(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉可能な光を射出する光源と、
当該光源から射出され、第１の光軸に沿って進む前記干渉可能な光が入射され、当該入射された干渉可能な光を前記第１の光軸と同じ光軸に沿って進む第１の分岐光と、第２の
光軸に沿って進む第２の分岐光とに分岐する光分岐手段と、
前記第２の光軸の線上に位置し、前記光分岐手段と所定間隔を隔てて配置され、前記第２の分岐光が入射する参照体反射鏡と、
被測定対象を含み、前記被測定対象と対向する位置に配設された光路補償反射鏡とを含み、往復光路が完全に一致する光路を提供する、完全再帰反射体と
を有し、
前記完全再帰反射体からの第１の反射光が、前記光分岐手段に入射されて、前記参照体反射鏡からの第２の反射光と干渉するように構成されており、
前記完全再帰反射体は、
前記被測定対象として、前記第１の光軸と同じ光軸の線上に位置し、前記第１の分岐光が入射される位置に配設された反射鏡と、
前記光分岐手段と、前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと、前記第１の分岐光が入射される前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、直交する２枚の反射板から構成された再帰反射体と、
前記被測定対象としての前記反射鏡に入射された前記第１の分岐光が反射される方向の前方に位置し、前記第１の光軸と同じ光軸と垂直な反射面を持つ光路補償反射鏡と、
前記偏光ビームスプリッタと前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの出射光を偏光する第１の偏光子と、
前記光路補償反射鏡と前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、前記光路補償反射鏡からの反射光を偏光する第２の偏光子と、
を有し、
前記光分岐手段から前記偏光ビームスプリッタへ入射して前記第１の光軸に交差する方向に反射された光が存在したとしても当該光は検出されない
干渉型測距計。
【請求項２】
干渉可能な光を射出する光源と、
当該光源から射出され、第１の光軸に沿って進む前記干渉可能な光が入射され、当該入射された干渉可能な光を前記第１の光軸と同じ光軸に沿って進む第１の分岐光と、第２の
光軸に沿って進む第２の分岐光とに分岐する光分岐手段と、
前記第２の光軸の線上に位置し、前記光分岐手段と所定間隔を隔てて配置され、前記第２の分岐光が入射する参照体反射鏡と、
被測定対象を含み、前記被測定対象と対向する位置に配設された光路補償反射鏡とを含み、往復光路が完全に一致する光路を提供する、完全再帰反射体と
を有し、
前記完全再帰反射体からの第１の反射光が、前記光分岐手段に入射されて、前記参照体反射鏡からの第２の反射光と干渉するように構成されており、
前記完全再帰反射体は、
前記被測定対象として、前記第１の光軸と同じ光軸の線上に位置し、前記第１の分岐光が入射される位置に配設された、平面鏡からなる反射鏡と、
前記光分岐手段と、前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと、前記第１の分岐光が入射される前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、直交する２枚の反射板から構成された再帰反射体と、
前記被測定対象としての前記反射鏡に入射された前記第１の分岐光が反射される方向の前方に位置し、前記第１の光軸と同じ光軸と垂直な反射面を持つ光路補償反射鏡と、
前記偏光ビームスプリッタと前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの出射光を偏光する第１の偏光子と、
前記光路補償反射鏡と前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、前記光路補償反射鏡からの反射光を偏光する第２の偏光子と、
を有する、
干渉型測距計。
【請求項３】
干渉可能な光を射出する光源と、
当該光源から射出され、第１の光軸に沿って進む前記干渉可能な光が入射され、当該入射された干渉可能な光を前記第１の光軸と同じ光軸に沿って進む第１の分岐光と、第２の
光軸に沿って進む第２の分岐光とに分岐する光分岐手段と、
前記第２の光軸の線上に位置し、前記光分岐手段と所定間隔を隔てて配置され、前記第２の分岐光が入射する参照体反射鏡と、
被測定対象を含み、前記被測定対象と対向する位置に配設された光路補償反射鏡とを含み、往復光路が完全に一致する光路を提供する、完全再帰反射体と
を有し、
前記完全再帰反射体からの第１の反射光が、前記光分岐手段に入射されて、前記参照体反射鏡からの第２の反射光と干渉するように構成されており、
前記完全再帰反射体は、
前記被測定対象として、前記第１の光軸と同じ光軸の線上に位置し、前記第１の分岐光が入射される位置に配設された反射鏡と、
前記光分岐手段と、前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと、前記第１の分岐光が入射される前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、コーナーキューブリフレクタで構成された再帰反射体と、
前記被測定対象としての前記反射鏡に入射された前記第１の分岐光が反射される方向の前方に位置し、前記第１の光軸と同じ光軸と垂直な反射面を持つ光路補償反射鏡と、
前記偏光ビームスプリッタと前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの出射光を偏光する第１の偏光子と、
前記光路補償反射鏡と前記被測定対象としての前記反射鏡との間に配設され、前記光路補償反射鏡からの反射光を偏光する第２の偏光子と、
前記コーナーキューブリフレクタで構成された再帰反射体の出射光が前記偏光ビームスプリッタに向かう光路に配設され、楕円偏光および斜め偏光を直線偏光に修正する、第３の偏光子および第４の偏光子と
を有する、
干渉型測距計。
【請求項４】
当該干渉型測距計は、前記光分岐手段を挟んで、前記参照体反射鏡と対向する側に配設され、前記光分岐手段からの干渉光を受光する、光検出器をさらに有する、
請求項１〜３のいずれかに記載の干渉型測距計。
【請求項５】
当該干渉型測距計は、前記光検出器で検出した検出信号に対応する電気信号を入力し、当該入力した信号から前記被測定対象までの距離を演算する演算器をさらに有する、
請求項４に記載の干渉型測距計。
【請求項６】
前記光源は、干渉可能な単色なレーザー光を射出するレーザー光源を含み、
前記光分岐手段は、ビームスプリッタを含む、
請求項１〜５のいずれかに記載の干渉型測距計。
【請求項７】
第１の光学素子と、当該第１の光学素子からの第１の光が入射する第１の光軸と同じ光軸の線上に位置し前記第１の光が入射される位置に配設された反射鏡を有する第２の光学素子との間に配設され、往路と復路が一致する光を提供する完全再帰反射体であって、
前記第２の光学素子の前記反射鏡としての平面鏡と、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に配設される偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと、前記第１の光学素子から前記第１の光が入射される前記第２の光学素子との間に配設され、直交する２枚の反射板から構成された再帰反射体と、
前記第２の光学素子に入射された前記第１の光が反射される方向の前方に位置し、前記第１の光軸と同じ光軸と垂直な反射面を持つ光路補償反射鏡と、
前記偏光ビームスプリッタと前記第２の光学素子との間に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの出射光を偏光する第１の偏光子と、
前記光路補償反射鏡と前記第２の光学素子との間に配設され、前記光路補償反射鏡からの反射光を偏光する第２の偏光子と、
を有する、
完全再帰反射体。
【請求項８】
第１の光学素子と、当該第１の光学素子からの第１の光が入射する第１の光軸と同じ光軸の線上に位置し前記第１の光が入射される位置に配設された反射鏡を有する第２の光学素子との間に配設され、往路と復路が一致する光を提供する完全再帰反射体であって、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に配設される偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと、前記第１の光学素子から前記第１の光が入射される前記第２の光学素子との間に配設され、コーナーキューブリフレクタで構成された再帰反射体と、
前記第２の光学素子に入射された前記第１の光が反射される方向の前方に位置し、前記第１の光軸と同じ光軸と垂直な反射面を持つ光路補償反射鏡と、
前記偏光ビームスプリッタと前記第２の光学素子との間に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの出射光を偏光する第１の偏光子と、
前記光路補償反射鏡と前記第２の光学素子との間に配設され、前記光路補償反射鏡からの反射光を偏光する第２の偏光子と、
前記コーナーキューブリフレクタで構成された再帰反射体の出射光が前記偏光ビームスプリッタに向かう光路に配設され、楕円偏光および斜め直線偏光を直線偏光に修正する、第３の偏光子および第４の偏光子と
を有する、
完全再帰反射体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は干渉型測距計および完全再帰反射体に関する。
本発明は特に、被測定体などの光学素子の精密なアライメント（姿勢決め、または、位置決め）を必要としない干渉型測距計、好ましくは、レーザー干渉型測距計に関する。
本発明はより特定的には、被測定体を含み、往復光路が完全に一致する光線を提供する完全再帰反射体を構成し、その完全再帰反射体を用いて干渉型測距計を構成する光学系のミスアライメントに依存しない干渉型測距計に関する。
【背景技術】
【０００２】
測距装置として、たとえば、特許文献１（米国特許第４，５０９，８５８号明細書）、特許文献２（特開昭６２−１７７４０３号公報）の第１図および第２図に図解されている、または、非特許文献１に記載されている二光線干渉計の１つであるマイケルソン干渉計が知られている。
【０００３】
このようなマイケルソン干渉計を、たとえば、図１に図解した干渉計を参照して述べる。
図１に図解した干渉計は、光源としてレーザー光源１００を用い、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２０でレーザー光源１００から射出されたレーザー光線Ｌを光路Ａ、Ｂを進む光線に分岐し、光路Ｂ線上の固定した場所に位置する参照体としての第２の反射鏡１３１の位置を基準にして、主光路Ｍの延長上にある光路Ａの線上に位置し、被測定体としての第１の反射鏡１４１の位置または変位を、第２の反射鏡（参照体）１３１からＢＳ１２０へ入射する第２の戻り光と、被測定体（第１の反射鏡）１４１からＢＳ１２０へ戻る第１の戻り光との干渉光を、たとえば、光の強度として光検出器１５０で検出する。
好ましくは、干渉計に、または、干渉計の外部に、光検出器１５０からの電気信号に基づいて被測定体としての第１の反射鏡１４１の距離を演算する演算器（図示せず）が設けられる。
【０００４】
干渉計が理想的な場合、光路Ａと光路Ｂとの光学的距離の差に応じて、光検出器１５０で観測される干渉光Ｌｍの光強度は、図１に例示したように、明暗に変化する。
最も明るくなった時の光強度に対する電圧をＶｍａｘとし、最も暗くなった時との光強度に対する電圧をＶｍｉｎとすると、光のコントラスト（明瞭度）Ｃは下記式１で定義できる。
【０００５】
Ｃ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）            …（１）
【０００６】
干渉計が理想的な場合、コントラストＣは１（１００％）である。
たとえば、マイケルソン干渉計を構成する光学素子、特に、被測定体を含めた光学素子のアライメントを充分精度よく行えば、レーザー光の量子雑音の感度で精密に、被測定体の位置または変位を特定することが可能である。
【０００７】
他方、レーザー干渉型測距計を構成する光学系が非対称性などにより干渉効率が低下するとコントラストＣは低下する。
そのような場合としては、たとえば、被測定体（たとえば、図１における第１の反射体１４１）のアライメントを精密に行うことが出来ない場合、あるいは、被測定体のアライメントを精密に行った後、振動、経年変化などにより精密な被測定体のアライメントを維持できない場合など、いわゆる、ミスアライメント（アライメントのずれ）が起こる場合がある。
このようなミスアライメントが起こった場合、ミスアライメントした被測定体（たとえば、図１における第１の反射鏡１４１）からビームスプリッタ（ＢＳ）（たとえば、図１におけるＢＳ１２０）への第１の戻り光は、参照体（たとえば、図１における第２の反射鏡１３１）からＢＳ１２０への第２の戻り光とは理想的には干渉しない。その結果、干渉効率が低下して、感度が低下し（コントラストＣが低下し）、さらには干渉信号を得ることもできないことも起こりうる。
【０００８】
特許文献７（特表２００５−５２５５４８号公報）、および、特許文献８（特表２００７−５２６４５０号公報）は、平面ミラー干渉計におけるビーム・ミスアライメントを補償する方法を開示する。
【０００９】
他方、新規な光学素子を用い、レーザー干渉型測距計の構成を改善する提案も多々存在する。
たとえば、特許文献３（特開平９−１２６７１２号公報）は、ダブルパス測長機におけるアライメント作業を改善し、測定精度を向上させるため、被測定体（たとえば、図１における反射体１４１）としての平面反射鏡に代えてコーナーキューブリフレクタ（または、コーナープリズムとも言う）を用いたレーザー干渉型測距計を開示する。
【００１０】
コーナーキューブリフレクタは、直交３方向の隅部（角部）が９０度の角度になっていて、入射光の角度が如何なる方向であってもその反射光を入射光と平行にして射出するプリズムである。
なお、図解の制約により、コーナーキューブリフレクタを３次元では図解できず、コーナーキューブリフレクタを、便宜的に、２回反射するように図解している。
【００１１】
また、たとえば、特許文献４（特開２０１２−１３４２７号公報）、特許文献５（特開２０１３−３１２４号公報）は、追尾式レーザー干渉計において、移動方向と直交する方向におけるずれ量との測定に係る測定時間を短縮する発明を開示する。
【００１２】
さらに、特許文献６（特開平７−２６０４１７号公報）も可動再帰反射装置を用いたレーザー干渉型測距計を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第４，５０９，８５８明細書
【特許文献２】特開昭６２−１７７４０３号公報
【特許文献３】特開平９−１２６７１２号公報
【特許文献４】特開２０１２−１３４２７号公報
【特許文献５】特開２０１３−３１２４号公報
【特許文献６】特開平７−２６０４１７号公報
【特許文献７】特表２００５−５２５５４８号公報
【特許文献８】特表２００７−５２６４５０号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Mark A. Zumberge，et.al,Resolving quadrature fringes in real time, APPLIED OPITICS,1 Febreary 2004/Vol.43,No.4,pp.771-775,
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
たとえば、特許文献３に開示されているように、コーナーキューブリフレクタを用いると被測定体への入射光と反射光（戻り光）との平行性が保証されるので、参照光と測定光の可干渉性はある程度保証される。
【００１６】
しかしながら、特許文献３に開示されているコーナーキューブリフレクタを用いた従来技術は、被測定体への入射光と反射光との平行性は理想的には完全に保証するものの、被測定体への入射光と反射光との両者の空間的な距離は原理的に固定することができず、どのような位置関係で入射光がコーナーキューブリフレクタに入射したかによって入射光と反射光の位置関係が変化する。
すなわち、被測定体への入射光と反射光の平行移動まで含めた広い意味でのミスアライメントによる干渉効率の低下および欠損は、コーナーキューブリフレクタを用いるだけでは完全に克服することはできず、精度の高い位置および／または変位の測定が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的は、上記課題を克服して、構造が簡単でありながら、被測定体が変位、回転などしても、精度の高い位置、および／または、変位の測定を可能にする、レーザー干渉型測距計を提供することにある。
【００１８】
また本発明の目的は、上記干渉型測距計などに適用可能な、精度の高く、調整不要な完全再帰反射体を提供することにある。
【００１９】
本発明は、再帰反射体と、当該再帰反射体と対向する位置に配設された光路補償反射鏡とを有する完全再帰反射体をレーザー干渉型測距計に設けたことを特徴とする。
当該完全再帰反射体により、被測定体のアライメントの良否に係わらず、往復光路が完全に一致する光線を提供することができる。
【００２０】
第１形態の完全再帰反射体および干渉型測距計
第１形態の本発明によれば、
ａ．干渉可能な光を射出する光源（たとえば、レーザー光源）と、
ｂ．第１の光軸（たとえば、主光路）に沿って進む当該光源から射出された干渉可能な光が入射され、当該入射された干渉可能な光を第１の光軸と同じ光軸（たとえば、第１の光路Ａ）に沿って進む第１の分岐光と、第２の光軸（たとえば、第２の光路Ｂ）に沿って進む第２の分岐光とに分岐する光分岐手段（たとえば、ビームスプリッタ）と、
ｃ．第２の光軸（たとえば、第２の光路）の線上に光分岐手段と所定間隔を隔てて配置され、参照体として機能する参照体反射鏡（たとえば、第１の平板状反射鏡）と、
ｄ．被測定体に設けられた再帰反射体、当該再帰反射体に対向する位置に配設された光路補償反射鏡を含み、往復光路が完全に一致する光線を提供する完全再帰反射体と
を有し、
参照体反射鏡からの第２の反射光と、完全再帰反射体からの第１の反射光とが、光分岐手段に入射されて、その光分岐手段で干渉するように構成されている、干渉型測距計が提供される。
【００２１】
第１形態の完全再帰反射体は、（ａ）第１の光軸と同じ光軸（光路Ａ）の線上に位置する被測定体上で、第１の分岐光が入射される位置に配設された再帰反射体と、（ｂ）再帰反射体に入射された第１の分岐光が反射される方向の前方に位置し、第１の光軸と同じ光軸（光路Ａ）に対して垂直な反射面を持つ光路補償反射鏡とを有する。
【００２２】
本発明の第１形態の干渉型測距計において、再帰反射体への入射光である第１の干渉可能な光（たとえば、Ｌ１ｉ）は、再帰反射体によって反射されて光路補償反射鏡に入射し、光路補償反射鏡はこれを垂直反射する。その結果、往復光が完全に同じ光路（または光軸）を辿る。
このように、光路（光軸）中に挟む再帰反射体のアライメントに依存せず、反射光は光源の射出光軸（たとえば、主光路Ｍ、第１光軸）に沿って光源に戻る。
【００２３】
このメカニズムおよび機能を有する完全再帰反射体を、たとえば、レーザー干渉型測距計に適用した結果、被測定体としての再帰反射体がどのように、変位・回転などの種々の動きをしても、反射光の光軸（または、光路Ａ（または、第２光軸））は、不変に保たれる。なお，光路Ｃなどは平行移動する。その結果、レーザー干渉型測距計における、再帰反射体からの第１の反射光（たとえば、Ｌ１ｒ）と、参照体反射鏡（たとえば、反射鏡３１）からの第２の反射光（たとえば、Ｌ２ｒ）との可干渉性が理想的に保証されて良好なコントラストＣを得ることができる。
その結果、本発明の干渉型測距計は、アライメントフリーな干渉計測を可能とする。
このように、本発明によれば、被測定体としての再帰反射体のアライメントを精密に行うこと、または、被測定体（たとえば、再帰反射体）のアライメントを制御することなく、自動的に初期調整時の干渉効率を維持することができる。
【００２４】
本発明によれば、アライメント調整が難しい被測定体、時間変動する（経時変化する）被測定体のリアルタイムでの位置・変位特定を、光の量子雑音のレベルで精密に行うこと可能となる。
さらに、被測定体として、通常の平面鏡を用いる形式の干渉計にも適用可能であり、レーザー光を照射して距離測定するレーザー測距儀として活用することができる。
【００２５】
第２形態の完全再帰反射体および干渉型測距計
本発明による第２形態の完全再帰反射体は、たとえば、空間的制約のため、第１形態の再帰反射体の配設位置に再帰反射体が配設できない場合があり、下記の構成をとる。
（ａ）第１の光軸と同じ光軸（光路Ａ）の線上に位置し、第１の分岐光が入射される被測定体上に配設された反射鏡と、（ｂ）光分岐手段と反射鏡との間に配設された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、（ｃ）ＰＢＳと、第１の分岐光が入射される被測定体に配設された反射鏡との間に配設された再帰反射体と、（ｄ）反射鏡と対向する位置に配設された光路補償反射鏡と、（ｅ）ＰＢＳと反射鏡との間に配設された第１の偏光子（たとえば、１／４波長板）と、光路補償反射鏡と反射鏡とを結ぶ光路上でＰＢＳと反射鏡との間に配設される第２の偏光子（たとえば、１／４波長板）とを有する。
【００２６】
本発明の第２形態の完全再帰反射体は、第１形態の完全再帰反射体と同様、光路補償反射鏡と再帰反射体とを有し、光路（光軸）中に挟む被測定体としての反射体のアライメントに依存せず、反射光は光源の射出光軸（たとえば、主光路Ｍ、第１光軸）に沿って光源に戻る。
このメカニズムおよび機能を有する完全再帰反射体を、たとえば、レーザー干渉型測距計に適用した結果、被測定体としての反射体がどのように、変位・回転などの種々の動きをしても、反射光の光軸（たとえば、光路Ａ（または、第２光軸））は、不変に保たれる。なお，光路Ｃなどは平行移動する。その結果、レーザー干渉型測距計における、再帰反射体からの第１の反射光（Ｌ１ｒ）と参照体反射鏡からの第２の反射光（Ｌ２ｒ）との可干渉性が常に保証される。
第２形態の完全再帰反射体を有する本発明の干渉型測距計は、アライメントフリーな干渉計測を可能とする。
このように、第２形態の完全再帰反射体を適用すると、上記第１形態のレーザー干渉型測距計と同様、被測定体としての反射体のアライメントを精密に行うこと、または、被測定体のアライメントを制御することなく、自動的に初期調整時の干渉効率を維持することができる。
【００２７】
本発明の第２形態のレーザー干渉型測距計によれば、上記第１形態のレーザー干渉型測距計と同様、アライメント調整が難しい被測定体、時間変動する（経時変化する）被測定体のリアルタイムでの位置・変位特定を、光の量子雑音のレベルで精密に行うことも可能となる。
さらに、被測定体として、通常の平面鏡を用いる形式の干渉計にも適用可能であり、レーザー光を照射して距離を測定するレーザー測距儀として活用することができる。
【００２８】
第３形態の完全再帰反射体および干渉型測距計
本発明による完全再帰反射体の第３形態は、第２形態の干渉型測距計と同様、空間的制約のため第１形態の再帰反射体の配設位置に再帰反射体が配設できない場合の改善策を講じたので、さらに、第２形態における完全再帰反射体を構成する再帰反射体としてコーナーキューブリフレクタを用いた場合の完全再帰反射体である。
なお、再帰反射体としてコーナーキューブリフレクタを用いた場合、出射光が楕円偏光および斜め直線偏光成分を含むので、これを補償して（光のＰＢＳへの入射面に対して水平または垂直な）直線偏光とするため、たとえば、１／４波長板を用いた第３の偏光子、および、たとえば、１／２波長板を用いた第４の偏光子を付加している。
【００２９】
第３形態の完全再帰反射体は、下記の構成をとる。
（ａ）第１の光軸と同じ光軸（光路Ａ）の線上に位置し、第１の分岐光が入射される被測定体上に配設された反射鏡と、（ｂ）光分岐手段と反射鏡との間に配設された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、（ｃ）ＰＢＳと、第１の分岐光が入射される被測定体に配設された反射鏡との間に配設された、コーナーキューブリフレクタの再帰反射体と、（ｄ）反射鏡と対向する位置に配設された光路補償反射鏡と、（ｅ）ＰＢＳと反射鏡との間に配設された第１の偏光子（たとえば、１／４波長板）と、光路補償反射鏡と反射鏡とを結ぶ光路上でＰＢＳと反射鏡との間に配設される第２の偏光子（たとえば、１／４波長板）と、（ｆ）コーナーキューブリフレクタの再帰反射体の出射光が偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に向かう光路に配設された、第３の偏光子（たとえば、１／４波長板）、および、第４の偏光子（たとえば、１／２波長板）とを有する。
【００３０】
本発明の第３形態の完全再帰反射体は、再帰反射体としてコーナーキューブリフレクタを用いても、第２形態の完全再帰反射体と同様、光路補償反射鏡と再帰反射体とを有し、光路（光軸）中に挟む被測定体としての反射体のアライメントに依存せず、反射光は光源の射出光軸（たとえば、主光路Ｍ、第１光軸）に沿って光源に戻る。
このメカニズムおよび機能を有する完全再帰反射体を、たとえば、レーザー干渉型測距計に適用した結果、被測定体としての反射体がどのように、変位・回転などの種々の動きをしても、反射光の光軸（たとえば、光路Ａ（または、第２光軸））は、不変に保たれる。なお，光路Ｃなどは平行移動する。その結果、レーザー干渉型測距計における、再帰反射体からの第１の反射光（Ｌ１ｒ）と参照体反射鏡からの第２の反射光（Ｌ２ｒ）との可干渉性が常に保証される。
第３形態の完全再帰反射体を有する本発明の干渉型測距計は、アライメントフリーな干渉計測を可能とする。
このように、第３形態の完全再帰反射体を適用すると、上記第２形態のレーザー干渉型測距計と同様、被測定体としての反射体のアライメントを精密に行うこと、または、被測定体のアライメントを制御することなく、自動的に初期調整時の干渉効率を維持することができる。
【００３１】
本発明の第３形態のレーザー干渉型測距計によれば、上記第２形態のレーザー干渉型測距計と同様、アライメント調整が難しい被測定体、時間変動する（経時変化する）被測定体のリアルタイムでの位置・変位特定を、光の量子雑音のレベルで精密に行うことも可能となる。
さらに、被測定体として、通常の平面鏡を用いる形式の干渉計にも適用可能であり、レーザー光を照射して距離を測定するレーザー測距儀として活用することができる。
【００３２】
好ましくは、本発明の干渉型測距計は、前記光分岐手段を挟んで、前記第２の反射鏡と対向する側に配設され、前記光分岐手段からの干渉光を受光する光検出器をさらに有する。
【００３３】
また好ましくは、当該干渉型測距計は、光検出器で検出した信号に対応する電気信号を入力し、当該入力した信号から前記被測定体までの距離を演算する演算器をさらに有する。
【００３４】
また好ましくは、前記光源は、干渉可能な単色なレーザー光を射出するレーザー光源を含み、前記光分岐手段はビームスプリッタを含む。
【００３５】
このように、本発明によれば、アライメント調整が難しい被測定体、時間変動する被測定体のリアルタイムでの位置・変位特定を、光の量子雑音のレベルで精密に行うことも可能となる。
さらに、被測定体として、通常の平面鏡を用いる形式の干渉計にも適用可能であり、レーザー光を照射して距離測定するレーザー測距儀として活用することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、構造が簡単でありながら、被測定体が変位、回転などしても、精度の高い位置および／または変位の測定を可能にする、レーザー干渉型測距計を提供することができる。
【００３７】
また本発明によれば、たとえば、干渉型測距計などに適用可能な、高精度で、調整が不要な干渉型測距計完全再帰反射体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】レーザー干渉型測距計の基本構成図である。
【図２】本発明の実施の形態のレーザー干渉型測距計の構成図である。
【図３】図２に図解したレーザー干渉型測距計における再帰反射体のアライメントを示す図である。
【図４】第１実施の形態の実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施の形態のレーザー干渉型測距計の構成図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）は図５に図解した第２実施の形態のレーザー干渉型測距計の部分拡大図である。
【図７】本発明の第３実施の形態のレーザー干渉型測距計の構成図である。
【図８】本発明の１実施の形態としてのユニット化した完全再帰反射体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
干渉型測距計
添付した図２〜図７を参照して本発明の干渉型測距計の実施の形態を述べる。
【００４０】
第１実施の形態
図２は本発明の干渉型測距計の第１実施の形態のレーザー干渉型測距計の構成図である。
第１実施の形態のレーザー干渉型測距計１は、干渉可能な光を射出する光源、好ましくは、干渉可能なレーザー光を射出するレーザー光源１０を有する。
レーザー干渉型測距計１はさらに、レーザー光源１０から射出されたレーザー光が進行する方向の光路（これを主光路Ｍ、または、第１光軸という）の線上に位置するビームスプリッタ（ＢＳ）２０と、参照体反射鏡３１と、被測定体に配設された再帰反射体（レトロリフレクタ）６０と、光路補償反射鏡４１とを有する。
参照体反射鏡３１および光路補償反射鏡４１は、好ましくは、図示しない反射鏡支持部に設けられている。
なお、参照体反射鏡３１は、距離測定の基準位置を規定するため、被測定体に配置された再帰反射体６０と異なる方向に配設された、たとえば、平板状反射鏡で構成されている。
また、光路補償反射鏡４１は、被測定体に配置された再帰反射体６０のミスアライメントに基づく光路のずれを補償するため、再帰反射体６０に正対した位置に配設される、たとえば、平板状反射鏡で構成されている。
レーザー干渉型測距計１はさらに光検出器５０と演算器８０とを有することができる。  
【００４１】
再帰反射体６０は、たとえば、直交する２枚の鏡で構成されたもの（たとえば、図２における第１、第２の反射板６０ａ、６０ｂ）、または、コーナーキューブリフレクタを用いることができる。
被測定体としてコーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体６０を配設することは、たとえば、特許文献３に図解した構成に類似する。しかしながら、本実施の形態のレーザー干渉型測距計１は、特許文献３に開示されているレーザー干渉型測距計とは異なり、被測定体としての再帰反射体６０（コーナーキューブリフレクタ）と協働する光路補償反射鏡４１を設けたことにより、往復光路が完全に一致する光線を提供する、完全再帰反射体４０を構成している。その詳細な説明は後述する。
【００４２】
参照体反射鏡３１は、距離測定の基準となるものであり、光路Ｂ（または、第２光軸）の線上において、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０と所定間隔隔てた位置に配設されている。
【００４３】
主光路Ｍ（第１光軸）と同じ方向の光路Ａ（第２光軸）の線上には被測定体上に再帰反射体６０が配設されている。
さらに、光路Ａ（第２光軸）と平行する再帰反射体内の光路Ｃ（第４光軸）の、再帰反射体６０の反射光Ｌ３iが進む前方の位置に、光路補償反射鏡４１が配設されている。たとえば、平面鏡で構成されている光路補償反射鏡４１の反射面は、光路Ａ（第２光軸）または光路Ｃ（第４光軸）と垂直である。
【００４４】
再帰反射体６０は、直交する２枚の鏡で構成されたもの、すなわち、図２における第１、第２の反射板６０ａ、６０ｂで構成されたものを用いることができる。
【００４５】
または、後述する第２および第３実施の形態における偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を用いず、楕円偏光および斜め直線偏光の影響を受けない本実施の形態においては、再帰反射体６０としてコーナーキューブリフレクタを用いることができる。
コーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体６０は、コーナー（角部）が９０度で直交する３つの辺（面）からなり、たとえば、１つの辺（面）に入射した光がその辺と対向する第２の辺（面）に向けて反射され、そこ（第２の辺（面））で反射して、第３の辺に向けて反射され、第３の辺から入射光と平行する光を出射して、光路補償反射鏡４１に入射するという特性を持つ。
なお、図解の制約により、コーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体６０を３次元では図解できず、２次元でしか図解できないので、コーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体６０を、便宜的に、２回反射するように図解している。
【００４６】
なお、ここで述べる実施の形態においては、  再帰反射体６０は、直交する２枚の鏡で構成されたもの、すなわち、図２における第１、第２の反射板６０ａ、６０ｂで構成されたものを用いた場合について述べる。
【００４７】
図３は被測定体としての再帰反射体６０のアライメントのずれ（ミスアライメント）を説明するため、図２の干渉型測距計の構成および光線軌跡を概略的に示した図である。再帰反射体６０が入射光に対して正対している時の再帰反射体６０を符号６０Ａで示し、ミスアライメントの場合の再帰反射体６０を符号６０Ｂで示している。
本発明のレーザー干渉型測距計は、そのような再帰反射体６０のミスアライメントに起因する光路のずれを補償する光路補償反射鏡４１を設けており、そのようなミスアライメントがある場合でも正確な距離測定を可能とする。
【００４８】
図２に図解したレーザー干渉型測距計１の光線軌跡について述べる。
レーザー光源１０から射出された干渉可能なレーザー光Ｌは、主光路Ｍ（第１光軸）に沿って進み、二光線束分岐手段としてのビームスプリッタ（ＢＳ）２０に入射する。
ＢＳ２０に入射光したレーザー光Ｌは、ＢＳ２０において下記２つの光線に分岐されて出力される。
入射した光を異なる２方向の分岐光として射出するＢＳ２０による２方向の分岐光は、マイケルソン干渉計において、必ずしも、水平方向と垂直方向とに直交している必要はないが、図解の例示においては、２方向の分岐光が直交している場合を例示する。
【００４９】
第１の分岐光線Ｌ１ｉ
主光路Ｍの延長線上に位置する光路Ａに沿って被測定体としての再帰反射体６０に入射する第１の分岐光Ｌ１ｉ
【００５０】
第２の分岐光Ｌ２ｉ
主光路Ｍおよび光路Ａと分岐する方向の光路Ｂの前方に位置する参照体反射鏡３１に入射する第２の分岐光Ｌ２ｉ
【００５１】
参照体反射鏡３１に入射した第２の分岐光Ｌ２ｉは、参照体反射鏡３１で反射され、第２の反射光（第２の戻り光）Ｌ２ｒとして、ＢＳ２０に入射する。
【００５２】
再帰反射体６０の第１の面６０ａに入射した第１の分岐光Ｌ１ｉは、その面６０ａで反射されて面６０ａと対向する第２の面６０ｂに入射する。第２面６０ｂに入射した光はそこで反射されて、第３の光Ｌ３ｉとして光路補償反射鏡４１に入射する。
光路補償反射鏡４１に入射した第３の光Ｌ３ｉは、そこで反射されて第３の反射光Ｌ３ｒとして、再帰反射体６０の第２の面６０ｂに入射する。
再帰反射体６０の第２の６０ｂに入射した第３の反射光Ｌ３ｒは、その面６０ｂで反射して第１の面６０ａに入射し、その面で反射されて光路Ａに沿ってＢＳ２０に入射する。  
【００５３】
ＢＳ２０、再帰反射体６０および光路補償反射鏡４１による光学系において、ＢＳ２０、再帰反射体６０、光路補償反射鏡４１に向かう往路光と、光路補償反射鏡４１により反射されて、再帰反射体６０、ＢＳ２０に戻る戻り光とは、同じ光路、すなわち、光路Ａとこの光路Ａと平行する光路Ｃを通る。
このように、ＢＳ２０には、光路Ｂに沿って入射する参照体反射鏡３１からの第２の反射光（第２の戻り光）Ｌ２ｒと、光路Ａおよび光路Ｃに沿って進行する（伝播する）、再帰反射体６０と光路補償反射鏡４１に入射されて戻る第１の反射光（第１の戻り光）Ｌ１ｒとが入射する。
これらの光は干渉可能な光であるから、第１の反射光Ｌ１ｒと第２の反射光Ｌ２ｒとは干渉する。
【００５４】
測定される干渉光Ｌ３の波形の例を図２に図解した。
光検出器５０は、検出した電圧から光強度を検出して、干渉光の強度に応じた電気信号を出力する。
干渉光Ｌ３は、光路Ａと光路Ｂとの光学的距離の差に応じて、光強度が明暗に変化する。たとえば、検出器５０で検出した、最も明るくなった時の光強度に対する電圧をＶｍａｘとし、最も暗くなった時との光強度に対する電圧をＶｍｉｎとする。
【００５５】
演算器８０は、演算処理機能を有する装置、たとえば、コンピュータを内蔵しており、式１を参照して、光検出器５０から出力された光のコントラスト（明瞭度）Ｃを示す信号から再帰反射体６０の距離などを演算する。
【００５６】
第１実施の形態のレーザー干渉型測距計１において上述したように、（１）被測定体に配設された再帰反射体６０と光路補償反射鏡４１とを組み合わせ、（２）光路Ａと光路Ｃとの往復光路構成とすることにより、往復光路が完全に一致する、「完全再帰反射体」４０を実現している。
すなわち、被測定体に配設された再帰反射体６０への入射光である第１の分岐光Ｌ１ｉは、再帰反射体６０によって反射されて光路Ｃを進むが、この反射光を光路補償反射鏡４１によって垂直反射させる。その結果、光路補償反射鏡４１からの戻り光が完全に同じ光路Ｃ及び光路Ａ（または第１光軸）を辿るため、最終的には第１の反射光Ｌ１ｒは、第１の分岐光ｌ１ｉと同じ光路を戻り、ＢＳ２０に入射して、ＢＳ２０により反射される。
【００５７】
この完全再帰反射体４０のメカニズムおよび機能をレーザー干渉型測距計、たとえば、レーザー干渉型測距計に適用した本実施の形態のレーザー干渉型測距計１は、被測定体に配設された再帰反射体６０がどのように、変位・回転などの種々の動きをしても（たとえば、被測定体がミスアライメントしていても）、光路補償反射鏡４１からの光軸（光路Ａ）は不変に保たれる。その結果、レーザー干渉型測距計１における、再帰反射体６０からの第１の反射光Ｌ１ｒと参照体反射鏡３１からの第２の反射光Ｌ２ｒとの可干渉性が常に保証される。
【００５８】
このように、本発明の第１実施の形態のレーザー干渉型測距計１は、往復光路が完全に一致する光線を提供する「完全再帰反射体」を構成しているので、再帰反射体６０がどのように動いてもアライメントフリーな干渉計測を可能とする。
また、被測定体（再帰反射体６０）のアライメントを精密に行うこと、または、被測定体のアライメントを精密に制御することなく、自動的に初期調整時の干渉効率を維持することができる。
他方、アライメント調整が難しい被測定体（たとえば、再帰反射体６０）、時間変動する被測定体のリアルタイムでの位置・変位の特定を、光の量子雑音のレベルで精密に行うことも可能となる。
【００５９】
図４は第１実施の形態としてのレーザー干渉型測距計１の実験結果を示すグラフである。横軸は被測定体のミスアライメント（単位、ラジアン）を示し、縦軸はコントラストＣ（明瞭度）を示す。
曲線ＣＶ１は、図１に図解した従来技術としてのレーザー干渉型測距計による結果を示す曲線である。曲線ＣＶ２は、図２に図解したレーザー干渉型測距計による結果を示す曲線である。
【００６０】
従来技術のレーザー干渉型測距計に基づく曲線ＣＶ１は、ミスアライメントが増加するに伴い、コントラストＣが急激に低下することを示している。
他方、本実施の形態のレーザー干渉型測距計による結果を示す曲線ＣＶ２は、原理的には、コントラストＣはどこまでも低下しない。ただし、この例では、ミスアライメントが大きくなることでビームの移動量が光学素子の大きさを超えてしまったことによってコントラストの低下が起こっている。換言すれば、ミスアライメントはコントラストＣを低下させることを示している。
このように、図２に図解したレーザー干渉型測距計１において、再帰反射体６０と協働する光路補償反射鏡４１を用いて、往復光路が完全に一致する光線を提供する、完全再帰反射体を構成した光学機構４０を適用することによる効果が実証された。
【００６１】
第１実施の形態のレーザー干渉型測距計１は、被測定体として再帰反射体６０、および、光路補償反射鏡４１で構成する「完全再帰反射体」４０を用いて、通常の平面鏡を用いる形式の干渉計に適用可能であり、レーザー光を照射して距離測定するレーザー測距儀として活用することができる。
【００６２】
第１実施の形態のレーザー干渉型測距計は、上述したように、再帰反射体６０と協働する光路補償反射鏡４１を追加配設するという簡単な構造で、上述した顕著な効果を奏することができた。
【００６３】
第２実施の形態
図５および図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１について述べる。
図２および図３を参照して述べた第１実施の形態のレーザー干渉型測距計１は、被測定体に再帰反射体６０を配設可能な場合について述べた。図５、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べる第２実施の形態は、被測定体に上記再帰反射体６０を取り付けることが難しい場合でも適用可能なレーザー干渉型測距計について述べる。
図５は第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１の全体構成図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は図５に図解したレーザー干渉型測距計の部分拡大図であり、図６（Ａ）は測定対象としての反射鏡４２のアライメントがずれていない場合を示し、図６（Ｂ）は測定対象としての反射鏡４２が破線で示したように、アライメントがずれた場合を示している。
【００６４】
図５、図６（Ａ）、（Ｂ）に図解した第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１において、レーザー光源１０、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０、参照体反射鏡３１の配設位置、機能および構成は、図２に図解した第１実施の形態のレーザー干渉型測距計１と同じである。したがって、これらについての記述は割愛する。
【００６５】
図５、図６（Ａ）、（Ｂ）に図解した第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１において、第１実施の形態において被測定体として再帰反射体６０が配設されていた位置に反射鏡４２が配設されており、この反射鏡４２は被測定体（距離測定対象）として機能する。  第１実施の形態のレーザー干渉型測距計１と同様、被測定体としての反射鏡４２の前方に（図５において反射鏡４２の左側に）、図２、図３に図解したと同様の光路補償反射鏡４１が配置されている。すなわち、第１実施の形態と同様、光路補償反射鏡４１が反射鏡４２に対向する位置に配設されている。
図５に図解した第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１においては、再帰反射体４３は、図５の図解において、光路Ａの上方に配設されている。
第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１においても、第１実施の形態のレーザー干渉型測距計と同様、被測定体上に配設された反射鏡４２を含み、光路補償反射鏡４１、再帰反射体４３を有する構成が、往復光路が完全に一致する光線を提供する、完全再帰反射体４０Ａを構成している。
【００６６】
上記光学系に所望の光を提供するため、第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１においては、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４７、および、それぞれ、たとえば、１／４波長板を用いた第１、第２の偏光子４５、４６が配設されている。
ＰＢＳ４７は偏光選択性機能を持つ。すなわち、ＰＢＳ４７は、たとえば、Ｐ偏光は通過させ、Ｓ偏光は反射させる。
第２実施の形態においては、ＰＢＳ４７を用いているため、コーナーキューブリフレクタを用いると、楕円偏光および斜め偏光の影響で効率が低下する。そのため再帰反射体４３としては、直交する２枚の反射板を使用する。
偏光子４５、４６は、ＰＢＳ４７の上記透過／反射機能を活用するため、４５度位相差のある光として出力する。たとえば、入射光がＰ偏光の場合出射光はＳ偏光となり、その逆、すなわち、入射光がＳ偏光の場合出射光はＰ偏光となる。
このように、第２実施の形態のレーザー干渉型測距計においては、ＢＳ２０と被測定体に配設された反射鏡４２の間の光路ＡにＰＢＳ４７を配置し、ＰＢＳ４７の配設に対応して、反射鏡４２とＰＢＳ４７との間の光路Ａに第１の偏光子４５、および、反射鏡４２とＰＢＳ４７との間の光路Ｃに第２の偏光子４６が配設されている。
【００６７】
図５、図６（Ａ）、（Ｂ）に図解したレーザー干渉型測距計における光線追跡を述べる。
なお、レーザー光源１０、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０から参照体反射鏡３１、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０から光検出器５０への光線追跡は、第１実施の形態と同じであるので、その記述は省略する。
【００６８】
反射鏡のアライメントのずれがない場合の光線追跡
図５、および、反射鏡４２のアライメントのずれがない場合を図解した図６（Ａ）を参照して、光線追跡を行う。
（往路）
ＢＳ２０で分岐されてＰＢＳ４７に入射した、たとえば、Ｐ偏光Ｐ１は、ＰＢＳ４７を透過してＰ偏光Ｐ２として、たとえば、１／４波長板を用いた偏光子４５に入射される。偏光子４５の射出光が反射鏡４２に入射され、反射鏡４２で反射して、再び、偏光子４５に入射される。
偏光子４５からＳ偏光Ｓ１が射出されてＰＢＳ４７に入射するが、ＰＢＳ４７はＳ偏光Ｓ１を反射する。
ＰＢＳ４７で反射されたＳ偏光Ｓ２は、再帰反射体（レトロリフレクタ）４３に入射される。再帰反射体４３からは、Ｓ偏光Ｓ２と平行なＳ偏光Ｓ３が射出されて、ＰＢＳ４７に入射する。
ＰＢＳ４７は入射されたＳ偏光Ｓ３を反射する。反射されたＳ偏光Ｓ４は、たとえば、１／４波長板を用いた偏光子４６に入射する。偏光子４６から射出された光は反射鏡４２に入射する。
Ｐ偏光Ｐ３はＰＢＳを透過して光路補償反射鏡４１に入射される。
【００６９】
（復路）
光路補償反射鏡４１に入射したＰ偏光Ｐ３はＰ偏光Ｐ４として反射されてＰＢＳ４７に入射する。
ＰＢＳ４７はＰ偏光Ｐ４を透過させ、透過したＰ偏光Ｐ４は偏光子４６に入射する。
偏光子４６から射出された光は反射鏡４２に入射し、そこで反射して偏光子４６に入射し、偏光子４６はＳ偏光Ｓ５として射出する。
Ｓ偏光Ｓ５はＰＢＳ４７に入射され、ＰＢＳ４７はＳ偏光Ｓ５を反射する。
ＰＢＳ４７で反射されたＳ偏光Ｓ５は、Ｓ偏光Ｓ６として再帰反射体４３に入射し、再帰反射体４３からＳ偏光Ｓ６に平行なＳ偏光Ｓ７が射出される。
Ｓ偏光Ｓ７は、ＰＢＳ４７で反射されて、反射鏡４２を経由してビームスプリッタ（ＢＳ）２０に向かって戻る。
【００７０】
ＢＳ２０において干渉光Ｌ３が生成され、その干渉光Ｌ３が検出器５０で検出され、演算器８０で検出信号によりコントラストＣを演算することは、第１実施の形態のレーザー干渉型測距計と同じである。
このように、第２実施の形態のレーザー干渉型測距計において、図２の再帰反射体（レトロリフレクタ）６０の位置に空間的余裕がない場合、図２の再帰反射体６０の位置に反射鏡４２を配設し、再帰反射体４３をずらした位置に配設することにより、第１実施の形態のレーザー干渉型測距計と同様の測定を行うことができる。
【００７１】
反射鏡４２のアライメントのずれがある場合の光線追跡
図５、および、反射鏡４２のアライメントのずれがある場合を図解した図６（Ｂ）を参照して光線追跡を行う。
（往路）
被測定体が破線で示したように変位した場合、アライメントのずれにより、偏光子４５から入射した光が、破線で示したように、反射鏡４２により反射されて偏光子４５を経由してＰＢＳ４７に入射する。
偏光子４５からＰＢＳ４７にＳ偏光Ｓ１ａが入射するので、ＰＢＳ４７はＳ偏光Ｓ１ａを再帰反射体４３に向けてＳ偏光Ｓ２ａとして反射する。
再帰反射体４３は、入射したＳ偏光Ｓ２ａと平行なＳ偏光Ｓ３ａを射出する。
Ｓ偏光Ｓ３ａはＰＢＳ４７に入射するが、ＰＢＳ４７で反射されて偏光子４６に入射する。
偏光子４６に入射したＳ偏光Ｓ４ａは、反射鏡４２で反射されて偏光子４６に戻り、偏光子４６からＰ偏光Ｐ３ａとしてＰＢＳ４７に入射する。
ＰＢＳ４７は、Ｐ偏光Ｐ３ａを透過させて光路補償反射鏡４１に入射させる。
【００７２】
（復路）
光路補償反射鏡４１に入射したＰ偏光Ｐ３ａはＰ偏光Ｐ４ａとして反射してＰＢＳ４７に入射する。
ＰＢＳ４７はＰ偏光Ｐ４ａを透過させ、透過したＰ偏光Ｐ４ａは偏光子４６に入射する。偏光子４６から射出された光は反射鏡４２に入射し、そこで反射して偏光子４６に入射する。偏光子４６はＳ偏光Ｓ５ａを射出する。
Ｓ偏光Ｓ５ａはＰＢＳ４７に入射され、ＰＢＳ４７はＳ偏光Ｓ５ａを反射する。
ＰＢＳ４７で反射されたＳ偏光Ｓ５ａは、Ｓ偏光Ｓ６ａとして再帰反射体４３に入射し、再帰反射体４３からＳ偏光Ｓ６ａに平行なＳ偏光Ｓ７ａが射出される。
Ｓ偏光Ｓ７ａは、ＰＢＳ４７に反射されて、反射鏡４２を経由してビームスプリッタ（ＢＳ）２０に向かって戻る。
【００７３】
この場合でも、再帰反射体４３に入射した光と射出した光とは平行している。
また、図６（Ｂ）における光路補償反射鏡４１と反射鏡４２との間の、Ｐ偏光Ｐ３ａが通る光路は、図６（Ａ）における平板状反射鏡４１と反射鏡４２との間の、Ｐ偏光Ｐ３が通る光路と平行している。
ＢＳ２０において干渉光Ｌ３が生成され、検出器５０で検出されることは、第１実施の形態のレーザー干渉型測距計と同じである。
このように、第２実施の形態のレーザー干渉型測距計において、反射鏡４２にアライメントのずれが起きても、反射鏡４２にずれがない場合と同様、また、第１実施の形態のレーザー干渉型測距計と同様の測定を行うことができる。
【００７４】
このように、本発明の第２形態の完全再帰反射体は、第１形態の完全再帰反射体と同様、光路補償反射鏡と再帰反射体とを有し、光路（光軸）中に挟む被測定体としての反射体のアライメントに依存せず、反射光は光源の射出光軸（たとえば、主光路Ｍ、第１光軸）に沿って光源に戻る。
この完全再帰反射体４０Ａのメカニズムおよび機能を、たとえば、レーザー干渉型測距計に適用した結果、被測定体としての反射体がどのように、変位・回転などの種々の動きをしても、反射光の光軸（たとえば、光路Ａ（または、第２光軸））は、不変に保たれる。なお，光路Ｃなどは平行移動する。その結果、レーザー干渉型測距計における、再帰反射体からの第１の反射光（Ｌ１ｒ）と参照体反射鏡（３１）からの第２の反射光（Ｌ２ｒ）との可干渉性が常に保証される。  第２形態の完全再帰反射体を有する本発明の干渉型測距計は、アライメントフリーな干渉計測を可能とする。
第２形態の完全再帰反射体４０Ａを適用すると、上記第１形態のレーザー干渉型測距計と同様、被測定体としての反射体のアライメントを精密に行うこと、または、被測定体のアライメントを制御することなく、自動的に初期調整時の干渉効率を維持することができる。
【００７５】
本発明の第２形態のレーザー干渉型測距計１によれば、上記第１形態のレーザー干渉型測距計１と同様、アライメント調整が難しい被測定体、時間変動する（経時変化する）被測定体のリアルタイムでの位置・変位特定を、光の量子雑音のレベルで精密に行うことも可能となる。
さらに、被測定体として、通常の平面鏡を用いる形式の干渉計にも適用可能であり、レーザー光を照射して距離測定するレーザー測距儀として活用することができる。
【００７６】
第２実施の形態においても、反射鏡４２に対向して光路補償反射鏡４１が配設されている。すなわち、光路補償反射鏡４１と再帰反射体４３とを用いることにより、たとえば、反射鏡４２のアライメントが破線で図解したようにずれた場合でも、ミスアライメントの影響は受けない。
【００７７】
第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１においても、光路補償反射鏡と再帰反射体とを用いて構成される、往復光路が完全に一致する光線を提供する、完全再帰反射体４０Ａを適用することにより、第１実施の形態のレーザー干渉型測距計と同様の効果を奏することができた。
特に、第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１は、測定対象の位置に再帰反射体６０の配設が困難な場合に適用することができる。
【００７８】
第３実施の形態
図７を参照して、本発明のレーザー干渉型測距計１の第３実施の形態を述べる。
図５、および図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べる第２実施の形態は、被測定体に完全再帰反射体４０を用いた第１実施の形態における再帰反射体６０を取り付けることが難しい場合でも適用可能なレーザー干渉型測距計について述べた。それに関しては、図７を参照して述べる第３実施の形態のレーザー干渉型測距計１も、第２実施の形態と同様である。
ただし、第２実施の形態のレーザー干渉型測距計１においては再帰反射体４３が直交する２枚の鏡で構成された場合について述べたが、図７を参照して述べる第３実施の形態のレーザー干渉型測距計１において、再帰反射体４３Ｂとしてコーナーキューブリフレクタを用いている。
再帰反射体としてコーナーキューブリフレクタを用いた第３実施の形態における再帰反射体４３Ｂは、コーナー（角部）が９０度で直交する３つの辺（面）からなり、たとえば、１つの辺（面）に入射した光がその辺と対向する第２の辺に向けて反射され、そこ（第２の辺（面））で反射して第３の辺に向けて反射され、第３の辺から入射光と平行する光を出射する。
【００７９】
再帰反射体４３Ｂの第３の辺から出射された光は、第２実施の形態と同様、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４７に入射される。
ＰＢＳ４７は、偏光選択性機能を持ち、たとえば、Ｐ偏光は通過させ、Ｓ偏光は反射させる。
【００８０】
ところで、コーナーキューブリフレクタを用いた第３実施の形態における再帰反射体４３Ｂから出射され偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４７に向かう光は、コーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体４３Ｂにおいて楕円偏光および斜め直線偏光している。
仮に、楕円偏光および斜め直線偏光した光がＰＢＳ４７に入射されると、ＰＢＳ４７において正確に、Ｐ偏光成分を光路補償反射鏡４１に向けて通過させ、Ｓ偏光成分を反射させることができない。
そこで、図７に図解した干渉型測距計においては、再帰反射体４３ＢからＰＢＳ４７に向かう光路に、たとえば、１／４波長板の第３の偏光子６１、および、たとえば、１／２波長板の第４の偏光子６２を設けて、楕円偏光および斜め直線偏光している再帰反射体４３Ｂからの光を直線偏光に修正して、ＰＢＳ４７に入射させている。
その結果、ＰＢＳ４７は、Ｐ偏光は通過させ、Ｓ偏光は反射させることができる。
【００８１】
その他は、第２実施の形態と同様である。すなわち、第３の偏光子６１、および、第４の偏光子６２で直線偏光に修正された光は、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べた光線軌跡と同様の光線軌跡となる。
【００８２】
レーザー干渉型測距計１の構成
図７を参照して図解したレーザー干渉型測距計１は、レーザー光源１０、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０、参照体反射鏡３１および反射鏡４２を有する。
図７に図解したレーザー干渉型測距計１は、ＢＳ２０と反射鏡４２との間に、下記構成の完全再帰反射体４０Ｂを有する。
完全再帰反射体４０Ｂは、光路補償反射鏡４１と、反射鏡４２と、コーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体４３Ｂと、たとえば、１／４波長板を用いた第１の偏光子４５、たとえば、１／４波長板を用いた第２の偏光子４６と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４７と、たとえば、１／４波長板の第３の偏光子６１と、たとえば、１／２波長板の第４の偏光子６２とを有して、往復光路が完全に一致する光線を提供する。
第３実施の形態においては、コーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体４３Ｂであっても、第３の偏光子６１と、第４の偏光子６２を設けることにより、往復光路が完全に一致する光線を提供する。
【００８３】
完全再帰反射体
図８は、上記完全再帰反射体をユニットとして構成した概略構造の斜視図である。
往復光路が完全に一致する光線を提供する完全再帰反射体４０Ｃは、図７の図解のように、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０と、反射鏡４２との間に配設される。
完全再帰反射体４０Ｃは、ＢＳ２０からの射出光を受ける偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４７と、反射鏡４２と対向する光路補償反射鏡４１と、ＰＢＳ４７と反射鏡４２との光路に配設された第１偏光子４５と、ＰＢＳ４７を挟んで光路補償反射鏡４１と反射鏡４２との間の光路に配設された第２偏光子４６と、ＰＢＳ４７からの光を受け入れＰＢＳ４７に光を出射するように配設されたコーナーキューブリフレクタを用いた再帰反射体４３Ｂと、再帰反射体４３ＢとＰＢＳ４７との間の再帰反射体４３Ｂからの出射光の光路に配設された第３および第４偏光子６１、６２を有し、これらをユニット化して、たとえば、光学素子を樹脂で固めてブロックとして固定する。
この完全再帰反射体４０Ｃは、往路と復路とが完全に一致する光線を提供する。
なお、完全再帰反射体に、反射鏡４２を含めても良いし、含めないでもよい。
【００８４】
このように、ユニット化して、たとえば、各光要素を位置決めした後、たとえば、樹脂などで固めて光学要素をブロックとして固定した完全再帰反射体４０Ｃを、たとえば、干渉型測距計における、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０と反射鏡４２との間に配設することにより、完全再帰反射体を容易に構成することができる。
また、このように、ユニット化してブロックとして光学系が固定した完全再帰反射体４０Ｃは、完全再帰反射体４０Ｃを構成する上記光学素子の相互は固定されており、振動などがあってもずれがなく、位置が安定している。
【００８５】
この完全再帰反射体４０Ｃは、往路と復路とが完全に一致する光線を提供する、上記例示したレーザー干渉型測距計のほかの用途にも適用可能である。
【００８６】
すなわち、上記例示においては、（１）干渉可能な光を射出する光源として、レーザー光源１０、（２）二光線束分岐手段として、ビームスプリッタ２０を用いた場合を例示したが、上記同様の作用効果を奏する他の光学素子を使用することができる。
【００８７】
本発明の実施の形態に際しては、上述した実施の形態に限定されず、種々の変形態様をとることができる。
また、上記実施の形態は、本発明のレーザー干渉型測距計を構成する主要な光学素子のみを示したが、干渉型測距計として補助的に追加配置する光学素子、たとえば、波形整形素子などを適宜設けることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１…レーザー干渉型測距計
１０…レーザー光源
２０…ビームスプリッタ（ＢＳ）
３１…参照体反射鏡
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ…完全再帰反射体（光学機構）
４１…光路補償反射鏡
４２…反射鏡
４３、４３Ｂ、再帰反射体
６０…再帰反射体（レトロリフレクタ）
４５、４６…第１、第２の偏光子
４７…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
５０…光検出器、
６１、６２…第３、第４の偏光子
８０…演算器
【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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