(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部となった一端と、駆動部材によって変位する弾性変位部となった他端とに、外側面が測定面となり内側面が反射ミラーとなった固定測定部材および変位測定部材がそれぞれ設けられるとともに、内部が真空状態近くまで減圧された筒状構造体を備え、
この筒状構造体は鉄と比較して熱膨張係数が小さくかつその内部には、前記両端の内部反射ミラー間の間隔を計測するレーザ光波干渉計とその計測光路とが収納され、
前記筒状構造体の外部には、前記駆動部材を制御する制御装置が設けられ、この制御装置は、前記レーザ光波干渉計から得られた計測値に基づいて、前記内部反射ミラー間の間隔と前記計測光路に対する前記反射ミラーの姿勢を所定の位置に維持するように前記駆動部材を制御することを特徴とする自律制御端度器。
【請求項２】
請求項１に記載の自律制御端度器において、前記固定部は、前記筒状構造体の端部に取り付けられた固定部材を備えて構成され、前記固定測定部材は前記固定部材の外側に取り付けられ、前記弾性変位部は、前記筒状構造体の他端に設けられ内径部が前記密閉中空部に連通しかつ前記筒状構造体の軸線に対して変位可能な変位部材を備えて構成され、前記変位測定部材は前記変位部材の外側に取り付けられ、前記駆動部材は、複数設けられるとともに前記筒状構造体に前記変位部材と当接して設けられ、前記筒状構造体内部の減圧はほぼ真空状態になされていることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項３】
請求項２に記載の自律制御端度器において、前記固定部材は熱膨張係数の小さい材質の部材で形成されるとともに、この固定部材に支持部材を介して前記レーザ光波干渉計が取り付けられ、前記支持部材は、所定の温度に維持されていることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項４】
請求項３に記載の自律制御端度器において、前記支持部材は、その一部もしくは全部がヒータで形成されていることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の自律制御端度器において、前記レーザ光波干渉計には、前記筒状構造体の外部空間にあるレーザ光源から光ファイバを介してレーザ光束が注入されることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項６】
請求項５に記載の自律制御端度器において、前記レーザ光束は、直交直線偏光面を持つ２周波の光束であることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の自律制御端度器において、前記レーザ光波干渉計は、前記２周波に対応するヘテロダイン干渉計であることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項８】
請求項１または２に記載の自律制御端度器において、前記駆動部材は、複数の柱状圧電素子で形成され、それぞれが独立に制御されることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項９】
請求項１または２に記載の自律制御端度器において、前記変位部材と筒状構造体との間には、前記密閉中空部の真空を維持する真空用ベローズが設けられていることを特徴とする自律制御端度器。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の自律制御端度器において、前記固定側および変位側の測定部材は、それぞれ熱膨張係数の小さい材質の材料、あるいは、経時的に安定した材質の材料で形成されていることを特徴とする自律制御端度器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲージブロックや高精度構造体として、あるいは長さ測定器の温度特性評価を行う際に利用できる自律制御端度器に関する。
【０００２】
【背景技術】
両端面間の寸法を基準とし、実用的な高精度の機械的長さを実現する端度器としてのゲージブロック、基準器等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、例えば、ゲージブロックは、温度依存性が大きく熱膨張により長さが変化するため、高精度の測定を行う場合には、温度をきわめて高い精度で制御することが必要とされている。
また、ゲージブロックは、自重により、あるいは支持の仕方のたわみ等による歪み、さらに、扱い姿勢による歪みを生じたり、経時的変化を生じるため、高精度の測定を行う場合には、取り扱いが限定される上に、十分な注意が必要とされる。
【０００４】
本発明の目的は、使用環境温度や取り付け姿勢および経時変化の影響を受けない高精度の端度器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トレーサビリティシステムのトランスファーゲージとして用いることにより、高い精度での技術能力の確認を行える自律制御端度器であり、特に、温度等の影響の大きな長い寸法の領域（５００〜１０００ｍｍ）でより有効に使用できるようにしたものである。具体的には、
本発明の第１発明に係る自律制御端度器は、固定部となった一端と、駆動部材によって変位する弾性変位部となった他端とに、外側面が測定面となり内側面が反射ミラーとなった固定測定部材および変位測定部材がそれぞれ設けられるとともに、内部が真空状態近くまで減圧された筒状構造体を備え、この筒状構造体は鉄と比較して熱膨張係数が小さくかつその内部には、前記両端の内部反射ミラー間の間隔を計測するレーザ光波干渉計とその計測光路とが収納され、前記筒状構造体の外部には、前記駆動部材を制御する制御装置が設けられ、この制御装置は、前記レーザ光波干渉計から得られた計測値に基づいて、前記内部反射ミラー間の間隔と前記計測光路に対する前記反射ミラーの姿勢を所定の位置に維持するように前記駆動部材を制御することを特徴とするものである。
【０００６】
以上において、内部反射ミラー間の間隔と計測光路に対する反射ミラーの姿勢を所定の位置に維持する、とは、計測光路を通る光軸と反射ミラー面が垂直になるように、かつ、向かい合う両ミラー面が平行となるように姿勢を維持することをいう。また、駆動部材によって変位するとは、変位測定部材が筒状構造体の軸線方向に移動すること、軸線に対して揺動して姿勢が変わること、および移動しかつ揺動して姿勢が変わることを含む概念である。
さらに、この端度器は、制御された状態で他の高精度な基準器により値付けすることが必要である。
【０００７】
このような本発明では、制御装置による駆動部材の制御で弾性変位部の変位測定部材が変位し、内部反射ミラー間の間隔と計測光路に対する反射ミラーの測定光軸とを、常に所定の位置に維持するように働くので、レーザ光波干渉計の検出位相を初期設定値に保てば、使用環境温度等が変わっても、測定面間の距離および姿勢を高精度に維持することができ、また、経時変化の影響を受けない基準器とすることができる。
さらに、本発明の端度器は温度変化の影響を受けないので、これを基準に長さ測定器などの温度特性が簡単に評価可能になる。そのため、例えば、変温室内で三次元測定器の温度特性を測定するとき、温度による寸法の変化のない基準ゲージを測定することにより、簡単に温度特性を測定できる。
【０００８】
本発明の第２発明に係る自律制御端度器は、請求項１に記載の自律制御端度器において、前記固定部は、前記筒状構造体の端部に取り付けられた固定部材を備えて構成され、前記固定測定部材は前記固定部材の外側に取り付けられ、前記弾性変位部は、前記筒状構造体の他端に設けられ内径部が前記密閉中空部に連通しかつ前記筒状構造体の軸線に対して変位可能な変位部材を備えて構成され、前記変位測定部材は前記変位部材の外側に取り付けられ、前記駆動部材は、複数設けられるとともに前記筒状構造体に前記変位部材と当接して設けられ、前記筒状構造体内部の減圧はほぼ真空状態になされていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明では、固定部に固定部材を介して固定測定部材が設けられ、弾性変位部に変位部材を介して変位測定部材が設けられているので、仮に測定部材等が傷つく等の原因により取り替える必要が生じた場合、その部材だけを取り替えればよいので、製作や取り替え作業等が容易である。
【００１０】
本発明の第３発明に係る自律制御端度器は、請求項２に記載の自律制御端度器において、前記固定部材は熱膨張係数の小さい材質の部材で形成されるとともにこの固定部材に支持部材を介して前記レーザ光波干渉計が取り付けられ、前記支持部材は、所定の温度に維持されていることを特徴とするものである。
このような本発明では、固定部材は熱膨張係数の小さい材質の部材で形成され、また、支持部材が所定の温度に維持されているので、使用環境温度の影響を受けない高精度の端度器を提供できる。
【００１１】
本発明の第４発明に係る自律制御端度器は、請求項３に記載の自律制御端度器において、前記支持部材は、その一部もしくは全部がヒータで形成されていることを特徴とするものである。
このような本発明では、支持部材の一部もしくは全部がヒータで形成されているので、レーザ光波干渉計が常に一定の温度で管理されることになり、これにより、使用環境温度の影響を受けない高精度の端度器を提供できる。
【００１２】
本発明の第５発明に係る自律制御端度器は、請求項１〜４のいずれかに記載の自律制御端度器において、前記レーザ光波干渉計には、前記筒状構造体の外部空間にあるレーザ光源から光ファイバを介してレーザ光束が注入されることを特徴とするものである。
このような本発明では、レーザ光束を効率よくかつコンパクトにまとめることができる。
【００１３】
本発明の第６発明に係る自律制御端度器は、請求項５に記載の自律制御端度器において、前記レーザ光束は、直交直線偏光面を持つ２周波の光束であることを特徴とするものである。
このような本発明では、レーザ光束が２周波なので両者の差信号（ビート信号）の位相より変位が検出しやすく、測定も容易である。
【００１４】
本発明の第７発明に係る自律制御端度器は、請求項１〜６のいずれかに記載の自律制御端度器において、前記レーザ光波干渉計は、前記２周波に対応するヘテロダイン干渉計であることを特徴とするものである。
このような本発明では、組立が容易である。
【００１５】
本発明の第８発明に係る自律制御端度器は、請求項１または２に記載の自律制御端度器において、前記駆動部材は、複数の柱状圧電素子で形成され、それぞれが独立に制御されることを特徴とするものである。
このような本発明では、柱状圧電素子をコンパクトに装置内に組み込みやすく、また、所定の柱状圧電素子のみを単独で制御できるので、微妙な姿勢の変化でも補正することができ、常に両端面の測定面の位置関係を一定に保てる。
【００１６】
本発明の第９発明に係る自律制御端度器は、請求項１または２に記載の自律制御端度器において、前記変位部材と筒状構造体との間には、前記密閉中空部の真空を維持する真空用ベローズが設けられていることを特徴とするものである。
このような本発明では、変位部材が変位しても密閉中空部の真空を維持できるので、高精度の端度器を提供できる。
【００１７】
本発明の第１０発明に係る自律制御端度器は、請求項１または２に記載の自律制御端度器において、前記固定側および変位側の測定部材は、それぞれ熱膨張係数の小さい材質の材料、あるいは、経時的に安定した材質の材料で形成されていることを特徴とするものである。
以上において、熱膨張係数の小さい材質の材料としてゼロデュア材等を使用することが好ましく、あるいは経時的に安定した材質の材料として石英等を使用することが好ましい。
このような本発明では、使用環境温度や経時変化の影響を受けない高精度の端度器を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る自律制御端度器の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の自律制御端度器（以下、単に端度器という）１は、ゲージブロックの高精度タイプの基準器であり、波長安定化レーザ光を使用して高精度の機械的長さを実現し、端面間の寸法を常に一定に維持するものである。このような端度器１は、筒状構造体である外筒２を備えて構成され、この外筒２は、鉄等と比較して熱膨張係数が小さな材質のスーパーインバー材で形成されている。
【００１９】
なお、スーパーインバー材の熱膨張係数が小さいことから（約３×１０-7／℃）、端度器１の長さが、例えば１ｍの場合、初期の制御開始環境温度を０．５℃以内で再現させれば、測定面間の寸法は約０．１５μｍ以内で再現されることになる。
さらに、ここで制御を開始し、干渉計の検出位相を初期設定値に保てば、このレーザ干渉計のもつ精度に近い値でこの端度器を再現できる。
この後、使用環境が変化しても、測定面間を常に一定に保つ制御が働くため、この寸法を高精度に維持できる。
【００２０】
外筒２の一端には、熱膨張計数が小さく、かつ、経時的変化の少ない材質の石英等で形成された固定測定部材３が設けられ、他端には、変位測定部材４が設けられている。このうち、固定測定部材３は、外筒２の固定部５に取り付けられ、変位測定部材４は、外筒２の弾性変位部６に、外筒２の軸線方向に長さ調整および姿勢調整可能に取り付けられている。
そして、このような端度器１の内部は、測定面間の寸法、変位を高精度に測定するため、ほぼ真空状態に減圧された密閉中空部となっている。
【００２１】
固定測定部材３の外表面は測定面３Ａとなっており、内面は高い反射率を持つ第１の反射ミラー３Ｂとなっている。また、変位測定部材４の外表面は測定面４Ａとなっており、内面は高い反射率を持つ第２の反射ミラー４Ｂとなっている。従って、測定面間の寸法、変位を検出するためのレーザ干渉計の反射面として用いることができる。
【００２２】
前記固定部５は、固定部材８と支持部材２８とを含んで構成され、このうち、固定部材８は、外筒２の外径と同じ大きさのフランジ部と外筒２の内部に差し込み可能な外径部とを有し、外径部を外筒２の内部に差し込み、フランジ部を外筒２の端面にボルト等で固定して取り付けられている。
また、固定部材８には内径部８Ａと、さらに、この内径部８Ａから外筒２の軸線方向端部に達する通路８Ｂとが形成され、この通路８Ｂは、固定部材８における固定測定部材３側の端面に形成された吸着溝８Ｃに連通している。そして、この通路８Ｂ等を通じて外筒２の内部真空部の真空により、固定測定部材３が固定部材８に吸着されて取り付けらるようになっている。
さらに、固定測定部材３は、吸着取り付けの他に取り付け部材１０によって、外周の一部を固定部材８側に押し付けることにより固定されるようになっている。
【００２３】
前記支持部材２８は、後で述べるように、受け台９を介して固定部材８に取り付けられるとともに、その内部には、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）３２が設けられている。
【００２４】
弾性変位部６は、駆動部材である駆動素子１２、真空用金属ベローズ１３、変位部材１４等を備えて構成され、前述のように、変位測定部材４は、この弾性変位部６の作用により変位と姿勢変化、つまり、外筒２の軸線方向に移動可能、かつ、軸線方向に対して揺動可能とされている。
【００２５】
駆動素子１２は、柱状圧電素子（ＰＺＴ）で形成され、リング状の取り付け体１６にガイドされて外筒２の軸線方向に沿って伸縮可能に取り付けられている。このような駆動素子１２は、例えば３個、取り付け体１６の円周上に均等に設けられている。これらの駆動素子１２は、後で詳述するレーザ干渉計２０から得られた変位、姿勢変化の誤差信号に応じてそれぞれを独立に制御することにより変位測定部材４を変位、姿勢変化させ、常に両端面の測定面の位置関係を一定に保つようになっている。
また、上記取り付け体１６は、外筒２の端面に取り付けられている。
【００２６】
取り付け体１６の先端には、変位部材１４が外筒２の軸線方向に変位可能、かつ、軸線方向に対して姿勢変化可能に設けられている。この変位部材１４は、取り付け体１６とほぼ同一形状のリング部１４Ｄと段差内径部１４Ａとを有し、リング部１４Ｄ先端が、駆動素子１２が伸びたときその駆動素子１２により押されるようになっている。
【００２７】
変位部材１４の内部には、段差内径部１４Ａから外周側および端面に向かって、前記固定部材８の通路８Ｂおよび吸着面８Ｃと同様の、通路１４Ｂおよび吸着面１４Ｃが形成されており、これらの通路１４Ｂおよび吸着面１４Ｃを通じて外筒２の内部真空部の真空により、変位測定部材４が変位部材１４に吸着されて取り付けられるようになっている。
また、吸着取り付けの他に、変位測定部材４は前記取り付け部材１０によって、外周の一部を変位部材１４側に押し付けることにより固定されるようになっている。
【００２８】
外筒２における変位測定部材４側の端面と変位部材１４の段差部との間には、前記真空用金属ベローズ１３が取り付けられている。この金属ベローズ１３は、一端を外筒２の端面に取り付け、他端を変位部材１４の段差部に固定して取り付けられている。また、ベローズ１３の内部は外筒２の内部、つまり、密閉中空部に連通しており、さらに、変位部材１４の内径部１４Ｄにも連通している。
従って、駆動素子１２が伸びて変位部材１４が移動しても、その移動に連れて金属ベローズ１３が伸びるので、端度器１内の真空状態は維持され、また、ベローズ１３によって、弾性変位部６の変位部材１４、変位測定部材４等が動きフリーの状態で支持されていることになる。
【００２９】
外筒２には、レーザ光波干渉計２０が設けられており、外筒２の外部には、制御装置であるコントローラ２１と、端度器１にレーザビームを供給する波長安定化レーザ光源２２が設けられている。
レーザ光波干渉計２０は、直交直線２周波レーザ光源を用いたヘテロダイン方式のレーザ干渉計である。そして、このレーザ干渉計は、干渉ビームを、ファイバ３０からＰＢＳ３２を透過させるものと、ＰＢＳ３２で、内部のＰＢＳ３３を透過させるものおよびＰＢＳ３３から第１の反射ミラー３Ｂ、第２の反射ミラー４Ｂ等を経由したものの３つに分け、それぞれを後述する検出器３４で独立に検出し、この３個の検出信号を演算することにより、変位だけでなく反射面の傾きをも検出できるようになっている。
【００３０】
レーザ光波干渉計２０は、入り側干渉計部２４、内部干渉計部２５、前記固定測定部材３の反射ミラー３Ｂ、変位測定部材４の反射ミラー４Ｂおよび検出部２６とを有して構成されている。
入り側干渉計部２４は、外筒２の外周に固定された第１の取付台２７の内部に設けられ、内部干渉計部２５は、前記支持部材２８に設けられている。この支持部材２８の内部には、外筒２の軸線方向に沿った内径部が形成されており、その一部にＰＢＳ３３が設けられている。また、検出部２６は、入り側干渉計部２４と内部干渉計部２５とを結ぶ線上に設けられ、外筒２の外周に固定された第２の取付台２９を含み構成されている。
【００３１】
入り側干渉計部２４には、ファイバ３０を通じて伝送される波長安定化レーザ光源３１からのレーザ光を受光し、２周波のうち一方の周波数のレーザ光を透過させるとともに、他方の周波数のレーザ光を反射させ、そのレーザ光を内部干渉計部２５側に伝送するＰＢＳ３２が設けられている。
ファイバ３０からでたレーザ光は、図示しないレンズによりビーム径を大きくしてからＰＢＳ３２を経由して装置本体内に取り入れられるが、レンズによりビーム径を大きくした光の一部は、ＰＢＳ３２を透過した後、ＰＢＳ３２の隣に配置されたレンズ３５で絞られ、偏光板３９を通過して検出器４０により検出されるようになっている。そして、この検出器４０により検出された信号が基準信号とされる。
【００３２】
内部干渉計部２５に設けられているＰＢＳ３３は、入り側干渉計部２４のＰＢＳ３２からのレーザ光の、２周波のうち一方の周波数のレーザ光を透過させるとともに、他方の周波数のレーザ光を反射させ、固定測定部材３の内部の第１の反射ミラー３Ｂから変位測定部材４の内部の第２の反射ミラー４Ｂを経由させ、検出部２６側に導くものである。
【００３３】
内部干渉計部２５を構成する前記支持部材２８には、ＰＢＳ３３の外筒２の軸線方向両側に、第１のλ／４板（λ／４波長板）３６、第２のλ／４板３７が、ＰＢＳ３３に対向して設けられている。これらのＰＢＳ３３や第１、２のλ／４板３６、３７は、前述したように、レーザビームの偏光面を変化させ、レーザビームを図２に示す進路以外に進まないようにコントロールするためのものである。例えば、レーザビームがλ／４板３６等を往復することによりその偏光面が９０度回転するようにλ／４板は配置されている。
【００３４】
また、レーザ干渉計２０を高精度に使用するため、空気屈折率の波長への影響を避けるように干渉光路を真空に保っているが、干渉光路内のＰＢＳ３３、λ／４板３６、３７の温度によるオプティカルパスの影響が精度劣化をもたらすことから、本実施形態では、干渉光路内の干渉部を温度コントロールしている。
すなわち、前記支持部材２８は、その一部あるいは全部が電気的ヒータで形成されている。
【００３５】
ここで、固定部材８、受台９、支持部材２８、外筒２の密閉中空部、真空用金属ベローズ１３の内径部および変位部材１４の内径部を結ぶ通路が第２の光軸Ｂとなっており、レーザ光が通過できるようになっている。
【００３６】
検出部２６には、内部のＰＢＳ３３を透過した信号、およびＰＢＳ３３から第１のλ／４板３６、第１の反射ミラー３Ｂ、第２のλ／４板３７、第２の反射ミラー４Ｂを経由して再度ＰＢＳ３３に戻り、そこから送られる信号を検出する検出器３４が設けられている。
この検出器３４の受光面は３つに分けられており、３個の信号を検出できるようになっている。そして、このような検出器３４は、前記検出器４０と共にコントローラ２１に接続されている。また、コントローラ２１には、前記駆動素子１２も接続されている。
なお、入り側干渉計部２４から検出部２６までは、外筒２の径方向に直線状の第１の光軸Ａとなっており、レーザ光が通過できるようになっている。
【００３７】
また、第１の取付台２７および第２の取付台２９の内部干渉計部２５側には、それぞれ、レーザ光を導くためのガラス窓３８，３８が設けられている。
【００３８】
次に、図２に基づいて、レーザ光の進路を説明する。
ファイバー３０を通じて伝送されたレーザ光には、２つの周波数f1,f2が含まれており、このレーザ光は、前述のように３つに分けられ、そのうちの１つは、入り側干渉計部２４のＰＢＳ３２を透過して検出器４０により検出される。この際、２つの周波数f1,f2の差、つまりf1−f2がビート周波数として検出器４０により基準信号として検出される。
【００３９】
レーザ光の残りは、２つの周波数f1,f2がそれぞれ別個に分けられ、かつ、内部のＰＢＳ３３に向けて伝送される。
そのうち一つの周波数f1のレーザ光は、内部のＰＢＳ３３を透過して検出器３４で検出され、他の周波数f2のレーザ光は、内部のＰＢＳ３３で偏光されてから第１のλ／４板３６を透過して固定測定部材３に向かい、第１の反射ミラー３Ｂで反射され、再度第１のλ／４板３６、ＰＢＳ３３、第２のλ／４板３７を通って変位測定部材４に向かう。そのレーザ光は第２の反射ミラー４Ｂで反射された後、第２のλ／４板３７とＰＢＳ３３とにより偏光されて検出器３４で検出される。
【００４０】
そして、検出器３４で検出された２つの周波数の差、f1−f2が測定信号とされ、この測定信号と前記基準信号とが比較され、差が生じた場合は、測定値を基準値に近づけるために、コントローラ２１による複数の駆動素子１２の伸縮で第２の反射ミラー４Ｂが外筒２の軸線方向に移動、あるいは軸線に対して揺動して姿勢を変えることができ、正常な干渉が行えるようになっている。つまり、第１、第２の反射ミラー３Ｂ、４Ｂ間の間隔と、光軸Ｂに対する反射ミラーの測定光軸とが、所定の位置に維持されるようになっている。
【００４１】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
▲１▼柱状圧電素子１２の駆動により、変位測定部材４が外筒２の軸線方向に変位でき、あるいは軸線方向に対して姿勢変化できるので、使用環境温度および使用姿勢が変わっても、常に初期設定値に近い精度を維持でき、高精度の端度器とすることができる。
【００４２】
▲２▼外筒２は、鉄等と比較して熱膨張係数が小さな材質のスーパーインバー材で形成されているので、初期の制御開始環境温度を、例えば１℃以内で再現させれば、測定面間の寸法を極めて小さな誤差の寸法で再現できる。そのため、ここで制御を開始し、干渉計の検出位相を初期設定値に保てば、このレーザ干渉計２０のもつ精度に近い値でこの端度器１を再現できるので、使用環境が変化しても、測定面間を常に一定に保つ制御が働くため、この寸法を高精度に維持できる。
【００４３】
▲３▼外筒２は、鉄等と比較して熱膨張係数が小さな材質のスーパーインバー材で形成されているので、下界の温度変化に影響されにくく、これにより、高精度の端度器とすることができる。
▲４▼固定測定部材３および変位測定部材４は、石英材で形成されており、この石英材は経時的に安定した材料とされているので、端度器１自体をも経時変化のない高精度の基準器とすることができる。
【００４４】
▲５▼持部材２８は、その一部または全部がヒーターで形成され、ＰＢＳ３３の支持部近傍が一定温度に保たれているので、計測光路の光軸Ｂが、下界の温度変化、内部の温度上昇等の温度変化に影響されることがなく、これにより、端度器１の高精度の制御が可能となる。
▲６▼固定部材８および変位部材１４に、外筒２の内部に連通する吸着溝８Ｃ、吸着溝８Ｃ等がそれぞれ形成されているので、外筒内部の真空により、固定測定部材３および変位測定部材４が吸着されて取り付けられる。従って、両測定部材３，４の固定が確実となり、高精度の制御を行えるようになる。
【００４５】
▲７▼外筒２の内部には、外筒２と変位部材１４および変位測定部材４とに接続された金属ベローズ１３が取り付けられており、駆動素子１２が伸びて変位部材１４が移動しても、その移動に連れて金属ベローズ１３が伸びるので、端度器１内の真空状態は維持される。従って、レーザ干渉計２０を高精度に使用できる。
▲８▼本実施形態の端度器１は温度変化に影響されないので、この端度器１を他の長さ測定器を使用する際の基準器として用いるとき、その測定器の温度特性を簡単に評価することができる。
【００４６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できるものであれば、次に示すような変位形態でもよい。
例えば、前記実施形態では、レーザ干渉計２０を高精度に使用するため、空気屈折率の波長への影響を避けるように外筒２の密閉中空部内をほぼ真空に減圧したが、これに限らず、干渉光路を真空にすることが難しい場合、空気より約１桁屈折率の小さいヘリウムガスを充填してもよい。
このような実施形態でも、ほぼ真空の場合と比べて多少精度は落ちるが、高精度の測定を行える。
【００４７】
また、前記実施形態では、検出器３４を受光面が３つあるタイプのものとし、１つの検出器で３つの信号を検出できるようにしたが、これに限定されず、信号数に対応する検出器を設けてもよい。
さらに、前記実施形態では、それぞれ単独で制御できる柱状圧電素子１２を３個設けてあるが、圧電素子の設置数はこれに限定されず、それ以下でも、あるいはそれ以上でもよい。
【００４８】
また、前記実施形態では、真空用のベローズとして金属ベローズ１３を用いたが、これに限らず、金属ベローズ１３と同様の性能を有するものであれば、例えば樹脂製のベローズを使用してもよい。
また、前記実施形態では、外筒２を熱膨張係数の小さなスーパーインバー材で形成し、固定測定部材および変位測定部材を経時的に安定した材質の石英材で形成したが、これに限らず、外筒２および両測定部材の要求する性能を満たせるものであれば、それらに変わる材料を使用してもかまわない。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の自律制御端度器によれば、制御装置による駆動部材の制御で弾性変位部の変位測定部材が変位し、内部反射ミラー間の間隔と計測光路に対する反射ミラーの測定光軸とを、常に所定の位置に維持するように働くので、レーザ光波干渉計の検出位相を初期設定値に保てば、使用環境温度等が変わっても、測定面間の距離および姿勢を高精度に維持することができ、また、経時変化の影響を受けない基準器とすることができる。さらに、本発明の端度器は温度変化の影響を受けないので、他の長さ測定器の温度特性が簡単に評価可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自律制御端度器の一実施形態を示す全体断面図である。
【図２】前記実施形態のレーザ光の進路を表す概略図である。
【符号の説明】
１  自律制御端度器
２  筒状構造体である外筒
３  固定測定部材
３Ｂ  第１の反射ミラー
４  変位測定部材
４Ｂ  第２の反射ミラー
５  固定部
６  弾性変位部
１２  駆動素子である柱状圧電素子
２０  レーザ光波干渉計
２１  制御装置であるコントローラ
３３  偏光ビームスプリッター
３４  検出器
３６  第１のλ／４板
３７  第２のλ／４板
【図１】
0003702334.tif 000002
【図２】
0003702334.tif 000003