JP5378940B2 - Surface texture measuring machine and surface texture measuring method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface property measuring instrument reducing a burden on a measurer while preventing interference between a stylus and a measuring object. <P>SOLUTION: This surface property measuring instrument includes a stage 10 for thereon mounting a measuring object, a contact type detector 20 with a stylus 24, an image probe 30 for taking a surface image of the measuring object, a relative movement mechanism 40 for moving the detector and the image probe relative to the stage, and a controller 50. The controller includes a movement track calculation means for calculating/storing a movement track of the movement mechanism so that the stylus of the detector abuts on a measurement starting position of the measuring object when the starting position is designated based on an image of the measuring object captured by the image probe, and a stylus setting means for moving the movement mechanism according to this movement track. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、被測定物の表面形状や表面粗さ等を測定する表面性状測定機および表面性状測定方法に関する。詳しくは、スタイラスを有する接触式検出器と画像プローブとを備えた表面性状測定機およびこれを用いた表面性状測定方法に関する。   The present invention relates to a surface texture measuring machine and a surface texture measuring method for measuring the surface shape, surface roughness, and the like of an object to be measured. More specifically, the present invention relates to a surface texture measuring device including a contact type detector having a stylus and an image probe, and a surface texture measuring method using the same.

被測定物の表面にスタイラスを接触させた状態において、スタイラスを被測定物の表面に沿って移動させ、このとき、被測定物の表面形状や表面粗さによって生じるスタイラスの変位を検出し、このスタイラスの変位から被測定物の表面形状や表面粗さ等の表面性状を測定する表面性状測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。   While the stylus is in contact with the surface of the object to be measured, the stylus is moved along the surface of the object to be measured. At this time, the displacement of the stylus caused by the surface shape and surface roughness of the object to be measured is detected. 2. Description of the Related Art A surface property measuring machine that measures surface properties such as a surface shape and surface roughness of an object to be measured from a stylus displacement is known (see, for example, Patent Document 1).

従来、表面性状測定機において、被測定物の表面形状や表面粗さ等を測定する場合、測定者は、目視で、スタイラスの先端と被測定物の測定箇所の相対位置を調整しながら、スタイラスの先端を被測定物の測定開始位置にセットし、この後、スタイラスを被測定物の表面に沿って相対移動させる。すると、被測定物の表面形状や表面粗さ等によってスタイラスが上下に変位するから、そのスタイラスの上下変位から被測定物の表面形状や表面粗さ等の表面性状が測定される。   Conventionally, when measuring the surface shape, surface roughness, etc. of an object to be measured with a surface texture measuring instrument, the measurer visually adjusts the relative position between the tip of the stylus and the measurement location of the object to be measured while measuring the stylus. Is set at the measurement start position of the object to be measured, and then the stylus is relatively moved along the surface of the object to be measured. Then, since the stylus is displaced up and down depending on the surface shape and surface roughness of the object to be measured, the surface properties such as the surface shape and surface roughness of the object to be measured are measured from the vertical displacement of the stylus.

特開平５−８７５６２号公報JP-A-5-87562

近年、被測定物の微細化、細線化の流れのなかで、被測定物や測定箇所が微細化している今日、上述したスタイラスのセッティング作業は、非常に困難で、かつ、時間が掛かることから、測定者への負担も大きい。
また、被測定物によっては、スタイラスと被測定物とが干渉（衝突）し、スタイラスや被測定物の破損を招く場合も想定される。 In recent years, the measurement objects and measurement locations have become finer in the process of miniaturization and thinning of objects to be measured, and the above-described stylus setting work is very difficult and takes time. The burden on the measurer is also great.
In addition, depending on the object to be measured, there may be a case where the stylus and the object to be measured interfere (collision) and the stylus or the object to be measured is damaged.

本発明の目的は、測定者への負担を軽減できるとともに、スタイラスと被測定物との干渉を防止可能な表面性状測定機および表面性状測定方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a surface texture measuring machine and a surface texture measuring method capable of reducing a burden on a measurer and preventing interference between a stylus and an object to be measured.

本発明の表面性状測定機は、被測定物の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物を載置するステージと、前記被測定物の表面に接触されるスタイラスを有する接触式検出器と、対物レンズを含み、前記対物レンズを透過した前記被測定物からの反射光を受光し、前記被測定物の表面画像を撮像する画像プローブと、前記接触式検出器および前記画像プローブと前記ステージとを相対移動させる相対移動機構と、オフセット量記憶手段と、制御装置とを備え、前記接触式検出器のスタイラスと前記画像プローブとは、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置され、前記オフセット量記憶手段は、前記接触式検出器のスタイラス先端と前記画像プローブの前記対物レンズの焦点位置とのオフセット量を記憶し、前記制御装置は、前記画像プローブによって取り込まれた被測定物の画像を基に測定開始位置が指定されると、前記オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量に基づいて前記接触式検出器のスタイラスが前記被測定物の測定開始位置に接するように、前記相対移動機構の移動軌跡を算出して記憶する移動軌跡算出手段と、この移動軌跡算出手段で求められた移動軌跡に従って前記相対移動機構を動作させるスタイラスセット手段とを含んで構成されている、ことを特徴とする。 The surface texture measuring machine according to the present invention is a surface texture measuring machine for measuring the surface texture of an object to be measured. An image probe that includes a detector and an objective lens, receives reflected light from the object to be measured that has passed through the object lens, and captures a surface image of the object to be measured, the contact detector, and the image probe A relative movement mechanism that relatively moves the stage and the stage, an offset amount storage unit, and a control device, and the stylus of the contact detector and the image probe interfere with each other when measuring one of these. The offset amount storage means includes a stylus tip of the contact detector and a focal position of the objective lens of the image probe. Storing the offset amount, the control device, when the measurement starting position image based on the measured object captured by the image probe is designated, on the basis of the offset amount stored in the offset storage means A movement trajectory calculating means for calculating and storing a movement trajectory of the relative movement mechanism so that a stylus of the contact detector contacts the measurement start position of the object to be measured, and a movement trajectory obtained by the movement trajectory calculating means. And a stylus setting means for operating the relative movement mechanism according to the above.

このような構成によれば、まず、画像プローブによって被測定物の画像を取り込んだ後、この取り込まれた被測定物の画像を基に測定開始位置を指定すると、移動軌跡算出手段によって、接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接するように、相対移動機構の移動軌跡が算出されて記憶される。こののち、測定を実行すると、移動軌跡算出手段で求められた移動軌跡に従って相対移動機構が動作される。つまり、相対移動機構が記憶された移動軌跡に従って動作され、接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接触される。
従って、接触式検出器のスタイラスを被測定物の測定開始位置に自動的にセッティングできるから、つまり、従来のように、測定者が、目視でスタイラスの先端と被測定物の測定開始位置の相対位置を調整しながら、スタイラスの先端を被測定物の測定開始位置にセッティングしなくてもよいから、測定者への負担を軽減できるとともに、スタイラスと被測定物との干渉を防止できる。
また、接触式検出器のスタイラスと画像プローブとは、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置されているから、それぞれの測定時に他を退避させる機構を付けなくても、測定に支障を与えることがない。
しかも、接触式検出器のスタイラス先端と画像プローブとのオフセット量はオフセット量記憶手段に記憶され、このオフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量に基づいて、接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接触されるから、画像プローブで取得した画像を基に、接触式検出器のスタイラスを被測定物の測定開始位置に正確に接触させることができる。 According to such a configuration, first, after the image of the object to be measured is captured by the image probe, the measurement start position is designated based on the captured image of the object to be measured. The movement locus of the relative movement mechanism is calculated and stored so that the stylus of the detector contacts the measurement start position of the object to be measured. After that, when the measurement is executed, the relative movement mechanism is operated according to the movement locus obtained by the movement locus calculating means. That is, the relative movement mechanism is operated according to the stored movement trajectory, and the stylus of the contact detector is brought into contact with the measurement start position of the object to be measured.
Therefore, since the stylus of the contact detector can be automatically set to the measurement start position of the object to be measured, that is, as in the past, the measurer can visually compare the tip of the stylus and the measurement start position of the object to be measured. Since it is not necessary to set the tip of the stylus to the measurement start position of the object to be measured while adjusting the position, the burden on the measurer can be reduced and interference between the stylus and the object to be measured can be prevented.
In addition, the stylus and image probe of the contact-type detector are arranged offset at positions where the other does not get in the way when measuring one of these, so there is no mechanism to retract the other during each measurement. However, it does not interfere with the measurement.
Moreover, the offset amount between the tip of the stylus of the contact type detector and the image probe is stored in the offset amount storage means, and the stylus of the contact type detector detects the object to be measured based on the offset amount stored in the offset amount storage means. Therefore, based on the image acquired by the image probe, the stylus of the contact-type detector can be brought into contact with the measurement start position of the object to be measured accurately.

本発明の表面性状測定機において、前記相対移動機構は、前記ステージを水平面内の一方向へ移動させる第１移動機構と、コラムと、このコラムに上下方向へ移動可能に設けられた昇降部材と、この昇降部材を上下方向へ移動させる第２移動機構と、前記昇降部材に前記ステージの移動方向および前記昇降部材の昇降方向に対して直交する方向へ移動可能に設けられたスライド部材と、このスライド部材を移動させる第３移動機構とを備え、前記スライド部材には、前記接触式検出器および前記画像プローブが取り付けられている、ことが好ましい。
このような構成によれば、第１〜第３移動機構を動作させると、接触式検出器および画像プローブとステージとを三次元方向へ相対移動させることができる。しかも、接触式検出器および画像プローブは、共に、スライド部材にオフセットして取り付けられているから、接触式検出器および画像プローブを別々に移動させる機構を設ける場合に比べ、構造を簡素化でき、安価に構成できる。 In the surface texture measuring instrument according to the present invention, the relative movement mechanism includes a first movement mechanism that moves the stage in one direction within a horizontal plane, a column, and an elevating member provided on the column so as to be movable in the vertical direction. A second moving mechanism for moving the elevating member in the vertical direction; a slide member provided on the elevating member so as to be movable in a direction orthogonal to the moving direction of the stage and the elevating direction of the elevating member; It is preferable that a third moving mechanism for moving the slide member is provided, and the contact detector and the image probe are attached to the slide member.
According to such a configuration, when the first to third moving mechanisms are operated, the contact detector, the image probe, and the stage can be relatively moved in the three-dimensional direction. Moreover, since the contact detector and the image probe are both attached to the slide member with an offset, the structure can be simplified compared to the case where a mechanism for separately moving the contact detector and the image probe is provided. Can be configured at low cost.

本発明の表面性状測定機において、前記画像プローブは、前記対物レンズの外周に配置された光源と、前記対物レンズを透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するＣＣＤセンサとを含んで構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、被測定物の表面画像を対物レンズを通じてＣＣＤセンサで高精度に取得できる。しかも、対物レンズの周囲に光源が配置されているから、照明装置を別途設ける場合に比べ、コンパクト化できる。 The surface texture measuring machine of the present invention, the image probe captures a light source disposed on the outer periphery, the image of the received object to be measured reflected light from the object to be measured that has passed through the objective lens of the objective lens It is preferable to include a CCD sensor.
According to such a configuration, the surface image of the object to be measured can be acquired with high accuracy by the CCD sensor through the objective lens. And since the light source is arrange | positioned around the objective lens, it can reduce in size compared with the case where an illuminating device is provided separately.

本発明の表面性状測定方法は、被測定物を載置するステージと、前記被測定物の表面に接触されるスタイラスを有する接触式検出器と、対物レンズを含み、前記対物レンズを透過した前記被測定物からの反射光を受光し、前記被測定物の表面画像を撮像する画像プローブと、前記接触式検出器および前記画像プローブと前記ステージとを相対移動させる相対移動機構と、オフセット量記憶手段とを備え、前記接触式検出器のスタイラスと前記画像プローブとが、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置され、前記オフセット量記憶手段が、前記接触式検出器のスタイラス先端と前記画像プローブの前記対物レンズの焦点位置とのオフセット量を記憶した表面性状測定機を用い、前記相対移動機構を動作させて前記画像プローブによって被測定物の画像を取り込む画像取込工程と、前記画像取込工程で取り込まれた画像を基に測定開始位置を指定する測定開始位置指定工程と、前記測定開始位置が指定された際、前記オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量に基づいて前記接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接するように、前記相対移動機構の移動軌跡を算出して記憶する移動軌跡算出工程と、前記移動軌跡に従って前記相対移動機構を動作させて、前記接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接触させるスタイラスセット工程と、前記接触式検出器のスタイラスが被測定物に接触された状態において、前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスと被測定物とを相対移動させながら前記被測定物の表面性状を測定する測定工程と、を備えることを特徴とする。 The surface property measurement method of the present invention includes a stage on which a measurement object is placed, a contact detector having a stylus that is in contact with the surface of the measurement object, and an objective lens. An image probe that receives reflected light from the object to be measured and picks up a surface image of the object to be measured, a relative movement mechanism that relatively moves the contact detector, the image probe, and the stage, and an offset amount storage And the stylus of the contact detector and the image probe are arranged offset at a position where one of them does not get in the way when measuring one of them, and the offset amount storage means is the contact detection There use stylus tip vessels and the surface texture measuring instrument that stores an offset amount of the focal position of the objective lens of the image probe, moving the relative movement mechanism An image capturing step for capturing an image of the object to be measured by the image probe, a measurement start position specifying step for specifying a measurement start position based on the image captured in the image capturing step, and the measurement start position. When designated, the movement trajectory of the relative movement mechanism is calculated based on the offset amount stored in the offset amount storage means so that the stylus of the contact detector contacts the measurement start position of the object to be measured. A movement trajectory calculating step to store, a stylus setting step of operating the relative movement mechanism according to the movement trajectory so that the stylus of the contact detector contacts the measurement start position of the object to be measured; and In a state where the stylus is in contact with the object to be measured, the relative movement mechanism is operated so that the stylus of the contact detector and the object to be measured are not relatively moved. Characterized in that it comprises a measuring step of measuring the surface texture of al the object to be measured, a.

このような構成によれば、まず、画像取込工程において、相対移動機構の動作により画像プローブから被測定物の画像が取り込まれる。ここで、測定開始位置指定工程において、画像取込工程で取り込まれた画像を基に測定開始位置を指定すると、接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接するように、相対移動機構の移動軌跡が算出されて記憶される。
この後、測定を実行すると、記憶された移動軌跡に従って相対移動機構が動作され、接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接触される。この状態において測定工程が実行される。つまり、相対移動機構の動作により、接触式検出器のスタイラスと被測定物とを相対移動されながら被測定物の表面性状が測定される。
従って、接触式検出器のスタイラスを被測定物の測定箇所に自動的にセッティングできるから、つまり、従来のように、測定者が、目視でスタイラスの先端と被測定物の測定箇所の相対位置を調整しながら、スタイラスの先端を被測定物の測定開始位置にセッティングしなくてもよいから、測定者への負担を軽減できるとともに、スタイラスと被測定物との干渉を防止できる。 According to such a configuration, first, in the image capturing process, the image of the object to be measured is captured from the image probe by the operation of the relative movement mechanism. Here, in the measurement start position designation step, when the measurement start position is designated based on the image captured in the image capture step, the relative movement is performed so that the stylus of the contact detector comes into contact with the measurement start position of the object to be measured. The movement trajectory of the mechanism is calculated and stored.
Thereafter, when measurement is performed, the relative movement mechanism is operated according to the stored movement locus, and the stylus of the contact detector is brought into contact with the measurement start position of the object to be measured. In this state, the measurement process is executed. That is, the surface property of the object to be measured is measured while the stylus of the contact detector and the object to be measured are relatively moved by the operation of the relative movement mechanism.
Therefore, the stylus of the contact-type detector can be automatically set at the measurement location of the object to be measured, that is, as in the past, the measurer can visually determine the relative position between the tip of the stylus and the measurement location of the object to be measured. While adjusting, it is not necessary to set the tip of the stylus to the measurement start position of the object to be measured, so that the burden on the measurer can be reduced and interference between the stylus and the object to be measured can be prevented.

本発明の一実施形態に係る表面性状測定機を示す斜視図。The perspective view which shows the surface texture measuring machine which concerns on one Embodiment of this invention. 同上実施形態の接触式検出器および画像プローブ部分を示す拡大斜視図。The expansion perspective view which shows the contact-type detector and image probe part of embodiment same as the above. 同上実施形態の接触式検出器および画像プローブ部分を示す正面図。The front view which shows the contact-type detector and image probe part of embodiment same as the above. 同上実施形態の画像プローブを示す図。The figure which shows the image probe of embodiment same as the above. 同上実施形態の制御システムを示すブロック図。The block diagram which shows the control system of embodiment same as the above. 被測定物の例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of a to-be-measured object. 同上表面性状測定機を用いて、垂直壁の孔を測定する様子を示す図。The figure which shows a mode that the hole of a vertical wall is measured using a surface texture measuring machine same as the above. 同上表面性状測定機を用いて、傾斜壁の孔を測定する様子を示す図。The figure which shows a mode that the hole of an inclined wall is measured using a surface texture measuring machine same as the above. 同上表面性状測定機を用いて、水平壁の孔を測定する様子を示す図。The figure which shows a mode that the hole of a horizontal wall is measured using a surface texture measuring machine same as the above.

＜表面性状測定機の説明（図１〜図５参照）＞
本実施形態に係る表面性状測定機は、図１および図２に示すように、設置台１と、この設置台１の上面に固定されたベース２と、このベース２上に載置され上面に被測定物を載置するステージ１０と、被測定物の表面に接触されるスタイラス２４を有する接触式検出器２０と、被測定物の表面画像を撮像する画像プローブ３０と、接触式検出器２０および画像プローブ３０とステージ１０とを相対移動させる相対移動機構４０と、制御装置５０とを備える。 <Description of surface texture measuring instrument (see FIGS. 1 to 5)>
As shown in FIGS. 1 and 2, the surface texture measuring machine according to the present embodiment has an installation base 1, a base 2 fixed to the upper surface of the installation base 1, and a base 2 mounted on the base 2. A stage 10 for placing the object to be measured, a contact detector 20 having a stylus 24 in contact with the surface of the object to be measured, an image probe 30 for capturing a surface image of the object to be measured, and a contact detector 20 And a relative movement mechanism 40 for relatively moving the image probe 30 and the stage 10, and a control device 50.

相対移動機構４０は、ベース２とステージ１０との間に設けられステージ１０を水平方向の一方向（Ｙ軸方向）へ移動させる第１移動機構としてのＹ軸駆動機構４１と、ベース２の上面に立設されたコラム４２と、このコラム４２に上下方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に設けられた昇降部材としてのＺスライダ４３と、このＺスライダ４３を上下方向へ昇降させる第２移動機構としてのＺ軸駆動機構４４と、Ｚスライダ４３に旋回機構４５（図５参照）を介してＹ軸を中心として旋回可能に設けられた旋回プレート４６と、この旋回プレート４６に設けられステージ１０の移動方向（Ｙ軸方向）およびＺスライダ４３の昇降方向（Ｚ軸方向）に対して直交する方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられたスライド部材としてのＸスライダ４７と、このＸスライダ４７をＸ軸方向へ移動させる第３移動機構としてのＸ軸駆動機構４８とを備える。   The relative movement mechanism 40 is provided between the base 2 and the stage 10, a Y-axis drive mechanism 41 as a first movement mechanism that moves the stage 10 in one horizontal direction (Y-axis direction), and the upper surface of the base 2. A column 42 standing upright, a Z slider 43 as an elevating member provided on the column 42 so as to be movable in the vertical direction (Z-axis direction), and a second moving mechanism for raising and lowering the Z slider 43 in the vertical direction. A Z-axis drive mechanism 44, a revolving plate 46 provided on the Z slider 43 so as to be rotatable about the Y axis via a revolving mechanism 45 (see FIG. 5), and a stage 10 provided on the revolving plate 46. An X slider 47 as a slide member provided so as to be movable in a direction (X axis direction) orthogonal to the moving direction (Y axis direction) and the raising / lowering direction (Z axis direction) of the Z slider 43; The X slider 47 and an X-axis driving mechanism 48 as a third movement mechanism for moving the X-axis direction.

本実施形態では、接触式検出器２０および画像プローブ３０が、Ｘスライダ４７に取り付けられている。従って、相対移動機構４０は、ステージ１０をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動機構４１と、接触式検出器２０および画像プローブ３０をＺ軸方向へ移動させるＺ軸駆動機構４４と、接触式検出器２０および画像プローブ３０をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動機構４８とを含む三次元移動機構によって構成されている。   In the present embodiment, the contact detector 20 and the image probe 30 are attached to the X slider 47. Accordingly, the relative movement mechanism 40 includes a Y-axis drive mechanism 41 that moves the stage 10 in the Y-axis direction, a Z-axis drive mechanism 44 that moves the contact detector 20 and the image probe 30 in the Z-axis direction, and contact detection. And a three-dimensional movement mechanism including an X-axis drive mechanism 48 that moves the imager 20 and the image probe 30 in the X-axis direction.

Ｙ軸駆動機構４１およびＺ軸駆動機構４４は、図示省略されているが、例えば、ボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合されたナット部材とを有する送りねじ機構によって構成されている。
Ｘ軸駆動機構４８は、駆動機構本体４８ＡにＸ軸方向と平行に設けられＸスライダ４７を移動可能に支持したガイドレール４８Ｂと、このガイドレール４８Ｂに沿ってＸスライダ４７を往復移動させる駆動源（図示省略）等を含んで構成されている。 The Y-axis drive mechanism 41 and the Z-axis drive mechanism 44 are not shown in the figure, but are constituted by, for example, a feed screw mechanism having a ball screw shaft and a nut member screwed to the ball screw shaft.
The X-axis drive mechanism 48 includes a guide rail 48B provided parallel to the X-axis direction on the drive mechanism main body 48A and movably supporting the X slider 47, and a drive source for reciprocating the X slider 47 along the guide rail 48B. (Not shown) and the like.

接触式検出器２０は、図３に示すように、Ｘスライダ４７に吊り下げ支持された検出器本体２１と、この検出器本体２１にＸ軸方向と平行に支持された接触式プローブ２２とを備える。接触式プローブ２２は、プローブ本体２３と、このプローブ本体２３に揺動可能に支持され先端にスタイラス２４を有するアーム２５と、このアーム２５の揺動量を検出する検出部２６とから構成されている。   As shown in FIG. 3, the contact detector 20 includes a detector main body 21 supported by being suspended by the X slider 47, and a contact probe 22 supported by the detector main body 21 in parallel with the X-axis direction. Prepare. The contact probe 22 includes a probe main body 23, an arm 25 that is supported by the probe main body 23 so as to be swingable and has a stylus 24 at the tip, and a detection unit 26 that detects the swing amount of the arm 25. .

画像プローブ３０は、連結部材３１を介して、Ｘスライダ４７に接触式検出器２０とともに一体的に連結された筒状のプローブ本体３２と、このプローブ本体３２の先端にＹ軸と平行な軸を中心として旋回可能に支持されたプローブヘッド３３と、このプローブヘッド３３を旋回動作させるモータなどのヘッド首振機構３４とを備える。
プローブヘッド３３は、図４に示すように、対物レンズ３５と、この対物レンズ３５の外周に配置された光源としてのＬＥＤ３６と、対物レンズ３５を透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するＣＣＤセンサ３７と、ＬＥＤ３６の周囲を覆うカバー３８とを含んで構成されている、 The image probe 30 includes a cylindrical probe main body 32 integrally connected to the X slider 47 together with the contact detector 20 via a connecting member 31, and an axis parallel to the Y axis at the tip of the probe main body 32. A probe head 33 supported so as to be pivotable about the center, and a head swing mechanism 34 such as a motor for pivoting the probe head 33 are provided.
As shown in FIG. 4, the probe head 33 receives the reflected light from the objective lens 35, the LED 36 as the light source disposed on the outer periphery of the objective lens 35, and the object to be measured that has passed through the objective lens 35, and receives the light. A CCD sensor 37 that captures an image of the measurement object, and a cover 38 that covers the periphery of the LED 36;

画像プローブ３０は、接触式検出器２０に対してオフセットされた位置に配置されている。具体的には、図２に示すように、画像プローブ３０の対物レンズ３５の焦点位置が、Ｚ軸方向において、接触式検出器２０のスタイラス２４の先端よりもオフセット量ＯＦｚだけ下方位置に、また、Ｙ軸方向において、スタイラス２４の軸線よりもオフセット量ＯＦｙだけ後方へずれた位置に配置されている。なお、Ｘ軸方向においては、スタイラス２４の軸線と同じ位置、つまり、オフセット量ＯＦｘ＝０の位置に配置されている。   The image probe 30 is arranged at a position offset with respect to the contact detector 20. Specifically, as shown in FIG. 2, the focal position of the objective lens 35 of the image probe 30 is lower than the tip of the stylus 24 of the contact detector 20 by an offset amount OFz in the Z-axis direction. In the Y-axis direction, they are arranged at positions shifted backward from the axis of the stylus 24 by the offset amount OFy. In the X-axis direction, it is arranged at the same position as the axis of the stylus 24, that is, at a position where the offset amount OFx = 0.

制御装置５０には、図５に示すように、相対移動機構４０、接触式検出器２０、画像プローブ３０のほかに、入力装置５１、表示装置５２、記憶装置５３が接続されている。
入力装置５１は、例えば、携帯型のキーボードやジョイスティックなどによって構成され、各種動作指令やデータの入力のほか、画像プローブ３０で取得した画像から、スタイラス２４をセットする位置（測定開始位置）を指定できるようになっている。
表示装置５２には、画像プローブ３０で取得した画像が表示されるとともに、接触式検出器２０によって得られた形状や粗さデータが表示される。
記憶装置５３には、測定プログラム等を記憶したプログラム記憶部５４、接触式検出器２０のスタイラス２４と画像プローブ３０のオフセット量ＯＦｚ、ＯＦｙを記憶したオフセット記憶手段としてのオフセット量記憶部５５、および、測定時に取り込んだ画像データや測定データなどを記憶するデータ記憶部５６などが設けられている。 As shown in FIG. 5, in addition to the relative movement mechanism 40, the contact detector 20, and the image probe 30, an input device 51, a display device 52, and a storage device 53 are connected to the control device 50.
The input device 51 is composed of, for example, a portable keyboard or a joystick, and specifies a position (measurement start position) where the stylus 24 is set from an image acquired by the image probe 30 in addition to inputting various operation commands and data. It can be done.
The display device 52 displays the image acquired by the image probe 30 and the shape and roughness data obtained by the contact detector 20.
The storage device 53 includes a program storage unit 54 that stores measurement programs and the like, an offset amount storage unit 55 that serves as an offset storage unit that stores the offset amounts OFz and OFy of the stylus 24 of the contact detector 20 and the image probe 30, and A data storage unit 56 for storing image data, measurement data, and the like captured at the time of measurement is provided.

制御装置５０は、プログラム記憶部５４に記憶された測定プログラムに従って、画像プローブ３０によって取り込まれた被測定物の画像を基に測定開始位置が指定されると、接触式検出器２０のスタイラス２４が被測定物の測定開始位置に接するように、相対移動機構４０の移動軌跡を算出して記憶する移動軌跡算出手段と、この移動軌跡算出手段で求められた移動軌跡に従って相対移動機構４０を動作させるスタイラスセット手段と、接触式検出器２０のスタイラス２４と被測定物とが接触された状態において、相対移動機構４０を動作させて接触式検出器２０と被測定物とを相対移動させながら被測定物の表面性状を測定する測定実行手段とを備える。   When the measurement start position is designated on the basis of the measurement object image captured by the image probe 30 in accordance with the measurement program stored in the program storage unit 54, the control device 50 causes the stylus 24 of the contact detector 20 to move. The movement trajectory calculating means for calculating and storing the movement trajectory of the relative movement mechanism 40 so as to contact the measurement start position of the object to be measured, and the relative movement mechanism 40 is operated according to the movement trajectory obtained by the movement trajectory calculation means. In a state where the stylus setting means, the stylus 24 of the contact type detector 20 and the object to be measured are in contact with each other, the relative movement mechanism 40 is operated to move the contact type detector 20 and the object to be measured relatively. Measuring execution means for measuring the surface property of the object.

更に、制御装置５０は、画像プローブ３０によって取り込まれた被測定物の画像から被測定物のエッジを検出するエッジ検出機能や、被測定物の高さ方向（Ｚ軸方向）の面に対物レンズの焦点位置が一致するように、対物レンズ３５を高さ方向へ変位させて、この変位量から被測定物の高さ方向の位置を検出するオートフォーカス機能を備える。エッジ検出機能としては、公知の検出原理を用いることができるが、例えば、画像プローブ３０の検出方向に対して直交する方向の平均濃度（明るさの濃度）を求め、この平均濃度が予め設定された閾値以下の位置をエッジとして検出する方法でもよい。   Furthermore, the control device 50 has an edge detection function for detecting the edge of the object to be measured from the image of the object to be measured captured by the image probe 30, and an objective lens on the surface in the height direction (Z-axis direction) of the object to be measured. The objective lens 35 is displaced in the height direction so that the focal positions coincide with each other, and an autofocus function for detecting the position in the height direction of the object to be measured from the amount of displacement is provided. As the edge detection function, a known detection principle can be used. For example, an average density (brightness density) in a direction orthogonal to the detection direction of the image probe 30 is obtained, and this average density is set in advance. Alternatively, a method of detecting a position below the threshold as an edge may be used.

＜測定方法の説明（図６〜図９参照）＞
例えば、図６に示す被測定物６０を測定する例について説明する。
被測定物６０は、水平壁６１と、この水平壁６１の一端に直角に立設された垂直壁６２と、これらの水平壁６１と垂直壁６２との間に傾斜状に形成された傾斜壁６３とを有する形状である。傾斜壁６３を挟んだ垂直壁６２の両側には４つの孔６２Ａ〜６２Ｄが形成され、水平壁６１の両側には２つの孔６１Ａ，６１Ｂが形成されている。傾斜壁６３の中央位置には、１つの孔６３Ａが傾斜壁６３に対して直角に形成されている。 <Description of measurement method (see FIGS. 6 to 9)>
For example, the example which measures the to-be-measured object 60 shown in FIG. 6 is demonstrated.
An object to be measured 60 includes a horizontal wall 61, a vertical wall 62 erected perpendicularly to one end of the horizontal wall 61, and an inclined wall formed in an inclined shape between the horizontal wall 61 and the vertical wall 62. 63. Four holes 62A to 62D are formed on both sides of the vertical wall 62 across the inclined wall 63, and two holes 61A and 61B are formed on both sides of the horizontal wall 61. One hole 63 </ b> A is formed at a right angle with respect to the inclined wall 63 at the center position of the inclined wall 63.

（垂直壁６２の孔６２Ａ〜６２Ｄを形状測定する例）
まず、図７（Ａ）に示すように、入力装置５１からの指令で、画像プローブ３０のプローブヘッド３３を水平な姿勢に保持し、この状態において、画像プローブ３０によって被測定物６０の垂直壁６２の画像を取得する。すると、被測定物６０の垂直壁６２の画像データがデータ記憶部５６に格納されたのち、表示装置５２に表示される。 (Example of measuring the shape of the holes 62A to 62D of the vertical wall 62)
First, as shown in FIG. 7A, the probe head 33 of the image probe 30 is held in a horizontal posture in accordance with a command from the input device 51. In this state, the vertical wall of the object 60 to be measured is held by the image probe 30. 62 images are acquired. Then, the image data of the vertical wall 62 of the DUT 60 is stored in the data storage unit 56 and then displayed on the display device 52.

ここで、表示装置５２に表示された垂直壁６２の画像を基に、入力装置５１から測定開始位置（接触式検出器２０のスタイラス２４を最初に接触させる位置）を指定すると、例えば、孔６２Ａの下側内周面を指定すると、制御装置５０は、オフセット量記憶部５５に記憶されたオフセット量ＯＦｚ、ＯＦｙを考慮して、接触式検出器２０のスタイラス２４が被測定物６０の孔６２Ａの下側内周面に接するように、相対移動機構４０の移動軌跡を算出してプログラム記憶部５４に記憶する。
その後、測定開始指令が出されると、プログラム記憶部５４に記憶された移動軌跡に従って相対移動機構４０を動作させる。つまり、図７（Ｂ）に示すように、指定した位置（孔６２Ａの下側内周面）に接触式検出器２０のスタイラス２４が接触するように、相対移動機構４０を動作させる。 Here, based on the image of the vertical wall 62 displayed on the display device 52, when the measurement start position (position where the stylus 24 of the contact detector 20 is first contacted) is designated from the input device 51, for example, the hole 62A When the lower inner peripheral surface is designated, the control device 50 takes the offset amounts OFz and OFy stored in the offset amount storage unit 55 into consideration so that the stylus 24 of the contact-type detector 20 has the hole 62A of the object 60 to be measured. The movement trajectory of the relative movement mechanism 40 is calculated and stored in the program storage unit 54 so as to be in contact with the lower inner peripheral surface.
Thereafter, when a measurement start command is issued, the relative movement mechanism 40 is operated according to the movement locus stored in the program storage unit 54. That is, as shown in FIG. 7B, the relative movement mechanism 40 is operated so that the stylus 24 of the contact detector 20 contacts the designated position (the lower inner peripheral surface of the hole 62A).

接触式検出器２０のスタイラス２４が孔６２Ａの下側内周面位置にセットされると、制御装置５０は、Ｘ軸駆動機構４８を動作させる。すると、接触式検出器２０のスタイラス２４が指定された位置からＸ軸方向へ移動される。これにより、スタイラス２４が接触している被測定物６０の表面粗さに応じてスタイラス２４が上下に変位され、その変位量が検出部２６で検出される結果、この変位量とＸ軸方向への移動量とから、被測定物６０の孔６２Ａの表面粗さが測定される。   When the stylus 24 of the contact detector 20 is set at the position of the lower inner peripheral surface of the hole 62A, the control device 50 operates the X-axis drive mechanism 48. Then, the stylus 24 of the contact detector 20 is moved in the X-axis direction from the designated position. As a result, the stylus 24 is displaced up and down in accordance with the surface roughness of the measurement object 60 with which the stylus 24 is in contact, and the displacement amount is detected by the detection unit 26. As a result, the displacement amount and the X-axis direction are detected. The surface roughness of the hole 62A of the object 60 to be measured is measured from the amount of movement.

（傾斜壁６３の孔６３Ａを形状測定する例）
まず、図８（Ａ）に示すように、入力装置５１からの指令で、画像プローブ３０のプローブヘッド３３を回転させ、プローブヘッド３３が傾斜壁６３に対して対向する姿勢に保持した状態において、画像プローブ３０によって被測定物６０の傾斜壁６３の画像を取得する。すると、被測定物６０の傾斜壁６３の画像データがデータ記憶部５６に格納されたのち、表示装置５２に表示される。 (Example of measuring the shape of the hole 63A of the inclined wall 63)
First, as shown in FIG. 8A, in response to a command from the input device 51, the probe head 33 of the image probe 30 is rotated and the probe head 33 is held in a posture facing the inclined wall 63. An image of the inclined wall 63 of the object to be measured 60 is acquired by the image probe 30. Then, the image data of the inclined wall 63 of the DUT 60 is stored in the data storage unit 56 and then displayed on the display device 52.

ここで、表示装置５２に表示された傾斜壁６３の画像を基に、入力装置５１から測定開始位置を指定すると、例えば、孔６３Ａの下側内周面位置を指定すると、制御装置５０は、オフセット量記憶部５５に記憶されたオフセット量ＯＦｚ、ＯＦｙを考慮して、接触式検出器２０のスタイラス２４が被測定物６０の孔６３Ａの下側内周面に接するように、相対移動機構４０の移動軌跡を算出してプログラム記憶部５４に記憶する。
その後、測定開始指令が出されると、プログラム記憶部５４に記憶された移動軌跡に従って相対移動機構４０を動作させる。つまり、図８（Ｂ）に示すように、旋回機構４５を回転させてＸ軸駆動機構４８を傾斜させるとともに、相対移動機構４０を動作させ、指定した孔６３Ａの下側内周面に接触式検出器２０のスタイラス２４を接触させる。 Here, when the measurement start position is specified from the input device 51 based on the image of the inclined wall 63 displayed on the display device 52, for example, when the lower inner peripheral surface position of the hole 63A is specified, the control device 50 In consideration of the offset amounts OFz and OFy stored in the offset amount storage unit 55, the relative movement mechanism 40 so that the stylus 24 of the contact detector 20 contacts the lower inner peripheral surface of the hole 63A of the object 60 to be measured. Is calculated and stored in the program storage unit 54.
Thereafter, when a measurement start command is issued, the relative movement mechanism 40 is operated according to the movement locus stored in the program storage unit 54. That is, as shown in FIG. 8B, the turning mechanism 45 is rotated to incline the X-axis drive mechanism 48 and the relative movement mechanism 40 is operated to contact the lower inner peripheral surface of the designated hole 63A. The stylus 24 of the detector 20 is brought into contact.

接触式検出器２０のスタイラス２４が指定された位置にセットされると、制御装置５０は、Ｘ軸駆動機構４８を動作させる。すると、接触式検出器２０のスタイラス２４が指定された位置から孔６３Ａの軸方向へ移動される。これにより、スタイラス２４が接触している被測定物６０の表面粗さに応じてスタイラス２４が上下に変位され、その変位量が検出部２６で検出される結果、この変位量と軸方向への移動量とから、被測定物６０の孔６３Ａの表面粗さが測定される。   When the stylus 24 of the contact detector 20 is set at the designated position, the control device 50 operates the X-axis drive mechanism 48. Then, the stylus 24 of the contact detector 20 is moved in the axial direction of the hole 63A from the designated position. As a result, the stylus 24 is displaced up and down in accordance with the surface roughness of the measurement object 60 with which the stylus 24 is in contact, and the displacement amount is detected by the detection unit 26. As a result, the displacement amount and the axial direction are detected. From the amount of movement, the surface roughness of the hole 63A of the DUT 60 is measured.

（水平壁６１の孔６１Ａ，６１Ｂを画像測定する例）
まず、図９に示すように、入力装置５１からの指令で、画像プローブ３０のプローブヘッド３３を回転させ、プローブヘッド３３が下向きの姿勢に保持した状態において、画像プローブ３０によって被測定物６０の水平壁６１の画像を取得すると、被測定物６０の水平壁６１の画像データがデータ記憶部５６に格納されたのち、表示装置５２に表示される。
ここで、制御装置５０は、データ記憶部５６に格納された被測定物６０の水平壁６１の画像を、画像処理して、孔６１Ａ，６１Ｂの形状や大きさなどを測定する。 (Example of measuring images of the holes 61A and 61B of the horizontal wall 61)
First, as shown in FIG. 9, in response to a command from the input device 51, the probe head 33 of the image probe 30 is rotated and the probe 60 is held in a downward posture. When the image of the horizontal wall 61 is acquired, the image data of the horizontal wall 61 of the DUT 60 is stored in the data storage unit 56 and then displayed on the display device 52.
Here, the control device 50 performs image processing on the image of the horizontal wall 61 of the DUT 60 stored in the data storage unit 56, and measures the shape and size of the holes 61A and 61B.

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、被測定物の表面に接触されるスタイラス２４を有する接触式検出器２０と、被測定物の表面画像を撮像する画像プローブ３０とを備えたので、画像プローブ３０によって被測定物の画像を取り込んだのち、この取り込んだ画像を基に、接触式検出器２０のスタイラス２４を被測定物の測定箇所に自動的に接触させるようにしたので、従来のように、測定者が、目視でスタイラスの先端と被測定物の測定箇所の相対位置を調整しながら、スタイラスの先端を被測定物の測定開始位置にセッティングしなくてもよいから、測定者への負担を軽減できるとともに、スタイラス２４と被測定物との干渉を防止できる。 <Effect of embodiment>
According to the present embodiment, the contact type detector 20 having the stylus 24 that is in contact with the surface of the object to be measured and the image probe 30 that captures the surface image of the object to be measured are provided. After the image of the measurement object is captured, the stylus 24 of the contact detector 20 is automatically brought into contact with the measurement location of the measurement object based on the captured image. However, it is not necessary to set the tip of the stylus to the measurement start position of the measurement object while visually adjusting the relative position of the measurement point of the measurement object and the stylus tip. At the same time, interference between the stylus 24 and the object to be measured can be prevented.

また、接触式検出器２０のスタイラス２４と画像プローブ３０とは、Ｚ軸方向およびＹ軸方向にオフセット量ＯＦｚ、ＯＦｙだけずれて配置されているから、それぞれの測定時に他を退避させる機構を付けなくても、測定に支障を与えることがない。
しかも、接触式検出器２０のスタイラス２４の先端と画像プローブ３０とのオフセット量ＯＦｚ、ＯＦｙはオフセット量記憶部５５に記憶され、このオフセット量記憶部５５に記憶されたオフセット量を考慮して、接触式検出器２０のスタイラス２４が被測定物の測定開始位置に接触するように、相対移動機構４０の移動軌跡が算出され、この移動軌跡に従って相対移動機構４０が動作されるから、接触式検出器２０のスタイラス２４を被測定物の測定開始位置に正確に接触させることができる。 Further, since the stylus 24 and the image probe 30 of the contact type detector 20 are arranged so as to be shifted by the offset amounts OFz and OFy in the Z-axis direction and the Y-axis direction, a mechanism for retracting the other at the time of each measurement is attached. Even without it, it will not interfere with the measurement.
Moreover, the offset amounts OFz and OFy between the tip of the stylus 24 of the contact detector 20 and the image probe 30 are stored in the offset amount storage unit 55, and the offset amount stored in the offset amount storage unit 55 is taken into consideration. The movement trajectory of the relative movement mechanism 40 is calculated so that the stylus 24 of the contact detector 20 contacts the measurement start position of the object to be measured, and the relative movement mechanism 40 is operated according to this movement trajectory. The stylus 24 of the vessel 20 can be brought into precise contact with the measurement start position of the object to be measured.

また、画像プローブ３０を備えたので、画像プローブ３０の単独使用による測定も可能である。
例えば、画像プローブ３０によって取得した画像から、線幅や孔径などを測定することができるほか、画像プローブ３０のオートフォーカス機能を用いて、対物レンズ３５の光軸方向の寸法（段差寸法）なども測定できる。 In addition, since the image probe 30 is provided, measurement using the image probe 30 alone is also possible.
For example, the line width and the hole diameter can be measured from the image acquired by the image probe 30, and the size (step size) of the objective lens 35 in the optical axis direction can also be measured using the autofocus function of the image probe 30. It can be measured.

また、画像プローブ３０は、Ｘスライダ４７に接触式検出器２０とともに一体に連結された筒状のプローブ本体３２と、このプローブ本体３２の先端にＹ軸と平行な軸を中心として旋回可能に支持されたプローブヘッド３３と、このプローブヘッド３３を旋回動作させるモータなどのヘッド首振機構３４とを有する構成であるから、ヘッド首振機構３４によってプローブヘッド３３の向きを下向きから水平向きへ変更できる。
そのため、被測定物の水平面に限らず、垂直面や任意の傾斜面の画像を取得することができ、これらの面に設けられた孔や突起などの形状を接触式検出器２０によって測定することができる。 In addition, the image probe 30 is supported by a cylindrical probe main body 32 integrally connected to the X slider 47 together with the contact detector 20 and at the tip of the probe main body 32 so as to be rotatable about an axis parallel to the Y axis. Since the probe head 33 and the head swing mechanism 34 such as a motor for rotating the probe head 33 are provided, the head swing mechanism 34 can change the orientation of the probe head 33 from downward to horizontal. .
Therefore, not only the horizontal surface of the object to be measured but also images of vertical surfaces and arbitrary inclined surfaces can be acquired, and the shapes of holes and protrusions provided on these surfaces are measured by the contact detector 20. Can do.

また、相対移動機構４０は、被測定物を載置するステージ１０をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動機構４１と、接触式検出器２０および画像プローブ３０をＸ軸方向およびＺ軸方向へ移動させるＸ軸駆動機構４８およびＺ軸駆動機構４４とを含んで構成されているから、被測定物と接触式検出器２０および画像プローブ３０とを三次元方向、つまり、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ移動させることができる。従って、被測定物の測定部位がどのような向きや姿勢であっても形状や表面粗さを測定できる。
しかも、接触式検出器２０および画像プローブ３０は、共に、Ｘスライダ４７にオフセットして取り付けられているから、接触式検出器２０および画像プローブ３０を別々に移動させる機構を設ける場合に比べ、構造を簡素化でき、安価に構成できる。 The relative movement mechanism 40 moves the stage 10 on which the object to be measured is moved in the Y-axis direction, and moves the contact detector 20 and the image probe 30 in the X-axis direction and the Z-axis direction. Since the X-axis drive mechanism 48 and the Z-axis drive mechanism 44 are configured to be moved, the object to be measured, the contact detector 20 and the image probe 30 are arranged in a three-dimensional direction, that is, the X-axis direction orthogonal to each other. It can be moved in the Y-axis direction and the Z-axis direction. Therefore, the shape and surface roughness can be measured regardless of the orientation and orientation of the measurement site of the object to be measured.
In addition, since both the contact detector 20 and the image probe 30 are attached to the X slider 47 with an offset, the structure of the contact detector 20 and the image probe 30 is greater than when a mechanism for moving the contact detector 20 and the image probe 30 separately is provided. Can be simplified and configured at low cost.

また、画像プローブ３０は、対物レンズ３５と、この対物レンズ３５の外周に配置された光源としてのＬＥＤ３６と、対物レンズ３５を透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するＣＣＤセンサ３７とを含んで構成されているから、被測定物の表面画像を対物レンズ３５を通じてＣＣＤセンサ３７で高精度に取得できる。しかも、対物レンズ３５の周囲にＬＥＤ３６が配置されているから、照明装置を別途設ける場合に比べ、コンパクト化できる。   The image probe 30 receives the reflected light from the object to be measured that has passed through the objective lens 35, the LED 36 as a light source disposed on the outer periphery of the objective lens 35, and the objective lens 35, and displays an image of the object to be measured. Since it includes the CCD sensor 37 for imaging, the surface image of the object to be measured can be acquired with high accuracy by the CCD sensor 37 through the objective lens 35. In addition, since the LED 36 is disposed around the objective lens 35, the size can be reduced as compared with a case where an illumination device is separately provided.

＜変形例＞
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
接触式検出器２０は、先端にスタイラス２４を有するアーム２５と、このアーム２５の揺動量を検出する検出部２６とを有する接触式プローブ２２を含んで構成されていたが、スタイラス２４が被測定物に表面に接触しながら、被測定物の表面形状や粗さなどを測定できる機構であれば、他の構造であってもよい。 <Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
The contact-type detector 20 is configured to include a contact-type probe 22 having an arm 25 having a stylus 24 at the tip and a detection unit 26 that detects the swinging amount of the arm 25. However, the stylus 24 is to be measured. Other structures may be used as long as the mechanism can measure the surface shape or roughness of the object to be measured while contacting the object with the surface.

画像プローブ３０は、対物レンズ３５と、この対物レンズ３５の外周に配置された光源としてのＬＥＤ３６と、対物レンズ３５を透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するＣＣＤセンサ３７とを有するプローブヘッド３３を含んで構成されていたが、これに限られない。
例えば、光源としてのＬＥＤ３６は、画像プローブとは別に設けてもよい。また、対物レンズ３５を交換可能にして、倍率の異なる対物レンズ３５に交換できるようにすれば、被測定物の測定箇所の大きさに応じて最適な作業が実施できる。 The image probe 30 receives the reflected light from the object to be measured that has passed through the objective lens 35, the LED 36 as a light source disposed on the outer periphery of the objective lens 35, and the objective lens 35, and captures an image of the object to be measured. Although the probe head 33 including the CCD sensor 37 is included, the present invention is not limited to this.
For example, the LED 36 as a light source may be provided separately from the image probe. If the objective lens 35 can be exchanged so that it can be exchanged for an objective lens 35 having a different magnification, an optimum operation can be performed according to the size of the measurement location of the object to be measured.

相対移動機構４０は、ステージ１０をＹ軸方向へ、接触式検出器２０および画像プローブ３０をＸ軸方向およびＺ軸方向へ移動可能に構成したが、これに限られない。要するに、ステージ１０と接触式検出器２０および画像プローブ３０とが三次元方向へ移動可能であれば、どちらが移動する構造であっても構わない。
また、接触式検出器２０と画像プローブ３０とを別々の相対移動機構によって独立的に移動させるようにしてもよい。 Although the relative movement mechanism 40 is configured to be able to move the stage 10 in the Y-axis direction and the contact detector 20 and the image probe 30 in the X-axis direction and the Z-axis direction, it is not limited thereto. In short, as long as the stage 10, the contact detector 20, and the image probe 30 are movable in the three-dimensional direction, any of the structures may be moved.
Further, the contact detector 20 and the image probe 30 may be moved independently by separate relative movement mechanisms.

本発明は、例えば、機械加工された複雑形状の被測定物の形状や表面粗さを自動測定する場合などに利用できる。   The present invention can be used, for example, when automatically measuring the shape and surface roughness of a machined object having a complex shape.

１０…ステージ、
２０…接触式検出器、
２４…スタイラス、
３０…画像プローブ、
３５…対物レンズ、
３６…ＬＥＤ（光源）
３７…ＣＣＤセンサ
４０…相対移動機構、
４１…Ｙ軸駆動機構（第１移動機構）、
４２…コラム、
４３…Ｚスライダ、
４４…Ｚ軸駆動機構（第２移動機構）、
４７…Ｘスライダ（スライド部材）、
４８…Ｘ軸駆動機構（第３移動機構）
５５…オフセット量記憶部（オフセット量記憶手段）
６０…被測定物。 10 ... stage,
20 ... contact type detector,
24 ... Stylus,
30: Image probe,
35 ... objective lens,
36 ... LED (light source)
37 ... CCD sensor 40 ... Relative movement mechanism,
41 ... Y-axis drive mechanism (first movement mechanism),
42 ... Column,
43 ... Z slider,
44 ... Z-axis drive mechanism (second movement mechanism),
47 ... X slider (sliding member),
48 ... X-axis drive mechanism (third movement mechanism)
55. Offset amount storage unit (offset amount storage means)
60: An object to be measured.

Claims (4)

被測定物の表面性状を測定する表面性状測定機において、
前記被測定物を載置するステージと、
前記被測定物の表面に接触されるスタイラスを有する接触式検出器と、
対物レンズを含み、前記対物レンズを透過した前記被測定物からの反射光を受光し、前記被測定物の表面画像を撮像する画像プローブと、
前記接触式検出器および前記画像プローブと前記ステージとを相対移動させる相対移動機構と、
オフセット量記憶手段と、
制御装置とを備え、
前記接触式検出器のスタイラスと前記画像プローブとは、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置され、
前記オフセット量記憶手段は、前記接触式検出器のスタイラス先端と前記画像プローブの前記対物レンズの焦点位置とのオフセット量を記憶し、
前記制御装置は、前記画像プローブによって取り込まれた被測定物の画像を基に測定開始位置が指定されると、前記オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量に基づいて前記接触式検出器のスタイラスが前記被測定物の測定開始位置に接するように、前記相対移動機構の移動軌跡を算出して記憶する移動軌跡算出手段と、この移動軌跡算出手段で求められた移動軌跡に従って前記相対移動機構を動作させるスタイラスセット手段とを含んで構成されている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In a surface texture measuring machine that measures the surface texture of an object to be measured,
A stage on which the object to be measured is placed;
A contact detector having a stylus that contacts the surface of the object to be measured;
An image probe that includes an objective lens, receives reflected light from the measurement object that has passed through the objective lens, and captures a surface image of the measurement object;
A relative movement mechanism for relatively moving the contact detector and the image probe and the stage;
Offset amount storage means;
A control device,
The stylus of the contact-type detector and the image probe are arranged offset at a position where the other does not get in the way when measuring one of these,
The offset amount storage means stores an offset amount between the stylus tip of the contact detector and the focal position of the objective lens of the image probe,
When the measurement start position is designated based on the image of the measurement object captured by the image probe, the control device is configured to use the stylus of the contact detector based on the offset amount stored in the offset amount storage means. Moving trajectory calculation means for calculating and storing a movement trajectory of the relative movement mechanism such that the relative movement mechanism is in contact with the measurement start position of the object to be measured, and the relative movement mechanism according to the movement trajectory obtained by the movement trajectory calculation means. Stylus setting means to be operated,
A surface texture measuring machine characterized by that. 請求項１に記載の表面性状測定機において、
前記相対移動機構は、前記ステージを水平面内の一方向へ移動させる第１移動機構と、コラムと、このコラムに上下方向へ移動可能に設けられた昇降部材と、この昇降部材を上下方向へ移動させる第２移動機構と、前記昇降部材に前記ステージの移動方向および前記昇降部材の昇降方向に対して直交する方向へ移動可能に設けられたスライド部材と、このスライド部材を移動させる第３移動機構とを備え、
前記スライド部材には、前記接触式検出器および前記画像プローブが取り付けられている、ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring machine according to claim 1 ,
The relative movement mechanism includes a first movement mechanism that moves the stage in one direction within a horizontal plane, a column, a lifting member that is movable in the vertical direction on the column, and a movement of the lifting member in the vertical direction. A second movement mechanism for moving the slide member, a slide member provided on the lift member so as to be movable in a direction orthogonal to the movement direction of the stage and the lift direction of the lift member, and a third movement mechanism for moving the slide member And
The surface texture measuring instrument, wherein the slide type member is attached with the contact detector and the image probe. 請求項１または請求項２に記載の表面性状測定機において、
前記画像プローブは、前記対物レンズの外周に配置された光源と、前記対物レンズを透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するＣＣＤセンサとを含んで構成されている、ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring machine according to claim 1 or 2 ,
The image probe includes a light source that is disposed on the outer periphery of the objective lens, said receiving reflected light from the object to be measured that has passed through the objective lens is configured to include a CCD sensor for capturing an image of the object to be measured A surface texture measuring machine characterized by that. 被測定物を載置するステージと、前記被測定物の表面に接触されるスタイラスを有する接触式検出器と、対物レンズを含み、前記対物レンズを透過した前記被測定物からの反射光を受光し、前記被測定物の表面画像を撮像する画像プローブと、前記接触式検出器および前記画像プローブと前記ステージとを相対移動させる相対移動機構と、オフセット量記憶手段とを備え、前記接触式検出器のスタイラスと前記画像プローブとが、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置され、前記オフセット量記憶手段が、前記接触式検出器のスタイラス先端と前記画像プローブの前記対物レンズの焦点位置とのオフセット量を記憶した表面性状測定機を用い、
前記相対移動機構を動作させて前記画像プローブによって被測定物の画像を取り込む画像取込工程と、
前記画像取込工程で取り込まれた画像を基に測定開始位置を指定する測定開始位置指定工程と、
前記測定開始位置が指定された際、前記オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量に基づいて前記接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接するように、前記相対移動機構の移動軌跡を算出して記憶する移動軌跡算出工程と、
前記移動軌跡に従って前記相対移動機構を動作させて、前記接触式検出器のスタイラスが被測定物の測定開始位置に接触させるスタイラスセット工程と、
前記接触式検出器のスタイラスが被測定物に接触された状態において、前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスと被測定物とを相対移動させながら前記被測定物の表面性状を測定する測定工程と、
を備えることを特徴とする表面性状測定方法。 A stage on which the object to be measured is placed, a contact detector having a stylus in contact with the surface of the object to be measured, and an objective lens, which receives reflected light from the object to be measured that has passed through the objective lens and the provided image probe that captures surface images of the object to be measured, a relative movement mechanism for relatively moving the said and the contact-type detector and the image probe stage, and an offset amount storage means, the contact-type detector The stylus of the detector and the image probe are offset and arranged so that one of them does not interfere with the other, and the offset amount storage means includes the stylus tip of the contact detector and the image probe. There use a surface texture measuring instrument that stores an offset amount of the focal position of the objective lens,
An image capturing step of operating the relative movement mechanism and capturing an image of an object to be measured by the image probe;
A measurement start position designating step for designating a measurement start position based on the image captured in the image capturing process;
When the measurement start position is designated, the relative movement mechanism moves so that the stylus of the contact detector contacts the measurement start position of the object to be measured based on the offset amount stored in the offset amount storage means. A movement trajectory calculation step of calculating and storing a trajectory;
A stylus setting step in which the relative movement mechanism is operated according to the movement trajectory so that the stylus of the contact-type detector comes into contact with the measurement start position of the object to be measured;
In a state where the stylus of the contact detector is in contact with the object to be measured, the surface property of the object to be measured while operating the relative movement mechanism to relatively move the stylus of the contact detector and the object to be measured. Measuring process for measuring
A surface texture measuring method comprising:
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