(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、ブロックゲージに関する規格に沿った寸法測定を容易に行うことのできる寸法測定方法を提供することにある。【解決手段】  両端面干渉計20に二個以上のブロックゲージBG1,BG2,BG3を一個ずつ配置し、該干渉計20により各ブロックゲージBG1,BG2,BG3の光学的測定長を個々に得る単体時測長工程(S10)と、該干渉計20に該各ブロックゲージBG1,BG2,BG3を密着させた状態でこれをブロックゲージ集合体BGとして配置し、該干渉計20により該集合体BGの光学的測定長を得る集合時測長工程(S12)と、該各ブロックゲージBG1,BG2,BG3の光学的測定長及び該集合体BGの光学的測定長に基づいて、該各ブロックゲージBG1,BG2,BG3の光学的測定長を機械的寸法に補正する際に用いる寸法補正量を求める補正量取得工程(S14)と、該寸法補正量に基づいて該各ブロックゲージBG1,BG2,BG3の光学的測定長をそれぞれ補正し、該機械的寸法を求める寸法補正工程(S16)と、を備えたことを特徴とする寸法測定方法。【選択図】      図１
2006162566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロックゲージの相対向する端面の両方に対してそれぞれ直角方向より光を入射させて光波干渉測定を行う両端面干渉計の所定光路上にブロックゲージをその測長軸を一致させて配置し、該両端面干渉計により該ブロックゲージの相対向する端面間の光学的測定長を得る寸法測定方法において、
前記両端面干渉計の所定光路上に二以上の個数（ｎ）のブロックゲージを個々に配置し、該両端面干渉計により該各ブロックゲージの相対向する端面間の光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）を個々に得る単体時測長工程と、
前記両端面干渉計の所定光路上に前記単体時測長工程で用いた前記各ブロックゲージを測長軸方向に一列に密着させた状態でブロックゲージ集合体として配置し、該両端面干渉計により該ブロックゲージ集合体の相対向する端面間の光学的測定長（Ｌｄｃ）を得る集合時測長工程と、
前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）、及び前記集合時測長工程で得られたブロックゲージ集合体の光学的測定長（Ｌｄｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）を機械的寸法（Ｌ１，…，Ｌｎ）に補正する際に用いる寸法補正量（ｄＬｃ＝（Ｌｄｃ−ΣＬｄｎ）／（ｎ−１））を求める補正量取得工程と、
前記補正量取得工程で得られた寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求める寸法補正工程と、
を備えたことを特徴とする寸法測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の寸法測定方法において、
前記補正量取得工程は、前記寸法補正量（ｄＬｃ）として、前記ブロックゲージの密着時に生じるであろう密着層の厚さ（ｄＬｍ）を含み、
前記寸法補正工程は、前記補正量取得工程で得られた密着層厚さ（ｄＬｍ）を含む寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求めることを特徴とする寸法測定方法。
【請求項３】
請求項１記載の寸法測定方法において、
前記補正量取得工程は、前記寸法補正量（ｄＬｃ）として、前記ブロックゲージの密着時に生じるであろう密着層の厚さ（ｄＬｍ）、及び前記光波干渉測定時に生じるであろう位相変化量（ｄＬｐ）を含み、
前記寸法補正工程は、前記補正量取得工程で得られた密着層厚さ（ｄＬｍ）及び位相変化量（ｄＬｐ）を含む寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求めることを特徴とする寸法測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は寸法測定方法、特にその寸法補正手法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、長さ測定の基準として、例えばブロックゲージ等の端度器が用いられている。
ブロックゲージの寸法には高い精度が要求されており、ブロックゲージの寸法検査が行われている。ブロックゲージの寸法検査には干渉測定方法（絶対測定方法）が用いられている。
【０００３】
従来から、ブロックゲージの干渉測定方法（絶対測定方法）には、トワイマン−グリーン干渉計等の干渉計を用いることが一般的である（例えば特許文献１、非特許文献１、非特許文献２参照）。
ところで、ブロックゲージの規格には、ＩＳＯ ３６５０（１９９８），ＪＩＳ Ｂ ７５０６（２００４）などがある。これらの規格によれば、ブロックゲージの測定では、次の条件を満たす必要がある。
（１）ブロックゲージの寸法は、測定面上の点から他の測定面に密着させた同一材料、同一表面状態の基準平面（ベースプレート）までの距離とする。
ここで、ブロックゲージとベースプレートとが同一表面状態でない場合は、光の位相変化の補正が必要である。
（２）ブロックゲージの寸法には、密着の時に生じる密着層の厚さを含む。
すなわち、ブロックゲージは、二つの測定面を持ち、その測定面は他のブロックゲージとよく密着する。そして、複数のブロックゲージを密着させることによって、色々な寸法を作り出せることがブロックゲージの大きな特徴である。ここで、ブロックゲージの寸法をその中に密着層の厚さを含んだ形で定義することによって、複数個のブロックゲージの密着時の寸法は、個々の寸法を加算した値と一致させることができる。つまり、ブロックゲージの寸法に、密着層厚さを含むということは重要なポイントである。
【０００４】
ここで、一般にブロックゲージの材料は金属やセラミックスであるのに対し、ベースプレートには合成石英、溶融水晶、ＢＫ７などのガラス材料が多く用いられる。例えば図４において、鋼製のブロックゲージＢＧを合成石英製のベースプレートＢＰに密着してトワイマン−グリーン干渉計にて測定すると、後述する、測定面１２での可干渉光１６の位相変化に関する補正が必要であり、ブロックゲージＢＧの寸法Ｌは、次の式で表せる。
【０００５】
【数１】
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ここで、トワイマン−グリーン干渉計によるブロックゲージＢＧの光学測定長Ｌｔは密着層厚さｄＬｍを含んでいる。
【０００６】
＜ブロックゲージの寸法の位相変化の補正＞
ブロックゲージ等の端度器の光波干渉測定において、一般に光波干渉測定で観測される端度器の光学的な長さは、その機械的な長さ（実際の長さ）よりも短い。その原因としては、端度器の測定面の表面粗さの影響と端度器の材質による複素屈折率の影響とがあることが知られている。ある表面粗さを持った測定面では、表面粗さの中間層で光が反射し、その影響で短めの測定値となる。また金属などの非誘電体では、複素屈折率の影響で反射光の位相が変化する。これら二つの原因による位相変化が、観測される光学的な長さと機械的な長さとの差となる。これは、位相シフト、位相差、光学的位相差等と呼ぶこともある。端度器の測定面の表面粗さの大きさや、端度器の材質が誘電体かどうかによって、光波干渉測定においては、おおよそ次のような影響がある。

端度器の材質      表面粗さの影響        複素屈折率の影響

金属              あり                  あり

セラミック        あり                  なし

ガラス            なし（無視できる）    なし

【０００７】
前述のようにブロックゲージの寸法測定では、この位相の変化量を補正し、機械的な長さにすることが求められる。またこの位相変化の大きさを測定する方法としては以下に示されるように３つの方法が主流である。
（１）表面粗さと屈折率とから求める方法
（２）ベースプレートを使用する方法
（３）積み上げ法
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２７１２１６号公報
【非特許文献１】Double-ended Fizeau interferometers withphase-stepping  evaluation for measurement of cubes,Proceeding of SPIE No.3477:R.ArnoldNicolaus, Chu-Shik Kang, Gerhard Boensch
【非特許文献２】Phase correction in measurement of gauge blocks using a new double-ended interferometer,Proceeding of SPIE No.3477:Yasushi Ishii
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、光波干渉計による非接触寸法測定においても、ブロックゲージに関する規格
への迅速な対応が望まれている。ブロックゲージに関する規格に対応するためには、補正
値の測定を行う必要がある。
【００１０】
すなわち、ブロックゲージの寸法測定では、次の二点が重要である。
（１）ブロックゲージの寸法は密着層厚さを含む。
（２）ブロックゲージの光波干渉測定を用いると位相変化量を補正する必要がある。
【００１１】
しかしながら、光波干渉計による非接触寸法測定においては、ブロックゲージに関する規格に沿った寸法測定手法が確立されておらず、従来は、補正値の測定を行うため、光波干渉計とは別の測定手段を用いることも考えられる。
しかしながら、光波干渉計に対して別途、補正値の測定手段を用いたのでは、例えば手間や時間がかかる割には、満足のゆく補正結果が得られないので、光波干渉計に対し新たな補正値の測定手段を用いる手法を採用するには至らなかった。
このように光波干渉計による非接触寸法測定においても、ブロックゲージに関する規格
への対応が急務であったものの、従来は、これを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
【００１２】
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、ブロックゲージに関する規格に沿った寸法測定を容易に行うことのできる寸法測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
＜ブロックゲージの高精度化と両端面干渉計＞
最近の測定装置の高精度化によって、ブロックゲージに要求される精度が高まってきており、最も高精度なＪＩＳのＫ級のブロックゲージでも精度が不足している場合がある。ブロックゲージの高精度化の施策としては、材質の低膨張化、密着自体の排除、位相変化補正の必要がない材質の採用などがある。
【００１４】
以下にブロックゲージの高精度化について述べる。
ブロックゲージの高精度化のため、熱の影響を小さくすることが考えられ、ブロックゲージの材質を低膨張ガラス化とすることで、熱の影響を小さくしている。
ブロックゲージは密着することによって、色々な寸法を作り出すというコンセプトをもとに、ブロックゲージの規格が定められ、密着を含んだ形でその寸法が定義されてきた。また密着変動は、非熟練者でも熟練者と同等のばらつきでしかなく、その扱い易さがブロックゲージを広く普及させてきた理由の一つでもある。この密着の変動は標準偏差で０．０１μｍ程度で、これまでは十分な小さな誤差と考えられてきた。しかしながら、更なる高精度を要求されるブロックゲージでは、密着の変動も問題となり、それを回避するために、密着して寸法を作るのではなく、はじめから必要とする寸法のブロックゲージを製作して、密着することなく使用することも考えられる。このとき、従来のトワイマン−グリーン干渉計による測定方法では、校正の際に密着する必要があるため、結局、密着変動の影響を受けてしまう。これでは、密着の変動を排除するという目的を達することができない。その密着変動の影響を排除するために、複数回の密着変更による反復測定が行われるが、これでは効率が悪い。この校正時の密着変動の問題を解決するために、両端面干渉計によるブロックゲージの寸法測定が試みられている。両端面干渉計は密着することなく、端度器の寸法が測定できること、また低膨張ガラスは表面の位相変化がないことから、両端面干渉計と低膨張ガラス製ブロックゲージは、非常に理想的、且つ高精度な測定器とワークとの組合せと言える。
【００１５】
前述のような技術動向に加え、ブロックゲージの高精度化の要求として、ブロックゲージの熱膨張係数を測定したいという要求も多い。ブロックゲージの熱膨張係数を測定するためには温度変化に対するブロックゲージの長さの変化を測定すればよいので、その測定においては位相変化補正が必要でないこと、密着が必要でないことから、低膨張ガラス製を含めた全てのブロックゲージにおいて、両端面干渉計による測定は非常に有利である（例えば特開２００４−６９３８０号公報参照）。
【００１６】
＜両端面干渉計によるブロックゲージの測定＞
これまで、ブロックゲージの寸法測定方法と最近のブロックゲージの高精度化の流れ、そして、両端面干渉計の有効性などを述べてきた。しかしながら、依然として、密着して寸法を作るという従来からのブロックゲージの使い方は、非常に多く、現在でも主流を占めている。当然、高精度なブロックゲージの測定方法である両端面干渉計で通常のスチール製やセラミック製のブロックゲージを測定したいという要望も出てくる。さらに、両端面干渉計の場合、ブロックゲージをベースプレートに密着する必要がないので、密着時の体温によるブロックゲージの温度上昇が伴わない。したがって、密着を必要とする従来の干渉計に比べて、温度ならしの時間が短時間で済み、効率面でも有利である。ここで、注意しなければならないのが、両端面干渉計では、ブロックゲージの両端面に光を入射させるため、両端面で位相変化が起きることである。また原理上、密着層厚さは含まれない。したがって、両端面干渉計でのブロックゲージの測定では、密着層厚さと、両端面で起こる位相変化との補正を行う必要がある。
【００１７】
以下、両端面干渉計による通常のスチール製やセラミック製のブロックゲージの測定例について述べる。
【００１８】
図５に両端面干渉計によるブロックゲージの測定例を示す。前述のように両端面干渉計では、ブロックゲージＢＧの測定面１２，１４の両方に対しそれぞれ垂直方向より可干渉光１６，１８を入射させるため、測定面１２，１４の両方で位相変化が起きる。また原理上、密着層厚さｄＬｍは含まれない。したがって、ブロックゲージＢＧの寸法Ｌは、光学測定長Ｌｄから、次の式で求めることができる。
【００１９】
【数２】
2006162566.tif 000004
ここで、位相変化量ｄＬｐと密着層厚さｄＬｍとを加算した値を、寸法補正量ｄＬｃとすると、寸法補正量ｄＬｃは、以下の通りである。
【００２０】
【数３】
2006162566.tif 000005
したがって、（２）式は次の通りである。
【００２１】
【数４】
2006162566.tif 000006
【００２２】
ここで、寸法補正量ｄＬｃを求める必要がある。両端面干渉計においては、位相変化量を測定する方法として、例えば特開２００３−２５４７０８号記載の技術があるが、密着層厚さを補正するものではないため、ブロックゲージに関する規格を満足できない。また前記位相変化量を求める従来方法、つまり前記表面粗さと屈折率とから求める方法、前記ベースプレートを使用する方法、前記積み上げ法は、あくまで位相変化量のみを求めるものであり、密着層厚さについては求めることができない。
したがって、これらの従来方法で求めた位相変化の補正を行っただけでは、ブロックゲージの定義に対応した寸法とは言えない。つまり、この問題を解決しない限り、両端面干渉計では、ＪＩＳ，ＩＳＯ規格に沿ったブロックゲージの寸法測定ができないのである。  ここで、両端面干渉計に関する技術がいくつかあるが（非特許文献１，非特許文献２）、いずれも密着層厚さについては考慮がなされていない。また非特許文献１，非特許文献２においては、位相補正についても、測定する両端面干渉計では実施できずに別の手段にて補正値を決定しているので、本発明の解決手段として採用するに至らなかった。
【００２３】
そこで、本発明者は、ブロックゲージ等の端度器の位相変化量と密着層厚さを測定する方法を発明した。その目的は次の通りである。
（１）両端面干渉計でブロックゲージの規格に対応できる補正（位相変化量と密着層厚さとの補正）ができること。
（２）位相変化と密着層厚さとの補正値を両端面干渉計で直接測定できること。
【００２４】
前記目的を達成するために本発明にかかる寸法測定方法は、ブロックゲージの相対向する端面の両方に対してそれぞれ直角方向より光を入射させて光波干渉測定を行う両端面干渉計の所定光路上にブロックゲージをその測長軸を一致させて配置し、該両端面干渉計により該ブロックゲージの相対向する端面間の光学的測定長を得る寸法測定方法において、単体時測長工程と、集合時測長工程と、補正量取得工程と、寸法補正工程と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
ここで、前記単体時測長工程は、前記両端面干渉計の所定光路上に二以上の個数（ｎ）のブロックゲージを個々に配置する。該単体時測長工程は、該両端面干渉計により該各ブロックゲージの相対向する端面間の光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）を個々に得る。
また前記集合時測長工程は、前記両端面干渉計の所定光路上に前記単体時測長工程で用いた前記各ブロックゲージを測長軸方向に一列に密着させた状態でブロックゲージ集合体として配置する。該集合時測長工程は、該両端面干渉計により該ブロックゲージ集合体の相対向する端面間の光学的測定長（Ｌｄｃ）を得る。
前記補正量取得工程は、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）、及び前記集合時測長工程で得られたブロックゲージ集合体の光学的測定長（Ｌｄｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）を機械的寸法（Ｌ１，…，Ｌｎ）に補正する際に用いる寸法補正量（ｄＬｃ＝（Ｌｄｃ−ΣＬｄｎ）／（ｎ−１））を求める。
前記寸法補正工程は、前記補正量取得工程で得られた寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求める。
【００２６】
なお、本発明において、前記補正量取得工程は、前記寸法補正量（ｄＬｃ）として、前記ブロックゲージの密着時に生じるであろう密着層の厚さ（ｄＬｍ）を含む。前記寸法補正工程は、前記補正量取得工程で得られた密着層厚さ（ｄＬｍ）を含む寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求めることが好適である。
【００２７】
また本発明において、前記補正量取得工程は、前記寸法補正量（ｄＬｃ）として、前記ブロックゲージの密着時に生じるであろう密着層の厚さ（ｄＬｍ）、及び前記光波干渉測定時に生じるであろう位相変化量（ｄＬｐ）を含む。前記寸法補正工程は、前記補正量取得工程で得られた密着層厚さ（ｄＬｍ）及び位相変化量（ｄＬｐ）を含む寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求めることが好適である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にかかる寸法測定方法によれば、両端面干渉計を用いたブロックゲージの寸法測定において、個々のブロックゲージの光学的測定長を得る単体時測長工程と、該二以上のブロックゲージを密着したブロックゲージ集合体の光学的測定長を得る集合時測長工程とを備えることとしたので、ブロックゲージに関する規格に沿った寸法測定を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
図１には本発明の一実施形態にかかる寸法測定方法を行うための測長装置の概略構成が示されている。
【００３０】
同図に示す測長装置１０は、本実施形態にかかる寸法測定方法を行う。
本実施形態にかかる寸法測定方法は、ブロックゲージＢＧの相対向する測定面（端面）１２，１４の両方に対して可干渉光（光）１６，１８を入射させて光波干渉測定を行う両端面干渉計２０の所定光路上にブロックゲージＢＧをその測長軸を一致させて配置する。そして、両端面干渉計２０により該ブロックゲージＢＧの相対向する測定面間１２，１４の光学的測定長を得る。
本発明において特徴的なことは、両端面干渉計を用いたブロックゲージの寸法測定方法が、単体時測長工程（Ｓ１０）と、集合時測長工程（Ｓ１２）と、補正量取得工程（Ｓ１４）と、寸法補正工程（Ｓ１６）とを備えたことである。
【００３１】
このために本実施形態においては、同図（Ａ）において、測長装置１０が単体時測長工
程（Ｓ１０）を行う。
すなわち、単体時測長工程（Ｓ１０）では、両端面干渉計２０の所定光路上に、二以上の個数（ｎ）のブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，…，ＢＧｎを一個ずつ配置する。そして、単体時測長工程（Ｓ１０）では、両端面干渉計２０により、各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，…，ＢＧｎの相対向する測定面１２，１４間の光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）を個々に得る。
【００３２】
また同図（Ｂ）において、測長装置１０が集合時測長工程（Ｓ１２）を行う。
すなわち、集合時測長工程（Ｓ１２）では、前記両端面干渉計２０の所定光路上に、前記単体時測長工程（Ｓ１０）で用いた各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，…，ＢＧｎを測長軸方向に一列に密着させた状態で配置する。本発明では、これをブロックゲージ集合体ＢＧとする。そして、集合時測長工程（Ｓ１２）では、両端面干渉計２０により、該ブロックゲージ集合体ＢＧの相対向する測定面１２，１４間の光学的測定長（Ｌｄｃ）を得る。
【００３３】
また測長装置１０は、単体時測長工程（Ｓ１０）及び集合時測長工程（Ｓ１２）の終了後、同図（Ｃ）において、補正量取得工程（Ｓ１４）を行う。
すなわち、補正量取得工程（Ｓ１４）では、単体時測長工程（Ｓ１０）で得られた各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，…，ＢＧｎの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）、及び集合時測長工程（Ｓ１２）で得られたブロックゲージ集合体ＢＧの光学的測定長（Ｌｄｃ）に基づいて、単体時測長工程（Ｓ１０）で得られた各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３の光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）を機械的寸法（Ｌ１，…，Ｌｎ）に補正する際に用いる寸法補正量（ｄＬｃ＝（Ｌｄｃ−ΣＬｄｎ）／（ｎ−１））を求める。
【００３４】
また測長装置１０は、同図（Ｃ）において、補正量取得工程（Ｓ１４）の終了後、寸法補正工程（Ｓ１６）を行う。
すなわち、寸法補正工程（Ｓ１６）では、補正量取得工程（Ｓ１４）で得られた寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、単体時測長工程（Ｓ１０）で得られた各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３の光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，…，ＢＧｎの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求める。
【００３５】
このように本実施形態においては、両端面干渉計２０を用いたブロックゲージの寸法測定方法において、通常の寸法測定である単体時測長工程（Ｓ１０）に加えて、寸法補正量を得るため該二個以上の複数のブロックゲージを密着した状態で集合時測長工程（Ｓ１２）を行う。
この結果、本実施形態においては、位相変化の補正と密着層厚さの補正とを同時に行うことができる。本実施形態による寸法補正を行うことによって、光学的測定長を機械的な寸法に補正することができ、ＩＳＯやＪＩＳのブロックゲージに関する規格の寸法測定に容易に対応することができる。
【００３６】
また本実施形態においては、補正値の測定を他の手段によらずに、両端面干渉計２０自身で行うことができる。このため本実施形態は、両端面干渉計２０の実用化にあたって非常に有効な手法となる。
【００３７】
＜両端面干渉計＞
本実施形態の両端面干渉計２０としては、種々のものを用いることができるが、例えば特開２００３−１９４５２３号公報、特開２００３−２５４７０８号公報、特開２００４−６９３８０号公報等に記載のものを用いることが特に好適である。
次に両端面干渉計２０によるブロックゲージの具体的な測定例を示す。
【００３８】
同図に示す両端面干渉計２０は、レーザ光源２２と、コリメータレンズ２４と、前置反射鏡２６と、前置ハーフミラー２８と、第一干渉手段２９と、第二干渉手段３０とを備える。
また同図に示す両端面干渉計２０は、第一干渉手段２９として、第一ハーフミラー３１と、第一参照鏡３２とを備える。第一干渉手段２９の後段に第一スクリーン３４と、第一ＣＣＤカメラ３６とを備える。  
また同図に示す両端面干渉計２０は、第二干渉手段３０として、第二ハーフミラー３８と、第二参照鏡４０とを備える。第二干渉手段３０の後段に第二スクリーン４２と、第二ＣＣＤカメラ４４とを備える。
【００３９】
そして、第一ハーフミラー３１は、前置ハーフミラー２８で分割された第一分割光であり、所定のビーム径及び波長を持つ可干渉光１６をブロックゲージＢＧの図中右方（測長方向）に出射し、その一部を該ブロックゲージＢＧの一方の測定面１２に入射させて反射光を戻し、且つその残りをブロックゲージＢＧの脇を通過させて第二ハーフミラー３８に入射させる。
第二ハーフミラー３８は、前置ハーフミラー２８で分割された第二分割光であり、前記可干渉光１６と同じビーム径及び波長を持つ可干渉光１８をブロックゲージＢＧの図中左方（測長方向）に出射し、その一部を該ブロックゲージＢＧの他方の測定面１４に入射させて反射光を戻し、且つその残りをブロックゲージＢＧの脇を通過させて第一ハーフミラー３１に入射させる。
【００４０】
また第一ハーフミラー３１は、ブロックゲージＢＧの脇を通過してきた第二ハーフミラー３８からの可干渉光１８と、前記第一分割光が第一ハーフミラー３１を透過し第一参照鏡３２で反射された可干渉光である第一参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得、且つ第一ハーフミラー３１からの可干渉光１６をブロックゲージＢＧの一方の測定面１２に照射して得られた反射光と、前記第一参照光とを重ね合わせて測定干渉光を得る。
第二ハーフミラー３８は、ブロックゲージＢＧの脇を通過してきた第一ハーフミラー３１からの可干渉光１６と、前記第二分割光が第二ハーフミラー３８を透過し第二参照鏡４０で反射された可干渉光である第二参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得、且つ第二ハーフミラー３８からの可干渉光１８をブロックゲージＢＧの他方の測定面１４に照射して得られた反射光と、前記第二参照光とを重ね合わせて測定干渉光を得る。
【００４１】
第一ＣＣＤカメラ３６は、第一ハーフミラー３１で得られた基準干渉光及び測定干渉光をそれぞれ干渉縞５０として同時に観察する。
第二ＣＣＤカメラ４４は、第二ハーフミラー３８で得られた基準干渉光及び測定干渉光をそれぞれ干渉縞５２として同時に観察する。
【００４２】
そして、ブロックゲージＢＧの相対向する測定面１２，１４間の予備値、並びに、第一ＣＣＤカメラ３６で観察された基準干渉縞５４と測定干渉縞５６との位相差、及び第二ＣＣＤカメラ４４で観察された基準干渉縞５８と測定干渉縞６０との位相差に基づいて、ブロックゲージＢＧの相対向する測定面１２，１４間の光学的測定長を求める。
【００４３】
例えば本実施形態においては、前置ハーフミラー２８から第一ハーフミラー３１、ブロックゲージＢＧの測定面１２、第一ハーフミラー３１までの光路長をＤ１とする。
前置ハーフミラー２８から第二ハーフミラー３８、第一ハーフミラー３１までの光路長をＤ２とする。
前置ハーフミラー２８から第二ハーフミラー３８、ブロックゲージＢＧの測定面１４、第二ハーフミラー３８までの光路長をＤ３とする。
前置ハーフミラー２８から第一ハーフミラー３１、第二ハーフミラー３８までの光路長をＤ４とする。
このとき、ブロックゲージＢＧの相対向する測定面１２，１４間の光学的測定長Ｌｄは、下記の数式で表せる。
【００４４】
Ｌｄ＝λ／２{Ｎ４−Ｎ３＋Ｎ２−Ｎ１＋（ε４−ε３）＋（ε２−ε１）}
ただし、Ｄ１：λ（Ｎ１＋ε１）
Ｄ２：λ（Ｎ２＋ε２）
Ｄ３：λ（Ｎ３＋ε３）
Ｄ４：λ（Ｎ４＋ε４）
λ：可干渉光１６，１８の波長
Ｎｉ（ｉ＝１〜４）：光路長Ｄｉを可干渉光１６，１８の波長λで割ったときの商の自然数
εｉ（ｉ＝１〜４）：光路長Ｄｉを可干渉光１６，１８の波長λで割ったときの商の端数である位相
（ε２−ε１）：第一ＣＣＤカメラ３６で観察された基準干渉縞５４と測定干渉縞５６との位相差
（ε４−ε３）：第二ＣＣＤカメラ４４で観察された基準干渉縞５８と測定干渉縞６０との位相差
【００４５】
ところで、同図に示すような両端面干渉計２０では、前述のようにブロックゲージＢＧの測定面１２，１４の両方に対して垂直方向から、それぞれ可干渉光１６，１８が入射されるため、ブロックゲージＢＧの測定面１２，１４の両方で位相変化は起こる。
【００４６】
このような寸法測定時は補正が必要となる。
従来は、光波干渉計にて個々のブロックゲージの光波干渉測定を行い、個々のブロックゲージの光学的測定長を得る。そして、寸法測定時の補正値を決定するため、またブロックゲージの規格に沿った寸法とするため、光波干渉計に対し別途、補正値の測定手段を用いていたが、手間や時間がかかる割には、満足のゆく補正結果が得られなかった。
これに対し、本実施形態においては、両端面干渉計２０にて個々のブロックゲージの光学的測定長を得る単体時測長工程（Ｓ１０）を備える。そして、本実施形態においては、このような光波干渉測定時の補正値を決定するため、またブロックゲージの規格に沿った寸法とするため、両端面干渉計２０に対し別途、補正値の測定手段を用いるのではなく、前述のような単体時測長工程（Ｓ１０）を行った両端面干渉計２０を用いて、集合時測長工程（Ｓ１２）を行っている。
【００４７】
＜寸法補正量が位相変化量を含む場合＞
このために本実施形態において、前記補正量取得工程（Ｓ１４）は、前記寸法補正量（ｄＬｃ）として、前記ブロックゲージの密着時に生じるであろう密着層の厚さ（ｄＬｍ）、及び前記光波干渉測定時に生じるであろう位相変化量（ｄＬｐ）を含む。
前記寸法補正工程（Ｓ１６）は、前記補正量取得工程（Ｓ１４）で得られた密着層厚さ（ｄＬｍ）及び位相変化量（ｄＬｐ）を含む寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程（Ｓ１０）で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求めることが好適である。  
【００４８】
以下に、前記各工程について、三個のブロックゲージを使用し、寸法補正量として密着層厚さ及び位相変化を含む場合を例に、より具体的に説明する。
＜単体時測長工程＞
【００４９】
図２に示すように、各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３の光学的測定長を前記図１に示した両端面干渉計で測定する。両端面干渉計で測定される各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３の光学的測定長は、それぞれＬｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３である。
【００５０】
＜集合時測長工程＞
次に、図３で示すようにブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３を密着した状態で、前記図１に示した両端面干渉計で測定する。このとき、両端面干渉計で測定されるブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３を密着させたブロックゲージ集合体ＢＧの光学的測定長は、Ｌｄｃである。
【００５１】
【数５】
2006162566.tif 000007
である。したがって、上式は以下の通りである。
【００５２】
【数６】
2006162566.tif 000008
よって、寸法補正量ｄＬｃは次の通りである。
【００５３】
【数７】
2006162566.tif 000009
したがって、各ブロックゲージＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３の機械的寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ以下の通りである。
【００５４】
【数８】
2006162566.tif 000010
前記検討から、ブロックゲージＢＧの個数（ｎ）で寸法補正量ｄＬｃを一般式で記述すると、寸法補正量ｄＬｃは以下の通りである。
【００５５】
【数９】
2006162566.tif 000011
但し、ｎは２以上である。
【００５６】
以上のように本実施形態にかかる寸法測定方法の効果は、以下の通りである。
（１）一般的な光波干渉計の場合は、金属製やガラス製のブロックゲージの測定の際に、位相変化の補正量を他の測定機や手段で求めることが必要であった。また通常は密着層厚さを考慮しておらず、規格に対応することができなかった。
これに対し、本実施形態においては、寸法補正量を得るための集合時測長工程を含むので、位相変化の補正と密着層厚さの補正を同時に行うことができる。
【００５７】
（２）位相変化量や密着層厚さは、同一メーカの同一材質の製品であっても、それぞれ標準偏差で１０ｎｍ程度ばらつくことが知られている。
これに対し、本実施形態においては、集合時測長工程を行う際に複数個のブロックゲージを用いるので、位相変化量や密着層厚さに関して平均的な値を求めることが容易となる。
【００５８】
（３）本実施形態においては、位相の変化と密着層厚さとの寸法補正量を求めるために、ブロックゲージを密着した状態で測定することが必要となるが、ブロックゲージの通常の測定（単体時測長工程）に加えて、１ロットの測定に対して１回の測定（集合時測長工程）が増えるのみであり、トータルとしての測定の効率が良い。
【００５９】
（４）本実施形態においては、実際にブロックゲージを使用する形態において、位相の変化量と密着層厚さとを同時に求めるため、最も現実的に沿った測定方法であると言える。すなわち、ブロックゲージは実際には前記図３に示されるように各ブロックゲージが密着した状態で用いられるからである。
【００６０】
＜寸法補正量に位相変化量を含まない場合＞
なお、前記構成では、位相変化がある材質のブロックゲージに関して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、位相変化がない材質のブロックゲージにも適用することができる。その場合は、密着層厚さのみの補正を行う。
【００６１】
すなわち、本実施形態において、前記補正量取得工程（Ｓ１４）は、前記寸法補正量（ｄＬｃ）として、前記ブロックゲージの密着時に生じるであろう密着層の厚さ（ｄＬｍ）を含む。
前記寸法補正工程（Ｓ１６）は、前記補正量取得工程で得られた密着層厚さ（ｄＬｍ）を含む寸法補正量（ｄＬｃ）に基づいて、前記単体時測長工程（Ｓ１０）で得られた各ブロックゲージの光学的測定長（Ｌｄ１，…，Ｌｄｎ）をそれぞれ補正し、該各ブロックゲージの機械的寸法（Ｌ１＝Ｌｄ１＋ｄＬｃ，…，Ｌｎ＝Ｌｄｎ＋ｄＬｃ）を求めることが好適である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明はブロックゲージなどの端度器の測長装置で、密着を必要とせず、レーザなどの光を端度器に垂直方向から入射させ、端面で反射した光の干渉によって端度器等の寸法測定が行える光波干渉測長装置に対して非常に有効である。
ここで、端度器において、端面は測定面と同義である。このような方式で寸法を測定する干渉計としては、非密着式二面同時干渉測長計がある（特開２００３−１９４５２３号公報参照）。
【００６３】
この干渉計は、非密着ＧＢ（ゲージブロック）干渉校正装置とも称されている。類似の干渉計としては、特許文献１で示される干渉計などがある。このような二つの平行な測定面（端面）を持つ端度器や同様な形状の測定物に対して、測定面に垂直方向から光を入射させ、その寸法を測定する干渉計を総称して、本発明では両端面干渉計と呼ぶ。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる寸法測定方法を行うための測長装置の概略構成の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる寸法測定方法の単体時測長工程の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる寸法測定方法の集合時測長工程の説明図である。
【図４】一般的な光波干渉計を用いた光波干渉測長時のブロックゲージ寸法の説明図である。
【図５】両端面干渉計を用いた光波干渉測長時のブロックゲージ寸法の説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
２０  両端面干渉計
２２  レーザ光源
２９  第一干渉手段
３０  第二干渉手段
３１  第一ハーフミラー
３２  第一参照鏡
３４  第一スクリーン
３６  第一ＣＣＤカメラ
３８  第二ハーフミラー
４０  第二参照鏡
４２  第二スクリーン
４４  第二ＣＣＤカメラ
ＢＧ  ブロックゲージ集合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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