(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に形成された互いに逆向きの第１対象面および第２対象面との間の距離を非接触で測定する非接触距離測定方法であって、
準備工程として、前記測定対象物の基準となるとともに第１対象面と第２対象面との間の基準距離が高精度に測定された基準対象物と、互いに逆向きに配置されかつ各々の検出面が所定の検出面距離で配置された第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系を有する非接触距離測定装置と、を準備し、
基準ホログラム作製工程として、前記基準対象物を前記非接触距離測定装置に装着し、前記基準対象物の前記第１対象面を前記第１ホログラム光学系の検出面に配置して第１基準ホログラムを作製し、前記非接触距離測定装置に装着された前記基準対象物を移動させ、前記基準対象物の前記第２対象面を前記第２ホログラム光学系の検出面に配置して第２基準ホログラムを作製し、
基準実測工程として、前記基準対象物を前記非接触距離測定装置に装着し、前記基準対象物の前記第１対象面を前記第１ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第１基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第１対象面の位置を測定し、前記非接触距離測定装置に装着された前記基準対象物を移動させ、前記基準対象物の前記第２対象面を前記第２ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第２基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第２対象面の位置を測定し、測定した前記第１対象面および前記第２対象面の各位置と、前記検出面距離との演算により、前記基準対象物の前記第１対象面と前記第２対象面との間の実測距離を測定し、
基準ずれ量測定工程として、前記基準対象物の実測距離と前記基準距離との差から基準ずれ量を計算しておき、
対象物実測工程として、前記測定対象物を前記非接触距離測定装置に装着し、前記測定対象物の前記第１対象面を前記第１ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第１基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第１対象面の位置を測定し、前記非接触距離測定装置に装着された前記測定対象物を移動させ、前記測定対象物の前記第２対象面を前記第２ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第２基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第２対象面の位置を測定し、測定した前記第１対象面および前記第２対象面の各位置と、前記検出面距離との演算により、前記測定対象物の前記第１対象面と前記第２対象面との間の実測距離を測定し、
対象物距離補正工程として、前記測定対象物の実測距離と基準ずれ量とから前記測定対象物の前記第１対象面と前記第２対象面との距離を計算する
ことを特徴とする非接触距離測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載した非接触距離測定方法において、
本発明の非接触距離測定方法において、前記第１ホログラム光学系および前記第２ホログラム光学系は、各々の検出面が同一平面に設定された共通の検出面とされ、前記検出面距離が０であることを特徴とする非接触距離測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載した非接触距離測定方法において、
第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系は、それぞれの光学要素および光路が、前記共通の検出面を基準として対称形に配置されるとともに、それぞれ光源として同一のレーザ光源を用いていることを特徴とする非接触距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触距離測定方法に関し、向きが異なる２面間の距離を非接触で高精度に測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正確な高さ設定を行うためにハイトマスターが用いられ、三次元座標測定機の空間補正データを得るためにステップゲージが用いられている。これらのハイトマスターやステップゲージは、いずれも直方体状のブロックゲージを多数、各々の測定面（端度器として測定に供する対象面）が所定の間隔あるいは一定のピッチとなるように配列された基準器である。
【０００３】
このような基準器においては、各測定面の位置測定を高精度に行うことで、各測定面の位置精度が担保される。さらに、測定面の位置測定が正確にできれば、任意のブロックゲージの一方の表面と反対側の表面との距離（ブロックゲージの寸法）、あるいは、任意のブロックゲージの表面とこれに隣接するブロックゲージの表面との距離（ブロックゲージの間隙）を、測定することができる。
【０００４】
このような基準器の測定面の位置測定として、基準器の各測定面に接触式の検出器を接触させ、この検出器の位置をレーザ干渉計で測定する方法が用いられている。
しかし、接触式の検出器では、温度などの環境変動による誤差が避けられない。とくに、測定面が多数ある場合、各測定面に対する接触動作を繰り返す必要があり、作業時間が長大化し、前述した環境変動による誤差が更に拡大することもある。
これに対し、各測定面に直接レーザ光を照射する、非接触式の測定が行われている。
【０００５】
ただし、非接触式のレーザ干渉による測定では、多数の配列された測定面に対して、レーザ光を測定面に斜めに入射・反射させる必要がある。また、測定面を、レーザ光の干渉が得られる狭小な測位領域に確実に配置する必要があり、各測定面をレーザ干渉計に対して正確に位置決めする操作が必要である。
つまり、基準器などの所期のピッチで配列された多数の測定面の各々に対し、レーザ干渉計を用いた非接触式の位置測定を行うためには、各測定面とレーザ干渉計とを正確に位置決めする非接触位置決め装置が必要とされる。
【０００６】
このような非接触位置決め装置として、ホログラフィ干渉を利用した非接触位置決め装置が開発されている（特許文献１参照）。
特許文献１では、光源からのレーザ光を参照光と測定光とに分け、配列された周期的な測定面に測定光を斜めに入射させて反射させ、反射光を先の参照光と合わせてホログラムを生成させ、記録しておく。そして、位置決めの際には、同様な配置において、記録しておいたホログラムと実際に生成されるホログラムとが一致した状態を検出し、当該位置を選択することで、高精度の位置決めを実現している。
【０００７】
同様な非接触位置決め装置として、可干渉距離（コヒーレンス長）が短い白色光源を用いた非接触位置決め装置も開発されている（特許文献２参照）。
特許文献２は、一般の白色光源のコヒーレンス長が短いことを利用し、マイケルソン形光波干渉計の参照光と測定光との光路長が一致したところで、測定面の位置決めを行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５４−３４３４６号公報
【特許文献２】特許第４０５７８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した特許文献２の白色光源干渉計による位置決めでは、多波長が混ざり合った白色光のコヒーレンス長が極端に短いため、マイケルソン干渉計の構成で位置決め信号を得るようにするには、参照光と測定光との光路長差を約１ｍｍ以内に揃えなければならない。このような光路長調整の厳しさから、光学部品の配置や干渉光学系の構成の自由度や応用範囲が、極端に制限されるという問題がある。
【００１０】
特許文献２においては、ステップゲージのブロックゲージ面を測定対象面とする例も開示されている。しかし、長尺のステップゲージに多数セットされたブロックゲージに対して、その測定面方向の微妙な傾きによる位置決め誤差の影響に配慮した光学系とはなっていない。
さらに、現状の白色光源干渉計による位置決めでは、位置決め対象面への照明が垂直方向に限定され、かつ粗面の位置決めが不可能であり、測定対象物が限定され、前述した多数の測定面が繰り返される基準器への適用が困難である。
【００１１】
加えて、特許文献２において、測長用レーザ干渉計が、測定対象である長尺ステップゲージに対して、アッベの原理に従って一直線上に配置されている。このような状況では、測定系全体の占める空間が、測定対象の長さの２倍以上必要になり、測定中の温度管理が厄介になる。また、アッベの原理に従っているがゆえに、長尺ステップゲージの位置検出面の測定点と測長用レーザ干渉計の測長点が測長方向に沿って空間で離れた配置となる。そのため温度変化の影響や幾何学的な測長誤差の影響を受け、高精度測定の観点から信頼性が劣るという問題がある。
【００１２】
このような特許文献２の位置決めに対し、特許文献１の位置決めでは、ホログラフィ干渉を利用した位置決めを行うことで、特許文献２における問題を回避することができる。
しかし、特許文献１のような位置決めを採用するとしても、例えば、ブロックゲージの前面と後面のように、測定すべき測定面が向きの異なる２面である場合など、それぞれに対する位置決めが容易でないという問題があった。
【００１３】
すなわち、前述した特許文献１の非接触位置決め装置では、基準器を挟んで両側に、測定光を測定面に入射させる投光装置と、測定面からの反射光を受光する受光装置とが設置される。
これらの投光装置および受光装置は、基準器（その長手方向軸線）を挟んで一対に設置されるとともに、測定面に対して測定光を斜めに入射させ、あるいは斜めに反射してくる反射光を受光するために、それぞれ測定面（基準器の長手方向とは交差する）に対しては同じ側に配置される。
【００１４】
このような構成によれば、基準器の測定面、例えばステップゲージに配列されたブロックゲージの前面（基準器の前端側の表面）または後側（同後端側の表面）を、順次測定してゆくことができる。
しかし、ブロックゲージの前面および後面の両方を測定したい場合、前述のような一対の投光装置および受光装置では、簡単に対応することができない。
【００１５】
これに対し、一対の投光装置および受光装置だけでも、例えば、先ず各ブロックゲージの前面の測定を順次行い、ステップゲージを逆向きに載せ替え、各ブロックゲージの後面の測定を順次行うことが考えられる。
しかし、このような２回の測定を順次行う必要があり、かつ前側および後側の測定データの関連を正確にするためには、各回の測定における共通の測定位置を設定しておく等の対応も必要になる。
【００１６】
これに対し、ブロックゲージの前面および後面に斜めに入反射する２種類の光路を形成することで、一回の測定動作で前面および後面の測定を実施できる可能性がある。
このような２種類の光路を形成するために、例えば、投光装置および受光装置の向きを、動作のつど、基準器の前端向きおよび後端向きのいずれかに変更することが考えられる。
しかし、投光装置および受光装置を移動させると、ホログラムを生成する光学経路の位置や角度の調整が改めて必要になる。
とくに、逆向きの測定面が交互に繰り返される基準器であると、順次位置決めする測定面ごとに投光装置および受光装置の調整が必要となり、現実的に採用困難である。
【００１７】
これとは別に、基準器の前端向きの投光装置および受光装置と、後端向きの投光装置および受光装置との２セットを設置することが考えられる。
このような２セットを用いることで、逆向きの測定面が交互に繰り返される基準器であっても、順次位置決めする測定面の向きに応じて投光装置および受光装置のセットを切り替えるだけでよく、十分に採用可能である。
【００１８】
しかし、２セットの投光装置および受光装置を併用する場合、第１のセットと第２のセットとで、各々の光学系の測定位置あるいは座標系を完全に一致させることが困難であり、測定にあたって２セットの光学系のずれ量を考慮する必要がある。
【００１９】
以上に述べた問題は、多数の測定面が所期のピッチで配列される基準器のほか、歯面が所期のピッチで配列されるラック、ねじ、ボールねじや、同様な表面が所期のピッチで配列されるコイルその他の部材など、向きが異なる多数の測定対象面が配列された測定対象物において共通する問題であり、向きが異なる多数の測定対象面に対する測定が繰り返される点で、個々の操作の煩雑さは全体の作業効率にも影響する。
【００２０】
本発明の目的は、測定対象物に複数配列された互いに逆向きの第１対象面および第２対象面の距離を、ホログラフィ干渉を利用して高精度かつ効率よく測定することができる非接触距離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】
【００２１】
本発明の非接触距離測定方法は、測定対象物に形成された互いに逆向きの第１対象面および第２対象面の距離を非接触で測定する非接触距離測定方法であって、下記の工程を有する。
準備工程として、前記測定対象物の基準となるとともに第１対象面と第２対象面との基準距離が高精度に測定された基準対象物と、互いに逆向きに配置されかつ各々の検出面が所定の検出面距離で配置された第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系を有する非接触距離測定装置と、を準備する。
基準ホログラム作製工程として、前記基準対象物を前記非接触距離測定装置に装着し、前記基準対象物の前記第１対象面を前記第１ホログラム光学系の検出面に配置して第１基準ホログラムを作製し、前記非接触距離測定装置に装着された前記基準対象物を移動させ、前記基準対象物の前記第２対象面を前記第２ホログラム光学系の検出面に配置して第２基準ホログラムを作製する。
【００２２】
基準実測工程として、前記基準対象物を前記非接触距離測定装置に装着し、前記基準対象物の前記第１対象面を前記第１ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第１基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第１対象面の位置を測定し、前記非接触距離測定装置に装着された前記基準対象物を移動させ、前記基準対象物の前記第２対象面を前記第２ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第２基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第２対象面の位置を測定し、測定した前記第１対象面および前記第２対象面の各位置と、前記検出面距離との演算により、前記基準対象物の前記第１対象面と前記第２対象面との間の実測距離を測定する。
基準ずれ量測定工程として、前記基準対象物の実測距離と前記基準距離との差から基準ずれ量を計算しておく。
【００２３】
対象物実測工程として、前記測定対象物を前記非接触距離測定装置に装着し、前記測定対象物の前記第１対象面を前記第１ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第１基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第１対象面の位置を測定し、前記非接触距離測定装置に装着された前記測定対象物を移動させ、前記測定対象物の前記第２対象面を前記第２ホログラム光学系の検出面に配置し、前記第２基準ホログラムとのホログラム干渉により前記第２対象面の位置を測定し、測定した前記第１対象面および前記第２対象面の各位置と、前記検出面距離との演算により、前記測定対象物の前記第１対象面と前記第２対象面との間の実測距離を測定する。
対象物距離補正工程として、前記測定対象物の実測距離と基準ずれ量とから前記測定対象物の前記第１対象面と前記第２対象面との距離を計算する。
【００２４】
このような本発明では、準備工程および基準ホログラム作製工程を行うことで、測定対象物の第１対象面と第２対象面との距離を測定することが可能となる。
すなわち、準備工程および基準ホログラム作製工程に続いて、対象物実測工程を行うことで、前記第１対象面と前記第２対象面との間の実測距離を測定することができる。
しかし、ここでの実測距離の計算では、数値としての第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系の検出面距離の精度や、対象物実測工程における測定誤差要因によって、本来の測定結果となる距離に対してずれ量が生じている。
【００２５】
これに対して、本発明では、基準実測工程において、基準距離が高精度に測定された基準対象物を用い、この基準対象物に対して、対象物実測工程と同様な基準実測工程と、基準ずれ量測定工程とを先行実施することで、基準ずれ量を計算しておく。
すなわち、基準対象物に対して基準実測工程を実施することで、基準対象物の実測距離が得られる。この実測距離は、前述のようにずれ量を含んでいることになる。ここで、基準ずれ量測定工程を実施することで、前述したずれ量を含む実測距離と、予め高精度に測定されている基準距離との差から、基準ずれ量を計算することができる。
【００２６】
こうして得られた基準ずれ量は、基準実測工程および対象物実測工程に共通して発生する誤差要因を反映したものであり、対象物実測工程で得られる実測距離に対して、この基準ずれ量分の補正を加えることで、ずれ量を含まない正確な距離を計算することができる。
このように、本発明の非接触距離測定方法によれば、位置決め対象物に複数配列された互いに逆向きの第１対象面および第２対象面に対する位置決めを、ホログラフィ干渉を利用して高精度かつ効率よく行うことができる。
【００２７】
本発明の非接触距離測定方法において、前記第１ホログラム光学系および前記第２ホログラム光学系は、各々の検出面が同一平面に設定された共通の検出面とされ、前記検出面距離が０であることが望ましい。
このような本発明では、前記第１ホログラム光学系および前記第２ホログラム光学系の検出面距離が０となり、計算手順を省略できる。さらに、第１ホログラム光学系による測定と第２ホログラム光学系による測定との間で、基準対象物または測定対象物の移動距離として、基準対象物の基準距離をそのまま用いることができる。
【００２８】
すなわち、基準対象物または測定対象物の第１対象面を共通の検出面に合わせ、その位置を第１ホログラム光学系で測定した後、基準対象物または測定対象物を基準距離だけ移動させる。この移動により、第１対象面があった位置、つまり共通の検出面には、基準距離だけ隔たった第２対象面が入れ替わりに配置される。これにより、共通の検出面には、基準対象物または測定対象物の第２対象面が配置され、その位置を第２ホログラム光学系で検出することができる。
このように、同一平面に設定された共通の検出面を用いることで、第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系による位置測定の間の移動を、既知の基準距離を用いて精度よくかつ簡単に行うことができる。
【００２９】
なお、第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系について、各々の検出面を完全に一致させることは構造的に困難があり、各々の検出面を同一面として取り扱うことによる誤差が生じる可能性がある。しかし、本発明においては、第１および第２のホログラム光学系の検出面を同一面とすることによる誤差についても、前述した基準ずれ量として包含することができる。
従って、第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系に共通の検出面を用いても、測定結果を高精度にすることができる。
【００３０】
本発明の非接触距離測定方法において、第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系は、それぞれの光学要素および光路が、前記共通の検出面を基準として対称形に配置されるとともに、それぞれ光源として同一のレーザ光源を用いていることが望ましい。
【００３１】
このような本発明では、第１ホログラム光学系および第２ホログラム光学系が対称性を有し、測定条件が均等になることで、各々により測定される第１対象面および第２対象面の測定結果も均等化できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の非接触距離測定方法によれば、測定対象物に複数配列された互いに逆向きの第１対象面および第２対象面の距離を、ホログラフィ干渉を利用して高精度かつ効率よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態のステップゲージ測定装置を示す斜視図。
【図２】前記第１実施形態のレーザ干渉測長機の光路を示す模式図。
【図３】前記第１実施形態の基準面または測定面とレーザ光の関係を示す斜視図。
【図４】前記第１実施形態の２系統のホログラム光学系を示す模式平面図。
【図５】前記第１実施形態における第１対象面の測定を示す模式平面図。
【図６】前記第１実施形態における第２対象面の測定を示す模式平面図。
【図７】前記第１実施形態における基準ずれ量を示す模式図。
【図８】前記第１実施形態における測定手順を示すフローチャート。
【図９】前記第１実施形態における測定動作を示す模式図。
【図１０】本発明の第２実施形態のステップゲージ測定装置を示す斜視図。
【図１１】前記第２実施形態のレーザ干渉測長機の光路を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１ないし図９には、本発明の第１実施形態が示されている。
図１において、本実施形態では、２系統のホログラム光学系を有するステップゲージ測定装置１を用いて、長尺の基準器であるステップゲージ２におけるピッチや間隙等の距離を測定する。
【００３５】
測定対象物であるステップゲージ２は、長尺のゲージホルダ２Ｈにより、同寸で形成された多数のブロックゲージ２Ｂを、ステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って、所定ピッチの一定間隔で配列したものである。
ステップゲージ２において、各ブロックゲージ２Ｂは、それぞれ長手方向Ｅの一端側が第１測定面２Ｆ、反対側が第２測定面２Ｓとされている。
【００３６】
第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓは、それぞれ同じ側にあるものどうしのピッチが一定に形成されている。また、各ブロックゲージ２Ｂにおける第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの距離（長手方向Ｅの寸法）と、隣接するブロックゲージ２Ｂの向かい合う第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの距離（長手方向Ｅの間隙）も、それぞれ一定に形成されている。
【００３７】
本実施形態では、ステップゲージ測定装置１により、各ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓを第１対象面および第２対象面として各々の位置の測定を行うとともに、本発明に基づいて演算を行うことで、前述したブロックゲージ２Ｂのピッチ、寸法および間隙をそれぞれ正確に測定することができる。
先ず、本実施形態のステップゲージ測定装置１について説明する。
【００３８】
〔ステップゲージ測定装置１の構成〕
ステップゲージ測定装置１は、第１対象面および第２対象面である各測定面２Ｆ，２Ｓ（そのいずれか）について、各々の配列方向（ゲージホルダ２Ｈの長手方向Ｅ）の位置を決めることで、各ブロックゲージ２Ｂにおける各々の位置を測定する。そして、測定された各位置から、測定面２Ｆ，２Ｓの各々のピッチ（第１測定面２Ｆの配列ピッチおよび第２測定面２Ｓの配列ピッチ）を測定する。
【００３９】
このような測定を行うために、ステップゲージ測定装置１は、移動装置３、測定ヘッド４、ヘッド機構５、非接触位置決め装置６、レーザ干渉測長機７および制御装置８を備えている。
制御装置８は、移動装置３、ヘッド機構５、非接触位置決め装置６およびレーザ干渉測長機７を連携させて制御することで、ステップゲージ２における各測定面２Ｆ，２Ｓのピッチの測定を実行するものである。
【００４０】
移動装置３は、ステップゲージ２を保持する移動台３１と、移動台３１を支持する基礎台３２と、レーザ干渉測長機７の一部が設置される設置台３３とを備えている。
移動台３１および基礎台３２は、ステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って延びる長尺の部材で構成されている。
【００４１】
基礎台３２は、安定した定盤上に設置される。基礎台３２と移動台３１との間には、ボールねじ等を利用した高精度の送り機構（図示省略）が設置され、移動台３１は基礎台３２に対してステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って移動可能である。
設置台３３は、移動台３１の端部に設置され、移動台３１とは交差する方向へ水平に延びている。設置台３３の端部には、それぞれレーザ干渉測長機７の投光部７１および受光部７２（詳細は後述）が設置されている。
【００４２】
移動装置３においては、測定対象であるステップゲージ２を移動台３１に載置し、制御装置８からの動作指令により、ステップゲージ２を長手方向Ｅの任意の位置へと移動させることができる。
具体的には、ステップゲージ２の測定位置から各測定面２Ｆ，２Ｓまでの距離を測定するために、各測定面２Ｆ，２Ｓが順次、測定ヘッド４に対して所定の目標位置にくるように、ステップゲージ２を移動させる。
【００４３】
更に詳細には、一つのブロックゲージ２Ｂに対し、先ず一方の測定面である第１測定面２Ｆを位置決めし、その測定位置からの距離をレーザ干渉測長機７で測定しつつ、次に反対側の測定面である第２測定面２Ｓを位置決めし、その測定位置からの距離（ステップゲージ２における位置）を測定し、これらを順次記録して各側ピッチの演算を行うことになる。
なお、移動装置３の総移動量（基礎台３２に対する移動台３１の最大移動量）は、ステップゲージ２の全長に相当するものとされる。
【００４４】
測定ヘッド４は、ヘッド機構５により、移動装置３の上方に支持されている。
測定ヘッド４は、逆Ｕ字形のプレート４１を有し、移動装置３に載置されたステップゲージ２は、プレート４１の中央の凹みを通過可能である。
プレート４１には、レーザ干渉測長機７の３つの反射鏡７３，７４，７５（詳細は後述）が設置されている。
【００４５】
プレート４１の逆Ｕ字形の先端には、それぞれ平面Ｈ字状の延長プレート４２が接続されている。各側の延長プレート４２には、それぞれ非接触位置決め装置６の投光装置６１および受光装置６２（詳細は後述）が設置されている。
投光装置６１および受光装置６２は、移動装置３に載置されたステップゲージ２に平行とされ、かつステップゲージ２を両側から挟むように一対に配置されている。
【００４６】
ヘッド機構５は、移動装置３の上方に測定ヘッド４を支持するとともに、非接触位置決め装置６の調整の際などでは、測定ヘッド４をステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って移動可能である。
この際、ヘッド機構５の総移動量は微小（数ｍｍ程度）である。ただし、測定ヘッド４の支持剛性、つまり測定ヘッド４の位置の保持能力は比較的高く設計される。
【００４７】
本実施形態のステップゲージ測定装置１では、前述した通り、２系統のホログラム光学系を用いて、ステップゲージ２における各測定面２Ｆ，２Ｓの位置を順次測定する。
このために、ステップゲージ測定装置１では、非接触位置決め装置６により、測定する測定面２Ｆ，２Ｓと測定ヘッド４とを位置合わせし、レーザ干渉測長機７により、測定ヘッド４の位置を測定する。
【００４８】
つまり、位置決め機能を発揮する２系統のホログラム光学系を搭載した測定ヘッド４を介して間接的に、ステップゲージ２における各測定面２Ｆ，２Ｓの位置を、レーザ干渉測長機７で高精度に測定する。この測定を、各ブロックゲージ２Ｂの各測定面２Ｆ，２Ｓに対して順次繰り返すことで、ステップゲージ２における測定面２Ｆ，２Ｓのそれぞれの位置が非接触測定される。
【００４９】
このような測定では、測定する測定面２Ｆ，２Ｓを測定ヘッド４の測定位置に配置するために、移動装置３でステップゲージ２を移動させる。そして、測定する測定面２Ｆ，２Ｓを移動させて、測定ヘッド４の測定位置に配置した際に、各々の相対位置が高精度に位置決めされていることが重要である。
【００５０】
そこで、本実施形態では、測定ヘッド４のホログラフィ干渉を利用した非接触位置決め装置６を用い、移動装置３でステップゲージ２を移動させつつ、測定面２Ｆ，２Ｓと測定ヘッド４が全ての測定面２Ｆ，２Ｓで互いに同じ条件となるように、高精度に位置決めする。
以下、レーザ干渉測長機７、非接触位置決め装置６、および、これらの測定結果に基づくステップゲージ２の測定手順について、順次説明する。
【００５１】
〔レーザ干渉測長機７〕
レーザ干渉測長機７は、非接触位置決め装置６により測定面２Ｆ，２Ｓと測定ヘッド４とが同じ条件で位置決めされた状態で、測定ヘッド４の位置を高精度に測定することで、ステップゲージ２に配列された測定面２Ｆ，２Ｓの位置を高精度に非接触測定するものである。
【００５２】
レーザ干渉測長機７は、レーザ光の投光部７１および受光部７２を有するとともに、光路を構成するための３つの反射面が互いに直角を成す反射鏡７３，７４，７５を有する。
投光部７１および受光部７２は、移動装置３の設置台３３の互いに反対側の端部にそれぞれ固定されている。
【００５３】
３つの反射鏡７３，７４，７５は、それぞれ測定ヘッド４のプレート４１に固定され、ステップゲージ２と一緒に移動する投光部７１および受光部７２と相対的な距離変化（長さ変化）を起こしたとき、レーザ干渉測長機７の反射体としての機能を発揮する。
反射鏡７３，７４は、それぞれ移動装置３を挟んで反対側に配置されている。反射鏡７５は、移動装置３の上方であって移動装置３の中心軸線上に配置されている。
【００５４】
これらの投光部７１、受光部７２および反射鏡７３，７４，７５は、次のような光路を構成するように、その位置および姿勢が調整されている。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、投光部７１から出射されたレーザ光は、移動装置３に載置されたステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って進み、反射鏡７３に入射される。反射鏡７３で反射されたレーザ光は、反射鏡７５に入射され、さらに反射されて反射鏡７４に入射される。反射鏡７４で反射されたレーザ光は、移動装置３に載置されたステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って先ほどとは逆向きに進み、受光部７２で受光される。
【００５５】
このような光路を有するレーザ干渉測長機７では、移動装置３の移動台３１が移動することで、ステップゲージ２の長手方向Ｅに沿った区間である、投光部７１から反射鏡７３までの間および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路長が変化する。
従って、受光部７２で受光した測定レーザ光を、投光部７１から受光部７２に直接送られる参照レーザ光と干渉させることで、移動台３１の変位を測定し、測定ヘッド４までの距離の変化を測長することができる。
【００５６】
また、３つの反射鏡７３，７４，７５により、ステップゲージ２を片側から反対側へ跨ぐような光路を形成することができる。
すなわち、ステップゲージ２の両側の反射鏡７３，７４に対し、反射鏡７５を高く配置することで、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路を、それぞれ測長対象であるブロックゲージ２Ｂおよび測定面２Ｆ，２Ｓの高さに維持することができる。
このような構成により、測定軸線を近づけて誤差の発生を抑制することができ、ステップゲージ２の姿勢変化に因る測定誤差、とくにピッチング誤差およびヨーイング誤差を解消することができる。
【００５７】
さらに、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、反射鏡７３，７４，７５の反射位置を点Ａ，Ｂ，Ｃとし、点Ａと点Ｃを結ぶ線分の中点を点Ｎ、測定面２Ｆ，２Ｓの点Ｎ（図２では測定面２Ｓを例示）と同じ高さでステップゲージ２の長手方向Ｅと同じ軸線位置を点Ｍとすると、線分ＡＢおよび線分ＢＣの空間における長さの和は、線分ＭＮの往復の長さに等しい。このことは、反射鏡７３，７４，７５のような、直角三面鏡固有の光学物理的性質に基づく。
【００５８】
これにより、前述のような３つの反射鏡７３，７４，７５によりステップゲージ２を跨ぐことができるとともに、測定面２Ｆ，２Ｓ上の点Ｍでレーザ光を反射させるのと等価な光路（測定面２Ｆ，２Ｓ上の点Ｍからステップゲージ２の長手方向Ｅに沿った投光部７１または受光部７２までの距離に等価な光路）を確保することができる。
【００５９】
〔非接触位置決め装置６の光学系〕
図３に示すように、非接触位置決め装置６は、ステップゲージ２の第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの位置を測定する２系統のホログラム光学系ＨＳ１，ＨＳ２を有する。
第１ホログラム光学系ＨＳ１では、ステップゲージ２の第１測定面２Ｆへ斜めにレーザ光ＬＦを入射させ、第１測定面２Ｆで反射されたレーザ光ＬＦＳと、同じ光源からの参照光（図示省略）とのホログラフィ干渉による位置決めを行う。
第２ホログラム光学系ＨＳ２では、第２測定面２Ｓにレーザ光ＬＳを入射させ、第２測定面２Ｓで反射されたレーザ光ＬＳＳと、同じ光源からの参照光（図示省略）とのホログラフィ干渉による位置決めを行う。
【００６０】
ここで、本実施形態の非接触位置決め装置６では、第１および第２のホログラム光学系ＨＳ１，ＨＳ２の共通の検出面として、仮想的な検出面Ｄが設定される。
検出面Ｄは、ステップゲージ２の長手方向Ｅと直交する平面であり、長手方向Ｅに沿った位置は、測定面２Ｆ，２Ｓを位置決めすべき目標位置（ステップゲージ測定装置１における所定位置、測定ヘッド４に対して所定の位置）とされる。
【００６１】
本実施形態では、このような共通の検出面Ｄに対し、各ブロックゲージ２Ｂの測定面２Ｆ，２Ｓを配置し、ホログラフィ干渉用のレーザ光ＬＦ，ＬＳを投光し、反射光に基づいて高精度な位置決めを行う。
すなわち、第１ホログラム光学系ＨＳ１として、第１測定面２Ｆを検出面Ｄに合わせ、第１測定面２Ｆに対応した側のレーザ光ＬＦを入射させ、ホログラフィ干渉による位置決めを行う。
また、第２ホログラム光学系ＨＳ２として、第２測定面２Ｓを検出面Ｄに合わせ、第２測定面２Ｓに対応した側のレーザ光ＬＳを入射させ、ホログラフィ干渉による位置決めを行う。
【００６２】
本実施形態の非接触位置決め装置６において、レーザ光ＬＦ，ＬＳは、検出面Ｄに対して、互いに反対側から、同じ位置に同じ角度で入射される。
これにより、検出面Ｄに測定面２Ｆ，２Ｓが配置された状態でレーザ光ＬＦ，ＬＳを投稿することで、検出面Ｄの測定面２Ｆ，２Ｓで反射されたレーザ光ＬＦＳ，ＬＳＳが得られる。
さらに、測定面２Ｆ，２Ｓが配置されていない状態では、レーザ光ＬＦは検出面Ｄを通過してレーザ光ＬＳＳと同じ光路を進み、レーザ光ＬＳは検出面Ｄを通過してレーザ光ＬＦＳと同じ光路を進む構成とされている（詳細は図４〜図６により説明）。
【００６３】
本実施形態の非接触位置決め装置６は、前述した図３の光路構成とされる２系統の光学系により、検出面Ｄに配置された互いに逆向きの測定面２Ｆ，２Ｓに対して、ホログラフィ干渉式の位置決めを行うことができる。そして、測定面２Ｆ，２Ｓを検出面Ｄに配置するために必要な動作は、ステップゲージ２をブロックゲージ２Ｂの１個の長さ分移動させるだけでよい。
【００６４】
〔非接触位置決め装置６の機器構成〕
前述したように、本実施形態の非接触位置決め装置６は、位置決め対象面（第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓ）が所定の配列方向（長手方向Ｅ）に配列された位置決め対象物（ステップゲージ２）を、配列方向に移動させ、これらの測定面２Ｆ，２Ｓを所定の目標位置（前述したレーザ干渉測長機７の測長可能領域内の所定位置）に位置決めするものである。
【００６５】
このために、非接触位置決め装置６は、図１で説明した通り、一対の投光装置６１および受光装置６２を有し、これらの投光装置６１および受光装置６２は移動装置３に載置されたステップゲージ２を両側から挟むように配置されている。
さらに、非接触位置決め装置６は、投光装置６１および受光装置６２で得られるホログラフィ干渉を利用して、ステップゲージ２の位置決めを行う制御装置（前述した制御装置８で兼用）を有する。
【００６６】
図４には、非接触位置決め装置６の投光装置６１および受光装置６２が示されている。
投光装置６１および受光装置６２は、ステップゲージ２の長手方向Ｅの軸線を挟むように配置されている。
ステップゲージ２の長手方向Ｅの軸線上には、前述した測定面２Ｆ，２Ｓの目標位置となる検出面Ｄが設定されている。
検出面Ｄは長手方向Ｅに直交する向きとされ、投光装置６１および受光装置６２の中間位置を横断するように設定されている。
【００６７】
投光装置６１および受光装置６２の各光学要素（詳細は後述）は、第１ホログラム光学系ＨＳ１の主要構成である第１セット６Ｆと、第２ホログラム光学系ＨＳ２の主要構成である第２セット６Ｓとの一対が、互いに検出面Ｄを挟んで対称に設置されている。
【００６８】
すなわち、検出面Ｄの一方の側（ブロックゲージ２Ｂで第１測定面２Ｆが形成されている側）が第１セット６Ｆ、他方の側（ブロックゲージ２Ｂで第２測定面２Ｓが形成されている側）が第２セット６Ｓとされ、これら一対の第１セット６Ｆおよび第２セット６Ｓは互いに同じ要素を対称に配置されたものである。
そして、第１セット６Ｆの要素により、ブロックゲージ２Ｂで第１測定面２Ｆの位置決めが行われ、第２セット６Ｓの要素により、ブロックゲージ２Ｂで第２測定面２Ｓの位置決めが行われる。
次に、投光装置６１および受光装置６２の各要素について説明する。
【００６９】
投光装置６１は、レーザ光Ｌｏを供給するレーザ光源６１０と、供給されたレーザ光Ｌｏを分割する直角プリズム６１１とを有する。レーザ光源６１０および直角プリズム６１１は、検出面Ｄの延長上に設置されている。
直角プリズム６１１の第１セット６Ｆ側（ブロックゲージ２Ｂにおける第１測定面２Ｆがある側）には、ビームスプリッタ６１３および反射鏡６１２が配置されている。
直角プリズム６１１の第２セット６Ｓ側（ブロックゲージ２Ｂにおける第２測定面２Ｓがある側）には、ビームスプリッタ６１４および反射鏡６１５が配置されている。
【００７０】
これらのビームスプリッタ６１３，６１４および反射鏡６１２，６１５は、検出面Ｄに対して対称に配置されている。
投光装置６１の受光装置６２側には、前述したビームスプリッタ６１３，６１４および反射鏡６１２，６１５に沿って、投光用のレンズ６１６，６１７および６１８，６１９が配置されている。
【００７１】
受光装置６２は、第１セット６Ｆ側に第１生成面Ｐ１を有し、第２セット６Ｓ側に第２生成面Ｐ２を有する。
第１生成面Ｐ１は、投光装置６１のレンズ６１６と向かい合わせに配置されている。レンズ６１６から第１生成面Ｐ１に至る軸線の延長上には、ホログラムを記録可能な記録媒体６２１、レンズ６２２、光センサ６２３が設置されている。
第２生成面Ｐ２は、投光装置６１のレンズ６１９と向かい合わせに配置されている。レンズ６１９から第２生成面Ｐ２に至る軸線の延長上には、ホログラムを記録可能な記録媒体６２４、レンズ６２５、光センサ６２６が設置されている。
【００７２】
〔非接触位置決め装置６における光路構成の詳細〕
図４において、前述のように構成された非接触位置決め装置６では、投光装置６１および受光装置６２の間に、２系統の光路（図３のレーザ光ＬＦ，ＬＳ）が形成される。
投光装置６１において、レーザ光源６１０からのレーザ光Ｌｏが直角プリズム６１１で分割され、分割されたレーザ光Ｌ１，Ｌ２は、互いに同一軸線上を反対向き（第１セット６Ｆ向きおよび第２セット６Ｓ向き）の光路へ送られる。
【００７３】
第１セット６Ｆにおいて、レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ６１３に入射され、反射された分がレーザ光Ｌ１Ｓ、透過された分がレーザ光Ｌ１Ｒとされる。
レーザ光Ｌ１Ｒは、反射鏡６１２で反射され、レンズ６１６を通り、長手方向Ｅと直交し、第１セット６Ｆの第１生成面Ｐ１へ送られる。
レーザ光Ｌ１Ｓは、レンズ６１７を通り、検出面Ｄと斜めに交差して、第２セット６Ｓの第２生成面Ｐ２へ送られる。
【００７４】
第２セット６Ｓにおいて、レーザ光Ｌ２は、ビームスプリッタ６１４に入射され、反射された分がレーザ光Ｌ２Ｓ、透過された分がレーザ光Ｌ２Ｒとされる。
レーザ光Ｌ２Ｒは、反射鏡６１５で反射され、レンズ６１９を通り、長手方向Ｅと直交し、第２セット６Ｓの第２生成面Ｐ２へ送られる。
レーザ光Ｌ２Ｓは、レンズ６１８を通り、検出面Ｄと斜めに交差して、第１セット６Ｆの第１生成面Ｐ１へ送られる。
【００７５】
従って、ブロックゲージ２Ｂが検出面Ｄに配置されていない状態では、第１生成面Ｐ１には、レーザ光Ｌ１Ｒおよび検出面Ｄを透過してきたレーザ光Ｌ２Ｓが入射され、第２生成面Ｐ２には、レーザ光Ｌ２Ｒおよび検出面Ｄを透過してきたレーザ光Ｌ１Ｓが入射される。
【００７６】
ここで、図５のように、ステップゲージ２のいずれかのブロックゲージ２Ｂが、検出面Ｄの第２セット６Ｓ側に配置され、その第１測定面２Ｆが検出面Ｄに配置されていれば、レーザ光Ｌ１Ｓは、検出面Ｄに配置されている第１測定面２Ｆで反射され、前述した図３のレーザ光ＬＦとして機能することができる。
【００７７】
さらに、図６のように、ステップゲージ２のいずれかのブロックゲージ２Ｂが、検出面Ｄの第１セット６Ｆ側に配置され、その第２測定面２Ｓが検出面Ｄに配置されていれば、レーザ光Ｌ２Ｓは、検出面Ｄに配置されている第２測定面２Ｓで反射され、前述した図３のレーザ光ＬＳとして機能することができる。
【００７８】
なお、第１測定面２Ｆで反射されたレーザ光Ｌ１Ｓ（図３のレーザ光ＬＦＳに相当）は、第１生成面Ｐ１に入射される。この際、反射されたレーザ光Ｌ１Ｓの光路は、検出面Ｄにブロックゲージ２Ｂがない状態（図４参照）で、レンズ６１８から第１生成面Ｐ１に向けて投光され、検出面Ｄを通過してきたレーザ光Ｌ２Ｓ（図３のレーザ光ＬＳに相当）の光路と同じとなる。
【００７９】
また、第２測定面２Ｓで反射されたレーザ光Ｌ２Ｓ（図３のレーザ光ＬＳＳに相当）は、第２生成面Ｐ２に入射される。この際、反射されたレーザ光Ｌ２Ｓの光路は、検出面Ｄにブロックゲージ２Ｂがない状態（図４参照）で、レンズ６１７から第２生成面Ｐ２に向けて投光され、検出面Ｄを通過してきたレーザ光Ｌ１Ｓ（図３のレーザ光ＬＦに相当）の光路と同じとなる。
【００８０】
〔非接触位置決め装置６による位置決め動作〕
図４において、前述した非接触位置決め装置６では、第１生成面Ｐ１に、ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆに対応する第１ホログラムＨ１が生成され、第２生成面Ｐ２に、ブロックゲージ２Ｂの第２測定面２Ｓに対応する第２ホログラムＨ２が生成される。
また、第１セット６Ｆの記録媒体６２１には、第１ホログラムＨ１との比較に用いられる第１基準ホログラムＲＨ１が記録され、第２セット６Ｓの記録媒体６２４には、第２ホログラムＨ２との比較に用いられる第２基準ホログラムＲＨ２が記録されている。
【００８１】
第１の基準ホログラムＲＨ１は、非接触位置決め装置６上に基準となるブロックゲージ２Ｂを設置し、その第１測定面２Ｆを検出面Ｄに高精度に位置決めした状態（図５参照）で、第１生成面Ｐ１に生成される第１ホログラムＨ１を記録したものである。
第２の基準ホログラムＲＨ２は、非接触位置決め装置６上に基準となるブロックゲージ２Ｂを設置し、その第２測定面２Ｓを検出面Ｄに高精度に位置決めした状態（図６参照）で、第２生成面Ｐ２に生成される第２ホログラムＨ２を記録したものである。
【００８２】
このようにして作製された第１および第２の基準ホログラムＲＨ１，ＲＨ２は、それぞれブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆあるいは第２測定面２Ｓが検出面Ｄに高精度に位置決めされている状態を写したものとなる。
【００８３】
従って、実際のブロックゲージ２Ｂの測定にあたって、現在の第１ホログラムＨ１（生のホログラム）と第１基準ホログラムＲＨ１（凍結ホログラム）とが完全に重なり合った状態では、ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆが、測定ヘッド４の検出面Ｄに高精度に位置決めされたことになる。この状態で、レーザ干渉測長機７により、測定ヘッド４の位置を測定することで、現在の第１測定面２Ｆの位置を高精度に測定することができる。
【００８４】
同様に、現在の第２ホログラムＨ２（生のホログラム）と第２基準ホログラムＲＨ２（凍結ホログラム）とが完全に重なり合った状態では、ブロックゲージ２Ｂの第２測定面２Ｓが、測定ヘッド４の検出面Ｄに高精度に位置決めされたことになる。この状態で、レーザ干渉測長機７により、測定ヘッド４の位置を測定することで、現在の第２測定面２Ｓの位置を高精度に測定することができる。
【００８５】
このような検出面Ｄへの位置決め動作は、実際の測定動作においては、非接触位置決め装置６の光センサ６２３，６２６に接続された制御装置８（図１参照）により実行される。
制御装置８は、光センサ６２３，６２６からの光強度信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、第１生成面Ｐ１に生成される第１ホログラムＨ１および第２生成面Ｐ２に生成される第２ホログラムＨ２を検出する。また、第１ホログラムＨ１と第１基準ホログラムＲＨ１とを用いた第１測定面２Ｆの位置決め動作（図５参照）、および第２ホログラムＨ２と第２基準ホログラムＲＨ２とを用いた第２測定面２Ｓの位置決め動作（図６参照）を実行させる。
【００８６】
〔非接触位置決め装置６による位置決め動作の詳細〕
以上により、記録媒体６２１，６２４に基準ホログラムＲＨ１，ＲＨ２が準備できたら、非接触位置決め装置６によるステップゲージ２の位置決めを行うことができる。
【００８７】
非接触位置決め装置６によるステップゲージ２の位置決め（検出面Ｄに対する第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの高精度位置決め）は、次のような手順で行う。
先ず、図１に示すように、測定対象物であるステップゲージ２を、移動装置３に装着する。この装着と前後して、前述した基準ホログラムＲＨ１，ＲＨ２の準備（前述した作製、または外部からの基準ホログラムＲＨ１，ＲＨ２データのロード）を行っておく。
【００８８】
次に、図５に示すように、ステップゲージ２を移動させ、ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆを検出面Ｄに合わせる。
そして、第１セット６Ｆにおいて、レンズ６１６，６１７からレーザ光Ｌ１Ｒ，Ｌ１Ｓを出射させる。レーザ光Ｌ１Ｒはそのまま第１生成面Ｐ１に入射され、レーザ光Ｌ１Ｓは検出面Ｄにある第１測定面２Ｆで反射されて第１生成面Ｐ１に入射される。
【００８９】
第１生成面Ｐ１には、入射されたレーザ光Ｌ１Ｒ，Ｌ１Ｓにより、第１ホログラムＨ１が生成される。したがって、記録媒体６２１では、既に作製されている第１基準ホログラムＲＨ１と第１ホログラムＨ１とが重ね合わせられてレンズ６２２を通して光センサ６２３で検出される。
【００９０】
光センサ６２３は、第１ホログラムＨ１と第１基準ホログラムＲＨ１との重ね合わせ状態を反映した光強度信号Ｓ１を検出する。この重ね合わせ状態を反映した光の強度変化は、移動装置３を動作させつつステップゲージ２を移動させるとき、第１ホログラムＨ１と第１基準ホログラムＲＨ１との重ね合わせが最も良く合致した瞬間に最大となる。その瞬間がブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆの位置決め信号であり、制御装置８で認識される。
【００９１】
このような機能により、第１測定面２Ｆは、検出面Ｄに対して高精度に位置決めされる。従って、この状態でレーザ干渉測長機７により距離を測定することで、現在測定対象となっているブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆの位置（レーザ干渉測長機７の基準位置からの距離）が測定できる。
【００９２】
続いて、図６に示すように、ステップゲージ２を移動させ、ブロックゲージ２Ｂの第２測定面２Ｓを検出面Ｄに合わせる。
そして、第２セット６Ｓにおいて、レンズ６１９，６１８からレーザ光Ｌ２Ｒ，Ｌ２Ｓを出射させる。レーザ光Ｌ２Ｒはそのまま第２生成面Ｐ２に入射され、レーザ光Ｌ２Ｓは検出面Ｄにある第２測定面２Ｓで反射されて第２生成面Ｐ２に入射される。
【００９３】
第２生成面Ｐ２には、入射されたレーザ光Ｌ２Ｒ，Ｌ２Ｓにより、第２ホログラムＨ２が生成される。また、記録媒体６２４では、第２基準ホログラムＲＨ２が再生される。これらの第２ホログラムＨ２および第２基準ホログラムＲＨ２とが重ね合わせられ、レンズ６２５を通して光センサ６２６で検出される。
【００９４】
光センサ６２６は、第２ホログラムＨ２と第２基準ホログラムＲＨ２との重ね合わせ状態を反映した光強度信号Ｓ２を検出する。この重ね合わせ状態を反映した光の強度変化は、移動装置３を動作させつつステップゲージ２を移動させるとき、第２ホログラムＨ２と第２基準ホログラムＲＨ２との重ね合わせが最も良く合致した瞬間に最大となる。その瞬間がブロックゲージ２Ｂの第２測定面２Ｓの位置決め信号であり、制御装置８で認識される。
【００９５】
このような機能により、第２測定面２Ｓは、検出面Ｄに対して高精度に位置決めされる。従って、この状態でレーザ干渉測長機７により距離を測定することで、現在測定対象となっているブロックゲージ２Ｂの第２測定面２Ｓの位置（レーザ干渉測長機７の基準位置からの距離）が測定できる。
【００９６】
以上のようなステップゲージ測定装置１を用いることにより、ステップゲージ２における各ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの位置（レーザ干渉測長機７の基準位置からの距離）を逐次測定することができる。
【００９７】
〔ステップゲージ２の測定手順〕
前述した通り、本実施形態のステップゲージ測定装置１により測定された各ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの位置から、ステップゲージ２における各ブロックゲージ２Ｂのピッチ、寸法および間隙を測定することができる。
さらに、本実施形態では、本発明に基づいて予め選択した１個の基準となるブロックゲージ２Ｂの基準ずれ量δ（図７参照）を測定しておくことで、第１基準面２Ｆ（第１対象面）および第２基準面２Ｓ（第２対象面）の両方に関係する各ブロックゲージ２Ｂの寸法および間隙を高精度に測定することができる。
【００９８】
図７で説明するならば、選択した１個の基準となるブロックゲージ２Ｂは、第１基準面２Ｆおよび第２基準面２Ｓを有し、その長手方向Ｅの距離つまり基準となるブロックゲージ２Ｂの長手方向Ｅに沿った寸法は基準距離ｍｏである。
基準となるブロックゲージ２Ｂの寸法（ｍｏ）を改めて測定するためには、第１の光学系で第１基準面２Ｆの位置Ｄ１を測定し、第２の光学系で第２基準面２Ｓの位置Ｄ２を測定し、各々の差分である距離ｄＤを計算する方法が採用できる。
【００９９】
ここで、第１基準面２Ｆを測定する第１の光学系は基準位置０１であり、第２基準面２Ｓを測定する第２の光学系は基準位置０２であるとする。
距離ｄＤが正しく基準距離ｍｏとなるためには、双方の基準位置０１，０２が一致することが必要である。このため、第１および第２の光学系は基準位置０１，０２が一致するように設定される。
しかし、精密な調整を行ったとしても、環境要因などにより、基準位置０１，０２のずれは避けられない。その結果、第１および第２の光学系の座標系には、ずれ量δ＝０１−０２が発生する。
【０１００】
前述した第１基準面２Ｆの位置Ｄ１は基準位置０１からの距離に相当し、第２基準面２Ｓの位置Ｄ２は基準位置０２からの距離に相当する。ここで、基準となるブロックゲージ２Ｂの基準距離ｍｏおよびずれ量δを用いれば、第２基準面２Ｓの位置Ｄ２はＤ２＝Ｄ１−ｍｏ−δと表すことができる。
従って、基準となるブロックゲージ２Ｂの正しい寸法である基準距離ｍｏが解っていれば、位置Ｄ１，Ｄ２から、ずれ量δ＝Ｄ１−ｍｏ−Ｄ２が計算できる。
【０１０１】
そして、第１および第２の光学系のずれ量δ（基準ずれ量）が計算できていれば、これら第１および第２の光学系により位置Ｄ１，Ｄ２を測定することで、ブロックゲージ２Ｂの寸法ｍｃ＝Ｄ１−Ｄ２−δ＝ｄＤ−δを計算することができ、計算された寸法ｍｃがｍｏに一致するものとなる。
このように、第１および第２の光学系の基準ずれ量δを測定しておくことで、２系統の光学系を用いて、複数のブロックゲージ２Ｂについて、その寸法や間隙あるいはピッチを正確に計算することができるようになる。
【０１０２】
このような基準ずれ量δを考慮するために、本実施形態では、ステップゲージ２における各ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの順次測定に先立って、２系統の光学系に起因する基準ずれ量δの測定を行うための処理を実行する。
【０１０３】
すなわち、本実施形態の実際の測定手順は、図８の測定手順の工程に示すように、先ず、基準となるブロックゲージ２Ｂに対して、準備工程ＳＴ１、基準ホログラム作製工程ＳＴ２、基準実測工程ＳＴ３、基準ずれ量測定工程ＳＴ４を実行する。
そして、得られた基準ずれ量δを距離の補正値として用い、ステップゲージ２における各ブロックゲージ２Ｂに対して、実際の測定となる対象物実測工程ＳＴ５、対象物距離補正工程ＳＴ６、演算工程ＳＴ７を繰り返し実行し、ステップゲージ２の高精度な非接触測定を実現する。
以下、図８および図９により、本実施形態の測定手順における各工程を説明する。
【０１０４】
準備工程ＳＴ１では、測定対象物であるステップゲージ２の複数のブロックゲージ２Ｂの基準となる基準対象物を準備する。
具体的には、先ず、ステップゲージ２のいずれかのブロックゲージ２Ｂを基準となるブロックゲージとして１個選択する。そして、選択した１個の基準となるブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆおよび第２基準面２Ｓ（第１対象面および第２対象面）の基準距離ｍｏ（長手方向Ｅに沿った寸法）を予め高精度に測定しておく。
この測定にあたっては、前述したステップゲージ測定装置１を用いてもよいし、ステップゲージ測定装置１以外の測定手段を用いてもよい。また、測定対象物であるステップゲージ２とは別の、基準となるブロックゲージ２Ｂに相当するマスターピース等の測定であってもよい。
【０１０５】
本実施形態の準備工程ＳＴ１では、互いに逆向きに配置された第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２を有する非接触距離測定装置として、前述したステップゲージ測定装置１を用いる。
なお、本実施形態のステップゲージ測定装置１では、第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２が共通の検出面Ｄとされ、検出面距離は０である。
【０１０６】
基準ホログラム作製工程ＳＴ２は、ステップゲージ２をステップゲージ測定装置１に装着し、基準対象物となるいずれかのブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆおよび第２基準面２Ｓをそれぞれ検出面Ｄに合わせ、各々について基準ホログラムを作製する工程である。
【０１０７】
先ず、図５のように、基準となるブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆが正確に検出面Ｄに配置できるように、レーザ干渉測長機７による測長値を見ながらステップゲージ２の位置を調節する。そして、第１基準面２Ｆがステップゲージ２における正確な位置にある状態で、第１生成面Ｐ１に生成されるホログラムを、第１基準ホログラムＲＨ１として記録する。
【０１０８】
続いて、ステップゲージ２を長手方向Ｅに沿って、基準となるブロックゲージ２Ｂの寸法分だけ移動させる。
そして、図６のように、基準となるブロックゲージ２Ｂの第２基準面２Ｓの位置が、正確に検出面Ｄに配置できるようにレーザ干渉測長機７による測長値を見ながらステップゲージ２の位置を調節する。
この第２基準面２Ｓがステップゲージ２における正確な位置にある状態で、第２生成面Ｐ２に生成されるホログラムを、第２基準ホログラムＲＨ２として記録する。
【０１０９】
以上の準備工程ＳＴ１および基準ホログラム作製工程ＳＴ２が終了したら、基準実測工程ＳＴ３および基準ずれ量測定工程ＳＴ４を実行する。
【０１１０】
基準実測工程ＳＴ３は、ステップゲージ２をステップゲージ測定装置１に装着した状態で、基準となるブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆの位置、第２基準面２Ｓの位置およびこれらの距離を実測する工程である。
【０１１１】
先ず、図５のように、基準となるブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆを検出面Ｄに配置する。そして、第１ホログラム光学系ＨＳ１により、第１基準面２Ｆの位置を検出する。同時に制御装置８からの指令で計測カウンターを作動させ、レーザ干渉測長機７による干渉縞の計数を開始する。
図９（Ａ）で説明するならば、第１基準面２Ｆが検出面Ｄにあるとき、レーザ干渉測長機７では第１ホログラム光学系ＨＳ１の基準位置０１からの距離Ｄ１が測定され、これが基準となるブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆのステップゲージ２における位置Ｄ１となる。
【０１１２】
続いて、図６のように、基準となるブロックゲージ２Ｂの第２基準面２Ｓを検出面Ｄに配置する。そして、第２ホログラム光学系ＨＳ２により、第２基準面２Ｓの位置を検出する。同時に制御装置８からの指令で計測カウンターを作動させ、レーザ干渉測長機７による干渉縞の計数を停止する。
従って、基準となるブロックゲージ２Ｂの基準距離ｍoが、ステップゲージ測定装置１を用いてｄＤと実測される。
図９（Ｂ）で説明するならば、第２基準面２Ｓを検出面Ｄに配置するために、基準となるブロックゲージ２Ｂを長手方向Ｅに沿って距離Ｔだけ移動させる。この距離Ｔを予め測定しておいた基準となるブロックゲージ２Ｂの基準距離ｍｏとすることで、検出面Ｄに基準となるブロックゲージ２Ｂの第２基準面２Ｓが配置される。
【０１１３】
第２基準面２Ｓが検出面Ｄにあるとき、レーザ干渉測長機７では第２ホログラム光学系ＨＳ２の基準位置０２からの距離Ｄ２が測定され、これが基準となるブロックゲージ２Ｂの第２基準面２Ｓのステップゲージ２における位置Ｄ２となる。
本実施形態では、検出面距離が０であるから、測定した各位置Ｄ１，Ｄ２から、基準となるブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆから第２基準面２Ｓまでの実測距離ｄＤ＝Ｄ１−Ｄ２を求めることができる。
【０１１４】
基準ずれ量測定工程ＳＴ４は、基準となるブロックゲージ２Ｂの実測距離ｄＤと基準距離ｍｏとの差から基準ずれ量δを計算する工程である。
前述した図９（Ｂ）の状態では、距離Ｔの移動により、第１ホログラム光学系ＨＳ１の基準位置０１’は元の基準位置０１から距離Ｔだけ移動している。
ここで、第１ホログラム光学系ＨＳ１の基準位置０１’と第２ホログラム光学系ＨＳ２の基準位置０２との間には、前述した基準ずれ量δが生じている。
従って、測定された位置Ｄ２＝Ｄ１−ｍｏ−δであり、基準ずれ量δ＝Ｄ１−Ｄ２−ｍoを計算することができる。
【０１１５】
以上の工程ＳＴ１〜ＳＴ４により、第１ホログラム光学系ＨＳ１と第２ホログラム光学系ＨＳ２との間に生じる基準ずれ量δが測定される。
そして、測定された基準ずれ量δを用いて、本来の測定対象物であるステップゲージ２の各ブロックゲージ２Ｂの寸法測定を順次行うべく、以下の工程ＳＴ５〜ＳＴ７を実行する。
【０１１６】
このうち、各ブロックゲージ２Ｂに関する工程ＳＴ５〜ＳＴ６は、例えば測定対象物であるステップゲージ２の一端側からブロックゲージ２Ｂを個々に選択し、選択したブロックゲージ２Ｂについて工程ＳＴ５〜ＳＴ６を実行することができる。そして、全てのブロックゲージ２Ｂについての測定ができたら、工程ＳＴ７により所期の寸法あるいは間隙などを計算することができる。
【０１１７】
対象物実測工程ＳＴ５は、測定対象物であるステップゲージ２の各ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓの位置決めを逐次実行しつつ、距離を測定する工程である。
【０１１８】
先ず、図５のように、測定対象として選択した未知の寸法Ｍｉをもつ現在のブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆを検出面Ｄに配置する。そして、第１ホログラム光学系ＨＳ１により、第１測定面２Ｆの位置を検出する。
同じく図９（Ａ）で説明するならば、第１測定面２Ｆが検出面Ｄにあるとき、第１ホログラム光学系ＨＳ１の基準位置０１からの距離Ｌ１がレーザ干渉測長機７で実測され、これが現在のブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆのステップゲージ２における実測位置Ｌ１となる。
【０１１９】
続いて、図６のように、測定対象物であるステップゲージ２の現在のブロックゲージ２Ｂの第２測定面２Ｓを検出面Ｄに配置する。そして、第２ホログラム光学系ＨＳ２により、第２基準面２Ｓの位置を検出する。
同じく図９（Ｂ）で説明するならば、第２測定面２Ｓを検出面Ｄに配置するために、現在のブロックゲージ２Ｂを長手方向Ｅに沿って距離Ｔ＝Ｍｉだけ移動させる。
【０１２０】
第２基準面２Ｓが検出面Ｄにあるとき、レーザ干渉測長機７では第２ホログラム光学系ＨＳ２の基準位置０２からの距離Ｌ２が実測され、これが現在のブロックゲージ２Ｂの第２測定面２Ｓのステップゲージ２における実測位置Ｌ２となる。
本実施形態では、検出面距離が０であるから、測定した各位置Ｌ１，Ｌ２から、現在のブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆから第２測定面２Ｓまでの実測距離ｄＬ＝Ｌ１−Ｌ２を求めることができる。
【０１２１】
対象物距離補正工程ＳＴ６は、現在のブロックゲージ２Ｂの実測距離ｄＬを基準ずれ量δで補正し、現在のブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆから第２測定面２Ｓまでの正確な距離ｄＬ−δを計算する工程である。すなわち、現在のブロックゲージ２Ｂの寸法Ｍｉを求めるため、ｄＬ−δを計算すればよく、ｄＬ−δ＝Ｌ１−Ｌ２−δ＝Ｍｉであるから、現在のブロックゲージ２Ｂの寸法Ｍｉが求められる。
【０１２２】
以上の工程ＳＴ５およびＳＴ６を繰り返すことで、ステップゲージ２の全てのブロックゲージ２Ｂについて、その第１測定面２Ｆの位置Ｌ１、第２測定面２Ｓの位置Ｌ２、実測距離ｄＬ、および寸法Ｍｉ＝ｄＬ−δが得られる。
ステップゲージ２における各ブロックゲージ２Ｂの寸法Ｍｉについては、既に得られているが、各々のピッチおよび間隙については、次の演算工程ＳＴ７で計算する。
【０１２３】
演算工程ＳＴ７では、各ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆの位置Ｌ１に対して、順次差分をとることで、各ブロックゲージ２Ｂのピッチを計算することができる。
また、計算された各ブロックゲージ２Ｂのピッチから、各ブロックゲージ２Ｂの寸法Ｍｉを減算することで、隣り合う２つのブロックゲージ２Ｂの間隙を計算することができる。
【０１２４】
演算工程ＳＴ７において、隣り合う２つのブロックゲージ２Ｂの間隙については、任意のブロックゲージ２Ｂの第２基準面２Ｓの位置Ｌ２から、これに対向する隣のブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆの位置Ｌ１を減算することで計算することもできる。
さらに、演算工程ＳＴ７では、計算された各寸法Ｍｉ、ピッチ、間隙について、それらの統計的処理を併せて行ってもよい。
【０１２５】
このような本実施形態においては、次のような効果が得られる。
本実施形態では、準備工程ＳＴ１および基準ホログラム作製工程ＳＴ２により準備を行い、そのうえで対象物実測工程ＳＴ５を行うことで、測定対象物であるステップゲージ２の各ブロックゲージ２Ｂにおける第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓ（第１対象面および第２対象面）の位置Ｌ１，Ｌ２および距離ｄＬを測定することができる。
【０１２６】
ここで、準備工程ＳＴ１および基準ホログラム作製工程ＳＴ２に続いて対象物実測工程ＳＴ５を実行しただけでは、第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２、対象物実測工程ＳＴ５における測定誤差要因によって、本来の測定結果となる距離に対してずれ量が生じている。
【０１２７】
これに対して、本実施形態では、対象物実測工程ＳＴ５と同様な基準実測工程ＳＴ３および基準ずれ量測定工程ＳＴ４とを先行実施することで、基準ずれ量δを計算しておく。
すなわち、測定対象物であるステップゲージ２の各ブロックゲージ２Ｂのいずれかを基準測定物とし、高精度に測定された基準距離ｍｏを参照して、基準となるブロックゲージ２Ｂの第１基準面２Ｆおよび第２基準面２Ｓに対して基準実測工程ＳＴ３を実施することで、基準対象物の位置Ｄ１，Ｄ２および実測距離ｄＤが得られる。そして、基準ずれ量測定工程ＳＴ４を実施することで、基準ずれ量δを計算することができる。
【０１２８】
こうして得られた基準ずれ量δは、第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２、対象物実測工程ＳＴ５における測定誤差要因などに起因し、基準実測工程ＳＴ３および対象物実測工程ＳＴ５に共通して発生する誤差要因を反映したものであり、対象物実測工程ＳＴ５で得られる実測距離ｄＬに対して、この基準ずれ量δ分の補正を加えることで、ずれ量を含まない正確な距離（寸法Ｍｉ）を計算することができる。
【０１２９】
このように、本実施形態の非接触距離測定方法によれば、測定対象物であるステップゲージ２に複数配列された互いに逆向きの第１対象面および第２対象面（第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓ）の位置を、ホログラフィ干渉を利用して高精度かつ効率よく測定することができる。
【０１３０】
本実施形態では、第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２は、各々の検出面が同一平面に設定された共通の検出面Ｄとされていた。
このため、第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２の検出面の距離が０であり、計算手順を省略できる。
【０１３１】
さらに、共通の検出面Ｄを用いたため、基準実測工程ＳＴ３および対象物実測工程ＳＴ５においては、第１ホログラム光学系ＨＳ１による測定と第２ホログラム光学系ＨＳ２による測定との間でのブロックゲージ２Ｂ（基準対象物または測定対象物）の移動距離Ｔとして、基準対象物の基準距離ｍｏをそのまま用いることができる。
【０１３２】
さらに、本実施形態では、第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２は、それぞれの光学要素および光路が、共通の検出面Ｄを基準として対称形に配置されるとともに、それぞれ光源として同一のレーザ光源６１０を用いている。
このため、第１ホログラム光学系ＨＳ１および第２ホログラム光学系ＨＳ２が対称性を有し、測定条件が均等になることで、各光学系ＨＳ１，ＨＳ２の測定結果も均等化することができる。
【０１３３】
〔第２実施形態〕
図１０および図１１には、本発明の第２実施形態が示されている。
前述した第１実施形態では、ステップゲージ測定装置１のレーザ干渉測長機７において、投光部７１、受光部７２および３つの反射鏡７３，７４，７５を用いていた。
【０１３４】
このような第１実施形態のレーザ干渉測長機７では、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路を、それぞれ測長対象であるブロックゲージ２Ｂおよび測定面２Ｓの高さに維持している。このような構成により、測定軸線を近づけて誤差を抑制できるとともに、ステップゲージ２の姿勢変化、とくにヨーイングに基づく誤差を解消することができる。
【０１３５】
また、反射鏡７３から反射鏡７５を経て反射鏡７４に至る光路の長さと、図２に示す点Ｎから測定対象である測定面２Ｓの点Ｍまでの往復の仮想的な光路の長さとが、一致するように設定されている。これにより、測定面２Ｓ上の点Ｍでレーザ光を反射させるのと等価な光路を確保することができる。
これに対し、本実施形態のレーザ干渉測長機７Ａは、投光部７１、受光部７２および２つの反射鏡７３，７４を用いることで、光路構成の簡略化が図られている。
【０１３６】
図１０において、レーザ干渉測長機７Ａは、前述した第１実施形態のレーザ干渉測長機７と同様に、非接触位置決め装置６により測定面２Ｆ，２Ｓ（第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓのいずれか）と測定ヘッド４とが同じ条件で位置決めされた状態で、測定ヘッド４の位置を高精度に測定することで、ステップゲージ２に配列されたブロックゲージ２Ｂの寸法、間隙あるいはピッチを高精度に測定することができる。
【０１３７】
投光部７１および受光部７２は、移動装置３の設置台３３の両端部に設置され、移動台３１およびこれに保持されたステップゲージ２とともに移動する。投光部７１および受光部７２は、設置台３３に設置され、移動台３１を挟んで等距離の反対側に設置されている。このような光路構成により、測長時に移動装置３およびステップゲージ２にヨーイング誤差が発生しても、これを相殺することができる。
２つの反射鏡７３，７４は、それぞれ測定ヘッド４に固定され、投光部７１および受光部７２との相対的な距離変化を可能にする。
【０１３８】
反射鏡７３，７４は、それぞれ、移動装置３を挟んで反対側に配置されている。
この際、反射鏡７３，７４は、ステップゲージ２よりも高い位置に支持されており、反射鏡７３，７４の間の光路がブロックゲージ２Ｂ等と干渉しないように配置される。
【０１３９】
また、投光部７１および受光部７２も設置台に載せ、反射鏡７３，７４に対応した高さでステップゲージ２と共通の基板に固定されており、投光部７１から反射鏡７３までの間および反射鏡７４から受光部７２までの間の各光路は、それぞれステップゲージ２の長手方向Ｅ（ブロックゲージ２Ｂの配列方向）と平行とされている。
【０１４０】
これらの投光部７１、受光部７２および反射鏡７３，７４は、次のような光路を構成するように、その位置および姿勢が調整されている。
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、投光部７１から出射されたレーザ光は、移動装置３に保持されたステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って進み、反射鏡７３に入射される。反射鏡７３で反射されたレーザ光は、直交方向に向きを変え、ステップゲージ２の上方を横断して反射鏡７４に入射される。反射鏡７４で反射されたレーザ光は、移動装置３に保持されたステップゲージ２の長手方向Ｅに沿って先ほどとは逆向きに進み、受光部７２で受光される。
【０１４１】
このような光路を有するレーザ干渉測長機７Ａでは、前述の移動台が移動することで、ステップゲージ２の長手方向Ｅに沿った区間である、投光部７１から反射鏡７３までの間および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路長が変化する。従って、受光部７２で受光した測定レーザ光を、投光部７１から受光部７２に直接送られる参照レーザ光と干渉させることで、前述の移動台３１の変位を測定し、測定ヘッド４までの距離を測長することができる。
【０１４２】
また、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、反射鏡７３，７４の反射位置を点Ａ，点Ｃとし、点Ａと点Ｃを結ぶ線分の中点を点Ｎ、測定面２Ｆ，２Ｓ（図１１では測定面２Ｓを例示）と同じ高さでステップゲージ２の長手方向Ｅ軸線位置を点Ｍおよび点N’とすると、線分ＡＮと線分ＮＣとの長さの和は２Ｄ、線分ＭＮ’の往復の長さも２Ｄとなる。このことは、反射鏡７３，７４のような直角二面鏡の光学的性質に基づく。
【０１４３】
これにより、前述のような２つの反射鏡７３，７４を用いて、測定面２Ｆ，２Ｓ上の点Ｍでレーザ光を反射させるのと等価な光路（測定面２Ｆ，２Ｓ上の点Ｍからステップゲージ２の長手方向に沿って投光部７１および受光部７２までの距離に等価な光路）を確保することができる。
【０１４４】
なお、前述した第１実施形態では、３つの反射鏡７３，７４，７５によりステップゲージ２を跨ぐことで、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路を、それぞれ測長対象であるブロックゲージ２Ｂおよび測定面２Ｆ，２Ｓの高さに維持することができ、ステップゲージ２の姿勢変化とくにピッチング誤差およびヨーイング誤差を解消するようにしていた。
【０１４５】
これに対し、本実施形態では、測定面２Ｆ，２Ｓのヨーイング誤差は解消できるが、ピッチング誤差が生じる可能性がある。
すなわち、本実施形態では、投光部７１から反射鏡７３までの間の光路および反射鏡７４から受光部７２までの間の光路が、ステップゲージ２よりも高い位置に設定されるため、測定軸線が高さｈだけオフセットし、ピッチング誤差が生じる可能性がある。
【０１４６】
しかし、ピッチング誤差に関しては、高さｈのオフセット量を予め小さく設計すること、また、移動装置３をはじめとする装置全体の基板剛性を高めることで、その影響を十分に解消可能である。
従って、本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１４７】
〔変形例〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
前述した各実施形態では、本発明の適用対象をステップゲージ測定装置１とし、長尺の基準器であるステップゲージ２において、各ブロックゲージ２Ｂの第１測定面２Ｆおよび第２測定面２Ｓのそれぞれの実測位置Ｌ１，Ｌ２を高精度に測定し、各ブロックゲージ２Ｂの寸法Ｍｉ、間隙などを計算するものであった。
【０１４８】
しかし、本発明は、ステップゲージ２のような、一対の測定面２Ｆ，２Ｓが多数、所期のピッチで配列される基準器のほか、例えば、一対の歯面が多数、所期のピッチで配列されるラック、ねじ、ボールねじや、同様な対をなす表面が多数、所期のピッチで配列されるコイルその他の部材など、一対の測定対象面が多数配列された測定対象物に対する測定装置に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、非接触距離測定方法に関し、向きが異なる２面間の距離を非接触で高精度に測定する方法として利用できる。
【符号の説明】
【０１５０】
１…ステップゲージ測定装置（非接触距離測定装置）
２…ステップゲージ（測定対象物）
２Ｂ…ブロックゲージ（測定対象物および基準対象物）
２Ｆ…第１基準面または第１測定面（第１対象面）
２Ｈ…ゲージホルダ
２Ｓ…第２基準面または第２測定面（第２対象面）
３…移動装置
３１…移動台
３２…基礎台
３３…設置台
４…測定ヘッド
４１…プレート
４２…延長プレート
５…ヘッド機構
６…非接触位置決め装置
６１…投光装置
６１０…レーザ光源
６１１…直角プリズム
６１２…反射鏡
６１３，６１４…ビームスプリッタ
６１５…反射鏡
６１６〜６１９，６２２，６２５…レンズ
６２…受光装置
６２１，６２４…記録媒体
６２３，６２６…光センサ
６Ｆ…第１セット
６Ｓ…第２セット
７，７Ａ…レーザ干渉測長機
７１…投光部
７２…受光部
７３，７４，７５…反射鏡
８…制御装置
Ｄ…検出面
Ｄ１…第１基準面の実測位置
Ｄ２…第２基準面の実測位置
ｄＤ…第１基準面と第２基準面との実測距離
Ｔ・・・・ステップゲージ２の移動距離
Ｌ１・・・第１測定面の実測位置
Ｌ２・・・第２測定面の実測位置
ｄＬ・・・第１測定面と第２測定面との実測距離
Ｅ…長手方向（配列方向）
Ｈ１…第１ホログラム
Ｈ２…第２ホログラム
ＨＳ１…第１ホログラム光学系
ＨＳ２…第２ホログラム光学系
Ｌｏ，Ｌ１，Ｌ２…レーザ光
Ｌ１Ｒ，Ｌ２Ｒ…レーザ光（参照光）
Ｌ１Ｓ，Ｌ２Ｓ…レーザ光（信号光）
ＬＦ，ＬＦＳ，ＬＳ，ＬＳＳ…レーザ光
ｍｏ…基準となるブロックゲージ２Ｂの基準寸法
ｍｃ…計算された基準となるブロックゲージ２Ｂの寸法
Ｍｉ…計算された現在のブロックゲージ２Ｂの寸法
Ｐ１…第１生成面
Ｐ２…第２生成面
ＲＨ１…第１基準ホログラム
ＲＨ２…第２基準ホログラム
Ｓ１，Ｓ２…光強度信号
ＳＴ１…準備工程
ＳＴ２…基準ホログラム作製工程
ＳＴ３…基準実測工程
ＳＴ４…基準ずれ量測定工程
ＳＴ５…対象物実測工程
ＳＴ６…対象物距離補正工程
ＳＴ７…演算工程
δ…基準ずれ量
【図１】
0006474310.tif 000002
【図２】
0006474310.tif 000003
【図３】
0006474310.tif 000004
【図４】
0006474310.tif 000005
【図５】
0006474310.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006474310.tif 000008
【図８】
0006474310.tif 000009
【図９】
0006474310.tif 000010
【図１０】
0006474310.tif 000011
【図１１】
0006474310.tif 000012