JPH0726824B2 - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JPH0726824B2 JPH0726824B2 JP63246450A JP24645088A JPH0726824B2 JP H0726824 B2 JPH0726824 B2 JP H0726824B2 JP 63246450 A JP63246450 A JP 63246450A JP 24645088 A JP24645088 A JP 24645088A JP H0726824 B2 JPH0726824 B2 JP H0726824B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈本発明の産業上の利用分野〉 本発明は、光センサを用いて被測定物の表面形状（即ち
表面の凹凸）を広い面積にわたって、極めて高精度に且
つ高速で測定できるようにした表面形状測定装置に関す
る。
表面の凹凸）を広い面積にわたって、極めて高精度に且
つ高速で測定できるようにした表面形状測定装置に関す
る。
〈従来の技術〉 従来より、非接触式に被測定物の表面形状（表面の凹
凸、即ち、高さの変化）を測定する方法として、特開昭
51−124944号公報において、光センサを用いて、光束ビ
ームを被測定物の表面に直交するＸ−Ｙ方向に移動させ
つつ照射し、その放射した光点像の位置によって測定す
る方法が提案されている。
凸、即ち、高さの変化）を測定する方法として、特開昭
51−124944号公報において、光センサを用いて、光束ビ
ームを被測定物の表面に直交するＸ−Ｙ方向に移動させ
つつ照射し、その放射した光点像の位置によって測定す
る方法が提案されている。
また、同公報には、この凹凸の高さを測定する光センサ
を被測定物の表面の凹凸に合わせて高さ方向に進退させ
て光センサの出力をゼロにし、この光センサの進退量を
測定して凹凸の量として検出する技術も提案されてい
る。
を被測定物の表面の凹凸に合わせて高さ方向に進退させ
て光センサの出力をゼロにし、この光センサの進退量を
測定して凹凸の量として検出する技術も提案されてい
る。
また、特開昭50−98864号公報において、センサが検出
する被測定物表面からセンサまでの高さ信号と、予め記
憶された一定値との差が零に近づく方向にセンサを高さ
方向に進退させてセンサの出力を一定値にし、このセン
サの進退量を被測定物表面の凹凸の量として検出する技
術も提案されている。
する被測定物表面からセンサまでの高さ信号と、予め記
憶された一定値との差が零に近づく方向にセンサを高さ
方向に進退させてセンサの出力を一定値にし、このセン
サの進退量を被測定物表面の凹凸の量として検出する技
術も提案されている。
〈本発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の方法では、センサの出
力がゼロまたは一定値となるように、センサを物品表面
の高さ方向に進退させ、この進退量を物品表面の高さの
測定値としているが、被測定物をＸ−Ｙテーブルで移動
させながら被測定物表面の高さに合わせてセンサを進退
させつつ連続測定しようとしても、被測定物の移動が高
速な場合や、物品表面の凹凸の変化が急な場合には、完
全に表面の凹凸に一致させて正確な量だけ進退するよう
に制御することは極めて困難で、被測定物の移動が高速
となるほどセンサ進退の追随遅れが不可能であった。こ
のため、センサの進退の制御誤差がそのまま測定誤差と
して表われ、極めて微小なオーダーで測定したい場合に
は重大な欠陥となっていた。このため、この制御誤差を
小さくするには、被測定物の移動速度を充分に遅くする
か、あるいは連続測定の代わりに、被測定物の移動を停
止して間欠測定にするしかなく、微小なオーダーでの高
速な連続測定及び高精度な測定が困難であった。
力がゼロまたは一定値となるように、センサを物品表面
の高さ方向に進退させ、この進退量を物品表面の高さの
測定値としているが、被測定物をＸ−Ｙテーブルで移動
させながら被測定物表面の高さに合わせてセンサを進退
させつつ連続測定しようとしても、被測定物の移動が高
速な場合や、物品表面の凹凸の変化が急な場合には、完
全に表面の凹凸に一致させて正確な量だけ進退するよう
に制御することは極めて困難で、被測定物の移動が高速
となるほどセンサ進退の追随遅れが不可能であった。こ
のため、センサの進退の制御誤差がそのまま測定誤差と
して表われ、極めて微小なオーダーで測定したい場合に
は重大な欠陥となっていた。このため、この制御誤差を
小さくするには、被測定物の移動速度を充分に遅くする
か、あるいは連続測定の代わりに、被測定物の移動を停
止して間欠測定にするしかなく、微小なオーダーでの高
速な連続測定及び高精度な測定が困難であった。
また、微小なオーダーではＸ−Ｙテーブル上の移動にお
ける真直度誤差のため高精度な測定が不可能であった。
ける真直度誤差のため高精度な測定が不可能であった。
本発明はこのような問題点を解決し、Ｘ−Ｙ平面の真直
度誤差があっても微小なオーダーでの高速な連続測定及
び高精度な測定を可能にした表面形状測定装置を提供す
ることを目的としている。
度誤差があっても微小なオーダーでの高速な連続測定及
び高精度な測定を可能にした表面形状測定装置を提供す
ることを目的としている。
〈前記問題点を解決するための手段〉 前記問題点を解決するために本発明の表面形状測定装置
では 被測定物をＸ方向に移動させるＸ方向移動テーブルと、 前記Ｘ方向移動テーブルの移動量を検出するＸ方向移動
量検出器と、 被測定物を前記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動させるＸ
方向移動テーブルと、 前記Ｙ方向移動テーブルの移動量を検出するＹ方向移動
量検出器と、 被測定物表面に光ビームを照射し、その反射光点の位置
を検出することによって、被測定物表面の高さ信号を出
力する光センサと、 前記光センサを前記Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ方向に移動さ
せるＺ方向移動テーブルと、 前記Ｚ方向移動テーブルの移動量を検出するＺ方向移動
量検出器と、 被測定物をオプティカルフラットとした場合において、
前記Ｘ方向移動量検出器及びＹ方向移動量検出器から出
力される移動量に対応づけて、前記光センサから出力さ
れる高さ信号が予め記憶設定された移動テーブルずれ量
設定装置と、 前記光センサからのある時点での高さ信号出力値を記憶
する記憶装置と、 前記記憶装置に記憶されたこの値と、前記光センサから
の高さ信号とを比較して、両者の差が零に近づく方向
に、前記Ｚ方向移動テーブルを移動させる制御信号を出
力するＺ方向移動制御装置と、 前記記憶装置に記憶された値と前記光センサからの高さ
信号との差が零に近づいたときの前記光センサからの高
さ信号と前記Ｚ方向移動量検出器からの移動量とを加算
する加算装置と、 前記加算装置の加算結果から前記移動テーブルずれ量設
定装置に設定されたずれ量を、前記Ｘ方向移動量検出器
及びＹ方向移動量検出器から出力される移動量に対応づ
けて減算した値を表面高さ測定値として出力する減算装
置と を備えている。
では 被測定物をＸ方向に移動させるＸ方向移動テーブルと、 前記Ｘ方向移動テーブルの移動量を検出するＸ方向移動
量検出器と、 被測定物を前記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動させるＸ
方向移動テーブルと、 前記Ｙ方向移動テーブルの移動量を検出するＹ方向移動
量検出器と、 被測定物表面に光ビームを照射し、その反射光点の位置
を検出することによって、被測定物表面の高さ信号を出
力する光センサと、 前記光センサを前記Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ方向に移動さ
せるＺ方向移動テーブルと、 前記Ｚ方向移動テーブルの移動量を検出するＺ方向移動
量検出器と、 被測定物をオプティカルフラットとした場合において、
前記Ｘ方向移動量検出器及びＹ方向移動量検出器から出
力される移動量に対応づけて、前記光センサから出力さ
れる高さ信号が予め記憶設定された移動テーブルずれ量
設定装置と、 前記光センサからのある時点での高さ信号出力値を記憶
する記憶装置と、 前記記憶装置に記憶されたこの値と、前記光センサから
の高さ信号とを比較して、両者の差が零に近づく方向
に、前記Ｚ方向移動テーブルを移動させる制御信号を出
力するＺ方向移動制御装置と、 前記記憶装置に記憶された値と前記光センサからの高さ
信号との差が零に近づいたときの前記光センサからの高
さ信号と前記Ｚ方向移動量検出器からの移動量とを加算
する加算装置と、 前記加算装置の加算結果から前記移動テーブルずれ量設
定装置に設定されたずれ量を、前記Ｘ方向移動量検出器
及びＹ方向移動量検出器から出力される移動量に対応づ
けて減算した値を表面高さ測定値として出力する減算装
置と を備えている。
〈作用〉 このようにしたため、本発明の表面形状測定装置では被
測定物をＸ−Ｙ平面で移動させつつ、光センサの高さ信
号と記憶装置の一定値との差が零に近づくようにＺ方向
に光センサを移動制御すると共にＺ方向移動量と光セン
サ出力とを加算する。従って、光センサの追随移動が被
測定物表面の凹凸に完全に一致しない場合でも、その不
一致分がＺ方向移動量と光センサ出力との加算によって
相殺され、Ｘ、Ｙ方向移動テーブルの移動に起因するＺ
方向のずれは、オプティカルフラットを基準としてずれ
を予め測定し記憶し、前記加算した値から、その記憶値
を補正量として減算される。
測定物をＸ−Ｙ平面で移動させつつ、光センサの高さ信
号と記憶装置の一定値との差が零に近づくようにＺ方向
に光センサを移動制御すると共にＺ方向移動量と光セン
サ出力とを加算する。従って、光センサの追随移動が被
測定物表面の凹凸に完全に一致しない場合でも、その不
一致分がＺ方向移動量と光センサ出力との加算によって
相殺され、Ｘ、Ｙ方向移動テーブルの移動に起因するＺ
方向のずれは、オプティカルフラットを基準としてずれ
を予め測定し記憶し、前記加算した値から、その記憶値
を補正量として減算される。
〈本発明の実施例〉 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
第１〜５図は本発明の実施例を示している。
図において、１は被測定物ｗを据え付ける平板状の基台
であって、この基台１はＸ方向移動テーブル２上を水平
方向（Ｘ軸方向）にパルスモータ３によって移動可能に
なっており、このＸ方向移動テーブル２はＸ方向の直交
するＹ方向移動テーブル４上を鉛直方向（Ｙ軸方向）に
パルスモータ５によって移動可能になっている。
であって、この基台１はＸ方向移動テーブル２上を水平
方向（Ｘ軸方向）にパルスモータ３によって移動可能に
なっており、このＸ方向移動テーブル２はＸ方向の直交
するＹ方向移動テーブル４上を鉛直方向（Ｙ軸方向）に
パルスモータ５によって移動可能になっている。
これらの基台１、Ｘ方向移動テーブル２、Ｙ方向移動テ
ーブル４は鉛直に設定されているため、被測定物Ｗは基
台１の表面に鉛直状態で据え付けられる。
ーブル４は鉛直に設定されているため、被測定物Ｗは基
台１の表面に鉛直状態で据え付けられる。
被測定物を鉛直に据え付けるのは、薄板のように水平に
置くと自重によるたわみ変形が生じて、その支持の方法
により表面形状が微妙に変化する場合があるためであ
る。変形の心配がない被測定物の場合には、基台１、テ
ーブル２、４を水平にすることもできる。
置くと自重によるたわみ変形が生じて、その支持の方法
により表面形状が微妙に変化する場合があるためであ
る。変形の心配がない被測定物の場合には、基台１、テ
ーブル２、４を水平にすることもできる。
基台１の前方には、光センサ６がＺ方向移動テーブル13
上をモータ14によってＸ−Ｙ平面と直交するＺ軸方向に
移動可能に設置されている。
上をモータ14によってＸ−Ｙ平面と直交するＺ軸方向に
移動可能に設置されている。
光センサ６は、第２図に示すように、 指向性の良い光束ビームを発する光源61と、 この光束を絞って被測定物Ｗの表面に照射する照射レン
ズ62と、 光軸がレンズ62の光軸からある角度をなして、被測定物
ｗの表面の光点からの反射光束を絞って受光素子64の受
光面64aに反射光点の像を結像させる結像レンズ63と、 反射光点が被測定物Ｗの表面の２方向（Ｘ−Ｙ平面に直
交する方向）の変位によって変化する場合の軌跡に受光
面64a（第４図参照）が一致するように配置され、受光
面64aにおける反射光点の像の位置に応じた二つの信号i
1、i2を出力する受光素子64と、 受光素子64の二つの出力i1、i2から被測定物Ｗの表面の
高さの変化Z1を として演算する演算器65と によって構成されている。
ズ62と、 光軸がレンズ62の光軸からある角度をなして、被測定物
ｗの表面の光点からの反射光束を絞って受光素子64の受
光面64aに反射光点の像を結像させる結像レンズ63と、 反射光点が被測定物Ｗの表面の２方向（Ｘ−Ｙ平面に直
交する方向）の変位によって変化する場合の軌跡に受光
面64a（第４図参照）が一致するように配置され、受光
面64aにおける反射光点の像の位置に応じた二つの信号i
1、i2を出力する受光素子64と、 受光素子64の二つの出力i1、i2から被測定物Ｗの表面の
高さの変化Z1を として演算する演算器65と によって構成されている。
第３図に示すように、被測定物Ｗの表面形状がＺ方向
（Ｘ−Ｙ平面に直交する方向）に変位すると、照射レン
ズ62からの光束が表面で反射され、結像レンズ63によっ
て結像される反射光点の像ＱはＺ方向の変位に対応して
Ｚ′方向に変位する。
（Ｘ−Ｙ平面に直交する方向）に変位すると、照射レン
ズ62からの光束が表面で反射され、結像レンズ63によっ
て結像される反射光点の像ＱはＺ方向の変位に対応して
Ｚ′方向に変位する。
このＺ′方向の反射光点の像Ｑの変位を検出するため
に、前記したように、受光素子64の受光面64aはＺ′方
向に即ち、反射光点の像Ｑの軸跡に一致させてある。
に、前記したように、受光素子64の受光面64aはＺ′方
向に即ち、反射光点の像Ｑの軸跡に一致させてある。
受光素子64としては、例えば第４図に示すように、Ｚ′
方向の変位を電気信号に変換する一次元の拡散型PINダ
イオードが用いられる。
方向の変位を電気信号に変換する一次元の拡散型PINダ
イオードが用いられる。
なお、第３図に示された光センサ６は、被測定物Ｗが散
乱面である場合の測定に用いられるタイプの光学系を示
したものであり、被測定物Ｗが鏡面の場合には、鏡面反
射をするので、照射光束と反射光束が、被測定物Ｗの表
面の法線に対して対称になるようなタイプの光センサが
用いられる。
乱面である場合の測定に用いられるタイプの光学系を示
したものであり、被測定物Ｗが鏡面の場合には、鏡面反
射をするので、照射光束と反射光束が、被測定物Ｗの表
面の法線に対して対称になるようなタイプの光センサが
用いられる。
Ｘ方向移動テーブル２、Ｙ方向移動テーブル４によるＸ
方向、Ｙ方向の各移動量Ｘ、Ｙは、それぞれパルスモー
タ３、５を駆動するＸドライバ８、Ｙドライバ９の駆動
出力を受領するＸ方向移動量検出器10、Ｙ方向移動量検
出器11によって検出される。
方向、Ｙ方向の各移動量Ｘ、Ｙは、それぞれパルスモー
タ３、５を駆動するＸドライバ８、Ｙドライバ９の駆動
出力を受領するＸ方向移動量検出器10、Ｙ方向移動量検
出器11によって検出される。
Ｚ方向移動テーブル13による光センサ６のＺ方向移動量
Ｚは、周波数安定化されていないHe−Neレーザを使用し
た干渉測長器から成るＺ方向移動量検出器15によって行
なわれる。
Ｚは、周波数安定化されていないHe−Neレーザを使用し
た干渉測長器から成るＺ方向移動量検出器15によって行
なわれる。
信号処理器12は、第５図の如く構成されている。
第５図において、124は、光センサ６からのある時点で
の高さ信号出力値を記憶する記憶装置である。
の高さ信号出力値を記憶する記憶装置である。
125は、記憶装置124に記憶されたこの値と、光センサ６
からの高さ信号とを比較して、両者の差が零に近づく方
向に、前記Ｚ方向移動テーブル13を移動させる制御信号
をＺドライバー16へ出力するＺ方向移動制御装置であ
る。
からの高さ信号とを比較して、両者の差が零に近づく方
向に、前記Ｚ方向移動テーブル13を移動させる制御信号
をＺドライバー16へ出力するＺ方向移動制御装置であ
る。
126は、記憶装置124に記憶された値と光センサ６からの
高さ信号との差が零に近づいたときの、光センサ６から
の高さ信号とＺ方向移動検出器15からの移動量とを加算
する加算装置である。
高さ信号との差が零に近づいたときの、光センサ６から
の高さ信号とＺ方向移動検出器15からの移動量とを加算
する加算装置である。
128は、被測定物をオプティカルフラットとした場合に
おいて、前記Ｘ方向移動量検出器及びＹ方向移動量検出
器から出力される移動量に対応づけて、前記光センサか
ら出力される高さ信号が予め記憶設定された移動テーブ
ルずれ量設定装置である。
おいて、前記Ｘ方向移動量検出器及びＹ方向移動量検出
器から出力される移動量に対応づけて、前記光センサか
ら出力される高さ信号が予め記憶設定された移動テーブ
ルずれ量設定装置である。
129は、前記加算装置の加算結果から前記移動テーブル
ずれ量設定装置に設定されたずれ量を、前記Ｘ方向移動
量検出器及びＹ方向移動量検出器から出力される移動量
に対応づけて減算した値を表面高さ測定値として出力す
る減算装置である。
ずれ量設定装置に設定されたずれ量を、前記Ｘ方向移動
量検出器及びＹ方向移動量検出器から出力される移動量
に対応づけて減算した値を表面高さ測定値として出力す
る減算装置である。
127はこれらの各動作を制御する制御装置である。
従って、被測定物Ｗを基台１上に据え付け、Ｘ方向移動
テーブル２及びＹ方向移動テーブル４によって、基台１
をＸ−Ｙ平面で移動しつつ、光センサ６の光源61の光ビ
ームを被測定物Ｗの表面に照射する。
テーブル２及びＹ方向移動テーブル４によって、基台１
をＸ−Ｙ平面で移動しつつ、光センサ６の光源61の光ビ
ームを被測定物Ｗの表面に照射する。
受光素子64からは信号i1、i2が出力され、演算器65は信
号i1、i2を受領して被測定物Ｗの表面のＺ方向の高さZ1
を演算する。
号i1、i2を受領して被測定物Ｗの表面のＺ方向の高さZ1
を演算する。
被測定物ＷのＸ−Ｙ方向への移動によって被測定物Ｗの
表面の高さが変化すると、光センサ６と高さ信号Z1は変
化しようとするが、常に記憶装置124の出力（一定値）
と等しくなるように、光センサ６の高さＺがＺ方向移動
制御装置125によって制御される。この結果、光センサ
６は表面の凹凸に追随する方向へＺテーブル13によって
移動される（このため、第４図の受光素子64の受光面64
aの中心線l0近傍に常に反射光点の像Ｑが近づくように
される）。
表面の高さが変化すると、光センサ６と高さ信号Z1は変
化しようとするが、常に記憶装置124の出力（一定値）
と等しくなるように、光センサ６の高さＺがＺ方向移動
制御装置125によって制御される。この結果、光センサ
６は表面の凹凸に追随する方向へＺテーブル13によって
移動される（このため、第４図の受光素子64の受光面64
aの中心線l0近傍に常に反射光点の像Ｑが近づくように
される）。
この時のＺ方向移動量検出器15からのＺ方向移動量と光
センサ６からの高さとが加算装置126で加算される。
センサ６からの高さとが加算装置126で加算される。
被測定物Ｗの凹凸に対する光センサ６のＺ方向への追随
が完全に一致するならば光センサ６のＺ方向移動制御量
そのものを被測定物Ｗの表面の高さを表わす測定値とす
るこのができるが、実際には、Ｘ−Ｙ方向の移動速度が
極めて遅いか、あるいは停止させない限り、被測定物表
面の凹凸の変化に光センサ６の移動量を完全に一致させ
ることは不可能であり、また被測定物Ｗの表面の凹凸の
変化が急な場合にも、被測定物表面の凹凸の変化に光セ
ンサ６の移動量を完全に一致させることは不可能であ
る。
が完全に一致するならば光センサ６のＺ方向移動制御量
そのものを被測定物Ｗの表面の高さを表わす測定値とす
るこのができるが、実際には、Ｘ−Ｙ方向の移動速度が
極めて遅いか、あるいは停止させない限り、被測定物表
面の凹凸の変化に光センサ６の移動量を完全に一致させ
ることは不可能であり、また被測定物Ｗの表面の凹凸の
変化が急な場合にも、被測定物表面の凹凸の変化に光セ
ンサ６の移動量を完全に一致させることは不可能であ
る。
しかるには、この凹凸に対する追随の誤差分だけ、光セ
ンサ６の高さ信号は偏位し、同一量だけＺ方向移動量検
出器15の出力は光センサ６の偏位と逆向きに偏位してい
るから、両者の加算装置126による加算によって、追随
誤差は相殺される。この結果、被測定物の表面の凹凸に
対する光センサ６のＺ方向への追随が不完全でも常に極
めて高精度に測定でき、また、このように加算で補なう
からＸ−Ｙテーブルを高速に動かしながら測定が可能と
なる。
ンサ６の高さ信号は偏位し、同一量だけＺ方向移動量検
出器15の出力は光センサ６の偏位と逆向きに偏位してい
るから、両者の加算装置126による加算によって、追随
誤差は相殺される。この結果、被測定物の表面の凹凸に
対する光センサ６のＺ方向への追随が不完全でも常に極
めて高精度に測定でき、また、このように加算で補なう
からＸ−Ｙテーブルを高速に動かしながら測定が可能と
なる。
しかも、光センサ６は被測定物Ｗの表面の凹凸に追随し
てＺ方向に移動して、光センサ６の記憶装置124に記憶
されたある時点での出力との差が零に近づくようにされ
ているので、被測定物Ｗの表面の凹凸の変化量が大きく
ても、常にPINダイオードの中央l0近くへ光像を近づけ
るように制御しているから、測定範囲からはみだすこと
がなく、常に高精度の測定がなされる。
てＺ方向に移動して、光センサ６の記憶装置124に記憶
されたある時点での出力との差が零に近づくようにされ
ているので、被測定物Ｗの表面の凹凸の変化量が大きく
ても、常にPINダイオードの中央l0近くへ光像を近づけ
るように制御しているから、測定範囲からはみだすこと
がなく、常に高精度の測定がなされる。
この測定において、第１図に示したＸ、Ｙテーブル２、
４のＸ方向、Ｙ方向の移動そのものによってＺ方向の高
さのずれが問題となる。このため、被測定物をオプティ
カルフラットとした場合において、前記Ｘ方向移動量検
出器10及びＹ方向移動量検出器11から出力される移動量
Ｘ、Ｙに対応づけて、前記光センサ６から出力される高
さ信号Z1を予め移動テーブルずれ量設定装置128に記憶
させる。
４のＸ方向、Ｙ方向の移動そのものによってＺ方向の高
さのずれが問題となる。このため、被測定物をオプティ
カルフラットとした場合において、前記Ｘ方向移動量検
出器10及びＹ方向移動量検出器11から出力される移動量
Ｘ、Ｙに対応づけて、前記光センサ６から出力される高
さ信号Z1を予め移動テーブルずれ量設定装置128に記憶
させる。
即ち、オプティカルフラットを測定した場合の光センサ
６の出力はＸ、Ｙテーブル移動における各移動位置ごと
のＺ方向のずれ量を示している。このずれ量がＸ−Ｙ平
面の全体について、移動テーブルずれ量設定装置128に
予め設定してある。
６の出力はＸ、Ｙテーブル移動における各移動位置ごと
のＺ方向のずれ量を示している。このずれ量がＸ−Ｙ平
面の全体について、移動テーブルずれ量設定装置128に
予め設定してある。
そして、前記移動テーブルずれ量設定装置12に設定され
たずれ量を、前記Ｘ方向移動量及びＹ方向移動量に対応
づけて、前記加算装置126の加算結果から減算装置129で
減算する。この結果、Ｘ−Ｙ方向移動テーブルが理想的
なＸ−Ｙ平面内運動からずれても測定誤差が生じず、こ
の結果、Ｘ、および、Ｙ方向移動テーブルの真直度誤差
がキャンセルされ、超高精度の移動テーブルを用いたの
と同じく、高精度の形状測定ができる。
たずれ量を、前記Ｘ方向移動量及びＹ方向移動量に対応
づけて、前記加算装置126の加算結果から減算装置129で
減算する。この結果、Ｘ−Ｙ方向移動テーブルが理想的
なＸ−Ｙ平面内運動からずれても測定誤差が生じず、こ
の結果、Ｘ、および、Ｙ方向移動テーブルの真直度誤差
がキャンセルされ、超高精度の移動テーブルを用いたの
と同じく、高精度の形状測定ができる。
なお、被測定物を基台１に固定した場合、その鉛直固定
位置から、ずれる場合がある。
位置から、ずれる場合がある。
このため、信号処理器12で被測定物Ｗの表面の三点のＺ
方向の高さを光センサ６の出力によって記憶し、この三
点のＺ方向の高さが等しい値となるように被測定物Ｗを
仮想的に置き変えた場合の、他の任意の点のＺ方向高さ
を出力するように構成すれば、被測定物の固定のしかた
に依存せず形状を求めることができる。
方向の高さを光センサ６の出力によって記憶し、この三
点のＺ方向の高さが等しい値となるように被測定物Ｗを
仮想的に置き変えた場合の、他の任意の点のＺ方向高さ
を出力するように構成すれば、被測定物の固定のしかた
に依存せず形状を求めることができる。
なお、Ｚ方向の高さからＺ方向の等高線の位置を出力す
るように構成することもできる。
るように構成することもできる。
〈本発明の効果〉 以上説明したように本発明では、 Ｘ−Ｙテーブル移動に起因するＺ方向のずれを予め設定
して測定結果から減算するため、Ｘ−Ｙ平面移動誤差の
影響をなくすことができ、極めて高精度の測定が可能と
なる。
して測定結果から減算するため、Ｘ−Ｙ平面移動誤差の
影響をなくすことができ、極めて高精度の測定が可能と
なる。
第１図は本発明の一実施例の表面形状測定装置の機構部
を示す斜視図、第２図はその回路部のブロック図、第３
図は光センサによる測定原理を示す図、第４図は受光素
子の一例を示す説明図、第５図は第２図の信号処理器の
具体的構成を示すブロック図である。 Ｗ……被測定物、１……基台、２……Ｘ方向移動テーブ
ル、４……Ｙ方向移動テーブル、６……光センサ、10…
…Ｘ方向移動量検出器、11……Ｙ方向移動量検出器、12
……信号処理器、13……Ｚ方向移動テーブル、15……Ｚ
方向移動量検出器、124……記憶装置、128……ずれ量設
定装置。
を示す斜視図、第２図はその回路部のブロック図、第３
図は光センサによる測定原理を示す図、第４図は受光素
子の一例を示す説明図、第５図は第２図の信号処理器の
具体的構成を示すブロック図である。 Ｗ……被測定物、１……基台、２……Ｘ方向移動テーブ
ル、４……Ｙ方向移動テーブル、６……光センサ、10…
…Ｘ方向移動量検出器、11……Ｙ方向移動量検出器、12
……信号処理器、13……Ｚ方向移動テーブル、15……Ｚ
方向移動量検出器、124……記憶装置、128……ずれ量設
定装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−47209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−98864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−124944（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】被測定物をＸ方向に移動させるＸ方向移動
テーブルと、 前記Ｘ方向移動テーブルの移動量を検出するＸ方向移動
量検出器と、 被測定物を前記Ｘ方向の直交するＹ方向に移動させるＹ
方向移動テーブルと、 前記Ｙ方向移動テーブルの移動量を検出するＹ方向移動
量検出器と、 被測定物表面に光ビームを照射し、その反射光点の位置
を検出することによって、被測定物表面の高さ信号を出
力する光センサと、 前記光センサを前記Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ方向に移動さ
せるＺ方向移動テーブルと、 前記Ｚ方向移動テーブルの移動量を検出するＺ方向移動
量検出器と、 被測定物をオプティカルフラットとした場合において、
前記Ｘ方向移動量検出器及びＹ方向移動量検出器から出
力される移動量に対応づけて、前記光センサから出力さ
れる高さ信号が予め記憶設定された移動テーブルずれ量
設定装置と、 前記光センサからのある時点での高さ信号出力値を記憶
する記憶装置と、 前記記憶装置に記憶されたこの値と、前記光センサから
の高さ信号とを比較して、両者の差が零に近づく方向
に、前記Ｚ方向移動テーブルを移動させる制御信号を出
力するＺ方向移動制御装置と、 前記記憶装置に記憶された値と前記光センサからの高さ
信号との差が零に近づいたときの前記光センサからの高
さ信号と前記Ｚ方向移動量検出器からの移動量とを加算
する加算装置と、 前記加算装置の加算結果から前記移動テーブルずれ量設
定装置に設定されたずれ量を、前記Ｘ方向移動量検出器
及びＹ方向移動量検出器から出力される移動量に対応づ
けて減算した値を表面高さ測定値として出力する減算装
置と を備えた表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63246450A JPH0726824B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63246450A JPH0726824B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 表面形状測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14489181A Division JPS5847209A (ja) | 1981-09-15 | 1981-09-15 | 表面形状測定装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28426094A Division JP2511809B2 (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | 表面形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028706A JPH028706A (ja) | 1990-01-12 |
| JPH0726824B2 true JPH0726824B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=17148619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63246450A Expired - Lifetime JPH0726824B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726824B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250618A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Fotonikusu:Kk | 運動テーブル制御方法およびその装置、並びに３次元表面形状測定方法およびその装置 |
| CN113805529A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-12-17 | 傲深实验室科技(杭州)有限公司 | 一种基于数控设备测高组件的测高方法与系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098864A (ja) * | 1973-12-27 | 1975-08-06 | ||
| JPS51124944A (en) * | 1975-04-25 | 1976-10-30 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Device to detect a tangent line of contour line on a three dimentional object |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP63246450A patent/JPH0726824B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH028706A (ja) | 1990-01-12 |
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