JPH10318729A - 非接触表面形状測定方法及びその装置 - Google Patents
非接触表面形状測定方法及びその装置Info
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- JPH10318729A JPH10318729A JP14724497A JP14724497A JPH10318729A JP H10318729 A JPH10318729 A JP H10318729A JP 14724497 A JP14724497 A JP 14724497A JP 14724497 A JP14724497 A JP 14724497A JP H10318729 A JPH10318729 A JP H10318729A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 垂直走査形の光学式検出器を用いてワークの
表面形状を測定し、検出器とワークとを相対的に移動さ
せることによって、検出器の視野より広い範囲のワーク
の表面形状を測定する非接触表面形状測定方法及びその
装置において、測定時間が短い測定方法及びその装置を
提供する。 【解決手段】 一つ前の測定位置におけるワークの表面
形状の平均高さを記憶しておき、その平均高さを基準と
する所定の範囲だけ検出器を測定面に対して垂直走査し
て、ワークの表面形状を測定する。 【効果】 各測定位置ごとにワークの最大変位量を走査
する必要がないので、ワーク測定面の変位量が検出器の
視野内での測定可能幅より大きくても測定時間が長くな
らない。
表面形状を測定し、検出器とワークとを相対的に移動さ
せることによって、検出器の視野より広い範囲のワーク
の表面形状を測定する非接触表面形状測定方法及びその
装置において、測定時間が短い測定方法及びその装置を
提供する。 【解決手段】 一つ前の測定位置におけるワークの表面
形状の平均高さを記憶しておき、その平均高さを基準と
する所定の範囲だけ検出器を測定面に対して垂直走査し
て、ワークの表面形状を測定する。 【効果】 各測定位置ごとにワークの最大変位量を走査
する必要がないので、ワーク測定面の変位量が検出器の
視野内での測定可能幅より大きくても測定時間が長くな
らない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、垂直走査形の光学
式検出器でワークの表面形状を測定するとともに、その
検出器とワークとを相対的に移動させることによって、
その検出器の視野より広い範囲のワークの表面形状を測
定する非接触表面形状測定方法及びその装置に係わり、
特にワーク測定方法の改良に関するものである。
式検出器でワークの表面形状を測定するとともに、その
検出器とワークとを相対的に移動させることによって、
その検出器の視野より広い範囲のワークの表面形状を測
定する非接触表面形状測定方法及びその装置に係わり、
特にワーク測定方法の改良に関するものである。
【０００２】ワークの表面形状（粗さやうねり等）を測
定する方法として、光の干渉を利用した光学式検出器を
用いる方法がある。この方法では、１つの光源からの光
をワークと参照ミラー（検出器内）とに分光させ、それ
らの反射光によって干渉縞を発生させるとともに、干渉
縞からの信号強度をＣＣＤカメラで検出する。この信号
強度は所定の基準位置（検出器内）からのワークと参照
ミラーの距離の差によって変化するので、測定点ごと
に、強度が最大になるときのワークと参照ミラーとの距
離の差を位置検出機構で検出する。これによって、ワー
ク表面形状を測定するものである。したがって、測定に
際しては、ワークと検出器との距離を変化させるか、参
照ミラーと基準位置との距離を変化させるか（これらを
「走査」という）、いずれかを行って信号強度の最大点
を検出する必要がある。この場合、光源としては、レー
ザや白色光等があるが、白色光は干渉範囲が極めて狭い
ので精密な検出に適している。
定する方法として、光の干渉を利用した光学式検出器を
用いる方法がある。この方法では、１つの光源からの光
をワークと参照ミラー（検出器内）とに分光させ、それ
らの反射光によって干渉縞を発生させるとともに、干渉
縞からの信号強度をＣＣＤカメラで検出する。この信号
強度は所定の基準位置（検出器内）からのワークと参照
ミラーの距離の差によって変化するので、測定点ごと
に、強度が最大になるときのワークと参照ミラーとの距
離の差を位置検出機構で検出する。これによって、ワー
ク表面形状を測定するものである。したがって、測定に
際しては、ワークと検出器との距離を変化させるか、参
照ミラーと基準位置との距離を変化させるか（これらを
「走査」という）、いずれかを行って信号強度の最大点
を検出する必要がある。この場合、光源としては、レー
ザや白色光等があるが、白色光は干渉範囲が極めて狭い
ので精密な検出に適している。
【０００３】また、ワークの表面形状を測定する他の方
法として、焦点深度を検出する方式の光学式検出器を用
いる方法がある。これは、ワークと検出器との距離を変
化させ、焦点信号強度をＣＣＤカメラで検出して、焦点
が一致して信号強度が最大になったときのワークと検出
器との距離の差を、位置検出機構で検出する方法であ
る。これらをまとめて、本明細書では「垂直走査形の光
学式検出器」という。
法として、焦点深度を検出する方式の光学式検出器を用
いる方法がある。これは、ワークと検出器との距離を変
化させ、焦点信号強度をＣＣＤカメラで検出して、焦点
が一致して信号強度が最大になったときのワークと検出
器との距離の差を、位置検出機構で検出する方法であ
る。これらをまとめて、本明細書では「垂直走査形の光
学式検出器」という。
【０００４】ところで、これらの測定方法に用いる装置
では、ＣＣＤカメラの分解能の分だけ多数の点の凹凸
（粗さ等）を一回の測定で得ることができるが、検出器
の対物レンズの視野は限られているので、その視野以上
の広い範囲を測定しようとする場合には、検出器とワー
クとを相対的に移動させて順次測定し、それらの測定デ
ータをつなぎ合わせてワークの表面形状を得るようにす
る。その場合、ワーク測定面の検出器走査方向の変位量
（傾斜や凹凸）が一つの視野内での測定可能幅より大き
いときには、従来はワークの各測定位置ごとに、あらか
じめ想定されたワーク測定面の検出器走査方向の最大変
位量より大きな範囲（最大走査範囲）検出器を走査して
いた。
では、ＣＣＤカメラの分解能の分だけ多数の点の凹凸
（粗さ等）を一回の測定で得ることができるが、検出器
の対物レンズの視野は限られているので、その視野以上
の広い範囲を測定しようとする場合には、検出器とワー
クとを相対的に移動させて順次測定し、それらの測定デ
ータをつなぎ合わせてワークの表面形状を得るようにす
る。その場合、ワーク測定面の検出器走査方向の変位量
（傾斜や凹凸）が一つの視野内での測定可能幅より大き
いときには、従来はワークの各測定位置ごとに、あらか
じめ想定されたワーク測定面の検出器走査方向の最大変
位量より大きな範囲（最大走査範囲）検出器を走査して
いた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワーク
の表面を正確に検出するためには走査速度はあまり速く
することはできない。したがって、ワーク測定面の検出
器走査方向の変位量（傾斜や凹凸）が一つの視野内での
測定可能幅より大きい場合には、検出器の走査距離が長
くなり測定に時間がかかるという問題があった。
の表面を正確に検出するためには走査速度はあまり速く
することはできない。したがって、ワーク測定面の検出
器走査方向の変位量（傾斜や凹凸）が一つの視野内での
測定可能幅より大きい場合には、検出器の走査距離が長
くなり測定に時間がかかるという問題があった。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、垂直走査形の光学式検出器を用いてワークの表
面形状を測定するとともに、検出器とワークとを相対的
に移動させることによって、検出器の視野より広い範囲
のワークの表面形状を測定する非接触表面形状測定方法
及びその装置において、ワーク測定面の変位量が視野内
での測定可能幅より大きい場合にも、測定時間が短い測
定方法及びその装置を提供することを目的とする。
もので、垂直走査形の光学式検出器を用いてワークの表
面形状を測定するとともに、検出器とワークとを相対的
に移動させることによって、検出器の視野より広い範囲
のワークの表面形状を測定する非接触表面形状測定方法
及びその装置において、ワーク測定面の変位量が視野内
での測定可能幅より大きい場合にも、測定時間が短い測
定方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、前の測定位置の測定結果から次の測定位置
のワークの表面形状の平均高さを推定し、その点を中心
として限定した範囲だけを走査するようにする。なお、
本明細書では、「第Ｘ番目の測定位置」を「第Ｘ測定位
置」、「第Ｘ測定位置におけるワークの表面形状」を
「第Ｘ表面形状」ともいう。また、検出器の視野内で検
出された各測定点の垂直方向高さの平均を「表面形状の
平均高さ」といい、「第Ｘ表面形状の平均高さ」を「第
Ｘ平均高さ」ともいう。
するために、前の測定位置の測定結果から次の測定位置
のワークの表面形状の平均高さを推定し、その点を中心
として限定した範囲だけを走査するようにする。なお、
本明細書では、「第Ｘ番目の測定位置」を「第Ｘ測定位
置」、「第Ｘ測定位置におけるワークの表面形状」を
「第Ｘ表面形状」ともいう。また、検出器の視野内で検
出された各測定点の垂直方向高さの平均を「表面形状の
平均高さ」といい、「第Ｘ表面形状の平均高さ」を「第
Ｘ平均高さ」ともいう。
【０００８】この中で第一の方法としては次のようにす
る。 （イ）第１測定位置におけるワークの表面形状を測定す
るとともに、第１平均高さを算出し記憶する。 （ロ）ワークの第２測定位置に検出器が来るように、検
出器とワークとを相対的に移動させる。 （ハ）第２測定位置では、第１平均高さを基準とする所
定の範囲、検出器を垂直走査して第２表面形状を測定す
るとともに、第２平均高さを算出し記憶する。 （ニ）同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に検出器が来
るように、検出器とワークとを相対的に移動させる。 （ホ）第Ｋ測定位置では、第Ｋ−１平均高さを基準とす
る所定の範囲、検出器を垂直走査して第Ｋ表面形状を測
定するとともに、第Ｋ平均高さを算出し記憶する。
る。 （イ）第１測定位置におけるワークの表面形状を測定す
るとともに、第１平均高さを算出し記憶する。 （ロ）ワークの第２測定位置に検出器が来るように、検
出器とワークとを相対的に移動させる。 （ハ）第２測定位置では、第１平均高さを基準とする所
定の範囲、検出器を垂直走査して第２表面形状を測定す
るとともに、第２平均高さを算出し記憶する。 （ニ）同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に検出器が来
るように、検出器とワークとを相対的に移動させる。 （ホ）第Ｋ測定位置では、第Ｋ−１平均高さを基準とす
る所定の範囲、検出器を垂直走査して第Ｋ表面形状を測
定するとともに、第Ｋ平均高さを算出し記憶する。
【０００９】また、第２の方法としては次のようにす
る。 （イ）第１及び第２表面形状を測定する。 （ロ）ワークの第３測定位置に検出器が来るように、検
出器とワークとを相対的に移動させる。 （ハ）第３測定位置では、第１及び第２平均高さを結ぶ
延長線上で第３測定位置にある点を基準とする所定の範
囲、検出器を垂直走査して第３表面形状を測定するとと
もに、第３平均高さを算出し記憶する。 （ニ）同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に検出器が来
るように、検出器とワークとを相対的に移動させる。 （ホ）第Ｋ測定位置では、第Ｋ−２及び第Ｋ−１平均高
さを結ぶ延長線上で第Ｋ測定位置にある点を基準とする
所定の範囲、検出器を垂直走査して第Ｋ表面形状を測定
するとともに、第Ｋ平均高さを算出し記憶する。
る。 （イ）第１及び第２表面形状を測定する。 （ロ）ワークの第３測定位置に検出器が来るように、検
出器とワークとを相対的に移動させる。 （ハ）第３測定位置では、第１及び第２平均高さを結ぶ
延長線上で第３測定位置にある点を基準とする所定の範
囲、検出器を垂直走査して第３表面形状を測定するとと
もに、第３平均高さを算出し記憶する。 （ニ）同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に検出器が来
るように、検出器とワークとを相対的に移動させる。 （ホ）第Ｋ測定位置では、第Ｋ−２及び第Ｋ−１平均高
さを結ぶ延長線上で第Ｋ測定位置にある点を基準とする
所定の範囲、検出器を垂直走査して第Ｋ表面形状を測定
するとともに、第Ｋ平均高さを算出し記憶する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係る非接触表面形状測定
装置の実施の形態の構成図を図１に示す。図１におい
て、ベース１１に、水平方向の少なくともＸ軸方向（通
常は互いに直角な２軸方向）に移動自在なワークテーブ
ル１３が設けられ、ワークテーブル１３にワークＷが載
置されている。また、ベース１１にはコラム１２が立設
され、コラム１２に光学式検出器２０がＺ方向（ワーク
テーブル１３の移動方向に垂直な方向）移動自在（案内
機構は図示省略）に設けられている。検出器２０は送り
ナット１４が取り付けられ、送りナット１４に螺合しモ
ーター１６で駆動される送りネジ１５によって、Ｚ方向
に駆動される。さらに、検出器２０にはスケール１７が
取り付けられ、コラム１２に設けられた読取りヘッド１
８によってＺ方向の位置が検出される。
装置の実施の形態の構成図を図１に示す。図１におい
て、ベース１１に、水平方向の少なくともＸ軸方向（通
常は互いに直角な２軸方向）に移動自在なワークテーブ
ル１３が設けられ、ワークテーブル１３にワークＷが載
置されている。また、ベース１１にはコラム１２が立設
され、コラム１２に光学式検出器２０がＺ方向（ワーク
テーブル１３の移動方向に垂直な方向）移動自在（案内
機構は図示省略）に設けられている。検出器２０は送り
ナット１４が取り付けられ、送りナット１４に螺合しモ
ーター１６で駆動される送りネジ１５によって、Ｚ方向
に駆動される。さらに、検出器２０にはスケール１７が
取り付けられ、コラム１２に設けられた読取りヘッド１
８によってＺ方向の位置が検出される。
【００１１】また、制御関係として、検出器２０から得
られた画像データを処理する画像データ処理部３１、モ
ーター１６を駆動する駆動制御部３３、読取りヘッド１
８の信号から測定ヘッド２０のＺ方向の位置や変位量を
算出する位置算出部３２、これら全体を制御する測定制
御部３４が備えられている。
られた画像データを処理する画像データ処理部３１、モ
ーター１６を駆動する駆動制御部３３、読取りヘッド１
８の信号から測定ヘッド２０のＺ方向の位置や変位量を
算出する位置算出部３２、これら全体を制御する測定制
御部３４が備えられている。
【００１２】ところで、検出器２０は、図２に示すよう
に、白色光源であるランプ２１、コリメートレンズ２
２、ハーフミラー２３、参照ミラー２４、結像レンズ２
５、ＣＣＤカメラ２６から構成されており、次のように
してワーク表面Ｗａの形状を検出する。すなわち、ラン
プ２１から出た光はコリメートレンズ２２を介してハー
フミラー２３に入り、ハーフミラー２３で反射してワー
ク表面Ｗａに向かう光とハーフミラー２３を通過して参
照ミラー２４に向かう光に分けられる。ワーク表面Ｗａ
向かった光はワーク表面Ｗａで反射し今度はハーフミラ
ー２３を通過して結像レンズ２５を介しＣＣＤカメラ２
６に入る。また、ハーフミラー２３を通過して参照ミラ
ー２４に向かった光は参照ミラー２４で反射し今度はハ
ーフミラー２３で反射して結像レンズ２５を介しＣＣＤ
カメラ２６に入る。
に、白色光源であるランプ２１、コリメートレンズ２
２、ハーフミラー２３、参照ミラー２４、結像レンズ２
５、ＣＣＤカメラ２６から構成されており、次のように
してワーク表面Ｗａの形状を検出する。すなわち、ラン
プ２１から出た光はコリメートレンズ２２を介してハー
フミラー２３に入り、ハーフミラー２３で反射してワー
ク表面Ｗａに向かう光とハーフミラー２３を通過して参
照ミラー２４に向かう光に分けられる。ワーク表面Ｗａ
向かった光はワーク表面Ｗａで反射し今度はハーフミラ
ー２３を通過して結像レンズ２５を介しＣＣＤカメラ２
６に入る。また、ハーフミラー２３を通過して参照ミラ
ー２４に向かった光は参照ミラー２４で反射し今度はハ
ーフミラー２３で反射して結像レンズ２５を介しＣＣＤ
カメラ２６に入る。
【００１３】この結果、ハーフミラー２３からのワーク
表面Ｗａまでの距離Ｈと参照ミラー２４までの距離Ｌと
の差によって、干渉縞が発生する。この干渉縞からは種
々の強度の信号が発生するので、距離Ｈ又は距離Ｌを変
化させて（図１及び図２の構成の装置では距離Ｈを変化
させている）、検出器２０の視野内の各測定点（ＣＣＤ
カメラの分解能により数が設定される）ごとに強度の一
番大きい信号が発生するときの検出器２０のＺ方向位置
を検出し、視野内のワーク表面形状を測定する。
表面Ｗａまでの距離Ｈと参照ミラー２４までの距離Ｌと
の差によって、干渉縞が発生する。この干渉縞からは種
々の強度の信号が発生するので、距離Ｈ又は距離Ｌを変
化させて（図１及び図２の構成の装置では距離Ｈを変化
させている）、検出器２０の視野内の各測定点（ＣＣＤ
カメラの分解能により数が設定される）ごとに強度の一
番大きい信号が発生するときの検出器２０のＺ方向位置
を検出し、視野内のワーク表面形状を測定する。
【００１４】次に、本発明に係る非接触表面形状測定方
法を説明する。 測定方法の実施の形態１ 測定方法の実施の形態１のフローチャートを図３に、説
明図を図４に示す。まず、検出器２０がＺ方向に走査さ
れて第１表面形状が測定されるとともに、第１平均高さ
Ｈ1が算出されて記憶される（ステップ４１）。 次に、
ワークＷはワークテーブル１３によって第２測定位置Ｐ
2に移動される（ステップ４２）。第２測定位置Ｐ2で
は、第１平均高さＨ1を基準とする所定の範囲ｂだけ検
出器２０がＺ方向に走査されて（実際的には、第１平均
高さＨ1から所定の範囲ａだけＺ方向に下がった位置を
スタートとしてｂだけ検出器２０がＺ上方向に走査され
る。通常は、ｂ＝２ａである。他の測定位置でも同
じ。）第２表面形状が測定されるとともに、第２平均高
さＨ2が算出されて記憶される（ステップ４３）。
法を説明する。 測定方法の実施の形態１ 測定方法の実施の形態１のフローチャートを図３に、説
明図を図４に示す。まず、検出器２０がＺ方向に走査さ
れて第１表面形状が測定されるとともに、第１平均高さ
Ｈ1が算出されて記憶される（ステップ４１）。 次に、
ワークＷはワークテーブル１３によって第２測定位置Ｐ
2に移動される（ステップ４２）。第２測定位置Ｐ2で
は、第１平均高さＨ1を基準とする所定の範囲ｂだけ検
出器２０がＺ方向に走査されて（実際的には、第１平均
高さＨ1から所定の範囲ａだけＺ方向に下がった位置を
スタートとしてｂだけ検出器２０がＺ上方向に走査され
る。通常は、ｂ＝２ａである。他の測定位置でも同
じ。）第２表面形状が測定されるとともに、第２平均高
さＨ2が算出されて記憶される（ステップ４３）。
【００１５】さらにワークＷはワークテーブル１３によ
って第３測定位置Ｐ3に移動され（ステップ４４）、第
２平均高さＨ2を基準として所定の範囲ｂだけ検出器２
０がＺ方向に走査されて、第３表面形状が測定されると
ともに、第３平均高さＨ3が算出されて記憶される（ス
テップ４５）。同様にして、ワークＷがワークテーブル
１３によって最後の第ｎ測定位置Ｐnに移動される（ス
テップ４６）と、第ｎ−１平均さＨn-1を基準として所
定の範囲ｂだけ検出器２０がＺ方向に走査されて、第ｎ
表面高さＨnが測定される（ステップ４７）。
って第３測定位置Ｐ3に移動され（ステップ４４）、第
２平均高さＨ2を基準として所定の範囲ｂだけ検出器２
０がＺ方向に走査されて、第３表面形状が測定されると
ともに、第３平均高さＨ3が算出されて記憶される（ス
テップ４５）。同様にして、ワークＷがワークテーブル
１３によって最後の第ｎ測定位置Ｐnに移動される（ス
テップ４６）と、第ｎ−１平均さＨn-1を基準として所
定の範囲ｂだけ検出器２０がＺ方向に走査されて、第ｎ
表面高さＨnが測定される（ステップ４７）。
【００１６】測定方法の実施の形態２ 測定方法の実施の形態２のフローチャートを図５に、説
明図を図６に示す。なお、図６ではわかりやすいよう
に、各表面形状の平均高さをワーク形状から上方にシフ
トして表示している。まず、検出器２０がＺ方向に走査
されて、第１表面形状が測定されるとともに、第１平均
高さＨ1が算出されて記憶される（ステップ５１）。次
に、ワークテーブル１３でワークＷが第２測定位置Ｐ2
に移動されて（ステップ５２）第２表面形状が測定され
るとともに、第２平均高さＨ2が算出されて記憶される
（ステップ５３）。
明図を図６に示す。なお、図６ではわかりやすいよう
に、各表面形状の平均高さをワーク形状から上方にシフ
トして表示している。まず、検出器２０がＺ方向に走査
されて、第１表面形状が測定されるとともに、第１平均
高さＨ1が算出されて記憶される（ステップ５１）。次
に、ワークテーブル１３でワークＷが第２測定位置Ｐ2
に移動されて（ステップ５２）第２表面形状が測定され
るとともに、第２平均高さＨ2が算出されて記憶される
（ステップ５３）。
【００１７】次にワークＷはワークテーブル１３によっ
て第３測定位置Ｐ3に移動され（ステップ５４）、第１
平均高さＨ1及び第２平均高さＨ2を結ぶ延長線上で第３
測定位置Ｐ3にある点Ｊ3を基準として所定の範囲ｄだけ
検出器２０がＺ方向に走査されて（実際的には、Ｊ3か
ら所定の範囲ｃだけＺ方向に下がった位置をスタートと
してｄだけ検出器２０がＺ上方向に走査される。通常
は、ｄ＝２ｃである。他の測定位置でも同じ。）第３表
面形状が測定されるとともに、第３平均高さＨ3が算出
されて記憶される（ステップ５５）。さらに、ワークＷ
はワークテーブル１３によって第４測定位置Ｐ4に移動
され（ステップ５６）、第２平均高さＨ2及び第３平均
高さＨ3を結ぶ延長線上で第４測定位置Ｐ4にある点Ｊ4
を基準として所定の範囲ｄだけ検出器２０がＺ方向に走
査されて、第４表面形状が測定されるとともに、第４平
均高さＨ4が算出されて記憶される（ステップ５７）。
て第３測定位置Ｐ3に移動され（ステップ５４）、第１
平均高さＨ1及び第２平均高さＨ2を結ぶ延長線上で第３
測定位置Ｐ3にある点Ｊ3を基準として所定の範囲ｄだけ
検出器２０がＺ方向に走査されて（実際的には、Ｊ3か
ら所定の範囲ｃだけＺ方向に下がった位置をスタートと
してｄだけ検出器２０がＺ上方向に走査される。通常
は、ｄ＝２ｃである。他の測定位置でも同じ。）第３表
面形状が測定されるとともに、第３平均高さＨ3が算出
されて記憶される（ステップ５５）。さらに、ワークＷ
はワークテーブル１３によって第４測定位置Ｐ4に移動
され（ステップ５６）、第２平均高さＨ2及び第３平均
高さＨ3を結ぶ延長線上で第４測定位置Ｐ4にある点Ｊ4
を基準として所定の範囲ｄだけ検出器２０がＺ方向に走
査されて、第４表面形状が測定されるとともに、第４平
均高さＨ4が算出されて記憶される（ステップ５７）。
【００１８】同様にして、ワークＷがワークテーブル１
３によって最後の第ｎ測定位置Ｐnに移動される（ステ
ップ５８）と、第ｎ−２平均高さＨn-2及び第ｎ−１Ｈ
n- 3を結ぶ延長線上で第ｎ測定位置Ｐnにある点Ｊnを基
準として所定の範囲ｄだけ検出器２０がＺ方向に走査さ
れて、第ｎ表面形状が測定される（ステップ５９）。
３によって最後の第ｎ測定位置Ｐnに移動される（ステ
ップ５８）と、第ｎ−２平均高さＨn-2及び第ｎ−１Ｈ
n- 3を結ぶ延長線上で第ｎ測定位置Ｐnにある点Ｊnを基
準として所定の範囲ｄだけ検出器２０がＺ方向に走査さ
れて、第ｎ表面形状が測定される（ステップ５９）。
【００１９】なお、以上説明した実施の形態では、ハー
フミラー２３からワーク表面Ｗａまでの距離Ｈを変化さ
せる構成（検出器移動形）であったが、参照ミラー２４
を駆動してハーフミラー２３から参照ミラー２４までの
距離Ｌを変化させるとともにその変位量を検出する構成
（参照ミラー移動形）の装置の場合にも、本発明は適用
できる。
フミラー２３からワーク表面Ｗａまでの距離Ｈを変化さ
せる構成（検出器移動形）であったが、参照ミラー２４
を駆動してハーフミラー２３から参照ミラー２４までの
距離Ｌを変化させるとともにその変位量を検出する構成
（参照ミラー移動形）の装置の場合にも、本発明は適用
できる。
【００２０】また、実施の形態では、白色光源を用いた
光干渉式の検出器を用いた場合であったが、これに限ら
ず、レーザ光源を用いた光干渉式の検出器や焦点検出式
の検出器の場合にも適用できる。
光干渉式の検出器を用いた場合であったが、これに限ら
ず、レーザ光源を用いた光干渉式の検出器や焦点検出式
の検出器の場合にも適用できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、垂
直走査形の光学式検出器を用いてワークの表面形状を測
定し、検出器とワークとを相対的に移動させることによ
って、検出器の視野より広い範囲のワークの表面形状を
測定する非接触表面形状測定方法及びその装置におい
て、前の測定位置の測定結果から次の測定位置のワーク
の表面形状の平均高さを推定し、その点を中心として限
定した範囲だけを走査するようにした。
直走査形の光学式検出器を用いてワークの表面形状を測
定し、検出器とワークとを相対的に移動させることによ
って、検出器の視野より広い範囲のワークの表面形状を
測定する非接触表面形状測定方法及びその装置におい
て、前の測定位置の測定結果から次の測定位置のワーク
の表面形状の平均高さを推定し、その点を中心として限
定した範囲だけを走査するようにした。
【００２２】例えば、測定方法の実施の形態１で、ワー
ク測定面の最大変位量が１００μｍ、検出器の視野内で
のワーク測定面の変位量が１μｍ程度であり、１μｍの
変位を検出するために１０μｍの幅を走査するものとす
る。測定回数としては１００回（ｎ＝１００）必要であ
る。また、白色光源を用いるとして干渉縞の発生する幅
を２μｍ程度とし０．０５μｍ程度ごとに走査するもの
とし、ＣＣＤカメラの取込み時間を１／３０秒とする
と、垂直走査速度は次のようになる。 ０．０５÷（１／３０）＝１．５μｍ／秒 したがって、従来の方法では、各測定位置ごとに最大走
査範囲Ｈ0が１２０μｍ必要となるので、全測定時間
（ワークの移動時間は除く）は次のようになる。 １２０×１００÷１．５＝８００００（秒） これに対し、本発明によれば、各測定位置ごとに走査範
囲ｂは１０μｍでよいので、全測定時間（ワークの移動
時間は除く）は次のようになる。 １０×１００÷１．５＝６６７（秒）
ク測定面の最大変位量が１００μｍ、検出器の視野内で
のワーク測定面の変位量が１μｍ程度であり、１μｍの
変位を検出するために１０μｍの幅を走査するものとす
る。測定回数としては１００回（ｎ＝１００）必要であ
る。また、白色光源を用いるとして干渉縞の発生する幅
を２μｍ程度とし０．０５μｍ程度ごとに走査するもの
とし、ＣＣＤカメラの取込み時間を１／３０秒とする
と、垂直走査速度は次のようになる。 ０．０５÷（１／３０）＝１．５μｍ／秒 したがって、従来の方法では、各測定位置ごとに最大走
査範囲Ｈ0が１２０μｍ必要となるので、全測定時間
（ワークの移動時間は除く）は次のようになる。 １２０×１００÷１．５＝８００００（秒） これに対し、本発明によれば、各測定位置ごとに走査範
囲ｂは１０μｍでよいので、全測定時間（ワークの移動
時間は除く）は次のようになる。 １０×１００÷１．５＝６６７（秒）
【００２３】このように、ワーク測定面の変位量が視野
内での測定可能幅より大きい場合にも検出器の走査距離
が大幅に短くなり、これによって、測定時間を短くする
ことができる。
内での測定可能幅より大きい場合にも検出器の走査距離
が大幅に短くなり、これによって、測定時間を短くする
ことができる。
【図１】本発明に係る非接触表面形状測定装置の実施の
形態の構成図
形態の構成図
【図２】図１の検出器の構成及び測定原理説明図
【図３】本発明に係る非接触表面形状測定方法の実施の
形態１のフローチャート
形態１のフローチャート
【図４】本発明に係る非接触表面形状測定方法の実施の
形態１の説明図
形態１の説明図
【図５】本発明に係る非接触表面形状測定方法の実施の
形態２のフローチャート
形態２のフローチャート
【図６】本発明に係る非接触表面形状測定方法の実施の
形態２の説明図
形態２の説明図
４１……第１測定位置の測定ステップ ４２……第２測定位置へのワーク移動ステップ ４３……第２測定位置の測定ステップ ４４……第３測定位置へのワーク移動ステップ ４５……第３測定位置の測定ステップ ４６……第ｎ測定位置へのワーク移動ステップ ４７……第ｎ測定位置の測定ステップ
Claims (6)
- 【請求項１】垂直走査形の光学式検出器を用い、その検
出器とワークとを相対的に移動させることによって、そ
の検出器の視野より広い範囲のワークの表面形状を測定
する非接触表面形状測定方法において、 ワークの第１測定位置におけるワークの表面形状を測定
し、 ワークの第２測定位置に前記検出器が来るように、前記
検出器とワークとを相対的に移動させ、 ワークの第２測定位置においては、前記第１測定位置に
おけるワークの表面形状の平均高さを基準とする所定の
範囲、前記検出器を垂直走査してワークの表面形状を測
定し、 同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に前記検出器が来る
ように、前記検出器とワークとを相対的に移動させ、 ワークの第Ｋ測定位置においては、前記第Ｋ−１測定位
置におけるワークの表面形状の平均高さを基準とする所
定の範囲、前記検出器を垂直走査してワークの表面形状
を測定することを特徴とする非接触表面形状測定方法。 - 【請求項２】垂直走査形の光学式検出器を用い、その検
出器とワークとを相対的に移動させることによって、そ
の検出器の視野より広い範囲のワークの表面形状を測定
する非接触表面形状測定方法において、 ワークの第１及び第２測定位置における表面形状を測定
し、 ワークの第３測定位置に前記検出器が来るように、前記
検出器とワークとを相対的に移動させ、 ワークの第３測定位置においては、前記第１及び第２測
定位置におけるワークの表面形状の平均高さを結ぶ延長
線上で第３測定位置にある点を基準とする所定の範囲、
前記検出器を垂直走査してワークの表面形状を測定し、 同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に前記検出器が来る
ように、前記検出器とワークとを相対的に移動させ、 ワークの第Ｋ測定位置においては、前記第Ｋ−２及び第
Ｋ−１測定位置におけるワークの表面形状の平均高さを
結ぶ延長線上で第Ｋ測定位置にある点を基準とする所定
の範囲、前記検出器を垂直走査してワークの表面形状を
測定することを特徴とする非接触表面形状測定方法。 - 【請求項３】前記検出器が白色光を光源とする干渉縞検
出式であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の非接触表面形状測定方法。 - 【請求項４】ベースに設けられ、ワークを載置するとと
もに少なくとも水平１軸方向に移動自在なワークテーブ
ルと、 前記ベースに立設されたコラムと、 前記コラムに、ワーク測定面に略垂直な方向移動自在に
設けられた光学式検出器と、 前記検出器を駆動する駆動機構と、 前記検出器から得られた画像データを処理する画像デー
タ処理部と、 前記検出器の変位量を検出する位置検出機構とを備え、 前記駆動機構で前記検出器を駆動して垂直走査し、最適
な画像データが得られたときの前記検出器の変位量を検
出することによってワークの表面形状を測定するととも
に、前記ワークテーブルでワークを移動させることによ
って、その検出器の視野より広い範囲のワークの表面形
状を測定する非接触表面形状測定装置において、 ワークの第１測定位置におけるワークの表面形状を測定
し、 ワークの第２測定位置に前記検出器が来るようにワーク
を移動させ、 ワークの第２測定位置においては、前記第１測定位置に
おけるワークの表面形状の平均高さを基準とする所定の
範囲、前記検出器を垂直走査してワークの表面形状を測
定し、 同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に前記検出器が来る
ようにワークを移動させ、 ワークの第Ｋ測定位置においては、前記第Ｋ−１測定位
置におけるワークの表面形状の平均高さを基準とする所
定の範囲、前記検出器を垂直走査してワークの表面形状
を測定することを特徴とする非接触表面形状測定装置。 - 【請求項５】ワークの第１及び第２測定位置における表
面形状を測定し、 ワークの第３測定位置に前記検出器が来るようにワーク
を移動させ、 ワークの第３測定位置においては、前記第１及び第２測
定位置におけるワークの表面形状の平均高さを結ぶ延長
線上で第３測定位置にある点を基準とする所定の範囲、
前記検出器を垂直走査してワークの表面形状を測定し、 同様にして、ワークの第Ｋ測定位置に前記検出器が来る
ようにワークを移動させ、 ワークの第Ｋ測定位置においては、前記第Ｋ−２及び第
Ｋ−１測定位置におけるワークの表面形状の平均高さを
結ぶ延長線上で第Ｋ測定位置にある点を基準とする所定
の範囲、前記検出器を垂直走査してワークの表面形状を
測定することを特徴とする請求項４に記載の非接触表面
形状測定装置。 - 【請求項６】前記検出器が白色光を光源とする干渉縞検
出式であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記
載の非接触表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14724497A JPH10318729A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 非接触表面形状測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14724497A JPH10318729A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 非接触表面形状測定方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318729A true JPH10318729A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=15425851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14724497A Pending JPH10318729A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 非接触表面形状測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10318729A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000310518A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Olympus Optical Co Ltd | ３次元形状測定装置 |
| JP2009014571A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Omron Corp | 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法 |
| JP2014228528A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置 |
| JP2018163092A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 株式会社東京精密 | 表面形状測定装置及びそのスティッチング測定方法 |
| JP2022031956A (ja) * | 2020-12-24 | 2022-02-22 | 株式会社東京精密 | 走査範囲決定方法 |
-
1997
- 1997-05-21 JP JP14724497A patent/JPH10318729A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000310518A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Olympus Optical Co Ltd | ３次元形状測定装置 |
| JP2009014571A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Omron Corp | 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法 |
| JP2014228528A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置 |
| JP2018163092A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 株式会社東京精密 | 表面形状測定装置及びそのスティッチング測定方法 |
| JP2021182011A (ja) * | 2017-03-27 | 2021-11-25 | 株式会社東京精密 | 表面形状測定装置及びそのスティッチング測定方法 |
| JP2022031956A (ja) * | 2020-12-24 | 2022-02-22 | 株式会社東京精密 | 走査範囲決定方法 |
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