JP2009192296A - Shape measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring apparatus.
近年、微細加工技術が進歩しており、例えば、小さな球体(直径が1〜2mm以下)が加工された際、この小さな球体の真球度を測定するためには微細な先端球を有する測定子が必要となり、かかる測定子を加工するためのプローブ(測定子)加工方法及び加工機が考えられている(特許文献1参照)。
ところが、かかる微細な先端球を有する測定子を加工することができても、加工された測定子の微細な先端球の真球度を測定することまでは行うことができず、かかる先端球の真球度測定は、今後、発展が期待される微小なプロービングシステムの高精度化の鍵となっていた。
そして、かかる微細な先端球の真球度測定方法として、例えば、図9に示すように、被測定物体(先端球)に取り付けられたステムを回転軸として、当該被測定物体を回転させ、順次、被測定物体の断面形状を測定し、測定された複数の断面形状を合成して得られた形状に基づき真球度を測定する方法が考えられている。
しかし、この方法では、図10に示すように、回転軸として用いられるステムの回転誤差、偏心が形状測定にとって大きな誤差要因となる。特に、微小な被測定物体を測定するためには高倍率の光学系を用いる必要があることから、被写界深度が浅くなる。そのため、数μmの偏心でも大きな誤差要因となる。
そこで、かかる誤差を取り除く手段として、光学系にテレセントリックレンズを用いた技術や種々のオートフォーカス技術が利用されている。
However, even if a probe having such a fine tip sphere can be processed, it cannot be performed until the sphericity of the fine tip sphere of the processed probe is measured. Sphericality measurement has been the key to improving the precision of minute probing systems that are expected to develop in the future.
Then, as a method for measuring the sphericity of such a fine tip sphere, for example, as shown in FIG. 9, the subject to be measured is rotated about a stem attached to the subject to be measured (tip sphere) as a rotation axis, and sequentially. A method of measuring the sphericity based on a shape obtained by measuring a cross-sectional shape of an object to be measured and combining a plurality of measured cross-sectional shapes is considered.
However, in this method, as shown in FIG. 10, the rotation error and eccentricity of the stem used as the rotating shaft are major error factors for the shape measurement. In particular, since it is necessary to use a high-magnification optical system in order to measure a minute object to be measured, the depth of field becomes shallow. For this reason, even an eccentricity of several μm causes a large error.
Therefore, as means for removing such an error, a technique using a telecentric lens in an optical system and various autofocus techniques are used.
しかしながら、テレセントリシティ(光軸に対する主光線の平行度)の良好なテレセントリックレンズを用いた場合でも、サブピクセル処理などによって物体寸法を求める際には誤差を無視することができない場合が多く、また、オートフォーカス技術を用いた場合でも、オートフォーカスの精度が甘く、正確な断面形状を得ることができなかったため、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができないという問題があった。 However, even when using a telecentric lens with good telecentricity (parallelism of the principal ray with respect to the optical axis), there are many cases where errors cannot be ignored when determining object dimensions by sub-pixel processing, etc. Even when the autofocus technique is used, the accuracy of autofocus is poor, and an accurate cross-sectional shape cannot be obtained. Therefore, there is a problem that shape measurement with high accuracy and high reliability cannot be performed.
本発明の目的は、より精度の高い形状測定を行うことができる形状測定装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a shape measuring apparatus capable of performing shape measurement with higher accuracy.
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、
回転対称体である被測定物体の断面形状を測定して当該被測定物体の形状を測定する形状測定装置において、
前記被測定物体を所定の基準位置に保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被測定物体に光を照射するための光源部と、
前記保持手段に保持された被測定物体に前記光源部から出力された光が照射されてできる写像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より前記被測定物体の一断面形状を算出する断面形状算出手段と、
前記被測定物体の回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記断面形状算出手段により前記被測定物体の一断面形状を算出し、算出された前記被測定物体の複数の断面形状により当該被測定物体の形状を測定する形状測定手段と、
を備え、
前記断面形状算出手段は、
前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶した補正量記憶手段と、
前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する位置測定手段と、
前記位置測定手段によって測定された前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量に基づき、前記補正量記憶手段から当該ずれ量に対応した拡大倍率情報を抽出する拡大倍率情報抽出手段と、
前記拡大倍率情報抽出手段により抽出された拡大倍率情報に基づき、前記断面形状算出手段により算出された一断面形状を補正する断面形状補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1
In a shape measuring apparatus that measures the cross-sectional shape of a measurement object that is a rotationally symmetric body and measures the shape of the measurement object,
Holding means for holding the object to be measured at a predetermined reference position;
A light source unit for irradiating the object to be measured held by the holding unit with light;
An imaging unit that captures a map formed by irradiating the object to be measured held by the holding unit with the light output from the light source unit;
A cross-sectional shape calculating means for calculating a cross-sectional shape of the object to be measured from a light intensity distribution of a map imaged by the imaging means;
Rotating means for rotating the object to be measured at a predetermined angle around the rotational symmetry axis of the object to be measured;
Each time the object to be measured is rotated at a predetermined angle by the rotating means, a cross-sectional shape of the object to be measured is calculated by the cross-sectional shape calculating means, and the object to be measured is calculated based on the calculated plurality of cross-sectional shapes of the object to be measured. A shape measuring means for measuring the shape of the measuring object;
With
The cross-sectional shape calculating means
Correction amount storage means for storing magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured;
Position measuring means for measuring a deviation amount of the object to be measured from the reference position in the optical axis direction;
Based on the amount of deviation of the measured object from the reference position in the optical axis direction measured by the position measuring means, the magnification information extracting means extracts the magnification information corresponding to the deviation amount from the correction amount storage means. When,
A cross-sectional shape correcting means for correcting one cross-sectional shape calculated by the cross-sectional shape calculating means based on the enlargement magnification information extracted by the enlargement magnification information extracting means;
It is characterized by providing.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の形状測定装置において、
前記光源部から出力される光の光軸方向に前記被測定物体を移動させる移動機構を備え、
前記補正量記憶手段は、
前記移動機構により、前記被測定物体を前記基準位置から光軸方向に所定の移動量を移動させる度に前記断面形状算出手段により前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の移動量及び当該断面形状算出手段により算出された前記被測定物体の一断面形状の寸法に基づき、前記断面形状を測定する際に焦点のずれを補正するための前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the shape measuring apparatus according to claim 1,
A moving mechanism for moving the object to be measured in an optical axis direction of light output from the light source unit;
The correction amount storage means includes
The cross-sectional shape calculating means calculates one cross-sectional shape of the measured object every time the moving mechanism moves the measured object from the reference position in the optical axis direction by the moving mechanism. Based on the amount of movement and the size of one cross-sectional shape of the measured object calculated by the cross-sectional shape calculating means, from the reference position of the measured object for correcting a focus shift when measuring the cross-sectional shape Magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction is stored.
請求項3に記載の発明は、
回転対称体である被測定物体の断面形状を測定して当該被測定物体の形状を測定する形状測定装置において、
前記被測定物体を所定の基準位置に保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被測定物体に光を照射するための光源部と、
前記光源部から出力される光の光軸方向に前記被測定物体を移動させる移動機構と、
前記保持手段に保持された被測定物体に前記光源部から出力された光が照射されてできる写像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より前記被測定物体の一断面形状を算出する断面形状算出手段と、
前記被測定物体の回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記断面形状算出手段により前記被測定物体の一断面形状を算出し、算出された前記被測定物体の複数の断面形状により当該被測定物体の形状を測定する形状測定手段と、
を備え、
前記断面形状算出手段は、
前記被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する位置測定手段を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 3
In a shape measuring apparatus that measures the cross-sectional shape of a measurement object that is a rotationally symmetric body and measures the shape of the measurement object,
Holding means for holding the object to be measured at a predetermined reference position;
A light source unit for irradiating the object to be measured held by the holding unit with light;
A moving mechanism for moving the object to be measured in an optical axis direction of light output from the light source unit;
An imaging unit that captures a map formed by irradiating the object to be measured held by the holding unit with the light output from the light source unit;
A cross-sectional shape calculating means for calculating a cross-sectional shape of the object to be measured from a light intensity distribution of a map imaged by the imaging means;
Rotating means for rotating the object to be measured at a predetermined angle around the rotational symmetry axis of the object to be measured;
Each time the object to be measured is rotated at a predetermined angle by the rotating means, a cross-sectional shape of the object to be measured is calculated by the cross-sectional shape calculating means, and the object to be measured is calculated based on the calculated plurality of cross-sectional shapes of the object to be measured. A shape measuring means for measuring the shape of the measuring object;
With
The cross-sectional shape calculating means
It is characterized by comprising position measuring means for measuring the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the measured object.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の形状測定装置において、
前記光源部から出力される光の光軸方向に対して交差する方向から前記被測定物体を撮像する第2撮像手段と、
前記第2撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より前記被測定物体の一断面形状を算出する第2断面形状算出手段と、
前記第2断面形状算出手段により算出された断面形状に基づき、前記被測定物体の中心位置を算出する中心位置算出手段と、
を備え、
前記位置測定手段は、
前記中心位置算出手段により算出された前記被測定物体の中心位置に基づき、前記被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することを特徴とする。
The invention according to
Second imaging means for imaging the object to be measured from a direction intersecting an optical axis direction of light output from the light source unit;
Second cross-sectional shape calculating means for calculating one cross-sectional shape of the object to be measured from the light intensity distribution of the map imaged by the second imaging means;
Center position calculating means for calculating a center position of the object to be measured based on the cross-sectional shape calculated by the second cross-sectional shape calculating means;
With
The position measuring means includes
Based on the center position of the object to be measured calculated by the center position calculating means, a deviation amount in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured is measured.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の形状測定装置において、
前記被測定物体は、球体であることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the shape measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The object to be measured is a sphere.
請求項1に記載の発明によれば、被測定物体を所定の基準位置に保持する保持手段と、保持手段に保持された被測定物体に光を照射するための光源部と、保持手段に保持された被測定物体に光源部から出力された光が照射されてできる写像を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より被測定物体の一断面形状を算出する断面形状算出手段と、被測定物体の回転対称軸回りに被測定物体を所定の角度で回転させる回転手段と、回転手段により被測定物体を所定の角度で回転させる度に断面形状算出手段により被測定物体の一断面形状を算出し、算出された被測定物体の複数の断面形状により当該被測定物体の形状を測定する形状測定手段と、を備え、断面形状算出手段が備える補正量記憶手段によって、被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することができ、断面形状算出手段が備える位置測定手段によって、被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができ、断面形状算出手段が備える拡大倍率情報抽出手段によって、位置測定手段によって測定された被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量に基づき、補正量記憶手段から当該ずれ量に対応した拡大倍率情報を抽出することができ、断面形状算出手段が備える断面形状補正手段によって、拡大倍率情報抽出手段により抽出された拡大倍率情報に基づき、断面形状算出手段により算出された一断面形状を補正することができる。
従って、回転手段によって被測定物体の回転対称軸回りに被測定物体を回転させた際に、回転運動の誤差や偏心の誤差によって、被測定物体が基準位置からずれ、断面形状算出手段によって算出される被測定物体の断面形状に誤差が生じた場合であっても、被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量に基づき、断面形状を補正することができることとなり、より精度の高い形状測定を行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, the holding means for holding the measured object at a predetermined reference position, the light source unit for irradiating the measured object held by the holding means, and the holding means An imaging unit that captures a map formed by irradiating the measured object with light output from the light source unit, and a cross-sectional shape that calculates a cross-sectional shape of the measured object from a light intensity distribution of the map captured by the imaging unit A calculating means, a rotating means for rotating the measured object around a rotational symmetry axis of the measured object at a predetermined angle, and a cross-sectional shape calculating means for measuring the measured object every time the measured object is rotated at a predetermined angle by the rotating means. And a shape measuring means for measuring the shape of the measured object based on the calculated plurality of cross-sectional shapes of the measured object. Measured object The magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position can be stored, and the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured is measured by the position measuring means provided in the cross-sectional shape calculating means. Based on the deviation in the optical axis direction from the reference position of the measured object measured by the position measuring means by the magnification information extracting means provided in the cross-sectional shape calculating means, the deviation can be measured from the correction amount storage means. The magnification information corresponding to the amount can be extracted, and is calculated by the cross-sectional shape calculating unit based on the magnification information extracted by the magnification information extracting unit by the cross-sectional shape correcting unit included in the cross-sectional shape calculating unit. The cross-sectional shape can be corrected.
Therefore, when the object to be measured is rotated around the rotational symmetry axis of the object to be measured by the rotating means, the object to be measured is displaced from the reference position due to rotational error or eccentricity error, and is calculated by the cross-sectional shape calculating means. Even if an error occurs in the cross-sectional shape of the measured object, the cross-sectional shape can be corrected based on the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the measured object. Measurements can be made.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、光源部から出力される光の光軸方向に被測定物体を移動させる移動機構を備え、補正量記憶手段によって、移動機構により、被測定物体を基準位置から光軸方向に所定の移動量を移動させる度に断面形状算出手段により被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の移動量及び当該断面形状算出手段により算出された被測定物体の一断面形状の寸法に基づき、断面形状を測定する際に焦点のずれを補正するための被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することができる。
従って、実際に形状測定の対象となる被測定物体に基づいて、焦点のずれを補正するための被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することができることとなり、より一層精度の高い形状測定を行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, it is needless to say that the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained, and that the object to be measured is moved in the direction of the optical axis of the light output from the light source unit. Each time a predetermined amount of movement of the object to be measured is moved from the reference position to the optical axis direction by the movement mechanism by the correction amount storage means, and the cross-sectional shape calculating means calculates one cross-sectional shape of the object to be measured, The reference position of the measured object for correcting the focus shift when measuring the cross-sectional shape based on the movement amount of the measured object and the size of the cross-sectional shape of the measured object calculated by the cross-sectional shape calculating means Magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction can be stored.
Therefore, it is possible to store magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured for correcting the focus deviation based on the object to be actually measured for shape measurement. As a result, it is possible to perform shape measurement with higher accuracy.
請求項3に記載の発明によれば、被測定物体を所定の基準位置に保持する保持手段と、保持手段に保持された被測定物体に光を照射するための光源部と、光源部から出力される光の光軸方向に被測定物体を移動させる移動機構と、保持手段に保持された被測定物体に光源部から出力された光が照射されてできる写像を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より被測定物体の一断面形状を算出する断面形状算出手段と、被測定物体の回転対称軸回りに被測定物体を所定の角度で回転させる回転手段と、回転手段により被測定物体を所定の角度で回転させる度に断面形状算出手段により被測定物体の一断面形状を算出し、算出された被測定物体の複数の断面形状により当該被測定物体の形状を測定する形状測定手段と、を備え、断面形状算出手段が備える位置測定手段によって、被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができる。
従って、回転手段によって被測定物体の回転対称軸回りに被測定物体を回転させた際に、回転運動の誤差や偏心の誤差によって、被測定物体が基準位置からずれた場合であっても、位置測定手段によって、被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定し、測定されたずれ量に基づいて、被測定物体が基準位置に一致するように、移動機構により、被測定物体を移動させることができるので、より精度の高い形状測定を行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the holding means for holding the measured object at a predetermined reference position, the light source unit for irradiating the measured object held by the holding means, and the output from the light source unit A moving mechanism for moving the object to be measured in the optical axis direction of the light to be measured, an image pickup means for picking up an image formed by irradiating the light to be measured held by the holding means with light output from the light source unit, and an image pickup means A cross-sectional shape calculating means for calculating a cross-sectional shape of the object to be measured from the light intensity distribution of the map imaged by the rotation means, a rotating means for rotating the object to be measured at a predetermined angle around the rotational symmetry axis of the object to be measured, and rotation. Each time the measured object is rotated by a predetermined angle, the cross-sectional shape calculating means calculates one cross-sectional shape of the measured object, and the shape of the measured object is measured from the calculated cross-sectional shapes of the measured object. Shape measuring means The provided by the position measuring means provided in the cross-sectional shape calculation unit, it is possible to measure the amount of deviation of the optical axis direction from the reference position of the object to be measured.
Therefore, when the object to be measured is rotated about the rotational symmetry axis of the object to be measured by the rotating means, even if the object to be measured is displaced from the reference position due to an error in rotational motion or an error in eccentricity, The measuring unit measures the amount of deviation of the object to be measured from the reference position in the optical axis direction, and based on the measured amount of deviation, the moving object causes the object to be measured to match the reference position. Therefore, it is possible to perform shape measurement with higher accuracy.
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜3の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、第2撮像手段によって、光源部から出力される光の光軸方向に対して交差する方向から被測定物体を撮像することができ、第2断面形状算出手段によって、第2撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より被測定物体の一断面形状を算出することができ、中心位置算出手段によって、第2断面形状算出手段により算出された断面形状に基づき、被測定物体の中心位置を算出することができ、位置測定手段によって、中心位置算出手段により算出された被測定物体の中心位置に基づき、被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができる。
従って、回転手段によって被測定物体の回転対称軸回りに被測定物体を回転させた際に、回転運動の誤差や偏心の誤差によって、被測定物体が基準位置からずれた場合であっても、光源部から出力される光の光軸方向に対して交差する方向から被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができることとなり、当該ずれ量に基づき、被測定物体を回転させた際の回転運動の誤差や偏心の誤差を好適に補正することができる。
According to the invention described in
Accordingly, when the object to be measured is rotated about the rotational symmetry axis of the object to be measured by the rotating means, even if the object to be measured is displaced from the reference position due to an error in rotational motion or an error in eccentricity, The amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured can be measured from the direction intersecting the optical axis direction of the light output from the unit, and the object to be measured is rotated based on the amount of deviation. An error in rotational motion and an error in eccentricity can be suitably corrected.
請求項5に記載の発明によれば、請求項1〜4の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、球体についても、より精度の高い形状測定を行うことができる。 According to the invention described in claim 5, it is needless to say that the same effect as that of the invention described in any one of claims 1 to 4 can be obtained, and more accurate shape measurement is performed for a sphere. be able to.
以下に、本発明に係る形状測定装置について、図面を用いて具体的な態様を説明する。なお、本実施形態においては、被測定物体として、球体を例に挙げて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the shape measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a spherical object will be described as an example of the object to be measured.
<第1実施形態>
第1実施形態における形状測定装置100は、図1に示すように、光源部10と、球体(被測定物体)200を移動させる移動機構20と、球体200を回転支持する回転テーブル30と、球体200を第1撮像部50に結像させるための第1対物レンズ40と、球体200を撮像する第1撮像部50と、球体200を第2撮像部70に結像させるための第2対物レンズ60と、球体200を撮像する第2撮像部70と、画像処理部80と、を備え、光源部10から照射される光の光軸に沿って順に、球体200と、第1対物レンズ40と、第1撮像部50と、が配置されるともに、この光軸方向に対して交差する方向、且つ、光軸上に配置された球体200の上方に第2対物レンズ60と、第2撮像部70と、が配置されている。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the
光源部10は、例えば、図1に示すように、白色光を出力する点光源を用い、球体200に白色光を照射する。なお、光源部10は、かかる点光源に限らず、面光源であっても良く、また、放電灯、発光ダイオード、レーザーなどによって、光を発生させても良い。
For example, as illustrated in FIG. 1, the
移動機構20は、例えば、図1に示すように、ベース21と、ベース21の上面に設置されたスライダ22と、を備えており、CPU81による駆動制御によって、駆動源(図示省略)により駆動力を発生させ、スライダ22を光源部10からの光の光軸(z軸)方向に沿って移動させることができるとともに、所定の基準位置に位置調整を行うことができる。
ここで、「所定の基準位置」とは、移動機構20における機械原点、原点オフセット機能を有する場合の電気原点等をいう。
また、移動機構20は、球体200を保持可能な回転テーブル30を載置することができるように構成されており、移動機構20は、球体200を所定の基準位置に保持する保持手段として機能する。
For example, as shown in FIG. 1, the moving
Here, the “predetermined reference position” refers to a mechanical origin in the moving
Further, the moving
回転テーブル30は、例えば、図1に示すように、スライダ22の上面に配置されており、スライダ22の上面に垂直な軸(y軸)を中心として回転可能に配置されている。
具体的には、回転テーブル30は、コレットチャック等の把持部(図示省略)を備えており、かかる把持部により球体200と一体成形された軸部201が把持された際、軸部201が光源部10の光軸に対して直角となるように配置され、軸部201を回転軸として球体200を回転させることができ、これにより、回転テーブル30は、回転手段として機能する。
また、回転テーブル30は、エンコーダ(図示省略)を備えており、回転角度の制御を行うことができる。
For example, as shown in FIG. 1, the rotary table 30 is disposed on the upper surface of the slider 22, and is disposed so as to be rotatable about an axis (y axis) perpendicular to the upper surface of the slider 22.
Specifically, the rotary table 30 includes a gripping portion (not shown) such as a collet chuck. When the
Further, the
第1対物レンズ40は、例えば、図1に示すように、光源部10から照射される光の光軸上において、球体200と第1撮像部50の撮像面との間に配置されており、球体200の写像を第1撮像部50の撮像面に結像させるために用いられる。
For example, as illustrated in FIG. 1, the first
第1撮像部50は、例えば、CCDカメラが用いられ、第1対物レンズ40を通して写像を撮像する。
具体的には、図1に示すように、光源部10から出力された光が、球体200を照射してできる写像を、第1対物レンズ40を通して撮像する。
第1撮像部50は、かかるCCDカメラを用いて写像を撮像することによって、撮像手段として機能する。
For example, a CCD camera is used as the
Specifically, as shown in FIG. 1, a mapping formed by the light output from the
The
第2対物レンズ60は、例えば、図1に示すように、光源部10から照射される光の光軸に対して交差する方向、且つ、光軸上に配置された球体200の上方に配置されている。
具体的には、第2対物レンズ60は、光源部10から照射される光の光軸に対して交差する方向において、球体200と第2撮像部70の撮像面との間に配置されており、球体200の写像を第2撮像部70の撮像面に結像させるために用いられる。
For example, as shown in FIG. 1, the second
Specifically, the second
第2撮像部70は、例えば、CCDカメラが用いられ、第2対物レンズ60を通して写像を撮像する。
具体的には、図1に示すように、第2撮像部70は、第2対物レンズ60と同様に、光源部10から照射される光の光軸に対して交差する方向、且つ、光軸上に配置された球体200の上方に配置され、光源部10から出力された光が、球体200を照射してできる写像を、第2対物レンズ60を通して撮像する。
第2撮像部70は、かかるCCDカメラを用いて写像を撮像することによって、第2撮像手段として機能する。
For example, a CCD camera is used as the
Specifically, as shown in FIG. 1, the
The
画像処理部80は、例えば、図1に示すように、CPU(Central Processing Unit)81、RAM(Random Access Memory)82、記憶部83、画像処理結果を示す表示部84等を備えて構成され、記憶部83に記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の動作を行うため予め設定された所定の動作条件に基づく各部の動作制御を行う機能を有する。
As shown in FIG. 1, for example, the
CPU81は、例えば、記憶部83に格納された処理プログラム等を読み出して、RAM82に展開して実行することにより、球体200の画像処理等を行う。
For example, the
RAM82は、CPU81により実行された処理プログラム等を、RAM82内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。
The
記憶部83は、例えば、プログラムやデータ等が予め記憶されている記憶媒体(図示省略)を有しており、この記憶媒体は、例えば、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部83は、CPU81が画像処理を行うための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。より具体的には、記憶部83は、例えば、図1に示すように、補正量データテーブル83a、断面形状算出プログラム83b1、第2断面形状算出プログラム83b2、中心位置算出プログラム83b3、位置測定プログラム83b4、拡大倍率情報抽出プログラム83b5、断面形状補正プログラム83b6、形状測定プログラム83b7等を格納している。
The
補正量データテーブル83aは、球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶したテーブルである。
具体的には、補正量データテーブル83aは、例えば、図2に示すように、形状測定を行う球体200を所定の基準位置に設定した際、CPU81が断面形状算出プログラム83b1を実行することにより球体200の一断面形状を算出し、その後、球体200を当該基準位置から移動機構20によって光軸方向に、例えば±5μm移動させる毎に、CPU81が断面形状算出プログラム83b1を実行することにより球体200の一断面形状を算出し、このときの球体200の当該基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した当該球体200の一断面形状の拡大倍率情報を記憶したテーブルである。
より具体的には、例えば、図3に示すように、球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した当該球体200の一断面形状の拡大倍率情報としての直径変化量を記憶する。
これにより、補正量データテーブル83aは、補正量記憶手段として機能する。
The correction amount data table 83a is a table storing magnification information corresponding to the amount of deviation of the
Specifically, for example, as shown in FIG. 2, the correction amount data table 83a is obtained by executing the cross-sectional shape calculation program 83b1 by the
More specifically, for example, as shown in FIG. 3, the amount of change in diameter as the magnification information of one cross-sectional shape of the
Thus, the correction amount data table 83a functions as a correction amount storage unit.
断面形状算出プログラム83b1は、CPU81に、球体200の一断面形状を算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、断面形状算出プログラム83b1を実行することにより、第1撮像部50によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。
CPU81は、かかる断面形状算出プログラム83b1を実行することで、断面形状算出手段として機能する。
The cross-sectional shape calculation program 83b1 is a program that causes the
Specifically, for example, the
The
第2断面形状算出プログラム83b2は、CPU81に、球体200の一断面形状を算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、第2断面形状算出プログラム83b2を実行することにより、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。
CPU81は、かかる第2断面形状算出プログラム83b2を実行することで、第2断面形状算出手段として機能する。
The second cross-sectional shape calculation program 83b2 is a program that causes the
Specifically, for example, the
The
中心位置算出プログラム83b3は、CPU81に、球体200の中心位置を算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、中心位置算出プログラム83b3を実行することにより、第2断面形状算出プログラム83b2の実行により算出された一断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出する。
CPU81は、かかる中心位置算出プログラム83b3を実行することで、中心位置算出手段として機能する。
The center position calculation program 83b3 is a program that causes the
Specifically, for example, the
The
位置測定プログラム83b4は、CPU81に、球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、位置測定プログラム83b4を実行することにより、球体200の中心位置に基づき、球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
より具体的には、例えば、CPU81は、第2断面形状算出プログラム83b2を実行することにより、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。そして、CPU81は、中心位置算出プログラム83b3を実行することにより、第2断面形状算出プログラム83b2の実行により算出された一断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出することによって、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
CPU81は、かかる位置測定プログラム83b4を実行することで、位置測定手段として機能する。
The position measurement program 83b4 is a program that causes the
Specifically, for example, the
More specifically, for example, the
The
拡大倍率情報抽出プログラム83b5は、CPU81に、補正量データテーブル83aから所定の拡大倍率情報を抽出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することによって、位置測定プログラム83b4の実行により測定された球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を補正量データテーブル83aから抽出する。
より具体的には、図3を例として説明すると、例えば、CPU81が位置測定プログラム83b4を実行することにより測定された球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量がマイナス25μmであった場合には、CPU81は、拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することによって、ずれ量マイナス25μmに対応した拡大倍率情報としての直径変化パラメーター値(0.5)を抽出することとなる。
CPU81は、かかる拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することで、拡大倍率情報抽出手段として機能する。
The enlargement magnification information extraction program 83b5 is a program that causes the
Specifically, for example, the
More specifically, FIG. 3 will be described as an example. For example, the amount of deviation in the optical axis direction from the predetermined reference position of the
The
断面形状補正プログラム83b6は、CPU81に、球体200の一断面形状を補正する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、断面形状補正プログラム83b6を実行することにより、拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することにより抽出された拡大倍率情報に基づき、断面形状算出プログラム83b1の実行により算出された一断面形状を補正する。
より具体的には、例えば、上述のように、CPU81が拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することによって、拡大倍率情報として直径変化パラメーター値を抽出した場合、CPU81は、断面形状補正プログラム83b6を実行することにより、拡大倍率情報抽出プログラム83b5の実行により抽出された直径変化パラメーター値を所定の補正式にあてはめ、断面形状算出プログラム83b1の実行により算出された球体200の一断面形状における直径の値を補正する。
CPU81は、かかる断面形状補正プログラム83b6を実行することで、断面形状補正手段として機能する。
The cross-sectional shape correction program 83b6 is a program that causes the
Specifically, for example, the
More specifically, for example, as described above, when the
The
形状測定プログラム83b7は、CPU81に、球体200の形状を測定する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、形状測定プログラム83b7を実行することにより、回転テーブル30により球体200を所定の角度で回転させる度に断面形状算出プログラム83b1の実行により球体200の一断面形状を算出し、図4に示すように、算出された球体200の複数の断面形状それぞれについて中心位置(円の中心)を求める。そして、各中心位置が合致するように断面形状を合成して得られた立体形状に基づき、球体200の形状を測定する。
CPU81は、かかる形状測定プログラム83b7を実行することで、形状測定手段として機能する。
The shape measurement program 83b7 is a program that causes the
Specifically, for example, by executing the shape measurement program 83b7, the
The
〔補正データテーブル取得方法〕
次に、第1実施形態における形状測定装置100の補正量データテーブル83aの取得方法について、図5を参照して説明する。
[How to obtain correction data table]
Next, a method for obtaining the correction amount data table 83a of the
まず、ステップS1において、例えば、図2に示すように、回転テーブル30に取り付けた球体200を所定の基準位置に設定する。
First, in step S1, for example, as shown in FIG. 2, the
次いで、ステップS2において、CPU81は、断面形状算出プログラム83b1を実行することによって、球体200の基準となる一断面形状(例えば、直径)を算出する。
Next, in step S <b> 2, the
次いで、ステップS3において、CPU81は、移動機構20のスライダ22を駆動させ、球体200を所定の基準位置から所定の移動量(例えば、±5μm)を移動させ、ステップS4において、CPU81は、再度、断面形状算出プログラム83b1を実行することによって、球体200の一断面形状を算出する。
Next, in step S3, the
次いで、ステップS5において、CPU81は、所定の基準位置から積算して所定距離(例えば、±35μm)を移動したと判断した場合(ステップS5;Yes)、ステップS6へ移行する。一方、所定の基準位置から積算して所定距離を移動していないと判断した場合(ステップS5;No)、ステップS3へ戻る。
Next, in step S5, when the
次いで、ステップS6において、CPU81は、所定の基準位置から移動された夫々の位置において断面形状算出プログラム83b1を実行することにより算出された球体200の一断面形状に基づき、球体200の当該基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した球体200の一断面形状の拡大倍率情報を記憶して本処理を終了する。
Next, in step S6, the
〔形状測定処理〕
次に、第1実施形態における形状測定装置100による球体200の形状測定方法について、図6を参照して説明する。
[Shape measurement processing]
Next, a method for measuring the shape of the
まず、ステップS11において、例えば、図1に示すように、回転テーブル30に取り付けた球体200を所定の基準位置に設定する。
First, in step S11, for example, as shown in FIG. 1, the
次いで、ステップS12において、CPU81は、断面形状算出プログラム83b1を実行することによって、球体200の一断面形状を算出する。
Next, in step S12, the
次いで、ステップS13において、CPU81は、回転テーブル30を所定の角度で回転させ、ステップS14において、CPU81は、再度、断面形状算出プログラム83b1を実行することによって、球体200の一断面形状を算出する。
Next, in step S13, the
次いで、ステップS15において、CPU81は、位置測定プログラム83b4を実行することにより、球体200の中心位置に基づき、球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
より具体的には、例えば、CPU81は、第2断面形状算出プログラム83b2を実行することにより、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。そして、CPU81は、中心位置算出プログラム83b3を実行することにより、第2断面形状算出プログラム83b2の実行により算出された一断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出することによって、球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
Next, in step S15, the
More specifically, for example, the
次いで、ステップS16において、CPU81は、拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することによって、位置測定プログラム83b4の実行により測定された球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を補正量データテーブル83aから抽出する。
Next, in step S16, the
次いで、ステップS17において、CPU81は、断面形状補正プログラム83b6を実行することによって、拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することにより抽出された拡大倍率情報に基づき、断面形状算出プログラム83b1の実行により算出された一断面形状を補正する。
Next, in step S17, the
次いで、ステップS18において、CPU81は、球体200の断面形状を取得し終えたか否かを判断し、CPU81が、球体200の断面形状を取得し終えたと判断した場合(ステップS18;Yes)、ステップS19へ移行する。一方、球体200の断面形状を取得し終えていないと判断した場合(ステップS18;No)、ステップS13へ戻る。
Next, in step S18, the
次いで、ステップS19において、CPU81は、形状測定プログラム83b7を実行することにより、回転テーブル30により球体200を所定の角度で回転させる度に断面形状算出プログラム83b1の実行により球体200の一断面形状を算出し、図4に示すように、算出された球体200の複数の断面形状により球体200の形状を測定して本処理を終了する。
Next, in step S19, the
このように、第1実施形態の形状測定装置100によれば、球体200を所定の基準位置に保持する移動機構20と、移動機構20に保持された球体200に光を照射するための光源部10と、移動機構20に保持された球体200に光源部10から出力された光が照射されてできる写像を撮像する第1撮像部50と、第1撮像部50によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する断面形状算出プログラム83b1と、球体200の回転対称軸回りに球体200を所定の角度で回転させる回転テーブル30と、回転テーブル30により球体200を所定の角度で回転させる度に断面形状算出プログラム83b1の実行により球体200の一断面形状を算出し、算出された球体200の複数の断面形状により当該球体200の形状を測定する形状測定プログラム83b7と、を備え、補正量データテーブル83aによって、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することができ、CPU81は、位置測定プログラム83b4を実行することによって、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができ、CPU81は、拡大倍率情報抽出プログラム83b5を実行することによって、位置測定プログラム83b4の実行によって測定された球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量に基づき、補正量データテーブル83aから当該ずれ量に対応した拡大倍率情報を抽出することができ、CPU81は、断面形状補正プログラム83b6を実行することによって、拡大倍率情報抽出プログラム83b5の実行により抽出された拡大倍率情報に基づき、断面形状算出プログラム83b1の実行により算出された一断面形状を補正することができる。
従って、回転テーブル30によって球体200の回転対称軸回りに球体200を回転させた際に、回転運動の誤差や偏心の誤差によって、球体200が基準位置からずれ、断面形状算出プログラム83b1の実行によって算出される球体200の断面形状に誤差が生じた場合であっても、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量に基づき、断面形状を補正することができることとなり、より精度の高い形状測定を行うことができる。
また、光源部10から出力される光の光軸方向に球体200を移動させる移動機構20を備え、補正量データテーブル83aによって、移動機構20により、球体200を基準位置から光軸方向に所定の移動量を移動させる度に断面形状算出プログラム83b1の実行により球体200の一断面形状を算出し、当該球体200の移動量及び当該断面形状算出プログラム83b1の実行により算出された球体200の一断面形状の寸法に基づき、断面形状を測定する際に焦点のずれを補正するための球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することができる。
従って、実際に形状測定の対象となる球体200に基づいて、焦点のずれを補正するための被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することができることとなり、より一層精度の高い形状測定を行うことができる。
さらに、第2撮像部70によって、光源部10から出力される光の光軸方向に対して交差する方向から球体200を撮像することができ、CPU81は、第2断面形状算出プログラム83b2を実行することによって、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出することができ、CPU81は、中心位置算出プログラム83b3を実行することによって、第2断面形状算出プログラム83b2の実行により算出された断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出することができ、位置測定プログラム83b4の実行によって、中心位置算出プログラム83b3の実行により算出された球体200の中心位置に基づき、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができる。
従って、回転テーブル30によって球体200の回転対称軸回りに球体200を回転させた際に、回転運動の誤差や偏心の誤差によって、球体200が基準位置からずれた場合であっても、光源部10から出力される光の光軸方向に対して交差する方向から球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができることとなり、当該ずれ量に基づき、球体200を回転させた際の回転運動の誤差や偏心の誤差を好適に補正することができる。
Thus, according to the
Therefore, when the
In addition, a moving
Therefore, the magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured for correcting the deviation in focus can be stored based on the
Furthermore, the
Therefore, when the
<第2実施形態>
次に、本発明に係る第2実施形態の形状測定装置300について、図7を参照して説明する。第2実施形態の基本的構成は、第1実施形態と同様であり、第1実施形態の構成と異なる部分について説明する。
Second Embodiment
Next, a
画像処理部380は、例えば、図5に示すように、CPU(Central Processing Unit)81、RAM(Random Access Memory)82、記憶部383、画像処理結果を示す表示部84等を備えて構成され、記憶部383に記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の動作を行うため予め設定された所定の動作条件に基づく各部の動作制御を行う機能を有する。
For example, as shown in FIG. 5, the
記憶部383は、例えば、プログラムやデータ等が予め記憶されている記憶媒体(図示省略)を有しており、この記憶媒体は、例えば、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部383は、CPU81が画像処理を行うための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。より具体的には、記憶部383は、例えば、図7に示すように、断面形状算出プログラム383b1、第2断面形状算出プログラム383b2、中心位置算出プログラム383b3、位置測定プログラム383b4、駆動制御プログラム383b5、形状測定プログラム383b6等を格納している。
The
断面形状算出プログラム383b1は、CPU81に、球体200の一断面形状を算出する機能を実現させるプログラムである。
具合的には、例えば、CPU81は、断面形状算出プログラム383b1を実行することにより、第1撮像部50によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。
CPU81は、かかる断面形状算出プログラム383b1を実行することで、断面形状算出手段として機能する。
The cross-sectional shape calculation program 383b1 is a program that causes the
Specifically, for example, the
The
第2断面形状算出プログラム383b2は、CPU81に、球体200の一断面形状を算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、第2断面形状算出プログラム383b2を実行することにより、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。
CPU81は、かかる第2断面形状算出プログラム383b2を実行することで、第2断面形状算出手段として機能する。
The second cross-sectional shape calculation program 383b2 is a program that causes the
Specifically, for example, the
The
中心位置算出プログラム383b3は、CPU81に、球体200の中心位置を算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、中心位置算出プログラム383b3を実行することにより、第2断面形状算出プログラム383b2の実行により算出された一断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出する。
CPU81は、かかる中心位置算出プログラム383b3を実行することで、中心位置算出手段として機能する。
The center position calculation program 383b3 is a program that causes the
Specifically, for example, the
The
位置測定プログラム383b4は、CPU81に、球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、位置測定プログラム383b4を実行することにより、球体200の中心位置に基づき、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
より具体的には、例えば、CPU81は、後述する第2断面形状算出プログラム383b2を実行することにより、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。そして、CPU81は、中心位置算出プログラム383b3を実行することにより、第2断面形状算出プログラム383b2の実行により算出された一断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出することによって、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
CPU81は、かかる位置測定プログラム383b4を実行することで、位置測定手段として機能する。
The position measurement program 383b4 is a program that causes the
Specifically, for example, the
More specifically, for example, the
The
駆動制御プログラム383b5は、CPU81に、移動機構20のスライダ22を所定位置に駆動制御する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、駆動制御プログラム383b5を実行することにより、位置測定プログラム383b4の実行により測定された球体200の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量に基づいて、球体200が所定の基準位置に一致するように移動機構20のスライダ22を駆動させる。
The drive control program 383b5 is a program that causes the
Specifically, for example, the
形状測定プログラム383b6は、CPU81に、球体200の形状を測定する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、例えば、CPU81は、形状測定プログラム383b6を実行することにより、回転テーブル30により球体200を所定の角度で回転させる度に断面形状算出プログラム383b1の実行により球体200の一断面形状を算出し、図4に示すように、算出された球体200の複数の断面形状それぞれについて中心位置(円の中心)を求める。そして、各中心位置が合致するように断面形状を合成して得られた立体形状に基づき、球体200の形状を測定する。
CPU81は、かかる形状測定プログラム383b6を実行することで、形状測定手段として機能する。
The shape measurement program 383b6 is a program that causes the
Specifically, for example, by executing the shape measurement program 383b6, the
The
〔形状測定処理〕
次に、第2実施形態における形状測定装置300による球体200の形状測定方法について、図8を参照して説明する。
[Shape measurement processing]
Next, a method for measuring the shape of the
まず、ステップS21において、例えば、図5に示すように、回転テーブル30に取り付けた球体200を所定の基準位置に設定する。
First, in step S21, for example, as shown in FIG. 5, the
次いで、ステップS22において、CPU81は、断面形状算出プログラム383b1を実行することによって、球体200の一断面形状を算出する。
Next, in step S22, the
次いで、ステップS23において、CPU81は、回転テーブル30を所定の角度で回転させる。
Next, in step S23, the
次いで、ステップS24において、CPU81は、位置測定プログラム383b4を実行することにより、球体200の中心位置に基づき、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
より具体的には、例えば、CPU81は、第2断面形状算出プログラム383b2を実行することにより、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する。そして、CPU81は、中心位置算出プログラム383b3を実行することにより、第2断面形状算出プログラム383b2の実行により算出された一断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出することによって、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する。
Next, in step S <b> 24, the
More specifically, for example, the
次いで、ステップS25において、CPU81は、駆動制御プログラム383b5を実行することによって、位置測定プログラム383b4の実行により測定された球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量に基づいて、球体200が基準位置に一致するように移動機構20のスライダ22を駆動させる。
Next, in step S25, the
次いで、ステップS26において、CPU81は、再度、断面形状算出プログラム383b1を実行することによって、球体200の一断面形状を算出する。
Next, in step S <b> 26, the
次いで、ステップS27において、CPU81は、球体200の断面形状を取得し終えたか否かを判断し、CPU81が、球体200の断面形状を取得し終えたと判断した場合(ステップS27;Yes)、ステップS28へ移行する。一方、球体200の断面形状を取得し終えていないと判断した場合(ステップS27;No)、ステップS23へ戻る。
Next, in step S27, the
次いで、ステップS28において、CPU81は、形状測定プログラム383b6を実行することにより、回転テーブル30により球体200を所定の角度で回転させる度に断面形状算出プログラム383b1の実行により球体200の一断面形状を算出し、図4に示すように、算出された球体200の複数の断面形状により球体200の形状を測定して本処理を終了する。
Next, in step S28, the
このように、第2実施形態の形状測定装置300によれば、球体200を所定の基準位置に保持する移動機構20と、移動機構20に保持された球体200に光を照射するための光源部10と、光源部10から出力される光の光軸方向に球体200を移動させる移動機構20と、移動機構20に保持された球体200に光源部10から出力された光が照射されてできる写像を撮像する第1撮像部50と、第1撮像部50によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出する断面形状算出プログラム383b1と、球体200の回転対称軸回りに球体200を所定の角度で回転させる回転テーブル30と、回転テーブル30により球体200を所定の角度で回転させる度に断面形状算出プログラム383b1の実行により球体200の一断面形状を算出し、算出された球体200の複数の断面形状により当該球体200の形状を測定する形状測定プログラム383b6と、を備え、CPU81は、位置測定プログラム383b4を実行することによって、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができ、CPU81は、駆動制御プログラム383b5を実行することによって、位置測定プログラム383b4の実行によって測定されたずれ量に基づいて、球体200が基準位置に一致するように移動機構20を駆動させることができる。
従って、回転テーブル30によって球体200の回転対称軸回りに球体200を回転させた際に、回転運動の誤差や偏心の誤差によって、球体200が基準位置からずれた場合であっても、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定し、測定されたずれ量に基づいて、球体200が基準位置に一致するように移動機構20を駆動させることができるので、より精度の高い形状測定を行うことができる。
また、第2撮像部70によって、光源部10から出力される光の光軸方向に対して交差する方向から球体200を撮像することができ、CPU81は、第2断面形状算出プログラム383b2を実行することによって、第2撮像部70によって撮像された写像の光強度分布より球体200の一断面形状を算出することができ、CPU81は、中心位置算出プログラム383b3を実行することによって、第2断面形状算出プログラム383b2の実行により算出された断面形状に基づき、球体200の中心位置を算出することができ、位置測定プログラム383b4の実行によって、中心位置算出プログラム383b3の実行により算出された球体200の中心位置に基づき、球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができる。
従って、回転テーブル30によって球体200の回転対称軸回りに球体200を回転させた際に、回転運動の誤差や偏心の誤差によって、球体200が基準位置からずれた場合であっても、光源部10から出力される光の光軸方向に対して交差する方向から球体200の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することができることとなり、当該ずれ量に基づき、球体200を回転させた際の回転運動の誤差や偏心の誤差を好適に補正することができる。
As described above, according to the
Therefore, when the
Further, the
Therefore, when the
なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、被測定物体は、回転対称体であれば良く、円筒、円錐などであっても良い。
また、第2撮像手段の配置は、光源部から出力される光の光軸方向に対して交差する方向に限らず、被測定物体の光軸方向の移動量を測定できる位置であれば良い。
また、位置測定手段によって測定された被測定物体の所定の基準位置からの光軸方向のずれ量が予め設定された閾値を超えた場合、当該ずれ量が予め設定された閾値を超えた旨を報知する報知手段を備える設計であっても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, and the object to be measured may be a rotationally symmetric body, and may be a cylinder, a cone, or the like.
Further, the arrangement of the second imaging means is not limited to the direction intersecting the optical axis direction of the light output from the light source unit, but may be a position where the movement amount of the measured object in the optical axis direction can be measured.
In addition, when the amount of deviation in the optical axis direction from the predetermined reference position of the measured object measured by the position measuring means exceeds a preset threshold, it indicates that the amount of deviation exceeds a preset threshold. The design may be provided with an informing means for informing.
また、第2実施形態において、球体200が基準位置に一致するように、球体200を移動させる場合、駆動制御プログラム383b5を実行することによって、移動機構20を駆動させる設計としたが、これに限らず、位置測定プログラム383b4の実行によって測定されたずれ量に基づいて、球体200が基準位置に一致するように、手動で移動機構20を駆動させても良い。
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
In the second embodiment, when the
In addition, it is needless to say that other specific detailed structures can be appropriately changed.
10 光源部
20 移動機構(保持手段)
30 回転テーブル(回転手段)
40 第1対物レンズ
50 第1撮像部(撮像手段)
60 第2対物レンズ
70 第2撮像部(第2撮像手段)
80 画像処理部
81 CPU(断面形状算出手段、第2断面形状算出手段、中心位置算出手段、位置測定手段、拡大倍率情報抽出手段、断面形状補正手段、形状測定手段)
83 記憶部
83a 補正量データテーブル(補正量記憶手段)
83b1 断面形状算出プログラム(断面形状算出手段)
83b2 第2断面形状算出プログラム(第2断面形状算出手段)
83b3 中心位置算出プログラム(中心位置算出手段)
83b4 位置測定プログラム(位置測定手段)
83b5 拡大倍率情報抽出プログラム(拡大倍率情報抽出手段)
83b6 断面形状補正プログラム(断面形状補正手段)
83b7 形状測定プログラム(形状測定手段)
100 形状測定装置(第1実施形態)
200 球体(被測定物体)
300 形状測定装置(第2実施形態)
380 画像処理部
383 記憶部
383b1 断面形状算出プログラム(断面形状算出手段)
383b2 第2断面形状算出プログラム(第2断面形状算出手段)
383b3 中心位置算出プログラム(中心位置算出手段)
383b4 位置測定プログラム(位置測定手段)
383b5 駆動制御プログラム
383b6 形状測定プログラム(形状測定手段)
10
30 rotary table (rotating means)
40 1st
60 Second
80
83
83b1 Cross-sectional shape calculation program (cross-sectional shape calculation means)
83b2 Second sectional shape calculation program (second sectional shape calculation means)
83b3 Center position calculation program (center position calculation means)
83b4 Position measurement program (position measurement means)
83b5 Enlargement magnification information extraction program (enlargement magnification information extraction means)
83b6 Cross-sectional shape correction program (cross-sectional shape correction means)
83b7 Shape measurement program (shape measurement means)
100 shape measuring apparatus (first embodiment)
200 Sphere (object to be measured)
300 Shape measuring device (second embodiment)
380
383b2 Second sectional shape calculation program (second sectional shape calculation means)
383b3 Center position calculation program (center position calculation means)
383b4 Position measurement program (position measurement means)
383b5 drive control program 383b6 shape measurement program (shape measurement means)
Claims (5)
前記被測定物体を所定の基準位置に保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被測定物体に光を照射するための光源部と、
前記保持手段に保持された被測定物体に前記光源部から出力された光が照射されてできる写像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より前記被測定物体の一断面形状を算出する断面形状算出手段と、
前記被測定物体の回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記断面形状算出手段により前記被測定物体の一断面形状を算出し、算出された前記被測定物体の複数の断面形状により当該被測定物体の形状を測定する形状測定手段と、
を備え、
前記断面形状算出手段は、
前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶した補正量記憶手段と、
前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する位置測定手段と、
前記位置測定手段によって測定された前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量に基づき、前記補正量記憶手段から当該ずれ量に対応した拡大倍率情報を抽出する拡大倍率情報抽出手段と、
前記拡大倍率情報抽出手段により抽出された拡大倍率情報に基づき、前記断面形状算出手段により算出された一断面形状を補正する断面形状補正手段と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。 In a shape measuring apparatus that measures the cross-sectional shape of a measurement object that is a rotationally symmetric body and measures the shape of the measurement object,
Holding means for holding the object to be measured at a predetermined reference position;
A light source unit for irradiating the object to be measured held by the holding unit with light;
An imaging unit that captures a map formed by irradiating the object to be measured held by the holding unit with the light output from the light source unit;
A cross-sectional shape calculating means for calculating a cross-sectional shape of the object to be measured from a light intensity distribution of a map imaged by the imaging means;
Rotating means for rotating the object to be measured at a predetermined angle around the rotational symmetry axis of the object to be measured;
Each time the object to be measured is rotated at a predetermined angle by the rotating means, a cross-sectional shape of the object to be measured is calculated by the cross-sectional shape calculating means, and the object to be measured is calculated based on the calculated plurality of cross-sectional shapes of the object to be measured. A shape measuring means for measuring the shape of the measuring object;
With
The cross-sectional shape calculating means
Correction amount storage means for storing magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured;
Position measuring means for measuring a deviation amount of the object to be measured from the reference position in the optical axis direction;
Based on the amount of deviation of the measured object from the reference position in the optical axis direction measured by the position measuring means, the magnification information extracting means extracts the magnification information corresponding to the deviation amount from the correction amount storage means. When,
A cross-sectional shape correcting means for correcting one cross-sectional shape calculated by the cross-sectional shape calculating means based on the magnification information extracted by the magnification information extracting means;
A shape measuring apparatus comprising:
前記補正量記憶手段は、
前記移動機構により、前記被測定物体を前記基準位置から光軸方向に所定の移動量を移動させる度に前記断面形状算出手段により前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の移動量及び当該断面形状算出手段により算出された前記被測定物体の一断面形状の寸法に基づき、前記断面形状を測定する際に焦点のずれを補正するための前記被測定物体の前記基準位置からの光軸方向のずれ量に対応した拡大倍率情報を記憶することを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。 A moving mechanism for moving the object to be measured in an optical axis direction of light output from the light source unit;
The correction amount storage means includes
The cross-sectional shape calculating means calculates one cross-sectional shape of the measured object every time the moving mechanism moves the measured object from the reference position in the optical axis direction by the moving mechanism. Based on the amount of movement and the size of one cross-sectional shape of the measured object calculated by the cross-sectional shape calculating means, from the reference position of the measured object for correcting a focus shift when measuring the cross-sectional shape 2. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein enlargement magnification information corresponding to the amount of deviation in the optical axis direction is stored.
前記被測定物体を所定の基準位置に保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被測定物体に光を照射するための光源部と、
前記光源部から出力される光の光軸方向に前記被測定物体を移動させる移動機構と、
前記保持手段に保持された被測定物体に前記光源部から出力された光が照射されてできる写像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より前記被測定物体の一断面形状を算出する断面形状算出手段と、
前記被測定物体の回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記断面形状算出手段により前記被測定物体の一断面形状を算出し、算出された前記被測定物体の複数の断面形状により当該被測定物体の形状を測定する形状測定手段と、
を備え、
前記断面形状算出手段は、
前記被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定する位置測定手段を備えることを特徴とする形状測定装置。 In a shape measuring apparatus that measures the cross-sectional shape of a measurement object that is a rotationally symmetric body and measures the shape of the measurement object,
Holding means for holding the object to be measured at a predetermined reference position;
A light source unit for irradiating the object to be measured held by the holding unit with light;
A moving mechanism for moving the object to be measured in an optical axis direction of light output from the light source unit;
An imaging unit that captures a map formed by irradiating the object to be measured held by the holding unit with the light output from the light source unit;
A cross-sectional shape calculating means for calculating a cross-sectional shape of the object to be measured from a light intensity distribution of a map imaged by the imaging means;
Rotating means for rotating the object to be measured at a predetermined angle around the rotational symmetry axis of the object to be measured;
Each time the object to be measured is rotated at a predetermined angle by the rotating means, a cross-sectional shape of the object to be measured is calculated by the cross-sectional shape calculating means, and the object to be measured is calculated based on the calculated plurality of cross-sectional shapes of the object to be measured. A shape measuring means for measuring the shape of the measuring object;
With
The cross-sectional shape calculating means
A shape measuring apparatus comprising position measuring means for measuring a deviation amount in the optical axis direction from a reference position of the object to be measured.
前記第2撮像手段によって撮像された写像の光強度分布より前記被測定物体の一断面形状を算出する第2断面形状算出手段と、
前記第2断面形状算出手段により算出された断面形状に基づき、前記被測定物体の中心位置を算出する中心位置算出手段と、
を備え、
前記位置測定手段は、
前記中心位置算出手段により算出された前記被測定物体の中心位置に基づき、前記被測定物体の基準位置からの光軸方向のずれ量を測定することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の形状測定装置。 Second imaging means for imaging the object to be measured from a direction intersecting an optical axis direction of light output from the light source unit;
Second cross-sectional shape calculating means for calculating one cross-sectional shape of the object to be measured from the light intensity distribution of the map imaged by the second imaging means;
Center position calculating means for calculating a center position of the object to be measured based on the cross-sectional shape calculated by the second cross-sectional shape calculating means;
With
The position measuring means includes
4. The amount of deviation in the optical axis direction from the reference position of the object to be measured is measured based on the center position of the object to be measured calculated by the center position calculating means. The shape measuring apparatus according to one item.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009257812A (en) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Mitsutoyo Corp | Shape measuring method and shape measuring device |
DE102013208397A1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-13 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Coordinate measuring machine with an additional, non-contact measuring surface measuring device |
US10719915B2 (en) | 2016-02-29 | 2020-07-21 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Method and apparatus for determining a defocusing valve and for image-based determination of a dimensional size |
-
2008
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DE102013208397B4 (en) * | 2013-05-07 | 2018-05-24 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Coordinate measuring machine with an additional, non-contact measuring surface measuring device |
US10719915B2 (en) | 2016-02-29 | 2020-07-21 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Method and apparatus for determining a defocusing valve and for image-based determination of a dimensional size |
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