特許 5938503 測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5938503

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/30 20060101AFI20160609BHJP

   G01B 11/30 20060101ALI20160609BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20160609BHJP

   G01B 21/20 20060101ALI20160609BHJP

   G01B 5/20 20060101ALI20160609BHJP

   G01B 5/28 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/30 102

   G01B11/30 102

   G01B11/24 D

   G01B21/20 C

   G01B5/20 C

   G01B5/28 102

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-164374(P2015-164374)

(22)【出願日】2015年8月24日

【審査請求日】2015年11月11日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】510281944

【氏名又は名称】新東エスプレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112427

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 芳洋

(72)【発明者】

【氏名】河野 克巳

(72)【発明者】

【氏名】青木 達也

【審査官】 神谷 健一

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−００６７０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−２０２２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１３２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０５９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０６１９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２６４２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１３２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６８０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００５５１３９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ９／００−１１／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物を載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記測定対象物の測定基準位置を含む領域を観察するアライメント顕微鏡と、
前記アライメント顕微鏡によって観察された前記測定基準位置を含む領域の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像の画像データから前記測定基準位置を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記測定基準位置に基づいて基準座標系を作成する基準座標作成部と、
前記基準座標作成部により作成された前記基準座標系における前記測定対象物の所定の測定位置を指定する指定部と、
前記指定部により指定された前記測定対象物の前記所定の測定位置の表面粗さ、及び表面形状の少なくとも一方を測定する測定部と、
前記測定基準位置、前記基準座標系及び前記基準座標系における前記測定対象物の前記所定の測定位置を記憶する記憶部と、
前記載置部に再度前記測定対象物が載置された場合において、前記アライメント顕微鏡の前記撮像部により撮像された画像の画像データから、前記記憶部に記憶されている前記測定基準位置を検出し、前記測定基準位置を用いて前記記憶部に記憶されている前記基準座標系を設定する基準座標系設定部と、を備え、
前記測定部は、前記記憶部に記憶されている前記基準座標系における前記測定対象物の前記所定の測定位置の表面粗さ及び表面形状の少なくとも一方を再測定することを特徴とする測定装置。

【請求項2】

前記基準座標系における前記測定対象物の前記所定の測定位置に対応する機械座標系における前記所定の測定位置の位置座標の直上に前記測定部の位置を移動させる移動部を備え、
前記測定部は、前記機械座標系により表された前記測定対象物の前記所定の測定位置の表面粗さ、及び表面形状の少なくとも一方を測定することを特徴とする請求項１記載の測定装置。

【請求項3】

前記指定部は、前記基準座標系における前記所定の測定位置の位置座標を数値入力する数値入力部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の測定装置。

【請求項4】

前記基準座標作成部は、複数の前記測定基準位置を基準とする前記基準座標系を作成することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の測定装置。

【請求項5】

前記測定部は、白色干渉顕微鏡方式、共焦点顕微鏡方式、または触針方式の何れかの方式により前記表面粗さ、及び前記表面形状の少なくとも一方の測定を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の測定装置。

【請求項6】

上部に前記撮像部が配置され、下部に前記アライメント顕微鏡または前記測定部が配置される鏡筒部と、
前記鏡筒部の下部に前記アライメント顕微鏡または前記測定部の何れかが配置されるように前記アライメント顕微鏡及び前記測定部の位置を切り替える切換機構と
を備える特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の測定装置。

【請求項7】

上部に第１撮像部が配置され、下部に前記アライメント顕微鏡が配置された第１鏡筒部と、
上部に第２撮像部が配置され、下部に前記測定部が配置された第２鏡筒部と
を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランクシャフト等の摩耗する部品やプリント基板等の微細な表面形状を有する部品等の表面粗さ、表面形状を測定する測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

研削・研磨加工等が施された精密加工部品や、メッキ等によって表面が処理された部品を検査する場合、部品の表面粗さが重要な検査項目となる。従来、部品の表面粗さを測定する装置としては、例えば、触針の先端を測定対象物に接触させて表面粗さを測定する触針式の測定機が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−３１３２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の触針式の測定機においては、目視で測定位置を決定しなければならないため、測定対象物の測定位置を正確に測定し難いという問題があった。

【0005】

例えば、クランクシャフト等の摺動面を有する部品の耐摩耗性を検査する場合、繰り返して同一箇所の粗さを測定する必要があるが、目視で測定位置を決定することから、測定位置に誤差が生じ、同一箇所の粗さを測定することは困難であった。

【0006】

また、プリント基板のパターンの表面形状を測定する場合、パターンの凸部分を構成するランド部分に触針の先端を接触させて表面形状を測定する必要があるが、近年プリント基板に印刷されるパターンは微細化しているため、目視でランド部分に触針の先端の位置を合わせることは困難であった。

【0007】

本発明の目的は、測定対象物の測定位置を正確に測定することができる測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の測定装置は、測定対象物を載置する載置部と、前記載置部に載置された前記測定対象物の測定基準位置を含む領域を観察するアライメント顕微鏡と、前記アライメント顕微鏡によって観察された前記測定基準位置を含む領域の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像の画像データから前記測定基準位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記測定基準位置に基づいて基準座標系を作成する基準座標作成部と、前記基準座標作成部により作成された前記基準座標系における前記測定対象物の所定の測定位置を指定する指定部と、前記指定部により指定された前記測定対象物の前記所定の測定位置の表面粗さ、及び表面形状の少なくとも一方を測定する測定部と、前記測定基準位置、前記基準座標系及び前記基準座標系における前記測定対象物の前記所定の測定位置を記憶する記憶部と、前記載置部に再度前記測定対象物が載置された場合において、前記アライメント顕微鏡の前記撮像部により撮像された画像の画像データから、前記記憶部に記憶されている前記測定基準位置を検出し、前記測定基準位置を用いて前記記憶部に記憶されている前記基準座標系を設定する基準座標系設定部とを備え、前記測定部は、前記記憶部に記憶されている前記基準座標系における前記測定対象物の前記所定の測定位置の表面粗さ及び表面形状の少なくとも一方を再測定することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の測定装置は、前記基準座標系における前記測定対象物の前記所定の測定位置に対応する機械座標系における前記所定の測定位置の位置座標の直上に前記測定部の位置を移動させる移動部を備え、前記測定部は、前記機械座標系により表された前記測定対象物の前記所定の測定位置の表面粗さ、及び表面形状の少なくとも一方を測定することを特徴とする。

【0010】

また、本発明の測定装置は、前記指定部が、前記基準座標系における前記所定の測定位置の位置座標を数値入力する数値入力部を備えることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の測定装置は、前記基準座標作成部が、複数の前記測定基準位置を基準とする前記基準座標系を作成することを特徴とする。

【0013】

また、本発明の測定装置は、前記測定部が、白色干渉顕微鏡方式、共焦点顕微鏡方式、または触針方式の何れかの方式により前記表面粗さ、及び前記表面形状の少なくとも一方の測定を行うことを特徴とする。

【0014】

また、本発明の測定装置は、上部に前記撮像部が配置され、下部に前記アライメント顕微鏡または前記測定部が配置される鏡筒部と、前記鏡筒部の下部に前記アライメント顕微鏡または前記測定部の何れかが配置されるように前記アライメント顕微鏡及び前記測定部の位置を切り替える切換機構とを備える特徴とする。

【0015】

また、本発明の測定装置は、上部に第１撮像部が配置され、下部に前記アライメント顕微鏡が配置された第１鏡筒部と、上部に第２撮像部が配置され、下部に前記測定部が配置された第２鏡筒部とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の測定装置によれば、測定対象物の表面粗さや表面形状を正確な測定位置で測定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施の形態に係る測定装置を構成するシステムの斜視図である。

【図2】実施の形態に係る測定機の斜視図である。

【図3】実施の形態に係る測定装置のブロック構成図である。

【図4】実施の形態に係る測定対象物であるクランクシャフトを示す図である。

【図5】実施の形態に係る測定装置を用いて測定対象物であるクランクシャフトを最初に測定する場合の処理を示すフローチャートである。

【図6】実施の形態に係る測定機の測定時の状態を示す斜視図である。

【図7】実施の形態に係る測定装置を用いてクランクシャフトを２回目以降に測定する場合の処理を示すフローチャートである。

【図8】他の実施の形態において測定する測定対象物に印刷されたアライメントマークを示す図である。

【図9】他の実施の形態において測定する測定対象物に印刷されたアライメントマークを示す図である。

【図10】他の実施の形態に係る測定機を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、実施の形態に係る測定装置について、クランクシャフト等の摩耗する部品やプリント基板等の微細な表面形状を有する部品等の表面粗さ、表面形状を測定する測定装置を例に説明する。図１は、実施の形態に係る測定装置を構成するシステムの斜視図である。図１に示すように、測定装置２は、測定機４、測定機４の各部を制御する制御部６（図３参照）を内蔵する制御ボックス６０、及び測定機４の操作を行う操作部８によって構成されている。ここで、制御部６と測定機４、及び制御部６と操作部８とは、互いに有線または無線で接続されている。

【0019】

図２は、実施の形態に係る測定機４の斜視図である。図２には、図１に示すカバー４ａを外した状態の測定機４が示されている。なお、以下の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照して説明する。ＸＹＺ直交座標系は、図２に示すように、ＸＹ平面が測定機４を載置する水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。

【0020】

図２に示すように、測定機４は、ＸＹ平面内で測定対象物を移動させるための移動機構１４、測定対象物を測定する測定機構１６、台座１８、台座１８上において移動機構１４と測定機構１６がそれぞれ所定の位置に位置するように支持する支柱２０を備えている。ここで、支柱２０には、矩形状のベースプレート２０ｃが取付けられ、ベースプレート２０ｃには、スライダー４２をＺ軸方向に移動させる図示しないボールねじが収納されたガイドレール２０ａが固定されている。なお、ボールねじは、ガイドレール２０ａの上端に備えられたステッピングモータ２０ｚによって駆動される。

【0021】

移動機構１４は、測定対象物を載置する平板矩形状のテーブル１２、テーブル１２をＹ軸方向に移動させる図示しないボールねじが収納された収納部１４ｋ、及びボールねじを駆動させるステッピングモータ１４ｙを備えている。また、テーブル１２を支持するスライダー１３、スライダー１３をＸ軸方向に移動させる図示しないボールねじが収納された収納部１４ｍ、ボールねじを駆動させるステッピングモータ１４ｘを備えている。また、スライダー１３の下方には、スライダー１３を支持する支持部を備えている。

【0022】

ここで、スライダー１３の表面には、テーブル１２をＹ軸方向に移動させるためのクロスローラーガイド１３ａが形成され、スライダー１３の裏面には、テーブル１２をＸ軸方向に移動させるための図示しないクロスローラーガイドが形成されている。

【0023】

測定機構１６は、上端にカメラ２６が取付けられた第１鏡筒２８、上端に照明３０が取付けられた第２鏡筒３２、光路ボックス３４、アライメント用対物レンズ３６、白色干渉用対物レンズ３８、及び第１鏡筒２８と第２鏡筒３２を支持しガイドレール２０ａに沿ってＺ軸方向に移動するスライダー４２を備えている。

【0024】

ここで、アライメント用対物レンズ３６は、測定対象物の測定基準位置となるアライメント位置を観察するための対物レンズであり、白色干渉用対物レンズ３８は、測定位置の表面粗さや表面形状を観察するための対物レンズである。なお、アライメント用対物レンズ３６と白色干渉用対物レンズ３８はＸ軸方向にスライド可能に配置されており、アライメント用対物レンズ３６または白色干渉用対物レンズ３８の何れか一方が第１鏡筒２８の直下に位置するように切り換えることができる。また、光路ボックス３４の内部には、図示しないミラーやビームスプリッタが配置されている。

【0025】

図３は、実施の形態に係る測定装置２のブロック構成図である。測定装置２は、制御部６を備え、制御部６にはテーブル１２をXYZ軸方向にマニュアルで移動させるための操作部８、カメラ２６内に配置され被写体光を撮像して撮像信号を生成する撮像素子５２、画像データに基づく画像を表示する画像表示部５６、ステッピングモータ１４ｘ、１４ｙ、２０ｚ、アライメント用対物レンズ３６と白色干渉用対物レンズ３８の位置を切換える切換モータ６３、キーボード６４及びマウス６５が接続されている。

【0026】

図４は、測定対象物であるクランクシャフト８０を示す図である。クランクシャフト８０は、クランクシャフト８０の回転軸であるメインジャーナル８２、クランクウェブ８４、クランクウェブ８４を介してメインジャーナル８２同士を繋ぐクランクピン８６を備えている。なお、クランクピン８６には、クランクピン８６内に形成された図示しないオイル通路の入り口である第１のオイル穴８６ａ、第２のオイル穴８６ｂが設けられている。

【0027】

次に、実施の形態に係る測定装置２を用いてクランクシャフト８０を最初に測定する場合（ティーチング作業）の処理について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図５に示すフローチャートには、制御部６の処理を主体として記載されている。

【0028】

ティーチング作業において、まず作業者は、クランクピン８６がアライメント用対物レンズ３６の下方に位置し、かつ第１のオイル穴８６ａ、第２のオイル穴８６ｂが上方を向くようにしてクランクシャフト８０をテーブル部１２に載置する。

【0029】

次に、作業者は、画像表示部５６に表示されたボタン、キーボード６４及びマウス６５の何れかを操作して白色干渉用対物レンズ３８とアライメント用対物レンズ３６を−Ｘ方向に移動させ、図６に示すように、当初第１鏡筒２８の直下に位置している白色干渉用対物レンズ３８を、図２に示すように、アライメント用対物レンズ３６に切換える。ここで、照明３０が点灯し、照明３０から照明光が射出されると、射出された照明光は、第２鏡筒３２内を通過した後、光路ボックス３４内のミラー、ビームスプリッタで反射され、アライメント用対物レンズ３６を通過し、クランクピン８６の表面を照明する。

【0030】

クランクピン８６の表面で反射された反射光は、アライメント用対物レンズ３６に入射した後に第１鏡筒２８内を通過し、カメラ２６内の撮像素子５２の撮像面に結像される。これにより、撮像素子５２の撮像面に結像されたクランクピン８６の表面の画像が撮像され画像表示部５６に表示される。

【0031】

次に、作業者は、画像表示部５６を見ながら操作部８を操作し、第１のオイル穴８６ａ、第２のオイル穴８６ｂを含む領域を的確に撮影できるようにテーブル部１２のＸＹ軸方向の位置、及びアライメント用対物レンズ３６のＺ軸方向の位置を微調整する。ここで、テーブル部１２のＹ軸方向の位置は、ステッピングモータ１４ｙにより収納部１４ｋに収納されたボールねじを駆動させて調整される。一方、テーブル部１２のＸ軸方向の位置は、ステッピングモータ１４ｘにより収納部１４ｍに収納されたボールねじを駆動させ、スライダー１３をＸ軸方向に移動させることによって調整される。また、アライメント用対物レンズ３６のＺ軸方向の位置は、ステッピングモータ２０ｚによりガイドレール２０ａに収納されたボールねじを駆動させ、スライダー４２をＺ軸方向に移動させることによって調整される。

【0032】

次に、作業者が画像表示部５６に表示されたボタン、キーボード６４及びマウス６５の何れかを操作し撮像指示を行うと、制御部６は撮像部５２により第１のオイル穴８６ａを撮像し、画像処理により第１のオイル穴８６ａの中心の位置座標を記憶する（ステップＳ１）。次に第２のオイル穴８６ｂを撮像し、画像処理により第２のオイル穴８６ｂの中心の位置座標を記憶する（ステップＳ２）次に、制御部６は、画像内の座標系における第１のオイル穴８６ａの中心の位置座標を第１のアライメント位置として特定し、画像内の座標系における第２のオイル穴８６ｂの中心の位置座標を第２のアライメント位置として特定し記憶する（ステップＳ３）。

【0033】

次に、制御部６は、第１のアライメント位置を原点とし、第１のアライメント位置と第２のアライメント位置を結ぶ線分をＸ座標軸とし、かつ第１のアライメント位置でＸ座標軸と直交する座標軸をＹ座標軸とする基準座標系を作成する（ステップＳ４）。制御部６は作成された基準座標系を記憶する。なお、基準座標系おける第１のアライメント位置の位置座標、及び基準座標系における第２のアライメント位置の位置座標については、画像表示部５６に表示された基準座標系上に数値表示させることができる。このため、作業者は、基準座標系における第１のアライメント位置の位置座標、及び基準座標系における第２のアライメント位置の位置座標を画像表示部５６で確認することができる。

【0034】

次に、作業者は、画像表示部５６に表示されたボタン、キーボード６４及びマウス６５の何れかを操作することにより基準座標における測定位置の位置座標を入力する。例えば、基準座標における第１のアライメント位置と基準座標における第２のアライメント位置の中点の位置座標を基準座標における測定位置の位置座標として入力する。制御部６は、入力された基準座標における測定位置の位置座標を記憶する（ステップＳ５）。

【0035】

次に、制御部６は、予め記憶している測定器４の原点を基準とする座標系である機械座標系におけるカメラ２６の位置座標を検出し、基準座標におけるカメラ２６の位置座標を特定する。次に、機械座標系におけるカメラ２６の位置座標、基準座標系におけるカメラ２６の位置座標を用いて基準座標系を機械座標系に対応させ、測定位置の機械座標における位置座標を特定する（ステップＳ６）。

【0036】

次に、作業者は、画像表示部５６に表示されたボタン、キーボード６４及びマウス６５の何れかを操作することにより第１鏡筒２８の直下に位置する対物レンズをアライメント用対物レンズ３６から白色干渉用対物レンズ３８に切り換える。制御部６は、機械座標系における測定位置の位置座標の直上に白色干渉用対物レンズ３８が位置するようにテーブル部１２のＸＹ方向における位置を調整する。

【0037】

次に、制御部６は、所定のピッチで白色干渉用対物レンズ３８を上方向または下方向にステップ移動させながら連続的に測定位置の像を撮像し、撮像された複数の画像の画像データを用いて測定位置の表面粗さを測定する（ステップＳ７）。ここで、表面粗さの測定は、例えば、次のようにして行う。即ち、まず撮像された各々の画像データについて、画像データを構成する各画素の輝度値より画素毎に輝度値の包絡線を求め、包絡線の値が最大となるＺ位置を算出し、各画素の相対高さを決定する。次に、ＩＳＯ規格やＪＩＳ規格に、準拠した計算式で測定位置に相当する位置の粗さパラメータを算出する。

【0038】

次に、２回目以降のクランクシャフト８０の測定処理について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず作業者は、クランクシャフト８０をテーブル部１２上に載置し、画像表示部５６に表示されたボタン、キーボード６４またはマウス６５を用いて再測定の指示を行う。再測定の指示が行われると、制御部６は、まず、切換モータ６３を駆動して第１鏡筒２８の直下に位置する対物レンズを白色干渉用対物レンズ３８からアライメント用対物レンズ３６に切り換える。次に、制御部６は、照明３０を点灯して照明３０から照明光を射出させてアライメント用対物レンズ３６の直下の領域を照明し、アライメント用対物レンズ３６を介して、撮像素子５２により第１のオイル穴８６ａを撮像し、更にアライメント用対物レンズ３６を介して撮像素子５２により第２のオイル穴８６ｂの位置を撮像する（ステップＳ２１）。

【0039】

次に、制御部６は、第１のオイル穴８６ａ及び第２のオイル穴８６ｂの撮像時のオートフォーカスや画像処理にエラーが発生していないことを確認して、アライメントの合否を判定する（ステップＳ２２）。

【0040】

オートフォーカスエラーや画像処理エラーが発生した場合、（ステップＳ２２：Ｎｏ）制御部６は、例えば、「手動で再測定を行いますか」等の警告を画像表示部５６に表示する（ステップＳ２３）。一方、ステップＳ２２でエラーが発生せずに撮像が成功したと判断された場合には（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御部６は、撮像した画像の画像データに対して所定の画像処理を施すことにより、画像内の座標系における第１のオイル穴８６ａの中心の位置座標、画像内の座標系における第２のオイル穴８６ｂの中心の位置座標を算出する（ステップＳ２４）。

【0041】

次に、制御部６は、第１のオイル穴８６ａの中心の位置座標及び第２のオイル穴８６ｂの中心の位置座標を用いて、撮像された画像内における基準座標系の位置を設定する（ステップＳ２５）。次に、制御部６は、機械座標系におけるカメラ２６の位置座標を検出し、基準座標におけるカメラ２６の位置座標を特定する。次に、制御部６は、記憶している基準座標系における測定位置の位置座標、基準座標系におけるカメラ２６の位置座標を用いて測定位置の機械座標における位置座標を特定する（ステップＳ２６）。

【0042】

次に、制御部６は、切換モータ６３を駆動して第１鏡筒２８の直下に位置する対物レンズをアライメント用対物レンズ３６から白色干渉用対物レンズ３８に切り換え、更に、機械座標系における測定位置の位置座標が白色干渉用対物レンズ３８の直下に位置するようにテーブル部１２のＸＹ方向における位置を調整する。

【0043】

次に、制御部６は、所定のピッチで白色干渉用対物レンズ３８を上方向または下方向にステップ移動させながら連続的に測定位置の像を撮像し、撮像された複数の画像の画像データを用いて測定位置の表面粗さを測定する（ステップＳ２７）。

【0044】

この実施の形態に係る測定装置によれば、アライメント位置を基準とする基準座標系を作成し、基準座標系を用いた測定位置で測定を行うことにより、正確な測定位置で表面粗さや表面形状を測定することができる。特に、クランクシャフト８０のように摩耗する部品を測定対象物とした場合、同一の測定位置を繰り返し測定できることから、正確に耐摩耗度を評価することができる。また、複数のアライメント位置を基準として基準座標系を作成するため、測定対象物の位置がＸＹ平面内で回転することがなく、測定位置を正確に測定することができる。なお、この実施の形態に係る測定装置は、複数の測定対象物の同一の測定位置を測定する場合に用いても、測定位置を正確に測定することができる。

【0045】

また、上述の実施の形態においては、複数のアライメント位置を基準として基準座標系を作成しているが、一つのアライメント位置を基準として基準座標系を作成してもよい。例えば、プリント基板のように矩形状の部品を測定対象物とした場合、突き当て冶具等を用いてプリント基板の位置がＸＹ平面内で回転することのないようにプリント基板をテーブル部１２の所定の位置に載置する。この場合、作業者は、テーブル部１２のＸＹ軸方向の位置、及びアライメント用対物レンズ３６のＺ軸方向の位置を微調整してテーブル部１２のプリント基板の角を含む領域の画像を撮像し、撮像した画像の画像データを記憶する。制御部６は、記憶された画像内の座標系におけるプリント基板の角の位置座標を算出し、画像内の座標系におけるプリント基板の角の位置座標をアライメント位置として特定する。次に、アライメント位置を原点とし、画像内の座標系におけるＸ座標軸をＸ座標軸とし、画像内の座標系におけるＹ座標軸をＹ座標軸とする基準座標系を作成する。

【0046】

また、上述の実施の形態においては、測定位置の表面粗さを測定する場合を例に説明しているが、測定位置の表面形状を測定してもよい。例えば、プリント基板のように微細な表面形状を有する部品を測定対象物とする場合、作業者は、プリント基板の表面に形成されたパターンの一部を含む領域の画像を撮像素子５２により撮像させる。次に、制御部６により、撮像された画像の画像データを用いて基準座標系が作成されると、作業者は、パターンの凸部分を構成するランド部上の基準座標系における位置座標を測定位置の位置座標として入力する。制御部６は、機械座標系における測定位置の位置座標を算出し、白色干渉用対物レンズ３８の直下に機械座標系における測定位置の位置座標の位置を位置させ、ランド部の表面形状を測定する。なお、表面形状としては、例えば、ランド部の高さや幅等を測定する。

【0047】

また、上述の実施の形態において、プリント基板の表面粗さや表面形状を測定する場合、例えば、アライメント位置を特定する際の指標となるアライメントマークを予め部品の表面に印刷しておいてもよい。この場合、制御部６は、まず、撮像素子５２により、アライメントマークを含む領域の画像を撮像し、撮像した画像の画像データを用いてアライメントマークの中心位置の画像内の座標系における位置座標を算出する。例えば、制御部６は、図８に示すように、アライメントマーク１００が十字形状である場合、アライメントマーク１００の十字形状を構成する４つの領域１０５に含まれるアライメントマーク１００の輪郭を検出する。次に、制御部６は、画像内の座標系における輪郭の位置座標を算出し、算出した輪郭の位置座標を用いて画像内の座標系における十字形状の中心の位置座標を特定する。次に、画像内の座標系におけるアライメントマーク１００の十字形状中心の位置座標を基準とする基準座標系を作成する。次に、作業者が、基準座標系における測定位置の位置座標を入力すると、制御部６は、基準座標における測定位置の位置座標を機械座標系における測定位置の位置座標に変換して機械座標系における測定位置の位置座標が白色干渉用対物レンズ３８の直下に位置するようにテーブル部１２のＸＹ方向における位置を調整し、測定位置の表面粗さを測定する。

【0048】

また、作業者が目視でアライメントマークの中心を決定するようにしてもよい。この場合、例えば、アライメントマークを観察する際に画像表示部５６にグリッド線（図９参照）を表示させる。次に、作業者は、操作部８を操作してテーブル部１２のＸＹ方向の位置を微調整することにより、図９に示すように、グリッド線１５０の交点の位置をアライメントマーク１８０の中心の位置に合わせて、アライメントマーク１８０の中心位置の位置座標を基準とする基準座標系を作成する。次に、作業者が、基準座標系における測定位置を入力すると、制御部６は、基準座標における測定位置の位置座標を機械座標系における測定位置の位置座標に変換して機械座標系における測定位置の位置座標が白色干渉用対物レンズ３８の直下に位置するようにテーブル部１２のＸＹ方向における位置を調整し、測定位置の表面粗さを測定する。

【0049】

また、上述の実施の形態においては、白色干渉用対物レンズ３８を用いて測定位置を測定する場合を例に説明しているが、白色干渉用対物レンズ３８に代えて共焦点顕微鏡方式による三次元表面形状測定が可能な顕微鏡を用いて測定位置を測定してもよい。また、対物レンズに代えて、図１０に示すように、第１鏡筒２８の下端に触針式の測定部２０１を備えてもよい。実施の形態の測定装置２は、目視によらずに測定位置を特定できるようにアライメント位置を基準とした基準座標系を用いて測定位置を特定するため、触針式の測定部２０１を備えた場合においても、的確に測定位置に触針２０２の先端２０２ａを接触させ、測定対象物の表面粗さや表面形状を測定することができる。

【0050】

また、上述の実施の形態において、測定装置２が切換モータ６３を備えないようにしてもよい。例えば、測定機４が、アライメント位置検出用のアライメント顕微鏡と測定用の測定顕微鏡とを別々に備えるようにする。ここで、アライメント顕微鏡には、鏡筒の上端にカメラが取付けられ、鏡筒の下端にアライメント用対物レンズ３６が取付けられたものを用いる。また、測定顕微鏡には、鏡筒の上端にカメラが取付けられ、鏡筒の下端に白色干渉用対物レンズ３８が取付けられたものを用いる。

【0051】

また、上述の実施の形態において、複数の測定位置の表面粗さを測定してもよい。この場合、作業者は、例えば、入力部により基準座標における測定位置の位置座標を複数入力する。次に、制御部６は、基準座標系における各々の測定位置の位置座標を機械座標系における測定位置の位置座標に変換する。ここで、作業者により、第１鏡筒２８の直下に位置する対物レンズが白色干渉用対物レンズ３８に切り換えられると、制御部６は、テーブル部１２を移動させて、順次機械座標系における各々の測定位置の位置座標を白色干渉用対物レンズ３８の直下に位置させ、各々の測定位置の表面粗さを測定する。これにより、複数の測定位置を繰り返し正確に測定することができる。

【0052】

また、上述の実施の形態においては、テーブル部１２を移動させて測定位置のＸＹ平面内の位置を白色干渉用対物レンズ３８の直下に位置させる場合を例に説明しているが、テーブル部１２を移動させずに測定機構１６のＸＹ方向における位置を調整してもよい。例えば、測定位置を測定する場合には、測定機構１６の位置をＸＹ平面内で移動させ、機械座標系における測定位置の直上に白色干渉用対物レンズ３８を位置させる。

【符号の説明】

【0053】

２…測定装置、４…測定機、６…制御部、８…操作部、１２…テーブル部、１３…スライダー、１４…移動機構、１４ｘ、１４ｙ…ステッピングモータ、１６…測定機構、２０ｚ…ステッピングモータ、２６…カメラ、２８…第１鏡筒、３０…照明、３２…第２鏡筒、３６…アライメント用対物レンズ、３８…白色干渉用対物レンズ、５２…撮像素子、６３…切換モータ

【要約】

【課題】測定対象物の表面粗さや表面形状を正確な測定位置で測定することができる。
【解決手段】測定対象物を載置する載置部１２と、前記載置部に載置された前記測定対象物の測定基準位置を含む領域を観察するアライメント顕微鏡３６と、前記アライメント顕微鏡によって観察された前記測定基準位置を含む領域の画像を撮像する撮像部２６と、前記撮像部により撮像された画像の画像データから前記測定基準位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記測定基準位置に基づいて基準座標系を作成する基準座標作成部と、前記基準座標作成部により作成された前記基準座標系における前記測定対象物の所定の測定位置を指定する指定部と、前記指定部により指定された前記測定対象物の所定の測定位置の表面粗さ、及び表面形状の少なくとも一方を測定する測定部３８とを備える。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】