JP2013170841A - 光学式変位計および測定対象物の計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物の一部のプロファイル形状の位置ずれを検出することが困難な場合でも、測定対象物の所望の部分の変位を正確に計測することが可能な光学式変位計および測定対象物の計測方法を提供する。
【解決手段】２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂに対応して算出されたプロファイル形状ＰＡ，ＰＢをそれぞれマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢとした場合に、他のマスタプロファイル形状ＰＢに設定された計測枠Ｄ１２を一のマスタプロファイル形状ＰＡに設定された補正枠Ｃθ１１に対応付ける。ワークＷＰの計測時に、一のマスタプロファイル形状ＰＡに設定された補正枠Ｃθ１１内のプロファイル形状の位置ずれを算出する。計測枠Ｄ１２の位置を算出された位置ずれに基づいて補正するとともに、補正された計測枠Ｄ１２内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理を行う。
【選択図】図４５

Description

本発明は、三角測距方式により対象物の変位を検出する光学式変位計および測定対象物の計測方法に関する。

三角測距方式の光学式変位計では、投受光部の投光部により測定対象物（以下、ワークと呼ぶ。）の表面に光が照射され、その反射光が投受光部の受光素子により受光される。受光素子により得られる受光量分布のピーク位置に基づいて、ワークの表面の高さを計測することができる。これにより、ワークの変位を検出することができる（例えば特許文献１参照）。

光切断方式の光学式変位計では、線状の断面を有する帯状の光がワーク上に照射され、その反射光が２次元の受光素子により受光される。受光素子により得られる受光量分布は、デジタルの波形データに変換される。この波形データのピーク位置に基づいて、ワークのプロファイル形状（輪郭形状）が算出される。

特開２００８−９６１１９号公報

特許文献１に記載された光学式変位計においては、複数の投受光部を用いることによりワークの複数の部分のプロファイル形状を表示部に表示させることができる。使用者は、予め投受光部ごとに表示部に表示されるプロファイル形状を基準となる登録プロファイルとして指定し、登録プロファイルに計測領域を設定することができる。この場合、ワークの変位の計測時にワークに位置ずれが生じる場合には、投受光部ごとにプロファイルサーチにより登録プロファイルからのプロファイル形状の位置ずれが検出され、検出された位置ずれに基づいてプロファイル形状の位置補正が行われる。

しかしながら、ワークの複数の部分に対応する複数のプロファイル形状のうち一部のプロファイル形状が、プロファイル形状の位置ずれを検出するための登録プロファイルとして適切な形状を含まない場合がある。

この場合、上記の一部のプロファイル形状を登録プロファイルとして指定しても、登録プロファイルからのプロファイル形状の位置ずれを検出することが困難になる。一部の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれが検出されないと、位置補正後の複数のプロファイル形状間の位置関係にずれが生じる。そのため、複数の投受光部にそれぞれ対応する複数のプロファイル形状に基づいてワークの所望の部分の変位を正確に計測することができない。

本発明の目的は、測定対象物の一部のプロファイル形状の位置ずれを検出することが困難な場合でも、測定対象物の所望の部分の変位を正確に計測することが可能な光学式変位計および測定対象物の計測方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る光学式変位計は、本体部と、本体部に接続可能な１または複数の投受光部とを備え、１または複数の投受光部の各々は、測定対象物に光を照射する投光部と、測定対象物からの反射光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部とを含み、本体部は、複数の投受光部が当該本体部に接続された場合に、複数の投受光部の受光部により出力される受光信号に基づいて測定対象物の複数のプロファイル形状をそれぞれ示す複数のプロファイルデータを生成するように構成される生成部と、複数の投受光部にそれぞれ対応するように測定対象物の複数のプロファイル形状の基準となる複数の基準形状をそれぞれ示す複数の基準データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶された複数の基準データに基づいて複数の基準形状を表示可能に構成された表示部と、複数の投受光部のうち一の投受光部に対応する一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するための検出領域を、表示部に表示された一の基準形状に設定するために使用者により操作される検出領域設定部と、複数の投受光部のうち他の投受光部に対応するプロファイル形状の計測すべき部分を示す計測領域を、検出領域設定部により設定された検出領域に対応付けるように、表示部上で他の投受光部に対応する他の基準形状に設定するために使用者により操作される計測領域設定部と、測定対象物の計測時に、計測領域設定部により設定された計測領域が対応付けられた検出領域内における一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを、記憶部に記憶された一の基準形状を示す基準データおよび生成部により生成されるプロファイル形状を示すプロファイルデータに基づいて算出し、計測領域設定部により設定された計測領域の位置を算出された位置ずれに基づいて補正するとともに、補正された計測領域内のプロファイル形状を示すプロファイルデータを用いて計測処理を行う処理部とを含むものである。

この光学式変位計においては、複数の投受光部から測定対象物に光が照射され、測定対象物からの反射光の受光量を示す受光信号に基づいて測定対象物の複数のプロファイル形状を示すプロファイルデータが生成される。また、測定対象物の複数のプロファイル形状の基準となる複数の基準形状が表示部に表示される。使用者の操作により、一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するための検出領域が一の基準形状に設定される。表示部上で、計測領域が検出領域に対応付けられるように他の基準形状に設定される。

測定対象物の計測時に、計測領域に対応付けられた検出領域内における一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれが、一の基準形状を示す基準データおよびプロファイルデータに基づいて算出される。計測領域の位置が算出された位置ずれに基づいて補正されるとともに、補正された計測領域内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理が行われる。

このように、他の基準形状が当該他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するために適切な形状を含まない場合でも、他の基準形状に設定された計測領域の位置が、一の基準形状を示す基準データに基づいて算出された位置ずれに基づいて補正される。その結果、測定対象物の所望の部分の変位を正確に計測することが可能となる。

（２）複数の投受光部の各々は、当該投受光部について定義される第１の方向に広がる帯状光または第１の方向に走査される光を当該投受光部から測定対象物に向かう第２の方向に沿って測定対象物に照射するように構成され、複数の投受光部の各々について第１の方向に平行な第１の座標軸および第２の方向に平行な第２の座標軸を有する座標系がそれぞれ定義され、各プロファイルデータは、対応する投受光部の座標系により表され、本体部は、一の投受光部と他の投受光部との相対的な位置関係を設定するために使用者により操作される位置関係設定部をさらに含み、処理部は、位置関係設定部により設定された位置関係に基づいて、一の投受光部および他の投受光部に対応するプロファイルデータが共通の座標系により表されるように一の投受光部に対応するプロファイルデータおよび他の投受光部に対応するプロファイルデータの少なくとも一方の座標変換を行い、座標変換後のプロファイルデータを用いて計測処理を行ってもよい。

この場合、使用者の操作により、一の投受光部と他の投受光部との相対的な位置関係が設定される。設定された位置関係に基づいて、一の投受光部に対応するプロファイルデータおよび他の投受光部に対応するプロファイルデータの少なくとも一方の座標変換が行われることにより、一の投受光部および他の投受光部に対応するプロファイルデータが共通の座標系により表される。

これにより、複数の投受光部の位置または向きが異なることにより複数の投受光部にそれぞれ定義される複数の座標系がそれぞれ異なる場合でも、一の投受光部および他の投受光部に対応するプロファイルデータが共通の座標系により表されるので、算出された一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれに基づいて他の基準形状に設定された計測領域の位置を容易に補正することができる。したがって、座標変換後のプロファイルデータを用いた計測処理が複雑化しない。

（３）処理部は、座標変換後のプロファイルデータが示すプロファイル形状を表示部に表示させてもよい。

この場合、複数の投受光部にそれぞれ定義される複数の座標系が互いに異なる場合でも、座標変換後のプロファイルデータにより示されるプロファイル形状が表示部に表示される。それにより、使用者は、表示部に複数の投受光部にそれぞれ対応する複数のプロファイル形状が表示される場合に、複数のプロファイル形状の位置関係を容易に認識することができる。

（４）位置関係設定部は、位置関係として、共通の座標系の第１の座標軸の方向における一の投受光部と他の投受光部との間の距離を第１の距離として設定するとともに、共通の座標系の第２の座標軸の方向における一の投受光部と他の投受光部との間の距離を第２の距離として設定するために使用者により操作可能に構成され、処理部は、位置関係設定部により設定された第１および第２の距離に基づいて座標変換を行うとともに、一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれと第１および第２の距離とに基づいて他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて計測領域設定部により設定された計測領域の位置の補正量を決定してもよい。

この場合、使用者の操作により第１および第２の距離がそれぞれ設定されることにより、第１および第２の距離に基づいて座標変換が行われる。これにより、複数の投受光部の位置が異なることにより複数の投受光部にそれぞれ定義される複数の座標系がそれぞれ異なる場合でも、一の投受光部および他の投受光部に対応するプロファイルデータを、第１および第２の距離に基づいて共通の座標系でそれぞれ正確に表すことができる。

また、第１および第２の距離がそれぞれ設定されることにより、一の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれと第１および第２の距離とに基づいて他の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれが算出される。したがって、一の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれが算出されることにより、他の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれを容易に算出することができる。その結果、計測領域の位置の補正量を容易に決定することができるので、計測処理の処理時間を短縮することができる。

（５）位置関係設定部は、位置関係として、一の投受光部に対応する第１の座標軸の方向と共通の座標系の第１の座標軸の方向との関係を第１の関係として設定するとともに、他の投受光部に対応する第１の座標軸の方向と共通の座標系の第１の座標軸の方向との関係を第２の関係として設定するために使用者により操作可能に構成され、処理部は、位置関係設定部により設定された第１および第２の関係に基づいて座標変換を行うとともに、一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれと第１および第２の関係とに基づいて他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて計測領域設定部により設定された計測領域の位置の補正量を決定してもよい。

この場合、使用者の操作により第１および第２の関係がそれぞれ設定されることにより、第１および第２の関係に基づいて座標変換が行われる。これにより、複数の投受光部の向きが異なることにより複数の投受光部にそれぞれ定義される複数の座標系がそれぞれ異なる場合でも、一の投受光部および他の投受光部に対応するプロファイルデータを、第１および第２の関係に基づいて共通の座標系でそれぞれ正確に表すことができる。

また、第１および第２の関係がそれぞれ設定されることにより、一の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれと第１および第２の関係とに基づいて他の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれが算出される。したがって、一の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれが算出されることにより、他の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれを容易に算出することができる。その結果、計測領域の位置の補正量を容易に決定することができるので、計測処理の処理時間を短縮することができる。

（６）位置関係設定部は、位置関係として、一の投受光部に対応する第２の座標軸の方向と共通の座標系の第２の座標軸の方向との関係を第３の関係として設定するとともに、他の投受光部に対応する第２の座標軸の方向と共通の座標系の第２の座標軸の方向との関係を第４の関係として設定するために使用者により操作可能に構成され、処理部は、位置関係設定部により設定された第３および第４の関係に基づいて座標変換を行うとともに、一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれと第３および第４の関係とに基づいて他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて計測領域設定部により設定された計測領域の位置の補正量を決定してもよい。

この場合、使用者の操作により第３および第４の関係がそれぞれ設定されることにより、第３および第４の関係に基づいて座標変換が行われる。これにより、複数の投受光部の向きが異なることにより複数の投受光部にそれぞれ定義される複数の座標系がそれぞれ異なる場合でも、一の投受光部および他の投受光部に対応するプロファイルデータを、第３および第４の関係に基づいて共通の座標系でそれぞれ正確に表すことができる。

また、第３および第４の関係がそれぞれ設定されることにより、一の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれと第３および第４の関係とに基づいて他の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれが算出される。したがって、一の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれが算出されることにより、他の投受光部に対応するプロファイル形状の位置ずれを容易に算出することができる。その結果、計測領域の位置の補正量を容易に決定することができるので、計測処理の処理時間を短縮することができる。

（７）検出領域設定部は、一の基準形状からのプロファイル形状の複数の部分の位置ずれをそれぞれ検出するための複数の検出領域を、表示部に表示された一の基準形状に設定するために使用者により操作可能に構成され、計測領域設定部は、他の投受光部に対応するプロファイル形状の計測すべき部分を示す計測領域を、複数の検出領域のいずれかに対応付けるように、表示部上で他の投受光部に対応する他の基準形状に設定するために使用者により操作可能に構成されてもよい。

この場合、使用者の操作により、複数の検出領域が一の基準形状に設定され、計測領域が複数の検出領域のいずれかに対応付けられるように他の基準形状に設定される。

測定対象物の計測時に、他の基準形状に設定された計測領域の位置が、計測領域に対応付けられた検出領域内における一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれに基づいて補正されるとともに、補正された計測領域内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理が行われる。

測定対象物の構成によっては、測定対象物の複数の部分の位置が独立に変化することによりプロファイル形状の複数の部分の位置がそれぞれ独立に変化する場合がある。この場合でも、測定対象物の複数の部分に対応して一の基準形状の複数の部分にそれぞれ検出領域を設定することができる。また、計測領域を複数の検出領域のいずれかに対応付けて他の基準形状に設定することができる。それにより、測定対象物の計測すべき部分に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じて計測領域の位置が補正される。したがって、測定対象物の複数の部分の位置が独立に変化するか否かに関らず、測定対象物の所望の部分の変位を検出することができる。

（８）光学式変位計は、他の投受光部に対応するプロファイル形状を示すプロファイルデータの無視すべき部分を示す除外領域を、検出領域設定部により設定された検出領域に対応付けるように、表示部上で他の投受光部に対応する他の基準形状に設定するために使用者により操作される除外領域設定部をさらに備え、処理部は、測定対象物の計測時に、計測領域設定部により設定された除外領域の位置を算出された一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれに基づいて補正するとともに、補正された計測領域内で除外領域を除くプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理を行うように構成されてもよい。

この場合、使用者の操作により、計測領域とともに除外領域が他の基準形状に設定される。

測定対象物の計測時に、計測領域に対応付けられた検出領域内における一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれが算出される。除外領域の位置が算出された位置ずれに基づいて補正されるとともに、補正された計測領域内で除外領域を除くプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理が行われる。

使用者は、プロファイル形状の一部が受光部に入射する不要な光により不正確になる場合には、その部分に対応する他の基準形状の部分を含むように除外領域を設定することができる。測定対象物に位置ずれが生じた場合には、位置ずれに応じて計測領域とともに除外領域の位置が補正される。その結果、測定対象物の位置が変化する場合でも、不要な光による計測精度の低下を防止することができる。

（９）第２の発明に係る測定対象物の計測方法は、投光部および受光部をそれぞれ含む複数の投受光部を用いた測定対象物の計測方法であって、複数の投受光部の複数の投光部から測定対象物にそれぞれ複数の光を照射し、測定対象物から反射される複数の反射光をそれぞれ複数の投受光部の複数の受光部で受光するステップと、複数の投受光部の複数の受光部がそれぞれ複数の反射光を受光することにより複数の受光部から出力される受光信号に基づいて、測定対象物の複数のプロファイル形状をそれぞれ示す複数のプロファイルデータを生成するステップと、複数の投受光部にそれぞれ対応するように測定対象物の複数のプロファイル形状の基準となる複数の基準形状をそれぞれ示す複数の基準データを記憶するステップと、記憶された複数の基準データに基づいて複数の基準形状を表示部に表示させるステップと、複数の投受光部のうち一の投受光部に対応する一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するための検出領域を、表示部に表示された一の基準形状に設定するステップと、複数の投受光部のうち他の投受光部に対応するプロファイル形状の計測すべき部分を示す計測領域を、検出領域設定部により設定された検出領域に対応付けるように、表示部上で他の投受光部に対応する他の基準形状に設定するステップと、測定対象物の計測時に、設定された計測領域が対応付けられた検出領域内における一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを、記憶された一の基準形状を示す基準データおよび生成されるプロファイル形状を示すプロファイルデータに基づいて算出し、設定された計測領域の位置を算出された位置ずれに基づいて補正するとともに、補正された計測領域内のプロファイル形状を示すプロファイルデータを用いて計測処理を行うステップとを含むものである。

この測定対象物の計測方法においては、複数の投受光部から測定対象物に光が照射され、測定対象物からの反射光の受光量を示す受光信号に基づいて測定対象物の複数のプロファイル形状を示すプロファイルデータが生成される。また、測定対象物の複数のプロファイル形状の基準となる複数の基準形状が表示部に表示される。一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するための検出領域が一の基準形状に設定される。表示部上で、計測領域が検出領域に対応付けられるように他の基準形状に設定される。

測定対象物の計測時に、計測領域に対応付けられた検出領域内における一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれが、一の基準形状を示す基準データおよびプロファイルデータに基づいて算出される。計測領域の位置が算出された位置ずれに基づいて補正されるとともに、補正された計測領域内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理が行われる。

このように、他の基準形状が当該他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するために適切な形状を含まない場合でも、他の基準形状に設定された計測領域の位置が、一の基準形状を示す基準データに基づいて算出された位置ずれに基づいて補正される。その結果、測定対象物の所望の部分の変位を正確に計測することが可能となる。

本発明によれば、測定対象物の一部のプロファイル形状の位置ずれを検出することが困難な場合でも、測定対象物の所望の部分の変位を正確に計測することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る光学式変位計の構成を示すブロック図である。 センサヘッドおよびワークの外観斜視図である。 ワークの表面における光の照射位置と受光素子における光の入射位置との関係を示す図である。 ワークの表面における光の照射位置と受光素子における光の入射位置との関係を示す図である。 受光素子の受光面における受光量分布を示す図である。 図５の１つの画素列の波形データを示す図である。 プロファイルデータを示す図である。 プロファイルデータに基づく表示部の一表示例である。 幅計測モードが指定された場合の表示部の一表示例である。 複数のワークの計測時に部材の相対的な位置関係が変化する場合の課題を説明するための図である。 位置補正設定処理を示すフローチャートである。 位置補正設定処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 位置補正設定処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 位置補正設定処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 計測部分設定処理を示すフローチャートである。 計測部分設定処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 補正枠と計測枠との対応関係を示す図である。 計測処理を示すフローチャートである。 計測処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 複数の計測モードが追加された場合の表示部の一表示例である。 補正枠と計測枠との対応関係を示す図である。 表示部によるＺ補正モードの補正枠の一表示例である。 表示部によるＺ補正モードの補正枠の一表示例である。 表示部によるθ補正モードの補正枠の一表示例である。 表示部によるθ補正モードの補正枠の一表示例である。 図２のワークの拡大斜視図である。 他の実施例における計測部分設定処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 ワークの他の例を示す外観斜視図である。 図２８の照射領域で反射された光による受光素子の受光面における受光量分布を示す図である。 図２９の１つの画素列の波形データを示す図である。 表示部による図２８のワークのマスタプロファイル形状の一表示例である。 マスク枠が表示された表示部の一表示例である。 マスク設定処理を示すフローチャートである。 マスク設定処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 補正枠と計測枠との対応関係を示す図である。 マスク設定処理後の計測処理を示すフローチャートである。 マスク設定処理後の計測処理を示すフローチャートである。 計測処理実行中の表示部の表示例を示す図である。 遮蔽枠が表示された表示部の一表示例である。 図３９の受光画像に遮蔽枠が設定された場合の１つの画素列の波形データを示す図である。 遮蔽枠が設定された場合のプロファイルデータに基づくプロファイル形状の一表示例である。 第１〜第４の配置モードを説明するためのセンサヘッドおよびワークの外観斜視図である。 第１〜第４の配置モードを説明するためのセンサヘッドおよびワークの外観斜視図である。 複数ヘッド設定処理を示すフローチャートである。 複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠の一設定例を説明するための図である。 複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠の一設定例を説明するための図である。 複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠の他の設定例を説明するための図である。 複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠のさらに他の設定例を説明するための図である。 複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠のさらに他の設定例を説明するための図である。 計測処理を示すフローチャートである。 計測処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態に係る光学式変位計として、光切断方式の光学式変位計について図面を参照しながら説明する。

（１）光学式変位計の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学式変位計の構成を示すブロック図である。図１に示すように、光学式変位計１は、複数（本例では２つ）のセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ、本体部２００、表示部３００および入力部４００を備える。各センサヘッド１００Ａ，１００Ｂは、本体部２００に対して着脱可能に構成され、投光部１０１および受光部１０２を含む。図１では、センサヘッド１００Ｂの投光部１０１および受光部１０２の図示を省略する。本体部２００は、複数のセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが接続可能に構成されるが、本体部２００に１つのセンサヘッドが接続されてもよい。また、本体部２００とセンサヘッドとは一体であってもよい。

本体部２００は、投光制御部２０１、受光制御部２０２、波形処理部２０３、プロファイル生成部２０４、計測処理部２０５、表示処理部２０６、入力設定部２０７および記憶部２１０を含む。なお、投光制御部２０１、受光制御部２０２、波形処理部２０３、プロファイル生成部２０４または計測処理部２０５等は、センサヘッドの内部に設けられてもよい。

投光部１０１は、一方向に広がる帯状の光を測定対象物（以下、ワークと呼ぶ。）Ｗに照射可能に構成される。投光部１０１は、一方向に広がる帯状の光に代えて、一方向に走査される光をワークＷに照射可能に構成されてもよい。

受光部１０２は、受光素子１２１および受光レンズ１２２を含む。ワークＷからの反射光が、受光レンズ１２２を通して受光素子１２１に入射する。受光素子１２１は例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサを含み、２次元に配置された複数の画素を有する。受光素子１２１の受光量分布は、デジタルの波形データとして出力される。投光制御部２０１は、投光部１０１の光の照射タイミングおよび光の強度等を制御し、受光制御部２０２は、受光素子１２１の受光タイミング等を制御する。

波形処理部２０３は、得られた波形データからピーク位置を検出する。

プロファイル生成部２０４は、波形処理部２０３により検出されたピーク位置に基づいて、ワークＷのプロファイル形状を示すプロファイルデータを生成する。上記のように、投光部１０１は測定対象物に一方向に広がる帯状の光または一方向に走査される光を照射し、受光部１０２の受光素子１２１は２次元に配列された複数の画素を有するので、プロファイル生成部２０４はワークＷのプロファイル形状を示すプロファイルデータを効率よく生成することができる。

計測処理部２０５は、プロファイル生成部２０４により生成されたプロファイルデータに対する計測処理を行う。ここで、計測処理とは、プロファイルデータに基づいてワークＷの表面の任意の部分の寸法（変位）を算出する処理である。

表示処理部２０６は、プロファイルデータに基づくワークＷの形状および計測処理により算出された寸法（変位）を示す画像データを生成し、生成された画像データを表示部３００に与える。表示部３００は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。表示部３００は、本体部２００の表示処理部２０６により与えられる画像データに基づいてワークＷのプロファイル形状および計測処理部２０５による計測結果を表示する。

入力部４００は、キーボードおよびポインティングデバイスを含み、使用者により操作可能に構成される。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。また、入力部４００として専用のコンソールを用いてもよい。使用者により入力部４００が操作されることにより、入力部４００から本体部２００の入力設定部２０７に指令信号が与えられる。

入力設定部２０７は、入力部４００により与えられる指令信号に基づいて、その指令信号を波形処理部２０３、プロファイル生成部２０４および計測処理部２０５に与える。これにより、波形処理部２０３、プロファイル生成部２０４および計測処理部２０５は、それぞれ入力設定部２０７から与えられる指令信号に基づく処理を実行する。

本体部２００の記憶部２１０には、光学式変位計１の動作に関する種々の情報が記憶される。記憶部２１０に記憶される種々の情報は、波形処理部２０３、プロファイル生成部２０４および計測処理部２０５によりそれぞれ実行される上記の処理に用いられる。

本体部２００において、波形処理部２０３により得られる波形データは、図示しないインターフェース部を通して外部装置に出力される。

（２）動作の概要
光学式変位計１の動作の概要について説明する。本例では、図１のセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂのうち一方のセンサヘッド１００Ａのみを用いる場合の光学式変位計１の動作を説明する。

図２は、センサヘッド１００ＡおよびワークＷの外観斜視図である。図３および図４は、ワークＷの表面における光の照射位置と受光素子１２１における光の入射位置との関係を示す図である。図２〜図４においては、水平面内で互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、それぞれ矢印Ｘ，Ｙで示す。また、鉛直方向をＺ方向と定義し、矢印Ｚで示す。さらに、図３および図４においては、受光素子１２１の受光面上で互いに直交する２方向をＡ１方向およびＡ２方向と定義し、それぞれ矢印Ａ１，Ａ２で示す。ここで、受光面とは、受光素子１２１の複数の画素により形成される面である。

図２の例では、ワークＷは、部材ｗ１，ｗ２からなり、試料台Ｓ上に配置されている。部材ｗ１は、Ｙ方向において断面略Ｌ字形状を有し、凸部Ｍ１および板状部Ｍ２からなる。凸部Ｍ１は、板状部Ｍ２の上面から上方へ突出するように形成される。部材ｗ２は、略直方体形状を有する。部材ｗ２は、部材ｗ１の板状部Ｍ２の上面に載置される。部材ｗ１の凸部Ｍ１の一側面と部材ｗ２の一側面とが対向している。センサヘッド１００Ａは、Ｘ方向に沿った帯状の光をワークＷの表面に照射する。以下、帯状の光が照射されるワークＷの表面の線状の領域を照射領域Ｔ１と呼ぶ。

図３に示すように、照射領域Ｔ１で反射される光が、受光レンズ１２２を通して受光素子１２１に入射する。この場合、照射領域Ｔ１における光の反射位置がＺ方向に異なると、受光素子１２１への反射光の入射位置がＡ２方向に異なる。また、図４に示すように、照射領域Ｔ１における光の反射位置がＸ方向に異なると、受光素子１２１への反射光の入射位置がＡ１方向に異なる。

これにより、受光素子１２１のＡ２方向における光の入射位置が、照射領域Ｔ１のＺ方向における位置（高さ）を表し、受光素子１２１のＡ１方向における光の入射位置が、照射領域Ｔ１におけるＸ方向の位置を表す。

図５は、受光素子１２１の受光面における受光量分布を示す図である。図５の受光量分布を示すデータを受光画像データと呼ぶ。表示部３００は、受光画像データに基づく受光画像を表示可能に構成される。受光素子１２１の複数の画素は、Ａ１方向およびＡ２方向に沿うように２次元に配置される。図２の照射領域Ｔ１で反射された光は、図５に点線で示される受光領域Ｒ１に入射する。それにより、受光領域Ｒ１の受光量が大きくなる。

図５の受光量分布が、Ａ２方向に沿った画素の列（以下、画素列と呼ぶ。）ＳＳごとにデジタルの受光信号として出力される。出力された受光信号に基づいて、画素列ＳＳごとの波形データが生成される。

図６は、図５の１つの画素列ＳＳの波形データを示す図である。図６において、横軸はＡ２方向の位置を示し、縦軸は受光量を示す。図６に示すように、波形データには、図５の受光領域Ｒ１に対応するピークＰ１が現れる。ピークＰ１の位置（以下、ピーク位置と呼ぶ。）ＰＰは、照射領域Ｔ１におけるワークＷの表面（反射面）の高さを示す。

複数の画素列ＳＳに対応する複数の波形データの各々において１つのピーク位置ＰＰが図１の波形処理部２０３により検出される。複数のピーク位置ＰＰに基づいて、ワークＷのプロファイル形状（照射領域Ｔ１の形状）を示すプロファイルデータが図１のプロファイル生成部２０４により生成される。

図７は、プロファイルデータを示す図である。図７の横軸はＸ方向における位置（以下、Ｘ座標の値と呼ぶ。）を示し、図７の縦軸はＺ方向における位置（以下、Ｚ座標の値と呼ぶ。）を示す。図７に実線で示すように、プロファイルデータは、複数のピークＰ１と、複数のピークＰ１の補間により得られる複数のデータとにより構成される。各プロファイルデータは、Ｘ方向における位置（Ｘ座標の値）およびＺ方向における位置（Ｚ座標の値）を表している。このプロファイルデータは、ワークＷのプロファイル形状を表す。

（３）計測部分設定処理
例えば、同一種類の複数のワークＷについて、共通部分の寸法（変位）を計測するための設定処理（計測部分設定処理）が実行される。使用者が図１の入力部４００を操作することにより、計測部分設定処理を指令する指令信号が入力部４００から入力設定部２０７に与えられる。

図１の入力設定部２０７は、入力部４００から計測部分設定処理の指令信号を受けると、その指令信号をプロファイル生成部２０４に与える。この場合、センサヘッド１００ＡからワークＷに光が照射されることにより生成されるプロファイルデータが、プロファイル生成部２０４から計測処理部２０５を通して表示処理部２０６に与えられる。表示処理部２０６により、プロファイルデータに基づく画像データが生成され、生成された画像データが表示部３００に与えられる。表示部３００は、与えられた画像データに基づいてプロファイル形状を表示する。

図８は、プロファイルデータに基づく表示部３００の一表示例である。図８の例では、表示部３００の中央に図２のワークＷのプロファイル形状ＰＲが示される。表示部３００の画面上には、上記のＸ方向およびＺ方向にそれぞれ対応するｘ方向およびｚ方向が定義されている。

この状態で、使用者は、表示部３００の画面上でワークＷにおける所望の部分の計測方法を指定することができる。計測方法の指定は、例えば次のように行われる。本体部２００の記憶部２１０には予め複数種類の計測モードに関する情報が記憶されている。複数種類の計測モードとしては、高さ計測モード、位置計測モード、段差計測モード、幅計測モード、断面積計測モードおよび角度計測モード等がある。使用者は、入力部４００を操作することにより複数種類の計測モードのうち一の計測モードを指定する。

計測モードが指定されると、計測モードに対応する計測部分設定処理が行われる。例えば、幅計測モードが指定された場合には、使用者による入力部４００の操作に基づいて、表示部３００に表示されたプロファイル形状ＰＲにワークＷの表面の計測部分を設定するための２つの計測枠が表示される。

このように、入力部４００は、異なる方向におけるワークＷの変位を計測するための複数種類の計測枠を、設定された複数の補正枠のいずれかにそれぞれ対応付けるように設定可能である。これにより、幅または高さ等の異なる方向におけるワークＷの変位を容易に計測することができる。

図９は、幅計測モードが指定された場合の表示部３００の一表示例である。図９に示すように、幅計測モードが指定された場合には表示部３００に２つの計測枠Ｄ１，Ｄ２が表示される。使用者は、入力部４００を操作することにより各計測枠Ｄ１，Ｄ２の大きさ（幅および高さ）を調整することができる。また、使用者は、入力部４００を操作することにより表示部３００の画面上で計測枠Ｄ１，Ｄ２を移動させることができる。

図９の例では、使用者が入力部４００を操作することにより、表示部３００の画面上で図２の部材ｗ１の凸部Ｍ１の一側面を表す線分Ｌ１の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ１が設定される。また、使用者が入力部４００を操作することにより、表示部３００の画面上で図２の部材ｗ２の一側面を表す線分Ｌ２の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ２が設定される。この場合、ワークＷの部材ｗ１，ｗ２の互いに対向する側面間の間隔がワークＷの計測部分として設定される。

上記のように計測部分設定処理が行われることにより、例えば計測枠Ｄ１をＺ方向に分割する線分とプロファイル形状ＰＲとの交点におけるＸ座標および計測枠Ｄ２をＺ方向に分割する線分とプロファイル形状ＰＲとの交点におけるＸ座標がそれぞれ求められ、それらのＸ座標の差分値が計測処理部２０５により算出される。算出された差分値に基づいて部材ｗ１，ｗ２の対向する側面間の距離ｈ１（図２参照）が算出される。使用者は、各計測枠Ｄ１，Ｄ２をＺ方向に分割する線分の位置を任意に設定することが可能である。なお、図９の例においては、計測枠Ｄ１，Ｄ２はＸ方向およびＺ方向に境界を有する矩形形状であるが、計測枠Ｄ１，Ｄ２はＺ方向に境界を有さない棒状の形状であってもよい。

（４）位置補正設定処理
計測部分設定処理の後、同一種類の複数のワークＷについて共通部分の寸法（変位）を計測する場合、各ワークＷの計測時に部材ｗ１，ｗ２の相対的な位置関係が常に一定であるとは限らない。一のワークＷを計測するときの部材ｗ１，ｗ２の位置関係と他のワークＷを計測するときの部材ｗ１，ｗ２の位置関係との間にずれが発生する場合がある。

図１０は、複数のワークＷの計測時に部材ｗ１，ｗ２の相対的な位置関係が変化する場合の課題を説明するための図である。以下の説明では、計測部分設定処理時の部材ｗ１，ｗ２の位置を基準位置と呼ぶ。図１０では、図９に示す計測部分設定処理が行われた後、部材ｗ１，ｗ２が基準位置に配置されたときに表示部３００に表示されるワークＷのプロファイル形状ＰＲが一点鎖線で示される。

この場合、上記のように、計測枠Ｄ１内の線分Ｌ１に対応するプロファイルデータおよび計測枠Ｄ２内の線分Ｌ２に対応するプロファイルデータに基づいて図２の部材ｗ１，ｗ２の対向する側面間の距離ｈ１が計測される。

その後、他のワークＷの部材ｗ１，ｗ２の位置が基準位置に対してＸ方向に沿って互いに逆方向に変化した状態で配置されることを考える。この状態で表示部３００に表示されるワークＷのプロファイル形状ＰＲ１，ＰＲ２が図１０に太い実線で示される。

この場合、計測枠Ｄ１内には図２の部材ｗ１の凸部Ｍ１の一側面を表す線分Ｌ１が含まれない。また、計測枠Ｄ２内には図２の部材ｗ２の一側面を表す線分Ｌ２が含まれない。そのため、計測枠Ｄ１内の線分Ｌ１および計測枠Ｄ２内の線分Ｌ２に対応するプロファイルデータのＸ座標の値の平均値が計測処理部２０５により算出されない。したがって、図２の部材ｗ１，ｗ２の対向する側面間の距離ｈ１は計測されない。

そこで、本実施の形態では、複数の部材の相対的な位置関係の変化によらず所望の部分の寸法を正確に計測することができるように、ワークＷの計測ごとに計測部分設定処理時に設定された各計測枠の位置を補正するための位置補正設定処理が実行される。

図１の本体部２００の記憶部２１０には、予め複数種類の補正モードに関する情報が記憶されている。複数種類の補正モードとしては、Ｘ補正モード、Ｚ補正モード、ＺＸ補正モード、ＸＺ補正モード、θ補正モードおよびＸθ補正モード等がある。使用者は、入力部４００を操作することにより複数種類の補正モードのうち一の補正モードを指定する。補正モードが指定されると、補正モードに対応する位置補正設定処理が行われる。

Ｘ補正モードにおいては、各計測枠のＸ方向の位置が補正される。Ｚ補正モードにおいては、各計測枠のＺ方向の位置が補正される。ＺＸ補正モードにおいては、各計測枠のＺ方向の位置が補正された後、各計測枠のＸ方向の位置が補正される。ＸＺ補正モードにおいては、各計測枠のＸ方向の位置が補正された後、各計測枠のＺ方向の位置が補正される。θ補正モードにおいては、各計測枠の回転角度が補正される。Ｘθ補正モードにおいては、各計測枠のＸ方向の位置が補正された後、各計測枠の回転角度が補正される。

図１１は、位置補正設定処理を示すフローチャートである。図１２〜図１４は、位置補正設定処理実行中の表示部３００の表示例を示す図である。図１の計測処理部２０５は、記憶部２１０に記憶される位置補正設定処理プログラムに従って位置補正設定処理を実行する。以下、図１１〜図１４を用いて位置補正設定処理を説明する。

使用者は、計測枠の位置を補正するための基準形状となるプロファイル形状をマスタプロファイル形状として設定することを指示することができる。具体的には、使用者は、表示部３００に表示されるプロファイル形状を視認しつつ部材ｗ１，ｗ２が基準位置に配置されるようにワークＷおよびセンサヘッド１００Ａの位置決めを行う。この状態で、使用者は、図１の入力部４００を操作することにより、マスタプロファイル形状の設定を指示することができる。これにより、使用者は、一の測定対象物のプロファイル形状をマスタプロファイル形状として容易に設定することができる。

この場合、計測処理部２０５は、生成されたプロファイルデータをマスタプロファイルデータとして図１の記憶部２１０に記憶させることにより、マスタプロファイル形状を設定する（ステップＳ１）。設定されたマスタプロファイル形状が表示部３００に示される。図１２の例では、使用者により選択されたマスタプロファイル形状ＭＰが点線で示されている。

なお、予め複数のワークＷのプロファイルデータが記憶部２１０に記憶されている場合、マスタプロファイル形状は使用者により選択可能であってもよい。この場合、使用者は、入力部４００を操作することにより、記憶部２１０に記憶された複数のワークＷのプロファイルデータから所望のプロファイルデータをマスタプロファイルデータとして選択することができる。これにより、使用者は、複数の測定対象物の複数のプロファイル形状のうち一のプロファイル形状をマスタプロファイル形状として容易に選択することができる。

次に、計測処理部２０５は、使用者により指定された補正モードを設定する（ステップＳ２）。本例においては、Ｘ補正モードが使用者により指定される。続いて、計測処理部２０５は、図１３に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに補正枠Ｃｘ１を設定する（ステップＳ３）。

使用者は、入力部４００を操作して矩形状の補正枠Ｃｘ１の大きさ（幅および高さ）を調整することができる。また、使用者は、入力部４００を操作して表示部３００の画面上で補正枠Ｃｘ１を移動させることができる。本例においては、補正枠Ｃｘ１は、部材ｗ１に対応するマスタプロファイル形状ＭＰのｘ方向に直交する線分Ｌｘ１の一部を含むように設定される。

その後、計測処理部２０５は、補正枠Ｃｘ１内の線分Ｌｘ１に対応するマスタプロファイルデータの代表値を設定する（ステップＳ４）。Ｘ補正モードにおけるマスタプロファイルデータの代表値は、例えば補正枠Ｃｘ１に含まれるマスタプロファイルデータのＸ座標の値の平均値を含む。マスタプロファイルデータの代表値の設定は、マスタプロファイルデータの代表値を算出または選択し、算出または選択された代表値を記憶部２１０に記憶することにより行われる。

次に、計測処理部２０５は、使用者により補正枠の追加が指示されたか否かを判定する（ステップＳ５）。補正枠の追加が指示された場合、計測処理部２０５はステップＳ２の処理に戻る。ステップＳ５で補正枠の追加が指示されない場合、計測処理部２０５は位置補正設定処理を終了する。本例においては、ステップＳ５で補正枠の追加が指示される。これにより、計測処理部２０５は、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返す。

計測処理部２０５は、使用者により指定された補正モードを設定する（ステップＳ２）。本例においては、Ｘ補正モードが使用者により指定される。次に、計測処理部２０５は、図１４に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに補正枠Ｃｘ２を表示する（ステップＳ３）。本例においては、補正枠Ｃｘ２は、部材ｗ２に対応するマスタプロファイル形状ＭＰのｘ方向に直交する線分Ｌｘ２の一部を含むように設定される。

続いて、計測処理部２０５は、補正枠Ｃｘ２内の線分Ｌｘ２に対応するマスタプロファイル形状ＭＰのマスタプロファイルデータの代表値を設定する（ステップＳ４）。その後、計測処理部２０５は、使用者により補正枠の追加が指示されたか否かを判定する（ステップＳ５）。本例においては、補正枠の追加が指示されない。これにより、計測処理部２０５は、位置補正設定処理を終了する。

位置補正設定処理が実行された後に、計測部分設定処理が実行される。図１５は、計測部分設定処理を示すフローチャートである。図１６は、計測部分設定処理実行中の表示部３００の表示例を示す図である。

計測処理部２０５は、使用者により指定された計測モードを設定する（ステップＳ１１）。本例においては、距離ｈ１（図２参照）を計測するために幅計測モードが使用者により指定される。続いて、計測処理部２０５は、図１６に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに２つの計測枠Ｄ１，Ｄ２を設定する（ステップＳ１２）。使用者は、入力部４００を操作して計測枠Ｄ１，Ｄ２の大きさおよび位置を任意に調整することができる。

本例においては、表示部３００のマスタプロファイル形状ＭＰに部材ｗ１の凸部Ｍ１の一側面を表す線分Ｌ１の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ１が設定される。また、表示部３００のマスタプロファイル形状ＭＰに部材ｗ２の一側面を表す線分Ｌ２の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ２が設定される。これにより、部材ｗ１，ｗ２の対向する側面間の距離ｈ１がワークＷの計測部分の寸法として設定される。

その後、計測処理部２０５は、使用者の指示に基づいて、計測枠Ｄ１，Ｄ２の各々を補正枠に対応付ける（ステップＳ１３）。本例においては、計測枠Ｄ１が図１４の補正枠Ｃｘ１に対応するように設定され、計測枠Ｄ２が図１４の補正枠Ｃｘ２に対応するように設定される。図１７は、補正枠と計測枠との対応関係を示す図である。各計測枠Ｄ１，Ｄ２と各補正枠Ｃｘ１，Ｃｘ２との対応関係ＲＥＬは、図１の記憶部２１０に記憶される。

次に、計測処理部２０５は、使用者により計測モードの追加が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。計測モードの追加が指示された場合、計測処理部２０５はステップＳ１１の処理に戻る。ステップＳ１４で計測モードの追加が指示されない場合、計測処理部２０５は計測部分設定処理を終了する。本例においては、ステップＳ１４で計測モードの追加が指示されない。これにより、計測処理部２０５は、計測部分設定処理を終了する。

計測部分設定処理が実行された後に、計測処理が実行される。図１８は、計測処理を示すフローチャートである。図１９は、計測処理実行中の表示部３００の表示例を示す図である。

計測処理部２０５は、ｉ番目（ｉは自然数）の補正枠内におけるマスタプロファイル形状からのプロファイル形状の部分の位置ずれ量を算出する。変数ｉの初期値は１である。計測処理部２０５は、図１９の補正枠Ｃｘ１内の線分に対応するプロファイルデータの代表値を算出し、プロファイルデータの代表値とマスタプロファイルデータの代表値との差分値を算出する。プロファイルデータの代表値とマスタプロファイルデータとの差分値は、マスタプロファイル形状からのプロファイル形状の部分の位置ずれ量に相当する。

計測処理部２０５は、ｉ番目の補正枠に対応する計測枠を上記の位置ずれ量だけ移動させることにより計測枠の位置を補正する（ステップＳ２１）。次に、計測処理部２０５は、変数ｉの値をｉ＋１に更新する（ステップＳ２２）。続いて、計測処理部２０５は、ｉ番目の補正枠が設定されているか否かを判定する（ステップＳ２３）。ｉ番目の補正枠が設定されている場合には、計測処理部２０５はステップＳ２１の処理に戻る。

ステップＳ２３において、ｉ番目の補正枠が設定されていない場合には、計測処理部２０５は、補正後の計測枠内のプロファイル形状の部分に対応するプロファイルデータを抽出する（ステップＳ２４）。続いて、抽出されたプロファイルデータに基づいて設定された計測モードにおける計測部分の寸法を算出する（ステップＳ２５）。その後、計測処理部２０５は、計測処理を終了する。

図１９の例においては、図２の部材ｗ１，ｗ２の位置が基準位置に対してＸ方向に沿って互いに逆方向に変化することにより、プロファイル形状ＰＲ１，ＰＲ２が変化している。すなわち、１番目の補正枠Ｃｘ１内のプロファイル形状ＰＲ１の部分がマスタプロファイル形状ＭＰの部分から移動している。この場合、補正枠Ｃｘ１内で予め設定された代表値が探索されることによりプロファイル形状ＰＲ１の部分の移動量が位置ずれ量として算出され、補正枠Ｃｘ１に対応する計測枠Ｄ１が算出された移動量だけ移動される。

また、２番目の補正枠Ｃｘ２が設定されており、２番目の補正枠Ｃｘ２内のプロファイル形状ＰＲ２の部分もマスタプロファイル形状ＭＰの部分から移動している。この場合、補正枠Ｃｘ２内で予め設定された代表値が探索されることによりプロファイル形状ＰＲ２の部分の移動量が位置ずれ量として算出され、補正枠Ｃｘ２に対応する計測枠Ｄ２が算出された移動量だけ移動される。

このようにして、図１９に矢印で示すように、マスタプロファイル形状ＭＰに設定された２つの計測枠Ｄ１，Ｄ２が、点線で示される位置から実線で示される位置にｘ方向に移動されることにより計測枠Ｄ１，Ｄ２の位置が補正される。位置補正処理実行後の一方の計測枠Ｄ１には、部材ｗ１の凸部Ｍ１の一側面を表す線分Ｌ１の一部が含まれる。位置補正処理実行後の他方の計測枠Ｄ２には、部材ｗ２の一側面を表す線分Ｌ２の一部が含まれる。

その後、補正後の計測枠Ｄ１，Ｄ２内のプロファイル形状ＰＲ１，ＰＲ２の部分に対応するプロファイルデータが抽出され、抽出されたプロファイルデータに基づいて、設定された計測モードにおける計測部分の寸法が算出される。図１９の例では、幅計測モードが設定されているので、移動後の計測枠Ｄ１，Ｄ２内のプロファイルデータのＸ座標の値の平均値に基づいて、計測部分の寸法が算出される。その結果、部材ｗ１，ｗ２の対向する側面間の距離ｈ１（図２参照）を算出することができる。

上記のように、図１８のステップＳ２１において、計測処理部２０５は、補正枠内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータの代表値とその補正枠内のマスタプロファイル形状ＭＰの部分を示すマスタプロファイルデータの代表値とを演算することによりプロファイル形状の位置ずれの量を算出する。この場合、マスタプロファイル形状ＭＰとプロファイル形状との位置ずれの量を効率よく算出することができる。

これに代えて、計測処理部２０５は、補正枠内でマスタプロファイル形状ＭＰの部分と一致するプロファイル形状の部分を探索すること（パターンマッチング）によりプロファイル形状の位置ずれの量を算出してもよい。この場合、マスタプロファイル形状ＭＰとプロファイル形状との位置ずれの量を精度よく算出することができる。後述する図３６のステップＳ４１および図５０のステップＳ６５においても同様である。

計測処理部２０５は、ワークＷに複数の計測モードを設定することができる。例えば、上記のステップＳ１１〜Ｓ１３で幅計測モードにおける計測枠Ｄ１，Ｄ２が設定された後に、高さ計測モードにおける計測枠を設定することができる。図２０は、計測モードが追加された場合の表示部３００の一表示例である。図２０の例においては、図２の部材ｗ１の凸部Ｍ１の上面から図２の部材ｗ２の上面までのＺ方向の距離ｈ２をワークＷの計測部分として設定する。

上記のステップＳ１１〜Ｓ１３で幅計測モードにおける計測枠Ｄ１，Ｄ２が設定された後に、計測処理部２０５は、計測モードの追加が指示されたか否かを判定する（図１５のステップＳ１４）。本例においては、計測モードの追加が指示される。これにより、計測処理部２０５は、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返す。以下、上記の幅設定モードと異なる部分を説明する。

計測処理部２０５は、使用者により指定された計測モードを設定する（ステップＳ１１）。本例においては、距離ｈ２（図２参照）を計測するために高さ計測モードが使用者により指定される。続いて、計測処理部２０５は、図２０に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに２つの計測枠Ｄ３，Ｄ４を設定する（ステップＳ１２）。使用者は、入力部４００を操作して計測枠Ｄ３，Ｄ４の大きさおよび位置を任意に調整することができる。

本例においては、表示部３００のマスタプロファイル形状ＭＰに部材ｗ１の凸部Ｍ１の上面を表す線分Ｌ３の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ３が設定される。また、表示部３００のマスタプロファイル形状ＭＰに部材ｗ２の上面を表す線分Ｌ４の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ４が設定される。これにより、部材ｗ１，ｗ２の上面間の距離ｈ２がワークＷの計測部分の寸法として設定される。

その後、計測処理部２０５は、使用者の指示に基づいて、計測枠Ｄ３，Ｄ４の各々に対応する補正枠を設定する（ステップＳ１３）。本例においては、計測枠Ｄ３が図１４の補正枠Ｃｘ１に対応するように設定され、計測枠Ｄ４が図１４の補正枠Ｃｘ２に対応するように設定される。これにより、計測枠Ｄ１，Ｄ３が補正枠Ｃｘ１に対応し、計測枠Ｄ２，Ｄ４が補正枠Ｃｘ２に対応する。図２１は、補正枠と計測枠との対応関係を示す図である。各計測枠Ｄ１〜Ｄ４と各補正枠Ｃｘ１，Ｃｘ２との対応関係ＲＥＬは、図１の記憶部２１０に記憶される。

次に、計測処理部２０５は、使用者により計測モードの追加が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。本例においては、ステップＳ１４で計測モードの追加が指示されない。これにより、計測処理部２０５は、計測部分設定処理を終了する。

上記のように、本実施の形態においては、複数の計測枠が複数の補正枠のいずれかにそれぞれ対応付けるように設定されるが、これに限定されない。複数の計測枠のうち一部の計測枠が複数の補正枠のいずれかに対応付けられかつ他の計測枠が補正枠に対応付けられなくてもよい。この場合、一部の計測枠が対応付けられた補正枠内におけるマスタプロファイル形状ＭＰからのプロファイル形状の位置ずれに基づいて、一部の計測枠の位置が補正される。一方、他の計測枠の位置は補正されない。そのため、ワークＷが可動部分と不動部分とを有する場合に、ワークＷの可動部分および不動部分の変位を計測することができる。

（５）補正モード
他の補正モードとして、Ｚ補正モード、θ補正モード、ＺＸ補正モード、ＸＺ補正モードおよびＸθ補正モードについて説明する。

（５−１）Ｚ補正モード
図２２および図２３は、表示部３００によるＺ補正モードの補正枠の一表示例である。Ｚ補正モードが使用者により指定された場合、計測処理部２０５は、図２２に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに補正枠Ｃｚ１，Ｃｚ２を設定する。本例においては、補正枠Ｃｚ１は、部材ｗ１に対応するマスタプロファイル形状ＭＰのｚ方向に直交する線分Ｌｚ１の一部を含むように設定され、補正枠Ｃｚ２は、部材ｗ２に対応するマスタプロファイル形状ＭＰのｚ方向に直交する線分Ｌｚ２の一部を含むように設定される。

計測処理部２０５は、補正枠Ｃｚ１内の線分Ｌｚ１に対応するマスタプロファイルデータの代表値および補正枠Ｃｚ２内の線分Ｌｚ２に対応するマスタプロファイルデータの代表値を設定する。Ｚ補正モードにおけるマスタプロファイルデータの代表値は、例えば補正枠Ｃｚ１，Ｃｚ２に含まれるマスタプロファイルデータのＺ座標の値の平均値を含む。

計測部分設定処理においては、図２３に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに高さ計測モードの２つの計測枠Ｄ３，Ｄ４が設定される。本例においては、計測枠Ｄ３が補正枠Ｃｚ１に対応するように設定され、計測枠Ｄ４が補正枠Ｃｚ２に対応するように設定されている。

本例では、図２の部材ｗ１と部材ｗ２との間に異物が挟まることにより、部材ｗ２の位置が基準位置に対してＺ方向に沿って変化することを考える。この場合、図２３に示すように、部材ｗ２に対応するプロファイル形状ＰＲ２の位置がｚ方向に変化する。ここで、補正枠Ｃｚ１内で予め設定された代表値が探索されることによりマスタプロファイル形状ＭＰの部分からのプロファイル形状ＰＲ１の部分の移動量が位置ずれ量として算出され、補正枠Ｃｚ１に対応する計測枠Ｄ３が算出された移動量だけ移動される。なお、本例では、部材ｗ１の位置は変化していないので、計測枠Ｄ３の移動量は０である。また、補正枠Ｃｚ２内で予め設定された代表値が探索されることによりマスタプロファイル形状ＭＰからのプロファイル形状ＰＲ２の部分の移動量が位置ずれ量として算出され、補正枠Ｃｚ２に対応する計測枠Ｄ４が算出された移動量だけ移動される。

このようにして、図２３に矢印で示すように、マスタプロファイル形状ＭＰに設定された計測枠Ｄ４が、点線で示される位置から実線で示される位置にｚ方向に移動されることによりワークＷの計測部分の位置が補正される。

（５−２）θ補正モード
θ補正モードについて、Ｘ補正モードと異なる点を説明する。図２４および図２５は、表示部３００によるθ補正モードの補正枠の一表示例である。θ補正モードが使用者により指定された場合、計測処理部２０５は、図２４に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに補正枠Ｃθ１，Ｃθ２を設定する。本例においては、補正枠Ｃθ１は、部材ｗ１に対応するマスタプロファイル形状ＭＰの線分Ｌθ１の一部を含むように設定され、補正枠Ｃθ２は、部材ｗ２に対応するマスタプロファイル形状ＭＰの線分Ｌθ２の一部を含むように設定される。

計測処理部２０５は、補正枠Ｃθ１内の線分Ｌθ１に対応するマスタプロファイルデータの代表値および補正枠Ｃθ２内の線分Ｌθ２に対応するマスタプロファイルデータの代表値を設定する。θ補正モードにおけるマスタプロファイルデータの代表値は、例えば補正枠Ｃθ１，Ｃθ２に含まれるマスタプロファイルデータのＺ座標の値の平均値および傾きを含む。

計測部分設定処理においては、図２５に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに高さ計測モードの２つの計測枠Ｄ３，Ｄ４が設定される。本例においては、計測枠Ｄ３が補正枠Ｃθ１に対応するように設定され、計測枠Ｄ４が補正枠Ｃθ２に対応するように設定されている。

本例では、図２の部材ｗ１と部材ｗ２との間に異物が挟まることにより、部材ｗ２の位置が基準位置に対して傾くことを考える。この場合、図２５に示すように、部材ｗ２に対応するプロファイル形状ＰＲ２が傾く。ここで、補正枠Ｃθ１内で予め設定された代表値が探索されることによりｚ方向におけるマスタプロファイル形状ＭＰの部分からのプロファイル形状ＰＲ１の部分の移動量および補正枠Ｃθ１内の線分Ｌθ１の回転角度が位置ずれ量として算出される。補正枠Ｃθ１に対応する計測枠Ｄ３が算出された移動量だけｚ方向に移動されるとともに、算出された回転角度だけ回転される。なお、本例では、部材ｗ１の位置は変化していないので、計測枠Ｄ３の移動量および回転角度は０である。

また、補正枠Ｃθ２内で予め設定された代表値が探索されることによりｚ方向におけるマスタプロファイル形状ＭＰの部分からのプロファイル形状ＰＲ２の部分の移動量および補正枠Ｃθ２内の線分Ｌθ２の回転角度が位置ずれ量として算出される。補正枠Ｃθ２に対応する計測枠Ｄ４が算出された移動量だけｚ方向に移動されるとともに、算出された回転角度だけ回転される。

このようにして、図２５に矢印で示すように、マスタプロファイル形状ＭＰに設定された計測枠Ｄ４が、点線で示される位置から実線で示される位置にｚ方向に移動されるとともに回転されることによりワークＷの計測部分の位置が補正される。

（５−３）他の補正モード
ＺＸ補正モードにおいては、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰにＺ補正モード用の補正枠およびＸ補正モード用の補正枠が設定される。計測部分設定処理においては、Ｚ補正モード用の補正枠およびＸ補正モード用の補正枠のいずれにも対応する複数の計測枠が設定される。この状態で、複数の計測枠のｚ方向の補正およびｘ方向の補正がこの順で行われる。

ＸＺ補正モードにおいては、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰにＸ補正モード用の補正枠およびＺ補正モード用の補正枠が設定される。計測部分設定処理においては、Ｘ補正モード用の補正枠およびＺ補正モード用の補正枠のいずれにも対応する複数の計測枠が設定される。この状態で、複数の計測枠のｘ方向の補正およびｚ方向の補正がこの順で行われる。

Ｘθ補正モードにおいては、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰにＸ補正モード用の補正枠およびθ補正モード用の補正枠が設定される。計測部分設定処理においては、Ｘ補正モード用の補正枠およびθ補正モード用の補正枠のいずれにも対応する複数の計測枠が設定される。この状態で、複数の計測枠のｘ方向の補正および回転の補正がこの順で行われる。

（６）計測部分の他の設定例
計測枠に斜め方向の線分を含む場合の計測部分の設定例について、上記の位置補正設定処理および計測部分設定処理と異なる点を説明する。

図２６は、図２のワークＷの拡大斜視図である。図２６に示すように、部材ｗ１の凸部Ｍ１の一側面側の上部の角部に傾斜面Ｆ１が形成される。同様に、部材ｗ２の一側面側の上部の角部に傾斜面Ｆ２が形成される。本例においては、部材ｗ１の凸部Ｍ１の傾斜面Ｆ１のＸ方向における略中央の位置から部材ｗ２の傾斜面Ｆ２のＸ方向における略中央の位置までのＸ方向の距離ｈ３を計測する。

図２７は、他の実施例における計測部分設定処理実行中の表示部３００の表示例を示す図である。図２７の例では、図１１のステップＳ３で補正枠Ｃｘ１，Ｃｘ２が設定され、図１５のステップＳ１１において計測モードとして幅設定モードが設定される。また、図１５のステップＳ１２において、図２７に示すように、マスタプロファイル形状ＭＰに２つの計測枠Ｄ１，Ｄ２が設定される。

計測枠Ｄ１は表示部３００の画面上で図２６の部材ｗ１の凸部Ｍ１の傾斜面Ｆ１を表す線分Ｌ１の一部を含むように設定され、計測枠Ｄ２は表示部３００の画面上で部材ｗ２の傾斜面Ｆ２を表す線分Ｌ２の一部を含むように設定される。この場合、計測枠Ｄ１内の線分Ｌ１と計測枠Ｄ２内の線分Ｌ２との間のｘ方向の距離が計測部分として設定される。

本例では、計測枠Ｄ１をｚ方向に２等分する線分と線分Ｌ１との交点から計測枠Ｄ２をｚ方向に２等分する線分と線分Ｌ２との交点までのｘ方向の距離が計測部分として設定される。これにより、距離ｈ３がワークＷの計測部分として設定される。

このように、計測枠に斜め方向の線分が含む場合は、一方の計測枠内に含まれる特定の部分から他方の計測枠内に含まれる特定の部分までの距離が計測部分として設定されてもよい。これにより、２つの計測枠内に含まれる特定の部分間の距離を計測部分として設定することができる。

（７）位置補正設定処理の効果
本実施の形態に係る光学式変位計１においては、ワークＷの計測時に、計測枠に対応付けられた補正枠内におけるマスタプロファイル形状ＭＰからのプロファイル形状の位置ずれが、マスタプロファイルデータおよびプロファイルデータに基づいて算出される。計測枠の位置が算出された位置ずれに基づいて補正されるとともに、補正された計測枠内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理が行われる。

ワークＷの構成によっては、ワークＷの複数の部分の位置が独立に変化することによりプロファイル形状の複数の部分の位置がそれぞれ独立に変化する場合がある。この場合でも、ワークＷの複数の部分に対応してマスタプロファイル形状ＭＰの複数の部分にそれぞれ補正枠を設定することができる。また、計測枠を補正枠に対応付けてマスタプロファイル形状ＭＰの対応する部分に設定することができる。それにより、ワークＷの計測すべき部分に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じて計測枠の位置が補正される。したがって、ワークＷの複数の部分の位置が独立に変化するか否かに関らず、ワークＷの所望の部分の変位を検出することができる。

また、複数の計測枠がそれぞれ対応付けられた複数の補正枠内におけるマスタプロファイル形状ＭＰからのプロファイル形状の位置ずれに基づいて、複数の計測枠の位置が補正される。これにより、補正された複数の計測枠内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理を行うことができる。したがって、ワークＷの複数の部分の位置が独立に変化するか否かに関らず、ワークＷの複数の部分の変位を計測することができる。

さらに、複数のセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂを用いてワークＷの計測を行う場合において、センサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＭＰに設定された計測枠をセンサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＭＰまたはセンサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状ＭＰに設定された補正枠に対応付けることができる。それにより、複数のセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂに対応する複数のプロファイル形状の位置ずれを補正することができる。

（８）マスク設定処理
図２８は、ワークＷの他の例を示す外観斜視図である。図２８の例では、ワークＷの部材ｗ２にＺ方向に貫通するように貫通孔Ｈが形成される。図２８のワークＷの照射領域Ｔ１で反射される光が、図１の受光レンズ１２２を通して図１の受光素子１２１に入射する。

図２９は、図２８の照射領域Ｔ１で反射された光による受光素子１２１の受光面における受光量分布を示す図である。図３０は、図２９の１つの画素列ＳＳの波形データを示す図である。図３０において、横軸はＡ２方向の位置を示し、縦軸は受光量を示す。図３０に示すように、波形データには、照射領域Ｔ１におけるワークＷの表面（反射面）の高さを示すピーク位置ＰＰに受光量のピークＰ１が現れる。

ここで、図３０に示すように、ワークＷの貫通孔Ｈの周囲および内部の照射領域Ｔ１で多重反射された光または外乱光等により、ワークＷの表面とは異なる位置にピークＰ１とは異なる受光量のピーク（以下、偽ピークと呼ぶ。）Ｐ２が現れることがある。偽ピークＰ２がピークＰ１よりも大きい場合、ピーク位置ＰＰではなく偽ピークＰ２の位置（以下、偽ピーク位置と呼ぶ。）ＰＰ２に基づいて、ワークＷのプロファイルデータが図１のプロファイル生成部２０４により生成される。

このような場合において、ワークＷの部材ｗ１，ｗ２の上面間の距離ｈ２を計測することを考える。図３１は、表示部３００による図２８のワークＷのマスタプロファイル形状ＭＰの一表示例である。図３１に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰに高さ計測モードにおける２つの計測枠Ｄ３，Ｄ４が設定される。本例においては、表示部３００のマスタプロファイル形状ＭＰに部材ｗ１の凸部Ｍ１の上面を表す形状の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ３が設定される。また、表示部３００のマスタプロファイル形状ＭＰに部材ｗ２の上面を表す形状の一部を含むように矩形の計測枠Ｄ４が設定される。これにより、部材ｗ１，ｗ２の上面間の距離ｈ２がワークＷの計測部分の寸法として設定される。

計測部分設定処理が行われることにより、例えば計測枠Ｄ３内の形状に対応するプロファイルデータのＺ座標の値の平均値と計測枠Ｄ４内の形状に対応するプロファイルデータのＺ座標の値の平均値との差分値が計測処理部２０５により算出される。算出された差分値に基づいてワークＷの部材ｗ１，ｗ２の上面間の距離ｈ２が算出される。

しかしながら、図３１のマスタプロファイル形状ＭＰにおいては、ワークＷの貫通孔Ｈ付近の表面を表す形状が正確に生成されず、偽ピーク位置ＰＰ２を表す形状が生成されている。そのため、計測枠Ｄ４内の形状に対応するプロファイルデータのＺ座標の値の平均値は、ワークＷの部材ｗ２の上面の高さに正確に一致しない。したがって、ワークＷの部材ｗ１，ｗ２の上面間の距離ｈ２を正確に算出することができない。

本例では、使用者による入力部４００の操作に基づいて、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰにマスク枠が設定される。ワークＷの計測部分の寸法は、計測枠内でマスク枠内を除くプロファイル形状の部分に対応するプロファイルデータを用いて算出される。

図３２は、マスク枠が表示された表示部３００の一表示例である。図３２に示すように、マスク枠Ｅ１は、ワークＷの貫通孔Ｈの周囲および内部を表す形状を含むように設定される。この場合、計測枠Ｄ４内でマスク枠Ｅ１内の領域を除くプロファイル形状の部分に対応するプロファイルデータのＺ座標の値の平均値が算出される。すなわち、Ｚ座標の値の平均値算出において、マスク枠Ｅ１内の領域に対応するプロファイルデータは無視される。これにより、ワークＷの部材ｗ１，ｗ２の上面間の距離ｈ２を正確に算出することができる。

図１１の位置補正設定処理が実行された後、図１５の計測部分設定処理の際にマスク枠を設定するマスク設定処理が行われる。図１１の位置補正処理においては、図１４に示すように、マスタプロファイル形状ＭＰに対して２つの補正枠Ｃｘ１，Ｃｘ２が設定される。図１５の計測部分設定処理においては、図３１に示すように、２つの計測枠Ｄ３，Ｄ４が設定される。本例においては、計測枠Ｄ３が図１４の補正枠Ｃｘ１に対応するように設定され、計測枠Ｄ４が図１４の補正枠Ｃｘ２に対応するように設定される。

図３３は、マスク設定処理を示すフローチャートである。図３４は、マスク設定処理実行中の表示部３００の表示例を示す図である。計測処理部２０５は、使用者による操作に基づいて、図３４に示すように、表示部３００に表示されたマスタプロファイル形状ＭＰにマスク枠Ｅ１を設定する（ステップＳ３１）。使用者は、入力部４００を操作してマスク枠Ｅ１の大きさおよび位置を任意に調整することができる。本例においては、表示部３００のマスタプロファイル形状ＭＰに部材ｗ２の貫通孔Ｈの周囲および内部を表す形状を含むように矩形のマスク枠Ｅ１が設定される。

次に、計測処理部２０５は、使用者の指示に基づいて、マスク枠Ｅ１を補正枠に対応付ける（ステップＳ３２）。本例においては、マスク枠Ｅ１は図１４の補正枠Ｃｘ２に対応するように設定される。上記のように、計測枠Ｄ３は図１４の補正枠Ｃｘ１に対応するように設定され、計測枠Ｄ４は図１４の補正枠Ｃｘ２に対応するように設定されている。図３５は、補正枠、計測枠およびマスク枠の対応関係を示す図である。補正枠Ｃｘ１，Ｃｘ２、計測枠Ｄ３，Ｄ４およびマスク枠Ｅ１の対応関係ＲＥＬは、図１の記憶部２１０に記憶される。

なお、図３４および図３５に示すように、補正枠Ｃｘ１，Ｃｘ２のいずれにも対応付けされない計測枠Ｄ５をマスタプロファイル形状ＭＰに対して設定することも可能である。

続いて、計測処理部２０５は、使用者によりマスク枠の追加が指示されたか否かを判定する（ステップＳ３３）。マスク枠の追加が指示された場合、計測処理部２０５はステップＳ３１の処理に戻る。ステップＳ３３でマスク枠Ｅ１の追加が指示されない場合、計測処理部２０５はマスク設定処理を終了する。使用者は、ステップＳ３３でマスク枠の追加を指示することにより、マスタプロファイル形状ＭＰに複数のマスク枠を設定することができる。この場合、ワークＷにおいて、複数の部分が不要な光の影響を受けかつそれらの部分の位置がそれぞれ独立に変化する場合でも、不要な光による計測精度の低下を防止することができる。本例においては、ステップＳ３３で計測モードの追加が指示されない。これにより、計測処理部２０５は、マスク設定処理を終了する。

マスク設定処理が実行された後に、計測処理が実行される。図３６および図３７は、マスク設定処理後の計測処理を示すフローチャートである。図３８は、計測処理実行中の表示部３００の表示例を示す図である。

計測処理部２０５は、ｉ番目（ｉは自然数）の補正枠内におけるマスタプロファイル形状からのプロファイル形状の部分の位置ずれ量を算出する。変数ｉの初期値は１である。計測処理部２０５は、図３８の補正枠Ｃｘ１内の形状に対応するプロファイルデータの代表値を算出し、プロファイルデータの代表値とマスタプロファイルデータの代表値との差分値を算出する。

計測処理部２０５は、ｉ番目の補正枠に対応する計測枠を上記の位置ずれ量だけ移動させることにより計測枠の位置を補正する（ステップＳ４１）。また、計測処理部２０５は、ｉ番目の補正枠に対応するマスク枠を上記の位置ずれ量だけ移動させることによりマスク枠の位置を補正する（ステップＳ４２）。次に、計測処理部２０５は、変数ｉの値をｉ＋１に更新する（ステップＳ４３）。続いて、計測処理部２０５は、ｉ番目の補正枠が設定されているか否かを判定する（ステップＳ４４）。ｉ番目の補正枠が設定されている場合には、計測処理部２０５はステップＳ４１の処理に戻る。

ステップＳ４４において、ｉ番目の補正枠が設定されていない場合には、計測処理部２０５は、補正後の計測枠内のプロファイル形状の部分に対応するプロファイルデータを抽出する（ステップＳ４５）。続いて、抽出されたプロファイルデータに基づいて設定された計測モードにおける計測部分の寸法を算出する（ステップＳ４６）。その後、計測処理部２０５は、計測処理を終了する。

図３８の例においては、図２８の部材ｗ１，ｗ２の位置が基準位置に対してＸ方向に沿って互いに逆方向に変化することにより、プロファイル形状ＰＲ１，ＰＲ２が変化している。すなわち、１番目の補正枠Ｃｘ１内のプロファイル形状ＰＲ１の部分がマスタプロファイル形状ＭＰの部分から移動している。この場合、補正枠Ｃｘ１内で予め設定された代表値が探索されることによりプロファイル形状ＰＲ１の部分の移動量が位置ずれ量として算出され、補正枠Ｃｘ１に対応する計測枠Ｄ３が算出された移動量だけ移動される。ここで、補正枠Ｃｘ１に対応するマスク枠は存在しないので、図３６のステップＳ４２の処理は省略される。

また、２番目の補正枠Ｃｘ２が設定されており、２番目の補正枠Ｃｘ２内のプロファイル形状ＰＲ２の部分もマスタプロファイル形状ＭＰの部分から移動している。この場合、補正枠Ｃｘ２内で予め設定された代表値が探索されることによりプロファイル形状ＰＲ２の部分の移動量が位置ずれ量として算出され、補正枠Ｃｘ２に対応する計測枠Ｄ４およびマスク枠Ｅ１が算出された移動量だけ移動される。

このようにして、図３８に矢印で示すように、マスタプロファイル形状ＭＰに設定された２つの計測枠Ｄ３，Ｄ４が、点線で示される位置から実線で示される位置にｘ方向に移動されることにより計測枠Ｄ３，Ｄ４の位置が補正される。また、マスタプロファイル形状ＭＰに設定されたマスク枠Ｅ１が、点線で示される位置から実線で示される位置にｘ方向に移動されることによりマスク枠Ｅ１の位置が補正される。

位置補正処理実行後の一方の計測枠Ｄ３には、部材ｗ１の凸部Ｍ１の上面を表す形状が含まれる。位置補正処理実行後の他方の計測枠Ｄ４には、部材ｗ２の上面を表す形状が含まれる。また、位置補正処理実行後のマスク枠Ｅ１には、部材ｗ２の貫通孔Ｈの周囲および内部を表す形状が含まれる。

その後、補正後の計測枠Ｄ３，Ｄ４内のプロファイル形状ＰＲ１，ＰＲ２の部分に対応するプロファイルデータが抽出され、抽出されたプロファイルデータに基づいて、設定された計測モードにおける計測部分の寸法が算出される。図３８の例では、高さ計測モードが設定されているので、移動後の計測枠Ｄ３，Ｄ４内のプロファイルデータのＺ座標の値の平均値に基づいて、計測部分の寸法が算出される。その結果、部材ｗ１，ｗ２の上面間の距離ｈ２（図２８参照）を算出することができる。

（９）遮蔽枠の設定
計測処理部２０５は、使用者による入力部４００の操作に基づいて、表示部３００に表示された受光画像に遮蔽枠を設定することができる。プロファイルデータの生成は、遮蔽枠内の受光画像の部分を除いたピーク位置に基づいて行われる。これにより、図１の受光部１０２に不要な光が入射する場合でも、プロファイル形状が不正確になることを低減することができる。

図３９は、遮蔽枠が表示された表示部３００の一表示例である。図４０は、図３９の受光画像に遮蔽枠Ｇ１が設定された場合の１つの画素列ＳＳの波形データを示す図である。図３９に示すように、遮蔽枠Ｇ１は、受光画像において偽ピーク位置ＰＰ２を含みかつピーク位置ＰＰを含まないように設定される。この場合、図４０に示すように、受光量分布の波形データのうち偽ピーク位置ＰＰ２付近の波形データが無視される。

図４１は、遮蔽枠Ｇ１が設定された場合のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＲの一表示例である。図１のプロファイル生成部２０４は、遮蔽枠Ｇ１内の受光画像の部分を除いたピーク位置に基づいてプロファイルデータを生成する。すなわち、プロファイルデータの生成において、遮蔽枠Ｇ１内の部分に対応する受光量分布は無視される。これにより、図２８のワークＷの表面（反射面）の高さを示す真のピークＰ１に基づいてプロファイルデータが生成される。その結果、図４１に示すように、ワークＷの表面を表すプロファイル形状を正確に計測することができる。

受光画像に対して設定された遮蔽枠Ｇ１は、正確なプロファイル形状の計測を可能にする一方で、ワークＷに位置ずれが発生した際にその位置ずれに追従して移動することはできない。ワークＷの位置ずれに追従して移動するためには、計測されたプロファイルの位置からワークＷの位置ずれ量を算出する必要がある一方で、遮蔽枠Ｇ１はプロファイル計測の基準となる受光画像に対して設定されるためである。

したがって、図３９に示すように、ワークＷ上での多重反射により正しいプロファイル位置から離間した位置に偽ピークＰ２が計測される場合など、偽ピークＰ２の波形データを無視したい場合に遮蔽枠Ｇ１が設定される。

これに対し、マスタプロファイル形状ＭＰに設定されたマスク枠Ｅ１は、ワークＷの位置ずれに追従して移動できる一方で、ワークＷのプロファイル形状を必ずしも正確に計測させることはできない。設定されたマスク枠Ｅ１内に波形データの正確なピーク位置ＰＰに対応するプロファイルデータが含まれ得るためである。

したがって、図３２に示すように、ワークＷの部分が変位し得る状況において、ワークＷの表面を表す形状が正確に生成されず、ワークＷの表面に偽ピーク位置ＰＰ２を表す形状が生成される場合など、偽ピークＰ２の波形データを無視したい場合にマスク枠Ｅ１が設定される。

このように、受光画像に対して設定される遮蔽枠Ｇ１とマスタプロファイル形状ＭＰに対して設定されるマスク枠Ｅ１とは、機能が異なる。使用者は、遮蔽枠Ｇ１とマスク枠Ｅ１とを併用して設定することも可能である。遮蔽枠Ｇ１とマスク枠Ｅ１とを適切に設定することにより、多重反射等の不要な光による計測精度への影響を防止しつつ、ワークＷに追従可能なマスク枠Ｅ１により不必要なプロファイル形状の部分を無視して計測を行うことができる。

（１０）マスク設定処理の効果
本実施の形態に係る光学式変位計１においては、ワークＷの計測時に、補正枠内におけるマスタプロファイル形状ＭＰからのプロファイル形状の位置ずれが、マスタプロファイルデータおよびプロファイルデータに基づいて算出される。計測枠およびマスク枠の位置が算出された位置ずれに基づいて補正されるとともに、補正された計測枠内でマスク枠を除くプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理が行われる。

使用者は、プロファイル形状の一部が受光部１０２に入射する不要な光により不正確になる場合には、その部分に対応するマスタプロファイル形状ＭＰの部分を含むようにマスク枠を設定することができる。ワークＷに位置ずれが生じた場合には、位置ずれに応じて計測枠およびマスク枠の位置が補正される。その結果、ワークＷの位置が変化する場合でも、不要な光による計測精度の低下を防止することができる。

また、マスク枠を複数の補正枠のいずれかに対応付けるように設定可能である。これにより、ワークＷにおいて、不要な光の影響を受ける部分の位置と計測すべき部分の位置とがそれぞれ独立に変化する場合でも、不要な光による計測精度の低下を防止することができる。

さらに、複数のマスク枠を複数の補正枠のいずれかにそれぞれ対応付けるように設定可能である。これにより、ワークＷにおいて、複数の部分が不要な光の影響を受けかつそれらの部分の位置がそれぞれ独立に変化する場合でも、不要な光による計測精度の低下を防止することができる。

（１１）複数ヘッド設定処理
図１の２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが本体部２００に接続される場合には、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂにより２つのプロファイルデータを生成することができる。それにより、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ対応する２つのマスタプロファイル形状を設定することができる。また、各マスタプロファイル形状について、位置補正設定処理、計測部分設定処理およびマスク設定処理を実行することにより、各マスタプロファイル形状に補正枠、計測枠およびマスク枠を設定することができる。

さらに、本実施の形態では、複数ヘッド設定処理により、一方のセンサヘッド１００Ａ（または他方のセンサヘッド１００Ｂ）に対応するマスタプロファイル形状に設定される計測枠およびマスク枠を他方のセンサヘッド１００Ｂ（または一方のセンサヘッド１００Ａ）に対応するマスタプロファイル形状に設定される補正枠に対応付けることが可能である。この場合、例えば他方のセンサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状に適切な補正枠を設定することができない場合でも、一方のセンサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状に設定された補正枠によりワークＷの位置ずれの有無を判定することができる。位置ずれがある場合には、算出された位置ずれ量に基づいて、他方のセンサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状に設定された計測枠およびマスク枠の位置を補正することができる。以下、複数ヘッド設定処理について説明する。

本実施の形態においては、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂは、ワークＷに照射される光がそれぞれＸ方向（図２）に広がるようにかつセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂから投光される光がＺ方向（図２）に沿ってワークＷに向かうように配置される。

この場合、各センサヘッド１００Ａ，１００Ｂにより生成されるプロファイルデータは、Ｘ方向における各センサヘッド１００Ａ，１００Ｂの一側面ｓｘ１（後述する図４２）から他側面ｓｘ２（後述する図４２）に向かう第１の座標軸、Ｚ方向における各センサヘッド１００Ａ，１００Ｂの投光面ｓｚ２（後述する図４２）から非投光面ｓｚ１（後述する図４２）に向かう第２の座標軸とを有する座標系で表される。

そのため、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの配置状態により、センサヘッド１００Ａに対応する第１の座標軸の方向とセンサヘッド１００Ｂに対応する第１の座標軸の方向とが異なる場合がある。また、センサヘッド１００Ａに対応する第２の座標軸の方向とセンサヘッド１００Ｂに対応する第２の座標軸の方向とが異なる場合がある。さらに、センサヘッド１００Ａに対応する座標系の原点位置、およびセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の原点位置は互いに異なる位置に定義される。

そこで、複数ヘッド設定処理においては、一方のセンサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータと、他方のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータとが共通の座標系で表されるように、少なくとも一方のプロファイルデータについて座標変換が実行される。本例では、共通の座標系としてセンサヘッド１００Ａに対応する座標系を用いる。この場合、他方のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが一方のセンサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換される。

まず、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸の向きを反転する座標変換が必要であるか否か、および第２の座標軸の向きを反転する座標変換が必要であるか否かを示す配置モードが設定される。図１の本体部２００の記憶部２１０には、予め複数種類の配置モードに関する情報が記憶されている。

本実施の形態においては、複数種類の配置モードとしては、第１の配置モード、第２の配置モード、第３の配置モードおよび第４の配置モードがある。使用者は、入力部４００を操作することにより複数種類の配置モードのうち一の配置モードを指定する。あるいは、使用者は、各センサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の配置関係を定義せずに使用することもできる。

図４２および図４３は、第１〜第４の配置モードを説明するためのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂおよびワークの外観斜視図である。

図４２および図４３ならびに後述する図４５（ａ）、図４６（ａ）、図４７（ａ）、図４８（ａ）および図４９（ａ）においても、図２の例と同様に、水平面内で互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、それぞれ矢印Ｘ，Ｙで示す。また、鉛直方向をＺ方向と定義し、矢印Ｚで示す。

各センサヘッド１００Ａ，１００Ｂは、Ｙ方向において対向する一端面ｓｙ１および他端面ｓｙ２と、Ｘ方向において対向する一側面ｓｘ１および他側面ｓｘ２と、Ｚ方向において対向する非投光面ｓｚ１および投光面ｓｚ２とを有する。各センサヘッド１００Ａ，１００の一端面ｓｙ１に本体部２００に接続可能に構成されたケーブルＣＡ，ＣＢが取り付けられている。各センサヘッド１００Ａ，１００Ｂの投光面ｓｚ２からワークＷＰ，ＷＱに向かって光が照射される。

図４２（ａ）に第１の配置モードに対応するセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの位置関係が示される。第１の配置モードでは、Ｙ方向においてセンサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向が同じでありかつＺ方向においてワークＷＰからセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの投光面ｓｚ２に向かう方向が同じである。この場合、センサヘッド１００Ａに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とが一致する。また、センサヘッド１００Ａに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とが一致する。これにより、複数ヘッド設定処理において第１の配置モードが設定される場合には、ワークＷＰの計測時にセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸の向きを反転させる座標変換および第２の座標軸の向きを反転させる座標変換は行われない。

図４２（ｂ）に第２の配置モードに対応するセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの位置関係が示される。第２の配置モードでは、Ｙ方向においてセンサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向が逆でありかつＺ方向においてワークＷＰからセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの投光面ｓｚ２に向かう方向が同じである。この場合、センサヘッド１００Ａに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とが逆になる。一方、センサヘッド１００Ａに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とが一致する。これにより、複数ヘッド設定処理において第２の配置モードが設定される場合には、ワークＷＰの計測時にセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸の向きを反転させる座標変換が行われる。一方、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第２の座標軸の向きを反転させる座標変換は行われない。

図４３（ａ）に第３の配置モードに対応するセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの位置関係が示される。第３の配置モードでは、Ｙ方向においてセンサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向が同じでありかつＺ方向においてワークＷＱからセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの投光面ｓｚ２に向かう方向が逆である。この場合、センサヘッド１００Ａに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とが逆になる。また、センサヘッド１００Ａに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とが逆になる。これにより、複数ヘッド設定処理において第３の配置モードが設定される場合には、ワークＷＱの計測時にセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸の向きを反転させる座標変換が行われる。また、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第２の座標軸の向きを反転させる座標変換が行われる。

図４３（ｂ）に第４の配置モードに対応するセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの位置関係が示される。第４の配置モードでは、Ｙ方向においてセンサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向が逆でありかつＺ方向においてワークＷＱからセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの投光面ｓｚ２に向かう方向が逆である。この場合、センサヘッド１００Ａに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第１の座標軸の向き（一側面ｓｘ１から他側面ｓｘ２に向かう方向）とが一致する。一方、センサヘッド１００Ａに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とセンサヘッド１００Ｂに対応する第２の座標軸の向き（投光面ｓｚ２から非投光面ｓｚ１に向かう方向）とが逆になる。これにより、複数ヘッド設定処理において第４の配置モードが設定される場合には、ワークＷＱの計測時にセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸の向きを反転させる座標変換は行われない。一方、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第２の座標軸の向きを反転させる座標変換が行われる。

複数ヘッド設定処理では、上記のように使用者により配置モードが指定されるとともに、使用者が入力部４００を操作することによりＸ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離（例えば２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの２つの受光素子１２１の中心位置間の距離）が入力される。この場合、入力されたＸ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離に基づいて、センサヘッド１００Ａに対応する座標系の第１の座標軸において、センサヘッド１００Ａに対応する原点位置とセンサヘッド１００Ｂに対応する原点位置との間の距離が第１の距離として設定される。同様に、使用者が入力部４００を操作することによりＺ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離（例えば２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの２つの受光素子１２１の中心位置間の距離）が入力される。この場合、入力されたＺ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離に基づいて、センサヘッド１００Ａに対応する座標系の第２の座標軸において、センサヘッド１００Ａに対応する原点位置とセンサヘッド１００Ｂに対応する原点位置との間の距離が第２の距離として設定される。

それにより、ワークＷＰ，ＷＱの計測時に、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが、設定された第１の距離および第２の距離に基づいてセンサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換される。

図４４は、複数ヘッド設定処理を示すフローチャートである。使用者は、図１の入力部４００を操作することにより、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの配置状態に応じて上記の第１〜第４の配置モードのいずれかを指定することができる。この場合、計測処理部２０５は、使用者により指定された配置モードを設定する（ステップＳ５１）。

使用者は、さらに図１の入力部４００を操作することにより、Ｘ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離およびＺ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離を入力することができる。この場合、計測処理部２０５は、入力されたＸ方向およびＺ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離に基づいて上記の第１の距離および第２の距離を設定する（ステップＳ５２）。このようにして、複数ヘッド設定処理が終了する。

（１２）複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠の設定例
（１２−１）第１の配置モード
図４５および図４６は、複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠の一設定例を説明するための図である。本例では、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが上記の第１の配置モードに対応する位置関係で配置される。

図４５（ａ）に第１の配置モードに対応する２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの配置例が示される。本例のワークＷＰは板状部材ｗｓ１を有する。板状部材ｗｓ１の上面に矩形突条部ｗｐ１および三角形突条部ｗｐ２が形成されている。

図４５（ａ）に示すように、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００ＢはワークＷＰの上方に配置される。Ｙ方向において、センサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向は同じである。Ｘ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離（本例では２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの中心位置間の距離）はｄ１である。Ｚ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離はｄ２である。Ｚ方向において、センサヘッド１００Ｂの中心位置はセンサヘッド１００Ａの中心位置に比べて距離ｄ２分ワークＷＰに近い。距離ｄ１，ｄ２に基づいて上記の第１および第２の距離がそれぞれ設定される。センサヘッド１００Ａから矩形突条部ｗｐ１を含む領域に向かってＸ方向に沿う帯状の光が照射される。センサヘッド１００Ｂから三角形突条部ｗｐ２を含む領域に向かってＸ方向に沿う帯状の光が照射される。

図４５（ｂ）に図４５（ａ）のセンサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータが示される。図４５（ｂ）において、横軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’を示す。図４５（ｂ）に示すように、センサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータは、矩形突条部ｗｐ１の表面に対応するプロファイルデータｐｄ１１および板状部材ｗｓ１の上面に対応するプロファイルデータｐｄ２１を含む。

図４５（ｃ）に図４５（ａ）のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが示される。図４５（ｃ）において、横軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’’を示す。図４５（ｃ）に示すように、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータは、三角形突条部ｗｐ２の表面に対応するプロファイルデータｐｄ１２および板状部材ｗｓ１の上面に対応するプロファイルデータｐｄ２２を含む。

本例では、第１の配置モードが設定される。そのため、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸ｘ’’の向きを反転させる座標変換および第２の座標軸ｚ’’の向きを反転させる座標変換は行われない。

センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが、複数ヘッド設定処理により設定された第１および第２の距離に基づいて、センサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換される。その後、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状と、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状とが表示部３００の画面上に表示される。

このように、複数のセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ定義される座標系が互いに異なる場合でも、座標変換後のプロファイルデータにより示されるプロファイル形状が表示部３００に表示される。これにより、使用者は複数のセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ対応するプロファイル形状ＰＡ，ＰＢの位置関係を容易に認識することができる。

図４５（ｄ）に、図４５（ｂ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＡおよび図４５（ｃ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＢの表示例が示される。図４５（ｄ）では、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータがセンサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換されていることを示すために、表示部３００上で定義されかつ図４５（ｂ）の第１の座標軸ｘ’および第２の座標軸ｚ’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’および第２の座標軸ｚａ’を点線で表す。また、表示部３００上で定義されかつ図４５（ｃ）の第１の座標軸ｘ’’および第２の座標軸ｚ’’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’’および第２の座標軸ｚａ’’を点線で表す。

上記のように、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイル形状ＰＡおよびセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイル形状ＰＢが表示部３００に表示される状態で、それらのプロファイル形状ＰＡ，ＰＢをマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢとして、位置補正設定処理、計測部分設定処理およびマスク設定処理を実行することが可能である。

図４５（ｄ）に示すように、表示部３００の画面上で、θ補正モードの補正枠Ｃθ１１がセンサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに設定される。その後、補正枠Ｃθ１１に対応するように、矩形突条部ｗｐ１の上端部の対応部分に計測枠Ｄ１１が設定される。

さらに、上記のように、複数ヘッド設定処理が実行された場合には、一方のセンサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに設定される補正枠に対して、他方のセンサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状ＰＢに設定される計測枠を対応付けることができる。本例では、補正枠Ｃθ１１に対応するように、センサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状ＰＢに計測枠Ｄ１２が設定される。

図４５（ｄ）の補正枠Ｃθ１１は、板状部材ｗｓ１の上面に対応するマスタプロファイル形状ＰＡの線分Ｌθ１１の一部を含むように設定される。この場合、補正枠Ｃθ１１に含まれる線分Ｌθ１１に対応するマスタプロファイルデータ、およびその第２の座標軸ｚ’成分の平均値が代表値として設定される。また、補正枠Ｃθ１１内の線分Ｌθ１１の中心位置Ｒθが計測枠Ｄ１１，Ｄ１２の位置を補正する時の回転中心として設定される。

図４５（ｅ）は、図４５（ｄ）の補正枠Ｃθ１１と計測枠Ｄ１１，Ｄ１２との対応関係を示す図である。上記のように、補正枠Ｃθ１１および計測枠Ｄ１１，Ｄ１２の設定が行われることにより、図４５（ｅ）に示すように、補正枠Ｃθ１１と各計測枠Ｄ１１，Ｄ１２との対応関係ＲＥＬが図１の記憶部２１０に記憶される。

図４６（ａ）に、図４５（ｄ）で示される位置補正設定処理および計測部分設定処理後のワークＷＰの計測例が示される。図４６（ａ）に示すように、本例では、位置補正設定処理および計測部分設定処理の後、傾斜したワークＷＰを計測する場合について説明する。図４６（ｂ）に、図４６（ａ）に示される状態でワークＷＰが計測される場合のプロファイル形状ＰＡ，ＰＢの表示例が示される。

図４６（ｂ）においても図４５（ｄ）の例と同様に、表示部３００上で定義されかつ図４５（ｂ）の第１の座標軸ｘ’および第２の座標軸ｚ’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’および第２の座標軸ｚａ’を点線で表す。また、表示部３００上で定義されかつ図４５（ｃ）の第１の座標軸ｘ’’および第２の座標軸ｚ’’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’’および第２の座標軸ｚａ’’を点線で表す。

図４６（ｂ）の例では、センサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイル形状ＰＡが図４５（ｄ）のマスタプロファイル形状ＰＡに比べて第２の座標軸ｚａ’に沿って移動するとともに傾斜している。同様に、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイル形状ＰＢが図４５（ｄ）のマスタプロファイル形状ＰＢに比べて第２の座標軸ｚａ’に沿って移動するとともに傾斜している。

この場合、計測処理時には、補正枠Ｃθ１１内で予め設定された代表値が探索されることにより、第２の座標軸ｚａ’におけるプロファイル形状ＰＡの部分の移動量と補正枠Ｃθ１１内の線分Ｌθ１１の回転角度とが位置ずれ量として算出される。

上記のように、プロファイル形状ＰＡが第２の座標軸ｚａ’に沿って移動している場合には、ワークＷＰの計測処理時に、補正枠Ｃθ１１に対応する計測枠Ｄ１１，Ｄ１２および線分Ｌθ１１の中心位置Ｒθが、算出された移動量だけ第２の座標軸ｚａ’に沿って移動される。また、計測枠Ｄ１１，Ｄ１２が移動された中心位置Ｒθを基準として算出された回転角度分回転される。

このようにして、図４６（ｂ）に矢印で示すように、補正枠Ｃθ１１に対応するように設定された計測枠Ｄ１１，Ｄ１２が、点線で示される位置から実線で示される位置に移動されることによりワークＷＰの計測部分の位置が補正される。

計測枠Ｄ１１，Ｄ１２の位置が補正された後、計測枠Ｄ１１，Ｄ１２にそれぞれ対応する計測モードに応じてワークＷＰが計測される。

例えば、計測枠Ｄ１１，Ｄ１２に対応する計測モードが高さ計測モードである場合、位置補正後の計測枠Ｄ１１内のプロファイル形状ＰＡの部分に対応するプロファイルデータの第２の座標軸ｚ’成分の平均値が計測処理部２０５により算出される。また、位置補正後の計測枠Ｄ１２内のプロファイル形状ＰＢの部分に対応するプロファイルデータの第２の座標軸ｚ’成分の平均値が計測処理部２０５により算出される。算出された２つの平均値に基づいて、計測枠Ｄ１１内のプロファイル形状ＰＡの部分と計測枠Ｄ１２内のプロファイル形状ＰＢの部分との間の高さが算出される。

（１２−２）第２の配置モード
図４７は、複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠の他の設定例を説明するための図である。本例では、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが上記の第２の配置モードに対応する位置関係で配置される。

図４７（ａ）に第２の配置モードに対応する２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの配置例が示される。本例においては、図４５（ａ）のワークＷＰと同じワークが用いられる。図４７（ａ）に示すように、Ｙ方向においてセンサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向が逆である点を除いて、図４５（ａ）の例と同様にセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが配置される。

図４７（ｂ）に図４７（ａ）のセンサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータが示される。図４７（ｂ）において、横軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’を示す。図４７（ｂ）に示すように、本例のセンサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータは、図４５（ｂ）のプロファイルデータと同じである。

図４７（ｃ）に図４７（ａ）のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが示される。図４７（ｃ）において、横軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’’を示す。図４７（ｃ）に示すように、本例のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータは、図４７（ｂ）のプロファイルデータに対して第１の座標軸ｘ’’のみが反転された座標系で表される。

本例では、第２の配置モードが設定される。そのため、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸ｘ’’の向きを反転させる座標変換が行われる。一方、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第２の座標軸ｚ’’の向きを反転させる座標変換は行われない。

さらに、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが、設定された第１および第２の距離に基づいて、センサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換される。その後、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状ＰＡと、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状ＰＢとが表示部３００の画面上に表示される。

図４７（ｄ）に、図４７（ｂ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＡおよび図４７（ｃ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＢの表示例が示される。図４７（ｄ）では、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータがセンサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換されていることを示すために、表示部３００上で定義されかつ図４７（ｂ）の第１の座標軸ｘ’および第２の座標軸ｚ’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’および第２の座標軸ｚａ’を点線で表す。また、表示部３００上で定義されかつ図４７（ｃ）の第１の座標軸ｘ’’および第２の座標軸ｚ’’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’’および第２の座標軸ｚａ’’を点線で表す。

本例においても、図４５（ｄ）の例と同様に、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイル形状ＰＡおよびセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイル形状ＰＢが表示部３００に表示される状態で、それらのプロファイル形状ＰＡ，ＰＢをマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢとして、位置補正設定処理、計測部分設定処理およびマスク設定処理を実行することが可能である。

図４７（ｄ）に示すように、表示部３００の画面上で、θ補正モードの補正枠Ｃθ１１がセンサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに設定される。その後、補正枠Ｃθ１１に対応するように、計測枠Ｄ１１，Ｄ１２が２つのマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢにそれぞれ設定される。

（１２−３）第３の配置モード
図４８は、複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠のさらに他の設定例を説明するための図である。本例では、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが上記の第３の配置モードに対応する位置関係で配置される。

図４８（ａ）に第３の配置モードに対応する２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの配置例が示される。本例のワークＷＱは本体部分ｗｓ２を有する。本体部分ｗｓ２は、平坦な上面およびＸ方向に湾曲する下面を有する。Ｘ方向における本体部分ｗｓ２の上面中央に矩形突条部ｗｑ１が形成されている。

図４８（ａ）に示すように、センサヘッド１００ＡはワークＷＱの上方に配置され、センサヘッド１００ＢはワークＷＱの下方に配置される。Ｙ方向において、センサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向は同じである。Ｘ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離はｄ３である。Ｚ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離はｄ４である。距離ｄ３，ｄ４に基づいて上記の第１および第２の距離がそれぞれ設定される。センサヘッド１００Ａから矩形突条部ｗｑ１を含む領域に向かってＸ方向に沿う帯状の光が照射される。センサヘッド１００Ｂから本体部分ｗｓ２の下面の一部領域に向かってＸ方向に沿う帯状の光が照射される。

図４８（ｂ）に図４８（ａ）のセンサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータが示される。図４８（ｂ）において、横軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’を示す。図４８（ｂ）に示すように、センサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータは、矩形突条部ｗｑ１の表面に対応するプロファイルデータｐｄ３１および本体部分ｗｓ２の上面に対応するプロファイルデータｐｄ４１を含む。

図４８（ｃ）に図４８（ａ）のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが示される。図４８（ｃ）において、横軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’’を示す。図４８（ｃ）に示すように、本例のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータは、図４８（ｂ）のプロファイルデータに対して第１の座標軸ｘ’’および第２の座標軸ｚ’’が反転された座標系で表される。センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータは、本体部分ｗｓ２の下面に対応するプロファイルデータｐｄ５１を含む。

本例では、第３の配置モードが設定される。そのため、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸ｘ’’の向きを反転させる座標変換が行われる。また、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第２の座標軸ｚ’’の向きを反転させる座標変換が行われる。

さらに、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが、設定された第１および第２の距離に基づいて、センサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換される。その後、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状ＰＡと、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状ＰＢとが表示部３００の画面上に表示される。

図４８（ｄ）に、図４８（ｂ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＡおよび図４８（ｃ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＢの表示例が示される。図４８（ｄ）では、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータがセンサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換されていることを示すために、表示部３００上で定義されかつ図４８（ｂ）の第１の座標軸ｘ’および第２の座標軸ｚ’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’および第２の座標軸ｚａ’を点線で表す。また、表示部３００上で定義されかつ図４８（ｃ）の第１の座標軸ｘ’’および第２の座標軸ｚ’’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’’および第２の座標軸ｚａ’’を点線で表す。

本例においても、図４５（ｄ）の例と同様に、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイル形状ＰＡおよびセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイル形状ＰＢが表示部３００に表示される状態で、それらのプロファイル形状ＰＡ，ＰＢをマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢとして、位置補正設定処理、計測部分設定処理およびマスク設定処理を実行することが可能である。

図４８（ｄ）に示すように、表示部３００の画面上で、Ｘ補正モードの補正枠Ｃｘ１２がセンサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに設定される。補正枠Ｃｘ１２は第１の座標軸ｘａ’’に直交するマスタプロファイル形状ＰＡの線分Ｌｘ１２の一部を含むように設定される。その後、補正枠Ｃｘ１２に対応するように、矩形突条部ｗｑ１の上端部の対応部分に計測枠Ｄ１３が設定される。さらに、補正枠Ｃｘ１２に対応するように、センサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状ＰＢに計測枠Ｄ１４が設定される。

この場合、補正枠Ｃｘ１２に含まれる線分Ｌｘ１２に対応するマスタプロファイルデータの第１の座標軸ｘ’成分の平均値が代表値として設定される。また、補正枠Ｃｘ１２と各計測枠Ｄ１３，Ｄ１４との対応関係が図１の記憶部２１０に記憶される。

上記のように、Ｘ補正モードの補正枠Ｃｘ１２に計測枠Ｄ１３，Ｄ１４が設定されることにより、図４８（ａ）のワークＷＱがＸ方向にずれた場合でも、補正枠Ｃｘ１２内で予め設定された代表値が探索されることにより、第１の座標軸ｘａ’におけるプロファイル形状ＰＡの部分の移動量が位置ずれ量として算出される。算出された位置ずれ量に基づいて、計測枠Ｄ１３，Ｄ１４が第１の座標軸ｘａ’に沿って移動される。このようにして、ワークＷＱの計測部分の位置が補正される。

計測枠Ｄ１３，Ｄ１４の位置が補正された後、計測枠Ｄ１３，Ｄ１４にそれぞれ対応する計測モードに応じてワークＷＰが計測される。

（１２−４）第４の配置モード
図４９は、複数ヘッド設定処理後の補正枠および計測枠のさらに他の設定例を説明するための図である。本例では、２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが上記の第４の配置モードに対応する位置関係で配置される。

図４９（ａ）に第４の配置モードに対応する２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂの配置例が示される。本例においては、図４８（ａ）のワークＷＱと同じワークが用いられる。図４９（ａ）に示すように、Ｙ方向においてセンサヘッド１００Ａ，１００ＢからケーブルＣＡ，ＣＢが延びる方向が逆である点を除いて、図４８（ａ）の例と同様にセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂが配置される。

図４９（ｂ）に図４９（ａ）のセンサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータが示される。図４９（ｂ）において、横軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ａに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’を示す。図４９（ｂ）に示すように、本例のセンサヘッド１００Ａにより生成されるプロファイルデータは、図４８（ｂ）のプロファイルデータと同じである。

図４９（ｃ）に図４９（ａ）のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが示される。図４９（ｃ）において、横軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第１の座標軸ｘ’’を示し、縦軸はセンサヘッド１００Ｂに対応する座標系の第２の座標軸ｚ’’を示す。図４９（ｃ）に示すように、本例のセンサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータは、図４９（ｂ）のプロファイルデータに対して第２の座標軸ｚ’’のみが反転された座標系で表される。

本例では、第４の配置モードが設定される。そのため、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第２の座標軸ｚ’’の向きを反転させる座標変換が行われる。一方、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータについて、第１の座標軸ｘ’’の向きを反転させる座標変換は行われない。

さらに、センサヘッド１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが、設定された第１および第２の距離に基づいて、センサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換される。その後、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状ＰＡと、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータが示すプロファイル形状ＰＢとが表示部３００の画面上に表示される。

図４９（ｄ）に、図４９（ｂ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＡおよび図４９（ｃ）のプロファイルデータに基づくプロファイル形状ＰＢの表示例が示される。図４９（ｄ）では、座標変換後のセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイルデータがセンサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換されていることを示すために、表示部３００上で定義されかつ図４９（ｂ）の第１の座標軸ｘ’および第２の座標軸ｚ’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’および第２の座標軸ｚａ’を点線で表す。また、表示部３００上で定義されかつ図４９（ｃ）の第１の座標軸ｘ’’および第２の座標軸ｚ’’にそれぞれ対応する第１の座標軸ｘａ’’および第２の座標軸ｚａ’’を点線で表す。

本例においても、図４８（ｄ）の例と同様に、センサヘッド１００Ａに対応するプロファイル形状ＰＡおよびセンサヘッド１００Ｂに対応するプロファイル形状ＰＢが表示部３００に表示される状態で、それらのプロファイル形状ＰＡ，ＰＢをマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢとして、位置補正設定処理、計測部分設定処理およびマスク設定処理を実行することが可能である。

図４９（ｄ）に示すように、表示部３００の画面上で、Ｘ補正モードの補正枠Ｃｘ１２がセンサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに設定される。その後、補正枠Ｃｘ１２に対応するように、計測枠Ｄ１３，Ｄ１４が２つのマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢにそれぞれ設定される。

（１２−５）マスク枠
図４５〜図４８の例では、センサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに補正枠が設定され、設定された補正枠に対応するように２つの計測枠が２つのマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢにそれぞれ設定される。これに限らず、センサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに補正枠が設定され、マスク設定処理により設定された補正枠に対応するように２つのマスク枠が２つのマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢにそれぞれ設定されてもよい。

（１２−６）補正枠に関して
図４５〜図４８の例では、１つのワークに対して、１つの補正枠が設定され、設定された１つの補正枠に対応するように２つの計測枠が２つのマスタプロファイル形状ＰＡ，ＰＢにそれぞれ設定される。これに限らず、複数ヘッド設定処理が行われる場合にも、上記の位置補正設定処理により１つのワークに対して複数の補正枠が設定されてもよい。

例えば、センサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡに２つの補正枠が設定され、一方の補正枠に対応するように１つの計測枠がマスタプロファイル形状ＰＢに設定されるとともに、他方の補正枠に対応するように１つの計測枠がマスタプロファイル形状ＰＢに設定されてもよい。

これにより、ワークの複数の部分の位置が独立に変化するか否かに関らず、ワークの複数の部分の変位を計測することができる。

（１３）複数ヘッド設定処理の効果
（１３−１）本実施の形態に係る光学式変位計１においては、他のマスタプロファイル形状ＰＢに設定された計測枠Ｄ１２，Ｄ１４を一のマスタプロファイル形状ＰＡに設定された補正枠Ｃθ１１，Ｃｘ１２に対応付けることができる。この場合、ワークＷＰ，ＷＱの計測時に、一のマスタプロファイル形状ＰＡに設定された補正枠Ｃθ１１，Ｃｘ１２内のプロファイル形状の位置ずれが算出される。また、計測枠Ｄ１２，Ｄ１４の位置が算出された位置ずれに基づいて補正されるとともに、補正された計測枠Ｄ１２，Ｄ１４内のプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて計測処理が行われる。

このように、他のマスタプロファイル形状ＰＢが当該他のマスタプロファイル形状ＰＢからのプロファイル形状の位置ずれを検出するために適切な形状を含まない場合でも、他のマスタプロファイル形状ＰＢに設定された計測枠Ｄ１２，Ｄ１４の位置が、一のマスタプロファイル形状ＰＡに基づいて算出された位置ずれに基づいて補正される。その結果、ワークＷＰ，ＷＱの所望の部分の変位を正確に計測することが可能となる。

（１３−２）センサヘッド１００Ａ，１００Ｂの位置または向きが異なることによりセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ定義される２つの座標系がそれぞれ異なる場合でも、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂにより生成されるプロファイルデータが、共通の座標系としてセンサヘッド１００Ａに対応する座標系で表されるように座標変換される。それにより、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ対応するプロファイルデータが共通の座標系により表されるので、センサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状からのプロファイル形状の位置ずれに基づいて、センサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状に設定された計測枠の位置を容易に補正することができる。したがって、座標変換後のプロファイルデータを用いた計測処理が複雑化しない。

（１３−３）複数ヘッド設定処理時には、Ｘ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離ｄ１およびＺ方向における２つのセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂ間の距離ｄ２に基づいて第１の距離および第２の距離が設定される。これにより、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂの位置が異なることによりセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ定義される２つの座標系がそれぞれ異なる場合でも、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂに対応するプロファイルデータを、設定された第１および第２の距離に基づいて共通の座標系でそれぞれ正確に表すことができる。

また、センサヘッド１００Ａに対応するマスタプロファイル形状ＰＡからのプロファイル形状の位置ずれと第１の距離および第２の距離とに基づいて、センサヘッド１００Ｂに対応するマスタプロファイル形状ＰＢからのプロファイル形状の位置ずれを容易に算出することができる。その結果、マスタプロファイル形状ＰＢに設定された計測枠の位置の補正量を容易に決定することができるので、処理時間が短縮される。

（１３−４）図４５〜図４８の例において、センサヘッド１００Ａに対応する第１の座標軸ｘ’の方向と共通の座標系の第１の座標軸（上記の例では、第１の座標軸ｘ’）の方向との関係を第１の関係とし、センサヘッド１００Ｂに対応する第１の座標軸ｘ’’の方向と共通の座標系の第１の座標軸（上記の例では、第１の座標軸ｘ’）の方向との関係を第２の関係とする。同様に、センサヘッド１００Ａに対応する第２の座標軸ｚ’の方向と共通の座標系の第２の座標軸（上記の例では、第２の座標軸ｚ’）の方向との関係を第３の関係とし、センサヘッド１００Ｂに対応する第２の座標軸ｚ’’の方向と共通の座標系の第２の座標軸（上記の例では、第２の座標軸ｚ’）の方向との関係を第４の関係とする。

この場合、第１〜第４の関係は、使用者により第１〜第４の配置モードのいずれかが指定されることにより設定される。第１〜第４の関係が設定されることにより、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂの向きが異なることによりセンサヘッド１００Ａ，１００Ｂにそれぞれ定義される２つの座標系がそれぞれ異なる場合でも、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂに対応するプロファイルデータを、指定された第１〜第４の配置モードに基づいて共通の座標系でそれぞれ正確に表すことができる。

（１４）各種設定処理後の計測処理
複数ヘッド設定処理、位置補正設定処理、計測部分設定処理およびマスク設定処理が実行された後に計測処理が実行される。図５０および図５１は、計測処理を示すフローチャートである。以下の説明では、図１の本体部２００にＮ個（本例では、Ｎ＝２）のセンサヘッドが接続されているものとする。また、Ｎ個のセンサヘッドにそれぞれ対応するマスタプロファイル形状には、それぞれ１または複数の補正枠、計測枠およびマスク枠が設定されているものとする。

計測処理部２０５は、ｋ番目（ｋは自然数）のセンサヘッドによりプロファイルデータが生成されたか否かを判定する（ステップＳ６１）。変数ｋの初期値は１である。

ｋ番目のセンサヘッドによりプロファイルデータが生成された場合、計測処理部２０５は、複数ヘッド設定処理による設定内容（上記の例では、配置モードならびに第１および第２の距離）に基づいて、ｋ番目のセンサヘッドにより生成されたプロファイルデータについて座標変換を行うか否かを判定する（ステップＳ６２）。

座標変換を行う場合、計測処理部２０５は、Ｎ個のセンサヘッドによりそれぞれ生成される複数のプロファイルデータが共通の座標系で表されるように、当該ｋ番目のセンサヘッドにより生成されたプロファイルデータについて座標変換を行う（ステップＳ６３）。その後、計測処理部２０５は、座標変換されたプロファイルデータを表示処理部２０６に与えることによりｋ番目のセンサヘッドに対応するｋ番目のプロファイル形状を表示部３００の画面上に表示させる（ステップＳ６４）。ステップＳ６２において、座標変換が行われない場合、計測処理部２０５は、座標変換されていないプロファイルデータに基づいてｋ番目のセンサヘッドに対応するｋ番目のプロファイル形状を表示部３００の画面上に表示させる。

続いて、計測処理部２０５は、ｉ番目（ｉは自然数）の補正枠内におけるｋ番目のセンサヘッドに対応するマスタプロファイル形状からのプロファイル形状の部分の位置ずれ量を算出する（ステップＳ６５）。変数ｉの初期値は１である。

計測処理部２０５は、算出された位置ずれ量をｋ番目の位置ずれ量として記憶部２１０に保持する（ステップＳ６６）。その後、計測処理部２０５は変数ｉの値をｉ＋１に更新する（ステップＳ６７）。

次に、計測処理部２０５は、ｋ番目のセンサヘッドに対応するマスタプロファイル形状にｉ番目の補正枠が設定されているか否かを判定する（ステップＳ６８）。ｉ番目の補正枠が設定されている場合には、計測処理部２０５はステップＳ６５の処理に戻る。

ステップＳ６８において、ｉ番目の補正枠が設定されていない場合には、計測処理部２０５は、変数ｋがＮであるか否かを判定する（ステップＳ６９）。変数ｋがＮでない場合には、計測処理部２０５は、変数ｋの値をｋ＋１に更新し（ステップＳ７０）、ステップＳ６１の処理に戻る。

ステップＳ６９において変数ｋがＮである場合、計測処理部２０５は、Ｎ個のセンサヘッドにそれぞれ対応する複数のマスタプロファイル形状に設定された複数の計測枠およびマスク枠のうち少なくとも１つが他のマスタプロファイル形状に設定された補正枠に対応付けられているか否かを判定する（ステップＳ７１）。以下、他のマスタプロファイル形状に設定された補正枠に対応付けられている複数の計測枠およびマスク枠のうち少なくとも１つを、他のマスタプロファイル形状対応枠と呼ぶ。他のマスタプロファイル形状対応枠がない場合、計測処理部２０５は後述するステップＳ７４の処理に進む。

他のマスタプロファイル形状対応枠がある場合、計測処理部２０５は、ステップＳ６６の処理により保持された１〜Ｎ番目の位置ずれ量および複数ヘッド設定処理による設定内容（上記の例では、第１および第２の距離）に基づいて他のマスタプロファイル形状対応枠の位置の補正量を算出する（ステップＳ７２）。

例えば、上記の図４５〜図４７の例で説明したように、他のマスタプロファイル形状対応枠がθ補正モードの補正枠に対応付けられている場合には、まずその補正枠内の他のマスタプロファイル形状のずれ量に基づいて回転中心を設定するとともに回転角度を補正量として算出する。その後、第１および第２の距離に基づいて他のマスタプロファイル形状対応枠を設定された回転中心を基準として回転させる。

続いて、計測処理部２０５は、他のマスタプロファイル形状対応枠の位置を算出された補正量で補正する（ステップＳ７３）。

その後、計測処理部２０５は、他のマスタプロファイル形状対応枠以外の計測枠およびマスク枠を１〜Ｎ番目の位置ずれ量に基づいて補正する（ステップＳ７４）。例えば、１番目のセンサヘッドに対応する１番目のマスタプロファイル形状に設定された計測枠（またはマスク枠）については、その計測枠（またはマスク枠）の位置がステップＳ６６で保持された１番目の位置ずれ量分移動される。

次に、計測処理部２０５は、補正後の全てのマスク枠内を除く補正後の全ての計測枠内のプロファイル形状の部分に対応するプロファイルデータを抽出する（ステップＳ７５）。続いて、抽出されたプロファイルデータに基づいて設定された計測モードにおける計測部分の寸法を算出する（ステップＳ７６）。その後、計測処理部２０５は、計測処理を終了する。

（１５）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、本体部２００が本体部の例であり、センサヘッド１００Ａ，１００Ｂが投受光部の例であり、ワークＷ，ＷＰ，ＷＱが測定対象物の例であり、投光部１０１が投光部の例であり、受光部１０２が受光部の例であり、プロファイル生成部２０４が生成部の例であり、マスタプロファイル形状ＭＰ，ＰＡ，ＰＢが基準形状の例である。

また、記憶部２１０が記憶部の例であり、表示部３００が表示部の例であり、マスタプロファイル形状ＰＡが一の基準形状の例であり、マスタプロファイル形状ＰＢが他の基準形状の例であり、図４５〜図４７の補正枠Ｃθ１１ならびに図４８および図４９の補正枠Ｃｘ１２が検出領域の例であり、図４５〜図４７の計測枠Ｄ１２ならびに図４８および図４９の計測枠Ｄ１４が計測領域の例であり、マスク枠Ｅ１が除外領域の例である。

また、入力部４００が検出領域設定部、計測領域設定部、位置関係設定部および除外領域設定部の例であり、計測処理部２０５が処理部の例であり、光学式変位計１が光学式変位計の例である。

また、Ｘ方向が第１の方向の例であり、Ｚ方向が第２の方向の例であり、第１の座標軸ｘ’が第１の座標軸の例であり、第２の座標軸ｚ’が第２の座標軸の例であり、センサヘッド１００Ａに対応する座標系が共通の座標系の例であり、第１の距離、第２の距離および第１〜第４の関係がそれぞれ第１の距離、第２の距離および第１〜第４の関係の例である。

請求項の各構成要素として、上記実施の形態に記載された構成要素の他、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。

本発明は、三角測距方式による対象物の変位の検出に有効に利用することができる。

１ 光学式変位計
１００Ａ，１００Ｂ センサヘッド
１０１ 投光部
１０２ 受光部
１２１ 受光素子
１２２ 受光レンズ
２００ 本体部
２０１ 投光制御部
２０２ 受光制御部
２０３ 波形処理部
２０４ プロファイル生成部
２０５ 計測処理部
２０６ 表示処理部
２０７ 入力設定部
２１０ 記憶部
３００ 表示部
４００ 入力部
ＣＡ，ＣＢ ケーブル
Ｃｘ１，Ｃｘ２，Ｃｘ１２，Ｃｚ１，Ｃｚ２，Ｃθ１，Ｃθ２，Ｃθ１１ 補正枠
Ｄ１〜Ｄ５，Ｄ１１〜Ｄ１４ 計測枠
ｄ１〜ｄ４ 距離
Ｅ１ マスク枠
Ｆ１，Ｆ２ 傾斜面
Ｇ１ 遮蔽枠
Ｈ 貫通孔
Ｌ１〜Ｌ４，Ｌｘ１，Ｌｘ２，Ｌｘ１２，Ｌｚ１，Ｌｚ２，Ｌθ１，Ｌθ２，Ｌθ１１ 線分
Ｍ１ 凸部
Ｍ２ 板状部
ＭＰ マスタプロファイル形状
Ｐ１ ピーク
ＰＡ，ＰＢ，ＰＲ，ＰＲ１，ＰＲ２ プロファイル形状
ｐｄ１１，ｐｄ１２，ｐｄ２１，ｐｄ２２，ｐｄ３１，ｐｄ４１，ｐｄ５１ プロファイルデータ
ＰＰ ピーク位置
Ｒ１ 受光領域
Ｒθ 中心位置
Ｓ 試料台
ＳＳ 画素列
ｓｘ１ 一側面
ｓｘ２ 他側面
ｓｙ１ 一端面
ｓｙ２ 他端面
ｓｚ１ 非投光面
ｓｚ２ 投光面
Ｔ１ 照射領域
Ｗ，ＷＰ，ＷＱ ワーク
ｗ１，ｗ２ 部材
ｗｐ１，ｗｑ１ 矩形突条部
ｗｐ２ 三角形突条部
ｗｓ１ 板状部材
ｗｓ２ 本体部分

Claims (9)

1. 本体部と、
   前記本体部に接続可能な１または複数の投受光部とを備え、
   前記１または複数の投受光部の各々は、
   測定対象物に光を照射する投光部と、
   測定対象物からの反射光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部とを含み、
   前記本体部は、
   複数の投受光部が当該本体部に接続された場合に、前記複数の投受光部の前記受光部により出力される前記受光信号に基づいて測定対象物の複数のプロファイル形状をそれぞれ示す複数のプロファイルデータを生成するように構成される生成部と、
   前記複数の投受光部にそれぞれ対応するように測定対象物の複数のプロファイル形状の基準となる複数の基準形状をそれぞれ示す複数の基準データを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された複数の基準データに基づいて複数の基準形状を表示可能に構成された表示部と、
   前記複数の投受光部のうち一の投受光部に対応する一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するための検出領域を、前記表示部に表示された前記一の基準形状に設定するために使用者により操作される検出領域設定部と、
   前記複数の投受光部のうち他の投受光部に対応するプロファイル形状の計測すべき部分を示す計測領域を、前記検出領域設定部により設定された前記検出領域に対応付けるように、前記表示部上で前記他の投受光部に対応する他の基準形状に設定するために使用者により操作される計測領域設定部と、
   測定対象物の計測時に、前記計測領域設定部により設定された計測領域が対応付けられた検出領域内における前記一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを、前記記憶部に記憶された前記一の基準形状を示す基準データおよび前記生成部により生成されるプロファイル形状を示すプロファイルデータに基づいて算出し、前記計測領域設定部により設定された計測領域の位置を算出された位置ずれに基づいて補正するとともに、補正された計測領域内のプロファイル形状を示すプロファイルデータを用いて計測処理を行う処理部とを含む、光学式変位計。
2. 前記複数の投受光部の各々は、当該投受光部について定義される第１の方向に広がる帯状光または前記第１の方向に走査される光を当該投受光部から測定対象物に向かう第２の方向に沿って測定対象物に照射するように構成され、
   前記複数の投受光部の各々について前記第１の方向に平行な第１の座標軸および前記第２の方向に平行な第２の座標軸を有する座標系がそれぞれ定義され、
   各プロファイルデータは、対応する投受光部の座標系により表され、
   前記本体部は、前記一の投受光部と前記他の投受光部との相対的な位置関係を設定するために使用者により操作される位置関係設定部をさらに含み、
   前記処理部は、前記位置関係設定部により設定された位置関係に基づいて、前記一の投受光部および前記他の投受光部に対応するプロファイルデータが共通の座標系により表されるように前記一の投受光部に対応するプロファイルデータおよび前記他の投受光部に対応するプロファイルデータの少なくとも一方の座標変換を行い、前記座標変換後のプロファイルデータを用いて前記計測処理を行う、請求項１記載の光学式変位計。
3. 前記処理部は、前記座標変換後のプロファイルデータが示すプロファイル形状を前記表示部に表示させる、請求項２記載の光学式変位計。
4. 前記位置関係設定部は、前記位置関係として、前記共通の座標系の第１の座標軸の方向における前記一の投受光部と前記他の投受光部との間の距離を第１の距離として設定するとともに、前記共通の座標系の第２の座標軸の方向における前記一の投受光部と前記他の投受光部との間の距離を第２の距離として設定するために使用者により操作可能に構成され、
   前記処理部は、前記位置関係設定部により設定された前記第１および第２の距離に基づいて前記座標変換を行うとともに、前記一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれと前記第１および第２の距離とに基づいて前記他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて前記計測領域設定部により設定された計測領域の位置の補正量を決定する、請求項２または３記載の光学式変位計。
5. 前記位置関係設定部は、前記位置関係として、前記一の投受光部に対応する前記第１の座標軸の方向と前記共通の座標系の第１の座標軸の方向との関係を第１の関係として設定するとともに、前記他の投受光部に対応する前記第１の座標軸の方向と前記共通の座標系の第１の座標軸の方向との関係を第２の関係として設定するために使用者により操作可能に構成され、
   前記処理部は、前記位置関係設定部により設定された前記第１および第２の関係に基づいて前記座標変換を行うとともに、前記一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれと前記第１および第２の関係とに基づいて前記他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて前記計測領域設定部により設定された計測領域の位置の補正量を決定する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の光学式変位計。
6. 前記位置関係設定部は、前記位置関係として、前記一の投受光部に対応する前記第２の座標軸の方向と前記共通の座標系の第２の座標軸の方向との関係を第３の関係として設定するとともに、前記他の投受光部に対応する前記第２の座標軸の方向と前記共通の座標系の第２の座標軸の方向との関係を第４の関係として設定するために使用者により操作可能に構成され、
   前記処理部は、前記位置関係設定部により設定された前記第３および第４の関係に基づいて前記座標変換を行うとともに、前記一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれと前記第３および第４の関係とに基づいて前記他の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて前記計測領域設定部により設定された計測領域の位置の補正量を決定する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の光学式変位計。
7. 前記検出領域設定部は、前記一の基準形状からのプロファイル形状の複数の部分の位置ずれをそれぞれ検出するための複数の検出領域を、前記表示部に表示された前記一の基準形状に設定するために使用者により操作可能に構成され、
   前記計測領域設定部は、前記他の投受光部に対応するプロファイル形状の計測すべき部分を示す計測領域を、前記複数の検出領域のいずれかに対応付けるように、前記表示部上で前記他の投受光部に対応する前記他の基準形状に設定するために使用者により操作可能に構成された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学式変位計。
8. 前記他の投受光部に対応するプロファイル形状を示すプロファイルデータの無視すべき部分を示す除外領域を、前記検出領域設定部により設定された前記検出領域に対応付けるように、前記表示部上で前記他の投受光部に対応する他の基準形状に設定するために使用者により操作される除外領域設定部をさらに備え、
   前記処理部は、測定対象物の計測時に、前記計測領域設定部により設定された除外領域の位置を算出された前記一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれに基づいて補正するとともに、前記補正された計測領域内で除外領域を除くプロファイル形状の部分を示すプロファイルデータを用いて前記計測処理を行うように構成された、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学式変位計。
9. 投光部および受光部をそれぞれ含む複数の投受光部を用いた測定対象物の計測方法であって、
   前記複数の投受光部の複数の投光部から測定対象物にそれぞれ複数の光を照射し、測定対象物から反射される複数の反射光をそれぞれ前記複数の投受光部の複数の受光部で受光するステップと、
   前記複数の投受光部の複数の受光部がそれぞれ複数の反射光を受光することにより前記複数の受光部から出力される受光信号に基づいて、測定対象物の複数のプロファイル形状をそれぞれ示す複数のプロファイルデータを生成するステップと、
   前記複数の投受光部にそれぞれ対応するように測定対象物の複数のプロファイル形状の基準となる複数の基準形状をそれぞれ示す複数の基準データを記憶するステップと、
   前記記憶された複数の基準データに基づいて複数の基準形状を表示部に表示させるステップと、
   前記複数の投受光部のうち一の投受光部に対応する一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを検出するための検出領域を、前記表示部に表示された前記一の基準形状に設定するステップと、
   前記複数の投受光部のうち他の投受光部に対応するプロファイル形状の計測すべき部分を示す計測領域を、前記検出領域設定部により設定された前記検出領域に対応付けるように、前記表示部上で前記他の投受光部に対応する他の基準形状に設定するステップと、
   測定対象物の計測時に、前記設定された計測領域が対応付けられた検出領域内における前記一の基準形状からのプロファイル形状の位置ずれを、前記記憶された前記一の基準形状を示す基準データおよび前記生成されるプロファイル形状を示すプロファイルデータに基づいて算出し、前記設定された計測領域の位置を算出された位置ずれに基づいて補正するとともに、補正された計測領域内のプロファイル形状を示すプロファイルデータを用いて計測処理を行うステップとを含む、測定対象物の計測方法。

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