【事件の表示】
　特許第３２５４４５３号「位置測定」の請求項１から４まで、９から４８までに係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２５４４５３号の請求項１から４まで、９から４７までに係る特許を維持する。
【理　由】
第１　手続の経緯
　本件は、１９９１年５月３０日にイギリス国でされた出願（９１１１６５７．４号）に基づく優先権を主張して１９９２年５月２９日に国際出願され（ＰＣＴ／ＧＢ９２／００９７５号、特願平４−５０９６４８号）、平成１３年１１月３０日に特許権の設定登録がされ、平成１４年２月４日にその特許掲載公報が発行された特許第３２５４４５３号（以下「本件特許」という。）につき、平成１４年８月５日に藤倉智徳より特許異議の申立てがされたものであり、平成１６年５月２０日に取消理由が通知されたところ、同年１１月２６日に特許異議意見書及び訂正請求書が提出され、平成１７年３月２４日に更に取消理由が通知されたところ、同年６月１０日に、平成１６年１１月２６日付け訂正請求についての訂正請求取下書が提出されるとともに、特許異議意見書及び訂正請求書が提出されたものである。
　
第２　訂正の適否について
　１　訂正の内容
　（１）訂正事項１
　訂正前の請求項９の「湾曲した表面上に配置される格子を含み、複数個の回折次数ビームを発生するよう配列され、その間に干渉を発生するための手段を含む、格子干渉計装置。」を「湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、複数個の回折次数ビームを発生するよう配列され、その間に干渉を発生するための手段を含み、前記湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する、格子干渉計装置。」と訂正する。
　（２）訂正事項２
　訂正前の請求項１４の「回折格子を含み、等しくかつ反対の次数の１対の回折ビームが格子から指向されかつその表面から結合手段に反射されるプリズムを含む、干渉計装置。」を「回折格子を含み、等しくかつ反対の次数の１対の回折ビームが格子から指向されかつビームがその表面から結合手段に反射されるプリズムを含み、前記回折格子は、湾曲した表面上に配置され、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する、干渉計装置。」と訂正する。
　（３）訂正事項３
　訂正前の請求項２０の「前記準反射表面はダイクロイック層を含む、請求項１９に記載の装置。」を「前記準反射表面は、２つの異なる屈折率の層を含む、請求項１９に記載の装置。」と訂正する。
　（４）訂正事項４
　訂正前の請求項２２の「半導体レーザダイオード照明源をさらに含む、先行のいずれかの請求項に記載の装置。」を「半導体レーザダイオード照明源をさらに含む、請求項１ないし２１のいずれか１つに記載の装置。」と訂正する。
　（５）訂正事項５
　訂正前の請求項２７の「位置、表面またはきめを測定するための装置であって、表面に接触するためのプローブ手段と、プローブ位置を測定するための測定手段とを含み、その振動を減衰するようにプローブに対して力を加えるよう配置されるバイアス手段をさらに含む、装置。」を「位置、表面またはきめを測定するための装置であって、前記装置は、測定されるべき表面に接触するためのプローブと、プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようプローブを担持するプローブ支持と、プローブ位置を測定するための測定手段とを含み、前記測定手段は、プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計を含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有し、前記装置は、その振動を減衰するようにプローブに対して力を加えるよう配置されるバイアス手段をさらに含む、装置。」と訂正する。
　（６）訂正事項６
　訂正前の請求項３４の「干渉計の出力から引出される信号を処理するための装置であって、前記信号の干渉フリンジ間の角位置に関連する出力信号を発生し、前記角位置に関連する推定信号を発生するための手段と、前記推定信号に依存して前記出力信号を発生するための手段と、前記推定信号からその関数を発生するための手段と、前記発生関数信号および入力信号に依存してその間の差を減らすために、前記推定信号発生器を制御するための手段とを含む、装置。」を「干渉計の出力から引出される信号を処理するための装置であって、前記信号の干渉フリンジ間の角位置に関連する出力信号を、前記角位置に関連する推定信号に依存して発生するための手段と、前記推定信号からその関数を発生し、前記発生された関数の信号および干渉計の出力から引出される入力信号に依存してその間の差を減らすために、前記推定信号の発生を制御するための手段とを含む、装置。」と訂正する。
　（７）訂正事項７
　訂正前の請求項４６の「光干渉計などの出力を受取るためのフリンジカウンティング装置であって、そこからのゼロ平均出力信号を受取るための手段と、そのゼロ交差を検出するための手段とを含む、装置。」を「測定されるべき表面に接触しそれに沿って動くためのプローブと、プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようにプローブを担持するプローブ支持と、プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計とを含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する装置に用いる、光干渉計の出力を受取るためのフリンジカウンテイング装置であって、光干渉計のゼロ平均出力信号を受取るための手段と、そのゼロ平均出力信号のゼロ交差を検出するための手段とを含む、装置。」と訂正する。
　（８）訂正事項８
　訂正前の請求項４７の「第１のものに対して異なる位相の第２の入力信号を受取るための手段と、前記第１および第２の信号から前記ゼロ交差の位相を決定するための手段と、前記第１および第２の信号から前記ゼロ交差の位相を決定するための手段と、前記交差の方向を決定するための手段と、前記方向および前記位相に依存して、フリンジカウントを増分または減分するための手段とをさらに含む、請求項４６に記載の装置」を「第１のものに対して異なる位相の第２の入力信号を受取るための手段と、前記第１および第２の信号から前記ゼロ交差の位相を決定するための手段と、前記交差の方向を決定するための手段と、前記方向および前記位相に依存して、フリンジカウントを増分または減分するための手段とをさらに含む、請求項４６に記載の装置。」と訂正する。
　（９）訂正事項９
　訂正前の請求項４８を削除する。
　２　訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　（１）訂正事項１について
　訂正事項１は、「格子」を「回折格子」とし、「格子干渉計装置」について「前記湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する」と限定するものであって、明りょうでない記載の釈明及び特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（２）訂正事項２について
　訂正事項２は、「ビームが」との記載を付加し、「干渉計装置」について「前記回折格子は、湾曲した表面上に配置され、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する」と限定するものであって、明りょうでない記載の釈明及び特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（３）訂正事項３について
　訂正事項３は、「ダイクロイック層」を「２つの異なる屈折率の層」とするものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（４）訂正事項４について
　訂正事項４は、「先行のいずれかの請求項に記載の装置」を「請求項１ないし２１のいずれか１つに記載の装置」とするものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（５）訂正事項５について
　訂正事項５は、「位置、表面またはきめを測定するための装置」について「表面に接触するためのプローブ手段」を「測定されるべき表面に接触するためのプローブ」とし、「プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようプローブを担持するプローブ支持」との限定を付加し、測定手段について「プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計を含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有し」と限定するものであって、明りょうでない記載の釈明及び特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（６）訂正事項６について
　訂正事項６は、「干渉計の出力から引出される信号を処理するための装置」について、「前記信号の干渉フリンジ間の角位置に関連する出力信号を発生し、前記角位置に関連する推定信号を発生するための手段と、前記推定信号に依存して前記出力信号を発生するための手段と、前記推定信号からその関数を発生するための手段と、前記発生関数信号および入力信号に依存してその間の差を減らすために、前記推定信号発生器を制御するための手段」を「前記信号の干渉フリンジ間の角位置に関連する出力信号を、前記角位置に関連する推定信号に依存して発生するための手段と、前記推定信号からその関数を発生し、前記発生された関数の信号および干渉計の出力から引出される入力信号に依存してその間の差を減らすために、前記推定信号の発生を制御するための手段」とするものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（７）訂正事項７について、
　訂正事項７は、「光干渉計などの出力を受取るためのフリンジカウンティング装置」を「測定されるべき表面に接触しそれに沿って動くためのプローブと、プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようにプローブを担持するプローブ支持と、プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計とを含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する装置に用いる、光干渉計の出力を受取るためのフリンジカウンテイング装置」と限定し、「そこからのゼロ平均出力信号」を「光干渉計のゼロ平均出力信号」とするものであって、明りょうでない記載の釈明及び特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（８）訂正事項８について、
　訂正事項８は、重複する「前記第１および第２の信号から前記ゼロ交差の位相を決定するための手段」を削除する訂正であって、誤記の訂正を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　（９）訂正事項９について
　訂正事項９は、請求項４８を削除するものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、また願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　３　訂正の適否についてのまとめ
　以上のとおりであるから、上記訂正は平成１５年法律第４７号による改正前の特許法１２０条の４第３項において準用する、平成６年法律第１１６号による改正前の特許法１２６条１項ただし書き及び２項の規定に適合するので、この訂正を認める。
　
第３　特許異議の申立ての理由
　１　本件特許の請求項１から４まで、９から４７までに係る発明は、当業者が甲第１号証（特開昭６２−２３２５０３号公報）、甲第２号証（米国特許第３７２６５９５号公報）、甲第３号証（米国特許第３４１９３３０号公報）、甲第４号証（米国特許第３７５６７２３号公報）、甲第５号証（特開平１−２８２４２０号公報）、甲第６号証（実願昭６２−７８４６２号（実開昭６３−１８７００６号）のマイクロフィルム）、甲第７号証（M. DE Ro著「THE MAGNETIC EXCITER AS APPLIED TO ACTIVE DAMPING OF MACHINE TOOLS」Proceedings of the 9th Conference of Machine Tool Development and Research, Birmingham, England、６２１〜６３３頁、１９６８年）、甲第８号証（岡村廸夫著「改訂ＯＰアンプ回路の設計」２０５〜２０８頁、昭和４８年８月１０日ＣＱ出版株式会社発行）及び甲第９号証（特開昭５９−４４６２１号公報）に記載された発明に基づいて容易に発明をすることができたものであり、特許法２９条２項の規定により特許を受けることができない。
　２　本件特許の特許請求の範囲の請求項４８の記載は、特許法３６条５項の規定を満足しないものである。
　
第４　本件特許の請求項に係る発明
　上記のように訂正が認められるから、本件特許の請求項１から４まで、９から４７までに係る発明（以下、請求項の番号に対応して「本件発明１」等という。）は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲に記載された次のとおりのものである。
「１．位置および／または表面および／またはきめを測定するための装置であって、表面に接触し、かつ表面に沿って動くためのプローブと、前記プローブを運ぶためのプローブ支持とを含み、前記支持は、前記プローブが前記表面の面の中または外に旋回的に動くことができるようにピボットを含み、さらにその変位測定を与えるために、支持またはプローブと動くよう接続された部分を含む格子干渉計を含み、前記部分の運動が格子と光源からの光のビームとの間に相対的運動を引起こして光のビームの格子を渡って動かすように、回折格子および干渉光源が配列され、ビームからの光は格子によって回折され、センサ出力が前記部分の運動で変わるよう、前記回折光はセンサで光学干渉を形成するよう用いられ、前記干渉が旋回運動の間維持されるよう干渉計が配列および配置される、装置。
　２．干渉計の格子はプローブ支持に接続される、請求項１に記載の装置。
　３．干渉計の格子は、そこに照射されるビームに対して実質的に一定の位置および傾斜を与えるよう湾曲される、請求項１に記載の装置。
　４．格子は、ピボットよりもプローブから離れて、プローブ支持に接続される請求項３に記載の装置。」
「９．湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、複数個の回折次数ビームを発生するよう配列され、その間に干渉を発生するための手段を含み、前記湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する、格子干渉計装置。
　１０．干渉計は、等しくかつ反対の次数の、１対の回折ビームを結合手段に向けて、その間に干渉を発生するための手段を含む、請求項９に記載の装置。
　１１．２つのビームが結合手段に進んだ光路長さは実質的に等しい、請求項１０に記載の装置。
　１２．向けるための手段は２つの反射表面を含む、請求項１０に記載の装置。
　１３．２つの表面は単一プリズムの外部表面を含む、請求項１２に記載の装置。
　１４．回折格子を含み、等しくかつ反対の次数の１対の回折ビームが格子から指向されかつビームがその表面から結合手段に反射されるプリズムを含み、前記回折格子は、湾曲した表面上に配置され、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する、干渉計装置。
　１５．格子から結合手段への光路長は実質的に等しい、請求項１４に記載の装置。
　１６．表面からの反射が全反射であるようなプリズムのジオメトリおよび屈折率を含む、請求項１４に記載の装置。
　１７．反射表面は平行である。請求項１４に記載の装置。
　１８．入射および反射の角度が４５゜であるようなプリズムのジオメトリおよび屈折率を含む、請求項１４に記載の装置。
　１９．結合手段は前記プリズムの準反射内表面を含む、請求項１４に記載の装置。
　２０．前記準反射表面は、２つの異なる屈折率の層を含む、請求項１９に記載の装置。
　２１．そこに当るビーム入射角は約４５゜である、請求項２０に記載の装置。
　２２．半導体レーザダイオード照明源をさらに含む、請求項１ないし２１のいずれか１つに記載の装置。
　２３．狭帯域フィルタによってフィルタされる一般的に単色の発光素子を含む照明源をさらに含む、請求項１ないし２１のいずれか１つに記載の装置。
　２４．表面に接触するためのプローブ手段と、その変位を測定するために、プローブ手段に接続される測定手段とを含み、さらに予め定められた方向にプローブ手段をバイアスするためのバイアス手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
　２５．予め定められた方向は表面に向かう方向である、請求項２４に記載の装置。
　２６．予め定められた方向は予め定められた位置に向かう方向である、請求項２５に記載の装置。
　２７．位置、表面またはきめを測定するための装置であって、前記装置は、測定されるべき表面に接触するためのプローブと、プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようプローブを担持するプローブ支持と、プローブ位置を測定するための測定手段とを含み、前記測定手段は、プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計を含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有し、前記装置は、その振動を減衰するようにプローブに対して力を加えるよう配置されるバイアス手段をさらに含む、装置。
　２８．力はプローブ手段の速度に関連する、請求項２７に記載の装置。
　２９．バイアス手段は電磁アクチュエータを含む、請求項２７に記載の装置。
　３０．アクチュエータはコア片を囲むコイルを含む、請求項２９に記載の装置
　３１．バイアス手段は１対の反対方向に作動するバイアス手段を含む、請求項２６に記載の装置。
　３２．干渉をもらすために１対の回折ビームを結合するための手段をさらに含み、回折ビームは異なる偏光を有し、その手段は反射された出力および透過された出力を発生するよう配列されるビームスプリッタを含み、さらに前記出力間の差に応答する信号を発生するための手段を含む、請求項１に記載の装置。
　３３．前記差手段は、それぞれの電気信号を発生するための１対の光電トランスデューサと、前記電気信号を受取りかつその間の差に比例する電気出力信号を発生するための手段とを含む、請求項３２に記載の装置。
　３４．干渉計の出力から引出される信号を処理するための装置であって、前記信号の干渉フリンジ間の角位置に関連する出力信号を、前記角位置に関連する推定信号に依存して発生するための手段と、前記推定信号からその関数を発生し、前記発生された関数の信号および干渉計の出力から引出される入力信号に依存してその間の差を減らすために、前記推定信号の発生を制御するための手段とを含む、装置。
　３５．前記推定信号はデジタル信号であり、前記関数発生手段はデジタルーアナログ変換手段を含む、請求項３４に記載の装置。
　３６．前記推定信号はデジタル信号であり、制御手段は、前記差信号が予め定められたしきい値を超えた場合に、前記デジタル信号の値を１カウントだけ変えて、前記差信号を減じるための手段を含む、請求項３４に記載の装置。
　３７．前記予め定められたしきい値は一定であり、前記差信号は、少なくとも近似的に、前記角位置に線形的に関連する、請求項３６に記載の装置。
　３８．差信号は、推定信号および入力信号の間の差の正弦に近似する、請求項３７に記載の装置。
　３９．制御手段は入力信号の変動がない場合に推定信号を変えないよう配置され、装置の周波数範囲をＤＣ動作に拡張する、請求項３４に記載の装置。
　４０．異なる位相の１対の入力信号を受取るよう配列される、請求項３４に記載の装置。
　４１．前記１対の信号は、９０゜の位相によって異なる正弦信号および余弦信号を含む、請求項４０に記載の装置。
　４２．推定される正弦および余弦の信号を発生するための手段と、前記推定正弦および余弦信号の積および前記入力余弦および正弦信号の積のそれぞれに対応する積信号を発生するための手段と、その差から、前記入力信号および前記推定信号間の角位置差を表わす信号を発生し、前記推定信号発生手段を制御するための手段とを含む、請求項４１に記載の装置。
　４３．前記推定信号発生手段はデジタル信号発生手段を含み、前記乗算手段は乗算デジタルーアナログ変換器を含む、請求項４２に記載の装置。
　４４．干渉フリンジまたは前記入力信号もしくは信号に検出される極大をカウントするための手段をさらに含む、請求項３４に記載の装置。
　４５．前記カウンタから前記推定信号発生器を同期化するための手段をさらに含む、請求項４４に記載の装置。
　４６．測定されるべき表面に接触しそれに沿って動くためのプローブと、プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようにプローブを担持するプローブ支持と、プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計とを含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する装置に用いる、光干渉計の出力を受取るためのフリンジカウンテイング装置であって、光干渉計のゼロ平均出力信号を受取るための手段と、そのゼロ平均出力信号のゼロ交差を検出するための手段とを含む、装置。
　４７．第１のものに対して異なる位相の第２の入力信号を受取るための手段と、前記第１および第２の信号から前記ゼロ交差の位相を決定するための手段と、前記交差の方向を決定するための手段と、前記方向および前記位相に依存して、フリンジカウントを増分または減分するための手段とをさらに含む、請求項４６に記載の装置。」
　
第５　甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明
　１　甲第１号証（特開昭６２−２３２５０３号公報）には、図面とともに、「本発明は、測定すべき長さの方向に移動するよう支承された探触子と、探触子の運動を相応の電気信号に変換する変換器と、この電気信号を指示するための指示装置とを備えた、微小な長さを測定する装置に関する。」（３頁右上欄７〜１１行）、「トリプルミラー９は、２アームてこ１２の一方のアーム１１の端部に設けられており、てこの他方のアーム１３の端部には探触子１４が設けられている。探触子はその動作を説明し易いように工作物１６の表面１５に当接した状態で示されている。」（６頁左下欄１１〜１６行）、「第１図および第２図の本発明による装置を用いる場合、探触子１４が母材１６の表面１５の平面において移動させられるので、探触子１４の高さ位置が表面１５の微妙な輪郭変化（凹凸）に応じて変化する。トリプルミラー９の位置がそれに応じて基板１上の回折格子７に対して相対的に変化するので、矢印８および１０に沿ってのトリプルミラーに入射しかつ反射した光の光路もそれに応じて変化する。これにより、基準導波路３における干渉縞が探触子１４の動きに比例して変化し、ホトダイオード１７に出力電流の変化として表われる。」（７頁左上欄１９行〜右上欄１０行）、「第１１図はケーシング３３を備えた実施例を示し、このケーシング内に第５図の実施例同様に、第５図の光電装置５３と類似の光電装置８４が設けられている。光電装置の基本構成は第６図および第７図に示したものと同様である。異なっているのは、ここでは付加的に偏向鏡８５が干渉計用に設けられており、この偏向鏡は測定用導波路からの光（第６図）を９０゜偏向させ、ひいては２アームてこ８８の内側端部に設けられている球・・・の運動方向に偏向させる。２アームてこの外側のアーム８９には探触子９０が設けられている。２アームてこ８８はピボット９１を中心に回転し、コイルばね９２を用いて走査方向にバイアスをかけられている。」（８頁右下欄１３行〜９頁左上欄６行）との記載がされている。
　２　甲第２号証（米国特許第３７２６５９５号公報）には、図面とともに、「The second embodiment shown in FIG.8-1 is for the measurement of straightness of an object T2 to be measured. A grating G2 which moves along the surface of the object T2 is illuminated by a parallel beam R21 from a point light source S2 through a collimeter lens C2, a pair of beams symmetrical to each other are folded with the aid of mirrors M21 and M22 so as to be aligned in their directions. The folded pair of beams R22 are extracted by an exracting plate E2 having a pinhole A2 as shown in FIG.8-2 for extracting and permitting the passage of only the pair of beams among the many diffracted waves with the aid of a lens L2 which focuses only the pair of beams at the pinhole A2. The fringe is observed behind the pinhole A2. This fringe is invariable when the grating G2 moves in the same direction as that of the parallel beam R21, but it varies in its intensity distribution when the grating moves in a direction vertical to the parallel beam R21 in correspondence with the amount of the movement. Thus the straightness or flatness of the surface of the object T2 is detected and measureed from the variation in the fringe intensity.」（４欄６５行〜５欄２１行）との記載がされている。
　３　甲第３号証（米国特許第３４１９３３０号公報）には、図面とともに、「Referring to the figure, the numeral 1 generally desigates a disc which is mounted for rotation about axis 2 in accordance with the rotation of an input shaft 14 whose rotational rate is to be determined. The edge 3 of the disc is inscribed with substantially uniformly spaced parallel lines 4 which are oriented parallel to the axis 2 of the disc. In a typical case, there are 13,400 lines per inch of disc perimeter. The inscribed lines 4 are provided by a thin layer of commercially available aluminum coated acetate diffraction grating tape which is fixed to the edge of disc 1. Suitable tape is available from the Edmund Scientific Company, Barrington, NJ., under the part number 50201. The edge of the disc is illuminated by an intense beam of substantially monochromatic light from source 5. It is preferable that source 5 be a laser for example, a helium-neon gas laser. It is also preferable, although not mandatory, that the light beam emerging from the laser be further concentrated by means of a lens 6 on the edge of disc 1 in order to increase the amplitude of the final output signal representing the angular velocity of the input shaft about axis 2. In accordance with the present invention, the diffraction grating tape is used in preference to a randomly diffuse surface. The use of said tape reduces intensity fluctuations of the reflected light caused by disc rotation and allows the detection of Doppler shifted light at an angle of reflection different from the angle of incidence. The impining light beam is diffusely reflected at specific angles from the edge of disc 1. The two light beams A and B which are reflected on either side of the incident beam at the same angle θ relative to the disc tangent 15 are redirected by mirror 7 and beam splitter 8. Beam A is redirected by mirror 7 to impinge upon beam splitter 8. Beam also impinges upon beam splitter 8. Beams A and B are partially reflected and partially transmitted through the beam splitter. As is well known, the component which is partially reflected from the beam splitter experiences a phase delay which is different from the phase delay experienced by the component which is transmitted through the beam splitter. The transmitted component AT of beam A and the reflected component BR of beam B are applied to photocell 9. The transmitted component BT and the reflected component AR are applied to the photocell 10.」（２欄３２行〜３欄６行）との記載がされている。
　４　甲第４号証（米国特許第３７５６７２３号公報）には、図面とともに、「In the example illustrated in FIG.1, a light source 10, for example a GaAs diode, illuminates through a collimator objective 11, and through a reflecting mirror 12, an incident light phase grating 13 which is connected to an object to be measured (not shown) and the flank depth introduces a wave retardation of λ/2, where λ is the wavelength of the incident light. The light rays diffracted on this grating are reflected in different directions in accordance with the diffraction orders and the components of the -1 diffraction order are directed towards the left, while the components of the -1 diffraction order are guided towards the right. These components enter a prism composed of a plurality of parts 14, 15 and 16 and are deflected on the inner surface of the prism in such a manner, that they penetrate and intersect one another. In order to obtain in the bundle of rays diffracted in the +l diffraction order a phase difference between the wave fronts of the vertically and horizontally polarized components, the phase displacement of the total reflection is suppressed in the part 15 of the prism by a metal coationg15'. Through the combination of the refractive index of the prism component 14 and the refractive index and thickness of a dielectric coating 14' the desired phase angle is achieved. Between the prism components 14 and 15 there is disposed in the penetration region a beam combiner in the form of a partially reflective mirror surface 17. After the combining of the beams, the light fluxes, which are interference modulated in phase oppsition on the two sides of the beam combiner, are transmitted through separate emergent surfaces 18 and 19 to polarizing splitters 20 and 21, which split up the light fluxes into main oscillation directions in accordance with the different anistropies and transmit them to separate photoelectric receivers 22, 23, 24 and 25, each of which is preceded  by a respective converging lens 26. If the phase displacement between the osciliation directions of the bundles of rays subjected correspondingly to interference is selected at 90°, an electric rotating field, which signals the direction of movement of the object (not shown) which is connected to the grating 13 at the moment in question, is formed at the outputs of the photoelectric receivers 22, 23, 24 and 25. The mirror 12 works, additionally as a diaphragm which stops the light of the undesired 0 diffraction order. As illustrated, an optical component a assembly 27, for example in the  form of a plane parallel plate, influencing the geometrical conformation of the optical path may be provided between the grating 13 and the prism provided with the components 14, 15 and 16, the plate 27 being displaced mechanically or electrically. The plate 27 serves, for example, for the adjustment of the zero position of the apparatus. The total signals obtainable in a measuremant coordinate, from a diffraction order pair of the same order, that it to say from the -1 diffraction order and the +1 diffraction order, make it possible with the aid of push-pull amplifiers as shown in FIG.1a to obtain electric signals which are free from constant light influence. If a constant light signal, which is practically unmodulated, is derived from the push-pull amplifiers, the light source can additionally be monitored or satabilized with the aid of this constant light signal. Instead of the GaAs diode which is indicated by the reference numeral 10, the light source used may, for example, be an incandescent lamp preceded by a narrow band interference filter or laser illumination 57. If a linearly polarized light source is to be used, either the dominant oscillation direction should be so directed that two components of approximately equal strength in respect of the anisotropic elements are obtained, or by means of an additional anisotropic element interposed in the path of the illumination, an approximately circular polarization of the light falling on the grating 13 may be effected. A modulator 56 may replace the simultaneous presence of two polarization components by the succession in time of these components: Fig.1a shows the coupling of the signals obtained at the photoelectric receivers 22-25 into pairs of push-pull signals. The push-pull signal amplifiers are denoted by symbols 161, 162. The circuit is positively derivable from the specification test, since the beams emanating from the exit surfaces l8 and 19 are modulated in a manner phase shifted by 180°, and the beam emanating from the two outputs of the polarizing spllitters 20, 21 and being orthogonally polarized with respect to each other are shifted by respectively 90° in the modulation phase.”（３欄８行〜４欄２９行）
　５ 甲第５号証（特開平１−２８２４２０号公報）には、図面とともに、「各ヘツドＨ１、Ｈ２、Ｈ３のスケール５の読取りの原理は以下の通りである。半導体レーザ１からのレーザ光束を偏光ビームスプリツタ３でＰ偏光光とＳ偏光光に分離し、各々の光束を１／４波長板４を介してスケール５の回折格子パターンに指向する。そして、次数の異なる回折をさせて回折格子の（即ちスケール５の）位置に応じた位相のずれを生ぜしめ、反射光学素子６を介して再回折した後に再び１／４波長板４を通過した各光束が偏波面が互いに９０゜ずれたまま重なり合って・・・（いわゆる明暗の干渉現象にはならない）同時に１／４波長板７を透過する事で１／４波長板に入射する前の直交２偏波間の位相差で決定される方位に偏波面を有する直線偏光光に変換して、後に偏光素子９、１０を介して干渉縞の明暗の周期信号に変換して受光素子１１、１２に入射せしめる反射光学素子６の使用によりＰ偏光光が＋１次の回折を２回行い、Ｓ偏光光が−１次の回折を２回行うことによって、両偏光光間の位相のずれはスケール５の格子パターンの１ピツチ当り８πになり、１／４波長板７を通過したあと生じる直線偏光の偏波面は２回転する。従って、偏光素子９、１０を介して得られる干渉光は４周期だけ明暗が変化する。」（３頁左上欄３行〜右上欄５行）との記載がされている。
　６　甲第６号証（実願昭６２−７８４６２号（実開昭６３−１８７００６号）のマイクロフィルム）には、図面とともに、「１３は、平行リンク機構の一方の平行連結ロッド５に一体的に連結して該ロッド軸方向に延設したバランスロッドであり、該ロッド上には移動自在にバランスウエイト１４が取り付けられている。１５はバランスロッド１３に取り付けられたダンパ部材であり、触針１０の測定力（接触荷重）が小さい場合に測定状況により起生しやすいはね上がり現象を抑制するものである。従ってその取り付け位置は上記のほか平行連結ロッド５側でもよい。また、バランスロッド１３はバランスウエイト１４と共に触針１０の測定力を調整する機能を奏するものであるから、上記連結ロッド５のほか他方の連結ロッド４側に一体的に延設してもよいことはいうまでもない。」（明細書４頁６〜２０行）との記載がされている。
　７　甲第７号証（M. DE Ro著「THE MAGNETIC EXCITER AS APPLIED TO ACTIVE DAMPING OF MACHINE TOOLS」Proceedings of the 9th Conference of Machine Tool Development and Research, Birmingham, England、６２１〜６３３頁、１９６８年）には、アクティブ型のダンパが記載されており、特にアクティブ型のダンパに電磁アクチュエータを使用することが記載されている。
　８　甲第８号証（岡村廸夫著「改訂ＯＰアンプ回路の設計」２０５〜２０８頁、昭和４８年８月１０日ＣＱ出版株式会社発行）には、ヒステリシス特性を有するコンパレータが記載されている。
　９　甲第９号証（特開昭５９−４４６２１号公報）には、デジタルスケール読取装置の信号処理系についての記載がされている。
　
第６　特許異議の申立てについての当審の判断
　１　特許異議の申立ての理由１（特許法２９条２項）について
　（１）本件発明１について
　本件発明１と甲第１号証に記載された発明とを対比すると、甲第１号証に記載された発明は、本件発明１の構成要件である「前記支持は、前記プローブが前記表面の面の中または外に旋回的に動くことができるようにピボットを含み、さらにその変位測定を与えるために、支持またはプローブと動くよう接続された部分を含む格子干渉計を含み、前記部分の運動が格子と光源からの光のビームとの間に相対的運動を引起こして光のビームの格子を渡って動かすように、回折格子および干渉光源が配列され、・・・前記干渉が旋回運動の間維持されるよう干渉計が配列および配置される」点を有しない。甲第１号証に記載された発明は、旋回的に動くプローブを用いて微小な長さを測定する装置に関するものであり、プローブの支持は「プローブが前記表面の面の中または外に旋回的に動くことができるようにピボットを含」む構成を有するものであるが、回折格子７がレーザ６からの光ビームに対して固定されている点で、「支持またはプローブと動くよう接続された部分を含む格子干渉計を含み、前記部分の運動が格子と光源からの光のビームとの間に相対的運動を引起こして光のビームの格子を渡って動かすように、回折格子および干渉光源が配列され」た構成を有する本件発明１と相違する。
　甲第２号証に記載された発明は、格子干渉光学系を有するものの、回折格子は専ら垂直運動を行なうもので、本件発明１のように「前記支持は、前記プローブが前記表面の面の中または外に旋回的に動くことができるようにピボットを含」むものではなく、「干渉が旋回運動の間維持されるよう干渉計が配列」される構成を有するものでもない。
　甲第３号証に記載された発明は、回転するディスクの表面に形成した回折格子に光ビームを照射し、その反射光のドップラシフトを干渉光学系により検知することによりディスクの回転速度を計測するもので、本件発明１とは、目的、構成、効果のいずれにおいても相違する。
　甲第４号証及び甲第５号証に記載された発明は、いずれも格子干渉光学系を用いて回折格子の変位を計測するものではあるが、そのいずれにも「前記支持は、前記プローブが前記表面の面の中または外に旋回的に動くことができるようにピボットを含み、さらにその変位測定を与えるために、支持またはプローブと動くよう接続された部分を含む格子干渉計を含み、前記部分の運動が格子と光源からの光のビームとの間に相対的運動を引起こして光のビームの格子を渡って動かすように、回折格子および干渉光源が配列され、・・・前記干渉が旋回運動の間維持されるよう干渉計が配列および配置される」点を有するものではない。
　甲第６号証はダンパ部材を開示するに止まり、甲第７号証はアクティブ型のダンパを開示するに止まり、甲第８号証はヒステリシス特性を有するコンパレータが記載されているに過ぎず、甲第９号証には主スケールに対する相対的なインデックススケールの移動をモアレ縞を検知することにより計測するデジタルスケール読取装置に関し、その信号処理系について記載されているに過ぎない。
　そして、甲第１号証の光学系は基板１上に固定された回折格子７に対するトリプルミラー９の光路長変化を干渉縞から検出する光学系であり、甲第２号証に記載された格子干渉光学系とは原理を異にするものであるから、甲第１号証に記載された発明と甲第２号証に記載された発明とを組み合わせることは困難であり、甲第１号証及び甲第２号証に記載された発明に基いて本件発明１を想到することが容易であるということはできない。
　甲第１号証に記載された発明と甲第４号証又は甲第５号証に記載された発明との組合せについても同様である。
　そして、本件発明１は、前記構成により、「回折ビームの光路長が一定に保たれ、かつ回折パターンが照射光の波長およびその干渉長さに極めて低い度合いでしか依存せず、それによって半導体レーザのような比較的安価で低電力の光源が使用され得る」という本件特許明細書に記載の顕著な効果を奏するものであるから、本件発明１は、当業者が甲第１号証から甲第９号証に記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（２）本件発明２から４までについて
　本件発明２から４までは、直接又は間接に本件発明１を引用する発明であるから、本件発明１と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証に記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（３）本件発明９について
　甲第１号証から甲第９号証までのいずれにも、本件発明９の構成要件である「湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、複数個の回折次数ビームを発生するよう配列され、・・・前記湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブがプローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する」構成について、記載されていない。本件発明９は、この構成により本件特許明細書に記載の効果を奏するものであるから、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（４）本件発明１０から１３までについて
　本件発明１０から１３までは、直接又は間接に本件発明９を引用する発明であるから、本件発明９と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（５）本件発明１４について
　甲第１号証から甲第９号証までのいずれにも、本件発明１４の構成要件である「回折格子は、湾曲した表面上に配置され、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する」構成について記載されていない。本件発明１４は、この構成により、本件特許明細書に記載の効果を奏するものであるから、当業者が甲第１号証から甲第９号証に記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（６）本件発明１５から２１までについて
　本件発明１５から２１までは、直接又は間接に本件発明１４を引用する発明であるから、本件発明１４と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（７）本件発明２２及び２３について
　本件発明２２及び２３は、直接又は間接に本件発明１、９又は１４を引用する発明であるから、本件発明１、９又は１４と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（８）本件発明２４から２６までについて
　本件発明２４から２６までは、直接又は間接に本件発明１を引用する発明であるから、本件発明１と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（９）本件発明２７について
　甲第１号証から甲第９号証までのいずれにも、本件発明２７の構成要件である「干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有」する構成について記載されていない。本件発明２７は、この構成により本件特許明細書に記載の効果を奏するものであるから、当業者が甲第１号証から甲第９号証に記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（１０）本件発明２８から３０までについて
　本件発明２８から３０までは、直接又は間接に本件発明２７を引用する発明であるから、本件発明２７と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（１１）本件発明３１から３３までについて
　本件発明３１から３３までは、直接又は間接に本件発明１を引用する発明であるから、本件発明１と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（１２）本件発明３４について
　甲第１号証から甲第９号証までのいずれにも、本件発明３４の構成要件である「信号の干渉フリンジ間の角位置に関連する出力信号を、前記角位置に関連する推定信号に依存して発生するための手段と、前記推定信号からその関数を発生し、前記発生された関数の信号および干渉計の出力から引出される入力信号に依存してその間の差を減らすために、前記推定信号の発生を制御するための手段とを含む」構成について記載されていない。甲第８号証によりヒステリシス特性を有するコンパレータが周知であるとしても、該ヒステリシス特性を有するコンパレータから直ちに前記構成を容易に想到し得るとすることはできない。そして、本件発明３４は、前記構成により本件特許明細書に記載の効果を奏するものであるから、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　なお、特許異議申立人は本件請求項３４の記載が不明確である旨の主張をも付加的に行っているが、本件請求項３４は、上記のように訂正されており、その記載が不明確であるということはできない。
　（１３）本件発明３５から４５までについて
　本件発明３５から４５までは、直接又は間接に本件発明３４を引用する発明であるから、本件発明３４と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（１４）本件発明４６について
　甲第１号証から甲第９号証までのいずれにも、本件発明４６の構成要件である「干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有」する構成について記載されていない。本件発明４６は、前記構成により本件特許明細書に記載の効果を奏するものであるから、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　（１５）本件発明４７について
　本件発明４７は、本件発明４６を引用する発明であるから、本件発明４６と同様に、当業者が甲第１号証から甲第９号証までに記載された発明に基いて容易に発明をすることができたものであるということはできない。
　２　特許異議の申立ての理由２（特許法３６条５項）について
　上記のように、訂正により請求項４８は削除されたから、特許法３６条５項の不備は解消された。
　
第７　まとめ
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、本件特許の請求項１から４まで、９から４７までに係る特許を取り消すことができない。
　また、他に本件特許の請求項１から４まで、９から４７までに係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
位置測定
【発明の詳細な説明】
　この発明は、干渉計を使用して表面およびプロファイルを測定するための装置に関するものである。この発明はまた、干渉計からの出力から、そのような表面またはプロファイルに対するたとえばプローブの変位を決定するための方法および装置に関するものである。
　対象物のきめ、または粗さ、または形状を得るために、その表面またはプロファイルを測定するための装置を与えることが知られている。このような装置の一例は、ランク・テイラー・ホブソン・リミテッド（Ｒａｎｋ　Ｔａｙｌｏｒ　Ｈｏｂｓｏｎ　Ｌｉｍｉｔｅｄ）、Ｐ　Ｏ　Ｂｏｘ３６、２ニュー・スター・ロード（Ｎｅｗ　Ｓｔａｒ　Ｒｏａｄ）、レイセスター（Ｌｅｉｃｅｓｔｅｒ）ＬＥ４　７ＪＱ、ＵＫから入手可能なフォーム・タリサーフ（ＦＯＲＭ　ＴＡＬＹＳＵＲＦ）（ＴＭ）測定システムである。この装置はプローブ部材またはスタイラスを含み、これは測定される表面に接触するために下方向に突出し、支持構造ヘピボット装着された支持アームの一端に隣接して設けられる。
　支持構造は、測定される対象物の表面に対して平行な（またはほぼ平行な）線形運動のために装着され、駆動システムによって表面を一線に横方向に動く。支持アームはピボット装着部から延び、平行光源（レーザ）がそれに沿って向けられる２本の光路のうちの１本の一方端を規定する反射表面を備える。
　その表面上の基準プローブ位置において、２つの光路長は等しい。しかし、表面高さが異なると、プローブは移動する旋回支持アームの他方端で表面および反射表面を追うことを重力によって推され、一方の経路の光路長を変え、したがって干渉計のフリンジパターンを生成する。
　与えられた光検出位置を通るフリンジの数を数えることによって、プローブの変位の測定を行なうことができる。したがって、フリンジ計数装置は、プローブ構造が表面を線形に横方向に動かされる間に、固定された検出位置を通るフリンジを継続的に計数し、測定表面上のプローブ変位を表わす出力信号をそこから出力するように与えられる。むろん、プローブより表面の方を動かすことも等しく可能であろう。
　クランク軸や車軸のような回転自在な対象物の丸みまたはプロファイルの測定を行なうために、対象物はスタイラス下に位置決めされ、回転自在に駆動されるように装着される。対象物が回転するにともない、プローブは対象物の周囲の長さを測定し、そこから所望のプロファイルからの偏心または偏差が検出され得る。
　このような測定装置は、プローブ位置（およびしたがって表面の高さ）の測定において極めて高い精度を有することが要求される。上述の装置は１０ｎｍのオーダで変位分解能を達成することができる。この装置の別な重要な特質はスタイラスが測定することのできる最大変位であり、これはさまざまな型の表面またはプロファイルの測定を行なうためにかなり大きいことが必要であり、典型的にはミリメートルのオーダである。このような測定機器の性能の有効な基準は、範囲Ｒ（ｍｍ）／分解能Ｒ（ｍｍ）として規定される「ダイナミックレンジ」である。これはできるだけ高いことが好ましい。
　上述の測定装置は優れた性能を与えるが、多数の問題が生じ得る。まず、使用されるマイケルスン（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ）型干渉計は与えられた２つの光路間の光路長における差を測定する。それは安定した光波長に決定的に依存するが、光の波長は実際、気圧および温度の変化によって変化し、それによって誤った測定が行なわれ得る。２つの光路が広く異なる長さを有し得るので、光源は極めて長い干渉長さを有さねばならず、したがって適当な光源を与えるには高価でかさばる型のレーザが必要とされ、高電圧源が要求され、かつ著しい熱消失が伴なわれる。
　ＵＳ３７２６５９５号は、図８−１で格子干渉計を代わりに使用する表面測定装置を示す。格子干渉計において、光ビームは格子を照射し、それによって回折され、１対の一次回折ビームを生成する（高次も使用され得る）。２本のビームは等しい路長を進むように反射され、再結合されて干渉パターンを導出する。格子が横方向に動くとき、各ビームの経路は一定のままであるが、各ビームの位相は変化され、それによって干渉パターンのフリンジがシフトされる。したがって、フリンジの動きによって格子の横方向の動きの測定を行なうことができる。
　ＵＳ３７２６５９５号において、格子は表面に対して垂直に位置決めされ、その表面係合端でプローブを備え、それによって干渉計が表面に沿って横方向に動かされるとき、格子は強制的に表面に対して垂直に動かされ、結果として生じた干渉パターンの変化量によってプローブ位置の測定を行なうことができる。
　照射ビームに対し、かつ２本の回折次数ビームを２等分する線に対して、格子が純粋に線形に横方向に動くように制限される必要性は、この装置の性質に固有のものである。しかし、粗い、もしくは不規則な表面、または一般的にプローブにあたる立上り縁を含む表面の測定において、プローブを装着するこの方法は満足のいくものではないであろう、というのはプローブがそのような立上り縁と接触させられるとき、プローブ内の圧縮応力が、プローブが縁へ動かされるに伴い生じ、これはまず格子のアライメントをシフト（干渉パターンをくずす）しやすく、次に表面との摩擦の増加によってプローブの振動を生じやすくするからである。プローブ装着部上の応力も増加しやすくなるであろう。
　したがって、この発明の１つの局面に従い、ピボット装着されたプローブにその一部が接続される格子干渉計を組み込む、表面またはプロファイル測定装置が提供される。
　しかし、そのような装置の直接実現においては、たとえば、もしＵＳ３７２６５９５号に示される装置が、格子／プローブが旋回アーム上に設けられるように配置されると、格子の傾斜が、プローブおよびしたがって格子が表面上を上下するとともに回転してしまうというような問題が生じる。この回転は回折を完全に妨げるか、または回折ビームの方向を変位し、いずれにしても装置の効果を失わせる。
　したがって、この発明のこの局面において、配置は光学系に対する回折格子の傾斜および位置が干渉を維持するために十分一定に保たれるようなものである。
　したがって、この発明のこの局面は、立上り縁を含む粗い表面を測定するために機械的に適当であるが、回折ビームの光路長が一定に保たれ、かつ回折パターンが照射光の波長およびその干渉長さに極めて低い度合いでしか依存せず、それによって半導体レーザのような比較的安価で低電力の光源が使用され得る装置を提供する。
　１つの特に好ましい構成において、格子は湾曲表面に沿って設けられ、回折を与える格子の部分が干渉計の他の光学コンポーネントに関して一定のアライメントを維持するように、プローブに対して位置決めされ、接続される。好ましくは、格子はプローブからピボット接続の反対側で支持アームへ接続される。これはピボットのプローブ側に支持アームの有効長さを延長し、それはチューブのような囲まれた体積を測定するのに好都合であり得る。
　しかし、この実施例における格子の湾曲によって、回折ビームは格子が凸型または凹型のいずれであるかに応じてそれぞれ分散または収束する。したがって、好ましくは格子によって導入された分散または収束を光学的に補正するための手段が設けられる。この手段は好ましくは単数または複数の補正レンズを含む。半導体レーザのような分散光源が使用される場合、補正手段は好ましくは光源の分散に対しても補正を行なう。代替的に、光源の分散が格子による収束を補償するために使用されてもよい。
　ＵＳ３７２６５９５号の図８−１に与えられた格子干渉計において、２本の回折ビームは、１対の平行な平面鏡を設け、各ビームをビームスプリッタの方に再び向け、そこで２本の反射ビームを結合させることによって、同じ長さの経路を横切るように配置される。
　この発明のさらなる局面において、干渉計ゲージはプリズムを含み、このプリズムはその１対の側面がそれらの内面で、等しくかつ反対の次数の格子によって回折された対応する１対のビームを受け、それらを光結合器に向かう好ましくは等しい長さの経路上に向けて、それらの間に干渉パターンを生成するように、回折格子に対して配置される。好ましくは、光結合器（たとえばビームスプリッタ）もプリズムの一部を含み、好ましくはビームスプリッタはその中央内面として設けられる。好ましくは、プリズムを含むその形状、位置および材料は、全反射によって反射を行なうように選択される。１つのプリズムの一部として光学コンポーネントを設けることによって、必要とされる高精度のアライメントおよび校正動作の数が大幅に減じられ、したがって装置の製造およびメンテナンスの費用が低減される。
　好ましくは、プリズムは、その反射表面上の入射角が４５°に近づくように配置され、これによってより単純な結合器の使用が可能となる。
　２つの反射表面は構成を簡略化するために平行にされ得る。
　前述のタリサーフ（ＴＭ）干渉計を参照すると、変位は光検出位置を通るフリンジの数を計数することによって測定されると述べられていた。この方法は測定を正確に行なうことができるが、ひいては格子のピッチに関連するフリンジのピッチによって制限される。しかし、検出位置でフリンジ間の光信号位相を測定することによってより高い精度が得られ、これはフリンジ間の補間と称される。
　ＵＳ４６２９８８６号はスケールまたは回折格子を備えるＶＬＳＩ製造段の位置制御に使用される光スケール読取装置を説明している。この段およびスケールの直線位置は格子干渉計によって測定され、２つの光検出器は互いに９０°位相を異にする信号を与えるように設けられる。フリンジ計数を与えるとともに、この装置は補間器を与え、これは２つの信号のいずれが（小さい値の場合、正弦信号が直線信号に近いという意味で）より直線に近いと考えられるかを選択し、その信号をデジタル化し、補間値の測定値としてそのデジタル信号を使用することによって動作する。
　しかし、この型の補間器の精度は、数学的に複雑な正規化ステップが位相信号の中の２つについて行なわれない限り制限される。さらに、かなりの精度のアナログ−デジタル変換器が必要とされる。アナログ−デジタル変換およびその後の計算は補間器の動作速度を制限する。
　したがって、この発明の別の局面において、干渉測定装置などとともに使用するための補間回路が提供され、それは基準信号を発生するための手段と、基準信号および干渉計から導出された信号の位相間の差異を表わす信号を発生するための手段と、その差異を低減するように基準信号を変化させるための手段とを含む。したがって基準信号は干渉計から導出された信号を位相においてトラックし、干渉計から導出された信号の位相より基準信号の位相の方が出力される。
　好ましくは、基準信号を出力するための手段は、制御信号を出力するための手段と、制御信号に応答して予め定められた位相の信号を出力するための手段とを含む。この配置は、制御信号が周波数（または位相変化の速度）を制御する配置の方が好ましい、なぜならば位相が一定である時（たとえばプローブが静的である場合）でも正確であるからである。
　回転機械トラッキングの分野において、デジタル推定位相出力を与えるトラッキング装置を使用することが知られており、その例としてはアナログ・デバイシズ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ノーウッド（Ｎｏｒｗｏｏｄ）、マサチューセッツ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｓｅｔｔｓ）、ＵＳＡから入手可能なそれぞれのデータシートに記述されているアナログ装置１Ｓ７４および２Ｓ８１がある。しかし、これらの装置はフリンジ補間には不適当であり、高いトラッキング速度における周波数応答が不良である。
　前述の好ましい実施例は主に干渉計装置を意図されたが、低周波数またはＤＣで動作する位相−デジタル変換器が必要な場合にも使用され得ることが理解されるであろう。
　好ましくは、制御信号はデジタル信号であり、したがって制御信号は位相の直接デジタル出力測定を与えることができる。好ましくは、制御信号を出力するための手段は簡単なデジタルカウンタであり、これは基準信号と干渉計から導出された信号との間の位相差が予め定められたレベルより大きくなると増分され、これによって構成が単純な迅速動作デジタル位相出力回路が与えられる。
　回路信号は便宜上デジタル関数発生器に接続され、これは単にＲＯＭであってもよく、対応するデジタル基準信号値を発生し、これはデジタル−アナログ変換器によってアナログ信号へ変換される。このような配置では、比較的正確、かつ迅速に応答するデジタル−アナログ変換器が、先行技術のアナログ−デジタル変換器の代わりに使用される。
　突然の振動または機械的衝撃がプローブに与えられるときに特別な問題が生じ得る。プローブの速度が極めて高速であると、補間器は干渉計からの信号をたどることが不可能かもしれない。しかし、フリンジ計数回路は一般にかなり高速で動作し、したがって偶然の振動によって生じた急速なプローブの動きであってもほぼトラックすることができる。
　補間器はフリンジカウンタと位相同期されることが好ましく、それによって各フリンジカウントは補間位相を再同期し、補間器とカウンタとが一致する。
　前述のタリサーフ（ＴＭ）装置において、プローブは表面と接触するように保たれ、その上を重力によって移動する。したがって、プローブは測定される表面上に対して直接下方向でなければならず、それによって装置を下から、または側面から本来の位置で表面を測定するように適用させることが制限される。
　したがって、この発明の別な局面に従うと、プローブと、測定される対象物に対してプローブを押さえるための手段とを含む表面またはプロファイル測定装置が提供される。
　先行技術の配置はＵＳ４６６９３００号、ＧＢ２０８５１５６号およびＧＢ１４２９９７３号から既知であり、そこではプローブがバイアスされる。
　この手段は単に引張または圧縮ばねであり得、それは表面に対して一方向にプローブを押さえるように配置される。しかし、そのようなばねによって加えられた力はプローブの変位に比例する。したがって、この手段はプローブへ実質的に一定の押さえ力を与えることが好ましい。
　代替的に、押さえ力はプローブの振動を止めるようなものであり、たとえばプローブ速度に関連するものである。
　この手段は、所望であれば、プローブを表面から持ち上げるように配置されてもよい。
　この手段は、比較的移動自在のコイルおよび磁極片を含む電磁石を含み、それによって加えられる力は実質的に一定であり、かつ／または、コイルに与えられる電流によって制御可能である。代替の構成において、プローブは、たとえばプローブを反対方向に押さえる１対の押さえ手段を設けることによって、休止変位位置へバイアスされてもよい。
　この発明の他の局面および好ましい実施例はこれより後の説明およびクレームから明らかになるであろう。
　この発明は、添付の図面を参照して、例証によってのみこれより示される。
　図１は既知の形式の表面測定装置を概略的に示す。
　図２は既知の形式の丸み測定装置を概略的に示す。
　図３は図１および図２に使用される既知の型の測定装置をより詳細に示す。
　図４は格子干渉計の構成要素を概略的に示す。
　図５は図１または図２の装置に使用されるこの発明の好ましい実施例の配置を概略的に示す。
　図６は図５の部分を概略的に示す。
　図７は図６の部分の展開図である。
　図８Ａおよび図８Ｂは、湾曲した回折格子の効果と、その補償を行なうレンズとを示す。
　図９Ａないし図９Ｃは図６および図７の装置によって生成された出力信号を示す。
　図１０は図５ないし図７の実施例に使用される回折格子を概略的に示す。
　図１１は図１０に示される回折格子の格子表面の部分の断面図を概略的に示す。
　図１２は図１０の格子の生成を概略的に示す。
　図１３は図１２の方法によって生成された格子を概略的に示す。
　図１４は図５ないし図７の装置に使用されるプリズムの正確にスケーリングされた立面図である。
　図１５は図６の装置の整列における第１の段を概略的に示す。
　図１６は図６の装置の整列における第２の段を示す。
　図１７はこの発明の好ましい実施例に従った、図６および図７の部分の概略をより詳細に示す。
　図１８は図１７の代替実施例を示す。
　図１９は図１７および図１８の補足実施例を示す。
　図２０は図５ないし図７の第１の代替実施例を概略的に示す。
　図２１は図５ないし図７の第２の代替実施例を概略的に示す。
　図２２は図５ないし図７の第３の代替実施例を概略的に示す。
　図２３は図５ないし図７の第４の代替実施例を概略的に示す。
　図２４は図５ないし図７の第５の代替実施例を概略的に示す。
　図２５は上述の実施例とともに使用するための第１の信号処理回路を概略的に示す。
　図２６は図２５の回路とともに使用するための第２の信号処理出力回路を概略的に示す。
　図２７は図２６の回路の部分を形成するカウンタの構造をより詳細に示す。
　図２８は図２７の回路の部分の概略をより詳細に示す。
　図２９Ａ−Ｆは図２８の回路のポイントにおける信号を概略的に示す。
　図３０は図２９の回路の部分をより詳細に示す。
　図３１は図２６の回路の部分を形成する補間回路の一般構造を概略的に示す。
　図３２は図３１の回路の部分をより詳細に示す。
　図３３は第１の実施例に従った補間器の構造を概略的に示す。
　図３４はこの発明の好ましい実施例に従った補間回路を、カウンタ回路とともに概略的に示す。
　図３５Ａ−Ｆは図３４の回路のさまざまなポイントにおける信号を概略的に示す。
表面およびプロファイル測定装置
　図１を参照すると、表面測定システムは一般に支持台１００を含み、それはベース１００ａと、その上に横断ユニット１１０を装着可能な柱１００ｂとを含む。横断ユニットは柱１００ｂ上に異なる垂直方向の位置で装着可能であり得る。テーパされた先端を有するバーを含む下方向に向けられたスタイラスまたはプローブ１３０を備える支持部材またはアーム１２０が横断ユニット１１０から延びている。
　対象物１４０の表面を横切る直線プロファイルを測定するために、横断ユニット１１０は支持アーム１２０およびプローブ１３０を対象物１４０上で内方向に直線に引くための精密モータが設けられる。横断ユニット１１０は、コンピュータ端末またはワークステーション１６０のような表示または処理装置へ適当なフォーマットで信号を送信するための出力１５０が設けられる。
　信号は典型的にはプローブ１３０の高さ（およびしたがって対象物１４０の表面の高さ）、およびモータが対象物に沿ってプローブを動かした距離を表わす信号を含む。
　図２を参照すると、たとえば軸の偏心または丸みを測定するために、横断ユニット１１０は直線駆動モータを必要とせず、代わりに回転自在なモータが対象物１４０を回転させるために設けられ、対象物の回転位置を表わす出力１７０が同様に設けられる。
先行技術の干渉計装置
　図３を参照すると、既知の干渉計ゲージの横断ユニット１１０は、ヘリウムネオンレーザ１１１と、測定される表面に平行に（言い換えれば一般的に水平方向に）設けられた軸１１２と、軸１１２を係合して、軸１１２に沿って（減速ギアボックスを介して）キャリッジ１１３を動かすモータを含むキャリッジユニット１１３と、軸１１２に沿ったキャリッジ１１３の位置を表わす信号を発生するためのキャリッジ位置センサ（図示せず）と、キャリッジ１１３と一体的に比較的軽く密な外枠を形成するピックアップチューブ１１４とを含む。
　光導体１１５ａおよび１１５ｂは、ビームをレーザ１１１からピックアップチューブ１１４へ下方に向ける。スタイラス１３０は支持アーム１２０の端部で装着され、そのアームはピボット軸１２１によってピックアップチューブ１１４へピポット装着される。支持アーム１２０はピボット１２１から突出し、アーム１２０の他方端でコーナ反射器を含む反射器１２２を装着される。コーナ反射器は、図示され、かつさらなる説明を必要としないマイケルスン干渉計の一方のアームの端部を規定し、ビームスプリッタおよび４分の１波長板アセンブリ１２３は、位相において９０°分間隔をあけられた１対の出力信号を与えるように配置される。これらの信号はそれぞれ光電検出器へ供給され、これらの検出器はフリンジ計数のための正弦および余弦電気信号をそれぞれ出力する。この種の干渉計に必要なレーザおよび光学系の体積は図３から明らかであろう。
　プローブ１３０は軸１１２を横方向に移動するキャリッジ１１３によって対象物１４０の表面上を引かれるとき、重力によって表面上へ押さえられ、表面とともに上下し、反射器１２２はそれぞれ対応して上下し、マイケルスン干渉計の路長を変化させ、それによってフリンジはビームスプリッタアセンブリ１２３を通り、検出器で信号を変化させる。検出信号は表示または出力装置１６０によって処理され、測定されているプロファイルの表示、またはそれに関するデータを与える。
格子干渉計
　図４を参照して、既知の型の格子干渉計を位置測定に適用する簡単な説明がこれより行なわれる。
　回折格子２００は、先行技術において、回折格子を規定するピッチｄ分間隔をあけられた表面上に複数の平行な直線隆起部を有するプレートを含む。格子２００は格子平面の隆起部の線に対して垂直に移動可能である。格子２００は光源２１０によって照射される。格子材料に透過性があれは、プレートの反対側から格子のある側へ照射が行なわれてもよい。光源２１０からの光は好ましくはレーザからのものであるが、長い干渉長さが不要なので、うまく規定された周波数を有する他のコリメートされた源が使用されることも可能である。格子２００の線の間の間隔と、光源２１０からの光の波長とが同じ次数である場合、回折が生じ、たとえば６７０ｎｍの光波長（レーザダイオードによって生成可能）および１／１２００ｍｍ＝８３３ｎｍの格子間隔またはピッチでは、強い＋１および−１の１対の一次ビームが、格子２００に対する垂直線に対して角度＋／−θで生成され、この例のθはおよそ５４°である。
　１対の鏡２２０ａおよび２２０ｂは、２本のビームの経路中に、結合器２３０が位置決めされる空間内の点でビームを結合するように位置決めされる。鏡２２０ａおよび２２０ｂは平行である必要はなく、代替構成において、各々、等しい角度分であるが、他方に対して反対方向にそれぞれのビーム経路へ傾斜されてもよい。さらに、鏡２２０ａおよび２２０ｂは格子２００から等距離に位置づけられる必要はない。鏡を介し結合器２３０へ各ビームが進む経路は等しい長さであることが好ましく、それによって短い干渉長さの光源を使用することができる。
　結合器２３０は便宜上２色ビームスプリッタプリズムであるが、代替的に半銀付けミラーであり得る。結合器２３０内の反射面２３５において、ビームのうち１本の少なくとも一部が反射され、層２３５を透過する第２のビームの経路と一致する。結合器からの出力ビームＣは、したがって格子２００からの一次回折ビームを両方含む。しかし、２色結合器２３０が使用される場合、結合ビームＣの透過および反射部分は異なる偏光を有するであろう。偏光シートを含む検光子２４０ａは、したがって結合ビームＣの経路内に設けられ、その偏光軸はビームの反射および結合部分の偏光間にあり、それによって各々等しい割合を通過させ、検光子２４０ａの通過後、結合ビームはしたがって、その振幅が格子２００からの２本の回折ビームの振幅の和であるビームを含む。光電検出器または他の光ピックアップまたは検出器がしたがって検光子２４０ａの後ビーム内に位置決めされる。
　結合器２３０が２色プリズムである場合、第２の結合ビームＤも生成され得、それは同様に回折次数を両方含むが、それらは直交偏光であり、２本のビームの偏光間に偏光を有する偏光子を含む第２の検光子２４０ｂが対応して設けられ、２本の回折ビームの振幅の和に応答して第２の出力を与える。この第２の出力ビームは第２の信号を与えるために利用されてもよく、この信号は検光子２４０ａによる出力を固定位相遅れ、たとえば９０°分遅らせ、それは光路長に対応する厚さ、光源２１０の波長の対応する一部を有する透過プレート２５０、たとえば４分の１波長板を設けることによって行なわれる。
　予め定められた横方向の位置において、回折格子２００によって生成された２本の一次ビームは位相が同じであり、結合器２４０ａの出力におけるビームはしたがって回折ビームの内一本の２倍の振幅を有する正弦波であろう。格子２００の有限の長さを無視すると、格子２００が１または格子期間の整数部に等しい距離だけ、横方向にシフトされた場合、格子２００は光学的に同じであるように思われ、検光子２４０ａの後の結合ビームの振幅はしたがって等しく、格子が１格子期間分、間隔をあけられた位置にあるとき最大であろう。
　他方、格子２００が格子期間の整数部ではない距離だけ横方向に移動された場合、２本の回折ビームの位相は等しくかつ反対の量だけシフトされる。言い換えると、一方の次数ビームの位相は前方にシフトされ、他方の位相は後方にシフトされる。位相シフトの効果は、結合ビームＣの２つの成分が位相シフトの２倍分位相からはずれることであり、これは検光子２４０ａによって出力される結合ビームの振幅を低減する。一方のビームが前方に９０°シフトされ、他方が後方に９０°シフトされると、結合ビームの２つの成分は１８０°位相を異にし、検光子２４０ａ後の結合ビームの振幅は０に近い（またはいずれにしても最小である）。格子がそのピッチの１／２動かされると、各回折ビームの位相は１８０°シフトされ、それによって検光子２４０ａの結合出力中の２つの間の位相差は３６０°となる、言い換えると、それらは再び同じ位相となる。
　要約すると、回折格子２００が横方向に動く際、検光子２４０ａ後のビームの振幅を測定するように位置決めされた検出器は、格子期間の１／２、間隔をあけられ、かつ暗フリンジまたは最小振幅を干渉することによって分離された格子位置で最大振幅を測定し、一般にビーム振幅は格子２００の横方向の位置の、正弦曲線の正方向の関数である。
　したがって、上述の格子干渉計が、横方向に動かされる際、格子によって回折された光のビームの位相変化を測定することは明らかであり、したがって、一次回折ビームを使用する代わりに、１対のより高次の回折ビームが使用され得ることが明らかであろう。同様に、たとえば等しいが反対の次数の１対の回折ビームを使用することによって以外に回折ビームの位相シフトを導出することが可能であり、たとえば光源２１０からの入射ビームが基準位相源として使用され得る。
　しかし、図４に示される型の対称配置を使用する利点は、２本のビームによって横切られる光路長を実質的に等しくできることである。干渉を生成するために、２本のビームによって横切られる路長間の光路差は光源の干渉長さより低く保たれねばならない。したがって、高い干渉長さを有する（ヘリウムネオンレーザのような）レーザ源が設けられたと仮定すると異なる光路長を使用することが可能である一方、対称的な、ほぼ等しい光路長の使用により、半導体レーザダイオードのような低い干渉光源の使用が可能であり、それは１ミリの何分の１かしか干渉長さを有し得ない。２本の路長が十分類似している場合、実質的に非干渉の光源をレーザの代わりに使用ることができる。
　たとえば６５０ｎｍの波長で動作する赤色ＬＥＤ（光放射ダイオード）がたとえば使用され得、そこからのビームは１ｎｍ程度の帯域幅を有する狭帯域光フィルタによってフィルタリングされ、それは路長が少なくともこの精度に実質的に等しいので、上述の実施例が使用されるには十分な、およそ４００ｕｍの干渉長さを与える。ＬＥＤからのビームを平行にするために、ピンホールが同様にこの実施例において設けられる。完全な非干渉または広帯域源よりむしろＬＥＤのような単色源を使用することが好ましい、というのはそれによって干渉パターンにおける有色フリンジの出現が回避されるからである。
　図４に示されるように相互に位相シフトされた１対の出力ビームＣ、Ｄが生成される場合、２本のビームの振幅は格子２００の移動方向を示すように処理され得る。
　格子２００の隆起部のプロファイルは異なる次数の回折ビームの相対強度に影響を及ぼし、この場合のように強い一次回折ビームが必要とされる場合では、ほぼ正弦曲線のプロファイルが好ましい。複数の隆起部として回折格子を与える代わりに、交互の反射性かつ吸収性ストライプを含む振幅格子を代わりに与えることが可能である。
　光源２１０の波長を変える効果は、ｓｉｎ　θ＝ｍλ／ｄのような回折ビームの回折角θを変えることであり、ここでλは波長である。波長が変化される場合、鏡２２０ａ、２２０ｂ、結合器２３０、検光子２４０などは回折角の予期される範囲を受容するために十分広くされるべきである。
　最後に、格子２００をその平面に対して垂直に移動させる効果は、対応する方向に回折ビームをともにシフトすることであろうことが注目され、したがってこれによって結果的に干渉計の１つまたは複数の光学コンポーネントを含まないようにビーム経路をシフトすることができる。しかし、格子２００の角度の回転の効果は、回折ビームの角度が反対方向にシフトされるであろうため、より顕著である。したがって、ビームは結合器２３０でただちに不一致となり、装置の動作不良に至る。図４に示される干渉計の動作はしたがって、格子２００と、干渉計の他のコンポーネントとの間の角度的なミスアライメントに対して、格子２００の長手方向の移動、または光源２１０の波長のシフトに対するよりも著しく高感度である。
第１の実施例
　図５を参照すると、この図は概して図３に対応し、同一部分が対応して符号付けされており、横断ユニット１１０は横軸１１２と、モータ（たとえば減速ギアボックスを介して駆動されるＤＣモータ）による軸１１２に沿って移動自在のキャリッジ１１３とを含む。プローブまたはスタイラス１３０は支持部材またはアーム１２０の一端の近くに設けられ、これはピボット軸受１２１によってキャリッジ１１３と一体的にされたピックアップ本体アセンブリ１１４へ装着される。下に説明されるように本体１１４から電気信号を受ける信号処理回路１５５、および信号処理回路１５５からの出力信号を与える出力ポート１５５もまた設けられる。キャリッジモータのための電源および制御線、ならびに軸１１２上のキャリッジの位置を表わす信号を与える１出力回路もまた、本体１１４および信号処理回路１５５への電源線とともに設けられるが、簡略化のため省略される。
　図６を参照すると、本体１１４内には、ほぼ６７０ｎｍの波長のレーザダイオードを含む光源３１０と、ビーム内にコリメートレンズとが設けられる。支持アーム１２０はピボット軸受１２１から部分１２３内を延在し、その端部上には湾曲面を有する光学エレメントが装着され、その湾曲はピボット軸受１２１を中心とする円弧の湾曲と同じ形をとる。湾曲面上には、回折格子が設けられ、これはピボット１２１に対して平行に傾斜を付けられた複数の平行回折形状を含む。光源３１０からの光はプリズム３１７を介して回折格子３００の表面上へまっすぐ垂直に向けられる。回折格子３００によって生成された２本の回折一次ビームは後により詳細に説明されるプリズム３１７に入り、これは２本の出力ビームを与え、これらは各々ビームスプリッタプリズムを含むそれぞれの出力検光子３４０ａ、３４０ｂを通る。一方のビームスプリッタプリズム３４０ｂは４分の１波長板３５０の後にある。検光子ビームスプリッタ３４０ａ、３４０ｂの各々の２つの面に設けられるのは、それぞれの検出器３４１ａ、３４２ａ、３４１ｂ、３４２ｂ（図６では図示せず）である。各検出器はフォトダイオードを含み、これはその上の光の振幅に応答して対応する電気出力信号を発生する。
　光源３１０と回折格子３００との間の経路には、レンズ３１８も設けられ、これは後により詳細に説明されるように、光源３１０からの平行ビームを収束するように作用し、それによって回折格子３００の湾曲によって生成される分散を低減する。
　支持アーム１２３に接続されてさらに設けられるのは、付勢力配置４００であり、これは線形電磁コイル４１０を含み、これは線形磁気接極子または磁極片４２０を取り囲み、この磁極片４２０は支持アーム１２３へ接続され、それによってコイル４１０へ供給される電流に従いその上に引き上げ力または押し下げ力を加える。
　格子のピッチとピボット１２１からのその距離とはある程度関連性があり、それはプローブの動きに対するゲージの動きの割合がアーム部分１２０および１２３、または言い換えると、プローブ１３０および格子表面３０１の半径方向の変位、の割合によって決められるからである。格子のピッチはある程度、利用可能な光源の波長によって、かつ格子を生成するために使用される方法の制限によって決められる。
　与えられた格子サイズでは、プローブにより移動された距離に対する格子により移動された距離（およびしたがって移動によって発生したフリンジの数）は、ピボット１２１からのそれぞれの距離の割合である。このため、比較的長いアーム部分１２３が望ましい。他方、もしアーム１２３が長過ぎると、ピボット１２１に関する慣性はゲージの応答時間を下げる。図示される実施例において、部分１２３（ピボットから格子表面３０１まで）は支持アーム１２０の長さの約１／２であるように選択される。表面測定には、支持アーム１２０の長さは典型的には６０ｎｍである。
　図７を参照すると、図６に示される装置の動作がこれより、より詳細に説明される。レーザダイオード３１１は出力レーザビームを与えるように付勢され、このビームはコリメートレンズ３１２によって平行にされる。典型的にはレーザダイオードおよびコリメートレンズによって生成されるビームは約２ｍｍ幅である。平行ビームは、ビームの偏光方向の調整が可能なように設けられた半波長厚さの透過性プレート３１９を通る。光ビームは円筒形レンズ３１８へ向けられ、これは平行ビームを収束する。円筒形レンズ３１８がない図８ａを参照すると、凸型に湾曲された回折格子３００によって回折されると、平行ビームは分散する回折出力ビームを生成する。
　円筒形レンズ３１８を設けることによって、入力ビームにおける対応の収束が与えられ、それによって図８Ｂに示されるように回折格子からの回折ビームが平行にされる。レンズ３１８は光源３１０からのビームの発散または収束を補正してもよい。
　ビームは次にプリズム３１７の端面に対して垂直に受けられ、プリズム３１７の中心対称軸に沿って通過し、回折格子３００の表面に対して垂直に突き当たる。
　回折格子を備える表面３０１がピボット１２１を軸とする円筒形表面上に配設されるので、光ビームがその上に突き当たる表面３０１の部分（またはより正確には、表面の接線）は、ピボット１２１に関するピボットアーム１２３の配向に関係なく光ビームに対して常に垂直である。対照して、もし格子が平坦面上に設けられると、格子の光ビームに対する角度は、光源３１０およびプリズム３１７からの距離のように、ピボット１２１に関する回転をともにシフトするであろう。
　１対の一次回折ビームが、照射波長λおよびピッチまたは格子の線の間の間隔に応じて角度θで生成され、ピッチ１２００ライン／ｍｍおよび照射波長６７０ｎｍの場合、格子に対する垂直軸に対する回折角θは約５４°である。２本の回折ビームはプリズム３１７の裏面に入り、それによってその反射率に応じた量だけ反射される。反射ビームは各々プリズムのそれぞれの側面３２０ａ、３２０ｂ上に突き当たり、その上の入射角がプリズムを形成する材料の総内部反射角より臨界角が大きいと仮定すると、プリズムの中心に向かって再反射される。プリズムの中心に対する面３２０、３２０ｂの傾斜は等しくかつ反対であり、それによって２本のビームは同じ点でプリズムの中心に到達する。
　プリズムの長手方向の中央面に沿って配設されるのは、２色層３３５であり、これは従来と同じように、第１の偏光面でその一部を透過し、第２の偏光面でその一部を反射することによって、入射光ビームに応答するように配置される（ＳおよびＰ偏光）。
　したがって、平面層３３５は各回折ビームの一部を、他方の透過部分と同時に反射し、結合された出力ビームを生成する。しかし、各結合ビームでは反射および透過部分は異なる偏光を呈し、したがってそれらの振幅は加法的なものではない。各ビームは、ビーム経路に対して垂直に傾けられた端面を通ってプリズム３１７を離れる。一方のビームは検光子３４０ａに入り、第２のビームは検光子３４０ｂに入る前に４分の１波長板３５０に入る。
　各検光子３４０はさらなるビームスプリットプリズムを含み、それは各々対角面に沿って切り取られた立方プリズムを含み、これはそれを半分にした間に２色層構造を含む。各検光子の４５°対角面における２色層の効果は、ビームスプリッタとして作用し、入射ビームの一方の部分を透過し、第２の部分を反射することである。各ビームスプリッタ３４０ａ、３４０ｂの対角面の回転配向は、それによって生成された反射および透過ビームの各々が、プリズム３１７からの出力ビームのＳおよびＰ偏光の等しい割合、したがって回折格子３００からの回折次数の各々の等しい割合を含むように選択される。ビームスプリッタプリズム３４０ａ、３４０ｂは、したがって、それらが面しているプリズム３１７の平面に対して４５°回転方向に傾けられる。便宜上、ビームスプリッタ３４０ａはプリズム３１７の一端面に接着され、４分の１波長板３５０およびビームスプリッタ３４０ｂはその順序で他方へ接着される。
　光検出器（たとえばフォトダイオード）３４１ａ、３４１ｂは各検光子３４０ａ、３４０ｂからそれぞれ反射されたビームを受けるように設けられ、さらなる検出器３４２ａ、３４２ｂがそれぞれのビームスプリッタ３４０ａ、３４０ｂから透過された出力を受けるように設けられる。各場合における反射出力は反射によって１８０°位相シフトされる。
　図９を参照すると、隣接する格子線間の変位の半分に対応する格子３００の回転変位θに対する各検出器の出力を示すグラフが示される。理想的には格子変位に対する各検出器の出力は０と最大値の間の範囲の正弦曲線であるが、実際には最大値と０ではない最小値との間で変化することがわかる（とりわけ、周囲光および有限ビームおよび格子サイズによる）。最小および最大強度は、反射および透過ビームにおいて等しいか、またはそうであるように配置されるが、上述したように、正弦成分は１８０°位相を異にする。
　この実施例では、反射または透過出力信号の１つを直接使用するよりむしろ、そのような１対の検出器３４２ａ、３４１ａまたは３４２ｂ、３４１ｂを設け、それらの電気出力信号の一方を他方から減算して図９Ｃに示される減算信号を与えることによって、フリンジ計数の後の信号処理が簡略化される。その結果（一定の比率で図示せず）は、個々の検出出力の正弦成分の振幅の２倍の正弦曲線で変化する信号であり、２つの信号のＤＣ成分が減算によって相殺されるため０を中心とする。
湾曲格子３００
　図１０を参照すると、図示される実施例において、格子３０はガラスブロックを含み、その下面はほぼ長方形であり、測定するとたとえば６ｍｍ×４ｍｍであり、その上面はブロックの高さ（典型的には５ｍｍ）に、装着されるアーム１２３の長さを加えたものに対応する半径の円筒プロファイルに正確に磨かれるか、鋳造される。これは、たとえば３０ｍｍであってもよい。図１１を参照すると、その湾曲表面上に、ブロックは典型的には０．８３３３μｍ（１／１２００ｍｍ）のピッチ分間隔をあけられた隆起部のパターンを含む回折格子を備える。正弦プロファイルは強い一次回折ビームを与えることが好ましい。隆起面はアルミニウムのような反射層で被覆され、反射格子を与える。
　図１２を参照すると、そのような格子を与える１つの方法は、光硬化化合物の層でガラスブロックの湾曲表面を覆いその上に必要な格子のオーダの波長を有する１対の互いに傾けられたレーザビームを向けることである。このホログラム技術によって正弦曲線の強度分布を有するうまく規定された干渉パターンが作られ、それによって感光性層に対応する露光のフリンジパターンが作られる。露光が完了すると、表面はエッチングされるか、または洗浄されて、感光性層の露光された、または露光されない領域のいずれかを除去し、隆起部のパターンを残す。隆起部を含むパターニングされた表面は次に適当な工程でアルミニウムを被覆されてもよい。代替的に、隆起部のパターンはマスクとして使用され得、それによって選択的エッチングを行なう。
　図１３を参照すると、この技術が使用された場合、作り出された湾曲格子のピッチは基板の頂点でのみ完全に正確であり、縁に向かうにつれわずかに増加し、与えられた例では、中央のピッチが０．８３３３μｍの場合、縁のピッチは０．８３７２μｍとなる（約０．５％高い）。ビーム幅が２ｍｍのオーダであるので、各回折ビームを生じる格子間隔の変化は１％の数分の１程度であるが、それでも格子の性能をいくらか劣化する。
　格子の縁に向かうに伴なう格子ピッチの増加は回折角度もわずかにシフトする。しかし、角度はいずれの回折ビームに関してもシフトされるので、それらは等しい路長を有し、かつプリズム内で一致し続け、したがってこの効果は、光学コンポーネントおよび検出器が有限範囲を有すると仮定するとわずかなものである。その縁に向かうに伴なう格子のピッチの増加は、検出器によって検出されるフリンジの数と、格子がそれによってその縁の方へわずかに非線形に回転する角度との関係を作る。しかし、プローブの垂直運動と格子の回転との間の関係は反対の意味で非線形であり、したがってこの効果はいくらか緩和される。
　残りの非直線性は、うまく測定され、与えられたゲージ寸法に対して特徴付けられるか、またはゲージの校正を行なうことによって導出される。補正回路を設けて、後により詳細に説明されるように干渉計から導出される出力信号を補正することが簡単である、またはゲージが接続されるコンピュータまたは他の装置１６０によって補正が行なわれ得る。
　それでもなお、装置の性能が、ピッチ変化がこのレベルより下に低減された（かつ好ましくは除去された）湾曲格子３００を設けることによって高められ得ることが予期される。
プリズム３１７
　図１４を参照すると、プリズム３１７の構造がより詳細に説明される。
　プリズムは２色層３３５に関して対称であり、１対の傾斜側面３２０ａ、３２０ｂと、２色層に対して垂直な底および上部面３６０、３６１とを含む。図１４の紙面中への深さにおいて、プリズム３１７は好ましくは格子３００に等しいか、またはそれよりわずかに広い、すなわち少なくとも４ｍｍの深さである。１対の出口面３７０ａ、３７０ｂは、中央面３３５に対して平行面３２０ａまたは３２０ｂの対向するものから全体的に内部的に反射され、中央面３３５中の１点を通るビームに対して垂直であるような角度で配置される。
　便宜上、プリズムは図１４の中央面３５５のそれぞれ上下の２つの構成要素として製造され、中央面３３５で１つに組み立てられる。
　プリズムの材料は、寸法の安定性および製造を容易にするために好ましくはガラスであり、たとえば反射率１．５１である。この場合、格子期間ｄ＝０．８３３３μｍと協働すると、それにより回折角θｄ＝ｍλ／ｄとなり、ここではｍ＝＋／−１、かつλ＝６６０ｎｍ−６８０ｎｍであり、図１４に示されるプリズムの寸法は次のとおりとなる。
　面３３５における多層２色コーティングは既知の態様で計算され、堆積され、それによってその上の入射ビームが、一般に同じ振幅の異なる偏光を有する反射および透過成分に分割される表面を与える。
　側面３２０ａ、３２０ｂは等しい角度で内方向に傾けられ、側面３２０ａ、３２０ｂからの反射後の回折ビームのビーム分割中央面３３５上の入射角は４５°に近くなる。この配置によって、ビーム分割層３３５内のコーティングは比較的簡単になる。
　プリズム３１７の材料の反射率と、プリズム３１７と格子表面３０１との間の距離と、回折ビームの角度とを（これらはひいては入射光源の波長および回折格子３００のピッチによって決められる）慎重に選択することによって、プリズム３１７に平行側面３２０ａ、３２０ｂ、および中央層３３５で入射角４５°を与えることも可能であろう。入射角４５°のために、Ｐ偏光のビームを透過し、ほぼ等しい大きさのＳ偏光のビームを反射するように、かつＳ平面の極めて低い透過およびＰ平面の反射を有するように、中央層３３５の適当なコーティングが選択される。これは、２つの異なる反射率のものを交互に挟まれた層、たとえば厚さ２６４ｎｍのＭｇＦ２の７層によって挟まれた厚さ２１６ｎｍのＭｇＯを含む８層、を設けることによって達成される。これらの層はたとえば蒸着または他の便宜的工程によって堆積され、比較的同質の透過層を与える。同じ構造のコーティングがビームスプリッタプリズム３４０ａ、３４０ｂ内に使用されてもよい。
機械的装着およびアライメント
　実施例において、プローブ本体１１４は２つの本体部分１１４ａおよび１１４ｂとして設けられている。第１の部分１１４ａはレーザ光源およびビームスプリッタプリズム３１７を含む。第２の部分１１４ｂは、格子３００および支持アーム１２３のためのピボット装着部１２１を含む。プリズム３１７は第１の本体部分１１４ａ内に固定して装着され、レーザ３１１、レンズアセンブリ３１２およびに半波長板３１９は３つの面および軸回転における限定された運動を行なうよう装着されている。
　第１のステップは、レーザからの光ビームをプリズム３１７の中央光軸に沿って集めることである。これを達成するために、第１の本体部分１１４ａはジグに装着され、これは自動反射機能およびｘ／ｙの経緯線網を有するアライメントテレスコープ１０００である。円柱レンズ３１８は最初はアセンブリにはない。テレスコープ１０００の自動反射設定を用いて、プリズム３１７のベース面３６０がテレスコープの軸に対して垂直であるように、本体１１４はジグ内で整列される。次に、テレスコープの軸に対して垂直な面（ｘ／ｙ面）内の、本体１１４ａの位置を調整して、プリズム面３６０の中央をテレスコープの軸と整合させる。
　テレスコープは次にプリズムの面３６０上に向けられる。レーザ３１１をスイッチオンし、楕円形のビームスポットを与える。楕円形がｙ／ｚ面にくるまでレーザを回転させる。
　テレスコープ１０００は次にインフでフォーカスされる。本体１１４ａ内のレーザ３１２の位置は、レーザ３１２からの光のスポットがテレスコープ１０００の経緯線の中央にくるまで、ｘおよびｙ方向に調整される。次にレーザ３１２は、たとえば接着剤でレーザを固定することによって、本体１１４ａ内に位置をロックされる。
　円柱レンズ３１８はレーザビームのビーム経路内に、本体１１４ａに導入され、線状焦点が観測されるまでそのｙ方向の位置が調整される。次に、レンズ３１８のアライメントは、ビームがテレスコープ内のｘ軸の経緯線に沿って位置するまで調整される。これで円柱レンズ３１８は正しく位置付けられ、固定またはほかの態様で位置付けられる。
　これで第１の本体部分１１４ａは正しく整列される。次のステップは、２つの部分１１４ａおよび１１４ｂをアセンブルすることである。２つの部分１１４ａおよび１１４ｂは接続機構によって接続され、最初はｘおよびｙ方向においていくらかの運動を可能にし、さらにｚ軸についての回転も可能にする。たとえば、２つの部分は互いに弾性的に押付けられる対向するフランジを有してもよい。第２の本体部分１１４ｂはジグ内に装着され、第１の部分１１４ａは、レーザビームのスポットを観測しながら、ビームが格子３００の中央にくるまで、「ｘ」方向に調整される。
　ビームスプリッタ検光子３４０ａの一つは取除かれ、厚紙上で見るまたは光パワーメータを用いることによって、ダイクロイック層３３５から反射されるおよび透過する２つのビームが観測される。半波長板３１９は２つのビームの強度が等しくなるまで回転させられる。
　次に、本体部分１１４ｂは、２つのビームがｙ方向において整合して観測されるまで、「ｙ」方向に動かされる。この時点において、レーザビームは格子３００の表面に対して垂直に当っている。
　次に、本体部分１１４ｂは「ｚ」軸について回転され、格子線をビームスプリッタプリズムと整合させる。本体部分は、一枚の厚紙に表示される２つのビームが重畳するまで回転させられる。これで２本のビームは干渉し、スタイラスまたはプローブ１３０を変位させると明るいおよび暗いフリンジが観測される。明確なフリンジが観測されないのなら、上記で説明したｙ方向およびｚ軸の回転のアライメント工程を繰り返す。
　はっきりしたフリンジが観測されるのなら、検光子ビームスプリッタプリズム３４０ａは再度正しい位置に固定され、１対の検出器３４２ａおよび３４２ｂの出力はオシロスコープに接続される。次にプローブ１３０を変位させ、発生したフリンジはオシロスコープで観測され、必要なら半波長板３１９を調整してフリンジの振幅を向上させ、次に正しい位置に固定される。２つの検出器の出力の位相は観測され、４分の１波長板３５０は正しい９０度の位相差が得られるまで回転され、４分の１波長板３５０は正しい位置に固定される。
　次に、２つの本体部分１１４ａおよび１１４ｂは典型的には粘着性のセメントによって剛性的に互いに固定され、これでゲージは完全に整合される。
プローブ付勢ユニット４００
　図１７を参照して、本実施例ではプローブ１３０に与えられる付勢または押え力は、先行技術のように重力ではなく作動手段によって与えられる。作動手段４００は線形コイル４１０からなる電気アクチュエータを含み、ピボット１２１の内側に、支持アーム１２３に対して剛性に接続されるバーを含む磁極片または接極子４２０を取囲む。
　コイル４１０を付勢して、磁極片４２０を介して定付勢力をアーム１２３に、およびプローブ１３０に与えることができるが、必要なら付勢電流はたとえばプローブに対するロードまたは加速に応答して歪ゲージまたは加速度計から引出された信号に応答して、連続的に与えられる力を変えるように制御することもできる。
　たとえば、比較的大きい力を、（良いコンタクトを与えるために）測定するべき実質的に剛性な表面に与えられるよう、かつ伸縮性または可塑性的に変形可能な表面を図る場合には、それに対して変形または損傷を避けるために、比較的小さい力が与えられるよう、与える力を手動的に変える手段を設けることが望ましいかもしれない。
　付勢力を電気的に制御するのは特に便利であるが、たとえば機械的ばね（引張りばねまたは圧縮ばね）またはニューマチックアクチュエータを、コイル４１０および磁極片４２０と置換えることができる。
　プローブをバイアスするために用いられる方向と反対方向に電流を与えることによって、プローブを作業表面から持上げてプローブまたは表面を損傷することなくスキャンの後プローブを戻すことができる。
　さらに、発明の本局面はその適用が干渉計表面測定器具に限定されず、たとえば、プローブを含む集中ピックアップ型測定装置に適用することができる。ピボット１２１後の支持アームに作用するよりも、付勢手段４００をピボット１２１の前に設けて支持アーム１２０に作用することもできる。しかし、これはアーム１２０の有効長さを減じ、管またはオリフィスのような囲まれた表面をプローブする装置の有益性を限定する。
　図１８は代替の配置を示し、１対の反対方向に作動するアクチュエータ４００ａおよび４００ｂが、本実施例において、反対方向に付勢されるコイル４１０ａおよび４１０ｂを含み、対応する磁極片４２０ａおよび４２０ｂは支持アーム１２３の対向する側部に接続される。コイル４１０ａおよび４１０ｂの付勢が、２つのアクチュエータ４００ａおよび４００ｂによって与えられる力が平衡である（または好ましくは、アクチュエータ４００ａおよび４００ｂによって与えられる上向きおよび下向き力ならびに重力がバランスしている）ように制御されているのなら、プローブ１３０は中央の静止または零位置を占めるよう押えられる。本実施例は、装置の上もしくは下のどちらかに位置付けられる表面またはそれに垂直な表面を測定する場合の装置に対して適用を有する。
　図１９を参照して、さらなる実施例において、スタイラスアーム運動の活性減衰を与えるよう配置され、ほかの利点の中で、これは装置との偶発的衝突のような外部的影響による振動の重要性を減じる。したがって、コイル４１０には、プローブ変位の変化率に比例する成分およびコイル４１０を介して与えられる力がカーソルの変位に対抗するような極性を有する電流が与えられる。
　たとえば、電流は定電流Ｉｍを与える第１の電流源４３０と、上記で述べたように、プローブの変位信号の変化率に比例する電流を与える第２の電流源４４０とによって与えられてもよい。
　たとえば、プローブ変位Ｚを表わすデジタル出力は、以下でより詳細に説明される、信号処理回路の出力から引出され、デジタル−アナログ変換器４５０によって対応するアナログ信号に変換され、次にたとえば（反転）入力にキャパシタを有し、反転入力に対するフィードバック経路において抵抗器を有する演算増幅器を含むアナログ微分器４６０によって微分される。
　微分器４６０からの信号は、次に電流源４４０を含む電流フォロアによって電流信号に変換され、その出力は源４３０からの定電流に加えられてコイル４１０に与えられる。
　しかし、デジタル微分器はアナログ微分器と置換できることは認識できる。この場合、デジタル−アナログ変換器４５０はその後に位置付けられる。スタイラスの運動を減衰するためにアクチュエータ４１０を制御する信号を与えるほかの方法も等しく明らかであろう。
　好ましくは、アクチュエータによって与えられる力を変動するための制御も設けられる。好ましくは、本実施例において、アクチュエータによって与えられる力の大きさだけでなく、各々によって与えられる力間のバランスも変動させて、装置がプローブ１３０の下の表面を測定するために下向きに、またはプローブ１３０上の表面を測定するために上向きに押され得る。本実施例も干渉計測定装置に対する適用に限定されるものではない。
代替の光学的配置
　実施例の上記の記載から、等価の効果でもって光学システムに対していくつかの変形および代替が行なわれ得ることは明らかである。いくつかの変形および代替の構成は以下の図２０ないし図２４を参照して示されるが、上記で述べたものに対応する部分は同様の番号が付けられている。図２０、図２２、図２３および図２４では、プリズムは図示のため平行な側部を有するが、入射角度が４５度でなければより複雑なコーティング３３５を必要とするが、平行側部の方が設けやすい。
　図２０を参照して、図６および図７の光学的配置は、図１１を参照して説明された反射回折格子３００を透明または部分的に透明な格子に置換えることによって変形することができる。光源３１０はビームを発して格子コンポーネントの本体３００を通って、透過格子として働く格子３０１の内表面に向けられ、図７を参照して上記で記載した同じ経路に沿って回折一次ビームをビームスプリッタプリズム３１７に送る。したがって、ビームスプリッタプリズム３１７の構成は、凹部またはビームトランスレーションプリズム３１６が不要であるという点において少し簡素化される。
　鏡５００が設けられて、ビームを光源３１０から回折格子に向ける。湾曲した回折格子コンポーネント３００はレンズとして働き、入射するビームを収束させるので、図７の収束レンズ３１８は分散レンズによって置換えられて、これを補償し、平行回折ビームを与える。代替的に、多くのダイオードレーザは分散ビームを生じるので、その分散が回折格子コンポーネント３００の収束を補償するよう、レーザダイオード３１１を選択することができる、または格子３００自身の裏面がこの目的のために湾曲してもよい。
　図２１を参照して、特に好ましい実施例では、配置は本質的に図６、図７および図１４と同じである。
　図２２を参照して、図２０の配置における光源３１０およびプリズム３１７などは入換えることができる。ここでも、格子の湾曲による収束を補償するために、分散レンズ５１８または分散光源３１０が用いられる。
　図２３を参照して、光源３１０および回折格子３００間の光路における円柱レンズ３１８は、回折ビームの経路における１対の円柱レンズ３１８ａおよび３１８ｂによって、同じ効果でもって、置換えてもよい。
　図２４を参照して、光源３１０から格子３００に入射光を向けるための配置は、ビームトランスレーションプリズム３１６を省き、かつピラミッド３１７の頂点を、プリズム３１７の中央面３３５の中心に沿って正確に整列される光源３１０からの光ビームに対して垂直である平坦な表面と置換えることによって、簡単にすることができる。これは配列を簡素化するが、中央面３３５のビームスプリット特性が入射ビームに影響しないよう、光源３１０からの入射ビームを中央面３３５と精度よく整合することを必要とする。　上記の配列に加えて、湾曲した回折格子をピボット１２１の外側（すなわち支持部材１２０上）に設けることも可能である。しかし、この配列は支持アーム１２０の有効長さを減じ、それゆえ長い支持アーム１２０が必要である（管のような）タイプのコンポーネントに対するプローブの適応性を減じる。多くのほかの変形も明らかである。
信号処理
　各検出器３４１ａ、３４１ｂ、３４２ａおよび３４２ｂからのアナログ信号を運ぶアナログ出力ポート１５０を設けることが可能であり、または光出力ポート１５０を設けて検出器が位置付けられる場所で受取られたビームが光ファイバケーブルによってそこに運ばれる。代替的に、上記で説明した実施例のレーザおよび干渉計の比較的小さいサイズによるコンパクトな構造のおかげで、何らかの電気信号処理を同じユニット内で行なうことを可能にし、電気的または無線周波数干渉の可能性を減らし、装置の多様性を高める。上記で述べた装置によってもたらされる出力信号は、従来のマイケルスン干渉計測定装置によってもたらされるものと本質的に類似しているので、その種の装置に用いられる信号処理回路は、上記で記載した好ましい実施例において等しく用いられることができる。同様に、以下に説明する好ましい信号処理装置は、従来のマイケルスン型の干渉計で用いることができる。
　しかし、本実施例のある具体的な構成における図２５を参照して、検出器３４１ａ、３４１ｂ、３４２ａおよび３４２ｂの出力は減算され、１対の差動増幅回路によって正弦および余弦信号を形成し、これら２つの信号は横断ユニット１１０の出力ポート１５０に与えられる。信号処理ユニット１５５の大部分はコンピュータ端末１６０と並べられる。
　図２６を参照して、発明の本局面における好ましい実施例において、信号処理回路１５５は、前に述べた干渉計ゲージ装置の出力で検出される振幅の山また谷の合計数を表わす係数をとるように配置されるフリンジカウンタ回路６００と、このような山または谷間で、出力信号の位相位置を表わす出力を発生する補間器７００とを含む。カウンタ６００からの低い分解能データおよび補間器７００からの高い分解能データは組合わせられて、線形補正回路８００およびスケーリング回路８１０に与えられ、データ処理のために出力される、またはストア手段、もしくは示されるように表示装置８２０に出力される。都合のいいことには、補正回路８００およびスケーリング回路８１０は両方ともストアされたプログラム制御下で動作するコンピュータ１６０によって与えられる。
　図２７を参照して、カウンタ回路６００がより詳細に示される。カウンタ回路６００はたとえば１６ビットカウンタである、ラッチされた出力を有するデジタルカウンタ６１０と、カウンタ６１０が昇順または降順にカウントするよう制御する判定回路６２０とを含む。これは、以下で説明するように、プローブの変位はカウントしたフリンジの数から引き出されるからであるが、一方方向における運動に応答してカウントされたフリンジの数は、変位測定を引出すためには、反対方向における運動に応答してカウントされたフリンジの数から減算する必要がある。
　これは特に、上記で説明したように、フリンジのカウントが位置の非線形関数である場合に必要である。
　したがって、判定回路６２０はカウンタ６１０に制御信号を出力し、ラッチされたカウントが、次にカウントされるフリンジに応答して増分または減分するべきかを示す。フリンジを検出すると、能動信号がカウンタ６１０に与えられて、カウントが増分または減分される。
　判定回路６２０がカウントを増分または減分するかどうかを判定するためには、位相で分けられている２つの別個の入力を受取る。２つの信号が９０度の位相で離れていると、必要な信号処理は簡単になる。図９Ｃを参照して、プローブ位置ｘに対する信号振幅の変動は一般的に正弦波であり、θが距離ｘに比例する関係式ｙ＝ｓｉｎ　θを満足させ、および、上記で述べた回折格子干渉計に対して、Ｄが格子の周期であるθ＝４　πｘ／Ｄの関係式を満足させる。したがって、上／下判定回路６２０が受取る２つの信号ｙ１およびｙ２はＡ　ｓｉｎ　θおよびＡ　ｃｏｓ　θによって与えられる任意の開始位相に相対し、以下でそれぞれｓｉｎ　θ信号およびｃｏｓ　θ信号と呼ぶ。
　図２８を参照して、好ましい実施例における判定回路６２０は、たとえば反転演算増幅回路のような１対の入力増幅器６２１ａおよび６２１ｂを含み、入力信号を後続の回路に対して適切なレベルにスケールするのに十分な利得Ｋを有する。
　たとえば、上記記載の装置で用いるために、利得は−２．４であってもよく、増幅器６２１ａおよび６２１ｂのピーク間出力を１０ｖにする。増幅器６２１ａおよび６２１ｂは帯域制限フィルタを含んでもよく、０Ｈｚから最大限（たとえば以下で述べる理由により５ＭＨｚ）の周波数を通す。
　増幅器６２１ａおよび６２１ｂの出力は比較器６２２ａおよび６２２ｂ（たとえば、それぞれの入力信号が０より下または上であるかに依存して論理ハイまたはローの出力を与えるようセットされる反転比較器）に与えられる。一般に、このような比較器はしきい値レベル間に制限された量のヒステリシスを含む。以下でより詳細に説明される態様でカウンタ回路を補間回路７００で動かすのなら、しきい値レベルが補間回路７００によって分解可能である最も低いレベル内にあるよう制限する必要がある。３６０／２５６度の補間器分解能に対して、しきい値は、ピーク間電圧が１０ボルトである場合、（１０／２）．ｓｉｎ（３６０／２５６）＝１２３ｍＶである。
　図２９を参照して、図２９Ａはプローブまたは干渉計位置の２つの入力信号のグラフを示し、図９Ｃに対応する。対応して、図２９Ｂはプローブ位置ｘまたは位相角θでの増幅器６１ａおよび６１ｂの出力の変動を示す。同様に、図２９Ｃはプローブ距離または位相に対応する、比較器６２２ａおよび６２２ｂの出力を示し、比較器の出力は入力信号の０交差点において遷移を示す。
　しかし、図２９Ａないし２９Ｃは時間に対する、回路のこれらの段階の信号を示さない。各信号は、プローブが静止しているまたは動いているかに応じて、静止または変動する。プローブが、増加するプローブ距離ｘ（たとえば、プローブが上昇する）およびそれゆえ一定速度での増加する位相θに対応して、第１の方向に動くと、入力信号、増幅器６１ａおよび６１ｂの出力、ならびに比較器６２２ａおよび６２２ｂの出力は図２９Ａないし２９Ｃに対応する。プローブが静止しているのなら、すべての信号は一定である。プローブが方向を変えて逆向きに動く（すなわち負のｘ方向）なら、増幅器および比較器の出力の対応する信号は、図２９Ａないし図２９Ｃに示されるものに対して鏡面的逆バージョンに対応する。
　比較器６２２ａおよび６２２ｂは、干渉計からの信号のゼロ交差点を検出するよう配列されている。これはフリンジをカウントする有利な方法である、なぜなら入力信号振幅の変動に対してほとんど影響されず、各フリンジがカウントされる、信号における正確に定義される位相点を与え、カウンタの精度を上げる。さらに、この種のカウンタが補間回路７００で用いられる場合に特別な利点がある。なぜならフリンジをカウントするとともに、回路６００は厳密に定義された位相基準点を与えるからである。
　第１の問題は、プローブがどの方向に動いているかを確定し、その結果、カウントがゼロ交差に応答して増分または減分するかを定めることである。ｓｉｎ　θ入力のゼロ交差がθ＝０°で起こり、かつプローブは正のｘ方向（すなわち、位相のθは増分する）に動いているのなら、ゼロ交差のすぐ後の信号の値は正である。他方で、ゼロ交差がθ＝πで起こるのなら、ゼロ交差後の信号の値は負である。逆に、プローブが反対の方向に動いているのなら、θ＝０のゼロ交差のすぐ後の信号の振幅は負であり、θ＝πのゼロ交差のすぐ後のものは正である。
　したがって、所与のゼロ交差がどの位相位置に対応するか確定すると、プローブの移動方向は、ゼロ交差のすぐ後の信号の振幅を測ることによって決定することができる。ゼロ交差がθ＝０点、またはθ＝π点であるかを決定するためには、余弦信号の値が調べられる。
　したがって、図２８の回路は２つのさらなる要素、即ち所与のゼロ交差が０°またはπ°であるかどうかを示す信号を発生するための位相分解回路６２３と、プローブの前進および後進の動きにそれぞれ対応して、所与のゼロ交差が立上がり遷移または立下がり遷移であるかどうかを示す方向決定回路６２４とを含む。
　図３０を参照して、好ましい実施例におけるゼロ交差位相判定回路６２３はｄ型フリップフロップを含む１対のラッチ６２５ａおよび６２５ｂを含み、結晶発振器からの１０ＭＨｚクロック信号によってクロック動作されて、クロック信号が正となる縁において、比較器６２２ａおよび６２２ｂからの信号の状態をラッチする。したがって、ラッチの周波数の応答は、５ＭＨｚに制限され、エイリアシングを防ぐために、増幅器６２１ａおよび６２１ｂ内のフィルタはこの周波数より高いものをカットするよう選択されなければならない。
　ｓｉｎ　θラッチ６２５ａの出力は、１対のＡＮＤゲート６２６ａおよび６２６ｂならびに１対のインバータ６２７ａおよび６２７ｂを含む論理ネットワークを介して、ＯＲゲート６２８に与えられる。第１のＡＮＤゲート６２６ａの出力はラッチ６２５ａの正常な出力をトラックし、第２の６２５ｂの出力はラッチ６２５ａの反転出力をトラックする。
　ｃｏｓ　θラッチ６２５ｂの反転出力はＯＲゲート６２８の第３の入力に与えられる。したがって、ＯＲゲートへのこの入力の信号は、図２９Ｃで示される信号Ｂの反転である。この信号がローである場合、ＡＮＤゲート６２６ａおよび６２６ｂのスイッチング時間における差は、両出力がローであるときに短い期間を引起こし、それゆえＯＲゲート６２８のその他ではハイの出力において、短い期間負となるパルスを与える。しかし、ラッチ６２５ｂの出力がハイであるのなら、ＯＲゲート６２８の出力はハイのままである。ｃｏｓ　θ信号の自乗したものを受けるよう接続されるラッチ６２５ｂの出力は、θ＝０に対応するゼロ交差を選択するよう働く。
　図２９Ｄに示されるＯＲゲート６２８の出力はさらなるラッチ６２９のＣＬＥＡＲ入力に与えられ、ラッチ６２９はインバータ６３０を介して与えられかつＡＮＤゲー卜６３１を介してラッチ６２５ｂの非反転出力によってゲートされるクロック信号によって再びハイにセットされる。したがって、ラッチ６２９の出力は、ＯＲゲート６２８の出力の負となるパルスによってローとなる（ラッチ６２５ａおよび６２５ｂをクロック動作した正となるクロックパルスの後）、および次の負となるクロック信号縁で再度ハイとなる。したがって、ラッチ６２９の出力は、図２９Ｅで示されるように、ゲージからのｓｉｎ　θ入力信号の各０°位相ゼロ交差の、０．１マイクロ秒の持続期間の、負となるパルスである。
　カウントを昇順または降順に行なうかどうかを選択するための回路６２４は、信号Ａの状態がθ＝０交差において立上がっているのか立下がっているのかを確定する必要がある。これはラッチ６２５ａの出力から簡単に引出すことができる。
　図２９Ｅに示されるクロック信号および図２９Ｆに示される昇順／降順カウント制御信号は、カウンタ６１０を含むデジタルカウンタチップの対応する入力、たとえば１対の７４　ＡＳ　８６７カウンタチップに与えられる。
補間器７００
　図３１を参照して、発明の本局面における補間器７００は干渉計からのｓｉｎ　θ信号を受取る入力７１０と、入力７１０の入力信号の位相θの推定値を表わす信号φを生じるためかつその推定値φの関数（ここではＦ（φ）と示される）を生じるためのエスティメータ回路７２０と、推定された位相φおよび入力信号の実際の位相θ間の誤差の関数である出力信号δを生じるための誤差発生回路７３０とを含み、誤差出力信号はエスティメータ回路７２０を制御するためにフィードバックされる。
　図３２を参照して、エスティメータおよび関数ジェネレータ７２０を与える１つの好ましい方法は、予測位相φを表わすカウントをとるデジタルカウンタ７２１を含み、カウントを変えるための能動化信号（ＣＣＫ）およびカウントが増分または減分されるかどうかを示す方向指示信号（Ｕ／Ｄ）が備えられる。したがって、このカウンタの出力は入力信号の位相θの推定φを表わすデジタルワードである。さらに、出力φはデジタル関数ジェネレータ回路に与えられ、φの各値に対して関数Ｆ（φ）の対応する値をストアするルックアップテーブルを実現するリードオンリーメモリを含む。ルックアップテーブル７２２のデータ出力は、デジタル−アナログ変換器７２３のデジタル入力に結合され、これは関数Ｆ（φ）の値を表わすアナログ出力を対応して発生する。
　図３２に示される回路が、関数Ｆ（φ）＝ｓｉｎ（φ）でもって、図３１で示されるように用いられ、誤差信号ジェネレータ７３０が単に減算器として働くのなら、出力δは：
　δ＝ｓｉｎ　θ　−　ｓｉｎ　φ、またはδ＝２ｃｏｓ（（θ＋φ）／２）．ｓｉｎ（（θ−φ）／２）
となる。θはφによって近似化されるので、以下のように簡単になる。
　　δ＝（ｃｏｓ　φ）（θ−φ）
　言換えると、誤差信号δは、望ましい誤差測定である推定位相φおよび実際の位相θ間の差であるだけでなく、実際の位相φまたはθの関数である。したがって、カウンタ７２１を増分するための制御信号としてこの誤差信号を用いるには、φまたはθの値で変動したテストしきい値を与える必要がある。
　図３３を参照して、図３１に示される原理の代替の実現は、入力位相θおよび推定位相φ間の差のみの関数である誤差信号δを引出すために動作する。この目的のため、干渉計からのｓｉｎ　θおよびｃｏｓ　θの入力信号の両方が用いられる。図３２のよに、デジタルカウンタ７２１は推定位相φの値を表わす数値をラッチし、この数値が回路７００の出力を含む。この数値は、推定位相φの正弦および余弦に対応するデジタルナンバーをそれぞれ示すルックアップテーブル（すなわち−１および＋１間の定数のテーブル）をそれぞれストアする１対のＲＯＭ７２２ａおよび７２２ｂのアドレスバスに与えられる。たとえば、カウンタ７２１は８ビットカウンタであってもよく、かつＲＯＭ７２２ａおよび７２２ｂの各々は、２５６個の８ビット値を含んでもよく、その各々はφの各可能な値に対応する。
　ＲＯＭ７２２ａおよび７２２ｂのデータバスはそれぞれ乗算デジタル−アナログ変換器７４０ａおよび７４０ｂのデジタル入力線に結合され、各乗算デジタル−アナログ変換器は抵抗ラダーを含み、デジタル入力に従ってスイッチ可能であり、対応する抵抗を受取ったアナログ電流に与え、それによって乗算ＤＡＣのデジタル入力に比例する量だけ電流を減衰する。乗算ＤＡＣ７４０ａは補間器７００のｓｉｎ　θ入力に結合され、それによってｓｉｎ　θ　ｃｏｓ　φに比例するアナログ出力電流を出す。乗算ＤＡＣ７４０ｂは補間器７００のｃｏｓ　θ入力を受取るように結合され、ｃｏｓ　θ　ｓｉｎ　φに比例するアナログ出力を発生する。誤差信号発生回路７３０は減算器回路を含み、
　　ｓｉｎ　θ　ｃｏｓ　φ　−　ｃｏｓ　θ　ｓｉｎ　φ＝ｓｉｎ（θ−φ）
に比例する出力を発生する。
　この信号は比較器回路７２５に与えられ、誤差信号θ−φの値が、θカウンタ７２１内の１つの下位ビットに対応する予め定められたしきい値を超えた場合に、カウンタ７２１を増分または減分する出力を発生し、しきい値は、前に述べたように、Ｖｐｐ＝１０Ｖに対してＶｐｐ／２．ｓｉｎ（３６０／２５６）＝１２３ｍＶで与えられる。カウンタ７２１は好ましくはカウントし、それゆえ入来信号の位相を分割して、信号の値：
　δ＝ｓｉｎ　（φ−φ）が
　　θ−φ
にほぼ等しくなるような十分な高い数値にする。
　たとえば、カウンタ７２１が４ビットカウンタなら、各カウンタの増分は２２．５°の位相シフトに対応し、比較器７２５は推定位相φが２２．５°だけ本当の位相から外れた場合にカウンタ７２１を増分させる。２２．５°では、ｓｉｎ　ＸはＸに対する満足できる近似値ではなく、カウンタ７２１は規則的に間隔があけられる位相間隔と正確に対応しない点で増分される。他方で、カウンタ７２１が８ビットカウンタなら、推定位相φおよび信号位相θ間の最大位相遅れは
　ｓｉｎ　θ＝３６０／２５６＝１．４°で起こる。
　０−１．４°の範囲では、ｓｉｎ（θ−φ）はθ−φに対する良い近似値となる。
　図３４を参照して、ルックアップテーブル７２２ａおよび７２２ｂには正の数値のみをストアするのが好ましいかもしれない。したがって、ＲＯＭにストアされる関数値は代わりに１＋ｃｏｓ　φおよび１−ｓｉｎ　φ（値は０および＋２の間）を表わす。乗算ＤＡＣ７４０ａおよび７４０ｂの出力におけるｓｉｎ　θおよびｃｏｓ　θの項は、その出力から入力のｓｉｎ　θおよびｃｏｓ　θ値を減算することによって取除かれる。
　最下位ビットの半分０．７°のオフセットをφに加えて、テーブルが１＋ｃｏｓ（φ＋０．７）１　−　ｓｉｎ（φ＋０．７）をストアして切上げを行なうようにしてもよい。
　補間器７００は１対の緩衝増幅器７４１ａおよび７４１ｂをさらに含み、−１の利得を有する、たとえば反転演算増幅回路を含む。増幅器７４１ａおよび７４１ｂの出力は、入力ｓｉｎθおよびｃｏｓθ信号とともに、単一利得反転演算増幅器７３１の反転端子で合計され、ｓｉｎ　θ　ｃｏｓ　φ　−　ｃｏｓ　θ　ｓｉｎ　φ　＝　ｓｉｎ（θ−φ）＝θ　−　φに対応する出力を発生する。
　上記で述べたように、ストアされた値がオフセットを含む場合、出力はθ−φ−ＯＦＦＳＥＴに対応する。
　この誤差信号（推定値が望ましい位相θよりリードしているかラグしているかを表わす）の極性は比較器７５１によって感知され、その論理出力はカウンタ７２１の上／下カウント入力を制御する。
　誤差信号は比較器回路７２５に送られ、これはカウンタ７２１の下位ビットの１つに対応する予め定められたしきい値を有する第１の比較器７２５ａと、同じしきい値を有するが単一利得７２６の反転演算増幅器が前にある第２の比較器７２５ｂとを含む。比較器７２５ａは誤差が正の所定しきい値を超えた場合に出力信号をもたらし、比較器７２５ｂは誤差信号が対応する負のしきい値を超えた場合に出力信号を出す。
　２つの比較器７２５ａおよび７２５ｂの出力が論理回路７２７に送られ、ＯＲ演算を行なってどちらかの比較器がそのしきい値が超えたことを示した場合にカウンタ７２１のカウントを変えるための信号ＥＮを出す。１０ＭＨｚマスタクロック信号は同期化論理回路７６０に与えられ、比較器回路７２５からの信号がマスタクロックの正しい位相に対応するようタイミングを変える（たとえばラッチおよび遅延する）。同期化論理回路７６０はクロック７２１のカウントイネーブル入力に接続され、推定位相φを表わすラッチされたクロックカウントの対応する増分または減分を引起こす。
　同期化論理回路７６０は比較器回路７２５からの信号をカウンタ７２１の入力に与える前に、マスタクロック周波数を１０で割るように配置され、カウンタ７２１は各マイクロ秒ごとに１回だけ増分される。これは乗算ＤＡＣ７４０ａおよび７４０ｂ内のスイッチングによって引起こされる誤差信号のにせの遷移値によるカウンタ７２１のスイッチングを防ぐためである。このような遷移を防ぐための手段がなければ、カウンタ７２１のカウント値が変わることによってＤＡＣ７４０ａおよび７４０ｂの出力にスイッチング遷移を引起し、これがカウンタのカウント値を再度変えることになる。しかし、このような遷移に対してシステムの応答を制限するほかの手段も可能である（たとえばアナログ回路経路内の低域フィルタリング）。
　図３４の回路では、このような遷移がなくなるまで必要な整定時間は、補間器の速度を制限する１つのファクタであることがわかっている。隣接フリンジ間に２５６の値のφを与える８ビットカウンタでは、１マイクロ秒の整定時間は３．９ＫＨｚ（フリンジ／秒）の最大トラッキングレートを与える。
　位相φのデジタル推定値を与えることよって、かつアナログ領域においてこれを入力信号と比較するためにデジタル−アナログ変換を用いることによって、入力信号のアナログ−デジタル変換によって動作する装置と比べて、コスト効率がよくかつ比較的高くない補間器を提供することができる。なぜなら安価なアナログ−デジタル変換器は速度が遅く、速度の速いアナログ−デジタル変換器は値段が高いからである。デジタル出力においてマイクロプロセッサよりむしろデジタルカウンタを設けることによって、スピードの向上が同様に得られる。
　図３４および図２６を再び参照すると、カウンタ６００および補間器７００は本質的に独立して動くのがわかる。これによって、入力信号の位相θがゼロに近づくと問題が起こる。補間器７００がθ＝０位相点に達すると、その出力は０およびその最大値（たとえば２５６）間で変化する。この動作が、フリンジカウンタ６００がゼロ遷移をレジスタし、それゆえさらなるフリンジをカウントするときと同期して起こらなければ、補間器７００およびフリンジカウンタ６００の組合わせられた出力はカウンタ６００が行なうまで１フリンジだけ誤差を有する。回路が独立しているので、各々がゼロ位相状態をレジスタする点が異なる可能性は十分ある。
　さらに、位相θがゼロを通る場合の、オフセットがテーブルにストアされている図３５Ａでは、θ−φ−ＯＦＦＳＥＴの値は極性を変える前の比較器７２５ａおよび７２５ｂをトリガするのに十分なレベルに上がらないかもしれない。したがって、カウンタ７２１を増分し、０で再度スタートさせるのに必要な信号は比較器回路７２５から出力されない。カウンタ６００および補間器７００を同期化させるために、かつ補間器７００をゼロ位相交差に確実に応答させるために、カウンタ６００内に引出されるクロック信号（ＣＣＫ）は、図３２に示されるように同期化論理７６０に与えられ、図３３Ｃに示されるように反転されて、カウンタ７２１を増分／減分するために与えられるさらなるスイッチング信号を出力する。
代替の実施例
　上記で説明したカウンタおよび補間器回路は、多様な変形が可能である。たとえば、図３１のエスティメータ回路７２０は誤差信号δによって増分される位相カウンタを含むよりむしろ、カウント周波数が誤差信号δによって制御される自走カウンタを含むことができる。しかし、表面またはプロファイル測定のための干渉計ゲージ装置では、低いまたはゼロ周波数におけるこのような実施例の応答は不安定でありかつ不正確であるので、望ましくない。
　誤差信号ｓｉｎ（θ−φ）は位相誤差θ−φの近い近似値であるので、より精度を上げるためにこの誤差信号をデジタル化することができ、補間器の出力にさらなる下位ビットを与える。代替的に、同じ正確さはカウンタ７２１のビットの数を減らすことによって保つことができ、ｓｉｎ（θ−φ）がθ−φに対してまだ適切な近似値であるレベルまでフリンジ間の位相をより粗く分割し、その失われた正確さは差信号をデジタルすることによって回復することができる。これは補間器の最大トラッキングレートを多少増加させる。
出力
　位相角カウンタ７２１がフリンジ間の位相を２の冪である数字に分割する図３４を参照して、位相カウンタ７２１の出力は、ワードの下位ビット０−７として、デジタル出力データバスに接続されてもよく、そのためフリンジカウンタ６１０のバイナリ出力は上位ビットを含む。
　上記で記載の干渉計測定装置のように、プローブなどが進んだ距離に対して、カウントされたフリンジの数が絶対的直線関係にない場合、このデジタル出力バスは図２６に示される非線形補正回路８００に接続され、これはデジタル出力ワードが結合されるアドレス線に対してリードオンリーメモリだけを含んでもよく、そのデータバス線に対応する補正されたデジタルワードを出力する。
　デジタルマルチプライヤ（たとえばさらなるＲＯＭルックアップテーブル）を含むスケーリング回路８１０が設けられて、必要なら補正回路８００の補正された出力を何らかの便利な形の距離の単位に変える。前述の実施例では、各フリンジ間隔に対応するプローブ距離は０．８３３μｍであり、それゆえ各々の１／２５６位相間隔は３．２５ｎｍに対応して、補正された数値をナノメータに変えるためにはマルチプライヤ８１０が１／３．２５で乗算する。
　補正回路８００およびスケーリング回路８１０は明確にするために別々に図示されているが、実際には補正およびスケーリングの両方を行なう同じルックアップテーブルＲＯＭを含んでもよい。スケーリング回路８１０が与えるファクタはゲージ寸法およびジオメトリから演算によって知ることができ、非線形の補正は、既知の表面またはプロファイルの測定に応答して、カウンタ６００および補間器７００からのデジタル出力ワードを測定することによって、較正フェーズでに引出される。
　以上で説明したように、フリンジカウンタ６００および補間器７００を含む信号処理回路１５０は上記で記載したもの以外の種類の干渉計機器で用いることができ、上記で説明した干渉計測定装置はほかの信号処理回路と用いられることは明らかである。
　さらに、上記で述べたようにゼロ交差検出フリンジカウンタ回路を前述の補間器回路に関連して用いることは特に有利であり、それによって正確な位相参照を設けることができるが、フリンジ回路および補間器回路の各々は別々に用いることができる。
　さらに、プローブまたはスタイラスを測定するべき物体に接触させるために押える付勢力手段４００は上記で述べたもの以外の種類の測定機器に適用可能であり、たとえば集中的に感知される測定装置に適用可能である。しかし、一緒に用いられると、上記で説明した信号処理出力回路を備える測定装置は、その縦柱に過度のロードを与えることなく単一の横断ユニット１１０に装着することができ、ヘリウムネオンレーザのために今まで用いられたものより安全である低電圧源を用い、デジタル出力、たとえば１．８×１０６：１ほどの動的分解能を与えることができる。
（５７）【特許請求の範囲】
　１．位置および／または表面および／またはきめを測定するための装置であって、表面に接触し、かつ表面に沿って動くためのプローブと、前記プローブを運ぶためのプローブ支持とを含み、前記支持は、前記プローブが前記表面の面の中または外に旋回的に動くことができるようにピボットを含み、さらにその変位測定を与えるために、支持またはプローブと動くよう接続された部分を含む格子干渉計を含み、前記部分の運動が格子と光源からの光のビームとの間に相対的運動を引起こして光のビームの格子を渡って動かすように、回折格子および干渉光源が配列され、ビームからの光は格子によって回折され、センサ出力が前記部分の運動で変わるよう、前記回折光はセンサで光学干渉を形成するよう用いられ、前記干渉が旋回運動の間維持されるよう干渉計が配列および配置される、装置。
　２．干渉計の格子はプローブ支持に接続される、請求項１に記載の装置。
　３．干渉計の格子は、そこに照射されるビームに対して実質的に一定の位置および傾斜を与えるよう湾曲される、請求項１に記載の装置。
　４．格子は、ピボットよりもプローブから離れて、プローブ支持に接続される、請求項３に記載の装置。
　５．格子湾曲の光学的影響を光学的に補正するためのフォーカス手段が設けられている、請求項３に記載の装置。
　６．格子はビーム源からのビームによって照射され、格子はビームに関して凸状である、請求項５に記載の装置。
　７．フォーカス手段はビーム源および格子間に収束レンズを含む、請求項６に記載の装置。
　８．格子は、そこからのビームを集束するようにビーム源からのビームによって照射され、格子はビームに関して凹状であり、格子によって発生する回折ビームの各々が実質的に平行であるようなビーム源の分散および湾曲した格子による集束を含む、請求項３に記載の装置。
　９．湾曲した表面上に配置される
回折
み
前記湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する、格子干渉計
　１０．干渉計は、等しくかつ反対の次数の、１対の回折ビームを結合手段に向けて、その間に干渉を発生するための手段を含む、請求項９に記載の装置。
　１１．２つのビームが結合手段に進んだ光路長さは実質的に等しい、請求項１０に記載の装置。
　１２．向けるための手段は２つの反射表面を含む、請求項１０に記載の装置。
　１３．２つの表面は単一プリズムの外部表面を含む、請求項１２に記載の装置。
　１４．回折格子を含み、等しくかつ反対の次数の１対の回折ビームが格子から指向されかつ
ビームが
み
前記回折格子は、湾曲した表面上に配置され、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する、干渉計
　１５．格子から結合手段への光路長は実質的に等しい、請求項１４に記載の装置。
　１６．表面からの反射が全反射であるようなプリズムのジオメトリおよび屈折率を含む、請求項１４に記載の装置。
　１７．反射表面は平行である。請求項１４に記載の装置。
　１８．入射および反射の角度が４５°であるようなプリズムのジオメトリおよび屈折率を含む、請求項１４に記載の装置。
　１９．結合手段は前記プリズムの準反射内表面を含む、請求項１４に記載の装置。
　２０．前記準反射表面は
、２つの異なる屈折率の
　２１．そこに当るビーム入射角は約４５°である、請求項２０に記載の装置。
　２２．半導体レーザダイオード照明源をさらに含む、
請求項１ないし２１のいずれか１つ
　２３．狭帯域フィルタによってフィルタされる一般的に単色の発光素子を含む照明源をさらに含む、請求項１ないし２１のいずれか１つに記載の装置。
　２４．表面に接触するためのプローブ手段と、その変位を測定するために、プローブ手段に接続される測定手段とを含み、さらに予め定められた方向にプローブ手段をバイアスするためのバイアス手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
　２５．予め定められた方向は表面に向かう方向である、請求項２４に記載の装置。
　２６．予め定められた方向は予め定められた位置に向かう方向である、請求項２５に記載の装置。
　２７．位置、表面またはきめを測定するための装置であって、
前記装置は、測定されるべき
プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようプローブを担持するプローブ支持と、
前記測定手段は、プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計を含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有し、前記装置は、
　２８．力はプローブ手段の速度に関連する、請求項２７に記載の装置。
　２９．バイアス手段は電磁アクチュエータを含む、請求項２７に記載の装置。
　３０．アクチュエータはコア片を囲むコイルを含む、請求項２９に記載の装置。
　３１．バイアス手段は１対の反対方向に作動するバイアス手段を含む、請求項２６に記載の装置。
　３２．干渉をもらすために１対の回折ビームを結合するための手段をさらに含み、回折ビームは異なる偏光を有し、その手段は反射された出力および透過された出力を発生するよう配列されるビームスプリッタを含み、さらに前記出力間の差に応答する信号を発生するための手段を含む、請求項１に記載の装置。
　３３．前記差手段は、それぞれの電気信号を発生するための１対の光電トランスデューサと、前記電気信号を受取りかつその間の差に比例する電気出力信号を発生するための手段とを含む、請求項３２に記載の装置。
　３４．干渉計の出力から引出される信号を処理するための装置であって、前記信号の干渉フリンジ間の角位置に関連する出力信号を
、
号に依存して
し
された
の
干渉計の出力から引出される
の発生を
　３５．前記推定信号はデジタル信号であり、前記関数発生手段はデジタル−アナログ変換手段を含む、請求項３４に記載の装置。
　３６．前記推定信号はデジタル信号であり、制御手段は、前記差信号が予め定められたしきい値を超えた場合に、前記デジタル信号の値を１カウントだけ変えて、前記差信号を減じるための手段を含む、請求項３４に記載の装置。
　３７．前記予め定められたしきい値は一定であり、前記差信号は、少なくとも近似的に、前記角位置に線形的に関連する、請求項３６に記載の装置。
　３８．差信号は、推定信号および入力信号の間の差の正弦に近似する、請求項３７に記載の装置。
　３９．制御手段は入力信号の変動がない場合に推定信号を変えないよう配置され、装置の周波数範囲をＤＣ動作に拡張する、請求項３４に記載の装置。
　４０．異なる位相の１対の入力信号を受取るよう配列される、請求項３４に記載の装置。
　４１．前記１対の信号は、９０°の位相によって異なる正弦信号および余弦信号を含む、請求項４０に記載の装置。
　４２．推定される正弦および余弦の信号を発生するための手段と、前記推定正弦および余弦信号の積および前記入力余弦および正弦信号の積のそれぞれに対応する積信号を発生するための手段と、その差から、前記入力信号および前記推定信号間の角位置差を表わす信号を発生し、前記推定信号発生手段を制御するための手段とを含む、請求項４１に記載の装置。
　４３．前記推定信号発生手段はデジタル信号発生手段を含み、前記乗算手段は乗算デジタル−アナログ変換器を含む、請求項４２に記載の装置。
　４４．干渉フリンジまたは前記入力信号もしくは信号に検出される極大をカウントするための手段をさらに含む、請求項３４に記載の装置。
　４５．前記カウンタから前記推定信号発生器を同期化するための手段をさらに含む、請求項４４に記載の装置。
　４６．
測定されるべき表面に接触しそれに沿って動くためのプローブと、プローブが旋回点を中心に旋回運動するのを可能にするようにプローブを担持するプローブ支持と、プローブの旋回運動の測定値を提供するための格子干渉計とを含み、前記干渉計は、湾曲した表面上に配置される回折格子を含み、該湾曲した表面は、プローブとともに動くようにプローブ支持に接続され、かつ、プローブの軸受を中心とする円弧の湾曲面を有する装置に用いる、
であって、光干渉計
ゼロ平均出力信号の
　４７．第１のものに対して異なる位相の第２の入力信号を受取るための手段と、前記第１および第２の信号から前記ゼロ交差の位相を決定するための手段と
、前