JP2002504670A - 気体の固有光学特性を測定する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の干渉測定装置および方法は、電子装置（１０９）および示差平面ミラー干渉計（６９、７０）を用いて、気体の固有光学特性を、特に、気体の逆分散力を測定および監視することを目的とし、測定路における気体の屈折率を補正することにより、また、特に、環境効果および空気乱流効果を補正することにより、気体特性についての情報が、干渉計測定距離計測機器などの下流側応用について利用可能となり、精度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は一般に、気体の固有光学特性を測定および監視するための方法および
装置に関するものである。より特定すると、本発明は、気体の逆分散力の干渉計
測定法的計測に関し、そして非制御乱流気体が存在する場合の高精度変位量計測
学的方法に有用な光学装置に関する。

【０００２】 （従来技術の背景） 干渉計測定技術は、精度測定を必要とする多様な仕事への広い適用可能性を有
している。長さ、変位量、幾何学的特性、表面構造および振動の正確な測定は共
通応用例であり、ここで、これら技術が重要な役割を演じており、同技術は、よ
り高い精度への絶えず増す要求のために、成長および進化を続けている。しかし
、他の計測学的方法については、現実主義がしばしば介入し、理論的には可能と
なることがあることを達成するのを困難にしている。

【０００３】 干渉計測定変位量計測学的方法の絶対精度を制約する１つの支配的因子は、周
囲空気の屈折率の不確定性であり、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，第２４巻、８０８〜８
１５（１９８５）のＷ．Ｔ． Ｅｓｔｌｅｒ著「Ｈｉｇｈ−Ａｃｃｕｒａｃｙ
Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ｉｎ Ａｉｒ」；
１９８０年８月１５日発行の、Ｃ．Ｌ．Ｆａｒｒａｎｄ、Ｖ．Ｆ． Ｆｏｓｔｅ
ｒおよびＷ．Ｈ．Ｇｒａｃｅの米国特許第４，２１５，９３８号；Ａｐｐｌ．Ｏ
ｐｔ．，２６（１３）、２６７６〜２６８２（１９８７）の、Ｎ．Ｂｏｂｒｏｆ
ｆ著「Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｅｒｒｏｒｓ ｉｎ Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒ
ｏｍｅｔｒｙ ｆｒｏｍ Ａｉｒ Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｎ−Ｌ
ｉｎｅａｒｉｔｙ」；ならびにＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆
Ｔｅｃｈ． ４（９），９０７〜９２６（１９９３）の、Ｎ．Ｂｏｂｒｏｆｆ著
「Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｍｅａ
ｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」を参照のこと。

【０００４】 上述の引例で注目しているように、空気中の干渉計測定変位量計測は、環境的
不確定性を被っており、特に、空気圧、温度、および、湿度の変動と空気組成の
変動を被り、また、空気中の乱流の影響を受けている。かかる因子は、変位量を
測定するために利用した光の波長を変化させる。通常の状態では、空気の屈折率
は、１×１０^-5から１×１０^-4のオーダーで変動を有して、およそ１．０００３
である。多くの応用例では、空気の屈折率は、０．１ ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ ｐ
ｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）から０．００３ ｐｐｍより低い相対精度で認識されね
ばならないが、これら２つ相対精度は、１メートルの干渉計測定変位量計測につ
き、１００ ｎｍと３ ｎｍの変位測定精度に、それぞれに、対応している。

【０００５】 屈折率揺動を検出する１つの方法は、測定路に沿って圧力変動および温度変動
を測定し、かつ、測定路の屈折率への影響を算出することである。この計算を実
施するための数学的等式は、Ｊ．Ｒｅｓ．ＮＢＳ ８６（１），２７〜３２（１
９８１）の、Ｆ．Ｅ．Ｊｏｎｅｓ著「Ｔｈｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｉｔｙ Ｏｆ
Ａｉｒ」と題する論文に開示されている。この技術の実現は、Ｅｓｔｌｅｒ著
の引例に挙げた論文に解説されている。残念ながら、この技術は近似値しか提示
しておらず、厄介なうえに、空気密度の、遅いグローバルな揺動しか補正しない
。

【０００６】 環境的不確定性を補正する前段のパラグラフに記載したタイプの１つの先行技
術は、個々のセンサーを利用して、気圧、温度、および、湿度を測定し、次いで
、これらの測定値を利用して、測定した変位量を補正することを基本としている
。Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄから販売されている自動補正装置、Ｍｏｄｅ
ｌ ５５１０ Ｏｐｔ ０１０はこの技術を採用している。この技術は、センサ
ーの誤差と、空気の組成（例えば、ＣＯ₂パーセント含有量）の変化から生じる 誤差のせいで、部分的にしか満足のゆくものではなく、産業ガス、すなわち、フ
レオンおよび溶剤の存在はこの技術では無視される。

【０００７】 空気の効果を補正するための別なタイプの技術は、空気の屈折率の測定を基本
としている。このタイプの処置手順は、本明細書中後記では、屈折技術と称して
いる。高精度距離測定干渉計測定法における用途に関する屈折技術を利用した場
合に経験するより深刻な制約の１つは、基本的レベルで生じる。気体の屈折度は
、温度や圧力などの環境条件に何よりもまず依存する気体の密度に、直接比例す
る。従って、屈折度測定装置の位置で測定した屈折度の値を、距離測定干渉計の
測定路などの第２位置に相対化させるには、前者の位置における環境条件に相対
的な後者の位置における環境条件は、３００ ｐｐｍから１０ ｐｐｍより低い
相対精度で認識しなければならず、この場合、後者の位置における屈折率につい
ての所要の相対精度は、先に言及した相対精度に従って、０．１ ｐｐｍから０
．００３ ｐｐｍよりも低い。高精度距離測定干渉測定法における用途に関する
この深刻な制約は、一般に、屈折技術として分類されたあらゆる技術について存
在することになる。

【０００８】 環境的不確定性を補正するための先行技術の屈折技術は、Ｃ．Ｌ． Ｆａｒｒ
、Ｖ．Ｆ． Ｆｏｓｔｅｒ、および、Ｗ．Ｈ． Ｇｒａｃｅの米国特許（同書）
を基本としている。この技術は剛性封入体を組み入れており、その長さは、正確
に認識され、環境条件とは無関係であると共に、経時的に一定でなければならな
い。この封入体の光路長の変動は、遠隔制御式バルブにより封入体が空にされ得
るようにすると共に、雰囲気空気で再度充填され得るようにするにつれて、測定
される。封入体内の空気の屈折度は、光路長の測定した変動に比例する。この技
術は、封入体内の空気の特性が測定路中の空気の特性を適切に表わしておらず、
従って、系統的誤差を招くという事実のために、部分的にしか満足のゆくもので
はなかった。穿孔を設けた封入体を用いても、先に言及した屈折技術の制約に加
えて、封入体の内部の空気の特性と、その外部の空気の特性との間には、深刻な
系統的差異が存在することが、分かっていた。

【０００９】 固定長光学基準路を組み入れた他の先行技術の屈折技術は、Ｇ．Ｅ．Ｓｏｍｍ
ａｒｇｒｅｎに付与した、共有に係る、１９８７年８月１１日発行の米国特許第
４，６８５，８０３号、および、１９８８年３月２９日発行の米国特許第４，７
３３，９６７号に見られる。上記２つの引例に挙げたＳｏｍｍａｒｇｒｅｎ特許
に開示されている発明の主たる利点は、測定路の長さは極端な精度で分かってい
る必要がなく、測定期間中の測定路長のわずかな変動が許容でき、屈折率セル周
囲の空気が雰囲気環境を真に表し得るということである。しかし、２つの引例に
挙げたＳｏｍｍａｒｇｒｅｎ特許は、気体の屈折度を測定し、それゆえ、高精度
距離測定干渉計測定法における用途に関する屈折技術の引用した制約に遭遇する
こととなる。

【００１０】 恐らく、環境条件の空気の屈折率への影響に関する最も困難な測定は、非制御
温度および非制御圧力での、未知または可変の長さの測定路にわたる指数揺動の
測定である。かかる状況は、地球物理学的調査および測定学的調査においては頻
繁に生じるが、このせいで、大気は明らかに非制御状態にあり、屈折率は、空気
密度と空気組成の変動のために、劇的に変化している。この問題点は、Ａｐｐｌ
．Ｏｐｔ．２３（１９），３３８８−３３９４（１９８４）、Ｈ．Ｍａｔｓｕｍ
ｏｔｏおよびＫ．Ｔｓｕｋａｈａｒａ著の「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｔｈｅ Ａ
ｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｎ Ｌｏｎｇ
−Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」と題する論文と、Ａｐｐｌ．Ｏ
ｐｔ．２３（２３），４３８３−４３８９（１９８４）、Ｇ．Ｎ．Ｇｉｂｓｏｎ
、Ｊ．Ｈｅｙｍａｎ、Ｊ．Ｌｕｇｔｅｎ、Ｗ．ＦｉｔｅｌｓｏｎおよびＣ．Ｈ．
Ｔｏｗｎｅｓ著、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｔｈ Ｌｅｎｇｔｈ Ｆｌｕｃｔｕａ
ｔｉｏｎ ｉｎ Ｔｈｅ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ」と題する論文とに記載されて
いる。

【００１１】 非制御大気と変動する屈折率とに関する別な具体的状況は、集積回路のマイク
ロリソグラフィー製造術で採用されているような、高精度距離測定干渉計測定法
である。例えば、Ｎ．Ｂｏｂｒｏｆｆ著の２つの引例に挙げた論文を参照のこと
。空気乱流のせいである指数揺動の補正は、典型的には、大きさが０．１ ｐｐ
ｍのオーダーに基づいており、補正された測定路長における空気乱流を部分的に
原因とする指数揺動のせいである残留誤差は、高精度変位量干渉計測定において
０．００３ ｐｐｍのオーダーより低いか、または、その値のオーダーの相対精
度を備えていなければならず、この場合、相対精度は、１メートルの干渉計測定
変位量計測について、３ ｎｍの変位量測定精度に対応している。この高レベル
の精度は、周波数安定したレーザ源と、高分解能位相検出とに関与している。

【００１２】 路にわたって指数揺動を検出する１つの直接的方法が、１９９３年６月８日に
発行された、Ｊ．Ｌ． Ｈａｌｌ、Ｐ．Ｊ． Ｍａｒｔｉｎ、Ｍ．Ｌ． Ｅｉｃ
ｋｈｏｆｆ、および、Ｍ．Ｐ． Ｗｉｎｔｅｒｓに付与された、「Ｈｉｇｈｌｙ
Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔ
ｈｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｎ Ａｍｂｉｅｎｔ Ａｔｍｏｓｐ
ｈｅｒｅ」と題する米国特許第５，２１８，４２６号に教示されている。Ｈａｌ
ｌらのシステムは、雰囲気大気に曝され、かつ、光をそこに向けて方向付けて、
雰囲気大気の屈折度への従属性を有する光学干渉しまパターンを形成する屈折計
の使用を含んでいる。しまパターンは、平行入力ビームを角度についてシーケン
シャルに走査しながら、伝播光を検出することにより、または、発散入力ビーム
で照射した干渉計の角出口空間を結像する（複数素子検出器上に）ことにより、
のいずれかの方法により、角度の関数として測定される。Ｈａｌｌらの装置の測
定路は、実質的には、２つの直円錐の組み合わせであるが、距離測定干渉計の測
定路は、一組の直円柱から実質的に構成されている。その結果として、Ｈａｌｌ
らの装置は、大気乱流のため、距離測定干渉計の光路長の揺動を測定するのには
適していない。

【００１３】 路にわたる指数揺動を検出するための別なより直接的な方法は、複数波長距離
測定によるものである。基本原理は、以下のように理解され得る。干渉計および
レーザーレーダーは、大半は外気中で、基準と物体との間の光路長を測定する。
光路長は、屈折率と、測定ビームが縦走する物理的経路との積分結果である。波
長と共に屈折率は変化するが、物理的経路が波長とは無関係であるという点では
、機器が少なくとも２つの波長を採用している場合は、物理的経路の長さを屈折
率の貢献から分離することは、概ね可能である。波長に伴う指数変動は、当該分
野では分散として公知であり、従って、この技術は本明細書後記においては分散
技術と称する。

【００１４】 分散技術は、２つの異なる波長における光路の差を測定し、次いで、屈折率の
各特性を利用して、２つの異なる波長における光路の測定結果の差から、屈折率
の路長への影響を算出する。分散技術は２つの深刻な制約を受ける。より基本的
な制約は、分散技術が、定義上は、屈折率の波長に関する第１の導関数の特性を
利用する技術であるという事実から生じる。第２の制約は、屈折率の特性が所要
の精度まで入手可能でなければならないという事実から生じる。

【００１５】 分散技術の第１の導関数特性は、干渉計測定位相計測が距離測定干渉計と相対
的に１ないし２を越えるオーダーの大きさで行われなければならないという点で
、相対精度を向上させる。分散技術の第１の導関数特性はまた、屈折率の特性が
屈折技術と相対的に１ないし２を越えるオーダーの大きさで分かっていなければ
ならないという点まで、相対精度を向上させる。屈折率に関して入手可能な情報
は、屈折技術の特定の適用については十分な相対精度で分かっている訳ではなく
て、結果的には、分散技術のより数少ない適用についてすら、十分な相対精度で
分かってはいない。

【００１６】 屈折率測定についての分散技術は長い歴史を有しており、レーザーの導入はそ
れより先行している。「非制御大気中の長経路干渉計測定法（Ｌｏｎｇ−Ｐａｔ
ｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ Ｕｎｃｏｎｔｒｏ
ｌｌｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）」と題するＫ．Ｅ． Ｅｒｉｃｋｓｏｎ著、
Ｊ． Ｏｐｔ． Ｓｏｃ． Ａｍ． ５２（７）巻、７８１頁から７８７頁（１
９６２年刊）の論文は、地球物理学測定の技術の実行可能性の基本原理を解説し
、その分析を提示している。追加的理論的提案は、「揺動する大気屈折率の光学
距離測定の補正（Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｔａｎ
ｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ
Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）」と題す
るＰ．Ｌ． ＢｅｎｄｅｒおよびＪ．Ｃ． Ｏｗｅｎｓ著、Ｊ． Ｇｅｏ． Ｒ
ｅｓ． ７０（１０）巻、２４６１頁から２４６２頁（１９６５年刊）の論文に
見られる。

【００１７】 指数補正の分散技術に基づく商業用距離測定レーザーレーダーは、１９７０年
代に登場した。「大気屈折率を補正する２レーザー光学距離測定機器（Ｔｗｏ−
Ｌａｓｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｔａｎｃｅ−Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｈａｔ Ｃｏｒｒｅｃｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｔｍｏｓｐ
ｈｅｒｉｃ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）」と題する、Ｋ．Ｂ．
ＥａｒｎｓｈａｗおよびＥ．Ｎ． Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ著、Ａｐｐｌ． Ｏｐ
ｔ． １１（４）巻、７４９頁から７５４頁（１９７２年刊）の論文は、５ ｋ
ｍから１０ ｋｍの測定経路にわたる動作についてマイクロウエーブ変調式Ｈｅ
ＮｅレーザーおよびＨｅＣｄレーザーを採用している機器を開示している。この
機器の更なる詳細は、「大気屈折率を補正する２レーザー（４４１６Ａおよび６
３２８Ａ）光学距離測定機器のフィールドテスト（Ｆｉｅｌｄ Ｔｅｓｔｓ ｏ
ｆ ａ Ｔｗｏ−Ｌａｓｅｒ （４４１６Ａおよび６３２８Ａ） Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｄｉｓｔａｎｃｅ−Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｒ
ｅｃｔｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ
Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）」と題する、Ｅ．Ｎ． ＨｅｒｎａｎｄｅｚおよびＫ．
Ｂ． Ｅａｒｎｓｈａｗ著、Ｊ． Ｇｅｏ． Ｒｅｓ．７７（３５）巻、６９９
４頁から６９９８頁（１９７２年刊）の論文に見られる。分散技術の適用のさら
なる例は、「線トレースによる１元式色レーザーおよび２元式色レーザーの距離
補正（Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−
ａｎｄ Ｄｕａｌ−Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒｓ ｂｙ Ｒａｙ Ｔｒａｃｉｎｇ
）」と題する、Ｅ． ＢｅｒｇおよびＪ．Ａ． Ｃａｒｔｅｒ著、Ｊ． Ｇｅｏ
． Ｒｅｓ．８５（Ｂ１１）巻、６５１３頁から６５２０頁（１９８０年刊）の
論文に論じられている。

【００１８】 地球物理学的測定用機器は強度変調レーザーレーダーを採用するのが典型的で
あるが、光干渉位相検出は、より短い距離についてはより有利であることが、当
該分野で認識されている。Ｒ． Ｂ． ＺｉｐｉｎおよびＪ． Ｔ． Ｚａｌｕ
ｓｋｙに１９７２年３月に発行された「精度次元測定を得るための装置および方
法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｏｂｔａｉｎ
ｉｎｇ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎ
ｔｓ）」と題する米国特許第３，６４７，３０２号には、複数波長を採用して、
温度、圧力、および、湿度などの雰囲気条件の変動を補正する干渉計測定変位量
計測システムが開示されている。この機器は、可動物体を用いた操作、すなわち
、可変物理的路長を利用した操作のために特に設計されている。Ｚｉｐｉｎらの
技術が３種の異なる波長を採用し、かつ、波長依存屈折率が分かっていると仮定
して、測定路に沿った環境条件の変化を補正しているという点で、このＺｉｐｉ
ｎらの技術は分散技術ではない。分散技術は、波長に関する屈折率の第１導関数
の特性を利用する技術として説明されているが、Ｚｉｐｉｎらの技術は、波長に
関する屈折率の第２導関数の特性を利用する技術と説明可能であり、従って、本
明細書後記では、第２導関数屈折率技術と称する。

【００１９】 地球物理学的実験における第２導関数屈折率技術の適用の例は、「地球物理学
実験用の複数波長距離測定機器（Ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉ
ｓｔａｎｃｅ−Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｇｅｏｐ
ｈｙｓｉｃａｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ）」と題する、Ｌ． Ｅ． Ｓｌａｔ
ｅｒおよびＧ． Ｒ． Ｈｕｇｇｅｔｔ著、Ｊ． Ｇｅｏ． Ｒｅｓ．８１（３
５）巻、６２９９頁から６３０６頁（１９７６年刊）の論文に見られる。

【００２０】 第２導関数屈折率技術は２つの深刻な制約に合う。より基本的制約は、第２導
関数屈折率技術が、定義上は、屈折率の波長に関する第２導関数の特性を利用す
る技術であるという事実から生じる。第２の制約は、屈折率の特性が所要の相対
精度まで入手可能でなければならないという事実から生じる。第２導関数屈折率
技術の第２導関数特性は、干渉計測定位相計測が分散技術に相対的に１ないし２
を越えるオーダーの大きさで行なわれなければならないレベルで相対精度を向上
させる。第２導関数屈折率技術の第２の導関数特性はまた、屈折率の諸特性が分
散技術と相対的に１ないし２を越えるオーダーの大きさで分かっていなければな
らないというレベルまで、相対精度を向上させる。屈折率に関して入手可能な情
報は、屈折技術の特定の適用については分散技術のより数少ない適用に対して十
分な相対精度で分かっている訳ではなく、結果的に、第２の導関数屈折率技術の
より少ない一組の適用に対してさえ、十分な相対精度では分かっていない。

【００２１】 先に引例に挙げた基本的制約を伴う分散技術を採用したシステムの詳細な例は
、Ｙ． Ｚｈｕ、Ｈ． Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ、および、Ｔ． Ｏ’ｉｓｈｉによ
り、「空気屈折率の変化を測定するための長アーム２色干渉計（Ｌｏｎｇ−Ａｒ
ｍ Ｔｗｏ−Ｃｏｌｏｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ Ｆｏｒ Ｍｅａｓｕ
ｒｉｎｇ Ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｏｆ Ａｉｒ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎ
ｄｅｘ）」と題するＳＰＩＥ，１３１９，Ｏｐｔｉｃｓ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ
ｓｙｓｔｅｍｓ、５３８頁から５３９頁（１９９０年刊）の論文に解説されて
いる。Ｚｈｕらのシステムは、１０６４ ｎｍ波長のＹＡＧレーザーおよび６３
２ ｎｍのＨｅＮｅレーザーを直角位相検出と一緒に採用している。実質的には
、同一の機器が、それより先のＺｈｕら著、「長経路距離干渉計のための大気位
相および強度揺動の測定（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒ
ｉｃ Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｆｏ
ｒ Ｌｏｎｇ−Ｐａｔｈ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）
」と題する、光波検知技術に関する第３回学会予稿、Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
Ｓｏｃ． ｏｆ Ｊｐｎ． ３９巻（１９８９年刊）の論文に日本語で解説され
ている。

【００２２】 分散技術を利用したマイクロリソグラフィーのための高精度干渉計測定におけ
る近年の試みは、１９９０年８月にＡ． Ｉｓｈｉｄａに発行された米国特許第
４，９４８，２５４号に表わされている。類似する装置は、Ｉｓｈｉｄａ著の「
空気揺動誘導型誤差を除去するために第２の高調波光を利用した２波長変位量測
定干渉計（Ｔｗｏ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ−Ｍｅａ
ｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈ
ａｒｍｏｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ ｔｏ Ｅｌｉｍｉｎａｔｅ Ａｉｒ−Ｔｕｒｂｕ
ｌｅｎｃｅ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｅｒｒｏｒｓ）」と題する、Ｊｐｎ． Ｊ． Ａ
ｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．２８（３）巻、Ｌ４７３頁から４７５頁（１９８９年刊）
の論文に解説されている。この論文では、揺動が屈折率に引き起こす誤差を２波
長分散検出により減じる、変位量測定干渉計が開示されている。Ａｒ⁺レーザー 源は、当該分野でＢＢＯとして公知の周波数倍加結晶により、両方の波長を同時
に供与する。ＢＢＯ倍加結晶の利用の結果として、基本的位相ロック状態にある
２つの波長を生じ、従って、分散測定の安定性と精度とを多いに改善している。
先に引例に挙げた分散技術の基本的制約に加えて、位相検出および信号処理手段
は、物体の動きが、正確に検出するのが困難である急速な位相の変動を生じる結
果となる動的測定には、好適ではない。

【００２３】 １９９５年４月にＳ． Ａ． Ｌｉｓに発行した「空気乱流補正を利用した干
渉計測定法計測システム（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｍｅａｓｕｒｉｎ
ｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ａｉｒ Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ Ｃｏｍｐｅｎｓ
ａｔｉｏｎ）」と題する米国特許第５，４０４，２２２号においては、指数揺動
を検出および補正するための分散技術を採用した２波長干渉計が、開示されてい
る。類似装置が、Ｌｉｓ著の「ＩＣ製造用の空気乱流補正型干渉計（Ａｎ Ａｉ
ｒ Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅ
ｔｅｒ ｆｏｒ ＩＣ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）」と題する、ＳＰＩＥ
２４４０（１９９５年刊）の論文に解説されている。Ｓ． Ａ． Ｌｉｓによる
米国特許第５，４０４，２２２号についての改良例は、１９９６年７月に発行さ
れた米国特許第５，５３７，２０９号に開示されている。Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ
．Ｐｈｙｓ．（同書）でＩｓｈｉｄａが教示している事柄に関するこのシステム
の主要な新機軸は、位相検出手段の精度を改善するための、第２のＢＢＯ倍加結
晶の追加である。追加のＢＢＯ結晶は、厳密に２つの差の要因となっている波長
を有する２つのビームに光学干渉することを、可能にする。結果として生じる干
渉信号は、分散に直接的に依存しているが段階運動とは実質的に無関係である位
相を有している。しかしながら、引例に挙げたＬｉｓの特許は全て、分散技術を
基本としており、それゆえに、先に引例に挙げた分散技術の基本的制約を有して
いる。

【００２４】 どのような分散技術の相対精度も、測定路における気体の分散と逆分散力との
両方が分かるレベルまでの精度に直接的に依存しており、この場合は、逆分散力
は、第１波長において測定した気体の屈折度の、第２波長と第３波長の間の気体
の屈折度の分散に対する比として、定義されている。第１波長は、関連する距離
測定干渉計において利用されているのと同一波長であるのが、好ましい。分散の
測定で使用した第２波長または第３波長は、屈折度の測定で使用した第１波長と
同一であり得る。逆分散力は、距離測定干渉計の測定路における気体の分散の測
定した値から、距離測定干渉計などの測定路における気体の屈折度を算出するた
めに、採用されている。

【００２５】 逆分散力は、気体の組成に依存しているばかりか、特定の逆分散力が定義され
る対称となる３つの波長に依存している。分散技術の主たる利点は、高精度距離
測定干渉計において正常に遭遇する環境条件については、逆分散力が温度および
圧力などの環境諸条件に無関係であるということである。しかしながら、気体の
組成が未知であり得る大半の状況下では、気体の組成は、結局は、未知の態様で
変化することがあり、また、屈折度の分散、および／または、気体構成要素の屈
折度は利用可能ではなく、或いは、所与の適用に必要な精度まで分かっている訳
ではない。必要な相対精度まで、気体の組成について分かっていないか、または
、逆分散力について分かっていないか、いずれにしても、分散技術の利用に深刻
な制約を付すことになり得る。

【００２６】 屈折度と、それに対応する逆分散力との利用可能性に関する後者の点に関連し
て、水蒸気の例について逆分散力が分かっているレベルまでの精度を斟酌してみ
られたい。「空気の屈折率（Ｔｈｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ
Ａｉｒ）」と題する、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉａ ２（２）巻、７１頁から８０頁
（１９６６年刊）のＢ． Ｅｄｌｅｎの著作中に見られる水蒸気の屈折度につい
ての広範に利用されている各等式、またはＡｐｐｌ．Ｏｐｔ．２８（５）巻の８
２５頁から８２６頁（１９８９年刊）でＫ． Ｐ． ＢｉｒｃｈおよびＭ． Ｊ
． Ｄｏｗｎｓが報告している改良結果は、水蒸気についての逆分散力を算出す
るために使用され得る。ＢｉｒｃｈおよびＤｏｗｎｓの発見は、Ｍｅｔｒｏｌｏ
ｇｉａ ２９巻３１５頁から３１６頁（１９９２年刊）においてＪ． Ｂｅｅｒ
ｓおよびＴ． Ｄｏｉｒｏｎが検証している。水蒸気の屈折率についてこれらの
２つの引例に挙げた出典のいずれかを利用して、逆分散力が算出可能となるレベ
ルまでの相対精度は、０．１％のオーダーであり、その場合、逆分散力を算出す
る際に利用される第１波長、第２波長、および、第３波長はスペクトルの可視部
分であり、第１および第２波長は等しく、第２波長および第３波長は、それぞれ
、２：１の比率である。ＣＯ₂に関する事情は、およそ３の因数分だけ良好であ るにすぎない。

【００２７】 水蒸気およびＣＯ₂の屈折率について現在分かっている事柄は、周囲空気につ いておよそ０．００３ ｐｐｍの相対精度まで分散干渉計測定法を利用した場合
には、絶対長測定を実施するのに十分な程に正確ではないということが、前段の
パラグラフで与えられた例から明瞭である。それらはまた、より乱流環境の大気
乱流補正についても十分に正確に分からないことがある。汚染気体に関するそれ
ぞれの逆分散力に関する状況は、分散干渉計測定法の採用にあたってより深刻な
問題を提示し得る（Ｎ． Ｂｏｂｒｏｆｆ著、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．４巻の９０７頁から９２６頁（１９９３年刊）を対照のこと）。

【００２８】 前述のことから、先行技術は、気体の屈折率の揺動を含めた屈折率の測定およ
び補正を行う実践的な高速高精度の方法と、それに対応する手段とを提供しては
いないことが、明らかである。先行技術の制約は、下記の未解決の技術的難題か
ら主として生じる。その難題とは、（１）屈折技術は、距離測定干渉計の測定路
における気体の屈折度などを直接的には測定せず、その結果、２つの別個の場所
における環境条件の詳細な高度に正確な知識を必要とすること、（２）分散技術
は、距離測定干渉計の測定経路における気体の屈折度を直接的には測定せず、そ
の結果、測定路における気体の構成要素の知識と、気体の構成要素の逆分散力の
知識とを必要とすること、（３）気体の組成は、乱流気体または非乱流気体のい
ずれの状態であれ、分散技術について十分な精度で分かっている訳ではない可能
性があること、（４）気体の組成は、相対的な短時間スケールで相当に変化して
いる可能性があること、（５）組成測定のデータ処理経年（ｄｅｔａ ａｇｅ）
が長すぎる可能性があること、また、（６）気体の構成要素の屈折度および逆分
散力が十分な精度で分かっている訳ではない可能性があること、である。

【００２９】 結果的に、気体の屈折率を測定する先行技術は、或る適用については有用であ
るが、距離測定干渉計測定法における空気の補正のための分散干渉計測定に必要
な高精度で気体の逆分散力の決定を必要とする適用については、出願人の知って
いる先行技術のいずれとして、商業的に成功可能な形態の技術的実施を提示して
はいない。

【００３０】 従って、本発明の目的は、気体の固有光学特性、（特に、気体のその逆分散力
）を測定および監視するための方法および装置を提供することである。

【００３１】 本発明の別な目的は、気体の逆分散力を測定および監視するための方法および
装置を提供することであり、その場合、当該方法および装置は、温度および圧力
などの環境条件の測定および監視を必要とはしない。

【００３２】 本発明の別な目的は、気体の逆分散力を測定および監視するための方法および
装置を提供することであり、その場合、当該方法および装置は、気体の組成の知
識を必要とはしない。

【００３３】 本発明の別な目的は、気体の逆分散力を測定および監視するための方法および
装置を提供することであり、その場合、当該方法および装置は、気体の組成の変
化に関して広い暫定周波数範囲にわたって作動可能である。

【００３４】 本発明の別な目的は、気体の逆分散力を測定および監視するための方法および
装置を提供することであり、その場合、当該方法および装置は、気体の構成要素
について、屈折度の知識と、屈折度の分散の知識とを必要とはしない。

【００３５】 本発明の別な目的は、気体の逆分散力を測定および監視するための方法および
装置を提供することであり、その場合、当該方法および装置は使用し得るが、位
相ロック状態にある異なる波長の２つ以上の光ビームの使用を必要とはしない。

【００３６】 本発明の別な目的は、気体の逆分散力を測定および監視するための方法および
装置を提供することであり、その場合、逆分散力の干渉計測定法計測および監視
における測定路の長さは、気体の逆分散力の算出にあたっては実質的には使用さ
れない。

【００３７】 本発明の別な目的は、気体の逆分散力を測定および監視するための方法および
装置を提供することであり、その場合、逆分散力の干渉計測定法計測および監視
において使用される光ビームの周波数は、気体の逆分散力の算出にあたっては実
質的には使用されない。

【００３８】 本発明の他の目的は、部分的に明瞭となり、本明細書後記で部分的に明示され
る。従って、本発明は、図面と関連して読めば、以下に続く詳細な説明において
具体化される構造、工程、所要素の組み合わせ、および部品の配置をプロセスす
る方法ならびに装置を含む。

【００３９】 （発明の要旨） 本発明は、一般に、気体の選択的固有光学特性についての情報が電子光学度量
衡学における用途とその他の適用とについて測定および監視可能となるようにす
る装置および方法に関するものである。より特定すると、本発明は、相対屈折度
、相対分散、および、逆分散力の測定を提供するように働き、相対屈折度、相対
分散、および、逆分散力は、気体温度および気体圧力などの環境条件とは実質的
に無関係である。これらの測定を実施するにあたり、気体は乱流である可能性が
あり、気体組成は分かっていないかもしれず、気体組成は経時変化可能であり得
、また、気体の構成要素についての屈折度と屈折度の分散とが分かっている必要
はない。当該発明装置が生成する情報は、干渉計測定距離計測機器（ＤＭＩ）に
おいて使用して、測定レッグの屈折率に関連する誤差、とりわけ、急速な段階追
従速度により誘導された環境効果と乱流とによってもたらされた測定レッグの屈
折率変化に特に関連する誤差を補正するのに、特に好適である。

【００４０】 本発明の幾つかの実施態様が既に実施されており、これらは、最終測定におけ
る幾分の精度の必要と、最終測定量の判定にあたって利用された光ビームの波長
の変化に対する、最終測定量の幾分の感度の必要とに取り組んでいる、３つのグ
ループに分かれる。多様な実施態様が共通の特性を共有しているが、これらは、
個々の目標を達成するのに、いくつかの細部が異なっている。

【００４１】 一般に、本発明の装置は、基準レッグおよび測定レッグを有している干渉計手
段を備えている。構成要素のレッグの各々は、所定の物理経路長を有しており、
一つの基準レッグは、真空が好ましいが、所定の媒体によって占有されるような
形状および構成にされ、第２の基準レッグは、実質的にゼロの物理長を有するよ
うな形状にされ、測定レッグは、固有の光学特性が測定および監視されることに
なる気体によって占有されるような形状および構成にされている。好ましい形態
では、干渉計手段は、基準レッグのうちの１つとして働く閉鎖内部チャンバーと
、内部チャンバーを包囲した、測定レッグとして働く外部チャンバーとを有して
いる、同心セルを備えている。内部チャンバーは、実質的に空にされて、真空を
設け、外部チャンバーは、典型的な干渉計測定ＤＭＩ適用においては空気である
周囲包囲物に対して開放状態である。同心セルは、直円柱の形態であって、波長
選択性ミラーを被せた端部セクションがセルの長軸線に垂直に固定されているの
が好ましい。

【００４２】 異なる波長を有している少なくとも２つの光ビームを生成する手段が含まれて
いる。好ましい実施態様では、光源は１組の光ビームを生成し、この１組の光ビ
ームは少なくとも２つの光ビームを含んでおり、この組の光ビームの各ビームは
、異なる波長を有している。１組の光ビームのビームの波長の間のおおよその関
係、おおよその関係は分かっている。

【００４３】 １組の周波数シフトされた光ビームは１組の光ビームから生成されるが、これ
は、この組の光ビームの各ビームの２個の直交偏光成分の間の周波数差を導入す
ることにより行われて、１組の周波数シフトされた光ビームのいずれの２個のビ
ームも、同一周波数差を有してはいない。多数の実施態様において、周波数の比
率は、それぞれの相対精度に対する分かっているおおよその関係と同一であり、
すなわち、波長の比率のそれぞれの相対精度と同一であり、この場合、波長の比
率のそれぞれの相対精度のそれぞれの相対精度は、気体のそれぞれの分散力を気
体のそれぞれの逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した結果よりも低いオー
ダーの大きさである。実施態様のうちの或る例では、おおよその関係は一連の比
率として表わされて、各比率は、例えば１／２などの低いオーダーのゼロ以外の
整数の、それぞれの相対精度に対する比率、すなわち、その一連の比率のそれぞ
れの相対精度を含んでいるが、その場合、その一連の比率のそれぞれの相対精度
のそれぞれの相対精度は、気体のそれぞれの分散力を、それぞれの逆分散力の測
定に要した相対精度で乗算した結果よりも低いオーダーの大きさのものである。
他の実施態様では、波長の比率のそれぞれの相対精度が波長の比率の所望のそれ
ぞれの相対精度には適していない場合、各波長の比率を監視し、かつ、波長の比
率のそれぞれの相対精度を制御するためのフィードバックと、波長の比率の所望
のそれぞれの相対精度からの波長の比率のそれぞれの相対精度の不所望な逸脱の
影響を受けた後段の算出結果を補正するための情報とを提供するか、その両方の
何らかの組み合わせを提供するか、いずれかを実行するための手段が設けられて
いる。

【００４４】 周波数シフトされた光ビームの各々の少なくとも１部は、好適な光学手段によ
り干渉計手段に導入されており、その結果、各光ビーム部分は、所定の媒体の基
準レッグ、および／または、実質的にゼロの物理長の基準レッグのいずれかと、
所定の経路に沿った気体とを通って、すなわち、所定の媒体の基準レッグの所定
の経路と、実質的に同一の物理経路長を有している気体の所定の経路とを通って
進行する。その後、光ビーム部分は射出ビームとして干渉計手段から現れて、測
定レッグにおける気体を通る光路長についての情報、１つの基準レッグ、第１の
基準レッグにおける所定の媒体（真空が好ましい）を通る光路長についての情報
、および／または、実質的にゼロの物理長を有する基準レッグ、第２の基準レッ
グを通る光路長についての情報を含んでいる。好ましい形態では、光ビーム部分
を干渉計手段に導入するための光学手段は、１つの波長に対応する光ビーム部分
の一つを同心セルの波長選択性端部ミラーの一方を通して導入し、かつ、波長の
別なものに対応する光ビーム部分の別なものを同心セルの端部セクションの他方
の波長選択性ミラーを通して導入するような、形状および構成にされている。実
施態様のうちの１つでは、３組の光ビーム部分が生成され、１つの波長における
１部分は同心セルの一方端に導入され、別な波長の２部分は同心セルの他方端に
導入されている。

【００４５】 また別な実施態様においては、光学手段は、光ビーム部分が同心セルを通って
進行する時に、それら光ビーム部分のうちの或るものを複数回だけ通過させるよ
うな形状にされている。

【００４６】 射出ビームを受光して混合光学信号を生成するための組み合わせ手段が設けら
れており、この混合光学信号は、第１の基準レッグおよび測定レッグからの、か
つ／または、第２基準レッグおよび測定レッグからの各光ビーム部分の射出ビー
ム間の位相差に対応する情報を含んでいる。次いで、異なるビーム波長における
気体の屈折度に対応する情報の組み合わせと、異なるビーム波長における気体の
屈折率に対応する情報の組み合わせと、ビーム波長に対応する情報の組み合わせ
とを含んでいる電気干渉信号を生成するように作動する光検出器により、混合光
信号が検知される。

【００４７】 次いで、気体の選択的固有光学特性を決定するように作動する電子手段により
、電気干渉信号が分析される。電子手段は、必要な計算を実施するように周知の
方法で好適にプログラミングされたマイクロプロセッサまたは汎用コンピュータ
の形態を呈し得る。電子手段は、気体の固有の光学特性、逆分散力Γを以下のよ
うに決定するように構成されており、

【００４８】

【数７】 ここでは、λ₁、λ₂、および、λ₃は波長であり、ｎ₁、ｎ₂、および、ｎ₃は屈折
率であり、この場合、分母は［ｎ₃（λ₃）−ｎ₁（λ₁）］または［ｎ₂（λ₂）−
ｎ₁（λ₁）］により置換可能である。電子手段はまた、気体の固有光学特性、逆
分散力Γを以下のように決定するように構成され得る。

【００４９】

【数８】 ここでは、ｉおよびｊは波長に対応する整数である。電子手段は、気体の他の固
有光学特性、異なるビーム波長における気体の相対屈折度および気体の相対分散
を決定するように、さらに構成され得、この場合、気体の相対屈折度は以下のよ
うな形態を採り、

【００５０】

【数９】 また、この場合、気体の相対分散は以下の形態を採り、

【００５１】

【数１０】 ここでは、ｉ、ｊ、ｒ、および、ｓは波長に対応する整数であり、ｉ≠ｊ、ｒ≠
ｓであり、少なくともｉまたはｊのいずれかがｒまたはｓのいずれかと異なって
いる。

【００５２】 好ましい形態では、電気干渉信号は、気体の屈折度に対応する位相情報と、気
体の屈折率に対応する位相情報と、ビーム波長に対応する位相情報とを含むヘテ
ロダイン信号を含み、当該装置は、各へテロダイン信号を混合して、すなわち、
乗算して、気体の屈折率の分散に対応する位相情報を含む少なくとも１個のスー
パーへテロダイン信号を生成するための手段を更に備えており、気体の屈折率の
分散は、気体の屈折率から、または、気体の屈折度から、のいずれかから得られ
る。ヘテロダイン信号およびスーパーへテロダイン信号の位相曖昧性を解消する
ための手段も、含まれている。光ビーム部分が多様な実施態様の干渉計手段を通
って進行する時に、光ビーム部分が経験した光路の細部に依存して、追加の、ま
たは、異なるエレクトロニクスが設けられており、これらは、一実施態様では、
最終データ処理より前に、修正したヘテロダイン信号の生成を必要とする。

【００５３】 開示されている当該発明の方法は、記載されている好ましい装置を利用して実
現され得るが、他の周知の装置を利用しても実施可能であることは、明白である
。これに加えて、ホモダイン信号を利用する装置が採用可能であることが示され
ている。

【００５４】 本発明の構造および動作は、それらの他の目的および利点と共に、図面と関連
づけて詳細な説明を読解することにより、最良の理解を得られるが、図面では、
本発明の各部は、それらが明示される図面全部を通して、それらを同定するため
に使用されている参照番号が割り当てられている。

【００５５】 （発明の詳細な説明） 本発明は、例えば、干渉計距離測定機器におけるように、気体の固有の光学特
性、とりわけ、その逆分散力を、迅速に測定し得ると共に、後続のフロー下流側
応用または同時応用で使用し得えて、測定経路における気体の屈折率を補正する
ことにより、特に、急速な段階最大追従速度により測定レッグで誘導される、変
化する環境条件または空気乱流のために、距離測定機器測定期間の際または測定
期間の間に起こる屈折率変化を補正することにより精度を向上させることを目的
とした装置および方法に関するものである。

【００５６】 本発明の装置の、多数の異なる実施態様を、図示および説明する。細部によっ
ては異なっているが、それ以外は、開示された実施態様は、多くの共通要素を共
有し、末端用途の適用とこれらの光源に必要な制御の程度とに依存して、本質的
に３つのグループに入る。後で分かるが、各グループに入る開示された実施態様
はまた、これらの干渉計光路をどのように実装するか、および／または、特定の
情報信号をどのように電子処理するかという細部が異なる。記載されるべき各グ
ループの実施態様は、３つの実施態様と、それらの変形例を含む。

【００５７】 第１グループは、末端用途の適用が気体の固有光学特性を決定する特定の態様
の選択に実質的に影響を及ぼさない応用例であって、かつ、採用した光源の安定
性が十分であり、かつ、採用光源が発生する光ビームの波長の比率が、最終的な
末端用途の適用が出力データに課す所要精度に適う相対精度で、既知の比率の値
に符合する応用例について意図している。

【００５８】 第２グループは、末端用途の適用が気体の固有光学特性を決定する特定の態様
の選択に本質的には影響を及ぼさない用途であって、かつ、採用した光源の安定
性が十分であって、適用光源によって生成された光ビームの波長の比率が、第１
グループの対応する要件に適うのに必ずしも十分ではないが、最終的な末端用途
の適用が出力データに課す要求精度に適うのには十分な相対精度で、既知の比率
の値に符合する用途には、特に好適である。

【００５９】 第３グループは、光源の安定性を監視し、採用した光源が生成する光ビームの
波長の比率を測定して、精度についての性能要件を満たすようにすることが必要
である用途には、特に好適である。第３グループは、末端用途の適用を考慮にい
れることが、気体の固有光学特性を決定する特定の方法の選択には本質的に影響
を及ぼさないか、または、本質的に影響を及ぼすか、それぞれいずれかに分かれ
る第１グループと第２グループの末端用途の適用範疇のいずれにおける用途につ
いても更に好適である。これらグループの各々について、ホモダイン信号、ヘテ
ロダイン信号、および／または、スーパーヘテロダイン信号を分析する際に起こ
り得る位相曖昧性および位相オフセットを処理する装置を開示すると共に、本発
明の段階的工程を実現するための方法を開示する。

【００６０】 気体の固有光学特性、とりわけ、その逆分散力を測定するための、第１グルー
プに由来する本発明の装置の好ましい一実施態様を図式で描図する図１ａ〜１ｆ
をここで参照すると、このグループについては、末端用途の適用は気体の固有光
学特性を決定する特定の態様に実質的には影響を及ぼさず、採用光源の安定性は
十分であり、かつ、採用光源が生成する光ビームの波長の比率は、最終的な末端
用途の適用が出力データに課す要求精度に適うのに十分な相対精度で、既知の比
率の値に符合する。この装置は広範な放射線源について適用され、以下の説明は
、光測定システムに関する例示のためと解釈される。

【００６１】 図１ａを参照し、そして本発明の第１の好ましい実施態様の好ましい方法によ
れば、光源１から発する光ビーム７は、変調装置３を通過して、光ビーム９とな
る。変調装置３はドライバ５により励起される。光源１は、好ましくは偏光し、
波長λ₁を有する干渉性放射のレーザまたは同様の光源であるのが好ましい。変 調装置３は、例えば、音響光学装置、または、音響光学装置とビーム７の偏光成
分を選択的に変調するためのさらなる光学系との組み合わせであり得る。変調装
置３は、ビーム７の１つの線形偏光成分の発振周波数を、直交する線形偏光成分
に関して量ｆ₁をシフトするのが好ましく、各成分の偏光の方向は、本明細書中 ではｘまたはｙと指定される。第１の実施態様の以下の説明では、本発明の精神
または範囲から逸脱することなく、ビーム９のｘ偏光成分は、ビーム９のｙ偏光
成分に関して、発振周波数が量ｆ₁だけシフトされる。

【００６２】 次の工程では、光源２から発した光ビーム８は、変調装置４を通過して光ビー
ム１０となる。変調装置４はドライバ６により励起され、これらはそれぞれ変調
装置３およびドライバ５に類似している。光源２は、光源１と同様に、偏光した
、干渉性放射のレーザまたは同様の光源であるのが好ましいが、好ましくは、異
なる波長λ₂であり、この場合、波長の比率（λ₁／λ₂）は既知の近似比値ｌ₁／
ｌ₂、すなわち、

【００６３】

【数１１】 であり、ここでは、ｌ₁およびｌ₂は整数および非整数の値を取り得る。ビーム１
０のｘ偏光成分は、ビーム１０のｙ偏光成分に関して、量ｆ₂だけシフトされた 発振周波数を有する。さらに、ビーム９およびビーム１０のｘ成分の周波数シフ
トの方向は、同一である。

【００６４】 １種以上の波長を発する単一レーザ源により、もしくは、２種以上の波長の光
ビームを発生可能な、光周波数倍加手段と組み合せられた単一レーザ源、または
、それと等価な光源構造により、ビーム９およびビーム１０が代替的に提供され
得ることを、当業者なら理解するだろう。周波数シフトｆ₁およびｆ₂の一方また
は両方が、レーザ源自体のゼーマン分裂または同様の現象特性の結果であり得る
ことも、当業者なら理解するだろう。

【００６５】 図１ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なり、ビーム１０はミラー５４により反射されて、ビーム１２となる。ビーム１
１は示差平面ミラー干渉計６９に入射し、ビーム１２は示差平面ミラー干渉計７
０に入射する。測定セル９０に備えられる外部ミラーを有する示差平面ミラー干
渉計６０および７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との間の位相シフトφ₁、 およびビーム１２のｘ成分とｙ成分との間の位相シフトφ₂を導入するための干 渉計手段を備えている。

【００６６】 測定セル９０は、直円柱の形態の、１組の入れ子になった同心状チャンバーと
して好適に形成され、その内側チャンバーは真空状態まで排気され、外側は気体
で満たされ、その気体の固有の光学特性が監視される。

【００６７】 示差平面ミラー干渉計は、２つの外部平面ミラーの間の光路変化を測定する。
図１ｂに示されるように、示差平面ミラー干渉計６９は、４個の射出ビーム（ｅ
ｘｉｔ ｂｅａｍ）／戻りビーム１７、２５、１１７、および、１２５を有する
。ビーム１１の１つの周波数成分、すなわち、第１周波数成分から発するビーム
１７およびビーム２５は、１つの測定レッグについてのビームを含み、そしてビ
ーム１１の第２周波数成分から発するビーム１１７およびビーム１２５は、第２
測定レッグについてのビームを含む。ビーム１１の第１周波数成分が唯一のプロ
ジェニター（ｐｒｏｊｅｎｉｔｏｒ）であるビームは破線で図１ｂに示され、そ
してビーム１１の第２周波数成分が唯一のプロジェニターであるビームは、点線
で図１ｂに示される。

【００６８】 示差平面ミラー干渉計７０は、図１ｃに示すように、４個の射出ビーム／戻り
ビーム１８、２６、１１８、および１２６を有する。ビーム１２の１つの第１周
波数成分から発するビーム１８および２６は、１つの測定レッグ含み、そしてビ
ーム１２の第２周波数成分から発するビーム１１８および１２６は、第２測定レ
ッグを含む。ビーム１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビーム
は破線により図１ｃに示され、ビーム１２の第２周波数成分が唯一のプロジェニ
ターであるビームは、点線で図１ｃに示される。

【００６９】 ビーム１７、２５、１１７、および、１２５は、図１ｄに例示したが、測定セ
ル９０に入射し、この結果、ビーム２７および１２７を生じる（図１ｂを参照の
こと）。ビーム１１の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビームは破
線で図１ｄに示され、ビーム１１の第２周波数成分が唯一のプロジェニターであ
るビームは点線で図１ｄに示される。ビーム２７およびビーム１２７は、波長λ ₁ における、逆分散力を決定することになる気体を通る光路長についての情報と 、真空を通る光路長についての情報とを、それぞれ含む。

【００７０】 ビーム１８、２６、１１８、および、１２６は、図１１ｅに例示したが、測定
セル９０に入射し、この結果、ビーム２８およびビーム１２８を生じる（図１ｃ
を参照のこと）。ビーム１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビ
ームは破線で図１ｅに示され、ビーム１２の第２周波数成分が唯一のプロジェニ
ターであるビームは点線で図１ｅに示されている。ビーム２８およびビーム１２
８は、波長λ₂における、気体を通る光路長についての情報と、真空を通る光路 長についての情報とを、それぞれに含む。

【００７１】 図１ｂを参照すると、ビーム２７はミラー６３Ｂにより反射され、その一部は
、好ましくは非偏光型のビームスプリッタ６３Ａにより反射され、ビーム１２９
の一成分になる。ビーム１２７の一部は、ビームスプリッタ６３Ａにより伝達さ
れ、ビーム１２９の第２成分になる。ビーム１２９は混合ビームとして、示差平
面ミラー干渉計６９を出るが、この時、ビーム１２９の第１成分および第２成分
は、異なる周波数の同一線形偏光を有する。

【００７２】 ビーム２８はミラー６４Ｂにより反射され、その一部は、好ましくは非偏光ビ
ームスプリッタである、ビームスプリッタ６４Ａにより反射されて、位相シフト
したビーム１３０の第１成分になる。ビーム１２８の一部はビームスプリッタ６
４Ａにより伝達され、位相シフトしたビーム１３０の第２成分になる。位相シフ
トしたビーム１３０は、混合ビームとして示差平面ミラー干渉計７０を出るが、
この時、ビーム１３０の第１成分および第２成分は、異なる周波数の同一線形偏
光を有する。

【００７３】 位相シフトφ₁、および位相シフトφ₂の大きさは、以下の公式に従って、図１
ｄおよび図１ｅに示される測定路９７および基準路９８の往復の物理長に関連す
る。

【００７４】

【数１２】 ここでは、ｎ_jiは、波数ｋ_j＝（２π）／λ_jに対応する測定路９７の経路ｉにお
ける気体の屈折率であり、基準路９８における屈折率は１に設定されており、Ｌ _G,i およびＬ_V,iは、それぞれ測定路９７および基準路９８の経路ｉの往復の物理
長である。

【００７５】 等式（２）は、２つの異なる波長についての経路が実質的に共拡張的である事
例、すなわち、第１の実施態様における本発明の機能を最も単純な態様で例示す
るために示した事例で有効である。図１ｂおよび図１ｃにおける例示は、同じ理
由のためｐ＝２についてのものである。当業者にとって、２つの異なる波長につ
いての経路が実質的に共拡張的ではない事例へと一般化すること、また、ｐ≠２
である事例へと一般化することは、分かり易い手順である。

【００７６】 等式（２）において、距離測定干渉計において非直線性を生じる周期的誤差（
Ｂｏｂｒｏｆｆの引例に挙げた論文を参照のこと）は省かれている。無視できる
レベルまで周期的誤差を減じためか、または、周期的誤差の存在を補正するため
に、当業者に周知の技術が使用され得、すなわち、干渉計において分離したビー
ムおよび／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームについての搬送シス
テムにおいて分離したビームを使用するような技術のことである［Ｍ． Ｔａｎ
ａｋａ、Ｔ． Ｙａｍａｇａｍｉ、および、Ｋ． Ｎａｋａｙａｍａ、「Ｌｉｎ
ｅａｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｅｒｒｏｒ
ｉｎ ａ Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ａｔ Ｓｕｂｎａｎｏｍｅｔｅｒ Ｌｅｖｅｌｓ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
Ｉｎｓｔｒｕｍ． ａｎｄ Ｍｅａｓ． ３８（２）、５５２〜５５４頁、１
９８９］。

【００７７】 図１ａに示したような次の工程段では、位相シフトしたビーム１２９および１
３０は、それぞれ、光検出器８５および８６に衝突し、好ましくは、光電検出に
より、それぞれに２つの干渉信号、すなわち、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂を
生じる。信号ｓ₁は波長λ₁に対応しており、信号ｓ₂は波長λ₂に対応している。
信号ｓ_jは下記の形式を有し、

【００７８】

【数１３】 この場合、時間依存独立変数α_j（ｔ）は以下の方程式により与えられる。

【００７９】

【数１４】 ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂は、それぞれ、ディジタル様式が好ましいが、デ
ィジタル様式かアナログ様式のいずれかで、それぞれ電子信号１０３および１０
４として、分析のために電子プロセッサ１０９に伝達される。

【００８０】 ドライバ５および６の位相は電気信号、すなわち、それぞれ基準信号１０１お
よび１０２により、ディジタル様式が好ましいが、ディジタル様式かアナログ様
式のいずれかで電子プロセッサ１０９に伝達される。

【００８１】 ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂を電子処理するための好ましい方法は、ｌ₁お よびｌ₂が低位整数ではない事例については本明細書中に提示されている。ｌ₁お
よびｌ₂が低位整数であり、かつ、末端用途の適用が出力データに課す必要精度 に適うのに十分な相対精度を有する周知の比率（ｌ₁／ｌ₂）に各波長の比率が符
合した事例については、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂を電子処理するための好
ましい処置手順は、本発明の第１の好ましい実施態様の例について後で明示する
ものと同一である。

【００８２】 信号ｓ₁およびｓ₂の位相φ₁およびφ₂はそれぞれ、スーパーへテロダイン受信
装置技術の適用によって獲得するのが好ましいが、この場合、信号ｓ₁およびｓ₂ の周波数はｆ₁およびｆ₂よりも実質的に低い周波数までシフトされるが、ここで
は、各条件は高精度位相測定については一般的には最も好ましい。ここで図１ｆ
を参照すると、電子プロセッサ１０９は、好ましくは周波数ｆ₀において信号ｓ₀ 生成する安定した局部発振装置１０９０を備え、典型的にはｆ₀は、ｆ₁およびｆ ₂ の両方よりも実質的に低い。電子プロセッサ１０９は画像阻止ミキサー１０９ １Ａおよび１０９１Ｂを更に備えており、ディジタル処理が好ましいが、アナロ
グ処理またはディジタル処理のいずれかとして、基準信号１０１および１０２そ
れぞれと、信号ｓ₀とから、周波数ｆ₁−ｆ₀およびｆ₂−ｆ₀において、各々が１ 元サイドバンドを有する２つの混合信号を生じる。１元サイドバンド信号は、同
調したフィルタが追従する２個の信号を混合して不所望な画像サイドバンドを廃
棄する周知の技術などの他の処置手順によっても生成可能であることが、当業者
には明白である。画像サイドバンド、すなわち、より高周波数のサイドバンドが
、本発明の範囲または精神から逸脱することなく保存のために選択され得ること
が当業者には明白となるだろう。１元サイドバンド信号は下記の形式を有してお
り、

【００８３】

【数１５】 ここでは、φ_I1およびφ_I2は位相オフセット誤差である。

【００８４】 電子プロセッサ１０９は、ディジタル処理が好ましいが、アナログ処理または
ディジタル処理のいずれかとして、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ_I2をいっしょ に電子的乗算処理するための電子プロセッサ１０９２Ａを更に備えており、以下
の数学的形式を有するスーパーへテロダイン信号Ｓ₁×_I1を生じる。

【００８５】

【数１６】 スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×_I1は抑圧搬送波を有する２つのサイドバンドを 含んでおり、下記のように書き直せる。

【００８６】

【数１７】 ここでは、

【００８７】

【数１８】 である。それゆえ、スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×_I1は等しい振幅の２個のサ イドバンドＳ⁺ ₁×_I1およびＳ^- ₁×_I1を含み、一方のサイドバンドは周波数ν₁お よび位相θ₁×_I1を有し、第２のサイドバンドは周波数Ｆおよび位相Φ₁×_I1を有
する。

【００８８】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₁×_I1およびＳ^- ₁×_I1は、高域フィルタリング
または低域フィルタリング、または周波数が分離された２個の信号を分離するた
めの任意の類似の技術により、電子プロセッサ１０９３Ａを用いて分離される。
低いほうの周波数サイドバンドＳ^- ₁×_I1の周波数Ｆは、高いほうの周波数サイド
バンドＳ⁺ ₁×_I1の周波数ν₁よりも遥かにずっと小さくなり得る。電子プロセッ サ１０９はさらに、電子プロセッサ１０９４Ａを備え、ディジタル方式ヒルバー
ト変成位相検出装置などの時間に基づく位相検出［Ｒ． Ｅ． Ｂｅｓｔ、「Ｐ
ｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐｓ：Ｔｈｅｏｒｙ， Ｄｅｓｉｇｎ， ａｎ
ｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」第２版、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（Ｎｅｗ Ｙ
ｏｒｋ） １９９３年刊のセクション４．１．１．；Ａ． Ｖ． Ｏｐｐｅｒｈ
ｅｉｍおよびＲ．Ｗ． Ｓｃｈａｆｅｒ著、Ｄｉｓｃｒｅｔｅ−Ｔｉｍｅ Ｓｉ
ｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ誌（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ） １９８９
年刊の「非連続式ヒルバート変成（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｈｉｌｂｅｒｔ Ｔｒａ
ｎｓｆｏｒｍｓ）」の第１０章］などと基準信号ｓ₀を利用して、位相Φ₁×_I1を
決定する。

【００８９】 電子プロセッサ１０９は、ディジタル処理が好ましいが、アナログ処理または
ディジタル処理のいずれかとして、ヘテロダイン信号ｓ₂およびｓ_I2を一緒に電 子的に乗算処理して、下記の数学的様式を有するスーパーへテロダイン信号Ｓ₂ ×_I2を生じる電子プロセッサ１０９２Ｂをさらに備える。

【００９０】

【数１９】 スーパーへテロダイン信号Ｓ₂×_I2はまた、抑圧搬送波を有する２つのサイドバ ンドを含んでおり、下記のように書き直せる。

【００９１】

【数２０】 ここで、

【００９２】

【数２１】 それゆえに、スーパーへテロダイン信号Ｓ₂×_I2は等しい振幅の２つのサイドバ ンドＳ⁺ ₂×_I2およびＳ^- ₂×_I2を含み、一方のサイドバンドは周波数ν₂および位 相θ₂×_I2を有し、第２のサイドバンドは、周波数Ｆおよび位相Φ₂×_I2を有する
。

【００９３】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₂×_I2およびＳ^- ₂×_I2は、高域フィルタリング
および低域フィルタリングまたは周波数が分離された２個の信号を分離するため
の任意の類似の技術により、電子プロセッサ１０９３Ｂによって分離される。電
子プロセッサ１０９３Ａの議論で注目したように、プロセッサ１９０３Ｂの分離
タスクをかなり簡略化すると、低いほうの周波数サイドバンドＳ^- ₂×_I2の周波数
Ｆは高いほうの周波数サイドバンドＳ⁺ ₂×_I2の周波数ν₂よりも遥かにずっと小 さくなり得る。電子プロセッサ１０９はさらに、プロセッサ１０９４Ｂを備え、
ディジタル式ヒルバート変成位相検出装置（Ｂｅｓｔの同一出典参照のこと）な
どの時間に基づく位相検出と、基準信号ｓ₀とを利用して位相Φ₂×_I2を決定する
。

【００９４】 その後、位相Φ₁×_I1およびΦ₂×_I2は、それぞれ電子プロセッサ１０９５Ａお
よび１０９５Ｂにおいてｌ₁およびｌ₂により乗算される。次に、位相（ｌ₁／ｐ ）Φ₁×_I1および（ｌ₂／ｐ）Φ₂×_I2は、好ましくはディジタル処理であるが、 アナログ処理またはディジタル処理により、電子プロセッサ１０９６Ａにおいて
一緒に加算され、電子プロセッサ１０９７Ａにおいて互いに他方から減算されて
、位相θ_IGおよびΦ_IGをそれぞれ獲得するが、θ_IGおよびΦ_IGの下付き文字１Ｇ
は、第１グループの実施態様に属している実施態様に関して得られた位相を示し
ている。形式的には下記の通りである。

【００９５】

【数２２】 等式（２１）および等式（２２）によると、θ_IGおよびΦ_IGは測定セル９０の反
射表面９５または９６のいずれ傾斜にも高感度ではなく示差平面ミラー干渉計の
使用の結果として、干渉計ビーム分散キューブと関連する光学構成要素において
発生し得る熱擾乱および機械的擾乱には感度が低いということに、留意されたい
。

【００９６】 真空から構成される測定路９７については、位相Φ_IGは、測定セル９０におけ
る１つのミラーまたは両方のミラーの動き、すなわち、ミラー分離を変更させる
動きのため、ドップラーシフトとは実質的に無関係な定数であるべきである。こ
れは、実際には、電気信号ｓ₁およびｓ₂が経験するグループ遅延の差に原因があ
る事例ではあり得ない。グループ遅延は、エンベロープ遅延と呼ばれることが多
いが、１波束の周波数の遅延のことを述べており、特定周波数におけるグループ
遅延は、特定周波数における位相曲線の負の傾きと定義される［Ｈ．Ｊ． Ｂｌ
ｉｎｃｈｉｋｏｆｆおよびＡ．Ｉ． Ｚｖｅｒｅｖ、Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｉｎ
ｔｈｅ Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎｓ、Ｓｅｃｔ
ｉｏｎ ２，６、１９７６年刊（Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）を参照のこと
］。位相Φ_IGが真空から構成される測定路についての定数でないのであれば、当
業者に公知の技術は、この定数からの位相Φ_IGの逸脱を補正するために採用され
得る（ＢｌｉｎｃｈｉｋｏｆｆおよびＺｖｅｒｅｖの同一出典を参照のこと）。
特定のグループ遅延の補正は、一般に、特定のグループ遅延を処理する処理要素
の前段または後段に、或いは、部分的に前または部分的に後に導入され得る。

【００９７】 測定路が真空を含む、可動となるように配置されたミラー９２の異なる並進速
度の関数としてΦ_IGを測定することにより、Φ_IGにおけるグループ遅延効果が検
出可能なだけではなく、決定可能であることに注目することは、重要である。Φ _IG におけるグループ遅延効果は、後続のアナログ信号処理および／または下流側
のアナログ−ディジタル変換のためのアナログ信号として信号ｓ₁およびｓ₂を伝
送する処理とは対照的に、ディジタル信号処理が後に続く、検出器８５および８
６それぞれにおける光電検出器への実行可能に近い信号ｓ₁およびｓ₂のアナログ
−ディジタル変換を実施することにより、相当に低減し得ることに留意すること
も、重要である。

【００９８】 基準信号は、基準信号１０１および１０２の代替物であるが、これらもまた、
非偏光式ビームスプリッタであることが好ましいビームスプリッタを用いてビー
ム９およびビーム１０の一部を分割し、ビーム９の分割分離部分とビーム１０の
分割分離部分とを混合し、混合部分を検出してヘテロダイン基準信号を生成する
ことにより、光学ピックオフ手段および検出器（図示せず）を使って生成可能で
ある。

【００９９】 下記のように定義される気体の逆分散力Γは、

【０１００】

【数２３】 下記の公式により他の量に関して表現可能であり、

【０１０１】

【数２４】 ここでは、Ｌ_GおよびＬ_Vはそれぞれ測定路９７および基準路９８の物理的路長の
平均である。

【０１０２】

【数２５】 比率（λ₂／λ₁）は等式（２６）および等式（２７）からＫ／χについて表さ
れ得、次の結果を伴う。

【０１０３】

【数２６】 下記の条件

【０１０４】

【数２７−１】 の元で演算を行なうと、位相Φ_IGおよびθ_1G（図面ではθの文字は

【０１０５】

【数２７−２】 を使用）の比率は下記の近似値を有する。

【０１０６】

【数２８】 それゆえに、比率（λ₂／λ₁）は、気体の分散力の半分（１／（２Γ））より
も低い値を逆分散力Γの測定に要する相対精度εで乗算した結果のオーダーの大
きさか、それよりも大きい相対精度まで公知の比率（ｌ₁／ｌ₂）と同一である事
例については、等式（２４）はより簡単な形式まで縮小される。

【０１０７】

【数２９】 長さＬ_GとＬ_Vの差（Ｌ_G−Ｌ_V）のみが、Γの算出における補正項中の因子とし
て入り、この時、因子（１／Ｌ_G）は（ｎ₁−１）および（ｎ₂−ｎ₁）_1Gの両方に
共通することに、留意されたい。量（Ｌ_G−Ｌ_V）は、示差平面ミラー干渉計の設
計および使用、および、測定セル９０の設計の結果として、波長λ₁およびλ₂の
大きさよりも小さくされ得る。従って、量Ｌ_GおよびＬ_Vは、Γの算出のために明
白にに測定する必要はないが、差（Ｌ_G−Ｌ_V）のみが、ε（ｎ₁−１）のオーダ ーのＬ_Gに関連する精度まで要求される。また、波数χは、補正項χ（Ｌ_G−Ｌ_V ）、すなわち、Ｌ_GとＬ_Vが実質的に等しい結果としてχ（Ｌ_G−Ｌ_V）≪（ｌ₁／ ｐ）Φ₁×_I1である補正項における因子としてのみ、Γの算出中に入ることにも 、留意されたい。従って、Γの算出における量χに必要な相対的精度は、ε（ｎ ₁ −１）Ｌ_G／（Ｌ_G−Ｌ_V）、すなわち、Γについて得られる相対的精度よりも実
質的に大きいのが一般的である量のオーダーである。

【０１０８】 等式（３３）は、逆分散力Γを算出するために第１の実施態様で使用される等
式である。等式として表現される等式（２５）から方程式（３３）へと導く波長
λ₁およびλ₂についての条件は、下記の通りである。

【０１０９】

【数３０】 比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位非ゼロ整数、すなわち、

【０１１０】

【数３１】 として表現される場合に発生する特殊な関心の事例が存在し、これは、略調和関
係にある波長λ₁およびλ₂に対応している。この事例については、光源１および
光源２が位相ロック状態にされている可能性がある。等式（３４）は、光源１お
よび光源２の位相ロック要件に関して見た場合は、実際には弱い条件である。距
離測定干渉計においておよそ１×１０^-9の相対的距離測定精度に対応する、例え
ば、逆分散力についてのε≒３×１０^-6の所望の精度、

【０１１１】

【数３２】 について考慮してみられたい。その具体例として、波長λ₁およびλ₂の代わりに
、それぞれに、光源周波数ν₁およびν₂に関して書かれた等式（３４）により表
わされる条件は、下記のとおりである。

【０１１２】

【数３３】 スペクトルの可視部分における光源波長については、等式（３６）は下記の条件
へと移行する。

【０１１３】

【数３４−１】 等式（３７）で表される結果は、位相ロック条件と比べて、光源１および２の周
波数については相当により低い制限的条件であることは明瞭である。

【０１１４】 次の工程では、電子処理手段１０９は、気体成分の知識が無くても、環境条件
の知識が無くても、また、気体成分の屈折度の特性の知識が無くても、波長を変
えるビームが経験する測定路が共拡張的である限りは、測定路９７における気体
の柱状密度の揺動または気体の乱流とは実質的に無関係に、等式（２３）、（２
４）および（３３）に従ったΓの算出についてのデジタル形式またはアナログ形
式のいずれかで、電子信号１０５としてΦ₁×_I1およびΦ_1Gをコンピュータ１１ ０に伝達する。

【０１１５】 等式（２４）および等式（３３）を利用したΓの算出は、Γの決定における所
要の相対精度により決定される所与のレベルまで、Φ₁×_I1および（１／ｌ₁）Φ _1G における位相冗長度の解を要求し得る。第１の好ましい実施態様では、Φ₁×_{I 1} および（１／ｌ₁）Φ_1Gを含む等価な波長は、波長λ₁およびλ₂のいずれか一方
よりも相当大きく、その結果として、Φ₁×_I1および（１／ｌ₁）Φ_1Gにおける位
相冗長度の解について実行される手順において、かなりの単純化を生じる。Φ₁ ×_I1および（１／ｌ₁）Φ_1Gについての等価な波長

【０１１６】

【数３４−２】 は、それぞれに、以下の通りである。

【０１１７】

【数３５】

【０１１８】

【数３６】 λ₁＝０．６３３μｍの例である

【０１１９】

【数３７】 については、等式（３８）および等式（３９）により与えられる等価な波長は、
以下の通りである。

【０１２０】

【数３８−１】 幾つかの手順のいずれもが、等式（３８）および等式（３９）に表されるよう
なそれらの等価な波長を与えると、Φ₁×_I1および（１／ｌ₁）Φ_1Gにおける位相
冗長度を解くために容易に採用され得る。Φ₁×_I1における位相冗長度を解くた めに採用され得る１つの手順は、一連の測定セルの使用に基づき、この場合、一
連の測定セルの測定路と基準路についての物理長は（往復物理長ではない）、幾
何学的プログレッションを形成する。この連続体における最小物理長すなわち第
１物理長は、Φ₁×_I1の初期値がわかっている相対精度により除算されて

【０１２１】

【数３８−２】 に近似する。この連続体における第２測定セルの物理長は、第１測定セルを利用
してΦ₁×_I1が測定される相対精度により除算される、第１測定セルの長さに近 似する。これは幾何学的プログレッション手順であり、得られる物理長は幾何学
的プログレッションを形成するが、これは、一連の測定セルの数が１ずつ増分さ
れた場合に、Γを測定するために使用される測定セルの長さを超過するまで継続
する。Φ₁×_I1およびｐ＝２の既知の相対精度についての初期値としての１０^-3 の値について、一連の第１測定セルの典型的な物理長は、１０ｃｍのオーダーに
属し、一連の第２測定セルについての典型的な物理長は、１０ｍのオーダーに属
する。（１／ｌ₁）Φ_1Gにおける位相冗長度は、

【０１２２】

【数３８−３】 であるので、Φ₁×_I1の位相冗長度を解くために使用されるのと同一の一連の測 定セルを利用して、解かれる。

【０１２３】 第２手順は、一連の既知の波長の光源（図１ａ〜１ｆには示されない）の使用
および、これら波長について、Φ₁×_I1および（１／ｌ₁）Φ_1Gを測定することに
基づく。位相冗長度の解に必要となる、既知の波長の数は、等式（３８）および
（３９）により表わされるような、比較的大きい等価な波長の直接的結果として
、小さいセットから構成されるのが、一般的である。

【０１２４】 Φ₁×_I1および（１／ｌ₁）Φ_1Gにおける位相冗長度を解くための別の手順は、
基準路９８が測定路９７に存在するような気体から排気状態（真空ポンプおよび
必要な気体取扱システムが図１ａ〜１ｅには示されていない）まで変化するにつ
れて、Φ₁×_I1および（１／ｌ₁）Φ_1Gにおける変化を観察して、Φ₁×_I1および （１／ｌ₁）Φ_1Gにおける位相冗長度を解くことである。非ゼロ値から真空まで の気体圧の変化に部分的に基づく屈折度と屈折度の分散についての絶対値を測定
する際に通常遭遇する問題は、等式（３８）および等式（３９）により表される
ような、比較的大きな等価な波長のために、第１の好ましい実施態様には存在し
ない。

【０１２５】 等式（３３）に存在し、等式（２）、（５）および（２９）に定義されている
、（ζ₁−φ_I1）およびＺに関与するオフセット項は、χが経時的に可変である 場合には、Γおよびχの決定に際して所要の相対精度により決定される所与のレ
ベルの精度まで、決定および監視を要求し得る項であり、χについて必要な相対
精度はまた、部分的には（Ｌ_G−Ｌ_V）の大きさにより決定される。（ζ₁−φ_I1 ）（図面中でφの文字は

【０１２６】

【数３８−４】 を使用）およびＺの決定についての１つの手順は、１個のミラーＲ９１（図１ｄ
および図１ｅには示していない）が波長λ₁についての反射表面となるように被 膜されるミラー９１の表面９３に対応する表面Ｒ９３を有しており、かつ、波長
λ₂についての反射表面になるように被膜されるミラー９１の表面９５に対応す る第２表面Ｒ９５を有している、測定セル９０の置換と、得られるΦ₁×_I1およ びΦ_1Gの値の測定に基づいている。得られるΦ₁×_I1およびΦ_1Gの値を、それぞ れ、（Φ₁×_I1）_Rおよび（Φ_1G）_Rとする。量（ζ₁−φ_I1）およびＺは、それぞ
れ等式（２）、（１３）および（２５）と比較して、下記の公式により（Φ₁×_{I 1} ）_Rおよび（Φ_1G）_Rに、それぞれに関連づけられる。

【０１２７】

【数３９】 （ζ₁−φ_I1）およびＺへの非電子的寄与は、示差平面ミラー干渉計６９、示差 平面ミラー干渉計群７０、および、測定セル９０で起こる相当なレベルの補正の
ために、経時的に実質的に一定となるべきである。ζ₁およびＺへの電子的寄与 は、純粋に電子的な手段（図示せず）により監視され得る。

【０１２８】 第２の逆分散力Γ₂はまた、以下の通りである気体について定義され得る。

【０１２９】

【数４０】 しかしながら、下記の理由から、Γ₂はΓから直接得られ得る。

【０１３０】

【数４１】 それゆえに、Γ₂に関する第１の好ましい実施態様の説明は、Γに関する第１の 好ましい実施態様の説明と、実質的に同一である。

【０１３１】 Γにより表される気体の固有の特性は、比率（ｎ₁−１）／（ｎ₂−１）などの
別な形式で獲得され、かつ、後で下流側で実質的に使用され得る。この比率（ｎ ₁ −１）／（ｎ₂−１）は、下記の公式により、測定された量に関して書き表され
得る。

【０１３２】

【数４２】 比率（ｎ₁−１）／（ｎ₂−１）はまた、下記の方程式により、Γ、またはΓおよ
びΓ₂に関しても表され得る。

【０１３３】

【数４３】 等式（４７）の結果として、比率（ｎ₁−１）／（ｎ₂−１）を測定および監視に
関する第１の実施態様の説明は、ΓおよびΓ₂に関する第１の好ましい実施態様 の説明と実質的に同一である。

【０１３４】 相対分散（ｎ_i−ｎ_j）／（ｎ_r−ｎ_s）の測定を必要とする上記応用例について
は、相対分散は、相対分散の分子および分母の両方の決定について等式（３３）
を利用して決定され得ることが、当業者には明白である。相対精度については、
ｉ≠ｊであり、ｒ≠ｓであり、少なくともｉまたはｊはｒまたはｓのいずれかと
異なっている。

【０１３５】 逆分散力Γ₃も、下記の公式に従って、３つの異なる波長λ₁、λ₂、および、 λ₃における屈折率に関して定義可能であることが、当業者なら正当に評価する だろう。

【０１３６】

【数４４】 ここで、ｎ₃は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、λ₃における屈
折率である。

【０１３７】 位相φ₁およびφ₂は、最終的な末端用途の適用の出力が出力データに課す要求
精度に適うのに十分な相対精度まで、アナログ技術またはディジタル技術を利用
して直接的に測定され得ることが、当業者に更に評価される。直接位相測定を利
用した場合、スーパーへテロダイン受信装置技術は第１の実施態様と、先に注目
したような後続の実施態様とにおいては、第１の実施態様の範囲および精神から
逸脱することなく、省くことができる。

【０１３８】 ビーム１２９およびビーム１３０は図１ａには示され、２つの異なる検出器、
（それぞれ検出器８５および検出器８６）で検出される。ビーム１２９および１
３０は、信号プロセッサ１０９の適切な改変により、１個の検出器で検出され得
ることが、当業者に理解される。１個の検出器の使用は一般に、２個の別個の検
出器を利用した場合に生じるグループ遅延差と比較して、低減されたグループ遅
延差を生じる。

【０１３９】 第１の実施態様についてプロセッサ１０９５Ａおよび１０９５Ｂにより実施さ
れる乗算からなるデータ処理工程が、それらの代わりに、除算から構成され得、
その場合、本発明の第１の実施態様の精神および範囲から逸脱せずに、ｌ₁によ る乗算はｌ₂による除算と置換され、その逆も真であることも、当業者に理解さ れる。

【０１４０】 第１の実施態様の説明は、図１ａ〜１ｅに例示した干渉計の構成は、示差平面
ミラー干渉計として当該分野で公知であることを示す。示差平面ミラー干渉計の
他の形態、および平面鏡干渉計または角度補正干渉計、もしくは、「Ｄｉｆｆｅ
ｒｅｎｔｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ
ｆｏｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｓ」と題する、Ｃ． Ｚａｎｏｎｉ、ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ Ｎｒ
． ７４９、９３〜１０６頁（１９８９）の論文に記載されているような類似の
装置など、他の干渉計の形態が、本発明の精神または範囲から逸脱せずに、本発
明の第１の実施態様の装置に組み込みまれ得る。

【０１４１】 図１ｂは、図１ａに示した示差平面ミラー干渉計６９の一実施態様を概略的形
態で、描く。これは以下の方法で作動する。ビーム１１は、好ましくは偏光ビー
ムスプリッタであるビームスプリッタ５５Ａに入射し、ビーム１１の一部はビー
ム１３として伝達される。ビーム１１の第２部分はビームスプリッタ５５Ａによ
り反射され、その後、ミラー５５Ｂにより反射され、次いで、半波位相遅延プレ
ート７９Ａによりビーム１１３として伝達されるが、半波位相遅延プレート７９
Ａは、ビーム１１の反射部分の偏光の平面を９０゜だけ回転させる。ビーム１３
およびビーム１１３は同一偏光を有しているが、異なる周波数を有している。ビ
ーム１３と、ビーム１３が唯一のプロジェニターであるビームとは、図１ｂおよ
び図１ｄにおいては、点線で示され、ビーム１１３、および１１３が唯一のプロ
ジェニターであるビームは、図１ｂおよび図１ｄにおいて、破線で示されている
。ビームスプリッタ５５Ａおよびミラー５５Ｂの機能は、従来型偏光技術を利用
して、ビーム１１の２つの周波数成分を空間的に分離することである。

【０１４２】 ビーム１３および１１３は、偏光被膜７３を有する、偏光ビームスプリッタ７
１に入り、それぞれビーム１５および１１５として伝達される。ビーム１５およ
び１１５は、４分の１波位相遅延プレート７７を通過し、それぞれ円形に偏光さ
れたビーム１７および１１７へと変換される。ビーム１７および１１７は、測定
セル９０内のミラーによりそれら自体へ逆反射され、４分の１波遅延プレート７
７を逆通過し、元の入射ビーム１５および１１５に対して直交偏光状態である線
形偏光ビームへと逆変換される。これらビームは、偏光被膜７３により反射され
、それぞれビーム１９および１１９になる。ビーム１９および１１９は逆反射体
７５により反射され、それぞれビーム２１およびビーム１２１になる。ビーム２
１およびビーム１２１は偏光被膜７３により反射され、それぞれビーム２３およ
び１２３になる。ビーム２３および１２３は４分の１波位相遅延プレート７７を
通過して、それぞれに、円偏光ビーム２５および１２５へと変換される。ビーム
２５および１２５は測定セル９０内部のミラーがそれら自体に逆反射し、４分の
１波遅延プレート７７を逆通過し、元の入射ビーム１５および１１５と同一の線
形偏光ビームへと、逆変換される。これらのビームは偏光被膜７３により伝達さ
れ、それぞれビーム２７および１２７になる。ビーム２７およびビーム１２７は
、逆分散力Γが決定されることになる気体を通る光路長についての波長λ₁にお ける情報と、真空を通る光路長についての波長λ₁における情報とを、それぞれ に含む。

【０１４３】 ビーム２７はミラー６３Ｂにより反射され、次いで、その一部が、好ましくは
非偏光型であるビームスプリッタ６３Ａにより、ビーム１２９の第１成分として
反射される。ビーム１２７はビームスプリッタ６３Ａに入射し、この時、ビーム
１２７の一部はビーム１２９の第２成分として伝達され、ビーム１２９の第１成
分および第２成分は同一線形偏光を有しているが、異なる周波数を有している。

【０１４４】 図１ｃは、図１ａに示される示差平面ミラー干渉計７０の一実施態様を、概略
形式で描く。これは以下の方法で作動する。ビーム１２は、好ましくは偏光ビー
ムスプリッタであるビームスプリッタ５６Ａに入射して、このときビーム１２の
一部はビーム１４として伝達される。ビーム１２の第２部分はビームスプリッタ
５６Ａにより反射され、その後ミラー５６Ｂにより反射され、次いで、半波位相
遅延プレート８０Ａによりビーム１１４として伝達され、半波位相遅延プレート
８０は、ビーム１２の反射部分の偏光の平面を９０゜だけ回転させる。ビーム１
４、およびビーム１１４は、同一偏光を有するが、異なる周波数を有する。ビー
ム１４、およびビーム１４が唯一のプロジェニターであるビームは、図１ｃおよ
び１ｅでは点線で示され、ビーム１１４、およびビーム１１４を唯一のプロジェ
ニターとするビームは、図１ｃおよび１ｅでは破線で示される。ビームスプリッ
タ５６Ａおよびミラー５６Ｂの機能は、部分的には、従来の偏光技術を利用して
、ビーム１２の２つの周波数成分を空間的に分離することである。

【０１４５】 ビーム１４および１１４は、偏光被膜７４を有する偏光ビームスプリッタ７２
に入り、それぞれに、ビーム１６および１１６として伝達される。ビーム１６お
よび１１６は４分の１波位相遅延プレート７８を通過し、それぞれ円偏光ビーム
１８および１１８へと変換される。ビーム１８および１１８は測定セル９０内の
ミラーによりそれら自体に逆反射され、４分の１波遅延プレート７８を逆通過し
、元の入射ビーム１６および１１６に直交偏光する線形偏光ビームへと逆変換さ
れる。これらビームは偏光被膜７４により反射されて、それぞれ、ビーム２０お
よび１２０になる。ビーム２０および１２０は逆反射体７６により反射されて、
それぞれにビーム２２および１２２になる。ビーム２２および１２２は偏光被膜
７４により反射されて、それぞれビーム２４および１２４になる。ビーム２４お
よび１２４は４分の１波位相遅延プレート７８を通過し、それぞれ円偏光ビーム
２６および１２６へと変換される。ビーム２６およびビーム１２６は測定セル９
０内部のミラーによってそれら自体に逆反射され、４分の１波遅延プレート７８
を逆通過し、元の入射ビーム１６および１１６と同一の線形偏光ビームへと逆変
換される。これらビームは偏光被膜７４により伝達されて、それぞれビーム２８
およびビーム１２８になる。ビーム２８およびビーム１２８は、波長λ₂におい て、逆分散力Γが決定されることになる気体を通る光路長についての情報と、真
空を通る光路長についての情報とをそれぞれ含んでいる。

【０１４６】 ビーム２８はミラー６４Ｂにより反射され、次いで、その一部が、好ましくは
非偏光タイプであるビームスプリッタ６４Ａによって、ビーム１３０の第１成分
として反射される。ビーム１２８はビームスプリッタ６４Ａに入射し、このとき
ビーム１２８の一部はビーム１３０の第２成分として伝達され、ビーム１３０の
第１成分および第２成分は同一線形偏光を有するが、異なる周波数を有する。

【０１４７】 ここで図１ａから図１ｅと図１ｇについて参照するが、各図は一緒に理解され
ると、気体の固有光学特性、とりわけ、気体の逆分散力を測定するための本発明
の第１の好ましい実施態様の変形を図式で描写しており、ここでは、末端用途の
適用が、気体の固有光学特性を判定する特定の様式の選択に実質的に影響を及ぼ
さず、また、採用した光源の安定性は十分であり、採用した光源が生成する光ビ
ームの波長は、最終的な末 端用途の適用が出力データに課す要求精度に適うの
に十分なだけの相対精度に対して調和関係にある。各波長が略調和関係にある条
件は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が、低いオーダーの非ゼロ整数（ｐ₁／ｐ₂）の比率とし
て表現可能である第１の実施態様の特殊事例に対応している（等式（３５）を参
照のこと）。

【０１４８】 第１の実施態様の変形について、光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明
と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、本発明の第１の実施態様につい
て与えた、光ビーム９および１０の光源の説明と、光ビーム９および１０の説明
と同一であるが、但し、最終的な末端用途の適用が出力データに課す要求精度に
適うのに十分な相対精度に対して、各波長が調和関係にあるべきであるという追
加要件を含む。第１の実施態様の変形についての装置の説明は、第１の実施態様
について与えた説明の対応部分と同一である。

【０１４９】 位相φ₁および位相φ₂に含まれる分散情報は、好ましくはスーパーへテロダイ
ン信号を介して、第１の実施態様の変形において獲得され、この場合、スーパー
へテロダイン信号の周波数は、ｆ₁およびｆ₂よりも遥かに低い周波数にあり、こ
こでは、より正確な位相測定を行なうこともことも一般に可能である。図１ｇを
参照すると、第１の実施態様の変形の好ましい方法に従って、電子処理手段１０
９Ａは、好ましくは下記の形式を有する２つの修正ヘテロダイン信号

【０１５０】

【数４５】 を生じるように、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂の時間依存引数α₁（ｔ）およ びα₂（ｔ）をそれぞれに、係数ｐ₁およびｐ₂でそれぞれに電子的乗算するため の手段、すなわち、ミキサー１０９２Ｃよびミキサー１０９２Ｄを備える。

【０１５１】

【数４６】 この乗算は、信号平方化処理（ｓｉｇｎａｌ ｓｑｕａｒｉｎｇ）とその後に続
く電子フィルタリング等の、当該技術で広く公知の従来型周波数乗算技術のうち
のいずれか１つで、好ましくはデジタル処理で達成し得る。

【０１５２】 図１ｇを再度参照すると、電子処理手段１０９Ａは、下記の数学的形式を有す
るスーパーへテロダイン信号

【０１５３】

【数４７】 を生じるように、修正したヘテロダイン信号

【０１５４】

【数４８】 をディジタル処理が好ましいが、アナログ処理かディジタル処理のいずれかで、
一緒に電子的に乗算するための手段、すなわち、ミキサー１０９２Ｅを備えてい
るのが、好ましい。

【０１５５】

【数４９】 スーパーへテロダイン信号

【０１５６】

【数５０】 は、抑圧搬送波を含んだ２つのサイドバンドから成り、次ぎのように書き直せる
。

【０１５７】

【数５１】 スーパーへテロダイン信号

【０１５８】

【数５２】 は、それゆえに、等しい振幅の２つのサイドバンド

【０１５９】

【数５３】 から構成され、一方のサイドバンドは周波数

【０１６０】

【数５４】 および位相

【０１６１】

【数５５】 を有しており、第２のサイドバンドは周波数

【０１６２】

【数５６】 および位相

【０１６３】

【数５７】 を有している。

【０１６４】 電子プロセッサ１０９Ａは、位相

【０１６５】

【数５８】 を判定するためのプロセッサ１０９４Ｄと、位相

【０１６６】

【数５９】 を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｅとを更に備えており、これらの両方
は、ディジタル方式ヒルバート変成位相検出装置（Ｂｅｓｔの前掲を参照のこと
）などの時間に基づく位相検出と、基準信号１０１および基準信号１０２とを使
用している。電子プロセッサ１０９Ａは、基準信号１０１を用いた位相感応性検
出、または、ヘテロダイン信号の位相の判定を行なうための類似の技術により、
φ₁を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｃを更に備えている。次の工程で は、φ₁、

【０１６７】

【数６０】 は、アナログ方式またはディジタル方式のいずれかで、Γの算出のためにコンピ
ュータ１１０に伝送されるが、この場合、位相オフセット

【０１６８】

【数６１】 は以下のように定義される。

【０１６９】

【数６２】 位相φ₁、

【０１７０】

【数６３】 と、位相オフセット

【０１７１】

【数６４】 とは、φ_I1およびφ_I2がゼロに等しく、ｌ₁＝ｐ₁、かつ、ｌ₂＝ｐ₂であれば、第
１の実施態様のΦ₁×_1R、θ_1G、Φ_1G、ξ、およびＺのそれぞれに形式上に等価 である。それゆえに、第１の実施態様のこの変形の残余の説明は第１の実施態様
について与えた説明の対応部分と同一である。

【０１７２】 第１の実施態様の変形の主たる利点は、第１の実施態様のものと関連した簡略
な電子処理にあるが、かなり異なる周波数を有しているヘテロダイン信号および
／または修正したヘテロダイン信号が経験するグループ遅延の差のせいで、周波
数感応性の位相オフセット誤差を増長させ得る危険を伴っている。第１の実施態
様の変形についてのグループ遅延の影響の議論は、第１の実施態様について与え
た説明の対応部分と同一である。

【０１７３】 代替のデータ処理が、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、第１の好まし
い実施態様の変形について斟酌し得ることを、当業者は理解する。例えば、ヘテ
ロダイン信号ｓ₁およびｓ₂の時間依存引数α₁（ｔ）およびα₂（ｔ）をそれぞれ
を、係数ｐ₂およびｐ₁でそれぞれに電子的除算することにより修正したヘテロダ
イン信号を生成して、下記の形式を有する２つの修正したヘテロダイン信号

【０１７４】

【数６５】 を生じることは有益であることが証明され得る。

【０１７５】

【数６６】 この除算は、位相ロックしたループの使用や、引数が２で除算されている信号の
各ゼロ交差ごとに符号を変える矩形波信号の生成などの、当該技術で広く公知の
従来型周波数分割技術のいずれか１つにより達成可能である。修正したヘテロダ
イン信号

【０１７６】

【数６７】 に基づく第１の実施態様の変形の後段の説明は、各等式においてｐ₁をｐ₂と置換
する、または、その逆の置換を行なえば、修正したヘテロダイン信号

【０１７７】

【数６８】 に基づいた第１の実施態様の変形について与えた説明の対応部分と同一である。

【０１７８】 本発明の精神および範囲から逸脱せずに第１の実施態様の変形について斟酌し
得る別な代替のデータ処理は、先に提示されたような修正したヘテロダイン信号

【０１７９】

【数６９】 の乗算よりはむしろ、これら信号を加算処理することであり、結果として下記の
ような表現をもたらす。

【０１８０】

【数７０−１】 スーパーへテロダイン信号は、二乗検波などの当該技術で広く公知の従来型技術
、または、信号整流により、

【０１８１】

【数７０−２】 から得られる（Ｄａｎｄｌｉｋｅｒら著の前掲、ＲｅｄｍａｎおよびＷａｌｌの
前掲を参照のこと）。更に、

【０１８２】

【数７１】 の別の代替の信号は、位相感応性検出の使用により、（ｓ₁＋ｓ₂）^p+qの二項展 開において適切な項を選択することによって生成可能となる。

【０１８３】 ここで、第１の好ましい実施態様の第１変形の変形である、気体の逆分散力ま
たは気体の他の固有光学特性を測定するための、本発明の第１の好ましい実施態
様の第２変形を図式で描写した図１ｈおよび図１ｉに言及する。第１の実施態様
の第２変形と第１の実施態様の第１変形の間の主たる差異は、入力光ビームを生
成する手段と、ヘテロダイン信号を生成する手段とに、主として存在している。

【０１８４】 図１ｈに例示した光ビーム７の光源の説明および光ビーム７の説明は、第１の
実施態様の第１変形の光ビーム７の光源について与えた説明および光ビーム７に
ついて与えた説明と同一である。第１の実施態様の第２変形の光ビーム１１の説
明は、光ビーム１１が比偏光式ビームスプリッタ５１により伝達されるビーム７
の一部から得られるものであるが、ビーム７から得られた光ビーム１１について
第１の実施態様の第１変形において与えた説明の対応部分と同一である。

【０１８５】 図１ｈに例示したように、ビーム７の第２部分は非偏光式ビームスプリッタ５
１により反射され、非線形結晶６６を通過し、ミラー５２により反射され、そし
て、その一部が光学フィルタ８１Ａにより伝達されて、光ビーム８を形成してい
る。非線形結晶６６は、例えば、β−ＢａＢ₂Ｏ₄（ＢＢＯ）などであり、第２高
調波生成すなわちＳＨＧにより、非線形結晶６６を通過するビーム７の第２部分
の一部の周波数を倍加するように、整列状態になっている。光学フィルタ８１Ａ
により伝達されたその部分は、非線形結晶６６を通過するビーム７の第２部分の
周波数倍増部分である。その結果、ビーム７の波長のビーム８の波長に 対する比率は２／１である。第１の実施態様の第２変形についてのビーム８から
得られる光ビーム１２の説明は、第１の実施態様の第１変形のビーム８から得ら
れる光ビーム１２について与えられる説明の対応部分と同一である。代替例とし
て、非線形結晶は、ビーム７の光源のために使用されるレーザの空洞内に設置可
能であり、ビーム８に対応する第２ビームはレーザの空洞の内部でＳＨＧにより
生成される。

【０１８６】 出力ビーム１２９および１３０をそれぞれに形成するための、干渉計６９およ
び干渉計７０をそれぞれに通る第１の実施態様の第２変形のビーム１１およびビ
ーム１２の伝搬の説明は、出力ビーム１２９および１３０をそれぞれ形成するた
めの、干渉計６９および７０をそれぞれに通る第１の実施態様の第１変形のビー
ム１１およびビーム１２の伝搬について与えた説明の対応部分と同一である。測
定セル９０が装備した外部ミラーを備えている示差平面ミラー干渉計６９および
７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との間の位相シフトφ₁、およびビーム１ ２のｘ成分とｙ成分との間の位相シフトφ₂を導入するための干渉計測定手段を 備えており、この場合、φ₁およびφ₂は、第１の実施態様のφ₁およびφ₂につい
ての等式（２）と同じ等式によって与えられる。

【０１８７】 図１ｈに示したような次の工程では、位相シフトしたビーム１２９の一部は、
非偏光式ビームスプリッタ６５Ａにより反射され、ミラー６５Ｂにより反射され
、非線形結晶６７を通過して、光ビーム１３１を形成する。ビーム１３１は、２
対の成分から構成され、一方対の成分はビーム１２９の周波数と同一周波数を有
しており、第２対の成分はビーム１２９の成分の周波数の２倍の周波数を有して
いる。非線形結晶６７は、例えばＢＢＯであるが、非線形結晶６７に入るビーム
１２９の上記部分の一部の周波数をＳＨＧにより倍加するように整列状態になっ
て、ビーム１３１の第２対の成分を形成する。ビーム１３１の第１対の成分は、
非線形結晶６７に入るビーム１２９の上記部分の残余の部分であり、それは周波
数倍加されていない。測定セル９０が装備した外部ミラーを備えた示差平面ミラ
ー干渉計６９および非線形結晶６７とは、ビーム１３１の第２対の成分のうちの
ｘ成分とｙ成分との間に位相シフトφ_D1を導入するための干渉計測定手段を備え
ている。位相φ_D1は、実質的には、ビーム１２９の位相φ₁の２倍であり、下記 の公式により与えられるが、

【０１８８】

【数７２】 ここでは、位相オフセットζ_D1は、測定路９７または基準路９８には関連してい
ない位相φ_D1への全ての寄与を含んでいる。

【０１８９】 図１ｈに描いたような後続の工程では、位相シフトしたビーム１２９の第２部
分は、非偏光式ビームスプリッタ６５Ａにより伝達され、検出器８５に衝突し、
ビーム１３１の第２対の成分は光学フィルタ８１Ｂにより伝達され、ビーム１３
１の第１対の成分および第２対の成分の周波数は光学フィルタ８１Ｂの帯域の外
側および内側のそれぞれに位置して、検出器１０８５に衝突し、位相シフトした
ビーム１３０は検出器８６に衝突して、好ましくは光電検波により３つの電気干
渉信号、すなわち、ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ_D1、およびｓ₂をそれぞれに生じる
結果となる。信号ｓ₁およびｓ_D1は波長λ₁における光路情報に対応し、信号ｓ₂ は波長λ₂における光路情報に対応する。

【０１９０】 信号ｓ₁およびｓ₂は、第１の実施態様の第１変形の形式ｓ₁およびｓ₂それぞれ
と同一の形式を有しており、ｓ_D1は下記の形式を有しており、

【０１９１】

【数７３】 である。ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ_D1、およびｓ₂は、ディジタル方式が好ましい
が、それぞれ電子信号１０３、１１０３、および１０４として、分析用の電子プ
ロセッサ１１０９に伝達される。

【０１９２】 図１ｉを参照すると、電子プロセッサ１１０９は電子プロセッサ１０９４Ｃを
備えており、位相感応性検出における基準信号として働く信号１０１を用いて、
第１の実施態様について説明したのと同一である位相シフトφ₁を判定する。電 子プロセッサ１１０９は、アナログ処理またはディジタル処理のいずれかにより
、ヘテロダイン信号ｓ_D1およびｓ₂を一緒に電子的乗算して、スーパーへテロダ イン信号Ｓ_D1×₂を生じる手段１０９２Ｅを更に備えている。スーパーへテロダ インＳ_D1×₂は、

【０１９３】

【数７４】 の形式を有している。スーパーへテロダイン信号Ｓ_D1×₂は抑圧搬送波を有した ２つのサイドバンドから成り、下記のように書き表せるが、

【０１９４】

【数７５】 次の工程では、等式（７１）の位相Φ_1Gは、位相判定において等式（７０）の
周波数Ｆを利用して、電子プロセッサ１１０９の電子プロセッサ１０９４Ｅによ
り判定されるが、この処理の説明は、第１の実施態様の第１変形の位相Φ_1Gの判
定について与えた説明の対応部分と同一である。

【０１９５】 等式（２３）により定義した気体の逆分散力Γについての等式は、下記の公式
により、第１の実施態様の第２変形の各量に関して表し得る。

【０１９６】

【数７６】 本発明の第１の実施態様の第２変形の残りの説明は、本発明の第１の実施態様
の第１変形について与えた説明の対応部分と同一である。

【０１９７】 第２高調波生成は、本発明の範囲および精神から逸脱せずに、本明細書中に後
で記載される第１の実施態様の第３変形のような第１の実施態様の第１の変形の
他の変形に組み入れ可能である。第１の実施態様の第３変形（図中に示していな
い）では、ＳＨＧは光源とヘテロダイン信号検出スキームの両方で使用される。
第１の実施態様の第３変形と第２変形の間の主たる差異は、主として、干渉計の
基準路および測定路の定義および使用、ならびに、気体について判定されるそれ
ぞれの固有特性に存している。

【０１９８】 第１の実施態様の第３変形についての入力ビームは、３つの周波数成分、すな
わち、単一周波数レーザビームの一部から構成される第１の低周波数成分、例え
ば音響光学変調装置などにより単一周波数レーザビームの別な部分から生成した
第２の低周波数の周波数シフトした成分、および単一周波数レーザビームのさら
に別な部分からＳＨＧにより生成した第３の高周波数成分から構成されている。
レーザ源の説明は、第１の実施態様の第２変形のレーザ源について与えた説明の
対応部分と同一である。

【０１９９】 ３つの周波数成分は、各成分の光源から干渉計へ、実質的に共拡張性のビーム
成分として伝送される。干渉計において、入力ビームは、偏光式ビームスプリッ
タ、非偏光式ビームスプリッタ、および２色ビームスプリッタの組み合わせによ
り、３つの入力ビームへと分割される。これら３つの入力ビームの第１入力ビー
ムは、入力ビームの低周波数成分と、低周波数の周波数シフトされた成分との各
々の部分を含んでおり、また、第２入力ビームおよび第３入力ビームの各々は、
入力ビームの低周波数の周波数シフトした成分と、入力ビームの高周波数成分と
の各々の他の部分を含んでいる。

【０２００】 位相シフトφ₁は、第１の実施態様の第３変形の干渉計により、基準出力ビー ムと測定出力ビームとの間に、第１入力ビームに対応して導入される。第１の実
施態様の第３変形についての位相シフトφ₁の導入および検出の説明は、第１の 実施態様の第２変形の位相シフトφ₁の導入および検出の説明について与えた説 明の対応部分と同一である。

【０２０１】 位相Φ_2Gは、第１の実施態様の第３変形について判定されるが、位相Φ_2Gは、
第２グループの好ましい実施態様に関して後で説明される位相Φ_2Gに対応してい
る。第２入力ビームは干渉計に入り、中間第２出力ビームとして干渉計を出るが
、この場合、第２入力ビームの両方の周波数成分についての光路は、干渉計にお
いて、また、気体を含んでいる測定路にわたり、実質的に共拡張的である。第３
入力ビームは干渉計に入り、中間第３出力ビームとして干渉計を出るが、この場
合、第３入力ビームの両方の周波数成分についての光路は、干渉計において、ま
た、真空路を含む測定路にわたり、実質的に共拡張的である。気体中の第２入力
ビームの経路の物理長は、名目上は、真空中の第３入力ビームの経路の物理長と
同一である。干渉計における第２入力ビームおよび第３入力ビームについての光
路は、気体中および真空中における各経路のそれぞれの部分を例外として、実質
的に同一である。

【０２０２】 次の工程では、中間第２出力ビームおよび中間第３出力ビームは、各々が、非
線形結晶を通過して、第２出力ビームおよび第３出力ビームを形成する。第２出
力ビームと第３出力ビームの各々は、中間第２出力ビームおよび中間第３出力ビ
ームそれぞれの低周波数の周波数シフトした成分の各々の、ＳＨＧにより周波数
倍加処理した周波数倍増部ならびに中間第２出力ビームおよび中間第３出力ビー
ムそれぞれの周波数倍加処理されていない、より高周波数の成分の各々の部分と
を含んでいる。

【０２０３】 第２干渉電気信号および第３干渉電気信号は、第２出力ビームおよび第３出力
ビームそれぞれの、周波数倍加処理し、周波数シフトした成分と、それぞれの周
波数倍加処理していない、より高周波数の成分との光電検出により生成される。
第２干渉電気信号および第３干渉電気信号の位相Φ_2Gの差、気体中の光路の各部
の光路長の分散についての情報を含んでいる。

【０２０４】 位相Φ_2Gの差は、第２グループの好ましい各実施態様に関して後で説明するよ
うな、気体の逆分散力を判定するために、φ₁に関連する気体の屈折度の測定と 共に使用される。

【０２０５】 本発明の第１の実施態様の第３変形の残りの説明は、第１の実施態様の第２変
形について与えた説明の対応部分、および第２グループの好ましい実施態様に由
来する各実施態様について与えた説明の対応部分と同一である。

【０２０６】 第１の実施態様の第３変形の第３入力ビームについての真空路の長さが、Φ_2G の特性を実質的に変更せずに、また、本発明の範囲および精神から逸脱すること
なく、ゼロの値まで低減可能であることを、当業者は理解する。

【０２０７】 ここで、図２ａから図２ｄについて参照するが、これら各図は、気体の固有光
学特性を、とりわけ、気体の逆分散力を測定するための第１グループの好ましい
実施態様に由来する、本発明の第２の好ましい実施態様を図式で描写しており、
この場合、末端用途の適用は気体の固有光学特性を判定する特定の様式の選択に
実質的に影響を及ぼさず、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採
用した光源が発生する光ビームの波長の比率は、最終的な末端用途の適用が出力
データに課す要求精度に適うのには十分である相対精度まで、既知の比率の値に
符号する。第２の実施態様は、第１の実施態様およびその変形で使用される示差
平面ミラー干渉計の構成とは異なる示差平面ミラー干渉計の構成を採用している
。第２の実施態様における示差平面ミラー干渉計の構成は、第２波長についての
測定路を通る複数通過の回数とは異なる、或る波長における測定路を通る多数回
の複数通過を生じるという効果を有しているが、この時、２種の波長についての
各測定路は実質的に共拡張的である。

【０２０８】 第２の実施態様についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明ならび
に光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、第１の好ましい実施態様について
与えた光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９およ
び光ビーム１０の説明と同一である。

【０２０９】 図２ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０の一部は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ５４
Ａにより、ビーム１２として反射され、ビーム１０の第２部分はビームスプリッ
タ５４Ａにより伝達されて、引き続きミラー５４Ｂにより反射されて、ビーム２
１２になる。ビーム１１は示差平面ミラー干渉計６９に入射し、ビーム１２およ
びビーム２１２は２つの示差平面ミラー干渉計から構成される示差平面ミラー干
渉計グループ７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを有する示差
平面ミラー干渉計６９および示差平面ミラー干渉計グループ７０は、ビーム１１
のｘ成分とｙ成分との間に位相シフトφ₁を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成 分との間に位相シフトφ₃を導入し、ビーム２１２のｘ成分とｙ成分との間に位 相シフトφ₄を導入するための干渉計手段を備えている。

【０２１０】 示差平面ミラー干渉計６９および示差平面ミラー干渉計６９におけるビームの
伝搬との説明は、図１ｂに示した第１実施態様の示差平面ミラー干渉計６９と、
示差平面ミラー干渉計６９におけるビームの伝搬との説明の対応部分について与
えた説明と同一である。

【０２１１】 図２ｂに示したような示差平面ミラー干渉計グループ１７０のうちの１つの示
差平面ミラー干渉計は、２つの射出ビーム／戻りビーム１８および１１８を有し
ている。ビーム１２の１つの周波数成分、すなわち、第１周波数成分から派生し
ているビーム１８は、１つの測定レッグについてのビームを含んでおり、ビーム
１２の第２周波数成分から派生しているビーム１１８は、第２測定レッグについ
てのビームを含んでいる。ビーム１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニター
であるビームは、図２ｂに破線で示され、ビーム１２の第２周波数成分が唯一の
プロジェニターであるビームは、図２ｂに点線で示される。

【０２１２】 図２ｂに示したような示差平面ミラー干渉計グループ１７０の第２示差平面ミ
ラー干渉計は、２つの射出ビーム／戻りビーム２１８および３１８を有している
。ビーム２１２の１つの周波数成分、すなわち、第１周波数成分から派生するビ
ーム２１８は、第１測定レッグについてのビームを含んでおり、ビーム２１２の
第２周波数成分から派生するビーム３１８は、第２測定レッグについてのビーム
を含んでいる。ビーム２１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビ
ームは、図２ｂにおいては一点鎖線で示されており、ビーム２１２の第２周波数
成分が唯一のプロジェニターであるビームは、図２ｂにおいて二点鎖線により示
されている。

【０２１３】 ビーム１７、２５、１１７、および１２５は、図１ｂおよび図１ｄにおける第
１の実施態様について例示したのと同一の測定セル９０に入射して、ビーム２７
およびビーム１２７を生じる結果となる。ビーム２７およびビーム１２７は、逆
分散力が判定されることになる気体を通る光路長についてと、真空を通る光路長
についてとの、波長λ₁における情報をそれぞれに含んでいる。

【０２１４】 同様に、ビーム１８およびビーム１１８は、図２ｃに例示した測定セル９０に
入射して、これが、ビーム２０およびビーム１２０を生じる結果となる（図２ｂ
と比較のこと）。ビーム１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビ
ームは図２ｃに破線で示されており、ビーム１２の第２周波数成分が唯一のプロ
ジェニターであるビームは図２ｃに点線で示されている。同様に、ビーム２１８
およびビーム３１８は、図２ｃに示したように、測定セル９０に入射し、これが
ビーム２２０および３２０を生じる結果となる（図２ｂと比較のこと）。ビーム
２１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビームは、図２ｃに一点
鎖線で示されており、ビーム２１２の第２周波数成分が唯一のプロジェニターで
あるビームは図２ｃに二点鎖線で示されている。ビーム２０およびビーム２２０
は、逆分散力が判定されることになる気体を通る光路長についての波長λ₂にお ける情報を含み、そしてビーム１２０およびビーム３２０は、真空を通る光路長
についての波長λ₂における情報を含んでいる。

【０２１５】 ビーム２７およびビーム１２７は結合して、第１の実施態様の対応部分につい
て説明したのと同一のビーム１２９を形成する。ビーム１２９は混合ビームとし
て示差平面ミラー干渉計６９を出るが、ビーム１２９の第１成分および第２成分
は同一線形偏光を有している。

【０２１６】 図２ｂを参照すると、ビーム２０はミラー６４Ｂにより反射され、その一部は
非偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６４Ａにより反
射されて、ビーム１２２の第１成分になる。ビーム１２０の一部はビームスプリ
ッタ６４Ａにより伝達されて、ビーム１２２の第２成分になる。ビーム１２２は
混合ビームであり、この時、ビーム１２２の第１成分および第２成分は、同一線
形偏光を有している。ビーム２２０はミラー６４Ｄにより反射され、その一部は
非偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６４Ｃにより反
射されて、ビーム３２２の第１成分となる。ビーム３２０の一部はビームスプリ
ッタ６４Ｃにより伝達されて、ビーム３２２の第２成分となる。ビーム３２２は
混合ビームであり、ビーム３２２の第１成分および第２成分は同一線形偏光を有
している。ビーム１２２およびビーム３２２は、示差平面ミラー干渉計グループ
１７０を出る。

【０２１７】 位相シフトφ₁、φ₃、およびφ₄の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例についての下 記の式に従って、測定路９７および基準路９８（図１ｄおよび図２ｃと比較のこ
と）の往復物理長に関連している。

【０２１８】

【数７７】 位相オフセットζ_jは、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シ フトφ_jへの全ての寄与を含んでいる。等式（７７）は、２つの異なる波長につ いての経路が実質的に共拡張的である事例については有効であり、ここでは、第
２の実施態様における本発明の機能を最も簡略化した様式で例示するために、１
つの事例が選択されている。

【０２１９】 距離測定干渉計測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の
引例に挙げた論文を参照のこと）は、等式（７７）では省かれている。当業者に
公知の技術は、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を補
償するか、いずれかを採用可能であり、すなわち、干渉計における分離ビーム、
および／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームのための搬送システム
における分離ビームを利用する等の技術が採用可能である（Ｔａｎａｋａ、Ｙａ
ｍａｇａｍｉ、およびＮａｋａｙａｍａ著の前掲を参照のこと）。

【０２２０】 当業者には、２つの異なる波長についての経路が実質的に共拡張的ではない事
例への一般化と、ｐ₁≠２ｐ₂の場合の事例への一般化は、分かり易い手順である
。図２ａから図２ｃにおいて、示差平面ミラー干渉計６９、示差平面ミラー干渉
計グループ７０、およびセル９０はｐ₁＝２およびｐ₂＝１の状態で構成されてお
り、第２の実施態様の装置の機能を最も簡単な様式で例示している。

【０２２１】 図２ａに示したような次の工程では、ビーム１２９、ビーム１２２、およびビ
ーム３２２は光検出器８５、１８６、および３８６にそれぞれに衝突して、好ま
しくは光電検波により、３つの干渉信号、すなわち、ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₃ 、およびｓ₄をそれぞれに生じる結果となる。信号ｓ₁は波長λ₁に対応し、信号 ｓ₃およびｓ₄は波長λ₂に対応している。信号ｓ_jは、

【０２２２】

【数７８】 の形式を有し、ここでは、時間依存引数α_j（ｔ）は、

【０２２３】

【数７９】 により与えられている。ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄は電気信号１０ ３、２０４、および４０４としてそれぞれにプロセッサ２０９へ、好ましくはデ
ィジタル方式で、分析を目的として送達される。

【０２２４】 ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄を電子処理するための好ましい方法は 、本明細書中では、ｌ₁およびｌ₂が低位の整数ではない事例について提示されて
いる。ｌ₁およびｌ₂が低位の整数であって、波長の比率が、末端用途の適用が出
力データに課す要求精度に適うのに十分な相対精度で、比率（ｌ₁／ｌ₂）に一致
する事例については、ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄を電子処理するた めの好ましい手順は、本発明の第２の好ましい実施態様の変形について後で明示
する手順と同一である。

【０２２５】 信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄の位相φ₁、φ₃、およびφ₄は、それぞれに、ｓ₁、 ｓ₃、およびｓ₄の周波数がｆ₁およびｆ₂よりも実質的に低い周波数へとシフトさ
れるスーパーへテロダイン受信装置技術の適用により好ましくは獲得されるが、
ここでは、各条件は高精度位相測定には一般により好ましい。

【０２２６】 ここで図２ｄを参照すると、電子プロセッサ２０９は英数字を付した要素から
構成されているのが好ましいが、この場合、英数字のうちの数字成分は要素の機
能を示しており、図１ｆに描かれた第１の実施態様の電子処理要素について説明
したのと、同一数字成分／機能関係にある。電子プロセッサ２０９によりヘテロ
ダイン信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄を処理する際の工程の説明は、電子プロセッサ １０９により第１の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂の処理を行なう際
の工程の説明の、各要素の英数字の数字成分に従う対応部分と同一である。ヘテ
ロダイン信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄のプロセッサ２０９による処理は、３つのサ イドバンド位相Φ₁×_I1、Φ₃×_I2、およびΦ₄×_I2生じるが、ここでは、

【０２２７】

【数８０】 であり、φ_I1およびφ_I2は位相オフセット誤差である（等式（５）を参照のこと
）。

【０２２８】 図２ｄを再度参照すると、電子プロセッサ２０９は、Φ₃×_I2、およびΦ₄×_I2 を一緒に加算処理するための電子プロセッサ１０９６Ｂを備えている。次いで、
位相Φ₁×_I1、および結果として生じた位相和（Φ₃×_I2＋Φ₄×_I2）は、それぞ れ電子プロセッサ１０９５Ｃおよび１０９５Ｄにおいて、ｌ₁／ｐ₁および（ｌ₂ ／ｐ₂）（１／２）によって、それぞれ乗算処理され、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₁×_I1 および（ｌ₂／ｐ₂）（Φ₃×_I2＋Φ₄×_I2）／２を生じる結果となる。位相（ｌ₁ ／ｐ₁）Φ₁×_I1および（ｌ₂／ｐ₂）（Φ₃×_I2＋Φ₄×_I2）／２は、次に、アナロ
グ処理またはデジタル処理（好ましくはディジタル処理）により、電子プロセッ
サ１０９６Ｃにおいて一緒に加算処理され、そして電子プロセッサ１０９７Ｂに
おいて互いから減算処理され、位相θ_1G、およびΦ_1Gをそれぞれに生じる。形式
的には、以下のようになる。

【０２２９】

【数８１】 等式（８１）および等式（８２）から、θ_1G、およびΦ_1Gは測定セル９０の反射
表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平面ミ
ラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それに関
連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱に高感応的で
ないことに、注目しなければならない。位相Φ₁×_I1、θ_1G、およびΦ_1Gは、好 ましくはディジタル方式の信号１０５として、コンピュータ１１０に伝送される
。

【０２３０】 等式（２３）により規定される気体の逆分散力Γは、下記の式により第２の実
施態様において得られた他の量に関連づけて表現可能である。

【０２３１】

【数８２】 ここでは、χおよびＫは等式（２６）および等式（２７）により与えられるが、

【０２３２】

【数８３】 であり、第２オーダーの補正項は省かれている。補正項は測定路に沿った屈折率
の変動のせいであると共に、測定路および基準路における経路ｉの物理長の、そ
れぞれの平均物理長との差のせいである。これに加えて、等式（８４）は、これ
ら２つの異なる波長についての各経路が実質的に共拡張的である事例については
有効であり、ここでは、第２の実施態様における本発明の機能を最も簡略な様式
で例示するように、１つの事例が選択される。当業者には、異なる波長について
の経路が実質的には共拡張的ではない事例まで一般化することは、分かり易い手
順である。

【０２３３】 第２の実施態様の残りの説明は、第１の実施態様について与えた説明の対応部
分と同一である。

【０２３４】 ここで図２ａから図２ｃおよび図２ｅについて参照するが、これら各図は一緒
に理解されて、気体の固有光学特性を、とりわけ、気体の逆分散力を測定するた
めの本発明の第２の好ましい実施態様の変形を図式で描写しており、この場合、
末端用途の適用は気体の固有光学特性を判定する特定の様式の選択に実質的には
影響を及ぼさず、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光
源が発生する光ビームの波長は、最終的な末端用途の適用が出力データに課す要
求精度に適うのには十分である相対精度まで、調和的に関係している。波長が略
調和的に互いに関係している状態は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位の非ゼロ整数比率
（ｐ₁／ｐ₂）として表現可能である第１の実施態様の特殊事例に対応している（
等式（３５）と比較のこと）。

【０２３５】 第２の実施態様の変形についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明
と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、各波長が最終的な末端用途の適
用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度に調和的に関連
しているという追加要件があれば、第１の実施態様について与えた光ビーム９お
よび光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１０の説
明と同一である。図２ａから図２ｃに描いた第２の実施態様の変形についての装
置の説明は、ｐ₁＝２およびｐ₂＝１である事例について第２の実施態様について
与えた説明の対応部分と同一である。

【０２３６】 ここで図２ｅを参照すると、電子プロセッサ２０９Ａは、ディジタル処理が好
ましいが、アナログ処置またはディジタル処理のいずれかとして、ヘテロダイン
信号ｓ₁およびｓ₃を一緒に電子的に乗算処理するための電子プロセッサ１０９２
Ｈを好ましくは備えており、下記の数学的形式を有しているスーパーへテロダイ
ン信号Ｓ₁×₃を生じる。

【０２３７】

【数８４】 スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×₃は次のように書き換え可能である。

【０２３８】

【数８５】 ここで

【０２３９】

【数８６】 スーパーへテロダインＳ₁×₃は、それゆえ、等しい振幅の２つのサイドバンドＳ ⁺ ₁ ×₃およびＳ^- ₁×₃から構成されており、一方のサイドバンドは周波数ν₁×₃お
よび位相θ₁×₃を有しており、第２のサイドバンドは周波数Ｆおよび位相Φ₁×₃ を有している。

【０２４０】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₁×₃およびＳ^- ₁×₃は電子プロセッサ１０９３
Ｇにより、広域フィルタリングおよび低域フィルタリング、もしくは、周波数で
分離される２つの信号を分離させるための同様の技術により分離される。スーパ
ーへテロダイン信号のより低い方の周波数サイドバンドの周波数Ｆは、第１の実
施態様の議論の対応部分で説明したように、プロセッサ１０９３Ｇの分離作業を
かなり簡略化していて、スーパーへテロダイン信号のより高い方の周波数サイド
バンドの周波数νよりも遥かにずっと小さくなり得る。電子プロセッサ２０９Ａ
は、ディジタル式ヒルバート変成位相検出装置（Ｒ．Ｅ．Ｂｅｓｔの前掲、Ｏｐ
ｐｅｎｈｅｉｍおよびＳｃｈａｆｅｒの前掲を参照のこと）などの時間に基づく
位相検出と、ドライバー５およびドライバー６の位相とを利用して、位相θ₁×₃ および位相Φ₁×₃を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｈを更に備える。

【０２４１】 電子プロセッサ２０９Ａは電子プロセッサ１０９２Ｉを更に備えており、後者
のプロセッサは、ディジタル処理が好ましいが、アナログ処理またはディジタル
処理のいずれかとして、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₄を一緒に電子的に乗算処
理して、下記の数学的形式を有しているスーパーへテロダイン信号Ｓ₁×₄を生じ
る。

【０２４２】

【数８７】 スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×₄はまた、抑圧搬送波を有した２つのサイドバン
ドを含んでおり、以下のように書き換え可能である。

【０２４３】

【数８８】 スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×₄は、それゆえに、等しい振幅の２つのサイドバ
ンドＳ⁺ ₁×₄およびＳ^- ₁×₄を含んでおり、一方のサイドバンドは周波数νおよび
位相θ₁×₄を有しており、第２のサイドバンドは周波数Ｆおよび位相Φ₁×₄を有
している。

【０２４４】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₁×₄およびＳ^- ₁×₄は電子プロセッサ１０９３
Ｈにより、広域フィルタリングおよび低域フィルタリング、もしくは、周波数で
分離される２つの信号を分離させるための任意の同様の技術により分離される。
電子プロセッサ１０９３Ｇの議論で注目したように、スーパーへテロダイン信号
Ｓ₁×₄のより低い方の周波数サイドバンドの周波数Ｆは、プロセッサ１０９３Ｈ
の分離作業をかなり簡略化していて、スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×₄のより高
い方の周波数サイドバンドの周波数よりも遥かにずっと小さくなり得る。電子プ
ロセッサ２０９Ａは、ディジタル式ヒルバート変成位相検出装置（Ｂｅｓｔの前
掲、ＯｐｐｅｎｈｅｉｍおよびＳｃｈａｆｅｒの前掲を参照のこと）などの時間
に基づく位相検出と、ドライバー５およびドライバー６の位相とを利用して、位
相θ₁×₄および位相Φ₁×₄を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｉを更に備
えている。

【０２４５】 この後、位相θ₁×₃および位相θ₁×₄は電子プロセッサ１０９６Ｄにおいてア
ナログ処理またはディジタル処理により一緒に加算処理され、位相Φ₁×₃および
位相Φ₁×₄は電子プロセッサ１０９７Ｃにおいて、ディジタル処理が好ましいが
、アナログ処理またはディジタル処理により互いから減算処理されて、位相２θ _1G および位相２Φ_1Gをそれぞれに生じる。形式的には、

【０２４６】

【数８９】 である。等式（１０１）および等式（１０２）から、位相θ_1Gおよび位相Φ_1Gは
反射表面９５または９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平面ミラー
干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それに関連す
る光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱に高感応的でない
ことに、注目しなければならない。

【０２４７】 電子プロセッサ２０９Ａは、図２ｅに示されるように、時間に基づく位相感応
性検出を基準信号１０１などと一緒に使用して、ヘテロダイン信号ｓ₁から位相 φ₁を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｃを備えている。位相φ₁、θ_1G、
およびΦ_1Gは、好ましくはディジタル方式で、Γの算出を目的として、信号１０
５としてコンピュータ１１０に伝達される。

【０２４８】 等式（２３）により規定されている気体の逆分散力Γは、等式（２６）、等式
（２７）、等式（８３）、等式（８４）、等式（８５）、および等式（８６）に
より、下記の関係を利用して、第２の実施態様の変形において得られる他の量に
関連して表わされ得る。

【０２４９】

【数９０】 第２の実施態様の変形の残りの議論は、第２の実施態様について与えた説明の
対応部分と同一である。

【０２５０】 第２の実施態様の変形の主たる利点は、実質的には同一の周波数における位相
Φ₁×₃およびΦ₁×₄の判定などの重要な電子処理工程の実行についてのオプショ
ンであり、各周波数は、相当に異なる周波数を有しているヘテロダイン信号およ
び／または修正したヘテロダイン信号が経験するグループの遅延のせいで周波数
感応性位相オフセットを増大させる可能性があるという危険なしに、第１の実施
態様およびその変形の電子処理と、第２の実施態様の電子処理とに関連した簡略
化された電子処理を利用して、実質的には同一であるヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₃ 、およびｓ₄の各周波数と比較して低い。第２の実施態様の変形についてのグル ープ遅延の効果の議論は、第２の実施態様について与えた説明の対応部分と同一
である。

【０２５１】 ここで図３ａから図３ｄを参照すると、各図は、気体の逆分散力、または、気
体の他の固有光学特性、とりわけ気体の逆分散力を測定するための第１グループ
の好ましい実施態様に由来する、本発明の第３の好ましい実施態様を図式で描写
しており、この場合、末端用途の適用は気体の固有光学特性を判定する特定の様
式の選択に実質的に影響を及ぼさず、また、採用した光源の安定性は十分であり
、かつ、採用した光源が発生する光ビームの波長の比率は、最終的な末端用途の
適用が出力データに課す要求精度に適うのには十分である相対精度まで、既知の
比率の値に符号する。第３の実施態様は、第１の実施態様および第２の実施態様
ならびにそれらの変形で使用される示差平面ミラー干渉計の構成とは異なってい
る示差平面ミラー干渉計の構成を使用する。第３の実施態様における示差平面ミ
ラー干渉計の構成は、第２の実施態様およびその変形についてと同様に、第２波
長についての測定路を通る複数通過の回数に関連して、或る波長において測定路
を通る、異なる回数の複数通過を生じるという効果を有している。第３の実施態
様と、第１の実施態様および第２の実施態様との間の主たる差異は、示差平面ミ
ラー干渉計の比較的より複雑なシステムと、信号プロセッサにおける一般に個数
を減じた要素とに存する。

【０２５２】 第３の実施態様についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明と、光
ビーム９および光ビーム１０の説明とは、本発明の第１の好ましい実施態様につ
いて与えた光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９
および光ビーム１０の説明と同一である。

【０２５３】 図３ａに例示したように、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１
１となり、ビーム１０はミラー５４により反射されてビーム１２になる。ビーム
１１は示差平面ミラー干渉計１６９に入射し、ビーム１２は示差平面ミラー干渉
計７０に入射するが、第３の実施態様の示差平面ミラー干渉計７０は第１の好ま
しい実施態様について図１ａおよび図１ｃに描いた示差平面ミラー干渉計７０と
同一である。ビーム１１の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビーム
は図３ｂおよび図３ｃに破線で示され、ビーム１１の第２周波数成分が唯一のプ
ロジェニターとなるビームは、図３ｂおよび図３ｃに点線で示される。示差平面
ミラー干渉計１６９および示差平面ミラー干渉計７０は、測定セル９０が備えた
外部ミラーを装備するが、ビーム１１のｘ成分とｙ成分の間の位相シフトφ₅、 およびビーム１２のｘ成分とｙ成分の間の位相シフトφ₂を導入するための、干 渉測定法手段を備えている。

【０２５４】 示差平面ミラー干渉計１６９は、８つの射出ビーム／戻りビーム、すなわち、
図３ｂに示したような４つの射出ビーム／戻りビーム２１７、２２５、３１７、
および３２５と、図３ｃに示したような４つの射出ビーム／戻りビーム２３３、
２４１、３３３、および３４１を有している。ビーム１１の１つの周波数成分か
ら派生しているビーム２１７、２２５、２３３、および２４１は１つの測定レッ
グを含んでおり、ビーム１１の第２周波数成分から派生しているビーム３１７、
３２５、３３３、および３４１は、第２測定レッグを含んでいる。ビーム２１７
、２２５、２３３、２４１、３１７、３２５、３３３、および３４１は、図３ｂ
および図３ｃに例示したように、測定セル９０に入射し、この結果、ビーム２４
３およびビーム３４３を生じる。測定セル９０におけるビーム２１７、２２５、
２３３、および２４１の伝搬の説明は、第１の好ましい実施態様についての測定
セル９０において、ビーム１７、２５、３３、および４１それぞれの伝搬につい
て与えた説明の対応部分と同一である。同様に、測定セル９０におけるビーム３
１７、３２５、３３３、および３４１の伝搬の説明は、第１の好ましい実施態様
についての測定セル９０において、ビーム１７、２５、３３、および４１それぞ
れの伝搬について与えた説明の対応部分と同一である。ビーム２４３およびビー
ム３４３は、波長λ₁における、逆分散力Γが判定されることになる気体を通る 光路長についての情報と、真空を通る光路長についての情報とをそれぞれに含ん
でいる。

【０２５５】 示差平面ミラー干渉計７０の説明と、示差平面ミラー干渉計７０におけるビー
ムの伝搬の説明は、図１ｂに示した第１実施態様の示差平面ミラー干渉計７０の
説明と、示差平面ミラー干渉計７０におけるビームの伝搬の説明の対応部分につ
いて与えた説明と同一である。

【０２５６】 ビーム１８、２６、１１８、および１２６は測定セル９０に入射し、これは、
図１ｃおよび図１ｅにおける第１の実施態様について例示したのと同一であるビ
ーム２８およびビーム１２８を生じる結果となる。ビーム２８およびビーム１２
８は、逆分散力が判定されることになる気体を通る光路長についてと、真空を取
る光路長についての、波長λ₂における情報をそれぞれに含む。

【０２５７】 位相シフトφ₅およびφ₂の大きさは、下記の式に従えば、図１ｄおよび図１ｅ
に示されたのと同一の測定路９７または基準路９８の経路ｉの往復物理長Ｌ_iに 関連する。

【０２５８】

【数９１】 ここで、図３ｂ、図３ｃ、および図１ｃにおける例示は、第３の実施態様を参照
する際に採用したように、第３の好ましい実施態様における本発明の機能を最も
簡単な様式で例示するように、ｐ₁＝４およびｐ₂＝２についてのものである。

【０２５９】 距離測定干渉計測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の
引例に挙げた論文を参照のこと）は、等式（１０４）では省かれている。当業者
に公知の技術は、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を
補償するか、いずれかのために採用可能であり、すなわち、干渉計における分離
ビーム、および／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームのための搬送
システムにおける分離ビームを利用する等の技術が採用可能である（Ｔａｎａｋ
ａ、Ｙａｍａｇａｍｉ、およびＮａｋａｙａｍａ著の前掲を参照のこと）。

【０２６０】 図３ｂおよび図３ｃに描かれた示差平面ミラー干渉計１６９の操作は、入力ビ
ーム１１の２つの周波数成分を分離するために使用される手段と、混合出力ビー
ム３４５を生じるために使用される手段とを例外として、示差平面ミラー干渉計
６９について説明した操作と同一である。図３ｂを参照すると、ビーム１１の第
１部分は、偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ５５Ａ
により反射され、ミラー５５Ｂにより反射され、半波位相遅延プレート７９Ａに
より伝達され、偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６
１Ｃにより伝達され、ファラデー回転子１７９Ｂにより伝達され、更に、半波位
相遅延プレート７９Ｄにより伝達されて、ビーム３１３になる。ファラデー回転
子１７９Ｂおよび半波位相遅延プレート７９Ｄは伝搬ビームの偏光の平面を±４
５゜および−／＋４５゜だけ、それぞれに回転させるが、その時、伝達ビームの
偏光の平面の正味回転は生じない。

【０２６１】 ビーム１１の第２部分はビームスプリッタ５５Ａにより伝達され、偏光式ビー
ムスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６１Ａにより伝達され、ファ
ラデー回転子１７９Ａにより伝達され、半波位相遅延プレート７９Ｃにより伝達
され、ビーム２１３になる。ファラデー回転子１７９Ａおよび半波位相遅延プレ
ート７９Ｃは伝搬ビームの偏光の平面を±４５゜および−／＋４５゜だけ、それ
ぞれに回転させるが、この時、伝搬ビームの偏光の平面の正味回転は生じない。
半波位相遅延プレート７９は伝搬ビームの偏光の平面を９０゜だけ回転させ、ビ
ーム２１３およびビーム３１３が同一偏光を有し、しかし、異なる周波数を有し
ているようにする。ファラデー回転子１７９Ａおよび１７９Ｂならびに半波位相
遅延プレート７９Ｃおよび７９Ｄの目的は、ビーム２１３およびビーム３１３の
特性には実質的にどのような効果も有していないが、ビーム２４３およびビーム
３４３の偏光を９０゜だけ回転させて、ビーム１１の経路からビーム２４３およ
びビーム３４３の効率的な空間分離を達成するようにすることである。

【０２６２】 図３ｃを参照すると、ビーム２４３は半波位相遅延プレート７９Ｃおよびファ
ラデー回転子１７９Ａにより伝達され、ビームスプリッタ６１Ａにより反射され
、ビームスプリッタ６１Ｂにより伝達され、次に、ミラー６３により反射されて
、位相シフトしたビーム３４５の第１成分になる。半波位相遅延プレート７９Ｃ
およびファラデー回転子１７９Ａは、各々が、ビーム２４３の偏光を４５゜だけ
回転させて、位相シフトしたビーム３４５の第１成分がビーム２４３の偏光に直
交偏光状態になるようにする。好ましくは、ビームスプレッタ６１Ａは、偏光式
ビームスプレットであり、そして、好ましくは、ビームスプレッタ６１Ｂは、非
偏光式ビームスプレッタである。ビーム３４３は半波位相遅延プレート７９Ｄお
よびファラデー回転子１７９Ｂにより伝達され、ビームスプリッタ６１Ｃにより
反射され、ミラー６１Ｄにより反射され、ビームスプリッタ６１Ｂにより反射さ
れ、更に、ミラー６３により反射されて、位相シフトしたビーム３４５の第２成
分となる。半波位相遅延プレート７９Ｄおよびファラデー回転子１７９Ｂは各々
が、ビーム３４３の偏光を４５゜だけ回転させて、位相シフトしたビーム３４５
の第２成分がビーム３４３の偏光に直交偏光状態になるようにする。ビームスプ
リッタ−６１Ｃは偏光式ビームスプリッタであるのが、好ましい。位相シフトし
たビーム３４５は混合ビームであり、位相シフトしたビーム３４５の第１成分お
よび第２成分は同一偏光を有しているが、異なる周波数を有している。

【０２６３】 ビーム２８およびビーム１２８は、第１の実施態様の対応部分について説明し
たのと同一である、ビーム１３０を形成するように結合される。ビーム１３０は
混合ビームとして示差平面ミラー干渉計７０を出るが、この時、ビーム１３０の
第１成分と第２成分とは同一線形偏光を有している。

【０２６４】 図３ａに示したような次の工程では、位相シフトしたビーム３４５および１３
０は光検出器１８５および８６にそれぞれに衝突し、好ましくは光電検出により
、２つの干渉信号、すなわち、ヘテロダイン信号ｓ₅およびｓ₂それぞれを生じる
結果となる。信号ｓ₅は波長λ₁に対応し、信号ｓ₂は波長λ₂に対応する。信号ｓ _j は、ｊ＝１およびｊ＝２である代わりに、それぞれにｊ＝５およびｊ＝２であ ることを除けば、等式（４）が表している形式の時間依存引数α_j（ｔ）と一緒 に、等式（３）により表された形式を有している。ヘテロダイン信号ｓ₅および ｓ₂は、分析のための電子プロセッサ３０９に、電子信号２０３および１０４と してそれぞれに、ディジタル方式かアナログ方式のいずれかで伝達される。

【０２６５】 ヘテロダイン信号ｓ₅およびｓ₂を電子的に処理するための好ましい方法は、ｌ ₁ およびｌ₂が低位の整数ではない場合の事例について、本明細書中に提示されて
いる。ｌ₁およびｌ₂が低位の整数であって、波長の比率が、末端用途の適用が出
力データに課す要求精度に適うのに十分な相対精度で、比率（ｌ₁／ｌ₂）に一致
する事例については、ヘテロダイン信号ｓ₅およびｓ₂を電子処理するための好ま
しい手順は、本発明の第３の好ましい実施態様の変形について後で明示する手順
と同一である。

【０２６６】 信号ｓ₅およびｓ₂の位相φ₅およびφ₂は、それぞれに信号ｓ₅およびｓ₂の周波
数がｆ₁およびｆ₂よりも実質的に低い周波数へとシフトされるスーパーへテロダ
イン受信技術の適用により獲得されるのが好ましいが、ここでは、各条件は高精
度位相測定には一般により好ましい。

【０２６７】 ここで図３ｄを参照すると、電子プロセッサ３０９は英数字を付した要素から
構成されているのが好ましいが、この場合、英数字のうちの数字成分は要素の機
能を示しており、図１ｆに描かれた第１の実施態様の電子処理要素について説明
したのと、同一数字成分／機能関係にある。電子プロセッサ３０９によりヘテロ
ダイン信号ｓ₅およびｓ₂を処理する際の工程の説明は、電子プロセッサ１０９に
より第１の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂の処理を行なう際の工程の
説明の、各要素の英数字の数字成分に従って、対応部分と同一である。ヘテロダ
イン信号ｓ₅およびｓ₂の電子プロセッサ３０９による処理は、２つのサイドバン
ド位相Φ₅×_I1およびΦ₂×_I2を生じ、ここで、

【０２６８】

【数９２】 であり、φ_I1およびφ_I2は位相オフセット誤差である（等式（５）を参照のこと
）。

【０２６９】 図３ｄを再度参照すると、位相Φ₅×_I1およびΦ₂×_I2は、それぞれ電子プロセ
ッサ１０９５Ｅおよび１０９５Ｂにおいて、それぞれ（ｌ₁／ｐ₁）および（ｌ₂ ／ｐ₂）によって、それぞれに乗算処理され、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₅×_I1および（
ｌ₂／ｐ₂）Φ₂×_I2を生じる結果となる。位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₅×_I1および（ｌ₂ ／ｐ₂）Φ₂×_I2は、次に、アナログ処理またはディジタル処理により、電子プロ
セッサ１０９６Ｅにおいて一緒に加算処理され、そして電子プロセッサ１０９７
Ｄにおいて互いから減算処理され、位相θ_1G、およびΦ_1Gをそれぞれに生じる。
形式的には、以下のようになる。

【０２７０】

【数９３】 等式（１０６）および等式（１０７）から、θ_1G、およびΦ_1Gは測定セル９０の
反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平
面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それ
に関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱に高感応
的でないことに、注目しなければならない。

【０２７１】 等式（２３）により規定される気体の逆分散力Γは、下記の式により第３の実
施態様において得られる他の量に関連づけて表現可能である。

【０２７２】

【数９４】 ここでは、χおよびＫは等式（２６）および等式（２７）によりそれぞれに与え
られるが、ξおよびＺは次の式により与えられる。

【０２７３】

【数９５】 等式（１０９）は、これら２つの異なる波長についての各経路が実質的に共拡張
的である事例については有効であり、ここでは、第２の実施態様における本発明
の機能を最も簡略な様式で例示するように、１つの事例が選択されている。当業
者には、２つの異なる波長についての経路が実質的には共拡張的ではない事例ま
で一般化することは、分かり易い手順である。

【０２７４】 第３の実施態様の残りの説明は、第１の実施態様および第２の実施態様につい
て与えた説明の対応部分と同一である。

【０２７５】 ここで図３ａから図３ｃおよび図３ｅについて参照するが、これら各図は一緒
に理解されて、気体の固有光学特性を、とりわけ、気体の逆分散力を測定するた
めの本発明の第３の好ましい実施態様の変形を図式で描写しており、この場合、
末端用途の適用は気体の固有光学特性を判定する特定の様式の選択に実質的には
影響を及ぼさず、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光
源が発生する光ビームの波長は、最終的な末端用途の適用が出力データに課す要
求精度に適うのには十分である相対精度まで、調和的に関係している。波長が略
調和的に互いに関係している状態は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位の非ゼロ整数（ｐ ₁ ／ｐ₂）として表現可能である第１の実施態様の特殊事例に対応している（等式
（３５）を参照のこと）。

【０２７６】 第３の実施態様の変形例についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説
明と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、波長が最終的な最終用途の適
用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度に調和的に関連
しているという追加要件があれば、第１の実施態様について与えた光ビーム９お
よび光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１０の説
明と同一である。図３ａから図３ｃに描いた第３の実施態様の変形例についての
装置の説明は、ｐ₁＝４およびｐ₂＝２である事例について第３の実施態様につい
て与えた説明の対応部分と同一である。

【０２７７】 ここで図３ｅを参照すると、好ましくは、電子処理手段３０９Ａは、２個のヘ
テロダイン信号ｓ₅およびｓ₂を電子的に混合するための手段１０９２Ｋを備えて
おり、下記の数学的形態を有しているスーパーへテロダイン信号Ｓ₅×₂を生じる
。

【０２７８】

【数９６】 スーパーへテロダイン信号Ｓ₅×₂は抑圧搬送波を有している２つのサイドバンド
から構成されており、次のように書き換え可能である。

【０２７９】

【数９７】 スーパーへテロダインＳ₅×₂は、それゆえ、等しい振幅の２つのサイドバンドＳ ⁺ ₅ ×₂およびＳ^- ₅×₂から構成されており、一方のサイドバンドは周波数νおよび
位相θ_1Gを有しており、第２のサイドバンドは周波数ＦおよびΦ_1Gを有している
。

【０２８０】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₅×₂およびＳ^- ₅×₂は電子プロセッサ１０９３
Ｊにより、高域フィルタリングおよび低域フィルタリング、もしくは、周波数が
分離した２つの信号を分離させるための任意の同様の技術により分離される。ス
ーパーへテロダイン信号の低いほうの周波数サイドバンドの周波数Ｆは、第１の
実施態様の議論の対応部で説明したように、プロセッサ１０９３Ｉの分離作業を
かなり簡略化していて、スーパーへテロダイン信号の高いほうの周波数サイドバ
ンドの周波数νよりも遥かにずっと小さくなり得る。電子プロセッサ２０９Ａは
、ディジタル式Ｈｉｌｂｅｒｔ変成位相検出装置（Ｒ．Ｅ． Ｂｅｓｔの同一出
典、ＯｐｐｅｎｈｅｉｍおよびＳｃｈａｆｅｒの同一出典を参照のこと）などの
時間に基づく位相検出と、ドライバ５およびドライバ６の位相とを利用して、位
相θ_1Gおよび位相Φ_1Gをそれぞれに決定するための電子プロセッサ１０９４Ｌお
よび１０９４Ｍを更に備えている。

【０２８１】 電子プロセッサ３０９Ａは、図３ｅに示されるように、時間に基づく位相感応
性検出を基準信号１０１などと一緒に利用して、ヘテロダイン信号ｓ₅から位相 φ₅を決定するための電子プロセッサ１０９４Ｋを備えている。位相φ₅、θ_1G、
およびΦ_1Gは、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナログ方式で
、Γの算出のために、信号１０５としてコンピュータ１１０に伝送される。

【０２８２】 等式（２３）により規定されている気体の逆分散力Γは、等式（１０８）、（
１０９）、（１１０）および（１１１）に対応する公式により、下記の関係を利
用して、第３の実施態様の変形例において得られる他の量に関連して表わされ得
る。

【０２８３】

【数９８】 第３の実施態様の変形例の残余の議論は、本発明の第３の実施態様について与え
た説明の対応部分と同一である。

【０２８４】 第３の実施態様の変形例の主たる利点は、相当に異なる周波数を有しているヘ
テロダイン信号および／または改変したヘテロダイン信号が経験するグループ遅
延差のせいである周波数感応性位相オフセット誤差を増加させる可能性があると
いう危険なしに、第１の実施態様およびその一例の電子処理と、第２の実施態様
の電子処理とに関連した簡略化された電子処理を利用して、実質的には同一であ
る信号ｓ₅およびｓ₂の混合などの重要な電子処理段階的工程の実行についてのオ
プションである。第３の実施態様の変形例についてのグループ遅延の効果の議論
は、第３の実施態様について与えた説明の対応部分と同一である。

【０２８５】 本発明の好ましい実施態様の第２グループは、引き続く下流側使用についての
Γなどの固有光学特性の決定についての好ましいモードを表しており、この場合
、引き続く下流側使用の特性は、固有光学特性を決定する特定の態様の選択に影
響する。かかる特性を利用した下流側用途の一例は距離計測式干渉計測定におい
て見られるが、その場合、測定路の気体の柱状密度の代わりとして（ｎ₂−ｎ₁）
の測定値を得るために、また、測定路において存在している気体の補正を行なう
ために（ｎ₂−ｎ₁）という測定値を利用して、分散干渉計測定が採用される。

【０２８６】 第１グループの好ましい実施態様と第２グループの好ましい実施態様との間の
、例えば、Γに関する相違は、等式（２３）に従ったΓの計算で使用するために
分母（ｎ₂−ｎ₁）を得る特定の態様をとっている。第１グループの好ましい実施
態様については、それぞれの分母（ｎ₂−ｎ₁）_1Gの測定値は、２つの屈折度（ｎ ₂ −１）および（ｎ₁−１）の差として得られる（等式２を参照のこと）。第２グ
ループの好ましい実施態様については、それぞれの分母（ｎ₂−ｎ₁）_2Gは、２つ
の測定した屈折率ｎ₂およびｎ₁の差として得られる。測定路における気体柱状密
度の代用（ｎ₂−ｎ₁）として獲得するために分散干渉計測定が採用される距離計
測干渉計測定においては、代用（ｎ₂−ｎ₁）_DMIも２つの測定した屈折率ｎ₂およ
びｎ₁の差として得られる。その結果として、（ｎ₂−ｎ₁）_DMIと（ｎ₂−ｎ₁）_2G の測定比は（ｎ₂−ｎ₁）の低いほうの空間周波数成分についての波長λ₂および λ₁の測定値の誤差とは実質的に無関係であるが、（ｎ₂−ｎ₁）_DMIと（ｎ₂−ｎ₁ ）_1Gの測定比は、一般に、（ｎ₂−ｎ₁）の空間周波数成分のスペクトルのいずれ
の部分についての波長λ₂およびλ₁の測定値の誤差とも無関係である。（ｎ₂− ｎ₁）のより低い方の空間周波数成分についてのλ₂およびλ₁の測定値の誤差に 対する（ｎ₂−ｎ₁）_DMIと（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの測定比の実質的にゼロの感度は、第 ４の好ましい実施態様の説明で更に論じられ、マイクロリソグラフィーで必要と
なるような精度距離計測干渉計測定における重要な利点へと導き得る。

【０２８７】 ここで、図４ａ〜図４ｆについて言及するが、これら各図は、気体の固有光学
特性（特に、気体の逆分散力Γ）を測定するための第２グループの好ましい実施
態様に由来する、本発明の第４の好ましい実施態様を図式で描写しており、この
場合、最終用途の適用は気体の固有光学特性を決定する特定の態様の選択に影響
を及ぼし、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光源が発
生する光ビームの波長の比率は、最終的な最終用途の適用が出力データに課す要
求精度に適うのには十分である相対精度で、既知の比の値に一致する。第４の実
施態様における示差平面ミラー干渉計の構成は、Γの計算について等式（２３）
の分子として使用するための屈折度（ｎ₁−１）の測定と、分母として使用する ための２つの測定屈折率ｎ₂およびｎ₁の差としての（ｎ₂−ｎ₁）の測定値に等価
な（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの測定とを許容する。

【０２８８】 第４の実施態様についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明と、光
ビーム９および光ビーム１０の説明とは、第１の好ましい実施態様について与え
た光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光
ビーム１０の説明と同一である。

【０２８９】 図４ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０はミラー５４により、ビーム２１２として反射される。ビーム
１１は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビーム２１２は示差平面
ミラー干渉計グループ２７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを
有する示差平面ミラー干渉計グループ２６９および示差平面ミラー干渉計グルー
プ２７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフトφ₁を 導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフトφ₆を導入 し、更に、ビーム２１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフトφ₇を導入するた めの干渉計手段を備えている。

【０２９０】 図４ｂを参照すると、ビーム１１の一部は偏光型であるのが好ましいビームス
プリッタ５５Ａによりビーム１３として伝達され、ビーム１１の第２部分は、ビ
ームスプリッタ５５Ａにより反射され、これは、非偏光型であるのが好ましいビ
ームスプリッタ５５Ｃに衝突する。ビーム１１の第２部分の第１部分はビームス
プリッタ５５Ｃにより反射され、次いで、半波位相遅延プレート７９によりビー
ム１１３として伝達される。ビーム１１の第２部分の第２部分は、ビームスプリ
ッタ５５Ｃにより伝達され、ミラー５５Ｄにより反射され、半波位相遅延プレー
ト７９によりビーム１１１３として伝達される。半波位相遅延プレート７９は、
ビーム１１の第２部分の第１部分および第２部分の偏光の平面を９０゜だけ回転
させるように配向されて、ビーム１３、１１３、および、１１１３は同一偏光を
有している。しかしながら、ビーム１３はビーム１１３およびビーム１１１３の
周波数とは異なる周波数を有しており、ビーム１１３およびビーム１１１３の周
波数は同一である。ビーム１１の第１周波数成分が唯一のプロジェニターである
ビームは破線により図４ｂに示されており、ビーム１１の第２周波数成分が唯一
のプロジェニターであるビームは、図４ｂに点線または一点鎖線のいずれかで示
されている。

【０２９１】 示差平面ミラー干渉計グループ２６９は、多数の、第１の実施態様の示差平面
ミラー干渉計６９と同一要素を備えており、２つの示差平面ミラー干渉計におけ
る同一参照番号を付した要素は同一機能を果たす。示差平面ミラー干渉計グルー
プ２６９について図４ｂに示したビームの多くが、示差平面ミラー干渉計６９に
ついて図１ｂに示したビームと同一特性を有しており、２つの示差平面ミラー干
渉計における同一参照番号を付したビームは、同一特性を有している。更に、（
１０００＋Ｎ）の番号を有している、示差平面ミラー干渉計２６９について図４
ｂに示したビームは、真空路９８において対応する基準路の長さがゼロの名目値
を有しているという点を例外として、示差平面ミラー干渉計６９について図１ｂ
に示した番号Ｎを有するビームと同一特性を有している（図４ｄと比較のこと）
。示差平面ミラー干渉計２６９および測定セル９０（図４ｂを参照のこと）によ
り生成されたビーム２７、ビーム１２７、および、ビーム１１２７は、逆分散力
を決定することになる気体を通る光路長についての、真空を通る光路長について
の、およびゼロ長の光路長についての、波長λ₁における情報をそれぞれに含ん でいる。

【０２９２】 図４ｂを参照すると、ビーム２７の第１部分は、非偏光型であるのが好ましい
ビームスプリッタ６３Ｃにより伝達され、ミラー６３Ｂにより反射され、ビーム
２７の第１部分の一部は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ６３Ａ
により反射され、ビーム１２９の１成分となる。ビーム１２７の一部はビームス
プリッタ６３Ａにより伝達されて、ビーム１２９の第２成分となる。ビーム１２
９は混合ビームとして示差平面ミラー干渉計グループ２６９を出るが、ビーム１
２９の第１成分および第２成分は、異なる周波数を有した同一線形偏光を有して
いる。ビーム２７の第２部分はビームスプリッタ６３Ｃにより反射され、ビーム
２７の第２部分の一部は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ６３Ｄ
により反射されて、ビーム１１２９の１成分となる。ビーム１１２７の一部はビ
ームスプリッタ６３Ｄにより伝達されて、ビーム１１２９の第２成分となる。ビ
ーム１１２９は混合ビームとして示差平面ミラー干渉計グループ２６９を出るが
、この時、ビーム１１２９の第１成分および第２成分は、異なる周波数を備えた
同一線形偏光を有している。

【０２９３】 図４ｃに示した示差平面ミラー干渉計２７０は、多くの、第１の実施態様の示
差平面ミラー干渉計７０と同一要素を備えており、２つの示差平面ミラー干渉計
の同一番号を付した要素は、同一機能を果たす。示差平面ミラー干渉計２７０に
ついて図４ｃに示したビームの多くは示差平面ミラー干渉計７０について図１ｃ
に示したビームと同一特性を有しており、２つの示差平面ミラー干渉計における
同一参照番号を付したビームは、同一特性を有している。更に、（１０００＋Ｎ
）の番号を有している、示差平面ミラー干渉計２７０について図４ｃに示したビ
ームは、真空路９８において対応する基準路の長さがゼロの名目値を有している
という点を例外として、示差平面ミラー干渉計７０について図１ｃに示した番号
Ｎを有するビームと同一特性を有している。示差平面ミラー干渉計２７０および
測定セル９０により生成されたビーム２８、および、ビーム１１２８は、逆分散
力を決定することになる気体を通る光路長についての、また、ゼロ長の光路長を
備える基準路についての、波長λ₂における情報をそれぞれに含んでいる。

【０２９４】 図４ｃを参照すると、ビーム２８はミラー６４Ｂにより反射され、ビーム２８
の一部は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ６４Ａにより反射され
、ビーム１１３０の１成分となる。ビーム１１２８の一部はビームスプリッタ６
４Ａにより伝達されて、ビーム１１３０の第２成分となる。ビーム１１３０は混
合ビームとして示差平面ミラー干渉計２７０を出るが、ビーム１１３０の第１成
分および第２成分は、異なる周波数を有した同一線形偏光を有している。

【０２９５】 位相シフトφ₁、φ₆およびφ₇の大きさは、下記の公式に従って、図４ｄに 示されたような測定路９７、基準路９８の経路ｉの往復（ｒｏｕｎｄ−ｔｒｉｐ
）物理長Ｌ_iに、または、ゼロ物理長の基準路に関連する。

【０２９６】

【数９９】 ここでは、基準路９８における屈折率は１に設定されている。図４ｂおよび図４
ｃにおける例示は、第４の実施態様における本発明の機能を最も簡単な態様で例
示するように、ｐ＝２についてのものである。当業者には、ｐ≠２の場合の事例
への一般化は分かり易い手順である。

【０２９７】 距離計測干渉計測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の
引例に挙げた論文を参照のこと）は、等式（１２１）では省かれている。当業者
に公知の技術は、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を
補正するか、のいずれかのために採用可能である（干渉計における分離ビーム、
および／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームのための搬送システム
における分離ビームを利用する等の技術）（Ｔａｎａｋａ、Ｙａｍａｇａｍｉ、
および、Ｎａｋａｙａｍａ著の同一出典）。

【０２９８】 図４ａに示したような次の工程では、ビーム１２９、ビーム１１２９、および
、ビーム１１３０は光検出器８５、１０８５、および、１１８６にそれぞれに衝
突して、好ましくは光電検波により、３つの干渉信号であるヘテロダイン信号ｓ ₁ 、ｓ₆、および、ｓ₇をそれぞれ生じる結果となる。信号ｓ₁および信号ｓ₆は波 長λ₁に対応し、信号ｓ₇は波長λ₂に対応している。信号ｓ_jは

【０２９９】

【数１００】 の形態を有しており、ここでは、時間依存独立変数α_j（ｔ）は

【０３００】

【数１０１】 により与えられている。ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ₇は電子信号１ ０３、１１０３、および、１１０４としてそれぞれに、分析用電子プロセッサ４
０９へ、ディジタル方式かアナログ方式のいずれか（ディジタル方式が好ましい
）で、伝送される。

【０３０１】 ドライバ５およびドライバ６の位相は、好ましくは、ディジタル方式で、電気
信号、それぞれ基準信号１０１および１０２それぞれにより、電子プロセッサ４
０９に伝達される。

【０３０２】 ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ₇を電子処理するための好ましい方法 は、本明細書中では、ｌ₁およびｌ₂が低オーダー整数ではない事例について提示
されている。ｌ₁およびｌ₂が低オーダー整数であって、波長の比率が、最終用途
の適用が出力データに課す要求精度に適うのに十分な相対精度で、既知の比率（
ｌ₁／ｌ₂）に一致する事例については、ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ ₇ を電子処理するための好ましい手順は、本発明の第４の好ましい実施態様の変 形例について後で明示する手順と同一である。

【０３０３】 信号ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ₇の位相φ₁、φ₆、および、φ₇は、それぞれに、ｓ ₁ 、ｓ₆、および、ｓ₇の周波数がそれぞれの周波数ｆ₁およびｆ₂（等式（１２３ ）を参照のこと）よりも実質的に低い周波数へとシフトされるスーパーへテロダ
イン受信装置技術の適用により獲得されるのが好ましいが、ここでは、条件は高
精度位相測定には一般により好ましい。

【０３０４】 ここで図４ｆを参照すると、電子プロセッサ４０９は英数字を付した要素を含
むのが好ましいが、この場合、英数字のうちの数字成分は要素の機能を示してお
り、図１ｆに描かれた第１の実施態様の電子処理要素について説明したのと、同
一数字成分／機能関係にある。第４の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₆ は、各々が第１の実施態様の信号ｓ₁と同一シーケンスの電子処理段階工程によ り処理され、第４の実施態様のｓ₇は第１の実施態様の信号ｓ₂と同一シーケンス
の電子処理段階工程により処理される。図４ｆに示したような分析の結果は以下
の位相であり、

【０３０５】

【数１０２】 であり、ここで、φ_I1およびφ_I2は等式（５）により規定されている。

【０３０６】 この後、位相Φ₆×_I1、および、Φ₇×_I2は、電子プロセッサ１０９５Ｆおよび
１０９５Ｇにおいてそれぞれ、（ｌ₁／ｐ）および（ｌ₂／ｐ）によって、それぞ
れに乗算処理さる。次に、位相（ｌ₁／ｐ）Φ₆×_I1および（ｌ₂／ｐ）Φ₇×_I2は
、電子プロセッサ１０９６Ｆにおいて一緒に加算処理され、アナログ処理または
ディジタル処理（ディジタル処理が好ましい）により、電子プロセッサ１０９７
Ｅにおいて互いから減算され、位相θ_2GおよびΦ_2Gをそれぞれに生じる。形式的
には、以下のようになる。

【０３０７】

【数１０３】 数式（１２５）および数式（１２６）から、θ_2GおよびΦ_2Gは測定セル９０の反
射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平面
ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それに
関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱に非感応性
であることに、注目しなければならない。

【０３０８】 屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、および、波数ｋ₁は、下記の公式に
より第４の実施態様に関して得られた他の量に関連して表され得る。

【０３０９】

【数１０４】 ここでは、χおよびＫは等式（２６）および等式（２７）によりそれぞれに与え
られ、およびＺは次の式により与えられる。

【０３１０】

【数１０５】 等式（１２８）は、これら２つの異なる波長についての経路が実質的に共拡張的
である事例については有効であり、ここでは、第２の実施態様における本発明の
機能を最も簡略な態様で例示するように、１つの事例が選択されている。当業者
には、２つの異なる波長についての経路が実質的には共拡張的ではない事例まで
一般化することは、分かり易い手順である。

【０３１１】 比率（λ₁／λ₂）は等式（３０）に与えられたのと同一結果をもたらして、（
Ｋ／χ）に関して等式（２６）および等式（２７）から表わし得る。以下の条件
で演算する場合は、

【０３１２】

【数１０６】 位相Φ_2Gおよび位相θ_2Gは下記の近似値を有する。

【０３１３】

【数１０７】 それゆえ、比率（λ₁／λ₂）が気体の屈折率の分散（ｎ₂−ｎ₁）を逆分散力Γ
の測定に要する相対精度εで乗算した値よりも１オーダーまたはそれ以上小さな
相対精度まで、既知の比率（ｌ₁／ｌ₂）と同一である事例については、等式（１
２８）はより簡単な形態まで縮小する。

【０３１４】

【数１０８】 等式として表される等式（１３４）へ導く波長λ₁およびλ₂に関する条件は、

【０３１５】

【数１０９】 である。

【０３１６】 等式（１３５）は、等式（３４）が表している第１グループの好ましい実施態
様についての対応する制約と比較して、既知の比率（ｌ₂／ｌ₁）からの、波長の
比率の容認可能な逸れに関するより厳しい制約を表している。より厳しい制約に
ついての根拠は等式（３２）および等式（１３３）を吟味すれば自明であり、こ
の場合、第１グループの好ましい実施態様により得られたΓは、第４の実施態様
、すなわち、第２グループの好ましい実施態様の代表によって得られたΓに関す
る（Ｋ／χ）の誤差に対して、以下の比率に等しい因子分だけ、影響を受けにく
い：

【０３１７】

【数１１０】 従って、第１グループの好ましい実施態様は、（Ｋ／χ）の誤差に対する最終用
途の感応性に関する逆分散力Γの決定のための第４の実施態様に関連する、好ま
しいグループの実施態様である。

【０３１８】 第２グループの好ましい実施態様に対する導入パラグラフでは、最終用途の適
用が距離計測干渉計測定におけるものであって、測定路における気体の柱状密度
の代用として（ｎ₂−ｎ₁）の測定値を得るために分散干渉計計測が採用され、ま
た、測定路に存在する気体の補正を行なうために（ｎ₂−ｎ₁）の測定値を使って
、分散干渉計計測が採用され、第４の実施態様はΓの決定についての第１グルー
プの好ましい実施態様の実施態様にも優って、好ましいことに注目した。先の言
説の根拠は、等式（３２）および等式（１３３）が表している特性から起こる。
（Ｋ／χ）における誤差に対する（ｎ₂−ｎ₁）_DMIおよび（ｎ₂−ｎ₁）_1Gの比率 の感応性は、等式（１３６）によって表されているのと同一である。比較すると
、第４の実施態様により得られたような（ｎ₂−ｎ₁）_DMIおよび（ｎ₂−ｎ₁）_2G の、（Ｋ／χ）における誤差に対する感度は、実質的には同一である。その結果
、第４の実施態様によって得られるような、（ｎ₂−ｎ₁）_DMIおよび（ｎ₂−ｎ₁ ）_2Gの比率の、（Ｋ／χ）における誤差に対する正味感度は、（ｎ₂−ｎ₁）_DMI および（ｎ₂−ｎ₁）_1Gの比率の、（Ｋ／χ）における誤差に対する対応する感度
と比較して、実質的に低下され得る。第４の実施態様によって得られたような、
（ｎ₂−ｎ₁）_DMIおよび（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの比率の、（Ｋ／χ）における誤差に対 する正味感度が、（ｎ₂−ｎ₁）_DMIおよび（ｎ₂−ｎ₁）_1Gの比率の、（Ｋ／χ） における誤差に対する対応する感度よりも低い値まで低下する程度まで、第２グ
ループの好ましい実施態様は、Γの決定についての好ましい実施態様である。

【０３１９】 第４の実施態様により得られるような（ｎ₂−ｎ₁）_DMIおよび（ｎ₂−ｎ₁）_2G の比率の、（Ｋ／χ）における誤差に対する低下した正味感度の程度は、（ｎ₂ −ｎ₁）_DMIおよび（ｎ₂−ｎ₁）_2Gが空間的に相関関係づけられる程度に依存して
おり、すなわち、相関関係が大きい程、正味感度の低下は大きい。（ｎ₂−ｎ₁）
のより低い空間周波数成分については、（ｎ₂−ｎ₁）_DMIと（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの間 の相互相関関係係数は実質的に１となる。空間周波数について、その値を超える
と、（ｎ₂−ｎ₁）_DMIと（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの間の相互相関関係係数が最大値１から かなり外れてしまうような空間周波数は、距離測定／分散干渉計測定の装置と、
第４の実施態様の装置との空間分離度の関数である。

【０３２０】 第４の実施態様について等式（１３５）に表されたような波長λ₁およびλ₂に
ついての条件は、距離計測干渉計測定の最終用途の適用についての（ｎ₂−ｎ₁） _DMI と（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの間の相互相関関係係数を１から減算したものに関連する 因子により緩和され、この場合、分散干渉計測定は、測定路における気体の柱状
密度の代用として（ｎ₂−ｎ₁）の測定値を得るため採用され、（ｎ₂−ｎ₁）の測
定された値は、測定路に存在する気体の補正を行なうために使用されることが、
当業者には自明である。

【０３２１】 次の工程では、電子処理手段４０９は、異なる波長のビームが経験する測定路
が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動または気体
の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分か
っていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、電子信
号１０５として、好ましくはディジタル方式で、等式（２３）および（１２７）
、（１２８）、および（１２９）、ならびに必要ならば、ｋ₁の計算に従って、 Γの計算のために、Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_2G、およびΦ_2Gをコンピュータ１１０
に伝送する。

【０３２２】 第４の実施態様の残余の説明は、本発明の第１の実施態様について与えた説明
の対応部と同一である。

【０３２３】 ここで図４ａから図４ｅおよび図４ｇについて言及するが、これら各図は一緒
に理解されて、気体の固有光学特性（特に、気体の逆分散力）を測定するための
本発明の第４の好ましい実施態様の変形例を図式で描写しており、この場合、最
終用途の適用が、気体の固有光学特性を決定する特定の態様の選択に影響を及ぼ
し、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光源が発生する
光ビームの波長は、最終的な最終用途の適用が出力データに課す要求精度に適う
のには十分である相対精度まで、調和的に関係している。波長がおおよそ調和的
に関係している状態は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位（ｌｏｗ ｏｒｄｅｒ）非ゼロ
整数比（ｐ₁／ｐ₂）として表現可能である第４の実施態様の特殊事例に対応して
いる（等式（３５）と比較のこと）。

【０３２４】 第４の実施態様の変形例についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説
明と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、波長が最終的な最終用途の適
用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度まで調和的に関
連しているという追加要件があれば、第１の実施態様について与えた光ビーム９
および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１０の
説明と同一である。図４ａから図４ｅに描いた第４の実施態様の変形例について
の装置の説明は、第４の実施態様について与えた説明の対応部分と同一である。

【０３２５】 位相φ₁、φ₆、および、φ₇に含まれる位相情報は、好ましくはスーパーへテ ロダイン信号の生成により、第４の実施態様の変形例において得られるが、この
場合、スーパーへテロダイン信号の周波数は、より正確な位相測定が概ね可能と
なる、ｆ₁およびｆ₂よりも遥かに低い周波数のレベルにある。

【０３２６】 ここで図４ｇを参照し、第４の実施態様の変形例の好ましい方法によれば、電
子プロセッサ４０９Ａは英数字を付した要素を含むのが好ましいが、この場合、
英数字のうちの数字成分は要素の機能を示しており、図１ｆに描かれた第１の実
施態様の電子処理要素について説明したのと、同一数字成分／機能関係にある。
図４ｇに描画されているように、第４の実施態様の変形例のヘテロダイン信号ｓ ₁ およびｓ₆は、各々が第１の実施態様の変形例の信号ｓ₁と同一シーケンスの電 子処理段階工程により処理され、第４の実施態様の変形例のｓ₆およびｓ₇は第１
の実施態様の変形例の信号ｓ₂と同一シーケンスの電子処理段階工程により処理 され、その時、ｓ₆について２つの別個のシーケンスの電子処理段階工程が存在 している。その分析の結果は以下である：

【０３２７】

【数１１１】

【０３２８】

【数１１２】 は等式（５３）および等式（５５）により、それぞれに、与えられる。

【０３２９】 次の工程では、

【０３３０】

【数１１３】 が、屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、Γ、および／または、ｋ₁の計算
のために、好ましくはディジタル方式でコンピュータ１１０に伝送される。第４
の実施態様の変形例の各量

【０３３１】

【数１１４】 は、φ_I1およびφ_I2がゼロに設定され、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である第４の実
施態様のΦ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_2G、Φ_2G 、、および、Ｚに形式的に等価である 。従って、屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、および、ｋ₁は、この段落
で引用された関係と、等式（２６）および等式（２７）によりそれぞれに与えら
れるχおよびＫと、ゼロに設定したφ_I1およびφ_I2と、ｌ₁＝ｐ₁、および、ｌ₂ ＝ｐ₂とを利用して、等式（１２７）、（１２８）および（１２９）をそれぞれ に用いた第４の実施態様の変形例により測定した各量に関連して表され得る。第
４の実施態様の変形例の残余の説明は、第４の実施態様について与えた説明の対
応部と同一である。

【０３３２】 ここで図５ａから図５ｄについて言及するが、これら各図は、気体の固有光学
特性（特に、気体の逆分散力Γ）を測定するための第２グループの好ましい実施
態様に由来する、本発明の第５の好ましい実施態様を図式で描写しており、この
場合、最終用途の適用は気体の固有光学特性を決定する特定の態様の選択に影響
を及ぼし、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光源が発
生する光ビームの波長の比率は、最終的な最終用途の適用が出力データに課す要
求精度に適うのには十分である相対精度で、既知の比率の値に一致する。第５の
実施態様における示差平面ミラー干渉計の構成は、Γの計算について等式（２３
）の、分子として使用するための屈折度（ｎ₁−１）の測定と、分母として使用 するための２つの測定屈折率ｎ₂およびｎ₁の差としての（ｎ₂−ｎ₁）の測定値に
等しい（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの測定とを許容する。

【０３３３】 第５の実施態様についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明と、光
ビーム９および光ビーム１０の説明とは、第２の好ましい実施態様について与え
た光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光
ビーム１０の説明と同一である。

【０３３４】 図５ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０の一部は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ５４
Ａにより、ビーム１２として反射される。ビーム１０の第２部分はビームスプリ
ッタ５４Ａにより伝達されて、その後、ミラー５４Ｂにより反射されて、ビーム
２１２になる。ビーム１１は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビ
ーム１２およびビーム２１２は２つの示差平面ミラー干渉計を含む示差平面ミラ
ー干渉計グループ３７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを有す
る示差平面ミラー干渉計２６９および示差平面ミラー干渉計グループ３７０は、
ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフトφ₁を導入し、ビー ム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフトφ₆を導入し、ビーム１ ２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフトφ₈を導入し、ビーム２１２のｘ成分と ｙ成分との間に位相シフトφ₉を導入するための干渉計測定手段を備えている。

【０３３５】 示差平面ミラー干渉計グループ２６９と、示差平面ミラー干渉計グループ２６
９におけるビームの伝播との説明は、図４ｂに示した第４実施態様の示差平面ミ
ラー干渉計グループ２６９と、示差平面ミラー干渉計グループ２６９におけるビ
ームの伝播との説明の対応部について与えた説明と同一である。

【０３３６】 示差平面ミラー干渉計グループ３７０は、多数の、第２の実施態様の示差平面
ミラー干渉計グループ１７０と同一要素を備えており、２つの示差平面ミラー干
渉計グループにおける同一参照番号を付した要素は同一機能を果たす。示差平面
ミラー干渉計グループ３７０について図５ｂに示したビームの多くが、示差平面
ミラー干渉計グループ１７０について図２ｂに示したビームと同一特性を有して
おり、２つの示差平面ミラー干渉計グループにおける同一参照番号を付したビー
ムは、同一特性を有している。更に、（１０００＋Ｎ）の番号を有している、示
差平面ミラー干渉計グループ３７０ついて図５ｂに示したビームは、真空路９８
において対応する基準路の長さがゼロの名目値を有しているという点を例外とし
て、示差平面ミラー干渉計グループ１７０について図２ｂに示した番号Ｎを有す
るビームと同一特性を有している（図５ｃと比較のこと）。示差平面ミラー干渉
計グループ３７０および測定セル９０（図５ｂと比較のこと）により生成された
ビーム２０、２２０、１１２０、および、１３２０は、逆分散力を決定すること
になる気体を通る光路長についての、また、ゼロ長の光路長についての、波長λ ₂ における情報をそれぞれに含んでいる。

【０３３７】 図５ｂに示したような示差平面ミラー干渉計グループ３７０のうちの１つの示
差平面ミラー干渉計は、２つの射出ビーム／戻りビーム１８および１１１８を有
している。ビーム１２の１つの周波数成分である第１周波数成分から派生してい
るビーム１８は、１つの測定レッグについてのビームを含んでおり、ビーム１２
の第２周波数成分から派生しているビーム１１１８は、第２測定レッグについて
のビームを含んでいる。ビーム１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニターで
あるビームは、図５ｂに破線で示され、ビーム１２の第２周波数成分が唯一のプ
ロジェニターであるビームは、図５ｂに点線で示される。

【０３３８】 図５ｂに示したような示差平面ミラー干渉計グループ３７０の第２示差平面ミ
ラー干渉計は、２つの射出ビーム／戻りビーム２１８および１３１８を有してい
る。ビーム２１２の１つの周波数成分である第１周波数成分から派生するビーム
２１８は、１つの測定レッグについてのビームを含んでおり、ビーム２１２の第
２周波数成分から派生するビーム１３１８は、第２測定レッグについてのビーム
を含んでいる。ビーム２１２の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビ
ームは、図５ｂにおいては一点鎖線で示されており、ビーム２１２の第２周波数
成分が唯一のプロジェニターであるビームは、図５ｂにおいて二点鎖線により示
されている。

【０３３９】 図５ｂを参照すると、ビーム２０はミラー６４Ｂにより反射され、その一部は
非偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６４Ｆにより反
射されて、ビーム１１２２の第１成分になる。ビーム１１２０の一部はビームス
プリッタ６４Ｆにより伝達されて、ビーム１１２２の第２成分になる。ビーム１
１２２は混合ビームであり、この時、ビーム１１２２の第１成分および第２成分
は、同一線形偏光を有している。ビーム２２０はミラー６４Ｄにより反射され、
その一部は非偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６４
Ｇにより反射されて、ビーム１３２２の第１成分となる。ビーム１３２０の一部
はビームスプリッタ６４Ｇにより伝達されて、ビーム１３２２の第２成分となる
。ビーム１３２２は混合ビームであり、ビーム１３２２の第１成分および第２成
分は同一線形偏光を有している。ビーム１１２２およびビーム１３２２は、示差
平面ミラー干渉計グループ３７０を出る。

【０３４０】 位相シフトφ₁、φ₆、φ₈、および、φ₉の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例につい
て、下記の公式に従って、図４ｄに示したような測定路９７および基準路９８の
往復物理長に関連し、または、ゼロ物理長の基準路に関連している。

【０３４１】

【数１１５】 位相オフセットζ_jは、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シ フトφ_jへの全ての寄与を含んでいる。当業者には、ｐ₁≠２ｐ₂である場合の事 例へと一般化することは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計グルー
プ２６９（図４ｂと比較のこと）、および、測定セル９０と一緒に、図５ｂに示
した示差平面ミラー干渉計グループ３７０は、第５の実施態様の装置の機能を最
も簡略化した態様で例示するために、ｐ₁＝２およびｐ₂＝１の条件で構成されて
いる。

【０３４２】 距離計測干渉計測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の
引例に挙げた論文を対照のこと）は、等式（１３９）では省かれている。当業者
に公知の技術は、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を
補正するか、のいずれかのために採用可能である（干渉計における分離ビーム、
および／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームのための搬送システム
における分離ビームを利用する等の技術）（Ｔａｎａｋａ、Ｙａｍａｇａｍｉ、
および、Ｎａｋａｙａｍａ著の同一出典参照）。

【０３４３】 図５ａに示したような次の工程では、位相シフトしたビーム１２９、ビーム１
１２９、ビーム１１２２および、ビーム１３２２は光検出器８５、１０８５、１
１８６、および、１２８６にそれぞれに衝突して、好ましくは光電検波により、
４つの干渉信号であるヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉をそれぞれ
に生じる結果となる。信号ｓ₁および信号ｓ₆は波長λ₁に対応し、信号ｓ₈および
ｓ₉は波長λ₂に対応している。信号ｓ_jは

【０３４４】

【数１１６】 の形態を有しており、ここでは、時間依存独立変数α_j（ｔ）は

【０３４５】

【数１１７】 により与えられている。ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉は電子信
号１０３、１１０３、１２０４、および、１４０４としてそれぞれに、分析用電
子プロセッサ５０９へ、ディジタル方式かアナログ方式のいずれかで、伝送され
る。

【０３４６】 ドライバ５およびドライバ６の位相は、ディジタル方式かアナログ方式のいず
れか（ディジタル方式が好ましい）で、電気信号である基準信号１０１および１
０２それぞれにより、電子プロセッサ５０９に伝送される。

【０３４７】 ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉を電子処理するための好ましい
方法は、本明細書中では、ｌ₁およびｌ₂が低オーダー整数ではない事例について
提示されている。ｌ₁およびｌ₂が低オーダー整数であって、波長の比率が、最終
用途の適用が出力データに課す要求精度に適うのに十分な相対精度で、比率（ｌ ₁ ／ｌ₂）に一致する事例については、ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および 、ｓ₉を電子処理するための好ましい手順は、本発明の第５の好ましい実施態様 の変形例について後で明示する手順と同一である。

【０３４８】 信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉の位相φ₁、φ₆、φ₈、および、φ₉は、それ
ぞれに、信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉の周波数がｆ₁およびｆ₂（等式（１４
１）と比較のこと）よりも実質的に低い周波数へとシフトされるスーパーへテロ
ダイン受信装置技術の適用により獲得されるのが好ましいが、ここでは、条件は
高精度位相測定には一般により好ましい。

【０３４９】 ここで図５ｄを参照すると、電子プロセッサ５０９は英数字を付した要素を含
むのが好ましいが、この場合、英数字のうちの数字成分は要素の機能を示してお
り、図１ｆに描かれた第１の実施態様の電子処理要素について説明したのと、同
一数字成分／機能関係にある。電子プロセッサ５０９によりヘテロダイン信号ｓ ₁ 、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉を処理する際の工程の説明は、電子プロセッサ１０９
により第１の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂を処理する際の工程の説
明の、要素の英数字の数字成分に従った対応部分と同一である。ヘテロダイン信
号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉の電子プロセッサ５０９による処理は、４つのサ
イドバンド位相Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、Φ₈×_I2、および、Φ₉×_I2を生じ、

【０３５０】

【数１１８】 であり、ここで、φ_I1およびφ_I2は等式（５）により規定されている。

【０３５１】 図５ｄを再度参照すると、電子プロセッサ５０９は、Φ₈×_I2およびΦ₉×_I2を
一緒に加算処理するための電子プロセッサ１０９６Ｇを備えている。次に、位相
Φ₆×_I1および得られた位相合計（Φ₈×_I2＋Φ₉×_I2）は、電子プロセッサ１０ ９５Ｈおよび１０９５Ｉにおいてそれぞれに、ｌ₁／ｐ₁および（ｌ₂／ｐ₂）（１
／２）によって、それぞれに乗算処理され、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₄×_I1および（ ｌ₂／ｐ₂）（Φ₈×_I2＋Φ₉×_I2）／２を生じる結果となる。位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ ₁ ×_I1および（ｌ₂／ｐ₂）（Φ₈×_I2＋Φ₉×_I2）／２は、次に、アナログ処理ま たはディジタル処理（ディジタル処理が好ましい）により、電子プロセッサ１０
９６Ｈにおいて一緒に加算処理され、電子プロセッサ１０９６Ｆにおいて互いか
ら減算処理され、位相θ_2GおよびΦ_2Gをそれぞれに生じる。形式的には、以下の
ようになる。

【０３５２】

【数１１９】 数式（１４３）および数式（１４４）から、θ_2GおよびΦ_2Gは測定セル９０の反
射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平面
ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それに
関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱に非感応性
であることに、注目しなければならない。

【０３５３】 屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、および、波数ｋ₁は、下記の公式に
より第５の実施例により得られた他の量に関連して表し得る。

【０３５４】

【数１２０】 ここでは、χおよびＫは、それぞれ等式（２６）および等式（２７）により与え
られ、第２のオーダー補正項は省かれている。補正項は測定路に沿った屈折率の
変動のせいであると共に、測定路および基準路における経路ｉの物理長と個々の
平均物理長との差のせいである。さらに、等式（１４６）は、これら２つの異な
る波長についての各経路が実質的に共拡張的である事例については有効であり、
ここでは、第５の実施態様における本発明の機能を最も簡略な態様で例示するよ
うに、１つの事例が選択されている。当業者には、２つの異なる波長についての
経路が実質的には共拡張的ではない事例まで一般化することは、分かり易い手順
である。

【０３５５】 次の工程では、電子処理手段５０９は、異なる波長のビームが経験する測定路
が共拡張性である程度まで、測定路９７における気体の柱状密度の揺動または気
体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分
かっていなくても、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、等式（２３
）、（１４５）、（１４６）および（１４７）に従って、Γの算定と、必要なら
ば、ｋ₁の計算とについて、電子信号１０５として、ディジタル方式またはアナ ログ方式で、Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_2GおよびΦ_2Gをコンピュータ１１０に伝送す
る。

【０３５６】 第５の実施態様の残余の説明は、本発明の第２の実施態様についての説明の対
応部と同一である。

【０３５７】 ここで図５ａ〜５ｃおよび図５ｅについて参照すると、これら各図は一緒に、
気体の固有光学特性、とりわけ、気体の逆分散力を測定するための本発明の第５
の好ましい実施態様の変形例を図式で描写しており、この場合、末端用途の適用
が気体の固有光学特性を判定する特定の態様の選択に影響を及ぼし、また、採用
した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光源が発生する光ビームの波長
は、最終的な末端用途の適用が出力データに課す要求精度に適うのには十分であ
る相対精度まで調和的に関係している。波長が略調和的に互いに関係している状
態は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位非ゼロ整数比（ｐ₁／ｐ₂）の比率として表現可能
である第５の実施態様の特殊事例に対応している（等式（３５）を参照のこと）
。

【０３５８】 光ビーム９および光ビーム１０の説明、および第５の実施態様の本例について
の光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明は、各波長が最終的な末端用途の
適用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度まで調和的に
関連しているという追加要件があれば、第１の実施態様について与えた光ビーム
９および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１０
の説明と同一である。図５ａ〜５ｃに描いた第５の実施態様の変形についての装
置の説明は、第５の実施態様について与えた説明の対応部分と同一である。

【０３５９】 それぞれ信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉の位相φ₁、φ₆、φ₈、および、φ₉ に含まれる情報は、好ましくはスーパーへテロダイン信号の生成により、第５の
実施態様の変形において得られるが、この場合、スーパーへテロダイン信号の周
波数は、より正確な位相測定が一般に可能となる、ｆ₁およびｆ₂よりも遥かに低
い周波数である。

【０３６０】 ここで図５ｅを参照し、第５の実施態様の変形の好ましい方法によれば、電子
プロセッサ５０９Ａは英数字を付した要素から構成されているのが好ましいが、
この場合、英数字のうちの数字成分は各要素の機能を示しており、図１ｆに描か
れた第１の実施態様の電子処理要素について説明したのと、同一数字成分／機能
関係にある。図５ｅに描画されているように、第５の実施態様の本変形のヘテロ
ダイン信号ｓ₁およびｓ₆は、各々が第２の実施態様の変形の信号ｓ₁と同一シー ケンスの電子処理工程により処理され、第５の実施態様の本例のヘテロダイン信
号ｓ₈およびｓ₉は第２の実施態様の変形例の信号ｓ₃およびｓ₄と同一シーケンス
の電子処理工程により処理される。その分析の結果は位相φ₁、φ₆、θ_2Gおよび
Φ_2Gであり、その場合、

【０３６１】

【数１２１】 である。等式（１５０）および（１５１）から、θ_2GおよびΦ_2Gは反射表面９５
または９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平面ミラー干渉計の使用
の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それに関連する光学構成要
素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱の影響は受けないことに、注目
しなければならない。

【０３６２】 次の工程段では、φ₁、φ₆、θ_2GおよびΦ_2Gが、屈折度、分散、Γ、および／
または、ｋ₁の計算のために、好ましくはディジタル方式でコンピュータ１１０ に伝達される。第５の実施態様の変形例の各量φ₁、φ₆、θ_2G、Φ_2G、およびＺ は、φ_I1およびφ_I2がゼロに設定され、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である第５の実
施態様のΦ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_2G、Φ_2G、ξ、および、Ｚに形式的に等価である
。従って、Γ、屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、および、ｋ₁は、それ
ぞれ等式（２３）、（１４５）、（１４６）および（１４７）による第５の実施
態様の変更例により測定された量に関連して表され得、その場合、位相オフセッ
トξおよびＺは、それぞれ等式（１４８）および（１４９）に対応する等式によ
り規定され、χおよびＫは、それぞれ等式（２６）および（２７）より与えられ
、この時、φ_I1およびφ_I2はゼロに設定され、ｌ₁＝ｐ₁、および、ｌ₂＝ｐ₂であ
る。第５の実施態様の変形の残余の説明は、第５の実施態様について与えた説明
の対応部と同一である。

【０３６３】 ここで図６ａ〜６ｅについて参照すると、これら各図は、気体の固有光学特性
、とりわけ、気体の逆分散力Γを測定するための第２グループの好ましい実施態
様に由来する、本発明の第６の好ましい実施態様を図式で描写しており、この場
合、末端用途の適用は気体の固有光学特性を判定する特定の態様の選択に影響を
及ぼし、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光源が発生
する光ビームの波長の比率は、最終的な末端用途の適用が出力データに課す要求
精度に適うのには十分である相対精度で、既知の比率の値に符合する。第６の実
施態様における示差平面ミラー干渉計の構成は、Γの計算について等式（２３）
の分子として使用するための屈折度（ｎ₁−１）の測定と、分母として使用する ための２つの測定屈折率ｎ₂およびｎ₁の差としての（ｎ₂−ｎ₁）の測定値に等価
な（ｎ₂−ｎ₁）_2Gの測定とを可能にする。

【０３６４】 第６の実施態様についての光ビーム９および１０の光源の説明と、光ビーム９
および光ビーム１０の説明とは、第１の好ましい実施態様について与えた光ビー
ム９および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１
０の説明と同一である。

【０３６５】 図６ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なり、ビーム１０はミラー５４により反射されて、ビーム２１２になる。ビーム
１１は示差平面ミラー干渉計群３６９に入射し、ビーム２１２は示差平面ミラー
干渉計２７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを有する示差平面
ミラー干渉計群３６９および示差平面ミラー干渉計２７０は、ビーム１１のｘ成
分とｙ成分との第１部分の間に位相シフトφ₅を導入し、ビーム１１のｘ成分と ｙ成分との第２部分の間に位相シフトφ₁₀を導入し、ビーム２１２のｘ成分とｙ
成分との間に位相シフトφ₇を導入するための干渉計測定手段を備える。

【０３６６】 示差平面ミラー干渉計群３６９は、多数の、第３の実施態様の示差平面ミラー
干渉計１６９と同一要素を備えており、２つの示差平面ミラー干渉計における同
一参照番号を付した要素は同一機能を果たす。示差平面ミラー干渉計群３６９に
ついて図６ｂおよび６ｃに示したビームの多くが、示差平面ミラー干渉計１６９
について図３ｂおよび３ｃに示したビームと同一特性を有しており、２つの示差
平面ミラー干渉計における同一参照番号を付したビームは、同一特性を有してい
る。更に、（１０００＋Ｎ）の番号を有している、示差平面ミラー干渉計群３６
９ついて図６ｂおよび６ｃに示したビームは、真空路９８において対応する基準
路の長さがゼロの名目値を有しているという点を例外として、示差平面ミラー干
渉計１６９について図３ｂおよび３ｃに示した番号Ｎを有するビームと同一特性
を有している（図６ｄを参照のこと）。示差平面ミラー干渉計群３６９および測
定セル９０（図６ｃを参照のこと）により生成されたビーム２４３、３４３、お
よび、１３４３は、逆分散力を判定することになる気体を通る光路長についての
、真空を通る光路長についての、また、ゼロ長の光路長についての、波長λ₁に おける情報をそれぞれに含んでいる。

【０３６７】 示差平面ミラー干渉計２７０および示差平面ミラー干渉計２７０におけるビー
ムの伝播の説明は、図４ｃに示した第４の実施態様の示差平面ミラー干渉計２７
０と、示差平面ミラー干渉計２７０におけるビームの伝播との説明の対応部につ
いて与えた説明と同一である。

【０３６８】 ビーム１１の第１部分は、偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビーム
スプリッタ５５Ｃにより伝達される。ビーム１１の第１部分の一部が、次いで、
偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６１Ａにより伝達
され、ファラデー回転子１７９Ａにより伝達され、次いで、半波位相遅延プレー
ト７９Ｃにより伝達されて、ビーム２１３になる。ファラデー回転子１７９Ａお
よび半波位相遅延プレート７９Ｃは伝播ビームの偏光の平面をそれぞれ±４５゜
および−／＋４５゜だけ回転させて、伝達ビームの偏光の平面の正味の回転は生
じない。ビーム１１の第２部分はビームスプリッタ５５Ｃにより反射される。ビ
ーム１１の第２部分の第１部分は、偏光式ビームスプリッタであるのが好ましい
ビームスプリッタ５５Ｄにより反射され、半波位相遅延プレート７９Ａにより伝
達され、偏光式ビームスプリッタであるのが好ましいビームスプリッタ６１Ｃに
より伝達され、ファラデー回転子１７９Ｂにより伝達され、更に、半波位相遅延
プレート７９Ｄにより伝達され、ビーム３１３になる。ビーム１１の第２部分の
第２部分は、ビームスプリッタ５５Ｄにより伝達され、ミラー５５Ｅにより反射
され、半波位相遅延プレート７９Ｂにより伝達され、次いで、偏光式ビームスプ
リッタであるのが好ましいビームスプリッタ６１Ｈにより伝達され、ファラデー
回転子１７９Ｃにより伝達され、次いで、半波位相遅延プレート７９Ｅにより伝
達されて、ビーム１３１３になる。半波位相遅延プレート７９Ａよび７９Ｂは伝
達ビームの偏光の平面を９０゜だけ回転させて、その結果、ビーム２１３、３１
３、および１３１３が同一偏光を有し、しかし、ビーム２１３がビーム３１３お
よび１３１３とは異なる周波数を有しているようにすると同時に、ビーム３１３
および１３１３が同一周波数を有しているようにする。ファラデー回転子１７９
Ａ、１７９Ｂ、および１７９Ｃ、ならびに、半波位相遅延プレート７９Ｃ、７９
Ｄ、および７９Ｅの目的は、ビーム２１３、ビーム３１３、およびビーム１３１
３の特性には実質的にどのような効果も有していが、ビーム２４３、３４３、お
よび１３４３の偏光を９０゜だけ回転させて、ビーム１１の経路からビーム２４
３、３４３、および１３４３の効率的な空間分離を達成するようにすることであ
る（図６ｃを参照のこと）。

【０３６９】 図６ｃを参照すると、半波位相遅延プレート７９Ｃおよびファラデー回転子１
７９Ａにより伝達されるビーム２４３の一部は、ビームスプリッタ６１Ａにより
反射される。ビーム２４３のその部分の第１部分は、非偏光型であるのが好まし
いビームスプリッタ６１Ｅにより反射され、ミラー６１Ｆにより反射される。ビ
ーム２４３の当該部分の第１部分は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリ
ッタ６１Ｂにより反射されて、位相シフトしたビーム３４５の第１成分になる。
半波位相遅延プレート７９Ｃおよびファラデー回転子１７９Ａは、各々が、ビー
ム２４３の偏光を４５゜だけ回転させて、位相シフトしたビーム３４５の第１成
分がビーム２４３の偏光に直交偏光状態になるようにする。ビームスプリッタ６
１Ａは偏光式ビームスプリッタであるのが好ましい。半波位相遅延プレート７９
Ｄおよびファラデー回転子１７９Ｂにより伝達されたビーム３４３の一部は、ビ
ームスプリッタ６１Ｃにより反射される。ミラー６１Ｄにより反射されたビーム
３４３の当該部分の一部はビームスプリッタ６１Ｂにより伝達され、位相シフト
したビーム３４５の第２成分となる。半波位相遅延プレート７９Ｄおよびファラ
デー回転子１７９Ｂは各々が、ビーム３４３の偏光を４５゜だけ回転させて、位
相シフトしたビーム３４５の第２成分がビーム３４３の偏光に直交偏光状態にな
るようにする。ビームスプリッタ−６１Ｃは偏光式ビームスプリッタであるのが
、好ましい。位相シフトしたビーム３４５は混合ビームであり、位相シフトした
ビーム３４５の第１成分および第２成分は同一偏光を有しているが、異なる周波
数を有している。

【０３７０】 ビーム２４３の当該部分の第２部分は、ビームスプリッタ６１Ｅにより伝達さ
れる。ビーム２４３の当該部分の第２部分の一部は、非偏光型であるのが好まし
いビームスプリッタ６１Ｇにより反射されて、位相シフトしたビーム１３４５の
第１成分となる。半波位相遅延プレート７９Ｅおよびファラデー回転子１７９Ｃ
により伝達されたビーム１３４３の一部は、ビームスプリッタ６１Ｈにより反射
される。ミラー６１Ｈにより反射されたビーム１３４３の当該部分の一部はビー
ムスプリッタ６１Ｇにより伝達されて、位相シフトしたビーム１３４５の第２成
分になる。半波位相遅延プレート７９Ｅおよびファラデー回転子１７９Ｃは各々
が、ビーム１３４３の偏光を４５゜だけ回転させて、位相シフトしたビーム１３
４５の第２成分がビーム１３４３の偏光に直交偏光状態になるようにする。ビー
ムスプリッタ６１Ｈは偏光式ビームスプリッタであるのが好ましい。位相シフト
したビーム１３４５は混合ビームであり、位相シフトしたビーム１３４５の第１
成分および第２成分は、同一偏光を有しているが、異なる周波数を有している。

【０３７１】 位相シフトφ₅、φ₁₀、および、φ₇の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例について、
下記の公式に従って、図４ｄおよび図６ｄに示したような測定路９７および基準
路９８の往復物理長に関連し、または、ゼロ物理長の基準路に関連しているが、
基準路９８の屈折率は１に設定されている。

【０３７２】

【数１２２】 位相オフセットｅは、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シフ
トφ_jへの全ての寄与を含んでいる。当業者には、ｐ₁≠２ｐ₂である場合の事例 へと一般化することは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計群３６９
（図６ｂおよび図６ｃを参照のこと）、および、測定セル９０と一緒に、図４ｃ
に示した示差平面ミラー干渉計群２７０は、第６の実施態様の装置の機能を最も
簡略化した態様で例示するために、ｐ₁＝２およびｐ₂＝１で構成されている。

【０３７３】 距離計測干渉測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の引
例を参照のこと）は、等式（１３７）では省かれている。当業者に公知の技術は
、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を補正するするた
めに使用され得、すなわち、干渉計における分離ビーム、および／または、各光
ビーム源から干渉計までの光ビームのための送達システムにおける分離ビームを
利用する等の技術が使用可能である（Ｔａｎａｋａ、Ｙａｍａｇａｍｉ、および
、Ｎａｋａｙａｍａ著の同一出典参照）。

【０３７４】 図６ａに示したような次の工程では、位相シフトしたビーム３４５、１３４５
、および１１３０は、それぞれ光検出器１８５、１２８５、および１０８６に衝
突して、好ましくは光電検波により、３つの干渉信号、すなわち、ヘテロダイン
信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇をそれぞれに生じる結果となる。信号ｓ₅および信 号ｓ₁₀は波長λ₁に対応し、信号ｓ₇は波長λ₂に対応している。信号ｓ_jは

【０３７５】

【数１２３】 の形態を有しており、ここでは、時間依存引数α_j（ｔ）は

【０３７６】

【数１２４】 により与えられている。ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇は、それぞれ
電子信号２０３、１２０３、および、１１０４として分析用電子プロセッサ６０
９へ、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナログ方式のいずれか
で、伝達される。

【０３７７】 ドライバ５およびドライバ６の位相は、ディジタル方式またはアナログ方式の
いずれかで、電気信号、すなわち、基準信号１０１および１０２それぞれにより
、電子プロセッサ６０９に伝達される。

【０３７８】 ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇を電子処理するための好ましい方法
は、本明細書中では、ｌ₁およびｌ₂が低オーダー整数ではない事例について提示
されている。ｌ₁およびｌ₂が低オーダー整数であって、波長の比率が、末端用途
の適用が出力データに課す要求精度に適うのに十分な相対精度で、比率（ｌ₁／ ｌ₂）に一致する事例については、ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇を 電子処理するための好ましい手順は、本発明の第６の好ましい実施態様の変形例
について後で明示する手順と同一である。

【０３７９】 信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇の位相φ₅、φ₁₀、および、φ₇は、それぞれに、
ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇の周波数が周波数ｆ₁およびｆ₂（等式（１５４）と比較
のこと）よりも実質的に低い周波数へとシフトされるスーパーへテロダイン受信
装置技術の適用により獲得されるのが好ましいが、ここでは、各条件は高精度位
相測定には一般により好ましい。

【０３８０】 ここで図６ｅを参照すると、電子プロセッサ６０９は英数字を付した要素から
構成されているのが好ましいが、この場合、英数字のうちの数字成分は各要素の
機能を示しており、図１ｆに描かれた第１の実施態様の電子処理要素について説
明したのと、同一数字成分／機能関係にある。ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、お よび、ｓ₇の電子プロセッサ６０９による処理の段階工程の説明は、電子プロセ ッサ１０９により第１の実施態様の信号ｓ₁およびｓ₂の処理における段階工程の
説明の、各要素の英数字の数字成分に従った対応部分と同一である。電子プロセ
ッサ６０９によるヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇の処理は、３つのサ
イドバンド位相、すなわち、Φ₅×_I1、Φ₁₀×_I1、および、Φ₇×_I2、生じるが、
ここでは、

【０３８１】

【数１２５】 であり、φ_I1およびφ_I2は等式（５）により規定されている。

【０３８２】 この後、位相Φ₁₀×_I1、および、Φ₇×_I2は、電子プロセッサ１０９５Ｊおよ び１０９５Ｋにおいてそれぞれに、（ｌ₁／ｐ₁）および（ｌ₂／ｐ₂）によって、
それぞれに乗算処理さる。次に、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₅×_I1および（ｌ₂／ｐ₂） Φ₁₀×_I2は、電子プロセッサ１０９６Ｊにおいて一緒に加算処理され、ディジタ
ル処理が好ましいが、アナログ処理またはディジタル処理により、電子プロセッ
サ１０９７Ｈにおいて互いから減算され、位相θ_2G、およびΦ_2Gをそれぞれに生
じる。形式的には、以下のようになる。

【０３８３】

【数１２６】 数式（１５６）および数式（１５７）から、θ_2G、およびΦ_2Gは測定セル９０の
反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平
面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それ
に関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱の影響は
受けないことに、注目しなければならない。

【０３８４】 屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、および、波数ｋ₁は、下記の公式に
より第６の実施例に関して得られた他の量に関連して表せる。

【０３８５】

【数１２７】 ここでは、χおよびＫは等式（２６）および等式（２７）によりそれぞれに与え
られる。

【０３８６】 次の工程段では、電子処理手段６０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、等式（２３）、（１５８）、（１５９）、および、（１６０）に従って、Γの
算定と、必要ならば、ｋ₁の計算とについて、電子信号１０５として、ディジタ ル方式が好ましいが、ディジタル方式またはアナログ方式で、Φ₅×_I1、Φ₁₀×_{I 1} 、θ_2G、および、Φ_2G をコンピュータ１１０に伝送する。

【０３８７】 第６の実施態様の残余の説明は、本発明の第３の実施態様についての説明の対
応部と同一である。

【０３８８】 ここで図６ａから図６ｄおよび図６ｆについて言及するが、これら各図は一緒
に理解されて、気体の固有光学特性を、とりわけ、気体の逆分散力を測定するた
めの本発明の第５の好ましい実施態様の変形例を図式で描写しており、この場合
、末端用途の適用が気体の固有光学特性を判定する特定の態様の選択に影響を及
ぼし、また、採用した光源の安定性は十分であり、かつ、採用した光源が発生す
る光ビームの波長は、最終的な末端用途の適用が出力データに課す要求精度に適
うのには十分である相対精度まで調和的に関係している。波長が略調和的に互い
に関係している状態は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位非ゼロ整数比（ｐ₁／ｐ₂）の比
として表現可能である第６の実施態様の特殊事例に対応している（等式（３５）
と比較のこと）。

【０３８９】 第６の実施態様の本例についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明
と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、各波長が最終的な末端用途の適
用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度まで調和的に関
連しているという追加要件があれば、第１の実施態様について与えた光ビーム９
および光ビーム１０の光源の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１０の
説明と同一である。図６ａから図６ｄに描いた第６の実施態様の本例についての
装置の説明は、第６の実施態様について与えた説明の対応部分と同一である。

【０３９０】 信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇それぞれの位相φ₅、φ₁₀、および、φ₇に含まれ
る情報は、好ましくはスーパーへテロダイン信号の生成により、第６の実施態様
の上記例において得られるが、この場合、スーパーへテロダイン信号の周波数は
、より正確な位相測定が概ね可能となる、ｆ₁およびｆ₂よりも遥かに低い周波数
のレベルにある。

【０３９１】 ここで図６ｆを参照し、第６の実施態様の本例の好ましい方法によれば、電子
プロセッサ６０９Ａは英数字を付した要素から構成されているのが好ましいが、
この場合、英数字のうちの数字成分は各要素の機能を示しており、図１ｆに描か
れた第１の実施態様の電子処理要素について説明したのと、同一数字成分／機能
関係にある。図６ｆに描画されているように、第６の実施態様の本例のヘテロダ
イン信号ｓ₅およびｓ₁₀は、各々が第３の実施態様の変形例の信号ｓ₅と同一シー
ケンスの電子処理段階工程により処理され、第６の実施態様の本例のヘテロダイ
ン信号ｓ₇は第３の実施態様の変形例の信号ｓ₂と同一シーケンスの電子処理段階
工程により処理される。その分析の結果は位相φ₅、φ₁₀、θ_2G、および、Φ_2G であり、その場合、

【０３９２】

【数１２８】 である。数式（１６３）および（１６４）から、θ_2G、およびは反射表面９５ま
たは反射表面９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示差平面ミラー干渉計
の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、それに関連する光学
構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱の影響は受けないことに
、注目しなければならない。

【０３９３】 次の工程段では、φ₅、φ₁₀、θ_2G、および、Φ_2G が、屈折度、分散、Γ、お
よび／または、ｋ₁の計算のために、好ましくはディジタル方式でコンピュータ １１０に伝送される。第６の実施態様の変形例の各量φ₅、φ₁₀、θ_2G、Φ_2G、 ξ、および、Ｚは、φ_I1およびφ_I2がゼロに設定され、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ ₂ ＝ｐ₂である第６の実施態様のΦ₅×_I1、Φ₁₀×_I1、θ_2G、Φ_2G 、ξ、および、
Ｚに形式的に等価である。従って、Γ、屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_{2 G} 、および、ｋ₁は、等式（２３）、（１５８）、（１５９）、および、（１６０
）のそれぞれによる第６の実施態様の変更例により測定された量に関連して表さ
れ、その場合、位相オフセットξおよびＺは、等式（１６１）および（１６２）
に対応する等式によりそれぞれに規定され、χおよびＫは等式（２６）および等
式（２７）のそれぞれにより与えられ、この時、φ_I1およびφ_I2はゼロに設定さ
れ、ｌ₁＝ｐ₁、および、ｌ₂＝ｐ₂である。第６の実施態様の本例の残余の説明は
、第６の実施態様について与えた説明の対応部と同一である。

【０３９４】 本発明の第３グループの好ましい実施態様は、後段の下流側使用についてのΓ
などの固有光学特性の判定についての好ましいモードを表しており、ここでは、
後段の下流側使用の特性は、固有光学特性を判定する特定の態様の選択に影響を
及ぼすこともあり、また、及ぼさないこともあり、また、採用した光源の安定性
は十分ではなく、かつ、採用した光源が発生する光ビームの波長は、最終的な末
端用途の適用が出力データに課す要求精度に適うのには十分である相対精度で既
知の比率値に符合しない。第３グループは第７、第８、および、第９の好ましい
実施態様と、それらの変形例とを含んでいる。

【０３９５】 ここで図７ａから図７ｃに言及するが、各図は第３グループに由来する本発明
の第７の実施態様を図式で描写している。第７の実施態様についての光ビーム９
および光ビーム１０の光源の説明と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは
、第１の好ましい実施態様について与えた光ビーム９および光ビーム１０の光源
の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１０の説明と同一である。

【０３９６】 図７ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なり、ビーム１０はミラー５４によりビーム１２として反射される。ビーム１１
は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビーム１２は、示差平面ミラ
ー干渉計グループ４７０に入射する。測定セル９０が外部ミラーを装備している
示差平面ミラー干渉計グループ２６９および４７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ
成分との第１部分の間に位相シフトφ₁を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分 との第２部分の間に位相シフトφ₆を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との 第１部分の間に位相シフトφ₂を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との第２ 部分の間に位相シフトφ₇を導入するための干渉計測定手段を備えている。

【０３９７】 示差平面ミラー干渉計グループ２６９は、第４の実施態様の示差平面ミラー干
渉計グループ２６９と同一である。示差平面ミラー干渉計グループ４７０は、第
１の実施態様の示差平面ミラー干渉計７０と、図７ｂに描かれた第４の実施態様
の示差平面ミラー干渉計２７０とを備えている。図７ｂを参照すると、ビーム１
２の一部は、偏光型で あるのが好ましいビームスプリッタ５６Ａによりビーム１４として伝達される。
ビーム１２の第２部分はスプリッタ５６Ａにより反射される。ビーム１２の第２
部分の第１部分は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ５６Ｅにより
伝達され、ミラー５６Ｂにより反射され、半波位相遅延プレート８０Ａによりビ
ーム１１４として伝達される。ビーム１２の第２部分の第２部分は、ビームスプ
リッタ５６Ｅにより反射され、半波位相遅延プレート８０Ｃによりビーム１１１
４として伝達される。半波位相遅延プレート８０Ａおよび８０Ｃの機能は、ビー
ム１１４およびビーム１１１４の偏光の平面を、それぞれ、９０゜だけ回転させ
て、ビーム１４、ビーム１１４、および、ビーム１１１４が同一偏光を有してい
るようにすることである。測定セル９０に関連する示差平面ミラー干渉計グルー
プ４７０の外部ビーム１８、１１８、１１１８、２６、１２６、および、１１２
６の各経路は、図７ｃに図式で示されている。

【０３９８】 位相シフトφ₁、φ₆、φ₂およびφ₇の大きさは、下記の公式に従えば、図４ｄ
および図７ｃに示されたような測定路９７、基準路９８の往復物理長に、または
、ゼロ物理長の基準路に関連する。

【０３９９】

【数１２９】 ここでは、基準路９８における屈折率は１に設定されている。図４ｂおよび図７
ｂにおける例示は、第７の実施態様おける本発明の機能を最も簡単な態様で例示
するように、ｐ＝２についてのものである。当業者には、ｐ≠２の場合の事例へ
の一般化は分かり易い手順である。

【０４００】 距離計測干渉計測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の
引例に挙げた論文を対照のこと）は、等式（１６５）では省かれている。当業者
に公知の技術は、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を
補償するか、いずれかを目的として採用可能であり、すなわち、干渉計における
分離ビーム、および／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームのための
搬送システムにおける分離ビームを利用する等の技術が採用可能である（Ｔａｎ
ａｋａ、Ｙａｍａｇａｍｉ、および、Ｎａｋａｙａｍａ著の同一出典参照）。

【０４０１】 図７ａに示したような次の工程段では、ビーム１２９、ビーム１１２９、ビー
ム１３０、および、ビーム１１３０は光検出器８５、１０８５、８６、および、
１０８６にそれぞれに衝突して、好ましくは光電検波により、４つの干渉信号、
すなわち、ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₂、および、ｓ₇をそれぞれに生じる結
果となる。信号ｓ₁および信号ｓ₆は波長λ₁に対応し、信号ｓ₂およびｓ₇は波長 λ₂に対応している。信号ｓ_jは

【０４０２】

【数１３０】 の形態を有しており、ここでは、時間依存引数α_j（ｔ）は

【０４０３】

【数１３１】 により与えられている。ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₂、および、ｓ₇は電子信
号１０３、１１０３、１０４、および、１１０４としてそれぞれに、分析用プロ
セッサ７０９へ、好ましくはディジタル方式で伝送される。

【０４０４】 ドライバ５およびドライバ６の位相は、ディジタル方式かアナログ方式のいず
れかで、電気信号、すなわち、基準信号１０１および１０２それぞれにより、電
子プロセッサ７０９に伝達される。

【０４０５】 ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₂、および、ｓ₇を電子処理するための好ましい
方法は、本明細書中では、ｌ₁およびｌ₂が低位（ｌｏｗ ｏｒｄｅｒ）整数では
ない事例について提示されている。ｌ₁およびｌ₂が低位整数である場合の事例に
ついては、ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₂、および、ｓ₇を電子処理するための
好ましい手順は、本発明の第７の好ましい実施態様の変形例について後で明示す
る手順と同一である。

【０４０６】 ここで図７ａを参照すると、電子プロセッサ７０９は、図１ｆおよび図４ｆに
それぞれに描かれているように、電子プロセッサ１０９および４０９を備えてい
るが、明らかな重複は省かれている。より正式には、電子プロセッサ７０９は、
集合論で採用されるように、電子プロセッサ１０９および４０９の各要素の連合
体である。従って、第７の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ₇ は、各々が、第４の実施態様の信号ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ₇として、同一シーケ ンスの電子処理段階工程により処理されており、第７の実施態様の信号ｓ₁およ びｓ₂は、第１の実施態様の信号ｓ₁およびｓ₂として、同一シーケンスの電子処 理段階工程により処理されている。その分析の結果は次のような位相である。

【０４０７】

【数１３２】 屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1Gおよび（ｎ₂−ｎ₁）_2G、波数ｋ₁およ
びｋ₂は、下記の公式による他の量に関連して表せる。

【０４０８】

【数１３３】 ここでは、χおよびＫは等式（２６）および等式（２７）によりそれぞれに与え
られる。

【０４０９】 次の工程段では、電子処理手段７０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、電子信号１０５として、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナ
ログ方式のいずれかで、等式（２３）、（１６９）、（１７０）または（１７１
）、（１７２）、および、（１７３）に従って、Γ、Ｋ／χの計算と、必要なら
ば、ｋ₁の計算について、位相Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_1G、θ_2G、Φ_1G 、および、
Φ_2G をコンピュータ１１０に伝送する。

【０４１０】 第７の実施態様の残余の説明は、本発明の第１の実施態様および第４の実施態
様にについて与えた説明の対応部と同一である。

【０４１１】 ここで図７ａから図７ｃについて言及するが、これら各図は一緒に理解されて
、図７ａの電子プロセッサ７０９が電子プロセッサ７０９Ａと置換されているが
、本発明の第７の好ましい実施態様の変形例を図形式で描画しており、ここでは
、光ビームの各波長は略調和関係にあり、採用した光源が発生する光ビームの波
長の略調和比率は、採用した光源の所要の精度に適うのに十分な相対精度では既
知の調和比に符号しておらず、かつ／または、採用した光源の安定性は、最終的
な末端用途の適用が出力データに課す所要の精度に適うほどには十分ではない。
各波長が略調和関係にある条件は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位非ゼロ整数の比（ｐ ₁ ／ｐ₂）として表現可能である第７の実施態様の特殊事例に対応している（等式
（３５）と比較のこと）。

【０４１２】 第７の実施態様の本例についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明
と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、各波長が最終的な末端用途の適
用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度までは既知の調
和比に符号していないが、略調和的に関連しているという追加要件があれば、第
１の実施態様について与えた光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、なら
びに、光ビーム９および光ビーム１０の説明と同一である。図７ａから図７ｃに
描いた第７の実施態様の本例についての装置の説明は、第７の実施態様について
与えた説明の対応部分と同一である。

【０４１３】 ここで、電子プロセッサ７０９が電子プロセッサ７０９Ａと置換されている図
７ａを参照すると、電子プロセッサ７０９Ａは、明白な重複を省いて、図１ｇお
よび図４ｇそれぞれに描かれているような電子プロセッサ１０９Ａおよび４０９
Ａを備えている。より正式には、電子プロセッサ７０９Ａは、集合論で採用され
ているように、電子プロセッサ１０９Ａおよび４０９Ａの各要素の連合体である
。従って、第７の実施態様の本例のヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆およびｓ₇は、各 々が第４の実施態様の変形例の信号ｓ₁、ｓ₆およびｓ₇として、同一シーケンス の電子処理段階工程により処理されており、第７の実施態様の変形例の信号ｓ₁ およびｓ₂は第１の実施態様の変形例の信号ｓ₁およびｓ₂として、同一シーケン スの電子処理段階工程により処理されている。その分析の結果は位相φ₁および φ₆である。

【０４１４】

【数１３４】 次の工程段では、

【０４１５】

【数１３５】 がΓ、（Ｋ／χ）、および／または、必要ならば、ｋ₁の計算のために、ディジ タル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナログ方式のいずれかで、コンピュ
ータ１１０に伝送される。量

【０４１６】

【数１３６】 は、第７の実施態様のΦ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_1G、、θ_2G、、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、お よび、Ｚ₂にそれぞれに、形式的に等価であり、この時、φ_I1およびφ_I2はゼロ に設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である。その結果、屈折度（
ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1G、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、ｋ₁、および、ｋ₂は、 φ_I1およびφ_I2はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である
状態で、等式（１６９）、（１７０）、（１７１）、（１７２）、および、（１
７３）に従って、第７の実施態様の上記例により測定された各量に関して表され
る。従って、ΓおよびＫ／χの計算と、必要ならば、ｋ₁の計算は、φ_I1および φ_I2がゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等
式（２３）、（１６９）、（１７０）または（１７１）、（１７２）、および、
（１７３）に従って、互いに異なる波長のビームが経験する測定路が共拡張性で
ある限りは、測定経路９７における気体の柱状密度の揺動または気体の乱流とは
実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分かっていなく
ても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、実施される。第７
の実施態様の本例の残余の説明は、第７の実施態様について与えた説明の対応部
と同一である。

【０４１７】 第７の実施態様の上記例の主たる利点は、かなり異なる周波数を有しているヘ
テロダイン信号および／または修正したヘテロダイン信号が経験したグループ遅
延の差のせいである周波数感応性位相オフセット誤差を増大させる可能性がある
という危険があるけれども、第７の実施態様の処理と関連した簡略な電子処理に
存する。第７の実施態様の上記例についてのグループ遅延の効果の議論は、第７
の実施態様について与えた説明の対応部分と同一である。

【０４１８】 ここで図８ａから図８ｃに言及するが、各図は第３グループに由来する本発
明の第８の実施態様を図式で描写している。第８の実施態様についての光ビーム
９および光ビーム１０の光源の説明と、光ビーム９および光ビーム１０の説明と
は、第１の好ましい実施態様について与えた光ビーム９および光ビーム１０の光
源の説明、ならびに、光ビーム９および光ビーム１０の説明と同一である。

【０４１９】 図８ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０の第１部分は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ
５４Ａによりビーム１２として反射され、ビームスプリッタ５４Ａにより伝達さ
れたビーム１０の第２部分はミラー５４Ｂによりビーム２１２として反射される
。ビーム１１は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビーム１２およ
びビーム２１２は、示差平面ミラー干渉計グループ５７０に入射する。測定セル
９０が外部ミラーを装備している示差平面ミラー干渉計グループ２６９および５
７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフトφ₁を導入 し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフトφ₆を導入し、 ビーム１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフトφ₈を導入し、ビーム２１２の ｘ成分とｙ成分との間に位相シフトφ₉を導入するための干渉計測定手段を備え ている。

【０４２０】 示差平面ミラー干渉計グループ２６９は、第５の実施態様の示差平面ミラー干
渉計グループ２６９と同一である。示差平面ミラー干渉計グループ５７０は、第
２の実施態様の示差平面ミラー干渉計１７０と、第５の実施態様の示差平面ミラ
ー干渉計３７０と、図８ｂに描かれたような、非偏光型のものであるのが好まし
い、ビームスプリッタ５６Ｇおよび５６Ｈとを備えている。測定セル９０と関連
する示差平面ミラー干渉計グループ５７０の外部ビーム１８、１１８、１１１８
、２１８、３１８、および、１３２８の各経路は、図８ｃに図式で示されている
。

【０４２１】 位相シフトφ₁、φ₆、φ₃、φ₄、φ₈、および、φ₉の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の
事例について、下記の公式に従って、図５ｃおよび図８ｃに示したような測定路
９７および基準路９８の往復物理長に関連し、または、ゼロ物理長の基準路に関
連しているが、

【０４２２】

【数１３７】 この時、基準路９８における屈折率は１に設定されている。位相オフセットζ_j は、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シフトφ_jへの全ての 寄与を含んでいる。当業者には、ｐ₁≠２ｐ₂である場合の事例へと一般化するこ
とは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計グループ２６９（図４ｂと
比較のこと）、および、測定セル９０と一緒に、図８ｂに示した示差平面ミラー
干渉計グループ５７０は、第８の実施態様の装置の機能を最も簡略化した態様で
例示するために、ｐ₁＝２およびｐ₂＝１の条件で構成されている。

【０４２３】 距離計測干渉計測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の
引例に挙げた論文を対照のこと）は、等式（１７９）では省かれている。当業者
に公知の技術は、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を
補償するか、いずれかを目的として採用可能であり、すなわち、干渉計における
分離ビーム、および／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームのための
搬送システムにおける分離ビームを利用する等の技術が採用可能である（Ｔａｎ
ａｋａ、Ｙａｍａｇａｍｉ、および、Ｎａｋａｙａｍａ著の同一出典参照）。

【０４２４】 図８ａに示したような次の工程段では、ビーム１２９、ビーム１１２９、ビー
ム１２２、ビーム１１２２、ビーム３２２、および、ビーム１３２２は光検出器
８５、１０８５、１８６、１１８６、２８６、および、１２８６にそれぞれに衝
突して、好ましくは光電検波により、６つの干渉信号、すなわち、ヘテロダイン
信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₃、ｓ₄、ｓ₈、および、ｓ₉をそれぞれに生じる結果となる。信
号ｓ₁および信号ｓ₆は波長λ₁に対応し、信号ｓ₃、ｓ₄、ｓ₈およびｓ₉は波長λ₂ に対応している。信号ｓ_jは

【０４２５】

【数１３８】 の形態を有しており、ここでは、時間依存引数α_j（ｔ）は

【０４２６】

【数１３９】 により与えられている。ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₃、ｓ₄、ｓ₈、および、 ｓ₉は電子信号１０３、１１０３、２０４、４０４、１２０４、および、１４０ ４としてそれぞれに、分析用プロセッサ８０９へ、好ましくはディジタル方式で
伝送される。

【０４２７】 ドライバ５およびドライバ６の位相は、ディジタル方式かアナログ方式のいず
れかで、電気信号、すなわち、基準信号１０１および１０２それぞれにより、電
子プロセッサ８０９に伝達される。

【０４２８】 ヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₃、ｓ₄、ｓ₈、および、ｓ₉を電子処理するため
の好ましい方法は、本明細書中では、ｌ₁およびｌ₂が低位整数ではない事例につ
いて提示されている。ｌ₁およびｌ₂が低位整数である場合の事例については、ヘ
テロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₃、ｓ₄、ｓ₈、および、ｓ₉を電子処理するための好
ましい手順は、本発明の第８の好ましい実施態様の変形例について後で明示する
手順と同一である。

【０４２９】 ここで図８ａを参照すると、電子プロセッサ８０９は、図２ｄおよび図５ｄに
それぞれに描かれているように、電子プロセッサ２０９および５０９を備えてい
るが、明らかな重複は省かれている。より正式には、電子プロセッサ８０９は、
集合論で採用されるように、電子プロセッサ２０９および５０９の各要素の連合
体である。従って、第８の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および 、ｓ₉は、各々が、第５の実施態様の信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉として、 同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されており、第８の実施態様の信
号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄は、第２の実施態様の信号ｓ₁、ｓ₃、および、ｓ₄として
、同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されている。その分析の結果は
次のような位相である。

【０４３０】

【数１４０】 屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1Gおよび（ｎ₂−ｎ₁）_2G、波数ｋ₁およ
びｋ₂は、下記の公式による他の量に関連して表せる。

【０４３１】

【数１４１】 ここでは、χおよびＫは等式（２６）および（２７）によりそれぞれに与えられ
る。

【０４３２】 次の工程段では、電子処理手段８０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、電子信号１０５として、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナ
ログ方式のいずれかで、等式（２３）、（１８３）、（１８４）または（１８５
）、（１８６）、および、（１８７）に従って、Γ、Ｋ／χの計算と、必要なら
ば、ｋ₁の計算について、位相Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_1G、Φ_1G 、θ_2G、および、
Φ_2G をコンピュータ１１０に伝送する。

【０４３３】 第８の実施態様の残余の説明は、本発明の第２の実施態様および第５の実施態
様にについて与えた説明の対応部と同一である。

【０４３４】 ここで図８ａから図８ｃについて言及するが、これら各図は一緒に理解されて
、図８ａの電子プロセッサ８０９が電子プロセッサ８０９Ａと置換されているが
、本発明の第８の好ましい実施態様の変形例を図形式で描画しており、ここでは
、光ビームの各波長は略調和関係にあり、採用した光源が発生する光ビームの波
長の略調和比は、採用した光源の所要の精度に適うのに十分な相対精度では既知
の調和比に符号しておらず、かつ／または、採用した光源の安定性は、最終的な
末端用途の適用が出力データに課す所要の精度に適うほどには十分ではない。各
波長が略調和関係にある条件は、比率（ｌ₁／ｌ₂）が低位非ゼロ整数の比率（ｐ ₁ ／ｐ₂）として表現可能である第８の実施態様の特殊事例に対応している（等式
（３５）と比較のこと）。

【０４３５】 第８の実施態様の本例についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明
と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、各波長が最終的な末端用途の適
用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度までは既知の調
和比に符号していないが、略調和的に関連しているという追加要件があれば、第
１の実施態様について与えた光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、なら
びに、光ビーム９および光ビーム１０の説明と同一である。図８ａから図８ｃに
描いた第８の実施態様の本例についての装置の説明は、第８の実施態様について
与えた説明の対応部分と同一である。

【０４３６】 ここで、電子プロセッサ８０９が電子プロセッサ８０９Ａと置換されている図
８ａを参照すると、電子プロセッサ８０９Ａは、明白な重複を省いて、図２ｅお
よび図５ｅそれぞれに描かれているような電子プロセッサ２０９Ａおよび５０９
Ａを備えている。より正式には、電子プロセッサ８０９Ａは、集合論で採用され
ているように、電子プロセッサ２０９Ａおよび５０９Ａの各要素の連合体である
。従って、第８の実施態様の本例のヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈およびｓ₉は
、各々が第５の実施態様の変形例の信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈およびｓ₉として、同一シ
ーケンスの電子処理段階工程により処理されており、第８の実施態様の変形例の
信号ｓ₁、ｓ₃およびｓ₄は第２の実施態様の変形例の信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄と
して、同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されている。その分析の結
果は位相φ₁およびφ₆である。

【０４３７】

【数１４２】 次の工程段では、φ₁、φ₆、θ_1G、Φ_1G、θ_2G、および、Φ_2GがΓ、（Ｋ／χ
）、および／または、必要ならば、ｋ₁の計算のために、好ましくはディジタル 方式で、コンピュータ１１０に伝送される。量φ₁、φ₆、θ_1G、Φ_1G、θ_2G、Φ _2G 、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂は、第８の実施態様のΦ₁×_I1、Φ₆×_I1、θ_1G 、Φ_1G、θ_2G、Φ_2G、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂それぞれに、形式的に等価で
あり、この時、φ_I1およびφ_I2はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁および
ｌ₂＝ｐ₂である。その結果、屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1G、分散（ ｎ₂−ｎ₁）_2G、ｋ₁、および、ｋ₂は、φ_I1およびφ_I2はゼロに設定されており、
かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（１８３）、（１８４）、（
１８５）、（１８６）、および、（１８７）に従って、第８の実施態様の上記例
により測定された各量に関して表される。従って、ΓおよびＫ／χの計算と、必
要ならば、ｋ₁の計算は、φ_I1およびφ_I2がゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝
ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（２３）、（１８３）、（１８４）また は（１８５）、（１８６）、および、（１８７）に従って、互いに異なる波長の
ビームが経験する測定路が共拡張性である限りは、測定経路９７における気体の
柱状密度の揺動または気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かってい
なくても、環境条件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分
かっていなくても、実施される。第８の実施態様の本例の残余の説明は、第８の
実施態様について与えた説明の対応部と同一である。

【０４３８】 第８の実施態様に関連する第８の実施態様の上記例の主たる利点は、第２の実
施態様に関連した第２の実施態様の変更例の利点に関して説明した利点と同一で
ある。

【０４３９】 ここで図９に言及するが、各図は第３グループに由来する本発明の第の実施態
様を図式で描写している。第９の実施態様についての光ビーム９および光ビーム
１０の光源の説明と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、第１の好まし
い実施態様について与えた光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、ならび
に、光ビーム９および光ビーム１０の説明と同一である。

【０４４０】 図９を参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１とな
り、ビーム１０はミラー５４によりビーム１２として反射される。ビーム１１は
示差平面ミラー干渉計グループ３６９に入射し、ビーム１２は、示差平面ミラー
干渉計グループ４７０に入射する。測定セル９０が外部ミラーを装備している示
差平面ミラー干渉計グループ３６９および４７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成
分との第１部分の間に位相シフトφ₅を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分と の第２部分の間に位相シフトφ₁₀を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との第
１部分の間に位相シフトφ₂を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との第２部 分の間に位相シフトφ₇を導入するための干渉計測定手段を備えている。

【０４４１】 示差平面ミラー干渉計グループ３６９は、第６の実施態様の示差平面ミラー干
渉計グループ３６９と同一であり、示差平面ミラー干渉計グループ４７０は、第
７の実施態様の示差平面ミラー干渉計４７０と、第７の実施態様の示差平面ミラ
ー干渉計４７０と同一である。

【０４４２】 位相シフトφ₅、φ₁₀、φ₂、および、φ₇の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例につ いて、下記の公式に従って、図６ｄおよび図７ｃに示したような測定路９７およ
び基準路９８の往復物理長に関連し、または、ゼロ物理長の基準路に関連してい
るが、

【０４４３】

【数１４３】 この時、基準路９８における屈折率は１に設定されている。位相オフセットζ_j は、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シフトφ_jへの全ての 寄与を含んでいる。当業者には、ｐ₁≠２ｐ₂である場合の事例へと一般化するこ
とは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計グループ３６９（図６ｂお
よび図６ｃと比較のこと）、および、示差平面ミラー干渉計グループ４７０（図
７ｂと対比のこと）は、測定セル９０と一緒に、第９の実施態様の装置の機能を
最も簡略化した態様で例示するために、ｐ₁＝２およびｐ₂＝１の条件で構成され
ている。

【０４４４】 距離計測干渉計測定において非線形性を生じる周期誤差（Ｂｏｂｒｏｆｆ著の
引例に挙げた論文を対照のこと）は、等式（１９３）では省かれている。当業者
に公知の技術は、無視できるレベルまで周期誤差を減じるか、周期誤差の存在を
補償するか、いずれかを目的として採用可能であり、すなわち、干渉計における
分離ビーム、および／または、各光ビーム源から干渉計までの光ビームのための
搬送システムにおける分離ビームを利用する等の技術が採用可能である（Ｔａｎ
ａｋａ、Ｙａｍａｇａｍｉ、および、Ｎａｋａｙａｍａ著の同一出典参照）。

【０４４５】 図９に示したような次の工程段では、ビーム３４５、ビーム１３４５、ビーム
１３０、ビーム１１３０は光検出器１８５、１２８５、８６、および、１０８６
にそれぞれに衝突して、好ましくは光電検波により、４つの干渉信号、すなわち
、ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、ｓ₂、および、ｓ₇をそれぞれに生じる結果とな る。信号ｓ₅および信号ｓ₁₀は波長λ₁に対応し、信号ｓ₂およびｓ₇は波長λ₂に 対応している。信号ｓ_jは

【０４４６】

【数１４４】 の形態を有しており、ここでは、時間依存引数α_j（ｔ）は

【０４４７】

【数１４５】 により与えられている。ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、ｓ₂、および、ｓ₇は電子 信号２０３、１２０３、１０４、および、１１０４としてそれぞれに、分析用プ
ロセッサ９０９へ、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナログ方
式のいずれかで伝送される。

【０４４８】 ドライバ５およびドライバ６の位相は、ディジタル方式かアナログ方式のいず
れかで、電気信号、すなわち、基準信号１０１および１０２それぞれにより、電
子プロセッサ９０９に伝達される。

【０４４９】 ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、ｓ₂、および、ｓ₇を電子処理するための好まし い方法は、本明細書中では、ｌ₁およびｌ₂が低位整数ではない事例について提示
されている。ｌ₁およびｌ₂が低位整数である場合の事例については、ヘテロダイ
ン信号ｓ₅、ｓ₁₀、ｓ₂、および、ｓ₇を電子処理するための好ましい手順は、本 発明の第８の好ましい実施態様の変形例について後で明示する手順と同一である
。

【０４５０】 ここで図９を参照すると、電子プロセッサ９０９は、ヘテロダイン信号ｓ₅、 ｓ₁₀、ｓ₂、および、ｓ₇を処理する電子プロセッサ３０９および６０９を備えて
いる。従って、第９の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇は、
各々が、第６の実施態様の信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇として、同一シーケンス
の電子処理段階工程により処理されており、第９の実施態様の信号ｓ₅およびｓ₂ は、第３の実施態様の信号ｓ₅およびｓ₂として、同一シーケンスの電子処理段階
工程により処理されている。その分析の結果は次のような位相である。

【０４５１】

【数１４６】 屈折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1Gおよび（ｎ₂−ｎ₁）_2G、波数ｋ₁およ
びｋ₂は、下記の公式による他の量に関連して表せる。

【０４５２】

【数１４７】 ここでは、χおよびＫは等式（２６）および（２７）によりそれぞれに与えられ
る。

【０４５３】 次の工程段では、電子処理手段９０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、電子信号１０５として、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナ
ログ方式のいずれかで、等式（２３）、（１９７）、（１９８）または（１９９
）、（２００）、および、（２０１）に従って、Γ、Ｋ／χの計算と、必要なら
ば、ｋ₁の計算について、位相Φ₅×_I1、Φ₁₀×_I1、、、Φ_1G 、および、Φ_2G を
コンピュータ１１０に伝送する。

【０４５４】 第９の実施態様の残余の説明は、本発明の第３の実施態様および第６の実施態
様にについて与えた説明の対応部と同一である。

【０４５５】 ここで図９について言及するが、図９の電子プロセッサ９０９が電子プロセッ
サ９０９Ａと置換されているが、本発明の第９の好ましい実施態様の変形例を図
形式で描画しており、ここでは、光ビームの各波長は略調和関係にあり、採用し
た光源が発生する光ビームの波長の略調和比は、採用した光源の所要の精度に適
うのに十分な相対精度では既知の調和比に符号しておらず、かつ／または、採用
した光源の安定性は、最終的な末端用途の適用が出力データに課す所要の精度に
適うほどには十分ではない。各波長が略調和関係にある条件は、比率（ｌ₁／ｌ₂ ）が低位非ゼロ整数の比（ｐ₁／ｐ₂）として表現可能である第９の実施態様の特
殊事例に対応している（等式（３５）と比較のこと）。

【０４５６】 第９の実施態様の本例についての光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明
と、光ビーム９および光ビーム１０の説明とは、各波長が最終的な末端用途の適
用が出力データに課す要求精度に適うのに十分なだけの相対精度までは既知の調
和比に符号していないが、略調和的に関連しているという追加要件があれば、第
１の実施態様について与えた光ビーム９および光ビーム１０の光源の説明、なら
びに、光ビーム９および光ビーム１０の説明と同一である。図９に描いた第９の
実施態様の本例についての装置の説明は、第９の実施態様について与えた説明の
対応部分と同一である。

【０４５７】 ここで、電子プロセッサ９０９が電子プロセッサ９０９Ａと置換されている図
９を参照すると、電子プロセッサ９０９Ａは、ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、ｓ₂ 、および、ｓ₇を処理する電子プロセッサ３０９Ａおよび６０９Ａの電子プロセ ッサを備えている。従って、第９の実施態様の本例のヘテロダイン信号信号ｓ₅ 、ｓ₁₀、および、ｓ₇は、各々が第６の実施態様の変形例の信号信号ｓ₅、ｓ₁₀、
および、ｓ₇として、同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されており 、第９の実施態様の変形例の信号ｓ₅およびｓ₂は第３の実施態様の変形例の信号
ｓ₅およびｓ₂として、同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されている
。その分析の結果は位相量φ₅、φ₁₀、θ_1G、Φ_1G、θ_2G、および、Φ_2Gであり 、ここでは

【０４５８】

【数１４８】 である。

【０４５９】 次の工程段では、φ₅、φ₁₀、θ_1G、Φ_1G、θ_2G、および、Φ_2Gが、Γ、（Ｋ ／χ）、および／または、必要ならば、ｋ₁の計算のために、好ましくはディジ タル方式で、コンピュータ１１０に伝送される。第９の実施態様の変形例の量φ ₅ 、φ₁₀、θ_1G、Φ_1G、θ_2G、Φ_2G、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂は、第９の実 施態様のΦ₅×_I1、Φ₁₀×_I1、θ_1G、Φ_1G、θ_2G、Φ_2G、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および
、Ｚ₂それぞれに、形式的に等価であり、この時、φ_I1およびφ_I2はゼロに設定 されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である。その結果、屈折度（ｎ₁− １）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1G、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、ｋ₁、および、ｋ₂は、φ_I1お
よびφ_I2はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で
、等式（１９７）、（１９８）、（１９９）、（２００）、および、（２０１）
に従って、第９の実施態様の上記例により測定された各量に関して表される。従
って、ΓおよびＫ／χの計算と、必要ならば、ｋ₁の計算は、φ_I1およびφ_I2が ゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（２
３）、（１９７）、（１９８）または（１９９）、（２００）、および、（２０
１）に従って、互いに異なる波長のビームが経験する測定路が共拡張性である限
りは、測定経路９７における気体の柱状密度の揺動または気体の乱流とは実質的
に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分かっていなくても、
また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、実施される。第９の実施
態様の本例の残余の説明は、第９の実施態様について与えた説明の対応部と同一
である。

【０４６０】 第９の実施態様に関連する第９の実施態様の上記例の主たる利点は、第３の実
施態様に関連した第３の実施態様の変更例の利点に関して説明した利点と同一で
ある。

【０４６１】 各実施態様の或るものでは、干渉計を通る通過の回数が異なる光学ビームにつ
いて異なっている場合には、光学ビームが経験する光学遅延の差が存在する。か
かる遅延の差は、測定セル９０の両方のミラーが静止状態にあるので、無視でき
る影響を生じるのが一般的であり、気体乱流が小さい振幅の低周波数効果を生じ
るのは、当業者には自明である。

【０４６２】 本明細書中に開示された本発明の第１の実施態様、第２の実施態様、第３の実
施態様、第４の実施態様、第５の実施態様、第６の実施態様、第７の実施態様、
第８の実施態様、第９の実施態様、ならびに、それらの変更例は、ヘテロダイン
信号が経験するグループ遅延の相対差に対して低下した感度で位相Φ_1GおよびΦ _2G を生成するのが典型的であり、所与の実施態様、または、その変更例について
のヘテロダイン信号の各々は、第１の実施態様、第４の実施態様、第７の実施態
様、ならびに、それらの変更例に関連して、実質的に同一周波数スペクトルを有
しているのが、当業者には明白である。

【０４６３】 好ましい実施態様と、それらの変更例との、ビーム９および／またはビーム１
０のｘ偏光成分およびｙ偏光成分の両方が、本発明の範囲および精神から逸脱せ
ずに周波数シフトされており、ｆ₁はビーム９のｘ偏光成分およびｙ偏光成分の 各周波数の差のままであり、ｆ₂はビーム１０のｘ偏光成分およびｙ偏光成分の 各周波数の差のままである。干渉計およびレーザ源の改良した隔離は、ビームの
ｘ偏光成分およびｙ偏光成分の両方を周波数シフトすることにより概ね可能とな
り、改良した隔離の程度は、周波数シフトを生成するために使用した手段に依存
している。

【０４６４】 ビーム９およびビーム１０のいずれか一方または両方の２つの周波数成分は、
周波数シフトを導入するための手段の後に続くいずれの時点でも、また、記載し
た好ましい実施態様およびそれらの変更例のそれぞれの干渉計を入れる前のいず
れの時点でも、本発明の範囲および精神から逸脱せずに、空間的に分離可能であ
ることも、当業者なら正当に評価するだろう。２つのビームのいずれかの２つの
周波数成分が、それぞれの干渉計から相当な距離について空間的に分離されてい
る場合は、第１の実施態様で説明したような代替の基準ビームを採用することが
必要になり得る。

【０４６５】 図１ａから図１ｅ、図１ｈ、図２ａから図２ｃ、図３ａから図３ｃ、図４ａか
ら図４ｅ、図５ａから図５ｃ、図６ａから図６ｄ、図７ａから図７ｃ、図８ａか
ら図８ｃ、および、図９における例示は、本発明の９つの好ましい実施態様と、
それらの変形例とを描いており、ここでは、１つの実施態様についての、または
、１つの実施態様の実施例についての全ての光学ビームは、単一平面上に存する
。本発明の範囲または精神から逸脱せずに、複数平面を利用した修正案が９つの
実施態様およびそれらの変形例ののうちの１つ以上について実施し得るのは、明
らかである。

【０４６６】 本発明の９つの好ましい実施態様と、それらの変形例とは測定セル９０を有し
ており、これら測定セルでは、λ１およびλ２についての測定路は同一物理長を
有しており、λ１およびλ２についての基準路は同一物理長を有している。特許
請求の範囲に規定されたような本発明の範囲および精神から逸脱せずに、λ１お
よびλ２についての測定路は、異なる物理長を有し得ること、また、λ１および
λ２についての基準路は、異なる物理長を有し得ることを、当業者なら正当に評
価するだろう。特許請求の範囲に規定されたような本発明の範囲および精神から
逸脱せずに、λ１およびλ２についての測定路は、互いから物理的に変位可能で
あり、λ１およびλ２についての基準路は、互いから物理的に変位可能であるこ
とを、当業者なら、更に正当に評価するだろう。

【０４６７】 本発明の９つの好ましい実施態様と、それらの変更例とは、全て、ヘテロダイ
ン検出の採用を目的として構成されている。特許請求の範囲に規定されたような
本発明の範囲および精神から逸脱せずに、ホモダイン検出は、９つの実施態様と
、それらの変形例の各々において採用され得ることを、当業者なら正当に評価す
るだろう。「ホモダイン干渉計側知恵受信装置および方法（Ｈｏｍｏｄｙｎｅ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）
」という名称の、１９９７年９月２日にＰ． ｄｅ Ｇｒｏｏｔの名の下に公布
された本件と共通所有されている米国特許第５，６６３，７９３号に開示されて
いるようなホモダイン受信装置が採用される。逆分散力Γの計算は、例えば、第
１の好ましい実施態様のホモダインバージョンなどにおいてホモダイン位相φ_1H およびφ_2Hから直接得られるが、ホモダイン位相φ_1Hおよびφ_2Hは、第１の好ま
しい実施態様の位相φ₁およびφ₂に対応している。

【０４６８】 本発明の第３組の好ましい実施態様と、それらの変形例は、逆分散力Γの計算
にあたって、比率（Ｋ／χ）を測定し、（Ｋ／χ）の測定値を利用する。（Ｋ／
χ）の測定値はフィードバックシステムの誤差信号として使用可能であって、等
式（３４）または（１３５）のいずれかにより表される条件が、特許請求の範囲
に規定されたような本発明の範囲および精神から逸脱せずに、満たされることを
、当業者なら正当に評価するだろう。フィードバックシステムにおける（Ｋ／χ
）の測定値は、光源１または光源２のいずれかに伝送され、例えば、注入電流を
制御することにより、かつ／または、ダイオードレーザの温度、または、外部空
洞ダイオードレーザの空洞周波数を制御することにより、光源１または光源２の
いずれかのそれぞれの波長を制御するために使用される。

【０４６９】 特許請求の範囲に規定されるような本発明の範囲または精神から逸脱せずに、
好ましい実施態様と、それらの変形例において開示されているように、２つ以上
の互いに異なる波長に対応する光ビームが測定セルの両端とは対照的に、その同
一端に入り、そこから出るように示差平面ミラー干渉計および測定セルを構成し
得ることを、当業者なら正当に理解するだろう。

【０４７０】 ここで図１０を参照するが、図１０は、気体の固有の光学特性、とりわけ、気
体の逆分散力を測定するための発明の方法を実施するための多様な段階工程を，
ブロック１６００から１６２６を介在させて描いている、包括的フローチャート
である。図１０に描かれた本発明の方法は、本明細書前段で開示されている発明
の相しＨを利用して実施され得るが、開示されたもの以外の装置を利用しても実
現可能であることも、当業者には自明である。例えば、好ましい実施態様で使用
されているものなどの同心状測定セル構成をしようする必要は無いが、むしろ、
所要の基準レッグおよび測定レッグが存在している限りにおいて、より従来型の
干渉計測定構成を採用し得ることが、明白である。これに加えて、ホモダインア
プローチか、または、ヘテロダイン技術が有利に採用されるアプローチのいずれ
かを採用し得ることも、明瞭である。更に認識されるだろうが、図１０における
多くの工程段は、汎用コンピュータか、好適なプログラミング可能マイクロプロ
セッサで作動する適切なソフトウエアを介在させて実施可能であるが、必要に応
じて、システムの他の素子を制御するためには、上述の２者のいずれが使用され
てもかまわない。

【０４７１】 図１０でわかるように、前述のように、既知の近似比を有しているのが好まし
い、互いに異なる波長を有している２つ以上の光ビームを提供することにより、
ブロック１６００で開始する。ブロック１６０２では、光ビームは複数成分に分
離されるが、各成分は、ブロック１６０４において、偏光すなわち空間エンコー
ディングか、または、周波数シフトのいずれか一方、または、その両方を利用し
て変化させられるのが、好ましい。そうでない場合は、光ビームは変化しないま
まで、ブロック１６０６を通過させ得る。

【０４７２】 ブロック１６２２およびブロック１６２４において示されているように、光ビ
ームの各波長の関係は監視可能であり、それらの波長が先に論じた制限から外れ
ている場合には、波長間の関係の、波長間の望ましい関係からの逸脱を補償する
ための補正手段を適用し得る。その逸脱が、光ビーム源の波長を制御するために
フィードバックを提供するために利用可能であるか、或いは、補正が確立されて
、逸脱の影響を受けている後段の計算処理で利用され得るか、いずれかであるが
、この両方のアプローチの何らかの組み合わせが実現可能である。

【０４７３】 ブロック１６００で光ビームを生成するのと平行して、または、ビーム生成と
同時に、ブロック１６２６に示したように、２つのレッグを有する干渉計を設け
て、一方のレッグは真空で占有されるのが好ましく（基準レッグ）、他方のレッ
グは、その固有の光学特性を測定することになる気体で占有されるのが好ましい
。

【０４７４】 ブロック１６０６およびブロック１６０８が示しているように、先に生成した
光ビーム成分は干渉計レッグに導入された結果、各成分は、その指定されたレッ
グの物理長を通って進行する再に経験する光路長に基づいて位相がシフトされる
。共通して関連して対を成す成分についての物理長は、同一であるのが好ましい
。

【０４７５】 ビームは、ブロック１６０８から出た後で、ブロック１６１０で結合して、混
合光学信号を生成する。これら混合光学信号は、次いで、ブロック１６１２に伝
送されるが、ここでは、電気信号に対応する光検出手段により、好ましくはヘテ
ロダインが生成され、これら電気信号は光ビーム成分間の相対位相についての情
報を含んでいる。電気信号は、先に周波数シフトする処理により生じた、ヘテロ
ダイン信号であるのが好ましい。

【０４７６】 ブロック１６１４では、電気信号は、ブロック１６１６から１６２０へと伝達
され得る、あるいは、好ましくは、スーパーへテロダイン信号処理技術により伝
達され得る相対位相情報を抽出するためにダイレクトに分析され得る。代替案と
して、元のビームと、ビームが実質的に進行する光路との間の波長関係に依存し
て、スーパーへテロダイン信号処理の前に、修正したヘテロダイン信号が生成さ
れる。

【０４７７】 ブロック１６１６では、ホモダイン信号、ヘテロダイン信号、および／または
、スーパーへテロダイン信号のどのような位相曖昧性も、好ましくは、好ましい
装置の説明と関連して先に作成した計算手段により解消される。

【０４７８】 ブロック１６１８では、相対分散力を含んでいる固有の光学特性が算出されて
、先に決定したように補正が適用され、後段の下流側適用に備えて、または、デ
ータフォーマットの必要に応えて、出力信号が生成される。

【０４７９】 本発明の教示の範囲から逸脱せずに、当業者は発明の装置および方法に他の変
更を行ない得る。それゆえ、図示し、説明してきた実施態様は例示であって、限
定的意味合いは無いものと理解するべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 図１ａから図１ｆは一括すると、図式様式で、本発明の現在の好ましい第１の
実施態様を例示しており、 図１ａは、光源１、変調装置３、光源２、変調装置４、示差平面ミラー干渉計
６９および７０、測定セル９０、検出装置８５および８６などの図示した各要素
間の光路と、ドライバ５、変調装置３、ドライバ６、変調装置４、検出装置８５
および２８６、電子処理装置１０９、および、コンピュータ１１０などの図示し
た各要素間の電気信号の経路とを示した図である。

【図１ｂ】 図１ｂは、示差平面ミラー干渉計６９を例示する。

【図１ｃ】 図１ｃは、示差平面ミラー干渉計７０を例示する。

【図１ｄ】 図１ｄは、示差平面ミラー干渉計６９のために外部ミラーを装備した測定セル
９０を例示する。

【図１ｅ】 図１ｅは、示差平面ミラー干渉計７０のための外部ミラーを装備した測定セル
９０を例示する。

【図１ｆ】 処理エレクトロニクス１０９のブロック図である。

【図１ｇ】 図１ａから図１ｅおよび図１ｇは、一緒に、図形式で、本発明の第１の実施
態様の現存の好ましい第１の例を例示している。 図１ｇは、処理エレクトロニクス１０９Ａのブロック図である。

【図１ｈ】 図１ｈは、本発明の第１の実施態様の現存の好ましい第２の変形の構成要素、
光路、および、電気信号経路を例示する図である。

【図１ｉ】 図１ｉは、本発明の第１の実施態様の第２の変形で使用される処理エレクトロ
ニクス１１０９のブロック図である。

【図２ａ】 図２ａ〜２ｄは、一緒に、本発明の現存の好ましい第２の実施態様を例示する
図である。 図２ａは、光学路を示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装置
３、光源２、変調装置４、示差平面ミラー干渉計６９、示差平面ミラー干渉計群
１７０、測定セル９０、ならびに、検出装置８５、１８６、および、２８６の間
の電気信号の経路と、図示した要素、すなわち、ドライバ５、変調装置３、ドラ
イバ６、変調装置４、検出装置８５、１８６、および、２８６、電子プロセッサ
２０９、ならびに、コンピュータ１１０の間の電気信号の経路とを示す図である
。

【図２ｂ】 図２ｂは、示差平面ミラー干渉計群１７０を例示する。

【図２ｃ】 図２ｃは、示差平面ミラー干渉計群１７０のために外部ミラーを装備した測定
セル９０を例示する。

【図２ｄ】 図２ｄは、処理エレクトロニクス２０９のブロック図である。

【図２ｅ】 図２ａ〜２ｃおよび２ｅは、一緒に、本発明の第２の実施態様の現存の好まし
い例を例示する。 図２ｅは、処理エレクトロニクス２０９Ａを示すブロック図である。

【図３ａ】 図３ａから図３ｄは、一緒に、本発明の現存の好ましい第３の実施態様を例示
する。 図３ａは、光学路を示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装置
３、光源２、変調装置４、示差平面ミラー干渉計１６９および７０、測定セル９
０、ならびに、検出装置１８５および８６の間の電気信号の経路と、図示した要
素、すなわち、ドライバ５、変調装置３、ドライバ６、変調装置４、検出装置１
８５および８６、電子プロセッサ３０９、ならびに、コンピュータ１１０の間の
電気信号の経路とを示す図である。

【図３ｂ】 図３ｂは、光ビーム１１が示差平面ミラー干渉計１６９に入った場合について
、示差平面ミラー干渉計１６９を例示する。

【図３ｃ】 図３ｃは、光ビーム３４５が示差平面ミラー干渉計１６９を出た場合について
、示差平面ミラー干渉計１６９を例示する。

【図３ｄ】 図３ｄは、処理エレクトロニクス３０９を示すブロック図である。。

【図３ｅ】 図３ａ〜３ｃおよび３ｅは、一緒に理解すると、本発明の第３の実施態様の現
在好ましい例を例示する図である。 図３ｅは、処理エレクトロニクス３０９Ａを示すブロック図である。

【図４ａ】 図４ａ〜４ｆは、一緒に、本発明の現在好ましい第４の実施態様を例示する。 図４ａは、光学路を示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装
置３、光源２、変調装置４、示動平面鏡干渉計２６９、示差平面ミラー干渉計２
７０、測定セル９０、ならびに、検出装置８５、１０８５、および、１０８６の
電気信号の経路と、図示した要素、すなわち、ドライバ５、変調装置３、ドライ
バ６、変調装置４、検出装置８５、１０８５、および、１０８６、電子プロセッ
サ４０９、ならびに、コンピュータ１１０の間の電気信号の経路とを示す図であ
る。

【図４ｂ】 図４ｂは、示差平面ミラー干渉計群２６９を例示する。

【図４ｃ】 図４ｃは、示差平面ミラー干渉計２７０を例示する。

【図４ｄ】 図４ｄは、示差平面ミラー干渉計群２６９のために外部ミラーを装備した測定
セル９０を例示する。

【図４ｅ】 図４ｅは、示差平面ミラー干渉計２７０のための外部ミラーを装備した測定セ
ル９０を例示する。

【図４ｆ】 図４ｆは、処理エレクトロニクス４０９を示すブロック図である。

【図４ｇ】 図４ａから図４ｅおよび４ｇは、一緒に理解すると、本発明の第４の実施態様
の現存の好ましい例を例示する。 図４ｇは、処理エレクトロニクス４０９Ａを示すブロック図である。

【図５ａ】 図５ａ〜５ｄは、一緒に、本発明の現在好ましい第５の実施態様を例示する。 図５ａは、光学路を示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装置
３、光源２、変調装置４、示差平面ミラー干渉計群２６９および３７０、測定セ
ル９０、ならびに、検出装置８５、１０８５、および、１２８６の間の電気信号
の経路と、図示した要素、すなわち、ドライバ５、変調装置３、ドライバ６、変
調装置４、検出装置８５、１０８５、１０８６、および、１２８６、電子プロセ
ッサ５０９、ならびに、コンピュータ１１０の間の電気信号の経路とを示す図で
ある。

【図５ｂ】 図５ｂは、示差平面ミラー干渉計３７０を例示する。

【図５ｃ】 図５ｃは、示差平面ミラー干渉計３７０のために外部ミラーを装備した測定セ
ル９０を例示する。

【図５ｄ】 図５ｄは、処理エレクトロニクス５０９を示すブロック図である。

【図５ｅ】 図５ａ〜５ｃおよび５ｅは、一緒に、本発明の第５の実施態様の現在好ましい
例を例示する。 図５ｅは、処理エレクトロニクス５０９Ａを示すブロック図である。

【図６ａ】 図６ａ〜６ｅは、一緒に理解すると、本発明の現在好ましい第６の実施態様を
例示する図である。 図６ａは、光学路を示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装置
３、光源２、変調装置４、示差平面ミラー干渉計３６９、示差平面ミラー干渉計
２７０、測定セル９０、ならびに、検出装置１８５、１２８５、および、１０８
６の間の電気信号の経路と、図示した要素、すなわち、ドライバ５、変調装置３
、ドライバ６、変調装置４、検出装置１８５、１２８５、および、１０８６、電
子プロセッサ６０９、ならびに、コンピュータ１１０の間の電気信号の経路とを
示す図である。

【図６ｂ】 図６ｂは、光ビーム１１が示差平面ミラー干渉計群３６９に入った場合につい
て、示差平面ミラー干渉計群３６９を例示する。

【図６ｃ】 図６ｃは、光ビーム３４５および１３４５が示差平面ミラー干渉計群３６９を
出た場合についての、示差平面ミラー干渉計３６９を例示する。

【図６ｄ】 図６ｄは、示差平面ミラー干渉計群３６９のために外部ミラーを装備した測定
セル９０を例示する。

【図６ｅ】 図６ｅは、処理エレクトロニクス６０９を示すブロック図である。

【図６ｆ】 図６ａから図６ｄおよび図６ｆは、一緒に、本発明の第６の実施態様の現在好
ましい例を例示する。 図６ｆは、処理エレクトロニクス６０９Ａを示すブロック図である。

【図７ａ】 図７ａから図７ｃは、一緒に、本発明の現在好ましい第７の実施態様を例示す
る。 図７ａは、光学路を示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装置
３、光源２、変調装置４、示差平面ミラー干渉計群２６９および４７０、測定セ
ル９０、ならびに、検出装置８５、１０８５、８６、および、１０８６の間の電
気信号の経路と、図示した要素、すなわち、ドライバ５、変調装置３、ドライバ
６、変調装置４、検出装置８５、１０８５、８６、および、１０８６、電子プロ
セッサ７０９、ならびに、コンピュータ１１０の間の電気信号の経路とを示す図
である。

【図７ｂ】 図７ｂは、示差平面ミラー干渉計群４７０を例示する。

【図７ｃ】 図７ｃは、示差平面ミラー干渉計群４７０のために外部ミラーを装備した測定
セル９０を例示する。

【図８ａ】 図８ａから図８ｃは、一緒に、本発明の現在好ましい第８の実施態様を例示す
る。 図８ａは、光学路を示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装置
３、光源２、変調装置４、示差平面ミラー干渉計群２６９および５７０、測定セ
ル９０、ならびに、検出装置８５、１０８５、１８６、２８６、１１８６、およ
び、１２８６の間の電気信号の経路と、図示した要素、すなわち、ドライバ５、
変調装置３、ドライバ６、変調装置４、検出装置８５、１０８５、１８６、２８
６、１１８６、および、１２８６、電子プロセッサ８０９、ならびに、コンピュ
ータ１１０の間の電気信号の経路とを示す図である。

【図８ｂ】 図８ｂは、示差平面ミラー干渉計群５７０を例示する。

【図８ｃ】 図８ｃは、示差平面ミラー干渉計群５７０のために外部ミラーを装備した測定
セル９０を例示する。

【図９】 図９は、本発明の現在好ましい第９の実施態様を例示する図であり、光学路を
示すと共に、図示した要素、すなわち、光源１、変調装置３、光源２、変調装置
４、示差平面ミラー干渉計群３６９および４７０、測定セル９０、ならびに、検
出装置１８５、１２８５、８６、および、１０８６の間の電気信号の経路と、図
示した要素、すなわち、ドライバ５、変調装置３、ドライバ６、変調装置４、検
出装置１８５、１２８５、８６、および、１０８６、電子プロセッサ９０９、な
らびに、コンピュータ１１０の間の電気信号の経路とを示す図である。

【図１０】 図１０は、本発明に従った方法を実施するにあたって実行される多様な工程段
を描いた、高レベルフローチャートである。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月４日（２００１．９．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項４】 前記電気干渉信号を分析し、前記気体の前記選択的固有光学
特性を判定する電子手段（１０８）を特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記
載の干渉測定装置。

【請求項５】 請求項４に記載の干渉測定装置であって、前記電子手段（１ ０８）が、以下のいずれか１つ以上を判定するように構成されることを特徴とす る、干渉測定装置： （ａ）前記気体の逆分散力、すなわちΓ； （ｂ）各光ビーム波長に対応する前記気体の屈折度；および （ｃ）異なるビーム波長における相対屈折度であって、該相対屈折度は

【数３】 の形態であり、ここで、ｉおよびｊは波長に対応する整数であり、かつ互いに異 なる。

【請求項６】 前記電子手段（１０８）は、下流側適用について、前記気体
の前記選択的固有光学特性を表す出力信号を提供するように構成されている、請
求項４または５に記載の干渉測定装置。

【請求項７】 前記所定の媒体は真空を含むことを特徴とする、請求項１〜 ６のいずれか に記載の干渉測定装置。

【請求項８】 前記干渉計（６９、７０）は同心セルを備えており、該同心
セルは、前記基準レッグとして作用する閉鎖した内部チャンバーと、前記測定レ
ッグとして作用する、該内部チャンバーを包囲している外部チャンバーとを備え
ていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の干渉測定装置。

【請求項９】 前記内部チャンバーは実質的に真空引きされて、従って、前
記所定の媒体が真空であり、前記外部チャンバーは周囲環境に向けて開放される ことを特徴とする 、請求項７または８に記載の干渉測定装置。

【請求項１０】 前記周囲環境は空気を含んでいることを特徴とする、請求
項９に記載の干渉測定装置。

【請求項１１】 前記同心セルは端部セクションを備えた直円柱の形態を呈
し、該端部セクションの各々は、前記干渉計の一部として波長選択ミラーを備え
ていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の干渉測定装置。

【請求項１２】 前記導入手段は、前記同心セルの前記端部セクションの１
つに、１つの波長に対応する前記光ビームの部分のうちの１つを導入し、かつ、 該 同心セルの該端部セクションの他方に、別の波長に対応する該光ビームの部分 のうちの別なものを導入するように構成および配置されていることを特徴とする 、請求項１１に記載の干渉測定装置。

【請求項１３】 前記光源（１、２）は、前記光ビーム（７、８）の各々の
直交偏光成分を生成するための手段を備えていることを特徴とする、請求項１〜 １２のいずれか に記載の干渉測定装置。

【請求項１４】 前記光ビーム（７、８）を、共通波長の対の直交偏光成分
に分離する手段を特徴とする、請求項１３に記載の干渉測定装置。

【請求項１６】 前記光ビーム（７、８）の前記波長は互いに略調和関係を
有しており、該略調和関係は一連の比率として表され、各比率は低位非ゼロ整数
の比率から成ることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の干渉測定 装置。

【請求項１７】 前記光源が、前記ビーム波長のうちの１つを有している光
ビームを提供する少なくとも１つの光源と、該１つの光源に関連する、該光ビー
ムの周波数を倍加させて、他の波長の他のビームを提供する周波数倍加手段とを
備えていることを特徴とする、請求項１〜１６に記載の干渉測定装置。

【請求項１８】 前記光ビームの各々の前記直交偏光成分間の周波数差を導
入して、１組の周波数シフトした光ビームを生成し、２つの周波数シフトした光 ビームが同一周波数差を有していないようにする手段を特徴とする、請求項１３ または１４ に記載の干渉測定装置。

【請求項１９】 前記周波数シフトした光ビームのうちの各ビームを１つ以
上のビームに分割して、該１組の周波数シフトした光ビームから、少なくとも３
つの周波数シフトした光ビームの拡張した１組を生成し、該拡張した１組の周波
数シフトした光ビームにおける各波長についての周波数シフトした光ビームの数
が、前記略調和関係に従って逆比例関係になるようにした光学手段を特徴とする 、請求項１８に記載の干渉測定装置。

【請求項２０】 前記干渉計手段は、前記拡張した１組のうちの各ビームの
前記直交偏光成分間に位相シフトを導入して、１組の位相シフトし、周波数シフ
トした光ビームとして前記射出ビームを生成し、そして前記拡張した１組の該ビ
ームを整列させ、かつ、方向付け、位相シフトし、周波数シフトした光ビームの
各サブセットにより縦走される前記結合した測定経路と基準経路とが実質的に同
一となるようにし、この場合、該位相シフトし、周波数シフトした光ビームのサ
ブセットは、同一周波数を有している該位相シフトし、周波数シフトした光ビー
ムのビームを含んでおり、位相シフトし、周波数シフトした光ビームのサブセッ
トの任意の２つのビームにより縦走される該測定経路および該基準経路は、実質
的に相互に重畳しないことを特徴とする、請求項１９に記載の干渉測定装置。

【請求項２１】 請求項２０に記載の干渉測定装置であって、該装置は以下 ： （ａ）前記位相シフトし、周波数シフトした光ビームのうちの任意のビームの 前記測定レッグおよび前記基準レッグについての物理的経路長は、実質的に同一 であり； （ｂ）前記拡張した１組の周波数シフトした光ビームの各ビームに導入される 前記位相シフトの大きさは、前記測定レッグおよび前記基準レッグを介する前記 各ビームの通過回数と、前記測定レッグおよび前記基準レッグの物理長と、なら びに前記測定レッグにおける前記気体と前記基準レッグにおける前記所定の媒体 との屈折度の差との積に比例し、位相シフトし、周波数シフトした光ビームの各 サブセットについての前記測定レッグにおける該気体の屈折度は互いに異なって おり、該気体の屈折度は波長の関数であり；そして （ｃ）前記混合手段は前記１組の位相シフトし、周波数シフトした光ビームの 各ビームの前記２つの異なる周波数成分を混合して、少なくとも３つの混合出力 ビームから成る１組の混合出力ビームとして前記混合光学信号を生成し、該１組 の混合出力ビームの各ビームは、該１組の位相シフトし、周波数シフトした光ビ ームのうちの１つのビームから派生している、 ことを特徴とする干渉測定装置。

【請求項２２】 前記検出する手段は、前記１組の混合出力ビームの強度か
ら、１組の少なくとも３つのヘテロダイン信号として前記電気干渉信号を生成す
るための光検出器を備えており、該１組の少なくとも３つのヘテロダイン信号は
、前記拡張した１組の周波数シフトした光ビームのうちのビームの前記直交偏光
成分間の前記周波数差に関連するヘテロダイン周波数における発振を特徴とし、
該１組の少なくとも３つのヘテロダイン信号は１組のヘテロダイン位相を更に特
徴とし、前記１組の少なくとも３つのヘテロダイン信号は１組の、ヘテロダイン
信号のサブセットから成り、ヘテロダイン信号のサブセットは、位相シフトし、
周波数シフトした光ビームのサブセットから生成されたヘテロダイン信号である ことを特徴とする 、請求項２１に記載の干渉測定装置。

【請求項２３】 各サブセットのヘテロダイン信号の前記ヘテロダイン信号
を加算して、１組のスーパーへテロダイン信号を生成するための手段を特徴とし 、該１組のスーパーへテロダイン信号の各スーパーへテロダイン信号は、該スー
パーへテロダイン信号を生成するために加算された該サブセットのヘテロダイン
信号のヘテロダイン周波数に等しいスーパーへテロダイン周波数と、該スーパー
へテロダイン信号を生成するために加算された該サブセットのヘテロダイン信号
のヘテロダイン位相の平均に等しいスーパーへテロダイン位相とを有している信
号から成り、該スーパーへテロダイン位相は、前記１組の位相シフトし、周波数
シフトした光ビームの前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準レ
ッグにおける前記所定の媒体の屈折度に起因する差を例外として、実質的にゼロ
である、請求項２２に記載の干渉測定装置。

【請求項２４】 前記電子手段は、前記１組のスーパーへテロダイン信号の
うちの２つの信号を抽出して、該信号を混合し、第２レベルのスーパーへテロダ
イン信号を生成する抽出手段を備えており、該第２レベルのスーパーへテロダイ
ン信号は、該第２レベルのスーパーへテロダイン信号を生成するために混合され た該スーパーへテロダイン信号のスーパーへテロダイン周波数の和および差にそ
れぞれ等しい周波数、すなわち、和の周波数および差の周波数を有し、かつ、該
第２レベルのスーパーへテロダイン信号を生成するために混合された該スーパー
へテロダイン信号のスーパーへテロダイン位相の和および差にそれぞれ等しい位
相、すなわち、和の位相および差の位相を有している２つのサイドバンド、すな
わち和のサイドバンドと差のサイドバンドから成り、該差の位相は、前記１組の
位相シフトし、周波数シフトした光ビームの前記測定レッグにおける前記気体の
屈折度と、前記基準レッグにおける前記所定の媒体の屈折度との分散に起因する 差を例外として、実質的にゼロであることを特徴とする、請求項２３に記載の干 渉測定 装置。

【請求項２５】 前記電子手段は、前記和の位相および前記差の位相と、前
記スーパーへテロダイン位相のうちの一方とに基づいて動作し、前記気体の逆分
散力を判定することを特徴とする、請求項２４に記載の干渉測定装置。

【請求項２６】 前記混合手段は、少なくとも２つの混合出力ビームの１組
の混合出力ビームとして前記混合光学信号を生成するように構成および配置され
ており、各混合出力ビームは、位相シフトし、周波数シフトした光ビームの１つ
のサブセットから生成されることを特徴とする、請求項２１〜２４のいずれかに
記載の干渉測定装置。

【請求項２７】 前記光源の波長の略調和比を測定し、かつ、前記選択的固
有光学特性を判定するにあたって行なわれる計算を補正するための信号を提供す
る電子処理手段を特徴とする、請求項１６に記載の干渉測定装置。

【請求項２８】 前記干渉計は、前記周波数シフトした光ビームの各ビーム
の直交偏光成分間に位相シフトを導入して、１組の位相シフトし、周波数シフト
した光ビームを生成すると共に、該周波数シフトした光ビームの該ビームを整列
させ、かつ、方向付け、前記１組の位相シフトし、周波数シフトした光ビームの
各ビームにより縦走される前記測定レッグおよび前記基準レッグが実質的に同一
となるようにすることを特徴とする、請求項１８〜２６のいずれかに記載の干渉 測定 装置。

【請求項２９】 前記位相シフトし、周波数シフトした光ビームのどのビー
ムの前記測定レッグおよび前記基準レッグについての前記物理的経路長も実質的
に同一であることを特徴とする、請求項２０〜２８のいずれかに記載の干渉測定 装置。

【請求項３０】 前記１組の周波数シフトした光ビームおよび／または前記 拡張した組の周波数シフトした光ビーム の各ビームに導入される位相シフトの大
きさは、前記測定レッグおよび前記基準レッグを介する通過回数と、前記測定レ
ッグおよび前記基準レッグの物理長と、前記測定レッグにおける前記気体の屈折
度と前記基準レッグにおける前記所定の媒体の屈折度との差の積に比例し、位相
シフトし、周波数シフトした光ビームの各ビームについての前記測定レッグにお
ける前記気体の屈折度は互いに異なっており、前記気体の屈折度は波長の関数で
あることを特徴とする、請求項２９に記載の干渉測定装置。

【請求項３１】 前記混合手段は前記１組の位相シフトし、周波数シフトし
た光ビームの各ビームの前記２つの異なる周波数成分を混合して、少なくとも２
つの混合出力ビームから成る１組の混合出力ビームとして前記混合光学信号を生
成し、該１組の混合出力ビームの各ビームは、前記１組の位相シフトし、周波数
シフトした光ビームの１つかつ唯一のビームから派生していることを特徴とし、
前記検出する手段は、前記１組の混合出力ビームの強度から、１組のヘテロダイ
ン信号として前記電気干渉信号を生成する光検出器を備えており、該１組のヘテ
ロダイン信号は、少なくとも２つのヘテロダイン信号から成り、かつ、前記１組
の周波数シフトした光ビームのビームの前記直交偏光成分間の前記周波数差に関
連するヘテロダイン周波数における発振を有し、該１組のヘテロダイン信号はま た、前 記測定レッグにおける前記気体の屈折度に関連する差を例外として、前記
光ビーム波長間の前記略調和関係に実質的に逆比例関係にある１組のヘテロダイ ン位相を有することをさらに特徴とする 、請求項３０に記載の干渉測定装置。

【請求項３２】 前記１組のヘテロダイン信号を処理して、１組の修正した
ヘテロダイン信号を生成する手段を特徴とし、該１組の修正したヘテロダイン信
号は修正したヘテロダイン周波数を有し、該修正したヘテロダイン周波数は、前
記光ビーム波長間の前記略調和関係に従って該ヘテロダイン周波数と調和関係に
あり、かつ該１組の修正したヘテロダイン信号は修正したヘテロダイン位相を有 し 、該修正したヘテロダイン位相は、前記光ビーム波長間の前記略調和関係に従
って該ヘテロダイン位相と調和関係にあり、該１組の修正したヘテロダイン信号
の該１組の修正したヘテロダイン位相は、前記１組の位相シフトし、周波数シフ
トした光ビームの前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準レッグ
における前記所定の媒体の屈折度に起因する差を例外として、実質的に等しい、
請求項３１に記載の干渉測定装置。

【請求項３３】 前記修正したヘテロダイン信号のうちの２つを混合して、 前記 １対の修正したヘテロダイン信号の前記修正したヘテロダイン周波数の和お
よび差にそれぞれ等しい周波数、すなわち、和の周波数および差の周波数を有し 、かつ 該１対の修正したヘテロダイン信号の前記修正したヘテロダイン位相の和
および差にそれぞれ等しい位相、すなわち、和の位相および差の位相を有してい
る２つのサイドバンド、すなわち、和のサイドバンドおよび差のサイドバンドか
ら成るスーパーへテロダイン信号を生成する電子手段を特徴とし、該差の位相は
、前記１組の位相シフトし、周波数シフトした光ビームの前記測定レッグにおけ
る前記気体の屈折度と、前記基準レッグにおける前記所定の媒体の屈折度との分
散に起因する差を例外として、実質的にゼロであり、該電子手段が、該差の位相 および該１対の修正されたヘテロダイン信号のうちの１つの該修正されたヘテロ ダイン位相を分析して、該測定レッグにおける該気体の逆分散力を判定するため の手段を含むことをさらに特徴とする、 請求項３２に記載の干渉測定装置。

【請求項３５】 前記１組の周波数シフトした光ビームの各ビームに導入さ
れる位相シフトの大きさは、前記測定レッグおよび前記基準レッグを介する通過
の回数と、前記測定レッグおよび前記基準レッグの物理長と、前記測定レッグに
おける前記気体の屈折度と前記基準レッグにおける前記所定の媒体の屈折度との
差との積に比例し、前記位相シフトし、周波数シフトした光ビームの各ビームに
ついての前記測定レッグにおける前記気体の屈折度は互いに異なっており、前記
気体の屈折度は波長の関数であることを特徴とする、請求項３４に記載の干渉測 定 装置。

【請求項３６】 前記混合手段は前記１組の位相シフトし、周波数シフトし
た光ビームの各ビームの前記２つの異なる周波数成分を混合して、少なくとも２
つの混合出力ビームから成る１組の混合出力ビームとして混合光学信号を生成し
、該１組の混合出力ビームの各ビームは、前記１組の位相シフトし、周波数シフ
トした光ビームのうちの１つかつ唯一の光ビームから派生していることを特徴と する 、請求項３０〜３５のいずれかに記載の干渉測定装置。

【請求項３７】 前記検出する手段は、前記１組の混合出力ビームの強度か
ら、１組のヘテロダイン信号として前記電気干渉信号を生成するための光検出器 を備えており、該１組のヘテロダイン信号は、少なくとも２つのヘテロダイン信
号から成り、かつ、前記１組の周波数シフトした光ビームの前記ビームの前記直
交偏光成分間の前記周波数差に関連するヘテロダイン周波数における発振を有し 、該１組のヘテロダイン信号はまた１組のヘテロダイン位相を有し、該ヘテロダ
イン位相は、前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準レッグにお
ける前記所定の媒体の屈折度とに関連する差を例外として、実質的に等しいこと を特徴とする 、請求項３６に記載の干渉測定装置。

【請求項３８】 前記ヘテロダイン信号のうちの２つを混合して、該１対の
ヘテロダイン信号の該ヘテロダイン周波数の和および差にそれぞれ等しい周波数
、すなわち、和の周波数および差の周波数を有し、かつ、該１対のヘテロダイン
信号の該ヘテロダイン位相の和および差にそれぞれ等しい位相、すなわち、和の
位相および差の位相を有している２つのサイドバンド、すなわち、和のサイドバ
ンドおよび差のサイドバンドから成るスーパーへテロダイン信号を生成する電子
手段を特徴とし、該差の位相は、前記１組の位相シフトし、周波数シフトした光
ビームの前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準レッグにおける
前記所定の媒体の屈折度との分散に起因する差を例外として、実質的にゼロであ
る、請求項３２または３７に記載の干渉測定装置。

【請求項３９】 前記一連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
は、前記気体の分散力を前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した
結果よりも低位の大きさを有していることを特徴とする、請求項１６、２４、２ ５、２７および３８のいずれか に記載の干渉測定装置。

【請求項４０】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対のヘテロダイ
ン信号のうちの１つの前記ヘテロダイン位相とを分析して、前記測定レッグにお
ける前記気体の逆分散力を判定する分析手段を備えていることを特徴とする、請
求項３９に記載の干渉測定装置。

【請求項４１】 前記１連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
を監視するための監視手段を特徴とする、請求項１６、２４、２５、２７および ３８のいずれか に記載の干渉測定装置。

【請求項４２】 前記監視手段に応答してフィードバック信号を提供し、前
記光ビームの光源を制御して、前記略調和関係の前記相対精度が、前記気体の分
散力を前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した結果よりも低位の
大きさを有しているようにする手段を特徴とする、請求項４１に記載の干渉測定 装置。

【請求項４３】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対のヘテロダイ
ン信号のうちの１つの前記ヘテロダイン位相とを分析して、前記測定レッグにお
ける前記気体の逆分散力を判定するための手段を備えていることを特徴とする、
請求項３８、４１または４２に記載の干渉測定装置。

【請求項４４】 前記監視手段に応答して、前記電子手段により判定される
ように、前記測定レッグにおける前記気体の前記選択的固有光学特性または前記
逆分散力のいずれかを補正するための手段を特徴とする、請求項４１〜４３のい ずれか に記載の干渉測定装置。

【請求項４５】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対のヘテロダイ
ン信号のうちの１つの前記ヘテロダイン位相とを分析して、前記測定レッグにお
ける前記気体の逆分散力を判定する手段を備えていることを特徴とする、請求項 ４４ に記載の干渉測定装置。

【請求項４６】 前記電気干渉信号は、前記気体の屈折度に対応する位相情
報を含むヘテロダイン信号を含むことを特徴とし、かつ前記ヘテロダイン信号を
混合して、前記気体の屈折度の分散に対応する位相情報を含んでいる少なくとも
１つのスーパーへテロダイン信号を生成するための手段を更に特徴とする、請求
項１〜４５のいずれかに記載の干渉測定装置。

【請求項４７】 前記ヘテロダイン信号および前記スーパーへテロダイン信
号の位相曖昧性を解消するための手段を特徴とする、請求項４６に記載の干渉測 定 装置。

【請求項４８】 気体の選択的固有光学特性を監視するための干渉計測定方
法であって、該干渉計測定方法は、 異なる波長を有している少なくとも２つの光ビーム（７、８）を生成する工程 と、 干渉計（６９、７０）に該光ビームの各々の少なくとも一部を導入する工程で あって、該干渉計は、各々が所定の物理的経路長を有する 基準レッグおよび測定
レッグを備えており、該基準レッグは所定の媒体により占有されるように構成お
よび配置され、該測定レッグは該気体により占有されるように構成および配置さ れ、該ビーム（７、８）の一部が、該 基準レッグにおける該所定の媒体を通るそ
れぞれの光路長についての情報と、該測定レッグにおける該気体を通るそれぞれ
の光路長についての情報とを含んでいる射出ビーム（１７、１８、２５、２６、 １１７、１１８、１２５、１２６） として、該干渉計（６９、７０）から現れる
ようにした工程を包含し、 該方法は、 該射出ビーム（１７、１８、２５、２６、１１７、１１８、１２５、１２６） を結合して、該基準レッグおよび該測定レッグの所定の経路の対応するものから
出た該射出ビーム（１７、１８、２５、２６、１１７、１１８、１２５、１２６ ） の各々の間の位相差に対応する情報を含んでいる混合光学信号を生成する工程
と、 該混合光学信号を検出し、該気体の該選択的固有光学特性に対応する情報を含
んでいる電気干渉信号を生成する工程とを特徴とする、干渉計測定方法。

【請求項４９】 請求項１〜４７のいずれかに記載の装置を使用して実行さ れることを特徴とする、請求項４８に記載の干渉測定方法。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６５】 図１ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なり、ビーム１０はミラー５４により反射されて、ビーム１２となる。ビーム１
１は示差平面ミラー干渉計６９に入射し、ビーム１２は示差平面ミラー干渉計７
０に入射する。測定セル９０に備えられる外部ミラーを有する示差平面ミラー干
渉計６０および７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との間の位相シフト

【外１】 、およびビーム１２のｘ成分とｙ成分との間の位相シフト

【外２】 を導入するための干渉計手段を備えている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７３】 位相シフト

【外３】 、および位相シフト

【外４】 の大きさは、以下の公式に従って、図１ｄおよび図１ｅに示される測定路９７お
よび基準路９８の往復の物理長に関連する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８２】 信号ｓ₁およびｓ₂の位相

【外５】 および

【外６】 はそれぞれ、スーパーへテロダイン受信装置技術の適用によって獲得するのが好
ましいが、この場合、信号ｓ₁およびｓ₂の周波数はｆ₁およびｆ₂よりも実質的に
低い周波数までシフトされるが、ここでは、各条件は高精度位相測定については
一般的には最も好ましい。ここで図１ｆを参照すると、電子プロセッサ１０９は
、好ましくは周波数ｆ₀において信号ｓ０生成する安定した局部発振装置１０９ ０を備え、典型的にはｆ₀は、ｆ₁およびｆ₂の両方よりも実質的に低い。電子プ ロセッサ１０９は画像阻止ミキサー１０９１Ａおよび１０９１Ｂを更に備えてお
り、ディジタル処理が好ましいが、アナログ処理またはディジタル処理のいずれ
かとして、基準信号１０１および１０２それぞれと、信号ｓ₀とから、周波数ｆ₁ −ｆ₀およびｆ₂−ｆ₀において、各々が１元サイドバンドを有する２つの混合信 号を生じる。１元サイドバンド信号は、同調したフィルタが追従する２個の信号
を混合して不所望な画像サイドバンドを廃棄する周知の技術などの他の処置手順
によっても生成可能であることが、当業者には明白である。画像サイドバンド、
すなわち、より高周波数のサイドバンドが、本発明の範囲または精神から逸脱す
ることなく保存のために選択され得ることが当業者には明白となるだろう。１元
サイドバンド信号は下記の形式を有しており、

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８３】

【数１５】 ここでは、

【外７】 および

【外８】 は位相オフセット誤差である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８７】

【数１８】 である。それゆえ、スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×_I1は等しい振幅の２個のサ イドバンドＳ⁺ ₁×_I1およびＳ^- ₁×_I1を含み、一方のサイドバンドは周波数ν₁お よび位相

【外９】 を有し、第２のサイドバンドは周波数Ｆおよび位相Φ₁×_I1を有する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９２】

【数２１】 それゆえに、スーパーへテロダイン信号Ｓ₂×_I2は等しい振幅の２つのサイドバ ンドＳ⁺ ₂×_I2およびＳ^- ₂×_I2を含み、一方のサイドバンドは周波数ν₂および位 相

【外１０】 を有し、第２のサイドバンドは、周波数Ｆおよび位相Φ₂×_I2を有する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９４】 その後、位相Φ₁×_I1およびΦ₂×_I2は、それぞれ電子プロセッサ１０９５Ａお
よび１０９５Ｂにおいてｌ１およびｌ２により乗算される。次に、位相（ｌ₁／ ｐ）Φ₁×_I1および（ｌ₂／ｐ）Φ₂×_I2は、好ましくはディジタル処理であるが 、アナログ処理またはディジタル処理により、電子プロセッサ１０９６Ａにおい
て一緒に加算され、電子プロセッサ１０９７Ａにおいて互いに他方から減算され
て、位相

【外１１】 およびΦ_IGをそれぞれ獲得するが、

【外１２】 およびΦ_IGの下付き文字１Ｇは、第１グループの実施態様に属している実施態様
に関して得られた位相を示している。形式的には下記の通りである。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９５】

【数２２】 等式（２１）および等式（２２）によると、

【外１３】 およびΦ_IGは測定セル９０の反射表面９５または９６のいずれ傾斜にも高感度で
はなく示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビーム分散キューブと
関連する光学構成要素において発生し得る熱擾乱および機械的擾乱には感度が低
いということに、留意されたい。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０４】

【数２７−１】 の元で演算を行なうと、位相Φ_IGおよび

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０５】

【数２７−２】 の比率は下記の近似値を有する。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２５】 等式（３３）に存在し、等式（２）、（５）および（２９）に定義されている
、（ζ₁−

【外１４】 ）およびＺに関与するオフセット項は、χが経時的に可変である場合には、Γお
よびχの決定に際して所要の相対精度により決定される所与のレベルの精度まで
、決定および監視を要求し得る項であり、χについて必要な相対精度はまた、部
分的には（Ｌ_G−Ｌ_V）の大きさにより決定される。（ζ₁−

【外１５】 ）

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２６】お よびＺの決定についての１つの手順は、１個のミラーＲ９１（図１ｄおよび図
１ｅには示していない）が波長λ₁についての反射表面となるように被膜される ミラー９１の表面９３に対応する表面Ｒ９３を有しており、かつ、波長λ２につ
いての反射表面になるように被膜されるミラー９１の表面９５に対応する第２表
面Ｒ９５を有している、測定セル９０の置換と、得られるΦ₁×_I1およびΦ_1Gの 値の測定に基づいている。得られるΦ₁×_I1およびΦ_1Gの値を、それぞれ、（Φ₁ ×_I1）_Rおよび（Φ_1G）_Rとする。量（ζ₁−

【外１６】 ）およびＺは、それぞれ等式（２）、（１３）および（２５）と比較して、下記
の公式により（Φ₁×_I1）_Rおよび（Φ_1G）_Rに、それぞれに関連づけられる。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２７】

【数３９】 （ζ₁−

【外１７】 ）およびＺへの非電子的寄与は、示差平面ミラー干渉計６９、示差平面ミラー干
渉計群７０、および、測定セル９０で起こる相当なレベルの補正のために、経時
的に実質的に一定となるべきである。ζ₁およびＺへの電子的寄与は、純粋に電 子的な手段（図示せず）により監視され得る。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１３７】 位相

【外１８】 および

【外１９】 は、最終的な末端用途の適用の出力が出力データに課す要求精度に適うのに十分
な相対精度まで、アナログ技術またはディジタル技術を利用して直接的に測定さ
れ得ることが、当業者に更に評価される。直接位相測定を利用した場合、スーパ
ーへテロダイン受信装置技術は第１の実施態様と、先に注目したような後続の実
施態様とにおいては、第１の実施態様の範囲および精神から逸脱することなく、
省くことができる。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１４９】 位相

【外２０】 および位相

【外２１】 に含まれる分散情報は、好ましくはスーパーへテロダイン信号を介して、第１の
実施態様の変形において獲得され、この場合、スーパーへテロダイン信号の周波
数は、ｆ₁およびｆ₂よりも遥かに低い周波数にあり、ここでは、より正確な位相
測定を行なうこともことも一般に可能である。図１ｇを参照すると、第１の実施
態様の変形の好ましい方法に従って、電子処理手段１０９Ａは、好ましくは下記
の形式を有する２つの修正ヘテロダイン信号

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１６６】

【数５９】 を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｅとを更に備えており、これらの両方
は、ディジタル方式ヒルバート変成位相検出装置（Ｂｅｓｔの前掲を参照のこと
）などの時間に基づく位相検出と、基準信号１０１および基準信号１０２とを使
用している。電子プロセッサ１０９Ａは、基準信号１０１を用いた位相感応性検
出、または、ヘテロダイン信号の位相の判定を行なうための類似の技術により、

【外２２】 を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｃを更に備えている。次の工程では、

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１６７】

【数６０】 は、アナログ方式またはディジタル方式のいずれかで、Γの算出のためにコンピ
ュータ１１０に伝送されるが、この場合、位相オフセット

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１６９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１６９】

【数６２】 位相

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７０】

【数６３】 と、位相オフセット

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７１】

【数６４】 とは、

【外２３】 および

【外２４】 がゼロに等しく、ｌ₁＝ｐ₁、かつ、ｌ₂＝ｐ₂であれば、第１の実施態様のΦ₁×_{1 R} 、

【外２５】 Φ_1G、ξ、およびＺのそれぞれに形式上に等価である。それゆえに、第１の実施
態様のこの変形の残余の説明は第１の実施態様について与えた説明の対応部分と
同一である。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８６】 出力ビーム１２９および１３０をそれぞれに形成するための、干渉計６９およ
び干渉計７０をそれぞれに通る第１の実施態様の第２変形のビーム１１およびビ
ーム１２の伝搬の説明は、出力ビーム１２９および１３０をそれぞれ形成するた
めの、干渉計６９および７０をそれぞれに通る第１の実施態様の第１変形のビー
ム１１およびビーム１２の伝搬について与えた説明の対応部分と同一である。測
定セル９０が装備した外部ミラーを備えている示差平面ミラー干渉計６９および
７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との間の位相シフト

【外２６】 およびビーム１２のｘ成分とｙ成分との間の位相シフト

【外２７】 を導入するための干渉計測定手段を備えており、この場合、

【外２８】 および

【外２９】 は、第１の実施態様の

【外３０】 および

【外３１】 についての等式（２）と同じ等式によって与えられる。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８７】 図１ｈに示したような次の工程では、位相シフトしたビーム１２９の一部は、
非偏光式ビームスプリッタ６５Ａにより反射され、ミラー６５Ｂにより反射され
、非線形結晶６７を通過して、光ビーム１３１を形成する。ビーム１３１は、２
対の成分から構成され、一方対の成分はビーム１２９の周波数と同一周波数を有
しており、第２対の成分はビーム１２９の成分の周波数の２倍の周波数を有して
いる。非線形結晶６７は、例えばＢＢＯであるが、非線形結晶６７に入るビーム
１２９の上記部分の一部の周波数をＳＨＧにより倍加するように整列状態になっ
て、ビーム１３１の第２対の成分を形成する。ビーム１３１の第１対の成分は、
非線形結晶６７に入るビーム１２９の上記部分の残余の部分であり、それは周波
数倍加されていない。測定セル９０が装備した外部ミラーを備えた示差平面ミラ
ー干渉計６９および非線形結晶６７とは、ビーム１３１の第２対の成分のうちの
ｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外３２】 を導入するための干渉計測定手段を備えている。位相

【外３３】 は、実質的には、ビーム１２９の位相

【外３４】 の２倍であり、下記の公式により与えられるが、

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８８】

【数７２】 ここでは、位相オフセットζ_D1は、測定路９７または基準路９８には関連してい
ない位相

【外３５】 への全ての寄与を含んでいる。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１９２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１９２】 図１ｉを参照すると、電子プロセッサ１１０９は電子プロセッサ１０９４Ｃを
備えており、位相感応性検出における基準信号として働く信号１０１を用いて、
第１の実施態様について説明したのと同一である位相シフト

【外３６】 を判定する。電子プロセッサ１１０９は、アナログ処理またはディジタル処理の
いずれかにより、ヘテロダイン信号ｓ_D1およびｓ₂を一緒に電子的乗算して、ス ーパーへテロダイン信号Ｓ_D1×₂を生じる手段１０９２Ｅを更に備えている。ス ーパーへテロダインＳ_D1×₂は、

【手続補正２６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２００

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２００】 位相シフト

【外３７】 は、第１の実施態様の第３変形の干渉計により、基準出力ビームと測定出力ビー
ムとの間に、第１入力ビームに対応して導入される。第１の実施態様の第３変形
についての位相シフト

【外３８】 の導入および検出の説明は、第１の実施態様の第２変形の位相シフト

【外３９】 の導入および検出の説明について与えた説明の対応部分と同一である。

【手続補正２７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２０４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２０４】 位相Φ_2Gの差は、第２グループの好ましい各実施態様に関して後で説明するよ
うな、気体の逆分散力を判定するために、

【外４０】 に関連する気体の屈折度の測定と共に使用される。

【手続補正２８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２０９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２０９】 図２ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０の一部は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ５４
Ａにより、ビーム１２として反射され、ビーム１０の第２部分はビームスプリッ
タ５４Ａにより伝達されて、引き続きミラー５４Ｂにより反射されて、ビーム２
１２になる。ビーム１１は示差平面ミラー干渉計６９に入射し、ビーム１２およ
びビーム２１２は２つの示差平面ミラー干渉計から構成される示差平面ミラー干
渉計グループ７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを有する示差
平面ミラー干渉計６９および示差平面ミラー干渉計グループ７０は、ビーム１１
のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外４１】 を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外４２】 を導入し、ビーム２１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外４３】 を導入するための干渉計手段を備えている。

【手続補正２９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２１７】 位相シフト

【外４４】 および

【外４５】 の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例についての下記の式に従って、測定路９７および
基準路９８（図１ｄおよび図２ｃと比較のこと）の往復物理長に関連している。

【手続補正３０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２１８】

【数７７】 位相オフセットζ_jは、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シ フト

【外４６】 への全ての寄与を含んでいる。等式（７７）は、２つの異なる波長についての経
路が実質的に共拡張的である事例については有効であり、ここでは、第２の実施
態様における本発明の機能を最も簡略化した様式で例示するために、１つの事例
が選択されている。

【手続補正３１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２２５】 信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄の位相

【外４７】 および

【外４８】 は、それぞれに、ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄の周波数がｆ₁およびｆ₂よりも実質的に 低い周波数へとシフトされるスーパーへテロダイン受信装置技術の適用により好
ましくは獲得されるが、ここでは、各条件は高精度位相測定には一般により好ま
しい。

【手続補正３２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２２７】

【数８０】 であり、

【外４９】 および

【外５０】 は位相オフセット誤差である（等式（５）を参照のこと）。

【手続補正３３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２２８】 図２ｄを再度参照すると、電子プロセッサ２０９は、Φ₃×_I2、およびΦ₄×_I2 を一緒に加算処理するための電子プロセッサ１０９６Ｂを備えている。次いで、
位相Φ₁×_I1、および結果として生じた位相和（Φ₃×_I2＋Φ₄×_I2）は、それぞ れ電子プロセッサ１０９５Ｃおよび１０９５Ｄにおいて、ｌ₁／ｐ₁および（ｌ₂ ／ｐ₂）（１／２）によって、それぞれ乗算処理され、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₁×_I1 および（ｌ₂／ｐ₂）（Φ₃×_I2＋Φ₄×_I2）／２を生じる結果となる。位相（ｌ₁ ／ｐ₁）Φ₁×_I1および（ｌ₂／ｐ₂）（Φ₃×_I2＋Φ₄×_I2）／２は、次に、アナロ
グ処理またはデジタル処理（好ましくはディジタル処理）により、電子プロセッ
サ１０９６Ｃにおいて一緒に加算処理され、そして電子プロセッサ１０９７Ｂに
おいて互いから減算処理され、位相

【外５１】 およびΦ_1Gをそれぞれに生じる。形式的には、以下のようになる。

【手続補正３４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２２９】

【数８１】 等式（８１）および等式（８２）から、

【外５２】 およびΦ_1Gは測定セル９０の反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜に
も高感応的ではなく、示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビーム
スプリットキューブと、それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾
乱および機械的擾乱に高感応的でないことに、注目しなければならない。位相Φ ₁ ×_I1、

【外５３】 およびΦ_1Gは、好ましくはディジタル方式の信号１０５として、コンピュータ１
１０に伝送される。

【手続補正３５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２３９】

【数８６】 スーパーへテロダインＳ₁×₃は、それゆえ、等しい振幅の２つのサイドバンドＳ ⁺ ₁ ×₃およびＳ^- ₁×₃から構成されており、一方のサイドバンドは周波数ν₁×₃お
よび位相

【外５４】 を有しており、第２のサイドバンドは周波数Ｆおよび位相Φ₁×₃を有している。

【手続補正３６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２４０】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₁×₃およびＳ^- ₁×₃は電子プロセッサ１０９３
Ｇにより、広域フィルタリングおよび低域フィルタリング、もしくは、周波数で
分離される２つの信号を分離させるための同様の技術により分離される。スーパ
ーへテロダイン信号のより低い方の周波数サイドバンドの周波数Ｆは、第１の実
施態様の議論の対応部分で説明したように、プロセッサ１０９３Ｇの分離作業を
かなり簡略化していて、スーパーへテロダイン信号のより高い方の周波数サイド
バンドの周波数νよりも遥かにずっと小さくなり得る。電子プロセッサ２０９Ａ
は、ディジタル式ヒルバート変成位相検出装置（Ｒ．Ｅ．Ｂｅｓｔの前掲、Ｏｐ
ｐｅｎｈｅｉｍおよびＳｃｈａｆｅｒの前掲を参照のこと）などの時間に基づく
位相検出と、ドライバー５およびドライバー６の位相とを利用して、位相

【外５５】 および位相Φ₁×₃を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｈを更に備える。

【手続補正３７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２４３】

【数８８】 スーパーへテロダイン信号Ｓ１×４は、それゆえに、等しい振幅の２つのサイド
バンドＳ⁺ ₁×₄およびＳ^- ₁×₄を含んでおり、一方のサイドバンドは周波数νおよ
び位相

【外５６】 を有しており、第２のサイドバンドは周波数Ｆおよび位相Φ₁×₄を有している。

【手続補正３８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２４４】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₁×₄およびＳ^- ₁×₄は電子プロセッサ１０９３
Ｈにより、広域フィルタリングおよび低域フィルタリング、もしくは、周波数で
分離される２つの信号を分離させるための任意の同様の技術により分離される。
電子プロセッサ１０９３Ｇの議論で注目したように、スーパーへテロダイン信号
Ｓ₁×₄のより低い方の周波数サイドバンドの周波数Ｆは、プロセッサ１０９３Ｈ
の分離作業をかなり簡略化していて、スーパーへテロダイン信号Ｓ₁×₄のより高
い方の周波数サイドバンドの周波数よりも遥かにずっと小さくなり得る。電子プ
ロセッサ２０９Ａは、ディジタル式ヒルバート変成位相検出装置（Ｂｅｓｔの前
掲、ＯｐｐｅｎｈｅｉｍおよびＳｃｈａｆｅｒの前掲を参照のこと）などの時間
に基づく位相検出と、ドライバー５およびドライバー６の位相とを利用して、位
相

【外５７】 および位相Φ₁×₄を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｉを更に備えている
。

【手続補正３９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２４５】 この後、位相

【外５８】 および位相

【外５９】 は電子プロセッサ１０９６Ｄにおいてアナログ処理またはディジタル処理により
一緒に加算処理され、位相Φ₁×₃および位相Φ₁×₄は電子プロセッサ１０９７Ｃ
において、ディジタル処理が好ましいが、アナログ処理またはディジタル処理に
より互いから減算処理されて、位相

【外６０】 および位相２Φ_1Gをそれぞれに生じる。形式的には、

【手続補正４０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２４６】

【数８９】 である。等式（１０１）および等式（１０２）から、位相

【外６１】 および位相Φ_1Gは反射表面９５または９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく
、示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブ
と、それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱
に高感応的でないことに、注目しなければならない。

【手続補正４１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２４７】 電子プロセッサ２０９Ａは、図２ｅに示されるように、時間に基づく位相感応
性検出を基準信号１０１などと一緒に使用して、ヘテロダイン信号ｓ₁から位相

【外６２】 を判定するための電子プロセッサ１０９４Ｃを備えている。位相

【外６３】 およびΦ_1Gは、好ましくはディジタル方式で、Γの算出を目的として、信号１０
５としてコンピュータ１１０に伝達される。

【手続補正４２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２５３】 図３ａに例示したように、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１
１となり、ビーム１０はミラー５４により反射されてビーム１２になる。ビーム
１１は示差平面ミラー干渉計１６９に入射し、ビーム１２は示差平面ミラー干渉
計７０に入射するが、第３の実施態様の示差平面ミラー干渉計７０は第１の好ま
しい実施態様について図１ａおよび図１ｃに描いた示差平面ミラー干渉計７０と
同一である。ビーム１１の第１周波数成分が唯一のプロジェニターであるビーム
は図３ｂおよび図３ｃに破線で示され、ビーム１１の第２周波数成分が唯一のプ
ロジェニターとなるビームは、図３ｂおよび図３ｃに点線で示される。示差平面
ミラー干渉計１６９および示差平面ミラー干渉計７０は、測定セル９０が備えた
外部ミラーを装備するが、ビーム１１のｘ成分とｙ成分の間の位相シフト

【外６４】 およびビーム１２のｘ成分とｙ成分の間の位相シフト

【外６５】 を導入するための、干渉測定法手段を備えている。

【手続補正４３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２５７】 位相シフト

【外６６】 および

【外６７】 の大きさは、下記の式に従えば、図１ｄおよび図１ｅに示されたのと同一の測定
路９７または基準路９８の経路ｉの往復物理長Ｌ_iに関連する。

【手続補正４４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２６６】 信号ｓ₅およびｓ₂の位相

【外６８】 および

【外６９】 は、それぞれに信号ｓ₅およびｓ₂の周波数がｆ₁およびｆ₂よりも実質的に低い周
波数へとシフトされるスーパーへテロダイン受信技術の適用により獲得されるの
が好ましいが、ここでは、各条件は高精度位相測定には一般により好ましい。

【手続補正４５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２６８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２６８】

【数９２】 であり、

【外７０】 および

【外７１】 は位相オフセット誤差である（等式（５）を参照のこと）。

【手続補正４６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２６９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２６９】 図３ｄを再度参照すると、位相Φ₅×_I1およびΦ₂×_I2は、それぞれ電子プロセ
ッサ１０９５Ｅおよび１０９５Ｂにおいて、それぞれ（ｌ₁／ｐ₁）および（ｌ₂ ／ｐ₂）によって、それぞれに乗算処理され、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₅×_I1および（
ｌ₂／ｐ₂）Φ₂×_I2を生じる結果となる。位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₅×_I1および（ｌ₂ ／ｐ₂）Φ₂×_I2は、次に、アナログ処理またはディジタル処理により、電子プロ
セッサ１０９６Ｅにおいて一緒に加算処理され、そして電子プロセッサ１０９７
Ｄにおいて互いから減算処理され、位相

【外７２】 およびΦ_1Gをそれぞれに生じる。形式的には、以下のようになる。

【手続補正４７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２７０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２７０】

【数９３】 等式（１０６）および等式（１０７）から、

【外７３】 およびΦ_1Gは測定セル９０の反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜に
も高感応的ではなく、示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビーム
スプリットキューブと、それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾
乱および機械的擾乱に高感応的でないことに、注目しなければならない。

【手続補正４８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２７９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２７９】

【数９７】 スーパーへテロダインＳ₅×₂は、それゆえ、等しい振幅の２つのサイドバンドＳ ⁺ ₅ ×₂およびＳ^- ₅×₂から構成されており、一方のサイドバンドは周波数νおよび
位相

【外７４】 を有しており、第２のサイドバンドは周波数ＦおよびΦ１Ｇを有している。

【手続補正４９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２８０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２８０】 次の工程では、サイドバンドＳ⁺ ₅×₂およびＳ^- ₅×₂は電子プロセッサ１０９３
Ｊにより、高域フィルタリングおよび低域フィルタリング、もしくは、周波数が
分離した２つの信号を分離させるための任意の同様の技術により分離される。ス
ーパーへテロダイン信号の低いほうの周波数サイドバンドの周波数Ｆは、第１の
実施態様の議論の対応部で説明したように、プロセッサ１０９３Ｉの分離作業を
かなり簡略化していて、スーパーへテロダイン信号の高いほうの周波数サイドバ
ンドの周波数νよりも遥かにずっと小さくなり得る。電子プロセッサ２０９Ａは
、ディジタル式Ｈｉｌｂｅｒｔ変成位相検出装置（Ｒ．Ｅ． Ｂｅｓｔの同一出
典、ＯｐｐｅｎｈｅｉｍおよびＳｃｈａｆｅｒの同一出典を参照のこと）などの
時間に基づく位相検出と、ドライバ５およびドライバ６の位相とを利用して、位
相

【外７５】 および位相Φ_1Gをそれぞれに決定するための電子プロセッサ１０９４Ｌおよび１
０９４Ｍを更に備えている。

【手続補正５０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２８１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２８１】 電子プロセッサ３０９Ａは、図３ｅに示されるように、時間に基づく位相感応
性検出を基準信号１０１などと一緒に利用して、ヘテロダイン信号ｓ₅から位相

【外７６】 を決定するための電子プロセッサ１０９４Ｋを備えている。位相

【外７７】 およびΦ_1Gは、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナログ方式で
、Γの算出のために、信号１０５としてコンピュータ１１０に伝送される。

【手続補正５１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２８９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２８９】 図４ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０はミラー５４により、ビーム２１２として反射される。ビーム
１１は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビーム２１２は示差平面
ミラー干渉計グループ２７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを
有する示差平面ミラー干渉計グループ２６９および示差平面ミラー干渉計グルー
プ２７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフト

【外７８】 を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外７９】 を導入し、更に、ビーム２１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外８０】 を導入するための干渉計手段を備えている。

【手続補正５２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２９５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２９５】 位相シフト

【外８１】 および

【外８２】 の大きさは、下記の公式に従って、図４ｄに示されたような測定路９７、基準路
９８の経路ｉの往復（ｒｏｕｎｄ−ｔｒｉｐ）物理長Ｌ_iに、または、ゼロ物理 長の基準路に関連する。

【手続補正５３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３０３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３０３】 信号ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ₇の位相

【外８３】 および、

【外８４】 は、それぞれに、ｓ₁、ｓ₆、および、ｓ₇の周波数がそれぞれの周波数ｆ₁および
ｆ₂（等式（１２３）を参照のこと）よりも実質的に低い周波数へとシフトされ るスーパーへテロダイン受信装置技術の適用により獲得されるのが好ましいが、
ここでは、条件は高精度位相測定には一般により好ましい。

【手続補正５４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３０５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３０５】

【数１０２】 であり、ここで、

【外８５】 および

【外８６】 は等式（５）により規定されている。

【手続補正５５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３０６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３０６】 この後、位相Φ₆×_I1、および、Φ₇×_I2は、電子プロセッサ１０９５Ｆおよび
１０９５Ｇにおいてそれぞれ、（ｌ₁／ｐ）および（ｌ₂／ｐ）によって、それぞ
れに乗算処理さる。次に、位相（ｌ₁／ｐ）Φ₆×_I1および（ｌ₂／ｐ）Φ₇×_I2は
、電子プロセッサ１０９６Ｆにおいて一緒に加算処理され、アナログ処理または
ディジタル処理（ディジタル処理が好ましい）により、電子プロセッサ１０９７
Ｅにおいて互いから減算され、位相

【外８７】 およびΦ_2Gをそれぞれに生じる。形式的には、以下のようになる。

【手続補正５６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３０７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３０７】

【数１０３】 数式（１２５）および数式（１２６）から、

【外８８】 およびΦ_2Gは測定セル９０の反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜に
も高感応的ではなく、示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビーム
スプリットキューブと、それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾
乱および機械的擾乱に非感応性であることに、注目しなければならない。

【手続補正５７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３１２】

【数１０６】 位相Φ_2Gおよび位相

【外８９】 は下記の近似値を有する。

【手続補正５８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３２１】 次の工程では、電子処理手段４０９は、異なる波長のビームが経験する測定路
が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動または気体
の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分か
っていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、電子信
号１０５として、好ましくはディジタル方式で、等式（２３）および（１２７）
、（１２８）、および（１２９）、ならびに必要ならば、ｋ1の計算に従って、 Γの計算のために、Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、

【外９０】 およびΦ_2Gをコンピュータ１１０に伝送する。

【手続補正５９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３２５】 位相

【外９１】 および、

【外９２】 に含まれる位相情報は、好ましくはスーパーへテロダイン信号の生成により、第
４の実施態様の変形例において得られるが、この場合、スーパーへテロダイン信
号の周波数は、より正確な位相測定が概ね可能となる、ｆ₁およびｆ₂よりも遥か
に低い周波数のレベルにある。

【手続補正６０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３３１】

【数１１４】 は、

【外９３】 および

【外９４】 がゼロに設定され、ｌ₁＝ｐ１およびｌ２＝ｐ２である第４の実施態様の

【外９５】 および、Ｚに形式的に等価である。従って、屈折度（ｎ１−１）、分散（ｎ₂− ｎ₁）_2G、および、ｋ₁は、この段落で引用された関係と、等式（２６）および等
式（２７）によりそれぞれに与えられるχおよびＫと、ゼロに設定した

【外９６】 および

【外９７】 と、ｌ₁＝ｐ₁、および、ｌ₂＝ｐ₂とを利用して、等式（１２７）、（１２８）お
よび（１２９）をそれぞれに用いた第４の実施態様の変形例により測定した各量
に関連して表され得る。第４の実施態様の変形例の残余の説明は、第４の実施態
様について与えた説明の対応部と同一である。

【手続補正６１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３３４】 図５ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０の一部は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ５４
Ａにより、ビーム１２として反射される。ビーム１０の第２部分はビームスプリ
ッタ５４Ａにより伝達されて、その後、ミラー５４Ｂにより反射されて、ビーム
２１２になる。ビーム１１は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビ
ーム１２およびビーム２１２は２つの示差平面ミラー干渉計を含む示差平面ミラ
ー干渉計グループ３７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを有す
る示差平面ミラー干渉計２６９および示差平面ミラー干渉計グループ３７０は、
ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフト

【外９８】 を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外９９】 を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外１００】 を導入し、ビーム２１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外１０１】 を導入するための干渉計測定手段を備えている。

【手続補正６２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３４０】 位相シフト

【外１０２】 および、

【外１０３】 の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例について、下記の公式に従って、図４ｄに示した
ような測定路９７および基準路９８の往復物理長に関連し、または、ゼロ物理長
の基準路に関連している。

【手続補正６３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３４１】

【数１１５】 位相オフセットζ_jは、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シ フト

【外１０４】 への全ての寄与を含んでいる。当業者には、ｐ₁≠２ｐ₂である場合の事例へと一
般化することは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計グループ２６９
（図４ｂと比較のこと）、および、測定セル９０と一緒に、図５ｂに示した示差
平面ミラー干渉計グループ３７０は、第５の実施態様の装置の機能を最も簡略化
した態様で例示するために、ｐ₁＝２およびｐ₂＝１の条件で構成されている。

【手続補正６４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３４８】 信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉の位相

【外１０５】 および、

【外１０６】 は、それぞれに、信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉の周波数がｆ₁およびｆ₂（等
式（１４１）と比較のこと）よりも実質的に低い周波数へとシフトされるスーパ
ーへテロダイン受信装置技術の適用により獲得されるのが好ましいが、ここでは
、条件は高精度位相測定には一般により好ましい。

【手続補正６５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３５０】

【数１１８】 であり、ここで、

【外１０７】 および

【外１０８】 は等式（５）により規定されている。

【手続補正６６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３５１】 図５ｄを再度参照すると、電子プロセッサ５０９は、Φ₈×_I2およびΦ₉×_I2を
一緒に加算処理するための電子プロセッサ１０９６Ｇを備えている。次に、位相
Φ₆×_I1および得られた位相合計（Φ₈×_I2＋Φ₉×_I2）は、電子プロセッサ１０ ９５Ｈおよび１０９５Ｉにおいてそれぞれに、ｌ₁／ｐ₁および（ｌ₂／ｐ₂）（１
／２）によって、それぞれに乗算処理され、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₄×_I1および（ ｌ₂／ｐ₂）（Φ₈×_I2＋Φ₉×_I2）／２を生じる結果となる。位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ ₁ ×_I1および（ｌ₂／ｐ₂）（Φ₈×_I2＋Φ₉×_I2）／２は、次に、アナログ処理ま たはディジタル処理（ディジタル処理が好ましい）により、電子プロセッサ１０
９６Ｈにおいて一緒に加算処理され、電子プロセッサ１０９６Ｆにおいて互いか
ら減算処理され、位相

【外１０９】 およびΦ_2Gをそれぞれに生じる。形式的には、以下のようになる。

【手続補正６７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３５２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３５２】

【数１１９】 数式（１４３）および数式（１４４）から、

【外１１０】 およびΦ_2Gは測定セル９０の反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜に
も高感応的ではなく、示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビーム
スプリットキューブと、それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾
乱および機械的擾乱に非感応性であることに、注目しなければならない。

【手続補正６８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３５５】 次の工程では、電子処理手段５０９は、異なる波長のビームが経験する測定路
が共拡張性である程度まで、測定路９７における気体の柱状密度の揺動または気
体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分
かっていなくても、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、等式（２３
）、（１４５）、（１４６）および（１４７）に従って、Γの算定と、必要なら
ば、ｋ1の計算とについて、電子信号１０５として、ディジタル方式またはアナ ログ方式で、Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、

【外１１１】 およびΦ_2Gをコンピュータ１１０に伝送する。

【手続補正６９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３５９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３５９】 それぞれ信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈、および、ｓ₉の位相

【外１１２】 および、

【外１１３】 に含まれる情報は、好ましくはスーパーへテロダイン信号の生成により、第５の
実施態様の変形において得られるが、この場合、スーパーへテロダイン信号の周
波数は、より正確な位相測定が一般に可能となる、ｆ₁およびｆ₂よりも遥かに低
い周波数である。

【手続補正７０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３６０】 ここで図５ｅを参照し、第５の実施態様の変形の好ましい方法によれば、電子
プロセッサ５０９Ａは英数字を付した要素から構成されているのが好ましいが、
この場合、英数字のうちの数字成分は各要素の機能を示しており、図１ｆに描か
れた第１の実施態様の電子処理要素について説明したのと、同一数字成分／機能
関係にある。図５ｅに描画されているように、第５の実施態様の本変形のヘテロ
ダイン信号ｓ₁およびｓ₆は、各々が第２の実施態様の変形の信号ｓ₁と同一シー ケンスの電子処理工程により処理され、第５の実施態様の本例のヘテロダイン信
号ｓ₈およびｓ₉は第２の実施態様の変形例の信号ｓ₃およびｓ₄と同一シーケンス
の電子処理工程により処理される。その分析の結果は位相

【外１１４】 およびΦ_2Gであり、その場合、

【手続補正７１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３６１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３６１】

【数１２１】 である。等式（１５０）および（１５１）から、

【外１１５】 およびΦ_2Gは反射表面９５または９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく、示
差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブと、
それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱の影
響は受けないことに、注目しなければならない。

【手続補正７２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３６２】 次の工程段では、

【外１１６】 およびΦ_2Gが、屈折度、分散、Γ、および／または、ｋ₁の計算のために、好ま しくはディジタル方式でコンピュータ１１０に伝達される。第５の実施態様の変
形例の各量

【外１１７】 Φ_2G、およびＺは、

【外１１８】 および

【外１１９】 がゼロに設定され、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である第５の実施態様のΦ₁×_I1、 Φ₆×_I1、

【外１２０】 Φ_2G、ξ、および、Ｚに形式的に等価である。従って、Γ、屈折度（ｎ₁−１） 、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、および、ｋ₁は、それぞれ等式（２３）、（１４５）、 （１４６）および（１４７）による第５の実施態様の変更例により測定された量
に関連して表され得、その場合、位相オフセットξおよびＺは、それぞれ等式（
１４８）および（１４９）に対応する等式により規定され、χおよびＫは、それ
ぞれ等式（２６）および（２７）より与えられ、この時、

【外１２１】 および

【外１２２】 はゼロに設定され、ｌ₁＝ｐ₁、および、ｌ₂＝ｐ₂である。第５の実施態様の変形
の残余の説明は、第５の実施態様について与えた説明の対応部と同一である。

【手続補正７３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３６５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３６５】 図６ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なり、ビーム１０はミラー５４により反射されて、ビーム２１２になる。ビーム
１１は示差平面ミラー干渉計群３６９に入射し、ビーム２１２は示差平面ミラー
干渉計２７０に入射する。測定セル９０が装備した外部ミラーを有する示差平面
ミラー干渉計群３６９および示差平面ミラー干渉計２７０は、ビーム１１のｘ成
分とｙ成分との第１部分の間に位相シフト

【外１２３】 を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外１２４】 を導入し、ビーム２１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外１２５】 を導入するための干渉計測定手段を備える。

【手続補正７４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３７１】 位相シフト

【外１２６】 および、

【外１２７】 の大きさは、ｐ₁＝２_p2の事例について、下記の公式に従って、図４ｄおよび図 ６ｄに示したような測定路９７および基準路９８の往復物理長に関連し、または
、ゼロ物理長の基準路に関連しているが、基準路９８の屈折率は１に設定されて
いる。

【手続補正７５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３７２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３７２】

【数１２２】 位相オフセットｅは、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シフ
ト

【外１２８】 への全ての寄与を含んでいる。当業者には、ｐ₁≠２ｐ₂である場合の事例へと一
般化することは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計群３６９（図６
ｂおよび図６ｃを参照のこと）、および、測定セル９０と一緒に、図４ｃに示し
た示差平面ミラー干渉計群２７０は、第６の実施態様の装置の機能を最も簡略化
した態様で例示するために、ｐ₁＝２およびｐ₂＝１で構成されている。

【手続補正７６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３７９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３７９】 信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇の位相

【外１２９】 および、

【外１３０】 は、それぞれに、ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇の周波数が周波数ｆ₁およびｆ₂（等式
（１５４）と比較のこと）よりも実質的に低い周波数へとシフトされるスーパー
へテロダイン受信装置技術の適用により獲得されるのが好ましいが、ここでは、
各条件は高精度位相測定には一般により好ましい。

【手続補正７７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３８１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３８１】

【数１２５】 であり、

【外１３１】 および

【外１３２】 は等式（５）により規定されている。

【手続補正７８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３８２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３８２】 この後、位相Φ₁₀×_I1、および、Φ₇×_I2は、電子プロセッサ１０９５Ｊおよ び１０９５Ｋにおいてそれぞれに、（ｌ₁／ｐ₁）および（ｌ₂／ｐ₂）によって、
それぞれに乗算処理さる。次に、位相（ｌ₁／ｐ₁）Φ₅×_I1および（ｌ₂／ｐ₂） Φ₁₀×_I2は、電子プロセッサ１０９６Ｊにおいて一緒に加算処理され、ディジタ
ル処理が好ましいが、アナログ処理またはディジタル処理により、電子プロセッ
サ１０９７Ｈにおいて互いから減算され、位相

【外１３３】 およびΦ_2Gをそれぞれに生じる。形式的には、以下のようになる。

【手続補正７９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３８３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３８３】

【数１２６】 数式（１５６）および数式（１５７）から、

【外１３４】 およびΦ_2Gは測定セル９０の反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜に
も高感応的ではなく、示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビーム
スプリットキューブと、それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾
乱および機械的擾乱の影響は受けないことに、注目しなければならない。

【手続補正８０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３８６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３８６】 次の工程段では、電子処理手段６０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、等式（２３）、（１５８）、（１５９）、および、（１６０）に従って、Γの
算定と、必要ならば、ｋ１の計算とについて、電子信号１０５として、ディジタ
ル方式が好ましいが、ディジタル方式またはアナログ方式で、Φ₅×_I1、Φ₁₀×_{I 1} 、

【外１３５】 および、Φ_2Gをコンピュータ１１０に伝送する。

【手続補正８１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３９０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３９０】 信号ｓ₅、ｓ₁₀、および、ｓ₇それぞれの位相

【外１３６】 および

【外１３７】 に含まれる情報は、好ましくはスーパーへテロダイン信号の生成により、第６の
実施態様の上記例において得られるが、この場合、スーパーへテロダイン信号の
周波数は、より正確な位相測定が概ね可能となる、ｆ₁およびｆ₂よりも遥かに低
い周波数のレベルにある。

【手続補正８２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３９１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３９１】 ここで図６ｆを参照し、第６の実施態様の本例の好ましい方法によれば、電子
プロセッサ６０９Ａは英数字を付した要素から構成されているのが好ましいが、
この場合、英数字のうちの数字成分は各要素の機能を示しており、図１ｆに描か
れた第１の実施態様の電子処理要素について説明したのと、同一数字成分／機能
関係にある。図６ｆに描画されているように、第６の実施態様の本例のヘテロダ
イン信号ｓ₅およびｓ₁₀は、各々が第３の実施態様の変形例の信号ｓ₅と同一シー
ケンスの電子処理段階工程により処理され、第６の実施態様の本例のヘテロダイ
ン信号ｓ₇は第３の実施態様の変形例の信号ｓ₂と同一シーケンスの電子処理段階
工程により処理される。その分析の結果は位相

【外１３８】 および、Φ_2Gであり、その場合、

【手続補正８３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３９２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３９２】

【数１２８】 である。数式（１６３）および（１６４）から、

【外１３９】 およびは反射表面９５または反射表面９６のいずれの傾斜にも高感応的ではなく
、示差平面ミラー干渉計の使用の結果として、干渉計ビームスプリットキューブ
と、それに関連する光学構成要素とにおいて発生し得る熱擾乱および機械的擾乱
の影響は受けないことに、注目しなければならない。

【手続補正８４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３９３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３９３】 次の工程段では、

【外１４０】 および、Φ_2Gが、屈折度、分散、Γ、および／または、ｋ₁の計算のために、好 ましくはディジタル方式でコンピュータ１１０に伝送される。第６の実施態様の
変形例の各量

【外１４１】 Φ_2G、ξ、および、Ｚは、

【外１４２】 および

【外１４３】 がゼロに設定され、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である第６の実施態様のΦ₅ ×_I1、Φ₁₀×_I1、

【外１４４】 Φ_2G、ξ、および、Ｚに形式的に等価である。従って、Γ、屈折度（ｎ₁−１） 、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、および、ｋ₁は、等式（２３）、（１５８）、（１５９ ）、および、（１６０）のそれぞれによる第６の実施態様の変更例により測定さ
れた量に関連して表され、その場合、位相オフセットξおよびＺは、等式（１６
１）および（１６２）に対応する等式によりそれぞれに規定され、χおよびＫは
等式（２６）および等式（２７）のそれぞれにより与えられ、この時、

【外１４５】 および

【外１４６】 はゼロに設定され、ｌ₁＝ｐ₁、および、ｌ₂＝ｐ₂である。第６の実施態様の本例
の残余の説明は、第６の実施態様について与えた説明の対応部と同一である。

【手続補正８５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３９６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３９６】 図７ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なり、ビーム１０はミラー５４によりビーム１２として反射される。ビーム１１
は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビーム１２は、示差平面ミラ
ー干渉計グループ４７０に入射する。測定セル９０が外部ミラーを装備している
示差平面ミラー干渉計グループ２６９および４７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ
成分との第１部分の間に位相シフト

【外１４７】 を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外１４８】 を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフト

【外１４９】 を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外１５０】 を導入するための干渉計測定手段を備えている。

【手続補正８６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３９８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０３９８】 位相シフト

【外１５１】 および

【外１５２】 の大きさは、下記の公式に従えば、図４ｄおよび図７ｃに示されたような測定路
９７、基準路９８の往復物理長に、または、ゼロ物理長の基準路に関連する。

【手続補正８７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４０９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４０９】 次の工程段では、電子処理手段７０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、電子信号１０５として、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナ
ログ方式のいずれかで、等式（２３）、（１６９）、（１７０）または（１７１
）、（１７２）、および、（１７３）に従って、Γ、Ｋ／χの計算と、必要なら
ば、ｋ₁の計算について、位相Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、

【外１５３】 Φ_1G、および、Φ_2Gをコンピュータ１１０に伝送する。

【手続補正８８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４１３】 ここで、電子プロセッサ７０９が電子プロセッサ７０９Ａと置換されている図
７ａを参照すると、電子プロセッサ７０９Ａは、明白な重複を省いて、図１ｇお
よび図４ｇそれぞれに描かれているような電子プロセッサ１０９Ａおよび４０９
Ａを備えている。より正式には、電子プロセッサ７０９Ａは、集合論で採用され
ているように、電子プロセッサ１０９Ａおよび４０９Ａの各要素の連合体である
。従って、第７の実施態様の本例のヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆およびｓ₇は、各 々が第４の実施態様の変形例の信号ｓ₁、ｓ₆およびｓ₇として、同一シーケンス の電子処理段階工程により処理されており、第７の実施態様の変形例の信号ｓ₁ およびｓ₂は第１の実施態様の変形例の信号ｓ₁およびｓ₂として、同一シーケン スの電子処理段階工程により処理されている。その分析の結果は位相

【手続補正８９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４１４】

【数１３４】 である。次の工程段では、

【手続補正９０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４１６】

【数１３６】 は、第７の実施態様のΦ₁×_I1、Φ₆×_I1、

【外１５４】 ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂にそれぞれに、形式的に等価であり、この時、

【外１５５】 および

【外１５６】 はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である。その結果、屈
折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1G、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、ｋ₁、および、ｋ ₂ は、

【外１５７】 および

【外１５８】 はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（
１６９）、（１７０）、（１７１）、（１７２）、および、（１７３）に従って
、第７の実施態様の上記例により測定された各量に関して表される。従って、Γ
およびＫ／χの計算と、必要ならば、ｋ₁の計算は、

【外１５９】 および

【外１６０】 がゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（
２３）、（１６９）、（１７０）または（１７１）、（１７２）、および、（１
７３）に従って、互いに異なる波長のビームが経験する測定路が共拡張性である
限りは、測定経路９７における気体の柱状密度の揺動または気体の乱流とは実質
的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分かっていなくても
、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、実施される。第７の実
施態様の本例の残余の説明は、第７の実施態様について与えた説明の対応部と同
一である。

【手続補正９１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４１９】 図８ａを参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１と
なる。ビーム１０の第１部分は、非偏光型であるのが好ましいビームスプリッタ
５４Ａによりビーム１２として反射され、ビームスプリッタ５４Ａにより伝達さ
れたビーム１０の第２部分はミラー５４Ｂによりビーム２１２として反射される
。ビーム１１は示差平面ミラー干渉計グループ２６９に入射し、ビーム１２およ
びビーム２１２は、示差平面ミラー干渉計グループ５７０に入射する。測定セル
９０が外部ミラーを装備している示差平面ミラー干渉計グループ２６９および５
７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフト

【外１６１】 を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外１６２】 を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外１６３】 を導入し、ビーム２１２のｘ成分とｙ成分との間に位相シフト

【外１６４】 を導入するための干渉計測定手段を備えている。

【手続補正９２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４２１】 位相シフト

【外１６５】 および、

【外１６６】 の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例について、下記の公式に従って、図５ｃおよび図
８ｃに示したような測定路９７および基準路９８の往復物理長に関連し、または
、ゼロ物理長の基準路に関連しているが、

【手続補正９３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４２２】

【数１３７】 この時、基準路９８における屈折率は１に設定されている。位相オフセットζ_j は、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シフト

【外１６７】 への全ての寄与を含んでいる。当業者には、ｐ１≠２ｐ２である場合の事例へと
一般化することは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計グループ２６
９（図４ｂと比較のこと）、および、測定セル９０と一緒に、図８ｂに示した示
差平面ミラー干渉計グループ５７０は、第８の実施態様の装置の機能を最も簡略
化した態様で例示するために、ｐ１＝２およびｐ２＝１の条件で構成されている
。

【手続補正９４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４３２】 次の工程段では、電子処理手段８０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、電子信号１０５として、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナ
ログ方式のいずれかで、等式（２３）、（１８３）、（１８４）または（１８５
）、（１８６）、および、（１８７）に従って、Γ、Ｋ／χの計算と、必要なら
ば、ｋ１の計算について、位相Φ₁×_I1、Φ₆×_I1、

【外１６８】 および、Φ_2Gをコンピュータ１１０に伝送する。

【手続補正９５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４３６】 ここで、電子プロセッサ８０９が電子プロセッサ８０９Ａと置換されている図
８ａを参照すると、電子プロセッサ８０９Ａは、明白な重複を省いて、図２ｅお
よび図５ｅそれぞれに描かれているような電子プロセッサ２０９Ａおよび５０９
Ａを備えている。より正式には、電子プロセッサ８０９Ａは、集合論で採用され
ているように、電子プロセッサ２０９Ａおよび５０９Ａの各要素の連合体である
。従って、第８の実施態様の本例のヘテロダイン信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈およびｓ₉は
、各々が第５の実施態様の変形例の信号ｓ₁、ｓ₆、ｓ₈およびｓ₉として、同一シ
ーケンスの電子処理段階工程により処理されており、第８の実施態様の変形例の
信号ｓ₁、ｓ₃およびｓ₄は第２の実施態様の変形例の信号ｓ₁、ｓ₃、およびｓ₄と
して、同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されている。その分析の結
果は位相

【手続補正９６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４３７】

【数１４２】 次の工程段では、

【外１６９】 および、Φ_2GがΓ、（Ｋ／χ）、および／または、必要ならば、ｋ₁の計算のた めに、好ましくはディジタル方式で、コンピュータ１１０に伝送される。量

【外１７０】 Φ_2G、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂は、第８の実施態様のΦ₁×_I1、Φ₆×_I1、

【外１７１】 Φ_2G、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂それぞれに、形式的に等価であり、この時、

【外１７２】 および

【外１７３】 はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である。その結果、屈
折度（ｎ₁−１）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1G、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、ｋ₁、および、ｋ ₂ は、

【外１７４】 および

【外１７５】 はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（
１８３）、（１８４）、（１８５）、（１８６）、および、（１８７）に従って
、第８の実施態様の上記例により測定された各量に関して表される。従って、Γ
およびＫ／χの計算と、必要ならば、ｋ₁の計算は、

【外１７６】 および

【外１７７】 がゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（
２３）、（１８３）、（１８４）または（１８５）、（１８６）、および、（１
８７）に従って、互いに異なる波長のビームが経験する測定路が共拡張性である
限りは、測定経路９７における気体の柱状密度の揺動または気体の乱流とは実質
的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分かっていなくても
、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、実施される。第８の実
施態様の本例の残余の説明は、第８の実施態様について与えた説明の対応部と同
一である。

【手続補正９７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４４０】 図９を参照すると、ビーム９はミラー５３により反射されて、ビーム１１とな
り、ビーム１０はミラー５４によりビーム１２として反射される。ビーム１１は
示差平面ミラー干渉計グループ３６９に入射し、ビーム１２は、示差平面ミラー
干渉計グループ４７０に入射する。測定セル９０が外部ミラーを装備している示
差平面ミラー干渉計グループ３６９および４７０は、ビーム１１のｘ成分とｙ成
分との第１部分の間に位相シフト

【外１７８】 を導入し、ビーム１１のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外１７９】 を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との第１部分の間に位相シフト

【外１８０】 を導入し、ビーム１２のｘ成分とｙ成分との第２部分の間に位相シフト

【外１８１】 を導入するための干渉計測定手段を備えている。

【手続補正９８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４４２】 位相シフト

【外１８２】 および、

【外１８３】 の大きさは、ｐ₁＝２ｐ₂の事例について、下記の公式に従って、図６ｄおよび図
７ｃに示したような測定路９７および基準路９８の往復物理長に関連し、または
、ゼロ物理長の基準路に関連しているが、

【手続補正９９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４４３】

【数１４３】 この時、基準路９８における屈折率は１に設定されている。位相オフセットζｊ
は、測定路９７または基準路９８には関連していない位相シフト

【外１８４】 への全ての寄与を含んでいる。当業者には、ｐ₁≠２ｐ₂である場合の事例へと一
般化することは、分かり易い手順である。示差平面ミラー干渉計グループ３６９
（図６ｂおよび図６ｃと比較のこと）、および、示差平面ミラー干渉計グループ
４７０（図７ｂと対比のこと）は、測定セル９０と一緒に、第９の実施態様の装
置の機能を最も簡略化した態様で例示するために、ｐ₁＝₂およびｐ₂＝１の条件 で構成されている。

【手続補正１００】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４５３】 次の工程段では、電子処理手段９０９は、互いに異なる波長のビームが経験す
る測定路が共拡張性である限りは、測定路９７における気体の柱状密度の揺動ま
たは気体の乱流とは実質的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条
件が分かっていなくても、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても
、電子信号１０５として、ディジタル方式が好ましいが、ディジタル方式かアナ
ログ方式のいずれかで、等式（２３）、（１９７）、（１９８）または（１９９
）、（２００）、および、（２０１）に従って、Γ、Ｋ／χの計算と、必要なら
ば、ｋ１の計算について、位相Φ₅×_I1、Φ₁₀×_I1、

【外１８５】 Φ_1G、および、Φ_2Gをコンピュータ１１０に伝送する。

【手続補正１０１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４５７】 ここで、電子プロセッサ９０９が電子プロセッサ９０９Ａと置換されている図
９を参照すると、電子プロセッサ９０９Ａは、ヘテロダイン信号ｓ₅、ｓ₁₀、ｓ₂ 、および、ｓ₇を処理する電子プロセッサ３０９Ａおよび６０９Ａの電子プロセ ッサを備えている。従って、第９の実施態様の本例のヘテロダイン信号信号ｓ₅ 、ｓ₁₀、および、ｓ₇は、各々が第６の実施態様の変形例の信号信号ｓ₅、ｓ₁₀、
および、ｓ₇として、同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されており 、第９の実施態様の変形例の信号ｓ₅およびｓ₂は第３の実施態様の変形例の信号
ｓ５およびｓ２として、同一シーケンスの電子処理段階工程により処理されてい
る。その分析の結果は位相量

【外１８６】 および、Φ_2Gであり、ここでは

【手続補正１０２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４５９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４５９】 次の工程段では、

【外１８７】 および、Φ_2Gが、Γ、（Ｋ／χ）、および／または、必要ならば、ｋ₁の計算の ために、好ましくはディジタル方式で、コンピュータ１１０に伝送される。第９
の実施態様の変形例の量

【外１８８】 Φ_2G、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂は、第９の実施態様のΦ₅×_I1、Φ₁₀×_I1、

【外１８９】 Φ_2G、ξ₁、Ｚ₁、ξ₂、および、Ｚ₂それぞれに、形式的に等価であり、この時、

【外１９０】 および

【外１９１】 はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である。その結果、屈
折度（ｎ₁−₁）、分散（ｎ₂−ｎ₁）_1G、分散（ｎ₂−ｎ₁）_2G、ｋ₁、および、ｋ₂ は、

【外１９２】 および

【外１９３】 はゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（
１９７）、（１９８）、（１９９）、（２００）、および、（２０１）に従って
、第９の実施態様の上記例により測定された各量に関して表される。従って、Γ
およびＫ／χの計算と、必要ならば、ｋ₁の計算は、

【外１９４】 および

【外１９５】 がゼロに設定されており、かつ、ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂である状態で、等式（
２３）、（１９７）、（１９８）または（１９９）、（２００）、および、（２
０１）に従って、互いに異なる波長のビームが経験する測定路が共拡張性である
限りは、測定経路９７における気体の柱状密度の揺動または気体の乱流とは実質
的に無関係に、気体成分が分かっていなくても、環境条件が分かっていなくても
、また、気体成分の屈折度の特性が分かっていなくても、実施される。第９の実
施態様の本例の残余の説明は、第９の実施態様について与えた説明の対応部と同
一である。

【手続補正１０３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０４６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０４６７】 本発明の９つの好ましい実施態様と、それらの変更例とは、全て、ヘテロダイ
ン検出の採用を目的として構成されている。特許請求の範囲に規定されたような
本発明の範囲および精神から逸脱せずに、ホモダイン検出は、９つの実施態様と
、それらの変形例の各々において採用され得ることを、当業者なら正当に評価す
るだろう。「ホモダイン干渉計側知恵受信装置および方法（Ｈｏｍｏｄｙｎｅ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）
」という名称の、１９９７年９月２日にＰ． ｄｅ Ｇｒｏｏｔの名の下に公布
された本件と共通所有されている米国特許第５，６６３，７９３号に開示されて
いるようなホモダイン受信装置が採用される。逆分散力Γの計算は、例えば、第
１の好ましい実施態様のホモダインバージョンなどにおいてホモダイン位相

【外１９６】 および

【外１９７】 から直接得られるが、ホモダイン位相

【外１９８】 および

【外１９９】 は、第１の好ましい実施態様の位相

【外２００】 および

【外２０１】 に対応している。
−

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ Ｆターム(参考） 2F064 AA00 FF01 FF06 GG12 GG22 GG32 GG53 GG55 GG70 2G059 AA02 BB01 EE09 EE11 GG01 GG03 GG04 GG06 GG09 JJ02 JJ13 JJ18 JJ19 JJ20 JJ22 JJ30 KK01 LL01 MM01 MM14 NN02 NN04 NN10 PP04

Claims (119)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体の選択的固有光学特性を監視するための干渉測定装置で
   あって、該干渉測定装置は、 基準レッグおよび測定レッグを備えている干渉計手段であって、該基準レッグ
   は所定の媒体により占有されるように構成および配置され、該測定レッグは気体
   により占有されるように構成および配置された、干渉計手段と、 異なる波長を有する２つの光ビームを生成するための手段と、 該光ビームの各々の少なくとも一部を該干渉計手段に導入して、各ビーム部分
   が該気体を通って所定の経路および該ビームの少なくとも一方の別な部分に沿っ
   て進行するようにして、該別な部分が該所定の媒体を通って所定の経路に沿って
   進行するようにした手段であって、該各ビーム部分と該別なビーム部分は、該基
   準レッグにおいて該所定の媒体を通るそれぞれの光路長についての情報と、該測
   定レッグにおいて該気体を通るそれぞれの光路長についての情報とを含む射出ビ
   ームとして該干渉計手段から現れる、導入する手段と、 該射出ビームを結合させて、該基準レッグおよび該測定レッグの該所定経路の
   対応するものから出た該射出ビームの各々の間の位相差に対応する情報を含んで
   いる混合光学信号を生成する手段と、 該混合光学信号を検出し、該気体の該選択的固有光学特性に対応する情報を含
   んでいる電気干渉信号を生成する手段とを備えている、干渉測定装置。
2. 【請求項２】 前記波長のうちの一方に対応する２つの前記射出ビームは、
   前記気体および前記所定の媒体を通って、それぞれに進行しており、前記結合す
   る手段により結合させられると、前記一方の波長における前記気体の屈折度につ
   いての情報を含む混合光学信号を提供する、請求項１に記載の干渉測定装置。
3. 【請求項３】 前記導入する手段は、前記光ビームの各々の各部が前記所定
   の媒体を通って所定の経路に沿って進行するように更に構成されている、請求項
   １に記載の干渉測定装置。
4. 【請求項４】 前記射出ビームを結合させて前記混合光学信号を生成する前
   に、前記射出ビームの少なくとも一方の周波数を倍加する手段を更に備えている
   、請求項３に記載の干渉測定装置。
5. 【請求項５】 前記波長のうちの１つの波長に対応する前記射出ビームの第
   １のものは、前記測定レッグにおいて前記気体を通って進行しており、前記波長
   のもう一方の波長に対応する前記射出ビームの第２のものは、前記測定レッグに
   おいて前記気体を通って進行しており、前記１つの波長に対応する前記射出ビー
   ムの第３のものは、前記基準レッグの前記所定の媒体を通って進行しており、前
   記もう一方の波長に対応する前記射出ビームの第４のものは、前記基準レッグの
   前記所定の媒体を通って進行している、請求項３に記載の干渉測定装置。
6. 【請求項６】 前記第１射出ビーム、前記第２射出ビーム、前記第３射出ビ
   ーム、および、前記第４射出ビームを受容して、そのうちの少なくとも２つの周
   波数を倍加させて、前記気体の分散についての情報を含んでいる信号を生成する
   非線形光学手段を更に備えている、請求項５に記載の干渉測定装置。
7. 【請求項７】 前記干渉計手段に前記光ビームの各々の少なくとも一部を導
   入するための前記手段は、前記干渉計手段に前記光ビームの各々の他の部分を導
   入する手段を更に備えており、前記他の部分が、前記基準レッグおよび前記測定
   レッグに沿って進行することなしに、別な組の射出ビームとして帰還されるよう
   にし、該別な組の射出ビームは、前記基準レッグおよび前記測定レッグのもの以
   外に、前記干渉測定装置の光路長についての情報を含んでいる、請求項１に記載
   の装置。
8. 【請求項８】 前記射出ビームを結合させて前記混合光学信号を生成する前
   に、前記射出ビームと前記別な組の射出ビームのうちの少なくとも一方の周波数
   を倍加させる手段を更に備えている、請求項７に記載の干渉測定装置。
9. 【請求項９】 前記波長のうちの一方に対応する前記射出ビームの第１のも
   のは、前記測定レッグにおいて前記気体を通って進行しており、前記波長の他方
   に対応する前記射出ビームの第２のものは、前記測定レッグにおいて前記気体を
   通って進行している、請求項７に記載の干渉測定装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の射出ビーム、前記第２の射出ビーム、および、
    前記別な組の射出ビームを受光して、それらの周波数を倍加させ、前記気体の分
    散についての情報を含んでいる信号を生成する非線形光学手段を更に備えている
    、請求項９に記載の干渉測定装置。
11. 【請求項１１】 異なる波長を有している少なくとも２つの光ビームを生成
    するための前記手段は、前記波長のうちの１つを有している光ビームを提供する
    少なくとも１つの光源と、前記波長のうちの１つを有している前記光ビームの周
    波数を倍加させる前記１つの光源に伴って、前記波長のうち一方の波長の前記２
    つのビームのうちの他方を提供する手段とを備えている、請求項１に記載の干渉
    測定装置。
12. 【請求項１２】 前記少なくとも１つの光源はレーザを備えており、前記波
    長の１つを有している前記光ビームの周波数を倍加させる前記手段は、第２の調
    和的生成のための非線形光学材料を備えている、請求項１１に記載の干渉測定装
    置。
13. 【請求項１３】 前記装置は、前記電気干渉信号を分析し、前記気体の前記
    選択的固有光学特性を判定する電子手段を更に備えている、請求項１に記載の装
    置。
14. 【請求項１４】 前記電子手段は、前記気体の固有光学特性、すなわち逆分
    散力Γを 【数１】 として判定するように構成されており、ここでは、λ₁、λ₂、および、λ₃は波 長であり、ｎ₁、ｎ₂、および、ｎ₃は屈折率であり、ここで、分母は［ｎ₃（λ₃ ）−ｎ₁（λ₁）］または、［ｎ₂（λ₂）−ｎ₁（λ₁）］により置換され得る、請
    求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記電子手段は、各光ビーム波長に対応する前記気体の屈
    折度を判定するように構成されている、請求項１３に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記電子手段は、前記固有光学特性、すなわち前記逆分散
    力Γを 【数２】 として計算するように構成および配置されており、ここで、ｉおよびｊは波長に
    対応する整数である、請求項１３に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記電子手段は前記固有光学特性、すなわち、異なるビ
    ーム波長における相対屈折度を判定するように構成されており、該相対屈折度は 【数３】 の形式であり、ここで、ｉおよびｊは波長に対応する整数であると共に、互いに
    異なる形式である、請求項１３に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記電子手段は、後続の下流側適用について、前記気体の
    前記選択的固有光学特性を表す出力信号を提供するように構成されている、請求
    項１３に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記所定の媒体は真空を含んでいる、請求項１に記載の装
    置。
20. 【請求項２０】 前記干渉計手段は同心セルを備えており、該同心セルは、
    前記基準レッグとして作用する閉鎖した内部チャンバーと、前記測定レッグとし
    て作用する、該内部チャンバーを包囲している外部チャンバーとを備えている、
    請求項１に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記内部チャンバーは実質的に真空引きされて、従って、
    前記所定の媒体が真空であり、前記外部チャンバーは周囲雰囲気に向けて開放さ
    れている、請求項２０に記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記周囲雰囲気は空気を含んでいる、請求項２１に記載の
    装置。
23. 【請求項２３】 前記同心セルは端部セクションを備えた直円柱の形態を呈
    し、該端部セクションの各々は、前記干渉計手段の一部として波長選択ミラーを
    備えている、請求項２０に記載の装置。
24. 【請求項２４】 前記干渉計手段に前記光ビームの各々の少なくとも一部を
    導入する前記手段は、前記同心セルの前記端部セクションの１つに１つの波長に
    対応する前記光ビームの前記各部の内の１つを導入し、かつ、前記同心セルの前
    記端部セクションの他方に前記波長の別なものに対応する前記光ビームの前記各
    部のうちの別なものを導入するように構成および配置されている、請求項２３に
    記載の装置。
25. 【請求項２５】 前記光ビームを生成する前記手段は、前記光ビームの各々
    の直交偏光成分を生成するための手段を更に備えている、請求項１に記載の装置
    。
26. 【請求項２６】 直交偏光成分を有する前記光ビームを、共通波長を有して
    いる複数対の直交偏光成分に分離する手段を更に備えている、請求項２５に記載
    の装置。
27. 【請求項２７】 前記干渉計手段における後続の下流側使用について、前記
    直交偏光した複数対の成分の各成分を空間的に分離する手段を更に備えている、
    請求項２６に記載の装置。
28. 【請求項２８】 前記光ビームの前記波長は互いに略調和関係を有しており
    、前記略調和関係は一連の比率として表され、各比率は低位非ゼロ整数の比率か
    ら成る、請求項２６に記載の装置。
29. 【請求項２９】 異なる波長を有している少なくとも２つの光ビームを生成
    する前記手段は、前記波長のうちの１つを有している光ビームを提供する少なく
    とも１つの光源と、前記１つの光源に伴って前記波長のうちの１つを有している
    前記光ビームの周波数を倍加させて、前記波長のうち一方の波長の前記２つのビ
    ームの他方を提供する手段とを備えている、請求項２８に記載の干渉測定装置。
30. 【請求項３０】 前記一連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
    は、前記気体の分散力を、前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算し
    た結果よりも低位の大きさを備えている、請求項２８に記載の装置。
31. 【請求項３１】 前記一連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
    を監視するための手段を更に備えている、請求項２８に記載の装置。
32. 【請求項３２】 前記略調和関係の前記相対精度を監視する前記手段に応答
    してフィードバック信号を提供して、前記光ビームを生成する前記手段を制御し
    、前記略調和関係の前記相対精度が、前記気体の分散力を前記気体の逆分散力の
    測定に要する相対精度で乗算した結果よりも低位の大きさを有しているようにす
    る、手段をさらに備える、請求項３１に記載の装置。
33. 【請求項３３】 前記略調和関係の前記相対精度を監視するための前記手段
    に応答して前記選択的固有光学特性を、前記選択的固有光学特性を分析および判
    定するための前記電子手段により判定されたように補正する手段を更に備えてい
    る、請求項３１に記載の装置。
34. 【請求項３４】 前記光ビームの各々の前記直交偏光成分間の周波数差を導
    入して、１組の周波数シフトした光ビームを生成し、前記１組の周波数シフトし
    た光ビームのうちのどの２つのビームも同一周波数差を有していないようにする
    手段を更に備えている、請求項２８に記載の装置。
35. 【請求項３５】 前記１組の周波数シフトした光ビームのうちの各ビームを
    １つ以上のビームに分割して、前記１組の周波数シフトした光ビームから、少な
    くとも３つの周波数シフトした光ビームからなる拡張した１組を提供し、前記拡
    張した１組の周波数シフトした光ビームにおける各波長についての周波数シフト
    した光ビームの数が、前記略調和関係に従って逆比例関係になるようにした光学
    手段を更に備えている、請求項３４に記載の装置。
36. 【請求項３６】 前記干渉計手段は、前記拡張した１組の少なくとも３つの
    周波数シフトした光ビームの各ビームの前記直交偏光成分間に位相シフトを導入
    して、１組の位相シフトし、周波数シフトした光ビームとして前記射出ビームを
    生成すると共に、前記拡張した１組の少なくとも３つの周波数シフトした光ビー
    ムの前記各ビームを整列させ、かつ、方向付け、位相シフトし、周波数シフトし
    た光ビームの各サブセットにより縦走される前記結合した測定経路と基準経路と
    が実質的に同一となるようにし、この場合、該位相シフトし、周波数シフトした
    光ビームのサブセットは、同一周波数を有している位相シフトし、周波数シフト
    した光ビームのビームを含んでおり、位相シフトし、周波数シフトした光ビーム
    のサブセットの２つのビームにより縦走される該測定経路および該基準経路は、
    実質的に相互に重畳しない、請求項３５に記載の装置。
37. 【請求項３７】 前記位相シフトし、周波数シフトした光ビームのビームの
    前記測定レッグおよび前記基準レッグについての前記物理的経路長は、実質的に
    同一である、請求項３６に記載の装置。
38. 【請求項３８】 前記拡張した１組の周波数シフトした光ビームの各ビーム
    に導入される前記位相シフトの大きさは、前記測定レッグおよび前記基準レッグ
    にわたる前記各ビームの通過回数と、すなわち、前記測定レッグおよび前記基準
    レッグの物理長と、前記測定レッグにおける気体の屈折度と前記基準レッグにお
    ける前記所定の媒体の屈折度との差の積に比例し、位相シフトし、周波数シフト
    した光ビームの各サブセットについての前記測定レッグにおける前記気体の屈折
    度は互いに異なっており、前記気体の屈折度は波長の関数である、請求項３７に
    記載の装置。
39. 【請求項３９】 前記結合手段は前記１組の位相シフトし、周波数シフトし
    た光ビームの各ビームの前記２つの異なる周波数成分を混合して、少なくとも３
    つの混合出力ビームから成る１組の混合出力ビームとして前記混合光学信号を生
    成し、該１組の混合出力ビームの各ビームは、前記１組の位相シフトし、周波数
    シフトした光ビームのうちの１つのビームから派生している、請求項３８に記載
    の装置。
40. 【請求項４０】 前記結合手段に入る前に、前記位相シフトし、周波数シフ
    トした光ビームの前記ビームのうちの１つの周波数を倍加させる非線形光学材料
    を更に備えている、請求項３９に記載の干渉測定装置。
41. 【請求項４１】 前記検出する手段は、前記１組の混合出力ビームの強度か
    ら、１組の少なくとも３つのヘテロダイン信号として前記電気干渉信号を生成す
    るための光検出装置を備えており、該１組の少なくとも３つのヘテロダイン信号
    は、前記拡張した１組の周波数シフトした光ビームの各ビームの前記直交偏光成
    分間の前記周波数差に関連するヘテロダイン周波数における発振を特徴とし、該
    １組の少なくとも３つのヘテロダイン信号は１組のヘテロダイン位相を更に特徴
    とし、前記１組の少なくとも３つのヘテロダイン信号は１組の、ヘテロダイン信
    号のサブセットから成り、ヘテロダイン信号のサブセットは、位相シフトし、周
    波数シフトした光ビームのサブセットから生成されたヘテロダイン信号である、
    請求項３９に記載の装置。
42. 【請求項４２】 各サブセットのヘテロダイン信号の前記ヘテロダイン信号
    を加算して、１組のスーパーへテロダイン信号を生成するための手段を更に備え
    ており、該１組のスーパーへテロダイン信号の各スーパーへテロダイン信号は、
    該スーパーへテロダイン信号を生成するために加算した該サブセットのヘテロダ
    イン信号のヘテロダイン周波数に等しいスーパーへテロダイン周波数と、該スー
    パーへテロダイン信号を生成するために加算した該サブセットのヘテロダイン信
    号のヘテロダイン位相の平均に等しいスーパーへテロダイン位相とを有している
    信号から成り、該スーパーへテロダイン位相は、前記１組の位相シフトし、周波
    数シフトした光ビームの前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準
    レッグにおける前記所定の媒体の屈折度のせいである差を例外として、実質的に
    ゼロである、請求項４１に記載の装置。
43. 【請求項４３】 前記電子手段は、前記１組のスーパーへテロダイン信号の
    うちの２つの信号を抽出して、該信号を混合し、第２レベルのスーパーへテロダ
    イン信号を生成する手段を更に備えており、該第２レベルのスーパーへテロダイ
    ン信号は、該第２レベルのスーパーへテロダイン信号を生成するために混合した
    スーパーへテロダイン信号のスーパーへテロダイン周波数の和および差にそれぞ
    れ等しい周波数、すなわち、和の周波数および差の周波数を有し、かつ、該第２
    レベルのスーパーへテロダイン信号を生成するために混合した該スーパーへテロ
    ダイン信号のスーパーへテロダイン位相の和および差にそれぞれ等しい位相、す
    なわち、和の位相および差の位相を有している２つのサイドバンド、すなわち和
    のサイドバンドと差のサイドバンドから成り、該差の位相は、前記１組の位相シ
    フトし、周波数シフトした光ビームの前記測定レッグにおける前記気体の屈折度
    と、前記基準レッグにおける前記所定の媒体の屈折度との分散のせいである差を
    例外として、実質的にゼロである、請求項４２に記載の装置。
44. 【請求項４４】 前記１連の比率として表される前記略調和関係の前記相対
    精度は、前記気体の分散力を前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算
    した結果よりも低位の大きさを有している、請求項４３に記載の装置。
45. 【請求項４５】 前記電子手段は、前記和の位相および前記差の位相と、前
    記スーパーへテロダイン位相のうちの一方とに基づいて演算を行ない、前記気体
    の逆分散力を判定する、請求項４４に記載の装置。
46. 【請求項４６】 前記１連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
    を監視するための手段を更に備えている、請求項４３に記載の装置。
47. 【請求項４７】 前記略調和関係の前記相対精度を監視するための前記手段
    に応答してフィードバック信号を提供し、前記光ビームを生成するための前記手
    段を制御し、前記略調和関係の前記相対精度が、前記気体の分散力を前記気体の
    逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した結果よりも低位の大きさを有してい
    るようにする手段を更に備えている、請求項４６に記載の装置。
48. 【請求項４８】 前記電子手段は、前記和の位相および前記差の位相と、前
    記スーパーへテロダイン位相のうちの一方とに基づいて演算を行ない、前記気体
    の逆分散力を判定する、請求項４７に記載の装置。
49. 【請求項４９】 前記略調和関係の前記相対精度を監視するための前記手段
    に応答して、前記気体の前記逆分散力を分析および判定するための前記電子手段
    により判定されたように、前記気体の逆分散力を補正するための手段を更に備え
    ている、請求項４６に記載の装置。
50. 【請求項５０】 前記電子手段は、前記和の位相および前記差の位相のうち
    の一方と、前記スーパーへテロダイン位相のうちの一方とに基づいて演算を行な
    い、前記気体の逆分散力を判定する、請求項４９に記載の装置。
51. 【請求項５１】 前記結合する手段は、少なくとも２つの混合出力ビームか
    ら成る１組の混合出力ビームとして前記混合光学信号を生成するように構成およ
    び配置されており、各混合出力ビームは、位相シフトし、周波数シフトした光ビ
    ームの１つのサブセットから生成される、請求項３９に記載の装置。
52. 【請求項５２】 前記光源の波長の略調和比を測定し、かつ、前記選択的固
    有光学特性を判定するにあたって行なわれる計算を補正するための信号を提供す
    る電子処理手段を更に備えている、請求項２８に記載の装置。
53. 【請求項５３】 前記干渉計手段は、前記１組の周波数シフトした光ビーム
    の各ビームの直交偏光成分間に位相シフトを導入して、１組の位相シフトし、周
    波数シフトした光ビームを生成すると共に、該１組の周波数シフトした光ビーム
    の該各ビームを整列させ、かつ、方向付け、前記１組の位相シフトし、周波数シ
    フトした光ビームの各ビームにより縦走される前記測定レッグおよび前記基準レ
    ッグが実質的に同一となるようにする、請求項３４に記載の装置。
54. 【請求項５４】 前記位相シフトし、周波数シフトした光ビームのどのビー
    ムの前記測定レッグおよび前記基準レッグについての前記物理的経路長も実質的
    に同一である、請求項５３に記載の装置。
55. 【請求項５５】 前記１組の周波数シフトした光ビームの各ビームに導入さ
    れる位相シフトの大きさは、前記測定レッグおよび前記基準レッグにわたる前記
    各ビームの通過回数と、すなわち、前記測定レッグおよび前記基準レッグの物理
    長と、前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と前記基準レッグにおける前記
    所定の媒体の屈折度との差の積に比例し、位相シフトし、周波数シフトした光ビ
    ームの各ビームについての前記測定レッグにおける前記気体の屈折度は互いに異
    なっており、前記気体の屈折度は波長の関数である、請求項５４に記載の装置。
56. 【請求項５６】 前記結合手段は前記１組の位相シフトし、周波数シフトし
    た光ビームの各ビームの前記２つの異なる周波数成分を混合して、少なくとも２
    つの混合出力ビームから成る１組の混合出力ビームとして前記混合光学信号を生
    成し、該１組の混合出力ビームの各ビームは、前記１組の位相シフトし、周波数
    シフトした光ビームの１つのビーム、しかも、たった１つのビームから派生して
    いる、請求項５５に記載の装置。
57. 【請求項５７】 前記検出する手段は、前記１組の混合出力ビームの強度か
    ら、１組のヘテロダイン信号として前記電気干渉信号を生成する光検出手段を備
    えており、該１組のヘテロダイン信号は、少なくとも２つのヘテロダイン信号か
    ら成り、かつ、前記１組の周波数シフトした光ビームの前記各ビームの前記直交
    偏光成分間の前記周波数差に関連するヘテロダイン周波数における発振を特徴と
    し、該１組のヘテロダイン信号は１組のヘテロダイン位相を更に特徴とし、該ヘ
    テロダイン位相は、前記測定レッグにおける前記気体の屈折度に関連する差を例
    外として、前記光ビーム波長間の前記略調和関係に実質的に逆比例関係にある、
    請求項５６に記載の装置。
58. 【請求項５８】 前記１組のヘテロダイン信号を処理して、１組の修正した
    ヘテロダイン信号を生成する手段を更に備えており、該１組の修正したヘテロダ
    イン信号は修正したヘテロダイン周波数を特徴とし、該修正したヘテロダイン周
    波数は、前記光ビーム波長間の前記略調和関係に従って該ヘテロダイン周波数と
    調和関係にあり、該１組の修正したヘテロダイン信号は修正したヘテロダイン位
    相を特徴とし、該修正したヘテロダイン位相は、前記波長間の前記略調和関係に
    従って該ヘテロダイン位相と調和関係にあり、該１組の修正したヘテロダイン信
    号の該１組の修正したヘテロダイン位相は、前記１組の位相シフトし、周波数シ
    フトした光ビームの前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準レッ
    グにおける前記所定の媒体の屈折度のせいである差を例外として、実質的に等し
    い、請求項５７に記載の装置。
59. 【請求項５９】 前記修正したヘテロダイン信号のうちの２つを混合して、
    すなわち、１対の修正したヘテロダイン信号を混合して、該１対の修正したヘテ
    ロダイン信号の前記修正したヘテロダイン周波数の和および差にそれぞれ等しい
    周波数、すなわち、和の周波数および差の周波数を有してると共に、該１対の修
    正したヘテロダイン信号の前記修正したヘテロダイン位相の和および差にそれぞ
    れ等しい位相、すなわち、和の位相および差の位相を有している２つのサイドバ
    ンド、すなわち、和のサイドバンドおよび差のサイドバンドから成るスーパーへ
    テロダイン信号を生成する電子手段を更に備えており、該差の位相は、前記１組
    の位相シフトし、周波数シフトした光ビームの前記測定レッグにおける前記気体
    の屈折度と、前記基準レッグにおける前記所定の媒体の屈折度との分散のせいで
    ある差を例外として、実質的にゼロである、請求項５８に記載の装置。
60. 【請求項６０】 前記１連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
    は、前記気体の分散力を前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した
    結果よりも低位の大きさを有している、請求項５９に記載の装置。
61. 【請求項６１】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対の修正したヘ
    テロダイン信号のうちの１つの前記修正したヘテロダイン位相とを分析して、前
    記測定レッグにおける前記気体の逆分散力を判定する手段を備えている、請求項
    ６０に記載の装置。
62. 【請求項６２】 前記１連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
    を監視するための手段を更に備えている、請求項５９に記載の装置。
63. 【請求項６３】 前記略調和関係の前記相対精度を監視するための前記手段
    に応答してフィードバック信号を提供し、前記光ビームを生成するための前記手
    段を制御して、前記略調和関係の前記相対精度が、前記気体の分散力を前記気体
    の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した結果よりも低位の大きさを有して
    いるようにする手段を更に備えている、請求項６２に記載の装置。
64. 【請求項６４】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対の修正したヘ
    テロダイン信号のうちの１つの前記修正したヘテロダイン位相とを分析して、前
    記測定レッグにおける前記気体の逆分散力を判定するための手段を更に備えてい
    る、請求項６３に記載の装置。
65. 【請求項６５】 前記略調和関係の前記相対精度を監視して、前記気体の前
    記逆分散力を分析および判定するための前記電子手段により判定されたように、
    前記気体の逆分散力を補正する手段に応答する手段を更に備えている、請求項６
    ２に記載の装置。
66. 【請求項６６】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対の修正したヘ
    テロダイン信号のうちの１つの前記修正したヘテロダイン位相とを分析して、前
    記測定レッグにおける前記気体の前記逆分散力を判定するための手段を備えてい
    る、請求項６５に記載の装置。
67. 【請求項６７】 前記干渉計手段は、前記１組の位相シフトし、周波数シフ
    トした光ビームについて前記測定レッグおよび前記基準レッグにわたる複数回の
    通過を生成する手段を備えており、前記１組の位相シフトし、周波数シフトした
    光ビームのビームについての複数通過の回数は、前記１組の位相シフトし、周波
    数シフトした光ビームのビームの波長に比例しており、前記１組の位相シフトし
    、周波数シフトした光ビームのどのビームの前記測定レッグおよび前記基準レッ
    グの物理長も、実質的に同一である、請求項５３に記載の装置。
68. 【請求項６８】 前記１組の周波数シフトした光ビームの各ビームに導入さ
    れる位相シフトの大きさは、前記測定レッグおよび前記基準レッグをわたる通過
    の回数の、すなわち、前記測定レッグおよび前記基準レッグの物理長の、前記測
    定レッグにおける前記気体の屈折度と前記基準レッグにおける前記所定媒体の屈
    折度との差との積に比例し、前記位相シフトし、周波数シフトした光ビームの各
    ビームについての前記測定レッグにおける前記気体の屈折度は互いに異なってお
    り、前記気体の屈折度は波長の関数である、請求項６７に記載の装置。
69. 【請求項６９】 前記結合手段は前記１組の位相シフトし、周波数シフトし
    た光ビームの各ビームの前記２つの異なる周波数成分を混合して、少なくとも２
    つの混合出力ビームから成る１組の混合出力ビームとして混合光学信号を生成し
    、該１組の混合出力ビームの各ビームは、前記１組の位相シフトし、周波数シフ
    トした光ビームのうちの１つ、しかも、ただ１つから派生している、請求項６８
    に記載の装置。
70. 【請求項７０】 検出する前記手段は、前記１組の混合出力手段の強度から
    、１組のヘテロダイン信号として前記電気干渉信号を生成するための光検出手段
    を備えており、該１組のヘテロダイン信号は、少なくとも２つのヘテロダイン信
    号から成り、かつ、前記１組の周波数シフトした光ビームの前記ビームの前記直
    交偏光成分間の前記周波数差に関連するヘテロダイン周波数における発振を特徴
    とし、該１組のヘテロダイン信号は１組のヘテロダイン位相を更に特徴とし、該
    ヘテロダイン位相は、前記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準レ
    ッグにおける前記所定の媒体の屈折度とに関連する差を例外として、実質的に等
    しい、請求項６９に記載の装置。
71. 【請求項７１】 前記ヘテロダイン信号のうちの２つを混合して、すなわち
    、１対の前記ヘテロダイン信号を混合して、該１対のヘテロダイン信号の該ヘテ
    ロダイン周波数の和および差にそれぞれ等しい周波数、すなわち、和の周波数お
    よび差の周波数を有していると共に、該１対のヘテロダイン信号の該ヘテロダイ
    ン位相間の和および差にそれぞれ等しい位相、すなわち、和の位相および差の位
    相を有している２つのサイドバンド、すなわち、和のサイドバンドおよび差のサ
    イドバンドから成るスーパーへテロダイン信号を生成する電子手段を更に備えて
    おり、該差の位相は、前記１組の位相シフトし、周波数シフトした光ビームの前
    記測定レッグにおける前記気体の屈折度と、前記基準レッグにおける前記所定の
    媒体の屈折度との分散のせいである差を例外として、実質的にゼロである、請求
    項７０に記載の装置。
72. 【請求項７２】 前記１連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
    は、前記気体の分散力を前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した
    結果よりも低位の大きさを有している、請求項７１に記載の装置。
73. 【請求項７３】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対のヘテロダイ
    ン信号のうちの１つの前記ヘテロダイン位相とを分析して、前記測定レッグにお
    ける前記気体の逆分散力を判定する手段を備えている、請求項７２に記載の装置
    。
74. 【請求項７４】 前記１連の比率として表される前記略調和関係の相対精度
    を監視するための手段を更に備えている、請求項７１に記載の装置。
75. 【請求項７５】 前記略調和関係の前記相対精度を監視するための前記手段
    に応答してフィードバック信号を提供し、前記光ビームを生成するための前記手
    段を制御して、前記略調和関係の前記相対精度が、前記気体の分散力を前記気体
    の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した結果よりも低位の大きさを有して
    いるようにする手段を更に備えている、請求項７４に記載の装置。
76. 【請求項７６】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対のヘテロダイ
    ン信号のうちの１つの前記ヘテロダイン位相とを分析して、前記測定レッグにお
    ける前記気体の逆分散力を判定するための手段を備えている、請求項７５に記載
    の装置。
77. 【請求項７７】 前記略調和関係の前記相対精度を監視するための前記手段
    に応答して、前記測定レッグにおける前記気体の前記逆分散力を分析および判定
    するための前記電子手段により判定されるように、前記測定レッグにおける前記
    気体の前記逆分散力を補正するための手段を更に備えている、請求項７４に記載
    の装置。
78. 【請求項７８】 前記電子手段は、前記差の位相と、前記１対のヘテロダイ
    ン信号のうちの１つの前記ヘテロダイン位相とを分析して、前記測定レッグにお
    ける前記気体の逆分散力を判定する手段を備えている、請求項７７に記載の装置
    。
79. 【請求項７９】 前記電気干渉信号は、前記気体の屈折度に対応する位相情
    報を含むヘテロダイン信号を含んでおり、前記装置は、前記ヘテロダイン信号を
    混合して、前記気体の屈折度の分散に対応する位相情報を含んでいる少なくとも
    １つのスーパーへテロダイン信号を生成するための手段を更に備えている、請求
    項１に記載の装置。
80. 【請求項８０】 前記ヘテロダイン信号および前記スーパーへテロダイン信
    号の位相曖昧性を解消するための手段を更に備えている、請求項７９に記載の装
    置。
81. 【請求項８１】 気体の選択的固有光学特性を監視するための干渉計測定方
    法であって、該干渉計測定方法は、 基準レッグおよび測定レッグを備えている干渉計手段を設ける工程であって、
    該基準レッグは所定の媒体により占有されるように構成および配置され、該測定
    レッグは該気体により占有されるように構成および配置される、工程と、 異なる波長を有している少なくとも２つの光ビームを生成する工程と、 該干渉計手段に該光ビームの各々の少なくとも一部を導入して、各ビーム部分
    が該気体と、該ビームのうちの少なくとも１つの別な部分とを通って進行するよ
    うにし、該別な部分が該所定の媒体を通って所定の経路に沿って進行して、該基
    準レッグにおける該所定の媒体を通るそれぞれの光路長についての情報と、該測
    定レッグにおける該気体を通るそれぞれの光路長についての情報とを含んでいる
    射出ビームとして、該干渉計手段から現れるようにした工程と、 該射出ビームを結合して、該基準レッグおよび該測定レッグの所定の経路の対
    応するものから出た該射出ビームの各々の間の位相差に対応する情報を含んでい
    る混合光学信号を生成する工程と、 該混合光学信号を検出し、該気体の該選択的固有光学特性に対応する情報を含
    んでいる電気干渉信号を生成する工程とを含んでいる、干渉計測定方法。
82. 【請求項８２】 前記波長のうちの１つに対応する前記射出ビームのうちの
    ２つは前記気体と前記所定の媒体とをそれぞれに通って進行しており、前記結合
    する手段によって結合させられると、前記１つの波長にある前記気体の屈折度に
    ついての情報を含んでいる混合光学信号を提供するようにした、請求項８１に記
    載の干渉計測定方法。
83. 【請求項８３】 前記導入する工程は、前記光ビームを導入して、前記光ビ
    ームの各々の各部分が前記所定の媒体を通って所定の経路に沿って進行するよう
    にする工程を更に含んでいる、請求項８１に記載の干渉計測定方法。
84. 【請求項８４】 前記射出ビームを結合して前記混合光学信号を生成する前
    に、前記射出ビームのうちの少なくとも１つの周波数を倍加させる工程を更に含
    んでいる、請求項８３に記載の干渉計測定方法。
85. 【請求項８５】 前記波長のうちの１つの波長に対応する前記射出ビームの
    うちの第１のものは前記測定レッグにおいて前記気体を通って進行しており、前
    記波長のうちの別の１つの波長に対応する前記射出ビームの第２のものは前記測
    定レッグにおいて前記気体を通って進行しており、前記１つの波長に対応してい
    る前記射出ビームの第３のものは前記基準レッグの前記所定の媒体を通って進行
    しており、前記別の波長に対応する前記射出ビームの第４のものは前記基準レッ
    グの前記所定の媒体を通って進行している、請求項８３に記載の干渉計測定方法
    。
86. 【請求項８６】 前記第１射出ビーム、前記第２射出ビーム、前記第３射出
    ビーム、および、前記第４射出ビームを受容して、それらのうちの少なくとも２
    つの射出ビームの周波数を倍加して、前記気体の分散についての情報を含んでい
    る信号を生成する工程を更に含んでいる、請求項８５に記載の干渉計測定方法。
87. 【請求項８７】 前記光ビームの各々の少なくとも１部を前記干渉計手段に
    導入する前記工程は、前記光ビームの各々の別な部分を前記干渉計手段に導入し
    て、前記基準レッグおよび前記測定レッグに沿って進行しなくても、別な組の射
    出ビームとして前記別な部分を帰還させるようにした工程を更に含んでおり、該
    別な組の前記射出ビームは、前記基準レッグおよび前記測定レッグのもの以外に
    、前記干渉測定装置の光路長についての情報を含んでいる、請求項８１に記載の
    干渉計測定方法。
88. 【請求項８８】 前記射出ビームを結合して前記混合光学信号を生成する前
    に、前記射出ビームのうちの少なくとも１つの周波数と、前記別な組の射出ビー
    ムの周波数とを倍加させる工程を更に含んでいる、請求項８７に記載の干渉計測
    定方法。
89. 【請求項８９】 前記波長のうちの１つに対応する前記射出ビームの第１の
    ものは前記測定レッグにおける前記気体を通って進行しており、前記波長の別な
    ものに対応している前記射出ビームの第２のものは前記測定レッグにおける前記
    気体を通って進行している、請求項８７に記載の干渉計測定方法。
90. 【請求項９０】 前記第１の射出ビーム、前記第２の射出ビーム、および、
    前記別な組の射出ビームを受光し、それらの周波数を倍加させて、前記気体の分
    散についての情報を含んでいる信号を生成する工程を更に含んでいる、請求項８
    ９に記載の干渉計測定方法。
91. 【請求項９１】 前記干渉信号を電子工学的に分析し、前記気体の前記選択
    的固有光学特性を判定する工程を更に含んでいる、請求項８１に記載の干渉計測
    定方法。
92. 【請求項９２】 異なる波長を有している少なくとも２つの光ビームを生成
    する前記工程は、前記波長のうちの１つの有している前記光ビームのうちの少な
    くとも１つの周波数を倍加させて、前記波長のうちの別な波長にある２つのビー
    ムの別なもの提供する工程を含んでいる、請求項８１に記載の干渉計測定方法。
93. 【請求項９３】 電子工学的に分析する前記工程は、前記気体の固有光学特
    性、すなわち、前記気体の逆分散力Γを 【数４】 として判定し、ここでは、λ₁、λ₂、および、λ₃は波長であり、ｎ₁、ｎ₂、お よび、ｎ₃は屈折率であり、この場合、分母は［ｎ₃（λ₃）−ｎ₁（λ₁）］ ま たは、［ｎ₂（λ₂）−ｎ₁（λ₁）］により置換し得る、請求項９１に記載の干渉
    計測定方法。
94. 【請求項９４】 電子工学的に分析する前記工程は、各光ビーム波長に対応
    する前記気体の屈折度を判定する工程を含んでいる、請求項９１に記載の干渉計
    測定方法。
95. 【請求項９５】 電子工学的に分析する前記工程は、前記気体の固有光学特
    性、すなわち、前記気体の逆分散力Γを 【数５】 として判定し、ここでは、ｉおよびｊは波長に対応する整数である、請求項９１
    に記載の干渉計測定方法。
96. 【請求項９６】 電子工学的に分析する前記工程は、固有光学特性、すなわ
    ち、異なるビーム波長における相対屈折度を判定する工程を含んでおり、ここで
    該相対屈折度は 【数６】 の形式であり、また、ここでは、ｉおよびｊは波長に対応する整数であると共に
    、互いに異なっている、請求項９１に記載の干渉計測定方法。
97. 【請求項９７】 後続の下流側適用について、前記気体の前記選択的固有
    光学特性を表す出力信号を提供する工程を更に含んでいる、請求項９１に記載の
    干渉計測定方法。
98. 【請求項９８】 前記所定の媒体は真空を含んでいる、請求項８１に記載
    の干渉計測定方法。
99. 【請求項９９】前記干渉計手段は同心セルを備えており、該同心セルは、
    前記基準レッグとして作用する閉鎖した内部チャンバーと、前記測定レッグとし
    て作用する、該内部チャンバーを包囲している外部チャンバーとを備えている、
    請求項８１に記載の干渉計測定方法。
100. 【請求項１００】 前記内部チャンバーは実質的に真空引きされて、従って
     、前記所定の媒体が真空であり、前記外部チャンバーは周囲雰囲気に向けて開放
     されている、請求項９９に記載の干渉計測定方法。
101. 【請求項１０１】 前記周囲雰囲気は空気を含んでいる、請求項１００に記
     載の干渉計測定方法。
102. 【請求項１０２】 前記同心セルは端部セクションを備えた直円柱の形態を
     呈し、該端部セクションの各々は、前記干渉計手段の一部として波長選択ミラー
     を備えている、請求項９９に記載の干渉計測定方法。
103. 【請求項１０３】 前記干渉計手段に前記光ビームの各々の少なくとも一部
     を導入する前記工程は、前記同心セルの前記端部セクションの１つに１つの波長
     に対応する前記光ビームの前記各部のうちの１つを導入し、かつ、前記同心セル
     の前記端部セクションの他方に前記波長の別なものに対応する前記光ビームの前
     記各部のうちの別なものを導入する工程を含んでいる、請求項１０２に記載の干
     渉計測定方法。
104. 【請求項１０４】 前記光ビームを生成する前記工程は、該光ビームの各々
     の直交偏光成分を生成する工程を更に含んでいる、請求項８１に記載の干渉計測
     定方法。
105. 【請求項１０５】 前記光ビームを、共通波長を有する複数対の直交偏光成
     分へと分離する工程を更に含んでいる、請求項１０４に記載の干渉計測定方法。
106. 【請求項１０６】 前記干渉計手段における後続の下流側使用について、前
     記直交偏光した複数対の成分の各成分を空間的に分離する工程を更に含んでいる
     、請求項１０５に記載の干渉計測定方法。
107. 【請求項１０７】 前記光ビームの前記波長は互いに略調和関係を有してお
     り、該略調和関係は一連の比率として表され、各比率は低位非ゼロ整数の比率か
     ら成る、請求項１０５に記載の干渉計測定方法。
108. 【請求項１０８】 前記波長のうちの１つを有している前記光ビームのうち
     少なくとも１つの周波数を倍加させて、前記波長のうち別な波長の前記２つのビ
     ームの他方を提供する工程を更に含んでいる、請求項１０７に記載の干渉計測定
     方法。
109. 【請求項１０９】 前記一連の比率として表される前記略調和関係の相対精
     度は、前記気体の分散力を、前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算
     した結果よりも低位の大きさを備えている、請求項１０７に記載の干渉計測定方
     法。
110. 【請求項１１０】 前記一連の比率として表される前記略調和関係の相対精
     度を監視するための工程を更に含んでいる、請求項１０７に記載の干渉計測定方
     法。
111. 【請求項１１１】 前記監視する工程に応答してフィードバック信号を提供
     して、前記光ビームを制御し、前記略調和関係の前記相対精度が、前記気体の分
     散力を前記気体の逆分散力の測定に要する相対精度で乗算した結果よりも低位の
     大きさを有しているようにする、請求項１１０に記載の干渉計測定方法。
112. 【請求項１１２】 前記選択的固有光学特性を、前記選択的固有光学特性を
     電子工学的に分析および判定するための前記工程により判定されたように補正す
     る工程を更に含んでいる、請求項１１０に記載の干渉計測定方法。
113. 【請求項１１３】 前記光ビームの各々の前記直交偏光成分間の周波数差を
     導入して、１組に周波数シフトした光ビームを生成し、前記１組の周波数シフト
     した光ビームのうちのどの２つのビームも同一周波数差を有していないようにす
     る工程を更に含んでいる、請求項１０７に記載の干渉計測定方法。
114. 【請求項１１４】 前記光源の各波長の略調和比を測定して、前記選択的固
     有光学特性を判定するにあたって行なわれる計算を補正するための信号を提供す
     る工程を更に含んでいる、請求項１１３に記載の干渉計測定方法。
115. 【請求項１１５】 前記電気干渉信号は、前記気体の屈折度および前記所定
     の媒体の屈折度に対応する位相情報を含んでいるヘテロダイン信号を含んでおり
     、前記方法は、前記ヘテロダイン信号を混合して、前記気体の屈折度の分散に対
     応する位相情報を含んでいる少なくとも１つのスーパーへテロダイン信号を生成
     する工程を更に含んでいる、請求項１１３に記載の干渉計測定方法。
116. 【請求項１１６】 前記ヘテロダイン信号およびスーパーへテロダイン信
     号における位相曖昧性を解消する工程を更に含んでいる、請求項１１５に記載の
     干渉計測定方法。
117. 【請求項１１７】 前記光ビームを前記干渉計手段に導入する前に、前記
     光ビームを空間的に分離する工程を更に含んでいる、請求項８１に記載の干渉計
     測定方法。
118. 【請求項１１８】 前記電気干渉信号を受信して、そこから、前記気体の
     前記選択的固有光学特性に対応する位相情報を直接抽出する手段を更に含んでい
     る、請求項１に記載の干渉計装置。
119. 【請求項１１９】 前記電気干渉信号を受信して、そこから、前記気体の
     前記選択的固有光学特性に対応する位相情報を直接抽出する手段を更に含んでい
     る、請求項８１に記載の干渉計測定方法。