【手続補正書】
【提出日】平成22年6月8日(2010.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物体に第１の方向からスリット光を投影する投影光学系と、前記被測定物体から反射または散乱した光を受光してスリット像を検出する、第１の方向と異なる第２の方向に設けられた非テレセントリックな撮像光学系と、前記被測定物体を前記スリット光のほぼ長手方向に垂直な方向に移動させる移動機構を具備し、光切断法により前記被測定物体の形状を検出する非接触三次元形状測定機であって、前記投影光学系から放出された前記スリット光が集光する位置が、前記投影光学系の光軸と前記撮像光学系の光軸の交点を通り前記被測定物体の移動方向に平行な平面から、前記投影光学系の光軸方向に所定の距離だけ離れていることを特徴とする非接触三次元形状測定機。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触三次元形状測定機であって、前記平面の法線に対し、前記光投影光学系の光軸のなす角をψ、前記撮像光学系の光軸のなす角をθ、前記交点から前記撮像光学系の瞳までの距離をＬとしたとき、前記スリット光が集光する位置が、前記交点から次のｕで示される距離だけ前記投影光学系の光軸方向に離れた位置の近傍であることを特徴とする非接触三次元形状測定機。
【数１】
2009002725.tif 000001
【請求項３】
被測定物体に第１の方向からスリット光を投影する投影光学系と、前記被測定物体から反射または散乱した光を受光して前記スリット像を検出する、第１の方向と異なる第２の方向に設けられた非テレセントリックな撮像光学系と、前記被測定物体を前記スリット光のほぼ長手方向に垂直な方向に移動させる移動機構を具備し、光切断法により前記測定物体の形状を検出する非接触三次元形状測定機であって、前記投影光学系の光軸と前記撮像光学系の光軸とが、これらの交点を通り前記被測定物体の移動方向に平行な平面の法線に対して、それぞれほぼ３０度の角度を持って対向して配置されていることを特徴とする非接触三次元形状測定機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
光切断法による非接触三次元形状測定は、スリット光を被測定物体に投影して、スリット光の投影方向と異なる方向から撮像素子でスリット光の変形を検出してスリット光の一列分の被測定物体の表面形状データを取得し、被測定物体とスリット光投影機、撮像光学系とを相対的に移動させて被測定物体を走査し、被測定物体の全体の形状データを取得するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ところが、光切断法では撮像光学系より大きな部品の測定を行うことを考慮して、撮像光学系は物体側にテレセントリックでない光学系を用いている。このため、被測定物体が前記基準面に垂直な方向に厚みのある場合、視野の位置により撮像光学系で観察される被測定物体の移動量が異なって観察されてしまうという問題点があった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
図２（ａ）に、スリット光投影光学系の光軸と基準面の法線のなす角ψを１５度、撮像光学系の光軸と基準面の法線のなす角θを１５度、測定の基準になる前記基準点から撮像光学系の瞳までの距離Ｌを300mmとしたときの、被測定物体の移動量∂ｘと物体像の移動量∂ξの比∂ξ／∂ｘがｚによって変化する様子を示す。又、図２（ｂ）に、スリット光投影光学系の光軸と基準面の法線のなす角ψを４５度、撮像光学系の光軸と基準面の法線のなす角θを４５度、測定の基準になる前記基準点から撮像光学系の瞳までの距離Ｌを300mmとしたときの、被測定物体の移動量∂ｘと物体像の移動量∂ξの比∂ξ／∂ｘがｚによって変化する様子を示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記課題を解決するための第１の手段は、被測定物体に第１の方向からスリット光を投影する投影光学系と、前記被測定物体から反射または散乱した光を受光してスリット像を検出する、第１の方向と異なる第２の方向に設けられた非テレセントリックな撮像光学系と、前記被測定物体を前記スリット光のほぼ長手方向に垂直な方向に移動させる移動機構を具備し、光切断法により前記被測定物体の形状を検出する非接触三次元形状測定機であって、前記投影光学系から放出された前記スリット光が集光する位置が、前記投影光学系の光軸と前記撮像光学系の光軸の交点を通り前記被測定物体の移動方向に平行な平面から、前記投影光学系の光軸方向に所定の距離だけ離れていることを特徴とする非接触三次元形状測定機である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記平面の法線に対し、前記光投影光学系の光軸のなす角をψ、前記撮像光学系の光軸のなす角をθ、前記交点から前記撮像光学系の瞳までの距離をＬとしたとき、前記スリット光が集光する位置が、前記交点から次のｕで示される距離だけ前記投影光学系の光軸方向に離れた位置の近傍であることを特徴とするものである。
【数１】
2009002725.tif 000002
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
前記課題を解決するための第３の手段は、被測定物体に第１の方向からスリット光を投影する投影光学系と、前記被測定物体から反射または散乱した光を受光して前記スリット像を検出する、第１の方向と異なる第２の方向に設けられた非テレセントリックな撮像光学系と、前記被測定物体を前記スリット光のほぼ長手方向に垂直な方向に移動させる移動機構を具備し、光切断法により前記測定物体の形状を検出する非接触三次元形状測定機であって、前記投影光学系の光軸と前記撮像光学系の光軸とが、これらの交点を通り前記被測定物体の移動方向に平行な平面の法線に対して、それぞれほぼ３０度の角度を持って対向して配置されていることを特徴とする非接触三次元形状測定機である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
そこで、照明光束の幅を変えて被測定物体が照明光束を横切る時間を一定になるようにするのが望ましい。それには、ステージ６移動方向を含む面内の照明光束の幅ｗが∂ξ/∂ｘを打ち消すようになっていればよいことになる。理想的な照明光束幅ｗは次のような式で表せる。ここでａはサンプリング時間間隔である。
【数５】
2009002725.tif 000003
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
そこで、図８にスリット光の入射角度を３０度、撮像光学系４の光軸のｚ軸に対する傾きを３０度、測定基準点Ｏから瞳までの距離Ｌを300mmとしたときの、被測定物体の高さｚの値によるステージ６の移動量に対する像の移動量∂ξ/∂ｘをプロットした。これをみると、ほぼ水平になっており補正をする必要がないことがわかる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態である非接触三次元形状測定機の光学系の概要を示す図である。
【図２】被測定物体の高さにより、ステージの移動量に対する像位置の変化量が変化する例を示す図である。
【図３】図１に示す非接触三次元形状測定機の光線と光軸を−ｙ軸方向から見た様子を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるビーム幅の目標値と近似値を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例と従来例における補正量を比較して示す図である。
【図６】第１の実施の形態において、像光学系の光軸の傾きを固定してスリット光の入射角度を変化させたときの集光点の位置を示す図である。
【図７】スリット光の傾きと撮像系の傾きの絶対値が等しくなるように変化させたときの集光点の位置をプロットした図である。
【図８】にスリット光の入射角度を３０度、撮像光学系系の光軸のｚ軸に対する傾きを３０度、測定基準点Ｏから瞳までの距離Ｌを300mmとしたときの、被測定物体の高さｚの値によるステージの移動量に対する像の移動量∂ξ/∂ｘをプロットした図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態である非接触三次元形状測定機の光学系の概要を示す図である。
【図１０】スリット光投影光学系の光軸とｚ軸のなす角を３０度、撮像光学系４の光軸とｚ軸のなす角を３０度、測定基準点Ｏから撮像光学系の瞳までの距離Ｌを300mmとしたときの、ビーム幅目標値を実線で、平行光でスリットを投影したときの様子を点線で示す図である。