[发明专利]共焦位移计

说明书

[问题]提供一种能够减小测量误差的共焦位移计。[解决方案]由光投射部(120)发射具有多个波长的光。透镜单元(220)用于使由光投射部(120)发射的光产生沿着光轴方向的色像差。此外，由透镜单元(220)使具有色像差的光会聚，并利用该光照射测量对象(S)。经由透镜单元(220)照射测量对象(S)所利用的光中的在聚焦的同时被测量对象(S)的表面反射的波长的光穿过多个针孔。利用运算处理部(150)，基于与穿过多个针孔的多个光的各波长的平均强度相对应的平均信号的各波长的信号强度，来计算测量对象(S)的位移。

技术领域

本发明涉及使用宽波长带的光的共焦位移计。

背景技术

作为以非接触方式测量测量对象的表面的位移的装置，已知有共焦位移计。例如，日本特开2013-130581(专利文献1)描述了用于测量从预定基准位置到测量对象的距离作为测量对象的表面的位移的色差点传感器(CPS)系统。专利文献1所描述的CPS包括两个共焦系统的光路。向这些光路输入具有多个波长的光。穿过了任意光路的光被选择性地输出至测量对象。

第一光路被配置成使得具有不同波长的光聚焦于光轴方向上的测量对象的表面位置附近的不同距离。穿过了第一光路的光在测量对象的表面上反射。在反射光中，仅使聚焦于作为空间滤波器而布置在第一路径中的开口部的位置的光穿过该开口部以引导至波长检测器。波长检测器所检测到的光的光谱轮廓(第一输出光谱轮廓)包括表示测量距离的分量(距离依赖的轮廓分量)并且包括距离独立的轮廓分量。

第二光路被配置成使得具有不同波长的光聚焦于测量对象的表面位置附近的大致相同的距离。穿过了第二光路的光在测量对象的表面上反射。在反射光中，仅使聚焦于作为空间滤波器而布置在第二路径中的开口部的位置的光穿过该开口部以引导至波长检测器。波长检测器所检测到的光的光谱轮廓(第二输出光谱轮廓)不包括距离依赖的轮廓分量而是仅包括距离独立的轮廓分量。使用第二输出光谱轮廓对第一输出光谱轮廓进行针对与距离独立的轮廓分量有关的潜在测量误差的校正。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-130581

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所描述的CPS系统中，由于针对第一输出光谱轮廓进行校正，因此可靠性得以提高。具体地，由于作为距离独立的轮廓分量的测量对象的材料分量、与光源相关联的光源的光谱轮廓分量或者与波长检测器相关联的分量而产生的测量误差减小。然而，在共焦位移计中，由于测量对象的表面上的不规则反射的影响，因而发生比表面的粗糙度大的程度的测量误差。在专利文献1所描述的CPS系统中，不能减小这种测量误差。

本发明的目的是提供能够减小测量误差的共焦位移计。

用于解决问题的方案

(1)根据本发明的共焦位移计是一种共焦位移计，用于使用共焦光学系统来测量测量对象的位移，所述共焦位移计包括：光投射部，其配置为发射具有多个波长的光；光学构件，其被配置为使所述光投射部发射的光产生沿着光轴方向的色像差，使具有该色像差的光会聚，并且使该光照射在所述测量对象上；针孔构件，其包括多个针孔，所述多个针孔使得所述光学构件照射在所述测量对象上的光中的具有在聚焦于所述测量对象的表面的同时被反射的波长的光能够穿过；以及位移测量部，其被配置为基于如下的平均信号的各波长的信号强度来计算所述测量对象的位移，其中所述平均信号对应于与穿过所述多个针孔的多个光有关的各波长的强度的平均值。