JP2005043099A - 寸法測定用干渉計 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、一の干渉計で種々の被測定物の寸法を非接触に測定することのできる干渉計を提供することにある。
【解決手段】寸法の概略値が既知の被測定物３４の干渉縞に基づき寸法Ｌ_Ｓを求める干渉計１０であって、環状に配置され測定光７４，７６を被測定物３４とその脇に対し両側より照射する光照射手段１６と、該被測定物３４の脇を通過してきた周囲測定光と参照光４０で周囲干渉光５０を形成する周囲光合成手段１４と、該被測定物３４で反射してきた中心測定光と参照光４０で中心干渉光５２を形成する中心光合成手段１４と、該干渉光５０を周囲干渉縞として観測する周囲光観測手段１８と、該干渉光５２を中心干渉縞として観測する中心光観測手段２０と、該干渉光５２を該観測手段２０の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる中心光結像手段２２と、を備えたことを特徴とする寸法測定用干渉計１０。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は寸法測定用干渉計、特に一台の干渉計で種々の被測定物の寸法を非接触に測定することのできる機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
干渉計は一般に高価であるため、一台の干渉計で種々の被測定物の寸法、例えばブロックゲージ等の端度器の長さ、および精密球等の球体の直径の測定が行えることが望ましい。
しかしながら、一般的なマイケルソン型の干渉計による端度器の長さの測定では、端度器を補助プレートに密着する必要があり、これを球体の直径の測定に用いるのは不可能である。
【０００３】
また一般的な干渉計による球体の直径の測定では、寸法を測る際の参照（基準点）となるエタロンを使用しなければならない。このため、従来は、端度器の長さ、および球体の直径は、それぞれ別の干渉計で測定せざるを得なかった。
すなわち、従来、球体の直径の測定は、非特許文献１、非特許文献２等の方法によって行われている。
【０００４】
非特許文献１は、球体の直径を光波干渉法を用いてエタロンの長さと比較するものである。すなわち、予め間隔が正確に測られているエタロンの中に被測定球を置き、エタロンと被測定球の間の２つの間隙を干渉測定する。これをエタロンの長さから差引くことにより、球体の直径を得ている。
非特許文献２は、エタロンを被測定球に対して光軸方向に走査し、干渉縞を解析せずに、中心における干渉次数εを直接求めるものである。
【０００５】
これらの測定に用いられる干渉計では、いずれも被測定球とエタロンとの比較測定により行われていた。そのため、被測定球の測定を行う前にエタロンの長さを光波干渉測定することが必要である。またエタロン自体の長さが長時間にわたって安定であることが求められる。
一方、従来、端度器の寸法の測定は、通常、多数の端度器を連続して測定することが求められるが、エタロンを使用すると、端度器の連続測定には向かない。
【０００６】
さらに高精度の干渉光の読み取りのために、干渉縞走査による変調を行うには、エタロン自体を走査しなければならない。エタロンは被測定物よりも大きいため、走査機構が大きく高価になってしまう。
そのため、従来より、エタロンを使用しない球体の直径測定用干渉計が望まれていた。
また従来は、端度器を補助プレートに密着せずに測定が行える干渉計も開発されている（非特許文献３）。これはエタロンを用いずに干渉測定が行えるが、球体の直径の測定は考慮されていない。
【０００７】
【非特許文献１】
清野昭一「計量研究所報告，ｖｏｌ．３３、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（Ｎｏ．１１８）」、１９８４年２月、ｐ．１０９−１１５
【非特許文献２】
藤井賢一「計量研究所報告，ｖｏｌ．４７、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（Ｎｏ．１９４）」、１９９７年１月、ｐ．７５−９４
【非特許文献３】
Ｙ．Ｉｓｈｉ ｅｔ． ａｌ．「Ｍｅｔｌｏｒｏｇｉａ、３５、２」、１９９８年、ｐ．６７−７３
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来より、一台の干渉計で、端度器の長さも、球体の直径も、非接触に測定することのできる技術の開発が望まれていた。
しかしながら、従来は、前述のような問題を解決することのできる適切な技術が存在しなかった。このため、従来は、一台で、端度器の長さも、球体の直径も、非接触に測定することのできる干渉計は実用化されていなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、一台の干渉計で種々の被測定物の寸法を非接触に測定することのできる寸法測定用干渉計を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明において特徴的なことは、環状配置の光照射手段を備えた干渉計に対し、ピッチの狭い同心円状の中心干渉縞を光学的に十分に拡大することのできる結像手段、及び暗い中心干渉縞も読み取りのできる光観測手段を組み合わせたことである。
まず本発明者は、数ある干渉計の中から、非接触に、種々の被測定物の寸法を測定するために最適な干渉計の選定を行った結果、環状配置の光照射手段を備えた干渉計を採用した。
【００１０】
次に本発明者は、球体の測定では、端度器の測定に比較し、干渉縞のピッチが狭い、また干渉縞が暗いため、干渉縞が読み取り難い点に着目した。
すなわち、本発明者によれば、球体の測定では、測定面の形状が球面のため、干渉縞のピッチが、平面の干渉縞のピッチに比較し狭くなり、干渉縞が読み取り難いことがわかった。
【００１１】
また本発明者によれば、球体の測定では、測定面の形状が球面のため、測定面よりの反射光は、測定面が平面のものに比較し、光軸にほぼ平行な方向とは異なる方向に反射光が生じやすい。またハーフミラーに戻る光の量にロスが生じ易くなる。これが平面鏡である参照鏡と合成されても、形成される干渉縞が暗い、干渉縞の明暗がくっきりしないので、干渉縞が読み取り難いことがわかった。
そこで、本発明者は、環状配置の光照射手段を備えた干渉計に対し、ピッチの狭い同心円状の中心干渉縞を光学的に十分に拡大することのできる結像系、及び暗い中心干渉縞も読み取りのできる光観測装置を組み合わせることによりはじめて、一台の干渉計で、端度器の寸法も、球体の寸法も、非接触に測定することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
請求項１
すなわち、前記目的を達成するために本発明にかかる寸法測定用干渉計は、寸法の概略値が既知の被測定物の光波干渉測定により得られた干渉縞に基づいて、該被測定物の寸法を求める寸法測定用干渉計であって、
一の光源と、分割手段と、光照射手段と、周囲光合成手段と、中心光合成手段と、周囲光観測手段と、中心光観測手段と、周囲光結像手段と、中心光結像手段と、を備え、
前記被測定物の寸法の概略値、前記周囲光観測手段により得られた周囲干渉縞、及び前記中心光観測手段により得られた中心干渉縞に基づいて、該被測定物の寸法を求めることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記光源は、前記被測定物の大きさに基づいて定められた径をもつ可干渉光を出射する。
また前記分割手段は、前記光源よりの可干渉光を測定光と参照光とに分割する。
また光照射手段は、環状に配置され、前記被測定物の測定軸と一致した光軸をもち、前記分割手段よりの測定光を、該被測定物及びその脇に対し、該測定軸の両側より照射する。
【００１４】
前記周囲光合成手段は、前記被測定物の脇を通過してきた周囲測定光と前記参照光とを合成し周囲干渉光を形成する。
前記中心光合成手段は、前記被測定物で反射してきた中心測定光と前記参照光とを合成し中心干渉光を形成する。
前記周囲光観測手段は、前記周囲光合成手段により形成された周囲干渉光が受光部に結像され、これを周囲干渉縞として観測する。
前記中心光観測手段は、前記中心光合成手段により形成された中心干渉光が受光部に結像され、これを中心干渉縞として観測する。
【００１５】
前記周囲光結像手段は、前記周囲光観測手段で観察される周囲干渉縞の像が該周囲光観測手段の受光部に合わせた大きさとなるように、前記周囲光合成手段により形成された周囲干渉光を、該周囲光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして、該周囲光観測手段の受光部に結像させる。
前記中心光結像手段は、前記中心光観測手段で観察される中心干渉縞の像が該中心光観測手段の受光部に合わせた大きさとなるように、前記中心光合成手段により形成された中心干渉光を、該中心光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして、該中心光観測手段の受光部に結像させる。
【００１６】
［光源］
なお、ここにいう被測定物の大きさに基づいて定められた径をもつとは、可干渉光の光軸と直交する方向の大きさが、被測定物の測定軸と直交する方向の断面のうち、最大の大きさをもつ断面よりも大きいことをいう。
【００１７】
［光照射手段］
ここにいう分割手段よりの測定光を、該被測定物及びその脇に対し、該測定軸の両側より照射するとは、測定光を被測定物及びその脇に対し片側ごと、交互に照射する場合、測定光を被測定物及びその脇に対し両側より同時に照射する場合を含めていう。
【００１８】
［被測定物］
本発明の寸法の概略値が既知の被測定物としては、ブロックゲージ等の端度器、精密球等の球体等が一例として挙げられる。
【００１９】
球体の測定
なお、本発明において、前記被測定物として、直径の概略値が既知の球体の直径を求める際は、前記周囲光観測手段は、前記球体周囲の干渉縞である平行線状の周囲干渉縞を該球体に対応する円状の像部分と共に観測し、
前記中心光観測手段は、前記球体の干渉縞である同心円状の中心干渉縞を、前記測定軸の両側についてそれぞれ観測し、
前記周囲光観測手段により得られた平行線状の周囲干渉縞、及び前記中心光観測手段により得られた同心円状の中心干渉縞に基づいて、前記球体の直径を求めることが好適である。
【００２０】
請求項３
また本発明においては、前記分割手段、前記周囲光合成手段及び前記中心光合成手段は、一の分割合成用ハーフミラーを含み、
前記中心干渉光は、第一中心干渉光と、第二中心干渉光と、を含み、
また第一中心干渉縞の観測又は第二中心干渉縞の観測を選択するためのシャッターを含み、
前記光照射手段は、前記分割合成用ハーフミラーよりの測定光を二分割する頂点用ハーフミラーと、前記被測定物の測定軸と一致した光軸を有し、且つ所定離隔距離をおいて配置された第一照射用反射鏡及び第二照射用反射鏡と、を環状に構成し、
前記第一照射用反射鏡は、前記頂点用ハーフミラーよりの測定光の中心光である第一中心測定光を前記被測定物の第一照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第一周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第二照射用反射鏡に入射させ、
前記第二照射用反射鏡は、前記頂点用ハーフミラーよりの測定光の中心光である第二中心測定光を該被測定物の第二照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第二周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第一照射用反射鏡に入射させ、
また前記第一照射用反射鏡及び前記頂点用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた前記第二照射用反射鏡よりの第二周囲測定光を、前記分割合成用ハーフミラーに戻し、
また前記第二照射用反射鏡及び前記頂点用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた前記第一照射用反射鏡よりの第一周囲測定光を、前記分割合成用ハーフミラーに戻し、
前記分割合成用ハーフミラーは、前記頂点用ハーフミラーよりの第一周囲測定光、第二周囲測定光及び前記参照光とを合成し、周囲干渉光を形成し、
また前記分割合成用ハーフミラーは、前記シャッターによる選択により、前記頂点用ハーフミラーよりの第一中心測定光及び前記参照光とを合成し第一中心干渉光を形成し、又は前記頂点用ハーフミラーよりの第二中心測定光及び該参照光とを合成し第二中心干渉光を形成し、
前記周囲光観測手段は、前記分割合成用ハーフミラーで得られた周囲干渉光を周囲干渉縞として観測し、
前記中心光観測手段は、前記シャッターによる選択により、前記分割合成用ハーフミラーで得られた第一中心干渉光を第一中心干渉縞として観測し、又は該分割合成用ハーフミラーで得られた第二中心干渉光を第二中心干渉縞として観測することが好適である。
【００２１】
請求項４
なお、本発明において、前記被測定物の寸法Ｌを下記数３に基づいて求めることが好適である。
【数３】
被測定物の寸法Ｌ_Ｓ＝λ（Ｎ＋２ε_１−ε_２−ε_３）／２
ここで、λは、前記光源よりの可干渉光の波長、
Ｎは、前記被測定物の寸法の概略値に基づいて求められた整数、
ε_１は、前記周囲光観測手段で得られた周囲干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
ε_２は、前記中心光観測手段で得られた第一中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
ε_３は、前記中心光観測手段で得られた第二中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数。
【００２２】
請求項５
また本発明においては、前記光源よりの可干渉光を第一分割光と第二分割光に分割する頂点用ハーフミラーを含み、
また前記光照射手段は、前記頂点用ハーフミラーと共に環状を構成し、前記被測定物の測定軸と一致した光軸を有し、且つ所定離隔距離をおいて配置された第一照射用ハーフミラー及び第二照射用ハーフミラーを含み、
前記周囲光観測手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一周囲干渉光を第一周囲干渉縞として観測する第一周囲光観測部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二周囲干渉光を第二周囲干渉縞として観測する第二周囲光観測部を含み、
前記中心光観測手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一中心干渉光を第一中心干渉縞として観測する第一中心光観測部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二中心干渉光を第二中心干渉縞として観測する第二中心光観測部を含み、
前記周囲光結像手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一周囲干渉光を前記第一周囲光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第一周囲光結像部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二周囲干渉光を前記第二周囲光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第二周囲光結像部を含み、
前記中心光結像手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一中心干渉光を前記第一中心光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第一中心光結像部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二中心干渉光を前記第二中心光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第二中心光結像部を含み、
前記第一照射用ハーフミラーは、前記頂点用ハーフミラーよりの第一分割光を前記被測定物の測定軸方向に出射し、その中心光である第一中心測定光を該被測定物の第一照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第一周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第二照射用ハーフミラーに入射させ、
前記第二照射用ハーフミラーは、前記頂点用ハーフミラーよりの第二分割光を前記被測定物の測定軸方向に出射し、その中心光である第二中心測定光を該被測定物の第二照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第二周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第一照射用ハーフミラーに入射させ、
また前記第一照射用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた第二照射用ハーフミラーよりの第二周囲測定光と該第一照射用ハーフミラーによる第一参照光とを合成し第一周囲干渉光を形成し、且つ該頂点用ハーフミラーよりの第一分割光を該被測定物の第一照射側より照射して得られた第一中心測定光と該第一参照光とを合成し第一中心干渉光を形成し、
また前記第二照射用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた第一照射用ハーフミラーよりの第一周囲測定光と該第二照射用ハーフミラーによる第二参照光とを合成し第二周囲干渉光を形成し、且つ該頂点用ハーフミラーよりの第二分割光を該被測定物の第二照射側より照射して得られた第二中心測定光と該第二参照光とを合成し第二中心干渉光を形成し、
前記第一周囲光観測部は、前記第一照射用ハーフミラー、及び前記第一周囲光結像部よりの第一周囲干渉光を第一周囲干渉縞として観測し、
前記第一中心光観測部は、前記第一照射用ハーフミラー、及び前記第一中心光結像部よりの第一中心干渉光を第一中心干渉縞として観測し、
前記第二周囲光観測部は、前記第二照射用ハーフミラー、及び前記第二周囲光結像部よりの第二周囲干渉光を第二周囲干渉縞として観測し、
前記第二中心光観測部は、前記第二照射用ハーフミラー、及び前記第二中心光結像部よりの第二中心干渉光を第二中心干渉縞として観測することが好適である。
【００２３】
請求項６
なお、本発明において、前記被測定物の寸法Ｌを下記数４に基づいて求めることが好適である。
【数４】
被測定物の寸法Ｌ＝λ（Ｎ＋ε_１＋ε_２−ε_３−ε_４）／２
ここで、λは、前記可干渉光の波長、
Ｎは、前記被測定物の寸法の概略値に基づいて定められた整数、
ε_１は、前記第一周囲光観測部で得られた第一周囲干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
ε_２は、前記第二周囲光観測部で得られた第二周囲干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
ε_３は、前記第一中心光観測部で得られた第一中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数。
ε_４は、前記第二中心光観測部で得られた第二中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数。
【００２４】
結像手段
なお、本発明において、前記中心光結像手段は、中心側集光レンズと、中心側結像レンズと、を備え、
また前記周囲光結像手段は、周囲側集光レンズと、周囲側結像レンズと、を備えることが好適である。
ここで、前記中心側集光レンズは、前記中心光合成手段よりの平行な中心干渉光を集光する。
【００２５】
また前記中心側結像レンズは、前記中心側集光レンズよりの中心干渉光を前記中心光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして該中心光観測手段の受光部に結像させる。
前記周囲側集光レンズは、前記周囲光合成手段よりの平行な周囲干渉光を集光する。
前記周囲側結像レンズは、前記周囲側集光レンズよりの周囲干渉光を前記周囲光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして該周囲光観察手段の受光部に結像させる。
【００２６】
また本発明において、少なくとも前記中心結像系は、スペーシャルフィルタを備えることが好適である。
ここで、前記スペーシャルフィルタは、前記中心側集光レンズと前記中心側結像レンズ間の光軸上で該中心側集光レンズの焦点位置に設けられ、該中心側集光レンズよりの光のうち、該光軸に平行な光のみを該中心側結像レンズ側に通過させる。
ここにいう少なくとも前記中心結像系は、スペーシャルフィルタを備えるとは、前記中心光結像手段のみにスペーシャルフィルタを設ける場合と、さらに周囲光結像手段にもスペーシャルフィルタを設ける場合を含めていう。
【００２７】
光観測手段
また本発明において、前記光観測手段は、暗い中心干渉縞も良好に読み取ることのできる点に優れたバルブ機能付き写真機、高感度ＣＣＤカメラ、及びＣＭＯＳカメラよりなる群より選ばれることが好適である。
バルブ機能付き写真機とは、長時間露光、つまり干渉縞の明るさに基づいて定められた時間の露光を行い、暗い干渉縞であっても縞の明暗をしっかり解析することのできるたくさんの光を集める機能をもつ写真機をいう。
【００２８】
高感度ＣＣＤカメラとは、撮像素子として高感度ＣＣＤ、つまり暗い干渉縞であっても縞の明暗をしっかり解析することのできる、たくさんの光を集めることのできるＣＣＤ（電荷結像素子）を使うカメラをいう。
ＣＭＯＳカメラは、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）構造をもつカメラをいう。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明において特徴的なことは、一台の干渉計で、種々の被測定物の寸法を非接触に測定するために、環状配置の光照射手段を備えた干渉計に対して、ピッチの狭い中心干渉縞を光学的に十分に拡大することのできる結像手段と、暗い中心干渉縞もしっかり読み取ることのできる光観測手段を組み合わせたことである。
以下、図面に基づいて本発明の好適な一実施形態について説明する。
【００３０】
第一実施形態
図１には本発明の第一実施形態にかかる寸法測定用干渉計の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、寸法測定用干渉計として非密着型の端度器測定用干渉計を用いて、精密球の直径を測定する例について説明する。
本実施形態においては、光照射手段として、三角形（環状）の頂点に配置された一のハーフミラー、及びその他の頂点に配置された二の反射鏡を用いている。
すなわち、同図に示す寸法測定用干渉計１０は、光源１２と、分割合成用ハーフミラー（分割手段，周囲光合成手段，中心光合成手段）１４と、光照射手段１６と、周囲光観測装置（周囲光観測手段）１８と、中心光観測装置（中心光観測手段）２０と、中心光結像系（中心光結像手段）２２と、コンピュータ２６を備える。
【００３１】
ここで、前記光源１２は、例えばレーザ光源２８と、レンズシステム２９を備える。レンズシステム２９は、ビームエキスパンダ３０と、コリメータ３２を備える。レーザ光源２８よりの波長λをもつレーザ光（可干渉光）は、ビームエキスパンダ３０により被測定球（被測定物）３４の大きさに基づいて定められた径に拡大された後、コリメータ３２により平行光とされる。これをレーザ光３６とする。
また前記分割手段としての分割合成用ハーフミラー１４は、光源１２よりのレーザ光３６を測定光３８と参照光４０とに分割する。
【００３２】
また光照射手段１６は、例えば頂点用ハーフミラー４２、第一照射用反射鏡４４、及び第二照射用反射鏡４６を三角形（環状）に配置する。第一照射用反射鏡４４、及び第二照射用反射鏡４６は、被測定球３４の測定軸と一致した光軸を有し、且つ所定離隔距離をおいて配置されている。
光照射手段１６は、分割合成用ハーフミラー１４よりの測定光３８を、被測定球３４及びその脇に対し、該測定軸の両側より照射する。
【００３３】
前記周囲光合成手段としての分割合成用ハーフミラー１４は、被測定球３４の脇を通過してきた周囲測定光と参照鏡４８で反射してきた参照光４０を合成し、周囲干渉光５０を形成する。
前記中心光合成手段としての分割合成用ハーフミラー１４は、被測定球３４で反射してきた中心測定光と参照鏡４８で反射してきた参照光４０を合成し、中心干渉光５２を形成する。
【００３４】
前記周囲光観測装置１８は、例えば暗い干渉縞も読み取ることのできる高感度ＣＣＤカメラ等を含み、分割合成用ハーフミラー１４により形成された周囲干渉光５０を、平行線状の周囲干渉縞として観測する。
前記中心光観測装置２０は、例えば暗い中心干渉縞も読み取ることのできる高感度ＣＣＤカメラ等を含み、分割合成用ハーフミラー１４により形成された中心干渉光５２を、同心円状の中心干渉縞として観測する。
前記中心光結像系２２は、例えば中心側集光レンズ５３と、中心側結像レンズ５４を備える。
【００３５】
そして、中心光結像系２２は、中心光観測装置２０で観察される中心干渉縞の像が中心光観測装置２０の受光部に合わせた大きさとなるように、分割合成用ハーフミラー１４により形成された中心干渉光５２を、中心光観測装置２０の受光部の大きさに合わせた倍率にして、中心光観測装置２０の受光部に結像させる。
本実施形態において、中心側集光レンズ５３は、後置ハーフミラー５５よりの平行な中心干渉光５２を集光する。
中心側結像レンズ５４は、中心側集光レンズ５３よりの中心干渉光５２を中心光観測装置２０の受光部の大きさに合わせた倍率に拡大して、中心光観測装置２０の受光部に結像させる。
【００３６】
コンピュータ２６は、メモリ５６と、ＣＰＵ５８を備える。ＣＰＵ５８は画像処理部６０と、寸法取得部６２を備える。
このコンピュータ２６は、メモリ５６に予め得ておいた被測定球３４の直径（寸法）Ｌ_Ｓの予備値（概略値）、周囲光観測装置１８により得られた平行線状の周囲干渉縞、及び中心光観測装置２０により得られた同心円状の中心干渉縞に基づいて、被測定球３４の直径Ｌ_Ｓを求める。
なお、本実施形態においては、周囲光結像系（周囲光結像手段）６３を備える。
【００３７】
周囲光結像系６３は、後置ハーフミラー５５と周囲光観察装置１８間の光路中に設けられる。
周囲光結像系６３は、周囲光観測装置１８で観察される周囲干渉縞の像が周囲光観測装置１８の受光部に合わせた大きさとなるように、分割合成用ハーフミラー１４よりの周囲干渉光５０を、周囲光観測装置１８の受光部の大きさに合わせた倍率にして、周囲光観測装置１８の受光部に結像させる。
本実施形態において、周囲光結像系６３は、例えば周囲側集光レンズ６４と、周囲側結像レンズ６６等よりなる。
【００３８】
前記周囲側集光レンズ６４は、分割合成用ハーフミラー１４よりの平行な周囲干渉光５０を集光する。
前記周囲側結像レンズ６６は、周囲側集光レンズ６４よりの周囲干渉光５０を周囲光観測装置１８の受光部の大きさに合わせた倍率にして、周囲光観察装置１８の受光部に結像させる。
また本実施形態において、後置ハーフミラー５５は、位相の反転が起らないものを用いている。
【００３９】
また本実施形態においては、光を反射しない材質で構成され、測定光の中心光を遮蔽し、かつ該測定光の周囲光は遮蔽しない大きさをもつ、第一シャッター６８及び第二シャッター７０を備える。第一シャッター６８は、第一照射用反射鏡４４と被測定球３４間の光路中に対し、挿入ないし退避自在に設けられている。第二シャッター７０は、第二照射用反射鏡４６と被測定球３４間の光路中に対し、挿入ないし退避自在に設けられている。
【００４０】
また第一シャッター６８、第二シャッター７０は、駆動回路７２を介してコンピュータ２６に接続されている。そして、第一測定の際に、コンピュータ２６は、駆動回路７２を介して第一シャッター６８を開き、第二シャッター７０を閉じている。一方、第二測定の際に、コンピュータ２６は、駆動回路７２を介して第一シャッター６８を閉じ、第二シャッター７０を開いている。
【００４１】
すなわち、第一の測定では、第一照射用反射鏡４４と被測定球３４間の光路中より、第一シャッター６８を退避している。かつ第二照射用反射鏡４６と被測定球３４間の光路中に、第二シャッター７０を挿入している。
一方、第二の測定では、第一照射用反射鏡４４と被測定球３４間の光路中に、第一シャッター６８を挿入している。かつ第二照射用反射鏡４６と被測定球３４間の光路中より、第二シャッター７０を退避している。
【００４２】
第一実施形態の作用
本実施形態にかかる寸法測定用干渉計１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
【００４３】
［光学測定］
レーザ光源２８よりのレーザ光は、ビームエキスパンダ３０により、被測定球３４の直径の概略値よりも大径の所望のビーム径をもつレーザ光に拡大され、さらに後段のコリメータ３２により平行なレーザ光３６とされ、分割合成用ハーフミラー１４に入射する。
分割合成用ハーフミラー１４は、光源１２よりのレーザ光３６を、測定光３８と参照光４０とに分割する。分割合成用ハーフミラー１４よりの参照光４０は参照鏡４８に向かう。測定光３８は光照射手段１６を構成する頂点用ハーフミラー４２に向かう。
【００４４】
頂点用ハーフミラー４２は、分割合成用ハーフミラー１４よりの測定光３８を、第一測定光７４と第二測定光７６とに二分割する。第一測定光７４は第一照射用反射鏡４４に入射する。第二測定光７６は第二照射用反射鏡４６に入射する。
第一照射用反射鏡４４は、頂点用ハーフミラー４２よりの第一測定光７４を、被測定球３４及びその脇に対し、第一照射側より照射する。
第二照射用反射鏡４６は、頂点用ハーフミラー４２よりの第二測定光７６を、被測定球３４及びその脇に対し、第二照射側より照射している。
【００４５】
本実施形態において、第一照射用反射鏡４４は、頂点用ハーフミラー４２よりの第一測定光７４の中心光である第一中心測定光を、被測定物３４の第一照射側より入射させて反射光を戻している。且つ第一照射用反射鏡４４は、第一測定光７４の周囲光である第一周囲測定光を、被測定物３４の脇を通過させて第二照射用反射鏡４６に入射させる。
前記第二照射用反射鏡４６は、頂点用ハーフミラー４２よりの第二測定光７６の中心光である第二中心測定光を、被測定物３４の第二照射側より入射させて反射光を戻している。且つ第二照射用反射鏡４６は、第二測定光７６の周囲光である第二周囲測定光を、被測定物３４の脇を通過させて第一照射用反射鏡４４に入射させる。
【００４６】
また本実施形態において、被測定物３４の脇を通過してきた第一照射用反射鏡４４よりの第一周囲測定光は、第二照射用反射鏡４６、頂点用ハーフミラー４２を順に介して、分割合成用ハーフミラー１４に戻る。
また被測定物３４の脇を通過してきた第二照射用反射鏡３８よりの第二周囲測定光は、第一照射用反射鏡４４、頂点用ハーフミラー４２を順に介して、分割合成用ハーフミラー１４に戻る。
分割合成用ハーフミラー１４は、参照鏡４８で反射してきた参照光４０と、被測定球３４の脇を通過してきた周囲測定光とを合成し、周囲干渉光５０を形成させる。
【００４７】
すなわち、分割合成用ハーフミラー１４は、頂点用ハーフミラー４２よりの第一周囲測定光、頂点用ハーフミラー４２よりの第二周囲測定光、及び参照鏡４８で反射してきた参照光４０を合成し、周囲干渉光を形成させる。
また分割合成用ハーフミラー１４は、参照鏡４８で反射してきた参照光４０と、被測定球３４で反射してきた中心測定光とを合成し、中心干渉光５２を形成させる。
【００４８】
すなわち、分割合成用ハーフミラー１４は、頂点用ハーフミラー４２よりの第一中心測定光と、参照鏡４８で反射してきた参照光４０とを合成し、第一中心干渉光を形成させる。また分割合成用ハーフミラー１４は、頂点用ハーフミラー４２よりの第二中心測定光と、参照鏡４８で反射してきた参照光４０とを合成し、第二中心干渉光を形成させる。
分割合成用ハーフミラー１４よりの干渉光は、後置ハーフミラー５５により二分割され、その一方は周囲光結像系６３を介して周囲光観測装置１８に入射される。他方は中心光結像系２２を介して中心光観測装置２０に入射される。
周囲光観測装置１８は、分割合成用ハーフミラー１４で得られた周囲干渉光５０を、平行線状の周囲干渉縞として観測する（ビームの周囲を観測する）。
【００４９】
ここで、周囲光結像系６３は、周囲光観測装置１８で観察される周囲干渉縞の像が周囲光観測装置１８の受光部に合わせた大きさとなるように、分割合成用ハーフミラー１４よりの周囲干渉光５０を、周囲光観測装置１８の受光部の大きさに合わせた倍率にして、周囲光観測装置１８の受光部に結像させる。
中心光観測装置２０は、分割合成用ハーフミラー１４で得られた第一中心干渉光を、同心円状の第一中心干渉縞として観測する（ビームの中心を観測する）。
また中心光観測装置２０は、分割合成用ハーフミラー１４で得られた第二中心干渉光を、同心円状の第二中心干渉縞として観測する（ビームの中心を観測する）。
【００５０】
ここで、本実施形態においては、中心光結像系２２は、中心光観測装置２０で観察される第一中心干渉縞の像が中心光観測装置２０の受光部に合わせた大きさとなるように、分割合成用ハーフミラー１４により形成された第一中心干渉光５２を、中心光観測装置２０の受光部の大きさに合わせた倍率にして、中心光観測装置２０の受光部に結像させる。
また本実施形態においては、中心光結像系２２は、中心光観測装置２０で観察される第二中心干渉縞の像が中心光観測装置２０の受光部に合わせた大きさとなるように、分割合成用ハーフミラー１４により形成された第二中心干渉光５２を、中心光観測装置２０の受光部の大きさに合わせた倍率にして、中心光観測装置２０の受光部に結像させる。
【００５１】
［干渉縞解析］
そして、画像処理部６０は、周囲光観測装置１８により得られた平行線状の周囲干渉縞、中心光観測装置２０により得られた同心円状の第一中心干渉縞、及び第二中心干渉縞の解析を行う。
【００５２】
［寸法取得］
次に寸法取得部６２は、画像処理部６０による干渉縞の解析結果、及びメモリ５６に予め得ておいた被測定球３４の直径Ｌ_Ｓの予備値に基づいて、被測定球３４の直径Ｌ_Ｓを求める。
【００５３】
第一実施形態の詳細な作用
以下に、本実施形態の作用について、より詳しく説明する。
まず本実施形態においては、環状配置の光照射手段を備えた干渉計に対して、ピッチの狭い同心円状の中心干渉縞を光学的に十分に拡大することのできる中心光結像系と、暗い中心干渉縞も読み取ることのできる光観測装置を組み合わせている。
【００５４】
この結果、本実施形態においては、エタロンを用いず、また非接触に一台の干渉計で、端度器の長さも、精密球の直径も、測定することができる。
すなわち、分割合成用ハーフミラー１４よりの測定光３８は、頂点用ハーフミラー４２で、第一測定光７４と第二測定光７６に分けられ、次のような測定光となる。
【００５５】
［第一中心測定光］
すなわち、頂点用ハーフミラー４２から第一照射用反射鏡４４に向かう第一測定光７４の中心付近である第一中心測定光は、第一照射用反射鏡４４により反射され、被測定球３４により反射され、再び第一照射用反射鏡４４に向かう。
そして、この第一中心測定光は、さらに第一照射用反射鏡４４により反射され、頂点用ハーフミラー４２を透過し、分割合成用ハーフミラー１４により反射され、後置ハーフミラー５５を透過し、中心光結像系２２を通り、中心光観測装置２０に入射される。
このような第一中心測定光をビームＢ_１とする。
【００５６】
［第一周囲測定光］
頂点用ハーフミラー４２から第一照射用反射鏡４４に向かう第一測定光７４の周囲である第一周囲測定光は、第一照射用反射鏡４４により反射され、被測定球３４の脇を通り、第二照射用反射鏡４６に向かう。
そして、この第一周囲測定光は、さらに第二照射用反射鏡４６により反射され、頂点用ハーフミラー４２により反射され、分割合成用ハーフミラー１４により反射され、後置ハーフミラー５５により反射され、周囲光結像系６３を通り、周囲光観測装置１８に入射される。
このような第一周囲測定光をビームＢ_２とする。
【００５７】
［第二中心測定光］
頂点用ハーフミラー４２から第二照射用反射鏡４６に向かう第二測定光７６の中心付近である第二中心測定光は、第二照射用反射鏡４６により反射され、被測定球３４により反射され、再び第二照射用反射鏡４６に向かう。
そして、この第二中心測定光は、第二照射用反射鏡４６により反射され、頂点用ハーフミラー４２により反射され、分割合成用ハーフミラー１４により反射され、後置ハーフミラー５５を透過し、中心光結像系２２を通り、中心光観測装置２０に入射される。
このような第二中心測定光をビームＢ_３とする。
【００５８】
［第二周囲測定光］
頂点用ハーフミラー４２から第二照射用反射鏡４６に向かう第二測定光７６の周囲の第二周囲測定光は、第二照射用反射鏡４６により反射され、被測定球３４の脇を通り、第一照射用反射鏡４４に向かう。
そして、第二周囲測定光は、さらに第一照射用反射鏡４４により反射され、頂点用ハーフミラー４２を透過し、分割合成用ハーフミラー１４により反射され、後置ハーフミラー５５により反射され、周囲光結像系６３を通り、周囲光観測装置１８に入射される。
このような第二周囲測定光をビームＢ_４とする。
【００５９】
［参照光］
また分割合成用ハーフミラー１４よりの参照光４０は、次のような参照光４０となる。
すなわち、分割合成用ハーフミラー１４から参照鏡４８に向かう参照光４０は、参照鏡４８により反射され、分割合成用ハーフミラー１４を透過し、後置ハーフミラー５５で二つに分けられる。
【００６０】
一方の参照光４０は、周囲光結像系６３を通り、周囲光観測装置１８に入射される。このような参照光４０をビームＢ_５とする。
他方の参照光４０は、中心光結像系２２を通り、中心光観測装置２０に入射される。このような参照光４０をビームＢ_６とする。
【００６１】
［光照射手段の環状配置］
本実施形態においては、測定光を被測定球及びその脇に照射する、環状配置の光照射手段を備えた干渉計を用いることにより、光照射手段の頂点用ハーフミラーの位置を、寸法を測る際の、測定軸の第一照射側、測定軸の第二照射側に共通の基準点とすることができる。
このため、本実施形態においては、寸法を測る際の基準点となるエタロンを用いることなく、次のようにして非接触に被測定球の直径を測定することができる。
つまり本実施形態においては、コンピュータ２６が駆動回路７２を介してシャッター６８，７０の開閉を切り換えて、以下に示すような第一の測定と、第二の測定を行う。
【００６２】
［第一の測定］
すなわち、第一の測定では、図２（Ａ）に示されるように第一シャッター６８を開き、かつ第二シャッター７０を閉じている。
このとき、周囲光観測装置１８では、第一周囲測定光（ビームＢ_２）、第二周囲測定光（ビームＢ_４）、及び参照光（ビームＢ_５）で形成される周囲干渉光５０が、平行線状の周囲干渉縞７８（図３参照）として観測される。
中心光観測装置２０では、第一中心測定光（ビームＢ_１）及び参照光（ビームＢ_６）で形成される中心干渉光（第一中心干渉光）５２が、同心円状の第一中心干渉縞８０ａ（図４参照）として観測される。
【００６３】
［第二の測定］
また第二の測定では、図２（Ｂ）に示されるように第一シャッター６８を閉じ、かつ第二シャッター７０を開いている。
このとき、周囲光観測装置１８では、第一周囲測定光（ビームＢ_２）、第二周囲測定光（ビームＢ_４）及び参照光（ビームＢ_５）で形成される周囲干渉光５０が、平行線状の周囲干渉縞７８（図３参照）として観測される。
中心光観測装置２０では、第二中心測定光（ビームＢ_３）及び参照光（ビームＢ_６）で形成される中心干渉光（第二中心干渉光）５２が、同心円状の第二中心干渉縞８０ｂ（図４参照）として観測される。
【００６４】
［中心干渉縞］
ここで、通常、球体の干渉縞は、同心円状であるため、干渉縞のピッチが狭くて読み取りにくい。また通常、球体の干渉縞は、ピッチが狭いうえに、暗い、明暗がくっきりしないため、さらに読み取りにくい。
そこで、本実施形態においては、中心光結像系２２により、中心光観測装置２０で観察される中心干渉縞の像が中心光観測装置２０の受光部に合わせた大きさとなるように、後置ハーフミラー５５よりの中心干渉光を中心光観測装置２０の受光部の大きさに合わせた倍率にして、中心光観測装置２０の受光部に結像させる。しかも、中心光観測装置２０は、暗い中心干渉縞も読み取ることのできる高感度のものを用いている。
【００６５】
この結果、本実施形態においては、中心光結像系２２により、取り出された中心干渉光を、中心光観測装置２０の受光部の大きさに合わせて、光学的に拡大して中心光観測装置２０に結像させているので、中心光観測装置２０に、通常の球体の干渉縞に比較し、ピッチの広い同心円状の中心干渉縞が結像される。
このため、中心光観測装置２０では、通常の球体の干渉縞に比較し、ピッチの広い同心円状の中心干渉縞が撮像される。
したがって、コンピュータ２６の画像処理部６０は、このようにして得られた干渉縞画像に基づいて、干渉縞の間隔の読み取り等の、干渉縞の画像解析を、より容易に及び正確に行うことができる。
【００６６】
しかも、中心光観測装置２０は、暗い中心干渉縞も読み取ることのできる高感度のものを用いているので、中心光観測装置２０に結像された中心干渉縞が暗くても、中心光観測装置２０により、明るい、明暗のくっきりした中心干渉縞画像をコンピュータ２６に得ることができる。
したがって、コンピュータ２６の寸法取得部６２は、このようにして得られた干渉縞画像に基づいて、干渉縞の間隔の読み取り等の干渉縞解析を、より容易に及び正確に行うことができる。
【００６７】
［周囲干渉縞］
また周囲光結像系６３により、周囲光観測装置１８で観察される周囲干渉縞の像が周囲光観測装置１８の受光部に合わせた大きさとなるように、後置ハーフミラー５５よりの周囲干渉光５０を周囲光観測装置１８の受光部の大きさに合わせた倍率にして、周囲光観測装置１８の受光部に結像させる。
すなわち、周囲光結像系６３は、周囲光観測装置１８で観察される被測定球に対応する円状の像が、その周囲の干渉縞である平行線状周囲干渉縞の像に比較し大きくなり過ぎないように、つまり周囲光観測装置１８で平行線状の周囲干渉縞を確実に観測することができるような倍率にしている。
【００６８】
しかも、周囲光観測装置１８は、前記中心光観測装置２０と同様、暗い干渉縞も読み取ることのできる高感度のものを用いている。
このため、周囲光観測装置１８に結像される周囲干渉縞が暗くても、周囲光観測装置１８よりの周囲干渉縞の画像データに基づいて、周囲干渉縞をしっかりと読み取ることができる。
前述のようにして得られたピッチの広い、明るい、明暗のくっきりした干渉縞画像を解析することにより、容易に及び正確に干渉縞の解析が行える。
【００６９】
コンピュータ２６は、このような干渉縞の解析結果に基づいて、以下のようにして被測定球３４の直径Ｌ_Ｓを、より正確に及び容易に求めることができる。
すなわち、第一中心測定光（ビームＢ_１）、第一周囲測定光（ビームＢ_２）、第二中心測定光（ビームＢ_３）、第二周囲測定光（ビームＢ_４）、及び参照光（ビームＢ_５），（ビームＢ_６）の光路長をそれぞれＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４、Ｌ_５、Ｌ_６とすると、下記数５〜数７のように書ける。
【００７０】
【数５】
（Ｌ_２＋Ｌ_４）／２−Ｌ_５＝λ（Ｎ_１＋ε_１）
【数６】
（Ｌ_１−Ｌ_６）＝λ（Ｎ_２＋ε_２）
【数７】
（Ｌ_３−Ｌ_６）＝λ（Ｎ_３＋ε_３）
これらはそれぞれ周囲干渉縞７８、第一中心干渉縞８０ａ、および第二中心干渉縞８０ｂから与えられる。
ここで、λは、レーザ光源２８よりのレーザ光３６の実験室中の波長、
Ｎ_１、Ｎ_２およびＮ_３は、ある整数である。ε_１、ε_２およびε_３は、０以上、１よりも小さい実数である。
したがって、被測定球３４の直径Ｌ_Ｓは、下記数８〜数１０と与えられる。
【数８】

【数９】

【数１０】

【００７１】
［整数Ｎ］
ここで、Ｎは、ある整数であり、被測定球３４の直径の概略値が既知であれば、求まる。
【００７２】
［実数ε_１］
実数ε_１は次のようにして求めることができる。
例えば周囲干渉縞７８が図３のようであれば、ε_１は被測定球（球体に対応する円状の像部分）３４の中心を通り、干渉縞と平行な直線と干渉縞の明るい縞との距離ｂ、および周囲干渉縞７８の明るい縞の間隔ａを用いて、ｂ／ａで与えられる。
このとき、距離ｂは、参照鏡４８を僅かに分割合成用ハーフミラー１４の方向へ動かしたときに周囲干渉縞７８が動く方向を正にとる。
【００７３】
［実数ε_２，ε_３］
実数ε_２，ε_３は、次のようにして求めることができる。
例えば第一中心干渉縞８０ａが図４のようであれば、ε_２は、縞の中心から明るい縞までの距離をｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、…ｒ_ｎとしたとき、下記数１１を満たすように、最小二乗法を用いてＡ，Ｂおよびε_２を決めることにより求まる。
【００７４】
【数１１】

ε_３についても、第二中心干渉縞８０ｂに対して、前述のような第一中心干渉縞８０ａと同様の手順を行うことにより、求めることができる。
したがって、前記数１０に基づいて、被測定球３４の直径Ｌ_Ｓが、正確に及び容易に得ることができる。
【００７５】
以上のように本実施形態にかかる寸法測定用干渉計によれば、環状配置の光照射手段としての、頂点用ハーフミラー、第一照射用反射鏡、及び第二照射用反射鏡を備えた寸法測定用干渉計に対して、前述のようなピッチの狭い同心円状の中心干渉縞を十分に拡大することのできる中心光結像系、及び暗い中心干渉縞も読み取ることのできる光観測装置を設けることとした。
この結果、本実施形態においては、エタロンを用いず、精密球の直径を、干渉計により、非接触に測定することができる。
【００７６】
しかも、本実施形態においては、本実施形態においては、一台の干渉計で、端度器の長さも、精密球の直径も、非接触に測定することができる。
すなわち、本実施形態においては、精密球の寸法を測定する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、この寸法測定用干渉計１０で、端度器の寸法も、非接触に測定することができる。
【００７７】
結像系
本実施形態においては、一台の干渉計で精密球の直径も、端度器の長さも、より容易に測定するため、結像系の選定は非常に重要である。
【００７８】
［中心光結像系］
本実施形態においては、中心光結像系２２として、図５（Ａ）に示されるような光学系が用いられる。
同図に示す中心光結像系２２において、前記中心側集光レンズ５３は、長い焦点距離をもち、後置ハーフミラー５５よりの平行光を集光する。中心側集光レンズ５３に入射する光は平行光なので、中心側集光レンズ５３の焦点では光が一点に集まる。
さらに被測定球３４の縁の像を鮮明に得るには、中心側集光レンズ５３と同様のレンズをもう１枚設ける、あるいは中心側結像レンズ５４を設けることが好ましい。本実施形態においては、中心側集光レンズ５３の後段に、中心側結像レンズ５４を設けている。
【００７９】
ここで、中心側結像レンズ５４は、その配置位置、焦点距離等が適切に設計されており、被測定球３４の表面の位置の像が、中心光観測装置２０の受光部８１に作られるようにしている。
なお、中心光結像系２２では、回折等の影響により、中心側結像レンズ５４を配置しないと、中心光観測装置２０で十分な中心干渉縞の観測が行えないことがあるので、中心側結像レンズ５４の配置は非常に重要である。
【００８０】
［周囲光結像系］
また本実施形態においては、周囲光結像系６３として、図５（Ｂ）に示されるような光学系が用いられる。
同図に示す周囲光結像系６３において、周囲側集光レンズ６４は、長い焦点距離をもち、後置ハーフミラー５５よりの平行光を集光する。周囲側集光レンズ６４に入射する光は平行光なので、周囲側集光レンズ６４の焦点では光が一点に集まる。
【００８１】
さらに被測定球３４の縁の像を鮮明に得るには、周囲側集光レンズ６４と同様のレンズをもう１枚設ける、あるいは周囲側結像レンズ６６を設けることが好ましい。本実施形態においては、周囲側集光レンズ６４の後段に周囲側結像レンズ６６を設けている。
ここで、前記周囲側結像レンズ６６は、その配置位置、焦点距離等が適切に設計されている。この結果、周囲側結像レンズ６６により、被測定球３４の大きさよりも充分に大きな範囲の像が周囲光観察装置１８の受光部８２に作られる。
なお、前記中心光結像系２２と、前記周囲光結像系６３は、その像の倍率が異なる設計とすることが重要である。
【００８２】
例えば直径５ｃｍの被測定球３４の場合、同心円状の干渉縞１０本は、例えば被測定球３４の表面の面積にして、わずか０．８ｍｍ×０．８ｍｍの範囲に生じる。
このため中心光結像系２２は、同図（Ａ）に示すように被測定球３４の表面０．８ｍｍ×０．８ｍｍの範囲の像を中心光観測装置２０の受光面８１上に作るように設計する、つまり受光部８１に合う大きさに作るように設計する必要がある。
一方、周囲光結像系６３は、同図（Ｂ）に示すように被測定球３４の大きさ５ｃｍよりも充分に大きな範囲、例えば被測定球３４の付近８ｃｍ×８ｃｍの範囲の像を周囲光観測装置１８の受光部８２上に作らなければならない。
【００８３】
［スペーシャルフィルタ］
前述のように中心側集光レンズ５３に入射する光は平行光なので、この中心側集光レンズ５３の焦点では光が一点に集まる。
本実施形態においては、中心側集光レンズ５３の焦点位置にスペーシャルフィルタ８３のピンホール８３ａを配置し、該スペーシャルフィルタ８３により、中心側集光レンズ５３よりの光のうち、光軸と平行な光のみを取り出すことが非常に好ましい。
すなわち、図６（Ａ）に示すように中心側集光レンズ５３よりの光軸と平行な光は、スペーシャルフィルタ８３のピンホール８３ａの一点に集光するので、スペーシャルフィルタ８３のピンホール８３ａを通過し、中心側結像レンズ５４に入射する。
【００８４】
一方、同図（Ｂ）に示すようにミラー等のふちで生じた回折光等の、本来、測定すべきでない迷光は、光軸と平行でないので、ピンホイール８３ａの位置には集光しないので、スペーシャルフィルタ８３のピンホール８３ａを通過することができない。
このように本実施形態においては、スペーシャルフィルタ８３を迷光の除去のために用いることが非常に好ましい。
【００８５】
この結果、本実施形態においては、前記結像系、特に中心結像系２２を用いることにより、一台の寸法測定用干渉計１０による、端度器の長さ、球体の直径の非接触測定が、より確実に行える。
なお、前記構成では、スペーシャルフィルタ８３を中心光結像系２２に設けた例について説明したが、周囲光結像系６３においても、光軸と平行な周囲干渉光を取り出すために前記スペーシャルフィルタ８３を設けることが好ましい。
【００８６】
光観測装置
本実施形態においては、一台の干渉計（例えば端度器の長さ測定用干渉計）で、精密球の直径も、より確実に非接触に測定するためには、前記結像系の選定と同様、光観測装置の選定も、非常に重要である。
干渉縞の観測方法としては、ＰＤ（光ダイオード）による観測や、スクリーンでの目視観測が一般的に用いられるが、精密球の直径の測定には適さない。
【００８７】
すなわち、本発明者によれば、被測定球の直径の概略値５ｃｍ、１０本の干渉縞を観測する場合、同心円状の中心干渉縞の単位面積あたりの光の強さは、周囲干渉縞のそれを１とすると、約１／１０００となり、周囲干渉縞と同等の明るさで中心干渉縞を観測することが重要であるが、難しい。
そこで、本実施形態においては、一台の干渉計１０による、端度器の長さ、球体の直径の非接触測定をより確実に行うために、光観測装置としては、一例であるが最低被写体照度が０．３ルクス程度、好ましくは最低被写体照度が０．００１ルクス程度のバルブ機能付き写真機、高感度ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラよりなる群より選ばれることが好適である。
【００８８】
このために本実施形態においては、特に中心光観測装置２０として、高感度ＣＣＤカメラを用いている。
この結果、一台の寸法測定用干渉計１０による、端度器の長さ、球体の直径の非接触測定が、より確実に行える。また本実施形態においては、光学素子の点数が少ないので、寸法測定用干渉計１０の小型化が図られる。
【００８９】
第二実施形態
図７には本発明の第二実施形態にかかる寸法測定用干渉計の概略構成が示されている。なお、前記第一実施形態と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す寸法測定用干渉計１１０は、光照射手段１１６としての、頂点用ハーフミラー１４２、第一照射用ハーフミラー１８４及び第二照射用ハーフミラー１８６を三角形の各頂点（環状）に配置している。第一照射用ハーフミラー１８４及び第二照射用ハーフミラー１８６は、被測定球１３４の測定軸と一致した光軸を有し、且つ所定離隔距離をおいて配置されている。
【００９０】
また光源１１２と光照射手段１１６間の光路中に、前置反射鏡１８８を設けている。
そして、頂点用ハーフミラー１４２は、前置反射鏡１８８よりのレーザ光１３６を第一分割光１９０と第二分割光１９２に分割する。
第一照射用ハーフミラー１８４の後段には、第一参照鏡１４８ａと、第一後置ハーフミラー１５５ａが設けられる。第一後置ハーフミラー１５５ａ後段の透過側に第一周囲光結像系１６３ａと、第一周囲光観測装置１１８ａを備える。第一後置ハーフミラー１５５ａ後段の反射側に第一中心光結像系（第一中心光結像部）１２２ａと、第一中心光観測装置（第一中心光観測部）１２０ａを備える。
【００９１】
ここで、第一周囲光結像系１６３ａは、光軸にほぼ平行な第一周囲干渉光（ビームの周囲）１５０ａのみを取り出す。
第一周囲光観測装置１１８ａは、第一照射用ハーフミラー１８４で形成された第一周囲干渉光１５０ａを第一周囲光結像系１６３ａを介して第一周囲干渉縞として観測する。
【００９２】
第一中心光結像系１２２ａは、第一中心光観測装置１２０ａで観察される第一中心干渉縞の像が第一中心光観測装置１２０ａの受光部に合わせた大きさとなるように、第一照射用ハーフミラー１８４で形成された第一中心干渉光１５２ａを、第一中心光観測装置１２０ａの受光部の大きさに合わせた倍率にして、第一中心光観測装置１２０ａの受光部に結像させる。
本実施形態において、第一中心側集光レンズ１５３ａは、第一照射用ハーフミラー１８４よりの光のうち、平行な第一中心干渉光１５２ａを集光する。第一中心側結像レンズ１５４ａは、第一中心側集光レンズ１５３ａよりの第一中心干渉光１５２ａを第一中心光観測装置１２０ａの受光部の大きさに合わせた倍率に拡大して、第一中心光観測装置１２０ａの受光部に結像させる。
【００９３】
第一中心光観測装置１２０ａは、第一中心光結像系１２２ａにより、第一中心光観測装置１２０ａの受光部の大きさに合わせた倍率に拡大された第一中心干渉光１５２ａが入射される。
第二照射用ハーフミラー１８６の後段には、第二参照鏡１４８ｂと、第二後置ハーフミラー１５５ｂが設けられる。第二後置ハーフミラー１５５ｂ後段の透過側に第二周囲光結像系１６３ｂと、第二周囲光観測装置１１８ｂを備える。第二後置ハーフミラー１５５ｂ後段の反射側に第二中心光結像系（第二中心光結像部）１２２ｂと、第二中心光観測装置（第二中心光観測部）１２０ｂを備える。
【００９４】
ここで、第二周囲光結像系１６３ｂは、第二照射用ハーフミラー１８６で形成された光のうち、光軸にほぼ平行な第二周囲干渉光（ビームの周囲）１５０ｂのみを取り出す。
第二周囲光観測装置１１８ｂは、第二照射用ハーフミラー１８６で形成された第二周囲干渉光１５０ｂを第二周囲光結像系１６３ｂを介して第二周囲干渉縞として観測する。
【００９５】
第二中心光結像系１２２ｂは、第二中心光観測装置１２０ｂで観察される第二中心干渉縞の像が第二中心光観測装置１２０ｂの受光部に合わせた大きさとなるように、第二照射用ハーフミラー１８６で形成された第二中心干渉光１５２ｂを、第二中心光観測装置１２０ｂの受光部の大きさに合わせた倍率にして、第二中心光観測装置１２０ｂの受光部に結像させる。
【００９６】
本実施形態において、第二中心側集光レンズ１５３ｂは、第二照射用ハーフミラー１８６よりの光のうち、平行な第二中心干渉光１５２ｂを集光する。第二中心側結像レンズ１５４ｂは、第二中心側集光レンズ１５３ｂよりの第二中心干渉光１５２ｂを第二中心光観測装置１２０ｂの受光部の大きさに合わせた倍率に拡大して、第二中心光観測装置１２０ｂの受光部に結像させる。
第二中心光観測装置１２０ｂは、第二中心光結像系１２２ｂにより、第二中心光観測装置１２０ｂの受光部の大きさに合わせた倍率に拡大された第二中心干渉光１５２ｂが入射される。
【００９７】
第二実施形態の作用
本実施形態にかかる寸法測定用干渉計１１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
すなわち、頂点用ハーフミラー１４２は、光源１１２よりのレーザ光１３６を第一分割光１９０と第二分割光１９２とに分割する。第一分割光１９０は第一照射用ハーフミラー１８４に向かう。第二分割光１９２は第二照射用ハーフミラー１８６に向かう。
【００９８】
第一照射用ハーフミラー１８４は、第一測定光１７４を被測定球１３４の測定軸方向に出射し、その中心光である第一中心測定光を被測定球１３４の右側（第一照射側）より入射させて反射光を戻す。かつ第一照射用ハーフミラー１８４は、第一測定光１７４の周囲光である第一周囲測定光を、被測定球１３４の脇を通過させて第二照射用ハーフミラー１８６に入射させる。
第二照射用ハーフミラー１８６は、第二測定光１７６を被測定球１３４の測定軸方向に出射し、その中心光である第二中心測定光を被測定球１３４の左側（第二照射側）より入射させて反射光を戻す。かつ第二照射用ハーフミラー１８６は、第二測定光１７６の周囲光である第二周囲測定光を、被測定球１３４の脇を通過させて第一照射用ハーフミラー１８４に入射させる。
【００９９】
また第一照射用ハーフミラー１８４は、被測定球１３４の脇を通過してきた第二照射用ハーフミラー１８６よりの第二周囲測定光と、第一参照鏡１４８ａで反射してきた第一参照光１４０ａとを合成して第一周囲干渉光１５０ａを形成させる。これを第一後置ハーフミラー１５５ａ、第一周囲光結像系１６３ａを介して第一周囲光観測装置１１８ａに入射させる。
また第一照射用ハーフミラー１８４は、第一測定光１７４を被測定球１３４の右側より照射して得られた第一中心測定光と、第一参照鏡１４８ａで反射してきた第一参照光１４０ａとを合成し、第一中心干渉光１５２ａを形成する。
【０１００】
さらに第一照射用ハーフミラー１８４は、第一中心干渉光１５２ａを第一後置ハーフミラー１５５ａ、第一中心光結像系１２２ａを介して第一中心光観測装置１２０ａに入射させる。
第一周囲光観測装置１１８ａは、第一照射用ハーフミラー１８４よりの第一周囲干渉光１５０ａを第一周囲干渉縞として観測する。
また第一中心光観測装置１２０ａは、第一照射用ハーフミラー１８４、第一後置ハーフミラー１５５ａよりの第一中心干渉光１５２ａを第一中心干渉縞として観測する。
【０１０１】
第二照射用ハーフミラー１８６は、被測定球１３４の脇を通過してきた第一照射用ハーフミラー１８４よりの第一周囲測定光と、第二参照鏡１４８ｂで反射してきた第二参照光１４０ｂとを合成して第二周囲干渉光１５０ｂを形成させる。これを第二後置ハーフミラー１５５ｂ、第二周囲光結像系１６３ｂを介して第二周囲光観測装置１１８ｂに入射させる。
また第二照射用ハーフミラー１８６は、第二測定光１７６を被測定球１３４の左側より照射して得られた第二中心測定光と、第二参照鏡１４８ｂで反射してきた第二参照光１４０ｂとを合成し、第二中心干渉光１５２ｂを形成する。
【０１０２】
さらに第二照射用ハーフミラー１８６は、第二中心干渉光１５２ｂを第二後置ハーフミラー１５５ｂ、第二中心光結像系１２２ｂを介して第二中心光観測装置１２０ｂに入射させる。
第二周囲光観測装置１１８ｂは、第二後置ハーフミラー１５５ｂ、第二周囲光結像系１６３ｂよりの第二周囲干渉光１５０ｂを第二周囲干渉縞として観測する。
第二中心光観測装置１２０ｂは、第二後置ハーフミラー１５５ｂ、第二中心光結像系１２２ｂよりの第二中心干渉光１５２ｂを第二中心干渉縞として観測する。
【０１０３】
そして、コンピュータ１２６は、被測定球１３４の直径の予備値、第一周囲光観測装置１１８ａで観測された第一周囲干渉縞、第二周囲光観測装置１１８ｂで観測された第二周囲干渉縞、第一中心光観測装置１２０ａで観測された第一中心干渉縞、及び第二中心光観測装置１２０ｂで観測された第二中心干渉縞に基づいて、被測定球１３４の直径Ｌ_Ｓを求める。
【０１０４】
第二実施形態の詳細な作用
以下に、本実施形態の作用について、より詳しく説明する。
すなわち、頂点用ハーフミラー１４２から第一照射用ハーフミラー１８４に向かう第一分割光１９０は、第一照射用ハーフミラー１８４で第一測定光１７４と第一参照光１４０ａに分けられる。また頂点用ハーフミラー１４２から第二照射用ハーフミラー１８６に向かう第二分割光１９２は、第二照射用ハーフミラー１８６で第二測定光１７６と第二参照光１４０ｂに分けられる。
そして、次のような測定光、参照光となる。
【０１０５】
［第一中心測定光］
第一照射用ハーフミラー１８４から被測定球１３４に向かう第一測定光１７４の中心付近である第一中心測定光は、被測定球１３４により反射され、再び第一照射用ハーフミラー１８４に向かう。そして、第一中心測定光は、第一照射用ハーフミラー１８４を透過し、第一後置ハーフミラー１５５ａで反射し、第一中心光結像系１２２ａを介して第一中心光観測装置１２０ａに入射される。このような第一中心測定光をビームＢ_１とする。
【０１０６】
［第一周囲測定光］
第一照射用ハーフミラー１８４から被測定球１３４に向かう第一測定光１７４の周囲部分である第一周囲測定光は、被測定球１３４の脇を通過し、第二照射用ハーフミラー１８６を透過する。さらに第二後置ハーフミラー１５５ｂを透過し、第二周囲光結像系１６３ｂを通り、第二周囲光観測装置１１８ｂに入射される。このような第一周囲測定光をビームＢ_２とする。
【０１０７】
［第二中心測定光］
第二照射用ハーフミラー１８６から被測定球１３４に向かう第二測定光１７６の中心付近である第二中心測定光は、被測定球１３４により反射され、再び第二照射用ハーフミラー１８６に戻る。そして、この第二中心測定光は、第二照射用ハーフミラー１８６を透過し、第二後置ハーフミラー１５５ｂで反射され、第二中心光結像系１２２ｂを通り、第二中心光観測装置１２０ｂに入射される。このような第二中心測定光をビームＢ_３とする。
【０１０８】
［第二周囲測定光］
第二照射用ハーフミラー１８６から被測定球１３４に向かう第二測定光１７６の周囲部分である第二周囲測定光は、被測定球１３４の脇を通り、第一照射用ハーフミラー１８４を透過する。さらに第一後置ハーフミラー１５５ａを透過し、第一周囲光結像系１６３ａを通り、第一周囲光観測装置１１８ａに入射される。このような第二周囲測定光をビームＢ_４とする。
【０１０９】
［第一参照光］
第一照射用ハーフミラー１８４から第一参照鏡１４８ａに向かう第一参照光１４０ａは、第一参照鏡１４８ａで反射され、第一照射用ハーフミラー１８４で反射される。
第一参照光１４０ａは、第一後置ハーフミラー１５５ａで二つに分けられ、一方は第一周囲光結像系１６３ａを通り、第一周囲光観測装置１１８ａに入射される。このような第一参照光１４０ａをビームＢ_５とする。
また、他方の第一参照光１４０ａは、第一後置ハーフミラー１５５ａで反射され、第一中心光結像系１２２ａを通り、第一中心光観測装置１２０ａに入射される。このような第一参照光１４０ａをビームＢ_６とする。
【０１１０】
［第二参照光］
第二照射用ハーフミラー１８６から第二参照鏡１４８ｂに向かう第二参照光１４０ｂは、第二参照鏡１４８ｂにより反射され、第二照射用ハーフミラー１８６で反射される。
第二参照光１４０ｂは、第二後置ハーフミラー１５５ｂで二つに分けられ、一方は第二周囲光結像系１６３ｂを通り、第二周囲光観測装置１１８ｂに入射される。このような第二参照光１４０ｂをビームＢ_７とする。
【０１１１】
また、他方の第二参照光１４０ｂは、第二後置ハーフミラー１５５ｂで反射され、第二中心光結像系１２２ｂを通り、第二中心光観測装置１２０ｂに入射される。このような第二参照光１４０ｂをビームＢ_８とする。
この結果、第一中心光観測装置１２０ａでは、第一中心測定光（ビームＢ_１）と、第一参照鏡１４８ａで反射してきた第一参照光（ビームＢ_６）で形成された第一中心干渉光１５２ａが、第一中心干渉縞１８０ａ（図９参照）として観測される。
【０１１２】
また第二中心光観測装置１２０ｂでは、第二中心測定光（ビームＢ_３）と、第二参照鏡１４８ｂで反射してきた第二参照光（ビームＢ_８）で形成された第二中心干渉光１５２ｂが、第二中心干渉縞１８０ｂ（図９参照）として観測される。ここで、通常、球体の干渉縞は、同心円状であるため、干渉縞のピッチが狭くて読み取りにくい。また通常、球体の干渉縞は、ピッチが狭いうえに、暗い、明暗がくっきりしないため、さらに読み取りにくい。
【０１１３】
そこで、本実施形態においては、照射用ハーフミラーよりの中心干渉光１５２ａ，１５２ｂを、中心光結像系１２２ａ，１２２ｂにより、中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂの受光部の大きさに基づいて定められた中心干渉縞像の倍率に拡大して、該中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂの受光部に結像させる。しかも、中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂは、暗い中心干渉縞も読み取ることのできる高感度のものを用いている。
【０１１４】
この結果、本実施形態においては、中心光結像系１２２ａ，１２２ｂにより、取り出された中心干渉光１５２ａ，１５２ｂを光学的に拡大して中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂに結像させているので、中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂに、通常の球体の干渉縞に比較し、ピッチの広い同心円状の中心干渉縞が結像される。このため、中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂでは、通常の球体の干渉縞に比較し、ピッチの広い同心円状の中心干渉縞が撮像される。
【０１１５】
したがって、コンピュータ１２６は、このようにして得られた干渉縞画像に基づいて、干渉縞の間隔の読み取り等の干渉縞の画像解析を、より容易に及び正確に行うことができる。しかも、中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂは、暗い中心干渉縞も読み取ることのできる高感度のものを用いているので、中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂに結像された中心干渉縞が暗くても、中心光観測装置１２０ａ，１２０ｂにより、明るい、明暗のくっきりした中心干渉縞画像をコンピュータ１２６に得ることができる。
コンピュータ１２６は、このようにして得られた干渉縞画像に基づいて、干渉縞の間隔の読み取り等の干渉縞解析を、より容易に及び正確に行うことができる。
【０１１６】
第一周囲光観測装置１１８ａでは、第二周囲測定光（ビームＢ_４）と、第一参照鏡１４８ａで反射してきた第一参照光（ビームＢ_５）で形成される第一周囲干渉光１５０ａが、第一周囲干渉縞１７８ａ（図１０参照）として観測される。
第二周囲光観測装置１１８ｂでは、第一周囲測定光（ビームＢ_２）と、第二参照鏡１４８ｂで反射してきた第二参照光（ビームＢ_７）で形成される第二周囲干渉光１５０ｂが、第二周囲干渉縞１７８ｂ（図１０参照）として観測される。
【０１１７】
ここで、本実施形態においては、第一照射用ハーフミラー１８４よりの第一周囲干渉光１５０ａは、第一周囲光結像系１６３ａにより、第一周囲光観測装置１１８ａの受光部の大きさに基づいて定められた倍率にして、該第一周囲光観測装置１１８ａの受光部に結像される。
また本実施形態においては、第二照射用ハーフミラー１８６よりの第二周囲干渉光１５０ｂは、第二周囲光結像系１６３ｂにより、第二周囲光観測装置１１８ｂの受光部の大きさに基づいて定められた倍率にして、該第二周囲光観測装置１１８ｂの受光部に結像される。
【０１１８】
しかも、第一周囲光観測装置１１８ａ，第二周囲光観測装置１１８ｂは、暗い干渉縞も読み取ることのできる高感度のものを用いている。
このため、第一周囲光観測装置１１８ａ，第二周囲光観測装置１１８ｂに結像される周囲干渉縞が暗くても、第一周囲光観測装置１１８ａ，第二周囲光観測装置１１８ｂよりの周囲干渉縞に基づいて、周囲干渉縞をしっかりと読み取ることができる。
【０１１９】
前述のようにして得られたピッチの広い、明るい、明暗のくっきりした干渉縞画像を解析することにより、このような工夫のない干渉縞を解析するものに比較し、容易に及び正確に干渉縞の解析が行える。
このような干渉縞の解析結果に基づいて、以下のようにして被測定球１３４の直径Ｌ_Ｓを、より正確に及び容易に求めることができる。
すなわち、第一中心測定光（ビームＢ_１）、第一周囲測定光（ビームＢ_２）、第二中心測定光（ビームＢ_３）、第二周囲測定光（ビームＢ_４）、第一参照光（ビームＢ_５），（ビームＢ_６）、および第二参照光（ビームＢ_７），（ビームＢ_８）の光路長をそれぞれＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４、Ｌ_５、Ｌ_６、Ｌ_７、Ｌ_８とすると、下記数１２〜数１５のように書ける。
【０１２０】
【数１２】
Ｌ_４−Ｌ_５＝λ（Ｎ_２＋ε_２）
【数１３】
Ｌ_２−Ｌ_７＝λ（Ｎ_１＋ε_１）
【数１４】
Ｌ_１−Ｌ_６＝λ（Ｎ_３＋ε_３）
【数１５】
Ｌ_３−Ｌ_８＝λ（Ｎ_４＋ε_４）
これらは、第一周囲干渉縞１７８ａ、第一中心干渉縞１８０ａ、第二周囲干渉縞１７８ｂ、および第二中心干渉縞１８０ｂから与えられる。
ここで、λは、レーザ光源１２８よりのレーザ光１３６の実験室中の波長、
Ｎ_１、Ｎ_２、Ｎ_３およびＮ_４は、ある整数、
ε_１、ε_２、ε_３およびε_４は０以上、１よりも小さい実数である。したがって、被測定球１３４の直径Ｌ_Ｓは、下記数１６〜数１８と与えられる。
【数１６】
Ｌ_Ｓ＝｛（Ｌ_２−Ｌ_７）＋（Ｌ_４−Ｌ_５）−（Ｌ_１−Ｌ_６）−（Ｌ_３−Ｌ_８）｝／２
【数１７】
＝λ（Ｎ_１＋Ｎ_２−Ｎ_３−Ｎ_４＋ε_１＋ε_２−ε_３−ε_４）／２
【数１８】
＝λ（Ｎ＋ε_１＋ε_２−ε_３−ε_４）／２
【０１２１】
［整数Ｎ］
ここで、Ｎは、ある整数であり、被測定球１３４の直径が概略値が既知であれば、求まる。
【０１２２】
［実数ε_１，ε_２］
実数ε_１，ε_２は、次のようにして求めることができる。
すなわち、図１０に示した第一周囲干渉縞１７８ａおよび第二周囲干渉縞１７８ｂは、前記第一実施形態の周囲干渉縞と同様な平行線状の干渉縞（図３参照）であり、実数ε_１およびε_２は、前記第一実施形態の周囲干渉縞（図３中、周囲干渉縞７８）での実数ε_１と同じ手順で求めることができる。
【０１２３】
［実数ε_３，ε_４］
実数ε_３，ε_４は、次のようにして求めることができる。
すなわち、図９に示した第一中心干渉縞１８０ａおよび第二中心干渉縞１８０ｂは、前記第一実施形態の中心干渉縞（図４参照）と同様な同心円状の干渉縞であり、実数ε_３およびε_４は、前記第一実施形態の第一中心干渉縞（図４中、８０ａ）での実数ε_２と同じ手順で求めることができる。
したがって、前記数１８に基づいて、被測定球１３４の直径Ｌ_Ｓが、正確に及び容易に求めることができる。
【０１２４】
以上のように本実施形態にかかる寸法測定用干渉計によれば、光照射手段として頂点用ハーフミラー、第一照射用ハーフミラー及び第二照射用ハーフミラーを用いているが、前記第一実施形態と同様、環状配置の光照射手段を備えた干渉計に対して、前述のようなピッチの狭い同心円状の中心干渉縞を十分に拡大することのできる中心結像系と、暗い中心干渉縞も読み取ることのできる光観測装置を設けることとした。
この結果、本実施形態においても、前記第一実施形態と同様、エタロンを用いず、精密球の直径を、光波干渉測定により、非接触に測定することができる。
【０１２５】
端度器の寸法測定
前記構成では、寸法測定用干渉計１１０を用いて精密球の直径を非接触に測定した例について説明したが、端度器の長さも非接触に測定することができる。
すなわち、前記精密球の測定では、中心光観測装置及び周囲光観測装置により得られた干渉縞画像に基づいて直径を求めたが、端度器の測定では、以下に示されるような、周囲光観測装置により得られる干渉縞画像に基づいて長さを求めることができる。
【０１２６】
図１１には、前記図７に示した寸法測定用干渉計１１０に端度器が設けられた状態が示されている。なお、同図では、端度器として断面長方形のブロックゲージを想定し、寸法の概略値（予備値）が既知のブロックゲージの相対向する端面間の寸法を測定する例について説明する。
同図に示す寸法測定用干渉計１１０は、ブロックゲージ（端度器）１９４の測長軸と一致した光軸を有し、且つ所定離隔距離をおいて第一照射用ハーフミラー１８４、及び第二照射用ハーフミラー１８６が配置されている。
【０１２７】
また第一周囲光観測装置１１８ａは、第一照射用ハーフミラー１８４で形成された干渉光の位相差（ε_２−ε_１）を観測する。第二周囲光観測装置１１８ｂは、第二照射用ハーフミラー１８６で形成された干渉光の位相差（ε_４−ε_３）を観測する。
なお、ブロックゲージ１９４の長さの測定では、第一中心光観測装置１２０ａ，第二中心光観測装置１２０ｂよりの干渉縞画像データを用いずに、第一周囲光観測装置１１８ａ、第二周囲光観測装置１１８ｂよりの干渉縞画像データのみを用いている。
【０１２８】
ブロックゲージ１９４の長さの測定では、第一周囲光観測装置１１８ａでの基準干渉縞及び測定干渉縞の観測と、第二周囲光観測装置１１８ｂでの基準干渉縞及び測定干渉縞の観測を同時に行っている。
すなわち、レーザ光源１２８よりのレーザ光１３６は、その一部がブロックゲージ１９４の端部に入射し、且つその残りがブロックゲージ１９４の脇を通過し第一照射用ハーフミラー１８４、ないし第二照射用ハーフミラー１８６に入射するように、ビームエキスパンダ１３０により、ブロックゲージ１９４の測定端面よりも大きい径に拡大された後に、コリメータ１３２により平行光とされ、頂点用ハーフミラー１４２に入射されている。
【０１２９】
図１２に示すように頂点用ハーフミラー１４２は、前置反射鏡よりのレーザ光１３６を第一分割光１９０と第二分割光１９２とに二分割する。第一分割光１９０を第一照射用ハーフミラー１８４に入射させる。第二分割光１９２を第二照射用ハーフミラー１８６に入射させる。
第一照射用ハーフミラー１８４は、頂点用ハーフミラー１４２よりの第一分割光１９０を第一測定光１７４と第一参照光１４０ａに二分割する。第一測定光１７４をブロックゲージ１９４の図中右方に向けて出射する。第一参照光１４０ａを第一参照鏡１４８ａに入射させる。第一照射用ハーフミラー１８４によりブロックゲージ１９４の図中右方に向けて照射された第一測定光１７４の中心光、つまり第一中心測定光１７４ｂは、ブロックゲージ１９４の右端１９４ａに入射する。第一測定光１７４の周囲光、つまり第一周囲測定光１７４ａは、ブロックゲージ１９４の右端１９４ａに入射することなく、その脇を通過して、第二照射用ハーフミラー１８６に入射する。
【０１３０】
一方、頂点用ハーフミラー１４２により分割された第二分割光１９２は、第二照射用ハーフミラー１８６に入射する。この第二照射用ハーフミラー１８６は、頂点用ハーフミラー１４２よりの第二分割光１９２を第二測定光１７６と第二参照光１４０ｂに二分割する。第二測定光１７６をブロックゲージ１９４の図中左方に向けて照射し、第二参照光１４０ｂを第二参照鏡１４８ｂに入射させる。第二照射用ハーフミラー１８６によりブロックゲージ１９４の図中左方に向けて出射された第二測定光１７６の中心光、つまり第二中心測定光１７６ｂは、ブロックゲージ１９４の左端１９４ｂに入射する。第二測定光１７６の周囲光、つまり第二周囲測定光１７６ａはブロックゲージ１９４の左端１９４ｂに入射することなくその脇を通過して、第一照射用ハーフミラー１８４に入射する。
そして、第一周囲光観測装置１１８ａでは、前記位相差（ε_２−ε_１）が観測される。
【０１３１】
すなわち、第一照射用ハーフミラー１８４により第一参照鏡１４８ａに向けて出射された第一参照光１４０ａは、第一参照鏡１４８ａで反射し、再度第一照射用ハーフミラー１８４に戻る。
このため、第一照射用ハーフミラー１８４では、ブロックゲージ１９４の脇を通過してきた第二照射用ハーフミラー１８６よりの第二周囲測定光１７６ａ（光路Ｌ_２）と第一参照鏡１４８ａよりの第一参照光とを重ね合わせて干渉させる。この第一基準干渉光は第一周囲光観測装置１１８ａで第一基準干渉縞として観測される。
【０１３２】
この観測と同時に、第一照射用ハーフミラー１８４では、第一照射用ハーフミラー１８４によりブロックゲージ１９４の右端１９４ａに向けて出射され、該右端１９４ａで反射し、再度第一照射用ハーフミラー１８４に戻った第一中心測定光１７４ａ（光路Ｌ_１）と、第一参照鏡１４８ａよりの第一参照光１４０ａとを重ね合わせて干渉させる。この第一測定干渉光は第一周囲光観測装置１１８ａに入射され、第一周囲光観測装置１１８ａで第一測定干渉縞として、前記第一基準干渉縞と同時に観測される。
【０１３３】
一方、第二周囲光観測装置１１８ｂでは、前記位相差（ε_４−ε_３）が観測される。
すなわち、第二照射用ハーフミラー１８６により、第二参照鏡１４８ｂに向けて照射された第二参照光１４０ｂは、第二参照鏡１４８ｂで反射し、再度第二照射用ハーフミラー１８６に戻る。
このため、第二照射用ハーフミラー１８６では、ブロックゲージ１９４の脇を通過してきた第一照射用ハーフミラー１８４よりの第一周囲測定光１７４ａ（光路Ｌ_４）と第二参照鏡１４８ｂよりの第二参照光１４０ｂを重ね合わせて干渉させる。この第二基準干渉光は、第二周囲光観測装置１１８ｂに入射され、第二周囲光観測装置１１８ｂで第二基準干渉縞として観測される。
【０１３４】
この観測と同時に、第二照射用ハーフミラー１８６では、第二照射用ハーフミラー１８６によりブロックゲージ１９４の左端１９４ｂに向けて出射され、該左端１９４ｂで反射し、再度第二照射用ハーフミラー１８６に戻った第二中心測定光１７６ｂ（光路Ｌ_３）と、第二参照鏡１４８ｂよりの第二参照光１４０ｂとを重ね合わせて干渉させる。この第二測定干渉光は、第二周囲光観測装置１１８ｂに入射され、第二周囲光観測装置１１８ｂで第二測定干渉縞として、前記第二基準干渉縞と同時に観測される。
【０１３５】
このようにして得られた第一周囲光観測装置１１８ａでの各干渉縞、及び第二周囲光観測装置１１８ｂでの各干渉縞に基づいて、ブロックゲージ１９４の寸法Ｌ_Ｂを求めることができる。
すなわち、第一周囲光観測装置１１８ａで観測された第一基準干渉縞１９６と第一測定干渉縞１９８との位相差（ｂ_１／ａ）を読み取る（図１３（Ａ）参照）。その読取結果は、前記位相差（ε_２−ε_１）としてコンピュータ１２６に取得される。
【０１３６】
また第二周囲光観測装置１１８ｂで観測された第二基準干渉縞２００と第二測定干渉縞２０２との位相差（ｂ_２／ａ）を同時に読み取る（図１３（Ｂ）参照）。その読取結果は、前記位相差（ε_４−ε_３）としてコンピュータ１２６に取得される。
コンピュータ１２６は、このようにして得られた位相差（ε_２−ε_１），（ε_４−ε_３）等に基づいて、例えば合致法を用いてブロックゲージ１９４の端面１９４ａ，１９４ｂ間の寸法Ｌ_Ｂを下記数１９に基づいて求める。
【０１３７】
【数１９】
Ｌ_Ｂ＝（λ／２）・｛Ｎ_４−Ｎ_３＋Ｎ_２−Ｎ_１＋（ε_４−ε_３）＋（ε_２−ε_１）｝
ただし、λ：レーザ光源１２８よりのレーザ光１３６の波長、
Ｎ_１〜Ｎ_４：下記各光路長Ｌ_ｉを波長λで割ったときの商の自然数、
Ｌ_１：頂点用ハーフミラー１４２から第一照射用ハーフミラー１８４、ブロックゲージ１９４の右端１９４ａ、第一照射用ハーフミラー１８４までの光路長、
Ｌ_２：頂点用ハーフミラー１４２から第二照射用ハーフミラー１８６、ブロックゲージ１９４の脇、第一照射用ハーフミラー１８４までの光路長、
Ｌ_３：頂点用ハーフミラー１４２から第二照射用ハーフミラー１８６、ブロックゲージ１９４の左端１９４ｂ、第二照射用ハーフミラー１８６までの光路長、
Ｌ_４：頂点用ハーフミラー１４２から第一照射用ハーフミラー１８４、ブロックゲージ１９４の脇、第二照射用ハーフミラー１８６まで光路長、
（ε_２−ε_１）： 第一周囲光観測装置１１８ａで観測された各干渉縞のずれ（ｂ_１／ａ）に基づいて求めた位相差情報、
（ε_４−ε_３）：第二周囲光観測装置１１８ｂで観測された各干渉縞のずれ（ｂ_２／ａ）に基づいて求めた位相差情報。
【０１３８】
このようにブロックゲージ１９４の長さＬ_Ｂの測定では、第一周囲光観測装置１１８ａでの基準干渉縞及び測定干渉縞の観測と、第二周囲光観測装置１１８ｂでの基準干渉縞及び測定干渉縞の観測を同時に行っている。
したがって、本実施形態においては、従来方式に比較し、つまりシャッターを切り換えてブロックゲージの右端と左端の測定を交互に行うものに比較し、測定回数を大幅に低減することができる。また測定時間の大幅な短縮化と、操作性の向上を図ることもできる。
【０１３９】
また本実施形態においては、ブロックゲージの測定の際に、必要な全ての干渉縞を同時に得ることができるから、特にブロックゲージの測定の際に有利である。 すなわち、干渉計の光学素子は、堅牢に固定されているものの、周囲の温度変化による膨張等のために時間の経過と共に僅かに動くことがある。本実施形態にかかる寸法測定用干渉計においては、高い精度が求められるため、たとえナノメートルオーダの光学素子の変動であっても測定誤差となり得るので、短時間に測定を行うことが重要だからである。
【０１４０】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかる寸法測定用干渉計によれば、環状に配置された光照射手段と、ピッチの狭い同心円状の中心干渉縞を十分に拡大することのできる中心結像手段と、暗い中心干渉縞も読み取ることのできる光観測手段を備えることとしたので、従来極めて困難であった、一台の干渉計による種々の被測定物の寸法測定が非接触に行える。
また本発明においては、中心光結像手段として、平行な中心干渉光を集光する中心側集光レンズと、該中心干渉光を中心光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる中心側結像レンズを備えることにより、前記寸法測定が、より確実に行える。
また本発明においては、中心光結像手段は、集光レンズよりの光のうち、光軸に平行な光のみを結像レンズ側に通過させるスペーシャルフィルタを備えることにより、前記寸法測定が、より確実に行える。
また本発明においては、バルブ機能付き写真機、高感度ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラよりなる群より選ばれた光観測手段を用いることにより、前記寸法測定が、より確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第一実施形態にかかる寸法測定用干渉計の概略構成の説明図である。
【図２】
図１に示した寸法測定用干渉計での光の流れの説明図である。
【図３】
図１に示した寸法測定用干渉計により得られた平行線状の周囲干渉縞の説明図である。
【図４】
図１に示した寸法測定用干渉計により得られた同心円状の中心干渉縞の説明図である。
【図５】
同図（Ａ）は中心光観測系の説明図、同図（Ｂ）は周囲光観測系の説明図である。
【図６】
本実施形態にかかる寸法測定用干渉計の結像系において好適に用いられるスペーシャルフィルタの作用の説明図である。
【図７】
本発明の第二実施形態にかかる寸法測定用干渉計の概略構成の説明図である。
【図８】
図７に示した寸法測定用干渉計での光の流れの説明図である。
【図９】
図７に示した寸法測定用干渉計により得られた同心円状の周囲干渉縞の説明図である。
【図１０】
図７に示した寸法測定用干渉計により得られた平行線状の中心干渉縞の説明図である。
【図１１】
図７に示した寸法測定用干渉計による端度器の長さ測定時の説明図である。
【図１２】
図１１に示した端度器の長さ測定時の光の流れの説明図である。
【図１３】
図１１に示した端度器の長さ測定時に得られた干渉縞の説明図である。
【符号の説明】
１０，１１０ 寸法測定用干渉計
１２，１１２ 光源
１４ 分割合成用ハーフミラー（分割手段，周囲光合成手段，中心光合成手段）１６，１１６ 光照射手段
１８，１１８ａ，１１８ｂ 周囲光観測装置（周囲光観測手段）
２０，１２０ａ，１２０ｂ 中心光観測装置（中心光観測手段）
２２，１２２ａ，１２２ｂ 中心光結像系（中心光結像手段）
１８４ 第一照射用ハーフミラー（分割手段，周囲光合成手段，中心光合成手段）
１８６ 第二照射用ハーフミラー（分割手段，周囲光合成手段，中心光合成手段）

Claims (9)

1. 寸法の概略値が既知の被測定物の光波干渉測定により得られた干渉縞に基づいて、該被測定物の寸法を求める寸法測定用干渉計であって、
   前記被測定物の大きさに基づいて定められた径をもつ可干渉光を出射する一の光源と、
   前記光源よりの可干渉光を測定光と参照光とに分割する分割手段と、
   環状に配置され、前記被測定物の測定軸と一致した光軸をもち、前記分割手段よりの測定光を、該被測定物及びその脇に対し、該測定軸の両側より照射する光照射手段と、
   前記被測定物の脇を通過してきた周囲測定光と前記参照光とを合成し、周囲干渉光を形成する周囲光合成手段と、
   前記被測定物で反射してきた中心測定光と前記参照光とを合成し、中心干渉光を形成する中心光合成手段と、
   前記周囲光合成手段により形成された周囲干渉光が受光部に結像され、これを周囲干渉縞として観測する周囲光観測手段と、
   前記中心光合成手段により形成された中心干渉光が受光部に結像され、これを中心干渉縞として観測する中心光観測手段と、
   前記周囲光観測手段で観察される周囲干渉縞の像が該周囲光観測手段の受光部に合わせた大きさとなるように、前記周囲光合成手段により形成された周囲干渉光を、該周囲光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして、該周囲光観測手段の受光部に結像させる周囲光結像手段と、
   前記中心光観測手段で観察される中心干渉縞の像が該中心光観測手段の受光部に合わせた大きさとなるように、前記中心光合成手段により形成された中心干渉光を、該中心光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして、該中心光観測手段の受光部に結像させる中心光結像手段と、を備え、
   前記被測定物の寸法の概略値、前記周囲光観測手段により得られた周囲干渉縞、及び前記中心光観測手段により得られた中心干渉縞に基づいて、該被測定物の寸法を求めることを特徴とする寸法測定用干渉計。
2. 請求項１記載の寸法測定用干渉計において、
   前記被測定物として、直径の概略値が既知の球体の直径を求める際は、
   前記周囲光観測手段は、前記球体周囲の干渉縞である平行線状の周囲干渉縞を該球体に対応する円状の像部分と共に観測し、
   前記中心光観測手段は、前記球体の干渉縞である同心円状の中心干渉縞を、前記測定軸の両側についてそれぞれ観測し、
   前記周囲光観測手段により得られた平行線状の周囲干渉縞、及び前記中心光観測手段により得られた同心円状の中心干渉縞に基づいて、前記球体の直径を求めることを特徴とする寸法測定用干渉計。
3. 請求項１又は２記載の寸法測定用干渉計において、
   前記分割手段、前記周囲光合成手段及び前記中心光合成手段は、一の分割合成用ハーフミラーを含み、
   前記中心干渉光は、第一中心干渉光と、第二中心干渉光と、を含み、
   また第一中心干渉縞の観測又は第二中心干渉縞の観測を選択するためのシャッターを含み、
   前記光照射手段は、前記分割合成用ハーフミラーよりの測定光を二分割する頂点用ハーフミラーと、前記被測定物の測定軸と一致した光軸を有し、且つ所定離隔距離をおいて配置された第一照射用反射鏡及び第二照射用反射鏡と、を環状に構成し、
   前記第一照射用反射鏡は、前記頂点用ハーフミラーよりの測定光の中心光である第一中心測定光を前記被測定物の第一照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第一周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第二照射用反射鏡に入射させ、
   前記第二照射用反射鏡は、前記頂点用ハーフミラーよりの測定光の中心光である第二中心測定光を該被測定物の第二照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第二周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第一照射用反射鏡に入射させ、
   また前記第一照射用反射鏡及び前記頂点用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた前記第二照射用反射鏡よりの第二周囲測定光を、前記分割合成用ハーフミラーに戻し、
   また前記第二照射用反射鏡及び前記頂点用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた前記第一照射用反射鏡よりの第一周囲測定光を、前記分割合成用ハーフミラーに戻し、
   前記分割合成用ハーフミラーは、前記頂点用ハーフミラーよりの第一周囲測定光、第二周囲測定光及び前記参照光とを合成し、周囲干渉光を形成し、
   また前記分割合成用ハーフミラーは、前記シャッターによる選択により、前記頂点用ハーフミラーよりの第一中心測定光及び前記参照光とを合成し第一中心干渉光を形成し、又は前記頂点用ハーフミラーよりの第二中心測定光及び該参照光とを合成し第二中心干渉光を形成し、
   前記周囲光観測手段は、前記分割合成用ハーフミラーで得られた周囲干渉光を周囲干渉縞として観測し、
   前記中心光観測手段は、前記シャッターによる選択により、前記分割合成用ハーフミラーで得られた第一中心干渉光を第一中心干渉縞として観測し、又は該分割合成用ハーフミラーで得られた第二中心干渉光を第二中心干渉縞として観測することを特徴とする寸法測定用干渉計。
4. 請求項３記載の寸法測定用干渉計において、
   前記被測定物の寸法Ｌを下記数１に基づいて求めることを特徴とする寸法測定用干渉計。
   

   

   ここで、λは、前記光源よりの可干渉光の波長、
   Ｎは、前記被測定物の寸法の概略値に基づいて求められた整数、
   ε_１は、前記周囲光観測手段で得られた周囲干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
   ε_２は、前記中心光観測手段で得られた第一中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
   ε_３は、前記中心光観測手段で得られた第二中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数。
5. 請求項１又は２記載の寸法測定用干渉計において、
   前記光源よりの可干渉光を第一分割光と第二分割光に分割する頂点用ハーフミラーを含み、
   また前記光照射手段は、前記頂点用ハーフミラーと共に環状を構成し、前記被測定物の測定軸と一致した光軸を有し、且つ所定離隔距離をおいて配置された第一照射用ハーフミラー及び第二照射用ハーフミラーを含み、
   前記周囲光観測手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一周囲干渉光を第一周囲干渉縞として観測する第一周囲光観測部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二周囲干渉光を第二周囲干渉縞として観測する第二周囲光観測部を含み、
   前記中心光観測手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一中心干渉光を第一中心干渉縞として観測する第一中心光観測部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二中心干渉光を第二中心干渉縞として観測する第二中心光観測部を含み、
   前記周囲光結像手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一周囲干渉光を前記第一周囲光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第一周囲光結像部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二周囲干渉光を前記第二周囲光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第二周囲光結像部を含み、
   前記中心光結像手段は、前記第一照射用ハーフミラーで形成された第一中心干渉光を前記第一中心光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第一中心光結像部、及び前記第二照射用ハーフミラーで形成された第二中心干渉光を前記第二中心光観測部の受光部の大きさに合わせた倍率にして結像させる第二中心光結像部を含み、
   前記第一照射用ハーフミラーは、前記頂点用ハーフミラーよりの第一分割光を前記被測定物の測定軸方向に出射し、その中心光である第一中心測定光を該被測定物の第一照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第一周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第二照射用ハーフミラーに入射させ、
   前記第二照射用ハーフミラーは、前記頂点用ハーフミラーよりの第二分割光を前記被測定物の測定軸方向に出射し、その中心光である第二中心測定光を該被測定物の第二照射側より入射させて反射光を戻し、且つその周囲光である第二周囲測定光を、該被測定物の脇を通過させて前記第一照射用ハーフミラーに入射させ、
   また前記第一照射用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた第二照射用ハーフミラーよりの第二周囲測定光と該第一照射用ハーフミラーによる第一参照光とを合成し第一周囲干渉光を形成し、且つ該頂点用ハーフミラーよりの第一分割光を該被測定物の第一照射側より照射して得られた第一中心測定光と該第一参照光とを合成し第一中心干渉光を形成し、
   また前記第二照射用ハーフミラーは、前記被測定物の脇を通過してきた第一照射用ハーフミラーよりの第一周囲測定光と該第二照射用ハーフミラーによる第二参照光とを合成し第二周囲干渉光を形成し、且つ該頂点用ハーフミラーよりの第二分割光を該被測定物の第二照射側より照射して得られた第二中心測定光と該第二参照光とを合成し第二中心干渉光を形成し、
   前記第一周囲光観測部は、前記第一照射用ハーフミラー、及び前記第一周囲光結像部よりの第一周囲干渉光を第一周囲干渉縞として観測し、
   前記第一中心光観測部は、前記第一照射用ハーフミラー、及び前記第一中心光結像部よりの第一中心干渉光を第一中心干渉縞として観測し、
   前記第二周囲光観測部は、前記第二照射用ハーフミラー、及び前記第二周囲光結像部よりの第二周囲干渉光を第二周囲干渉縞として観測し、
   前記第二中心光観測部は、前記第二照射用ハーフミラー、及び前記第二中心光結像部よりの第二中心干渉光を第二中心干渉縞として観測することを特徴とする寸法測定用干渉計。
6. 請求項５記載の寸法測定用干渉計において、
   前記被測定物の寸法Ｌを下記数２に基づいて求めることを特徴とする寸法測定用干渉計。
   

   

   ここで、λは、前記光源よりの可干渉光の波長、
   Ｎは、前記被測定物の寸法の概略値に基づいて定められた整数、
   ε_１は、前記第一周囲光観測部で得られた第一周囲干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
   ε_２は、前記第二周囲光観測部で得られた第二周囲干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
   ε_３は、前記第一中心光観測部で得られた第一中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数、
   ε_４は、前記第二中心光観測部で得られた第二中心干渉縞に基づいて求められた０以上、１よりも小さい実数。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の寸法測定用干渉計において、
   前記中心光結像手段は、前記中心光合成手段よりの平行な中心干渉光を集光する中心側集光レンズと、
   前記中心側集光レンズよりの中心干渉光を前記中心光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして該中心光観測手段の受光部に結像させる中心側結像レンズと、を備え、
   また前記周囲光結像手段は、前記周囲光合成手段よりの平行な周囲干渉光を集光する周囲側集光レンズと、
   前記周囲側集光レンズよりの周囲干渉光を前記周囲光観測手段の受光部の大きさに合わせた倍率にして該周囲光観察手段の受光部に結像させる周囲側結像レンズと、を備えたことを特徴とする寸法測定用干渉計。
8. 請求項７記載の寸法測定用干渉計において、
   少なくとも前記中心光結像手段は、前記中心側集光レンズと前記中心側結像レンズ間の光軸上で該中心側集光レンズの焦点位置に設けられ、該中心側集光レンズよりの光のうち、該光軸に平行な光のみを該中心側結像レンズ側に通過させるスペーシャルフィルタを備えたことを特徴とする寸法測定用干渉計。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の寸法測定用干渉計において、
   前記光観測手段は、バルブ機能付き写真機、高感度ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラよりなる群より選ばれることを特徴とする寸法測定用干渉計。

Images