JP3986903B2 - 寸法測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は寸法測定装置、特に多波長干渉法を用いた寸法測定が良好に行える機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より長さの基準として端度器が用いられている。端度器は両端の平行な二面間の距離で寸法（寸法）を表す標準であり、代表的なものとしてゲージブロックがある。
このゲージブロックは極めて高い寸法精度を持ち、その測定面が他のゲージブロックの測定面に容易に密着する。このため数個のゲージブロックを密着して得た合成寸法は、個々のゲージブロックの寸法の和に等しく、必要な寸法が得られる。その反面、このゲージブロックは、測定面が常に他の測定面と接触するような使い方をするので、傷や磨耗を生じ易く、材料の経年変化もあり、定期的な検査が必要である。
【０００３】
このため、測定手段により個々のゲージブロックの相対向する端面間の寸法を検査する必要がある。
例えば、絶対値が予め定められている基準位置間に、平行な二平面を有する被測定物を挿入する。そして、絶対値測定手段により、被測定物の平面より基準位置までの絶対値を同定し、被測定物の寸法を求めていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記絶対値測定手段としては、光干渉計を用いたものが、非接触である点で注目されている。
光干渉計は、干渉によって光の伝播距離の変化を検出するものであるから、一般的な単一波長干渉計では、光の波長以上の距離の変化量は測定することができない。
【０００５】
そこで、単一波長干渉法では測定することのできない光学波長を越える被測定物の変位量を測定することのできる多波長干渉計を用いることが考えられる。
多波長干渉計を用いた寸法測定装置では、波長の異なる複数種類の測定光を用い、各々の波長での干渉信号に基づき、単一波長での各々の位相を検出し、それらを比較することにより、等価波長における位相を測定する。そして、該等価波長における位相を変位量に換算すると、単一波長干渉法では測定することのできない光学波長を越える被測定物の変位量を求めることができる。
【０００６】
しかしながら、前記寸法測定に多波長干渉計を採用しても、測定することができるのは被測定物の変位量であり、例えばブロック形状の被測定物の寸法を求めるには、平行に対向する二つの端面間の距離として測定する必要がある。しかも、実用性を考慮すると、被測定物を光軸上のどの位置に置いても同じ寸法値が測定できるようでなければならない。
そこで、従来は、例えば図７に示すような寸法測定が考えられる。
すなわち、同図（Ａ）に示す寸法測定装置１０は、例えば多波長干渉計よりなる絶対値（ＡＢＳ）干渉測長計（以下、干渉測長計という）１２と、案内部１４に沿って直線移動するステージ１６と、被測定物１８の右側端面１８ａに設けられたミラー２０を備える。
【０００７】
ここで、同図（Ａ）に示すようにミラー２０の設けられている被測定物１８は、ステージ１６上に載置されている。干渉測長計１２、ステージ１６は、該干渉測長計１２よりの測定光２２の光軸と、案内部１４に沿ったステージ１６の移動方向が直交するように配置されている。
そして、同図（Ａ）に示す状態では、干渉測長計１２よりの測定光２２は、被測定物１８の左側端面１８ｂで反射され、干渉測長計１２に返光される。これににより干渉測長計１２では、被測定物１８の左側端面１８ｂよりの距離情報Ｌ_１が測定される。
【０００８】
また同図（Ｂ）に示すようにステージ１６を案内部１４に沿って測定光２２の光軸と直交方向（図中下方）に移動させ、測定光２２の光軸とミラー２０の反射面を直交させる。すると、干渉測長計１２よりの測定光２２は、ミラー２０で反射され、干渉測長計１２に返光される。これにより干渉測長計１２では、ミラー２０よりの距離、つまり被測定物の右側端面１８ａよりの距離情報Ｌ_２が測定される。
ここで、前記距離情報Ｌ_１，Ｌ_２は、干渉測長計１２での光路長差がゼロとなる位置からの相対的な距離である。つまり前記距離情報Ｌ_１，Ｌ_２は、被検反射面の絶対的な座標位置を示していないが、距離情報Ｌ_１と距離情報Ｌ_２の差（Ｌ_２−Ｌ_１）を求めることにより、被測定物の寸法Ｌを求めることができる。
【０００９】
しかしながら、同図に示す寸法測定装置１０であっても、被測定物１８に予めミラー２０を設ける必要があるので、厳密には非接触測定とは言えない。しかもミラー２０の密着状態によっては、測定の不確かさが増大してしまうことがある。また同図に示す寸法測定装置１０では、被測定物１８を測定光２２の光軸に対し直交方向にシフト移動させる必要があるので、ステージ１６の移動に高い精度を要求する上、測定時間の短縮にはおのずと限界が生じる。
【００１０】
このため、同図に示す寸法測定装置１０は、多波長干渉計を用いた寸法測定装置として採用するには至らなかった。このように多波長干渉計を用いた寸法測定装置は、未だ実用化されていないので、その開発が急務であった。
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、その目的は多波長干渉計を用いた寸法測定が良好に行える寸法測定装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが多波長干渉計を用いた絶対値測定について鋭意検討を行った結果、まず波長の異なる複数種類の可干渉光を出射する光出射手段を用いた多波長干渉計を二系統用いる。そして、被測定物の相対向する平行な二平面に対して、各干渉計よりの測定光をそれぞれ対向させて入射し、各被検反射面の変位情報を測定する。これにより被測定物の相対向する二平面間の寸法測定が、被測定物に対し別部品を付加することなく完全な非接触で行えること、また機械的な移動機構を用いないで済むことを見出した。
【００１２】
前述のような多波長干渉計を用いた絶対値測定について、本発明者らがさらに研究を進めた結果、前記二本の測定光が単に同軸上に配置されただけでは、相手の干渉計に飛込んでしまうことがわかった。これにより多波長干渉計により基準位置間の寸法の絶対値測定を行う際に、干渉計が誤動作してしまい、正確な測定が行えないことがわかった。そして、本発明者らによれば、この問題は、基準位置間での両側よりの投射光と反射光による複雑な干渉により生じているものであり、この干渉を回避することにより、干渉計の誤動作を防止することができることも解明したうえで、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、目的を達成するために本発明にかかる寸法測定装置は、多波長干渉計を用いて被測定物の相対向する第一端面と第二端面間の寸法Ｌを測定する寸法測定装置であって、第一干渉測長手段および第二干渉測長手段と、第一ミラーおよび第二ミラーと、を備える。
そして、前記第一干渉測長手段により、前記ミラー間に被測定物が存在せず第一干渉測長手段よりの第一測定光を第二ミラーで反射させた時の該第二ミラーの距離情報Ｌ_１と、該ミラー間に被測定物が存在し該第一測定光を該被測定物の第一端面で反射させた時の該被測定物第一端面の距離情報Ｌ_３との距離差Ｘ_１を測定する。
【００１４】
前記第二干渉測長手段により、前記ミラー間に被測定物が存在せず第二干渉測長手段よりの第二測定光を第一ミラーで反射させた時の該第一ミラーの距離情報Ｌ_２と、該ミラー間に被測定物が存在し該第二測定光を該被測定物の第二端面で反射させた時の該被測定物第二端面の距離情報Ｌ_４との距離差Ｘ_２を測定する。そして、前記第一干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_１、第二干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_２、および予め定められた第一ミラーと第二ミラー間の離隔距離Ｘ_３より、前記被測定物の相対向する第一端面と第二端面間の寸法Ｌを数３により求めることを特徴とする。
【００１５】
【数３】
Ｌ＝（Ｘ_１＋Ｘ_２）−Ｘ_３
ただし、前記距離差Ｘ_１＝前記距離情報Ｌ_１−前記距離情報Ｌ_３
前記距離差Ｘ_２＝前記距離情報Ｌ_２−前記距離情報Ｌ_４
ここで、前記第一干渉測長手段および第二干渉測長手段は、波長の異なる複数種類の可干渉光の一部に基づく参照光と、該可干渉光の残りを測定光として被検反射面に入射させて得られた反射光を合成し干渉光を得、各測定波長での干渉信号に基づいて、個々の測定波長を越える被検反射面の変位を測定する。
【００１６】
また前記第一ミラーおよび第二ミラーは、第一干渉測長手段よりの第一測定光の光軸と第二干渉測長手段よりの第二測定光の光軸が重ならないように平行にずれて配置され、且つ所定の離隔距離Ｘ_３をおいて配置される。
ここにいう被検反射面とは、第一干渉測長手段側では、ミラー間に被測定物が存在しない時は第二ミラーをいい、被測定物が存在する時は被測定物の第一端面をいう。また第二干渉測長手段側では、ミラー間に被測定物が存在しない時は第一ミラーをいい、被測定物が存在する時は被測定物の第二端面をいう。
【００１７】
このため、ここにいう被検反射面の変位とは、ミラー間に被測定物が存在しない時の対応ミラーの位置に対し、被測定物が存在する時の該被測定物の対応端面の位置が変わることをいう。
またここにいう距離情報とは、例えば対応干渉計での光路長差がゼロとなる位置からの距離情報等をいう。
またここにいう干渉測長手段は、測定光の波長を変えて同じ測定を繰り返すことにより、個々の測定波長以上の変位量を測定することができる多波長干渉計ををいう。例えば光出射手段の一例として半導体レーザを用いる際は、駆動条件によってその発振波長を変化させることが特に好ましい。その発振波長を変化させる方法としては、例えば特開平４−２９７８０７号公報、特開平４−２９７８０８号公報、特開２００１−２７５１２号公報等に記載の方法を用いることができる。
【００１８】
なお、本発明においては、前記第一測定光の光軸上に位置する前記第一ミラーの部位に、前記第一測定光を通過させる第一光通過用穴を設ける。前記ミラー間に被測定物が存在しない時に、前記第一ミラーの第一光通過穴を通過した第一干渉測長手段よりの第一測定光を反射し、該第一光通過用穴に返光するように、第一測定光の光軸上に前記第二ミラーの鏡面が位置する。前記第二測定光の光軸上に位置する前記第二ミラーの部位に、前記第二測定光を通過させる第二光通過用穴を設ける。前記ミラー間に被測定物が存在しない時に、前記第二ミラーの第二光通過穴を通過した第二干渉測長手段よりの第二測定光を反射し、該第二光通過用穴に返光するように、第二測定光の光軸上に前記第一ミラーの鏡面が位置することが好適である。
【００１９】
また前記目的を達成するために本発明にかかる寸法測定は、第一干渉測長手段および第二干渉測長手段と、第一の非干渉手段及び第二の非干渉手段と、を備える。
そして、前記第一干渉測長手段により、前記非干渉手段間に寸法が既知Ｌ_Ｓの標準サンプルが存在し、該第一干渉測長手段よりの第一測定光を標準サンプルの第一端面で反射させた時の該標準サンプル第一端面の距離情報Ｌ_１と、該非干渉手段間に被測定物が存在し、該第一測定光を該被測定物の第一端面で反射させた時の該被測定物第一端面の距離情報Ｌ_３との距離差Ｘ_１を測定する。
【００２０】
前記第二干渉測長手段により、前記非干渉手段間に前記標準サンプルが存在し、該第二干渉測長手段よりの第二測定光を標準サンプルの第二端面で反射させた時の該標準サンプル第二端面の距離情報Ｌ_２と、該非干渉手段間に被測定物が存在し、該第二測定光を該被測定物の第二端面で反射させた時の該被測定物第二端面の距離情報Ｌ_４との距離差Ｘ_２を測定する。
そして、前記第一干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_１、第二干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_２、および予め値付けされた標準サンプルの寸法Ｌ_Ｓより、前記被測定物の相対向する第一端面と第二端面間の寸法Ｌを数４により求めることを特徴とする。
【００２１】
【数４】
Ｌ＝Ｌ_Ｓ−（Ｘ_１＋Ｘ_２）
ただし、前記距離差Ｘ_１＝前記距離情報Ｌ_３−前記距離情報Ｌ_１
前記距離差Ｘ_２＝前記距離情報Ｌ_４−前記距離情報Ｌ_２
【００２２】
ここで、前記第一干渉測長手段および第二干渉測長手段は、波長の異なる複数種類の可干渉光の一部に基づく参照光と、該可干渉光の残りを測定光として被検反射面に入射させて得られた反射光を合成し干渉光を得、各測定波長での干渉信号に基づいて、該個々の測定波長を越える被検反射面の変位を測定する。
また前記第一非干渉手段及び第二非干渉手段は、前記被測定物の測長軸と一致した光軸を有し、かつ所定の離隔距離をおいて配置される。該第一非干渉手段は、測定光の通過と測定光の遮蔽を交互に行う。該第二非干渉手段は、第一非干渉手段で測定光の通過時は測定光の遮蔽かつ該第一非干渉手段で測定光の遮蔽時は測定光の通過を、前記第一非干渉手段での測定光の通過と遮蔽の切替と同期させて交互に行う。
【００２３】
ここにいう被検反射面とは、第一干渉測長手段側では、非干渉手段間に標準サンプルが存在する時は、該標準サンプルの第一端面をいい、被測定物が存在する時は、被測定物の第一端面をいう。また第二干渉測長手段側では、非干渉手段間に標準サンプルが存在する時は、該標準サンプルの第二端面をいい、被測定物が存在する時は被測定物の第二端面をいう。
このため被検反射面の変位とは、非干渉手段間に標準サンプルが存在する時の対応端面の位置に対し、被測定物が存在する時の対応端面の位置が変わることをいう。
【００２４】
またここにいう距離情報とは、例えば対応干渉計での光路長差がゼロとなる位置からの距離情報等をいう。
なお、本発明において、前記非干渉手段はシャッタであり、前記シャッタの開閉を行う駆動手段を備える。そして、前記駆動手段による前記シャッタの開閉により、前記測定光の通過と遮蔽の切替えを行うことが好適である。本発明のシャッタは、例えば液晶シャッタ等を一例として用いることができる。
【００２５】
また本発明において、前記非干渉手段は音響光学素子であり、前記音響光学素子の変調、非変調を行う駆動手段を備える。そして、前記駆動手段による前記音響光学素子の変調、非変調により、前記測定光の通過と遮蔽の切替えを行うことも好適である。
また本発明において、前記非干渉手段は鏡面のチルトにより光路を変更するミラーであり、前記駆動手段による前記ミラーのチルトにより測定光の光路を変更することにより、前記測定光の通過と遮蔽の切替えを行うことも好適である。本発明のミラーは、例えばガルバノミラー等を一例として用いることができる。
【００２６】
さらに本発明においては、測定光の光軸方向に平行な、被測定物の並進移動による測定量への影響を排除するために、前記第一干渉測長手段による距離差Ｘ_１の測定と、前記第二干渉測長手段による距離差Ｘ_２の測定を同時に行うことが好適である。
本発明者らは、被測定物の相対向する平行な二平面の寸法測定に、光学波長を越える変位量の測定が行える多波長干渉法を採用している。
この多波長干渉法の原理を図８に従って説明する。
【００２７】
同図に示す寸法測定装置１０は、干渉測長計１２を備える。
ここで、前記干渉測長計１２は、例えば多波長干渉計等よりなり、一の光出射手段を構成する光源２４，２６と、ビームスプリッタ２８と、ビームスプリッタ３０と、参照ミラー３２と、ビームスプリッタ３４と、光フィルタ３６，３８と、受光素子４０，４２と、位相比較器４４を備える。
【００２８】
ここで、前記光源２４，２６は、例えば半導体レーザ（ＬＤ）等よりなり、ドライバ４６，４８を備える。該ドライバ４６，４８は、例えば互いに反転した鋸歯波状変調電流で光源２４，２６を駆動しており、光源２４はレーザ光（λ_１）を出射し、光源２６はレーザ光（λ_２）を出射する。
そして、光源２４よりのレーザ光（λ_１）と光源２６よりのレーザ光（λ_２）は、直交偏光状態に置かれており、ビームスプリッタ２８で重ね合わされ、ビームスプリッタ３０に入射される。該ビームスプリッタ３０では、ビームスプリッタ２８よりの光が第一分割光５０と第二分割光（測定光）２２に分割される。
【００２９】
前記参照ミラー３２は、光路変調用圧電素子５２により光軸方向に変位されることにより、第一分割光５０に位相シフト、或いは周波数シフトを与えて反射する。また前記ビームスプリッタ３０よりの測定光２２の光軸上には、被測定物１８が配置されており、該被測定物１８で測定光２２を反射する。
そして、参照ミラー３２よりの反射光と被測定物１８よりの反射光は、ビームスプリッタ３０で合成され、干渉光が生起される。該２つの波長での干渉光は、偏光状態の違いを利用してビームスプリッタ３４で分離され、２つの干渉ビート信号のクロストークを除くための光フィルタ３６，３８を介して、それぞれの干渉ビート信号が２つの受光素子４０，４２で検出される。
【００３０】
前記受光素子４０，４２よりの出力信号は、位相比較器４４に入力され、位相比較器４４では、光源２４，２６への変調電流のいずれか一方を参照信号として、等価位相がヘテロダイン検出される。
このように本実施形態は、各々の波長での干渉信号に基づき、単一波長での各々の位相を検出し、各位相を比較することにより、等価波長における位相を測定することができる。等価波長はＡ＝（λ_１・λ_２）／（｜λ_１−λ_２｜）となるので、絶対値測長範囲も、レーザ光の個々の波長λ_１，λ_２を超える（λ_１・λ_２）／（｜λ_１−λ_２｜）となる。
【００３１】
このような多波長干渉計を用いることにより、単一波長干渉法では測定することができない光学波長を越える被測定物の変位量を測定することができるので、該等価波長における位相、つまり等価位相から被検反射面の変位量に換算することができる。
なお、本発明では、測定光の波長を変える方法としては、種々のものを用いることができるが、例えば光源に半導体レーザ（ＬＤ）光源を用いて、該レーザへの注入電流等の駆動条件を変える方法等が、発振波長を容易に変化させることができるので、特に好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
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。
【００３３】
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装置の概略構成が示されている。本実施形態では、高速で厚さまたは被検反射位置が変動する被測定物を想定しており、前記図８に示した干渉測長計１２を２系統備え、該基準位置間に二本の測定光の光軸をオフセット配置し、二の干渉測長計を同時に動作させる例について説明する。前記図７，８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装置１１０は、第一の干渉測長計（第一干渉測長手段）１１２ａ及び第二の干渉測長計（第二干渉測長手段）１１２ｂと、ミラー（第一ミラー，基準位置）１６０及びミラー（第二ミラー，基準位置）１６２と、コンピュータ１６４を備える。
【００３４】
また本実施形態は、干渉測長計１１２ａとミラー１６０間にミラー１６５，１６６を備え、干渉測長計１１２ｂとミラー１６２間にミラー１６８，１６９を備える。
ここで、ミラー１６０，１６２は、所定の離隔距離Ｘ_３をおいて対向配置されており、基準位置として用いられる。
【００３５】
またミラー１６０，１６２間での干渉測長計１１２ａよりの第一測定光１２２ａの光軸と、干渉測長計１１２ｂよりの第二測定光１２２ｂの光軸は、互いに重ならないようにオフセット配置されている。
ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在しない時に、オフセット配置の第一測定光１２２ａの光軸はミラー１６２と直交し、第二測定光１２２ｂの光軸は、ミラー１６０と直交している。
このために本実施形態では、ミラー１６０に第一光通過用穴１７２が設けられ、ミラー１６２に第二光通過用穴１７４が設けられている。
【００３６】
ここで、前記第一光通過用穴１７２は、第一測定光１２２ａの光軸上に位置するミラー１６０の部位に設けられているので、第一測定光１２２ａを通過させる。 前記ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在しない時に、ミラー１６０の第一光通過穴１７２を通過した干渉測長計１１２ａよりの第一測定光１２２ａを反射し、該第一光通過用穴１７２に返光するように、第一測定光１２２ａの光軸上にミラー１６２の鏡面が位置している。該ミラー１６２で反射され、第一光通過用穴１７２に返光された測定光１２２ａは、ミラー１６６，１６５を介して干渉測長計１１２ａに入射される。
【００３７】
また前記第二光通過用穴１７４は、測定光１２２ｂの光軸上に位置するミラー１６２の部位に設けられ、干渉測長計１１２ｂよりの測定光１２２ｂを通過させる。前記ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在しない時に、ミラー１６２の第二光通過穴１７４を通過した干渉測長計１１２ｂよりの測定光１２２ｂを反射し、該第二光通過用穴１７４に返光するように、第二測定光１２２ｂの光軸上にミラー１６０の鏡面が位置している。該ミラー１６０で反射され、第二光通過用穴１７４に返光された測定光１２２ｂは、ミラー１６９，１６８を介して干渉測長計１１２ｂに入射される。
該干渉測長計１１２ａでは、被測定物が存在しない時と被測定物が存在する時の右側被検反射面の距離差Ｘ_１を測定する。
【００３８】
すなわち、干渉測長計１１２ａは、ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在せず、干渉測長計１１２ａよりの測定光１２２ａをミラー（被検反射面）１６２で反射させた時の、該ミラー１６２よりの距離情報Ｌ_１と、ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在し、干渉測長計１１２ａよりの測定光１２２ａを該被測定物の右側端面（被検反射面，第一端面）で反射させた時の、該被測定物右側端面よりの距離情報Ｌ_３との距離差Ｘ_１を測定する。
また干渉測長計１１２ｂでは、被測定物が存在しない時と被測定物が存在する時の左側被検反射面の距離差Ｘ_２を測定する。
【００３９】
すなわち、干渉測長計１１２ｂは、ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在せず、干渉測長計１１２ｂよりの第二測定光１２２ｂを第一ミラー（被検反射面）１６０で反射させた時の、該第一ミラー１６０よりの距離情報Ｌ_２と、ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在し、干渉測長計１１２ｂよりの第二測定光１２２ｂを該被測定物の左側端面（被検反射面，第二端面）で反射させた時の、該被測定物左側端面よりの距離情報Ｌ_４との距離差Ｘ_２を測定する。
そして、前記コンピュータ１６４は、前述のようにして干渉測長計１１２ａにより測定された右側被検反射面の距離差Ｘ_１と、干渉測長計１１２ｂにより測定された左側被検反射面の距離差Ｘ_２と、予め定められたミラー１６０，１６２間の離隔距離Ｘ_３より、被測定物の相対向する平行な二面間の寸法（厚さ）Ｌを数５により求める。
【００４０】
【数５】
Ｌ＝（Ｘ_１＋Ｘ_２）−Ｘ_３
ただし、前記距離差Ｘ_１＝前記距離情報Ｌ_１−前記距離情報Ｌ_３
前記距離差Ｘ_２＝前記距離情報Ｌ_２−前記距離情報Ｌ_４
本実施形態にかかる寸法測定装置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。
【００４１】
まず同図に示すようにミラー１６０，１６２間に被測定物が存在しない時に、距離情報Ｌ_１，Ｌ_２を得ておく。
すなわち、多波長干渉計を用いた寸法測定装置では、基準位置間の絶対値寸法を測定する必要があるが、この測定の際は、ミラー１６０，１６２間に被測定物が存在しない。ここで、第一測定光と第二測定光を単に同軸上に配置したのでは、測定光が相手側の干渉測長計に飛び込んで、受光素子や光源等に悪影響を及ぼすことがある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、基準位置間の絶対値測定の際の、両側の投射光と反射光による複雑な干渉を回避するために、基準位置間で第一測定光と第二測定光の光軸が重ならないようにオフセット配置している。つまり本実施形態では、測定光による測定位置（反射位置）をずらし、かつオフセットによる誤差を打ち消す二の光出射手段による同時投射を行っている。
すなわち、干渉測長計１１２ａよりの第一測定光１２２ａは、第一ミラー１６０の第一光通過用穴１７２に入射される。該第一光通過用穴１７２を通過した第一測定光１２２ａは、被測定物が存在しない時の被検反射面としての第二ミラー１６２の鏡面に入射され、反射される。該第二ミラー１６２よりの反射光は、再度、第一ミラー１６０の第一光通過用穴１７２を通過して干渉測長計１１２ａに入射される。該干渉測長計１１２ａでは、被測定物が存在しない時の被検反射面としての第二ミラー１６２よりの距離情報Ｌ_１が求められる。
【００４３】
本実施形態では、前記干渉測長計１１２ａによる測定と同時に、干渉測長計１１２ｂによる測定を行っている。
すなわち、干渉測長計１１２ｂよりの第二測定光１２２ｂは、第二ミラー１６２の第二光通過用穴１７４に入射される。第二光通過用穴１７４を通過した第二測定光１２２ｂは、被測定物が存在しない時の被検反射面としての第一ミラー１６０の鏡面に入射され、反射される。該第一ミラー１６０よりの反射光は、再度、第二ミラー１６２の第二光通過用穴１７４を通過して干渉測長計１１２ｂに入射される。該干渉測長計１１２ｂでは、被測定物が存在しない時の被検反射面としての第一ミラー１６０よりの距離情報Ｌ_２が測定される。
【００４４】
このように本実施形態は、干渉測長計１１２ａによる、第一測定光１２２ａが第二ミラー１６２で反射された時の距離情報Ｌ１と、干渉測長計１１２ｂによる、第二測定光１２２ｂが第一ミラー１６０で反射された時の距離情報Ｌ_２を同時に測定している。
ここで、本実施形態は、２系統の干渉測長計１１２ａ，１１２ｂが、第一測定光１２２ａと第二測定光１２２ｂをそれぞれ対向させて出射している。ミラー１６０，１６２間では、該二本の測定光１２２ａ，１２２ｂが互いに平行であるが、測定光同士が重なってしまわないように、測定光のビーム径以上の距離を持たせて並べている。光通過用穴１７２の開いたミラー１６０と光通過用穴１７４の開いたミラー１６２を測定光と垂直に配置している。このため、本実施形態では、該ミラー１６０，１６２間に被測定物の存在しない時には、対向する測定光をそれぞれ反射して、各干渉測長計に戻すようにしている。
【００４５】
このため、本実施形態では、被測定物が存在しない時に、対向する測定光が相手側の干渉測長計に飛び込んで、受光素子や光源に悪影響を及ぼすことを防いでいる。
また図２に示すようにミラー１６０，１６２間に被測定物１１８が存在する状態で、干渉測長計１１２ａ，１１２ｂによる同時測定を行う。
【００４６】
すなわち、同図に示すように干渉測長計１１２ａよりの第一測定光１２２ａは、第一ミラー１６０の光通過用穴１７２に入射される。該光通過用穴１７２を通過した第一測定光１２２ａは、被測定物１１８が存在する時の被検反射面としての被測定物１１８の右側端面１１８ａに入射され、反射される。該被測定物１１８の右側端面１１８ａよりの反射光は、第一ミラー１６０の第一光通過用穴１７２を通過して干渉測長計１１２ａに入射される。該干渉測長計１１２ａでは、被測定物１１８が存在する時の被検反射面としての被測定物の右側端面１１８ａよりの距離情報Ｌ３が測定される。
【００４７】
本実施形態では、前記干渉測長計１１２ａによる測定と同時に、干渉測長計１１２ｂによる測定を行う。
すなわち、干渉測長計１１２ｂよりの第二測定光１２２ｂは、第二ミラー１６２の光通過用穴１７４に入射される。該光通過用穴１７４を通過した第二測定光１２２ｂは、被測定物１１８が存在する時の被検反射面としての被測定物の左側端面１１８ｂに入射され、反射される。該被測定物の左側端面１１８ｂよりの反射光は、第二ミラー１６２の光通過用穴１７４を通過して干渉測長計１１２ｂに入射される。該干渉測長計１１２ｂでは、被測定物１１８が存在する時の被検反射面としての被測定物の左側端面１１８ｂよりの距離情報Ｌ４が測定される。
【００４８】
このようにして本実施形態は、干渉測長計１１２ａによる、第一測定光１２２ａが被測定物の右側端面１１８ａで反射された時の距離情報Ｌ_３と、干渉測長計１１２ｂによる、第二測定光１２２ｂが被測定物の左側端面１１８ｂで反射された時の距離情報Ｌ_４が、同時に測定される。
ここで、本実施形態では、個々の距離情報は、対応干渉測長計での光路長差が零となる点からの相対的な距離であり、反射面の絶対的な座標位置を示していないが、これらの距離情報より距離差Ｘ_１、距離差Ｘ_２を求めることにより、光出射手段から遠くにいても近くにいても同じ値が測定できる。
【００４９】
したがって、本実施形態は、被測定物が存在していない時と被測定物が存在している時の被検反射面の変位を同時測定することにより、平行な二平面間の距離（絶対値）として測定することができる。
ここで、本実施形態は、干渉測長計として多波長干渉計を用いることにより、個々の測定波長以上の変位を測定することができる。このような干渉測長計により、被検反射面の変位測定として、被測定物が存在しない時のミラーの鏡面と被測定物が存在する時のその端面の距離差を測定するので、個々の測定波長以上の変位を測定することのできる多波長干渉計を用いて、光学波長を越える寸法を求めることができる。
【００５０】
また本実施形態は、所定の離隔距離Ｘ_３をおいて配置された第一のミラー１６０と第二のミラー１６２間に被測定物１１８を配置し、第一測定光１２２ａと第二測定光１２２ｂを被測定物１１８の両側より同時に対向させて入射して、測定を行っている。
このために被測定物１１８をミラー１６０，１６２間の光軸上のどの位置に置いても、光軸方向の相対的な変位が距離差Ｘ_１と距離差Ｘ_２の和をとった時点でキャンセルされるため、同じ値を測定することができる。
【００５１】
このようにすれば、本実施形態は、寸法測定を完全に非接触で行うことができる。また本実施形態は、機械的な可動要素を必要としないので、高速で高精度な寸法測定が行える。
特に本実施形態では、被測定物が高速で出入りするようなものであっても、ミラー間での測定光の光軸のオフセット配置、測定光の被測定物両側よりの同時投射により、高精度な寸法測定が行える。
【００５２】
このように本実施形態では、二系統の干渉測長計で得られる測定値は、被測定物１１８の右側端面１１８ａと第二ミラー１６２の反射面との距離差Ｘ_１、および被測定物１１８の左側端面１１８ｂと第一ミラー１６０の反射面との距離差Ｘ_２である。このミラー１６０の反射面とミラー１６２の反射面との離隔距離をＸ_３とすれば、寸法Ｌとの間には、数６で表せる関係がある。
【００５３】
【数６】
Ｘ_３＋Ｌ＝Ｘ_１＋Ｘ_２
このため、本実施形態では、ミラー１６０，１６２間の離隔距離Ｘ_３を予め求めておけば、寸法Ｌは、前記数式６を変形した前記数式５により算出することができる。なお、前記離隔距離Ｘ_３の同定は、例えば寸法の正確に値付けされた標準サンプルを用いて逆算すれば、簡単に行える。
【００５４】
以上のように本実施形態にかかる寸法測定装置によれば、光学波長を越える変位を測定することのできる多波長干渉計を用いて、基準位置間の被測定物の相対向する平面に対し両方向より測定光を対向入射させることとした。
この結果、本実施形態は、被測定物の相対向する平行な二平面間の寸法を完全な非接触で、被測定物に対し別部品の付加することなく、良好に測定することができる。
しかも、本実施形態は、被測定物を光軸上のどの位置に置いても、被測定物の位置や光軸方向の並進振動に影響を受けずに正確な寸法測定が行える。
【００５５】
また本実施形態は、被測定物端面と基準位置としてのミラーの距離差を被検反射面の変位として考えているので、変位を測定する多波長干渉計を用いても、その距離差を、測定することができる。
しかも、本実施形態は、前記測定光のオフセット配置、二の光出射手段により測定光を対向させての同時投射を採用することにより、光学式干渉系を用いた寸法の絶対値測定において、高速で出入りする被測定物の高速測定であっても、高精度化が図られる。
【００５６】
特に本実施形態は、前記基準位置にミラーを配置し、該ミラー間で測定光の光軸をオフセットすることとしたので、前記基準位置間の絶対値を多波長干渉計で測定をする際の、両側の投射光と反射光による複雑な干渉を確実に回避することができる。これにより本実施形態は、多波長干渉計の誤動作を防止することができるので、前記寸法測定がより正確に行える。
【００５７】
また本実施形態では、例えば人手や、被測定物保持手段等の機械的な機構により、被測定物の出入れを高速に行っても、前記第一干渉測長計による距離差Ｘ_１の測定と、第二干渉測長計による距離差Ｘ_２の測定を同時に行っているため、前記被測定物の前記測定光の光軸方向に平行な並進移動による測定量への影響を大幅に排除することができる。そして、本実施形態は、被測定物と測定装置との相対的な並進振動に対して非常に安定した寸法測定が行えるため、ノギスやマイクロメータ等のハンドツール形態の非接触化に非常に有効となる。
【００５８】
第二実施形態
図３には本発明の第二実施形態にかかる寸法測定装置の概略構成が示されている。本実施形態では基準位置間に二本の測定光をゼロオフセット配置し、二の干渉測長計を時分割に動作させる例について説明する。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装置２１０では、多波長干渉計により基準位置間の寸法を絶対値測定する際の、両側の投射光と反射光による複雑な干渉を回避するために時分割で動作させる、例えば液晶シャッタ等を含む第一非干渉装置（第一非干渉手段，基準位置）２７６ａ及び第二非干渉装置（第二非干渉手段，基準位置）２７６ｂと、ドライバ（駆動手段）２７８ａ，２７８ｂと、コンピュータ２６４を備える。
【００５９】
ここで、前記非干渉装置２７６ａ，２７６ｂは、測定光２２２ａ，２２２ｂの光軸と一致する光軸を有し、且つ所定の離隔距離をおいて配置されており、基準位置として用いられる。
そして、本実施形態は、コンピュータ２６４がドライバ２７８ａ，２７８ｂにより、前記液晶シャッタ等の非干渉装置２７６ａ，２７６ｂの動作を交互（時分割）に行わせ、測定が図中、右側経路と左側経路とで交互に行われる。つまり、測定光２２２ａの干渉測長計２１２ａへの入射及び干渉測長計２１２ｂへの非入射と、測定光２２２ｂの干渉測長計２１２ａへの非入射及び干渉測長計２１２ｂへの入射を交互に切替えている。
【００６０】
このように本実施形態では、常に非干渉装置２７６ａ，２７６ｂを交互に動作させているので、非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間にたとえワークが存在していないときであっても、同軸で対向するビームが飛込んで誤動作しないようにしている。
また本実施形態では、干渉測長計２１２ａ，２１２ｂは、共通の光出射手段を用いており、つまり一の光出射手段を用いて、該干渉測長計２１２ａによる測定光の投射とその反射光の測定と、該干渉測長計２１２ｂによる測定光の投射とその反射光の測定を行っている。
【００６１】
すなわち、干渉測長計２１２ａは、非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間に予め値付けされた標準サンプル２８０が存在し、干渉測長計２１２ａよりの第一測定光２２２ａを該標準サンプル右側端面２８０ａで反射させた時の、該標準サンプル右側端面２８０ａよりの距離情報Ｌ_１と、非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間に寸法を求めたい被測定物が存在し、干渉測長計２１２ａよりの第一測定光２２２ａを該被測定物右側端面で反射させた時の、該被測定物右側端面よりの距離情報Ｌ_３との距離差Ｘ_１を測定する。
【００６２】
また干渉測長計２１２ｂは、非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間に前記予め値付けされた標準サンプル２８０が存在し、干渉測長計２１２ｂよりの第二測定光２２２ｂを該標準サンプル左側端面２８０ｂで反射させた時の、該標準サンプル左側端面２８０ｂよりの距離情報Ｌ_２と、非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間に前記寸法を求めたい被測定物が存在し、干渉測長計２１２ｂよりの第二測定光２２２ｂを該被測定物左側端面で反射させた時の、該被測定物左側端面よりの距離情報Ｌ_４との距離差Ｘ_２を測定する。
【００６３】
このようにして干渉測長計２１２ａと干渉測長計２１２ｂの時分割測定により、非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間に、寸法が既知Ｌ_Ｓと予め値付けされた標準サンプル２８０が存在する時と、寸法を求めたい被測定物が存在する時の、左右の被検反射面の変位を測定する。
コンピュータ２６４は、前述のようにして干渉測長計２１２ａにより測定された距離差Ｘ_１、干渉測長計２１２ｂにより測定された距離差Ｘ_２、および予め値付けされた標準サンプル２８０の寸法Ｌ_Ｓより、被測定物の対向する平行な二平面間の寸法（厚さ）Ｌを数７により求める。
【００６４】
【数７】
Ｌ＝Ｌ_Ｓ−（Ｘ_１＋Ｘ_２）
ただし、前記距離差Ｘ_１＝前記距離情報Ｌ_３−前記距離情報Ｌ_１
前記距離差Ｘ_２＝前記距離情報Ｌ_４−前記距離情報Ｌ_２
本実施形態にかかる寸法測定装置２１０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。
【００６５】
まず図３に示すように寸法がＬ_Ｓと正確に値付けされた標準サンプル２８０を用い、前記２系統の干渉測長計２１２ａ，２１２ｂにより、距離情報Ｌ_１，Ｌ_２を得ておく。この作業は初期段階で最低１回行っておけばよい。
本実施形態においては、同図に示すように非干渉装置２７６ａ，２７６ｂは、ワークの有る無しに関らず、つまり標準サンプルの有る無し及び被測定物の有る無しに関らず、交互に動作している。
このために非干渉装置２７６ａが開の状態でかつ非干渉装置２７６ｂが閉の状態のときに実質的に干渉測長計２１２ａのみが動作していることとなり、干渉測長計２１２ａによる測定を行っている。
【００６６】
すなわち、同図に示すように非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間に、予め値付けされた標準サンプル２８０が存在している。そして、干渉測長計２１２ａよりの第一測定光２２２ａは、非干渉装置２７６ａを通過し、被検反射面としての前記標準サンプル右側端面２８０ａに入射されて反射される。該標準サンプル右側端面２８０ａよりの反射光は、非干渉装置２７６ａを通過して干渉測長計２１２ａに入射される。該干渉測長計２１２ａでは、被検反射面としての前記標準サンプル右側端面２８０ａよりの距離情報Ｌ_１が測定される。
【００６７】
一方、非干渉装置２７６ａが閉の状態でかつ非干渉装置２７６ｂが開の状態のときに実質的に干渉測長計２１２ｂのみが動作していることとなり、干渉測長計２１２ｂによる測定を行っている。
すなわち、干渉測長計２１２ｂよりの第二測定光２２２ｂは、非干渉装置２７６ｂを通過し、被検反射面としての前記標準サンプル左側端面２８０ｂに入射され、反射される。該標準サンプル左側端面２８０ｂよりの反射光は、非干渉装置２７６ｂを通過して干渉測長計２１２ｂに入射される。該干渉測長計２１２ｂでは、被検反射面としての前記標準サンプル左側端面２８０ｂよりの距離情報Ｌ_２が求められる。
【００６８】
このように本実施形態では、同図のように２系統の干渉測長計を用いて、二本の測定光２２２ａ，２２２ｂをそれぞれ対向させて出射し時分割に入射している。 なお、図では便宜上、わざとずらして描かれているが、対向する二本の測定光２２２ａ，２２２ｂは互いに平行でしかも同一軸上にある。
そして、本実施形態では、前述のような干渉測長計２１２ａによる距離情報Ｌ_１の測定と前記干渉測長計２１２ｂによる距離情報Ｌ_２の測定が交互に、つまり時分割に行われる。
【００６９】
次いて前記予め値付けされた標準サンプル２８０に代えて、寸法を求めたい被測定物が光軸上に挿入される。このように前記標準サンプル２８０と寸法を求めたい被測定物の出入れを行うと、基準位置間にワーク（標準サンプル２８０或いは寸法を求めたい被測定物）が存在しない時がある。本実施形態のように基準位置間にて測定光の光軸が同軸上に位置すると、被測定物が存在しない時に、対向する測定光がそれぞれ相手側の干渉測長計に飛び込んで受光素子や光源に悪影響を及ぼすことがある。
そこで、本実施形態は、これを防ぐために、基準位置に液晶シャッタ等よりなる非干渉装置２７６ａ，２７６ｂを配置している。
【００７０】
そして、本実施形態は、コンピュータ２６４がドライバ２７８ａ，２７８ｂにより、前記液晶シャッタ等の非干渉装置２７６ａ，２７６ｂの動作を交互に行わせている。このような非干渉装置２７６ａ，２７６ｂの時分割の動作は、非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間にワークの有る無しに関らず行われている。
この結果、本実施形態は、前記液晶シャッタ等の非干渉装置２７６ａ，２７６ｂの動作を交互に行わせているので、たとえワークが存在しない時であっても、対向するビームが相手側の干渉測長計に飛び込んで受光素子や光源に悪影響を及ぼすことを防いでいる。
また非干渉装置２７６ａ，２７６ｂ間にワークが存在するときであれば、測定が図中、右側経路と左側経路とで交互に行われる。
【００７１】
次いて図４に示すように寸法を求めたい被測定物２１８を光軸上に挿入して該被測定物２１８の対向する二平面間の寸法Ｌを求める。
この場合も、前記予め値付けされた標準サンプル２８０の場合と同様に、前記二系統の干渉測長計２１２ａ，２１２ｂによる時分割測定で距離情報Ｌ_３，Ｌ_４を得ている。
すなわち、干渉測長計２１２ａよりの第一測定光２２２ａは、非干渉装置２７６ａに入射する。
【００７２】
ここで、非干渉装置２７６ａが開の状態、かつ非干渉装置２７６ｂが閉の状態のとき、第一測定光２２２ａは非干渉装置２７６ａを通過し、被検反射面としての被測定物右側端面２１８ａに入射される。該被測定物右側端面２１８ａよりの反射光は、非干渉装置２７６ａを通過して干渉測長計２１２ａに入射される。該干渉測長計２１２ａでは、被検反射面としての被測定物右側端面２１８ａよりの距離情報Ｌ_３が測定される。
【００７３】
一方、非干渉装置２７６ａが閉の状態、かつ非干渉装置２７６ｂが開の状態のとき、干渉測長計２１２ｂよりの第二測定光２２２ｂは、非干渉装置２７６ｂに入射すると、この第二測定光２２２ｂは、非干渉装置２７６ｂを通過し、被検反射面としての被測定物左側端面２１８ｂに入射され、反射される。該被測定物左側端面２１８ｂよりの反射光は、非干渉装置２７６ｂを通過し、干渉測長計２１２ｂに入射される。該干渉測長計２１２ｂでは、被検反射面としての被測定物左側端面２１８ｂよりの距離情報Ｌ_４が求められる。
【００７４】
このように本実施形態は、前記第一実施形態と同様、波長の異なる複数種類の可干渉光を出射する光出射手段を用い、また個々の測定波長以上の距離の変位測定が行える多波長干渉測長計を二系統備えている。そして、被測定物の対向する平行な二つの端面に対して、二本の測定光をそれぞれ対向させて時分割に入射している。
ここで、本実施形態は、多波長干渉計により測定することのできる各被検反射面の変位情報として、右側経路では予め値付けされた標準サンプルの右側端面と、寸法Ｌを求めたい被測定物の右側端面との距離差を用いている。左側経路では予め値付けされた標準サンプルの左側端面と寸法Ｌを求めたい被測定物の左側端面との距離差を用いている。
【００７５】
この結果、本実施形態は、前記第一実施形態と同様、変位量を測定することのできる多波長干渉計よりなる干渉測長計を用いて、非接触で、光学波長を越える距離差の測定が行える。
また本実施形態は、前記第一実施形態と同様、被測定物に対し対向方向より測定を行うことにより、寸法測定を完全に非接触で行うことができ、また機械的な可動要素を必要としないので、高速で高精度な寸法測定が行える。
【００７６】
なお、本実施形態は、シャッタ（非干渉装置）での表面反射光（戻り光）があっても、空間一杯にワークがあるのと等価で、オフセット誤差発生要因くらいにはなるが、これは固定値なので容易に補正することができる。このため本実施形態では、シャッタ（非干渉装置）での表面反射光は測定には影響しない。
そして、本実施形態は、前述のようにして干渉測長計２１２ａにより測定された距離差Ｘ_１、干渉測長計２１２ｂにより測定された距離差Ｘ_２、および予め値付けされた被測定物（標準サンプル）２８０の寸法Ｌ_Ｓより、被測定物２１８の右側端面２１８ａと左側端面２１８ｂ間の寸法Ｌが前記数７により求める。
【００７７】
以上のように本実施形態は、基準位置間での測定光のゼロオフセット配置、一の光出射手段、液晶シャッタ等の非干渉装置による測定光の時分割投射を採用している。
この結果、本実施形態は、二つの非干渉装置を交互に動作させることにより、前記第一実施形態と同様、多波長干渉計により基準位置間の絶対値測定を行う際に、両側の投射光と反射光による複雑な干渉を回避することができる。
また本実施形態では、前記第一実施形態と同様、被測定物を光軸上のどの位置に置いても、光軸方向の相対的な変位が距離差Ｘ_１と距離差Ｘ_２の和をとった時点でキャンセルされるため、同じ値が測定できる。
【００７８】
このように本実施形態においても、被測定物と測定装置との相対的な並進振動に対して非常に安定した寸法測定が行えるため、ノギスやマイクロメータ等のハンドツール形態の非接触化に非常に有効となる。
なお、本実施形態では、各干渉測長計にそれぞれ一の光出射手段を設けること、つまり装置全体で二の光出射手段を用いることもできるが、コストの大幅な低減を図るためには、二の干渉測長計で共通の光出射手段を用いること、つまり装置全体で一の光出射手段を用いることも好ましい。
【００７９】
また本実施形態では、被測定物２１８の測定毎に、寸法を求めたい被測定物２１８、予め値付けされた標準サンプル２８０の測定を順に行うこともできるが、測定回数の低減、効率化のためには、例えば予め値付けされた標準サンプル２８０の測定を行った後に、寸法を求めたい複数の被測定物２１８の測定を行うようにしても良い。
また本実施形態においても、被測定物の測定光の光軸方向に平行な並進移動による測定量への影響を大幅に排除するために、該距離差Ｘ_１の測定と距離差Ｘ_２の測定を高速で切換えて行うことが好ましい。
【００８０】
また本実施形態では、非干渉装置として液晶シャッタを用いた例について説明したが、液晶シャッタに代えて音響光学素子（ＡＯＭ）或いはガルバノミラーを用いることも、液晶シャッタと同様、本発明の寸法測定装置の非干渉装置として特に好適である。
図５には非干渉装置として音響光学素子を用いた寸法測定装置の概略構成が示されている。なお、前記第二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。
同図に示す非干渉装置（非干渉手段）３７６ａ，３７６ｂは、音響光学素子を含む。
【００８１】
ここで、前記音響光学素子は、発生する０次光を音響光学素子の出力側で遮蔽もしくは吸収させている。同図では、測定光を遮蔽したい時に動作しないようにしておけば、なにも出力されないが、通過させたい時はドライバ２７８ａ，２７８ｂにより音響光学素子２７６ａ，２７６ｂへ高周波電圧を供給すると、１次光を出力するので、この１次光を寸法測定に用いればよい。
すなわち、非干渉装置３７６ａが干渉測長計３１２ａよりの測定光３２２ａを被検反射面に出力し、かつ該測定光の該被検反射面よりの反射光を干渉測長計３１２ａに出力しているとき、非干渉装置３７６ｂは光を遮蔽、つまり何も出力しない状態とし、干渉測長計３１２ａによる該被検反射面の測定を行う。
【００８２】
一方、非干渉装置３７６ａが光を遮蔽、つまり何も出力していないとき、非干渉装置３７６ｂは干渉測長計３１２ｂよりの測定光３２２ｂを被検反射面に出力し、かつ該測定光の該被検反射面よりの反射光を干渉測長計３１２ｂに出力している状態とし、干渉測長計３１２ｂによる被検反射面の測定を行う。
このように本実施形態では、非干渉装置３７６ａ，３７６ｂでの変調、非変調を交互（時分割）に行うことにより、干渉測長計３１２ａによる測定と干渉測長計３１２ｂによる測定を交互（時分割）に行えるので、前記液晶シャッタと同様の効果を得ることができる。
【００８３】
図６には非干渉装置としてガルバノミラーを用いた寸法測定装置の概略構成が示されている。なお、前記第二実施形態と対応する部分には符号２００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す非干渉装置（非干渉手段）４７６ａ，４７６ｂは、測定光の光路を機械的に変更するガルバノミラーで構成されている。
【００８４】
ここで、前記ガルバノミラーは、そのチルトにより測定光の光路を変化させるものである。そして、測定光を遮蔽したい時には一方の測定光が他方の干渉測長計に入射しないような光路となる角度にガルバノミラーをチルトしておけば、測定光は相手の干渉測長計に入射しない。被測定物を通過したい時は、測定光が干渉測長計に入射するような光路となる角度にガルバノミラーをチルトしておけば、寸法測定が行える。
このように測定光の通過と遮蔽の切替を、ガルバノミラーのチルトにより行っても、前記液晶シャッタ、音響光学素子と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる寸法測定装置によれば、前記多波長干渉計よりなる第一干渉測長手段及び第二干渉測長手段と、所定の離隔距離をおいて配置され、被測定物が出入りされる第一ミラー及び第二ミラーを備え、該ミラー間での前記第一干渉測長手段よりの第一測定光の光軸及び第二干渉測長手段よりの第二測定光の光軸をオフセット配置し、同時測定を行うこととした。
この結果、本発明は、被測定物が存在しない時に、干渉測長手段の誤動作を防ぐことができるので、多波長干渉計を用いた寸法測定が良好に行える。
また本発明にかかる寸法測定装置によれば、前記多波長干渉計よりなる第一干渉測長手段及び第二干渉測長手段と、前記被測定物の測長軸と一致した光軸を有し、かつ所定の離隔距離をおいて配置された第一非干渉手段及び第二非干渉手段を備え、該非干渉手段を交互に動作させることとした。
この結果、本発明は、被測定物が存在しない時に、干渉測長手段の誤動作を防ぐことができるので、多波長干渉計を用いた寸法測定が良好に行える。
また本発明においては、前記非干渉手段としてシャッタ、音響光学素子あるいはミラーを採用することにより、前記多波長干渉計を用いた寸法測定がより良好に行える。
【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装置の概略構成の説明図である。
【図２】図１に示した寸法測定装置の作用の説明図である。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる寸法測定装置の概略構成の説明図である。
【図４】図３に示した寸法測定装置の作用の説明図である。
【図５】
【図６】図３に示した寸法測定装置の非干渉装置の変形例である。
【図７】一般的な寸法測定装置による一般的な寸法測定方法の説明図である
【図８】本実施形態の寸法測定装置に用いられる多波長干渉計の一例である。
【符号の説明】
１１０，２１０ 寸法測定装置
１１２ａ，２１２ａ 干渉測長計（第一干渉測長手段）
１１２ｂ，２１２ｂ 干渉測長計（第二干渉測長手段）
１１８，２１８ 被測定物
１６０ ミラー（第一ミラー）
１６２ ミラー（第二ミラー）
２７６ａ 非干渉装置（第一非干渉手段）
２７６ｂ 非干渉装置（第二非干渉手段）
２８０ 値付けされた標準サンプル

Claims (7)

1. 多波長干渉法を用いて被測定物の相対向する第一端面と第二端面間の寸法Ｌを測定する寸法測定装置であって、
   波長の異なる複数種類の可干渉光の一部に基づく参照光と、該可干渉光の残りを測定光として被検反射面に入射させて得られた反射光を合成し干渉光を得、各測定波長での干渉信号に基づいて、個々の測定波長を越える被検反射面の変位を測定する第一干渉測長手段および第二干渉測長手段と、
   前記第一干渉測長手段よりの第一測定光の光軸と第二干渉測長手段よりの第二測定光の光軸が重ならないように平行にずれて配置され、且つ所定の離隔距離Ｘ_３をおいて配置された第一ミラーおよび第二ミラーと、
   を備え、前記第一干渉測長手段により、前記ミラー間に被測定物が存在せず第一干渉測長手段よりの第一測定光を第二ミラーで反射させた時の該第二ミラーの距離情報Ｌ_１と、該ミラー間に被測定物が存在し該第一測定光を該被測定物の第一端面で反射させた時の該被測定物第一端面の距離情報Ｌ_３との距離差Ｘ_１を測定し、
   前記第二干渉測長手段により、前記ミラー間に被測定物が存在せず第二干渉測長手段よりの第二測定光を第一ミラーで反射させた時の該第一ミラーの距離情報Ｌ_２と、該ミラー間に被測定物が存在し該第二測定光を該被測定物の第二端面で反射させた時の該被測定物第二端面の距離情報Ｌ_４との距離差Ｘ_２を測定し、
   前記第一干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_１、第二干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_２、および予め定められた第一ミラーと第二ミラー間の離隔距離Ｘ_３より、前記被測定物の相対向する第一端面と第二端面間の寸法Ｌを数１により求めることを特徴とする寸法測定装置。
   

   

   ただし、前記距離差Ｘ_１＝前記距離情報Ｌ_１−前記距離情報Ｌ_３
   前記距離差Ｘ_２＝前記距離情報Ｌ_２−前記距離情報Ｌ_４
2. 請求項１記載の寸法測定装置において、
   前記第一測定光の光軸上に位置する前記第一ミラーの部位に、前記第一測定光を通過させる第一光通過用穴を設け、
   前記ミラー間に被測定物が存在しない時に、前記第一ミラーの第一光通過穴を通過した第一干渉測長手段よりの第一測定光を反射し、該第一光通過用穴に返光するように、第一測定光の光軸上に前記第二ミラーの鏡面が位置し、
   前記第二測定光の光軸上に位置する前記第二ミラーの部位に、前記第二測定光を通過させる第二光通過用穴を設け、
   前記ミラー間に被測定物が存在しない時に、前記第二ミラーの第二光通過穴を通過した第二干渉測長手段よりの第二測定光を反射し、該第二光通過用穴に返光するように、第二測定光の光軸上に前記第一ミラーの鏡面が位置することを特徴とする寸法測定装置。
3. 多波長干渉法を用いて被測定物の相対向する第一端面と第二端面間の寸法Ｌを測定する寸法測定装置であって、
   波長の異なる複数種類の可干渉光の一部に基づく参照光と、該可干渉光の残りを測定光として被検反射面に入射させて得られた反射光を合成し干渉光を得、各測定波長での干渉信号に基づいて、該個々の測定波長を越える被検反射面の変位を測定する第一干渉測長手段および第二干渉測長手段と、
   前記被測定物の測長軸と一致した光軸を有し、かつ所定の離隔距離をおいて配置され、測定光の通過と測定光の遮蔽を交互に行う第一非干渉手段、及び該第一非干渉手段で測定光の通過時は測定光の遮蔽かつ該第一非干渉手段で測定光の遮蔽時は測定光の通過を、前記第一非干渉手段での測定光の通過と遮蔽の切替と同期させて交互に行う第二非干渉手段と、
   を備え、前記第一干渉測長手段により、前記非干渉手段間に寸法が既知Ｌ_Ｓの標準サンプルが存在し、該第一干渉測長手段よりの第一測定光を標準サンプルの第一端面で反射させた時の該標準サンプル第一端面の距離情報Ｌ_１と、該非干渉手段間に被測定物が存在し、該第一測定光を該被測定物の第一端面で反射させた時の該被測定物第一端面の距離情報Ｌ_３との距離差Ｘ_１を測定し、
   前記第二干渉測長手段により、前記非干渉手段間に前記標準サンプルが存在し、該第二干渉測長手段よりの第二測定光を標準サンプルの第二端面で反射させた時の該標準サンプル第二端面の距離情報Ｌ_２と、該非干渉手段間に被測定物が存在し、該第二測定光を該被測定物の第二端面で反射させた時の該被測定物第二端面の距離情報Ｌ_４との距離差Ｘ_２を測定し、
   前記第一干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_１、第二干渉測長手段により測定された距離差Ｘ_２、および予め値付けされた標準サンプルの寸法Ｌ_Ｓより、前記被測定物の相対向する第一端面と第二端面間の寸法Ｌを数２により求めることを特徴とする寸法測定装置。
   

   

   ただし、前記距離差Ｘ_１＝前記距離情報Ｌ_３−前記距離情報Ｌ_１
   前記距離差Ｘ_２＝前記距離情報Ｌ_４−前記距離情報Ｌ_２
4. 請求項３記載の寸法測定装置において、
   前記非干渉手段は、シャッタであり、
   前記シャッタの開閉を行う駆動手段を備え、
   前記駆動手段による前記シャッタの開閉により、前記測定光の通過と遮蔽の切替えを行うことを特徴とする寸法測定装置。
5. 請求項３記載の寸法測定装置において、
   前記非干渉手段は、音響光学素子であり、
   前記音響光学素子の変調、非変調を行う駆動手段を備え、
   前記駆動手段による前記音響光学素子の変調、非変調により、前記測定光の通過と遮蔽の切替えを行うことを特徴とする寸法測定装置。
6. 請求項３載の寸法測定装置において、
   前記非干渉手段は、鏡面のチルトにより光路を変更するミラーであり、
   前記駆動手段による前記ミラーのチルトにより測定光の光路を変更することにより、前記測定光の通過と遮蔽の切替えを行うことを特徴とする寸法測定装置。
7. 請求項１又は２記載の寸法測定装置において、
   前記第一干渉測長手段による距離差Ｘ_１の測定と、前記第二干渉測長手段による距離差Ｘ_２の測定を同時に行うことを特徴とする寸法測定装置。

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