JP2001108413A - 寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザースキャンマイクロメータにより測定
物の寸法を測定する際の測定時間を短縮させることがで
きる寸法測定装置を提供する。 【解決手段】 レーザースキャンマイクロメータの載物
台２６０上に、レーザー光のスキャン方向に対してエッ
ジがレーザー光を遮る向きであって載物台２６０の隙間
２６０ａの両端に配置される基準ブロック２６２と、レ
ーザー光のスキャン方向と測定物１２０の測定方向とが
一致するように測定物を位置決めする２本の固定基準ピ
ン２８２と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定物を挟み込ん
で微小寸法を測定するレーザー光を測定物上でスキャン
させて微小寸法を測定するレーザースキャン式マイクロ
メータの如き微小寸法を測定する寸法測定装置に関し、
特に、水晶基板の如き矩形の測定物の寸法をレーザース
キャン式マイクロメータにて測定する為に使用する寸法
測定装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子製品の外形の小型化、および、電子
製品の動作周波数の高周波化等が進むにつれて、電子製
品に用いられる水晶振動子、水晶発振器等の水晶部品に
ついても、小型化および高周波化が求められている。水
晶部品を小型化および高周波化するには、水晶部品中の
水晶基板を軽薄短小化（軽く／薄く／短く／小さく）す
る必要がある。そのためには、水晶基板の製造工程にお
ける外形寸法の精度を高精度化する必要がある。パッケ
ージ内に横置き支持される水晶振動子を構成する水晶基
板は、通常、矩形である。水晶基板は、厚み寸法に対応
して主振動である厚みすべり振動の共振周波数を有し、
縦と横の外形寸法の比率に対応して副振動である捻れ振
動或いは屈曲振動の共振周波数を有する。主振動の共振
周波数は数１０ＭＨｚの周波数帯域であり、副振動の共
振周波数は数ｋＨｚの周波数帯域であるので、主振動の
共振周波数に対して副振動の共振周波数が直接に影響を
与えることはないが、水晶基板の縦と横の外形寸法の比
率によっては、主振動の共振周波数に対して副振動の共
振周波数の高調波成分が影響を与えることがある。例え
ば、副振動の共振周波数の一部の高調波成分が、必要と
する主振動の共振周波数の近傍の周波数である場合に
は、主振動の共振周波数と副振動の高調波成分とが結合
する。その場合には、主振動の共振周波数に不要な副振
動の高調波が結合するので、主振動の特性は劣化してし
まう。従って、水晶基板の外形寸法を高精度化すること
は、水晶振動子等の水晶部品に良好な特性を持たせるた
めに重要な要素である。ここで、水晶基板の製造工程に
おいて外形寸法を高精度化するには、水晶基板を高精度
に測定する寸法測定装置が必要となる。

【０００３】従来は、水晶基板等の矩形の測定物の寸法
測定には、フィラーと呼ばれる接触子により水晶基板を
挟むようにして寸法を測定する接触式のマイクロメータ
が用いられてきた。以下、図を用いて、従来の接触式の
マイクロメータについて説明する、図１２は、接触式の
マイクロメータの概略の構成を示す斜視図であり、図１
３は、図１２に示した接触式のマイクロメータの側面図
であり、図１４は、図１３の接触式のマイクロメータの
台部分が熱により膨張する変化量を示す図であり、図１
５は、接触子（フィラー）により水晶基板を挟み込んだ
状態を示す図であり、図１６は、接触子により水晶基板
を挟み込む際に、水晶基板の片側に浮きが生じた状態を
示す図である。図１２および図１３に示したように、接
触式マイクロメータ１００は、金属製の台１０２と、台
１０２の上面から一体的に突出する１対の固定ブロック
１０４ａ、１０４ｂと、両固定ブロック１０４ａ、１０
４ｂ間の台上に設けられ水晶基板等の矩形の測定物を載
せる載物台（ステージ）１０６と、矩形の測定物を挟み
込む一対の接触子（フィラー）１０８ａ、１０８ｂと、
各接触子１０８ａ、１０８ｂを各々支持すると共に対向
する各接触子１０８ａ、１０８ｂ同士を接近あるいは離
隔させる水平方向に移動させることができる一対のスラ
イドシャフト１１０ａ、１１０ｂと、右側のスライドシ
ャフト１１０ａを進退させて所定位置に留めるマイクロ
ドラム１１２と、操作者が手で押し下げる操作により左
側のスライドシャフト１１０ｂを対向するスライドシャ
フト１０８ａから離隔させると共に操作者が手を離すと
スライドシャフト１１０ｂを元の位置に戻すレバー１１
４と、測定結果を表示する表示部１１６と、接触子１０
８ａ、１０８ｂをスライドシャフト１１０ａ、１１０ｂ
に夫々固定するネジ１１８と、から構成される。

【０００４】次に、図１２、図１３、および、図１５を
用いて、接触式マイクロメータ１００により水晶基板１
２０の寸法を測定する手順について説明する。まず、測
定基準となる水晶基板１２０を載物台１０６に載せて所
定高さに維持しつつレバー１１４を押し下げることによ
り、接触子１０８ａ、１０８ｂで水晶基板１２０両端縁
を一定の接触圧で挟み込む。その後、マイクロドラム１
１２を回して表示部１１６の表示が「０」を指すように
基準ゼロ・セッティングを行い接触子１０８ａをロック
する。次に、測定基準となる水晶基板１２０を載物台１
０６上から取り外してから、測定対象となる水晶基板１
２０を載物台１０６に載せてレバー１１４を押し下げる
ことにより接触子１０８ａ、１０８ｂにて一定の接触圧
で挟み込む。そして、表示部１１６の表示内容から、測
定基準の水晶基板１２０と測定対象の水晶基板１２０と
の差を読み取る。最後に、元の測定基準となる水晶基板
１２０の寸法の値と、測定対象の水晶基板１２０を測定
することにより表示部１１６に表示された差の値を加算
して、測定対象の水晶基板１２０の寸法を測定する。接
触式マイクロメータ１００は、上記のようにして水晶基
板１２０の寸法を測定していたが、図１３および図１４
に示したように、接触式マイクロメータ１００は、温度
（熱）によって固定ブロック１０４ａと１０４ｂとの間
の寸法等が変化することから、接触子１０８ａと１０８
ｂとの間の寸法も変化するので、熱膨張による測定誤差
が発生し易くなる。これは、台１０２が熱膨張すること
により、固定ブロック１０４ａと１０４ｂの間が離隔
し、その結果、接触子１０８ａ及び１０８ｂが、各々δ
2 及びδ1 だけ離隔方向に移動し、両接触子１０８ａ、
１０８ｂの離隔方向への移動分を合わせた（δ1 ＋δ2
）分だけの熱膨張による測定誤差となるからである。
また、接触式マイクロメータ１００は、図１６に示した
ように、水晶基板１２０を接触子１０８ａ、１０８ｂに
て一定の接触圧で挟み込む際に、水晶基板１２０は非常
に軽いことから、挟み込む力の強さおよびタイミングに
よっては水晶基板１２０の片側に浮きＬｆを生じること
がある。上記のように、熱膨張による測定誤差や水晶基
板１２０の片側の浮きＬｆによる測定誤差が生じると、
通常は、測定値の再現性を確認しながら測定しているた
め、何回も測定をやりなおすことになり、測定に多くの
時間が必要になる。この接触式マイクロメータ１００の
測定誤差を無くし、測定に必要な時間を短縮するため
に、レーザー光を水晶基板１２０上をスキャンさせて寸
法を測定するレーザースキャンマイクロメータが使用さ
れている。

【０００５】以下、図１７および図１８を用いて、レー
ザースキャンマイクロメータ２００について説明する。
図１７は、レーザースキャンマイクロメータの全体構成
を示す斜視図である。レーザースキャンマイクロメータ
２００は、水晶基板１２０の寸法についての測定を行う
測定部２０１と、マイクロコンピュータあるいはワーク
ステーション等からなる制御部２１０と、測定部２０１
と制御部２１０とを接続する接続線２０８と、により概
略構成される。測定部２０１は、金属製の台２０２と、
台２０２上に立設したレーザー部スタンド２０３と、載
物台スタンド２１８と、を有する。レーザー部スタンド
２０３には、レーザー光を発生してスキャンさせる発光
部２０４と、レーザー光を受光してその受光内容に応じ
て電気信号を発生する受光部２０６が取付けられてい
る。２つの載物台スタンド２１８の間に一体に形成され
た水平部２１８ａには、上下調整シャフト支持部２２０
ａ、２２０ｂが設けられており、該上下調整シャフト支
持部２２０ａ、２２０ｂにより上下角度調整シャフト２
１３が回動自在に支持されている。上下角度調整シャフ
ト２１３には、水平調整シャフト支持部材２３０が取り
付けられている。水平調整シャフト支持部材２３０は、
水平角度調整シャフト２１１を支持するための水平調整
シャフト支持部２３０ａ、２３０ｂを長手方向の両端に
有している。水平角度調整シャフト２１１は、その水平
調整シャフト支持部２３０ａ、２３０ｂにより回動自在
に支持されている。水平角度調整シャフト２１１には、
載物台２６０が取り付けられている。載物台２６０は、
平板状の基台２６０ｄ上に、角柱状の台部２６０ｂ、２
６０ｃが、スリット状の隙間２６０ａを挟んで立設され
て構成される。従って、上下角度調整シャフト２１３
は、水平調整シャフト支持部材２３０及び水平角度調整
シャフト２１１を介して載物台２６０を支持している。
また、上下角度調整シャフト２１３の一端には、載物台
２６０の上下方向の角度を調整する上下角度調整つまみ
２１４が設けられており、水平角度調整シャフト２１１
の一端には、載物台２６０の水平方向の角度を調整する
水平角度調整つまみ２１２が設けられている。

【０００６】水平角度調整シャフト２１１は、水平角度
調整つまみ２１２を操作者が回転させることにより、載
物台２６０を水平方向に回動させる。上下角度調整シャ
フト２１３は、上下角度調整つまみ２１４を操作者が回
転させることにより、載物台２６０を上下方向に回動さ
せる。例えば、水平角度調整シャフト２１１の長手方向
をｚ軸とし、上下角度調整シャフト２１３の長手方向を
ｘ軸とし、水平角度調整シャフト２１１と上下角度調整
シャフト２１３との双方のシャフトに直交する方向をｙ
軸としたときに、水平角度調整シャフト２１１は載物台
２６０をｚ軸を中心としてｘｙ平面上を回動させ、上下
角度調整シャフト２１３は載物台２６０をｘ軸を中心と
してｙｚ平面上を回動させる。この水平角度調整シャフ
ト２１１と上下角度調整シャフト２１３とを回動させる
ことにより、測定物を載せる載物台２６０の上面は、ｘ
ｙ平面上の任意の角度に取付け角度を変更可能であり、
かつ、ｙｚ平面上の任意の角度に取付け角度を変更可能
となる。なお、レーザー光による測定を正確に行うため
には、載物台２６０の上面のｙｚ平面上の角度を、スキ
ャンされるレーザー光の進行方向に対して直交するよう
に載物台スタンド２１８に取付ける必要がある。従っ
て、水平角度調整シャフト２１１の長手方向（ｚ軸）
は、レーザー光の進行方向（照射方向）と平行であり、
かつ、レーザー光がスキャンされた走査線（ｙ軸）と直
交する位置関係となる。載物台２６０は、上記したよう
に、スキャンされるレーザー光を通過させるスリット状
の隙間２６０ａを有している。載物台２６０の上面に測
定物を載置していない時には、スキャン中の全行程のレ
ーザー光が載物台２６０の隙間２６０ａを通過して受光
部２０６に到達する。載物台２６０の上面に測定物を載
置している時には、スキャン中の全行程のレーザー光は
受光部２０６に到達せず、測定物に遮られていない時の
レーザー光のみが受光部２０６に到達する。

【０００７】図１８は、図１７の、レーザースキャンマ
イクロメータ２００中の測定部２０１と制御部２１０と
の内部構成を示すブロック図である。測定部２０１は、
上記したように、発光部２０４と、受光部２０６とを有
している。発光部２０４には、レーザー光を発生するレ
ーザー装置２３２と、レーザー光を反射させながら走査
させるポリゴンミラー２３４と、ポリゴンミラー２３４
を回転させるモータ２３６と、モータ２３６を駆動させ
るモータドライバ２３８と、レーザー光を反射してポリ
ゴンミラー２３４に導くミラー２４０と、ポリゴンミラ
ー２３４から反射したレーザー光を平行光にして測定物
に照射するコリメータレンズ２３８と、を有している。
受光部２０６には、平行光であるコリメータレンズ２４
２からの出射光を後述する受光センサ２４８上に合焦さ
せる集光レンズ２４６と、受光したレーザー光に対応し
て電気信号を発生する受光センサ２４８と、を有してい
る。制御部２１０は、受光センサ２４８からの電気信号
から測定物２４４のエッジを検出するエッジ検出部２２
０と、前記検出部２２０によりエッジが検出された時の
前後のセグメント中から測定物の寸法を示す方のセグメ
ントを選択するセグメント選択部２２２と、セグメント
選択部２２２がセグメントを選択している時にはクロッ
クパルスを通過させ、セグメントを選択していない時に
はクロックパルスを遮断するゲート２２４と、ゲート２
２４を通過したクロックパルスを計数するカウンタ２２
６と、一定周期のクロックパルスを生成するクロックパ
ルス生成部２２８と、カウンタ２２６にて計数された値
に基づいて測定物の寸法を演算するマイクロプロセッサ
等からなるＣＰＵ２３０と、レーザースキャンマイクロ
メータ２００により測定物２４４の寸法を測定する際の
測定条件等を設定する設定部２５２と、設定内容やＣＰ
Ｕ２３０による寸法の演算結果を表示する表示部２５０
と、オプション装備を追加するためのオプションインタ
ーフェース２５４と、外部測定器等と通信するためのＲ
Ｓ−２３２Ｃ端子部２５６と、を有している。

【０００８】次に、図１７、および、図１８を用いて、
レーザースキャンマイクロメータ２００により水晶基板
の寸法を測定する手順について説明する。まず、測定す
る水晶基板を、載物台２６０に載せる。次に、上下角度
調整つまみ２１４を用いて、レーザー光が水晶基板の測
定面に直角に当たるように載物台２６０の上下方向角度
を調整する。次に、水平角度調整つまみ２１２を用い
て、レーザー光がスキャンされる軌跡を示す走査線が測
定物の寸法測定箇所をまたぐように、載物台２６０の水
平方向角度を調節する。その後、上下方向角度および水
平方向角度を調節した載物台２６０上の測定物に対し
て、レーザ光をスキャンさせる。受光センサ２４８は、
スキャン中の測定物にレーザー光が当たっている間はレ
ーザー光を受光できないので、その間は受光光に基づく
電気信号を生成できない。制御部２１０は、受光センサ
２４８からの電気信号に従って測定物の寸法測定箇所の
寸法を演算して表示部２５０に表示する。レーザースキ
ャンマイクロメータ２００にあっては、載物台２６０の
一部分等が水晶基板に接触して測定するタイプの測定器
ではないため、載物台２６０が熱により膨張しても、測
定値が熱膨張に影響されることはない。従って、熱膨張
による測定誤差を考慮する必要が無くなる。また、レー
ザースキャンマイクロメータ２００では、水晶基板１２
０を接触子等により挟み込まないので、水晶基板１２０
の片側が浮くということがなくなり、浮きＬｆによる測
定誤差を考慮する必要も無くなる。そのため、測定値の
再現性を確認しながら測定しても、何回も測定をやりな
おす必要がなくなり、測定時間を短縮することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ースキャンマイクロメータ２００による測定では、上下
角度調整つまみ２１４を用いて、レーザー光が水晶基板
の測定面に直角に当たるように載物台２６０の上下方向
角度を調整し、さらに、水平角度調整つまみ２１２を用
いて、レーザー光の走査線が測定物の寸法測定箇所をま
たぐように、載物台２６０の水平方向角度を調節する作
業が必要であり、これらの角度の調整作業に多大な時間
が必要であった。また、レーザースキャンマイクロメー
タ２００による測定を正確に行うには、レーザー光のス
キャン方向と測定物上の測定方向とが一致するように測
定物の向きを合わせながら載物台２６０上に載せる必要
があるが、上記したように、小型化、あるいは、軽薄短
小化が進んでいる水晶基板等の矩形測定物を正しい向き
で載物台２６０上に載せる作業は容易ではなく多くの手
間と時間が必要であった。本発明は、上述した如き従来
の問題を解決するためになされたものであって、レーザ
ースキャンマイクロメータにより測定物の寸法を測定す
る場合の載物台の角度調整作業を容易にすると共に載物
台上に測定物を正しい向きで載せる作業を容易にするこ
とにより、矩形測定物の寸法測定にかかる時間を短縮さ
せることができる寸法測定装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の本発明の寸法測定装置は、レーザー光を
スキャンさせながら照射する照射部と、レーザー光を受
光して該レーザー光に基づく電気信号を発生する受光部
と、前記電気信号に基づいて測定物の長さを演算すると
共に前記照射部および受光部の制御を行う制御部と、レ
ーザー光の照射方向と平行であり且つレーザー光のスキ
ャン方向と垂直な線分をｚ軸とし、該ｚ軸と直交し且つ
お互いが直交する線分をｘ軸およびｙ軸としたときに、
ｚ軸を中心としてｘｙ平面上を回動あるいはｘ軸を中心
としてｙｚ平面上を回動させることにより測定物を載せ
る上面の角度を変更可能であって、前記スキャンされる
レーザー光を通過させる隙間を有する載物台と、を備
え、矩形測定物を載せた載物台上に照射するレーザー光
をスキャンさせた際に受光部から出力される前記電気信
号に基づいて、前記制御部が測定物の寸法を演算する寸
法測定装置において、前記載物台上に、レーザー光のス
キャン方向に対して直交する方向に延在すると共に前記
載物台上の隙間の長手方向両端に各々配置される基準ブ
ロックと、レーザー光のスキャン方向に測定物上の測定
を実施する方向が一致するように矩形測定物を位置決め
する２本の固定基準ピンと、を備えたことを特徴とす
る。請求項２の本発明の寸法測定装置は、レーザー光を
スキャンさせながら照射する照射部と、レーザー光を受
光して該レーザー光に基づく電気信号を発生する受光部
と、前記電気信号に基づいて測定物の長さを演算すると
共に前記照射部および受光部の制御を行う制御部と、レ
ーザー光の照射方向と平行であり且つレーザー光のスキ
ャン方向と垂直な線分をｚ軸とし、該ｚ軸と直交し且つ
お互いが直交する線分をｘ軸およびｙ軸としたときに、
ｚ軸を中心としてｘｙ平面上を回動あるいはｘ軸を中心
としてｙｚ平面上を回動させることにより測定物を載せ
る上面の角度を変更可能であって、前記スキャンされる
レーザー光を通過させる隙間を有する載物台と、を備
え、矩形測定物を載せた載物台上に照射するレーザー光
をスキャンさせた際に受光部から出力される前記電気信
号に基づいて、前記制御部が測定物の寸法を演算する寸
法測定装置において、前記載物台上に、レーザー光のス
キャン方向に対して直交する方向に延在すると共に前記
載物台上の隙間の長手方向両端に各々配置される基準ブ
ロックを備え、前記レーザー光のスキャン方向は2 方向
であり、該2 方向にスキャンされたレーザー光の軌跡を
示す２本の走査線が、矩形測定物上をはずれた位置で所
定の角度にて交差することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
の寸法測定装置の載物台の構成を示す斜視図であり、図
２は、図１の載物台の側面図である。尚、以下の実施形
態の寸法測定装置は、図１７〜１８に示したレーザース
キャンマイクロメータ２００（寸法測定装置）を改良し
たものであるため、図１７〜図１８の寸法測定装置と同
じ機能の部分については、以下の図１〜図１１中でも同
じ符号を付し、重複する説明を省略する。図１に示す様
に、本実施形態の寸法測定装置の特徴的な構成として
は、まず、載物台の角度調整作業を容易にするために、
載物台２６０上に、載物台２６０の角度調整を容易にす
る基準ブロック２６２を備えたことが挙げられる。基準
ブロック２６２は、載物台２６０の中央部を横断するよ
うにスリット状に形成された隙間２６０ａの両端に各１
個づつ配置され、ネジ２６４により固定される。基準ブ
ロック２６２が載物台２６０上に設置される方向は、レ
ーザー光（照射光）２７０のスキャン方向（走査線２６
６の方向）に対して直交してレーザー光を遮る方向であ
る。上記のようにして向きを合わせた基準ブロック２６
２は、ネジ２６４により載物台２６０上に固定される。
このように、載物台２６０上に基準ブロック２６２を設
置することにより、照射光２７０は、一方の基準ブロッ
ク２６２のエッジ２６８ａと他方の基準ブロック２６２
のエッジ２６８ｂとの間（長さＬｔ０）を通過し、この
長さＬｔ０の範囲の通過光２７２のみが受光センサ２４
８に到達する。載物台２６０の水平方向への角度調整を
行うには、制御部２１０内の表示部２５０に表示される
長さＬｔ０の値を監視しながら、その値が最小になるよ
うに図１７に示した水平角度調整つまみ２１２を調整す
る。

【００１２】図３は、載物台２６０の水平方向角度が最
終調整値からずれている場合を示す斜視図であり、図４
は、図３の載物台２６０の上面図である。図３および図
４に示したように、載物台２６０の水平方向角度が最終
調整値（エッジ２６８ａと２６８ｂとの間の走査線２６
６の長さ｛＝通過光２７２の長さＬｔ０｝が最小値にな
る時の角度）から角度θｘだけずれている場合の走査線
２６６ａの通過光２７２の長さＬｔ１は、長さＬｔ０よ
りも長くなる。具体的には、図３および図４から、載物
台２６０の水平方向角度が最終調整値である場合の走査
線２６６の通過光２７２の長さＬｔ０と、走査線２６６
と角度θｘだけずれた走査線２６６ａの通過光２７２の
長さＬｔ１とを比較すると、Ｌｔ１ｃｏｓθｘ＝Ｌｔ０
の式がなりたつため、Ｌｔ１＞Ｌｔ０（θ≠０の場合）
の関係であり、θｘ＝０の時、すなわち、Ｌｔ１＝Ｌｔ
０の時がＬｔ１の最小値であることがわかる。このよう
に、載物台２６０の水平方向角度が最終調整値である場
合の通過光２７２の長さＬｔ０は、水平方向角度が最終
調整値からずれている場合の通過光２７２の長さＬｔ１
よりも短い。従って、例えば、制御部２１０内の表示部
２５０に表示される長さＬｔ１の値がＬｔ０（＝最小
値）に近づくように水平角度調整つまみ２１２を調整す
ることにより、容易に載物台２６０の水平方向角度を最
終調整値（通過光２７２が最小値｛長さＬｔ０｝である
時の角度）に調整することができる。次に、載物台２６
０の上下方向角度を調整するには、制御部２１０内の表
示部２５０に表示される長さＬｔ０の値を監視しなが
ら、その値が最大になるように図１７に示した上下角度
調整つまみ２１４を調整する。

【００１３】図５は、載物台２６０の上下方向角度が最
終調整値からずれている場合を示す側面図である。図５
に示したように、載物台２６０の上下方向角度が最終調
整値（エッジ２６８ａと２６８ｂとの間の走査線２６６
の長さが最大値になる時の角度）から角度θ１だけずれ
ている場合の走査線２６６ａの通過光２７２の長さＬｔ
２は、図２に示した載物台２６０の上下方向角度が最終
調整値である場合の通過光２７２の長さＬｔ０よりも長
くなる。具体的には、図２および図５から、載物台２６
０の上下方向角度が最終調整値である場合の通過光２７
２の長さＬｔ０と、上下方向角度が最終調整値と角度θ
１だけずれた場合の通過光２７２の長さＬｔ２とを比較
すると、Ｌｔ０ｃｏｓθ１＝Ｌｔ２の式がなりたつた
め、Ｌｔ０＞Ｌｔ２（θ≠０の場合）の関係であり、θ
１＝０の時、すなわち、Ｌｔ０＝Ｌｔ２の時がＬｔ２の
最大値であることがわかる。このように、載物台２６０
の上下方向角度が最終調整値である場合の通過光２７２
の長さＬｔ０は、上下方向角度が最終調整値からずれて
いる場合の通過光２７２の長さＬｔ１よりも短い。従っ
て、例えば、制御部２１０内の表示部２５０に表示され
る長さＬｔ１の値がＬｔ０（＝最大値）に近づくように
上下角度調整つまみ２１４を調整することにより、容易
に載物台２６０の上下方向角度を最終調整値（通過光２
７２が最大値｛長さＬｔ０｝である時の角度）に調整す
ることができる。従って、本実施形態の寸法測定装置で
は、載物台２６０上に基準ブロック２６２を備えること
により、載物台２６０の水平方向角度および上下方向角
度の調整作業を容易にすることができる。

【００１４】次に、載物台２６０上に測定物（水晶基板
１２０）を正しい向きで載せる作業を容易にするための
本実施形態の寸法測定装置における特徴的な構成につい
て説明する。図６は、図１の寸法測定装置の載物台に固
定基準ピンを加えた本実施形態の構成を示す斜視図であ
り、図７は、図６の載物台の上面図である。図８は載物
台２６０上の測定物が最終配置位置からずれている場合
を示す上面図であり、図９は、図８の測定物を最終配置
位置に合わせるために載物台の上下方向角度を変えた場
合を示す側面図である。図６および図７に示すように、
本実施形態の寸法測定装置では、測定物（水晶基板１２
０）を正しい向きで載せる作業を容易にするために、載
物台２６０上に固定基準ピン２８２を設けた。固定基準
ピン２８２は、載物台２６０上に固定されるピンであ
り、例えば円筒形状であって、図７に示すように、一方
の基準ブロック２６２のエッジ２６８ａから距離ｘ２だ
け離れた位置に隙間２６０ａを挟んで２本設置される。
水晶基板１２０を載物台２６０上に載せる場合には、水
晶基板１２０を２本の固定基準ピン２８２に軽く圧接し
ながら載物台２６０上に載せることにより、エッジ２６
８ａと水晶基板１２０の４辺の内の２辺とが平行になる
ように、水晶基板１２０を載物台２６０上に位置決めす
ることができる。具体的には、例えば、水晶基板１２０
の４隅を図７に示したようにａ、ｂ、ｃ、ｄとすると、
４辺は、各々、辺ａｂ、辺ｂｄ、辺ｃｄ、辺ａｃと表す
ことができる。水晶基板１２０の辺ｃｄを固定基準ピン
２８２に軽く圧接しながら載物台２６０上に載せると、
固定基準ピン２８２は、２本ともエッジ２６８ａからｘ
2 の距離に設置されているため、エッジ２６８ａと辺ｃ
ｄとは平行となる。また、矩形である水晶基板１２０の
辺ｃｄと辺ａｂとは平行な位置関係であるため、エッジ
２６８ａは辺ａｂとも平行となる。また、前記したよう
に、エッジ２６８とレーザー光の走査線２６６とは直交
するので、走査線２６６は、水晶基板１２０の辺ｃｄお
よび辺ａｂとも直交することになる。

【００１５】また、例えば、図８に示したように、２本
の固定基準ピン２８２の内の一方と辺ｃｄとは接してい
るが、他方の固定基準ピン２８２と辺ｃｄとが離れてい
る場合には、エッジ２６８ａと固定基準ピン２８２との
間の距離ｘ2 が、走査線２６６上のエッジ２６８ａと辺
ｃｄとの間の距離ｘ2 ＋ｄｘ2 となり、ｄｘ2 分だけ増
加する。この場合には、例えば、制御部２１０の表示部
２５０に表示される寸法が、「ｘ2 ＋ｄｘ2 」となるの
で、測定者は、載物台２６０上に水晶基板１２０が正し
い向きで載せられてはいないことを容易に確認すること
ができる。この載物台２６０上に水晶基板１２０が正し
い向きに載せられていない場合には、水晶基板１２０の
測定者は、載物台２６０上の水晶基板１２０を固定基準
ピン２８２側に押して正しい向きに修正すればよい。こ
のように、本実施形態の寸法測定装置では、載物台２６
０上に、一方のエッジ２６８ａまたは２６８ｂから等距
離となる位置に２つの固定基準ピン２８２を設けること
により、通過光２７２の長さＬｔ０を、エッジ２６８ａ
と水晶基板１２０の辺ｃｄとの間の固定基準距離ｘ2
と、水晶基板１２０の辺ｃｄと辺ａｂとの間の距離（測
定寸法）ｘ1 と、水晶基板１２０の辺ａｂとエッジ２６
８ｂとの間の距離ｘ3 と、に３分割して、載物台２６０
上に正しい向きで水晶基板１２０が載せられた場合の固
定基準距離ｘ2 と、新たに水晶基板１２０を測定する場
合に得られる距離ｘ2 ＋ｄｘ2 等とを比較することによ
り、測定者は載物台２６０上に水晶基板１２０が正しい
向きに載せられているか否かを容易に判断することがで
きる。従って、本実施形態の寸法測定装置を用いること
により、測定者は水晶基板１２０の辺ｃｄと辺ａｂとの
間の寸法ｘ１を正確に測定することができる。また、載
物台２６０上に水晶基板１２０が正しい向きに載せられ
ていない場合には、例えば、水晶基板１２０の測定者は
上下角度調整つまみ２１４を操作して載物台２６０の上
下方向角度を図９に示したようにθ２だけ増加させて、
傾斜した載物台２６０上の水晶基板１２０を自重にてス
ライドさせて固定基準ピン２８２と接触させる。する
と、載物台２６０上の水晶基板１２０は２本の固定基準
ピン２８２と接触するので、自動的に固定基準ピン２８
２は正しい向きとなる。従って、本実施形態の寸法測定
装置では、測定者が載物台２６０上の水晶基板１２０の
向きを正しい向きに修正する作業も容易となり、修正作
業に要する時間を短縮させることができる。

【００１６】次に本発明の第２の実施形態について図を
用いて説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態の
寸法測定装置の載物台の構成を示す側面図であり、図１
１は、図１０の載物台の上面図である。図１０、図１１
に示す様に、本実施形態の寸法測定装置における特徴的
な構成としては、まず、レーザー光を照射した軌跡すな
わち走査線が２本（２６６ｂ、２６６ｃ）になってお
り、各々の走査線２６６ｂ、２６６ｃは、載物台２６０
上の水晶基板１２０（矩形測定物）上からはずれた位置
で所定の角度θ3 にて交差していることが挙げられる。
また、上記に関連して、第１の実施形態では水晶基板１
２０の向きを正しい向きに調整するために必要であった
固定基準ピン２８２が必ずしも必要ではなくなることが
挙げられる。走査線を２本にすること、すなわち、レー
ザー光の照射光２７０の軌跡を変更するには、例えば、
本実施形態の寸法測定装置の水平角度調整つまみ２１２
を、載物台２６０の水平方向角度が所定角度θ3 だけ変
わるように操作者が操作すれば良い。本実施形態にて、
水晶基板１２０の辺ａｂと辺ｃｄとの間の距離（寸法）
ｈは、以下のようにして求めることができる。まず、走
査線２６６ｂと走査線２６６ｃとの交差する角度θ3 を
決定する。次に、第１の走査線２６６ｂ上をスキャンす
る第１の照射光２７０ａが水晶基板１２０により遮断さ
れる部分の長さである長さｘ１、言い換えれば、受光セ
ンサ２４８にて受光する第１の通過光２７２ａが途切れ
る部分の長さである長さｘ１を、制御部２１０にて受光
センサ２４８からの電気信号を演算すること等により求
める。次に、第２の走査線２６６ｃ上をスキャンする第
２の照射光２７０ｂが水晶基板１２０により遮断される
部分の長さである長さｘ２、言い換えれば、受光センサ
２４８にて受光する第２の通過光２７２ｂが途切れる部
分の長さである長さｘ２を、制御部２１０にて受光セン
サ２４８からの電気信号を演算すること等により求め
る。

【００１７】測定物である水晶基板１２０の辺ａｂと辺
ｃｄは平行（ａｂ//ｃｄ）であるので、上記の角度θ3
、長さｘ１、および、長さｘ２を用いて、制御部２１
０にて次の数式（数１）により寸法ｈを求めることがで
きる。

【数１】 このように、本実施形態の寸法測定装置では、走査線２
６６ｂおよび走査線２６６ｃに対して水晶基板１２０の
辺ａｂおよび辺ｃｄを直交させる必要がなくなるので、
測定者が載物台２６０上の水晶基板１２０の向きを正し
い向きに修正する作業が不要となり、修正作業に要する
時間を短縮させることができる。なお、上記した各実施
形態では、載物台２６０の上下方向角度を変えるため
に、上下角度調整つまみ２１４を用いたが、例えば、載
物台２６０の上下方向角度は固定しておき、レーザー光
を発生する発光部２０４およびレーザー光を受光する受
光部２０６の上下方向角度を変更することにより、照射
されるレーザー光と載物台２６０とが直交するようにし
てもよい。また、上記した各実施形態では、載物台２６
０の水平方向角度を変えるために、水平角度調整つまみ
２１２を用いたが、例えば、載物台２６０の水平方向角
度は固定しておき、レーザー光を発生する発光部２０４
およびレーザー光を受光する受光部２０６の水平方向角
度を変更することにより、上記第１の実施形態の走査線
２６６あるいは第２の実施形態の走査線２６６ｂ、２６
６ｃのスキャン方向が得られるようにしてもよい。

【００１８】

【発明の効果】上記のように請求項１の本発明では、載
物台上に基準ブロックを備えることにより、載物台の水
平方向角度および上下方向角度の調整作業を容易にする
ことができ、載物台上に固定基準ピンを設けることによ
り、測定者が載物台上の水晶基板が正しい向きであるこ
とを容易に判断することができるので、本実施形態の寸
法測定装置を用いることにより、測定者は水晶基板の寸
法を正確に測定することができ、測定者が載物台上の水
晶基板の向きを正しい向きに修正する作業も容易とな
り、修正作業に要する時間を短縮させることができる。
請求項２の本発明では、走査線を２本にして所定角度で
交差させることにより、２本の走査線に対して水晶基板
の辺を直交させる必要がなくなるので、請求項１の発明
の効果に加えて、測定者が載物台上の水晶基板の向きを
正しい向きに修正する作業が不要となり、修正作業に要
する時間をより短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の寸法測定装置の載物
台の構成を示す斜視図である。

【図２】図１の載物台の側面図である。

【図３】載物台の水平方向角度が最終調整値からずれて
いる場合を示す斜視図である。

【図４】図３の載物台の上面図である。

【図５】載物台２６０の上下方向角度が最終調整値から
ずれている場合を示す側面図が図５である。

【図６】図１の寸法測定装置の載台に固定基準ピンを加
えた本実施形態の構成を示す斜視図である。

【図７】図６の載物台の上面図である。

【図８】載物台上の測定物が最終配置位置からずれてい
る場合を示す上面図である。

【図９】図８の測定物を最終配置位置に合わせるために
載物台の上下方向角度を変えた場合を示す側面図であ
る。

【図１０】本発明の第２の実施形態の寸法測定装置の載
物台の構成を示す側面図である。

【図１１】図１０の載物台の上面図である。

【図１２】接触式のマイクロメータの概略の構成を示す
斜視図である。

【図１３】図１２の接触式のマイクロメータの側面図で
ある。

【図１４】図１３の接触式のマイクロメータの台部分が
熱により膨張する変化量を示す図である。

【図１５】接触子（フィラー）により水晶基板を挟み込
んだ状態を示す図である。

【図１６】接触子により水晶基板を挟み込む際に、水晶
基板の片側に浮きが生じた状態を示す図である。

【図１７】レーザースキャンマイクロメータの全体構成
を示す斜視図である。

【図１８】図１７のレーザースキャンマイクロメータ中
の測定部と制御部の内部構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２４８・・・受光センサ、２６０・・・載物台、２６０
ａ・・・隙間、２６２・・・基準ブロック、２６６・・
・走査線、２６８ａ、２６８ｂ・・・エッジ、２７０・
・・照射光、２７２・・・通過光、２８２・・・固定基
準ピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光をスキャンさせながら照射す
   る照射部と、レーザー光を受光して該レーザー光に基づ
   く電気信号を発生する受光部と、前記電気信号に基づい
   て測定物の長さを演算すると共に前記照射部および受光
   部の制御を行う制御部と、 レーザー光の照射方向と平行であり且つレーザー光のス
   キャン方向と垂直な線分をｚ軸とし、該ｚ軸と直交し且
   つお互いが直交する線分をｘ軸およびｙ軸としたとき
   に、ｚ軸を中心としてｘｙ平面上を回動あるいはｘ軸を
   中心としてｙｚ平面上を回動させることにより測定物を
   載せる上面の角度を変更可能であって、前記スキャンさ
   れるレーザー光を通過させる隙間を有する載物台と、を
   備え、 矩形状の測定物を載せた載物台上に照射するレーザー光
   をスキャンさせた際に受光部から出力される前記電気信
   号に基づいて、前記制御部が測定物の寸法を演算する寸
   法測定装置において、 前記載物台上に、レーザー光のスキャン方向に対して直
   交する方向に延在すると共に前記載物台上の隙間の長手
   方向両端に各々配置される基準ブロックと、レーザー光
   のスキャン方向と測定物上の測定を実施する方向とが一
   致するように測定物を位置決めする２本の固定基準ピン
   と、を備えたことを特徴とする寸法測定装置。
2. 【請求項２】 レーザー光をスキャンさせながら照射す
   る照射部と、レーザー光を受光して該レーザー光に基づ
   く電気信号を発生する受光部と、前記電気信号に基づい
   て測定物の長さを演算すると共に前記照射部および受光
   部の制御を行う制御部と、 レーザー光の照射方向と平行であり且つレーザー光のス
   キャン方向と垂直な線分をｚ軸とし、該ｚ軸と直交し且
   つお互いが直交する線分をｘ軸およびｙ軸としたとき
   に、ｚ軸を中心としてｘｙ平面上を回動あるいはｘ軸を
   中心としてｙｚ平面上を回動させることにより測定物を
   載せる上面の角度を変更可能であって、前記スキャンさ
   れるレーザー光を通過させる隙間を有する載物台と、を
   備え、 矩形測定物を載せた載物台上に照射するレーザー光をス
   キャンさせた際に受光部から出力される前記電気信号に
   基づいて、前記制御部が測定物の寸法を演算する寸法測
   定装置において、 前記載物台上に、レーザー光のスキャン方向に対して直
   交する方向に延在すると共に前記載物台上の隙間の長手
   方向両端に各々配置される基準ブロックを備え、 前記レーザー光のスキャン方向は2 方向であり、該2 方
   向にスキャンされたレーザー光の軌跡を示す２本の走査
   線が、測定物上をはずれた位置で所定の角度にて交差す
   ることを特徴とする寸法測定装置。