JP2017015534A - Measurement device - Google Patents

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村山 和彦
Kazuhiko Murayama
和彦 村山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique advantageous in simplifying configurations of a measurement device having a non-contact type and a contact type measuring mechanism.SOLUTION: A measurement device which measures a shape of an object of inspection includes: a light source emitting light; a light reception part receiving the light; a probe having a contactor to be brought into contact with the object of inspection and a reflection part reflecting the light; an optical system which changes a place that the light from the light source impinges on; and a control part which controls the optical system according to measurement modes. In a first measurement mode, the control part controls the optical system so that the light from the light source impinges on the object of inspection, and determines the position of a part of the object of inspection that the light from the light source impinges on based upon the output of a light reception part having received light reflected by the object of inspection. In a second measurement mode, the control part controls the optical system so that the light from the light source impinges on the reflection part of the probe, and determines a position of the part of the object of inspection that the contactor comes into contact with based upon the output from the light reception part having received light reflected by the reflection part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、被検物の形状を計測する計測装置に関する。   The present invention relates to a measuring apparatus that measures the shape of a test object.

被検物の形状を計測する計測装置では、被検物に光を照射し、当該被検物で反射された光に基づいて非接触で被検物の形状を計測する方法がある。しかしながら、非接触での計測は、例えば被検物に形成された穴など、狭い箇所の形状を計測する場合には不適である。そのため、このような狭い箇所では、プローブの接触子を被検物に接触させて形状の計測を行うことが好ましい。特許文献1および2には、非接触で被検物の形状を計測する機構、およびプローブを被検物に接触させて被検物の形状を計測する機構の双方を有し、被検物の計測箇所に応じて計測方法を切り替える計測装置が提案されている。   In a measuring device that measures the shape of a test object, there is a method of irradiating the test object with light and measuring the shape of the test object in a non-contact manner based on the light reflected by the test object. However, non-contact measurement is unsuitable when measuring the shape of a narrow part such as a hole formed in a test object. Therefore, in such a narrow place, it is preferable to measure the shape by bringing the contact of the probe into contact with the test object. Patent Documents 1 and 2 have both a mechanism for measuring the shape of the test object in a non-contact manner and a mechanism for measuring the shape of the test object by bringing the probe into contact with the test object. There has been proposed a measurement device that switches a measurement method according to a measurement location.

特開昭62−265520号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-265520 特開平5−172557号公報JP-A-5-172557

特許文献1および2に記載された計測装置では、非接触で被検物の形状を計測する機構(非接触式の計測機構)と、プローブを被検物に接触させて被検物の形状を計測する機構(接触式の計測機構)とが、互いに独立した計測系として構成される。しかしながら、非接触式の計測機構と接触式の計測機構とを同時に使用することは稀であるため、双方の機構を互いに独立した計測系とした構成は煩雑であり、例えば装置コストの点で不利になりうる。   In the measuring devices described in Patent Documents 1 and 2, the shape of the test object is measured by bringing the probe into contact with the test object and a mechanism for measuring the shape of the test object in a non-contact manner (non-contact type measurement mechanism). A measurement mechanism (contact type measurement mechanism) is configured as a measurement system independent of each other. However, since it is rare to use a non-contact type measurement mechanism and a contact type measurement mechanism at the same time, it is complicated to configure both mechanisms as independent measurement systems, which is disadvantageous in terms of device cost, for example. Can be.

そこで、本発明は、非接触式の計測機構および接触式の計測機構を有する計測装置の構成を簡略化するために有利な技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an advantageous technique for simplifying the configuration of a measurement apparatus having a non-contact measurement mechanism and a contact measurement mechanism.

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測装置は、被検物の形状を計測する計測装置であって、光を射出する光源と、光を受光する受光部と、前記被検物に接触させる接触子および光を反射する反射部を有するプローブと、前記光源からの光が入射する箇所を変更する光学系と、計測モードに応じて前記光学系を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、第1計測モードでは、前記光源からの光が前記被検物に入射するように前記光学系を制御し、前記被検物で反射された光を受光した前記受光部の出力に基づいて、前記光源からの光が入射した前記被検物の部分の位置を決定し、第2計測モードでは、前記光源からの光が前記プローブの前記反射部に入射するように前記光学系を制御し、前記反射部で反射された光を受光した前記受光部の出力に基づいて、前記接触子が接触した前記被検物の部分の位置を決定する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a measurement apparatus according to one aspect of the present invention is a measurement apparatus that measures the shape of a test object, and includes a light source that emits light, a light receiving unit that receives light, and the target. A probe having a contactor to be brought into contact with a specimen and a reflection part that reflects light; an optical system that changes a location where light from the light source is incident; a control unit that controls the optical system according to a measurement mode; In the first measurement mode, the control unit controls the optical system so that light from the light source is incident on the test object, and receives the light reflected by the test object. Based on the output of the unit, the position of the portion of the test object where the light from the light source is incident is determined, and in the second measurement mode, the light from the light source is incident on the reflection unit of the probe. Controls the optical system and receives the light reflected by the reflector On the basis of the output of the light receiving portions, to determine the position of the portion of the test object to the contactor is in contact, characterized in that.

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。   Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、例えば、非接触式の計測機構および接触式の計測機構を有する計測装置の構成を簡略化するために有利な技術を提供することができる。   According to the present invention, for example, it is possible to provide an advantageous technique for simplifying the configuration of a measurement apparatus having a non-contact type measurement mechanism and a contact type measurement mechanism.

第1実施形態の計測装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the measuring device of 1st Embodiment. 制御部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a control part. 第1実施形態における計測ヘッドの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the measurement head in 1st Embodiment. 第1計測モードでの計測を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measurement in 1st measurement mode. 第2計測モードでの計測を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measurement in 2nd measurement mode. 平面プレート上で光を走査させる方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to scan light on a plane plate. プローブの接触子24aが接触した被検物の部分の位置を求めるための制御部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the control part for calculating | requiring the position of the part of the test object which the contactor 24a of the probe contacted. プローブの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a probe. 複数のプローブが設けられた計測ヘッドを示す図である。It is a figure which shows the measuring head provided with the some probe. 第2実施形態の計測ヘッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the measurement head of 2nd Embodiment. 第3実施形態の計測ヘッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the measurement head of 3rd Embodiment. 計測ヘッドから着脱可能に構成されたプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe comprised so that attachment or detachment from the measurement head was possible. 複数のプローブが設けられた計測ヘッドを示す図である。It is a figure which shows the measuring head provided with the some probe.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member thru | or element, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

<第1実施形態>
本発明に係る第1実施形態の計測装置100について、図1を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態の計測装置100を示す概略図である。第1実施形態の計測装置100は、例えば、被検物Wの形状を計測する計測ヘッド1と、計測ヘッド1を駆動するヘッド駆動部10と、制御部12とを含みうる。制御部12は、例えばCPUやメモリなどを含み、計測装置100の各部を制御するとともに、被検物Wの形状を計測する処理を行う。
<First Embodiment>
A measuring apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a measurement apparatus 100 according to the first embodiment. The measurement apparatus 100 according to the first embodiment can include, for example, a measurement head 1 that measures the shape of the test object W, a head drive unit 10 that drives the measurement head 1, and a control unit 12. The control unit 12 includes, for example, a CPU, a memory, and the like, and controls each unit of the measurement apparatus 100 and performs a process of measuring the shape of the test object W.

[ヘッド駆動部10の構成]
まず、ヘッド駆動部10の構成について説明する。ヘッド駆動部10は、例えば、被検物Wが配置される定盤2と、Yキャリッジ3と、Xスライダ4と、Zスピンドル5と、回転ヘッド6とを含みうる。
[Configuration of Head Driving Unit 10]
First, the configuration of the head driving unit 10 will be described. The head drive unit 10 can include, for example, a surface plate 2 on which the test object W is arranged, a Y carriage 3, an X slider 4, a Z spindle 5, and a rotary head 6.

Yキャリッジ3は、一対の脚部3aとXビーム3bとにより門型に構成され、例えばエアガイドを介して定盤2によって支持されている。Yキャリッジ3における一方の脚部3aには、Yキャリッジ3をY方向に沿って駆動するY駆動部8が設けられている。Y駆動部8は、定盤に設けられたYシャフト8aとYキャリッジ3に設けられたY可動部8bとから成り、Y可動部8bがYシャフト8aに沿って移動することにより、Yキャリッジ3をY方向に沿って駆動することができる。   The Y carriage 3 is formed in a portal shape by a pair of leg portions 3a and an X beam 3b, and is supported by the surface plate 2 through an air guide, for example. One leg 3a of the Y carriage 3 is provided with a Y drive unit 8 that drives the Y carriage 3 along the Y direction. The Y drive unit 8 includes a Y shaft 8a provided on the surface plate and a Y movable unit 8b provided on the Y carriage 3, and the Y movable unit 8b moves along the Y shaft 8a. Can be driven along the Y direction.

Xスライダ4は、例えばエアガイドを介してYキャリッジ3のXビーム3bによって支持されており、Xスライダ4をX方向に沿って駆動するX駆動部9が設けられている。X駆動部9は、Yキャリッジ3に設けられたXシャフト9aとXスライダ4に設けられたX可動部9bとから成り、X可動部9bがXシャフト9aに沿って移動することにより、Xスライダ4をX方向に沿って駆動することができる。   The X slider 4 is supported by the X beam 3b of the Y carriage 3 via an air guide, for example, and an X drive unit 9 that drives the X slider 4 along the X direction is provided. The X drive unit 9 includes an X shaft 9a provided on the Y carriage 3 and an X movable unit 9b provided on the X slider 4, and the X movable unit 9b moves along the X shaft 9a. 4 can be driven along the X direction.

Zスピンドル5は、回転ヘッド6が設けられたZシャフト5aと、Xスライダ4によって支持され且つZシャフト5aをZ方向に沿って駆動するZ駆動部5bとから成る。また、回転ヘッド6は、計測ヘッド1をZ軸周りに回転させることができ、それにより計測ヘッド1の姿勢を変更することができる。このようにヘッド駆動部10を構成することにより、計測装置100は、計測ヘッド1の位置や姿勢を変更しながら、被検物Wの形状を計測することができる。   The Z spindle 5 includes a Z shaft 5a provided with a rotary head 6, and a Z drive unit 5b supported by the X slider 4 and driving the Z shaft 5a along the Z direction. Further, the rotary head 6 can rotate the measurement head 1 around the Z axis, and thereby change the posture of the measurement head 1. By configuring the head driving unit 10 in this way, the measuring apparatus 100 can measure the shape of the test object W while changing the position and posture of the measuring head 1.

ここで、ヘッド駆動部10は、例えば、Yキャリッジ3のY方向における位置を計測するためのY計測部7と、Xスライダ4のX方向における位置を計測するためのX計測部と、Zシャフト5aのZ方向における位置を計測するためのZ計測部とを含みうる。また、ヘッド駆動部10は、回転ヘッド6の回転量を計測するためのωZ計測部を含みうる。これにより、制御部12は、Y計測部7、X計測部、Z計測部およびωZ計測部による計測結果に基づいて、計測ヘッド1の位置(座標)を得ることができる。Y計測部7、X計測部およびZ計測部は、例えばエンコーダやレーザ干渉計をそれぞれ含みうる。また、ωZ計測部は、例えばロータリエンコーダを含みうる。図1に示す例では、エンコーダを有するY計測部7のみが図示されている。   Here, the head drive unit 10 includes, for example, a Y measurement unit 7 for measuring the position of the Y carriage 3 in the Y direction, an X measurement unit for measuring the position of the X slider 4 in the X direction, and a Z shaft. And a Z measuring unit for measuring the position of 5a in the Z direction. The head driving unit 10 can include a ωZ measuring unit for measuring the rotation amount of the rotary head 6. Thereby, the control part 12 can obtain the position (coordinates) of the measuring head 1 based on the measurement results by the Y measuring part 7, the X measuring part, the Z measuring part, and the ωZ measuring part. The Y measuring unit 7, the X measuring unit, and the Z measuring unit can each include an encoder and a laser interferometer, for example. Further, the ωZ measurement unit can include, for example, a rotary encoder. In the example shown in FIG. 1, only the Y measuring unit 7 having an encoder is shown.

[制御部12の構成]
次に、制御部12の構成について、図2を参照しながら説明する。図2は、制御部12の構成例を示す図である。制御部12は、例えば、被検物Wの形状を求める処理部12aと、ヘッド駆動部10および計測ヘッド1を制御する複数の制御部12b〜12hとを含みうる。Y軸制御部12b、X軸制御部12c、Z軸制御部12dおよびωZ制御部12eは、ヘッド駆動部10を制御するための制御部である。ω1軸制御部12f、ω2軸制御部12gおよび検出制御部12hは、計測ヘッド1を制御するための制御部である。また、制御部12は、被検物WのCAD情報や計測条件などが入力されるユーザインターフェース部13、および計測装置100が配置されている場所の温度や振動などの環境情報を取得するセンサ部14に接続されている。
[Configuration of Control Unit 12]
Next, the configuration of the control unit 12 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit 12. The control unit 12 may include, for example, a processing unit 12a that determines the shape of the test object W, and a plurality of control units 12b to 12h that control the head driving unit 10 and the measurement head 1. The Y-axis control unit 12b, the X-axis control unit 12c, the Z-axis control unit 12d, and the ωZ control unit 12e are control units for controlling the head driving unit 10. The ω1 axis control unit 12f, the ω2 axis control unit 12g, and the detection control unit 12h are control units for controlling the measurement head 1. In addition, the control unit 12 includes a user interface unit 13 to which CAD information and measurement conditions of the object W are input, and a sensor unit that acquires environmental information such as temperature and vibration of a place where the measurement device 100 is disposed. 14.

処理部12aは、ユーザインターフェース部13およびセンサ部14から得られた情報に基づいて、ヘッド駆動部10におけるYキャリッジ3、Xスライダ4、Zスピンドル5、回転ヘッド6の移動量(回転量)および制御タイミングを求める。Y軸制御部12bは、処理部12aから供給されたYキャリッジ3の移動量および制御タイミングに基づいて、Yキャリッジを駆動するY駆動部8を制御する。X軸制御部12cは、処理部12aから供給されたXスライダ4の移動量および制御タイミングに基づいて、Xスライダ4を駆動するX駆動部9を制御する。Z軸制御部12dは、処理部12aから供給されたZスピンドル5の移動量および制御タイミングに基づいて、Zシャフト5aを駆動するZ駆動部5bを制御する。ωZ軸制御部12eは、処理部12aから供給された回転ヘッド6の回転量および制御タイミングに基づいて、回転ヘッド6の駆動を制御する。   Based on the information obtained from the user interface unit 13 and the sensor unit 14, the processing unit 12 a moves the Y carriage 3, the X slider 4, the Z spindle 5, and the rotational head 6 in the head driving unit 10. Determine the control timing. The Y-axis control unit 12b controls the Y drive unit 8 that drives the Y carriage based on the movement amount and control timing of the Y carriage 3 supplied from the processing unit 12a. The X-axis control unit 12c controls the X drive unit 9 that drives the X slider 4 based on the movement amount and control timing of the X slider 4 supplied from the processing unit 12a. The Z-axis control unit 12d controls the Z drive unit 5b that drives the Z shaft 5a based on the movement amount and control timing of the Z spindle 5 supplied from the processing unit 12a. The ωZ-axis control unit 12e controls driving of the rotary head 6 based on the rotation amount and control timing of the rotary head 6 supplied from the processing unit 12a.

また、処理部12aは、ユーザインターフェース部13およびセンサ部14から得られた情報に基づいて、計測ヘッド1における第1光学系22、第2光学系23の制御量および制御タイミング、計測ヘッド1における検出部21の制御タイミングを求める。計測ヘッド1の構成については後述する。ω1軸制御部12fは、処理部12aから供給された第1光学系22の制御量および制御タイミングに基づいて、第1光学系22を制御する。ω2軸制御部12gは、処理部12aから供給された第2光学系23の制御量および制御タイミングに基づいて、第2光学系23を制御する。検出制御部12hは、処理部12aから供給された制御タイミングに基づいて、検出部21から検出結果を取得する。これにより、処理部12aは、被検物Wにおける複数の計測箇所の各々についての位置を取得し、被検物Wの形状を求めることができる。   In addition, the processing unit 12a is configured to control the control amounts and control timings of the first optical system 22 and the second optical system 23 in the measurement head 1 based on information obtained from the user interface unit 13 and the sensor unit 14, and in the measurement head 1. The control timing of the detection unit 21 is obtained. The configuration of the measurement head 1 will be described later. The ω1 axis control unit 12f controls the first optical system 22 based on the control amount and control timing of the first optical system 22 supplied from the processing unit 12a. The ω2 axis control unit 12g controls the second optical system 23 based on the control amount and control timing of the second optical system 23 supplied from the processing unit 12a. The detection control unit 12h acquires the detection result from the detection unit 21 based on the control timing supplied from the processing unit 12a. Thereby, the process part 12a can acquire the position about each of the some measurement location in the test object W, and can obtain | require the shape of the test object W. FIG.

[計測ヘッド1の構成]
被検物Wの形状の計測方法には、例えば、光を用いて非接触で被検物Wの形状を計測する方法と、プローブを被検物Wに接触させて被検物の形状を計測する方法とがある。非接触式の計測では、被検物Wにプローブを接触させずに当該被検物Wの形状を計測することができるため、被検物Wに傷がつかないなどのメリットがある。しかしながら、非接触式の計測は、例えば被検物Wに形成された穴など、狭い箇所の形状を計測する場合には不適である。そのため、このような狭い箇所では、接触式の計測を用いることが好ましい。したがって、第1実施形態の計測ヘッド1は、非接触式の計測を行う第1計測モードおよび接触式の計測を行う第2計測モードを含む複数の計測モードで被検物Wの形状を計測することができるように構成されている。
[Configuration of Measuring Head 1]
The method for measuring the shape of the test object W includes, for example, a method for measuring the shape of the test object W in a non-contact manner using light, and a method for measuring the shape of the test object by bringing the probe into contact with the test object W. There is a way to do it. In the non-contact type measurement, since the shape of the test object W can be measured without bringing the probe into contact with the test object W, there is an advantage that the test object W is not damaged. However, the non-contact type measurement is not suitable for measuring the shape of a narrow portion such as a hole formed in the test object W, for example. Therefore, it is preferable to use contact measurement in such a narrow place. Therefore, the measurement head 1 of the first embodiment measures the shape of the test object W in a plurality of measurement modes including a first measurement mode for performing non-contact measurement and a second measurement mode for performing contact measurement. It is configured to be able to.

また、非接触式の計測と接触式の計測とを同時に行うことは稀である。そのため、非接触式の計測機構と接触式の計測機構とをそれぞれ独立した計測系とする構成は煩雑であり、例えば装置コストの点で不利になりうる。そのため、第1実施形態の計測ヘッド1は、非接触式の計測機構および接触式の計測機構の一部を共通化し、装置構成を簡略化している。以下に、第1実施形態の計測ヘッド1の構成について説明する。   Also, it is rare to perform non-contact measurement and contact measurement simultaneously. Therefore, the configuration in which the non-contact type measurement mechanism and the contact type measurement mechanism are independent measurement systems is complicated, and may be disadvantageous in terms of, for example, apparatus cost. Therefore, the measurement head 1 according to the first embodiment shares a part of the non-contact type measurement mechanism and the contact type measurement mechanism, thereby simplifying the apparatus configuration. Below, the structure of the measurement head 1 of 1st Embodiment is demonstrated.

図3は、計測ヘッド1の構成例を示す図である。計測ヘッド1は、検出部21と、第1光学系22と、第2光学系23と、プローブ24とを含みうる。検出部21は、例えば、光を射出する光源、光を受光する受光部(例えばイメージセンサ)、および光路長を検出する測長部を有する。測長部は、受光部の出力に基づいて、第1計測モードでは光源から被検物Wまでの光路長を検出し、第2計測モードでは光源からプローブ24の反射部までの光路長を検出する。第1光学系22および第2光学系23はそれぞれ、光源からの光の経路(光源からの光が入射する箇所)を変更して、光源からの光を被検物Wまたはプローブ24の反射部に入射させるために用いられうる。第1光学系22は、例えばガルバノミラーによって構成され、ミラー22aと、ミラー22aの面と平行な軸(ω1軸)を中心にミラー22aを回転駆動する駆動部22bとを有する。第2光学系23は、第1光学系22と同様に、例えばガルバノミラーによって構成され、ミラー23aと、ミラー23aの面と平行な軸(ω2軸)を中心にミラー23aを回転駆動する駆動部23bとを有する。ここでは、検出部21に光源、受光部および測長部を含む場合について説明したが、光源、受光部および測長部がそれぞれ別々に構成されていてもよい。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the measurement head 1. The measurement head 1 can include a detection unit 21, a first optical system 22, a second optical system 23, and a probe 24. The detection unit 21 includes, for example, a light source that emits light, a light receiving unit (for example, an image sensor) that receives light, and a length measurement unit that detects an optical path length. The length measuring unit detects the optical path length from the light source to the test object W in the first measurement mode based on the output of the light receiving unit, and detects the optical path length from the light source to the reflection unit of the probe 24 in the second measurement mode. To do. Each of the first optical system 22 and the second optical system 23 changes the path of light from the light source (the location where light from the light source is incident), and the light from the light source is reflected on the object W or the reflecting portion of the probe 24. It can be used to make it incident. The first optical system 22 is configured by, for example, a galvanometer mirror, and includes a mirror 22a and a drive unit 22b that rotationally drives the mirror 22a around an axis (ω1 axis) parallel to the surface of the mirror 22a. Similarly to the first optical system 22, the second optical system 23 is configured by, for example, a galvanometer mirror, and rotates the mirror 23a around an axis (ω2 axis) parallel to the surface of the mirror 23a and the mirror 23a. 23b. Although the case where the detection unit 21 includes a light source, a light receiving unit, and a length measuring unit has been described here, the light source, the light receiving unit, and the length measuring unit may be configured separately.

[第1計測モードでの計測について]
被検物Wの形状を計測する際の計測ヘッド1の制御について説明する。まず、非接触式の計測を行う第1計測モードで被検物Wの形状を計測する際の計測ヘッド1の制御について説明する。第1計測モードでは、光源からの光がミラー22aおよび23aで反射されて被検物上の計測箇所に入射するように、第1光学系22(駆動部22b)および第2光学系23(駆動部23b)が制御部12によってそれぞれ制御される。そして、当該計測箇所で反射された光は、ミラー23aおよび22aで再び反射されて検出部21(受光部)に入射する。これにより、光源と計測箇所との間の光路長が検出部21によって求められ、検出部21による検出結果に基づいて、当該計測箇所の位置が制御部12によって決定される。このように計測箇所の位置を決定する処理を、被検物Wにおける複数の箇所の各々で行うことにより、被検物の形状を得ることができる。
[Measurement in the first measurement mode]
Control of the measurement head 1 when measuring the shape of the test object W will be described. First, control of the measurement head 1 when measuring the shape of the test object W in the first measurement mode in which non-contact measurement is performed will be described. In the first measurement mode, the first optical system 22 (drive unit 22b) and the second optical system 23 (drive) are configured such that the light from the light source is reflected by the mirrors 22a and 23a and enters the measurement location on the test object. The unit 23b) is controlled by the control unit 12, respectively. And the light reflected by the said measurement location is reflected again by the mirrors 23a and 22a, and injects into the detection part 21 (light-receiving part). Thereby, the optical path length between the light source and the measurement location is obtained by the detection unit 21, and the position of the measurement location is determined by the control unit 12 based on the detection result by the detection unit 21. Thus, by performing the process which determines the position of a measurement location in each of the some location in the test object W, the shape of a test object can be obtained.

ここで、第1光学系22のミラー22aを回転駆動すると、1つの方向(例えばY方向)に被検物上で光を走査することができる。また、第2光学系23のミラー23aを回転駆動すると、第1光学系のミラー22aを回転駆動したときの光の走査方向とは異なる方向(例えばX方向)に、被検物上で光を走査させることができる。例えば、ミラー22aおよび23aの角度の変化が図4(b)に示す変化になるように第1光学系22および第2光学系23をそれぞれ制御すると、図4(a)に示すように、被検面上で光をジグザグ状に走査することができる。つまり、ミラー22aおよび23aの角度によって被検物上で光を走査することのできる範囲内では、ヘッド駆動部10によって計測ヘッド1を移動させなくても、任意の箇所に光を入射させることができる。   Here, when the mirror 22a of the first optical system 22 is rotationally driven, light can be scanned on the test object in one direction (for example, the Y direction). Further, when the mirror 23a of the second optical system 23 is rotationally driven, light is emitted on the test object in a direction (for example, the X direction) different from the light scanning direction when the mirror 22a of the first optical system is rotationally driven. Can be scanned. For example, when the first optical system 22 and the second optical system 23 are respectively controlled so that the change in the angle of the mirrors 22a and 23a becomes the change shown in FIG. 4B, as shown in FIG. Light can be scanned in a zigzag pattern on the surface. In other words, within the range in which light can be scanned on the test object according to the angles of the mirrors 22a and 23a, light can be incident on an arbitrary place without the measurement head 1 being moved by the head driving unit 10. it can.

[第2計測モードでの計測について]
次に、接触式の計測を行う第2計測モードで被検物Wの形状を計測する際の計測ヘッド1の制御について説明する。図5は、第2計測モードでの計測を説明するための図である。プローブ24は、被検物に接触する接触子24a、光を反射する反射部、スタイラス24bおよび平面プレート24cによって構成され、弾性部材24gを介して支持部材24fによって支持される。第1実施形態では、プローブの反射部として平面プレート24cを用いた例について説明する。
[Measurement in the second measurement mode]
Next, control of the measurement head 1 when measuring the shape of the test object W in the second measurement mode in which contact-type measurement is performed will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining measurement in the second measurement mode. The probe 24 includes a contact 24a that comes into contact with a test object, a reflecting portion that reflects light, a stylus 24b, and a flat plate 24c, and is supported by a support member 24f through an elastic member 24g. In the first embodiment, an example in which a flat plate 24c is used as a reflection part of a probe will be described.

第2計測モードでは、光源からの光がミラー22aおよび23aで反射されてプローブ24の平面プレート24cに入射するように、第1光学系22(駆動部22b)および第2光学系23(駆動部22b)が制御部12によって制御される(図5(a))。平面プレート24cで反射された光は、ミラー23aおよび22aで再び反射されて検出部21(受光部)に入射する。これにより、光源と平面プレートとの間の光路長が検出部21によって検出される。そして、第2計測モードでは、平面プレート24cに光が入射している状態で、接触子24aと被検物Wとが近づくようにヘッド駆動部10により計測ヘッド1を移動させ、図5(b)に示すように、プローブ24の接触子24aを被検物Wに接触させる。接触子24aと被検物Wとが接触すると平面プレート24cが変位し、光源と平面プレート24cとの間の光路長が変化する。制御部12は、このような光路長の変化に基づいて、プローブ24の接触子24aと被検物Wとの接触を検知することができる。   In the second measurement mode, the first optical system 22 (drive unit 22b) and the second optical system 23 (drive unit) are configured such that light from the light source is reflected by the mirrors 22a and 23a and enters the flat plate 24c of the probe 24. 22b) is controlled by the control unit 12 (FIG. 5A). The light reflected by the flat plate 24c is reflected again by the mirrors 23a and 22a and enters the detection unit 21 (light receiving unit). Thereby, the optical path length between the light source and the flat plate is detected by the detection unit 21. Then, in the second measurement mode, the measurement head 1 is moved by the head drive unit 10 so that the contact 24a and the test object W come close to each other while the light is incident on the flat plate 24c, and FIG. ), The contact 24a of the probe 24 is brought into contact with the test object W. When the contact 24a comes into contact with the test object W, the flat plate 24c is displaced, and the optical path length between the light source and the flat plate 24c changes. The controller 12 can detect the contact between the contact 24a of the probe 24 and the object W based on such a change in the optical path length.

第1実施形態では、制御部12は、光源からの光がプローブ24の平面プレート上で走査するように第1光学系22および第2光学系23を制御する。そして、制御部12は、平面プレート上の複数点でそれぞれ検出された光源と平面プレートとの間の光路長に基づいて、平面プレート24cの面に対する法線を求め、求めた法線の方向の変化から接触子24aと被検物Wとの接触を検知する。   In the first embodiment, the control unit 12 controls the first optical system 22 and the second optical system 23 so that the light from the light source scans on the flat plate of the probe 24. And the control part 12 calculates | requires the normal line with respect to the surface of the plane plate 24c based on the optical path length between the light source respectively detected by several points on a plane plate, and a plane plate, and the direction of the calculated | required normal line direction The contact between the contact 24a and the test object W is detected from the change.

図6は、平面プレート24c上で光を走査させる方法を説明するための図である。例えば、制御部12は、ミラー22aおよび23aの角度の変化が図6(c)に示す変化になるように第1光学系22および第2光学系23をそれぞれ制御すると、図6(a)に示す走査経路で、周期Tで光を平面プレート24c上で走査させることができる。この場合、各周期Tにおける時刻t、t、tでは、図6(a)に示すように、平面プレート24c上の点A、点B、点Cに光がそれぞれ入射する。このように第1光学系22および第2光学系23を制御しながらヘッド駆動部10によってプローブ24(接触子24a)と被検物Wとを徐々に近づける。そして、接触子24aと被検物Wとが接触してプローブ24が傾くと、各周期Tにおける時刻t、t、tでは、図6(b)に示すように、平面プレート24c上の点A’、点B’、点C’に光がそれぞれ入射する。即ち、各周期Tにおける時刻t、t、tの各々において光が入射する平面プレート24c上の点が変位し、平面プレート24cの面に対する法線の方向が変化する(法線のベクトルがNからN’に変化する)。即ち、この法線の方向の変化を検出することによって、制御部12は、接触子24aと被検物Wとの接触を検知することができる。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method of scanning light on the flat plate 24c. For example, when the control unit 12 controls the first optical system 22 and the second optical system 23 so that the change in the angles of the mirrors 22a and 23a becomes the change shown in FIG. In the scanning path shown, light can be scanned on the planar plate 24c with a period T. In this case, at times t 1 , t 2 , and t 3 in each cycle T, light is incident on points A, B, and C on the flat plate 24c as shown in FIG. 6A. In this way, while controlling the first optical system 22 and the second optical system 23, the probe 24 (contact 24 a) and the test object W are gradually brought closer by the head driving unit 10. Then, when the contact 24a and the test object W come into contact with each other and the probe 24 tilts, at the times t 1 , t 2 , and t 3 in each period T, as shown in FIG. Light enters the point A ′, point B ′, and point C ′. That is, at each of the times T 1 , t 2 , and t 3 in each period T, a point on the plane plate 24c where light enters is displaced, and the direction of the normal to the plane of the plane plate 24c changes (normal vector). Changes from N to N ′). That is, by detecting the change in the direction of the normal line, the control unit 12 can detect the contact between the contact 24a and the test object W.

次に、プローブ24の接触子24aが接触した被検物Wの箇所の位置を求める方法について説明する。図7は、プローブ24の接触子24aが接触した被検物Wの部分の位置を求めるための制御部12の構成例を示す図である。制御部12は、接触子24aと被検物Wとの接触を検知する接触検知部41と、接触子24aと被検物Wとの接触を検知したときの計測ヘッド1の位置に基づいて、接触子24aが接触した被検物Wの箇所の位置を決定する決定部42とを処理部12aに含みうる。接触検知部41は、例えば、座標算出部41aと、法線方向算出部41bと、法線変化検出部41cとを含みうる。   Next, a method for obtaining the position of the location of the test object W that is in contact with the contact 24a of the probe 24 will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit 12 for obtaining the position of the part of the test object W that the contact 24a of the probe 24 has contacted. The control unit 12 is based on the position of the measurement head 1 when the contact detection unit 41 that detects contact between the contact 24a and the test object W and the contact between the contact 24a and the test object W are detected. The processing unit 12a may include a determination unit 42 that determines the position of the location of the test object W with which the contact 24a comes into contact. The contact detection unit 41 can include, for example, a coordinate calculation unit 41a, a normal direction calculation unit 41b, and a normal change detection unit 41c.

座標算出部41aは、各周期Tにおける時刻t、t、tの各々についての第1光学系22の制御量および第2光学系23の制御量を示す情報を、ω1軸制御部12fおよびω2軸制御部12gからそれぞれ取得する。また、座標算出部41aは、光源と平面プレート24cとの間の光路長を示す情報を、検出制御部12hから取得する。そして、座標算出部41aは、取得した情報に基づいて、各周期Tにおける時刻t、t、tの各々において光が入射した平面プレート24c上の点についての平面プレート24c上の座標を求める。接触子24aと被検物Wとが接触していない場合では、時刻t、t、tに光がそれぞれ入射する平面プレート24c上の点A、点B、点Cの座標が座標算出部41aによって求められる。以下では、点Aの座標を(xa1,ya1,za1)、点Bの座標を(xb1,yb1,zb1)、点Cの座標を(xc1,yc1,zc1)とする。 The coordinate calculation unit 41a displays information indicating the control amount of the first optical system 22 and the control amount of the second optical system 23 for each of the times t 1 , t 2 , and t 3 in each cycle T as the ω1 axis control unit 12f. And ω2 axis control unit 12g. Also, the coordinate calculation unit 41a acquires information indicating the optical path length between the light source and the flat plate 24c from the detection control unit 12h. Then, based on the acquired information, the coordinate calculation unit 41a calculates the coordinates on the flat plate 24c for the points on the flat plate 24c at which light is incident at each of the times t 1 , t 2 , and t 3 in each period T. Ask. When the contactor 24a and the test object W are not in contact with each other, the coordinates of the points A, B, and C on the flat plate 24c on which light is incident at times t 1 , t 2 , and t 3 are calculated. It is calculated | required by the part 41a. In the following, the coordinates of the point A are (x a1 , y a1 , z a1 ), the coordinates of the point B are (x b1 , y b1 , z b1 ), and the coordinates of the point C are (x c1 , y c1 , z c1 ). And

法線方向算出部41bは、座標算出部41aで求められた平面プレート24c上の各点の座標に基づいて、平面プレート24cの面に対する法線方向を算出する。まず、法線方向算出部41bは、点Aから点BへのベクトルABと、点Aから点CへのベクトルACとを式(1)および式(2)からそれぞれ求める。次に、法線方向算出部41cは、ベクトルABおよびベクトルACに直交するベクトルNを、ベクトルABとベクトルACとの外積を利用して、式(3)から求める。このベクトルNが、平面プレート24cの面に対する法線のベクトル(以下では、法線ベクトルNと称する)となる。   The normal direction calculation unit 41b calculates the normal direction with respect to the surface of the plane plate 24c based on the coordinates of each point on the plane plate 24c obtained by the coordinate calculation unit 41a. First, the normal direction calculation unit 41b obtains a vector AB from the point A to the point B and a vector AC from the point A to the point C from the equations (1) and (2), respectively. Next, the normal direction calculation unit 41c obtains a vector N orthogonal to the vector AB and the vector AC from Expression (3) using the outer product of the vector AB and the vector AC. This vector N is a normal vector (hereinafter referred to as normal vector N) with respect to the plane of the flat plate 24c.

AB=(xb1−xa1,yb1−ya1,zb1−za1
=(mx1,my1,mz1) ・・・(1)
AB = (x b1 -x a1, y b1 -y a1, z b1 -z a1)
= ( M x1 , m y1 , m z1 ) (1)

AC=(xc1−xa1,yc1−ya1,zc1−za1
=(nx1,ny1,nz1) ・・・(2)
AC = (x c1 −x a1 , y c1 −y a1 , z c1 −z a1 )
= (N x1 , n y1 , n z1 ) (2)

N=AB×AC
=(mx1,my1,mz1)×(nx1,ny1,nz1
=(my1・nz1−mz1・ny1,mz1・nx1−mx1・nz1
x1・ny1−my1・nx1) ・・・(3)
N = AB × AC
= ( M x1 , m y1 , m z1 ) × (n x1 , n y1 , n z1 )
= (M y1 · n z1 -m z1 · n y1, m z1 · n x1 -m x1 · n z1,
m x1 · n y1 −m y1 · n x1 ) (3)

法線変化検出部41cは、法線方向算出部41bによって求められた法線ベクトルNの変化を検出する。例えば、法線変化検出部41cは、図6(c)に示す期間Tに得られた法線ベクトルNと、期間Tに得られた法線ベクトルNとの間の角度を、法線ベクトルNと法線ベクトルNとの内積を利用して、式(4)から求める。接触子24aと被検物Wとが接触していない場合では、法線ベクトルNと法線ベクトルNとに変化がなく、cosθ=1となる。一方で、接触子24aと被検物Wとが接触してプローブ24が傾くと、cosθ≠1となる。そのため、法線変化検出部41cは、求めたcosθが「1」でなくなったときに、接触子24aと被検物Wとが接触したと検知して接触信号を出力する。ここで、計測ヘッド1には外乱が生じるため、その外乱を考慮した閾値α(0≦α<1)を設定し、cosθ<αのときに接触信号を出力するように法線変化検出部41cを構成してもよい。 The normal change detection unit 41c detects a change in the normal vector N obtained by the normal direction calculation unit 41b. For example, the normal change detecting unit 41c, the normal vector N 0 obtained in the period T 0 shown in FIG. 6 (c), the angle between the normal vector N 1 obtained in the period T 1, Using the inner product of the normal vector N 0 and the normal vector N 1, it is obtained from equation (4). In the case where the contact piece 24a and the test object W is not in contact, the normal vector N 0 and the normal vector N 1 and the no change, the cos [theta] = 1. On the other hand, when the contact 24a and the test object W come into contact with each other and the probe 24 tilts, cos θ ≠ 1. For this reason, when the calculated cos θ is no longer “1”, the normal line change detection unit 41c detects that the contact 24a and the object W are in contact and outputs a contact signal. Here, since a disturbance occurs in the measuring head 1, a threshold value α (0 ≦ α <1) is set in consideration of the disturbance, and a normal line change detection unit 41c is output so that a contact signal is output when cos θ <α. May be configured.

cosθ=N・N/|N|・|N| ・・・(4) cos θ = N 0 · N 1 / | N 0 | · | N 1 | (4)

決定部42は、法線変化検出部41aから供給された接触信号をトリガとして、X軸制御部12b、Y軸制御部12c、Z軸制御部12dおよびωZ制御部12eから計測ヘッド1の位置情報を取得する。プローブ24の接触子24aは、計測ヘッド1内の所定の位置に配置されているため、計測ヘッド1の位置が分かれば接触子24aの位置を求めることができ、接触子24aの寸法から、接触子24aが接触した被検物Wの箇所の位置も求めることができる。したがって、決定部42は、計測ヘッド1の位置情報に基づいて、プローブ24の接触子24aが接触した被検物Wの箇所の位置を決定することができる。   The determination unit 42 uses the contact signal supplied from the normal change detection unit 41a as a trigger, and the positional information of the measurement head 1 from the X-axis control unit 12b, the Y-axis control unit 12c, the Z-axis control unit 12d, and the ωZ control unit 12e. To get. Since the contact 24a of the probe 24 is arranged at a predetermined position in the measuring head 1, if the position of the measuring head 1 is known, the position of the contact 24a can be obtained. The position of the location of the test object W that the child 24a has contacted can also be obtained. Therefore, the determination unit 42 can determine the position of the location of the test object W that is in contact with the contact 24 a of the probe 24 based on the position information of the measurement head 1.

ここで、第1実施形態では、平面プレート24cを有するプローブ24を用い、平面プレート24cの面に対する法線の変化からプローブ24の接触子24aと被検物Wとの接触を検知する方法について説明した。しかしながら、光源からの光が入射するプローブ24の反射部の形状は、光源とプローブ24の反射部との間の光路長の変化を検出することができる形状であれば、どのような形状でもよく、特定の形状に限定されるものではない。例えば、図8に示すように球状の部材24dを反射部として有するプローブ24を用いて、プローブ24の接触子24aと被検物Wとの接触を検知してもよい。この場合、制御部12は、光源からの光がミラー22aおよび23aで反射されて球状の部材24dに入射するように第1光学系22および第2光学系23をそれぞれ制御する。そして、制御部12は、検出部21による検出された光源と球状の部材24dとの間の光路長の変化によって、プローブ24の接触子24aと被検物Wとの接触を検知してもよい。   Here, in the first embodiment, a method for detecting contact between the contact 24a of the probe 24 and the test object W from a change in normal to the surface of the flat plate 24c using the probe 24 having the flat plate 24c will be described. did. However, the shape of the reflection portion of the probe 24 on which light from the light source is incident may be any shape as long as the change in the optical path length between the light source and the reflection portion of the probe 24 can be detected. It is not limited to a specific shape. For example, as shown in FIG. 8, the contact between the contact 24a of the probe 24 and the test object W may be detected using a probe 24 having a spherical member 24d as a reflecting portion. In this case, the control unit 12 controls the first optical system 22 and the second optical system 23 so that the light from the light source is reflected by the mirrors 22a and 23a and enters the spherical member 24d. The control unit 12 may detect contact between the contact 24a of the probe 24 and the test object W based on a change in the optical path length between the light source detected by the detection unit 21 and the spherical member 24d. .

また、図9に示すように、計測ヘッド1に複数のプローブ24を設けてもよい。複数のプローブ24は、互いに異なる向きで配置されることが好ましい。これにより、被検面Wの計測箇所の形状に応じて、複数のプローブ24のうち、当該計測箇所の計測に最適なプローブ24を使用することができる。この場合、制御部12は、複数のプローブ24のうち、使用するプローブ24の反射部に光源からの光が入射するように、第1光学系22および第2光学系23を制御する。プローブ24(接触子24a)と被検物Wとの接触を検知する方法は上述のとおりである。   Further, as shown in FIG. 9, a plurality of probes 24 may be provided on the measurement head 1. The plurality of probes 24 are preferably arranged in different directions. Thereby, according to the shape of the measurement part of the to-be-tested surface W, the probe 24 optimal for the measurement of the said measurement part can be used among several probes 24. FIG. In this case, the control unit 12 controls the first optical system 22 and the second optical system 23 so that the light from the light source is incident on the reflection unit of the probe 24 to be used among the plurality of probes 24. The method for detecting the contact between the probe 24 (contact 24a) and the test object W is as described above.

上述したように、第1実施形態の計測装置100は、プローブ24を被検物Wに接触させて被検物Wの形状を計測する際、非接触式で被検物Wの形状を計測する際に被検物Wに入射させる光をプローブ24の反射部に入射させる。そして、プローブ24で反射された光に基づいて、プローブ24と被検物Wとの接触を検知する。これにより、非接触式の計測機構および接触式の計測機構の一部を共通化し、装置構成を簡略化することができる。   As described above, when measuring the shape of the test object W by bringing the probe 24 into contact with the test object W, the measuring apparatus 100 according to the first embodiment measures the shape of the test object W in a non-contact manner. At this time, the light incident on the test object W is incident on the reflection portion of the probe 24. Based on the light reflected by the probe 24, contact between the probe 24 and the test object W is detected. Thereby, a part of non-contact type measurement mechanism and a contact-type measurement mechanism can be made common, and an apparatus structure can be simplified.

<第2実施形態>
本発明に係る第2実施形態の計測装置について説明する。第1実施形態では、複数の光学系を用いて、光源からの光を被検物Wまたはプローブ24の反射部に入射させるように構成した計測ヘッド1について説明した。しかしながら、図10に示すように、ミラー25aおよび駆動部25bを含む1つの光学系25を用いて、光源からの光を被検物Wまたはプローブ24の反射部(例えば平面ミラー24c)に入射させるように計測ヘッド1を構成してもよい。図10は、第2実施形態の計測ヘッド1の構成を示す図である。このように計測ヘッド1を構成した場合、被検物上では、1つの方向(1次元)にしか光を走査することができない。この場合において、第1計測モードでは、光学系25により光を被検物上で走査することができる方向と異なる方向に、ヘッド駆動部10によって計測ヘッド1を駆動すれば、被検物上で2次元的に光を走査することができる。
Second Embodiment
A measuring device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the measurement head 1 configured to use a plurality of optical systems so that light from a light source is incident on the test object W or the reflection portion of the probe 24 has been described. However, as shown in FIG. 10, using one optical system 25 including a mirror 25a and a drive unit 25b, the light from the light source is incident on the object W or the reflecting part of the probe 24 (for example, the plane mirror 24c). The measurement head 1 may be configured as described above. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the measurement head 1 according to the second embodiment. When the measuring head 1 is configured in this way, light can be scanned only in one direction (one-dimensional) on the test object. In this case, in the first measurement mode, if the measurement head 1 is driven by the head driving unit 10 in a direction different from the direction in which the optical system 25 can scan light on the test object, Light can be scanned two-dimensionally.

<第3実施形態>
本発明に係る第3実施形態の計測装置について説明する。第2計測モードにおいて、光源からの光をプローブ24の反射部(例えば平面ミラー24c)に入射させる際、光源とプローブ24の反射部との間の光路長が計測レンジ(光路長を計測することができる許容範囲)に収まらない場合がある。そのため、第3実施形態の計測ヘッド1は、図11に示すように、光源とプローブ24の反射部との間の光路長が計測レンジ(許容範囲)に収めるために光源からの光を反射するミラー26を有する。これにより、光源とプローブ24の反射部との間の光路長を計測レンジに収めることができる。
<Third Embodiment>
A measurement apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. In the second measurement mode, when the light from the light source is incident on the reflection part (for example, the plane mirror 24c) of the probe 24, the optical path length between the light source and the reflection part of the probe 24 is the measurement range (the optical path length is measured). May not be within the allowable range). Therefore, as shown in FIG. 11, the measurement head 1 of the third embodiment reflects light from the light source so that the optical path length between the light source and the reflecting portion of the probe 24 falls within the measurement range (allowable range). A mirror 26 is provided. Thereby, the optical path length between a light source and the reflection part of the probe 24 can be stored in the measurement range.

<第4実施形態>
本発明に係る第4実施形態の計測装置について説明する。第4実施形態では、計測ヘッド1から着脱可能に構成されたプローブ24について、図12を参照しながら説明する。図12は、第4実施形態におけるプローブ24の構成を示す図である。第4実施形態のプローブ24は、例えば、計測ヘッド1に支持された第1部分24’と、計測ヘッド1から着脱可能に構成された第2部分24”とに分けられている。第1部分24’は、第1スタイラス24b、平面プレート24c(反射部)および第1接続部24eを含み、計測ヘッド1に固定された支持部材24fにより弾性部材24gを介して支持されている。また、第2部分24”は、第2スタイラス24b、接触子24aおよび第2接続部24eを含み、支持部材24hにより弾性部材24iを介して支持されている。
<Fourth embodiment>
A measurement device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, a probe 24 configured to be detachable from the measurement head 1 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing a configuration of the probe 24 in the fourth embodiment. The probe 24 of the fourth embodiment is divided into, for example, a first portion 24 ′ supported by the measurement head 1 and a second portion 24 ″ configured to be detachable from the measurement head 1. 24 ′ includes a first stylus 24b 1 , a flat plate 24c (reflecting portion), and a first connecting portion 24e 1 , and is supported via an elastic member 24g by a supporting member 24f fixed to the measuring head 1. The second portion 24 ″ includes a second stylus 24b 2 , a contact 24a and a second connection portion 24e 2 , and is supported by the support member 24h via the elastic member 24i.

第1部分24’と第2部分24”とを接続する場合には、第1部分24’を支持する支持部材24fの接続部材24jと、第2部分24”を支持する支持部材24hの接続部材24kとを接続する。これにより、第1接続部24eと第2接続部24eとを接続させ、1つのプローブ24として用いることができる。接続部材24jおよび接続部材24kとしては、例えば磁石などがそれぞれ用いられうる。また、第1接続部24eおよび第2接続部24eとしては、例えば磁石などが用いられうる。このようにプローブ24を構成することにより、例えば、図13に示すように、計測ヘッド1の複数箇所にプローブ24の第1部分24’のみを配置し、被検物Wの計測箇所の形状に応じて、プローブ24の第2部分24”を付け替えることができる。 When connecting the first portion 24 ′ and the second portion 24 ″, the connection member 24j of the support member 24f that supports the first portion 24 ′ and the connection member of the support member 24h that supports the second portion 24 ″. 24k is connected. Accordingly, the first connection portion 24e 1 and the second connection portion 24e 2 can be connected and used as one probe 24. As the connection member 24j and the connection member 24k, for example, a magnet or the like can be used. Further, as the first connection part 24e 1 and the second connection part 24e 2 , for example, magnets can be used. By configuring the probe 24 in this way, for example, as shown in FIG. 13, only the first portion 24 ′ of the probe 24 is arranged at a plurality of locations of the measurement head 1, and the shape of the measurement location of the test object W is obtained. Accordingly, the second portion 24 "of the probe 24 can be replaced.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

1:計測ヘッド、10:ヘッド駆動部、12:制御部、21:検出部、22:第1光学系、23:第2光学系、24:プローブ、100:計測装置 1: measurement head, 10: head drive unit, 12: control unit, 21: detection unit, 22: first optical system, 23: second optical system, 24: probe, 100: measurement device

Claims (13)

被検物の形状を計測する計測装置であって、
光を射出する光源と、
光を受光する受光部と、
前記被検物に接触させる接触子および光を反射する反射部を有するプローブと、
前記光源からの光が入射する箇所を変更する光学系と、
計測モードに応じて前記光学系を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
第1計測モードでは、前記光源からの光が前記被検物に入射するように前記光学系を制御し、前記被検物で反射された光を受光した前記受光部の出力に基づいて、前記光源からの光が入射した前記被検物の部分の位置を決定し、
第2計測モードでは、前記光源からの光が前記プローブの前記反射部に入射するように前記光学系を制御し、前記反射部で反射された光を受光した前記受光部の出力に基づいて、前記接触子が接触した前記被検物の部分の位置を決定する、ことを特徴とする計測装置。
A measuring device for measuring the shape of a test object,
A light source that emits light;
A light receiving portion for receiving light;
A probe having a contact to be brought into contact with the test object and a reflection part for reflecting light;
An optical system for changing the location where the light from the light source is incident;
A control unit for controlling the optical system according to a measurement mode;
Including
The controller is
In the first measurement mode, the optical system is controlled so that the light from the light source is incident on the test object, and based on the output of the light receiving unit that receives the light reflected by the test object, Determining the position of the portion of the specimen where light from the light source is incident;
In the second measurement mode, the optical system is controlled so that light from the light source is incident on the reflecting portion of the probe, and based on the output of the light receiving portion that receives the light reflected by the reflecting portion, A measuring apparatus for determining a position of a portion of the test object that is in contact with the contact.
前記光学系は、ミラーと当該ミラーを駆動する駆動部とを有し、
前記制御部は、前記第1計測モードでは前記光源からの光が前記ミラーで反射されて前記被検物に入射するように前記駆動部を制御し、前記第2計測モードでは前記光源からの光が前記ミラーで反射されて前記プローブの前記反射部に入射するように前記駆動部を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The optical system includes a mirror and a drive unit that drives the mirror,
The control unit controls the drive unit so that light from the light source is reflected by the mirror and enters the test object in the first measurement mode, and light from the light source in the second measurement mode. The measurement apparatus according to claim 1, wherein the driving unit is controlled so that the light is reflected by the mirror and enters the reflection unit of the probe.
前記駆動部は、前記ミラーの面に平行な軸を中心に前記ミラーを回転駆動する、ことを特徴とする請求項2に記載の計測装置。   The measuring apparatus according to claim 2, wherein the driving unit rotationally drives the mirror about an axis parallel to the surface of the mirror. 前記制御部は、前記第1計測モードにおいて、前記光源からの光が前記被検物上で走査するように前記光学系を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の計測装置。   The said control part controls the said optical system so that the light from the said light source scans on the said test object in a said 1st measurement mode, The any one of the Claims 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The measuring device according to item. 前記制御部は、前記第2計測モードにおいて、前記光源と前記プローブの前記反射部との間における光路長の変化に基づいて、前記接触子と前記被検物との接触を検知する、ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の計測装置。   The control unit detects contact between the contact and the test object based on a change in an optical path length between the light source and the reflection unit of the probe in the second measurement mode; The measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the measuring apparatus is characterized. 前記制御部は、前記第2計測モードにおいて、前記接触子と前記被検物とを近づけている間における前記光路長の変化に基づいて、前記接触子と前記被検物との接触を検知する、ことを特徴とする請求項5に記載の計測装置。   The control unit detects contact between the contact and the test object based on a change in the optical path length while the contact and the test object are brought close to each other in the second measurement mode. The measuring apparatus according to claim 5. 前記プローブの前記反射部は、平面プレートを含み、
前記制御部は、前記第2計測モードにおいて、前記光源からの光が前記平面プレートに入射するように前記光学系を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の計測装置。
The reflective portion of the probe includes a planar plate;
The said control part controls the said optical system so that the light from the said light source may inject into the said plane plate in the said 2nd measurement mode, The any one of Claims 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The measuring device described.
前記制御部は、前記第2計測モードにおいて、前記光源からの光が前記平面プレート上で走査するように前記光学系を制御する、ことを特徴とする請求項7に記載の計測装置。   The measurement apparatus according to claim 7, wherein the control unit controls the optical system so that light from the light source scans on the flat plate in the second measurement mode. 前記制御部は、前記第2計測モードにおいて、前記光源と前記平面プレート上の複数点の各々との光路長から前記平面プレートの面に対する法線を求め、前記法線の変化に基づいて、前記接触子と前記被検物との接触を検知する、ことを特徴とする請求項8に記載の計測装置。   In the second measurement mode, the control unit obtains a normal to the plane of the plane plate from the optical path lengths of the light source and each of the plurality of points on the plane plate, and based on the change in the normal, The measuring device according to claim 8, wherein contact between the contact and the test object is detected. 前記プローブの前記反射部は、球状の部材を含み、
前記制御部は、前記第2計測モードにおいて、前記光源からの光が前記球状の部材に入射するように前記光学系を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の計測装置。
The reflective portion of the probe includes a spherical member;
The said control part controls the said optical system so that the light from the said light source may inject into the said spherical member in the said 2nd measurement mode, The any one of the Claims 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The measuring device described in 1.
互いに異なる向きで配置された複数の前記プローブを含む、ことを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか1項に記載の計測装置。   The measuring apparatus according to claim 1, comprising a plurality of the probes arranged in different directions. 前記光学系および前記プローブが設けられたヘッドと、前記ヘッドを駆動するヘッド駆動部を更に含む、ことを特徴とする請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載の計測装置。   The measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a head provided with the optical system and the probe; and a head driving unit that drives the head. 前記第2計測モードでの計測における前記光源と前記プローブの前記反射部との間の光路長が許容範囲に収まるように前記光源からの光を反射するミラーを更に含む、ことを特徴とする請求項1乃至12のうちいずれか1項に記載の計測装置。   The optical system further includes a mirror that reflects light from the light source so that an optical path length between the light source and the reflection portion of the probe in the measurement in the second measurement mode is within an allowable range. Item 13. The measuring device according to any one of Items 1 to 12.
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