JP2019049481A - 校正装置及び校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被校正装置の大きさに関係なく、被校正装置における段取り替えの省略と、校正の高精度化及び時間短縮と、を実現可能な校正装置及び校正方法を提供する。【解決手段】反射体に対する光ヘッドのアライメントを行う第１制御部と、繰り返し周波数を有する光コムを出射する光周波数コム光源と、反射体から光ヘッドが受光した測定光と、参照面にて反射された参照光との光干渉信号を出力する干渉光学系と、可動部を駆動して、反射体から反射体に対応する校正方向に沿った特定位置ごとに、光ヘッドを位置決めする第２制御部と、測定光の光路と参照光の光路との光路差を変化させる光路差可変部と、干渉光学系から出力された光干渉信号を検出する信号検出部と、反射体ごとに、第１制御部、光周波数コム光源、第２制御部、光路差可変部、及び信号検出部を繰り返し作動させる第３制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、複数方向に変位自在な可動部を有する被校正装置の校正を行う校正装置及び校正方法に関する。

従来、タッチプローブの位置及び姿勢を変位させる駆動部（可動部）を有し、このタッチプローブを機械部品などの被測定物に接触させることにより、被測定物の寸法及び形状等の様々な測定を行う三次元測定機（被校正装置）が知られている（特許文献１参照）。

三次元測定機では、その測定の品質を保証するために定期的な校正（検査）が必要となる。そのため、従来は、日本工業規格（Japanese Industrial Standards：JIS）のJIS B7440シリーズ（ISO 10360シリーズ）の規定に従って、ステップゲージ又はブロックゲージ等のアーティファクトを用いる手法により校正が行われている（非特許文献１参照）。

具体的には、アーティファクトの寸法と三次元測定機による寸法測定の測定結果との差である寸法誤差に基づき、三次元測定機の寸法測定精度を評価する。この場合、既述のJIS B7440シリーズでは、三次元測定機の測定範囲内の７つの校正方向において、５箇所の寸法測定をそれぞれ３回繰り返し行うことが決められている。なお、７つの校正方向のうち、４方向については上記測定範囲内の対角４方向と定められており、さらに残りの３方向は三次元測定機のプローブの移動方向（ＸＹＺ軸方向）である。そして、寸法誤差の最大値が、三次元測定機の最大許容誤差（Maximum Permissible Error：MPE）以内であることで、その三次元測定機の精度が保証されたことになる。

しかしながら、従来のステップゲージ等のアーティファクトを用いる手法は、アーティファクトの長時間の温度ならしが必要で、且つアーティファクトの生産及び管理が難しいという問題がある。

そこで、非特許文献１には、光コム（光周波数コムという）を光源とするパルス干渉計を用いて三次元測定機の校正（検査）を行う手法が開示されている。具体的には、ボールレンズを三次元測定機のプローブヘッドに取り付け、このボールレンズを、三次元測定機の定盤（テーブル又はステージともいう）上に配置されたパルス干渉計等から出射される光コム（測定光）のターゲットとする。光コムは、非常に高い周波数安定性を有しているので、光コムを用いた長さ計測では国家標準又は国際標準が確保される。従って、光コムを用いたパルス干渉計で保証される絶対距離に基づき、三次元測定機のプローブヘッドの位置決め精度を評価することで、三次元測定機の校正（検査）を高精度且つ短時間で行うことができる。

また、非特許文献２においても、三次元測定機のプローブヘッドにボールレンズを取り付けて、このボールレンズにレーザ光を照射する手法により三次元測定機の校正（検査）を行うことが開示されている。さらに、非特許文献３には、レーザ光を利用する測長ユニットを三次元測定機に複数配置して、複数方向の高精度の測長を同時に実行する技術が開示されている。

特開２００９−０１０６７５号公報

"平成27年度−平成28年度 光コムレーザによる3次元絶対位置測定報告書 東京大学大学院工学系研究科 精密工学専攻 高増研究室"、［online］、［平成29年7月20日検索］、インターネット〈http://www.nanolab.t.u-tokyo.ac.jp/pdffiles/comb-3d2017.pdf〉 "エタロン レーザートレーサシリーズ 工作機械＆三次元測定機空間補正システム"、［online］、［平成29年7月20日検索］、インターネット〈http://www.ykt.co.jp/products/etalon/pdf/etalon_lasertracer_catalog.pdf〉 "LINECAL-AUTOMATISCHE VOLUMETRISCHE KALIBRIERUNG"、［online］、［平成29年7月20日検索］、インターネット〈http://www.etalon-ag.com/wp-content/uploads/pdf/Datasheet_LineCAL.pdf〉

ところで、既述のJIS B7440シリーズの規定では、計７方向の校正方向ごとに三次元測定機の寸法測定精度（プローブの位置決め精度）を評価する必要がある。このため、上記非特許文献１及び非特許文献２に開示されている手法で三次元測定機の校正（検査）を行う場合、校正方向ごとに定盤上でのパルス干渉計のセッティング（配置変更）を行い、その都度、このパルス干渉計とプローブヘッドのボールレンズとのアライメントを行う、所謂「段取り替え」が必要となる。このため、工数を要するだけでなく、校正方向ごとの時間差によって校正方向ごとに環境（温度等）が変化して同一条件での校正が困難になるという問題が生じる。

また、上記非特許文献３に開示されている手法のように、三次元測定機に複数の測長ユニットを配置して、校正する方向ごとに個別の測長ユニットで測長を行うことにより、三次元測定機の７方向の寸法測定精度（プローブの位置決め精度）を評価することができる。しかしながら、三次元測定機が大型である場合、１つの光源から各測長ユニットにそれぞれレーザ光を分配すると、各測長ユニットからそれぞれ出射されるレーザ光の光量が不安定になるおそれがある。このため、上記非特許文献３に開示されている手法では安定した校正（評価）システムを構築することが困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被校正装置の大きさに関係なく、被校正装置における段取り替えの省略と、校正の高精度化及び時間短縮と、を実現可能な校正装置及び校正方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための校正装置は、複数方向に変位自在な可動部を有する被校正装置の校正を行う校正装置において、可動部に設けられ、位置及び姿勢が変位自在な光ヘッドと、複数の校正方向に対応した配置パターンで複数の反射体が被校正装置に配置されている場合、光ヘッドの位置及び姿勢を制御して、反射体に対する光ヘッドのアライメントを行う第１制御部と、繰り返し周波数を有する光コムを出射する光周波数コム光源と、光周波数コム光源から出射された光コムを測定光と参照光とに分岐させ、測定光を光ヘッドから反射体に出射し且つ参照光を所定位置の参照面へ出射して、反射体から光ヘッドが受光した測定光と、参照面にて反射された参照光との光干渉信号を出力する干渉光学系と、繰り返し周波数に基づき決定される空間間隔を有する位置を特定位置とした場合、可動部を駆動して、反射体から反射体に対応する校正方向に沿った特定位置ごとに、光ヘッドを位置決めする第２制御部と、干渉光学系に設けられ、第２制御部により光ヘッドが特定位置に位置決めされるごとに、測定光の光路と参照光の光路との光路差を変化させる光路差可変部と、光路差可変部による光路差の変化が実行されている間、干渉光学系から出力された光干渉信号を検出する信号検出部と、反射体ごとに、第１制御部、光周波数コム光源、第２制御部、光路差可変部、及び信号検出部を繰り返し作動させる第３制御部と、を備える。

この校正装置によれば、被校正装置の可動部に光ヘッドを設けることにより、被校正装置に配置された複数の反射体の各々に対する光ヘッドのアライメントを、可動部を駆動することによって実行することができる。その結果、光ヘッドを被校正装置に複数設けることなく、オペレータによる校正方向ごとの段取り替え作業を省略することができる。

本発明の他の態様に係る校正装置において、信号検出部の検出結果と、光路差可変部による光路差の変化とに基づき、可動部による光ヘッドの位置決め精度を特定位置ごとに測定する位置決め精度測定部を備え、第３制御部は、反射体ごとに、位置決め精度測定部を繰り返し作動させる。これにより、被校正装置の校正（検査）に必要なデータ、すなわち校正方向ごとの光ヘッドの位置決め精度が得られる。

本発明の他の態様に係る校正装置において、光路差可変部は、光路差を、予め定めた基準を中心とした一定範囲内で変化させる。これにより、光干渉信号が最大（極大）となる光路差に基づき、被校正装置の可動部による光ヘッドの位置決め精度の測定結果が得られる。

本発明の他の態様に係る校正装置において、測定光の光路と参照光の光路とが共通の光路を通る。これにより、測定光の光路及び参照光の光路の環境の差異をなくして、校正用の測定において生じる誤差を低減させることができる。

本発明の他の態様に係る校正装置において、測定光の光路と参照光の光路とがそれぞれ光ファイバーケーブルで構成される。これにより、測定光及び参照光の長いコモンパス（共通光路）を形成することができる。

本発明の目的を達成するための校正方法は、複数方向に変位自在な可動部を有する被校正装置の校正を行う校正方法において、複数の校正方向に対応した配置パターンで複数の反射体が被校正装置に配置され且つ可動部に光ヘッドが取り付けられている状態で、第１制御部が、光ヘッドの位置及び姿勢を制御して、反射体に対する光ヘッドのアライメントを行う第１工程と、光周波数コム光源から繰り返し周波数を有する光コムを出射させる第２工程と、干渉光学系が、光コムを測定光と参照光とに分岐させ、測定光を光ヘッドから反射体へ出射し且つ参照光を所定位置の参照面へ出射して、反射体から光ヘッドが受光した測定光と、参照面にて反射された参照光との光干渉信号を出力する第３工程と、繰り返し周波数に基づき決定される空間間隔を有する位置を特定位置とした場合、第２制御部が、可動部を駆動して、反射体から反射体に対応する校正方向に沿った特定位置ごとに、光ヘッドを位置決めする第４工程と、光ヘッドが特定位置に位置決めされるごとに、光路差可変部が、測定光の光路と参照光の光路との光路差を変化させる第５工程と、信号検出部が、光路差可変部による光路差の変化が実行されている間、干渉光学系から出力された光干渉信号を検出する第６工程と、第３制御部が、反射体ごとに、第１工程から第６工程までの各工程を繰り返し実行させる第７工程と、を有する。

本発明の他の態様に係る校正方法において、信号検出部の検出結果と、光路差可変部による光路差の変化とに基づき、可動部による光ヘッドの位置決め精度を特定位置ごとに測定する第８工程を有し、第３制御部は、反射体ごとに、第８工程を繰り返し作動させる。

本発明の校正装置及び校正方法は、被校正装置の大きさに関係なく、被校正装置における段取り替えの省略と、校正の高精度化及び時間短縮と、を実現できる。

三次元測定システムの概略図である。 プローブヘッドの斜視図である。 校正装置本体の概略図である。 時間領域の光コムと周波数領域の光コムとを説明するための説明図である。 パルス干渉計とレーザプローブとの間の光ファイバーケーブルの配線状態を説明するための説明図である。 図５に示した光ファイバーケーブルの断面図である。 時間領域の参照光（上段）及び測定光（下段）の一例を示す図である。 三次元測定機の校正時に定盤の上面に配置される７個のボールレンズの上面図である。 校正方向Ｄ１を説明するための説明図である。 校正方向Ｄ２を説明するための説明図である。 レーザヘッドの姿勢制御の説明図である。 レーザヘッドの位置制御の説明図である。 レーザヘッドの位置と、光検出部で検出される光干渉信号の強度との関係を説明するための説明図である。 レーザヘッドの位置決め制御の説明図である。 コンピュータの機能を示す機能ブロック図である。 三次元測定機の校正処理、より具体的にはレーザヘッドの位置決め精度の測定処理の流れを示すフローチャートである。 校正プログラムの作成処理の流れを示すフローチャートである。

［三次元測定システムの全体構成］
図１は、三次元測定システム９の概略図である。図１に示すように、三次元測定システム９は、本発明の被測定装置に相当する三次元測定機１０（ＣＭＭ：Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）と、駆動コントローラ３０と、校正装置本体４０と、コンピュータ６０と、を備える。

［三次元測定機の構成］
三次元測定機１０は、接触式のタッチプローブ２５ａ（図２参照）の位置及び姿勢を変位させながら不図示の被測定物（ワーク）内の測定位置での座標値（Ｘ軸方向の座標値、Ｙ軸方向の座標値、及びＺ軸方向の座標値）を測定する測定機であり、座標測定機又は三次元座標測定機とも称される。なお、図１中のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、三次元測定機１０に固有の機械座標原点に基づいて定められる座標系である。

三次元測定機１０は、架台１２と、架台１２上に設けられた定盤１４と、定盤１４の両端部に立設された右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌと、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌの上部を連結するＸガイド１８と、を備える。これら右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ、及びＸガイド１８により門型フレーム１９が構成される。

定盤１４の上面には、測定対象の被測定物（不図示）が配置される。また、後述の校正装置本体４０により三次元測定機１０の校正を行う場合、定盤１４の上面には７個のボールレンズ８０Ａ，８０Ｂが所定の配置パターンで配置される。

定盤１４の両端部には、Ｙ軸方向に沿って右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌが摺動する摺動面が形成されている。また、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌには、定盤１４の摺動面に対向する位置にエアベアリング（図示は省略）が設けられている。これにより、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌは、Ｘガイド１８と共にＹ軸方向に移動自在になる。

Ｘガイド１８には、Ｘキャリッジ２０が取り付けられている。このＸガイド１８には、Ｘキャリッジ２０が摺動する摺動面がＸ軸方向に沿って形成されている。また、Ｘキャリッジ２０には、Ｘガイド１８の摺動面に対向する位置にエアベアリング（図示は省略）が設けられている。これにより、Ｘキャリッジ２０はＸ軸方向に移動自在になる。

Ｘキャリッジ２０には、Ｚキャリッジ２２（Ｚスピンドルともいう）が取り付けられている。また、Ｘキャリッジ２０には、Ｚキャリッジ２２をＺ軸方向に案内するＺ軸方向案内用のエアベアリング（図示せず）が設けられている。これにより、Ｚキャリッジ２２は、Ｘキャリッジ２０によってＺ軸方向に移動可能に保持されている。

Ｚキャリッジ２２の下端には、プローブヘッド２４が取り付けられている。なお、右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ、Ｘキャリッジ２０、Ｚキャリッジ２２、及び後述の第２駆動部３６は、本発明の可動部を構成する。

図２は、プローブヘッド２４の斜視図である。図２の符号２Ａに示すように、プローブヘッド２４は、例えば無段階位置決め機構を備えた５軸同時制御プローブヘッドであり、各種プローブが交換可能に取り付けられる。具体的に、三次元測定機１０により被測定物（不図示）の測定を行う場合、プローブヘッド２４には、接触式タッチトリガのタッチプローブ２５ａが取り付けられる。タッチプローブ２５ａの先端には、スタイラス２５ｂの基端が取り付けられている。このスタイラス２５ｂの先端には、接触子２５ｃが取り付けられている。スタイラス２５ｂ及び接触子２５ｃは、タッチプローブ２５ａの測定子を構成する。

プローブヘッド２４には、タッチプローブ２５ａを互いに直交する２つの回転軸（Ｚ軸に平行な回転軸及びＺ軸に垂直な回転軸）の各々の軸周りに回転させるモータなどの第１駆動部３５が設けられている。なお、図１では、図面の煩雑化を防止するため、プローブヘッド２４の外部に第１駆動部３５を図示している。この第１駆動部３５により、タッチプローブ２５ａの回転角ψと回転角θとをそれぞれ無段階に調整することができ、その結果、タッチプローブ２５ａの姿勢を任意に変位（回転）させることができる。

図２の符号２Ｂに示すように、後述の校正装置本体４０により三次元測定機１０の校正を行う場合、プローブヘッド２４にはレーザプローブ４７が取り付けられる。レーザプローブ４７は、校正装置本体４０の一部を構成するものであり、後述のパルス干渉計４４から入力される光コム５０を、定盤１４上に配置されたボールレンズ８０Ａ，８０Ｂに向けて出射する。なお、レーザプローブ４７が取り付けられた状態のプローブヘッド２４は、本発明の光ヘッドに相当し、以下、レーザヘッド２４Ｌという。また、レーザヘッド２４Ｌはその姿勢（光出射方向）を変化させることができれば、種類及び構成は特に限定はされない。

レーザヘッド２４Ｌは、既述の第１駆動部３５により、レーザプローブ４７の回転角φと回転角θとをそれぞれ無段階に調整することができ、その結果、レーザヘッド２４Ｌの姿勢を任意に変位（回転）させることができる。このため、レーザヘッド２４Ｌから出射される後述の測定光５０Ａ（図３参照）の出射方向を、三次元測定機１０の測定範囲内の任意の位置に向けることができる。

図１に戻って、三次元測定機１０には、図示は省略するが、門型フレーム１９をＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動部と、Ｘキャリッジ２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動部と、Ｚキャリッジ２２をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動部と、を含む第２駆動部３６が設けられている。これにより、プローブヘッド２４（レーザヘッド２４Ｌ）を、互いに直交する３軸方向（ＸＹＺ方向）に移動させることができる。これら第１駆動部３５及び第２駆動部３６によりタッチプローブ２５ａ及びレーザプローブ４７の位置及び姿勢が変位自在となる。

定盤１４の右Ｙキャリッジ１６Ｒ側の端部には、Ｙ軸方向位置検出用リニアスケール（図示せず）が設けられている。また、Ｘガイド１８にはＸ軸方向位置検出用リニアスケール（図示せず）が設けられ、Ｚキャリッジ２２にはＺ軸方向位置検出用リニアスケール（図示せず）が設けられている。

一方、右Ｙキャリッジ１６Ｒには、Ｙ軸方向位置検出用リニアスケールを読み取るＹ軸方向位置検出ヘッド（図示せず）が設けられている。また、Ｘキャリッジ２０には、Ｘ軸方向位置検出用リニアスケール及びＺ軸方向位置検出用リニアスケールをそれぞれ読み取るＸ軸方向位置検出ヘッド（図示せず）とＺ軸方向位置検出ヘッド（図示せず）とが設けられている。さらに、プローブヘッド２４には、タッチプローブ２５ａ及びレーザプローブ４７の回転角θ，φをそれぞれ検出するロータリエンコーダ等の回転角検出部（図示せず）が設けられている。なお、三次元測定機１０による被測定物（不図示）の測定時には、ＸＹＺ軸方向検出ヘッドの検出結果と、回転角検出部の検出結果とに基づき、タッチプローブ２５ａの接触子２５ｃが被測定物に接触したときのＸＹＺ軸方向の座標値を検出することができる。

三次元測定機１０は、第１駆動部３５及び第２駆動部３６を制御して、プローブヘッド２４の動き、すなわち、タッチプローブ２５ａ及びレーザプローブ４７の位置及び姿勢の変位を制御する駆動コントローラ３０を備えている。ここで三次元測定機１０は、測定及び校正を自動で行う自動モードと、測定及び校正を手動で行う手動モードとを有している。従って、駆動コントローラ３０は、自動モード時には後述のコンピュータ６０の制御の下、第１駆動部３５及び第２駆動部３６を制御して、タッチプローブ２５ａ及びレーザプローブ４７の位置及び姿勢を変位させる。

また、駆動コントローラ３０には、タッチプローブ２５ａ及びレーザプローブ４７の位置及び姿勢を手動操作するための手動操作部（不図示）が設けられている。従って、駆動コントローラ３０は、手動モード時には手動操作部に対する操作入力に応じて、第１駆動部３５及び第２駆動部３６を制御することにより、タッチプローブ２５ａ及びレーザプローブ４７の位置及び姿勢を変位させる。

駆動コントローラ３０には、既述のタッチプローブ２５ａの接触検知センサ（図示せず）と、既述のＸＹＺ軸方向検出ヘッド（不図示）及び回転角検出部（不図示）とが接続されている。そして、駆動コントローラ３０は、被測定物（不図示）の測定時において、接触検知センサによりタッチプローブ２５ａの接触子２５ｃが被測定物内の測定位置に接触したことを検知した瞬間に、ＸＹＺ軸方向検出ヘッド及び回転角検出部の各々の検出結果を取得して、測定位置のＸＹＺ軸方向の座標値を検出する。この測定位置のＸＹＺ軸方向の座標値は、駆動コントローラ３０からコンピュータ６０へ出力される。

また、駆動コントローラ３０は、三次元測定機１０の校正時において、ＸＹＺ軸方向検出ヘッド及び回転角検出部の各々の検出結果を取得し、各検出結果をコンピュータ６０へ出力する。これにより、コンピュータ６０においてレーザプローブ４７の位置及び姿勢を取得することができる。

［校正装置本体の構成］
図３は、校正装置本体４０の概略図である。図１及び図３に示すように、校正装置本体４０は、後述のコンピュータ６０と共に本発明の校正装置を構成するものである。この校正装置本体４０は、三次元測定機１０の定盤１４の上面に配置された７個のボールレンズ８０Ａ，８０Ｂを用いて、三次元測定機１０のプローブヘッド２４（レーザヘッド２４Ｌ）の位置決め精度（すなわち寸法測定精度）の測定を行う。校正装置本体４０は、光周波数コム光源４２、エタロン４３、パルス干渉計４４、レーザプローブ４７、及び光検出部４８等を備える。

光周波数コム光源４２は、所定の繰り返し周波数を有する光コム５０を発生し、光ファイバーケーブルＣ１を介してこの光コム５０をエタロン４３へ出力する。なお、光周波数コム光源４２の構成については公知であるので、その詳細な説明は省略する。

図４は、時間領域の光コム５０と周波数領域の光コム５０とを説明するための説明図である。図４の符号４Ａに示すように、光コム５０は、時間領域では非常に安定した超短パルスの列として現れる。また、図４の符号４Ｂに示すように、光コム５０は、周波数領域では、正確に一定周波数（繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐ）ずつ離れている多数の光により成り立つ。具体的に光コム５０は、繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐの逆数の時間間隔Ｔ_Ｒを有する安定したパルス列として出力される。なお、図中のｆ_ｃｅｏはオフセット周波数である。

図３に戻って、エタロン４３は、例えば干渉間距離が固定されたファブリーペローエタロンが用いられる。このエタロン４３は、光ファイバーケーブルＣ１を介して光周波数コム光源４２から入力された光コム５０から、所望の繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐを持つ光コム５０を生成し、この光コム５０を、光ファイバーケーブルＣ２を介してパルス干渉計４４へ出力する。例えば本実施形態のエタロン４３は、１ＧＨｚの繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐを持つ光コム５０を生成する。このようにエタロン４３を介在させることで、計測目的に合致した繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐを持つ光コム５０、すなわちパルス列のパルス間隔（後述の空間距離Ｄ_ｒ）を短くした光コム５０を生成することができる。

なお、光周波数コム光源４２から出力される光コム５０が、もともと計測目的に合致した繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐの光コム５０として生成されている場合には、エタロン４３は省略することができる。

パルス干渉計４４は、本発明の干渉光学系に相当するものであり、所謂コモンパス（共通光路）型である。このパルス干渉計４４は、ファイバーサーキュレータ５２、ビームスプリッタ５３、光路差可変部５４、及び光ファイバーケーブルＣ３〜Ｃ６等を備える。

ファイバーサーキュレータ５２は、光ファイバーケーブルＣ２を介してエタロン４３から入力された光コム５０を、光ファイバーケーブルＣ３を介してビームスプリッタ５３へ出力する。

ビームスプリッタ５３は、光ファイバーケーブルＣ３を介してファイバーサーキュレータ５２から入力された光コム５０を、測定光５０Ａと参照光５０Ｂとに分岐（分割）する。そして、ビームスプリッタ５３は、測定光５０Ａを光ファイバーケーブルＣ４へ出力し、参照光５０Ｂを光ファイバーケーブルＣ５へ出力する。

光ファイバーケーブルＣ４は、測定光５０Ａの光路である測定光路ＯＰ１を構成する。光ファイバーケーブルＣ４は、その一端側がビームスプリッタ５３に接続され、その他端側がレーザヘッド２４Ｌのレーザプローブ４７に接続されている。これにより、ビームスプリッタ５３から光ファイバーケーブルＣ４へ出力された測定光５０Ａが、光ファイバーケーブルＣ４を通ってレーザヘッド２４Ｌ（レーザプローブ４７）に入力される。

レーザヘッド２４Ｌのレーザプローブ４７は、三次元測定機１０の校正時において、光ファイバーケーブルＣ４から入力された測定光５０Ａをボールレンズ８０Ａ，８０Ｂに向けて出射する。これにより、ボールレンズ８０Ａ，８０Ｂにて反射された測定光５０Ａが、レーザプローブ４７に入射し、さらにレーザプローブ４７から光ファイバーケーブルＣ４を介してビームスプリッタ５３に入力される。

光ファイバーケーブルＣ５は、参照光５０Ｂの光路である参照光路ＯＰ２を構成する。光ファイバーケーブルＣ５は、その一端側がビームスプリッタ５３に接続され、その他端側に反射コート面５９が形成されている。また、光ファイバーケーブルＣ５の途中には、光路差可変部５４が設けられている。

光路差可変部５４は、参照光５０Ｂの光路長を一定範囲内で変化させることにより、測定光５０Ａの光路と参照光５０Ｂの光路との光路差（以下、単に光路差という）を一定範囲内で変化させる。この光路差可変部５４は、第１コリメータ５５Ａ、リフレクタ５６、リフレクタ５７、走査ステージ５８、及び第２コリメータ５５Ｂにより構成されている。

第１コリメータ５５Ａは、ビームスプリッタ５３から入力される参照光５０Ｂを平行光線としてリフレクタ５６に向けて出射する。

リフレクタ５６は、第１コリメータ５５Ａから入力された参照光５０Ｂをリフレクタ５７に向けて反射する第１反射面５６Ａと、第１反射面５６Ａを経てリフレクタ５７から入射する参照光５０Ｂを第２コリメータ５５Ｂに向けて反射する第２反射面５６Ｂと、を有する。なお、第２反射面５６Ｂは、第２コリメータ５５Ｂから入力された参照光５０Ｂをリフレクタ５７に向けて反射する。また、第１反射面５６Ａは、第２反射面５６Ｂを経てリフレクタ５７から入射する参照光５０Ｂを第１コリメータ５５Ａに向けて反射する。

リフレクタ５７は、リフレクタ５６により反射された参照光５０Ｂの光路上に配置されている。このリフレクタ５７は、リフレクタ５６の第１反射面５６Ａ及び第２反射面５６Ｂの一方から入射した参照光５０Ｂを、第１反射面５６Ａ及び第２反射面５６Ｂの他方へ反射する。

走査ステージ５８は、リフレクタ５７を往復動自在に保持する。この走査ステージ５８は、後述のコンピュータ６０の制御の下、リフレクタ５６とリフレクタ５７との間の参照光５０Ｂの光路に平行な方向に沿って、リフレクタ５７の走査（往復動）を実行する。これにより、参照光５０Ｂの光路長を一定範囲内で変化させることができ、その結果、既述の光路差も一定範囲内で変化させることができる。

第２コリメータ５５Ｂは、リフレクタ５６から入射する参照光５０Ｂを集光し、この参照光５０Ｂを、光ファイバーケーブルＣ５を介して反射コート面５９へ出力する。

反射コート面５９は、本発明の所定位置の参照面に相当するものである。反射コート面５９は、光ファイバーケーブルＣ５を介して、第２コリメータ５５Ｂから入力された参照光５０Ｂを反射して第２コリメータ５５Ｂへ戻す。なお、本発明の所定位置の参照面として、光ファイバーケーブルＣ５の他端側に各種のミラー及びリフレクタ等を配置してもよい。

反射コート面５９から第２コリメータ５５Ｂに向けて反射された参照光５０Ｂは、第２コリメータ５５Ｂ、第２反射面５６Ｂ、リフレクタ５７、第１反射面５６Ａ、及び第１コリメータ５５Ａ等を経て、ビームスプリッタ５３に入力される。

なお、光ファイバーケーブルＣ４，Ｃ５は、各々の他端側がレーザヘッド２４ＬのＸＹＺ軸方向の変位に応じてレーザヘッド２４Ｌと共に変位することができるように、十分に余裕を持った長さを有する。

図５は、パルス干渉計４４とレーザプローブ４７との間の光ファイバーケーブルＣ４，Ｃ５の配線状態を説明するための説明図である。図６は、図５に示した光ファイバーケーブルＣ４，Ｃ５の断面図である。

図５及び図６に示すように、測定光路ＯＰ１を構成する光ファイバーケーブルＣ４と、参照光路ＯＰ２を構成する光ファイバーケーブルＣ５とは一体化されている。このため、三次元測定機１０を設置する工場或いは研究室等の施設５００内において、パルス干渉計４４からレーザヘッド２４Ｌまでの間の光ファイバーケーブルＣ４，Ｃ５の配線経路を共通化することができる。これにより、測定光路ＯＰ１と参照光路ＯＰ２とがコモンパス（共通光路）になる。

本実施形態では測定光路ＯＰ１（光ファイバーケーブルＣ４）を三次元測定機１０のレーザヘッド２４Ｌまで延長する必要があるが、この際に、測定光路ＯＰ１と参照光路ＯＰ２との環境（温度等）に差異があると、後述の校正（レーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定）において誤差が生じるおそれがある。このため、本実施形態では、測定光路ＯＰ１と参照光路ＯＰ２とをコモンパスにすることで両者の環境の差異をなくして、校正における誤差を低減させることができる。このように本実施形態では、長いコモンパスを形成する必要があるため、測定光路ＯＰ１を光ファイバーケーブルＣ４で構成し且つ参照光路ＯＰ２を光ファイバーケーブルＣ５で構成する。また、連続波を用いた干渉計では、光路を光ファイバーケーブルで構成することが困難であると共に、プローブヘッド２４の先端（制御軸先端）に取り付けるような小型化も困難であるため、本実施形態の校正装置本体４０ではパルス干渉計４４を採用している。

図３に戻って、ビームスプリッタ５３は、光ファイバーケーブルＣ４から入力される測定光５０Ａと、光ファイバーケーブルＣ５から入力される参照光５０Ｂとの光干渉信号ＳＬを生成し、この光干渉信号ＳＬを、光ファイバーケーブルＣ３を介してファイバーサーキュレータ５２へ出力する。また、ファイバーサーキュレータ５２は、ビームスプリッタ５３から入力される光干渉信号ＳＬを、光ファイバーケーブルＣ６を介して光検出部４８へ出力する。

光検出部４８は、本発明の信号検出部に相当する。この光検出部４８は、光ファイバーケーブルＣ６を介してファイバーサーキュレータ５２から入力される光干渉信号ＳＬを電気信号に変換する各種の光電変換センサであり、入射する光干渉信号ＳＬの強さに応じた電気信号（電圧信号）を出力する。この電気信号は、光検出部４８から不図示のアンプ及びフィルタを経てコンピュータ６０へ出力される。

図７は、時間領域の参照光５０Ｂ（図７の上段参照）及び測定光５０Ａ（図７の下段参照）の一例を示す図である。図７に示すように、参照光５０Ｂと測定光５０Ａとは、同じ光周波数コム光源４２から出力された光コム５０であり、繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐ及びパルス列の時間間隔Ｔ_Ｒが同じである。

従って、参照光５０Ｂの光路長と測定光５０Ａの光路長とが一致している場合、或いは両者の光路長の差（既述の光路差）がパルス列の時間間隔Ｔ_Ｒに対応する空間距離Ｄ_ｒ（図１３参照）の整数倍の場合、参照光５０Ｂと測定光５０Ａとが干渉する。即ち、図７において、参照光５０Ｂと測定光５０Ａとの時間波形のずれ時間（ΔＴ）がゼロになる場合、参照光５０Ｂと測定光５０Ａとが干渉する。

［三次元測定機の校正方法］
＜ボールレンズの配置及び校正方向＞
三次元測定機１０の校正は、既述の校正装置本体４０と定盤１４の上面に配置された７個のボールレンズ８０Ａ，８０Ｂとを用いて、既述のJIS B7440シリーズに従って行われる。具体的には、三次元測定機１０の測定範囲内の７つの校正方向におけるレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度（寸法測定精度）を測定する。７つの校正方向は、測定範囲内の任意の対角４方向にそれぞれ沿った４つの校正方向Ｄ１と、三次元測定機１０のＸＹＺ軸にそれぞれ沿った３つの校正方向Ｄ２とを含む。

図８は、三次元測定機１０の校正時に定盤１４の上面に配置される７個のボールレンズ８０Ａ，８０Ｂの上面図である。図９は、校正方向Ｄ１を説明するための説明図である。図１０は、校正方向Ｄ２を説明するための説明図である。なお、図８から図１０における座標（０，０，０）及び座標（１，０，０）等の各ＸＹＺ座標は、定盤１４上での相対位置関係を示した座標である。

図８から図１０に示すように、ボールレンズ８０Ａは定盤１４の上面に４個配置され、ボールレンズ８０Ｂは定盤１４の上面に３個配置されている。各ボールレンズ８０Ａ，８０Ｂは、レーザヘッド２４Ｌから入射される測定光５０Ａを、レーザヘッド２４Ｌに向けて反射する本発明の反射体である。なお、本発明の反射体として例えばコーナーキューブリフクレタ等の各種反射体を用いてもよいが、ボールレンズ８０Ａ，８０Ｂはどの方向から入射する光も反射可能であるため、後述のレーザヘッド２４Ｌのアライメントが容易になる。

４個のボールレンズ８０Ａは、座標（０，０，０）と、座標（１，０，０）と、座標（１，１，０）と、座標（０，１，０）とにそれぞれ配置されている。各ボールレンズ８０Ａは、４つの校正方向Ｄ１におけるレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定に用いられる。

校正方向Ｄ１は、座標（０，０，０）のボールレンズ８０Ａと座標（１，１，１）とを結ぶ方向、座標（１，０，０）のボールレンズ８０Ａと座標（０，１，１）とを結ぶ方向、座標（１，１，０）のボールレンズ８０Ａと座標（０，０，１）とを結ぶ方向、及び座標（０，１，０）のボールレンズ８０Ａと座標（１，０，１）とを結ぶ方向である。

３個のボールレンズ８０Ｂは、座標（１，１／２，１／２）と、座標（１／２，１，１／２）と、座標（１／２，１／２，０）とにそれぞれ配置されている。各ボールレンズ８０Ｂは、３つの校正方向Ｄ２におけるレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定に用いられる。

校正方向Ｄ２は、座標（１，１／２，１／２）のボールレンズ８０Ｂと座標（０，１／２，１／２）とを結ぶ方向、座標（１／２，１，１／２）のボールレンズ８０Ｂと座標（１／２，０，１／２）とを結ぶ方向、及び座標（１／２，１／２，０）のボールレンズ８０Ｂと座標（１／２，１／２，１）とを結ぶ方向である。

＜プローブヘッドの位置決め精度の測定＞
レーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定は、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごと、すなわち７方向ごとに個別に実行される。最初に、レーザヘッド２４Ｌのアライメントが実行される。なお、レーザヘッド２４Ｌのアライメントには、レーザヘッド２４Ｌの姿勢制御と、レーザヘッド２４ＬのＸＹＺ軸方向の位置制御と、が含まれる。

図１１は、レーザヘッド２４Ｌの姿勢制御の説明図である。図１１に示すように、レーザヘッド２４Ｌの姿勢制御では、既述の第１駆動部３５を駆動して、レーザヘッド２４Ｌの姿勢を、７方向の校正方向Ｄ１，Ｄ２の中で第Ｎ番目（Ｎは１以上７以下の自然数）の方向である「第Ｎ番目の校正方向」にセットする。具体的には、レーザヘッド２４Ｌの姿勢を「第Ｎ番目の校正方向」に平行にする。

図１２は、レーザヘッド２４Ｌの位置制御の説明図である。図１２に示すように、レーザヘッド２４Ｌのアライメントでは、既述の第２駆動部３６を駆動して、レーザヘッド２４Ｌを「第Ｎ番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ、８０Ｂに対するアライメント位置Ｐ０に移動させる。

このアライメント位置Ｐ０は、レーザヘッド２４Ｌから出射される測定光５０Ａの光軸（出射光軸）と、「第Ｎ番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ、８０Ｂの中心とが一致する位置であって、且つ既述の光路差がパルス列の時間間隔Ｔ_Ｒ（図７参照）に対応する空間距離Ｄ_ｒ（図１３参照）の整数倍となる位置である。このため、レーザヘッド２４Ｌがアライメント位置Ｐ０に移動された場合、光検出部４８で検出される光干渉信号ＳＬの強度が最大（極大）となる。

以上で「第Ｎ番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ、８０Ｂに対するレーザヘッド２４Ｌのアライメントが完了する。このレーザヘッド２４Ｌのアライメント（姿勢制御、位置制御）は、後述の校正プログラム６２Ｂ（図１５参照）に基づき、第１駆動部３５及び第２駆動部３６を駆動することによって行われる。なお、校正プログラム６２Ｂの作成方法については後述する。

レーザヘッド２４Ｌのアライメント位置Ｐ０へのアライメント完了後、このレーザヘッド２４Ｌを、「第Ｎ番目の校正方向」に沿った延長方向（ボールレンズ８０Ａ，８０Ｂから遠ざかる方向）に向けてステップ移動させる。

図１３は、レーザヘッド２４Ｌの位置と、光検出部４８で検出される光干渉信号ＳＬの強度との関係を説明するための説明図である。光コム５０は、国家標準又は国際標準が確保されており、非常に高い周波数安定性を有している。従って、レーザヘッド２４Ｌをアライメント位置Ｐ０から既述の延長方向に沿って移動させた場合（ここでは走査ステージ５８によるリフレクタ５７の走査制御は行わないと仮定する）、図１３に示すような光干渉信号ＳＬが光検出部４８で検出される。

この場合、既述の光路差がパルス列の時間間隔Ｔ_Ｒに対応する空間距離Ｄ_ｒの整数倍となる位置にレーザヘッド２４Ｌが位置決めされるごとに、光検出部４８で検出される光干渉信号ＳＬの強度が最大（干渉ピーク）となる。換言すると、光検出部４８で検出される光干渉信号ＳＬの強度が最大になった場合、レーザヘッド２４Ｌがアライメント位置Ｐ０から空間距離Ｄ_ｒの整数倍の位置に制御されたことになる。このため、本実施形態では、光コム５０を所謂「光のものさし」として用いることにより、レーザヘッド２４Ｌの位置決め精度（位置決め誤差）を測定する。

図１４は、レーザヘッド２４Ｌの位置決め制御の説明図である。図１４に示すように、最大位置ＬＭは、アライメント位置Ｐ０から空間間隔Ｌ０の５倍の距離に相当する位置である。個々の空間間隔Ｌ０は、既述の空間距離Ｄ_ｒ、すなわち光コム５０の繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐ（時間間隔Ｔ_Ｒ）の周波数間隔に基づき決定される間隔である。

具体的に空間間隔Ｌ０は、空間距離Ｄ_ｒの整数倍に相当する間隔である。なお、パルス干渉計４４での測定光５０Ａ及び参照光５０Ｂの折り返しを考慮した場合、空間間隔Ｌ０は、空間距離Ｄ_ｒの整数倍に限定されるものではなく、少なくとも空間距離Ｄ_ｒの１／２の整数倍に相当する間隔であってもよい。そして、空間間隔Ｌ０は、その５倍の値（５×Ｌ０）、すなわちアライメント位置Ｐ０から最大位置ＬＭまでの距離が、レーザヘッド２４Ｌの移動可能範囲内で最大となるように設定される。空間距離Ｄ_ｒとレーザヘッド２４Ｌの移動可能範囲とは既知であるので、アライメント位置Ｐ０が定まれば、最大位置ＬＭ（空間間隔Ｌ０）は自動的に決定することができる。その結果、アライメント位置Ｐ０から最大位置ＬＭまでの「第Ｎ番目の校正方向」に沿った空間間隔Ｌ０ごとの特定位置Ｐ１〜Ｐ５が規定される。なお、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとの特定位置Ｐ１〜Ｐ５についても後述の校正プログラム６２Ｂにより予め規定されている。

レーザヘッド２４Ｌのアライメント完了後、校正プログラム６２Ｂに従って第２駆動部３６が駆動されることにより、レーザヘッド２４Ｌがアライメント位置Ｐ０から特定位置Ｐ１〜Ｐ５の各位置に順番に位置決め（すなわち、ステップ移動）される。

そして、本実施形態では、レーザヘッド２４Ｌが特定位置Ｐ１〜Ｐ５の各位置に順番に位置決めされるごとに、光周波数コム光源４２からの光コム５０の出射と、走査ステージ５８によるリフレクタ５７の走査制御と、を行う。なお、光周波数コム光源４２からの光コム５０の出射は常時行ってもよく、この場合、例えばレーザヘッド２４Ｌが特定位置Ｐ１〜Ｐ５の各位置に位置決めされるごとに光検出部４８による光干渉信号ＳＬの検出を開始するようにしてもよい。

上述の走査制御では、走査ステージ５８によりリフレクタ５７を予め定めた基準である干渉基準点を中心として一定範囲内で走査する。ここで干渉基準点は、レーザヘッド２４Ｌの位置決め誤差が零となる理想状態において、光検出部４８で検出される光干渉信号ＳＬの強度が最大（干渉ピーク）となるリフレクタ５７の位置であり、例えば走査ステージ５８の略中央位置である。

第２駆動部３６を駆動してレーザヘッド２４Ｌを特定位置Ｐ１〜Ｐ５の各位置に順番に位置決めした場合、特定位置Ｐ１〜Ｐ５ごとにレーザヘッド２４Ｌの位置決め誤差が生じる。このため、走査ステージ５８によりリフレクタ５７の走査制御を行って既述の光路差を変化させると、上述の位置決め誤差の方向及び大きさに応じてリフレクタ５７が干渉基準点からずれた位置で、光検出部４８により検出される光干渉信号ＳＬの強度が最大（干渉ピーク）となる。従って、走査ステージ５８によりリフレクタ５７の走査制御を行った場合に、光検出部４８で検出される光干渉信号ＳＬの強度が最大となるリフレクタ５７の位置（干渉基準点からのずれ方向及びずれ量）に基づき、レーザヘッド２４Ｌの位置決め精度を測定することができる。

JIS B7440シリーズでは、既述の特定位置Ｐ１〜Ｐ５ごとのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定が３回繰り返し行われる。以上で「第Ｎ番目の校正方向」に対応するレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度（位置決め誤差）の測定が完了する。そして、７方向の校正方向Ｄ１，Ｄ２の各々について、上述の処理（アライメント、特定位置Ｐ１〜Ｐ５ごとの位置決め、及び走査制御等）が繰り返し実行される。これにより、JIS B7440シリーズで規定されている三次元測定機１０の校正に必要なデータが得られる。

［校正プログラムの作成］
校正プログラム６２Ｂ（図１５参照）は、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのレーザヘッド２４Ｌの姿勢、アライメント位置Ｐ０、及び特定位置Ｐ１〜Ｐ５をそれぞれ規定したものである。この校正プログラム６２Ｂは、レーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定に先立って予め作成された後、コンピュータ６０に記憶される。

最初に、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのレーザヘッド２４Ｌ（レーザプローブ４７）の姿勢（回転角ψ及び回転角θ）を予めコンピュータ６０に記憶しておく。

「第Ｎ番目の校正方向」に対応する校正プログラム６２Ｂ（図１５参照）を作成する場合、コンピュータ６０に予め記憶された「第Ｎ番目の校正方向」に対応するレーザヘッド２４Ｌの回転角ψ及び回転角θに基づき、第１駆動部３５を駆動してレーザヘッド２４Ｌの姿勢制御を行う。これにより、レーザヘッド２４Ｌの姿勢が「第Ｎ番目の校正方向」に平行になる。

次いで、第２駆動部３６を駆動してレーザヘッド２４Ｌを既述のアライメント位置Ｐ０へ移動させる。この移動方法は、特に限定されず、手動又は自動で行ってもよく、自動で行う場合には公知の手法を用いることができる。

例えば、定盤１４上でのボールレンズ８０Ａ，８０Ｂの概略位置が既知である場合、この概略位置に基づき仮のアライメント位置Ｐ０を推定し、この仮のアライメント位置Ｐ０においてレーザヘッド２４ＬをＸＹＺ軸方向に位置調整しながら光検出部４８で光干渉信号ＳＬを検出する。そして、この光干渉信号ＳＬの強度が最大になるレーザヘッド２４Ｌの位置をアライメント位置Ｐ０として決定する。

また、公知の手法でボールレンズ８０Ａ，８０Ｂの中心座標を検出し、この中心座標と、レーザヘッド２４Ｌの姿勢（回転角ψ及び回転角θ）に基づき、アライメント位置Ｐ０を決定してもよい。

レーザヘッド２４Ｌのアライメント位置Ｐ０へのアライメント完了後、レーザヘッド２４Ｌの姿勢と、アライメント位置Ｐ０と、既述の空間距離Ｄ_ｒと、レーザヘッド２４Ｌの移動可能範囲とに基づき、「第Ｎ番目の校正方向」に対応する最大位置ＬＭ及び空間間隔Ｌ０を決定する。これにより、「第Ｎ番目の校正方向」に対応する特定位置Ｐ１〜Ｐ５を決定することができる。その結果、「第Ｎ番目の校正方向」に対応したレーザヘッド２４Ｌの姿勢（回転角ψ及び回転角θ）と、アライメント位置Ｐ０と、特定位置Ｐ１〜Ｐ５と、を規定した校正プログラム６２Ｂ（図１５参照）を作成することができる。

以下、全ての校正方向Ｄ１，Ｄ２について上述の処理を繰り返し行うことで、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのレーザヘッド２４Ｌの姿勢、アライメント位置Ｐ０、及び特定位置Ｐ１〜Ｐ５をそれぞれ規定した校正プログラム６２Ｂ（図１５参照）を作成することができる。

［コンピュータ］
図１５は、コンピュータ６０の機能を示す機能ブロック図である。図１５に示すように、コンピュータ６０は、駆動コントローラ３０を介して三次元測定機１０に接続し、且つ校正装置本体４０の各部（光周波数コム光源４２及び光検出部４８）に接続している。このコンピュータ６０は、三次元測定機１０による被測定物（不図示）の測定を制御する測定制御装置として機能し、且つ校正装置本体４０と共に本発明の校正装置として機能する。なお、コンピュータ６０の測定制御装置としての機能については公知技術であるので、図１５では図示を省略している。

コンピュータ６０は、不図示のＣＰＵ（central processing unit）及びメモリ等により構成されている。コンピュータ６０は、そのＣＰＵが不図示のソフトウェアプログラムを実行することで、統括制御部６１、記憶部６２、駆動制御部６３、光源制御部６４、走査制御部６５、信号取得部６６、及び位置決め精度測定部６７として機能する。

統括制御部６１は、コンピュータ６０の他の各部の動作を制御することにより、三次元測定機１０及び校正装置本体４０の動作を統括制御する。

記憶部６２は、三次元測定機１０及び校正装置本体４０を制御するためのソフトウェアプログラム（不図示）の他、制御情報６２Ａ及び校正プログラム６２Ｂ等が記憶されている。制御情報６２Ａは、７方向の校正方向Ｄ１，Ｄ２にそれぞれ対応したレーザヘッド２４Ｌの姿勢（回転角ψ及び回転角θ）、空間距離Ｄｒ（時間間隔Ｔ_Ｒ及び繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐ）、及びレーザヘッド２４Ｌの移動可能範囲等を含む。この制御情報６２Ａを参照して、統括制御部６１は、既述の校正プログラム６２Ｂの作成を行う。

具体的に、統括制御部６１は、制御情報６２Ａに基づき校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのレーザヘッド２４Ｌの姿勢（回転角ψ及び回転角θ）を取得する。また、統括制御部６１は、第２駆動部３６の駆動によりレーザヘッド２４Ｌが校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのアライメント位置Ｐ０に移動された場合、このアライメント位置Ｐ０と、既述の空間距離Ｄ_ｒと、レーザヘッド２４Ｌの姿勢及び移動可能範囲とに基づき、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとの最大位置ＬＭ及び空間間隔Ｌ０を決定する。これにより、統括制御部６１は、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのレーザヘッド２４Ｌの姿勢、アライメント位置Ｐ０、及び特定位置Ｐ１〜Ｐ５をそれぞれ規定した校正プログラム６２Ｂを作成して記憶部６２に記憶させる。

駆動制御部６３は、駆動コントローラ３０を介して第１駆動部３５及び第２駆動部３６をそれぞれ駆動して、レーザヘッド２４Ｌの姿勢及び位置を制御する。この駆動制御部６３は、位置姿勢制御部６３Ａと位置決め制御部６３Ｂとを含む。

位置姿勢制御部６３Ａは、本発明の第１制御部として機能する。位置姿勢制御部６３Ａは、校正プログラム６２Ｂの作成時において、制御情報６２Ａに含まれるレーザヘッド２４Ｌの姿勢に基づき、駆動コントローラ３０を介して第１駆動部３５を駆動することにより、既述の図１１で説明したレーザヘッド２４Ｌの姿勢制御を行う。次いで、位置姿勢制御部６３Ａは、自動又は手動により第２駆動部３６を駆動して、レーザヘッド２４Ｌを「第Ｎ番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ，８０Ｂに対するアライメント位置Ｐ０に移動させる。

一方、位置姿勢制御部６３Ａは、レーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定時において、記憶部６２内の校正プログラム６２Ｂに基づき第１駆動部３５及び第２駆動部３６を駆動して、レーザヘッド２４Ｌの姿勢及び位置を制御することで、「第Ｎ番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ，８０Ｂに対するレーザヘッド２４Ｌのアライメントを行う。これにより、レーザヘッド２４Ｌの姿勢を「第Ｎ番目の校正方向」に平行することができる。また、レーザヘッド２４Ｌの位置を「第Ｎ番目の校正方向」に対応したアライメント位置Ｐ０にセットすることができる。

位置決め制御部６３Ｂは、本発明の第２制御部に相当するものである。位置決め制御部６３Ｂは、記憶部６２内の校正プログラム６２Ｂに基づき、第２駆動部３６を駆動して、レーザヘッド２４Ｌを「第Ｎ番目の校正方向」に沿ってステップ移動させる。これにより、レーザヘッド２４Ｌが、既述の図１４に示したように、アライメント位置Ｐ０から「第Ｎ番目の校正方向」に沿った空間間隔Ｌ０ごとの特定位置Ｐ１〜Ｐ５（以下、まとめて特定位置ＰＭという：Ｍは１以上５以下の自然数）に順番に位置決めされる。

光源制御部６４は、光周波数コム光源４２による光コム５０の出射を制御する。光源制御部６４は、レーザヘッド２４Ｌが特定位置ＰＭのいずれかに位置決めされるごとに、少なくともリフレクタ５７の走査制御が完了するまでの間、光周波数コム光源４２から光コム５０を出射させる。これにより、レーザヘッド２４Ｌから「第Ｎ番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ，８０Ｂに向けて測定光５０Ａが出射され、さらにボールレンズ８０Ａ，８０Ｂにて反射された測定光５０Ａがレーザヘッド２４Ｌに受光される。その結果、光検出部４８にて光干渉信号ＳＬが検出される。

走査制御部６５は、レーザヘッド２４Ｌが特定位置ＰＭのいずれかに位置決めされるごとに、走査ステージ５８を駆動してリフレクタ５７の走査制御を行う。これにより、参照光５０Ｂの光路長が変化し、この変化に伴い既述の光路差が変化する。その結果、光検出部４８は、レーザヘッド２４Ｌが特定位置ＰＭのいずれかに位置決めされている状態で、且つ少なくともリフレクタ５７の走査制御が実行されている間、光干渉信号ＳＬの検出と電気信号の出力とを連続的に行う。

また、走査制御部６５は、走査ステージ５８上でのリフレクタ５７の位置に関する情報、すなわち既述の干渉基準点からのリフレクタ５７の位置のずれ方向及びずれ量に関する情報を位置決め精度測定部６７へ逐次出力する。

信号取得部６６は光検出部４８に接続している。光検出部４８は、少なくともリフレクタ５７の走査制御が実行されている間、光干渉信号ＳＬの検出を連続的に行って、この光干渉信号ＳＬの電気信号を信号取得部６６へ出力する。そして、信号取得部６６は、光検出部４８から取得した電気信号を位置決め精度測定部６７へ出力する。

位置決め精度測定部６７は、特定位置ＰＭのいずれかへのレーザヘッド２４Ｌの位置決めとリフレクタ５７の走査制御とが実行されるごとに、走査制御部６５から入力されるリフレクタ５７の位置に関する情報と、信号取得部６６から入力される電気信号とに基づき、光検出部４８で検出される光干渉信号ＳＬの強度が最大（干渉ピーク）となるリフレクタ５７の位置を測定する。これにより、特定位置ＰＭごとのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度（位置決め誤差）が測定される。

なお、統括制御部６１は、コンピュータ６０の各部を制御して、特定位置ＰＭごとのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定を３回繰り返し実行させる。そして、統括制御部６１は、コンピュータ６０の各部を繰り返し作動させて、７方向の校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとに、上述の処理（アライメント、特定位置ＰＭへの位置決め、走査制御、及び位置決め精度の測定等）を繰り返し実行させる。従って、統括制御部６１は、本発明の第３制御部として機能する。

［三次元測定システムの作用］
図１６は、上記構成の三次元測定システム９における三次元測定機１０の校正処理、より具体的にはレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定処理の流れを示すフローチャートである（本発明の校正方法に相当）。

オペレータは、既述のJIS B7440シリーズに従って三次元測定機１０の校正、すなわちレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定を行う場合、最初に、プローブヘッド２４にレーザプローブ４７を取り付けてレーザヘッド２４Ｌにする。また、オペレータは、既述の図８等に示したように定盤１４の上面に７個のボールレンズ８０Ａ，８０Ｂを配置する（ステップＳ１）。

さらに、オペレータは、コンピュータ６０のキーボード等を操作して、既述の制御情報６２Ａを記憶部６２に記憶させる。これにより、７方向のレーザヘッド２４Ｌの姿勢（回転角ψ及び回転角θ）、空間距離Ｄｒ（時間間隔Ｔ_Ｒ及び繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐ）、及びレーザヘッド２４Ｌの移動可能範囲等が、コンピュータ６０に記憶される（ステップＳ２）。なお、記憶部６２に過去に入力された制御情報６２Ａが保存されている場合、ステップＳ２は省略してもよい。次に、校正プログラム６２Ｂの作成処理が開始される（ステップＳ３）。

図１７は、校正プログラム６２Ｂの作成処理の流れを示すフローチャートである。図１７に示すように、オペレータがコンピュータ６０に対して校正プログラム６２Ｂの作成指示を入力すると、コンピュータ６０の位置姿勢制御部６３Ａは、記憶部６２内の制御情報６２Ａを参照して、「第１番目（Ｎ＝１）の校正方向」に対応したレーザヘッド２４Ｌの姿勢（回転角ψ及び回転角θ）を取得する。そして、位置姿勢制御部６３Ａは、取得したレーザヘッド２４Ｌの姿勢に基づき、第１駆動部３５を駆動して、レーザヘッド２４Ｌの姿勢を「第１番目の校正方向」に平行にする（ステップＳ３Ａ，Ｓ３Ｂ，Ｓ３Ｃ）。

次いで、位置姿勢制御部６３Ａは、自動（公知の方法）又は手動で第２駆動部３６を駆動して、レーザヘッド２４Ｌを、「第１番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ，８０Ｂに対するアライメント位置Ｐ０に移動させる（ステップＳ３Ｄ）。

このレーザヘッド２４Ｌの移動が完了すると、統括制御部６１は、アライメント位置Ｐ０と、空間距離Ｄ_ｒと、レーザヘッド２４Ｌの姿勢及び移動可能範囲とに基づき、図１４等に示した最大位置ＬＭ及び空間間隔Ｌ０を決定する（ステップＳ３Ｅ）。これにより、「第１番目の校正方向」に対応した特定位置Ｐ１〜Ｐ５が統括制御部６１により決定される。その結果、「第１番目の校正方向」に対応したレーザヘッド２４Ｌの姿勢、アライメント位置Ｐ０、及び特定位置ＰＭが決定する。

以下、同様に「第２番目の校正方向」から「第７番目の校正方向」について、既述のステップＳ３ＢからステップＳ３Ｆまでの処理の繰り返し実行される（ステップＳ３ＦでＮＯ、ステップＳ３Ｇ）。これにより、統括制御部６１は、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのレーザヘッド２４Ｌの姿勢、アライメント位置Ｐ０、及び特定位置ＰＭを定めた校正プログラム６２Ｂを作成し、この校正プログラム６２Ｂを記憶部６２に記憶させる（ステップＳ３ＦでＹＥＳ、ステップＳ３Ｈ）。以上で三次元測定機１０の校正の準備が完了する。

図１６に戻って、オペレータがコンピュータ６０にレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定開始指示を入力すると、最初に「第１番目（Ｎ＝１）の校正方向」でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定が開始される（ステップＳ４及びステップＳ５）。

コンピュータ６０の位置姿勢制御部６３Ａは、記憶部６２内の校正プログラム６２Ｂに基づき、第１駆動部３５及び第２駆動部３６をそれぞれ駆動してレーザヘッド２４Ｌの姿勢及び位置を制御することにより、「第１番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ，８０Ｂに対してレーザヘッド２４Ｌをアライメントする（ステップＳ６，Ｓ７）。これにより、レーザヘッド２４Ｌの姿勢が「第１番目の校正方向」に平行になり、且つレーザヘッド２４Ｌの位置が「第１番目の校正方向」に対応するアライメント位置Ｐ０にセットされる。なお、ステップＳ７は、本発明の第１工程に相当する。

レーザヘッド２４Ｌのアライメントが完了すると、位置決め制御部６３Ｂは校正プログラム６２Ｂに従って、第２駆動部３６を駆動して、レーザヘッド２４Ｌを特定位置Ｐ１（Ｍ＝１）に位置決めする（ステップＳ８及びステップＳ９、本発明の第４工程に相当）。

レーザヘッド２４Ｌが特定位置Ｐ１に位置決めされると、光源制御部６４は、光周波数コム光源４２による光コム５０の出射を開始させる（ステップＳ１０、本発明の第２工程に相当）。これにより、レーザヘッド２４Ｌから「第１番目の校正方向」に対応したボールレンズ８０Ａ，８０Ｂへの測定光５０Ａの出射と、レーザヘッド２４Ｌによる測定光５０Ａの反射光の受光と、パルス干渉計４４から光検出部４８への光干渉信号ＳＬの出力と、光検出部４８による光干渉信号ＳＬの検出（電気信号の出力）とが開始される（本発明の第３工程に相当）。

一方、走査制御部６５は、レーザヘッド２４Ｌが特定位置Ｐ１に位置決めされると、走査ステージ５８を駆動してリフレクタ５７を、干渉基準点を中心として一定範囲内で走査する走査制御を実行する（ステップＳ１１、本発明の第５工程に相当）。またこの際に、走査制御部６５は、走査ステージ５８上でのリフレクタ５７の位置に関する情報を位置決め精度測定部６７へ逐次出力する。

また同時に、光検出部４８は、少なくともリフレクタ５７の走査制御が実行されている間、光干渉信号ＳＬを連続的に検出して、その検出結果である電気信号を信号取得部６６へ出力する。そして、信号取得部６６は、光検出部４８から取得した電気信号を位置決め精度測定部６７へ逐次出力する（ステップＳ１１、本発明の第６工程に相当）。

位置決め精度測定部６７は、リフレクタ５７の走査制御が完了すると、走査制御部６５から入力されるリフレクタ５７の位置に関する情報と、信号取得部６６から入力される電気信号とに基づき、光干渉信号ＳＬの強度が最大（干渉ピーク）となるリフレクタ５７の位置を判別する。位置決め精度測定部６７は、判別したリフレクタ５７の位置（干渉基準点からのずれ方向及びずれ量）に基づき、「第１番目の校正方向」の特定位置Ｐ１でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度（位置決め誤差）を測定する（ステップＳ１２、本発明の第８工程に相当）。

「第１番目の校正方向」の特定位置Ｐ１でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定が完了すると、位置決め制御部６３Ｂは、第２駆動部３６を駆動して、レーザヘッド２４Ｌを特定位置Ｐ２（Ｍ＝２）に位置決めする（ステップＳ１３でＮＯ、ステップＳ１４、及びステップＳ９）。そして、既述のステップＳ１０からステップＳ１２までの処理が繰り返し実行されることにより、「第１番目の校正方向」の特定位置Ｐ２でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度が測定される。

以下、同様に「第１番目の校正方向」の特定位置Ｐ３〜Ｐ５でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度がそれぞれ測定される。なお、図示は省略するが、特定位置Ｐ１〜Ｐ５でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定は３回繰り返し実行される。

３回目の特定位置Ｐ５でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定が完了すると、「第２番目（Ｎ＝２）の校正方向」でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定が開始される（ステップＳ１３でＹＥＳ、ステップＳ１５でＮＯ、ステップＳ１６、本発明の第７工程に相当）。このように第１駆動部３５及び第２駆動部３６を制御してレーザヘッド２４Ｌの姿勢及び位置を変えるだけで「第２番目の校正方向」でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定を開始することができるので、オペレータによる段取り替えを省略することができる。そして、既述のステップＳ５からステップＳ１５までの処理が繰り返し実行されることで、「第２番目の校正方向」の特定位置Ｐ１〜Ｐ５でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定が行われる。

以下同様に、「第３番目の校正方向」から「第７番目の校正方向」の各々について、特定位置Ｐ１〜Ｐ５でのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度が測定される（ステップＳ１５でＹＥＳ、本発明の第７工程に相当）。

以上でJIS B7440シリーズの規定に従った三次元測定機１０の校正に必要な測定データが得られる。オペレータは、得られた測定データに基づき、三次元測定機１０の校正を必要に応じて行う。なお、具体的な校正手法は公知技術であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、三次元測定機１０のＸＹＺ軸方向に移動自在な可動部（Ｚキャリッジ２２）に設けられたレーザヘッド２４Ｌを設けることにより、定盤１４上に配置された７個のボールレンズ８０Ａ，８０Ｂの各々に対するレーザヘッド２４Ｌのアライメントを、第１駆動部３５及び第２駆動部３６を駆動することにより実行できる。

このため、定盤１４上にパルス干渉計４４を配置し且つレーザヘッド２４Ｌにボールレンズ８０Ａ，８０Ｂを取り付ける従来技術では、校正方向ごとにオペレータが定盤１４上でのパルス干渉計４４等の配置変更を行い、その都度、アライメントを行う所謂「段取り替え」を行う必要があるが、本実施形態では段取り替えを省略することができる。その結果、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとの校正（測定）に要する時間が短縮される。このため、校正方向Ｄ１，Ｄ２ごとのレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度をほぼ同一条件（同じ環境）で行うことができる。また、パルス干渉計４４の配置変更等により生じる誤差の発生が抑えられる。

また、本実施形態では、上記非特許文献３とは異なりレーザヘッド２４Ｌを複数設ける必要がないので、測定光５０Ａの光量が分散されず光干渉信号ＳＬの信号強度が確保される。その結果、安定した測定が可能となり、三次元測定機１０の大きさに関係なく安定したシステムを構築できる。

さらに本実施形態では、光コム５０を光源とするパルス干渉計４４を用いることで、位置決め精度の測定を高精度に行うことができる。また、測定光５０Ａ及び参照光５０Ｂの光路として光ファイバーケールの利用が可能となり、三次元測定機１０の可動部（制御軸）に取り付け可能な大きさにレーザヘッド２４Ｌを小型化することができる。

以上の通り、本実施形態では、三次元測定機１０の大きさに関係なく、段取り替えの省略と、校正の高精度化及び時間短縮と、を実現することができる。

さらにまた、本実施形態では、校正プログラム６２Ｂに従って第１駆動部３５及び第２駆動部３６を駆動することにより、既述の図１６に示したステップＳ４以降の一連の校正作業（７方向のレーザヘッド２４Ｌの位置決め精度の測定）を自動且つ連続して行う、すなわち全自動で行うことができる。その結果、より校正に要する時間が短縮される。

［その他］
上記実施形態では、パルス干渉計４４の一例を図４に示したが、パルス干渉計４４の構成は適宜変更してもよい。また、パルス干渉計４４の代わりに、光コム５０を用いたブロードスペクトル干渉計を本発明の干渉光学系として用いてもよい。

上記実施形態の光路差可変部５４は、走査ステージ５８によるリフレクタ５７の走査制御により参照光５０Ｂの光路長を変化させることで既述の光路差を変化させているが、参照光５０Ｂの光路長を変化させることが可能であれば光路差可変部５４の構成は適宜変更してもよい。また、参照光５０Ｂの光路長を変化させる代わりに、測定光５０Ａの光路長を変化させることにより、既述の光路差を変化させてもよい。

上記実施形態では、コンピュータ６０が三次元測定機１０と別体に設けられているが、コンピュータ６０が三次元測定機１０と一体に設けられていてもよい。また、三次元測定システム９の各部は同じ場所に設けられている必要はなく、例えば、光周波数コム光源４２、エタロン４３、及びパルス干渉計４４等（或いは光周波数コム光源４２のみ）が、三次元測定機１０とは異なる場所に設けられていてもよい。これにより、校正装置本体４０と、別の場所（例えば数ｋｍ離れた位置）にある工場などに配置された三次元測定機１０のレーザヘッド２４Ｌとを光通信接続して、工場内の三次元測定機１０を校正する場合にも本発明を適用可能である。光ファイバーケーブルＣ４，Ｃ５を数ｋｍにわたって延長することにより、異なる場所・建物に存在する三次元測定機１０を校正することができる。

上記実施形態では、被校正装置として三次元測定機１０を例に挙げて説明を行ったが、三次元測定機１０に限定されることなく、各種の測定機（座標測定機）及び工作機械等の複数方向に変位自在な各種可動部を有する被校正装置の校正に本発明を適用することができる。この場合、被校正装置の種類及び校正の規格等に応じて、校正方向の数（反射体の数、配置パターン、及び被校正装置内での配置場所）及び特定位置の数を適宜変更する。

１０…三次元測定機，
１４…定盤，
２４…プローブヘッド，
２４Ｌ…レーザヘッド，
３５…第１駆動部，
３６…第２駆動部，
４０…校正装置本体，
４２…光周波数コム光源，
４３…エタロン，
４４…パルス干渉計，
４７…レーザプローブ，
４８…光検出部，
５０…光コム，
５０Ａ…測定光，
５０Ｂ…参照光，
５４…光路差可変部，
５７…リフレクタ，
５８…走査ステージ，
５９…反射コート面，
６０…コンピュータ，
６１…統括制御部，
６２Ａ…制御情報，
６２Ｂ…校正プログラム，
６３Ａ…位置姿勢制御部，
６３Ｂ…位置決め制御部，
６５…走査制御部，
６７…位置決め精度測定部，
８０Ａ，８０Ｂ…ボールレンズ，
Ｄ１，Ｄ２…校正方向，
Ｃ１〜Ｃ６…光ファイバーケーブル，
Ｐ０…アライメント位置，
Ｐ１〜Ｐ５…特定位置

Claims (7)

1. 複数方向に変位自在な可動部を有する被校正装置の校正を行う校正装置において、
   前記可動部に設けられ、位置及び姿勢が変位自在な光ヘッドと、
   複数の校正方向に対応した配置パターンで複数の反射体が前記被校正装置に配置されている場合、前記光ヘッドの位置及び姿勢を制御して、前記反射体に対する前記光ヘッドのアライメントを行う第１制御部と、
   繰り返し周波数を有する光コムを出射する光周波数コム光源と、
   前記光周波数コム光源から出射された前記光コムを測定光と参照光とに分岐させ、前記測定光を前記光ヘッドから前記反射体に出射し且つ前記参照光を所定位置の参照面へ出射して、前記反射体から前記光ヘッドが受光した前記測定光と、前記参照面にて反射された前記参照光との光干渉信号を出力する干渉光学系と、
   前記繰り返し周波数に基づき決定される空間間隔を有する位置を特定位置とした場合、前記可動部を駆動して、前記反射体から前記反射体に対応する前記校正方向に沿った前記特定位置ごとに、前記光ヘッドを位置決めする第２制御部と、
   前記干渉光学系に設けられ、前記第２制御部により前記光ヘッドが前記特定位置に位置決めされるごとに、前記測定光の光路と前記参照光の光路との光路差を変化させる光路差可変部と、
   前記光路差可変部による前記光路差の変化が実行されている間、前記干渉光学系から出力された前記光干渉信号を検出する信号検出部と、
   前記反射体ごとに、前記第１制御部、前記光周波数コム光源、前記第２制御部、前記光路差可変部、及び前記信号検出部を繰り返し作動させる第３制御部と、
   を備える校正装置。
2. 前記信号検出部の検出結果と、前記光路差可変部による前記光路差の変化とに基づき、前記可動部による前記光ヘッドの位置決め精度を前記特定位置ごとに測定する位置決め精度測定部を備え、
   前記第３制御部は、前記反射体ごとに、前記位置決め精度測定部を繰り返し作動させる請求項１に記載の校正装置。
3. 前記光路差可変部は、前記光路差を、予め定めた基準を中心とした一定範囲内で変化させる請求項１又は２に記載の校正装置。
4. 前記測定光の光路と前記参照光の光路とが共通の光路を通る請求項１から３のいずれか１項に記載の校正装置。
5. 前記測定光の光路と前記参照光の光路とがそれぞれ光ファイバーケーブルで構成される請求項１から４のいずれか１項に記載の校正装置。
6. 複数方向に変位自在な可動部を有する被校正装置の校正を行う校正方法において、
   複数の校正方向に対応した配置パターンで複数の反射体が前記被校正装置に配置され且つ前記可動部に光ヘッドが取り付けられている状態で、第１制御部が、前記光ヘッドの位置及び姿勢を制御して、前記反射体に対する前記光ヘッドのアライメントを行う第１工程と、
   光周波数コム光源から繰り返し周波数を有する光コムを出射させる第２工程と、
   干渉光学系が、前記光コムを測定光と参照光とに分岐させ、前記測定光を前記光ヘッドから前記反射体へ出射し且つ前記参照光を所定位置の参照面へ出射して、前記反射体から前記光ヘッドが受光した前記測定光と、前記参照面にて反射された前記参照光との光干渉信号を出力する第３工程と、
   前記繰り返し周波数に基づき決定される空間間隔を有する位置を特定位置とした場合、第２制御部が、前記可動部を駆動して、前記反射体から前記反射体に対応する前記校正方向に沿った前記特定位置ごとに、前記光ヘッドを位置決めする第４工程と、
   前記光ヘッドが前記特定位置に位置決めされるごとに、光路差可変部が、前記測定光の光路と前記参照光の光路との光路差を変化させる第５工程と、
   信号検出部が、前記光路差可変部による前記光路差の変化が実行されている間、前記干渉光学系から出力された前記光干渉信号を検出する第６工程と、
   第３制御部が、前記反射体ごとに、前記第１工程から前記第６工程までの各工程を繰り返し実行させる第７工程と、
   を有する校正方法。
7. 前記信号検出部の検出結果と、前記光路差可変部による前記光路差の変化とに基づき、前記可動部による前記光ヘッドの位置決め精度を前記特定位置ごとに測定する第８工程を有し、
   前記第３制御部は、前記反射体ごとに、前記第８工程を繰り返し作動させる請求項６に記載の校正方法。

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