JP2012103129A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】参照面と被検面との間の絶対距離を広範囲、且つ、高精度に計測することができる技術を提供する。
【解決手段】参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を計測する計測装置１であって、互いに異なる吸収線をそれぞれ有する複数の種類のガスが封入されたガスセル１１２を含む波長基準素子と、参照面ＲＳで反射された第１の光と被検面ＴＳで反射された第２の光との干渉信号を検出して、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の光路長に対応する位相を検出する位相検出部１２２と、波長基準素子を用いて、光源１０２から射出される光の波長を互いに異なる複数の吸収線に対応する互いに異なる複数の波長のそれぞれに設定し、互いに異なる複数の波長のそれぞれについて、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の光路長に対応する位相を検出するように位相検出部１２２を制御して、前記絶対距離を求める処理を行う処理部１２８と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、参照面と被検面との間の絶対距離を計測する計測装置に関する。

参照面と被検面との間の絶対距離を計測する装置として、多波長光源を用いた光波干渉計測装置が知られている（特許文献１及び２参照）。かかる計測装置において、測長範囲を広くするためには波長数を選択的に増やす必要がある。例えば、近赤外帯の光源で１ｍ程度の測長範囲を実現するためには、４つの波長を用いる必要がある。特許文献２は、波長数の増加による計測装置の複雑化及び高コスト化を抑制するために、光通信用の半導体レーザの電流変調で波長を変更し、光源の数を少なくする技術を提案している。また、参照面と被検面との間の絶対距離を計測する装置として、光源の波長を連続的に走査する波長走査型の光波干渉計測装置も知られている（特許文献３参照）。

このような計測装置においては、光源の波長の保証精度が測長精度（計測精度）の要因となる。従って、絶対距離を高精度に計測するためには、光源の波長を高精度に保証する必要がある。そこで、特許文献２及び３の技術では、エタロンやガスセルなどの波長基準を用いて光源の波長を保証している（即ち、光源の波長の保証精度を高めている）。

特開昭６２−１３５７０３号公報 特許第２８０８１３６号 特公平０６−０５２１６６号公報

しかしながら、特許文献２に開示されたエタロンを用いた波長保証では、エタロンの透過率ピークが環境変化に敏感であるため、長期間にわたって波長を高精度に保証することが困難である。また、特許文献２に開示されたガスセルを用いた波長保証では、光源の最小波長間隔をガスの吸収線間隔以下にすることができないため、測長範囲を十分に確保する（即ち、広範囲にわたって絶対距離を計測する）ことが困難である。例えば、光通信帯の波長基準に用いられるアセチレンガスの吸収線間隔は５００ｐｍ程度であり、この場合、２．４ｍｍ程度の範囲でしか絶対距離を計測することができない。

一方、特許文献３に開示された波長走査型の計測装置においては、絶対距離を高精度に計測するために、波長の走査量を大きくする必要がある。従って、半導体レーザなどの安価な光源を用いることができず、光源の高コスト化を招いてしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、参照面と被検面との間の絶対距離を広範囲、且つ、高精度に計測することができる技術を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測装置は、参照面と被検面との間の絶対距離を計測する計測装置であって、互いに異なる吸収線をそれぞれ有する複数の種類のガスが封入されたガスセルを含む波長基準素子と、光源からの光を第１の光と第２の光とに分割して、前記第１の光を前記参照面に入射させ、前記第２の光を前記被検面に入射させる光分割素子と、前記参照面で反射された前記第１の光と前記被検面で反射された前記第２の光との干渉信号を検出して、前記干渉信号から前記参照面と前記被検面との間の光路長に対応する位相を検出する位相検出部と、前記波長基準素子を用いて、前記光源から射出される光の波長を互いに異なる複数の吸収線に対応する互いに異なる複数の波長のそれぞれに設定し、前記互いに異なる複数の波長のそれぞれについて、前記参照面と前記被検面との間の光路長に対応する位相を検出するように前記位相検出部を制御して、前記絶対距離を求める処理を行う処理部と、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、参照面と被検面との間の絶対距離を広範囲、且つ、高精度に計測する技術を提供することができる。

本発明の第１の実施形態における計測装置の構成を示す概略図である。 図１に示す計測装置の計測処理を説明するためのフローチャートである。 第１のガスセル及び第２のガスセルのそれぞれに封入されたガスの吸収線と第１の基準波長乃至第４の基準波長との関係とを示す図である。 本発明の第２の実施形態における計測装置の構成を示す概略図である。 図４に示す計測装置の計測処理を説明するためのフローチャートである。 ガスセルに封入されたガスの吸収線と第１の基準波長乃至第３の基準波長との関係とを示す図である。 図５に示すフローチャートのＳ５０８を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における計測装置１の構成を示す概略図である。計測装置１は、参照面と被検面との間の絶対距離を計測する光波干渉計測装置である。計測装置１は、図１に示すように、波長可変光源としての第１の光源１０２と、固定波長光源としての第２の光源１０４と、ビームスプリッタ１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃと、分光素子１０８ａ、１０８ｂ及び１０８ｃとを有する。また、計測装置１は、光量検出部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ及び１１０ｅと、第１のガスセル１１２と、第２のガスセル１１４と、波長制御部１１６と、光分割素子としてのビームスプリッタ１１８と、分光素子１２０とを有する。更に、計測装置１は、位相検出部１２２及び１２４と、環境検出部１２６と、処理部１２８とを有する。なお、ビームスプリッタ１０６ｂ及び１０６ｃ、分光素子１０８ａ乃至１０８ｃ、光量検出部１１０ａ乃至１１０ｅ、第１のガスセル１１２、第２のガスセル１１４、及び、波長制御部１１６は、光源制御系ＬＣを構成する。また、ビームスプリッタ１１８、分光素子１２０、位相検出部１２２及び１２４、環境検出部１２６、及び、処理部１２８は、干渉計測系ＩＭを構成する。

第１の光源１０２から射出される光及び第２の光源１０４から射出される光のそれぞれは、ビームスプリッタ１０６ａを介して（即ち、ビームスプリッタ１０６ａによって２つの光に分割され）、光源制御系ＬＣ及び干渉計測系ＩＭのそれぞれに導光される。

第１の光源１０２及び第２の光源１０４は、本実施形態では、光通信用に量産され、容易、且つ、安価に入手可能な分布帰還形（ＤＦＢ）半導体レーザを用いる。ＤＦＢ半導体レーザは、駆動電流を変調させることで連続的に波長を変更することができる。但し、第１の光源１０２及び第２の光源１０４は、ＤＦＢ半導体レーザに限定されるものではなく、外部共振器型の半導体レーザやファイバレーザなどを用いてもよい。

光源制御系ＬＣに導光された光は、ビームスプリッタ１０６ｂを介して（即ち、ビームスプリッタ１０６ｂによって２つの光に分割され）、分光素子１０８ａ及びビームスプリッタ１０６ｃのそれぞれに導光される。

分光素子１０８ａに導光された光は、第１の光源１０２からの光と第２の光源１０４からの光とに分離（分岐）され、それぞれの光の光量が光量検出部１１０ａ及び１１０ｂで検出される。分光素子１０８ａは、例えば、ダイクロイックミラーで構成される。但し、分光素子１０８ａは、ダイクロイックミラーに限定されるものではなく、プリズム、バルク型の回折格子、アレイ導波路型の回折格子などで構成してもよく、必要な波長分解能及びコストから選択することが可能である。

ビームスプリッタ１０６ｃに導光された光は、２つの光に分割され、第１のガスセル１１２及び分光素子１０８ｂに導光される。第１のガスセル１１２に導光された光は、分光素子１０８ｃを介して、第１の光源１０２からの光と第２の光源１０４からの光とに分離され、それぞれの光が光量検出部１１０ｃ及び１１０ｄに導光される。また、分光素子１０８ｂに導光された光は、第１の光源１０２からの光と第２の光源１０４からの光とに分離され、第１の光源からの光が第２のガスセル１１４に導光される。従って、第１の光源１０２からの光は、第１のガスセル１１２及び第２のガスセル１１４を並列に通過（透過）して、その光量が光量検出部１１０ｃ及び１１０ｅで検出される。また、第２の光源１０４からの光は、第１のガスセル１１２を通過（透過）して、その光量が光量検出部１１０ｄで検出される。

第１のガスセル１１２には、互いに異なる複数の種類のガスが封入され、本実施形態では、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスと^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスとの混合ガスが封入されている。但し、第１のガスセル１１２に封入するガスはこれらに限定されるものではなく、例えば、アセチレン、アセチレン同位体、シアン化水素及びシアン化水素同位体の少なくとも２つを封入してもよい。また、第２のガスセル１１４には、単一種類のガスが封入され、本実施形態では、Ｈ^１２Ｃ^１４Ｎガスが封入されている。

波長制御部１１６は、光量検出部１１０ａ乃至１１０ｅで検出される光量に基づいて、第１の光源１０２から射出される光の波長及び第２の光源１０４から射出される光の波長を制御する（即ち、波長を安定化させる）。例えば、波長制御部１１６は、第１の光源１０２及び第２の光源１０４の温度を変調させたり、第１の光源１０２及び第２の光源１０４に与える電流を変調させたりすることで、第１の光源１０２及び第２の光源１０４のそれぞれから射出される光の波長を制御する。本実施形態では、波長制御部１１６は、第１の光源１０２から射出される光の波長を互いに異なる３つの波長、即ち、第１の基準波長λ_１、第２の基準波長λ_２及び第３の基準波長λ_３のそれぞれに制御する。また、波長制御部１１６は、第２の光源１０４から射出される光の波長を第４の基準波長λ_４に制御する。

一方、干渉計測系ＩＭに導光された光は、ビームスプリッタ１１８を介して（即ち、ビームスプリッタ１１８によって２つの光（第１の光、及び、第２の光）に分割され）、参照面ＲＳ及び被検面ＴＳのそれぞれに導光される。参照面ＲＳは、例えば、複数の反射面からなるコーナキューブで構成され、ビームスプリッタ１１８と共に距離計測の基準となる基準構造体に固定されている。被検面ＴＳは、参照面ＲＳと同様に、コーナキューブで構成され、距離計測の対象物体（被検物体）に固定されている。

参照面ＲＳで反射された光（参照光）と被検面ＴＳで反射された光（被検光）とは、ビームスプリッタ１１８で合波され（即ち、干渉光となり）、分光素子１２０に入射する。分光素子１２０に入射した光は、第１の光源１０２からの光と第２の光源１０４からの光とに分離（分岐）され、それぞれの光が位相検出部１２２及び１２４に導光される。

位相検出部１２２及び１２４は、参照光と被検光との干渉信号を検出して、参照面と被検面の位置情報を含む位相を取得する。本実施形態では、位相検出部１２２は、第１の光源１０２からの光の波長、即ち、第１の基準波長λ_１、第２の基準波長λ_２及び第３の基準波長λ_３のそれぞれについて、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の光路長に対応する位相を検出する。また、位相検出部１２４は、第２の光源１０４からの光の波長、即ち、第４の基準波長λ_４について、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の光路長に対応する位相を検出する。

環境検出部１２６は、被検面ＴＳの近傍に配置され、被検面ＴＳの近傍、具体的には、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間の環境を計測する。環境検出部１２６は、例えば、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間の気体の温度を検出する温度計と、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間の気圧を検出する気圧計とを含み、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間（即ち、大気）の群屈折率を検出する。

処理部１２８は、位相検出部１２２及び１２４のそれぞれで検出される位相、及び、環境検出部１２６で検出される屈折率を用いて、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を求める処理を行う。また、処理部１２８は、波長制御部１１６を介して、第１の光源１０２及び第２の光源１０４のそれぞれから射出される光の波長を制御する。

図２を参照して、計測装置１の計測処理（即ち、処理部１２８による参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を求める処理）について説明する。計測装置１の計測処理は、Ｓ２０４乃至Ｓ２１４の多波長計測処理と、Ｓ２１６乃至Ｓ２２４の相対距離計測処理とに分類される。

Ｓ２０２では、多波長計測処理を実施するかどうかを判定する。例えば、絶対距離の計測開始直後や第２の光源１０４からの光が遮光されるなどして過去の位相検出履歴が失われた場合には、多波長計測処理を実施することが必要となる。なお、多波長計測処理を実施するかどうかの判定は、処理部１２８によって自動的に行われ、多波長計測処理を実施すると判定された場合には、Ｓ２０４に移行し、多波長計測処理を実施しないと判定された場合には、Ｓ２１６に移行する。

Ｓ２０４では、第１の光源１０２から射出される光の波長を第１の基準波長λ_１に設定する（即ち、第１の基準波長λ_１における波長安定化制御を開始する）。本実施形態では、図３に示すように、第１のガスセル１１２に封入された^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する吸収線Ｓ１１に対応する波長を第１の基準波長λ_１として、第１の光源１０２から射出される光の波長の安定化を行う。具体的には、第１の光源１０２から射出される光の波長を走査したときに光量検出部１１０ｃで検出される光量の変化から吸収線Ｓ１１を特定する。そして、吸収線Ｓ１１の裾において、光量検出部１１０ａで検出される光量と光量検出部１１０ｃで検出される光量との比が一定となるように、第１の光源１０２からの光の波長を制御（調整）する。なお、電気光学変調器によって周波数変調された光を用いて、光源からの光の波長を吸収線の中心波長に安定化させてもよい。

Ｓ２０６では、第１の基準波長λ_１における位相φ_１を検出する。位相の検出とは、参照光と被検光との干渉信号の位相を検出することである。位相検出部１２２での位相の検出には、例えば、光波を空間的に３分割し、偏光素子を用いて２π／３の位相差を与えた光を３つのセンサで検出する技術など、当業界で周知の技術を適用することができる。

Ｓ２０８では、第１の光源１０２から射出される光の波長を第２の基準波長λ_２に設定する（即ち、第２の基準波長λ_２における波長安定化制御を開始する）。本実施形態では、図３に示すように、第２のガスセル１１４に封入されたＨ^１２Ｃ^１４Ｎガスが有する吸収線Ｓ１２に対応する波長を第２の基準波長λ_２として、第１の光源１０２から射出される光の波長の安定化を行う。なお、第２の基準波長λ_２における波長安定化制御については、第２のガスセル１１４及び光量検出部１１０ｅを用いることを除いてＳ２０２と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ２１０では、第２の基準波長λ_２における位相φ_２を検出する。なお、第２の基準波長λ_２における位相φ_２の検出については、Ｓ２０６と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ２１２では、Ｓ２０２と同様にして、第１の光源１０２から射出される光の波長を第３の基準波長λ_３に設定する（即ち、第３の基準波長λ_３における波長安定化制御を開始する）。本実施形態では、図３に示すように、第１のガスセル１１２に封入された^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する吸収線Ｓ１３に対応する波長を第３の基準波長λ_３として、第１の光源１０２から射出される光の波長の安定化を行う。

Ｓ２１４では、Ｓ２０６と同様にして、第３の基準波長λ_３における位相φ_３を検出する。

Ｓ２１６では、第２の光源１０４から射出される光の波長を第４の基準波長λ_４に設定する（即ち、第４の基準波長λ_４における波長安定化制御を開始する）。本実施形態では、図３に示すように、第１のガスセル１１２に封入された^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する吸収線Ｓ１４に対応する波長を第４の基準波長λ_４として、第２の光源１０４から射出される光の波長の安定化を行う。なお、第４の基準波長λ_４における波長安定化制御については、Ｓ２０４と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

Ｓ２１８では、第４の基準波長λ_４における位相φ_４を検出する。なお、第４の基準波長λ_４における位相φ_４の検出については、位相検出部１２４を用いることを除いてＳ２０６と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

なお、本実施形態では、第１の光源１０２と同じＤＦＢ半導体レーザを第２の光源１０４に用いているため、Ｓ２１６における波長安定化制御とＳ２０４、Ｓ２０８及びＳ２１２における波長安定化制御を共通にすることができる。同様に、Ｓ２１８における位相の検出とＳ２０６、Ｓ２１０及びＳ２１４における位相の検出を共通にすることができる。

ここで、４つの基準波長（第１の基準波長λ_１乃至第４の基準波長λ_４）を用いた多波長干渉計測で絶対距離を計測するための各基準波長の条件、及び、第１のガスセル１１２及び第２のガスセル１１４の詳細について説明する。

本実施形態では、第１の基準波長λ_１乃至第４の基準波長λ_４の関係は、λ_１＜λ_２＜λ_３＜λ_４、及び、Δλ_１２＜Δλ_２３＜Δλ_３４を満たすものとする。なお、Δλ_１２、Δλ_２３及びΔλ_３４のそれぞれは、Δλ_１２＝｜λ_２−λ_１｜、Δλ_２３＝｜λ_３−λ_２｜、Δλ_３４＝｜λ_４−λ_３｜である。

λ_１・λ_２／｜λ_２−λ_１｜で表される第１の基準波長λ_１と第２の基準波長λ_２との合成波長をΛ_１２とする。また、λ_２・λ_３／｜λ_３−λ_２｜で表される第２の基準波長λ_２と第３の基準波長λ_３との合成波長をΛ_２３とする。また、λ_３・λ_４／｜λ_４−λ_３｜で表される第３の基準波長λ_３と第４の基準波長λ_４との合成波長をΛ_３４とする。このように、多波長干渉計測においては、以下の式（１）で表される合成波長Λ_１２、Λ_２３及びΛ_３４のうち、最大波長となるΛ_１２と最小波長となるΛ_３４が、以下の式（２）及び（３）で表される条件式を満たすように波長を設定（選択）する必要がある。

なお、ｄは、計測装置１（干渉計測系ＩＭ）の最大測長範囲である。式（２）及び（３）の制約から、各基準波長の波長差は、以下の式（４）、（５）及び（６）で表される条件式の範囲内で選択する必要がある。

なお、ｄφは、計測装置１（位相検出部１２２及び１２４）の位相の検出精度である。式（４）において、λ_１＝１５００ｎｍ、ｄ＝１ｍ、ｄφ＝１０^−３［ｗａｖｅ］とすると、１．５ｆｍ＜Δλ_１２＜１．１ｐｍとなる。光通信帯の標準ガスであるアセチレン、シアン化水素などのガスが有する吸収線の間隔（吸収線間隔）は５００ｐｍ程度である。従って、単一の種類のガスを封入したガスセルを波長基準素子として用いた場合には、上述した波長差を実現することができない。一方、複数の種類のガスを封入したガスセルを波長基準素子として用いた場合には、かかる複数の種類のガスが有する吸収線から適切な吸収線を吸収線Ｓ１１及びＳ１２として選択することで上述した波長差を実現することが可能である。

本実施形態では、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する１５２６．８７４２ｎｍの吸収線を吸収線Ｓ１１とし、Ｈ^１２Ｃ^１４Ｎガスが有する１５２６．８７４８ｎｍの吸収線を吸収線Ｓ１２とすることで、Δλ_１２＝０．６ｐｍを実現している。また、Δλ_１２は各ガスが有する吸収線の線幅（数ｐｍ）よりも狭いため、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガス及びＨ^１２Ｃ^１４Ｎガスを同一のガスセルに封入した場合、吸収線が重なり、波長安定化の精度が低下することがある。そこで、本実施形態では、第１のガスセル１１２に^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスを封入し、第２のガスセル１１４にＨ^１２Ｃ^１４Ｎガスを封入している。また、第１のガスセル１１２には、第３の基準波長λ_３及び第４の基準波長λ_４における波長安定化制御に用いる^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスも封入されている。

また、波長安定化制御において、各基準波長に対応する吸収線スペクトルは同形であるとよい。例えば、吸収線Ｓ１１と吸収線Ｓ１２とを比較すると、吸収線Ｓ１１の吸収線強度よりも吸収線Ｓ１２の吸収線強度が小さい。このような場合には、第２のガスセル１１４の長さを第１のガスセル１１２の長さよりも長くすることで、吸収線Ｓ１１の吸収率と吸収線Ｓ１２の吸収率とを揃えることができる。なお、ガスセルの圧力を変更することで、吸収線の吸収率を調整することも可能である。

式（５）において、第２の基準波長λ_２としてＨ^１２Ｃ^１４Ｎガスが有する吸収線Ｓ１２に対応する波長を用いた場合、Δλ_２３の範囲は、１．５ｐｍ＜Δλ_２３＜６００ｐｍとなる。ＤＦＢ半導体レーザの電流敏感度は数ｐｍ／ｍＡであるため、Δλ_２３を数１０ｐｍ程度にすることで、同一の光源（即ち、第１の光源１０２）を用いて第１の基準波長λ_１乃至第３の基準波長λ_３を得ることができる。

本実施形態では、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する１５２６．９４６７ｎｍの吸収線を吸収線Ｓ１３としている。上述したように、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスは^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスと混合されて第１のガスセル１１２に封入されている。また、吸収線Ｓ１１と吸収線Ｓ１３とを比較すると、吸収線Ｓ１１の吸収線強度よりも吸収線Ｓ１３の吸収線強度が小さい。このような場合には、第１のガスセル１１２において、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスの分圧を^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスの分圧よりも大きくすることで、吸収線Ｓ１１の吸収率と吸収線Ｓ１３の吸収率とを揃えることができる。

式（６）において、第３の基準波長λ_３として^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する吸収線Ｓ１３に対応する波長を用いた場合、Δλ_３４の範囲は、１．５ｎｍ＜Δλ_３４＜７５．４ｎｍとなる。Δλ_３４の範囲は、単一の種類のガスが有する吸収線の間隔よりも十分に広いため、第４の基準波長λ_４に対応する吸収線Ｓ１４の選択性は広い。本実施形態では、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する１５３０．７３８８ｎｍの吸収線を吸収線Ｓ１４としている。

このように、本実施形態では、第１のガスセル１１２には、第１の吸収線を有するガス（例えば、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガス）と、第２の吸収線を有するガス（例えば、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガス）とが少なくとも封入されている。また、第２のガスセル１１４には、第３の吸収線を有するガス（例えば、Ｈ^１２Ｃ^１４Ｎガス）が少なくとも封入されている。そして、第１の吸収線（例えば、吸収線Ｓ１１）、第２の吸収線（例えば、吸収線Ｓ１３）、第３の吸収線（例えば、吸収線Ｓ１２）は、前記第１の吸収線に対応する波長＜前記第３の吸収線に対応する波長＜前記第２の吸収線に対応する波長の関係を満たす。

なお、第１の基準波長λ_１乃至第３の基準波長λ_３における波長安定化制御と第４の基準波長λ_４における波長安定化制御とでは、光源だけではなく、波長安定化制御に用いる光量検出部及び位相検出部も異なる。従って、第１の基準波長λ_１乃至第３の基準波長λ_３における波長安定化制御と独立して、第４の基準波長λ_４に安定化された第２の光源１０４を用いて位相を検出することが可能であり、Ｓ２１６乃至Ｓ２２４の相対距離計測処理を常に行うことができる。

図２に戻って、Ｓ２１６では、被検面ＴＳの近傍、即ち、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間の環境を検出する。本実施形態では、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間の湿度は保証されているものとし、環境検出部１２６は、かかる空間の温度ｔ［℃］と気圧ｐ［Ｐａ］を検出して、検出結果を処理部１２８に入力する。

Ｓ２２２では、第１の基準波長λ_１、第２の基準波長λ_２、第３の基準波長λ_３及び第４の基準波長λ_４のそれぞれについて、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間の大気屈折率ｎ_１、ｎ_２、ｎ_３及びｎ_４を算出する。まず、乾燥気体の大気屈折率ｎは、温度ｔ［℃］及び気圧ｐ［Ｐａ］からＥｄｌｅｎの式を用いて、以下の式（７）で算出される。

なお、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の空間の気体が乾燥気体でない場合も考えられる。このような場合には、環境検出部１２６は、かかる気体の湿度を検出する湿度計を含む必要があり、式（７）の代わりに湿度補正項を含むＥｌｄｅｎの式を用いればよい。また、空調などで大気環境が十分に制御され、屈折率が安定しているとみなせる（即ち、屈折率の変化がない）空間においては、２回目以降のＳ２２０及びＳ２２２を省略することができる。

Ｓ２２４では、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離Ｄを算出する。具体的には、絶対距離Ｄは、以下の式（８）で算出される。なお、以下の式（９）乃至（１８）は、式（８）における各変数を定義する式である。式（９）乃至（１１）の左辺は、合成波長Λ_３４、Λ_２３及びΛ_１２を用いて算出される測長距離に相当する。λ_４ｖ、Λ_１２ｖ、Λ_２３ｖ及びΛ_３４ｖは、λ_４、Λ_１２、Λ_２３及びΛ_３４の真空における波長に相当する。ｎ_１２、ｎ_２３及びｎ_３４は、λ_１とλ_２の群屈折率、λ_２とλ_３の群屈折率、λ_３とλ_４の群屈折率に相当する。また、ｒｏｕｎｄ（Ａ）は、引数Ａを整数に丸める関数を表す。

Ｓ２２６では、計測処理（参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を求める処理）を終了するかどうかを判定する。計測処理を終了すると判定された場合には、計測処理を終了する。また、計測処理を終了しないと判定された場合には、Ｓ２０２に移行して、多波長計測処理を実施するかどうかを判定する。この際、多波長計測処理を実施しないと判定された場合には、Ｓ２０４乃至Ｓ２１４が省略され、Ｓ２１６乃至Ｓ２２４が実行されることになる。なお、Ｓ２０４乃至Ｓ２１４がｉ回省略された場合には、絶対距離Ｄは、以下の式（１９）で算出される。

式（１９）において、Ｄ（０）は、Ｓ２０４乃至Ｓ２２４を実行し、式（８）で算出された最後の絶対距離に相当する。また、λ_４ｖ（ｉ）及びφ_４（ｉ）のそれぞれは、ｉ回目のλ_４の真空における波長及び位相に相当する。

このように、本実施形態の計測装置１によれば、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を広範囲、且つ、高精度に計測することができる。
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態における計測装置１Ａの構成を示す概略図である。計測装置１Ａは、計測装置１と比較して、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を求める計測処理が異なる。また、計測装置１Ａは、基本的には、計測装置１と同様な構成を有するが、第１のガスセル１１２及び第２のガスセル１１４の２つのガスセルではなく、１つのガスセル１３０を有する。従って、計測装置１Ａは、計測装置１に対して、より簡易な構成になっている。なお、計測装置１Ａにおいて、ビームスプリッタ１０６ｂ、分光素子１０８ａ及び１０８ｂ、光量検出部１１０ａ乃至１１０ｄ、ガスセル１３０、及び、波長制御部１１６は、光源制御系ＬＣを構成する。また、ビームスプリッタ１１８、分光素子１２０、位相検出部１２２及び１２４、環境検出部１２６、及び、処理部１２８は、干渉計測系ＩＭを構成する。

第１の光源１０２から射出される光及び第２の光源１０４から射出される光のそれぞれは、ビームスプリッタ１０６ａを介して（即ち、ビームスプリッタ１０６ａによって２つの光に分割され）、光源制御系ＬＣ及び干渉計測系ＩＭのそれぞれに導光される。

光源制御系ＬＣに導光された光は、ビームスプリッタ１０６ｂを介して（即ち、ビームスプリッタ１０６ｂによって２つの光に分割され）、分光素子１０８ａ及びガスセル１３０のそれぞれに導光される。分光素子１０８ａに導光された光は、第１の光源１０２からの光と第２の光源１０４からの光とに分離（分岐）され、それぞれの光の光量が光量検出部１１０ａ及び１１０ｂで検出される。ガスセル１３０に導光された光は、分光素子１０８ｂを介して、第１の光源１０２からの光と第２の光源１０４からの光とに分離され、それぞれの光が光量検出部１１０ｃ及び１１０ｄに導光される。従って、第１の光源１０２及び第２の光源１０４のそれぞれからの光は、ガスセル１３０を通過（透過）して、その光量が光量検出部１１０ｃ及び１１０ｄで検出される。

ガスセル１３０には、互いに異なる複数の種類のガスが封入され、本実施形態では、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスと^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスとの混合ガスが封入されている。

波長制御部１１６は、光量検出部１１０ａ乃至１１０ｄで検出される光量に基づいて、第１の光源１０２から射出される光の波長及び第２の光源１０４から射出される光の波長を制御する（即ち、波長を安定化させる）。本実施形態では、波長制御部１１６は、第１の光源１０２から射出される光の波長を互いに異なる２つの波長、即ち、第１の基準波長λ_１及び第２の基準波長λ_２のそれぞれに制御する。また、波長制御部１１６は、第２の光源１０４から射出される光の波長を第３の基準波長λ_３に制御する。

一方、干渉計測系ＩＭに導光された光は、ビームスプリッタ１１８を介して（即ち、ビームスプリッタ１１８によって２つの光（第１の光、及び、第２の光）に分割され）、参照面ＲＳ及び被検面ＴＳのそれぞれに導光される。

参照面ＲＳで反射された光（参照光）と被検面ＴＳで反射された光（被検光）とは、ビームスプリッタ１１８で合波され（即ち、干渉光となり）、分光素子１２０に入射する。分光素子１２０に入射した光は、第１の光源１０２からの光と第２の光源１０４からの光とに分離（分岐）され、それぞれの光が位相検出部１２２及び１２４に導光される。

位相検出部１２２及び１２４は、参照光と被検光との干渉信号を検出して、参照面と被検面の位置情報を含む位相を取得する。本実施形態では、位相検出部１２２は、第１の光源１０２からの光の波長、即ち、第１の基準波長λ_１及び第２の基準波長λ_２のそれぞれについて、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の光路長に対応する位相を検出する。また、位相検出部１２４は、第２の光源１０４からの光の波長、即ち、第３の基準波長λ_３について、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の光路長に対応する位相を検出する。

処理部１２８は、位相検出部１２２及び１２４のそれぞれで検出される位相、及び、環境検出部１２６で検出される屈折率を用いて、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を求める処理を行う。また、処理部１２８は、波長制御部１１６を介して、第１の光源１０２及び第２の光源１０４のそれぞれから射出される光の波長を制御する。

図５を参照して、計測装置１Ａの計測処理（即ち、処理部１２８による参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を求める処理）について説明する。計測装置１Ａの計測処理は、Ｓ５０２乃至Ｓ５１８の干渉次数決定処理と、Ｓ５２０乃至Ｓ５２６の相対距離計測処理とに分類される。

Ｓ５０２では、干渉次数決定処理を実施するかどうかを判定する。例えば、絶対距離の計測開始直後や第２の光源１０４からの光が遮光されるなどして過去の位相検出履歴が失われた場合には、干渉次数決定処理を実施することが必要となる。なお、干渉次数決定処理を実施するかどうかの判定は、処理部１２８によって自動的に行われ、干渉次数決定処理を実施すると判定された場合には、Ｓ５０４に移行し、干渉次数決定処理を実施しないと判定された場合には、Ｓ５２０に移行する。

Ｓ５０４では、第１の光源１０２から射出される光の波長を第１の基準波長λ_１に設定する（即ち、第１の基準波長λ_１における波長安定化制御を開始する）。本実施形態では、図６に示すように、ガスセル１３０に封入された^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する吸収線Ｓ２１に対応する波長を第１の基準波長λ_１として、第１の光源１０２から射出される光の波長の安定化を行う。

Ｓ５０６では、第１の基準波長λ_１における位相φ_１を検出する。上述したように、位相の検出とは、参照光と被検光との干渉信号の位相を検出することである。ここで、第１の基準波長λ_１における位相φ_１について説明する。第１の光源１０２から参照面ＲＳまでの距離をＬ、被検光と参照光との光路長差を２ｎ（λ）Ｄとする。なお、ｎ（λ）は、波長λにおける被検光の光路の屈折率であり、Ｄは、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離である。この場合、基準信号Ｉ_ｒｅｆ及び計測信号Ｉ_ｔｅｓｔのそれぞれは、以下の式（２０）で表される。

式（２０）を参照するに、Ｓ５０６で検出される第１の基準波長λ_１における位相φ_１は、以下の式（２１）で表される。式（２１）において、ｍｏｄ（ｕ，ｋ）は、第１引数ｕの第２引数ｋに対する余剰を表すものとする。

Ｓ５０８では、第１の光源１０２から射出される光の波長を第１の基準波長λ_１から第２の基準波長λ_２に連続的に変更（走査）しながら（即ち、第１の基準波長λ_１における波長安定化制御を解除して）位相の飛び数を計測する。本実施形態では、図６に示すように、ガスセル１３０に封入された^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する吸収線Ｓ２２に対応する波長を第２の基準波長λ_２とする。

なお、Ｓ５０８は、第１の基準波長λ_１から第２の基準波長λ_２に連続的に変更することで発生する積算位相を計測する工程であるとも言える。第１の光源１０２から射出される光の波長を第１の基準波長λ_１から第２の基準波長λ_２に連続的に変更する（図７（ａ）参照）ことに伴って、位相は、図７（ｂ）に示すように、単調に変化する。位相計で検出可能な位相の範囲は±πであるため、±πを超えると位相飛びが発生する。積算位相を計測することは、位相飛びをカウントすることに相当する。以下、Ｓ５０８で計測される位相の飛び数をＭとする。

Ｓ５１０では、第１の光源１０２から射出される光の波長が第１の基準波長λ_１から第２の基準波長λ_２に変更された時点で、第２の基準波長λ_２における波長安定化制御を開始する。

Ｓ５１２では、第２の基準波長λ_２における位相φ_２を検出する。Ｓ５１２で検出される第２の基準波長λ_２における位相φ_２は、以下の式（２２）で表される。なお、ｎ_２は、第２の基準波長λ_２における被検光の光路の屈折率である。

式（２１）及び（２２）を参照するに、位相の飛び数Ｍは、以下の式（２３）で表される。ここで、Λ_１２は、λ_１・λ_２／｜λ_２−λ_１｜で表される第１の基準波長λ_１と第２の基準波長λ_２との合成波長である。なお、式（２３）に示すように、位相の飛び数Ｍは、合成波長Λ_１２の干渉次数に相当するため、以下では、合成波長の干渉次数Ｍと称する。また、ｎ_１２は、波長λ_１及びλ_２に対する群屈折率を表す。

Ｓ５１４では、第２の光源１０４から射出される光の波長を第３の基準波長λ_３に設定する（即ち、第３の基準波長λ_３における波長安定化制御を開始する）。本実施形態では、図６に示すように、ガスセル１３０に封入された^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する吸収線Ｓ２３に対応する波長を第３の基準波長λ_３として、第２の光源１０４から射出される光の波長の安定化を行う。

Ｓ５１６では、第３の基準波長λ_３における位相φ_３を検出する。第３の基準波長λ_３における位相φ_３は、以下の式（２４）で表される。なお、ｎ_３は、第３の基準波長λ_３における被検光の光路の屈折率である。また、ｎ_１３は、波長λ_１及びλ_３に対する群屈折率を表す。

Ｓ５１８では、第３の基準波長λ_３における干渉次数を算出する。合成波長Λ_１２、λ_１・λ_３／｜λ_３−λ_１｜で表される第１の基準波長λ_１と第３の基準波長λ_３との合成波長Λ_１３、及び、第３の基準波長λ_３から算出される絶対距離Ｄ_１２、Ｄ_１３、Ｄ_３のそれぞれは、以下の式（２５）、（２６）及び（２７）で表される。

式（２５）、（２６）及び（２７）において、λ_３、Λ_１２及びΛ_１３の間には、λ_３＜＜Λ_１３＜＜Λ_１２の関係があるため、干渉次数Ｎ_３及びＭ_１３は、以下の式（２８）で表される。

また、位相の検出精度をｄφとすると、干渉次数Ｎ_３及びＭ_１３を誤差なく決定（算出）するための条件は、以下の式（２９）及び（３０）で表される。

ここで、式（２９）及び（３０）を満たすために要求される各基準波長の条件、及び、ガスセル１３０の詳細について説明する。

式（２９）の左辺の第２項及び第３項において、Ｄ＝１．０ｍ、λ_３＝１．５μｍである場合には、Ｄ／λ_３≒１０^６となる。一方、ｄΛ_１３／Λ_１３及びｄλ_３／λ_３は、ガスセル１３０に封入された複数のガスが有する吸収線を用いた波長安定化によって、１０^−７を実現することができる。従って、式（２９）における制約条件は、左辺の第１項となる。

ｄφ／２πが１０^−３［ｗａｖｅ］程度であるとすると、Λ_１３が０．３ｍｍとなるように第１の基準波長λ_１を選択することで、式（２９）を満たすことが可能となる。このとき、第１の基準波長λ_１と第３の基準波長λ_３との波長差Δλ_１３≒λ_３ ^２／Λ_１２であり、Δλ_１３＝７．５ｎｍ程度となる。７．５ｎｍは、ガスセル１３０に封入された複数の種類のガスが有する吸収線の間隔（吸収線間隔）よりも十分に広いため、第３の基準波長λ_３に対する第１の基準波長λ_１の選択性は広い。

また、上述した条件下では、式（３０）において、Ｄ／Λ_１３は１０^４〜１０^５程度となる。従って、式（３０）における制約条件も左辺の第１項となる。Λ_１３＝０．３ｍｍ、ｄφ／２πが１０^−３［ｗａｖｅ］程度であるとすると、Λ_１２が６０ｍｍ程度であれば、式（３０）を満たすことが可能となる。このとき、第１の基準波長λ_１と第２の基準波長λ_２との波長差Δλ_１２は、４０ｐｍ程度となる。

光通信帯の標準ガスが有する吸収線の間隔（吸収線間隔）は５００ｐｍ程度であるため、単一の種類の標準ガスを封入したガスセルを波長基準素子として用いた場合には、波長差Δλ_１２を実現することができない。一方、複数の種類のガスを封入したガスセルを波長基準素子として用いた場合には、かかる複数の種類のガスが有する吸収線から適切な吸収線を吸収線Ｓ２１及びＳ２２として選択することで波長差Δλ_１２を実現することが可能である。

本実施形態では、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する１５３５．３９２７ｎｍの吸収線を吸収線Ｓ２１とする。また、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する１５３５．４２９８ｎｍの吸収線を吸収線Ｓ２２とし、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが有する１５２７．８６０４ｎｍの吸収線を吸収線Ｓ２３とする。このとき、Δλ_１２＝３７ｐｍ、Δλ_１３＝７．５ｎｍである。本実施形態において、吸収線Ｓ２１、Ｓ２２及びＳ２３のそれぞれの吸収線強度を比較すると、Ｓ２３＞Ｓ２１＞Ｓ２２となる。そこで、ガスセル１３０において、^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスの分圧を^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスの分圧よりも大きくすることで、吸収線Ｓ２２及びＳ２３の吸収率を吸収線Ｓ２１の吸収率と同程度又は吸収線Ｓ２１の吸収率よりも大きくなるように調整している。

また、本実施形態では、２Ｄ／λ_３＞２Ｄ／Λ_１３であるため、式（２９）及び（３０）におけるｄΛ_１２／Λ_１２は、ｄλ_３／λ_３よりも大きくすることができる。従って、ｄΛ_１２を決定する第２の基準波長λ_２の波長安定性は、第３の基準波長λ_３の波長安定性よりも低精度でよく、吸収線Ｓ２２の吸収率は、吸収線Ｓ２３の吸収率よりも小さくてよい。また、ガスセル１３０に^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスと^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスとを封入するのではなく、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスと^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスとがそれぞれ封入されたガスセル（^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスが封入されたガスセルと^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスが封入されたガスセル）を用いてもよい。^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスと^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスとを独立してガスセルに封入した場合には、^１２Ｃ_２Ｈ_２ガスと^１３Ｃ_２Ｈ_２ガスとを混合して封入した場合と比較して、ガスセルの全長は長くなる。但し、それぞれのガスセルのセル長と圧力を用いてより詳細な吸収率の調整が可能となる。

Ｓ５２０及びＳ５２２は、Ｓ２２０及びＳ２２２と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。Ｓ５２４では、第３の基準波長λ_３における位相φ_３を検出する。

Ｓ５２６では、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を算出する。具体的には、上述した式（２７）に従って絶対距離を算出する。但し、特に、干渉次数決定処理を実施した後、絶対距離を求める際には、以下の式（３１）に従って絶対距離を求める。

Ｓ５２８では、計測処理（参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を求める処理）を終了するかどうかを判定する。計測処理を終了すると判定された場合には、計測処理を終了する。また、計測処理を終了しないと判定された場合には、Ｓ５０２に移行して、干渉次数決定処理を実施するかどうかを判定する。

このように、本実施形態の計測装置１Ａによれば、簡易な構成でありながら、参照面ＲＳと被検面ＴＳとの間の絶対距離を広範囲、且つ、高精度に計測することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (7)

1. 参照面と被検面との間の絶対距離を計測する計測装置であって、
   互いに異なる吸収線をそれぞれ有する複数の種類のガスが封入されたガスセルを含む波長基準素子と、
   光源からの光を第１の光と第２の光とに分割して、前記第１の光を前記参照面に入射させ、前記第２の光を前記被検面に入射させる光分割素子と、
   前記参照面で反射された前記第１の光と前記被検面で反射された前記第２の光との干渉信号を検出して、前記干渉信号から前記参照面と前記被検面との間の光路長に対応する位相を検出する位相検出部と、
   前記波長基準素子を用いて、前記光源から射出される光の波長を互いに異なる複数の吸収線に対応する互いに異なる複数の波長のそれぞれに設定し、前記互いに異なる複数の波長のそれぞれについて、前記参照面と前記被検面との間の光路長に対応する位相を検出するように前記位相検出部を制御して、前記絶対距離を求める処理を行う処理部と、
   を有することを特徴とする計測装置。
2. 前記互いに異なる複数の波長は、第１の基準波長と、第２の基準波長と、第３の基準波長と、第４の基準波長と、を含み、
   前記第１の基準波長をλ_１、前記第２の基準波長をλ_２、前記第３の基準波長をλ_３、前記第４の基準波長をλ_４、前記第１の基準波長において前記位相検出部で検出される位相をφ_１、前記第２の基準波長において前記位相検出部で検出される位相をφ_２、前記第３の基準波長において前記位相検出部で検出される位相をφ_３、前記第４の基準波長において前記位相検出部で検出される位相をφ_４、λ_１・λ_２／｜λ_２−λ_１｜で表される前記第１の基準波長と前記第２の基準波長との合成波長の真空における波長をΛ_１２ｖ、λ_２・λ_３／｜λ_３−λ_２｜で表される前記第２の基準波長と前記第３の基準波長との合成波長の真空における波長をΛ_２３ｖ、λ_３・λ_４／｜λ_４−λ_３｜で表される前記第３の基準波長と前記第４の基準波長との合成波長の真空における波長をΛ_３４ｖ、前記第４の基準波長の真空における波長をλ_４ｖとすると、
   前記処理部は、前記絶対距離をＤとして、
   

   

   に従って求めることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記互いに異なる複数の波長は、第１の基準波長と、第２の基準波長と、第３の基準波長とを含み、
   前記処理部は、前記波長基準素子を用いて前記光源から射出される光の波長を前記第１の基準波長から前記第２の基準波長に連続的に変更させながら前記第１の基準波長と前記第２の基準波長と前記第３の基準波長のそれぞれについて、前記参照面と前記被検面との間の光路長に対応する位相を検出するように前記位相検出部を制御し、
   前記第１の基準波長をλ_１、前記第２の基準波長をλ_２、前記第３の基準波長をλ_３、前記第１の基準波長において前記位相検出部で検出される位相をφ_１、前記第２の基準波長において前記位相検出部で検出される位相をφ_２、前記第３の基準波長において前記位相検出部で検出される位相をφ_３、前記光源から射出される光の波長を前記第１の基準波長から前記第２の基準波長に連続的に変更した際に発生する位相飛び数をＭ、λ_１・λ_２／｜λ_２−λ_１｜で表される前記第１の基準波長と前記第２の基準波長との合成波長をΛ_１２、λ_１・λ_３／｜λ_３−λ_１｜で表される前記第１の基準波長と前記第３の基準波長との合成波長をΛ_１３、前記参照面と前記被検面との間の空間におけるλ_３の屈折率をｎ_３、λ_１とλ_２に対する群屈折率をｎ_１２、λ_１とλ_３に対する群屈折率をｎ_１３とすると、
   前記処理部は、前記絶対距離をＤとして、
   

   

   に従って求めることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
4. 前記第１の基準波長に対応する吸収線の吸収率及び前記第２の基準波長に対応する吸収線の吸収率のうち小さい方の吸収率は、前記第３の基準波長に対応する吸収線の吸収率よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
5. 前記ガスセルは、
   第１の吸収線を有するガスと、第２の吸収線を有するガスとが少なくとも封入された第１のガスセルと、
   第３の吸収線を有するガスが少なくとも封入された第２のガスセルと、
   を含み、
   前記第１の吸収線、前記第２の吸収線及び第３の吸収線は、
   前記第１の吸収線に対応する波長＜前記第３の吸収線に対応する波長＜前記第２の吸収線に対応する波長
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
6. 前記ガスセルには、アセチレン、アセチレン同位体、シアン化水素及びシアン化水素同位体の少なくとも２つが封入されていることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
7. 参照面と被検面との間の絶対距離を計測する計測装置であって、
   吸収線を有するガスが封入された複数のガスセルを含む波長基準素子と、
   光源からの光を第１の光と第２の光とに分割して、前記第１の光を前記参照面に入射させ、前記第２の光を前記被検面に入射させる光分割素子と、
   前記参照面で反射された前記第１の光と前記被検面で反射された前記第２の光との干渉信号を検出して、前記干渉信号から前記参照面と前記被検面との間の光路長に対応する位相を検出する位相検出部と、
   前記波長基準素子を用いて、前記光源から射出される光の波長を互いに異なる複数の吸収線に対応する互いに異なる複数の波長のそれぞれに設定し、前記互いに異なる複数の波長のそれぞれについて、前記参照面と前記被検面との間の光路長に対応する位相を検出するように前記位相検出部を制御して、前記絶対距離を求める処理を行う処理部と、
   を有し、
   前記複数のガスセルのそれぞれには、単一の種類のガスが封入され、
   前記複数のガスセルのそれぞれに封入された単一の種類のガスは、互いに異なる吸収線を有することを特徴とする計測装置。

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