JP2017223551A - 段差高さゲージ、基準面測定方法、及び基準面測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定誤差の発生を抑制して高精度な測定が可能な段差高さゲージ、基準面測定方法、及び基準面測定装置を提供する。【解決手段】段差高さゲージ１は、平滑な載置面１１２を有するベース１１と、載置面１１２に載置された複数のゲージブロック１２と、を備え、ゲージブロック１２は、載置面１１２にリンギングされるリンギング面と、リンギング面とは反対側のブロック測定面１２２とを備え、載置面１１２は、法線方向から見た平面視において、複数のゲージブロック１２がＸ方向に並んで載置される載置領域と、載置領域の−Ｘ側に設けられて外部に露出する第一基準測定領域１１２Ｂと、載置領域の＋Ｘ側に設けられて外部に露出する第二基準測定領域１１２Ｃと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、基準面を有する段差高さゲージ、及び段差高さゲージを用いた基準面測定方法、及び段差高さゲージを用いた基準面測定装置に関する。

従来、被測定物の形状を測定する形状測定装置や、被測定部の変位量を測定する変位測定装置（例えば静電容量式変位センサー等）など、微小な測定範囲に対する測定を実施する測定装置では、測定の基準となる基準面を較正するために標準端度器を用いる（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置は、標準端度器と被測定端度器とを比較して、被測定端度器を測定する端度器比較測定機であり、標準端度器と被測定端度器とをホルダーに保持した状態でテーブルに載置し、標準端度器及び被測定端度器の上面に測定プローブを接触させて比較測定を行う。

特開２０１４−５２２７３号公報

端度器（ブロックゲージ）の高さ寸法を測定して基準高さ面を較正する場合、上記特許文献１に記載のように、ブロックゲージをテーブル上に載置してその上面を測定する。また、複数の高さの基準が必要とされる場合では、通常、高さ寸法がそれぞれ異なるブロックゲージを並べて階段状とした、いわゆる段差高さゲージを用いる。この場合、段差高さゲージの複数のブロックゲージのいずれか１つの上面を測定基準面とし、当該測定基準面から他のブロックゲージの上面までの高さ寸法を測定することで、各ブロックゲージの上面の高さ寸法を測定する。

しかしながら、段差高さゲージをテーブル上に載置した際に、測定基準面が傾斜している場合や、測定基準面の面精度が低い場合等がある。このような場合、測定基準面を基準として各ブロックゲージの上面までの寸法を測定しても、精度の高い測定結果が得られない。
例えば、第一面を有する第一ブロックゲージ、第二面を有する第二ブロックゲージを含む段差高さゲージにおいて、第一面を測定基準面とし、第一面から第二面までの寸法を測定する場合、まず、第一面に対する測定を行い、第一面の最小自乗平面を算出する。そして、第二面上の所定の測定点を測定し、当該測定点から第一面までの距離（最小自乗平面の法線方向に沿った距離）を算出する。したがって、第一面の最小自乗平面に、傾斜等による誤差が含まれる場合、第二面の高さ寸法にも誤差が発生することになる。
特に、近年では測定装置における高精度化が進み、従来無視されていた僅かな基準面の傾斜でも、測定精度に大きな影響が出るようになり、基準高さ面をより精度よく構成できる段差高さゲージが強く要望されている。

本発明は、測定誤差の発生を抑制して高精度な測定が可能な段差高さゲージ、基準面測定方法、及び基準面測定装置を提供することを目的とする。

本発明の段差高さゲージは、平滑な載置面を有するベースと、前記載置面に載置された複数のゲージブロックと、を備え、前記ゲージブロックは、前記載置面にリンギングされる下面と、前記下面とは反対側の面で、前記下面に平行な上面とを備え、前記載置面は、法線方向から見た平面視において、前記複数のゲージブロックが一方向に並んで載置される載置領域と、前記一方向の一方側において前記載置領域の外側に設けられて外部に露出する第一基準測定領域と、前記一方向の他方側において前記載置領域の外側に設けられて外部に露出する第二基準測定領域と、を有することを特徴とする。

本発明では、ベースの載置面の載置領域に対して各ゲージブロックが一方向に並んでリンギングされて配置されている。そして、ベースの載置面には、この載置領域の一方向に沿った外側に第一基準測定領域及び第二基準測定領域が載置領域を挟んで設けられており、測定装置により高さ位置を含む位置座標が測定可能となっている。
このような段差高さゲージでは、第一基準測定領域から任意の第一基準測定点を設定し、第二基準測定領域から任意の第二基準測定点を設定し、これらの第一基準測定点及び第二基準測定点の位置座標を測定することで、第一基準測定点及び第二基準測定点を結ぶ直線（基準直線）を算出することができる。そして、各ゲージブロックの上面の所定の測定点（ブロック測定点）の位置座標を測定すれば、上述の基準直線から各ゲージブロックのブロック測定点までの距離を算出することで、各ゲージブロックの上面の高さを精度よく算出することができる。

つまり、従来では、１つのゲージブロックの上面を測定基準面とし、他のゲージブロックの上面の基準ブロック面からの距離を算出していたが、この場合、測定基準面に僅かな傾斜が存在すると、その後に算出される各ゲージブロックの上面の高さ寸法に誤差が発生する。特に、載置面上で、基準ブロック面を設定するゲージブロックから離れた位置に配置されたゲージブロックでは、当該誤差の影響が大きくなる。
これに対して、本発明では、上述のように、１つのゲージブロックにおける上面ではなく、複数のゲージブロックを挟む位置に設けられたベースの第一基準測定領域及び第二基準測定領域からそれぞれ第一基準測定点及び第二基準測定点を設定して基準直線を算出し、基準直線に対する各ゲージブロックの高さ寸法を測定することが可能となる。よって、各ゲージブロックの上面に、面精度やリンギングの状態等による僅かな傾斜が存在する場合でも、基準直線の直線式を最小二乗法等により算出すれば傾斜による誤差がキャンセルされ（平均化され）る。よって、従来に比べて、各ゲージブロックの上面の高さ寸法を高精度に測定することが可能となり、基準高さ面の較正も高精度に行うことが可能となる。

本発明の段差高さゲージにおいて、前記載置面に交差する側面部を覆い、前記ベース及び前記ゲージブロックに接着固定されたカバーを備え、前記カバーは、前記第一基準測定領域、前記第二基準測定領域、及び前記載置領域に対応した開口を有することが好ましい。
段差高さゲージは、通常、ベースやゲージブロックの保護を目的としたカバーが設けられる。このようなカバーは、一般的に、載置面に対して、ゲージブロックが載置される載置領域のみが開口するように形成されているが、本発明では、載置領域に加えてその外周に設けられた測定領域に対応する箇所も開口されている。これにより、第一基準測定領域及び第二基準測定領域からそれぞれ第一基準測定点及び第二基準測定点の位置座標を測定することができ、上記のような基準直線を算出することができる。
また、カバーがベース及びゲージブロックに接着されていることで、ベースに対してゲージブロックがリンギングされた状態で固定されることになり、ベースに対するゲージブロックの位置ずれやゲージブロックの上面の傾斜を抑制できる。

本発明の基準面測定方法は、平滑な載置面を有するベースと、前記載置面に載置された複数のゲージブロックと、を備え、前記複数のゲージブロックが前記載置面上で一方向に並んで配置された段差高さゲージを用いて基準面の高さを測定する基準面測定方法であって、前記載置面の前記ゲージブロックが載置される載置領域の前記一方向の一方側において前記載置領域の外側に設けられた第一基準測定点、前記載置領域の前記一方向の他方側において前記載置領域の外側に設けられた第二基準測定点の位置座標を取得する基準測定点取得ステップと、前記ゲージブロックの上面上のブロック測定点の位置座標を取得するブロック測定点取得ステップと、前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点の位置から、前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点を含む基準直線を算出する基準算出ステップと、前記基準直線から、前記ブロック測定点までの寸法を算出する基準高さ算出ステップと、を実施することを特徴とする。

本発明では、段差高さゲージに対して、基準測定点取得ステップで、複数のゲージブロックの並び方向（一方向）に対して、これらのゲージブロックを挟む位置にある第一基準測定点と第二基準測定点の位置座標を取得（測定）し、基準算出ステップで、これらの第一基準測定点及び第二基準測定点を含む基準直線を算出する。そして、ブロック測定点取得ステップにおいて、各ゲージブロックの上面の所定のブロック測定点の位置座標を取得（測定）して、基準高さ算出ステップにおいて、基準直線からブロック測定点までの距離を算出する。
このため、上記発明と同様、各ゲージブロックの上面に、面精度やリンギングの状態等による僅かな傾斜が存在する場合でも、基準直線の直線式を最小二乗法等により算出すれば傾斜による誤差がキャンセルされることになり、誤差の影響を抑制した高精度な高さ寸法の測定が可能となる。

本発明の基準面測定方法において、前記載置面の法線方向からの平面視に対する前記ブロック測定点の測定座標を取得するブロック測定座標取得ステップを備え、前記基準測定点取得ステップは、前記載置面の法線方向からの平面視に対する前記ブロック測定点の位置座標が、前記平面視における前記基準直線上に含まれる前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点の位置座標を取得することが好ましい。
本発明では、載置面を法線から見た平面視で、基準直線上にブロック測定点が位置するように、第一基準測定点や第二基準測定点が設定される。このため、所望のブロック測定点における高さ寸法を正確に測定することが可能となる。

本発明の基準面測定装置は、平滑な載置面を有するベースと、前記載置面に載置された複数のゲージブロックと、を備え、前記複数のゲージブロックが前記載置面上で一方向に並んで配置された段差高さゲージを用いて基準面の高さを測定する基準面測定装置であって、前記載置面の前記ゲージブロックが載置される載置領域の前記一方向の一方側において前記載置領域の外側に設けられた第一基準測定点、前記載置領域の前記一方向の他方側において前記載置領域の外側に設けられた第二基準測定点の位置座標を取得する基準測定点取得部と、前記ゲージブロックの上面上のブロック測定点の位置座標を取得するブロック測定点取得部と、前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点の位置座標から、前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点を含む基準直線を算出する基準算出部と、前記基準直線から、前記ブロック測定点までの寸法を算出する高さ算出部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、段差高さゲージに対して、測定点位置取得部により、複数のゲージブロックの並び方向（一方向）に対して、これらのゲージブロックを挟む位置にある第一基準測定点と第二基準測定点の位置座標を取得（測定）し、基準算出部により、これらの第一基準測定点及び第二基準測定点を含む基準直線を算出する。そして、ブロック測定点取得部により、各ゲージブロックの上面の所定のブロック測定点の位置座標を取得（測定）して、高さ算出部により、基準直線からブロック測定点までの距離を算出する。
このため、上記発明と同様、各ゲージブロックの上面に、面精度やリンギングの状態等による僅かな傾斜が存在する場合でも、基準直線の直線式を最小二乗法等により算出すれば傾斜による誤差がキャンセルされることになり、誤差に影響を抑制した高精度な高さ寸法の測定が可能となる。

本発明は、ゲージブロックの上面に、面精度やリンギングの状態等による僅かな傾斜が存在する場合でも、基準直線の直線式を最小二乗法等により算出することで、傾斜による誤差がキャンセルされることになり、誤差に影響を抑制した高精度な高さ寸法を行うことができる。

本発明に係る一実施形態の段差高さゲージの概略斜視図。 本実施形態の段差高さゲージの概略平面図。 本実施形態の段差高さゲージの概略側面図。 本実施形態の干渉測定装置の概略構成を示すブロック図。 本実施形態の基準面測定方法を示すフローチャート。 本実施形態における基準面測定方法を説明するための概略平面図。 本実施形態における基準面測定方法を説明するための概略側面図。 本発明の変形例における段差高さゲージの一例を示す図。

以下、本発明に係る一実施形態について説明する。
［段差高さゲージの構成］
図１は、本実施形態の段差高さゲージの概略構成を示す斜視図であり、図２は、当該段差高さゲージを高さ方向から見た平面図、図３は、当該段差高さゲージの側面図である。
この段差高さゲージ１は、例えば三次元測定装置等の各種測定装置や、静電容量式変位センサー等の位置検出センサーにおける高さ基準面の較正等に用いられる。

具体的には、段差高さゲージ１は、図１から図３に示すように、ベース１１と、複数のゲージブロック１２と、カバー１３と、を備えて構成されている。
ベース１１は、例えば直方体に形成されており、少なくとも底面１１１（図１、図３参照）と、底面１１１に平行な載置面１１２と、を有する。
底面１１１は、測定装置の被測定物を設置するテーブル上に載置される平坦な面である。

載置面１１２は、例えば測定装置のテーブルに底面１１１が載置された際に、テーブルの上面と平行となるよう、底面１１１に対して平行に形成されている。この載置面１１２は、ゲージブロック１２が密着固定（リンギング）される面であり、平滑な平面となる。
より具体的には、載置面１１２は、ゲージブロック１２がリンギングされる載置領域１１２Ａ（図２、図３参照）と、載置領域１１２Ａの外側に設けられた第一基準測定領域１１２Ｂと、同じく載置領域１１２Ａの外側に設けられた第二基準測定領域１１２Ｃとを有する。本実施形態では、載置面１１２上にゲージブロック１２が一方向（図１〜図３におけるＸ方向）に沿って複数のゲージブロック１２が並んで配置され、第一基準測定領域１１２Ｂは、載置領域１１２Ａの−Ｘ側に、また第二基準測定領域１１２Ｃは、載置領域１１２Ａの＋Ｘ側に設けられている。

ゲージブロック１２は、図１から図３に示すように、例えば直方体状に形成されており、載置面１１２に当接される下面（リンギング面１２１；図３参照）と、リンギング面１２１とは反対側の上面（ブロック測定面１２２）と、を有する。リンギング面１２１及びブロック測定面１２２は平滑な平面に形成されており、リンギング面１２１は、ベース１１の載置面１１２にリンギング（密着固定）される。また、各ゲージブロック１２のリンギング面１２１からブロック測定面１２２までの高さ寸法はそれぞれ異なり、高さ寸法の異なるこれらのゲージブロック１２が載置面１１２の載置領域１１２Ａに、Ｘ方向に沿って並んで配置される。

ところで、ゲージブロック１２は、通常、載置面１１２にリンギングされた際にブロック測定面１２２が載置面１１２に対して平行となるよう、リンギング面１２１とブロック測定面１２２とが高い平行度で製造されている。しかしながら、現実には製造上の都合により、リンギング面１２１及びブロック測定面１２２を完全に平滑かつ平行な平面とすることが困難であり、リンギング面１２１を載置面１１２にリンギングした際に、ブロック測定面１２２に僅かに傾斜する場合がある。
本実施形態では、このような場合でも、各ゲージブロック１２のブロック測定面１２２の高さ寸法を高精度に測定可能となる段差高さゲージ１、及びこの段差高さゲージ１を用いた基準面測定装置、基準面測定方法を提供するものである。なお、当該基準面測定装置、基準面測定方法についての詳細な説明は後述する。

カバー１３は、段差高さゲージ１を保護する部材であり、ベース１１の底面１１１や載置面１１２に交差する側面部１１３（図２、図３参照）と、載置面１１２の一部と、を覆っている。
具体的には、カバー１３は、図３に示すように、側面部１１３における、底面１１１よりも僅かに載置面１１２寄りの所定の高さ位置から、載置面１１２の載置領域１１２Ａ、第一基準測定領域１１２Ｂ、及び第二基準測定領域１１２Ｃ以外の範囲を覆う。
このため、図１及び図３に示すように、ベース１１の底面１１１はカバー１３から露出し、平坦な底面１１１がテーブル上に載置可能となる。
また、カバー１３は、載置領域１１２Ａ、第一基準測定領域１１２Ｂ、及び第二基準測定領域１１２Ｃに対応した開口１３１を有する。これにより、載置領域１１２Ａ内にゲージブロック１２を当接することが可能となり、また、第一基準測定領域１１２Ｂ及び第二基準測定領域１１２Ｃが測定装置により測定可能な露出状態となる。

そして、このカバー１３は、例えば接着剤等の固定材により、ベース１１及びゲージブロック１２の側面に固定されている。このため、ベース１１に対してゲージブロック１２がリンギングされた状態で、ベース１１及びゲージブロック１２が固定材及びカバー１３を介しても固定されることになる。

［基準面測定装置の構成］
次に、上述したような段差高さゲージ１の測定を行う基準面測定装置を説明する。本実施形態では、基準面測定装置として、干渉測定装置２を例示する。
図４は、干渉測定装置２の概略構成を示す全体図である。
干渉測定装置２は、例えば、図４に示すように、台座部２１と、台座部２１に設けられて被測定物を載置するテーブル２２と、テーブル２２上に載置された被測定物の表面性状を測定する光プローブ２３と、光プローブ２３を移動させる移動機構２４と、光プローブ２３や移動機構２４を制御する制御部２５と、を備えている。また、図示は省略するが、測定者が所定のデータを設定入力するための操作部等が設けられていてもよい。

テーブル２２は、台座部２１に設けられ、被測定物を載置する平坦な測定対象載置面２２Ａを有する。上述した段差高さゲージ１を用いた高さ基準面の較正を行う場合、ベース１１の底面１１１を測定対象載置面２２Ａに載置して当接させる。

光プローブ２３は、具体的な図示は省略するが、例えば光出射部、光分離部、光合成部、及び受光部等により構成される。このような光プローブ２３では、光出射部からレーザ光等による光を出力し、出力された光を光合成部により測定光及び参照光に分離し、測定光をテーブル２２上の被測定物に照射する。そして、被測定物にて反射された反射光と、参照光とを光合成部により合成して受光部により受光する。このような光プローブ２３では、測定光と参照光とにより干渉光が形成され、受光部で当該干渉光の干渉縞を観測することで、被測定物の表面性状を測定することが可能となる。

移動機構２４は、光プローブ２３を、例えばテーブル２２の測定対象載置面２２Ａと平行なｘ軸やｙ軸（ｙ軸はｘ軸に対して直交）、測定対象載置面２２Ａに対して直交するｚ軸に沿って移動させる。移動機構２４は、光プローブ２３の空間位置座標を検出する各軸スケールを有し、検出された各軸に対する座標位置は制御部２５に出力される。なお、ここで述べるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、上記段差高さゲージ１において説明したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とは異なる軸であり、干渉測定装置２における座標系である。
また、移動機構２４は、モーター等により構成された駆動機構（図示略）を有し、制御部２５により駆動機構の駆動が制御されることで、光プローブ２３の位置を自動で制御可能となる。

制御部２５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路や、メモリ等の記憶手段（記憶回路や記憶ドライブ）を備える。記憶手段には、本発明の基準面測定方法を実施するための基準面測定プログラムや、被測定物に対する測定や基準面を較正するための各種プログラム、各種データが記憶される。そして、制御部２５は、演算回路によりこれらの各種プログラムを読み出し実行することで、図４に示すように、基準設定部２５１、基準測定点取得部２５２、基準算出部２５３、ブロック測定点取得部２５４、及び高さ算出部２５５等として機能する。

基準設定部２５１は、上述したような段差高さゲージ１における第一基準測定領域１１２Ｂにおける第一基準測定点、第二基準測定領域１１２Ｃにおける第二基準測定点を設定する。
本発明において、第一基準測定点や第二基準測定点は、測定者が手動により適宜設定してもよいが、段差高さゲージ１の位置や、ブロック測定面１２２のどの位置を測定対象とするかが判れば、各ブロック測定面１２２の高さ寸法をより高精度に測定可能な第一基準測定点や第二基準測定点を設定することが可能となる。
この場合、基準設定部２５１は、例えば光プローブ２３により、テーブル２２に載置された段差高さゲージ１の位置、つまり各ゲージブロック１２のブロック測定面１２２、第一基準測定領域１１２Ｂ、及び第二基準測定領域１１２Ｃの位置を検出する。そして、基準設定部２５１は、例えば測定者の操作部の操作により設定入力されるブロック測定面１２２における測定位置を取得し、その測定位置を挟む第一基準測定領域１１２Ｂ内の第一基準測定点、及び第二基準測定領域１１２Ｃ内の第二基準測定点のｘｙ平面における位置座標を設定する。

ここで、ブロック測定面１２２における測定位置とは、段差高さゲージ１を用いた較正処理を行う際の高さ寸法の取得位置（ブロック測定点）であり、例えば、ブロック測定面１２２の重心位置や、ブロック測定面１２２における４隅位置等が挙げられる。なお、ここで取得されるブロック測定位置は、ブロック測定点をｘｙ平面に投影した際の位置であり、ｚ軸の座標（高さ寸法）が取得される必要はない。

基準測定点取得部２５２は、第一基準測定点及び第二基準測定点の位置座標（ｘｙｚ位置座標）を取得する。本実施形態では、基準設定部２５１により設定された第一基準測定点及び第二基準測定点のｘｙ座標位置に対し、光プローブ２３を用いたＺ座標軸の測定処理を実施し、ｚ座標値を得る。

基準算出部２５３は、基準測定点取得部２５２により取得された第一基準測定点及び第二基準測定点の位置座標（ｘｙｚ位置座標）を用い、第一基準測定点及び第二基準測定点を通る直線（基準直線）を算出する。
ブロック測定点取得部２５４は、ブロック測定面１２２上のブロック測定点の位置座標（ｘｙｚ位置座標）を取得する。
高さ算出部２５５は、基準直線と、測定されたブロック測定点の位置座標とから、基準直線からブロック測定点までの距離（高さ寸法）を算出する。

［基準面測定方法］
次に上述した干渉測定装置２における基準面測定方法について説明する。
図５は、基準面測定方法を示すフローチャートである。図６は、本実施形態における段差高さゲージ１の各ゲージブロック１２の測定方法（基準面測定方法）を説明するための概略平面図であり、図７は概略平面図を示す。
本実施形態における基準面測定方法では、先ず、基準設定部２５１は、テーブル２２上における段差高さゲージ１の載置位置を検出する（ステップＳ１；ゲージ検出ステップ）。本実施形態では、光プローブ２３の受光部は、干渉縞を観測する撮像素子を有するため、当該撮像素子によりテーブル２２に対する撮像画像を取得し、当該撮像画像から段差高さゲージ１の位置を検出することが可能となる。

次に、基準設定部２５１は、段差高さゲージ１の第一基準測定点Ｒ１、及び第二基準測定点Ｒ２を設定する。例えば、測定者の操作部の操作により入力されたブロック測定点Ｂ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５）に基づいて（ブロック測定座標取得ステップ）、ＸＹ平面上で第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２を通る直線上に、ブロック測定点のＸＹ平面位置が位置するように、第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２のＸＹ平面上での座標を設定する（ステップＳ２；基準測定点設定ステップ）。

例えば、各ゲージブロック１２のブロック測定面１２２に対して、重心位置をブロック測定点Ｂとする旨の入力操作が行われた場合、基準設定部２５１は、ステップＳ１にて検出された各ゲージブロック１２の位置から、その重心位置（ｘｙ座標位置）を検出し、これらの重心位置を通る仮基準直線を算出する。つまり、基準設定部２５１は、各ブロック測定点Ｂをｘｙ平面に投影した際の各位置座標を通る仮基準直線を算出する。このｘｙ平面は、テーブル２２の上面（測定対象載置面２２Ａ）に平行な面であり、測定対象載置面２２Ａに段差高さゲージ１のベース１１の底面１１１が当接して載置されるので、ベース１１の載置面１１２と平行な面（ＸＹ平面）となる。
そして、基準設定部２５１は、当該仮基準直線上でかつ第一基準測定領域１１２Ｂ内となる点を第一基準測定点Ｒ１とし、当該仮基準直線上でかつ第二基準測定領域１１２Ｃ内となる点を第二基準測定点Ｒ２として設定する。第一基準測定領域１１２Ｂ内における第一基準測定点Ｒ１の位置は、例えば、第一基準測定領域１１２Ｂ内のｘ方向（各ゲージブロック１２の並び方向）における予め設定された位置等であってもよく、測定者が任意に設定してもよい。なお、予め設定された位置を設定する場合、例えば載置領域１１２Ａ及び第一基準測定領域１１２Ｂの境界と、仮基準直線との交点を第一基準測定点Ｒ１とすると、後述の第一基準測定点Ｒ１の位置座標を測定する際に、載置面１１２からゲージブロック１２が立ち上がる角部を測定することになる。よって、第一基準測定領域１１２Ｂ内において、仮基準直線上となり、かつ載置領域１１２Ａから所定寸法離れた位置を第一基準測定点Ｒ１として設定することが好ましい。本実施形態では、例えば、図６及び図７に示すように、第一基準測定領域１１２ＢのＸ方向に沿った幅寸法の中心位置を第一基準測定点Ｒ１とする。なお、第二基準測定領域１１２Ｃ内における第二基準測定点Ｒ２の位置においても同様である。
また、本実施形態では、測定者が操作部を操作することで、ブロック測定点Ｂを指定する例を示すが、これに限定されず、例えば、予めブロック測定点Ｂのデフォルト値が設定されていてもよい。例えば、操作部からの入力が無い場合、ブロック測定面１２２における重心位置をブロック測定点Ｂとし、第一基準測定点Ｒ１や第二基準測定点Ｒ２のｘｙ位置座標を設定してもよい。

次に、基準測定点取得部２５２は、ステップＳ２で求めた第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２に対する測定を実施して位置座標を取得する（ステップＳ３；基準測定点取得ステップ）。
つまり、上記ステップＳ２で求めた第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２は、ｘｙ平面（載置面１１２）上での２次元の座標であり、高さ寸法（ｚ軸座標）は不明である。ステップＳ３では、基準測定点取得部２５２は、光プローブ２３や移動機構２４を制御して、第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２に対する測定を実施し、正確なｘｙｚ位置座標を取得する。

ステップＳ３の後、基準算出部２５３は、ステップＳ３にて算出された第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２を通る基準直線Ｐ（図６，７参照）を算出する（ステップＳ４；基準算出ステップ）。この基準直線Ｐは、第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２の間の載置面１１２や各ブロック測定面１２２の面精度や各ゲージブロック１２とのリンギング不良をキャンセル（平均化）した直線となる。

この後、ブロック測定点取得部２５４は、各ゲージブロック１２のブロック測定点Ｂ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５）に対する測定を実施して位置座標を取得する（ステップＳ５；ブロック測定点取得ステップ）。
そして、高さ算出部２５５は、ステップＳ５により取得（測定）された各ブロック測定点Ｂの位置座標と、ステップＳ５により算出された基準直線Ｐとの距離（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５）を算出し、各ブロック測定面１２２の高さ寸法とする（ステップＳ６；基準高さ算出ステップ）。
以上により、段差高さゲージ１における各ゲージブロック１２のブロック測定面１２２の高さ寸法（基準高さ寸法）が算出される。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の段差高さゲージ１は、平滑な載置面１１２を有するベース１１と、載置面１１２にリンギングされる複数のゲージブロック１２と、を備える。ゲージブロック１２は、載置面１１２にリンギングされるリンギング面１２１と、リンギング面１２１とは反対側の面でリンギング面１２１に平行なブロック測定面１２２とを備える。そして、ベース１１の載置面１１２は、法線方向から見た平面視において、複数のゲージブロック１２がＸ方向に並んで載置される載置領域１１２Ａと、載置領域１１２Ａの外側（−Ｘ側）に設けられた第一基準測定領域１１２Ｂと、載置領域１１２Ａの外側（＋Ｘ側）に設けられた第二基準測定領域１１２Ｃと、を有し、第一基準測定領域１１２Ｂ及び第二基準測定領域１１２Ｃが外部に露出している。

このような構成の段差高さゲージ１では、基準測定点取得ステップ、基準算出ステップ、ブロック測定点取得ステップ、及び基準高さ算出ステップを実施することで、高精度に各ブロック測定面１２２の高さ寸法を算出することができる。
つまり、基準測定点取得ステップで、第一基準測定領域１１２Ｂ内の第一基準測定点Ｒ１と、第二基準測定領域１１２Ｃ内の第二基準測定点Ｒ２とのそれぞれの位置座標を測定する。この後、基準算出ステップで、これらの第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２を結ぶ基準直線Ｐを算出する。また、ブロック測定点取得ステップで、各ブロック測定点Ｂの位置座標を測定する。そして、基準高さ算出ステップで、基準直線Ｐから各ブロック測定点Ｂまでの距離（高さ寸法）を算出する。
基準算出ステップにおいて、複数のゲージブロック１２を挟む位置に設けられた第一基準測定点Ｒ１と、第二基準測定点Ｒ２との位置座標から、基準直線Ｐを算出することで、載置面１１２やブロック測定面１２２の一部に面精度が低い部分が存在した場合や、リンギング不良等によってブロック測定面１２２が僅かに傾斜している場合であっても、これらの不都合による誤差を平均化してキャンセルすることができ、各ブロック測定面１２２までの高さ寸法を高精度に求めることができる。

本実施形態の段差高さゲージ１は、ベース１１の側面部１１３を覆うカバー１３を備える。このカバー１３は、ベース１１の側面部１１３と、ゲージブロック１２の側面とに接着固定され、載置面１１２の法線から見た平面視において、載置領域１１２Ａ、第一基準測定領域１１２Ｂ、及び第二基準測定領域１１２Ｃに対応した部分に開口１３１を有する。
載置面１１２を法線から見た平面視において、載置領域１１２Ａ以外の領域全体をカバー１３で覆ってしまうと、第一基準測定点Ｒ１や第二基準測定点Ｒ２の位置座標を測定することができない。これに対して、本実施形態では、カバー１３に第一基準測定領域１１２Ｂ及び第二基準測定領域１１２Ｃが外部に露出するような開口１３１が設けられているので、上述したような基準面測定処理が可能となる。
また、このようなカバー１３が設けられることで、段差高さゲージ１を保護することができる。さらに、カバー１３は、ベース１１とゲージブロック１２とがリンギングされた状態でこれらのベース１１及びゲージブロック１２に接着固定されるので、ベース１１とゲージブロック１２との位置ずれを抑制でき、ゲージブロック１２がベース１１にリンギングされた状態を維持することができる。

さらには、このカバー１３は、ベース１１の底面１１１から所定寸法の位置から載置面１１２までの側面部１１３を覆っている。つまり、ベース１１の底面１１１は、露出された状態となっている。よって、段差高さゲージ１をテーブル２２に載置する際に、底面１１１とテーブル２２とを当接させることができ、測定対象載置面２２Ａ、底面１１１、載置面１１２、及び各ゲージブロック１２のブロック測定面１２２を平行に維持することができる。

本実施形態の干渉測定装置２は、上述したような段差高さゲージ１を載置するテーブル２２と、段差高さゲージ１における第一基準測定点Ｒ１、第二基準測定点Ｒ２、及び各ブロック測定点Ｂの位置座標を測定可能な光プローブ２３とを備えている。そして、干渉測定装置２の制御部２５は、段差高さゲージ１の第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２の位置座標を取得する基準測定点取得部２５２と、これらの第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２から基準直線Ｐを算出する基準算出部２５３と、ブロック測定点Ｂを取得するブロック測定点取得部２５４と、基準直線Ｐと取得（測定）された各ブロック測定点Ｂとの距離（高さ寸法）を算出する高さ算出部２５５と、して機能する。
このため、上述したように、基準測定点取得ステップ、基準算出ステップ、ブロック測定点取得ステップ、及び基準高さ算出ステップを実施することができ、段差高さゲージ１の各ゲージブロック１２のブロック測定面１２２の高さ寸法を高精度に求めることができる。

［変形例］
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。

図８は、本発明における段差高さゲージの他の構成例を示す斜視図である。
上記実施形態では、ベース１１に対して、高さ寸法の異なる５つの各ゲージブロック１２が、Ｘ方向に沿って隙間なく並んで配置される例を示すが、これに限定されない。
例えば、図８（Ａ）に示す段差高さゲージ１Ａのように、例えば、隣り合うゲージブロック１２間に隙間が設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、Ｘ方向に対してゲージブロック１２の高さ寸法が漸増するように各ゲージブロック１２が並んで配置される例を示したが、これに限らない。例えば、図８（Ｂ）に示す段差高さゲージ１Ｂのように、Ｘ方向に沿って、ゲージブロック１２の高さ寸法が上下する構成としてもよい。
さらに、５つのゲージブロック１２が設けられる例を示したが、２つ以上であればよく、例えば３つのゲージブロック１２が設けられる段差高さゲージ等としてもよい。

さらには、上記実施形態では、各ゲージブロック１２がそれぞれ別体として製造された上で、ベース１１にリンギングされる例を示したが、複数のゲージブロック１２を一体的に構成されていてもよい。つまり、複数のゲージブロック１２が一体化された１つのブロック体が設けられ、当該ブロック体がベース１１にリンギングされる構成であってもよい。この場合でも、上記実施形態と同様に、当該ブロック体を挟んで配置された第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２を測定して基準直線Ｐを算出し、当該基準直線Ｐからブロック体の各段差面（上面）までの距離を高さ寸法として算出すればよく、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、ベース１１とゲージブロック１２とが一体的に構成されている構成などとしてもよい。この場合もベース１１の第一基準測定点Ｒ１及び第二基準測定点Ｒ２に基づいて基準直線Ｐを算出した上で、当該基準直線Ｐと各ブロック測定点Ｂとの高さ寸法を算出することで、例えば、１つのゲージブロック１２のブロック測定面１２２を基準面として他のブロック測定面の高さ寸法を測定する場合に比べて、高精度な測定が可能となる。

さらには、Ｘ方向に沿って複数のゲージブロック１２が並んで設けられる例を示したが、図８（Ｃ）に示す段差高さゲージ１Ｃのように、Ｘ方向に交差（例えば直交）するＹ方向に対してもゲージブロック１２が配置されていてもよい。
この場合、Ｙ方向に沿って並ぶゲージブロック１２の両脇のそれぞれに、Ｙ方向に沿った基準直線を算出するための基準測定点を測定可能な第三基準測定領域１１２Ｄ及び第四基準測定領域１１２Ｅを設ければよい。

上記実施形態において、基準算出部２５３は、第一基準測定点Ｒ１、及び第二基準測定点Ｒ２を含む基準直線Ｐを算出する例を示したが、これに限定されない。例えば、基準算出部２５３は、第一基準測定点Ｒ１と、第二基準測定点Ｒ２と、基準直線Ｐ上に無い他の基準測定点との位置座標から、基準平面を算出してもよい。この場合、ステップＳ２において、ＸＹ平面上にブロック測定点Ｂを投影した際の位置座標を通る仮基準直線に基づいた、第一基準測定点Ｒ１や第二基準測定点Ｒ２の設定が不要となる。つまり、ブロック測定点の位置によらず、算出した基準平面と測定したブロック測定点との距離を算出すればよい。
特に、図８（Ｃ）に示すように、ゲージブロック１２がＸ方向のみならず、その他の方向（例えばＹ方向）に沿って配置されている場合でも、基準平面に基づいた基準高さ寸法の測定が可能となる。

上記実施形態では、被測定物に対する測定を行う測定機構として非接触型の光プローブ２３を例示したが、これに限定されない。非接触型のプローブとしては、干渉縞を観測する上記のような光プローブ２３の他、ライン光を被測定物に照射した際の撮像画像に基づいて三角測量法により被測定物の形状を測定する画像プローブ等を用いてもよい。また、非接触型のプローブに限定されず、タッチプローブを被測定物に接触させ、接触位置をスケール等のセンサーによって読み取ることで被測定物の表面性状を測定する接触型のプローブを用いてもよい。

上記実施形態では、制御部２５が移動機構２４の駆動機構を制御することで、光プローブ２３の位置を自動で制御することが可能な構成を例示したが、これに限定されない。例えば、測定者が手動により光プローブ２３を移動させる構成などとしてもよい。

上記実施形態では、ステップＳ１において、テーブル２２に対する撮像画像に基づいて、段差高さゲージ１の位置を検出したが、これに限定されない。例えば、被測定物を測定する測定部として、接触型のタッチプローブ等を用いる場合等では、段差高さゲージ１に対する予備測定を行い、ゲージブロック１２や、第一基準測定領域１１２Ｂや第二基準測定領域１１２Ｃの位置を検出してもよい。

上記実施形態において、段差高さゲージ１がカバー１３を設ける構成を例示したが、カバー１３の構成は必須ではなく、例えばカバー１３が設けられない構成としてもよい。また、カバー１３が底面１１１から所定寸法の高さ位置から載置面１１２を覆う構成を例示したが、側面部１１３の底面１１１と同じ高さ位置から載置面１１２までを覆う構成としてもよい。また、カバー１３を高精度に平坦加工できる場合では、カバー１３により底面１１１が覆われていてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明は、基準面（基準高さ面）を較正するための段差高さゲージ、及び当該段差高さゲージを用いて基準面を較正して被測定物に対する測定を実施する各種測定装置や、段差高さゲージ等の基準ゲージを評価するためのゲージ測定装置等に利用できる。

１…段差高さゲージ、２…干渉測定装置（基準面測定装置）、１１…ベース、１２…ゲージブロック、１３…カバー、２２…テーブル、２２Ａ…測定対象載置面、２３…光プローブ、２４…移動機構、２５…制御部、１１１…底面、１１２…載置面、１１２Ａ…載置領域、１１２Ｂ…第一基準測定領域、１１２Ｃ…第二基準測定領域、１１２Ｄ…第三基準測定領域、１１２Ｅ…第四基準測定領域、１１３…側面部、１２１…リンギング面（ゲージブロックの下面）、１２２…ブロック測定面（ゲージブロックの上面）、１３１…開口、２５１…基準設定部、２５２…基準測定点取得部、２５３…基準算出部、２５４…ブロック測定点取得部、２５５…高さ算出部、Ｂ…ブロック測定点、Ｐ…基準直線、Ｒ１…第一基準測定点、Ｒ２…第二基準測定点。

Claims (5)

1. 平滑な載置面を有するベースと、
   前記載置面に載置された複数のゲージブロックと、を備え、
   前記ゲージブロックは、前記載置面にリンギングされる下面と、前記下面とは反対側の面で、前記下面に平行な上面とを備え、
   前記載置面は、法線方向から見た平面視において、前記複数のゲージブロックが一方向に並んで載置される載置領域と、前記一方向の一方側において前記載置領域の外側に設けられて外部に露出する第一基準測定領域と、前記一方向の他方側において前記載置領域の外側に設けられて外部に露出する第二基準測定領域と、を有する
   ことを特徴とする段差高さゲージ。
2. 請求項１に記載の段差高さゲージにおいて、
   前記載置面に交差する側面部を覆い、前記ベース及び前記ゲージブロックに接着固定されたカバーを備え、
   前記カバーは、前記第一基準測定領域、前記第二基準測定領域、及び前記載置領域に対応した開口を有する
   ことを特徴とする段差高さゲージ。
3. 平滑な載置面を有するベースと、前記載置面に載置された複数のゲージブロックと、を備え、前記複数のゲージブロックが前記載置面上で一方向に並んで配置された段差高さゲージを用いて基準面の高さを測定する基準面測定方法であって、
   前記載置面の前記ゲージブロックが載置される載置領域の前記一方向の一方側において前記載置領域の外側に設けられた第一基準測定点、前記載置領域の前記一方向の他方側において前記載置領域の外側に設けられた第二基準測定点の位置座標を取得する基準測定点取得ステップと、
   前記ゲージブロックの上面上のブロック測定点の位置座標を取得するブロック測定点取得ステップと、
   前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点の位置から、前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点を含む基準直線を算出する基準算出ステップと、
   前記基準直線から、前記ブロック測定点までの寸法を算出する基準高さ算出ステップと、
   を実施することを特徴とする基準面測定方法。
4. 請求項３に記載の基準面測定方法において、
   前記載置面の法線方向からの平面視に対する前記ブロック測定点の測定座標を取得するブロック測定座標取得ステップを備え、
   前記基準測定点取得ステップは、前記載置面の法線方向からの平面視に対する前記ブロック測定点の位置座標が、前記平面視における前記基準直線上に含まれる前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点の位置座標を取得する
   ことを特徴とする基準面測定方法。
5. 平滑な載置面を有するベースと、前記載置面に載置された複数のゲージブロックと、を備え、前記複数のゲージブロックが前記載置面上で一方向に並んで配置された段差高さゲージを用いて基準面の高さを測定する基準面測定装置であって、
   前記載置面の前記ゲージブロックが載置される載置領域の前記一方向の一方側において前記載置領域の外側に設けられた第一基準測定点、前記載置領域の前記一方向の他方側において前記載置領域の外側に設けられた第二基準測定点の位置座標を取得する基準測定点取得部と、
   前記ゲージブロックの上面上のブロック測定点の位置座標を取得するブロック測定点取得部と、
   前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点の位置座標から、前記第一基準測定点及び前記第二基準測定点を含む基準直線を算出する基準算出部と、
   前記基準直線から、前記ブロック測定点までの寸法を算出する高さ算出部と、
   を備えることを特徴とする基準面測定装置。

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