CN102564316A - 光学位移计 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能够准确检测物体的位移的光学位移计。光投射部分利用偏振方向彼此不同的第一光和第二光选择性地照射工件。从工件反射的光透过光接收透镜入射到光接收元件上。波形生成部分生成显示由光接收元件获取的第一光的光接收量分布和第二光的光接收量分布的第一波形数据和第二波形数据。波形处理部分计算第一波形数据和第二波形数据中相互对应的波峰之间的比值，并且基于计算出的比值从每个第一波形数据和第二波形数据中选择一个波峰，以便检测波峰的位置。

Description

光学位移计

技术领域

本发明涉及一种用于通过三角测量系统检测物体的位移的光学位移计。

背景技术

在三角测量系统的光学位移计中，用光照射物体(下文称为“工件”)的表面，反射的光被具有一维或二维排列像素的光接收元件接收。可基于由光接收元件获取的光接收量分布的峰位来测量工件表面的高度。因此，能够检测工件的位移(例如，日本未审专利公报No.2008-96117)。

在光学切割系统的光学位移计中，利用具有直线横剖面的带状光照射工件，反射的光被二维光接收元件接收。由光接收元件获取的光接收量分布被放大器放大，然后转换成数字波形数据。基于该波形数据的峰位，检测工件的剖面形状。

然而，在上述光学位移计中，照射工件的光可能在工件的表面上多次反射。多次反射的光入射到光接收元件上，导致在波形数据中出现多个波峰。这导致无法获取准确的工件剖面形状。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够准确检测物体的位移的光学位移计。

(1)本发明的光学位移计是如下的光学位移计，其检测从物体反射的光的峰位，以便通过三角测量系统来检测物体的位移，所述光学位移计包括：光投射部分，其用光照射所述物体；光接收部分，其以相互能辨别的方式接收第一光和第二光，所述第一光包括第一线偏振分量，所述第二光包括第二线偏振分量，所述第二线偏振分量不同于所述第一线偏振分量；光接收量分布获取部分，其将由所述光接收部分获得的所述第一光的光接收量分布获取作为第一光接收量分布，并且将由所述光接收部分获得的所述第二光的光接收量分布获取作为第二光接收量分布；峰位检测部分，其基于由所述光接收量分布获取部分获取的所述第一光接收量分布和所述第二光接收量分布计算用于区分假波峰的位置和真波峰的位置的区分信息，以便基于计算出的所述区分信息指定真峰位，所述假波峰是因在所述物体的表面上反射多次的光而形成的，所述真波峰是因在所述物体的表面上反射一次的光而形成的；以及测量处理部分，其计算所述物体的与由所述峰位检测部分指定的所述真峰位对应的位移。

在该光学位移计中，用由光投射部分发出的光照射物体，从物体反射的光作为第一光和第二光被光接收部分以可相互辨别的方式接收，所述第一光由第一线偏振分量构成，所述第二光由第二线偏振分量构成。光接收量分布获取部分将由光接收部分获得的第一光的光接收量分布获取作为第一光接收量分布，并且光接收量分布获取部分将由光接收部分获得的第二光的光接收量分布获取作为第二光接收量分布。

在接收从物体反射的光时，存在如下情况：在物体上反射一次的光被光接收部分接收为第一光和第二光，同时在物体上反射多次的光也被光接收部分接收为第一光和第二光。在这种情况下，在第一光接收量分布和第二光光接收量分布中出现因反射一次的光而形成的真波峰和因反射多次的光而形成的假波峰。

这里，第一线偏振分量的反射率和第二线偏振分量的反射率不同。因此，当用于照射物体的光的第一线偏振分量和第二线偏振分量具有相同的光强时，反射光的第一线偏振分量和第二线偏振分量的光强不同。因此，接收的第一光和第二光具有不同的光强。

此外，反射多次的光的第一线偏振分量和第二线偏振分量的光强的值是通过将用于照射物体的光的第一线偏振分量和第二线偏振分量的光强多次乘以反射率而获得的。因此，在多次反射光作为第一光和第二光被接收时第一光和第二光的光强之间的比值与在一次反射光作为第一光和第二光被接收时第一光和第二光的光强之间的比值不同。

因此，峰位检测部分基于第一光接收量分布和第二光接收量分布计算用于区分假波峰的位置和真波峰的位置的区分信息，所述假波峰是因多次反射光而形成的，所述真波峰是因一次反射光而形成的。可基于计算出的区分信息指定真峰位。测量处理部分计算物体的与指定的真峰位对应的位移。这可防止将与假峰位对应的值错误计算为物体的位移，以便将与真峰位对应的值作为物体的准确位移。

(2)峰位检测部分可检测由光接收量分布获取部分获取的第一光接收量分布中的峰位作为第一峰位，并且可检测第二光接收量分布中的峰位作为第二峰位，以便计算相互对应的第一峰位和第二峰位的光接收量之间的相对值作为区分信息。

如上所述，在多次反射光作为第一光和第二光被接收时第一光和第二光的光强之间的比值与在一次反射光作为第一光和第二光被接收时第一光和第二光的光强之间的比值不同。因此，因多次反射光而形成的在第一光接收量分布中出现的波峰的值与在第二光接收量分布中出现的波峰的值之间的比值与因一次反射光而形成的在第一光接收量分布中出现的波峰的值与在第二光接收量分布中出现的波峰的值之间的比值不同。

因此，可基于在第一光接收量分布中的峰位的光接收量和在第二光接收量分布中的峰位的光接收量之间的相对值，指定因一次反射光而形成的真峰位。因此，可获取物体的准确位移。

(3)峰位检测部分可计算由光接收量分布获取部分获取的第一光接收量分布和第二光接收量分布之间的相对关系作为区分信息。

在这种情况下，可基于第一光接收量分布和第二光接收量分布之间的相对关系，指定因一次反射光而形成的真峰位。因此，可获取物体的准确位移。

(4)光投射部分可被构造成用第一光和第二光选择性地照射物体。

在这种情况下，在用从光投射部分发出的第一光照射物体时光接收部分接收第一光，在用从光投射部分发出的第二光照射物体时光接收部分接收第二光。在这种情况下，可通过简单的控制利用简单的构造使光接收部分选择性地接收第一光和第二光。

(5)光投射部分可包括：第一光投射元件和第二光投射元件，其产生光；第一光学系统，其将由所述第一光投射元件产生的光作为第一光引导向物体；以及第二光学系统，其将由所述第二光投射元件产生的光作为第二光引导向物体。

在这种情况下，通过使第一光投射元件和第二光投射元件选择性地发光，可通过简单的控制利用简单的构造用从光投射部分发出的第一光和第二光选择性地照射物体。

(6)光投射部分可包括：共同光投射元件，其产生光；以及偏振分量控制部分，其控制由所述共同光投射元件产生的光的偏振分量，以便用第一光和第二光照射物体。

在这种情况下，可通过简单的控制利用简单的构造用从光投射部分发出的第一光和第二光选择性地照射物体。

(7)光投射部分可被构造成用包括第一线偏振分量和第二线偏振分量的共同光照射物体，并且光接收部分还可包括：光接收元件；以及光接收选择部分，其将由物体反射的共同光选择性地作为第一光和第二光引导向光接收元件。

在这种情况下，可使光接收部分选择性地接收第一光和第二光，同时简化光投射部分的构造。

(8)区分信息可包括在第一光接收量分布中出现的波峰的值与在第二光接收量分布中出现的波峰的值之间的比值。在这种情况下，可基于第一光接收量分布和第二光接收量分布准确地指定因一次反射光而形成的真峰位。

(9)区分信息可包括在第一光接收量分布中出现的波峰的值与在第二光接收量分布中出现的波峰的值之间的差值。在这种情况下，可基于第一光接收量分布和第二光接收量分布准确地指定因一次反射光而形成的真峰位。

(10)区分信息可包括通过利用在第一光接收量分布和第二光接收量分布中出现的波峰的值与预先设定系数进行计算所求得的值。在这种情况下，可基于第一光接收量分布和第二光接收量分布准确地指定因一次反射光而形成的真峰位。

(11)第一光的偏振方向和所述第二光的偏振方向可彼此相差90度。

在这种情况下，可使得第一光的反射率和第二光的反射率之间的差异大。因此，可使得在多次反射光作为第一光和第二光被接收时第一光和第二光的光强之间的比值与在一次反射光作为第一光和第二光被接收时第一光和第二光的光强之间的比值之间的差异大。因此，可基于第一光接收量分布和第二光接收量分布容易且准确地选择因一次反射光而形成的真峰位。

根据本发明，可准确地选择因一次反射光而形成的真峰位。这可实现准确检测物体的位移。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的光学位移计的构造的框图。

图2是光投射/光接收部分和工件的外部立体图。

图3是示出工件表面上的光照射位置与光接收元件上的光入射位置之间的关系的图。

图4是示出工件表面上的光照射位置与光接收元件上的光入射位置之间的关系的图。

图5是示出在光接收元件的光接收面上的光接收量分布的图。

图6是示出显示图5中的光接收量分布的波形数据的图。

图7A和图7B是显示轮廓数据的图。

图8A和图8B是说明光在工件表面上的反射的图。

图9是示出光接收元件中的光接收量分布的另一实例的图。

图10是示出显示图9中的光接收量分布的波形数据的图。

图11是示出光投射/光接收部分的构造的示意性立体图。

图12是示出光投射部分的构造的示意性立体图。

图13是示出从光投射元件发出的光的光路的图。

图14A和图14B是示出在用第一光和第二光照射时的波形数据的图。

图15是由波形处理部分进行的峰位检测程序的流程图。

图16是示出光投射部分的另一实例的图。

图17是示出光投射部分的又一实例的图。

图18是示出光投射部分、光接收元件和光接收透镜之间的位置关系的图。

图19是用于说明真波峰的宽度和假波峰的宽度的图。

图20是由波形处理部分进行的峰位检测程序的另一实例的流程图。

图21是在基于光接收元件的光接收量分布指定真波峰时的峰位检测程序的流程图。

图22是示出根据第二实施例的光学位移计的光投射部分和光接收部分的构造的图。

图23是示出光投射部分和光接收部分的另一实例的图。

具体实施方式

下面参考附图描述作为根据本发明的实施例的光学位移计的光学切割系统的光学位移计。

(1-1)光学位移计的构造

图1是示出根据第一实施例的光学位移计的构造的框图。如图1所示，光学位移计100设置有：光投射/光接收部分100a以及控制部分100b。光投射/光接收部分100a包括光投射部分1和光接收部分2。控制部分100b包括光投射控制部分3、光接收控制部分4、波形处理部分7、轮廓生成部分8、测量处理部分9和接口部分10。

光投射部分1被构造成可用偏振方向彼此不同的两种带状光照射物体(下文称为工件)W。稍后将描述光投射部分1的具体结构。光接收部分2包括光接收元件21和光接收透镜22。从工件W反射的光经由光接收透镜22入射到光接收元件21上。光接收元件21例如包括CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器，并且具有多个二维布置像素。光接收元件21的光接收量分布输出为模拟光接收信号。光投射控制部分3控制光投射部分1的光照射定时、光强等，光接收控制部分4控制光接收元件21的光接收定时等。

波形处理部分7包括放大器和模/数转换器。从光接收元件21输出的光接收信号被放大器放大，然后由模/数转换器进行模/数转换。从而获得数字波形数据。波形处理部分7从获取的波形数据中检测峰位。

基于由波形处理部分7检测到的峰位，轮廓生成部分8生成表示工件W的剖面形状的轮廓数据。测量处理部分9对由轮廓生成部分8生成的轮廓数据执行校正处理和测量处理。这里，测量处理是基于轮廓数据计算工件W的表面的任意部分的尺寸(位移)的处理。

可通过接口部分10取出由波形处理部分7获取的波形数据。此外，用户可通过接口部分10进行各种设定和输入。

(1-2)操作概述

将概略描述光学位移计100的操作。图2是光投射/光接收部分100a和工件W的外部立体图。图3和图4均是示出工件W的表面上的光照射位置与光接收元件21上的光入射位置之间的关系的图。在图2-4中，在水平面内相互垂直的两个方向被定义为X方向和Y方向并且用箭头X、Y表示，竖直方向被定义为Z方向并且用箭头Z表示。在图3和图4中，在光接收元件21的光接收面上相互垂直的两个方向被定义为A1方向和A2方向并且用箭头A1、A2表示。这里，光接收面是由光接收元件21的多个像素形成的表面。

在图2的实例中，在工件W的表面上形成槽M1，槽M1沿Y方向延伸并且具有V形横截面。光投射/光接收部分100a利用沿X方向的带状光照射工件W的表面。在下文中，工件W的表面上的被带状光照射的直线区域被称为照射区T1。

如图3所示，在照射区T1中反射的光透过光接收透镜22入射到光接收元件21上。在这种情况下，当照射区T1中的反射光的位置沿Z方向改变时，光接收元件21上的反射光入射位置沿A2方向改变。此外，如图4所示，当照射区T1中的反射光的位置沿X方向改变时，光接收元件21上的反射光入射位置沿A1方向改变。

因此，光接收元件21的沿A2方向的光入射位置表示照射区T1的沿Z方向的位置(高度)，光接收元件21的沿A1方向的光入射位置表示照射区T1的沿X方向的位置。

图5是示出在光接收元件21的光接收面上的光接收量分布的图。光接收元件21的多个像素沿A1方向和A2方向二维布置。在图2的照射区T1中反射的光入射到图5的直线光接收区R1上。这增加了光接收区R1的光接收量。

图5的光接收量分布被输出为沿A2方向的各列像素的(下文称为像素列)的模拟光接收信号。基于输出的光接收信号，由波形处理部分7生成每个像素列的波形数据。图6是示出图5中的像素列SS的波形数据的图。在图6中，横轴为A2方向，纵轴为光接收量。

如图6所示，在波形数据中出现与图5中的光接收区R1对应的波峰P1。波峰P1的位置(下文称为峰位)PP显示照射区T1中的对应位置的高度。由波形处理部分7检测每个波形数据中的一个峰位PP。基于在所有波形数据中检测到的峰位PP，由轮廓生成部分8生成显示工件W的剖面形状(照射区T1的形状)的轮廓数据。

图7A是示出图5的光接收量分布中的所有峰位PP的图，图7B是示出基于图7A的峰位PP生成的轮廓数据的图。如图7A和图7B所示，所有检测到的峰位PP显示成连续线，从而获得显示工件W的剖面形状的轮廓数据。

(1-3)假波峰

如上所述，在照射区T1中反射的光入射到光接收元件21上，从而在波形数据中出现表示照射区T1的高度的波峰。然而，在除照射区T1以外的部分中反射的光可能入射到光接收元件21上。在这种情况下，在波形数据中出现与显示照射区T1的高度的波峰(下文称为真波峰)不同的波峰(下文称为假波峰)。当波形数据中的假波峰被误选为显示照射区T1的高度的波峰时，就会生成错误的轮廓。

图8A和图8B是说明光在工件W的表面上的反射的图。图9是示出光接收元件21中的光接收量分布的另一实例的图。图10是示出图9中的像素列SS的波形数据的图。

如图8A所示，照射工件W的光在照射区T1中规则反射或漫反射。这里，规则反射是指入射角和反射相同的反射，漫反射是指入射角和反射角不同的反射。正常地，在照射区T1中规则反射的光不入射到光接收元件21上，而在照射区T1中漫反射的部分光L1入射到光接收元件21上。

另一方面，如图8B所示，在照射区T1中漫反射的另一部分光L2可在工件W表面的不同于照射区T1的区域T2(下文称为假照射区)中被规则反射，然后入射到光接收元件21上。

当光被规则反射时，光强在反射前后无显著改变。因此，从照射区T1入射到光接收元件21上的光L1的光强和从照射区T2入射到光接收元件21上的光L2的光强没有明显差别。注意，本实施例仅为示例性的，在很多种条件下都可出现这种多次反射(多次的反射)。例如，在工件W和光投射/光照射部分100a被布置成使得规则反射光作为从工件W反射的光被光接收元件21接收时，除规则反射光以外的漫反射光可在另一区域中被反射并且被光接收元件21接收。

因此，如图9所示，光接收元件21的光接收面上的不同于光接收区R1的另一区域(下文称为假光接收区)R2的光接收量也很大。在这种情况下，如图10所示，在波形数据中，除了与光接收区R1对应的真波峰P1之外，还出现与假光接收区R2对应的假波峰P2。结果，假波峰P2可能被误选为显示照射区T1的高度的波峰。

注意，与规则反射光相比，在照射区T2中漫反射的光的光强明显要小。因此，即使当在假照射区T2中漫反射的光入射到光接收元件21上时，假波峰P2也几乎不能像图10显示的那样。

(1-4)光投射部分和光接收部分的具体结构

在本实施例中，使用偏振方向彼此不同的两种光可防止误检测假波峰P2。下面将对其详细说明。

图11是示出光投射/光接收部分110a的构造的示意性立体图。

图12是示出光投射部分1的构造的示意性立体图。如图11所示，光投射部分1和光接收部分2设置在光投射/光接收部分110a内。如图11和图12所示，光投射部分1包括：光投射元件11a、11b，准直透镜12a、12b，半波片13，PBS(偏振光分束器)14和扩光系统(扩束器)15、16。光接收部分2包括光接收元件21和光接收透镜22。

每个光投射元件11a、11b均包括例如激光器二极管。从每个光投射元件11a、11b发出的光是线偏振光，电场的振动方向(下文称为偏振方向)恒定。此外，可用LED(发光二极管)等作为各个光投射元件11a、11b。在这种情况下，将偏振片等(沿发光方向)布置在每个光投射元件11a、11b的前方，以便使从每个光投射元件11a、11b发出的光变成线偏振光。

从光投射元件11a发出的光经由准直透镜12a、偏振光分束器14和扩光系统15、16被引导到光投射/光接收部分110a的外部。从光投射元件11b发出的光经由准直透镜12b、半波片13、偏振光分束器14和扩光系统15、16被引导到光投射/光接收部分110a的外部。

图13是示出从光投射元件11a、11b发出的光的光路的图。如图13所示，从光投射元件11a发出的光经由准直透镜12a成形为平行光，然后垂直入射到PBS 14的一个表面上。入射到PBS 14上的光相对于PBS 14的反射面14a是s偏振光。因此，光在PBS 14的反射面14a上直角反射。反射光经由扩光系统15、16成形为带状光，然后被引导到光投射/光接收部分110a的外部。

从光投射元件11b发出的光经由准直透镜12b成形为平行光，然后透过半波片13垂直入射到PBS 14的另一个表面上。在这种情况下，通过半波片13将光的偏振方向改变90度。因此，入射到PBS 14上的光相对于PBS 14的反射面14a是p偏振光，并且透射通过PBS 14的反射面14a。透射光经由扩光系统15、16成形为带状光，然后被引导到光投射/光接收部分110a的外部。

如上所述，从光投射元件11a发出的光和从光投射元件11b发出的光分别作为线偏振光以带状形状沿共同的方向从光投射/光接收部分110a射出，这两束光的偏振方向相差90度。因此，选择性地从光投射元件11a和光投射元件11b发光允许选择性地用偏振方向相差90度的两种光(下文称为第一光和第二光)照射工件W。

在本实例中，从光投射元件11a发出的光作为照射工件W的第一光，从光投射元件11b发出的光作为照射工件W的第二光。由图1中的光投射控制部分3切换第一光和第二光。

(1-5)偏振方向和反射率之间的关系

下面以图8A和图8B所示的具有沿Y方向延伸的槽M1的工件W为例，描述偏振方向和反射率之间的关系。如图8A所示，当假设沿X方向偏振的光是p偏振光并且沿Y方向偏振的光是s偏振光时，根据用于照射工件W的光是p偏振光还是s偏振光，在工件W的表面上沿X方向的光反射率是不同的。在图8A和图8B所示的工件W中，沿着包括X方向分量的方向反射的光还在另一区域内反射，从而产生多次反射。此时，当将X方向定义为多次反射方向时，沿X方向偏振的p偏振光沿多次反射方向的反射率小于沿Y方向偏振的s偏振光沿多次反射方向的反射率。特别地，规则反射情况下的反射率差异显著大于漫反射情况下的反射率差异。

此外，多次反射光的光强是通过将照射光的光强多次乘以反射率而获得的值。因此，多次反射的p偏振光的光强与反射相同次数的s偏振光的光强的比值小于一次反射的p偏振光的光强与一次反射的s偏振光的光强的比值。

另一方面，例如，当图8A和图8B所示的工件W绕Z轴旋转90度时，Y方向变为多次反射方向。在这种情况下，沿Y方向偏振的s偏振光的沿多次反射方向的反射率小于沿X方向偏振的p偏振光的沿多次反射方向的反射率。

也就是说，对于沿多次反射方向的反射率而言，沿与多次反射方向相同的方向偏振的光的反射率小于沿在水平面内与多次反射方向垂直的方向偏振的光的反射率。由于多次反射方向因光投射/光接收部分110a和工件W之间的相对布置而被改变，所以偏振分量彼此相差90度的p偏振光和s偏振光的反射率之间的大小关系也改变。

在本实施例中，光投射/光接收部分110a和工件W被布置成：照射工件W的第一光是相对于工件W的表面的p偏振光(沿X方向线偏振的光)，照射工件W的第二光是相对于工件W的表面的s偏振光(沿Y方向线偏振的光)。在该状态下，利用依次从光投射/光接收部分110a发出的第一光和第二光照射工件W。在这种情况下，波形处理部分7基于在利用第一光照射时光接收元件21的光接收量分布产生波形数据，并且基于在利用第二光照射时光接收元件21的光接收量分布产生波形数据。

光接收元件21的光接收量分布在利用第一光照射时和利用第二光照射时是不同的。因此，利用第一光照射时获得的波形数据和利用第二光照射时获得的波形数据不同。在下文中，将利用第一光照射时的波形数据称为第一波形数据，将利用第二光照射时的波形数据称为第二波形数据。

图14A是示出第一波形数据的图，图14B是示出第二波形数据的图。图14A和图14B的波形数据是图5和图9中的像素列SS的波形数据。

在图14A的第一波形数据中，出现与图10中的真波峰P1对应的真波峰Pp1以及与图10中的假波峰P2对应的假波峰Pp2。在图14B的第二波形数据中，出现与图10中的真波峰P1对应的真波峰Ps1以及与图10中的假波峰P2对应的假波峰Ps2。图14A中的真波峰Pp1的峰位PP1与图14B中的真波峰Ps1的峰位PP1几乎相同，图14A中的假波峰Pp2的峰位PP2与图14B的假波峰Ps2的峰位PP2几乎相同。也就是说，通过用偏振分量不同的光照射几乎位于相同高度的位置，分别获得真波峰的位置和假波峰的位置。尽管在图14A和图14B的实例中仅出现一个假波峰PP2，但是当产生一次以上的多次反射时，将出现一个以上的假波峰PP2。在下文中，真波峰的位置称为真峰位，假波峰的位置称为假峰位。

如图8A所示，在照射区T1中漫反射的光L1直接入射到光接收元件21上，因此出现真波峰Pp1、Ps1。同时，如图8B所示，在照射区T1中漫反射的光L2在照射区T2中规则反射，并且入射到光接收元件21上，因此出现假波峰Pp2、Ps2。

如上所述，在图8A和图8B的实例中，作为p偏振光的第一光的反射率小于作为s偏振光的第二光的反射率。因此，在用第一光照射时入射到光接收元件21上的光L1、L2的光强小于在用第二光照射时入射到光接收元件21上的光L1、L2的光强。因此，图14A的真波峰Pp1的值Ppa小于图14B的真峰值Ps1的值Psa。此外，图14A的假波峰Pp2的值Ppb小于图14B的假波峰Ps2的值Psb。

此外，多次反射的第一光(p偏振光，具有低反射率)的光强与反射相同次数的第二光(s偏振光，具有高反射率)的光强的比值小于一次反射的第一光的光强与一次反射的第二光的光强的比值。这是因为，在每次反射中，光量在低反射率时的减小速度比在高反射率时的减小速度大。因此，在进行多次反射后，第一光的强度与第二光的强度的比值减小。

此外，如上所述，规则反射的p偏振光和s偏振光的反射率之间的差异显著大于漫反射的p偏振光和s偏振光的反射率之间的差异。因此，第一光在规则反射时的反射率与第二光在规则反射时的反射率之间的差异大于第一光在漫反射时的反射率与第二光在漫反射时的反射率之间的差异。因此，在用第一光照射时在假照射区T2(图8A和图8B)中规则反射的光L2的光强与在用第二光照射时在假照射区T2(图8A和图8B)中规则反射的光L2的光强的比值显著不同于在用第一光照射时在照射区T1中仅漫反射的光L1的光强与在利用第二光照射时在照射区T1中仅漫反射的光L1的光强的比值。

因此，图14A的假波峰Pp2的值Ppb与图14B的假波峰Ps2的值Psb的比值(Ppb/Psb)小于图14A的真波峰Pp1的值Ppa与图14B的真波峰Ps1的值Psa的比值(Ppa/Psa)。

如上所述，第一波形数据中的假波峰的值与第二波形数据中的假波峰的值的比值小于第一波形数据中的真波峰的值与第二波形数据中的真波峰的值的比值。

注意，尽管在该实例中计算第一光的光接收量与第二光的光接收量的比值，但是毋庸赘言，还可计算第二光的光接收量与第一光的光接收量的比值。在这种情况下，在进行多次反射后，第二光的光接收量与第一光的光接收量的比值增大。

此外，尽管在图8A和图8B所示的工件W和光投射/光接收部分100a的位置关系中，第一光(p偏振光)为低反射率的光，第二光(s偏振光)为高反射率的光，但是，例如当工件W相对于光投射/光接收部分100a绕Z轴相对旋转90度时，第一光的反射率和第二光的反射率之间的关系颠倒。在这种情况下，在进行多次反射后，第一光的光接收量与第二光的光接收量的比值增大。

也就是说，基于工件W和光投射/光接收部分100a之间的相对布置以及第一光的光强和第二光的光强之间的相对值的大小关系，能够区分出因在作为待测物体的工件W的表面上仅反射一次的光而产生的真峰位和因在作为待测物体的工件W的表面上反射多次的光而形成的假峰位。

应当注意，用于计算的相对值不限于比值，而是还可以是差值或一些其它值，只要该值是第一光的光接收量和第二光的光接收量之间的相对值即可。此外，首先用第一光还是用第二光照射工件W以便获取光接收量分布是任意的。

在本实施例中，由波形处理部分7计算与第一波形数据对应的波峰的值与第二波形数据中的每个波峰的值的比值，并且基于计算出的比值，从第一波形数据和第二波形数据检测出一个峰位。

(1-6)峰位检测程序

图15是由波形处理部分7进行的峰位检测程序的流程图。在完成利用第一光成像时，波形处理部分7生成由第一光的光接收量分布构成的多个第一波形数据(步骤S1)。如上所述，为沿图7A的A2方向的每个像素列产生第一波形数据。因此，依次生成与沿图7A的A1方向布置的多个像素列对应的多个第一波形数据。

注意，由于在本实例中使用二维光接收元件21来获取工件W的轮廓(剖面形状)，所以生成多个第一波形数据和第二波形数据，然而，在利用一维光接收元件测量工件W上的一点的高度的光学位移计中，生成一个第一波形数据和一个第二波形数据。

当生成所有的第一波形数据后，波形处理部分7获取所生成的所有第一波形数据中的所有波峰的值(步骤S2)。在图14A的实例中，波形处理部分7获取真波峰Pp1的值Ppa和假波峰Pp2的值Ppb。

接着，在完成利用第二光成像时，波形处理部分7生成由第二光的光接收量分布构成的多个第二波形数据(步骤S3)。在这种情况下，如在步骤S1中那样，依次生成与沿图7A中的A1方向布置的多个像素列对应的多个第二波形数据。

当生成所有的第二波形数据后，波形处理部分7获取所生成的所有第二波形数据中的所有波峰的值(步骤S4)。在图14B的实例中，波形处理部分7获取真波峰Ps1的值Psa和假波峰Ps2的值Psb。

当获取第一波形数据和第二波形数据中的所有波峰的值之后，波形处理部分7计算每个像素列的第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰的值之间的比值(步骤S5)。在图14A和图14B的实例中，波形处理部分7计算真波峰Pp1的值Ppa与真波峰Ps1的值Psa的比值(Ppa/Psa)、以及假波峰Pp2的值Ppb与假波峰Ps2的值Psb的比值(Ppb/Psb)。

接着，基于计算出的比值，波形处理部分7从每个像素列的每个第一波形数据和第二波形数据选择出真波峰，并且检测真波峰的位置(步骤S6)。在这种情况下，波形处理部分7将计算出的比值最大的波峰选择作为真波峰，并且检测该真波峰的位置。在图14A和图14B的实例中，波形处理部分7检测每个真波峰Pp1、Ps1的峰位PP1。从而，波形处理部分7完成峰位检测程序。

如上所述，根据工件W和光投射/光接收部分100a之间的相对布置，存在如下情况，即：计算出的比值最大的波峰不对应真波峰，但是计算出的比值最小的波峰可能对应于真波峰。因此，优选构造成允许适当地做出如下的选择：是将计算出的比值最大的波峰的位置识别为真峰位，还是将计算出的比值最小的波峰的位置识别为真峰位。这可由用户来选择，或者可基于从获取的图像(例如波形数据)等自动检测多次反射方向的结果来自动选择。

此外，在图15的实例中，在检测出每个第一波形数据和第二波形数据中的所有波峰的位置之后，计算在第一波形数据和第二波形数据中的位于几乎相同位置的波峰的值之间的比值作为相对值，基于该相对值确定真峰位，但这不是限制性的。

例如，可分别计算出在第一波形数据中示出的所有像素的光接收量与在第二波形数据中示出的所有像素的光接收量之间的相对值(例如，比值)，并且可生成显示计算出的所有像素的光接收量的相对值的新波形数据，以便基于在生成的新波形数据中出现的波峰的值和位置来确定真峰位。在这种情况下，取代图15的步骤S2、S4、S5，需要生成新波形数据的步骤和获取在生成的新波形数据中出现的波峰的位置和值的步骤。同样，在这种情况下，可获得与图15中的实例类似的效果。

(1-7)效果

在根据本实施例的光学位移计100中，利用从光投射部分1发出的偏振方向彼此不同的第一光和第二光选择性地照射工件W，分别生成第一波形数据和第二波形数据，这些波形数据显示在工件W上反射的第一光和第二光的光接收量分布。计算第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰之间的比值，基于计算出的比值，从每个第一波形数据和第二波形数据中选择一个波峰。

因此，能够在每个第一波形数据和第二波形数据中的多个波峰中准确地选择出因在工件W上反射一次的第一光和第二光所形成的真波峰。因此，能够准确地检测出显示工件W的照射区T1的高度的真峰位。结果，可准确地检测出工件W的剖面形状。

此外，在本实施例中，光投射部分1被构造成从光投射元件11a、11b选择性地发出光，以便利用第一光和第二光选择性地照射工件W。因此，能够在简单的控制下利用简单的构造获取第一波形数据和第二波形数据。

此外，在本实施例中，光投射/光接收部分100a和工件W被布置成：第一光是相对于工件W的照射区T1的p偏振光，第二光是相对于工件W的照射区T2的s偏振光。这允许基于第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰之间的比值而容易且准确地选择每个第一波形数据和第二波形数据中的真波峰。

(1-8)光投射部分的其它实例

(1-8-1)

图16是示出光投射部分1的另一实例的图。图16的光投射部分1与图12的光投射部分1的不同之处在于以下方面。在图16的光投射部分1中，用波片驱动部分17取代光投射元件11a、准直透镜12a和PBS 14。例如，使用旋转螺线管或电动机作为波片驱动部分17。

波片驱动部分17在光路内的位置和光路外的位置之间移动半波片13，所述光路是从光投射元件11b发出的光所通过的光路。在半波片13布置在光路内的位置情况下，与图13的实例类似，从光投射元件11b发出的光的偏振方向被半波片13改变。因此，以该光作为照射工件W的第二光。另一方面，在半波片13布置在光路外的位置情况下，从光投射元件11b发出的光的偏振方向保持不变。因此，以该光作为照射工件W的第一光。因此，可选择性地利用偏振方向彼此不同的第一光和第二光来照射工件W。

在本实例中，仅在光投射部分1中设置一个光投射元件11b，与设置多个光投射元件11a、11b的情况相比，可简化光学系统的构造。

(1-8-2)

图17是示出光投射部分1的又一实例的图。图17的实例与图12的实例的不同之处在于以下方面。在图17的光投射部分1中，取代光投射元件11a、准直透镜12a、半波片13和PBS 14，设置偏振方向控制部分18。例如，使用液晶开关、EOM(电光调制器)、或法拉第旋光器作为偏振方向控制部分18。

偏振方向控制部分18控制从光投射元件11b发出的光的偏振方向，从而使得利用从光投射/光接收部分100a发出的第一光或第二光进行照射。因此，能选择性地利用偏振方向彼此不同的第一光和第二光来照射工件W。

在该实例中，在光投射部分1中仅设置一个光投射元件11b，与图12的实例不同，不必设置供半波片13移动的空间。因此，进一步减小了由光投射部分1占据的空间。这可进一步减小光投射/光接收部分100a的尺寸。

(1-9)其它检测实例

(1-9-1)

如上所述，由于第一光的反射率小于第二光的反射率，所以多次反射后的第一光的光强与反射相同次数后的第二光的光强的比值小于一次反射的第一光的光强与一次反射的第二光的光强的比值。因此，当照射的第一光和第二光的光强彼此相等时，第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的真波峰的值之间的差值的绝对值小于相互对应的假波峰的值之间的差的绝对值。

因此，在图15的峰位检测程序中的步骤S5中，取代计算第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰的值之间的比值，波形处理部分7可计算第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰的值之间的差值。在这种情况下，在步骤S5中，波形处理部分7将计算出的差值的绝对值最小的波峰选择作为真波峰并且检测真波峰的位置。

在图14A和图14B的实例中，波形处理部分7通过将真波峰Ps1的值Psa减去真波峰Pp1的值Ppa而求得值(Psa-Ppa)，并且通过将假波峰Ps2的值Psb减去假波峰Pp2的值Ppb而求得值(Psb-Ppb)。在这种情况下，(Psa-Ppa)的绝对值小于(Psb-Ppb)的绝对值。因此，波形处理部分7选择真波峰Pp1、Ps1以便检测峰位PP1。

(1-9-2)

在图15的峰位检测程序的步骤S7中，当如上所述计算第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰的值之间的差值时，可将每个波峰乘以预先设定的系数，以便计算出乘积值之间的差。

在这种情况下，根据波峰的值预先设定系数，使得系数的值随着波峰值的增大而减小。例如，如果波峰的值不小于0LSB(leastsignifiicant bit，最低有效位)并且不大于100LSB，则将系数设定为10，如果波峰的值不小于101LSB并且不大于200LSB，则将系数设定为9。类似地，如果波峰的值不小于201LSB，则波峰的值每增大100LSB，系数减小1。如果波峰的值不小于901LSB并且不大于1000LSB，则将系数设定为1。

在图14A的实例中，波形处理部分7根据真波峰Pp1的值Ppa确定待乘系数kpa，并且根据真波峰Ps1的值Psa确定待乘系数ksa。此外，波形处理部分7根据假波峰Pp2的值Ppb确定待乘系数kpb，并且根据假波峰Ps2的值Psb确定待乘系数ksb。

此后，波形处理部分7计算下述差值，即：通过将真波峰Ps1的值Psa乘以系数ksa而求得的值与通过将真波峰Pp1的值Ppa乘以系数kpa而求得的值之间的差值(ksa·Psa-kpa·Ppa)。此外，波形处理部分7计算下述差值，即：通过将假波峰Ps2的值Psb乘以系数ksb而求得的值与通过将假波峰Pp2的值Ppb乘以系数kpb而求得的值之间的差值(ksb·Psb-kpb·Ppb)。

在这种情况下，(ksa·Psa-kpa·Ppa)的绝对值小于(ksb·Psb-kpb·Ppb)的绝对值。因此，波形处理部分7选择真波峰Pp 1、Ps1以便检测峰位PP1。

如上所述，将每个波峰的值乘以根据波峰的值预先设定的系数，以便平衡第一波形数据和第二波形数据中的多个波峰的值。因此，即使第一波形数据和第二波形数据中的多个波峰的值之间的变化较大，也能准确地选择真波峰。

(1-9-3)

当出现在每个第一波形数据和第二波形数据中的波峰的数目增大时，用于计算第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰的值之间的比值或差值的处理变复杂。因此，可基于出现在第一波形数据和第二波形数据中的各个波峰的宽度来指定能作为真波峰的波峰，并且可仅计算指定的波峰的比值或差值。图18是示出光投射部分1、光接收元件21和光接收透镜22之间的位置关系的图。图19是用于说明真波峰的宽度和假波峰的宽度的图。

如图18所示，光投射部分1、光接收元件21和光接收透镜22被分开布置，使得光接收元件21的光接收面21a、光接收透镜22的主面22a、从光投射部分1发出的光所通过的平面PH在公共直线PD彼此相交。在这种情况下，根据沙曼原理(Scheimpflug principle)，在光接收元件21的光接收面21a上聚焦的区域是平面PH上的区域PR。

工件W上的照射区T1(图2)位于区域PR内，并且在光接收元件21的光接收面21a上聚焦。另一方面，假照射区T2不位于区域PR内并且不在光接收元件21的光接收面21a上聚焦。因此，假波峰的形状不如真波峰的形状尖，并且假波峰的宽度比真波峰的宽度大。

在图19的实例中，在波形数据的位置PP1、PP2、PP3分别存在真波峰P1和假波峰P2、P3。在这种情况下，假波峰P2、P3的形状不如真波峰P1的形状尖，并且假波峰P2、P3的宽度W2、W3比真波峰PP1的宽度W1大。

每个波峰的宽度计算如下。例如，将真波峰P1的值Pa和假波峰P2、P3的值Pb、Pc分别乘以恒定系数(例如，0.7)而获得的值设定为阈值THa、THb、THc。将两个位置PP1a和PP1b之间的距离计算为真波峰P1的宽度W1，所述位置PP1a是位于峰位PP1的一侧的光接收量为阈值THa并且最靠近峰位PP1的位置，所述位置PP1b是位于峰位PP1的另一侧的光接收量为阈值THa并且最靠近峰位PP1的位置。类似地，将两个位置PP2a和PP2b之间的距离计算为假波峰P2的宽度W2，所述位置PP2a是位于峰位PP2的一侧的光接收量为阈值THb并且最靠近峰位PP2的位置，位置PP2b是位于峰位PP2的另一侧的光接收量为阈值THb并且最靠近峰位PP2的位置。此外，将两个位置PP3a和PP3b之间的距离计算为假波峰P3的宽度W3，所述位置PP3a是位于峰位PP3的一侧的光接收量为阈值THc并且最靠近峰位PP3的位置，所述位置PP3b是位于峰位PP3的另一侧的光接收量为阈值THc并且最靠近峰位PP3的位置。

图20是由波形处理部分7进行峰位检测程序的另一实例的流程图。图20的实例与图15的实例的不同之处在于以下方面。

在图20的实例中，当获取第一波形数据中的所有波峰的值之后(图20的步骤S2)，如上所述，波形处理部分7基于所获取的所有波峰的值计算所有波峰的宽度(步骤S3a)。接着，波形处理部分7确定所有计算出的波峰宽度中的最小宽度(步骤S4a)。

其中，如上所述，为沿图7A中的A2方向的每个像素列生成第一波形数据。因此，依次生成与沿图7A中的A1方向布置的多个像素列对应的多个第一波形数据。

接着，波形处理部分7将如下波峰指定为第一检测目标波峰，即：该波峰的宽度与最小宽度的差值不大于为每个第一波形数据预先设定的阈值(步骤S5a)。在步骤S5a中指定的第一检测目标波峰可能是真波峰，并且是峰位的检测目标。当指定了所有的第一波形数据中的第一检测目标波峰之后，波形处理部分7生成多个第二波形数据(步骤S6a)。

当生成所有的第二波形数据后，对于每个生成的第二波形数据，波形处理部分7获取第二检测目标波峰的值，所述第二检测目标波峰与第一波形数据中的对应的第一检测目标波峰具有共同的峰位(步骤S7a)。

当获取所有第二波形数据中的第二检测目标波峰的值后，波形处理部分7计算每个像素列的第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的第一检测目标波峰的值和第二检测目标波峰的值之间的比值(步骤S8a)。

接着，基于计算出的比值，波形处理部分7从每个像素列的每个第一波形数据和第二波形数据中选择真波峰，并且检测真波峰的位置(步骤S9a)。在这种情况下，波形处理部分7将计算出的比值最大的波峰选择作为真波峰并且检测真波峰的位置。因此，波形处理部分7完成峰位检测程序。

在本实例中，可基于第一波形数据中的每个波峰的宽度预先指定可作为真波峰的第一检测目标波峰，并且仅计算指定的第一检测目标波峰的值和与其对应的第二检测目标波峰的值之间的比值。这使得不必计算所有的波峰的比值，因此能够高效地检测真峰位。

注意，在图20的步骤S9a中，取代计算第一检测目标波峰的值和第二检测目标波峰的值之间的比值，可计算第一检测目标波峰的值和第二检测目标波峰的值之间的差值。此外，可将第一检测目标波峰的值和第二检测目标波峰的值乘以预先设定的系数，并且可计算第一检测目标波峰的乘积值和第二检测目标波峰的乘积值之间的差。

(1-9-4)

在上述实例中，基于波形数据来指定真波峰，然而这不是限制性的，还可基于光接收元件21的光接收量分布指定真波峰。

图21是在基于光接收元件21的光接收量分布指定真波峰时的峰位检测程序的流程图。图21的实例与图15的实例的不同在于以下方面。

在本实例中，在用第一光照射工件W时的光接收元件21的光接收量分布作为光接收元件21的第一图像数据，在用第二光照射工件W时的光接收元件21的光接收量分布作为光接收元件21的第二图像数据。

如图21所示，波形处理部分7判断是否已经获得第一图像数据(步骤S21)。如果未获得第一图像数据，则波形处理部分7等待，直到获得第一图像数据为止。如果已经获得第一图像数据，则波形处理部分7基于第一图像数据获取用第一光照射时的光接收元件21的每个像素的光接收量(步骤S22)。

接着，波形处理部分7判断是否已经获得第二图像数据(步骤S23)。如果未获得第二图像数据，则波形处理部分7等待，直到获得第二图像数据为止。如果已经获得第二图像数据，则波形处理部分7基于第二图像数据获取用第二光照射时的光接收元件21的每个像素的光接收量(步骤S24)。

接着，波形处理部分7为光接收元件21的每个像素计算用第一光照射时的光接收量与用第二光照射时的光接收量的比值(步骤S25)。然后，波形处理部分7基于每个第一图像数据和第二图像数据为每个像素列指定与波峰对应的像素(步骤S26)。

接着，基于在步骤S25中计算出的比值和在步骤S26中指定的像素，波形处理部分7为每个像素列选择与真波峰对应的像素，并且检测真波峰的位置(步骤S27)。在这种情况下，对于与每个像素列的波峰对应的像素，波形处理部分7将用第一光照射时的光接收量与用第二光照射时的光接收量的比值进行比较。根据比较结果，波形处理部分7选择每个像素列上的光接收量之间的比值最大的像素作为与真波峰对应的像素，并且检测该像素的位置作为真峰位。由此，波形处理部分7完成峰位检测程序。

在本实例中，基于显示光接收元件21的光接收量分布的第一图像数据和第二图像数据来检测真峰位。换言之，生成由第一图像数据和第二图像数据中的相互对应的像素值(光接收量)之间的相对值构成的新图像数据，并且在与生成的新图像数据的每个像素列对应的波形数据中检测峰位。从检测出的峰位中，选择并且检测真峰位。如上所述，计算下列相对值中的任一个相对值，即：第一图像数据和第二图像数据之间的相对值、从第一图像数据和第二图像数据获取的波形数据之间的相对值、以及从第一图像数据和第二图像数据检测出的峰位之间的相对值；并且基于该相对值，能够清楚地区分开因多次反射光形成的假峰位和因一次反射光形成的真峰位。

(1-9-5)

在图8A和图8B的实例中，光投射/光接收部分110a和工件W被布置成：用于照射工件W的第一光是相对于工件W的表面的p偏振光，用于照射工件W的第二光是相对于工件W的表面的s偏振光，然而，如果光投射/光接收部分100a和工件W被布置成：用于照射工件W的第一光是相对于工件W的表面的s偏振光，用于照射工件W的第二光是相对于工件W的表面的p偏振光，则光沿多次反射方向的反射率的大小关系颠倒，因此相对值(第一波形数据中的波峰的值与第二波形数据中的波峰的值的比值)最小的峰位应当指定为真峰位。可选地，可颠倒用于照射的第一光和第二光的偏振分量，以便将相对值最大的峰位识别为真峰位。

例如，在图15的步骤S7中，取代计算第一波形数据中的波峰的值与第二波形数据中的波峰的值的比值，计算第二波形数据中的波峰的值与第一波形数据中的波峰的值的比值。此外，在步骤S8中，取代将计算出的比值最大的波峰选择作为真波峰，将计算出的比值最小的波峰选择作为真波峰。

为了去除多次反射光，对用户而言，对工件W和光投射/光接收部分100a之间的相对布置进行限制不是优选的。因此，优选的是，可根据工件W和光投射/光接收部分100a之间的布置适当地做出如下选择，即：将相对值最大的波峰的位置识别为真峰位，还是将相对值最小的波峰的位置指定为真峰位。可选地，可允许用户分别选择第一光的偏振分量和第二光的偏振分量。

此外，从去除多次反射光的角度考虑，最优选的是，第一光和第二光各自的偏振分量的偏振方向在水平面内相差90度。然而，毋庸赘言，上述方案不是限制性的，只要沿多次反射方向的反射率差别达到能够去除多次反射光的程度即可。

(2)第二实施例

(2-1)

下面将说明根据本发明的第二实施例的光学位移计100与根据第一实施例的光学位移计100的不同之处。图22是示出根据第二实施例的光学位移计100的光投射部分和光接收部分的构造的图。

如图22所示，光投射部分1包括光投射元件11、准直透镜12和扩光系统15、16。光投射元件11发出具有多个偏振方向的非偏振光。从光投射元件11发出的光经由准直透镜12成形为平行光，经由扩光系统15、16成形为带状光，以便被引导到光投射/光接收部分110a的外部。

光接收部分2包括光接收元件21、光接收透镜22、偏振片23a和23b、以及偏振片切换部分24。偏振片23a例如仅允许第一光通过，第一光相对于工件W的照射区T1为p偏振光。偏振片23b例如仅允许第二光通过，第二光相对于工件W的照射区T1为s偏振光。偏振片切换部分24选择性地将偏振片23a或23b布置在从工件W反射的光所通过的光路内。例如，使用旋转螺线管或电动机作为偏振片切换部分24。

通过借助偏振片切换部分24将偏振片23a布置在光路内，从工件W反射的光中仅有第一光透射通过偏振片23a。透射的第一光透过光接收透镜22入射到光接收元件21上。在这种情况下，通过光接收元件21获得第一光的光接收量分布，基于获得的光接收量分布生成第一波形数据。

同时，通过借助偏振片切换部分24将偏振片23b布置在光路内，从工件W反射的光中仅有第二光透射通过偏振片23b。透射的第二光透过光接收透镜22入射到光接收元件21上。在这种情况下，通过光接收元件21获得第二光的光接收量分布，基于获得的光接收量分布生成第二波形数据。如第一实施例那样，波形处理部分7使用生成的第一波形数据和第二波形数据执行峰位检测程序。

(2-2)效果

在根据该实施例的光学位移计100中，用从光投射部分1发出的共同光照射工件W，从工件W反射的光被选择性地作为第一光和第二光引导向光接收元件21。如第一实施例那样，在这种情况下，同样可基于第一波形数据和第二波形数据中的相互对应的波峰之间的相对值在每个第一波形数据和第二波形数据中准确选择真波峰。因此，能准确地检测显示工件W的照射区T1的高度的真峰位。结果，可准确地检测工件W的剖面形状。

(2-3)光投射部分和光接收部分的其它实例

图23是示出光投射部分1和光接收部分2的另一实例的图。图23的光投射部分1和光接收部分2与图22的光投射部分1和光接收部分2的不同之处在于以下方面。

在图23的实例中，从光投射元件11发出具有恒定偏振方向的线偏振光。线偏振光的偏振方向被设定成与第一光和第二光的偏振方向不同，例如，线偏振光的偏振方向设定为相对于工件W的入射面为45度。

取代偏振片23a、23b和偏振片切换部分24，光接收部分2包括偏振分量分离部分25。偏振分量分离部分25可从从工件W反射的光中选择性地分离出p偏振分量和s偏振分量。例如，使用液晶开关、EOM、或法拉第旋光器作为偏振分量分离部分25。由偏振分量分离部分25分离出的具有p偏振分量的光作为第一光被光接收元件21接收，由偏振分量分离部分25分离出的具有s偏振分量的光作为第二光被光接收元件21接收。因此，获得第一光的光接收量分布和第二光的光接收量分布。

(3)其它实施例

(3-1)

尽管在第一实施例和第二实施例中，第一光的偏振方向和第二光的偏振方向之间的角度调整为90度，但这不是限制性的。第一光的偏振方向和第二光的偏振方向之间的角度可以不是90度，只要可基于第一光的光接收量分布和第二光的光接收量分布中的相互对应的波峰之间的相对值选择出真峰位即可。此外，可在第一光和第二光中包括除p偏振分量和s偏振分量以外的其它偏振分量。

(3-2)

尽管在第一实施例和第二实施例中，采用比值、差值或使用预先设定的系数计算出的值作为第一光的光接收量分布中的波峰的值与第二光的光接收量分布中的波峰的值之间的相对值，但这不是限制性的。可将利用第一光的光接收量分布中的波峰的值与第二光的光接收量分布中的波峰的值进行各种计算而求得的值作为相对值，只要可通过该相对值准确地选择真波峰即可。

(3-3)

本发明的实施例不限于光学切割系统的检测工件W的剖面形状的光学位移计100。例如，可将与第一实施例和第二实施例类似的构造应用在如下的光学位移计中，即：光学扫描光学位移计，其利用点状光扫描物体以及基于反射光的光接收量分布二维地检测物体的位移；或者光学位移计，其利用直线光照射物体并基于反射光一维地检测工件W的位移。在这种情况下，也能准确地检测因在物体上一次反射的光形成的波峰的位置。因此，能准确地检测物体的位移。

(4)权利要求的各个构成特征与实施例的各部分之间的对应关系。

下面将说明权利要求的各个构成特征和实施例的各部分之间的对应关系，然而本发明不限于下面的实例。

在上述实施例中，光投射部分1是光投射部分的实例，光接收部分2是光接收部分的实例，第一波形数据或第一图像数据是第一光接收量分布的实例，第二波形数据或第二图像数据是第二光接收量分布的实例，波形处理部分7是光接收量分布获取部分和峰位检测部分的实例。此外，光投射元件11a是第一光投射元件的实例，光投射元件11b是第二光投射元件的实例，PBS 14是第一光学系统的实例，半波片13或PBS 14是第二光学系统的实例，半波片13、波片驱动部分17或偏振方向控制部分18是偏振分量控制部分的实例。此外，光接收元件21是光接收元件的实例，偏振片23a和23b、偏振片切换部分24、或偏振分量分离部分25是光接收选择部分的实例。

除上述实施例中所述的构成特征之外，还可使用具有权利要求所述的构造或功能的各种其它构成特征作为权利要求的各个构成特征。

本发明可有效地用于通过三角测量系统检测物体的位移。

Claims (11)

1.一种光学位移计，其检测从物体反射的光的峰位，以便通过三角测量系统来检测物体的位移，所述光学位移计包括：

光投射部分，其用光照射所述物体；

光接收部分，其以相互能辨别的方式接收第一光和第二光，所述第一光包括第一线偏振分量，所述第二光包括第二线偏振分量，所述第二线偏振分量不同于所述第一线偏振分量；

光接收量分布获取部分，其将由所述光接收部分获得的所述第一光的光接收量分布获取作为第一光接收量分布，并且将由所述光接收部分获得的所述第二光的光接收量分布获取作为第二光接收量分布；

峰位检测部分，其基于由所述光接收量分布获取部分获取的所述第一光接收量分布和所述第二光接收量分布来计算用于区分假波峰的位置和真波峰的位置的区分信息，以便基于计算出的所述区分信息指定真峰位，所述假波峰是因在所述物体的表面上反射多次的光而形成的，所述真波峰是因在所述物体的表面上反射一次的光而形成的；以及

测量处理部分，其计算所述物体的与由所述峰位检测部分指定的所述真峰位对应的位移。

2.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述峰位检测部分检测由所述光接收量分布获取部分获取的所述第一光接收量分布中的峰位作为第一峰位，并且检测所述第二光接收量分布中的峰位作为第二峰位，以便计算相互对应的所述第一峰位和所述第二峰位的光接收量之间的相对值作为所述区分信息。

3.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述峰位检测部分计算由所述光接收量分布获取部分获取的所述第一光接收量分布和所述第二光接收量分布之间的相对关系作为所述区分信息。

4.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述光投射部分被构造成用所述第一光和所述第二光选择性地照射所述物体。

5.根据权利要求4所述的光学位移计，其中，所述光投射部分包括：

第一光投射元件和第二光投射元件，其产生光；

第一光学系统，其将由所述第一光投射元件产生的光作为第一光引导向所述物体；以及

第二光学系统，其将由所述第二光投射元件产生的光作为第二光引导向所述物体。

6.根据权利要求4所述的光学位移计，其中，所述光投射部分包括：

共同光投射元件，其产生光；以及

偏振分量控制部分，其控制由所述共同光投射元件产生的光的偏振分量，以便用所述第一光和所述第二光照射所述物体。

7.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述光投射部分被构造成用包括第一线偏振分量和第二线偏振分量的共同光照射所述物体，并且

所述光接收部分还包括：

光接收元件；以及

光接收选择部分，其将由所述物体反射的所述共同光选择性地作为所述第一光和所述第二光引导向所述光接收元件。

8.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述区分信息包括在所述第一光接收量分布中出现的波峰的值与在所述第二光接收量分布中出现的波峰的值之间的比值。

9.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述区分信息包括在所述第一光接收量分布中出现的波峰的值与在所述第二光接收量分布中出现的波峰的值之间的差值。

10.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述区分信息包括通过利用在所述第一光接收量分布和所述第二光接收量分布中出现的波峰的值与预先设定系数进行计算所求得的值。

11.根据权利要求1所述的光学位移计，其中，所述第一光的偏振方向和所述第二光的偏振方向彼此相差90度。

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