JP2023124408A - 計測装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】実際に照射された光の角度から所望の角度に補正可能な計測装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様によれば、計測対象を計測する計測装置が提供される。この計測装置は、光照射部と、補正治具と、検出部とを備える。光照射部は、照射方向を可変に、測定光を所望の位置に照射するように構成される。補正治具は、光照射部と、計測対象との間に設けられる。照射方向が所定方向である場合に測定光を反射させ、且つ照射方向が所定方向でない場合に測定光を計測対象に到達させるように構成される。検出部は、測定光が、補正治具で反射した第１反射光と、計測対象から反射された第２反射光とを検出するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、計測装置及びプログラムに関する。

計測対象の形状を非接触で計測をするために、光を計測対象の表面に照射して、その散乱光を用いて表面形状を計測する方法がある。

特許文献１には、照射された光を走査方向に偏向させる技術が開示されている。計測装置が、このような偏向手段（光照射部）を有することで、計測対象の所定の表面形状を高精度かつ迅速に計測することができる。

特開２０１６－１７８５４号公報

ところが、特許文献１に開示されている技術等で計測対象の所定の表面形状を計測する場合、偏向手段（光照射部）の取り付け誤差、計測装置の設置された環境等により、所望の角度で光が計測対象の表面に照射されない可能性がある。そのため、光を照射させる角度を所望の角度に補正する必要がある。

本発明では上記事情を鑑み、実際に照射された光の角度から所望の角度に補正可能な計測装置を提供することとした。

本発明の一態様によれば、計測対象を計測する計測装置が提供される。この計測装置は、光照射部と、補正治具と、検出部とを備える。光照射部は、照射方向を可変に、測定光を所望の位置に照射するように構成される。補正治具は、光照射部と、計測対象との間に設けられる。照射方向が所定方向である場合に測定光を反射させ、且つ照射方向が所定方向でない場合に測定光を計測対象に到達させるように構成される。検出部は、測定光が、補正治具で反射した第１反射光と、計測対象から反射された第２反射光とを検出するように構成される。

このような計測装置によれば、実際に照射された光の角度から所望の角度に補正するため、偏向手段（光照射部）の取り付け誤差、計測装置の設置された環境に影響されずに、計測対象の表面形状を計測することができるため、さらに高精度で表面形状を計測することができる。

計測装置１の全体模式図である。 計測装置１及び計測装置１を構成する計測ユニット４の模式図である。 計測装置１の構成が一部異なる模式図である。 実施形態に係るフレーム形状を有する補正治具５の投影図である。 実施形態に係る複数の板形状を備える補正治具５の投影図である。 情報処理装置８のハードウェア構成を表すブロック図である。 情報処理装置８における制御部８３が担う機能を表した機能ブロック図である。 実施形態に係るルックアップテーブルＬの一例を表した図である。 第２実施形態に係る計測装置１の全体模式図である。 第２実施形態に係る計測装置１の上面からみた全体構成図である。 実施形態に係る補正治具５で反射した第１反射光Ｒ１の光路の一例を表した図である。 実施形態に係る検出部３が検出した絶対距離ＳＩの一例を表した図である。 反射鏡２３で反射された測定光Ｓが到達した計測対象Ｍの表面の到達点Ｐの一例を表した図である。 補正治具５で反射した測定光Ｓの照射角度ＩＡを記した補正治具照射角度データＴである。 実施形態に係る照射角度ＩＡとｘ座標位置ＸＤのデータからカーブフィッティングした一例を表した図である。 実施形態に係る計測範囲を重複させて計測対象Ｍを計測する一例を表した図である。 治具フレーム部５１を有する補正治具５を用いて計測対象Ｍを計測する一例を表した図である。 板状治具５３を有する補正治具５を用いて計測対象Ｍを計測する一例を表した図である。 実施形態に係る補正及び計測方法のアクティビティ図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。以下単に実施形態と記載した場合、実施形態は、後述する第１実施形態及び第２実施形態の双方を含む。

ところで、本実施形態に登場するソフトウェアを実現するためのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体（Ｎｏｎ－Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｒｅａｄａｂｌｅ Ｍｅｄｉｕｍ）として提供されてもよいし、外部のサーバーからダウンロード可能に提供されてもよいし、外部のコンピュータで当該プログラムを起動させてクライアント端末でその機能を実現（いわゆるクラウドコンピューティング）するように提供されてもよい。

また、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、電圧・電流といった信号値の物理的な値、０又は１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、又は量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。

また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。

１．第１実施形態
１．１ 全体構成
第１章では、第１実施形態に係る計測装置について説明する。全体構成については、図１から図３に模式図として表した。図１は、計測装置１の全体模式図である。図２は、計測装置１及び計測装置１を構成する計測ユニット４の模式図である。図３は、計測装置１の構成が一部異なる模式図である。以下各構成についてさらに説明する。

１．２ 計測装置１
計測装置１は、光照射部２と、検出部３と、計測ユニット４と、補正治具５と、レンズ６と、導波管７と、情報処理装置８と、ＸＹステージ１０とを備える。計測装置１は、計測対象Ｍを非接触で三次元計測する計測装置である。情報処理装置８は、計測ユニット４の備える検出部３及び位相計４３の検出信号を入力可能にこれらの構成要素と電気的に接続されている。情報処理装置８は、これらの検出信号に基づいて計測装置１から計測対象Ｍまでの幾何学的距離を算出し、計測対象Ｍの表面形状を計測する。以下各構成要素についてさらに詳述する。

１．３ 光照射部２
光照射部２は、光源２１と、ビームスプリッタ２２と、反射鏡２３とを備える。光照射部２は、照射方向を可変に、測定光Ｓを所望の位置に照射するように構成される。

（光源２１）
光源２１は、測定光Ｓを出力するように構成される。測定光Ｓは、ビームスプリッタ２２と反射鏡２３とを介して、計測対象Ｍに照射される。ここで測定光Ｓは、例えば、レーザー光である。また、レーザー光を射出する光源２１は、光コム光源２１１が好ましい。

（ビームスプリッタ２２）
ビームスプリッタ２２は、光源２１と反射鏡２３との間に配置される。ビームスプリッタ２２は、光源２１から射出された測定光Ｓを所定の分割比で２つに分割し、２つのうちの一方を反射させ、他方を透過させる。なお、ビームスプリッタ２２は、図２に表したように、第１ビームスプリッタ２２ａと第２ビームスプリッタ２２ｂとに分けて使用されてもよい。

（反射鏡２３）
反射鏡２３は、ビームスプリッタ２２によって透過及び反射された測定光Ｓを反射させるように構成され、これを補正治具５及び計測対象Ｍに照射するように構成される。反射鏡２３は、駆動可能に構成され、測定光Ｓを反射するものであれば限定されない。例えば、反射鏡２３は、ポリゴンミラー、デフォーマブルミラー等のミラーであってもよい。好ましくは、反射鏡２３は、ガルバノミラーである。

反射鏡２３は、駆動可能であるため、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に直線運動してもよいし、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸を中心に回転運動してもよい。計測装置１は、反射鏡２３を駆動させるためのモーター（不図示）を備える。モーターは、反射鏡２３を所定の位置まで駆動させるため、ステッピングモーター、サーボモーター等のモーターが好ましい。また、サーボモーターは、減速機構を使用せず駆動するダイレクトドライブモーターであってもよい。かかる構成によれば、計測装置１の構造が簡素化される。

１．４ 検出部３
反射鏡２３で透過、反射された測定光Ｓは、補正治具５及び計測対象Ｍで反射する。そこで反射した反射光Ｒは、測定光Ｓと同一の光路で、検出部３に導かれる。検出部３は、測定光Ｓが、補正治具５で反射した第１反射光Ｒ１（反射光Ｒ）と、計測対象Ｍから反射された第２反射光Ｒ２（反射光Ｒ）とを、検出するように構成される。具体的には、第１反射光Ｒ１及び第２反射光Ｒ２は、反射鏡２３によって反射され、さらにビームスプリッタ２２によって透過及び反射されて、検出部３に導かれる。検出部３は、第１反射光Ｒ１及び第２反射光Ｒ２を電気的に反射信号に変換するように構成される。なお、検出部３は、図２に表したように、第１検出部３ａと第２検出部３ｂとに分けて使用されてもよい。

検出部３は、光検出器であってもよい。光検出器は、光電効果型と、熱効果型と、それ以外の型とに分けられるが、どの型であってもよい。例えば、光電効果型の光検出器は、内部光電効果である光起電力効果を利用して、光等の電磁気的エネルギーを検出するセンサである。

１．５ 計測ユニット４
計測ユニット４は、バンドパスフィルター４１と、ダブルバランスドミキサー４２と、位相計４３とを備える。計測ユニット４は、計測装置１の測定原理が位相差検出方式である場合に使用される。

（バンドパスフィルター４１）
バンドパスフィルター４１は、予め定められた周波数のみを通過させるフィルタ回路である。バンドパスフィルター４１は、第１検出部３ａ及び第２検出部３ｂと、ダブルバランスドミキサー４２又は位相計４３との間に配置される。バンドパスフィルター４１は、第１バンドパスフィルター４１１と、第２バンドパスフィルター４１２と、第３バンドパスフィルター４１３とを備える。

（ダブルバランスドミキサー４２）
ダブルバランスドミキサー４２は、アナログ乗算器である。具体的には、ダブルバランスドミキサー４２は、バンドパスフィルター４１から取り出された各信号の周波数成分の電気信号に対して乗算の演算を行う回路である。

（位相計４３）
位相計４３は、検出部３からの信号から電気的位相差を計測するように構成される。具体的には、位相計４３は、検出部３からの信号と、ダブルバランスドミキサー４２で出力された信号との位相差を表す電圧信号を生成する。

１．６ 補正治具５
補正治具５は、光照射部２と、計測対象Ｍとの間に設けられる。補正治具５は、測定光Ｓの照射方向が所定方向である場合に測定光Ｓを反射させ、且つ測定光Ｓの照射方向が所定方向でない場合に測定光Ｓを計測対象Ｍに到達させるように構成される。すなわち、補正治具５は、測定光Ｓを反射させる部分と、測定光Ｓを透過させる部分とを備える。補正治具５は、図２に表したように、計測装置１の先端に固定されるように構成されてもよいし、図３に表したように、ＸＹステージ１０の上面に固定されるように構成されてもよい。具体的には、補正治具５は、治具フレーム部５１と、治具中央部５２とを備える。図４は、実施形態に係るフレーム形状を有する補正治具５の投影図である。図４に表したように、治具フレーム部５１は、矩形のフレーム構造を有し、治具中央部５２は、治具フレーム部５１の内側に配置される。治具フレーム部５１は、長手方向幅ｗ１１、フレーム幅ｗ１２、奥行ｄ１及び高さｈ１を有する。フレーム幅ｗ１２は、辺によって異なってもよい。また、治具中央部５２は、幅ｗ２、奥行ｄ２及び高さｈ２を有する。

図５は、実施形態に係る複数の板形状を備える補正治具５の投影図である。図５に表したように、補正治具５は、複数の板状治具５３が整列されて配置されてもよい。図５に表された板状治具５３は、同図に示した板状治具５３－１～板状治具５３－３のうちの任意のものである。このような構成にすることで、測定光Ｓの照射方向が所定方向である場合に測定光Ｓを反射させ、測定光Ｓの照射方向が所定方向でない場合に測定光Ｓを計測対象Ｍに到達させることができる。板状治具５３は、幅ｗ３、奥行ｄ３及び高さｈ３を有する。

１．７ レンズ６
計測装置１は、レンズ６をさらに備えてもよい。レンズ６は、光照射部２と補正治具５との間に配置され、測定光Ｓを透過及び屈折させるように構成される。測定光Ｓが、光照射部２の備える反射鏡２３によってどの方向で反射されても、光軸に対して平行に計測対象Ｍの表面上に走査される場合、レンズ６は、テレセントリックレンズであることが好ましい。

１．８ 導波管７
計測装置１は、導波管７をさらに備えてもよい。導波管７は、測定光Ｓの伝送に用いられる構造体である。そのため、導波管７は、光照射部２と補正治具５との間に配置される。具体的には、光照射部２に対向する該導波管の他端に補正治具５が配置されている。導波管７は、中空導波管と誘電体導波管とに分けられるが、どの形態でもよい。好ましくは、導波管７の構造は、ガラス、プラスチック等の低い屈折係数を有する誘電体が光導波路を囲うよう構成される。このような誘電体型の導波管７が使用されることで、伝送される光路は、計測装置１が使用される場所の温度、湿度等の環境条件による影響を受けにくい。

１．９ 情報処理装置８
図６は、情報処理装置８のハードウェア構成を表すブロック図である。情報処理装置８は、通信部８１と、記憶部８２と、制御部８３と、表示部８４と、入力部８５とを備える。これらの構成要素が情報処理装置８の内部において通信バス８０を介して電気的に接続されていてもよい。情報処理装置８の各構成要素は、計測装置１の本体である装置内に設けられてもよいし、外付けされてもよい。また、情報処理装置８は、パソコン等の汎用の電子計算機であってもよい。

１．１０ ＸＹステージ１０
ＸＹステージ１０は、計測対象ＭをＸＹステージ１０の上面に載置し、測定光の光軸に対して垂直方向に二次元的に、計測装置１に対して相対移動可能に構成される。ＸＹステージ１０は、Ｘ軸（横）方向とＹ軸（縦）方向の指示した位置に動く。このためＸＹステージ１０は、ＸＹ平面上において載置された計測対象Ｍを位置決めするための装置である。ＸＹステージ１０は、計測対象ＭをＸ方向に移動させるためのモーター（不図示）及び送りネジ（不図示）と、計測対象ＭをＹ方向に移動させるためのモーター（不図示）及び送りネジ（不図示）とが付設されている。モーターの回転運動は、送りネジを介して直線運動に変換される。そのためモーター（不図示）を制御することで、ＸＹステージ１０のＸＹ方向の直線運動が制御される。ユーザーは、リニアモーターを用いて、ＸＹステージ１０を非接触で駆動及び制御させてもよい。後述する制御部８３の駆動部８３１によって、駆動ステップが実行されてＸＹステージ１０の移動方向及び移動距離が制御されるように構成される。

計測対象Ｍの表面形状を計測するにあたり、計測対象Ｍが載置されているＸＹステージ１０を駆動して移動させてもよいし、計測対象Ｍを固定して計測装置１を駆動して移動させてもよい。

（通信部８１）
通信部８１は、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ（登録商標）、有線ＬＡＮネットワーク通信等といった有線型の通信手段が好ましいものの、無線ＬＡＮネットワーク通信、ＬＴＥ／５Ｇ等のモバイル通信、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）通信等を必要に応じて含めてもよい。即ち、これら複数の通信手段の集合として実施することがより好ましい。通信部８１によって、計測装置１と情報処理装置８との間でデータ通信可能に構成される。

（記憶部８２）
記憶部８２は、前述の記載により定義される様々な情報を記憶する。これは、例えばソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）等のストレージデバイスとして、あるいは、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリとして実施されうる。また、これらの組み合わせであってもよい。記憶部８２によって、計測装置１の測定結果等のデータが記憶可能に構成される。

（制御部８３）
制御部８３は、情報処理装置８に関連する全体動作の処理・制御を行う。制御部８３は、例えば不図示の中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）である。図７は、情報処理装置８における制御部８３が担う機能を表した機能ブロック図である。制御部８３は、記憶部８２に記憶された所定のプログラムを読み出すことによって、情報処理装置８に係る種々の機能を実現する。図７においては、単一の制御部８３として表記されているが、実際はこれに限るものではなく、機能ごとに複数の制御部８３を有するように実施してもよい。またそれらの組み合わせであってもよい。これらの各機能は、次章にて詳述する。

（表示部８４）
表示部８４は、例えば、情報処理装置８に含まれてもよいし、外付けされてもよい。表示部８４は、情報処理装置８に外付け、又は内蔵されたＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示デバイスである。情報処理装置８の種類に応じて使い分けて実施することが好ましい。当該表示デバイスは、制御部８３からの制御信号に応答し、表示画面を生成する。また、制御部８３からの制御信号に応答して、表示画面を選択的に表示しうる。ユーザーは、表示部８４に表示された計測結果等のデータを視覚的に把握することができる。

（入力部８５）
入力部８５は、ユーザーが種々の情報を入力可能に構成される。入力部８５は、例えば、マウス等のポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、キーボード等の入力デバイスである。また、入力部８５は、グラフィカルユーザインターフェース（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＧＵＩ）を用いることにしてもよい。これらの入力部８５は、情報処理装置８に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。また、ユーザーは、音声を発して、計測装置１又は情報処理装置８の備える機能を操作してもよい。そのため、入力部８５は、マイクロフォンであってもよい。

１．１１ 計測対象Ｍ
計測対象Ｍは、計測対象Ｍの表面が測定光Ｓを反射可能であれば、限定されない。好ましくは、計測対象Ｍは工業製品である。計測対象Ｍの表面形状は、平面であっても曲面であってもよい。計測対象Ｍの表面が凹凸を有していてもよい。

１．１２ ルックアップテーブルＬ
図８は、実施形態に係るルックアップテーブルＬの一例を表した図である。ルックアップテーブルＬは、入力のデータに対応して出力すべきデータを記載した対応表である。対応表は、配列等のデータ構造で、記憶部８２に記憶されており、計測装置１は、ルックアップテーブルＬを参照して、計測対象Ｍの表面形状を計測する。入力のデータ及び出力すべきデータは、後述する。

２．第２実施形態
第２章では、第２実施形態について説明する。ここでは、前記の第１実施形態と重複する部分の説明は、適宜省略する。図９は、第２実施形態に係る計測装置１の全体模式図である。図１０は、第２実施形態に係る計測装置１の上面からみた全体構成図である。

２．１ 計測装置１
計測装置１は、前記の第１実施形態と比較して、基本的な構成は同じであるが、光照射部２と、反射式集光光学系９とを備える。以下当該構成要素についてさらに詳述する。

と
２．２ 光照射部２
前記の第１実施形態と比較して、光照射部２は、基本的な構成は同じであるが、台形プリズム２４を備える。
（台形プリズム２４）
台形プリズム２４は、光源２１と反射鏡２３との間に配置される。台形プリズム２４は、三角プリズムの頂点を大きく削り込んだ台形の形状を有する。台形の下辺から入射した測定光Ｓは、台形の両斜辺で反射し、下辺から出射される。即ち、測定光Ｓは、入射に対して１８０°屈折される。屈折された測定光Ｓは、反射鏡２３へと導かれる。また、計測対象Ｍで反射した第１反射光Ｒ１及び第２反射光Ｒ２は、測定光Ｓの光軸の方向に戻り、台形プリズム２４で再度屈折される。第２実施形態において、台形プリズム２４は、一例であって、コーナーキューブプリズム、ダイクロイックプリズム等のプリズムであってもよい。

２．３ 反射式集光光学系９
反射式集光光学系９は、凸面鏡９１と、凹面鏡９２とを備える。

（凸面鏡９１）
凸面鏡９１は、光照射部２と凹面鏡９２との間に配置される。凸面鏡９１は、反射面が凸面であり、平行光線である測定光Ｓを広げて反射させることができる。凸面鏡９１は、コーニック定数ｋが－１未満の凸双曲面鏡としてもよい。

（凹面鏡９２）
凹面鏡９２は、凸面鏡９１と補正治具５との間に配置される。凹面鏡９２は、反射面が凹面であり、平行光線である測定光Ｓを集光させて反射させることができる。凹面鏡９２は、コーニック定数ｋが－１の凹放物面鏡としてもよい。

凸面鏡９１と凹面鏡９２とは、上述したように、計測対象Ｍの表面で反射した反射光Ｒが測定光Ｓの同一の光軸で戻るように配置されていればよい。このような構成により、凸面鏡で測定光Ｓを広げて反射させてから凹面鏡により集光して焦点を結ぶことで、光照射部２と計測対象Ｍとの測定光Ｓの幾何学的距離を大きくとることができる。さらに、凸面鏡として凸双曲面鏡を採用し、凹面鏡として凹放物面鏡を採用することにより、反射鏡２３の軌跡が反射鏡２３の回転軸の傾斜より円錐状になる効果が上記凸双曲面鏡による効果で相殺して、像面において反射鏡２３の軌跡を直線状にすることができる。

３．機能構成
第３章では、本実施形態、即ち、第１実施形態及び第２実施形態の機能構成について説明する。図７に表したように、計測装置１を構成する情報処理装置８は、制御部８３を備え、さらに制御部８３は、駆動部８３１と、取得部８３２と、補正部８３３と、計測部８３４と、表示制御部８３５と、記憶制御部８３６とを備える。即ち、ソフトウェア（記憶部８２に記憶されている）による情報処理がハードウェア（制御部８３）によって具体的に実現されることで、これら各部の機能が実行されうる。以下、各構成要素についてさらに説明する。

３．１ 駆動部８３１
駆動部８３１は、駆動ステップを実行するように構成される。駆動部８３１は、測定光Ｓの照射方向を制御するように、光照射部２の少なくとも一部を駆動させる制御信号を生成する。ここでは、駆動部８３１は、光照射部２に備わる反射鏡２３を駆動させる制御信号を生成してもよい。例えば具体的には、反射鏡２３が駆動対象である場合、制御信号は、反射鏡２３を所定の回転軸で回転させる角度（以下、照射角度ＩＡと称する）である。以下、駆動対象は、反射鏡２３とする。計測装置１は、このように測定光Ｓの照射方向を変えることで、計測対象Ｍの表面形状の一点ではなく、直線上又は領域単位で表面形状を計測することができる。

駆動部８３１は、計測装置１を二次元的に駆動させる制御信号を生成する。計測装置１は、駆動部８３１から送られた制御信号に基づいて、所定の方向に所定の距離で移動する。また、駆動部８３１は、計測装置１を駆動させる代わりに、ＸＹステージ１０を駆動させる制御信号を生成してもよい。ＸＹステージ１０は、駆動部８３１から送られた制御信号に基づいて、所定の方向に所定の距離で移動する。

３．２ 取得部８３２
取得部８３２は、取得ステップを実行するように構成される。図１１は、実施形態に係る補正治具５で反射した第１反射光Ｒ１の光路の一例を表した図である。取得部８３２は、このように補正治具５で反射した第１反射光Ｒ１が検出されたときの制御信号の値である第１の値を取得する。ここで第１の値は、第１反射光Ｒ１が検出されたときの、反射鏡２３の照射角度ＩＡである。図１２は、実施形態に係る検出部３が検出した絶対距離ＳＩの一例を表した図である。図１２に表されたように、補正治具５と計測対象Ｍとの間の距離が計測対象Ｍの表面上に存在する凹凸の高低差より大きい場合、補正治具５からの反射した第１反射光Ｒ１に基づいて測定される光源２１から補正治具５までの絶対距離ＳＩは、光源２１から計測対象Ｍまでの絶対距離ＳＩと比較して小さい。そのため、絶対距離ＳＩは、所定の照射角度ＩＡで大きく異なる値を示す。かかる絶対距離ＳＩの違いから、取得部８３２は、第１反射光Ｒ１が検出されたときの制御信号の値である第１の値を取得する。

駆動部８３１が生成した反射鏡２３を駆動させる第１の値（制御信号の値）は、記憶部８２に一旦記憶される。取得部８３２は、これを照射角度ＩＡとして記憶部８２から読込み取得する。取得部８３２は、照射角度ＩＡ以外に、計測に必要なデータは記憶部８２から読込み取得する。

３．３ 補正部８３３
補正部８３３は、補正ステップを実行するように構成される。補正部８３３は、前述した第１の値と、所定方向に対応する制御信号の値である第２の値とに基づいて、反射鏡２３（光照射部２）の照射角度ＩＡを補正する。ここで第２の値は、第１反射光Ｒ１が検出されたときの、反射鏡２３の理論上の照射角度ＩＡである。理論上とは、補正部８３３の取り付け位置によって決まる設計上の値である。即ち、第１の値が、実際の照射角度ＩＡであり、第２値が真の照射角度ＩＡである。理想的には、実際の照射角度ＩＡと真の照射角度ＩＡとは一致すべきだが、反射鏡２３の取り付け誤差、計測装置１が使用される場所の環境条件等の要因によって、両者の間に誤差が生じる。補正部８３３は、両者の誤差を検出して、反射鏡２３の照射角度ＩＡを補正する。

３．４ 計測部８３４
計測部８３４は、計測ステップを実行するように構成される。計測部８３４は、ルックアップテーブルＬを参照して、計測対象Ｍの表面形状を計測する。図８に表されたように、ルックアップテーブルＬは、反射鏡２３（光照射部２）の照射角度ＩＡに対応する測定光Ｓが到達する計測対象Ｍの座標位置を参照する対応表である。図１３は、反射鏡２３で反射された測定光Ｓが到達した計測対象Ｍの表面の到達点Ｐの一例を表した図である。このように、計測装置１がレンズ６を備える場合、測定光Ｓは、レンズ６によって、透過及び屈折される。レンズ６の表面が曲率を有するため、反射鏡２３がＸ軸方向に測定光Ｓを照射する照射角度ＩＡと測定光Ｓの計測対象Ｍの到達点Ｐ（Ｘ軸方向のｘ座標位置ＸＤ）とは線形ではない。そのため、計測部８３４は、照射角度ＩＡに対応する測定光Ｓの計測対象Ｍの到達点Ｐを、ルックアップテーブルＬを参照して計測する。ルックアップテーブルＬのデータは、離散的なデータであるため、ルックアップテーブルＬにない照射角度ＩＡに対応する到達点Ｐの座標位置は、ルックアップテーブルＬの値を補間して算出される。

また第２実施形態において、ルックアップテーブルＬは、図９または図１０に表したように、反射鏡２３（光照射部２）の照射角度ＩＡに対応する測定光Ｓが到達する計測対象Ｍの座標位置を参照する対応表である。どちらの実施形態でも、ルックアップテーブルＬは同種のデータを有し、同様の機能として使用される。

計測部８３４は、多項式に基づいて、計測対象Ｍの表面形状を計測してもよい。多項式は、ルックアップテーブルＬに格納されたデータに基づいて算出される。ユーザーは、予めルックアップテーブルＬが有する照射角度ＩＡと座標位置との関係を推定して、想定される関数にフィットするように当該関数の各係数を算出する。詳細は、次章で説明する。

３．５ 表示制御部８３５
表示制御部８３５は、表示制御ステップを実行するように構成される。表示制御部８３５は、計測装置１が計測した計測対象Ｍの表面形状の座標位置を表示させるように制御する。ユーザーは、計測対象Ｍの計測結果を計測中及び計測完了後に、計測対象Ｍの表面形状を把握することで、計測対象Ｍが工業製品の場合、計測対象Ｍが良品か不具合品か目視で判断することができる。表示制御部８３５は、計測結果をテキストデータで表示部８４に表示させてもよいし、計測対象Ｍをグラフィカルデータで表示部８４に表示させてもよい。表示制御部８３５は、補正部８３３が算出した反射鏡２３の照射角度ＩＡの誤差データを表示させてもよい。ユーザーは、照射角度ＩＡの誤差データから、誤差の発生要因を特定し得る。

３．６ 記憶制御部８３６
記憶制御部８３６は、記憶制御ステップを実行するように構成される。記憶制御部８３６は、補正部８３３が補正した反射鏡２３の誤差データ及び計測部８３４が計測した計測対象Ｍの表面形状のデータを、記憶部８２に記憶させる。記憶させるタイミングは、各機能部によって処理されたとき、又は、予め定められた時間でもよい。

４．計測装置１の機能
第４章では、第１章から第３章までで説明した計測装置１の各機能について説明する。説明にあたり、本実施形態では、光照射部２は、光照射部２を構成する反射鏡２３とする。計測対象Ｍは、工業製品であり、計測装置１は、生産ラインで使用されているとする。また、駆動部８３１は、所定の方向（Ｘ軸方向）に直線上に計測対象Ｍの表面形状を計測する。

４．１ 反射鏡２３（光照射部２）の補正
本節では、計測装置１が反射鏡２３の駆動誤差の補正をする機能について説明する。反射鏡２３は所定の照射角度ＩＡで測定光Ｓを照射するが、反射鏡２３の取付け誤差、計測装置１の使用される場所の環境条件によって、適正な照射角度ＩＡで測定光Ｓを計測対象Ｍに照射することができない場合がある。反射鏡２３を補正することで、計測装置１は、精確に計測対象Ｍの表面形状を計測することができる。

反射鏡２３を補正する手段として、計測装置１は補正治具５を備える。補正治具５は、所定の形状を有し、測定光Ｓを補正治具５の上面で反射させる。反射鏡２３の所定の照射角度ＩＡで、測定光Ｓは補正治具５の上面で反射し、それ以外の照射角度ＩＡでは、測定光Ｓは補正治具５を透過する。

ここでは、反射鏡２３の誤差について具体的に説明する。図１１に表されたように、反射鏡２３から反射された測定光Ｓの設計上の光路と実際の光路とは、反射鏡２３が取付け誤差等を有する場合、異なる。図１４は、補正治具５で反射した測定光Ｓの照射角度ＩＡを記した補正治具照射角度データＴである。図１１及び図１４に表されたように、測定光Ｓの設計上の光路は、反射鏡２３の照射角度ＩＡが－α、０及びαのときに、補正治具５の補正治具左位置５ａ、補正治具中央位置５ｂ及び補正治具右位置５ｃで反射される。しかし、反射鏡２３に取付け誤差等かある場合、反射鏡２３の照射角度ＩＡが、－β、０及びβのときに、補正治具５の補正治具左位置５ａ、補正治具中央位置５ｂ及び補正治具右位置５ｃで反射される。設計値と実測値の間に誤差が、補正治具左位置５ａと補正治具右位置５ｃで、それぞれ、δ及び－δが生じている。

誤差は、反射鏡２３の照射角度ＩＡが設計上の照射角度ＩＡよりも広い場合、狭い場合、又は左右にずれている場合に生じる。この場合、駆動部８３１が生成した反射鏡２３を駆動させる制御信号に対応する照射角度ＩＡと、実際の照射角度ＩＡとが異なるため、計測対象Ｍの表面形状の計測値が誤差を含む。

この誤差を解消する具体的な例として、補正部８３３は、線形補間を用いてもよい。取得部８３２は、計測装置１に取付けた補正治具５から測定光Ｓが反射した第１反射光Ｒ１が検出されたときの制御信号の値である第１の値を取得する。第１の値は、照射角度ＩＡの実測値である－β、０及びβである。取得部８３２は、記憶部８２に記憶された、補正治具５から測定光Ｓが反射した第１反射光Ｒ１に対応する制御信号の値である第２の値を取得する。第２の値は、照射角度ＩＡの設計値である－α、０及びαである。

計測装置１は、取得部８３２が取得した値に基づいて、補正部８３３に反射鏡２３の補正をさせる。具体的には、補正部８３３は、実測値である－β、０及びβと、設計値である－α、０及びαとに基づいて、補間係数を算出する。補正部８３３は、この補間係数を用いて、反射鏡２３を駆動させる制御信号である照射角度ＩＡを補正して、適正な照射角度ＩＡに補正する。

補正部８３３は、補正にあたり上述した設計値の代わりに、例えば計測装置１の工場出荷時の照射角度ＩＡを用いて補正してもよい。製造された計測装置１の状態は、組立誤差を含むため設計値とは異なる。そのため第１反射光Ｒ１が補正治具５で反射したときの反射鏡２３の照射角度ＩＡを実測し、設計値とすることで、個々の計測装置１の適正な照射角度ＩＡが得られる。

補正部８３３は、反射鏡２３の補正を、計測装置１を使用する前に一度だけ行ってもよいし、計測装置１の使用中に行ってもよい。前者は、計測装置１の使用環境が一定である場合、補間係数の変動が小さいため、補正をする回数を削減することができる。その結果、ユーザーは、計測装置１の稼働率を向上させることができる。後者は、計測装置１の使用環境が一定でない場合、補間係数の変動が大きいため、都度補間係数を算出する。その結果、ユーザーは、計測精度を向上させることができる。

４．２ 計測対象Ｍの表面形状の直線方向に対する計測
本節では、計測装置１が、測定光Ｓが到達した計測対象Ｍの表面上の位置を計測する機能ついて説明する。計測部８３４は、計測装置１が計測対象Ｍの表面形状を三次元計測するため、測定光Ｓの到達点Ｐを計測する。図１１に表されたように、反射鏡２３のＸ軸方向の照射角度ＩＡに応じて、測定光Ｓの計測対象Ｍの表面の到達点ＰはＸ軸方向に移動する。Ｘ軸方向の到達点Ｐは、レンズ６の表面形状に加えて屈折率、測定光Ｓの波長等の物性値に影響されるため、Ｘ軸方向の照射角度ＩＡとＸ軸方向の到達点Ｐとは線形関係ではない。そのため、計測部８３４は、照射角度ＩＡに応じた到達点Ｐを算出し、計測対象Ｍの表面形状を計測する。

計測部８３４は、ルックアップテーブルＬを参照して照射角度ＩＡに応じた到達点Ｐを算出する。ルックアップテーブルＬには、入力データとして照射角度ＩＡ及び出力データとして測定光Ｓの到達点Ｐのｘ座標位置ＸＤが配列して格納されている。図８に表されたように、照射角度ＩＡは、反射鏡２３の照射角度ＩＡの上限値と下限値とが等分割され、ｘ座標位置ＸＤは、それらに対応した値である。

計測部８３４は、反射鏡２３が駆動している間、連続的又は離散的に、計測対象Ｍの表面形状を計測する。反射鏡２３の照射角度ＩＡが、ルックアップテーブルＬの配列の値にない場合、計測部８３４は、２つの配列の値で線形補間する。具体的には、照射角度ＩＡが、－４．７０°である場合、照射角度ＩＡの配列値である－４．８０の値と、－４．６０の値とで線形補間をして、ｘ座標位置ＸＤが算出される。算出されたｘ座標位置ＸＤを用いて、計測部８３４は、計測対象Ｍの表面形状のｘ座標位置ＸＤを計測する。

ルックアップテーブルＬは、計測装置１の出荷前に、計測装置１ごと又は製造ロットごとに、生成されてもよい。また、計測装置１が導入された後、ユーザーが、定期又は不定期に計測装置１を動作させて、ルックアップテーブルＬを生成してもよい。ルックアップテーブルＬの生成方法及びタイミングは、限定されない。

計測部８３４は、多項式を用いて、計測対象Ｍの表面形状のｘ座標位置ＸＤを計測してもよい。計測部８３４は、ルックアップテーブルＬに格納されている各データをカーブフィッティングすることによって多項式を算出することができる。図１５は、実施形態に係る照射角度ＩＡとｘ座標位置ＸＤのデータからカーブフィッティングした一例を表した図である。カーブフィッティングによって決定された多項式の係数は、記憶部８２に記憶される。計測部８３４は、計測中、記憶部８２に記憶された多項式の係数及び照射角度ＩＡに基づいて、ｘ座標位置ＸＤを算出し、計測対象Ｍの表面形状を計測する。

具体的には、ユーザーは、照射角度ＩＡを独立変数とし、ｘ座標位置ＸＤを従属変数とし、Ｍ次多項式でモデル化する回帰分析手法を用いて係数を算出してもよい。以下の数１（Ｍ次多項式）の、係数ｗを求めることで、データｘ（照射角度ＩＡ）に対するｆ（ｘ，ｗ）（到達点Ｐのｘ座標位置ＸＤ）が算出される。

数１の係数ｗは、最小二乗法によって求められる。具体的には、データ｛（ｘ_ｎ，ｔ_ｎ）｝ （ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）が与えられた場合、二乗誤差である数２のＥ（ｗ）を最小にするｗが決定される。ここで、データ｛（ｘ_ｎ，ｔ_ｎ）｝は、ルックアップテーブルＬに格納された照射角度ＩＡ及びｘ座標位置ＸＤでもよい。

４．３ 計測対象Ｍの表面形状の垂直方向に対する計測
本節では、計測装置１が、測定光Ｓが到達した計測対象Ｍの表面上の高さを計測する機能ついて説明する。ここでは、光源２１は、光コム光源２１１とする。そのため計測装置１は、光コム光源２１１を利用した干渉計測に基づいて、計測対象Ｍの高さを計測する。

干渉計測では、光コム光源２１１から射出された測定光Ｓは、第１ビームスプリッタ２２ａによって、測定光Ｓの一部が参照光として分割される。参照光は、第１ビームスプリッタ２２ａによって、反射され第１検出部３ａに到達する。第１検出部３ａでは、参照光は、電気的に参照信号に変換される。一方、分割された残りの測定光Ｓは、第１ビームスプリッタ２２ａを透過し、さらに第１ビームスプリッタ２２ａを経由して、反射鏡２３に到達する。

反射鏡２３は、測定光Ｓを計測対象Ｍに所定の照射角度ＩＡで、反射させる。反射された測定光Ｓは、レンズ６を透過及び屈折し、補正治具５を通過して計測対象Ｍに到達する。計測対象Ｍに到達した測定光Ｓは、第２反射光Ｒ２として計測対象Ｍの表面で反射する。

第２反射光Ｒ２は、測定光Ｓと同一の光路を経由して、第１ビームスプリッタ２２ａに導かれる。第２反射光Ｒ２は、第１ビームスプリッタ２２ａで反射され第２検出部３ｂに到達する。第２検出部３ｂでは、第２反射光Ｒ２は、電気的に第１の反射信号及び第２の反射信号に変換される。

第１バンドパスフィルター４１１は、第１検出部３ａで光電変換された参照信号のビート（うねり）成分から繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐの参照信号を取り出す。第２バンドパスフィルター４１２は、第１検出部３ａで光電変換された参照信号のビート（うねり）成分から、高周波ｆ_ｈ成分から繰り返し周波数ｆ_ｒｅｐ成分を除いたｆ_ｈ－ｆ_ｒｅｐの参照信号を取り出す。第３バンドパスフィルター４１３は、第２検出部３ｂで光電変換された第２の反射信号から高周波信号ｆ_ｈの第２の反射信号を取り出す。

ダブルバランスドミキサー４２は、アナログ乗算器であり、第２バンドパスフィルター４１２から取り出されたｆ_ｈ－ｆ_ｒｅｐの参照信号の周波数成分と、第３バンドパスフィルター４１３から取り出されたｆ_ｈの第２の反射信号の周波数成分との電気信号に対して乗算の演算を行う回路である。ここで演算は電気信号の電圧成分で行う。その演算結果として、ヘテロダインの原理を用いて、その和と差の周波数成分のプローブ信号が出力される。

位相計４３は、参照信号及び第２の反射信号から電気的位相差を計測する。具体的には、位相計４３は、参照信号と、ダブルバランスドミキサー４２で参照信号及び第２の反射信号に基づいて出力されたプローブ信号との位相差を表す電圧信号を生成する。計測部８３４は、この位相差の電圧信号に基づいて測定光Ｓが分割された第１ビームスプリッタ２２ａから計測対象Ｍの表面における一点までの距離を算出し、計測対象Ｍの高さを計測する。なお、上述した測定方法は一例であって、これに限定されない。

反射鏡２３の照射角度ＩＡの違いにより測定光Ｓの光路が異なる。そのため、計測部８３４は、照射角度ＩＡの違いによる第１ビームスプリッタ２２ａから計測対象Ｍの表面までの幾何学的距離を補正する。例えば、計測部８３４は、第１ビームスプリッタ２２ａから計測対象Ｍの表面までの幾何学的距離を、照射角度ＩＡに基づいて測定光Ｓが反射鏡２３から垂直に計測対象Ｍの表面に到達にした幾何学的距離に変換して、計測対象Ｍの表面形状の高さを計測してもよい。

上述したように、計測装置１は、計測対象Ｍの表面形状の直線方向の位置と高さを計測することで、計測対象Ｍの表面形状を三次元計測するように構成される。計測装置１は、所定の計測範囲ごとに、反射鏡２３の照射角度ＩＡに応じた計測対象Ｍの表面形状を計測する。そのため、計測装置１に補正治具５を備えて計測する場合、補正治具左位置５ａ、補正治具中央位置５ｂ及び補正治具右位置５ｃの下方にある計測対象Ｍの表面形状が計測されない。そのため、計測装置１は、計測範囲を重複させて、計測することが好ましい。図１６は、実施形態に係る計測範囲を重複させて計測対象Ｍを計測する一例を表した図である。図に表したように、計測装置１は、計測範囲を重複させることで、補正治具５の下方にある計測対象Ｍの表面形状を計測可能に構成される。

平面上の計測範囲を重複させて計測対象Ｍを計測する場合、計測装置１又はＸＹステージ１０を二次元的に移動させることで、計測対象Ｍの表面全体を三次元計測することができる。図１７は、治具フレーム部５１を有する補正治具５を用いて計測対象Ｍを計測する一例を表した図である。図１８は、板状治具５３を有する補正治具５を用いて計測対象Ｍを計測する一例を表した図である。このように、補正治具５を有する計測装置１は、計測対象Ｍに対して相対的にＸ方向及びＹ方向に移動し、計測対象Ｍの表面全体を三次元計測する。

４．４ 補正治具５の機能
補正治具５は、反射鏡２３の照射角度ＩＡを補正する機能を有する。ユーザーは、計測前に、反射鏡２３の照射角度ＩＡを補正した後、計測中に計測装置１から補正治具５を取り外してもよいし、計測中に照射角度ＩＡを補正するため計測装置１に常時取り付けてもよい。

また、計測対象Ｍの表面上の所定のエリアを計測するため、計測装置１の反射鏡２３が、Ｘ軸及びＹ軸の双方向に測定光Ｓを照射する場合、補正治具５は、フレーム形状の治具が好ましい。図４に表したように、補正治具５は、治具フレーム部５１を有しており、補正部８３３は、Ｘ軸及びＹ軸の双方向で照射角度ＩＡを補正することができる。

治具フレーム部５１の長手方向幅ｗ１１に対してフレーム幅ｗ１２が大きいと、計測対象Ｍの表面に到達する測定光Ｓは少なくなり、一回の反射鏡２３の照射駆動での計測範囲が小さくなる。また、治具フレーム部５１の長手方向幅ｗ１１に対してフレーム幅ｗ１２が小さいと、反射鏡２３の照射角度ＩＡの誤差が大きいと補正することができない場合が生じうる。

従って、治具フレーム部５１のフレーム幅ｗ１２は、計測装置１の仕様、計測対象Ｍの種類等の条件によるが、治具フレーム部５１の長手方向幅ｗ１１に対して、０．２以下であることが好ましい。そのため、（フレーム幅ｗ１２／治具フレーム部５１の長手方向幅ｗ１１）の値は、０，０．００５，０．０１，０．０１５，０．０２，０．０２５，０．０３，０．０３５，０．０４，０．０４５，０．０５，０．０５５，０．０６，０．０６５，０．０７，０．０７５，０．０８，０．０８５，０．０９，０．０９５，０．１，０．１０５，０．１１，０．１１５，０．１２，０．１２５，０．１３，０．１３５，０．１４，０．１４５，０．１５，０．１５５，０．１６，０．１６５，０．１７，０．１７５，０．１８，０．１８５，０．１９，０．１９５，０．２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

次に、計測対象Ｍの表面形状の直線方向に計測するため、計測装置１の反射鏡２３が、Ｘ軸又はＹ軸の双方向に測定光Ｓを照射する場合、補正治具５は、複数の板状治具５３を有することが好ましい。図５に表したように、補正治具５は、直線上に複数の板状治具５３を有しており、板状治具５３の取付け方向を変えることで、補正部８３３は、Ｘ軸又はＹ軸の一方向で照射角度ＩＡを補正することができる。また、補正治具５は、Ｘ軸及びＹ軸の双方向で補正をする場合、補正治具５は、Ｘ軸及びＹ軸の双方向に直線上に複数の板状治具５３を有してもよい。

計測装置１は、複数の板状治具５３を取り付けることで、計測中に検出部３が両端に配置された板状治具５３から反射される第１反射光Ｒ１を検出することができない場合、反射鏡２３がねじれ誤差を生じていることを検知することができる。

フレーム形状を有する補正治具５同様、配列された複数の板状治具５３の両端の長さＬ３に対して板状治具５３の幅ｗ３が大きいと、計測対象Ｍの表面に到達する測定光Ｓは少なくなり、一回の反射鏡２３の照射駆動での計測範囲が小さくなる。また、配列された複数の板状治具５３の両端の長さＬ３に対して板状治具５３の幅ｗ３が小さいと、反射鏡２３の照射角度ＩＡの誤差が大きいと補正することができない場合が生じうる。

従って、板状治具５３の幅ｗ３は、配列された複数の板状治具５３の両端の長さＬ３に対して、０．２以下であることが好ましい。そのため、（板状治具５３の幅ｗ３／板状治具５３の両端の長さＬ３）の値は、０，０．００５，０．０１，０．０１５，０．０２，０．０２５，０．０３，０．０３５，０．０４，０．０４５，０．０５，０．０５５，０．０６，０．０６５，０．０７，０．０７５，０．０８，０．０８５，０．０９，０．０９５，０．１，０．１０５，０．１１，０．１１５，０．１２，０．１２５，０．１３，０．１３５，０．１４，０．１４５，０．１５，０．１５５，０．１６，０．１６５，０．１７，０．１７５，０．１８，０．１８５，０．１９，０．１９５，０．２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

補正治具５の形状は、上述したものに限定されない。計測装置１の計測範囲が計測対象Ｍの表面上の所定のエリアであっても、所定の直線であっても、補正治具５は、各軸方向の照射角度ＩＡの少なくとも上限及び下限が補正することができる構造を有していればよい。反射鏡２３の照射角度ＩＡの誤差は、必ずしも、反射鏡２３から計測対象Ｍまでの垂線を中心に左右対象に生じるとは限らないため、補正治具５の中央に治具中央部５２を備えることで、補正精度をさらに高めることができる。複数の板状治具５３の構造においても、同様に中央部分に板状治具５３を備えることで、補正精度をさらに高めることができる。

５．補正及び計測方法
第５章では、本実施形態、即ち、第１実施形態及び第２実施形態に係る第１章から第４章までで説明した補正及び計測方法について説明する。ここでは、一回の計測範囲ごとに補正部８３３が反射鏡２３の照射角度ＩＡを補正する。補正及び計測方法は、計測装置１の各ステップを備える。具体的には、大きく分けて、駆動ステップでは、駆動部８３１が反射鏡２３を所定の照射角度ＩＡで駆動させる。取得ステップでは、取得部８３２が駆動させた制御信号の値である第１の値を取得する。補正ステップでは、補正部８３３が第１の値と所定の照射角度ＩＡに対応する第２の値に基づいて、反射鏡２３を補正する。計測ステップでは、計測部８３４がルックアップテーブルＬ又は多項式に基づいて、計測対象Ｍの形状を計測する。図１９は、実施形態に係る補正及び計測方法のアクティビティ図である。以下、本図に沿って説明する。

（アクティビティＡ０１）
計測装置１は、計測対象Ｍの計測位置に移動する。または、ＸＹステージ１０が駆動されて、載置された計測対象Ｍの計測位置が計測装置１まで移動する。
（アクティビティＡ０２）
駆動部８３１は、反射鏡２３を駆動する。
（アクティビティＡ０３）
反射鏡２３は、光コム光源２１１から射出された測定光Ｓを計測対象Ｍに照射する。
（アクティビティＡ０４）
検出部３は、反射光Ｒを検出する。
（アクティビティＡ０５）
補正治具５が、測定光Ｓを反射した場合、アクティビティＡ０６が実行される。補正治具５が、測定光Ｓを反射していない場合、アクティビティＡ０７が実行される。
（アクティビティＡ０６）
補正部８３３は、反射鏡２３の照射角度ＩＡを補正する。
（アクティビティＡ０７）
計測部８３４は、補正された照射角度ＩＡに基づいて、計測対象Ｍの表面形状を計測する。
（アクティビティＡ０８）
反射鏡２３の一回の駆動による計測が終了した場合、アクティビティＡ０９が実行される。反射鏡２３の一回の駆動による計測が終了していない場合、アクティビティＡ０２が実行される。
（アクティビティＡ０９）
計測が全て終了したか判断する。終了した場合、計測は完了する。終了していない場合、アクティビティＡ０１が実行される。

このような補正及び計測方法によれば、ユーザーは、反射鏡２３の照射角度ＩＡを補正することで、計測対象Ｍの表面形状を精確に計測することができる。補正部８３３は、計測中に反射鏡２３の照射角度ＩＡを補正することができため、反射鏡２３の取付け誤差のみならず、計測装置１が使用される場所の温度、湿度等の環境条件による誤差も補正することができる。このような補正機能を有するため、ユーザーは、工業製品である計測対象Ｍを精確に計測することで、製品の品質をより高めることができる。ひいては、市場に不具合品を流出することが防げるため、ユーザーは、不具合対応によるコストも削減することができる。

６．その他
下記のような態様によって前述の実施形態を実施してもよい。
（１）計測部８３４は、ルックアップテーブルＬを用いる代わりに、照射角度ＩＡと、レンズ６の面形状を記述する式とを用いて、測定光Ｓの計測対象Ｍの表面の到達点Ｐのｘ座標位置ＸＤを直接算出して、計測対象Ｍの表面形状を計測してもよい。
（２）補正治具５は、測定光Ｓを反射する代わりに、光吸収材を備えて、測定光Ｓを吸収してもよい。取得部８３２では、前記第１反射光Ｒ１が検出しないことで、反射鏡２３の照射角度ＩＡの制御信号の値である第１の値を取得することができる。
（３）補正部８３３は、反射鏡２３が直線運動する場合であっても、補正治具５を用いて、駆動誤差を補正してもよい。補正部８３３は、補正治具５を用いることで、回転方向のみならず直線方向に対しても補正することができる。
（４）プログラムであって、コンピュータ（情報処理装置８）に、計測装置１の各ステップを実行させるものが提供されてもよい。

さらに、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記計測装置において、ＸＹステージをさらに備え、前記ＸＹステージは、前記計測対象を該ＸＹステージの上面に載置し、前記測定光の光軸に対して垂直方向に、前記計測装置に対して相対移動可能に構成され、前記補正治具は、前記ＸＹステージの上面に固定されるように構成される、もの。
前記計測装置において、制御部をさらに備え、前記制御部は、次の各ステップを実行するように構成され、駆動ステップでは、前記照射方向を制御するように、前記光照射部の少なくとも一部を駆動させる制御信号を生成し、取得ステップでは、前記第１反射光が検出されたときの前記制御信号の値である第１の値を取得する、もの。
前記計測装置において、前記制御部は、補正ステップをさらに実行するように構成され、前記補正ステップでは、前記第１の値と、前記所定方向に対応する前記制御信号の値である第２の値とに基づいて、前記光照射部を補正する、もの。
前記計測装置において、前記制御部は、計測ステップをさらに実行するように構成され、前記計測ステップでは、ルックアップテーブルを参照して、前記計測対象の形状を計測し、ここで前記ルックアップテーブルは、前記光照射部の照射角度に対応する前記測定光が到達する前記計測対象の座標位置を参照する対応表である、もの。
前記計測装置において、前記計測ステップでは、多項式に基づいて、前記計測対象の形状を計測し、ここで前記多項式は、前記ルックアップテーブルに格納されたデータに基づいて算出された、もの。
前記計測装置において、レンズをさらに備え、前記レンズは、前記光照射部と前記補正治具との間に配置され、前記測定光を透過及び屈折させるように構成される、もの。
前記計測装置において、前記光照射部は、光源と、反射鏡とを備え、前記光源は、前記測定光を出力するように構成され、前記反射鏡は、前記測定光を反射させるように構成され、これを前記補正治具及び前記計測対象に照射するように構成される、もの。
前記計測装置において、前記光源は、光コム光源である、もの。
前記計測装置において、前記反射鏡は、ガルバノミラーである、もの。
前記計測装置において、導波管をさらに備え、前記導波管は、前記光照射部と前記補正治具との間に配置され、前記光照射部に対向する該導波管の他端に前記補正治具が配置されている、もの。
前記計測装置において、前記補正治具は、治具フレーム部と、治具中央部とを備え、前記治具フレーム部は、矩形のフレーム構造を有し、前記治具中央部は、前記治具フレーム部の内側に配置される、もの。
前記計測装置において、前記治具フレーム部のフレーム幅は、前記治具フレーム部の長手方向の幅に対して、０．２以下である、もの。
前記計測装置において、前記補正治具は、複数の板状治具が整列されて配置されている、もの。
前記計測装置において、前記板状治具の幅は、配列された前記板状治具の両端の長さに対して、０．２以下である、もの。
プログラムであって、コンピュータに、前記計測装置の各ステップを実行させる、もの。
もちろん、この限りではない。

最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ ：計測装置
２ ：光照射部
２１ ：光源
２１１ ：光コム光源
２２ ：ビームスプリッタ
２２ａ ：第１ビームスプリッタ
２２ｂ ：第２ビームスプリッタ
２３ ：反射鏡
２４ ：台形プリズム
３ ：検出部
３ａ ：第１検出部
３ｂ ：第２検出部
４ ：計測ユニット
４１ ：バンドパスフィルター
４１１ ：第１バンドパスフィルター
４１２ ：第２バンドパスフィルター
４１３ ：第３バンドパスフィルター
４２ ：ダブルバランスドミキサー
４３ ：位相計
５ ：補正治具
５１ ：治具フレーム部
５２ ：治具中央部
５３ ：板状治具
５３－１ ：板状治具
５３－２ ：板状治具
５３－３ ：板状治具
５ａ ：補正治具左位置
５ｂ ：補正治具中央位置
５ｃ ：補正治具右位置
６ ：レンズ
７ ：導波管
８ ：情報処理装置
８０ ：通信バス
８１ ：通信部
８２ ：記憶部
８３ ：制御部
８３１ ：駆動部
８３２ ：取得部
８３３ ：補正部
８３４ ：計測部
８３５ ：表示制御部
８３６ ：記憶制御部
８４ ：表示部
８５ ：入力部
９ ：反射式集光光学系
９１ ：凸面鏡９１
９２ ：凹面鏡９２
１０ ：ＸＹステージ
ＩＡ ：照射角度
Ｌ ：ルックアップテーブル
Ｌ３ ：両端の長さ
Ｍ ：計測対象
Ｐ ：到達点
Ｐ１ ：到達点
Ｐ２ ：到達点
Ｐｎ ：到達点
Ｒ ：反射光
Ｒ１ ：第１反射光
Ｒ２ ：第２反射光
Ｓ ：測定光
ＳＩ ：絶対距離
Ｔ ：補正治具照射角度データ
ＸＤ ：ｘ座標位置
ｄ１ ：奥行
ｄ２ ：奥行
ｄ３ ：奥行
ｈ１ ：高さ
ｈ２ ：高さ
ｈ３ ：高さ
ｗ１１ ：長手方向幅
ｗ１２ ：フレーム幅
ｗ２ ：幅
ｗ３ ：幅

Claims (16)

1. 計測対象を計測する計測装置であって、
   光照射部と、補正治具と、検出部とを備え、
   前記光照射部は、照射方向を可変に、測定光を所望の位置に照射するように構成され、
   前記補正治具は、
   前記光照射部と、前記計測対象との間に設けられ、
   前記照射方向が所定方向である場合に前記測定光を反射させ、且つ前記照射方向が前記所定方向でない場合に前記測定光を前記計測対象に到達させるように構成され、
   前記検出部は、前記測定光が、前記補正治具で反射した第１反射光と、前記計測対象から反射された第２反射光とを検出するように構成される、もの。
2. 請求項１に記載の計測装置において、
   ＸＹステージをさらに備え、
   前記ＸＹステージは、前記計測対象を該ＸＹステージの上面に載置し、前記測定光の光軸に対して垂直方向に、前記計測装置に対して相対移動可能に構成され、
   前記補正治具は、前記ＸＹステージの上面に固定されるように構成される、もの。
3. 請求項１又は請求項２に記載の計測装置において、
   制御部をさらに備え、
   前記制御部は、次の各ステップを実行するように構成され、
   駆動ステップでは、前記照射方向を制御するように、前記光照射部の少なくとも一部を駆動させる制御信号を生成し、
   取得ステップでは、前記第１反射光が検出されたときの前記制御信号の値である第１の値を取得する、もの。
4. 請求項３に記載の計測装置において、
   前記制御部は、補正ステップをさらに実行するように構成され、
   前記補正ステップでは、前記第１の値と、前記所定方向に対応する前記制御信号の値である第２の値とに基づいて、前記光照射部を補正する、もの。
5. 請求項３又は請求項４に記載の計測装置において、
   前記制御部は、計測ステップをさらに実行するように構成され、
   前記計測ステップでは、ルックアップテーブルを参照して、前記計測対象の形状を計測し、ここで前記ルックアップテーブルは、前記光照射部の照射角度に対応する前記測定光が到達する前記計測対象の座標位置を参照する対応表である、もの。
6. 請求項５に記載の計測装置において、
   前記計測ステップでは、多項式に基づいて、前記計測対象の形状を計測し、ここで前記多項式は、前記ルックアップテーブルに格納されたデータに基づいて算出された、もの。
7. 請求項１～請求項６の何れか１つに記載の計測装置において、
   レンズをさらに備え、
   前記レンズは、前記光照射部と前記補正治具との間に配置され、前記測定光を透過及び屈折させるように構成される、もの。
8. 請求項１～請求項７の何れか１つに記載の計測装置において、
   前記光照射部は、光源と、反射鏡とを備え、
   前記光源は、前記測定光を出力するように構成され、
   前記反射鏡は、前記測定光を反射させるように構成され、これを前記補正治具及び前記計測対象に照射するように構成される、もの。
9. 請求項８に記載の計測装置において、
   前記光源は、光コム光源である、もの。
10. 請求項８又は請求項９に記載の計測装置において、
    前記反射鏡は、ガルバノミラーである、もの。
11. 請求項１～請求項１０の何れか１つに記載の計測装置において、
    導波管をさらに備え、
    前記導波管は、
    前記光照射部と前記補正治具との間に配置され、
    前記光照射部に対向する該導波管の他端に前記補正治具が配置されている、もの。
12. 請求項１～請求項１１の何れか１つに記載の計測装置において、
    前記補正治具は、治具フレーム部と、治具中央部とを備え、
    前記治具フレーム部は、矩形のフレーム構造を有し、
    前記治具中央部は、前記治具フレーム部の内側に配置される、もの。
13. 請求項１２に記載の計測装置において、
    前記治具フレーム部のフレーム幅は、前記治具フレーム部の長手方向の幅に対して、０．２以下である、もの。
14. 請求項１～請求項１１の何れか１つに記載の計測装置において、
    前記補正治具は、複数の板状治具が整列されて配置されている、もの。
15. 請求項１４に記載の計測装置において、
    前記板状治具の幅は、配列された前記板状治具の両端の長さに対して、０．２以下である、もの。
16. プログラムであって、
    コンピュータに、請求項３～請求項６の何れか１つに記載の計測装置の各ステップを実行させる、もの。