JP2014174047A - 計測装置、計測方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で、かつ高精度に対象物を計測するのに有利な計測装置を提供する。
【解決手段】この計測装置は、光を投受光する測定子を用いて対象物Ｗを計測するものであり、対象物Ｗと測定子とを相対的に移動させる移動機構と、移動機構によって対象物Ｗと測定子とを相対的に移動させながら対象物Ｗの計測対象面を走査方向に所定の計測間隔で計測する第１の計測と、第１の計測により計測される位置よりも走査方向に先行した位置を計測する第２の計測とを制御する制御部とを備える。そして、制御部は、第２の計測の計測結果に基づいて、第２の計測の後に実施される第１の計測では、計測間隔を狭めるよう変更する。
【選択図】図５

Description

本発明は、対象物を計測する計測装置、計測方法、および物品の製造方法に関する。

従来、部品、または部品を製造するための金型などを対象物（被計測物）として、その対象物の形状を非接触で測定（計測）する装置がある。このような装置として、測定子である非接触式プローブを備え、このプローブを支持した移動体を対象物に対して相対的に移動させつつ対象物の表面までの距離を計測して、結果的に対象物の形状を測定する３次元計測装置が知られている。特許文献１は、対象物に投影したスリット光の反射光から画像データを生成する３次元計測装置を開示している。ここで、画像データ（計測データ）は、プローブにより連続性を持って計測されるが、対象物上の計測対象位置がエッジ部であったり死角であったりした場合に、その連続性が途切れて欠損する場合がある。画像データが欠損するということは、計測装置が正確な計測を実施することができないことを意味する。そこで、特許文献１に記載の計測装置は、まず、得られた画像データの画素データの集合に対し、細線化の手法による線図化、および得られた線図化データに対する始点もしくは終点の定義付けを行い、画像データをベクトル変換する。そして、この計測装置は、ベクトル変換した画像データの連続性を判断し、画像データが欠損して連続性を持たない場合には、対象物が載置された回転台を回転させて計測を行うことで、画像データの自動修復を図る。

特開２００３−３１５０２８号公報

しかしながら、特許文献１に示す計測装置は、データ欠損を生じさせるエッジ部などの位置自体を詳細に計測するものではなく、その位置が不明である場合には正確に把握することなく計測を続行する。したがって、このような計測装置では、対象物上の計測対象位置によっては正確な計測が行えないため、結果として所望の精度で計測値を得るまでの計測時間が長くなる可能性がある。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、短時間で、かつ高精度に対象物を計測するのに有利な計測装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、光を投受光する測定子を用いて対象物を計測する計測装置であって、対象物と測定子とを相対的に移動させる移動機構と、移動機構によって対象物と測定子とを相対的に移動させながら対象物の計測対象面を走査方向に所定の計測間隔で計測する第１の計測と、第１の計測により計測される位置よりも走査方向に先行した位置を計測する第２の計測とを制御する制御部と、を備え、制御部は、第２の計測の計測結果に基づいて、第２の計測の後に実施される第１の計測では、計測間隔を狭めるよう変更する、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、短時間で、かつ高精度に対象物を計測するのに有利な計測装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る計測装置の構成を示す図である。 非接触式プローブの構成を示す図である。 ガルバノミラーの駆動動作を説明する図である。 制御部の構成を示す図である。 第１実施形態における計測動作の一例を示す図である。 第１実施形態における計測動作の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における計測動作の一例を示す図である。 従来の計測装置における計測動作の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る計測装置について説明する。本実施形態に係る計測装置は、部品、または部品を製造するための金型などを対象物（被計測物）とし、この対象物の形状や位置を非接触で測定（３次元計測）する産業装置である。図１は、本実施形態に係る計測装置１００の構成を示す概略図である。なお、以下の各図において、対象物Ｗが載置された状態での平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取り、このＸＹ平面に垂直（本実施形態では鉛直方向）にＺ軸を取っている。また、以下、計測装置１００は、一例として、非接触式プローブ１０１を対象物Ｗに対して移動させながら３次元計測するものとする。なお、この移動は、連続動作に限らず、計測時に一旦停止するものとしてもよい。また、非接触式プローブ１０１を固定して対象物Ｗを移動しながら計測してもよいし、両方を相対的に移動しながら計測しても構わない。

計測装置１００は、まず、測定子である非接触式プローブ（以下、単に「プローブ」という）１０１を備える。なお、プローブ１０１の詳細については後述する。計測装置１００は、さらに、Ｚスピンドル１０２と、Ｘビーム１０３と、Ｚバランサーブラケット１０４と、Ｙコラム１０５と、サポーター１０６と、モーター１０７と、計測用テーブル１０８と、設置台１０９と、制御部１１０とを備える。Ｚスピンドル１０２は、プローブ１０１を保持し、計測用テーブル１０８上に載置された対象物Ｗに対して、プローブ１０１をＺ軸方向に移動可能とする。Ｘビーム１０３は、Ｚバランサーブラケット１０４を介してＺスピンドル１０２を支持し、Ｚスピンドル１０２をＸ軸方向に移動可能する。Ｚバランサーブラケット１０４は、Ｚスピンドル１０２の自重補償を行う。Ｙコラム１０５は、Ｘビーム１０３を支持し、Ｚスピンドル１０２をＹ軸方向に移動可能する。サポーター１０６は、Ｙコラム１０５を支持する。モーター１０７は、Ｙコラム１０５を駆動するための駆動部であり、例えばリニアモーターである。なお、不図示であるが、Ｚスピンドル１０２およびＸビーム１０３についても同様の駆動部により駆動される。このように、Ｚスピンドル１０２、Ｘビーム１０３、およびＹコラム１０５は、それぞれプローブ１０１を移動（走査）させるための移動機構（駆動機構）といえる。計測用テーブル１０８は、上記のとおり対象物Ｗを保持し、計測用テーブル１０８は、設置台１０９上に設置される。制御部１１０は、非接触式プローブ１０１、Ｚスピンドル１０２、Ｘビーム１０３、およびＹコラム１０５の各動作を制御する。なお、制御部１１０の詳細については後述する。

なお、上記説明した計測装置１００の構成は、一例であり、以下のような変形も可能である。まず、対象物Ｗは、計測用テーブル１０８上に直接載置されるものに限られず、例えば、保持用の雇い（治具や工具）、または対象物Ｗの姿勢を変更可能とする回転テーブルやチルトテーブル上に載置される構成としてもよい。また、計測装置１００は、対象物Ｗに対して、Ｚスピンドル１０２、Ｘビーム１０３、およびＹコラム１０５が駆動し、プローブ１０１が相対的に移動する構成に限らない。すなわち、計測装置１００は、計測用テーブル１０８に駆動機構を設けることで、プローブ１０１に対して、計測用テーブル１０８が駆動し、対象物Ｗが相対的に移動する構成としてもよい。

図２は、プローブ１０１の構成を示す概略図である。この図２に例示するプローブ１０１は、光（レーザー光）を投受光することで計測を行う非接触式のプローブであり、焦点法を利用するものとする。なお、計測装置１００に採用し得るプローブ１０１は、焦点法を利用するものに限らず、三角測量法、光波干渉法またはＴｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ法などを利用するものでもよい。プローブ１０１では、まず、光源２０１が光を照射し、集光レンズ２０２、ハーフミラー２０３、および共焦点ピンホール２０４のそれぞれを介して、対物レンズ２０５に入射させる。次に、光源２０１からの光は、角度可変機構である第１ガルバノミラー２０６および第２ガルバノミラー２０７により、プローブ１０１から出射されて進行する所望の方向（角度）が変更され、対象物Ｗに点光源の像として投影される。次に、対象物Ｗで反射した光は、点光源と光学的に同等な位置に配置されている共焦点ピンホール２０４へ戻り通過する。そして、共焦点ピンホール２０４を通過して戻った光は、ハーフミラー２０３で反射された後に集光レンズ２０８に入射し、光検出器（検出器）などで構成されたレーザー光計測機構である測長部２０９が光強度を検出する。このような構成により、まず、プローブ１０１は、対象物Ｗまたは上記の光学系が光軸方向に移動しているときに最も光強度が大きくなる位置を検知することで、対象物Ｗの表面位置を特定できる。また、プローブ１０１は、各ガルバノミラー２０６、２０７により光を適宜走査させることで、対象物Ｗの所望の位置を計測することができる。さらに、プローブ１０１は、その内部の計測基準点から対象物Ｗまでの光線方向の距離を計測することができ、各ガルバノミラー２０６、２０７の角度に基づいて光線方向の角度を計測することができる。結果として、計測装置１００は、このようなプローブ１０１を用いることにより、各計測値から対象物Ｗの３次元データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を求めることができる。計測装置１００は、図１に示すようなＺスピンドル１０２、Ｘビーム１０３、およびＹコラム１０５を駆動する構成を採用する場合には、これらの位置データを加味して、対象物Ｗの３次元データを求めることになる。

図３は、プローブ１０１における第１ガルバノミラー２０６および第２ガルバノミラー２０７の駆動動作の一例を示す概略図である。特に、図３（ａ）は、Ｙコラム１０５の走査に合わせて、プローブ１０１が対象物Ｗを計測する際の基本動作を示す図である。ここで、例えば、Ｙコラム１０５の移動方向としての走査方向（Ｙ軸方向：第１方向）に対して直交方向（Ｘ軸方向：第２方向）に光を走査する方向を主走査方向として第１ガルバノミラー２０６を駆動する場合を想定する。この動作によれば、図３（ｂ）に示すような、対象物Ｗの表面上を一定の傾きを持って往復するような走査軌跡が得られる。これに対して、Ｙコラム１０５の走査方向に対して直交方向に光を走査する方向を主走査方向としつつ、Ｙコラム１０５の走査方向に対して平行方向に光を走査する方向の副走査方向も組み合わせる場合を想定する。この場合、主走査方向の光の走査は、第１ガルバノミラー２０６の駆動により実施し、一方、副走査方向の光の走査は、第２ガルバノミラー２０７の駆動により実施し得る。この主走査と副走査との両方を実施する動作によれば、図３（ｃ）に示すような、対象物Ｗの表面上を、Ｙコラム１０５の走査方向に対する直交方向に平行となる複数の走査軌跡（図中、点線で示すＹ軸方向の副走査により連続する軌跡）が得られる。なお、対象物Ｗの走査方向をＸ軸方向とする場合には、主走査方向の光の走査を第２ガルバノミラー２０７が、副走査方向の光の走査を第１ガルバノミラー２０６がそれぞれ実施することになる。

図４は、制御部１１０の構成を示すブロック図である。制御部１１０は、主制御部３００と、各ユニットを制御対象とする各制御回路３０１〜３０６とを含む。主制御部３００は、対象物Ｗを計測するための計測プロファイルを作成し、各制御回路３０１〜３０６を統括する。具体的には、主制御部３００は、計測プロファイルに基づいて、各ユニットに対する駆動指令などを各制御回路３０１〜３０６とで送受信する。次に、各制御回路として、まず、Ｘビーム用制御回路３０１は、Ｘビーム１０３用のモータードライバーに駆動信号を送信し、モーターを駆動させることでＸビーム１０３の動作を制御する。また、Ｘビーム用制御回路３０１は、Ｘビーム１０３の現在位置を計測させるトリガーを不図示の位置センサーに送信し、この位置センサーから位置データを取得する。同様に、Ｙコラム用制御回路３０２は、Ｙコラム１０５用のモータードライバーに駆動信号を送信し、モーター１０７を駆動させることでＹコラム１０５の動作を制御する。また、Ｙコラム用制御回路３０２は、Ｙコラム１０５の現在位置を計測させるトリガーを不図示の位置センサーに送信し、この位置センサーから位置データを取得する。さらに、Ｚスピンドル用制御回路３０３は、Ｚスピンドル１０２用のモータードライバーに駆動信号を送信し、モーターを駆動させることでＺスピンドル１０２の動作を制御する。また、Ｚスピンドル用制御回路３０３は、Ｚスピンドル１０２の現在位置を計測させるトリガーを不図示の位置センサーに送信し、この位置センサーから位置データを取得する。第１ガルバノミラー用制御回路３０４は、第１ガルバノミラー２０６用のモータードライバーに駆動信号を送信し、モーターを駆動させることで第１ガルバノミラー２０６の動作を制御する。また、第１ガルバノミラー用制御回路３０４は、第１ガルバノミラー２０６の現在角度を計測させるトリガーを不図示の角度センサーに送信し、この角度センサーから角度データを取得する。同様に、第２ガルバノミラー用制御回路３０５は、第１ガルバノミラー２０７用のモータードライバーに駆動信号を送信し、モーターを駆動させることで第２ガルバノミラー２０７の動作を制御する。また、第２ガルバノミラー用制御回路３０５は、第２ガルバノミラー２０７の現在角度を計測させるトリガーを不図示の角度センサーに送信し、この角度センサーから角度データを取得する。なお、上記各位置センサーまたは各角度センサーとしては、例えばエンコーダを採用可能であるが、各位置データまたは各角度データを取得する機構については、特に限定するものではない。測長部用制御回路３０６は、プローブ１０１の光強度データ（測長データ）を計測（取得）するためのトリガーを光検出器を含む測長部２０９に送信し、光強度データを取得する。また、測長部用制御回路３０６は、プローブ１０１に含まれる光源２０１の光量調整やＯＮ／ＯＦＦ制御なども制御する。

次に、計測装置１００による計測動作（計測方法）について説明する。まず、計測装置１００の特徴を明確にする観点から、比較のために従来の計測装置による計測動作について予め説明する。図８は、従来の計測装置において、Ｙコラム１０５の走査に合わせてプローブ１０１が対象物Ｗ（エッジ部を含む）を計測する際の動作を示す斜視図である。図８では、一例として、図３（ｃ）に示すような走査軌跡が得られるように、各ガルバノミラー２０６、２０７を駆動（主走査および副走査）しつつ計測している。また、説明の簡単化のために、本実施形態に係る計測装置１００の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。さらに、以下の説明では、各ガルバノミラー２０６、２０７を駆動してＸ軸方向に光を走査しつつ行う計測を「主計測」といい、主計測の方向（光の走査軌跡の方向）を切り替える走査を「切換走査」という。また、主計測を行ったときの対象物Ｗの表面（計測対象面）上の計測対象位置（走査軌跡）を「主計測位置」といい、切換走査を行ったときの対象物Ｗの表面上の走査軌跡を「切換位置」という。まず、図８（ａ）は、主計測位置の所定の間隔（以下、「計測間隔」という）Ｌが比較的広く設定されている場合の図である。この場合、対象物Ｗの表面上では、主計測位置のうち走査軌跡Ｓ１（実線）で示される位置で正常に計測が行われる。しかしながら、対象物Ｗのエッジ部よりも外側では、主計測位置のうち走査軌跡Ｓ２（想像線）で示すように、この部分の主計測位置がプローブ１０１のＺ軸方向で許容される計測レンジを外れるため、正常な計測を行うことができない。すなわち、走査軌跡Ｓ２に相当する位置では計測データが欠落するため、計測装置は、エッジ部の正確な位置を把握できず、結果として対象物Ｗの表面全体の高精度な形状測定が難しくなる。このことは、特に計測間隔Ｌが広い場合には顕著となる。一方、図８（ｂ）は、計測間隔Ｌを図８（ａ）に示す場合よりも狭く設定されている場合の図である。計測装置は、計測間隔Ｌを狭くし、可能な限り対象物Ｗの表面上におけるエッジ部の近傍まで走査軌跡Ｓ１を寄せることで、図８（ａ）の場合よりもある程度エッジ部の位置を把握し、高精度な計測を行い得る。しかしながら、計測間隔Ｌは、Ｙコラム１０５の走査速度などに依存するため、狭くすればするほど多くの計測時間を要する。特に、対象物Ｗの設計値と実際の形状とでエッジ部の位置が厳密には異なることも想定され、この場合には、計測間隔Ｌを狭くして計測する領域を多くしなければ正確なエッジ部の場所を特定することができず、結果的にさらに多くの計測時間を要することになる。

これに対して、特許文献１に示す計測装置のように、データ欠損が生じた際に対象物Ｗが載置された回転テーブルなどを駆動して計測を行うものであっても、エッジ部などの位置自体を詳細に計測する構成ではなく高精度な計測が難しいことは上述のとおりである。エッジ部などの位置を把握しないで計測すると、対象物Ｗの形状に応じた最適な計測を行えず、さらに対象物Ｗのサイズが大きい場合や大重量の場合など、対象物Ｗを高精度に回転または傾斜させることを考慮しても、多くの計測時間を要することは同様である。

そこで、本実施形態に係る計測装置１００では、以下に示すように、第１の計測としての主計測に加えて、エッジ部などの存在を認識するための第２の計測としての先読み計測を実施することで、対象物Ｗの形状を短時間で、かつ高精度に計測する。図５は、計測装置１００において、Ｙコラム１０５の走査に合わせてプローブ１０１が対象物Ｗ（エッジ部を含む）を計測する際の動作を示す平面図である。なお、図５および以下の図６を用いて説明する本実施形態においても、主走査および副走査の方向、ならびに主計測や切換走査などの定義は、比較のしやすさのために、図８に示す従来の計測装置の場合と同様とする。まず、図５（ａ）は、先読み計測を切換走査中に実施する場合を示す図である。この場合、先読み計測は、その切換走査から次の主走査に入る前に、前の主走査の計測位置から、走査方向（Ｙ軸方向）に離れる方向の位置を先行して計測する。また、前の主走査の計測位置から、少なくとも次の主走査の計測位置より遠くの位置を先行して計測してもよい。つまり、前の主走査の計測位置から走査方向に長さＬ１よりも長い走査距離の計測を先行して行う。なお、この走査距離は、Ｙコラム１０５の走査速度も考慮して決定してもよい。そして、先読み計測における光の走査は、プローブ１０１内の第１ガルバノミラー２０６および第２ガルバノミラー２０７を用いて実施し得る。ここで、先読み計測のうち図５（ａ）において走査軌跡Ｓ３ａで示す先読み位置での計測では、走査軌跡Ｓ３ａは、対象物Ｗのエッジ部に到達しない。したがって、制御部１１０は、次の主計測ではデータ欠損が生じずに正常に計測可能であると判断できる。これに対して、先読み計測のうち図５（ａ）において走査軌跡Ｓ３ｂで示す先読み位置での計測では、走査軌跡Ｓ３ｂは、対象物Ｗのエッジ部に到達している。したがって、制御部１１０は、計測対象位置がエッジ部の位置に迫っていること、および、以後ここまでと同じ計測間隔で主計測を行ったのでは、データ欠損が生じ、正常に計測することができない可能性が高いことを判断できる。

次に、上記の先読み計測を実施することを踏まえた計測動作の具体的な流れについて説明する。図６は、先読み計測としての図５（ａ）に示す計測を含む、計測装置１００の計測動作の一例を示すフローチャートである。計測用テーブル１０８上に載置される（載置された）対象物Ｗに関し、制御部１１０は、まず、各種計測条件の設定を受けて不図示の記憶装置に記憶し（ステップＳ１０１）、計測を開始する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０１にて設定され得る計測条件としては、例えば、対象物Ｗ上の計測範囲、Ｙコラム１０５の走査方向および走査速度、ならびに各ガルバノミラー２０６、２０７の動作にかかる計測対象位置（走査軌跡）および計測間隔Ｌ１、Ｌ２などがある。さらに、先読み計測時の走査範囲、およびデータ欠損の判断に用いる閾値なども挙げられる。ステップＳ１０２で計測を開始した後、制御部１１０は、主計測を実施して、次の主計測に切り替える切換走査中に先読み計測を実施させる。そして、制御部１１０は、先読み計測の結果に基づいて、データ欠損が生じたかどうか（走査軌跡がエッジ部に到達したかどうか）を判断する（ステップＳ１０３）。データ欠損の有無の判断については、計測にて得られる値と比較する任意の閾値を設け、その値が閾値を下回った場合、例えば、プローブ１０１が検出する光量の変化が許容範囲を超えた場合などに欠損と判定するものとしてもよい。また、これ以外にも、単に計測不能（計測にて値を得られない）と判断した場合も欠損と判定し得る。ここで、制御部１１０は、先読み計測でデータ欠損が生じていないと判断した場合には（ＮＯ）、計測間隔を前の主計測までと同様に計測間隔Ｌ１から変更せずに、次の主計測を実施させる（ステップＳ１０４）。そして、制御部１１０は、予め設定された計測範囲まで主計測が終了したかどうかを判断し（ステップＳ１０５）、主計測が終了していないと判断した場合には（ＮＯ）、ステップＳ１０３に戻って主計測を繰り返す。一方、制御部１１０は、ステップＳ１０５にて予め設定された計測範囲まで主計測が終了したと判断した場合には、計測を終了し（ステップＳ１０６）、全体の動作を終了する。

一方、制御部１１０は、ステップＳ１０３にて先読み計測でデータ欠損が生じたと判断した場合には（ＹＥＳ）、計測間隔を前の主計測のときから変更して、次の主計測を実施させる（ステップＳ１０７）。ここで、計測間隔は、エッジ部の位置をより正確に特定するという観点から、図５（ａ）中の走査軌跡Ｓ４以降に示すように、これまでの計測間隔Ｌ１よりも狭い計測間隔Ｌ２となるよう変更することが望ましい。計測間隔Ｌ２に変更するためには、例えば、Ｙコラム１０５の走査速度を変更することで実現し得るが、第２ガルバノミラー２０７の副走査の走査量や、不図示の回転機構によりプローブ１０１を回転させて実現させてもよい。また、ステップＳ１０１での計測条件の設定にも関連するが、特に計測間隔Ｌ２は、必要計測精度やＹコラム１０５の駆動位置精度などを考慮して決定してもよい。そして、制御部１１０は、計測間隔Ｌ２の条件下で主計測を実施させ、エッジ部まで計測が終了したら（ステップＳ１０８の判断でのＹＥＳ）、ステップＳ１０５に移行する。一方、エッジ部まで計測が終了していない場合には（ステップＳ１０８の判断でのＮＯ）、さらに計測を繰り返す。なお、ここでいう「エッジ部まで計測」とは、厳密にエッジ部の位置を特定できればその位置までの計測とすることが望ましいのであるが、厳密に特定せずとも、必要計測精度を考慮した、ある程度特定されたエッジ部までの計測という意味も含む。

なお、上記説明では、先読み計測を、図５（ａ）に示すように各切換走査中に実施するものとしたが、これに換えて、例えば、図５（ｂ）に示すように１回の主計測の期間（主計測の実施範囲中）に実施することもできる。この場合、主計測の間に先読み計測を実施するのであるから、先読み計測を実施している箇所に相当する主計測位置の計測データが抜け落ちる（計測データを取得できない）ことになる。そこで、主計測にて取得できなかった計測データについては、例えば、後に線形補間やスプライン補間などの計算上の補間処理を実施して、その計測データを補うものとしてもよい。

このように、計測装置１００は、計測対象位置が対象物Ｗのエッジ部に近づいたとき、すなわち必要最小限の領域でのみ、主計測時とは異なる重点的な計測を実施する。したがって、計測装置１００は、エッジ部でデータ欠損が生じた後に対象物Ｗを回転させたりして再計測することがないので、計測精度を維持しつつ、計測時間への影響を抑えることができる。

以上のように、本実施形態によれば、短時間で、かつ高精度に対象物を計測するのに有利な計測装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る計測装置について説明する。本実施形態に係る計測装置の特徴は、対象物Ｗの計測対象面の形状が平面ではなく、全面または局所的に曲率などがある場合に、第１実施形態において説明した先読み計測を適用する点にある。対象物Ｗ上の曲率などを有する面を計測する場合、計測中に計測間隔をその面の形状に合わせて変更する必要がある。これは、計測間隔を変更せずに計測すると、面形状が大きく変化する箇所では主計測位置がプローブ１０１のＺ軸方向の計測レンジを外れ、計測データを取得できない可能性があるためである。そこで、本実施形態に係る計測装置も、主計測に加えて先読み計測を実施することで、エッジ部の存在を予め判断するだけでなく、計測対象面の形状が大きく変化する箇所の存在を判断するものとする。

図７は、本実施形態に係る計測装置において、Ｙコラム１０５の走査に合わせてプローブ１０１が対象物Ｗ上の曲率を有する面を計測する際の動作を示す斜視図である。対象物Ｗの形状は、一例として、図７に示すように走査方向に対して先頭側が落ち込むような曲率を有する面（計測対象面）を含むものとする。また、この例での先読み計測は、第１実施形態における図５（ａ）で例示したものと同様、切換走査中に実施するものとする。この場合、制御部１１０は、先読み計測の結果に基づいて、データ欠損が生じた（図７中、走査軌跡Ｓ３ｂが、面形状が大きく変化した箇所に到達した）と判断した場合には、以後の主計測を、計測間隔を狭くして実施する。さらに、本実施形態では、制御部１１０は、計測間隔だけではなく、プローブ１０１のＺ軸方向の計測レンジ内に対象物Ｗの計測対象面が位置するようにＺスピンドル１０２の移動量を求め調整した上で計測を実施させる。このように、本実施形態に係る計測装置によれば、面形状の変化が大きい箇所で特に計測間隔を変更して細かく計測するので、対象物Ｗの形状に寄らずに、第１実施形態と同様の効果を奏する。なお、本実施形態においても、計測間隔を変更する方法や、先読み計測を図５（ｂ）に示す方法で実施し得ることなどは、第１実施形態と同様である。

（物品の製造方法）
本実施形態における物品の製造方法は、例えば、ギアなどの金属部品や光学素子などの物品を加工する際に用いられる。本実施形態の物品の製造方法は、上記の計測装置を用いて、上記物品の被検面の形状を計測する工程と、かかる工程における計測結果に基づいて被検面を加工する工程とを含む。例えば、被検面の形状を計測装置を用いて計測し、その計測結果に基づいて、被検面の形状が設計値など所望の形状になるように当該被検面を加工する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１００ 計測装置
１０１ 非接触式プローブ
１０２ Ｚスピンドル
１０３ Ｘビーム
１０５ Ｙコラム
１１０ 制御部

Claims (10)

1. 光を投受光する測定子を用いて対象物を計測する計測装置であって、
   前記対象物と前記測定子とを相対的に移動させる移動機構と、
   前記移動機構によって前記対象物と前記測定子とを相対的に移動させながら前記対象物の計測対象面を走査方向に所定の計測間隔で計測する第１の計測と、該第１の計測により計測される位置よりも前記走査方向に先行した位置を計測する第２の計測とを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記第２の計測の計測結果に基づいて、該第２の計測の後に実施される前記第１の計測では、前記計測間隔を狭めるよう変更する、
   ことを特徴とする計測装置。
2. 前記制御部は、前記第１の計測における前記測定子からの光の走査軌跡の方向を、次の前記第１の計測のために切り替えるときに、前記第２の計測を実施させることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記制御部は、前記第１の計測において前記走査方向に垂直な方向に前記計測対象面を１回だけ主走査の計測を行う期間に、前記第２の計測を実施させることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
4. 前記制御部は、前記第２の計測を実施したことに伴い前記第１の計測の間に取得できなかった計測データを、計算上の補間処理により補うことを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
5. 前記測定子から出射される光が進行する角度を変化させる角度可変機構を備え、
   前記角度可変機構は、前記第１の計測および前記第２の計測にてそれぞれ計測される位置に合わせて前記角度を変化させる、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の計測装置。
6. 前記制御部は、前記移動機構による前記対象物または前記測定子の走査速度、または前記角度可変機構による前記角度のうちの少なくとも一方を変化させることで、前記計測間隔を変更することを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
7. 前記制御部は、前記計測間隔の変更に加えて、前記測定子の計測レンジ内に前記計測対象面が位置するように、前記移動機構の移動量を調整することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の計測装置。
8. 前記制御部は、前記第２の計測にて計測された値が予め設定された範囲にない、または前記第２の計測にて値が得られない場合には、該第２の計測の後に実施される前記第１の計測では、前記計測間隔を狭めるよう変更することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の計測装置。
9. 光を投受光する測定子を用いて対象物を計測する計測方法であって、
   前記対象物と前記測定子とを相対的に移動させながら前記対象物の計測対象面を走査方向に所定の計測間隔で計測する第１の計測工程と、
   前記第１の計測により計測される位置よりも前記走査方向に先行した位置を計測する第２の計測工程と、を含み、
   前記第２の計測工程にて得られた計測結果に基づいて、該第２の計測工程の後に実施される前記第１の計測工程では、前記計測間隔を狭めるよう変更する、
   ことを特徴とする計測方法。
10. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の計測装置、または請求項９に記載の計測方法を用いて物品の被検面の形状を計測する工程と、
    計測された形状に基づいて前記被検面を加工する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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