位移计和位移测定方法技术

一种位移计和位移测定方法，其无论被测定物的表面状态如何，均能进行稳定测量。这种位移计具有将光投射到被测定物（１６）的物镜（１５）；使物镜（１５）以规定振幅沿通过物镜的光的光轴方向振动的起振部；检测物镜（１５）位置的位置检测部；使物镜（１５）沿与光轴方向正交的平面移动的物镜扫描部（５２）；检测物镜（１５）移动位置的物镜移动检测部（５３）；根据由物镜移动检测部（５３）检测的测定区域内的物镜（１５）的位置信息和在多个测定点测定的位移量，演算测定区域内位移量分布用的演算处理部（５８）；输出由演算处理部（５８）演算出的结果用的输出部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及向例如金属、树脂、玻璃、陶瓷、纸等的被测定物表面投射光来测定被测定物表面位移的，以及用同样的测定原理测定被测定物厚度的测厚仪。
技术介绍
以前测定金属或树脂等的被测定物表面位移的装置，例如利用对焦点检测型非接触拉移计。本专利技术人已经开发出如专利文献1所示的位移计。图1表示的是专利文献1的位移计的构成实例。该图所示的位移计的构成是，可以使由激光功率控制部11驱动的激光二极管12的出射光，依次通过分光镜13、准直透镜14和物镜15，投射到被测定物16。来自被测定物16的反射光通过物镜15和准直透镜14由分光镜13反射，通过形成有针孔17a的光圈部17上的针孔17a，向光电二极管18入射。由光电二极管18进行光电变换后的信号向放大器19输入，其输出信号X向演算部20输入。在形成为U字状的音叉21一侧纵长部分的前端安装着物镜15的边缘部分。由于音叉21的振动，物镜15以规定振幅沿激光二极管12出射光的光轴方向振动。在音叉21一侧纵长部分前端侧的一边，配设有例如利用磁、光或静电电容的传感器构成的、作为位置检测部的音叉振幅检测器22，从而可检测出音叉21的振幅、即物镜15的位置。由音叉振幅检测器22检测出的检测振幅信号向放大器23输入，其输出信号Y向演算部20输入。在音叉21另一侧纵长部分前端侧的一边，配设着使音叉21振动用的螺线管24。将来自音叉振幅控制部25的控制电流供给螺线管24，由音叉振幅控制部25输入放大器23的输出信号，将音叉21的振幅控制为一定。以下，说明该位移计的动作。当由音叉振幅控制25向螺线管24供给控制电流时，用螺线管24产生响应控制电流的磁场。该产生的磁场使音叉21以规定振幅振动，使物镜15向通过该物镜15的光的光轴的方向振动。音叉振幅检测器22检测音叉21的振幅、即物镜15的振幅，输出作为物镜15振幅的正弦波信号。由放大器23放大该正弦波信号，将从放大器23输出的输出信号Y向演算器20输出。另一方面，当由激光功率控制器11向光电二极管12供给驱动电流时，激光二极管12出射激光。该出射光通过分光镜13、准直透镜14和物镜15向被测定物16投射。由被测定物16反射的反射光通过物镜15和准直透镜14由分光镜13反射，向光圈部17侧投射，仅使透过针孔17a的光入射到光电二极管18。因此，光电二极管18对由被测定物16产生的潜光和由激光二极管12发生的杂光引起的反射光，用针孔17a进行遮蔽，使其不能通过针孔17a，仅仅使在被测定物16产生的对焦点的光入射到光电二极管18。这时，由于物镜15的振动，物镜15和被测定物16间的距离发生有变化。在规定的距离中，若投射到被测定物16的光的对焦点在被测定物16上产生，则光电二极管18的接收光输出瞬时变为最大，将与该接收光输出相应的信号输入到放大器19，从放大器19的输出输出信号X输入到演算部20。演算部20对输出信号X为最大值时刻的输出信号Y的电平、即物镜15的振幅进行取样，并作为位移信号S输出。而且，向距离变换部50输入取样的位移信号S，将位移信号S变换成相应位移信号S的距离，由此测定被测定物16的表面位移。通过获取该光接收量为最大的位置，即通过得到投射到被测定物16的光的对焦点在被测定物16上所得到的物镜15的位置，利用测定被测定物16表面的位移，能高精度、高速度测定位移。由于使用了光圈部，所以即使因在被测定物16上产生的潜光或杂光而产生反射光，也能成为在位移的测定值上难于产生误差的位移计。专利3300803号然而，由于用该位移计投光到被测定物的光点尺寸比较小，存在有因被测定物的表面状态而导致不可能测定的问题。例如，对于在被测定物表面有凹部和孔等，在存在光难以正常反射的区域等的场合下，由位移计投射到被测定物的光不能确实地反射到位移计，所以不能进行测定。对于在被测定物表面有呈斑点尺寸大小的细小凹凸的场合，由于有一点的测定位置变动或被测定物的移动，则测定值有大的变动，所以存在难以进行正确测量的问题。
技术实现思路
本专利技术是为解决这些问题而研制的，本专利技术的目的在于提供无论被测定物的表面状态如何，均可实施稳定测量的。为了实现上述目的，本专利技术的技术解决方案1所述的位移计具有，产生投射到被测定物16的光的发光部、接受由上述发光部出射的光并将其投射到被测定物16的物镜15、使上述物镜15以规定振幅沿第一方向振动的起振部、检测上述物镜15在第一方向移动的位置的位置检测部、使来自被测定物16的反射光通过的光圈部、对通过上述光圈部的光进行接收的光接收部、和取得在由上述光接收部接收到的光接收量为最大时刻的上述位置检测部的检测位置，并根据其演算出被测定物16的位移的位移演算部。该位移计的特征是还具有，使上述物镜15沿与第一方向正交的第二方向移动的物镜扫描部52和演算处理部58，该演算处理部58通过上述物镜扫描部52使物镜15沿第二方向移动，将被测定物16的测定点以规定移动量移动，在多个测定点测定位移，并根据各测定点的位移测定结果演算出被测定物16的二维位移。采用这种结构，使物镜15沿与第一方向正交的第二方向移动，一面改变测定点一面连续测定多个位置的位移量，例如即使在某点不能进行测定，根据其附近点的测定结果，也能得到位移量或位移量的近似值。技术解决方案2的位移计具有，产生投射到被测定物16的光的发光部、接受由上述发光部出射的光并将其投射到被测定物16的物镜15、使上述物镜15以规定振幅沿通过物镜15的光的光轴方向振动的起振部、检测上述物镜15在光轴方向移动的位置的位置检测部、使来自被测定物16的反射光通过的光圈部、对通过上述光圈部的光进行接收的光接收部、和取得在由上述光接收部接收到的光接收量为最大时刻的上述位置检测部的检测位置并根据其演算出被测定物16位移的位移演算部。该位移计的特征是还具有在被测定物16上指定作为测定对象的测定区域的测定区域指定部51；依据上述测定区域指定部51指定的测定区域，使上述物镜15沿与光轴方向正交的平面移动的物镜扫描部52；检测上述物镜扫描部52检测在正交平面使上述物镜15移动的位置的物镜移动检测部53；根据由上述物镜移动检测部53检测出的、在测定区域内进行测定的多个测定点的物镜15的位置信息和在多个测定点测定到的位移量，演算出测定区域内的位移量分布用的演算处理部56；输出由上述演算处理部58演算的结果用的输出部66。采用这种结构，还使物镜15沿与第一方向正交的第二方向移动，一面改变测定点一面可以连续测定多个位置的位移量，例如即使在某点不能进行测定时，根据其附近点的测定结果，也能得到位移量或位移量的近似值。作为技术解决方案3的位移计，其特征在于，除了技术解决方案1或2以外，还具有，上述物镜扫描部52使上述物镜15移动，以规定间隔扫描在被测定物16上指定的路径或区域内，上述演算处理部58将各测定点测定的位移量作为连续量，可以显示在上述指定的路径或区域内的被测定物16的轮廓形状。采用这种结构，还能连续取得由线指定的部分的位移量，从而检测指定部分的形状和斜率。作为技术解决方案4的位移计，其特征在于，除了技术解决方案1或2以外，还具有，上述物镜扫描部52使上述物镜15移动，以规定间隔扫描在被测定物16上指定的路径或区域内，上述演算处理部58本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位移计，其具有：产生投射到被测定物的光的发光部；接收从上述发光部出射的光，并投射到被测定物上的物镜；使上述物镜以规定振幅沿第一方向振动的起振部；检测上述物镜在第一方向移动的位置的位置检测部；使来自被测定物的反射光通过的光圈部；对通过上述光圈部的光进行接收的光接收部；取得上述光接收部接收到的光接收量为最大时刻的上述位置检测部的检测位置，根据其演算与被测定物相关位移的位移演算部；其特征在于，　　　　使上述物镜沿与第一方向正交的第二方向移动的物镜扫描部；　　　　通过上述物镜扫描部使物镜沿第二方向移动，使被测定物的测定点以规定的移动量进行移动，在多个测定点测定位移，根据各测定点的位移测定结果演算与被测定物相关二维位移的演算处理部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：秋柴雄二，
申请(专利权)人：株式会社其恩斯，
类型：发明
国别省市：JP[日本]