(57)【要約】【目的】柱状部材の２つの回転位置において、干渉計装置の基準面と柱状部材先端面との相対角度を検出し、該検出された２つの角度に基づき、所定の演算式を用いて該柱状部材の軸の傾きを演算することで、軸の傾きの調整を行なうために必須となる、この軸の傾きの測定を簡易かつ低コストで高精度に行なう。【解決手段】フェルール４２０をクランプ装置３００により保持し、フェルール４２０の第１の回転位置（図１（Ａ））、第１の回転位置から１８０°回転した第２の回転位置（図１（Ｂ））における、先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度（ｍｘ１およびｍｘ２）を測定する。フェルール４２０の軸Ｓの垂線に対するフェルール４２０の先端面４２４の角度をα、顕微干渉計装置１の光軸に対する、フェルール４２０の軸Ｓの角度をβとすると、角度βは、β＝（ｍｘ１＋ｍｘ２−１８０）／２により求められる。【選択図】　　　　　図１
2004037167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面が平面形状をなす柱状部材をクランプ装置により保持し、被検体である該先端面を干渉計装置により観察する際に、該柱状部材の軸の傾きを測定する方法において、
前記柱状部材が前記クランプ装置に保持された状態で、前記柱状部材を該干渉計装置に対して所定角度だけ自転させ、２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
該検出された２つの角度に基づき、所定の演算式を用いて該柱状部材の軸の傾きを測定することを特徴とする被検体の傾き測定方法。
【請求項２】
前記所定角度が１８０°とされた、第１および第２の２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
下記条件式（１）を用いて該柱状部材の軸の傾きを測定することを特徴とする請求項１記載の被検体の傾き測定方法。
【数１】
2004037167.tif 000016
【請求項３】
先端面が平面形状をなす柱状部材をクランプ装置により保持し、被検体である該先端面を干渉計装置により観察する際に、該柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する該先端面の傾きを測定する方法において、
前記柱状部材が前記クランプ装置に保持された状態で、前記柱状部材を該干渉計装置に対して所定角度だけ自転させ、２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
該検出された２つの角度に基づき、所定の演算式を用いて、該柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する該先端面の傾きを測定することを特徴とする被検体の傾き測定方法。
【請求項４】
前記所定角度が１８０°とされた、第１および第２の２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
下記条件式（２）、（３）を用いて該柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する該先端面の傾きを測定することを特徴とする請求項１記載の被検体の傾き測定方法。
【数２】
2004037167.tif 000017
【請求項５】
前記２つの回転位置における、前記角度の検出は位相シフト縞解析法を用いて行なわれることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の被検体の傾き測定方法。
【請求項６】
前記２つの回転位置における、前記角度の検出はフーリエ変換縞解析法を用いて行なわれることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の被検体の傾き測定方法。
【請求項７】
前記柱状部材がフェルールであることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載の被検体の傾き測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば顕微干渉計装置（「干渉顕微鏡装置」とも称される）を用いて、例えばフェルール等の柱状部材の先端部の形状等を解析する際に、クランプ装置に保持されてなる該柱状部材の軸の傾きを測定する被検体の傾き測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信に用いられる光ファイバの研究開発が盛んに進められている。
この種の光ファイバは、例えば外径１０μｍ程度のコアと、その外周に設けた例えば外径１２５μｍ程度のクラッド層からなり、光ファイバ同士を接続するためにその接続端部にフェルールを備えたものが知られている。
【０００３】
フェルールとは、光ファイバを接続するための光コネクタを構成する一組のプラグの各々において、光ファイバの一端を保持固定する円筒状の部品である。フェルールは、その外径の中心部に光ファイバが挿入され接着剤等で固定された後、その先端を鏡面状に研磨されており、２つのフェルールの先端面を突き合わせることによって、それぞれに保持された２つの光ファイバを接続できるように構成されている。
このフェルールの先端面として、従来より光軸に対して直交する平面に研磨されたものが知られている。
【０００４】
ところで、光ファイバ接続に伴う光損失を低減するため、フェルールにはμｍオーダーの高精度な種々の規格がＪＩＳにより定められている。
【０００５】
また、作製されたフェルールが、上述した規格に適合しているかどうかを検査するために、顕微干渉計装置が用いられることがある。顕微干渉計装置は、微小な被検体の表面形状や屈折率分布などの位相情報を担持した物体光と、所定の基準板から反射された参照光とを干渉させて得られる干渉縞を観察し、この干渉縞の形状や変化を測定解析することにより、被検体の位相情報を得るように構成されている。
このような顕微干渉計装置を用いて、作製されたフェルールの検査を行なう場合、顕微干渉計装置の基準板の前方の所定位置にクランプ装置を配し、このクランプ装置により、検査するフェルールを保持するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したようにフェルール先端面の形状規格はμｍオーダとされているため、その測定は極めて高精度であることが要求され、前述したクランプ装置により保持されたフェルールが若干傾いていても、この検査に適合した測定精度を得ることは困難である。測定項目によっては、顕微干渉計装置の基準面の法線とフェルールの軸との傾き誤差を１０秒以下の角度としなければ検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
このようなフェルールの傾きを直接測定しながら、クランプ装置の傾きを調整する手法も考えられるが、その測定および調整が極めて複雑で精度を要するため容易に傾き誤差を調整することができない。
【０００７】
また、フェルールの軸の垂線に対して、該先端面の傾きが一致するような規格とされているタイプのフェルールにおいては、上述したフェルールの軸の傾き（同軸度）とともに、フェルールの軸の垂線に対して該先端面がどの程度の角度誤差を有しているか（垂直度）を同時に測定することができれば測定の効率化を図ることができる。
【０００８】
上記垂直度を測定するために、エンコーダで所定の角度（９０°）を割り出す手法や水準儀を用いて直接的にその角度を求める手法も試みられているが、このような手法によっては、高精度の測定結果を得ることは難しい。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、クランプ装置に保持されたフェルールの軸の傾きを、簡易かつ低コストで高精度に測定することを可能とする被検体の傾き測定方法を提供することを第１の目的とする。
【００１０】
また、本発明は、クランプ装置に保持されたフェルールの軸の傾きおよび、フェルールの軸の垂線に対する該先端面の傾きを同時に、簡易かつ低コストで高精度に調整することを可能とする被検体の傾き測定方法を提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の目的を達成するための第１の被検体の傾き測定方法は、先端面が平面形状をなす柱状部材をクランプ装置により保持し、被検体である該先端面を干渉計装置により観察する際に、該柱状部材の軸の傾きを測定する方法において、
前記柱状部材が前記クランプ装置に保持された状態で、前記柱状部材を該干渉計装置に対して所定角度だけ自転させ、２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
該検出された２つの角度に基づき、所定の演算式を用いて、該柱状部材の軸の傾きを測定することを特徴とするものである。
【００１２】
この場合において、前記所定角度が１８０°とされた、第１および第２の２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
下記条件式（１）を用いて該柱状部材の軸の傾きを測定するように構成することが好ましい。
【００１３】
【数３】
2004037167.tif 000003
【００１４】
また、本発明の第２の目的を達成するための第２の被検体の傾き測定方法は、先端面が平面形状をなす柱状部材をクランプ装置により保持し、被検体である該先端面を干渉計装置により観察する際に、該柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する該先端面の角度を測定する方法において、
前記柱状部材が前記クランプ装置に保持された状態で、前記柱状部材を該干渉計装置に対して所定角度だけ自転させ、２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
該検出された２つの角度に基づき、所定の演算式を用いて、該柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する該先端面の傾きを測定することを特徴とするものである。
【００１５】
この場合において、前記所定角度が１８０°とされた、第１および第２の２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、
下記条件式（２）、（３）を用いて該柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する該先端面の傾きを測定するように構成することが好ましい。
【００１６】
【数４】
2004037167.tif 000004
【００１７】
また、上述した各方法において、前記２つの回転位置における、前記角度の検出は位相シフト縞解析法やフーリエ変換縞解析法を用いて行なうことができる。
さらに、前記柱状部材がフェルールである場合には、特に有用である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明の実施形態に係る被検体の傾き測定方法を説明する前に、被検体であるフェルールを保持するクランプ装置を搭載するとともに、所定の干渉光学系により該フェルールの先端部を観察する顕微干渉計装置について図１１を参照しながら説明する。
【００１９】
＜顕微干渉計装置＞
図１１は、顕微干渉計装置の一部を破断して示す斜視図である。
図１１に示す顕微干渉計装置１は、底板２、前板３（一部破断して図示）、後板４、隔壁板５およびカバーケース６（一部破断して図示）からなる本体筐体内に、電源部７、コントロールボックス８および干渉計本体部１０を備えている。この干渉計本体部１０は、対物レンズユニット１１、ピエゾユニット１２、ハーフミラー・光源ユニット１３、結像レンズユニット１４、ミラーボックス１５およびＣＣＤカメラユニット１６を備えている。これらのうち、結像レンズユニット１４、ミラーボックス１５およびＣＣＤカメラユニット１６は、隔壁板５に固定された固定台１７に取り付けられており、対物レンズユニット１１、ピエゾユニット１２およびハーフミラー・光源ユニット１３は、フォーカス台１８（一部破断して図示）に取り付けられている。
【００２０】
このフォーカス台１８は、前板３と固定台１７との間において前後方向（図中の矢印ＦおよびＢ方向）に互いに平行な状態で延設された上下２本のガイド軸１９Ａ，１９Ｂ（一部破断して図示）に、前後方向にスライド移動可能に支持されている。また、上記固定台１７と上記フォーカス台１８との間には、コイルバネ９が配されており、上記フォーカス台１８は、このコイルバネ９の弾性により前方（図中の矢印Ｆ方向）に向けて付勢されている。
【００２１】
また、上記前板３には、上記フォーカス台１８を移動させて干渉計本体部１０のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整ネジ２０が設けられている。このフォーカス調整ネジ２０は、前板３に形成された不図示のネジ孔に、自身の軸周りの回転により前後方向に移動可能に螺合するネジ軸部２１と、このネジ軸部２１を回転させるためのツマミ部２２とを備えてなる。このネジ軸部２１の先端面はフォーカス台１８の前面部に設けられた半球状の凸部１８ａに当接している。このためフォーカス調整ネジ２０は、ツマミ部２２を回転させてネジ軸部２１の前板３からの突出長を変えることにより、フォーカス台１８をガイド軸１９Ａ，１９Ｂに沿って前後方向に移動させることが可能となっており、これによりフォーカス調整を行なえるようになっている。
【００２２】
上述したような構成を有する干渉計本体部１０は、対物レンズユニット１１の前方の所定位置に保持された微小な被検体（不図示）に、不図示の光源からの照明光を参照光と分割して照射し、被検体から反射してきた物体光を参照光と干渉させ、その干渉光を結像レンズユニット１４内の結像レンズ系（不図示）を通した後、不図示のＣＣＤ上に干渉縞を結像させる。そして、得られた干渉縞の形状や変化を測定解析することにより、被検体の表面形状の三次元計測や物性の測定を行なえるようになっている。なお、干渉計本体部１０としては、ミロー型やマイケルソン型、リニーク型など種々のタイプのものを用いることが可能である。
【００２３】
また、上記前板３には、傾斜調整装置１００が配されている。この傾斜調整装置１００は、前板３に固定されたＬ字状の第１の基部材１１０と、この第１の基部材１１０と同様のＬ字状をなし、第１の基部材１１０に対向配置された第２の基部材１２０を備えている。第２の基部材１２０は、支点部１３０を中心に第１の基部材１１０に対して傾動可能に支持されており、第１の傾斜調整ネジ１４０および第２の傾斜調整ネジ１５０により、支点部１３０から略鉛直方向に延びる軸線周りと、支点部１３０から略水平方向に延びる軸線周りとにそれぞれ傾動して、第１の基部材１１０に対する傾きを調整できるようになっている。
【００２４】
この傾斜調整装置１００の第２の基部材１２０には、クランプ装置保持具２００が取り付けられている。クランプ装置保持具２００は、上段部２１０と下段部２２０とそれらを繋ぐ連結部２３０とを有してなり、その下段部２２０を３個の取付ネジ２４０により固定されている。クランプ装置保持具２００の上段部２１０は、対物レンズユニット１１の前面側に位置し、その中央部には、保持用凹部２１１が形成されており、この保持用凹部２１１内に、クランプ装置３００を保持している。なお、この他に前板３には、顕微干渉計装置１の電源をオンオフする電源スイッチ３０が設けられている。
【００２５】
＜クランプ装置の構成＞
以下、上記クランプ装置３００について、図７〜図１０を用いて詳細に説明する。なお、本発明の被検体の傾き測定方法を実施するためのクランプ装置としては、ここで説明するクランプ装置に限られるものではないことは勿論である。
図７は本発明の一実施形態に係るフェルールのクランプ装置の断面図、図８はその斜視図、図９はその部分正面図、図１０はその一部を取り出して示す斜視図である。なお、図７においては、フェルールを保持した状態を示している。
図示したクランプ装置３００は、図７に示す筒状部材４１０の内部に収容されたフェルール４２０を、図１１に示す顕微干渉計装置１の対物レンズユニット１１前方の所定位置に保持するためのものである。
【００２６】
上記筒状部材４１０は、不図示の相手側プラグと不図示のスリーブを介して接合される光コネクタ用プラグ４００（以下、「プラグ４００」と略称することがある）を構成するものであり、内筒４１２とこの内筒４１２に対し前後方向にスライド可能に配された外筒４１１とを備えてなり、その内部にフェルール４２０を収容している。
このフェルール４２０は、フェルール本体４２１の外径中心にシングルモードタイプの光ファイバ４３０の一端部を保持しており、このフェルール本体４２１の後端部には、円筒部４２２と鍔部４２３とからなる保持具が取り付けられている。フェルール本体４２１は、ジルコニアセラミックからなり、その先端面４２４は平面状に研磨加工されている。
【００２７】
フェルール４２０は、上記円筒部４２２にコイルバネ４２５が取り付けられた状態で筒状部材４１０内に収容され、バネ押え環４１３により後方への脱抜が規制されている。また、フェルール４２０は、コイルバネ４２５の弾性によって、前方（図７の右方）に向けて定圧付勢されており、これによって、その先端面４２４が不図示の相手側フェルールの先端面と密着し易いように構成されている。
【００２８】
一方、上記クランプ装置３００は、図７および図８に示すように、略円環状に形成された基部３１０と、この基部３１０よりも肉厚の円板状に形成された支持部３２０と、この支持部３２０に対して上下移動可能に配された変位部３３０と、この変位部３３０を上方から押圧する押圧部材３４０とを備えてなる。
【００２９】
図８に示すように上記基部３１０は、３個のネジ孔３１１と、互いに１８０°反転した位置に設けられた同一形状の２つの位置決め用の切欠部３１２とを備えている。ネジ孔３１１は、クランプ装置３００を上記クランプ装置保持具２００（図１１参照）に取り付けるためのネジ用のものであり、切欠部３１２は、クランプ装置保持具２００に設けられた位置決め用のピン（図１１において３５０）が、このいずれかの切欠部３１２に入るようにクランプ装置３００をセットすれば、クランプ装置３００のクランプ装置保持具２００に対する位置決めが行なえるように設けられている。したがって、クランプ装置３００はクランプ装置保持具２００に対して、互いに１８０°回転した２つの位置に取り付け可能であり、これによりフェルール４２０は後述するように、互いに１８０°回転した２つの位置に容易に位置決め可能である。
【００３０】
また、基部３１０の頂部には、凹陥部３１３が設けられている。
【００３１】
上記支持部３２０は、上記基部３１０と一体に形成されており、その中央部やや上方寄りには矩形状の窓部３２１が設けられている。また、支持部３２０の前面には、上記窓部３２１の下辺に隣接した半円状の凹部３２２が設けられ、この凹部３２２内には、上記クランプ装置３００の軸線Ｌに沿って前方に延びる第１の支持片３２３が設けられている。図８に示すように、この第１の支持片３２３の外周面は半円筒面状に、内周面は断面Ｖ字型の溝状にそれぞれ形成されている。なお、図７において図示された第１の支持片３２３の断面は、第１の支持片３２３とフェルール４２０とが当接する位置に沿って示されたものである。
【００３２】
上記変位部３３０は、上記基部３１０とは別体に形成され、上記支持部３２０の窓部３２１内に配されている。また、変位部３３０の前面には、上記支持部３２０の凹部３２２と対称的に形成された半円状の凹部３３２が設けられ、この凹部３３２内には、上記クランプ装置３００の軸線Ｌを挟んで、上記第１の支持片３２３と対向した状態で前方に延びる第２の支持片３３３が設けられている。図８に示すように、この第２の支持片３３３の外周面は半円筒面状に、内周面は断面台形型の溝状にそれぞれ形成されている。
【００３３】
この変位部３３０は、詳しくは図９に示すように、上記支持部３２０の窓部３２１内の左側端部および右側端部において上下方向に延びるガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂに沿って、上下方向に移動できるようになっている。図１０に示すように、２本のガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂには、変位部３３０を上方に付勢するコイルバネ３３５（ガイド軸３３４Ｂ側のみ図示）が取り付けられており、変位部３３０には、このコイルバネ３３５の上端部を保持するバネ座用凹部３３６が設けられている。このコイルバネ３３５の弾性により変位部３３０の第２の支持片３３３は、変位部３３０が押圧部材３４０により押圧を受けていない場合、支持部３２０の第１の支持片３２３に一側面側を支持された状態のフェルール４２０の他側面から離れるクランプ解除位置に位置している。なお、コイルバネ３３５は、ガイド軸３３４Ａ，３３４Ｂとは別の位置に設けるようにしてもよい。また、変位部３３０を上方に付勢する手段として、ゴム等の他の弾性部材を用いることも可能である。
【００３４】
上記押圧部材３４０は、図７に示すように、上記基部３１０の頂部に形成された上記凹陥部３１３の底面から上記支持部３２０に形成された上記窓部３２１まで貫通したネジ孔３２４と螺合するネジ軸部３４１と、このネジ軸部３４１よりも一回り大きい径を有するネジ基部３４２と、このネジ基部３４２に形成されたネジ孔３４３と螺合するネジ軸部３４４を先端部に有するレバー部材３４５とを備えてなる。このレバー部材３４５を、ネジ軸部３４１の軸線Ｃ´を中心に回動させることにより、押圧部材３４０は、そのネジ軸部３４１の球状先端面を変位部３３０に当接させた状態で、変位部３３０を下方に向けて押圧し、第２の支持片３３３を上記コイルバネ３３５に抗して、上記クランプ解除位置からフェルール４２０の上記他側面に当接するクランプ位置に変位させることができるようになっている。
【００３５】
なお、変位部３３０には、図７に示すように、クランプ装置３００に保持された状態の筒状部材４１０の一側壁部を挟んで、上記第２の支持片３３３と対向するように延びた被押圧片３３７が設けられている。上記押圧部材３４０は、その押圧点Ｐ′（ネジ軸部３４１の球状先端面と被押圧片３３７との接点）を通る力の作用線（上記軸線Ｃ´に一致する）が、上記筒状部材４１０の内部を通って上記被押圧片３３７と交わり、さらに上記第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲（図７の点Ｓ´と点Ｔとの間の範囲）内を通るように配置されている。また、押圧部材３４０のレバー部材３４５は、図８に示すように、クランプ装置３００の基部３１０の頂部に設けられた凹陥部３１３の左右の壁部により構成されるストッパ部３１４により、その回動範囲が規制されるようになっている。
【００３６】
＜クランプ装置の作用＞
上述したように構成されたクランプ装置３００は、以下のようにして光コネクタ用プラグ４００を保持する。まず、フェルール４２０の先端部を、クランプ装置３００の支持部３２０の第１の支持片３２３と、変位部３３０の第２の支持片３３３との間に挿入するようにして、プラグ４００をクランプ装置３００の前面に押し当てる。次に、押圧部材３４０のレバー部材３４５を回動して、押圧部材３４０のネジ軸部３４１の先端面により変位部３３０の被押圧片３３７を押圧し、変位部３３０の第２の支持片３３３を上記クランプ解除位置から上記クランプ位置に変位させ、この第２の支持片３３３と上記第１の支持片３２３とによりフェルール４２０の先端部を把持する。これにより、プラグ４００は、フェルール４２０の軸線（不図示）がクランプ装置３００の軸線Ｌと一致した状態で、クランプ装置３００により保持される。
【００３７】
この保持状態において、クランプ装置３００の第１の支持片３２３および第２の支持片３３３は、互いに対向した状態で筒状部材４１０の先端外方側から内方側に向かって延びている。このため、第１および第２の支持片３２３，３３３によるフェルール４２０のチャック代を長くとることが可能となっている。また、押圧部材３４０のネジ軸部３４１の球状先端面が、第２の支持片３３３の上に張り出して（オーバーハングして）延びる、変位部３３０の被押圧片３３７を押圧している。これにより、押圧部材３４０の上記力の作用線は、上記筒状部材４１０の内部を通って上記被押圧片３３７と交わり、さらに上記第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲内を通る。このため、押圧部材３４０により変位部３３０を押圧しても、変位部３３０に捩れ（上記力の作用線が、第１の支持片３２３によるフェルール４２０の支持範囲外を通る場合に生ずる、図７において、変位部３３０を時計方向に回転させる方向の捩れ）を生じさせることがなく、フェルール４２０を確実に把持することが可能となっている。
【００３８】
プラグ４００をクランプ装置３００から取り外す場合には、押圧部材３４０のレバー部材３４５を逆方向に回動させ、ネジ軸部３４１の先端面による変位部３３０の押圧を解除し、これにより変位部３３０の第２の支持片３３３をクランプ解除位置に移動させて、第２の支持片３３３と第１の支持片３２３によるフェルール４２０の把持を解除することによって、フェルール４２０を解放すればよい。
【００３９】
＜被検体の傾き測定＞
上述した如くして、フェルール４２０をクランプ装置３００に確実に保持させるようにしているが、前述したようにフェルール先端面４２４の形状規格はμｍオーダとされており、その測定は極めて高精度であることが要求されるため、前述したクランプ装置により保持されたフェルール４２０が顕微干渉計装置１に対して微小角度傾いていても、この検査に適合した測定精度を得ることは困難である。
【００４０】
しかしながら、このような装置においては、上述したように各種の機構部品（傾斜調整装置１００、クランプ装置保持具２００等）を有しており、その機械公差がどうしても累積してしまい、それに応じてフェルールが微小角度傾いてしまう。
そこで、この傾き誤差を調整することになるが、その精度を極めて高くする必要があることから、本実施形態方法においては、以下の如き手法により、顕微干渉計装置１の光軸（顕微干渉計装置１の基準面に対して垂直であると仮定）に対するフェルール４２０の軸の傾きを測定するようにしている。
【００４１】
図１は、本発明の実施形態にかかる被検体の傾き測定方法を概念的に示す概略図である。
ここでは、便宜的に、１次元の傾き（ｘ方向の傾き）について説明する。
【００４２】
フェルール４２０がクランプ装置３００に保持された状態で、このフェルール４２０の第１の回転位置（図１（Ａ））および、この第１の回転位置とは互いに１８０°回転された第２の回転位置（図１（Ｂ））における、フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度（ｍｘ１およびｍｘ２）を測定する。
このとき、フェルール４２０の軸Ｓの垂線に対してフェルール４２０の先端面４２４が角度αだけ傾いていたとし、顕微干渉計装置１の光軸（顕微干渉計装置１の基準面に対する垂線；Ｚ軸）に対し、フェルール４２０の軸Ｓが角度βだけ傾いていたとすると、角度βは、いわゆる反転法の計算手法を用い、次のようにして求められる。
【００４３】
【数５】
2004037167.tif 000005
【００４４】
また、フェルール４２０の軸Ｓの垂線に対して、先端面４２４の傾きが一致するような規格とされているタイプのフェルール４２０においては、上述したフェルール４２０の軸Ｓの傾き（同軸度）とともに、フェルール４２０の軸Ｓの垂線に対して該先端面がどの程度の角度誤差（角度α）を有しているか（垂直度）を同時に測定することができれば測定の効率化を図ることができる。
このような場合には、上式（４）、（５）から、上式（６）とともに下式（７）を求めることにより、角度βと同時に角度αを求めることができる。
【００４５】
【数６】
2004037167.tif 000006
【００４６】
上記では、１次元における傾きを測定する方法について説明したが、実際に必要な被検体の傾きは２次元における傾きである。しかし、２次元における傾きを測定する方法も、基本的には上記１次元の方法と同様であり、その測定方法は以下のようにすればよい。
【００４７】
図２は、２次元の傾き（ｘ、ｙ方向の傾き）を求める被検体の傾き測定方法を説明するための概念図である。
【００４８】
フェルール４２０がクランプ装置３００に保持された状態で、このフェルール４２０の第１の回転位置（図２（Ａ））および、この第１の回転位置とは互いに１８０°回転された第２の回転位置（図２（Ｂ））における、フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度（ｍｘ１、ｍｙ１）および（ｍｘ２、ｍｙ２）を測定する。
このとき、フェルール４２０の軸Ｓの垂線に対してフェルール４２０の先端面４２４が角度（αｘ、αｙ）だけ傾いていたとし、顕微干渉計装置１の光軸（顕微干渉計装置１の基準面に対する垂線；Ｚ軸）に対し、フェルール４２０の軸Ｓが角度（βｘ、βｙ）だけ傾いていたとすると、角度（βｘ、βｙ）は、１次元の場合と同様に、いわゆる反転法の計算手法を用い、次のようにして求められる。
【００４９】
【数７】
2004037167.tif 000007
【００５０】
【数８】
2004037167.tif 000008
【００５１】
また、フェルール４２０の軸Ｓの垂線に対して、先端面４２４の傾きが一致するような規格とされているタイプのフェルール４２０においては、上述したフェルール４２０の軸Ｓの傾き（同軸度）とともに、フェルール４２０の軸Ｓの垂線に対して該先端面がどの程度の角度（αｘ、αｙ）を有しているか（垂直度）を同時に測定することができれば測定の効率化を図ることができることは、１次元の場合に説明したとおりである。
このような場合には、上式（８）、（９）から、上式（１０）とともに下式（１１）を求めることにより、角度（βｘ、βｙ）と同時に角度（αｘ、αｙ）を求めることができる。
【００５２】
【数９】
2004037167.tif 000009
【００５３】
また、上述した実施形態のものは、互いに１８０°回転した２つの位置で検出した、フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度（ｍｘ１、ｍｙ１）および（ｍｘ２、ｍｙ２）を用いるようにしているが、本発明の被検体の傾き測定方法においては、上記２つの相対回転角度は任意の値とすることが可能である。
【００５４】
【数１０】
2004037167.tif 000010
【００５５】
＜フェルール先端面と基準面との角度検出＞
上述した実施形態方法を実施するためには、フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度を検出しておくことが必要となるが、この相対角度を検出する手法としては種々の手法を取り得る。例えば、上記実施形態方法においては、顕微干渉計装置１により被検体の干渉縞情報を得ることができるので、これを利用して被検体の干渉縞画像を得、この干渉縞画像を解析してフェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との２次元相対角度を検出することが可能である。この場合における縞画像解析手法としては、位相シフト縞解析法を利用する手法とフーリエ変換縞解析法を利用する手法とが考えられるが、そのいずれをも採用し得る。
【００５６】
また、干渉縞画像を解析するのではなく、オートコリメータ等の角度検出器を用いて、上記２次元相対角度を検出するようにしてもよいことは勿論である。
【００５７】
本発明の主旨は、検出された該２次元相対角度を利用して、顕微干渉計装置１の光軸に対するフェルール４２０の軸の傾き、およびフェルール４２０の軸の垂線に対するフェルール４２０の先端面４２４の傾きを測定することにあるため、上述した４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度を検出する手法の全てについての詳細な説明は省略するが、その代表例として上記フーリエ変換縞解析法を利用してフェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度を検出する手法についてのみ以下に詳述する。
【００５８】
図３は、上記フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度を検出する手法を概念的に示すフローチャートである。
すなわち、まず、空間キャリア縞が重畳された、被検体の形状情報を担持してなる干渉縞画像をＣＣＤ撮像カメラにより得る（Ｓ１１）。次に、得られた干渉縞画像データに対してフーリエ変換を施し（Ｓ１２）、空間キャリア周波数（ｆｘ，ｆｙ）を抽出し（Ｓ１３）、このキャリア周波数に基づきフーリエ変換縞解析を行ない、後述するｃ（ｘ，ｙ）を求め、フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との傾斜量（相対角度）を求める（Ｓ１４）。
【００５９】
次に、フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との傾斜量を測定するための概念的な系を、図６を用いて説明する。
この系は、図６に示すように、マイケルソン型干渉計６０１において、被検体の先端面６０２（４２４）と基準面６０３からの両反射光束によって形成される干渉縞は、撮像カメラ６０４のＣＣＤ６０５の撮像面において形成され、画像入力基板６０６を介して、ＣＰＵおよび画像処理用のメモリを搭載したコンピュータ６０７に入力され、入力された干渉縞画像データに対して種々の演算処理が施され、その処理結果はモニタ画面６０７Ａ上に表示される。なお、撮像カメラ６０４から出力される干渉縞画像データはＣＰＵの処理により一旦メモリ内に格納されるようになっている。
【００６０】
コンピュータ６０７は、図３に示すように、ソフト的に、得られた干渉縞画像データに対してフーリエ変換を施すとともに、この干渉縞画像に基づいて、フェルール４２０の先端面６０２と顕微干渉計装置１の基準面６０３との傾斜量を演算したり、このフェルール４２０の先端面６０２と顕微干渉計装置１の基準面６０３との傾斜量に基づき、フェルール４２０の軸の傾きを演算するように構成されている。
【００６１】
なお、図６に示すように、コンピュータ６０７が、Ｄ／Ａ変換基板６０８を介して駆動部６０９に対して所定の指示を行なうことにより、アクチュエータ６１０が基準面６０３の傾きを調整し得るように構成されている。
【００６２】
以下、数式を用いて上記検出手法について説明する。
前述したように、フーリエ変換縞解析法はキャリア周波数（被検体先端面４２４と基準面との相対的傾斜）を導入することにより、一枚の縞画像のみで位相を求めることができる。キャリア周波数を導入すると干渉縞強度は次の式（１５）で表される。
【００６３】
【数１１】
2004037167.tif 000011
【００６４】
また、前述したように、λを光の波長、θｘとθｙを被検体先端面４２４のｘ、ｙ方向の傾斜（姿勢）、ｘを位相シフト素子の位相シフト量としたとき、上式（１５）は下式（１６）のように変形できる。
【００６５】
【数１２】
2004037167.tif 000012
【００６６】
【数１３】
2004037167.tif 000013
【００６７】
上式（１７）をフーリエ変換すると、下式（１８）を得ることができる。
【００６８】
【数１４】
2004037167.tif 000014
【００６９】
一般に、フーリエ変換方法においては、フィルタリングによって、Ｃ（η−ｆｘ，ζ−ｆｙ）を求め、図４に示す如く周波数座標系上の位置（ｆｘ，ｆｙ）に存在するスペクトルのピークを座標原点に移動させ、キャリア周波数を除去する。次に、逆フーリエ変換を用いてｃ（ｘ，ｙ）を求めることにより、ラップ処理された位相が得られる。次に、アンラップ処理によって被測定物の位相Φ（ｘ，ｙ）が求められる。ここで、（ｆｘ，ｆｙ）はキャリア周波数であるが、被検体の先端面４２４と基準面との間には所定の角度関係（相対姿勢）、具体的には式（１５ａ）の関係が存在することに着目し、（ｆｘ，ｆｙ）の各値を求め、その値に基づき、被検体先端面４２４と基準面の相対角度を求める。
【００７０】
（ｆｘ，ｆｙ）の各値は、上式（１８）の結果から、座標原点にある最大ピーク以外のサブピーク位置、すなわち、Ｃ（η−ｆｘ，ζ−ｆｙ）の位置を求めることで得られる。これにより、被検体の先端面４２４のｘ、ｙ方向の各傾斜であるｍｘとｍｙを求めることができる。
【００７１】
被検体の先端面４２４のｘ、ｙ方向の各傾斜であるｍｘとｍｙは、上記手法（第１の手法）に代えて次のような手法（第２の手法）によっても求めることができる。
この傾斜検出方法の概略は、図５のフローチャートによって表わされる。
【００７２】
まず、空間キャリア縞が重畳された、被検体の形状情報を担持してなる干渉縞画像をＣＣＤ撮像カメラにより得る（Ｓ２１）。次に、得られた干渉縞画像データに対してフーリエ変換を施し（Ｓ２２）、フィルタリングによってキャリア周波数のスペクトル分布（サイドローブ）であるＣ（ｎ−ｆｘ，ζ−ｆｙ）を抽出する（Ｓ２３）。次に、この分布Ｃ（ｎ−ｆｘ，ζ−ｆｙ）に逆フーリエ変換を施してｃ（ｘ，ｙ）を得、ラップされた位相を得る（Ｓ２４）。この後、アンラップ処理を施すことにより被検体の先端面４２４の形状情報に基づき被検体の先端面４２４の位相ｐ（ｘ，ｙ）を求める（Ｓ２５）。次に、最小二乗法を用いて上記位相ｐ（ｘ，ｙ）の最小二乗平面を求める（Ｓ２６）。最後に、最小二乗平面の微係数に基づき被検体の先端面４２４の傾斜を求める（Ｓ２７）。
【００７３】
ところで、上記第１の手法におけるフーリエ縞解析法では、例えばフィルタリングによって、周波数座標系上におけるキャリア周波数のスペクトル分布（サイドローブ）であるＣ（ｎ−ｆｘ，ζ−ｆｙ）を抽出した後、そのピークをその位置（ｆｘ，ｆｙ）から座標原点に移動することによりキャリア周波数を除去し、この後逆フーリエ変換を施すことにより被検体の先端面４２４の位相（形状）を求めるようにしている。
【００７４】
これに対し、上記第２の手法においては、被検体の先端面４２４の傾斜もその形状の一部と考え、前述した式（１８）におけるキャリア周波数のスペクトル分布（サイドローブ）であるＣ（ｎ−ｆｘ，ζ−ｆｙ）のピークを、移動させることなく、すなわち、キャリア周波数を除去することなくこのスペクトル分布Ｃ（ｎ−ｆｘ，ζ−ｆｙ）に対して逆フーリエ変換を施す。これにより、最終的に得られた上記被検体の先端面４２４の位相ｐ（ｘ，ｙ）には傾き成分が含まれることになる。
すなわち、上記位相ｐ（ｘ，ｙ）は下式（１９）の如く表される。
【００７５】
【数１５】
2004037167.tif 000015
【００７６】
したがって、上記第２の手法によれば、最小二乗法を用いて、キャリア周波数を除去せずに求めた被検体の先端面４２４の形状の最小二乗平面（形状を最小二乗法でフィッティングし得られた平面）を求め、この最小二乗平面のｘ、ｙ方向の微係数を求め、さらに上式（１９）を用いて被検体の先端面４２４の傾斜ｍｘとｍｙを得るようにしており、これにより被検体の先端面４２４の基準面に対する傾きを容易に求めることができる。
【００７７】
なお、上記手法において、被検体の先端面４２４の形状を表す平面を求める際には、上記最小二乗法に替えて他のフィッティング手法を採用することも可能である。例えば、所定の球面によりフィッティングし、この球面の中心座標での接平面の傾きを求め、上記被検体の先端面４２４の基準面に対する傾きを推定するようにしてもよい。
【００７８】
このように、フーリエ変換縞解析法を用いることで、被検体の先端面４２４の基準面に対する２次元的な傾斜を検出できる。なお、フーリエ変換縞解析法により被検体の先端面４２４の基準面に対する２次元的な傾斜を求める際には、縞画像の全領域を使う必要がなく、一部の縞画像領域を解析することによっても充分に有効なデータを得ることが可能である。
【００７９】
＜被検体の傾き補正＞
上述したようにして、顕微干渉計装置１の光軸に対する、フェルール４２０の軸Ｓの相対角度（βｘ、βｙ）を測定することが可能となるため、この後この測定値に基づきフェルール４２０の軸Ｓの傾きを補正することが可能となる。
この場合において、顕微干渉計装置１の光軸に対する、フェルール４２０の軸Ｓの相対角度（βｘ、βｙ）をモニタ上に表示させるようにすれば、傾きの補正が容易となり、好ましい。
なお、この傾きの補正は、手動調整により行なっても良いし、上記相対角度（βｘ、βｙ）に応じた出力値に基づき自動調整を行なうように構成してもよい。
【００８０】
さらに、この相対角度（βｘ、βｙ）に応じた値を補正値として測定データを補正することにより、この傾きの補正を行なうことも可能である。
【００８１】
＜その他＞
なお、本発明に係る被検体の傾き測定方法としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、互いに１８０°回転した２つの位置で、フェルール４２０の先端面４２４と顕微干渉計装置１の基準面との相対角度を検出するようにしているが、本発明の被検体の傾き測定方法においては、上記２つの相対回転角度は任意の値とすることが可能であって、この場合において、その角度の検出は、例えばジャイロ等の回転角検出センサを用いるようにしてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の第１の被検体の傾き測定方法によれば、先端面が平面形状をなす柱状部材をクランプ装置により保持した状態で、前記柱状部材を干渉計装置に対して所定角度だけ自転させ、２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との相対角度を検出し、該検出された２つの角度に基づき、所定の演算式を用いて該柱状部材の軸の傾きを測定するようにしている。
【００８３】
したがって、柱状部材の、干渉計装置に対する２つの回転位置において、各々、干渉計装置の基準面と上記先端面との相対角度を検出するとともに、この測定値を所定の演算式に代入して演算するだけで、該柱状部材の軸の傾きを測定することができるので、軸の傾きの調整を行なうために必須となる、この軸の傾きの測定を簡易かつ低コストで高精度に行なうことができる。
【００８４】
また、本発明の第２の被検体の傾き測定方法によれば、先端面が平面形状をなす柱状部材をクランプ装置により保持した状態で、前記柱状部材を該干渉計装置に対して所定角度だけ自転させ、２つの回転位置において、各々、前記干渉計装置の基準面と前記先端面との角度を検出し、該検出された２つの角度に基づき、所定の演算式を用いて、該柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する該先端面の傾きを同時に測定するようにしている。
【００８５】
したがって、上記第２の被検体の傾き測定方法によれば、柱状部材の軸の傾きおよび、該柱状部材の軸の垂線に対する上記先端面の傾きを同時に測定するようにしているので、上記第１の被検体の傾き測定方法による効果に加え、効率の良い測定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き測定方法（１次元）の概略を説明するための概念図
【図２】本発明の一実施形態に係る被検体の傾き測定方法（２次元）の概略を説明するための概念図
【図３】フェルール先端面と基準面との角度検出の一手法を説明するためのフローチャート
【図４】図３に示す手法の一部を説明するための概念図
【図５】図３に示すフローチャートの変更例を示すフローチャート
【図６】フェルール先端面と基準面との角度を検出する系の一例を示すブロック図
【図７】本発明の一実施形態に係るフェルールのクランプ装置の断面図
【図８】図７に示すクランプ装置の外観斜視図
【図９】図７に示すクランプ装置の部分正面図
【図１０】図７に示すクランプ装置の一部を取り出して示す斜視図
【図１１】図７に示すクランプ装置を具備した顕微干渉計装置の斜視図
【符号の説明】
１　　　　　　　　　顕微干渉計装置
２　　　　　　　　　底板
３　　　　　　　　　前板
４　　　　　　　　　後板
５　　　　　　　　　隔壁板
６　　　　　　　　　カバーケース
７　　　　　　　　　電源部
８　　　　　　　　　コントロールボックス
９　　　　　　　　　コイルバネ
１０　　　　　　　　干渉計本体部
１１　　　　　　　　対物レンズユニット
１２　　　　　　　　ピエゾユニット
１３　　　　　　　　ハーフミラー・光源ユニット
１４　　　　　　　　結像レンズユニット
１５　　　　　　　　ミラーボックス
１６　　　　　　　　ＣＣＤカメラユニット
１７　　　　　　　　固定台
１８　　　　　　　　フォーカス台
１８ａ　　　　　　　凸部
１９Ａ，１９Ｂ　　　ガイド軸
２０　　　　　　　　フォーカス調整ネジ
２１　　　　　　　　ネジ軸部
２２　　　　　　　　ツマミ部
３０　　　　　　　　電源スイッチ
１００　　　　　　　傾斜調整装置
１１０　　　　　　　第１の基部材
１２０　　　　　　　第２の基部材
１３０　　　　　　　支点部
１４０　　　　　　　第１の傾斜調整ネジ
１５０　　　　　　　第２の傾斜調整ネジ
２００　　　　　　　クランプ装置保持具
２１０　　　　　　　上段部
２２０　　　　　　　下段部
２２１　　　　　　　保持用凹部
２３０　　　　　　　連結部
２４０　　　　　　　取付ネジ
３００　　　　　　　クランプ装置
３１０　　　　　　　基部
３１１　　　　　　　ネジ孔
３１２　　　　　　　切欠部
３１３　　　　　　　凹陥部
３１４　　　　　　　ストッパ部
３２０　　　　　　　支持部
３２１　　　　　　　窓部
３２２　　　　　　　凹部
３２３　　　　　　　第１の支持片
３２４　　　　　　　ネジ孔
３２５　　　　　　　ネジ部
３３０　　　　　　　変位部
３３２　　　　　　　凹部
３３３　　　　　　　第２の支持片
３３４Ａ，３３４Ｂ　ガイド軸
３３５　　　　　　　コイルバネ
３３６　　　　　　　バネ座用凹部
３３７　　　　　　　被押圧片
３４０　　　　　　　押圧部材
３４１　　　　　　　ネジ軸部
３４２　　　　　　　ネジ基部
３４３　　　　　　　ネジ孔
３４４　　　　　　　ネジ軸部
３４５　　　　　　　レバー部材
３５０　　　　　　　位置決め用突起
４００　　　　　　　光コネクタ用プラグ
４１０　　　　　　　プラグ本体
４１１　　　　　　　外筒
４１２　　　　　　　内筒
４１３　　　　　　　バネ押え環
４２０、５０１　　　フェルール
４２１　　　　　　　フェルール本体
４２２　　　　　　　円筒部
４２３　　　　　　　鍔部
４２４、５０３、５０３Ａ、５０３Ｂ　　　先端面
４２５　　　　　　　コイルバネ
４３０、５０２　　　光ファイバ
５０２Ａ　　　　　　コア
５０２Ｂ　　　　　　クラッド（クラッド層）
６０１　　　　　　　マイケルソン型干渉計
６０２　　　　　　　先端面
６０３　　　　　　　基準面
６０４　　　　　　　撮像カメラ
６０５　　　　　　　ＣＣＤ
６０７　　　　　　　コンピュータ
６０７Ａ　　　　　　モニタ画面
６０９　　　　　　　駆動部
６１０　　　　　　　アクチュエータ
Ｆ、Ｂ　　　　　　　方向を示す矢印
Ｃ´、Ｌ　　　　　　軸線
Ｓ´、Ｔ　　　　　　第１の支持片の支持範囲
Ｐ′　　　　　　　　押圧点
【図１】
2004037167.tif 000018
【図２】
2004037167.tif 000019
【図３】
2004037167.tif 000020
【図４】
2004037167.tif 000021
【図５】
2004037167.tif 000022
【図６】
2004037167.tif 000023
【図７】
2004037167.tif 000024
【図８】
2004037167.tif 000025
【図９】
2004037167.tif 000026
【図１０】
2004037167.tif 000027
【図１１】
2004037167.tif 000028