(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面を有する基体と、
アルカリ金属原子が封入されている原子セルと、
前記アルカリ金属原子を励起する光を出射する光源と、
前記原子セルを透過した光を検出する光検出部と、
前記原子セル、前記光源および前記光検出部を前記設置面に沿った方向に並べた状態で一括して前記設置面に対して離間して支持している支持部材と、を備え、
前記支持部材は、
前記設置面に垂直な方向から見て前記原子セル、前記光源および前記光検出部よりも外側に配置されている脚部と、
前記脚部の上端部に接続されている一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部との間において前記設置面に向けて延びている部分と、を有する梁部と、
前記他端部に接続され、前記原子セル、前記光源および前記光検出部を支持している板部と、
を備えることを特徴とする量子干渉装置。
【請求項２】
前記原子セル、前記光源および前記光検出部の相対的な位置関係を固定している固定部材を備え、
前記支持部材は、前記固定部材よりも熱伝導率が低い材料を用いて構成されている請求項１に記載の量子干渉装置。
【請求項３】
前記固定部材は、金属材料を用いて構成されており、前記支持部材は、樹脂材料を用いて構成されている請求項２に記載の量子干渉装置。
【請求項４】
前記原子セル、前記光源、前記光検出部および前記支持部材を収納している内部空間を有し、前記内部空間が大気圧よりも減圧されているパッケージを備え、
前記基体が前記パッケージの一部を構成している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする原子発振器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長期的に高精度な発振特性を有する発振器として、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、量子干渉効果を利用した原子発振器は、二重共鳴現象を利用した原子発振器よりも容易に小型化できることから、近年、様々な機器への搭載が期待されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の記載の原子発振器は、光源、光検出器デバイスおよび蒸気セル（原子セル）を一体化したチップスケールデバイスと、このチップスケールデバイスを懸架するための懸架装置と、を備える。このように、光源、光検出器デバイスおよび蒸気セルを一体化することで、原子発振器の小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９７２５５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
原子発振器において、良好な発振特性を得るためには、一般に、光源と原子セルとの間にある程度の距離が必要となる。特許文献１に記載の原子発振器では、光源、光検出器デバイスおよび蒸気セルを高さ方向に並べて配置している。そのため、特許文献１の原子時計システムでは、低背化を図ることが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、特性を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる小型な量子干渉装置を提供すること、また、この量子干渉装置を備える原子発振器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の量子干渉装置は、設置面を有する基体と、
アルカリ金属原子が封入されている原子セルと、
前記アルカリ金属原子を励起する光を出射する光源と、
前記原子セルを透過した前記光を検出する光検出部と、
前記原子セル、前記光源および前記光検出部を前記設置面に沿った方向に並べた状態で一括して前記設置面に対して支持している支持部材と、を備えることを特徴とする。
このような量子干渉装置によれば、原子セル、光源および光検出部を支持部材が設置面に対して一括して（一体的に）支持しているため、これらを一括して小型な１つのパッケージ内に収納することができる。しかも、支持部材に支持された原子セル、光源および光検出部が設置面に沿った方向に並んでいるため、原子セルと光源との間の必要な距離を十分に確保しても、量子干渉装置の低背化を図ることができる。よって、特性（例えば発振特性、以下同じ）を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる小型な量子干渉装置を提供することができる。
【０００８】
本発明の量子干渉装置では、前記原子セル、前記光源および前記光検出部の相対的な位置関係を固定している固定部材を備え、
前記支持部材は、前記固定部材よりも熱伝導率が低い材料を用いて構成されていることが好ましい。
これにより、原子セル、光源および光検出部の相対的な位置関係がずれて発振特性が低下することを低減することができる。また、支持部材を介した原子セル、光源および光検出部と基体との間の熱伝導を低減することができる。また、原子セルや光源を加熱するためのヒーターの数や配置によらず、固定部材の高い熱伝導性により、原子セルおよび光源を含むユニット内の温度分布を均一化することができる。
【０００９】
本発明の量子干渉装置では、前記固定部材は、金属材料を用いて構成されていることが好ましい。
これにより、固定部材の機械的強度および熱伝導率を優れたものとすることができる。
【００１０】
本発明の量子干渉装置では、前記支持部材は、樹脂材料を用いて構成されていることが好ましい。
これにより、支持部材の必要な機械的強度を確保しつつ、支持部材の熱抵抗を高くすることができる。
【００１１】
本発明の量子干渉装置では、前記原子セル、前記光源および前記光検出部と一括して前記支持部材に支持され、前記光源を加熱するヒーターを備え、
前記ヒーターと前記光源との間の距離は、前記ヒーターと前記原子セルとの間の距離よりも小さいことが好ましい。
これにより、光源の温度制御を高精度に行うことができる。そのため、光源の温度変動に伴う光源からの光の波長変動を低減することができる。
【００１２】
本発明の量子干渉装置では、前記原子セルの前記設置面とは反対側の端と前記設置面との間の距離は、前記光源と前記光検出部との間の距離よりも小さいことが好ましい。
これにより、原子セル、光源および光検出部を設置面に対して垂直な方向に沿って並べた場合に比べて、量子干渉装置の低背化を図ることができる。
【００１３】
本発明の量子干渉装置では、前記原子セルと前記光源とが並ぶ方向に沿って見たとき、前記設置面に沿った方向における前記原子セルの長さは、前記設置面に対して垂直な方向における前記原子セルの長さよりも大きいことが好ましい。
これにより、光源から原子セルへの必要な光の照射面積を確保しつつ、原子セルの低背化を図ることができる。
【００１４】
本発明の量子干渉装置では、前記原子セル、前記光源、前記光検出部および前記支持部材を収納している内部空間を有し、前記内部空間が大気圧よりも減圧されているパッケージを備え、
前記基体が前記パッケージの一部を構成していることが好ましい。
これにより、原子セルおよび光源を含むユニットとパッケージとの間の熱伝導を低減することができる。そのため、量子干渉装置の発振特性を優れたものとしたり、量子干渉装置の低消費電力化を図ったりすることができる。
【００１５】
本発明の原子発振器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、特性を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる小型な原子発振器を提供することができる。
【００１６】
本発明の電子機器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、特性を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる小型な量子干渉装置を備える電子機器を提供することができる。
【００１７】
本発明の移動体は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、特性を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる小型な量子干渉装置を備える移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る原子発振器を示す断面図である。
【図２】図１に示す原子発振器が備えるパッケージ部の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２に示すパッケージ部の内部の構成を示す平面図である。
【図４】図２に示すパッケージ部が備える原子セルを光源側から見た断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る原子発振器が備えるパッケージ部の概略構成を示す断面図である。
【図６】図５に示すパッケージ部が備える支持部材を示す平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る原子発振器が備えるパッケージ部の概略構成を示す断面図である。
【図８】ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の原子発振器を備える移動体（自動車）の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
１．原子発振器
まず、本発明の原子発振器（本発明の量子干渉装置を備える原子発振器）について説明する。なお、以下では、本発明の量子干渉装置を原子発振器に適用した例を説明するが、本発明の量子干渉装置は、これに限定されず、原子発振器の他、例えば、磁気センサー、量子メモリー等にも適用可能である。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器を示す断面図である。
【００２２】
図１に示す原子発振器１は、アルカリ金属原子に対して特定の異なる波長の２つの共鳴光を同時に照射したときに当該２つの共鳴光がアルカリ金属に吸収されずに透過する現象が生じる量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器である。なお、この量子干渉効果による現象は、電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象とも言う。
【００２３】
この原子発振器１は、図１に示すように、量子干渉効果を生じさせるパッケージ部１０と、パッケージ部１０を制御する制御部５と、を有する。ここで、パッケージ部１０は、原子セル２１と、光源２２と、光学系２３と、光検出部２４と、ヒーター２５と、温度センサー２６と、コイル２７と、を有する。また、制御部５は、光源制御部５１と、温度制御部５２と、磁場制御部５３と、を有する。まず、以下、原子発振器１の概略を説明する。
【００２４】
この原子発振器１では、光源２２が光ＬＬを光軸ａに沿って光学系２３を介して原子セル２１に照射し、原子セル２１を透過した光ＬＬを光検出部２４が検出する。
【００２５】
原子セル２１は光透過性を有し、原子セル２１内には、アルカリ金属（金属原子）が封入されている。アルカリ金属は、互いに異なる２つの基底準位と励起準位とからなる３準位系のエネルギー準位を有する。また、原子セル２１内のアルカリ金属は、ヒーター２５により加熱され、ガス状態となっている。また、原子セル２１内のアルカリ金属は、コイル２７から所望の方向の磁場が印加され、ゼーマン分裂している。
【００２６】
光源２２から出射された光ＬＬは、周波数の異なる２種の光を含んでいる。これら２種光は、周波数差が原子セル２１内のアルカリ金属の２つの基底準位間のエネルギー差に相当する周波数に一致する共鳴光対となったとき、ＥＩＴ現象を生じさせる。
【００２７】
光源制御部５１は、光検出部２４の検出結果に基づいて、ＥＩＴ現象を生じさせるように、前述した光源２２から出射される光Ｌに含まれる２種の光の周波数を制御する。また、光源制御部５１は、光検出部２４の検出結果に応じて、発振周波数が制御される電圧制御型水晶発振器（図示せず）を備えている。そして、この電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）の出力信号は、原子発振器１のクロック信号として出力される。
【００２８】
また、温度制御部５２は、原子セル２１の温度を検出する温度センサー２６の検出結果に基づいて、原子セル２１内が所望の温度となるように、ヒーター２５への通電を制御する。また、磁場制御部５３は、コイル２７が発生する磁場が一定となるように、コイル２７への通電を制御する。
【００２９】
このような制御部５は、例えば、パッケージ部１０が実装される基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。なお、制御部５がパッケージ部１０に設けられていてもよい。
【００３０】
以上、原子発振器１の概略を説明した。このような原子発振器１において、良好な発振特性を得るためには、原子セル２１内における光ＬＬの幅をある程度大きくする必要があるが、光源２２から出射される光ＬＬの放射角度は比較的狭いため、光源２２と原子セル２１との間にある程度の距離を確保する必要がある。一方、近年、量子干渉効果を利用した原子発振器のさらなる小型化（特に低背化）が要請されている。そこで、かかる要請に応えるべく、原子発振器１が備えるパッケージ部１０は、光源２２および原子セル２１等の配置を考慮した構成を有する。以下、パッケージ部１０について詳述する。
【００３１】
図２は、図１に示す原子発振器が備えるパッケージ部の概略構成を示す断面図である。図３は、図２に示すパッケージ部の内部の構成を示す平面図である。図４は、図２に示すパッケージ部が備える原子セルを光源側から見た断面図である。なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が矢印で図示されており、各矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ］軸方向、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。また、図２中の上側（＋Ｚ軸方向側）を「上」、下側（−Ｚ軸方向側）を「下」と言う。
【００３２】
図２に示すように、原子発振器１が備えるパッケージ部１０は、前述したような量子干渉効果を生じさせる原子セルユニット２と、原子セルユニット２を収納するパッケージ３と、パッケージ３内に収納され、原子セルユニット２をパッケージ３に対して支持する支持部材４と、を備えている。なお、パッケージ３の外側には、必要に応じて、磁気シールドが設けられていてもよい。以下、パッケージ部１０の各部を順次説明する。
【００３３】
〈原子セルユニット〉
原子セルユニット２は、原子セル２１と、光源２２と、光学系２３と、光検出部２４と、ヒーター２５と、温度センサー２６と、基板２８と、１対の接続部材２９と、コイル２７と、を含み、これらがユニット化されている。具体的には、基板２８の一方の面に、光源２２、ヒーター２５、温度センサー２６および１対の接続部材２９が搭載されており、原子セル２１および光学系２３が１対の接続部材２９に保持されているとともに、光検出部２４が１対の接続部材２９に接合されている。
【００３４】
［原子セル］
図２および図３に示すように、原子セル２１は、柱状の貫通孔２１４を有する胴体部２１１と、その貫通孔２１４の両側の開口を封鎖する１対の光透過部２１２、２１３と、を有する。これにより、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入される内部空間Ｓが形成されている。なお、内部空間Ｓには、必要に応じて、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒素等の不活性ガスが緩衝ガスとしてアルカリ金属ガスとともに封入されていてもよい。
【００３５】
各光透過部２１２、２１３は、光源２２からの光ＬＬに対する透過性を有している。そして、一方の光透過部２１２には、内部空間Ｓへ入射する光ＬＬが透過し、他方の光透過部２１３には、内部空間Ｓから出射した光ＬＬが透過する。この光透過部２１２、２１３を構成する材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
【００３６】
また、原子セル２１の胴体部２１１を構成する材料としては、特に限定されず、シリコン材料、セラミックス材料、金属材料、樹脂材料、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
【００３７】
そして、各光透過部２１２、２１３は、胴体部２１１に対して気密的に接合されている。これにより、原子セル２１の内部空間Ｓを気密空間とすることができる。原子セル２１の胴体部２１１と光透過部２１２、２１３との接合方法としては、これらの構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
【００３８】
このような原子セル２１は、図４に示すように、光軸ａに沿った方向であるＸ軸方向から見たとき、すなわち、原子セル２１と光源２２とが並ぶ方向に沿って見たとき、原子セル２１のＹ軸方向に沿った長さである幅Ｗ１がＺ軸方向に沿った長さである高さＨ１よりも大きい。また、内部空間Ｓも、Ｘ軸方向から見たとき、内部空間ＳのＹ軸方向に沿った長さである幅Ｗ２がＺ軸方向に沿った長さである高さＨ２よりも大きい。ここで、幅Ｗ２および高さＨ２の比Ｗ２／Ｈ２は、例えば、１．１以上２．０以下である。幅Ｗ２は、内部空間ＳのＸ軸方向に沿った長さＬ４と同程度またはそれ以上であり、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、幅Ｗ１は、原子セル２１のＸ軸方向に沿った長さＬ３と同程度である。
【００３９】
なお、貫通孔２１４の横断面（光軸ａに対して垂直な方向での断面）、すなわち、内部空間Ｓの横断面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、四角形等の多角形等が挙げられる。
【００４０】
［光源］
光源２２は、原子セル２１中のアルカリ金属原子を励起し得る光ＬＬを出射する機能を有する。この光源２２としては、前述したような共鳴光対を含む光ＬＬを出射し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザー等の発光素子を用いることが好ましい。
【００４１】
この光源２２からの光ＬＬの光軸ａに直交する断面の形状（ビームプロファイル）は、図４に示すように、楕円または長円であることが好ましい。これにより、原子セル２１の内部空間Ｓのアルカリ金属に対して広範囲にわたって効率的に光ＬＬを照射することができる。ここで、光ＬＬは、内部空間Ｓにおいて、光軸ａに沿った方向であるＸ軸方向から見たとき、光ＬＬのＹ軸方向に沿った長さである幅Ｗ３がＺ軸方向に沿った長さである高さＨ３よりも大きい。また、幅Ｗ３は、前述した幅Ｗ２よりも若干小さく、また、高さＨ３は、前述した高さＨ２よりも若干小さい。なお、光源２２自体が前述したような断面形状の光ＬＬを出射しなくても、後述する遮光部材２３１によって前述したような光ＬＬの断面形状を実現することも可能である。
【００４２】
［光学系］
光学系２３は、光源２２と原子セル２１との間に設けられており、遮光部材２３１および光学部品２３２、２３３を有する。本実施形態では、光軸ａに沿って光源２２側から原子セル２１側に向かって、遮光部材２３１、光学部品２３２および光学部品２３３がこの順に配置されている。
【００４３】
遮光部材２３１は、遮光性を有する膜状の部材であり、光学部品２３２の一方の面上に設けられている。この遮光部材２３１の構成材料は、遮光性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、樹脂材料、金属材料等を用いることができる。また、遮光部材２３１は、遮光部材２３１に入射した光ＬＬが迷光となるのを防止する観点から、光反射防止性を有することが好ましい。また、遮光部材２３１は、光学部品２３２上に公知の成膜法を用いて形成することができる。
【００４４】
この遮光部材２３１は、光ＬＬの一部を通過させる開口を有し、この開口を除く部分が遮光性を有する。この開口の形状は、前述した内部空間Ｓの横断面形状に応じて決められ、特に限定されないが、例えば、円形または四角形をなしている。本実施形態では、前述したように内部空間Ｓの横断面形状の幅が高さより大きいため、これに合わせて、遮光部材２３１の開口も幅が高さよりも大きいことが好ましい。このような遮光部材２３１の開口に光ＬＬを通過させることで、内部空間Ｓに入射する光ＬＬの形状を調整するとともに当該光ＬＬの幅方向での強度分布の均一化を図ることができる。
【００４５】
光学部品２３２は、減光フィルター（ＮＤフィルター）である。これにより、原子セル２１に入射する光ＬＬの強度を調整（減少）させることができる。そのため、光源２２の出力が大きい場合でも、原子セル２１に入射する光ＬＬを所望の光量とすることができる。
【００４６】
光学部品２３３は、１／４波長板である。これにより、光源２２からの光ＬＬを直線偏光から円偏光（右円偏光または左円偏光）に変換することができる。円偏光をした光ＬＬを用いることにより、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数を増大させ、所望のＥＩＴ信号の強度を大きくすることができる。その結果、原子発振器１の発振特性を向上させることができる。
【００４７】
なお、光学系２３は、前述した遮光部材２３１、光学部品２３２、２３３の他に、レンズ、偏光板等の他の光学部品を有していてもよい。また、光源２２からの光ＬＬの強度によっては、光学部品２３２を省略することができる。また、遮光部材２３１、光学部品２３２、２３３の並び順は、前述した順に限定されず、任意である。
【００４８】
［光検出部］
光検出部２４は、原子セル２１内を透過した光ＬＬ（より具体的には共鳴光対）の強度を検出する機能を有する。この光検出部２４は、１対の接続部材２９に対して、接着剤等を用いて接合されている。光検出部２４としては、上述したような光ＬＬを検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器（受光素子）を用いることができる。
【００４９】
［ヒーター］
ヒーター２５は、通電により発熱する発熱抵抗体（加熱部）を有する。このヒーター２５は、前述したように、基板２８上に設けられている。そして、ヒーター２５からの熱は、基板２８および１対の接続部材２９を介して、原子セル２１に伝達される。これにより、原子セル２１（より具体的には原子セル２１中のアルカリ金属）が加熱される。また、本実施形態では、ヒーター２５からの熱は、基板２８を介して光源２２にも伝達される。
【００５０】
また、ヒーター２５は、原子セル２１に対して離間している。これにより、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場が原子セル２１内の金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。
【００５１】
［温度センサー］
温度センサー２６は、光源２２、ヒーター２５または原子セル２１の温度を検出する機能を有する。温度センサー２６としては、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。この温度センサー２６は、基板２８上に設けられている。したがって、温度センサー２６は、基板２８を介して光源２２またはヒーター２５の温度を検出することとなる。あるいは、温度センサー２６は、基板２８および１対の接続部材２９を介して原子セル２１の温度を検出することとなる。なお、温度センサー２６の設置位置は、これに限定されず、例えば、接続部材２９上であってもよいし、ヒーター２５上であってもよいし、原子セル２１の外表面上であってもよい。
【００５２】
［接続部材（固定部材）］
１対の接続部材２９は、図３に示すように、原子セル２１を挟んで設けられ、光透過部２１２、２１３のそれぞれに接触している。また、１対の接続部材２９は、それぞれ、光ＬＬの通過領域を避けるように形成されている。図３に示す接続部材２９は、原子セル２１が嵌合される凹部を有する。この嵌合により原子セル２１は、接続部材２９に固定されている。また、接続部材２９の一方の端面には、光源２２が配置されている基板２８が接着剤等により固定されている。さらに、接続部材２９の他方の端面には、光検出部２４が接着剤等により固定されている。このように、接続部材２９により原子セル２１、光源２２および光検出部２４の相対的な位置関係が固定されている。なお、１対の接続部材２９の形状は、少なくとも原子セル２１、光源２２および光検出部２４の相対的な位置関係を固定し得るものであれば、図示のものに限定されない。また、１対の接続部材２９が一体化してもよいし、各接続部材２９が複数の部材で構成されていてもよい。
【００５３】
このように、１対の接続部材２９は、それぞれ、ヒーター２５と原子セル２１の各光透過部２１２、２１３とを熱的に接続している。これにより、ヒーター２５からの熱を１対の接続部材２９による熱伝導により各光透過部２１２、２１３に伝達し、各光透過部２１２、２１３を加熱することができる。また、ヒーター２５と原子セル２１とを離間することができる。そのため、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場が原子セル２１内のアルカリ金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。また、ヒーター２５の数を少なくすることができるため、例えば、ヒーター２５への通電のための配線の数を少なくし、その結果、原子発振器１の小型化を図ることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、１対の接続部材２９の原子セル２１とは反対側の面には、コイル２７を配置するための凹部が形成されている。
【００５５】
このような各接続部材２９の構成材料としては、熱伝導性に優れた材料、例えば、金属材料を用いることが好ましい。また、コイル２７からの磁場を阻害しないよう、接続部材２９の構成材料としては、非磁性の材料を用いることが好ましい。
【００５６】
［コイル］
コイル２７は、１対の接続部材２９の外側を光軸ａまわりに囲んで配置されている。このコイル２７は、原子セル２１内のアルカリ金属に磁場を印加する機能を有する。これにより、ゼーマン分裂により、原子セル２１内のアルカリ金属原子の縮退している異なる複数のエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１の発振周波数の精度を高めることができる。
【００５７】
本実施形態では、コイル２７は、原子セル２１の胴体部２１１の外周に沿って光軸ａまわりに巻回して設けられたソレノイド型のコイルである。なお、コイル２７は、光軸ａに沿った方向に原子セル２１を介して対向して設けられた１対のコイルからなるヘルムホルツ型のコイルであってもよい。
【００５８】
また、コイル２７が発生する磁場は、直流磁場または交流磁場のいずれかの磁場であってもよいし、直流磁場と交流磁場とを重畳させた磁場であってもよい。
【００５９】
［基板］
基板２８は、熱伝導性に優れた基板であり、その一方の面には、前述した光源２２、ヒーター２５、温度センサー２６および１対の接続部材２９が搭載されている。ここで、１対の接続部材２９は、それぞれ、例えば、接着剤等により接合されている。
【００６０】
このような基板２８は、前述した光源２２、ヒーター２５、温度センサー２６および１対の接続部材２９等を支持する機能を有する。また、基板２８は、ヒーター２５からの熱を光源２２および１対の接続部材２９へ伝達する機能を有する。
【００６１】
また、基板２８には、光源２２、ヒーター２５、温度センサー２６に電気的に接続される配線（図示せず）が設けられている。
【００６２】
このような基板２８の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、セラミックス材料、金属材料等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、基板２８の構成材料としては、コイル２７からの磁場を阻害しないよう、非磁性の材料を用いることが好ましい。
【００６３】
なお、基板２８の少なくとも一部は、接続部材２９または後述する支持部材４と一体的に構成されていてもよい。また、基板２８は、前述した接続部材２９の一部を構成しているとも言える。
【００６４】
［パッケージ］
図２に示すように、パッケージ３は、原子セルユニット２および支持部材４を収納する機能を有する。なお、パッケージ３内には、前述した部品以外の部品が収納されていてもよい。
【００６５】
このパッケージ３は、図２に示すように、板状の基体３１と、有底筒状の蓋体３２（蓋部）と、を備え、蓋体３２の開口が基体３１により封鎖されている。これにより、原子セルユニット２および支持部材４を収納する内部空間Ｓ１が形成されている。ここで、蓋体３２は、原子セルユニット２および支持部材４に対して離間している。これにより、原子セルユニット２と蓋体３２との間の熱干渉を低減することができる。
【００６６】
基体３１は、支持部材４を介して原子セルユニット２を支持している設置面３１１（上面）を有する。この設置面３１１は、Ｘ軸およびＹ軸を含む面に沿っている。また、基体３１は、例えば配線基板であり、基体３１の下面には、複数の外部端子３３が設けられている。この複数の外部端子３３は、図示しない配線を介して、基体３１の上面に設けられた複数の内部端子（図示せず）に電気的に接続されている。
【００６７】
この基体３１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等を用いることができるが、セラミック材料を用いることが好ましい。これにより、配線基板を構成する基体３１を実現しながら、内部空間Ｓ１の気密性を優れたものとすることができる。
【００６８】
このような基体３１には、蓋体３２が接合されている。基体３１と蓋体３２との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、ろう接、シーム溶接、エネルギー線溶接（レーザー溶接、電子線溶接等）等を用いることができる。なお、基体３１と蓋体３２との間には、これらを接合するための接合部材が介在していてもよい。
【００６９】
このようなパッケージ３の内部空間Ｓ１は、気密空間である。特に、内部空間Ｓ１は、大気圧よりも減圧した減圧状態（真空）である。これにより、内部空間Ｓ１を介した原子セルユニット２とパッケージ３との間の熱の伝達を効果的に抑制することができる。そのため、パッケージ３の外部の温度変化による原子セルユニット２の温度変化を低減したり、ヒーター２５の消費電力を小さくしたりすることができる。
【００７０】
このような蓋体３２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、樹脂材料、セラミックス材料、金属材料等を用いることができるが、コバール、４２アロイ、ステンレス等の金属材料を用いることが好ましい。これにより、磁気シールド性を有する蓋体３２を実現しながら、内部空間Ｓ１の気密性を優れたものとすることができる。
【００７１】
［支持部材］
支持部材４は、前述した原子セルユニット２をパッケージ３の基体３１の設置面３１１に対して支持する機能を有する。特に、支持部材４は、原子セルユニット２の原子セル２１、光源２２および光検出部２４が設置面３１１に沿った方向に並ぶ姿勢で原子セルユニット２を設置面３１１に対して支持している。
【００７２】
また、支持部材４は、原子セルユニット２と外部との間の熱伝達を低減する機能を有する。これにより、原子セル２１や光源２２等の温度制御を高精度に行うことができる。
【００７３】
支持部材４は、図２に示すように、枠体４１と、２つのシート部材４２、４３と、脚部４４と、を有する。
【００７４】
図３に示すように、枠体４１は、Ｚ軸方向から見たときに、原子セルユニット２の周囲を囲むように設けられている。この枠体４１の構成材料としては、熱伝導性が比較的低い材料であれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等の非金属を用いることが好ましく、樹脂材料を用いることがより好ましい。枠体４１を主として樹脂材料で構成した場合、枠体４１の熱抵抗を高くすることができ、また、枠体４１の形状が複雑であっても、例えば射出成型等の公知の方法を用いて、枠体４１を容易に製造することができる。
【００７５】
図２に示すように、このような枠体４１の下面には、シート部材４２が接合され、また、枠体４１の上面には、シート部材４３が接合されている。
【００７６】
シート部材４２、４３は、それぞれ、例えばフレキシブル配線基板である。図３に示すように、シート部材４２は、枠体４１に接合された部分から枠体４１の内側へ向けて延びている複数の梁部４２１を有する。同様に、シート部材４３は、枠体４１に接合された部分から枠体４１の内側へ向けて延びている複数の梁部４３１を有する。複数の梁部４２１のそれぞれの先端部は、前述した原子セルユニット２の下面に接着剤等により接合されている。また、複数の梁部４３１のそれぞれの先端部は、前述した原子セルユニット２の上面に接着剤等により接合されている。
【００７７】
より具体的には、例えば、原子セル２１に対して−Ｘ軸方向側にある複数の梁部４２１、４３１の原子セル２１側の端部は、基板２８に導電性接着剤により接合されている。これにより、当該複数の梁部４２１、４３１が有する配線と基板２８との電気的な接続を可能としつつ、基板２８が当該梁部４２１、４３１に支持されている。また、原子セル２１に対して＋Ｘ軸方向側にある複数の梁部４２１、４３１の原子セル２１側の端部は、光検出部２４に導電性接着剤により接合されている。これにより、当該複数の梁部４２１、４３１が有する配線と光検出部２４との電気的な接続を可能としつつ、光検出部２４が当該梁部４２１、４３１に支持されている。
【００７８】
前述したように、基板２８には、光源２２等が搭載され、基板２８および光検出部２４は、接続部材２９により原子セル２１等とともに相対的な位置関係が固定されている。また、後述するように、複数の梁部４２１、４３１は、複数の脚部４４を介して設置面３１１に接続されている枠体４１に支持されている。したがって、複数の梁部４２１、４３１が基板２８および光検出部２４に接合されていることで、原子セル２１、光源２２および光検出部２４等が一括して設置面３１１に対して支持されることとなる。なお、「一括して設置面３１１に対して支持」については、後に説明する。
【００７９】
また、前述したシート部材４２、４３によれば、面方向での熱抵抗が高いため、枠体４１と原子セルユニット２との間の熱伝導を低減することができる。特に、幅狭の複数の梁部４２１、４３１を介して枠体４１と原子セルユニット２とを接続しているため、枠体４１に対して原子セルユニット２を安定的に支持するとともに、枠体４１と原子セルユニット２との間の熱伝導を効果的に低減することができる。
【００８０】
また、複数の梁部４２１の少なくとも１つは、光源２２、光検出部２４、ヒーター２５、温度センサー２６、コイル２７に電気的に接続されている配線（図示せず）を有する。この配線は、図示しない配線を介して、前述したパッケージ３の内部端子（図示せず）に電気的に接続されている。
【００８１】
また、枠体４１の下端部には、シート部材４２を介して、複数の脚部４４が接続されている。この複数の脚部４４は、基体３１の設置面３１１に接着剤等により固定され、枠体４１を設置面３１１に対して支持している。この複数の脚部４４の構成材料としては、前述した枠体４１の構成材料と同様の材料を用いることができる。また、複数の脚部４４は、枠体４１と一体形成してもよい。
以上、パッケージ部１０の構成について説明した。
【００８２】
以上説明したような量子干渉装置の一種である原子発振器１は、設置面３１１を有する基体３１と、アルカリ金属原子が封入されている原子セル２１と、アルカリ金属原子を励起する光ＬＬを出射する光源２２と、原子セル２１を透過した光ＬＬを検出する光検出部２４と、原子セル２１、光源２２および光検出部２４を設置面３１１に沿った方向に並べた状態で一括して設置面３１１に対して支持している支持部材４と、を備える。
【００８３】
このような原子発振器１によれば、原子セル２１、光源２２および光検出部２４を支持部材４が設置面３１１に対して一括して（一体的に）支持しているため、これらを一括して小型な１つのパッケージ３内に収納することができる。しかも、支持部材４に支持された原子セル２１、光源２２および光検出部２４が設置面３１１に沿った方向に並んでいるため、原子セル２１と光源２２との間の必要な距離を十分に確保しても、原子発振器１の低背化を図ることができる。よって、特性（例えば発振特性）を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる小型な原子発振器１を提供することができる。なお、「原子セル２１、光源２２および光検出部２４を支持部材４が設置面３１１に対して一括して（一体的に）支持している」とは、支持部材４によって、原子セル２１、光源２２および光検出部２４をまとめて（すなわち一括して）、設置面３１１に対する原子セル２１、光源２２および光検出部２４のそれぞれの相対的な位置が決められている状態を意味し、また、支持部材４に支えられている部材が設置面３１１に対して接している場合と接していない場合との双方を含む。
【００８４】
ここで、原子セル２１の設置面３１１とは反対側の端と設置面３１１との間の距離Ｌ１は、光源２２と光検出部２４との間の距離Ｌ２よりも小さい。言い換えると、原子セルユニット２のＺ軸方向に沿った長さである高さＨは、原子セルユニット２のＸ軸方向に沿った長さＬよりも小さい。これにより、原子セル２１、光源２２および光検出部２４を設置面３１１に対して垂直な方向に沿って並べた場合に比べて、原子発振器１の低背化を図ることができる。
【００８５】
また、原子発振器１は、原子セル２１、光源２２、光検出部２４および支持部材４を収納している内部空間Ｓ１を有し、内部空間Ｓ１が大気圧よりも減圧されているパッケージ３を備える。そして、基体３１がパッケージ３の一部を構成している。これにより、原子セル２１および光源２２を含む原子セルユニット２とパッケージ３との間の熱伝導を低減することができる。そのため、原子発振器１の発振特性を優れたものとしたり、原子発振器１の低消費電力化を図ったりすることができる。
【００８６】
さらに、原子発振器１は、原子セル２１、光源２２および光検出部２４の相対的な位置関係を固定している固定部材である１対の接続部材２９を備える。これにより、原子セル２１、光源２２および光検出部２４の相対的な位置関係がずれて発振特性が低下することを低減することができる。また、支持部材４が１対の接続部材２９よりも熱伝導率が低い材料を用いて構成されていることにより、支持部材４を介した原子セル２１、光源２２および光検出部２４と基体３１との間の熱伝導を低減することができる。また、原子セル２１や光源２２を加熱するためのヒーター２５の数や配置によらず、１対の接続部材２９の高い熱伝導性により、原子セル２１および光源２２を含む原子セルユニット２内の温度分布を均一化することができる。
【００８７】
また、固定部材である１対の接続部材２９が金属材料を用いて構成されていることにより、１対の接続部材２９の機械的強度および熱伝導率を優れたものとすることができる。
【００８８】
さらに、支持部材４が樹脂材料を用いて構成されていることにより、支持部材４の必要な機械的強度を確保しつつ、支持部材４の熱抵抗を高くすることができる。
【００８９】
また、原子発振器１は、原子セル２１、光源２２および光検出部２４と一括して支持部材４に支持され、光源２２を加熱するヒーター２５を備える。そして、ヒーター２５と光源２２との間の距離は、ヒーター２５と原子セル２１との間の距離よりも小さい。これにより、光源２２の温度制御を高精度に行うことができる。そのため、光源２２の温度変動に伴う光源２２からの光ＬＬの波長変動を低減することができる。
【００９０】
さらに、原子セル２１と光源２２とが並ぶ方向（Ｘ軸方向）に沿って見たとき、設置面３１１に沿った方向における原子セル２１の長さである幅Ｗ１は、設置面３１１に対して垂直な方向における原子セル２１の長さである高さＨ１よりも大きい。これにより、光源２２から原子セル２１への必要な光ＬＬの照射面積を確保しつつ、原子セル２１の低背化を図ることができる。
【００９１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００９２】
図５は、本発明の第２実施形態に係る原子発振器が備えるパッケージ部の概略構成を示す断面図である。図６は、図５に示すパッケージ部が備える支持部材を示す平面図である。
【００９３】
本実施形態の原子発振器は、支持部材の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００９４】
なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図５および図６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００９５】
図５に示す原子発振器１Ａが備えるパッケージ部１０Ａは、前述した第１実施形態の支持部材４に代えて、支持部材４Ａを備える。
【００９６】
この支持部材４Ａは、原子セルユニット２の原子セル２１、光源２２および光検出部２４が設置面３１１に沿った方向に並ぶ姿勢で原子セルユニット２を設置面３１１に対して支持している。
【００９７】
この支持部材４Ａは、図５および図６に示すように、基体３１の設置面３１１の外周部に立設された複数の脚部４４と、複数の脚部４４に囲まれて配置されている板部４６と、複数の脚部４４と板部４６とをそれぞれ接続している複数の梁部４５と、板部４６と原子セルユニット２とを接続している複数の柱部４７と、を有する。
【００９８】
複数の脚部４４は、それぞれ、Ｚ軸方向に沿って延びている。また、各脚部４４は、Ｚ軸方向に延びている貫通孔４４１を有する。これにより、各脚部４４の機械的強度を優れたものとしつつ、各脚部４４の長さ方向での熱抵抗を大きくすることができる。
【００９９】
このような各脚部４４の上端部には、梁部４５の一端部が接続されている。各梁部４５は、脚部４４からパッケージ３の中央部側に向けて延びた後に下方に延びている。そして、各梁部４５の他端部は、板部４６に接続されている。したがって、板部４６は、各脚部４４の上端部よりも設置面３１１に近い位置に配置されている。
【０１００】
板部４６の中央部には、厚さ方向に貫通する貫通孔４６１が形成されている。この貫通孔４６１内には、コイル２７の一部が配置されている。これにより、板部４６と原子セルユニット２との接触面積を小さくしつつ、板部４６と原子セルユニット２との間の距離を小さくすることができる。その結果、原子セルユニット２から支持部材４Ａへ伝わる熱を低減しつつ、原子セルユニット２および支持部材４Ａからなる構造体の低背化を図ることができる。
【０１０１】
また、板部４６の外周部上には、板部４６と原子セルユニット２とを接続する複数の柱部４７が設けられている。これにより、支持部材４Ａと原子セルユニット２との接触面積を小さくし、これらの間の熱抵抗を高めることができる。
【０１０２】
このように構成された支持部材４Ａでは、原子セルユニット２からの熱が、柱部４７、板部４６、梁部４５および脚部４４をこの順に通って、基体３１へ伝達される。これにより、支持部材４Ａを介した原子セルユニット２から基体３１への熱の伝達経路を長くすることができる。そのため、原子セルユニット２とパッケージ３の外部との間の熱の伝達をより低減することができる。
【０１０３】
また、支持部材４Ａの構成材料としては、熱伝導性が比較的低く、かつ、支持部材４Ａが原子セルユニット２を支持する剛性を確保し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等の非金属を用いることが好ましく、樹脂材料を用いることがより好ましい。支持部材４Ａを主として樹脂材料で構成した場合、支持部材４Ａの熱抵抗を高くすることができ、また、支持部材４Ａの形状が複雑であっても、例えば射出成型等の公知の方法を用いて、支持部材４Ａを容易に製造することができる。特に、支持部材４Ａを主として樹脂材料で構成した場合、熱抵抗が大きい発泡体で構成された支持部材４Ａを容易に形成することができる。
【０１０４】
以上説明したような第２実施形態の原子発振器１Ａによっても、発振特性を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる。
【０１０５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【０１０６】
図７は、本発明の第３実施形態に係る原子発振器が備えるパッケージ部の概略構成を示す断面図である。
【０１０７】
本実施形態の原子発振器は、コイルの配置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１０８】
なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【０１０９】
図７に示す原子発振器１Ｂが備えるパッケージ部１０Ｂは、前述した第１実施形態のコイル２７に代えて、パッケージ３の外部に配置されているコイル２７Ｂを備える。すなわち、パッケージ部１０Ｂは、コイル２７を省略した以外は第１実施形態の原子セルユニット２と同様の構成を有する原子セルユニット２Ｂがパッケージ３内に収納されている。この原子セルユニット２Ｂは、コイル２７を省略した分、小型化および低背化を図ることができる。それに伴って、パッケージ３も小型化および低背化を図ることができる。そのため、パッケージ３の内部空間Ｓ１の容積を小さくすることができ、内部空間Ｓ１の真空度を容易に高めることができる。
【０１１０】
なお、本実施形態では、基体３１および蓋体３２の構成材料としてＳＵＳ３０４等の非磁性材料を用いる。
【０１１１】
以上説明したような第３実施形態の原子発振器１Ｂによっても、発振特性を優れたものとしつつ、低背化を図ることができる。
【０１１２】
２．電子機器
以上説明したような本発明の原子発振器（１、１Ａ、１Ｂ、以下、原子発振器１で代表する）は、各種電子機器に組み込むことができる。
【０１１３】
以下、本発明の原子発振器を備える電子機器の一例について説明する。
図８は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。
【０１１４】
図８に示す測位システム１００は、ＧＰＳ衛星２００と、基地局装置３００と、ＧＰＳ受信装置４００とで構成されている。
ＧＰＳ衛星２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
【０１１５】
基地局装置３００は、例えば電子基準点（ＧＰＳ連続観測局）に設置されたアンテナ３０１を介してＧＰＳ衛星２００からの測位情報を高精度に受信する受信装置３０２と、この受信装置３０２で受信した測位情報を、アンテナ３０３を介して送信する送信装置３０４と、を備える。
【０１１６】
ここで、受信装置３０２は、その基準周波数発振源として前述した本発明の原子発振器１を備える電子装置である。このような受信装置３０２は、優れた信頼性を有する。また、受信装置３０２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置３０４により送信される。
【０１１７】
ＧＰＳ受信装置４００は、ＧＰＳ衛星２００からの測位情報を、アンテナ４０１を介して受信する衛星受信部４０２と、基地局装置３００からの測位情報を、アンテナ４０３を介して受信する基地局受信部４０４と、を備える。
【０１１８】
以上のような測位システム１００の電子機器の一例である受信装置３０２は、量子干渉装置の一種である原子発振器１を備えるため、原子発振器１の特性を優れたものとしつつ、原子発振器１の低背化を図ることができる。
【０１１９】
なお、本発明の電子機器は、前述したものに限定されず、例えば、スマートホン、タブレット端末、時計、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、地上デジタル放送、携帯電話基地局等に適用することができる。
【０１２０】
３．移動体
また、前述したような本発明の原子発振器（１、１Ａ、１Ｂ、以下、原子発振器１で代表する）は、各種移動体に組み込むことができる。
【０１２１】
以下、本発明の移動体の一例について説明する。
図９は、本発明の原子発振器を備える移動体（自動車）の構成を示す斜視図である。
【０１２２】
図９に示す移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２と、を有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、原子発振器１が内蔵されている。そして、原子発振器１からの発振信号に基づいて、例えば、図示しない制御部が動力源の駆動を制御する。
【０１２３】
以上のような移動体１５００は、量子干渉装置の一種である原子発振器１を備えるため、原子発振器１の特性を優れたものとしつつ、原子発振器１の低背化を図ることができる。
【０１２４】
以上、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、例えば、前述した実施形態の各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【符号の説明】
【０１２５】
１…原子発振器、１Ａ…原子発振器、１Ｂ…原子発振器、２…原子セルユニット、２Ｂ…原子セルユニット、３…パッケージ、４…支持部材、４Ａ…支持部材、５…制御部、１０…パッケージ部、１０Ａ…パッケージ部、１０Ｂ…パッケージ部、２１…原子セル、２２…光源、２３…光学系、２４…光検出部、２５…ヒーター、２６…温度センサー、２７…コイル、２７Ｂ…コイル、２８…基板、２９…接続部材、３１…基体、３２…蓋体、３３…外部端子、４１…枠体、４２…シート部材、４３…シート部材、４４…脚部、４５…梁部、４６…板部、４７…柱部、５１…光源制御部、５２…温度制御部、５３…磁場制御部、１００…測位システム、２００…ＧＰＳ衛星、２１１…胴体部、２１２…光透過部、２１３…光透過部、２１４…貫通孔、２３１…遮光部材、２３２…光学部品、２３３…光学部品、３００…基地局装置、３０１…アンテナ、３０２…受信装置、３０３…アンテナ、３０４…送信装置、３１１…設置面、４００…ＧＰＳ受信装置、４０１…アンテナ、４０２…衛星受信部、４０３…アンテナ、４０４…基地局受信部、４２１…梁部、４３１…梁部、４４１…貫通孔、４６１…貫通孔、１５００…移動体、１５０１…車体、１５０２…車輪、Ｈ…高さ、Ｈ１…高さ、Ｈ２…高さ、Ｈ３…高さ、Ｌ…光、Ｌ１…距離、Ｌ２…距離、Ｌ３…長さ、Ｌ４…長さ、ＬＬ…光、Ｓ…内部空間、Ｓ１…内部空間、ａ…光軸、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅、Ｗ３…幅
【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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