(57)【要約】 【課題】繋ぎ目や傷などのスケールの形状変化に起因する局所的な位置検出信号の変化に対応可能な高精度な位置補正を行える、メモリ容量の小さい補正テーブルを低処理負荷によって作成する。【解決手段】Ｘレーザスケール３５と、同スケールを走査して位相が互いに異なる２相スケール信号を発生するＸレーザスケールヘッド２０を備える。補正値計算部１１８は位置情報の検出に用いる２相スケール信号を補正する補正パラメータを算出する。ステージ位置計算部１１４は、補正パラメータにより補正された２相スケール信号からスケール／ヘッドの相対移動量に相当する位置情報を検出する。補正用テーブル１１６は、補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を関連づけたレコードを格納する。補正用テーブルのレコードは、補正後の２相スケール信号の変化が所定範囲を超える場合に更新される。【選択図】図１
2018128350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールと、
前記スケールに対して相対移動し、前記スケールを走査して位相が互いに異なる２相スケール信号を発生する検出器と、
位置情報の検出に用いる前記２相スケール信号を補正する補正パラメータを算出する補正値計算部と、
前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号から前記スケールと前記検出器の相対移動量に相当する位置情報を検出する位置計算部と、
前記補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を関連づけたレコードを格納する補正用テーブルと、
前記スケールと前記検出器の相対移動に応じて、前記補正用テーブルの前記適用区間に相当する前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の変化に応じて前記補正用テーブルの前記レコードを更新する制御装置と、
を備えた位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、前記補正値計算部が、前記２相スケール信号の相互の振幅比、位相差、またはオフセットの補正値を補正する補正パラメータを算出する位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の位置検出装置において、前記制御装置は、前記補正値計算部が算出した補正パラメータと、直前の区間における補正パラメータと、の差が所定範囲を超える場合に、前記補正用テーブルに補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を関連づけた新たなレコードを格納させる位置検出装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の位置検出装置において、前記制御装置は、前記位置計算部によって算出される位置と、前記補正値計算部から得られる補正パラメータを用いて補正した位置の差が所定範囲を超える場合に、前記補正用テーブルに補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を関連づけた新たなレコードを格納させる位置検出装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の位置検出装置において、前記制御装置は、前記補正値計算部が計算した前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の２乗和を複数、サンプリングし、前記複数の２乗和の値の変化が所定範囲を超える場合に、前記補正用テーブルに補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を関連づけた新たなレコードを格納させる位置検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の位置検出装置において、前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の波形を記憶する波形信号記憶部を備え、前記補正値計算部が、前記波形信号記憶部が記憶する前記２相スケール信号のデータを用いて取得したリサージュ波形データに基づき、補正パラメータを計算する位置検出装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の位置検出装置において、前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の波形を記憶する波形信号記憶部を備え、前記補正値計算部が、前記波形信号記憶部が記憶する前記２相スケール信号の相互の位相差に基づき補正パラメータを計算する位置検出装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の位置検出装置において、前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の波形を記憶する波形信号記憶部と、
前記波形信号記憶部が記憶する前記２相スケール信号のデータを用いて取得したリサージュ波形と、真円と、の差分を判定する波形判定部と、
補正された前記２相スケール信号のデータを格納する誤差データ格納部と、を備え、
前記制御装置は、
前記波形判定部がリサージュ波形と真円の差分が大きいと判断した場合に、前記誤差データ格納部に前記２相スケール信号、および補正された前記２相スケール信号から補正された位置のデータを格納させ、
前記２相スケール信号、および補正された前記２相スケール信号から補正された位置のデータから前記補正値計算部が算出した新たな補正パラメータを用いて前記補正用テーブルを更新する位置検出装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の位置検出装置を備え、
前記スケールおよび前記検出器が、相対移動する駆動されるステージの相対位置を検出すべく配置され、
前記位置計算部が検出した、前記ステージの相対位置に相当する位置情報に基づき、前記ステージを駆動する駆動量を決定するステージ装置。
【請求項１０】
請求項９記載のステージ装置によって、対象物に対して接触式のプローブを走査し、前記対象物の形状を測定する形状測定装置。
【請求項１１】
スケールと、前記スケールに対して相対移動し、前記スケールを走査して位相が互いに異なる２相スケール信号を発生する検出器と、前記２相スケール信号に基づき前記スケールと前記検出器の相対移動量に相当する位置情報を検出する位置検出装置の制御方法において、
前記位置検出装置は、
位置情報の検出に用いる前記２相スケール信号を補正する補正パラメータを算出する補正値計算部と、
前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号から前記スケールと前記検出器の相対移動量に相当する位置情報を検出する位置計算部と、
前記補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を関連づけたレコードを格納する補正用テーブルと、
を備え、
制御装置が、前記スケールと前記検出器の相対移動に応じて、前記補正用テーブルの前記適用区間に相当する前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の変化に応じて前記補正用テーブルの前記レコードを更新する補正処理を実行する位置検出装置の制御方法。
【請求項１２】
前記制御装置に請求項１１に記載の補正処理を実行させるための制御プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の制御プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールと、スケールを走査し、位相が互いに異なる２相スケール信号を発生する検出器を備えた位置検出装置、その位置検出装置を用いたステージ装置および形状測定装置、および位置検出装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密加工機や精密計測機などにおいて、いわゆるＸＹステージなどと呼ばれるステージ装置が用いられている。この種のステージ装置は、ステージ移動により工具やセンサと、対象物との相対移動を実現する。この相対移動を制御するステージ位置制御装置には、高精度な位置検出装置としてレーザスケールなどと呼ばれるリニアエンコーダが用いられる。レーザスケールは、レーザ光源と受光素子を有する光学ヘッド（レーザスケールヘッド）が、周期的に回折格子が刻まれたスケール上を移動する際に、スケールの位置情報を持つ２相の正弦波状の信号を出力する。この２相のスケール信号をＡ／Ｄコンバータによりディジタルデータに変換し、ステージ位置制御装置に取り込むことで高精度な位置検出を行うことができる。ステージ位置制御装置の内部の信号処理では、例えば取り込んだ２相のスケール信号に対して逆正接関数を用いて両信号の位相角の変化を求め、ステージ位置の移動距離を検出する。
【０００３】
レーザスケールにおいて、所期の精度で位置検出を行える理想の２相のスケール信号は、振幅が同じ、オフセット無し、互いに９０度の位相差を有する信号であり、直交座標では、例えば原点を中心とした真円のリサージュ波形を形成する。しかし、実際の装置では、この２相信号は製造上の諸問題、組み付け誤差などによって、振幅、オフセット、位相差にズレが生じていることがある。このため、現実の２相のスケール信号は、例えば直交座標では原点からずれた傾きがある楕円状のリサージュ波形になっている場合がある。このようなズレが生じていると、位相角の変化に対しても影響するため、検出されるステージ位置に大きな誤差が生じてしまう可能性がある。
【０００４】
この対策として、従来からエンコーダの各部を手動で調整することが行われているが、この手動調整には限界がある。このため、スケール信号のオフセット誤差、振幅誤差、および位相誤差を補正するための構成が下記の特許文献１や特許文献２によって提案されている。
【０００５】
特許文献１の技術では、内挿処理を施すことによって得られるリサージュ波形から、常に補正値を算出する。そして、補正値の変化分を累積演算し続けることで、補正値を更新し、動的にズレを解消するようになっている。また、特許文献２の技術では、振幅比、位相差、オフセットのズレを補正するテータを格納した補正テーブルが用いられている。特許文献２では、オフセットに関しては近似式で置き換えてテーブルに格納する構成が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２５８７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ステージ装置の規模、例えばステージのストロークが大きくなるにつれて、エンコーダのスケールを長くする必要がある。しかしながら、長尺のスケールの製造では、例えば複数の工程に分けて回折格子を刻まなければならなくなる場合がある。
【０００８】
そして、例えばこのような工程分割によって、回折格子に繋ぎ目や光学的な特性が不連続になる部位が生じる可能性があり、このような箇所では光学ヘッドから得られる正弦波状信号は局所的なズレが大きくなる。このような事情は、スケール上に傷などがある場合も同様である。
【０００９】
このような局所的な検出信号の変化に対して、上記特許文献１のように、ズレに対して逐次補正値を更新していく場合、局所的な変化に対しては補正処理にタイムラグが生じてしまう可能性がある。また、上記特許文献２の技術では、局所的な検出信号の不規則な変化に対応できるよう、補正テーブル自体を細かく持つ方法も考えられるが、メモリ容量が大きくなりすぎる可能性がある。
【００１０】
特許文献１および特許文献２のような従来技術では、ある程度、繋ぎ目や傷などに起因するスケールの形状変化およびそれに起因する検出誤差を低減できる、と考えられる。しかしながら、上記のような従来技術では超精密機械工作などにおける位置測定に適用するには十分な測定精度を得られない可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、繋ぎ目や傷などのスケールの形状変化に起因する局所的な位置検出信号の変化に対応可能な高精度な位置補正を行える、メモリ容量の小さい補正用テーブルを低処理負荷によって作成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の位置検出装置においては、スケールと、前記スケールに対して相対移動し、前記スケールを走査して位相が互いに異なる２相スケール信号を発生する検出器と、位置情報の検出に用いる前記２相スケール信号を補正する補正パラメータを算出する補正値計算部と、前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号から前記スケールと前記検出器の相対移動量に相当する位置情報を検出する位置計算部と、前記補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を関連づけたレコードを格納する補正用テーブルと、前記スケールと前記検出器の相対移動に応じて、前記補正用テーブルの前記適用区間に相当する前記補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の変化に応じて前記補正用テーブルの前記レコードを更新する制御装置と、を備えた構成を採用した。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成によれば、補正用テーブルのレコードは補正パラメータと、当該の補正パラメータの適用区間と、を格納することができる。このため、２相スケール信号の変化に応じて、特定の補正パラメータとその適用区間を関連づけるレコードを持つよう補正用テーブルを更新することができる。これにより、繋ぎ目や傷などのスケールの形状変化に起因する局所的な位置検出信号の変化に対応可能な高精度な位置補正を行える、メモリ容量の小さい補正用テーブルを低処理負荷によって作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を採用した位置検出装置の補正テーブル作成時における機能構成の概略を示す説明図である。
【図２】本発明を採用した位置制御装置を用いた形状測定装置を示し、（ａ）は形状測定装置を正面方向から示した説明図、（ｂ）は同装置を背面方向から示した説明図である。
【図３】本発明を採用した位置検出装置を用いてステージの位置補正処理を行う際の機能構成の概略を示す説明図である。
【図４】本発明を採用した位置検出装置における補正用テーブル作成手順を示したフローチャート図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は図４の手順によって作成ないし更新されていく補正用テーブルの内容を例示する表図である。
【図６】本発明を採用した位置検出装置の補正用テーブルを実装した形態における機能構成の概略を示す説明図である。
【図７】本発明を採用した位置検出装置において、補正用テーブルを自動更新するための機能構成の概略を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
【００１６】
以下に示す実施形態では、スケール（Ｘレーザスケール３５）に対して相対移動し、スケールを走査して位相が互いに異なる２相スケール信号を発生する検出器（Ｘレーザスケールヘッド２０）を備えた位置検出装置を例示する。この位置検出装置は、例えば接触式のプローブ（３８）を用いて対象物の断面形状を測定する形状測定装置（図２（ａ）、（ｂ））のステージ装置に用いることができる。
【００１７】
このステージ装置では、例えばスケール（３５）および検出器（２０）が相対移動する駆動されるステージの相対位置を検出すべく配置される。そして、位置計算部（１１４）が検出した、ステージの相対位置に相当する位置情報に基づき、ステージを駆動する駆動量を決定する。
【００１８】
特に、以下に示す実施形態では、位置検出装置のプローブ（３８）をＸ軸方向に走査させるＸステージの走査位置を検出するスケール（Ｘレーザスケール３５）および検出器（Ｘレーザスケールヘッド２０）を例示する。
【００１９】
例えば、以下の実施形態では、位置情報の検出に用いるＡ相、Ｂ相の２相スケール信号を補正する補正パラメータを算出する補正値計算部（１１８）が設けられる（図１）。
【００２０】
Ｘステージの位置情報は、補正パラメータにより補正された２相スケール信号からスケール（３５）と検出器（２０）の相対移動量として、ステージ位置計算部（１１４）により検出される。
【００２１】
また、補正パラメータは、当該の補正パラメータの適用区間（補正適用範囲）と関連づけて補正用テーブル（１１６）のレコードを格納する。
【００２２】
そして、スケール（３５）と検出器（２０）の相対移動に応じて、補正用テーブル（１１６）の適用区間に相当する補正パラメータにより補正された前記２相スケール信号の変化に応じて補正用テーブル（１１６）のレコードを更新する。
【００２３】
上記の補正値計算部（１１８）は、Ａ、Ｂ相の２相スケール信号の相互の振幅比、位相差、またはオフセットの補正値を補正する補正パラメータを算出するよう構成できる。
【００２４】
より具体的には、例えば、補正値計算部（１１８）が算出した補正パラメータと、直前の区間における補正パラメータと、の差が所定範囲を超える場合に、補正用テーブル（１１６）のレコードを更新する。その場合、使用中のレコードの補正パラメータの適用区間（補正適用範囲）の終端を確定し、また、新たな補正パラメータのために新たなレコードを作成する。
【００２５】
また、例えば、位置計算部（１１４）によって算出される位置と、補正値計算部（１１８）から得られる補正パラメータを用いて補正した位置の差が所定範囲を超える場合に、補正用テーブル（１１６）のレコードを更新する制御を行うこともできる。
【００２６】
また、例えば、補正値計算部（１１８）が計算した補正後の２相スケール信号の２乗和を複数、サンプリングし、複数の２乗和の値の変化が所定範囲を超える場合に、補正用テーブル（１１６）のレコードを更新する制御を行うこともできる。
【００２７】
また、補正パラメータは、例えば補正後の２相スケール信号の波形を記憶する波形信号記憶部（１１７）を備え、２相スケール信号のリサージュ波形の解析を介して計算することができる。例えば、補正値計算部（１１８）が、波形信号記憶部（１１７）が記憶する２相スケール信号のデータを用いて取得したリサージュ波形データに基づき、補正パラメータを計算する。
【００２８】
また、補正値計算部（１１８）が、補正後の２相スケール信号の波形を記憶する波形信号記憶部（１１７）が記憶する２相スケール信号の互いの位相差に基づき補正パラメータを計算するようにしてもよい。
【００２９】
また、２相スケール信号のリサージュ波形の解析は、例えば波形判定部（１１９）によってリサージュ波形と真円の差分を監視することによって行うことができる。その場合、リサージュ波形と真円の差分が大きくなった時、誤差データ格納部に２相スケール信号、および補正された２相スケール信号から補正された位置のデータを格納させる。そして、２相スケール信号、および補正された２相スケール信号から補正された位置のデータから補正値計算部が算出した新たな補正パラメータを用いて補正用テーブル（１１６）を更新する。
【００３０】
＜実施形態１＞
図２（ａ）、（ｂ）に本発明を採用した形状測定装置の全体構成を示している。図２（ａ）、（ｂ）は、形状測定装置に雇が装着されていない状態に相当する。図２（ａ）は形状測定装置を正面方向から示した斜視図、（ｂ）は同装置を後方から示した斜視図である。以下、図２（ａ）、（ｂ）に基づき本発明の形状測定装置の本体構成と作用について説明する。
【００３１】
図２（ａ）、（ｂ）の形状測定装置では、基準ベース１に回転ステージ２が固定され、この回転ステージ２上にＸワークステージ３とＹワークステージ８が装着されている。図２（ａ）、（ｂ）の右下には、この形状測定装置の測定制御に用いられる３次元座標系のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸の方向を示してある。
【００３２】
Ｙワークステージ８上には雇取付面５が設けられ、雇取付面５の上面には、雇を位置決めするための雇取付基準６、７が設置されている。基準ベース１上にはコラム３６、３７（支柱）が固定され、これらコラム３６、３７上にＸガイド固定部１５が固定されている。
【００３３】
Ｘガイド固定部１５、Ｘガイド可動部１６を備えたこのＸガイドは例えば静圧ガイドにより構成される。Ｘガイド可動部１６は、不図示の静圧パッドにより、Ｘガイド固定部１５上に支持される。Ｘガイド可動部１６は、Ｘガイド固定部１５に固定されたＸリニアモータ固定子１７と、Ｘガイド可動部１６上に固定されたＸリニアモータ可動子１９の間に発生する駆動力によって駆動される。これにより、Ｘガイド可動部１６は、Ｘガイド固定部１５に沿ってＸ軸方向に移動させることができ、プローブ３８をＸ軸（プローブ走査）方向に走査させる。
【００３４】
図２（ａ）、（ｂ）の構成において、Ｘ、Ｚ軸方向の座標測定、駆動制御にはレーザスケールを用いる。Ｘガイド可動部１６には、Ｘレーザスケールヘッド２０（図２（ｂ））が装着されている。プローブ走査に同期して、Ｘガイド可動部１６のＸレーザスケールヘッド２０は、基準ベース１上にＸスケールベース２９を介して装着されたＸレーザスケール３５を走査し、このＸレーザスケール３５を基準としたＸ座標を測定する。
【００３５】
さらに、Ｘガイド可動部１６上にはＺガイド固定部２４、Ｚリニアモータ固定子２５、２６、Ｚレーザスケールヘッド２７、２８が固定されている。Ｚガイド固定部２４は図示しない静圧パッドを介してＺガイド可動部３０を支持している。このＺガイド可動部３０は、ワークを測定するためのプローブ３８を支持する。Ｚガイド可動部３０にはＺリニアモータ可動子３１、３２が取り付けられ、これら可動子とＺリニアモータ固定子２５、２６との間にそれぞれ発生する駆動力により、Ｚ軸方向にＺリニアモータ可動子３１、３２を移動させる。Ｚガイド可動部３０にはＺレーザスケール３３、３４が固定されており、Ｚレーザスケールヘッド２７、２８を基準としたＺの座標を測定する。
【００３６】
上記のＸガイド固定部１５、Ｘガイド可動部１６、Ｚガイド固定部２４、Ｚガイド可動部３０などによって、プローブ３８によりワークを一方向の走査ラインに沿って走査させるプローブ走査部が構成される。
【００３７】
基準ベース１上の回転ステージ２は、その上部のＸワークステージ３、Ｙワークステージ８の回動姿勢を制御するために設けられる。回転ステージ２は、例えばエアベアリング、カップリング、サーボモータなどを用いて（詳細不図示）構成することができる。回転ステージ２の構成は、上記に限定されるものではなく、Ｘワークステージ３、Ｙワークステージ８の回動姿勢を制御可能であれば、回転ステージ２にはどのような構成を用いてもよい。回転ステージ２を設けることにより、雇のＺ中心方向の回転ずれを自動補正することができる。ただし、後述の自動補正を行わない場合は、回転ステージ２は必ずしも設けなくてもよい。
【００３８】
Ｘワークステージ３、およびＹワークステージ８は、例えばクロスローラガイド、ボールネジ、カップリング、ステッピングモータを使用した一般的な一軸ステージとしてそれぞれ構成することができる（詳細不図示）。これらのワークステージの駆動機構やガイドの構成は、特に本発明を限定するものではなく、これらワークステージには、どのような機構を用いても構わない。Ｘワークステージ３、Ｙワークステージ８を設けることにより、例えば並進方向のワークないし雇の取付誤差を自動補正することができる。ただし、雇の位置姿勢の自動補正を行わない場合には、Ｘワークステージ３、Ｙワークステージ８は省略しても構わない。なお、Ｘワークステージ３とＹワークステージ８は、回転ステージ２上で各々の駆動方向が直交した状態に調整されていることが望ましい。
【００３９】
なお、以上では、ＸガイドとＺガイドとして（圧縮空気による）静圧ガイドを例示したが、これらのガイドは、ＬＭガイドやクロスローラガイドなど他の方式のガイドを用いて構成しても構わない。また、以上では、Ｘ駆動モータとしてシャフトタイプのリニアモータ、Ｚ駆動モータとして同様の２つのリニアモータを想定している。しかし、これらの駆動機構の構成は、回転モータとボールネジの組合せなど、可動部を直動させることができるものであれば任意であり、駆動機構の構成は特に本発明を限定するものではない。
【００４０】
プローブ３８は、例えば、不図示の板ばねなどにより支持した接触子と接触子までの距離を測定するレーザ変位計として、構成することができる。ただし、プローブ３８は、ワークの表面の距離が測定できるものであればよく、プローブ３８には、レーザ光のフォーカスによって距離を測定する非接触測距機構など、任意の測距機構の構成を用いて構わない。
【００４１】
各可動部材を駆動するモータ、各スケール、スケールヘッドのセンサの配線、あるいは静圧パッドの配管の詳細については図示しないが、これらは適宜、ケーブルベア（登録商標）などのような支持手段を介して支持されるものとする。
【００４２】
図２（ａ）の右側には、同図（ａ）、（ｂ）に示した形状測定装置の制御装置６００の構成をブロック図形式で示してある。図示のように、この制御装置６００は、制御装置の主要部たるＣＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、各種のインターフェース（６０４、６０６）を備えている。この制御装置６００のハードウェアおよびソフトウェアによって、後述の図１、図３、図６、図７などに示した機能構成を実現することができる。
【００４３】
制御装置６００のＣＰＵ６０１には、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、および各種入出力方式によるインターフェース６０４、６０６が接続される。ＲＯＭ６０２には、ＢＩＯＳ等の基本プログラムの他、後述の測定制御手順（図４）を記述した制御プログラムを格納することができる。ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１の演算処理結果を一時的に記憶する記憶装置である。ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２（あるいは不図示のＨＤＤなど）に記録（格納）されたプログラムに基づいて後述の測定制御手順を実行する。
【００４４】
インターフェース６０４には、後述の測定制御において、例えばユーザ（本装置を取り扱う作業者）に対して、情報通知を行うための出力装置６０５を接続してある。出力装置６０５には、ＬＣＤパネルのような表示装置（ディスプレイ）や、音声出力装置（音声合成回路＋増幅器＋スピーカなど）、任意の出力形式の出力装置を用いることができる。
【００４５】
インターフェース６０６は、上記の各部のモータ、各スケール、スケールヘッドのセンサを制御し、またこれらに対して情報の入出力を行うインターフェースに相当する。インターフェース６０６は、便宜上、１ブロックで示してあるが、実際には上記各部との通信に必要な入出力仕様に応じて、異なる回路構成のインターフェースブロックを用いて構成される場合もある。制御装置６００のＣＰＵ６０１は、プローブ３８の検出位置を測定するＺレーザスケールヘッド２７、２８の測定情報はインターフェース６０６を介して取得することができる。また、Ｘ軸に沿った走査ライン上の位置（Ｘ座標）を測定するＸレーザスケールヘッド２０の測定情報もインターフェース６０６を介して取得可能であり、また、他のセンサ類についても同様とする。
【００４６】
後述の測定制御手順をＣＰＵ６０１に実行させるプログラムをＲＯＭ６０２（あるいはＨＤＤなどの他の記録媒体）に記録（格納）する場合、これらの記録媒体は、本発明を実施するための制御手順を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成する。なお、後述の測定制御手順に相当する形状測定プログラムは、ＲＯＭ６０２のような固定的な記録媒体に格納する他、各種フラッシュメモリや光（磁気）ディスクのように着脱可能なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このような格納形態は、本実施形態の形状測定プログラムをインストールしたり更新したりする場合に利用できる。また、本実施形態の形状測定プログラムをインストールしたり更新したりする場合、上記のような着脱可能な記録媒体を用いる他、後述のようにネットワークなどを介してプログラムをダウンロードする方式を利用してもよい。
【００４７】
図２（ａ）、（ｂ）の形状測定装置に、雇を介してワークをセットし、プローブ３８で所望のワーク領域を走査し、ワーク表面までの距離を測定する。このプローブ走査時、プローブ３８の位置はＸレーザスケールおよびＺレーザスケールにてＸＺ座標として随時測定される。
【００４８】
図２（ａ）、（ｂ）の形状測定装置ではプローブ３８の位置（ＸＺ座標）を検出する位置検出装置として、ＸレーザスケールおよびＺレーザスケールが用いられている。本実施形態におけるこれらのレーザスケールに係る位置検出信号の補正のための構成は、Ｘ、Ｚレーザスケールのいずれにおいても適用可能である。しかしながら、以下では説明を容易にするため、Ｘレーザスケールに係る構成を例示し、それに係る補正処理について説明するものとする。
【００４９】
図３は、図２（ａ）、（ｂ）の形状測定装置の制御装置６００によって実現されるステージ１０１に係る位置補正処理を行うための機能構成を示している。図３において、ステージ１０１は、図２（ａ）、（ｂ）の形状測定装置のプローブの位置を検出するＸステージの部分に相当する。ただし同様の構成は、形状測定装置のＺステージに関しても実施可能であるのはいうまでもない。
【００５０】
図３のステージ１０１は、Ｘステージの位置制御装置の機構的な構成に相当し、同図におけるそれ以外の機能ブロックは制御装置６００のハードウェアおよびソフトウェアによって実現される。
【００５１】
図３のステージ１０１は、固定部と可動部に分けられる。固定部は、図２（ａ）、（ｂ）において基準ベース１の上面に設置されたＸレーザスケール３５に相当する。また、可動部は、図２（ａ）、（ｂ）においてＸガイド固定部１５の上面に設置されたＸガイド可動部１６に相当し、Ｘガイド可動部１６にはＸリニアモータ可動子１９とＸレーザスケールヘッド２０が設けられている。
【００５２】
形状測定時には、Ｘリニアモータ可動子１９によってＸガイド可動部１６がＸレーザスケール３５に対して相対移動される。Ｘレーザスケール３５のスケール、およびＸレーザスケールヘッド２０は、この相対移動によって、位相が９０°異なるＡ相、Ｂ相のスケール信号が得られるように構成されている。この２相のスケール信号を、Ａ／Ｄコンバータ１１１、１１２によって特定周期でサンプリングする。これによりサンプリングされたＡ、Ｂ相スケール信号は下式（数１）のように表すことができる。
【００５３】
【数１】
2018128350.tif 000003
【００５４】
ここで、ａ１、ｂ１はＡ、Ｂ相スケール信号の振幅を表し、ａ２、ｂ２は両信号のオフセットズレ、ｂ３は位相差ズレをそれぞれ示す。
【００５５】
図３の制御装置６００の各機能ブロックは以下のように構成される。動作指令生成部１０８は、位置制御部１０９に対して位置指令を出力する。位置制御部１０９のハードウェア部分、あるいはさらに下記のモータコントローラ１１０は例えば図２（ａ）のインターフェース６０６によって構成することができる。
【００５６】
位置制御部１０９に対して出力される位置指令は、加算器のシンボルで示すようにステージ位置計算部１１４の計算したステージ位置の現在位置に関する情報によってフィードバック制御される。
【００５７】
位置制御部１０９ではモータコントローラ１１０にて駆動指令に変換し、ステージ１０１を駆動する。このステージ１０１の駆動によって、上記のＡ、Ｂ相スケール信号が得られ、Ａ／Ｄコンバータ１１１、１１２を介してディジタル化されたＡ、Ｂ相スケール信号が補正部１１３に入力される。
【００５８】
補正部１１３では、例えばディジタルデータ処理によって、Ａ、Ｂ両相のスケール信号の振幅比（ａ１とｂ１）、オフセット（ａ２とｂ２）、位相差（ｂ３）のズレをａ１＝ｂ１、ａ２＝ｂ２＝０、ｂ３＝０の理想状態となるように補正する。また、上記のズレを補正するために設定する値を補正パラメータ（後述のＳ）とする。
【００５９】
ステージ位置計算部１１４は、補正部１１３で補正したスケール信号を取り込み、Ａ、Ｂ両相のスケール信号の電気角の変化から、ステージの位置情報を算出し、フィードバック制御の返り値として、位置制御部１０９に対して位置情報を送る。今回の発明に関しては図３のような構成であれば、どのような機構であっても構わない。
【００６０】
ここで、補正部１１３で行うＡ、Ｂ相スケール信号の補正手法について説明する。Ａ、Ｂ相スケール信号をリサージュ波形で表記すると各ズレａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ｂ３のために、傾きがあり、原点からずれた楕円となる。この楕円を一般式で表すと、下式（数２）のように表すことができる。
【００６１】
【数２】
2018128350.tif 000004
【００６２】
この上式（数２）をＡ、Ｂ相に関して整理すると、下式（数３）のようになる。
【００６３】
【数３】
2018128350.tif 000005
【００６４】
次に上式（数３）を整理し、未知部分を変数ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏで置き換えると下式（数４）のようになる。
【００６５】
【数４】
2018128350.tif 000006
【００６６】
そして、最小二乗法で上式（数４）の２乗の和が最小になるようにｋ〜ｏの値を決めると、下式（数５）の関係が得られる。
【００６７】
【数５】
2018128350.tif 000007
【００６８】
この式（数５）を満たすように変数ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏで偏微分を行い、この式（数５）を解くと最終的にａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ｂ３は以下の各式（数６〜数１０）の形で表せる。
【００６９】
【数６】
2018128350.tif 000008
【数７】
2018128350.tif 000009
【数８】
2018128350.tif 000010
【数９】
2018128350.tif 000011
【数１０】
2018128350.tif 000012
【００７０】
以上のようにして、楕円の一般式からＡ、Ｂ相スケール信号のズレであるａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ｂ３を算出することができる。Ａ、Ｂ相のスケール信号のデータを最小二乗法によって楕円近似が行えるサンプリングデータ数αの分だけ集め、ズレａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ｂ３をそれぞれ算出することができる。そして、ディジタルデータ処理によってａ１＝ｂ１、ａ２＝ｂ２＝０、ｂ３＝０の理想状態となるように補正することができる。
【００７１】
次に、補正テーブルの作成方法について説明する。図１は補正テーブル作成時におけるステージ位置制御装置の機能構成の概略を示し、図３の構成に対して１１５から１２０までの処理が加えられている。図４は、補正テーブルを作成する制御手順のフローチャートである。
【００７２】
計測開始前準備動作として、Ａ、Ｂ相のスケール信号の前記サンプリングデータ数αを設定し、図１の補正テーブル作成プログラム１１５がスタートすると、図４のステップＳ１０１において、補正用テーブル１１６の初期化を行う。
【００７３】
ここで、補正用テーブル１１６の構成例を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。同図のように、補正部１１３でＡ、Ｂ相のスケール信号を補正する時に必要な補正パラメータ（右側のフィールド）と前記補正パラメータが適用される適用範囲（中央のフィールド）の情報を記録する記憶領域である。また、必須ではないが、同図の補正用テーブル１１６は、レコード番号に相当するテーブル番号（左側のフィールド）を格納している。
【００７４】
補正用テーブル１１６は、例えば、図２（ａ）のＲＡＭ６０３などの記憶領域に割り当てられるものとする。その場合、補正用テーブル１１６は、補正テーブルは行列のデータとしてＲＡＭ６０３などの記憶領域に記憶させる。
【００７５】
補正用テーブル１１６には、初期化時には図５（ａ）に示すように補正テーブル番号（Ｎｏ＝１）の行列が１行（１レコード）格納されているものとする。この時、補正テーブル（Ｎｏ＝１）は、補正適用範囲のフィールドにはプログラムスタート地点０からのＸ軸方向の距離範囲に相当する可変の実数Ｘ１の範囲が格納されている。また、補正パラメータ（Ｓ）のフィールドには可変の実数Ｈ１（初期化時はＨ１＝０）が格納されている。なお、後述の補正処理が進む毎に、補正用テーブル１１６には図５（ｂ）、さらに図５（ｃ）のように、補正テーブル番号（Ｎｏ＝１、２…Ｎ、Ｎ＋１…）を持つ補正テーブルのレコードが追加されていく。
【００７６】
図４のステップＳ１０２では、図１の破線で示すように、動作指令生成部１０８から判定部１１９の判定実行ＯＮ指令が出力される。ステップＳ１０３では、動作指令生成部１０８から位置制御部１０９へ初めに左右どちらかの端にステージを移動させた後、Ｘレーザスケール３５全体を一定速度で走査するようにステージ１０１を駆動させる。ステップＳ１０４では、補正部１１３に補正用テーブル１１６の行列の最下行（最新）のレコードを読み込み、補正パラメータ（Ｓ）をセットする。なお、図５（ａ）のように補正用テーブル１１６に補正テーブル番号（Ｎｏ＝１）の補正テーブルのみが格納されている場合にはこの補正テーブル（Ｎｏ＝１）のデータが用いられる。
【００７７】
ステップＳ１０５では、Ｘレーザスケールヘッド２０からコンバータ１１１、１１２を介して取り込まれたＡ、Ｂ相スケール信号を補正する。この補正は、例えば補正テーブルの最下層の行に格納されている補正パラメータ（Ｓ）を用いて、Ａ、Ｂ相スケール信号のズレの補正することによって行う。さらに、ステップＳ１０６において、補正されたＡ、Ｂ相スケール信号を波形信号記憶部１１７で起動前に設定したサンプリングデータ数αだけサンプリングする。ステップＳ１０７では、サンプリングデータ数が規定値αに達したか否かを判断する。このステップＳ１０７でサンプリングデータ数が規定値αに達すると、補正値計算部１１８はサンプリングしたデータに対して、上述の楕円フィッティングを行いリサージュ波形の一般式を算出する。
【００７８】
そして、この一般式より、上述した補正パラメータＳを求める。ステップＳ１０８では補正値計算部１１８で補正パラメータＳを求めた後、補正パラメータＳを用いてサンプリングデータを、ディジタルデータ処理で、ａ１＝ｂ１、ａ２＝ｂ２＝０、ｂ３＝０の理想状態となるように補正する。そして、補正後のサンプリングデータから実際のステージ位置情報Ｕを算出し、判定部１１９にステージ位置情報Ｕと補正パラメータＳを送出する。
【００７９】
ステップＳ１０９では、判定部１１９で、補正値計算部１１８で得られる補正パラメータＳを、オフセット、位相差、振幅の各項目で比較し、予め設定した規定値以内に収まっているか否か判定する。ステップＳ１１０では補正パラメータＳが上記規定値以内であれば、ステージ位置計算部１１４からサンプリングデータ数がαに達した時点のステージ位置情報Ｔを得て、補正用テーブル更新部１２０に送信する（ステップＳ１１０ａ）。また、補正パラメータＳが上記規定値を超える場合は、補正パラメータＳおよびステージ位置情報Ｕを補正用テーブル更新部１２０に送信する（ステップＳ１１０ｂ）。
【００８０】
ステップＳ１１１において、補正用テーブル更新部１２０は、補正用テーブル１１６が初期行列（１行の行列）かどうかを判定する。初期行列の処理においてステージ位置情報Ｔのみが送信された場合、補正用テーブル１１６の１行目の補正適用範囲（Ｘ１）にステージ位置情報Ｔを代入する。また、ステップＳ１１０を経由して補正パラメータＳとステージ位置情報Ｕの２つが送られた場合には、１行目のレコードに記録されている補正パラメータ（Ｈ１）に補正パラメータＳを、補正適用範囲Ｘ1にはステージ位置情報Ｕを代入する。
【００８１】
一方、補正用テーブル更新部１２０に送信された補正テーブルが図５（ａ）のような初期行列でない場合について、図５（ｂ）のようなｎ行行列を用いて説明する。図５（ｂ）において、最下層（最新）の行列をｎ行目とすると、補正パラメータはＨｎ、補正適用範囲はＸｎ−１からＸｎと表せる。ここでＨｎ、Ｘｎ−１、Ｘｎは可変の実数である。ステージ位置情報Ｔのみが送られた場合、Ｘｎにステージ位置情報Ｔを代入し補正適用範囲を拡大させる。
【００８２】
補正パラメータＳとステージ位置情報Ｕの２つが送られた場合には、まず補正用テーブル１１６の最下層ｎ行目の下に新規ｎ＋１行目のテーブル（レコード）を挿入する。次にｎ行目に記録されている補正パラメータＨｎと算出した補正パラメータＳの合算値を補正パラメータＨｎ＋１に代入する。最後に補正適用範囲Ｘｎ＋１にはステージ位置情報Ｕを代入し、これにより、図５の（ｃ）のような補正テーブルが作成される。
【００８３】
ステップＳ１１２では、波形信号記憶部１１７のリサージュ波形のサンプリングデータを初期化する。ステップＳ１１３ではＸステージの測定範囲の全体の走査が終了したか否かを判定する。ここでは、例えばステージ１０１がＸレーザスケール３５上を全範囲走査したか否かを判定する。ステップＳ１１３が否定された場合には、上述のステップＳ１０４に復帰し、上述の処理を繰り返す。ステップＳ１１３が肯定された場合には、ステージ１０１がＸレーザスケール３５上を全範囲走査すれば、図４の補正テーブル作成処理を終了する。
【００８４】
なお、本実施形態では補正テーブルの精度にＡ、Ｂ相のスケール信号のデータ数が大きく影響する。このため、例えば精度を上げる場合はステージの相対移動速度を遅くすることで区間内のデータ数を増やすことが可能である。
【００８５】
以上のようにして、本実施形態によれば、Ｘスケールの構造が傷や継ぎ目などの不規則的かつ局所的な変化を有する場合でもこれに対応可能な補正テーブルを作成でき、補正された位置検出データを取得することができる。特に、取得した補正パラメータＳが規定値以内かを判定し、補正パラメータＳが規定値を超える毎に、補正適用範囲（Ｘｎ〜Ｘｎ＋１）の異なる補正用テーブル１１６のレコード（行列）が新たに１行追加されていく。これにより、結果として、現実のＸスケールの状態に応じて補正値の適用範囲が可変範囲となっている補正用テーブル１１６が作成される。即ち、本実施形態によれば、繋ぎ目や傷などのスケールの形状変化に起因する局所的な位置検出信号の変化に対応可能な高精度な位置補正を行える補正テーブルを自動的に作成することができる。
【００８６】
次に、上述のようにして補正用テーブル１１６を作成した後のステージ位置制御装置の制御について説明する。図６は、図３のステージ位置制御装置の概略構成に、図１および図４で示した上述の作成処理によって作成した補正用テーブル１１６が実装された状態を示している。図６の構成では、ステージ１０１が移動すると、位置制御部１０９からのステージの位置情報に基づき、補正用テーブル１１６を参照して補正パラメータＳを取得でき、この補正パラメータが補正部１１３に送信される。補正部１１３では送られた補正パラメータを使用してＡ、Ｂ相のスケール信号を補正する。これにより、ステージを移動させながら、局所的な変化に対応した補正を行うことで、より精度の高いステージ位置制御を行うことができる。
【００８７】
特に、本実施形態によれば、従来の逐次更新の補正方式よりも、タイムラグなくスケールの局所的な変化に対応した検出位置の補正を行うことができる。また、本実施形態によれば、補正パラメータの値の範囲に応じてその補正パラメータを通用させる適用範囲を補正用テーブルに可変長で定義することができる。本実施形態によれば、例えば補正パラメータが大きく変化しなければ補正用テーブルのテーブルデータの追加は起きない。このため、従来の固定範囲長で刻まれた補正用テーブルを用いる方式より低処理負荷で高速に補正用テーブルを作成ないし更新でき、また、補正用テーブルのために必要なＲＡＭ６０３などの記憶容量を効果的に低減することができる。
【００８８】
＜実施形態２＞
上記実施形態１のＡ、Ｂ相のスケール信号の局所変化検出は、補正パラメータ（Ｓ）の値が規定値以内か否かを判定することによって行っている（図４のステップＳ１０９）。これに限らず、Ａ、Ｂ相のスケール信号の局所変化検出は、ステージ位置を比較する方法でも行うことができる。本実施形態では、このステージ位置を用いた局所変化検出の手法について述べる。
【００８９】
本実施形態のステージ位置を用いた局所変化検出では、図１の判定部１１９の役割を変更する。例えば、図４のステップＳ１０９においては、判定部１１９で、ステージ位置計算部１１４からのステージ位置情報Ｔと補正値計算部１１８からのステージ位置情報Ｕを比較する。そして、その差が予め設定した規定値以内かを判定することにより局所変化を検出する。この判定（Ｓ１０９）において、ステージ位置情報Ｔ、Ｕの差が規定値以内の場合は、図４のステップＳ１１０ａにおいて補正用テーブル更新部１２０にステージ位置情報Ｔを送出する。一方、ステージ位置情報Ｔ、Ｕの差が規定値を超える場合は、図４のステップＳ１１０ｂにおいて、補正用テーブル更新部１２０に補正パラメータＳおよびステージ位置情報Ｕを送出する。
【００９０】
本実施形態によれば、上述のようにして、ステージ位置情報Ｕを用いてスケールの局所変化を検出し、スケールの局所変化に対応する補正用テーブルを作成することができ、上述の実施形態１とほぼ同様の作用効果を期待できる。
【００９１】
＜実施形態３＞
さらに、Ａ、Ｂ相のスケール信号の局所変化検出は、Ａ、Ｂ相のスケール信号によるリサージュ波形の半径変化を比較する手法によっても可能である。本実施形態では、このリサージュ波形の半径変化を利用した局所変化検出の手法について述べる。
【００９２】
なお、本実施形態のリサージュ波形の半径変化とは、横軸をＡ、縦軸をＢに取った２次元座標平面においてＡ、Ｂ相のスケール信号が描くリサージュ波形と、原点（Ａ＝０、Ｂ＝０）との距離を表すものである。
【００９３】
本実施形態のリサージュ波形の半径変化を用いた局所変化検出では、図１の補正値計算部１１８と判定部１１９の役割を変更する。補正値計算部１１８には、実施形態１における役割に加え、補正部１１３により補正されたＡ、Ｂ２相のスケール信号の２乗和Ｒを、サンプリング数α分だけ算出する処理を行わせる。このＡ、Ｂ２相のスケール信号の２乗和Ｒは、例えば下式（数１１）のように表すことができる。
【００９４】
【数１１】
2018128350.tif 000013
【００９５】
補正値計算部１１８は、α個サンプルから上式（数１１）の２乗和Ｒから、最大値と最小値の差Ｗを求め、差Ｗを判定部１１９に送出する。一方、例えば、図４のステップＳ１０９において、判定部１１９は、差Ｗが予め設定した規定値以内かを判定することで、局所変化を検出することができる。この判定（Ｓ１０９）において、上記の差Ｗが予め設定した規定値以内の場合は、図４のステップＳ１１０ａにおいて、補正用テーブル更新部１２０にステージ位置計算部１４０からのステージ位置情報Ｔを送出する。一方、上記の差Ｗが予め設定した規定値以上の場合は、図４のステップＳ１１０ｂにおいて、補正用テーブル更新部１２０に補正パラメータＳおよびステージ位置情報Ｕを送出する。
【００９６】
本実施形態によれば、上述のようにして、リサージュ波形の半径変化を用いてスケールの局所変化を検出し、スケールの局所変化に対応する補正用テーブルを作成することができ、上述の実施形態１、２とほぼ同様の作用効果を期待できる。
【００９７】
なお、以上では、リサージュ波形の半径変化を求めるために、α個サンプルから上記（数１１）のように２乗和Ｒを計算している。しかしながら、他の適当な計算によってリサージュ波形の半径に対応する値を求め、その値の変化を介してリサージュ波形の半径変化を検出してもよい。
【００９８】
＜実施形態４＞
また、Ａ、Ｂ相のスケール信号の補正値を算出する方法は当業者において種々の変更や追加が可能である。本実施形態では、Ａ、Ｂ相のスケール信号を正弦波状の信号として一般式を算出し、補正パラメータを求める方法を説明する。ここで、下式（数１２）で表されるような正弦波信号を考える。
【００９９】
【数１２】
2018128350.tif 000014
【０１００】
この式（数１２）の未知部分をＰ＝ｘ１ｃｏｓ（ｘ２）、Ｑ＝ｘ１ｓｉｎ（ｘ２）のように整理すると下式（数１３）のように表すことができる。
【０１０１】
【数１３】
2018128350.tif 000015
【０１０２】
そして、例えば下式（数１４）のような計算を行い、最小二乗法で上式（数１３）の２乗の和が最小になるようＰ、Ｑを同定することができる。
【０１０３】
【数１４】
2018128350.tif 000016
【０１０４】
さらに、上式（数１４）を満たすようにＰ、Ｑ、ｘ３に関して偏微分を行い、実数Ｎを使用して行列に整理すると、下式（数１５）のようになる。
【０１０５】
【数１５】
2018128350.tif 000017
【０１０６】
そして、上式（数１５）を用いて、例えば最小二乗法を行うに足るサンプリングデータ数β分だけ、Ａ、Ｂ相のスケール信号をサンプリングし、それぞれ上式（数１５）のＰ、Ｑ、ｘ３を算出することにより、両相のスケール信号の一般式を導出することができる。
【０１０７】
リサージュ波形を利用する場合には、理想値を真円と考えるが、スケール信号を利用する場合、両相の信号のうち片方を基準とすることによっても理想値を求めることができる。例として、Ａ相スケール信号を基準とすると、Ｂ相スケール信号の理想値はＡ相スケール信号から位相差のみが９０度だけずれた状態の信号である。そこで、Ｂ相スケール信号を理想値と比較し、振幅、位相差、オフセットが予め設定した規定値以内かを判定する。
【０１０８】
以上の手法によってもスケールの局所変化を検出し、スケールの局所変化に対応する補正用テーブルを作成することができ、上述の実施形態１、２および３とほぼ同様の作用効果を期待できる。
【０１０９】
＜実施形態５＞
上述の各実施形態で用いた補正用テーブル１１６はＸ（またはＺ）ステージが移動中であれば更新が可能である。例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示したような形状測定装置であれば、補正用テーブル１１６の作成や更新は、必ずしもシステムの初期化期間中や、出荷前や設置初期における校正動作においてのみ行うものでなくてよい。例えば、形状測定装置の（本番の）測定動作においてＸ（またはＺ）ステージが移動中において、補正用テーブル１１６の作成や更新を行うようにしてもよい。
【０１１０】
図７は、図１、図３、図６などと同様の形式で補正用テーブルの自動更新が実装されたステージ位置制御装置の構成を示している。図７の構成において、Ｘステージが移動すると、自動判定部１２１は補正部１１３で補正された２相のスケール信号を取り込む。
【０１１１】
そして、Ｘステージの移動中に、例えば、実施形態１の手法によって方法で振幅、位相差、オフセットを計算し予め設定した規定値以内かを判定する（図４のステップＳ１０９）。判定後、規定値を超える場合には位置データと補正されたスケール信号を誤差データ格納部１２２で記録する。また、自動判定部１２１の判定方法は実施形態３に示したようにＡ相、Ｂ相のリサージュ波形から、半径を比較し、判定してもよい。補正値計算部１１８は誤差データ格納部１２２内のデータを参照し、例えば実施形態１に示した手法によって補正パラメータを導出する。ただし、この時、誤差データ格納部１２２の同一補正適用範囲内におけるスケール信号のデータ数が補正パラメータを得られる所定数以上に達している必要がある。補正テーブル自動更新部１２３は導出された補正パラメータを用いて補正用テーブル１１６を更新することができる。
【０１１２】
以上のようにして、例えば図２（ａ）、（ｂ）のような形状測定装置において、例えば、形状測定装置の（本番の）測定動作においてＸ（またはＺ）ステージが移動中において、補正用テーブル１１６を更新することができる。
【０１１３】
なお、上述の各実施形態に示したスケールの局所変化の検出処理は、必ずしも補正用テーブル１１６の作成や更新にのみ利用するものでなくてよい。例えば、図２（ａ）、（ｂ）のような形状測定装置において、上述の各実施形態に示したスケールの局所変化の検出処理を行うことにより、装置、特にレーザスケールに生じた異常を自動検出することができる。このレーザスケールの局所変化の検出は初期化期間中や、出荷前や設置初期における校正動作、形状測定装置の（本番の）測定動作などのいずれの期間においても行うことができる。その場合、例えば何らかの原因でレーザスケールに突発的に局所変化が生じた場合であってもこれを検出し、それに応じて適当な警告やエラー通知を行うことができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１…基準ベース、３…Ｘワークステージ、５…雇取付面、１５…Ｘガイド固定部、１６…Ｘガイド可動部、２０…Ｘレーザスケールヘッド、３５…Ｘレーザスケール、３８…プローブ、１０１…ステージ、１０８…動作指令生成部、１０９…位置制御部、１１０…モータコントローラ、１１１…Ａ／Ｄコンバータ（Ａ相用）、１１２…Ａ／Ｄコンバータ（Ｂ相用）、１１３…補正部、１１４…ステージ位置計算部、１１５…補正テーブル作成プログラム、１１６…補正用テーブル、１１７…波形信号記憶部、１１８…補正値計算部、１１９…判定部、１２０…補正用テーブル更新部、１２１…自動判定部、１２２…誤差データ格納部、１２３…補正テーブル自動更新部、６００…制御装置、６０１…ＣＰＵ、６０２…ＲＯＭ、６０３…ＲＡＭ、６０４、６０６…インターフェース。
【図１】
2018128350.tif 000018
【図２】
2018128350.tif 000019
【図３】
2018128350.tif 000020
【図４】
2018128350.tif 000021
【図５】
2018128350.tif 000022
【図６】
2018128350.tif 000023
【図７】
2018128350.tif 000024