(57)【要約】【課題】本発明は、構成が単純であり、正確な絶対距離測定結果を経済的に提供できる固定波長絶対距離干渉計の提供。【解決手段】第１の光源と波面半径検出器と波面半径検出器における測定結果から低解像度絶対光路長Ｒを求める第１の固定波長絶対距離干渉計と、合成測定波長Λを有する第２の干渉計光ビームを送出するビーム送出手段と前記第２の干渉計光ビームを参照ビームと測定ビームとに分割するとともに、戻ってきた参照ビームと測定ビームとを重ね合わせるビーム分割／重ね合わせ手段と記重ね合わせビームを受光して位相φを示す信号を発生する第２の干渉計検出器と前記重ね合わせビームの波数ＮΛ、波長Λ、および位相φに基づいて中解像度絶対光路長測定値ＺＭを求めるように構成された第２の光路長計算部を備える第２の干渉計と、を有する固定波長絶対距離干渉計。【選択図】図１
2012037514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長Ｗを有する第１の光ビームを、第１の干渉計測定光路に沿って測定ターゲットに向かって送出する第１点光源を有し、前記第１の干渉計測定光路は、前記測定ターゲットの位置に応じて変動する長さを有する変動光路長部分を包含し、前記第１の光ビームは、少なくとも前記第１の干渉計測定光路に沿った距離に応じて変動する波面半径を有する第１の光源、
波面半径に応じて変化するとともに前記第１の干渉計測定光路長を示す第１測定結果を与えるように構成された波面半径検出器、および
前記第１測定結果に基づいて、前記第１の干渉計測定光路長の低解像度絶対光路長Ｒを計算するように構成された第１の光路長計算部
を備える第１の干渉計と、
合成測定波長Λを有する第２の干渉計光ビームを送出するビーム送出手段、
前記第２の干渉計光ビームを、固定光路を伝播される参照ビームと、測定ターゲットの位置に応じて変動する長さを有する変動光路長部分を包含する第２の干渉計測定光路に沿って伝播される測定ビームと、に分割するとともに、前記固定光路を戻ってきた参照ビームと、前記測定ターゲットで反射されて前記第２の干渉計測定光路に沿って戻ってきた測定ビームと、を重ね合わせるビーム分割／重ね合わせ手段、
前記重ね合わされたビームを受光して、前記重ね合わせビームの合成波長Λに伴う位相φを示す信号を与えるように構成された第２の干渉計検出器、および
前記重ね合わせビームにおける波長Λの波の波数ＮΛ、波長Λ、および前記第２の干渉計検出器の信号により示される位相φに基づいて前記第２の干渉計測定光路長の中解像度絶対光路長測定値ＺＭを求めるように構成された第２の光路長計算部
を備える第２の干渉計と、
を有し、
前記波数ＮΛは、前記第２の干渉計測定光路に含まれる完全な波長Λの個数の整数部分から計算されるとともに、前記低解像度絶対光路長Ｒと、前記第１の干渉計測定光路長と前記第２の干渉計測定光路長との定常差Ｃ１２に関するオフセット定数と、に基づいて計算される
固定波長絶対距離干渉計。
【請求項２】
前記波面半径検出器は、前記第１の光ビームと、波長Ｗおよび前記第１の光ビームの波面半径と同一の波面半径を有し、少なくとも前記波面半径検出器の近傍で前記第１の光ビームと干渉する第２の光ビームと、の干渉によって形成される干渉縞パターンを検出するように形成されている請求項１に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項３】
前記波面半径検出器は、前記波面半径検出器の近傍における前記第１の光ビームをコピーして前記第２の光ビームを付与するラテラルシアリング装置（lateral shearing arrangement）を有する請求項２に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項４】
前記ラテラルシアリング装置はサバール板を備える請求項３に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項５】
前記波面半径検出器はイメージングアレイを備える請求項２に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項６】
前記第１の光路長計算部においては、測定光路の低解像度絶対光路長Ｒは、前記波面半径検出器で検出された干渉縞パターンの縞ピッチＰと、前記第１および第２の光ビームの波長Ｗと、前記第１および第２の光ビームの平行波面半径の方向に直角に測定された分離長さＩｓと、に基づいて計算される請求項２に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項７】
前記測定光路の低解像度絶対光路長Ｒは、以下の方程式（１）：
Ｒ＝（ｃ＊Ｉｓ＊Ｐ）／Ｗ    （１）
（ｃは、干渉縞パターンの検出面に対して前記平行波面半径が整合しているかどうかに依存する定数である。）で計算される請求項６に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項８】
前記第１の光源は、前記第１点光源に隣接する第２点光源を備え、前記第２点光源は、前記第１の干渉計測定光路に沿って第２の光ビームを送出し、前記第２の光ビームは、前記第１の干渉計測定光路に沿った距離に応じて変動する波面半径を有する請求項２に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項９】
前記第１の光源は、
前記第１点光源を通して前記第１の波長Ｗを有する光を放射して第１の光ビームを生じさせる光エミッタと、
前記第１点光源の近傍に位置し、前記第１の光ビームの一部を透過し、一部を反射し、前記反射された第１の光ビームが、第２の光ビームを送出する第２点光源となるようにするビームスプリッタと、
を備える請求項８に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１０】
前記第１の光源は、
末端が前記第１点光源となる第１の光ファイバと、
末端が前記第２点光源となる第２の光ファイバと、
前記第１の波長Ｗを有する光を放射するとともに、放出された光が前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバの両方に導入される光エミッタと、
を備える請求項８に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１１】
前記第２の干渉計のビーム送出手段は、
波長λ２のλ２光ビームを送出する第２の光源と、
波長λ２とは異なる波長λ３を有するλ３光ビームを送出する第３の光源と、
前記λ２光ビームと前記λ３光ビームとを重ね合わせ、方程式：
Λ＝λ２＊λ３／｜λ３−λ２｜
で与えられる合成波長Λを与える前記第２干渉計光ビームとするビーム重ね合わせ装置と、
を含み、
前記第２の干渉計検出器は、
重ね合わせビームにおけるλ２光ビームの参照ビーム成分に対する測定ビーム成分の位相φ２を検出するλ２検出器と、
重ね合わせビームにおけるλ３光ビームの参照ビーム成分に対する測定ビーム成分の位相φ３を検出するλ３検出器と、
を有し、
前記第２の光路長計算部においては、前記重ね合わせビームにおける合成波長Λに付随する位相φを、前記λ２検出器で検出された位相φ２と前記λ３検出器で検出された位相φ３とから、以下の方程式（２）：
φ＝φ３−φ２      （２）
によって求める請求項１に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１２】
前記第２の光路長計算部においては、以下の方程式（３）：
ＺＭ＝Λ［（｜φ｜）ｍｏｄ２π／２π］＋ＮΛ＊Λ    （３）
によって中解像度絶対光路長測定値ＺＭを求める請求項１１に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１３】
構成（ａ）・・・前記波面半径検出器が、前記測定ターゲットが前記波面半径検出器に対して相対的に移動するように配設されているとともに、前記第２の光路長計算部が、波数ＮΛを、数量［Ｒ−Ｃ１２］を波長Λで除して得られた商の整数部分として求める構成、および
構成（ｂ）・・・前記波面半径検出器が、前記測定ターゲットが前記波面半径検出器に対して固定されているように配設されているとともに、前記第２の光路長計算部が、波数ＮΛを、数量［２Ｒ−Ｃ１２］を波長Λで除して得られた商の整数部分として求める構成
の何れかにしたがって構成されている請求項１２に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１４】
前記第２の光路長計算部は、中解像度絶対光路長測定値ＺＭを求め、次いで、中解像度絶対光路長測定値ＺＭにおけるλｉ光ビーム（ｉ＝２または３）の波数であって中解像度絶対光路長測定値ＺＭを波長λｉで除して得られる商の整数部分である波長λｉの波の波数Ｎλｉを求め、得られた波数Ｎλｉと、λｉ検出器で検出されたλｉ光ビームの位相φｉと、に基づいて高解像度絶対光路長測定値ＺＦを求める請求項１１に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１５】
前記第２の光路長計算部は、下記の方程式（４）：
ＺＦ＝λｉ（｜φｉ｜ｍｏｄ２π／２π）＋λｉ＊Ｎλｉ＋ＣｉＦＭ  ｉ＝２または３（４）
（ＣｉＦＭは、測定値ＺＦで求められた光路長と測定値ＺＭで求められた光路長との差であり、測定ターゲットの位置によらず、一定である。）
に基づいて高解像度絶対光路長測定値ＺＦを求める請求項１４に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１６】
前記第２の干渉計のビーム送出手段は、
波長λ２のλ２光ビームを送出する第２の光源と、
波長λ２とは異なる波長λ３を有するλ３光ビームを送出する第３の光源と、
前記λ２光ビームと前記λ３光ビームとを重ね合わせ、方程式：
Λ＝λ２＊λ３／｜λ３−λ２｜
で与えられる合成波長Λを与える前記第２干渉計光ビームとするビーム重ね合わせ装置と、
を含み、
固定波長絶対距離干渉計は更に測定ビーム偏向手段を含むとともに、
前記固定波長絶対距離干渉計は、
前記測定ビーム偏向手段が、（ａ）少なくとも第１の光ビーム、および（ｂ）前記測定ビームの一方を含む光の少なくとも一部を偏向し、前記光が、前記変動光路長部分と経路が揃うようにして測定ターゲットに到達するようにするとともに、
前記測定ビーム偏向手段が、（ａ）少なくとも第１の光ビーム、および（ｂ）前記測定ビームの一方を含む光の少なくとも一部を透過して、前記光が、前記変動光路長部分と経路が揃った状態を保持して測定ターゲットに到達するようにする
ように構成されている請求項１に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１７】
前記波長Ｗは前記波長λ２およびλ３とは異なり、
前記測定ビーム偏向手段は、波長Ｗを有する光は透過するが、波長λ２またはλ３を有する光は反射するダイクロイックフィルタを備えるとともに、
前記ダイクロイックフィルタは、前記測定ビームを反射して、前記測定ビームが前記変動光路長部分の経路を通って前記測定ターゲットに到達させ、前記測定ターゲットに到達後、前記測定ターゲットで反射されて前記変動光路長部分の経路に沿って戻るとともに、前記測定ビームを反射して前記ビーム分割／重ね合わせ装置上を通過させるように配設されている
請求項１６に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１８】
前記波長Ｗは前記波長λ２およびλ３の一方と同一であり、
固定波長絶対距離干渉計は更に、第１の干渉計の波面半径検出器が作動しているときは、第２の干渉計の測定ビームが前記測定ビーム偏向手段に到達しないようにするように配設され、制御されるシャッタを備える
請求項１６に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項１９】
波長λ２およびλ３の一方であって波長Ｗと等しい光を生じさせる光エミッタが、第１の干渉計の第１の光源にも光を供給するように構成されている請求項１８に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【請求項２０】
全ての光ビームが、レーザから放射された光からなる請求項１に記載の固定波長絶対距離干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定波長絶対距離干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ干渉計（マイケルソン型、トワイマン−グリーン型、またはマッハ−ツェンダ型）で測定した測定結果に含まれる誤差や不確実性を排除し、または減少させるために、二波長レーザチャープ（chirped）絶対距離干渉計（ＡＤＩ）が開発された（特許文献１）。
【０００３】
対象物の表面までの絶対距離を高い解像度で求めるため、前記ＡＤＩにおいては、低解像度測定と中解像度測定との組み合わせが実施されているが、高解像度測定における位相２πの曖昧さを除くために中解像度測定が使用され、この中解像度測定における位相２πの曖昧さを除くために低解像度測定が使用される。
【０００４】
前記ＡＤＩにおいては、波長以下の補間が可能であり、ナノメートルの解像度で、１ｍまたはそれ以上の絶対長の範囲の寸法まで測定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，２９２，３４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記ＡＤＩにはいくつか不利な点がある。例えば、
１．Δλ＝１ｎｍの周波数チャープ（frequency chirp）が使用されるとともに、検出器で検出できる帯域が限られているのに対応して、低解像度の距離測定結果を得るために変調周波数１００Ｈｚが使用される。その結果、測定繰り返し頻度（measurement sample rate）が１００Ｈｚと比較的低い値に限定される。
２．ＡＤＩシステムには、周波数チャープを与えるために端面発光レーザ（external cavity laser）が用いられ、波長チャープを校正するために参照干渉計が使用されている。これにより、システムのコストが増加するとともに、システムがより複雑化する。
【０００７】
他の公知のＡＤＩにおいては、有用な測定範囲を与えるために、従来の型の干渉計の構成（例えばマイケルソン型やマッハ−ツェンダ型）において連続的に変化する波長(chirped wavelength)ではなく、固定波長が使用される。しかしながら、このようなＡＤＩにおいては、典型的には切り換え手段や構成手段として追加のレーザ光源が必要となる。したがって、このようなシステムはコストが高くなり、複雑になるから、用途によっては合わないことがある。
【０００８】
本発明は、構成が単純であるとともに、ＡＤＩではない距離計で得られる測定結果に含まれる波長の曖昧さを排除でき、比較的に長い寸法範囲において正確な絶対距離測定結果を経済的に提供できる固定波長絶対距離干渉計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１態様は、少なくとも波長Ｗを有する第１の光ビームを、第１の干渉計測定光路に沿って測定ターゲットに向かって送出する第１点光源を最低限有し、前記第１の干渉計測定光路は、前記測定ターゲットの位置に応じて変動する長さを有する変動光路長部分を包含し、前記第１の光ビームは、少なくとも前記第１の干渉計測定光路に沿った距離に応じて変動する波面半径を有する第１の光源、波面半径検出器における波面半径であって前記第１干渉計測定光路長を示す第１測定結果を与えるように構成された波面半径検出器、および前記第１測定結果に基づいて、前記第１の干渉計測定光路長の低解像度絶対光路長Ｒを計算するように構成された第１の光路長計算部を備える第１の干渉計と、合成測定波長Λを有する第２の干渉計光ビームを送出するビーム送出手段、前記第２の干渉計光ビームを、固定された光路を伝播される参照ビームと、測定ターゲットの位置に応じて変動する長さを有する変動光路長部分を包含する第２の干渉計測定光路に沿って伝播される測定ビームと、に分割するとともに、前記固定光路を戻ってきた参照ビームと、前記測定ターゲットで反射されて前記第２の干渉計測定光路に沿って戻ってきた測定ビームと、を重ね合わせるビーム分割／重ね合わせ手段、前記重ね合わされたビームを受光して、前記重ね合わせビームの合成波長Λに伴う位相φを示す信号を与えるように構成された第２の干渉計検出器、および前記重ね合わせビームにおける波長Λの波の波数ＮΛ、波長Λ、および前記第２の干渉計検出器の信号により示される位相φに基づいて前記第２の干渉計測定光路長の中解像度絶対光路長測定値ＺＭを求めるように構成された第２の光路長計算部を備える第２の干渉計と、を有し、前記波数ＮΛは、前記第２の干渉計測定光路に含まれる完全な波長Λの個数の整数部分の計算値であり、前記波数ＮΛは、前記低解像度絶対光路長Ｒと、前記第１の干渉計測定光路長と前記第２の干渉計測定光路長との定常差Ｃ１２に関するオフセット定数と、に基づいて計算される固定波長絶対距離干渉計に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態は、以下の図面に基づいて詳細に記載され、
【図１】図１は、実施形態１の固定波長絶対距離干渉計の構成を示す概略図であり、
【図２】図２は、実施形態２の固定波長絶対距離干渉計の構成を示す概略図であり、
【図３】図３は、実施形態３の固定波長絶対距離干渉計の構成を示す概略図であり、
【図４】図４は、実施形態４の固定波長絶対距離干渉計の構成を示す概略図であり、
【図５】図５は、実施形態１〜３の固定波長絶対距離干渉計において用いられる低解像度、中解像度、高解像度測定の原理を示す図であり、
【図６】図６は、実施形態１〜３の固定波長絶対距離干渉計におけるλ２検出器およびλ３検出器の構成を示す概略図であり、
【図７】図７は、図６に示すλ２検出器およびλ３検出器の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．実施形態１
実施形態１の固定波長絶対距離干渉計１について以下に説明する。
【００１２】
図１に示すように、固定波長絶対距離干渉計１は、測定光路（第１の干渉計測定光路）の低解像度絶対光路長Ｒを求めるための第１の干渉計１１と、測定光路の中解像度絶対光路長測定値ＺＭおよび高解像度絶対光路長測定値ＺＦを求めるための第２の干渉計１２と、を包含する。
【００１３】
第１の干渉計１１は、波長λ１（Ｗ＝λ１）のレーザビームを放射する第１のレーザエミッタ１４と、第１のレーザエミッタ１４から放射されたレーザビームを点光源位置Ｓで２つのレーザビーム（第１の光ビームと第２の光ビーム）に分割し、第１の干渉計測定光路を通って測定ターゲット１３に向かって２つのレーザビーム（第１の干渉計光ビーム）を放射するビーム分割装置１５と、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとにより形成される干渉縞を検出する検出器アレイであるイメージングアレイ１９と、を備える。第１のレーザエミッタ１４とビーム分割装置１５とは、第１の光源を与えるように動作するとともに、２つの点光源として機能する。イメージングアレイ１９は、波面半径検出器１６を与えるように動作する。第１のレーザエミッタ１４とビーム分割装置１５とは、光ファイバ１７で繋がっており、光ファイバ１７は、点光源位置Ｓにおいてファイバの末端または開口から、光源の光を出力する。
【００１４】
イメージングアレイ１９は、コンピュータ１００に接続されて（接続は図示せず。）信号Ｓ１をコンピュータ１００に出力する。コンピュータ１００は、信号Ｓ１が入力されると、設計定数、およびイメージングアレイ１９で検出された干渉縞のピッチＰから、波面半径および／または低解像度絶対長測定値Ｒを計算するから、第１の光路長計算部に相当する。以下に述べるように、波面半径および／または低解像度絶対距離測定値Ｒは、ダイクロイックミラー２９のミラー位置Ｍとレトロリフレクタ１３との間の部分として定義される変動共通光路長部分ＺＶＣＰと、第１干渉計定常光路部分Ｃ１と、を包含するが、第１干渉計定常光路部分Ｃ１は、例えば点光源位置Ｓからミラー位置Ｍまでの光路部分ＳＭと、ミラー位置Ｍから検出器位置Ｄまでの光路部分ＭＤと、が寄与する光路長を包む。
【００１５】
第２の干渉計は、第２の光源に対応し、波長λ２を有するレーザビームであるλ２光を放射する第２のレーザエミッタ２１と、波長λ３を有するレーザビームであるλ３光を放射する第３のレーザエミッタ２２と、λ２光とλ３光とを重ね合わせて合成波長Λ（Λ＝λ２＊λ３／｜λ３−λ２｜）を有する合成波である第２の干渉計光ビームを与えるビーム重ね合わせ装置２３と、前記第２の干渉計光ビームを、固定された光路長を有する光路を参照ミラー２６に向かって伝搬する参照ビーム、およびレトロリフレクタ１３（測定ターゲット）の位置に応じて変動する光路長を有するとともに、変動共通光路長部分ＺＶＣＰに沿って前記第１の干渉計測定光路と重なる第２の干渉計測定光路を伝搬する測定ビームに分割するとともに、参照ミラー２６で反射され、固定光路を戻ってきた前記参照ビーム、およびレトロリフレクタ１３で反射されて前記第２の干渉計測定光路に沿って戻ってきた前記測定ビームを重ね合わせて重ね合わせビームとするために、ビーム重ね合わせ装置２３から送出される前記第２の干渉計光ビーム上の光路上に設けられたビーム分割／重ね合わせ装置２５によって前記第２の干渉計光ビームが直交偏光した参照ビーム成分と測定ビーム成分に分割される前に、前記第２の干渉計光ビームに望ましい偏光面の回転を与えるため、ビーム分割／重ね合わせ装置２５に入射する前記第２の干渉計光ビームの光路上に配設された半波長板２５１と、重ね合わせビームのλ２成分を検出するλ２検出器２７と、前記重ね合わせビームのλ３成分を検出するλ３検出器２８と、を備える。
【００１６】
λ２検出器２７とλ３検出器２８とはコンピュータ１００に接続されている（接続は図示せず）。λ２検出器２７からの信号Ｓ２およびλ３検出器２８からの信号はコンピュータ１００に入力され、コンピュータ１００は、λ２検出器２７で検出された重ね合わせビームのλ２成分の位相と、λ３検出器２８で検出された重ね合わせビームのλ３成分の位相と、から中解像度絶対長測定値ＺＭおよび高解像度絶対長測定値ＺＦを計算する。したがってコンピュータ１００は、第２の光路長計算部にも相当する。後述するように、中解像度絶対長測定値ＺＭと高解像度絶対長測定値ＺＦとは、ミラー位置Ｍとレトロリフレクタ１３との間に変動共通光路長部分ＺＶＣＰと、第２干渉計定常光路部分Ｃ２と、を包含するが、第２干渉計定常光路部分Ｃ２は、例えば、ミラー位置Ｍからビーム分割／重ね合わせ装置２５におけるビーム分割／重ね合わせ位置Ｂまでの光路部分ＢＭ、およびビーム分割／重ね合わせ位置Ｂから検出器位置Ｄ’（またはＤ”）までの光路部分ＢＤが寄与する光路長を含む。
【００１７】
第２の干渉計１２におけるビーム分割／重ね合わせ装置２５、参照ミラー２６、λ２検出器２７、およびλ３検出器２８の周囲の構成、とくにλ２検出器２７およびλ３検出器２８の一の態様の構成の詳細を図６および７に示す。λ２検出器２７およびλ３検出器２８の何れかに、代わりの形態として既知の９０度位相信号検出法を使用できることは理解されるが、種々の形態においては、λ２検出器２７はλ３検出器２８と同一の構成を有してもよい。
【００１８】
図１および６に示すように、半波長板２５１は、第２干渉計光ビームが参照ビームと測定ビームとに分離できるように、前記第２干渉計光ビームがビーム分割／重ね合わせ装置２５に入射する光路上に設けられている。ビーム分割／重ね合わせ装置２５の測定ビーム出射面と参照ビーム出射面とには、夫々１／４波長板２５２、２５３が設けられ、測定ビームと参照ビームとがビーム分割／重ね合わせ装置２５に戻ってきたときに、正しく透過および反射されるようにされている。測定ビームは、ビーム分割／重ね合わせ装置２５の測定ビーム出射面を通して前記第２の干渉計測定光路に出射され、一方、参照ビームは、ビーム分割／重ね合わせ装置２５の参照ビーム出射面を通して参照ミラー２６に向かって出射される。
【００１９】
ビーム分割／重ね合わせ装置２５から出力される重ね合わせビームの光路上において、ビーム分割／重ね合わせ装置２５からの重ね合わせビームは、ビーム分割装置２５４によってλ２信号成分とλ３信号成分とに分けられる（例えば、λ２の波長を有する成分をλ２検出器２７に向け、λ３の波長を有する成分をλ３検出器２８に向けるための波長フィルタリング・インターフェイスを設けるなど、）。
【００２０】
図６および７に示す形態においては、λ３検出器２８は、λ３信号成分を、非偏向ビームと発散角θで偏向する偏向ビームとに分ける偏光感受性ビーム偏向素子（polarization-sensitive beam deflecting element、ＰＳＢＤＥ）２５６と、偏向ビームの偏光角と非偏向ビームの偏光角との間の中間の角度に向けられた混合偏向板２５７と、結果として起こる偏向ビームと非偏向ビームとの干渉によって生じる干渉縞を検出する光検出器アレイ２２５と、を有する。ＰＳＢＤＥ２２６は、米国特許第７，３３３，２１４明細書に記載されたＰＳＢＤＥの構成を有するが、前記米国特許明細書の開示は、参照により、全体が本件明細書の一部とされる。’２１４と特許明細書は、第２の干渉計１２と同様の干渉計を開示するとともに、ＰＳＢＤＥを用いて、直交偏光した参照ビームと対象（測定）ビームを入力し（これらのビームは、λ３（またはλ２）信号成分として入力されるのであるが、）、参照ビームと対象ビームとの位相差に関連する変動部分（空間位相（spatial phase））を有する干渉縞１４５を生じさせ、光検出器アレイを用いて干渉縞１４５の変動空間位相を表示させ、前記表示された空間位相に基づいて直交偏光した参照ビームと対象ビームとの位相差を計算する方法を開示している。位相差の変化は、既知の干渉の原理に従って測定ビームの光路長の変化を示す。
【００２１】
光検出器アレイ２２５はコンピュータに接続され、光検出器アレイ２２５上の干渉縞の位置（空間位相）から、米国特許第７，３３３，２１４号明細書に記載された手順に従ってλ２信号成分の位相φ２（λ３信号成分の位相φ３）を計算する。
【００２２】
ある形態においては、第１の干渉計のビームと第２の干渉計のビームとを、これらのビームの間でクロストークを生じさせること無く、変動共通光路長部分ＺＶＣＰに沿って揃えるために、第２干渉計測定光路および第１干渉計測定光路上にダイクロイックミラー２９を挿入し、波長λ１を有する光のみ透過させ、波長λ１とは異なる光を反射させるようにしてもよい。
【００２３】
ルビジウムセル３１（または他の参照物）は、ルビジウムセル３１の吸収波長に相当する波長λ２およびλ３を有する成分の安定性を確かなものとするための校正参照を与え得る。ルビジウムセル３１は、ビーム重ね合わせ装置２３における第２の干渉計の光ビームの出力の一部を受け取る。λ２吸収検出器３２は、ルビジウムセル３１を通過した第２の干渉計の光ビーム中のλ２成分を検出し、λ３吸収検出器３３は、ルビジウムセル３１を通過した第２の干渉計の光ビーム中のλ３成分を検出する。吸収検出器３２および３３は、第２のレーザエミッタ２１と第３のレーザエミッタ２２とが正しい波長λ２およびλ３に調整されているときの、ルビジウムセル３１を通過する第２の干渉計光ビーム中のλ２成分およびλ３成分の出力の低下を検出するように公知の方法に従って構成することができるとともに、制御信号を出力してレーザエミッタを制御し、レーザエミッタから正しい波長の光が出力されるようにしてもよい。
【００２４】
以下、固定波長絶対距離干渉計１の作用について説明する。
【００２５】
第１の干渉計１１においては、以下の手順によって測定光路長の低分解能測定が行われる。最初に、第１のレーザエミッタ１４が、波長λ１（例えば６３３ｎｍ）のレーザビームを放射する。第１のレーザエミッタ１４から放射されたレーザビームは、焦点を合わされて光ファイバ１７に導入され、光ファイバ１７中を搬送され、光ファイバ１７の末端から点光源としてビーム分割装置１５に放射される。ビーム分割装置１５においては、レーザビームを２本のレーザビームに分割するが、この２本のレーザビームは、２つの点光源から来たように見える。この２本のレーザビームは、波長λ１を有しているから、ダイクロイックミラー（ダイクロイックフィルタ）２９を通過してレトロリフレクタ１３に向かって送出されるが、このレトロリフレクタ１３は移動する測定ターゲットである。２本のレーザビームは、それぞれの近傍においてレトロリフレクタ１３から反射されるから、互いに干渉しあって干渉縞を生じさせる。
【００２６】
イメージングアレイ１９は、前記２本のビームによって形成された干渉縞を検出するから、以下に述べるように波面半径検出器１６を形成する。コンピュータ１００は、イメージングアレイ１９で検出された干渉縞のピッチＰを計算し、ついで、以下の方程式（１）：
Ｒ＝（ｃ＊Ｉｓ＊Ｐ）／λ１    （１）
によって低解像度絶対光路長測定値Ｒを得るが、低解像度絶対光路長測定値Ｒは実質的に波面半径と同一である。
【００２７】
ここで、Ｐは干渉縞の最も明るい部分のピッチ（即ち間隔）であり、ｃは、干渉縞の検出面に対する２つの点光源の揃い方に依存する幾何学的定数であり、Ｉｓは、ビーム分割装置１５における２つの点光源の距離である。低解像度絶対光路長測定値Ｒは、以下の方程式（２）：
Ｒ＝（２＊ＺＶＣＰ）＋Ｃ１    （２）
によれば、前に概説した変動共通光路長部分ＺＶＣＰと第１干渉計定常光路部分Ｃ１とに相当する。
【００２８】
第２の干渉計１２においては、中解像度絶対光路長測定値ＺＭと高解像度絶対光路長測定値ＺＦの測定が以下の手順で行われる。第２のレーザエミッタ２１から放射された波長λ２（例えば７８０ｎｍ）を有するλ２光ビームと、第３のレーザエミッタ２２から放射された波長λ３（例えば７９５ｎｍ）を有するλ３光ビームと、はビーム重ね合わせ装置２３に入力される。ビーム重ねあわせ装置２３においては、λ２光ビームはλ３光ビームと重ねあわされ、前記２つの波長を包含し、合成波長Λが
Λ＝λ２＊λ３｜λ３−λ２｜      （３）
である第２干渉計光ビームが生じる。
【００２９】
第２干渉計光ビームの殆ど全部が、ビーム重ね合わせ装置２３から半波長板を通ってビーム分割／重ね合わせ装置２５に放射され、測定ビームと参照ビームとに分割される。半波長板２５１は、第２干渉計光ビームの偏向を回転させ、ビーム分割／重ね合わせ装置２５において、偏光が直交し強度の同様な測定ビームと参照ビームとが生じるようにする。
【００３０】
ビーム重ね合わせ装置２３からの第２干渉計光ビームの一部分がルビジウムセル３１を透過して、上に概述したようにλ２吸収検出器３２およびλ３吸収検出器３３でモニターされる。
【００３１】
測定ビームは、ビーム分割／重ね合わせ装置２５から出射されて第２干渉計測定光路に沿ってレトロリフレクタ１３に向かって伝達される。測定ビームは、第２干渉計測定光路に沿って１／４波長板２５２を透過してダイクロイックフィルタ２９で反射される。測定ビームは、レトロリフレクタ１３で反射されて第２干渉計測定光路を１／４波長板２５２およびビーム分割／重ね合わせ装置２５に向かって戻る。測定ビームの偏光は１／４波長板２５２で変調され、第２干渉計測定光路に沿って反射された測定ビームが戻ってきてビーム分割／重ね合わせ装置２５を透過する。
【００３２】
同時に、参照ビームはビーム分割／重ね合わせ装置と１／４波長板２５３と固定された長さを有する参照光路とを透過して参照ミラー２６で反射され、反射されたときの偏光でビーム分割／重ね合わせ装置２５に戻ってくる。
【００３３】
ビーム分割／重ね合わせ装置２５に戻ってきた測定ビームと参照ビームとはビーム分割／重ね合わせ装置２５で重ねあわされて重ね合わせビームとされ、ビーム分割装置２４に伝達される。重ね合わせビームは、ビーム分割装置２５４でλ２信号成分とλ３信号成分とに分けられる（例えばビーム分割装置２５４の波長フィルタリング・インターフェイス（wavelength filtering interface）により）。
【００３４】
λ２信号成分は、重ね合わせビーム中に存在する互いに直角な偏光面を有する参照ビームおよび測定ビーム中のλ２信号成分の位相差即ち「位相φ２」を示す１またはそれ以上の信号Ｓ２を与えるλ２検出器２７に入力される。前記位相差の変化は、既知の干渉原理によれば、測定光路の変化を示す。同様に、λ３信号成分は、重ね合わせビーム中に存在する互いに直角に偏光している参照ビームおよび測定ビーム中のλ３信号成分の位相差即ち「位相φ３」を示す１またはそれ以上の信号Ｓ３を与えるλ３検出器２８に入力される。前記位相差の変化は、既知の干渉原理によれば、測定光路の変化を示す。一の形態においては、λ２検出器２７およびλ３検出器２８は、図６および７に示すように構成することができる。別の形態においては、干渉計で使用される直角位相検出法を何れかの検出器において使用できるが、更に別の形態においては、λ２検出器２７およびλ３検出器２８を同一の構成としてもよい。
【００３５】
信号Ｓ２およびＳ３はコンピュータ１００に入力され、コンピュータ１００において合成波長位相φが、以下の方程式（４）：
φ＝φ３−φ２        （４）
によって計算される。
【００３６】
そして、中解像度絶対光路長測定値ＺＭは、以下の方程式（５）：
ＺＭ＝Λ［（｜φ｜ｍｏｄ２π）／２π］＋ＮΛ＊Λ      （５）
によって位相φと関連付けられる。
ここで、ＮΛは、第２干渉計測定光路上に存在する合成波長（波長Λ）を有する波の総数である。
【００３７】
更に、ＺＭは、方程式（６）：
ＺＭ＝（２＊ＺＶＣＰ）＋Ｃ２    （６）
に従って、上で略述した変動共通光路ＺＶＣＰの長さと第２干渉計定常光路部分Ｃ２とに関連付けられる。
【００３８】
方程式（６）と（２）とから：
ＺＭ＝Ｒ−Ｃ１＋Ｃ２      （７）
が得られる。
【００３９】
量Ｃ１２を（Ｃ１２＝Ｃ１−Ｃ２）で定義でき、これは、第１干渉計１１と第２干渉計１２との測定光路の間の定常光路長差と見ることができる。Ｃ１２は設計または実験で決定できる。方程式（５）と（７）とから、
ＮΛ＝｜Ｒ−Ｃ１２｜／Λの整数部分      （７）
である。
【００４０】
上で概述したように、Ｒは専ら第１の干渉計１１で測定されるから、ＮΛは、前記測定値に基づいて決定することができ、ＺＭは、前記測定値と方程式（７）、（４）、および（５）の組み合わせに基づいてＲに対して相対的に高い精度で決定できる。
【００４１】
図に示すように、レトロリフレクタ１３がイメージングアレイ１９（波面半径検出器１６）に対して相対的に移動するときは、波数ＮΛは前述したようにして計算できる。しかしながら、波面半径検出器１６をレトロリフレクタ１３と同一の素子に載置し、第１干渉計測定光路長が共通光路ＺＶＣＰを一回だけ通過して波面半径検出器１６に至るようにし、
Ｒ＝ＺＶＣＰ＋Ｃ´１        （８）
でＲを求める形態も可能である。
ここで、Ｃ´１は、第１干渉計測定光路長に類する光路長（such a first interferometer measurement optical path length）に付随する定常光路長部分である。
【００４２】
レトロリフレクタ１３が波面半径検出器１６に対して相対的に固定されているときは、波数ＮΛは、以下の方程式：
ＮΛ＝｜２Ｒ−Ｃ´１２｜／Λの整数部分
（Ｃ´１２は、第１干渉計測定光路長に類する光路長と第２干渉計測定光路長との定常差であり、例えばＣ´１２＝２Ｃ´１−Ｃ２である）として計算される。
【００４３】
さらに、コンピュータ１００は、前記の過程によって求めた中解像度絶対光路長測定値ＺＭに基づいて、中解像度絶対光路長測定値ＺＭ中のλｉ光ビームの波長λｉ（ｉ＝２または３）の波数であって中解像度絶対光路長測定値ＺＭを波長λｉで序して得られる商の整数部分である波数Ｎλｉを求め、得られた波数Ｎλｉとλｉ検出器で検出されたλｉ光ビームの位相φｉとに基づいて、以下の方程式（１０）：
ＺＦ＝λｉ（｜φｉ｜ｍｏｄ２π／２π）＋λｉ＊Ｎλｉ＋ＣｉＦＭ（ｉ＝２または３）（１０）
によって高解像度絶対光路長測定値ＺＦを求める。
ここで、ＣｉＦＭは、高解像度測定ＺＦで測定した光路長と中解像度測定ＺＭで測定した光路長との差であり、レトロリフレクタ１３（測定ターゲット）の位置に関係なく一定である。
【００４４】
低解像度測定値Ｒと中解像度測定値ＺＭと高解像度測定値ＺＦとの関係を図５に示す。波長λ１、λ２、およびλ３を夫々６３３ｎｍ、７８０ｎｍ、および７９５ｎｍとし、低解像度測定値Ｒ＝１２３．４２ｍｍとする。
【００４５】
図５に示すように、低解像度測定値Ｒは低解像度誤差（coarse error）を含むが、低解像度誤差は合成波長Λより小さく、ここに開示されている型の第１の干渉計においては１０ミクロンのオーダである。したがって、低解像度測定値Ｒは、波数ＮΛの信頼できる基礎となり、中解像度測定値ＺＭは、波数ＮΛと、合成波長Λ（４２μｍ＝λ２＊λ３／｜λ３−λ２｜）と、合成波の位相φ（＝φ３−φ２）と、に基づいて実施される。位相φを測定する際の誤差を波長λ２またはλ３よりも小さくすることにより、低解像度誤差よりも十分に小さくし、波数Ｎλｉを高い信頼性で決定できる中解像度誤差（medium range errorが提供される。図示された例においては、中解像度測定値ＺＭは、低解像度測定値Ｒよりも０．００３７ｍｍだけ大きい。したがって、中解像度測定値ＺＭは１２３．４２３７ｍｍである。
【００４６】
高解像度測定値ＺＦの計算は、波長λ２またはλ３、および位相φ２またはφ３に基づいて実施されるので、その結果、中解像度誤差は小さくなる。図示された例においては、高解像度測定値ＭＦを、波数Ｎλ３、波長λ３（＝７９５ｎｍ）、および位相φ３に基づいて計算したとき、高解像度測定値ＺＦは中解像度測定値ＺＭよりも０．００００２８ｍｍだけ小さいから、高解像度測定値ＺＦは、１２３．４２３６７２ｍｍ（１２３．４２３７ｍｍ−０．００００２８ｍｍ）である。
【００４７】
第１の干渉計１１の構成は、２つの固定された波長を用いる第２の干渉計と組み合わせるのに理想的な測定範囲と分解能との比（即ち測定範囲と誤差との比）が得られるように決定された。従来は、この組み合わせの理想的な特性は、ここに開示されたような形では認識されることも使用されることもなかった。実施形態１の固定波長絶対距離干渉計においては、第１、第２、および第３のレーザエミッタとして固定波長レーザが使用できる。したがって、外部キャビティレーザを使用する必要がなく、更に、第１の干渉計および第２の干渉計は、振動に対する感受性およびドリフト誤差が小さく、信頼性が改善される。
【００４８】
また、第１の干渉計においては、低解像度測定値Ｒを求めるのに、特定の変調波長（例えば１００Ｈｚ）のチャープを用いていない。そのため、データ帯域が、比較的低い値（１００Ｈｚ未満）に限定されることがない。
【００４９】
更に、第１の干渉計１１および第２の干渉計１２の何れも、米国特許第７，２９２，３４７号明細書のＡＤＩと比較してより単純な構成を有している。
【００５０】
ビーム分割装置１５に替えて、第１のレーザエミッタ１４からのレーザ光が一端から導入されるとともに第１の点光源を構成する第１の光ファイバと、第１のレーザエミッタ１４からのレーザ光が一端から導入されるとともに、前記第１の点光源に隣接する第２の点光源を構成する第２の光ファイバとから構成される二点光源を使用することができる。第２の光ファイバは、第１の光ファイバから分岐させてもよい。二点光源は、互いに隣接するとともに、レトロリフレクタ１３に向かってレーザビームを照射する２つのレーザエミッタから構成することもできる。
【００５１】
２．実施形態２
実施形態２の固定波長絶対距離干渉計２について以下に説明する。
【００５２】
図２に示すように、固定波長絶対距離干渉計２は、第１の干渉計１１と第２の干渉計１２とを包含する。第２の干渉計は、実施形態１の固定波長絶対距離干渉計１の第２の干渉計と同一の構成を有している。
【００５３】
第１の干渉計１１の構成を以下に述べる。図２に示す第１の干渉計１１の形態においては、波面半径検出器１６′は、楔状素子１８を備え、公知の波面半径検出方法が使用されているから、ビーム分割装置１５を省略できる。楔状素子１８は、透明な材料から形成された楔形の板であり、第１のレーザエミッタ１４から放射されたレーザ光が透過する前面（front surface）ＦＳが入射角θ（例えば４５度）で傾斜している。楔状素子１８の背面ＢＳは、前面ＦＳに対して楔角Δθの角度をなすように形成されている。
【００５４】
第１のレーザエミッタ１４から放射されたレーザビームは、光ファイバ１７中を伝達され、光ファイバ１７の末端における点光源開口部１７Ａからレトロリフレクタ１３に向けて送出される。
【００５５】
レトロリフレクタ１３で反射されて戻ってきた第１干渉計光ビームは、楔状素子１８に当たり、楔状素子１８の前面ＦＳと背面ＢＳとの夫々で反射されて２つの波面半径を生じさせ、この２つの波面半径が互いに干渉して干渉縞を生じさせる。波面半径検出器１６′は、このようにして生じた干渉縞がイメージングアレイ１９で検出されるように構成されている。
【００５６】
固定波長絶対距離干渉計２は、第１の干渉計１１の前述した構成の違い以外は、実施形態１の固定波長絶対距離干渉計と同一の構成を有している。
【００５７】
固定波長絶対距離干渉計２の作用について以下に記載する。
【００５８】
第１の干渉計１１において、点光源開口部１７Ａは単一の点光源なので、第１のレーザエミッタ１４から放射されたレーザビームは、点光源開口部１７Ａから単一の球面状波面半径と波長λ１とを有するレーザビームとして放射される。
【００５９】
単一の波面半径を有するレーザビームは、楔状素子１８およびダイクロイックフィルタ２９を透過し、第１干渉計測定光路に沿ってレトロリフレクタ１３に向かって送出され、レトロリフレクタ１３で反射されて戻ってくる。戻ってきたレーザビームにおける単一な岬面は、楔状素子１８において、ほぼ同一の曲率半径を有する２つのほぼ同様な波面に分割され、この２つの波面が楔状素子１８によってイメージングアレイ１９に向かって反射される。この２つの波面によって生じた干渉縞は、イメージングアレイ１９によって検出される。この２つの波面は、楔状素子１８の厚さおよび楔角Δθにより、シアリング面の方向に沿ってシアリング距離即ちオフセットＬＳだけ分離される。ＬＳの値は、設計または実験によって決定できる定数である。このような楔板について一般的に知られているように、球面状の波面によって形成された干渉縞は、楔状板１８の作用により、シアリング面に対して（即ち平面状の波面に対して）角度γだけ回転される。コンピュータ１００は、イメージングアレイ１９によって検出された干渉縞のピッチおよび角度を計算する。低解像度測定値Ｒ（これは波面半径Ｒである）は、イメージングアレイ１９に接続されたコンピュータ１００により、イメージングアレイ１９で検出された干渉縞のピッチＰおよび角度γから、以下の方程式：
Ｒ＝ＬＳ＊Ｐ／（λ１＊ｓｉｎγ）      （１１）
に従って求められる。
【００６０】
ピッチＰおよび角度γは、コンピュータ１００によってフーリエ変換を用いて決定してもよい。楔状素子１８の構成および関連する検出は、ほぼ論文“Distance Measurement with Extended Range using Lateral Shearing Interferometry and Fourier Transform Fringe Analysis”(Mehta等著、Optical Engineering、２００５年６月)に記載されているとおりである。上記論文に記載されているように、楔角を有する板状部材ではなく、平行面を有する板状部材を用いて波面半径検出器を構成することもできる。
【００６１】
第２の干渉計１２は、実施形態１に記載されているような作用をするとともに、中解像度測定値ＺＭおよび高解像度測定値ＺＦの計算も実施形態１に記載されているように実施される。
【００６２】
前述したように、点光源開口部１７Ａから送出されたレーザビームは、２つの波面に分割されること無く、第１干渉計測定光路を通過した後に２つの波面が生成する。したがって、結果として得られる干渉縞はゆがみがより少ない故に、第１の干渉計１１は、二点光源を有する第１の干渉計と比較して、揺らぎが厳密に制御されていない条件においても、より堅牢であり、正確である。
【００６３】
３．実施形態３
実施形態３の固定波長絶対距離干渉計３について以下に説明する。
【００６４】
図３に示す形態の第１の干渉計１１においては、波面半径検出器１６′に替えて波面半径検出器１６″が使用されている。波面半径検出器１６″は、公知のラテラルシアリング（lateral shearing）波面半径検出方法を用いているとともに、反射素子ＲＥと第１偏光板＋４５Ｐとサバール板ＳＰと第２偏光板−４５Ｐとイメージングアレイ１９とを含み、後述するように動作する。
【００６５】
上記の違いを除いては、固定波長絶対距離干渉計３は、実施形態２の固定波長絶対距離干渉計と同様の構成を有してよい。
【００６６】
以下、固定波長絶対距離干渉計３の作用について説明する。
【００６７】
第１のレーザエミッタ１４から出射したレーザビームは、光ファイバ１７の末端の点光源１７Ａからレトロリフレクタ１３に向かって送出される。波面が単一のレーザビームは、反射部材ＲＥをバイパスしてダイクロイックフィルタ２９を透過し、第１干渉計測定光路を通ってレトロリフレクタ１３に向かって送出され、レトロリフレクタ１３で反射される。戻ってきた第１干渉計光ビームは、反射エレメントＲＥで反射され、第１偏光板＋４５Ｐを通ってサバール板ＳＰに向かう。戻ってきたレーザビームの単一の波面は、サバール板ＳＰの公知の動作原理に従い、波面半径が同一であって進行方向に直角な分離オフセットＩｓを有する２つのほぼ同一な波面に分離される。Ｉｓの値は、サバール板の設計に付随し、設計または実験で決定することのできる定数である。そして、この２つの波面は第２偏光板−４５Ｐを通って互いに干渉するようにイメージングアレイ１９に向かって送出される。２つの波面によって形成された干渉縞はイメージングアレイ１９によって検出される。低解像度測定値Ｒは、イメージングアレイ１９に接続されたコンピュータ１００によってイメージングアレイ１９で検出された干渉事案のピッチＰに基づき、実施形態１で記載されたのと同様の分析手法で求めることができる。波面半径検出器１６″および関連する検出器は、例えば論文“Range Sensing Based on Shearing Interferometry”(Haulser等，Applied Optics，１９８８年１１月)に記載されたような構成としてもよい。
【００６８】
４．実施形態４
実施形態４の固定波長絶対距離干渉計４について以下に説明する。
【００６９】
図４に示すように、固定波長絶対距離干渉計４は、以下に示す構成を有する第１の干渉計１１および第２の干渉計１２を有する。
【００７０】
図４に示すように、固定波長絶対距離干渉計４は、第２のレーザエミッタ２１からの光の一部を分離して光ファイバ１７に送出して第１の干渉計１１で用いるビーム分割装置２４と、第２干渉計光ビームを断続的に遮断するための設けられたシャッタ素子３６と、実施形態１、２、および３で使用されているダイクロイックフィルタ２９の代わりとしての通常のビームスプリッタ３５（例えば銀鍍金したハーフミラー（half-silvered mirror））と、を包含する。テレセントリック空間フィルタリング装置（spatial filtering arrangement）３８を含んでいてもよい。この構成によれば、以下に記載するように３つではなく２つのレーザエミッタが使用できる。
【００７１】
上記の構成を除いては、固定波長絶対距離干渉計４は、実施形態２の固定波長絶対距離干渉計２と同様の構成とほぼ同様の測定方法とを有していてよい。
【００７２】
固定波長絶対距離干渉計４の作用について以下に説明する。
【００７３】
第２のレーザエミッタ２１から放射されたλ２光ビームは、ビーム分割装置２４に入射し、２つの部分に分けられる。λ２光ビームの一方の部分は入口ポート１７Ｂおよび光ファイバ１７を通して第１の干渉計１１に導入され、点光源開口部１７Ａから出射される。波長λ１の光の代わりに波長λ２の光を使用する以外は、第１の干渉計１１の構成および動作については、実施形態２を参照して記載できる。
【００７４】
λ２光ビームの他方の部分と第３のレーザエミッタ２２から放射されたλ３光ビームとは、ビーム重ね合わせ装置２３で互いに重ねあわされて、合成波長Λを有する第２干渉計光ビームとされ、第２干渉計光ビームは、シャッタ素子３６に出射される。後述するように第２の干渉計１２の動作を中断させるためにシャッタ素子３６を使用とともに、テレセントリック空間フィルタリング装置３８を使用することもある以外は、第２の干渉計の構成および動作は前に述べた実施形態と同様である。
【００７５】
同じ波長λ２の光ビームが第１の干渉計１１および第２の干渉計１２で使用されているから、シャッタ素子３６を用いて第２の干渉計１２の動作を停止させ、第１の干渉計１１における信号Ｓ１から低解像度絶対光路長Ｒを決定している間、信号Ｓ１が第２の干渉計１２からの波長λ２を有する光からの妨害を受けないようにすることができる。コンピュータ１００は、この目的のために、シャッタ制御信号Ｃｓを出力してしかるべき時間にシャッタ素子３６を閉じ、それからシャッタ素子３６を再び開いて信号Ｓ２およびＳ３を測定するようにすることができる。点光源から出射されたλ２光ビームを２つに分けているため、第１の干渉計１１からのλ２の強度は、第２の干渉計におけるλ２光よりも弱い。したがって、第２の干渉計１２において信号Ｓ２を測定している間、第１の干渉計１１の動作を中断させる必要がない。図４に示すように、テレセントリック空間フィルタリング装置３８を使用することができる。テレセントリック空間フィルタリング装置３８のようなテレセントリック空間フィルタリング装置について知られているように、平行光でない、言い換えれば分散している光は、これらの装置によって遮断される。従って、第１の干渉計１１からの分散光が第２の干渉計１２に到達することは実質的に防止される。
【００７６】
固定波長絶対距離干渉計４においては、第１のレーザエミッタ１４を省略できるから、実施形態２の固定波長絶対距離干渉計と比較して構成を簡略化できる。
【００７７】
本発明の前述の実施形態は、本発明を説明し、記載する目的で提示されたものであり、本発明を、開示された形態に厳密に限定することを意図するものではない。例えば、第１および第２の干渉計における光路長の差は、前述した方程式により求められるが、定常光路長差、他の定数、等々は、他の種々の形態においては、もっと一般的な波長または位相等の他の数学的用語に拡張して類似の互換性ある方程式で使用できるようにしてもよいことは当業者であれば理解できるであろう。この分野に熟達した実施者には、多くの変更や変形は自明であろう。これらの実施形態は、本発明の原理と実際的な応用とを最もよく説明し、これにより、特別な用途に適合するように種々の実施形態を発明したり、種々の変更を付加したりすることができることを当業者が理解できるようにするために選択されている。本発明の範囲は以下の請求項とその均等物とによって定義されることが意図されている。
【符号の説明】
【００７８】
１      固定波長絶対距離干渉計
２    固定波長絶対距離干渉計
３      固定波長絶対距離干渉計
４      固定波長絶対距離干渉計
１１      干渉計
１２      干渉計
１３      レトロリフレクタ
１４      第１のレーザエミッタ
１５      ビーム分割装置
１６      波面半径検出器
１７      光ファイバ
１７Ａ    点光源開口部
１７Ｂ    入口ポート
１８      楔状素子
１９      イメージングアレイ
２１      第２のレーザエミッタ
２２      第３のレーザエミッタ
２３      ビーム重ね合わせ装置
２４      ビーム分割装置
２５      ビーム分割／重ね合わせ装置
２６      参照ミラー
２７      λ２検出器
２８      λ３検出器
２９      ダイクロイックミラー
３１      ルビジウムセル
３２      λ２吸収検出器
３３      λ３吸収検出器
３５      ビームスプリッタ
３６      シャッタ素子
３８      テレセントリック空間フィルタリング装置
１００      コンピュータ
１４５      干渉縞
２２５      光検出器アレイ
２５１      半波長板
２５２      １／４波長板
２５３      １／４波長板
２５４      ビーム分割装置
２５７      混合偏向板
【図１】
2012037514.tif 000003
【図２】
2012037514.tif 000004
【図３】
2012037514.tif 000005
【図４】
2012037514.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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