(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともひとつの未知の真直度をもつ少なくとも３つの類似の柱状被検体と、移動部を走査軸方向に走査する走査機構と、所定の測定範囲をもつように前記移動部に取り付けられた間隙検出器とを備える３面あわせ法を用いた真直度測定装置において、
前記被検体の表面の前記走査軸方向の真直度を測定する際、前記被検体の少なくとも未知の真直度を有する被検体を含む２個の被検体を、前記走査軸方向を中央にした状態で、略平行な対向状態に配置すると共に、対向された同被検体表面の間隔を前記間隙検出器の前記測定範囲内とし、
相手の異なる３組の前記被検体の組み合わせに対して、前記間隙検出器を前記操作軸方向に走査する際に得られる３種の間隙検出値から、前記走査方向の前記真直度を同定し、かつ、別に求められた前記間隙検出値の不確かさ情報を用いて前記真直度の不確かさを求めることを特徴とする走査型間隙量検出による真直度測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の走査型間隔量検出による真直度測定方法において、
前記柱状被検体の形状を互いに線形独立な係数を有する基底関数Ｆ（ｘ）と結合係数Ｂとの線形結合で表し、
各柱状被検体の形状ｆを次のように、
第１柱状被検体の形状ｆａ（ｘ）を基底関数Ｆａ（ｘ）とパラメータＢａとの結合として、
【数１】
0003913519.tif 000034
とし、
第２柱状被検体の形状ｆｂ（ｘ）を基底関数Ｆｂ（ｘ）とパラメータＢｂとの結合として、
【数２】
0003913519.tif 000035
とし、
第３柱状被検体の形状ｆｃ（ｘ）を基底関数Ｆｃ（ｘ）とパラメータＢｃとの結合として、
【数３】
0003913519.tif 000036
とし、
第１柱状被検体と第２柱状被検体との間隔を測定する際の第１柱状被検体と第２柱状被検体との相対姿勢Ｔ１を互いに線形独立な係数を有する基底関数ＦＴと結合係数Γ１との線形結合として、
【数４】
0003913519.tif 000037
と表し、
第２柱状被検体と第３柱状被検体との間隔を測定する際の第２柱状被検体と第３柱状被検体との相対姿勢Ｔ２を互いに線形独立な係数を有する基底関数ＦＴと結合係数Γ２との線形結合として、
【数５】
0003913519.tif 000038
と表し、
第３柱状被検体と第１柱状被検体との間隔を測定する際の第３柱状被検体と第１柱状被検体との相対姿勢Ｔ３を互いに線形独立な係数を有する基底関数ＦＴと結合係数Γ３との線形結合として、
【数６】
0003913519.tif 000039
と表し、
第１柱状被検体と第２柱状被検体との間隔を測定した結果をｄ１、
第２柱状被検体と第３柱状被検体との間隔を測定した結果をｄ２、
第３柱状被検体と第１柱状被検体との間隔を測定した結果をｄ３、とし、
既知の値ｄ１、ｄ２、ｄ３に対して、未知数Ｆａ（ｘ）、Ｆｂ（ｘ）、Ｆｃ（ｘ）、未知数Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、および、未知数Γ１、Γ２、Γ３、を次の連立方程式（式７）の解として算出して求める
ことを特徴とする走査型間隔量検出による真直度測定方法。
【数７】
0003913519.tif 000040
【請求項３】
請求項２に記載の走査型間隔量検出による真直度測定方法において、
さらに、
別途に求めた間隔測定値の不確かさに基づいて誤差行列をΣＤとして求めておき、
間隔測定値Ｄ、基底関数Ｆ、パラメータΛを、次の（式８）で表すとき、
【数８】
0003913519.tif 000041
誤差の分散値をΣΛとして、次の式により表し、
ΣΛ＝（ＦＴΣＤＦ）−１
この誤差の分散値に基づいて、真直度測定の不確かさを示す
ことを特徴とする走査型間隔量検出による真直度測定方法。
【請求項４】
所定の測定範囲をもつ２個の変位検出器を前記間隙検出器として用い、これらの変位検出器の測定範囲を外側として所定の固定間隔で対向配置し、対向配置する２つの被検体の表面間隙値を前記両変位検出器で同時に検出することを特徴とする請求項１記載の走査型間隙量検出による真直度測定方法。
【請求項５】
前記間隙検出値は、物理的な間隙量と前記検出値との関係は、真空中の光の波長を基準として校正されていることを特徴とする請求項４記載の走査型間隙量検出による真直度測定方法。
【請求項６】
前記間隙検出器は、単一レーザー光源からの原始光束を外部反対方向に光学的経路を形成させた状態で対向された２つの被検体表面に同時に照射させ、それぞれの反射光束を相互に干渉させる光学的干渉計を形成させ、この光学的干渉の明暗情報を用いて間隙値を検出することを特徴とする請求項１記載の走査型間隙量検出による真直度測定方法。
【請求項７】
前記間隙検出器は、ひとつの間隙走査型検出器であり、物理的間隙量と検出値との間は所定の校正手段により校正されており、間隙のための走査の間、前記走査軸方向の検出器の移動は停止して前記検出器を静止させておき、この静止中に前記間隙走査の運動を行い、この運動を停止させたのち、間隙検出値を得ることを特徴とする請求項１記載の走査型間隙量検出による真直度測定方法。
【請求項８】
前記走査機構の前記移動部の走査軸方向の移動真直度は同定不要であることを特徴とする請求項１記載の走査型間隙量検出による真直度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機構的な走査の案内面の精度を測定する方法に関する。更に詳しくいえば、真直度が既知の形状表面の参照体を使用せず、未知の形状表面のみを用いて行う真直度の絶対測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空間の幾何学的運動を用いて行う高精度加工機器、高精度測定機器の実現には、所定の真直度を実現した案内部材を必須とすることは公知である。
当今のナノテクノロジーが関与する幾何計測の高精度測定の許容誤差の範囲は、被検体表面形状の広がりが対角範囲で１０〜５００ｍｍの範囲で、半導体ウエハの様な平面に近い形状で、Ｐ−Ｖ値で１００ｎｍ程度で、ローカルエリアでの波状起伏値は１０ｎｍ程度である。地球上で静止した水平面の起伏は、対角線１ｍの広がりに対して約２０ｎｍであるが、高精度分野での面の起伏の許容誤差は前記水平面の起伏以下となっている。
【０００３】
従来、未知量の同定には、一般には、特別な材料を選び、特別に費用と手間をかけて、製作、校正された構造体を参照体として採用し、この参照体の該当部分と前記未知量をもつ被検体の該当部分の間でなされる比較測定で、前記未知量を同定していた。
【０００４】
この場合、参照体自体のもつ形状に関する誤差を不確かさの一部として含んだ値を基準値とせざる得ず、しかも、参照体の重力下での影響（参照体設置姿勢の影響）、温度による参照体の熱膨張の影響などの物理的な質量を有する参照体の測定環境下でのかかる誤差が、前記基準値に更に誤差として追加されることは不可避であった。
このような参照体に伴う誤差は、参照体の形状材質から定まる剛性と支持方法上の制約を如何に回避するかが重要な課題となりつつある。これに温度変動の影響を加味すれば、真の平坦度からのズレである起伏を１０〜２０ｎｍ以下に納めることは極めて困難である。
【０００５】
したがって、従来から前述したような参照体を用いない測定方法が望まれていた。
ちなみに、参照体を用いることなく、自律的校正を目指して真直度を同定する方法としては、反転法が知られている。
これは、変位検出器を走査機構の走査軸方向に移動させ、走査機関の走査運動の再現性が理想的と仮定して、被検体の位置反転時の互いに反転した２組の凹凸情報を平均して真直度とするものである。
【０００６】
この場合、前記検出値の不確かさが無く、走査運動の空間的再現性が理想的であれば、前記走査機構の運動の真直度誤差は前記被検体の真直度同定値に影響しないが、前記空間的再現の度合いは、前記検出値の校正、並びに、測定環境、例えば、測定部分の温度管理、外部からの力学的外乱の遮断などに気配りをしても、前述の許容誤差には通常１桁程大きい値にとどまる程度である。この点で、被検体の真直度同定値の不確かさの低減の限界がある。
【０００７】
一般に、運動再現性の高い走査機構を校正するには、校正部材、特にガイドの高い真直度の実現は、反転法が期待する仕様に必ずしも合致するものではないことを認識する必要がある。
【０００８】
一方、平面を創成する加工方法として、３枚の独立の平面のうち、どれか２枚づつを互いに研磨する工程で、３枚の平面を創成し得ることは公知である。
しかし、この方法は高度な技術と膨大な熟練労力を共に要する工程によって支えられており、測定技術の視点では、凹凸の定量化を行うことはできないという問題があった。
この３面合わせ法の考え方を平面の平坦度測定に活用し、平坦度が未知の３つの類似の平面の２つの平面に関し、２つの平面の一方を光学的平面干渉計の参照面、他方を被検面として、走査機構を用いない、被検体のサイズに合わせた特別に大型の光学的平面干渉計を構築し、光学的干渉のもたらす、明暗の面情報（全部で３組）を解析して、精度の同定された参照体を用いないで、絶対校正を行うことができる測定方式が既に報告されている("Absolute Calibration of an optical flat";Optical Engineering July/August 1984/Vol.23,No.4/p379/383)。
【０００９】
しかしながら、引用の平面の計測アルゴリズムは、被検面の９０度回転位置決めを不可欠とするもので、半導体ウェハのような面の縁の形状が円形で、限定されたサイズの場合はかかる回転位置決めを手動で施しても常に円形の領域全面が計測できるように機械的可動部分の前記干渉光学系を構築することは実現可能である。
しかし、一般長尺構造体の柱状のサイズは、長手方向には、前記円形のサイズ（直径）の数倍〜数十倍もの大きさを有するのが普通であり、表面形状に長手方向から横手方向に９０度かかる回転位置決めを施すと、回転柱状の一部（柱の横手方向の領域つまり幅と同じ）の領域だけが計測できるにすぎないので、光学干渉系の可動部を除去するためには、長手方向全域の大きな計測領域をもつ巨大サイズの光学干渉計を剛性を高くして構築しなければ、前記所定の高精度は期待できず、結果として極めて高価な費用を要する。
【００１０】
横手幅の干渉領域を備えた小型の光学干渉計では、長尺全域をカバーするため、光学干渉計に対して相対的に被検体の走査機構を用意しなければならないが、かかる走査機構の作動時に発生する前記高精度平面度測定で許容される誤差を大きくオーバーするような空間的運動誤差を誤差を含んだ測定値から分離するアルゴリズムは現実には開発されておらず、無論、前記引用文献では走査機構作動に関しては何も述べられていない。
このため、空間運動誤差を独立に測定する高価な測定系を特別に構築する必要が発生する。
【００１１】
ところで、光学的平面干渉計測において、被検面と参照面に同一光学部品を採用し得る、例えばフィゾー型光学干渉計では、３枚の平面光学部品を交互に組み合わせて３組以上の平面干渉縞測定を行い、この情報から、前記３枚の平面凹凸を自律的に同定することは公知である。
しかしながら、この方法では、前記３枚の平面の材料は、干渉を発生させる測定光束の光波長を透過し、かつ、屈折率が管理されて製作された鏡面に近い平面形状に整えられた光学材料であることが必要であり、機械計測等に用いられる広範な材料及びその表面性状に対しては適用できなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目指すところは、間隙検出器により検出した２つの被検体の対向面距離を１次的情報とし、未知の被検体の絶対真直度を自律的に（他の測定手段、測定機構を用いずに）同定しようとする点にある。
更に詳しくいえば、本発明では、少なくとも１枚の未知の被検体表面を含む３枚の被検体表面に対して、３組の前記対向面間距離の測定値を前記間隙検出器を走査軸方向に走査運動させて順次取得し、本発明の新規なアルゴリズムによりそれらの測定値の代数的演算過程を経て前記未知の被検体表面の前記走査方向の真直度を同定する。
【００１３】
このとき、前記間隙検出器対物面と対向する被検面との面間距離に基づく本測定方式のメトロロジーパスは、極めて微小でよく、本測定における不確かさに寄与する要因の数と大きさは略最小化される。しかも、本発明で得られる間隙検出値は、前記走査機構の真直度の善し悪しに依存しない特徴がある。
かくして、本発明によれば、走査機構の空間運動性の再現性、振動等の力学的外乱に対しても極めてロバストな測定を実現することが可能で、結果として高精度な自律的真直度測定手段を提供することができる。
【００１４】
更に、前記間隙検出値の不確かさが別途同定されていれば、本発明で提示する新規なアルゴリズムの代数的性質により、前記自律的に固定された真直度の不確かさを定量化することができる点においても、工業的に重要な成果を提供するのみならず、当今の市場要求、即ち、長さの国家標準へのトレーサビリティを論ずる上で重要な意義がある。
【００１５】
まとめると、柱状表面の長手方向の真直度に関して、簡素低廉な走査型間隙検出による高精度絶対校正を実現することを課題とする。
つまり、本発明第一の目的は、走査機構の走査運動に伴う空間移動誤差の影響を排除できる新規な間隙検出器を提示し、前述の独立の空間精度誤差測定機構の不要化を実現するにある。
【００１６】
また、本発明の第二の目的は、併せて、前記間隙検出器を用いて前記走査軸方向をほぼ平行に設置された前記２つの被検面方向に取ることだけで済む３面合わせ測定を行うことにより、平面度の精度を別途同定した前記参照体を必要とせず、前記２平面間の間隙検出値を取得し、新規簡素な代数的アルゴリズムを用いて、前記被検面の真直度を規定する未知量を同定する真直度測定方法を提供するにある。
【００１７】
本発明の第三の目的は、更に、前記間隙検出値の不確かさを、たとえば、同一条件下で測定を繰り返し行い、測定値のばらつきを求めておき、この不確かさを示す誤差情報を定量的に前記未知量の同定値に反映させることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
これらの目的を達成するため、本発明は、固定された略平行な２つの被検面の測定に当たって、同被検面間間隙が所定の範囲にある場合、同間隙の絶対値を検出しようとするものであるが、この場合の被検面間間隙と同検出値とは長さ測定原器により容易に校正できる。
【００１９】
つまり、本発明を要約すれば、
少なくともひとつの未知の真直度をもつ少なくとも３つの類似の柱状被検体と、移動部を走査軸方向に走査する走査機構と、所定の測定範囲をもつように前記移動部に取り付けられた間隙検出器とを備える３面あわせ法を用いた真直度測定装置において、
前記被検体の表面の前記走査軸方向の真直度を測定する際、前記被検体の少なくとも未知の真直度を有する被検体を含む２個の被検体を、前記走査軸方向を中央にした状態で、略平行な対向状態に配置すると共に、対向された同被検体表面の間隔を前記間隙検出器の前記測定範囲内とし、
相手の異なる３組の前記被検体の組み合わせに対して、前記間隙検出器を前記走査軸方向に走査する際に得られる３種の間隙検出値から、前記走査方向の前記真直度を同定し、かつ、別に求められた前記間隙検出値の不確かさ情報を用いて前記真直度の不確かさを求める走査型間隙量検出による真直度測定方法
にある。
【００２０】
本発明の具体的な構成は図１及び図２を用いた次の原理説明により明らかにされる。
図１及び図２において、本発明の間隙検出器Ｓは固有かつ固定の非測定範囲Ｌと、両側に、それぞれ測定範囲Ｒ1 とＲ2 を備えることを特徴とする。走査方向Ａｒは、かかる測定範囲の方向とは直交している。前記間隙検出器Ｓは、両側の測定範囲Ｒ1 ，Ｒ2 のそれぞれに被検体の被検面を捕らえながら走査軌跡Ａｒの矢印方向に移動する。
【００２１】
また、図２において、本発明の間隙検出器Ｓの特性として、前記測定範囲Ｒ1 ，Ｒ2 にある場合、測定値は、間隙検出器Ｓの位置には依存しないことが理解される。
本発明の間隙検出器Ｓは、状態ＡではＳA 、状態ＢではＳB で示される。走査方向の真直度が良くない場合、走査の軌跡Ａｒのように状態Ａ，Ｂ間では、間隙検出器ＳA と間隙検出器ＳB との間には、位置差αが発生している。状態Ａでの間隙検出器Ｓの出力は、ｇa ＋ｈa 、状態Ｂでの検出器出力はｇb ＋ｈb である。２つの被検体間の物理的間隙は、状態Ａ，ＢでそれぞれＧa ，Ｇb である。
Ｇa ＝Ｇb の場合、Ｇa ＝ｇa ＋ｈa ＋Ｌ，Ｇb ＝ｇb ＋ｈb ＋Ｌである。Ｌは固定値である。かくして、ｇa ＋ｈa ＝ｇb ＋ｈb の条件が必要である。
一方、ｇa ＋α＝ｇb ，ｈa −α＝ｈb であるから、ｇb ＋ｈb ＝ｇa ＋α＋ｈa −α＝ｇa ＋ｈa となり、図１の間隙検出器Ｓの出力はαに依存しない。
即ち、図１の間隙検出器Ｓの特性は、必要条件を満たしている。
【００２２】
次に、Ｇa ，Ｇb が変化した場合、ｇa ＋ｈa ，ｇb ＋ｈb はとうなるかを検討するに、Ｇa ＝ｇa ＋ｈa ＋Ｌから、
ｄ（ｇa ＋ｈa ）／ｄＧa ＝１，
Ｇb ＝ｇb ＋ｈb ＋Ｌより、
ｄ（ｇb ＋ｈb ）／ｄＧb ＝１
となる。
このようにして、Ｇa ，Ｇb の変化は、そのまま検出値ｇa ＋ｈa ，ｇb ＋ｈb に反映する。よって、間隙検出器Ｓの性能は図１の特性で十分条件を満たしている。
図１の特性の間隙検出器Ｓを使用すれば、同間隙検出器Ｓの出力は、Ｇに直ちに反応し、αには依存しないのであるから、前述の独立の空間精度誤差測定機構は不要となり、前述した本発明の第一の課題を解決できる。
【００２３】
ところで、前述した長さ測定原器は、例えば伸縮自在の可変長ベローズを用い、可変長真空空間を形成し、真空に保たれた空間における可動側ベローズ端面の内部反射鏡と、光学干渉計との間にレーザー光源からの光束を通し、前記ベロー端面の移動量を前記光束の光路長の変化として計数する真空中レーザー干渉測長計（＝長さ測長の原器）である。
【００２４】
この干渉計による計測値と、前記反射鏡の実空間に面した外面と当該間隙検出器の検出端との間隙を物理的に形成させ、物理的な前記間隙と同検出器出力との対応により同外検出器は容易に校正することができる。この場合、校正の不確かさは３σ（σは標準偏差を示す。）として数ｎｍにすることは、検出器の選択によって容易に実現可能である。この値は前述した高精度平面の平坦度測定の許容誤差により充分に小さい値である。つまり、この値は現実の要求を満たす水準である。
【００２５】
測定値の不確かさを３σとして１桁のｎｍに止めるような検出器の例としては、
(1) 被検体が電気的導体の場合では、対向して配置される２つの被検面に内側から向き合うように配置された２つの静電容量変位計、
(2) 被検体が非電気的導体の場合、単一レーザー光源からの原始光束を外部反対方向に所定の光学的経路を形成して、同時に前記２つの対向被検体の表面間に照射させ、それぞれの反射光束を相互に干渉させる光学的干渉計を形成し、この光学的干渉の明暗情報を用いて間隙値を検出する干渉測長計
などが容易に構築若しくは入手できるので好適である。
なお、(1)(2)の検出器は、常に検出出力を発生しているので、移動部の連続的走査移動が可能であり、測定の迅速化に有利である。
【００２６】
しかしながら、測定の迅速化を必要としない場合は、ひとつのリニアスケールを内在した変位検出器を用いてスライダ側に蝕針を設け、その蝕針の双方の端に接触端子を設け、走査時にはスライダの位置を中央に機械的に定め、被検体表面には接触させず、間隙測定時に走査速度をゼロにし、簡易な機構で移動方向とは直交する方向へ前記スライダを間欠的に揺動させて、被検体の表面に接触したときのスケールからの測定値で前述した物理的間隙を測定することができる。
つまり、本発明においては、前述した(1)(2)の検出器の他に、このような間隙検出器の使用も考慮できる。
【００２７】
また、本発明では、前述した間隙検出器からの２つの被検体の対向２平面間の取得間隙測定値を用い、３つの被検体から２つを取り出した３つの場合に対応して、走査軸方向の間隙測定値が３組得られるが、これらの３組の間隙測定値のみを用いて、前述の第二目的を以下に示すような新規なアルゴリズムで解決できる。
【００２８】
真直度を評価する被検面に沿った方向をＸ、そして凸凹に感度を有する方向をＹ、このとき３本の被検体の凸凹をそれぞれｆa （ｘ）、ｆb （ｘ）、またｆc （ｘ）とし、それらを対向させて測定した３回の間隙測定値ｄ1 （ｘ），ｄ2 （ｘ），ｄ3 （ｘ）を式（９）〜式（１１）に表す。
【００２９】
【数９】
0003913519.tif 000002
0003913519.tif 000003
【数１０】
0003913519.tif 000004
0003913519.tif 000005
【数１１】
0003913519.tif 000006
0003913519.tif 000007
【００３０】
ここで、Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 は間隙の支持方法に起因する被検体間の未知の相対姿勢を表現する座標変換に関わる行列である。式（９）〜式（１１）を変形すれば式（１２）〜式（１４）の形式となる。
【数１２】
0003913519.tif 000008
0003913519.tif 000009
【数１３】
0003913519.tif 000010
0003913519.tif 000011
【数１４】
0003913519.tif 000012
0003913519.tif 000013
【００３１】
ここではｆ（ｘ）＝Ｆ（ｘ）Ｂ、Ｔ＝ＦT Γのように各項を基底関数と未知パラメータの線形結合で表現する。これらをまとめると、式（１５）が得られる。
【数１５】
0003913519.tif 000014
0003913519.tif 000015
【００３２】
式（１５）は全ての未知数に対して線形性を保っている。今、適当な３組の間隙測定値が得られれば、式（１６）か、あるいはそれと等価な線形解法を採用することにより、３つの被検体の真直度を表現する未知パラメータＢ、およびΓを同定することができる。ここで、さらに式（１５）をＤ＝Ｆ［Ｂ  Γ］T のように行列の式にまとめて表す。ただし、Σは間隙検出値の不確かさを表現する誤差行列である。
【数１６】
0003913519.tif 000016
0003913519.tif 000017
以上のようにして、本アルゴリズムの遂行により、本発明の第二目的を達成できる。
【００３３】
次に本発明の第３の課題を解決するため、以下の過程を提示する。前記ｄ1 （ｘ），ｄ2 （ｘ），ｄ3 （ｘ）の不確かさは一定条件下の繰り返し測定によって評価することができ、その結果を用いて誤差行列を構成可能なことは公知である。同様に公知な線形系の誤差伝ぱん則によれば、次の式(１７)の観測方程式において、観測値Ｙの誤差行列ΣY が既知の場合、
【数１７】
0003913519.tif 000018
0003913519.tif 000019
であるから、未知パラメータの推定値
【数１８】
0003913519.tif 000020
は式(１８)により求められる。
【００３４】
【数１９】
0003913519.tif 000021
0003913519.tif 000022
【００３５】
同様に、観測位置Ｘ＝Ｘ0 における推定観測値
【数２０】
0003913519.tif 000023
は式(１９)により定量化することができる。
【数２１】
0003913519.tif 000024
0003913519.tif 000025
しかしながら、式(１９)は間隙検出値から代数的に算出された被検体真直度の不確かさを与えることができない。
【００３６】
そこで、本請求項は以下の通り誤差伝ぱん則を拡張し、被検体真直度の不確かさを定量化可能とするものである。
まず、式(１５)の方程式を式(２０)のように表す。
【数２２】
0003913519.tif 000026
0003913519.tif 000027
【００３７】
ここで、式(２０)の各項は式(２１)の通りである。
【数２３】
0003913519.tif 000028
0003913519.tif 000029
【００３８】
式(２０)に式(１８)の誤差伝ぱん則を拡張すると、式(２２)が得られる。
【数２４】
0003913519.tif 000030
0003913519.tif 000031
【００３９】
さらに、式(２２)を用いて式(１９)を拡張すると、例えば式(２３)が得ることができる。
【数２５】
0003913519.tif 000032
0003913519.tif 000033
式(２３)は被検体ａの観測位置における真直度同定値の分散を表現している。したがって、観測位置を順次変化させながら係数行列を与え、式(２３)を逐次計算することにより同定結果としての被検体真直度の信頼性の範囲を求めることができる。
【００４０】
また、式(２３)は被検体ａについての展開結果であるが、同様の操作を被検体ｂ、およびｃに対して行うことにより、測定に供された３つの被検体真直度の信頼性、すなわち不確かさを統計的に算出することが可能となる。
言い換えると、以上のようにして前述した本発明の第三目的を達成できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図３は本発明を実施する場合のシステム構成の具体例であり、機構フレーム１は除振機能を有する定盤２０に設置され、走査機構のガイド２と、同ガイド２で走査方向に案内される移動部３には、本発明による間隙検出器４が固定され、同移動部３が矢印１１の方向に移動される際、間隙検出器４も同矢印１１方向に移動する。
【００４２】
高さの調節のため、定盤２０には調節台５が向かって左右に２台固定され、この調節台５のそれぞれにはハッチングで示された未知の真直度の被検面をもつ２つの被検体６が固定してある。
間隙検出器４は２つの被検面６と対向する検出器対物面から矢印１１方向とは直交する方向にレーザー光束１０を前記被検面６に投射し、２つの反射光束（符号１０で示す）を用いて内在の光学的干渉計により前記レーザー光束１０の光路長の変化を検出する。
【００４３】
即ち、図３のシステム構成では、ガイド２及び移動部３に取り付けられた図１の特性の間隙検出器４を用いて、図２に示すような本発明の第一目的の解決課程が実行される。
即ち、図２において、間隙検出値は信号処理部７を介してコンピュータ８へ入力され、本発明のアルゴリズムを実行するプログラム９によって、詳細を前述した第一、第二目的および第三目的の課題解決が行われることになる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、既に真直度が同定された参照体を必要とせず、走査機構の空間運動性の再現性、振動などの力学的外乱の影響を受けない間隙測定を実現することができ、かつ、間隙検出値に対しても、新規なアルゴリズムにより被検体の表面の未知の真直度を自律的に同定することができ、結果として高精度な自律的真直度測定手段を提供できる。
本発明で提示する新規なアルゴリズムの代数的性質により、間隙検出値の不確かさが別途に同定されていれば、自律的に同定された真直度の不確かさを定量化できる点においても、工業的に重要な成果を提供できるばかりでなく、昨今の市場的要求、即ち長さの国家標準へのトレーサビリテイを論ずる上からも意義がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる間隙検出器の原理説明図である。
【図２】同間隙検出器の位置に対する測定値の非依存性説明図である。
【図３】本発明による真直度測定装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
Ｓ          間隙検出器
１          機構フレーム
２          ガイド
３          移動部
４          間隙検出器
５          調節台
【図１】
0003913519.tif 000042
【図２】
0003913519.tif 000043
【図３】
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