CN105938196B - 彩色共焦点传感器和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种彩色共焦点传感器和测量方法。所述彩色共焦点传感器包括：光源部，用于发射波长不同的多个光束；光学头，其包括用于使所述多个光束收敛于不同的聚焦位置的物镜，并且用于选择所述多个光束中的被所述聚焦位置处的被测物体反射的光作为测量光；分光器，其包括用于将所选择的测量光分割成多个衍射光束的衍射光栅、和用于接收所述多个衍射光束中的两个或更多个衍射光束的传感器；以及信号处理控制部，用于基于所述传感器所接收到的所述两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置。

Description

彩色共焦点传感器和测量方法

技术领域

本发明涉及彩色共焦点传感器和使用该彩色共焦点传感器的测量方法。

背景技术

传统上，已使用彩色共焦点技术来测量被测物体的高度等。例如，日本特开2011-39026(以下称为专利文献1)公开了如图1所示的彩色共焦点位移计(以下称为彩色传感器)。在该彩色传感器中，将聚焦于工件的颜色与工件的高度(位移)相应地一对一地改变。通过提取将聚焦于工件的颜色的光并且指定该颜色(光波长)，来测量与该颜色处于一对一关系的工件的高度(专利文献1的说明书中的第[0002]段、第[0003]段等)。

在专利文献1所公开的彩色传感器中，使用在通过由双折射晶体等构成的波板的相互垂直的偏光成分之间产生与光波长相对应的相位差(光路差)这一事实来进行光波长的指定。因此，可以实现同时满足长工作距离、精细测量光斑、由于倾斜所引起的小误差、高分辨率和高速应答性的测量(专利文献1的说明书中的第[0030]段、第[0035]段等)。

发明内容

如上所述，在彩色传感器中，要求基于已聚焦于被测物体并且被被测物体反射的测量光的波长来以高精度测量被测物体的位置。因此，需要以高精度检测测量光的波长或与该波长相对应的参数。

有鉴于如上所述的情形，本发明的目的在于提供能够基于聚焦位置处的被测物体所反射的测量光的波长来高度精确地计算被测物体的位置的彩色共焦点传感器、以及使用该彩色共焦点传感器的测量方法。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例，提供一种彩色共焦点传感器，其包括光源部、光学头、分光器和信号处理控制部。

所述光源部发射波长不同的多个光束。

所述光学头包括用于使所述多个光束收敛于不同的聚焦位置的物镜，并且用于选择所述多个光束中的被所述聚焦位置处的被测物体反射的光作为测量光。

所述分光器包括用于将所选择的测量光分割成多个衍射光束的衍射光栅、和用于接收所述多个衍射光束中的两个或更多个衍射光束的传感器。

所述信号处理控制部基于所述传感器接收到的所述两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置。

在该彩色共焦点传感器中，将聚焦位置处的被测物体所反射的测量光分割成多个衍射光束。此外，基于该传感器所接收到的两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来计算被测物体的位置。因此，例如，即使在衍射光栅的位置或传感器的位置发生偏移的情况下，也可以通过使用两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来吸收该位置偏移。结果，可以高度精确地计算出被测物体的位置。

所述两个或更多个衍射光束可以包括+1阶衍射光束、0阶衍射光束和-1阶衍射光束中的至少两个衍射光束。

通过使用+1阶衍射光束、0阶衍射光束和-1阶衍射光束，可以精确地计算出被测物体的位置。

所述信号处理控制部可以基于所述+1阶衍射光束和所述-1阶衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置。

通过使用±1阶衍射光束的受光位置之间的差，可以精确地计算出被测物体的位置。

所述信号处理控制部可以基于所述+1阶衍射光束和所述-1阶衍射光束中的任一个衍射光束的受光位置与所述0阶衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置。

通过使用±1阶衍射光束中的任一个和0阶衍射光束，可以使该设备紧凑化。

所述信号处理控制部可以基于所述+1阶衍射光束和所述0阶衍射光束的受光位置之间的差与所述-1阶衍射光束和所述0阶衍射光束的受光位置之间的差的和，来计算所述被测物体的位置。

通过使用这三个衍射光束，可以提高测量精度。

所述光源部可以发射包括所述多个光束的白色光。

因此，可以提高测量精度。

根据本发明的实施例，提供一种测量方法，其包括发射波长不同的多个光束。

使所述多个光束收敛于不同的聚焦位置。

选择所述多个光束中的被所述聚焦位置处的被测物体反射的光作为测量光。

将所选择的测量光分割成多个衍射光束，并且利用传感器接收所述多个衍射光束中的两个或更多个衍射光束。

基于所述传感器接收到的所述两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置。

如上所述，根据本发明，可以基于聚焦位置处的被测物体所反射的测量光的波长来高度精确地计算被测物体的位置。应当注意，这里所述的效果未必受到限制，并且可以获得本公开所述的任何效果。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的彩色共焦点传感器的结构示例的示意图；

图2是图1所示的光学头的放大图；

图3是图1所示的分光器的放大图；

图4是示出控制部所计算的被测物体的位置的计算示例的流程图；

图5A和5B是用于说明作为比较例的彩色传感器的分光器的结构和使用该彩色传感器的测量方法的图；

图6A和6B是用于说明根据第二实施例的彩色传感器的分光器的结构和使用该彩色传感器的测量方法的图；以及

图7A和7B是用于说明根据第三实施例的彩色传感器的分光器的结构和使用该彩色传感器的测量方法的图。

具体实施方式

以下将参考附图来说明本发明的实施例。

第一实施例

图1是示出根据本发明的第一实施例的彩色共焦点传感器的结构示例的示意图。在以下的说明中，将该彩色共焦点传感器简称为彩色传感器。

彩色传感器100包括光学头10、控制器20和光纤部30。控制器20包括光源部40、分光器50和信号处理控制部(以下简称为控制部)60。

光纤部30包括光纤分离器31。光纤分离器31对从光纤32a导入的光进行分离，并且将该光导出至光纤32b和32c各自。另一方面，从光纤32b和32c各自导入的光被导出至光纤32a。如图1所示，光学头10连接至光纤32a，并且光源部40和分光器50分别连接至光纤32b和32c。应当注意，代替光纤分离器31，可以使用光纤耦合器。

图2是图1所示的光学头10的放大图。光学头10包括笔状壳体部11和该壳体部11的内部所设置的物镜12，该壳体部11将其长边方向作为光轴A1。在壳体部11的后端部11b的大致中央连接有光纤32a。从光纤32a出射的光经由物镜12从壳体部11的前端部11a向着被测物体O照射。

如图2所示，物镜12是色像差大的透镜，并且使从光纤32a出射的光收敛于光轴A1上的与波长λ相对应的聚焦位置P。在本实施例中，从光纤32a向着物镜12照射包括具有蓝波长范围到红波长范围内的不同波长的多个可见光束的白色光W。物镜12使白色光W中所包括的多个可见光束收敛于与波长λ相对应的不同焦点位置P。

图2示出从物镜12向着前方侧(图中的下方侧)的被物镜12分离后的多个可见光束。这里，代表性地示出RGB这三个颜色的光束。应当注意，在本实施例中，多个可见光束与波长不同的多个光束相对应。

波长λ₁和聚焦位置P₁表示多个可见光束中的波长最短的可见光的波长和聚焦位置，并且在本实施例中与蓝色光B相对应。波长λ_n和聚焦位置P_n表示多个可见光束中的波长最长的可见光的波长和聚焦位置，并且在本实施例中与红色光R相对应。波长λ_k和聚焦位置P_k表示多个可见光束中的任意可见光的波长和聚焦位置，并且在图2中与绿色光G相对应(k＝1～n)。

此外，物镜12使被聚焦位置P_k处的被测物体O反射的可见光收敛于光纤32a。因此，使与壳体部11的后端部11b相连接的光纤32a连接在物镜12使聚焦于被测物体O并且被被测物体O反射的可见光收敛的共焦点位置处。因此，可以选择多个可见光束中的被聚焦位置P_k处的被测物体O反射的可见光作为测量光M。

在图2中，在物镜12和光纤32之间示出被测物体O所反射的RGB这三个颜色的光束。在图2所示的示例中，在聚焦位置(图中的绿色光G的聚焦位置)处存在被测物体O。因此，被被测物体O反射的绿色光G收敛于光纤32a。结果，选择绿色光G作为测量光M。如上所述，测量光M的波长和光轴A1上的被测物体O的位置处于一对一关系。

本实施例的光学系统由壳体部11以及在壳体部11中以预定位置关系配置的光纤32a和物镜12来实现。应当注意，没有限制用作光学系统的结构。例如，可以使用针孔等来选择测量光M。此外，除物镜12外，还可以使用诸如准直透镜等的其它透镜。

图1所示的光源部40发射白色光W。没有限制光源部40的具体结构，并且可以使用诸如LED等的固态光源或诸如水银灯等的任意光源41。从光源部40发射的白色光W经由光纤32b、光纤分离器31和光纤32a出射到光学头10内。

图3是图1所示的分光器50的放大图。分光器50是用于检测从光学头10传送至光纤32a的测量光M的波长的块。测量光M经由光纤32a、光纤分离器31和光纤32c照射到分光器50内。

分光器50包括准直透镜51、衍射光栅52、成像透镜53、遮光板54和线性传感器55。如图3所示，这些构件是以如下方式配置的：这些构件与从光纤32c出射的测量光M的光轴A2(光束的中心轴)垂直，并且这些构件各自的中央部位于光轴A2上。

准直透镜51使从光纤32c出射的测量光M大致均匀地照射到衍射光栅52上。

衍射光栅52将测量光分割成多个衍射光束L。衍射光栅52通常使两个±n阶衍射光束L出现在相对于0阶衍射光束大致对称的位置处。没有限制衍射光栅52的具体结构，并且可以使用任意结构。

成像透镜53能够使衍射光栅52所生成的多个衍射光束L各自以光斑状在线性传感器55上成像。在本实施例中，从衍射光栅52的各个光栅(狭缝)出射的+1阶衍射光束L1、0阶衍射光束L0和-1阶衍射光束L2入射到成像透镜53，从而向着线性传感器55出射。应当注意，在图3中，为了简化该图，仅例示来自三个光栅的衍射光束。

遮光板54遮蔽从成像透镜53向着线性传感器55出射的0阶衍射光束L0。因此，在本实施例中，使±1阶的两个衍射光束L1和L2在线性传感器55上成像。

线性传感器55包括沿一个方向排列的多个像素(受光装置)56。各像素56输出与接收光的强度相对应的信号。没有限制线性传感器55的具体结构，并且例如使用C-MOS线性传感器或CCD线性传感器等。

应当注意，图3所示的成像透镜53是色像差小的透镜，并且能够与测量光M的波长无关地使±1阶衍射光束L1和L2以光斑状在线性传感器55上成像。另一方面，从衍射光栅52出射的衍射光束L的出射角度依赖于测量光M的波长。因此，线性传感器55上的光斑的位置成为与测量光M的波长相对应的参数。

在本实施例中，线性传感器55与接收可见光束中的两个或更多个衍射光束的传感器相对应。此外，利用衍射光栅52和线性传感器55来实现本实施例的检测部。

从线性传感器55输出的信号经由信号线缆57发送至图1所示的控制部60。应当注意，可以在分光器50内设置遮光机构等，使得除±1阶衍射光束L1和L2外的衍射光没有入射到线性传感器55。

控制部60在本实施例中用作计算部，并且基于从线性传感器55接收到的信号来计算被测物体O的位置。例如，使光学头10保持处于预定的基准位置，并且使多个可见光束照射到被测物体O上。然后，基于来自线性传感器55的信号，以基准位置作为基准来计算被测物体O的位置。可选地，还可以获得光学头10的位置信息，由此使用该位置信息来计算被测物体O的位置。

作为被测物体O的位置，可以计算光学头10和被测物体O之间的距离。即使在被测物体O移动的情况下，也可以基于与该移动相对应地输出的来自线性传感器55的信号来计算被测物体O的移动量(例如，参见图2的箭头Y)。

在被测物体O的上方使用光学头10的情况下，计算被测物体O的高度作为被测物体O的位置，然而当然这不限于此。光学头10还可以用在任意方向中并且还可以计算该方向上的位置。

控制部60例如可以由CPU、存储器(RAM、ROM)和I/O(输入/输出)等容纳在单个芯片中的微计算机来实现。该微计算机的各种处理通过芯片中的CPU根据存储器中所存储的预定程序进行工作来执行，然而不限于此。为了实现控制部60，可以适当地使用其它的IC(集成电路)等。

图4是示出控制部60所计算的被测物体O的位置的计算示例的流程图。首先，将参考正常时在线性传感器55上所成像的衍射光束L的光斑与线性传感器55之间没有发生相对位置偏移的情况下的流程图进行说明。

在步骤101(ST101)中，基于从线性传感器55输出的信号来检测输出了信号强度峰值的像素56的位置(峰像素位置)。该峰像素位置与该传感器所接收到的两个或更多个衍射光束中的各个衍射光束的受光位置相对应。

在本实施例中，检测+1阶衍射光束L1的峰像素位置和-1阶衍射光束L2的峰像素位置。在本实施例中，将像素编号PixN原样地作为峰像素位置检测出来。以下将±1阶衍射光束L1和L2的峰像素位置分别称为PixN1和PixN2。

在步骤102(ST102)中，通过以下的表达式来计算两个峰像素位置之间的差Dpix。

Dpix＝PixN2–PixN1

差Dpix例如是通过从始终具有大的值的像素编号中减去具有小的值的像素编号所计算出的。可选地，可以计算两个像素编号之间的差的绝对值作为差Dpix(参见第三实施例的图7A和7B)。

在步骤103(ST103)中，基于差Dpix来计算被测物体O的位置(这里称为距离Dist)。如上所述，线性传感器55上的光斑的位置与测量光M的波长相对应。因此，±1阶衍射光束L1和L2的峰像素位置PixN1和PixN2之间的差Dpix也成为与测量光M的波长相对应的参数。结果，可以基于该差Dpix来计算距离Dist。

如图4所示，在本实施例中，通过使用校正表来根据差Dpix计算距离Dist。该校正表是通过在调整距离Dist的同时使彩色传感器100进行工作而预先创建的，并且存储在控制部60的存储器等中。没有限制用于创建校正表的方法和创建时刻等。

距离Dist的计算不限于使用校正表的方法。例如，还可以将预定的运算表达式存储在存储器等中，由此使用该运算表达式来根据差Dpix计算距离Dist。可选地，可以根据差Dpix来计算测量光M的波长。另外，可以使用校正表和运算等来根据波长计算距离Dist。

将说明在线性传感器55上所成像的衍射光束L的光斑与线性传感器55之间发生相对位置偏移的情况。例如，由于基于温度和湿度等的环境波动、彩色传感器的传输期间的状况以及长期使用等，因而衍射光栅52和线性传感器55有时发生位置偏移。在这种情况下，在线性传感器55上的光斑与线性传感器55之间发生相对位置偏移。

在发生位置偏移的情况下执行根据本发明的用于测量距离Dist的方法的情况下，参考图4中的存在位置偏移的情况的流程图，在步骤101(ST101)中首先计算±1阶衍射光束L1和L2的峰像素位置PixN1'和PixN2'。由于存在位置偏移，因此如以下的表达式所示，检测仅偏移了与位置偏移量相对应的ΔPix的峰像素位置。

PixN1'＝PixN1+ΔPix

PixN2'＝PixN2+ΔPix

然而，在该测量方法中，由于在步骤102(ST102)中计算两个峰像素位置之间的差Dpix'，因此如以下的表达式所示，位置偏移的影响被抵消。

Dpix'＝PixN2'–PixN1'

＝(PixN2+ΔPix)–(PixN1+ΔPix)

＝PixN2–PixN1

＝Dpix

因此，在步骤103(ST103)中，适当地计算在不会发生位置偏移的情况下的距离Dist。换句话说，在该测量方法中，线性传感器55上的光斑与线性传感器55之间的相对位置偏移不会影响距离Dist的计算。

图5A和5B是用于说明作为比较例的彩色传感器的分光器的结构和使用该彩色传感器的测量方法的图。如图5A所示，在彩色传感器900中，仅使测量光M的多个衍射光束L中的+1阶衍射光束L1在线性传感器901上成像。

如图5B所示，在步骤901(ST901)中，检测+1阶衍射光束L1的峰像素位置PixN1。在步骤902(ST902)中，使用校正表来基于所检测到的PixN1计算距离Dist。

在彩色传感器900中，在线性传感器901上的光斑与线性传感器901之间发生相对位置偏移的情况下，计算仅偏移了与该位置偏移量相对应的ΔPix的PixN1'(＝PixN1+ΔPix)作为峰像素位置。然后，在步骤902(ST902)中，基于PixN1'来计算Dist'。结果，在所计算出的距离中发生偏移。换句话说，由于峰像素位置的偏移量原样地作为距离测量结果的变化而出现，因此测量精度下降。

作为对比，在本实施例的彩色传感器100中，基于线性传感器55所接收到的±1阶衍射光束L1和L2的峰像素位置PixN1和PixN2之间的差来计算被测物体O的位置。因此，可以吸收线性传感器55上的光斑与线性传感器55之间的相对位置偏移。结果，可以基于聚焦位置P处的被测物体O所反射的测量光M的波长来高度精确地计算被测物体O的位置。此外，可以实现相对于环境变化具有稳健性的高度精确的彩色传感器100。

第二实施例

将说明根据本发明的第二实施例的彩色传感器。在以下的说明中，将省略或简化针对与上述实施例所述的情况相同的彩色传感器200的结构和操作的说明。

图6A和6B是用于说明本实施例的彩色传感器的分光器的结构和使用该彩色传感器的测量方法的图。如图6A所示，在本实施例的彩色传感器200中，使测量光M的多个衍射光束L中的+1阶衍射光束L1和0阶衍射光束L0在线性传感器255上成像。

在控制部中，如图6B所示，在步骤201(ST201)中检测+1阶衍射光束L1的峰像素位置PixN1和0阶衍射光束L0的峰像素位置PixN0。应当注意，多个衍射光束L通常随着阶次变小而具有更强的光强度。考虑到该事实，可以适当检测与阶次相对应的峰值，由此检测+1阶衍射光束L1的峰像素位置PixN1和0阶衍射光束L0的峰像素位置PixN0。

在步骤202(ST202)中计算两个峰像素位置之间的差Dpix(＝PixN0-PixN1)，并且在步骤203(ST203)中基于差Dpix来计算距离Dist。

在彩色传感器200中发生位置偏移的情况下，如以下的表达式所示，在步骤202(ST202)中计算差Dpix'期间，位置偏移量ΔPix被抵消。

Dpix'＝PixN0'–PixN1'

＝(PixN0+ΔPix)–(PixN1+ΔPix)

＝PixN0–PixN1

＝Dpix

因此，在步骤203(ST203)中，可以在不受线性传感器255上的光斑与线性传感器255之间的相对位置偏移影响的同时，高度精确地计算出距离Dist。应当注意，即使在代替+1阶衍射光束L1而使用-1阶衍射光束L2的情况下，也可以发挥相同的效果。

在本实施例的彩色传感器200中，由于如图6A所示、可以使线性传感器255的大小小型化，因此可以使设备紧凑化。

第三实施例

图7A和7B是用于说明根据第三实施例的彩色传感器的分光器的结构和使用该彩色传感器的测量方法的图。如图7A所示，在本实施例的彩色传感器300中，使测量光M的多个衍射光束L中的+1阶衍射光束L1、0阶衍射光束L0和-1阶衍射光束L2在线性传感器355上成像。

在控制部中，如图7B所示，在步骤301(ST301)中检测+1阶衍射光束L1的峰像素位置PixN1、0阶衍射光束L0的峰像素位置PixN0和-1阶衍射光束L2的峰像素位置PixN2。

在步骤302(ST302)中，如以下的表达式所示，计算峰像素位置PixN1和PixN0之间的差Dpix1以及峰像素位置PixN2和PixN0之间的差Dpix2。

Dpix1＝|PixN1-PixN0|

Dpix2＝|PixN2-PixN0|

此外，如以下的表达式所示，计算差Dpix1和Dpix2的和Dpix。

Dpix＝Dpix1+Dpix2

应当注意，在计算差Dpix1和Dpix2的情况下，无需计算(PixN1-PixN0)的绝对值和(PixN2-PixN0)的绝对值。在这种情况下，在计算Dpix的情况下，计算Dpix1和Dpix2的绝对值并且进行相加。

在步骤303(ST303)中，基于所计算出的和Dpix来计算距离Dist。应当注意，通过将峰像素位置PixN1和PixN0之间的差Dpix1与峰像素位置PixN2和PixN0之间的差Dpix2相加所获得的和Dpix成为基于两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差所计算出的参数。

在彩色传感器300中发生位置偏移的情况下，如以下的表达式所示，在步骤302(ST302)中计算差Dpix1'和Dpix2'时，位置偏移量ΔPix被抵消。

Dpix1'＝|PixN1'-PixN0'|

＝|(PixN1+ΔPix)–(PixN0+ΔPix)|

＝|PixN1-PixN0|

＝Dpix1

Dpix2'＝|PixN2'-PixN0'|

＝|(PixN2+ΔPix)–(PixN0+ΔPix)|

＝|PixN2-PixN0|

＝Dpix2

因此，在步骤303(ST303)中，可以在不受线性传感器355上的光斑与线性传感器355之间的相对位置偏移影响的情况下，高度精确地计算出距离Dist。此外，通过以0阶衍射光束L0作为基准、使用通过将峰像素位置PixN1和PixN0之间的差Dpix1与峰像素位置PixN2和PixN0之间的差Dpix2进行相加所获得的和Dpix，可以提高测量精度。

其它实施例

本发明不限于上述实施例，并且还可以实现各种其它实施例。

在上述实施例中，适当地使用多个衍射光束中的+1阶衍射光束、0阶衍射光束和-1阶衍射光束。由于这些衍射光束的光强度高，因此可以高度精确地计算出被测物体O的位置。然而，还可以使用除+1阶、0阶和-1阶以外的其它阶次的衍射光束，并且基于这些其它阶次的衍射光束的受光位置之间的差来计算被测物体的位置。

在本发明的测量方法中，基于两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来检测被测物体的位置。因此，还可以使用使±n阶的两个衍射光束在相对于0阶衍射光束没有变为大致对称的位置处出现的衍射光栅。此外，只要利用线性传感器接收到两个或更多个衍射光束，就可以在相对于向分光器的内部出射的测量光的光轴倾斜的方向上配置诸如衍射光栅等的构件。

此外，使用白色光作为包括多个可见光束的光。然而，本发明不限于此，并且本发明还可适用于使用带宽大的其它光的情况。换句话说，可以发射不可见的紫外线和红外线等作为波长不同的多个光束。例如，可以使用发射紫外线的LED作为本发明的光源部。

可以组合以上所述的各实施例的特征部分中的至少两个特征部分。此外，以上所述的各种效果仅是示例且不应受到限制，并且还可以获得其它效果。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月2日提交的日本专利申请2015-039996和2016年2月26日提交的日本专利申请2016-035124的优先权，在此通过引用包含这两个申请的全部内容。

Claims (3)

1.一种彩色共焦点传感器，包括：

光源部，用于发射波长不同的多个光束；

光学头，其包括用于使所述多个光束收敛于不同的聚焦位置的物镜，并且所述光学头用于选择所述多个光束中的被所述聚焦位置处的被测物体反射的光作为测量光；

分光器，其包括用于将所选择的测量光分割成多个衍射光束的衍射光栅和用于接收所述多个衍射光束中的两个或更多个衍射光束的传感器；以及

信号处理控制部，用于基于所述传感器所接收到的所述两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置，

其中，所述两个或更多个衍射光束包括+1阶衍射光束、0阶衍射光束和-1阶衍射光束中的至少两个衍射光束，

所述信号处理控制部基于所述+1阶衍射光束和所述-1阶衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置。

2.根据权利要求1所述的彩色共焦点传感器，其中，

所述光源部发射包括所述多个光束的白色光。

3.一种测量方法，包括以下步骤：

发射步骤，发射波长不同的多个光束；

收敛步骤，使所述多个光束收敛于不同的聚焦位置；

选择步骤，选择所述多个光束中的被所述聚焦位置处的被测物体反射的光作为测量光；

接收步骤，将所选择的测量光分割成多个衍射光束，并且利用传感器接收所述多个衍射光束中的两个或更多个衍射光束；以及

计算步骤，基于所述传感器接收到的所述两个或更多个衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置，

其中，在所述接收步骤中，所述两个或更多个衍射光束包括+1阶衍射光束、0阶衍射光束和-1阶衍射光束中的至少两个衍射光束，

在所述计算步骤中，基于所述+1阶衍射光束和所述-1阶衍射光束的受光位置之间的差来计算所述被测物体的位置。

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