(57)【要約】【課題】接触式プローブのプローブ先端を高周波振動させて、プローブ先端と被測定面間の摩擦力を低減するものにおいて、プローブの振動による接触式プローブ全体の振動を抑止すること。【解決手段】被測定物体の表面にプローブ先端を接触させることによって前記被測定物体の表面形状を測定する接触式表面形状測定装置の接触式プローブを前提として、上記プローブに２個以上の伸縮機構を設け、その伸縮方向を互いに逆にすること。プローブ２に配置した２個以上の伸縮機構を同じ周波数で振動させ、伸縮方向を互いに逆にすることで、両伸縮機構からプローブ２に加えられる振動が、その間で相殺される。したがって、プローブ２の先端部を微振動させるための下方の伸縮機構からの振動がプローブ２全体を振動させることなく、したがって、伸縮機構の振動に伴う接触式プローブ（全体）の振動が抑止される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物体の表面にプローブ先端を接触させることによって前記被測定物体の表面形状を測定する接触式表面形状測定装置の接触式プローブにおいて、
前記プローブに２個以上の伸縮機構を設け、その伸縮方向を互いに逆にしたことを特徴とする接触式プローブ。
【請求項２】
前記伸縮機構が圧電素子で構成されていることを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【請求項３】
前記プローブの傾き量を検知する機構と、前記検知機構により検知した情報を用いて前記伸縮機構の動作量を算出する手段を備えていることを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【請求項４】
前記検知機構がレーザ変位計により構成されていることを特徴とする請求項３の接触式プローブ。
【請求項５】
前記伸縮機構の一方を駆動した際に生じるプローブへの反力を、他方の伸縮機構の動作により発生する力により制御する為の伸縮機構の動作量を計算する動作量算出手段を備えていることを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【請求項６】
前記伸縮機構の伸縮量を被測定表面の傾斜角度によって変化させる伸縮量算出手段を備えていることを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【請求項７】
前記伸縮機構の伸縮量を、測定時の倣い動作方向が被測定表面の上り下りのいずれの方向であるかによって変化させる伸縮量算出手段を備えていることを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【請求項８】
前記伸縮機構の伸縮量を走査速度によって変化させる伸縮量算出手段を備えていることを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【請求項９】
前記伸縮機構の動作によってプローブ軸方向の振動減衰力を発生させる伸縮機構動作量算出手段を備えていることを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【請求項１０】
接触式プローブの支持部材を介して伸縮機構への給電機構を構成したことを特徴とする請求項１の接触式プローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、形状測定用プローブ等の接触式プローブに関するもので、プローブの振動抑止あるいは振動減衰性能の向上を可能とするものであり、例えば形状測定装置に適用した場合、サブμｍオーダの測定精度を有する形状測定装置用プローブとしても利用でき、また、被測定物体表面における力学的特性測定装置に適用することもできるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被測定面形状を高精度に測定できる装置に、接触式プローブがある。その一例が、特開平９−９６５１８公報に振動減衰機構を搭載した触針式プローブが記載されているものであり、その概要は図８に示すとおりである。プローブ（触針子）２の下端に球１が固定されており、また、引張りコイルばね２７、振動を減衰させるための粘性部材２８、変位計６を備えている。さらに、プローブ２は給気孔８から給気される静圧空気による静圧空気軸受７で非接触支持されていて、摺動抵抗なく軸方向に運動する。なお、ハウジング３は移動用ステージ（図示略）に搭載され、この移動ステージによってプローブ２の球１が被測定面を倣って移動するように操作される。
【０００３】
球１が被測定面（図示略）に押し付けられると、プローブ２は被測定面から受ける反力と引張りコイルばね２７による力が釣り合う位置に変位し、この変位に伴って変位計６の出力が変化する。移動用ステージを駆動して、変位計６の上記出力が一定になるように、ハウジング３を上下方向に制御することによって、球１の被測定面に対する接触圧、すなわち測定圧が一定に保たれる。このようにプローブ２の測定圧を一定に保ちながら被測定面上を倣い動作させ、動作中の移動用ステージの軌跡を測定することにより、被測定面の形状が測定される。このものは粘性部材２８を備えており、その粘性抵抗によってプローブ２の振動を抑制することができ、プローブ２が被測定面上を倣い動作する際の移動用ステージの位置制御動作、被測定面と球１間で生じるスティックスリップに起因するプローブ２の振動を抑止することにより、被測定面の測定における検出エラーを生じる可能性が低減される。このように、流体部材２８よる振動抑制効果は大きいが、次のような問題もある。すなわち、その第１は、ハウジング内に流体部材２８を備えているので、これが漏洩してプローブとプローブ周辺部を汚染する恐れがあることである。特に静圧空気軸受を用いる場合には、プローブと静圧空気軸受との空隙に流体部材が滲入すると、プローブのスムーズな動作が妨げられる。また、第２は、粘性部材２８による減衰力の発生点がプローブ２から離れているために、減衰力が不均一に作用する場合は、この減衰力の不均一（偏り）によりプローブ２を傾けるようにモーメントがかかる。このようなモーメントがかかると、プローブ２が軸受の案内方向に対して傾斜する方向に付勢されるので、被測定面との接触状態が不安定になり、そのため検出エラーを生じる可能性がある。
【０００４】
また、従来技術として、特開２０００−２９８０１３号公報に記載されている「形状測定用プローブ」がある。このものは、プローブの振動を抑制するために、プローブに取りつけられたばねの表面に、減衰効果のある材料を付着させてばねの振動を減衰させ、また、プローブの被測定面に対する倣い方向を被測定面の傾斜面の上り方向に限定することによって、プローブのスティックスリップの発生を防止するようにし、あるいはまた、プローブと被測定面との間に潤滑剤を介在させることによって、プローブと被測定面間に生じる摩擦抵抗を低下させている。このものは振動抑止効果が顕著であるが、しかし、これについても次のような問題がある。まず、プローブに取りつけられたばねの表面に、減衰材料を付着させた場合、その減衰材料の単位量当たりの振動減衰効果は小さいので、上記ばねに対する所要の振動減衰効果を確保するには、多量の減衰材料をばねに付着させる必要があり、そうすると、ばねの性能が損なわれてしまうことになる。
【０００５】
また、プローブの被測定面に対する倣い方向を傾斜面の上り方向に限定することによってプローブのスティックスリップの発生を防止することはできるが、この場合は、プローブの被測定面に対する倣い動作方向が限られるので、測定時間のロスが多く、したがって、面形状測定の効率が低下することになる。
また、プローブと被測定面間に潤滑剤を介在させることによって、プローブと被測定面間に摩擦抵抗を低下させる場合は、潤滑剤を均一に塗布することが難しく、さらに、潤滑剤を塗布された被測定面に大気中の塵埃が付着しやすくなり、この塵埃のために被測定面の形状測定精度が低下してしまう可能性がある。
【０００６】
さらに、特開平５−２５６６４０号公報に記載されている「表面形状測定用トレーサ」がある。このものは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸におけるそれぞれの軸方向への動作干渉を防止する機構を備えた表面形状測定用トレーサであり、プローブ先端を圧電振動子で振動させることによって、プローブ先端と被測定表面間の摩擦抵抗を低減させるようにしているものである、しかし、圧電振動子でプローブ先端を軸方向に振動させるとき、プローブ全体が振動し、これがばね（図８におけるばね２８）を介してハウジング３を振動させるので、このハウジング３の振動によって測定精度が低下してしまう可能性がある。
【０００７】
さらに、公知のものではないが、特願２００２−９５０８９号明細書に記載された「接触式プローブ」がある。このものは、電磁アクチュエータ駆動により接触式プローブに対し推力を発生させることで、プローブの振動を抑制しているものであり、アクチュエータの応答性が高く、前記触針式プローブに生じる高周波帯域の振動にも対応できるものである。しかし、このものにも次のような問題が残されている。その第１は、電磁式アクチュエータの可動部を接触式プローブに固定する必要があるので、電磁式アクチュエータ可動部の質量分だけ接触式プローブの質量が増加することである。一般的に、電磁式アクチュエータの可動部は接触式プローブに対して重いので、接触式プローブの被測定物体形状に対する追従性が低下してしまい、その結果、被測定面形状の測定精度が低下する恐れがある。第２は、電磁式アクチュエータの可動軸と接触式プローブの摺動軸を高精度で合わせることが困難であり、これらが正確に合致していない場合は、接触式プローブの動特性に悪影響を与えることになり、また、更に、軸のずれ量が大きいと、接触式プローブが軸受内壁に接触し、軸受けを破損してしまう恐れがあることである。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−９６５１８公報
【特許文献２】特開２０００−２９８０１３号公報
【特許文献３】特開平５−２５６６４０号公報
【特許文献４】特願２００２−９５０８９号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は接触式プローブについて、以上のことを踏まえて、次のことをその課題とするものである。
【課題１】（請求項１に対応）
課題１は、接触式プローブのプローブ先端を高周波振動させて、プローブ先端と被測定面間の摩擦力を低減するものにおいて、プローブの振動による接触式プローブ全体の振動を抑止することである。
【課題２】（請求項２に対応）
課題２は、軽量かつ省スペースで、応答性の高いアクチュエータを用いることにより、高周波振動に対して優れた摩擦力低減機能、及び振動抑止機能を発揮させることである。
【課題３】（請求項３に対応）
課題３は、プローブの振動発生要因となるプローブの傾きを検知し、プローブの傾きを抑制できるようにすることである。
【課題４】（請求項４に対応）
課題４は、プローブの傾きを高精度で検知することができるようにすることである。
【課題５】（請求項５に対応）
課題５は、プローブ全体の振動を励起することなく触針子先端部の変位を生じさせ得るようにすることである。
【課題６】（請求項６に対応）
課題６は、被測定表面の傾斜角度に依存することのない振動抑止を可能にすることである。
【課題７】（請求項７に対応）
課題７は、被測定表面上での倣い動作方向に依存することのない振動抑止を可能にすることである。
【課題８】（請求項８）
課題８は、被測定表面上でのプローブの走査速度に依存することのない振動抑止を可能にすることである。
【課題９】（請求項９に対応）
課題９は、前記伸縮機構の動作を、動吸振器として機能させることにより、被測定面に対して非接触な状態においても速やかな振動減衰を可能にすることである。
【００１０】
【課題解決のために講じた手段】
【解決手段１】（請求項１に対応）
解決手段１は、上記課題１の解決手段であり、被測定物体の表面にプローブ先端を接触させることによって前記被測定物体の表面形状を測定する接触式表面形状測定装置の接触式プローブを前提として、上記プローブに２個以上の伸縮機構を設け、その伸縮方向を互いに逆にすることである。
【００１１】
【作用】
プローブ２に配置した２個以上の伸縮機構を同じ周波数で振動させ、伸縮方向を互いに逆にすることで、両伸縮機構からプローブ２に加えられる振動が、その間で相殺される。したがって、プローブ２の先端部を微振動させるための下方の伸縮機構からの振動がプローブ２全体を振動させることはなく、したがって、伸縮機構の振動に伴う接触式プローブ（全体）が振動することは抑止される。
【００１２】
【実施態様１】（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段について、その伸縮機構が圧電素子で構成されていることである。
【作用】
伸縮機構が圧電素子で構成されていることによって、伸縮機構を付加することによって生じるプローブの重量増加と大型化が回避される。また、応答性の高い伸縮機構とすることができる。
【００１３】
【実施態様２】（請求項３に対応）
実施態様２は上記解決手段について、上記接触式プローブの傾き量を検知する機構と、前記検知機構により検知した情報を用いて前記伸縮機構の動作量を算出する手段を備えていることである。
【作用】
上記接触式プローブの傾き量を検知する機構と、前記検知機構により検知した情報を用いて前記伸縮機構の動作量を算出する手段を備えていることによって、上記接触式プローブの傾き量を最小とする伸縮量となるように伸縮機構を駆動することができる。
【００１４】
【実施態様３】（請求項４に対応）
実施態様３は、上記実施態様２について、上記のプローブの傾き量を検知する検知機構がレーザ変位計により構成されていることである。
【作用】
上記の接触式プローブの傾き量を検知する検知機構がレーザ変位計により構成されていることによって、プローブの傾きを高感度で検出することができる。
【００１５】
【実施態様４】（請求項５に対応）
実施態様４は、上記解決手段について、その伸縮機構の一方を駆動した際に生じるプローブへの反力を、他方の伸縮機構の動作により発生する力により制御する為の伸縮機構の動作量を計算する動作量算出手段を備えていることである。
【作用】
上記伸縮機構の一方を駆動した際に生じるプローブへの反力を、他方の伸縮機構の動作により発生する力により制御する為の伸縮機構の動作量を計算する動作量算出手段を備えていることによって、上記伸縮機構の一方を駆動した際に生じるプローブへの反力で生じるプローブの振動が抑制される。
【００１６】
【実施態様５】（請求項６に対応）
実施態様５は、上記解決手段について、その伸縮機構の伸縮量を被測定表面の傾斜角度によって変化させる伸縮量算出手段を備えていることである。
【作用】
上記伸縮機構の伸縮量を被測定表面の傾斜角度によって変化させる伸縮量算出手段を備えていることによって、被測定面傾斜角度に対応した伸縮補正量を算出することができ、したがって、被測定面傾斜角度の測定位置毎の相違い依存した、被測定面に対する倣い動作における追従誤差の発生が回避される。
【００１７】
【実施態様６】（請求項７に対応）
実施態様６は、上記解決手段について、その伸縮機構の伸縮量を、測定時の倣い動作方向が被測定表面の上り下りのいずれの方向であるかによって変化させる伸縮量算出手段を備えていることである。
【作用】
上記伸縮機構の伸縮量を、測定時の倣い動作方向が被測定表面の上り下りのいずれの方向であるかによって変化させる伸縮量算出手段を備えていることによって、被測定面の上がり、下りのいずれの方向であるかに対応した伸縮補正量を算出することができ、したがって、被測定面の走査方向の相違に依存した、被測定面に対する倣い動作における追従誤差の発生が回避される。
【００１８】
【実施態様７】（請求項８に対応）
実施態様７は、上記解決手段について、その伸縮機構の伸縮量を走査速度によって変化させる伸縮量算出手段を備えていることである。
【作用】
上記伸縮機構の伸縮量を走査速度によって変化させる伸縮量算出手段を備えていることによって、走査速度に対応した伸縮補正量を算出することができ、したがって、被測定面の走査速度の相違に依存した、被測定面に対する倣い動作における追従誤差の発生が回避される。
【００１９】
【実施態様８】（請求項９に対応）
実施態様８は、上記解決手段について、その伸縮機構の動作によってプローブ軸方向の振動減衰力を発生させる伸縮機構動作量算出手段を備えていることである。
【作用】
上記伸縮機構の動作によってプローブ軸方向の振動減衰力を発生させる伸縮機構動作量算出手段を備えていることによって、被測定面に対して前記プローブが非接触の状態において、前記プローブの動吸振器として動作する。
【００２０】
【実施の形態】
【実施例１】
実施例１は、従来の形状測定装置の接触式プローブにおいて、２個の伸縮機構９，１０を用いたものであり、具体的には図１に示すものである。
同図において１はプローブ２の下端に固定された球である。また、４は板ばね、５はレーザ反射ミラー、６はレーザ変位計である。上記プローブ２は給気孔８から給気される静圧空気軸受７で非接触支持されることにより、その軸方向に摺動抵抗なく運動する。３はハウジングであり、移動用ステージ（図示略）に搭載される。
まず、例として荷重制御を用いた触針式形状測定装置の基本動作を説明する。
球１が被測定面（図示略）に押し付けられると、プローブ２は被測定面から受ける反力と、板ばね４による力とが釣り合う位置に変位する。このプローブ２の上下動に伴ってレーザ変位計６の出力が変化するが、移動用ステージを駆動してレーザ変位計６の出力が一定となるようにハウジング３の位置を制御して、測定圧を一定に保たせる。このようにプローブ２の測定圧を一定に保つようにハウジング３の位置を制御しながら被測定面上を倣い動作させ、動作中にハウジング３が固定された移動用ステージの軌跡を測定することによって、被測定面の形状が測定される。
【００２１】
プローブ２には、被測定面倣い動作の際、球１と被測定面との間に走査方向とは逆向きの摩擦力が生じる。この摩擦力によって、静圧空気軸受７の案内方向に振動が発生し、この振動を変位として変位計６が検知してしまうことにより測定誤差となる。ここで、プローブ軸方向に伸縮する伸縮機構１０を高い周波数（例えば１０ｋ〜２５ｋＨｚ）で駆動すると、球１の被測定面に対する接触圧が周期的に変化する。この際、接触圧の変動に伴って上記摩擦力も変動するから、この摩擦力が低減され、当該摩擦力によるプローブの振動が抑止される。
伸縮機構が１個の場合、伸縮機構動作時にプローブ全体に反力が伝達し、振動を励起してしまう可能性が生じる。これに対し、２個の伸縮機構９，１０を備え、上側の伸縮機構９と下側の伸縮機構１０をその振動方向が互いに逆になるように駆動することによって、伸縮機構１０からプローブ全体に伝達される振動が伸縮機構９の振動によって相殺され、その結果、伸縮機構１０からプローブ２全体を振動させることはない。したがって、伸縮機構１０の振動で接触式プローブ全体が振動することが伸縮機構９を付加することによって抑止される。
なお、この場合の伸縮機構９，１０の伸縮幅（振動振幅）は、被検材料の如何にもよるが、一般的には２〜２０ｎｍの範囲で適宜設定される。
【００２２】
上記プローブ２に設けた伸縮機構９，１０は、圧電素子によるものであって、これを付勢して高周波で振動させるものである。圧電素子は小型かつ軽量で、入力信号に対して高い応答性を有するので、伸縮機構９，１０を付加することによるプローブ重量分は小さく、接触式プローブが大型化することもなしに、高周波振動を発生させることができる。したがって、プローブの被測定表面に対する追従性を損なわずに、高い接触摩擦低減効果が得られるという利点がある。
【００２３】
【実施例２】
実施例２は、接触式プローブの傾きを検知した情報を基に伸縮機構の動作量を算出することにより、測定条件に依存することなく高い摩擦力低減効果が得られる構成としたものであり、具体的には図２に示すものである。
接触式プローブが被測定面１５の上を倣い動作するとき、プローブ２の傾きを変位計１２によって検出し、その情報に基づいて伸縮機構９，１０を駆動している状態を模式的に示している。変位計１２で検出したプローブ２の傾きについての情報は、伸縮量算出手段１３に伝送され、伸縮量算出手段１３で最適な伸縮量を算出した上で、その出力信号によって伸縮機構駆動手段１４を制御して伸縮機構を駆動する。ここで、プローブ２の傾き量はプローブ先端部と被測定面の間に生じている摩擦力の大きさに比例するので、プローブ２の傾き量を必要最小限に小さくするように伸縮機構の伸縮量を制御することにより、上記摩擦力を低減させることができる。なお、プローブ２の傾き量を必要最小限にするような伸縮機構の伸縮幅（振動振幅）は、被測定物体の材料特性によって異なり、一様ではないから、プローブ２の傾きについての情報に基づいて伸縮機構の伸縮量を制御するための演算は、被測定物体の材料に応じたものでなければならない。
【００２４】
【実施例３】
上記のプローブの傾きを検知する手段としては、高感度のものであることが必要であるから、レーザ変位計を用いるのが最も望ましく、その実施例３を図３に示している。
実施例３は、上記のレーザー反射ミラー５と上方の伸縮機構９との間に反射ミラー１１を介在させ、その横にレーザ変位計１２を設けてプローブ傾き検出機構を構成したものである。レーザ変位計１２により検出された、レーザ変位計１２と反射ミラー１１の相対変位量、すなわちプローブ２上端部における横方向変位量と、プローブ２の長さと静圧空気軸受７の位置から予め算出したプローブ２の回転中心位置（概ね静圧空気軸受７の中心位置）の値に基づいてプローブ２の傾き量が演算される。プローブ２上端部における横方向変位量の検出にレーザ変位計を用いる実施例３は、例えば、電気マイクロメータによる場合等の他の方式によるプローブ傾き検出機構を用いる場合に比して、検出信号のＳ／Ｎが高く、高精度で伸縮機構の伸縮量を制御できるという利点がある。
【００２５】
【実施例４】
実施例４は、接触式プローブに備える複数個の伸縮機構について、それぞれの動作により生じる反力の総和がゼロになるように、各伸縮機構を動作させることによって、プローブ全体が励振されることを防止しつつ、所望のプローブ先端部変位量を得ることができるものであり、具体的には図４に示すものである。
接触式プローブが被測定面１５の上を倣い動作するときに、プローブ２の傾きを変位計１２によって検出し、その検出情報に基づいて伸縮機構９，１０を駆動する。上記変位計１２で検出した情報は、伸縮量算出手段１６に伝送され、伸縮量算出手段１６においては、まず伸縮機構１０について、変位計１２で検出した情報に基づいて、触針式プローブ２の傾き量を最小とする伸縮量を算出する。その上で、伸縮機構１０の伸縮量に基づいて、その動作によって生じる反力を相殺するために必要な伸縮機構９の伸縮量を算出する。駆動手段１７では、これらの計算値を用いて伸縮機構９，１０を駆動する。これによってプローブの振動を励起することなしに所望の摩擦力に低減させることができる。
また、何等かの外乱等により、プローブ全体に振動が生じた場合には、変位計６によりこの振動を検知し、当該振動を抑制するように伸縮機構の伸縮量を伸縮量算出手段１６で演算し、その演算結果に基づいて駆動手段１７で伸縮機構９を駆動する。これによって、発生する反力によるプローブ２全体の振動が抑制される。
【００２６】
【実施例５】
実施例５は、接触式プローブに設けられた伸縮機構において、被測定面の傾斜角度情報を基に伸縮量を算出することにより、被測定面傾斜角度に依存しない振動抑止性能を得ることを可能にしたものであり、具体的には図５に示すものである。伸縮量算出手段１９では、変位計１２によって検出したプローブ２の傾きによる横方向変位量２１と、予め被測定表面上を走査して取得した形状値から算出した各走査位置に対応した傾斜角度情報１８を基に、被測定面傾斜角度に対応した伸縮補正量２２を算出することができる。ここで得た伸縮補正量２２を、実施例１において説明した摩擦低減を目的として伸縮動作量に加えた信号を用いて、伸縮機構駆動手段２０により伸縮機構９，１０を駆動することで、被測定面傾斜角度に依存することなく、被測定面１５に対する倣い動作の追従性を向上させ、高い摩擦低減効果を得ることができる。
【００２７】
さらに、図５の実施例では、接触式プローブに備えた伸縮機構において、被測定面上を倣い動作する際の走査方向が上り下りのいずれの方向であるかを基に伸縮量を変化させることにより、走査方向に依存しない振動抑止性能が得られるようにしてあり、具体的には、変位計１２で検出したプローブ２の傾きによる横方向変位量２１と、予め被測定表面上を走査して取得した形状値から算出した各走査位置に対応した傾斜角度情報１８を基にして、上り下りのいずれの方向であるかに対応した伸縮補正量２２を伸縮量算出手段１９で演算する。そして上記伸縮補正量２２を、実施例１における伸縮動作量に加えた信号を用いて、伸縮機構駆動手段２０により伸縮機構９，１０を駆動する。これによって、走査方向に関わりなく、被測定面１５に対する倣い動作の追従性が向上され、高い摩擦低減効果が得られる。
【００２８】
【実施例６】
実施例６は、伸縮機構を備えた接触式プローブが被測定面上を倣い動作するときに、走査速度情報を基に伸縮量を算出することにより、被測定面傾斜角度に依存しないで振動抑止性能を得られるようにしたものであり、具体的には、図６に示すものである。
変位計１２で検出したプローブ２の傾きによる横方向変位量２１と、予め被測定表面上を走査して取得した形状値から算出した各走査位置に対応した傾斜角度情報１８と、走査方向変位センサ（図示略）によるプローブ２の走査速度情報２３とに基づいてプローブの傾きを算出し、このプローブの傾きがゼロになるまでに生じるプローブ全体の移動量２４から、被測定面の傾斜角度に対応した伸縮補正量２２を算出する。走査速度が高い程、上記摩擦低減を目的とする伸縮動作量に伸縮補正量２２を加えた信号を用いて、伸縮機構駆動手段２０で伸縮機構９，１０を駆動する。これによって、被測定面傾斜角度やプローブ走査速度設定値に関わりなく、被測定面１５に対する倣い動作の追従性が向上され、高い摩擦低減効果が得られる。
【００２９】
【実施例７】
実施例７は、接触式プローブに設けられた伸縮機構を、プローブ自身の動吸振器として動作させるための伸縮機構動作量算出手段を有し、これによって、前記接触式プローブに振動減衰機能を持たせたものであり、具体的には図７に示すものである。触針式プローブ２には、測定点移動の際等における、被測定面に対して非接触な状態で、静圧空気軸受７の案内方向の振動を生じる。この振動を変位として変位計６で検知し、検知した信号に応じて伸縮量算出手段２５で伸縮機構９，１０を駆動するための伸縮量を計算し、その信号値に基づいて駆動手段２６により伸縮機構９，１０を駆動する。伸縮機構の伸縮に伴って、上方の伸縮機構９と下方の伸縮機構１０の質量が変位した際の反力を、プローブ全体の振動と逆位相になるように伸縮機構を駆動する。これによって、プローブ全体の振動が抑制される。
以上のようにすることで、プローブ自身の動吸振器として動作させるための伸縮機構動作量算出手段を有することになり、これによって、プローブ２の振動が抑制される。
【００３０】
なお、以上の接触式プローブの伸縮機構への電源供給は、接触式プローブの支持部材を介して行うことが望ましく、これによって、電源供給機構でプローブの動作が妨げられることを回避できる。すなわち、伸縮機構を駆動するための電源を、支持部材を介して供給することによって、新たに電源用配線を付設した場合に生じる接触式プローブの動特性への影響が回避される。
【００３１】
【発明の効果】
この発明の効果を各請求項毎に整理すれば次のとおりである。
１．請求項１に係る発明
接触式プローブについて、プローブに２個以上の伸縮機構を設け、その伸縮方向を互いに逆にすることにより、プローブ先端と被測定面間で摩擦力を低減しつつ、伸縮機構の振動によって接触式プローブが振動することを抑止することができる。
【００３２】
２．請求項２に係る発明
請求項１の発明の効果の他、軽量かつ省スペースで、２個以上の応答性の高い振動機構をプローブに配置することができ、これによって、高周波振動に対して優れた摩擦力低減機能を発揮し、優れた振動抑止効果を生じさせることができる。
【００３３】
３．請求項３に係る発明
請求項１に係る発明の他、プローブの振動発生要因となるプローブの傾きを検知し、これを効果的に抑制することができる。
【００３４】
４．請求項４に係る発明
請求項１に係る発明の効果の他、プローブの傾きを高精度で検知することができる。
【００３５】
５．請求項５に係る発明
請求項１に係る発明の効果の他、プローブ全体の振動を励起することなくプローブ先端の変位を生じさせることができる。
【００３６】
６．請求項６に係る発明
請求項１に係る発明の効果の他、被測定表面の傾斜角度に依存することなく、プローブ全体の振動を抑止することができる。
【００３７】
７．請求項７に係る発明
請求項１に係る発明の効果の他、被測定表面上での倣い動作方向に依存することなくプローブ全体の振動を抑止することができる。
【００３８】
８．請求項８に係る発明
請求項１に係る発明の効果の他、被測定表面上でのプローブの走査速度に依存することなくプローブ全体の振動を抑止することができる。
【００３９】
９．請求項９に係る発明
請求項１に係る発明の効果の他、前記伸縮機構の動作を、動吸振器として機能させることによって、被測定面に対して非接触状態で速やかに振動を減衰させることができる。
【００４０】
１０．請求項１０に係る発明
請求項１に係る発明の効果の他、簡便な機構で、接触式プローブの動特性に影響を与えることなく、伸縮機構への給電機構を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、実施例１を模式的に示す断面図である。
【図２】は、実施例２を模式的に示す断面図である。
【図３】は、実施例３を模式的に示す断面図である。
【図４】は、実施例４を模式的に示す断面図である。
【図５】は、実施例５を模式的に示す断面図である。
【図６】は、実施例６を模式的に示す断面図である。
【図７】は、実施例７を模式的に示す断面図である。
【図８】は、従来例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１：球
２：接触式プローブ
３：ハウジング
４：板ばね
５：レーザ反射ミラー
６：レーザ変位計
７：静圧空気軸受
８：給気孔
９，１０：伸縮機構
１１：反射ミラー
１２：レーザ変位計
１３：伸縮量算出手段
１４：伸縮機構駆動手段
１５：被測定面
１６：伸縮量算出手段
１７：駆動手段
１８：傾斜角度情報
１９：伸縮量算出手段
２０：伸縮機構駆動手段
２１：横方向変位量
２２：伸縮補正量
２３：走査速度情報
２４：移動量
２５：伸縮量算出手段
２６：駆動手段
２７：引張りコイルばね
２８：粘性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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