(57)【要約】【課題】被測定物の測定対象寸法を、短時間で測定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から出射した光束を、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の光束を受光して干渉信号を検出する検出器５と、移動鏡４４の複数のサンプリング点で取得した干渉信号群に対して、予め被測定物のマスタについて求めたマスタ特性曲線をフィッティングして被測定物に対する干渉信号のピークを推定し、そのピークに対応する第２の光路差から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
2008309638.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の干渉計から出射した光束を、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、
前記被測定物として基準用被測定物を用い、該基準用被測定物について検出された前記干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部と、
前記被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラであって、
前記移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における前記干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得する干渉信号取得部と、
前記サンプル干渉信号群に対して、前記マスタ特性曲線をフィッティングして、前記サンプル干渉信号群と前記マスタ特性曲線とが最も一致するときの前記マスタ特性曲線のピークを、前記被測定物についての干渉信号のピークと推定するピーク推定部と、
前記ピーク推定部で推定されたピークに対応する前記移動鏡の位置に対する前記第２の光路差を計算することにより、前記測定対象寸法を求める寸法決定部と、
を有するコントローラと、
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、
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、
前記被測定物として基準用被測定物を用い、該基準用被測定物について検出された前記干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部と、
前記被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラであって、
前記移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における前記干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得する干渉信号取得部と、
前記サンプル干渉信号群に対して、前記マスタ特性曲線をフィッティングして、前記サンプル干渉信号群と前記マスタ特性曲線とが最も一致するときの前記マスタ特性曲線のピークを、前記被測定物についての干渉信号のピークと推定するピーク推定部と、
前記ピーク推定部で推定されたピークに対応する前記移動鏡の位置に対する前記第１の光路差を計算することにより、前記測定対象寸法を求める寸法決定部と、
を有するコントローラと、
を有することを特徴とする寸法測定装置。
【請求項３】
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を有する干渉計であって、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の光束を前記被測定物で反射させて該第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、
前記干渉計から出射した前記第１の光束と前記第２の光束を受光し、前記第１の光束についての光路長と前記第２の光束についての光路長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、
前記被測定物として基準用被測定物を用い、該基準用被測定物について検出された前記干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部と、
前記被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラであって、
前記移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における前記干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得する干渉信号取得部と、
前記サンプル干渉信号群に対して、前記マスタ特性曲線をフィッティングして、前記サンプル干渉信号群と前記マスタ特性曲線とが最も一致するときの前記マスタ特性曲線のピークを、前記被測定物についての干渉信号のピークと推定するピーク推定部と、
前記ピーク推定部で推定されたピークに対応する前記移動鏡の位置と、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、前記測定対象寸法を求める寸法決定部と、
を有するコントローラと、
を有することを特徴とする寸法測定装置。
【請求項４】
前記複数のサンプリング点のうちの隣接するサンプリング点間のサンプリング間隔が、前記白色光源から放射される光の中心波長の１／４の略整数倍とならないように設定される、請求項１〜３の何れか一項に記載の寸法測定装置。
【請求項５】
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の干渉計から出射した光束を、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、前記被測定物として基準用被測定物を用い、該基準用被測定物について検出された前記干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部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、
前記移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における前記干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得するステップと、
前記サンプル干渉信号群に対して、前記マスタ特性曲線をフィッティングして、前記サンプル干渉信号群と前記マスタ特性曲線とが最も一致するときの前記マスタ特性曲線のピークを、前記被測定物についての干渉信号のピークと推定するステップと、
前記推定されたピークに対応する前記移動鏡の位置に対する前記第２の光路差を計算することにより、前記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、すなわち、白色干渉がピーク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】
このように、白色干渉を用いて、被測定物の測定対象寸法を正確に求めるためには、干渉縞のピーク位置を正確に求めることが必要となる。そのため、干渉縞の測定の際、二つの光路の光路差を僅かずつ変化させ、干渉信号を取得することが必要であった。例えば、上記の測定装置では、干渉縞の周期は、参照鏡の位置に関して白色光源から放射される光の中心波長の略１／２となるため、サンプリング定理を考慮すると、その中心波長の１／４以下の間隔で参照鏡を移動させつつ干渉信号を取得することが必要となる。しかし、このような非常に短いサンプリング間隔で干渉信号を取得すると、１回当たりの測定時間が非常に長くなってしまう。そこで、干渉信号の包絡線に相当する特性関数を想定し、その特定関数のピーク位置を求めるために必要十分な数の干渉信号のみを測定することにより、短時間で測定対象面の形状を測定する方法が開発されている（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２００１−６６１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、例えば、製品の検査工程に白色干渉の原理を用いた測定装置を導入して、被測定物の測定対象寸法を測定するような場合、大量の製品を短時間で検査することがもとめられるので、１回あたりの測定に要する時間は短いほど望ましい。
【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、被測定物の測定対象寸法を、短時間で測定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の干渉計から出射した光束を、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、被測定物として基準用被測定物を用い、その基準用被測定物について検出された干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部と、被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラを有する。
そのコントローラは、移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得する干渉信号取得部と、サンプル干渉信号群に対して、マスタ特性曲線をフィッティングして、サンプル干渉信号群とマスタ特性曲線とが最も一致するときのマスタ特性曲線のピークを、被測定物についての干渉信号のピークと推定するピーク推定部と、ピーク推定部で推定されたピークに対応する移動鏡の位置に対する第２の光路差を計算することにより、測定対象寸法を求める寸法決定部とを有する。
【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、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、干渉信号に対応する信号を出力する検出器と、被測定物として基準用被測定物を用い、その基準用被測定物について検出された干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部と、被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラを有する。
そのコントローラは、移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得する干渉信号取得部と、サンプル干渉信号群に対して、マスタ特性曲線をフィッティングして、サンプル干渉信号群とマスタ特性曲線とが最も一致するときのマスタ特性曲線のピークを、被測定物についての干渉信号のピークと推定するピーク推定部と、ピーク推定部で推定されたピークに対応する移動鏡の位置に対する第１の光路差を計算することにより、測定対象寸法を求める寸法決定部とを有する。
【０００９】
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、光路に沿って移動可能な移動鏡を有する干渉計であって、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の光束を被測定物で反射させて第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、干渉計から出射した第１の光束と第２の光束を受光し、第１の光束についての光路長と第２の光束についての光路長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、被測定物として基準用被測定物を用い、その基準用被測定物について検出された干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部と、被測定物の測定対象寸法を求めるコントローラを有する。そのコントローラは、移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得する干渉信号取得部と、サンプル干渉信号群に対して、マスタ特性曲線をフィッティングして、サンプル干渉信号群とマスタ特性曲線とが最も一致するときのマスタ特性曲線のピークを、被測定物についての干渉信号のピークと推定するピーク推定部と、ピーク推定部で推定されたピークに対応する移動鏡の位置と、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寸法決定部とを有する。
【００１０】
また、本発明によれば、複数のサンプリング点のうちの隣接するサンプリング点間のサンプリング間隔が、白色光源から放射される光の中心波長の１／４の略整数倍とならないように設定されることが好ましい。
【００１１】
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の干渉計から出射した光束を、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、被測定物として基準用被測定物を用い、その基準用被測定物について検出された干渉信号から得られる干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を記憶した記憶部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、移動鏡の位置に関する複数のサンプリング点における干渉信号を、サンプル干渉信号群として取得するステップと、サンプル干渉信号群に対して、マスタ特性曲線をフィッティングして、サンプル干渉信号群とマスタ特性曲線とが最も一致するときのマスタ特性曲線のピークを、被測定物についての干渉信号のピークと推定するステップと、推定されたピークに対応する移動鏡の位置に対する第２の光路差を計算することにより、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】
【００１２】
本発明によれば、白色干渉を用いた寸法測定において、被測定物の測定対象寸法を、短時間で測定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】
【００１３】
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、被測定物の基準品であるマスタについて取得した干渉信号から、予め干渉信号の周期及び振幅変動を表すマスタ特性曲線を求めておき、そのマスタ特性曲線を比較的少ない数のサンプリング点において取得した干渉信号群に対してフィッティングして、被測定物に対する干渉信号のピークを推定する。そして、その推定されたピークに基づいて被測定物の内径寸法を求める。
【００１４】
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から出射した光を第２の干渉計へ伝える光ファイバ８を有する。
【００１５】
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 Spontaneous 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、１５５０ｎｍ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１５５０ｎｍの赤外ＬＥＤを用いた。
【００１６】
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から出射した光は、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から出射する際に合わさって出射する。光束Ｂ１と光束Ｂ２は、ビームスプリッタ３３から出射した後、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３から出射し、光ファイバ８に入射する。
【００１７】
このとき、第１の干渉計３から出射する光束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に入射する。
【００１８】
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の軸方向に直交する円筒断面内で光束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。
【００１９】
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から出射した光束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に入射する。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から出射した光束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から出射した光束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から出射した光束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から出射した光束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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、検出した光量に対応する電気信号を、コントローラ６へ送信する。
【００２４】
図４に、コントローラ６の機能ブロック図を示す。
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６１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６２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、移動鏡４４の任意の複数のサンプリング点において、検出器５から干渉信号を取得し、その取得した干渉信号をサンプリング点の位置とともに関連付けて、サンプル干渉信号群とする干渉信号取得部６３と、干渉信号取得部６３で取得したサンプル干渉信号群から、干渉信号のピークを推定するピーク推定部６４と、推定された干渉信号のピークに対応する移動鏡４４の位置から、被測定物１０の内径Ｄを求める寸法決定部６５と、コントローラ６の各部、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６６とを有する。
【００２５】
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、すなわち、干渉信号がピークとなるときの（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。
【００２６】
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。
【００２７】
しかし、干渉信号がピークとなる移動鏡４４の位置を正確に求めるためには、上記のように、移動鏡４４を非常に短いサンプリング間隔で移動させつつ、干渉信号を取得することが必要となる。本実施形態では、白色光源２から放射される光の中心波長をλとすると、移動鏡４４をλ／２移動すれば、光束Ｂ１１と光束Ｂ２２との光路差がλだけ変動するので、干渉縞の周期は約λ／２となる。また、サンプリング定理を考慮すると、サンプリングピッチは、少なくとも干渉縞の周期の半分以下でなければならない。本実施形態では、白色光源２から放射される光の中心波長が１５５０ｎｍであるので、サンプリングピッチは、３８７ｎｍ以下でなければならない。このように、非常に短いサンプリングピッチで干渉信号を取得すると、１回当たりの測定に長時間を要してしまう。
【００２８】
ここで、干渉信号の周期及び振幅は、被測定物１０の内面Ｓ１、Ｓ２の表面精度、測定条件などがほぼ同じであれば、その内径Ｄが若干異なるものについてもほぼ同一となる。そして、干渉信号のピークが観察される移動鏡４４の位置のみが、内径Ｄに応じて変動する。そこで、予め、被測定物１０の基準品であるマスタについて、移動鏡４４を十分に小さいサンプリングピッチで移動させつつ干渉信号を取得して、干渉信号の周期と振幅変動とを正確に表すマスタ特性曲線を求めておく。そして、被測定物１０の内径Ｄを測定する際には、比較的大きなサンプリングピッチで移動鏡４４を移動させつつ取得した、複数のサンプリング点についての干渉信号群に対して、上記のマスタ特性曲線をフィッティングすることによって、その被測定物１０についての干渉信号のピークを推定することができる。
【００２９】
図５は、被測定物１０について求めた各サンプリング点における干渉信号に対して、マスタについて求めたマスタ特性曲線を、移動鏡４４の位置に関してずらしつつフィッティングを行う様子を示す図である。図５において、横軸は移動鏡４４の位置を表し、縦軸は干渉信号強度を表す。各点５０１〜５０９は、被測定物１０について求めた各サンプリング点での干渉信号強度を表す。また、実線５２０及び破線５３０は、マスタ特性曲線であり、実線５２０と破線５３０とでは、移動鏡４４の位置に関してマスタ特性曲線の位置を変えている。
図５に示すように、各サンプリング点における干渉信号５０１〜５０９は、実線５２０に示すマスタ特性曲線とよく一致するのに対し、破線５３０に示すマスタ特性曲線とは、大きくずれてしまう。このように、マスタ特性曲線の位置を、各サンプリング点に対して少しずつずらしていけば、ある一点で干渉信号５０１〜５０９と良好に一致する。そして、干渉信号５０１〜５０９と良好に一致する実線５２０に示すマスタ特性曲線が、被測定物１０の干渉信号の挙動をよく表していると考えられるので、実線５２０に示すマスタ特性曲線のピーク位置ＸPを、被測定物について測定した干渉信号のピーク位置と推定できる。
【００３０】
図６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。
まず、事前準備として、被測定物１０のマスタについて、十分に小さいサンプリングピッチで移動鏡４４を移動させつつ干渉信号を取得し、干渉信号の周期及び移動鏡４４の位置変化に対する振幅変動を表すマスタ特性曲線を求め、記憶部６１に保存しておく。サンプリングピッチは、白色光源２から放射される光の中心波長の１／４以下（本実施形態では、３８７ｎｍ以下）とする。得られたマスタ特性曲線は、各サンプリング点において取得した干渉信号の値を、ビームスプリッタ４２に近い方のサンプリング点から順に並べて格納した一次元の配列として、記憶部６１に保存される。なお、サンプリング点間の干渉信号値を、線形補間、３次スプライン補間などの公知の補間方法によって求め、マスタ特性曲線を格納する配列中に含めるようにしてもよい。
また、そのマスタ特性曲線から、干渉信号の最大値、すなわち、干渉信号のピークを求める。そして、そのピークに対応する位置を、配列の最初の要素に対応する移動鏡４４の位置からの距離に換算して、記憶部６１に記憶しておく。
【００３１】
さらに、被測定物１０について干渉信号を取得する際の、移動鏡４４の位置についてのサンプリングピッチを決定する。このサンプリングピッチは、マスタ特性曲線を取得するためにマスタについて干渉信号を取得したときのサンプリングピッチよりも広く設定できる。例えば、本実施形態では、サンプリングピッチを、原則としてマスタ特性曲線において、干渉縞が観察される移動鏡４４の位置の範囲を８等分した値とした。ただし、全てのサンプリング点について取得された干渉信号が、振幅の中心近傍とならないように（すなわち、干渉信号が観察されない場合の検出器５の出力信号とならないように）、サンプリングピッチを設定することが好ましい。上述したように、白色光源２から放射される光の中心波長をλとすると、干渉縞の周期はλ／２となる。そのため、サンプリングピッチをλ／４の整数倍に設定すると、場合によっては各サンプリング点について取得した干渉信号が、ほぼ一定となってしまう。このような場合、各サンプリング点での干渉信号群に対してマスタ特性曲線を高い精度でフィッティングすることは難しい。そこで、上記のように定めたサンプリングピッチが、λ／４の整数倍と略等しい場合には、そのサンプリングピッチに一定の補正値αを加えた値を、改めてサンプリングピッチとする。なお、補正値αは、例えば、λ／６、λ／７、λ／８といった、λ／４の整数倍以外の値とすることができる。
また、干渉縞が観察される移動鏡４４の位置の範囲は、検出器５からの出力信号が、所定の閾値以上となる範囲に設定することができる。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。
【００３２】
なお、サンプリングピッチの決定方法は、上記に限られない。寸法測定の要求精度、要求処理速度に応じて、サンプリング点の数をもっと増やしたり、減らすようにしてもよい。例えば、上記のように、干渉縞が観察される移動鏡４４の位置範囲を８等分した値をサンプリングピッチとする代わりに、１０等分した値あるいは５等分した値をサンプリングピッチとしてもよい。さらに、サンプリングピッチを、白色光源２からの中心波長λに基づいて、λ／４の整数倍以外の値として固定的に定めてもよい。
決定されたサンプリングピッチは、記憶部６１に記憶される。
【００３３】
測定が開始されると、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から出射する光束は、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の制御部６６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を移動させる。そして、コントローラ６の干渉信号取得部６３は、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。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Ｘ0として、コントローラ６の記憶部６１に記憶する。
【００３４】
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の制御部６６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。その後、コントローラ６の制御部６６は、記憶部６１からサンプリングピッチを取得する。そして、制御部６６は、上記と同様に、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をそのサンプリングピッチずつ移動させる。また、コントローラ６６の干渉信号取得部６３は、各サンプリング点において、検出器５で検出された光量に対応する信号値、すなわち干渉信号値を取得する（ステップＳ１０２）。
【００３５】
各サンプリング点における干渉信号値を取得すると、コントローラ６のピーク推定部６４は、マスタ特性曲線を記憶部６１から読み出す（ステップＳ１０３）。そして、ピーク推定部６４は、マスタ特性曲線の位置を各サンプリング点に対して相対的にずらしつつ、各サンプリング点において取得された干渉信号値群と、マスタ特性曲線とのフィッティングを行い、最も一致するマスタ特性曲線の位置を求める（ステップＳ１０４）。具体的には、ピーク推定部６４は、マスタ特性曲線を所定位置に配置した場合の、一致度合いを評価するために、干渉信号群とマスタ特性曲線とのずれ量を表す誤差二乗和を求める。そのために、ピーク推定部６４は、サンプリング点の一点を基準点とし、その基準点を上記のマスタ特性曲線が格納されている配列（以下マスタ配列という）の何れかの要素に対応させる。例えば、各サンプリング点のうち、取得された干渉信号値が最も大きいサンプリング点を基準点とする。また、その基準点を、マスタ配列の１番最初の要素に対応させる。そして、その基準点における干渉信号と、マスタ配列中の対応要素に格納されている干渉信号（以下、マスタ信号という）との差の２乗値を計算する。以下同様に、その他のサンプリング点についても、マスタ配列から、対応する要素（すなわち、基準点に対応する要素からの距離が、着目するサンプリング点から基準点までの距離と等しい要素）のマスタ信号を取得して、干渉信号とマスタ信号の差の２乗値を計算する。全てのサンプリング点について、干渉信号とマスタ信号の差の２乗値を求めると、ピーク推定部６４は、それらを合計して、干渉信号群とマスタ特性曲線とのずれ量を表す誤差二乗和ess1を求める。
【００３６】
次に、ピーク推定部６４は、干渉信号群に対してマスタ特性曲線の位置を上記の所定位置からずらしていった場合の一致度合いを評価するために、基準点と対応する配列の要素を一つずつずらしつつ、上記と同様の処理を行って誤差二乗和ess2〜essn（ｎは２以上の自然数）を求める。そして、求めた誤差二乗和ess1〜essnを比較して、誤差二乗和の最小値を決定する。この誤差二乗和が最小となるときの、基準点と対応する配列の要素番号が、各サンプリング点について取得された干渉信号値群と、最も一致するマスタ特性曲線の位置を表す。
なお、フィッティングの方法は、上記に限られない。例えば、各サンプリング点について取得された干渉信号値を通る曲線を推定し、マスタ特性曲線との相互相関演算を行って、最も相関値が高くなるときのマスタ特性曲線の位置を求めることにより、フィッティングを行ってもよい。さらに、他のフィッティング方法を用いてもよい。
【００３７】
各サンプリング点について取得された干渉信号値群と、最も一致するマスタ特性曲線の位置が求まると、ピーク推定部６４は、その位置に基づいて、被測定物１０について測定された干渉信号のピークを推定し、その位置を求める（ステップＳ１０５）。具体的には、ピーク推定部６４は、誤差二乗和が最小となるときの、基準点に対応するマスタ特性曲線中の位置から、マスタ特性曲線中の干渉信号のピーク位置までの距離を求める。その距離は、記憶部６１から読み出したマスタ特性曲線のピークの位置（上述したように、最初の要素に対応する位置からの距離で表される）から、基準点に対応する要素とマスタ配列の最初の要素間に相当する距離を引くことによって算出される。そして基準点に対応するマスタ特性曲線中の位置からピーク位置までの距離を、基準点における移動鏡４４の位置に加えた値を、被測定物１０の干渉縞のピーク位置Ｘpとする。
【００３８】
干渉縞のピーク位置Ｘpが推定されると、コントローラ６の寸法決定部６４は、記憶部６１からＬ１＝Ｌ２のときの移動鏡４４の位置Ｘ0を読み出してＸp−Ｘ0の値を計算し、被測定物１０の内径Ｄの測定値を得る（ステップＳ１０６）。
【００３９】
なお、干渉信号を取得する際、空気擾乱などによるノイズを除去するために、コントローラ６は、移動鏡４４を、各サンプリング点で所定時間停止させ、その間に検出器５で検出した光量に対応する信号を時間平均することにより、干渉信号としてもよい。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、正確に干渉信号を求めることができる。
【００４０】
さらに、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の軸方向に直交する円筒断面内で光束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。
【００４１】
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６１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６１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６１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６１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６１に記憶された測定値を、被測定物１０の内径Ｄとする。
【００４２】
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６１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６１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。
【００４３】
なお、ステップＳ１０１で移動鏡４４の基準位置Ｘ0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Ｘp'を、上記のステップＳ１０２〜Ｓ１０５と同様の処理を行って求めてもよい。そして、（Ｘp−Ｘp'）／２の値を計算し、その値を、被測定物１０の内径Ｄとしてもよい。基準位置Ｘ0で観測される干渉信号の強度と、位置Ｘpで観測される干渉信号の強度は、大きく異なる。一方、位置Ｘpで観測される干渉信号と、位置Ｘp'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Ｘpと位置Ｘp'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Ｘ0と位置Ｘp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。
【００４４】
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、被測定物１０のマスタについて取得した干渉信号から、予め干渉信号の周期と振幅変動を表すマスター特性曲線を求めておき、実際に被測定物１０の内径を測定する場合には、移動鏡４４の位置に関して粗いサンプリングピッチで求めた干渉信号群に対して、そのマスタ特性曲線をフィッティングして、干渉信号のピークの位置を推定する。そのため、比較的少ないサンプリング点に対して干渉信号を取得するだけで、干渉信号のピークの位置を正確に推定できるので、１回当たりの測定に要する時間を短縮することができる。
【００４５】
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。
【００４６】
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から出射された測定光を、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。コントローラ１６は、上記の実施形態におけるコントローラ６と同様の構成を有する。また、コントローラ１６の記憶部には、上記の実施形態と同様に、被測定物１０’の基準品であるマスタについて取得した干渉信号から求めた、マスタ特性曲線が保存される。
コントローラ１６は、被測定物１０’を測定する際、比較的粗いサンプリングピッチで、移動鏡１４を移動させ、各サンプリング点における干渉信号を取得する。そして、コントローラ１６は、各サンプリング点における干渉信号群に対して、マスタ特性曲線をフィッティングすることによって、干渉信号のピークを推定する。そして、そのピークに対応する移動鏡１４の位置Ｘpで、第１の光束と第２の光束との光路差が０となると推定する。最後に、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Ｘ0と、求めた移動鏡１４の位置Ｘp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。
【００４７】
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】
【００４８】
【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】内径測定装置のコントローラの機能ブロック図である。
【図５】被測定物の各サンプリング点における干渉信号と、マスタについて求めた干渉信号のマスタ特性曲線のフィッティングを行う様子を示す図である。
【図６】内径測定装置の動作フローチャートである。
【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】
【００４９】
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    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
６１    記憶部
６２    通信部
６３    干渉信号取得部
６４    ピーク推定部
６５    寸法決定部
６６    制御部
７，８    光ファイバ
【図１】
2008309638.tif 000003
【図２】
2008309638.tif 000004
【図３】
2008309638.tif 000005
【図４】
2008309638.tif 000006
【図５】
2008309638.tif 000007
【図６】
2008309638.tif 000008
【図７】
2008309638.tif 000009