形状测量装置制造方法及图纸

本申请提供一种形状测量装置，其能够在宽的测量范围内，高速、高精度地测量测量对象的表面形状，同时使形状测量装置配置得紧凑。可移动部(141)和平衡部(142)由支撑部(125)支撑，并且通过驱动单元(150)相对于支撑部(125)沿彼此相反的方向往复运动。分束器和反光镜附接至可移动部(141)。测量光和参考光通过分束器分别被引导到测量对象(S)和反光镜，且通过测量对象(S)反射的测量光和通过反光镜反射的参考光被引导到光接收部。可移动部(141)往复运动，由此测量光的光程与参考光的光程之差改变。基于可移动部(141)相对于支撑部(125)的相对位置和光接收部的多个像素的光接收量，来获取测量对象(S)的多个部分的表面形状。

【技术实现步骤摘要】
形状测量装置
本专利技术涉及一种测量测量对象的表面形状的形状测量装置。
技术介绍
干涉类型的形状测量装置用来测量测量对象表面形状。在JP-A-2013-83649中描述的相干扫描干涉仪中，从光源产生的光被分为照射在物体上的测量光和照射在参考反光镜上的参考光。由物体反射的测量光和由参考反光镜反射的参考光叠加并由照相机检测。在包括光源和照相机在内的光学系统相对于物体移动的状态下，由照相机获取图像。基于所获取的图像中的干涉条纹的间隔来计算物体的表面高度。
技术实现思路
期望形状测量装置在宽的测量范围内、高速地测量测量对象的表面形状。然而，在JP-A-2013-83649中描述的相干扫描干涉仪中，当增加光学系统的移动范围以扩大测量范围或者增大光学系统的移动速度以加速测量时，整个形状测量装置的振动增加。为了防止这种振动，有必要增大形状测量装置的尺寸和重量。因此，难以使形状测量装置配置得紧凑的同时在宽的测量范围内、高速地测量测量对象的表面形状。本专利技术的目的是提供一种形状测量装置，其能够在宽的测量范围内，高速、高精度测量测量对象的表面形状，同时使形状测量装置配置得紧凑。(1)根据本专利技术的形状测量装置是测量测量对象的表面形状的形状测量装置，所述形状测量装置包括：光投射部，其被配置为发射具有多个峰值波长的光；参考体；第一光接收部，其包括二维排列的多个像素；光学系统，其被配置为：将由光投射部发射的光作为测量光引导到测量对象，将由光投射部发射的光作为参考光引导到参考体，产生由测量对象反射的测量光与由参考体反射的参考光的干涉光，以及将产生的干涉光引导到第一光接收部；可移动部，光学系统和参考体中的至少一个附接至可移动部，所述可移动部往复运动，从而改变测量光的光程与参考光的光程之差；支撑部，其被配置为支撑可移动部以能够往复运动；位置检测部，其被配置为检测可移动部相对于支撑部的相对位置；形状获取部，其被配置为基于由位置检测部检测出的相对位置和第一光接收部的多个像素的光接收量，来获取测量对象的多个部分的表面形状；平衡部，其被支撑以能够相对于支撑部往复运动；以及第一驱动部，其被配置为使可移动部与平衡部相对于支撑部沿彼此相反的方向往复运动。在形状测量装置中，可移动部和平衡部由支撑部支撑。光学系统和参考体中的至少一个附接到可移动部。由光投射部发射的光作为测量光被引导到测量对象。由光投射部发射的光作为参考光被引导到参考体。由测量对象反射的测量光与由参考体反射的参考光的干涉光由光学系统产生并被引导到第一光接收部。可移动部通过第一驱动部往复运动，由此测量光的光程与参考光的光程之差(在下文中被称为光程差)改变。从第一光接收部的多个像素中的每一个来获取根据光程差变化的光接收量的干涉图案。由于测量光和参考光具有多个峰值波长，因此光接收量的干涉图案不显示空间周期性。因此，可以基于由位置检测部检测到的可移动部相对于支撑部的相对位置和第一光接收部的像素的光接收量，来高精度地唯一地指定与相对位置和光接收量相对应的测量对象的各部分的表面形状。在第一光接收部中，由于多个像素被二维排列，因此第一光接收部可以同时接收包括由测量对象的多个部分反射的测量光在内的干涉光。因此，可以高速地获取测量对象的多个部分的表面形状。此外，相对于支撑部，平衡部通过第一驱动部沿可移动部的相反方向往复运动。在这种情况下，即使可移动部往复运动，形状测量装置的重心位置几乎不变化。因此，形状测量装置不会不稳定地振动。不需要增加形状测量装置的尺寸和重量。可以使可移动部高速大幅振动。结果，可以在较宽的测量范围内，高速、高精度地测量测量对象的表面形状，同时使形状测量装置配置得紧凑。(2)光投射部可以发射相干性高于白光的相干性并且低于激光的相干性的光。在这种情况下，在光程差的宽区域中，从第一光接收部的多个像素获取光接收量的干涉图案。因此，可以高速测量测量对象的表面形状。(3)形状测量装置还可以包括弹性元件，其被配置为连接可移动部和平衡部。在这种情况下，可移动部和平衡部容易地振动。因此，可以减少为使可移动部和平衡部往复运动而被提供至第一驱动部的能量。(4)往复机构可以由弹性元件、可移动部和平衡部来配置。弹性元件的弹簧常数可以被设置成使得往复机构的固有频率处于相对往复机构的振动频率的固定范围内。在这种情况下，可移动部和平衡部的简单谐振由弹性元件维持。因此，可以使为使可移动部和平衡部振动而被提供至第一驱动部的能量最小化。(5)第一驱动部可以附接在可移动部与平衡部之间，以与支撑部机械隔离。在这种情况下，第一驱动部的振动不被传递至支撑部。因此，可以进一步使形状测量装置稳定。(6)形状测量装置还可以包括被配置为能够平行于一个方向滑动的第一滑动部和第二滑动部。可移动部和平衡部可以经由第一滑动部和第二滑动部分别附接到支撑部，以能够往复运动。在这种情况下，可移动部和平衡部的往复运动的方向被限制为与该一个方向平行。因此，可以进一步使形状测量装置稳定。(7)形状测量装置还可以包括：第三滑动部，其被配置为能够平行于一个方向滑动；板部，其被支撑以能够相对于支撑部往复运动；以及第二驱动部，其被配置为使板部相对于支撑部往复运动。第一滑动部、第二滑动部和第三滑动部中的每一个可以是直线运动轴承。第一滑动部可以设置在可移动部中和板部的一个表面上。第二滑动部可以设置在平衡部中和板部的一个表面上。第三滑动部可以设置在板部的另一个表面上和支撑部中。第二驱动部可以使板部往复运动，使得第一滑动部、第二滑动部和第三滑动部中的每一个中的滚动元件滚动一圈或更多。在这种情况下，防止了第一滑动部、第二滑动部和第三滑动部中的每一个中的仅滚动元件的一部分与直线运动轴承的一部分接触的情况。用于使滚动元件的运动平滑的润滑剂可以围绕滚动构件流通。因此，可以防止第一滑动部、第二滑动部和第三滑动部的咬粘(seizure)，并延长形状测量装置的寿命。(8)板部可以包括第一部分、第二部分和第三部分。第一部分的一个表面与可移动部之间的间隔可以大于第三部分的一个表面与可移动部之间的间隔。第二部分的一个表面与平衡部之间的间隔可以大于第三部分的一个表面与平衡部之间的间隔。第三部分的另一个表面与支撑部之间的间隔可以大于第一部分的另一个表面与支撑部之间的间隔以及第二部分的另一个表面与支撑部之间的间隔。第一滑动部可以设置在第一部分的一个表面上。第二滑动部可以设置在第二部分的一个表面上。第三滑动部可以设置在第三部分的另一个表面上。在这种情况下，由于板部的第一部分和第二部分不会在可移动部和平衡部的方向上比第三部分更加突出，所以第一滑动部和第二滑动部在该方向上的突出量减小。由于板部的第三部分不会在支撑部的方向上比第一部分和第二部分更加突出，所以第三滑动部在该方向上的突出量减小。因此，可以防止形状测量装置的尺寸增加，同时延长形状测量装置的寿命。(9)可移动部的往复运动的周期可以包括第一时段和第二时段，在第一时段中，第一光接收部的多个像素接收干涉光，在第二时段中，第一光接收部的多个像素不接收干涉光。第二驱动部可以在第二时段中移动板部，而在第一时段中停止板部的移动。在这种情况下，容易地防止了测量对象的测量受到板部的移动的影响。(10)形状测量装置还可以包括引导部，其被配置为发射第一引导光和第二引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状测量装置，其测量测量对象的表面形状，所述形状测量装置包括：光投射部，其被配置为发射具有多个峰值波长的光；参考体；第一光接收部，其包括二维排列的多个像素；光学系统，其被配置为：将由所述光投射部发射的光作为测量光引导到所述测量对象，将由所述光投射部发射的光作为参考光引导到所述参考体，产生由所述测量对象反射的所述测量光与由所述参考体反射的所述参考光的干涉光，以及将产生的干涉光引导到所述第一光接收部；可移动部，所述光学系统和所述参考体中的至少一个附接至所述可移动部，所述可移动部往复运动，从而改变所述测量光的光程与所述参考光的光程之差；支撑部，其被配置为支撑所述可移动部以能够往复运动；位置检测部，其被配置为检测所述可移动部相对于所述支撑部的相对位置；形状获取部，其被配置为基于由所述位置检测部检测出的所述相对位置和所述第一光接收部的多个像素的光接收量，来获取所述测量对象的多个部分的表面形状；平衡部，其被支撑以能够相对于所述支撑部往复运动；以及第一驱动部，其被配置为使所述可移动部与所述平衡部相对于所述支撑部沿彼此相反的方向往复运动。

【技术特征摘要】
2016.10.12 JP 2016-2010481.一种形状测量装置，其测量测量对象的表面形状，所述形状测量装置包括：光投射部，其被配置为发射具有多个峰值波长的光；参考体；第一光接收部，其包括二维排列的多个像素；光学系统，其被配置为：将由所述光投射部发射的光作为测量光引导到所述测量对象，将由所述光投射部发射的光作为参考光引导到所述参考体，产生由所述测量对象反射的所述测量光与由所述参考体反射的所述参考光的干涉光，以及将产生的干涉光引导到所述第一光接收部；可移动部，所述光学系统和所述参考体中的至少一个附接至所述可移动部，所述可移动部往复运动，从而改变所述测量光的光程与所述参考光的光程之差；支撑部，其被配置为支撑所述可移动部以能够往复运动；位置检测部，其被配置为检测所述可移动部相对于所述支撑部的相对位置；形状获取部，其被配置为基于由所述位置检测部检测出的所述相对位置和所述第一光接收部的多个像素的光接收量，来获取所述测量对象的多个部分的表面形状；平衡部，其被支撑以能够相对于所述支撑部往复运动；以及第一驱动部，其被配置为使所述可移动部与所述平衡部相对于所述支撑部沿彼此相反的方向往复运动。2.根据权利要求1所述的形状测量装置，其中，所述光投射部发射相干性高于白光的相干性且低于激光的相干性的光。3.根据权利要求1或2所述的形状测量装置，还包括被配置为连接所述可移动部和所述平衡部的弹性元件。4.根据权利要求3所述的形状测量装置，其中往复机构由所述弹性元件、所述可移动部和所述平衡部来配置，并且所述弹性元件的弹簧常数被设置为使得所述往复机构的固有频率处于相对所述往复机构的振动频率的固定范围内。5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的形状测量装置，其中，所述第一驱动部附接至所述可移动部与所述平衡部之间，以与所述支撑部机械隔离。6.根据权利要求1、2和4中任一项所述的形状测量装置，还包括被配置为能够平行于一个方向滑动的第一滑动部和第二滑动部，其中所述可移动部和所述平衡部经由所述第一滑动部和所述第二滑动部分别附接到所述支撑部以能够往复运动。7.根据权利要求6所述的形状测量装置，还包括：第三滑动部，其被配置为能够平行于一个方向滑动板部，其被支撑以能够相对于所述支撑部往复运动；以及第二驱动部，其被配置为使所述板部相对于所述支撑部往复运动，其中所述第一滑动部、所述第二滑动部和所述第三滑动部中的每一个是直线运动轴承，所述第一滑动部设置在所述可移动部中和所述板部的一个表面上，所述第二滑动部设置在所述平衡部中和所述板部的一个表面上，所述第三滑动部设置在所述板部的另一个表面上和所述支撑部中，所述第二驱动部使所述板...

【专利技术属性】
技术研发人员：迹路隆，秋柴雄二，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：日本,JP