的P偏振光的第一光束LI照射在第一相位板12上,并且作為被光束分離部3反射的s偏振光的第二光束L2照射在第二相位板13上。此外,第一光束LI和第二光束L2被第一相位板12和第二相位板13轉(zhuǎn)化為圓偏振光。如圖3所示，第一光束LI (已成為圓偏振光)以入射角Θ入射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的任意照射點(diǎn)P1。此外，第一光束LI被待測(cè)構(gòu)件9反射，從而以入射角JI/2-Θ入射在衍射光柵4上的衍射位置Tl。入射在衍射光柵4上的第一光束LI被衍射光柵4衍射,并且被衍射的第一光束LI再次入射在待測(cè)構(gòu)件9上。隨后，再次入射在待測(cè)構(gòu)件9上的被衍射的第一光束LI被待測(cè)構(gòu)件9反射從而照射在第一相位板12上。另一方面，照射在反射鏡6上的第二光束L2被反射鏡6反射從而照射在衍射光柵4上。此外，與第一光束LI類似,第二光束L2由衍射光柵4衍射從而再次入射在反射鏡6上。如上所述，由于反射鏡6被配置為使得第一光束LI從光束分離部3至衍射光柵4的光路長度等于第二光束L2從光束分離部3至衍射光柵4的光路長度，因此即使存在由氣壓、濕度和溫度的變化導(dǎo)致的光源波長的變化，仍然能夠使第一光束LI和第二光束L2被波長變化相等地影響。此外,第一光束LI和第二光束L2都入射在衍射光柵4上并且被衍射光柵4衍射。因此，即使存在由溫度的變化導(dǎo)致的衍射光柵4衍射角的變化，仍然能夠使第一光束LI和第二光束L2被衍射光柵4衍射角的變化相等地影響。再次入射在反射鏡6上的第二光束L2被反射鏡6反射從而照射在第二相位板13上。通過穿過第一相位板12,第一光束LI成為與前進(jìn)方向垂直的線偏振光(即,成為s偏振光)。此外，通過穿過第二相位板13，第二光束L2成為與前進(jìn)方向垂直的線偏振光(即，成為P偏振光)。因此，第一光束LI被光束分離部3反射并且照射在光接收部8上。此外,第二光束L2透過光束分離部3并且照射在光接收部8上。因此，通過將第一光束LI和第二光束L2 (它們是兩束互相垂直的線偏振光)彼此疊加而獲得的光束La入射在光接收部8上。光束La被聚光透鏡14會(huì)聚并且照射在半反射鏡16上，半反射鏡16將光束La分成兩個(gè)光束。由半反射鏡16反射的光束La入射在第一偏振光束分離器18上。這里，第一偏振光束分離器18被傾斜地設(shè)置從而使第一光束LI的偏振方向和第二光束L2的偏振方向(它們彼此相差90度)分別相對(duì)于第一偏振光束分離器18的入射表面傾斜45度。因此,對(duì)于第一偏振光束分離器18,第一光束LI和第二光束L2分別具有p偏振光分量和s偏振光分量。因此，在透過第一偏振光束分離器18的第一光束LI和第二光束L2中，兩束具有相同偏振方向的偏振光互相干涉。因此，可以通過第一偏振光束分離器18而使第一光束LI和第二光束L2彼此干涉。類似地,在由第一偏振光束分離器18反射的第一光束LI和第二光束L2中，相對(duì)于第一偏振光束分離器18具有相同偏振方向的兩束偏振光互相干涉。因此,可以通過第一偏振光束分離器使第一光束LI和第二光束L2彼此干涉。由第一偏振光束分離器18反射的第一光束LI和第二光束L2的干涉光由第一光接收兀件33接收。透過偏振光束分離器18的第一光束LI和第二光束L2的干涉光被第二光接收元件34接收。這里，由第一光接收元件33光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)的相位和由第二光接收元件34光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)的相位彼此相差180度。由第一光接收元件33和第二光接收元件34得到的干涉信號(hào)以“Acos (Kx+ δ ) ”表示。在該表達(dá)式中，“Α”表示干涉信號(hào)的幅度，并且“K”表示由“2π/Λ”表示的波數(shù)。此外，“χ”表示第一光束LI在衍射光柵4中的移動(dòng)量，還有“ δ ”表示初始相位。“ Λ ”表示衍射光柵4的光柵柵距。這里，如圖3所示，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向移動(dòng)了 χ/2的距離時(shí)，照射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的第一光束LI會(huì)從照射點(diǎn)Pl移動(dòng)至照射點(diǎn)Ρ2。此外，由待測(cè)構(gòu)件9反射的第一光束LI會(huì)在衍射光柵4上從衍射位置Tl移動(dòng)至衍射位置Τ2。這里，因?yàn)檎丈涔鈻?被配置為使其基本上相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面以直角延伸，所以衍射位置Tl和衍射位置Τ2之間的距離為X，其為照射點(diǎn)Pl和照射點(diǎn)Ρ2之間的距離的兩倍。換言之，第一光束LI在衍射光柵4上的移動(dòng)量是X，其為第一光束LI在待測(cè)構(gòu)件9上的移動(dòng)量的兩倍。此外，因?yàn)檠苌涔鈻?被配置為使其基本上相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面以直角延伸，所以即使待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移，由于Ρ2-Τ2的距離和Ρ2-Ρ1-Τ1的距離都為定值，因此第一光束LI光路長度將始終是恒定的。換言之，第一光束LI的波長不會(huì)變化。此外，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移時(shí)，只有衍射光柵4上的入射位置會(huì)變化。因此，被衍射的第一光束LI的相位增加了 Kx的相位增量。換言之，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，第一光束LI將會(huì)在衍射光柵4上移動(dòng)χ的距離。因此，被衍射的第一光束LI的相位增加了 Kx的相位增量，并且包括明暗條紋的一個(gè)周期的干涉光被第一光接收元件33和第二光接收元件34接收。這里，由第一光接收元件33和第二光接收元件34得到的干涉信號(hào)不包含與光源2的波長相關(guān)聯(lián)的成分。因此，即使存在由氣壓、濕度和溫度的變化而導(dǎo)致的光源波長的變化，干涉強(qiáng)度也不會(huì)受到光源波長變化的影響。另一方面，如圖1所示，透過半反射鏡16的光束La入射在光接收側(cè)的相位板17上。由第一光束LI和第二光束L2形成(它們是線偏振光,其偏振方向彼此相差90度)的光束La透過光接收側(cè)的相位板17，并且因此成為兩個(gè)具有互相相反的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光。此外，由于兩個(gè)具有互相相反的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光位于相同的光路中，它們相互疊加從而成為線偏振光，并且這種線偏振光入射在第二偏振光束分離器19上。該線偏振光的s偏振成分被第二偏振光束分尚器19反射并且由第三光接收兀件35接收。此外，P偏振成分透過第二偏振光束分離器19并且由第四光接收元件36接收。如上所述，入射在第二極化光束分離器19上的線偏振光通過將兩個(gè)具有互相相反的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光相互疊加而生成。此外，每次待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)Λ/2，入射在第二偏振光束分離器19上的線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)1/2周。因此，以相同方式，由“Acos (Kx+ δ ) ”表示的干涉信號(hào)由第三光接收元件35和第四光接收元件36得到。這里，“ δ ”表示初始相位。此外，由第三光接收元件35光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)的相位和由第四光接收元件36光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)的相位彼此相差180度。附帶地，在本實(shí)施方式中，用于將由第三光接收元件35和第四光接收元件36接收到的光束分離的第二偏振光分離器19,被設(shè)置在相對(duì)于第一偏振光束分離器18呈45度的角度上。因此，由第三光接收元件35和第四光接收元件36接收到的信號(hào)相位，與由第一光接收元件33和第二光接收元件34接收到的信號(hào)相位相差90度。因此，可以通過將第一光接收元件33和第二光接收元件34得到的信號(hào)用作正弦信號(hào)，以及將第三光接收元件35和第四光接收元件36得到的信號(hào)用作余弦信號(hào)，來獲得利薩如信號(hào)(Lissajous signal)。通過這些光接收元件得到的信號(hào)由相對(duì)位置信息輸出部10計(jì)算，并且計(jì)算出待測(cè)表面的位移量。如圖4所示，例如在本實(shí)施方式的相對(duì)位置信息輸出部10中，由第一光接收元件33得到的信號(hào)和由第二光接收元件34得到的信號(hào)(它們的相位彼此相差180度)被第一差分放大器61a差分放大，從而消除干涉信號(hào)的DC成分。此外，該信號(hào)由第一 A/D轉(zhuǎn)換器62a進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而且信號(hào)的振幅、偏移和相位由波形校正處理部63校正。例如在增量信號(hào)發(fā)生器64中，該信號(hào)被計(jì)算為A相位增量信號(hào)。類似地，第三光接收元件35中得到的信號(hào)和第四光接收元件36中得到的信號(hào)由第二差分放大器61b差分放大并且由第二 A/D轉(zhuǎn)換器62b進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此外,信號(hào)的振幅、偏移和相位由波形校正處理部63校正，并且信號(hào)從增量信號(hào)發(fā)生器64輸出作為B相位增量信號(hào)，其相位與A相位增量信號(hào)的相位相差90度。由脈沖鑒別電路等(圖中未示出)來鑒別以前述方式得到的兩相的增量信號(hào)是正的還是負(fù)的，并且從而可以檢測(cè)到待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上的位移是正的還是負(fù)的。此外，通過使用計(jì)數(shù)器(圖中未示出)來對(duì)增量信號(hào)的脈沖數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以進(jìn)行測(cè)量以查看上述第一光束LI和第二光束L2的干涉光強(qiáng)度的多少周期發(fā)生了改變。因此，可以通過上述處理來檢測(cè)待測(cè)構(gòu)件的位移。附帶地，由本實(shí)施方式的相對(duì)位置信息輸出部10輸出的相對(duì)位置信息可以是上述兩個(gè)相位的增量信號(hào)，或者是包括位移的量和方向的信號(hào)，該位移的量和方向是基于這兩個(gè)相位的增量信號(hào)算出的。2.待測(cè)構(gòu)件的構(gòu)造示例隨后，將參考圖5在以下描述待測(cè)構(gòu)件的構(gòu)造示例及其變形例。圖5是待測(cè)構(gòu)件的截面圖。通常地，反射鏡等被用作的待測(cè)構(gòu)件9，其反射來自光源2的光。如圖5所示，待測(cè)構(gòu)件9包括基板9b和反射膜9a，其中反射膜9a被層壓在基板9b上。反射膜9a被機(jī)器加工得極平坦。通過使表面平坦，可以精確地檢測(cè)在高度方向上的位移。此外，反射膜9a也可以用于僅反射包括光源2波長的特定波長的光。3.根據(jù)第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖6在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置101。圖6是示意性地示出了位移檢測(cè)裝置101的構(gòu)造的示圖。第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置101與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的不同在于位移檢測(cè)裝置101設(shè)有第二反射鏡104從而第第二次衍射第一光束LI和第二光束L2。因此，在后文中，將只描述第二反射鏡104，并且與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并將省略其描述。如圖6所示，在位移檢測(cè)裝置101中，面向衍射光柵4設(shè)置第二反射鏡104。此外，由衍射光柵4第一次衍射的第一光束LI和第二光束L2照射在第二反射鏡104上。此外，第二反射鏡104分別將第一次衍射后的第一光束LI和第二光束L2反射至與第一次衍射的衍射點(diǎn)相同的點(diǎn)。換言之，如果在待測(cè)表面上的入射角是Θ并且光的波長是λ，則衍射光柵4的光柵柵距Λ將被設(shè)定為滿足以下等式2的值。[等式2]Λ = λ/sin ( π/2-Θ )因此，第一光束LI和第二光束L2由衍射光柵4第二次衍射從而返回至待測(cè)構(gòu)件9和反射鏡6。附帶地，第一光束LI從光束分離部3至第二反射鏡104的光路長度和第二光束L2從光束分離部3至第二反射鏡104的光路長度被設(shè)定為彼此相等。第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置101的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的相同，并因此在此省略其描述。對(duì)于具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置101，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。附帶地，通過根據(jù)第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置101，因?yàn)榈谝还馐鳯I和第二光束L2被衍射兩次，所以得到的干涉信號(hào)表示為“Acos (2Κχ+ δ ) ”。4.根據(jù)第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖7、圖8和圖9在以下描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置 201。圖7是示意性地示出了位移檢測(cè)裝置201的構(gòu)造的示圖。圖8是示出了在用于位移檢測(cè)裝置201的絕對(duì)值的光接收部上照射的照射圖像的示例的示圖，以及圖9是示出了基于由用于絕對(duì)值的光接收部檢測(cè)到的光量所得到的信號(hào)的特性的示圖。第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置201與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的不同在于在位移檢測(cè)裝置201中，設(shè)有第二聚光透鏡202和第三聚光透鏡203并且進(jìn)行絕對(duì)位置檢測(cè)。因此在后文中，將只描述第二聚光透鏡202和第三聚光透鏡203，并且與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并將省略其解釋。如圖7所不,用于會(huì)聚第一光束LI的第二聚光透鏡202被設(shè)置在第一相位板12和待測(cè)構(gòu)件9之間。此外，用于會(huì)聚第二光束L2的第三聚光透鏡203被設(shè)置在第二相位板13和反射鏡6之間。第一光束LI和第二光束L2分別由第二聚光透鏡202和第三聚光透鏡203會(huì)聚從而變成會(huì)聚在衍射光柵4上的會(huì)聚光。因此，可以防止當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面傾斜時(shí)生成的干涉信號(hào)的幅度的減小。此外，照射在待測(cè)構(gòu)件9上的光束直徑也可以根據(jù)預(yù)期的用途例如通過在待測(cè)構(gòu)件9上會(huì)聚第二光束2來調(diào)整。此外，面向衍射光柵4設(shè)置用于絕對(duì)值(取絕對(duì)值)的光接收部37。用于絕對(duì)值的光接收部37接收入射在衍射光柵4上并且由衍射光柵4反射的第一光束LI。用于絕對(duì)值的光接收部37連接至絕對(duì)位置信息輸出部40。如圖8所示，用于絕對(duì)值的光接收部37包括第五光接收元件37C和第六光接收元件37D。當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移時(shí)，第五光接收元件37C和第六光接收元件37D沿著反射光移動(dòng)(偏移)的方向配置。第五光接收元件37C和第六光接收元件37D連接至構(gòu)成絕對(duì)位置信息輸出部40的差分比較器38。此外，第五光接收元件37C和第六光接收元件37D將檢測(cè)到的光轉(zhuǎn)換為電能量(即，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換)以產(chǎn)生輸出信號(hào)，并且將該輸出信號(hào)輸出至差分比較器38。當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移時(shí)，第一光束LI的反射光例如將從第五光接收元件37C偏移至第六光接收元件37D。當(dāng)由進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換所獲得的信號(hào)通過差分比較器38時(shí)，可以得到圖9中所示的信號(hào)輸出變化。圖9中所示的信號(hào)輸出變化中的過零點(diǎn)(zerocrossing point)用作絕對(duì)位置，并且可以通過將絕對(duì)位置與相對(duì)位置信息相比較來進(jìn)行待測(cè)構(gòu)件9的絕對(duì)位置檢測(cè)。第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置201的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的相同，并因此在此省略其描述。通過具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置201，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。5.根據(jù)第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖10在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置301。圖10是示意性地示出了位移檢測(cè)裝置301的構(gòu)造的示圖。第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置301與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的不同在于，通過采用光纖使光源2和光接收元件33至36與其他部件分離。因此，在后文中，將只描述光纖，而與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并將省略其描述。如圖10所示，光供應(yīng)光纖302被配置在光源2和透鏡11之間。光供應(yīng)光纖302用于將來自光源2的光供應(yīng)至透鏡11，其中光源2配置在位移檢測(cè)裝置301之外。位移檢測(cè)裝置301設(shè)有第一光接收光纖302和第二光接收光纖303，通過它們，來自第一偏振光束分離器18的光被分別供應(yīng)至第一光接收兀件33和第二光接收兀件34。此夕卜，位移檢測(cè)裝置301設(shè)有第三光接收光纖305和第四光接收光纖306，通過它們，來自第二偏振光束分離器19的光被分別供應(yīng)至第三光接收兀件35和第四光接收兀件36。通過這種配置，作為熱源的光源2可以與其他部件分離。此外，由于可以在與位移檢測(cè)裝置301分離的位置執(zhí)行光源2和第一至第四光接收元件33至36的維護(hù)，可工作性可以被改善。此外，通過將熱源與位移檢測(cè)裝置分離，位移檢測(cè)裝置溫度的上升被抑制，并且因此可以進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。此外，通過使第一至第四光接收元件33至36接近于相對(duì)位置信息輸出部10，外生電噪聲的影響可以被減小，并且通過光纖傳輸可以增加響應(yīng)速度。根據(jù)預(yù)期的目的，也可以通過采用光纖僅將光源2與其他部件分離或者通過采用光纖僅將光接收兀件33至36與其他部件分尚。第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置301的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的相同，并因此省略其描述。通過具有前述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置301，也可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。6.根據(jù)第五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖11在以下描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置401。
圖11是示意性地示出了位移檢測(cè)裝置401的構(gòu)造的示圖。第五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置401與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的不同在于一體化了衍射光柵和反射部。因此，在此將只描述衍射光柵，而與位移檢測(cè)裝置I共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字表明并且將省略其說明。如圖11所示，在根據(jù)第五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置401中，由光束分離部3分離的第二光束L2直接照射在衍射光柵404上。此外，衍射光柵404將由光束分離部3分離的第二光束L2反射至光束分離部3。換言之,第五實(shí)施方式的衍射光柵404也用作用于反射第二光束L2的反射部。附帶地，第一光束LI從光束分離部3至衍射光柵404的光路長度與第二光束L2從光束分離部3至衍射光柵404的光路長度被設(shè)定為彼此相等。在第五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置401中，因?yàn)檠苌涔鈻?04既作為用于衍射第一光束LI的衍射部件，又作為用于反射第二光束L2的反射部，所以相比于第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1，可以去除反射鏡6。第五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置401的其他部分的配置與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的相同，并且因此省略其描述。通過具有前述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置401，也可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。7.根據(jù)第六實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖12在以下描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置501。圖12是示意性地示出位移檢測(cè)裝置501的構(gòu)造的示圖；第六實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置501與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的不同在于，位移檢測(cè)裝置501的反射鏡(其為反射部的示例)具有不同的構(gòu)造。因此，在此將只描述反射鏡，而與位移檢測(cè)裝置I共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并且將省略其說明。如圖12所示，反射鏡506 (其為反射部的示例)將由光束分離部3分離的第二光束L2再次反射至光束分離部3，而不將第二光束L2反射至衍射光柵4。反射鏡506被配置為使第一光束LI從光束分離部3至衍射光柵404的光路長度等于第二光束L2從光束分離部3至反射鏡506的光路長度。第六實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置501的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的相同，并且因此省略其描述。通過具有前述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置501，也可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。8.根據(jù)第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖13在以下描述根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置600。圖13是示意性地示出了位移檢測(cè)裝置600的構(gòu)造的示圖。第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置600通過對(duì)稱地配置兩個(gè)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I來構(gòu)造。如圖13所示，位移檢測(cè)裝置600包括第一位移檢測(cè)部601A、第二位移檢測(cè)部601B以及平均計(jì)算單元602。第一位移檢測(cè)部601A和第二位移檢測(cè)部601B每個(gè)均具有與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I相同的構(gòu)造。因此，通過對(duì)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的相同部件添加后綴“A”來標(biāo)明構(gòu)成第一位移檢測(cè)部601A的部件，并且通過對(duì)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的相同部件添加后綴“B”來標(biāo)明構(gòu)成第二位移檢測(cè)部601B的部件。第一位移檢測(cè)部601A將第一光束LlA照射至待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的任意第一照射點(diǎn)Pal。第二位移檢測(cè)部601B將第一光束LlB照射至待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的任意第二照射點(diǎn)Pbl，其中第二照射點(diǎn)Pbl不同于第一照射點(diǎn)Pal。位移檢測(cè)裝置600檢測(cè)在第一照射點(diǎn)Pal和第二照射點(diǎn)Pbl之間的中心位置，作為虛擬點(diǎn)P。此外，平均計(jì)算單元602既連接至第一位移檢測(cè)部601A的第一相對(duì)位置信息輸出部10A，又連接至第二位移檢測(cè)部601B的第二相對(duì)位置信息輸出部10B。第一相對(duì)位置信息輸出部IOA計(jì)算第一相對(duì)位置信息并且將計(jì)算出的第一相對(duì)位置信息輸出至平均計(jì)算單元602。類似地，第二相對(duì)位置信息輸出部IOB計(jì)算第二相對(duì)位置信息并將計(jì)算出的第二相對(duì)位置信息輸出至平均計(jì)算單元602。此外，平均計(jì)算單元604獲得第一相對(duì)位置信息和第二相對(duì)位置信息的平均值，并且將該平均值作為虛擬點(diǎn)P的相對(duì)位置信息輸出。在第七實(shí)施方式的相對(duì)位移檢測(cè)裝置600中，即使待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移，虛擬點(diǎn)P (其為第一照射點(diǎn)Pal和第二照射點(diǎn)Pa2間的中心位置)也不偏離。這樣，可以總是在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上檢測(cè)到相同的位置。因此，即使待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面傾斜，也可以通過計(jì)算兩點(diǎn)的平均值，消除待測(cè)表面的傾斜。雖然第七實(shí)施方式基于通過配置兩個(gè)位移檢測(cè)裝置I來構(gòu)造位移檢測(cè)裝置600的示例來描述，但本發(fā)明不局限于該構(gòu)造而包括通過配置三個(gè)以上的位移檢測(cè)裝置I來構(gòu)成位移檢測(cè)裝置的其他構(gòu)造。例如，可以通過以虛擬點(diǎn)P作為中心位置，放射狀地設(shè)置三個(gè)以上位移檢測(cè)部來構(gòu)造位移檢測(cè)裝置，并且虛擬點(diǎn)P (其為中心位置)在高度方向上的位移可以通過平均位移檢測(cè)部的位移而得到。可選地，由三個(gè)以上位移檢測(cè)部得到的待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面的位移信息可以被分別獨(dú)立地計(jì)算從而得到待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面的傾斜信肩、O9.根據(jù)第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖14A和圖14B在以下描述根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置 700。圖14A和圖14B是示意性地示出了位移檢測(cè)裝置700的構(gòu)造的示圖。根據(jù)第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置700通過一體化第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)部600的第一位移檢測(cè)部601A和第二位移檢測(cè)部601B的光束分離部3A、3B，反射鏡6A、6B(其為反射部)以及光源2A、2B而構(gòu)成。如圖14A所示，從光源2照射的光被透鏡711準(zhǔn)直為平行光。此外，該平行光被光束預(yù)分離器721分離為第一光LA和第二光LB。第一光LA由第一反射鏡722反射從而入射在光束分離部703上。此外，第二光LB由第二反射鏡723反射從而入射在光束分離部703上。如圖14B所示，位移檢測(cè)裝置700包括光束分離部703，四個(gè)相位板712A、713A、712B、713B，第一衍射光柵704A，第二衍射光柵704B，反射鏡706，第一光接收部708A以及第二光接收部708B。與第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置600類似，位移檢測(cè)裝置700包括第一相對(duì)位置信息輸出部10A、第二相對(duì)位置信息輸出部IOB以及平均計(jì)算單元702。光束分離部703將第一光LA分離為第一光束LlA (其為物體光)和第二光束L2A(其為參考光)。此外，光束分離部703將第二光束LB分離為第一光束LlB (其為物體光)和第二光束L2B (其為參考光)。通過分離第一光LA得到的第一光束LlA透過第一相位板712A從而照射至待測(cè)構(gòu)件9上的第一照射點(diǎn)Pal。此外,第一光束LlA由待測(cè)構(gòu)件9反射從而照射在第一衍射光柵704A上。相反，通過分離第二光束LB得到的第一光束LlB透過第三相位板712B從而照射至待測(cè)構(gòu)件9上的第二照射點(diǎn)Pbl。此外第一光束LlA由待測(cè)構(gòu)件9反射從而照射在第二衍射光柵704B上。此外，通過分離第一光LA得到的第二光束L2A透過第二相位板713A從而照射在反射鏡706上。此外，由反射鏡706反射的第二光束L2A入射在第一衍射光柵704A上。相反，通過分離第二光LB得到的第二光束L2B透過第四相位板713B從而照射在反射鏡706上。此外，由反射鏡706反射的第二光束L2B入射在第二衍射光柵704B上。此外,通過分離第一光LA得到的第一光束LlA和第二光束L2A入射在第一光接收部708A上。而且，通過分離第二光LB得到的第一光束LlB和第二光束L2B這兩個(gè)光束入射在第二光接收部708B上。第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置700的其他部分的構(gòu)造與第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置600的相同，并且因此省略其描述。通過具有前述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置700，也可以實(shí)現(xiàn)與第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置600的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。此外，對(duì)于第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置700，通過共用光源2，由光源2的劣化導(dǎo)致的波長變化等的影響可以由平均計(jì)算單元702消除。隨后，將參考圖15在以下描述具有多個(gè)位移檢測(cè)部的位移檢測(cè)裝置分離光的方法。圖15是示意性地示出了具有多個(gè)位移檢測(cè)部的位移檢測(cè)裝置的光源周圍的構(gòu)造的示圖。如圖15所示，從光源2照射的光被透鏡801準(zhǔn)直為平行光。設(shè)置了多個(gè)光束分離器802、803、804。從光源2照射的光被多個(gè)光束分離器802、803、804分離為第一光LA、第二光LB、第三光LC和第四光LD。第一光LA由聚光透鏡806會(huì)聚并且入射至第一光纖811。類似地，第二光LB、第三光LC和第四光LD分別由三個(gè)聚光透鏡807、808、809會(huì)聚并且分別地照射至三個(gè)光纖812、813、814。以該方式,通過將一個(gè)光源2的光分為多個(gè)光并且將多個(gè)光供應(yīng)至相應(yīng)的位移檢測(cè)部，光源2溫度的變化和光源2長期性能的變化可以由多個(gè)位移檢測(cè)部共用。因此，即使設(shè)置了多個(gè)位移檢測(cè)部，也可以消除多個(gè)位移檢測(cè)部的個(gè)體差異。10.根據(jù)第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖16、圖17、圖18A和圖18B在以下描述根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001。圖16是示意性地示出了第九實(shí)施方式的構(gòu)造的示圖，圖17是用于說明第九實(shí)施方式的主要部分的示圖，圖18A和圖18B是示出了第九實(shí)施方式的衍射光柵的示例的示圖。對(duì)比于使用了反射型衍射光柵4的第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1，在第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001中使用了透射型衍射光柵。因此在后文中，與位移檢測(cè)裝置I共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并將省略其說明。如圖16所示，位移檢測(cè)裝置1001包括光源2、光束分離部3、透射型衍射光柵1004、反射鏡6、光接收部8、相對(duì)位置信息輸出部10以及回反射鏡1005 (其為回反射部)。此外，第一相位板12被配置在光束分離部3和待測(cè)構(gòu)件9之間，并且第二相位板13被配置在光束分離部3和反射鏡6之間。從光源2發(fā)出的光被光束分離部3分離為第一光束LI和第二光束L2。第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的第一照射點(diǎn)Pci。待測(cè)構(gòu)件9將入射在第一照射點(diǎn)Pcl的第一光束LI反射至衍射光柵1004。此外，面向衍射光柵9設(shè)置反射鏡6。由光束分離部3分離的第二光束L2入射在反射鏡6上。第二光束L2入射在反射鏡6的反射表面上的反射側(cè)第一照射點(diǎn)Scl。類似于待測(cè)構(gòu)件9，反射鏡6將入射在其上的第二光束L2反射至衍射光柵1004。衍射光柵1004是透射型衍射光柵，其透射并且衍射入射在其上的光。透過衍射光柵1004并且被衍射光柵1004第一次衍射的第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的第二照射點(diǎn)Pdl，其中第二照射點(diǎn)Pdl與第一照射點(diǎn)Pcl不同。此外，由衍射光柵1004第一次衍射并且入射在第二照射點(diǎn)Pdl上的第一光束LI被待測(cè)構(gòu)件9反射至回反射鏡1005。類似地，透過衍射光柵1004并且被衍射光柵1004第一次衍射的第二光束L2入射在反射鏡6的反射表面上的反射側(cè)第二照射點(diǎn)Sdl，其中反射側(cè)第二照射點(diǎn)Sdl與反射側(cè)第一照射點(diǎn)Scl不同。由衍射光柵1004第一次衍射并且入射在反射側(cè)第二照射點(diǎn)Sdl上的第二光束L2被反射鏡6反射至回反射鏡1005。此外，類似于第一實(shí)施方式的衍射光柵4,衍射光柵1004被配置為使其基本上相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面以直角延伸(即，衍射光柵1004的衍射表面與待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面之間的角度基本上為90° )。回反射鏡1005是具有第一反射表面1005a和第二反射表面1005b的基本上三角反射鏡。由待測(cè)構(gòu)件9反射的第一光束LI入射在第一反射表面1005a上，由反射鏡6反射的第二光束L2入射在第二反射表面1005b上。回反射鏡1005使第一光束LI和第二光束L2沿著與第一光束LI和第二光束L2入射在回反射鏡1005上所沿的光路相同的光路返回至待測(cè)構(gòu)件9和反射鏡6。回反射鏡1005被配置為使第一光束LI的光路長度等于第二光束L2的光路長度。由于回反射鏡1005的設(shè)置，當(dāng)制造位移檢測(cè)裝置1001時(shí)，對(duì)第一光束LI的光路長度、第二光束L2的光路長度、以及光軸的角度的調(diào)整變得容易。因此，可以使其更不易受到由氣壓、濕度和溫度的變化導(dǎo)致的光源2的波長變化的影響。此外，通過回反射鏡1005返回待測(cè)構(gòu)件9的第一光束LI在待測(cè)構(gòu)件9的第二照射點(diǎn)Pbl被反射并且再次入射至衍射光柵1004上。此外，第一光束LI由衍射光柵1004第二次衍射。經(jīng)過第二次衍射的第一光束LI由待測(cè)構(gòu)件9反射從而返回至光束分離部3。與第一光束LI類似，第二光束L2同樣通過衍射光柵1004和反射鏡6返回至光束分離部3。雖然本實(shí)施方式基于第一相位板12配置在光束分離部3和待測(cè)構(gòu)件9之間并且第二相位板13配置在光束分離部3和反射鏡6之間的示例描述，但是本發(fā)明不受該示例的限制。例如，本發(fā)明也包括第一相位板12配置在回反射鏡1005的第一反射表面1005a上和第二相位板13配置在回反射鏡1005的第二反射表面1005b上的構(gòu)造。這里，將參考圖17在以下描述第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的主要部分。如圖17所示，基本上垂直于待測(cè)構(gòu)件9而設(shè)置衍射光柵1004。因此，以入射角Θ I入射至待測(cè)構(gòu)件9的第一照射點(diǎn)Pcl的第一光束LI以入射角π /2- Θ I入射至衍射光柵1004。此外，第一光束LI以入射角Θ 2入射至待測(cè)構(gòu)件9的第二照射點(diǎn)Pbl。優(yōu)選衍射光柵1004的光柵柵距Λ被設(shè)定為使得衍射光柵1004上的衍射角基本上等于入射角。換言之，如果待測(cè)表面上的第一入射角是Θ1，待測(cè)表面上的第二入射角是Θ 2，并且光波長是λ，那么衍射光柵1004的光柵柵距Λ滿足以下等式3。[等式3]Λ =η λ / (sin (Ji /2- θ I) +sin (Ji /2- θ 2))其中“n”表示正整數(shù)。在衍射光柵1004上的衍射角等于入射角的情況下，可以得到第一照射點(diǎn)Pcl和第二照射點(diǎn)Pdl相對(duì)于衍射光柵1004對(duì)稱的構(gòu)造。等式3也可以表示為以下等式4。[等式4]2 A sin θ =η λ其中，“ Θ ”表示衍射光柵1004上的衍射角和入射角。換言之，可以滿足布拉格條件，并因此可以加強(qiáng)由衍射光柵1004衍射的衍射光。如上所述，以角度Θ 2入射在待測(cè)構(gòu)件9上的第一光束LI由待測(cè)構(gòu)件9反射并且入射在回反射鏡1005上(見圖16)。此外，入射在回反射鏡1005上的第一光束LI由回反射鏡1005的第一反射表面1005a反射，并且以入射角Θ 2沿著與前進(jìn)光路相同的光路再次入射至待測(cè)構(gòu)件9的第二照射點(diǎn)Pdl。此外，由待測(cè)構(gòu)件9反射的第一光束LI以入射角π /2- Θ 2再次入射在衍射光柵1004上。附帶地，第一光束LI的第二次衍射根據(jù)由等式2表示的條件以π /2- Θ I的衍射角進(jìn)行。此外，由衍射光柵1004衍射的第一光束LI以入射角Θ I再次入射在待測(cè)構(gòu)件9上的第一照射點(diǎn)Pci。因此，由待測(cè)構(gòu)件9反射回來的第一光束LI的光路疊加在由光束分離部3分離的第一光束LI的前進(jìn)光路上。此外如圖17所示，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，入射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的第一光束LI將從第一照射點(diǎn)Pcl移動(dòng)至第一照射點(diǎn)Pc2。此外，由待測(cè)構(gòu)件9的第一照射點(diǎn)Pcl、Pc2反射的第一光束LI將從衍射光柵1004上的衍射位置Tl移動(dòng)至衍射位置T2。此外，由衍射光柵1004衍射的第一光束LI從待測(cè)構(gòu)件9上的第一照射點(diǎn)Pdl移動(dòng)至第二照射點(diǎn)Pd2。這里，因?yàn)檠苌涔鈻?004被配置為使其基本上相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面以直角延伸，所以在衍射位置Tl和衍射位置T2之間的距離是X，其是第一照射點(diǎn)Pcl和第一照射點(diǎn)Pc2之間距離的兩倍。換言之，第一光束LI在衍射光柵1004上的移動(dòng)量是X，其是第一光束LI在待測(cè)構(gòu)件9上的移動(dòng)量的兩倍。此外，因?yàn)檠苌涔鈻?004被配置為使其基本上相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面以直角延伸，所以即使待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移，第一光束LI的光路長度也將始終為恒定的。換言之，第一光束LI的波長不會(huì)改變。此外，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移時(shí)，只有衍射光柵1004上的入射位置會(huì)改變。附帶地，照射在反射鏡6上的第二光束L2的情況與第一光束LI的相同，并因此將省略第二光束L2的描述。在第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001中，第一光束被衍射了兩次。因此，被衍射了兩次的第一光束的相位增加了 2Kx的相位增量?！癒”表示由“2π/Λ”表示的波數(shù)。此外，“χ”表示第一光束LI在衍射光柵1004上的移動(dòng)量。換言之，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，第一光束LI將在衍射光柵4上移動(dòng)χ的距離，其是待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)距離的兩倍。此外，通過兩次衍射第一光束LI，第一光束LI的相位增加了2Kx的相位增量，并且包括兩個(gè)周期的明暗條紋的干涉光由光接收部8接收。換言之，由“Ac0S(2Kx+ δ ) ”表示的干涉信號(hào)可以由第一光接收元件33和第二光接收元件34得到。此外，由“Ac0S(2Kx+ δ ’) ”表示的干涉信號(hào)可以由第三光接收元件35和第四光接收元件36得到。因此，通過第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001，在衍射光柵1004的光柵柵距等于第一實(shí)施方式的衍射光柵4的光柵柵距的情況下，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I的兩倍的分辨率。以下描述了一個(gè)示例，其中在衍射光柵1004的光柵柵距Λ被設(shè)定為0.5515 μ m、波長λ被設(shè)定為780nm并且衍射光柵的入射角和衍射角被設(shè)定為45度的情況下，待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)了 0.5515 μ m。當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)了 0.5515 μ m的距離時(shí)，第一光束LI將在衍射光柵1004上移動(dòng)多達(dá)0.5515 μ m的兩倍的距離，其等于兩個(gè)柵距。此外，因?yàn)榈谝还馐鳯I被衍射了兩次，包括四個(gè)明暗條紋的干涉光可以由光接收單元8接收到。換言之，所得信號(hào)的一個(gè)周期變成 0.5515 μ m/4 (=0.1379 μ m)0此外，在第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001中，在待測(cè)構(gòu)件9上的兩點(diǎn)(即第一照射點(diǎn)Pcl和第二照射點(diǎn)Pdl)通過一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)被第一光束LI照射。因此,與第七實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置600和第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置700類似，可以使用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)來消除測(cè)量點(diǎn)。此外，通過以以上方式構(gòu)造位移檢測(cè)裝置，即使待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面傾斜，因?yàn)榈谝还馐鳯I照射至第一照射點(diǎn)Pcl還照射至第二照射點(diǎn)Pdl，所以待測(cè)表面的傾斜也可以被消除(抵消)。因此，較不可能導(dǎo)致第一光束LI的光路長度的變化，并且可以減少第一光束LI的光路長度與第二光束L2的光路長度之間的不同。隨后，將參考圖18A和18B在以下描述用于第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的衍射光柵的示例。圖18A是衍射光柵的示例的截面圖，并且圖18B是衍射光柵的另一示例的截面圖。圖18A中所示的衍射光柵1004A由在基本上透明的玻璃基底1004a的表面上形成光柵部1004b構(gòu)成，其中光柵部1004b由例如鉻(Cr)形成。因?yàn)楣鈻挪?004b通常通過將鉻膜等真空沉積在玻璃基板1004a的一個(gè)表面上形成，所以光柵部1004b的厚度為IymW下。圖18B所示的衍射光柵1004B是所謂的全息圖，其使用照相底板。以下描述的是相位全息圖，盡管也可以使用吸收全息圖。衍射光柵1004b的光柵部1004c例如由以下步驟形成。首先，將感光銀鹽乳劑涂在玻璃基板1004a的一個(gè)表面上，暴露于干涉條紋，顯影，并隨后漂白。因此，在光柵部1004c中形成有銀粒子留在其上的位置1004d和沒有銀粒子留在其上的位置1004e。這里有銀粒子留在其上的位置1004d具有較高的折射率，并且沒有銀粒子留在其上的位置1004e具有較低的折射率。換言之，形成了相位全息圖。此外，作為材料，也可以使用用于全息圖記錄的光聚合物代替照相底板。在使用具有上述構(gòu)造衍射光柵1004B的情況下，當(dāng)光以預(yù)定角度(入射角)Θ a入射時(shí)，該光將以預(yù)定角度(即，衍射角)9 13輸出(8卩，衍射)。此外，當(dāng)滿足表示為等式3的布拉格條件時(shí)，由衍射光柵1004B衍射的衍射光的輸出可以被最小化。換言之,可以防止由衍射光柵1004B衍射的光量的減少。此外，在希望進(jìn)行入射角等于衍射角的多個(gè)衍射(如第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001)時(shí)，優(yōu)選使用如圖18所示的具有良好的衍射效率的衍射光柵1004B。優(yōu)選衍射光柵1004B的光柵部1004c的厚度NI達(dá)到光柵柵距Λ的4倍以上。然而，考慮到光會(huì)被光柵部1004c吸收，優(yōu)選設(shè)定光柵部1004c的厚度NI為達(dá)到光柵柵距Λ的4到20倍。第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I相同，并因此省略其描述。通過具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置1001，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I相同的優(yōu)點(diǎn)。11.根據(jù)第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖19在以下描述根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201。圖19是示意性地示出了根據(jù)第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201的構(gòu)造的示圖。如圖19所示，與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001類似，在第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201中使用了透射型衍射光柵1004。第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1101的不同在于第一光束LI和第二光束L2不返回至前進(jìn)的光路。因此，與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并且將省略其說明。如圖19所示，不同于第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001，第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201不設(shè)有回反射鏡1005 (其為回反射部)。因此，由衍射光柵1004第一次衍射的第一光束LI由待測(cè)構(gòu)件9反射從而入射在光結(jié)合部1016上。此外，由衍射光柵1004第一次衍射的第二光束L2由反射鏡6反射從而入射在光結(jié)合部1016上。光結(jié)合部1016例如由半反射鏡、光束分離器等構(gòu)成。光結(jié)合部1016將第一光束LI和第二光束L2相互疊加，并且將疊加后的光束分離成兩個(gè)光束。由光束結(jié)合部1016分離的光束由兩個(gè)聚光透鏡14會(huì)聚并且入射在第一偏振光束分離器18以及第二偏振光束分離器19上。這里，第一光束LI從光束分離部3到衍射光柵1016的光路長度和第二光束L2從光束分離部3到衍射光柵1016的光路長度被設(shè)定為基本上彼此相等。因此，與其他實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置類似，在第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201中，即使存在由氣壓、濕度和溫度的變化導(dǎo)致的光源波長的變化，仍然能夠使第一光束LI和第二光束L2被波長變化相等地影響。因此，不論周圍的環(huán)境如何，能夠在不進(jìn)行氣壓校正、濕度校正和溫度校正的條件下進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。此外，第一相位板12配置在光結(jié)合部1016和待測(cè)構(gòu)件9之間，并且第二相位板13配置在光結(jié)合部1016和反射鏡6之間。第一光束LI由第一相位板12轉(zhuǎn)換為圓偏振光。此夕卜，第二光束L2由第二相位板13轉(zhuǎn)換為圓偏振光,其中,第二光束L2的圓偏振光和第一光束LI的圓偏振光具有互相相反的旋轉(zhuǎn)方向。
附帶地，在第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201中，第一光束LI和第二光束L2只被衍射光柵1004衍射一次。因此,與第一光束LI和第二光束L2被衍射兩次的第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001不同，在第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201中，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，第一光束LI的相位將增加Kx的相位增量。 此外，在第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201中，第一光束LI和第二光束L2沒有通過待測(cè)構(gòu)件9和反射鏡6返回光束分離部3。因此，當(dāng)?shù)谝还馐鳯I和第二光束L2返回時(shí)，不需要考慮偏振方向。因此，可以根據(jù)待測(cè)構(gòu)件9的情況，自由設(shè)定由光束分離部3分離并且入射在待測(cè)構(gòu)件9上的第一光束LI的偏振方向。換言之,如下所述，當(dāng)衍射光柵尺(diffraction grating scale)被用作待測(cè)構(gòu)件9并且位移檢測(cè)裝置1201和其他位移檢測(cè)裝置結(jié)合使用時(shí)，可以根據(jù)想要的目的在光入射在待測(cè)構(gòu)件9上的時(shí)候改變偏振方向。此外，第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201設(shè)有面向待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面配置的遮光板1018。由于遮光板1018的設(shè)置，在待測(cè)構(gòu)件9是衍射光柵尺的情況下，可以防止由待測(cè)構(gòu)件9衍射的特定衍射光作為雜散光進(jìn)入位移檢測(cè)裝置1201。第十實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1201的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I以及第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001相同，并因此省略其描述。通過具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置1001，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I以及第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001相同的優(yōu)點(diǎn)。12.根據(jù)第i^一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖20在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1301。圖20是示意性地示出了根據(jù)第十一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1301的構(gòu)造的示圖。如圖20所示，與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001類似，在第i^一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1301中使用了透射型衍射光柵1004。第十一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1301與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的不同在于位移檢測(cè)裝置1301設(shè)有多個(gè)輔助反射鏡。因此，這里將只描述多個(gè)輔助反射鏡，并且與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并且將省略其說明。如圖20所示，第一輔助反射鏡1021和第二輔助反射鏡1022被配置在衍射光柵1004和待測(cè)構(gòu)件9之間。此外，第三輔助反射鏡1023和第四輔助反射鏡1024被配置在衍射光柵1004和反射鏡6之間。第一輔助反射鏡1021的反射表面和第二輔助反射鏡1022的反射表面彼此面對(duì)，并且第三輔助反射鏡1023的反射表面和第四輔助反射鏡1024的反射表面彼此面對(duì)。此外，第一輔助反射鏡1021的反射表面基本上與第三輔助反射鏡1023的反射表面共面。第二輔助反射鏡1022的反射表面基本上與第四輔助反射鏡1024的反射表面共面。第一輔助反射鏡1021反射被待測(cè)構(gòu)件9的第一照射點(diǎn)Pcl反射的第一光束LI，從而使第一光束LI入射在衍射光柵1004上。此外,第一輔助反射鏡1021反射從衍射光柵1004返回的第一光束LI，從而使第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9上。第二輔助反射鏡1022反射被衍射光柵1004第一次衍射的第一光束LI,從而使第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9的第二照射點(diǎn)Pdl。此外，第二輔助反射鏡1022反射從待測(cè)構(gòu)件9返回的第一光束LI，從而使第一光束LI入射在衍射光柵1004上。第三輔助反射鏡1023反射由反射鏡6的反射側(cè)第一照射點(diǎn)Scl反射的第二光束L2,從而使第二光束L2入射在衍射光柵1004上。此外,第三輔助反射鏡1023反射從衍射光柵1004返回的第二光束L2，從而使第二光束L2入射在反射鏡6上。第四輔助反射鏡1024將由衍射光柵1004第一次衍射的第二光束L2反射至反射鏡6的反射側(cè)第二照射點(diǎn)Sdl。此外，第四輔助反射鏡1024將從反射鏡6的反射側(cè)第二照射點(diǎn)Sdl返回的第二光束L2反射至衍射光柵1004偵U。換言之，在第i^一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1301中，第一光束LI經(jīng)由第一輔助反射鏡1021和第二輔助反射鏡1022，從待測(cè)構(gòu)件9入射至衍射光柵1004，或從衍射光柵1004入射至待測(cè)構(gòu)件9。此外，第二光束L2經(jīng)由第三反射鏡1023和第四反射鏡1024，從反射鏡6入射至衍射光柵1004，或從衍射光柵1004入射至反射鏡6。因此，通過調(diào)整第一輔助反射鏡1021和第二輔助反射鏡1022的位置，可以根據(jù)想要的目的改變第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9上的第一照射點(diǎn)Pcl與第二照射點(diǎn)Pdl之間的距離Q。附帶地，通過調(diào)整第三反射鏡1023和第四反射鏡1024的位置，也可以改變反射鏡6上的反射側(cè)第一輻照點(diǎn)Scl與反射側(cè)第二輻照點(diǎn)Sdl之間的距離。因此，可以減小·在第一照射點(diǎn)Pcl和第二照射點(diǎn)Pdl之間的距離Q，因此可以減小由待測(cè)構(gòu)件9的傾斜導(dǎo)致的在第一照射點(diǎn)Pcl和第二照射點(diǎn)Pdl之間的光路長度的差。第十一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1301的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I以及第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001相同，并因此省略其描述。通過具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置1301，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I以及第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001相同的優(yōu)點(diǎn)。13.根據(jù)第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖21在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401。圖21是示意性地示出了第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401的構(gòu)造的示圖。如圖21所示，類似于第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001，在第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1041中使用了透射型衍射光柵1004。第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的不同在于位移檢測(cè)裝置1401設(shè)有多個(gè)衍射光柵。因此，這里將僅描述多個(gè)衍射光柵周圍的構(gòu)造，并且與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001共同的那些部件將由相同的參考數(shù)字標(biāo)明并且將省略其說明。第二衍射光柵1044被配置在第一衍射光柵1004和回反射鏡1005之間。與第一衍射光柵類似，第二衍射光柵1044被配置為使其相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面基本上以直角延伸(即，第二衍射光柵1044的衍射表面和待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面之間的角度基本上為90° )。此外,第二衍射光柵1044被配置為使其相對(duì)于反射鏡6的反射表面基本上以直角延伸。中間反射鏡1042被配置在第二衍射光柵1044和第一衍射光柵1004之間。中間反射鏡1042的兩個(gè)表面都是反射表面。中間反射鏡1042被配置為使它的反射表面基本上既平行于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面，又平行于反射鏡6的反射表面。
在第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401中，透射通過第一衍射光柵1004并且被其第一次衍射的第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的第二照射點(diǎn)Pdl。此外，入射在第二照射點(diǎn)Pdl的第一光束LI由待測(cè)構(gòu)件9反射至中間反射鏡1042。此外，反射至中間反射鏡1042的第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的第三照射點(diǎn)Pel。此外，待測(cè)構(gòu)件9將入射至第三照射點(diǎn)Pel的第一光束LI反射至第二衍射光柵1044。與第一衍射光柵1004類似,第二衍射光柵1044是透射并衍射在其上入射的光的反射型衍射光柵。第二衍射光柵1044具有與第一衍射光柵1004相同的光柵柵距Λ。因此，通過透過第二衍射光柵1044，第一光束LI被第二次衍射。經(jīng)過第二次衍射的第一光束LI入射在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面上的第四照射點(diǎn)Pfl從而由待測(cè)構(gòu)件9反射至回反射鏡1005的第一反射表面1005a。此外，入射在回反射鏡1005上的第一光束LI沿著與前進(jìn)光路相同的光路由第一反射表面1005a反射并且由第二衍射光柵1044第三次衍射。經(jīng)過第三次衍射的第一光束LI被待測(cè)構(gòu)件9和中間反射鏡1042反射,并且入射在第一衍射光柵1004上。然后,第一光束LI被第一衍射光柵1004第四次衍射。第四次衍射后的第一光束LI被待測(cè)構(gòu)件9反射從而返回至光束分離部3。附帶地，與第一光束類似，透過第一衍射光柵1004的第二光束L2被反射鏡6的反射側(cè)第三照射點(diǎn)Sel和反射側(cè)第四照射點(diǎn)Sfl反射，并且經(jīng)由中間反射鏡1042和第二衍射光柵1044入射在回反射鏡1005的第二反射表面1005b上。此外，第二光束L2由回反射鏡1005反射并且經(jīng)由第二衍射光柵1044、中間反射鏡1042和第一衍射光柵1004返回至光束分離部3。此外，在第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401中，第一衍射光柵1004、中間反射鏡1042、第二衍射光柵1044以及回反射鏡1005被配置為使第一光束LI的光路和第二光束L2的光路彼此相等。此外，與第一衍射光柵1004類似，第二衍射光柵1044被配置為使其相對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面基本上以直角延伸。即使待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移，第一光束LI的光路長度將始終是恒定的。此外，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上位移時(shí)，只有第二衍射光柵1044上的入射位置會(huì)改變。此外，在第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401中，第一光束LI和第二光束L2被第一衍射光柵1004和第二衍射光柵1044衍射了四次。這里，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，第一光束LI的相位將會(huì)增加4Kx的相位增量，這是第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的相位增量的兩倍。換言之，由“Acos (Κχ+ δ ) ”表示的干涉信號(hào)可以由第一光接收元件33和第二光接收元件34得至IJ。此外，由“Acos (Κχ+ δ ) ”表示的干涉信號(hào)可以由第三光接收元件35和第四光接收元件36得到。因此，通過第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的兩倍的分辨率。附帶地，雖然第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401基于其中設(shè)置了兩個(gè)衍射光柵的示例被描述，但是衍射光柵的數(shù)量并不限定為兩個(gè)，而是三個(gè)以上的衍射光柵可以配置在第一光束LI通過的光束分離部和光束結(jié)合部之間。此外，在設(shè)置了多個(gè)衍射光柵以進(jìn)行多次衍射的情況(諸如第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401的情況)下，優(yōu)選將使被衍射的光量較少地減少的衍射光柵1044B用作適用的衍射光柵。第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I以及第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001相同，并因此省略其描述。通過具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置1401，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I以及第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001相同的優(yōu)點(diǎn)。14.待測(cè)構(gòu)件的變形例隨后，將參考圖22A至圖22D、圖23A至圖23C、以及圖24A至圖24E在以下描述待測(cè)構(gòu)件的變形例。圖22A至圖22D和圖23A至圖23C是各自示出了待測(cè)構(gòu)件的截面圖。圖24A至圖24E是從待測(cè)構(gòu)件的正面看去的截面圖和平面圖。此外,在第一實(shí)施方式中，入射在衍射光柵4上的第一光束LI是由待測(cè)構(gòu)件9反射的光(即，入射在衍射光柵4上的第一光束LI是O階光)。待測(cè)構(gòu)件的光柵柵距的移動(dòng)不增加至入射在衍射光柵4上的第一光束LI。因此，如圖22A至圖22D、圖23A至圖23C以及圖24A至圖24E所示，也可以使用各自具有光柵9c、9c’、凹槽(狹縫)d、dl、d2的多個(gè)待測(cè)構(gòu)件9A至9G、109、209、309、409、509的所謂的衍射光柵尺。圖22A中所示的待測(cè)構(gòu)件9A具有設(shè)置在其基板9b上的波狀光柵9c。此外，反射膜9a制成在光柵9c的表面上。圖22B所示的待測(cè)構(gòu)件9B具有設(shè)置在其基板9b上的矩形光柵9c’。待測(cè)構(gòu)件9B其他部分的構(gòu)造與圖22A中所示的待測(cè)構(gòu)件9A類似，并因此省略其描述。附帶地，在圖22A和22B中所示的待測(cè)構(gòu)件9A/9B中，光柵9c、9c’是露出的。圖22C中所示的待測(cè)構(gòu)件9C通過在圖22B中所示的待測(cè)構(gòu)件9B的反射膜9a上形成防護(hù)層9d而形成。因?yàn)榉瓷淠?a由防護(hù)層9d防護(hù)，所以可以改善可操作性。圖22D中所示的待測(cè)構(gòu)件9D由通過粘附層9d將玻璃蓋片9e固定至圖22B中所示的待測(cè)構(gòu)件9B的反射膜9a而形成。對(duì)于待測(cè)構(gòu)件9D，玻璃蓋片9e可以起到防護(hù)層的作用。此外，待測(cè)構(gòu)件9D的表面可以被玻璃蓋片平坦化。此外，如圖23A所示的待測(cè)構(gòu)件9E，第二反射膜9a’可以介于圖22D所示的待測(cè)構(gòu)件9D的粘附層9d和玻璃蓋片9e之間。第二反射膜9a’用于反射包括光源2的波長的特定波長的光。此外，如圖23B中所示的待測(cè)構(gòu)件9F，第二反射膜9a’可以被配置在圖22D中示出的待測(cè)構(gòu)件9D的玻璃蓋片9e上。第二反射膜9a’與圖23A中所示的待測(cè)構(gòu)件9E的反射膜9a’相同。第二反射膜9a’也可以作為防反射膜使用。在這種情況下，待測(cè)表面變?yōu)樾纬稍诠鈻?a’上的第一反射膜9a。此外，圖23C中示出的待測(cè)構(gòu)件9G是其中使用透明防護(hù)層9f而非玻璃蓋片9e的待測(cè)構(gòu)件。顯然由樹脂形成的防護(hù)層可以用作防護(hù)層9f。此外，第二反射膜9a’也可以用作防反射膜。在這種情況下，待測(cè)表面變成在光柵9a’上形成的第一反射膜9a。圖23A中所示的待測(cè)構(gòu)件具有在其中形成的狹縫，其中狹縫d以相等的間距被配置在與待測(cè)表面平行的方向上。對(duì)于待測(cè)構(gòu)件109，可以通過使用線性編碼器來進(jìn)行一維的測(cè)量。圖24B中所示的待測(cè)構(gòu)件209具有形成在其內(nèi)的第一狹縫和第二狹縫，其中第一狹縫dl和第二狹縫d2每個(gè)都以相同的間隔與待測(cè)表面平行配置，并且第二狹縫d2與第一狹縫dl以角度Gd相交。第一狹縫的光柵柵距dl可以與第二狹縫的光柵柵距d2相等或不同。對(duì)于待測(cè)構(gòu)件209，可以通過兩個(gè)線性編碼器進(jìn)行二維的檢測(cè)。圖24C中所示的待測(cè)構(gòu)件309具有在其內(nèi)形成的第一狹縫dl和第二狹縫d2，其中第一狹縫dl基本上以同心弧形形成，并且第二狹縫d2放射狀地形成。待測(cè)構(gòu)件309可以用作所謂的旋轉(zhuǎn)編碼器從而檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)床的可移動(dòng)部分的位置。此外，對(duì)于待測(cè)構(gòu)件309，在檢測(cè)角度信息時(shí)也可以測(cè)量在照射方向上的非同心分量。此外，作為圖24c所示的待測(cè)構(gòu)件309A，第一狹縫dl和第二狹縫d2也可以相互疊加。圖24E中所示的待測(cè)構(gòu)件409具有形成在其基板409b的一個(gè)表面上的多個(gè)基本上是圓柱的凸起409a。在待測(cè)構(gòu)件409中，在多個(gè)凸起之間的間隙成為光柵狹縫。兩個(gè)光柵矢量方向以角度Ge彼此相交。附帶地，凸起409a不限定為具有基本上是圓柱的形狀，而也可以具有平截頂錐形、長方體形等。圖24E中所示的待測(cè)構(gòu)件509 (對(duì)比于圖24E中所示的待測(cè)構(gòu)件409)具有形成在其基板509b的一個(gè)表面上的多個(gè)基本上是圓柱的凹部509a。在待測(cè)構(gòu)件509中，在多個(gè)凹部509a之間的間隙成為光柵狹縫。15.位移檢測(cè)裝置的應(yīng)用例隨后，將參考圖25和圖26在以下描述第一至第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的應(yīng)用例。圖25是示出了第一應(yīng)用例的示意圖。圖26是示出了第二應(yīng)用例的示意圖。附帶地，在圖25和圖26中所示的應(yīng)用例的待測(cè)構(gòu)件9和待測(cè)構(gòu)件9H中，例如使用了圖23A至圖23C以及圖24A至圖24E中所示的一個(gè)衍射光柵尺。在圖25中所示的應(yīng)用例中，設(shè)置了用于X軸901的線性編碼器和用于Y軸902的線性編碼器。用于X軸901的線性編碼器用于檢測(cè)在與待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面平行的第一方向X上待測(cè)構(gòu)件9的位移。用于Y軸902的線性編碼器用于檢測(cè)在與待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面平行的第二方向Y上待測(cè)構(gòu)件9的位移，其中第二方向Y垂直于第一方向X。此外，設(shè)置第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I以檢測(cè)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向Z上的位移。通過這種配置，在X軸和Y軸上的待測(cè)構(gòu)件9的位移可以由用于X軸的線性編碼器901和用于Y軸的線性編碼器902來檢測(cè)，并且在待測(cè)構(gòu)件9的待測(cè)表面的高度方向上的待測(cè)構(gòu)件9的位移(S卩，z軸上的位移)可以由第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I來檢測(cè)。因此，可以進(jìn)行三維測(cè)量。圖26中所示的應(yīng)用例的待測(cè)構(gòu)件9H以Z軸為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。在這種應(yīng)用例中，設(shè)置了旋轉(zhuǎn)編碼器903和第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I，其中旋轉(zhuǎn)編碼器903用于檢測(cè)待測(cè)構(gòu)件9H的角度信息，并且位移檢測(cè)裝置I用于檢測(cè)待測(cè)構(gòu)件9在高度方向Z上的位移。通過該應(yīng)用例，可以檢測(cè)待測(cè)構(gòu)件9H的角度信息Θ和在Z軸上的位移，因此可以進(jìn)行三維測(cè)量。16.根據(jù)另外其他實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置將參考圖27至31在以下描述根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置。圖27至圖31中所示的位移檢測(cè)裝置1501、1601和1701中的每個(gè)是用于檢測(cè)具有兩個(gè)互相面對(duì)的在其間具有間隔的反射面的構(gòu)件的位移信息的裝置。
16-1.根據(jù)第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置首先，將參考圖27、圖28、圖29A和圖29B在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1051。圖27是示意性地示出了第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501的構(gòu)造的示圖，以及圖28是用于說明圖27中所示的位移檢測(cè)裝置的主要部分的示圖。如圖27中所不,根據(jù)第十三實(shí)施方式的第一反射表面1507包括光學(xué)系統(tǒng)塊1502,以及安裝于待測(cè)構(gòu)件上的待測(cè)塊1503。位移檢測(cè)裝置1501可以檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)塊1502與待測(cè)塊1503之間的相對(duì)位移。換言之，在根據(jù)第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501中，待測(cè)塊1503相當(dāng)于待測(cè)構(gòu)件。光學(xué)系統(tǒng)塊1502包括光源2、光束分離部分3、透射型衍射光柵1004、光接收部8、相對(duì)位置信息輸出部10以及回反射鏡1005。光學(xué)系統(tǒng)塊1502的光源2、光束分離部3、衍射光柵1004、光接收部8、相對(duì)位置信息輸出部10以及回反射鏡1005具有與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的光源2、光束分離部3、衍射光柵1004、光接收部8、相對(duì)位置信息輸出部10以及回反射鏡1005相同的構(gòu)造。待測(cè)塊1503基本上是U形。待測(cè)構(gòu)件1593包括第一反射片1504、第二反射片1505以及連接片1506。第一反射片1504和第二反射片1505互相面對(duì)。第一反射片1504和第二反射片1505均具有一個(gè)連接至連接片1506的端部。因此，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件1503在高度方向上移動(dòng)的時(shí)候，第一反射片1504和第二反射片1505將移動(dòng)相同的距離。此外，第一反射片1504的面向第二反射片1505的一個(gè)表面是反射光的第一反射表面1507。類似地，第二反射片1505的面向第一反射片1504的一個(gè)表面是反射光的第二反射表面1508。第一反射片1504的第一反射表面1507和第二反射片1505的第二反射表面1508基本上互相平行。在其中配置有光學(xué)系統(tǒng)塊1502的衍射光柵1004和回反射鏡1005的部分插入在待測(cè)構(gòu)件1503的第一反射片1504和第二反射片1505之間。在這時(shí),衍射光柵1004的一個(gè)表面(即，所謂的衍射表面)基本上既垂直于第一反射片1504的第一反射表面1507又垂直于第二反射片1505的第二反射表面1508。此外，回反射鏡1005配置在待測(cè)塊1053的連接片1506 —側(cè)。第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501的其他部分的構(gòu)造與第九位移檢測(cè)裝置1001的相同，并因此在此省略其描述。這里，第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501的主要部分將參考圖28在以下描述。如圖28中所示，當(dāng)待測(cè)構(gòu)件1503在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，第一反射片1504的第一反射表面1507和第二反射片1505的第二反射表面1508也將在高度方向上移動(dòng) x/2。由于衍射光柵1004基本上垂直于待測(cè)塊1503的第一反射表面和第二反射表面1508，所以即使待測(cè)塊1503在高度方向上位移，第一光束LI的光路長度和第二光束L2的光路長度也將始終為恒定的。換言之，與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001類似，第一光束LI和第二光束L2的波長不會(huì)改變。此外，當(dāng)待測(cè)塊1503在高度方向上位移時(shí)，只有第一光束LI和第二光束L2在衍射光柵1004上的入射位置會(huì)改變。與圖17中所示的第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001類似，當(dāng)?shù)谝环瓷浔砻?507和第二反射表面1508在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，第一光束LI和第二光束L2在衍射光柵4上的移動(dòng)量將為X，其為第一反射表面1507和第二反射表面1508的移動(dòng)量的兩倍。因?yàn)檎丈湓诘谝环瓷浔砻?507上的第一光束LI來回透過衍射光柵兩次，所以第一光束LI被衍射了兩次。因此，第一光束LI的相位增加了 2Kx的相位增量。此外，由于第二反射表面1508移動(dòng)了與第一反射表面1507相同的距離，所以類似于第一光束LI,照射在衍射光柵1004的第二反射表面1508上的第二光束L2的入射位置改變的距離與第一光束LI的相同。這里，第一反射表面1507靠近于衍射光柵1004移動(dòng)了 2/χ的距離，并且第二反射表面1508遠(yuǎn)離衍射光柵1004移動(dòng)了 x/2的距離。因此，由于第二光束透過衍射光柵1004，所述具有與第一光束LI的相位增量的符號(hào)相反的符號(hào)的相位增量被加至第二光束L2的相位。類似于第一光束LI，因?yàn)榈诙馐鳯2也來回透過了衍射光柵1004兩次，所以第二光束L2被衍射了兩次。因此，第二光束L2的相位增加了-2kx的相位增量。因此，第一光束LI和第二光束L2之間的相位差是4Kx。換言之，以“Ac0S(4Kx+ δ ) ”表示的干涉信號(hào)可以由第一光接收元件33和第二光接收元件34得到。此外，以“Ac0S(4Kx+S ’表示的干涉信號(hào)可以由第三光接收元件35和第四光接收元件36得到。因此，透過第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001的兩倍的分辨率。與第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001類似，在位移檢測(cè)裝置1501中，例如，衍射光柵1004的光柵柵距Λ設(shè)定為0.5515 μ m，波長λ設(shè)定為780nm，并且衍射光柵1004的入射角和衍射角被設(shè)定為45度。這里的描述基于其中待測(cè)塊1503在高度方向上移動(dòng)了
0.5515 μ m (其相等于衍射光柵1004的光柵柵距Λ )的示例而進(jìn)行。當(dāng)待測(cè)塊1503在高度方向上移動(dòng)了 0.5515 μ m的距離時(shí)，第一光束LI和第二光束L2將在衍射光柵1004上移動(dòng)多達(dá)0.5515 μ m的兩倍的距離，其相等于兩個(gè)柵距。此外，第一光束LI和第二光束L2被衍射了兩次。此外，因?yàn)榉?hào)彼此相反的兩個(gè)相位增量被分別加至第一光束LI和第二光束L2，第一光束LI和第二光束L2之間的相位差是8Kx。換言之，得到的信號(hào)的一個(gè)周期變成0.5515 μ m/8 (=0.0689 μ m)。通過具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置1501，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I和第九實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1001相同的優(yōu)點(diǎn)。隨后，將參考圖29A在以下描述第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501中使用的待測(cè)塊的示例。圖29A是示出了待測(cè)塊的示例的平面圖，以及圖29B是示出了待測(cè)塊的另一示例的平面圖。圖26A中所示的待測(cè)塊1503A包括第一反射鏡1511和第二反射鏡1512，其中第一反射鏡1511具有第一反射表面1507,第二反射鏡1512具有第二反射表面1508。第一反射鏡1511和第二反射鏡1512由粘附劑或固定螺釘固定至連接片1506。第一反射鏡1511的第一反射表面1507和第二反射鏡1512的第二反射表面1518基本上互相平行。因?yàn)榇郎y(cè)塊1503A僅通過將兩個(gè)反射鏡1511、1512附至連接片1506構(gòu)成，所以使整個(gè)塊小型化是容易的。
圖29B中所示的待測(cè)塊1503B由在塊片(block piece) 1513中形成矩形的凹槽1509形成。第一反射鏡1511被固定在塊片1513中形成的凹槽1509的一個(gè)表面1513a上，并且第二反射鏡1512被固定在凹槽1509的另一表面1513b上，其中另一表面1513b面向
Iv 表面 1513a。具有前述構(gòu)造的待測(cè)塊1503B可以通過在待測(cè)構(gòu)件中形成凹槽1509，并且將兩個(gè)反射鏡1511、1512安裝在凹槽1509的內(nèi)壁上構(gòu)成。16-2.根據(jù)第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖30在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1601。圖30是示意性地示出了根據(jù)第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1601的構(gòu)造的示圖。如圖30所示，與第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501類似，第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1601包括安裝于待測(cè)構(gòu)件上的光學(xué)系統(tǒng)塊1602和待測(cè)塊1603。與圖1至圖14B中所示的第一至第八實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1、101、201、301、401、501、600、700類似，在第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1601中，在光學(xué)系統(tǒng)塊中使用了反射型衍射光柵4。此外，與圖10中所示的第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置301類似，光學(xué)系統(tǒng)塊1602包括透鏡11、光束分離部3、衍射光柵4、第一偏振光束分離器18和第二偏振光束分離器19,其中第一偏振光束分離器18和第二偏振光束分離器19構(gòu)成光接收部8。來自光源2的光經(jīng)由光供應(yīng)光纖302照射在透鏡11上。由第一偏振光束分離器18分離的光經(jīng)由第一光接收光纖303和第二光接收光纖304供應(yīng)至第一光接收元件33和第二光接收兀件34。此外，由第二偏振光束分離器19分離的光經(jīng)由第三光接收光纖305和第四光接收光纖306供應(yīng)至第三光接收元件35和第四光接收元件36。通過這種配置，作為熱源的光源2可以與光學(xué)系統(tǒng)塊1602分離。此外，因?yàn)榭梢栽谂c光學(xué)系統(tǒng)塊1602分離的位置進(jìn)行光源2以及第一至第四光接收元件33至36的維護(hù)，可工作性可得以改善。此外，通過將熱源與光學(xué)系統(tǒng)塊1602分離,光學(xué)系統(tǒng)塊1602的溫度的上升被抑制，并因此可以進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。此外，通過使第一至第四光接收元件33至36接近于相對(duì)位置信息輸出部10，外生噪聲的影響可以被減小，并且因此可以增加響應(yīng)速度。類似于第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置301，依照所需的目的，可以通過光纖只將光源2與光學(xué)系統(tǒng)塊分離或者通過光纖只將光接收元件33至36與光學(xué)系統(tǒng)塊分離。對(duì)光學(xué)系統(tǒng)塊1602安裝待測(cè)塊1603從而使光學(xué)系統(tǒng)元件1602的衍射光柵4的一個(gè)表面(即，所謂的衍射表面)基本上垂直于待測(cè)塊1603的第一反射表面1607和第二反射表面1608。此外，由光束分離部3分離的第一光束LI被第一反射表面1607反射從而入射在衍射光柵4上。類似地,第二光束L2被第二反射表面1608反射從而入射在衍射光柵4上。當(dāng)待測(cè)塊1603在高度方向上移動(dòng)時(shí)，第一反射片1604和第二反射片1605也將移動(dòng)。因此，與第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501類似，在第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1601中，符號(hào)彼此相反的兩個(gè)相位增量被分別加至第一光束LI和第二光束L2。所以，通過第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1601，如果衍射光柵4的光柵柵距相同，則可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)第四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置301的兩倍的分辨率。第十四實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1601的其他部分的構(gòu)造與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I和第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501的相同，并因此在此省略其描述。對(duì)于具有上述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置1601，也可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I和第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501相同的優(yōu)點(diǎn)。16-3.根據(jù)第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置隨后，將參考圖31在以下描述根據(jù)本發(fā)明的第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1701。圖31是示意性地示出了根據(jù)第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1701的構(gòu)造的示圖。如圖31中所示，與第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501類似，第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1701包括安裝于待測(cè)構(gòu)件上的光學(xué)系統(tǒng)塊1702和待測(cè)塊1703。與第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401類似，光學(xué)系統(tǒng)1702包括光源2、光束分離部3、透射型第一衍射光柵1004、透射型第二衍射光柵1044、光接收部8、相對(duì)位置信息輸出部10、回反射鏡1005以及中間反射鏡1042。此外，待測(cè)塊1703包括第一反射片1704和第二反射片1705，在它們之間夾置了光學(xué)系統(tǒng)塊1702的一部分，其中光學(xué)系統(tǒng)塊1702的該一部分包括第一衍射光柵1004、中間反射鏡1042、第二衍射光柵1044和回反射鏡1005。第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1701的其他部分的構(gòu)造與第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401和第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501的相同，并因此在此省略其描述。換言之，第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1701通過將第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401和第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501組合而構(gòu)成。此外,第十五實(shí)施方式的第一光束LI由第一衍射光柵1004和第二衍射光柵1044來回衍射了四次。與第一光束LI類似，第二光束L2也由第一衍射光柵1004和第二衍射光柵1044來回衍射了四次。當(dāng)待測(cè)塊1703在高度方向上移動(dòng)了 x/2的距離時(shí)，4Kx的相位增量被加至第一光束LI，并且-4Κχ (其具有與被加至第一光束LI的4Κχ的相位增量相反的符號(hào))的相位增量被加至第二光束L2。因此，在第一光束LI和第二光束L2之間的相位差為8Κχ。結(jié)果，通過第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1701，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401的兩倍的分辨率。對(duì)于具有前述構(gòu)造的位移檢測(cè)裝置1701，也可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置I和第十三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1401的優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。第十三至第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置1501、1601和1701可以通過例如以板簧連接光學(xué)系統(tǒng)塊和待測(cè)塊來檢測(cè)板簧的位移。此外，可以通過在致動(dòng)器中建造光學(xué)系統(tǒng)塊和待測(cè)塊來檢測(cè)致動(dòng)器的位移信息。應(yīng)理解，本發(fā)明不受上述和圖中所示的實(shí)施方式限制，而且在不偏離本發(fā)明的要旨和范圍的前提下，可以實(shí)現(xiàn)多種變形，由光源照射的光也可以經(jīng)過液體或真空空間、而不是氣體來供應(yīng)。此外，反射鏡6 (反射部)也可以與待測(cè)構(gòu)件9的移動(dòng)聯(lián)動(dòng)地移動(dòng)。換言之，反射鏡6 (反射部)以與待測(cè)構(gòu)件9在高度方向上的移動(dòng)量相等的移動(dòng)量移動(dòng)。因此，與第十三至第十五實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置類似，在第一至第十二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置中，具有與第一光束LI的位移增量符號(hào)相反的位移增量可以被加至第二光束L2。
權(quán)利要求
1.一種位移檢測(cè)裝置，包括: 用于發(fā)光的光源； 光束分離部，用于將從 所述光源發(fā)出的光分離為入射在待測(cè)構(gòu)件上的第一光束和用作參考光的第二光束； 衍射光柵，用于衍射由所述光束分離部分離并且由所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面反射的所述第一光束，并且使被衍射的所述第一光束再次入射至所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面上； 反射部，用于反射由所述光束分離部分離的所述第二光束； 光束結(jié)合部，用于將由所述衍射光柵衍射并且由所述待測(cè)表面再次反射的所述第一光束與由所述反射部反射的所述第二光束彼此疊加； 光接收部，用于接收由所述光束結(jié)合部疊加的所述第一光束和所述第二光束的干涉光；以及 相對(duì)位置信息輸出部，用于基于由所述光接收部接收到的所述干涉光的強(qiáng)度，輸出所述待測(cè)表面在高度方向上的位移信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述第一光束在所述光束分離部和所述光束結(jié)合部之間通過所述衍射光柵的光路長度，以及所述第二光束在所述光束分離部和所述光束結(jié)合部之間通過所述反射部的光路長度被設(shè)定為彼此相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述衍射光柵被配置為使得使其形成有光柵的表面與所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)構(gòu)件是在其待測(cè)表面上具有多個(gè)光柵的反射型衍射光柵尺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述待測(cè)構(gòu)件的多個(gè)光柵覆蓋有防護(hù)層，所述防護(hù)層由用于僅反射包括從所述光源照射的光的波長的特定波長的反射膜形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述衍射光柵是透射所述第一光束的透射型衍射光柵。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的位移檢測(cè)裝置，還包括: 回歸反射部，用于將由所述衍射光柵衍射并且由所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面反射的所述第一光束反射至所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面從而使所述第一光束再次入射在所述衍射光柵上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的位移檢測(cè)裝置，其中，多個(gè)所述衍射光柵被配置所述第一光束在所述光束分離部和所述光束結(jié)合部之間的光路中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的位移檢測(cè)裝置，其中，透過所述衍射光柵透射并且被所述衍射光柵衍射的所述第一光束再次入射在所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面上的照射點(diǎn)不同于由所述光束分離部分離的所述第一光束入射在所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面上的照射點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述衍射光柵由體積全息圖形成，所述體積全息圖具有有著預(yù)定厚度的光柵部，其中所述光柵部的厚度被設(shè)定為光柵柵距的四倍以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述衍射光柵是反射第一光束的反射型衍射光柵。
12.—種位移檢測(cè)裝置，包括:多個(gè)位移檢測(cè)部，用于在多個(gè)互相不同的任意點(diǎn)計(jì)算待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面在高度方向上的位移信息；以及 平均計(jì)算單元，用于計(jì)算由所述多個(gè)位移檢測(cè)部計(jì)算的所述位移信息的平均值。
其中，所述多個(gè)位移檢測(cè)部每個(gè)均包括: 用于發(fā)光的光源； 光束分離部，用于將從所述光源發(fā)出的光分離為入射在待測(cè)構(gòu)件上的第一光束和用作參考光的第二光束； 衍射光柵，用于衍射由所述光束分離部分離并且由所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面反射的所述第一光束，并且使被衍射的所述第一光束再次入射至所述待測(cè)構(gòu)件的待測(cè)表面上； 反射部，用于反射由所述光束分離部分離的所述第二光束； 光束結(jié)合部，用于將由所述衍射光柵衍射并且由所述待測(cè)表面再次反射的所述第一光束與由所述反射部反射的所述第二光束彼此疊加； 光接收部，用于接收由所述光束結(jié)合部疊加的所述第一光束和所述第二光束的干涉光；以及 相對(duì)位置信息輸出部，用于基于由所述光接收部接收到的所述干涉光的強(qiáng)度，輸出所述待測(cè)表面在高度方向 上的位移信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的位移檢測(cè)裝置，其中，所述多個(gè)位移檢測(cè)部共用一個(gè)光源，并且光從共用的所述光源分配。
14.一種位移檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)待測(cè)構(gòu)件的位移信息，所述待測(cè)構(gòu)件包括第一反射表面和第二反射表面，其中所述第一反射表面和所述第二反射表面被配置為彼此面對(duì)且其間具有間隔，所述位移檢測(cè)裝置包括: 用于發(fā)光的光源； 光束分離部，用于將從所述光源發(fā)出的光分離為入射在所述待測(cè)構(gòu)件的所述第一反射表面上的第一光束和入射在所述待測(cè)構(gòu)件的所述第二反射表面上的第二光束； 衍射光柵，用于衍射由所述光束分離部分離并且由所述第一反射表面反射的所述第一光束、以及由所述光束分離部分離并且由所述第二反射表面反射的所述第二光束，使得被衍射的所述第一光束再次入射在所述第一反射表面上，并且使得被衍射的所述第二光束再次入射在所述第二反射表面上； 光束結(jié)合部，用于將由所述衍射光柵衍射并且由所述第一反射表面再次反射的所述第一光束與由所述衍射光柵衍射并且由所述第二反射表面再次反射的所述第二光束彼此疊加； 光接收部，用于接收由所述光束結(jié)合部疊加的所述第一光束和所述第二光束的干涉光；以及 相對(duì)位置信息輸出部，用于基于由所述光接收部接收到的所述干涉光的強(qiáng)度，輸出所述待測(cè)構(gòu)件的位移信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及位移檢測(cè)裝置，該位移檢測(cè)裝置(1)包括光源(2)、光束分離部(3)、衍射光柵(4)、反射部(6)、光束結(jié)合部(3)、光接收部(8)以及相對(duì)位置信息輸出部(10)。衍射光柵(4)用于衍射由待測(cè)構(gòu)件(9)的待測(cè)表面反射的第一光束(L1)，并且使被衍射的第一光束(L1)再次入射在待測(cè)表面上。反射部(6)用于將由光束分離部(3)分離的第二光束(L2)反射至光束分離部(3)。光接收部(8)用于接收第一光束(L1)和第二光束(L2)的干涉光。相對(duì)位置信息輸出部(10)用于基于接收到的干涉光的強(qiáng)度，輸出待測(cè)表面在高度上的位移信息。
文檔編號(hào)G01B11/02GK103075964SQ201210397490
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者田宮英明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社森精機(jī)制作所