特許 5695426 レーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法、及びレーザ干渉測長装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5695426

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】レーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法、及びレーザ干渉測長装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 9/02 20060101AFI20150319BHJP

【ＦＩ】

   G01B9/02

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2011-1987(P2011-1987)

(22)【出願日】2011年1月7日

(65)【公開番号】特開2012-145362(P2012-145362A)

(43)【公開日】2012年8月2日

【審査請求日】2013年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮田 薫

【審査官】 神谷 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−１３５７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４１０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５０７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３２４３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８１９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０９６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１７５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００２２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３４３７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ９／００−１１／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸収セルの飽和吸収線に基づき共振器長を変化させて特定波長のレーザ光を、所定の変調周波数及び所定の変調振幅の変調信号にて変調して被測定物に照射し、前記被測定物からの戻り光と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号に応じて測長を行うレーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法であって、
前記被測定物が静止した状態で、前記共振器長を変化させて、前記レーザ光の波長を変更する波長変更工程と、
前記レーザ光の発振周波数が複数の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致した各時点での各前記干渉信号の位相を検出する位相検出工程と、
前記複数の飽和吸収線の各周波数と前記各干渉信号の位相とに基づいて、前記被測定物までの第１の絶対距離を算出する第１絶対距離算出工程と、
前記干渉信号に基づいて、前記被測定物の移動量を算出する移動量算出工程と、
前記第１の絶対距離及び前記移動量に基づいて、第２の絶対距離を算出する第２絶対距離算出工程と、
前記第２の絶対距離と、前記変調信号の変調周波数及び振幅と、複数の前記飽和吸収線のうち特定の飽和吸収線の中心となる周波数から求められる真空中の波長と、に基づいて、前記移動量を補正する移動量補正工程と、を備える
ことを特徴とする絶対距離測定方法。

【請求項2】

吸収セルの飽和吸収線に基づき共振器長を変化させて特定波長のレーザ光を、所定の変調周波数及び所定の変調振幅の変調信号にて変調して被測定物に照射し、前記被測定物からの戻り光と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号に応じて測長を行うレーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法であって、
前記レーザ干渉測長装置は、空気屈折率を算出する屈折率算出装置を備え、
前記被測定物が静止した状態で、前記共振器長を変化させて、前記レーザ光の波長を変更する波長変更工程と、
前記レーザ光の発振周波数が複数の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致した各時点での各前記干渉信号の位相を検出する位相検出工程と、
前記複数の飽和吸収線の各周波数と前記各干渉信号の位相とに基づいて、前記被測定物までの第１の絶対距離を算出する第１絶対距離算出工程と、
前記干渉信号に基づいて、前記被測定物の移動量を算出する移動量算出工程と、
前記第１の絶対距離及び前記移動量に基づいて、第２の絶対距離を算出する第２絶対距離算出工程と、
前記第２の絶対距離と、前記被測定物の移動前後における前記空気屈折率の変化量とに基づいて、前記移動量を補正する移動量補正工程と、を備える
ことを特徴とする絶対距離測定方法。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の絶対距離測定方法において、
前記波長変更工程は、
前記レーザ光の発振周波数が３つ以上の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致するように前記共振器長を変化させ、
前記位相検出工程は、
３つ以上の前記各時点での各前記干渉信号の位相を検出し、
前記第１絶対距離算出工程は、
前記３つ以上の飽和吸収線の各周波数と前記３つ以上の干渉信号の位相とに基づいて、前記第１の絶対距離を算出する
ことを特徴とする絶対距離測定方法。

【請求項4】

共振器長を変更可能に構成され、所定の変調周波数及び所定の変調振幅の変調信号にて変調された特定波長のレーザ光を生成するレーザ光生成部と、
前記レーザ光を被測定物に照射するとともに、前記被測定物からの戻り光と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号を出力する干渉計と、
前記レーザ光生成部の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記レーザ光生成部の動作を制御し、吸収セルの飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させて前記レーザ光の波長を変更する波長制御部と、
前記レーザ光の発振周波数が複数の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致した各時点での各前記干渉信号の位相を検出する位相検出部と、
前記複数の飽和吸収線の各周波数と前記各干渉信号の位相とに基づいて、前記被測定物までの第１の絶対距離を算出する第１絶対距離算出部と、
前記干渉信号に基づいて、前記被測定物の移動量を算出する移動量算出部と、
前記第１の絶対距離及び前記移動量に基づいて、第２の絶対距離を算出する第２絶対距離算出部と、
前記第２の絶対距離と、前記変調信号の変調周波数及び振幅と、複数の前記飽和吸収線のうち特定の飽和吸収線の中心となる周波数から求められる真空中の波長と、に基づいて、前記移動量を補正する移動量補正部と、を備える
ことを特徴とするレーザ干渉測長装置。

【請求項5】

共振器長を変更可能に構成され、所定の変調周波数及び所定の変調振幅の変調信号にて変調された特定波長のレーザ光を生成するレーザ光生成部と、
前記レーザ光を被測定物に照射するとともに、前記被測定物からの戻り光と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号を出力する干渉計と、
空気屈折率を算出する屈折率算出装置と、
前記レーザ光生成部の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記レーザ光生成部の動作を制御し、吸収セルの飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させて前記レーザ光の波長を変更する波長制御部と、
前記レーザ光の発振周波数が複数の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致した各時点での各前記干渉信号の位相を検出する位相検出部と、
前記複数の飽和吸収線の各周波数と前記各干渉信号の位相とに基づいて、前記被測定物までの第１の絶対距離を算出する第１絶対距離算出部と、
前記干渉信号に基づいて、前記被測定物の移動量を算出する移動量算出部と、
前記第１の絶対距離及び前記移動量に基づいて、第２の絶対距離を算出する第２絶対距離算出部と、
前記第２の絶対距離と、前記被測定物の移動前後における前記空気屈折率の変化量とに基づいて、前記移動量を補正する移動量補正部と、を備える
ことを特徴とするレーザ干渉測長装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法、及びレーザ干渉測長装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被測定物までの距離を測定する装置として、例えば、追尾式レーザ干渉計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の追尾式レーザ干渉計は、以下に示す再帰反射体、光学系、２軸回転機構、及びコントローラを備える。
再帰反射体は、被測定物に取り付けられ、入射光を入射方向に沿う方向に反射させる。
干渉計は、測定光を出射するとともに、以下に示す信号をコントローラに出力する。
すなわち、干渉計は、被測定物からの戻り光（再帰反射体にて反射された戻り光）と参照用の参照光との干渉に基づく第１の信号をコントローラに出力する。また、干渉計は、測定光と被測定物からの戻り光との光軸のずれ量に基づく第２の信号をコントローラに出力する。
２軸回転機構は、コントローラによる制御の下、干渉計の姿勢を変更することで、測定光の出射方向を変更する。

【0003】

コントローラは、干渉計からの第２の信号に基づいて、光軸のずれ量が０となるように、２軸回転機構の動作を制御し、再帰反射体を追尾する（測定光の出射方向を再帰反射体に向ける）。
そして、特許文献１に記載の追尾式レーザ干渉計では、距離を測定する距離センサ等を別途追加することなく、以下に示す方法により、被測定物（再帰反射体）までの絶対距離を測定している。
特許文献１に記載の技術では、光軸のずれ量と、２軸回転機構の角度調整量と、被測定物までの絶対距離との間に所定の関係があることに着目している。
そして、光軸のずれ量が既知の値となるまで２軸回転機構を動作させ、当該動作させた際の２軸回転機構の角度調整量と既知の値である光軸のずれ量とに基づいて、上記関係から被測定物までの絶対距離を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−３０９６７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、光軸のずれ量を検出する位置検出器（例えば、受光素子）のダイナミックレンジに制限され、被測定物までの距離が大きい場合には、被測定物までの絶対距離の算出が困難なものとなる、という問題がある。

【0006】

本発明の目的は、被測定物までの絶対距離を良好に算出できる絶対距離測定方法、及びレーザ干渉測長装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の絶対距離測定方法は、吸収セルの飽和吸収線に基づき共振器長を変化させて特定波長のレーザ光を被測定物に照射し、前記被測定物からの戻り光と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号に応じて測長を行うレーザ干渉測長装置の絶対距離測定方法であって、前記被測定物が静止した状態で、前記共振器長を変化させて、前記レーザ光の波長を変更する波長変更工程と、前記レーザ光の発振周波数が複数の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致した各時点での各前記干渉信号の位相を検出する位相検出工程と、前記複数の飽和吸収線の各周波数と前記各干渉信号の位相とに基づいて、前記被測定物までの第１の絶対距離を算出する第１絶対距離算出工程とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明では、レーザ光の波長を走査した場合に複数の飽和吸収線が観測される各時点での各干渉信号の位相と、前記複数の飽和吸収線の各周波数と、被測定物までの第１の絶対距離との間に所定の関係があることに着目した。
そして、本発明の絶対距離測定方法は、上述した波長変更工程及び位相検出工程により前記各時点での各干渉信号の位相を検出し、上述した第１絶対距離算出工程により、前記所定の関係を利用することで、被測定物までの第１の絶対距離を算出する。
このことにより、従来のように位置検出器のダイナミックレンジに制限されることなく、被測定物までの絶対距離を良好に算出できる。

【0009】

また、レーザ干渉測長装置として、被測定物が３次元的に移動せずに測長装置に対して近接隔離するように直線的にのみ移動し、このような被測定物までの絶対距離を測定する構成（レーザ光の出射方向の変更を不要とする構成）とした場合には、従来の追尾式干渉計のような２軸回転機構や位置検出器は不要である。
このようなレーザ干渉測長装置において、被測定物までの絶対距離を測定する場合に、本発明の絶対距離測定方法を実施すれば、２軸回転機構や位置検出器を別途、追加することなく、被測定物までの絶対距離を良好に測定できる。

【0010】

本発明の絶対距離測定方法では、前記波長変更工程は、前記レーザ光の発振周波数が３つ以上の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致するように前記共振器長を変化させ、前記位相検出工程は、３つ以上の前記各時点での各前記干渉信号の位相を検出し、前記第１絶対距離算出工程は、前記３つ以上の飽和吸収線の各周波数と前記３つ以上の干渉信号の位相とに基づいて、前記第１の絶対距離を算出することが好ましい。
本発明では、３つ以上の前記各時点での各干渉信号の位相と、３つ以上の飽和吸収線の各周波数とに基づいて、第１の絶対距離を算出するので、第１の絶対距離を精度良く算出できる。

【0011】

本発明の絶対距離測定方法では、前記干渉信号に基づいて、前記被測定物の移動量を算出する移動量算出工程と、前記第１の絶対距離及び前記移動量に基づいて、第２の絶対距離を算出する第２絶対距離算出工程とを備える。
すなわち、本発明では、絶対距離測定方法は、上述した移動量算出工程及び第２絶対距離算出工程を備える。
このことにより、被測定物までの絶対距離を測定する際に、例えば、被測定物の移動に伴い、順次、被測定物の移動量を算出する（移動量算出工程）。そして、算出した移動量を、第１絶対距離算出工程にて算出された第１の絶対距離（初期位置）に加算または減算して第２の絶対距離を算出する（第２絶対距離算出工程）。
このように算出された第２の絶対距離を被測定物までの絶対距離とすれば、被測定物の移動に伴い、順次、第１絶対距離算出工程を実施する方法と比較して、測長を容易にかつ迅速に実施できる。

【0012】

本発明の絶対距離測定方法では、前記第２の絶対距離と、前記変調信号の変調周波数及び振幅と、複数の前記飽和吸収線のうち特定の飽和吸収線の中心となる周波数から求められる真空中の波長と、に基づいて、前記移動量を補正する移動量補正工程と、に基づいて、前記移動量を補正する移動量補正工程を備える。
ところで、測長に用いられるレーザ光が変調信号にて変調されている場合や、測長中に空気屈折率が変動した場合等には、移動量算出工程にて算出された移動量に、被測定物の位置（第２の絶対距離）に応じた誤差が含まれることとなる。
本発明では、絶対距離測定方法は、上述した移動量補正工程を備えるので、移動量に含まれる上述した被測定物の位置に応じた誤差を除去し、移動量を適切な値とすることができる。

【0013】

前述のように、本発明の絶対距離測定方法では、前記レーザ干渉測長装置は、所定の変調周波数及び所定の変調振幅の変調信号にて変調した前記レーザ光を前記被測定物に照射し、前記移動量補正工程は、前記第２の絶対距離、前記変調周波数、及び前記変調振幅に基づいて、前記移動量を補正する。
すなわち、本発明では、移動量補正工程は、第２の絶対距離、変調周波数、及び変調振幅に基づいて、移動量を補正するので、レーザ光の変調により生じる誤差を適切に除去し、移動量を適切な値とすることができる。

【0014】

本発明の絶対距離測定方法では、前記レーザ干渉測長装置は、空気屈折率を算出する屈折率算出装置を備え、前記移動量補正工程は、前記第２の絶対距離と前記被測定物の移動前後における前記空気屈折率の変化量とに基づいて、前記移動量を補正する、としてもよい。
本発明では、移動量補正工程は、第２の絶対距離と被測定物の移動前後における空気屈折率の変化量とに基づいて、移動量を補正するので、空気屈折率の変動により生じる誤差を適切に除去し、移動量を適切な値とすることができる。

【0015】

本発明のレーザ干渉測長装置は、共振器長を変更可能に構成され、所定の変調周波数及び所定の変調振幅の変調信号にて変調された特定波長のレーザ光を生成するレーザ光生成部と、前記レーザ光を被測定物に照射するとともに、前記被測定物からの戻り光と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号を出力する干渉計と、前記レーザ光生成部の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記レーザ光生成部の動作を制御し、吸収セルの飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させて前記レーザ光の波長を変更する波長制御部と、前記レーザ光の発振周波数が複数の前記飽和吸収線の各周波数にそれぞれ合致した各時点での各前記干渉信号の位相を検出する位相検出部と、前記複数の飽和吸収線の各周波数と前記各干渉信号の位相とに基づいて、前記被測定物までの第１の絶対距離を算出する第１絶対距離算出部と、前記干渉信号に基づいて、前記被測定物の移動量を算出する移動量算出部と、前記第１の絶対距離及び前記移動量に基づいて、第２の絶対距離を算出する第２絶対距離算出部と、前記第２の絶対距離と、前記変調信号の変調周波数及び振幅と、複数の前記飽和吸収線のうち特定の飽和吸収線の中心となる周波数から求められる真空中の波長と、に基づいて、前記移動量を補正する移動量補正部と、を備えることを特徴とする。
本発明のレーザ干渉測長装置は、さらに、空気屈折率を算出する屈折率算出装置を備え、前記移動量補正工程は、前記第２の絶対距離と前記被測定物の移動前後における前記空気屈折率の変化量とに基づいて、前記移動量を補正する、としてもよい。
本発明では、レーザ干渉測長装置は、上述した絶対距離測定方法を実施する装置であるため、上述した絶対距離測定方法と同様の作用及び効果を享受できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態におけるレーザ干渉測長装置を示すブロック図。

【図2】第１実施形態におけるレーザ光生成部を示すブロック図。

【図3】第１実施形態における制御装置を示すブロック図。

【図4】第１実施形態における波長制御部による処理を説明するための図。

【図5】第１実施形態における位相検出部による処理を説明するための図。

【図6】第１実施形態における位相検出部による処理を説明するための図。

【図7】第１実施形態における絶対距離測定方法を説明するフローチャート。

【図8】第１実施形態における第１の絶対距離の算出工程を説明するフローチャート。

【図9】第２実施形態における第１の絶対距離の算出工程を説明するフローチャート。

【図10】第２実施形態における絶対距離測定方法を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔レーザ干渉測長装置の構成〕
図１は、第１実施形態におけるレーザ干渉測長装置１（以下、測長装置１）を示すブロック図である。
測長装置１は、レーザ光の干渉を利用して、当該測長装置１から被測定物（後述するコーナーキューブ２０）までの絶対距離を測定する装置である。
この測長装置１は、図１に示すように、レーザ光生成部１０と、コーナーキューブ２０と、干渉計３０と、屈折率算出装置４０と、差動検出回路５０と、制御装置６０とを備える。

【0018】

〔レーザ光生成部の構成〕
図２は、レーザ光生成部１０を示すブロック図である。
レーザ光生成部１０は、図２に示すように、レーザ発生部１１と、レーザ光検出部１２と、変復調信号発生器１３と、アクチュエータ駆動回路１４と、ロックインアンプ１５とを備える。
レーザ発生部１１は、波長808nmのレーザ光Ｌ１を放出する励起用半導体レーザ１１１と、レーザ光Ｌ１を入力し、波長532nmのレーザ光Ｌ２を出力する共振波生成部１１２とを備える。
共振波生成部１１２は、誘導輻射から波長1064nmの光を発光するＮｄ：ＹＶＯ４結晶１１２Ａ、波長1064nmの光を反射させ波長532nmの光とするＫＴＰ結晶（非線形光学結晶）１１２Ｂ、レーザ光の特定周波数のみを透過させるエタロン１１２Ｃ、波長1064nmの光を反射させ波長532nmの光を透過させる反射鏡１１２Ｄ等の光学素子が共振器筐体１１２Ｅに収納された構成を有する。
そして、共振器筐体１１２Ｅ内部にエタロン１１２Ｃを配設することで、シングルモードのレーザ光Ｌ２が得られる。
また、共振器筐体１１２Ｅ内部には、電圧の印加により反射鏡１１２Ｄの位置を変更（共振器長を変更）するピエゾ素子等のアクチュエータ１１２Ｆが配設されている。

【0019】

レーザ光検出部１２は、図２に示すように、λ／２板１２１と、偏光ビームスプリッタ１２２，１２３と、λ／４板１２４と、ヨウ素セル（吸収セル）１２５と、反射鏡１２６と、光検出器１２７とを備える。
そして、レーザ光Ｌ２は、λ／２板１２１を透過した後、偏光ビームスプリッタ１２２で、測長等に使用されるレーザ光Ｌ３と、後述する周波数安定化制御に使用されるレーザ光Ｌ４に分離される。
また、レーザ光Ｌ４は、偏光ビームスプリッタ１２３、λ／４板１２４、及びヨウ素セル１２５を通過した後、反射鏡１２６にてヨウ素セル１２５に向けて反射される。
そして、レーザ光Ｌ４は、再度、ヨウ素セル１２５及びλ／４板１２４を通過した後、偏光ビームスプリッタ１２３にて光検出器１２７に向けて反射され、光検出器１２７にて光電変換されて光出力信号Ｓ１として出力される。

【0020】

変復調信号発生器１３は、アクチュエータ駆動回路１４に変調周波数１ｆＨｚの変調信号Ｓｍ１を出力し、ロックインアンプ１５に周波数２ｆ，３ｆＨｚの変調信号Ｓｍ２，Ｓｍ３を出力する。
アクチュエータ駆動回路１４は、制御装置６０による制御の下、アクチュエータ１１２Ｆを駆動させ（アクチュエータ１１２Ｆに電圧Ｖを印加し）、変復調信号発生器１３からの変調信号Ｓｍ１でレーザ光Ｌ２を変調する。
ロックインアンプ１５は、アクチュエータ駆動回路１４にて変調信号Ｓｍ１に基づき変調されたレーザ光Ｌ２の励起により得られる光出力信号Ｓ１を周波数２ｆ，３ｆＨｚの各変調信号Ｓｍ２，Ｓｍ３でそれぞれ復調し、２次，３次微分信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ出力する。

【0021】

〔コーナーキューブの構成〕
コーナーキューブ２０は、入射光を入射方向に沿って反射させるものであり、被測定物（図示略）に取り付けられる。
なお、本実施形態では、被測定物は、干渉計３０に対して直線的に近接隔離するように移動するものである。すなわち、コーナーキューブ２０も同様である。

【0022】

〔干渉計の構成〕
干渉計３０は、レーザ光生成部１０にて生成されたレーザ光Ｌ３を被測定物（コーナーキューブ２０）に出射するとともに、被測定物からの戻り光（コーナーキューブ２０にて反射された戻り光）と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号ＳｉＡ〜ＳｉＤを出力する。
本実施形態では、干渉計３０は、公知のマイケルソン干渉計で構成されている。
干渉計３０は、図１に示すように、λ／２板３１，３６と、偏光ビームスプリッタ３２，３９Ａ，３９Ｂと、λ／４板３３，３５，３８と、コーナーキューブ３４と、ビームスプリッタ３７と、ＰＤ（Photo Detector）３０Ａ〜３０Ｄとを備える。
レーザ光生成部１０にて生成され干渉計３０に入力されたレーザ光Ｌ３は、λ／２板３１を通過した後、偏光ビームスプリッタ３２で、Ｓ偏光成分である参照用の参照光Ｌｒと、測定用の測定光Ｌｍとに分離される。
また、参照光Ｌｒは、λ／４板３３を通過した後、コーナーキューブ３４にてλ／４板３３に向けて反射され、λ／４板３３を再度、通過する（λ／４板３３を２回通過する）ことでＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタ３２を通過する。

【0023】

一方、測定用の測定光Ｌｍは、λ／４板３５を通過した後、被測定物に出射される。
また、測定光Ｌｍは、コーナーキューブ２０にて干渉計３０（λ／４板３５）に向けて反射され、λ／４板３５を再度、通過する（λ／４板３５を２回通過する）ことでＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ３２にて反射される。

【0024】

そして、偏光ビームスプリッタ３２を通過した参照光Ｌｒと、偏光ビームスプリッタ３２にて反射された測定光Ｌｍは、干渉光Ｌｉとなる。
干渉光Ｌｉは、λ／２板３６を通過した後、ビームスプリッタ３７にて２つの干渉光Ｌｉ１，Ｌｉ２に分離される。
干渉光Ｌｉ１は、λ／４板３８を通過した後、偏光ビームスプリッタ３９Ａで、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分に分離される。
そして、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分は、ＰＤ３０Ａ，３０Ｂにてそれぞれ光電変換されて、干渉信号ＳｉＡ，ＳｉＢとしてそれぞれ出力される。

【0025】

一方、干渉光Ｌｉ２は、偏光ビームスプリッタ３９Ｂで、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分に分離される。
そして、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分は、ＰＤ３０Ｃ，３０Ｄにてそれぞれ光電変換されて、干渉信号ＳｉＣ，ＳｉＤとしてそれぞれ出力される。
なお、上述した光路を辿ることから、各干渉信号ＳｉＡ〜ＳｉＤは、位相が９０°ずれていることとなる。

【0026】

例えば、参照光Ｌｒ及び測定光Ｌｍのそれぞれの平面波Ｅｒ，Ｅｍを以下の式（１）とした場合、４つのＰＤ３０Ａ〜３０Ｄのいずれかに照射される光の強度Ｉは、以下の式（２）で与えられる。

【0027】

【数1】

【0028】

【数2】

【0029】

ここで、式（２）において、λ_０，ｆ，ｃは、それぞれ真空中の波長、レーザ光Ｌ２の発振周波数、及び光速度である。
また、ｄは、参照光Ｌｒがコーナーキューブ３４に到達するまでの光路長である。ｄ´は、測定光Ｌｍがコーナーキューブ２０に到達するまでの光路長である。
本実施形態では、ｄ´−ｄ＝０となる箇所を原点としている。

【0030】

〔屈折率算出装置の構成〕
屈折率算出装置４０は、具体的な図示は省略したが、温度センサと、気圧センサと、湿度センサと、演算装置とを備える。
温度センサ、気圧センサ、及び湿度センサは、干渉計３０からコーナーキューブ２０に出力される測定光Ｌｍの光路近傍の温度、気圧、及び湿度をそれぞれ計測する。
演算装置は、上記各センサにて計測された温度、気圧、及び湿度に基づいて、空気屈折率を算出する。
例えば、演算装置は、上記各センサにて計測された温度、気圧、及び湿度の値を、エドレンの実験式に代入することで、空気屈折率を算出する。
そして、屈折率算出装置４０は、算出した空気屈折率に応じた信号Ｓｎを出力する。

【0031】

〔差動検出回路〕
差動検出回路５０は、干渉計３０から干渉信号ＳｉＡ〜ＳｉＤを入力する。そして、差動検出回路５０は、干渉信号ＳｉＡ，ＳｉＢを差動検出し、また、干渉信号ＳｉＣ，ＳｉＤを差動検出し、９０°位相がずれた２相の干渉信号Ｓｉを出力する。

【0032】

〔制御装置の構成〕
図３は、制御装置６０を示すブロック図である。
制御装置６０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)や、メモリ等を備え、メモリに記憶されたプログラムにしたがって、種々の処理を実行する。
具体的に、制御装置６０は、レーザ光生成部１０及び屈折率算出装置４０の動作を制御するとともに、差動検出回路５０からの２相の干渉信号Ｓｉ、及び屈折率算出装置４０からの信号Ｓｎに基づいて、被測定物までの絶対距離を測定する。
この制御装置６０は、図３に示すように、波長制御部６１と、位相検出部６２と、第１絶対距離算出部６３と、移動量算出部６４と、第２絶対距離算出部６５と、移動量補正部６６と、メモリ６７等を備える。

【0033】

図４は、波長制御部６１による処理を説明するための図である。具体的に、図４は、波長532.245nm帯域の飽和吸収線を示した図である。
なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、２次，３次微分信号Ｓ２，Ｓ３の出力値を縦軸とし、周波数を横軸とし、共振器長を変化させた場合（レーザ光Ｌ２の波長（発振周波数）を変化させた場合）での２次，３次微分信号Ｓ２，Ｓ３の波形をそれぞれ示す図である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の領域Ａｒ１を拡大した図である。図４（Ｄ）は、図４（Ｂ）の領域Ａｒ２を拡大した図である。
図４（Ｂ）に示すように、２次微分信号Ｓ２には、周波数の低い側から順に、ａ１〜ａ１５の飽和吸収線が観測される。また、図４（Ａ）に示すように、３次微分信号Ｓ３においても、２次微分信号Ｓ２と略同様の特徴を有する飽和吸収線が観測される。

【0034】

波長制御部６１は、干渉計３０からの２次，３次微分信号Ｓ２，Ｓ３に基づいて、アクチュエータ駆動回路１４の動作を制御し（アクチュエータ１１２Ｆに印加する電圧Ｖを調整し）、以下に示す周波数安定化制御を実施する。
すなわち、波長制御部６１は、アクチュエータ１１２Ｆに印加する電圧Ｖを、レーザ光Ｌ２の発振周波数が特定の飽和吸収線の中心となる周波数に一致する電圧Ｖに変更した後、２次，３次微分信号Ｓ２，Ｓ３を常時、観測する。
そして、波長制御部６１は、２次微分信号Ｓ２の出力値が所定の電圧値（飽和吸収線と認定できる電圧値）以上となり、かつ、３次微分信号Ｓ３の出力値が０Ｖ近傍となるように電圧Ｖを調整する。
このような周波数安定化制御により、レーザ光Ｌ２の発振周波数は、特定の飽和吸収線の中心となる周波数に安定化される。
言い換えれば、レーザ光Ｌ２の波長は、特定の飽和吸収線の中心となる周波数に応じた波長に安定化される。

【0035】

図５及び図６は、位相検出部６２による処理を説明するための図である。具体的に、図５は、時間に伴う干渉信号Ｓｉの強度（振幅）変化を示す図である。また、図６は、２相の干渉信号Ｓｉによるリサージュ波形を示す図である。
なお、図５及び図６では、２相の干渉信号Ｓｉにおいて、干渉信号ＳｉＡ，ＳｉＢが差動検出された干渉信号を干渉信号ＳｉＡＢとし、干渉信号ＳｉＣ，ＳｉＤが差動検出された干渉信号を干渉信号ＳｉＣＤとしている。
位相検出部６２は、差動検出回路５０からの２相の干渉信号Ｓｉに基づいて、干渉信号Ｓｉの位相φを検出し、干渉信号Ｓｉの位相φの変動分Δφを算出する。
上述したように、２相の干渉信号Ｓｉは、９０°位相がずれているため、図５及び図６に示すように、概略円形のリサージュ信号となる。
そして、位相検出部６２は、リサージュ信号の変化を検出することで、干渉信号Ｓｉの位相φの変動分Δφを算出している。

【0036】

具体的に、位相検出部６２は、リサージュ信号が所定方向に１周分変化する度に、計数値Ｎを１だけカウントアップする。また、位相検出部６２は、リサージュ信号が前記所定方向と逆方向に１周分変化する度に、計数値Ｎを１だけカウントダウンする。
なお、計数値Ｎは、干渉信号Ｓｉの位相φの変動分Δφを２πで正規化した値に相当するものである。
また、位相検出部６２は、リサージュ信号の１周分内で数百〜数千個分に等分割し、リサージュ信号の変化に応じて、計数値Ｎを変更する。
例えば、リサージュ信号の１周分内を１００個に等分割した場合には、位相検出部６２は、リサージュ信号の変化に応じて、計数値Ｎを０．０１ずつ変更していく。

【0037】

第１絶対距離算出部６３は、屈折率算出装置４０からの信号Ｓｎと、メモリ６７に記憶された飽和吸収線の周波数と、位相検出部６２にて計数された計数値Ｎとに基づいて、被測定物までの第１の絶対距離（幾何学的距離）を算出する。
移動量算出部６４は、屈折率算出装置４０からの信号Ｓｎと、メモリ６７に記憶された飽和吸収線の周波数と、位相検出部６２にて計数された計数値Ｎとに基づいて、被測定物の移動量（幾何学的距離）を算出する。

【0038】

第２絶対距離算出部６５は、第１絶対距離算出部６３にて算出された第１の絶対距離に、移動量算出部６４にて算出された移動量を加算または減算することで、被測定物までの第２絶対距離を算出する。
移動量補正部６６は、第２絶対距離算出部６５にて算出された第２絶対距離に基づいて、移動量算出部６４にて算出された移動量を補正する。
なお、各構成６３〜６５の具体的な処理については、以下の絶対距離測定方法を説明する際に詳細に説明する。
メモリ６７は、制御プログラムや、上述した各構成６１〜６６にて用いられる情報を記憶する。

【0039】

〔絶対距離測定方法〕
図７は、絶対距離測定方法を説明するフローチャートである。
次に、上述した測長装置１による絶対距離測定方法について説明する。
なお、絶対距離測定方法は、図７に示すように、第１の絶対距離の算出工程（Ｓ１）、移動量算出工程（Ｓ２）、第２絶対距離算出工程（Ｓ３）、及び移動量補正工程（Ｓ４）が順に実施されるものである。

【0040】

〔第１の絶対距離の算出工程（Ｓ１）〕
図８は、第１の絶対距離の算出工程Ｓ１を説明するフローチャートである。
利用者は、被測定物を初期位置に静止させた状態で、測長装置１を操作し、制御装置６０に被測定物（初期位置）までの第１の絶対距離を算出させる（ステップＳ１）。
なお、第１の絶対距離の算出工程Ｓ１は、測長装置１の起動時等に行われるものである。
先ず、波長制御部６１は、上述した周波数安定化制御によりレーザ光Ｌ２の波長を第１の飽和吸収線の中心となる周波数に応じた第１の波長λ_１に安定化させる（ステップＳ１Ａ）。
ここで、第１の飽和吸収線としては、例えば、飽和吸収線ａ１０（図４）とされる。
次に、位相検出部６２は、リサージュ信号の変化を計数し、計数値Ｎをメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１Ｂ）。
次に、制御装置６０は、屈折率算出装置４０に空気屈折率を算出させる。そして、制御装置６０は、屈折率算出装置４０からの信号Ｓｎを入力し、算出された空気屈折率ｎ（ｎ_１）をメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１Ｃ）。

【0041】

次に、波長制御部６１は、上述した周波数安定化制御によりレーザ光Ｌ２の波長を第２の飽和吸収線の中心となる周波数に応じた第２の波長λ_２に安定化させる（ステップＳ１Ｄ）。
ここで、第２の飽和吸収線としては、例えば、飽和吸収線ａ１（図４）とされる。
次に、位相検出部６２は、ステップＳ１Ｂと同様に、リサージュ信号の変化を計数し、計数値Ｎをメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１Ｅ）。
次に、制御装置６０は、ステップＳ１Ｃと同様に、屈折率算出装置４０にて算出された空気屈折率ｎ（ｎ_２）をメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１Ｆ）。

【0042】

次に、波長制御部６１は、上述した周波数安定化制御によりレーザ光Ｌ２の波長を第１の波長λ_１に再度、安定化させる（ステップＳ１Ｇ）。
次に、位相検出部６２は、ステップＳ１Ｂ，Ｓ１Ｅと同様に、リサージュ信号の変化を計数し、計数値Ｎをメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１Ｈ）。
次に、制御装置６０は、ステップＳ１Ｃ，Ｓ１Ｆと同様に、屈折率算出装置４０にて算出された空気屈折率ｎ（ｎ_１）をメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１Ｉ）。
以上説明したステップＳ１Ａ，Ｓ１Ｄ，Ｓ１Ｇが本発明に係る波長変更工程に相当するものである。また、ステップＳ１Ｂ，Ｓ１Ｅ，Ｓ１Ｈが本発明に係る位相検出工程に相当するものである。

【0043】

次に、第１絶対距離算出部６３は、以下に示すように、第１の絶対距離を算出する（ステップＳ１Ｊ：第１絶対距離算出工程）。
ここで、第１の絶対距離Ｌは、以下の式（３）で与えられる。

【0044】

【数3】

【0045】

なお、式（３）において、ｎは空気屈折率であり、λはレーザ光Ｌ２の波長である。また、式（３）では、φ／（２π）をＭとしている。
ここで、被測定物を静止した状態で（第１の絶対距離Ｌを一定にした状態で）、レーザ光Ｌ２の波長をδλだけ変更すると、干渉信号Ｓｉの位相が変化し、ＭがδＭだけ変わるとする。
この場合、第１の絶対距離Ｌは、以下の式（４）で与えられる。

【0046】

【数4】

【0047】

そして、式（３），（４）からＭを消すことで、以下の式（５）が得られる。

【0048】

【数5】

【0049】

そして、ステップＳ１Ａ〜Ｓ１Ｆでは、レーザ光Ｌ２の波長を第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に変更しているため、式（５）において、λをλ_１とし、λ＋δλをλ_２とすれば、式（５）は、以下の式（６）に変形できる。

【0050】

【数6】

【0051】

そして、第１絶対距離算出部６３は、式（６）を利用して、レーザ光Ｌ２の波長が第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に変更された過程（ステップＳ１Ａ〜Ｓ１Ｆ）において、メモリ６７に記憶されている情報（２つの計数値Ｎ、空気屈折率ｎ_１，ｎ_２、第１，第２の飽和吸収線の中心となる各周波数）から、１つ目の第１の絶対距離を算出する。
なお、δＭは、レーザ光Ｌ２の波長が第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に変更された際の干渉信号Ｓｉの位相変化に相当するものであるため、ステップＳ１Ｂにおいてメモリ６７に記憶された計数値Ｎと、ステップＳ１Ｅにおいてメモリ６７に記憶された計数値Ｎとで求めることができる。
また、第１，第２の波長λ_１，λ_２の真空中の波長λ_１０，λ_２０は、メモリ６７に予め記憶されている第１，第２の飽和吸収線の中心となる各周波数から求めることができる。

【0052】

また、同様に、第１絶対距離算出部６３は、式（６）を利用して、レーザ光Ｌ２の波長が第２の波長λ_２から第１の波長λ_１に変更された過程（ステップＳ１Ｄ〜Ｓ１Ｉ）において、メモリ６７に記憶されている情報から、２つ目の第１の絶対距離を算出する。
なお、δＭは、ステップＳ１Ｅにおいてメモリ６７に記憶された計数値Ｎと、ステップＳ１Ｈにおいてメモリ６７に記憶された計数値Ｎとで求めることができる。
次に、第１絶対距離算出部６３は、算出した２つの第１の絶対距離を平均化する（ステップＳ１Ｋ）。

【0053】

〔移動量算出工程（Ｓ２）〕
なお、以降の工程Ｓ２〜Ｓ４は、測長装置１の起動後（ステップＳ１の後）、上述した周波数安定化制御によりレーザ光Ｌ２の波長を特定の飽和吸収線の中心となる周波数に応じた波長に安定化させた状態で、被測定物が実際に移動した場合での移動量等を算出する工程である。
ここで、被測定物の移動量Ｄは、以下の式（７）で与えられる。

【0054】

【数7】

【0055】

ここで、式（７）において、ｎは、被測定物の移動後の空気屈折率である。また、λ_０は、前記特定の飽和吸収線の中心となる周波数に応じた波長の真空中での波長である。さらに、Ｎは、被測定物の移動前後における干渉信号Ｓｉの位相の変動分Δφを２πで正規化したもの（Δφ／２π）である。なお、位相検出部６２の計数値Ｎを被測定物の移動前に０にリセットしておけば、被測定物の移動後に位相検出部６２にて計数された計数値Ｎは、式（７）中のＮに相当するものとなる。

【0056】

そして、移動量算出部６４は、被測定物の移動後に屈折率算出装置４０にて算出された空気屈折率ｎ及び位相検出部６２にて計数された計数値Ｎと、メモリ６７に記憶された前記特定の飽和吸収線の中心となる周波数から求められる真空中の波長λ_０を式（７）に代入することで、移動量Ｄを算出する。

【0057】

〔第２の絶対距離の算出工程（Ｓ３）〕
第２絶対距離算出部６５は、ステップＳ１Ｋにおいて平均化された移動前（初期位置に位置付けられた）の被測定物までの第１の絶対距離に、ステップＳ２において算出された移動量Ｄを加算または減算することで、移動後の被測定物までの第２の絶対距離を算出する（ステップＳ３：第２の絶対距離算出工程）。

【0058】

〔移動量補正工程（Ｓ４）〕
ところで、レーザ光Ｌ２は、変調信号Ｓｍ１に基づき変調されている。このようにレーザ光Ｌ２に変調がかかっている場合、変調信号Ｓｍ１の変調周波数（１ｆＨｚ）をΩ、振幅をλ´とすると、干渉信号Ｓｉの本来の位相φ´は、以下の式（８）で与えられる。

【0059】

【数8】

【0060】

ここで、λ≫λ´とすると、式（８）は、以下の式（９）に変更できる。

【0061】

【数9】

【0062】

すなわち、ステップＳ２では、本来の位相φ´ではなく、位相φ（計数値Ｎに対応）を利用して移動量Ｄを算出しているため、式（９）の最右辺の第２項に応じた誤差が含まれている。
ここで、式（９）の最右辺の第２項における（ｄ´−ｄ）は、ステップＳ３において算出された移動後の被測定物までの第２の絶対距離に相当するものである。
そこで、移動量補正部６６は、ステップＳ３において算出された第２の絶対距離と、メモリ６７に記憶された変調周波数Ω及び振幅λ´と、メモリ６７に記憶された前記特定の飽和吸収線の中心となる周波数から求められる真空中の波長λ_０とに基づいて、式（９）の最右辺の第２項に応じた誤差を算出する。
また、移動量補正部６６は、ステップＳ２において算出された移動量Ｄから、算出した誤差を除去し、移動量Ｄを補正する。

【0063】

そして、制御装置６０は、測定結果として、ステップＳ３において算出された第２の絶対距離と、ステップＳ４において補正された移動量Ｄとを出力する。
なお、出力する第２の絶対距離としては、ステップＳ１Ｋにて平均化された第１の絶対距離に、ステップＳ４において補正された移動量Ｄを加算した値としても構わない。

【0064】

上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、レーザ光Ｌ２の波長を走査した場合に複数の飽和吸収線が観測される各時点での各干渉信号Ｓｉの位相（δＭに対応）と、複数の飽和吸収線の各周波数（真空中の波長λ_１０，λ_２０に対応）と、被測定物までの第１の絶対距離Ｌとの間に、式（６）の関係があることに着目した。
そして、本実施形態の絶対距離測定方法は、波長変更工程Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｄ，Ｓ１Ｇ及び位相検出工程Ｓ１Ｂ，Ｓ１Ｅ，Ｓ１Ｈにより前記各時点での各干渉信号の位相を検出し、第１絶対距離算出工程Ｓ１Ｊにより、式（６）を利用することで、第１の絶対距離Ｌを算出する。
このことにより、従来のように位置検出器のダイナミックレンジに制限されることなく、被測定物までの絶対距離を良好に算出できる。

【0065】

また、測長装置１として、本実施形態のように、被測定物が測長装置１に対して近接隔離するように直線的にのみ移動し、このような被測定物までの絶対距離を測定する構成の場合には、従来の追尾式干渉計のような２軸回転機構や位置検出器は不要である。
そして、本願のような測長装置１において、被測定物までの絶対距離を測定する場合に、本願の絶対距離測定方法を実施すれば、２軸回転機構や位置検出器を別途、追加することなく、被測定物までの絶対距離を良好に測定できる。

【0066】

さらに、第１の絶対距離の算出工程Ｓ１では、当該工程Ｓ１で算出される第１の絶対距離として、２つの第１の絶対距離を算出し、これら２つの第１の絶対距離を平均化したものを採用している。このため、工程Ｓ１で算出される第１の絶対距離を精度の高いものとすることができる。

【0067】

また、絶対距離測定方法は、移動量算出工程Ｓ２及び第２絶対距離算出工程Ｓ３を備える。
このことにより、被測定物までの絶対距離を測定する際に、被測定物の移動に伴い、順次、被測定物の移動量Ｄを算出する（移動量算出工程Ｓ２）。そして、算出した移動量Ｄを、第１の絶対距離の算出工程Ｓ１において算出された第１の絶対距離Ｌに加算または減算して第２の絶対距離を算出する（第２絶対距離算出工程Ｓ３）。
このように算出された第２の絶対距離を被測定物までの絶対距離とすれば、被測定物の移動に伴い、順次、第１の絶対距離の算出工程Ｓ１を実施する方法と比較して、測長を容易にかつ迅速に実施できる。

【0068】

さらに、絶対距離測定方法は、移動量補正工程Ｓ４を備えるので、移動量Ｄに含まれる被測定物の位置に応じた誤差を除去し、移動量Ｄを適切な値とすることができる。
特に、第２の絶対距離、変調周波数Ω、及び変調振幅λ´に基づいて、移動量Ｄを補正するので、レーザ光Ｌ２の変調により生じる誤差を適切に除去し、移動量Ｄを適切な値とすることができる。

【0069】

[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。
なお、以下では、前記第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
本実施形態では、前記第１実施形態に対して、第１の絶対距離の算出工程Ｓ１が異なるものである。その他の工程、及び測長装置１の構成については、前記第１実施形態と同様である。

【0070】

図９は、第２実施形態における第１の絶対距離の算出工程Ｓ１を説明するフローチャートである。
利用者は、被測定物を静止させた状態で、測長装置１を操作し、制御装置６０に以下の処理を実行させる。
先ず、波長制御部６１は、上述した周波数安定化制御によりレーザ光Ｌ２の波長を所定の飽和吸収線の中心となる周波数に対応する波長に安定化させる（ステップＳ１０Ａ：波長変更工程）。

【0071】

次に、位相検出部６２は、リサージュ信号の変化を計数し、計数値Ｎをメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１０Ｂ：位相検出工程）。
次に、制御装置６０は、屈折率算出装置４０に空気屈折率を算出させる。そして、制御装置６０は、屈折率算出装置４０からの信号Ｓｎを入力し、算出された空気屈折率ｎをメモリ６７に記憶させる（ステップＳ１０Ｃ）。
そして、制御装置６０は、ステップＳ１０Ａにてレーザ光Ｌ２の波長を全ての飽和吸収線ａ１〜ａ１５の中心となる各周波数に応じた各波長に安定化させるまで、ステップＳ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃを繰り返し実施する（ステップＳ１０Ｄ）。

【0072】

ステップＳ１０Ａが終了した後（レーザ光Ｌ２の波長の走査が終了した後）、第１絶対距離算出部６３は、以下に示すように、第１の絶対距離を算出する（ステップＳ１０Ｅ：第１絶対距離算出工程）。
ここで、第１の絶対距離Ｌは、レーザ光Ｌ２の発振周波数をｆ、光速度をｃとした場合に、以下の式（１０）で与えられる。

【0073】

【数10】

【0074】

図１０は、第１の絶対距離の算出方法を説明するための図である。
したがって、図１０に示すように、横軸を２ｎｆ／ｃの変化量δ（２ｎｆ／ｃ）とし、縦軸をＭの変化量δＭとして、ステップＳ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃを繰り返し実施することでメモリ６７に記憶された情報等から、変化量δ（２ｎｆ／ｃ）及び変化量δＭを求め、その求められた点群（図１０中、Ｐ１〜Ｐ４）を最小二乗法によって直線近似し、その傾斜を求めることで第１の絶対距離Ｌが求められる。
なお、図１０では、説明の便宜上、変化量δ（２ｎｆ／ｃ）及び変化量δＭの組を４組（Ｐ１〜Ｐ４）のみ図示している。

【0075】

例えば、レーザ光Ｌ２の波長を飽和吸収線ａ１の中心となる周波数に応じた波長に安定化させた時点（以下、第１時点）と、飽和吸収線ａ２の中心となる周波数に応じた波長に安定化させた時点（以下、第２時点）間での変化量δ（２ｎｆ／ｃ）及び変化量δＭは、以下に示すように求めることができる。
すなわち、第１，第２時点でメモリ６７に記憶された各空気屈折率ｎと、メモリ６７に予め記憶されている飽和吸収線ａ１，ａ２の中心となる各周波数とに基づいて、変化量δ（２ｎｆ／ｃ）を求めることができる。
また、第１，第２時点でメモリ６７に記憶された各計数値Ｎに基づいて、変化量δＭを求めることができる。
以上のようにして、第１絶対距離算出部６３は、第１の絶対距離Ｌを算出する。

【0076】

上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、レーザ光Ｌ２の波長を全ての飽和吸収線ａ１〜ａ１５の中心となる各周波数に応じた各波長に安定化させ、安定化した時点での各干渉信号Ｓｉの位相と、飽和吸収線ａ１〜ａ１５の中心となる各周波数とに基づいて、第１の絶対距離Ｌを算出するので、前記第１実施形態と比較して、より高精度に第１の絶対距離Ｌを算出できる。

【0077】

[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。
なお、以下では、前記第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
前記第１実施形態では、移動量補正部６６は、レーザ光Ｌ２が変調信号Ｓｍ１にて変調されていることによる移動量Ｄに含まれる誤差を除去するように移動量Ｄを補正していた。
これに対して、第３実施形態では、移動量補正部６６は、第２絶対距離算出部６５にて算出された第２絶対距離と、屈折率算出装置４０にて算出された空気屈折率とに基づいて、移動量Ｄを補正する。

【0078】

具体的に、第３実施形態における移動量補正部６６は、以下に示すように、移動量Ｄを補正する。
すなわち、移動量補正部６６は、第２絶対距離算出部６５にて算出された第２の絶対距離をＤ_Ｌとし、屈折率算出装置４０にて算出された被測定物の移動前後の空気屈折率の変化量をΔｎとした場合に、光路長の変化分であるΔｎ・Ｄ_Ｌを移動量Ｄに加算または減算して、移動量Ｄを補正する。

【0079】

上述した第３実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、移動量補正工程Ｓ４は、第２の絶対距離と被測定物の移動前後における空気屈折率ｎの変化量とに基づいて、移動量Ｄを補正するので、空気屈折率ｎの変動により生じる誤差を適切に除去し、移動量Ｄを適切な値とすることができる。

【0080】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

【0081】

前記第１実施形態において、図８に示すステップＳ１Ｇ〜Ｓ１Ｉ，Ｓ１Ｋを省略し、ステップＳ１において算出される第１の絶対距離として、前記第１実施形態で説明した１つ目の第１の絶対距離を採用しても構わない。
前記第２実施形態では、レーザ光Ｌ２の波長を全ての飽和吸収線ａ１〜ａ１５の中心となる各周波数に応じた各波長に安定化させていたが、これに限らない。飽和吸収線ａ１〜ａ１５のうち、３つ以上の飽和吸収線の中心となる各周波数に応じた各波長にレーザ光Ｌ２の波長を安定化させることが好ましい。

【0082】

前記各実施形態では、測長装置１として、測長装置１に対して近接隔離するように直線的に移動する被測定物までの絶対距離を測定する構成を採用していたが、これに限らない。すなわち、測長装置として、従来の追尾式レーザ干渉計のように、２軸回転機構や位置検出器を設け、３次元的に移動する被測定物までの絶対距離を測定する構成としても構わない。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明は、吸収セルの飽和吸収線に基づき共振器長を変化させて特定波長のレーザ光を被測定物に照射し、被測定物からの戻り光と参照用の参照光との干渉に基づく干渉信号に応じて測長を行うレーザ干渉測長装置に利用できる。

【符号の説明】

【0084】

１・・・レーザ干渉測長装置
１０・・・レーザ光生成部
３０・・・干渉計
４０・・・屈折率算出装置
６０・・・制御装置
６１・・・波長制御部
６２・・・位相検出部
６３・・・第１絶対距離算出部
６８・・・周波数検出部
Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｄ，Ｓ１Ｇ，Ｓ１０Ａ・・・波長変更工程
Ｓ１Ｂ，Ｓ１Ｅ，Ｓ１Ｈ，Ｓ１０Ｂ・・・位相検出工程
Ｓ１Ｊ，Ｓ１０Ｅ・・・第１絶対距離算出工程
Ｓ２・・・移動量算出工程
Ｓ３・・・第２絶対距離算出工程
Ｓ４・・・移動量補正工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】