JP2003106809A

JP2003106809A - 変位測定装置

Info

Publication number: JP2003106809A
Application number: JP2001300809A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tsujimura; 映治辻村
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】受光素子の設置位置が光軸廻りに傾いている
場合でも、正確な変位を算出することにある。【解決手段】変位測定装置１は、投光部３と、受光素
子１０を有する受光部７と、座標データ算出手段及び補
正データ算出手段と、記憶部３２と、を備える。座標デ
ータ算出手段は、測定光の受光素子１０上における結像
位置から座標データ（Ｘ，Ｙ）を算出する。補正データ
算出手段は、基準結像点Ｓの結像位置に基づいて座標デ
ータ算出手段で算出された座標データから、一対の基準
結像点の座標データを抽出する。そして、基準結像点Ｓ
の走査方向ｘに対する受光素子１０の走査方向軸（Ｘ
軸）の傾きを示す補正データθijを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象上に測定
光を走査する投光部と、測定対象からの反射光を受光し
測定光の走査方向軸と測定対象の変位方向軸とが交差す
るように配置された受光素子を有する受光部と、からな
り、反射光の受光素子上における結像位置から、測定対
象の変位を非接触で測定する変位測定装置に係る。特
に、受光素子の設置位置の位置ずれによる測定値の誤差
を補正する変位測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】変位測定装置は、投光部と受光部とで構
成され、三角測量に基づき、測定対象の変位を非接触で
測定するものである。変位測定装置では、投光部から照
射されたレーザ光は、測定対象で反射され、受光部へと
入射される。受光部には、受光素子が設けられている。
受光部に入射されたレーザ光は、受光素子上で結像され
る。

【０００３】図１４に示すように、受光素子１０は、受
光面を有する略正方形の板状素子である。受光面は、Ｘ
軸とＹ軸とが直交してなる二次元平面である。受光素子
１０は、受光部において、Ｘ軸が結像点Ｐの走査方向ｘ
（レーザ光の走査方向）と一致するように、また、Ｙ軸
が結像点Ｐの変位方向ｙ（測定対象Ｗの変位方向）と一
致するように取り付けられる。

【０００４】しかしながら、受光素子は手又は調節機構
により機械的に取り付けられていたので、図１４に示す
ように、Ｘ軸と結像点Ｐの走査方向ｘとが角度θ分ずれ
て取り付けられることがある。これにより、受光素子１
０に結像された結像点Ｐの座標がＰ（Ｘ，Ｙ）となり、
走査方向ｘと変位方向ｙとが直交してなるｘｙ座標平面
における座標ｐ（ｘ，ｙ）と異なる値となる。したがっ
て、受光素子１０に結像された結像点Ｐの座標（Ｘ，
Ｙ）に基づき、変位演算がなされることとなり、変位に
誤差が生じることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決するためになされたものであって、そ
の目的とするところは、受光素子の設置位置が光軸廻り
に傾いている場合でも、正確な変位を算出することにあ
る。

【０００６】また、他の目的は、受光素子の取付けによ
り発生する傾き（回転角）を示す補正データを予め算出
することにより、実際の測定において、受光素子の設置
位置の調整を不要とし、電気的な演算処理で正確な変位
を算出することにある。特に、補正データを複数算出し
て平均化し、更に精度のよい平均補正データを算出する
ことにより、電気的な演算処理で更に正確な変位を算出
することにある。更には、最小二乗法により近似直線の
傾きを算出することで、更に精度のよい補正データを算
出し、電気的な演算処理で更に正確な変位を算出するこ
とにある。

【０００７】更に、他の目的は、補正データ算出モード
と測定モードを備えることにより、使用中に受光素子の
取付位置にずれが生じた場合であっても、補正データの
算出の簡易化を図ることにあり、また、その後の測定を
算出された補正データにより簡単に行うことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】次に、上記の課題を解決
するための手段を、実施の形態に対応する添付図面を参
照して説明する。

【０００９】請求項１記載の変位測定装置は、測定対象
Ｗ上に測定光を走査する投光部３と、測定対象からの反
射光を受光し測定光の走査方向軸（Ｘ軸）と測定対象Ｗ
の変位方向軸（Ｙ軸）とが交差するように配置された受
光素子１０を有する受光部７と、からなり、測定対象Ｗ
から反射された測定光の受光素子１０上における結像位
置から、測定対象Ｗの変位ｈを非接触で測定する変位測
定装置１である。

【００１０】この変位測定装置１は、座標データ算出手
段及び補正データ算出手段と、記憶部３２と、を備え
る。

【００１１】座標データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された座標データ算出プログラムであり、測定
光の受光素子１０上における結像位置から座標データ
（Ｘ，Ｙ）を算出するものである。

【００１２】補正データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された補正データ算出プログラムである。投光
部３が、予め変位が一定な基準面Ｂａ上に測定光を走査
すると、その反射光が受光素子１０上に受光され、受光
素子１０上を移動する基準結像点Ｓが得られる。

【００１３】この移動する基準結像点Ｓの複数の結像位
置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj，…，Ｓｎ）に基づ
いて座標データ算出手段で算出された座標データ（Ｘs
1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘsi，Ｙsi），
…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙsm）から、基準結
像点の一対の結像位置（Ｓi,Ｓj ）の座標データ（Ｘs
i，Ｙsi），（Ｘsj，Ｙsj）を抽出する。そして、基準
結像点Ｓの走査方向ｘに対する受光素子１０の走査方向
軸（Ｘ軸）の傾きを示す補正データθijを算出するもの
である。

【００１４】記憶部３２は、算出された座標データ
（Ｘ，Ｙ）及び補正データθijを格納する。格納された
データは、必要に応じて読み出される。

【００１５】請求項２の変位測定装置は、請求項１記載
の変位測定装置１に、更に、補正手段及び出力部３４を
備えた構成である。

【００１６】補正手段は、例えば、メモリ３３に格納さ
れた測定プログラムである。投光部３が、測定対象Ｗ上
に測定光を走査すると、その反射光が受光素子１０上に
受光され、受光素子１０上を移動する測定結像点Ｐが得
られる。

【００１７】補正手段は、このとき、測定結像点Ｐの結
像位置（Ｐ１〜Ｐｎ）に基づいて座標データ算出手段で
算出された座標データ（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，Ｙｎ）
を、補正データθijに基づいて補正するものである。出
力部３４は、このときの補正結果ｙ１〜ｙｎを出力す
る。

【００１８】請求項３の変位測定装置１は、測定対象Ｗ
上に測定光を走査する投光部３と、測定対象Ｗからの反
射光を受光し測定光の走査方向軸（Ｘ軸）と測定対象Ｗ
の変位方向軸（Ｙ軸）とが交差するように配置された受
光素子１０を有する受光部７と、からなり、測定対象Ｗ
から反射された測定光の受光素子１０上における結像位
置から、測定対象Ｗの変位ｈを非接触で測定する変位測
定装置１である。

【００１９】この変位測定装置１は、座標データ算出手
段と、モード設定部３５と、記憶部３２と、出力部３４
と、を備える。

【００２０】座標データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された座標データ算出プログラムであり、測定
光の受光素子１０上における結像位置から座標データ
（Ｘ，Ｙ）を算出するものである。

【００２１】モード設定部３５は、補正データを算出す
る補正データ算出モード及び測定モードのいずれかを選
択可能とされている。両モードは、例えば、メモリ３３
に格納された補正データ算出プログラム及び測定プログ
ラムに基づいて実行される。

【００２２】そして、補正データ算出モードが選択され
たときは、投光部３が、予め変位が一定な基準面Ｂａ上
に測定光を走査すると、その反射光が受光素子１０上に
受光され、受光素子１０上を移動する基準結像点Ｓが得
られる。

【００２３】この移動する基準結像点Ｓの複数の結像位
置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj，…，Ｓｎ）に基づ
いて座標データ算出手段で算出された座標データ（Ｘs
1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘsi，Ｙsi），
…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙsm）から、基準結
像点の一対の結像位置（Ｓi,Ｓj ）の座標データ（Ｘs
i，Ｙsi），（Ｘsj，Ｙsj）を抽出する。そして、基準
結像点Ｓの走査方向ｘに対する受光素子１０の走査方向
軸（Ｘ軸）の傾きを示す補正データθijを算出する。記
憶部３２には、算出された座標データ（Ｘ，Ｙ）及び補
正データθijが格納される。

【００２４】一方、測定モードが選択されたときは、投
光部３が、測定対象Ｗ上に測定光を走査すると、その反
射光が受光素子１０上に受光され、受光素子１０上を移
動する測定結像点Ｐが得られる。このとき、測定結像点
Ｐの結像位置（Ｐ１〜Ｐｎ）に基づいて座標データ算出
手段で算出された座標データ（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，
Ｙｎ）を、補正データθijに基づいて補正するものであ
る。出力部３４は、このときの補正結果ｙ１〜ｙｎを出
力する。

【００２５】請求項４の変位測定装置は、測定対象Ｗ上
に測定光を走査する投光部３と、測定対象Ｗからの反射
光を受光し測定光の走査方向軸（Ｘ軸）と測定対象Ｗの
変位方向軸（Ｙ軸）とが交差するように配置された受光
素子１０を有する受光部７と、からなり、測定対象Ｗか
ら反射された測定光の受光素子１０上における結像位置
から、測定対象Ｗの変位ｈを非接触で測定する変位測定
装置１である。

【００２６】この変位測定装置１は、座標データ算出手
段，補正データ算出手段及び平均化手段と、記憶部３２
と、を備える。

【００２７】座標データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された座標データ算出プログラムであり、測定
光の受光素子１０上における結像位置から座標データ
（Ｘ，Ｙ）を算出するものである。

【００２８】補正データ算出手段及び平均化手段は、例
えば、メモリ３３に格納された補正データ算出プログラ
ムである。投光部３が、予め変位が一定な基準面Ｂａ上
に測定光を走査すると、その反射光が受光素子１０上に
受光され、受光素子１０上を移動する基準結像点Ｓが得
られる。

【００２９】この移動する基準結像点Ｓの複数の結像位
置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj，…，Ｓｎ）に基づ
いて座標データ算出手段で算出された座標データ（Ｘs
1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘsi，Ｙsi），
…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙsm）から、複数対
（ｋ対，ｋ＝２，…，Ｍ）の座標データを抽出する。そ
して、抽出された各座標データ対ごとに、基準結像点Ｓ
の走査方向ｘに対する受光素子１０の走査方向軸（Ｘ
軸）の傾きを示す補正データθｋ（ｋ＝２，…，Ｍ）を
算出する。

【００３０】そして、平均化手段は、各座標データ対ご
とに算出された各補正データθｋ（ｋ＝２，…，Ｍ）を
平均化して平均補正データθavを算出する。

【００３１】記憶部３２は、算出された座標データ
（Ｘ，Ｙ）及び平均補正データθavを格納する。格納さ
れたデータは、必要に応じて読み出される。

【００３２】請求項５の変位測定装置１は、請求項４記
載の変位測定装置１に、更に、補正手段及び出力部３４
を備えた構成である。

【００３３】補正手段は、例えば、メモリ３３に格納さ
れた測定プログラムである。投光部３が、測定対象Ｗ上
に測定光を走査すると、その反射光が受光素子１０上に
受光され、受光素子１０上を移動する測定結像点Ｐが得
られる。

【００３４】補正手段は、このとき、測定結像点Ｐの結
像位置（Ｐ１〜Ｐｎ）に基づいて座標データ算出手段で
算出された座標データ（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，Ｙｎ）
を、平均補正データθavに基づいて補正するものであ
る。出力部３４は、このときの補正結果ｙ１〜ｙｎを出
力する。

【００３５】請求項６の変位測定装置は、測定対象Ｗ上
に測定光を走査する投光部３と、測定対象Ｗからの反射
光を受光し測定光の走査方向軸（Ｘ軸）と測定対象Ｗの
変位方向軸（Ｙ軸）とが交差するように配置された受光
素子１０を有する受光部７と、からなり、測定対象Ｗか
ら反射された測定光の受光素子１０上における結像位置
から、測定対象Ｗの変位ｈを非接触で測定する変位測定
装置１である。

【００３６】この変位測定装置１は、座標データ算出手
段と、モード設定部３５と、記憶部３２と、出力部３４
と、を備える。

【００３７】座標データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された座標データ算出プログラムであり、測定
光の受光素子１０上における結像位置から座標データ
（Ｘ，Ｙ）を算出するものである。

【００３８】モード設定部３５は、平均補正データθav
を算出する補正データ算出モード及び測定モードのいず
れかを選択可能とされている。両モードは、例えば、メ
モリ３３に格納された補正データ算出プログラム及び測
定プログラムに基づいて実行される。

【００３９】補正データ算出モードが選択されたとき
は、投光部３が、予め変位が一定な基準面Ｂａ上に測定
光を走査すると、その反射光が受光素子１０上に受光さ
れ、受光素子１０上を移動する基準結像点Ｓが得られ
る。

【００４０】この移動する基準結像点Ｓの複数の結像位
置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj，…，Ｓｎ）に基づ
いて座標データ算出手段で算出された座標データ（Ｘs
1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘsi，Ｙsi），
…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙsm）から、複数対
（ｋ対，ｋ＝２，…，Ｍ）の座標データを抽出する。そ
して、抽出された各座標データ対ごとに、基準結像点Ｓ
の走査方向ｘに対する受光素子１０の走査方向軸（Ｘ
軸）の傾きを示す補正データθｋ（ｋ＝２，…，Ｍ）を
算出する。

【００４１】そして、各座標データ対ごとに算出された
各補正データθｋ（ｋ＝２，…，Ｍ）を平均化して平均
補正データθavを算出する。

【００４２】記憶部３２は、算出された座標データ
（Ｘ，Ｙ）及び平均補正データθavを格納する。格納さ
れたデータは、必要に応じて読み出される。

【００４３】一方、測定モードが選択されたときは、投
光部３が、測定対象Ｗ上に測定光を走査すると、その反
射光が受光素子１０上に受光され、受光素子１０上を移
動する測定結像点Ｐが得られる。このとき、測定結像点
Ｐの結像位置（Ｐ１〜Ｐｎ）に基づいて座標データ算出
手段で算出された座標データ（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，
Ｙｎ）を、平均補正データθavに基づいて補正するもの
である。出力部３４は、このときの補正結果ｙ１〜ｙｎ
を出力する。

【００４４】請求項７の変位測定装置は、測定対象Ｗ上
に測定光を走査する投光部３と、測定対象Ｗからの反射
光を受光し測定光の走査方向軸（Ｘ軸）と測定対象Ｗの
変位方向軸（Ｙ軸）とが交差するように配置された受光
素子１０を有する受光部７と、からなり、測定対象Ｗか
ら反射された測定光の受光素子１０上における結像位置
から、測定対象Ｗの変位ｈを非接触で測定する変位測定
装置１である。

【００４５】この変位測定装置１は、座標データ算出手
段及び補正データ算出手段と、記憶部３２と、を備え
る。

【００４６】座標データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された座標データ算出プログラムであり、測定
光の受光素子１０上における結像位置から座標データ
（Ｘ，Ｙ）を算出するものである。

【００４７】補正データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された補正データ算出プログラムである。投光
部３が、予め変位が一定な基準面Ｂａ上に測定光を走査
すると、その反射光が受光素子１０上に受光され、受光
素子１０上を移動する基準結像点Ｓが得られる。

【００４８】この移動する基準結像点Ｓの複数の結像位
置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj，…，Ｓｎ）に基づ
いて座標データ算出手段で算出された座標データ（Ｘs
1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘsi，Ｙsi），
…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙsm）から、最小二
乗法を用いて基準結像点Ｓの走査方向に対する受光素子
１０の走査方向軸（Ｘ軸）の傾きを示す補正データθＬ
を算出する。

【００４９】記憶部３２は、算出された座標データ
（Ｘ，Ｙ）及び補正データθＬを格納する。格納された
データは、必要に応じて読み出される。

【００５０】請求項８の変位測定装置１は、請求項７記
載の変位測定装置１に、更に、補正手段及び出力部３４
を備えた構成である。

【００５１】補正手段は、例えば、メモリ３３に格納さ
れた測定プログラムである。投光部３が、測定対象Ｗ上
に測定光を走査すると、その反射光が受光素子１０上に
受光され、受光素子１０上を移動する測定結像点Ｐが得
られる。

【００５２】補正手段は、このとき、測定結像点Ｐの結
像位置（Ｐ１〜Ｐｎ）に基づいて座標データ算出手段で
算出された座標データ（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，Ｙｎ）
を、補正データθＬに基づいて補正するものである。出
力部３４は、このときの補正結果ｙ１〜ｙｎを出力す
る。

【００５３】請求項９の変位測定装置は、測定対象Ｗ上
に測定光を走査する投光部３と、測定対象Ｗからの反射
光を受光し測定光の走査方向軸（Ｘ軸）と測定対象Ｗの
変位方向軸（Ｙ軸）とが交差するように配置された受光
素子１０を有する受光部７と、からなり、測定対象Ｗか
ら反射された測定光の受光素子１０上における結像位置
から、測定対象Ｗの変位ｈを非接触で測定する変位測定
装置１である。

【００５４】この変位測定装置１は、座標データ算出手
段と、モード設定部３５と、記憶部３２と、出力部３４
と、を備える。

【００５５】座標データ算出手段は、例えば、メモリ３
３に格納された座標データ算出プログラムであり、測定
光の受光素子１０上における結像位置から座標データ
（Ｘ，Ｙ）を算出するものである。

【００５６】モード設定部３５は、平均補正データθav
を算出する補正データ算出モード及び測定モードのいず
れかを選択可能とされている。両モードは、例えば、メ
モリ３３に格納された補正データ算出プログラム及び測
定プログラムに基づいて実行される。

【００５７】補正データ算出モードが選択されたとき
は、投光部３が、予め変位が一定な基準面Ｂａ上に測定
光を走査すると、その反射光が受光素子１０上に受光さ
れ、受光素子１０上を移動する基準結像点Ｓが得られ
る。

【００５８】この移動する基準結像点Ｓの複数の結像位
置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj，…，Ｓｎ）に基づ
いて座標データ算出手段で算出された座標データ（Ｘs
1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘsi，Ｙsi），
…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙsm）から、最小二
乗法を用いて基準結像点Ｓの走査方向に対する受光素子
１０の走査方向軸（Ｘ軸）の傾きを示す補正データθＬ
を算出する。

【００５９】記憶部３２は、算出された座標データ
（Ｘ，Ｙ）及び補正データθＬを格納する。格納された
データは、必要に応じて読み出される。

【００６０】一方、測定モードが選択されたときは、投
光部３が、測定対象Ｗ上に測定光を走査すると、その反
射光が受光素子１０上に受光され、受光素子１０上を移
動する測定結像点Ｐが得られる。

【００６１】このとき、測定結像点Ｐの結像位置（Ｐ１
〜Ｐｎ）に基づいて座標データ算出手段で算出された座
標データ（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，Ｙｎ）を、補正デー
タθＬに基づいて補正するものである。出力部３４は、
このときの補正結果ｙ１〜ｙｎを出力する。

【００６２】

【発明の実施の形態】本発明の変位測定装置１の実施の
形態を説明する。図１は、レンズアレイを用いた走査型
の変位測定装置１の走査光学系２を示す概略斜視図であ
る。

【００６３】図示のように、この変位測定装置１の走査
光学系２は、三角測量の原理に基づき測定対象Ｗの測定
対象面Ｗａの変位ｈを測定する。

【００６４】載置台Ｔには、測定対象Ｗ及び基準対象と
してのブロックゲージＢが載置される。ブロックゲージ
Ｂは、平坦な基準面Ｂａ、例えば鏡面を有する。したが
って、基準面Ｂａ上では変位ｈは一定である。

【００６５】走査光学系２は投光部３と受光部７とで構
成される。投光部３は、レーザダイオード等の光源４
と、振動ミラー型又はポリゴンミラー型等の偏向装置５
と、投光レンズ６で概略構成されている。光源４は、偏
向装置５に対しレーザ光を出射する。偏向装置５は、入
射されたレーザ光を偏向させ、一定のストロークでレー
ザ光を走査する。この偏向装置５は、レーザ光を往復あ
るいは片道走査する。投光レンズ６は、偏向装置５によ
り扇形に走査されるレーザ光を、平行になるように集束
させる。

【００６６】受光部７は、レンズアレイ８と、結像レン
ズ９と、受光素子（ＰＳＤ）１０とで構成される。レン
ズアレイ８は、互いに等しい焦点距離ｆ（例えば２０ｍ
ｍ）を有する複数（図１では６個）の集光レンズ部８ａ
〜８ｆが走査方向ｘに沿って一列に並ぶように形成され
ている。集光レンズ部８ａ〜８ｆは、合成樹脂あるいは
ガラスで形成されている。

【００６７】各集光レンズ部８ａ〜８ｆは、投光部３か
ら放射される投光ビームの走査幅寸法（３０ｍｍ）内に
複数個並ぶように、少なくともその並列方向（すなわ
ち、走査方向ｘ）に沿った幅が走査幅より短い（例えば
６ｍｍ）外形を有する。また、各集光レンズ部８ａ〜８
ｆは、その光軸に直交する面が球面状に形成された球面
集束型のレンズとなっている。球面集束型のレンズと
は、光をその光軸の周りに均等に絞り込むことができる
レンズである。各光軸はそれぞれ平行である。各集光レ
ンズ部８ａ〜８ｆは、その光軸に直交する線上に連続し
て一列に並ぶように、側面同士を密着させた状態で一体
化されて、レンズアレイ８を構成する。

【００６８】結像レンズ９は、照射点Ｐの走査幅より大
きい径を有する球面集束型レンズである。結像レンズ９
は、レンズアレイ８からのビームを集束して、受光素子
１０の受光面１１上に結像させる。

【００６９】受光素子１０（ＰＳＤ）は、図１に示すよ
うに、２次元型のＰＳＤである。ＰＳＤ１０は、測定対
象Ｗから反射されるレーザ光が結像される受光面１１を
有する。受光面１１は、その結像点Ｐが走査される走査
方向軸（Ｘ軸）と、測定対象Ｗの変位ｈが生じる変位方
向軸（Ｙ軸）と、が直交してなるＸＹ座標平面である。
受光素子１０は、その重心位置（図２のＸＹ座標平面の
原点Ｏ）が、結像レンズ９の光軸と一致するように配置
されている。したがって、図２に示すように、受光素子
１０の真の設置位置の基準となるｘ軸とｙ軸が直交して
なるｘｙ座標平面の原点と、ＸＹ座標平面の原点Ｏは一
致する。

【００７０】走査方向軸（Ｘ軸）及び変位方向軸（Ｙ
軸）の各両端には、それぞれ電極端子１０ａ〜１０ｄが
設けられている。走査方向軸（Ｘ軸）の電極からは、両
電極端子１０ａ，１０ｂと結像点Ｐの結像位置との距離
に逆比例した一対の電流信号Ｉxa，Ｉxbが出力される。
同様に、変位方向軸（Ｙ軸）の電極からも、両電極端子
１０ｃ，１０ｄと結像点Ｐの結像位置との距離に逆比例
した一対の電流信号Ｉyc，Ｉydが出力される。

【００７１】次に、図３を用いて、変位測定装置１の電
気的処理について説明する。変位測定装置１は、上述し
た受光素子１０を含む走査光学系２の他、信号処理部２
０と、制御部３０と、で構成されている。

【００７２】信号処理部２０は、第１信号処理部２０Ｙ
と第２信号処理部２０Ｘとを有する。第１信号処理部２
０Ｙには、受光素子１０の変位方向軸（Ｙ軸）の両端に
設けられている一対の端子１０ｃ，１０ｄから出力され
る一対の電流信号Ｉyc，Ｉydが、Ｉ／Ｖ変換器２１ｃ，
２１ｄを介して電圧信号Ｖyc，Ｖydとして入力される。

【００７３】第２信号処理部２０Ｘには、受光素子１０
の走査方向軸（Ｘ軸）の両端に設けられている一対の端
子１０ａ，１０ｂから出力される一対の電流信号Ｉxa，
Ｉxbが、Ｉ／Ｖ変換器２１ａ，２１ｂを介して電圧信号
Ｖxa，Ｖxbとして入力される。第１信号処理部２０Ｙに
入力された電圧信号Ｖyc，Ｖydは、信号処理により変位
信号Ｙ（ｔ）として出力される。第２信号処理部２０Ｘ
に入力された電圧信号Ｖxa，Ｖxbは、信号処理により走
査信号Ｘとして出力される。出力された変位信号Ｙ及び
走査信号Ｘは、ＡＤ変換されて中央演算処理部（ＣＰ
Ｕ）３１に入力される。

【００７４】制御部３０は、中央演算処理部３１と、記
憶部３２と、メモリ３３と、出力部３４と、で構成され
ている。中央演算処理部（ＣＰＵ）３１は、メモリ３３
に格納された補正データ算出プログラム及び測定プログ
ラム等に基づいて演算処理を行う。記憶部３２は、ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，ＨＤＤ等で構成されており、中央演算処理
部（ＣＰＵ）３１で算出される種々のデータが格納され
る。出力部３４は、ディスプレイ等で構成されており、
ＣＰＵ３１の演算結果が表示される。

【００７５】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。図４は、変位測定装置１での処理の流れを示す概略
フローチャートである。本実施の形態では、走査光学系
２による入力処理（ＳＴ１００）、受光素子１０から出
力される電流信号Ｉに基づく信号処理（ＳＴ２００）、
メモリ３３に格納された種々のプログラムによる演算処
理（ＳＴ３００）及び演算結果の出力処理（ＳＴ４０
０）の順に処理が行われる。。

【００７６】まず、補正データθを算出する場合につい
て説明する。まず、入力処理（ＳＴ１００）では、図５
に示すように、基準対象Ｂとなるブロックゲージを載置
台Ｔに載置する（ＳＴ１１１）。そして、投光部３から
ブロックゲージＢにレーザ光を１回走査する。走査され
たレーザ光は、受光部７の受光素子１０で受光される
（ＳＴ１１２）。図２に受光素子１０上に形成された基
準結像点Ｓの１回走査したときの結像位置、すなわち、
走査点列ＳＬ（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj ，…，Ｓ
ｎ）を示す。ブロックゲージＢの基準面Ｂａは平坦で変
位が一定なため、走査点列ＳＬは、走査方向軸（Ｘ軸）
に平行な直線である。

【００７７】次に、受光素子１０から出力される電流信
号Ｉに基づく信号処理（ＳＴ２００）が行われる。図６
に示すように、受光素子１０に結像されると、走査方向
軸（Ｘ軸）の両端の端子１０ａ，１０ｂから一対の電流
信号Ｉxa，Ｉxbが出力される。また、変位方向軸（Ｙ
軸）の両端の端子１０ｃ，１０ｄからも一対の電流信号
Ｉyc，Ｉydが出力される（ＳＴ２０１）。出力された電
流信号Ｉxa，Ｉxb，Ｉyc，Ｉydは、Ｉ／Ｖ変換器２３
（２１ａ〜２１ｄ）で電圧信号Ｖxa，Ｖxb，Ｖyc，Ｖyd
に変換され（ＳＴ２０２）、変位方向軸（Ｙ軸）の両端
の端子１０ｃ，１０ｄからの電圧信号Ｖyc，Ｖydは、第
１信号処理部２０Ｙへ、走査方向軸（Ｘ軸）の両端の端
子１０ａ，１０ｂからの電圧信号Ｖxa，Ｖxbは、第２信
号処理部２０Ｘへ入力される。

【００７８】第１信号処理部２０Ｙでは、入力された電
圧信号Ｖyc，Ｖydに基づき、下記の式（１）により、Ｙ
軸方向の変位となる変位信号Ｙが算出される。

【００７９】

【数１】

【００８０】また、第２信号処理部２０Ｘでは、入力さ
れた電圧信号Ｖxa，Ｖxbに基づき、下記の式（２）によ
り、Ｘ軸方向の変位となる走査信号Ｘが算出される（Ｓ
Ｔ２０３）。

【００８１】

【数２】

【００８２】算出された変位信号Ｙ及び走査信号Ｘは、
ＡＤ変換されてＣＰＵ３１に入力され、ＣＰＵ３１から
の指令により、座標データ（Ｘ，Ｙ）として記憶部３２
の所定のエリアに格納される（ＳＴ２０４）。この座標
データ（Ｘ，Ｙ）の算出は、基準結像点Ｓの各結像位置
ごとにされ、これにより、基準結像点Ｓの各結像位置の
座標データ（Ｘs1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘ
si，Ｙsi），…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙsm）
を算出することができる。

【００８３】次に、メモリ３３に格納された補正データ
算出プログラムに基づく演算処理が行われる。すなわ
ち、図２に示すように、記憶部３２に格納された走査点
列ＳＬ（各結像位置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,…，Ｓj ，
…，Ｓｎ））の座標データ（Ｘs1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙ
s2），…，（Ｘsi，Ｙsi），…，（Ｘsj，Ｙsj），…，
（Ｘsm，Ｙsm）から任意の一対の座標データ（Ｘsi，Ｙ
si），（Ｘsj，Ｙsj）をサンプリングする（ＳＴ３１
１）。

【００８４】図２に示すように、サンプリングされた基
準結像点Ｓの一方の結像位置Ｓｉの座標データ（Ｘsi，
Ｙsi）は、ＸＹ平面上での値である。真の座標は、ｘｙ
平面上の（ｘsi，ysi ）となる。

【００８５】同様に、サンプリングされた基準結像点Ｓ
の他方の結像位置Ｓｊの座標データ（Ｘsj，Ｙsj）も、
ＸＹ平面上の値である。真の座標は、ｘｙ平面上の（xs
j ，ysi ）となる。

【００８６】そして、サンプリングした一対の座標デー
タ（Ｘsi，Ｙsi），（Ｘsj，Ｙsj）を、下記の式（３）
に代入して、レーザ光の走査方向ｘに対する走査方向軸
（Ｘ軸）の傾き（回転角）θijを算出する（ＳＴ３１
２）。

【００８７】

【数３】

【００８８】算出された回転角θijは、補正データとし
て記憶部３２に格納される（ＳＴ３１３）。補正データ
θijは、出力部３４にて表示される（ＳＴ４００）。

【００８９】従ってこのように構成された変位測定装置
１では、レーザ光の走査方向ｘに対する受光素子１０の
走査方向軸（Ｘ軸）の傾き（回転角θij）が算出され、
出力部３４により表示されるので、変位測定装置１の出
荷前に回転角θijを確認することで、受光素子１０の取
付位置の再調整を行うことが可能となる。

【００９０】次に、測定対象Ｗの測定時の作用について
説明する。まず、入力処理（ＳＴ１００）が行われる。
入力処理では、図８に示すように、載置台Ｔに測定対象
Ｗを載置する（ＳＴ１２１）。そして、投光部３から測
定対象Ｗにレーザ光を走査する（ＳＴ１２３）。走査さ
れたレーザ光は、受光部７の受光素子１０で受光される
（ＳＴ１２２）。

【００９１】次に、図６に示すように、上述した受光素
子１０から出力される電流信号Ｉに基づく信号処理（Ｓ
Ｔ２００）が行われる。

【００９２】そして、演算処理が行われる（ＳＴ３０
０）。演算処理では、図９に示すように、記憶部３２か
ら測定結像点Ｐの結像位置（Ｐ１〜Ｐｎ）の座標データ
（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，Ｙｎ）をサンプリングする
（ＳＴ３２１）。そして、すでに算出した補正データθ
ijを記憶部３２から読み出す（ＳＴ３２２）。次に、下
記の式（４）により、補正データθijに基づいて、測定
結像点Ｐの結像位置（Ｐ１〜Ｐｎ）の座標データ（Ｘ
１，Ｙ１）〜（Ｘｎ，Ｙｎ）ごとに、その受光素子１０
上での変位（Ｙ１〜Ｙｎ）を補正する（ＳＴ３２３）。

【００９３】

【数４】

【００９４】補正後の受光素子１０上での変位（ｙ１〜
ｙｎ）は、記憶部３２に格納される（ＳＴ３２４）。そ
して、出力部３４により出力される（ＳＴ４００）。

【００９５】従ってこのように構成された変位測定装置
１では、レーザ光の走査方向ｘに対する受光素子１０の
走査方向軸（Ｘ軸）の傾き（回転角θij）に基づき、測
定対象Ｗの受光素子１０上での変位Ｙを補正するため、
受光素子１０の取付位置の調整を行うことはなく、ま
た、受光素子１０の取付位置がずれていても、正確に取
り付けた場合と同じ精度の測定対象Ｗの変位ｈを算出す
ることができる。

【００９６】また、上述した実施の形態においては、図
７に示すように、記憶部３２に格納された走査点列ＳＬ
の座標データ（Ｘs1，Ｙs1），（Ｘs2，Ｙs2），…，
（Ｘsi，Ｙsi），…，（Ｘsj，Ｙsj），…，（Ｘsm，Ｙ
sm）から任意の一対の座標データ（Ｘsi，Ｙsi），（Ｘ
sj，Ｙsj）をサンプリングする（ＳＴ３１１）こととし
ていた。しかしながら、サンプリングする座標データ
は、一対に限定されることはなく、複数対サンプリング
してもよい。

【００９７】この場合、図１０に示すように、ＳＴ３３
１において、走査点列ＳＬの座標データがＮ個のとき、
ｋ対の座標データをサンプリングすることができる（但
し、ｋ＝２，…，Ｍの自然数）。したがって、最大でＭ
対（Ｍ＝｛Ｎ（Ｎ−１）｝／２）の座標データをサンプ
リング可能である。

【００９８】そして、サンプリングされた各座標データ
対ごとに、ＣＰＵ３１は回転角θｋを算出する（但し、
ｋ＝２，…，Ｍの自然数）（ＳＴ３３２）。

【００９９】次に、算出された各回転角θｋを下記式
（５）により平均化して、平均回転角（平均補正デー
タ）θavを算出する（ＳＴ３３３）。このように平均回
転角θavを算出することで、より精度の高い補正データ
を得ることができる。なお、平均回転角θavは、記憶部
３２に格納される（ＳＴ３３４）。

【０１００】

【数５】

【０１０１】その後の測定対象Ｗの測定処理において
は、図９に示すように、この算出された平均回転角θav
に基づいて、ＳＴ３２１〜ＳＴ３２４の手順で処理が行
われる。

【０１０２】更に、ＳＴ３００の演算処理として、図１
１に示すように、メモリ３３に格納された最小二乗法を
用いた補正データ算出プログラムに基づく演算処理を実
行して、補正データθＬを算出しても良い。

【０１０３】図２に示すように、記憶部３２に格納され
た走査点列ＳＬ（各結像位置（Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓi,
…，Ｓj ，…，Ｓｎ））の座標データ（Ｘs1，Ｙs1），
（Ｘs2，Ｙs2），…，（Ｘsi，Ｙsi），…，（Ｘsj，Ｙ
sj），…，（Ｘsm，Ｙsm）から任意のｐ個の座標データ
をサンプリングする（ＳＴ３４１）。

【０１０４】そして、近似直線の式Ｙ＝ＡＸ＋Ｂの
（Ｘ，Ｙ）にサンプリングされたｐ個の座標データを代
入し、最小二乗法により、定数Ａを算出する（ＳＴ３４
２）。

【０１０５】この近似直線の定数Ａは、走査点列ＳＬで
ある基準測定点Ｓの結像位置の移動軌跡の傾きであるた
め、下記式（６）により、補正データとなる回転角θＬ
を算出する（ＳＴ３４３）。

【０１０６】

【数６】

【０１０７】このように回転角θＬを算出することで、
より精度の高い補正データを得ることができる。なお、
算出された回転角θＬは、補正データとして記憶部３２
に格納される（ＳＴ３４４）。補正データθＬは、出力
部３４にて表示される（ＳＴ４００）。

【０１０８】そして、その後の測定対象Ｗの測定処理に
おいては、図９に示すように、この算出された回転角θ
Ｌに基づいて、ＳＴ３２１〜ＳＴ３２４の手順で処理が
行われる。

【０１０９】次に、第２実施の形態について説明する。
本実施の形態は、モード選択機能を備えた変位測定装置
１である。モード選択プログラムはメモリ３３に格納さ
れている。

【０１１０】図１２に示すように、モード設定部３５
は、スイッチ，タッチパネル，ボタン等で構成され、こ
の入力に基づいてＣＰＵ３１が入力されたモードを判断
し、そのモードによる処理を開始する。

【０１１１】まず、モード設定部３５によりモードを選
択する（ＳＴ００１）。補正データ算出モードを示すボ
タンを押下したときは（ＳＴ００１−ＹＥＳ）、ＣＰＵ
３１はそのモード選択信号を受け、メモリ３３内の補正
データ算出プログラムに基づいて補正データθij（平均
補正データθav又は最小二乗法による補正データθＬ）
を算出する。すなわち、図５のフローに示す入力処理
（ＳＴ１１１〜ＳＴ１１３）、図６のフローに示す信号
処理（ＳＴ２０１〜ＳＴ２０４）、演算処理（図７のフ
ローに示すＳＴ３１１〜ＳＴ３１３又は図１０のフロー
に示すＳＴ３３１〜ＳＴ３３４又は図１１のフローに示
すＳＴ３４１〜ＳＴ３４４）の順に行われ、補正データ
θij（平均補正データθav又は最小二乗法による補正デ
ータθＬ）が算出される。

【０１１２】測定モードを示すボタンを押下したときは
（ＳＴ００１−ＮＯ）、ＣＰＵ３１は補正データをリセ
ットするか否かを促す。リセットが選択されないとき
（ＳＴ００２−ＮＯ）は、ＣＰＵ３１は再度モード選択
を促す（ＳＴ００３−ＮＯ）か、総ての処理を終了する
（ＳＴ００３−ＹＥＳ）。

【０１１３】リセットが選択されたとき（ＳＴ００２−
ＹＥＳ）は、ＣＰＵ３１はそのモード選択信号を受け、
メモリ３３内の測定プログラムに基づいて測定対象Ｗの
変位Ｙを測定し、補正データθij（平均補正データθav
又は最小二乗法による補正データθＬ）により補正す
る。すなわち、図８のフローに示す入力処理（ＳＴ１２
１〜ＳＴ１２３）、図６のフローに示す信号処理（ＳＴ
２０１〜ＳＴ２０４）、図９のフローに示す演算処理
（ＳＴ３２１〜ＳＴ３２４）及び図４に示す出力処理
（ＳＴ４００）の順に行われる。このとき、以前の補正
データは記憶部３２内で上書きされる。

【０１１４】したがって、本実施の形態では、変位測定
装置１の出荷後においても、ユーザ自身で補正データの
算出及び測定した変位の補正が可能となるため、使用中
に受光素子１０の取付位置にずれが生じた場合であって
も、簡単に補正データを算出することができる。また、
その後の測定を算出された補正データにより簡単に行う
ことができる。

【０１１５】なお、上述したいずれの実施の形態におい
ても、電圧信号Ｖxa，Ｖxb，Ｖyc，ＶydをＡＤ変換し、
信号処理部２０Ｘ，２０Ｙにより走査信号Ｘと変位信号
Ｙを算出して中央演算処理部（ＣＰＵ）３１に入力する
こととしているが、電圧信号Ｖxa，Ｖxb，Ｖyc，Ｖydを
ＡＤ変換した後、中央演算処理部としてのデジタル演算
回路３１に入力して、デジタル演算により直接走査信号
Ｘと変位信号Ｙを演算しても良い。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明による変位測
定装置では、受光素子の設置位置が光軸廻りに回転して
傾いている場合でも、正確な変位を算出することができ
る。

【０１１７】また、受光素子の取付けにより発生する傾
き（回転角）を示す補正データを予め算出することによ
り、実際の測定において、受光素子の設置位置の調整を
不要とし、電気的な演算処理で正確な変位を算出するこ
とができる。特に、補正データを複数算出して平均化
し、更に精度のよい平均補正データを算出することによ
り、電気的な演算処理で更に正確な変位を算出すること
ができる。更には、最小二乗法により近似直線の傾きを
算出することで、更に精度のよい補正データを算出し、
電気的な演算処理で更に正確な変位を算出することがで
きる。

【０１１８】更に、補正データ算出モードと測定モード
を備えることにより、使用中に受光素子の取付位置にず
れが生じた場合であっても、補正データの算出の簡易化
を可能とし、また、その後の測定を算出された補正デー
タにより簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による変位測定装置の走査光学系を示す
概略斜視図である。

【図２】本発明による変位測定装置の受光部における受
光素子の設置位置を示す図である。

【図３】本発明による変位測定装置の第１実施の形態の
概略ブロック構成図である。

【図４】本発明による変位測定装置の第１実施の形態の
概略フローチャートである。

【図５】本発明による変位測定装置において、基準対象
を走査するときの入力処理を示す概略フローチャートで
ある。

【図６】本発明による変位測定装置において、信号処理
を示す概略フローチャートである。

【図７】本発明による変位測定装置において、回転角を
算出するときの演算処理を示す概略フローチャートであ
る。

【図８】本発明による変位測定装置において、測定対象
を走査するときの入力処理を示す概略フローチャートで
ある。

【図９】本発明による変位測定装置において、回転角に
基づき測定した座標データを補正するときの演算処理を
示す概略フローチャートである。

【図１０】本発明による変位測定装置の変形例におい
て、平均回転角を算出するときの演算処理を示す概略フ
ローチャートである。

【図１１】本発明による変位測定装置の変形例におい
て、最小二乗法による回転角を算出するときの演算処理
を示す概略フローチャートである。

【図１２】本発明による変位測定装置の第２実施の形態
の概略ブロック構成図である。

【図１３】本発明による変位測定装置の第２実施の形態
の概略フローチャートである。

【図１４】変位測定装置の受光部における受光素子の設
置位置を示す図である。

【符号の説明】

１…変位測定装置３…投光部４…受光部１０…受光素子（ＰＳＤ）２０…信号処理部２０Ｙ…第１信号処理部２０Ｘ…第２信号処理部３０…制御部３１…中央演算処理部（ＣＰＵ）３２…記憶部３３…メモリ（ＲＯＭ）３４…出力部３５…モード設定部Ｗ…測定対象Ｗａ…測定対象面Ｂ…基準対象Ｂａ…基準対象面

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象（Ｗ）上に測定光を走査する投
光部（３）と、前記測定対象からの反射光を受光し前記
測定光の走査方向軸（ｘ）と測定対象の変位方向軸
（ｙ）とが交差するように配置された受光素子（１０）
を有する受光部（７）と、からなり、前記反射光の前記
受光素子上における結像位置から、前記測定対象の変位
（ｈ）を非接触で測定する変位測定装置であって、前記測定光の前記受光素子上における前記結像位置から
座標データを算出する座標データ算出手段と、前記投光部が予め前記変位が一定な基準面（Ｂａ）上に
前記測定光を走査するとともにその反射光を前記受光素
子上に受光して該受光素子上を移動する基準結像点
（Ｓ）を得、前記基準結像点の複数の結像位置に基づい
て前記座標データ算出手段で算出された座標データか
ら、前記基準結像点の一対の結像位置の座標データを抽
出して、前記基準結像点の走査方向に対する前記受光素
子の前記走査方向軸の傾きを示す補正データ（θij）を
算出する補正データ算出手段と、前記算出された座標データ及び補正データを格納する記
憶部（３２）と、を具備することを特徴とする変位測定
装置。
【請求項２】前記投光部が、前記測定対象上に前記測
定光を走査するとともにその反射光を前記受光素子上に
受光して該受光素子上を移動する測定結像点（Ｐ）を
得、前記測定結像点の結像位置に基づいて前記座標デー
タ算出手段で算出された座標データを、前記補正データ
に基づいて補正する補正手段と、補正結果を出力する出力部（３４）と、を具備すること
を特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
【請求項３】測定対象（Ｗ）上に測定光を走査する投
光部（３）と、前記測定対象からの反射光を受光し前記
測定光の走査方向軸（ｘ）と測定対象の変位方向軸
（ｙ）とが交差するように配置された受光素子（１０）
を有する受光部（７）と、からなり、前記反射光の前記
受光素子上における結像位置から、前記測定対象の変位
（ｈ）を非接触で測定する変位測定装置であって、前記測定光の前記受光素子上における前記結像位置から
座標データを算出する座標データ算出手段と、補正データ（θij）を算出する補正データ算出モード
と、測定モードと、からなるモード設定部（３５）と、前記算出された座標データ及び補正データを格納する記
憶部（３２）と、補正結果を出力する出力部（３４）と、を具備し、前記補正データ算出モードが選択されたときは、前記投光部が、予め前記変位が一定な基準面（Ｂａ）上
に前記測定光を走査するとともにその反射光を前記受光
素子上に受光して該受光素子上を移動する基準結像点
（Ｓ）を得、前記基準結像点の複数の結像位置に基づいて前記座標デ
ータ算出手段で算出された座標データから、前記基準結
像点の一対の結像位置の座標データを抽出して、前記基
準結像点の走査方向に対する前記受光素子の前記走査方
向軸の傾きを示す補正データ（θij）を算出し、前記測定モードが選択されたときは、前記投光部が、前記測定対象上に前記測定光を走査する
とともにその反射光を前記受光素子上に受光して該受光
素子上を移動する測定結像点（Ｐ）を得、前記測定結像点の結像位置に基づいて前記座標データ算
出手段で算出された座標データを、前記補正データに基
づいて補正し、前記出力部へ補正結果を出力することを
特徴とする変位測定装置。
【請求項４】測定対象（Ｗ）上に測定光を走査する投
光部（３）と、前記測定対象からの反射光を受光し前記
測定光の走査方向軸（ｘ）と測定対象の変位方向軸
（ｙ）とが交差するように配置された受光素子（１０）
を有する受光部（７）と、からなり、前記反射光の前記
受光素子上における結像位置から、前記測定対象の変位
（ｈ）を非接触で測定する変位測定装置であって、前記測定光の前記受光素子上における前記結像位置から
座標データを算出する座標データ算出手段と、前記投光部が予め前記変位が一定な基準面（Ｂａ）上に
前記測定光を走査するとともにその反射光を前記受光素
子上に受光して該受光素子上を移動する基準結像点
（Ｓ）を得、前記基準結像点の複数の結像位置に基づい
て前記座標データ算出手段で算出された座標データか
ら、前記基準結像点の複数対の結像位置の座標データを
抽出して、抽出された前記各座標データ対ごとに、前記
基準結像点の走査方向に対する前記受光素子の前記走査
方向軸の傾きを示す補正データを算出する補正データ算
出手段と、前記各座標データ対ごとに算出された各補正データを平
均化して平均補正データ（θav）を算出する平均化手段
と、前記算出された座標データ及び平均補正データを格納す
る記憶部（３２）と、を具備することを特徴とする変位
測定装置。
【請求項５】前記投光部が、前記測定対象上に前記測
定光を走査するとともにその反射光を前記受光素子上に
受光して該受光素子上を移動する測定結像点（Ｐ）を
得、前記測定結像点の結像位置に基づいて前記座標デー
タ算出手段で算出された座標データを、前記平均補正デ
ータに基づいて補正する補正手段と、補正結果を出力する出力部（３４）と、具備することを
特徴とする請求項４記載の変位測定装置。
【請求項６】測定対象（Ｗ）上に測定光を走査する投
光部（３）と、前記測定対象からの反射光を受光し前記
測定光の走査方向軸（ｘ）と測定対象の変位方向軸
（ｙ）とが交差するように配置された受光素子（１０）
を有する受光部（７）と、からなり、前記反射光の前記
受光素子上における結像位置から、前記測定対象の変位
（ｈ）を非接触で測定する変位測定装置であって、前記測定光の前記受光素子上における前記結像位置から
座標データを算出する座標データ算出手段と、平均補正データ（θav）を算出する補正データ算出モー
ドと、測定モードと、からなるモード設定部（３５）
と、前記算出された座標データ及び平均補正データを格納す
る記憶部（３２）と、補正結果を出力する出力部（３４）と、を具備し、前記補正データ算出モードが選択されたときは、前記投光部が、予め前記変位が一定な基準面（Ｂａ）上
に前記測定光を走査するとともにその反射光を前記受光
素子上に受光して該受光素子上を移動する基準結像点
（Ｓ）を得、前記基準結像点の複数の結像位置に基づいて前記座標デ
ータ算出手段で算出された座標データから、前記基準結
像点の複数対の結像位置の座標データを抽出して、抽出
された前記各座標データ対ごとに、前記基準結像点の走
査方向に対する前記受光素子の前記走査方向軸の傾きを
示す補正データを算出して、前記各座標データ対ごとに算出された各補正データを平
均化して平均補正データを算出し、前記測定モードが選択されたときは、前記投光部が、前記測定対象上に前記測定光を走査する
とともにその反射光を前記受光素子上に受光して該受光
素子上を移動する測定結像点（Ｐ）を得、前記測定結像点の結像位置に基づいて前記座標データ算
出手段で算出された座標データを、前記平均補正データ
に基づいて補正し、前記出力部へ補正結果を出力するこ
とを特徴とする変位測定装置。
【請求項７】測定対象（Ｗ）上に測定光を走査する投
光部（３）と、前記測定対象からの反射光を受光し前記
測定光の走査方向軸（ｘ）と測定対象の変位方向軸
（ｙ）とが交差するように配置された受光素子（１０）
を有する受光部（７）と、からなり、前記反射光の前記
受光素子上における結像位置から、前記測定対象の変位
（ｈ）を非接触で測定する変位測定装置であって、前記測定光の前記受光素子上における前記結像位置から
座標データを算出する座標データ算出手段と、前記投光部が予め前記変位が一定な基準面（Ｂａ）上に
前記測定光を走査するとともにその反射光を前記受光素
子上に受光して該受光素子上を移動する基準結像点
（Ｓ）を得、前記基準結像点の複数の結像位置に基づい
て前記座標データ算出手段で算出された座標データか
ら、最小二乗法を用いて前記基準結像点の走査方向に対
する前記受光素子の前記走査方向軸の傾きを示す補正デ
ータ（θＬ）を算出する補正データ算出手段と、前記算出された座標データ及び補正データを格納する記
憶部（３２）と、を具備することを特徴とする変位測定
装置。
【請求項８】前記投光部が、前記測定対象上に前記測
定光を走査するとともにその反射光を前記受光素子上に
受光して該受光素子上を移動する測定結像点（Ｐ）を
得、前記測定結像点の結像位置に基づいて前記座標デー
タ算出手段で算出された座標データを、前記補正データ
に基づいて補正する補正手段と、補正結果を出力する出力部（３４）と、具備することを
特徴とする請求項７記載の変位測定装置。
【請求項９】測定対象（Ｗ）上に測定光を走査する投
光部（３）と、前記測定対象からの反射光を受光し前記
測定光の走査方向軸（ｘ）と測定対象の変位方向軸
（ｙ）とが交差するように配置された受光素子（１０）
を有する受光部（７）と、からなり、前記反射光の前記
受光素子上における結像位置から、前記測定対象の変位
（ｈ）を非接触で測定する変位測定装置であって、前記測定光の前記受光素子上における前記結像位置から
座標データを算出する座標データ算出手段と、補正データを算出する補正データ算出モードと、測定モ
ードと、からなるモード設定部（３５）と、前記算出された座標データ及び前記補正データを格納す
る記憶部（３２）と、補正結果を出力する出力部（３
４）と、を具備し、前記補正データ算出モードが選択されたときは、前記投
光部が、予め前記変位が一定な基準面（Ｂａ）上に前記
測定光を走査するとともにその反射光を前記受光素子上
に受光して該受光素子上を移動する基準結像点（Ｓ）を
得、前記基準結像点の複数の結像位置に基づいて前記座標デ
ータ算出手段で算出された座標データから、最小二乗法
を用いて前記基準結像点の走査方向に対する前記受光素
子の前記走査方向軸の傾きを示す補正データ（θＬ）を
算出し、前記測定モードが選択されたときは、前記投光部が、前記測定対象上に前記測定光を走査する
とともにその反射光を前記受光素子上に受光して該受光
素子上を移動する測定結像点（Ｐ）を得、前記測定結像点の結像位置に基づいて前記座標データ算
出手段で算出された座標データを、前記補正データに基
づいて補正し、前記出力部へ補正結果を出力することを
特徴とする変位測定装置。