JPH10503279A

JPH10503279A - 光学的測定方法および装置

Info

Publication number: JPH10503279A
Application number: JP8504066A
Authority: JP
Inventors: ラーディング，ラース; ハンソン，ステーン・グリューナー; リンボル，ラース
Original assignee: フォースクニングスセンター・リセー
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1998-03-24
Also published as: DE69512914T2; DE69512914D1; EP0770219B1; WO1996002009A1; AU2921795A; US6323949B1; EP0770219A1

Abstract

(57)【要約】物体とこの物体に伝送される光との間の準弾性的な相互作用に基づいて、物体の条件または状態を決定するのための装置と方法が与えられる。この光は少なくとも１つの回折光学素子を通って光源から伝送される。物体と相互作用した光は収集かつ検知される。回折素子は少なくとも１つの回折領域を組み入れ、上記素子は方法の機能的原理と方法のキャリブレーションの双方を定義する。機能的原理とキャリブレーションは回折素子によって実質的に独占的に定義され、光源の特性とは実質的に無関係である。数個の回折パターンが１つの回折光学素子に集積され、これによってレンズとかビーム分割器等のような数個の光学的機能を１つの光学構成要素に組み入れられる。移行時間速度測定、ドップラー速度測定、粘弾性測定、差分電子スペックル測定、差分振動計、距離測定装置などを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】光学的測定方法および装置発明の背景１．発明の分野本発明は、物体と物体に送られる光との準弾性相互作用に基づいて物体の状態を測定するための方法および装置に関する。ここで、光は光学的構造を通って光源から物体に送られ、物体と相互作用した光は集められて検出される。この種の従来の方法および装置は、ビームスプリッター、屈折レンズやプリズム、複屈折器等の種々の在来の屈折器の使用に基づいており、多くの問題を抱えている。問題点の一つは、電磁放射線を屈折する従来の屈折器は大きくて調整するのが困難な場合が多く、また、比較的多くの機器を必要とするため、この種の従来の装置は相対的に大きく、製造するのが高価になることである。別の問題点は、従来の屈折器、特に複屈折器の屈折特性は用いられた電磁放射線の波長に影響を受けることが多いため、測定が波長に左右されることである。従って、一般的にこの種の測定装置には、ガスレーザ等の非常に安定した波長を持つ光源を用いる。他の問題点は、光を分割するための大きな従来の屈折器の使用は、分割光の不均等な光路長を生じることにつながり、この違いが約数センチメートルになることも多く、干渉性の検出が必要な場合には、ガスレーザのように長いコヒーレンス長を持つ光源を使用する必要がでてくる。さらに別の問題点は、従来の屈折器の屈折特性は、温度、湿度、振動等の周囲の状況に敏感なため、測定が周囲の状況に左右される点である。この種の測定装置におけるガスレーザの使用は多くの問題点を生じる。第１に、ガスレーザは大きく高価であり、かつ、大きくて扱いにくく、高価な電源を必要とする。第２に、ガスレーザは、レーザキャビティの二つの鏡の間の波長の数が整数であるということで特徴付けられた幾つかの軸モードで振動する。例えば、適性価格のＨe-Ｎeレーザは主に５モードで振動する一方、Ａrイオンレーザは数百モードで振動する。一般的に異なるモード間の間隔は約１００Ｍhzである。しかし、非線形レーザ媒体によって生じた異なるモードの混合は、０Ｈzから１００Ｋhzの範囲の中間周波数となる。これらの周波数は、頻繁にこの種の測定装置において信号を発生する。これらの信号は、装置の測定信号から区別することができないため、誤って解釈され得る。さらに、レーザの放射エネルギは、異なるモード間で変化できるので、異なる波長における光強度が上下変動し、ある例では、レーザ光線の１００％変調は、上記測定装置において大きな信号変動につながったことが確認された。２．従来技術の説明物体とこの物体に伝送される光との準弾性相互作用に基づく物体の状態を測定するための方法および装置は、この分野において多数知られている。Ｒ．ショードル(Schodl)、文書Ｎo.２１、アガード(ＡＧＡＲＤ)会議議事録Ｎo.１９３,１９７６年において、レーザ光線を二つのレーザ光線に分割するための手段と、上記光を測定物における二つの小さな地点に集束する手段と、および焦点面における焦点が合わされた二つのビームスポットを通る個々の粒子の散乱光から単一の検出器においてダブルパルスを作り出す検出器手段とを備える飛行時間レーザ二重焦点流速度計(time-of-flight laser dual focus flow veloci meter)が開示されている。Ｌ．ラーディング(Lading)、文書Ｎo.２３、アガード会議議事録Ｎo.１９３において、レーザ光線を直交偏光の二つの角光線に分割するための手段と、光線を拡張し、測定物の二つの焦点に集束するための手段と、光を集め、二つの検出器の前にある二つのピンホールにおいて、焦点から拡大された散乱光を像再生するための手段と、二つの検出器の信号を相互相関するための手段と備える飛行時間レーザ速度計(time-of-flight laser anemometer)が開示されている。これらの従来技術は、両方とも従来の屈折器と復屈折器に基づいている。ステーン・グリューナー・ハンソン(Steen Gruner Hanson)、「回転速度および渦度を分析するためのレーザに基づく方法」、レーザ測風法についての国際シンポジウム、ＦＥＤ−Ｖol.３３、１９８５年、９１〜９５頁において、固体の回転速度あるいは流体の渦度を測定するための方法および装置を開示されている。ホログラフィック光学装置が二つの光線を物体の二つのスポット上に回折するために使用される。物体の回転は、物体の表面によって散乱された二つのスポットからの光を、ドップラーシフトさせる。物体上の二つのスポットから散乱させられた光のドップラーシフト間の差は、物体の回転速度を示している。ラース・ラーディング(Lars Lading)他、「表面散乱分光計の分析」、アメリカの光学会の機関紙、Ｖol.６、Ｎo.１１、１９８９年１１月において、表面変動の空間的および時間的統計、特に、流体表面の熱励起された表面張力波を測定する装置が開示されている。ＤＥ４２４０７３５Ａ１において、例えばスキャニング中のバーコード等の移動物体の表面速度を測定するための光学装置が開示されている。この装置は、物体の二つの領域において入射してくる二つの光線を集束するための回折光学素子を有している。上記二つの領域間の距離は、装置と物体との距離には依存していないが、波長に依存している。ＥＰ０４０１６５４において、光を導波路構造に連結するための円形回折格子が説明されている。発明の概要本発明の目的は、装置は剛性かつコンパクトであり、製造コストが比較的安価な上記の種類の測定装置および測定方法を提供することである。本発明の他の目的は、測定が用いられた光源の波長やコヒーレンス長等、光源の特性に実質的に左右されないような測定方法および測定装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、測定が実質的に周囲の状態に左右されないような測定方法および測定装置を提供することである。本発明は、上記の種の光学測定装置の分野における集約的な研究に基づいており、この研究には、測定装置の異なる機器構成での研究、また、光学部品、電子部品、機械部品など、測定装置の異なる部品での研究、フォトン統計や相互作用など、測定装置の異なる信号処理技術での研究、フォトン流、ダイオード流など検出器信号の周波数や位相測定などが含まれている。この集約的な研究により、上記の種の測定装置用の回折光学素子を設計することが可能であり、かつ、回折光学素子の適用が、多くの驚くべき利点につながることが明らかになった。一つの有利な特徴は、回折光学素子の回折パターンは、測定装置を用いて得られる測定が測定装置の光源の波長に実質的に影響を受けないように設計可能であることである。これにより、大きな安定化されたガスレーザの代わりに半導体レーザを使用できる。半導体レーザの波長はかなり変化し、ある試料から他の試料までで５％変化することもたびたびある。さらに、各試料の波長は温度関数として変化し、一般的に温度ずれは０.２５nm／℃である。現在までに、これらの特徴により、この種の測定装置における半導体レーザの使用は非常に限られたものになっていて、使用される場合には、温度と駆動電流は細心の注意をはらって安定させられる。しかし、上記測定装置の使用により得られる測定が実質的に光源の波長により影響を受けないように、上記回折光学素子が設計される場合には、測定の正確さに影響を及ぼすことなく、上記半導体レーザを使用できる。半導体レーザは、ガスレーザに比べて、ノイズ質，モード質，大きさ，価格などのいくつかの改良された特質があるため、上記設計は、測定装置のさらなる利点につながる。例えば、バッテリから供給されるＧa-Ａsレーザは、０.０１％より低い強度変動を持つ一方、ガスレーザは１％より低い強度変動を持つようにされている。信号レーザノイズ比は、ガスレーザの代わりに半導体レーザを使用することにより１２０dＢにまで改善できる。さらに、ガスレーザに関して上述したように多数のモードの放出によって生じる問題は、半導体レーザを使用すればかなり減少する。半導体レーザ空洞共振器が短いと、結果としてより大きなモード間隔を生じ、これによりインターモードビートはより大きな周波数域に分配され、従って測定周波数域において起こりうる乱れは減少する。半導体レーザの使用を助長する上記回折光学素子の別の有利な特徴は、装置の光源のコヒーレンス長にうまく対処する素子の設計が可能になることである。一般に、光のコヒーレントな重なり合いを用いる場合、測定装置の異なる光線の光路長差が光源のコヒーレンス長よりも短くなるようにする必要がある。従来の光学部品を用いる場合、光路長差は約数ミリから数センチになる一方、何の障害もなく回折光学素子を用いる場合に得られる光路長差は、１波長より小さくなるよう設計できる。従って、回折光学素子の使用により、良好な横コヒーレンスはまだ必要であるが、縦コヒーレンスは実質的に全く必要なくなるので、測定装置において使用される光源のコヒーレンス要件は減る。ガスレーザの場合と同様に、多数のモードの発生により、横と縦のコヒーレンスを両方とも減少できるが、横コヒーレンスの測定装置の要件は、半導体レーザにより容易に満たされる。上記回折光学素子のさらに別の有利な特徴は、いくつかの回折パターンを一つの回折光学素子にまとめることができることであり、従って、レンズ、ビームスプリッター等のいくつかの光学機能を一つの光学部品に統合することができる。いくつかの光学機能を一つの回折素子に統合可能になったこと、および半導体レーザの使用により、この種の測定装置のサイズをかなり小さくでき、従って、レンズ，ビームスプリッター等の大型の従来の光学部品や大型の電源を持った大型のガスレーザの使用は敬遠される。これはまた、周囲の状態に敏感な部品の使用は避けることを意味し、それによってこれまでに見たことのない、コンパクトで剛性な測定装置を造る。さらに、いくつかの光学機能を一つの回折素子に統合することが可能になったことで、例えば、従来の光学部品を使って任意の小さな間隔をあけて二つの平行な光線を発することができないなど、従来の光学部品の物理的な大きさが部品の配置の可能性を制限するためにこれらの光学部品には備わっていなかった光学機能を提供することができる。本発明によれば、上記の目的は、物体とこの物体に伝送される光との準弾性相互作用に基づいて物体の状態を測定するための上記利点を備えた方法を提供することにより満たされる。上記測定方法は、光を光源から物体に少なくとも一つの回折光学素子を通って伝送し、上記物体と相互作用した光を集めて検出し、上記回折光学素子は少なくとも一つの回折領域と一体となり、上記回折光学素子は、上記測定方法の機能的原理および較正の両方が実質的にもっぱら回折素子よって定められ、かつ光源の特性に実質的に影響を受けることのないように、上記測定方法の機能的原理および上記測定方法の較正の両方を定めることを特徴とする測定方法において、上記回折領域は、少なくとも二つの回折パターンを有していて、この二つの回折パターンは、互いに対し横に配置されて、かつ少なくとも二つの回折パターンによってそれぞれ放射される伝送光線軸が実質的に平行で，軸の間隔が実質的に光源の波長に影響を受けることがないように設計されており、また、上記回折パターンは、少なくとも一つの回折領域によって放射される交差光線の間の角度が、結果として生じる上記測定方法の較正が実質的に光源の波長に左右されないように、波長に依存するように設計されていることを特徴としている。本発明によれば、上記測定方法を実行するための装置が提供される。この測定装置は、電磁放射光線を発生させるための光線発生手段、物体と相互作用した光を集めて、検出するためのレシーバ手段、光源から物体に光を伝送するための光線伝送手段、少なくとも一つの回折光学素子、および少なくとも一つの回折領域を有しており、上記回折光学素子は、上記測定装置の機能的原理および較正の両方が実質的にもっぱら回折素子よって定められ、かつ光源の特性に実質的に影響を受けることのないように、上記測定装置の機能的原理および較正の両方を定めることを特徴とする測定装置において、上記回折領域は、少なくとも二つの回折パターンを有していて、この二つの回折パターンは、互いに対し横に配置され、少なくとも二つの回折パターンによってそれぞれ放射される伝送光線軸が実質的に平行で，軸の間隔が実質的に軸の光源の波長の影響を受けることがないように設計されており、また、上記回折パターンは、少なくとも一つの回折領域によって放射される交差光線の間の角度が、結果として生じる上記測定方法の較正が実質的に光源の波長に左右されないように、波長に依存するように設計されていることを特徴としている。物体の状態とは、大きさ、形、色、温度、位置、速度、加速度、回転、振動、変形、粘性、張力など、物体の巨視的な状態を示す。準弾性相互作用という用語は、物体に入射する光と物体との巨視的な相互作用を示し、この相互作用は入射光の反射、屈折、散乱、回折など、物体の分子の量子エネルギにおける変化にはつながらない。回折光学素子は、光を回折する光学装置である。回折領域は、回折パターンを含む回折光学素子の領域である。回折領域は回折パターン自由領域によって囲まれている。回折パターンは、照射領域よりもずっと小さいスケールにおける表面構造の変化のパターンあるいは表面の屈折率変動のパターンである。回折パターンは、特定の所望の光学機能、例えば、特定のレンズ、ビームスプリッター、従来の光学部品の一体化、数学的機能などの光学機能などを用いて設計できる。回折パターンによっては、回折光学素子の回折領域に部分的にあるいは完全に重なってよいものといけないものがある。本発明の文脈において、「混合」という表現は、電磁界の干渉性の重なり合い、すなわち、光検出器の出力が重複したフィールドの異なる周波数で分光成分を含有するということを意味する。さらに、本発明の文脈において、「散乱された放射」という表現は物体が相互作用する放射の摂動波面を意味し、上記波面は、ファーフィールドが大きな立体角、つまり、非摂動放射のファーフィールドの立体角よりもずっと大きな立体角を有するように変化する。この散乱は、粗面、小粒子あるいは他の種類の屈折率構造によって引き起こされ得る。「回折放射」という表現は、摂動波面を意味し、その摂動は回折パターンの集合により生じる。スペックルとそれに関連する現象については、例えば、Ｊ．Ｃ．デインティー (Dainty)（編集者）の「レーザスペックルおよびそれに関連する現象」，スプリンガー・ヴェルラーグ，ベルリン，１９８４年がある。「空間スケール」という表現は、反射率あるいは粗さがほとんど変化を示さないような特性長さのことである。空間スケールよりも小さな間隔をもったある表面上の二つの点が、十中八九同じ反射率あるいは高さ偏差をもつ。もっと大きな間隔を有する場合は、反射率や高さ偏差に何の相関関係もない。それゆえ、測定過程において適当な回折パターンを有する一つ以上の回折素子によって電磁放射の一つ以上の処理段階を回折的に行うことによって、確実に測定装置を剛性かつコンパクトに形成できる。また、電磁放射処理を行うためのビームスプリッターやレンズなどの従来の屈折器の数を減らす、あるいは完全に無くすることもできるので、上記測定装置は相対的に組み立てが簡単になり、これにより測定装置の製造コストが相対的に安くなることが保証される。さらに、驚くべきことに、回折パターンの設計が適当な場合には、回折パターンを利用した測定方法および装置にはありがちな波長依存性を補正するようにして、回折パターンを利用した測定方法および装置を提供することができるということが明らかになった。従って、本発明の一つの特徴は、飛行時間の速度測定法の方法および装置など、物体に伝送される平行な光線を利用した測定方法および装置に関する。上記測定方法および装置において、回折パターンは、回折パターンから発生する平行な光線が光源の波長に左右されることなく平行なままであり、平行な光線の間隔もまた光源の波長に左右されることなく一定したままでいるように設計された。これは、物体が平行な一光線から他の光線へと移動する時間の計測が光線に沿った物体の位置や光源の波長により影響を受けないということを意味する。本発明の他の特徴は、レーザドップラー速度測定法の方法および装置など、交差する光線を利用した測定方法および装置に関する。上記測定方法および装置において、回折パターンは、回折パターンから発生する交差光線間の角度が光源の波長の特定の関数として変化するように設計されている。ここで、光源の波長の関数として交差光線間の角度の変化が、光源の波長の関数としてドップラーシフトの差の変化を補正するので、二つの交差光線の交差点を通る物体のドップラーシフトの差の測定は、光源の波長に左右されることがないようになっている。好適な実施例において、物体の二つの空間的に分離された領域上への回折による電磁放射の分割および方向付けは、物体の二つの空間的に分離された領域間の空間に等しい相対変位を有する二つの回折パターンを部分的に重ね、二つの光線の実質的に平行な軸を与えることによって行われる。このようにして、電磁放射線の分割および方向付けは光線の径に依存しないようにできる。さらに、上記回折パターンは、二光線の実質的に平行な軸を物体の二つの領域に与えるので、波長依存性は両方の集束光線について同じである。これにより、例えば、波長の小さな変化は、たとえ測定体積が多少変位しようとも、二光線の間隔に対し全く影響しないなど、測定が波長の影響を受けないということが確実になる。従って、二光線は互いに対し実質的に平行なので、測定が物体への距離には左右されないということがさらに確実になる。同様に、上記測定装置の好適な実施例において、トランスミッタ手段の回折素子は、物体の二つの空間的に分離された領域間の間隔と等しい相対変位を持ち，かつ二光線の実質的に平行な軸を与える、二つの部分的に重なる回折パターンを有する。この好適な実施例によれば、上記二つの部分的に重なる回折パターンにより、測定が電磁放射の波長の影響を受けないということが確実になる。別の好適な実施例によれば、上記トランスミッタ手段の回折素子は、物体上の二つの空間的に分離された領域間の空間よりも短い相対変位を有する二つの重なり合う回折パターン、好ましくは二つの完全に重なり合う回折パターンを有しており、また、この回折パターンは、二光線の実質的に平行でない軸を与える。この他の実施例によれば、回折パターンどうしの重なり合いが大きくなればなるほど、物体の二つの空間的に分離された領域の間の空間と等しい相対変位を有する二つの重なり合う回折パターンの重なりと比較して、用いられる電磁放射光線の分割がさらに大きくなる。このより大きな重なり合いとは、０よりも大きな二つの光線間の角度を意味するので、測定は電磁放射の波長と物体への距離に依存している。完全に重なり合う回折パターンを有するこの実施例のさらなる利点は、より簡単な製造処理である。従って、重なり合いの度合いが大きいものが使用される用途においては、光線発生装置は波長が安定しているもの、例えば波長安定化レーザなどであることが好ましい。本発明によると、上記レシーバ手段は、物体から散乱あるいは回折した放射を集めるための適当な放射集光手段と、集められた散乱あるいは回折放射を検出手段に方向づけるための適当な放射集束手段からなる。上記測定方法の好ましい実施例において、上記散乱あるいは回折した放射の集光や方向づけは、少なくとも一つの回折パターンによって行われる。上記測定方法の好ましい実施例において、上記散乱あるいは回折した放射の集光や方向づけは、完全にあるいは部分的に重なり合う二つの回折パターンによって行われる。上記測定装置の好ましい実施例において、上記レシーバ手段の回折素子は、二つの完全にあるいは二つの部分的に重なり合う回折パターンを有しており、これにより、上記レシーバ手段は剛性でコンパクトな測定装置を考慮して実現される。本発明の好ましい実施例において、上記トランスミッタ手段とレシーバ手段は、適当な回折パターンを持つ回折素子を有する。一変形例において、上記干渉性検出モード、上記レシーバ手段とトランスミッタ手段の，二つの部分的に重なる上記回折パターンは、それぞれ同じ相対位置と同じ開口を有しており、これにより、物体の二つの領域からの生成検出器信号の相互相関が最大になり、かつ、上記生成検出器信号は表面粗さあるいは交差する粒子成分の効果によって左右される。さらに、検出器信号の帯域幅は、物体素子が一つの光線を通るのにかかる走行時間の正逆値によって決まる。また、検出器信号の変調は、ユニティに近くなっても良い。上記干渉性検出モードは、表面や測定体積が完全に発達したスペックルパターンを形成できるような物体に特に役立つ。検出は、集められた光をレーザに再度方向づけて、上記レーザをまたパラメトリック増幅器として使用することにより形成できる。さらに、検出器信号は、レーザ光出力あるいはレーザ駆動電流を測定することによって発生させても良い。インコヒーレントな検出を適用する場合は、レシーバ手段の二つの回折パターンの開口を、トランスミッタ手段の回折パターンの開口よりも大きくする。これにより、発生した検出器信号は、物体の反射率の変化によって左右され、表面粗さにあまり影響されない。さらに、帯域幅は、反射率の変化の空間的スケール、単一粒子の寄与、および物体素子の速度により決まる。インコヒーレント検出モードは、特に大きな反射率の変化を示す表面を有する物体に役立つ。たとえ反射率の変化が取るに足りないような場合においても、レシーバの開口を二つのトランスミッタ光線の間隔よりもずっと大きくすることにより、二つの検出器信号間の良好な相関関係を得ることができる。本発明によれば、適当な回折パターンを有する一つ以上の回折素子は、適当な回折効率を持ち、物体の一つ以上の領域に二つの光線を集束する適当な焦点距離を持ち、かつ適当な大きさの物体にスポットサイズを与える適当な波長域を持った所望の波長の電磁放射を所望の回折角に回折することができる回折パターンを有する回折素子である。本発明の好適な一実施例において、物体と相互作用した光を集め、少なくとも一つの光検出器に像再生する回折領域は、物体に伝送される光が通る少なくとも一つの回折領域として、同じ回折光学素子上に位置する。好適な実施例において、上記回折素子は、ホログラム光学素子、例えば、干渉応用生成ホログラム、キノフォームを含む計算機ホログラム、Ｅビーム描画ホログラム、エッジ照射ホログラム、導波路結合ホログラム、深面レリーフホログラム、微小機械加工ホログラムおよびフレネル輪帯板などの素子で構成されるグループの中から選択される回折レンズからなる。既に述べたように、本発明の回折光学素子を適用することにより、この種の測定装置のサイズや価格の低減、上記測定装置を使って得られる，周囲の状態の変化に関しての測定の確信性の向上、および光源の波長やその他の特性において、ある一定の飛躍につながった。しかし、本発明によれば、上記特性を有する回折光学素子を、上記素子の表面あるいは端部からの，上記測定装置の光源からの光を素子の表面あるいは端部から素子へ結合すること、物体に光を伝送する回折領域へ素子の表面に沿って光を移動させること、物体から回折光学素子に向かって反射、屈折、あるいは回折された光の導波路への結合、および上記回折光学素子の基板上に集積された光検出器への受けた光の移動を可能にする光導波路と結合させることにより、この種の測定装置のサイズの縮小においてさらに別の一定の飛躍が可能となった。従って、本発明によれば、光源、光導波路、回折光学素子、光センサ、および電子集積回路を、電子集積回路の大きさの上記の種類の測定装置となる共通の基板上に統合させることが可能となる測定方法および装置が提供された。好適な実施例において、上記回折素子は、適当な機械的に安定した基板と、回折パターンの構造を記録した光学式記録材料の層とを有する一体構造になっていて、これにより、特に剛性でコンパクトな装置が得られる。さらに、上記回折素子は適当な機械的に安定した基板上に支持されるので、周囲の状態に対する回折素子の感度は基板の特性によって卓越して決められ得る。適当な、機械的に安定した基板は、例えばガラスやガラスセラミックなど、用いられた波長で透明あるいは実質的に透明な基板を含む。このような基板は、光学式記録材料と同じくらい温度や機械的振動などの周囲の状態によって影響されないので、測定は周囲の状態に実質的に依存しない。さらにコンパクトな装置を得るために、好適な実施例において、一つ以上の回折素子が集積光学電子素子に組み込まれる。好ましくは、集積光学電子素子は、基板と、適当な回折パターンが集積された導波路あるいは適当な回折パターンが上記導波路と基板の間のインターフェースに集積された導波路とを有する。上記導波路は、公知の集積光学電子素子用の適当な導波路からなっていてもよい。上記導波路は、上記基板、つまり、基板の表面あるいはバルクに集積されるのが好ましい。ビーム発生手段からの電磁放射を導波路に結合させるために、上記光学式電子素子は好ましくはインカップリング手段を有する。また、導波路から集めた、散乱あるいは回折した放射を結合させて外部へ出すために、上記光学電子素子は好ましくはアウトカップリング手段を有する。上記インカップリング手段とアウトカップリング手段は、公知の適当な光導波路インカップリングおよびアウトカップリング装置からなっていてもよい。インカップリング手段やアウトカップリング手段あるいは両手段は、グループ内で選択されたカップリング装置から成ることが好ましい。このグループは波動路に組み込まれた回折パターンから成るか、または導波路と基板またはプリズムまたはバットカップリングとの間のインターフェイスに組み込まれた回折パターンから成る。バックグランドに高いノイズレベルが存在するとき、スペックルパターンの複数のスペックルパッチから検知されるべき光を収集することが必要である。その場合、物体から受けた光を光検知器に伝送する導波路は、いくつかの光モードを伝送できなけらばならない。このようにして、多モード導波路の構造が光学電子素子のレシーバ部分に必要となる。インカップリング装置およびアウトカップリング装置としての回折パターンに関して、Ｇ.Ｃ.リギーニ(Righini)、Ｇ.モレシニ(Molesini)による「集積された光学における格子構造」、ＳＰＩＥＶol.４７３、シンポシウム光学、１９８４年が参照される。ビーム発生手段と検知器は、技術的に知られた適当な方法で、集積された光学電子素子に組み入れられ得る。一つの実施例では、ビーム発生手段や検知手段またはその両方が、集積された光学電子素子に外部から接続されることが好ましい。他の実施例では、上記ビーム発生手段や検知手段またはその両方が、光学電子素子埋め込まれることが好ましい。 “信号処理手段” 本発明によって使用される信号処理手段は、技術的に知られた周波数測定やタイミングおよび／または相関手順を組み入れた何らかの適当な信号処理装置を備える。好ましい実施例において、上記信号処理手段は集積された信号プロセッサ装置から成り、この装置は集積された光学電子素子に組み入れ可能である。特に有用な集積された信号プロセッサ装置は、組み入れた遅延ロックループを有する。ビーム発生手段は、技術的に知られた電磁放射のビームを発生するための何か適当なビーム発生手段、例えば、ガスレーザや半導体レーザや超発光ダイオード等から成り得る。好ましい実施例では、ビーム発生手段は半導体レーザから成る。本発明によると、特別な用途に用いられる電磁放射を検知し電気信号に変換するのに適用できる何か適当な検知器が、使用されてもよい。好ましい実施例では、検知器手段は１つ以上の検知器から成り、この検知器は測定される条件または状態に依存する。好ましい実施例では、検知器手段は半導体検知器から成る。本発明の特別な１つの利点は、コンパクトで低価格かつ非安定化の半導体レーザが、例えば集積されたソース検知器アセンブリの半導体ダイオード検知器と共に任意に、電磁放射のソース(源)として使用され得る。この発明によると、電磁放射は、この技術に精通した人が選定できるなにか適当な導波路を持つことができる。一般に、電磁放射の導波路の選択は、物体の散乱特性または回折特性および装置と物体の間の媒介物の伝送特性に主として依存する。かくして、大気のようなガス中を移動する固体物質の速度または速度から派生するパラメータの測定のために選択された電磁放射の波長は、水のような液体中を移動する固体物質のそれと異なってもよい。また、波長の選択は、利用できる電磁放射源と単数の検知器または複数の検知器に依存する。波長のさらなる選択基準は、重ねられた回折パターンの十分な回折効率と最小のクロストーク(cross-talk)とを得るために回折素子の実施の条件を備える。一般的に、電磁放射の波長は、ＵＶ(紫外線)放射からレーダ領域の無線波までの範囲もある。しかし、波長は約４００nmから約１６００nmまでの範囲内にあることが一般に好まれる。さらに、より好ましくは、約６００nmから約９００nmである。特定な実施例では、波長が約８２０nmであることが好ましい。一般的に、電磁放射はコヒーレントまたはノンコヒーレントである。電磁放射はコヒーレントであることが好ましい。この発明によると、物体と物体に伝送された光との間の準弾性相互作用に基づいて、物体の異なる条件や状態を測定するための幾つかの方法と装置とが提供されている。このような方法と装置の多くの例が、下記に記載される。この発明は、飛行時間法を用いて、移動する物体の速度または速度から派生するパラメータの測定のための方法と装置を提供する。この飛行時間法によると、２つの光スポットが与えられ、物体がスポットの一方から他方に移動する時間が測定される。２つのスポットの距離が分かると、２つのスポットによって定義される線に沿って物体の速度が計算される。物体がスポットの一方に入ると、物質によって散乱または回折または反射または屈折された光が、光検知器によって検知される。１つまたは２つの光検知器が使用されてもよい。もし、１つの検知器が使用されるならば、速度の大きさは測定されるかもしれないが、方向は測定されない。もし、２つの検知器が使用されるならば、各スポットの対して１つの検知器となり、物体の動く方向も測定され得る。本発明の好ましい一実施例によると、物体の２つの空間的に分離された領域への電磁放射の回折分配および方向付けは、２つの部分的に重なった回折パターンによってなされる。これら回折パターンは、互い対して上記物体の２つの空間的な分離された領域の間の間隔と実質的に同じ距離で横方向に配置される。そして、上記回折分配および方向付けは、これら少なくとも２つの回折パターンによってそれぞれ放射される伝送ビームの軸が実質的に平行であり、かつ、軸間の間隔が実質的に光源の波長と無関係であるように設計されている。好ましい実施例では、物体と相互作用した光は、２つの完全または部分的に重なった回折パターンによって、少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像される。好ましくは、トランスミッタ手段の回折素子は、物体上の２つの空間的に分離された領域の間の間隔よりも短い相対的変位を持つ２つの重なる回折パターンを備え、好しくは、２つの完全に重なった回折パターンを備え、２つのビームの実質的に非平行な軸を与える。１つの変形例において、コヒーレント検知モードでは、レシーバ手段とトランスミッタ手段の２つの部分的に重なる回折パターンは、それぞれ、同じ相対位置と同じ口径を持ち、これによって発生された検知器信号の間のクロス相関(cross relation)は最大化される。そして、発生された検知器信号は表面粗さまたは横断する粒子成分の影響によって支配される。さらに、検知器信号の帯域幅は、物体要素が１ビームを通過するのに要する通過時間の相互値によって測定される。また、上記検知器信号の変調は単一に近いものであってもよい。コヒーレント検知モードは、表面または測定体が十分に発達したスペックルパターンを発生することができる物体に対して特に有用である。インコヒーレント検知が適用されるとき、レシーバ手段の２つの回折パターンの口径は、トランスミッタ手段の回折パターンの口径より大きい。これによって、発生した検知信号は物体の反射率変化によって支配され、表面粗さによってはより少なく影響される。さらに、帯域幅は反射率変化の空間的なスケールや単一粒子の寄与および物体要素の速度によって測定される。インコヒーレント検知モードは、重大な反射率変化を示す表面を持つ物体に対して特に有用である。反射率変化が無視できる場合であっても、２つのトランスミッタビーム間の間隔よりもずっと大きなレシーバ口径を与えることによって、２つの検知信号間に良好な相関性が得られる。この発明は、また、物体の速度成分と大きさの測定のための方法と装置を提供すると共に、上述の方法と装置の多種多様化を含み、検知器信号におけるパルス間の時間のずれを測定する信号処理手段を適合させる。スポットサイズに匹敵するサイズまたはより大きいサイズの物体がスポットによって当てられたとき、反射ビームは物体の回りの体積を掃引し、かつ、反射ビームは物体のサイズに依存する特定の短い時間に、物体をスポットに対して特定の方向に配置された検知器に当たる。スポットに対して違った方向に配置された光検知器は、異なる瞬間にスポットによって照らされた物体からの光を検知する。物体のサイズは、２つの検知器によって検知時間の差から計算され得る。典型的には、４つの検知器が、物体のサイズと速度と動く方向を測定できるようにこの測定のために使用される。しかし、パルス間の時間差がパラメータを明確に測定することを可能にするならば、しばしば、僅か２つの検知器を使用して、これらのパラメータを測定することが可能である。本発明の重要な点によると、装置が提供され、この装置の中では、回折パターンが埋設された光源と埋設された検知器と電子信号処理手段と共に一体構造の平板素子に組み込まれる。この一体構造の平板素子は、埋設された光導波路によって光源から伝送回折パターンへ、かつ、光収集回折パターンから光検知器へ光の結合をする。このようにして、極めて丈夫で小さいサイズかつ低価格の移行時間測定用の装置が提供された。また、この発明は差分ドップラー速度法を使用して物体の速度の測定用の方法と装置を提供する。同一波長の２つの光ビームが互いに横切るとき、横切るビームによって定義される体積、いわゆる測定体積の中にフリンジ(縞)パターンが作られる。物体が測定体積を通過するとき、光が高強度の光の縞と非常に低強度の光の縞とが交互に現れて通過するので、物体は揺動する強度の光を散乱または反射または屈折または回折する。光強度揺動の周波数は、縞に垂直の方向にある物体の速度に比例し、光ビームの波長に逆比例する。光揺動の周波数は物体の動きの方向に関する情報を含んでいない。しかし、もしも光ビームの１つの周波数が、他の光ビームの周波数に対してわずかに変化しているならば、フリンジパターンは測定体積を横切って周波数変化に対応した速度で移動する。このような周波数変化は音響光学装置によって与えられる。縞の動きと逆方向の動きは周波数変化に加わり、一方縞の動きと同じ方向の動きは周波数変化から引かれるので、今や、物体の動く方向を測定することが可能である。もしも物体の速度の１成分以上が計測されるならば、１組以上の横断ビームが使用されねばならない。異なる組の横断ビームから発する光信号は、異なる周波数のビーム(すなわち可視光ビームの色)の使用によって、または周波数変化の使用によって分離される。典型的には、１組の横断光ビームはレーザからの光ビームを光強度比較可能な光強度の２ビームに分割することによって与えられる。周波数変化は音響光学装置を分割されたビームの１つに挿入することによって得られる。あるいはまた、光ビームは２つの分離したレーザによって与えられ、レーザの周波数の差は周波数変化を定義する予め設定された値に固定される。２つの分離したレーザ間の周波数差の固定は、好ましくは、光検出器上で２レーザからの光ビームの光学的混合を含む。このようにして、この発明は差分ドップラー速度法を用いて物体の１速度成分の測定するための装置を提供する。この差分ドップラー速度法は、電磁放射のビームを生成するビーム生成手段と、電磁放射ビームを既知の角度で測定体積において２つの互いに横切る交差ビームに分割するために１つ以上の回折光学素子を備えたトランスミッタ手段と、レシーバ手段とを備える。このレシーバ手段は、測定体積からの散乱または回折された放射を収集するための放射収集手段と、上記収集または散乱または回折された放射を検出器手段に導くための放射集束手段とを備え、この検出器手段では上記収集または散乱または回折された電磁放射は電気信号に変換され、さらに上記レシーバ手段は上記検出器手段からの信号を処理することによって速度成分を測定する信号処理手段を備える。好ましくは、トランスミッタ手段の回折光学素子は、交差ビームの放射用の回折領域を備え、この交差ビームは個々の回折領域の特有のサイズよりも実質的に大きい距離に互いに配置される。この発明の重要な点は、トランスミッタ手段の回折光学素子が２つの回折領域を備え、これらの回折領域は互いに横方向に配置され、かつ回折領域によって放射された交差ビームの間の角度が、この方法から結果的に得られるキャリブレーションが実質的に光源の波長に無関係であるような仕方で、波長に依存するように設計されていることである。本発明の好ましい実施例によると、横切る光ビームは送信回折パターンから現れる。各回折パターン上には比較的弱く回折する回折パターンが重ねられ、レーザからの光ビームを光検出器の前に配置された回折パターンに伝送する。２つの比較的弱い回折パターンから出現した２つの光ビーム間の角度に整合し、光ビームは光検出器によって干渉的に検出され得る。本発明の好ましい実施例によると、レシーバ手段は少なくとも１つ以上の回折光学素子を備える。本発明の別の観点によると、物体の多成分速度の測定のための装置が提供され、測定されるべき各速度成分用に上記種類の装置を備えている。本発明のさらに別の観点によると、１つ以上の速度成分と測定体積の粒子のサイズの測定のための装置が提供され、少なくとも２つの上記種類の装置を備え、その装置では信号処理手段が少なくとも２つの検出器手段の間の位相差を測定するようになっている。本発明の好ましい実施例によると、１つ以上の速度成分と物体のサイズの両方またはいずれか一方を測定するための装置が提供され、この装置では回折パターンが埋設された光源と埋設された検出器と電子信号処理手段と共に一体構造の平板素子に組み込まれており、一体構造の平板素子は埋設された光学導波路によって光源からの光を送信回折パターンに結合させ、また光収集回折パターンから光検出器に結合させる。このようにして、極めて丈夫で小さいサイズの低価格のドップラー速度測定用の装置が与えられる。本発明によると、動的な光散乱に基づいて、ガス／液体の表面張力波力学の測定方法と装置が提供される。この方法によると、ガス／液体の境界面の領域は同一の波長を持つ２つの光ビームによってそれぞれ強弱の強度で照射される。表面の張力波によって高強度の光ビームから回折された光は、表面によって低強度の光ビームから反射された光と光学的に混合される。ガス／液体の境界面が、非等方性の領域や層の無い単純なガス／液体の境界面であるならば、混合された信号の平均周波数は、液体の粘性を示し、周波数の標準偏差は表面張力を示す。このようにして、本発明の好ましい実施例によると、中央に配置された回折パターンは、光出力の比較的大きな部分である第一の光ビームを、光源からガス／液体の境界面の方に伝送し、また、第１の回折パターンから変位した第２の回折パターンは、光出力の比較的小さな部分である第２の光ビームを、光源からガス／液体の境界面の方に伝送する。そして、第１の光ビームがガス／液体の境界面上で第２の光ビームと交差する。第３の回折パターンはガス／液体の境界面上の交差点から出現する光を収集し、上記光は第２の光ビームの反射と第１の光ビームのガス／液体の境界面上の表面張力波による回折とを含み、光学ヘテロダインは集束された光が導かれる光検出器上で達成される。好ましくは、位相ロック復調器が検出器信号の処理に使用され、位相ロックループの出力は低パスフィルタとバンドパスフィルタとにそれぞれ供給され、この２つのフィルタからの出力は、設計された索引テーブルのための入力を与え、索引テーブルの出力は粘性と表面張力を直接与える。本発明の一観点によると、動的な散乱に基づいてガス／液体表面上の表面張力波の力学を測定するために装置が提供される。この装置は、電磁放射のビームを生成するビーム生成手段と、電磁放射ビームをガス／液体の境界面で２つの互いに横切る交差ビームに分割するために１つ以上の回折光学素子を備えたトランスミッタ手段とを備える。この回折光学素子は、ビームを分割するビーム分割手段例えば回折パターンや光学導波路ビーム分割器等を備える。第１回折パターンは光出力からの比較的大きな部分である第１の光ビームを光源からガス／液体境界面の方へ伝送し、第２回折パターンは第１の光ビームがガス／液体境界面上で第２の光ビームと交差するような仕方で光出力からの比較的小さな部分である第２の光ビームを光源からガス／液体境界面の方へ伝送する。レシーバ手段は、ガス／液体境界面上の交差する領域から出現する光の収集用の第３の回折パターンを備える。上記光は、第２の光ビームの反射と、第１の光ビームのガス／液体境界面上の表面張力波による回折と、検出器手段の集められた光の伝送とを含む。光学ヘテロダインが光を電気的な信号に変換する光検知器上で達成される。そして、信号処理手段は上記検出器手段から信号の周波数分布の平均や標準偏差とを決定する。好ましくは、信号処理手段は検出器信号の処理のための位相ロック復調器を備え、位相ロックループの出力は低パスフィルタとバンドパスフィルタにそれぞれ供給される。２つのフィルタからの出力は索引テーブル用の入力を与え、この索引テーブルは索引テーブルの出力が粘性や表面張力を直接与えるように設計されている。本発明の別の局面によると、装置が提供され、その装置では回折パターンが埋設された光源と埋設された検出器と電子信号処理手段と共に一体構造の平板素子に組み入れられる。一体構造の平板素子は、埋設された光学導波路によって光源から送信回折パターンに、また、光収集回折パターンから光検出器に光をつなぐ。このように、極めて丈夫で小さいサイズかつ低価格の粘性と表面張力測定用の装置が提供された。また、本発明は物体の表面変位または振動パターンの測定のための方法と装置を提供する。この方法によると、光は光源から物体に伝送され、物体と相互作用した光は光収集システムによって収集される。このシステムは２つの異なる像を検出器列に生成する回折パターンが組み入れており、このパターンはレンズと組み合わせて、方法の機能的な原理と方法のキャリブレーションの両方を定義する。このようにして、機能的原理とキャリブレーションは、回折パターンとレンズによって実質的に独占的に定義され、かつ、光源の特性とは実質的に無関係である。好ましくは、２つの回折パターンは実質的にわずかに異なる空間周波数の回折パターンから成り、これによって２つの変位された像が得られる。この方法と装置の操作モードは、物体の表面上に格子の像を作るのと一致する。検出器上には、物体の２つの互いに変位された像が与えれる。物体の相対変位または振動によって、２つの相互に変位された像の境界面は、検出器上にモアレ状のパターンを作り出し、相対変位と振動の大きさと位置を示す。本発明の別の局面によると、回折パターンと同心円回折板のレンズが重ね合わせられ、これによって鮮明で像と不鮮明な像が得られる。本発明の好ましい実施例によると、物体表面の変位または振動の測定用の装置が提供され、この装置は物体に伝送される電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、２つの回折パターンと物体の２つの異なる像の生成するためのレンズとを備え物体と相互作用した光を収集するためのレシーバ手段と、像の電気信号への変換のために物体の２つの異なる像の結像面に配置された検出器列とを備え、機能とキャリブレーションは実質的に独占的に回折パターンとレンズによって定義され、かつ、光源の特性とは実質的に無関係であるような仕方で、上記回折パターンはレンズと組み合わせて装置の機能的な原理とキャリブレーションとを定義する。また、本発明は物体の表面上の時間分割された相対的な変位を測定するための方法と装置を提供する。この方法の操作の原理モードは、前述した方法と装置の操作のモードに対応する。しかし、本方法は物体の表面上の１組の点について測定するのみであり、物体の面域を測定するものではない。本発明によると、この方法は、１組の重なり合った回折パターンとフーリエ変換レンズを使用することを含み、これによって表面上に１組の点を生成する。表面と相互作用した光は上記フーリエ変換レンズによって収集され、回折素子の環状部分を通過する。別の組みの回折パターンが重なって対のスポットからの光を検出器素子上に結合させる。回折パターンはレンズと組み合わせて方法の機能的原理と方法のキャリブレーションとを定義し、ここにおいて、機能的原理とキャリブレーションとは回折パターンとレンズによって実質的に独占的に定義され、かつ、光源の特性とは実質的に無関係である。本発明の別の局面によると、物体の表面上の時間分割された相対変位の測定のための装置が提供される。この装置は、電磁放射ビームを生成するビーム生成手段と、電磁放射ビームを少なくとも２つの角度的に分離されたビームに分割するための１組の重なり合った回折パターンと物体の表面上の少なくとも２つのスポットに少なくとも２つのビームを集束させるフーリエ変換レンズとを備えている回折光学素子を備えるトランスミッタ手段と、物体の表面と相互作用した光を収集すると共に収集された光をトランスミッタ手段の回折光学素子の環状回折領域に伝送するためのトランスミッタ手段のフーリエ変換レンズを備えるレシーバ手段と、上記環状回折領域と組み合わせてスポットの対からの光を結ぶレンズと、検出器素子の各々が特定のスポット対からの結合された光を電気信号に変換する検出器素子と、上記検出器手段からの信号を処理するための信号処理手段と、回折パターンはレンズと組み合わせて装置の機能的な原理とキャリブレーションとの両方を定義する。ここで、機能とキャリブレーションの両方が回折パターンとレンズによって実質的に独占的に定義され、かつ、光源の特性と実質的に無関係である。この発明は三角測量によって物体への距離を測定する方法と装置を提供する。本発明の一局面によると、方法は埋設された光源と埋設された検出器列と共に一体構造の平板素子に組み入れられた回折パターンによって測定することを含み、光源から送信回折パターンへの光の結合は埋設された導波路によって与えられ、受信回折パターンから検出器列への結合は１組の埋設された導波路によって与えられる。好ましくは、送信回折パターンは平行にされたビームを与え、受信回折パターンはチャープト(chirped)回折パターンを組み入れた送信回折パターンの位置に対して変位される。回折光学素子から特定の距離で表面から反射された光はこの距離に対応して検出器に導かれる。本発明によると、三角測量法によって物体への距離を測定する装置は提供される。この装置は、電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、物体に対して電磁放射のビームを伝送するための回折光学素子を備えるトランスミッタ手段とチャープト(chirped)回折パターンを組み入れた送信回折パターンおよび検出器列の位置に対して変位されている受信回折パターンを備えるレシーバ手段と備え、そこではチャープトパターンは物体の表面から反射された光を回折光学素子から特定の距離にあってその距離に一致する検出器列の検出器に導く。好ましくは、送信回折パターンは平行にされたビームを与える。さらに好ましくは、光源の波長の関数として送信回折パターンから出る光ビームの角度の変化は、チャープト回折パターンに入射する光ビームの角度関数としてチャープト回折パターンによる集束と一致する。ここで、距離の測定は実質的に独占的に回折パターンによって定義され、かつ、実質的に光源の波長と無関係である。このようにして、極めて丈夫で小さなサイズであると共に低価格である物体の距離測定装置が提供された。図面の簡単な説明図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、本発明による移行時間速度装置の好ましい実施例を示す。図１Ｄは、移行時間速度装置の他の実施例のための図１Ｃの対角線Ａ−Ａ'に沿った断面図を示す。図２Ａ、２Ｂは、図１Ａ、１Ｂの回折光学素子８０の断面図を示す。図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃは、飛行時間測定の３つの基本動作モードのためのトランスミッタレシーバ回折光学素子の異なる口径の断面を上から見た図を示す。図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、トランスミッタ手段の３つの異なる形態の断面図を示す。図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、レシーバ手段の３つの異なる形態の断面図を示す。図６Ａは、本発明によるドップラー速度計装置の好ましい実施例を示す。図６Ｂは、図６Ａのドップラー速度計のトランスミッタ手段の他の形態を示す。図７は、本発明による粘弾性測定装置の好ましい実施例を示す。図８は、本発明による差分電子スペックル装置の好ましい実施例を示す。図９Ａは、４本のトランスミッタ光線のうち２本が示された本発明の差分振動計の好ましい実施例を示す。図９Ｂは、１対のスポットからの混合光線が示された図９Ａの差分振動計の好ましい実施例を示す。図１０は、本発明による距離測定装置の好ましい実施例を示す。図１１Ａ、１１Ｂおよび１１Ｃは、移行時間速度装置の回折光学素子の好ましい実施例の干渉応用製造における物体波と参照波の記録形態の断面図を示す。好ましい実施例の詳細な説明本発明による飛行時間速度計の好ましい実施例の概略図および断面図を図１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄに示す。レーザ１０よって発せられたレーザ光線２０は、２つのトランスミッタ回折パターン８１,８２が組み込まれた回折性光学トランスミッタレシーバ素子８０上に導かれ、上記トランスミッタ回折パターンは、光線２０を２つの光線２１,２２に分け、上記２つの光線の焦点を移動中の物体素子７０上の互いに非交差で僅かに間隔を有する２つの焦点領域７１,７２に結ばせる。２つの焦点領域７１,７２から拡散あるいは回折させられた光２３,２４（光線２３は図１Ａおよび１Ｂでは見ることができない）は、図１Ａでは部分的に重なり合い、図１Ｂおよび１Ｃでは完全に重なり合った２つのレシーバ回折パターン８３,８４によって受けられ、２つの検出器４１,４２にその焦点が結ばれる。物体７０の移動に従い、互いに関連した検出器信号５１,５２が生成され、飛行時間すなわち、焦点領域７１,７２間の物体の速度に対応した出力信号６１を生成する電子飛行時間相関器を備えた信号処理手段６０によって処理される。図１Ｃは、集積された光学電子素子９０の形態をとる本発明の好ましい実施例を示す。光学電子素子９０は、基板９１と導波路９２を備え、この導波路９２は光をレーザ１０からトランスミッタ回折パターン８１,８２へ配送し、レシーバ回折パターン８３,８４からの光を集めて検出器４１,４２へ配送する。上記レーザ１０からの光は導波路９２に端部結合されていて、上記検出器４１,４２は、導波路９２に一体的に組み込まれている。破線は、各光線、例えば、レーザ光線および２本のトランスミッタ光線２１, ２２の光束の境界を示す。図１Ｄは、図１Ｃの線Ａ−Ａ’に対応する本発明の一実施例の断面図であり、この実施例は、導波路９２に組み込まれた回折パターンから成るインカップリング手段９３を備えて、レーザ１０から導波路９２への光を面カップリングする。また、導波路９２に組み込まれた回折パターンから成るアウトカップリング手段９４を備えて、導波路９２から検出器４１,４２への光を面カップリングする。信号処理手段６０は基板９１に取り付けられた集積された信号プロセッサから成る。回折性光学トランスミッタレシーバ素子図２Ａ（平面図）および２Ｂ（線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿った断面図）は、回折光学素子８０を示し、この回折光学素子は、ａ）感光性記録材料の層８０２と保護層８０３とで覆われた基板８０１と、ｂ）２つの互いに重なり合ったトランスミッタ回折パターン８１,８２と、ｃ）２つの互いに重なり合ったレシーバ回折パターン８３,８４を備え、上記回折パターンは、飛行時間、すなわち、矢印方向に移動している物体要素（図示せず）の速度を計測できるように配置されている。半導体レーザ１０および検出器４１,４２は、集積された光学器に通常含まれる部品であり、集積信号プロセッサ６０は集積された電子プロセッサ、例えば、遅延ロックループあるいは等価プロセッサであり、半導体検出器４１,４２に電子的に接続される。面導波路９２および回折パターン８１,８２,８３,８４、および９３,９４は、Ｐ．Ｊ．クロンカイト(Cronkite)とＧ．Ｎ．ローレンス（Lawrence）の「ホログラフィ光学素子を用いた焦点格子カップラー設計方法」アプライド・オプティックス,ｖｏｌ.２７,１９８８年,６７９〜６８３頁に開示の方法によって実現できる。動作モード本発明による飛行時間測定は、図３Ａ,３Ｂ,３Ｃに示されるような基本的に３つの異なる動作モードにおいて行われる。これらの図は、それぞれ、トランスミッタ手段８１とレシーバ手段８３の回折パターンの口径の様々なサイズと位置関係を示す断面を上から見た図である。簡略化のため、１対のトランスミッタレシーバ８１,８３のみ図示している。回折光学素子８０の周線も図示していない。 “コヒーレント検出モード” 図３Ａにおいて、トランスミッタ手段８１の回折パターンの口径は、レシーバ手段８３の回折パターンの口径と同じ大きさであり、相対的位置にある。この状態でスペックルパターンが十分に広がっていると仮定すると、回折パターンの口径は、平均スペックルのサイズと同じサイズである。生成された検出器信号は、表面の粗さと交差粒子干渉要素により左右され、検出器信号の帯域幅は、物体素子が１本のビームを通過するのにかかる移行時間の反復値、すなわち、光線の直径および物体素子の速度によって決定され、検出器信号の変調は、ユニティに近くなり得る。 “インコヒーレント検出モード” 図３Ｂにおいて、レシーバ手段８３の回折パターンの口径は、トランスミッタ手段８１の回折パターンの口径より大きい。この状態では、スペックル（表面の粗さ）による生成された検出器信号の変調が減少すると共に、反射率および透過性の変動による信号の振幅変調が、コヒーレント検出モードの場合より、検出器信号により大きく寄与する。検出器信号は、反射率および透過率の変動によって左右され、帯域幅は、反射率あるいは透過率の変動、単一粒子分担、物体素子の速度の空間スケールによって左右され、検出器信号の変調は概してユニティより低い。図３Ｃは、インコヒーレント検出モードのための回折パターンの変形例であり、トランスミッタ手段８１の回折パターンがレシーバ手段８３の回折パターンに環状に重なっている。この変形例では、各回折パターンの軸線が、伝送させられた放射線の方向と受けた拡散あるいは回折させられた放射線の方向が一致するように方向付けされている。 “参照ビーム検出モード” 参照ビーム検出モードでは、レシーバ８３（図５Ｃ参照）の回折パターンの有効口径（参照ビームの直径によって決定される）は、コヒーレント検出モードでのトランスミッタ手段８１の回折パターンの口径と等しい。しかしながら、拡散させられた光は参照ビームに干渉する。干渉が発生するために、波面の位相が平行である必要があり、この条件は、概して、参照ビーム領域に等しい重複領域に対してのみ満たすことができる。検出器信号は、表面の粗さと反射率または透過率の変動および単一粒子干渉に左右される。そして、検出器信号帯域幅はビーム径と被計測物体の速度によって決定され、かつ検出器信号の変調は参照ビームによって生ずる大きな直流成分を備える。参照ビーム検出モードは、信号のパラメトリック増幅が必要な場合に適用される。なぜなら、検出信号の振幅は、弱拡散あるいは弱回折モードすなわち拡散あるいは回折されたパワーが直接透過された光線のパワーよりも小さい場合において、参照領域振幅および拡散あるいは回折された領域振幅の生成物に比例しているからである。トランスミッタおよびレシーバの形態本発明の移行時間計測の原理は、選択された目的に応じて組み合わせ可能なトランスミッタ手段（図４Ａ〜４Ｃ）およびレシーバ手段（図４Ｄ〜４Ｆ）の多くの異なる形態に実施され得る。図４Ａは、光学範囲の波長を有する共に電磁放射ビームを発する電磁放射源１０と、電磁放射ビームを受けて物体７０上の２つのスポット７１,７２に導く回折光学素子８０から成るトランスミッタ手段のトランスミッタ形態を示す。回折光学素子８０は、物体上の２つのスポット間の距離に対応する距離移動させられた２つの部分的に重なり合った回折パターンを備えている。２つの光線は実質的に平行な光軸を有する。この形態は、ほとんどの適用例にとって好ましいものである。図４Ｂは、２つの回折パターンが完全に重なり合い、２つの光線の光軸が非平行になっていることを除いて図４Ａと同じである。この形態は、正確なキャリブレーションが物体に対する距離に左右されるのだが、両光線の輝度が同じであるため、図４Ａに示されたものよりも単純でかつ効率が良い。図４Ｃは、回折パターンの電磁ビームを分割し、その焦点を合わす機能が２つの分離した回折光学素子８０Ａ,８０Ｂに分けられていることを除いて図４Ａと同じである。この形態は、大きな焦点の深度が大きな光線の分離に組み合わされるべき場合に特に有益である。図５Ａは、２つのスポット７１,７２からの電磁放射線を拡散あるいは回折させる物体７０から成るレシーバ手段の一形態を示す。２つのスポット７１,７２からの拡散あるいは回折された光は、回折光学素子８０によって集められ、検出器４１,４２に導かれる。回折光学素子８０は、２つの完全に重なり合う回折パターンを備えている。図５Ｂは、２つの回折パターンが完全に重なっていないことを除いて図５Ａと同類である。図５Ｃは、レシーバが前方向に拡散あるいは回折された光を受けることを除いて図５Ｂと類似している。図４Ａ〜図４Ｃのトランスミッタ手段の形態のいずれもが、図５Ａ〜図５Ｃのレシーバ手段の形態のいずれとも組み合わせ可能である。図６Ａは、集積された光学電子素子１００の形態をとる本発明によるドップラー速度計装置の好ましい実施例を示す。この集積された光学電子素子は、図１Ｃおよび図１Ｄの集積された光学電子素子９０と同原理によって設計されており、先の段落で全て説明されている。集積された光学電子素子１００は、基板１０１と導波路１０２を備えている。上記導波路は、第１レーザ１０３から第１トランスミッタ回折パターン１０４へ、第２レーザ１０５から第２トランスミッタ回折パターン１０６へ、トランスミッタ回折パターン１０４と重なっている回折が比較的弱い第１回折パターン１０７から光検出器１０９の正面に位置する回折パターン１０８へ、トランスミッタ回折パターン１０６と重なっている回折が比較的弱い第２回折パターン１１０から回折パターン１０８へ、光を配送する。上記回折パターン１０８は、光線を光検出器１０９によってコヒーレントに検出することができるように、２つの回折が比較的弱い１０７,１１０から出た２本の光線間の角度と整合している。上記導波路はまた、レシーバ回折パターン１１１から光検出器１１２へ光を収集配送する。破線は、各光線、例えば、レーザ光線１１３および２本の透過された光線１１４,１１５の光束の境界を示す。ここでは、図１Ｄに示されるのインカップリング手段９３およびアウトカップリング手段９４に対応するインカップリング手段およびアウトカップリング手段は図示されていない。送信回折パターン１０４,１０６から出る２本の光線１１４,１１５は、測定ボリューム１１６で互いに交差する。縞(フリンジ)パターンは交差している光線１１４,１１５によって形成される測定ボリューム１１６において生成される。物体が測定ボリュームを通過する時、光の強度が高い縞と光の強度が非常に低い縞を有する交互に換わる縞を通過するので、その物体は強度が変動する光を拡散、反射、屈折あるいは回折させる。光の強度変動の周波数は、縞に直交する方向にある物体の速度に比例し、光線の波長に反比例する。光変動の周波数は物体の移動方向の情報を含んでいないことが知られている。しかし、一方の光線１１５の周波数が他方の光線１１４の周波数に対して僅かに変移すると、縞パターンは周波数変移に応じた率で測定ボリュームを横切って動く。縞パターンの移動により、縞の移動方向と反対の動きを周波数変移に加える一方、縞の移動と同方向の動きを周波数変移から差し引くことで、物体の移動方向が決定できる。ここで、周波数変移は、２つの独立したレーザ１０３,１０５によって光線１１４,１１５を与えることで与えられる。レーザ１０３,１０５間の周波数差は、周波数変移を定める予め設定された値に固定されている。２つの独立したレーザ１０３,１０５間の周波数差の固定は、光検出器１０９上の２つのレーザからの光線１１７,１１８の光学混合を含む。光線１１７,１１８は、送信回折パターン１０４,１０６に重ねられた回折パターン１０７,１１０を比較的弱く回折することによって回折される。そして、それら光線は光検出器１０９の正面に位置する回折パターン１０８によって結合される。回折パターン１０８は、２つの回折が比較的弱いパターン１０７,１１０から出る２本の光線１１７,１１８間の角度と整合していて、光線が光検出器１０９によってコヒーレントに検出できるようになっている。光検出器１０９からの電気的信号は、位相ロックループ１１９に送られ、位相ロックループ１１９は、レーザ１０５が光線１１５の周波数を制御するための制御信号を生成する。本発明の重要な点は、２つの回折領域１０４,１０６が、互いに横方向に配置されており、かつ、回折領域１０４,１０６によって放射された互いに交差している光線１１４,１１５間の角度が、この方法の結果的キャリブレーションが、光源１０３,１０５の波長から実質的に独立する仕方で、波長によって決定されるように設計されていることである。測定ボリューム１１６を通過する物体から発せられる光は、レシーバ回折パターン１１１によって集められ、レシーバ回折パターン１１１は、受けた光を導波路１０２に結合させて、受けた光を光検出器１１２に伝送する。信号処理手段１２０は、基板１００に取り付けられた集積された信号プロセッサからなる。図６Ｂは、本発明によるドップラー速度計装置の他の実施例の要素を示している。この実施例において、半導体レーザ１４０が光線１４１を生成してブラッグセル１４２へ伝送させる。ブラッグセル１４２は光線１４１を２本の光線１４３ ,１４４に分ける。１方の光線１４４は他方の光線１４３に対して周波数変移している。２本の光線１４３,１４４が２つの回折パターン１４５,１４６によって回折させられて、それにより、交差光線１４７,１４８が生成される。測定ボリューム１４９を通過する物体からの光が、受けた光を集めて光検出器１５１に導く受信回折パターン１５０によって集められる。図７は、集積された光学電子素子２００の形態の本発明の粘弾性測定装置の好ましい実施例を示し、この集積された光学電子素子２００は、図１Ｃおよび図１Ｄの集積された光学電子素子９０と同じ原理によって設計でき、対応する段落で全て説明されている。集積された光学電子素子２００は、基板２０１と導波路２０２を備え、上記導波路は、レーザ２０３から第１トランスミッタ回折パターン２０４へおよび第２トランスミッタ回折パターン２０５へ光を配送すると共に、レシーバ回折パターン２０６から光検出器２０７へ光を集めて配送する。破線は、各光線、例えば、２本の伝送された光線２０８,２０９の光束の境界を示す。インカップリング手段９３およびアウトカップリング手段９４に対応するインカップリング手段およびアウトカップリング手段は図示されていない。レーザ２０３からの光線は、回折パターンや光学導波路ビームスプリッタ等のビームスプリッタ（図示せず）によって２本の光線２１１,２１２に分けられる。送信回折パターン２０４,２０５から発せられた２本の光線２０８,２０９は、異なる光の強さをしており、気体／液体界面２１０で互いに交差している。気体／液体界面２１０の表面張力波は、気体／液体界面２１０への投射光を回折および反射させる。第３の回折パターン２０６を備えたレシーバ手段は、気体／液体界面２１０の交差領域から発せられた光を集める。集められた光は、光りの強さが弱い光線２０８からの反射光と、光りの強さが強い光線の気体／液体界面の表面張力波からの回折光を備えている。さらに、受信回折パターン２０６は、光を電気的信号に変換する光検出器２０７において光ヘテロダインが実現されるように、集められた光を光検出器２０７に伝送する。反射光と回折光の周波数の相違が気体／液体界面２１０の表面張力波の存在と伝達についての情報を含むことは、既に証明されている。周波数の平均が液体の粘度を示し、標準偏差が液体の表面張力を示すことは既に示されている。粘弾性測定装置の信号処理手段は、検出器２０７の信号を処理するためのフェーズロック復調器２１３を備えている。フェーズロックループ２１３の出力はローパスフィルタ２１４とバンドパスフィルタ２１５にそれぞれ供給され、これら２つのフィルタからの出力によって、索引テーブルの出力によって粘度と表面張力が直接得られるように設計された索引テーブル集積回路２１６への入力が得られる。図８は、物体表面の差分変位あるいは振動パターンを測定するのに用いられる本発明の差分電子スペックル装置の好ましい実施例を示す。光が光源２５１からビーム拡大器２５２を介して物体２５０へと伝送される。物体２５０と相互に作用した光は２つの回折パターン２５４,２５５有する光収集システム２５３によって集められる。２つの回折パターン２５４,２５５は、レンズ２５６と組み合わさって検知器列２５７に２つの異なるイメージを発生させる。２つの回折パターン２５４,２５５は、基本的に、空間周波数が僅かに異なる回折パターンから成っているので、２つの変位させられたイメージが検知器列２５６で生成される。この装置の動作モードは、回折格子のイメージが物体表面に作られたと想像すると理解できる。次に、物体の相互に変位させられた２つのイメージが検出器２５６において得られる。物体２５０の相対的な変位や振動によって相互に変位させられた２つのイメージの干渉は、相対的な変位あるいは振動の振幅と位置を示すモアレ状のパターンを検出器２５６上に生じさせる。選択的に、回折パターンとゾーンプレートレンズを重ね合わせて、鮮明なイメージと、不鮮明なイメージを検知器列２５６で得ることもできる。図９Ａ,９Ｂは、物体表面の時間分解相対変位を測定するのに用いられる本発明の差分振動計の好ましい実施例を示す。この方法および装置の動作の基本モードは、上述の差分電子スペックル装置の動作モードに対応している。しかし、本方法は、物体３０１の領域においてでなく、物体３０１の表面上の一対のスポット３００にて測定を行う。レーザ３０２は、一対の重なり合った回折パターン３０５を含む回折光学素子３０４に入射する光線３０３を生成し、回折パターン３０５は、レーザ光線３０３を少なくとも２本の角度を有して分離された光線３０６,３０７に分ける。フーリエ変換レンズ３０８は、少なくとも２本の光線３０６,３０７の焦点を物体３０１の表面上の少なくとも２つのスポット３０９,３１０に結ばせる。物体の表面と相互作用した光は、フーリエ変換レンズ３０８によって集められ、回折光学素子３０４の環状回折領域３１３に伝送される。回折光学素子３０４では、もう１対の回折パターン３１４が重ね合されていて、これらが回折パターン３１４がレンズ３１５と組み合わさって、複数対のスポットを検出器素子３１６上で結合させる。本発明の好ましい実施例では、回折パターン３０５は、フーリエ変換レンズ３０８と組み合わされると、この測定方法の結果得られるキャリブレーションは、光源３０２の波長の影響を実質的に受けないように設計されている。図１０は、本発明による距離測定装置の好ましい実施例を示す。レーザ３５３から発せれた光線が回折パターン３５４に伝送され、回折パターン３５４は、好ましくは平行光線である光線３５９を物体の表面３５７に送る。回折光学素子３５０から特定距離離れた面３５７から反射さえれた光３６０がその距離に対応する検出器３５８に導かれるよう、物体の表面３５７から反射された光３６０は、チャープト(chirped)回折パターン３５５によって集められ、検出器アレイ３５６に送られる。本発明の好ましい実施例では、光源３５３の波長の作用としての伝送回折パターン３５４から発せられた光線３５９の角度変化が、チャープト回折パターン３５５に入射する光線３６０の角度の作用としてのチャープト回折パターン３５５による焦点合わせに対応するように回折パターン３５４,３５５を設計しているので、距離測定は光源３５３の波長の影響を受けない。モノリシックホログラフィ光学素子の製造モノリシックホログラフィ光学素子は公知の方法で製造できる。従来の光学に基づく表面速度センサを用いた先の実験に基づき、小型センサヘッドに組み込まれるモノリシックホログラィ光学素子のための１組の仕様書を作った。 “パラメータ仕様” トランスミッタホログラム口径の直径７ｍｍ物体上の２つのスポット間距離７００ミクロンホログラムの垂線に対するトランスミッタ光線の回折角度９度物体の焦点距離１１７ｍｍ物体上のスポットサイズ７０ミクロンレシーバホログラム口径の直径７ｍｍホログラムの垂線に対するレシーバ光線の回折角度５.５度ホログラムから物体への焦点距離１１３ｍｍホログラムから検出器への焦点距離１１５ｍｍレシーバホログラムの焦点距離５７ｍｍ全ての焦点距離は、８２０ｎｍの波長を適用している。 “デザイン” モノリシックホログラフィ光学素子を、角度の多重化による無視し得るクロストークと重なった複数の回折パターンを保存することが出来るいわゆるボリュームフェーズホログラムの製造により説明する。また、ボリュームフェーズホログラムは、１００％に近い回折効率を有する回折光学素子の記録を容易にする。 “記録材料” 多重記録の場合、露光機構に用いるに十分なダイナミックレンジを有する材料が必要とされる。この要求にかなう材料の１つが重クロム酸ゼラチンであり、その製造は公知である。Ｄ．Ｃ．マッカーレイ（McCauley）、Ｃ．Ｅ．シンプソン（Simpson）およびＪ．Ｊ．マーバック（Murback）の「視覚的表示適用のためのホログラフィ光学素子」アプライド・オプティクス,Ｖｏｌ．１２,２３２〜２４２頁,１９７３年参照。フォトポリマーやハロゲン化銀などの他の材料を代わりに用いてもよい。しかし、それらの材料の使用に関連して、ある種のものに用いるのにはあまり好ましくない幾つかの問題がある。フォトポリマーの場合、各露光の間、強い屈折率変調が生じる。それにより、光学センサに用いられる装置の多くに用いられる多重露光機構の場合、強い自己回折が生じる。こうした自己回折現象は、ホログラフィ光学素子の性能をひどく阻害する疑似回折パターンを生じさせる。また、ハロゲン化銀の使用はさらに好ましくない。その理由は、主として、記録されたボリュームフェーズホログラムが設計された空間周波数でボリュームフェーズホログラムとしてそれ自体機能するために必要な厚さ２５ミクロンのエマルジョンを有するフィルムを入手することが不可能であるということである。 “記録材料のインターフェロメトリック露光” 図１１Ａ,１１Ｂに示される記録材料の露光形態は、リー＆アパトニークス（L eigh & Upatnieks）の軸外し幾何学的配置に基づいてる。これについては、読み出し光線と回折光線の分離を容易にしたＲ．Ｒ．Ａ．シムス（Syms）の「実用ボリュームホログラフィ」１９頁,クラーレンドン・プレス・オックスフォード,１９９０年参照。ホログラフィ光学素子６１０は、感光性材料６１２、例えば重クロム酸ゼラチンの層を有する基板６１１、例えばＡＧＦＡ８Ｅ７５ガラス板を備え、上記基板は、吸収層６１３、例えばショットフィルタ(Schott filter)ＲＧ６３０上に布設されている。上記吸収層は、基板の背面側からのフレーネル反射によっておこる偽回折の形成を減じるために浸液オイルによって基板と屈折率整合されている。図１１Ａは、基板の垂線に対して共に８度の角度を有する物体波６１４と参照ビーム６１５を備えたトランスミッタ回折パターンを記録するための露光の形態を示す。対称的な参照ビームと物体波を用いて、非傾斜の回折パターン、すなわち、フィルム表面に垂直な縞パターンを生成する。この型の回折パターンは、化学的加工によるホログラフィフィルムの膨張あるいは収縮を大きく減少させる。さらに、露光間の基板の転換方向は矢印で示されている。転換距離は、物体上の２つのスポット間の距離、例えば、７００ミクロンである。露光には、ガウス形光線が用いられている。レシーバ回折パターンの露光幾何学的配置を図１１Ｂに示す。この場合、曲率半径Ｒ_obj＝９６ｍｍの発散球面波面が物体波６１６として用いられ、平坦な参照ビーム面が参照ビーム６１７として用いられている。参照ビームと基板の垂線の間の角度θは３.３度である。露光に先立って基板を時計方向に１０度傾けると、レシーバホログラムの収差が非常に減少されることが、実験上判明している。図１１Ｃは、直径５０ｍｍの基板に対する処理されたホログラムの配置であり、物体上に２つのスポットを得られるようにする２つの重なりあった回折パターンを備えたトランスミッタホログラム６１８と、集められ、拡散あるいは回折された光を受けて検出手段に導くレシーバホログラム６１９を示す。 “記録再生波長に対するパラメータ補償” 感光性材料（重クロム酸ゼラチン）のスペクトル感度に対する波長との適合性により、λ＝４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザが感光性材料の露光のために選択される。それぞれ４８８ｎｍと８２０ｎｍの記録波長と再生波長の差異があるため、また、光学効率を高め、収差を減少させるため、回折角度と焦点距離をホログラムの記録時に補償する。再生波長の最良の回折効果を得ることのできる露光強度を見つける為に、単純な試行錯誤方法が用いられる。しかし、例えば以下のようなより確実な方法を適用することもできる。ホログラフィ光学素子の収差修正方法。Ｊ．Ｎ．ラッタ（Latta）「ホログラム影像と収差のコンピュータベース分析．II．波長シフトにより誘発された収差」アプライド・オプティクス,Ｖｏｌ．１０,６０９〜６１８頁,１９７１年参照。光学設計プログラムコードＩＶ^TMに含まれる修正方法。回折角度および焦点距離修正方法。Ｄ．Ｈ．クロース（Close）「光学的に記録されたホログラフィ光学素子」５７３〜５８５頁,Ｈ．Ｊ．コールフィールド（Caulfield）編,アカデミック・プレス１９７９年参照。回折効率の最適化方法。Ｈ．コゲルニック（Kogelnik）「薄ホログラム格子の結合波セオリー」ベルシステムテクニカルジャーナル,Ｖｏｌ．４８,２９０９〜２９４７頁,１９６９年参照。 “２スポットトランスミッタに対する露光条件” 感光性材料は、曲率半径Ｒ_ref＝∽に対応する平行参照ビームＵ_refによって露光される。物体波Ｕ_objは、曲率半径Ｒ_obj＝１９７ｍｍで収束される。トランスミッタの完全なキャリブレーションを行うために、参照ビームが正確に平行になるように非常に注意を払わねばならない。参照ビームと基板の垂線の間の角度θ は、５．３度である。露光領域の口径は、直径４ｍｍである。検出器のキャリブレーションは、２つのトランスミッタホログラム間のオフセットによって決定される。このオフセットは、露光間の基板の並進運動によって得られる。この実施例では、基板は７００ミクロン並進させられている。ｆナンバーおよび空間キャリヤ周波数を適切に選択することにより、記録（λ ＝４８８ｎｍ）および再生（λ＝８２０ｎｍ）の幾何学的配置の間の波長変位によって生じる収差を最小限にすることができる。このことにより、より複雑な収差修正方法の使用が軽減される。この仮定は、先出のラッタの文献で詳細に説明された理論に基づいて行われた。この実施例で用いられた角度は、体積ホログラム記録管理方式を満たす最小許容角度を示す。 “その他の製造技術” 上述の干渉計測器として記録された回折光学素子の他に、その他の公知の方法を回折光学素子の製造に用いても良い。これらの方法は、以下のものの製造方法を含む。−キノフォームを含むコンピュータ生成ホログラム −Ｅビーム描画ホログラム −深面レリーフホログラム −マイクロ機械加工ホログラム −エッジ照射ホログラム −導波路結合ホログラム例例１回折光学素子“重クロム酸ゼラチンフィルム”の製造重クロム酸ゼラチンフィルムは以下の如く製造される。ゼラチン（ブルーム強度２５０、ＦｌｕｋａＬｏｔＮｏ.４８７２４）２００ｇを脱イオン水１００ｍlに加え、電磁撹拌機で連続撹拌しながら、室温（２０〜２５℃）で１５分膨張させる。ゼラチン−水懸濁液を５０℃まで熱し、ゼラチンを溶解させる。溶液を連続撹拌しながら、５０℃で５分間置く。ゼラチン溶液を依然５０℃で連続撹拌しながら、これに、５％（ｗ／ｖ）の重クロム酸アンモニウム水溶液［ＮＨ₄］₂Ｃｒ₂Ｏ₇２００ｍlを増感剤として加える。１〜２分後、重クロム酸ゼラチン溶液を依然５０℃で連続撹拌しながら、これに、１％（ｗ／ｖ）水素ヘキサクロロ白金（IV）酸塩水溶液Ｈ₂ＰｔＣl₆,ａｑ．２.００ｍlを硬化剤として加える。重クロム酸ゼラチン溶液を０.５μｍ孔サイズの濾過器（Millex^TM、Millipore ）で濾過する。濾過された重クロム酸ゼラチン溶液を３０〜３５℃まで冷まし、次いで、精密ピペットを用いて、固定容量２ｍlを、洗浄され、１０℃に保たれたガラスプレート（直径５０ｍｍの重力整定板）に塗る。塗布された重クロム酸ゼラチン溶液を１０℃で１５分間ゲル化させ、プレートの温度を１４〜１５℃に上げ、そして、重クロム酸ゼラチンフィルムを１２時間乾燥させる。厚さ２０timの乾燥した露光前の重クロム酸ゼラチンフィルムが得られる。 “フィルムの露光” 次いで、製造された重クロム酸ゼラチンフィルムを、上述のインターフェロメトリック露光技術およびトランスミッタレシーバホログラムのパラメータ仕様を用いて露光させる。 “露光させた重クロム酸ゼラチンフィルムの現像” 露光後、周囲相対湿度４０〜５０％で一連の化学処理方法を行い、重クロム酸ゼラチンフィルムを現像する。定着溶剤（ＡＧＦＡＧ−３５０）１０００ｍlに対して硬化剤（Ａｄｉｔａｎ）２５ｍlを含む定着液にフィルムを浸し、２０〜２５℃で３分間連続撹拌し、ゼラチンを大量に硬化させ、非反応Ｃｒ⁺⁶イオンを、Ｃｒ⁺³イオンに変換させる（Ｃｒ［Ｈ₂Ｏ］⁺³イオンによる溶液の紫色で分かる）。フィルムを３５℃で５分間流水で洗浄する。非反応定着剤およびＣｒ⁺³イオンが取り除かれ、硬化したゼラチンフィルムが膨張する。膨張したゼラチンフィルムを、２０〜２５℃の水と２−プロパノールの５０％混合液で３分間脱水し、２０〜２５℃の１００％２−プロパノールで３分間脱水する。こうすることにより、位相回折パターンの屈折率変調を固定させる。残留水は真空下で取り除く。現像された重クロム酸ゼラチンフィルムを、２４時間乾燥器で調整し、微量の水を取り除く。重クロム酸ゼラチンフィルムの最終膜厚は、５０ｔｉｍである。 “保護層” カバーガラスを、調整され、露光された重クロム酸ゼラチンフィルムに塗着させる。塗着には、例えば相対湿度３０パーセント以下の低湿度下や、窒素Ｎ₂やアルゴンＡｒの保護不活性雰囲気下で、エポキシ接着剤、例えばＥｐｏｔｅｋ^TM ３０１またはＵＶ−対処可能な接着剤、例えばＮｏｒｌａｎｄ^TM６１を用いる。例２内蔵型コリメータ（Philips,９３６型）を有し、レーザビーム幅が１．５ｍｍのＧａＡｓ光源半導体レーザと、例１に従って製造され、基準イメージ領域内で受けた光を検出できるようにマスクされた重クロム酸ゼラチンフィルムと、イメージ領域内の光のみ検出可能に、つまり、チャネンル間のクロストークを減少させるようにマスクされた二方向フォトダイオード検出器（Siemens,BPX48 型）と、汎用相関器（Hewlett Packard,３７３１Ａ型）に接続された空間遅延ロックループ（ラース・ラーディング（Lars Lading）「レーザ風速測定信号」、「ダイナミックフローコヒーレンス」の方法,１９７８年,８１８〜８１９頁参照）とから成る本発明による飛行時間表面速度計が提供される。粒子サイズ４０ｔｉｍの紙やすりを、回転ディスク上の３.３ｍ／ｓ.の接線方向速度が得られる位置に取り付ける。スポット間距離７００ｔｉｍに対する測定速度３．３２ｍ／ｓ.に対応する最大相互相関２１１μｓを示す測定された検出器信号の相互相関が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＧ０１Ｎ 21/47 0273−2ＪＧ０１Ｎ 21/47 ＡＧ０１Ｐ 3/36 7187−2ＦＧ０１Ｐ 3/36 ＥＧ０１Ｓ 17/02 9303−2ＦＧ０１Ｓ 17/50 17/50 9514−2ＨＧ０２Ｂ 5/18 Ｇ０２Ｂ 5/18 9303−2ＦＧ０１Ｓ 17/02 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．物体とこの物体に伝送される光との間の準弾性的相互作用に基づいてこの物体の条件または状態を決定するための方法であって、少なくとも１つの回折光学素子を通って光源から上記物体に上記光を伝送すると共に上記物体と相互作用した光を収集かつ検知し、上記回折光学素子は少なくとも１つの回折領域を組み入れ、上記素子は、上記方法の機能的原理と上記方法のキァリブレーションの双方が上記回折光学素子によって実質的に独占的に定義されると共に上記光源の特性と実質的に無関係であるように、上記機能的原理と上記キァリブレーションの双方を定義する方法において、上記回折領域は少なくとも２つの回折パターンを備え、これら回折パターンは、互いに対して横方向に変位されており、かつ、上記少なくとも２つの回折パターンによってそれぞれ放射された上記伝送されたビームの軸が実質的に平行でると共に上記軸間の間隔が実質的に上記光源の波長と無関係であるように、設計されており、および或いはまたは、少なくとも１つの回折領域によって放射され交差するビーム間の角度は、上記方法の結果のキァリブレーションが実質的に上記光源の波長に無関係であるように、波長に依存することを特徴とする方法。２．請求項１に記載の方法において、上記条件または状態が動的な条件または状態であることを特徴とする方法。３．請求項１または２に記載の方法において、上記回折光学素子は少なくとも１つの回折パターンを備える回折領域を２つ以上備えていることを特徴とする方法。４．請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法において、上記少なくとも２つの横方向に変位された回折パターンは部分的に重なっていることを特徴とする方法。５．請求項４に記載の方法において、上記少なくとも２つの横方向に変位された回折パターンによって占められる区域は実質的に同じサイズと形状であり、そして或いはまたは、上記回折パターンは実質的に同一であることを特徴する方法。６．請求項４または５に記載の方法において、上記少なくとも２つの横方向に変位された回折パターンの重なりは、空間帯域幅の生成の実質的に最良に可能な利用が与えられるように決定されることを特徴する方法。７．請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法において、交差するビームを放射する上記回折領域は上記個々の回折領域の特有のサイズよりも実質的に大きい距離だけ互いに離れて変位されていることを特徴する方法。８．請求項１乃至７のいずれか１つに記載の方法において、上記物体と相互作用した光は回折領域によって少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像されることを特徴とする方法。９．請求項８に記載の方法において、上記物体と相互作用した光が上記回折パターンによって少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像され、上記回折パターンの各々の区域は、十分に発達したスペックルパターンに遭遇するとき物体に伝送された光が通過する回折パターンの１つの区域と同じであることを特徴とする方法。１０．請求項８に記載の方法において、上記物体と相互作用した光が少なくとも１つの光検知器上に上記回折パターンによって収集かつ結像され、上記回折パターンの各々の区域は十分に発達したスペックルパターンに遭遇するとき物体に伝送された光が通過する回折パターンの１つの区域より大きいことを特徴とする方法。１１．請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の方法において、上記物体と相互作用した光が上記回折領域によって少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像され、上記回折領域は上記物体に伝送された光が通過する上記少なくとも１つの回折領域と同じ回折光学素子上に配置されることを特徴とする方法。１２．請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の方法において、上記回折光学素子はホログラフィック光学素子のグループ、例えば干渉計として生成されたホログラム、キノフォームを含むコンピュータ生成ホログラフム、Ｅビーム描画ホログラム、エッジ照射ホログラム、導波路結合ホログラム、深面レリーフホログラム、マイクロ機械加工ホログラムおよびフレネル輪帯板を備えた素子の中から選択された回折性レンズを備えていることを特徴とする方法。１３．請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の方法において、上記１つ以上の回折光学素子は一体構造を備え、この一体構造は適当かつ機械的に安定な基板と記録される回折パターンを持つ光学記録物質の層とを備えていることを特徴とする方法。１４．請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の方法において、上記１つ以上の回折光学素子は集積光学電子素子に組み入れられていることを特徴とする方法。１５．請求項１４に記載の方法において、上記集積光学電子素子は基板と導波路を備え、上記導波路は上記導波路内または上記導波路と上記基板との間の境界に集積された適当な回折パターンを備えていることを特徴とする方法。１６．請求項１５に記載の方法において、上記導波路は上記基板に集積されていることを特徴とする方法。１７．請求項１４乃至１６のいずれか１つに記載の方法において、上記集積光学電子素子は上記ビーム生成手段から上記導波路へ電磁放射を結合するためのインカップリング手段を備えていることを特徴とする方法。１８．請求項１４乃至１７のいずれか１つに記載の方法において、上記集積光学電子素子は上記導波路から収集または散乱または回折された放射を結合するためのアウトカップリング手段を備えていることを特徴とする方法。１９．請求項１７または１８に記載の方法において、上記インカップリング手段または上記アウトカップリング手段またはこれら双方は、上記導波路内または上記導波路と上記基板の間の境界に組み入れられた回折パターンまたはプリズムまたはバットカップリングから成るグループの中から選択された結合装置から成ることを特徴とする方法。２０．請求項１４乃至１９のいずれか１つに記載の方法において、上記ビーム生成手段または上記検知器手段またはこれら双方は、上記集積光学電子素子に外部的に接続されていることを特徴とする方法。２１．請求項１４乃至１９のいずれか１つに記載の方法において、上記ビーム生成手段または上記検知器手段またはこれら双方は、上記集積光学電子素子に埋設されていることを特徴とする方法。２２．請求項１４乃至２１のいずれか１つに記載の方法において、上記信号処理手段は上記集積光学電子素子に組み入れ可能な集積信号プロセッサを備えていることを特徴とする方法。２３．請求項１乃至２２のいずれか１つに記載の方法において、上記検知器手段は少なくとも１つの半導体検知器を備えていることを特徴とする方法。２４．請求項１乃至２３のいずれか１つに記載の方法において、上記光源はレーザであることを特徴とする方法。２５．請求項２４に記載の方法において、上記光源は半導体レーザであることを特徴とする方法。２６．請求項１乃至２３のいずれか１つに記載の方法において、上記光源はスーパー発光ダイオードであることを特徴とする方法。２７．請求項１乃至２６のいずれか１つに記載の方法において、上記電磁放射の波長は紫外線からレーダ領域内の電波までの範囲内、特に約４００nmから約１６００nm、好ましくは約６００nmから約９００nmの範囲内にあることを特徴とする方法。２８．請求項１乃至２７のいずれか１つに記載の方法において、測定は上記飛行時間法を用いる移動する物質の速度または速度派生パラメータの測定であることを特徴とする方法。２９．請求項２８に記載の方法において、上記物体の２つの空間的に分離された領域への上記電磁放射の回折性分割と方向付けは２つの部分的に重なり合う回折パターンによってなされ、これら回折パターンは上記物体の上記２つの空間的に分離された領域間の間隔と実質的に同一な距離だけ離れて互いに対して横方向に変位されており、かつ上記少なくとも２つの回折パターンによってそれぞれ放射され伝送された上記ビームの軸が実質的に平行であると共に上記軸間の間隔が実質的に上記光源の波長と無関係であるように設計されていることを特徴とする方法。３０．請求項２８または２９に記載の方法において、上記物体と相互作用した光は２つの完全にまたは部分的に重なり合う回折パターンによって少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像されることを特徴とする方法。３１．請求項２８乃至３０のいずれか１つに記載の方法において、上記トランスミッタ手段の上記回折素子は、上記物体上の上記２つの空間的に分離された領域間の間隔よりも短かな相対的変位を持つ２つの重なり合う回折パターン、好ましくは２つの完全に重なり合う回折パターンを備え、上記２つのビームの実質的に平行でない軸を与えることを特徴とする方法。３２．請求項２８乃至３１のいずれか１つに記載の方法において、上記レシーバ手段と上記トランスミッタ手段の上記２つの部分的に重なり合う回折パターンは、それぞれ上記トランスミッタ手段の上記回折パターンと同じ相対的位置かつ同じ口径を有することを特徴とする方法。３３．請求項２８乃至３２のいずれか１つに記載の方法において、上記レシーバ手段の上記回折パターンの上記口径は上記トランスミッタ手段の上記回折パターンの上記口径よりも大きいことを特徴とする方法。３４．請求項１乃至２７のいずれか１つに記載の方法において、上記測定は差分ドップラー速度法を用いる体の速度の測定であることを特徴とする方法。３５．請求項３４に記載の方法において、上記測定は物体の一速度成分の測定であることを特徴とする方法。３６．請求項３５に記載の方法において、上記２つの送信回折パターンへの光は２つの分離したレーザによって与えられ、これらレーザ間の周波数の差は予め設定された値に固定されることを特徴とする方法。３７．請求項３６に記載の方法において、上記２つの分離されたレーザ間の上記周波数の差の固定は光検知器上で上記２つのレーザから光ビームの光学的混合を備えることを特徴とする方法。３８．請求項３７に記載の方法において、比較的弱く回折する回折パターンが上記各レーザから光ビームを上記光検知器の前に配置された回折パターンに伝送するための送信回折パターンの各々に重ねられ、かつ上記光ビームが上記光検知器によって干渉的に検知され得るように上記２つの比較的弱い回折パターンから出る２本の光ビーム間の角度に整合されていることを特徴とする方法。３９．請求項３５に記載の方法において、１つのレーザが使用されることを特徴とする方法。４０．請求項３５に記載の方法において、１つのレーザが使用されると共に周波数シフトは集積された音響光学構造によってなされることを特ことを特徴とする方法。４１．請求項４０に記載の方法において、上記集積された音響光学構造はブラグセルであることを特徴とする方法。４２．請求項３４乃至４１のいずれか１つに記載の方法において、上記測定は物体の速度の多成分測定であり、請求項３５乃至４１の上記１成分速度測定の繰り返された複製を含んでいることを特徴とする方法。４３．請求項１乃至２７のいずれか１つに記載の方法において、上記測定は動的光の散乱に基づいたガス／液体の境界上の表面張力波の動力学の測定であることを特徴とする方法。４４．請求項４３に記載の方法において、中央に配置された回折パターンは光力の比較的大きな部分である第１の光ビームを上記光源からガス／液体の境界面の方に向かって伝送し、上記第１の光ビームが上記ガス／液体境界面上で第２の光ビームと交差するように上記第１の回折パターンから変位された第２の回折領域は上記光力の比較的小さな部分である上記第２の光ビームを上記光源からガス／液体の境界面の方に向かって伝送し、かつ、第３の回折パターンは上記ガス／液体の境界面上の交差する点から出現する光を収集し、上記収集された光が導かれる上記光検知器上でヘテロダインが達成されるように上記光は上記第２の光ビームの反射と上記第１の光ビームのガス／液体境界面上の表面張力波による回折とを含むことを特徴とする方法。４５．請求項４３または４４に記載の方法において、位相ロック復調器は上記検知器の信号の処理のために使用され、上記位相ロックループの上記出力は低パスフィルタとバンドパスフィルタのそれぞれに供給され、上記２つのフィルタからの上記出力は索引テーブルの上記出力が粘性と表面張力を直接与えるやり方で設計された上記索引テーブルのための上記入力を与えることを特徴する方法。４６．請求項１乃至２７のいずれか１つに記載の方法において、上記測定は物体の表面の変位または振動パターンの測定であることを特徴とする方法。４７．請求項４６に記載の方法において、光源から上記物体に光を伝送することと上記物体と相互作用した光を収集することとを備え、検知器列上に２つの異なる像を生成する２つの回折パターンを組み入れている光収集システムを介して、上記パターンはレンズと組み合わせて上記方法の機能的原理と上記方法のキャリブレーションの双方が上記回折パターンと上記レンズによって実質的に独占的に定義されると共に上記光源の特性とは実質的に無関係であるように上記機能的原理と上記キャリブレーションの双方を定義することを特徴とする方法。４８．請求項４７に記載の方法において、上記２つの回折パターンは本来わずかに異なる空間周波数の回折パターンから成り、これによって２つの変位された像が得られることを特徴とする方法。４９．請求項４８に記載の方法において、回折パターンとゾーンプレートレンズが重なり合い、これによって鮮明な像と不鮮明な像が得られることを特徴とする方法。５０．請求項１乃至２７のいずれか１つに記載の方法において、上記測定は物体の表面上の時間分解された相対的変位の測定であることを特徴とする方法。５１．請求項５０に記載の方法において、１組の重なり合わされた回折パターンとフーリエ変換レンズを使用することと、これによって１組の上記表面上のスポットを生成することを備え、上記表面と相互作用した上記光は上記フーリエ変換レンズよって収集され、かつ上記回折素子の環状部分を通過することを備え、上記回折素子ではもう１つの組の回折パターンが複数対のスポットから光を検知器素子上に結合させ、上記回折パターンはレンズと組み合わせて上記方法の機能的原理と上記方法のキャリブレーションの双方が上記回折パターンと上記レンズによって実質的に独占的に定義されると共に上記光源の特性とは無関係であるように上記方法の機能的原理と上記方法のキャリブレーションの双方を定義することを特徴とする方法。５２．請求項１乃至２７のいずれか１つに記載の方法において、上記測定は三角測量法による物体への距離の測定であることを特徴とする方法。５３．請求項５２に記載の方法において、埋設された光源と埋設された検知器列と共に一体構造の平板素子に組み入れられた回折パターンによって測定をすることを含み、上記光源からの光の結合は埋設された導波路によって与えられ、受信回折パターンから上記検知器列への結合は１組の埋設された導波路によって与えられることを特徴とする方法。５４．請求項５３に記載の方法において、上記送信回折パターンは平行になったビームを与え、上記受信回折パターンはチャープト回折パターンを組み入れている送信回折パターンの位置に対して変位させられて、上記回折光学素子から特定の距離で表面から反射された光はその距離と一致する検知器に導かれることを特徴とする方法。５５．請求項５３または５４に記載の方法において、上記光源の波長の関数として上記送信回折パターンから出現する光ビームの角度変化は、距離の測定が上記回折パターンによって実質的に独占的に定義され上記光源の波長には無関係であるように、上記チャープト回折パターンに入射する上記光ビームの角度の関数として上記チャープト回折パターンによって焦点合わせと一致することを特徴とする方法。５６．物体とこの物体に伝送される光との間の準弾性的相互作用に基づいてこの物体の条件または状態を決定するために、 a) 電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、 b) 物体と相互作用した光を収集かつ検知するためのレシーバ手段と、 c) 少なくとも１つの回折領域を備える少なくとも１つの回折光学素子を備え、上記素子は、上記方法の機能と上記方法のキァリブレーションの双方が上記回折素子によって実質的に独占的に定義されると共に上記光源の特性と実質的に無関係であるように、上記機能と上記キァリブレーションの双方を定義する光源から物体へ光を伝送するためのビーム伝送手段を備え、上記回折領域は少なくとも２つの回折パターンを備え、これら回折パターンは、互いに対して横方向に変位されており、かつ、上記少なくとも２つの回折パターンによってそれぞれ放射された上記伝送されたビームの軸が実質的に平行でると共に上記軸間の間隔が実質的に上記光源の波長と無関係であるように、設計されており、および或いはまたは、少なくとも１つの回折領域によって放射された交差するビーム間の角度は、上記方法の結果として得られるキァリブレーションが実質的に上記光源の波長に無関係であるように、波長に依存することを特徴とする装置。５７．請求項５６に記載の装置において、上記回折光学素子は少なくとも１つの回折パターンを備える回折領域を２つ以上備えていることを特徴とする装置。５８．請求項５６または５７に記載の装置において、上記少なくとも２つの横方向に変位された回折パターンは部分的に重なっていることを特徴とする装置。５９．請求項５８に記載の装置において、上記少なくとも２つの横方向に変位された回折パターンによって占められる区域は実質的に同じサイズと形状であり、そして或いはまたは、上記回折パターンは実質的に同一であることを特徴とする装置。６０．請求項５８または５９に記載の装置において、上記少なくとも２つの横方向に変位された回折パターンの重なりは、装置の空間帯域幅の生成の実質的に最良に可能な利用が与えられるように決定されることを特徴とする装置。６１．請求項５６または５７に記載の装置において、交差するビームを放射する上記回折領域は上記個々の回折領域の特有のサイズよりも実質的に大きい距離だけ互いに離れて変位されていることを特徴とする装置。６２．請求項５６乃至６１のいずれか１つに記載の装置において、上記物体と相互作用した光は回折領域によって少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像されることを特徴とする装置。６３．請求項６２に記載の装置において、上記物体と相互作用した光が上記回折パターンによって少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像され、上記回折パターンの各々の区域は、十分に発達したスペックルパターンに遭遇するとき物体に伝送された光が通過する回折パターンの１つの区域と同じであることを特徴とする装置。６４．請求項６２に記載の装置において、上記物体と相互作用した光が少なくとも１つの光検知器上に上記回折パターンによって収集かつ結像され、上記回折パターンの各々の区域は十分に発達したスペックルパターンに遭遇するとき物体に伝送された光が通過する回折パターンの１つの区域より大きいことを特徴とする装置。６５．請求項６２乃至６４のいずれか１つに記載の装置において、上記物体と相互作用した光が上記回折領域によって少なくとも１つの光検知器上に収集かつ結像され、上記回折領域は上記物体に伝送される光が通過する上記少なくとも１つの回折領域と同じ回折光学素子上に配置されることを特徴とする装置。６６．請求項５６乃至６５のいずれか１つに記載の装置において、上記回折光学素子はホログラフィック光学素子のグループ、例えば干渉計として生成されたホログラム、キノフォームを含むコンピュータ生成ホログラフム、Ｅビーム描画ホログラム、エッジ照射ホログラム、導波路結合ホログラム、深面レリーフホログラム、マイクロ機械加工ホログラムおよびフレネル輪帯板を備えた素子の中から選択された回折性レンズを備えていることを特徴とする装置。６７．請求項５６乃至６６のいずれか１つに記載の装置において、上記１つ以上の回折光学素子は一体構造を備え、この一体構造は適当かつ機械的に安定な基板と記録される回折パターンを持つ光学記録物質の層とを備えていることを特徴とする装置。６８．請求項５６乃至６７のいずれか１つに記載の方法において、上記１つ以上の回折光学素子は集積光学電子素子に組み入れられていることを特徴とする装置。６９．請求項６８に記載の装置において、上記集積光学電子素子は基板と導波路を備え、上記導波路は上記導波路内または上記導波路と上記基板との間の境界に集積された適当な回折パターンを備えていることを特徴とする装置。７０．請求項６９に記載の装置において、上記導波路は上記基板に集積されていることを特徴とする装置。７１．請求項６８乃至７０のいずれか１つに記載の装置において、上記集積光学電子素子は上記ビーム生成手段から上記導波路へ電磁放射を結合するためのインカップリング手段を備えていることを特徴とする装置。７２．請求項６９乃至７１のいずれか１つに記載の装置において、上記集積光学電子素子は上記導波路から収集または散乱または回折された放射を結合するためのアウトカップリング手段を備えていることを特徴とする装置。７３．請求項７１または７２に記載の装置において、上記インカップリング手段または上記アウトカップリング手段またはこれら双方は、上記導波路内または上記導波路と上記基板の間の境界に組み入れられた回折パターンまたはプリズムまたはバットカップリングから成るグループの中から選択された結合装置から成ることを特徴とする装置。７４．請求項６８乃至７３のいずれか１つに記載の装置において、上記ビーム生成手段または上記検知器手段またはこれら双方は、上記集積光学電子素子に外部的に接続されていることを特徴とする装置。７５．請求項６８乃至７３のいずれか１つに記載の装置において、上記ビーム生成手段または上記検知器手段またはこれら双方は、上記集積光学電子素子に埋設されていることを特徴とする装置。７６．請求項６８乃至７５のいずれか１つに記載の装置において、上記信号処理手段は上記集積光学電子素子に組み入れ可能な集積信号プロセッサを備えていることを特徴とする装置。７７．請求項５６乃至７６のいずれか１つに記載の装置において、上記検知器手段は少なくとも１つの半導体検知器を備えていることを特徴とする装置。７８．請求項５６乃至７７のいずれか１つに記載の装置において、上記光源はレーザであることを特徴とする装置。７９．請求項７８に記載の装置において、上記光源は半導体レーザであることを特徴とする装置。８０．請求項５６乃至７７のいずれか１つに記載の装置において、上記光源はスーパー発光ダイオードであることを特徴とする装置。８１．請求項５６乃至８０のいずれか１つに記載の装置において、上記電磁放射の波長は紫外線からレーダ領域内の電波までの範囲内、特に約４００nmから１６００nm、好ましくは約６００nmから９００nmの範囲内にあることを特徴とする装置。８２．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、測定は上記飛行時間法を用いて移動する物質の速度または速度派生パラメータの測定であり、 a) 電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、 b) 電磁放射の上記ビームを２つのビームに分割すると共に、上記物体の２つの空間的に分離された領域に上記２つのビームを焦中させ導くための１つ以上の回折光学素子を備え、上記複数の領域は既知の相互距離を持つトランスミッタ手段と、 c) 下記の手段を備えるレシーバ手段と、ｉ) 上記２つの領域から散乱または回折された放射を収集するための放射収集手段と、 ii) 上記収集または散乱または回折された放射を検知器手段に導くための放射焦点手段であって、上記検知器手段では上記２つの空間的に分離された領域から上記収集または散乱または回折された電磁放射は互いに混合されることなく電気信号に変換される d) 上記検知器手段からの信号を処理することによって上記速度または速度派生パラメータを測定するための信号処理手段を備えていることを特徴とする装置。８３．請求項８２に記載の装置において、上記トランスミッタ手段の上記回折光学素子は２つの部分的に重なり合う回折パターンを備え、これら回折パターンは上記物体の上記２つの空間的に分離された領域間の上記間隔と実質的に同一な距離だけ離れて互いに対して横方向に変位されると共に、上記少なくとも２つの回折パターンによってそれぞれ放射される上記伝送ビームの上記軸が実質的に平行であり上記軸間の上記間隔が実質的に上記光源の上記波長と無関係であるように設計されていることを特徴とする装置。８４．請求項８２または８３に記載の装置において、上記トランスミッタ手段の上記回折素子は、上記物体上の上記２つの空間的に分離された領域間の間隔よりも短かな相対的変位を持つ２つの重なり合う回折パターン、好ましくは２つの完全に重なり合う回折パターンを備え、上記２つのビームの実質的に平行でない軸を与えることを特徴とする装置。８５．請求項８２乃至８４のいずれか１つに記載の装置において、上記レシーバ手段は１つ以上の回折光学素子を備えていることを特徴とする装置。８６．請求項８５に記載の装置において、上記レシーバ手段は２つの完全または部分的に重なり合う回折パターンを備えていることを特徴とする装置。８７．請求項８２乃至８６のいずれか１つに記載の装置において、上記レシーバ手段と上記トランスミッタ手段の上記２つの部分的に重なり合う回折パターンは、それぞれ同じ相対位置と同じ口径とを有することを特徴とする装置。８８．請求項８２乃至８７のいずれか１つに記載の装置において、上記レシーバ手段の上記回折パターンの上記口径は上記トランスミッタ手段の上記回折パターンの上記口径よりも大きいことを特徴とする装置。８９．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、上記物体の１速度成分とサイズの上記測定は請求項８２乃至８８のいずれか１つによる少なくとも２つの装置を備え、上記信号処理手段は上記２組の検知器信号のパルス間の時間差を測定するように適合されていることを特徴とする装置。９０．請求項８９に記載の装置において、２つの検知器のみを備えていることを特徴とする装置。９１．請求項８２乃至９０のいずれか１つに記載の装置において、上記回折パターンは埋設された光源と埋設された検知器と電気信号処理手段と一緒に一体構造の平板素子に組み入れられ、上記一体構造の平板素子は埋設された光学導波路によって上記光源から上記送信回折パターンに、かつ、上記光収集回折パターンから上記光検知器に光の結合を与える。９２．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、上記差分ドップラー速度法を使用して物体の１速度成分の測定のために、 a) 電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、 b) 電磁放射の上記ビームを２つの交差するビームに分割するための１つ以上の回折光学素子を備えるトランスミッタ手段とを備え、上記２つの交差するビームは測定体積において既知の角度で互いに横切り、 c) 下記を備えるレシーバ手段と、ｉ) 上記測定体積から散乱または回折された放射を収集するための放射収集手段と、 ii) 上記収集または散乱または回折された放射を検知器手段に導くための放射焦点手段であって、上記検知器手段では上記測定体積から上記収集または散乱または回折された電磁放射は電気信号に変換され、 d) 上記検知器手段からの上記信号を処理することによって上記速度成分を測定するための信号処理手段とを備えていることを特徴とする装置。９３．請求項９２に記載の装置において、上記トランスミッタ手段の上記回折光学素子は、上記個々の回折領域の特有なサイズよりも実質的に大きい距離だけ互いに離れて変位されている交差するビームの放射のための回折領域を備えていることを特徴とする装置。９４．請求項９２または９３に記載の装置において、上記トランスミッタ手段の上記回折光学素子は２つの回折領域を備え、これら回折パターンは互いに対して横方向に変位されると共に、上記回折領域によって放射され交差するビーム間の角度が、上記方法の結果得られるキァリブレーションが上記光源の上記波長に実質的に無関係であるようなやり方で上記波長に依存するように設計されていることを特徴とする装置。９５．請求項９２乃至９４のいずれか１つに記載の装置において、上記レシーバ手段は１つ以上の回折光学素子を備えていることを特徴とする装置。９６．請求項９２乃至９５のいずれか１つに記載の装置において、上記２つの送信回折パターンへの光は２つの分離したレーザによって与えられ、これらレーザ間の周波数の差は予め設定された値に固定されることを特徴とする装置。９７．請求項９６に記載の装置において、上記２つの分離されたレーザ間の上記周波数差の固定は光検知器上で上記２つのレーザからの光ビームの光学的混合を備えることを特徴とする装置。９８．請求項９６に記載の装置において、比較的弱く回折する回折パターンが上記各レーザから光ビームを上記光検知器の前に配置された回折パターンに伝送するために送信回折パターンの各々に重ねられ、かつ上記光ビームが上記光検知器によって干渉的に検知され得るように上記２つの比較的弱い回折パターンから出る２本の光ビーム間の角度に整合されることを特徴とする装置。９９．請求項９６に記載の装置において、１つのレーザが使用されることを特徴とする装置。１００．請求項９６に記載の装置において、１つのレーザが使用されると共に周波数シフトは集積された音響光学構造によってなされることを特ことを特徴とする装置。１０１．請求項１００に記載の装置において、上記集積された音響光学構造はブラグセルであることを特徴とする装置。１０２．請求項９２乃至１０１のいずれか１つに記載の装置において、上記回折パターンは埋設された光源と埋設された検知器と電気信号処理手段と一緒に一体構造平板素子に組み入れられ、上記一体構造平板素子は埋設された光学導波路によって上記光源から上記送信回折パターンに、かつ、上記光収集回折パターンから上記光検知器に光の結合を与えることを特徴とする装置。１０３．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、物体の上記多成分速度の測定のために、測定されるべき各速度成分に対して請求項９０乃至１００のいずれか１つによる装置を備えていることを特徴とする装置。１０４．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、上記測定体積において１つ以上の速度成分と粒子のサイズの測定のために、請求項９０乃至１００のいずれか１つによる少なくとも２つの装置を備え、上記信号処理手段は少なくとも２つの検知器信号の間の位相差を測定するのに適合されていることを特徴とする装置。１０５．請求項１０３または１０４に記載の装置において、上記回折パターンは埋設された光源と埋設された検知器と電気信号処理手段と一緒に一体構造平板素子に組み入れられ、上記一体構造平板素子は埋設された光学導波路によって上記光源から上記送信回折パターンに、かつ、上記光収集回折パターンから上記光検知器に光の結合を与えることを特徴とする装置。１０６．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、上記測定は動的光散乱に基づいてガス／液体の境界面上の表面張力波の動力学の測定のために、 a) 電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、 b) 電磁放射の上記ビームをガス／液体の境界面で互いに横切る２つの交差するビームに分割するための１つ以上の回折光学素子を備え、上記回折光学素子は、ｉ) 上記ビームを分割するためのビーム分割手段と、 ii) 上記光力の比較的大きな部分の第１光ビームを上記光源から上記ガス／液体の境界面に向かって伝送するための第１回折パターンと、 iii) 上記第１の回折パターンから変位されていると共に、上記ガス／液体の境界上で上記第１光ビームが上記第２光ビームと交差するように上記光力の比較的小さな部分の第２光ビームを上記光源から上記ガス／液体の境界面に向かって伝送するための第２回折パターンとを備えるトランスミッタ手段と、 c) 上記ガス／液体の境界上の交差する区域から出現する光を収集するためであると共に、上記光は第２光ビームの反射と第１ビームの上記ガス／液体の境界上での表面張力波による回折とを含み、光ヘテロダインが上記光を電気信号に変換する上記光検知器上で達成されるように上記収集された光を検知器手段に伝送するための第３の光回折パターンを備えるレシーバ手段と、 d) 上記検知器手段からの上記信号の周波数分布の平均と標準偏差を測定するための信号処理手段とを備えていることを特徴とする装置。１０７．請求項１０６に記載の装置において、上記信号処理手段は上記検知器信号の処理のための位相ロック復調器を備え、上記位相ロックループの出力は低パスフィルタとバンドパスフィルタのそれぞれに供給され、上記２つのフィルタからの出力は索引テーブルの出力が粘性と表面張力を直接与えるように設計された上記索引テーブルのための入力を与えることを特徴とする装置。１０８．請求項１０６または１０７に記載の装置において、上記回折パターンは埋設された光源と埋設された検知器と電気信号処理手段と一緒に一体構造平板素子に組み入れられ、上記一体構造平板素子は埋設された光学導波路によって上記光源から上記送信回折パターンに、かつ、上記光収集回折パターンから上記光検知器に光の結合を与えることを特徴とする装置。１０９．請求項１０６乃至１０８のいずれか１つに記載の装置において、位相ロック復調器は上記検知器信号の処理のために使用され、上記位相ロックループの上記出力は低パスフィルタとバンドパスフィルタのそれぞれに供給され、上記２つのフィルタからの上記出力は上記索引テーブルの上記出力が粘性と表面張力を直接与えるように設計された上記索引テーブルのための上記入力を与えることを特徴とする装置。１１０．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、物体の表面の変位または振動パターンの測定のために、 a) 上記物体に伝送される電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、 b) 上記物体と相互作用した光を収集するためのレシーバ手段であって、上記物体の２つの異なる像を生成するための２つの回折パターンとレンズおよび上記像の電気信号への変換のために上記物体の上記２つの異なる像平面に配置された検知器列とを備え、上記回折パターンは、レンズと組み合わせて、上記装置の機能的原理と上記装置のキャリブレーションの双方が上記回折パターンと上記レンズによって実質的に独占的に定義されると共に上記光源の特性とは実質的に無関係であるように、上記機能的原理と上記キャリブレーションの双方を定義することを特徴とする装置。１１１．請求項１１０に記載の装置において、上記２つの回折パターンは本来わずかに異なる空間周波数の回折パターンから成り、これによって２つの変位された像が得られることを特徴とする装置。１１２．請求項１１１に記載の装置において、回折パターンとゾーンプレートレンズが重なり合い、これによって鮮明な像と不鮮明な像が得られることを特徴とする装置。１１３．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、物体の表面上の時間分割された相対的変位の測定のために、 a) 電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、 b) 回折光学素子を備えるトランスミッタ手段であって、上記回折光学素子は電磁放射のビームを少なくとも２つの角度的に分離したビームに分割するための１組の重なり合わされた回折パターンと、上記物体の表面上の少なくなくとも２つのスポットに少なくとも２つのビームの焦点を合わせるためのフーリエ変換レンズとを備える上記トランスミッタ手段と、 c) 上記物体の表面と相互作用した光を収集するためである共に上記収集された光を上記トランスミッタ手段の上記回折光学素子の環状回折領域に伝送するための上記トランスミッタ手段の上記フーリエ変換レンズと、上記環状回折領域と組み合わせてスポット対からの光を結合させるレンズと、特定のスポット対からの上記結合された光を電気信号に各々変換する検知器素子とを備えるレシーバ手段と、 d) 上記検知器手段からの上記信号を処理するための信号処理手段とを備え、上記回折パターンは、レンズと組み合わせて、上記装置の機能的原理と上記装置のキャリブレーションの双方が上記回折パターンと上記レンズによって実質的に独占的に定義されると共に上記光源の特性とは実質的に無関係であるように、上記機能的原理と上記キャリブレーションの双方を定義することを特徴とする装置。１１４．請求項５６乃至８１のいずれか１つに記載の装置において、三角測量法による物体への距離の測定のために、 a) 電磁放射のビームを生成するためのビーム生成手段と、 b) 電磁放射のビームを上記物体へ伝送するための回折光学素子を備えるトランスミッタ手段と、 c) チャープト回折パターンを組み入れている送信回折パターンの位置に対して変位している受信回折パターンと検知器列とを備えているレシーバ手段とを備え、上記チャープト回折パターンは上記回折光学素子から特定の距離で上記物体の表面から反射された光をその距離と一致する検知器列の検知器に方向付けることを特徴とする装置。１１５．請求項１１４に記載の装置において、上記送信回折パターンが平行になったビームを与えることを特徴とする装置。１１６．請求項１１４または１１５に記載の装置において、上記光源の波長の関数として上記送信回折パターンから出現する光ビームの角度変化は、距離の測定が上記回折パターンによって実質的に独占的に定義され、上記光源の波長には無関係であるように、上記チャープト回折パターンに入射する上記光ビームの角度の関数として上記チャープト回折パターンによって焦点合わせと一致することを特徴とする装置。１１７．請求項１１４乃至１１６のいずれか１つに記載の装置において、上記回折パターンは埋設されたレーザと検知器と電気制御と信号処理手段と一緒に一体構造平板素子に組み入れられ、上記一体構造平板素子は埋設された光学導波路によって上記レーザから上記送信回折パターンに、かつ、上記光収集回折パターンから上記光検知器に光の結合を与えることを特徴とする装置。