JP2016136091A - 形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低コヒーレンス干渉を利用した形状測定装置において、テーブル14に支持された測定対象物OをX軸方向から撮像するX軸撮像部26X、及び、Y軸方向から撮像するY軸撮像部26Yが備えられる。テーブル14に支持された測定対象物Oは、X軸撮像部26Xで撮像された画像に基づいて、自動でX軸まわりの傾きが補正され、Y軸撮像部26Yで撮像された画像に基づいて、自動でY軸まわりの傾きが補正される。また、X軸撮像部26X及びY軸撮像部26Yで撮像された画像に基づいて、測定部22が対物レンズの作動距離まで自動で移動し、測定を開始する。また、走査中は、対物レンズ48が測定対象物Oに衝突しないように、X軸撮像部26X及びY軸撮像部26Yで撮像された画像に基づいて、対物レンズ48と測定対象物Oとの間の距離が監視される。
【選択図】 図1
Description
〈装置構成〉
図1、図2は、それぞれ本発明に係る形状測定装置の第1の実施形態を示す正面図、側面図である。また、図3は、図1の3−3断面図である。
図8は、本実施の形態の形状測定装置を用いた形状測定の手順を示すフローチャートである。
上記実施の形態では、対物レンズ48の先端と測定対象物Oの測定対象面との間の距離を検出する際、X軸撮像部26Xで撮像された画像及びY軸撮像部26Yで撮像された画像を利用しているが、いずれか一方の画像を利用して、検出する構成とすることもできる。たとえば、X軸撮像部26Xで撮像された画像に基づいて、対物レンズ48の先端と測定対象物Oの測定対象面との間の距離を検出する構成としてもよいし、また、Y軸撮像部26Yで撮像された画像に基づいて、対物レンズ48の先端と測定対象物Oの測定対象面との間の距離を検出する構成としてもよい。
〈装置構成〉
図9、図10は、それぞれ本発明に係る形状測定装置の第2の実施形態を示す正面図、側面図である。
図15は、本実施の形態の形状測定装置を用いた形状測定の手順を示すフローチャートである。
上記実施の形態では、測定対象物CをX軸方向に移動させて、走査する構成としているが、測定部222をX軸方向に移動可能に支持し、測定部222をX軸方向に移動させて、走査する構成とすることもできる。
図16は、本発明に係る形状測定装置の第3の実施形態を示す正面図である。
初期状態において、テーブル414は、原点位置に位置し、測定部422は、待機位置に位置している。
〈装置構成〉
図18は、本発明に係る形状測定装置の第4の実施形態を示す正面図である。
初期状態において、テーブル614は、原点位置に位置し、測定部622は、待機位置に位置している。また、測定対象物Cは、その内径部の軸がZ軸と平行になるように、テーブル614に載置される。これにより、測定部622が、測定対象物Cの内部に挿入されると、径方向に測定用の光が照射される。
Claims (18)
- 測定対象物を支持するテーブルと、
低コヒーレンス光を出射する光源と、
前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、前記参照光を反射する参照光反射手段と、前記測定光を出射する対物レンズと、前記参照光反射手段で反射した前記参照光と前記測定対象物で反射した前記測定光とを合成して干渉光を生成する光合成手段と、前記干渉光の強度を検出する光検出手段と、を備えた測定部と、
前記対物レンズから出射する光の光軸と平行な軸をZ軸とした場合に、前記測定部又は前記テーブルを前記Z軸に沿って移動させるZ軸移動部と、
前記Z軸に直交する一つの軸をX軸とした場合に、前記測定部又は前記テーブルを前記X軸まわりにチルトさせるX軸まわりチルト部と、
前記Z軸及び前記X軸に直交する軸をY軸とした場合に、前記測定部又は前記テーブルを前記Y軸まわりにチルトさせるY軸まわりチルト部と、
前記テーブルに支持された前記測定対象物を前記X軸方向から撮像するX軸撮像部と、
前記テーブルに支持された前記測定対象物を前記Y軸方向から撮像するY軸撮像部と、
前記X軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記X軸まわりチルト部を制御し、前記テーブルに支持された前記測定対象物の前記X軸まわりの傾きを補正するX軸まわり傾き補正部と、
前記Y軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記Y軸まわりチルト部を制御し、前記テーブルに支持された前記測定対象物の前記Y軸まわりの傾きを補正するY軸まわり傾き補正部と、
前記X軸撮像部、及び/又は、前記Y軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記Z軸移動部を制御し、前記測定部又は前記テーブルを前記対物レンズの作動距離まで移動させる作動距離調整部と、
前記Z軸移動部を制御し、あらかじめ設定された走査範囲で前記測定部又は前記テーブルを走査させる走査制御部と、
移動する前記測定部又は前記テーブルの前記Z軸方向の位置を検出するZ軸方向位置検出部と、
前記光検出手段で検出される前記干渉光の強度及び前記Z軸方向位置検出部で検出される前記測定部又は前記テーブルの前記Z軸方向の位置に基づいて、前記対物レンズから出射する光が照射された地点における前記測定対象物の表面の前記Z軸方向の位置を検出する表面位置検出部と、
を備えた形状測定装置。 - 前記X軸撮像部、及び/又は、前記Y軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離を監視し、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離が、あらかじめ設定された衝突回避可能距離まで近づくと、前記測定部又は前記テーブルの移動を停止させる接触回避部を更に備えた請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記測定部又は前記テーブルを前記X軸に沿って移動させるX軸移動部と、
前記測定部又は前記テーブルを前記Y軸に沿って移動させるY軸移動部と、
前記測定対象物に対する測定点を指定する測定点指定部と、
前記X軸移動部及び前記Y軸移動部を制御して、前記測定点指定部で指定された測定点が測定される位置に前記測定部又は前記測定対象物を位置させる測定位置調整部と、
を更に備えた請求項1又は2に記載の形状測定装置。 - 前記テーブルに支持された前記測定対象物を前記Z軸方向から撮像するZ軸撮像部と、
前記Z軸撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、
を更に備え、
前記測定点指定部は、前記表示部に表示された画像上で前記測定点の指定を受け付ける、
請求項3に記載の形状測定装置。 - 円筒状の測定対象物を支持するテーブルと、
低コヒーレンス光を出射する光源と、
前記光源からの光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、前記参照光を反射する参照光反射手段と、前記測定光を出射する対物レンズと、前記参照光反射手段で反射した前記参照光と前記測定対象物で反射した前記測定光とを合成して干渉光を生成する光合成手段と、前記干渉光の強度を検出する光検出手段と、を備え、前記テーブルに支持された前記測定対象物の内部に挿入されて、前記対物レンズから前記測定対象物の内部の径方向に前記測定光を出射する測定部と、
前記対物レンズから出射する光の光軸と平行な軸をX軸とした場合に、前記測定部又は前記テーブルを前記X軸に沿って移動させるX軸移動部と、
前記X軸と直交し、かつ、円筒状の前記測定対象物の円筒軸方向の一つの軸をZ軸とした場合に、前記測定部又は前記テーブルを前記Z軸に沿って移動させるZ軸移動部と、
前記測定部又は前記テーブルを前記X軸まわりにチルトさせるX軸まわりチルト部と、
前記Z軸及び前記X軸に直交する軸をY軸とした場合に、前記測定部又は前記テーブルを前記Y軸まわりにチルトさせるY軸まわりチルト部と、
前記テーブルに支持された前記測定対象物の内部を前記Z軸方向から撮像する第1撮像部と、
前記第1撮像部で撮像された画像に基づいて、前記X軸まわりチルト部及び前記Y軸まわりチルト部を制御し、前記テーブルに支持された前記測定対象物の傾きを補正する傾き補正部と、
前記対物レンズの先端を含む領域を前記Z軸方向から撮像する第2撮像部と、
前記第2撮像部で撮像された画像に基づいて、前記Z軸移動部を制御し、前記測定部を前記対物レンズの作動距離まで移動させる作動距離調整部と、
前記X軸移動部を制御し、あらかじめ設定された走査範囲で前記測定部又は前記テーブルを走査させる走査制御部と、
移動する前記測定部又は前記テーブルの前記X軸方向の位置を検出するX軸方向位置検出部と、
前記光検出手段で検出される前記干渉光の強度及び前記X軸方向位置検出部で検出される前記測定部の前記X軸方向の位置に基づいて、前記対物レンズから出射する光が照射された地点における前記測定対象物の内周面の前記X軸方向の位置を検出する表面位置検出部と、
を備えた形状測定装置。 - 前記第2撮像部で撮像された画像に基づいて、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離を監視し、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離が、あらかじめ設定された衝突回避可能距離まで近づくと、前記測定部又は前記テーブルの移動を停止させる接触回避部を更に備えた請求項5に記載の形状測定装置。
- 前記測定部又は前記テーブルを前記Y軸に沿って移動させるY軸移動部と、
前記測定対象物に対する測定点を指定する測定点指定部と、
前記X軸移動部及び前記Y軸移動部を制御して、前記測定点指定部で指定された測定点が測定される位置に前記測定部又は前記測定対象物を位置させる測定位置調整部と、
を更に備えた請求項5又は6に記載の形状測定装置。 - 前記テーブルに支持された前記測定対象物の内部を前記対物レンズから出射する光の光軸と平行な方向から撮像する第3撮像部と、
前記第3撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、
を更に備え、
前記測定点指定部は、前記表示部に表示された画像上で前記測定点の指定を受け付ける、
請求項7に記載の形状測定装置。 - 前記Z軸を中心に前記測定部又は前記テーブルを回転させる回転部を更に備えた請求項5から8のいずれか1項に記載の形状測定装置。
- 測定対象物を支持するテーブルと、
光源と、
前記光源からの光を出射する対物レンズと、
前記測定対象物の表面で反射した光の強度を検出する光検出手段と、
前記対物レンズから出射する光の光軸と平行な軸をZ軸とした場合に、前記対物レンズ又は前記テーブルを前記Z軸に沿って移動させるZ軸移動部と、
前記Z軸に直交する一つの軸をX軸とした場合に、前記対物レンズ又は前記テーブルを前記X軸まわりにチルトさせるX軸まわりチルト部と、
前記Z軸及び前記X軸に直交する軸をY軸とした場合に、前記対物レンズ又は前記テーブルを前記Y軸まわりにチルトさせるY軸まわりチルト部と、
前記テーブルに支持された前記測定対象物を前記X軸方向から撮像するX軸撮像部と、
前記テーブルに支持された前記測定対象物を前記Y軸方向から撮像するY軸撮像部と、
前記X軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記X軸まわりチルト部を制御し、前記テーブルに支持された前記測定対象物の前記X軸まわりの傾きを補正するX軸まわり傾き補正部と、
前記Y軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記Y軸まわりチルト部を制御し、前記テーブルに支持された前記測定対象物の前記Y軸まわりの傾きを補正するY軸まわり傾き補正部と、
前記X軸撮像部、及び/又は、前記Y軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記Z軸移動部を制御し、前記対物レンズ又は前記テーブルを前記対物レンズの作動距離まで移動させる作動距離調整部と、
前記Z軸移動部を制御し、あらかじめ設定された走査範囲で前記対物レンズ又は前記テーブルを走査させる走査制御部と、
移動する前記対物レンズ又は前記テーブルの前記Z軸方向の位置を検出するZ軸方向位置検出部と、
前記光検出手段で検出される光の強度及び前記Z軸方向位置検出部で検出される前記対物レンズ又は前記テーブルの前記Z軸方向の位置に基づいて、前記対物レンズから出射する光が照射された地点における前記測定対象物の表面の前記Z軸方向の位置を検出する表面位置検出部と、
を備えた形状測定装置。 - 前記X軸撮像部、及び/又は、前記Y軸撮像部で撮像された画像に基づいて、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離を監視し、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離が、あらかじめ設定された衝突回避可能距離まで近づくと、前記対物レンズ又は前記テーブルの移動を停止させる接触回避部を更に備えた請求項10に記載の形状測定装置。
- 前記対物レンズ又は前記テーブルを前記X軸に沿って移動させるX軸移動部と、
前記対物レンズ又は前記テーブルを前記Y軸に沿って移動させるY軸移動部と、
前記測定対象物に対する測定点を指定する測定点指定部と、
前記X軸移動部及び前記Y軸移動部を制御して、前記測定点指定部で指定された測定点が測定される位置に前記対物レンズ又は前記測定対象物を位置させる測定位置調整部と、
を更に備えた請求項10又は11に記載の形状測定装置。 - 前記テーブルに支持された前記測定対象物を前記Z軸方向から撮像するZ軸撮像部と、
前記Z軸撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、
を更に備え、
前記測定点指定部は、前記表示部に表示された画像上で前記測定点の指定を受け付ける、
請求項12に記載の形状測定装置。 - 円筒状の測定対象物を支持するテーブルと、
光源と、
前記テーブルに支持された前記測定対象物の内部に挿入され、前記測定対象物の内部の径方向に前記光源からの光を出射する対物レンズと、
前記測定対象物の内周面で反射した光の強度を検出する光検出手段と、
前記対物レンズから出射する光の光軸と平行な軸をX軸とした場合に、前記対物レンズ又は前記テーブルを前記X軸に沿って移動させるX軸移動部と、
前記X軸と直交し、かつ、円筒状の前記測定対象物の円筒軸方向の一つの軸をZ軸とした場合に、前記対物レンズ又は前記テーブルを前記Z軸に沿って移動させるZ軸移動部と、
前記対物レンズ又は前記テーブルを前記X軸まわりにチルトさせるX軸まわりチルト部と、
前記Z軸及び前記X軸に直交する軸をY軸とした場合に、前記対物レンズ又は前記テーブルを前記Y軸まわりにチルトさせるY軸まわりチルト部と、
前記テーブルに支持された前記測定対象物の内部を前記Z軸方向から撮像する第1撮像部と、
前記第1撮像部で撮像された画像に基づいて、前記X軸まわりチルト部及び前記Y軸まわりチルト部を制御し、前記テーブルに支持された前記測定対象物の傾きを補正する傾き補正部と、
前記対物レンズの先端を含む領域を前記Z軸方向から撮像する第2撮像部と、
前記第2撮像部で撮像された画像に基づいて、前記Z軸移動部を制御し、前記対物レンズを前記対物レンズの作動距離まで移動させる作動距離調整部と、
前記X軸移動部を制御し、あらかじめ設定された走査範囲で前記対物レンズ又は前記テーブルを走査させる走査制御部と、
移動する前記対物レンズ又は前記テーブルの前記X軸方向の位置を検出するX軸方向位置検出部と、
前記光検出手段で検出される光の強度及び前記X軸方向位置検出部で検出される前記対物レンズの前記X軸方向の位置に基づいて、前記対物レンズから出射する光が照射された地点における前記測定対象物の前記内周面の前記X軸方向の位置を検出する表面位置検出部と、
を備えた形状測定装置。 - 前記第2撮像部で撮像された画像に基づいて、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離を監視し、前記対物レンズと前記測定対象物との間の距離が、あらかじめ設定された衝突回避可能距離まで近づくと、前記対物レンズ又は前記テーブルの移動を停止させる接触回避部を更に備えた請求項14に記載の形状測定装置。
- 前記対物レンズ又は前記テーブルを前記Y軸に沿って移動させるY軸移動部と、
前記測定対象物に対する測定点を指定する測定点指定部と、
前記X軸移動部及び前記Y軸移動部を制御して、前記測定点指定部で指定された測定点が測定される位置に前記対物レンズ又は前記測定対象物を位置させる測定位置調整部と、
を更に備えた請求項14又は15に記載の形状測定装置。 - 前記テーブルに支持された前記測定対象物の内部を前記対物レンズから出射する光の光軸と平行な方向から撮像する第3撮像部と、
前記第3撮像部で撮像された画像を表示する表示部と、
を更に備え、
前記測定点指定部は、前記表示部に表示された画像上で前記測定点の指定を受け付ける、
請求項16に記載の形状測定装置。 - 前記Z軸を中心に前記対物レンズ又は前記テーブルを回転させる回転部を更に備えた請求項14から17のいずれか1項に記載の形状測定装置。
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