JP5728793B2 - 非接触計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触計測装置に係り、特に放射線環境下で使用可能な白色干渉法による非接触計測装置に関する。

被測定物の寸法（表面高さ）を非接触で精密に測定する方法として、低コヒーレンス干渉の原理を利用した測定方法が知られている（特許文献１、２等参照）。この測定方法は、スペクトル波長が広い白色光源、いわゆる低コヒーレンス光源から放射される白色光を測定光と参照光とに分割し、測定光を被測定物に照射し、被測定物で反射した測定光と参照光とを干渉させることにより、測定光を照射した位置における被測定物の寸法（表面高さ）を測定するものである。

特開２００９−２２２７０５号公報 特開２０１０−４３９５４号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されたようなレーザー干渉計等の非接触センサーを使用する従来の非接触計測装置では、加速器施設、原子力発電所、及び粒子線治療施設等の強い放射線環境下で使用可能なものは存在しなかった。

その理由としては、放射線による部材の早期の劣化によって装置が使用不能になること、電気部品に対する放射線ノイズが発生して、計測誤差の原因になることがあげられる。そして何より、放射線環境下では電子部品が早期に故障することが大きな理由であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、放射線環境下でも使用可能な白色干渉法による非接触計測装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、前記目的を達成するために、白色光を放射する光源と、前記光源から放射された白色光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段から出射される参照光を反射する反射体、及び前記反射体を移動させて参照光の光路長を変更する参照光路長変更手段を有する参照光走査手段と、前記光分割手段から出射される測定光を被測定物に照射する測定光照射手段と、前記被測定物で反射した測定光と前記反射体で反射した参照光との干渉光を検出する光検出手段と、前記光検出手段で検出される干渉光の強度が最大となるときの前記反射体の位置を測定光の照射位置ごとに検出して、測定光の照射位置ごとの被測定物の寸法を算出する演算手段と、を備えた非接触計測装置において、前記光源、前記参照光走査手段、及び前記光検出手段は、複数の光ファイバ部品からなる白色干渉信号生成可能な光ファイバ回路を介して接続され、前記光ファイバ回路と前記測定光照射手段とは、前記測定光照射手段側の端面に前記光分割手段が備えられた石英製の光ファイバを介して接続され、前記測定光照射手段は、石英製のレンズ及び前記レンズを保持する金属製の保持部材からなり、前記光分割手段は、所定の光透過率を有する反射材からなり、前記反射材は、前記石英製のファイバの前記測定光照射手段側の端面にコーティングされた反射膜であり、前記参照光走査手段及び前記光ファイバ回路は、内部温度が所定の温度に制御されたボックスの内部に配置されていることを特徴とする非接触計測装置を提供する。

本発明の一態様によれば、測定光照射手段及び受光部には電子部品を使用せず、放射線に対して耐久性のある石英製のレンズ、及び金属製（中空の石英製でもよい）の保持部材によって測定光照射手段を構成したので、強い放射線環境下でも非接触計測ができる。また、強い放射線環境下に晒される光ファイバも石英製なので放射線環境下で強い耐久性がある。

測定光照射手段及び受光部のレンズ及び光ファイバが石英製なので、放射線に対して耐久性が高いため、原子力発電所等のように長期間安定したモニタリングが必要な場所でも安定して高精度の測定ができる。

また、参照光走査手段が原点を持つので、測定光を遮断しても、測定光を再度照射すれば、再び正しい測定値を読み出すことができるため、いわゆる絶対測長が可能となる。更に、前記測定光照射手段は防水性が高いので、水蒸気が発生するような環境に配置された被測定物の寸法も測定できる。

また、白色干渉法を原理とすることで、放射線によるノイズ光の影響を最小限にできる。つまり、測定光路長と参照光路長が一致したときのみ干渉信号が現れるため、ノイズ光との判別が容易になる。更に、ボックスの内部に配置された参照光走査手段及び前記光ファイバ回路を一定の温度に制御することにより、環境温度変化による計測誤差を最小にできる。

本発明の一態様は、前記光源、前記参照光走査手段、前記光検出手段、前記演算手段、及び前記光ファイバ回路によって制御装置が構成され、前記光分割手段及び前記測定光照射手段によってセンサーヘッドが構成され、前記制御装置と前記センサーヘッドとが前記光ファイバを介して接続されていることが好ましい。

本発明の一態様によれば、測定光照射手段及び石英製の光ファイバを放射線環境下に配置し、制御装置を安全な場所（非放射線環境下）に配置することにより、制御装置による遠隔操作、計測が可能となる。

また、制御装置とセンサーヘッドとを石英製の光ファイバを介して接続したので、放射線による電気的ノイズは影響しない。

本発明の一態様は、前記光ファイバの長さは１００ｍ以上であることが好ましい。

本発明の一態様によれば、制御装置からセンサーヘッドが１００ｍ以上離れていても、測定距離が１ｍ程度で、測定範囲が１００ｍｍ程度の広い測定範囲で数μｍの高精度非接触計測を実現できる。

本発明の一態様は、前記ボックスの内部にヘリウムガスが充填され、前記ヘリウムガスが加熱手段によって加熱され、かつ送風手段によって前記ボックスの内部空間内で循環されることが好ましい。

本発明の一態様によれば、ボックスの内部にヘリウムガスを充填することで、構成部品への熱伝達を通常の空気よりも３倍程度早くでき、かつ金属製部材の酸化を防止できる。

本発明の一態様は、前記ボックスの内部空間が前記加熱手段によって３６〜３８℃に設定されることが好ましい。

本発明の一態様によれば、ボッスクの内部温度を加熱手段によって３６〜３８℃に制御したので、効率のよい安定した温度制御ができる。

なお、ボックスの内部に冷却手段を設け、ボックスの内部温度を低温（例えば２０℃）に制御しようとすると、参照光走査手段等の金属製部材と光ファイバ回路との熱伝達率の違いにより、構成部品ごとに温度制御の時間的なずれが生じてしまうので好ましくない。

本発明の一態様は、前記光分割手段の前記反射材の光透過率は、２０〜３０％であることが好ましい。

本発明の一態様によれば、寸法測定装置としての感度が最適になる。

本発明の一態様は、前記光ファイバ回路の内部の特定のファイバの長さを調整することが好ましい。これにより、測定距離の変更が可能となる。

本発明によれば、放射線環境下でも使用可能な白色干渉法による非接触計測装置を提供できる。

本発明の非接触計測装置が適用された実施形態の寸法測定装置の構成図 反射材の透過率に対する信号強度の関係を示したグラフ 図１の寸法測定装置に設けられた測定光照射部材の構成図 （Ａ）は寸法測定装置の正面図、（Ｂ）は寸法測定装置の右側面図 寸法測定装置の構成を示したブロック図 距離と信号強度との関係において干渉信号とノイズ信号とを示したグラフ 時間に対する外気温と外気温度に対する測定変位との関係を示したグラフ

以下、添付図面に従って本発明に係る非接触計測装置の好ましい実施形態について詳説する。

図１は、本発明の非接触計測装置が適用された実施形態の寸法測定装置１０の構成図である。

〔寸法測定装置１０の構成〕
寸法測定装置１０は、白色光源（光源）１２、反射材（光分割手段）１４、測定光照射部材（測定光照射手段：受光部）１６、参照光走査ステージ（参照光走査手段）１８、検出器（光検出手段）２０、コントローラ（演算手段）２２、光ファイバ回路２４、及び石英製の光ファイバ２６を備えて構成される。

寸法測定装置１０では、白色光源１２から放射された白色光は、光ファイバ２８、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ３０、ファイバサーキュレータ３２、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ３４、及び光ファイバ２６を通過して反射材１４に伝送される。そして、その白色光は、反射材１４により、被測定物３６へ向かう測定光（図１の実線で示す矢印）と、参照光走査ステージ１８へ向かう参照光（図１の破線で示す矢印）とに分割される。測定光は、測定光照射部材１６を通過した後、被測定物３６の表面の測定点に照射される。そして、被測定物３６の表面の測定点で反射又は散乱された測定光は、再度、測定光照射部材１６を通過して反射材１４に入射する。そして、測定光は、反射材１４で参照光と一つに合わされて干渉光となり、光ファイバ２６、３４、ファイバサーキュレータ３２、及び光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ３８を通過してファイバカプラ４０に入射する。そして、ファイバカプラ４０で分割され、一方の干渉光は、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ４２、及び光ファイバ４４を介して検出器２０に入射する。光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ４２の長さを調整することで、被測定物３６と測定光照射部材１６の距離、すなわち測定距離（ワーキングディスタンス）を変更することが可能である。

一方、ファイバカプラ４０で分割された他方の干渉光は、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ４６、ファイバサーキュレータ４８、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ５０、ファイバコネクタ５２、及び光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ５４を介して、所定の範囲で調整可能な光路長を有する参照光走査ステージ１８に入射する。

そして、干渉光は、参照光走査ステージ１８を経由した後、再度、光ファイバ５４、ファイバコネクタ５２、光ファイバ５０、ファイバサーキュレータ４８、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ５６、及び光ファイバ５８を通過して検出器２０に入射する。

検出器２０は、測定光の光路長と参照光の光路長がほぼ等しい時に生じる白色干渉縞を検出し、白色干渉縞を電気信号に変換してコントローラ２２に伝送する。コントローラ２２は、白色干渉縞の振幅が最大となるときの参照光の光路長を求め、被測定物３６の表面の測定点までの長さ（寸法）を算出する。

以下、寸法測定装置１０の各部の構成を説明する。

<白色光源１２>
白色光源１２は、コヒーレンス長が短く、広帯域な波長の光を放射可能な光源である。白色光源１２として、例えば、ハロゲンランプ、ＳＬＤ（Super Luminescence Diode）、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）、光周波数コム光源、又は波長掃引型レーザー光源を使用できる。

<反射材１４>
反射材１４は、光ファイバ２６の測定光照射部材１６側の端面にコーティングされた反射膜であり、その光透過率は、寸法測定装置１０としての感度が最適となる２０〜３０％に調整されている。反射材１４は、ビームスプリッタの機能を備え、反射材１４の位置で測定光と参照光とが一つに合された干渉光が作成される。つまり、光ファイバ２６の端面反射によって干渉信号が作成される。反射材１４の位置で干渉光を作成することにより、温度変化によって光ファイバ２６に伸縮が発生しても干渉光に影響を与えないので、正確な計測ができる。

図２は、表面粗さＲａが１．６μｍのサンプルターゲットに測定光を照射した際の、反射材１４の透過率（横軸）に対する信号強度（縦軸）の関係を示したグラフである。図２によれば、反射材１４の透過率が２３％の場合に最も高い信号強度が得られるが、実用範囲では、高い信号強度が得られる２０〜３０％に設定することが好ましい。

<測定光照射部材１６>
図３は、測定光照射部材１６の構成図である。

測定光照射部材１６は、石英製のレンズ６０と金属製のレンズホルダ（保持部材）６２とによって構成されたセンサーヘッドである。レンズホルダ６２の光ファイバコネクタ６４に、端面に反射材１４がコーティングされた光ファイバ２６が接続されている。なお、レンズホルダ６２を石英で製作してもよい。この場合、温度変化による屈折率変化を抑制するために、中空部材とすることが好ましい。

測定光照射部材１６は、測定光を被測定物３６に照射し、かつ被測定物３６からの反射光を受光し、光ファイバ２６を経由して、光ファイバ回路２４に反射光を伝播させる機能を備える。

ここで、測定光照射部材１６は電子部品を有しておらず、また、光ファイバ２６及びレンズ６０は石英製なので、放射線に対する耐久性が他の材料よりも高い。よって、放射線環境下での使用に適している。更に、光ファイバ２６の長さを１００ｍ以上にすることが好ましい。これにより、センサーヘッドが使用される放射線環境から光ファイバ回路２４を確実に離間でき、非放射線環境下でセンサーヘッドによる遠隔計測が可能となる。なお、光ファイバ２６は、マルチモード型の光ファイバと比較して、伝送損失が小さく長距離伝送に好適なシングルモード型の光ファイバである。

<参照光走査ステージ１８>
図１に示す参照光走査ステージ１８は、ＣＣＰ（Corner Cube Prism：コーナーキューブプリズム：反射体）６５、リニアモータ（不図示）を備えた直動ステージ（参照光路長変更手段）６６、リニアスケール６８、及びスケールヘッド７０によって構成される。

ＣＣＰ６５は、参照光を反射する反射体として機能し、反射材１４から出射される参照光及び干渉光を反射して、検出器２０に入射させる。

直動ステージ６６は、ＣＣＰ６５を移動させて参照光及び干渉光の光路長を変化させる。ＣＣＰ６５は、直動ステージ６６に設けられる。直動ステージ６６は、不図示のガイドレールに設けられる。このガイドレールは、反射材１４から出射される参照光及び干渉光の光軸の平行同軸性を保つように配設される。直動ステージ６６は、前記リニアモータによって駆動されて、前記ガイドレールに沿って往復移動する。直動ステージ６６がガイドレールに沿って往復移動することにより、ＣＣＰ６５が反射材１４から出射される参照光及び干渉光の光軸に沿って往復移動する。これにより、参照光及び干渉光の光路長が変化する。

リニアスケール６８とスケールヘッド７０は、ＣＣＰ６５の位置を検出する。リニアスケール６８は、前記ガイドレールに沿って移動する直動ステージ６６の位置検出が可能となるように配設される。スケールヘッド７０は、直動ステージ６６に設けられる。直動ステージ６６が移動すると、スケールヘッド７０がリニアスケール６８に沿って移動する。スケールヘッド７０でリニアスケール６８の位置情報を読み取り、ＣＣＰ６５の位置を検出する。スケールヘッド７０で読み取られたＣＣＰ６５の位置情報は、コントローラ２２に出力される。

<検出器２０>
検出器２０は、被測定物３６で反射した測定光と反射材１４で反射した参照光で生成された干渉光がＣＣＰ６５で反射され、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ５６及び光ファイバ５８を経由した干渉光と、光ファイバ回路２４を構成するもう一方の経路である光ファイバ４２及び光ファイバ４４経由した干渉光の強度を検出し、電気信号（干渉信号）として出力する。

ここで、検出器２０で検出される干渉光の強度は、ＣＣＰ６５の移動により変化する。すなわち、干渉光の強度は、ＣＣＰ６５で反射され、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ５６及び光ファイバ５８を経由した干渉光と光ファイバ回路２４を構成するもう一方の経路である光ファイバ４２及び光ファイバ４４経由した干渉光との光路長差により変化するので、ＣＣＰ６５を移動させて一方の干渉光の光路長を変化させると、他方の干渉光との光路長差が変化して、干渉光の強度が変化する。前述した前記２経路の干渉光の光路長差がゼロのとき、干渉光の強度振幅が最大になる。

検出器２０としては、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等の撮像デバイス、フォトダイオード等を使用できる。検出器２０は、所定の時間間隔でサンプリングして、各サンプリング時点における検出光量を電気信号に変換し、干渉信号としてコントローラ２２に出力する。

<コントローラ２２>
コントローラ２２は、被測定物３６の寸法を算出するための演算手段として機能し、かつ寸法測定装置１０の全体の動作を統括制御する制御手段として機能する。コントローラ２２は、ＰＣ（Personal Computer）で構成され、所定のプログラムを実行して、演算手段及び制御手段としての機能を実現する。

ＣＣＰ６５の移動制御、白色光源１２の発光制御等の各部の駆動制御は、コントローラ２２によって行われる。

また、被測定物３６の寸法の算出は、このコントローラ２２によって行われる。すなわち、コントローラ２２は、検出器２０から出力される干渉信号（干渉光の強度）、スケールヘッド７０から出力されるＣＣＰ６５の位置情報を取得し、これらの情報に基づいて測定光を照射した部位における寸法（表面位置）を算出する。具体的には、次のようにして測定光照射部位の寸法を算出する。

白色光源１２から放射される光は、コヒーレンス長が短いため、測定光と参照光との光路長の差がゼロ又はその近傍でのみ干渉縞（白色干渉縞）が検出される。そして、その干渉縞のコントラストは、測定光の光路長と参照光の光路長とが一致するとき、すなわち、両者の光路長の差がゼロのときに最大となる。

干渉縞のコントラストは、検出器２０で検出される干渉光の強度として表され、ＣＣＰ６５の位置、すなわち、光ファイバ回路２４を構成する光ファイバ５６及び光ファイバ５８を経由した干渉光ともう一方の経路である光ファイバ４２及び光ファイバ４４経由した干渉光との光路長差に応じて変化する。そして、前述した２つの経路を経由した２つの干渉光の光路長差がゼロのときに最大となる。

そこで、コントローラ２２は、被測定物３６の測定点（測定光の照射点）について干渉光の強度が最大となるときのＣＣＰ６５の位置を求めて表面位置を決定する。

なお、寸法測定装置１０は、被測定物３６の各測定点について寸法を測定する。つまり、コントローラ２２は、検出器２０で検出される干渉光の強度が最大となるときのＣＣＰ６５の位置を測定光の照射位置ごとに検出して、測定光の照射位置ごとの被測定物３６の寸法を算出する。

<光ファイバ回路２４>
光ファイバ回路２４は、白色光源１２からの白色光を、複数本の光ファイバ経由で伝播させ、複数の光ファイバ部品（ファイバサーキュレータ３２、４８、ファイバカプラ４０、ファイバコネクタ５２等）からなる白色干渉信号生成可能な光回路である。

<参照光走査ステージ１８及び光ファイバ回路２４>
図４（Ａ）は寸法測定装置１０の正面図、（Ｂ）は寸法測定装置１０の右側面図である。図５は寸法測定装置１０の構成を示したブロック図である。

図４、図５の如く、参照光走査ステージ１８及び光ファイバ回路２４は、内部温度が所定の温度に制御された密閉型のボックス７２の内部に配置される。すなわち、寸法測定装置１０による計測精度が温度変化に影響される部材（参照光走査ステージ１８の金属製部材及び光ファイバ回路２４）が、ボックス７２の内部において一定の温度で制御される。温度制御はヒートアップのみである。つまり、参照光走査ステージ１８のリニアモータから発熱が生じるため、冷却するのは効率が悪く、また熱容量が異なるものを同時に加熱したり冷却したりすることは困難であるからである。

ボックス７２の内部を一定温度に制御することにより、光ファイバ回路２４の熱伸縮、参照光走査ステージ１８の金属製部材の熱伸縮、光学部品の屈折率の変化、及び熱膨張の影響を排除できる。これにより、寸法測定装置１０の測定精度が向上する。制御温度は、ボックス７２の内部に配置された、サーモスタット及びヒータ付き送風機（加熱手段、送風手段）７４により、通年において３６〜３８℃（より好ましくは３７±０．２℃）で制御することが、大気の温度、リニアモータの発熱温度、ヒータ付き送風機７４の負荷軽減、高温による部材の損傷等の観点から好ましい。

また、ボックス７２の内部には、熱伝導率の高いヘリウムガス〔Ｈｅ：（０．１５２Ｗ／（ｍ・Ｋ）：通常空気の１０倍〕が充填されている。ヘリウムガスを充填することによって、ボックス７２の内部の金属製部材等を、通常空気の３〜５倍の速さで、更に金属製部材とは熱容量の異なる光ファイバ等も一様に設定温度に到達させることができる。

なお、空気（Ｎ_２、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏの集団）の熱伝導率は約０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。空気は、通常ヘリウムガスに比べ質量が重いため、単位時間当たりの物体への衝突回数が減少する。これが温度上昇時間の違いとなり、その比率は、(０．１５２／０．０２４)^１／２＝２．５１（倍）になる。

また、図４（Ｂ）の如くボックス７２は、ヘリウムガスをボックス７２の内部で効率よく循環させるために、ヘリウムガスの送風方向上流側の端壁７２Ａ、及びヘリウムガスの送風方向下流側の端壁７２Ｂが円弧状に構成されている。これにより、ヘリウムガスは、ボックス７２の内部で効率よく循環し、その対流によって参照光走査ステージ１８及び光ファイバ回路２４が所定の温度に速やかに到達する。

寸法測定装置１０による被測定物３６の測定は、ボックス７２の内部温度が設定値に到達したところで実施する。

<制御装置７６>
図５の如く制御装置７６は、白色光源１２、参照光走査ステージ１８、検出器２０、コントローラ２２、及び光ファイバ回路２４によって構成される。そして、制御装置７６は、センサーヘッドである測定光照射部材１６に光ファイバ２６を介して接続される。

制御装置７６は、キャスター付きのラック７８に搭載されて現場に搬入される。なお、符号８０は、演算結果等を表示するディスプレイである。また、二点鎖線で示す符号８２のエリアは、高い放射線環境を示している。更に、符号Ｌは、測定距離を示している。更にまた、図４（Ｂ）では、ボックス７２の内部に配置された参照光走査ステージ１８及びサーモスタット及びヒータ付き送風機７４を実線で示し、参照光走査ステージ１８及びサーモスタット及びヒータ付き送風機７４の配置位置を分かり易く図示している。

〔寸法測定装置１０の効果〕
ａ）電子部品を使用せず、放射線に対して耐久性のある石英製のレンズ６０、及び金属製又は石英製のレンズホルダ６２によって測定光照射部材１６を構成したので、図５に示す強い放射線環境８２においても非接触計測ができる。

ｂ）強い放射線環境８２に晒される光ファイバ２６も石英製なので放射線環境下で高い耐久性がある。

ｃ）レンズ６０及び光ファイバ２６が石英製なので、原子力発電所等のように長期間安定したモニタリングが必要な場所でも安定して高精度の測定ができる。

ｄ）参照光走査ステージ１８が原点を持つので、測定光を遮断しても、測定光を再度照射すれば、再び正しい測定値を読み出すことができるため、いわゆる絶対測長が可能となる。

ｅ）測定光照射部材１６は防水性が高いので、水蒸気が発生するような環境に配置された被測定物の寸法も測定できる。

ｆ）白色干渉法を原理とすることで、放射線によるノイズ光の影響を最小限にできる。つまり、測定光路長と参照光路長が一致したときのみ干渉信号が現れるため、ノイズ光との判別が容易になる。

図６は、距離（横軸）と信号強度（縦軸）との関係において干渉信号Ａとノイズ信号Ｂとを示したグラフである。

図６に示すように、放射線の影響でコンプトン散乱によるノイズ光やチェレンコフ光のノイズ信号Ｂは、白色干渉を原理とした測定方法によって、干渉信号Ａから選別、除去ができる。

ｇ）ボックス７２の内部に配置された参照光走査ステージ１８及び光ファイバ回路２４を一定の温度（３６〜３８℃、より好ましくは３７±０．２℃）に制御することにより、環境温度変化による計測誤差を最小にできる。

図７は、測定距離Ｌを６００ｍｍに設定した場合における、時間（横軸）に対する外気温（縦軸）と、外気温度に対する測定変位（縦軸）との関係を示したグラフである。

図７によれば、７時間３０分の測定時間において、外気温度は２０±５℃変化したが、寸法測定装置１０による測定変位は±２．０μｍであった。よって、外気温度に影響されず、高い測定精度を得ることができる。

ｈ）図５の如く、測定光照射部材１６及び光ファイバ２６を放射線環境８２に配置し、図５の制御装置７６を安全な場所に配置させることにより、制御装置７６による遠隔操作、計測が可能となる。

ｉ）制御装置７６とセンサーヘッド（測定光照射部材１６）とを石英製の光ファイバ２６を介して接続したので、放射線による電気的ノイズは影響しない。

ｊ）光ファイバ２６の長さを１００ｍ以上とすることにより、制御装置７６からセンサーヘッドが１００ｍ以上離れていても、測定距離が１ｍ程度で測定範囲が１００ｍｍ程度の広い測定範囲で数μｍの高精度を実現できる。

ｋ）ボックス７２の内部にヘリウムガスを充填することで、構成部品への熱伝達を通常の空気よりも３倍程度早くでき、かつ金属製部材の酸化を防止できる。

ｌ）ボッスク７２の内部の温度を３６〜３８℃に設定し、サーモスタット付きヒータによって温度制御したので、効率よく安定した温度制御ができる。

ｍ）反射材１４の光透過率を２０〜３０％に設定したので、寸法測定装置１０としての最適な感度が得られる。

１０…寸法測定装置、１２…白色光源、１４…反射材、１６…測定光照射部材、１８…参照光走査ステージ、２０…検出器、２２…コントローラ、２４…光ファイバ回路、２６…光ファイバ、２８…光ファイバ、３０…光ファイバ、３２…ファイバサーキュレータ、３４…光ファイバ、３６…被測定物、３８…光ファイバ、４０…ファイバカプラ、４２…光ファイバ、４４…光ファイバ、４６…光ファイバ、４８…ファイバサーキュレータ、５０…光ファイバ、５２…ファイバコネクタ、５４…光ファイバ、５６…光ファイバ、５８…光ファイバ、６０…レンズ、６２…レンズホルダ、６４…光ファイバコネクタ、６５…ＣＣＰ、６６…直動ステージ、６８…リニアスケール、７０…スケールヘッド、７２…ボックス、７４…サーモスタット及びヒータ付き送風機、７６…制御装置、７８…ラック、８０…ディスプレイ、８２…放射線環境

Claims (7)

1. 白色光を放射する光源と、
   前記光源から放射された白色光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
   前記光分割手段から出射される参照光を反射する反射体、及び前記反射体を移動させて参照光の光路長を変更する参照光路長変更手段を有する参照光走査手段と、
   前記光分割手段から出射される測定光を被測定物に照射する測定光照射手段と、
   前記被測定物で反射した測定光と前記反射体で反射した参照光との干渉光を検出する光検出手段と、
   前記光検出手段で検出される干渉光の強度が最大となるときの前記反射体の位置を測定光の照射位置ごとに検出して、測定光の照射位置ごとの被測定物の寸法を算出する演算手段と、を備えた非接触計測装置において、
   前記光源、前記参照光走査手段、及び前記光検出手段は、複数の光ファイバ部品からなる白色干渉信号生成可能な光ファイバ回路を介して接続され、
   前記光ファイバ回路と前記測定光照射手段とは、前記測定光照射手段側の端面に前記光分割手段が備えられた石英製の光ファイバを介して接続され、
   前記測定光照射手段は、石英製のレンズ及び前記レンズを保持する金属製の保持部材からなり、
   前記光分割手段は、所定の光透過率を有する反射材からなり、前記反射材は、前記石英製のファイバの前記測定光照射手段側の端面にコーティングされた反射膜であり、
   前記参照光走査手段及び前記光ファイバ回路は、内部温度が所定の温度に制御されたボックスの内部に配置されていることを特徴とする非接触計測装置。
2. 前記光源、前記参照光走査手段、前記光検出手段、前記演算手段、及び前記光ファイバ回路によって制御装置が構成され、
   前記光分割手段及び前記測定光照射手段によってセンサーヘッドが構成され、
   前記制御装置と前記センサーヘッドとが前記光ファイバを介して接続されている請求項１に記載の非接触計測装置。
3. 前記光ファイバの長さは１００ｍ以上である請求項１又は２に記載の非接触計測装置。
4. 前記ボックスの内部にヘリウムガスが充填され、前記ヘリウムガスが加熱手段によって加熱され、かつ送風手段によって前記ボックスの内部空間内で循環される請求項１、２又は３に記載の非接触計測装置。
5. 前記ボックスの内部空間が前記加熱手段によって３６〜３８度に設定される請求項４に記載の非接触計測装置。
6. 前記光分割手段の前記反射材の光透過率は、２０〜３０％である請求項１から５のいずれか１項に記載の非接触計測装置。
7. 前記光ファイバ回路の内部の特定のファイバの長さを調整することで、測定距離の変更が可能な請求項１から５のいずれか１項に記載の非接触計測装置。

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