校正ゲージ、それを用いた変位測定装置及びその校正方法
【課題】迷光による校正への影響を軽減できる校正ゲージを提供する。
【解決手段】被測定物へ斜めに光を出射し、該記被測定物の測定点からの反射光を受光することにより変位を測定する変位測定装置１００の高さ方向の校正を行うための校正ゲージであって、コーティングされた平面を頂面６ａとし既知の高さｈを有する支柱６ｂで構成され、少なくとも頂面６ａの一角は鋭角な形状、かつ頂面６ａと支柱６ｂの側面とは直交する形状にされた測定ゲージ部６を備え、この測定ゲージ部６の頂面６ａの一角が光が出射してくる方向に向けて配置されて前記校正に用いられる構成とした。
【解決手段】被測定物へ斜めに光を出射し、該記被測定物の測定点からの反射光を受光することにより変位を測定する変位測定装置１００の高さ方向の校正を行うための校正ゲージであって、コーティングされた平面を頂面６ａとし既知の高さｈを有する支柱６ｂで構成され、少なくとも頂面６ａの一角は鋭角な形状、かつ頂面６ａと支柱６ｂの側面とは直交する形状にされた測定ゲージ部６を備え、この測定ゲージ部６の頂面６ａの一角が光が出射してくる方向に向けて配置されて前記校正に用いられる構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に光を照射し、反射してくる光を受けて三角測量を行う光変位センサーを有し、その光変位センサーで、光の反射点における対象物の表面の変位を測定する変位測定装置、対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置、及びそれらの高さの精度を校正するのに用いられる校正ゲージに関する。特に、測定時の迷光を防止して精度校正できる校正ゲージ及びそれを用いて校正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４を基に、上記説明した光変位センサーを使用した変位測定装置（３次元形状測定装置）の校正について説明する。三角測量による光変位センサー１１におけるＬＤを含む投光部１１ａが斜めから被測定物１（校正時はプレート３）に投光し、被測定物１からの反射光を受光素子ＰＳＤを含む受光部１１ｂで受光し、受光データを測定手段１２へ送る。制御部１４は、予め被測定物１の表面を走査して測定するために必要な、被測定物の表面に係るレイアウト情報を有し、そのレイアウトに基づいて、主走査範囲とその回数、主走査方向に直交する方向への副走査範囲とその回数を決定し、走査機構１５に対して指示するとともに、走査開始を指示する。一方、走査しているときの位置の情報、つまり測定点の位置情報を出力している。
【０００３】
走査機構１５は、制御手段１４の指示にしたがって、光変位センサー１１と被測定物１（或いは被測定物１を固定して搭載する基台２）を相対的に主走査方向に移動させ、及び副走査方向に移動させる駆動機構及び手段を備える。例えば、それらの手段は、光変位センサー４を主走査方向に直線的に移動させ、１つの主走査が終わると主走査方向と直交方向に被測定物を移動させることにより、光変位センサー１１による測定点を、相対的に走査する。
【０００４】
測定手段１２は、演算部１２ａ及び校正手段１２ｂを備えている。演算手段１２ａは、受光部１１ｂの受光素子ＰＳＤの一方の出力Ａと他方の出力Ｂとを基に、変位情報としての出力Ｌ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を演算して出力する。出力Ｌは、予め校正手段１２ｂが保有する校正情報によって校正されて出力される。ここまで、つまり測定手段１２が被測定物１の位置（制御手段が知っている。）における変位を出力するまでが変位測定装置として機能する。
【０００５】
３次元画像処理手段１３は、演算手段１２ａの出力と制御部６の位置情報を基に、被測定物の表面形状を３次元画像として再現するためのものである。主走査方向、副走査方向及び変位方向を３次元とする画像を演算して出力する。
【０００６】
図４に用いられる光変位センサー１１の詳細例を図５に示す。投光部１１ａにおけるＬＤ２１（レーザダイオード）から出力されるレーザビームを回転ミラー型または振動ミラー型等の偏向部２２によって偏向し、この偏向した光をレンズ２３によって、同一平面上の所定範囲（例えば３０ｍｍ）内を光軸が平行に移動する光ビームに変換して、基台２上の被測定物１の表面１ａに対して所定斜め角度から出射する。走査機構１５からの指示で偏光部２２が表面１ａ上の光ビームの照射点Ｓを直線的に走査（主走査）する。この照射点からの反射光を受ける受光部１１ｂは、レンズアレイ２５、結像レンズ２６および受光素子２７によって構成されている。
【０００７】
レンズアレイ２５は、等しい焦点距離ｆ１（例えば２０ｍｍ）を有する複数（例えば５個）の集光レンズ部２５ａ〜２５ｅが一列に並ぶように合成樹脂あるいはガラスで一体成形されている。各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅは、投光部１１ａから出射される光ビームの走査幅寸法（３０ｍｍ）内に複数個並ぶように、少なくともその並び方向に沿った幅が走査幅より短い（例えば６ｍｍ）略矩形状の外形を有し、光軸に直交する一方の面が球面状に形成された球面集束型のものであり、それぞれの光軸が平行で且つその光軸に直交する線上に連続して一列に並ぶように側面同士を密着させた状態で一体化されている。レンズアレイ２５は、各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅの光軸が測定対象物１の表面１ａ上を走査される照射点に交わる向きで、その照射点までの距離が焦点距離ｆ１とほぼ等しくなる位置に配置されている。なお、ここで球面集束型のレンズは、光をその光軸の周りに均等にしぼり込むことができるレンズである。このため、照射点の高さ方向の変位量が焦点距離ｆ１に比べて格段に小さい場合、各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅは、照射点からの光をほぼ平行に集束して結像レンズ２６へ出射する。
【０００８】
結像レンズ２６は、投光部から出射される光ビームの走査幅寸法（３０ｍｍ）より大きい径を有し、光軸と直交する一方の面が球面状に形成され、焦点距離ｆ２が例えば８０ｍｍの球面集束型のレンズで形成されており、レンズアレイ２５からの光ビームを集束して、受光素子２７の受光面２７ａに照射点の像を結像させる。結像レンズ２６は、その光軸がレンズアレイ２５の中央の集光レンズ部２５ｃの光軸と一致するように配置されている。
【０００９】
受光素子２７は、ＰＳＤで構成し、受光面２７ａに照射された光の位置のうち、受光面２７ａの縦方向に沿った位置に対応する信号を出力するように構成されている。受光面２７ａの横幅は、レンズアレイ２５の各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅの幅に各集光レンズ部と結像レンズ２６の焦点距離の比ｆ２／ｆ１（倍率）を乗じた大きさ（例えば集光レンズ部の幅が前記したように６ｍｍで倍率が４のとき２４ｍｍ）に予め設定されており、受光素子２７は、その受光面２７ａの中心が、結像レンズ２６からその焦点距離ｆ２離れた位置で結像レンズ２６の光軸に交わり、且つ、測定対象物１の表面１ａの高さ方向の変位にともなって移動する結像点が受光面２７ａ上で縦方向に移動する向きで配置されている。
なお、投光部１１ａからの光ビームの光軸と受光部１１ｂのレンズアレイ２５の光軸とは、受光量を確保するために、基準面２の法線をはさんで等しい角度、即ち正反射の向きと、図示されていないがその他の角度で反射する乱反射の向きとなるように予め設定されている。
【００１０】
従来、図４及び図５のような変位測定装置（３次元測定装置）では、基準ターゲット（試料）に光ビームを投光し、その反射光を測定して高さ方向を校正していた（特許文献１を参照）。
【００１１】
特許文献１の技術は、正反射受光部及び乱反射受光部を備えて、被測定物からの正反射光及び乱反射光のいずれも利用して変位測定が行われていた。そのため、正反射受光部及び乱反射受光部のいずれについても、校正可能にするため、基準ターゲットとしての面が、鏡面に仕上げられた乱反射膜を有していた。そして、変位は、ステージを移動させることで求められ、変位の校正は、正反射受光部及び乱反射受光部に対して、同時に行うことができる。しかしながら、その校正値が正しいかどうか確かめるのが困難であった。
【００１２】
そこで、校正値が正しいかどうかを確かめるためには、実際に、既知寸法の形状についての変位を求め、その変位により面積或いは、体積を求めてみれば良いという発想に至った。そして、寸法が既知の頂面を有する立体形状を有する校正ゲージを考えた。その校正ゲージの様子を模式的に示したのが図６である。図６（Ａ）は、基準ターゲット３０を上から見た図で、円形の支柱３０ｂの頂面３０ａと光路を示し、図６（Ｂ）は、その支柱３０ｂの側面と光路を示す図である。
【００１３】
校正は、図６の（Ａ）の頂面３０ａの面積の範囲における高さを測定して、それらの平均を求めてみた。ところが、光ビームには有限な幅があるため、図６（Ａ）（Ｂ）のような円柱の立体形状の頂面３０ａの角部では、所望の照射点（校正対象とする反射光が得られる点）以外の一部の光が迷光として、つまりノイズとして図５の受光部１１ｂで受けてしまうため、頂面３０ａの面積の範囲に誤差がでて、結果として、校正に誤差が出やすかった。
【００１４】
【特許文献１】特許第３７５１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、迷光、つまり所望の照射点以外からの反射光によるノイズによる校正への影響を軽減できる校正ゲージを提供することである。さらには、その校正ゲージを使用することで、校正精度を上げられる変位測定装置、方法及び３次元形状測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被測定物へ斜めに光を出射し、該被測定物の測定点からの反射光を受光することにより変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ方向の校正を行うための校正ゲージであって、
乱反射膜でコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、少なくとも前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状にされた測定ゲージ部（６）を備え、前記測定ゲージ部の前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されて前記校正に用いられる構成とした。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の校正ゲージは、金属のプレート（３）を有し、該プレート上に前記測定ゲージ部を備え、該測定ゲージ部の前記頂面の前記乱反射膜は粉体塗装膜である構成とした。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の校正ゲージは 前記粉体塗膜は厚さ１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の校正ゲージ。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、被測定物へ斜めに光を出射する投光部（１１ａ）と該被測定物の測定点からの反射光を受光する受光部（１１ｂ）とを含む光変位センサー（１１）と、該光変位センサーの出力を基に変位を出力する測定手段（１２）とを備えた変位測定装置において、
乱反射膜でコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）を備え、
前記測定手段（１２）は、前記被測定物に代えて前記測定ゲージ部が、その前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されたときの前記光変位センサーからの出力を基に、高さ方向の校正を行う構成とした。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記測定手段は、前記変位センサーから、前記頂面の面積に応じた変位出力を受けて、該変位出力の平均値を基に、前記高さ方向の校正を行う構成とした。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、被測定物へ斜めに光を出射するとともに、出射方向に直交する方向に走査し、該被測定物の測定点からの反射光を前記走査の方向に配列されたレンズを介して受光する光変位センサーを備え、変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ校正方法であって、
プレート（３）と、該プレート上に表面が酸化マグネシウムでコーティングされた平面を含む校正部（４）と、該プレート上に、前記乱反射膜でコーティングされた平面を頂面とし既知の高さを有する支柱で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）とを備えた校正ゲージを準備する段階と、
前記光変位センサーが前記校正部に光を出射しつつ走査し、前記レンズを介して反射光を受光したときの変位出力により、前記光変位センサーの走査方向の特性を校正する段階と、
前記光変位センサーが前記測定ゲージの前記頂面の一角へ相対する方向から光を出射し、かつ走査し、その反射光を受光したときの前記頂面の面積に対応する変位出力、及び前記既知の高さにより、前記高さ方向の校正を行う高さ校正段階と、を備えた。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る校正ゲージは、コーティングされた平面を頂面とし既知の高さを有する支柱で構成され、少なくとも頂面の一角が鋭角な形状に構成し、前記測定ゲージ部の前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されて構成に用いられることから、受光部へ入る迷光を軽減できるので、高さ方向をより正確に測定できる。そして、その校正ゲージで校正して、変位を測定することにより、測定精度の良い変位測定装置を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本発明に係る校正ゲージの構造を示す図である。図２は、測定ゲージ部と迷光の関係を説明するための図である。
図３は、高さ校正を説明するための図である。図４は、本発明及び従来技術の全体構成を示す図である。図５は、図４の光変位センサーの構造を示す図である。図６は、従来の基準ターゲットと迷光の関係を示す図である。
【００２４】
図１の校正ゲージについて説明する。図１の横方向が、図５における光ビームの主走査方向、或いは図５のレンズアレイ２５の並ぶ方向である。図１は、校正ゲージの上から見た図である。以下の説明では、図１の校正ゲージ（プレート３）が、図４の被測定物に代わって配置され、変位測定装置１００で高さ方向を校正する場合を例として説明することがある。
【００２５】
図１のプレート３は校正ゲージの基板であり、金属、例えばアルミニウム等で構成される。斜め両端の認識マーク３ａは、このプレート内の各位置（座標位置）の基準となるマークである。つまり、図４の測定手段１２は、光変位センサー１１が、センシングした認識マーク３ａの位置を測定する各部の位置座標の基準とする。
【００２６】
校正部４は、プレート３上の横方向に所定長さの乱反射膜がコーティングされた校正面４ａを有する。これは、図４のレンズアレイ２５の各レンズ２５ａ〜２５ｅの特性（オフセット或いは感度等）の経年変化を校正するためのものであり、横方向の長さは、少なくともレンズアレイ２５を通過する光ビーム（一主走査の光ビーム）を受光できる範囲にされている。
つまり、図４の測定手段１２は、光変位センサー１１が測定位置を校正面４ａにおいて一主走査したときに出力する出力Ａ及び出力Ｂを基に、各レンズ２５ａ〜２５ｅを通過したときの各特性のバラツキを求めて補正する（演算手段１２ａ）ことによって、一律同じ特性になるよう校正する。つまり、特性の差がゼロになるように校正される。
【００２７】
図１にはゲージブロック５が３個、主走査方向に配列され、各ゲージブロック５内には、複数の測定ゲージ部６が備えられている。測定ゲージ部６は、プレート３から頂面６ａまでの高さｈは、校正に用いられる値であって既知である。頂面６ａは、菱形であってその先鋭な角部が、投光部１１ａへ向けて（つまり、投光方向と逆方向を向いて）配置され、使用される。頂面６ａとその支柱６ｂとは直交している。
【００２８】
なお、校正面４ａは、乱反射膜は厚さ１０〜２０μｍの粉体塗膜でコーティングされている。粉体塗膜としては、例えば、酸化マグネシウムが用いられる。
【００２９】
図２（Ａ）は、頂面６ａを上から見た図であり、図２（Ｂ）はその横から、つまり支柱６ｂの横から見た図である（但し、図２（Ａ）（Ｂ）は、図１を９０度右に倒した方向から見た図である。）。これらに示すように、有限な幅の光ビームを投光部１１ａから測定ゲージ部６の先鋭な角部に照射したとき、その中心の光ビームを正反射する反射光として受光部１１ｂが受光したとき、有限な幅にある他の光ビームの大半は、角部の側面で側面反射する。したがって、迷光として受光部１１ｂに入射ビームを防止できる。
【００３０】
この迷光は、測定手段１２の演算部１２ａが光変位センサー１１からの頂部６ａの面積分の変位出力を受けて、その平均の高さに相当する出力Ｌを求めるにあたって、面積の方の誤差になって、結果として平均の高さに誤差が出てくる。本発明によれば、この迷光を軽減できるので、誤差が軽減でき、より精度の良い校正が可能になる。
【００３１】
頂面６ａの投光部１１ａ側に対向する角部は、鋭角な形状とされている。鋭角とは、投光される光ビームの幅に対して角張っていることを意味し、１２０度以下の角度であれば効果が出てくる。ただ、９０度以下でより鋭いほど有効である。図２（Ａ）で言えば、頂面６ａの中心線を境として投光部１１ａ側の右半分は、より鋭角、より細くすることが良い。ただし、頂面６ａの面積の測定精度が充分確保できる範囲にする必要がある。中心線の左半分の形状は、図２（Ａ）のように左右対称の菱形でも良いし、半円で、その他の形状でも良い。
【００３２】
なお、頂面６ａも、校正面４ａと同様に、乱反射膜は厚さ１０〜２０μｍの粉体塗膜でコーティングされている。乱反射膜、つまり粉体塗膜の厚さ１０〜２０μｍとしたが、製造上の制限がなければ２０μｍを越えた厚さであっても良い。
【００３３】
頂面６ａの面積は、面積を求めたときに、誤差に対して充分な大きさ、とし、高さｈは、光ビームの有限な幅より充分大きい寸法であって、被測定物１で頻度が多く予想される高さとすることが、好ましい。一例として、頂面６ａ形状が一辺が３ｍｍの菱形、高さｈが１００μｍで作成した。
【００３４】
図１の測定ゲージ部６は、ここではいずれも同一形状で精密に作られる（変化のあるものを作っても良い。）。複数のゲージブロック５及び同一ゲージブロック内の複数の測定ゲージ部６は、ユーザ側の使い道に多様性をもたすために作ってある。例えば、３つのゲージブロック５の内１つのブロック内の測定ゲージ部６に微少なキズ等があることを知らないで測定しても、三つの測定ゲージ部６で求めた高さの平均値とすれば、キズ等の影響を軽減されて校正できる。
【００３５】
次に、機番１，機番２及び機番３で特定される三つの変位測定装置１００の高さ方向の測定精度が同一になるよう既知の高さｈを有する測定ゲージ部６を用いて校正する方法について、説明する。
各機番１〜３のそれぞれにおいて、光変位センサー１１は、制御手段１４からの指示を受けた走査機構に１５によって、同一の測定ゲージ部６の頂部６ａの面積の範囲だけ走査される。
【００３６】
機番１において、測定手段１２の演算部１２ａが光変位センサー１１からの頂部６ａの面積分の変位出力を受けて、その平均の出力Ｌ１を求める。そして、図２（Ａ）に示すように平均の出力Ｌ１を高さｈと値付けした機番１の特性を求めて、その機番１の特性を校正手段１２ｂに記憶し、校正を終えた後に、実際に被測定物１を測定したときは、校正手段１２ｂに記憶した機番１の特性で値付けして変位出力として、３次元画像処理手段１３へ送る。
【００３７】
機番２，及び機番３についてもそれぞれ、同一の測定ゲージ部６について、平均の出力Ｌ２及びＬ３を求める。そして、図３（Ａ）に示すように機番１〜３のそれぞれに校正された特性を持つことができる。
【００３８】
また、図３（Ｂ）のように、機番１〜３のそれぞれは、同一の特性を有し、例えば機番１と同じ特性を有することとし、それぞれの光変位センサー１１からの出力の縮尺を機番１を基準に機番毎に変えて校正することもできる。例えば、図３（Ｂ）の特正は、機番１と同じ特性で、機番１，２，及び３とも共用とする。そして、光変位センサー１１から出力軸を機番１の場合は、縮尺係数ｋ１＝１とし、機番２の場合は縮尺係数ｋ２＝出力Ｌ１／出力Ｌ２、機番３の場合は縮尺係数ｋ３＝出力Ｌ１／出力Ｌ３とし、実際に被測定物１を測定したときは、各機番の光変位センサー１１の出力に上記の縮尺係数を掛けた横軸（出力軸Ｌ）を用いた図３（Ｂ）の共用の特性により値付けすれば良い。
【００３９】
本発明に係る校正ゲージを用いた変位測定装置の校正の手順（方法）を中心に説明する。
（１）予備段階
被測定物へ斜めに光を出射するとともに、出射方向に直交する方向に走査し、該被測定物の測定点からの反射光を前記走査の方向に配列されたレンズを介して受光する光変位センサー１１、及び測定手段１２を備え、印刷されたはんだの変位を測定する変位測定装置２００を決定する。
（２）プレート３と、プレート３上に表面がはんだに似せた酸化マグネシウムでコーティングされた校正面４ａを含む校正部４と、プレート３上に同じく酸化マグネシウムでコーティングされた平面を頂面６ａとし既知の高さｈを有する支柱６ｂで構成され、前記頂面６ａの一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部６とを備えた校正ゲージを測定対象として、配置する。
（３）光変位センサー１１が校正面４ａに光を出射しつつ走査し、レンズ２５を介して反射光を受光したときの出力により、光変位センサー１１の走査方向の特性を校正する。
（４）光変位センサー１１が測定ゲージ部６の頂面６ａの一角へ相対する方向から光を斜めに出射し、その反射光を受光したときの変位出力、及び既知の高さｈにより、高さ方向の校正を行う。このとき、頂面６ａの面積分の変位出力の平均値と、高さｈを比較することによって校正する。
上記（１）〜（４）の校正を済ました変位測定装置は、その後は、校正された特性で測定できる。
【００４０】
本発明の構成によれば、正反射を受光して測定、乱反射を受光して測定、又は「背景」の欄で説明したように正反射及び乱反射の双方を同時に受光して測定を行う場合のいずれにも、迷光、つまり所望の照射点以外からの反射光によるノイズによる校正への影響を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る校正ゲージの構造を示す図である。
【図２】図１の測定ゲージ部と迷光の関係を説明するための図である。
【図３】高さ校正を説明するための図である。
【図４】本発明及び従来技術の全体構成を示す図である。
【図５】図４の光変位センサーの構造を示す図である。
【図６】従来の基準ターゲットと迷光の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 被測定物、 ２ 基台、 ３ プレート、３ａ 認識マーク、 ４ 校正部、
５ ゲージブロック、６ 測定ゲージ部
１１ 光変位センサー、１１ａ 投光部、 １１ｂ 受光部、 １２ 測定手段、
１２ａ 演算手段、 １２ｂ 校正手段、 １３ ３次元画像処理手段、
１４ 制御手段、 １５ 走査機構、
２１ ＬＤ、 ２２ 偏向部、 ２３ レンズ、 ２５ レンズアレイ、
２６ 結像レンズ、 ２７ 受光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に光を照射し、反射してくる光を受けて三角測量を行う光変位センサーを有し、その光変位センサーで、光の反射点における対象物の表面の変位を測定する変位測定装置、対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置、及びそれらの高さの精度を校正するのに用いられる校正ゲージに関する。特に、測定時の迷光を防止して精度校正できる校正ゲージ及びそれを用いて校正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４を基に、上記説明した光変位センサーを使用した変位測定装置（３次元形状測定装置）の校正について説明する。三角測量による光変位センサー１１におけるＬＤを含む投光部１１ａが斜めから被測定物１（校正時はプレート３）に投光し、被測定物１からの反射光を受光素子ＰＳＤを含む受光部１１ｂで受光し、受光データを測定手段１２へ送る。制御部１４は、予め被測定物１の表面を走査して測定するために必要な、被測定物の表面に係るレイアウト情報を有し、そのレイアウトに基づいて、主走査範囲とその回数、主走査方向に直交する方向への副走査範囲とその回数を決定し、走査機構１５に対して指示するとともに、走査開始を指示する。一方、走査しているときの位置の情報、つまり測定点の位置情報を出力している。
【０００３】
走査機構１５は、制御手段１４の指示にしたがって、光変位センサー１１と被測定物１（或いは被測定物１を固定して搭載する基台２）を相対的に主走査方向に移動させ、及び副走査方向に移動させる駆動機構及び手段を備える。例えば、それらの手段は、光変位センサー４を主走査方向に直線的に移動させ、１つの主走査が終わると主走査方向と直交方向に被測定物を移動させることにより、光変位センサー１１による測定点を、相対的に走査する。
【０００４】
測定手段１２は、演算部１２ａ及び校正手段１２ｂを備えている。演算手段１２ａは、受光部１１ｂの受光素子ＰＳＤの一方の出力Ａと他方の出力Ｂとを基に、変位情報としての出力Ｌ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を演算して出力する。出力Ｌは、予め校正手段１２ｂが保有する校正情報によって校正されて出力される。ここまで、つまり測定手段１２が被測定物１の位置（制御手段が知っている。）における変位を出力するまでが変位測定装置として機能する。
【０００５】
３次元画像処理手段１３は、演算手段１２ａの出力と制御部６の位置情報を基に、被測定物の表面形状を３次元画像として再現するためのものである。主走査方向、副走査方向及び変位方向を３次元とする画像を演算して出力する。
【０００６】
図４に用いられる光変位センサー１１の詳細例を図５に示す。投光部１１ａにおけるＬＤ２１（レーザダイオード）から出力されるレーザビームを回転ミラー型または振動ミラー型等の偏向部２２によって偏向し、この偏向した光をレンズ２３によって、同一平面上の所定範囲（例えば３０ｍｍ）内を光軸が平行に移動する光ビームに変換して、基台２上の被測定物１の表面１ａに対して所定斜め角度から出射する。走査機構１５からの指示で偏光部２２が表面１ａ上の光ビームの照射点Ｓを直線的に走査（主走査）する。この照射点からの反射光を受ける受光部１１ｂは、レンズアレイ２５、結像レンズ２６および受光素子２７によって構成されている。
【０００７】
レンズアレイ２５は、等しい焦点距離ｆ１（例えば２０ｍｍ）を有する複数（例えば５個）の集光レンズ部２５ａ〜２５ｅが一列に並ぶように合成樹脂あるいはガラスで一体成形されている。各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅは、投光部１１ａから出射される光ビームの走査幅寸法（３０ｍｍ）内に複数個並ぶように、少なくともその並び方向に沿った幅が走査幅より短い（例えば６ｍｍ）略矩形状の外形を有し、光軸に直交する一方の面が球面状に形成された球面集束型のものであり、それぞれの光軸が平行で且つその光軸に直交する線上に連続して一列に並ぶように側面同士を密着させた状態で一体化されている。レンズアレイ２５は、各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅの光軸が測定対象物１の表面１ａ上を走査される照射点に交わる向きで、その照射点までの距離が焦点距離ｆ１とほぼ等しくなる位置に配置されている。なお、ここで球面集束型のレンズは、光をその光軸の周りに均等にしぼり込むことができるレンズである。このため、照射点の高さ方向の変位量が焦点距離ｆ１に比べて格段に小さい場合、各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅは、照射点からの光をほぼ平行に集束して結像レンズ２６へ出射する。
【０００８】
結像レンズ２６は、投光部から出射される光ビームの走査幅寸法（３０ｍｍ）より大きい径を有し、光軸と直交する一方の面が球面状に形成され、焦点距離ｆ２が例えば８０ｍｍの球面集束型のレンズで形成されており、レンズアレイ２５からの光ビームを集束して、受光素子２７の受光面２７ａに照射点の像を結像させる。結像レンズ２６は、その光軸がレンズアレイ２５の中央の集光レンズ部２５ｃの光軸と一致するように配置されている。
【０００９】
受光素子２７は、ＰＳＤで構成し、受光面２７ａに照射された光の位置のうち、受光面２７ａの縦方向に沿った位置に対応する信号を出力するように構成されている。受光面２７ａの横幅は、レンズアレイ２５の各集光レンズ部２５ａ〜２５ｅの幅に各集光レンズ部と結像レンズ２６の焦点距離の比ｆ２／ｆ１（倍率）を乗じた大きさ（例えば集光レンズ部の幅が前記したように６ｍｍで倍率が４のとき２４ｍｍ）に予め設定されており、受光素子２７は、その受光面２７ａの中心が、結像レンズ２６からその焦点距離ｆ２離れた位置で結像レンズ２６の光軸に交わり、且つ、測定対象物１の表面１ａの高さ方向の変位にともなって移動する結像点が受光面２７ａ上で縦方向に移動する向きで配置されている。
なお、投光部１１ａからの光ビームの光軸と受光部１１ｂのレンズアレイ２５の光軸とは、受光量を確保するために、基準面２の法線をはさんで等しい角度、即ち正反射の向きと、図示されていないがその他の角度で反射する乱反射の向きとなるように予め設定されている。
【００１０】
従来、図４及び図５のような変位測定装置（３次元測定装置）では、基準ターゲット（試料）に光ビームを投光し、その反射光を測定して高さ方向を校正していた（特許文献１を参照）。
【００１１】
特許文献１の技術は、正反射受光部及び乱反射受光部を備えて、被測定物からの正反射光及び乱反射光のいずれも利用して変位測定が行われていた。そのため、正反射受光部及び乱反射受光部のいずれについても、校正可能にするため、基準ターゲットとしての面が、鏡面に仕上げられた乱反射膜を有していた。そして、変位は、ステージを移動させることで求められ、変位の校正は、正反射受光部及び乱反射受光部に対して、同時に行うことができる。しかしながら、その校正値が正しいかどうか確かめるのが困難であった。
【００１２】
そこで、校正値が正しいかどうかを確かめるためには、実際に、既知寸法の形状についての変位を求め、その変位により面積或いは、体積を求めてみれば良いという発想に至った。そして、寸法が既知の頂面を有する立体形状を有する校正ゲージを考えた。その校正ゲージの様子を模式的に示したのが図６である。図６（Ａ）は、基準ターゲット３０を上から見た図で、円形の支柱３０ｂの頂面３０ａと光路を示し、図６（Ｂ）は、その支柱３０ｂの側面と光路を示す図である。
【００１３】
校正は、図６の（Ａ）の頂面３０ａの面積の範囲における高さを測定して、それらの平均を求めてみた。ところが、光ビームには有限な幅があるため、図６（Ａ）（Ｂ）のような円柱の立体形状の頂面３０ａの角部では、所望の照射点（校正対象とする反射光が得られる点）以外の一部の光が迷光として、つまりノイズとして図５の受光部１１ｂで受けてしまうため、頂面３０ａの面積の範囲に誤差がでて、結果として、校正に誤差が出やすかった。
【００１４】
【特許文献１】特許第３７５１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、迷光、つまり所望の照射点以外からの反射光によるノイズによる校正への影響を軽減できる校正ゲージを提供することである。さらには、その校正ゲージを使用することで、校正精度を上げられる変位測定装置、方法及び３次元形状測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被測定物へ斜めに光を出射し、該被測定物の測定点からの反射光を受光することにより変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ方向の校正を行うための校正ゲージであって、
乱反射膜でコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、少なくとも前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状にされた測定ゲージ部（６）を備え、前記測定ゲージ部の前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されて前記校正に用いられる構成とした。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の校正ゲージは、金属のプレート（３）を有し、該プレート上に前記測定ゲージ部を備え、該測定ゲージ部の前記頂面の前記乱反射膜は粉体塗装膜である構成とした。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の校正ゲージは 前記粉体塗膜は厚さ１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の校正ゲージ。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、被測定物へ斜めに光を出射する投光部（１１ａ）と該被測定物の測定点からの反射光を受光する受光部（１１ｂ）とを含む光変位センサー（１１）と、該光変位センサーの出力を基に変位を出力する測定手段（１２）とを備えた変位測定装置において、
乱反射膜でコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）を備え、
前記測定手段（１２）は、前記被測定物に代えて前記測定ゲージ部が、その前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されたときの前記光変位センサーからの出力を基に、高さ方向の校正を行う構成とした。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記測定手段は、前記変位センサーから、前記頂面の面積に応じた変位出力を受けて、該変位出力の平均値を基に、前記高さ方向の校正を行う構成とした。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、被測定物へ斜めに光を出射するとともに、出射方向に直交する方向に走査し、該被測定物の測定点からの反射光を前記走査の方向に配列されたレンズを介して受光する光変位センサーを備え、変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ校正方法であって、
プレート（３）と、該プレート上に表面が酸化マグネシウムでコーティングされた平面を含む校正部（４）と、該プレート上に、前記乱反射膜でコーティングされた平面を頂面とし既知の高さを有する支柱で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）とを備えた校正ゲージを準備する段階と、
前記光変位センサーが前記校正部に光を出射しつつ走査し、前記レンズを介して反射光を受光したときの変位出力により、前記光変位センサーの走査方向の特性を校正する段階と、
前記光変位センサーが前記測定ゲージの前記頂面の一角へ相対する方向から光を出射し、かつ走査し、その反射光を受光したときの前記頂面の面積に対応する変位出力、及び前記既知の高さにより、前記高さ方向の校正を行う高さ校正段階と、を備えた。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る校正ゲージは、コーティングされた平面を頂面とし既知の高さを有する支柱で構成され、少なくとも頂面の一角が鋭角な形状に構成し、前記測定ゲージ部の前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されて構成に用いられることから、受光部へ入る迷光を軽減できるので、高さ方向をより正確に測定できる。そして、その校正ゲージで校正して、変位を測定することにより、測定精度の良い変位測定装置を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本発明に係る校正ゲージの構造を示す図である。図２は、測定ゲージ部と迷光の関係を説明するための図である。
図３は、高さ校正を説明するための図である。図４は、本発明及び従来技術の全体構成を示す図である。図５は、図４の光変位センサーの構造を示す図である。図６は、従来の基準ターゲットと迷光の関係を示す図である。
【００２４】
図１の校正ゲージについて説明する。図１の横方向が、図５における光ビームの主走査方向、或いは図５のレンズアレイ２５の並ぶ方向である。図１は、校正ゲージの上から見た図である。以下の説明では、図１の校正ゲージ（プレート３）が、図４の被測定物に代わって配置され、変位測定装置１００で高さ方向を校正する場合を例として説明することがある。
【００２５】
図１のプレート３は校正ゲージの基板であり、金属、例えばアルミニウム等で構成される。斜め両端の認識マーク３ａは、このプレート内の各位置（座標位置）の基準となるマークである。つまり、図４の測定手段１２は、光変位センサー１１が、センシングした認識マーク３ａの位置を測定する各部の位置座標の基準とする。
【００２６】
校正部４は、プレート３上の横方向に所定長さの乱反射膜がコーティングされた校正面４ａを有する。これは、図４のレンズアレイ２５の各レンズ２５ａ〜２５ｅの特性（オフセット或いは感度等）の経年変化を校正するためのものであり、横方向の長さは、少なくともレンズアレイ２５を通過する光ビーム（一主走査の光ビーム）を受光できる範囲にされている。
つまり、図４の測定手段１２は、光変位センサー１１が測定位置を校正面４ａにおいて一主走査したときに出力する出力Ａ及び出力Ｂを基に、各レンズ２５ａ〜２５ｅを通過したときの各特性のバラツキを求めて補正する（演算手段１２ａ）ことによって、一律同じ特性になるよう校正する。つまり、特性の差がゼロになるように校正される。
【００２７】
図１にはゲージブロック５が３個、主走査方向に配列され、各ゲージブロック５内には、複数の測定ゲージ部６が備えられている。測定ゲージ部６は、プレート３から頂面６ａまでの高さｈは、校正に用いられる値であって既知である。頂面６ａは、菱形であってその先鋭な角部が、投光部１１ａへ向けて（つまり、投光方向と逆方向を向いて）配置され、使用される。頂面６ａとその支柱６ｂとは直交している。
【００２８】
なお、校正面４ａは、乱反射膜は厚さ１０〜２０μｍの粉体塗膜でコーティングされている。粉体塗膜としては、例えば、酸化マグネシウムが用いられる。
【００２９】
図２（Ａ）は、頂面６ａを上から見た図であり、図２（Ｂ）はその横から、つまり支柱６ｂの横から見た図である（但し、図２（Ａ）（Ｂ）は、図１を９０度右に倒した方向から見た図である。）。これらに示すように、有限な幅の光ビームを投光部１１ａから測定ゲージ部６の先鋭な角部に照射したとき、その中心の光ビームを正反射する反射光として受光部１１ｂが受光したとき、有限な幅にある他の光ビームの大半は、角部の側面で側面反射する。したがって、迷光として受光部１１ｂに入射ビームを防止できる。
【００３０】
この迷光は、測定手段１２の演算部１２ａが光変位センサー１１からの頂部６ａの面積分の変位出力を受けて、その平均の高さに相当する出力Ｌを求めるにあたって、面積の方の誤差になって、結果として平均の高さに誤差が出てくる。本発明によれば、この迷光を軽減できるので、誤差が軽減でき、より精度の良い校正が可能になる。
【００３１】
頂面６ａの投光部１１ａ側に対向する角部は、鋭角な形状とされている。鋭角とは、投光される光ビームの幅に対して角張っていることを意味し、１２０度以下の角度であれば効果が出てくる。ただ、９０度以下でより鋭いほど有効である。図２（Ａ）で言えば、頂面６ａの中心線を境として投光部１１ａ側の右半分は、より鋭角、より細くすることが良い。ただし、頂面６ａの面積の測定精度が充分確保できる範囲にする必要がある。中心線の左半分の形状は、図２（Ａ）のように左右対称の菱形でも良いし、半円で、その他の形状でも良い。
【００３２】
なお、頂面６ａも、校正面４ａと同様に、乱反射膜は厚さ１０〜２０μｍの粉体塗膜でコーティングされている。乱反射膜、つまり粉体塗膜の厚さ１０〜２０μｍとしたが、製造上の制限がなければ２０μｍを越えた厚さであっても良い。
【００３３】
頂面６ａの面積は、面積を求めたときに、誤差に対して充分な大きさ、とし、高さｈは、光ビームの有限な幅より充分大きい寸法であって、被測定物１で頻度が多く予想される高さとすることが、好ましい。一例として、頂面６ａ形状が一辺が３ｍｍの菱形、高さｈが１００μｍで作成した。
【００３４】
図１の測定ゲージ部６は、ここではいずれも同一形状で精密に作られる（変化のあるものを作っても良い。）。複数のゲージブロック５及び同一ゲージブロック内の複数の測定ゲージ部６は、ユーザ側の使い道に多様性をもたすために作ってある。例えば、３つのゲージブロック５の内１つのブロック内の測定ゲージ部６に微少なキズ等があることを知らないで測定しても、三つの測定ゲージ部６で求めた高さの平均値とすれば、キズ等の影響を軽減されて校正できる。
【００３５】
次に、機番１，機番２及び機番３で特定される三つの変位測定装置１００の高さ方向の測定精度が同一になるよう既知の高さｈを有する測定ゲージ部６を用いて校正する方法について、説明する。
各機番１〜３のそれぞれにおいて、光変位センサー１１は、制御手段１４からの指示を受けた走査機構に１５によって、同一の測定ゲージ部６の頂部６ａの面積の範囲だけ走査される。
【００３６】
機番１において、測定手段１２の演算部１２ａが光変位センサー１１からの頂部６ａの面積分の変位出力を受けて、その平均の出力Ｌ１を求める。そして、図２（Ａ）に示すように平均の出力Ｌ１を高さｈと値付けした機番１の特性を求めて、その機番１の特性を校正手段１２ｂに記憶し、校正を終えた後に、実際に被測定物１を測定したときは、校正手段１２ｂに記憶した機番１の特性で値付けして変位出力として、３次元画像処理手段１３へ送る。
【００３７】
機番２，及び機番３についてもそれぞれ、同一の測定ゲージ部６について、平均の出力Ｌ２及びＬ３を求める。そして、図３（Ａ）に示すように機番１〜３のそれぞれに校正された特性を持つことができる。
【００３８】
また、図３（Ｂ）のように、機番１〜３のそれぞれは、同一の特性を有し、例えば機番１と同じ特性を有することとし、それぞれの光変位センサー１１からの出力の縮尺を機番１を基準に機番毎に変えて校正することもできる。例えば、図３（Ｂ）の特正は、機番１と同じ特性で、機番１，２，及び３とも共用とする。そして、光変位センサー１１から出力軸を機番１の場合は、縮尺係数ｋ１＝１とし、機番２の場合は縮尺係数ｋ２＝出力Ｌ１／出力Ｌ２、機番３の場合は縮尺係数ｋ３＝出力Ｌ１／出力Ｌ３とし、実際に被測定物１を測定したときは、各機番の光変位センサー１１の出力に上記の縮尺係数を掛けた横軸（出力軸Ｌ）を用いた図３（Ｂ）の共用の特性により値付けすれば良い。
【００３９】
本発明に係る校正ゲージを用いた変位測定装置の校正の手順（方法）を中心に説明する。
（１）予備段階
被測定物へ斜めに光を出射するとともに、出射方向に直交する方向に走査し、該被測定物の測定点からの反射光を前記走査の方向に配列されたレンズを介して受光する光変位センサー１１、及び測定手段１２を備え、印刷されたはんだの変位を測定する変位測定装置２００を決定する。
（２）プレート３と、プレート３上に表面がはんだに似せた酸化マグネシウムでコーティングされた校正面４ａを含む校正部４と、プレート３上に同じく酸化マグネシウムでコーティングされた平面を頂面６ａとし既知の高さｈを有する支柱６ｂで構成され、前記頂面６ａの一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部６とを備えた校正ゲージを測定対象として、配置する。
（３）光変位センサー１１が校正面４ａに光を出射しつつ走査し、レンズ２５を介して反射光を受光したときの出力により、光変位センサー１１の走査方向の特性を校正する。
（４）光変位センサー１１が測定ゲージ部６の頂面６ａの一角へ相対する方向から光を斜めに出射し、その反射光を受光したときの変位出力、及び既知の高さｈにより、高さ方向の校正を行う。このとき、頂面６ａの面積分の変位出力の平均値と、高さｈを比較することによって校正する。
上記（１）〜（４）の校正を済ました変位測定装置は、その後は、校正された特性で測定できる。
【００４０】
本発明の構成によれば、正反射を受光して測定、乱反射を受光して測定、又は「背景」の欄で説明したように正反射及び乱反射の双方を同時に受光して測定を行う場合のいずれにも、迷光、つまり所望の照射点以外からの反射光によるノイズによる校正への影響を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る校正ゲージの構造を示す図である。
【図２】図１の測定ゲージ部と迷光の関係を説明するための図である。
【図３】高さ校正を説明するための図である。
【図４】本発明及び従来技術の全体構成を示す図である。
【図５】図４の光変位センサーの構造を示す図である。
【図６】従来の基準ターゲットと迷光の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 被測定物、 ２ 基台、 ３ プレート、３ａ 認識マーク、 ４ 校正部、
５ ゲージブロック、６ 測定ゲージ部
１１ 光変位センサー、１１ａ 投光部、 １１ｂ 受光部、 １２ 測定手段、
１２ａ 演算手段、 １２ｂ 校正手段、 １３ ３次元画像処理手段、
１４ 制御手段、 １５ 走査機構、
２１ ＬＤ、 ２２ 偏向部、 ２３ レンズ、 ２５ レンズアレイ、
２６ 結像レンズ、 ２７ 受光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物へ斜めに光を出射し、該被測定物の測定点からの反射光を受光することにより変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ方向の校正を行うための校正ゲージであって、
乱反射膜がコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、少なくとも前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状にされた測定ゲージ部（６）を備え、前記測定ゲージ部の前記頂面の一角が前記光の出射方向に向けて配置されて前記校正に用いられることを特徴とする校正ゲージ。
【請求項２】
請求項１に記載の校正ゲージは、金属のプレート（３）を有し、該プレート上に前記測定ゲージ部を備え、該測定ゲージ部の前記頂面の前記乱反射膜は粉体塗膜であることを特徴とする請求項１に記載の校正ゲージ。
【請求項３】
前記粉体塗膜は厚さ１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の校正ゲージ。
【請求項４】
被測定物へ斜めに光を出射する投光部（１１ａ）と該被測定物の測定点からの反射光を受光する受光部（１１ｂ）とを含む光変位センサー（１１）と、該光変位センサーの出力を基に変位を出力する測定手段（１２）とを備えた変位測定装置において、
乱反射膜がコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）を備え、
前記測定手段（１２）は、前記被測定物に代えて前記測定ゲージ部が、その前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されたときの前記光変位センサーからの出力を基に、高さ方向の校正を行うことを特徴とする変位測定装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記変位センサーから、前記頂面の面積に応じた変位出力を受けて、該変位出力の平均値を基に、前記高さ方向の校正を行うことを特徴とする請求項４に記載の変位測定装置。
【請求項６】
被測定物へ斜めに光を出射するとともに、出射方向に直交する方向に走査し、該被測定物の測定点からの反射光を前記走査の方向に配列されたレンズを介して受光する光変位センサーを備え、変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ校正方法であって、
プレート（３）と、該プレート上に表面が酸化マグネシュームでコーティングされた平面を含む校正部（４）と、該プレート上に、前記乱反射膜がコーティングされた平面を頂面とし既知の高さを有する支柱で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）とを備えた校正ゲージを準備する段階と、
前記光変位センサーが前記校正部に光を出射しつつ走査し、前記レンズを介して反射光を受光したときの変位出力により、前記光変位センサーの走査方向の特性を校正する段階と、
前記光変位センサーが前記測定ゲージの前記頂面の一角へ相対する方向から光を出射し、かつ走査し、その反射光を受光したときの前記頂面の面積に対応する変位出力、及び前記既知の高さにより、前記高さ方向の校正を行う高さ校正段階と、と備えた変位測定装置の高さ校正方法。
【請求項１】
被測定物へ斜めに光を出射し、該被測定物の測定点からの反射光を受光することにより変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ方向の校正を行うための校正ゲージであって、
乱反射膜がコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、少なくとも前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状にされた測定ゲージ部（６）を備え、前記測定ゲージ部の前記頂面の一角が前記光の出射方向に向けて配置されて前記校正に用いられることを特徴とする校正ゲージ。
【請求項２】
請求項１に記載の校正ゲージは、金属のプレート（３）を有し、該プレート上に前記測定ゲージ部を備え、該測定ゲージ部の前記頂面の前記乱反射膜は粉体塗膜であることを特徴とする請求項１に記載の校正ゲージ。
【請求項３】
前記粉体塗膜は厚さ１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の校正ゲージ。
【請求項４】
被測定物へ斜めに光を出射する投光部（１１ａ）と該被測定物の測定点からの反射光を受光する受光部（１１ｂ）とを含む光変位センサー（１１）と、該光変位センサーの出力を基に変位を出力する測定手段（１２）とを備えた変位測定装置において、
乱反射膜がコーティングされた平面を頂面（６ａ）とし既知の高さを有する支柱（６ｂ）で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）を備え、
前記測定手段（１２）は、前記被測定物に代えて前記測定ゲージ部が、その前記頂面の一角が前記光が出射してくる方向に向けて配置されたときの前記光変位センサーからの出力を基に、高さ方向の校正を行うことを特徴とする変位測定装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記変位センサーから、前記頂面の面積に応じた変位出力を受けて、該変位出力の平均値を基に、前記高さ方向の校正を行うことを特徴とする請求項４に記載の変位測定装置。
【請求項６】
被測定物へ斜めに光を出射するとともに、出射方向に直交する方向に走査し、該被測定物の測定点からの反射光を前記走査の方向に配列されたレンズを介して受光する光変位センサーを備え、変位を測定する変位測定装置（１００）の高さ校正方法であって、
プレート（３）と、該プレート上に表面が酸化マグネシュームでコーティングされた平面を含む校正部（４）と、該プレート上に、前記乱反射膜がコーティングされた平面を頂面とし既知の高さを有する支柱で構成され、前記頂面の一角は鋭角な形状、かつ頂面と支柱の側面とは直交する形状で設けられた測定ゲージ部（６）とを備えた校正ゲージを準備する段階と、
前記光変位センサーが前記校正部に光を出射しつつ走査し、前記レンズを介して反射光を受光したときの変位出力により、前記光変位センサーの走査方向の特性を校正する段階と、
前記光変位センサーが前記測定ゲージの前記頂面の一角へ相対する方向から光を出射し、かつ走査し、その反射光を受光したときの前記頂面の面積に対応する変位出力、及び前記既知の高さにより、前記高さ方向の校正を行う高さ校正段階と、と備えた変位測定装置の高さ校正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−５８２６８（Ｐ２００８−５８２６８Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３８９００（Ｐ２００６−２３８９００）
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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