JP7310541B2

JP7310541B2 - 位置測定方法

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Publication number: JP7310541B2
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Inventors: 信吾林; 晃久松山
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Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2023-07-19
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Description

本発明は、測定対象上の所定の測定点の、特定座標系における位置座標を測定する装置を用いた、位置測定方法に関する。

従来より、Ｘ－Ｙテーブルに被測定物を載せ、Ｘ－Ｙテーブルを動かして測定しようとするポイントを照準装置のカーソルに合わせ、その際のＸ－ＹテーブルのＸ、Ｙ両方向のそれぞれの移動量を測定することにより、被測定物の寸法を測定する装置が知られている。このような装置においては、Ｘ－Ｙ各々の方向の案内レールが僅かに曲がっていることや、完全に直交していないこと等の原因により測定値に誤差が生じることを抑制するため、Ｘ‐Ｙテーブルに校正板を載せ、校正板に設けられた複数のマーカの位置をＸ方向、Ｙ方向の２つのリニアスケールによって測定し、その複数の測定値およびマーカの位置を示す複数の正確な値を演算装置に記憶させる寸法測定装置が提案されている。この装置では、被測定部を測定するときに、この記憶された値に基づいて演算装置によりリニアスケールによる測定値の補正を行っている（特許文献１）。

しかしながら、上記の従来技術においては、測定対象（被測定物）と撮像装置（照準装置）とを相対的に移動させることで測定点を変更する際の、装置の剛性不足による測定誤差の対策については開示されていなかった。

実開昭６２－１１９６０７号公報

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、測定対象と撮像装置とを相対的に移動させることで測定点を変更する際に、装置の剛性不足によって測定誤差が生じる場合にも、リニアスケール等の位置検出部の検出値をより正確に補正することができ、測定点の位置をより精度よく測定可能な技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明は、測定対象上における所定の測定点を撮影する撮像部と、該撮像部または前記測定対象の位置を検出する位置検出部とを有し、前記撮像部が前記測定点を撮影した際の該位置検出部の検出値を用いて、前記測定点の、特定座標系における位置座標を測定する装置における位置測定方法であって、
所定の指標部が２次元的に配置された校正板における前記指標部の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得し、
予め別装置で取得した前記指標部の前記校正板の基準に対する位置座標を前記特定座標系における位置座標に変換した真値と前記実測値との差分を補正値として取得し、
前記補正値を用いて前記位置検出部の検出値を補正し、
前記補正値は、前記撮像部が前記測定点を撮影する際の該撮像部または前記測定対象の移動方向に紐づいて取得されることを特徴とする、位置測定方法である。

ここで、本発明に係る装置は、測定対象上における測定点を撮影する撮像部と、撮像部または測定対象の位置を検出する位置検出部とを有し、撮像部が測定点を撮影した際の位置検出部の検出値を用いて、測定点の位置を測定するものである。このような装置におい
ては、撮像部または測定対象を移動させつつ測定点の位置座標を検出することになるが、その際に移動される部分はある程度以上大きな質量とサイズとを有する。よって、測定点を撮影するために撮像部または測定対象を停止させる際に装置に作用する慣性力も大きくなる。その結果、撮像部や測定対象を支持する部分が剛性不足のために変形する等の理由で、撮像部や測定対象の移動方向に応じて測定誤差が変化してしまう場合があった。よって、従来のように、装置の初期的な寸法ばらつき等の機差のみを考慮して、撮像部や測定対象の移動方向を考慮せずに位置検出部の検出値を補正した場合には、測定精度が低下する虞があった。

これに対し、本発明では、補正値は、撮像部が測定点を撮影する際の撮像部または測定対象の移動方向に紐づいて取得されるので、撮像部または測定対象の移動方向が変化したとしても、適切な補正値を用いて、位置検出部の検出値を補正することが可能である。その結果、装置における測定点の位置座標の測定精度を向上させることが可能である。ここで、位置検出部とは、例えばリニアスケールを意味するが、ロータリーエンコーダー等、別の装置を用いて位置検出部を実現しても構わない。この点は、以下についても同様である。

また、本発明は、測定対象上における所定の測定点を撮影する撮像部と、該撮像部または前記測定対象の位置を検出する位置検出部とを有し、前記撮像部が前記測定点を撮影した際の該位置検出部の検出値を用いて、前記測定点の、特定座標系における位置座標を測定する装置における測定方法であって、
所定の指標部が２次元的に配置された校正板における前記指標部の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得し、
予め別装置で取得した前記指標部の前記校正板の基準に対する位置座標を前記特定座標系における位置座標に変換した真値と前記実測値との差分を補正値として取得し、
前記補正値を用いて前記位置検出部の検出値を補正し、
前記撮像部は、前記測定対象における複数の前記測定点を、所定のルートに従って撮影することで、複数の前記測定点の位置座標を測定し、
前記補正値は前記ルートに紐づいて取得されることを特徴とする、位置測定方法であってもよい。

ここで、撮像部が測定点を撮影する際の、撮像部または測定対象の移動方向は、撮像部が複数の測定点を撮影する際のルートに基づいて決まる。よって、撮像部が複数の測定点を撮影する際のルートによって、各測定点に対して生じ得る誤差の大きさや方向は異なる。これに対し本発明では、位置検出部の検出値の補正値は撮像部が複数の測定点を撮影する際のルートに紐づいて取得されるので、各々のルートにおける撮像部または測定対象の移動方向に応じて、適切な補正値を用いて位置検出部の検出値を補正することが可能である。その結果、より確実に、測定対象における測定点の位置座標の測定精度を向上させることが可能である。

また、本発明においては、前記校正板における前記指標部の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得する際には、前記撮像部は、前記ルートに従って前記指標部を撮影するようにしてもよい。

これによれば、撮像部が校正板における指標部を撮影して補正値を決めるときと、実際の測定対象における測定点を撮影するときとで、撮像部または測定対象の移動方向を同じにすることができる。そうすると、実際の測定対象における測定点を撮影するルートに応じて、より適切な補正値を用いて、位置検出部の検出値を補正することが可能となる。その結果、装置における測定点の位置座標の測定精度をさらに向上させることが可能である。

また、本発明においては、前記撮像部が複数の前記測定点を前記ルートに従って撮影して複数の前記測定点の位置座標を測定する際に、前記撮像部によって撮影される前記測定対象上の領域に相当する前記指標部についてのみ、前記補正値を取得することとしてもよい。

これによれば、実際の測定点の位置測定に関係する指標部についてのみ、補正値を取得すれば良いこととなり、校正板に配置された全ての指標部について補正値を取得する必要がない。したがって、指標部についての補正値を取得する際の作業工数を削減することができ、補正値をメモリーに記憶する場合の記憶容量を低減することができる。

また、本発明においては、前記装置により、前記測定点の特定座標系における位置座標が測定される際には、
前記撮像部によって撮影される前記測定対象上の領域の基準点の前記特定座標系における位置座標が、前記位置検出部により検出され、
前記撮像部によって撮影される領域における前記基準点に対する前記測定点の視野内検出座標が検出され、
前記測定点の前記特定座標系における前記位置座標は、前記基準点の前記特定座標系における位置座標に前記視野内検出座標が加算されることで測定されることとしてもよい。

このような装置において装置の剛性が不足している場合には、撮像部や測定対象が移動後停止する際の機構部品の変形等で、撮像部で撮影される領域が変化してしまい、装置の測定精度はより低下し易い。また、撮像部が移動する装置であって、撮像部の機能がより高い場合には、撮像部の重量やサイズがより大きくなる傾向がある。このような場合には、撮像部の移動時の慣性力が増加するために、装置の測定精度はさらに低下し易くなる可能性がある。よって、このような装置に本発明を適用することで、より適切な補正値を取得できるという本発明の効果をより顕著に奏することが可能となる。

本発明においては、上記の課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明によれば、測定対象と撮像装置とを相対的に移動させることで測定点を変更する際に、装置の剛性不足によって測定誤差が生じる場合にも、位置検出部の検出値をより正確に補正することができ、測定点の位置をより精度よく測定することが可能となる。

適用例における寸法検査装置の概略構成示す斜視図である。適用例における寸法検査装置を模式的に示した平面図及び一視野の拡大図である。適用例におけるキャリブレーションプレートの概略図である。適用例における寸法検査方法についてのフローチャートである。実施例における撮像系軸位置の算出方法について説明するための図である。実施例における画像処理系と視野座標系との関係を示す図である。実施例における寸法検査装置による検査の流れを示すタイムチャートである。実施例におけるキャリブレーションの流れの概略を示すフローチャートである。実施例におけるキャリブレーションプレートの温度取得の流れを示すフローチャートである。実施例における計測ポイント実測値取得処理の流れを示すフローチャートである。実施例におけるキャリブレーションプレート上で、撮像ユニットによって計測ポイントの画像を取得する場所を示す図である。実施例におけるキャリブレーションプレート上の、視野と視野の関係を拡大した図である。実施例におけるキャリブレーションプレートの位置ずれ補正の流れを示すフローチャートである。実施例における測定点の位置座標の補正を説明する図である。

〔適用例〕
以下では、本発明の適用例として、寸法検査装置１について、図面を用いて説明する。図１は、寸法検査装置１の主要部の概略構成を示す斜視図である。寸法検査装置１は、主として、測定対象物を撮像するカメラ２を含む撮像部としての撮像ユニット３をＸ軸方向に移動可能に支持する架台４と、架台４をＹ軸方向に駆動するボールねじ５と、ボールねじ５に駆動される架台４をＹ軸方向に案内するガイド６と、それらを支持するフレーム７とを備える。フレーム７のＹ軸方向に延びるボールねじ支持部７ａには、ボールねじ５に平行に架台４の位置を検出するリニアスケール８が設けられている。そして、同じくフレーム７のＹ軸方向に延びるガイド支持部７ｂには、架台４に設けられたスライダーを案内するレールに平行に架台４の位置を検出するリニアスケール９が設けられている。また、Ｘ軸方向に延びる架台４に沿って、撮像ユニット３の位置を検出するリニアスケール１０が設けられている。これらのリニアスケール８，９，１０は、それぞれフレーム７及び架台４に沿って配置された被検出部と、架台４及び撮像ユニット３に設けられた検出部とからなり、検出部が、被検出部に対する位置情報を検出する。リニアスケール８、９、１０は、位置検出部に相当する。

図１の寸法検査装置１においては、撮像ユニット３には下方に向けて視野を有するカメラ２が設けられている。カメラ２の下方には、測定対象物をＸ軸方向に搬送するコンベアが配置される。コンベアによって寸法検査装置１外から搬入された測定対象物は、カメラ２の下方で停止し、所定位置でクランプされる。そして、検査が終了すると測定対象物は、カメラ２の下方から寸法検査装置１外へとコンベアによって搬送される。

測定対象物として基板１１を例に、測定対象物上の測定点Ｐの位置座標を求める方法について説明する。図２（Ａ）は、基板１１が所定位置に配置された寸法検査装置１を鉛直上方から見た状態を模式的に示した図である。Ｙ軸方向に平行にボールねじ５及びリニアスケール８並びにガイド６及びリニアスケール９が配置されている。また、Ｙ軸方向に交差する方向に、撮像ユニット３を支持する架台４が位置している。図２（Ａ）において、点１２が基板１１に対して定義された基板座標系の原点である。この基板座標系は、本適用例において特定座標系の一例である。また、点１３は、撮像系軸位置であり、ここではカメラ２の光軸の位置である。図２の破線で囲った領域がカメラ２の視野１４であり、この視野１４には基板１１上の測定点Ｐが含まれている。この視野１４は、本適用例で「撮像部によって撮影される測定対象上の領域」に相当する。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）において破線で囲まれた視野１４を拡大して示した図である。ここでは、点１５は、視野座標系原点であり視野中心を（０，０）とする。この視野座標系原点１５は本適用例において基準点に相当し、撮像系軸位置１３に一致する。

本適用例では、基板１１上の測定点Ｐの、例えば、基板１１の左下の角部である基板座標系原点を（０，０）とした基板座標系における位置を、Ｐ＝撮像系軸位置＋視野内検出座標として算出する。すなわち、リニアスケール８、９、１０による検出値としての撮像
系軸位置と、視野１４内における測定点Ｐの位置とを加算して、測定点Ｐの基板座標系における位置座標を測定する。ここで、寸法検査装置１においては、リニアスケール８、９、１０による計測値は、装置自体の温度や、フレーム７ａ、７ｂ、架台４等の寸法、形状のばらつき、変化により、誤差が大きくなる場合がある。また、寸法検査装置１を用いて基板１１の寸法検査（基板１１上の各要素が設計通り配置されているかの検査）を行う場合には、撮像ユニット３をボールねじ５等を用いて移動させ、測定点Ｐが視野１４に入る位置で撮像ユニット３を停止させるが、その場合には、フレーム７ａ、７ｂ、架台４等の機構部品が撓む等の理由により、撮像ユニット３の移動方向によって、誤差の方向や大きさが変化してしまう場合があった。

これに対し、本適用例では、図３に示すような寸法の真値の分かっている校正板としてのキャリブレーションプレート２０を用いて、リニアスケール８、９、１０の測定値を補正することとした。すなわち、キャリブレーションプレート２０の基準（例えば、左下角部）を原点とした場合の各ドットの座標値をより高度な計測器で予め測定する。そして、キャリブレーションプレート２０の所定のドットの位置座標を寸法検査装置１で実測し、各々のドットに対して、真値と実測値の差を補正値として記憶しておく。そして、実際の基板１１の寸法検査において、基板１１上の測定点Ｐを視野１４に捉えた状態で、リニアスケール８、９、１０の検出値を、予め記憶された補正値によって補正することとした。なお、キャリブレーションプレート２０はガラス板２１に５ｍｍピッチで指標部としての微小なドット２２をアルミ蒸着により形成させたものである。

なお、寸法検査装置１については、上述したように、撮像ユニット３の停止前の移動方向によって生じる誤差が異なることが分かってきた。それは、撮像ユニット３を支持する機構の剛性が方向毎に異なることに起因している。これに対して、本適用例では、キャリブレーションプレート２０の各ドットに対して記憶する補正値を、撮像ユニット３の移動方向毎に記憶しておくこととした。これによれば、基板１１の寸法検査時の各検査プログラムにおいて、撮像ユニット３の移動方向に応じて、キャリブレーションプレート２０の各ドットに対する補正値として最適なものを採用することが可能となり、補正の精度を向上させることが可能となる。

また、本適用例では、キャリブレーションプレート２０の各ドットに対応する補正値を、実際に基板１１の寸法検査を行う際の撮像ユニット３の撮影ルート毎に記憶しておくこととした。これは、撮像ユニット３の撮影ルート毎に移動方向が変わるので、同じドットに対しても補正値が異なると考えられるからである。さらに、本適用例では、寸法検査の検査プログラム毎に、補正値を取得及び記憶するようにしてもよい。これは、寸法検査の検査プログラムと、撮像ユニット３の撮影ルートは、一対一に対応していると考えられるからである。

図４には、本適用例に係る寸法検査方法についてのフローチャートを示す。本フローが実行されると、先ず、ステップＳ１０１において、寸法検査時の撮像ユニット３の撮影ルートを決定する。次に、ステップＳ１０２において、決定された撮影ルートに従って、キャリブレーションプレート２０の各ドットを撮影する。そして、ステップＳ１０３においては、決定された撮影ルートに関して、各ドットに対する補正値（実測値と真値との差）を求める。そして、ステップＳ１０４においては、求めた補正値を寸法検査装置１に備えられた記憶部に記憶し、補正テーブルを作成する。そして、この状態で、ステップＳ１０５において、測定対象物について寸法検査装置１を用いて寸法検査を実施する。その際、リニアスケール８、９、１０による検出値を、記憶部に記憶した対応する補正値によって補正し、補正後の検出値を検査結果として記憶する。そして、寸法検査が終了すると本ルーチンを終了する。本適用例ではこのような流れで寸法検査をすることで、寸法検査における測定精度をより高くすることが可能である。

さらに、本適用例では、キャリブレーションプレート２０の各ドットに対応する補正値を、各検査プログラムにおいて撮像ユニット３で撮影する領域（すなわち、視野１４）に相当するドットついてのみ、取得することとしてもよい。これによれば、各ドットに対する補正値として、取得し記憶する補正値の量を抑えることができ、補正値の取得作業の時間を短縮し、また、補正値の記憶のための記憶部の容量を低減することができる。なお、本発明に係る位置測定方法は、上記したような寸法検査装置１に適用可能であるが、寸法検査装置１は、測定対象物の特定箇所の長さを測定するものの他、特定箇所の角度や曲率（半径）を測定するものを含むことは言うまでもない。

〔実施例１〕
次に、本発明の実施例１について詳細に説明する。先ず、図５を参照して、リニアスケール８、９、１０による検出値の補正を行う場合の、撮像系軸位置１３の算出方法について説明する。図５において実線の矢印は基板１１における特定の場所（角部）を基準とした基板座標系、破線の矢印は寸法検査装置１における特定の場所を基準とした機械座標系を示す。ここでは、点１６が機械座標系原点である。１７はモータを示す。図５において、ｙ１（μｍ）、ｙ２（μｍ）はそれぞれリニアスケール８，９の検出値を示す。ｘ１（μｍ）はリニアスケール１０の検出値を示す。ｗ（μｍ）はリニアスケール８，９間の距離を示す。ここでは、リニアスケール８，９，１０の検出値は、基板座標系において基板座標系原点１２を（０，０）とする（機械座標系原点を（０，０）としてもよい。）。このとき、撮像系軸位置１３の位置座標（ｘ´（μｍ），ｙ´（μｍ））は、次の式（１ａ）、（１ｂ）により算出される。
ｙ´＝ｙ２－（ｙ２－ｙ１）×（ｘ１／ｗ）・・・・・（１ａ）
ｘ´＝ｘ１・・・・・（１ｂ）
ただし、ｘ´はｗに対してｙ２－ｙ１が小さいことから、ｘ´≒ｘ１となるため、ｘ´＝ｘ１と近似したものである。

次に、図６を参照して、視野１４において検出された点の位置座標の、撮像ユニット３内の画像処理系から視野座標系への変換について説明する。ここで、図６には、図２（Ｂ）に示した視野１４を示す。実線の矢印が視野座標系、破線の矢印が画像処置系を示す。点１８は、画像処理系原点であり、視野の左上を（０，０）とする。ここで、ｘ（ｐｉｘｅｌ）を画像処理系Ｘ座標とし、ｙ（ｐｉｘｅｌ）を画像処理系Ｙ座標とする。そして、ｘｖ´（μｍ）を視野座標系Ｘ座標、ｙｖ´（μｍ）を視野座標系Ｙ座標とする。また、ｗｉｄｔｈ（ｐｉｘｅｌ）を視野画像の横幅、ｈｅｉｇｈｔ（ｐｉｘｅｌ）を視野画像の縦幅とし、αをカメラ２の分解能（例えば、６μｍまたは１０μｍ）とする。

このとき、画像処理系から視野座標系へは次の式（２ａ）、（２ｂ）により変換される。
ｘｖ´＝（ｘ－ｗｉｄｔｈ／２）×α ・・・・（２ａ）
ｙｖ´＝｛（ｈｅｉｇｈｔ－ｙ）－ｈｅｉｇｈｔ／２｝×α・・・・（２ｂ）
そして、基板１１上の基板座標系原点１２を（０，０）とした基板座標系における測定点Ｐの位置座標（ｘｂ、ｙｂ）は、次の式（３ａ）、（３ｂ）により取得される。
ｘｂ＝ｘ´＋ｘｖ´・・・・・（３ａ）
ｙｂ＝ｙ´＋ｙｖ´・・・・・（３ｂ）

次に、図７に示すタイムチャートにより、寸法検査装置１による寸法検査の流れを説明する。寸法検査装置１における寸法検査が開始されると、まず、コントローラからサーボドライバに対して位置指令を送信する（ステップＳ１）。これの位置指令を受けたサーボドライバでは、サーボモータを駆動して架台４及び撮像ユニット３を移動させ、所定の位置への移動が完了するとサーボドライバからコントローラにその旨が送信される（ステッ
プＳ２）。そして、コントローラは、所定位置におけるリニアスケールの検出値を、リニアスケール８、９、１０から読み取る（ステップＳ３）。次に、コントローラから撮像ユニット３に対して撮像指令が送信される（ステップＳ４）。撮像ユニット３よる撮像が行われると露光完了の旨が撮像ユニット３からコントローラに送信される（ステップＳ５）。ステップＳ１からステップＳ５までの処理が、全ての測定点Ｐに対する撮像が完了するまで繰り返される。コントローラでは、リニアスケール８、９、１０の読取値を記憶部の所定領域に保存する（ステップＳ６）。ここで、検査は完了する（ステップＳ７）。次に、コントローラは、撮像ユニット３の画像処理部から、各測定点Ｐについて、該当する視野における視野内検出座標を読み込む（ステップＳ８）。このとき、撮像ユニット３の画像処理部では、検出座標＝撮像系軸位置＋視野内検出座標とする演算が行われ、且つ撮像系軸位置に対して、予め取得された補正値に基づく補正計算が行われている（ステップＳ９）。

次に、上述のキャリブレーションプレート２０を使用した補正値の取得（キャリブレーション）の流れについて説明する。図８は、キャリブレーションの流れの概略を示すフローチャートである。この処理は、例えば、寸法検査装置１の組立調整時又は定期点検時に寸法検査装置１の操作パネル上から、操作者が指示を入力することにより、キャリブレーションモードを選択した場合に行われる。

本フローが実行されると、まず、キャリブレーションプレート２０の温度変化による熱膨張の補正処理のための温度を取得する（ステップＳ１１）。このサブルーチンの詳細について、図９に従って説明する。まず、キャリブレーションプレート２０の温度を温度測定手段、例えば非接触温度計によって計測する（ステップＳ１１‐１）。測定されたキャリブレーションプレート２０の温度は、操作パネルから入力して記憶部における所定の記憶領域に記憶させる（ステップＳ１１‐２）。このようにして取得された温度データは温度変化による熱膨張の補正に使用される。
ここで、熱膨張により変化する距離は以下の式（４）で算出される。
熱膨張変化距離（μｍ）＝熱膨張係数×真値計測時との温度差（度）
×キャリブレーションプレート端原点からの距離（ｍｍ）÷１０００・・（４）

次に、キャリブレーションプレート２０をコンベアによって寸法検査装置１内、すなわち、カメラ２の下方に搬入する（ステップＳ１２）。次に、計測ポイント（各ドット）実測値取得処理を行う（ステップＳ１３）。この計測ポイント（各ドット）実測値取得処理サブルーチンの詳細について、図１０のフローチャートに従って説明する。なお、実測値取得処理サブルーチンの処理について説明するにあたり、図１１には、キャリブレーションプレート２０と、キャリブレーションプレート２０上で、撮像ユニット３によって計測ポイント（各ドット）の画像を取得する場所を示す。

図１１に示すように、キャリブレーションプレート２０における計測ポイント（各ドット）の位置の実測をする際には、撮像ユニット３は、実際の基板１１の寸法検査の際の撮影ルートと同じルートを通過して、基板１１の寸法検査における停止位置と同じ位置において停止して、計測ポイント（各ドット）の画像を取得する。図１１では、例えば、実際の基板１１の寸法検査の際の撮影ルートに倣い、視野（１）⇒視野（２）⇒視野（３）⇒・・・・において計測ポイント（各ドット）の画像を取得する（ステップＳ１３‐１）。よって、当然に、基板１１の検査の際の撮像ユニット３の移動方向は、この実測値取得処理における撮像ユニット３の移動方向と一致する。

図１２には、図１１における視野（１）と視野（２）の近傍を拡大した図を示す。図１２に示すように、各視野２００においては、左下のドットについてのＸ寸法とＹ寸法が、基板１１の寸法検査時と同様にリニアスケール８、９、１０により実測され、各視野２０
０内の他のドットの座標値については、各視野２００における画像の画像処理によって算出される（ステップＳ１３‐２）。そして、各ドットの座標値をファイルに保存しておく（ステップＳ１３‐３）。なお、ここで視野２００内のドットは、撮像部によって撮影される測定対象上の領域に相当する指標部に相当する。

次に、図７に戻って、この後、コンベアによって、キャリブレーションプレート２０を寸法検査装置１外に搬出する（ステップＳ１４）。次に、キャリブレーションプレート２０の位置ずれ補正を行う（ステップＳ１５）。キャリブレーションプレート２０の位置ずれ補正処理サブルーチンの詳細について、図１３に従って説明する。図１３における位置ずれ補正処理サブルーチンが実行されると、まず、キャリブレーションプレート２０の左下、右下のドット（図１１にハッチング付き円で囲んで示す）を使用して、次の式（５）によりキャリブレーションプレート２０の回転角θを求める（ステップＳ１５‐１）。
θ（ｒａｄ）＝ａｒｃｔａｎ｛（右下計測ドットのＹ座標値－左下計測ドットのＹ座標値）／（右下計測ドットのＸ座標値－右下計測ドットのＸ座標値）｝・・・・（５）

そして、先に、他の上位の計測器によって計測され記憶された初期真値とキャリブレーション時の温度変化を考慮したキャリブレーションプレート２０の真値（ＸＴ、ＹＴ）を次式（６ａ）、（６ｂ）で傾き補正する（ステップＳ１５‐２）。
ＸＴ´＝ＸＴｃｏｓθ－ＹＴｓｉｎθ・・・・・（６ａ）
ＹＴ´＝ＸＴｓｉｎθ＋ＹＴｃｏｓθ・・・・・（６ｂ）

次に、次式（７ａ）、（７ｂ）により、真値を、式（６ａ）、（６ｂ）で求めたキャリブレーションプレート２０の左下角部の座標値（ＸＴ´，ＹＴ´）を基準に基板座標系にオフセットする（ステップＳ１５‐３）。
ＸＴ´´＝ＸＴ´＋キャリブレーションプレート左下角部（ＸＴ´）・・・（７ａ）
ＹＴ´´＝ＹＴ´＋キャリブレーションプレート左下角部（ＹＴ´）・・・（７ｂ）

図７に戻って、次に、式（７ａ）、（７ｂ）により求めたＸＴ´´，ＹＴ´´（キャリブレーションプレート２０の真値）と先にファイルに保存した値と差（真値差）を取り保存する（ステップＳ１６）。

また、ステップＳ１６においては、撮像された全てのドットについて全て真値差が求められ、補正テーブルとされる。補正テーブルのデータは、例えば以下の（８ａ）、（８ｂ）式のように定義される。
補正テーブル[視野ｎ][計測点ｍ]．ｘ＝
真値[視野ｎ][計測点ｍ]．ｘ－計測値[視野ｎ][計測点ｍ]．ｘ・・・（８ａ）
補正テーブル[視野ｎ][計測点ｍ]．ｙ＝
真値[視野ｎ][計測点ｍ]．ｙ－計測値[視野ｎ][計測点ｍ]．ｙ・・・（８ｂ）
ここで、[ｚｚｚ]は配列を示す。視野ｎは、撮像ルートにおけるｎ番目の撮像を示す。計測点ｍは、各視野内におけるドットの番号を示す。ｘ、ｙはそれぞれｘ軸（左右）方向、ｙ軸（上下）方向の座標を表す。座標系は、キャリブレーションプレート２０の左下角部を原点（０，０）として、ｘ軸については右方向、ｙ軸については上方向を正方向とする。

次に、図１１に示したキャリブレーションプレート２０によるキャリブレーションを経た後の、図７に示す寸法検査時におけるステップＳ９による測定点の検出座標に対する補正処理の具体例について説明する。ステップＳ９における補正処理においては、補正後の計測値は以下の（９ａ）、（９ｂ）式のように算出される。
補正後計測値．ｘ＝計測値．ｘ＋補正値．ｘ・・・・・（９ａ）
補正後計測値．ｙ＝計測値．ｙ＋補正値．ｙ・・・・・（９ｂ）
ここで、補正値．ｘ及び補正値．ｙは、測定点の最近傍のドットにおける補正テーブルのデータから算出される。図１４を参照して、寸法検査時における計測対象点ｅ（破線のプラスで表記）のＸＹ座標値に対する補正について説明する。計測対象点ｅのＸＹ座標値に対する補正値の算出式（１０ａ）、（１０ｂ）を以下に示す。ここで、キャリブレーション時に計測ポイントａ，ｂ，ｃ，ｄで撮像したときの補正値をそれぞれＣ（ａ），Ｃ（ｂ），Ｃ（ｃ），Ｃ（ｄ）とし、計測対象点ｅで撮像したときの補正値をＣ（ｅ）とし、_Ｘ、_ＹはそれぞれのＸ，Ｙ座標値を示す。また、計測ポイントａ～ｃのＸＹ座標は、ｃを（０，０）として正規化する。なお、計測対象点の周囲に、計測ポイントが２点又は２点しかない場合には、同様の計算を２点又は１点について行う。
Ｃ（ｅ）_Ｘ＝（１－ｅ_Ｘ）（０＋ｅ_Ｙ）Ｃ（ａ）_Ｘ＋
（０＋ｅ_Ｘ）（０＋ｅ_Ｙ）Ｃ（ｂ）_Ｘ＋
（１－ｅ_Ｘ）（１－ｅ_Ｙ）Ｃ（ｃ）_Ｘ＋
（０＋ｅ_Ｘ）（１－ｅ_Ｙ）Ｃ（ｄ）_Ｘ・・・・（１０ａ）
Ｃ（ｅ）_Ｙ＝（１－ｅ_Ｘ）（０＋ｅ_Ｙ）Ｃ（ａ）_Ｙ＋
（０＋ｅ_Ｘ）（０＋ｅ_Ｙ）Ｃ（ｂ）_Ｙ＋
（１－ｅ_Ｘ）（１－ｅ_Ｙ）Ｃ（ｃ）_Ｙ＋
（０＋ｅ_Ｘ）（１－ｅ_Ｙ）Ｃ（ｄ）_Ｙ・・・・（１０ｂ）

このようにすれば、リニアスケール８、９、１０の相対的な傾きやずれが生じ、さらにそれが、撮像ユニット３の移動方向によって異なる場合においても、寸法検査装置１によって、基板１１上の測定点Ｐの位置座標について、リニアスケール８、９、１０による検出値をより正確に補正することができる。また、本実施例においては、上述のように、キャリブレーションプレート２０における計測ポイント（各ドット）の位置の実測をする際には、撮像ユニット３は、実際の基板１１の寸法検査の際の撮影ルートと同じルートを通過して、基板１１の寸法検査における停止位置と同じ位置において停止して、計測ポイント（各ドット）の画像を取得し、この画像に基づいて、各ドットについての補正値を取得する。よって、当然に、基板１１の検査の際の撮像ユニット３の移動方向は、この実測値取得処理における撮像ユニット３の移動方向と一致する。よって、より適切な補正値を用いて、リニアスケール８、９、１０の検出値の補正を行うことができる。

また、本実施例では、図１１に示すように、実際の基板１１の寸法検査の際に、撮像ユニット３で取得する場増の視野に相当する、視野（１）、視野（２）、視野（３）・・・・においてのみ、計測ポイント（各ドット）の画像を取得し、各ドットの補正値を算出する。よって、限られたドットについてのみ撮影及び、補正値の演算をすれば足り、補正値の算出における工数を低減し、補正値の記憶に係る記憶容量を抑えることが可能である。

なお、本発明においては、上記のように、基板１１の寸法検査における撮像ユニット３の撮影ルートに紐づくように、補正値テーブルを作成、保存しておいてもよいが、この撮影ルートは、寸法検査装置１の寸法検査プログラム毎に定められることから、補正値テーブルは、寸法検査プログラムに紐づくように作成、保存しておいてもよい。また、補正値テーブルを作成する際には、キャリブレーションプレート２０における全てまたは一部のドットに対して、撮像ユニット３の移動方向として、Ｘ正方向、Ｘ負方向、Ｙ正方向、Ｙ負方向の４方向を想定した場合の４種類の補正値を取得し、補正値テーブルに記憶するようにしてもよい。この場合には、実際の基板１１の寸法検査時には、撮像ユニット３が検査対象の撮影のために停止する直前の移動方向に合致する方向の補正値を各ドットに対して補正テーブルから読み出し、当該補正値を用いてリニアスケール８、９、１０の検出値を補正する。このことによっても、撮像ユニット３の移動方向によって補正値が異なる不都合を解消することが可能である。

なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の
構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
測定対象（１１）上における所定の測定点（Ｐ）を撮影する撮像部（３）と、該撮像部（３）または前記測定対象（１１）の位置を検出する位置検出部（８、９、１０）とを有し、前記撮像部（３）が前記測定点（Ｐ）を撮影した際の該位置検出部の検出値を用いて、前記測定点（Ｐ）の、特定座標系における位置座標を測定する装置（１）における位置測定方法であって、
所定の指標部（２２）が２次元的に配置された校正板（２０）における前記指標部（２２）の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得し、
予め別装置で取得した前記指標部（２２）の前記校正板（２０）の基準に対する位置座標を前記特定座標系における位置座標に変換した真値と前記実測値との差分を補正値として取得し、
前記補正値を用いて前記位置検出部（８、９、１０）の検出値を補正し、
前記補正値は、前記撮像部（３）が前記測定点（Ｐ）を撮影する際の該撮像部（３）または前記測定対象（１１）の移動方向に紐づいて取得されることを特徴とする、位置測定方法。
＜発明２＞
測定対象（１１）上における所定の測定点（Ｐ）を撮影する撮像部（３）と、該撮像部（３）または前記測定対象（１１）の位置を検出する位置検出部（８、９、１０）とを有し、前記撮像部（３）が前記測定点（Ｐ）を撮影した際の該位置検出部の検出値を用いて、前記測定点（Ｐ）の、特定座標系における位置座標を測定する装置（１）における位置測定方法であって、
所定の指標部（２２）が２次元的に配置された校正板（２０）における前記指標部（２２）の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得し、
予め別装置で取得した前記指標部（２２）の前記校正板（２０）の基準に対する位置座標を前記特定座標系における位置座標に変換した真値と前記実測値との差分を補正値として取得し、
前記補正値を用いて前記位置検出部（８、９、１０）の検出値を補正し、
前記撮像部（３）は、前記測定対象（３）における複数の前記測定点（Ｐ）を、所定のルートに従って撮影することで、前記複数の測定点（Ｐ）の位置座標を測定し、
前記補正値は前記ルートに紐づいて取得されることを特徴とする、位置測定方法。

１：寸法検査装置、２：カメラ、３：撮像ユニット、８，９，１０：リニアスケール、１２：基板座標系原点、Ｐ：測定点、２０：キャリブレーションプレート

Claims

測定対象上における所定の測定点を撮影する撮像部と、該撮像部または前記測定対象の位置を検出する位置検出部とを有し、前記撮像部が前記測定点を撮影した際の該位置検出部の検出値を用いて、前記測定点の、特定座標系における位置座標を測定する装置における位置測定方法であって、
所定の指標部が２次元的に配置された校正板における前記指標部の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得し、
予め別装置で取得した前記指標部の前記校正板の基準に対する位置座標を前記特定座標系における位置座標に変換した真値と前記実測値との差分を補正値として取得し、
前記補正値を用いて前記位置検出部の検出値を補正し、
前記補正値は、前記撮像部が前記測定点を撮影する際の該撮像部または前記測定対象の移動方向に紐づいて取得されることを特徴とする、位置測定方法。
測定対象上における所定の測定点を撮影する撮像部と、該撮像部または前記測定対象の位置を検出する位置検出部とを有し、前記撮像部が前記測定点を撮影した際の該位置検出部の検出値を用いて、前記測定点の、特定座標系における位置座標を測定する装置における位置測定方法であって、
所定の指標部が２次元的に配置された校正板における前記指標部の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得し、
予め別装置で取得した前記指標部の前記校正板の基準に対する位置座標を前記特定座標系における位置座標に変換した真値と前記実測値との差分を補正値として取得し、
前記補正値を用いて前記位置検出部の検出値を補正し、
前記撮像部は、前記測定対象における複数の前記測定点を、所定のルートに従って撮影することで、複数の前記測定点の位置座標を測定し、
前記補正値は前記ルートに紐づいて取得されることを特徴とする、位置測定方法。
前記校正板における前記指標部の前記特定座標系における位置座標を前記装置によって実測値として取得する際には、
前記撮像部は、前記ルートに従って前記指標部を撮影することを特徴とする、請求項２に記載の位置測定方法。
前記撮像部が複数の前記測定点を前記ルートに従って撮影して複数の前記測定点の位置座標を測定する際に、前記撮像部によって撮影される前記測定対象上の領域に相当する前記指標部についてのみ、前記補正値を取得することを特徴とする、請求項３に記載の位置測定方法。
前記装置により、前記測定点の特定座標系における位置座標が測定される際には、
前記撮像部によって撮影される前記測定対象上の領域の基準点の前記特定座標系における位置座標が、前記位置検出部により検出され、
前記撮像部によって撮影される領域における前記基準点に対する前記測定点の視野内検出座標が検出され、
前記測定点の前記特定座標系における前記位置座標は、前記基準点の前記特定座標系における位置座標に前記視野内検出座標が加算されることで測定されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の位置測定方法。