JP2002250618A - Moving table control method and its device, and three- dimensional surface shape measuring method and its device - Google Patents

Moving table control method and its device, and three- dimensional surface shape measuring method and its device

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JP2002250618A
JP2002250618A JP2001050423A JP2001050423A JP2002250618A JP 2002250618 A JP2002250618 A JP 2002250618A JP 2001050423 A JP2001050423 A JP 2001050423A JP 2001050423 A JP2001050423 A JP 2001050423A JP 2002250618 A JP2002250618 A JP 2002250618A
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JP
Japan
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point
measurement
detection
displacement
motion
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JP2001050423A
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Japanese (ja)
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Kazuhisa Yanagi
柳  和久
Atsushi Shimamoto
篤 嶋本
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FOTONIKUSU KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a moving table control method and its device, having a comparatively inexpensive moving mechanism of the moving table, capable of easily correcting movement error due to constitution, and to provide a three-dimensional surface shape measuring method and its device, capable of measuring the three-dimensional surface shape with high accuracy with a comparatively inexpensive constitution, by utilizing the control method and its device. SOLUTION: This control method has characteristics such that it three axes of three- dimensional orthogonal coordinates are an X-axis, a Y-axis and a Z-axis respectively are assumed as being virtual and a prescribed virtual plane parallel to both the X-axis and the Y-axis is defined as a virtual reference plane; the moving table is moved, so that a detection plane of the moving table having the detection plane is moved in approximate manner in the virtual reference plane; and that if a normal erected at a prescribed reference point on the virtual reference plane is defined as a reference normal and an arbitrary one point on the detection plane is defined as the detection point, the displacement in the Z-axis direction from the reference point, when the detection point becomes an intersection point with the reference normal by the movement of the moving table is detected as the movement displacement of the detection point.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、運動テーブル制御
方法およびその装置、並びに3次元表面形状測定方法お
よびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion table control method and apparatus, and a three-dimensional surface shape measurement method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば3次元表面形状測定装置におい
て、測定対象物の表面の凹凸(形状)を測定する場合、
その測定対象物を例えば水平に固定された固定テーブル
上に置いて、表面の凹凸(形状)を検出するセンサ(表
面形状検出センサ)を走査させるか、逆に、表面形状検
出センサを所定位置に固定しておいて、その検出(測
定)位置に測定対象物の測定点を臨ませるように、例え
ば水平運動可能な運動テーブル上に測定対象物を置いて
運動させる。すなわち、いずれの方法においても測定対
象物と表面形状検出センサとを相対的に移動させて測定
する。
2. Description of the Related Art For example, in a three-dimensional surface shape measuring apparatus, when measuring the unevenness (shape) of the surface of an object to be measured,
The measurement object is placed on a fixed table fixed horizontally, for example, and a sensor (surface shape detection sensor) for detecting surface irregularities (shape) is scanned, or conversely, the surface shape detection sensor is moved to a predetermined position. For example, the measurement object is placed on a horizontally movable exercise table and moved so that the measurement point of the measurement object faces the detection (measurement) position. That is, in each method, the measurement is performed by relatively moving the measurement target and the surface shape detection sensor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の後者
のように、運動テーブルを運動(例えば水平運動)させ
る場合、測定対象物を置いた面(検出面)が所定の仮想
平面(例えば水平面)内を運動(移動)することが理想
ではあるが、実際には、運動(移動)機構等の構成やそ
の精度等に基づいて誤差が生じる。このことは、例えば
電子部品装着装置(いわゆるマウンタ)等の他の装置に
おける運動テーブルでも同様であり、電子部品や基板等
を置いた面(検出面)の運動に誤差が生じる。すなわ
ち、実際には、運動テーブルを、あくまでも「近似的
に」、所定の仮想平面(例えば水平面)内で運動させる
ことになり、その場合の(例えば垂直方向の)運動変位
は、(垂直方向:上下方向)運動誤差となる。また、運
動誤差の少なさ(すなわち運動精度)とその運動機構等
の価格はトレードオフの関係にあり、必然的に、運動誤
差の少ないものは高価となり、廉価なものは運動誤差が
大きくなり易い。
When the movement table is moved (for example, horizontal movement) as in the latter case, the surface on which the object to be measured is placed (detection surface) is a predetermined virtual plane (for example, horizontal plane). It is ideal to move (move) in the interior, but actually, errors occur based on the configuration of the movement (movement) mechanism and the like, the accuracy thereof, and the like. The same applies to a motion table in another device such as an electronic component mounting device (so-called mounter), and an error occurs in the motion of the surface (detection surface) on which the electronic component, the board, and the like are placed. That is, in practice, the motion table is moved “approximately” in a predetermined virtual plane (for example, a horizontal plane), and the motion displacement (for example, in the vertical direction) is (vertical direction: (Up-down direction) It becomes a motion error. In addition, a small motion error (ie, motion accuracy) and the price of the motion mechanism are in a trade-off relationship. Inevitably, a motion error with a small motion error is expensive, and a low-cost motion error tends to have a large motion error. .

【0004】そこで、本発明は、運動テーブルの運動機
構が比較的廉価で済み、かつ、その構成による運動誤差
を容易に補正できる運動テーブル制御方法およびその装
置、並びに、それらを利用することにより、3次元表面
形状を高精度にかつ比較的廉価な構成で測定できる3次
元表面形状測定方法およびその装置を提供することを目
的とする。
Accordingly, the present invention provides a motion table control method and apparatus capable of easily compensating for a motion error caused by the motion mechanism of the motion table, and an apparatus using the motion table. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional surface shape measuring method and a three-dimensional surface shape measuring method capable of measuring a three-dimensional surface shape with high accuracy and relatively low cost.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の運動
テーブル制御方法は、3次元直交座標の互いに直交する
3軸をX軸、Y軸およびZ軸とし、前記X軸および前記
Y軸の双方に平行な所定の仮想平面を仮想基準面とした
ときに、検出面を有する運動テーブルの前記検出面が近
似的に前記仮想基準面内で運動するように、前記運動テ
ーブルを運動させる運動テーブル駆動工程と、前記仮想
基準面内の所定の基準点に立てた法線を基準法線とし、
前記検出面内の任意の1点を検出点とし、その検出点が
前記運動テーブルの運動により前記基準法線との交点に
なったときの前記基準点からの前記Z軸方向の変位を、
その検出点の運動変位として検出する検出点運動変位検
出工程と、を備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a motion table control method, wherein three mutually orthogonal three-dimensional orthogonal coordinates are defined as an X axis, a Y axis, and a Z axis. When a predetermined virtual plane parallel to both of them is set as a virtual reference plane, a movement for moving the movement table such that the detection surface of the movement table having the detection surface moves approximately within the virtual reference plane. Table driving step, a normal set to a predetermined reference point in the virtual reference plane as a reference normal,
Any one point in the detection plane as a detection point, the displacement in the Z-axis direction from the reference point when the detection point becomes an intersection with the reference normal due to the movement of the motion table,
A detection point movement displacement detection step of detecting the movement as a movement displacement of the detection point.

【0006】また、本発明の請求項5の運動テーブル制
御装置は、3次元直交座標の互いに直交する3軸をX
軸、Y軸およびZ軸とし、前記X軸および前記Y軸の双
方に平行な所定の仮想平面を仮想基準面としたときに、
検出面を有する運動テーブルと、前記検出面が近似的に
前記仮想基準面内で運動するように、前記運動テーブル
を運動させる運動テーブル駆動手段と、前記仮想基準面
内の所定の基準点に立てた法線を基準法線とし、前記検
出面内の任意の1点を検出点とし、その検出点が前記運
動テーブルの運動により前記基準法線との交点になった
ときの前記Z軸方向の前記基準点からの変位を、その検
出点の運動変位として検出する検出点運動変位検出手段
と、を備えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a motion table control apparatus, wherein three mutually orthogonal three-dimensional orthogonal coordinates are represented by X.
Axis, the Y axis and the Z axis, and when a predetermined virtual plane parallel to both the X axis and the Y axis is a virtual reference plane,
A movement table having a detection surface, a movement table driving means for moving the movement table so that the detection surface moves approximately in the virtual reference plane, and a movement table driving means for standing at a predetermined reference point in the virtual reference plane. The reference normal is defined as the reference normal, and any one point in the detection plane is defined as a detection point. The Z-axis direction when the detection point becomes an intersection with the reference normal due to the movement of the movement table. And a detection point movement displacement detecting means for detecting a displacement from the reference point as a movement displacement of the detection point.

【0007】この運動テーブル制御方法およびその装置
では、検出面を有する運動テーブルの検出面が近似的に
仮想基準面(いわゆるXY平面の一つ)内で運動するよ
うに、運動テーブルを運動させる。このため、この運動
による誤差が全くなければ、運動テーブルの検出面が仮
想基準面から外れることはないが、ここでは近似的で良
い(誤差があっても良い)。すなわち、運動テーブルを
運動させる一方で、仮想基準面内の所定の基準点に立て
た法線を基準法線とし、検出面内の任意の1点を検出点
とし、その検出点が運動テーブルの運動により基準法線
との交点になったときのZ軸方向の基準点からの変位
を、その検出点の運動変位として検出する。このため、
少なくとも基準法線上の一点となった検出点のZ軸方向
の運動変位を検出でき、これにより、仮想基準面に対す
る運動誤差を補正できる。これにより、極端に高精度の
運動機構を必要としないので、運動テーブルの運動機構
が比較的廉価で済み、かつ、その構成による運動誤差を
容易に補正できる。
In this exercise table control method and apparatus, the exercise table is moved such that the detection surface of the exercise table having the detection surface moves approximately within a virtual reference plane (a so-called XY plane). For this reason, if there is no error due to this motion, the detection surface of the motion table does not deviate from the virtual reference plane, but here it may be approximate (there may be an error). That is, while the exercise table is exercised, a normal established at a predetermined reference point in the virtual reference plane is set as a reference normal, and an arbitrary point on the detection plane is set as a detection point, and the detection point is set as a detection point of the exercise table. The displacement from the reference point in the Z-axis direction at the time of intersection with the reference normal due to the movement is detected as the movement displacement of the detection point. For this reason,
At least a movement displacement in the Z-axis direction of a detection point that has become a point on the reference normal can be detected, and thereby a movement error with respect to the virtual reference plane can be corrected. Accordingly, since an extremely high-precision motion mechanism is not required, the motion mechanism of the motion table can be relatively inexpensive, and a motion error due to the configuration can be easily corrected.

【0008】また、請求項1の運動テーブル制御方法に
おいて、検出された前記運動変位を前記検出点と対応づ
けて記憶する運動変位記憶工程をさらに備えたことが好
ましい。
In the exercise table control method according to the first aspect, it is preferable that the exercise table control method further includes a movement displacement storing step of storing the detected movement displacement in association with the detection point.

【0009】また、請求項5の運動テーブル制御装置に
おいて、検出された前記運動変位を前記検出点と対応づ
けて記憶する運動変位記憶手段をさらに備えたことが好
ましい。
Preferably, the motion table control device according to claim 5 further comprises a motion displacement storage means for storing the detected motion displacement in association with the detection point.

【0010】この運動テーブル制御方法およびその装置
では、検出された運動変位を検出点と対応づけて記憶す
るので、検出後であれば任意の時点で補正でき、運動誤
差の補正がさらに容易になる。
In this exercise table control method and apparatus, since the detected exercise displacement is stored in association with the detected point, it can be corrected at any time after the detection, and the motion error can be more easily corrected. .

【0011】また、請求項1または2の運動テーブル制
御方法において、前記仮想基準面は水平面であることが
好ましい。
Further, in the exercise table control method according to claim 1 or 2, it is preferable that the virtual reference plane is a horizontal plane.

【0012】また、請求項5または6の運動テーブル制
御装置において、前記仮想基準面は水平面であることが
好ましい。
Further, in the exercise table control device according to claim 5 or 6, it is preferable that the virtual reference plane is a horizontal plane.

【0013】この運動テーブル制御方法およびその装置
では、仮想基準面は水平面なので、X軸およびY軸はそ
の水平面に平行な(あるいは同一の)水平面上の縦軸お
よび横軸、Z軸は垂直軸となる。また、基準法線はZ軸
方向の直線となる。運動テーブルは、近似的に水平面内
で運動するように制御され、任意の検出点が運動テーブ
ルの運動により基準法線との交点になったときの変位、
すなわち垂直方向の基準点からの変位を、その検出点の
運動変位として検出する。このため、少なくとも基準法
線上の一点となった検出点の垂直方向の運動変位を検出
でき、これにより、仮想基準面(水平面)に対する運動
誤差を補正できる。
In this exercise table control method and apparatus, since the virtual reference plane is a horizontal plane, the X axis and the Y axis are the vertical and horizontal axes on a horizontal plane parallel to (or the same as) the horizontal plane, and the Z axis is the vertical axis. Becomes The reference normal is a straight line in the Z-axis direction. The movement table is controlled so as to move approximately in a horizontal plane, and displacement when an arbitrary detection point becomes an intersection with a reference normal due to movement of the movement table,
That is, the displacement from the reference point in the vertical direction is detected as the motion displacement of the detection point. Therefore, it is possible to detect at least the vertical movement displacement of the detection point that has become one point on the reference normal, and thereby it is possible to correct the movement error with respect to the virtual reference plane (horizontal plane).

【0014】また、請求項5ないし7のいずれかの運動
テーブル制御装置において、前記運動テーブルは、表裏
2面が平行に構成され、前記表裏2面のうちの前記検出
面でない方の面を参照面とし、前記検出点の運動変位の
検出は、その検出点と同時に前記基準法線との交点とな
る前記参照面内の点を参照点とし、その参照点の変位を
検出することにより行われることが好ましい。
Further, in the exercise table control device according to any one of claims 5 to 7, the exercise table has two front and rear surfaces parallel to each other, and refers to a surface of the two front and back surfaces which is not the detection surface. The detection of the movement displacement of the detection point is performed by detecting a point in the reference plane which is an intersection with the reference normal at the same time as the detection point as a reference point, and detecting the displacement of the reference point. Is preferred.

【0015】この運動テーブル制御装置では、運動テー
ブルは、表裏2面が所定の厚みまたは間隔を有して平行
に構成され、表裏2面のうちの検出面でない方の面を参
照面とする。これにより、検出面と参照面とは平行な2
面となるので、任意の検出点の運動変位は、その検出点
と同時に基準法線との交点となる参照面内の点を参照点
とし、その参照点の変位を検出することにより検出でき
る。この場合、表裏2面のうちの検出面でない方の面を
参照面とするので、検出面側を他の検出や測定等に使用
していても、運動変位が検出できる。
In this exercise table control device, the exercise table has two front and back surfaces that are parallel to each other with a predetermined thickness or a predetermined interval, and uses the one of the two front and back surfaces that is not the detection surface as a reference surface. Thereby, the detection plane and the reference plane are parallel to each other.
Therefore, the motion displacement of an arbitrary detection point can be detected by detecting a displacement of the reference point at the same time as the detection point, using a point in the reference plane which is an intersection with the reference normal as a reference point. In this case, since the surface which is not the detection surface of the front and back surfaces is used as the reference surface, the motion displacement can be detected even if the detection surface side is used for another detection or measurement.

【0016】また、請求項5ないし7のいずれかの運動
テーブル制御装置において、前記運動テーブルには、前
記検出面に平行な参照面を有する参照板が取り付けら
れ、前記検出点の運動変位の検出は、その検出点と同時
に前記基準法線との交点となる前記参照面内の点を参照
点とし、その参照点の変位を検出することにより行われ
ることが好ましい。
In the motion table control device according to any one of claims 5 to 7, a reference plate having a reference surface parallel to the detection surface is attached to the motion table, and the motion displacement of the detection point is detected. It is preferable that the reference point be a point in the reference plane, which is an intersection with the reference normal line at the same time as the detection point, and the displacement of the reference point be detected.

【0017】この運動テーブル制御装置では、運動テー
ブルには、検出面に平行な参照面を有する参照板が取り
付けられ、これにより、検出面と参照面とは平行な2面
となるので、任意の検出点の運動変位は、その検出点と
同時に基準法線との交点となる参照面内の点を参照点と
し、その参照点の変位を検出することにより検出でき
る。
In this exercise table control device, a reference plate having a reference surface parallel to the detection surface is attached to the exercise table, whereby the detection surface and the reference surface become two parallel surfaces. The movement displacement of the detection point can be detected by using a point on the reference plane which is an intersection with the reference normal at the same time as the detection point as a reference point and detecting the displacement of the reference point.

【0018】また、請求項9の運動テーブル制御装置に
おいて、前記参照板は、前記運動テーブルの表裏2面の
うちの前記検出面でない方の面側に取り付けられ、かつ
前記運動テーブル側でない方の面を前記参照面として有
することが好ましい。
Further, in the exercise table control device according to the ninth aspect, the reference plate is attached to a side of the front and back surfaces of the exercise table which is not the detection surface, and the reference plate is provided on a side which is not the detection table side. It is preferable to have a surface as the reference surface.

【0019】この運動テーブル制御装置では、運動テー
ブルの表裏2面のうちの検出面でない方の面側に参照板
が取り付けられ、参照板は、検出面側でない方の面を参
照面として有するので、運動テーブルの検出面側を他の
検出や測定等に使用していても、運動変位が検出でき
る。
In this exercise table control device, a reference plate is attached to the other side of the front and back surfaces of the exercise table which is not the detection surface, and the reference plate has the non-detection surface as the reference surface. Even if the detection surface side of the exercise table is used for other detections or measurements, the motion displacement can be detected.

【0020】また、請求項5ないし10のいずれかの運
動テーブル制御装置において、前記運動テーブル駆動手
段は、前記運動テーブルを前記X軸方向に運動させるた
めのXステージと、前記運動テーブルを前記Y軸方向に
運動させるためのYステージと、を有することが好まし
い。
In the motion table control device according to any one of claims 5 to 10, the motion table driving means includes an X stage for moving the motion table in the X-axis direction, and an X stage for moving the motion table in the Y direction. And a Y stage for axial movement.

【0021】この運動テーブル制御装置では、運動テー
ブル駆動手段は、運動テーブルをX軸方向に運動させる
ためのXステージと、運動テーブルをY軸方向に運動さ
せるためのYステージと、を有するので、仮想基準面で
自在に運動させることができる。なお、XステージやY
ステージの練り等により運動誤差が生じても、検出点運
動変位検出手段によりそれを検出して補正しやすく構成
されているので、厳密な精度は必要なく、これにより、
XステージやYステージ等も比較的廉価で構成できる。
In this exercise table control device, the exercise table driving means has an X stage for moving the exercise table in the X-axis direction and a Y stage for moving the exercise table in the Y-axis direction. It can be freely moved on the virtual reference plane. In addition, X stage and Y
Even if a movement error occurs due to the kneading of the stage, etc., the detection point movement displacement detection means is configured to easily detect and correct the movement error, so strict accuracy is not required.
An X stage, a Y stage, and the like can be constructed at a relatively low cost.

【0022】また、請求項5ないし11のいずれかの運
動テーブル制御装置において、前記検出点運動変位検出
手段は、前記基準法線上における相手の表面の位置を非
接触で検出可能な非接触式変位計を有することが好まし
い。
The motion table control device according to any one of claims 5 to 11, wherein the detection point motion displacement detection means is capable of detecting the position of the surface of the partner on the reference normal line in a non-contact manner. It is preferred to have a meter.

【0023】この運動テーブル制御装置では、検出点運
動変位検出手段は、基準法線上における相手の表面の位
置を非接触で検出可能な非接触式変位計を有する。この
ため、運動テーブルの検出面あるいは参照面の基準法線
上における位置、すなわち検出点あるいは参照点の位置
を容易に検出でき、これにより、検出点の運動変位を容
易に検出できる。
In this motion table control device, the detection point motion displacement detection means has a non-contact type displacement meter capable of detecting the position of the surface of the partner on the reference normal line in a non-contact manner. Therefore, the position of the detection surface or reference surface of the motion table on the reference normal, that is, the position of the detection point or the reference point, can be easily detected, thereby easily detecting the movement displacement of the detection point.

【0024】また、請求項12の運動テーブル制御装置
において、前記非接触式変位計は、前記基準法線上にお
ける相手の表面に照射光を照射し、それに対応する反射
光を受光することにより、前記相手の表面の位置を検出
する光ファイバ変位計であることが好ましい。
Further, in the exercise table control device according to the twelfth aspect, the non-contact type displacement meter irradiates the surface of the other party on the reference normal line with irradiation light and receives reflected light corresponding to the irradiation light. An optical fiber displacement meter that detects the position of the surface of the other party is preferable.

【0025】この運動テーブル制御装置では、非接触式
変位計は、基準法線上における相手の表面に照射光を照
射し、それに対応する反射光を受光することにより、相
手の表面の位置を検出する光ファイバ変位計である。こ
の種の光ファイバ変位計では、照射光に対する反射光の
位相や光量の変化に基づいて、測定対象面との距離を得
られるので、自己の位置との関係から測定対象面の位置
を得られる。この場合、光の照射および反射による検出
なので、非接触で検出できる。
In this motion table control device, the non-contact type displacement meter detects the position of the surface of the opponent by irradiating the surface of the opponent on the reference normal line with irradiation light and receiving the corresponding reflected light. It is an optical fiber displacement meter. In this type of optical fiber displacement meter, the distance to the measurement target surface can be obtained based on the change in the phase or light amount of the reflected light with respect to the irradiation light, and therefore, the position of the measurement target surface can be obtained from the relationship with its own position. . In this case, since the detection is performed by light irradiation and reflection, it can be detected without contact.

【0026】また、請求項13の運動テーブル制御装置
において、前記光ファイバ変位計は、前記照射光を照射
する照射ファイバおよび前記反射光を入射する複数の受
光ファイバを有し、前記照射ファイバの照射面および前
記複数の受光ファイバの各受光面を、前記照射面から各
受光面までの各距離が相互に異なるように配設して、各
受光面からの受光量の差に基づいて、前記照射面と前記
相手の表面との距離を求める差動型光ファイバ変位計で
あることが好ましい。
The movement table control device according to claim 13, wherein the optical fiber displacement meter has an irradiation fiber for irradiating the irradiation light and a plurality of light receiving fibers for receiving the reflected light, and the irradiation of the irradiation fiber. Surface and each light receiving surface of the plurality of light receiving fibers are arranged so that respective distances from the irradiation surface to each light receiving surface are different from each other, and the irradiation is performed based on a difference in the amount of light received from each light receiving surface. It is preferable that the differential type optical fiber displacement meter obtains a distance between a surface and the surface of the other party.

【0027】この運動テーブル制御装置では、光ファイ
バ変位計は、いわゆる差動型光ファイバ変位計である。
この場合、照射光を照射する照射ファイバと反射光を入
射する複数の受光ファイバとを有し、照射ファイバの照
射面および複数の受光ファイバの各受光面を、照射面か
ら各受光面までの各距離が相互に異なるように配設して
いるので、各受光面からの受光量の差に基づいて、照射
面と相手の表面との距離を求めることができる。このた
め、いわゆる差動型光ファイバ変位計の原理により、入
射光量や曲げ等の影響による光ファイバ内での光の減衰
や相手表面の反射率に依存せずに距離を求められ、この
距離に基づいて、基準法線上における相手の表面の位置
を、より正確にかつ非接触で検出できる。
In this motion table control device, the optical fiber displacement meter is a so-called differential type optical fiber displacement meter.
In this case, it has an irradiating fiber for irradiating the irradiating light and a plurality of light receiving fibers for receiving the reflected light, and each irradiating surface of the irradiating fiber and each light receiving surface of the plurality of light receiving fibers are arranged from the irradiating surface to each light receiving surface. Since the distances are different from each other, the distance between the irradiation surface and the surface of the partner can be obtained based on the difference in the amount of light received from each light receiving surface. For this reason, the principle of the so-called differential type optical fiber displacement meter allows the distance to be determined without depending on the attenuation of light in the optical fiber due to the influence of the amount of incident light or bending or the reflectance of the mating surface, and this distance can be obtained. Based on this, the position of the other party's surface on the reference normal can be detected more accurately and without contact.

【0028】また、請求項4の3次元表面形状測定方法
は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の各工程
と、前記検出面に測定対象物の裏面を密着させて前記運
動テーブルを運動させることにより、前記測定対象物の
表面と前記基準法線の交点を測定点とし、その測定点の
前記基準点からの変位に基づいて、前記測定点の形状情
報を検出する表面形状情報検出工程と、前記測定点と同
時に前記基準法線との交点となる検出点の運動変位に基
づいて、前記測定点の形状情報を補正する形状情報補正
工程と、を備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a three-dimensional surface shape, comprising the steps of: contacting a back surface of an object to be measured with the detection surface; By moving, the intersection of the surface of the measurement object and the reference normal as a measurement point, based on the displacement of the measurement point from the reference point, surface shape information for detecting the shape information of the measurement point A detection step, and a shape information correction step of correcting shape information of the measurement point based on a motion displacement of the detection point which is an intersection with the reference normal at the same time as the measurement point. .

【0029】また、請求項15の3次元表面形状測定装
置は、請求項5ないし14のいずれか1項に記載の各手
段と、前記検出面に測定対象物の裏面を密着させて前記
運動テーブルを運動させることにより、前記測定対象物
の表面と前記基準法線の交点を測定点とし、その測定点
の前記基準点からの変位に基づいて、前記測定点の形状
情報を検出する表面形状情報検出手段と、前記測定点と
同時に前記基準法線との交点となる検出点の運動変位に
基づいて、前記測定点の形状情報を補正する形状情報補
正手段と、を備えたことを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the three-dimensional surface shape measuring apparatus, the movement table is provided by bringing the back surface of the object to be measured into close contact with the means of any one of the fifth to fourteenth aspects. By moving, the intersection of the surface of the measurement object and the reference normal as a measurement point, based on the displacement of the measurement point from the reference point, surface shape information for detecting the shape information of the measurement point Detecting means, and shape information correcting means for correcting shape information of the measurement point based on a movement displacement of a detection point which is an intersection with the reference normal simultaneously with the measurement point. .

【0030】この3次元表面形状測定方法およびその装
置では、検出面に測定対象物の裏面を密着させて運動テ
ーブルを運動させることにより、測定対象物の表面と基
準法線の交点を測定点とし、その測定点の基準点からの
変位に基づいて、測定点の形状情報を検出する。この場
合、請求項1ないし3あるいは請求項5ないし14で上
述のように、検出点の運動変位を検出できるので、測定
点と同時に基準法線との交点となる検出点の運動変位を
検出することにより、基準法線上における運動誤差を容
易に補正でき、また、このため、運動テーブルの運動機
構が比較的廉価で済む。したがって、この3次元表面形
状測定方法およびその装置では、3次元表面形状を高精
度にかつ比較的廉価な構成で測定できる。
In this three-dimensional surface shape measuring method and apparatus, the intersection of the surface of the measuring object and the reference normal is set as the measuring point by moving the motion table with the back surface of the measuring object in close contact with the detection surface. The shape information of the measuring point is detected based on the displacement of the measuring point from the reference point. In this case, since the movement displacement of the detection point can be detected as described above in claims 1 to 3 or 5 to 14, the movement displacement of the detection point which is the intersection with the reference normal is detected simultaneously with the measurement point. Thus, the motion error on the reference normal can be easily corrected, and the motion mechanism of the motion table can be relatively inexpensive. Therefore, the three-dimensional surface shape measuring method and the three-dimensional surface shape measuring device can measure the three-dimensional surface shape with high accuracy and relatively low cost.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
運動テーブル制御方法およびその装置、並びに3次元表
面形状測定方法およびその装置を適用した3次元表面形
状測定装置について、添付図面を参照しながら詳細に説
明する。この3次元表面形状測定装置は、表面凸凹形状
測定機とも呼ばれるものであり、測定対象物の表面を走
査してその表面の微細な凸凹を測定するものである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a motion table control method and apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. This will be described in detail. This three-dimensional surface shape measuring device is also called a surface unevenness measuring device, and scans the surface of a measurement object to measure fine irregularities on the surface.

【0032】図1は、本発明の第1の実施形態に係る3
次元表面形状測定装置の全体構成を示すブロック図であ
る。図1に示すように、3次元表面形状測定装置1は、
操作部10、制御部20、測定部50を備え、外部に測
定結果等を印刷するためのプリンタやプロッタ等の印刷
装置(以下「プリンタ」で代表する)6、ハードディス
クや光磁気ディスク等の外部記憶装置(以下「ハードデ
ィスク」で代表する)7などを接続できるようになって
いる。
FIG. 1 shows a third embodiment according to the present invention.
It is a block diagram showing the whole composition of a three-dimensional surface profile measuring device. As shown in FIG. 1, the three-dimensional surface shape measuring device 1
A printing device (hereinafter, referred to as a “printer”) 6 such as a printer or plotter for externally printing measurement results and the like, including an operation unit 10, a control unit 20, and a measurement unit 50, and an external device such as a hard disk or a magneto-optical disk A storage device (hereinafter, represented by a “hard disk”) 7 or the like can be connected.

【0033】操作部10は、ユーザとのインタフェース
を行うためのブラウン管や液晶等のディスプレイ3、キ
ーボード4、および、マウスやディジタイザやタブレッ
ト等のポインティングディバイス(以下「マウス」で代
表する)5を備えている。キーボード4には、アルファ
ベットキー群、記号キー群、数字キー群、平仮名や片仮
名等の仮名キー群、および外字を呼び出して選択するた
めの外字キー群等として割り当てられた文字キー群の
他、各種の動作モードなどを指定するための機能キー群
などが配列され、機能キー群には、後述の測定開始キー
等として割り当てられた機能キーが含まれる。
The operation unit 10 includes a display 3 such as a cathode ray tube and a liquid crystal for interfacing with a user, a keyboard 4, and a pointing device (hereinafter, represented by a "mouse") 5 such as a mouse, a digitizer, and a tablet. ing. The keyboard 4 includes a group of alphabet keys, a group of symbol keys, a group of numeric keys, a group of kana keys such as hiragana and katakana, and a group of character keys assigned as a group of external character keys for calling and selecting external characters. A function key group and the like for designating the operation mode and the like are arranged, and the function key group includes a function key assigned as a measurement start key described later.

【0034】ユーザは、ディスプレイ3の操作画面上
で、キーボード4やマウス5により、測定のための各種
指示やデータを入力したり、入力結果や処理結果をディ
スプレイ4の画面に表示して編集でき、測定結果を画面
表示で確認したり、プリンタ6に出力して印刷結果によ
り確認できる。また、この測定結果は、その印刷結果の
用紙として、あるいはデータとしてハードディスク7に
記憶することにより、保存できる。
The user can input various instructions and data for measurement by using the keyboard 4 and the mouse 5 on the operation screen of the display 3, and display and edit the input result and the processing result on the screen of the display 4. The user can check the measurement result on the screen display or output it to the printer 6 and check the print result. Further, the measurement result can be stored as a sheet of the print result or by storing it in the hard disk 7 as data.

【0035】測定部50は、表面形状変位センサPS
と、測定対象物(ターゲット)TGを水平運動させる運
動テーブル部60と、制御部20からの指令により運動
テーブル部60を駆動するモーションコントローラ51
(およびドライバ52、53)と、表面形状変位センサ
PSや運動変位センサDSからの(アナログ)信号をA
D変換して制御部20に出力するADコンバータ等を有
するAD変換ボード(以下、単に「ADコンバータ」)
55と、を備えている。この構成等については、さらに
詳細に後述する。
The measuring unit 50 includes a surface shape displacement sensor PS
And a motion table unit 60 for horizontally moving a measurement target (target) TG, and a motion controller 51 for driving the motion table unit 60 according to a command from the control unit 20.
(And the drivers 52 and 53) and (analog) signals from the surface shape displacement sensor PS and the motion displacement sensor DS.
An AD conversion board having an AD converter or the like that performs D conversion and outputs it to the control unit 20 (hereinafter, simply referred to as “AD converter”)
55. This configuration and the like will be described later in more detail.

【0036】制御部20は、CPU210、ROM22
0、キャラクタジェネレータROM(CG−ROM)2
30、RAM240、測定部(検出系)コントローラ
(DTC)250、I/Oコントローラ(IOC)26
0、ハードディスクドライブ(HDD)270を備え、
互いに内部バス260により接続されている。また、こ
の制御部20には、電源部290が搭載されている。
The control unit 20 includes a CPU 210, a ROM 22
0, character generator ROM (CG-ROM) 2
30, RAM 240, measuring unit (detection system) controller (DTC) 250, I / O controller (IOC) 26
0, equipped with a hard disk drive (HDD) 270,
They are connected to each other by an internal bus 260. The control unit 20 includes a power supply unit 290.

【0037】この電源部290は、電源ユニット291
の他、外部から着脱可能なニッカド、アルカリ等の乾電
池、蓄電池などから成るバッテリ292と、ACアダプ
タ接続口293とを備え、電源ユニット291は、これ
らに接続されて電力の供給を受け、昇圧・降圧や安定化
の処理を行った後、3次元表面形状測定装置1の各部に
電力を供給する。
The power supply unit 290 includes a power supply unit 291
In addition, the power supply unit 291 is provided with a battery 292 made of a nickel-cadmium or alkaline dry battery, a storage battery, and the like, and an AC adapter connection port 293. After performing the process of step-down and stabilization, power is supplied to each part of the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1.

【0038】ROM220は、CPU210で処理する
制御プログラムを記憶する制御プログラム領域221の
他、後述のサンプリング点(測定点)や中継点あるいは
それらによる走査軌跡などのデータ(あるいはテーブ
ル)などを含む制御データを記憶する制御データ領域2
22を有している。
The ROM 220 stores, in addition to a control program area 221 for storing a control program to be processed by the CPU 210, control data including data (or a table) such as sampling points (measurement points), relay points, and scanning trajectories by them. Control data area 2 for storing
22.

【0039】CG−ROM230は、3次元表面形状測
定装置1の入力・編集のために用意されている文字、記
号、図形等のフォントデータを記憶していて、文字等を
特定するコードデータが与えられたときに、対応するフ
ォントデータを出力する。
The CG-ROM 230 stores font data such as characters, symbols, and figures prepared for input / edit of the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1 and receives code data for specifying the characters and the like. When this is done, the corresponding font data is output.

【0040】RAM240は、各種レジスタ群241の
他、測定部50から入力されるX、Y、Z方向の変位デ
ータを記憶する変位データ領域242、それらの補正に
使用する補正データを記憶する補正データ領域243、
補正処理その他の処理結果のデータを記憶する処理結果
データ領域244、各種バッファ領域245などの領域
を有している。このRAM240は、キーボード4の図
外の電源キーの操作により電源がオフにされても、記憶
したデータを保持しておくようにバックアップされてい
て、各種制御処理のための作業領域として使用される。
The RAM 240 includes a displacement data area 242 for storing displacement data in the X, Y, and Z directions inputted from the measuring section 50, and a correction data for storing correction data used for the correction thereof, in addition to the various register groups 241. Region 243,
It has areas such as a processing result data area 244 for storing data of correction processing and other processing results, and various buffer areas 245. The RAM 240 is backed up so as to retain stored data even when the power is turned off by operating a power key (not shown) on the keyboard 4, and is used as a work area for various control processes. .

【0041】IOC260には、CPU210の機能を
補うとともに周辺回路等とのインタフェース信号を取り
扱うための回路が、ゲートアレイやカスタムLSIなど
により構成されて組み込まれている。例えば種々の計時
を行うタイマなどもIOC260内の機能として組み込
まれている。このため、IOC260は、ディスプレイ
3、キーボード4、マウス5、プリンタ6等と接続さ
れ、キーボード4やマウス5からの各種指示や入力デー
タなどをそのままあるいは加工して内部バス280に取
り込むとともに、CPU210と連動して、CPU21
0等から内部バス280に出力されたデータや制御信号
を、そのままあるいは加工してディスプレイ3やプリン
タ6に出力するなど、これらの周辺回路や周辺機器との
間の各種制御信号および各種データの入出力を制御す
る。
In the IOC 260, a circuit for supplementing the function of the CPU 210 and handling an interface signal with a peripheral circuit or the like is built in, such as a gate array or a custom LSI. For example, a timer or the like for performing various timings is also incorporated as a function in the IOC 260. Therefore, the IOC 260 is connected to the display 3, the keyboard 4, the mouse 5, the printer 6, and the like. The IOC 260 receives various instructions and input data from the keyboard 4 and the mouse 5 as they are or processes them, and takes them into the internal bus 280. In conjunction, the CPU 21
For example, data or control signals output to the internal bus 280 from 0 or the like are output to the display 3 or the printer 6 as they are or processed, and various control signals and various data are input to and from these peripheral circuits and peripheral devices. Control the output.

【0042】HDD24は、CPU210からの指令に
従い、ハードディスク7を制御・駆動して、ハードディ
スク7との間の各種制御信号および各種データの入出力
を制御する。
The HDD 24 controls and drives the hard disk 7 in accordance with a command from the CPU 210 to control input and output of various control signals and various data with the hard disk 7.

【0043】DTC250には、CPU21の機能を補
うとともに、測定部50の各部とのインタフェース信号
を取り扱うための回路が組み込まれ、測定部50の各部
を制御し、また、それらとの間の入出力を制御する。こ
のため、DTC250は、論理回路セルの他にアナログ
回路等を混在するディジタル/アナログ混在セルアレイ
LSIや、複数のベアチップを搭載したフリップチップ
方式等によるチップサイズのマルチチップモジュールな
どにより構成され、測定部50の各部と接続されて、C
PU210と連動してまたはその機能を補うことによ
り、それらを制御し、また、それらとの間の入出力を制
御する。
The DTC 250 supplements the functions of the CPU 21 and incorporates a circuit for handling interface signals with the respective sections of the measuring section 50. The DTC 250 controls the respective sections of the measuring section 50, and performs input / output between them. Control. For this reason, the DTC 250 includes a digital / analog mixed cell array LSI in which analog circuits and the like are mixed in addition to the logic circuit cells, a flip-chip type chip-size multi-chip module having a plurality of bare chips mounted thereon, and the like. 50 connected to each part
In conjunction with or supplementing its function, the PU 210 controls them and controls input / output between them.

【0044】そして、CPU210は、上記の構成によ
り、ROM220内の制御プログラムに従い、制御デー
タを参照して、CG−ROM230からのフォントデー
タやRAM240内の各種データ等を処理し、IOC2
60を介して周辺回路等と各種指示や各種データの授受
を行うとともに、DTC250を介して測定部50の各
部を制御することにより、測定結果となるターゲットT
Gの表面形状を求めるなど、3次元表面形状測定装置1
全体を制御する。
Then, the CPU 210 processes the font data from the CG-ROM 230 and various data in the RAM 240 by referring to the control data according to the control program in the ROM 220 by the above-described configuration.
In addition to transmitting and receiving various instructions and various data to and from the peripheral circuits and the like through the DTC 60 and controlling each unit of the measurement unit 50 through the DTC 250, the target T as a measurement result is obtained.
3D surface shape measuring device 1 for finding the surface shape of G
Take control of the whole.

【0045】なお、制御部20は、測定部50とのイン
タフェース(DTC250、モーションコントローラ5
1、ADコンバータ54等の構成(例えば標準仕様の拡
張ボードへ搭載するなど)を工夫することにより、その
他を、パソコンやワークステーション等と同様の構成に
することができるので、3次元表面形状測定装置1用の
専用(制御)機である必要はなく、他のシステムで利用
しているパソコン等と兼用しても良い。また、逆に3次
元表面形状測定装置1用に特化したプロセッサ(MP
U)等として用意しても良い。そこで、本実施形態で
は、図1に示す制御部20は、他のシステムと兼用する
制御部とし、その一部の機能を3次元表面形状測定装置
1の制御部CNの機能として兼用するものとする。
The control unit 20 has an interface (DTC 250, motion controller 5) with the measurement unit 50.
1. By devising the configuration of the AD converter 54 and the like (for example, mounting it on an expansion board of a standard specification), the other configuration can be the same as that of a personal computer or a workstation. It is not necessary to be a dedicated (control) machine for the device 1 and it may be shared with a personal computer or the like used in another system. Conversely, a processor (MP) specialized for the three-dimensional surface shape measuring device 1
U) or the like. Therefore, in the present embodiment, the control unit 20 shown in FIG. 1 is a control unit also used as another system, and a part of the functions is also used as a function of the control unit CN of the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1. I do.

【0046】このため、図2では制御部CNを仮想線で
示し、全体を3次元表面形状測定装置1として、以下、
3次元表面形状測定装置1の測定部50について、詳細
に説明する。
For this reason, in FIG. 2, the control unit CN is indicated by a virtual line, and the whole is referred to as a three-dimensional surface shape measuring apparatus 1 and will be described below.
The measuring unit 50 of the three-dimensional surface shape measuring device 1 will be described in detail.

【0047】図2に示すように、測定部50は、表面形
状変位センサPSと、運動テーブル部60と、制御部C
Nからの指令により運動テーブル部60を駆動するモー
ションコントローラ51と、モーションコントローラ5
1からの指令により運動テーブル部60内のそれぞれX
サーボモータ63およびYサーボモータ64を駆動する
ドライバ52およびドライバ53と、表面形状変位セン
サPSおよび運動変位センサDSからの出力信号をAD
変換して制御部20に報告するADコンバータ55とを
備えている。
As shown in FIG. 2, the measuring section 50 includes a surface shape displacement sensor PS, a motion table section 60, and a control section C.
A motion controller 51 that drives the exercise table unit 60 in response to a command from the
1 in the exercise table unit 60 according to a command from
The output signals from the driver 52 and the driver 53 for driving the servo motor 63 and the Y servo motor 64, and the output signals from the surface shape displacement sensor PS and the motion displacement sensor DS are AD.
An AD converter 55 that converts the data and reports the converted data to the control unit 20 is provided.

【0048】表面形状変位センサPSや運動変位センサ
DSは、基本的にはレーザ光を光源とする差動型光ファ
イバ変位計(レーザ変位センサ)を有して構成されてい
る。表面形状変位センサPSと運動変位センサDSは、
それぞれの検出中心が基準法線Lに一致するように、対
向して設けられている。これらについては、さらに後述
する。
The surface shape displacement sensor PS and the motion displacement sensor DS basically include a differential optical fiber displacement meter (laser displacement sensor) using laser light as a light source. Surface shape displacement sensor PS and motion displacement sensor DS
The respective detection centers are provided to face each other so as to coincide with the reference normal line L. These are further described below.

【0049】図2ないし図4に示すように、運動テーブ
ル部60は、運動テーブルTBと、サーボモータ67
(Xサーボモータ63およびYサーボモータ64)によ
り駆動されて運動テーブルTBを水平運動させるXステ
ージ61およびYステージ62と、を備えている。Xス
テージ61およびYステージ62は、ステージサイズ1
50mm×150mm程度のそれぞれ中抜きの形状に形
成されていて、それぞれレール長さ150mm程度のク
ロスローラガイド70によりガイドされ、サーボモータ
67により駆動されるボールネジ軸を介して運動(ステ
ージ移動)する。なお、この他、回転運動のためのθス
テージ68を備えている。θステージ68も中抜きの形
状に形成され、外輪外径200mm程度のクロスローラ
リング75によりガイドされ、同様にサーボモータによ
り駆動される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the exercise table section 60 includes an exercise table TB and a servo motor 67.
(X servo motor 63 and Y servo motor 64), and an X stage 61 and a Y stage 62 for horizontally moving the motion table TB. The X stage 61 and the Y stage 62 have a stage size of 1
Each of them is formed in a hollow shape of about 50 mm × 150 mm, is guided by a cross roller guide 70 having a rail length of about 150 mm, and moves (stage moves) via a ball screw shaft driven by a servo motor 67. In addition, a θ stage 68 for rotational movement is provided. stage 68 is also formed in a hollow shape, is guided by a cross roller ring 75 having an outer ring outer diameter of about 200 mm, and is similarly driven by a servomotor.

【0050】また、Xステージ61の背面(下面)に
は、参照平板TCが設けられている。この参照平板TC
は、50mm×50mm程度で厚さ10mm程度の角形
平板であり、Xステージ61の背面4カ所にバネ71で
固定され、Xステージ61の基準面(上面)との平行度
を、4カ所のネジ72により調整されている。また、そ
の表面(下面:平滑面:後述の参照面)は、平面度1n
m/Area程度で、反射率を高くするためにAIコー
ティングされている。
On the back (lower surface) of the X stage 61, a reference flat plate TC is provided. This reference plate TC
Is a rectangular flat plate having a thickness of about 50 mm × 50 mm and a thickness of about 10 mm, which is fixed to springs 71 at four places on the back surface of the X stage 61, and has four screws for parallelism with the reference surface (upper surface) of the X stage 61. 72. The surface (lower surface: smooth surface: reference surface described later) has a flatness of 1n.
m / Area, AI coating is applied to increase the reflectance.

【0051】運動テーブルTB(およびターゲットT
G)の表面形状変位センサPS(基準法線L)に対する
XY座標上の変位は、Xステージ61およびYステージ
62の相対移動量を示すXリニアスケール65およびY
リニアスケール66からの信号をモーションコントロー
ラ51が入力して、制御部CNに報告する。各リニアス
ケール65(および66)は、スケール長さ90mm程
度(公称読み取り長50mm程度)、絶対変位が測定可
能なもので、分解能0.1μm〜0.5μm程度であ
る。
The exercise table TB (and the target T
The displacement on the XY coordinates with respect to the surface shape displacement sensor PS (reference normal L) of G) is represented by an X linear scale 65 and a Y scale indicating the relative movement amount of the X stage 61 and the Y stage 62.
The motion controller 51 inputs a signal from the linear scale 66 and reports it to the control unit CN. Each linear scale 65 (and 66) has a scale length of about 90 mm (nominal reading length of about 50 mm) and an absolute displacement that can be measured, and has a resolution of about 0.1 μm to 0.5 μm.

【0052】また、表面形状変位センサPSは、ターゲ
ットTGの各測定点(サンプリング点)の高さデータ
(Z座標上の変位)を検出し、ファイバフォルダ69上
に載置された運動変位センサDSは、運動テーブルTB
(および参照平板TC)の水平運動(XY平面上の運
動)による高さデータ(垂直方向(Z軸方向)の運動変
位)を検出して、ADコンバータ55を介して、制御部
CNに報告する。
The surface shape displacement sensor PS detects the height data (displacement on the Z coordinate) of each measurement point (sampling point) of the target TG, and detects the movement displacement sensor DS placed on the fiber folder 69. Is an exercise table TB
The height data (movement displacement in the vertical direction (Z-axis direction)) due to the horizontal movement (movement on the XY plane) of the reference plate TC is reported to the control unit CN via the AD converter 55. .

【0053】次に、本実施形態の3次元表面形状測定装
置1において採用している運動テーブル制御方法につい
て説明する。
Next, a description will be given of a motion table control method employed in the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1 of the present embodiment.

【0054】まず、運動テーブルTBの水平方向運動誤
差(水平運動による垂直方向の運動変位)の検出原理に
ついて説明する。3次元表面形状測定装置1の運動テー
ブル部(運動テーブル制御装置)60では、図5に示す
ように、原理的に、運動テーブルTBの検出面TFが近
似的に仮想基準面(いわゆるXY平面の一つ)VF内で
運動するように、運動テーブルTBを運動させる。この
ため、この運動による誤差が全くなければ、運動テーブ
ルTBの検出面TFが仮想基準面VFから外れることは
ないが、ここでは近似的で良い(誤差があって少々外れ
ても良い)。
First, the principle of detecting a horizontal motion error (vertical motion displacement due to horizontal motion) of the motion table TB will be described. In the motion table unit (motion table control device) 60 of the three-dimensional surface shape measuring device 1, as shown in FIG. 5, the detection surface TF of the motion table TB is in principle approximated to a virtual reference plane (so-called XY plane). 1) Exercise the exercise table TB so as to exercise in the VF. For this reason, if there is no error due to this motion, the detection surface TF of the motion table TB does not deviate from the virtual reference plane VF, but it may be approximate here (may deviate slightly with an error).

【0055】すなわち、運動テーブルTBを運動させる
一方で、仮想基準面VF内の所定の基準点VPに立てた
法線を基準法線Lとし、検出面TF内の任意の1点を検
出点TP0とし、その検出点TP0が運動テーブルTB
の運動により基準法線Lとの交点TVPになったときの
Z軸方向の基準点VPからの変位dを、その検出点TP
0の運動変位dとして検出する。このため、少なくとも
基準法線L上の一点となった検出点TP0のZ軸方向の
運動変位dを検出でき、これにより、仮想基準面VFに
対する運動誤差を補正できる。したがって、極端に高精
度の運動機構を必要としないので、運動テーブルTBの
運動機構が比較的廉価で済み、かつ、その構成による運
動誤差を容易に補正できる。
That is, while moving the movement table TB, a normal line set at a predetermined reference point VP in the virtual reference plane VF is set as a reference normal line L, and an arbitrary point in the detection plane TF is set as a detection point TP0. And the detection point TP0 is the motion table TB
The displacement d from the reference point VP in the Z-axis direction at the point of intersection TVP with the reference normal L due to the movement of
It is detected as a motion displacement d of 0. For this reason, it is possible to detect the movement displacement d in the Z-axis direction of at least one detection point TP0 on the reference normal L, thereby correcting the movement error with respect to the virtual reference plane VF. Therefore, since an extremely high-precision motion mechanism is not required, the motion mechanism of the motion table TB can be relatively inexpensive, and the motion error due to the configuration can be easily corrected.

【0056】また、運動テーブルTBの実際の構成で
は、仮想基準面VFは水平面であり、このため、X軸お
よびY軸はその水平面に平行な(あるいは同一の)水平
面上の縦軸および横軸、Z軸は垂直軸となる。また、基
準法線LはZ軸方向の直線となる。運動テーブルTB
は、近似的に水平面内で運動するように制御され、任意
の検出点TP0が基準法線Lとの交点TVPになったと
きの垂直方向の基準点VPからの変位dを、その検出点
TP0の運動変位dとして検出する。このため、少なく
とも基準法線L上の一点となった検出点TP0(TV
P)の垂直方向の運動変位dを検出でき、これにより、
仮想基準面(水平面)VFに対する運動誤差を補正でき
る。
In the actual configuration of the motion table TB, the virtual reference plane VF is a horizontal plane, so that the X axis and the Y axis are the vertical axis and the horizontal axis on the horizontal plane parallel to (or the same as) the horizontal plane. , Z axis are vertical axes. The reference normal L is a straight line in the Z-axis direction. Exercise table TB
Is controlled so as to move approximately in a horizontal plane, and the displacement d from the reference point VP in the vertical direction when an arbitrary detection point TP0 becomes an intersection TVP with the reference normal L is calculated as the detection point TP0 Is detected as the motion displacement d. For this reason, at least the detection point TP0 (TV
P) vertical motion displacement d of P) can be detected, whereby
The motion error with respect to the virtual reference plane (horizontal plane) VF can be corrected.

【0057】また、この場合、例えば図6に示すよう
に、運動テーブルTB上に検出点TP1〜TP16等を
定めて、各検出点TP1〜TP16が基準法線Lとの交
点TVPになったときに検出された運動変位dを、検出
点TP1〜TP16と対応づけて記憶することにより、
検出後であれば任意の時点で補正でき、運動誤差の補正
がさらに容易になる。
In this case, for example, as shown in FIG. 6, detection points TP1 to TP16 and the like are defined on the exercise table TB, and when each of the detection points TP1 to TP16 becomes an intersection TVP with the reference normal L. By storing the detected movement displacement d in association with the detection points TP1 to TP16,
After the detection, the correction can be performed at any time, and the correction of the motion error is further facilitated.

【0058】なお、上記の説明では、運動テーブルTB
の上面(検出面)の各検出点におけう運動変位を直接検
出するように説明したが、本実施形態における運動テー
ブルTBは、表裏2面が所定の厚みまたは間隔を有して
平行に構成されているため、表裏2面のうちの検出面T
Fでない方の面を参照面とすれば、任意の検出点TP0
の運動変位dは、その検出点TP0と同時に基準法線L
との交点となる参照面内の点を参照点とし、その参照点
の変位を検出することにより、間接的に検出できる。こ
の場合、表裏2面のうちの検出面TFでない方の面を参
照面とするので、検出面TF側を他の検出や測定(例え
ば表面形状測定)等に使用していても、運動変位dが検
出できる。
In the above description, the exercise table TB
Although it has been described that the motion displacement at each detection point on the upper surface (detection surface) is directly detected, the motion table TB in the present embodiment is configured such that the front and back surfaces are parallel with a predetermined thickness or interval. The detection surface T of the front and back surfaces
If a surface other than F is set as a reference surface, any detection point TP0
Of the reference normal L at the same time as the detection point TP0.
A point on the reference plane that is the intersection with the reference point is set as a reference point, and the displacement of the reference point is detected, whereby the detection can be performed indirectly. In this case, the surface that is not the detection surface TF of the front and back surfaces is used as the reference surface. Therefore, even if the detection surface TF side is used for another detection or measurement (for example, surface shape measurement), the motion displacement d Can be detected.

【0059】そして、上記の原理をさらに発展させて応
用したのが、本実施形態の運動テーブル部60の構成で
あり、運動テーブルTBの平行な表裏2面を利用する代
わりに、図3および図4等で前述のように、運動テーブ
ルTB(正確にはXステージ61)の背面(下面)に、
参照平板(参照板)TCが取り付けられている。
The above-described principle is further developed and applied to the configuration of the exercise table section 60 of the present embodiment. Instead of using two parallel front and back surfaces of the exercise table TB, FIGS. 4 and the like, as described above, on the back (lower surface) of the exercise table TB (more precisely, the X stage 61),
A reference flat plate (reference plate) TC is attached.

【0060】この参照平板TCは、運動テーブルTBの
検出面TFに平行な参照面(前述の平滑面:下面)を有
し、これにより、検出面TFと参照面とは平行な2面と
なるので、任意の検出点TP0の運動変位dは、その検
出点TP0と同時に基準法線Lとの交点となる参照面内
の点を参照点とし、その参照点の変位を検出することに
より検出できる。また、この場合、運動テーブルTBの
裏面(検出面TFでない方の面:下面)側に参照基板
(参照板)TCが取り付けられ、参照基板(参照板)T
Cの下面を参照面として有するので、運動テーブルTB
の検出面TF側を他の検出や測定(例えば表面形状測
定)等に使用していても、運動変位dが検出できる。
This reference flat plate TC has a reference surface (the above-mentioned smooth surface: lower surface) parallel to the detection surface TF of the motion table TB, whereby the detection surface TF and the reference surface become two parallel surfaces. Therefore, the movement displacement d of an arbitrary detection point TP0 can be detected by using a point on the reference plane which is an intersection with the reference normal L at the same time as the detection point TP0 as a reference point and detecting the displacement of the reference point. . In this case, a reference substrate (reference plate) TC is attached to the back surface (the surface other than the detection surface TF: lower surface) of the exercise table TB, and the reference substrate (reference plate) T
C has a lower surface as a reference surface, so that the exercise table TB
The movement displacement d can be detected even if the detection surface TF side is used for other detection or measurement (for example, surface shape measurement).

【0061】また、運動テーブル部60において、運動
テーブルTBの駆動機構(運動テーブル駆動手段)は、
運動テーブルTBをX軸方向に運動させるためのXステ
ージ61と、運動テーブルTBをY軸方向に運動させる
ためのYステージ62と、を有するので、仮想基準面T
Fで自在に運動させることができる。なお、Xステージ
61やYステージ62の練り等により運動誤差が生じて
も、運動変位センサ(検出点運動変位検出手段)DSに
よりそれを検出して補正しやすく構成されているので、
厳密な精度は必要なく、これにより、Xステージ61や
Yステージ62等も比較的廉価で構成できる。
In the exercise table section 60, the driving mechanism (exercise table driving means) of the exercise table TB is as follows.
Since it has an X stage 61 for moving the movement table TB in the X-axis direction and a Y stage 62 for moving the movement table TB in the Y-axis direction, the virtual reference plane T
You can move freely with F. Even if a motion error occurs due to kneading of the X stage 61 or the Y stage 62, the motion displacement sensor (detection point motion displacement detection means) DS detects the motion error and is configured to easily correct the motion error.
Strict precision is not required, so that the X stage 61, the Y stage 62, etc. can be constructed at relatively low cost.

【0062】次に、運動変位センサDSであるが、前述
のように、この運動変位センサDSは、熱膨張率の小さ
い材質(ノビナイト)から成るファイバフォルダ69上
に載置された光ファイバ変位計であり、いわゆる差動型
光ファイバ変位計である。
Next, regarding the motion displacement sensor DS, as described above, the motion displacement sensor DS is an optical fiber displacement meter mounted on a fiber folder 69 made of a material (novinite) having a small coefficient of thermal expansion. This is a so-called differential optical fiber displacement meter.

【0063】言い換えれば、運動変位センサDSは、参
照平板TCの参照面の位置を非接触で検出可能な非接触
式変位計であり、運動テーブルTBの検出面TF(具体
的には参照基板TCの参照面)の基準法線L上における
位置を容易に検出でき、これにより、任意の検出点TP
0の運動変位dを容易に検出できる。さらに、非接触式
変位計のうちでも、光ファイバ変位計であり、照射光に
対する反射光の位相や光量の変化に基づいて、測定対象
面(ここでは参照平板TCの参照面)との距離を得られ
るので、自己の位置との関係から測定対象面の位置を得
られ、光の照射および反射による検出なので、非接触で
検出できる。
In other words, the motion displacement sensor DS is a non-contact type displacement meter capable of detecting the position of the reference surface of the reference flat plate TC in a non-contact manner, and detects the detection surface TF of the motion table TB (specifically, the reference substrate TC Of the reference plane on the reference normal L can be easily detected.
A motion displacement d of 0 can be easily detected. Further, among the non-contact type displacement meters, an optical fiber displacement meter is used. The distance between the non-contact type displacement meter and the measurement target surface (here, the reference surface of the reference flat plate TC) is determined based on the change in the phase or the amount of reflected light with respect to the irradiation light. Since it is obtained, the position of the measurement target surface can be obtained from the relationship with its own position. Since the detection is performed by light irradiation and reflection, it can be detected without contact.

【0064】そして、光ファイバ変位計のうちでも、い
わゆる差動型光ファイバ変位計なので、さらに正確に検
出できる。すなわち、照射光を照射する照射ファイバと
反射光を入射する複数の受光ファイバとを有し、照射フ
ァイバの照射面および複数の受光ファイバの各受光面
を、照射面から各受光面までの各距離が相互に異なるよ
うに配設しているので、各受光面からの受光量の差に基
づいて、照射面と相手の表面との距離を求めることがで
き、いわゆる差動型光ファイバ変位計の原理により、入
射光量や曲げ等の影響による光ファイバ内での光の減衰
や相手表面の反射率に依存せずに距離を求められ、この
距離に基づいて、基準法線L上における相手の表面(こ
こでは参照平板TCの参照面)の位置を、より正確にか
つ非接触で検出できる。なお、この運動変位センサDS
は、ファイバフォルダ69上に固定した状態で、変位計
としての傾きが±0.5°以下、繰り返し精度5nm以
下、程度に構成されている。
Further, among the optical fiber displacement meters, since it is a so-called differential type optical fiber displacement meter, detection can be performed more accurately. That is, it has an irradiating fiber for irradiating the irradiating light and a plurality of receiving fibers for receiving the reflected light, and the irradiating surface of the irradiating fiber and each receiving surface of the plurality of receiving fibers are arranged at respective distances from the irradiating surface to the respective receiving surfaces. Are arranged so as to be different from each other, so that the distance between the irradiation surface and the partner surface can be obtained based on the difference in the amount of light received from each light receiving surface. According to the principle, the distance can be obtained without depending on the attenuation of light in the optical fiber due to the influence of the amount of incident light or bending and the reflectance of the surface of the partner, and based on this distance, the surface of the partner on the reference normal L The position of (here, the reference surface of the reference flat plate TC) can be detected more accurately and without contact. The motion displacement sensor DS
Are fixed on the fiber folder 69, the inclination as a displacement meter is ± 0.5 ° or less, and the repetition accuracy is 5 nm or less.

【0065】次に、上述の運動テーブル部60を利用し
てターゲットTGの表面形状を測定する測定原理、すな
わち3次元表面形状測定装置1における表面形状測定の
原理について説明する。この場合の表面形状とは、表面
の凸凹の状態であり、ターゲットTGを水平面においた
ときの表面の垂直方向の変位を示す。
Next, the measurement principle of measuring the surface shape of the target TG using the above-described motion table section 60, that is, the principle of measuring the surface shape in the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1 will be described. The surface shape in this case is a state of unevenness of the surface, and indicates a vertical displacement of the surface when the target TG is placed on a horizontal plane.

【0066】まず、例えば、図7(a)に示す走査軌跡
は、従来から使用されているラスタースキャンタイプの
走査軌跡(測定点や測定の順番を示すので、以下、この
種の概念を「測定アルゴリズム」と呼ぶ)であるが、こ
の測定アルゴリズムでは、検出点TP1→TP2→TP
3→TP4→TP3→TP2→TP1→TP5→……→
TP16→TP15→TP14→TP13となるように
走査する。
First, for example, the scanning trajectory shown in FIG. 7A shows a scanning trajectory of a conventionally used raster scan type (measuring points and the order of measurement). In this measurement algorithm, the detection point TP1 → TP2 → TP
3 → TP4 → TP3 → TP2 → TP1 → TP5 → …… →
Scanning is performed in the order of TP16 → TP15 → TP14 → TP13.

【0067】この測定アルゴリズムに従った測定の場
合、3次元表面形状測定装置1では、例えば同図(b)
に示すように、運動テーブルTBの検出面TFにターゲ
ット(測定対象物)TGの裏面を密着させて運動テーブ
ルTBを運動させ、ターゲットTGの表面と基準法線L
の交点を各測定点とする。図示の例では、検出点TP1
が基準法線Lとの交点TVPとなったときの、すなわち
図示の検出点TP1において検出面TFに立てた法線L
1が基準法線Lと重なったときの、ターゲットTGの表
面と基準法線Lの交点を測定点SP1とし、同様に、検
出点TP2、TP3、TP4における法線L2、L3、
L4が基準法線Lと重なったときの、ターゲットTGの
表面と基準法線Lの交点を測定点SP2、SP3、SP
4とする。
In the case of the measurement according to this measurement algorithm, the three-dimensional surface shape measuring device 1 uses, for example, FIG.
As shown in the figure, the back surface of the target (measurement object) TG is brought into close contact with the detection surface TF of the movement table TB to move the movement table TB, and the front surface of the target TG and the reference normal L
The point of intersection is defined as each measurement point. In the illustrated example, the detection point TP1
Is the intersection TVP with the reference normal L, that is, the normal L set on the detection surface TF at the illustrated detection point TP1.
The intersection of the surface of the target TG and the reference normal L when 1 overlaps the reference normal L is defined as a measurement point SP1, and similarly, the normals L2, L3, and L2 at the detection points TP2, TP3, and TP4 are similarly determined.
When L4 overlaps the reference normal L, the intersection of the surface of the target TG and the reference normal L is measured at the measurement points SP2, SP3, SP
4 is assumed.

【0068】ここで、仮に水平運動変位がないものとす
れば、図示の検出面TFは仮想基準面VFと一致するの
で、検出点TP1〜TP4は同一の高さ(Z座標)とな
り、表面形状変位センサPS(図2参照)により、各測
定点SP1〜SP4の高さ(Z座標)を求めるだけで、
表面形状(SP1〜SP4を結ぶ曲線)の形状情報が得
られる。
Here, assuming that there is no horizontal movement displacement, the detection surface TF shown in the drawing coincides with the virtual reference plane VF, so that the detection points TP1 to TP4 have the same height (Z coordinate), and the surface shape The displacement sensor PS (see FIG. 2) simply determines the height (Z coordinate) of each of the measurement points SP1 to SP4,
Shape information of the surface shape (a curve connecting SP1 to SP4) is obtained.

【0069】一方、水平運動変位がある場合、図7
(b)の検出点TP1〜TP4は同一の高さ(Z座標)
とならない。そこで、3次元表面形状測定装置1では、
検出点TP1〜TP4の高さ(Z座標)を、運動変位セ
ンサDSにより検出(実際には参照基板TCの対応点の
Z座標を検出して使用)し、表面形状変位センサPSに
より検出された各測定点SP1〜SP4の高さ(Z座
標)との差分を求めることにより、ターゲットTGの表
面形状(SP1〜SP4を結ぶ曲線)の形状情報を得
る。
On the other hand, when there is a horizontal movement displacement, FIG.
The detection points TP1 to TP4 in (b) have the same height (Z coordinate)
Does not. Therefore, in the three-dimensional surface shape measuring device 1,
The height (Z coordinate) of the detection points TP1 to TP4 is detected by the motion displacement sensor DS (actually, the Z coordinate of the corresponding point of the reference substrate TC is detected and used), and detected by the surface shape displacement sensor PS. By obtaining a difference from the height (Z coordinate) of each of the measurement points SP1 to SP4, the shape information of the surface shape (curve connecting SP1 to SP4) of the target TG is obtained.

【0070】例えば図8は、ターゲットTGの表面(微
細)形状情報として得られた(測定された)形状データ
の一部を示すものであり、水平方向の運動距離(横軸:
distance:単位[μm])に対するターゲット
TGの表面の高さの変位(縦軸:height:単位
[μm])を示すものである。ここでは、参照基板TC
の参照面(すなわち下側の平滑面)を、光学的に平滑度
の高い平面であることからオプティカルフラット(Op
tical Flat)と呼び、ターゲットTGを平板
(ディスク)状のものであることからディスク(Dis
k)と呼び、その微細な表面形状(表面粗さ)を測定し
ている。
For example, FIG. 8 shows a part of the shape data obtained (measured) as surface (fine) shape information of the target TG, and the horizontal movement distance (horizontal axis:
It shows the displacement of the surface height of the target TG with respect to distance (unit: [μm]) (vertical axis: height: unit [μm]). Here, the reference substrate TC
Since the reference surface (i.e., the lower smooth surface) is a flat surface having a high optical smoothness, the optical flat (Op
This is called a “flat” and the target TG is a flat plate (disc).
k), and the fine surface shape (surface roughness) is measured.

【0071】また、同図(a)には、運動誤差補正前の
データを示し、同図(b)は、運動誤差補正後を示す。
図(a)のデータから、オプティカルフラット(Opt
ical Flat)の分、すなわち、水平運動変位
(うねり等)による運動誤差分を差し引くことにより、
同図(b)に示すように、ターゲットTG(ディスク)
の表面形状(表面粗さ)の分だけを、正確に求めること
ができる。
FIG. 10A shows data before the motion error correction, and FIG. 10B shows the data after the motion error correction.
From the data shown in FIG.
ical Flat), that is, by subtracting the motion error due to horizontal motion displacement (swell, etc.),
As shown in FIG. 3B, the target TG (disk)
Only the surface shape (surface roughness) can be determined accurately.

【0072】上述のように、3次元表面形状測定装置1
では、ターゲットTGの表面と基準法線Lの交点を測定
点(例えば測定点SP1等)とし、その測定点の基準点
VPからの変位に基づいて、測定点の形状情報を検出す
るが、それとともに、検出点(例えば検出点TP1等)
の運動変位dを検出できるので、測定点(例えばSP
1)と同時に基準法線Lとの交点となる検出点(例えば
TP1)の運動変位dを検出することにより、基準法線
L上における運動誤差を容易に補正でき、また、このた
め、運動テーブルTBの運動機構が比較的廉価で済む。
したがって、この3次元表面形状測定方法1では、3次
元表面形状を高精度にかつ比較的廉価な構成で測定でき
る。
As described above, the three-dimensional surface shape measuring device 1
Then, the intersection of the surface of the target TG and the reference normal L is set as a measurement point (for example, the measurement point SP1), and the shape information of the measurement point is detected based on the displacement of the measurement point from the reference point VP. Along with the detection point (for example, the detection point TP1 or the like)
Can be detected, the measurement point (for example, SP
1) Simultaneously, by detecting the movement displacement d of the detection point (for example, TP1) which is the intersection with the reference normal L, the movement error on the reference normal L can be easily corrected. The movement mechanism of the TB is relatively inexpensive.
Therefore, in the three-dimensional surface shape measuring method 1, the three-dimensional surface shape can be measured with high accuracy and a relatively inexpensive configuration.

【0073】以下、より具体的に、3次元表面形状測定
装置1における表面形状測定処理、特にその制御処理フ
ローについて、説明する。
Hereinafter, the surface shape measurement processing in the three-dimensional surface shape measurement apparatus 1, particularly the control processing flow, will be described.

【0074】まず、3次元表面形状測定装置1の制御全
体の処理フローについて、図9を参照して説明する。電
源オン等により処理が開始すると、同図に示すように、
まず、3次元表面形状測定装置1を、前回の電源オフ時
の状態に戻すために、退避していた各制御フラグを復旧
するなどの初期設定を行い(S1)、次に、前回の表示
画面を初期画面として表示する(S2)。図9のその後
の処理、すなわちキー入力か否かの判断分岐(S3)お
よび各種割込処理(S4)は、概念的に示した処理であ
る。
First, the overall control flow of the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1 will be described with reference to FIG. When the process is started by turning on the power or the like, as shown in FIG.
First, in order to return the three-dimensional surface profile measuring apparatus 1 to the state at the time of the previous power-off, initial settings such as restoring the saved control flags are performed (S1). Is displayed as an initial screen (S2). The subsequent processes in FIG. 9, that is, the branch for determining whether or not a key input is performed (S3) and the various interrupt processes (S4) are conceptually illustrated processes.

【0075】実際には、初期画面表示(S2)が終了す
ると、キー入力割込を許可し、キー入力割込が発生する
までは、そのままの状態を維持し(S3:No)、何ら
かのキー入力割込が発生すると(S3:Yes)、それ
ぞれの割込処理に移行して(S4)、その割込処理が終
了すると、再度、キー入力割込待機状態(S3:No)
となる。なお、本実施形態では、キー入力等による割込
処理を基本に説明するが、各処理毎に独立したプログラ
ムをマルチタスク処理等により管理するなど、他の手法
を用いても同様にできることは言うまでもない。
Actually, when the initial screen display (S2) is completed, a key input interrupt is permitted, and the state is maintained until a key input interrupt occurs (S3: No). When an interrupt occurs (S3: Yes), the process shifts to each interrupt process (S4), and when the interrupt process ends, the key input interrupt standby state is again performed (S3: No).
Becomes In the present embodiment, an interrupt process based on a key input or the like will be basically described. However, it is needless to say that other methods can be similarly used, such as managing an independent program for each process by a multitask process or the like. No.

【0076】次に、例えば上述の初期画面表示後の状態
(S3)で、ユーザ(ここでは測定者)により測定開始
キー(として割り当てられた機能キー)が押されると、
測定開始キー割込が発生し、図10に示すように、表面
形状測定処理(以下、単に「測定処理」)を起動する。
Next, for example, when the user (here, the measurer) presses the measurement start key (function key assigned as) in the state (S3) after the above-described initial screen is displayed,
A measurement start key interrupt occurs, and a surface shape measurement process (hereinafter simply referred to as “measurement process”) is started as shown in FIG.

【0077】この測定処理(S10)では、まず、測定
準備初期設定として、原点の設定や走査速度の設定を行
い(S11)、続いて、所定の走査をしながら、測定デ
ータを取得し(走査+測定データ取得:S12)、その
後、誤差を補正して(S13)、処理(S10)を終了
する(S14)。
In the measurement process (S10), first, the origin is set and the scanning speed is set as the initial setting for the measurement preparation (S11). Then, the measurement data is acquired while performing the predetermined scanning (scanning). + Acquisition of measurement data: S12) After that, the error is corrected (S13), and the process (S10) is completed (S14).

【0078】上述の走査+測定データ取得(S12)で
は、まず、測定すべきサンプリング点、中継点およびそ
れらの連結関係のデータを(ROM220の制御データ
領域222等から)読み込むことにより、走査軌跡を設
定する(S121)。ここでいうサンプリング点とは、
測定すべき測定点を示す指標であり、ターゲットTGの
表面形状の形状データ(高さデータ:Z座標を示すデー
タ)を検出(測定)すべき測定点のXY座標値である。
In the above-described scan + measurement data acquisition (S12), first, data of the sampling point to be measured, the relay point, and the connection relation thereof are read (from the control data area 222 of the ROM 220), so that the scanning trajectory is obtained. It is set (S121). The sampling point here is
It is an index indicating a measurement point to be measured, and is an XY coordinate value of a measurement point at which shape data (height data: data indicating a Z coordinate) of the surface shape of the target TG is to be detected (measured).

【0079】また、中継点とは、走査方向が変わる点で
あり、運動テーブルTBの運動(移動)方向を変えるた
めに、サーボモータ67を一旦停止する点のXY座標値
である。また、連結関係のデータ(ルートデータ)は、
それらを連結してまさに走査軌跡を得るためのデータで
あり、これらにより、測定アルゴリズムが示される(設
定される)ことになる。なお、連結関係は、単に中継点
の出現順等で表現できるので、以下ではそれにより代用
する。
The relay point is a point at which the scanning direction changes, and is an XY coordinate value of a point at which the servomotor 67 is temporarily stopped in order to change the movement (movement) direction of the movement table TB. In addition, the data of connection relationship (route data)
These are the data for connecting them to obtain the scanning trajectory, and these indicate (set) the measurement algorithm. Note that the connection relationship can be expressed simply by the order of appearance of the relay points, etc., and will be used hereafter.

【0080】例えば図7で前述の測定アルゴリズムの例
では、サンプリング点は、測定点SP1〜SP4等のX
Y座標値、すなわち検出点TP1〜TP16のXY座標
値である。また、中継点は、検出点TP1、TP4、T
P1、TP5、TP8、TP5、TP9、……、TP1
6、TP13のXY座標値となる。このため、中継点の
順に検出点を結べば、前述の検出点TP1→TP2→T
P3→TP4→TP3→……→TP16→TP15→T
P14→TP13の走査軌跡(走査ルート)が得られ
る。
For example, in the example of the measurement algorithm described above with reference to FIG. 7, the sampling points are the X points of the measurement points SP1 to SP4.
Y coordinate values, that is, XY coordinate values of the detection points TP1 to TP16. The relay points are detected points TP1, TP4, T
P1, TP5, TP8, TP5, TP9,..., TP1
6, XY coordinates of TP13. For this reason, if the detection points are connected in the order of the relay points, the aforementioned detection points TP1 → TP2 → T
P3 → TP4 → TP3 → …… → TP16 → TP15 → T
A scanning locus (scanning route) from P14 to TP13 is obtained.

【0081】走査軌跡の設定が終了すると(S12
1)、測定データを取得する(S122)。より具体的
には、設定された各サンプリング点(測定時のXY座標
を以下「x、y」とする)において、表面形状変位セン
サPSによりターゲットTGの表面の各測定点の高さデ
ータ(Z座標値:これを以下「z1」とする)を検出
し、運動変位センサDSにより参照平板TCの参照面の
高さデータ(Z座標値:これを以下「z2」とする)を
検出する(S122)。すなわち、この時点で、そのサ
ンプリング点における測定結果を「x、y、z1、z
2」として記憶する。
When the setting of the scanning locus is completed (S12)
1), measurement data is acquired (S122). More specifically, at each set sampling point (XY coordinates at the time of measurement are hereinafter referred to as “x, y”), the height data (Z) of each measurement point on the surface of the target TG by the surface shape displacement sensor PS. The coordinate value: hereinafter referred to as “z1”) is detected, and the height data of the reference surface of the reference flat plate TC (Z coordinate value: hereinafter referred to as “z2”) is detected by the motion displacement sensor DS (S122). ). That is, at this point, the measurement result at that sampling point is referred to as “x, y, z1, z
2 ".

【0082】このため、測定データ取得(S122)が
終了し、走査+測定データ取得(S12)が終了した
後、誤差補正処理(S13)では、各サンプリング点
(「x、y」)における2つの高さデータ(「z1、z
2」)の差分(z1−z2)を求めることにより、運動
誤差が補正された高さデータ、すなわちターゲットTG
の表面形状の(補正後の)形状データを得ることができ
る。
Therefore, after the measurement data acquisition (S122) is completed and the scanning + measurement data acquisition (S12) is completed, in the error correction processing (S13), the two at each sampling point (“x, y”) are obtained. Height data (“z1, z
2 ”), the height data in which the motion error has been corrected, that is, the target TG
(Corrected) shape data of the surface shape can be obtained.

【0083】なお、上述の例では、図7の測定アルゴリ
ズムを利用したが、そもそも図7の測定アルゴリズム
は、検出点TP1から検出点TP4に向かって、一旦、
各検出点TP2、TP3等における測定を行い、同一ル
ートを逆方向に、再度、測定した後、次の、検出点TP
5に移動している。すなわち、X方向に往復して測定
後、Y方向に移動しているが、これは、X方向の往復運
動における往ルートと復ルートにおける運動変位(誤
差)を相殺しやすくするためである。しかし、上述のよ
うに、3次元表面形状測定装置1では、表面形状の測定
(z1の検出)とともに、上下変動量の測定(z2の検
出)も行っているので、図7で上述のような測定アルゴ
リズムを採用する必要はない。
In the above example, the measurement algorithm shown in FIG. 7 is used. However, the measurement algorithm shown in FIG. 7 first goes from the detection point TP1 to the detection point TP4 once.
The measurement is performed at each of the detection points TP2, TP3, and the like, and the same route is measured again in the opposite direction.
Moved to 5. In other words, the measurement is performed in the Y direction after reciprocating in the X direction, and this is because the movement displacement (error) in the forward route and the return route in the reciprocating motion in the X direction is easily offset. However, as described above, the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1 measures the vertical shape (detection of z2) as well as the surface shape (detection of z1). There is no need to employ a measurement algorithm.

【0084】このため、例えば図11(a)に示すよう
に、波形に測定する測定アルゴリズム(走査ルート:T
P1→…→TP4→TP8→…→TP5→TP9→……
→TP13)、同図(b)に示すように、渦巻き状に測
定する測定アルゴリズム(走査ルート:TP1→…→T
P4→…→TP16→…→TP13→…→TP5→……
→TP7→TP11→TP10)、同図(c)に示すよ
うに、同心四角状に測定する測定アルゴリズム(走査ル
ート:TP1→…→TP4→…→TP16→…→TP1
3→…→TP1→TP6→TP7→TP11→TP10
→TP6)など、種々の測定アルゴリズムを採用でき
る。
For this reason, for example, as shown in FIG. 11A, a measurement algorithm (scanning route: T
P1 →→ TP4 → TP8 → ... → TP5 → TP9 → ...
→ TP13), as shown in FIG. 3 (b), a measurement algorithm for measuring spirally (scanning route: TP1 →... → T
P4 → TP16 → TP13 → TP5 →…
→ TP7 → TP11 → TP10), as shown in FIG. 3 (c), a measurement algorithm for performing concentric square measurement (scanning route: TP1 →... TP4 →... TP16 →.
3 →… → TP1 → TP6 → TP7 → TP11 → TP10
Various measurement algorithms such as TP6) can be adopted.

【0085】ところで、上述の実施形態(第1実施形
態)における測定処理(S10)では、測定準備初期設
定として、原点の設定や走査速度の設定を行い(S1
1)、その後、走査+測定データ取得(S12)を行っ
たが、この場合、例えば設定された走査速度が高すぎる
と、測定対象物によっては、凸凹の変化が激しくて、測
定不能になったり、所望の精度で測定できない場合が生
じる。また、設定された走査速度が同じでも、設定され
た測定点が密過ぎると、必要な測定時間が確保できず、
同様に、測定不能や精度上の問題が生じる。かといっ
て、測定点が少ないと、凸凹の変化を正確に測定でき
ず、また、同一の密度の測定点で走査速度を低くしたの
では、測定全体に要する時間が増大してしまう。
By the way, in the measurement processing (S10) in the above-described embodiment (first embodiment), the origin and the scanning speed are set as the initial settings for the measurement preparation (S1).
1) After that, scanning + measurement data acquisition (S12) was performed. In this case, for example, if the set scanning speed is too high, depending on the object to be measured, the irregularities change drastically, making measurement impossible. In some cases, measurement cannot be performed with desired accuracy. Also, even if the set scanning speed is the same, if the set measurement points are too dense, the required measurement time cannot be secured,
Similarly, measurement failure and accuracy problems arise. On the other hand, if the number of measurement points is small, it is not possible to accurately measure the change in the unevenness, and if the scanning speed is reduced at the measurement points having the same density, the time required for the entire measurement increases.

【0086】そこで、上述の実施形態(第1実施形態)
と同様に、走査による運動変位(運動誤差)を補正でき
るのに加えて、さらに、測定対象物の表面形状に適した
走査速度および測定精度による表面形状測定ができる3
次元表面形状測定について、第2実施形態として、以下
に説明する。
Therefore, the above embodiment (first embodiment)
Similarly to the above, in addition to being able to correct the movement displacement (movement error) due to scanning, it is also possible to measure the surface shape with a scanning speed and measurement accuracy suitable for the surface shape of the measurement object.
The two-dimensional surface shape measurement will be described below as a second embodiment.

【0087】測定開始キー割込が発生し、図12に示す
ように、測定処理(S20)が起動すると、この測定処
理(S20)では、まず、測定準備初期設定(S21)
として、原点の設定(原点準備または復帰)を行い(S
211)、次に、走査速度としての目標速度の設定を行
う(S212)。すなわち、測定の可否やその精度上の
問題がない場合に達成すべき目標速度を設定する(S2
12)。続いて、走査+測定データ取得を行い(S2
2)、その後、誤差を補正して(S23:図10のS1
3と同じ)、処理(S20)を終了する(S24)。
When a measurement start key interrupt occurs and the measurement process (S20) is started as shown in FIG. 12, in the measurement process (S20), first, the measurement preparation initial setting (S21)
Set the origin (origin preparation or return) as (S
211) Then, a target speed as a scanning speed is set (S212). That is, a target speed to be achieved when there is no problem in the measurability or accuracy of the measurement is set (S2).
12). Subsequently, scanning + measurement data acquisition is performed (S2
2) Then, the error is corrected (S23: S1 in FIG. 10).
3), and terminates the process (S20) (S24).

【0088】上述の走査+測定データ取得(S22)で
は、図10で前述したのと同様に、まず、走査軌跡を設
定し(S221:図10のS121と同じ)、続いて、
測定データを取得する(S222)。
In the above-described scan + measurement data acquisition (S22), first, a scan trajectory is set (S221: the same as S121 in FIG. 10), as described above with reference to FIG.
Measurement data is obtained (S222).

【0089】ただし、この測定データ取得(S222)
では、まず、全ての測定データを取得した否か、すなわ
ち測定終了か否かを判別し(S2221)、測定終了で
あれば(S2221:Yes)、誤差補正処理(S2
3)に移行する。また、測定が終了するまでは(S22
21:No)、続いて、次の停止位置(前述の中継点で
あり、ここではサンプリング点の1つを兼ねる)を設定
する(S2222)。
However, this measurement data acquisition (S222)
First, it is determined whether or not all the measurement data has been acquired, that is, whether or not the measurement has been completed (S2221). If the measurement has been completed (S2221: Yes), the error correction process (S221)
Go to 3). Until the measurement is completed (S22
21: No) Then, the next stop position (the above-described relay point, which also serves as one of the sampling points in this case) is set (S2222).

【0090】次の中継点の設定(S2222)が終了す
ると、以降、設定した中継点に至るまで(すなわちS2
228:Yesとなるまで)、走査と並行して、その時
点の現在位置のXY座標(x,y)および高さデータ
(z1、z2)を取得し(S2223)、現在位置がサ
ンプリング点Pi(i=1、2、……、N:ただし、N
はサンプリング点の数)のXY座標(x,y)(以下、
「Pi(x、y)」)と一致するか否かを判別する(S
2224)。サンプリング点Pi(x、y)でなければ
(S2224:No)、その間にも走査により次の時点
に至っているので、その時点のXY座標および高さデー
タ(x、y、z1、z2)を取得する(S2223)。
When the setting of the next relay point (S2222) is completed, thereafter, until the set relay point is reached (that is, S2
228: Yes), and in parallel with the scanning, XY coordinates (x, y) and height data (z1, z2) of the current position at that time are acquired (S2223), and the current position is set to the sampling point Pi ( i = 1, 2,..., N: where N
XY coordinates (x, y) of the number of sampling points
“Pi (x, y)”) is determined (S
2224). If it is not the sampling point Pi (x, y) (S2224: No), since the scanning has reached the next time during that time, the XY coordinates and the height data (x, y, z1, z2) at that time are obtained. (S2223).

【0091】一方、サンプリング点Pi(x、y)であ
れば(S2224:Yes)、表面形状変位センサPS
からエラー信号が出力されているか否か、すなわちエラ
ー信号有りか否かを判別し(S2225)、エラー信号
があれば(S2225:Yes)、減速処理(S222
9)を行う。すなわち走査速度を減速するが、これと共
に、エラー発生前の位置に戻し(S2229)、その
後、再度、次の中継点の設定(S2222)〜エラー信
号の有無判別(S2225)のループ処理を行い、エラ
ー信号が無ければ(無くなれば)、そのサンプリング点
Pi(x,y)における測定結果を「x、y、z1、z
2」として記憶する。
On the other hand, if it is the sampling point Pi (x, y) (S2224: Yes), the surface shape displacement sensor PS
It is determined whether or not an error signal is output from the CPU, that is, whether or not there is an error signal (S2225). If there is an error signal (S2225: Yes), the deceleration process (S222)
Perform 9). In other words, the scanning speed is reduced, but at the same time, the position is returned to the position before the occurrence of the error (S2229). If there is no error signal (if there is no error signal), the measurement result at the sampling point Pi (x, y) is expressed as “x, y, z1, z”.
2 ".

【0092】なお、ここで、サンプリング点Pi(x、
y)における2つの高さデータ(z1、z2)の差分と
して、運動誤差が補正された高さデータzi=z1−z
2を求めてから、測定結果を「x、y、zi」として記
憶しても良い。この場合、後続の誤差補正処理(S2
3)を省略できる。
Here, the sampling point Pi (x,
As the difference between the two height data (z1, z2) in y), height data zi = z1-z in which the motion error has been corrected.
After obtaining 2, the measurement result may be stored as “x, y, zi”. In this case, the subsequent error correction processing (S2
3) can be omitted.

【0093】そして、次に、走査速度を目標速度に戻し
(S2227)、続いて、測定したサンプリング点が中
継点か否か、すなわち設定した中継点に至ったか否かを
判別し(S2228)、中継点に至っていないときには
(S2228:No)、再度、エラー信号の有無に応じ
て(S2225)、適宜、走査速度を調整しながら(S
2227、S2229)、走査と並行して、各時点のX
Y標および高さデータ(x、y、z1、z2)を取得し
(S2223〜S2228)、中継点に至ると(S22
28:Yes)、サーボモータ67を一旦停止させてか
ら、測定終了か否かを判別し(S2221)、以降、上
述と同様のループ処理(S2221〜S2229)によ
り、測定データ取得(S222)を行う。
Then, the scanning speed is returned to the target speed (S2227). Subsequently, it is determined whether the measured sampling point is a relay point, that is, whether the measured sampling point has reached the set relay point (S2228). When the relay point has not been reached (S2228: No), the scanning speed is appropriately adjusted again (S2225) according to the presence or absence of the error signal (S2225).
2227, S2229), X at each point in time
The Y target and the height data (x, y, z1, z2) are acquired (S2223 to S2228), and when reaching the relay point (S22).
28: Yes), the servo motor 67 is stopped once, and it is determined whether or not the measurement is completed (S2221). Thereafter, measurement data is obtained (S222) by the same loop processing (S2221 to S2229) as described above. .

【0094】上述のように、第2実施形態における(3
次元表面形状)測定処理(S20)では、走査速度とし
ての目標速度を設定(初期設定)し(S212)、測定
開始前に予め定められたN個(Nは2以上の整数)の測
定点のうちの任意のn番目(nは1≦n≦Nとなる整
数)のサンプリング点(測定点:第n測定点)Pnとし
て、そのサンプリング点Pnにおける測定を行い(S2
221〜S2226)、エラー信号が有るときには(S
2225:Yes)、走査速度を減速し、エラー信号が
無いときには(S2225:No)、そのままの(また
は目標速度に戻した)走査速度により、次の測定を行
う。
As described above, (3) in the second embodiment
In the (dimensional surface shape) measurement process (S20), a target speed as a scanning speed is set (initial setting) (S212), and N (N is an integer of 2 or more) predetermined measurement points before the start of measurement. As an arbitrary n-th (n is an integer satisfying 1 ≦ n ≦ N) sampling point (measurement point: n-th measurement point) Pn, measurement is performed at the sampling point Pn (S2
221 to S2226), if there is an error signal (S
2225: Yes), the scanning speed is reduced, and when there is no error signal (S2225: No), the next measurement is performed with the scanning speed as it is (or returned to the target speed).

【0095】すなわち、サンプリング点Pnにおける測
定結果(S2225)に基づいて、次のサンプリング点
(測定点)における測定のために走査速度を調整する
(S2227、S2229)。したがって、サンプリン
グ点(第n測定点)Pnにおける測定結果に応じた走査
速度で、すなわちターゲット(測定対象物)TGの表面
形状に適した走査速度で、次の測定点における測定(表
面形状測定)を行うことができる。
That is, based on the measurement result (S2225) at the sampling point Pn, the scanning speed is adjusted for measurement at the next sampling point (measurement point) (S2227, S2229). Therefore, at the scanning speed according to the measurement result at the sampling point (n-th measurement point) Pn, that is, at the scanning speed suitable for the surface shape of the target (measurement target) TG, measurement at the next measurement point (surface shape measurement) It can be performed.

【0096】また、この場合、サンプリング点(第n測
定点)Pnにおいて、所定の精度による測定ができなか
ったときに、その旨を報告するエラー信号(要調整信
号)を生成し、エラー信号が生成(出力)されたとき
に、次の測定点における測定のための走査速度を遅く調
整する(S2229)。
Further, in this case, when the measurement at the sampling point (the n-th measurement point) Pn cannot be performed with the predetermined accuracy, an error signal (adjustment required signal) for reporting the fact is generated. When generated (output), the scanning speed for measurement at the next measurement point is adjusted to be slow (S2229).

【0097】例えば、設定された走査速度に対して、タ
ーゲット(測定対象物)TGの凸凹が激しくて測定精度
が確保できない部分や、前のサンプリング点(測定点)
と密になっていて必要な測定時間が確保できない部分
を、サンプリング点Pnとして測定したために、所定の
精度による測定ができなかったときに、走査速度を遅く
調整できるので、ターゲットTGの表面形状に適した走
査速度で、次の測定点における測定(表面形状測定)を
行うことができる。
For example, a target (measurement target) TG is so uneven that the measurement accuracy cannot be ensured with respect to a set scanning speed, or a sampling point (measurement point) before
Since the portion where the required measurement time cannot be secured because of the high density is measured as the sampling point Pn, the scanning speed can be adjusted to be slow when the measurement with the predetermined accuracy cannot be performed. Measurement (surface shape measurement) at the next measurement point can be performed at a suitable scanning speed.

【0098】また、この場合、調整された走査速度を元
の設定に戻すことができる(S2227)ので、走査速
度を低く(遅く)する必要があるときのみ遅くし、それ
以外では最高速で走査するなど、ターゲットTGの表面
形状や測定精度上の必要に応じて走査速度を調整でき、
これにより、ターゲットTGの表面形状に適した走査速
度および測定精度による表面形状測定ができる。
In this case, since the adjusted scanning speed can be returned to the original setting (S2227), the scanning speed is reduced only when it is necessary to lower (slow) the scanning speed, and otherwise the scanning speed is the highest. The scanning speed can be adjusted according to the surface shape of the target TG and the measurement accuracy as required.
Thereby, the surface shape can be measured with the scanning speed and the measurement accuracy suitable for the surface shape of the target TG.

【0099】また、この第2実施形態においても、第1
実施形態と同様に、各サンプリング点における運動変
位、すなわち任意のn番目のサンプリング点(第n測定
点)Pnにおける走査による運動変位を検出し、検出さ
れた運動変位により、サンプリング点(第n測定点)P
nにおける測定値を補正する(S23)ので、走査を行
うための機構(ここでは運動テーブルTBの運動機構)
が比較的廉価で済み、かつ、その比較的廉価な構成で、
精度の高い測定結果を得ることができる。
Also, in the second embodiment, the first
Similarly to the embodiment, the motion displacement at each sampling point, that is, the motion displacement due to scanning at an arbitrary n-th sampling point (n-th measurement point) Pn is detected, and the sampling point (n-th measurement point) is detected based on the detected motion displacement. Point) P
n (S23), the mechanism for scanning (here, the movement mechanism of the movement table TB)
Is relatively inexpensive, and with its relatively inexpensive configuration,
A highly accurate measurement result can be obtained.

【0100】また、上述の例では、エラー信号有りか否
かを判別し(S2225)、エラー信号があれば(S2
225:Yes)、減速処理(S2229)において、
走査速度の減速とともに、エラー発生前の位置に戻した
ので、すなわち、走査速度を減速(調整)したときに、
次のサンプリング点を元のサンプリング(第n測定点)
Pnとしたので、サンプリングPnにおける測定結果
(S2225)に基づいて走査速度を調整後に、次の測
定点として、再度、サンプリング点Pnにおける測定が
でき、データの取り直し(再測定)により測定精度を向
上できる。
In the above example, it is determined whether or not there is an error signal (S2225).
225: Yes), in the deceleration processing (S2229)
As the scanning speed was reduced and returned to the position before the error occurred, that is, when the scanning speed was reduced (adjusted),
Original sampling at the next sampling point (nth measurement point)
Since the scanning speed was adjusted based on the measurement result (S2225) at the sampling Pn, the measurement at the sampling point Pn could be performed again as the next measurement point, and the measurement accuracy was improved by re-taking the data (re-measurement). it can.

【0101】なお、エラー発生前の位置に戻すより、例
えば(エラー発生前の位置と一致する場合も含めて)前
回の中継点まで戻すようにすれば、前回の中継点からの
再測定ができる。また、サンプリング点が詳細に(細か
く、密に)設定されているような場合には、逆に、エラ
ー発生前の位置に戻さず、次の測定点を、次のサンプリ
ング点Pn+1(第n+1測定点)としても良い。この
場合、エラー発生が無かったとき(S2225:No)
と同様に、サンプリング点Pnの次にサンプリング点P
n+1における測定を行うので、N個のサンプリング点
(測定点)P1〜PNについて、順次測定できる。
By returning to the previous relay point (including the case where it matches the position before the error occurred) rather than returning to the position before the error occurred, re-measurement from the previous relay point can be performed. . On the other hand, when the sampling points are set in detail (finely and densely), the next measurement point is not returned to the position before the occurrence of the error, and the next measurement point is set to the next sampling point Pn + 1 (the (n + 1) th measurement point). Point). In this case, when no error has occurred (S2225: No)
Similarly, after the sampling point Pn, the sampling point P
Since the measurement at n + 1 is performed, the measurement can be sequentially performed on N sampling points (measurement points) P1 to PN.

【0102】また、上述の例では、サンプリング点(第
n測定点)Pnにおける測定結果としてのエラー信号発
生の有無(S2225)に基づいて、走査速度の調整を
したが、例えば、サンプリング点(第n測定点)Pnに
おける測定を行う前のサンプリング点(測定点)におけ
る測定値を参照して、サンプリング点Pnにおける測定
値との差分である測定値差を求め、その測定値差に基づ
いて、走査速度の調整をすることもできる。
In the above example, the scanning speed was adjusted based on whether or not an error signal was generated as a measurement result at the sampling point (n-th measurement point) Pn (S2225). n measurement point) With reference to the measurement value at the sampling point (measurement point) before performing the measurement at Pn, a measurement value difference that is a difference from the measurement value at the sampling point Pn is obtained, and based on the measurement value difference, The scanning speed can also be adjusted.

【0103】ここで、測定値差が大きいときには、表面
形状変位センサ(測定点変位計)PSの性能上の理由か
ら測定不能になったり所定の測定精度が確保できない可
能性がある。このような場合に、エラー信号を発生させ
れば、上述の例と同様になる。また、この場合、性能上
の理由なので、所定精度の確保のためには、走査速度を
遅くする必要がある。
Here, when the measured value difference is large, there is a possibility that measurement becomes impossible or a predetermined measurement accuracy cannot be secured due to the performance of the surface shape displacement sensor (measuring point displacement meter) PS. In such a case, if an error signal is generated, it becomes the same as the above-described example. In this case, because of performance reasons, it is necessary to reduce the scanning speed in order to ensure the predetermined accuracy.

【0104】一方、測定すべき測定点の数の不足により
測定値差が大きくなっていて、凸凹の変化が正確に測定
できていない可能性がある。この場合、凸凹の変化をよ
り正確にするためには、測定点をさらに密にする必要が
あるが、密にすると、必要な測定時間が確保できない可
能性があり、同様に、所定精度の確保のためには、走査
速度を遅くする必要が生じる。
On the other hand, there is a possibility that the difference between the measured values is large due to the shortage of the number of measurement points to be measured, and the change in the unevenness cannot be measured accurately. In this case, in order to make the change in the irregularities more accurate, it is necessary to make the measurement points denser. However, if the measurement points are made denser, there is a possibility that a necessary measurement time may not be secured. Therefore, it is necessary to reduce the scanning speed.

【0105】これらの場合、前のサンプリング点(測定
点)における測定値を参照して、サンプリング点Pnに
おける測定値との差分である測定値差を求め、その測定
値差に基づいて、走査速度の調整をすれば、より具体的
には、測定値差が所定値以上のときに、次の測定点にお
ける測定のための走査速度を遅く調整すれば、ターゲッ
トTGの表面形状に適した走査速度で、次の測定点にお
ける表面形状測定を行うことができる。
In these cases, a measurement value difference which is a difference from the measurement value at the sampling point Pn is obtained by referring to the measurement value at the previous sampling point (measurement point), and the scanning speed is determined based on the measurement value difference. More specifically, if the measurement value difference is equal to or more than a predetermined value, the scanning speed for the measurement at the next measurement point is adjusted to be slow, so that the scanning speed suitable for the surface shape of the target TG is obtained. Thus, the surface shape measurement at the next measurement point can be performed.

【0106】また、上述の後者のように、測定すべきサ
ンプリング点(測定点)の数の不足により測定値差が大
きくなっている場合等では、測定値差が所定値以上のと
きに、次のサンプリング点(測定点)における測定の前
に測定すべき補完サンプリング点(補完測定点)を追加
することもできる。この場合、サンプリング点の不足を
補うことができ、凸凹の変化をさらに正確に測定可能と
なる。
In the case where the difference between the measured values is large due to the shortage of the number of sampling points (measuring points) to be measured, as in the latter case described above, when the measured value difference is equal to or larger than the predetermined value, It is also possible to add a supplementary sampling point (complementary measurement point) to be measured before the measurement at the sampling point (measurement point). In this case, the shortage of the sampling points can be compensated, and the change in the unevenness can be measured more accurately.

【0107】また、上述の実施形態(第1実施形態およ
び第2実施形態)では、所定の走査軌跡上のサンプリン
グ点における測定を順次行ったが、図7や図11で前述
のように、種々の測定アルゴリズムを採用できるので、
複数の測定アルゴリズムに従って測定し、それらの測定
結果を比較することもできる。
In the above-described embodiments (first and second embodiments), measurements at sampling points on a predetermined scanning trajectory are sequentially performed. However, as described above with reference to FIGS. Measurement algorithm can be adopted,
Measurements can be made according to a plurality of measurement algorithms, and the measurement results can be compared.

【0108】ところで、例えば運動変位センサDSは、
熱膨張率の小さい材質(ノビナイト)から成る構造物
(ファイバフォルダ69)上に載置されているが、測定
が長時間にわたると、その測定中に熱変形等が生じる。
運動テーブル部60のその他の各部についても同様であ
り、可能な限り走査速度を早くして測定時間を短縮する
にしても、測定時間中には、熱(熱変形)等を要因とす
る測定変位(測定誤差:測定中の経時変位)が生じ、こ
のことが、測定精度向上の妨げとなる。
Incidentally, for example, the motion displacement sensor DS
Although it is placed on a structure (fiber folder 69) made of a material (novinite) having a small coefficient of thermal expansion, if the measurement is performed for a long time, thermal deformation or the like occurs during the measurement.
The same applies to the other parts of the motion table section 60. Even if the scanning speed is increased as much as possible to shorten the measurement time, the measurement displacement caused by heat (thermal deformation) or the like during the measurement time. (Measurement error: temporal displacement during measurement) occurs, which hinders improvement in measurement accuracy.

【0109】そこで、上述の実施形態(第1実施形態、
第2実施形態)と同様に、走査による運動変位(運動誤
差)を補正するのに加え、測定中の経時変位を検出し
て、それ(経時誤差)を補正することにより、測定精度
をさらに向上できる3次元表面形状測定について、第3
実施形態として、以下に説明する。
Then, the above-described embodiment (first embodiment,
As in the second embodiment, in addition to correcting the movement displacement (movement error) due to scanning, the time-dependent displacement during measurement is detected and corrected (time-dependent error) to further improve the measurement accuracy. Regarding possible three-dimensional surface shape measurement,
An embodiment will be described below.

【0110】測定開始キー割込が発生して起動される
と、図13に示すように、この測定処理(S30)で
は、まず、測定準備初期設定(S31)を行う。ここで
は、図10(のS11)の例と同様に、原点の設定や走
査速度の設定を行う。なお、後述の詳細測定データ取得
(S3222)において、図12(のS221)の例と
同様に測定結果に応じた走査速度の調整をすることもで
き、その場合は、ここで(S212と同様に)目標速度
を設定するが、以下の例では、走査速度の調整はしない
もの(図10の例と同じ)として説明するので、ここで
は単に走査速度を設定するものとする。
When the measurement start key interrupt is generated and activated, as shown in FIG. 13, in this measurement processing (S30), measurement preparation initial setting (S31) is first performed. Here, as in the example of FIG. 10 (S11), the origin is set and the scanning speed is set. Note that, in the detailed measurement data acquisition (S3222) described later, the scanning speed can be adjusted according to the measurement result in the same manner as in the example of FIG. 12 (S221). In that case, (S212) Although the target speed is set, in the following example, the scanning speed is not adjusted (the same as in the example of FIG. 10), so the scanning speed is simply set here.

【0111】測定準備初期設定(S31)が終了する
と、次に、走査+測定データ取得を行い(S32)、そ
の後、誤差を補正して(S33)、処理(S30)を終
了する(S34)。
When the measurement preparation initial setting (S31) is completed, next, scanning + measurement data acquisition is performed (S32), and thereafter, the error is corrected (S33), and the processing (S30) is completed (S34).

【0112】上述の走査+測定データ取得(S32)で
は、まず、概略測定を行い(S321)、続いて、詳細
測定を行う(S322)。ここで、概略測定(S32
1)においても詳細測定(S322)においても、基本
的には、測定のための走査軌跡を設定して、測定データ
を取得するので、それぞれが、図10や図12における
走査+測定データ取得(S12、S22)に相当する。
In the above-described scan + measurement data acquisition (S32), first, a rough measurement is performed (S321), and then, a detailed measurement is performed (S322). Here, the rough measurement (S32
In both 1) and the detailed measurement (S322), basically, the scanning trajectory for the measurement is set and the measurement data is acquired. Therefore, each of the scanning and the measurement data acquisition in FIGS. S12, S22).

【0113】そこで、以下、概略測定における測定点
(概略測定点)の指標(XY座標値)となるもの、すな
わち詳細測定におけるサンプリング点に相当する点を
「参照点」と呼び、参照点(概略測定点)における測定
のための走査軌跡を「参照軌跡」と呼ぶものとすると、
概略測定では、まず、参照点の設定を含む参照軌跡の設
定を行い(S3211)、参照点における測定データ
(概略測定データ)、すなわち参照点における高さデー
タ(z1、z2)をその参照点のXY座標値(x,y)
とともに、測定結果「x、y、z1、z2」として取得
して記憶する(S3212)。
Therefore, an index (XY coordinate value) of a measurement point (coarse measurement point) in the rough measurement, that is, a point corresponding to a sampling point in the detailed measurement is hereinafter referred to as a “reference point”, The scanning trajectory for measurement at the measurement point) is called a “reference trajectory”.
In the rough measurement, first, the reference trajectory including the setting of the reference point is set (S3211), and the measurement data (rough measurement data) at the reference point, that is, the height data (z1, z2) at the reference point is converted to the reference point. XY coordinate value (x, y)
At the same time, the measurement result is acquired and stored as “x, y, z1, z2” (S3212).

【0114】概略測定(S322)が終了すると、詳細
測定(S322)では、図10や図12における走査+
測定データ取得(S12、S22)と同様に、まず、
(中継点やサンプリング点の設定を含む)走査軌跡を設
定し(S3221)、続いて、その詳細測定における測
定データ(詳細測定データ)を、同様に、測定結果
「x、y、z1、z2」として取得して記憶する(S3
222)。
When the rough measurement (S322) is completed, in the detailed measurement (S322), the scanning +
First, as in the measurement data acquisition (S12, S22),
A scanning trajectory (including the setting of a relay point and a sampling point) is set (S3221), and the measurement data (detailed measurement data) in the detailed measurement is similarly converted to the measurement result “x, y, z1, z2”. Is acquired and stored (S3
222).

【0115】詳細測定(S322)が終了し、走査+測
定データ取得(S32)が終了すると、誤差補正処理
(S33)では、まず、運動変位(すなわち運動誤差
の)補正を行い(S331)、続いて、経時変位(すな
わち経時誤差の)補正を行い(S332)、誤差補正処
理(S33)が終了すると、全処理(S30)を終了す
るS34)。
When the detailed measurement (S322) is completed and the scan + measurement data acquisition (S32) is completed, in the error correction process (S33), first, a motion displacement (that is, a motion error) is corrected (S331). Then, the temporal displacement (that is, the temporal error) is corrected (S332), and when the error correction process (S33) ends, the entire process (S30) ends (S34).

【0116】上述の運動変位(誤差)補正(S331)
では、図10や図12で前述の例の誤差補正処理(S1
3、S23)と同様に、任意のn番目(nは1≦n≦N
となる整数:ただし、Nはサンプリング点の数)のサン
プリング点(第n詳細測定点)Pn(x、y)における
測定結果「x、y、z1、z2」のうち、上下センサの
測定値の差、すなわち表面形状変位センサPSによる高
さデータ(z1)と運動変位センサDSによる高さデー
タ(z2)との差に相当する高さデータ(z=z1−z
2)を求めることにより、詳細測定における運動誤差が
補正された測定データ(運動誤差補正後の詳細測定デー
タ)が得られる。
The above-described motion displacement (error) correction (S331)
Then, the error correction processing (S1
3, S23), any n-th (n is 1 ≦ n ≦ N)
Where N is the number of sampling points, and among the measurement results “x, y, z1, z2” at the sampling point (n-th detailed measurement point) Pn (x, y), Height data (z = z1-z) corresponding to the difference, that is, the difference between the height data (z1) obtained by the surface shape displacement sensor PS and the height data (z2) obtained by the motion displacement sensor DS.
By obtaining 2), measurement data in which the motion error in the detailed measurement has been corrected (the detailed measurement data after the correction of the motion error) can be obtained.

【0117】そして、同様に、任意のm番目(mは1≦
m≦Mとなる整数:ただし、Mは参照点の数)のXY座
標(x,y)の参照点(第m概略測定点)Tm(以下、
「Tm(x、y)」)における測定結果「x、y、z
1、z2」のうち、上下センサの測定値の差に相当する
高さデータ(z=z1−z2)を求めることにより、概
略測定における運動誤差が補正された測定データ(運動
誤差補正後の概略測定データ)が得られる。
Then, similarly, any m-th (m is 1 ≦
Integer where m ≦ M: where M is a reference point (m-th approximate measurement point) Tm (hereinafter, referred to as an m-th approximate measurement point) of XY coordinates (x, y) of the number of reference points.
“Tm (x, y)”)
1, z2 ”, height data (z = z1−z2) corresponding to the difference between the measurement values of the upper and lower sensors is obtained, so that the measurement data in which the movement error in the rough measurement is corrected (outline after the movement error correction) Measurement data).

【0118】上述のように、この第3実施形態において
も、第1実施形態や第2実施形態と同様に、運動変位を
検出して補正する。具体的には、概略測定(S322の
S3212)のときの参照点(第m概略測定点)Tm
(x、y)における走査による運動変位を概略測定運動
変位として検出し、詳細測定(S322のS3222)
のときのサンプリング点(第n詳細測定点)Pn(x、
y)における走査による運動変位を詳細測定運動変位と
して検出し、検出された概略測定運動変位により参照点
(第m概略測定点)Tm(x、y)における測定値(測
定データ:具体的には高さデータ)を補正し、検出され
た詳細測定運動変位によりサンプリング点(第n詳細測
定点)Pn(x、y)における測定値を補正する(S3
31)。
As described above, also in the third embodiment, the motion displacement is detected and corrected, as in the first and second embodiments. Specifically, the reference point (m-th approximate measurement point) Tm at the time of the approximate measurement (S3212 of S322)
The motion displacement due to the scanning in (x, y) is detected as a roughly measured motion displacement, and detailed measurement is performed (S3222 of S322).
Sampling point (n-th detailed measurement point) Pn (x,
The movement displacement due to the scanning in y) is detected as the detailed measurement movement displacement, and the measured value (measurement data: specifically, at the reference point (m-th approximate measurement point) Tm (x, y) is detected based on the detected roughly measured movement displacement. Height data) and the measured value at the sampling point (n-th detailed measurement point) Pn (x, y) is corrected by the detected detailed measurement movement displacement (S3).
31).

【0119】すなわち、概略測定においても詳細測定に
おいても、走査による運動変位を検出し、それらによっ
て測定値を補正するので、運動変位による誤差(運動誤
差)を補正でき、これにより、走査を行うための機構
(ここでは運動テーブルTBの運動機構)が比較的廉価
で済み、かつ、その比較的廉価な構成で、精度の高い測
定結果を得ることができる。
That is, in both the rough measurement and the detailed measurement, the movement displacement due to the scanning is detected and the measured value is corrected by them, so that the error (movement error) due to the movement displacement can be corrected. (Here, the movement mechanism of the movement table TB) is relatively inexpensive, and with its relatively inexpensive configuration, highly accurate measurement results can be obtained.

【0120】図13に示すように、運動変位(誤差)補
正(S331)が終了すると、次の経時変位(誤差)補
正(S332)では、概略測定と詳細測定の誤差を補正
する。以下、この点について詳述する。
As shown in FIG. 13, when the motion displacement (error) correction (S331) is completed, the next temporal displacement (error) correction (S332) corrects the error between the rough measurement and the detailed measurement. Hereinafter, this point will be described in detail.

【0121】本実施形態における(3次元表面形状)測
定処理(S30)では、上述のように、まず、概略測定
(S321)として、M個(Mは2以上の整数)の測定
点を参照点(概略測定点)として設定し(S321
1)、M個の参照点における測定を行う(S321
2)。ここでは、概略測定なので、M個は、熱変形等の
経時変化が少ない間に測定が終了してしまう程度の数が
好ましく、かつ、例えば全体の四つ角と中心など、続く
詳細測定において参照しやすい点を設定することが好ま
しい。
In the (three-dimensional surface shape) measurement process (S30) in this embodiment, as described above, first, as rough measurement (S321), M measurement points (M is an integer of 2 or more) are set as reference points. (Approximate measurement points) (S321
1), measurement is performed at M reference points (S321)
2). Here, since the measurement is a rough measurement, the number M is preferably such that the measurement is completed while the temporal change such as thermal deformation is small, and is easy to refer to in subsequent detailed measurement, for example, the entire square and the center. It is preferable to set points.

【0122】例えば図7や図11で前述の測定アルゴリ
ズムに対応して、図14(a)に示すように、検出点T
P1、TP4、TP16、TP13のXY座標値を(M
=)4個の参照点T1〜T4として設定すれば、4個の
概略測定データを得るだけで概略測定を終了できる。
For example, corresponding to the measurement algorithm described above with reference to FIGS. 7 and 11, as shown in FIG.
The XY coordinate values of P1, TP4, TP16, and TP13 are (M
=) If the four reference points T1 to T4 are set, the rough measurement can be completed only by obtaining four rough measurement data.

【0123】続いて、詳細測定(S322)では、走査
軌跡設定(S3221)において、上記のM個(の参照
点と同一点となるサンプリング点)を含むN個(NはM
<Nとなる整数)の測定点をサンプリング点(詳細測定
点)として設定する。例えば上記の図14(a)の(M
=)4個に対して、図7や図11で前述のように、その
(M=)4個を含む(N=)16個の測定点を、サンプ
リング点(詳細測定点)P1〜P16として設定する。
なお、この詳細測定点の設定のタイミングは、詳細測定
(具体的には詳細測定データ取得の処理(S322
2))の前であれば、概略測定の前であっても後であっ
ても良い。
Subsequently, in the detailed measurement (S322), in the scan trajectory setting (S3221), N (N is M) including the above-mentioned M (the same sampling point as the reference point)
A measurement point of <N is an integer) is set as a sampling point (detailed measurement point). For example, (M) in FIG.
=), The 16 (N =) measurement points including the (M =) 4 as sampling points (detailed measurement points) P1 to P16, as described above with reference to FIGS. Set.
The timing of the setting of the detailed measurement point is based on the detailed measurement (specifically, the detailed measurement data acquisition process (S322
If it is before 2)), it may be before or after the rough measurement.

【0124】そして、概略測定(S321)の後、詳細
測定(S322)として、(N=)16個のサンプリン
グ点(詳細測定点)P1〜P16における測定を行う
(S3222)。この場合、(N=)16個のサンプリ
ング点(詳細測定点)P1〜P16のうちの(M=)4
個は、(M=)4個の参照点(概略測定点)T1〜T4
と同一点となる。このため、任意のm番目の参照点(第
m概略測定点)Tm(x、y)と、任意のn番目のサン
プリング点(第n詳細測定点)Pn(x、y)とが、同
一点であるときに、それら測定値の差分を、サンプリン
グ点(第n詳細測定点)Pn(x、y)の経時変位とし
て決定する。
After the rough measurement (S321), the measurement at (N =) 16 sampling points (detailed measurement points) P1 to P16 is performed as the detailed measurement (S322) (S3222). In this case, (M =) 4 of (N =) 16 sampling points (detailed measurement points) P1 to P16
Are (M =) 4 reference points (approximate measurement points) T1 to T4
And the same point. Therefore, an arbitrary m-th reference point (m-th approximate measurement point) Tm (x, y) and an arbitrary n-th sampling point (n-th detailed measurement point) Pn (x, y) are the same point. , The difference between the measured values is determined as the temporal displacement of the sampling point (n-th detailed measurement point) Pn (x, y).

【0125】すなわち、経時変位(誤差)補正(S33
2)では、まず、N個のサンプリング点(詳細測定点)
P1〜PNのうちのM個については、熱変形等の経時変
化が少ない間に終了する概略測定の測定値に基づいて、
測定値の差分を経時変位として決定(検出)して補正が
できるので、測定精度を向上できる。
That is, the displacement (error) over time is corrected (S33).
In 2), first, N sampling points (detailed measurement points)
For M of P1 to PN, based on the measurement value of the rough measurement that is completed while the temporal change such as thermal deformation is small,
Since the difference between the measured values can be determined (detected) as a temporal displacement and corrected, the measurement accuracy can be improved.

【0126】そして、この測定処理(S30)では、N
個のサンプリング点(詳細測定点)のうちの残りのN−
M個についても、M個の経時変位に基づいて、補正す
る。以下、この点について詳述する。
In this measurement process (S30), N
N- of the remaining sampling points (detailed measurement points)
As for the M pieces, the correction is made based on the M pieces of temporal displacement. Hereinafter, this point will be described in detail.

【0127】例えば図14(a)に示す4個の検出点T
P1、TP4、TP16、TP13に対応して(M=)
4個の参照点T1〜T4を設定(S3211)し、図1
1(a)に示す16個の検出点TP1〜TP16に対応
して(N=)16個のサンプリング点P1〜P16を設
定(S3221)した場合、(N=)16個のサンプリ
ング点(詳細測定点)P1〜P16のうちの(M=)4
個、すなわちP1、P4、P16、P13は、(M=)
4個の参照点(概略測定点)T1〜T4と同一点とな
る。
For example, four detection points T shown in FIG.
Corresponding to P1, TP4, TP16, TP13 (M =)
Four reference points T1 to T4 are set (S3211), and FIG.
When (N =) 16 sampling points P1 to P16 are set (S3221) corresponding to the 16 detection points TP1 to TP16 shown in FIG. 1A, (N =) 16 sampling points (detailed measurement) (Point) (M =) 4 of P1 to P16
, That is, P1, P4, P16, and P13 are (M =)
The same points as the four reference points (approximate measurement points) T1 to T4.

【0128】この場合、概略測定(S321)として、
(M=)4個の参照点(概略測定点)T1〜T4におけ
る測定データ(概略測定データ)を取得し(S321
2)、詳細測定(S322)として、(N=)16個の
サンプリング点(詳細測定点)P1〜P16における測
定データ(詳細測定データ)を取得する(S322
2)。そして、この場合、運動変位(誤差)補正(S3
31)において、(M=)4個の運動誤差補正後の概略
測定データと、(N=)16個の運動誤差補正後の詳細
測定データを得る。
In this case, as the rough measurement (S321),
(M =) Measurement data (approximate measurement data) at four reference points (approximate measurement points) T1 to T4 are acquired (S321).
2) As detailed measurement (S322), measurement data (detailed measurement data) at (N =) 16 sampling points (detailed measurement points) P1 to P16 is acquired (S322).
2). In this case, motion displacement (error) correction (S3
At 31), (M =) four rough measurement data after motion error correction and (N =) 16 detailed measurement data after motion error correction are obtained.

【0129】続いて、経時変位(誤差)補正(S33
2)では、まず、(N=)16個のうちの(M=)4個
のサンプリング点P1、P4、P16、P13における
測定データ(ただし、運動誤差補正後の詳細測定デー
タ)と、同一点の(M=)4個の参照点T1〜T4にお
ける測定データ(ただし、運動誤差補正後の概略測定デ
ータ)と、の差分を求め、それらを(M=)4個のサン
プリング点P1、P4、P16、P13の経時変位とし
て決定し、(M=)4個のサンプリング点P1、P4、
P16、P13に対応させて記憶する。
Subsequently, the temporal displacement (error) is corrected (S33).
In 2), first, the same data as the measurement data at the (M =) 4 sampling points P1, P4, P16, and P13 of the (N =) 16 (however, the detailed measurement data after the motion error correction) is used. Of the (M =) four reference points T1 to T4 (however, the approximate measurement data after the motion error correction) is obtained, and the difference between the measured data and the (M =) four sampling points P1, P4, P16 and P13 are determined as temporal displacements, and (M =) four sampling points P1, P4,
It is stored in association with P16 and P13.

【0130】次に、(M=)4個のサンプリング点P
1、P4、P16、P13の運動誤差補正後の詳細測定
データを(M=)4個の経時変位に基づいて補正する。
すなわち、熱変形等の経時変化が少ない間に終了する概
略測定の測定値に基づいて、測定値の差分を経時変位と
して決定(検出)して補正する。
Next, (M =) four sampling points P
The detailed measurement data after the motion error correction of 1, P4, P16, and P13 is corrected based on (M =) four temporal displacements.
That is, the difference between the measured values is determined (detected) as a temporal displacement based on the measured value of the rough measurement that is completed while the temporal change such as thermal deformation is small, and is corrected.

【0131】次に、(N−M=)12個のサンプリング
点P2、P3、P5〜P12、P14、P15について
の運動誤差補正後の詳細測定データを、(M=)4個の
サンプリング点P1、P4、P16、P13の経時変位
に基づいて補正する。
Next, the detailed measurement data after the motion error correction for the (N−M =) 12 sampling points P2, P3, P5 to P12, P14, and P15 are converted to the (M =) four sampling points P1 , P4, P16, P13.

【0132】この場合、任意の2個の参照点(概略測定
点)を結ぶ直線上に位置するサンプリング点(詳細測定
点)における経時変位を、2個の参照点(概略測定点)
における経時変位に基づいて、すなわち2個の参照点
(概略測定点)と同一点となるサンプリング点(詳細測
定点)に対応する経時変位に基づいて、補完経時変位と
して決定する。この場合のサンプリング点(詳細測定
点)は、2点を結ぶ直線上に位置するので、その経時変
位を、例えば直線近似等により求められ、これにより、
そのサンプリング点(詳細測定点)における測定結果
(測定値)を線形補正するなど、測定値の補正が容易に
なり、測定精度の向上がさらに容易になる。
In this case, the time-dependent displacement at a sampling point (detailed measurement point) located on a straight line connecting any two reference points (roughly measured points) is represented by two reference points (roughly measured points).
Is determined as the complementary temporal displacement based on the temporal displacement at, that is, based on the temporal displacement corresponding to the sampling point (detailed measurement point) that is the same as the two reference points (approximate measurement points). Since the sampling point (detailed measurement point) in this case is located on a straight line connecting the two points, its temporal displacement can be obtained by, for example, a linear approximation.
The correction of the measurement value is facilitated by linearly correcting the measurement result (measurement value) at the sampling point (detailed measurement point), and the improvement of the measurement accuracy is further facilitated.

【0133】例えば(N−M=)12個のサンプリング
点P2、P3、P5〜P12、P14、P15のうちの
サンプリング点P2は、2個の参照点(概略測定点)T
1、T2を結ぶ直線上に位置する(図11(a)および
図14(a)参照)ので、2個の参照点(概略測定点)
T1、T2と同一点となるサンプリング点(詳細測定
点)P1、P4の経時変位に基づいて、その間を補完す
る補完経時変位として、サンプリング点P2における経
時変位を、例えば直線近似等により求めて線形補正でき
る。
For example, among the (N−M =) twelve sampling points P2, P3, P5 to P12, P14, and P15, the sampling point P2 is two reference points (approximate measurement points) T
1 and T2 (see FIGS. 11 (a) and 14 (a)), so two reference points (approximate measurement points)
Based on the temporal displacement of the sampling points (detailed measurement points) P1 and P4 which are the same points as T1 and T2, the temporal displacement at the sampling point P2 is obtained as a complementary temporal displacement to complement between them, for example, by linear approximation or the like. Can be corrected.

【0134】同様に、サンプリング点P3の経時変位
(補完経時変位)は、例えば2個の参照点(概略測定
点)T1、T2と同一点となるサンプリング点(詳細測
定点)P1、P4の経時変位に基づいて、サンプリング
点P6およびP11の補完経時変位は、2個の参照点
(概略測定点)T1、T3と同一点となるサンプリング
点(詳細測定点)P1、P16の経時変位に基づいて、
サンプリング点P7およびP10の補完経時変位は、2
個の参照点(概略測定点)T2、T4と同一点となるサ
ンプリング点(詳細測定点)P4、P13の経時変位に
基づいて、サンプリング点P14およびP15の補完経
時変位は、2個の参照点(概略測定点)T3、T4と同
一点となるサンプリング点(詳細測定点)P16、P1
3の経時変位に基づいて、それぞれ例えば直線近似等に
より求めて線形補正できる。
Similarly, the temporal displacement (complementary temporal displacement) of the sampling point P3 is, for example, the temporal displacement of the sampling points (detailed measuring points) P1 and P4 which are the same as the two reference points (approximate measuring points) T1 and T2. Based on the displacement, the complementary temporal displacement of the sampling points P6 and P11 is based on the temporal displacement of the sampling points (detailed measurement points) P1 and P16 which are the same as the two reference points (roughly measured points) T1 and T3. ,
The complementary temporal displacement of sampling points P7 and P10 is 2
Based on the temporal displacement of the sampling points (detailed measuring points) P4 and P13 which are the same as the reference points (approximate measuring points) T2 and T4, the complementary temporal displacements of the sampling points P14 and P15 are two reference points (Approximate measurement points) Sampling points (detailed measurement points) P16 and P1 which are the same as T3 and T4
For example, based on the time-dependent displacement of No. 3, linear correction can be performed by, for example, obtaining linear approximation.

【0135】上述のように、本実施形態の測定処理(S
30)では、M個の参照点(概略測定点)と同一点であ
るM個を除くN−M個の各サンプリング点(詳細測定
点)に対応するN−M個の補完経時変位を決定する。ま
た、決定されたN−M個の補完経時変位に基づいて、対
応するN−M個の各サンプリング点(詳細測定点)にお
ける測定値を補正するので、N−M個の測定値を容易に
補正できる。
As described above, the measurement processing (S
In 30), NM complementary temporal displacements corresponding to NM sampling points (detailed measurement points) excluding M, which are the same points as the M reference points (approximate measurement points), are determined. . In addition, since the measured values at the corresponding NM sampling points (detailed measurement points) are corrected based on the determined NM complementary temporal displacements, the NM measured values can be easily obtained. Can be corrected.

【0136】この場合、M個の参照点と同一点であるM
個については、概略測定時との差分をそのまま経時変位
として決定でき、それらに基づいて、残りのN−M個に
ついても、補完経時変位として経時変位を決定できるの
で、N個のサンプリング点(詳細測定点)に対応する経
時変位を容易に決定できる。また、M個の経時変位は、
M個の詳細測定点に対応づけて記憶するので、経時変位
を決定(検出)して記憶後であれば、任意の時点で経時
変位を利用できる。これらにより、N個のサンプリング
点(詳細測定点)における測定値を容易に補正でき、測
定精度の向上がさらに容易になる。
In this case, M reference points which are the same as the M reference points
For each of the remaining samples, the difference from the time of the approximate measurement can be directly determined as the temporal displacement, and based on them, the remaining temporal displacement can be determined for the remaining NM as the complementary temporal displacement. The temporal displacement corresponding to (measurement point) can be easily determined. Further, the M temporal displacements are:
Since the detailed measurement points are stored in association with the M detailed measurement points, the temporal displacement can be used at any time as long as the temporal displacement is determined (detected) and stored. As a result, the measured values at the N sampling points (detailed measurement points) can be easily corrected, and the measurement accuracy can be further improved.

【0137】なお、詳細測定(S322)における走査
軌跡設定(S3221)では、図13に示すように、例
えば機能キー群32のうちの所定のキーを押すことによ
り、測定順路(すなわち走査軌跡)を、2つのタイプA
およびBから選択できる。
In the scanning trajectory setting (S3221) in the detailed measurement (S322), as shown in FIG. 13, for example, by pressing a predetermined key of the function key group 32, the measurement path (that is, the scanning trajectory) is changed. Two types A
And B can be selected.

【0138】タイプAを選択すると、(サンプリング点
&中継点を含む)走査軌跡データの入力または読み込み
を行い(S32212)、その走査軌跡データに基づい
て、任意の離散点で測定を行う(S3222)ため、比
較的まばらな平面度測定などに有利であり、特徴として
は、全てのサンプリング点を中継点としても良く、この
場合、1つ1つの点で運動テーブルTBを止めて測定デ
ータを取得する(S3222)。なお、一時停止する点
のみ中継点として、図7や図11で前述の測定アルゴリ
ズムを採用することもできるし、ここで入力または読み
込みの対象となった走査軌跡データは、設定された点の
全てを中継点として、下記のタイプB用の走査軌跡デー
タとしても扱うことができる。
When the type A is selected, scanning locus data (including sampling points and relay points) is input or read (S32212), and measurement is performed at arbitrary discrete points based on the scanning locus data (S3222). Therefore, it is advantageous for relatively sparse flatness measurement and the like. As a feature, all sampling points may be used as relay points. In this case, the movement table TB is stopped at each point to acquire measurement data. (S3222). Note that the measurement algorithm described above with reference to FIGS. 7 and 11 can be adopted as a relay point only at the point at which a pause is made, and the scanning trajectory data that is input or read here is all of the set points. Can be handled as scanning locus data for the type B described below.

【0139】一方、タイプBは、粗さのような表面形状
の測定に有利であり、このタイプBを選択すると、ま
ず、(中継点を含む)走査軌跡データの入力または読み
込みを行い(S32213)、続いて、中継点間を等間
隔に分割して、サンプリング点を設定する。例えば図示
のように、中継点T1〜T4等のデータに基づいて、サ
ンプリング点P1〜P8等を設定する(S3221
4)。
On the other hand, type B is advantageous for measuring a surface shape such as roughness. If this type B is selected, first, scanning locus data (including relay points) is input or read (S32213). Subsequently, the sampling points are set by dividing the relay points at equal intervals. For example, as illustrated, sampling points P1 to P8 and the like are set based on data of the relay points T1 to T4 and the like (S3221).
4).

【0140】このタイプBの場合、M個の参照点(概略
測定点)と同一点であるM個を除くN−M個の各サンプ
リング点(詳細測定点)は、M個の参照点のいずれか2
個の間を補完する測定点(補完測定点)となるように設
定される。例えば、途中までではあるが、図13内に図
示の例では、(M=)4個の参照点T1〜T4と同一点
である(M=)4個のサンプリング点P1、P4、P
5、P8を除く(N=8によりN−M=)4個の各サン
プリング点(詳細測定点)P2、P3、P6、P7は、
(M=)4個の参照点T1〜T4のいずれか2個の間を
補完する補完測定点となるように設定される。
In the case of this type B, NM sampling points (detailed measurement points) excluding M, which are the same points as the M reference points (approximate measurement points), are determined by any of the M reference points. Or 2
It is set to be a measurement point (complementary measurement point) that complements between the two. For example, in the example illustrated in FIG. 13, although in the middle, four (M =) sampling points P 1, P 4, and P (M =) are the same as the four (M =) reference points T 1 to T 4.
Except for 5, P8 (N−M = N = 8), the four sampling points (detailed measurement points) P2, P3, P6, P7 are
(M =) It is set to be a complementary measurement point that complements between any two of the four reference points T1 to T4.

【0141】また、図11(a)の測定アルゴリズムに
よる詳細測定を行う場合、例えば図14(b)に示すよ
うに、概略測定(S3211)として、(M=)8個の
参照点T1〜T8を設定して(S3211)、概略測定
データを取得し(S3212)、参照点T1〜T8をそ
のまま中継点T1〜T8とすれば、検出点TP1〜TP
16に対応するサンプリング点P1〜P16のうちの、
(M=)8個の参照点T1〜T8と同一点である(M
=)8個のサンプリング点P1、P4、P5、P8、P
9、P12、P13、P16を除く(N=16によりN
−M=)8個の各サンプリング点(詳細測定点)P2、
P3、P6、P7、P10、P11、P14、P15
は、(M=)8個の参照点T1〜T8のいずれか2個の
間を補完する補完測定点となるように設定される。
When detailed measurement is performed by the measurement algorithm shown in FIG. 11A, for example, as shown in FIG. 14B, (M =) eight reference points T1 to T8 are used as a rough measurement (S3211). Is set (S3211), the approximate measurement data is acquired (S3212), and if the reference points T1 to T8 are used as relay points T1 to T8 as they are, the detection points TP1 to TP
16 among sampling points P1 to P16 corresponding to
(M =) The same points as the eight reference points T1 to T8 (M
=) 8 sampling points P1, P4, P5, P8, P
Excluding 9, P12, P13 and P16 (N = 16 means N
−M =) 8 sampling points (detailed measurement points) P2,
P3, P6, P7, P10, P11, P14, P15
Is set to be a complementary measurement point that complements any two of (M =) eight reference points T1 to T8.

【0142】このため、詳細測定(S322)では、概
略測定時に測定しなかった(測定できなかった)中間点
を測定するなど、詳細な測定ができ(測定の補完がで
き)、形状測定としての測定精度を向上できる。また、
2個の(詳細測定点も兼ねる)参照点(概略測定点)に
おける測定値の(概略測定時と詳細測定時との)差分を
それらにおける経時変位とすれば、その2点における経
時変位に基づいて、2個の概略測定点の間を補完する補
完測定点の経時変位を決定(推定)できる。
For this reason, in the detailed measurement (S322), a detailed measurement can be performed (a measurement can be complemented), for example, by measuring an intermediate point which was not measured (cannot be measured) at the time of the rough measurement. Measurement accuracy can be improved. Also,
If the difference between the measurement values at the two reference points (also referred to as detailed measurement points) (approximate measurement points) (at the time of the approximate measurement and at the time of the detailed measurement) is defined as the time-dependent displacement thereof, the difference is determined based on the time-dependent displacement at the two points. Thus, it is possible to determine (estimate) the temporal displacement of the complementary measurement point that complements between the two approximate measurement points.

【0143】例えば上述の図14(b)および図11
(a)の例では、(N−M=)8個の各サンプリング点
(詳細測定点)P2、P3、P6、P7、P10、P1
1、P14、P15のうちの例えばサンプリング点P2
(およびP3)は、(M=)8個の参照点T1〜T8の
うちの2個の参照点(概略測定点)T1、T2の間を補
完する補完測定点となり、概略測定時に測定しなかった
中間点を測定することになり、詳細な測定ができ(測定
の補完ができ)、形状測定としての測定精度を向上でき
る。他のサンプリング点P6(およびP7)、P10
(およびP11)、P14(およびP15)についても
同様である。
For example, FIG. 14B and FIG.
In the example of (a), (N−M =) eight sampling points (detailed measurement points) P2, P3, P6, P7, P10, P1
1, P14, P15, for example, sampling point P2
(And P3) is a complementary measurement point that complements between two reference points (approximate measurement points) T1 and T2 of (M =) eight reference points T1 to T8, and is not measured at the time of approximate measurement. Since the intermediate point is measured, detailed measurement can be performed (measurement can be complemented), and measurement accuracy as shape measurement can be improved. Other sampling points P6 (and P7), P10
(And P11) and P14 (and P15).

【0144】また、例えば上述のサンプリング点P2
(およびP3)の経時変位(補完経時変位)は、そのサ
ンプリング点P2(およびP3)が位置する直線上両端
の2個の参照点(概略測定点)T1、T2の経時変位に
基づいて、補完経時変位として例えば直線近似等により
決定(推定)できる。このため、(N−M=)8個の各
サンプリング点(詳細測定点)P2、P3、P6、P
7、P10、P11、P14、P15における測定結果
についても、経時変位に対する補正が可能となり、測定
精度を向上できる。
Also, for example, the above-mentioned sampling point P2
The temporal displacement (complementary temporal displacement) of (and P3) is complemented based on the temporal displacement of two reference points (approximate measurement points) T1 and T2 at both ends on a straight line where the sampling point P2 (and P3) is located. The temporal displacement can be determined (estimated) by, for example, linear approximation. Therefore, (N−M =) 8 sampling points (detailed measurement points) P2, P3, P6, P
The measurement results at 7, P10, P11, P14, and P15 can also be corrected for temporal displacement, and the measurement accuracy can be improved.

【0145】また、上述の図14(b)および図11
(a)の例では、詳細測定(S322)における走査軌
跡は、概略測定(S321)における走査軌跡と同一に
定められるので、詳細測定(S322)は、概略測定
(S321)の測定結果を同一の走査軌跡に従って補完
する測定となる。このため、測定中の経時変位を検出し
やすくなり、また、それらの経時変位による測定値の補
正がしやすくなって、測定精度を向上しやすくなる。
Further, FIG. 14 (b) and FIG.
In the example of (a), since the scanning trajectory in the detailed measurement (S322) is determined to be the same as the scanning trajectory in the rough measurement (S321), the detailed measurement (S322) uses the same measurement result as the rough measurement (S321). The measurement is complemented according to the scanning trajectory. For this reason, it is easy to detect temporal displacement during the measurement, and it is also easy to correct the measured value based on the temporal displacement, and it is easy to improve the measurement accuracy.

【0146】また、上述の例では、詳細測定(S32
2)における走査軌跡は、(M=)8個の参照点(概略
測定点)T1〜T8と同一点である(M=)8個を除く
(N−M=)8個のサンプリング点(詳細測定点)P
2、P3、P6、P7、P10、P11、P14、P1
5における測定と、その周辺に位置する(M=)8個の
サンプリング点P1、P4、P5、P8、P9、P1
2、P13、P16における測定との、時間経過が短く
なるように定められる。
In the above example, the detailed measurement (S32
The scanning trajectory in 2) has (M =) eight reference points (approximate measurement points) T1 to T8, and eight (N−M =) sampling points except for (M =) eight which are the same points (details) Measurement point) P
2, P3, P6, P7, P10, P11, P14, P1
5 and eight (M =) sampling points P1, P4, P5, P8, P9, P1
2, It is determined that the time lapse from the measurement at P13 and P16 becomes short.

【0147】すなわち、N−M個の方の測定とM個の方
の測定とは、時間経過が長くならないように、交互に近
い態様で行われる。上述の例では、ほぼ2点毎に交互と
なっている。この場合、M個の方の経時変位は、概略測
定時の測定値との差分により決定されるが、N−M個の
方の経時変位も、M個の方の点における詳細測定との時
間経過が短ければ、その周辺に位置するM個の方の経時
変位と大差ないと推定できるので、N−M個の方の経時
変位の検出(決定)の精度を向上でき、これにより、経
時変位による測定値の補正の精度を向上させ、全体とし
て測定精度を向上できる。
That is, the measurement of the NM number and the measurement of the M number are performed in an alternately close manner so that the passage of time does not become long. In the above-mentioned example, it is alternated approximately every two points. In this case, the temporal displacement of the M pieces is determined by the difference from the measured value at the time of the approximate measurement, and the temporal displacement of the NM pieces is also the time with the detailed measurement at the M points. If the elapsed time is short, it can be estimated that there is not much difference from the temporal displacements of the M pieces located in the vicinity thereof. Therefore, it is possible to improve the accuracy of detecting (determining) the temporal displacement of the NM pieces, and thereby The accuracy of the correction of the measurement value can be improved, and the measurement accuracy can be improved as a whole.

【0148】また、上述の図14(a)や同図(b)
は、いわば概略測定における測定アルゴリズムである
が、これらの他、同図(c)に示すように、概略測定に
おいて、周囲(四つ角)と対角線上の点(参照点)T1
〜T8について測定しておくなど、他にも種々考えられ
る。また、上述の例では、図14(a)(b)と図11
(a)とを組合せた例としたが、概略測定の測定アルゴ
リズムと詳細測定の測定アルゴリズムとしてそれぞれ各
種考えられ、さらにそれらの組合せは任意である。そし
てさらには、概略測定と詳細測定の考え方を拡張し、例
えば図15に示すように、階段状に概略測定しておい
て、これから測定する点と以前に測定した点とを交互に
測定して、測定データを随時補正していくなど、も考え
られる。
Further, FIG. 14A and FIG.
Is a measurement algorithm in the so-called rough measurement, but in addition to these, as shown in FIG. 3C, in the rough measurement, a point (reference point) T1 on the periphery (quadrilateral) and a diagonal line.
Various other methods such as measurement of T8 are also possible. Further, in the above-described example, FIGS.
Although the example in which (a) is combined is used, various algorithms can be considered as the measurement algorithm for the rough measurement and the measurement algorithm for the detailed measurement, and the combination thereof is arbitrary. Further, the concept of the rough measurement and the detailed measurement is extended, for example, as shown in FIG. 15, the rough measurement is performed stepwise, and the point to be measured and the previously measured point are alternately measured. It is also conceivable to correct the measurement data as needed.

【0149】なお、上述の実施形態では、3次元表面形
状測定装置について説明したが、本発明の運動テーブル
制御方法およびその装置は、運動テーブルを利用する例
えば電子部品装着装置(いわゆるマウンタ)等の他の装
置における運動テーブルの制御にも適用できる。また、
表面形状検出センサ等についても、上述の差動型光ファ
イバ変位計ばかりでなく、他のタイプの変位計を利用し
ても良い。もちろん、その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、適宜変更が可能である。
In the above embodiment, the three-dimensional surface shape measuring apparatus has been described. However, the exercise table control method and the exercise apparatus according to the present invention are applicable to an electronic component mounting apparatus (so-called mounter) using the exercise table. The present invention can also be applied to control of a motion table in another device. Also,
As for the surface shape detection sensor and the like, not only the differential optical fiber displacement meter described above but also another type of displacement meter may be used. Of course, other changes can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

【0150】[0150]

【発明の効果】上述のように、本発明の運動テーブル制
御方法およびその装置では、運動テーブルの運動機構が
比較的廉価で済み、かつ、その構成による運動誤差を容
易に補正でき、また、本発明の3次元表面形状測定方法
およびその装置では、それらを利用することにより、3
次元表面形状を高精度にかつ比較的廉価な構成で測定で
きる、などの効果がある。
As described above, in the exercise table control method and apparatus of the present invention, the exercise mechanism of the exercise table is relatively inexpensive, and the exercise error due to the configuration can be easily corrected. In the three-dimensional surface shape measuring method and apparatus according to the present invention, by utilizing them, 3
The effect is that the three-dimensional surface shape can be measured with high accuracy and at a relatively low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る運動テーブル制御方
法およびその装置、並びに3次元表面形状測定方法およ
びその装置を適用した3次元表面形状測定装置の全体構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a motion table control method and device thereof, and a three-dimensional surface shape measurement device and a three-dimensional surface shape measurement device to which the device is applied according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の3次元表面形状測定装置の主に測定部の
構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram mainly showing a configuration of a measuring unit of the three-dimensional surface shape measuring apparatus of FIG. 1;

【図3】図2の運動テーブル部の概略構成を示す断面説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a schematic configuration of an exercise table unit in FIG. 2;

【図4】図3のXステージの構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of an X stage in FIG. 3;

【図5】運動テーブルの運動変位の検出原理を示す原理
説明図である。
FIG. 5 is a principle explanatory view showing a principle of detecting a movement displacement of a movement table.

【図6】検出点の設定例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of setting detection points.

【図7】測定アルゴリズムの一例およびターゲットと測
定点や検出点との関係の一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a measurement algorithm and an example of a relationship between a target and a measurement point or a detection point.

【図8】運動誤差補正前後の測定データの一例を示す説
明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of measurement data before and after motion error correction.

【図9】図1の3次元表面形状測定装置1の制御全体の
概念的処理を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a conceptual process of overall control of the three-dimensional surface shape measuring apparatus 1 of FIG. 1;

【図10】第1実施形態の測定処理を示すフローチャー
トである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a measurement process according to the first embodiment.

【図11】測定アルゴリズムの他の例を示す説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing another example of the measurement algorithm.

【図12】第2実施形態の測定処理を示すフローチャー
トである。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a measurement process according to the second embodiment.

【図13】第3実施形態の測定処理を示すフローチャー
トである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a measurement process according to the third embodiment.

【図14】概略測定における測定アルゴリズムの例を示
す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of a measurement algorithm in the rough measurement.

【図15】詳細測定における測定アルゴリズムの図7お
よび図11とはさらに別の例を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing still another example of the measurement algorithm in the detailed measurement different from FIGS. 7 and 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3次元表面形状測定装置 20 制御部 50 測定部 60 運動テーブル部 61 Xステージ 62 Yステージ CN 制御部 d 運動変位 DS 運動変位センサ L 基準法線 L1〜L4 …… 法線 Pi、P1〜P9 …… サンプリング点 PS 表面形状変位センサ SP1〜SP4 …… 測定点 TB 運動テーブル TC 参照基板 TG ターゲット TF 検出面 TP0〜TP16 …… 検出点 TVP 交点 VF 仮想基準面 VP 基準点 Reference Signs List 1 3D surface shape measuring device 20 Control unit 50 Measurement unit 60 Motion table unit 61 X stage 62 Y stage CN control unit d Motion displacement DS Motion displacement sensor L Reference normal L1 to L4 ... Normal Pi, P1 to P9 ... … Sampling point PS Surface shape displacement sensor SP1 to SP4 …… Measurement point TB Motion table TC Reference board TG target TF Detection surface TP0 to TP16 …… Detection point TVP intersection point VF Virtual reference plane VP Reference point

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3次元直交座標の互いに直交する3軸を
X軸、Y軸およびZ軸とし、前記X軸および前記Y軸の
双方に平行な所定の仮想平面を仮想基準面としたとき
に、 検出面を有する運動テーブルの前記検出面が近似的に前
記仮想基準面内で運動するように、前記運動テーブルを
運動させる運動テーブル駆動工程と、 前記仮想基準面内の所定の基準点に立てた法線を基準法
線とし、前記検出面内の任意の1点を検出点とし、その
検出点が前記運動テーブルの運動により前記基準法線と
の交点になったときの前記基準点からの前記Z軸方向の
変位を、その検出点の運動変位として検出する検出点運
動変位検出工程と、を備えたことを特徴とする運動テー
ブル制御方法。
When three mutually orthogonal three-dimensional orthogonal coordinates are defined as an X axis, a Y axis and a Z axis, and a predetermined virtual plane parallel to both the X axis and the Y axis is defined as a virtual reference plane. A motion table driving step of moving the motion table so that the detection surface of the motion table having the detection surface moves approximately in the virtual reference plane; and setting the motion table to a predetermined reference point in the virtual reference plane. The reference normal is defined as a reference normal, and any one point in the detection plane is defined as a detection point. When the detection point becomes an intersection with the reference normal due to the movement of the movement table, A detection point movement displacement detecting step of detecting the displacement in the Z-axis direction as a movement displacement of the detection point.
【請求項2】 検出された前記運動変位を前記検出点と
対応づけて記憶する運動変位記憶工程をさらに備えたこ
とを特徴とする、請求項1に記載の運動テーブル制御方
法。
2. The exercise table control method according to claim 1, further comprising a motion displacement storing step of storing the detected motion displacement in association with the detection point.
【請求項3】 前記仮想基準面は水平面であることを特
徴とする、請求項1または2に記載の運動テーブル制御
方法。
3. The exercise table control method according to claim 1, wherein the virtual reference plane is a horizontal plane.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
の各工程と、 前記検出面に測定対象物の裏面を密着させて前記運動テ
ーブルを運動させることにより、前記測定対象物の表面
と前記基準法線の交点を測定点とし、その測定点の前記
基準点からの変位に基づいて、前記測定点の形状情報を
検出する表面形状情報検出工程と、 前記測定点と同時に前記基準法線との交点となる検出点
の運動変位に基づいて、前記測定点の形状情報を補正す
る形状情報補正工程と、を備えたことを特徴とする3次
元表面形状測定方法。
4. The surface of the object to be measured by moving each of the steps according to any one of claims 1 to 3 and moving the exercise table by bringing the back surface of the object into contact with the detection surface. And the intersection of the reference normal and the measurement point, based on the displacement of the measurement point from the reference point, surface shape information detection step of detecting the shape information of the measurement point, simultaneously with the measurement point the reference method A shape information correction step of correcting the shape information of the measurement point based on a movement displacement of a detection point that is an intersection with a line.
【請求項5】 3次元直交座標の互いに直交する3軸を
X軸、Y軸およびZ軸とし、前記X軸および前記Y軸の
双方に平行な所定の仮想平面を仮想基準面としたとき
に、 検出面を有する運動テーブルと、 前記検出面が近似的に前記仮想基準面内で運動するよう
に、前記運動テーブルを運動させる運動テーブル駆動手
段と、 前記仮想基準面内の所定の基準点に立てた法線を基準法
線とし、前記検出面内の任意の1点を検出点とし、その
検出点が前記運動テーブルの運動により前記基準法線と
の交点になったときの前記Z軸方向の前記基準点からの
変位を、その検出点の運動変位として検出する検出点運
動変位検出手段と、を備えたことを特徴とする運動テー
ブル制御装置。
5. When three axes orthogonal to each other in three-dimensional orthogonal coordinates are defined as an X axis, a Y axis and a Z axis, and a predetermined virtual plane parallel to both the X axis and the Y axis is defined as a virtual reference plane. A movement table having a detection surface; movement table driving means for moving the movement table so that the detection surface moves approximately in the virtual reference plane; and a predetermined reference point in the virtual reference plane. The established normal is defined as a reference normal, and any one point in the detection plane is defined as a detection point, and the Z-axis direction when the detected point becomes an intersection with the reference normal due to the movement of the movement table. And a detection point motion displacement detecting means for detecting a displacement from the reference point as a motion displacement of the detection point.
【請求項6】 検出された前記運動変位を前記検出点と
対応づけて記憶する運動変位記憶手段をさらに備えたこ
とを特徴とする、請求項5に記載の運動テーブル制御装
置。
6. The motion table control device according to claim 5, further comprising a motion displacement storage unit that stores the detected motion displacement in association with the detection point.
【請求項7】 前記仮想基準面は水平面であることを特
徴とする、請求項5または6に記載の運動テーブル制御
装置。
7. The exercise table control device according to claim 5, wherein the virtual reference plane is a horizontal plane.
【請求項8】 前記運動テーブルは、表裏2面が平行に
構成され、前記表裏2面のうちの前記検出面でない方の
面を参照面とし、 前記検出点の運動変位の検出は、その検出点と同時に前
記基準法線との交点となる前記参照面内の点を参照点と
し、その参照点の変位を検出することにより行われるこ
とを特徴とする、請求項5ないし7のいずれかに記載の
運動テーブル制御装置。
8. The motion table has two front and back surfaces parallel to each other, and a surface other than the detection surface of the two front and back surfaces is used as a reference surface. The method according to any one of claims 5 to 7, wherein a point in the reference plane, which is an intersection with the reference normal at the same time as the point, is set as a reference point, and the detection is performed by detecting a displacement of the reference point. The exercise table control device according to the above.
【請求項9】 前記運動テーブルには、前記検出面に平
行な参照面を有する参照板が取り付けられ、 前記検出点の運動変位の検出は、その検出点と同時に前
記基準法線との交点となる前記参照面内の点を参照点と
し、その参照点の変位を検出することにより行われるこ
とを特徴とする、請求項5ないし7のいずれかに記載の
運動テーブル制御装置。
9. A reference plate having a reference surface parallel to the detection surface is attached to the movement table, and the detection of the movement displacement of the detection point is performed at the same time as the detection point at the intersection with the reference normal. 8. The exercise table control device according to claim 5, wherein a point in the reference plane is set as a reference point, and the movement is performed by detecting a displacement of the reference point.
【請求項10】 前記参照板は、前記運動テーブルの表
裏2面のうちの前記検出面でない方の面側に取り付けら
れ、かつ前記運動テーブル側でない方の面を前記参照面
として有することを特徴とする、請求項9に記載の運動
テーブル制御装置。
10. The reference plate is attached to a side of the front and back surfaces of the exercise table that is not the detection surface, and has a surface that is not the exercise table side as the reference surface. The exercise table control device according to claim 9, wherein:
【請求項11】 前記運動テーブル駆動手段は、 前記運動テーブルを前記X軸方向に運動させるためのX
ステージと、 前記運動テーブルを前記Y軸方向に運動させるためのY
ステージと、 を有することを特徴とする、請求項5ないし10のいず
れかに記載の運動テーブル制御装置。
11. The exercise table driving means includes: X for moving the exercise table in the X-axis direction.
A stage, and a Y for moving the motion table in the Y-axis direction.
The exercise table control device according to claim 5, further comprising: a stage.
【請求項12】 前記検出点運動変位検出手段は、前記
基準法線上における相手の表面の位置を非接触で検出可
能な非接触式変位計を有することを特徴とする、請求項
5ないし11のいずれかに記載の運動テーブル制御装
置。
12. The apparatus according to claim 5, wherein said detection point movement displacement detection means has a non-contact type displacement meter capable of detecting a position of a surface of the other party on said reference normal line in a non-contact manner. The exercise table control device according to any one of the above.
【請求項13】 前記非接触式変位計は、前記基準法線
上における相手の表面に照射光を照射し、それに対応す
る反射光を受光することにより、前記相手の表面の位置
を検出する光ファイバ変位計であることを特徴とする、
請求項12に記載の運動テーブル制御装置。
13. The optical fiber for detecting the position of the surface of the partner by irradiating the surface of the partner on the reference normal line with irradiation light and receiving the reflected light corresponding thereto. Characterized by being a displacement meter,
The exercise table control device according to claim 12.
【請求項14】 前記光ファイバ変位計は、前記照射光
を照射する照射ファイバおよび前記反射光を入射する複
数の受光ファイバを有し、前記照射ファイバの照射面お
よび前記複数の受光ファイバの各受光面を、前記照射面
から各受光面までの各距離が相互に異なるように配設し
て、各受光面からの受光量の差に基づいて、前記照射面
と前記相手の表面との距離を求める差動型光ファイバ変
位計であることを特徴とする、請求項13に記載の運動
テーブル制御装置。
14. The optical fiber displacement meter has an irradiation fiber for irradiating the irradiation light and a plurality of light receiving fibers for receiving the reflected light, and an irradiation surface of the irradiation fiber and each light reception of the plurality of light receiving fibers. The surfaces are arranged such that the distances from the irradiation surface to the respective light receiving surfaces are different from each other, and the distance between the irradiation surface and the surface of the other party is determined based on the difference in the amount of light received from each light receiving surface. 14. The motion table control device according to claim 13, wherein the differential type optical fiber displacement meter is required.
【請求項15】 請求項5ないし14のいずれか1項に
記載の各手段と、 前記検出面に測定対象物の裏面を密着させて前記運動テ
ーブルを運動させることにより、前記測定対象物の表面
と前記基準法線の交点を測定点とし、その測定点の前記
基準点からの変位に基づいて、前記測定点の形状情報を
検出する表面形状情報検出手段と、 前記測定点と同時に前記基準法線との交点となる検出点
の運動変位に基づいて、前記測定点の形状情報を補正す
る形状情報補正手段と、を備えたことを特徴とする3次
元表面形状測定装置。
15. The surface of the object to be measured by moving each of the means according to any one of claims 5 to 14 and moving the exercise table by bringing the back surface of the object to be in close contact with the detection surface. And the intersection of the reference normal as a measurement point, based on the displacement of the measurement point from the reference point, surface shape information detection means for detecting the shape information of the measurement point, the reference method simultaneously with the measurement point A three-dimensional surface shape measuring device, comprising: shape information correction means for correcting shape information of the measurement point based on a movement displacement of a detection point which is an intersection with a line.
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