(57)【要約】【課題】本発明の目的は、位置検出精度と検出対象に対する汎用性を向上することのできる非接触位置検出センサを提供することにある。【解決手段】光出射手段３８よりの多波長光５６を二分割するハーフミラー４０よりの測定側分割光５１が測定面３４ａに斜めに入射され且つ測定面３４ａで該分割光５１の進行方向に対し斜め前方に反射され、また該ミラー４０よりの該分割光５１を測定面３４ａに斜めに入射させて得られた反射光５３を該分割光５１の入射経路５２に沿って該ミラー４０に返光する測定側固定ミラー４６と、測定面３４ａの測定軸３６方向への相対移動中、該分割光５１と参照側分割光５８による干渉光６２を受光する受光手段４４による受光強度が最大又は最小値を示した時に、測定面３４ａが所定位置に位置することを検知する受光強度比較手段６４と、を備えたことを特徴とする非接触位置検出センサ３０。【選択図】　　　図１
2004125665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多波長光を出射する光出射手段と、
前記光出射手段よりの多波長光を参照側分割光と測定側分割光に二分割し、該参照側分割光を参照側固定ミラーに入射させて得られた反射光と、該測定側分割光を測定面に入射させて得られた反射光を合成し干渉光を形成するハーフミラーと、
前記ハーフミラーよりの参照側分割光をハーフミラーに反射する参照側固定ミラーと、
前記ハーフミラーよりの干渉光を受光しその受光強度を検出する受光手段と、
を備えた非接触位置検出センサであって、
前記測定側分割光は、前記測定面に対し斜めに入射され且つ該測定面で測定側分割光の進行方向に対し斜め前方に反射され、
また前記ハーフミラーよりの測定側分割光を前記測定面に対し斜めに入射させて得られた反射光を、該測定側分割光の入射経路に沿って該ハーフミラーに返光する測定側固定ミラーと、
前記測定面の測定軸方向への相対移動中に前記受光手段による受光強度が最大値又は最小値を示した時に、前記測定面が、前記参照側固定ミラーとハーフミラー間の光路長と、前記測定側固定ミラー、測定面及びハーフミラー間の光路長との光路差がゼロとなる所定の位置に位置することを検知する受光強度比較手段と、
を備えたことを特徴とする非接触位置検出センサ。
【請求項２】
請求項１記載の非接触位置検出センサにおいて、前記光出射手段よりの多波長光は白色光であることを特徴とする非接触位置検出センサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の非接触位置検出センサにおいて、前記測定面は、前記測定軸上に少なくとも二の測定面が所定の離隔距離をおいて平行配置されていることを特徴とする非接触位置検出センサ。
【請求項４】
請求項３記載の非接触位置検出センサにおいて、前記参照側固定ミラーと受光手段間の光軸を、前記ハーフミラーと測定面間の光軸を軸として、前記測定面の測定軸と交わらない角度に回転して配置したことを特徴とする非接触位置検出センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の非接触位置検出センサにおいて、前記測定側固定ミラーは、入射光と同じ方向に反射光を射出するミラーであることを特徴とする非接触位置検出センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の非接触位置検出センサを備えた測定装置であって、
前記非接触位置検出センサと測定面の測定軸方向への相対移動を行う移動手段と、
前記受光手段による受光強度が最大値又は最小値を示した時に、前記非接触位置検出センサと測定面との相対位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により得られた少なくとも二の測定面の位置情報より、該測定面間の距離を求める距離情報取得手段と、
を備えたことを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触位置検出センサ及びそれを用いた測定装置、特にその位置検出精度と検出対象に対する汎用性の向上機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、長さ標準器として端度器（ゲージブロック）等が用いられているが、例えば使用することにより、その寸法は変化する危険性がある。このためゲージブロックを定期的に校正し、その寸法精度を維持する必要がある。
校正方法としては、例えばより正確な測定装置を用いてゲージブロックの寸法を測定し、その測定値とゲージブロックの呼び寸法との差を求め、寸法偏差を求める。
【０００３】
前記寸法の測定の際は、まずゲージブロックの測定面の位置検出を行う必要があり、このために従来は、例えば電気マイクロメータ、リニアゲージ等の接触式の位置検出センサが一般的に用いられていた。ここで、複数の測定面が向かい合わせで並列に並んでいるステップゲージ等の検出対象に対しては、カートリッジタイプの位置検出センサは適用できないので、従来は、レバーヘッドタイプの位置検出センサが一般的に用いられていた。
【０００４】
前記レバーヘッドタイプの位置検出センサとしては、例えば電気マイクロメータのレバーヘッドに反射鏡を設け、反射鏡を該レバーヘッドと共に移動するものがある。そして、ステップゲージの測定面にレバーヘッドを当て、電気マイクロメータの指示値がゼロを示した時に測定面が所定の位置に位置することを検知し、基準面から前記反射鏡の距離を測長していた。
【０００５】
しかしながら、前記位置検出センサにあっても、測定面が所定の位置に位置することの検知に接触式を採用しているので、次の測定面にレバーヘッドを移動する際は、必ずレバーヘッドを測定面の測定軸と直交する方向に逃げる必要がある。このために従来の位置検出センサでは、余分な機構が必要となり、位置検出センサの構造が複雑になるばかりでなく、測定精度の低下を起こす。また各測定面への移動毎に前記レバーヘッドの逃げを行う必要があるので、測定時間の増長を起こしており、特に複数の測定面をもつステップゲージ等の検出対象では、この問題はより深刻であった。
【０００６】
そこで、従来は、光センサを採用することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。前記特許文献１は測定面の相対移動を行い、測定面での光の反射の有無を検出する非接触式のものである。
【０００７】
また従来は、非接触位置検出センサの位置検出精度を向上させる技術として、例えばステップゲージ等の複数の測定面の位置検出技術ではなく、一般的な干渉計の移動鏡、つまり一の測定面の位置検出技術であるが、白色光干渉を採用することも考えられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−２１３０１０号公報
【特許文献２】
特開平７−２７０２４５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、要求される位置検出精度はさらに高くなってきており、前記特許文献１等に開示の光センサよりも、さらに正確な位置検出精度が得られるセンサが求められている。
【００１０】
また前記白色光干渉は位置検出精度の点では優れているが、前記特許文献２等に開示されている一の測定面の位置検出技術を、例えばステップゲージ等のような複数の測定面をもつ検出対象の位置検出技術に適用することは未だ実現されていなかった。
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、その目的は位置検出精度と検出対象に対する汎用性の向上を図ることのできる非接触位置検出センサ及びそれを用いた測定装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明にかかる非接触位置検出センサは、光出射手段と、ハーフミラーと、参照側固定ミラーと、受光手段と、を備えた非接触位置検出センサであって、測定側分割光は、測定面に対し斜めに入射され且つ該測定面で該測定側分割光の進行方向に対して斜め前方に反射され、また測定側固定ミラーと、受光強度比較手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記光出射手段は、多波長光を出射する。
また前記ハーフミラーは、前記光出射手段よりの多波長光を参照側分割光と測定側分割光に二分割し、該参照側分割光を参照側固定ミラーに入射させて得られた反射光と、該測定側分割光を測定面に入射させて得られた反射光を合成し干渉光を形成する。
前記参照側固定ミラーは、前記ハーフミラーよりの参照側分割光をハーフミラーに反射する。
前記受光手段は、前記ハーフミラーよりの干渉光を受光しその受光強度を検出する。
【００１３】
前記測定側固定ミラーは、前記ハーフミラーよりの測定側分割光を前記測定面に対し斜めに入射させて得られた反射光を、該測定側分割光の入射経路に沿って該ハーフミラーに返光する。
前記受光強度比較手段は、前記測定面の測定軸方向への相対移動中に前記受光手段による受光強度が最大値又は最小値を示した時に、前記測定面が、前記参照側固定ミラーとハーフミラー間の光路長と、前記測定側固定ミラー、測定面及びハーフミラー間の光路長との光路差がゼロとなる所定の位置に位置することを検知する。
ここにいう測定面の測定軸方向への相対移動とは、位置検出センサの位置を固定し測定面の位置を移動すること、測定面の位置を固定し非接触位置検出センサの位置を移動することを含めていう。
【００１４】
なお、本発明において、前記光出射手段よりの多波長光は白色光であることが好適である。
ここにいう多波長光、白色光とは、複数の波長が連続しているスペクトルをもつ光、連続していないが複数の波長をもつ光を含めていう。
【００１５】
また本発明において、前記測定面は、前記測定軸上に少なくとも二の測定面が所定の離隔距離をおいて平行配置されていることが好適である。
ここにいう所定の離隔距離とは、例えば各測定面間の距離が定ピッチであること、各測定面間毎に不定ピッチであること等を含めていう。
【００１６】
また本発明においては、前記参照側固定ミラーと受光手段間の光軸を、前記ハーフミラーと測定面間の光軸を軸として、前記測定面の測定軸と交わらない角度に回転して配置することが好適である。
【００１７】
また本発明において、前記測定側固定ミラーは、測定方向と直角な２方向（垂直及び水平方向）における測定面の倒れ等の影響を受け難い点に優れた、入射光と同じ方向に反射光を射出するミラーであることが好適である。
本発明の測定側固定ミラーとしては、例えばコーナーキューブ反射鏡、キャッツアイ等を一例として用いることができるが、その反射面の加工のし易さに優れている点で、特にコーナーキューブ反射鏡が好ましい。
【００１８】
また前記目的を達成するために本発明にかかる測定装置は、前記非接触位置検出センサを備えた測定装置であって、移動手段と、位置情報取得手段と、距離情報取得手段と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記移動手段は、前記非接触位置検出センサと測定面との測定軸方向への相対移動を行う。
【００１９】
また前記位置情報取得手段は、前記受光手段による受光強度が最大値又は最小値を示した時に、前記非接触位置検出センサと測定面との相対位置情報を取得する。
前記距離情報取得手段は、前記位置情報取得手段により得られた少なくとも二の測定面の位置情報より、該測定面間の距離を求める。
【００２０】
ここにいう受光手段による受光強度が最大値又は最小値を示した時とは、実質的に前記参照側固定ミラーとハーフミラー間の光路長と、前記測定側固定ミラー、測定面及びハーフミラー間の光路長との光路差がゼロとなる時のみをいう。
すなわち、本発明においては、多波長光を用いているので、前記光路差がゼロ以外の時、例えば該多波長光に含まれる各波長の最小公倍数に対応する時に、受光強度が最大値又は最小値を示しても、その時の光路差は、通常の寸法測定の範囲をはるかに超えた非現実的な長い距離となるので、本発明の位置検出センサの使用において現実的ではないからである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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非接触位置検出センサを用いた測定装置の概略構成が示されており、位置検出センサの構成部材は斜視図、その他の構成部材は上方より見た図である。また図２（Ａ）は図１に示した測定面への第二分割光（測定側分割光）の入射経路を側方より見た図、同図（Ｂ）は図１に示した測定面よりの第二分割光の反射光路を同図（Ａ）とは反対側の側方より見た図である。
本実施形態においては、ステップゲージの精度を測定する例について説明する。
【００２２】
同図に示す測定装置１０は、測定台のベッド等の基部１２と、測定台のテーブル等の移動部（移動手段）１３と、アンプ１４と、ラッチ回路１６と、情報処理回路（距離情報取得手段）１８と、測定台駆動手段２２と、制御手段２４と、入力デバイス２６と、測長手段２８を備える。
ステップゲージ３２は図中矢印Ｉ方向に直線運動する移動部１３に載置されている。ステップゲージ３２の各測定面３４ａ〜３４ｄの測定軸３６は、移動部１３の直線運動方向（図中矢印Ｉ方向）に一致させている。
【００２３】
本実施形態にかかる非接触位置検出センサ３０は基部１２に固定されており、光出射手段３８と、ハーフミラー４０と、第一固定ミラー（参照側固定ミラー）４２と、受光器（受光手段）４４と、第二固定ミラー（測定側固定ミラー）４６を備える。前記光出射手段３８は、白色光源４８と、コリメータレンズ５０を備える。
前記ハーフミラー４０よりの第二分割光５１は、ステップゲージ３２の測定面３４ａに対し斜め（θ１）に入射され且つ該測定面３４ａで第二分割光５１の進行方向に対し斜め前方（θ１）に反射されるように、ハーフミラー４０と測定面３４ａ中央間の光軸５２と、測定面３４ａ中央間と第二固定ミラー４６間の光軸５４が配置されている。
【００２４】
また本実施形態においては、前記アンプ１４は受光器４４の後段に接続され、該アンプ１４の後段にラッチ回路１６が接続され、該ラッチ回路１６の後段に情報処理回路１８が接続されている。また該ラッチ回路１６には測長手段２８が接続されており、測長手段２８は、例えばレーザ測長器等よりなり、非接触位置検出センサ３０に対する移動部１３の位置座標、つまり測定面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの位置情報を得る。
【００２５】
また本実施形態においては、測定の開始の指示、測定方法（測定面の指示）等を入力するための入力デバイス２６が制御手段２４に接続されている。また移動部１３の図中矢印Ｉ方向への直線運動を行う駆動手段２２が該制御手段２４に接続されている。
そして、入力デバイス２６より測定の開始の指示等が指示されると、制御手段２４は駆動手段２２の動作を制御することにより、移動部１３を図中矢印Ｉ方向に移動し、ステップゲージ３２の各測定面３４ａ〜３４ｄ間の寸法の測定を開始する。
【００２６】
すなわち、白色光源４８よりの白色光（多波長光）５５をコリメータレンズ５０で平行光とする。これをコリメータレンズ５０よりの白色光５６とする。
前記ハーフミラー４０は、前記コリメータレンズ５０よりの白色光５６を第一分割光（参照側分割光）５８と第二分割光５１に二分割し、該第一分割光５８を第一固定ミラー４２中央に対し直角に入射させ、第二分割光５１を例えばステップゲージ３２の第一測定面３４ａの中央に斜め（θ１）に入射させる。
【００２７】
前記第一固定ミラー４２は、例えば平面鏡等よりなり、前記ハーフミラー４０よりの第一分割光５８をハーフミラー４０に反射する。
また前記ハーフミラー４０よりの第二分割光５１は、ステップゲージ３２の第一測定面３４ａの中央に対し斜め（θ１）より入射され、その反射光（θ１）５３は第二固定ミラー４６に直角に入射される。第二固定ミラー４６よりの反射光は、第二分割光５１の入射光路に沿って、つまり光路５２に沿ってハーフミラー４０に返光する。つまり第二固定ミラー４６よりの反射光はステップゲージ３２の第一測定面３４ａの中央に対し斜め（θ１）に入射し、その反射光（θ１）はハーフミラー４０に戻る。
【００２８】
前記ハーフミラー４０は、第一分割光５８を第一固定ミラー４２に入射させて得られた反射光と、第二分割光５１をステップゲージ３２の測定面、例えば第一測定面３４ａの中央に入射させて得られた反射光を合成し、干渉光６２を形成する。
前記受光器４４は、前記ハーフミラー４０よりの干渉光６２を受光し、その受光強度を検出する。
【００２９】
ここで、本実施形態においては、移動部１３を図中矢印Ｉ方向に移動中にステップゲージ３２の第一測定面３４ａ、第二測定面３４ｂ、第三測定面３４ｃ、第四測定面３４ｄが順次、所定の位置に位置する毎に、受光器４４は最大値又は最小値の受光強度に応じた信号を出力する。一方、本実施形態においては、第一測定面３４ａ、第二測定面３４ｂ、第三測定面３４ｃ、第四測定面３４ｄが所定の位置以外に位置するときは、前記受光器４４は受光強度の最大値と最小値の中間の値の信号を出力している。
【００３０】
つまり本実施形態においては、ステップゲージ３２の測定面が第一固定ミラー４２とハーフミラー４０間の光路長Ｌｒと、ハーフミラー４０と対応測定面間の光路長Ｌｍ１＋該対応測定面と第二固定ミラー４６間の光路長Ｌｍ２との光路差がゼロ（Ｌｒ＝Ｌｍ１＋Ｌｍ２）となる位置に位置する毎に、受光器４４は最大値又は最小値の受光強度に応じた信号を出力する。一方、本実施形態においては、前記光路差がゼロ以外（Ｌｒ≠Ｌｍ１＋Ｌｍ２）では、受光器４４は受光強度の最大値と最小値の中間値の信号を出力している。
【００３１】
前記アンプは、前記受光器４４よりの出力を増幅する。
前記ラッチ回路１６は、例えば受光強度比較手段６４と、位置情報取得手段６６を備える。
前記受光強度比較手段６４は、前記移動部１３によるステップゲージ３２の各測定面３４ａ〜３４ｄの図中矢印Ｉ方向への移動中に、アンプ１４により増幅された受光器４４による受光強度をモニタし、その受光強度が最大値又は最小値を示した時に、ステップゲージ３２の測定面が、例えば第一測定面３４ａが所定の位置に位置することを検知する。
【００３２】
そして、位置情報取得手段６６は、例えばメモリ６８等を備え、前記移動部１３によるステップゲージ３２の測定面３４ａ〜３４ｄの図中矢印Ｉ方向への移動中に、受光強度比較手段６４による受光強度の最大値又は最小値の検出時に、基部１２に対する移動部１３の図中矢印Ｉ方向の位置座標、つまり測定面の位置座標を測長手段２８よりメモリ６８に取得していく。
このようなメモリ６８への位置情報の取得を、ステップゲージ３２の第一測定面３４ａ、第二測定面３４ｂ、第三測定面３４ｃ、第四測定面３４ｄ…等の指定測定面を検出する毎に順次行っていく。
【００３３】
前記情報処理回路（距離情報取得手段）１８は、前記ラッチ回路１６により取得された測定面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの位置情報より、該測定面３４ａ，３４ｂ間の距離、測定面３４ｂ，３４ｃ間の距離、測定面３４ｃ，３４ｄ間の距離を求める。これらを測定装置１０の測定値とする。
そして、情報処理回路１８は、測定装置１０の測定値と、ステップゲージ３２の寸法の呼び寸法とを比較し、各測定面間の寸法偏差を求める。
【００３４】
＜白色光干渉＞
このように本実施形態において第一の特徴は、ステップゲージ３２の測定面３４ａ〜３４ｄの位置検出に、従来方式、つまり電気マイクロメータのレバーヘッドによる接触検知に代えて、白色光干渉を採用したことである。
【００３５】
以下、本発明の位置検出原理について図３を参照しつつ説明する。
同図においては、白色光源４８よりの白色光５５をコリメータレンズ５０で平行光５６とし、ハーフミラー４０に入射させる。ハーフミラー４０よりの第一分割光５８は、第一固定ミラー４２に反射されハーフミラー４０に返光される。ハーフミラー４０よりの第二分割光５１は、ステップゲージ３２の測定面、例えば第一測定面３４ａに反射されハーフミラー４０に返光される。ハーフミラー４０では、第一固定ミラー４２よりの反射光と第一測定面３４ａよりの反射光を合成し干渉光６２を形成する。ハーフミラー４０よりの干渉光６２は受光器４４に受光され、その受光強度が光電変換される。
【００３６】
ここで、本実施形態においては、白色光干渉等の多波長光干渉を用いているので、実質的に第一固定ミラー４２とハーフミラー４０間の光路長Ｌｒと、測定面３４とハーフミラー４０間の光路長Ｌｍの光路差がゼロのとき、つまり前記光路長Ｌｒと光路長Ｌｍの光学的光路長が一致したとき（Ｌｒ＝Ｌｍ）、受光器４４は最大値の受光強度（図４（Ａ）参照）あるいは最小値の受光強度（図４（Ｂ）参照）を感知する。
【００３７】
一方、本実施形態においては、前記光路長Ｌｒと光路長Ｌｍの光学的光路長がその他（Ｌｒ≠Ｌｍ）、つまり光路差が生じていると、ある特定波長光の干渉光強度が最大値あるいは最小値を示しても、その他の波長光の異なる干渉光強度の影響を受け、検出器４４の受光強度は概ね最大と最小の中間の受光強度となる。このように白色光では、前記光路長Ｌｒと光路長Ｌｍの光学的光路長がゼロ以外の時は、該白色光に含まれる各波長の干渉光強度の影響を受けるが、実質的に前記光路長Ｌｒと光路長Ｌｍの光学的光路長が同じ時のみ、受光器４４は最大値の受光強度又は最小値の受光強度を感知することができるので、測定面３４が所定の位置に位置することを確実に検知することができる。
【００３８】
したがって、本実施形態においては、従来の電気マイクロメータのレバーヘッドでは困難であった、測定面の位置検出を非接触に行うことができる。
しかも、本実施形態においては、白色光干渉を採用しているので、従来の単一波長光の干渉を用いるもの、つまり従来の単一波長光の干渉では光路差がゼロ以外の測定面位置においても受光強度が最大値と最小値を繰返していくので、その位置特定が困難であるもの、また単に測定面での光の反射の有無を検出しているだけのもの、例えば前記特許文献１等に開示のものに比較し、光路差がゼロの時の検出すべき信号と、光路差がゼロ以外の時の信号との区別が確実に行えるので、測定面の位置検出が高精度に行える。これにより本実施形態においては測長手段による各測定面の位置に対応した位置座標の取得も確実に行うことができる。
【００３９】
＜測定軸の配置＞
ところで、例えば一般的な干渉計の移動鏡等のように一の測定面のみの位置検出を行うのであれば、例えば前記特許文献２に開示されている一般的な干渉計の配置、つまり測定面に対し光を直角に入射させる配置を採用することができる。しかしながら、本実施形態においては、ステップゲージを用いているので、複数の測定面の位置検出を連続して行う必要があり、一般的な干渉計の配置では、ステップゲージの各測定面の位置検出は他の測定面が邪魔となり困難である。
【００４０】
そこで、本実施形態においては、図５（Ａ）に示すようにハーフミラーよりの第二分割光５１は、ステップゲージ３２の測定面３４ａに対し斜め（θ１）に入射され且つ該測定面３４ａで第二分割光５１の進行方向に対し斜め前方（θ１）に反射されるように、ハーフミラー４０と測定面３４ａの中央間の光軸５２と、測定面３４ａ中央間と第二固定ミラー４６間の光軸５４が配置されている。
【００４１】
そして、本実施形態においては、光軸５４上に第二固定ミラー４６を配置している。このためハーフミラーよりの第二分割光５１は、測定面３４ａの中央に斜め（入射角θ１）に入射し、その反射光（反射角θ１）は第二固定ミラー４６に直角に入射する。第二固定ミラー４６よりの反射光は、ハーフミラーよりの第二分割光の入射経路、つまり光軸５４に沿って測定面、例えば第一測定面３４ａの中央に斜めに入射し（入射角θ１）、その反射光は光軸５２に沿ってハーフミラーに返光される。
【００４２】
この結果、本実施形態においては、ステップゲージ３２のように複数の測定面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの位置検出を連続して行うのに、テーブルを移動させるのみで、測定面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄに対するハーフミラーよりの光軸５２と、第二固定ミラー４６への光軸５４を次段の測定面に位置させることができる。
例えば同図（Ａ）に示すように第一測定面３４ａの位置検出後に、同図（Ｂ）に示すようにステップゲージ３２を図中矢印Ｉ方向に移動するのみで、光軸５２、５４に次の測定面、つまり第二測定面３４ｂ、第三測定面３４ｃ、第四測定面３４ｄが順次、位置することとなる。
【００４３】
したがって、本実施形態においては、移動部によりステップゲージ３２を図中矢印Ｉ方向に移動するのみで、複数の測定面３４ａ〜３４ｄの中央に対するハーフミラーよりの光軸５２と、第二固定ミラー４６への光軸５４の位置決めを、その他の測定面に邪魔されずに行うことができる。例えば同図（Ｂ）に示すような第二測定面３４ｂの位置検出時に、第一測定面３４ａ、第三測定面３４ｃ、第四測定面３４ｄ等と光軸５２，５４とがぶつかるのを確実に防ぐことができる。
これにより本実施形態においては、ステップゲージ３２を図中矢印Ｉ方向に移動するのみで、ステップゲージの各測定面の位置検出を連続して容易に行えるので、検出対象に対する汎用性の向上と、位置検出時間の大幅な短縮化を図ることができる。
【００４４】
＜参照側固定ミラーの光軸と測定軸の配置＞
前述のように本実施形態においては、ステップゲージの各測定面の位置検出を連続して行うために、位置検出センサ３０に対しステップゲージ３２を図中矢印Ｉ方向に移動させる必要がある。
したがって、例えば前記特許文献２等に開示されている一般的な干渉計の配置をそのまま用いたのでは、ステップゲージと位置検出センサとの図中矢印Ｉ方向への相対移動により、ステップゲージ３２の測定軸３６と、位置検出センサ３０の例えば第一固定ミラー４２と受光器４４間の光軸とがぶつかってしまう。
【００４５】
このため本実施形態にかかる非接触位置検出センサを、ステップゲージの複数の測定面の位置検出に応用するために、第一固定ミラーの光軸がステップゲージの移動を横切らないようにすることが非常に重要である。
そこで、本実施形態において第二に特徴的なことは、第一固定ミラーと受光器間の光軸を、ハーフミラーと測定面間の光軸を軸として、測定面の測定軸と交わらない角度に回転して配置したことである。
【００４６】
例えば本実施形態においては、図６に示すように第一固定ミラー４２と受光器４４の光軸７０は、ハーフミラー４０とステップゲージ３２間の光軸５２を軸として、前記光軸５２，５４を含む水平面７２に対し、例えば直角（θ２＝９０度）に配置している。
この結果、本実施形態においては、第一固定ミラー４２の光軸７０がステップゲージ３２の移動方向、つまり測定軸３６を横切るのを確実に防ぐことができるので、ステップゲージ３２の各測定面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの位置の連続検出が良好に行える。
【００４７】
＜測定側固定ミラー＞
また本実施形態においては、ステップゲージ３２を用いているので、測定面３４ａ〜３４ｄの倒れ等の影響を受けることがある。測定時の変動の影響を第一固定ミラー４２は実質的に受け難いが、第二固定ミラー４６は受けることがあり、ステップゲージ３２の測定面３４ａ〜３４ｄの位置検出を良好に行うためには、該第二固定ミラー４６に対する測定面３４ａ〜３４ｄの倒れ等の影響を低減する必要がある。
【００４８】
そこで、本発明において第三に特徴的なことは、測定側固定ミラーを、入射光と同じ（平行）方向に反射光を射出するミラーとしたことであり、本実施形態においては、例えばコーナーキューブ反射鏡、キャッツアイ等を用いることができるが、その反射面の加工のし易さに優れている点で、特にコーナーキューブ反射鏡を用いることが好ましい。
これにより本実施形態においては、第二固定ミラー４６に対するステップゲージ３２の測定面３４ａ〜３４ｄの、測定方向と直角な２方向（垂直及び水平方向）における倒れ等の影響を低減することができるので、ステップゲージ３２の測定面３４ａ〜３４ｄの位置検出を良好に行うことができる。
【００４９】
すなわち、第二分割光がステップゲージで反射した時に、その測定面に倒れがあると、その反射光の射出方向（第二固定ミラーへ向かう光の方向）は、理想的な光軸から外れてしまう（測定面での反射光の光軸はθ１方向に対しθεだけズレが生じる）。
ここで、仮に第二固定ミラーが平面ミラーの場合、該第二ミラーで反射した光が再び測定面に入射すると、その反射光（ハーフミラーに向かう光軸）は、測定面の傾きを再度受け、２θε傾く。この傾いた光線と第一固定ミラーからの光線がハーフミラーで重なったとき、光軸の傾きにより、受光器では最大値又は最小値の受光強度の立上がり／立下がり傾斜が緩くなり、位置誤差を生じる範囲が広くなってしまう。
【００５０】
これに対し、本実施形態のように、第二固定ミラーにコーナーキューブミラー等を用いると、第二固定ミラーから測定面に入射する光軸は、測定面から第二固定ミラーに射出する光軸を戻ってくる。このため測定面で反射し、ハーフミラーに向かう光軸は、再び測定面の傾きの影響を受けた時、θεの角度誤差は打ち消され、θ１の角度でハーフミラーに光が向かうので、測定面の倒れの影響を受け難い。
【００５１】
以上のように本実施形態にかかる非接触位置検出センサ３０によれば、ステップゲージの複数の測定面の位置検出原理に白色光干渉を採用し、第二分割光はステップゲージの測定面に対し斜めに入射され且つ該測定面で測定側分割光の進行方向に対し斜め前方に反射され、また該測定面よりの反射光をハーフミラーに返光する第二固定ミラーと、受光器による受光強度が最大値または最小値を示した時に測定面が所定の位置に位置することを検知する受光強度比較手段を備えることとした。
【００５２】
この結果、本実施形態においては、従来方式、つまり複数の測定面の位置検出を行う毎にレバーヘッドの退避を行う必要のあるものに比較し、ステップゲージの各測定面の位置検出が簡易な構成で行える。しかも本実施形態においては、複数の測定面の位置検出の能率を上げることができるができるので、ステップゲージ等のような複数の測定面の位置検出にかかる時間を大幅に短縮化することができる。これにより本実施形態においては各測定面間の距離の測定時間の大幅な短縮化を図ることができる。また本実施形態においてはダイナミック測定も行えるので、この面からも測定時間の大幅な短縮化を図ることができる。しかも、本実施形態においては、ステップゲージの各測定面の位置検出精度とステップゲージ等への検出対象に対する汎用性の向上を図ることができる。
【００５３】
変形例
＜ステップゲージ＞
なお、本実施形態にかかる位置検出センサは、例えばチェックマスタ校正機、ゲージブロック校正装置、キャリパゲージ等のゲージブロックを用いた基準器の校正装置の端面（測定面）の位置検出センサに適用することができる。
【００５４】
＜測定装置の精度検査＞
前記構成ではステップゲージの精度を測定した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定装置の測定精度の検査に適用することもできる。
また前記構成では、基部に本実施形態にかかる位置検出センサを固定し移動部にステップゲージを載置することにより、位置検出センサに対しステップゲージを移動した例について説明したが、基部にステップゲージの位置を固定し移動部に本実施形態にかかる位置検出センサを設けることにより、ステップゲージに対し位置検出センサを測定軸方向に移動することもできる。
【００５５】
図７には本実施形態にかかる位置検出センサを三次元測定装置（測定装置）の測定精度の検査に適用した例が示されている。なお、前記図１と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
例えば三次元等の測定装置１１０の基部１１２にステップゲージ１３２を固定し、三次元測定装置（測定装置）のＺ軸スピンドルの検出器取付部１７９等の移動部１２０に、本実施形態にかかる位置検出センサ１３０を取付けている。ここでステップゲージ１３２はその測定軸が位置検出センサ１３０の直線運動方向、例えばＹ軸方向と一致させている。
【００５６】
そして、Ｙ軸ガイド機構１６８により位置検出センサ１３０のＹ軸方向への移動中に、前記構成と同様、ラッチ回路１１６は位置検出センサ１３０よりの受光強度が最大値あるいは最小値を示す毎に、ステップゲージ１３２の各測定面１３４ａ〜１３４ｄに対する位置検出センサ１３０の位置情報を取得していく。　データ処理回路１１８は、各測定面間の寸法、例えば測定面間１３４ａ，１３４ｂ間の寸法、測定面間１３４ｂ，１３４ｃ間の寸法、測定面間１３４ｃ，１３４ｄ間の寸法を求める。これらを各測定面間の測定装置１１０の測定値とする。
【００５７】
そして、データ処理回路１１８は、測定装置１１０の測定値とステップゲージ１３２の寸法とを比較し、その差が許容値を越えていない場合は、測定装置１１０が所望の測定精度を満たしていると判断する。一方、データ処理回路１１８は、測定装置１１０の測定値とステップゲージ１３２の寸法との差が許容値を越えている場合は、測定装置１１０が所望の測定精度を満たしていないと判断する。ここで、前記検査後、測定装置１１０の測定精度を高めるために、例えば図７に示すような測長情報の補正機構を用いることが好ましい。
【００５８】
同図において測長情報の補正機構は、例えば情報処理回路１１８等を備え、情報処理回路１１８は、メモリ１８０と、ＣＰＵ１８２を備える。
ここで、前記メモリ１８０は、例えば１８°〜２２℃等の温度環境下で測定して得られた測定情報を、基準温度（例えば２０℃）での寸法に換算するための補正テーブルを記憶している。
【００５９】
そして、ＣＰＵ１８２は、前記温度環境下で実際に測定して得られた測定情報を、メモリ１８０の補正テーブルに基づいて、前記基準温度での寸法に換算している。これを測定値とする。これにより、測定装置１１０の測定精度を高めることができる。
【００６０】
しかも、本実施形態の位置検出センサ１３０を用いることにより、ステップゲージ１３２の各測定面１３４ａ，１３４ｂ間の距離、測定面１３４ｂ，１３４ｃ間の距離、測定面１３４ｃ，１３４ｄ間の距離の測定が連続して行えるので、測定時間を大幅に短縮化することができる。また本実施形態においてはステップゲージの各測定面の位置検出精度と、ステップゲージ等の検出対象に対する汎用性の向上を図ることができる。これにより本実施形態は、多くのサンプル数での測定精度の検査が容易に行えるので、一般的な相対向する二平行平面間の寸法測定により、測定装置の精度の検査を行うものに比較し、測定装置１１０の測定精度を高めることが容易に行える。
【００６１】
＜光出射手段の配置＞
また本実施形態においては、光出射手段は位置検出センサから離隔させ、該離隔された位置にある光出射手段の光を光ファイバで位置検出センサに導入することも、位置検出センサ構成部材の配置の自由度が向上される点で、好ましい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる非接触位置検出センサによれば、多波長光の干渉を用い、測定側分割光は測定面に対し斜めに入射され且つ該測定面で該測定側分割光の進行方向に対して斜め前方に反射され、また該測定面よりの反射光をハーフミラーに返光する測定側固定ミラーと、測定側分割光と参照側分割光による干渉光を受光する受光手段による受光強度が最大値又は最小値を示した時に、測定面が所定位置に位置すると検知する受光強度比較手段を備えることとしたので、位置検出精度と検出対象に対する汎用性の向上を図ることができる。
また本発明においては、前記参照側固定ミラーと受光手段間の光軸を、前記ハーフミラーと測定面間の光軸を軸として、前記測定面の測定軸と交わらない角度に回転して配置することにより、位置検出精度と検出対象に対する汎用性の向上をより図ることができる。
また本発明においては、前記測定側固定ミラーが入射光と同じ方向に反射光を射出するミラーであることにより、位置検出精度と検出対象に対する汎用性の向上をより図ることができる。
また本発明にかかる測定装置によれば、前記非接触位置検出センサを用いることとしたので、測定の際の位置検出精度と検出対象に対する汎用性の向上と、測定時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる非接触位置検出センサを用いた測定装置の概略構成の説明図である。
【図２】同図（Ａ）は図１に示した非接触位置検出センサの測定面への入射光軸を側方より見た図であり、同図（Ｂ）は図１に示した非接触位置検出センサの測定面よりの反射光軸を同図（Ａ）とは反対側の側方より見た図である。
【図３】本発明の位置検出原理の説明図である。
【図４】図３に示した受光器により感知される受光強度と光路差との関係を示す説明図である。
【図５】同図（Ａ）は本実施形態において特徴的な測定軸の配置の説明図（上方より見た図）であり、同図（Ｂ）は本実施形態において特徴的な第一固定ミラーの光軸と測定軸の配置の説明図（側方より見た図）である。
【図６】本実施形態において特徴的な複数の測定面の連続測定の説明図である。
【図７】本実施形態において特徴的な測定値の補正機構の説明図である。
【符号の説明】
３０，１３０　非接触位置検出センサ
３４ａ〜３４ｄ，１３４ａ〜１３４ｄ　ステップゲージ測定面（測定面）
４０　ハーフミラー
４２　第一固定ミラー（参照側固定ミラー）
４４　受光手段
４６　第二固定ミラー（測定側固定ミラー）
４８　光出射手段
６４　受光強度比較手段
【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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【図６】
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【図７】
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