顕微鏡を用いた穴の直径測定の妥当性について

質問

顕微鏡を用いた穴の直径（以下、穴径）を測定する方法の妥当性について教えていただきたいことがございます。
私は仕事で基板のビアの穴径(相場は1mm)を測定するのですが、その測定方法について
職場で顕微鏡を用いる方法とピンゲージという道具を用いる方法と
どちらが精度がよいか意見が分かれています

測定方法の詳細を以下に示します
(1)顕微鏡を用いた方法
顕微鏡を通して基板のビアをPCの画面上に映し出し、専用のソフトで
ビアの円周上の任意の3点を選択することによって穴径をソフトが算出する方法
（この算出方法はソフトに備えられた機能である）

(2)ピンゲージを用いた方法
ピンゲージとは、対象物の穴径を測るための測定器。栓ゲージとも呼ばれる。
ピンゲージは任意の穴径に合わせた太さの棒状をしており、
ビアに細いものから太いものへと順番に各サイズのピンゲージを差し、
ちょうどフィットしたゲージの太さをそのビアの穴径とする方法。
なお、ピンゲージの材料はセラミックであり、
セラミック製は鋼に比べて耐摩耗性に優れ、サビや腐食の心配もなく経年変化に強い。

実際に同じビアを両方法で測定してみると、顕微鏡で得たデータの方が
値が大きくなる傾向がありますが、部内では(2)の方法を
支援する人が多くいます
その理由は「(1)は光の加減、焦点、ちょっとした顕微鏡の高さの違いにより
精度が狂いやすい、それに対し(2)は物理的に穴径を測ることになるから」
ということです。

ただ、その支援する人も含めレンズ工学について詳しい人が
私の職場では誰もいないため、本当に上記の理由が
(2)の方が優れている理由になるかどうか実際に所は誰も自信を持って
公に答えられない状態にあります

すみませんがどなたかレンズなどについてお詳しい方で
(1)と(2)どちらの方が精度がよいかご意見をお聞かせいただけないでしょうか

よろしくお願いします

回答No.1

麻野 なぎ（@AsanoNagi） · ベストアンサー

おそらくは、光学の知識までは必要としないのではないかと思います。

多分、ビアホールの真円度の問題です。

ピンゲージの場合（おそらく、ピンゲージの真円度の方が良いので）ビアホールの直径の最も小さい部分を計測することになります。
一方で、顕微鏡の場合、円周上の３点を選ぶわけですから、真円度が悪ければ、どの点を選ぶかで測定がばらつきます。

極端な話、ビアホールが楕円だったとしたら、ピンゲージで計測されるのは楕円の短径になります。
顕微鏡では、選択した３点を通る仮想的な円周の直径を計測することになります。

以上が、顕微鏡の方が測定結果が大きくなる理由です。

何を以て「精度が良い」と判断するかで考え方は変わってきます。
ビアホールを仮想的な真円で近似した場合の、その真円の直径を求めるのであれば、顕微鏡を使って、数回異なる場所を指定して計測するのが良いでしょう。
最も狭いところが問題になるなら、ピンゲージが妥当です。
最も広いところが問題になるなら、顕微鏡で複数回計った最大値が妥当でしょう。

あと、顕微鏡の場合、「ぴったり円周の上」を選択するのは個人差が出てきますから、測定者によってどの程度のバラツキがあって、それが許容できるかどうかを調べるのは重要です。

一方、ピンゲージでは、入る・入らないの判断である上に、もともと基準となるピンゲージの呼び径が0.01mm 位の刻みなので、測定結果も 0.01mm で丸められるために、こちらのほうが測定のバラツキは少なくなるはずです。

お礼

早速の詳細なご回答ありがとうございます
真円度や仮想的な円周という考え方は全く思いつきませんでした。
そういう意味だと精度というより、信頼度的にピンゲージの方がいいのかなと
いう気もします。
大変参考になりました。