CN105452802B - 形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、形状测定程序、以及记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明能够更加简单地且在短时间内测量出被测定物的形状。形状测定装置具有：探针，包含投影光学系统及摄像装置，所述投影光学系统向所述被测定物的表面投影线状图案，或至少在线状扫描范围内一边扫描一边投影点图案；所述摄像装置对投影在所述被测定物上的图案像进行检测；移动机构，以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在相对于所述被测定物旋转的旋转方向而交叉的方向上相对性地移动；测定区域设定部，对所述被测定物的测定区域进行设定；以及实际测定区域设定部，基于利用所述测定区域设定部而设定的测定区域，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定区域进行设定。所述实际测定区域设定部以比所述测定区域更靠近所述旋转轴的方式，设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述测定范围更远离旋转轴的方向上。

Description

形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造 方法、形状测定程序、以及记录介质

技术领域

本发明涉及一种形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、形状测定程序、以及记录介质。

背景技术

关于形状测定装置，众所周知的是通过接触传感器对例如齿轮或涡轮等具有复杂的形状的测定对象的表面形状进行测定的形状测定装置。这种形状测定装置将使接触传感器与测定对象的表面接触的状态时接触传感器的位置转换成测定对象的表面的空间坐标，而对测定对象的表面形状进行测定(例如，参照专利文献1)。

先前技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特公平08-025092号公报

发明内容

[发明所欲解决的课题]

对于形状测定装置，希望缩短测定时间，但在专利文献1所记载的形状测定装置的情况下，由于重复进行使接触传感器与测定对象的表面接触的动作，所以测定时间变长，因此无法使测定点的数量增多。

此处，作为形状测定装置，存在一种使用光切断法等的形状测定装置，即，将具有成为指定图案的光量分布的光束投影在被测定物来对其形状进行测量而测量出被测定物的形状。使用光切断法等的形状测定装置能够以非接触方式测量出形状，因此能够更加高速地测量出形状。但是，使用光切断法等的形状测定装置必须设定用来进行测定的各种条件，步骤、处理都比较复杂。

本发明是考虑到诸如以上的点而完成的，其目的在于提供一种能够更加简单地测量出被测定物的形状的形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、形状测定程序、及记录介质。

[解决课题的技术手段]

根据本发明的第一方案，提供一种形状测定装置，其是对被测定物的形状进行测定的形状测定装置，且具有：探针，包含投影光学系统及摄像装置，所述投影光学系统向所述被测定物的表面投影线状图案，或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案，一边投影点图案；所述摄像装置对投影在所述被测定物上的图案像进行检测；移动机构，以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动；测定范围设定部，对所述被测定物的测定范围进行设定；以及实际测定范围设定部，基于利用所述测定范围设定部而设定的测定范围，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定范围进行设定；且所述实际测定范围设定部以比所述测定范围更靠近所述旋转轴的方式，设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述测定范围更远离旋转轴的方向上。

根据本发明的第二方案，提供一种形状测定装置，其是对被测定物的形状进行测定的形状测定装置，且具有：探针，包含投影光学系统及摄像装置，所述投影光学系统向所述被测定物的表面投影线状图案，或至少在线状扫描范围内一边扫描图案一边投影图案，所述摄像装置对投影在所述被测定物上的图案的像进行检测；移动机构，以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动；以及控制部，根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的与所述旋转轴的相对位置关系，而对所述移动机构进行控制。

根据本发明的第三方案，提供一种构造物制造系统，其具备：成形装置，基于与构造物的形状相关的设计信息而成形所述构造物；根据本发明的第一或第二态样所述的形状测定装置，对通过所述成形装置而成形的所述构造物的形状进行测定；及控制装置，对表示通过所述形状测定装置而测定出的所述构造物的形状的形状信息与所述设计信息进行比较。

根据本发明的第四方案，提供一种形状测定方法，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状；且该形状测定方法包括如下步骤：以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动；对所述被测定物的测定范围进行设定；基于所述测定范围，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定范围进行设定；及以比所述测定范围更靠近所述旋转轴的方式，设定实际测定开始位置或实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述测定范围更远离旋转轴的方向上。

根据本发明的第五方案，提供一种形状测定方法，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状；且该形状测定方法包括如下步骤：以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对移动；根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的与所述旋转轴的相对位置关系而对所述移动机构进行控制。

根据本发明的第六方案，提供一种构造物制造方法，其包括如下步骤：基于与构造物的形状相关的设计信息而成形所述构造物；通过根据本发明的第四或第五态样所述的形状测定方法而测定出所述已成形的所述构造物的形状；及对表示所述测定出的所述构造物的形状的形状信息与所述设计信息进行比较。

根据本发明的第七方案，提供一种形状测定程序，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状；且该形状测定程序使计算机执行如下动作：以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述被测定物旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动；对所述被测定物的测定范围进行设定；基于所述测定范围，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定范围进行设定；及以比所述测定范围更靠近所述旋转轴的方式，设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述测定范围更远离旋转轴的方向上。

根据本发明的第八方案，提供一种形状测定程序，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状；且该形状测定程序使计算机执行如下动作：以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动；及根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的与所述旋转轴的相对位置关系而对所述移动机构进行控制。

根据本发明的第九方案，提供一种记录介质，其记录根据本发明的第七或第八态样所述的形状测定程序，且能够由计算机读取。

[发明的效果]

在本发明中，能够更加简单地且在短时间内测量出被测定物的形状。

附图说明

图1是表示第一实施方式的形状测定装置的立体图；

图2是表示第一实施方式的形状测定装置的构成的示意图；

图3是表示第一实施方式的形状测定装置的俯视图；

图4是表示第一实施方式的形状测定装置的侧视图；

图5是表示第一实施方式的形状测定装置的前视图；

图6A是表示光学探针利用第一旋转部而实现的可动范围的俯视图；

图6B是表示光学探针利用第一旋转部而实现的可动范围的后视图；

图7是表示第一实施方式的形状测定装置的控制装置的概略构成的框图；

图8是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图9是表示第一实施方式的形状测定装置的测定动作的一例的流程图；

图10是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图11是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图12是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图；

图13是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的曲线图；

图14是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图15A是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图15B是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图16是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图；

图17是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图；

图18是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图19是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；图20A是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图20B是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图20C是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图21是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图22是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图23是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图24是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图25是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；

图26是表示第二实施方式的形状测定装置的构成的示意图；

图27是表示具有形状测定装置的系统的构成的示意图；

图28是表示本实施方式的构造物制造系统的构成的图；

图29是表示本实施方式的构造物制造方法的流程图。

[符号的说明]

1、1a:形状测定装置

2:探针移动装置

3:光学探针

4:控制装置

5:显示装置

6:输入装置

7:保持旋转装置

8:光源装置

9:摄像装置

10:驱动部

11:位置检测部

12:光源

13:照明光学系统

20:摄像元件

20a:受光面

21:成像光学系统

21a:物体面

32:控制部

33:初始测定范围设定部

34:实际测定范围设定部

35:旋转圈数计算部

36:测定路线设定部

37:动作控制部

38:运算部

40:存储部

40A:初始测定范围存储部

40B:形状测定程序

50X、50Y、50Z:移动部

51X、51Y、51Z:导引部

52:保持体

53:第一旋转部

53a:旋转轴线

54:第二旋转部

55:保持构件

55A:第一保持部

55B:第二保持部

62、63、64、65、66、68:箭头

71:平台

72:旋转驱动部

73a、73b:基准球

80:初始测定范围

81:初始测定内侧端部

82:初始测定外侧端部

84:实际测定开始位置

86:实际测定结束位置

88:径向移动路径

89:测定路线

90、90a:图案

91、92、93:范围

94、94a:点群生成范围

95:报错画面

96、96a:窗口

97a、97b:按钮

98:内径

99:外径

200:构造物制造系统

201:形状测定装置

202:设计装置

203:成形装置

204:控制装置

205:修理装置

210:坐标存储部

211:检查部

300:形状测定系统

302:程序制作装置

AX:旋转轴中心

B:基底

M:被测定物

L:照明光束

具体实施方式

以下，一边参照图式一边详细地对本发明进行说明。另外，并非是通过用来实施下述发明的方式(以下，称为实施方式)来限定本发明。而且，下述实施方式的构成要素中，包括业者能够容易地设想者、实质上相同者、所谓均等的范围内者。进而，下述实施方式中所揭示的构成要素能够适当组合。

在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，一边参照该XYZ正交坐标系一边对各部的位置关系进行说明。Z轴方向例如设定为铅垂方向，X轴方向及Y轴方向例如设定为与水平方向平行且相互正交的方向。另外，将绕X轴、Y轴、及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为θX、θY、及θZ轴方向。另外，在本实施方式中，所谓径向是指横切被测定物与在被测定物上投影图案的光学探针相对旋转的旋转方向的方向。即，径向是横切在与旋转轴Ax交叉的面(例如，如图10所示的相对于旋转轴Ax正交的面、或在旋转轴Ax上具有顶点的圆锥面等)内以旋转轴Ax为中心进行旋转的轨迹的方向。

＜第一实施方式＞

图1是表示第一实施方式的形状测定装置1的外观的图。图2是表示本实施方式的形状测定装置1的概略构成的示意图。图3是形状测定装置1的俯视图。图4是形状测定装置1的左侧视图。图5是形状测定装置1的前视图。图7是表示第一实施方式的形状测定装置的控制装置的概略构成的框图。

形状测定装置1是利用例如光切断法对测定对象的物体(被测定物)M的三维形状进行测定的装置。形状测定装置1具备探针移动装置2、光学探针3、控制装置4、显示装置5、输入装置6、及保持旋转装置7。形状测定装置1是光学探针3对被测定物M进行摄像的装置，所述被测定物M保持在被设置于基底B上的保持旋转装置7上。而且，在本实施方式中，探针移动装置2与保持旋转装置7成为使探针与被测定物相对性地移动的移动机构。

探针移动装置2用于以使光学探针3的摄像范围(视野)到达被测定物M的测定对象范围的方式，对光学探针3的三维空间上的位置与从下述的光学探针3投影的图案的投影方向、及投影在被测定物M的测定对象范围的图案的朝向进行定位，且以在被测定物M上对光学探针3的摄像范围进行扫描的方式，使光学探针3相对于被测定物M移动。如图2所示，该探针移动装置2具备驱动部10、及位置检测部11。驱动部10具备X移动部50X、Y移动部50Y、Z移动部50Z、第一旋转部53及第二旋转部54。

X移动部50X是沿着导引部51X在箭头62的方向即X轴方向上自由移动地设置，所述导引部51X在X轴方向上延伸而设置在基底B的Y轴方向的两侧缘。Y移动部50Y是沿着导引部51Y在箭头63的方向即Y轴方向上自由移动地设置，所述导引部51Y在Y轴方向上延伸而在X轴方向上隔开间隔地设置在X移动部50X上。在Y移动部50Y上，设置着在Z轴方向上延伸的保持体52。Z移动部50Z是沿着导引部51Z在箭头64的方向即Z轴方向上自由移动地设置，所述导引部51Z在Z轴方向上延伸而设置在保持体52的Y轴方向的两侧缘。这些X移动部50X、Y移动部50Y、Z移动部50Z与第一旋转部53、第二旋转部54一起构成能够使光学探针3在X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上移动的移动机构。

第一旋转部53是如下构件，即，使由下述保持构件(保持部)55所支撑的光学探针3绕着与X轴平行的旋转轴线(旋转轴)53a，即在箭头65的方向上旋转，从而改变光学探针3的姿势，尤其能够改变从光学探针3投影的图案的向被测定物M的投影方向。而且，第一旋转部53具有马达等旋转驱动源。旋转驱动源的旋转角度(即光学探针3绕着旋转轴线53a的旋转角度)是通过未图示的角度读取部而读取。

第二旋转部54是如下构件，即，使由保持构件55所支撑的光学探针3绕着与下述第一保持部55A延伸的方向平行的轴线，即在箭头66的方向上旋转，从而改变光学探针3的姿势，尤其能够改变从光学探针3投影的图案的朝向。所述第二旋转部54具有马达等第二旋转驱动源。第二旋转驱动源的旋转角度(即光学探针3绕着与第一保持部55A延伸的方向平行的轴线旋转的角度)是通过未图示的第二角度读取部而读取。虽然本实施方式的第二旋转部54设定为利用第二旋转驱动源而旋转的机构，但也可设定为不具备驱动源而仅利用手动旋转的机构。或者，也可构成为能够切换驱动源与手动。

第一旋转部53使光学探针3绕着旋转轴线53a旋转的角度例如设定为300°。图6A是表示光学探针利用第一旋转部53而实现的可动范围的俯视图。图6B是表示光学探针利用第一旋转部53而实现的可动范围的后视图。如图6A及图6B所示，通过使光学探针3能够旋转180°以上，不仅能够从表面侧对被测定物M实施测定，而且能够从背面侧实施测定。在本形状测定装置1中，两个基准球73a与73b配置在基底B上。两个基准球73a与73b分别相对于旋转保持部7而配置在左右两侧(Y轴方向两侧)。这两个基准球73a、73b分别设定在如下位置，即，该位置是在使Y移动部50Y向+Y方向、-Y方向最大限度地移动时，从Z轴方向观察与旋转轴线53a重合的位置。而且，如图6A、6B所示，通过对X移动部50X、Y移动部50Y、Z移动部50Z进行调整，能够以旋转轴线53a通过基准球73a或基准球73b的方式进行设定。从而，无论第一旋转部53的旋转驱动量是哪种状态，都能够测定出其中一个基准球的形状。

另外，当在光学探针3与保持光学探针3的保持构件55之间存在机械晃动的情况下，利用形状测定装置1而测定出的基准球的位置视第一旋转部53的旋转量而不同。为了修正该量，在光学探针3为实线所示的姿势时、及为单点划线所示的姿势时，利用形状测定装置测定出基准球73a或基准球73b的位置。将这时的测定坐标的差作为误差量预先存储起来。基于该误差量对光学探针3的姿势与位置信息进行修正，由此无论是哪种姿势都能够获得正确的测定结果。

这些X移动部50X、Y移动部50Y、Z移动部50Z、第一旋转部53、第二旋转部54的驱动是基于包含编码器装置等的位置检测部11的检测结果，通过控制装置4而控制。

光学探针3具备投影装置8及摄像装置9，且由保持构件55支撑。保持构件55形成为第一保持部(第一部分、第一构件)55A与第二保持部(第二部分、第二构件)55B正交的大致L字状，所述第一保持部55A在与旋转轴线53a正交的方向上延伸，且由第一旋转部53所支撑，所述第二保持部55B设置在第一保持部55A的距被测定物M较远之侧的端部，且与旋转轴线53a平行地延伸，在第二保持部55B的+X侧的整个端部支撑着光学探针3。第一旋转部53的旋转轴线53a的位置配置在比光学探针3距被测定物M较近之侧。而且，在第一保持部55A的距被测定物M较近之侧的端部设置着平衡装置55c。从而，当未在第一旋转部53a产生驱动力时，如图1所图示，成为第一保持部55A的延伸方向沿着Z轴方向的姿势。

如图1至图5所示，保持旋转装置7具有：平台71，其保持被测定物M；旋转驱动部72，其使平台71在θZ轴方向，即箭头68的方向上旋转；及位置检测部73，其对平台71的旋转方向的位置进行检测。位置检测部73是对平台71或旋转驱动部的旋转轴的旋转进行检测的编码器装置。保持旋转装置7基于利用位置检测部73而检测出的结果，通过旋转驱动部72使平台71旋转。保持旋转装置7通过使平台71旋转而使被测定物M以旋转轴中心AX为中心在箭头68的方向上旋转。

另外，光学探针3的投影装置8是通过控制装置4来控制且在保持于保持旋转装置7上的被测定物M的一部分上投影光的装置，且具备光源12、及投影光学系统13。本实施方式的光源12例如包含激光二极管。而且，光源12也可包含除激光二极管以外的发光二极管(LED)等固体光源。

投影光学系统13对从光源12发出的光的空间上的光强度分布进行调整。本实施方式的投影光学系统13例如包含柱面透镜。投影光学系统13既可是一个光学元件，也可包含多个光学元件。从光源12发出的光是光点在柱面透镜具有正光学能力的方向上扩散，从而沿着从投影装置8朝向被测定物M的第一方向出射。如图2所示，在光从投影装置8出射并投影在被测定物M上的情况下，当投影在具有与相对于从投影装置8出射的方向正交的面的被测定物M上时，形成为以与旋转轴线53a平行的方向为长度方向、且与旋转轴线53a平行的线状图案。而且，该线状图案在被测定物M上沿着长度方向具有指定的长度。

另外，该线状图案的长度方向(图案的朝向)可通过之前所说明的第二旋转部54改变方向。通过根据被测定物的面的扩展方向来改变线状图案的长度方向，而能够有效率地进行测定。

另外，投影光学系统13也可包含CGH等绕射光学元件，通过绕射光学元件对从光源12发出的照明光束L的空间上的光强度分布进行调整。另外，在本实施方式中，有时将空间上的光强度分布经过调整的投影光称为图案光。照明光束L是图案光的一例。另外，在本说明书中，当提到图案的朝向时，表示该线状图案的长度方向的方向。

摄像装置9具备摄像元件20、及成像光学系统21。从投影装置8投影在被测定物M上的照明光束L在被测定物M的表面发生反射散射，其至少一部分向成像光学系统21入射。通过成像光学系统21而在摄像元件20形成利用投影装置8投影在被测定物M的表面的线状图案的像。摄像元件20输出与该成像光学系统21所形成的像相应的图像信号。

成像光学系统21使包含如下两个方向的面上的物体面21a与摄像元件20的受光面20a(像面)形成共轭关系，所述两个方向即作为来自投影装置8的线光的照明光束L的出射方向、及照明光束L的光点的形状的长度方向。而且，包含来自投影装置8的照明光束L的出射方向、及照明光束L的光点的形状的长度方向之面与照明光束L的传播方向大致平行。通过沿着照明光束L的传播方向形成与摄像元件20的受光面20a共轭的面，无论被测定物M的表面处在哪个位置，都能够获得聚焦的像。

另外，如图2所示，所述第一旋转部53的旋转轴线53a相对于光学探针3配置在被测定物M侧。更加详细地讲，旋转轴线53a配置在如下位置，即，该位置是在成像光学系统21的物体面21a上，且穿过物体面21a上的照明光束L的投影方向(光轴方向、指定方向)的中央部。由此，无论第一保持部55A通过第一旋转部53成为哪种姿势，只要被测定物M的被投影线状图案的位置处于旋转轴线53a的延长线上，便都能够从任意的方向投影照明光束L。

在被测定物M的表面是镜面状态，且在被测定物M的表面经过多次反射的光入射到成像光学系统21的情况下，在摄像元件20的受光面20a，除了形成有在投影照明光束L时能够形成的像以外，还形成有对测定结果产生影响的像。如果该像也被光学探针3的摄像装置9检测到，那么会在测定结果产生误差。针对此，形状测定装置1通过利用第一旋转部53来改变照明光束L相对于被测定物M的入射方向，而能够将这种对测定结果产生影响的像排除、或使形成该像的光量变得十分小，从而能够降低对测定结果产生的影响。

控制装置4对形状测定装置1的各部进行控制，并且进行基于光学探针3的摄像结果、以及探针移动装置2及保持旋转装置7的位置信息的运算处理而取得被测定物M的形状信息。本实施方式中的形状信息包括表示与测定对象的被测定物M的至少一部分相关的形状、尺寸、凹凸分布、表面粗糙度、及测定对象面上的点的位置(坐标)中的至少一者的信息。在控制装置4上连接着显示装置5、及输入装置6。如图7所示，控制装置4具有控制部32、运算部38、及存储部40。

控制部32生成用来对被测定物M进行测定的程序，并基于所生成的程序而对利用各部的被测定物M的形状测定动作进行控制。控制部32具有初始测定范围设定部33、实际测定范围设定部34、旋转圈数计算部35、测定路线设定部36、及动作控制部37。

初始测定范围设定部33设定初始测定范围，所述初始测定范围成为决定被测定物M的形状测定程序的基准。初始测定范围至少具有：初始内侧端部的位置，其位于使光学探针3与被测定物M相对性地旋转的旋转轴附近；及初始外侧端部的位置，其朝向相对于利用所述移动机构而产生的旋转的径向且位于所述被测定物的外周的位置。初始测定范围设定部33对所输入的被测定物M的形状数据进行解析而设定初始测定范围。而且，在被测定物M为齿轮或涡轮扇叶等形状，即在圆周方向上具有重复形状且具有在与所述圆周方向不同的方向上延伸的凹凸形状的情况下，初始测定范围设定部33在测定重复形状中的一个时，从如下路线获得与初始测定范围相关的信息，所述路线是将从已设定的初始形状测定程序中获得的初始测定开始位置与初始测定结束位置之间连接起来的路线。初始测定范围包括使用者想要进行测定的范围。

实际测定范围设定部34基于利用初始测定范围设定部33而设定的条件，设定实际进行测定的范围即实际测定范围。实际测定范围是至少包括进行被测定物M的测定的范围全体的范围。实际测定范围至少是线状图案投影在被测定物上的范围。形状测定装置是否计算出线状图案投影在实际测定范围的位置信息并非为必要条件。

旋转圈数计算部35基于实际进行测定的范围、投影在被测定物M上的线状图案的朝向、及线状图案的长度等，而计算出在测定时光学探针3与被测定物M相对性地旋转的圈数，在本实施方式中即为在测定时利用保持旋转装置7使被测定物M旋转的圈数。此处，旋转圈数计算部35也计算用于测定出实际进行测定的范围所需的旋转圈数的最小值、以及实际的旋转圈数。此处，实际的旋转圈数是比用于测定出实际进行测定的范围所需的旋转圈数的最小值大的值。而且，实际的旋转圈数优选为整数。由此，可使开始测定的位置与结束测定的位置在旋转方向上的位置为相同的位置。

测定路线设定部36基于投影在被测定物M上的线状图案的朝向、线状图案的长度及旋转圈数而设定测定路线，并基于测定路线来决定形状测定程序。形状测定程序表示测定出被测定物M的测定对象范围所需的探针移动装置2使光学探针3移动的方向与移动速度、及保持旋转装置7的旋转角速度的时间表。该时间表是以光学探针3的摄像元件20的摄像间隔与使用者所要求的测定点的最大取得间隔对应的方式设定。而且，除此以外，还可计算出利用保持旋转装置7使被测定物M旋转一圈的期间的光学探针3的移动方向与移动距离，并将其反映到时间表中。另外，在本发明中，也可为独立于利用旋转圈数计算部35而计算出的旋转圈数，计算出利用保持旋转装置7使被测定物M旋转一圈的期间的光学探针3的移动方向与移动距离。

另外，测定路线是在对被测定物M的测定对象范围进行测定时在被测定物M上移动的线状图案的移动轨迹。测定路线设定部36基于测定路线、及照明光束L在测定路线上的各位置的投影方向，而决定在被测定物M的测定范围投影线状图案、或进行对测定范围进行测定所必需的利用移动机构从实际测定开始位置至到达实际测定结束位置为止的移动机构的动作控制。

动作控制部37对包含探针移动装置2、光学探针3及保持旋转装置7的形状测定装置1的各部的动作进行控制。该动作控制部37基于利用控制部32制作的动作控制信息而实施探针移动装置2、光学探针3及保持旋转装置7的动作控制。而且，控制部32计算出对被测定物M的实际测定范围进行测定所需的利用移动机构的旋转圈数，利用基于旋转圈数而设定的移动机构2的动作控制来控制移动机构2的动作。例如，基于利用测定路线设定部36而设定的测定路线信息来制作动作控制信息，并将其传送到控制部32内的动作控制部，由此进行探针移动装置2、光学探针3及保持旋转装置7的形状测定中的动作控制。另外，控制部32基于从探针移动装置2及保持旋转装置7取得的位置信息，而对与利用光学探针3的一系列测定中所使用的图像群的取得开始及结束相关的控制、以及光源的发光进行控制。

运算部38基于在利用摄像装置9进行摄像的时序取得的来自于位置检测部11的探针移动装置2及保持旋转装置7的位置信息，以及与利用摄像装置9而取得的图案的像的图像相关联的摄像信号而计算出被测定物M的被投影有图案的位置，并输出被测定物M的形状数据。而且，在本形状测定装置1中，使摄像装置9的摄像时序为固定间隔，基于从输入装置6输入的测定点间隔信息而对探针移动装置2及保持旋转装置7的移动速度进行控制。

存储部40是硬盘、储存器等存储各种程序、数据的存储装置。存储部40具有初始测定范围存储部40A、及形状测定程序40B。而且，存储部40除了存储这些程序、数据以外，也存储用来控制形状测定装置1的动作的各种程序、数据。初始测定范围存储部40A存储利用初始测定范围设定部33而设定的初始测定范围。形状测定程序40B存储使控制装置4执行各部的处理的程序。即，控制装置4通过执行形状测定程序40B中所存储的程序来实现所述各部的动作。形状测定程序40B包括两个程序，一个程序是所述的利用控制部32而生成的用来对被测定物M进行测定的程序，另一个程序是用来供控制部32生成该程序的程序。另外，形状测定程序40B虽然也可预先存储在存储部40，但并不限定于此。也可从存储着形状测定程序40B的存储介质中读取并存储到存储部40中，还可利用通讯从外部取得。

另外，本实施方式的控制装置4虽然是具备初始测定范围设定部33的构成，但并不限定于此。控制装置4只要具备初始测定范围存储部40A即可，也可不具备初始测定范围设定部33。

控制装置4对探针移动装置2的驱动部10及保持旋转装置7的旋转驱动部72进行控制，以使光学探针3与被测定物M的相对位置形成为指定的位置关系。而且，控制装置4以从光学探针3投影的图案的亮度在摄像装置9成为具有最佳的亮度的像的方式对光源的光量及摄像元件20的曝光进行控制，从而以最佳的光量对被测定物M上的所投影的线状图案进行摄像。控制装置4从探针移动装置2的位置检测部11取得光学探针3的位置信息，且从光学探针3取得表示对测定范围进行摄像所得的图像的数据(摄像图像数据)。然后，控制装置4将从与光学探针3的位置相应的摄像图像数据中获得的被测定物M的表面的位置与光学探针3的位置及线光的投影方向与摄像装置的摄像方向建立对应，由此运算并取得与测定对象的三维形状相关的形状信息。

显示装置5例如包含液晶显示装置、有机电致发光显示装置等。显示装置5显示与形状测定装置1的测定相关的测定信息。测定信息例如包括表示与测定相关的设定的设定信息、表示测定的经过的过程信息、表示测定的结果的形状信息等。本实施方式的显示装置5是从控制装置4供给表示测定信息的图像数据，并依照该图像数据显示表示测定信息的图像。

输入装置6例如包含键盘、鼠标、操纵杆、轨迹球、触控板等各种输入元件。输入装置6受理向控制装置4的各种信息的输入。各种信息例如包括表示使形状测定装置1开始测定的指令(命令)的指令信息、与形状测定装置1所实施的测定相关的设定信息、用于以人工方式对形状测定装置1的至少一部分进行操作的操作信息等。另外，也可经由该输入装置6输入所述初始测定范围。

在本实施方式的形状测定装置1中，控制装置4具备控制部32、运算部38、及存储部40，且在控制装置4上连接着显示装置5、及输入装置6。在形状测定装置1中，控制装置4、显示装置5、及输入装置6既可是例如连接在形状测定装置1上的计算机，也可是设置形状测定装置1的建筑物所具备的主机等，但并不限定于设置形状测定装置1的建筑物，也可位于远离形状测定装置1的位置，利用计算机使用因特网等通讯手段与形状测定装置1连接。另外，在形状测定装置1中，控制装置4也可与显示装置5及输入装置6保持在不同的地方。例如，也可为与具备输入装置6及显示装置5的计算机分开，例如在光学探针3的内部支撑着形状测定装置1。在该情况下，使用通讯手段将利用形状测定装置1取得的信息连接到计算机。

其次，使用图7至图25，对利用所述构成的形状测定装置1测定被测定物的形状的动作的例子进行说明。图8是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图。图9是表示第一实施方式的形状测定装置的测定动作的一例的流程图。图10及图11是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图。图12是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图。图13是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的曲线图。图14、图15A及图15B分别是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图。图16是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图。图17是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图。图19至图25分别是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图。

以下，如图8所示，设定形状测定装置1对在圆周方向上形成有重复形状的被测定物Ma的形状进行测量的情况而进行说明。被测定物M的测定对象范围设定为图8的被测定物Ma即齿轮的形成有齿的全部范围。另外，本形状测定装置1是以使齿轮的旋转中心与保持旋转装置7的旋转轴中心AX一致的方式设置被测定物M而进行测定。形状测定装置1将照明光束L投影在被测定物Ma的齿上而取得投影在被测定物Ma上的图案的图像，并进行如上所述的处理，由此测量出被测定物Ma的形状。被测定物Ma是伞齿轮，即在圆周方向上以指定的间隔形成有设计上成为大致相同形状的齿。虽然本实施方式的形状测定装置1是将被测定物Ma设定为伞齿轮，但能够将各种形状的物体作为被测定物而测量出形状。当然，在将被测定物M设定为齿轮的情况下，对齿轮的种类并不特别地加以限定。在形状测定装置1中，除了伞齿轮以外，平齿轮、螺旋齿轮、人字齿轮、蜗形齿轮、小齿轮、戟齿轮等也可成为测定对象而成为被测定物Ma。

以下，使用图9对形状测定装置1的处理动作的一例进行说明。图9所示的处理能够通过如下操作而实现，即，控制装置4读出存储部40中所存储的形状测定程序40B，基于形状测定程序40B而在控制装置4的各部执行处理。而且，下述其他处理也通过如下操作得以实现，即，基于存储部中所存储的程序而在控制装置4的各部执行处理。

控制装置4提醒使用者输入初始条件(步骤S8)。该初始条件是指线光的投影方向、线光的朝向、测定点的最大允许间隔、及用以设定初始测定范围而输入的初始测定程序。尤其是指测定齿轮的一个齿时的线状图案的扫描方向。控制装置4在被输入初始条件之后设定初始测定范围(步骤S10)。此处，所谓线光的朝向表示线光的长度方向。即是测定探针相对于被测定物M的姿势。设定该姿势至少要考虑以下两点。一点是线光的像形成在被测定物M上并与齿轮的齿线等脊线交叉。另一点是以线光的像不被形成在被测定物M上的凸部遮挡的方式设定光学探针的摄像装置9对线光的像的摄像方向。而且，所谓测定点的最大允许间隔是指对被测定物进行测定的情况下的测定点与测定点的间隔的最大值。即，点群密度的最小允许值。所谓初始测定范围是指作为基准在处理开始时设定的范围。

控制装置4通过初始测定范围设定部33对被测定物M的所要进行测定的范围、所希望的测定间距(点群间距)、及设定有光学探针3的假想扫描路线的初始形状测定程序进行设定。另外，图10表示对初始形状测定程序中所包含的初始测定范围80进行设定时的情况。本实施方式中的形状测定装置在如齿轮那样具有凹凸的重复形状的被测定物时，设定其中一个凸部或凹部的量的光学探针3的扫描路线。使用此处所设定的初始测定开始位置、初始测定结束位置及测定间距信息，计算出实际测定开始位置、实际测定结束位置、及相对于被测定物的旋转周期的向与光学探针3的旋转方向交叉的方向移动的量。

而且，初始形状测定程序优选如下构成，即，在对重复形状的基本形状进行测定时，具有探针移动装置2及保持旋转装置7的控制时间图，所述控制时间图形成为最佳的利用光学探针3照射的照明光束L的照射方向、及摄像装置9的摄像方向。例如，初始测定范围设定部33基于测定一个齿面的初始形状测定程序的设定，也取得光学探针3的姿势，即投影照明光束L的朝向等信息，并基于其结果而设定在径向的各位置的投影图案的方向、及取得被投影的图案的像的方向。优选设定为难以拍摄到易于在齿与齿之间的谷部发生的多重反射光的像的方向。由此，在本实施方式中，能够指定利用探针移动装置2而控制的光学探针3的姿势。根据这种控制时间图求出线状图案在被测定物M上移动的轨迹，并根据该轨迹计算出初始测定范围80。

因此，初始测定范围设定部33基于被测定物Ma的一个齿的设计数据、对被测定物Ma的一个齿进行测定时的从光学探针3投影的线光的投影位置及其扫描信息而设定初始测定范围。初始测定范围80是包含初始测定内侧端部81及初始测定外侧端部82且被初始测定内侧端部81与初始测定外侧端部82所包围的范围。

另外，初始测定内侧端部81及初始测定外侧端部82分别表示在测定一个齿时所设定的内径侧的测定开始位置及外径侧的测定结束位置的线状图案的中点的位置。这些位置设定为以旋转中心AX为原点的位置。此处，为了简化说明，以从图1的Z轴方向投影照明光束L的情况为前提而进行说明。但是，本案发明并不限定于这种照明方向。

图10所示的X轴与Y轴在测定时相对于被测定物M绕着旋转轴中心AX而旋转。本实施方式的初始测定范围设定部33生成用来测定被测定物M的一个重复形状，即一个齿面的测定程序。对一个齿面进行测定的初始形状测定程序能够利用公知的方法而生成。初始测定范围设定部33将通过对一个齿面进行测定的初始形状测定程序而设定的测定范围的内径侧的端部设定为初始测定内侧端部81，将测定范围的外径侧的端部设定为初始测定外侧端部82，将沿着一个齿轮的齿线方向在所述初始测定内侧端部81与所述初始测定外侧端部82之间对线状图案进行扫描的轨迹设定为初始测定范围80。另外，虽然在本实施方式中，设定了初始测定范围80，但也可预先将初始测定范围80输入到存储部40中，然后再将其读出。

初始测定范围80也可是将对线状图案进行扫描的轨迹投影成图10所示的XY平面状，而利用该投影所得的轨迹进行设定。而且，初始测定范围80并不限定于所述范围，而能够设定为各种范围。

控制装置4在设定初始测定范围之后，基于初始测定范围而决定实际测定开始位置与实际测定结束位置(步骤S12)。控制装置4通过实际测定范围设定部34，基于初始测定范围、线光的方向、投影在被测定物M上的线光的像的长度及被测定物的概略形状等而决定实际测定开始位置与实际测定结束位置。如图10所示，本实施方式的控制装置4是以初始测定范围80作为基准决定实际测定开始位置及实际测定结束位置。图10利用附有影线的范围来表示被测定物Ma的测定对象范围，并表示出相对该范围的初始测定范围80与实际测定开始位置84、86的位置关系。本实施方式的控制装置4使初始测定范围80中所具有的对线状图案进行扫描的轨迹向初始测定范围的靠近旋转轴中心侧及其相反侧的外周侧延长。控制装置4将如下位置设定为实际测定开始位置84，所述位置是沿着延长的初始测定程序的扫描方向投影在被测定物Ma上的线状图案的距旋转轴中心AX较远之侧的端部与被测定物Ma的测定对象范围的径向内侧的端部相接的位置、或更靠近旋转轴的位置；所述控制装置4将如下位置设定为实际测定结束位置86，所述位置是投影在被测定物Ma上的线状图案的距旋转轴中心AX较近之侧的端部与被测定物Ma的测定对象范围的径向外侧相接的位置、或比初始测定结束位置距旋转轴更远的位置。

而且，控制装置4将连结实际测定开始位置84与实际测定结束位置86的路径设定为径向移动路径88。径向移动路径88是光学探针3与被测定物Ma的径向上的相对移动路径。所谓径向上的相对移动路径是指不考虑光学探针3与被测定物Ma的相对旋转的情况下的移动路径，在本实施方式中，成为光学探针3的径向移动路径。另外，该路径优选以与利用初始形状测定程序而设定的路径重复的方式设定。另外，径向移动路径也可未必是以旋转轴中心为原点而设定为放射状的方向。只要至少是与被测定物M的旋转方向交叉的方向即可。

进而，在初始形状测定程序中，对于投影线状图案的每个位置均决定光学探针3的三维空间上的位置及光学探针3投影线状图案的方向，因此优选在径向移动路径88的各位置处都反映这种信息。此处，虽然在本实施方式中，将实际测定开始位置设定为离旋转轴Ax较近之侧的位置、将实际测定结束位置设定为离旋转轴Ax较远之侧的位置，但也可反过来。另外，当齿面的倾斜方向在齿线的各位置处不同的情况下，与此相应地，照明光束L的投影方向及摄像装置9的摄像方向的最佳方向改变，因此优选将该方向的变化加入在内，而对探针移动装置2的移动路径进行修正。

控制装置4在决定实际测定开始位置与实际测定结束位置之后决定实际测定时的测定路线(步骤S14)。控制装置4在决定实际测定开始位置与实际测定结束位置之后，就如图11所示决定在测定时图案在被测定物Ma上移动的路径即测定路线89。此处，测定路线89能够通过除径向移动路径88以外，还设定探针移动装置2的移动速度及保持旋转装置7的旋转速度来决定。探针移动装置2的移动速度能够根据光学探针装置3的摄像间隔、及使用者设定的测定点间隔信息来设定。保持旋转装置7的旋转速度也能够根据光学探针装置3的摄像间隔、及使用者设定的测定点间隔信息来设定。而且，在就算测定点间隔沿着从旋转轴中心远离的方向而扩大也没关系的情况下，能够使保持旋转装置7的旋转角速度固定。另外，在不想让测定点间隔随着距离旋转轴中心的测定位置而改变的情况下，必须以使旋转线速度固定的方式，使保持旋转装置7的旋转角速度可变。旋转线速度是连结于被测定物Ma上移动的图案的中点与图案的线上的、图案的移动速度。在使旋转线速度固定的情况下，测定路线上的图案的间隔(取得图像的间隔)固定。

以下，对该测定路线的设定方法的详细情况进行说明，利用控制装置4的旋转圈数计算部35来进行处理，由此计算出旋转圈数。旋转圈数计算部35针对附近范围、及远离范围，根据各个范围与旋转轴Ax的距离的差、及投影在被测定物上时的线状图案的长度而求出最低限度所需的转数；所述附近范围即，相对于被投影的线状图案的长度方向的中点距旋转轴Ax较近的范围，所述远离范围是相对于被投影的线状图案的长度方向的中点距旋转轴Ax较远的范围。具体来讲，旋转圈数计算部35根据实际测定范围的距旋转轴AX最近的位置到距旋转轴Ax最远的位置的长度、及投影在被测定物上时的线状图案的长度，求出最低限度所需的转数。例如，在使被测定物M相对于光学探针3相对性地旋转一圈时，如果使光学探针3在通过旋转轴Ax的径向上移动相当于线状图案的长度的距离，那么能够在第一圈与第二圈毫无间隙地，将线状图案投影在被测定物M上。这表示，能够在第一圈与第二圈之间毫无间隙地测定出形状。从而，通过旋转轴Ax的径向的实际测定范围的长度与线状图案的长度的比表示每旋转一圈光学探针3，都能毫无间隙地测定出的最小限度的环绕圈数。而且，例如在被测定物M的概略形状为圆锥形状的情况下，离实际测定范围的旋转轴AX最近的位置到离旋转轴Ax最远的位置的长度成为沿着该圆锥面的长度。另外，测量长度的路线并不限于直线，也可沿着曲线进行测定。

而且，实际上，多数情况下，投影在被测定物的测定面上的线状图案的长度方向相对于通过被测定物的测定面内的旋转轴Ax的直线具有倾斜度。在这种情况下，如图11所示，基于实际测定开始位置84到旋转轴中心AX的距离SD与实际测定结束位置86到旋转轴中心的距离FD的差、及将线状图案的长度方向射影在从旋转轴中心AX通过线状图案的中点的线段上时的长度，求出最低限度所需的转数。

旋转圈数计算部35基于该转数，计算出在被测定物M旋转一圈时，沿着径向移动路径88所能够移动的移动量，从而设定在被测定物M上的测定路线。另外，将线状图案的长度方向射影在通过旋转轴中心AX与线状图案的中点的线段时的长度如使用图18所叙述的那样，是利用旋转轴中心AX到线状图案的内径侧端部的距离与旋转轴中心AX到线状图案的外径侧端部的距离的差而求出。基于这种信息，能够决定测定路线。

而且，根据图11所示的径向移动路径88，在沿着该路径88而设定的实际测定开始位置84与实际测定结束位置86，线状图案的长度方向与从旋转轴中心AX通过线状图案的中点的线段所成的角度不同。因此，将实际测定开始位置84与实际测定结束位置86处的线状图案的长度方向射影在从旋转轴中心AX通过线状图案的中点的线段上时的长度不同。在这种情况下，要么配合射影线状图案所得的长度较短的一方，要么针对每圈环绕而求出射影线状图案所得的长度，根据该射影所得的长度的总和与实际测定开始位置到实际测定结束位置的距离，求出最低限度所需的转数。

此处，对如下方法进行说明，所述方法是在图11所示的径向移动路径88的情况下，计算出将射影线状图案所得的长度射影在从旋转轴中心AX通过线状图案的中点的线段时的长度。通过旋转轴中心AX及实际测定开始位置84的直线(图11中距离SD所示的虚线)与实际测定开始位置84的线状图案所成的角为θsd。如果将实际测定开始位置84的线状图案的长度方向的长度设为d，那么能够通过d×cosθsd，计算出将线状图案的长度方向射影在从旋转轴中心AX通过线状图案的中点的线段上时的长度。其次，通过旋转轴中心AX及实际测定结束位置86的直线(图11中距离FD所示的虚线)与实际测定结束位置86的线状图案所成的角为θfd。如果将实际测定结束位置86的线状图案的长度方向的长度设为d，那么能够通过d×cosθfd计算出将线状图案的长度方向射影在从旋转轴中心AX通过线状图案的中点的线段上时的长度。对将线状图案的长度方向射影在从旋转轴中心AX通过线状图案的中点的线段上时的长度进行计算的方法是如下计算方法的一例，所述计算方法是朝向与旋转轴实质上交叉的线上或与旋转轴平行的线上的、投影在被测定物上时的图案或线状扫描范围中的任一者的射影成分的长度。作为计算射影成分的长度的计算方法，能够使用下述各种方法。

控制装置4在决定测定路线之后，决定由探针移动装置2所实现的光学探针3的移动速度与旋转保持装置7的旋转速度(以下称为测定移动速度)(步骤S16)。以下，使用图12及图13，对设定测定速度的一例进行说明。而且，图12所示的处理是，在使探针移动装置2的移动速度固定、旋转角速度可变、旋转线速度大致固定的情况下，设定测定速度的方法。在本实施方式中，光学探针3的图像的取得时间间隔，即采样间隔大致设定为固定间隔(时间间隔固定)。

控制装置4根据使用者所指定的测定点的间隔信息，计算出旋转轴在实际测定开始位置，即离旋转轴中心AX最近之侧的测定位置的旋转角速度(保持旋转装置7的旋转速度)(步骤S30)。其次，计算出旋转轴在实际测定结束位置，即离旋转轴中心AX最远之侧的测定位置的旋转角速度(保持旋转装置7的旋转速度)(步骤S32)。即，控制装置4基于测定路线、及光学探针3取得图像的间隔，计算出使旋转线速度大致固定的、各位置处的旋转速度。

控制装置4在计算出离旋转轴中心AX最近之侧的测定位置处的旋转角速度、及离旋转轴中心AX最远之侧的测定位置处的旋转角速度之后，计算出每一驱动时间的旋转轴的旋转角速度(步骤S34)。其次，基于来自使用者的指示或标准的规格信息，取得测定时间信息。控制装置4在每个经过时间，进而也设定在实际测定开始位置投影线状图案之前的旋转速度、及在实际测定结束位置投影线状图案且利用光学探针3取得线状图案的像之后的旋转速度。而且，于在实际测定开始位置投影线状图案之前，旋转速度暂时加速。该加速动作中的时间是图13的区间91的时间段。另外，使利用光学探针3取得线状图案的像之后的旋转速度暂时减速。该减速中的时间为图13的区间93的时间段。另外，图13的区间92成为测定时间。加速时间91是在实际测定开始位置达到指定的旋转速度所需的时间，减速时间93是在通过实际测定结束位置后直到使旋转停止为止所需的时间。

控制装置4于在之前的步骤中设定时间段91、92、93的测定时间信息之后，计算出正交轴各轴的驱动速度(步骤S36)，结束本处理。此处，所谓正交轴各轴的速度是指，被测定物Ma与光学探针3在X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上相对性地移动的速度。本实施方式的正交轴各轴的速度是利用探针移动装置2使光学探针3移动的速度。而且，正交轴各轴的速度设定为与旋转轴达到同步的速度。

控制装置4利用图12所示的处理，来决定图13所示的曲线图的测定速度。图13所示的曲线图将纵轴设定为速度、横轴设定为时间。图13所示的X为X轴方向的移动速度。Y为Y轴方向的移动速度。Z为-Z轴方向的移动速度。α为θZ方向的旋转速度。另外，范围91是加速时间。范围92是进行测定的时间即移动时间。范围93是减速时间。如图13所示，X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的移动速度在范围92中，成为固定速度。而且，θZ方向的旋转速度在范围92中，逐渐减速。由此，控制装置4在测定被测定物M的测定对象范围时，使被测定物Ma的旋转速度随着光学探针3从径向内侧向外侧移动而变慢。由此，旋转线速度固定。而且，在时间段91及时间段93的时间段，不输出测定结果。从而，当旋转速度处在加速区间或减速区间时，对于利用光学探针3的摄像装置而取得的图像数据，能够利用该图像数据的标头判别出是否是在加速减速时摄像所得的图像，且使得测定结果在加速减速时不输出。因此，对于利用光学探针3的摄像装置而取得的图像数据，也可将表示是否适于点群生成的标志信息记录在图像数据的标头部。而且，在利用控制装置4生成点群时，也可一边基于记录在图像数据的标头部的信息，判别是否是能够用于点群生成的图像数据，一边进行点群生成处理。而且，是否能够用于点群生成的标志并不限于旋转平台的旋转速度，也可基于探针移动装置2的移动速度的加速减速而区分使用。另外，也可并不通过图像数据取得时的光学探针3与被测定物Ma的相对移动速度是在加速区间还是在减速区间，来进行是否能够进行点群生成处理的判断，而是通过相对移动速度是否是指定速度以上来进行判定。

以此方式，当光学探针3与被测定物Ma的相对移动速度处在加速区间或减速区间，且利用诸如以固定的图框速率使用摄像装置来取得线光的像的光学探针3的情况下，从该光学探针3的图像信息获得的点群数据的间隔随着速度变化而改变。而且，如果如上所述点群数据的间隔改变，那么会对之后的坐标内插处理及误差降低化处理造成影响。在本实施方式的形状测定装置中，能够对各移动装置或旋转装置的加速减速状态进行检测，而区别出处在加速减速区间的图像数据。

控制装置4在设定测定速度之后，就立刻在摄像装置9能够实施摄像的视野内，决定点群生成范围(步骤S18)。点群生成范围是利用摄像装置9进行摄像所得的图像中、用来生成点群的范围。如图14所示，控制装置4取得利用摄像装置9进行摄像所得的像的图案90a。在控制装置4进行一个齿面的测定的情况下，图像中包含中央的图案90a的范围成为点群生成范围94。与此相对性地，本实施方式的控制装置4为了测量出所有齿的形状，能够将除了中央的图案90a以外还包含投影在其他齿上的位于端部的图案90a的范围作为点群生成范围94a。

控制装置4在决定点群生成范围之后，生成调光方式及测定坐标计算范围也包含在内的、测定物Ma的测定的测定程序，即，用来对测定物Ma的测定对象范围的整个范围进行测定的测定程序(步骤S19)，并将其存储在存储部40。控制装置4基于已决定的测定路线、测定速度、点群生成范围，来决定探针移动装置2的XYZ轴方向的移动路径、保持旋转装置7的Zθ方向的旋转速度、光学探针3的图像取得时间等，并基于已决定的动作，生成使各部进行动作的形状测定程序。控制装置4使所生成的形状测定程序存储在存储部40。在该情况下，被测定物Ma的测定对象范围的测定程序既可作为形状测定程序40B的一部分而存储起来，也可作为其他程序而存储起来。

控制装置4对计算出的形状测定程序的测定时间及保持旋转装置7的旋转圈数是否处在允许范围内进行判定(步骤S20)。所谓计算出的条件是指测定路线及测定速度。测定路线包括图案的环绕圈数、及光学探针在XYZ轴方向(主要是XY轴方向)上的移动速度等，所述图案的环绕圈数即，从实际测定开始位置到实际测定结束位置为止，图案在被测定物Ma上旋转的圈数。控制装置4对这些条件是否包括在预先设定的允许范围内进行判定。控制装置4在判定计算出的计算出的条件处在允许范围内(在步骤S20中，Yes)的情况下，就此结束。

控制装置4在判定计算出的条件不在允许范围内(在步骤S20中，No)的情况下，使报错画面显示(步骤S24)，再次推动初始条件的再设定，返回到步骤S01。如图15A所示，控制装置4使报错画面95显示在显示装置5。报错画面95是在包含条件设定等窗口的画面的最上侧的显示层，显示着表示报错的窗口96的画面。报错画面95是在环绕圈数超出允许范围的情况下显示的画面。窗口96包含表示B轴环绕圈数，即θZ轴方向的旋转圈数超出允许范围即100圈的讯息。在该环绕圈数变多的情况下，图13所示的时间段92的时间有可能变得非常长，因此输出超出旋转圈数的允许范围的讯息，意在对测定时间变长一事予以警告。另外，虽然在本实施方式中，假设旋转圈数超出允许范围的情况，但也可基于测定时间进行判定。

在所述实施方式中，控制装置4使报错画面显示，并结束处理，但并不限定于此。也可为，控制装置4在超出允许范围的条件下，也仍然通过使用者的指示，生成被测定物Ma的测定对象范围的测定程序。控制装置4使如图15B所示的报错画面95a显示。报错画面95a是在包含条件设定等窗口的画面的最上侧的显示层，显示着表示报错的窗口96a的画面。窗口96a包含如下讯息及按钮97a、97b，所述讯息表示B轴环绕圈数，即θZ轴方向的转数超出允许范围即10圈。按钮97a是与继续执行处理的指示对应，即与在当前条件下生成被测定物Ma的测定对象范围的测定程序的指示对应的按钮。按钮97b是与结束处理，即不生成测定程序的指示对应的按钮。使用者通过选择报错画面中所显示的按钮97a、97b，来输入是否生成被测定物Ma的测定对象范围的测定程序的指示。控制装置4基于所输入的指示，执行处理。由此，控制装置4在超出允许范围的条件下，也仍然能够通过使用者的指示，生成被测定物Ma的测定对象范围的测定程序。

其次，利用图16，使用用来对所生成的被测定物Ma的测定对象范围的整个范围进行测定的测定程序(也称为被测定物M的测定对象范围的测定程序)，对利用形状测定装置1而执行的处理动作，即测定动作进行说明。控制装置4读入图9中所生成的被测定物M的测定对象范围的测定程序(步骤S50)，并基于所读入的测定程序开始进行处理。

控制装置4驱动保持旋转装置7，开始被测定物Ma的旋转(步骤S52)。控制装置4在开始被测定物Ma的旋转之后，对是否开始光学探针3的移动进行判定(步骤S54)。控制装置4在判定不开始光学探针3的移动(在步骤S54中，No)的情况下，返回到步骤S54，再次进行步骤S54的判定。该判定可通过保持旋转装置7的旋转角速度是否是指定的速度来进行判定。

控制装置4在判定开始光学探针3的移动(在步骤S54中，Yes)的情况下，开始由探针移动装置2所实施的光学探针3的移动(步骤S56)。此处，控制装置4基于加速时间，使光学探针3移动，以使光学探针3在开始测定时移动到实际测定开始位置。

控制装置4在开始光学探针3的移动之后，对是否是实际测定开始位置(实际测定开始位置)进行判定(步骤S58)。控制装置4在判定不是实际测定开始位置(在步骤S58中，No)的情况下，返回到步骤S58，再次进行步骤S58的判定。

控制装置4在判定是实际测定开始位置(在步骤S58中，Yes)的情况下，开始利用光学探针3投影图案。另外，当在实际测定开始位置投影线状图案时，也开始图像的取得(步骤S60)。控制装置4直到测定结束为止，一直按照被测定物Ma的测定对象范围用的形状测定程序，一边使图案与被测定物M相对性地移动，一边隔开指定的间隔反复进行图案的图像的摄像。

控制装置4在开始图像的取得之后对是否是实际测定结束位置进行判定(步骤S62)。控制装置4在判定不是实际测定结束位置(在步骤S62中，No)的情况下，返回到步骤S62，再次进行步骤S62的判定。

控制装置4在判定是实际测定结束位置(在步骤S62中，Yes)的情况下，对探针实施控制，以结束利用摄像装置9的图像取得或线状图案的投影(步骤S64)。然后，基于所取得的图像及位置信息，计算出被测定物Ma的形状，结束本处理。

如以上所说明的那样，本实施方式的形状测定装置1基于初始测定范围、测定对象物M的测定对象范围、及线状图案的长度方向的朝向，计算出实际测定开始位置及实际测定结束位置，在此基础上计算出测定路线，并基于测定路线，计算出探针移动装置2的每个扫描位置的移动方向与移动速度、及保持旋转装置7的旋转速度，因此能够生成测定对象范围的整个范围的形状测定程序。然后，基于所生成的测定程序，一边使被测定物Ma与线状图案相对性地移动，一边对被测定物Ma的测定对象范围的整个范围，即被测定物Ma的全周的图像进行摄像。形状测定装置1基于被测定物Ma的测定对象范围的整个范围的图像、及对图像进行摄像的相对位置，进行运算处理，计算出被测定物Ma的测定对象范围的整个范围的形状(三维形状)。

由此，形状测定装置1能够继续维持使被测定物Ma与图案相对性地移动的状态，即，不使被测定物Ma与图案的相对移动停止，而对被测定物Ma的测定对象范围的整个范围的形状进行测量。由此，能够减少由于使被测定物Ma与图案的相对移动停止、或使其加速减速而导致的时间的耗费，从而能够在短时间内测定出被测定物Ma的形状。而且，形状测定装置1基于初始测定范围及各种条件，能够制作出测定程序，因此能够使测定程序简单化。由此，能够减轻测定时的处理负载。

另外，形状测定装置1在对被测定物Ma的形状进行测定的测量时间或旋转圈数脱离了允许范围的情况下，报告表示脱离了允许范围的信息，由此能够抑制利用低效果的测定动作进行测定的情况。另外，虽然在本实施方式中，使用显示装置5作为向使用者进行报告的报告部，但报告的方法并不限定于此。形状测定装置也可使用声音输出装置或打印机等，作为向使用者传达信息的报告部。另外，形状测定装置1优选如下设定，即，将基于利用测定路线设定部36而设定的旋转圈数、及测定路线设定的测定路线计算出的、对被测定物Ma的形状进行测定的测量时间显示在显示部。由此，能够易懂地向使用者报告测量的条件。

另外，形状测定装置1也可在报错画面中报告为了将旋转圈数或测量时间控制在允许范围内而能够调整的条件。例如，形状测定装置1在旋转圈数或测量时间超出允许范围的情况下，也可报告表示如下内容的信息，所述内容即，使光学探针3的朝向在旋转方向上，从靠近切线的方向往靠近与径向平行的方向的方向倾斜。由此，能够向使用者提出减少旋转圈数或测量时间的方案。

另外，形状测定装置1优选如下设定，即，如本实施方式那样，将初始内径端部或所述初始外侧端部中的一个设定为在设定时刻的初始测定开始位置，将初始内径端部或所述初始外侧端部中的另一个设定为在设定时刻的初始测定结束位置。以此方式，通过将初始测定范围的端部设定为被测定物Ma的内径侧的端部与外径侧的端部，能够将测定路线设定在连续的一条线上。由此，形状测定装置1通过一边使图案与被测定物Ma相对性地旋转，一边使图案与被测定物Ma在XY平面上单向移动，能够取得被测定物Ma的整个面的图像。从而，能够抑制发生在使图案与被测定物Ma在XY平面上双向移动的情况下产生的移动误差的情况，能够进一步提高测定精度。

此处，本实施方式的形状测定装置1将实际测定开始位置与实际测定结束位置设定为如下位置，即，以初始测定范围的初始测定开始位置与初始测定结束位置为基准，使被测定物在径向上移动的位置。具体来讲，以比初始内径端部更靠近旋转轴的方式，设定实际测定开始位置或实际测定结束位置中、设定在径向内侧的位置，且比起外侧端部，将实际测定开始位置或实际测定结束位置中、设定在径向外侧的位置设定在所述径向的更外侧。由此，更加确实地对被测定物Ma的测定对象范围的整个范围的形状进行测量。另外，形状测定装置也可将实际测定开始位置及实际测定结束位置设定在与初始测定范围的初始测定开始位置及初始测定结束位置相同的位置。

另外，如本实施方式那样，在从光学探针3投影线光作为照明光束L，并对从被测定物Ma反射的线状图案进行摄像的情况下，测定路线设定部36于在设定于内径侧的实际测定开始位置或实际测定结束位置的某一个位置投影线状图案的情况下，将线状图案的某一侧的端部设定在被测定物Ma的测定范围内的、与旋转轴侧的内侧的端部相接的位置、或比测定范围更靠近旋转轴侧的位置。更加具体地讲，当线状图案在初始测定开始位置或初始测定结束位置中、靠近旋转轴侧的位置被投影在被测定物M上时，优选针对附近范围及远离范围，基于各个范围与被测定物M的旋转轴的距离的差，设定在比被测定物Ma的测定范围更靠近旋转轴侧之侧，所述附近范围为相对于被投影的线状图案的长度方向的中点，离旋转轴较近的范围，所述远离范围为相对于刚才的中点，离旋转轴较远的范围。而且，除此以外，优选基于如下差，将实际测定开始位置或实际测定结束位置中、离旋转轴侧较近的一方设定在比测定范围更靠近旋转轴侧之侧，所述差为在线状图案投影在被测定物M上时离旋转轴最近的位置到旋转轴的距离与离旋转轴最远的位置到旋转轴的距离的差。进而，除此以外，优选基于如下差，将实际测定开始位置或实际测定结束位置中、离旋转轴侧较近的一方设定在比测定范围更靠近旋转轴侧之侧，所述差为靠近线状图案的旋转轴的那个端部到旋转轴的距离与远离线状图案的旋转轴的那个端部到旋转轴的距离的差。

进而，测定路线设定部36于在设定于外径侧的实际测定开始位置或实际测定结束位置中的某一个位置投影所述线状图案的情况下，将线状图案的另一侧的端部设定在被测定物Ma的测定范围内的、与旋转轴侧的外侧的端部相接的位置、或比测定范围更远离旋转轴的位置。更加具体地讲，当线状图案在初始测定开始位置或初始测定结束位置中、远离旋转轴侧的位置被投影在被测定物M上时，优选针对附近范围及远离范围，基于各个范围与被测定物M的旋转轴的距离的差，设定在比被测定物Ma的测定范围更远离旋转轴侧之侧，所述附近范围为相对于被投影的线状图案的长度方向的中点，离旋转轴较近的范围，所述远离范围为相对于刚才的中点，离旋转轴较远的范围。而且，除此以外，优选基于如下差，将实际测定开始位置或实际测定结束位置中、离旋转轴侧较远的一方设定在比测定范围更远离旋转轴侧之侧，所述差为在线状图案投影在被测定物M上时线状图案的旋转轴最近的位置到旋转轴的距离与离线状图案的旋转轴最远的位置到旋转轴的距离的差。进而，除此以外，优选基于如下差，将实际测定开始位置或实际测定结束位置中、离旋转轴侧较远的一方设定在比测定范围更靠近旋转轴侧之侧，所述差为靠近线状图案的旋转轴的那个端部到旋转轴的距离与远离线状图案的旋转轴的那个端部到旋转轴的距离的差。由此，形状测定装置1能够更加确实地对被测定物Ma的全域的形状进行测定。

而且，在将实际测定开始位置或实际测定结束位置设定在比测定范围更靠近旋转轴侧的位置或比测定范围更远离旋转轴的位置的情况下，也可在实际测定开始位置或实际测定结束位置，开始或结束线状图案的投影。这时，未必需要利用摄像元件20对向被测定物M上投影的、被光学探针3投影的图案的像进行摄像。而且，利用摄像元件20开始对被光学探针3投影的图案的像进行摄像的位置也可另行设定在初始测定开始位置与实际测定开始位置之间，而且，同样地也可将结束对图案的像进行摄像的位置设定在初始测定结束位置与实际测定结束位置之间。

以下，使用图17至图25，对旋转圈数(旋转量)的计算方法的一例进行说明。图17所示的例子是在被测定物Ma的旋转速度固定、及旋转速度可变两种情况下，计算出旋转圈数的方法的一例。而且，图19、图20A至图20C中实际测定开始位置与实际测定结束位置的旋转方向上的位置与图10及图11为不同的位置。

控制装置4的旋转圈数计算部35根据光学探针相对于被测定物Ma的姿势，求出线状图案的朝向(步骤S70)。控制装置4在求出线状图案的朝向之后，根据线状图案的朝向、被测定物Ma的测定面内的、相对于旋转方向的垂线及倾斜角，求出每一圈旋转的最大光学探针移动量(步骤S72)。该最大光学探针移动量在与旋转轴实质上交叉且与投影在被测定物上的线状图案交叉的线上，与对投影在被测定物上时的图案进行射影时的长度相同。使用图18对该每一圈旋转的最大光学探针移动量的求出方法进行说明。分别求出连结线状图案的上端部E与旋转轴中心的线段AE及连结线状图案的下端部F与旋转轴中心的线段AF。当然，这时的上端部E与下端部F的位置只要相当于线光投影在被测定物Ma的测定面时的位置即可。而且，直线AE与直线AF的长度的差(线段MF(101))成为每一圈旋转的最大光学探针移动量。即，当每一个齿的测定路线的延伸方向处在通过旋转轴中心的直线上时，无论哪个位置，该直线AE与直线AF的差都固定，因此只要求出投影线状图案的任意位置处的、线段AE与线段AF的差即可。此处，连结从直线AF中除去线段MF101所剩的部分与直线AE的线和各条直线AE、AF所成的角是θa，为相同的角度。计算出两条直线AE、AF的差量的方法是计算出朝向与旋转轴实质上交叉的线上或与旋转轴平行的线上的、投影在被测定物上时的图案或线状扫描范围中的任一者的射影成分的长度的计算方法的一例。每一圈旋转的最大光学探针移动量是当旋转一圈时旋转方向的位置相同的线状图案成为相接触的状态的光学探针3的移动量。而且，每一圈旋转的的光学探针移动量是以比该长度短的方式设定。实际的光学探针移动量(每一圈旋转的)基准设定为，在利用光学探针3对照明光束L的像进行摄像时，显示有线状的图案的外周侧的部分的范围中、仅数个像素重复。在该实施方式中，并不直接求出将线状图案射影在从旋转轴中心AX延伸到线状图案的直线上时的长度，而是基于线状图案的一端部到旋转轴中心的距离与线状图案的另一端部到旋转轴中心的距离的差，求出射影线状图案时的长度。以此方式，即便不直接求出射影所得的长度，而根据线状图案的两端分别距离旋转轴中心的距离的差来求出，也包含在本发明的思想中。

在控制装置4的旋转圈数计算部35求出每一圈旋转的最大光学探针移动量之后，测定路线设定部36对作为测定条件的旋转角度是否固定进行判定(步骤S74)。控制装置4的测定路线设定部36对究竟是使被测定物Ma旋转的速度固定的设定，还是使光学探针在被测定物Ma的投影了线状图案的位置的相对速度固定的旋转线速度固定的设定进行判定。

控制装置4的测定路线设定部36在判定旋转角速度固定(在步骤S74中，Yes)之后，在比最大光学探针移动量短的范围内，基于测定点间隔信息，设定光学探针移动量(步骤S76)，并利用旋转圈数设定部35，根据从实际测定开始位置移动到实际测定结束位置的光学探针移动量、每一圈旋转的光学探针移动量，计算出转数(步骤S78)，结束本处理。

控制装置4的测定路线设定部36在判定旋转角度不固定、旋转线速度固定(在步骤S74中，No)之后，在不超出最大光学探针移动量的范围内，计算出每圈环绕的光学探针移动量(步骤S80)，并利用旋转圈数设定部35，根据从实际测定开始位置移动到实际测定结束位置所需的光学探针移动量(每次环绕的光学探针的移动速度)、每圈环绕的光学探针移动量，计算出转数(步骤S82)，结束本处理。而且，优选如下设定，即以旋转线速度固定，且探针移动装置2的各驱动部50X、50Y、50Z(正交轴)的驱动速度大致固定的方式，进行光学探针的移动控制。因此，在该情况下，优选基于投影有线状图案的范围位于测定对象范围的最外周侧时的、旋转角速度、以该旋转角速度旋转一圈所耗费的时间、及最大探针移动量或少于该移动量的移动量，设定各驱动部的驱动速度。

控制装置4根据被测定物Ma的形状与测定数据取得范围，指定旋转时图案投影在被测定物Ma上的长度，计算出被测定物M旋转一圈时的最大光学探针移动量，并基于每一圈旋转的最大光学探针移动量及被测定物M的测定对象范围的内侧到外侧的长度，计算出旋转圈数。由此，能够计算出如图19所示，在被测定物Ma的测定对象范围(对形状进行测定的范围)的整个范围投影图案90的旋转圈数，能够与旋转圈数对应地，决定图案移动的测定路线89。而且，实际测定范围成为如图19所示，在圆周方向上大致隔开相等间隔而配置着图案90的范围。所谓实际测定范围是指如下范围，即线状图案的中点的轨迹沿着实际测定开始位置84、实际测定结束位置86、及连结该位置84、86的测定路线(图19的虚线)而描画，由此投影图案90的范围。由此，控制装置4能够抑制如下情况，即如图20A所示的测定路线89a那样，旋转圈数较少，在圆周方向上邻接的环绕的图案90之间较空，或者如图20C所示的测定路线89b那样，旋转圈数变多，在圆周方向上邻接的环绕的图案90彼此的重合宽度变大，而能够如图20B所示，既减少在圆周方向上邻接的环绕的图案90彼此的重合量，又成为重复的旋转圈数及测定路线。

此处，基于图21至图25，对推定被测定物Ma的形状的方法、求出测定数据取得范围的方法、及利用被测定物的形状与测定数据取得范围求出旋转量(旋转圈数)的方法的一例进行说明。

控制装置4的旋转圈数计算部35基于利用测定路线设定部36而设定的径向移动路径88的实际测定开始位置84、及实际测定结束位置86，对实际测定范围进行推定。此处，该径向移动路径88是由使用者设定的路径、或控制装置4对被测定物的一部分的形状进行实际测定而计算出的路径。而且，该径向移动路径88成为沿着通过旋转轴中心AX的直线上的一部分的路径。本实施方式的控制装置4基于连结实际测定开始位置84与实际测定结束位置86的线，使被测定物模型化为圆锥形状，所述圆锥形状是将被测定物的前端的一部分切下，使截面呈梯形而形成。推定被测定物的形状的情况下的形状并不限定于切下前端的一部分而形成的圆锥，也可形成为圆柱。

控制装置4的旋转圈数计算部35基于实际测定开始位置84、实际测定结束位置86及旋转轴中心Ax的位置关系，计算出旋转轴中心Ax与实际测定开始位置84的径向的距离R1、旋转轴中心Ax与实际测定结束位置86的径向的距离R2、及实际测定开始位置84与实际测定结束位置86的径向的距离R。此处，径向的距离是使用以旋转轴中心Ax为中心且通过实际测定开始位置84的圆即内径98、及以旋转轴中心Ax为中心且通过实际测定结束位置86的圆即外径99而算出。另外，控制装置4基于实际测定开始位置84、实际测定结束位置86及旋转轴中心Ax的位置关系，计算出实际测定开始位置84与实际测定结束位置86的、沿着旋转轴中心Ax的方向的距离H。

其次，控制装置4的旋转圈数计算部35如图23所示，基于推定出的被测定物Ma的形状与线状图案的长度方向的朝向，对向被测定物Ma的形状照射照明光束L的情况下的、图案90的、与旋转轴Ax交叉的径向上的射影成分的长度进行推定。控制装置4用图案90的径向的长度对实际测定开始位置84与实际测定结束位置86的径向的距离R进行分割而计算出分割数。在图23所示的例子中，连结实际测定开始位置84与实际测定结束位置86的径向的距离R的径向移动路径88被分割成r1、r2、r3、r4、r5五个部分。此处，在本实施方式中，r1＝r2＝r3＝r4＝r5。控制装置4推定出：通过使图案90旋转五圈，能够无间隙地将其从实际测定开始位置84移动到实际测定结束位置86。

而且，一个齿的测定路线的方向设定在与旋转轴交叉的直线上的情况如上所述，但在发生偏移的情况下，每圈环绕的最大光学探针移动量不同。例如，在如图24所示，测定每一个齿的情况下，在实际测定开始位置84与实际测定结束位置86之间，产生较大的差。具体来讲，在图24中，线段101a成为实际测定开始位置84处的、直线AE1与直线AF1的长度的差。此处，连结从直线AF1中除去线段101a所剩的部分与直线AE1的线和各条直线AE1、AF1所成的角是θb，为相同的角度。线段101b成为实际测定结束位置86处的、直线AE2与直线AF2的长度的差。此处，连结从直线AF2中除去线段101b所剩的部分与直线AE2的线和各条直线AE2、AF2所成的角是θc，为相同的角度。夹角θb与夹角θc为不同的角度。线段101a与线段101b为不同的长度，产生有较大的差。从而，优选如下情况，即在每圈环绕中，将从旋转轴中心到线状图案的上端部的线段的长度与从旋转轴中心到线状图案的下端部的线段的长度的差中、差为最小的长度设定为最大探针移动量。

其次，控制装置4的旋转圈数计算部35如图25所示，基于推定出的被测定物Ma的形状与线状图案的旋转轴方向的朝向，对向被测定物Ma的形状照射照明光束L的情况下的、图案90的旋转轴中心Ax方向的形状进行推定。控制装置4用图案90的旋转轴中心Ax方向的长度对测定开始位置84与实际测定结束位置86的、沿着旋转轴中心Ax的方向的距离H进行分割，而计算出分割数。在图25所示的例子中，连结实际测定开始位置84与实际测定结束位置86的旋转轴中心Ax方向的距离H的径向移动路径88被分割成h1、h2、h3、h4、h5五个部分。此处，在本实施方式中，h1＝h2＝h3＝h4＝h5。控制装置4推定出：通过使图案90旋转五圈，能够无间隙地将其从实际测定开始位置84移动到实际测定结束位置86。

其次，控制装置4对图23中所计算出的结果、即用图案的径向的距离r对距离R进行分割所得的结果的环绕圈数、与图25中所计算出的结果、即用图案的旋转轴中心Ax方向的距离h对距离H进行分割所得的结果的环绕圈数进行比较，并计算出较大一方结果的环绕圈数來作为旋转方向的环绕次数。而且，旋转圈数是利用小数点后向前进一位所得的整数而计算出来。此处，所述实施方式中，使旋转线速度固定且使径向移动速度可变，因此图案90的旋转轴中心方向的距离h及径向的距离r虽然固定，但随着条件而变化。即，如果相对移动的条件不同，那么旋转轴中心方向的距离h及径向的距离r视径向的位置而变化。控制装置4只要根据相对移动的条件，对基于旋转轴中心方向的距离h及径向的距离r的环绕圈数的计算基准进行调整即可。

此处，在图21至图25中，使用与旋转轴正交的线、及与旋转轴平行的线，作为在求出图案的射影成分的长度时使用的、与旋转轴实质上交叉的线、或与旋转轴平行的线、以及在求出射影实际测定范围的、离旋转轴中心最近的位置及最远的位置时所得的长度时使用的、与旋转轴实质上交叉的线、或与旋转轴平行的线，但并不限定于此。与旋转轴交叉的线或与旋转轴平行的线能够使用各种线，但优选处于共同的圆筒面、圆锥面、或与旋转轴正交的平面内。由此，能够以较高精度计算出旋转圈数，能够将测定路线设定在更合适的路径上。另外，关于与旋转轴Ax实质上交叉的线，就算旋转轴Ax与射影图案的线为扭转的关系，旋转轴Ax与射影图案的线的距离也只要是线光的长度方向的长度的100倍以下即可。而且，只要优选10倍以下，进而优选1倍以下，进而优选0.1倍以下，进而优选0.01倍以下，进而优选0.001倍以下即可。

其次，所述实施方式的形状测定装置1使旋转线速度固定、旋转速度固定或旋转速度可变、径向移动速度可变、及采样间隔固定，但并不限定于此。旋转线速度、旋转速度、径向移动速度及采样间隔既可分别可变也可分别固定。形状测定装置1通过使采样间隔固定，无论在哪个位置都能够确保测定时的光学探针3的曝光控制的可控范围为相同的范围。另外，形状测定装置1通过使旋转线速度固定，能够使在被测定物上的、旋转方向上的图案的间隔固定。而且，形状测定装置1虽然优选使旋转线速度固定，但也可使其变动。

而且，形状测定装置1优选如下构成，即，如本实施方式那样，在使被测定物Ma与光学探针3在径向上移动的相对移动速度可变的情况下，使相对移动速度在径向的外侧比在径向的内侧低，由此使图案相对于被测定物移动的旋转线速度固定。

另外，形状测定装置1优选如下构成，即，在使被测定物Ma与光学探针3在径向上移动的相对移动速度可变的情况下，如本实施方式那样，使被测定物Ma与光学探针3相对性地旋转的旋转线速度固定。具体来讲，优选如下设定，即以使被测定物与光学探针在径向上移动的相对移动速度在径向的外侧比在径向的内侧低，且将被测定物与所述探针的旋转速度设定为旋转线速度固定的方式，对移动机构2进行控制。由此，能够将旋转设置为固定速度，能够提高测定精度。

另外，形状测定装置1也可使图案90相对于被测定物Ma移动的旋转线速度固定，且使被测定物Ma与光学探针3在径向上移动的相对移动速度固定。在该情况下，形状测定装置1使旋转速度可变，且随着图案投影在被测定物Ma上的位置靠近旋转轴中心Ax而变快，由此使图案相对于被测定物Ma移动的旋转线速度固定。

另外，形状测定装置1将使被测定物Ma与光学探针3在径向上移动的相对移动速度设定为如下速度，即在径向的最外周移动时的图案90与从径向的最外周向内侧移动一圈时的图案的重合量成为已设定的值的速度。以此方式，通过以径向外侧为基准来设定旋转速度，能够抑制旋转线速度变得比已设定的间隔长，即测定密度变得稀疏。另外，形状测定装置1也可将使被测定物Ma与光学探针3在径向上移动的相对移动速度设定为如下速度，即在最内周移动时的所述图案与从最内周向外侧移动一圈时的图案的重合量成为已设定的值的速度。而且，形状测定装置1优选将使被测定物Ma与光学探针3在径向上移动的相对移动速度设定为如下速度，即在径向的最外周移动时的图案90与从径向的最外周向内侧移动一圈时的图案的重合量、或在最内周移动时的所述图案与从最内周向外侧移动一圈时的图案的重合量成为已设定的值的速度。由此，能够配合射影所得线状图案的长度较短的一方来设定重合量，从而能够防止在线状图案与邻接的环绕的线状图案之间空出间隙。此处，在被测定物是各种齿轮的情况下，沿着齿线移动的径向移动路径多为如图24所示，为在一个方向上弯曲的形状。因此，射影所得线状图案的长度逐渐变化。从而，通过以最外周或最内周的图案为基准来设定相对移动速度，能够配合射影所得线状图案的长度较短的一方，来设定相对移动速度，从而能够抑制在线状图案上产生间隙。

当形状测定装置1以此方式，在使旋转速度可变且使旋转线速度及径向移动速度固定的条件下，计算出环绕圈数的情况下，旋转轴中心方向的距离h及径向的距离r随着朝向径向外侧而变短。在该情况下，形状测定装置优选如下操作，即，用距离H除以径向的最外侧的距离h而计算出环绕圈数，用距离R除以方向的最外侧的距离r而计算出环绕圈数。由此，随着朝向径向内侧，虽然在径向上图案重合的量变多，但能够抑制在径向上图案之间较空的情况。

另外，形状测定装置1也可使被测定物M与光学探针3相对性地旋转的旋转角速度固定，且使被测定物Ma与光学探针3在所述径向上移动的相对移动速度固定。如此，通过使旋转角速度与相对移动速度固定，能够使由移动机构，即本实施方式的探针移动装置2与保持旋转装置7所实现的移动为固定速度。由此，能够使测定稳定。而且，在该情况下，通过使采样间隔可变，能够使旋转线速度固定。

本实施方式的形状测定装置1为了能够以较佳效率进行测定，而将测定路线设定为连续的路径，即，将测定路线设定为只有一个笔画的路径，但并不限定于此。本实施方式的形状测定装置1也可将测定路线设定为沿着径向配置有直径不同的多个圆的路径。在该情况下，形状测定装置1在使径向的位置固定的状态下，直接使被测定物M、Ma与图案90相对性地旋转，在进行一圈测定之后，使被测定物M、Ma与图案90在径向上移动并进行测定，在进行一圈测定之后，重复使被测定物M、Ma与图案90在径向上移动的动作。

形状测定装置1的移动机构优选如本实施方式那样，使被测定物旋转。由此，能够使旋转稳定。

形状测定装置1的移动机构优选如下构成，即，如本实施方式那样，能够使光学探针3与被测定物M、Ma在第一方向、与第一方向正交的第二方向、及与第一方向和第二方向所形成的平面正交的第三方向上相对性地移动，且在第一方向和第二方向所形成的平面内包含径向。由此，能够使相对位置在任意方向上移动。

此处，移动机构优选如下构成，即，如本实施方式那样，具有：保持旋转装置7(旋转机构)，其使被测定物M与光学探针3相对性地旋转；及探针移动装置2(直动机构)，其使被测定物M与光学探针3相对性地在所述径向上移动。在该情况下，测定路线设定部36根据所计算出的被测定物M的旋转圈数，计算出旋转机构旋转一圈时的、由直动机构所实现的移动间距量。从而，形状测定装置1通过具备旋转机构及直动机构作为移动机构，能够利用各机构将相对的旋转移动与直动移动分离。由此，形状测定装置1能够使各机构的动作的控制简单化。而且，通过根据所计算出的被测定物的旋转圈数，计算出旋转机构旋转一圈时的、由直动机构所实现的移动间距量，能够简单地指定旋转移动与直动移动的关系。而且，形状测定装置1通过根据所计算出的被测定物的旋转圈数，计算出旋转机构旋转一圈时的、由直动机构所实现的移动间距量，能够简单地调整各移动机构的移动量的关系。

另外，虽对使用利用光学探针3的投影光学系统13投影线状图案的例子进行了说明，但本发明并不限于此。例如，也可使用向被测定物M上投影点状的点图案的光学系统、及为了使该点图案能够在被测定物M的表面上单向扫描而具备偏向扫描镜的照明光学系统。在该情况下，线状图案的长度方向与偏向扫描镜的扫描方向对应。由此，点状的点图案至少一边在线状扫描范围内扫描，一边投影，从而使线状扫描范围内成为线状图案。因此，基于该偏向扫描镜所能扫描的方向及扫描范围，能够对测定开始位置及测定结束位置加以修正。而且，对于具有偏向扫描镜的光学探针来讲，线光的长度方向的长度与线状扫描范围的长度方向的长度是相同含义，因此，能够以不推定图案90的径向的长度，而推定出图案90的、在扫描范围内的、一端部到另一端部的长度的方式应对。另外，每一圈旋转的、探针移动装置2的移动量也能够基于利用该偏向扫描镜在被测定物M上所能扫描的方向及范围而决定。

＜第二实施方式＞

其次，参照图26对形状测定装置的第二实施方式进行说明。图26是表示第二实施方式的形状测定装置的构成的示意图。图26所示的形状测定装置100为除了使被测定物M与照明光束L(图案)的位置相对性地移动的移动机构以外，其他与第一实施方式的形状测定装置1相同的构成。对于形状测定装置100的构成要素中与形状测定装置1的构成要素相同的元件，标注相同的符号，并省略其说明。

形状测定装置100具备探针移动装置102、光学探针3、控制装置4、显示装置5、输入装置106、及保持旋转装置107。

探针移动装置102具有移动部110。移动部110是以在其导轨上沿着Y方向自由移动的方式设置，且具备支柱110a、及以在支柱110a及与其成对的支柱110b之间水平地延伸的方式搭设的水平框架110c，所述移动部110形成门型的构造体。而且，移动部110在水平框架110c中，具备以在X方向(左右方向)上自由移动的方式设置的托架。另外，移动部110以相对于托架在Z方向上自由移动的方式保持着光学探针3。另外，移动部100在托架与光学探针3之间，具有使光学探针3相对于与Z轴方向平行的轴而旋转的头旋转机构。

保持旋转装置107配置在基底B上。保持旋转装置107具备平台131、及支撑台132。平台131载置并固持被测定物M。支撑台132通过以能够使平台131绕着正交的两个方向的旋转轴旋转的方式支撑平台131，而使平台131相对于基准面倾斜或水平地旋转。本实施方式的支撑台132例如以能够将垂直(Z轴方向)地延伸的旋转轴θ作为中心而在水平面内沿着图26所示的箭头180的方向旋转，且能够将水平(X轴方向)地延伸的旋转轴Φ作为中心而沿着图26所示的箭头182的方向旋转的方式，支撑着平台131。

而且，在保持旋转装置107中，设置着：平台驱动部，其基于所输入的驱动信号，以电动方式使平台131绕着旋转轴θ及旋转轴Φ分别旋转驱动；及平台位置检测部，其对平台131的坐标进行检测，输出表示平台坐标值的信号。

形状测定装置100在保持旋转装置107中具备绕着旋转轴Φ进行旋转的机构，通过使保持旋转装置107动作，对绕着旋转轴Φ的、被测定物M与图案的相对位置进行调整。即，形状测定装置100在保持旋转装置107中具备对图案的朝向进行调整的机构的一部分。

形状测定装置100也与形状测定装置1同样地，基于测定路线，使被测定物M与图案的相对位置一边旋转，一边在径向上移动，而进行测量，由此能够获得与形状测定装置1相同的效果。

另外，形状测定装置并不限定于形状测定装置1、100，作为使被测定物M与图案的相对位置一边旋转一边在径向上移动的机构，能够使用各种组合。形状测定装置只要能够使被测定物M与图案的相对位置一边旋转一边在径向上移动即可，既可使光学探针3与被测定物M中的某一个在X轴、Y轴、Z轴方向上移动，也可使其绕着X轴、Y轴、Z轴方向旋转。

虽然所述实施方式的形状测定装置1、100是利用一台装置进行处理，但也可将多个装置组合起来。图27是表示具有形状测定装置的系统的构成的示意图。其次，使用图27，对具有形状测定装置的形状测定系统300进行说明。形状测定系统300具有形状测定装置1、多台(在图中为2台)形状测定装置1a、及程序制作装置302。形状测定装置1、1a、程序制作装置302通过有线或无线的通讯线路而连接。形状测定装置1a为除了不具备初始测定范围设定部33以外，其他与形状测定装置1相同的构成。程序制作装置302制作利用所述形状测定装置1的控制装置4而制作的各种设定及程序。具体来讲，程序制作装置302制作初始测定范围、形状测定程序、测定对象范围的整个范围的测定程序、一个齿面的测定程序等。程序制作装置302将所制作出的程序、数据输出到形状测定装置1、1a。形状测定装置1a从形状测定装置1、程序制作装置302取得初始测定范围、形状测定程序、测定对象范围的整个范围的测定程序、一个齿面的测定程序，并使用所取得的数据、程序，进行处理。形状测定系统300使用利用形状测定装置1、程序制作装置302而制作的数据、程序，利用形状测定装置1a使测定程序执行测量，由此能够有效运用所制作出的数据、程序。另外，形状测定装置1a就算不设置初始测定范围设定部33、以及进行其他设定的各部也能够进行测量。

其次，参照图28，对具备所述形状测定装置的构造物制造系统进行说明。图28是构造物制造系统的框状构成图。本实施方式的构造物制造系统200具备如在所述实施方式中所说明那样的形状测定装置201、设计装置202、成形装置203、控制装置(检查装置)204、及修理装置205。控制装置204具备坐标存储部210及检查部211。

设计装置202制作与构造物的形状相关的设计信息，并将所制作的设计信息发送到成形装置203。而且，设计装置202使所制作的设计信息存储在控制装置204的坐标存储部210。设计信息包含表示构造物的各位置的坐标的信息。

成形装置203基于从设计装置202输入的设计信息，制作所述构造物。成形装置203的成形例如包括铸造、锻造、切削等。形状测定装置201对制作出的构造物(测定对象物)的坐标进行测定，并将表示所测定出的坐标的信息(形状信息)发送到控制装置204。

控制装置204的坐标存储部210存储设计信息。控制装置204的检查部211从坐标存储部210读出设计信息。检查部211对从形状测定装置201接收到的、表示坐标的信息(形状信息)、及从坐标存储部210读出的设计信息进行比较。检查部211基于比较结果，对构造物是否已按照设计信息来成形进行判定。换句话讲，检查部211对所制作的构造物是否是合格产品进行判定。检查部211在构造物未按照设计信息来成形的情况下，对构造物能否修复进行判定。检查部211在构造物能够修复的情况下，基于比较结果计算出不良部位与修复量，并将表示不良部位的信息与表示修复量的信息发送到修理装置205。

修理装置205基于从控制装置204接收到的、表示不良部位的信息与表示修复量的信息，对构造物的不良部位进行加工。

图29是表示构造物制造系统所实施的处理的流程的流程图。在构造物制造系统200中，首先，设计装置202制作与构造物的形状相关的设计信息(步骤S101)。其次，成形装置203基于设计信息制作所述构造物(步骤S102)。其次，形状测定装置201对所制作出的所述构造物的形状进行测定(步骤S103)。其次，控制装置204的检查部211对利用形状测定装置201而获得的形状信息、及所述设计信息进行比较，由此检查构造物是否已按照设计信息来制作(步骤S104)。

其次，控制装置204的检查部211对所制作出的构造物是否是合格产品进行判定(步骤S105)。在检查部211判定所制作出的构造物是合格产品的情况下(在步骤S105中，Yes)，构造物制造系统200结束该处理。另外，检查部211在判定所制作出的构造物不是合格产品的情况下(在步骤S105中，No)，对所制作出的构造物能否修复进行判定(步骤S106)。

在构造物制造系统200中，在检查部211判定所制作出的构造物能够修复的情况下(在步骤S106中，Yes)，修理装置205实施构造物的二次加工(步骤S107)，返回到步骤S103的处理。在检查部211判定所制作出的构造物无法修复的情况下(在步骤S106中，No)，构造物制造系统200结束该处理。到此，构造物制造系统200完成图29所示的流程图的处理。

本实施方式的构造物制造系统200由于所述实施方式中的形状测定装置能够高精度地对构造物的坐标进行测定，因此能够对所制作出的构造物是否是合格产品进行判定。而且，构造物制造系统200在构造物不是合格产品的情况下，能够实施构造物的二次加工，对其进行修复。

而且，本实施方式中的修理装置205所执行的修理步骤也可置换为成形装置203再次执行成形步骤的步骤。这时，在控制装置204的检查部211判定能够修复的情况下，成形装置203再次执行成形步骤(锻造、切削等)。具体来讲，例如，成形装置203对在构造物中本来应该被切削的部位且未被切削的部位进行切削。由此，构造物制造系统200能够准确地制作构造物。

以上，一边参照随附图式，一边对本发明的较佳实施方式进行了说明，当然本发明并不限定于所述例子。在所述例子中提出的各构成构件的各形状及组合等是一个例子，可在不脱离本发明的主旨的范围内，基于设计要求等进行各种变更。

例如，对于所述实施方式中的形状测定装置1，例示了保持构件55以悬臂方式保持光学探针3的构成，但并不限定于此，也可为以双臂方式进行保持的构成。通过以双臂方式进行保持，能够减少在旋转时保持构件55所发生的变形，从而能够实现测定精度的提高。

另外，在所述实施方式中，从光学探针3投影线光作为照明光束L，对从被测定物反射的线状图案进行摄像，但光学探针3的形式并不限于此。从光学探针3发出的照明光也可是在指定的面内统一地投影的形式。例如，也可是美国专利6075605号中所记载的方式。从光学探针发出的照明光也可是投影点状的点光的形式。

另外，形状测定装置如所述实施方式那样，能够较佳地用于如下形状的被测定物的测量，所述形状在圆周方向上具有重复形状且具有在与圆周方向不同的方向上延伸的凹凸形状。另外，在该情况下，初始测定范围优选沿着被测定物的重复形状中的一个形状的长度方向而设定。由此，能够使径向的移动路径为合适的路径。而且，被测定物并不限定于在圆周方向上具有重复形状且具有在与圆周方向不同的方向上延伸的凹凸形状的形状，也可为各种形状，例如不具备重复形状的形状。

Claims (29)

1.一种形状测定装置，其对被测定物的形状进行测定，其特征在于其具有：

探针，包含：投影光学系统，向所述被测定物的表面投影线状图案，或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案；及摄像装置，对投影在所述被测定物上的图案像进行检测；

移动机构，以所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述相对地旋转的旋转方向交叉的方向上相对地移动；

控制部，以通过所述移动机构使所述被测定物以所述旋转轴为中心对所述探针相对地旋转，且一边于与所述旋转方向交叉的方向上使所述探针对所述被测定物相对地移动、一边使被投影至所述被测定物的图案像通过所述投影光学系统投影至不同的区域，使图案像通过所述摄像装置进行检测的方式进行控制；

初始测定范围设定部，对所述被测定物的初始测定范围进行设定；以及

实际测定范围设定部，基于利用所述初始测定范围设定部而设定的初始测定范围，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定范围进行设定；而且

所述实际测定范围设定部以比所述初始测定范围更靠近所述旋转轴的方式设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，

或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述初始测定范围更远离所述旋转轴的方向上；

所述控制部，从所述实际测定开始位置开始或所述实际测定结束位置为止中对所述移动机构的控制，是以一边使所述被测定物以所述旋转轴为中心对所述探针相对地旋转、一边于与所述旋转方向交叉的方向上使所述探针对所述被测定物相对地移动的方式进行。

2.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述实际测定范围设定部根据相对于所述旋转轴的所述线状图案或所述线状扫描范围的所述旋转轴的附近区域与远离区域的位置的差，将所述实际测定范围设定在所述初始测定范围的外侧。

3.根据权利要求2所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述实际测定范围设定部基于所述线状的图案或所述线状的扫描区域相对于所述旋转轴的附近区域与远离区域的距离的差，

将所述实际测定开始位置或实际测定结束位置中距所述旋转轴中心较近的一方设定在比所述初始测定范围更靠近所述旋转轴的位置，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述初始测定范围更远离所述旋转轴的位置。

4.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，其还具有对所述移动机构进行控制的控制部，

所述控制部根据投影在所述被测定物上的情况下的所述图案或所述线状扫描范围与所述旋转轴的相对位置关系对所述移动机构进行控制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部根据所述线状图案的方向或所述线状扫描范围的长度方向，对使所述被测定物与所述探针在与所述旋转方向交叉的方向上相对地移动的移动量进行控制；所述线状图案的方向或所述线状扫描范围的长度方向是基于所述线状图案的、在所述被测定物上的投影位置、或与所述线状扫描范围相关的、在所述被测定物上的位置而设定。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述被测定物在圆周方向上具有重复形状，且具有在与所述圆周方向不同的方向上延伸的凹凸形状，且

所述初始测定范围设定部是沿着所述被测定物的重复形状中的一个形状的长度方向而设定所述初始测定范围。

7.一种形状测定装置，其对被测定物的形状进行测定，其特征在于，其具有：

探针，包含：投影光学系统，向所述被测定物的表面投影线状图案，或至少在线状扫描范围内一边扫描图案一边投影图案；及摄像装置，对投影在所述被测定物上的图案的像进行检测；

移动机构，以所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对地旋转的旋转方向交叉的方向上相对地移动；以及

控制部，控制所述移动机构，且在使所述被测定物对所述探针相对地旋转的情形下，所述被测定物与所述探针的相对移动量，根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的从相对所述旋转轴的附近区域至所述旋转轴的距离、与投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的从相对所述旋转轴的远离区域至所述旋转轴的距离进行控制，

或者根据所述图案或所述线状扫描范围射影在与所述旋转轴实质上交叉的线或与所述旋转轴平行的线的长度进行控制。

8.根据权利要求7所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部根据所述图案或所述扫描范围与所述旋转轴的相对位置关系，计算出使所述被测定物相对于所述探针相对地旋转指定角度的情况下的所述被测定物与所述探针的向所述交叉的方向上的相对移动量。

9.根据权利要求8所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部，根据投影在所述被测定物的情况下的所述图案或所述线状扫描范围的相对于所述旋转轴的附近区域与远离区域的位置的差，对所述移动机构进行控制。

10.根据权利要求9所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部将所述附近区域设定为如下位置，该位置是投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的距所述旋转轴最近的部分的位置，且将所述远离区域设定为如下位置，该位置是投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的距所述旋转轴最远的部分的位置。

11.根据权利要求9所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述图案或所述线状扫描范围的相对于所述旋转轴的附近区域与远离区域的差，是从投影在所述被测定物上的所述图案或所述扫描范围的长度方向上的一端部与另一端部各自距所述旋转轴的距离的差而取得。

12.根据权利要求11所述的形状测定装置，其特征在于，其中在求出所述图案或所述线状扫描范围中的任一者的射影长度时使用的与所述旋转轴实质上交叉的线、或与所述旋转轴平行的线、及在求出射影实际测定范围的距所述旋转轴中心最近的位置与最远的位置时的长度时使用的与所述旋转轴实质上交叉的线、或与所述旋转轴平行的线位于共同的圆筒面、圆锥面、或与所述旋转轴正交的平面内。

13.根据权利要求7所述的形状测定装置，其特征在于，其中射影所述图案或所述线状扫描范围的长度，是从投影在所述被测定物上的所述图案的长度方向上的一端部与另一端部各自距所述旋转轴的距离的差而取得。

14.根据权利要求7所述的形状测定装置，其特征在于，其中射影所述图案或所述线状扫描范围的长度是用如下运算而计算出的长度，所述运算是当将通过所述图案或扫描范围且与所述旋转轴实质上交叉的直线、或与所述旋转轴平行的直线与所述图案、或所述线状扫描范围所成的角设为θ时，用投影在所述被测定物上的所述图案的长度、或所述线状扫描范围的长度乘以cosθ。

15.根据权利要求7所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的长度、及所述被测定物的实际测定范围内的距所述旋转轴中心最近的位置到最远的位置的长度，计算出对所述被测定物的实际测定范围进行测定所需的利用所述移动机构的旋转圈数。

16.根据权利要求15所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述移动机构具有：旋转机构，使所述被测定物与所述探针相对地旋转；及直动机构，使所述被测定物与所述探针相对地在径向上移动；且

所述控制部根据所述计算出的所述被测定物的旋转圈数，对所述旋转机构旋转一圈时的利用所述直动机构的移动间距量进行设定。

17.根据权利要求16所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部具有实际测定范围设定部，所述实际测定范围设定部基于用以对所述被测定物的形状的一部分区域进行测定而设定的初始测定范围，对包含所述实际测定开始位置及所述实际测定结束位置的所述实际测定范围进行设定；且

所述实际测定范围设定部以比如下测定位置更靠近所述旋转轴的方式，设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中设定在所述旋转轴中心附近的位置，所述测定位置是所述初始测定范围内的、对所述被测定物的一部分区域进行测定时距所述旋转轴最近的测定位置；且比起如下测定位置，将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中设定在径向外侧的位置设定在所述径向的更外侧，所述测定位置是对所述被测定物的一部分区域进行测定时的距所述旋转轴最远的测定位置。

18.根据权利要求7至12、15至17中任一项所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部使所述图案相对于所述被测定物移动的旋转线速度固定，且使所述被测定物与所述探针在径向上移动的相对移动速度固定。

19.根据权利要求18所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部将使所述被测定物与所述探针在所述径向上移动的相对移动速度设定为如下速度，即，在所述径向的最外周移动时的所述图案与从所述径向的最外周向内侧移动一圈时的所述图案的重合量、或在最内周移动时的所述图案与从最内周向外侧移动一圈时的所述图案的重合量成为已设定的值的速度。

20.根据权利要求7至12、15至17中任一项所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部是以使所述被测定物与所述探针在径向上移动的相对移动速度在所述径向的外侧比在所述径向的内侧低，且将所述被测定物与所述探针的旋转速度设定为旋转线速度固定的方式对所述移动机构进行控制。

21.根据权利要求15所述的形状测定装置，其特征在于，其还具有向使用者传达信息的报告部，且

所述控制部在对所述被测定物的形状进行测定的测量时间或旋转圈数脱离了允许范围的情况下，使用所述报告部报告表示脱离了允许范围的信息。

22.根据权利要求15至17中任一项所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部将测量时间显示在显示部，所述测量时间是对基于已设定的旋转圈数而计算出的所述被测定物的形状进行测定的测量时间。

23.根据权利要求7至12、15至17中任一项所述的形状测定装置，其特征在于，其中所述控制部利用所述探针以固定的采样间隔取得所述图案的像，并以如下旋转角速度、及相对移动速度，使所述探针与所述被测定物相对地移动，所述旋转角速度是以所述采样间隔使所述图案相对于所述被测定物相对地移动的移动距离固定的、使所述被测定物与所述探针相对地旋转的旋转角速度；所述相对移动速度是使所述被测定物与所述探针在径向上移动的相对移动速度。

24.一种构造物制造系统，其特征在于，其具备：成形装置，基于与构造物的形状相关的设计信息而成形所述构造物；

根据权利要求1或7所述的形状测定装置，对利用所述成形装置而成形的所述构造物的形状进行测定；及

控制装置，对表示利用所述形状测定装置而测定出的所述构造物的形状的形状信息与所述设计信息进行比较。

25.一种形状测定方法，其特征在于，其从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状；且

该形状测定方法包括如下步骤：

以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述相对地旋转的旋转方向交叉的方向上相对地移动；

对所述被测定物的初始测定范围进行设定；

基于所述初始测定范围，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定范围进行设定；

以比所述初始测定范围更靠近所述旋转轴的方式，设定实际测定开始位置或实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中、位于径向外侧的一方设定在比所述初始测定范围更远离所述旋转轴的方向上；及

从所述实际测定开始位置开始或所述实际测定结束位置为止的所述被测定物与所述探针的相对移动，是以一边使所述被测定物以所述旋转轴为中心对所述探针相对地旋转、一边于与所述旋转方向交叉的方向上使所述探针对所述被测定物相对地移动的方式进行。

26.一种形状测定方法，其特征在于，其从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案，一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测，而测定出所述被测定物的形状；且

该形状测定方法包括如下步骤：

按照所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对地旋转的旋转方向交叉的方向上相对移动；及

在使所述被测定物对所述探针相对地旋转的情形下，所述被测定物与所述探针的相对移动量，

根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的从相对所述旋转轴的附近区域至所述旋转轴的距离、与投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的从相对所述旋转轴的远离区域至所述旋转轴的距离进行控制，

或者根据所述图案或所述线状扫描范围射影在与所述旋转轴实质上交叉的线或与所述旋转轴平行的线的长度进行控制。

27.一种构造物制造方法，其特征在于，其包括如下步骤：

基于与构造物的形状相关的设计信息而成形所述构造物；

利用权利要求25或26的形状测定方法，测定出所述已成形的所述构造物的形状；及

对表示所述测定出的所述构造物的形状的形状信息与所述设计信息进行比较。

28.一种能够由计算机来读取的记录介质，其记录有形状测定程序，其特征在于，

该形状测定程序，在通过计算机执行时使计算机执行如下动作：

按照被测定物相对于向所述被测定物的表面投影线状的图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，对投影在所述被测定物上的图案像进行检测的探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述相对地旋转的旋转方向交叉的方向上相对地移动；

对所述被测定物的初始测定范围进行设定；

基于所述初始测定范围，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定范围进行设定；及

以比所述初始测定范围更靠近所述旋转轴的方式，设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中、位于径向外侧的一方设定在比所述初始测定范围更远离所述旋转轴的方向上；及

从所述实际测定开始位置开始或所述实际测定结束位置为止的所述被测定物与所述探针的相对移动，是以一边使所述被测定物以所述旋转轴为中心对所述探针相对地旋转、一边于与所述旋转方向交叉的方向上使所述探针对所述被测定物相对地移动的方式进行。

29.一种能够由计算机来读取的记录介质，其记录有形状测定程序，其特征在于，

该形状测定程序，通过计算机执行时使计算机执行如下动作：

按照被测定物相对于向所述被测定物的表面投影线状的图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，对投影在所述被测定物上的图案像进行检测的探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对地旋转的旋转方向交叉的方向上相对地移动；及

在使所述被测定物对所述探针相对地旋转的情形下，所述被测定物与所述探针的相对移动量，

根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的从相对所述旋转轴的附近区域至所述旋转轴的距离、与投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的从相对所述旋转轴的远离区域至所述旋转轴的距离进行控制，

或者根据所述图案或所述线状扫描范围射影在与所述旋转轴实质上交叉的线或与所述旋转轴平行的线的长度进行控制。