(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024129695
(43)【公開日】2024-09-27
(54)【発明の名称】測定装置
(51)【国際特許分類】
G01B 5/20 20060101AFI20240919BHJP
G01B 5/28 20060101ALI20240919BHJP
【ＦＩ】
G01B5/20 C
G01B5/28 102
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023039051
(22)【出願日】2023-03-13
(71)【出願人】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(74)【代理人】
【識別番号】100170069
【弁理士】
【氏名又は名称】大原 一樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128635
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100140992
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲政
(72)【発明者】
【氏名】前田 邦博
(72)【発明者】
【氏名】森井 秀樹
【テーマコード（参考）】
2F062
【Ｆターム（参考）】
2F062AA51
2F062AA66
2F062DD02
2F062EE01
2F062EE62
2F062EE80
2F062FF02
(57)【要約】
【課題】 検出器の内部の発熱体に起因する温度変動が測定結果に及ぼす影響を抑制することができる測定装置を提供する。
【解決手段】 測定装置（１）は、検出器筐体（３０）の内包空間に収容され、揺動中心の周りに揺動可能に取り付けられたアーム部を含む検出器（１０）と、測定対象物の表面の測定を行うための触針が設けられた触針部であって、アーム部に取り付けられ、測定対象物の表面の形状に応じてアーム部と一体的に揺動可能に取り付けられた触針部（１４）と、内包空間の温度を測定する第１温度センサと、第１温度センサにより測定した測定時の内包空間の温度に基づいて、測定対象物の測定の結果を補正する温度補正部（１０２）とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 測定装置（１）は、検出器筐体（３０）の内包空間に収容され、揺動中心の周りに揺動可能に取り付けられたアーム部を含む検出器（１０）と、測定対象物の表面の測定を行うための触針が設けられた触針部であって、アーム部に取り付けられ、測定対象物の表面の形状に応じてアーム部と一体的に揺動可能に取り付けられた触針部（１４）と、内包空間の温度を測定する第１温度センサと、第１温度センサにより測定した測定時の内包空間の温度に基づいて、測定対象物の測定の結果を補正する温度補正部（１０２）とを備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出器筐体の内包空間に収容され、揺動中心の周りに揺動可能に取り付けられたアーム部を含む検出器と、
測定対象物の表面の測定を行うための触針が設けられた触針部であって、前記アーム部に取り付けられ、前記測定対象物の表面の形状に応じて前記アーム部と一体的に揺動可能に取り付けられた触針部と、
前記内包空間の温度を測定する第１温度センサと、
前記第１温度センサにより測定した測定時の前記内包空間の温度に基づいて、前記測定対象物の測定の結果を補正する温度補正部と、
を備える測定装置。
測定対象物の表面の測定を行うための触針が設けられた触針部であって、前記アーム部に取り付けられ、前記測定対象物の表面の形状に応じて前記アーム部と一体的に揺動可能に取り付けられた触針部と、
前記内包空間の温度を測定する第１温度センサと、
前記第１温度センサにより測定した測定時の前記内包空間の温度に基づいて、前記測定対象物の測定の結果を補正する温度補正部と、
を備える測定装置。
【請求項2】
前記検出器筐体は、前記内包空間から前記触針部への熱の伝導を抑制するための断熱材を含む、請求項１に記載の測定装置。
【請求項3】
前記検出器筐体には、前記内包空間に外部から空気を導入し、前記内包空間の熱を排出するための開口部が形成される、請求項１に記載の測定装置。
【請求項4】
前記触針部の温度を測定するための第２温度センサを備え、
前記温度補正部は、前記第１温度センサにより測定した前記測定時の前記内包空間の温度と、前記第２温度センサにより測定した前記測定時の前記触針部の温度に基づいて、前記測定対象物の測定の結果を補正する、請求項１から３のいずれか１項に記載の測定装置。
前記温度補正部は、前記第１温度センサにより測定した前記測定時の前記内包空間の温度と、前記第２温度センサにより測定した前記測定時の前記触針部の温度に基づいて、前記測定対象物の測定の結果を補正する、請求項１から３のいずれか１項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は測定装置に係り、特に測定対象物の表面の形状、粗さ又は輪郭等を測定するための測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
測定対象物の表面の形状、粗さ又は輪郭等を測定するための測定装置が知られている。例えば、特許文献１には、測定アームの先端に突設されたスタイラスを測定対象物の測定対象面に当接させて走査し、スタイラスの微小上下動を検出することにより、測定対象物の測定対象面の表面性状を測定する表面性状測定装置が開示されている。特許文献１に記載の表面性状測定装置では、測定アームが回転軸を支点として上下方向に揺動（円弧運動）可能に支持されている。そして、測定アームが揺動する方向に沿うスケール目盛りを有するスケールを用いて、測定アームの揺動による回転角を検出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－００３４３６号公報
【特許文献2】特開２０２１－１７３７１９号公報
【特許文献3】特開２００２－０７１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような測定装置では、測定器（検出器）の内部に配置されたスケール目盛りを読み取るための検出ヘッド及び基板に電力を供給した場合、電力の供給先が熱源（発熱体）となって検出器の内部の温度が変動する。この検出器内部の温度変動により検出ヘッドの近傍のアーム部の長さが経時変化してしまい、測定結果が変動してしまうという課題がある。
【0005】
特許文献２には、測定装置の触針部、スケール及び接続部の熱膨張係数が一定の条件を満たすように調整することにより、環境温度が測定結果に及ぼす影響を抑制することが開示されている。また、特許文献２には、熱膨張係数が異なる材料からなる複数部材をつなぎ合わせて触針部を形成することにより、上記の条件を満たすよう触針部の温度膨張率を調整することが開示されている。特許文献２に記載の触針部の熱膨張係数を用いた調整では、アーム部のうちの検出ヘッドの近傍の部分のみで温度膨張が生じた場合の測定結果の変動を十分に抑制することはできない。
【0006】
特許文献３には、変位検出器（Ｚ軸検出器）の近傍に温度検出器を設ける例が開示されている。特許文献３に記載の技術でも、アーム部のうちの検出ヘッドの近傍の部分のみで温度膨張が生じた場合の測定結果の変動を十分に抑制することはできない。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、検出器の内部の発熱体に起因する温度変動が測定結果に及ぼす影響を抑制することができる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】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る測定装置は、検出器筐体の内包空間に収容され、揺動中心の周りに揺動可能に取り付けられたアーム部を含む検出器と、測定対象物の表面の測定を行うための触針が設けられた触針部であって、アーム部に取り付けられ、測定対象物の表面の形状に応じてアーム部と一体的に揺動可能に取り付けられた触針部と、内包空間の温度を測定する第１温度センサと、第１温度センサにより測定した測定時の内包空間の温度に基づいて、測定対象物の測定の結果を補正する温度補正部とを備える。
【0009】
本発明の第２の態様に係る測定装置は、第１の態様において、検出器筐体は、内包空間から触針部への熱の伝導を抑制するための断熱材を含む。
【0010】
本発明の第３の態様に係る測定装置は、第１又は第２の態様において、検出器筐体には、内包空間に外部から空気を導入し、内包空間の熱を排出するための開口部が形成される。
【0011】
本発明の第４の態様に係る測定装置は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、触針部の温度を測定するための第２温度センサを備え、温度補正部は、第１温度センサにより測定した測定時の内包空間の温度と、第２温度センサにより測定した測定時の触針部の温度に基づいて、測定対象物の測定の結果を補正する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、検出器筐体を設けたことにより、検出器からの触針部側への熱伝導を抑制することができる。そして、第１温度センサにより測定した測定時の検出器筐体の内包空間の温度に応じて測定対象物の測定結果の補正を行うことができる。これにより、検出器の内部の発熱体に起因する温度変動が測定結果に及ぼす影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態に係る測定装置を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図3】検出器を拡大して示す側面図（一部断面図）である。
【図4】検出器における温度変化の影響を説明するための図である。
【図5】検出器（Ｚ軸）指示精度の誤差の計算結果の例を示すグラフである。
【図6】温度補正の例を示す図である。
【図7】測定装置における測定対象物Ｗの測定の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面に従って本発明に係る測定装置の実施の形態について説明する。
【0015】
［測定装置］
図１は、本発明の一実施形態に係る測定装置を示す図である。以下の説明では、ＸＹ平面を水平面とし、Ｚ方向を垂直方向（鉛直方向）とする３次元直交座標系を用いる。
図１は、本発明の一実施形態に係る測定装置を示す図である。以下の説明では、ＸＹ平面を水平面とし、Ｚ方向を垂直方向（鉛直方向）とする３次元直交座標系を用いる。
【0016】
測定装置１は、測定対象物設置部（以下、ステージという。）５０に設置された測定対象物Ｗの表面の形状、粗さ又は輪郭等を測定するための装置である。
【0017】
図１に示すように、ステージ５０は、定盤５２上に設置されており、ステージ５０の表面（測定対象物Ｗの設置面）は、ＸＹ平面に対して平行となっている。定盤５２上には、ステージ５０の表面に対して略垂直に伸びるコラム（Ｚ軸）５４が設置されている。コラム５４には、キャリッジ（Ｘ軸）５６が取り付けられており、キャリッジ５６は、アクチュエータ（不図示）によりコラム５４に沿ってＺ方向に移動可能となっている。
【0018】
キャリッジ５６には、検出器１０が取り付けられており、検出器１０は、アクチュエータ（不図示）によりキャリッジ５６に対してＸ方向に移動可能となっている。キャリッジ５６には、検出器１０のＸ方向位置を検出するためのスケール５８が取り付けられている。スケール５８は、例えば、その長さ方向に沿ってスケール目盛りが形成された直線状のリニアスケール（線形位置スケール）である。
【0019】
なお、本実施形態では、コラム５４を基準として検出器１０を移動可能としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、コラム５４をステージ５０に対してＸ方向に沿って移動可能としてもよいし、ステージ５０をコラム５４に対してＸ又はＺ方向に沿って移動可能としてもよい。すなわち、ステージ５０に設置された測定対象物Ｗと検出器１０とがＸＺ方向に相対移動可能な構成であればよい。
【0020】
また、検出器１０は、ステージ５０に設置された測定対象物Ｗに対してＸ方向だけでなくＹ方向にも相対移動可能としてもよい。
【0021】
図１に示すように、検出器１０は、触針部１４、アーム部１６、揺動軸２０、スケール２２及びスケールヘッド２４を備える。
【0022】
触針部１４は、アーム部１６に対して略一直線状になるように固定されており、触針部１４及びアーム部１６は、揺動軸２０の周りに一体的に揺動可能に固定部２６に取り付けられている。揺動軸２０はＸＹ平面に対して略平行となるように、検出器１０のキャリッジ５６に対する取付角度が調整されている。以下、触針部１４をアーム部１６に取り付けたものを揺動部１８ともいう。
【0023】
なお、揺動部１８の構成は図１に示した略一直線状の例に限定されるものではなく、例えば、触針部１４又はアーム部１６がＬ字状の折れ曲がり部を有し、触針部１４とアーム部１６が略平行になるように取り付けられていてもよい。
【0024】
触針部１４の先端には、触針１２が設けられている。触針１２は、図中下方（－Ｚ方向）に伸びている。ステージ５０に載置された測定対象物Ｗの表面に触針１２を所定の圧力で接触させると、接触位置における測定対象物Ｗの表面の高さ及び凹凸に応じて揺動部１８が揺動軸２０を中心として揺動する。
【0025】
なお、触針部１４の構成は図１に示した例に限定されるものではない。例えば、触針部１４の図中上下方向に触針が設けられたＴ字スタイラス、又は図中下方への触針の突き出し量が図１に示した例よりも長いＬ字スタイラスであってもよい。
【0026】
固定部２６には、アーム部１６の基端部に対向するようにスケール２２が固定されている。固定部２６は、揺動軸２０の揺動中心２０Ｃとスケール２２とをつなぐ（揺動軸２０の揺動中心２０Ｃとスケール２２との間の距離を規定する）部材である。
【0027】
スケール２２は、例えば、直線状のリニアスケール（線形位置スケール）であり、スケール２２の長さ方向に沿ってスケール目盛りが形成されている。スケール２２は、その長さ方向（変位検出方向）が揺動部１８の長さ方向に対して略垂直になるように取り付けられている。
【0028】
スケールヘッド２４は、アーム部１６の基端部に固定されて揺動部１８と一体的に揺動可能となっている。スケールヘッド２４は、固定部２６に固定されたスケール２２の対向位置の目盛り（以下、指示値という。）を読み取る装置である。スケールヘッド２４の種類は特に限定されないが、スケールヘッド２４としては、例えば、スケール２２の目盛りを読み取るための光電センサ又は撮像素子と照明光源（例えば、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode））とを備える非接触式のセンサを用いることができる。
【0029】
スケールヘッド２４によって読み取られたスケール２２の目盛りの読み取り値は制御装置１００（図２参照）に出力される。
【0030】
制御装置１００は、コラム５４及びキャリッジ５６に設けられたアクチュエータを制御して、測定対象物Ｗと検出器１０の触針１２とを相対移動させながら、測定対象物Ｗの表面の位置ごとに、スケール２２の目盛りの読み取り値を取得する。これにより、測定対象物Ｗの表面の形状、粗さ又は輪郭等を測定することができる。
【0031】
なお、本実施形態では、スケール２２を固定部２６に固定し、スケールヘッド２４をアーム部１６の基端部に固定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、スケールヘッド２４を固定部２６に固定し、スケール２２をアーム部１６の基端部に固定してもよい。また、スケール２２は、リニアスケールに限定されず、例えば、アーム部１６の揺動方向に沿って円弧状に形成された円弧スケール（角度スケール）であってもよい。
【0032】
【0033】
制御部１０２は、測定装置１の各部を制御するためのプロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等）と、メモリ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等）とを備える。制御部１０２は、入力部１０４からの操作入力に応じて、制御装置１００及び測定装置１を制御するための制御信号及び検出器１０を移動させるためのアクチュエータ等を制御するための制御信号等を出力する。
【0034】
制御部１０２は、触針部１４又は検出器１０等の測定装置１の構成部材（測定部）の一部が交換された場合に、測定部の種類を検出する機能と、測定部の種類と校正時及び測定時の温度に基づく温度補正機能とを有する。制御部１０２は、温度補正部の一例である。
【0035】
制御部１０２は、スケールヘッド２４によるスケール２２の目盛りの読み取り値の入力を受け付けて、スケール２２の目盛りの読み取り値から測定対象物Ｗの表面の形状、粗さ又は輪郭等の演算を行う。
【0036】
入力部１０４は、操作者からの操作入力を受け付けるための装置であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等を備える。
【0037】
表示部１０６は、画像を表示するための装置であり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を含んでいる。表示部１０６には、例えば、制御装置１００、測定装置１及びアクチュエータ等の操作のためのＧＵＩ（Graphical User Interface）及び測定対象物Ｗの表面の形状、粗さ又は輪郭等の測定結果等が表示される。
【0038】
ストレージ１０８は、測定装置１の制御のためのプログラム及び測定結果のデータ等を格納する装置であり、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等を含んでいる。
【0039】
検出器駆動機構６０は、検出器１０をそれぞれＸＺ方向に移動させるためのＸ軸駆動部及びＺ軸駆動部（例えば、アクチュエータ。図１では図示を省略）を含んでいる。
【0040】
［検出器１０の構成］
図３は、検出器１０を拡大して示す側面図（検出器筐体３０の断面図）である。
図３は、検出器１０を拡大して示す側面図（検出器筐体３０の断面図）である。
【0041】
図３に示すように、本実施形態に係る検出器１０のうち、揺動部１８が取り付けられた固定部２６が検出器筐体３０の内部（以下、内包空間ともいう。）に配置されており、触針部１４は、検出器筐体３０に形成された開口部３２から外部に露出している。
【0042】
上記の通り、スケールヘッド２４は、スケール２２の目盛りを読み取る際に目盛りを照明するための照明光源を含んでおり、この照明光源は、検出器１０における発熱体となる。検出器筐体３０は、検出器１０における発熱体から発せられる熱が検出器筐体３０の外部に伝導するのを抑制する。すなわち、アーム部１６は、検出器筐体３０の内包空間に収容されているため、検出器筐体３０の内包空間における温度変化の影響を受ける。これに対して、触針部１４は、検出器筐体３０の外部に露出しており、検出器筐体３０の内包空間における温度変化の影響を受けにくくなっている。これにより、検出器１０における発熱体が触針部１４に伝導することにより生じる温度膨張を抑制することができる。
【0043】
検出器筐体３０の材質については特に限定されないが、例えば、金属製であってもよい。検出器筐体３０の内側及び外側の面の少なくとも一方に、断熱性を有する断熱材を設けてもよい。また、検出器筐体３０自体を断熱材により形成してもよい。断熱材としては、例えば、樹脂（例えば、多孔質層を含む）、ウレタン、ゴム、炭素繊維、ガラスウール又はスラグウール等を含む断熱材、多孔質層を挟んだ金属膜（例えば、アルミニウム等）からなる断熱材等を用いることができる。これにより、熱伝導の抑制効果をより高めることができる。
【0044】
また、検出器筐体３０の形状についても特に限定されず、少なくとも発熱体となる部分をその内部に収容可能な形状であればよい。図３に示す例では、検出器筐体３０は略直方体形状であるが、例えば、筒形状、円筒形状又は多面体形状であってもよい。
【0045】
図３に示す例では、検出器筐体３０には、触針部１４用の開口部３２とは別に、開口部３４及び３６が形成されている。開口部３４及び３６は、それぞれ略直方体形状の検出器筐体３０の下部（下面）と上部（上面）に対角に位置している。検出器筐体３０の内部で加熱された空気（ＡＩＲ）は、検出器筐体３０の上部の開口部３６から外部に流出する。一方、下部の開口部３４からは外気（ＡＩＲ）が導入され（流入し）て検出器筐体３０の内部全体に流れる（循環する）。これにより、検出器筐体３０内部の熱を外部に排出することができるので、検出器筐体３０内部の温度の蓄積及び上昇を抑制することができる。
【0046】
ここで、開口部３４及び３６は、一方を検出器筐体３０の内包空間の上部（＋Ｚ側）に設け、他方を発熱体であるスケールヘッド２４の近傍又は下部に設けることが望ましい。これにより、検出器筐体３０の内部に一様に空気を流すことができ、内部の熱を排出することができる。
【0047】
また、本実施形態では、検出器１０における発熱体としてスケールヘッド２４の照明光源を例示したが、発熱体の種類はこれに限定されない。検出器１０における回路基板又は駆動機構も発熱体となり得るため、これらの発熱体の位置に合わせて開口部を設けるようにしてもよい。すなわち、開口部の数及び配置は、図３の例に限定されない。
【0048】
なお、検出器筐体３０は、触針部１４側への熱伝導の抑制効果を奏することができればよいので、開口部３４及び３６は、加熱された空気が触針部１４側に向けて流れにくいように配置することが好ましい。開口部３４及び３６は、例えば、検出器筐体３０の触針部１４に対向する面以外の面に形成してもよい。
【0049】
［温度補正］
図３に示すように、測定装置１は温度センサ８０及び８２を含んでいる。温度センサ８０及び８２は、それぞれ第１温度センサ及び第２温度センサの一例である。
図３に示すように、測定装置１は温度センサ８０及び８２を含んでいる。温度センサ８０及び８２は、それぞれ第１温度センサ及び第２温度センサの一例である。
【0050】
温度センサ８０は、検出器筐体３０の内包空間に配置されており、検出器筐体３０の内包空間の温度又はスケール２２の近傍の空間の温度を測定する。温度センサ８２は、検出器筐体３０の外部に配置されており、触針部１４の温度又は触針部１４の環境温度を測定する。本実施形態では、温度センサ８０により測定した温度を用いて、測定対象物Ｗの測定結果の温度補正を行う。
【0051】
なお、図３に示す例では、温度センサ８０は、固定部２６に取り付けられており、温度センサ８２は、触針部１４の近傍に取り付けられているが、温度センサ８０及び８２の配置はこれに限定されない。また、温度センサ８０としては、例えば、スケール２２又はスケールヘッド２４の温度を測定するための放射温度センサ又は色温度センサを用いてもよい。また、温度センサ８２としては、触針部１４の温度を測定するための放射温度センサ又は色温度センサを用いてもよい。
【0052】
図４は、検出器１０における温度変化の影響を説明するための図である。図４では、基準温度Ｔ０（一例で２０℃）と測定時の温度における揺動部１８（触針部１４及びアーム部１６）を、それぞれ実線と破線の直線により簡略化して示しており、触針１２は、揺動部１８の長さと比較して短く無視することができるので省略している。
【0053】
基準温度Ｔ０における触針部１４の先端部から揺動中心２０Ｃまでの距離をＬ１とし、揺動中心２０Ｃからアーム部１６の基端部までの距離をＬ２とする。また、基準温度がＴ０で測定高さがＺのときのスケール２２の目盛りの指示値をＺ２とする。
【0054】
なお、図４では触針部１４とアーム部１６との接続部分を省略しているが、図３に示すように、距離Ｌ１は、触針部１４の長さとアーム部１６の先端部から揺動中心２０Ｃまでの部分の長さとの和に相当し、距離Ｌ２は、アーム部１６の揺動中心２０Ｃから基端部までの部分の長さの和に相当する。
【0055】
上記のように、本実施形態では、検出器筐体３０の内包空間に含まれるアーム部１６は、検出器筐体３０内の温度変化の影響を受けて温度膨張する。一方、
温度センサ８０により測定した検出器筐体３０の内包空間の温度がＴ８０（＞Ｔ０）に変化（上昇）し、温度センサ８２により測定した触針部１４の温度がＴ８２に（＞Ｔ０）に変化（上昇）した場合、図４に破線で示すように揺動部１８が膨張する。温度膨張後の温度Ｔ８０及びＴ８２における触針部１４から揺動中心２０Ｃまでの距離をＬ１ａとし、揺動中心２０Ｃからアーム部１６の基端部までの距離をＬ２ａとする。
温度センサ８０により測定した検出器筐体３０の内包空間の温度がＴ８０（＞Ｔ０）に変化（上昇）し、温度センサ８２により測定した触針部１４の温度がＴ８２に（＞Ｔ０）に変化（上昇）した場合、図４に破線で示すように揺動部１８が膨張する。温度膨張後の温度Ｔ８０及びＴ８２における触針部１４から揺動中心２０Ｃまでの距離をＬ１ａとし、揺動中心２０Ｃからアーム部１６の基端部までの距離をＬ２ａとする。
【0056】
このとき、温度膨張後の測定装置１において測定高さがＺのときの指示値Ｚ２ａは、下記の式により表される。
【0057】
Ｚ２ａ＝（Ｌ１＊Ｌ２ａ）／（Ｌ２＊Ｌ１ａ）＊Ｚ２
上記の式より、測定高さＺが同じ場合、温度膨張後の温度Ｔ８０及びＴ８２における指示値Ｚ２ａは、基準温度Ｔ０における指示値Ｚ２に比例する。したがって、温度膨張後の指示値Ｚ２ａは、定数Ｃを用いて下記の式により表すことができる。
上記の式より、測定高さＺが同じ場合、温度膨張後の温度Ｔ８０及びＴ８２における指示値Ｚ２ａは、基準温度Ｔ０における指示値Ｚ２に比例する。したがって、温度膨張後の指示値Ｚ２ａは、定数Ｃを用いて下記の式により表すことができる。
【0058】
Ｚ２ａ＝Ｚ２×Ｃ …（１）
ここで、基準温度Ｔ０における距離Ｌ１及びＬ２は既知である。また、温度変化後の距離Ｌ２ａは、温度Ｔ８０と基準温度Ｔ０との差分（Ｔ８０－Ｔ０）とアーム部１６の温度膨張率から算出することができる。温度変化後の距離Ｌ１ａは、温度Ｔ８２と基準温度Ｔ０との差分（Ｔ８２－Ｔ０）と触針部１４の温度膨張率から算出される温度膨張後の触針部１４の長さと、温度Ｔ８０と基準温度Ｔ０との差分（Ｔ８０－Ｔ０）とアーム部１６の温度膨張率から算出される温度膨張後のアーム部１６の揺動中心２０Ｃよりも図中左側の部分の長さとの和である。
ここで、基準温度Ｔ０における距離Ｌ１及びＬ２は既知である。また、温度変化後の距離Ｌ２ａは、温度Ｔ８０と基準温度Ｔ０との差分（Ｔ８０－Ｔ０）とアーム部１６の温度膨張率から算出することができる。温度変化後の距離Ｌ１ａは、温度Ｔ８２と基準温度Ｔ０との差分（Ｔ８２－Ｔ０）と触針部１４の温度膨張率から算出される温度膨張後の触針部１４の長さと、温度Ｔ８０と基準温度Ｔ０との差分（Ｔ８０－Ｔ０）とアーム部１６の温度膨張率から算出される温度膨張後のアーム部１６の揺動中心２０Ｃよりも図中左側の部分の長さとの和である。
【0059】
上記のように、定数Ｃは、測定対象物Ｗを測定したときの温度Ｔ８０及びＴ８２によって決まる値である。この測定時の温度Ｔ８０及びＴ８２ごとの定数Ｃは、温度補正パラメータ（温度補正係数）としてストレージ１０８に保存される。
【0060】
測定対象物Ｗの測定時には、制御部１０２は、温度センサ８０及び８２によりそれぞれ測定した温度Ｔ８０及びＴ８２を取得して、温度Ｔ８０及びＴ８２に対応する温度補正係数Ｃをストレージ１０８から読み出す。そして、制御部１０２は、測定時の温度Ｔ８０及びＴ８２に対応する温度補正係数Ｃと、温度Ｔ８０及びＴ８２における指示値Ｚ２ａとを用いて、触針部１４及びアーム部１６の温度膨張の影響を排除した指示値Ｚ２を算出する。ここで、指示値Ｚ２は、例えば、Ｚ２＝Ｚ２ａ／Ｃ（式（１）参照）の関係式を用いて算出することができる。
【0061】
本実施形態によれば、温度センサ８０及び８２によりそれぞれ測定した測定時の温度Ｔ８０及びＴ８２に応じて、温度補正パラメータＣをストレージ１０８から取得することにより、測定対象物Ｗの測定結果の補正を行うことができる。
【0062】
なお、触針部１４又は検出器１０が交換可能な測定装置の場合には、定数Ｃは、測定に使用した測定装置１の構成部材（例えば、触針部１４又は検出器１０の種類）にも依存する。この場合、定数Ｃは、測定に使用した測定装置１の構成部材ごとに用意して、当該構成部材に関する情報と関連付けてストレージ１０８に保存しておけばよい。
【0063】
また、本実施形態では、検出器筐体３０の内包空間と触針部１４の温度測定のために２個の温度センサ８０及び８２を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、外気に開放されている触針部１４側の温度変化は、内包空間における温度変化よりも小さく、触針部１４の温度膨張が測定結果に及ぼす影響は比較的小さいと考えられる。このため、触針部１４側の温度センサ８２を省略して、内包空間における温度膨張のみを考慮するようにしてもよい。
【0064】
［温度補正の例］
図５は、検出器（Ｚ軸）指示精度の誤差の計算結果の例を示すグラフである。図５の横軸は、触針ストローク（基準温度Ｔ０におけるストローク位置Ｚ２）を示しており、縦軸は、検出器（Ｚ軸）指示精度（Ｚ２ａ－Ｚ２）を示している。図５には、基準温度Ｔ０に対して温度Ｔ８０が±１０℃変化した場合の計算結果のグラフが示されており、各グラフの傾き（Ｃ－１）が温度補正パラメータＣに対応している。なお、説明の簡略化のため、触針部１４の温度Ｔ８２は、基準温度Ｔ０から変化しないものとする。
図５は、検出器（Ｚ軸）指示精度の誤差の計算結果の例を示すグラフである。図５の横軸は、触針ストローク（基準温度Ｔ０におけるストローク位置Ｚ２）を示しており、縦軸は、検出器（Ｚ軸）指示精度（Ｚ２ａ－Ｚ２）を示している。図５には、基準温度Ｔ０に対して温度Ｔ８０が±１０℃変化した場合の計算結果のグラフが示されており、各グラフの傾き（Ｃ－１）が温度補正パラメータＣに対応している。なお、説明の簡略化のため、触針部１４の温度Ｔ８２は、基準温度Ｔ０から変化しないものとする。
【0065】
本実施形態では、図６に示すように、温度補正パラメータＣを用いて温度補正を行うことで、検出器指示精度（Ｚ２ａ－Ｚ２）がゼロになる。これにより、環境温度が測定結果に及ぼす影響を抑制することができる。
【0066】
［温度補正方法］
図７は、測定装置１における測定対象物Ｗの測定の手順を示すフローチャートである。
図７は、測定装置１における測定対象物Ｗの測定の手順を示すフローチャートである。
【0067】
測定時には、まず、図１に示すように、測定装置１のステージ５０に測定対象物Ｗを設置する（ステップＳ１０）。
【0068】
次に、測定装置１により測定対象物Ｗの表面形状の測定を実施する（ステップＳ１２）。制御部１０２は、測定対象物Ｗの表面形状の測定結果と、温度センサ８０及び８２により測定した測定時の触針部１４の温度Ｔ８０と、検出器筐体３０の内包空間の温度Ｔ８２とを取得する（ステップＳ１４）。
【0069】
次に、制御部１０２は、測定時の温度Ｔ８０及びＴ８２に基づいて、ストレージ１０８から温度補正パラメータを取得し、温度補正パラメータを用いて測定対象物Ｗの測定結果を補正して保存する（ステップＳ１６）。
【0070】
ステップＳ１６では、測定時の温度Ｔ８０及びＴ８２に対応する温度補正係数Ｃと、温度Ｔ８０及びＴ８２における指示値Ｚ２ａとを用いて、触針部１４及びアーム部１６の温度膨張の影響を排除した指示値Ｚ２を算出する。これにより、測定時の温度Ｔ８０及びＴ８２における測定対象物Ｗの測定結果を精度良く求めることができる。
【0071】
上記の実施形態では、測定対象物Ｗの測定結果の温度補正について説明したが、測定装置１の校正時における校正器の測定結果にも上記の温度補正を適用することが可能である。
【符号の説明】
【0072】
１…測定装置、１０…検出器、１２…触針、１４…触針部、１６…アーム部、１８…揺動部、２０…揺動軸、２２…スケール、２４…スケールヘッド、２６…固定部、３０…検出器筐体、５０…測定対象物設置部、５２…定盤、５４…コラム、５６…キャリッジ、５８…スケール、６０…検出器駆動機構、８０、８２…温度センサ、１００…制御装置、１０２…制御部、１０４…入力部、１０６…表示部、１０８…ストレージ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】