(57)【要約】【課題】本発明の目的は、端度器間の寸法差測定を、より高精度に行うことのできる寸法差測定方法を提供することにある。【解決手段】一の光出射手段１６と、光分割手段１８と、寸法予備値が既知の端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの測長軸と一致した光軸を有し且つ所定離隔距離をおいて配置された第一干渉手段２０及び第二干渉手段２２と、第一干渉縞観察手段２４及び第二干渉縞観察手段２６と、を備えた非密着光波干渉測定機構１２により、第一干渉手段４６及び第二干渉手段５０間の測定光路４４中に並列にセットされた端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定する非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）と、該端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞位相差に基づいて端度器ＢＧＡの寸法ＬＡと端度器ＢＧＢの寸法ＬＢとの差を求める演算工程（Ｓ１２）と、を備えたことを特徴とする寸法差測定方法。【選択図】図１
2007285783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可干渉光を出射する一の光出射手段と、光分割手段と、予備値が既知の少なくとも二の端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの測長軸と一致した光軸を有し、且つ所定の離隔距離をおいて配置された第一干渉手段及び第二干渉手段と、第一干渉縞観察手段及び第二干渉縞観察手段と、を備えた非密着光波干渉測定機構により、該第一干渉手段及び該第二干渉手段間の測定光路中に並列にセットされた少なくとも二の端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定する非密着光波干渉測定工程と、
前記非密着光波干渉測定工程で端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞位相差に基づいて、下記の数式１で表せる前記端度器ＢＧＡの相対向する端面間の寸法ＬＡと下記の数式２で表せる端度器ＢＧＢの相対向する端面間の寸法ＬＢとの差（寸法差ΔＬＡＢ＝ＬＢ−ＬＡ）を求める演算工程と、
を備えたことを特徴とする寸法差測定方法。
（数１）
ＬＡ＝λ／２{ＮＡ＋（εＡ４−εＡ３）＋（εＡ２−εＡ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長、
ＮＡ：前記端度器ＢＧＡの寸法ＬＡをλ／２で割った商の整数部分、
（εＡ２−εＡ１）：前記第一干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＡの一端面に関する測定干渉縞との位相差、
（εＡ４−εＡ３）：前記第二干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＡの他端面に関する測定干渉縞との位相差。
（数２）
ＬＢ＝λ／２{ＮＢ＋（εＢ４−εＢ３）＋（εＢ２−εＢ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長、
ＮＢ：前記端度器ＢＧＢの寸法ＬＢをλ／２で割った商の整数部分、
（εＢ２−εＢ１）：前記第一干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの一端面に関する測定干渉縞との位相差、
（εＢ４−εＢ３）：前記第二干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの他端面に関する測定干渉縞との位相差。
【請求項２】
請求項１記載の寸法差測定方法において、
前記非密着光波干渉測定工程の前段に設けられたセット工程を備え、
前記セット工程は、各端度器毎に設けられ、端度器を保持した状態でその姿勢ないし位置を調整するステージにより、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に対する端度器の姿勢ないし位置の調整を前記各ステージ毎に独立して行うセット工程を備えたことを特徴とする寸法差測定方法。
【請求項３】
可干渉光を出射する一の光出射手段と、一の光分割手段と、予備値が既知の少なくとも二の端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの測長軸と一致した光軸を有し、且つ所定の離隔距離をおいて配置された第一干渉手段及び第二干渉手段と、第一干渉縞観察手段及び第二干渉縞観察手段と、を備えた非密着光波干渉測定機構により、該第一干渉手段及び該第二干渉手段間の測定光路中に並列にセットされた少なくとも二の端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定する非密着光波干渉測定機構と、
前記非密着光波干渉測定機構で端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞位相差に基づいて、前記端度器ＢＧＡの相対向する端面間の寸法ＬＡと端度器ＢＧＢの相対向する端面間の寸法ＬＢとの差を求める演算機構と、
を備え、
前記光出射手段は、前記各端度器の端面大きさに基づき定められたビーム径をもつ可干渉光を前記光分割手段に入射させ、
前記光分割手段は、前記光出射手段からの可干渉光を二分割し、一方を前記第一干渉手段に入射させ、他方を前記第二干渉手段に入射させ、
前記第一干渉手段は、前記光分割手段からの可干渉光の一部を該各端度器の一端に入射させて反射光を戻し、且つその残りを該各端度器の脇を通過させて前記第二干渉手段に入射させ、
前記第二干渉手段は、前記光分割手段からの可干渉光の一部を該各端度器の他端に入射させて反射光を戻し、且つその残りを該各端度器の脇を通過させて前記第一干渉手段に入射させ、
また前記第一干渉手段は、前記各端度器の脇を通過してきた第二干渉手段からの可干渉光と第一参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得、且つ該第一干渉手段からの可干渉光を前記各端度器の一端に照射して得られた各反射光と前記第一参照光とを重ね合わせて各測定干渉光を得、
また前記第二干渉手段は、前記各端度器の脇を通過してきた第一干渉手段からの可干渉光と第二参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得、且つ該第二干渉手段からの可干渉光を前記各端度器の他端に照射して得られた各反射光と前記第二参照光とを重ね合わせて各測定干渉光を得、
前記第一干渉縞観察手段は、前記第一干渉手段で得られた基準干渉光及び各測定干渉光をそれぞれ干渉縞として同時に観察し、
前記第二干渉縞観察手段は、前記第二干渉手段で得られた基準干渉光及び各測定干渉光をそれぞれ干渉縞として、前記第一干渉縞観察手段による干渉縞観察と同時に観察し、
前記演算機構は、前記非密着光波干渉測定機構で端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞位相差に基づいて、下記の数式３で表せる前記端度器ＢＧＡの相対向する端面間の寸法ＬＡと、数式４で表せる前記端度器ＢＧＢの相対向する端面間の寸法ＬＢとの差（ΔＬＡＢ＝ＬＢ−ＬＡ）を求めることを特徴とする寸法差測定装置。
（数３）
ＬＡ＝λ／２{ＮＡ＋（εＡ４−εＡ３）＋（εＡ２−εＡ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長
ＮＡ：前記端度器ＢＧＡの寸法ＬＡをλ／２で割った商の整数部分、
（εＡ２−εＡ１）：前記第一干渉縞観察手段で得られた基準干渉縞と端度器ＢＧＡの一端面に関する測定干渉縞との位相差
（εＡ４−εＡ３）：前記第二干渉縞観察手段で得られた基準干渉縞と端度器ＢＧＡの他端面に関する測定干渉縞との位相差
（数４）
ＬＢ＝λ／２{ＮＢ＋（εＢ４−εＢ３）＋（εＢ２−εＢ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長
ＮＢ：前記端度器ＢＧＢの寸法ＬＢをλ／２で割った商の整数部分、
（εＢ２−εＢ１）：前記第一干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの一端面に関する測定干渉縞との位相差
（εＢ４−εＢ３）：前記第二干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの他端面に関する測定干渉縞との位相差
【請求項４】
請求項３記載の寸法差測定装置において、
前記端度器を保持した状態でその姿勢ないし位置を調整するステージを、前記各端度器毎に備え、
前記各ステージはそれぞれ、
ベースと、
前記端度器を保持する天板と、
前記ベースに対し前記天板を運動自在とし、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に
対する前記端度器の姿勢ないし位置を調整するための調整手段と、
を備え、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に対する前記各端度器の姿勢ないし位
置の調整を前記各ステージ毎に独立して行うことを特徴とする寸法差測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の寸法差測定装置において、
前記調整手段は、前記姿勢調整として、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に対する前記端度器の、水平方向のヨーイング角度、縦方向のピッチング角度ないし横方向のローリング角度を調整することを特徴とする寸法差測定装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の寸法差測定装置において、
前記各ステージは、前記端度器の長さ方向に離隔距離をおいて設けられ、該端度器の複数箇所の温度を測定する、複数の温度センサと、
前記温度センサを、前記端度器の長さ方向に移動自在とするセンサ移動手段と、
を備え、各端度器毎に、該端度器の長さに応じた複数箇所の温度を測定し、測定された端度器の複数箇所の温度に基づいて該端度器の温度を推定することを特徴とする寸法差測定装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の寸法差測定装置において、
前記天板は、該天板に保持される端度器の各部分の温度が等しくなるように選択された、高熱伝導性を有することを特徴とする寸法差測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の寸法差測定装置において、
前記各端度器同士の温度が等しくなるように、前記各ステージの天板同士を接続し、高熱伝導性を有する熱的接続部材を備えたことを特徴とする寸法差測定装置。
【請求項９】
請求項８記載の寸法差測定装置において、
前記熱的接続部材は、前記調整手段による前記各ステージの独立した動きを妨げないように、シート状、メッシュ状、蛇腹状、線状よりなる群より選択された一以上の形状を有することを特徴とする寸法差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は寸法差測定方法及びその装置、特に二以上の端度器間の寸法差測定の高精度化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、標準端度器を基準に被測定端度器の寸法差を測定するため、接触式比較測定機が用いられている（例えば特許文献１）。
ところで、比較測定機は、精度をチェックする必要があり、このために、より高い精度の校正用標準器を用い、比較測定機の精度をチェックしている。
例えばブロックゲージ、レングスバー等の端度器間の比較測定の際に用いられる接触式比較測定機の校正用標準器として、２つの端度器間の寸法差が正確に値付けされた端度器の組が用いられる。端度器は、ほぼ同じ呼び寸法同士が組みになっており、それぞれ寸法の差が、例えば光波干渉測定によって値付けされている。
【０００３】
標準器の値付けは、ベースプレート等の基準平面に２つの端度器を横並びにリンギングさせ、光波干渉測定によって各々の寸法を計測し、差を算出することにより、２つの端度器間の寸法差を測定している。この測定を高精度に実現するためには、以下の条件が必須項目である。
（１）２つの端度器の密着状態を等しくすること
（２）検出側都合により密着位置が自由でないため、ベースプレート内において２つの端度器はほぼ横並びの状態で密着されること（一般的に干渉計位相検出部ならびに処理部が、おおよそ決められた位置にのみ対応しているため）
（３）密着時の温度変化により生じる歪の除去を行うこと
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来方式、つまりベースプレートと端度器との密着を行う光波干渉測定では、上記の条件の実現が困難であり、２つの端度器間の寸法差の値付けに求められる、より高精度な寸法差測定を実現するのは困難であった。
このため、この分野では、比較測定機の校正用標準器間の寸法差の値付けを、より正確に行うことのできる技術の開発が強く望まれていたが、従来は、これを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
【０００６】
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、端度器間の寸法差測定を、より高精度に行うことのできる、寸法差測定方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らが、二以上の端度器間の寸法差の値付けに必要な寸法差測定の精度向上について鋭意検討を重ねた結果、まず従来方式、つまり密着を行う光波干渉測定で上記の条件の実現が困難な理由を突き止めた。
以下に、その理由について説明する。
【０００８】
（１）密着を行うと、端度器とベースプレートとの間に、密着層ができる。この密着層を一定かつ再現性良く作業を行うには熟練を要する。ゆえに２つの端度器において密着状態を等しくすることは非常に困難である。
【０００９】
（２）密着状態の良し悪しは、ベースプレートの平面度が支配的であるため、密着の状態を優先した場合、密着位置を自由に決めることが困難である。反対に密着位置を優先すると、密着の状態を等しくすることが困難である。
【００１０】
（３）密着作業は手で行うゆえ、体温により温度が２０℃よりも上昇した状態で密着が完了する。この後、温度慣らしにて２０℃に低下させた際、端度器とベースプレートで材質が違う場合、熱膨張係数が異なるため、密着面および周辺部に歪が発生する。これは、寸法測定に誤差となって影響するため、密着面および周辺部に歪が発生する。
これは、寸法側測定に誤差となって影響するため、通常、端度器の側面からベースプレートの平面と平行な向きに力を与え、端度器の密着位置をずらすことによって歪を開放する。しかしながら、２つの横並びに密着させた状態では、歪取り実施が物理的に困難である。
【００１１】
本発明者らは、前述のような比較測定に固有な問題の原因を解明したことに基づき、下記の非密着光波干渉測定機構により、少なくとも二の端度器の寸法情報を、非密着、同時に干渉縞測定することにより、端度器間の寸法差測定を更に高精度に行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、前記目的を達成するために本発明にかかる寸法差測定方法は、非密着光波干渉測定工程と、演算工程と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記非密着光波干渉測定工程は、可干渉光を出射する一の光出射手段と、光分割手段と、予備値が既知の少なくとも二の端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの測長軸と一致した光軸を有し、且つ所定の離隔距離をおいて配置された第一干渉手段及び第二干渉手段と、第一干渉縞観察手段及び第二干渉縞観察手段と、を備えた非密着光波干渉測定機構により、該第一干渉手段及び該第二干渉手段間の測定光路中に並列にセットされた少なくとも二の端度器ＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定する。
【００１３】
また、前記演算工程は、前記非密着光波干渉測定工程で端度器ＢＧＡ、端度器ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞位相差に基づいて、下記の数式５で表せる前記端度器ＢＧＡの相対向する端面間の寸法ＬＡと、下記の数式６で表せる端度器ＢＧＢの相対向する端面間の寸法ＬＢとの差（寸法差ΔＬＡＢ＝ＬＢ−ＬＡ）を求める。
（数５）
ＬＡ＝λ／２{ＮＡ＋（εＡ４−εＡ３）＋（εＡ２−εＡ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長、
ＮＡ：前記端度器ＢＧＡの寸法ＬＡをλ／２で割った商の整数部分、
（εＡ２−εＡ１）：前記第一干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＡの一端面に関する測定干渉縞との位相差、
（εＡ４−εＡ３）：前記第二干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＡの他端面に関する測定干渉縞との位相差。
（数６）
ＬＢ＝λ／２{ＮＢ＋（εＢ４−εＢ３）＋（εＢ２−εＢ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長、
ＮＢ：前記端度器ＢＧＢの寸法ＬＢをλ／２で割った商の整数部分、
（εＢ２−εＢ１）：前記第一干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの一端面に関する測定干渉縞との位相差、
（εＢ４−εＢ３）：前記第二干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの他端面に関する測定干渉縞との位相差。
【００１４】
ここにいう予備値とは、予備測定の値をいう。予備測定の値とは、予め測定しようとする端度器の寸法を、予備測定して得ておいた値、つまり予備寸法をいう。
【００１５】
なお、本発明にかかる寸法差測定方法においては、前記非密着光波干渉測定工程の前段に設けられた、セット工程を備えることが好適である。
ここで、前記セット工程は、前記各端度器毎に設けられた、端度器を保持した状態でその姿勢ないし位置を調整するステージにより、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に対する端度器の姿勢ないし位置の調整を、該各ステージ毎に独立して行う。
【００１６】
また、前記目的を達成するために本発明にかかる寸法差測定方法は、非密着光波干渉測定機構と、演算機構と、を備える。
ここで、非密着光波干渉測定機構は、可干渉光を出射する一の光出射手段と、光分割手段と、予備値が既知の端度器の測長軸と一致した光軸を有し、且つ所定の離隔距離をおいて配置された第一干渉手段及び第二干渉手段と、第一干渉縞観察手段及び第二干渉縞観察手段と、を備えた非密着光波干渉測定機構により、該第一干渉手段及び該第二干渉手段間の測定光路中に並列にセットされた少なくとも端度器ＢＧＡ、ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定する。
また、前記演算機構は、前記非密着光波干渉測定機構で端度器ＢＧＡ、ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞位相差に基づいて、各端度器の寸法差を求める。
【００１７】
そして、前記光出射手段は、前記並列にセットされた端度器の端面の大きさに応じたビーム径をもつ可干渉光を前記光分割手段に入射させる。
前記光分割手段は、前記光出射手段からの可干渉光を二分割し、一方を前記第一干渉手段に入射させ、他方を前記第二干渉手段に入射させる。
【００１８】
前記第一干渉手段は、前記光分割手段からの可干渉光の一部を該各端度器の一端に入射させて反射光を戻し、且つその残りを該各端度器の脇を通過させて前記第二干渉手段に入射させる。
前記第二干渉手段は、前記光分割手段からの可干渉光の一部を該各端度器の他端に入射させて各反射光を戻し、且つその残りを該各端度器の脇を通過させて前記第一干渉手段に入射させる。
また前記第一干渉手段は、前記各端度器の脇を通過してきた第二干渉手段からの可干渉光と第一参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得、且つ該第一干渉手段からの可干渉光を前記各端度器の一端に照射して得られた各反射光と前記第一参照光とを重ね合わせて各測定干渉光を得る。
また前記第二干渉手段は、前記各端度器の脇を通過してきた第一干渉手段からの可干渉光と第二参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得、且つ該第二干渉手段からの可干渉光を前記各端度器の他端に照射して得られた各反射光と前記第二参照光とを重ね合わせて各測定干渉光を得る。
【００１９】
前記第一干渉縞観察手段は、前記第一干渉手段で得られた基準干渉光及び各測定干渉光をそれぞれ干渉縞として同時に観察する。
前記第二干渉縞観察手段は、前記第二干渉手段で得られた基準干渉光及び各測定干渉光をそれぞれ干渉縞として、前記第一干渉縞観察手段による干渉縞観察と同時に観察する。
【００２０】
前記演算機構は、前記非密着光波干渉測定機構で端度器ＢＧＡ、端度器ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞位相差に基づいて、下記の数式７で表せる前記端度器ＢＧＡの相対向する端面間の寸法ＬＡと、数式８で表せる前記端度器ＢＧＢの相対向する端面間の寸法ＬＢとの差（ΔＬＡＢ＝ＬＢ−ＬＡ）を求める。
（数７）
ＬＡ＝λ／２{ＮＡ＋（εＡ４−εＡ３）＋（εＡ２−εＡ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長
ＮＡ：前記端度器ＢＧＡの寸法ＬＡをλ／２で割った商の整数部分、
（εＡ２−εＡ１）：前記第一干渉縞観察手段で得られた基準干渉縞と端度器ＢＧＡの一端面に関する測定干渉縞との位相差
（εＡ４−εＡ３）：前記第二干渉縞観察手段で得られた基準干渉縞と端度器ＢＧＡの他端面に関する測定干渉縞との位相差
（数８）
ＬＢ＝λ／２{ＮＢ＋（εＢ４−εＢ３）＋（εＢ２−εＢ１）}
ただし、λ：前記干渉光の波長
ＮＢ：前記端度器ＢＧＢの寸法ＬＢをλ／２で割った商の整数部分、
（εＢ２−εＢ１）：前記第一干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの一端面に関する測定干渉縞との位相差
（εＢ４−εＢ３）：前記第二干渉縞観察手段で観察された基準干渉縞と端度器ＢＧＢの他端面に関する測定干渉縞との位相差
【００２１】
また本発明にかかる寸法差測定装置においては、端度器を保持した状態でその姿勢ないし位置を調整自在なステージを、前記各端度器毎に備えることが好適である。
前記各ステージはそれぞれ、ベースと、前記端度器を保持する天板と、前記ベースに対し前記天板を運動自在とし、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に対する前記端度器の姿勢ないし位置を調整するための調整手段と、を備える。該装置は、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に対する端度器の姿勢ないし位置の調整を前記各ステージ毎に独立して行うことが好適である。
【００２２】
本発明にかかる寸法差測定装置において、前記調整手段は、前記姿勢調整として、前記非密着光波干渉測定機構の測定光路に対する前記端度器の、水平方向のヨーイング角度、縦方向のピッチング角度ないし横方向のローリング角度を調整することが好適である。
【００２３】
本発明にかかる寸法差測定装置において、前記各ステージはそれぞれ、複数の温度センサと、センサ移動手段と、を備える。
ここで、前記各温度センサは、端度器の長さ方向に離隔距離をおいて設けられ、該端度器の複数箇所の温度を測定する。
また、前記センサ移動手段は、前記温度センサを、前記端度器の長さ方向に移動自在とする。
そして、該装置は、各端度器毎に、該端度器の長さに応じた複数箇所の温度を測定し、測定された端度器の複数箇所の温度に基づいて該端度器の温度を推定することが好適である。
【００２４】
本発明にかかる寸法差測定装置において、前記天板は、該天板に保持される端度器の各部分の温度が等しくなるように選択された、高熱伝導性を有することが好適である。
【００２５】
本発明にかかる寸法差測定装置においては、前記各端度器同士の温度が等しくなるように、前記各ステージの天板同士を接続し、高熱伝導性を有する熱的接続部材を備えることが好適である。
本発明の熱的接続部材としては、例えば高い熱伝導性と高い柔軟性との両立に優れた、高熱伝導性グラファイトシート等が一例として挙げられる。この高熱伝導性グラファイトシートは、高分子フィルムの熱分解によりグラファイト化したものである。
【００２６】
本発明にかかる寸法差測定装置において、前記熱的接続部材は、前記調整手段による前記各ステージの独立した動きを妨げないように、シート状、メッシュ状、蛇腹状、線状よりなる群より選択された一以上の形状を有することが好適である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる寸法差測定方法（装置）によれば、光波干渉測定工程（機構）と、演算工程（機構）と、を組み合せることとしたので、端度器の寸法差測定を高精度に行うことができる。
また、本発明においては、さらに前記ステージを備えることにより、前記高精度な端度器の寸法差測定を、より高精度に行うことができる。
【００２８】
本発明においては、前記ステージが前記温度センサを備えることにより、前記高精度な端度器の寸法差測定を、より高精度に行うことができる。
本発明においては、前記ステージが前記天板を備えることにより、前記高精度な端度器の寸法差測定を、より高精度に行うことができる。
本発明においては、前記ステージが前記熱的接続手段を備えることにより、前記高精度な端度器の寸法差測定を、より高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて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寸法差測定方法を行うための寸法差測定装置の概略構成が示されている。
同図に示す寸法差測定装置１０は、非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）を行うための非密着光波干渉測定機構１２と、演算工程（Ｓ１２）を行うための演算機構１４と、を備える。
【００３０】
ここで、非密着光波干渉測定機構１２は、一の光出射手段１６と、第一ハーフミラー（光分割手段）１８と、第一干渉手段２０及び第二干渉手段２２と、第一スクリーン（第一干渉縞観察手段）２４、及び第二スクリーン（第二干渉縞観察手段）２６と、寸法ＬＡの予備値が既知のブロックゲージ（端度器）ＢＧＡが保持されるステージ２８、及び寸法ＬＢの予備値が既知のブロックゲージ（端度器）ＢＧＢが保持されるステージ３０と、を備える。
【００３１】
ここで、光出射手段１６は、波長λのレーザ光（可干渉光）３２を出射するレーザ光源（一の光源）３４と、コリメートレンズ３６と、反射鏡３８と、を備える。
光出射手段２０は、ブロックゲージＢＧＡ端面の面積とブロックゲージＢＧＢ端面の面積とを加算した面積よりも大きいビーム径をもつレーザ光３２を出射する。
第一ハーフミラー１８は、光出射手段１６からのレーザ光３２を二分割し、第一分割光を第一干渉縞観察手段２０に入射させ、第二分割光を第二干渉縞観察手段２２に入射させる。
【００３２】
第一干渉手段２０及び第二干渉手段２２は、ブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの測長軸と一致した光軸（測定光路４４）を有し、かつ所定離隔距離をおいて配置された、第二ハーフミラー４６及び第一参照ミラー４８、並びに第三ハーフミラー５０及び第二参照ミラー５２を備える。
【００３３】
すなわち、非密着光波干渉測定機構１２は、非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）として、第二ハーフミラー４６及び第三ハーフミラー５０間の測定光路４４中に並列にセットされた端度器ＢＧＡ、端度器ＢＧＢの寸法情報（干渉縞の位相差）を同時に干渉縞測定する。
【００３４】
また、演算機構１４は、寸法演算手段５４と、寸法差演算手段５６と、を備える。
寸法演算手段５４は、演算工程（Ｓ１２）として、非密着光波干渉測定機構１２でブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの寸法情報として得られた干渉縞の位相差に基づいて、ブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡ、ブロックゲージＢＧＢの寸法ＬＢを求める。
寸法差演算手段５６は、演算工程（Ｓ１２）として、寸法演算手段５４で求められたブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡとブロックゲージＢＧＢの寸法ＬＢとの差を求める。
【００３５】
また、本実施形態においては、非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）の前段に設けられたセット工程（Ｓ１４）を行うための、前記ステージ２８，３０を備える。
ステージ２８は、ブロックゲージＢＧＡを保持し、測定光路４４に対するブロックゲージＢＧＡのアライメント（姿勢ないし位置の調整）を行う。ステージ３０は、ブロックゲージＢＧＢを保持し、測定光路４４に対するブロックゲージＢＧＢのアライメント（姿勢ないし位置の調整）を行う。本実施形態においては、ステージ２８によるブロックゲージＢＧＡのアライメントと、ステージ３０によるブロックゲージＢＧＢのアライメントとを独立して行う。
【００３６】
本実施形態にかかる寸法差測定装置１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
本実施形態にかかる寸法差測定装置１０によれば、非密着光波干渉測定機構１２により、ブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定することにより、ベースプレートとブロックゲージとの密着を行うことなく、非密着光波干渉測定機構の測定光路中にブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢを並列にアライメントするだけで、ブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢ間の寸法差を同時に測定することができる。これにより、ブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢ間の寸法差測定を、簡単に高精度化することができる。
また、本実施形態にかかる寸法差測定装置１０によれば、非密着光波干渉測定機構１２により、ブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定することができるので、ブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの寸法を、より同じ環境下で測定することができる。これにより、前記簡単なブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢ間の寸法差測定を、より高精度に行うことができる。
【００３７】
以下に、前記作用について、より具体的に説明する。
本実施形態において特徴的なことは、数ある寸法差測定方法の中から、前記非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）と演算工程（Ｓ１２）との組み合せを採用したことであり、このために本実施形態においては、下記のセット工程（Ｓ１４）と、非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）と、演算工程（Ｓ１２）と、を行う。
【００３８】
＜セット工程＞
セット工程（Ｓ１４）では、非密着光波干渉測定機構１２の測定光路４４中にブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢが並列に配置されるように、ステージ２８は、ブロックゲージＢＧＡを保持し、測定光路４４に対するブロックゲージＢＧＡの姿勢ないし位置の調整を行い、またステージ３０は、ブロックゲージＢＧＢを保持し、測定光路４４に対するブロックゲージＢＧＢの姿勢ないし位置の調整を行う。
本実施形態では、各スクリーン２４，２６で所望の干渉縞が観察されるように、各ステージ２８，３０はそれぞれ独立して対応するゲージブロックＢＧＡ、ＢＧＢの、測定光路４４に対する傾き（ピッチング角度、ローリング角度、ヨーイング角度）ないし位置（ＸＹＺ位置）の調整を行うことができる。
【００３９】
＜非密着光波干渉測定工程＞
前記セット工程（Ｓ１４）の完了後、非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）では、予備値が既知のブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの寸法情報（干渉縞の位相差）を、非密着光波干渉測定により、同時に干渉縞測定している。
【００４０】
すなわち、レーザ光源３４から出射されたレーザ光３２は、コリメートレンズ３６により必要な大きさのビーム径にコリメートされ、反射鏡３８を介して第一ハーフミラー１８に入射される。
【００４１】
ここで、本実施形態においては、ゲージブロックＢＧＡ、ＢＧＢの寸法情報（干渉縞の位相差）を同時に干渉縞測定することが、より確実にできるように、レーザ光３２のビーム径を調整している。
このために本実施形態においては、レーザ光３２の一部がブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの両端面に同時に入射し、且つその残りが各ブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの脇を通過し第二ハーフミラー４６或いは第三ハーフミラー５０に入射するように、レーザ光３２のビーム径は、ブロックゲージＢＧＡ端面の面積とブロックゲージＢＧＢ端面の面積とを加算した領域よりも大きいものとしている。これにより、各分割光（測定光）はそれぞれ、以下のようにして、ブロックゲージＢＧＡの両端面、ブロックゲージＢＧＢの両端面、これらのブロックゲージ端面の脇（周囲）の三箇所に同時に入射する。
【００４２】
第二ハーフミラー４６では、第一分割光の一部を各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの右端面に入射させて反射光を戻し、且つその残りを各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの脇を通過させて第三ハーフミラー５０に入射させる。
第三ハーフミラー５０は、第二分割光の一部を各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの左端面に入射させて反射光を戻し、且つその残りを各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの脇を通過させて第二ハーフミラー４６に入射させる。
【００４３】
また第二ハーフミラー４６は、各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの脇を通過してきた第三ハーフミラー５０からの可干渉光と第一参照ミラー４８からの第一参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得る。且つ第二ハーフミラー４６は、第二ハーフミラー４６からの可干渉光を各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの右端面に照射して得られた各反射光と第一参照ミラー４８からの第一参照光とを重ね合わせて各測定干渉光を得る。
また第三ハーフミラー５０は、各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの脇を通過してきた第二ハーフミラー４６からの可干渉光と、第二参照ミラー５２からの第二参照光とを重ね合わせて基準干渉光を得る。且つ第三ハーフミラー５０は、第三ハーフミラー５０からの可干渉光を各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの左端面に照射して得られた各反射光と、第二参照ミラー５２からの第二参照光とを重ね合わせて各測定干渉光を得る。
【００４４】
前記第一スクリーン２４では、第二ハーフミラー４６で得られた基準干渉光及び各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢに関する測定干渉光をそれぞれ干渉縞として同時に観察する。
前記第二スクリーン２６では、第三ハーフミラー５０で得られた基準干渉光及び各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢに関する測定干渉光をそれぞれ干渉縞として、前記第一干渉縞観察手段による干渉縞観察と同時に観察する。
【００４５】
このように本実施形態においては、非密着光波干渉測定機構１２により、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報を同時に干渉縞測定している。この結果、本実施形態においては、二のブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢの寸法は同じ環境下で測定されたものとなるので、これらの差に基づいて、二のブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢ間の寸法差を求める際に、これを高精度に行うことができる。
【００４６】
しかも、本実施形態においては、非密着光波干渉測定機構１２の採用により、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢをベースプレートに密着することなく、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報の干渉縞測定を行って得られた二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法に基づいて二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢ間の寸法差を得ている。
この結果、セット工程では、一般的なブロックゲージとベースプレートとの密着作業（リンギング作業）を避けて、前記ステージによる測定光路とブロックゲージとのアライメントという簡単な作業を行うだけなので、作業性が向上される。また、本実施形態においては、アライメントは、各ステージ毎に独立して行うことができるので、各ブロックゲージ毎に独立して行うことができる。このため、本実施形態においては、ブロックゲージ同士の配置位置にかかわらずセット工程に必要な作業を容易に行うことができる。また後段の非密着光波干渉測定工程において、各ブロックゲージの配置状態が、互いに悪影響を及ぼし合うのを確実に低減することができる。
【００４７】
＜演算工程＞
演算工程（Ｓ１２）では、演算機構１４が、ブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡをλ／２で割った商の整数部分ＮＡ、前記非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）で得られた位相差情報（εＡ４−εＡ３），（εＡ２−εＡ１）に、例えば合致法を用いてブロックゲージＢＧＡの相対向する右端面と左端面間の寸法ＬＡを下記の数式９から求めることができる。
また、演算機構１４は、ブロックゲージＢＧＢの寸法ＬＢをλ／２で割った商の整数部分ＮＢ、及び前記非密着光波干渉測定工程（Ｓ１０）で得られた位相差情報（εＢ４−εＢ３），（εＢ２−εＢ１）に、例えば合致法を用いて、ブロックゲージＢＧＢの相対向する右端面と左端面間の寸法ＬＢを下記の数式１０から求めることができる。
（数９）
ＬＡ＝λ／２{ＮＡ＋（εＡ４−εＡ３）＋（εＡ２−εＡ１）}
ただし、λ：レーザ光３２の波長、
ＮＡ：ブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡをλ／２で割った商の整数部分、
（εＡ２−εＡ１）：第一スクリーン２４で観察された基準干渉縞とブロックゲージＢＧＡの右端面に関する測定干渉縞との位相差、
（εＡ４−εＡ３）：第二スクリーン２６で観察された基準干渉縞とブロックゲージＢＧＡの左端面に関する測定干渉縞との位相差。
（数１０）
ＬＢ＝λ／２{ＮＢ＋（εＢ４−εＢ３）＋（εＢ２−εＢ１）}
ただし、λ：レーザ光３２の波長、
ＮＢ：ブロックゲージＢＧＢの寸法ＬＢをλ／２で割った商の整数部分、
（εＢ２−εＢ１）：第一スクリーン２４で観察された基準干渉縞とブロックゲージＢＧＢの右端面に関する測定干渉縞との位相差、
（εＢ４−εＢ３）：第二スクリーン２６で観察された基準干渉縞とブロックゲージＢＧＢの左端面に関する測定干渉縞との位相差。
【００４８】
そして、演算機構１４は、前述のようにして求められた寸法ＬＡと寸法ＬＢとの差（ΔＬＡＢ＝ＬＢ−ＬＡ）を求めている。
ここで、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢ間の寸法差を求める際に用いられる、ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報は、同じ環境下で測定されたものなので、二のブロックゲージＢＧＡ、ＢＧＢ間の寸法差を高精度に求めることができる。
【００４９】
ところで、本実施形態においては、確実に、二のブロックゲージＢＧＢ，ＢＧＢの寸法差情報を同時に干渉縞測定するためには、前述のように測定光のビーム径、つまりレーザ光３２のビーム径の調整、干渉縞の同時観察が非常に重要である。
以下に、これらの特徴点について、より具体的に説明する。
【００５０】
＜ビーム径の調整＞
図２（Ａ）はブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢを光軸方向から見た図、図２（Ｂ）はブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢを側方より見た図、図２（Ｃ）はブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢを上方より見た図である。
これらの図よりも明らかなように、本実施形態においては、測定光路４４の光軸直交方向断面積、つまりレーザ光のビーム径は、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢ及びそれらの周囲の大きさよりも大きく、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの両端面及びそれらの周囲に同時に、レーザ光を照射している。
これにより、非密着光波干渉測定による、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報の同時測定を、より確実に行うことができる。
【００５１】
また本実施形態では、図３に示されるような第一スクリーン２４での基準干渉縞及び各測定干渉縞の観察と、第二スクリーン２６での基準干渉縞及び各測定干渉縞の観察とを全て同時に行っている。
これにより、本実施形態では、非密着光波干渉測定による、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの同時測定を、より確実に行うことができる。
【００５２】
すなわち、第一スクリーン２４では、図３（Ａ）に示されるような第一基準干渉縞６０と、ブロックゲージＢＧＡの右端面に関する測定干渉縞６２との位相差（ｂＡ１／ａ）を読み取る。これを、ブロックゲージＢＧＡの右端面に関する位相差（εＡ２−εＡ１）情報とする。
第一スクリーン２４では、第一基準干渉縞６０と、ブロックゲージＢＧＢの右端面に関する第一測定干渉縞６４との位相差（ｂＢ１／ａ）を読み取る。これを、ブロックゲージＢＧＢの右端面に関する位相差（εＢ２−εＢ１）とする。
【００５３】
また、第二スクリーン２６では、同図（Ｂ）に示されるような第二基準干渉縞６６と、ブロックゲージＢＧＡの左端面に関する第二測定干渉縞６８との位相差（ｂＡ２／ａ）を同時に読み取る。これを、ブロックゲージＢＧＡの左端面に関する位相差（εＡ４−εＡ３）とする。
第二スクリーン２６では、第二基準干渉縞６６と、ブロックゲージＢＧＢの左端面に関する第二測定干渉縞７０との位相差（ｂＢ２／ａ）を同時に読み取る。これを、ブロックゲージＢＧＢの位相差（εＢ４−εＢ３）情報とする。
このような各干渉縞を全て同時に測定することによっても、非密着光波干渉測定による二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法情報の同時測定を、より確実に行うことができる。これにより各ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法も、同一の環境で測定されたものとなるので、これらの寸法差を、より高精度に求めることができる。
【００５４】
以下に、各ブロックゲージ寸法の演算方法について、より具体的に説明する。
同図では、ブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡについて説明する。
各光学部品間の距離をそれぞれａ，ｂ，ｃＡ，ｄＡとし、測定光の光路長をそれぞれＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４とすると、ブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡは以下のようになる。
【００５５】
ここで、本実施形態では、第一ハーフミラー１８と第二ハーフミラー４６間の光路長をａとし、また第一ハーフミラー１８と第三ハーフミラー５０間の光路長をｂとし、また第二ハーフミラー４６とブロックゲージＢＧＡの右端面間の光路長をｃＡとし、さらに第三ハーフミラー５０とブロックゲージＢＧＡの左端面間の光路長をｄＡとしている。
【００５６】
また、本実施形態では、光路長ＬＡ１を第一ハーフミラー１８から第二ハーフミラー４６、ブロックゲージＢＧＡの左端面、再度第二ハーフミラー４６までの光路長とし、また光路長ＬＡ２を、第一ハーフミラー１８から第三ハーフミラー５０、ブロックゲージＢＧＡの左端面、再度第三ハーフミラー５０までの光路長とし、また光路長ＬＡ３を、第一ハーフミラー１８から第三ハーフミラー５０、ブロックゲージＢＧＡの脇、第二ハーフミラー４６までの光路長とし、さらに光路長ＬＡ４を第一ハーフミラー１８から第二ハーフミラー４６、ブロックゲージＢＧＡの脇、第三ハーフミラー５０までの光路長としている。
【００５７】
前記光路長ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４の関係は、下記の数式１１、１２で表せる。
（数１１）
ＬＡ３−ＬＡ１＝（ｂ＋ｄＡ＋ｃＡ＋ＬＡ）−（ａ＋２ｃＡ）
（数１２）
ＬＡ４−ＬＡ２＝（ａ＋ｃＡ＋ｄＡ＋ＬＡ）−（ａ＋２ｃＡ）
【００５８】
上記の数式１１＋上記の数式１２は、下記の数式１３で表せる。
（数１３）
ＬＡ３−ＬＡ１＋ＬＡ４−ＬＡ２＝（ａ＋ｂ＋２ｃＡ＋２ｄＡ＋２ＬＡ）−（ａ＋ｂ＋２ｃＡ＋２ｄＡ）＝２ＬＡ
【００５９】
上記の数式１３を変形すると、下記の数式１４が得られる。
（数１４）
ＬＡ＝１／２{（ＬＡ３−ＬＡ１）＋（ＬＡ４−ＬＡ２）}
【００６０】
ここで、ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４は、レーザ光（レーザ光源）の波長λを用いると、下記の数式１５〜数式１８で表せる。
（数１５）
ＬＡ１＝λ（ＮＡ１＋εＡ１）
（数１６）
ＬＡ２＝λ（ＮＡ２＋εＡ２）
（数１７）
ＬＡ３＝λ（ＮＡ３＋εＡ３）
（数１８）
ＬＡ４＝λ（ＮＡ４＋εＡ４）
【００６１】
また、ＮＡ１〜ＮＡ４はそれぞれ光路長ＬＡ１〜ＬＡ４を波長λ／２で割った時の商の整数部分、εＡ１〜εＡ４はその端数部分（位相）を示す。これを上記の数式１５に代入すると、寸法ＬＡは下記の数式１９、２０で表せる。
（数１９）
ＬＡ＝λ／２{（ＮＡ３−ＮＡ１）＋（ＮＡ４−ＮＡ２）＋（εＡ３−εＡ１）＋（εＡ４−εＡ２）}
（数２０）
ＬＡ＝λ／２{ＮＡ＋（εＡ３−εＡ１）＋（εＡ４−εＡ２）}  
ただし、（ＮＡ３−ＮＡ１）＋（ＮＡ４−ＮＡ２）＝Ｎ。
【００６２】
したがって、ブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡは、第一スクリーンでの観測面干渉縞より求めた位相差（εＡ３−εＡ１）、及び第二スクリーンでの観測面の干渉縞より求めた位相差（εＡ４−εＡ２）、並びに、既知の波長λ及び予備値ＮＡを用いて上記の数式２０から求められる。
また、ブロックゲージＢＧＢの寸法ＬＢは、前記数式での添え字Ａを添え字Ｂに代えることで、前記ブロックゲージＢＧＡの寸法ＬＡと同様にして求めることができる。
【００６３】
このように本実施形態では、このような非密着な、二のブロックゲージの寸法測定を同時に行っているので、二のブロックゲージ間の寸法差を、より高精度に求めることができる。このような本発明の極めて優れた効果は、本発明者らによる、寸法差測定において固有な問題に対する原因の解明に基づく、前記非密着光波干渉測定工程と前記演算工程という有意義的な組み合せの発見により得られるものである。
【００６４】
すなわち、本発明者らが、ブロックゲージの寸法差測定の高精度化について鋭意検討を重ねた結果、リンギングからの開放が非常に重要である点に気付き、数ある測定法の中から、非密着光波干渉法を採用した。
ここで、通常は二のブロックゲージを装置に１個セットし測定を行い、これを各ブロックゲージ毎に行うことが考えられるが、不確かさが大きくなる。これに対し、本発明は、二のブロックゲージを同じ測定光路内に設置し、二のブロックゲージの寸法情報を同時に干渉縞測定することにより、前記不確かさを大幅に低減している。すなわち、本発明は、二のブロックゲージの寸法を、全く同じ環境下で測定することにより、二のブロックゲージ間の寸法差を算出する際に、環境による不確かさ要因を相殺することができる。
また、二のブロックゲージを同じ測定光路内に設置する際は通常、一のステージに、二のブロックゲージを載置することが考えられる。
しかしながら、これらを同時に測定する際に、ブロックゲージ間の姿勢や配置が互いに影響を及ぼすことがある。
そこで、本発明は、ブロックゲージをそれぞれステージにセットし、各ブロックゲージの姿勢を独立制御することにより、これらの影響を大幅に低減している。
このように本発明を構成することにより、ブロックゲージ間の寸法差測定に関する不確かさ要因を大幅に低減することができるので、高精度にブロックゲージの寸法差測定を行っている。
【００６５】
高精度化
ところで、本実施形態においては、前記寸法差測定を、より高精度に行うため、下記の寸法差測定、ステージを採用することも好ましい。
すなわち、長い呼び寸法同士の寸法差を測定するときなど、更なる高精度測定が必要な場合には、熱膨張係数は個別に高精度に測定された値を用いて補正すると良い。
また温度測定に関しても、一つの温度センサの測定結果を代表値とするのでなく、個別に温度に測定し、補正に用いると良い。干渉測定は通常の寸法測定と同様に、使用する波長を増やし合致法によって測定の安全性を高めることもできる。
【００６６】
前記寸法差測定の高精度化について具体的に説明する。
＜測定温度＞
より高精度な寸法差測定を行うためには、以下のようにブロックゲージ寸法の熱膨張を
考慮することも非常に重要である。
【００６７】
すなわち、この場合も、図１に示した寸法差測定装置において、非密着光波干渉測定機
構の測定光路中に二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢを挿入し、非密着光波干渉測定機構により、ブロックゲージＢＧＡの両端面及びブロックゲージＢＧＢの両端面を同時に干渉縞測定するが、測定光路内に挿入された二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの予備値（予備寸法）、中央寸法差（中央寸法から予備値（予備寸法）を減じたもの）、線膨張係数、及びブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの温度（２０℃からの偏差）、位相補正値に関し、ブロックゲージＢＧＡについてはＬ０Ａ，ΔＬＡ，αＡ，ΔＴＡ，ＣＰＡとおき、ブロックゲージＢＧＢについてはＬ０Ｂ，ΔＬＢ，αＢ，ΔＴＢ，ＣＰＢとおく。またレーザ光の真空波長をλ、空気屈折率をｎとすると、ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの中央寸法差ΔＬＡ，ΔＬＢはそれぞれ下記の数式２１，２２で表せる。
【数２１】
2007285783.tif 000003
【数２２】
2007285783.tif 000004
ただし、ＮＡ，ＮＢはブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢ寸法の干渉縞次数整数部（予備値、予備寸法）とし、εＡ，εＢはブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢ寸法の干渉縞次数端数部とする。
【００６８】
上記の数式２１，２２より、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢにおける予備段差（予備測定で得られた段差の値）を除いた段差（中央寸法差）ΔＬＡＢは、下記の数式２３で表せる。
【数２３】
2007285783.tif 000005
【００６９】
ここで、ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの線膨張係数αＡ，αＢは共に、カタログ代表値αを用いると、下記の数式２４で表せる。
【数２４】
2007285783.tif 000006
【００７０】
ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの測定温度ΔＴＡ，ΔＴＢは、一の温度センサによる測定結果ΔＴを、ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの代表値として用いると、下記の数式２５で表せる。
【数２５】
2007285783.tif 000007
【００７１】
ブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの位相補正値ＣＰＡ，ＣＰＢは共に、代表値Ｃｐを使用するので、下記の数式２６で表せる。
【数２６】
2007285783.tif 000008
【００７２】
上記の数式２４〜数式２６を考慮すると、上記の数式２３は下記の数式２７に書き直せる。
【数２７】
2007285783.tif 000009
【００７３】
したがって、上記の数式２７の端数差ΔεＡＢを、図１に示した非密着光波干渉測定機構により計測することにより、より高精度に寸法差を測定することができる。
【００７４】
また上記の数式２７の整数部ΔＮＡＢは、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法を同一測定光路内に設置し、同時に測定する点が重要である。
ここで、従来は、二のブロックゲージの測定は通常、１つずつ２回測定することが考えられるので、不確かさが大きくなる。
これに対し、本実施形態は、前述のように二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法は全く同環境において測定された寸法となるので、これらの差を算出する際に環境による不確かさ要因を相殺することができる。
【００７５】
＜ステージ＞
より高精度な寸法差測定を行うためには、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの寸法測定を、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの配置位置、配置状態に制限されることなく適切に、これらの寸法差測定を行うことが非常に重要であり、このために下記のステージを用いることも好ましい。
（１）ステージ（ブロックゲージ）の姿勢の独立制御
すなわち、本実施形態の寸法差測定に関し、さらなる高精度化のためには、各ステージ２８（３０）がそれぞれ、さらに、下記の調整手段を備えることが好ましい。
【００７６】
本発明において特徴的なことは、各ステージが、それぞれ姿勢調整手段（ヨーイング角度、ピッチング角度、ローリング角度）を備え、ステージに設置されたブロックゲージの姿勢が、各々に独立に微調整可能としたことである。
【００７７】
このために本実施形態においては、図４に示されるような各ステージ２８（３０）を備える。同図（Ａ）は各ステージ２８（３０）を上方より見た図、同図（Ｂ）はステージ２８を側方より見た図である。
同図に示されるように各ステージ２８（３０）はそれぞれ、ベース８４と、ブロックゲージが保持される天板８６と、を備える。
【００７８】
また、本実施形態においては、ステージに設置されたブロックゲージの姿勢を、各々に独立に微調整するため、各ステージが図５（Ａ）に示されるような調整機構８０を備えている。
同図に示される調整機構８０は、姿勢調整手段８２を備える。
姿勢調整手段８２は、ベース８４に対し天板８６の傾きを変更自在とし、測定光路に対するブロックゲージの姿勢（ヨーイング角度θＹＡ，ピッチング角度θＰＡ，ローリング角度θＲＡ）を調整する。
【００７９】
また、本実施形態においては、各ステージがそれぞれ、調整機構８０として、さらにステージ移動手段８８を備える。
ステージ移動手段８８は、ベース８４と天板８６との間、例えばベース８４と姿勢調整手段８２との間に設けられ、ベース８４に対して天板８６を、高さ方向（Ｚ方向）、水平方向（ＸＹ方向）に移動し、非密着光波干渉測定機構の測定光路に対するブロックゲージのＸＹＺ方向の位置を粗調整する。
【００８０】
この結果、各ブロックゲージは、各ステージ２８（３０）の姿勢調整手段８２ないし移動手段８８により、測定光路に対して所定の位置及び姿勢に位置決めされる。
本実施形態においては、まず測定光路に対するブロックゲージ位置を粗調整し、次にブロックゲージの姿勢を調整することにより測定光路に対するブロックゲージの微調整を行っている。
すなわち、ステージ移動手段８８は、同図（Ｂ）に示されるように、天板８６を高さ方向（Ｚ方向）、水平方向（ＸＹ方向）に移動し、測定光路に対するブロックゲージの高さ方向（Ｚ方向）、水平方向（ＸＹ方向）の位置を粗調整している。
前記粗調整の完了後は、前記姿勢調整手段が、同図（Ｃ）に示されるように、天板８６の傾きを調整し、ヨーイング角度θＹＡ，ピッチング角度θＰＡ，ローリング角度θＲＡを微調整している。
【００８１】
このようにステージは、ヨーイング（水平面での左右揺れ）、ピッチング（縦揺れ）、ローリング（横揺れ）を微調整することのできるステージが２つ組み合わされた構成である。  ここで本実施形態においては、このような調整を、各ステージ毎に独立して行っており、各々のステージ上にブロックゲージを設置し、独立した姿勢調整を可能とすることで、光軸のアライメントを別々に行うことができる。
【００８２】
ここで、通常は一のステージに二のブロックゲージを保持するので、測定が二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの配置位置、配置状態に制限される。これに対し、本実施形態では各ブロックゲージ毎にステージを用意し、各ステージを独立に姿勢制御している。このため寸法差測定時のリンギング作業から確実に開放され、しかも二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの配置位置、配置状態に制限されることなく二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢのアライメントを適切に行うことができる。
この結果、本実施形態においては、非密着光波干渉測定機構の測定光路に対して、二のブロックゲージを適切、容易にセットすることができるので、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢ間の寸法差測定を、二のブロックゲージＢＧＡ，ＢＧＢの配置位置や配置状態に制限されることなく、より高精度に行うことができる。
【００８３】
（２）測定環境の同一化
また、ステージ上にはブロックゲージの温度を測定するため、温度センサが複数組み込まれる。これらは短い呼び寸法から、長いものまで測定することができるようにブロックゲージの長さ方向に、温度センサの移動手段を備える。寸法差が測定されるブロックゲージは、できるだけ温度が等しくさせる必要があるので、ブロックゲージが直接接触するステージの天板同士は、熱の移動がしやすいように、高い熱伝導率を有する熱的接続部材で熱的に接続しておくことが非常に好ましい。その際、各ステージは、独立に姿勢調整できる必要があるので、熱的接続部材は、各ステージの動きを妨害しないもの、例えば形状等であることが非常に好ましい。
以下に、これらを具体的に説明する。
【００８４】
＜温度センサ＞
すなわち、本実施形態の寸法差測定に関し、さらなる高精度化のためには、測定環境の更なる同一化も非常に重要であり、このために前記ステージが、さらに、下記の温度センサを備えることも好ましい。
【００８５】
図６には、複数の温度センサを備えた各ステージの概略構成が示されている。
同図に示されるように、各ステージ２８，３０はそれぞれ、複数の温度センサ９０と、直線レール等のセンサ移動手段９２と、を備える。
ここで、複数の温度センサ９０は、ブロックゲージの長さ方向に離隔距離をおいて設けられ、ブロックゲージの複数箇所の温度を測定する。
センサ移動手段９２は、温度センサ９０をブロックゲージの長さ方向に移動自在とする。
そして、各温度センサ９０は、ブロックゲージの側壁に接触ないし近接し、ブロックゲージの側壁の温度を出力する。
【００８６】
このように各ステージには、複数の温度センサ９０が組み込まれており、これらの温度センサ９０をブロックゲージの長さ方向に自由に移動自在とするセンサ移動手段を備えているので、短いブロックゲージから長いブロックゲージまで、複数箇所における温度測定を可能としている。
【００８７】
ここで、通常は一のブロックゲージに対して、一の温度センサを用いることが考えられる。これに対し、本実施形態では温度環境による測定の不確かさを大幅に低減するため、一のステージ、つまり一のブロックゲージに対し、複数の温度センサを用いている。そして、本実施形態は、各ブロックゲージ毎に、ブロックゲージの長さに応じた複数箇所の温度を測定し、測定された複数箇所の温度に基づいて、対応するブロックゲージの温度を推定している。このようにして求められた測定温度を用いることにより、基準温度よりもずれた測定温度でのブロックゲージの寸法を、基準温度での寸法に換算する際に、これを、より適切に行うことができる。本実施形態では、温度環境による測定の不確かさを大幅に低減することができるので、ブロックゲージ間の寸法差測定を、より高精度に行うことができる。
【００８８】
＜天板＞
本実施形態の寸法差測定に関し、さらなる高精度化のためには、測定環境の更なる同一化も非常に重要であり、このために前記ステージとして、下記の天板８６を備えたものを用いることが特に好ましい。
図７には、ブロックゲージが保持された状態の天板８６の概略構成が示されている。
同図（Ａ）は、これを側方より見た図、同図（Ｂ）は、これらを上方より見た図である。
同図に示す天板８６は、高熱伝導性を有し、ブロックゲージを保持している。
ここで、ブロックゲージは、天板上にベタ置きされることなく、例えば天板上の２箇所に設けられた支持足を介して支持されている。
また、本実施形態においては、天板８６が、ブロックゲージを側壁より挟持する保持部材９４を備えている。保持部材９４も天板８６と同じ材質のものであり、高熱伝導性を有する。
このような天板８６が、各ステージ２８、３０毎に設けられている。
【００８９】
このように天板８６を高い熱伝導性を有する素材より構成することにより、ブロックゲージにおいて温度の異なる部分が生じるのを解消し、ブロックゲージの各部分において温度をできるだけ等しくすることができる。これにより、環境による測定の不確かさを大幅に低減し、高精度に寸法差を測定することができる。
また、天板８６は、ブロックゲージを側壁より挟持する保持部材９４が設けられるので、保持手段９４によるブロックゲージの保持に関して、寸法測定に影響を与えるであろう測長軸方向に歪を生じることなく、ブロックゲージ間の寸法差測定が適切に行えるように、保持手段９４がブロックゲージを良好に保持することができる。
【００９０】
＜熱的接続部材＞
また、本発明においては、各ステージ２８，３０の天板８６同士を接続し、高熱伝導性を有する熱的接続部材９８を備えることが好適である。
【００９１】
各ステージの天板同士を接続し、高熱伝導性を有する熱的接続部材９８により、二のブロックゲージ同士の温度をできるだけ等しくすることができる。二のブロックゲージの寸法を、より同じ環境下において測定することができるので、環境による測定の不確かさを大幅に低減し、二のブロックゲージ間の寸法差を高精度に測定することができる。
【００９２】
ここで、本発明においては、熱的接続部材９８は、セット工程時、つまり測定光路に対するブロックゲージの位置ないし姿勢の調整時に、各ステージ２８，３０の独立した動きを妨げないように、線状、シート状、蛇腹状、メッシュ状よりなる群より選択された一以上の形状を有することが好適である。
本実施形態においては、熱的接続部材９８を線状とし、二の天板８６同士を、線状の熱的接続部材９８で熱的に接続している。
【００９３】
この結果、熱的接続部材９８が各ステージ２８，３０の独立した動きを妨げてしまうのを大幅に低減することができるので、熱的接続部材９８による環境による測定の不確かさの大幅な低減化を、各ステージ２８，３０による独立したアライメントを妨げることなく、図ることができる。これにより、熱的接続部材による環境による測定の不確かさの低減化と、各ステージ２８，３０による独立したアライメントとを、極めて高いレベルで両立させることができる。
【００９４】
このように本実施形態は、非密着光波干渉測定機構の、ブロックゲージの測定光路中に、２つのブロックゲージを各ステージと共にセットし、寸法測定を同時に実施し、差を算出することにより、２つのブロックゲージの寸法差測定が実施できる。本実施形態では、寸法測定時にベースプレートとの密着が不要なため、密着測定特有の密着位置の制限、密着状態の均一化、作業の熟練等から開放される。また高精度な測定が容易に実現でき、測定の作業性向上も狙うことができる。
このようにして本実施形態は、二のブロックゲージの寸法差測定の不確かさを低減し、２つのブロックゲージの寸法差測定が簡単、高精度に行うことができる。
【００９５】
変形例
なお、本発明により、寸法差ないし熱膨張係数を測定することのできる被測定物は、前記ブロックゲージ等の端度器に限らず、被測定物の相対向する両端面の面精度及び平行度が、干渉測長することのできる程度に良好であり、被測定物の相対向する端面の断面積が測定光のビーム径よりも小さいものであれば、その他の被測定物にも適用することができる。
【００９６】
＜熱的接続部材＞
また、前記構成では、熱的接続部材９８として、線状のものを用い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なく、２つのステージの独立した動きを妨げない形状であれば、ほかの形状のものを用いることができる。
例えば図８（Ａ）に示されるようなものを用いることが好ましい。
同図においては、熱的接続手段９８として、高熱伝導性を有するシート状のものを用いており、例えば高熱伝導性グラファイトシートを用いている。
ここで、シート状の熱的接続手段９８は、ステージ２８，３０の動きを妨げるのを確実に防止するため、２つの天板８６間よりも大きい寸法にカットしている。
また、シート状の熱的接続手段９８は、天板８６間でたるませた状態で、２つのステージ２８，３０間を連結している。
そして、天板８６間の熱伝導を良好に行うため、シート状の熱的接続手段９８は、天板８６との接触部分である天板接触しろ９８ａを、各天板８６に対して設けている。
このような熱的接続部材９８により、天板８６間の熱伝導を良好にすることができる。また、熱的接続手段９８は、天板８６間でたるませた状態で２つのステージ２８，３０間を連結しているので、ステージ２８，３０の動きを妨げるのを確実に防止している。
【００９７】
ここで、前記熱的接続部材９８のたるみ部分９８ｂを、同図（Ｂ）に示されるような蛇腹状、つまり前記シート状の熱的接続部材９８を適当な幅で山折りと谷折りとを繰り返した形状にすることも好ましい。これにより、２つのステージ２８，３０間で、熱的伝導部材９８の伸縮性を大幅に向上させるので、ステージ２８，３０の動きを妨げるのを、より確実に防止することができる。
なお、前記熱的接続部材９８のたるみ部分９８ｂを、伸縮性の点で優れているメッシュ構造とすることも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる寸法差測定方法を行うための寸法差測定装置の概略構成の説明図である。
【図２】図１に示した寸法差測定装置での端度器への同時測定の説明図である。
【図３】図１に示した寸法差測定装置での各干渉縞の同時測定の説明図である。
【図４】図１に示した寸法差測定装置のステージの概略構成の説明図である。
【図５】図４に示したステージの調整機構の説明図である。
【図６】図４に示したステージの温度センサの説明図である。
【図７】図４に示したステージの天板の概略構成の説明図である。
【図８】図４に示したステージに好適に用いられる熱的接続手段の説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  寸法差測定装置
１２  非密着光波干渉測定機構
１４  演算機構
１６  光出射手段
１８  第一ハーフミラー（光分割手段）
２０  第一干渉手段
２２  第二干渉手段
２４  第一スクリーン（第一干渉縞観察手段）
２６  第二スクリーン（第二干渉縞観察手段）
２８，３０  ステージ
【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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【図８】
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