(57)【要約】【課題】円筒測定物の内面の三次元形状を高速かつ高精度に測定することができる形状測定装置を提供する。【解決手段】白色光源１２から出射された光は、コリメータ１４を介してビームスプリッタ１６で測定光と参照光とに分割される。測定光はテレセントリック光学系１８で拡大、平行化され、円錐プリズム２０で平行性を保持しながら直角に偏向され、円筒測定物であるワークＷの内面に周方向全体にわたって同時に照射される。参照光は光軸方向に移動可能な参照ミラー２２に照射される。ワークＷの内面で反射した測定光と参照ミラー２２で反射した参照光はビームスプリッタ１６で合成され、その際の干渉光が光検出器２４で検出される。光検出器２４の各受光素子で検出される干渉光の光強度に基づいてワークＷの内面の三次元形状が測定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒測定物の内面の三次元形状を測定する形状測定装置であって、
白色光源と、
前記白色光源から発生した光を測定光と参照光に分割する分割手段と、
前記測定光と前記参照光との光路長を相対的に変化させる光路長変更手段と、
前記円筒測定物の内面の周方向全体に向けて前記測定光を偏向する光偏向素子と、
複数の受光素子を有し、前記円筒測定物の内面で反射した前記測定光と前記参照光との干渉光を前記複数の受光素子で検出する光検出手段と、
前記光検出手段による検出結果に基づいて、前記円筒測定物の内面の三次元形状を算出する演算手段と、
を備える形状測定装置。
【請求項２】
前記参照光を反射する参照ミラーを有し、前記参照ミラーを前記参照光の光軸方向に移動させて前記参照光の光路長を変更する参照光路長変更手段と、
前記参照ミラーの前記光軸方向の位置を検出する参照ミラー位置検出手段と、を備え、
前記光検出手段は、前記受光素子ごとに前記干渉光の強度が最大となるときの前記参照ミラーの位置を検出することにより、前記測定光が照射された前記円筒測定物の内面の三次元形状を算出する請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記光偏向素子は円錐プリズムにより構成される請求項１又は２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記分割手段と前記光偏向素子との間には前記測定光を拡大、平行化するテレセントリック光学系が設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記円筒測定物の内面に前記測定光が照射される測定エリアを前記円筒測定物の軸方向に変更する測定エリア変更手段を更に備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置に関し、特に白色干渉法を利用して円筒状の測定対象物（円筒測定物）の内面の三次元形状を測定する形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測定対象物の寸法を非接触で精密に測定する方法として、白色干渉法（低コヒーレンス干渉法）を用いた測定方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、白色光源から出射された光を、測定対象物へ向かう測定光と、参照ミラーへ向かう参照光とに分割し、測定対象物の測定面で反射した測定光と参照ミラーの参照面で反射した参照光とを干渉させ、これらの干渉光の強度を検出する。その際、測定光の光路長と参照光の光路長が等しいとき、白色干渉縞の振幅が最大となる。そこで、この方法は、参照ミラーを移動して白色干渉縞の振幅が最大となるときの参照ミラーの位置を測定して、参照光の光路長を調べることにより、測定対象物の寸法（表面高さ）を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した白色干渉法を用いた測定方法によって円筒状の測定対象物（以下、円筒測定物という。）の内面の三次元形状を測定しようとする場合、円筒測定物の軸方向を中心とした周方向に測定光を走査することが必要となるので測定に時間がかかるとともに、測定光の走査速度や照射位置のばらつきによって高精度な測定が困難となる問題がある。
【０００５】
特許文献１では、円筒測定物を測定する場合における上記問題については何ら考慮されておらず、その解決手段は何も示されていない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、円筒測定物の内面の三次元形状を高速かつ高精度に測定することができる形状測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る形状測定装置は、円筒測定物の内面の三次元形状を測定する形状測定装置であって、白色光源と、白色光源から発生した光を測定光と参照光に分割する分割手段と、測定光と参照光との光路長を相対的に変化させる光路長変更手段と、円筒測定物の内面の周方向全体に向けて測定光を偏向する光偏向素子と、複数の受光素子を有し、円筒測定物の内面で反射した測定光と参照光との干渉光を複数の受光素子で検出する光検出手段と、光検出手段による検出結果に基づいて、円筒測定物の内面の三次元形状を算出する演算手段と、を備える。
【０００８】
本発明に係る形状測定装置の一態様は、参照光を反射する参照ミラーを有し、参照ミラーを参照光の光軸方向に移動させて参照光の光路長を変更する参照光路長変更手段と、参照ミラーの光軸方向の位置を検出する参照ミラー位置検出手段と、を備え、光検出手段は、受光素子ごとに干渉光の強度が最大となるときの参照ミラーの位置を検出することにより、測定光が照射された円筒測定物の内面の三次元形状を算出することが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る形状測定装置の一態様は、光偏向素子は円錐プリズムにより構成されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る形状測定装置の一態様は、分割手段と光偏向素子との間には測定光を拡大、平行化するテレセントリック光学系が設けられることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る形状測定装置の一態様は、円筒測定物の内面に測定光が照射される測定エリアを円筒測定物の軸方向に変更する測定エリア変更手段を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、円筒測定物の内面に周方向全体にわたって測定光を同時に照射することができるので、円筒測定物の内面の三次元形状を高速かつ高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る形状測定装置の示す概略構成図
【図２】図１に示す形状測定装置の測定光出射部付近の構成を示した図
【図３】光検出器の受光面の概略構成図
【図４】ワークの内面の測定エリアと光検出器で取得される干渉像との対応関係を示した説明図
【図５】光検出器から出力される干渉信号の例を示す図
【図６】本実施形態の形状測定装置を用いた形状測定方法を示したフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る形状測定装置を示す概略構成図である。図１に示すように、この実施形態における形状測定装置１０は、白色干渉法を用いて数十ｍｍ程度の内径を有する円筒測定物の内面（測定面）の三次元形状を高速かつ高精度に（マイクロメートルオーダの精度で）測定する装置であり、白色光源１２と、コリメータ１４と、ビームスプリッタ１６と、テレセントリック光学系１８と、円錐プリズム２０と、参照ミラー２２と、光検出器２４と、ステージ２６と、コントローラ２８と、を備えている。
【００１６】
ステージ２６は、円筒測定物であるワークＷが載置される載置面を有する。ステージ２６は、ステージ駆動手段３０によってｘ、ｙ、ｚ方向に移動可能に構成される。ステージ２６は、測定エリア変更手段の一例である。
【００１７】
白色光源１２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１２としては、可視光領域（波長４００〜８００ｎｍ）の光を出力するキセノンランプ、レーザ光源、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが用いられる。また、白色光源１２から出射される光の出力は１００Ｗ程度が好ましい。また、白色光源１２から出射される光のスペクトル幅は５０ｎｍ以上が好ましい。また、白色光源１２から出射される光のスペクトル強度分布は、ある波長を中心にガウス関数型に近似していることが望ましい。
【００１８】
白色光源１２から発生した光（白色光）は、ライトガイド（光ファイバ）３２を経由してコリメータ１４でコリメート（平行光化）され、ビームスプリッタ１６で測定光と参照光とに分割される。測定光は、テレセントリック光学系１８及び円錐プリズム２０を経由してワークＷの内面に照射される。一方、参照光は、参照ミラー２２の参照面に照射される。ワークＷの内面及び参照ミラー２２の参照面でそれぞれ反射された測定光と参照光はビームスプリッタ１６で合成され、その際の干渉光が光検出器２４で検出される。
【００１９】
図２は、形状測定装置１０の測定光出射部付近の構成を示した図である。テレセントリック光学系１８は、測定光の像面分解能を高め、像面歪曲等の収差を抑えるために設けられている。テレセントリック光学系１８は、両テレセントリックな光学系に設計されており、図２に示すように、ビームスプリッタ１６（図１参照）から出射される測定光を拡大、平行化する。このテレセントリック光学系１８により拡大、平行化された測定光の像面分解能は、円筒測定物であるワークＷの内面の三次元形状を高精度に測定することを考慮すると、４．０μｍ以上であることが好ましい。
【００２０】
円錐プリズム２０は、一方の側（入射側）に平面２０ａを有し、かつ他方の側（出射側）に円錐面２０ｂを有し、石英やＢＫ７などの光を透過しやすい材質で構成される。円錐プリズム２０は、光偏向素子の一例である。この円錐プリズム２０は、入射する測定光の波長と材質の屈折率によって円錐部分の角度（頂角）が設定されており、測定光の光軸Ｌ上に円錐プリズム２０の中心軸が配置される。
【００２１】
これにより、テレセントリック光学系１８により拡大、平行化された測定光は、円錐プリズム２０によって平行性を保持しながら直角に偏向され、円錐プリズム２０の中心軸を中心とした周方向全体に向けて出射される。すなわち、ワークＷの内面（測定面）に周方向全体にわたって測定光が同時に照射され、かつワークＷの内面に対して垂直に照射される。そして、ワークＷの内面で反射された測定光は、円錐プリズム２０及びテレセントリック光学系１８を経由してビームスプリッタ１６に戻される。
【００２２】
図１に戻り、参照ミラー２２は、測定光と参照光との光路長を相対的に変化させる参照光路長変更手段の一例であり、参照ミラー駆動手段３４によって参照光の光軸方向に移動可能に構成されている。参照ミラー駆動手段３４としては、例えば、ボイスコイル、ピエゾ素子、超音波モータなどが用いられる。
【００２３】
また、参照ミラー２２の位置（参照光の光軸方向の位置）は、エンコーダ３６によって検出される。エンコーダ３６は、参照ミラー位置検出手段の一例である。エンコーダ３６によって検出された参照ミラー２２の位置情報は、コントローラ２８に出力される。
【００２４】
光検出器２４は、光検出手段の一例であり、図３に示すように、多数の受光素子（画素）３８をマトリクス状に配列して構成される。各受光素子３８は、受光した光の強度に応じた電荷を蓄積する。光検出器２４は、各受光素子３８に蓄積された信号電荷を信号電圧に変換し、電気信号（干渉信号）として出力する。このような機能を有する光検出器２４としては、たとえば、ＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）やＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）などの固体撮像素子が好適に用いられる。光検出器２４としては、高分解能な測定を可能とするために高解像度（好ましくは５００万画素以上）のものを使用することが好ましい。
【００２５】
ワークＷの内面で反射した測定光と参照ミラー２２で反射した参照光は、ビームスプリッタ１６によって一つに合成されて光学的に干渉し、光検出器２４の各受光素子３８に入射される。
【００２６】
光検出器２４の各受光素子３８で検出される干渉光の強度は、参照ミラー２２の移動により変化する。すなわち、干渉光の強度は測定光と参照光との光路長差により変化するので、参照ミラー２２を移動させて参照光の光路長を変化させると、測定光と参照光との光路長差が変化して干渉光の強度が変化する。その際、測定光と干渉光との光路長差がゼロのときに干渉光の強度振幅は最大となる。
【００２７】
光検出器２４は、所定の時間間隔でサンプリングし、各サンプリング時点における検出光量を電気信号（干渉信号）に変換してコントローラ２８に出力する。
【００２８】
ここで、ワークＷの内面の測定エリア（ワークＷの内面において測定光が照射されるエリア）と光検出器２４で取得される干渉像との対応関係について図４を参照して説明する。
【００２９】
図４の（ａ）に示すように、テレセントリック光学系１８により拡大、平行化された測定光は、円錐プリズム２０によって平行性を保持しながら直角に偏向され、測定光の光軸Ｌ（円錐プリズム２０の中心軸）を中心とした周方向全体に向けて出射される。これにより、円錐プリズム２０から出射された測定光は、ワークＷの内面（測定面）に対して垂直に照射され、かつワークＷの内面の周方向全体にわたって帯状に同時に照射される。そして、ワークＷの内面で反射した測定光と参照光との干渉光は光検出器２４で検出される。
【００３０】
その際、光検出器２４では、図４の（ｂ）に示すように、ワークＷの内面の測定エリアに対応した円形状の干渉像が受光される。例えば、図４の（ａ）に示した測定点Ａ、Ｂは、それぞれ、図４の（ｂ）に示した干渉像における点ａ、ｂに対応している。すなわち、光検出器２４の各受光素子３８は、ワークＷの内面において測定光が照射される測定エリア内の各測定点に一対一で対応しており、各測定点で反射した測定光の干渉光が対応する受光素子３８に入射される。したがって、光検出器２４の各受光素子３８で干渉光の強度を検出することにより、各受光素子３８に対応するワークＷの内面に設定される各測定点の寸法を測定することが可能となる。
【００３１】
なお、ワークＷの内面において図４の（ｂ）に示す干渉像の中央部分は他の部分に比べて分解能が低くなるため、ワークＷの内面の三次元形状を測定しない非測定エリアとすることが望ましい。
【００３２】
図１に戻り、コントローラ２８は、ワークＷの内面の三次元形状を算出する演算手段として機能するとともに、形状測定装置１０の全体の動作を統括制御する制御手段として機能する。コントローラ２８は、いわゆるＰＣ（Personal Computer）で構成され、所定のプログラムを実行して、演算手段及び制御手段としての機能を実現する。
【００３３】
ステージ２６の移動制御、参照ミラー２２の移動制御、白色光源１２の発光制御などの各部の駆動制御は、このコントローラ２８によって行われる。
【００３４】
また、ワークＷの三次元形状の算出は、このコントローラ２８によって行われる。すなわち、コントローラ２８は、光検出器２４から出力される各受光素子３８の干渉信号（干渉光の強度）、エンコーダ３６から出力される参照ミラー２２の位置情報、不図示のステージ位置検出手段から出力されるステージ２６の位置情報を取得し、これらの情報に基づいてワークＷの内面（測定面）の三次元形状を算出する。
【００３５】
ここで、ワークＷの内面の三次元形状の算出方法について説明する。
【００３６】
白色光源１２から放射される光は、コヒーレンス長が短いため、測定光と参照光との光路長の差がゼロ又はその近傍でのみ干渉縞（白色干渉縞）が検出される。そして、その干渉縞は、測定光の光路長と参照光の光路長とが一致するとき、すなわち、両者の光路長の差がゼロのときにコントラストが最大になる。干渉縞のコントラストは、光検出器２４で検出される干渉光の強度として表され、図５に示すように、参照ミラー２２の位置、すなわち、測定光と参照光との光路長差に応じて変化する。
【００３７】
そこで、白色干渉法を用いた寸法測定では、寸法が既知の基準品（マスタ）について、干渉光の強度が最大になるときの参照ミラー２２の位置が求められる。次いで、ワークＷについて、干渉光の強度が最大となるときの参照ミラー２２の位置が求められる。そして、それぞれ求められた参照ミラー２２の位置の差に相当する光路長差が求められ、この光路長差が基準品の寸法に加えられて、ワークＷの寸法が求められる。
【００３８】
本実施形態の形状測定装置１０では、光検出器２４を構成する各受光素子（画素）３８で干渉光の光強度が検出される。したがって、受光素子３８ごとに、基準品について干渉光の強度が最大になるときの参照ミラー２２の位置と、ワークＷについて干渉光の強度が最大となるときの参照ミラー２２の位置とが求められる。そして、受光素子３８ごとに光路長差が求められ、求められた光路長差が基準品の寸法に加えられて、受光素子３８ごとに寸法が求められる。この各受光素子３８で求められる寸法は、対応する測定点の寸法を示し、すべての測定点の寸法を取得することにより、測定エリアの三次元形状が取得される。
【００３９】
なお、基準品の測定は、ワークＷの測定を実施する前に行われる。そして、その測定で得られた情報はコントローラ２８内の記憶装置（不図示）に記憶される。
【００４０】
次に、本実施形態の形状測定装置１０を用いた形状測定方法について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の形状測定装置１０を用いた形状測定方法を示したフローチャート図である。
【００４１】
まず始めに、ワークＷの内面の三次元形状を測定する前に行われる基準品測定工程として、寸法（内面の表面位置）が既知の基準品（円筒測定物の基準となる基準測定物）の内面（基準面）を測定する。
【００４２】
基準品測定工程では、まず、基準品をステージ２６にセットする（ステップＳ１０）。このとき、コントローラ２８は、オペレータの操作に応じてステージ２６をｘ、ｙ、ｚ方向に移動させることにより、基準品の中心軸と測定光の光軸Ｌ（円錐プリズム２０の中心軸）とが一致するようにｘ、ｙ方向（水平方向）の位置合わせを行うとともに、基準品のｚ方向（高さ方向）の位置合わせを行う。これにより、形状測定装置１０の装置本体１０Ａと基準品との相対的な位置が調整されるとともに、基準品の内面において測定光が照射される測定エリアの位置が調整される。
【００４３】
次に、オペレータによって測定開始が指示されると、コントローラ２８は白色光源１２をＯＮ（オン）にする（ステップＳ１２）。これにより、白色光源１２から発生した光はライトガイド３２を経由してビームスプリッタ１６で測定光と参照光に分割される。測定光は、テレセントリック光学系１８により拡大、平行化され、さらに円錐プリズム２０により平行性を保持しながら直角に偏向され、円錐プリズム２０の中心軸を中心とした周方向全体に向けて出射される。これにより、基準品の内面（測定面）における周方向全体にわたって測定光が同時かつ内面に対して垂直に照射される。そして、基準品の内面で反射された測定光は、円錐プリズム２０及びテレセントリック光学系１８を経由してビームスプリッタ１６に戻される。一方、参照光は、参照ミラー２２の参照面に反射され、ビームスプリッタ１６に戻される。そして、基準品の内面（測定面）及び参照ミラー２２の参照面でそれぞれ反射された測定光と参照光はビームスプリッタ１６で合成され、その際の干渉光が光検出器２４で検出される。
【００４４】
次に、コントローラ２８は参照ミラー２２の走査を開始する（ステップＳ１４）。すなわち、コントローラ２８は、参照ミラー駆動手段３４を駆動して、参照ミラー２２を参照光の光軸方向に移動させる。これにより、参照光の光路長が変化し、参照光と測定光との光路長差が変化する。
【００４５】
次に、コントローラ２８は、エンコーダ３６から参照ミラーの位置情報を取得するとともに、光検出器２４から各受光素子３８の干渉信号を取得する（ステップＳ１６）。そして、コントローラ２８は、光検出器２４の受光素子３８ごとに干渉光の強度が最大になるときの参照ミラーの位置Ｐ０を検出する（ステップＳ１８）。
【００４６】
コントローラ２８は、受光素子３８ごとに得られた参照ミラー２２の位置Ｐ０の情報を基準位置情報としてコントローラ２８内の記憶装置（不図示）に記憶する。
【００４７】
その後、コントローラ２８は、参照ミラー２２の走査を終了するとともに、白色光源１２をＯＦＦ（オフ）にする。
【００４８】
以上のようにして基準品測定工程が完了した後、ワークＷの内面（測定面）を測定するワーク測定工程を行う。
【００４９】
ワーク測定工程は、基準品測定工程と同様にして行われる。基準品測定工程での説明と重複するがワーク測定工程について説明すると、まず、ワークＷをステージ２６にセットする（ステップＳ２０）。このとき、コントローラ２８は、オペレータの操作に応じてステージ２６をｘ、ｙ、ｚ方向に移動させることにより、ワークＷの中心軸と測定光の光軸Ｌ（円錐プリズム２０の中心軸）とが一致するようにｘ、ｙ方向（水平方向）の位置合わせを行うとともに、ワークＷのｚ方向（高さ方向）の位置合わせを行う。これにより、形状測定装置１０の装置本体１０ＡとワークＷとの相対的な位置が調整されるとともに、ワークＷの内面において測定光が照射される測定エリアの位置が調整される。なお、ワークＷの内面の測定エリアと基準物の内面の測定エリアは同一エリアとなるようにする。
【００５０】
次に、オペレータによって測定開始が指示されると、コントローラ２８は白色光源１２をＯＮ（オン）にする（ステップＳ２２）。これにより、白色光源１２から発生した光はライトガイド３２を経由してビームスプリッタ１６で測定光と参照光に分割される。測定光は、テレセントリック光学系１８により拡大、平行化され、さらに円錐プリズム２０により平行性を保持しながら直角に偏向され、円錐プリズム２０の中心軸を中心とした周方向全体に向けて出射される。これにより、ワークＷの内面（測定面）における周方向全体にわたって測定光が同時かつ内面に対して垂直に照射される。そして、ワークＷの内面で反射された測定光は、円錐プリズム２０及びテレセントリック光学系１８を経由してビームスプリッタ１６に戻される。一方、参照光は、参照ミラー２２の参照面に反射され、ビームスプリッタ１６に戻される。そして、ワークＷの内面（測定面）及び参照ミラー２２の参照面でそれぞれ反射された測定光と参照光はビームスプリッタ１６で合成され、その際の干渉光が光検出器２４で検出される。
【００５１】
次に、コントローラ２８は参照ミラー２２の走査を開始する（ステップＳ２４）。すなわち、コントローラ２８は、参照ミラー駆動手段３４を駆動して、参照ミラー２２を参照光の光軸方向に移動させる。これにより、参照光の光路長が変化し、参照光と測定光との光路長差が変化する。
【００５２】
次に、コントローラ２８は、エンコーダ３６から参照ミラーの位置情報を取得するとともに、光検出器２４から各受光素子３８の干渉信号を取得する（ステップＳ２６）。そして、コントローラ２８は、光検出器２４の受光素子３８ごとに干渉光の強度が最大になるときの参照ミラーの位置Ｐ１を検出する（ステップＳ２８）。
【００５３】
コントローラ２８は、受光素子３８ごとに得られた参照ミラー２２の位置Ｐ１の情報を検出位置情報としてコントローラ２８内の記憶装置（不図示）に記憶する。
【００５４】
その後、コントローラ２８は、参照ミラー２２の走査を終了するとともに、白色光源１２をＯＦＦ（オフ）にする。
【００５５】
次に、コントローラ２８は、受光素子３８ごとに検出位置Ｐ１と基準位置Ｐ０との差に相当する光路長差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ０）を算出する（ステップＳ３０）。
【００５６】
次に、コントローラ２８は、ステップＳ３０で算出した光路長差ΔＰを基準物の内面の表面位置に加えて、受光素子３８ごとにワークＷの寸法（内面の表面位置）を決定する（ステップＳ３２）。この各受光素子３８で求められる寸法は、対応する測定点の寸法を示しているので、すべての測定点の寸法を取得することにより、測定エリア内の各測定点の寸法が取得でき、測定エリアの三次元形状が取得される。
【００５７】
このように本実施形態によれば、円錐プリズム２０によって円筒測定物であるワークＷの内面に周方向全体にわたって測定光を同時に照射することができる。これにより、測定光をワークＷの内面の周方向に走査することが不要となり、測定光の走査速度や照射位置のばらつきによる影響も防ぐことができる。したがって、円筒測定物の内面の三次元形状を高速かつ高精度に測定することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、円錐プリズム２０の前段に測定光を拡大、平行化するテレセントリック光学系１８を備えたので、測定光の像面分解能を高めることができ、より高精度な測定を行うことが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、測定エリア変更手段としてのステージ２６をＺ方向に移動させて、形状測定装置１０の装置本体１０ＡとワークＷとの相対位置、すなわち、ワークＷの内面に設定される測定エリアの位置をｚ方向に変更することにより、ワークＷの内面の三次元形状をｚ方向の広範囲にわたって測定することが可能となる。なお、形状測定装置１０の装置本体１０ＡとワークＷとの相対位置を変える態様としては、ステージ２６をｚ方向に移動させる態様以外に、形状測定装置１０の装置本体１０Ａをｚ方向に移動させる態様や、形状測定装置１０の装置本体１０Ａとステージ２６との両方をｚ方向に移動させる態様を採用することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、光偏向素子として円錐プリズム２０を用いた態様を示したが、円錐プリズム２０と同等の機能を有するもの、すなわち、測定光の平行性を保持しながらワークＷの内面に周方向全体にわたって測定光を同時に照射できるものであれば特に限定されるものではない。
【００６１】
また、本実施形態では、参照光の光路長を変更することにより測定光と参照光の光路長差を変更する態様を示したが、これに限らず、測定光の光路長を変更する態様や、測定光と参照光との両方を変更する態様を採用することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、分割手段及び光干渉手段としてビームスプリッタを使用しているが、これに限らず、光カプラ等を用いることもできる。
【００６３】
なお、本実施形態における形状測定装置１０は、主として工業用分野で使用されるものであるが、これに限らず、例えば、医療用分野などへの応用も可能である。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６５】
１０…形状測定装置、１０Ａ…装置本体、１２…白色光源、１４…コリメータ、１６…ビームスプリッタ、１８…テレセントリック光学系、２０…円錐プリズム、２２…参照ミラー、２４…光検出器、２６…ステージ、２８…コントローラ、３０…ステージ駆動手段、３２…ライトガイド、３４…参照ミラー駆動手段、３６…エンコーダ、３８…受光素子、Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016075577.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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