(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームと前記アームの先端に配置され測定物の被測定面に接触するスタイラスを有する測定面接触部と、
前記測定面接触部を形状測定装置に取り付ける取付用部材と、
前記測定面接触部に設けられた支点部材と、前記取付用部材に固定され前記支点部材が載置される載置台とを備え、前記支点部材を支点として揺動可能に前記測定面接触部と取付用部材とを連結させる連結機構と、
前記測定面接触部に設けられた可動側部材と前記取付用部材に設けられた固定側部材を有し、前記可動側部材と固定側部材は、互いに鉛直方向に対向して配置されて、非接触の状態で磁気的吸引力を発生させるように構成され、当該磁気的吸引力により前記アームが鉛直方向に向くように前記測定面接触部を付勢させる付勢機構を備える、形状測定装置用プローブ。
【請求項２】
前記可動側部材と前記固定側部材は、一方が永久磁石で構成され、他方が磁性体で構成される請求項１記載の形状測定装置用プローブ。
【請求項３】
前記可動側部材と前記固定側部材は、双方ともに永久磁石で構成され、互いに異極が対向するように配置される請求項１記載の形状測定装置用プローブ。
【請求項４】
前記支点部材は針状の突起で構成され、前記載置台は前記支点部材の先端を嵌入可能な円錐溝を有し、前記円錐溝の最深部と前記支点部材の尖端との接触部を揺動中心として前記測定面接触部と前記取付用部材が揺動可能に連結される請求項１に記載の形状測定装置用プローブ。
【請求項５】
前記測定面接触部は、中央に横方向に延在する貫通穴が設けられた本体部を有し、前記本体部の外側下壁に前記アームが固定されるとともに、前記本体部の貫通穴内の内側上壁から前記支点部材が垂下するように構成され、
前記載置台は、前記貫通穴を貫通して延在する、請求項１に記載の形状測定装置用プローブ。
【請求項６】
前記測定面接触部は、前記支点部材に対してスタイラスと反対側に延在する延伸部と、前記延伸部の先端に設けられ前記可動側部材を保持する可動側保持部を備え、
前記取付用部材は、筒状の本体部の内側面に、前記可動側保持部に対して前記支点部材と同じ側に設けられ、前記固定側部材を保持する固定側保持部を備える、請求項１に記載の形状測定装置用プローブ。
【請求項７】
前記可動側保持部はリング状に構成され、その下面側に複数の可動側部材を間隔をおいて保持し、
前記固定側保持部は、各可動側部材に鉛直方向に対向する位置に各可動側部材に対応させて複数の固定側部材を保持する、請求項６に記載の形状測定装置用プローブ。
【請求項８】
前記取付用部材は、前記測定面接触部に接触することによって、前記測定面接触部の揺動幅を規制する規制部材を筒状の本体部の内側面に有する、請求項１に記載の形状測定装置用プローブ。
【請求項９】
前記形状測定装置用プローブの測定面接触部に測定用レーザ光を反射するミラーを有する請求項１から８のいずれか１つに記載の形状測定装置用プローブと、
上記形状測定装置用プローブへ照射され測定物の被測定面における測定点の位置情報を求めるための測定用レーザ光を発生するレーザ光発生部と、
上記形状測定装置用プローブに備わるミラーにて反射した反射光に基づき上記形状測定装置用プローブの測定面接触部の傾斜角度を検出して上記測定点の位置情報を求める測定点情報決定部と、
を備える、形状測定装置。
【請求項１０】
上記測定点情報決定部は、上記傾斜角度を検出する傾斜角度検出部と、該傾斜角度検出部から得られた角度信号を上記形状測定装置用プローブに備わる取付用部材に対するスタイラスの変位量に変換するスタイラス位置演算部と、上記測定用レーザ光を用いて、上記取付用部材に対する上記測定点の相対位置座標値を求める位置座標測定部と、上記相対位置座標値に上記スタイラスの変位量を加算して上記測定点の位置情報を求める加算部とを有する、請求項９記載の形状測定装置。
【請求項１１】
上記傾斜角度検出部は、上記反射光を受光する光検出器を有し、該光検出器は、それぞれ独立して光電変換を行う複数の受光領域に区画された一つの受光面を有する、請求項１０記載の形状測定装置。
【請求項１２】
請求項１から８のいずれか１つに記載の形状測定装置用プローブと、
前記取付用部材の円筒状の本体部の内側面に設けられた、前記測定面接触部との距離を検出する複数の位置検出センサと、
前記複数の位置検出センサからの出力に基づき上記形状測定装置用プローブの測定面接触部の傾斜角度を検出して上記測定点の位置情報を求める測定点情報決定部と、
を備える形状測定装置。
【請求項１３】
前記位置検出センサは、前記取付用部材の本体部の中心位置に対して９０゜の角度となるように２箇所に設けられている、請求項１２に記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元の任意形状の穴の内面や穴径の測定、及び任意形状の外側面の形状測定等を高精度及び低測定力にて走査測定する形状測定装置用プローブ及び形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定物の外側面、内側面、及び穴径等を測定可能な従来のプローブとして、特許文献１に開示されるものがある。図１８Ａ，図１８Ｂは、特許文献１に記載された従来の三次元形状測定装置用プローブ３１０の構成を示す図である。該プローブ３１０は、測定物の鉛直方向又は略鉛直方向に延在する側面を測定するためのプローブであり、水平方向又は略水平方向に延在する面を測定することはできない。
【０００３】
該プローブ３１０では以下のように測定動作が行われる。図１８Ａにおいて、被測定面Ｓに対してプローブ３１０がＹＺ方向に動くとき、被測定面ＳにおけるＸ方向への変位に従って、スタイラス３０１を有するアーム３０３は、ほぼＸ方向に沿って傾く。一方、半導体レーザ投光部３０６からレーザ光がアーム３０３の上面のミラー３０２に照射されており、ミラー３０２からの反射光に基づきアーム３０３の傾きが光位置検出手段３０７にて検知される。検知された傾きが一定になるように、プローブ３１０全体をＸ方向に動かし、該移動量からプローブ３１０全体のＸ座標測定値を得、さらに該Ｘ座標測定値に光位置検出手段３０７にて検出されたスタイラス３０１の変位量を加算することにより、被測定面ＳのＸ方向への変位量を示すＸ座標が高精度に測定される。このようにプローブ３１０では、その構造上、測定物のＹ方向の位置は測定できない。
【０００４】
このような問題に鑑み、出願人は、穴形状、測定物の側面形状を測定でき、かつ水平任意方向に傾斜できるプローブに関して出願した（特許文献２参照）。図１９は、上記出願に記載された形状測定プローブの構造を示す図である。
【０００５】
図１９において、形状測定装置用プローブ３５１は、形状測定装置３７１に備わるもので、スタイラス３６１を有する測定面接触部材３６０は、取付用部材３６２に対して支点部３６３を中心に水平方向の任意方向に揺動可能に連結されている。連結部材３６４は、コイルバネからなり、非測定時は、測定面接触部材３６０の中心軸を鉛直方向に保持し、測定時はスタイラス３６１を測定物に押し付ける力を発生させる。そして図２０に示すように測定面接触部材３６０の上部に固定されたミラー３６５のＸ，Ｙ軸周りの傾きを傾斜角度検出部３６６により検出する。そして形状測定装置３７１によってプローブ３５１全体を測定面に対し、スタイラスの押し込み量が一定になるように動作させるとともに、プローブ３５１のＸＹＺ位置を検出し、その値を前記ミラー３６５の傾きから換算したスタイラスの水平方向の変位を加えることにより、高精度にスタイラスの位置を検出する。この構成により、測定物を回転させることなく、測定物の任意方向の側面を測定できる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３０７５９８１号公報
【特許文献２】特願２００５−１０５９１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された構成では、スタイラス３０１は水平方向の１方向のみ揺動可能で、鉛直軸を中心軸とする円筒面の全周形状を測定するためには円筒面を回転させる必要があった。そのため、測定物を回転させる機構が必要となり、回転機構の中心軸の芯ぶれが測定誤差となる課題を有していた。また、測定物を回転させる方法では複雑な断面をもつ被測定面は測定できないという課題も有していた。
【０００８】
また、特許文献２の構成では、スタイラス３６１は、水平の任意方向に傾斜可能であるが、連結部材３６４であるコイルバネ力を弱くする必要があるため、測定面接触部材３６０の取付用部材３６２に対する支点が水平方向に移動し、移動誤差が発生する場合がある。これに対しては水平移動方向のセンサを設けて、その移動誤差を補正することも可能であるが、構成が複雑になる。また、コイルバネを用いているため、測定面接触部材の重量を持ち上げる力よりも、わずかに大きい力、すなわちワークに押し付ける力、例えば３０ｍｇｆだけ大きい力を発生する必要があり、その調整が困難である。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、スタイラスが水平の任意方向に揺動可能に構成され、非測定時はスタイラスを中立位置に保持し、測定時は測定物に微小測定圧を発生させることを可能にするとともに、スタイラス揺動の支点位置がずれにくく、かつ簡単な構成で調整が容易な形状測定装置用プローブ及び形状測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成している。
本発明の第１態様によれば、アームと前記アームの先端に配置され測定物の被測定面に接触するスタイラスを有する測定面接触部と、
前記測定面接触部を形状測定装置に取り付ける取付用部材と、
前記測定面接触部に設けられた支点部材と前記取付用部材に固定され前記支点部材が載置される載置台とを備え、前記支点部材を支点として揺動可能に前記測定面接触部と取付用部材とを連結させる連結機構と、
互いに鉛直方向に対向するように配置された、前記測定面接触部に設けられた可動側部材と前記取付用部材に設けられた固定側部材を有し、前記可動側部材と固定側部材が非接触の状態で磁気的吸引力を発生させるように構成され、当該磁気的吸引力により前記アームが鉛直方向に向くように前記測定面接触部を付勢させる付勢機構を備える、形状測定装置用プローブを提供する。
【００１１】
上記構成において、前記可動側部材と前記固定側部材は、一方が永久磁石で構成され、他方が磁性体で構成されていてもよい。
【００１２】
また、前記可動側部材と前記固定側部材は、双方ともに永久磁石で構成され、互いに異極が対向するように配置されていてもよい。
【００１３】
また、前記支点部材は針状の突起で構成され、前記載置台は前記支点部材の先端を嵌入可能な円錐溝を有し、前記円錐溝の最深部と前記支点部材の尖端との接触部を揺動中心として前記測定面接触部と前記取付用部材が揺動可能に連結されるように構成してもよい。
【００１４】
前記測定面接触部は、中央に横方向に延在する貫通穴が設けられた本体部を有し、前記本体部の外側下壁に前記アームが固定されるとともに、前記本体部の貫通穴内の内側上壁から前記支点部材が垂下するように構成され、
前記載置台は、前記貫通穴を貫通して延在するように構成することもできる。
【００１５】
前記測定面接触部は、前記支点部材に対してスタイラスと反対側に延在する延伸部と、前記延伸部の先端に設けられ前記可動側部材を保持する可動側保持部を備え、
前記取付用部材は、筒状の本体部の内側面に、前記可動側保持部に対して前記支点部材と同じ側に設けられ、前記固定側部材を保持する固定側保持部を備えるように構成してもよい。
【００１６】
前記可動側保持部はリング状に構成され、その下面側に複数の可動側部材を間隔をおいて保持し、
前記固定側保持部は、各可動側部材に鉛直方向に対向する位置に各可動側部材に対応させて複数の固定側部材を保持するように構成してもよい。
【００１７】
前記取付用部材は、筒状の本体部の内側面に、前記測定面接触部に接触することによって、前記測定面接触部の揺動幅を規制する規制部材を有するように構成してもよい。
【００１８】
本発明の第２態様によれば、前記形状測定装置用プローブの測定面接触部に測定用レーザ光を反射するミラーを有する第１態様の形状測定装置用プローブと、
上記形状測定装置用プローブへ照射され測定物の被測定面における測定点の位置情報を求めるための測定用レーザ光を発生するレーザ光発生部と、
上記形状測定装置用プローブに備わるミラーにて反射した反射光に基づき上記形状測定装置用プローブの測定面接触部の傾斜角度を検出して上記測定点の位置情報を求める測定点情報決定部と、
を備える形状測定装置を提供する。
【００１９】
上記第２態様において、上記測定点情報決定部は、上記傾斜角度を検出する傾斜角度検出部と、該傾斜角度検出部から得られた角度信号を上記形状測定装置用プローブに備わる取付用部材に対するスタイラスの変位量に変換するスタイラス位置演算部と、上記測定用レーザ光を用いて、上記取付用部材に対する上記測定点の相対位置座標値を求める位置座標測定部と、上記相対位置座標値に上記スタイラスの変位量を加算して上記測定点の位置情報を求める加算部とを有するように構成することもできる。
【００２０】
ここで、上記取付用部材と上記測定物との相対位置を上記被測定面に沿って２次元又は３次元に移動するステージと、
上記角度信号の大きさをほぼ一定としかつ上記スタイラスを有する測定面接触部材をいずれの方向にも傾斜させるように上記ステージの動作を制御する制御装置と、をさらに備えるように構成してもよい。
【００２１】
また、上記第２態様において、上記傾斜角度検出部は、上記反射光を受光する光検出器を有し、該光検出器は、それぞれ独立して光電変換を行う複数の受光領域に区画された一つの受光面を有するように構成することもできる。
【００２２】
ここで、上記測定用レーザ光は、発振周波数安定化レーザ光であり、上記反射光を２つに分離し分離した一方の光を上記光検出器へ照射し、他方の光を、上記ミラーに照射される測定用レーザ光の光軸に沿ったＺ方向における上記スタイラスの位置を測定し上記位置座標測定部に備わる傾斜角度検出部へ照射する光分離部をさらに備えるように構成してもよい。
【００２３】
本発明の第３態様によれば、第１態様の形状測定装置用プローブと、
前記取付用部材の円筒状の本体部の内側面に設けられた、前記測定面接触部との距離を検出する複数の位置検出センサと、
前記複数の位置検出センサからの出力に基づき上記形状測定装置用プローブの測定面接触部の傾斜角度を検出して上記測定点の位置情報を求める測定点情報決定部と、
を備える形状測定装置を提供する。
【００２４】
また、前記位置検出センサは、前記取付用部材の本体部の中心位置に対して９０゜の角度となるように２箇所に設けるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１態様の形状測定装置用プローブ、第２、第３態様の形状測定装置によれば、連結機構により測定面接触部と取付用部材が揺動可能に連結され、さらに、水平な任意の方向に傾斜可能な測定面接触部を、磁石による磁力を用い非接触でアームが鉛直方向になるように付勢して姿勢保持することができる。これにより、スタイラスが測定物を押圧する力、すなわち測定力を微小に発生させるため、コイルバネのように接触力による微小な力の誤差が少なく、不慮の衝撃による破損の問題も少なくなる。よって、スタイラスの軸は鉛直方向に限定されず、傾いた状態での使用も可能であり、例えば、任意形状の穴内面の表面や穴径測定、外側面の形状測定等を高精度、低測定力で走査測定可能である。
【００２６】
さらに、取付用部材と測定面接触部とは、支点部材が載置台の上に載置される構成の連結機構により連結されているため、重力などにより両者が脱落することがない。
【００２７】
また、固定側部材と可動側部材は、少なくともいずれか一方を永久磁石で構成すれば、吸引力を発揮することができ、電磁石のように電流を流すことが無いので、構成が簡単になり、電気熱による影響もない。
【００２８】
また、連結機構として、円錐溝と尖端で構成された支点をとすることにより、支点の位置ずれを防止することができる。さらに、延伸部の先端に可動側部材を保持するとともに、可動側保持部に対して支点側に固定側部材を保持する構成をとれば、磁石の吸引力により、連結機構における円錐溝と尖端で構成された支点を押えつける構成となる。したがって、支点の位置ずれがおこりにくくなる。
【００２９】
また、測定面接触部の本体部に設けられた貫通穴に棒状の載置台を貫通させて保持する構成によれば、測定面接触部と取付用部材との脱落を確実に防止することができる。
【００３０】
互いの間隔を空けてそれぞれ複数設けるようにし、それぞれの対となる固定側部材と可動側部材が鉛直方向に対向するようにすることよって、支点部材の時点を中心とした回転方向の位置ずれに対しても中立位置に戻すように付勢でき姿勢保持を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。以下、本発明の第１実施形態である形状測定装置、該形状測定装置に備わる形状測定装置用プローブ及び上記形状測定装置について、図を参照しながら以下に詳しく説明する。
【００３２】
上記形状測定装置は、従来、精度良く測定できなかった穴や外形、任意形状の側面形状をナノメートルオーダーの高い精度で、さらに低測定力で短時間で測定可能とする装置である。測定対象としては、例えば、極めて高精度が必要とされるモータの軸受け、インクジェットプリンタにおけるノズル、及び自動車エンジンにおける燃料噴射ノズル等における穴形状であり、また、流体軸受けに形成され潤滑剤を収容する溝部の形状、さらには、形状測定装置に備わるマイクロエアスライドの内径、円筒度等である。また、半導体回路パターンにおけるトレンチ部分も測定対象に含めることができる。
【００３３】
また、上記形状測定装置用プローブを備えた形状測定装置にて測定可能な被測定面は、該被測定面における接線方向と垂直方向との交差角度θにて０度から最大で約３０度までの間の角度を有する面である。
【００３４】
まず、上記形状測定装置用プローブについて説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる形状測定装置に用いられる形状測定装置用プローブの斜視図である。図１に示す形状測定装置用プローブ１０１は、上記形状測定装置２０１に備わり、測定対象となる測定物６０の被測定面６１に接触する部分を有する。特許文献１に開示されている従来のプローブ３１０では、アーム３０３がＸ方向に沿う一方向にのみ傾斜可能であるのに対し、本プローブ１０１では、Ｘ，Ｙ方向を問わずいずれの方向にもアーム１２２を傾斜可能とする構成を有する。このようなプローブ１０１は、取付用部材２と、測定面接触部としての機能を果たす一例に相当する揺動部材３と、連結機構４とを備える。
【００３５】
取付用部材２は、形状測定装置２０１に固定され、又は着脱可能に取り付けられるブロック部材である。取り付け用部材２は、揺動部材３が揺動するのに対し、固定された部材であり、形状測定装置２０１から照射される測定用レーザ光２１１を通過可能とするため、当該取付用部材２を貫通するレーザ光用開口１１１を中央部に有する。
【００３６】
図２は、図１における形状測定装置用プローブを対称面で切断したときの斜視図である。取付用部材２は円筒形をしており、その内部に揺動部材３が収納されるような位置関係を有する。揺動部材３と取付用部材２とは、上述のように連結機構４により連結されている。連結機構４は、ミラー１２３に照射される上記測定用レーザ光２１１の光軸２１１ａに対して交差するいずれの方向にも、揺動部材３を傾斜させて揺動可能にして揺動部材３を取付用部材２に支持する機構である。なお、本実施形態では、上記光軸２１１ａは、鉛直方向であるＺ軸方向に一致する。
【００３７】
本実施形態において、連結機構４は、取付用部材２に固定された角柱の載置台４１と、揺動部材３に取り付けられた支点部材４２とにより構成されている。載置台４１は、その上面に円錐形の溝４１ａが形成されており、支点部材４２の尖端が当該溝４１ａに嵌入する。両者の嵌入時においては、載置台４１の円錐溝最下点に支点部材４２の尖端位置が接触するように構成される。このような構成とすることによって、揺動部材３と取付用部材２とは、当該支点部材４２と円錐溝４１ａとの接触部分を揺動中心として、揺動可能に連結される。なお、揺動部材３は、支点部材４２が載置台４１の溝４１ａに嵌入して連結した場合、アーム１２２が鉛直方向を向くように、重心が支点部材４２の先端の鉛直方向下側に位置するように構成されていることが好ましい。
【００３８】
図３は、図１の形状測定装置用プローブの揺動部材をＹＺ平面で切断したときの断面図である。揺動部材３は、測定物６０の被測定面６１に接触するスタイラス１２１と取付用部材２を通過した測定用レーザ光２１１を反射するミラー１２３を有し、被測定面６１の形状に応じたスタイラス１２１の変位に対応して取付用部材２に対して揺動する部材である。ミラー１２３は、揺動部３の中心部に固定され、形状測定装置１０１から発する測定用レーザ光２１１を受ける。
【００３９】
揺動部材３は、本実施形態では、中央に図示Ｘ軸方向に貫通して設けられた貫通穴１２４を備える本体部１２５を備え、本体部１２５の外側下壁、すなわち、本体部１２５の下面１２５ａから、先端にスタイラス１２１を設けたアーム１２２が垂下されている。又、本体部の上面には、上記ミラー１２３が取り付けられている。
【００４０】
また、本体部１２５の内側上壁すなわち、貫通穴１２４の上面１２４ａには、針状の支点部材４２が設けられている。連結機構４の載置台４１は、本体部１２５の貫通穴１２４を貫通して配置される。したがって、揺動部材３と取付用部材２とが脱落することが確実に防止される。
【００４１】
なお、本実施形態では、スタイラス１２１は、例えば約０．３ｍｍ〜約２ｍｍの直径を有する球状体であり、アーム１２２は、一例として、太さが約０．７ｍｍで、アームが固定される本体部下面１２５からスタイラス１２１の中心まで約１０ｍｍの長さＬである棒状の部材である。これらの値は、被測定面６１の形状により適宜変更される。また、揺動部材３の構成も、支点により載置台４１に揺動可能に配置される構成であれば、上述の構成に限定するものではない。
【００４２】
また、本体部１２５の上面１２５ｂの周縁部にはＺ軸方向に伸びる延伸部１２７が４箇所に設けられている。隣り合う延伸部１２７は、その間に隙間１２７ａがあくように配置され、当該隙間１２７ａに後述する固定側部材５２の突出部１３３２が配置される（図５参照）。
【００４３】
また、延伸部１２７の先端には、可動側保持部１２８が設けられている。可動側保持部１２８は、リング状の部材であり、延伸部１２７からＸＹ軸方向に張り出している。可動側保持部１２８には、４箇所に可動側部材の一例である可動側磁石５１が同一半径上に等間隔に設けられている。可動側磁石５１は、隣り合う延伸部１２７の間の隙間１２７ａに対応する位置に設けられている。
【００４４】
図４は、図１の形状測定装置用プローブの取付用部材をＹＺ平面で切断したときの断面図である。取付用部材２は、円筒形の本体部１３１と固定側部材の一例である固定側磁石５２とを取り付ける固定側保持部材１３３とを備える。本体部１３１は、上述のように中央にレーザ光用開口１１１となっている。また、本体部の下端部は、載置台取付部１３２となっている。当該載置台取付部１３２は、載置台４１を取付用部材に固定するためのものであり、具体的な構成は後述する。
【００４５】
固定側保持部材１３３は、図５に示すように、リング状に構成されたリング部１３３１と４箇所に設けられた突出部１３３２とを備える。突出部１３３２は、固定側磁石５２を保持するものであり、等間隔にかつ同心円状に設けられる。固定側保持部材１３３は、本体部１３１に固定ネジ１３４により固定される。固定側保持部材１３３が取付用部材２に取り付けられる場合、隣り合う突出部１３３２の間１３６に、揺動部材３の延伸部１２７が位置するような向きに固定される。これにより、揺動部材３の可動側保持部１２８に保持される可動側磁石５１と固定側磁石５２との位置関係は、それぞれ鉛直方向であるＺ軸方向に並んで配置されることとなる。
【００４６】
なお、可動側磁石５１と固定側磁石５２は、それぞれの対について、互いに吸引力が働く向きに固定される。本実施形態においては、全ての磁石５１，５２の上がＮ極、下がＳ極になるように固定されている。このように配置することにより、揺動部材３が支点を中心として回転して揺動したとしても、両磁石の吸引力により当該回転を戻す方向に修正される。なお、隣り合う可動側磁石５１と固定側磁石５２において、磁石の向きを異ならせるようにしてもよい。
【００４７】
図６は、図１に示す形状測定装置用プローブの組み立て分解斜視図である。なお、図６においては、組立構造の理解のため、複数ある部材など一部の記載を省略している場合がある。上述のように、揺動部材３と取付用部材２とは、連結機構４の載置台４１が揺動部材の本体部１２５の貫通穴１２４を貫通することによって連結される。
【００４８】
また、載置台４１は、取付用部材２の載置台取付部１３２に取り付けられる。載置台取付部１３２は、載置台４１を陥入するための切り欠き１３７を備えており、当該切り欠き１３７に、揺動部材３と連結された載置台４１を載置する。
【００４９】
載置台４１は、Ｘ軸方向への位置ずれを防止するために、第１固定部材１３９により固定される。第１固定部材１３９は、板状部材であり、載置台取付部１３２に設けられた固定穴１３８に螺合する取付ネジ１４０により固定される。
【００５０】
また、載置台は、Ｙ軸方向への位置ずれを防止するために、第２固定部材１４２に固定される。第２固定部材１４２は、板バネ状の部材であり、載置台取付部１３２に設けられた固定穴１４１に螺合する取付ネジ１４３より固定される。
【００５１】
上述のように構成される、本実施形態におけるプローブ１０１は、以下のように動作する。上記構成によれば、可動側磁石５１と固定側磁石５２の吸引力により、揺動部３は、下方向に力を受け、支点部材４２の先端は、載置台４１の円錐溝４１ａ中心に接し、位置ずれなどが防止される。また、取付用部材２に揺動可能に連結されている揺動部材３は、可動側磁石５１と固定側磁石５２の吸引力により、アームが鉛直方向に延在する中立位置となるように付勢されている。揺動部３は揺動可能であるが、揺動部３の中心軸が、傾いた場合、前記可動側磁石５１と固定側磁石５２の距離が遠ざかることになり、磁石の性質により、一対の磁石を互いに近づける方向に復元力が働く。よって、揺動部３全体も傾きを戻す方向に復元力が働く。同様に揺動部が支点を中心として回転した場合も、回転を戻す方向に復元力が働く。これにより、非測定時に揺動部３は、アームの延在方向が鉛直方向に一致するように付勢及び姿勢保持される。
【００５２】
一方、後述するように測定物６０の被測定面６１の形状測定は、揺動部材３に取り付けられているスタイラス１２１を被測定面６１に所定の押圧力にて押しつけて行われる。該押圧力は、スタイラス１２１を被測定面６１に接触させた状態で取付用部材２を測定物６０側へ僅かに移動させることで、揺動部材３は傾斜する。該傾斜により、揺動部材３には磁石の吸引力が作用する。すなわち、可動側磁石５１と固定側磁石５２の吸引力により、上記スタイラス１２１を被測定面６１に押圧する押圧力を生じさせ、揺動部材３が傾斜しておらず、揺動部材３のアームが鉛直方向に延在するような初期状態の中立位置へ揺動部材３を復元させる復元力を生じさせる。その結果、スタイラス１２１は被測定面６１に所定の押圧力つまり測定力にて押圧されることになる。すなわち、測定時は、スタイラス１２１先端が測定物に微小な測定力を加えた状態で接することになる。なお、一実施例として、測定力は０．３ｍＮとすることができる。測定力は、可動側磁石５１と固定側磁石５２の磁力及び、両者の間隔により調整することができる。
【００５３】
本実施例においては、スタイラス１２１の先端を０．３ｍＮで押したときに、先端の変位が１０μｍになるように、磁石の強さ、磁石間の距離等を選定している。先端に一定の測定力を加える方法は後述のとおりである。
【００５４】
次に、上述したように構成される形状測定装置用プローブ１０１を備えた形状測定装置について、以下に説明する。
【００５５】
上記形状測定装置は、一般的に、プローブを被測定物に接触させ、該接触力がほぼ一定になるように上記プローブの移動を制御しつつ、上記プローブを測定物６０の被測定面６１に沿って移動させて、レーザ測長器と基準平面ミラーとを利用して、上記プローブと基準面との位置関係に基づき、被測定面６１の表面形状を測定、演算するものである。
【００５６】
このような形状測定装置として、主として例えば約４００ｍｍ角の大きさを有する比較的大型の測定物の測定用であり、図７に示すように、測定物６０を定盤上に固定して、プローブをＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の全方向に移動させるタイプと、主として例えば約２００ｍｍ角以下の大きさを有する中型及び小型の測定物の測定用であり、図８に示すように、測定物６０を載置したステージをＸ軸及びＹ軸方向に移動させ、一方、プローブのみをＺ軸方向に移動させるタイプとが存在する。上述した形状測定装置用プローブ１０１は、いずれのタイプの測定装置にも適用可能である。
【００５７】
図８に示す形状測定装置２９０は、上述の中、小型の測定物用の測定装置に相当する。該形状測定装置２９０において、２９１はステージであり、該ステージ２９１は、石定盤２９２上に設置され、平面上で互いに直交するＸ軸及びＹ軸方向に可動であるＸ−ステージ２９１１及びＹ−ステージ２９１２を有し、さらに測定物６０を載置する。２９３はプローブ１０１をＺ軸方向に可動とするＺ−テーブルであり、石定盤２９２に立設された支柱２９２１にＺ方向に可動として取り付けられている。また、２１０は、被測定面６１の測定点６１ａの位置情報を求めるための測定用のレーザ光２１１としての発振周波数安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を発生するレーザ光発生部である。２２０は、レーザ光発生部２１０にて発生したレーザ光２１１を用いて被測定面６１における測定点６１ａの位置情報を得るための光学系、並びにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各基準面からのレーザ光と上記測定点６１ａからのレーザ光との干渉に基づき測長を行う公知のレーザ測長部を有する測定点情報決定部である。該測定点情報決定部２２０については追って詳しく説明する。また、２９４は、ステージ２９１を駆動するための駆動部であり、２８０は制御装置である。該制御装置２８０は、被測定面６１を走査するとき、プローブ１０１における揺動部材３を特定方向にのみ傾斜させず、いずれの方向にも揺動させるように、駆動部２９４を制御しステージ２９１の移動方向及び移動量を制御する。
【００５８】
図７に示す形状測定装置２０１は、上述の大型測定物用の測定装置に相当する構成を有する。なお、上述の形状測定装置２９０と同一又は同様の機能を果たす構成部分については、同じ符号を付し、ここでの説明を省略する。２９５は、石定盤２９２上に設置されＸ軸及びＹ軸方向に可動なＸ−ステージ２９５１及びＹ−ステージ２９５２を有するステージであり、Ｚ−テーブル２９３、レーザ光発生部２１０、及び測定点情報決定部２２０を載置している。よって、ステージ２９５は、Ｚ−テーブル２９３、レーザ光発生部２１０、及び測定点情報決定部２２０をＸ軸及びＹ軸方向に移動させることができる。また、２２９は、Ｚ軸方向における基準面を有する基準ミラーである。なお、本実施形態では、上述した形状測定装置用プローブ１０１を当該形状測定装置２０１に取り付けていることから、以下の説明では、当該形状測定装置２０１を例に採る。しかしながら、形状測定装置２９０においてもプローブ１０１を用いた被測定面６１の測定動作については形状測定装置２０１の場合と変わるところはない。
【００５９】
上記測定点情報決定部２２０について、図９から図１１を参照して詳しく説明する。測定点情報決定部２２０には、測定点６１ａの位置情報を得るための光学系２２１と、傾斜角度検出部２２２と、スタイラス位置演算部２２３と、位置座標測定部２２４と、加算部２２５とを有する。これらの傾斜角度検出部２２２、スタイラス位置演算部２２３、位置座標測定部２２４、及び加算部２２５は、上記レーザ測長部に相当する部分であり、光学系２２１に接続され実際に上記位置情報を求めるための構成部分である。
【００６０】
レーザ光発生部２１０にて発生した測定用レーザ光２１１は、被測定面６１の測定点６１ａの３次元座標位置を求めるため、光学系２２１にて４つに分光される。よって光学系２２１は、Ｘ、Ｙ、Ｚの座標用の第１光学系２２１ａと、揺動部材の傾斜角度用の第２光学系２２１ｂとの計４つの光学系を有する。第１光学系２２１ａには、ステージ２９５のＸ軸方向及びＹ軸方向における移動量、つまり被測定面６１のＸ軸方向及びＹ軸方向における移動量を検出するため、図示を省略しているがＸ軸方向に直交し鏡面にてなる基準面を有するＸ軸基準板、及びＹ軸方向に直交し鏡面にてなる基準面を有するＹ軸基準板を有する。また、さらに、ステージ２９５の移動時に当該ステージ２９５に生じるＺ軸方向におけるステージ２９５の、いわゆるうねり成分を検出するためのＺ基準板も設けられている。各基準板の基準面は、平坦度が０．０１ミクロンオーダーに構成されている。
【００６１】
被測定面６１の形状測定方法は、例えば特開平１０−１７０２４３号公報に記載されるように、上記各基準面に反射した反射レーザ光の位相の変化を、上記各基準面へ照射するレーザ光と上記反射レーザ光との干渉信号を計数することで検出する、公知のレーザ測長方法を用いる。該レーザ測長方法では、例えば特開平４−１５０３号公報に開示されるように、上記基準面へ照射されるレーザ光をプリズム等の分岐部材にて参照光と測定光とに分け、かつ上記参照光と測定光との位相を９０度ずらす。そして測定光を上記基準面へ照射し反射させ、戻って来た反射光と上記参照光とにおける上記位相のずれによる干渉光を電気的に検出して、得られた干渉縞信号から作成するリサージュ図形に基づき基準点と上記基準面との距離が測定される。
【００６２】
上記位置座標測定部２２４は、このような測長方法を実行する部分であり、被測定面６１における測定点６１ａにおけるＸ座標値、Ｙ座標値、及びＺ座標値の測長を行う検出部２２４ａ〜２２４ｃを有する。本実施形態では図７に示すように、石定盤２９２上に載置された測定物６０に対してステージ２９５が移動することから、上述の、測定点６１ａにおけるＸ座標値、Ｙ座標値、及びＺ座標値は、Ｚ−テーブル２９３に取り付けられているプローブ１０１における取付用部材２に対する測定点６１ａの相対位置座標値と換言することができる。なお、検出部２２４ｃは、形状測定装置用プローブ１０１のスタイラス１２１のＺ座標値の測長を行う部分であることから、スタイラス位置測定器として機能する一例に相当する。これらの検出部２２４ａ〜２２４ｃからの検出結果と、以下に説明する上記揺動部材３の傾斜角度から求まる検出結果とに基づき被測定面６１の形状が位置座標測定部２２４及び加算部２２５にて演算される。
【００６３】
上記第２光学系２２１ｂは、上記測定用レーザ光２１１の内、形状測定装置用プローブ１０１の揺動部材３に取り付けられているミラー１２３からの反射光を傾斜角度検出部２２２へ導く光分離部２２１１を有する。
【００６４】
上記傾斜角度検出部２２２及び上記スタイラス位置演算部２２３について説明する。図９に示すように、Ｚ−テーブル２９３の下端に取り付けられている形状測定装置用プローブ１０１に備わる揺動部材３に取り付けられているミラー１２３の中心点１２３ａへ、測定用レーザ光２１１の一部がフォーカスレンズを介して照射される。照射されたレーザ光２１１は、ミラー１２３にて反射し、該反射光２１１ｂは、光分離部２２１１に備わるミラー２２１１ａにて傾斜角度検出部２２２へ照射される。傾斜角度検出部２２２は、反射光２１１ｂを受光し電気信号に変換する受光面２２２１を有する光検出器にて構成され、受光面２２２１は、それぞれ独立して光電変換を行う複数の受光領域に区画されている。本実施形態では図１０に示すように、受光面２２２１を格子状、つまり十字状に４つの受光領域２２２ａ〜２２２ｄに区画している。なお、受光領域の数、及び形状は、図示の形態に限定されるものではなく、測定精度等との関係に基づいて適宜設定することができる。
【００６５】
被測定面６１の非測定時には、プローブ１０１のアーム１２２は鉛直方向に沿って配置されている。よって非測定時には、上記反射光２１１ｂは、鉛直方向に沿ってミラー１２３へ照射される測定用レーザ光２１１の光軸２１１ａに平行に進み、ミラー２２１１ａにて反射して傾斜角度検出部２２２の受光面２２２１の中央部へ照射される。この場合の受光面２２２１における反射光２１１ｂの照射領域を、図１１に点線にて示し非測定時照射領域２２２２とする。
【００６６】
一方、形状測定装置用プローブ１０１の説明で述べたように、被測定面６１の測定は、ほぼ一定の測定力にてスタイラス１２１を被測定面６１へ押圧して行われることから、上述したようにプローブ１０１の揺動部材３は、取付用部材２に対して傾斜する。よって、反射光２１１ｂは、光軸２１１ａと交差してミラー２２１１ａへ進み、傾斜角度検出部２２２の受光面２２２１では中央部から外れた基準照射領域２２２３へ照射される。また、上述したように測定時において、揺動部材３は、支点部材４２の尖端を支点として、特定方向に限定されることなくいずれの方向にも揺動可能である。よって、測定対象となるような例えばナノオーダーでの微細な凹凸が被測定面６１に全く存在しないとすると、基準照射領域２２２３は、図１１に示すように、受光面２２２１の中心点２２２１ａを中心とした一定半径にてなる円の円周２２２４に沿って位置することになる。
【００６７】
受光面２２２１への反射光２１１ｂの照射に応じて傾斜角度検出部２２２は、電気信号を生成するが、受光面２２２１が４つの受光領域２２２ａ〜２２２ｄに区画されていることから、反射光２１１ｂの照射場所から揺動部材３の傾斜角度を検出することができる。即ち、受光領域２２２ａを「Ａ」、受光領域２２２ｂを「Ｂ」、受光領域２２２ｃを「Ｃ」、受光領域２２２ｄを「Ｄ」とすると、各受光領域２２２ａ〜２２２ｄから得られる電気信号について、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）を行うことでＸ軸方向における揺動部材３の傾斜角度を求めることができ、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を行うことでＹ軸方向における傾斜角度を求めることができる。このように傾斜角度検出部２２２は、各受光領域２２２ａ〜２２２ｄから得られる電気信号について、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）、及び（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を行い、これらを角度信号として、上記スタイラス位置演算部２２３へ送出する。
【００６８】
スタイラス位置演算部２２３は、上記角度信号をプローブ１０１に備わるスタイラス１２１の変位量に変換する。
【００６９】
一方、実際には、被測定面６１には上記微細凹凸が存在することから、図１１に変位照射領域２２２５として示すように、上記微細凹凸に対応して、円周２２２４から外れた位置に反射光２１１ｂが照射される。そして、上述した基準照射領域２２２３の場合と同様に、変位照射領域２２２５への反射光２１１ｂの照射により、傾斜角度検出部２２２は角度信号を送出し、スタイラス位置演算部２２３は、スタイラス１２１における上記微細凹凸に対応した変位量を求める。したがって、基準照射領域２２２３に対応する、スタイラス１２１の基準変位量と、変位照射領域２２２５に対応する凹凸変位量との差を求めることで、上記微細凹凸の大きさを求めることができる。
【００７０】
なお、この測定方法の前提として、支点部材４２の尖端を支点として、揺動部材３がいずれの方向にも首振りして傾斜可能な構成において、上記基準変位量を一定若しくはほぼ一定とする必要がある。すなわち、揺動部材３がいずれの方向にも揺動することから、受光面２２２１における反射光２１１ｂの照射領域は、測定時には、例えば上記円周２２２４に沿って移動することになる。このような状況において、反射光２１１ｂが基本的に常に基準照射領域２２２３に照射される、つまりいずれの方向に揺動部材３が揺動した場合でも揺動部材３の傾斜角度αが一定若しくはほぼ一定である必要がある。したがって、測定時には、制御装置２８０にてステージ２９５の駆動部２９４を制御して、図１２及び図１３に示すように、スタイラス１２１の走査方向１２１ａに垂直な方向１２１ｂに対する揺動部材３の傾きβが一定になるようにステージ２９５の移動量及び移動方向を制御し走査方向１２１ａを修正する必要がある。
【００７１】
上述のようにしてスタイラス位置演算部２２３にて、被測定面６１の測定点６１ａの上記微細凹凸の大きさを求めると同時に、上述したように上記位置座標測定部２２４にて、測定点６１ａにおけるＸ座標値、Ｙ座標値、及びＺ座標値が求められている。よって、加算部２２５は、位置座標測定部２２４にて求まる、測定点６１ａにおけるＸ座標値、Ｙ座標値、及びＺ座標値と、スタイラス位置演算部２２３にて求まる測定点６１ａの上記微細凹凸の大きさとを加算して、上記微細凹凸量を加味した測定点６１ａにおける測定Ｘ座標値、測定Ｙ座標値、及び測定Ｚ座標値を求める。
【００７２】
すなわち、位置座標測定部２２４にて求まる測定点６１ａにおけるＸ座標値、Ｙ座標値、及びＺ座標値をＸ１，Ｙ１，Ｚ１とし、スタイラス位置演算部２２３にて求まる測定点６１ａにおける上記微細凹凸の大きさのＸ座標値を（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）、及びＹ座標値を（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）とすると、加算部２２５にて求まる上記測定Ｘ座標値、測定Ｙ座標値、及び測定Ｚ座標値は、Ｘ１＋Ｅ｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝、Ｙ１＋Ｆ｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝、Ｚ１  となる。ここで、Ｅ及びＦは、補正係数である。
【００７３】
さらにまた、スタイラス１２１は図示のように球状であることから、上記測定Ｘ座標値、測定Ｙ座標値、及び測定Ｚ座標値は、スタイラス１２１の中心座標である。したがって、測定点６１ａの真の座標値は、プローブ１０１の走査方向に垂直な方向に、スタイラス１２１の半径値だけずらした値となる。
【００７４】
以上のように構成される形状測定装置２０１における動作、すなわち、測定物６０の被測定面６１に対する形状測定方法について、以下に説明する。なお、形状測定装置用プローブ１０１の説明で述べたように、プローブ１０１を取り付けた形状測定装置２０１にて測定可能な被測定面６１は、被測定面６１ａにおける接線方向と垂直方向との交差角度θにおいて、０度から最大で約３０度までの間の角度にてなる被測定面である。また、当該形状測定方法は、制御装置２８０の動作制御にて実行される。
【００７５】
上述したように、スタイラス１２１を被測定面６１に接触させ、さらに例えば約０．３ｍＮ（＝３０ｍｇｆ）の測定力にてスタイラス１２１が被測定面６１を押圧するように、測定物６０に対して、プローブ１０１を取り付けたＺ−テーブル２９３を有するステージ２９５を相対的に配置する。これにて、傾斜角度検出部２２２の受光面２２２１には、反射光２１１ｂが基準照射領域２２２３に照射され、上述したように、スタイラス位置演算部２２３及び位置座標測定部２２４を介して、加算部２２５により、被測定面６１の測定点６１ａにおける基準となるＸ座標値、Ｙ座標値、及びＺ座標値が求められる。
【００７６】
例えば、測定物６０が円筒形で、その外周面を一周測定する場合を例に採ると、上述のように、図１２及び図１３に示す垂直方向１２１ｂに対する揺動部材３の傾きβが一定若しくはほぼ一定に維持されるように、すなわち、いずれの方向にも揺動部材３を傾斜させ、かつ鉛直方向に対する揺動部材３の傾きαが一定若しくはほぼ一定に維持されるように、制御装置２８０にてステージ２９５の駆動部２９４を制御して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へのステージ２９５の移動量及び移動方向を制御する。なお、本実施例ではスタイラス１２１先端の変位が１０μｍを保つような角度に調整することにより、測定力を３０ｍｇｆに保つことができる。
【００７７】
このようにして被測定面６１の全周について、揺動部材３がいわゆる首振り運動や味噌すり運動するようにして、被測定面６１の測定を行う。これにより、反射光２１１ｂは、傾斜角度検出部２２２の受光面２２２１における各受光領域２２２ａ〜２２２ｄを、例えば上記円周２２２４に沿うようにして一周する。このとき、被測定面６１の上記凹凸に対応して反射光２１１ｂの照射領域は、基準照射領域２２２３から変位照射領域２２２５へ移動する。
【００７８】
このような測定動作に基づき、上述したように、スタイラス位置演算部２２３及び位置座標測定部２２４を介して、加算部２２５により、被測定面６１の測定点６１ａにおける、上記凹凸も含めて、上記測定Ｘ座標値、測定Ｙ座標値、及び測定Ｚ座標値が求められる。
【００７９】
以上のように、上記構成の形状測定装置用プローブ１０１によれば、水平な任意の方向に傾斜可能な揺動部３を、磁石による磁力を用い非接触で中立位置に保持するとともに、スタイラス１２１が測定物６０を押圧する力、すなわち測定力を微小に発生させるため、コイルバネのように接触力による微小な力の誤差が少なく、不慮の衝撃による破損もしづらい。かつ可動側磁石９、固定側磁石１１の吸引力により、連結機構４における円錐溝４１ａと尖端で構成された支点部材４２を押えつける構造のため、支点の位置ずれが少ない。これにより、本プローブ１０１はスタイラス１２１の軸は鉛直方向に限定されず、傾いた状態での使用も可能になる。また、電磁石のように電流を流すことが無いので、構成が簡単になり、電気熱による影響もない。
【００８０】
なお、本実施例の形態において、可動側磁石９と固定側磁石１１による吸引力を用いたが、固定側、可動側のどちらか一方が磁石ではなく、磁性体としても同じ効果が得られる。
【００８１】
また、本実施形態にかかる形状測定装置２０１によれば、プローブ１０１において、スタイラス１２１を有する揺動部材３は、いわゆる首振り運動や味噌すり運動をすることができる。したがって、測定物６０の例えば内周面の測定を行う場合、測定物６０を回転させることなく、プローブ１０１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、上記内周面の測定を行うことができる。よって、測定装置において複雑な構成を採ることなく、測定物６０の側面の傾斜方向を問わずに形状測定が可能となる。また、測定物６０を回転させる必要がないことから、測定物６０の中心軸の芯ぶれが発生するというような問題も生じず、被測定面の測定誤差の低減を図ることもできる。よって、例えばレンズの外径や穴径等が測定可能であり、また、例えば図１４及び図１５に示す流体軸受けのような測定物６０に形成され潤滑剤を収容する溝部５５の形状を測定することも可能となる。よって、形状測定装置２０１は、精密及び微細化に向かう産業の発展に幅広く貢献できる。
【００８２】
なお、形状測定装置２０１では、測定物６０を石定盤２９２上に固定し、プローブ１０１をＸ、Ｙ，Ｚ軸方向に移動させたが、逆に、プローブ１０１を固定して測定物６０を移動させてもよい。要するに、測定物６０とプローブ１０１とを相対的に移動させればよい。
【００８３】
次に本発明にかかる第２実施形態にかかる形状測定装置に用いられる形状測定装置用プローブについて説明する。本実施形態にかかる形状測定装置用プローブ１０１ａは、第１実施形態にかかる形状測定装置用プローブ１０１と大部分の構成を同じにするものであるので、構成が異なる点について主に説明する。
【００８４】
図１６は、本発明の実施の形態２の形状測定装置用プローブを対称面で切断したときの斜視図である。図１６において、揺動部材３の傾き検出として、非接触変位センサ１５１、１５２を設けている。センサの種類としては静電容量型のものが考えられる。非接触変位センサ１５１、１５２は、取付用部材２の本体部１３１に設けられており、揺動部材３の可動側保持部１２８との距離を測定する。可動側保持部１２８は、支点部材より離れた位置にあり、揺動部材３の傾きに対する変位量が大きく、より非接触変位センサ１５１，１５２と可動側保持部１２８との距離を高精度に測定することができる。
【００８５】
非接触変位センサ１５１、１５２は、互いに揺動部材３の中心に対して９０゜の角度をなすように設けられており、これにより、それぞれ、揺動部材３の支点を中心としたＸ方向及びＹ方向の傾きを検出することができる。
【００８６】
また、揺動部材３の傾き量は、可動側保持部１２８の側面が非接触変位センサ１５１，１５２の先端に接触する範囲となる。よって、非接触変位センサ１５１，１５２は、揺動部材３の揺動幅を規制する規制部材としても機能する。
【００８７】
図１７は、図１６に示すプローブを備えた形状測定装置に備わる測定点情報決定部の構成を示す図である。本実施形態にかかる形状測定装置は、図９に示す測定点情報決定部と大部分の構成を同じにするものであるが、傾斜角度検出部の構成において異なる。
【００８８】
本実施形態における傾斜角度検出部は、形状測定装置用プローブの構成として、非接触変位センサ１５１，１５２を備えており、当該センサ１５１，１５２によって、非光学的に揺動部材３の傾きを検出する。すなわち、非接触変位センサ１５１、１５２は、図９における傾斜角度検出部２２２として機能する。すなわち、第１実施形態における傾斜角度検出部のように光学的に揺動部材３の傾斜角度を測定するものではないため、反射光を導くためのミラー２２１１ａが不要となる。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態にかかる形状測定装置は、上記第１実施形態にかかる形状測定装置の効果に加えて、揺動部材３の傾斜角度を光学的に検出しないため、光学系の構成をより簡略化することができる。
【００９０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、上記実施形態においては、支点部材は、突起状に設けられた部材であり、当該突起の先端が円錐形の溝に陥入するように構成されているが、載置台に上向きに突起状の部材が設けられ、揺動部材に設けられた円錐溝を支点部材としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、任意形状の穴の内面や穴径の測定、及び任意形状の外側面の形状測定等を高精度及び低測定力にて走査測定する形状測定装置、該形状測定装置に備わるプローブに適用可能である。
【００９２】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる形状測定装置に用いられる形状測定装置用プローブの斜視図である。
【図２】図２は、図１の形状測定装置用プローブを対称面で切断したときの斜視図である。
【図３】図３は、図１の形状測定装置用プローブの揺動部材をＹＺ平面で切断したときの断面図である。
【図４】図４は、図１の形状測定装置用プローブの取付用部材をＹＺ平面で切断したときの断面図である。
【図５】図５は、固定側保持部材の構成を示す図である。
【図６】図６は、図１の形状測定装置用プローブの組み立て分解斜視図である。
【図７】図７は、図１に示すプローブを備えた形状測定装置の一例を示す図である。
【図８】図８は、図１に示すプローブを備えた形状測定装置の他の例を示す図である。
【図９】図９は、図７に示す形状測定装置に備わる測定点情報決定部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示す測定点情報決定部に備わる傾斜角度検出部の平面図である。
【図１１】図１１は、上記傾斜角度検出部に対してプローブからの反射光が照射される状態を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図１に示すプローブにて被測定面の測定を行うときのプローブの傾斜角度を説明するための図であり、測定物を平面図にて表した図である。
【図１３】図１３は、図１に示すプローブにて被測定面の測定を行うときのプローブの傾斜角度を説明するための図であり、測定物を側面図にて表した図である。
【図１４】図１４は、図１に示すプローブにて測定可能な測定物の一例の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す測定物の断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２実施形態にかかる形状測定装置に用いられる形状測定装置用プローブを対称面で切断したときの斜視図である。
【図１７】図１７は、図１６に示すプローブを備えた形状測定装置に備わる測定点情報決定部の構成を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、特許文献１に開示された従来の形状測定装置に備わるプローブの側面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、特許文献１に開示された従来の形状測定装置に備わるプローブの正面図である。
【図１９】図１９は、従来の他の形状測定装置の構成を示す図である。
【図２０】図２０は、図１９の形状測定装置の揺動部材の傾斜状態を示す図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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