KR20020092838A

KR20020092838A - 형상 측정 장치 및 방법, 및 피측정물의 제조 방법

Info

Publication number: KR20020092838A
Application number: KR1020020031458A
Authority: KR
Inventors: 코지 한다; 케이이치 요시즈미; 케이시 쿠보; 히로유키 타케우치
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2002-12-12
Also published as: GB2378254A; GB2378254B; KR100869110B1; US6763319B2; GB0212537D0; US20020183964A1; JP2002357415A; JP4794753B2

Abstract

프로브의 선단에 곡률 반경 1㎜ 이하의 스타일러스가 부착된다. 이 스타일러스를 피측정물의 측정면에 추종시켜 피측정물의 형상을 고정밀도로 측정할 때, 먼저 교정 기준이 되는 기준구를 측정함으로써 피측정물의 표면 형상을 측정한다. 측정 데이터로부터 스타일러스와 피측정물의 접촉 위치를 구한다. 그 접촉 위치에서의 측정면의 경사각으로 스타일러스의 곡률 반경에 의한 위치 오차를 보정한다. 기준구의 측정에 의해 구해진 스타일러스의 형상 오차 데이터를 사용하여 접촉 위치에서의 형상 오차량이 추출된다. 이 형상 오차량을 측정 데이터에 가산하여 스타일러스의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 보정한다.

Description

형상 측정 장치 및 방법, 및 피측정물의 제조 방법{PROFILOMETER AND METHOD FOR MEASURING, AND METHOD FOR MANUFACTURING OBJECT OF SURFACE PROFILING}

본 발명은, 광디스크의 픽업 렌즈나 광통신에 사용되는 파이버(fiber) 집광용 렌즈등의 작은 직경 렌즈 및 그 금형의 표면 형상 등, 극소 부분의 표면 형상을 고정밀도로 측정하는 형상 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

비구면 렌즈나 그 금형의 표면 형상을 측정할 수 있는 초정밀도 3차원 형상 측정 장치에 관해서는 일본특허출원공개공보 H04-299206호, H10-170243호, 및 일본 특허 274872호 등에 기재되어 있다. 3차원 표면 형상 측정의 방법에는, 탐침을 피측정물에 직접 접촉시키는 측정 방법이나, 광간섭을 이용하여 형상을 측정하는 광 프로브 방법 등이 있다. 일본 특허 274872호에는 광 프로브를 구비한 형상 측정 장치의 기준구를 사용한 오차 보정 방법이 개시되어 있다. 도 1은 형상 측정 장치의하나의 구성례를 나타낸 사시도이다.

형상 측정 장치는, 석정반(stone surface plate;1)상에 설치된 렌즈 등의 측정 대상물(2)(단지 "피측정물"이라 함)의 측정의 면(2a)(이하 "측정면"이라 함)에, 이동체(3)에 부착된 프로브(5)의 선단을 추종시켜, 피측정물(2)의 표면 형상을 측정하도록 구성되어 있다. 상세하게는, 피측정물(2)이 배치되는 석정반(1)에는, 지지부를 통하여 프로브(5)의 위치 좌표를 측정하기 위한 X 참조 미러(6), Y 참조 미러(7), Z 참조 미러(8)가 배치되어 있다. 프로브(5)가 부착된 이동체(3)에는 X 스테이지(9) 및 Y 스테이지(10)가 설치되어 있다. 피측정물(2)의 측정면(2a)의 표면 형상에 추종함으로써 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동체(3) 및 프로브(5)가 주사될 수 있다. 이동체(3)에는 레이저 측장 광학계(laser length-measuring optical system;4)가 설치되어 있다. 공지된 광간섭법으로, 형상 측정 장치는 X 참조 미러(6)를 기준으로 한 프로브(5)의 X 좌표, Y 참조 미러(7)를 기준으로 한 프로브 (5)의 Y 좌표, Z 참조 미러(8)를 기준으로 한 프로브(5)의 Z 좌표를 측장한다.

다음에, 이와 같은 형상 측정 장치의 측정 순서에 관하여 설명한다. 최초에, 피측정물(2)의 측정면(2a)의 설계 형상을 나타내는 설계식 등의 설계 정보를 측정 전에 형상 측정 장치에 입력한다. 다음에, 프로브(5)를 피측정물(2)의 측정면(2a)에 일정한 측정압에서 추종시킨다. 프로브(5)를 XY 방향으로 축상 주사시켜 피측정물(2)의 중심내기(centering)를 한다. 이 중심내기 처리의 상세에 관해서는 일본특허출원공개공보 254307/1990에 기재되어 있다. 그 후, 실제로 피측정물(2)의 측정면(2a)상에서 프로브(5)를 XY 방향으로 면주사하여 표면의 형상을 측정한다.

도 10은 형상 측정 장치에 있어서, 프로브(5)의 선단의 스타일러스(31)가 피측정물(2)의 측정면(2a)에 어떻게 추종하는지를 Z-X 좌표에서 확대하여 나타낸 것이다. 이 스타일러스(31)에 의해 검출된 3차원 좌표는, 도 10에서, 스타일러스(31)의 선단 T의 좌표(X0, Y0, Z0)에 해당한다. 그러나, 도시한 것과 같이, 스타일러스 (31)의 선단부(32)는 곡률 반경 R을 가진다. 선단부(32)가 피측정물(2)의 표면 형상에 추종하는 경우에는, 실제의 측정점 P의 3차원 좌표(Xi, Yi, Zi)와, 프로브(5)를 주사시킴으로써 얻어진 스타일러스(31)의 선단 T의 좌표(X0, Y0, Z0)의 사이에 측정 오차가 생기게 된다.

실제의 측정점 P의 위치에서 측정면(2a)의 경사각 θ를 알고 있으면, 스타일러스(31)의 선단 T의 좌표(XO, Y0, Z0)로부터 실제의 측정점 P의 좌표(Xi, Yi, Zi)가 산출될 수 있다. 이 스타일러스(31)의 선단부(32)가 곡률 반경 R 을 가지는 것으로 생기는 측정 오차는 이 스타일러스(31)의 선단 T과 관련된 실제의 측정점 P의 위치(즉, 2개의 좌표의 상대거리)를 가산 또는 감산함으로써 보정될 수 있다.

Z-X 좌표에 있어서는, 프로브(5)에 속하는 스타일러스(31)의 선단 T 좌표 (X0, Y0, Z0), 실제의 측정점 P의 좌표(Xi, Yi, Zi), 측정면(2a)의 X 방향의 경사각을 θ_X로 하고, (Xi, Yi, Zi)=(X0-R·sinθ_X, Y0, Z0+R·(1-cosθ_X))(여기서, Z-X 좌표에서는 Y 방향의 좌표 성분 Yi, Y0는 부정)으로 한다. 동일하게, 실제의 측정점 P의 위치의 측정면(2a)의 Y 방향의 경사각 θ_y를 알고 있다면, Z-Y 좌표에서도 동일한 보정이 가능하다. 이후, 이와 같은 프로브에 속하는 스타일러스 선단부의곡률 반경 R에 의한 측정 오차(즉, 프로브 선단의 R 오차)의 보정을 프로브 R 보정으로 한다. 이 때의 경사각 θ은, 얻어진 전후의 측정 데이터로부터 산출할 수 있다. 대안적으로, 경사각 θ는 스타일러스(31)의 선단(T)의 좌표와 피측정물(2)의 설계식으로도 구할 수 있다.

스타일러스(31)로 검출된 피측정물(2)의 형상 측정 데이터에는 피측정물(2)의 설치시의 설치 오차(즉, 얼라인먼트 오차)를 포함한다. 표면 형상 측정 데이터와 입력된 설계식과의 오차를 구하는 경우에는 프로브 R 보정한 후의 데이터를 3차원적으로 회전 및 평행 이동하여 좌표 변환함으로써 데이터를 설계식에 최적으로 중첩시킬 수 있다. 이것에 의해, 상기 얼라인먼트 오차가 보정된다. 이 후, 프로브 R 보정과 좌표 변환을 합쳐서 얼라인먼트 처리라 한다.

얼라인먼트 처리후, 입력된 설계식과 피측정물(2)의 측정 데이터의 Z 방향의 형상 오차(편차)를 구하고, 이 편차 데이터를 출력한다. 설계식과 실제의 피측정물과의 형상 오차가 큰 경우에는 이 편차 데이터를 가공 장치로 피드백한다. 피측정물(2)의 실제 형상이 설계식과 비교하여 원하는 정밀도 이내(예를 들면, 광디스크의 픽업용 비구면 렌즈의 경우, 형상 오차가 ±0.1㎛ 이내)가 될 때까지 가공을 반복하여 피측정물(2)인 비구면 렌즈나 그 금형 등을 고정밀도로 제작한다.

50㎚ 이하의 고정밀도로 측정할 수 있는 초고정밀도 3차원 형상 측정 장치에서, 피측정물(2)의 표면 형상을 추종하는 프로브(5)에 부착된 스타일러스(31)의 선단부(32)는 0.02~0.03㎛ 이하의 높은 진구도와 반복 측정에 대한 내구성이 있어야 한다. 이 때문에, 기계 연마에 의해 높은 진구도를 달성할 수 있고 우수한 가공성과 경도 특성을 갖는 외경 1㎜ 전후의 루비구가 일반적으로 널리 사용되고 있다.

최근, 광통신 분야에서, 광전 변환 접속 장치(photoelectric transducing device)에 사용되는 광파이버 집광용 렌즈는 렌즈 직경이 약 2㎜ 이하로 작고 표면의 경사 각도가 40도 이상의 경사각을 가진다. 이와 같은 광 파이버 집광용 렌즈에서는, 취급을 용이하기 위하여 렌즈통과 렌즈를 프레스 형성시에 일체 결합시키는 렌즈통 일체형 비구면 글래스 렌즈 등이 사용되어 왔다.

도 11은 광파이버 집광용 렌즈(41)를 프로브(5)에 부착한 스타일러스(31)로 측정할 때의 스타일러스(31)의 접촉 상태의 일예에 관하여 도시한 것이다. 스타일러스(31)의 선단부(32)는 1㎜ 정도의 루비구이다. 따라서, 렌즈 직경 2㎜ 이하의 광파이버 집광용 렌즈(41)의 형상측정을 행한 경우, 간섭은 렌즈의 유효 직경 W의 단부에서, 스타일러스(31) 또는 그 선단부(32)인 루비구와 광 파이버 집광용 렌즈 (41)의 렌즈통(42)사이에 생긴다. 광파이버 집광용 렌즈(41)의 유효 직경 W의 전범위를 측정할 수 없는 문제점이 있다.

광 파이버 집광용 렌즈(41)의 유효 직경 W의 전체를 측정하기 위해서는, 스타일러스(31)의 선단부(32)의 곡률 반경을 수 ㎛ 오더까지 작게 할 필요가 있다. 이 때, 예를 들면, 1㎜ 루비구 대신에 다이아몬드를 스타일러스(31)에 부착하고, 이것을 연마하여 스타일러스 선단의 곡률 반경을 수 ㎛ 오더까지 작게 하는 것과 같은 경우를 고려한다. 이 경우, 다이아몬드는 루비구에 비하여 연마로 제작할 수 없다. 이 때문에, 숙련 기술자에 의한 수작업의 연마를 필요로 한다. 또한 다이아몬드 결정은 가공성을 저하시키는 방향성을 갖는다. 이러한 요인을 고려하면, 원하는 진구도를 얻기가 어렵다. 예를 들면, 선단부(32)의 열린 각이 120도 이내에서는 진구도가 0.1 ㎛ 정도, 나쁜 경우 0.2 ㎛ 이상이 된다. 따라서, 다이아몬드의 진구도는 종래의 루비구와 비교하여 수 배 내지 그 이상 나빠진다.

이와 같은 진구도가 낮은 다이아몬드로 이루어진 스타일러스(31)로 피측정물 (2)의 표면 형상을 측정하면, 프로브 R 보정으로는 스타일러스(31)의 선단부(32)의 형상 오차까지 보정할 수 없기 때문에, 낮은 진구도가 피측정물(2)의 형상 오차로서 측정 데이터에 나타남으로써 고정밀도의 측정을 할 수 없다.

광디스크 등에 사용되는 픽업용의 소직경 렌즈에서도 최근 고 NA(Numerical Aperture)화가 진행되고 있다. 렌즈중 일부는 40도 이상의 경사각을 갖는다. 그러므로, 프로브가 피측정물에 직접적으로 부착되는 종래의 형상 측정 장치로 렌즈나 그 금형의 표면 형상을 측정하려 하면, 스타일러스 선단과 에지면에 간섭이 있다. 또한, 광 프로브를 구비한 종래의 측정 장치를 사용하여도, 측정하기에 충분한 정도로 피측정물로부터의 반사광을 얻지 못한다. 따라서, 종래의 형상 측정 장치로 렌즈 및 금형의 유효 직경 전체를 측정하기가 어렵다. 그러므로, 탐침과 피측정물의 원자간 힘을 측정하는 형상 측정 방법 및 장치가 제공된다. 부가적으로, 선단부가 종래의 루비구보다도 작은 직경의 프로브가 사용되면, 40도 이상의 경사각을 갖는 피측정물을 고정밀도로 측정할 수 있다. 그러나, 상술한 것과 같이, 루비구보다도 소직경인 다이아몬드 구는 진구도가 낮아서 측정치의 정밀도가 나빠진다.

본 발명은, 상기 사정을 감안된 것으로, 광 통신분야에서 사용되는 광 파이버 집광용 렌즈나 광 디스크 등에 사용되는 픽업용 렌즈 등의 소직경 렌즈나 그 금형의 표면 형상 측정에서도 스타일러스 선단과 소직경 렌즈의 에지면이나 렌즈통사이에 간섭이 없이 고정밀도의 측정을 행하는 것이 가능한 형상 측정 장치 및 방법, 및 피측정물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 첫번째, 피측정물의 측정면에 프로브의 선단을 추종시켜 피측정물의 표면 형상을 측정하는 형상 측정 장치를 제공하고, 상기 장치는:

프로브의 선단의 곡률 반경이 1㎜ 이하인 탐침;

피측정물의 측정 데이터에 관하여 탐침의 곡률 반경에 의한 위치 오차를 보정하는 곡률 보정 수단; 및

교정 기준이 되는 기준 형상물을 측정하여 구한 탐침의 형상 오차 데이터를 사용하여 탐침의 형상 오차를 보정하는 스타일러스 형상 보정수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

두번째, 기준형상물은 구형상의 기준구를 사용하는 것을 특징으로 한다.

세번째, 탐침은 선단 개각이 55도 이내이고, 선단부의 곡률 반경이 수 ㎛ 오더(order)로 가공되어 있는 것을 특징으로 한다.

네번째, 탐침의 선단부의 재질이 다이아몬드인 것을 특징으로 한다.

다섯번째, 피측정물의 측정면에, 선단에 곡률 반경이 1㎜ 이하의 탐침을 구비한 프로브를 추종시켜 피측정물의 표면 형상을 측정하는 표면 형상 측정 방법을 제공하고, 상기 방법은:

교정 기준인 기준구를 측정함으로써, 탐침의 곡률 반경까지의 형상 오차를구하는 탐침 형상 오차 산출 단계; 및

기준구의 측정으로 구한 스타일러스의 형상 오차 데이터를 사용하여 피측정물의 측정 데이터를 보정하는 탐침 형상 보정 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.

여섯번째, 상기 탐침 형상 보정 단계에서,

피측정물과 탐침과의 접촉 위치를 구하고, 그 접촉 위치의 측정면의 경사각에서의 탐침의 곡률 반경에 의한 위치 오차에 관련하여 피측정물의 측정 데이터를 보정하는 곡률 보정 단계; 및

스타일러스의 형상 오차 데이터에서 접촉 위치의 형상 오차량을 추출하고, 이 형상 오차량을 가산 또는 감산하여 탐침의 곡률 반경에 의한 형상 오차를 보정하는 형상 오차 보정 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.

일곱번째, 형상 오차 보정 단계에서, 탐침과 피측정물의 접촉 위치의 측정면의 경사각을 이용하여 이 탐침의 접촉위치에 대응하는 기준구 측정시의 기준구상의 위치를 지정하고, 이 지정된 기준구상의 위치의 기준구 측정시의 형상 오차를 탐침의 접촉 위치의 형상 오차량으로서 추출하고 보정을 행하는 것을 특징으로 한다.

여덟번째, 형상 오차 보정 단계에서, 스타일러스의 형상 오차 데이터로서 기준구 측정시에 이산적으로 얻어진 설계식과의 편차 데이터에 기초하여, 탐침의 접촉 위치의 형상 오차량을 보간하여 구하는 것을 특징으로 한다.

아홉번째, 형상 오차 보정 단계에서, 이산적인 편차 데이터로부터 형상 오차량을 보간할 때 스프라인 곡선을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은:

청구항 5항 내지 9항중 어느 한 항에 정의된 표면 형상 측정 방법을 사용하여 피측정물의 표면 형상을 측정함으로써, 이 피측정물의 설계식과의 편차 데이터를 얻는 편차 검출 단계; 및

편차 데이터를 피드백하여 피측정물의 형상 가공을 행하는 가공 단계를 갖는 피측정물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 선단에 곡률 반경이 1 ㎜ 이하의 소직경의 탐침을 구비한 프로브를 피측정물의 측정면에 추종시켜 피측정물의 표면 형상을 측정할 때, 교정 기준이 되는 기준구를 측정함으로써 탐침의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 구한다. 이 기준구의 측정에 의해 구해진 스타일러스의 형상 오차 데이터를 사용하여 피측정물의 측정 데이터를 보정한다. 이 때, 피측정물과 탐침의 접촉 위치를 구하고, 그 접촉 위치의 측정면의 경사각에서 탐침의 곡률 반경에 의한 위치 오차가 보정된다. 또한, 스타일러스의 형상 오차 데이터에서 접촉 위치의 형상 오차량을 추출하고, 이 형상 오차량을 가산 또는 감량하여 탐침의 곡률 반경에 의한 형상 오차를 보정한다.

이것에 의해, 기준구의 측정에 의해 구한 탐침의 형상 오차를 미리 고려하여 측정 데이터에 반영할 수 있다. 그 결과, 피측정물의 형상에 관하여 적절히 교정된 정확한 측정 데이터를 얻을 수 있다. 광통신 분야에서 사용되는 광 파이버 집광용 렌즈나 광 디스크 등에 사용되는 픽업용의 렌즈 등의 작은 직경 렌즈나 그 금형의 표면 형상 측정에서도 프로브 선단이 소직경 렌즈의 에지 면이나 렌즈통 등에 간섭하지 않게 측정될 수 있다. 예를 들면, 50㎚ 이하의 고정밀도로 렌즈의 유효 범위전역을 측정할 수 있다.

도 1은 형상 측정 장치의 하나의 구성예를 나타낸 사시도.

도 2는 본 실시예에 따른 형상 측정 장치에 사용하는 프로브 선단의 치수 형상을 나타낸 설명도.

도 3은 본 실시예에 따른 기준구의 측정시의 형상 측정 장치를 나타낸 측면도.

도 4는 본 실시예에 따른 기준구의 측정시의 프로브 선단의 접촉 상태를 나타낸 설명도.

도 5는 본 실시예에 따른 스타일러스를 사용한 기준구의 표면 형상의 측정 순서를 나타낸 흐름도.

도 6은 교정에 사용하는 기준구를 선단부가 소직경의 다이아몬드로 이루어진 스타일러스로 측정한 경우의 스타일러스 형상 오차 데이터를 나타낸 그래프.

도 7은 본 실시예에 따른 스타일러스에 의해 광파이버 집광용 렌즈를 측정할 때의 스타일러스의 접촉 상태의 일 예에 관하여 나타낸 설명도.

도 8은 스타일러스의 형상 오차 보정을 포함하는 피측정물의 형상 측정 순서를 나타낸 흐름도.

도 9는 스타일러스 형상 오차 보정의 처리에 더하여 기준구의 측정을 행한 경우의 출력 결과의 형상 오차 데이터를 나타낸 그래프.

도 10은 형상 측정 장치의 프로브 선단의 탐침이 피측정물의 측정면에 추종하는 방식을 나타낸 설명도.

도 11은 광파이버 집광용 렌즈를 종래의 스타일러스로 측정할 때의 스타일러스의 접촉 상태의 일예에 관하여 나타낸 설명도.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예의 형상 측정 장치의 측정된 3차원 데이터의 흐름을 나타낸 블럭도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 형상 측정 장치의 일 구성예를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 실시예의 형상 측정 장치에 사용하는 스타일러스 선단의 치수 형상을 나타낸 설명도이다. 도 3은 본 실시예의 기준구 측정시의 형상 측정 장치를 나타낸 측면도이다. 도 4는 기준구 측정시의 스타일러스 선단의 접촉 상태를 나타낸 설명도이다.

본 실시예에서는, 프로브 선단에 부착되는 스타일러스(탐침)로서 곡률 반경이 작게 가공된 다이아몬드를 사용하고, 피측정물의 표면 형상 측정 전에, 스타일러스의 형상 오차를 보정하기 위한 교정 기준이 되도록 진구도가 높게 형성된 기준구의 측정을 행하도록 한다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 형상 측정 장치는 50㎚ 이하의 초고정밀도의 3차원 측정을 가능케 한다. 석정반(1)상에 설치된 렌즈 등의 피측정물(2)의 측정면 (2a)에, 이동체(3)에 부착된 프로브(5)의 선단을 추종시켜 피측정물(2)의 표면 형상을 측정하도록 구성되어 있다.

구체적으로 피측정물(2)이 배치되는 석정반(1)에는, 지지부를 통하여 프로브 (5)의 위치 좌표를 측정하기 위한, X 참조 미러(6), Y 참조 미러(7), Z 참조 미러(8)가 배치되어 있다. 프로브(5)가 부착된 이동체(3)에는 X 스테이지(9) 및 Y 스테이지(10)가 설치되어 있다. 피측정물(2)의 측정면(2a)의 표면 형상에 추종하여 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동체(3) 및 프로브(5)가 주사될 수 있다. 이동체(3)에는 레이저 측장광학계(4)가 설치되어 있다. 공지된 광간섭법에 의해, 형상 측정 장치는 X 참조 미러(6)를 기준으로 한 프로브(5)의 X 좌표, Y 참조 미러(7)를 기준으로 한 프로브(5)의 Y 좌표, Z 참조 미러(8)를 기준으로 한 프로브(5)의 Z 좌표를 측장한다. 도시되지 않았지만, 형상 측정 장치에는 프로브(5)의 주사 제어나 측정 데이터의 처리 등을 행하기 위한 프로세서 및 메모리를 구비한 제어 수단이 설치되어 있다. 후술될 측정 순서는 형상 측정 장치의 제어 수단에 의해 동작 제어가 행해져 실행된다.

프로브(5)의 선단에는 도 2에 나타낸 것과 같은 원추 형상의 스타일러스 (21)가 부착되어 있다. 이 스타일러스(21)는 선단부(22)의 곡률 반경 R이 수 ㎛ 오더로 가공된 다이아몬드로 이루어진다. 스타일러스(21)는 선단 개각 θ가 35~45도 정도의 원추형상으로 형성된다. 대안적으로, 선단 개각 θ는 45도 이상일 수 있다. 그러나, 60도 이상의 경사각을 가진 피측정물을 측정할 경우에는 측정물에 스타일러스(21)의 측면이 간섭하는 경우가 생길 수 있어서 피측정물의 표면 형상을 올바르게 측정할 수 없다. 따라서, 선단 개각은 55도 이내가 바람직하고, 35~45도 정도가 보다 바람직하다.

이 스타일러스(21)를 프로브(5)의 선단에 부착한 후, 처음에 기준구의 표면 형상 측정을 행한다. 도 3에 나타낸 것과 같이, 석정반(1)을 포함하는 설치 지그부 (50)상에 기준구(51)가 배치된다. 이 기준구(51)는 저부에 3개의 다리가 돌설된 태좌(52)상에 상반구가 노출된 상태로 설치된다. 따라서, 석정반(1)에 대하여 3 지지점에서 배치된다. 설치지그부(50)는 위로부터 회전 스테이지(53), 경사 조정 스테이지(54), Z 이동 스테이지(55)를 구비하여 구성되고, 형상 측정 장치의 설치 공간에 고정되어 있다.

기준구(51)는 통상 강구나 세라믹구 등으로 형성된다. 기준구의 외표면이 구면이기 때문에, 간섭계 등으로 설계식으로부터의 구의 실제 형상의 편차량을 평가할 수 있다. 따라서, 진구도가 0.02㎛ 이내의 기준구를 제작할 수 있다. 본 실시예에서는, 다이아몬드로 이루어진 스타일러스(21)의 선단부(22)의 형상과 설계상의 곡률 반경 R로부터의 형상 오차를 교정하기 위해, 이와 같은 고정밀도 형상을 갖는 기준구(51)를 사용한다. 도 4에 나타낸 것과 같이, 기준구(51)의 외표면에 스타일러스(21)의 선단부(22)를 추종시켜 기준구(51)의 표면 형상을 측정한다.

도 5는 스타일러스(21)를 사용한 기준구(51)의 표면 형상의 측정 순서를 나타낸 흐름도이다. 최초에, 교정용의 피측정물인 기준구(51)의 측정면(51a)의 설계식 등의 설계 정보를 형상 측정 장치에 입력한다(단계S11). 다음에, 프로브(5)에 부착된 스타일러스(21)를 기준구(51)의 측정면(51a)에 일정한 측정압으로 추종시키고, 프로브(5)를 XY 방향으로 축상 주사시킴으로써 기준구(51)의 중심내기를 행한다(단계 S12). 이 중심내기 처리는 일본특허출원공개공보 254307/1990에 기재된 방법을 이용하면 바람직하다. 그 후, 실제로 기준구(51)의 측정면(51a)상에서 프로브 (5)를 XY 방향으로 면주사하여 표면 형상 측정을 행한다(단계 S13).

상술한 종래의 기술과 같이, 스타일러스(21)의 선단부(22)가 곡률 반경 R을 가지는 것으로 생기는 측정 오차(즉, 프로브 선단 R 오차)의 보정, 즉 프로브 R 보정을 행한다(단계 S14). 이것에 의해, 스타일러스의 선단 T와 실제 측정점 Pr(스타일러스(21)의 선단부(22)와 기준구(51)의 측정면(51a)의 접촉 위치)의 위치 오차가 보정된다. 프로브 R 보정한 후의 데이터를 3차원적으로 회전 및 평행 이동하여 좌표 변환함으로써 기준구(51)의 설계식과 최적으로 중첩할 수 있다. 그 결과, 기준구(51)의 설치시의 얼라인먼트 오차의 보정을 행한다(단계 S15). 다음에, 상기 프로브 R 보정과 좌표 변환에 의한 얼라인먼트 처리를 행한 후, 입력된 기준구(51)의 설계식과 측정 데이터의 형상 오차(편차)를 구하고, 이 편차 데이터를 스타일러스의 형상 오차 데이터로서 출력한다(단계 S16).

도 6은 교정에 사용하는 기준구(51)(재질:Si₃N₄, 설계 반경 Rm=5.55587 ㎜)를 선단부의 곡률 반경 2㎛의 다이아몬드로 이루어진 스타일러스(21)로 측정한 경우의 스타일러스 형상 오차 데이터를 나타낸 그래프이다. 도 6의 편차 데이터는 형상 측정 장치에 의해 위치 검출되어 얻어진 이산적인 측정 데이터를, 얻어진 순서대로 직선으로 이어서 표시한 것이다. 이 편차 데이터는 기준구(51)의 설계식과 실제 측정 데이터의 차분, 즉 설계식에 대한 기준구(51)의 측정면(51a)의 형상 오차(편차)를 나타낸다. 실제로는 상술한 것과 같이, 기준구(51)는 형상 오차가 거의 없기 때문에, 얻어진 편차 데이터는 스타일러스(21)의 선단부(22)의 설계치로부터의 형상 오차를 나타낸 스타일러스 형상 오차 데이터에 해당한다.

스타일러스(21)의 면주사에 의해 실제 피측정물의 표면 형상 측정을 행할 때에는, 기준구의 측정에 의해 미리 얻은 스타일러스 형상 오차 데이터를 프로브 R 보정의 과정에서 가산하여 측정 데이터를 보정한다. 이것에 의해, 스타일러스(21)의 선단 형상의 교정이 행해진다.

3차원 측정 데이터를 처리하는 흐름이 도 12에 도시되어 있다.

이하에 상기 기준구의 측정으로 구한 스타일러스 형상 오차 데이터에 의한 스타일러스(21)의 선단부(22)의 형상 오차 보정의 순서를 실제 측정예에 적용시켜 설명한다. 도 7은 본 실시예의 스타일러스(21)에 의해 광파이버 집광용 렌즈(41)를 측정할 때의 스타일러스(21)의 접촉 상태의 일예에 관하여 나타낸 설명도이다. 도 8은 스타일러스의 형상 오차 보정을 포함하는 피측정물의 형상 측정 순서를 나타낸 흐름도이다.

먼저, 측정될 피측정물의 측정면에 프로브(5)에 부착된 스타일러스(21)를 추종시켜 측정물의 표면 형상을 측정한다. 이 때, 렌즈 직경 2㎜ 이하의 광 파이버 집광용 렌즈(41)의 표면 형상 측정을 행한 경우, 종래예의 선단부가 1 ㎜ 정도 곡률 반경의 루비구로는 렌즈(41)의 유효 직경 W의 모두를 측정할 수 없다. 하지만, 본 실시예와 같은 선단부의 곡률 반경이 수 ㎛ 오더인 작은 직경의 원추형상의 스타일러스(21)는 도 7과 같이 선단부(21)가 광 파이버 집광용 렌즈(41)의 렌즈통 (42) 등과 간섭되지 않기 때문에, 렌즈 유효 직경 W의 전범위를 측정할 수 있다.

상기 기준구 측정시와 같이, 피측정물(2)의 측정면(2a)의 설계식 등의 설계 정보를 형상 측정 장치에 입력한다(단계 S21). 다음에, 프로브(5)에 부착된 스타일러스(21)를 피측정물(2)의 측정면(2a)에 일정한 측정압으로 추종시킨다. 프로브(5)를 XY 방향으로 축상 주사시킴으로써 피측정물(2)의 중심내기를 행한다(단계 S22). 그 후, 실제로 피측정물(2)의 측정면(2a)상에서 프로브(5)를 면주사하여 피측정물(2)의 형상 측정을 행한다(단계 S23).

그리고, 얻어진 피측정물(2)의 측정 데이터에 대하여, 먼저 기준구 측정시와 동일하게 프로브 R 보정을 행함으로써, 스타일러스(21)의 선단부(22)가 곡률 반경 R을 가짐으로써 생기는 측정 오차(즉, 프로브 선단 R 오차)를 제거할 수 있다(단계 S24). 이것에 의해, 스타일러스의 선단 T과 실제 측정점 Pi(즉, 스타일러스(21)의 선단부(22)와 피측정물(2)인 광 파이버 집광용 렌즈(41)의 표면의 접촉 위치)의 위치 오차가 보정된다.

다음에, 프로브 R 보정된 측정 데이터에 대하여, 기준구의 측정에 의해 사전에 구한 스타일러스(21)의 선단부(22)의 형상 오차(스타일러스 형상 오차 데이터)에 의한 보정을 행한다. 여기서, 교정용의 기준구 이외의 피측정물의 표면 형상 측정을 행한 경우에, 스타일러스 형상 오차 데이터를 이용하여, 프로브 R 보정한 측정 데이터를 보정한다. 스타일러스(21)의 선단부(22) 부분이 피측정물(2)의 측정면 (2a)에 접하는지를 지정하여, 그 지정된 접촉위치(즉, 측정점) Pi에 대응하는 도 6에 나타낸 형상 오차량을 측정 데이터에 가산하지 않으면 바르게 보정할 수 없다. 그러므로, 먼저 스타일러스(21)상에서의 피측정물(2)의 접촉 위치 Pi 를 지정하고, 기준구 측정시 이 접촉 위치에 대응하는 기준구 상의 좌표 Pr을 지정한다(단계 S25).

단계(S24)에서의 프로브 R 보정시에, 피측정물(2)의 측정면(2a)과 스타일러스(21)의 선단부(22)가 접촉하는 측정점의 X 및 Y 방향의 경사각 θ_X, θ_y를 구한다. 이 경사각의 정보를 이용함으로써, 형상 측정에 사용하는 스타일러스(21)상에 피측정물(2)의 접촉 위치 Pi와, 이 접촉 위치에 대응하는 기준구 측정시의 기준구상의 위치 Pr이 유일하게 지정될 수 있다. 다시 말하면, 프로브 R 보정시에 구한 측정점에서의 측정면의 경사각에 기초하여, 기준구 측정시에 이것과 동일한 경사각으로 된 경우의 기준구상에서의 스타일러스와 접촉하는 측정점의 위치, 즉 경사각을 얻었을 때 스타일러스가 접촉하고 있는 기준구상에서의 위치를 지정할 수 있다. 그 결과, 실제의 표면 형상 측정시에 피측정물(2)과 접촉하고 있는 스타일러스 (21)상의 위치와, 기준구 측정시에 이 스타일러스(21)상의 위치에 대하여 접촉하는 기준구상의 위치와 대응 관계가 얻어진다. 교정용의 스타일러스 형상 오차 데이터중에서 이 지정 위치에서의 적절한 형상 오차량을 추출할 수 있다.

구체적으로는, 프로브 R 보정시에 구한 X 방향의 경사각 θ_X로부터 기준구상의 X 위치가 X=Rm·sin θ_X로서 지정될 수 있다. 예를 들면, X 방향의 경사각 θ_X가 30도(즉, 피측정물(2)의 측정면(2a)의 경사각이 30도)의 경우에는, X= 5.55587×sin30°=2.778㎜가 된다. 이 X 위치에서의 기준구의 형상 오차는 스타일러스 (21)의 선단부(22)의 형상 오차량으로서 측정 데이터에 가산하여 보정한다. 이 경우 경사각 30도가 되는 위치는 X 축상에서는 2 곳이다. 경사각에 부호를 할당함으로써, 이러한 X 위치중 하나가 지정될 수 있다. 동일하게, 기준구 상의 Y 위치에 관해서도 지정된다.

그리고, 상기와 같이 지정된 기준구 상의 위치(X, Y)에 관하여, 기준구 측정으로 구한 도 6에 나타낸 스타일러스 형상 오차 데이터를 참조하여, 이 지정 위치에서의 기준구의 형상 오차, 즉 스타일러스 형상 오차량을 추출한다. 이 스타일러스 형상 오차량을 프로브 R 보정한 측정 데이터의 각 점에 더함으로써, 스타일러스 (21)의 선단부(22)의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 보정한다(단계 S26).

여기서, 스타일러스 형상 오차 데이터는 기준구 상의 각 위치에 대응하는 보정치로서 유지될 수 있다. 대안적으로, 데이터는 스타일러스 선단상에서의 각 위치에 대응하는 보정치로서 유지하여도 된다. 이 경우, 프로브 R 보정후에 피측정물에 접촉하고 있는 프로브의 측정점의 위치에 대응하는 스타일러스 형상 오차량을 기준구 측정에 의해 사전에 구한 형상 오차량의 데이터로부터 직접 판독하여 보정하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 피측정물(2)의 측정면(2a)에 대한 프로브 R 보정량과, 실제 측정점 P에 대응하는 기준구의 측정으로부터 산출된 스타일러스(21)의 선단부(22)의 형상 오차량을 측정 데이터에 가산한다. 그 결과, 스타일러스(21)의 선단부(22)에서의 곡률 반경으로부터의 형상 오차 보정을 포함하는 측정 오차를 정확히 행할 수 있기 때문에, 고정밀도의 측정이 가능하게 된다.

이 단계(S24~S26)에 의한 프로브 R 보정을 포함하는 스타일러스 형상 오차 보정 후, 상기 기준구 측정시와 동일하게, 보정후의 데이터를 3차원적으로 회전 및 평행 이동하여 좌표 변환한다. 그 결과, 측정 데이터는 피측정물(2)의 설계식과 최적으로 중첩되어서 피측정물(2)의 설치시의 설치 오차(즉, 얼라인먼트 오차)의 보정을 행한다(단계 S27). 입력된 피측정물(2)의 설계식과 측정 데이터의 형상 오차(편차)를 구하고, 이 편차 데이터를 출력한다(단계 S28).

이와 같은 표면 형상 측정에 의해 얻어진 편차 데이터는, 예를 들어 가공 장치로 피드백된다. 피측정물의 실제 형상이 설계식과 비교하여 원하는 정밀도 이내가 될 때까지 가공이 반복된다. 예를 들면, 광디스크의 픽업용 비구면 렌즈의 경우는 형상 오차가 0.1㎛ 이내가 될 때 까지 가공을 반복하여 피측정물의 형상을 제작한다. 이것에 의해, 고정밀도 형상 가공이 가능하게 된다.

상술한 측정 순서에 의해, 스타일러스로서 선단부가 아주 작은 직경의 다이아몬드로 이루어진 것을 사용한 경우에서도, 피측정물의 표면 형상을 고정밀도로 측정할 수 있다. 도 9는 상기 스타일러스 형상 오차 보정의 처리에 더하여 기준구의 측정을 행한 경우의 출력 결과의 형상 오차 데이터를 나타낸 그래프이다. 도 6에 비하여 오차가 거의 없다. 따라서, 기준구의 형상을 정확하게 측정할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 작은 직경의 스타일러스에 의한 실제 피측정물의 측정에서, 상기 순서와 같이, 프로브 선단 R 오차의 보정과 얼라인먼트 오차의 보정을 행할 뿐만 아니라, 기준구 측정으로 구한 스타일러스 선단부의 형상 오차 데이터에 기초하여 스타일러스 형상 오차의 보정을 행함으로써, 측정 오차에 대하여 보다 정확한 보정을 할 수 있다.

상기 측정 순서에서의 스타일러스(21)의 선단부(22)의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 구하는 과정에서, 측정 데이터의 간격을 X 방향 및 Y 방향으로 거의 등간격으로 하여 측정한다. 또한 그 등간격의 격자 형상의 데이터를, 예를 들어 공지된 스프라인 곡선 등으로 보간하여 형상 오차 곡면을 작성한다. 그 결과, 이산데이터로부터 바깥 위치의 스타일러스 형상 오차 데이터를 그 주변의 격자 형상의 형상 오차의 이산 데이터로부터 추정할 수 있다. 여기서, 측정 데이터는 상기와 같이 반드시 XY 방향으로 등간격으로 할 필요는 없다. 얻은 이산적 데이터로부터 보간하기 쉽도록 보정 데이터를 작성해도 무방하다.

또한, 구한 스타일러스의 형상 오차 데이터는 바람직하게는 형상 측정 장치의 제어 수단이 데이터를 언제라도 임의로 참조할 수 있도록, 예를 들어 windows 등의 OS를 사용한 장치에서는 DLL(dynamic link library) 등의 형식으로 저장 수단에 저장된다.

본 실시예의 표면 형상 측정 방법은 종래의 방법과 비교하여 기준구의 측정이라는 작업 공정의 점에서는 더 길다. 즉 기준구 측정 과정이 추가된다. 그러나, 기준구의 측정 및 형상 오차(편차)의 산출은 형상 측정 장치의 상시 점검의 두 배이다. 따라서, 통상의 측정에서도 최초로 측정자에 의해 수행되어야 한다. 따라서, 측정자의 작업에는 거의 변화가 일어나지 않는다. 측정자가 다이아몬드로 이루어진 다른 스타일러스를 사용하여 표면 형상 측정을 행하는 경우에는 그 스타일러스의 형상 오차를 다시 기준구의 측정에 의해 구한 후 피측정물을 측정할 필요가 있다는 것은 말할 필요도 없다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 형상 측정 장치 및 방법에 따르면, 광디스크의 픽업 렌즈나 광통신에서 사용되는 광 파이버 집광용 렌즈 등의 작은 직경 렌즈나 렌즈통 및 그 금형의 표면 형상을 측정하는 경우에서도 프로브 선단의 스타일러스가 작은 직경 렌즈의 에지면이나 렌즈통 등에 간섭하지 않으며, 스타일러스의 형상 오차를 적절히 보정하여 측정할 수 있기 때문에 고정밀도의 측정이 실행 가능하다. 따라서, 종래에 측정할 수 없었던 경사각 60도 정도의 고 NA화한 소직경 렌즈나 금형 등에도 대응할 수 있다.

그러나, 본 실시예에서는 곡률 반경이 수 ㎛ 오더의 스타일러스를 구비한 측정 장치에 관하여 기술하였지만, 본 발명의 곡률 보정 수단 및 스타일러스 형상 보정 수단은 곡률 반경이 1㎜ 정도의 스타일러스를 구비한 측정 장치에도 적용가능하다. 이러한 보정 수단의 적용에 의해, 곡률 반경 1㎜ 정도로 진구도가 낮은 스타일러서를 포함하는 형상 측정 장치로 1㎜ 정도의 곡률 반경으로 진구도가 높은 스타일러스를 포함하는 형상 측정 장치와 거의 동등한 고정밀도 측정을 얻을 수 있다.

이상 설명한 것과 같이, 본 발명은 광통신 분야에 사용되는 광 파이버 집광용 렌즈나 광 디스크 등에 사용되는 픽업용의 렌즈 등의 소 직경 렌즈나 그 금형의 표면 형상 측정에도 프로브 선단이 소직경 렌즈의 에지면이나 렌즈통 등에 간섭하지 않고, 고정밀도의 측정을 행하는 것이 가능한 효과를 얻는다.

Claims

피측정물의 측정면에 프로브의 선단을 추종시켜 상기 피측정물의 표면 형상을 측정하는 형상 측정 장치로서,

상기 프로브의 선단에 곡률 반경이 1㎜ 이하의 스타일러스;

상기 피측정물의 측정 데이터에 관하여 상기 프로브의 곡률 반경에 의한 위치 오차를 보정하는 곡률 보정 수단; 및

교정의 기준이 되는 기준 형상물을 측정하여 구한 상기 스타일러스의 형상 오차 데이터를 사용하여 상기 스타일러스의 형상 오차를 보정하는 스타일러스 형상 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.
제 1항에 있어서, 상기 기준 형상물은 구형상의 기준구를 사용하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.
제 1항에 있어서, 상기 스타일러스는 선단 개각이 55°이내로 선단부의 곡률 반경이 수 마이크로미터 오더로 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.
제 3항에 있어서, 상기 스타일러스의 선단부의 재질이 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.
피측정물의 측정면에, 선단에 곡률 반경이 1㎜ 이하의 스타일러스를 구비한 프로브를 추종시켜 상기 피측정물의 표면 형상을 측정하는 형상 측정 방법으로서,

교정의 기준이 되는 기준구의 측정 데이터를 이용함으로써 상기 스타일러스의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 구하는 스타일러스 형상 오차 산출 단계; 및

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터를 사용하여 상기 피측정물의 측정 데이터를 보정하는 스타일러스 형상 보정 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 5항에 있어서,

상기 스타일러스 형상 보정 단계는:

상기 피측정물의 측정 데이터에 대하여 상기 피측정물과 상기 스타일러스의 접촉 위치를 구하고, 상기 접촉 위치의 측정면의 경사각을 이용하여 상기 스타일러스의 곡률 반경에 의한 위치 오차를 보정하는 곡률 보정 단계; 및

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터로 상기 접촉 위치의 형상 오차량을 추출하고, 상기 형상 오차량을 가산 또는 감산하여 상기 스타일러스의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 보정하는 형상 오차 보정 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 6항에 있어서,

상기 형상 오차 보정 단계는:

상기 스타일러스의 상기 피측정물과의 접촉 위치에서의 측정면의 경사각을 사용하여 상기 스타일러스의 접촉 위치에 대응하는 상기 기준구 측정시의 기준구상의 위치를 지정하는 단계;

상기 지정된 기준구상의 위치에서의 상기 기준구 측정시의 형상 오차를 상기 스타일러스의 접촉위치에서의 형상 오차량으로서 추출하는 단계; 및

상기 추출된 형상 오차를 사용하여 상기 스타일러스의 곡률 반경에 의한 형상 오차를 보정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 6항에 있어서,

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터로서 상기 기준구 측정시에 이산적으로 얻은 설계식과의 편차 데이터에 근거하여 상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 보간하여 구하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 7항에 있어서,

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터로서 상기 기준구 측정시에 이산적으로 얻은 설계식과의 편차 데이터에 근거하여 상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 보간하여 구하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 8항에 있어서,

상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 상기 이산적 편차 데이터로부터 보간에 의해 구할 때에 스프라인 곡선을 이용하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 9항에 있어서,

상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 상기 이산적 편차 데이터로부터 보간에 의해 구할 때에 스프라인 곡선을 이용하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 5항 내지 제 11항중 어느 한 항에서 정의된 방법을 사용하여 측정된 상기 피측정물의 설계식과 피측정물의 형상 데이터를 사용하여 편차 데이터를 얻는 편차 검출 단계; 및

상기 편차 데이터를 피드백하여 상기 피측정물의 형상 가공을 행하는 가공 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 피측정물의 제조 방법.
제 2항에 있어서,

상기 스타일러스는 55°이하의 선단부 개각을 갖도록 가공되어 선단부가 마이크로미터 오더의 곡률반경을 갖는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.
제 11항에 있어서,

상기 스타일러스의 선단부의 재질이 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.
피측정물의 측정면에, 선단에 곡률 반경이 1㎜ 이하의 스타일러스를 구비한 프로브를 추종시켜 상기 피측정물의 표면 형상을 측정하는 형상 측정 방법으로서,

교정의 기준이 되는 기준구의 측정 데이터를 이용함으로써 상기 스타일러스의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 구하는 스타일러스 형상 오차를 산출하고; 그리고

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터를 사용하여 상기 피측정물의 측정 데이터를 보정하는 스타일러스 형상을 보정하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 15항에 있어서,

상기 스타일러스 형상 보정은:

상기 피측정물의 측정 데이터에 대하여 상기 피측정물과 상기 스타일러스의 접촉 위치를 구하고, 상기 접촉 위치의 측정면의 경사각을 이용하여 상기 스타일러스의 곡률 반경에 의한 위치 오차를 보정하는 곡률을 보정하고; 그리고

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터로 상기 접촉 위치의 형상 오차량을 추출하고, 상기 형상 오차량을 가산 또는 감산하여 상기 스타일러스의 곡률 반경으로부터의 형상 오차를 보정하는 형상 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 16항에 있어서,

상기 형상 오차 보정은:

상기 스타일러스의 상기 피측정물과의 접촉 위치에서의 측정면의 경사각을 사용하여 상기 스타일러스의 접촉 위치에 대응하는 상기 기준구 측정시의 기준구상의 위치를 지정하고;

상기 지정된 기준구상의 위치에서의 상기 기준구 측정시의 형상 오차를 상기 스타일러스의 접촉위치에서의 형상 오차량으로서 추출하고; 그리고

상기 추출된 형상 오차를 사용하여 상기 스타일러스의 곡률 반경에 의한 형상 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 16항에 있어서,

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터로서 상기 기준구 측정시에 이산적으로 얻은 설계식과의 편차 데이터에 근거하여 상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 보간하여 구하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 17항에 있어서,

상기 스타일러스의 형상 오차 데이터로서 상기 기준구 측정시에 이산적으로 얻은 설계식과의 편차 데이터에 근거하여 상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 보간하여 구하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 18항에 있어서,

상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 상기 이산적 편차 데이터로부터 보간에 의해 구할 때에 스프라인 곡선을 이용하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 19항에 있어서,

상기 스타일러스의 접촉 위치에서의 형상 오차량을 상기 이산적 편차 데이터로부터 보간에 의해 구할 때에 스프라인 곡선을 이용하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.
제 15항 내지 제 21항중 어느 한 항에서 정의된 방법을 사용하여 측정된 상기 피측정물의 설계식과 피측정물의 형상 데이터를 사용하여 편차 데이터를 검출하고; 그리고

상기 편차 데이터를 피드백하여 상기 피측정물의 형상을 가공하는 것을 특징으로 하는 피측정물의 제조 방법.