(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、
前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（３２，３６）と、第１の反射板（４６，４８）と第２の反射板（４２，４４）の一方の反射面（４６Ａ，４２Ａ）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（３０，３４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（３１，３５）を生成するビームスプリッタ手段（２６）と、
前記出力結合ビームの各々を受け取る検出器手段（５０，５２）と、
低熱膨張材料からなる前記第１の反射板と、前記第２の反射板とを用いて既知の固定された光路差が２つの前記測定成分ビーム（３０，３４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力結合ビームから、該２つの出力結合ビームの相対位相差と該２つの出力結合ビームの少なくとも１つについての時間的位相変化の両方を示す電気信号（５８，６０，６４）を供給する手段（５４，５６，６２）とを備え、
前記低熱膨張材料からなる前記第１の反射板の厚さを選択して、前記既知の固定された光路差が１２ｍｍ以下で、大気状態における屈折率の変動範囲が１００万分の５０となることを条件として、前記２つの出力結合ビームの相対位相差を示す前記電気信号により屈折率を測定することを特徴とする干渉応用測定装置。
【請求項２】
２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、
前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（１１２，１１４）と、反射面（１０６）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（１０２，１０４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（１３２，１３６）を生成するビームスプリッタ手段（１００）と、
前記出力結合ビームの各々を受け取る検出器手段（５０，５２）と、
既知の固定された光路差が２つの前記参照成分ビーム（１１２，１１４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力結合ビームから、該２つの出力結合ビームの相対位相差と該２つの出力結合ビームの少なくとも１つについての時間的位相変化の両方を示す電気信号（６４）を供給する手段（５４，５６，６２）と
を備えたことを特徴とする干渉応用測定装置。
【請求項３】
前記測定成分ビームの一方（３０）が第１のリトロリフレクタ（４６，４８）の一方の反射面（４６Ａ）に向かって向けられ、前記測定成分ビームの他方（３４）が第２のリトロリフレクタ（４２，４４）の一方の反射面（４２Ａ）に向かって向けられ、該第１および第２のリトロリフレクタが前記２つの測定成分ビーム間に固定の既知の光路差が存在するように、互いに関して位置を定められていることを特徴とする請求項１に記載の干渉応用測定装置。
【請求項４】
前記２つのリトロリフレクタの光軸が同一線上にあることを特徴とする請求項３に記載の干渉応用測定装置。
【請求項５】
前記第１のリトロリフレクタは、前記第２のリトロリフレクタ上にその反射面（４２Ａ，４４Ａ）と平行して搭載された反射板（４６，４８）からなることを特徴とする請求項４に記載の干渉応用測定装置。
【請求項６】
前記反射板（４６，４８）が低い熱膨張係数を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の干渉応用測定装置。
【請求項７】
前記参照成分ビームの一方（１１２）が第１の固定の参照リフレクタ（１１６）に向かって向けられ、前記参照成分ビームの他方（１１４）が第２の固定の参照リフレクタ（１１８）に向かって向けられ、これら参照リフレクタが前記２つの参照成分ビーム（１１２，１１４）間に固定の既知の光路差が存在するように、互いに関して位置を定められていることを特徴とする請求項２に記載の干渉応用測定装置。
【請求項８】
前記２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビームは一般的なレーザー光源から生成されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の干渉応用測定装置。
【請求項９】
２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、
前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（３２，３６）と、第１の反射板（４６，４８）と第２の反射板（４２，４４）の一方の反射面（４６Ａ，４２Ａ）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（３０，３４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（３１，３５）を生成するビームスプリッタ手段（２６）と、
前記出力結合ビームの各々を受け取り、各々の該ビームから出力信号（５８，６０）を生成する検出器手段（５０，５４；５２，５６）と、
低熱膨張材料からなる前記第１の反射板と、前記第２の反射板とを用いて既知の固定された光路差が２つの前記測定成分ビーム（３０，３４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力信号（５８，６０）から該２つの出力信号の差に等しく且つ周囲の大気の屈折率の変化に関連がある信号（６４）と、前記出力信号の少なくとも一つの変化を示し且つ前記対象により移動した距離に関連がある信号（６８）とを供給する手段（６２，６６）とを備え、
前記低熱膨張材料からなる前記第１の反射板の厚さを選択して、前記既知の固定された光路差が１２ｍｍ以下で、大気状態における屈折率の変動範囲が１００万分の５０となることを条件として、前記２つの出力信号の差に等しく且つ周囲の大気の屈折率の変化に関連がある信号（６４）により屈折率を測定することを特徴とする干渉応用測定装置。
【請求項１０】
２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、
前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（１１２，１１４）と、反射面（１０６）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（１０２，１０４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（１３２，１３６）を生成するビームスプリッタ手段（１００）と、
前記出力結合ビームの各々を受け取り、各々の該ビームから出力信号（５８，６０）を生成する検出器手段（５０，５４；５２，５６）と、
既知の固定された光路差が２つの前記参照成分ビーム（１１２，１１４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力信号（５８，６０）から該２つの出力信号の差に等しく且つ周囲の大気の屈折率の変化に関連がある信号（６４）と、前記出力信号の少なくとも一つの変化を示し且つ前記対象により移動した距離に関連がある信号（６８）とを供給する手段（６２，６６）と
を備えたことを特徴とする干渉応用測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、距離測定と屈折率測定とを結合した、すなわち干渉計と屈折計とを結合した干渉応用(interferometric) 測定装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる英国特許出願第9324926.6 号の明細書の記載に基づくものであって、当該英国特許出願の番号を参照することによって当該英国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】
干渉計の測定ビームが通過する領域の大気中の屈折率を測定するために屈折計を測長干渉計と一緒に用いることは、米合衆国特許第4,813,783 号により公知である。この従来方法により、測定操作期間に生じる可能性のある屈折率の変化に対して干渉計による測定値を補正することが可能である。
【０００４】
上記に引用した米合衆国特許に記載されているシステムは、測定ビームと参照ビームのそれぞれが通過する複数の排気可能室を使用し、かつ同一対象（object) について並行に測定をする２つの干渉装置を備えている。さまざまな距離測定が対象に対して異なる位置で行われ、かつ排気可能室のいずれか一つを全部排気するか、あるいは大気に解放するかで行われる。これらの測定値から大気中の屈折率が測定され、種種の距離測定値が屈折率の変化に対して補正される。
【０００５】
大気中の屈折率の絶対測定を提供する公知のシステムが、本出願人の欧州特許公開公報第508,583 に記載されている。この公開公報において、測長干渉計と関連して少なくとも１つの補助干渉計と、測長干渉計のビーム部分をその補助干渉計に向けて通すこととが記載されている。方向を変えられたそのビームは分割されて、再結合前の固定の、既知の光路差を有する異なる経路に沿って進む所謂参照および測定アームを形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の装置は真空室や真空ポンプといったような高価な付加装置を必要という問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、高価な付加装置を必要としない、既存のものとは全く別の構成の、測長干渉計と屈折計とを結合した干渉応用測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の干渉応用測定装置は、２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（３２，３６）と、第１の反射板（４６，４８）と第２の反射板（４２，４４）の一方の反射面（４６Ａ，４２Ａ）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（３０，３４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（３１，３５）を生成するビームスプリッタ手段（２６）と、前記出力結合ビームの各々を受け取る検出器手段（５０，５２）と、低熱膨張材料からなる前記第１の反射板と、前記第２の反射板とを用いて既知の固定された光路差が２つの前記測定成分ビーム（３０，３４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力結合ビームから、該２つの出力結合ビームの相対位相差と該２つの出力結合ビームの少なくとも１つについての時間的位相変化の両方を示す電気信号（５８，６０，６４）を供給する手段（５４，５６，６２）とを備え、前記低熱膨張材料からなる前記第１の反射板の厚さを選択して、前記既知の固定された光路差が１２ｍｍ以下で、大気状態における屈折率の変動範囲が１００万分の５０となることを条件として、前記２つの出力結合ビームの相対位相差を示す前記電気信号により屈折率を測定することを特徴とする。
また、本発明の干渉応用測定装置の他の態様は、２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（１１２，１１４）と、反射面（１０６）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（１０２，１０４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（１３２，１３６）を生成するビームスプリッタ手段（１００）と、前記出力結合ビームの各々を受け取る検出器手段（５０，５２）と、既知の固定された光路差が２つの前記参照成分ビーム（１１２，１１４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力結合ビームから、該２つの出力結合ビームの相対位相差と該２つの出力結合ビームの少なくとも１つについての時間的位相変化の両方を示す電気信号（６４）を供給する手段（５４，５６，６２）とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、その一形態として、前記測定成分ビームの一方（３０）が第１のリトロリフレクタ（４６，４８）の一方の反射面（４６Ａ）に向かって向けられ、前記測定成分ビームの他方（３４）が第２のリトロリフレクタ（４２，４４）の一方の反射面（４２Ａ）に向かって向けられ、この第１および第２のリトロリフレクタが前記２つの測定成分ビーム間に固定の既知の光路差が存在するように、互いに関して位置を定められていることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明は、他の一形態として、上記２つのリトロリフレクタの光軸が同一線上にあることを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明は、他の一形態として、前記第１のリトロリフレクタは、前記第２のリトロリフレクタ上にその反射面（４２Ａ，４４Ａ）と平行して搭載された反射板（４６，４８）からなることを特徴とすることができる。
【００１２】
また、本発明は、他の一形態として、前記参照成分ビームの一方（１１２）が第１の固定の参照リフレクタ（１１６）に向かって向けられ、前記参照成分ビームの他方（１１４）が第２の固定の参照リフレクタ（１１８）に向かって向けられ、これら参照リフレクタが前記２つの参照成分ビーム（１１２，１１４）間に固定の既知の光路差が存在するように、互いに関して位置を定められていることを特徴とすることができる。
【００１３】
また、本発明は、他の一形態として、前記反射板（４６，４８）が低い熱膨張係数を有する材料で形成されていることを特徴とすることができる。
【００１４】
また、本発明は、他の一形態として、上記２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビームは一般的なレーザ光源から生成されることを特徴とすることができる。
【００１５】
また、本発明の干渉応用測定装置の他の態様は、２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（３２，３６）と、第１の反射板（４６，４８）と第２の反射板（４２，４４）の一方の反射面（４６Ａ，４２Ａ）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（３０，３４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（３１，３５）を生成するビームスプリッタ手段（２６）と、前記出力結合ビームの各々を受け取り、各々の該ビームから出力信号（５８，６０）を生成する検出器手段（５０，５４；５２，５６）と、低熱膨張材料からなる前記第１の反射板と、前記第２の反射板とを用いて既知の固定された光路差が２つの前記測定成分ビーム（３０，３４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力信号（５８，６０）から該２つの出力信号の差に等しく且つ周囲の大気の屈折率の変化に関連がある信号（６４）と、前記出力信号の少なくとも一つの変化を示し且つ前記対象により移動した距離に関連がある信号（６８）とを供給する手段（６２，６６）とを備え、前記低熱膨張材料からなる前記第１の反射板の厚さを選択して、前記既知の固定された光路差が１２ｍｍ以下で、大気状態における屈折率の変動範囲が１００万分の５０となることを条件として、前記２つの出力信号の差に等しく且つ周囲の大気の屈折率の変化に関連がある信号（６４）により屈折率を測定することを特徴とする。
また、本発明の干渉応用測定装置の更なる他の態様は、２つのコリメートされた、コヒーレントな光ビーム（１８，２０）を生成する手段（１０，１４，１６）と、前記２つの光ビーム（１８，２０）からそれぞれ参照成分ビーム（１１２，１１４）と、反射面（１０６）に向かって平行に向けられる測定成分ビーム（１０２，１０４）とを生成し、前記反射面から該測定成分ビームが反射した後、それぞれの測定成分ビームと参照成分ビームとを再結合して２つの出力結合ビーム（１３２，１３６）を生成するビームスプリッタ手段（１００）と、前記出力結合ビームの各々を受け取り、各々の該ビームから出力信号（５８，６０）を生成する検出器手段（５０，５４；５２，５６）と、既知の固定された光路差が２つの前記参照成分ビーム（１１２，１１４）間で確立され、前記検出器手段が前記２つの出力信号（５８，６０）から該２つの出力信号の差に等しく且つ周囲の大気の屈折率の変化に関連がある信号（６４）と、前記出力信号の少なくとも一つの変化を示し且つ前記対象により移動した距離に関連がある信号（６８）とを供給する手段（６２，６６）とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明の好適な形態では、移動する対象（object) についての２つの測定成分ビーム間で固定の光路差が成立し、かつこれにより大気の屈折率がその固定光路差が成立する時の対象の位置で有効に測定される。また、本発明の好適な別の形態では、２つの参照成分ビーム間で固定の光路差が成立し、かつこれによりビームが通る大気の屈折率が有効に測定される。従って、対象のそれぞれの位置での屈折率の変化を測定ビーム経路に沿ってずっと追跡可能となる。ある期間にわたり大気の状態が変化しない場合には、ビーム経路を換算することが可能となる。
【００１７】
本発明を構成する反射面としては、平坦な鏡面仕上げの面でも可能であるが、好ましくは中空のコーナキューブ、あるいは屋根形のリトロリフレクタ（逆反射体）で形成され、これにより、その反射面から反射された後、ビームスプリッタへ戻る測定成分ビームが、入射ビームから横方向にずらされてレーザとの干渉を避ける。リトロリフレクタはそれ自身だけでも良いし、また測定される対象と結合しても良い。
【００１８】
２つの測定ビーム経路間の光路差は、好適な形態において、必要な厚さと反射面を有する材料をリトロリフレクタ板の平坦面上へ固定することによって作り出される。その材料は、好ましくは、材料の温度変化による２つのビーム間の光路差の変動が無視できるように、零に近い熱膨張係数有するものである。代わりの材料として、より高い膨脹係数のものも用いることができるが、そのときは光路差への温度変化の影響を計算し、適切な補正をするために材料の温度を測定する手段を必要とする。
【００１９】
この様に、本発明によれば、真空室や真空ポンプといったような高価な付加装置を必要とせず、既存のものとは全く別の構成で、測長干渉計と屈折計とを結合した干渉応用測定装置を実現できる。
【００２０】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、電子部品の概略レイアウトを含む本発明の一実施例の装置の構成を示す。図１を参照するに、平行光線にコリメートされた光ビーム１２を発生する光源１０を含む干渉応用測定装置が示されている。この光ビーム１２はビームスプリッタ１４で分割され、反射された二次ビーム１８と透過された二次ビーム２０とを生成する。透過された二次ビーム２０は反射ミラー１６によって９０°曲げられ、それにより２つのビーム１８と２０とが平行になり、本装置の縦軸２２に対して平行に進む。
【００２２】
本例に示す光源１０はレーザーであり、好ましくは単一周波数円偏光ビームを発生するレーザーダイオードである。
【００２３】
２つの二次ビームは普通の光学部品により形成された２つの直線形（linear) 干渉計の方向に進む。
【００２４】
第１光学成分（component)は、縦軸２２に対してそれぞれ４５°の状態にある上部直交板２６と底部直交板２８とを有する中空屋根型プリズムである。上部直交板２６は偏光ビームスプリッタであり、底部直交板２８は反射ミラーである。上部直交板２６は偏光するものでも、偏光しないものでも良いが、この例では偏光するビームスプリッタとして説明する。偏光ビームスプリッタ２６は、円偏光ビーム１８を透過された測定成分ビーム３０と、直角に反射された参照成分ビーム３２とに分割し、かつ二次ビーム２０を透過された測定成分ビーム３４と直角に反射された参照成分ビーム３６とに分割する。各々の場合において、偏光ビームスプリッタ２６は、参照成分ビーム３６と測定成分ビーム３４とが直交する偏光状態を有することを保証する。２つの測定成分ビーム３０，３４は、縦軸２２に平行な光路に沿って持続し、直線形干渉計の可動対象（object)である、またはこの可動対象と結合した第２光学成分４０に突き当たる。
【００２５】
光源１０としては、干渉性のある、コリメートされた単一のあるいは複数の光ビームを発生するのに相応しいものならどの様なタイプのものでも良い。例えば、光源１０はデュアル周波数レーザーでも良く、この場合は偏光ビームスプリッタ２６が周波数を分割するように設けられ、その結果、一つの周波数が参照成分ビーム３６を形成し、他の周波数が測定成分ビーム３４を形成することとなる。
【００２６】
他の可能性としては、ビームスプリッタ１４やミラー１６を必要とせずに、軸に平行に向かうことの可能な２つの分離したビームを産出する光源１０を有することであるだろう。この事例の場合は、しかしながら、２つのビームの周波数を共に固定することを保証するのに加重された複雑さとコストがかかることであろう。
【００２７】
第２光学成分４０は２枚のガラス板４２，４４から作られたリトロリフレクタであり、これらガラス板は軸２２に対して４５°に両側に対称的に取り付けられ、基台（ベース）４５に堅く結合されており、この基台は板４２，４４（図２参照）と同一の、あるいは良く似た線形の膨脹係数を有する材料からできているのが好ましい。
【００２８】
ガラス板４２，４４を基台４５に結合する好ましい方法としては、それらのガラス板４２，４４の下面をオプチカルコンタクト面仕上げになるまで研いで磨き、次にそれらガラス板４２，４４を基台４５の側面から直立して立つように基台に張り付ける。ガラス板４２，４４のそれぞれの露出上部面は２つの部分に分割されており、各ガラス板４２，４４の１つの部分は鏡面仕上げに磨いてコーティングを施した反射面４２Ａ，４４Ａを備えており、他の部分はオプチカルコンタクト面仕上げの表面４２Ｂ，４４Ｂになるように研いで磨いてある。低熱膨張材料（例えば、SchottGmbH（有限責任会社）により商標名ZERODURで販売されている材料）の反射板４６，４８が表面４２Ｂ，４４Ｂの各々に張り付けられており、ZERODUR板の露出面は鏡面仕上げに磨かれて反射面４６Ａ，４８Ａとなっている。低熱膨張材料を用いることは、温度変化による測定成分ビームの物理的な経路差の有意の変動を避けるのに好ましいことであり、さもないと光学成分４０の温度を検知して、算出された屈折率測定値を補正することになるであろう。
【００２９】
第１光学成分２４により生成された２つの測定成分ビーム３０，３４の横方向の間隔で、測定成分ビーム３０がZERODUR（商標）板の一つの反射面４６Ａの方に向かい、また測定成分ビーム３４が鏡面４２Ａに向かうようにしてある。ガラス板４２，４４と反射板４６，４８は、軸に対して４５°に配置されているので、第２光学成分４０は、一対の同一直線上にあるリトロリフレクタとして作用し、測定成分ビーム３０，３４は、第１光学成分２４のミラー２８へ横方向にずれたそれぞれの光路に沿って反射される。ミラー２８は、それらビームを９０°反射してビームスプリッタで参照成分ビーム３２および３６と再結合させ、２つの結合出力ビーム３１，３５にする。この配列で、これら参照成分ビーム３２，３６は、有効にゼロレングス（zero length)を有している。
【００３０】
上記のデュアル干渉計配列は第２光学成分の移動のみならず測定成分ビームが通過する大気の屈折率も探知することができる。
【００３１】
第１の干渉計は測定成分ビーム３０と参照成分ビーム３２とを用いて、第２光学成分上のZERODUR 反射体（リフレクタ）の反射面の動きを測定する。第２の干渉計は測定成分ビーム３４と参照成分ビーム３６とを用いて、第２光学成分の鏡面化部分により形成された反射面の動きを測定する。第２光学成分の移動は、結合ビームに存在する測定成分ビームと参照成分ビーム間の時間的位相変化を生じさせることになる。
【００３２】
結合ビームから使用できる情報を得るために、それら結合ビームはそれぞれのホトダイオード検出器系（システム）５０，５２へ進み、これらホトダイオード検出器系はビームの干渉により生じる（光の）強度変化を周知の方法で検出し、正弦波の出力信号を生成する。検出器系からのこれら出力信号はそれぞれのカウンタ／補間器５４，５６へ行き、これらカウンタ／補間器は結合出力ビームの各々における時間的位相変化にかかわる縞のカウントの端数（fractions)の分解能をもって出力５８，６０を供給する。
【００３３】
ZERODUR 板の厚さのために、２つの光学成分間の２つの干渉計における２つの測定成分ビーム３０，３４の巡回移動光路長に、ある固定量での差異が生じる。このことは、２つのビームにより横切られた大気の屈折率に変化がない時には、第２光学成分による移動距離についての２つの干渉計によりなされた測定値に差を引き起こさない。しかしながら、測定操作期間において上記大気の屈折率に変化がある時には、２つの測定成分ビームの光路長に変化がある。この変化は、実際に物理的経路の長さの差が変化しないにも拘らず、測定成分ビームの各々についての差となる。２つの干渉計の光路長間の変動は２つの干渉計の結合出力ビームに位相差を生じさせることになり、この位相差は屈折率の変化に直接関係を有することになる。
【００３４】
それ故、屈折率変化を測定するために、２つのカウンタ／補間器の出力５８，６０が差分ユニット（differencing unit）６２へ行き、この差分ユニットが２つの結合出力ビームの相対位相差に関連付けられた信号６４を出力する。
【００３５】
第２光学成分によって動いた距離の測定値は、カウンタ／補間器からの２つの読み値を一緒に加わえ、それを２で割ることで得られることができる。従って、この測定値を得るため、２つの干渉計の出力がユニット６６にも行き、このユニットがその加算と割算とを実行して、その演算結果を正確な距離測定値を指示する出力６８をして提供する。信号６４を用いて、測定期間の大気の屈折率の変化に対する距離測定値の補正のために補正係数を計算することができる。
【００３６】
実際には、両干渉計が第２光学成分の同じ動きを測定するので、それら干渉計はそれぞれの測定成分ビームにおける時間的位相変化を共に指すこととなり、また上記動きの測定値がカウンタ／補間器の一つのみから与えられることができる。
【００３７】
このように、本発明は、従来技術のシステムの例えば真空室や真空ポンプのような高価な付加装置なしに、屈折計と干渉計とを組み合わしたシステムを提供する。
【００３８】
さらに、屈折計のビームと干渉計の測定ビームは全ての測定において同じ大気を用いているということが理解できる。それ故、本発明の好適な実施例のシステムでは２つの測定成分ビーム間に光路差が成立する場合は第２光学成分の近くの大気の屈折率を測定するので、第２光学成分の移動経路に沿うリフレクタのいずれの位置での大気の屈折率を決定することができる。従って、大気が一つの測定から他の測定まで変わらなければ、平均屈折率の変化について完全な測定経路を換算することが可能である。
【００３９】
図３は本発明の一実施例の他の構成を示し、本実施例では２つの干渉計の２つの参照ビーム間に固定の光路差が成立する。
【００４０】
キュービックビームスプリッタ１００は、前述のビームスプリッタ２６に置き換えて使用されている。２本のビーム２０，１８がそのビームスプリッタ１００に向けられ、その透過した部分（測定成分ビーム）１０２，１０４が一般的なリトロリフレクタ１０６に向けられて、平行だが横にずれた光路でそのビームスプリッタ１００へ反射する。反射した部分（参照成分ビーム）１１２，１１４は、２つの別個のリトロリフレクタ１１６，１１８へ向けられ、これらリトロリフレクタ１１６，１１８の軸は同一線上にあるがそれらの反射面は必要な固定光路差を与えるために軸方向にずれている。
【００４１】
リトロリフレクタ１０６，１１６，１１８の反射面から戻ったビームは、ビームスプリッタ１００で再結合されて、２つの出力結合ビーム１３２，１３６が生成され、これら出力結合ビーム１３２，１３６は、図１を参照して既述したように、検出器システムに渡り、必要な出力信号を生成する。
【００４２】
２つの干渉計間の物理的光路差の方が、屈折計が屈折率を完全に（absolutely）測定するときの配列におけるあらかじめ定めた長さよりも短いということを保証することは、上記した両方の実施例において可能である。例えば、本出願人の欧州特許公開公報第508,583号は、この点で参照することによってこの記述に合体させられるものであるが、２つの干渉計間に６ｍｍ以下の固定の物理的光路差を作り出すことによって、測定の間に１００万分の１００以上変化しない大気状態で屈折計が使用されるという条件であれば、ビームが通る大気の屈折率を完全に（absolutely）測定できるということを詳述している。
【００４３】
従って、本発明の一実施例ではZERODUR 板の厚さを固定の物理的光路差であるように６ｍｍ以下にし、屈折率の測定のため１００万分の１００の絶対範囲を与えている。
【００４４】
更にまた、光源の一つとして、“チャープレ−ダ”（chirpedradar; 掃引周波数信号を送信する方式のレーダ）の技術を使用することによって、あるいは周波数チューナブル（tunable)レーザダイオードを使用することによって、ビームスプリッタから対象までの距離を完全に測定することが、また可能（米合衆国特許第3,970,389 号で公知である）である。
【００４５】
広い絶対範囲に亘って要求される細かな補間を達成することは高価につく。補間の必要性を減らすため、比較的長い例えば１２ｍｍの固定の光路差を与え、１００万分の５０の対応絶対範囲を与える比較的厚いZERODUR 板を用いることができる。明らかに、ZERODUR 板の厚さは、遭遇すると予想された大気の状態の範囲と、本装置の受入れ可能なコストとによって厚さの全範囲から選択することができる。
【００４６】
もし、１００万分の１よりも良い精度が要求され、１００万の１００の屈折率の変動範囲を取り、さらに６３３ナノメータの周波数で発光するレーザを使用する場合は、２つの検出器信号の差分の信号に対して要求された精度を与えるため、補間は３ナノメータより良い精度を有することを必要することとなる。
【００４７】
この様な精度を持つように造ることのできる検出器としては、本出願人の欧州特許第326603号に記述されている。
【００４８】
上記の好適な実施例では中空屋根型リトロリフレクタを使用するようにしているけれども、固体ガラス部品のものも代わりに用いることができ得る。他のリトロリフレクタ、例えば、中空、あるいは固体のコーナキューブリフレクタまたは平面鏡も、他の問題を持ち出すことがあるけれども、また代わりに用いることができ得る。
【００４９】
例えば、固体ガラス部品は、これらがわずかな熱係数を有する場合を除いては、相対変位による誤差を最小にするために同一直線上に配置し、非常に正確に整列して、かつ互いに機械的に固定する必要があり、ビーム経路は熱膨張による誤差を最小にするために共通のモード（形態）であるべきであろう。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、空気屈折率測定装置のような大気中の空気の屈折率を測定するための屈折計を不必要とし、真空室や真空ポンプのような高価な付加装置を必要としない、既存のものとは全く別の構成の、測長干渉計と屈折計とを結合した干渉応用測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子部品の概略線図配置を含む本発明の一実施例の装置の部品構成を示す平面図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向の軸に沿て見た図１のリトロレフレクタの正面図である。
【図３】参照アーム間に設置した固定の光路差を示す１実施例の光学部品の概略線図配置の平面図である。
【符号の説明】
１０  光源
１２  コリメート（平行光線化）された光ビーム
１４  ビームスプリッタ
１６  ミラー
１８  反射された二次ビーム
２０  透過された二次ビーム（分離ビーム）
２２  縦軸
２４  第１光学成分（中空屋根型プリズム）
２６  上部直交板（偏光ビームスプリッタ）
２８  底部直交板（ミラー）
３０，３４  測定成分ビーム
３１，３５  出力結合ビーム
３２，３６  参照成分ビーム（参照ビーム）
４０  第２光学成分（中空屋根型プリズム）
４２，４４  ガラス板
４２Ａ，４４Ａ，４６Ａ，４８Ａ  反射面
４２Ｂ，４４Ｂ  表面
４５  基台（べ−ス）
４６，４８  反射板
５０，５２  ホトダイオード検出器系
５４，５６  カウンタ／補間器
６２，６６  差分ユニット
５８，６０，６４  出力（信号）
１００  キュービックビームスプリッタ
１０２，１０４  透過部分（測定成分ビーム）
１０６，１１６，１１８  一般的なリトロリフレクタ
１１２，１１４  反射された部分（参照成分ビーム）
１３２，１３６  出力結合ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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