(57)【要約】【課題】白色干渉縞のピーク位置を正確に検出可能な寸法測定装置及び寸法測定方法を提供する。【解決手段】寸法測定装置１は、白色光源２からの光を、被測定物１０に向かう第１の光束と第２の光束に分岐し、第１の光束と第２の光束の間に被測定物１０の測定対象寸法に対応する第１の光路差を生じさせる第１の干渉計３と、第１の干渉計３を出射した光束を、参照鏡４３に向かう第３の光束と光路に沿って移動可能な移動鏡４４に向かう第４の光束に分岐して、第３の光束と第４の光束との間に第２の光路差を生じさせる第２の干渉計４と、第３及び第４の光束を受光し、第１の光路差と第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出する検出器５と、移動鏡４４の複数の位置での検出器５の出力の時間平均値又は移動平均値から干渉信号が最大値となる移動鏡４４の位置を決定し、その位置から第２の光路差を求めて、測定対象寸法を求めるコントローラ６を有する。【選択図】図１
2008309639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の寸法を測定する寸法測定装置であって、
白色光源と、
前記白色光源から放射された光を、前記被測定物に向かう第１の光束と第２の光束に分岐し、該第１の光束を前記被測定物で反射させて該第２の光束との間に前記被測定物の測定対象寸法に対応する第１の光路差を生じさせ、該第１の光束と該第２の光束を一つの光束に合わせて出射させる第１の干渉計と、
位置が固定された参照鏡と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第２の干渉計であって、前記第１の干渉計を出射した光束を、該参照鏡に向かう第３の光束と、該移動鏡に向かう第４の光束に分岐して、該第３の光束と該第４の光束との間に第２の光路差を生じさせる第２の干渉計と、
前記第３の光束と前記第４の光束を受光し、前記第１の光路差と前記第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、該干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、
前記移動鏡の複数の位置において、前記検出器からの出力信号の時間平均値または移動平均値を求め、求めた出力信号の時間平均値または移動平均値から、前記干渉信号の最大値に対応する前記移動鏡の位置を決定して前記第２の光路差を求めることにより、前記被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラと、
を有することを特徴とする寸法測定装置。
【請求項２】
被測定物の寸法を測定する寸法測定装置であって、
白色光源と、
光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第１の干渉計であって、前記白色光源から放射された光を、前記被測定物に向かう第１の光束と前記移動鏡に向かう第２の光束に分岐して、該第１の光束と該第２の光束との間に光路差を生じさせる干渉計と、
前記干渉計を出射した前記第１の光束と前記第２の光束を受光し、前記第１の光束と前記第２の光束との光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、該干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、
前記移動鏡の複数の位置において、前記検出器からの出力信号の時間平均値または移動平均値を求め、求めた出力信号の時間平均値または移動平均値から、前記干渉信号の最大値に対応する前記移動鏡の位置を求め、該位置と、予め定められた前記移動鏡の基準位置との差を計算することにより、前記被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラと、
を有することを特徴とする寸法測定装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記移動鏡を前記複数の位置を含む所定範囲内で移動させつつ前記検出器からの出力信号を取得することにより、前記移動鏡の位置と前記出力信号との関係を表すプロファイルを複数作成し、前記移動鏡の複数の位置のそれぞれについての前記出力信号を、該複数のプロファイルから求めて累積し、該累積値を該複数のプロファイルの数で除することにより、前記出力信号の時間平均値を求める、請求項１又は２に記載の寸法測定装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記移動鏡の前記複数の位置のそれぞれについて、前記検出器の出力信号を所定の測定時間にわたって取得して累積し、該累積された出力信号を該測定時間で除することにより、前記出力信号の時間平均値を求める、請求項１又は２に記載の寸法測定装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記移動鏡の前記複数の位置のそれぞれについて、該位置を含む測定区間で前記移動鏡を移動させつつ前記検出器の出力信号を取得して累積し、該累積された出力信号を該測定区間で除することにより、前記出力信号の移動平均値を求める、請求項１又は２に記載の寸法測定装置。
【請求項６】
被測定物の寸法を測定する寸法測定装置であって、
白色光源と、
前記白色光源から放射された光を、前記被測定物に向かう第１の光束と第２の光束に分岐し、該第１の光束を前記被測定物で反射させて該第２の光束との間に前記被測定物の測定対象寸法に対応する第１の光路差を生じさせ、該第１の光束と該第２の光束を一つの光束に合わせて出射させる第１の干渉計と、
位置が固定された参照鏡と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第２の干渉計であって、前記第１の干渉計を出射した光束を、該参照鏡に向かう第３の光束と、該移動鏡に向かう第４の光束に分岐して、該第３の光束と該第４の光束との間に第２の光路差を生じさせる第２の干渉計と、
前記第３の光束と前記第４の光束を受光し、前記第１の光路差と前記第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、該干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、
前記移動鏡を、前記干渉信号が検出される範囲で所定回数移動させつつ、前記検出器からの出力信号を取得することにより、前記移動鏡の異なる位置における前記検出器からの出力信号をそれぞれ二乗した信号値の組で表される測定信号曲線を低周波フィルタリングして得られる包絡線を複数求め、該複数の包絡線のそれぞれの最大信号値に対応する前記移動鏡の位置の平均値に基づいて前記第２の光路差を求めることにより、前記被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラと、
を有することを特徴とする寸法測定装置。
【請求項７】
被測定物の寸法を測定する寸法測定装置であって、
白色光源と、
位置が固定された参照鏡と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第１の干渉計であって、前記白色光源から放射された光を、該参照鏡に向かう第１の光束と、該移動鏡に向かう第２の光束に分岐して、該第１の光束と該第２の光束との間に第１の光路差を生じさせる第１の干渉計と、
前記第１の干渉計から出射された前記第１の光束及び第２の光束を、前記被測定物に向かう第３の光束と第４の光束に分岐し、該第３の光束を前記被測定物で反射させて該第４の光束との間に前記被測定物の測定対象寸法に対応する第２の光路差を生じさせ、該第３の光束と該第４の光束を一つの光束に合わせて出射させる第２の干渉計と、
前記第３の光束と前記第４の光束を受光し、前記第１の光路差と前記第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、該干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、
前記移動鏡を、前記干渉信号が検出される範囲で所定回数移動させつつ、前記検出器からの出力信号を取得することにより、前記移動鏡の異なる位置における前記検出器からの出力信号をそれぞれ二乗した信号値の組で表される測定信号曲線を低周波フィルタリングして得られる包絡線を複数求め、該複数の包絡線のそれぞれの最大信号値に対応する前記移動鏡の位置の平均値に基づいて前記第１の光路差を求めることにより、前記被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラと、
を有することを特徴とする寸法測定装置。
【請求項８】
白色光源から放射された光を、被測定物に向かう第１の光束と第２の光束に分岐し、該第１の光束を該被測定物で反射させて該第２の光束との間に該被測定物の測定対象寸法に対応する第１の光路差を生じさせ、該第１の光束と該第２の光束を一つの光束に合わせて出射させる第１の干渉計と、位置が固定された参照鏡と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第２の干渉計であって、前記第１の干渉計を出射した光束を、該参照鏡に向かう第３の光束と、該移動鏡に向かう第４の光束に分岐して、該第３の光束と該第４の光束との間に第２の光路差を生じさせる第２の干渉計と、前記第３の光束と前記第４の光束を受光し、前記第１の光路差と前記第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、該干渉信号に対応する信号を出力する検出器とを有する測定システムにおける被測定物の寸法測定方法であって、
前記移動鏡の複数の位置において、前記検出器からの出力信号の時間平均値または移動平均値を求めるステップと、
求めた出力信号の時間平均値または移動平均値から、前記干渉信号の最大値を求めるステップと、
前記最大値に対応する前記移動鏡の位置から前記第２の光路差を求めることにより、前記被測定物の測定対象寸法を求めるステップと、
を有す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、寸法測定装置及び寸法測定方法に関し、特に、白色干渉を用いた寸法測定装置及び寸法測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加工部品の寸法又は表面粗さを、非接触で精密に測定する方法として、白色干渉の原理を用いた方法が提案されている。例えば、白色干渉を用いて、デジタルカメラのフランジバックを測定する測定装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された測定装置では、白色光源から放射された光を、ビームスプリッタで第１の光路と第２の光路に分割する。そして、第１の光路に向かった光は、第１の光路に沿って移動可能な長さ測定用の参照鏡で反射される。一方、第２の光路に向かった光は、カメラのフランジと接触可能な基準面に、固定的に取り付けられたカメラの撮像素子で反射される。参照鏡及び撮像素子で反射された光は、ビームスプリッタで一つに合わせられ、検出器で検出される。ここで、参照鏡を第１の光路に沿って移動させることにより、第１の光路を通った光と第２の光路を通った光の白色干渉縞の最大光量となる参照鏡の位置を検出する。そして、その参照鏡の位置に基づいて、フランジから撮像素子までの長さを検出する。
【０００３】
また、被測定物からの弱い反射光を高感度で検出するために、干渉縞を走査する干渉計と計測用の干渉計とを別個に設ける測定方法も開発されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１５１４９号公報
【特許文献２】特開２０００−６５５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような白色干渉を用いた測定方法では、正確な測定を行うために、白色干渉縞の最大光量となる位置、すなわち、白色干渉縞のピーク位置を高精度で検出することが必要となる。しかし、実際の測定においては、測定環境における空気擾乱の影響、測定系のメカニカルな振動などの影響により、ノイズが発生する。そのため、白色干渉縞の最大光量となる位置は、測定の度に変動するおそれがあり、その位置を高精度で求めることは困難であった。
【０００６】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、白色干渉を用いた寸法測定において、干渉縞の最大光量の位置を正確に検出可能な寸法測定装置及び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】
【０００７】
本発明の一つの実施態様によれば、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置が提供される。係る寸法測定装置は、白色光源と、白色光源から放射された光を、被測定物に向かう第１の光束と第２の光束に分岐し、第１の光束を被測定物で反射させて第２の光束との間に被測定物の測定対象寸法に対応する第１の光路差を生じさせ、第１の光束と第２の光束を一つの光束に合わせて出射させる第１の干渉計と、位置が固定された参照鏡と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第２の干渉計であって、第１の干渉計を出射した光束を、参照鏡に向かう第３の光束と、移動鏡に向かう第４の光束に分岐して、第３の光束と第４の光束との間に第２の光路差を生じさせる第２の干渉計と、第３の光束と第４の光束を受光し、第１の光路差と第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、移動鏡の複数の位置において、検出器からの出力信号の時間平均値または移動平均値を求め、求めた出力信号の時間平均値または移動平均値から干渉信号の最大値に対応する移動鏡の位置を決定して第２の光路差を求めることにより、被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラと、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の実施態様によれば、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置が提供される。係る寸法測定装置は、白色光源と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第１の干渉計であって、白色光源から放射された光を、被測定物に向かう第１の光束と移動鏡に向かう第２の光束に分岐して、第１の光束と第２の光束との間に光路差を生じさせる干渉計と、干渉計を出射した第１の光束と第２の光束を受光し、第１の光束と第２の光束との光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、移動鏡の複数の位置において、検出器からの出力信号の時間平均値または移動平均値を求め、求めた出力信号の時間平均値または移動平均値から干渉信号の最大値に対応する移動鏡の位置を求め、その位置と、予め定められた移動鏡の基準位置との差を計算することにより、被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラと、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明によれば、コントローラは、移動鏡を複数の位置を含む所定範囲内で移動させつつ検出器からの出力信号を取得することにより、移動鏡の位置と出力信号との関係を表すプロファイルを複数作成し、移動鏡の複数の位置のそれぞれについての出力信号を、複数のプロファイルから求めて累積し、その累積値をプロファイルの数で除することにより、出力信号の時間平均値を求めることが好ましい。
【００１０】
あるいは、コントローラは、移動鏡の複数の位置のそれぞれについて、検出器の出力信号を所定の測定時間にわたって取得して累積し、その累積された出力信号を測定時間で除することにより、出力信号の時間平均値を求めることが好ましい。
【００１１】
あるいはまた、コントローラは、移動鏡の複数の位置のそれぞれについて、その位置を含む測定区間で移動鏡を移動させつつ検出器の出力信号を取得して累積し、その累積された出力信号を測定区間で除することにより、移動平均値を求めることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のさらに他の実施態様によれば、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置が提供される。係る寸法測定装置は、白色光源と、白色光源から放射された光を、被測定物に向かう第１の光束と第２の光束に分岐し、第１の光束を被測定物で反射させて第２の光束との間に被測定物の測定対象寸法に対応する第１の光路差を生じさせ、第１の光束と第２の光束を一つの光束に合わせて出射させる第１の干渉計と、位置が固定された参照鏡と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第２の干渉計であって、第１の干渉計を出射した光束を、参照鏡に向かう第３の光束と、移動鏡に向かう第４の光束に分岐して、第３の光束と第４の光束との間に第２の光路差を生じさせる第２の干渉計と、第３の光束と第４の光束を受光し、第１の光路差と第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、その干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、検出器から得られた出力信号に基づいて、被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラとを有する。
コントローラは、移動鏡を干渉信号が検出される範囲で所定回数移動させつつ、検出器からの出力信号を取得することにより、移動鏡の異なる位置における検出器からの出力信号をそれぞれ二乗した信号値の組で表される測定信号曲線を低周波フィルタリングして得られる包絡線を複数求め、その複数の包絡線のそれぞれの最大信号値に対応する移動鏡の位置の平均値に基づいて第２の光路差を求めることにより、被測定物の測定対象寸法を求める。
【００１３】
また、本発明のさらに他の実施態様によれば、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置が提供される。係る寸法測定装置は、白色光源と、位置が固定された参照鏡と光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第１の干渉計であって、白色光源から放射された光を、参照鏡に向かう第１の光束と、移動鏡に向かう第２の光束に分岐して、第１の光束と第２の光束との間に第１の光路差を生じさせる第１の干渉計と、第１の干渉計から出射された第１の光束及び第２の光束を、被測定物に向かう第３の光束と第４の光束に分岐し、第３の光束を被測定物で反射させて第４の光束との間に被測定物の測定対象寸法に対応する第２の光路差を生じさせ、第３の光束と第４の光束を一つの光束に合わせて出射させる第２の干渉計と、第３の光束と第４の光束を受光し、第１の光路差と第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、その干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、検出器から得られた出力信号に基づいて、被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラとを有する。
コントローラは、移動鏡を干渉信号が検出される範囲で所定回数移動させつつ、検出器からの出力信号を取得することにより、移動鏡の異なる位置における検出器からの出力信号をそれぞれ二乗した信号値の組で表される測定信号曲線を低周波フィルタリングして得られる包絡線を複数求め、その複数の包絡線のそれぞれの最大信号値に対応する移動鏡の位置の平均値に基づいて第１の光路差を求めることにより、被測定物の測定対象寸法を求める。
【００１４】
また、本発明のさらに他の実施態様によれば、白色光源から放射された光を、被測定物に向かう第１の光束と第２の光束に分岐し、第１の光束を被測定物で反射させて第２の光束との間に被測定物の測定対象寸法に対応する第１の光路差を生じさせ、第１の光束と第２の光束を一つの光束に合わせて出射させる第１の干渉計と、位置が固定された参照鏡と、光路に沿って移動可能な移動鏡とを有する第２の干渉計であって、第１の干渉計を出射した光束を、参照鏡に向かう第３の光束と、移動鏡に向かう第４の光束に分岐して、第３の光束と第４の光束との間に第２の光路差を生じさせる第２の干渉計と、第３の光束と第４の光束を受光し、第１の光路差と第２の光路差とが略等しい場合に生じる干渉信号を検出し、干渉信号に対応する信号を出力する検出器とを有する測定システムにおける被測定物の寸法測定方法が提供される。
係る寸法測定方法は、移動鏡の複数の位置において、検出器からの出力信号の時間平均値または移動平均値を求めるステップと、求めた出力信号の時間平均値または移動平均値から干渉信号の最大値を求めるステップと、最大値に対応する移動鏡の位置から第２の光路差を求めることにより、被測定物の測定対象寸法を求めるステップと、を有することを特徴とする。
なお、上記の各実施態様において、白色光源とは、可視光域において広帯域発光する光源に限られず、所定の波長を中心波長とした一定の波長帯域の光を放射する光源をいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、白色干渉を用いた寸法測定において、干渉縞の最大光量の位置を正確に検出可能な寸法測定装置及び寸法測定方法を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を、リングゲージ、シリンダなど、円筒状の被測定物の内径を計測する内径測定装置に適用した実施の形態を、図を参照しつつ説明する。
本発明を適用した内径測定装置は、白色光源からの光を第１の干渉計に入射させ、第１の干渉計で、被測定物の内径に対応する光路差を有する二つの光束を生成する。その二つの光束を第２の干渉計に入射して、上記光路差とほぼ等しい光路差を生じる二つの光路に光束を分割して干渉させることにより、白色干渉縞を生じさせる。そして、検出器で白色干渉縞の最大信号値を検出して第２の干渉計の二つの光路間の光路差を測定することにより、被測定物の内径を求める。その際、内径測定装置は、第２の干渉計の一方の光路に設置され、光路に沿って移動可能な移動鏡を移動させつつ検出器の出力信号を取得する。そして、移動鏡の各位置における検出器の出力信号値を時間平均又は移動平均することにより、空気擾乱などによるノイズを除去し、干渉縞が最大信号値となる位置を正確に検出する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した内径測定装置１の概略構成を示す図である。内径測定装置１は、白色光源２と、被測定物の内径の２倍に相当する光路差を生じさせる第１の干渉計３と、第１の干渉計３で生じた光路差と同程度の光路差を生じさせて白色干渉縞を発生させる第２の干渉計４と、第２の干渉計４で発生した干渉縞を検出する検出器５と、各部の制御及び検出された干渉縞から被測定物の内径を求めるコントローラ６を有する。さらに、内径測定装置１は、白色光源２からの光を第１の干渉計３に伝える光ファイバ７と、第１の干渉計３を出射した光を第２の干渉計へ伝える光ファイバ８を有する。
【００１８】
白色光源２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２として、例えば、ＬＥＤ、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）光源、ＡＳＥ（Amplified Spountaneous Emission）光源などを用いることができる。また、白色光源２から出射される光の中心波長は、例えば７５０ｎｍ、１３００ｎｍ、１５００ｎｍなどに設定することができる。本実施形態では、白色光源２として、中心波長１５００ｎｍの赤外ＬＥＤを用いた。
【００１９】
図２に、第１の干渉計３の概略構成図を示す。第１の干渉計３では、ＸＹＺステージ３６の上に配置された被測定物１０の内径の２倍に対応する光路差を有する二つの光束Ｂ１、Ｂ２を生成する。そのために、第１の干渉計３では、白色光源２から第１の光ファイバ７を経て入射した光をコリメータレンズ３１で平行光とし、入射した平行光に対して出射する位置を調整する第１のウェッジプリズム３２に入射させる。そして、ウェッジプリズム３２を出射した光は、被測定物１０の内径の略中心に配置されたビームスプリッタ３３に入射する。その入射光は、ビームスプリッタ３３で反射され、被測定物１０の内面Ｓ１に向かう光束と、ビームスプリッタ３３を透過して直進する光束Ｂ２に分岐される。被測定物１０の内面Ｓ１に向かう光束は、被測定物１０の内面Ｓ１で反射された後、ビームスプリッタ３３に戻る。ビームスプリッタ３３に戻った光束の一部は、ビームスプリッタ３３を透過し、被測定物１０の内面Ｓ１と反対側の内面Ｓ２へ向かう。そして、Ｓ２へ向かった光束は、内面Ｓ２で反射され、再びビームスプリッタ３３に戻る。ビームスプリッタ３３に戻った光束の一部は、ビームスプリッタ３３で反射される。この光束をＢ１と呼ぶ。光束Ｂ１と光束Ｂ２とは、ビームスプリッタ３３を出射する際に合わさって出射する。光束Ｂ１と光束Ｂ１は、ビームスプリッタ３３を出射した後、位置調整用の第２のウェッジプリズム３４に入射し、集光レンズ３５に入射するように位置調整される。そして、光束Ｂ１と光束Ｂ２は、集光レンズ３５を透過して集光されて第１の干渉計を出射し、光ファイバ８に入射する。
【００２０】
このとき、第１の干渉計３を出射する光束Ｂ１は、被測定物１０の内面Ｓ１とＳ２の間を往復するので、被測定物１０の内径をＤとすれば、光束Ｂ１と光束Ｂ２との間に、２Ｄの光路差が生じる。そして、２Ｄの光路差を有する光束Ｂ１と光束Ｂ２は、光ファイバ８を通じて第２の干渉計４へ入射する。
【００２１】
なお、ＸＹＺステージ３６は、被測定物１０の軸方向（すなわち、光束Ｂ２に平行な方向）、被測定物１０の円筒面内で光束Ｂ１に平行な方向及び光束Ｂ１に垂直な方向の３方向に移動可能であり、ステージコントローラ３７により駆動される。またステージコントローラ３７は、コントローラ６と電気的に接続され、コントローラ６によって制御される。
【００２２】
図３に、第２の干渉計４の概略構成図を示す。光ファイバ８を出射した光束Ｂ１及びＢ２は、第２の干渉計４のコリメータレンズ４１を経て、平行光となる。そして、ビームスプリッタ４２へ入射する。光束Ｂ１及びＢ２は、ビームスプリッタ４２で反射されて第１の光路へ向かう光束Ｂ１１、Ｂ２１と、ビームスプリッタ４２を透過して第２の光路へ向かう光束Ｂ１２、Ｂ２２に分岐する。なお、光束Ｂ１１は、第１の干渉計３を出射した光束Ｂ１のうち、第２の干渉計４の第１の光路へ向かう光束を表し、光束Ｂ２１は、第１の干渉計３を出射した光束Ｂ２のうち、第２の干渉計４の第１の光路へ向かう光束を表す。同様に、光束Ｂ１２は、第１の干渉計３を出射した光束Ｂ１のうち、第２の干渉計４の第２の光路へ向かう光束を表し、光束Ｂ２２は、第１の干渉計３を出射した光束Ｂ２のうち、第２の干渉計４の第２の光路へ向かう光束を表す。
【００２３】
第１の光路には、位置が固定された参照鏡４３が設置される。そして、第１の光路へ向かう光束Ｂ１１、Ｂ２１は、参照鏡４３で反射されてビームスプリッタ４２へ戻り、その一部はビームスプリッタ４２を透過して検出器５へ向かう。一方、第２の光路には、その光路に沿って移動可能な移動鏡４４が設けられる。そして、第２の光路へ向かう光束Ｂ１２、Ｂ２２は、移動鏡４４で反射されてビームスプリッタ４２へ戻り、その一部はビームスプリッタ４２で反射されて、Ｂ１１、Ｂ２１とともに検出器５へ向かう。
【００２４】
移動鏡４４は、支持部材４５に取り付けられる。そして、移動鏡４４及び支持部材４５は、移動範囲が狭いものの、移動鏡４４の位置の微調整が可能なピエゾ微動ステージ４６の上に設置される。また、移動鏡４４及び支持部材４５は、ピエゾ微動ステージ４６とともに、移動範囲が相対的に大きく、移動鏡４４の位置を大まかに決定する粗動ステージ４７上に設置される。ピエゾ微動ステージ４６及び粗動ステージ４７は、それぞれピエゾコントローラ５１及びステージコントローラ５２と電気的に接続される。そして、ピエゾ微動ステージ４６及び粗動ステージ４７は、ピエゾコントローラ５１及びステージコントローラ５２からの制御信号に基づいて、移動鏡４４を第２の光路に沿って移動させる。
なお、移動鏡４４を移動させつつ、その移動の間に連続的に干渉信号を測定する場合には、ピエゾ微動ステージ４６及びピエゾコントローラ５１を省略してもよい。
【００２５】
また、支持部材４５の背面には、コーナーキューブ４８が取り付けられる。さらに、支持部材４５よりも後方（すなわち、支持部材４５を中心として、ビームスプリッタ４２の反対側）には、移動鏡４４の位置計測用干渉計４９が設置される。そして、位置計測用干渉計４９は、コーナーキューブ４８へ向けて照射され、コーナーキューブ４８で反射されて位置計測用干渉計４９に戻ってきたコヒーレント光と、参照光との間で観測される干渉縞の移動本数を計数することにより、移動鏡４４の移動量を計測することができる。
【００２６】
検出器５は、検出した光量を電気信号として出力するものである。検出器５として、例えば、フォトダイオード、ＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳなどの半導体検出素子を使用することができる。本実施形態では、検出器５として、ＣＣＤ素子を２次元アレイ状に並べたものを用いた。
また、検出器５は、コントローラ６と電気的に接続され、検出した光量を電機信号を、コントローラ６へ送信する。
【００２７】
コントローラ６は、いわゆるＰＣで構成され、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、磁気ディスク、光ディスク及びそれらの読取装置等からなる記憶部と、ＲＳ２３２Ｃ、イーサネット（登録商標）などの通信規格にしたがって構成された電子回路及びデバイスドライバなどのソフトウェアからなる通信部を有する。
さらにコントローラ６は、図示していないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及びその周辺回路と、ＣＰＵ上で実行されるコンピュータプログラムによって実現される機能モジュールとして、検出された光量及び移動鏡４４の位置に基づいて、被測定物１０の内径Ｄを求めたり、位置計測用干渉計４９、ピエゾコントローラ５１、ステージコントローラ５２及び検出器５など、コントローラ６に接続された機器を制御する制御部とを有する。
【００２８】
以下、内径測定装置１による被測定物１０の内径を測定する動作について説明する。
白色光源２からの光は、コヒーレンス長が短いため、光路差がほぼ等しい場合にのみ干渉縞を生じる。ここで、第２の干渉計４の第１の光路における、ビームスプリッタ４２から参照鏡４３までの距離がＬ１であり、第２の光路における、ビームスプリッタ４２から移動鏡４４までの距離がＬ２であるとすると、第３の光束と第４の光束との間に、２（Ｌ２−Ｌ１）の光路差が生じる（ただし、Ｌ２＞Ｌ１とする）。このとき、（Ｌ２−Ｌ１）とＤが等しければ、第１の干渉計３において、被測定物１０の内面Ｓ１、Ｓ２で反射された光束Ｂ１のうち、第２の干渉計４において、第１の光路を通った光束Ｂ１１と、第１の干渉計３においてビームスプリッタ３３を素通りした光束Ｂ２のうち、第２の干渉計４において、第２の光路を通った光束Ｂ２２との光路差が０となる。そのため、最大の干渉信号を観測することができる。そして、（Ｌ２−Ｌ１）とＤとの差が大きくなるにつれて、干渉信号の大きさは急激に低下する。したがって、干渉信号が最大となるときの（Ｌ２−Ｌ１）を計測することにより、被測定物１０の内径Ｄを求めることができる。
【００２９】
また、移動鏡４４をビームスプリッタ４２に近づけていくと、第３の光束と第４の光束との間に生じる光路差２（Ｌ１−Ｌ２）が、被測定物１０の内径Ｄの２倍と等しいところでも干渉縞を観測することができる（ただし、Ｌ１＞Ｌ２である）。この場合、第１の干渉計３において、被測定物１０の内面Ｓ１、Ｓ２で反射された光束Ｂ１のうち、第２の干渉計４において、第２の光路を通った光束Ｂ１２と、第１の干渉計３においてビームスプリッタ３３を素通りした光束Ｂ２のうち、第２の干渉計４において、第１の光路を通った光束Ｂ２１との光路差が０となるためである。そこで、光束Ｂ１１と光束Ｂ２２との間で生じる干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置と、光束Ｂ１２と光束Ｂ２１との間で生じる干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置との差を２で割ることにより、被測定物１０の内径Ｄを求めることができる。
【００３０】
図４に、被測定物１０の内径Ｄを測定する際の内径測定装置１の動作フローチャートを示す。
最初に、初期化手順として、移動鏡４４の基準位置、すなわち、第２の干渉計４の第１の光路と第２の光路間の光路差が０となる移動鏡４４の位置を決定する（ステップＳ１０１）。そのために、内径測定装置１の第１の干渉計３に、被測定物１０を設置せず、第２の干渉計４で干渉縞の検出される位置を求める。このとき、被測定物１０の内面で反射される光束は存在しないから、第１の干渉計３を出射する光束は、全てＢ２となる。そのため、第２の干渉計４では、第１の光路におけるビームスプリッタ４２から参照鏡４３までの距離Ｌ１と、第２の光路におけるビームスプリッタ４２から移動鏡４４までの距離Ｌ２との差が０のとき、干渉信号は最大となる。そこで、コントローラ６は、移動鏡４４を移動させて、複数の測定点で検出器５で検出される光量を観測し、検出光量が最大、すなわち、干渉信号が最大値となる位置を見つける。その際、コントローラ６は、各測定点における検出器５からの出力信号に対して、時間平均値または移動平均値を求めてその測定点の出力信号とする。そして、出力信号値の最大値、すなわち干渉信号の最大値を求める。なお、干渉信号が最大値となる移動鏡４４の位置の検出方法については、後述する。そして、コントローラ６は、干渉信号が最大値となったときの移動鏡４４の位置を、位置計測用干渉計４９から受信し、Ｌ１＝Ｌ２となる位置Ｐ１として、コントローラ６の記憶部に記憶する。
【００３１】
次に、内径測定装置１の第１の干渉計３に、被測定物１０を設置する。このとき、上述したように、白色干渉縞は、被測定物１０の内径Ｄと、（Ｌ２−Ｌ１）がほぼ等しい位置でのみ観測される。そこで、コントローラ６は、ステージコントローラ５２を通じて粗動ステージ４７を駆動し、第２の干渉計４の移動鏡４４を、被測定物１０の内径Ｄとほぼ等しい距離だけ後退させる。そして、コントローラ６は、上記と同様に、移動鏡４４を移動させて、複数の測定点で検出器５で検出される光量の増減を調べる。その際、コントローラ６は、各測定点における検出器５からの出力信号に対して、時間平均値または移動平均値を求めてその測定点の出力信号とする（ステップＳ１０２）。そして、出力信号値の最大値、すなわち干渉信号の最大値を求める（ステップＳ１０３）。出力信号が最大となったときの移動鏡４４の位置Ｐ２を、位置計測用干渉計４９から受信する（ステップＳ１０４）。そして、コントローラ６は、記憶部からＬ１＝Ｌ２のときの移動鏡４４の位置Ｐ１を読み出してＰ２−Ｐ１の値を計算し、被測定物１０の内径Ｄとする（ステップＳ１０５）。
【００３２】
なお、ステップＳ１０１で移動鏡４４の基準位置Ｐ１を測定する代わりに、移動鏡４４を参照鏡４３よりもビームスプリッタ４２に近づけて、光束Ｂ１２と光束Ｂ２１との間で生じる干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置Ｐ３を求めてもよい。そして、（Ｐ２−Ｐ３）／２の値を計算し、その値を、被測定物１０の内径の測定値としてもよい。基準位置Ｐ１で観測される干渉信号の強度と、位置Ｐ２で観測される干渉信号の強度は、大きく異なる。一方、位置Ｐ２で観測される干渉信号と、位置Ｐ３で観測される干渉信号とは、ほぼ同程度の強度となる。そのため、位置Ｐ２と位置Ｐ３の差に基づいて被測定物１０の内径の測定値を求める場合、基準位置Ｐ１と位置Ｐ２の差に基づいて内径の測定値を求める場合よりも、検出器５の受光量の変化に対する出力信号の変化を大きくすることができるので、干渉信号が最大値となる移動鏡４４の位置をより正確に特定することができる。
【００３３】
ここで、干渉信号が最大値となる位置を検出する際のコントローラ６の動作について詳述する。上述したように、実際の測定においては、空気擾乱、測定系の機械振動などの影響により、ノイズが加わり、検出器５で検出される光量は、時間的に変動する。そこで、本実施形態では、移動鏡４４を、干渉信号が観測される範囲内で移動させつつ取得した測定信号を複数回取得し、それらを時間平均することにより、干渉信号を求める。ノイズ成分は、時間平均することによってほぼ０となるため、上記のように干渉信号を求めることにより、干渉信号が最大となる位置を正確に検出することができる。
【００３４】
この様子を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ移動鏡４４を移動させつつ観測した白色干渉縞のプロファイル５０１〜５０３を示す概略図である。また図５（ｄ）は、複数のプロファイルを重ね合わせて時間平均することにより得られた白色干渉縞のプロファイル５０４を示す概略図である。各図において、横軸は移動鏡４４の位置、縦軸は検出器５の出力信号値を表す。また、横軸上の位置Ｘpは、ノイズがない場合において干渉信号が最大となる位置、すなわち白色干渉縞のピーク位置を表す。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、空気擾乱などの影響によるノイズが存在すると、白色干渉縞のピーク位置は、真のピーク位置Ｘpからずれてしまう場合がある。しかし、このようなプロファイルを多数測定し、それらを足し合わせて時間平均すれば、図５（ｄ）に示すプロファイル５０４のように、白色干渉縞の本来のピーク位置Ｘpで出力信号が最大となるプロファイルを得ることができる。
【００３５】
そこで、コントローラ６は、ステージコントローラ５２を通じてピエゾ微動ステージ４６を駆動して移動鏡４４を移動させ、検出器５において干渉信号が検出される移動鏡４４の位置範囲を見つける。なお、コントローラ６は、検出器５からの出力信号が、所定の閾値以上となった場合に干渉信号が検出されたと判断することができる。この所定の閾値は、例えば、第１干渉計３に被測定物１０を配置しない状態で予め干渉縞を測定した場合における、検出器５からの出力信号の略最大値Ｓmaxとし、干渉縞が検出されていない状態における検出器５からの出力信号値Ｓ0として、Ｓ0＋（Ｓmax−Ｓ0）／４とすることができる。あるいは、コントローラ６は、上記の位置範囲を、移動鏡４４の移動に伴い、白色光源２の中心波長の略１／２の周期で検出器５からの出力信号の増減を観測できる範囲としてもよい。
【００３６】
移動鏡４４の位置範囲が決定されると、コントローラ６は、その位置範囲内で検出された光量のプロファイルを複数個作成する。そのために、コントローラ６は、ピエゾコントローラ５１を通じてピエゾ微動ステージ４６を駆動し、移動鏡４４をその位置範囲内で移動させつつ、検出器５からの出力信号を測定する。そして、その出力信号を、位置計測用干渉計４９から得た移動鏡４４の位置と関連付け、移動鏡４４の位置と出力信号の値との関係を示すプロファイルを作成する。なお、このプロファイルは、例えば、２次元の配列で記述され、この場合、移動鏡４４の位置（相対的な値でも絶対的な値でもよい）とその位置に対応する出力信号値は、一対の要素として表わされる。コントローラ６は、作成したプロファイルを記憶部に記憶する。
【００３７】
コントローラ６は、ピエゾ微動ステージ４５を、上記の位置範囲内において、数百Ｈｚ〜数ｋＨｚ程度の周波数で振動させて、移動鏡４４の位置と検出器５からの出力信号を関連付けたプロファイルを複数個作成し、それぞれ記憶部に記憶する。なお、本実施形態では、１回の測定においてプロファイルを１０個作成することとした。しかし、作成するプロファイルの数は、１０個には限られない。測定精度を向上するために、３０個、１００個など、より多くのプロファイルを作成してもよい。
【００３８】
プロファイルの作成が終了すると、コントローラ６は、記憶部からそれらプロファイルを読み出す。そして、検出器５の出力信号値を、移動鏡４４の同一の位置ごとに累積し、累積したプロファイルの数で除することによって時間平均し、干渉信号のプロファイルを作成する。コントローラ６は、干渉信号のプロファイルが得られると、そのプロファイル中で最大信号値を求める。そして、その最大信号値に対応する位置を、干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置として決定する。
【００３９】
以下に、干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置を決定する際のコントローラ６の動作について、別の実施態様を説明する。
この実施態様を図６（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）に示す曲線６０１は、移動鏡４４の位置と検出器５の出力信号の関係を表すプロファイルである。ここで、曲線６０１の幅は、移動鏡４４の各位置において、所定の測定期間にわたって検出器５からの出力信号を観測した場合の、出力信号値のゆらぎを表す。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す各測定点Ｘ0〜Ｘnごとに検出器５の出力信号を時間平均して求めた測定値を結んで得られた白色干渉縞のプロファイル６０２を示す概略図である。図６（ａ）及び（ｂ）において、横軸は移動鏡４４の位置、縦軸は検出器５の出力信号値を表す。図６（ａ）に示すように、空気擾乱などの影響によるノイズが存在すると、ノイズによって干渉縞の位置がゆらぐために、各測定点での出力信号値は、観測中に変動する。しかし、各測定点で観測された信号値を時間平均すれば、図６（ｂ）に示すプロファイル６０２のように、白色干渉縞の本来のピーク位置ＸPで出力信号が最大となるプロファイルを得ることができる。
【００４０】
そこでまず、コントローラ６は、白色干渉縞が観察可能な移動鏡４４の位置範囲を、上記の実施態様と同様に決定する。その後、コントローラ６は、ピエゾコントローラ５１を通じてピエゾ微動ステージ４６を駆動し、移動鏡４４をその位置範囲の一方の端部へ移動させる。移動鏡４４の移動が終了すると、コントローラ６は、移動鏡４４を固定したまま、検出器５から、一定の測定時間にわたって出力信号を取得し、累積する。そして、累積された出力信号値をその測定時間で割ることにより、出力信号値の時間平均値を求めて、その位置における干渉信号の値とする。コントローラ６は、求めた干渉信号の値を移動鏡４４の位置と関連付けて、記憶部に記憶する。
【００４１】
次に、コントローラ６は、ピエゾコントローラ５１を通じてピエゾ微動ステージ４６を駆動し、移動鏡４４を次の測定点へ移動させる。そして、上記のように一定の測定時間にわたって検出器５からの出力信号を累積し、測定時間で割ってその測定点における干渉信号の値を求め、測定点の位置と関連付けて記憶部に記憶する。以後、位置範囲全域にわたって同様に測定を繰り返す。なお、各測定点において出力信号を累積する測定時間、及び各測定点の間隔は、１回の内径測定に要する時間及び測定精度とを考慮して適当な値に設定される。１回の内径測定に要する時間を短くする必要があるほど、測定時間は短く、測定点の間隔は広く設定される。ただし、測定点の間隔については、干渉縞が白色光源２の中心波長の略１／２の周期を持つことから、ナイキストのサンプリング定理を考慮すると、その中心波長の１／４以下となることが好ましい。一方、測定精度を重視する場合は、測定時間は長く、測定点の間隔は狭く設定される。例えば、白色光源２の中心波長１５００ｎｍに対して、測定時間を０．５秒とし、測定点間隔を０．１μｍに設定できる。
コントローラ６は、上記の位置範囲全域にわたって干渉信号値が求められると、記憶部から各測定点における干渉信号値を読み出す。そして、測定点間の干渉信号値を、各測定点の干渉信号値から、最小二乗法、スプライン補間などを用いて算出する。その後、干渉信号値の最大値を検出する。最後に、最大の干渉信号値に関連付けられた移動鏡４４の位置を求める。
【００４２】
また、干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置を決定する際のコントローラ６の動作について、さらに別の実施態様を説明する。
この実施態様では、コントローラ６は、移動鏡４４を所定の測定区間だけ移動させつつ、検出器５からの出力信号値を測定する。そして、測定区間で測定された出力信号値の平均値を、その測定区間の中心点における干渉信号値として求める。コントローラ６は、隣接する測定区間同士が重なるように、上記の移動範囲全域にわたって複数の測定区間を設定し、各測定区間について干渉信号の値を求める。なお、各測定区間の幅は、移動平均値によって干渉縞が再現できるように、干渉縞の周期の１／２以下であることが好ましい。例えば、白色光源２の中心波長１５００ｎｍに対して、測定区間の幅を０．２μｍに設定し、隣接する測定区間を０．１μｍずらすように設定できる。コントローラ６は、各測定区間について干渉信号値を求めると、上記と同様に、補間処理を行う。そして、干渉信号値の最大値を求め、その最大値に対応する移動鏡４４の位置を決定する。
【００４３】
また、干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置を決定する際のコントローラ６の動作について、さらに別の実施態様を説明する。この実施態様では、コントローラ６は、移動鏡４４を白色干渉縞が観察可能な範囲で移動させつつ、複数の測定点で検出器５からの出力信号値を測定する。そして、得られた出力信号値をそれぞれ二乗する。その出力信号値の二乗値の組で表される干渉信号曲線を、ここでは便宜的に測定信号曲線という。上記のように、測定信号は、測定光の中心波長の略１／２の周期で変動する。検出器５からの出力信号値が直流信号で表される場合、コントローラ６は、測定信号曲線が得られると、その測定信号曲線に対して、測定光の中心波長の１／２の周期以上の高周波成分を減弱させるような低周波フィルタリングを行い、測定信号曲線の包絡線を算出する。そして、コントローラ６は、その包絡線の最大信号値となる移動鏡４４の位置を求める。
なお、検出器５としてフォトダイオードを用い、測定信号を交流信号として取得する場合、測定信号を２乗することによって、負の測定値が反転して正の値となるため、測定信号曲線は、測定光の中心波長の１／４の周期で変動する。そこで、この場合には、コントローラ６は、測定信号曲線が得られると、その測定信号曲線に対して、測定光の中心波長の１／４の周期以上の高周波成分を減弱させるような低周波フィルタリングを行って、測定信号曲線の包絡線を算出する。
コントローラ６は、同様の手順を複数回繰り返し、各回ごとに包絡線の最大信号値となる移動鏡４４の位置を求める。そして最後に、コントローラ６は、それら包絡線の最大信号値となる移動鏡４４の位置の平均値を求めて、干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置とする。
なお、これらの処理は、コントローラ６のプロセッサ上で動作するソフトウェアにより実行してもよく、あるいは、コントローラ６に設けた専用のファームウェアなどによって実行してもよい。
【００４４】
干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置が求まると、コントローラ６は、上記のように、第１の干渉計３に被測定物１０が設置されていないときに干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置Ｐ１と、求めた移動鏡４４の位置Ｐ２との差を計算することにより、被測定物１０の内径Ｄを算出する。あるいは、上記のように、被測定物１０を第１の干渉計３に設置して白色干渉縞が観測できる移動鏡の位置Ｐ２とＰ３との差を２で割ることにより、被測定物１０の内径Ｄを算出する。
コントローラ６は、被測定物１０の内径Ｄの測定結果を、通信部を通じて外部の機器、例えば、モニタや、コントローラ６とは別個の場所に設置された端末、サーバなどに出力する。あるいは、外部の機器から被測定物１０の識別情報（例えば、製造番号、ロット番号など）を取得し、その識別情報と測定結果を関連付けて、記憶部に記憶するようにしてもよい。
【００４５】
なお、第１の干渉計３において、ビームスプリッタ３３の位置が、被測定物１０の内径の中心に正確に一致していない場合、光束Ｂ１は、被測定物１０の内径の直径とずれた位置を通るので、測定された値は正確ではない。係る問題を解決するために、ビームスプリッタ３３と被測定物１０の位置関係を、被測定物１０の円筒面内で光束Ｂ１と直交する方向にずらして内径の測定を繰り返す。そして、得られた測定値が最大となる値を、被測定物１０の内径とする。
【００４６】
そのために、コントローラ６は、上記の手順で一旦内径の測定値を得ると、記憶部に記憶する。次に、コントローラ６は、第１の干渉計３のステージコントローラ３７に制御信号を送信してＸＹＺステージ３６を駆動し、所定量（例えば、０．１μｍ）だけ、被測定物１０を光束Ｂ１に対して直交する方向に移動させる。そして、再度内径の測定を行って、測定値を得る。得られた測定値を、コントローラ６の記憶部に記憶された測定値と比較する。そして、新たに得られた測定値の方が、記憶された測定値よりも大きい場合、記憶部に記憶された測定値をその新たに得られた測定値で更新する。その後、再度同方向に被測定物１０を移動し、内径の測定を繰り返す。そして、記憶部に記憶された測定値の方が、新たに測定された測定値以上となる場合、その記憶部に記憶された測定値を、被測定物１０の内径Ｄとする。
【００４７】
一方、最初に測定された内径の測定値が、次に測定された測定値以上の場合、コントローラ６は、被測定物１０を最初に移動させた方向と逆方向に移動させる。そして、上記と同様に測定を繰り返し、記憶部に記憶された測定値が、新たに測定された測定値以上となったとき、その記憶部に記憶された測定値を、被測定物１０の内径Ｄとする。
このように、被測定物１０とビームスプリッタ３３の位置関係を変化させながら、内径Ｄの最大測定値を探索することにより、内径測定装置１は、ビームスプリッタ３３を正確に被測定物１０の中心に配置した状態の内径測定結果を得られるので、高精度で被測定物１０の内径を測定することができる。
【００４８】
以上説明してきたように、本発明を適用した内径測定装置１は、移動鏡４４の位置を求める際に、移動鏡を移動させつつ干渉縞の強度を検出し、移動鏡の各位置について複数の測定信号あるいは比較的長時間にわたる測定信号を得て、それらを時間平均または移動平均することにより、空気擾乱などの影響によるノイズ成分を除去した干渉信号を得られる。そのため、正確に干渉信号が最大となる移動鏡４４の位置を決定できる。したがって、被測定物１０の内径Ｄを高精度で測定することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、被測定物は、円筒状のものに限られない。上記の実施形態の測定装置は、被測定物の向かい合った２面間の距離を測定したい場合、そのまま適用することができる。また、上記の実施形態の測定装置において、第２の干渉計をフィゾー型の干渉計としてもよい。
【００５０】
また、本発明は、特許文献１に記載された測定装置のように、マイケルソン型の干渉計を一つのみ使用する構成に対しても適用できる。
図７に、マイケルソン型の干渉計を一つのみ使用する寸法測定装置１１の構成の概略構成図を示す。この構成では、白色光源１２から出射された光を、ビームスプリッタ１３で被測定物１０’に向かう第１の光束と、光路に沿って移動可能な移動鏡１４に向かう第２の光束とに分割する。そして、被測定物１０’で反射された第１の光束と移動鏡１４で反射された第２の光とを、ビームスプリッタ１３で再度一つの光束とし、検出器１５でその干渉信号を検出する。検出器１５から出力された信号は、コントローラ１６に送信される。そして、コントローラ１６は、干渉信号がピークとなる位置を求め、第１の光束と第２の光束との光路差が０となる移動鏡１４の位置を求める。そして、被測定物１０’との関係で予め定められた移動鏡１４の基準位置と、求めた移動鏡１４の位置との差を計算することにより、被測定物１０’の寸法（例えば、表面高さなど）を求める。
【００５１】
干渉信号を検出する際、コントローラ１６は、上記の実施形態と同様に、移動鏡１４を、ピエゾ微動ステージ１７などで移動させつつ取得した検出器１５の出力信号のプロファイルを複数作成し、それらを重ね合わせて時間平均することにより、干渉縞のピーク位置を求める。あるいは、各測定点について一定の測定時間の間、検出器１５からの出力信号を累積する。そして、各測定点について一定の測定期間にわたって得られた測定信号を時間平均し、その上で最大信号値となる位置を、干渉縞のピーク位置として検出する。さらにまた、上記のように、微小区間ごとに得られた検出器１５の出力信号値を移動平均することにより、干渉縞のピーク位置を求めてもよい。
【００５２】
さらに、上記の干渉計を二つ使用する構成の実施形態において、第１の干渉計３側に配置された白色光源と、第２の干渉計４側に配置された検出器を入れ替えてもよい。この場合、第２の干渉計４側で予め被測定物の測定対象寸法に相当する光路差を有する二つの光束を発生させ、それらの光束を光ファイバを通じて第１の干渉計３側へ送る。そして、第１の干渉計３では、受け取った二つの光束を、被測定物１０の内面Ｓ１、Ｓ２で反射される光束とビームスプリッタ３３を直進する二つの光束にさらに分割し、それらを一つに合わせて検出器で検出することにより、白色干渉縞を観察する。この場合も、第２の干渉計４側で発生させた光路差を測定することにより、被測定物１０の内径Ｄの測定値を求めることができる。
以上のように、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用した内径測定装置の概略構成図である。
【図２】内径測定装置を構成する第１の干渉計の概略構成図である。
【図３】内径測定装置を構成する第２の干渉計の概略構成図である。
【図４】内径測定装置の動作フローチャートである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、白色干渉縞のピーク値を時間平均により求める例の概要を示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、白色干渉縞のピーク値を時間平均により求める他の例の概要を示す図である。
【図７】本発明を適用した他の実施形態による寸法測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    内径測定装置（寸法測定装置）
１１    寸法測定装置
１０、１０’    被測定物
２、１２    白色光源
３、４    干渉計
５、１５    検出器
６、１６    コントローラ
３１、４１    コリメータレンズ
３２、３４    ウェッジプリズム
３３、４２、１３    ビームスプリッタ
３５    集光レンズ
３６    ＸＹＺステージ
３７    ステージコントローラ
４３    参照鏡
４４、１４    移動鏡
４５    支持部材
４６、１７    ピエゾ微動ステージ
４７    粗動ステージ
４８    コーナーキューブ
４９    位置計測用干渉計
５１    ピエゾコントローラ
５２    ステージコントローラ
７，８    光ファイバ
【図１】
2008309639.tif 000003
【図２】
2008309639.tif 000004
【図３】
2008309639.tif 000005
【図４】
2008309639.tif 000006
【図５】
2008309639.tif 000007
【図６】
2008309639.tif 000008
【図７】
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