JP3423229B2 - 光波干渉計及び光波干渉計を用いた測長方法 - Google Patents
光波干渉計及び光波干渉計を用いた測長方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光波干渉計及びこれ
を用いた測長方法、特にブロックゲージやレングスバー
等の端度器を測長する光波干渉計に関する。
を用いた測長方法、特にブロックゲージやレングスバー
等の端度器を測長する光波干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、種々の測定器械の校正に使用
されるブロックゲージやレングスバー自体を高精度に測
長する光波干渉計が知られている。その原理は、予め２
分の１波長以下の精度で端度器を測長する予備測定を行
って干渉次数Ｎを算出し、本測定でレーザ干渉により干
渉縞端数εを求め、Ｌ＝λ／２（Ｎ＋ε）により端度器
の寸法Ｌを求めるものである。
されるブロックゲージやレングスバー自体を高精度に測
長する光波干渉計が知られている。その原理は、予め２
分の１波長以下の精度で端度器を測長する予備測定を行
って干渉次数Ｎを算出し、本測定でレーザ干渉により干
渉縞端数εを求め、Ｌ＝λ／２（Ｎ＋ε）により端度器
の寸法Ｌを求めるものである。
【０００３】なお、予備測定で２分の１波長以下の精度
で端度器を測定する際には、複数の波長を用いて各波長
毎に予備測定を行い、特定の波長に依存しないで一致す
る値を採用するいわゆる合致法が用いられる。また、レ
ーザ干渉計としては、例えばトワイマン−グリーン干渉
計が用いられる。
で端度器を測定する際には、複数の波長を用いて各波長
毎に予備測定を行い、特定の波長に依存しないで一致す
る値を採用するいわゆる合致法が用いられる。また、レ
ーザ干渉計としては、例えばトワイマン−グリーン干渉
計が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記合
致法を用いた場合でも、レーザ干渉計とは別のコンパレ
ータ等を用いて別途測定しなければならず、予備測定と
本測定（レーザ干渉計による測定）のそれぞれで温度な
らし（被測定対象たるワーク（端度器）設置後数時間放
置することで人体の熱の影響や環境温度によるワーク内
の温度不均一を解消する）が必要となる等、測長手順が
煩雑で測長効率が低い問題があった。
致法を用いた場合でも、レーザ干渉計とは別のコンパレ
ータ等を用いて別途測定しなければならず、予備測定と
本測定（レーザ干渉計による測定）のそれぞれで温度な
らし（被測定対象たるワーク（端度器）設置後数時間放
置することで人体の熱の影響や環境温度によるワーク内
の温度不均一を解消する）が必要となる等、測長手順が
煩雑で測長効率が低い問題があった。
【０００５】また、高精度の測長を行う際には、端度器
の線膨張係数による伸縮を考慮して温度補正が必要とな
るが、予備測定とレーザ干渉による本測定を別個に行う
と、予備測定時に使用する温度計の誤差と、本測定時に
使用する温度計の誤差が異なる可能性があり、干渉次数
Ｎを正確に求めることが困難となる問題もあった。
の線膨張係数による伸縮を考慮して温度補正が必要とな
るが、予備測定とレーザ干渉による本測定を別個に行う
と、予備測定時に使用する温度計の誤差と、本測定時に
使用する温度計の誤差が異なる可能性があり、干渉次数
Ｎを正確に求めることが困難となる問題もあった。
【０００６】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、予備測定と本測定
を同一の干渉計内で順次実行でき、迅速かつ高精度に端
度器等のワークを測長できる光波干渉計及び光波干渉計
を用いた測長方法を提供することにある。
みなされたものであり、その目的は、予備測定と本測定
を同一の干渉計内で順次実行でき、迅速かつ高精度に端
度器等のワークを測長できる光波干渉計及び光波干渉計
を用いた測長方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、レーザ光による干渉を用いてワーク
の寸法を測定する光波干渉計であって、レーザ光源と、
白色光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を前記ワー
ク及びレーザ光干渉の基準となる第１基準面に入射させ
る第１光学系と、前記白色光源からの白色光を前記ワー
ク及び白色光干渉の基準となる第２基準面に入射させる
第２光学系と、前記第１基準面に対して前記ワークの端
面が略平行となるように前記ワークの傾きを調整するワ
ーク調整手段と、前記第１光学系により生じたレーザ光
干渉縞及び前記第２光学系により生じた白色光干渉縞を
検出する干渉縞検出手段と、前記第１光学系、第２光学
系及びワーク調整手段及び干渉縞検出手段を制御し、前
記第１光学系におけるレーザ光干渉による前記ワークの
前記ワーク調整手段を用いた姿勢調整、前記第２光学系
における白色光干渉とレーザ光干渉を用いて予め２分の
１波長以下の精度で前記ワークの寸法を測定してレーザ
光干渉次数を得る予備測定、前記第１光学系における前
記ワークと前記第１基準面のレーザ光干渉による前記ワ
ークの干渉縞端数を測定する本測定を順次実行する制御
手段とを有し、前記干渉次数と前記干渉縞端数に基づき
前記ワークの寸法を算出することを特徴とする。
に、第１の発明は、レーザ光による干渉を用いてワーク
の寸法を測定する光波干渉計であって、レーザ光源と、
白色光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を前記ワー
ク及びレーザ光干渉の基準となる第１基準面に入射させ
る第１光学系と、前記白色光源からの白色光を前記ワー
ク及び白色光干渉の基準となる第２基準面に入射させる
第２光学系と、前記第１基準面に対して前記ワークの端
面が略平行となるように前記ワークの傾きを調整するワ
ーク調整手段と、前記第１光学系により生じたレーザ光
干渉縞及び前記第２光学系により生じた白色光干渉縞を
検出する干渉縞検出手段と、前記第１光学系、第２光学
系及びワーク調整手段及び干渉縞検出手段を制御し、前
記第１光学系におけるレーザ光干渉による前記ワークの
前記ワーク調整手段を用いた姿勢調整、前記第２光学系
における白色光干渉とレーザ光干渉を用いて予め２分の
１波長以下の精度で前記ワークの寸法を測定してレーザ
光干渉次数を得る予備測定、前記第１光学系における前
記ワークと前記第１基準面のレーザ光干渉による前記ワ
ークの干渉縞端数を測定する本測定を順次実行する制御
手段とを有し、前記干渉次数と前記干渉縞端数に基づき
前記ワークの寸法を算出することを特徴とする。
【０００８】同一干渉計内にワークの姿勢調整及び本測
定を行う第１光学系と、ワークの予備測定を行う第２光
学系を設けることで、予備測定と本測定を別環境で行う
必要がなくなり、予備測定と本測定間の温度の相違等も
防止でき、迅速かつ高精度にワークを測長できる。
定を行う第１光学系と、ワークの予備測定を行う第２光
学系を設けることで、予備測定と本測定を別環境で行う
必要がなくなり、予備測定と本測定間の温度の相違等も
防止でき、迅速かつ高精度にワークを測長できる。
【０００９】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記第１光学系は、前記レーザ光源からのレーザ光
を前記ワークに入射するレーザ光と前記第１基準面に入
射するレーザ光に分割する第１ビームスプリッタを有
し、前記第２光学系は、前記白色光源からの白色光を前
記ワークに入射する白色光と前記第２基準面に入射する
白色光に分割する第２ビームスプリッタを有することを
特徴とする。
て、前記第１光学系は、前記レーザ光源からのレーザ光
を前記ワークに入射するレーザ光と前記第１基準面に入
射するレーザ光に分割する第１ビームスプリッタを有
し、前記第２光学系は、前記白色光源からの白色光を前
記ワークに入射する白色光と前記第２基準面に入射する
白色光に分割する第２ビームスプリッタを有することを
特徴とする。
【００１０】また、第３の発明は、第２の発明におい
て、前記第１ビームスプリッタと第２ビームスプリッタ
は同一のビームスプリッタから構成されることを特徴と
する。ビームスプリッタを共通にすることで、構成を簡
易化できるとともに、共通の光路を用いることで予備測
定の精度を上げることができる。
て、前記第１ビームスプリッタと第２ビームスプリッタ
は同一のビームスプリッタから構成されることを特徴と
する。ビームスプリッタを共通にすることで、構成を簡
易化できるとともに、共通の光路を用いることで予備測
定の精度を上げることができる。
【００１１】また、第４の発明は、第３の発明におい
て、さらに、前記ビームスプリッタから射出したレーザ
光を前記第１基準面に入射させ、前記ビームスプリッタ
から射出した白色光を前記第２基準面に入射させる手段
を有することを特徴とする。第１基準面と第２基準面が
異なる場合には、このような手段を用いることで同一の
ビームスプリッタからそれぞれの基準面に確実にレーザ
光あるいは白色光を入射させ、干渉を生じさせることが
できる。
て、さらに、前記ビームスプリッタから射出したレーザ
光を前記第１基準面に入射させ、前記ビームスプリッタ
から射出した白色光を前記第２基準面に入射させる手段
を有することを特徴とする。第１基準面と第２基準面が
異なる場合には、このような手段を用いることで同一の
ビームスプリッタからそれぞれの基準面に確実にレーザ
光あるいは白色光を入射させ、干渉を生じさせることが
できる。
【００１２】また、第５の発明は、第２〜第４の発明に
おいて、前記第１光学系には前記レーザ光源と前記第１
ビームスプリッタ間の光路上にレーザ光をオンオフする
第１シャッタが設けられ、前記第２光学系には前記白色
光源と前記第２ビームスプリッタ間の光路上に白色光を
オンオフする第２シャッタが設けられ、前記制御手段
は、前記ワークの姿勢調整時及び本測定時には前記第１
シャッタを開制御するとともに前記第２シャッタを閉制
御してレーザ光を導入し、前記予備測定時には前記第１
シャッタを閉制御するとともに前記第２シャッタを開制
御して白色光を導入することを特徴とする。
おいて、前記第１光学系には前記レーザ光源と前記第１
ビームスプリッタ間の光路上にレーザ光をオンオフする
第１シャッタが設けられ、前記第２光学系には前記白色
光源と前記第２ビームスプリッタ間の光路上に白色光を
オンオフする第２シャッタが設けられ、前記制御手段
は、前記ワークの姿勢調整時及び本測定時には前記第１
シャッタを開制御するとともに前記第２シャッタを閉制
御してレーザ光を導入し、前記予備測定時には前記第１
シャッタを閉制御するとともに前記第２シャッタを開制
御して白色光を導入することを特徴とする。
【００１３】また、第６の発明は、第２〜第５の発明に
おいて、さらに、前記第２ビームスプリッタから前記第
２基準面までの光学的距離を変化させる移動手段と、前
記移動手段の移動量を検出する手段とを有することを特
徴とする。光学的距離を変化させることでワークの両端
面それぞれに対応する位置で白色光の干渉を生じさせる
ことができ、移動手段の移動量を検出することで両端面
間の距離、すなわちワークの寸法を予備測定することが
できる。なお、この予備測定値から干渉次数が算出され
る。
おいて、さらに、前記第２ビームスプリッタから前記第
２基準面までの光学的距離を変化させる移動手段と、前
記移動手段の移動量を検出する手段とを有することを特
徴とする。光学的距離を変化させることでワークの両端
面それぞれに対応する位置で白色光の干渉を生じさせる
ことができ、移動手段の移動量を検出することで両端面
間の距離、すなわちワークの寸法を予備測定することが
できる。なお、この予備測定値から干渉次数が算出され
る。
【００１４】また、第７の発明は、第１〜第６の発明に
おいて、前記第２基準面は平面鏡であることを特徴とす
る。
おいて、前記第２基準面は平面鏡であることを特徴とす
る。
【００１５】また、第８の発明は、第１〜第６の発明に
おいて、前記第２基準面はコーナキューブ型反射面であ
ることを特徴とする。コーナキューブ型とすることで、
移動に伴う面の微小変動が生じても入射した白色光を確
実に入射方向に反射し、干渉を生じさせることができ
る。
おいて、前記第２基準面はコーナキューブ型反射面であ
ることを特徴とする。コーナキューブ型とすることで、
移動に伴う面の微小変動が生じても入射した白色光を確
実に入射方向に反射し、干渉を生じさせることができ
る。
【００１６】また、第９の発明は、第１〜第６の発明に
おいて、前記第１基準面と第２基準面は同一であること
を特徴とする。第１基準面と第２基準面を同一にするこ
とで、構成をより簡易化することができる。
おいて、前記第１基準面と第２基準面は同一であること
を特徴とする。第１基準面と第２基準面を同一にするこ
とで、構成をより簡易化することができる。
【００１７】また、第１０の発明は、光波干渉計を用い
たワークの測長方法であって、前記ワークを干渉計内に
設置するステップと、前記干渉計内にレーザ光を導入し
てレーザ光の干渉を用いて第１基準面に対して前記ワー
クの端面が略平行となるように前記ワークの姿勢を調整
するステップと、前記干渉計内に白色光を導入して前記
ワークと第２基準面との白色光の干渉とレーザ光干渉を
用いて予め２分の１波長以下の精度で前記ワークの寸法
を測定してレーザ光干渉次数を得る予備測定を行うステ
ップと、前記干渉計内にレーザ光を導入して前記ワーク
と前記第１基準面とのレーザ光の干渉を用いて前記ワー
クの干渉縞端数を測定する本測定を行うステップと、前
記干渉次数及び前記干渉縞端数を用いて前記ワークの寸
法を算出するステップとを有し、同一干渉計内でワーク
の姿勢調整、予備測定、本測定を順次実行することを特
徴とする。同一干渉計内で予備測定と本測定を行うこと
で、ワーク設定の手間を１回に限定でき、迅速かつ確実
にワークを測長できる。
たワークの測長方法であって、前記ワークを干渉計内に
設置するステップと、前記干渉計内にレーザ光を導入し
てレーザ光の干渉を用いて第１基準面に対して前記ワー
クの端面が略平行となるように前記ワークの姿勢を調整
するステップと、前記干渉計内に白色光を導入して前記
ワークと第２基準面との白色光の干渉とレーザ光干渉を
用いて予め２分の１波長以下の精度で前記ワークの寸法
を測定してレーザ光干渉次数を得る予備測定を行うステ
ップと、前記干渉計内にレーザ光を導入して前記ワーク
と前記第１基準面とのレーザ光の干渉を用いて前記ワー
クの干渉縞端数を測定する本測定を行うステップと、前
記干渉次数及び前記干渉縞端数を用いて前記ワークの寸
法を算出するステップとを有し、同一干渉計内でワーク
の姿勢調整、予備測定、本測定を順次実行することを特
徴とする。同一干渉計内で予備測定と本測定を行うこと
で、ワーク設定の手間を１回に限定でき、迅速かつ確実
にワークを測長できる。
【００１８】また、第１１の発明は、第１０の発明にお
いて、前記ワークの姿勢を調整するステップは、前記基
準面のピンホール像と前記ワークのピンホール像の位置
偏差を調整する粗調整ステップと、前記レーザ光の干渉
により生じた前記ワーク面の干渉縞を規定値に調整する
微調整ステップとを含むことを特徴とする。
いて、前記ワークの姿勢を調整するステップは、前記基
準面のピンホール像と前記ワークのピンホール像の位置
偏差を調整する粗調整ステップと、前記レーザ光の干渉
により生じた前記ワーク面の干渉縞を規定値に調整する
微調整ステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
形態について説明する。
【００２０】＜第１実施形態＞図１には、本実施形態の
構成ブロック図が示されている。本実施形態の測長原理
は、まずレーザ光でワーク（端度器）の傾斜を調整し、
複数の波長を含む白色光を用いた干渉でワークの予備測
定を行い、その後レーザ光を用いた干渉で本測定を行う
ものであり、レーザ干渉部と白色干渉部が同一干渉計内
に含まれている。
構成ブロック図が示されている。本実施形態の測長原理
は、まずレーザ光でワーク（端度器）の傾斜を調整し、
複数の波長を含む白色光を用いた干渉でワークの予備測
定を行い、その後レーザ光を用いた干渉で本測定を行う
ものであり、レーザ干渉部と白色干渉部が同一干渉計内
に含まれている。
【００２１】周波数安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源１０は
レーザ干渉用のレーザ光を供給するもので、レーザ光源
１０からの波長６３３ｎｍのレーザはビームスプリッタ
１２でレーザ干渉計用のレーザ光と計数干渉測長のため
のレーザ光に分離される。なお、計数干渉測長とは、予
備測定におけるワークの測長であり詳細は後述する。ま
た、レーザ光源１０は着脱自在に構成され、故障などに
より別機体のレーザ光源への変更があった場合にも容易
に光軸のアライメントが可能なように構成するのが望ま
しい。
レーザ干渉用のレーザ光を供給するもので、レーザ光源
１０からの波長６３３ｎｍのレーザはビームスプリッタ
１２でレーザ干渉計用のレーザ光と計数干渉測長のため
のレーザ光に分離される。なお、計数干渉測長とは、予
備測定におけるワークの測長であり詳細は後述する。ま
た、レーザ光源１０は着脱自在に構成され、故障などに
より別機体のレーザ光源への変更があった場合にも容易
に光軸のアライメントが可能なように構成するのが望ま
しい。
【００２２】ビームスプリッタ１２からのレーザ干渉計
用レーザ光は伝送用光ファイバ１４を介して干渉計部に
伝送される。また、ビームスプリッタ１２からの計数干
渉測長用のレーザ光も、伝送用光ファイバ１６を介して
計数干渉測長部に伝送される。
用レーザ光は伝送用光ファイバ１４を介して干渉計部に
伝送される。また、ビームスプリッタ１２からの計数干
渉測長用のレーザ光も、伝送用光ファイバ１６を介して
計数干渉測長部に伝送される。
【００２３】伝送用光ファイバ１４、１６は、５４３ｎ
ｍ〜６３３ｎｍの波長帯域に対して偏波面が保存される
シングルモードファイバーであり、その端面にはコリメ
ータレンズが装着され、平行光で入射したレーザ光を平
行光で射出する。光ファイバとコリメータレンズは、Ｆ
Ｃ型コネクタで連結される。伝送用光ファイバ１４の射
出側には光アイソレータ１８が設けられている。
ｍ〜６３３ｎｍの波長帯域に対して偏波面が保存される
シングルモードファイバーであり、その端面にはコリメ
ータレンズが装着され、平行光で入射したレーザ光を平
行光で射出する。光ファイバとコリメータレンズは、Ｆ
Ｃ型コネクタで連結される。伝送用光ファイバ１４の射
出側には光アイソレータ１８が設けられている。
【００２４】光アイソレータ１８は、２つの偏光素子
（偏向板とλ／４波長板）から構成され、伝送用光ファ
イバ１４から射出した直線偏光レーザ光を２つの偏光素
子で円偏光に変え、かつ、戻り光の影響を低減させる機
能を有する。光アイソレータ１８の後段には、回転拡散
板２０が設けられている。
（偏向板とλ／４波長板）から構成され、伝送用光ファ
イバ１４から射出した直線偏光レーザ光を２つの偏光素
子で円偏光に変え、かつ、戻り光の影響を低減させる機
能を有する。光アイソレータ１８の後段には、回転拡散
板２０が設けられている。
【００２５】回転拡散板２０は、すりガラスなどの透過
性に優れた光散乱媒質をモータ２２により回転させるも
ので、回転速度は拡散板の表面粗さによるスペックルが
ビデオレートで画像を取得した際に十分に平均化される
程度以上に設定される。回転拡散板２０からのレーザ光
は、レンズ２４で集光された後、第１シャッタとしての
シャッタ２５（これを適宜シャッタ（１）とも称する）
に入射する。シャッタ２５は、レーザ光を干渉計ブース
１００に導入するか否かを選択するために用いられ、後
述するように予備測定の際にはシャッタ２５は閉じられ
る。シャッタ２５の開閉は、パーソナルコンピュータ６
８からドライバ８０に制御信号を供給することで自動的
に行われる。シャッタ２５を通過したレーザ光はピンホ
ール２６に入射し、さらにビームスプリッタ３２に入射
する。
性に優れた光散乱媒質をモータ２２により回転させるも
ので、回転速度は拡散板の表面粗さによるスペックルが
ビデオレートで画像を取得した際に十分に平均化される
程度以上に設定される。回転拡散板２０からのレーザ光
は、レンズ２４で集光された後、第１シャッタとしての
シャッタ２５（これを適宜シャッタ（１）とも称する）
に入射する。シャッタ２５は、レーザ光を干渉計ブース
１００に導入するか否かを選択するために用いられ、後
述するように予備測定の際にはシャッタ２５は閉じられ
る。シャッタ２５の開閉は、パーソナルコンピュータ６
８からドライバ８０に制御信号を供給することで自動的
に行われる。シャッタ２５を通過したレーザ光はピンホ
ール２６に入射し、さらにビームスプリッタ３２に入射
する。
【００２６】一方、レーザ光源１０とは別個に白色光源
としてのハロゲンランプ２８が設けられている。ハロゲ
ンランプ２８からの白色光は第２シャッタとしてのシャ
ッタ２９（これを適宜シャッタ（２）とも称する）に入
射する。シャッタ２９は、白色光を干渉計ブース１００
に導入するか否かを選択するために用いられ、ワークの
予備測定時にシャッタ２９が開いて白色光を導入する。
シャッタ２９を透過した白色光はピンホール３０に入射
し、さらにビームスプリッタ３２に入射する。シャッタ
２９の開閉も、シャッタ２５と同様に、パーソナルコン
ピュータ６８からドライバ８２に制御信号を供給するこ
とで自動的に行われる。
としてのハロゲンランプ２８が設けられている。ハロゲ
ンランプ２８からの白色光は第２シャッタとしてのシャ
ッタ２９（これを適宜シャッタ（２）とも称する）に入
射する。シャッタ２９は、白色光を干渉計ブース１００
に導入するか否かを選択するために用いられ、ワークの
予備測定時にシャッタ２９が開いて白色光を導入する。
シャッタ２９を透過した白色光はピンホール３０に入射
し、さらにビームスプリッタ３２に入射する。シャッタ
２９の開閉も、シャッタ２５と同様に、パーソナルコン
ピュータ６８からドライバ８２に制御信号を供給するこ
とで自動的に行われる。
【００２７】ビームスプリッタ３２はプレート状あるい
はキューブ状をなし、レーザ光を透過させ、あるいは白
色光を反射する。透過、反射の比率は１対１あるいは２
対１である。
はキューブ状をなし、レーザ光を透過させ、あるいは白
色光を反射する。透過、反射の比率は１対１あるいは２
対１である。
【００２８】ビームスプリッタ３２からのレーザ光は、
コリメータレンズ３４で平行光とされ、ミラー３６で反
射した後、ワークブース２００に入射する。また、ビー
ムスプリッタ３２からの白色光もコリメータレンズ３４
で平行光とされ、ミラー３６で反射してワークブース２
００に入射する。
コリメータレンズ３４で平行光とされ、ミラー３６で反
射した後、ワークブース２００に入射する。また、ビー
ムスプリッタ３２からの白色光もコリメータレンズ３４
で平行光とされ、ミラー３６で反射してワークブース２
００に入射する。
【００２９】ワークブース２００は、複数のワークを設
置できる設置台を有し、図ではワーク１、ワーク２、ワ
ーク３の３個のワークが設置されている。また、ワーク
用レーザ光と後述する参照鏡４２用のレーザ光に分割す
る第１ビームスプリッタとしてのビームスプリッタ３８
及びワーク選択用ミラー５２、さらにレーザ光干渉の基
準となる第１基準面としての参照鏡４２（参照鏡
（１））が設けられている。なお、図から分かるよう
に、ビームスプリッタ３８は、ワークブース２００に入
射した白色光をワーク用と参照鏡５０用に分割する第２
ビームスプリッタとしても機能する。すなわち、本実施
形態では第１ビームスプリッタと第２ビームスプリッタ
は同一のビームスプリッタから構成されており、合波用
ブームスプリッタ３２からビームスプリッタ３８まで
は、レーザ光と白色光の光路は共通である。
置できる設置台を有し、図ではワーク１、ワーク２、ワ
ーク３の３個のワークが設置されている。また、ワーク
用レーザ光と後述する参照鏡４２用のレーザ光に分割す
る第１ビームスプリッタとしてのビームスプリッタ３８
及びワーク選択用ミラー５２、さらにレーザ光干渉の基
準となる第１基準面としての参照鏡４２（参照鏡
（１））が設けられている。なお、図から分かるよう
に、ビームスプリッタ３８は、ワークブース２００に入
射した白色光をワーク用と参照鏡５０用に分割する第２
ビームスプリッタとしても機能する。すなわち、本実施
形態では第１ビームスプリッタと第２ビームスプリッタ
は同一のビームスプリッタから構成されており、合波用
ブームスプリッタ３２からビームスプリッタ３８まで
は、レーザ光と白色光の光路は共通である。
【００３０】ワークとなる端度器の断面形状は、例えば
ブロックゲージは長方形で９ｍｍ×３５ｍｍ、レングス
バーは円形で直径２２ｍｍとすることができる。また、
測定のためにワークの底面にリンギングされるベースプ
レート５４の断面形状は円形で直径は４５ｍｍである。
なお、ベースプレート５４は、ワークの底面側の干渉縞
データを得るためであり、ベースプレート面位置を測定
することでワーク底面位置を測定することができる。ま
た、ワーク設置台は、３個のワークそれぞれの参照鏡４
２に対しての傾斜角度を調整できるように水平方向と垂
直方向に回転できるように構成されている。ワークの支
持点はワークの呼び寸法に対してエアリ点またはベッセ
ル点の他、任意の位置で支持できる。また、ビームスプ
リッタ３８からワークの寸法の中央位置及び参照鏡４２
の光学距離が共役になるようにワークを設置することが
できる。ワークの参照鏡４２に対する角度調整に関して
は、大まかに調整するための手動による粗動用レベリン
グ６６と図示しないＰＺＴによる微動の機能を有する。
微動の角度調整に関しては、パーソナルコンピュータ６
８からＰＺＴドライバ８６、８８、９０に対して制御信
号を出力することにより自動で行われる。もちろん、粗
動に関しても、手動ではなくパーソナルコンピュータ６
８を用いて自動で行うことも可能である。ワークのレベ
リングに関しては、後に詳述する。
ブロックゲージは長方形で９ｍｍ×３５ｍｍ、レングス
バーは円形で直径２２ｍｍとすることができる。また、
測定のためにワークの底面にリンギングされるベースプ
レート５４の断面形状は円形で直径は４５ｍｍである。
なお、ベースプレート５４は、ワークの底面側の干渉縞
データを得るためであり、ベースプレート面位置を測定
することでワーク底面位置を測定することができる。ま
た、ワーク設置台は、３個のワークそれぞれの参照鏡４
２に対しての傾斜角度を調整できるように水平方向と垂
直方向に回転できるように構成されている。ワークの支
持点はワークの呼び寸法に対してエアリ点またはベッセ
ル点の他、任意の位置で支持できる。また、ビームスプ
リッタ３８からワークの寸法の中央位置及び参照鏡４２
の光学距離が共役になるようにワークを設置することが
できる。ワークの参照鏡４２に対する角度調整に関して
は、大まかに調整するための手動による粗動用レベリン
グ６６と図示しないＰＺＴによる微動の機能を有する。
微動の角度調整に関しては、パーソナルコンピュータ６
８からＰＺＴドライバ８６、８８、９０に対して制御信
号を出力することにより自動で行われる。もちろん、粗
動に関しても、手動ではなくパーソナルコンピュータ６
８を用いて自動で行うことも可能である。ワークのレベ
リングに関しては、後に詳述する。
【００３１】ワーク選択用ミラー５２は、設置した複数
（図では３個）のワークから測定対象となるワークを選
択するためのミラーであり、図中矢印方向に移動するこ
とでビームスプリッタ３８を透過したレーザ光をいずれ
かのワークに導く。ワーク選択用ミラー５２の移動は、
パーソナルコンピュータ６８からの指令でモータドライ
バ１０２を駆動して行われる。
（図では３個）のワークから測定対象となるワークを選
択するためのミラーであり、図中矢印方向に移動するこ
とでビームスプリッタ３８を透過したレーザ光をいずれ
かのワークに導く。ワーク選択用ミラー５２の移動は、
パーソナルコンピュータ６８からの指令でモータドライ
バ１０２を駆動して行われる。
【００３２】ビームスプリッタ３８はレーザ光の一部を
透過してワークに入射させ、その他を参照鏡４２に入射
させるが、裏面反射による干渉縞の影響を避けるために
５分〜１０分の傾斜を有するくさび構造を有している。
また、くさび角による分散効果の影響を避けるため同一
の材料、同一の厚さ、反転した同一のくさび角による位
相補償板５６が隣接して設けられる。
透過してワークに入射させ、その他を参照鏡４２に入射
させるが、裏面反射による干渉縞の影響を避けるために
５分〜１０分の傾斜を有するくさび構造を有している。
また、くさび角による分散効果の影響を避けるため同一
の材料、同一の厚さ、反転した同一のくさび角による位
相補償板５６が隣接して設けられる。
【００３３】参照鏡４２（参照鏡（１））は、レーザ干
渉測定の参照面に使用される鏡であり、参照鏡４２のホ
ルダは装置組立の際の光軸調整において参照鏡４２の傾
斜角度を調整する機能を有している。また、参照鏡４２
の裏面に設けられたＰＺＴ４４により図中矢印方向に平
行移動し、干渉縞を移動させる機能を有する。参照鏡４
２の移動範囲は２．５μｍ（８フリンジ周期分に相当
し、平行移動を４回行ったときの総移動量は０．３μｍ
で、６３３ｎｍのレーザ光を用いた場合には０．３μｍ
の移動によりフリンジが１周期移動する）である。ＰＺ
Ｔ４４の駆動は、パーソナルコンピュータ６８でＰＺＴ
ドライバ９２を駆動することで行われる。
渉測定の参照面に使用される鏡であり、参照鏡４２のホ
ルダは装置組立の際の光軸調整において参照鏡４２の傾
斜角度を調整する機能を有している。また、参照鏡４２
の裏面に設けられたＰＺＴ４４により図中矢印方向に平
行移動し、干渉縞を移動させる機能を有する。参照鏡４
２の移動範囲は２．５μｍ（８フリンジ周期分に相当
し、平行移動を４回行ったときの総移動量は０．３μｍ
で、６３３ｎｍのレーザ光を用いた場合には０．３μｍ
の移動によりフリンジが１周期移動する）である。ＰＺ
Ｔ４４の駆動は、パーソナルコンピュータ６８でＰＺＴ
ドライバ９２を駆動することで行われる。
【００３４】光路切替用ミラー４０はレーザ光と白色光
の光路を切り替えるための鏡で、パーソナルコンピュー
タ６８がアクチュエータドライバ９８を駆動することで
図中Ａ位置あるいはＢ位置に切り替える。予備測定時に
は光路切替用ミラー４０をＢ位置に設定してビームスプ
リッタ３８からの白色光をミラー４６を介してコーナキ
ューブＣＣ１に入射させ、本測定時には光路切替用ミラ
ー４０をＡ位置に設定してビームスプリッタ３８からの
レーザ光を参照鏡４２に入射させる。
の光路を切り替えるための鏡で、パーソナルコンピュー
タ６８がアクチュエータドライバ９８を駆動することで
図中Ａ位置あるいはＢ位置に切り替える。予備測定時に
は光路切替用ミラー４０をＢ位置に設定してビームスプ
リッタ３８からの白色光をミラー４６を介してコーナキ
ューブＣＣ１に入射させ、本測定時には光路切替用ミラ
ー４０をＡ位置に設定してビームスプリッタ３８からの
レーザ光を参照鏡４２に入射させる。
【００３５】以上がワークブース２００の構成である
が、干渉計ブース１００にはさらに上述したコーナキュ
ーブＣＣ１を移動させるコーナキューブ移動台４８及び
白色干渉光の基準となる第２基準面としての参照鏡５０
（参照鏡（２））、さらにコリメータレンズ５８が設け
られている。
が、干渉計ブース１００にはさらに上述したコーナキュ
ーブＣＣ１を移動させるコーナキューブ移動台４８及び
白色干渉光の基準となる第２基準面としての参照鏡５０
（参照鏡（２））、さらにコリメータレンズ５８が設け
られている。
【００３６】コーナキューブ移動台４８は白色干渉計用
のコーナキューブＣＣ１を図中ＣＤ間で移動させること
でビームスプリッタ３８から第２基準面までの光学的距
離を変化させるもので、同時にこの移動台の移動量を計
測するための計数干渉測長用のコーナキューブＣＣ２を
備えている。コーナキューブ移動台４８の駆動も、パー
ソナルコンピュータ６８からモータドライバ１００に制
御信号を供給することで自動的に行われる。コーナキュ
ーブ移動台４８の移動量は、伝送用光ファイバ１６から
の計数干渉測長用レーザ光を用いて測定され、具体的に
はビームスプリッタ５１を透過してコーナキューブ移動
台４８上のコーナキューブＣＣ２で反射したレーザ光と
コーナキューブＣＣで反射したレーザ光との干渉光を受
光素子５３で受光することで測長される。
のコーナキューブＣＣ１を図中ＣＤ間で移動させること
でビームスプリッタ３８から第２基準面までの光学的距
離を変化させるもので、同時にこの移動台の移動量を計
測するための計数干渉測長用のコーナキューブＣＣ２を
備えている。コーナキューブ移動台４８の駆動も、パー
ソナルコンピュータ６８からモータドライバ１００に制
御信号を供給することで自動的に行われる。コーナキュ
ーブ移動台４８の移動量は、伝送用光ファイバ１６から
の計数干渉測長用レーザ光を用いて測定され、具体的に
はビームスプリッタ５１を透過してコーナキューブ移動
台４８上のコーナキューブＣＣ２で反射したレーザ光と
コーナキューブＣＣで反射したレーザ光との干渉光を受
光素子５３で受光することで測長される。
【００３７】コリメータレンズ５８は、平行光として入
射した白色干渉光あるいはレーザ干渉光を集光してピン
ホール６０に入射させる。
射した白色干渉光あるいはレーザ干渉光を集光してピン
ホール６０に入射させる。
【００３８】以上が干渉計ブース１００内の構成であ
り、レーザ光の光路と白色光の光路が共に同一の干渉計
ブース１００内に収容されている点に特徴がある。な
お、光ファイバ１４〜シャッタ２５〜ビームスプリッタ
３２〜コリメータレンズ３４〜ミラー３６〜ビームスプ
リッタ３８〜ワーク選択用ミラー５２がレーザ光用の第
１光学系を構成し、第２シャッタ２９〜ビームスプリッ
タ３２〜コリメータレンズ３４〜ミラー３６〜ビームス
プリッタ３８〜ワーク選択用ミラー５２〜光路切替用ミ
ラー４０〜ミラー４６〜コーナキューブＣＣ１が白色光
用の第２光学系を構成している。
り、レーザ光の光路と白色光の光路が共に同一の干渉計
ブース１００内に収容されている点に特徴がある。な
お、光ファイバ１４〜シャッタ２５〜ビームスプリッタ
３２〜コリメータレンズ３４〜ミラー３６〜ビームスプ
リッタ３８〜ワーク選択用ミラー５２がレーザ光用の第
１光学系を構成し、第２シャッタ２９〜ビームスプリッ
タ３２〜コリメータレンズ３４〜ミラー３６〜ビームス
プリッタ３８〜ワーク選択用ミラー５２〜光路切替用ミ
ラー４０〜ミラー４６〜コーナキューブＣＣ１が白色光
用の第２光学系を構成している。
【００３９】次に、干渉縞検出部について説明する。ピ
ンホール６０、オートコリメータ部６２及びＣＣＤ６４
並びにパーソナルコンピュータ６８が干渉縞検出部を構
成し、ピンホール６０は白色干渉用の直径１．５ｍｍと
レーザ干渉用の０．６ｍｍの２種類を切り替えて使用す
る。オートコリメータ部６２は光源、レンズ、十字線を
有し、光軸調整が必要となった場合に参照面とブロック
ゲージの傾斜角度の確認及び調整に用いられる。なお、
本実施形態で説明するオートレベリング、予備測定、本
測定時にはこのオートコリメータ部６２は使用しない。
ＣＣＤ６４は、干渉縞及びピンホール像をパーソナルコ
ンピュータ６８のモニタ上で観察するためのカメラであ
り、必要に応じて容易に接眼レンズに取り替えることが
できる。
ンホール６０、オートコリメータ部６２及びＣＣＤ６４
並びにパーソナルコンピュータ６８が干渉縞検出部を構
成し、ピンホール６０は白色干渉用の直径１．５ｍｍと
レーザ干渉用の０．６ｍｍの２種類を切り替えて使用す
る。オートコリメータ部６２は光源、レンズ、十字線を
有し、光軸調整が必要となった場合に参照面とブロック
ゲージの傾斜角度の確認及び調整に用いられる。なお、
本実施形態で説明するオートレベリング、予備測定、本
測定時にはこのオートコリメータ部６２は使用しない。
ＣＣＤ６４は、干渉縞及びピンホール像をパーソナルコ
ンピュータ６８のモニタ上で観察するためのカメラであ
り、必要に応じて容易に接眼レンズに取り替えることが
できる。
【００４０】なお、干渉計ブース１００は干渉計全体を
外乱から遮断するための断熱構造を有し、断熱特性の劣
化を防ぐため断熱ブースの内外を貫く金属部分は必要最
小限に抑えられている。具体的には、干渉補正などのセ
ンサコード以外は金属で貫通する部分はなく、ワーク設
置台のように干渉縞観測状態において外部から微調整を
行う機構部分については各調整ダイヤルからの熱流が干
渉計内部に流入しにくいように低熱伝導率の部材を設け
ている。
外乱から遮断するための断熱構造を有し、断熱特性の劣
化を防ぐため断熱ブースの内外を貫く金属部分は必要最
小限に抑えられている。具体的には、干渉補正などのセ
ンサコード以外は金属で貫通する部分はなく、ワーク設
置台のように干渉縞観測状態において外部から微調整を
行う機構部分については各調整ダイヤルからの熱流が干
渉計内部に流入しにくいように低熱伝導率の部材を設け
ている。
【００４１】また、ワークブース２００は、ワークの温
度分布を均一に保つために金属で形成されており、ビー
ムスプリッタ３８から参照鏡４２までの光学的距離とビ
ームスプリッタ３８からワーク測定面までの光学的距離
に変動を生じることを除去するために参照鏡４２も図示
のようにワークブース２００内に収容する。金属は、銅
もしくはアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属であ
る。
度分布を均一に保つために金属で形成されており、ビー
ムスプリッタ３８から参照鏡４２までの光学的距離とビ
ームスプリッタ３８からワーク測定面までの光学的距離
に変動を生じることを除去するために参照鏡４２も図示
のようにワークブース２００内に収容する。金属は、銅
もしくはアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属であ
る。
【００４２】また、温度計７２、湿度計７６、気圧計７
８は周囲環境を制御するためのセンサであり、温度計は
温度計マルチプレクサ７０、温度計７２及び標準抵抗７
４で構成されワークの温度や干渉計内の温度を測定して
パーソナルコンピュータ６８に供給する。また、湿度計
７６は干渉計内の湿度を測定してパーソナルコンピュー
タ６８に供給する。気圧計７８は、干渉計内の気圧を測
定してパーソナルコンピュータ６８に供給する。
８は周囲環境を制御するためのセンサであり、温度計は
温度計マルチプレクサ７０、温度計７２及び標準抵抗７
４で構成されワークの温度や干渉計内の温度を測定して
パーソナルコンピュータ６８に供給する。また、湿度計
７６は干渉計内の湿度を測定してパーソナルコンピュー
タ６８に供給する。気圧計７８は、干渉計内の気圧を測
定してパーソナルコンピュータ６８に供給する。
【００４３】図２には、本実施形態におけるワーク（端
度器）測長の全体処理フローチャートが示されている。
まず、測長すべきワーク（端度器）を選択する（Ｓ１０
１）。この選択は、具体的にはパーソナルコンピュータ
６８からの指令によりワーク選択用ミラー５２を所望の
ワーク位置に移動させることで行われる。次に、シャッ
タ２５を開け、シャッタ２９を閉じてレーザ光をワーク
ブース２００に導入するとともに、光路切替用ミラー４
０をＡ位置に設定し、レーザ干渉光を用いたワークのオ
ートレベリングを行う（Ｓ１０２）。オートレベリング
は、ワーク面を参照鏡４２の鏡面に対してほぼ平行にす
る操作をいい、既述したように粗調整と微調整から構成
される。ワークのオートレベリングが完了した後、シャ
ッタ２５を閉じてシャッタ２９を開け、ハロゲンランプ
２８からの白色光を干渉ブース１００に導入するととも
に、光路切替用ミラー４０をＢ位置に設定して白色干渉
光を用いたワークの予備測定を行う（Ｓ１０３）。この
ワークの予備測定でワークの寸法が測長される。そし
て、再びシャッタ２５を開けてシャッタ２９を閉じ、レ
ーザ光をワークブース２００に導入するとともに、光路
切替用ミラー４０をＡ位置に設定してワークの本測定を
行う（Ｓ１０４）。ワークの本測定では干渉縞端数εが
算出され、予備測定で算出された干渉次数Ｎと干渉縞端
数εを共に用いてワークの寸法Ｌが高精度に算出され
る。図２に示された各処理は、パーソナルコンピュータ
６８がインストールプログラムを実行することで自動的
に行われる。
度器）測長の全体処理フローチャートが示されている。
まず、測長すべきワーク（端度器）を選択する（Ｓ１０
１）。この選択は、具体的にはパーソナルコンピュータ
６８からの指令によりワーク選択用ミラー５２を所望の
ワーク位置に移動させることで行われる。次に、シャッ
タ２５を開け、シャッタ２９を閉じてレーザ光をワーク
ブース２００に導入するとともに、光路切替用ミラー４
０をＡ位置に設定し、レーザ干渉光を用いたワークのオ
ートレベリングを行う（Ｓ１０２）。オートレベリング
は、ワーク面を参照鏡４２の鏡面に対してほぼ平行にす
る操作をいい、既述したように粗調整と微調整から構成
される。ワークのオートレベリングが完了した後、シャ
ッタ２５を閉じてシャッタ２９を開け、ハロゲンランプ
２８からの白色光を干渉ブース１００に導入するととも
に、光路切替用ミラー４０をＢ位置に設定して白色干渉
光を用いたワークの予備測定を行う（Ｓ１０３）。この
ワークの予備測定でワークの寸法が測長される。そし
て、再びシャッタ２５を開けてシャッタ２９を閉じ、レ
ーザ光をワークブース２００に導入するとともに、光路
切替用ミラー４０をＡ位置に設定してワークの本測定を
行う（Ｓ１０４）。ワークの本測定では干渉縞端数εが
算出され、予備測定で算出された干渉次数Ｎと干渉縞端
数εを共に用いてワークの寸法Ｌが高精度に算出され
る。図２に示された各処理は、パーソナルコンピュータ
６８がインストールプログラムを実行することで自動的
に行われる。
【００４４】図３には、図２におけるＳ１０２、すなわ
ちワークのオートレベリング処理の詳細フローチャート
が示されている。まず、シャッタ２５を開け、シャッタ
２９を閉じて光路切替用ミラー４０をＡの位置に設定
し、光学系をオートレベリングの粗調整用（以下では便
宜上これをオートコリメータ用と称し、微調整を便宜上
オートコリメーションと称するが図１におけるオートコ
リメータ部６２及びこのオートコリメータ部６２で実行
される参照鏡４２の光軸調整とは異なる点に注意された
い）に切り替える（Ｓ２０１）。
ちワークのオートレベリング処理の詳細フローチャート
が示されている。まず、シャッタ２５を開け、シャッタ
２９を閉じて光路切替用ミラー４０をＡの位置に設定
し、光学系をオートレベリングの粗調整用（以下では便
宜上これをオートコリメータ用と称し、微調整を便宜上
オートコリメーションと称するが図１におけるオートコ
リメータ部６２及びこのオートコリメータ部６２で実行
される参照鏡４２の光軸調整とは異なる点に注意された
い）に切り替える（Ｓ２０１）。
【００４５】図４には、オートレベリングの粗調整用
（ａ）と微調整用（ｂ）それぞれの光学系が模式的に示
されている。微調整用光学系ではカメラのＣＣＤ６４の
広範囲に結像させるのに対し、粗調整用光学系ではＣＣ
Ｄ６４の狭い範囲に像を絞る。
（ａ）と微調整用（ｂ）それぞれの光学系が模式的に示
されている。微調整用光学系ではカメラのＣＣＤ６４の
広範囲に結像させるのに対し、粗調整用光学系ではＣＣ
Ｄ６４の狭い範囲に像を絞る。
【００４６】再び図３に戻り、光学系を粗調整用（オー
トコリメータ用）に切り替えた後、オートコリメータ像
（参照鏡４２で反射したレーザ光源とワーク端面で反射
したレーザ光源のピンホール像）をＣＣＤ６４からパー
ソナルコンピュータ６８に取り込む（Ｓ２０２）。パー
ソナルコンピュータ６８では、オートコリメータ像の明
るさを解析して、図５または図６に示すようなオートコ
リメーションピーク図を作成し、参照鏡４２のオートコ
リメータ像とワーク面のオートコリメータ像のピーク位
置（座標）を算出する（Ｓ２０３）。参照鏡４２のオー
トコリメータ像は常に中央に位置するように組立時に調
整されているが（年に１回程度、オートコリメータ部６
２を用いて再調整もされる）、ワーク面（ベースプレー
ト５４をリンギングされていない側の端面）のオートコ
リメータ像はワーク設置台にワークを設置した時の傾き
状態によって図５に示すように中央ではない位置にピー
クを生じる。一方、ワークが参照鏡４２の鏡面に対して
傾いていない場合には、両者のピーク位置は中央で重な
り、図６に示すように中央が高くなる。
トコリメータ用）に切り替えた後、オートコリメータ像
（参照鏡４２で反射したレーザ光源とワーク端面で反射
したレーザ光源のピンホール像）をＣＣＤ６４からパー
ソナルコンピュータ６８に取り込む（Ｓ２０２）。パー
ソナルコンピュータ６８では、オートコリメータ像の明
るさを解析して、図５または図６に示すようなオートコ
リメーションピーク図を作成し、参照鏡４２のオートコ
リメータ像とワーク面のオートコリメータ像のピーク位
置（座標）を算出する（Ｓ２０３）。参照鏡４２のオー
トコリメータ像は常に中央に位置するように組立時に調
整されているが（年に１回程度、オートコリメータ部６
２を用いて再調整もされる）、ワーク面（ベースプレー
ト５４をリンギングされていない側の端面）のオートコ
リメータ像はワーク設置台にワークを設置した時の傾き
状態によって図５に示すように中央ではない位置にピー
クを生じる。一方、ワークが参照鏡４２の鏡面に対して
傾いていない場合には、両者のピーク位置は中央で重な
り、図６に示すように中央が高くなる。
【００４７】そこで、参照鏡４２とワーク面のオートコ
リメータ像のピーク位置が一致するか否かを判定し（Ｓ
２０４）、一致しない場合には参照鏡４２のピーク位置
に対するワーク面のピーク位置、つまり両ピーク位置の
差分（θｘ、θｙ）を算出する（Ｓ２１７）。ワーク設
置台は水平方向と垂直方向に回転できるように構成され
ており、各々の支点に対して操作点の位置が決まってお
り操作量に対するピーク位置のシフト量を予め求めるこ
とができるので、両ピークの差分（θx、θｙ）から水
平方向と垂直方向の操作量を容易に求めることができ
る。そして、この操作量でワーク設置台を駆動し、（θ
ｘ、θｙ）だけ姿勢を修正して両ピークを一致させる
（Ｓ２１８）。以上のようにして参照鏡とワーク面のオ
ートコリメート像を一致させることで、オートレベリン
グの粗調整が終了する。
リメータ像のピーク位置が一致するか否かを判定し（Ｓ
２０４）、一致しない場合には参照鏡４２のピーク位置
に対するワーク面のピーク位置、つまり両ピーク位置の
差分（θｘ、θｙ）を算出する（Ｓ２１７）。ワーク設
置台は水平方向と垂直方向に回転できるように構成され
ており、各々の支点に対して操作点の位置が決まってお
り操作量に対するピーク位置のシフト量を予め求めるこ
とができるので、両ピークの差分（θx、θｙ）から水
平方向と垂直方向の操作量を容易に求めることができ
る。そして、この操作量でワーク設置台を駆動し、（θ
ｘ、θｙ）だけ姿勢を修正して両ピークを一致させる
（Ｓ２１８）。以上のようにして参照鏡とワーク面のオ
ートコリメート像を一致させることで、オートレベリン
グの粗調整が終了する。
【００４８】次に、オートレベリングの微調整処理に移
行する。すなわち、まず光学系を図４（ｂ）に示すよう
な微調整用（干渉用）に切替え（Ｓ２０５）、レーザ光
の干渉縞画像をパーソナルコンピュータ６８に取り込む
（Ｓ２０６）。干渉縞画像は、明暗の繰り返しパターン
であるが、上述したワーク姿勢の粗調整処理では調整が
十分ではないため、干渉縞が傾斜（画像内で右上りある
いは左上がり）していたり、視野中の干渉縞数が多すぎ
たり（干渉縞のピッチが狭い）、逆に少なすぎる（干渉
縞のピッチが広い）ことになる。そこで、これらを是正
するために、まず干渉縞画像から既知の画像処理により
干渉縞模様を抽出し、干渉縞の傾斜とピッチを算出して
メモリに記憶する（Ｓ２０７）。なお、この干渉縞処理
は、ワーク面の干渉縞（画像内にはベースプレート面の
干渉縞とワーク面の干渉縞が存在する）について行う。
行する。すなわち、まず光学系を図４（ｂ）に示すよう
な微調整用（干渉用）に切替え（Ｓ２０５）、レーザ光
の干渉縞画像をパーソナルコンピュータ６８に取り込む
（Ｓ２０６）。干渉縞画像は、明暗の繰り返しパターン
であるが、上述したワーク姿勢の粗調整処理では調整が
十分ではないため、干渉縞が傾斜（画像内で右上りある
いは左上がり）していたり、視野中の干渉縞数が多すぎ
たり（干渉縞のピッチが狭い）、逆に少なすぎる（干渉
縞のピッチが広い）ことになる。そこで、これらを是正
するために、まず干渉縞画像から既知の画像処理により
干渉縞模様を抽出し、干渉縞の傾斜とピッチを算出して
メモリに記憶する（Ｓ２０７）。なお、この干渉縞処理
は、ワーク面の干渉縞（画像内にはベースプレート面の
干渉縞とワーク面の干渉縞が存在する）について行う。
【００４９】次に、算出して記憶した干渉縞の傾斜とピ
ッチが規定（水平で、かつ、４〜５ピッチ数）通りか否
かを判定し（Ｓ２０８）、規定通りであればオートレベ
リング処理を終了する。一方、規定通りでない場合に
は、ワーク設置台をΔｙだけ傾ける（Ｓ２０９）。干渉
縞のピッチに関しては、参照鏡４２とワーク面に相対的
傾きがない場合（平行である場合）には、ＣＣＤ６４の
観察像からは干渉縞が観察できない（観察面の全面が、
干渉縞の明暗の一点と同一の明るさになるため）ので、
ワーク面を若干傾けて干渉縞を発生させるが、干渉縞の
性質からワーク面がどちらに傾いていても同じような縞
として観察される。すなわち、ワーク面が例えば縦長に
設定されている場合には、参照鏡４２の鏡面に対してワ
ーク面の上部が高くなるように傾斜している場合とその
逆では傾きの絶対値が同一であれば干渉縞は同じように
生じる。ワーク面の傾きをわずかに変化させた場合に、
干渉縞が増えるか減るかを観察することで、ワーク面の
最初の傾き方向を知ることができる。干渉縞の傾きに関
しても同様である。この点に鑑みて、このステップでは
ワークを垂直方向にΔｙだけ傾斜させて干渉縞ピッチを
わずかに変化させている。ワークを微小量傾斜させて干
渉縞を変化させた後、この変化後の干渉縞画像を取り込
み（Ｓ２１０）、変化後の干渉縞の傾斜とピッチを再び
算出する（Ｓ２１１）。次に、同様にしてワーク設置台
を微小量Δｘ（水平方向）だけ傾斜させて干渉縞画像を
取り込み（Ｓ２１２、Ｓ２１３）、変化後の干渉縞の傾
きとピッチを算出する（Ｓ２１４）。
ッチが規定（水平で、かつ、４〜５ピッチ数）通りか否
かを判定し（Ｓ２０８）、規定通りであればオートレベ
リング処理を終了する。一方、規定通りでない場合に
は、ワーク設置台をΔｙだけ傾ける（Ｓ２０９）。干渉
縞のピッチに関しては、参照鏡４２とワーク面に相対的
傾きがない場合（平行である場合）には、ＣＣＤ６４の
観察像からは干渉縞が観察できない（観察面の全面が、
干渉縞の明暗の一点と同一の明るさになるため）ので、
ワーク面を若干傾けて干渉縞を発生させるが、干渉縞の
性質からワーク面がどちらに傾いていても同じような縞
として観察される。すなわち、ワーク面が例えば縦長に
設定されている場合には、参照鏡４２の鏡面に対してワ
ーク面の上部が高くなるように傾斜している場合とその
逆では傾きの絶対値が同一であれば干渉縞は同じように
生じる。ワーク面の傾きをわずかに変化させた場合に、
干渉縞が増えるか減るかを観察することで、ワーク面の
最初の傾き方向を知ることができる。干渉縞の傾きに関
しても同様である。この点に鑑みて、このステップでは
ワークを垂直方向にΔｙだけ傾斜させて干渉縞ピッチを
わずかに変化させている。ワークを微小量傾斜させて干
渉縞を変化させた後、この変化後の干渉縞画像を取り込
み（Ｓ２１０）、変化後の干渉縞の傾斜とピッチを再び
算出する（Ｓ２１１）。次に、同様にしてワーク設置台
を微小量Δｘ（水平方向）だけ傾斜させて干渉縞画像を
取り込み（Ｓ２１２、Ｓ２１３）、変化後の干渉縞の傾
きとピッチを算出する（Ｓ２１４）。
【００５０】そして、Ｓ２０７とＳ２１１の結果を比較
することにより参照鏡４２の鏡面に対するワーク面の垂
直方向の傾き量を求め、垂直方向の傾き修正量Ｃｙを算
出する。また、Ｓ２０７とＳ２１４の結果を比較するこ
とにより参照鏡４２の鏡面に対するワーク面の水平方向
の傾き量を求め、水平方向の傾き修正量Ｃｘを算出する
（Ｓ２１５）。このようにして算出した修正量（Ｃｘ、
Ｃｙ）に基づいてパーソナルコンピュータはドライバ８
６（ワーク１の場合）に制御信号を供給してワーク姿勢
を微調整する。そして、再度Ｓ２０６以降の処理を実行
し、干渉縞の傾斜とピッチが規定通りか否かを確認し、
規定通りであればオートレベリング処理を終了する。
することにより参照鏡４２の鏡面に対するワーク面の垂
直方向の傾き量を求め、垂直方向の傾き修正量Ｃｙを算
出する。また、Ｓ２０７とＳ２１４の結果を比較するこ
とにより参照鏡４２の鏡面に対するワーク面の水平方向
の傾き量を求め、水平方向の傾き修正量Ｃｘを算出する
（Ｓ２１５）。このようにして算出した修正量（Ｃｘ、
Ｃｙ）に基づいてパーソナルコンピュータはドライバ８
６（ワーク１の場合）に制御信号を供給してワーク姿勢
を微調整する。そして、再度Ｓ２０６以降の処理を実行
し、干渉縞の傾斜とピッチが規定通りか否かを確認し、
規定通りであればオートレベリング処理を終了する。
【００５１】なお、Ｓ２０２〜Ｓ２０４とＳ２１７〜Ｓ
２１８の粗調整処理及びＳ２０６〜Ｓ２１６の微調整処
理は全てパーソナルコンピュータ６８がプログラムに従
い自動処理するが、粗調整処理に関してはオペレータが
手動で行い、微調整のみをパーソナルコンピュータ６８
で自動処理することも可能である。
２１８の粗調整処理及びＳ２０６〜Ｓ２１６の微調整処
理は全てパーソナルコンピュータ６８がプログラムに従
い自動処理するが、粗調整処理に関してはオペレータが
手動で行い、微調整のみをパーソナルコンピュータ６８
で自動処理することも可能である。
【００５２】図７には、図２におけるＳ１０３の処理、
すなわちオートレベリング処理が終了した後に行われる
予備測定処理の詳細フローチャートが示されている。ま
ず、シャッタ２５を閉じ、シャッタ２９を開けて白色光
を干渉系ブース１００に導入し、光路切替用ミラー４０
をＢ位置に設定してビームスプリッタ３８からの反射光
をコーナキューブＣＣ１に入射させる（Ｓ３０１）。そ
して、コーナキューブ移動台４８を図１におけるＤ位置
近傍まで移動させ、ベースプレート５４に対応する位置
の白色干渉縞を検出する（Ｓ３０２）。コーナキューブ
移動台４８をＤ位置近傍まで移動させる意味は、ビーム
スプリッタ３８から参照鏡５０までの光学的距離と、ビ
ームスプリッタ３８からベースプレート５４までの光学
的距離を一致させるためであり、両距離がほぼ一致した
場合にベースプレート５４の白色干渉縞が生じる。そし
て、白色干渉縞の信号を干渉縞像から検出し、干渉縞が
最も暗くなる位置（説明の都合上、Ｄ位置で最も暗くな
るとする）にコーナキューブ移動台４８を設定する。
すなわちオートレベリング処理が終了した後に行われる
予備測定処理の詳細フローチャートが示されている。ま
ず、シャッタ２５を閉じ、シャッタ２９を開けて白色光
を干渉系ブース１００に導入し、光路切替用ミラー４０
をＢ位置に設定してビームスプリッタ３８からの反射光
をコーナキューブＣＣ１に入射させる（Ｓ３０１）。そ
して、コーナキューブ移動台４８を図１におけるＤ位置
近傍まで移動させ、ベースプレート５４に対応する位置
の白色干渉縞を検出する（Ｓ３０２）。コーナキューブ
移動台４８をＤ位置近傍まで移動させる意味は、ビーム
スプリッタ３８から参照鏡５０までの光学的距離と、ビ
ームスプリッタ３８からベースプレート５４までの光学
的距離を一致させるためであり、両距離がほぼ一致した
場合にベースプレート５４の白色干渉縞が生じる。そし
て、白色干渉縞の信号を干渉縞像から検出し、干渉縞が
最も暗くなる位置（説明の都合上、Ｄ位置で最も暗くな
るとする）にコーナキューブ移動台４８を設定する。
【００５３】次に、コーナキューブ移動台４８を図１に
おけるＣ位置近傍まで移動させ、ワーク端面（ベースプ
レート５４がリンギングされていない面）に対応する位
置の白色干渉縞を検出する（Ｓ３０３）。コーナキュー
ブ移動台４８をＣ位置近傍まで移動させる意味は、ビー
ムスプリッタ３８から参照鏡５０までの光学的距離とビ
ームスプリッタ３８からワーク端面までの光学的距離を
一致させるためであり、両距離がほぼ一致した場合にワ
ーク端面の白色干渉縞が生じる。そして、白色干渉縞の
信号を干渉縞像から検出し、干渉縞が最も暗くなる位置
（説明の都合上、Ｃ位置で最も暗くなるとする）にコー
ナキューブ移動台４８を設定する。
おけるＣ位置近傍まで移動させ、ワーク端面（ベースプ
レート５４がリンギングされていない面）に対応する位
置の白色干渉縞を検出する（Ｓ３０３）。コーナキュー
ブ移動台４８をＣ位置近傍まで移動させる意味は、ビー
ムスプリッタ３８から参照鏡５０までの光学的距離とビ
ームスプリッタ３８からワーク端面までの光学的距離を
一致させるためであり、両距離がほぼ一致した場合にワ
ーク端面の白色干渉縞が生じる。そして、白色干渉縞の
信号を干渉縞像から検出し、干渉縞が最も暗くなる位置
（説明の都合上、Ｃ位置で最も暗くなるとする）にコー
ナキューブ移動台４８を設定する。
【００５４】べースプレート５４に対応する位置（Ｄ位
置）とワーク端面に対応する位置（Ｃ位置）が決定され
ると、ＣＤ間の距離、すなわちコーナキューブ移動台４
８の移動量を計数干渉波長法を用いて計測する（Ｓ３０
４）。すなわち、コーナキューブ移動台４８に設けられ
たもう一つのコーナキューブＣＣ２で反射したレーザ光
と、コーナキューブＣＣで反射したレーザ光の干渉光を
受光素子５３で受光し、位相差に基づいてＣＤ間の距離
を計測する。コーナキューブ移動台４８の移動量（ＣＤ
間距離）の２倍がワーク寸法に等しいので、検出された
ＣＤ間距離を２倍することでワークの予備測定値を算出
できる（Ｓ３０５）。なお、白色光はレーザ光と異なり
含まれる波長が多いため、ビームスプリッタ３８から参
照鏡５０までの距離とビームスプリッタ３８から測定面
（ベースプレート５３またはワーク端面）までの距離が
ほぼ同一（１μｍ以下程度の差）である場合にのみ干渉
縞を生じるため、高精度の予備測定を行うことができ
る。
置）とワーク端面に対応する位置（Ｃ位置）が決定され
ると、ＣＤ間の距離、すなわちコーナキューブ移動台４
８の移動量を計数干渉波長法を用いて計測する（Ｓ３０
４）。すなわち、コーナキューブ移動台４８に設けられ
たもう一つのコーナキューブＣＣ２で反射したレーザ光
と、コーナキューブＣＣで反射したレーザ光の干渉光を
受光素子５３で受光し、位相差に基づいてＣＤ間の距離
を計測する。コーナキューブ移動台４８の移動量（ＣＤ
間距離）の２倍がワーク寸法に等しいので、検出された
ＣＤ間距離を２倍することでワークの予備測定値を算出
できる（Ｓ３０５）。なお、白色光はレーザ光と異なり
含まれる波長が多いため、ビームスプリッタ３８から参
照鏡５０までの距離とビームスプリッタ３８から測定面
（ベースプレート５３またはワーク端面）までの距離が
ほぼ同一（１μｍ以下程度の差）である場合にのみ干渉
縞を生じるため、高精度の予備測定を行うことができ
る。
【００５５】図８には、上述した予備測定の模式的説明
図が示されている。（ａ）はベースプレート５４及びワ
ーク端面それぞれの白色干渉縞であり、（ｂ）はこのと
きの検出信号である。（ｃ）はベースプレート５４及び
ワーク端面それぞれの干渉縞を生じさせるコーナキュー
ブ移動台４８の位置（Ｄ位置及びＣ位置）であり、
（ｄ）は計数干渉測長法における検出信号である。コー
ナキューブの移動距離ＣＤ＝Ｌ／２（Ｌはワークの寸法
でベースプレート５４から端面までの距離）である。
図が示されている。（ａ）はベースプレート５４及びワ
ーク端面それぞれの白色干渉縞であり、（ｂ）はこのと
きの検出信号である。（ｃ）はベースプレート５４及び
ワーク端面それぞれの干渉縞を生じさせるコーナキュー
ブ移動台４８の位置（Ｄ位置及びＣ位置）であり、
（ｄ）は計数干渉測長法における検出信号である。コー
ナキューブの移動距離ＣＤ＝Ｌ／２（Ｌはワークの寸法
でベースプレート５４から端面までの距離）である。
【００５６】図９には、図２におけるＳ１０４の処理、
すなわち予備測定が終了した後の本測定処理の詳細フロ
ーチャートが示されている。まず、シャッタ２５を開
け、シャッタ２９を閉じてレーザ光を干渉計ブース１０
０に導入するとともに、光路切替ミラー４０をＡ位置に
設定してレーザ光をワークと参照鏡４２に入射させる
（Ｓ４０１）。次に、参照鏡４２を基準として生じたレ
ーザ光干渉縞をパーソナルコンピュータ６８に取り込ん
で画像解析し、干渉縞端数εを算出する（Ｓ４０２）。
干渉縞端数εは、ＣＣＤ６４で得られた干渉縞画像にお
いて、ベースプレート５４領域に生じた干渉縞とワーク
端面領域に生じた干渉縞との相違に基づいて算出され、
より具体的にはベースプレート５４領域に生じた干渉縞
のピッチａと両領域の干渉縞の位相差ｂとの比ｂ／ａが
端数εとなる。
すなわち予備測定が終了した後の本測定処理の詳細フロ
ーチャートが示されている。まず、シャッタ２５を開
け、シャッタ２９を閉じてレーザ光を干渉計ブース１０
０に導入するとともに、光路切替ミラー４０をＡ位置に
設定してレーザ光をワークと参照鏡４２に入射させる
（Ｓ４０１）。次に、参照鏡４２を基準として生じたレ
ーザ光干渉縞をパーソナルコンピュータ６８に取り込ん
で画像解析し、干渉縞端数εを算出する（Ｓ４０２）。
干渉縞端数εは、ＣＣＤ６４で得られた干渉縞画像にお
いて、ベースプレート５４領域に生じた干渉縞とワーク
端面領域に生じた干渉縞との相違に基づいて算出され、
より具体的にはベースプレート５４領域に生じた干渉縞
のピッチａと両領域の干渉縞の位相差ｂとの比ｂ／ａが
端数εとなる。
【００５７】そして、ワークの予備測定値から干渉次数
Ｎを算出する（Ｓ４０３）。なお、干渉次数は、例えば
特願平１０−２０３１３０号の（２）式を用いて算出す
ることができる。干渉次数Ｎと干渉縞端数εが算出され
た後、Ｌ＝λ／２（Ｎ＋ε）でワークの寸法Ｌを算出す
る（Ｓ４０４）。
Ｎを算出する（Ｓ４０３）。なお、干渉次数は、例えば
特願平１０−２０３１３０号の（２）式を用いて算出す
ることができる。干渉次数Ｎと干渉縞端数εが算出され
た後、Ｌ＝λ／２（Ｎ＋ε）でワークの寸法Ｌを算出す
る（Ｓ４０４）。
【００５８】このように、本実施形態では、同一の干渉
計ブース１００内に順次レーザ光と白色光を導入し、レ
ーザ光によるワークの姿勢調整、白色光によるワークの
予備測定、レーザ光によるワークの本測定を順次実行す
るので、ワークの設置、測定の手間（温度ならしなど）
が一度で済み（従来では、予備測定用にワークの設置と
測定を行い、さらに本測定用にワークの設置と測定が要
求されていた）、迅速にワークの寸法を測定できる。
計ブース１００内に順次レーザ光と白色光を導入し、レ
ーザ光によるワークの姿勢調整、白色光によるワークの
予備測定、レーザ光によるワークの本測定を順次実行す
るので、ワークの設置、測定の手間（温度ならしなど）
が一度で済み（従来では、予備測定用にワークの設置と
測定を行い、さらに本測定用にワークの設置と測定が要
求されていた）、迅速にワークの寸法を測定できる。
【００５９】また、予備測定と本測定を同一の干渉計ブ
ース１００を用いて実行できるため、予備測定時と本測
定時における温度の相違等の周囲環境の相違がなく予備
測定の信頼性と精度を向上させることができ、単一波長
のレーザ干渉測定が可能となる。
ース１００を用いて実行できるため、予備測定時と本測
定時における温度の相違等の周囲環境の相違がなく予備
測定の信頼性と精度を向上させることができ、単一波長
のレーザ干渉測定が可能となる。
【００６０】＜第２実施形態＞図１０には、本実施形態
に係る光波干渉計の構成ブロック図が示されている。図
１と異なる点は、参照鏡５０（参照鏡（２））がなく、
コーナキューブＣＣ１が参照鏡としても機能する点であ
る。
に係る光波干渉計の構成ブロック図が示されている。図
１と異なる点は、参照鏡５０（参照鏡（２））がなく、
コーナキューブＣＣ１が参照鏡としても機能する点であ
る。
【００６１】図１のように第２基準面としての参照鏡５
０を平面鏡で構成した場合、干渉光束の大きさに対応す
るために大型のコーナキューブＣＣ１を用いる必要があ
るが、本実施形態のように平面鏡ではなくコーナキュー
ブＣＣ１自体を参照鏡として使用することで、コーナキ
ューブのサイズを縮小化できるとともに、予備測定時の
移動に伴う姿勢変動にも強い利点がある。
０を平面鏡で構成した場合、干渉光束の大きさに対応す
るために大型のコーナキューブＣＣ１を用いる必要があ
るが、本実施形態のように平面鏡ではなくコーナキュー
ブＣＣ１自体を参照鏡として使用することで、コーナキ
ューブのサイズを縮小化できるとともに、予備測定時の
移動に伴う姿勢変動にも強い利点がある。
【００６２】なお、その他の構成及び測長方法について
は第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
は第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００６３】＜第３実施形態＞図１１には、本実施形態
に係る光波干渉計の構成ブロック図が示されている。図
１と異なる点は、第１基準面としての参照鏡４２と第２
基準面としての参照鏡５０が同一の参照鏡４３で構成さ
れている点である。また、これに伴って、図１では必要
であった光路切替用ミラー４０及びミラー４６、コーナ
キューブＣＣ１が不要となった点である。第１実施形態
の説明から分かるように、レーザ光と白色光を同時に使
用することはなく、かつ、レーザ光の光路と白色光の光
路は一部共通している。したがって、第１基準面として
の参照鏡４２と第２基準面としての参照鏡５０を同一に
することが可能であり、かつ、同一にすることで図１や
図１０に比べて構成を一層簡易化することができる。予
備測定を行う際には、参照鏡４３を図中矢印方向に移動
させて行う。
に係る光波干渉計の構成ブロック図が示されている。図
１と異なる点は、第１基準面としての参照鏡４２と第２
基準面としての参照鏡５０が同一の参照鏡４３で構成さ
れている点である。また、これに伴って、図１では必要
であった光路切替用ミラー４０及びミラー４６、コーナ
キューブＣＣ１が不要となった点である。第１実施形態
の説明から分かるように、レーザ光と白色光を同時に使
用することはなく、かつ、レーザ光の光路と白色光の光
路は一部共通している。したがって、第１基準面として
の参照鏡４２と第２基準面としての参照鏡５０を同一に
することが可能であり、かつ、同一にすることで図１や
図１０に比べて構成を一層簡易化することができる。予
備測定を行う際には、参照鏡４３を図中矢印方向に移動
させて行う。
【００６４】＜第４実施形態＞図１２には、本実施形態
に係る光波干渉計の構成ブロック図が示されている。図
１１と異なる点は、第１基準面及び第２基準面としての
参照鏡４３がコーナキューブ４５で構成されている点で
ある。したがって、図１、図１０に比べて構成をより簡
易化することができるとともに、平面鏡で構成されてい
る図１１に比べて移動に伴う姿勢変動にも強い利点があ
る。
に係る光波干渉計の構成ブロック図が示されている。図
１１と異なる点は、第１基準面及び第２基準面としての
参照鏡４３がコーナキューブ４５で構成されている点で
ある。したがって、図１、図１０に比べて構成をより簡
易化することができるとともに、平面鏡で構成されてい
る図１１に比べて移動に伴う姿勢変動にも強い利点があ
る。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予備測定と本測定を同一の干渉計内で順次実行でき、迅
速かつ高精度にワーク（端度器）を測長できる。
予備測定と本測定を同一の干渉計内で順次実行でき、迅
速かつ高精度にワーク（端度器）を測長できる。
【図１】 第１実施形態の構成ブロック図である。
【図２】 第１実施形態の全体処理フローチャートであ
る。
る。
【図３】 図２におけるオートレベリング処理の詳細フ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図４】 図３の処理で用いる光学系の説明図である。
【図５】 参照鏡とワーク面のピンホール像（傾きあ
り）説明図である。
り）説明図である。
【図６】 参照鏡とワーク面のピンホール像（傾きな
し）説明図である。
し）説明図である。
【図７】 図２における予備測定の詳細フローチャート
である。
である。
【図８】 図７の処理の模式的説明図である。
【図９】 図２における本測定処理の詳細フローチャー
トである。
トである。
【図１０】 第２実施形態の構成ブロック図である。
【図１１】 第３実施形態の構成ブロック図である。
【図１２】 第４実施形態の構成ブロック図である。
１０ Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源、１２ ビームスプリッ
タ、１４、１６ 光ファイバ、１８ 光アイソレータ、
２０ 回転拡散板、２２ モータ、２４ レンズ、２５
シャッタ、２６ ピンホール、２８ ハロゲンラン
プ、２９ シャッタ、３０ ピンホール、３２ ビーム
スプリッタ、３４ コリメータレンズ、３６ミラー、３
８ ビームスプリッタ、４０ 光路切替用ミラー、４２
参照鏡（参照鏡（１）、４４ ＰＺＴ、４６ ミラ
ー、４８ コーナキューブ移動台、５０ 参照鏡（参照
鏡（２））、５１ ビームスプリッタ、５２ ワーク選
択用ミラー、５３ 受光素子、５４ ベースプレート、
５６ 位相補償板、５８ コリメータレンズ、６０ ピ
ンホール、６２ オートコリメータ部、６４ ＣＣＤ、
６６ 粗動用レベリング、６８ パーソナルコンピュー
タ。
タ、１４、１６ 光ファイバ、１８ 光アイソレータ、
２０ 回転拡散板、２２ モータ、２４ レンズ、２５
シャッタ、２６ ピンホール、２８ ハロゲンラン
プ、２９ シャッタ、３０ ピンホール、３２ ビーム
スプリッタ、３４ コリメータレンズ、３６ミラー、３
８ ビームスプリッタ、４０ 光路切替用ミラー、４２
参照鏡（参照鏡（１）、４４ ＰＺＴ、４６ ミラ
ー、４８ コーナキューブ移動台、５０ 参照鏡（参照
鏡（２））、５１ ビームスプリッタ、５２ ワーク選
択用ミラー、５３ 受光素子、５４ ベースプレート、
５６ 位相補償板、５８ コリメータレンズ、６０ ピ
ンホール、６２ オートコリメータ部、６４ ＣＣＤ、
６６ 粗動用レベリング、６８ パーソナルコンピュー
タ。
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(56)参考文献 特開 平７−120210（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−141926（ＪＰ，Ａ)
Ｅ．Ｉｋｏｎｅｎ 外４名，Ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｏｍｅｔｏｒｉｃ Ｃａｌｉｂ
ｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｇａａｕｇｅ ｂ
ｌｏｃｋｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｏｎｅ
ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｌａｓｅｒ
ａｎｄ ａ ｗｈｉｔｅ−ｌｉｇｈｔ
ｓｏｕｒｓｅ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔ
ｉｃｓ，米国，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，1991
年11月 １日，ｖｏｌ．30，ｎｏ．31,
ｐ．4477−4478
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 9/02
G01B 11/02
Claims (11)
- 【請求項１】 レーザ光による干渉を用いてワークの寸
法を測定する光波干渉計であって、 レーザ光源と、 白色光源と、 前記レーザ光源からのレーザ光を前記ワーク及びレーザ
光干渉の基準となる第１基準面に入射させる第１光学系
と、 前記白色光源からの白色光を前記ワーク及び白色光干渉
の基準となる第２基準面に入射させる第２光学系と、 前記第１基準面に対して前記ワークの端面が略平行とな
るように前記ワークの傾きを調整するワーク調整手段
と、 前記第１光学系により生じたレーザ光干渉縞及び前記第
２光学系により生じた白色光干渉縞を検出する干渉縞検
出手段と、 前記第１光学系、第２光学系及びワーク調整手段及び干
渉縞検出手段を制御し、前記第１光学系におけるレーザ
光干渉による前記ワークの前記ワーク調整手段を用いた
姿勢調整、前記第２光学系における白色光干渉とレーザ
光干渉を用いて予め２分の１波長以下の精度で前記ワー
クの寸法を測定してレーザ光干渉次数を得る予備測定、
前記第１光学系における前記ワークと前記第１基準面の
レーザ光干渉による前記ワークの干渉縞端数を測定する
本測定を順次実行する制御手段と、 を有し、前記干渉次数と前記干渉縞端数に基づき前記ワ
ークの寸法を算出することを特徴とする光波干渉計。 - 【請求項２】 請求項１記載の光波干渉計において、 前記第１光学系は、 前記レーザ光源からのレーザ光を前記ワークに入射する
レーザ光と前記第１基準面に入射するレーザ光に分割す
る第１ビームスプリッタを有し、前記第２光学系は、 前記白色光源からの白色光を前記ワークに入射する白色
光と前記第２基準面に入射する白色光に分割する第２ビ
ームスプリッタを有することを特徴とする光波干渉計。 - 【請求項３】 請求項２記載の光波干渉計において、 前記第１ビームスプリッタと第２ビームスプリッタは同
一のビームスプリッタから構成されることを特徴とする
光波干渉計。 - 【請求項４】 請求項３記載の光波干渉計において、さ
らに、 前記ビームスプリッタから射出したレーザ光を前記第１
基準面に入射させ、前記ビームスプリッタから射出した
白色光を前記第２基準面に入射させる手段を有すること
を特徴とする光波干渉計。 - 【請求項５】 請求項２、３、４のいずれかに記載の光
波干渉計において、 前記第１光学系には前記レーザ光源と前記第１ビームス
プリッタ間の光路上にレーザ光をオンオフする第１シャ
ッタが設けられ、 前記第２光学系には前記白色光源と前記第２ビームスプ
リッタ間の光路上に白色光をオンオフする第２シャッタ
が設けられ、 前記制御手段は、前記ワークの姿勢調整時及び本測定時
には前記第１シャッタを開制御するとともに前記第２シ
ャッタを閉制御してレーザ光を導入し、前記予備測定時
には前記第１シャッタを閉制御するとともに前記第２シ
ャッタを開制御して白色光を導入することを特徴とする
光波干渉計。 - 【請求項６】 請求項２、３、４、５のいずれかに記載
の光波干渉計において、さらに、 前記第２ビームスプリッタから前記第２基準面までの光
学的距離を変化させる移動手段と、 前記移動手段の移動量を検出する手段と、 を有することを特徴とする光波干渉計。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の光波干
渉計において、 前記第２基準面は平面鏡であることを特徴とする光波干
渉計。 - 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の光波干
渉計において、 前記第２基準面はコーナキューブ型反射面であることを
特徴とする光波干渉計。 - 【請求項９】 請求項１〜６のいずれかに記載の光波干
渉計において、 前記第１基準面と第２基準面は同一であることを特徴と
する光波干渉計。 - 【請求項１０】 光波干渉計を用いたワークの測長方法
であって、 前記ワークを干渉計内に設置するステップと、 前記干渉計内にレーザ光を導入してレーザ光の干渉を用
いて第１基準面に対して前記ワークの端面が略平行とな
るように前記ワークの姿勢を調整するステップと、前記干渉計内に白色光を導入して前記ワークと第２基準
面との白色光の干渉とレーザ光干渉を用いて予め２分の
１波長以下の精度で前記ワークの寸法を測定してレーザ
光干渉次数を得る 予備測定を行うステップと、 前記干渉計内にレーザ光を導入して前記ワークと前記第
１基準面とのレーザ光の干渉を用いて前記ワークの干渉
縞端数を測定する本測定を行うステップと、 前記干渉次数及び前記干渉縞端数を用いて前記ワークの
寸法を算出するステップと、 を有し、同一干渉計内でワークの姿勢調整、予備測定、
本測定を順次実行することを特徴とする光波干渉計を用
いた測長方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、 前記ワークの姿勢を調整するステップは、 前記基準面のピンホール像と前記ワークのピンホール像
の位置偏差を調整する粗調整ステップと、 前記レーザ光の干渉により生じた前記ワーク面の干渉縞
を規定値に調整する微調整ステップと、 を含むことを特徴とする光波干渉計を用いた測長方法。
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