(57)【要約】  可動物体に対する距離計測値を与えるための干渉計測装置を提供する。温度の変動に起因する空気乱流は、空気の屈折率を変化させるので干渉計測にノイズを誘起する。この温度誘起ノイズを補償するために補償値が生成される。この目的のために、計測装置は、可動物体と基準物体の間で音波パルスを伝送し、伝送されたパルスを受信して飛行時間値を出力する音響システムを含む。各々の飛行時間値に関連する経路長が、複数の補間された干渉距離計測値に基づいて推定される。補償システムは、少なくとも１つの飛行時間値とそれに関連する複数の干渉距離計測値とから導出された補償値を生成する。
2009516190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準物体に対する可動物体のレーザ計測値を与えるレーザ計測システムと、
前記基準物体に対する前記可動物体の移動を制御するための機械フィードバック制御信号を供給する手段と、
前記可動物体と前記基準物体との間で音を伝送し、前記可動物体と前記基準物体との間を通過する音の飛行時間を示す飛行時間値を出力する音響システムと、
前記音響システムの出力を用いて、前記レーザ計測値を補償して補償されたレーザ計測値を生成する補償システムと、
を備え、
前記レーザ計測値は、前記飛行時間値の生成速度よりも高い速度で生成され、前記機械フィードバック制御信号の更新速度は、前記飛行時間値の前記生成速度よりも高く、
前記補償システムは、複数のレーザ計測値と少なくとも１つの飛行時間値とから導出された補償値を用いて、各々の補償されたレーザ計測値を生成する、
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記レーザ計測システムは、前記基準物体に対する前記可動物体の位置計測値を与えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーザ計測システムはレーザ干渉計であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記補償システムは、複数のレーザ計測値の間を補間することを含む補間プロセスを用いて各々の補償値を決定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記補間は線形補間であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記補間は、前記複数のレーザ計測値に多項式を当てはめることによって行われることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記補間プロセスは、補間されたレーザ計測値を計算して各々の前記飛行時間値に関連する経路長を推定することを含むことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記補償システムは、前記補償値を時間と共に滑らかに変化させることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記補償システムは、計測された補償値から外挿によって将来の補償値を推定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記音響システムは超音波を伝送することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記音響システムは音波パルスを伝送することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記可動物体は光反射器を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記音響システムは、少なくとも１つの音響送信器と少なくとも１つの音響受信器とを備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記基準物体に音響送信器と音響受信器とが取り付けられ、音が前記音響送信器から前記可動物体による反射を介して前記音響受信器に送られることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記可動物体は、前記基準物体によって支持される音響受信器に音を伝送する音響送信器を支持することを特徴とする請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記基準物体は、前記可動物体によって支持される音響受信器に音波ビームを伝送する音響送信器を支持することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記音響システムの前記音波ビームは、前記レーザ計測システムのレーザ・ビームと実質的に平行であることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記レーザ計測値の生成は、前記飛行時間値の生成とは同期されないことを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記フィードバック制御信号は、実質的にリアルタイムの動作のためにフィードバック制御が確立されることを可能にする、請求項１から１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
（ｉ）レーザ・システムを用いて基準物体に対する可動物体のレーザ計測値を取得するステップと、
（ｉｉ）前記基準物体に対する前記可動物体の移動を制御するための機械フィードバック制御信号を生成するステップと、
（ｉｉｉ）音響システムを用いて前記可動物体と前記基準物体との間で音を伝送して前記可動物体と前記基準物体との間を通過する音の飛行時間を示す飛行時間値を生成するステップと、
（ｉｖ）前記音響システムの出力を用いて前記レーザ計測値を補償して補償されたレーザ計測値を生成するステップと、
を含み、
前記ステップ（ｉ）の前記レーザ計測値は、前記ステップ（ｉｉｉ）における前記飛行時間値の生成速度よりも高い速度で生成され、前記ステップ（ｉｉ）の前記機械フィードバック制御信号は、前記ステップ（ｉｉｉ）における前記飛行時間値の生成速度よりも高い速度で更新され、
前記ステップ（ｉｖ）において複数のレーザ計測値と少なくとも１つの飛行時間値とから導出された補償値を用いることを含む、
ことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ計測のための方法および装置に関する。特に、本発明は、レーザ干渉計および音響飛行時間計測システムを含む計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中で行われるレーザ干渉計位置計測は、通常、空気乱流により誘起されたノイズに悩まされることが知られている。このノイズは、レーザ位置フィードバックの安定性を低下させる。このノイズは、レーザ・ビームを「静止空気」管内部に閉じ込めることによって低減することができるが、これはスペースの制約があるために実際的でないことが多い。これはまた、非常に高性能の空調システムを使用して大気条件を一様にし／安定化させることによって低減することもできるが、これらのシステムは高価である。真空中でのレーザ計測の実施は、ノイズを完全に除去することができるが、これもまた高価であるかまたは実際的でない可能性がある。
【０００３】
レーザ干渉計測からの空気乱流誘起ノイズの除去または低減は、電子装置および半導体の製造において、許容誤差が厳しくなり、構造体寸法が縮小し、ウェハ／パネル寸法が大きくなるにつれて、益々重要になりつつある。この分野のスループット要件はまた、このノイズの低減のためのいかなる技術も、動的用途において、すなわち移動中の物体の位置が計測されるべき場合に機能しなければならないことを要求する。
【０００４】
レーザ干渉計読取値に対する空気乱流誘起ノイズの主要因は、レーザ・ビームが通過する空気の温度の小さな変動である。これらの温度変化は、空気の屈折率、したがってレーザ・ビームの光路長を変化させる。空気の屈折率に対する気温の影響は公知であり、例えば、Ｅｄｌｅｎの式（非特許文献１）によってモデル化される。標準大気条件の下では、空気の屈折率は、気温の摂氏１度の上昇毎に約０．９６ｐｐｍだけ減少する。Ｅｄｌｅｎの式は、空気の屈折率が、気圧、湿度、およびＣＯ2含有量といった他のパラメータによっても影響されることを示す。しかしながら、気温の短期局所変動が空気乱流誘起ノイズの主要因である。他のパラメータは、非常にゆっくりと変化する（例えば大気圧）か、または、屈折率に対する影響が小さい（例えば空気湿度またはＣＯ2含有量）。ＢｒｙａｎとＣａｒｔｅｒによるローレンス・リバーモアでの研究（非特許文献２）は、この空気乱流誘起ノイズを「マイクロ・サーマル・ノイズ」と呼んでいる。彼らの研究は、空気乱流ノイズは、ファンと拡散メッシュを用いて空気を均質化して温度を時間的にも空間的にも均一化することによって低減することができることを示しており、特許文献１を参照されたい。しかしながら、その技術は、完全には有効でなく、またスペースの制約のためにいつでも採用できるわけではない。
【０００５】
気温が０．１℃変化すると、空気の屈折率は約０．０９６ｐｐｍ変化し、これはレーザ波長を増加させ、それによりレーザ読取値を約０．０９６ｐｐｍ減少させる。空気乱流誘起ノイズは、典型的には、（熱的に安定な環境中での）±０．１ｐｐｍから（熱的に不安定な環境中での）±５ｐｐｍまでのいずれかの大きさをもったレーザ位置読出し値の変動として現れる。典型的に、この変動は、０．０１Ｈｚから１００Ｈｚまでのいずれかの範囲の周波数スペクトルをもったレーザ位置読出し値の不規則な「蛇行」として現れる。時間的変化に加えて、気温の変動は空間的にも変わりやすい。１つの位置での空気は熱的に安定であり、一方少し離れた位置での空気は、両方の領域の平均気温は等しくても、熱的に不安定な可能性がある。
【０００６】
特許文献２に記載されるように、空気屈折率変化の補償を与えるために気温センサ（サーミスタ、熱電対、または他の適切な検出要素に基づく）を使用することも知られている。しかしながら、この手法は、比較的ゆっくりとした環境の変化のみを補償することができ、２つの理由のために空気乱流ノイズの除去には適していない。第１に、この種の気温センサは、空気乱流誘起ノイズに寄与する気温のより急速な変化を計測するのに十分に速くは応答しない。第２に、こうしたセンサは、それらの近傍の空気温度にのみ応答するが、それは実際の計測レーザ・ビームに沿った気温変化に適合する可能性が低い。
【０００７】
レーザ干渉計が空気に開放された固定長基準経路上に設置される場合には、レーザは、基準経路内の空気の屈折率変化が光路長を変化させることになるので、その変化を計測するのに用いることができる。いわゆる「屈折計」または波長追跡装置が特許文献３に記載されており、これは屈折率の変化を極めて速く計測することができ、それにより空気乱流誘起ノイズに寄与する気温の急速な変化を追跡することができる。しかしながら、追跡型屈折計は高価であり、これもまたそれらの内部の空気の屈折率変化にのみ応答することができるが、それは計測レーザ・ビームに沿った気温変化に適合する可能性が低い。
【０００８】
空気の屈折率は、それを通過する光の波長にも依存する（分散効果のために）ので、同じ経路を同時に計測する異なる波長を有する２つのレーザ干渉計を設置することができる。次に、２つのレーザ読取値を処理して、屈折率の変化によって誘起された見かけの変化から、計測された経路長の真の変化を分離することができる。これは、特許文献４に記載されている。しかしながら、分散効果は非常に小さく、そのため２つのレーザ波長の間の関係を正確に知らなければならない。これは達成するのに費用がかかる。
【０００９】
空気中の音速が温度に依存することも知られている。したがって、既知の距離にわたる音波パルスの通過時間を用いてこの経路内の空気の温度を測定することが可能であり、例えば、特許文献５および特許文献６を参照されたい。空気乱流誘起ノイズは主に温度効果であるので、この技術は、レーザ位置読取における空気乱流ノイズを低減するのに用いることができる。この種のシステムは特許文献７に記載されている。こうした方法は、空気乱流誘起ノイズに寄与する可能性がある気温の急速な変化を検出するのに十分に速い応答時間を有し、且つまた、レーザ・ビームとほぼ一致する経路に沿って計測するように配置することができる。標準大気条件においては、空気中の音速は、約１８００ｐｐｍ／Ｃの割合で減少することを示すことができる。Ｅｄｌｅｎの式（前述の）は、空気の屈折率が、通常の実験室条件の下で０．９６ｐｐｍ／℃だけ減少することを示す。したがって、レーザ読取値を、音速の変動の約１／１８７５倍となる、１／１８００／０．９６だけ調節することによって空気温度の変動を補償することができる。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，１４１，３１８号明細書
【特許文献２】米国特許第３，５２０，６１３号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７６５，７４１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３２７，０３９号明細書
【特許文献５】米国特許第４，２０１，０８７号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６２４，１８８号明細書
【特許文献７】米国特許第６，５０１，５５０号明細書
【非特許文献１】Ｋａｙｅ＆Ｌａｂｙ，Ｔａｂｌｅｓ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ，第１６版、ｐ．１３０
【非特許文献２】「Ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  ａ  １００  ｉｎｃｈ  ｃｒｅｅｐ  ｆｅｅｄ  ｇｒｉｎｄｅｒ」、第５回国際精密工学セミナー、カリフォルニア州モンテレー、１９８９年
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、計測装置は、基準物体に対する可動物体のレーザ計測値を与えるレーザ計測システムと、基準物体に対する可動物体の移動を制御するための機械フィードバック制御信号を供給する手段と、可動物体と基準物体との間で音を伝送し、可動物体と基準物体との間を通過する音の飛行時間を示す飛行時間値を出力する音響システムと、音響システムの出力を用いてレーザ計測値を補償して補償されたレーザ計測値を生成する補償システムと、を含み、その際、レーザ計測値は、飛行時間値の生成速度よりも高い速度で生成され、機械フィードバック制御信号の更新速度は飛行時間値の生成速度よりも高く、補償システムは、複数のレーザ計測値と少なくとも１つの飛行時間値とから導出される補償値を用いて各々の補償されたレーザ計測値を生成すること、により特徴付けられる。
【００１２】
したがって、本発明は、基準物体（例えば反射器）に対する可動物体を計測するためのレーザ計測システム（例えばレーザ干渉計または他の適切なレーザ装置）を含む計測装置を提供する。レーザ計測システムは、基準物体に対する可動物体の位置および／または速度のレーザ計測値を与える利点を有する。本発明の装置はまた、可動物体と基準物体との間の音の飛行時間を計測し、それにより可動物体と基準物体との間を通過する音の飛行時間を示す飛行時間値が計測されることを可能にするための音響システムを含む。飛行時間値を用いて補償されたレーザ計測値を与える補償システムも提供される。装置はまた、関連する機械の制御ループに供給することができる機械フィードバック制御信号（例えば位置情報信号）を与えるための手段を提供する。この機械フィードバック制御信号は、補償されたレーザ計測値から導出され、レーザ計測値の生成速度と同じ速度でまたは異なる速度で更新することができる。
【００１３】
ここで、本発明の計測装置の基礎となる物理学に留意されたい。レーザ計測システムは、システムの光路長（例えば可動物体と基準物体との間隔）の正確な計測値を与えることができる。実質的に同一経路に沿った音の飛行時間を示す値はまた、音響システムから導出することができる。既知の音響飛行時間値と既知の（光）経路長値との組み合わせは、その経路に沿った音速の空間平均的平均値を見出すことを可能にする。音速の空間平均的平均値から、その経路に沿った空気の空間平均温度を導出することができ、これが次にその経路に沿った空気の空間平均屈折率を得ることを可能にする。その経路に沿った空気の空間平均屈折率を知ることによってレーザ計測の補償が可能となり、それにより補償されたレーザ計測値が与えられる。精度の向上が要求される場合に、装置は上記の各々の値を明示的に計算する必要はないが、本発明の基礎となる一般原理は上記の物理学的相互関係に基づくことになることに留意されたい。
【００１４】
本発明者等は、（例えば特許文献７における）前述の型の従来技術のシステムは静的条件下では適切な空気乱流ノイズ低減をもたらすことができるが、動的用途（例えば移動中の物体の位置が計測される場合）においてはそれらの性能は低下することを見出した。本発明は、そうした性能低下の問題を緩和し、動的システムに対する空気乱流ノイズ低減を可能にする。特に、本発明は、レーザ計測システムから導出される光路長データが、基準物体と可動物体との間の相対運動が存在するときであっても、音響システムの飛行時間データにより密接に対応するような装置を提供する。これは、（従来技術で説明された１つのレーザ計測値ではなく）複数のレーザ計測値と少なくとも１つの音響計測値から導出される補償値（例えば補償係数）を用いて、最初のレーザ計測値から各々の補償されたレーザ計測値を生成する補償システムによって達成され、これは以下でより詳しく説明される。これは、使用中に（光学的および音響的の両方の）経路長が連続的に変化するような基準物体に対する可動物体の連続運動が存在する場合に、装置内での改善されたレーザ計測補償を可能にする。したがって、フィードバック制御信号は、実質的にリアルタイムの動作のためのフィードバック制御が確立されることを可能にする。
【００１５】
本発明の装置から便益を得ることができる多くの動的用途の例がある。例えば、半導体／電子装置産業において用いられる現代の位置フィードバック・サーボ制御ループは、１０ｋＨｚを超える、時には数ＭＨｚほどの高さの、サーボ・ループ更新速度に依存することが多い。こうしたシステムはまた、１０ｎｓ未満の待ち時間変動（すなわち、実際の位置と報告される位置読出しとの間の時間遅延の変動）を必要とする。これらの高い更新速度および低い待ち時間変動は、これらの産業の許容誤差およびスループット速度であるような、運動制御システムがナノメートル・レベルでの位置制御を維持することができると同時に軸は数ミリメートル毎秒で移動できることを保証するために必要とされる。レーザ干渉計システムは、必要な位置読出し分解能（サブナノメートル）および更新速度（数ＭＨｚ）を与えることができる。これらの機械の軸の長さは、典型的には３００ｍｍ（シリコン・ウェハ）から３０００ｍｍ（大型フラット・パネル・ディスプレイ）までの範囲にあり、空気中の音速は凡そ３００ｍ／ｓである。これは、軸全体に沿った音波パルスの往復通過時間が２ミリ秒から２０ミリ秒までのいずれかを取ることができることを意味する。したがって、単一音波パルスを送信し、次いでそのエコーを待つシステムの更新速度は、軸長さに応じて５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの間にあることが最適である。これを増加させることは、例えば、第１パルスからのエコーを待ちながら第２パルスを送信することにより可能であるが、この方法は、後続パルスのノイズと漂遊エコーが元の音波パルスと混合して種々の信号の分離を難しくする問題を直ちに引き起こす。
【００１６】
本発明は、音響通過（飛行時間）時間信号からの比較的遅い更新データを用いながら、サーボ制御用途に要求される速い更新速度および最小の待ち時間変動をもたらす、空気乱流ノイズを低減するためのシステムを提供する。言い換えれば、音響飛行時間データ値は、補償されたレーザ計測値の生成可能速度を制限せずにレーザ計測値を補正するのに用いられる。
【００１７】
この補償システムは、複数のレーザ計測値の間を補間することを含む補間法を用いて各々の補償値を決定するという利点をもつ。この補間は、線形補間とするのが好都合であり、または、前述の複数のレーザ計測値に多項式を当てはめることによって行うことができる。この補間法は、補間されたレーザ計測値を計算して各々の飛行時間値に関連する経路長を推定することを含むという利点をもつ。補間の代わりに、外挿法を実施して同様の効果を得ることが可能である。
【００１８】
好都合なことに、この補償システムは、前述の補償値を時間とともになめらかに変化させる。例えば、線形補間を補償値の間の遷移において行うことができる。これは、関連する移動制御器に与えられるフィードバック制御信号において急激な変化がないことを保証する。こうしたなめらかな変化を保証する技術を以下により詳しく説明する。
【００１９】
この補償システムは、計測された補償値からの外挿によって将来の補償値を推定するという利点をもつ。言い換えれば、レーザ干渉計測値に適用される補償値は、前に計算された補償値を外挿することによって決定された「ルックアヘッド」値である。これは、レーザ計測値が補償されたレーザ計測値に変換される補償値の計算に関連するあらゆる遅れを低減する。こうした「ルックアヘッド」技術はまた、そうしなければ発生する可能性がある、補償値における何らかのステップ変化をも低減することができる。
【００２０】
可動物体は、鏡のような光反射器を含むことができる。可動物体は、関連する機械のステージなどを含むことができる。
【００２１】
音響システムは、任意の周波数の音を発生するように構成することができるが、音響システムは超音波を伝送させることが好都合である。多経路効果を防止するために、音響システムは音波パルスを伝送することが好ましい。
【００２２】
音響システムは、少なくとも１つの音響送信器と少なくとも１つの音響受信器とを含むことが有利である。送信器および受信器は、必要に応じて可動物体と基準物体とのいずれか一方または両方に配置することができる。個別の送信器および受信器を準備することができるが、組み合わされた送信器／受信器（トランシーバ）コンポーネントの使用も可能である。
【００２３】
好都合には、音響送信器および音響受信器は、前述の基準物体に取り付けられ、音は音響送信器から可動物体による反射を介して音響受信器に送られる。可動物体は、音を基準物体により支持される音響受信器に送信する音響送信器を支持することが好都合である。基準物体は、音波ビームを可動物体により支持される音響受信器に伝送する音響送信器を支持する利点をもつ。
【００２４】
光学システムと音響システムとの間の対応関係を最大にするために、音響システムの音波ビームは、レーザ計測システムのレーザ・ビームと実質的に平行であることが好ましい。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、計測方法は、
（ｉ）レーザ・システムを用いて基準物体に対する可動物体のレーザ計測値を取得するステップと、
（ｉｉ）基準物体に対する可動物体の移動を制御するための機械フィードバック制御信号を生成するステップと、
（ｉｉｉ）音響システムを用いて可動物体と基準物体との間で音を伝送して、可動物体と基準物体との間を通過する音の飛行時間を示す飛行時間値を生成するステップと、
（ｉｖ）音響システムの出力を用いてレーザ計測値を補償して補償されたレーザ計測値を生成するステップと、
を含み、
ステップ（ｉ）のレーザ計測値は、ステップ（ｉｉｉ）における前述の飛行時間値の生成速度よりも高い速度で生成され、ステップ（ｉｉ）の機械フィードバック制御信号が、ステップ（ｉｉｉ）における前述の飛行時間値の生成速度よりも高い速度で更新され、
ステップ（ｉｖ）は複数のレーザ計測値と少なくとも１つの飛行時間値とから導出される補償値を用いることを含む、
ことを特徴とする方法である。
【００２６】
またここで説明される計測装置は、基準物体に対する可動物体のレーザ計測値を与えるレーザ計測システム（例えばレーザ干渉計）と、可動物体と基準物体との間で音を伝送し、可動物体と基準物体との間を通過する音の飛行時間を示す飛行時間値を出力する音響システム（例えば音響測距システム）と、音響システムの出力を用いてレーザ計測値を補償して補償されたレーザ計測値を生成する補償システムと、を含み、ここで補償システムは、複数のレーザ計測値と少なくとも１つの飛行時間（すなわち音響）値から導出される補償値を用いて、各々の補償されたレーザ計測値を生成する。
【００２７】
ここで、本発明を、例証としてのみ、添付の図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１を参照すると、本発明の計測装置の概観が示される。
【００２９】
計測装置は、レーザ光源１と、電気光学結合ケーブル２と、干渉計とフリンジ検出器の組み合わせ３とからなるレーザ干渉計システムを含む。干渉計とフリンジ検出器の組み合わせ３は、ケーブル２を介してレーザ１に光学的に結合され、往きおよび返りのレーザ・ビーム５を用いて、移動中の反射器４の位置の変化を計測するように配置される。反射器４は、典型的には、運動システム（図示せず）の可動ステージに取り付けられ、典型的には平面鏡である。この鏡は、従来のダブル・ビーム、ダブル・パス型平面鏡干渉計の計測アーム内の反射器を形成する。
【００３０】
反射器４の位置の変化は、レーザ・ビーム５の光路長の変化として検出されるが、この変化は干渉計内に明暗のフリンジを生成させ、このフリンジがフリンジ検出器ユニット３の中の光検出器を用いて検出される。処理後、これらの信号は、アナログ直交信号としても知られる、電気的サインおよびコサイン位置フィードバック信号６として現れる。典型的には、サインおよびコサイン信号の１サイクル（周期）は、反射器４がレーザ光の波長の１／４に等しい距離だけ移動するたびに発生する。６３３ｎｍの波長をもつ赤色レーザは、約１５８ｎｍの周期を与える。これらの信号６は、反射器の移動の数十ナノ秒以内に応答する、連続的でリアルタイムのアナログ電圧信号である。
【００３１】
次に、信号６は、補間器およびカウンタ回路７に供給され、この回路がアナログ信号を、鏡が移動するに連れて変化するデジタル位置読取値に変換する。典型的には、デジタル出力値は、移動反射器４が干渉計３に接近しているとき、制御信号９の１つを用いてゼロにされる。次に、４０ビット・パラレル・バス上の後続デジタル出力値８は、反射器４と干渉計３の間の間隔に比例して変化する。補間器は、超高分解能の位置読取値（サブ・ナノメートル）を与えるが、この値はマスタ・クロック１７からのパルスに応答して、数ナノ秒の待ち時間の変動を伴って、非常に高速に（典型的には凡そ５ＭＨｚで）更新される。補間器およびカウンタ回路の詳細な動作は、以下により詳しく説明される。
【００３２】
バス８上のデジタル位置読取値は、高分解能の動的サーボ・ループ制御用途に理想的に適した分解能と更新速度を有する。しかしながら、これらのレーザ位置読取値は、鏡が移動するのに伴って変化するだけでなく、それらはまた、レーザ・ビーム５が通過する空気の温度が変化する場合にも、それがレーザの波長をわずかに変化させることになるので、変化する。この変化は前述の空気乱流誘起ノイズである。したがって、読取値８は、この誘起ノイズを除去するための補償がまだ適用されていないので、「未補償の」ものと呼ばれる。未補償のデジタル位置読取値８は、リアルタイム位置補償器２０に供給される。簡単のために「未補償の読取値」と呼ばれるが、こうした読取値は、干渉計システムの他の部品によってある程度まですでに補償されている可能性があることに留意されたい。補償されたおよび未補償のという用語は、本明細書においては、本発明にしたがって補償されたまたは補償されていない読取値を定義するために用いられる。
【００３３】
レーザ干渉計システムと並行して、この実施例においては音響測距システムである音響システムは、既知の時刻に音波パルスを生成し、レーザ・ビーム５と名目上同じ空気を通って移動したそれらのエコーの到着時刻を測定するように配置される。
【００３４】
音響測距システムは以下の要素を含む。電子回路１０は電子パルス波形を周期的に生成し、この電子パルスが超音波送信器１１を駆動して音波パルス１２を生成する。音波パルス１２は、送信器１１から反射器４に進み、そして超音波受信器１３に戻る。パルス間の周期は、典型的には１／１００秒の程度となり、前のパルスからのエコーが、次のパルスが長さ１メートルまでの軸上を伝送される前に、消えることを可能にする。音波パルスまたはバーストは急速な立ち上がり時間を有し、その結果受信器がそれを漂遊反射から良好に区別できることが好ましい。例えば、それは放電によって生成することができる。
【００３５】
超音波送信器１１および受信器１３は、音波パルスが空気中をレーザ・ビーム５にできるだけ接近して進み、反射器４上の類似した点により反射されるように配置される。パルス生成器回路１０はまた、マスタ・クロック１７からの信号に基づいてパルスが伝送された時刻を記録し、この情報をリアルタイム位置補償器システム２０に送信する。受信器からの信号は、いつエコーが到着したかを測定するエコー検出電子装置１４によって分析され、これが発生した時刻がマスタ・クロック１７からの信号に基づいて記録され、この情報がリアルタイム位置補償器２０に伝送される。
【００３６】
したがって、リアルタイム位置補償器２０は、音波パルス通過時間情報（すなわち飛行時間データ）を比較的低い更新速度（例えば凡そ１００Ｈｚ）で、および、レーザ干渉計位置データを非常に高速で（〜５ＭＨｚ）で受信する。本発明によれば、リアルタイム位置補償器２０は、凡そ１ＭＨｚの超高速サーボ・ループによって要求される速度で、補償されたデジタル位置値２１を生成する。リアルタイム補償器２０の詳細な動作は、以下により詳細に説明されるが、リアルタイム位置補償器に到着するデータおよび信号の性質が、初めに図２および図３を参照しながらより詳細に説明されることになる。
【００３７】
前述のように、レーザ干渉計は、位置対時間データを高速で与える。図２は、軸（したがって反射器）が一定の１０ｍｍ／秒で移動するときに１秒間にわたって取得されたデータのグラフを示す。データは未補償であり、そのため、グラフ上の小刻みな揺れによって示される空気乱流誘起ノイズを含む。リアルタイム補償器の目的は、あらゆる空気乱流に対して補償してこのノイズを除去することである。したがって、補償されたレーザ位置読取値のトレースは、図３に示されるようになる。図２および図３のトレースの外観の差異は、明瞭にするために誇張されており、実際には、空気乱流誘起ノイズは、図示されたよりも１０００倍小さいことに留意されたい。図２および図３のグラフは、それぞれ凡そ５００万個のレーザ読取値を含み、そのため、このスケールでは、個々のレーザ読取値は見えないことにも留意されたい。
【００３８】
図４は、図２に示されたデータの拡大図を示す。トレース上の縦の実線は、音波パルス送信時刻１５と、エコーの受信時刻１６とを示す。音波パルスの往復時間２２は、エコー受信時刻１６からパルス送信時刻１５を差し引くことによって与えられる。精密な補償のために、動的用途においては、音波が進んだ正確な距離が識別できるようにするために、音波が反射器に打ち当たった正確な瞬間におけるレーザ読取値を知る必要がある。反射器４が静止していた場合には、これは簡単である。しかしながら、動的用途においては、ステージは移動し、レーザ読取値は（図４に示されるように）変化するので、処理はより複雑になる。
【００３９】
音波パルスが反射器に到達するのに要する時間と、そこから戻るのに要する時間は（送信器および受信器の動作点を通る線が反射器表面に平行に配置されているとして）等しくなることを示すことができる。反射器に向かってまたはそれから離れる方向に微風が吹いている場合には、小さな影響がある。しかし、凡そ３４０ｍ／ｓの音速に対して、この影響は約１ｍ／ｓ未満の微風速度のときには無視することができる。したがって、音波がミラーに打ち当たった瞬間は、パルス送信時刻１５とエコー受信時刻１６の間の中間点であるとすることができ、これは図４に点線２３で示される。
【００４０】
音波が反射器に打ち当たった時刻を計算して、それと同じ瞬間におけるレーザ読取値を計算する必要がある。これは以下のように行うことができる。補間器およびカウンタ回路７からの未補償のレーザ読取値８は、凡そ５ＭＨｚで更新される。リアルタイム位置補償器２０は、これらの読取値とそれらが記録された時刻を保存する。次に、エコーが受信されると、リアルタイム位置補償器２０は、パルス送信時刻とエコー受信時刻の間の中間時刻を計算して反射器打ち当たり時刻２３を与え、次に、その時刻付近で記録したレーザ読取値を調査する。これは図５および図６に概略的に示される。
【００４１】
図５は、反射器打ち当たり時刻２３の付近で記録されたレーザ読取値を示す。打ち当たりの瞬間と一致する記録されたレーザ読取値が存在することは起りそうもない（２つのプロセスは独立であり、したがって非同期性であるため）。したがって、レーザ位置読取値の正確な値に達するために、反射器打ち当たりの瞬間のレーザ読取値を推定することが好都合である。これは、打ち当たりの瞬間の直前およびその直後のレーザ位置読取値の間の線形補間によって行うことができる。しかしながら、より高い精度のためには、打ち当たり時刻付近の多数の点（図６に示されるように）に多項式を当てはめ、次いで打ち当たりの瞬間のレーザ読取値の値について解くことが望ましい。システムにおけるあらゆる遅延を最小にする必要性を念頭に置いて、できるだけ速くレーザ位置を計算することが重要である。これは、ラグランジュ（ＬｅＧｒａｎｇｅ）の多項式補間と呼ばれる方法（Ｉ．Ｎ．Ｂｒｏｎｓｈｔｅｉｎ，Ｋ．Ａ．Ｓｅｍｅｎｄｙａｙｅｖ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ、Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａなどを参照）を用いて効果的に達成することができる。これらの計算は、信号処理電子装置内の、および、レーザ・ビームの通過時間による小さな遅延を考慮に入れるように修正することができる。他の補間法を代りに用いることができる。
【００４２】
音波パルスの打ち当たり時刻におけるレーザ読取値と往復時間２２を得ると、このデータを処理して空気乱流誘起ノイズを低減し、そして随意に結果の精度を向上させることができる。
【００４３】
本発明の空気乱流ノイズ低減方法は以下のように実施することができる。最初に、反射器は軸に沿って最も遠い位置に移動される。次に、打ち当たり時刻における未補償のレーザ読取値と音の往復時間との間のベースラインの比を、一方を他方で割ることによって確立することができる。次に空気乱流ノイズ低減処理を開始することができる。各々の後続音響パルスの往復時間は、それぞれの反射器打ち当たり時刻における未補償のレーザ位置読取値で割られて新しい比を与える。次に、前に計算されたベースライン比からのあらゆる偏差は補償係数を導くのに用いられ、この係数を補償されたレーザ位置読取値を計算するのに用いることができる。
【００４４】
特定の例を取り上げて、音響往復時間が１．７４４１８６ｍｓと測定され、打ち当たり時の未補償のレーザ読取値が３０１．４１１２６５ｍｍとなることが見出される軸の遠位端まで反射器が移動すると仮定する。したがって、ベースライン比は、１７２．８０９１２９９ｍｍ／ｍｓとなる。次に、反射器は、別の位置に移動し、気温はわずかに変動した可能性がある。この新しい位置において、音響往復時間は１．３９５３４９ｍｓであると測定され、打ち当たり時刻における未補償のレーザ読取値は２４１．１７９８９０ｍｍであると見出される。したがって、新しい比は１７２．８４５５６７７ｍｍ／ｍＳである。この新しい比は、ベースライン比よりも２１０．８５５７ｐｐｍだけ大きい。これは、平均気温が２１０．８５５７／１８００＝０．１１６℃だけ下がったことを示す。したがって、未補償のレーザ読取値に必要とされる補正は、−０．１１６×０．９６＝−０．１１１ｐｐｍとなる。したがって、補償されたレーザ読取値は２４１．１７９８６３１ｍｍとなる。このプロセスは無限に繰り返して、気温の短期間変動に起因する大気乱流誘起ノイズを低減することができる。
【００４５】
上記の計算における定数（０．９６ｐｐｍおよび凡そ１８００）は、標準大気圧（１０１，３２５ｎｍ-2）、温度（２０℃）および湿度（５０％ＲＨ）において適用されることに留意されたい。大気条件が上記のものとは異なる場合には、補償を向上させるために、これらの定数は、Ｅｄｌｅｎの式とＣｒａｍｅｒの式（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ  ９３、１９９３、ｐ２５１０−２５１６）を用いてわずかに調整することができる。後述するように、これらの値は、高い精度が要求される場合には定期的に計測することができる。
【００４６】
図７を参照すると、システムにおけるデッド経路および他のタイミング遅延の影響が説明される。特に、図７は、本発明の計測装置の上位図を与える。このように、計測装置は、レーザ１０３および関連する干渉計の干渉およびフリンジ検出器１０４を制御するための制御電子装置１００を含む。さらに、電子装置１００は、送信器１１１によって送信されるべき信号を供給し、そしてまた音響検出器１１２によって検出される信号を受信する。装置の残りの部分に対して移動可能な光学および音響反射器１０１も示されている。
【００４７】
したがって、光学信号と音響信号のタイミングを適合させることを試みるとき、多くの因子を考慮に入れることが可能であることがわかる。例えば、システム内の光学的デッド経路１２０およびあらゆる付加的な光路１２２を考慮に入れることが望まれる可能性がある。同様に、音響光学デッド経路１２４を考慮に入れることができる。空気デッド経路は、システムをゼロに合わせたときの、干渉計と反射器の間、または送信器と受信器の間の、レーザ経路または音響経路のことをいう。
【００４８】
装置の種々の電気信号の電子的通過時間に対して考察を加えることもできる。例えば、信号が干渉計検出ユニットを通過し、そこからコインシデンス・タイマに進むのに要する時間である。音響システムにおいては、電気パルスを開始するのに要する時間、音響送信器に進む信号に関連する遅延、および、音波パルスを生成するための音響生成器の時間遅延を考慮に入れることができる。さらに、音波パルスを検出するための音響受信器の時間遅延、および、この信号がコインシデンス・タイマに達するのに要する時間に関しても補正することができる。
【００４９】
屈折率を計算するときデッド光路が考慮される場合に、屈折率の変化は計測された光路長とデッド光路との両方に適用されることが好ましいことにも留意されたい。
【００５０】
したがって、必要であれば、上で概説された種々の計算は、空気の「デッド経路」および／またはシステムのタイミング遅延を考慮に入れるように修正できることが分かる。これは、比を計算する前に全てのレーザ読取値および音響通過時間に所定のオフセットを加えることにより、あるいは、移動軸（反射器）の両端においてベースライン比の計測を行い、次にそれらの間を線形補間することによって行うことができる。ベースライン比計測値の品質はまた、各々の位置において多数の計測値を取得し、それらを平均することによって改善することができる。
【００５１】
前述の補償方法は、短期間気温変動の影響を除去するのに適しているが、絶対温度または気圧、湿度またはＣＯ2レベルに対しては補正しない。したがって、計測精度は、従来の環境センサを用いて空気屈折補償を行うことにより、さらに改善することができる。例えば、図１に示されるセンサ２５、２６、２７および２８を定期的に用いて、最新の気温、圧力、湿度およびＣＯ2レベルを計測することができる。これらを前述のＥｄｌｅｎの式に代入し、最新の空気屈折率を決めて補償係数を計算することができ、次にこの係数をレーザ読取値に適用することができる。この最初の補正は、レーザ位置読取値の精度を改善することになる。しかしながら、従来の空気センサの比較的遅い応答時間（およびその位置）のために、この補償係数は、空気乱流誘起ノイズの原因であるレーザ・ビームに沿った急速な気温変動に対しては補償しないことになる。これを克服するために、前述のようにベースライン比の計算値からの偏差からの結果を用いて、補償係数が調整される。そのため、例えば、Ｅｄｌｅｎの式が＋５１．０００ｐｐｍのレーザ補償係数を生成し、かつ、比の計算が−０．１１１ｐｐｍのベースライン比からの偏差を示す場合に（上に与えられた例のように）、必要とされる組み合わされた補正は＋５０．８８９ｐｐｍとなる。
【００５２】
空気乱流誘起ノイズ低減プロセスと空気部分補償プロセスの両方は、無限に繰り返して、気温の短期間変動からの空気乱流誘起ノイズを低減すると同時に、気圧、湿度およびＣＯ2レベルの変化に起因する長期間変動を除去することによって長期間精度も改善することができる。
【００５３】
所望の精度レベルに応じて、前述の環境センサは固定値に置き換えることができることを理解されたい。例えば、気圧に対する重要な影響は高度である。そのため、圧力センサを用いる代わりに、例えば、システムの地理的位置に基づいて計算された単一の圧力値を用いることができる。しかしながら、こうしたシステムは、天候に起因する大気圧の日々の変動に対しては補償しないことになる。
【００５４】
補償されたレーザ読取値を生成するための（本発明による）補償係数を導出する方法が前述されている。しかしながら、これらの補償係数が更新される速度は比較的遅い（すなわち各々の音波パルスが受信された後）。以前には、これは補償プロセスの遅延を引き起こして、補償された測定値の生成速度を音波パルスの生成速度に（例えば凡そ１００Ｈｚなどに）制限すると考えられていた。
【００５５】
図８を参照すると、ここで、どのようにリアルタイム補償位置が１ＭＨｚを超える更新速度で生成され得るか、どのように補償が滑らかに更新され得るか、および、どのように「ルックアヘッド」補正を適用して補償の誤差を低減することができるかが説明される。言い換えれば、図８は、図１を参照しながら前述された、補間器およびカウンタ７とリアルタイム位置補償器２０の要素のより詳細な説明を与える。
【００５６】
補間およびカウントは、補間器およびカウンタ７により、最初にレーザ干渉計からのサインおよびコサイン信号を高速Ａ／Ｄコンバータ３０を用いてデジタル化することによって行われる。例えば、これらのコンバータは、それぞれ、凡そ５０ＭＨｚの更新速度で８ビットのデジタル化サインおよびコサイン値を生成することができる。各々のＡ／Ｄコンバータの最上位ビット（ＭＳＢ）は、サインおよびコサインの「ゼロ交差」において状態を変化させて、ＡおよびＢの「デジタル直交信号」を生成し、この信号が同期アップ・ダウン・カウンタ３１を駆動させるのに用いられる。各々のＡ／Ｄコンバータのより低位の出力ビットは、ＥＰＲＯＭメモリ３２にアドレス・ライン入力を供給する。ＥＰＲＯＭ内の各々のメモリ位置のコンテンツは、そのアドレス入力に加えることができるサインおよびコサイン値の各々の組み合わせに対応する補間された位相角を用いて予めプログラムされている。デジタル化されたサインおよびコサイン値がアドレス入力ラインに加えられるとき、補間された結果は、例えば、ＥＰＲＯＭのデータ出力ライン上に８ビットの結果として現れる。カウンタおよび補間器の出力は、凡そ５ＭＨｚでサンプリングされ、未補償の４０ビットのパラレル位置読取値１８として、補間器およびカウンタ出力データ・バス上に配置されることができる。
【００５７】
リアルタイム位置補償器は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３３を含む。これは、バスから未補償のレーザ位置読取値を読み取り、マスタ・クロックから現在のタイミングを読み取ること、音響パルスが生成されたとき、および、エコーが受信されたときの時刻を受け取ること、および、いずれかの随意の環境センサからデータを読み取ることに関与する。次に、ＭＰＵまたはＤＳＰが補償係数（典型的には１に近い数）を計算し、この係数がハードウェア乗算器３４のＱ入力に送られる。
【００５８】
パルス送信とエコー受信の間に受信される未補償のレーザ読取値の数は１００，０００またはそれに近い値であり得ることに留意されたい。したがって、システムは、全ての値を格納して、反射器打ち当たり時刻の付近で取得された値が後で検索されることを可能にするために、ＦＩＦＯまたはデュアル・ポートＲＡＭメモリを必要とする可能性がある。代替的に、ＤＳＰ／ＭＰＵは、反射器打ち当たり時刻がいつ発生しそうかを予測し（前の値に基づいて）、その時刻付近のレーザ読取値のみを記録して、ストレージ必要量を低減することができる。
【００５９】
ハードウェア乗算器は、未補償のレーザ位置読取値（約５ＭＨｚで更新される）をそのＰ入力上で、および補償係数をそのＱ入力上で受信する。ハードウェア乗算器は、Ｐ×Ｑを計算し、補償されたレーザ位置読取値１８を出力する。ハードウェア乗算器は、Ｐ入力値が更新されるたびに（すなわち約５ＭＨｚで）新しい結果を生成する。計算は、２または３マスタ・クロック・サイクル内で行われる。ハードウェア乗算器の使用は、位置フィードバック・ループの更新速度が損なわれずに５ＭＨｚで存続することを保証し、数十ナノ秒の付加的な遅延（待ち時間）のみを位置フィードバック・ループに導入する。
【００６０】
しかしながら、ＭＰＵ／ＤＳＰ（３３）が補償係数を１回だけ更新する（各々のエコーが受信された後）場合には、ハードウェア乗算器によって生成されたＰ×Ｑ出力結果は、Ｑ値が変化するときにその出力における小さなステップを示す可能性がある。これらのステップの大きさは、ＤＳＰ／ＭＰＵにおける付加的な計算値を用いて低減することができ、その結果、補償係数は、線形補間によって一連のより小さなステップとして適用される。
【００６１】
例えば、計算された第１補償係数が１．０００１であり、１／１００秒後に（次のエコーが受信された後）次の補償係数が１．０００２と計算されると仮定する。補償係数を一度に０．０００１だけ変化させる代わりに、ＤＳＰ／ＭＰＵ（３３）は、乗算器に送信する補償係数を、線形補間計算を用いて１／１０００秒間隔での０．００００１の１０ステップで、代わりに更新することができる。これは、乗算器の出力におけるあらゆるステップを平滑化して、より滑らかな補償をもたらすことになる。
【００６２】
しかしながら、この平滑化プロセスは、補償プロセスに付加的な遅延を導入する。付加的な０．０００１補償を直ちに適用するかわりに、システムは、全ての補償が適用される前に付加的な１／１００秒だけより長く要する。これを克服するために、ＤＳＰ／ＭＰＵは、「ルックアヘッド補償」を行うことができる。これは、計算された最後の幾つかの補償係数に式を当てはめ、この式を用いて、次のエコーが受信される前に次の予想される補償係数を（外挿を用いて）予測することによって行われる。これらの推定値は、（必要であれば平滑化を用いて）ハードウェア乗算器に送られて補償遅延を低減することができる。
【００６３】
前述の装置および方法は、ホモダイン・レーザ・システムによって用いるように最適化されていることに留意されたい。しかしながら、説明された原理はまた、ヘテロダイン・レーザ・システムに適用することもできる。補間およびカウントは、別に行われるが、それでもレーザ位置読取値およびタイミング値のストリームを生成することができる。例えば、ヘテロダイン・レーザ・システムの場合には、図５および図６に示されたレーザ位置データは、等時間間隔ではなく等距離増分において、より容易に取得できる。したがって、反射器打ち当たり時刻のラグランジュ多項式の計算は、位置対時間ドメインではなく時間対位置ドメインで行われる。
【００６４】
ハードウェア乗算器およびＭＰＵ／ＤＳＰの機能は、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡなどを含む種々の方法で実施することができることも理解されたい。したがって、全てのこれらの機能は、原理的には単一のＤＳＰにより、それが十分に速ければ、かつ、Ｐ×Ｑ乗算プロセスに、伝搬遅延を最小にし、更新速度を最大にするように、最優先度が与えられるならば、実施され得ることも理解されたい。
【００６５】
さらに、全てのサーボ制御システムがパラレル・フォーマット位置フィードバック信号を受け取ることができるわけではなく、アナログ・サイン／コサインまたはデジタルＡ／Ｂ直交信号のみを受け取ることができる。そのような場合、補償された出力読取値２０はパルスまたは波形合成器に供給されることができる。位置読取値は、「要求位置」を与え、パルス生成器または波形合成器が、生成された信号の出力サイクルおよび位相が要求位置を追跡するようにサーボ制御される。標準ＰＩＤおよびフィード・フォワード・サーボ制御アルゴリズムを用いて、要求位置の変化とパルスまたは波形出力の変化との間の遅延を最小にすることができる。
【００６６】
また、ここで用いられる「マスタ・クロック」という用語は、水晶発振器によって供給されるような、安定な高周波数デジタル方形波生成器とすることができることに留意されたい。したがって、全てのタイミングは、このマスタ・クロックからのサイクルを単にカウントすることによって作ることができる。このクロックは、いずれかのリアルタイム・クロックに参照される必要はないことに留意されたい。マスタ・クロックは、必要なタイミング精度を与えるのに十分に高い周波数および安定性を有することが好ましく、システム内のすべてのタイミングが同じマスタ・クロック信号に帰せられることが好都合である。
【００６７】
上記の実施例は、可動反射器からの音を反射する、干渉計上に配置された送信器／受信器対を採用しているが、反射器上に１つまたは複数の受信器、および／または、１つまたは複数の送信器を配置することができる（共に可動である）ことに留意されたい。こうした配置の実施例は、ここで図９を参照しながら説明される。
【００６８】
図９は、本発明のさらなる実施形態を概略的に示す。図９の計測装置は、音響システムの配置を除いて、上で図７を参照しながら説明されたものに概ね類似する。音響システムは、可動反射器１０１上に配置された受信器１５２に向けて音を発することができる固定位置送信器１５０を有する第１の受信器／送信器対を含む。固定位置受信器１５４と可動反射器１０１上に配置された関連する送信器１５６とを有する第２の受信器／送信器対もまた準備される。次に、各々の受信器／送信器対を用いて飛行時間値を計算し、その平均を用いて、ギャップ内のあらゆる空気流の影響を緩和する飛行時間値を与えることができる。
【００６９】
レーザ干渉計測値との比較に用いられるタイミング値は、異なる受信器／送信器対に対して異なることが好ましいことに留意されたい。特に、移動中の受信器１５２による音波パルスの受信時刻と、移動中の送信器１５６による音波パルスの送信時刻とは、上記の計算に用いられるべきである。これは、干渉計によって計測された可動反射器の位置が、音響的に計測された飛行時間値に対応することを保証する。２対の受信器／送信器の準備は、空気流の影響が顕著な場合にのみ必要であることに留意されたい。音響経路に沿った顕著な空気流が存在しない場合には、単一のトランスデューサ対で十分であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のレーザ干渉計ベースのシステムの第１実施形態の概観図である。
【図２】未補償のレーザ位置読取値の時間に対するグラフである。
【図３】補償されたレーザ位置読取値の時間に対するグラフである。
【図４】図２の未補償の読取値の拡大図である。
【図５】図２の未補償の読取値の拡大図である。
【図６】図２の未補償の読取値の拡大図である。
【図７】付加的なタイミング遅延の影響を示す図である。
【図８】レーザ干渉計システムの部品のより詳細な図である。
【図９】本発明のもう１つの実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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