家電製品などに使われるプリント基板のスルーホール内壁の仕上り精度は，製品の故障の原因に繋がりメッキ表面にメッキこぶやボイドなどの凸凹が存在すると，電子部品の設置不良や電気断線を起こす恐れがある．これらを簡便かつ高速に検査する方法が求められている．本報告ではコヒーレント光を物体に入射した際，後方に生じる回折像を活用したスルーホール内壁のなだらかな断線の検出に関する実験的検証を報告する．

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電子や陽電子の衝突実験に使用する加速管は，その空洞形状が性能に影響する．加速管はハーフセルという部品を溶接して製作されるため，ハーフセルの加工形状およびその後の溶接による変形を測定することが重要である．従来はCMMによる測定をおこなってきた．しかし，加速管開発及び大量生産のためには，より高速・簡易で非接触の測定装置が好ましい．このような目的に適した形状測定装置の開発をおこない，測定困難な光沢面測定における精度検証をおこなった．

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干渉縞の位相を解析するため、キャリア周波数の異なる２枚の干渉縞をフーリエ変換し、そのスペクトルの差分を計算することで、形状成分のみを抽出する簡便な方法をこれまでに提案している。本報告では、格子投影法を用いた形状計測手法に２ステップフーリエ変換法を適用するため、ピッチの僅かに異なるカラー格子を投影する手法を提案し、その結果について報告する。

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カラーじまの投影による形状測定法では理論的にはワンショット画像で位相検出が可能であるが，実用的には均一なスペクトルが保証されず高精度なしま解析は難しい．本研究では検出された色相情報に補正を加えることによって測定精度の改善を試みた．参照平面に投影されたカラーじまの色相情報を基に撮像データの色相を補正することによって，形状測定精度は著しく改善できることを実証した．

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面発光型半導体レーザを光源とする波長走査型顕微干渉計を構築した。このシステムでは機械的走査を行わずに微小試料の形状を精密に計測することができる。原子吸収線波長マーカーを用いて干渉次数を決定すれば、ナノメートル精度で試料形状を計測できる。実験では200ミクロン四方の金属立方体を測定試料とした。

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筆者らは、これまでに、キャリア縞導入方式の３波長ワンショット干渉計測法を開発し、測定レンジを４μmまで拡張するとともに、インクジェット方式カラーフィルタ基板用の自動膜厚測定装置を実用化した。本研究では、その光学系や測定アルゴリズムを利用して、３波長位相シフト法による表面形状測定装置を開発した。ワンショット法に比べ、水平分解能や測定精度が優位である。

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垂直走査型白色干渉顕微鏡を用いた位相シフト法は高精度3次元形状計測に用いられる．しかし，この測定法は外部振動に大きく影響を受けるため，特殊な環境でしか測定できなかった．原因は対象物を設置するステージの位置が不規則に変化することである．研究では既存の光学系の中にレーザ変位計を組み込み，高精度・リアルタイムにステージ位置を測定することで解決を図った．結果，振動環境下でも高精度な測定が可能となった．

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筆者らは、これまでに、キャリア縞導入方式の３波長ワンショット干渉計測法を開発し、測定レンジ４μmまで拡張するとともに、インクジェット方式カラーフィルタ基板用の自動膜厚測定装置を実用化した。本報では、その高さ計算処理の高速化によるリアルタイム表面処理測定技術の開発状況を報告する。

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共通光路型の点回折干渉計では、ゼロ次回折光を参照光として利用するため、位相シフト法における通常の位相計算では正しい位相像を求めることができない．本研究では、ゼロ次光を参照光に用いる場合の位相回復計算法を提案する．また、ワイヤーグリッド型の偏光ピンホールを用いた位相シフト点回折干渉計を製作し、透明物体の位相像回復を行う．

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サンダーズ法は、ラテラルシアリング干渉縞が差分情報であることを利用し、簡単なアルゴリズムでシア量間隔に干渉縞を解析する方法である。これまでに、シア量間隔で解析されたデータの合成に近似が行われることが問題となり、複数のシア量による干渉縞を用いた改良型サンダーズ法を提案している。本報告では、改良型サンダーズ法の解析手順をグラフ理論によって表現することを試みたので、その結果について述べる。

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2本のシングルモード光ファイバを点光源としたPS/PDI (Phase-Shifting Point Diffraction Interferometer) は、光源位置の自由度が高いため、非球面量の大きいミラーであっても、結像光学系を用いずに計測対象の情報のみを含んだ干渉縞を生成できる。さらに、デジタルホログラフィによる波面解析を行うことによってミラー形状をより高精度に得ることができる。本報では、光ファイバの保持方法の違いによるノイズについて調査し、PS/PDIによる球面形状計測の精度について検討した。

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レーザ切断加工においてレーザは材料表面と垂直に照射することが望ましい．プレス成形品では角度誤差が発生しやすい．そこで加工用レーザと同じ光学系に検査用の光学系を付加して角度検出を試みた．圧延材料に対して垂直から±1度の範囲で0.1度以下の誤差で角度が検出できた．

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機上において，センサと工作物との相対的な振動は，測定誤差を引き起こす．これに対し，本研究室では，三角測法に光スキッド機能を付与したセンサを提案し，振動除去の有効性を確認してきた．しかし，現在の光学式の形状測定では，平滑化効果のため測定形状をそのまま再現できない．本研究では，光スキッド法の測定原理を利用した測定面形状の再現手法を提案し，その効果について実験及びシミュレーションし検討した．

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エンドミルなどの工具の位置検出には，接触式の検出が行われているが，マイクロ工具といった特殊な用途では光学的な結像を用いた非接触の位置検出が行なわれていることもある．本研究では，光学系の解像力に対する繰り返し検出精度の関係を検討した結果を報告する．

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本研究では，加工物の形状・寸法を工作機械から取り外すことなく，械上で計測し，修正加工を行う次世代精密加工技術を開発することを目的とする．本報告では，ラインレーザ変位計を用いて機上計測装置を開発し，測定精度改善のため，逐次2点真直度測定法を拡張した，逐次多点形状測定法を提案し検証を行った．逐次多点形状測定法の原理と，検証を行った結果，精度の改善が見られたことについて報告する．

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近年の工作機械の小型化に伴い，これらに用いる主軸も小型小径化している．しかし，基準球や軸と複数の変位計を用いる従来方法では機械的干渉等の問題により小径主軸の回転精度の評価は困難である．そこで，ロッドレンズとボールレンズを用いることにより，高速小径主軸の5自由度運動誤差を簡便に同時計測可能なシステムの開発を目的とする．本報では，測定システムの誤差解析および各種評価実験の結果について述べる．

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10⁸以上のダイナミックレンジを有する絶対測長干渉計を開発した。本干渉計は、２波長半導体レーザにより生成される２つの合成波長を用い、干渉計の干渉次数決定を基本原理としている。従来方式のレーザ干渉計を基準とした測長不確かさは測長距離0.2mにおいて3.5nmを達成した。

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ファブリー・ペロー共振器における最隣接共鳴点間の周波数差（FSR）を計測することで，共振器を構成する2枚のミラー間の絶対光学長が測定できる．前報までに変調深さを大きくする，レーザパワーを上げることにより測定不確かさの向上を行なってきた．本報では変調されたレーザ光をテーパードアンプにより光強度を増幅した際，およびFSRの整数倍で変調を行った際の測定を行い測定不確かさの更なる向上を狙う．

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本研究では光コムを２台利用することによって発生させたビートを利用して、遠方から、非接触に、高分解能（10μm）に計測可能な手法の開発を行っている。光コム2台によるビートを利用することで、繰り返し周波数の安定性を計測精度に生かすことができる。また、高周波発振器による周期誤差の影響も無くすことができる。本研究第一報においては、光コムを2台利用した計測原理の実証のために基礎実験を行ったことについて報告する。

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2009年7月に、フェムト秒光周波数コム（以下、光周波数コム）は、計量法の特定標準器として採用された。生産現場の多様なシーンにおいて光周波数コムを用いた高精度で任意かつ絶対的な長さ計測をどう実現するのかが当面の急務課題である。本研究は光周波数コムの時空間特性を用いて精密長さ計測に欠かせない分散補正を考える。本報では、空気屈折率の変化はどのように伝搬するパルス列に影響を与えるかを検証する。

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A heterodyne interference system is developed for position measurement. A stabilized optical-frequency comb is used as the laser source and the temporal coherence interference happens at discrete positions, where a pair of optical comb pulse trains overlaps with each other. An acoustic optical modulator generates a shifted frequency approximating the repetition rate of the optical comb so the frequency of heterodyne signal is the difference between the shifted frequency and the repetition rate. A piezo-electric transducer scans to find the position where the peak of interference fringe is to realize the absolute length measurement. The preliminary experiment has been done to measure the distance of 7.5 m. The measurement result shows a drift in one hour is 4.929 µm though the refractive index of air is not corrected. The experiments for longer distances while recording the environment condition are under planning.

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A high-frequency part of repetition frequency modes of a ultra-short pulsed, mode-locked fiber laser, is selected by a Fabry-Pérot etalon. The 3-GHz repetition-modified laser is transmitted to a Michelson interferometer. The interference fringes generated have a temporal coherence pattern at each 5 cm and can make positioning in space. The optical system of the interferometer is designed as double-path beam. A center between two beams is located at the position of a measuring probe of CMM. Using this design, we can apply the mode-locked fiber laser to artifacts following contact method. The advantage of the contact method can measure variety-shape artifacts, i.e. step gauge etc, that non-contact method cannot be used.

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一般に高精度と言われる精度5秒程度のロータリエンコーダの校正を目的に、安価な校正装置の開発を目指した。その結果、自己校正法である等分割平均法、角度の高分解能な自動測定が可能な時間変換法を採用することによって、高精度基準不要、割出精度、測定回転速度、温度変化にロバストな安価な装置を製作した。±0.5秒程度の高精度ロータリエンコーダの校正を行った結果、十分な精度で校正出来ることを確認した。

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プラスチック成型用金型や精密切削加工品の加工機上における三次元測定おいては、光沢面にも対応でき、カーボンや微細な金属屑による誤検出がなく、プローブの接触検出の繰り返し精度が高いセンサが要求されている。また、細溝形状の測定に対応したアスペクト比の高いプローブへの要求がある。本報告では、上述の要求を踏まえた振動型の接触センサを試作し、その接触検出の繰り返し精度及び接触力を計測した内容について報告する。

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JIS B 7440-2:2003に基づいた座標測定機（以下，CMM）の受入・定期検査において，検査用基準器の材質の差異により不確かさの要因及びその大きさが異なり，検査の不確かさの差異がCMMの能力比較の妨げになる恐れがある．この度東北6県公設試の共同実験として低熱膨張材と炭素鋼材の二つの異なる材質の基準器を使用した持ち回りによるCMMの検査を実施し，算出された不確かさを比較検証したので，その結果を発表する．

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製造業に対するCMM（三次元測定機）の普及度は高くなってきている。それに伴いCMMの設置環境も測定機としては過酷な環境に設置されることが多くなってきている。しかし、過酷な環境においても測定精度への要求は益々高くなってきている。そこで、現場環境においても高度化が実現できる方法を検討する。本報では目盛誤差の要因となる誤差を熱膨張補正の誤差として検討し、熱膨張係数付ブロックゲージを用いた補正法について報告する。

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三次元測定機は産業界において広く利用されており、その測定結果の信頼性を確保するための測定機の精度点検が重要となる。しかしながら精度点検は、専用のゲージが必要になることやそのための技術を要することなどから一般ユーザにおいては十分に行われていないことが多い。そこで本研究では、比較的簡易にCMMの点検を行うことができるツールを用いて点検を行った際の有効性について検討したので、その結果について述べる。

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空間コード化法による三次元測定機の測定精度を評価するため、基準ゲージを３種製作し、これを用いた測定実験を行った。ポリゴン作成後の実用的な誤差を見積るため、ゲージは対象とするワーク（精密板金・プレス加工品）に近い形状とし、測定に適した光学的性質を得る上で望ましい表面性状などを検討した。測定実験により明らかになった誤差の大きさと測定条件の関係について報告する。

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高精度三次元測定機(M-CMM)の開発のためには，ステージの運動学誤差の評価が重要である．本研究ではそのための校正手法として，走査ステージの運動学誤差と参照ミラー形状を分離できる多点法を提案する．前報では，ヨーイング誤差に由来する系統誤差を確認した．本報ではヨーイング誤差およびアライメント誤差からなる非線形項を補正することで，系統誤差を低減する．

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大型非球面光学素子の生産を目的とし、複数の分割測定を接続して全体の形状誤差を構成するスティッチ技術を開発している。前報では非球面の性質を利用したスティッチ・アルゴリズムを提案した。本報ではその評価として周期的な形状誤差であるリップルを正しく測定できるか検討する。リップルはスティッチ計算誤差に対して敏感に変化することが予想されるがシミュレーションの結果、実用的なリップル測定精度を持つことを確認できた。

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自由曲面を高速かつnmオーダーで形状測定するための装置について提案している。本研究では、２軸２組のゴニオメータと並進１軸からなる５軸を同時に制御してミラーへの入反射光の経路を一致させることで試料各点での法線ベクトルを求め、測定した法線ベクトルと座標から独自に開発したアルゴリズムを用いて表面形状を算出する。本報告では、各軸の組み立て誤差が形状測定におよぼす影響を明らかにし、各軸の校正について述べる。

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近年，大型非球面レンズやミラーの表面を高精度で測る要求が生じている．本研究では，最大傾斜10°程度のなめらかな表面の非球面を精度10nmで測ることをめざし，回転ミラーと角度センサを用いた新たな測定手法を提案した．前報では，提案した手法を用いて曲率半径5000mmの球面ミラーを測定した．本報では，測定条件の向上により測定精度の向上を目指す．走査ステージの誤差の影響や，温度による測定結果の影響を検証する．

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真円度測定機により円筒の真円度を評価するためには、測定機の軸と被測定物の軸方向を一致させる必要がある。軸方向の傾きをどの程度までにあわせておけば、測定結果に影響が出ないかを検討した。また、同軸度の簡易的な評価法として、傾きにより現われる楕円成分の大きさを利用できないかも併せて検討した。

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球は，転がり要素，直径の基準，支持点，光学部品など工業製品として広く用いられる．その形状の評価は，現状では真円度の測定で代用しているが評価手法として十分でない場合も多い．そこで市販の光波干渉測定手段と球の位置変更手段を組み合わせ，スティッチングによって球の形状偏差を測定するシステムを開発した．一例として軸付き球を測定し，真円度測定機による輪郭測定結果と比較したところ良い一致を確認した．

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本研究ではロータリ研削盤により加工される大型ミラーの，高精度機上表面形状測定システムの開発を目的とする．該システムは接触式変位センサを研削盤へ取付けて構成される．形状測定精度に大きく影響を与える変位センサの位置と姿勢は開発した手法で短時間に調整される．該システムで大型ミラーの機上形状測定をし，測定に基づいた補正加工を行うことで，加工誤差を１／１０に低減し，機上測定システムとしての有用性を示した．

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In this paper, we describe a concurrent measurement method for spindle radial, axial and angular motions using concentric circle grating interferometers. Three optical sensors, which consist of two interferometers, are fixed over the grating. One interferometer detects an interference signal between reflection lights from a fixed mirror and the grating for vertical displacement measurement. The other interferometer detects an interference signal between ±first order diffraction lights from the grating for lateral displacement measurement. From these measured displacements using three optical sensors, radial, axial and angular motions of the grating, i.e. the spindle, can be calculated concurrently.

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工作機械には,移動機構により幾何偏差(位置偏差と角度偏差)が発生する.幾何偏差の測定にはレーザ測長機が一般的に用いられているが,実用的な測定器が開発されていない.そこで本研究では,レーザ測長機を用いた測定器を開発し,リアルタイムインプロセス測定の実現を目指している.本報では,レーザによる測定法が確立されていない角度偏差の1つであるロールに着目して実験を行ったので,その結果について報告する.

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This paper presents a spindle error measurement system to evaluate the performance of a spindle of a large-scale ultra-precision lathe, which is under development for fabrication of large roll dies with micro-structured surfaces. Measurement of the spindle error motion is an important issue for the ultra-precision lathe because the fabrication accuracy is influenced by the motion error. In order to measure the spindle error motion of the large-scale ultra-precision lathe, reversal technique is employed. In this research, large-scale roll workpiece is used as the measurement artifact instead of other master ball or cylinders. This paper reports the spindle error motion measurement with refined reversal operation method for the reversal of the large-scale roll workpiece. Spindle error motion was evaluated over the entire fabrication length (1.7 m) of the large-scale ultra-precision lathe.

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超高精度形状測定機UA3Pシリーズでは、光学レンズ、MEMS等、微細形状の測定・評価が可能である。特にUA3P-Lは、垂直壁面を低測定力、高精度で測定可能であり、金型の内径、外径、真円度、同軸度などの評価が可能なことを特徴としている。

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原子間力顕微鏡(AFM)は，大気中や液中など様々な環境下においてナノスケールで試料の表面形状を取得可能であるが，一般に画像取得に数分の時間を要する問題である．また，液中測定においては光テコを用いたカンチレバーのたわみ検出は複雑で操作性が悪い．本研究では，容易に操作可能な自己検知型カンチレバーを有する高速AFMを開発したので報告する．本装置は倒立型光学顕微鏡の試料ステージに搭載でき，液中環境でも測定可能である．

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パッシブTHz近接場顕微鏡とは外部照射光を使用しない顕微鏡であり，物質表面において自然発生しているエバネッセント波を60 nmの空間分解能で検出できる．本顕微鏡を用いてAu，Alなどの金属表面を観測すると，Planck則から想定される強度より100倍以上大きな近接場信号が得られた．この要因を理論的・実験的に解析すると，金属表面においては，電荷・電流の熱揺らぎによって非常に強い電磁場エネルギが局在していることが判った．

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本研究では、半導体の線幅標準を決定する測定法の確立を目指している。前報では、STEM画像を使用し、Si格子配列を基に境界の決定を行った。本報では、同様にSTEMを用いて、金属コーティングを施したSi画像を撮影し、新たな境界決定法を提案する。

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切削加工の際，通常外部から供給する切削油剤を，高温・高圧条件下で工具表面下に含浸させた「油含浸処理工具」に対し，その特性の評価・検証を目的として，切削試験，工具解析，切削シミュレーションを行った．切削試験から油含浸処理工具には一定の摩耗低減効果が見られた．FT-IRによる解析から工具表面に油剤が存在することを確認した．さらに試験及び切削シミュレーションの結果から摩耗低減メカニズムについて検証した．

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水溶性加工液の長寿命化には、適切な濃度管理が不可欠である。しかし、現在一般に用いられている濃度センサは屈折率を測定するものであり、取り扱いが不便でオンライン計測には向かない。本研究では、水溶性加工液の濃度変化を常時オンラインモニタリングできるセンサを提案する。本報告ではその基礎として、水溶性加工液の導電率が濃度に関連することに着目し、濃度センサ開発の可能性を検討した。

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本研究では、ロータリ切削を利用して加工中の摩擦を大きく低減することにより、高能率・長寿命を目指した加工方法の研究を行っている。アルミの切削実験では高粘度の油剤を使用することにより、すくい面と切りくずの摩擦係数を0.2以下にできることが分かった。ここでは他の材料において切削実験を行い、高粘度の切削油について検討した結果について報告する。

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水溶性クーラント中の油剤濃度をインライン計測するためのシステム開発を進めている。従来の屈折率測定方式ではなく、反射率測定方式に切り替えることによって、迅速かつ簡単に油剤濃度が測定できることが分かった。

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画像測定機の検査規格（ISO10360-7）には円形パターンを測定する項目が含まれる。本発表では、ISO規格に対応した基準器の円形パターンの形状偏差を高精度に校正する方法を述べる。画像測定機と回転ステージを用いた装置を準備し、マルチステップ法を用いて校正を行った。また校正の不確かさを評価関数として校正条件を最適化することで不確かさを適切に小さくした。その結果、校正の不確かさ23 nm(k=2)を得た。

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本研究は，サブピクセル超解像とデジタルリフォーカスを光学顕微鏡に応用し，三次元光学顕微鏡を開発することを目的としている．従来の光学顕微鏡には，面内空間分解能と被写界深度にトレードオフが存在するため，詳細な三次元情報を取得するのが困難であった．そこで，結像光路制御とマイクロレンズアレイを用いて超解像度化・超被写界深度化する手法を提案する．基礎実験により有効性を検討したので報告する．

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微細加工技術の発達に伴い，非常に微小な内径を持つ加工物が作られるようになったが，その測定手法はまだ十分に確立していない．本研究では，タンデム低コヒーレンス干渉を利用した光学系により，微小内径を非接触で測定する新しい手法を提案する．本報では，前報までで使用していたものよりも細い直径80㎛の測定用ファイバ素子を用いて内径測定実験を行ったところ，良い結果が得られたので，実験手法の改善点と併せて報告する．

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我々は近赤外の照明光を用いてシリコンウエハ表面にエバネッセント定在波を生成し，定在波の周期パターンを空間シフトさせ，複数画像を取得し，計算機による処理を加えることで，レイリー限界を超えた解像を行い，半導体欠陥検査に応用する方法を提案する．この手法によって高解像度かつシリコンの表面近傍の高SN比の情報を得ることができると考えられる．ローパスフィルタの導入によるエラーの影響抑制効果について調査した．

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