CN108474645B - 共焦位移计 - Google Patents

Abstract

[问题]提供一种能够容易且正确地测量测量对象的位移的共焦位移计。[解决方案]利用透镜单元(220)使具有色像差的光会聚，并且从测量头(200)利用该光照射测量对象(S)。在聚焦的同时被测量对象(S)的表面反射的波长的光穿过测量头(200)内的光纤(314)。穿过了光纤(314)的光被引导至处理装置(100)内的分光部(130)，并且发生分光。在处理装置(100)中，由分光部(130)进行分光后的光被受光部(140)接收到，并且利用控制部(152)获取从受光部(140)输出的受光信号。控制部(152)基于所获取到的受光信号来测量位移，并且将该受光信号提供至外部PC(600)。PC(600)的CPU(601)将从在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号向着在当前时间点获取到的受光信号的变化作为变化信息显示在显示部(700)上。

Description

共焦位移计

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。

顺便提及，根据从第一光路输出至测量对象的光的行进方向与测量对象的位置和姿势之间的关系，有时难以进行正确的测量。例如，在从第一光路输出的并且在聚焦于测量对象的表面的同时被反射的光中的大部分光行进到偏离第一光路的开口部的位置的情况下，该光有可能未被波长检测器检测到。

因此，使用者在实际测量测量对象的位移之前，需要进行第一光路和测量对象的相对定位，使得从第一光路输出的并且在聚焦于测量对象的表面的同时被反射的光中的大部分光穿过第一光路的开口部。然而，使用者不能直接从视觉上识别在聚焦于测量对象的表面的同时被反射的光和第一光路的开口部。因此，这种定位需要技巧。难以进行定位的准确作业。

本发明的目的是提供能够容易且正确地测量测量对象的位移的共焦位移计。

用于解决问题的方案

(1)根据本发明的共焦位移计是如下的共焦位移计，其包括：光投射部，其被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，并且使该光照射在测量对象上；针孔构件，其包括针孔，所述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；获取部，其被配置为获取表示与在所述测量对象的表面上反射的并且穿过所述针孔的光有关的各波长的强度的受光信号；位移测量部，其被配置为基于穿过所述针孔的光的各波长的信号强度来计算所述测量对象的位移；以及显示部，其被配置为显示从所述获取部在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号向着所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的变化，作为变化信息。

在该共焦位移计中，具有多个波长的光从光投射部发射出的。沿着光轴方向的色像差是由光学构件使从光投射部发射出的光产生的。具有色像差的光由光学构件会聚并照射在测量对象上。

在由光学构件照射在测量对象上的光中，具有在聚焦于测量对象的表面的同时被反射的波长的光穿过针孔构件的针孔。关于在测量对象的表面上反射的并且穿过针孔的光来获取表示各波长的强度的受光信号。基于穿过针孔的光的各波长的信号强度来计算测量对象的位移。

在光学部件、针孔和测量对象的相对位置和相对姿势之间的关系改变时，在由光学部件照射在测量对象上的光中，在测量对象的表面上反射并且穿过针孔的光的强度也改变。在从测量对象反射的光中的大部分穿过针孔时，穿过针孔的光的强度增加。因此，获取部所获取到的受光信号的值增大。另一方面，在从测量对象反射的光中的大部分行进到偏离针孔的位置时，穿过针孔的光的强度降低。因此，获取部所获取到的受光信号的值减小。为了在不受噪声等影响的情况下正确地计算测量对象的位移，期望调整光学构件、针孔和测量对象的相对位置和相对姿势之间的关系，使得受光信号的值变得更高。

利用以上所述的结构，利用显示部显示如下的信息作为变化信息，其中该信息表示获取部在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号相对于获取部在当前时间点获取到的受光信号的变化。结果，使用者可以通过从视觉上识别显示部上所显示的变化信息，根据受光信号的变化来调整光学构件、针孔和测量对象之间的相对位置关系和相对姿势关系。结果，可以容易且正确地测量测量对象的位移。

(2)所述变化信息可以包括从所述获取部在当前时间点之前的一个或多个时间点获取到的一个或多个受光信号的峰值向着所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化。

可以基于由获取部获取到的受光信号的峰值来计算测量对象的位移。利用以上所述的结构，利用显示部显示如下的信息作为变化信息，其中该信息表示从获取部在当前时间点之前的一个或多个时间点获取到的一个或多个受光信号的峰值向获取部在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化。因此，使用者可以调整位置关系和姿势关系，使得受光信号的峰值进一步增大。

(3)所述变化信息可以包括从所述获取部在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的波形向着所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的波形的变化。

在这种情况下，使用者可以通过从视觉上识别变化信息来确认受光信号的波形的改变。受光信号的峰的波形与光学构件和测量对象之间的距离相对应。因此，使用者可以基于受光信号的峰的位置来识别光学构件和测量对象之间的相对位置关系和相对姿势关系的变化。结果，可以更容易地进行光学构件、针孔和测量对象之间的相对位置关系和相对姿势关系的调整。

(4)所述共焦位移计还可以包括处理部，所述处理部被配置为能够在测量模式和确认模式下进行工作，所述测量模式用于测量所述测量对象的位移，以及所述确认模式用于使所述显示部显示所述变化信息，其中，所述处理部可以在所述测量模式中基于所述获取部获取到的各波长的强度来计算所述测量对象的位移。

在这种情况下，使用者可以在确认模式下进行光学构件、针孔和测量对象之间的相对位置关系和相对姿势关系的调整之后，在测量模式下测量测量对象的位移。

(5)所述处理部可以判断所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的峰值是否满足预定条件，并且使所述显示部将该判断的结果连同所述变化信息一起显示。

在这种情况下，使用者可以容易地确认光学构件、针孔和测量对象之间的相对位置关系和相对姿势关系是否满足固定条件。

(6)所述共焦位移计还可以包括波长范围指定部，所述波长范围指定部被配置为指定与所述获取部获取到的受光信号有关的波长的范围，其中，所述处理部可以使所述显示部显示所述波长范围指定部所指定的波长的范围内的如下变化作为所述变化信息，其中该变化是从所述获取部在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的峰值向着所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化。

在这种情况下，使用者可以随时间的经过确认在期望的波长范围内受光信号的峰值的变化。因此，提高了光学构件、针孔和测量对象之间的相对位置关系和相对姿势关系的调整的便利性。

(7)所述处理部可以在计算所述测量对象的位移之前进行校正处理，以从所述获取部获取到的受光信号中去除与排除在聚焦于所述测量对象的表面的同时被反射的光的不必要光相对应的不必要分量的至少一部分。

在这种情况下，由于在计算测量对象的位移之前、利用处理部从受光信号中去除光的不必要分量中的至少一部分，因此可以使显示部更正确地显示受光信号的峰值。

(8)所述共焦位移计还可以包括：处理装置；以及头部，其中，所述处理装置包括所述光投射部和所述获取部，并且还包括第一壳体，所述第一壳体被配置为容纳所述光投射部和所述获取部，以及所述头部包括所述光学构件和所述针孔构件，并且还包括第二壳体，所述第二壳体被配置为容纳所述光学构件和所述针孔构件。

在这种情况下，包括光投射部和获取部的处理装置以及包括光学构件和针孔构件的头部是单独设置的。因此，容易使用如下的头部，其中该头部包括根据测量对象的形状或布置等而产生适当色像差的光学构件、或者具有适当焦距的光学构件。

此外，在头部中，光学构件和针孔构件容纳在第二壳体内。结果，可以预先将光学构件和针孔构件之间的相对位置关系和相对姿势关系固定在第二壳体内。在这种情况下，不必单独地调整光学构件、针孔和测量对象之间的相对位置关系和相对姿势关系。结果，可以更容易地测量测量对象的位移。

(9)所述共焦位移计可以包括多个所述头部，以及所述获取部被配置为能够获取表示与从多个所述头部中的一个头部的光学构件发射的并且穿过另一头部的针孔的光有关的各波长的强度的受光信号。

在这种情况下，可以在显示部上显示与从多个头部中的一个头部穿过另一头部的针孔的光的受光信号有关的变化信息。结果，使用者可以在一个头部和另一头部被布置成光学构件彼此相对的状态下，容易地使一个头部的光轴和另一头部的光轴一致。在该状态下，可以通过将测量对象布置在一个头部和另一头部之间，来正确地测量测量对象的厚度。

发明的效果

根据本发明，可以容易且正确地测量测量对象的位移。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的共焦位移计的结构的示意图。

图2是用于说明包括测量头的共焦位移计的操作原理的图。

图3是示出受光部所接收到的光的波长和受光信号的强度之间的关系的图。

图4是示出光投射部的结构的平面图和截面图。

图5是示出在与测量对象不同的部分中反射的不必要光的示例的示意图。

图6是示出包含不必要分量的受光波形的图。

图7是示出受光波形的基础波形的图。

图8是示出去除了基础波形的受光波形的图。

图9是示出被引导至受光部的光的路径的图。

图10是示出被引导至图9所示的受光部的光的受光波形的图。

图11是示出根据第一实施例的共焦位移计的初始状态下的主显示部的显示示例的图。

图12是示出在图11所示的第一显示区域中显示的测量结果的示例的图。

图13是示出在图11所示的第一显示区域中显示的受光波形的示例的图。

图14是示出在图11所示的第一显示区域中显示的设置信息的输入画面的示例的图。

图15是示出通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域中显示的变化信息的示例的图。

图16是示出通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域中显示的变化信息的示例的图。

图17是示出通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域中显示的变化信息的示例的图。

图18是示出通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域中显示的变化信息的示例的图。

图19是示出通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域中显示的变化信息的示例的图。

图20是示出通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域中显示的变化信息的示例的图。

图21是用于说明根据第一实施例的位移测量处理的流程图。

图22是用于说明图21所示的受光确认处理的流程图。

图23是用于说明图21所示的受光确认处理的流程图。

图24是示出透镜单元的第一变形例至第四变形例的图。

图25是示出光投射部的变形例的图。

图26是示出分光部的变形例的图。

图27是示出根据第二实施例的共焦位移计的结构的示意图。

图28是示出利用根据第二实施例的共焦位移计的测量对象的厚度测量的示例的图。

图29是示出图28所示的测量对象和两个测量头之间的位置关系的图。

图30是示出根据第二实施例的共焦位移计的初始状态下的主显示部的显示示例的图。

图31是示出由相对布置确认功能在图30所示的第一显示区域中显示的第一变化信息和第二变化信息的显示示例的图。

图32是示出针对透明的测量对象来测量外表面和内表面的位移的示例的图。

图33是示出通过将光照射在图32所示的测量对象上所获取到的受光波形的图。

图34是示出在图11所示的第一显示区域中显示的设置信息的输入画面的其它示例的图。

图35是示出在使用者设置了阈值比例的状态下通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域中显示的变化信息的示例的图。

图36是示出根据其它实施例的共焦位移计的结构的示意图。

具体实施例

以下参考附图来说明根据本发明的各实施例的共焦位移计。

[1]第一实施例

(1)共焦位移计的基本结构

图1是示出根据第一实施例的共焦位移计的结构的示意图。如图1所示，共焦位移计500包括处理装置100、测量头200、导光部300、PC(个人计算机)600、主显示部700和操作部800。导光部300包括多个光纤，并且光学地连接处理装置100和测量头200。

处理装置100包括壳体110、光投射部120、分光部130、受光部140、运算处理部150和副显示部400。壳体110容纳光投射部120、分光部130、受光部140和运算处理部150。副显示部400包括诸如七段显示装置或点矩阵显示装置等的显示装置，并且附接至壳体110。光投射部120被配置为能够发射出宽波长带(例如，500nm～700nm)的光、即具有多个波长的光。以下说明光投射部120的详细结构。光投射部120所发射出的光被输入至以下所述的导光部300的光纤311。

分光部130包括衍射光栅131和多个(在本示例中为两个)透镜132和133。如以下所述，光投射部120所发射出的并且在测量对象S的表面上反射的光的一部分是从导光部300的光纤312输出的。从光纤312输出的光穿过透镜132，由此大致准直并入射到衍射光栅131上。在本实施例中，衍射光栅131是反射型衍射光栅。入射到衍射光栅131上的光发生分光以针对各波长按不同角度反射，并且穿过透镜133，由此聚焦于针对各波长而不同的一个维度上的位置。

受光部140包括多个像素呈一维排列的摄像元件(一维线传感器)。摄像元件可以是多分割PD(光电二极管)、CCD(电荷耦合器件)照相机或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，或者可以是其它元件。受光部140被布置成：摄像元件的多个像素分别在由分光部130的透镜133形成的针对各波长而不同的多个聚焦位置中接收光。从受光部140的像素输出与受光量相对应的模拟电气信号(以下称为受光信号)。受光信号表示各像素所接收到的光的强度。

运算处理部150包括存储部151和控制部152。存储部151包括例如ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)或硬盘。在存储部151中，存储用于控制处理装置100内的各组件的控制程序和用于计算位移的计算程序，并且存储位移测量所使用的各种数据。控制部152包括例如CPU(中央处理单元)。

控制部152获取受光部140所输出的受光信号，基于存储部151中所存储的计算程序和数据来测量测量对象S的位移，并且将该测量的结果显示在副显示部400上。

PC 600连接至运算处理部150。PC 600包括CPU(中央处理单元)601和存储器602。在存储器602中，存储位移测量程序并且存储位移测量所使用的各种数据。

处理装置100的控制部152还将从受光部140获取到的受光信号提供至PC 600的CPU 601。CPU 601获取从控制部152给出的受光信号，并且基于存储器602中所存储的位移测量程序和数据来执行针对测量对象S的位移测量处理。CPU 601被配置为能够在测量模式和确认模式下工作。位移测量处理包括以下所述的受光确认处理。

在执行位移测量处理期间，CPU 601在测量模式下计算测量对象S的位移。另一方面，CPU 601在确认模式下从控制部152获取受光信号，并且基于存储器602中所存储的数据来执行受光确认处理。受光确认处理是如下的处理：生成从在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号向着在当前时间点获取到的受光信号的变化作为变化信息，并且使主显示部700显示所生成的变化信息。在本实施例中，生成从在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的峰值向着在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化作为变化信息。

测量头200包括具有大致轴对称形状(例如，圆筒形状)的壳体210、光纤314和透镜单元220。壳体210容纳光纤314和透镜单元220。

以下所述的导光部300的光纤连接器330附接至壳体210的一端。在壳体210内，光纤314连接至光纤连接器330。光从处理装置100经由导光部300被引导至光纤314。被引导至光纤314的光在壳体210内从光纤314输出并且被引导至透镜单元220。

透镜单元220包括折射透镜221、衍射透镜222和物镜223。被引导至导光部300的光顺次穿过折射透镜221和衍射透镜222。结果，沿着光轴方向使光产生色像差。发生色像差的光经由物镜223被引导至壳体210的外部，并且照射在测量对象S上。物镜223被布置成：产生色像差的光能够聚焦于测量对象S的表面附近的位置。

导光部300包括多个(在本示例中为三个)光纤311、312和319、光纤耦合器320和光纤连接器330。在图1所示的示例中，光纤耦合器320设置在处理装置100的壳体110中。光纤连接器330附接至测量头200的壳体210。

光纤耦合器320具有所谓的1×2型结构。光纤耦合器320包括三个端口321～323和主体部324。端口321和322以及端口323以跨主体部324彼此相对的方式连接至主体部324。输入至端口321和322至少之一的光是从端口323输出的。输入至端口323的光是从端口321和322中的各端口输出的。

光纤连接器330包括两个端口331和332以及主体部333。端口331和端口332以跨主体部333彼此相对的方式连接至主体部333。输入至端口331的光是从端口332输出的。输入至端口332的光是从端口331输出的。

光纤311和312分别连接至光纤耦合器320的端口321和322。光纤314连接至光纤连接器330的端口332。光纤耦合器320的端口323和光纤连接器330的端口331通过光纤319连接。

利用该结构，处理装置100的光投射部120所发射出的光经由光纤311被输入至光纤耦合器320的端口321。输入至端口321的光是从端口323输出的，并且经由光纤319被输入至光纤连接器330的端口331。输入至端口331的光是从端口332输出的，并且经由光纤314和透镜单元220照射在测量对象S上。

在测量对象S的表面上反射的光的一部分经由透镜单元220和光纤314被输入至光纤连接器330的端口332。输入至端口332的光是从端口331输出的，并且经由光纤319被输入至光纤耦合器320的端口323。输入至端口323的光是从端口321和322输出的。从端口322输出的光经由光纤312被引导至分光部130。结果，进行位移测量处理。

主显示部700包括诸如有机EL(电致发光)面板或液晶显示面板等的显示装置。主显示部700连接至PC 600。在主显示部700上，显示诸如在CPU 601处于测量模式的状态下通过位移测量处理所计算出的测量距离等的数值、以及从控制部152提供至CPU 601的受光信号的波形等。在主显示部700上，在CPU 601处于确认模式的状态下，显示变化信息。

操作部800包括键盘和指示装置。指示装置包括鼠标或操纵杆。操作部800连接至PC 600。使用者可以通过对操作部800进行操作来进行例如测量模式和确认模式的切换。

PC 600被配置为能够进一步连接至诸如可编程控制器等的未示出的外部装置。PC600能够将位移测量处理的结果和变化信息发送至外部装置。

可以在PC 600中设置针对测量对象S的测量距离的合格/不合格判断所用的基准范围。在这种情况下，在测量距离在基准范围内的情况下，在主显示部700上显示表示测量对象S是无缺陷产品的判断结果(例如，“OK”)。另一方面，在测量距离在基准范围外的情况下，在主显示部700上显示表示测量对象S是缺陷产品的判断结果(例如，“NG”)。

(2)共焦位移计的操作原理

图2是用于说明包括测量头200的共焦位移计500的操作原理的图。如图2所示，光纤314包括芯310a和包层310b。芯310a(光轴)被布置成位于透镜单元220的光轴上。芯310a被包层310b覆盖。输入至芯310a的一个端部的光是从芯310a的另一端部输出的。注意，图1所示的光纤311、312和319具有与光纤314的结构相同的结构。芯310a的直径期望地为200μm以下，并且更期望地为50μm以下。

从光纤314输出的光穿过折射透镜221和衍射透镜222。结果，使光产生色像差。产生色像差的光穿过物镜223，由此聚焦于针对各波长而不同的位置。例如，具有短波长的光聚焦于靠近物镜223的位置。具有长波长的光聚焦于远离物镜223的位置。离物镜223最近的聚焦位置P1和离物镜223最远的聚焦位置P2之间的范围是测量范围MR。在本示例中，折射透镜221具有凸面形状，而衍射透镜222具有凹面形状。在这种情况下，使光产生的色像差增大。结果，可以增大测量范围MR。

在测量对象S的表面存在于测量范围MR中的情况下，穿过物镜223的光照射到测量对象S的表面上，之后被该表面反射到宽范围。在本实施例中，光纤314的末端部分作为包括非常小的针孔的空间滤波器起作用。因此，在测量对象S的表面上反射的光的大部分未被输入至光纤314。

另一方面，聚焦于测量对象S的表面的位置的具有特定波长的光在表面上反射，由此穿过透镜单元220，从而被输入至光纤314的芯310a的末端部分。输入至光纤314的光的波长表示测量距离。测量距离是从预定基准位置RP起直到测量对象S的表面的位置为止的距离。注意，在本示例中，基准位置RP是壳体210的离测量对象S最近的末端部分的位置。

输入至光纤314的光被引导至图1所示的处理装置100，被衍射光栅131分光，并且由透镜133聚焦于针对各波长而不同的位置。受光部140的多个像素分别布置在针对各波长而不同的多个光的聚焦位置中。因此，受光部140的像素接收具有与这些像素相关联的波长的光并且输出受光信号。

利用该结构，可以通过指定输出表示峰值的受光信号的受光部140的像素的位置来指定所接收到的光的波长。可以通过指定所接收到的光的波长来指定测量距离。即，利用以上所述的结构，可以基于受光信号的峰值来指定测量距离。

在测量头200相对于测量对象S的位置和姿势改变时，在照射在测量对象S上的光中，在聚焦于测量对象S的表面时被反射并且输入至光纤314的光的光量也改变。因此，受光部140所接收到的光的强度也改变。在本实施例中，测量头200的姿势是指测量头200的光轴的方向。

图3是示出受光部140所接收的光的波长和受光信号的强度之间的关系的图。图3的横轴示出接收光的波长，并且纵轴示出受光信号的强度。这同样适用于以下所述的图6～8和图10。图3和以下所述的图6～8和图10的横轴等同于受光部140的像素的位置。

在图3中，利用粗实线、点划线、点线和虚线来分别表示在位置和姿势彼此不同的四个状态下从测量头200向测量对象S照射光时、输入至光纤314的光的受光信号的波形(以下称为受光波形)W1～W4。受光波形W1～W4的峰的波长(以下称为峰波长)分别为λ1～λ4。多个受光波形W1～W4的峰值根据测量头200相对于测量对象S的位置和姿势而彼此不同。

例如，在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的光的大部分被输入至芯310a的情况下，如利用图3所示的受光波形W1和W2所示，受光信号的峰值增大。在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的光的大部分行进到偏离芯310a的位置的情况下，如利用图3所示的受光波形W3和W4所示，受光信号的峰值减小。在受光信号的峰值低的情况下，由于噪声等的影响，因而可能无法从受光信号中识别出峰。因此，难以正确地计算测量对象S的位移。

因此，使用者需要调整测量头200相对于测量对象S的位置和姿势，使得从受光部140输出的受光信号的峰值增大。

因此，在根据本实施例的共焦位移计500中，CPU 601在确认模式下工作，由此生成变化信息。将所生成的变化信息显示在主显示部700上。在本实施例中，在当前时间点获取到的受光信号表示CPU 601所获取到的最新的受光信号。

在这种情况下，通过从视觉上识别主显示部700上所显示的变化信息，使用者可以适当地调整测量头200相对于测量对象S的位置和姿势，使得可以在识别受光信号的峰值随时间经过的变化的同时获得更高的峰值。结果，使用者能够容易且正确地测量测量对象S的位移。

(3)光投射部

图4的(a)和(b)分别是示出光投射部120的结构的平面图和截面图。如图4的(a)和(b)所示，光投射部120包括光源121、荧光体122、套圈123、透镜124、保持器125、滤波器元件126和元件保持件127。元件保持件127包括光源固定部127A、套圈固定部127B和透镜固定部127C。光源121、套圈123和透镜124分别固定至元件保持件127的光源固定部127A、套圈固定部127B和透镜固定部127C。

光源121是发射具有单一波长的光的激光二极管。在本实施例中，光源121发射波长为450nm以下的蓝色区域或紫外区域的光。荧光体122吸收蓝色区域或紫外区域的激励光并且释放出与激励光的波长区域不同的波长区域的荧光。

从该示例中的荧光体122释放出的荧光与激励光相比具有宽范围的波长。即，从荧光体122释放出的荧光具有多个波长。注意，荧光体122可以释放出黄色区域的荧光，可以释放出绿色区域的荧光，或者可以释放出红色区域的荧光。荧光体122可以由多个荧光构件配置成。

套圈123保持图1所示的导光部300的光纤311的端部。透镜124布置在光源121和套圈123之间。具有环形形状的保持器125的一个端面附接至套圈123(光纤311)的端部。荧光体122容纳在保持器125的内周部中。滤波器元件126附接至保持器125的另一端面以覆盖保持器125中的荧光体122。滤波器元件126是反射型滤波器。滤光器元件126反射黄色区域、绿色区域或红色区域中的光，并且使蓝色区域或紫外区域的光透过。

利用该结构，光源121所发射出的光穿过透镜124，由此作为激励光会聚在荧光体122上。荧光体122吸收激励光并且释放出荧光。透过荧光体122而未被荧光体122吸收的激励光和从荧光体122释放出的荧光混合，由此生成宽波长带的光。在本示例中，为了生成通过使激励光和荧光按期望比例混合所获得的光，将荧光体122在光路方向上的厚度设置为例如10μm～200μm。将保持器125中的荧光体122的浓度设置为例如30％～60％。

在光投射部120中生成的光穿过套圈123，由此被输入至光纤311。由荧光体122向着与光纤311相反的方向释放出的荧光被滤波器元件126反射到光纤311的方向。结果，可以将荧光高效地输入至光纤311。

在本示例中，荧光体122容纳在保持器125中。然而，本发明不限于此。可以将荧光体122涂敷到套圈123的端面。在这种情况下，光投射部120不包括保持器125。光投射部120具有滤波器元件126。然而，本发明不限于此。在将足够的荧光输入至光纤311的情况下，光投射部120可以不包括滤波器元件126。

(4)运算处理部

在图1所示的运算处理部150的存储部151中，预先存储了用于受光部140的像素的位置、所输出的受光波形的峰波长以及测量距离的换算公式、以及以上所述的计算程序。运算处理部150的控制部152指定输出受光信号的像素的位置，并且基于所指定的像素的位置和存储部151中所存储的换算公式来顺次计算受光波形的峰波长以及测量距离，并且将所计算出的测量距离显示在副显示部400上。结果，可以测量测量对象S的厚度、距离或位移。控制部152进行以下所述的不必要分量去除校正、受光波形偏移校正和受光波形尺度校正，以更正确地计算测量距离。

(a)不必要分量去除校正

与在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的光不同的光有时被受光部140接收。在以下说明中，在受光部140所接收到的光中，将排除在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的光以外的光称为不必要光。

图5是示出在与测量对象S不同的部分上反射的不必要光的示例的示意图。在图5所示的示例中，使被透镜单元220的折射透镜221直接反射的光(利用箭头指示的光)输入至光纤314。与这样的光相对应的受光波形不包含表示测量距离的分量，但包含不必要分量。

图6是示出包含不必要分量的受光波形的图。图6所示的受光波形W0包括三个峰P0、Px和Py。峰P0是由在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的光产生的。峰P0具有陡峭的形状。峰波长为λ0。峰Px是由包括例如与图5所示的不必要光相对应的分量并且在与测量对象S不同的部分上反射的光产生的。峰Px具有平滑的形状。峰波长为λx。峰Py是由具有振荡波长λy的光源121(图4的(b))的光产生的。更具体地，峰Py是由光源121(图4的(b))所产生的如下的不必要光产生的，其中该不必要光在穿过荧光体122(图4的(b))的同时被引导至测量对象S的表面、并且在没有聚焦于测量对象S的表面的情况下发生反射。峰Py具有陡峭的形状。峰波长为λy。

峰波长λx离峰波长λ0相对较近。峰Px宽。因此，峰P0被掩埋在峰Px中。在这种情况下，很难正确地指定峰波长λ0。因此，进行用于将由于峰Px而产生的部分(以下称为基础波形BL)作为不必要分量从受光波形W0去除的不必要分量去除校正。

图7是示出受光波形W0的基础波形BL的图。在本实施例中，控制部152将用于识别峰Px和峰P0的低通滤波处理应用于受光波形W0，由此获取到图7所示的基础波形BL。用于获取基础波形BL的方法不限于以上所述的方法。可以将表示基础波形BL的数据预先存储在图1所示的存储部151中。在这种情况下，控制部152基于所获取到的图7所示的基础波形BL来进行受光波形W0的校正，以将基础波形BL从图6所示的受光波形W0中去除。

图8是示出去除了基础波形BL的受光波形W0的图。在图8所示的示例中，峰波长λ0与图6所示的峰波长λ0相比向着短波长侧略微偏移。这样，通过从受光波形W0中去除基础波形BL，可以更正确地指定峰波长λ0。结果，可以更正确地计算测量距离。

由于图6所示的受光波形W0的峰Py而产生的部分不会影响峰波长λ0的正确指定。因此，在不必要分量去除校正中，由于受光波形W0的峰Py而产生的部分可以不从受光波形W0中去除、或者可以从受光波形W0中去除。在由于峰Py而产生的部分接近与测量范围MR(图2)相对应的波形的范围的情况下，期望将由于受光波形W0的峰Py而产生的部分连同基础波形BL一起从受光波形W0中去除。

注意，在本实施例中，由于从由激光二极管形成的光源121发射出的激励光的强度相对于适合位移的测量的强度过大，因此具有与激励光等同的波长分量的光被设置为不必要光。因此，如果由光源121发射出的激励光的强度在适合位移的测量的范围内，则可以使用激励光进行位移的测量。

说明不必要光的又一示例。图9是示出被引导至受光部140的光的路径的图。如图9所示，除由衍射光栅131分光得到的一级光以外，被衍射光栅131进行零级衍射(在该示例中为正反射)的零级光也被引导至受光部140。在图9中，利用实线表示一级光，并且利用点划线表示零级光。

图10是示出被引导至图9所示的受光部140的光的受光波形W0的图。如图10所示，受光波形W0包括与一级光相对应的部分和与零级光相对应的部分。与图6所示的受光波形W0相同，与一级光相对应的的受光波形W0的部分包括三个峰P0、Px和Py。与零级光相对应的受光波形W0的部分包括一个峰Pz。

与波长无关地，零级光由衍射光栅131沿固定方向反射。衍射光栅131被布置成零级光未被与测量范围MR(图2)相对应的像素接收。因此，零级光不用于测量距离的计算。如图10所示，在受光波形W0包含零级光的分量作为不必要光的情况下，在不必要分量去除校正中，由于受光波形W0的峰Pz而产生的部分可以不从受光波形W0中去除、或者可以从受光波形W0中去除。

(b)受光波形偏移校正和受光波形尺度校正

在以下的说明中，将如在图5所示的示例中所述的、从光投射部120发射出的、在透镜单元220上反射、并且由受光部140接收到的不必要光称为第一不必要光。将由光源121产生的、在穿过荧光体122的同时被引导至测量对象S的表面、在没有聚焦于测量对象S的表面的情况下被反射、并且由受光部140接收到的不必要光称为第二不必要光。此外，将如在图9所示的示例中所述的、由衍射光栅131产生的并且由受光部140接收到的零级光称为第三不必要光。

如上所述，具有特定波长的光由与该波长相关联的受光部140的像素接收到。然而，由于在周围的温度变化中涉及的受光部140的受光面的位置的变化或者受光面的倾斜的变化，因此具有特定波长的光有时预先由与同该波长相关联的像素不同的像素接收到。在这种情况下，由于测量结果根据温度变化而波动，因此不能正确地计算出测量距离。因此，进行以下所述的受光波形偏移校正和受光波形尺度校正。受光波形偏移校正是用于校正依赖于温度的受光波形W0的波长轴上的偏移的处理。受光波形尺度校正是用于校正依赖于温度的受光波形W0的波长轴上的尺度的处理。

在测量测量对象S的位移时的受光波形W0包括例如图10所示的分别与第一不必要光～第三不必要光相对应的峰Px、Py和Pz、以及依赖于测量对象S的位移的峰P0。

由于第一不必要光未到达测量对象S，因此峰Px不依赖于测量对象S的位移。由于第二不必要光具有光源121的振荡波长λy，因此峰Py不依赖于测量对象S的位移。由于与波长无关地、第三不必要光被受光部140的特定像素接收到，因此峰Pz不依赖于测量对象S的位移。在受光波形偏移校正中，使用三个峰Px、Py和Pz至少之一。在受光波形尺度校正中，使用三个峰Px、Py和Pz中的至少两个峰。

为了进行受光波形偏移校正，在图1所示的存储部151中，预先存储峰Px、Py和Pz至少之一的中心应当出现的波长作为基准波长。控制部152指定与存储部151中所存储的基准波长相对应的峰Px～Pz的波长。控制部152将所指定的峰Px～Pz的波长与基准波长进行比较由此计算受光波形W0的波长轴上的偏移量，并且基于所计算出的偏移量来校正受光波形W0的波长轴上的偏移。在图10中，利用点线来表示在校正了受光波形W0的波长轴上的偏移之后的受光波形W0。

为了进行受光波形尺度校正，在存储部151中，预先存储峰Px、Py和Pz中的至少两个峰的中心应当出现的波长的间隔作为基准间隔。控制部152指定与存储部151中所存储的基准间隔相对应的峰Px～Pz的间隔。控制部152将所指定的峰Px～Pz的间隔与基准间隔进行比较由此计算受光波形W0的波长轴上的尺度的偏差，并且基于所计算出的尺度的偏差来校正受光波形W0的波长轴上的尺度。

作为与受光部140的温度特性有关的校正，可以进行受光波形偏移校正和受光波形尺度校正中的仅一个校正，或者可以进行受光波形偏移校正和受光波形尺度校正这两个校正。受光波形偏移校正和受光波形尺度校正早于上述的不必要分量去除校正而进行。可以通过指定进行受光波形偏移校正和受光波形尺度校正之后的受光波形W0的峰P0，来更正确地计算测量距离。

将在控制部152中进行了不必要分量去除校正、受光波形偏移校正和受光波形尺度校正的受光信号提供至PC 600。在这种情况下，CPU 601可以基于适当校正后的受光信号来进行位移测量处理。

(5)共焦位移计的基本使用示例

关于共焦位移计500来说明基本使用示例。在以下的使用示例中，假定在初始状态下接通共焦位移计500的电源。假定CPU 601处于测量模式。

首先，使用者将测量对象S固定在位移测量所用的放置台上。之后，使用者相对于测量对象S粗略地定位测量头200，使得从测量头200发射出的光照射到测量对象S上。测量头200利用夹持构件等以期望姿势固定到使用者的期望位置。

图11是示出根据第一实施例的共焦位移计500的初始状态下的主显示部700的显示示例的图。如图11所示，例如，在主显示部700中设置第一显示区域410和第二显示区域450。在初始状态下，在第一显示区域410中什么也没有显示。另一方面，在第二显示区域450中显示受光确认按钮451、确认设置按钮452、确认结束按钮453和测量开始按钮454。

如上所述，除非测量头200相对于测量对象S的相对位置和相对姿势是适当的，否则难以正确地测量测量对象S的位移。因此，为了更适当地调整测量头200的位置和姿势，使用者使用图1所示的操作部800来操作受光确认按钮451。在这种情况下，图1所示的CPU 601从测量模式切换到确认模式。在确认模式中，由CPU 601按固定周期生成变化信息。将所生成的变化信息显示在第一显示区域410中。以下说明变化信息的具体内容和显示示例。

在这种状态下，使用者可以通过在确认变化信息的同时微调整测量头200的位置和姿势，来更加适当地定位测量头200。

在测量头200的定位完成时，使用者使用图1所示的操作部800来操作确认结束按钮453。结果，图1所示的CPU 601的操作模式从确认模式切换到测量模式。之后，使用者可以通过操作测量开始按钮454来测量测量对象S的位移。

在CPU 601处于测量模式的状态下测量测量对象S的位移时，将表示测量结果的数值或者在当前时间点获取到的受光波形显示在图11所示的第一显示区域410中。图12是示出在图11所示的第一显示区域410中显示的测量结果的示例的图。图13是示出在图11所示的第一显示区域410中显示的受光波形的示例的图。

在图12所示的示例中，在第一显示区域410内显示表示位移的测量结果的数值并且显示切换按钮491。在图13所示的示例中，在第一显示区域410内显示在当前时间点获取到的受光波形并且显示切换按钮491。使用者可以通过使用图1所示的操作部800操作图12所示的切换按钮491，将第一显示区域410的显示状态切换到图13所示的受光波形的显示状态。使用者可以通过使用图1所示的操作部800操作图13所示的切换按钮491，将第一显示区域410的显示状态切换到图12所示的利用数值的测量结果的显示状态。

在CPU 601处于确认模式的状态下，在受光确认处理期间，CPU 601可以基于受光信号的峰值是否高于特定阈值来判断测量头200的位置和姿势的适当性(以下称为适当性判断)，并且使主显示部700将该判断结果连同变化信息一起显示。CPU 601可以仅使用特定波长范围内的峰来进行该适当性判断。此外，CPU 601可以采用各种形式将变化信息显示在主显示部700上。

将包括受光确认处理中使用的适当性判断的阈值、适当性判断的波长范围以及显示形式的各种信息作为设置信息存储在图1所示的存储器602中。使用者可以通过使用图1所示的操作部800操作图11所示的确认设置按钮452并输入这些类型的信息，来使存储器602存储期望的设置信息。

图14是示出在图11所示的第一显示区域410中显示的设置信息的输入画面的示例的图。在图14所示的示例中，在第一显示区域410内显示两个输入栏461和462以及两个显示形式按钮463和464。使用者使用一个输入栏461来指定适当性判断的阈值。使用者使用另一输入栏462来指定适当性判断的波长范围。使用者使用显示形式按钮463和464来选择是否通过例如散点图或波形图显示从当前时间点之前的时间点起直到当前时间点为止的受光量的峰值的变化作为变化信息。

注意，关于多个波长范围，可以将适当性判断的阈值分别设置为不同的值。在这种情况下，在设置画面上，例如，可以显示用于输入分别与多个波长范围相对应的多个阈值的多个输入栏。适当性判断的阈值可以由共焦位移计500的制造商预先存储在存储器602中。

图15～20是示出通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域410中显示的变化信息的示例的图。在图15所示的示例中，变化信息包括：在当前时间点所获取到的受光信号的峰值(以下称为当前峰值)、从受光确认处理开始起直到当前时间点为止所获取到的受光信号的峰值的最大值(以下称为过去最大峰值)、以及示出从受光确认处理开始起直到当前时间点为止的受光信号的峰值的变化的散点图。此外，显示测量头200的位置和姿势的适当性判断结果。

在图15的散点图中，横轴表示时间，并且纵轴表示受光信号的强度。在该散点图中，将由控制部152从受光确认处理开始起按固定周期获取到的受光信号的峰值显示为点，并且利用点线来表示预先设置的适当性判断的阈值。注意，使用者能够设置峰值的显示周期和横轴的标度。

此外，在图15所示的示例中，如通过阴影所示，突出显示过去最大峰值和与该峰值相对应的点。结果，使用者可以通过从视觉上识别主显示部700来容易地识别受光信号的峰值随时间经过的变化。因此，可以调整测量头200的位置和姿势，使得可以获得更高的峰。

在图15所示的示例中，显示位置/姿势适当性判断结果。位置/姿势适当性判断结果在受光信号的峰值超过阈值时显示为“OK”，并且在受光信号的峰值不超过阈值时显示为“NG”。在位置/姿势适当性判断结果显示为“OK”时，促使使用者结束调整。位置/姿势适当性判断结果的用于显示“OK”或“NG”的阈值与通过图14所示的画面所设置的适当性判断的阈值可以相同或可以不同。

例如，如果当前时间点的位置/姿势适当性与过去相比更好，则可以将位置/姿势适当性判断结果显示为“OK”。在当前时间点的位置/姿势适当性与过去的位置/姿势适当性相比更好、并且高于共焦位移计500可测量测量对象S的最小限制范围时，位置/姿势适当性判断结果可以显示为“OK”。

在位置/姿势适当性判断结果处于位置和姿势的进一步调整不会对测量精度产生大幅影响的范围内时，向使用者通知调整结束，以促使使用者进入位移测量的步骤。

除以下所述的几点以外，图16所示的示例与图15所示的示例相同。在图16所示的示例中，代替图15所示的散点图，通过波形图来显示从受光确认处理开始起直到当前时间点为止的受光信号的峰值的变化。

在图17所示的示例中，显示当前峰值和过去最大峰值作为变化信息。显示包括当前时间点的受光波形和获得过去最大峰值时的受光波形的波形图作为变化信息。此外，显示测量头200的位置和姿势的适当性判断结果。

在图17的波形图中，横轴表示受光部140所接收到的光的波长，并且纵轴表示受光信号的强度。在波形图中，利用点划线来表示获得过去最大峰值时的受光波形，并且利用实线来表示当前时间点的受光波形。结果，使用者可以在从视觉上识别主显示部700的同时，调整测量头200的位置和姿势，使得当前时间点的受光波形的峰超过利用点划线所表示的过去的受光波形的峰。

图17所示的波形图的横轴所表示的波长与测量对象S和测量头200之间在测量头200的光轴方向上的距离相对应。因此，使用者可以通过从视觉上识别当前时间点的受光波形，来识别测量对象S和测量头200之间在测量头200的光轴方向上的位置关系。结果，使用者可以容易地调整测量头200的位置，使得受光信号的峰波长处于与图2所示的测量范围MR相对应的波长的范围内。

除以下所述的几点外，图18所示的示例与图17所示的示例相同。在图18所示的示例中，代替图17所示的波形图，显示包括如下的受光波形的波形图：当前时间点的受光波形、以及由控制部152从受光确认处理开始起按固定周期获取到的多个受光波形。

在图18所示的波形图中，横轴表示受光部140所接收到的光的波长，并且纵轴表示受光信号的强度。在该波形图中，利用点线来表示过去获取到的多个受光波形，并且利用实线来表示当前时间点的受光波形。结果，使用者可以在从视觉上识别主显示部700的同时，调整测量头200的位置和姿势，使得当前时间点的受光信号的峰超过利用点线表示的过去的多个受光波形的峰。

除以下所述的几点以外，图19所示的示例与图17所示的示例相同。在图19所示的示例中，代替图17所示的波形图，显示包括当前时间点的受光波形和如下包络线的波形图，其中该包络线用于连接由控制部152从受光确认处理开始起获取到的多个受光波形的峰。

在图19所示的波形图中，横轴表示受光部140所接收到的光的波长，并且纵轴表示受光信号的强度。在该波形图中，利用点线来表示用于连接过去获取到的多个受光波形的峰的包络线，并且利用实线来表示当前时间点的受光波形。结果，使用者可以在从视觉上识别主显示部700的同时，调整测量头200的位置和姿势，使得当前时间点的受光信号的峰的高度接近利用点线所表示的包络线的最高点或者超过该最高点。

除以下所述的几点以外，图20所示的示例与图15所示的示例相同。在图20所示的示例中，将图17的波形图连同图15的散点图一起显示。在这种情况下，使用者可以容易地识别受光信号的峰随时间经过的变化以及受光波形随时间经过的变化。注意，在图20所示的示例中，代替第一显示区域410的左侧所显示的散点图，可以显示图16的波形图。可以将图18或19的波形图显示为第一显示区域410的右侧所显示的波形图。

(6)位移测量处理

图21是用于说明根据第一实施例的位移测量处理的流程图。在接通共焦位移计500的电源时，图1所示的CPU 601按固定周期执行以下所述的位移测量处理。在初始状态下，CPU 601处于测量模式。假定在主显示部700上显示图11所示的画面。

首先，CPU 601通过例如操作图11所示的受光确认按钮451来判断是否指示了向确认模式的切换(步骤S1)。在指示了向确认模式的切换的情况下，CPU 601在以下所述的步骤S20中进行受光确认处理，之后结束位移测量处理。

另一方面，在没有指示向确认模式的切换的情况下，CPU 601通过例如操作图11所示的确认设置按钮452来判断是否指示了确认模式的设置(步骤S2)。在指示了确认模式的设置的情况下，控制部152响应于使用者对操作部800的操作来接收设置信息(步骤S11)，将所接收到的设置信息存储在存储器602中(步骤S12)，并且结束位移测量处理。

在步骤S2中没有指示确认模式的设置的情况下，CPU 601通过例如操作图11所示的测量开始按钮454来判断是否指示了测量的开始(步骤S3)。在没有指示测量的开始的情况下，CPU 601进行步骤S1的处理。

另一方面，在指示了测量的开始的情况下，CPU 601获取从控制部152给出的受光信号(步骤S4)。控制部152对从控制部152给出的受光信号进行了不必要分量去除校正、受光波形偏移校正和受光波形尺度校正。

在存储器602中，与在存储部151中相同，预先存储用于受光部140的像素的位置、输出的受光波形的峰波长和测量距离的换算公式。CPU 601基于校正之后的受光信号和存储在存储器602中的换算公式来计算测量对象S的位移(步骤S5)。此外，CPU 601将所计算出的位移显示在主显示部700上(步骤S6)。之后，CPU 601判断通过例如使用者操作图1所示的操作部800是否指示了测量的结束(步骤S7)。在指示了测量的结束的情况下，CPU 601结束位移测量处理。在没有指示测量的结束的情况下，CPU 601执行步骤S4的处理。

图22和23是用于说明图21所示的受光确认处理的流程图。如上所述，在图21的步骤S1中指示了向确认模式的切换的情况下，执行图22和23所示的受光确认处理。

首先，CPU 601重置内置在PC 600中的计时器，并且开始计数(步骤S21)。CPU 601将表示受光信号的获取次数的变量i的值设置为1(步骤S22)。

随后，CPU 601获取从控制部152给出的受光信号(步骤S23)。控制部152对从控制部152给出的受光信号进行了不必要分量去除校正、受光波形偏移校正和受光波形尺度校正。之后，CPU 601将所获取到的受光信号的受光波形作为第一个受光波形存储在存储器602中，提取所获取到的受光信号的峰，并将该峰的值作为第一个峰值存储在存储器602中(步骤S24)。CPU 601将存储器602中所存储的第一个峰值作为当前峰值显示在主显示部700上(步骤S25)。

随后，CPU 601基于计时器的计数来判断从步骤S21的处理起是否经过了预先确定的固定时间段(步骤S26)。在没有经过固定时间的情况下，CPU 601执行以下所述的步骤S33的处理。另一方面，在经过了固定时间的情况下，CPU 601重置计时器并开始计数(步骤S27)。CPU 601向变量i的值加1(步骤S28)。

随后，CPU 601获取从受光部140输出的受光信号(步骤S29)。控制部152对从控制部152给出的受光信号进行了不必要分量去除校正、受光波形偏移校正和受光波形尺度校正。之后，CPU 601将所获取到的受光信号的受光波形作为第i个受光波形存储在存储器602中，提取所获取到的受光信号的峰，并且将该峰的值作为第i个峰值存储在存储器602中(步骤S30)。CPU 601基于存储器602中所存储的第i个峰值和第i个受光波形以及第1个峰值～第(i～1)个峰值和第1个受光波形～第(i～1)个受光波形来生成变化信息，并将所生成的变化信息显示在主显示部700上(步骤S31)。注意，变化信息包括第1个峰值～第(i～1)个峰值至少之一和第i个峰值(当前峰值)。

之后，CPU 601基于预先作为设置信息存储在存储器602中的阈值来判断测量头200的位置和姿势的适当性，并将判断结果显示在主显示部700上(步骤S32)。注意，在该阈值没有存储在存储器602中的情况下，可以省略步骤S32的处理。

随后，CPU 601通过例如操作图11所示的确认结束按钮453来判断是否指示了受光确认处理的结束(步骤S33)。在没有指示受光确认处理的结束的情况下，CPU 601执行步骤S26中的处理。另一方面，在指示了受光确认处理的结束的情况下，CPU 601结束受光确认处理。

在变化信息包括示出受光信号的峰值随时间经过的变化的曲线图(参见图15和16)的情况下，CPU 601可以将受光确认处理的结束时间点的曲线图存储在存储部151中。

(7)效果

在根据第一实施例的共焦位移计500中，从光投射部120发射出具有多个波长的光。由透镜单元220使光投射部120发射出的光产生沿着光轴方向的色像差。具有色像差的光由透镜单元220会聚并照射在测量对象S上。

在从测量头200照射在测量对象S上的光中，具有在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的波长的光穿过光纤314。穿过光纤314的光经由光纤连接器330、光纤319、光纤耦合器320以及光纤312被引导至分光部130，并且发生分光。由分光部130进行分光后的光被受光部140接收到。从受光部140输出的受光信号由控制部152获取到。控制部152基于所获取到的受光信号来计算测量对象S的位移，并且将所获取到的受光信号提供至PC 600。

在测量头200相对于测量对象S的位置和姿势改变时，在照射在测量对象S上的光中，在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射并且被输入至光纤314的光的强度也改变。在从测量对象S反射的光的大部分穿过光纤314时，穿过光纤314的光的强度增加。因此，所获取到的受光信号的峰值增大。另一方面，在从测量对象S反射的光的大部分行进到偏离光纤314的位置时，穿过光纤314的光的强度下降。因此，所获取到的受光信号的峰值减小。

为了在不受噪声等影响的情况下正确地计算测量对象S的位移，期望调整测量头200和测量对象S的相对位置和相对姿势之间的关系，使得受光信号的值变得更高。

因此，在共焦位移计500中，CPU 601在确认模式下工作，由此将从在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的峰值向着在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化作为变化信息显示在主显示部700上。

在这种情况下，使用者可以在通过从视觉上识别变化信息来识别受光信号的峰值随时间经过的变化的同时，适当地调整测量头200的位置和姿势，使得可以获得更高的峰值。结果，使用者能够容易且正确地测量测量对象S的位移。

CPU 601在测量模式下测量测量对象S的位移。结果，使用者可以在确认模式下调整测量头200相对于测量对象S的位置和姿势之后，在测量模式下测量测量对象S的位移。这样，可以平滑地进行测量头200的定位作业和测量对象S的位移的测量作业。

在受光确认处理中，基于受光信号的峰值是否高于特定阈值来判断测量头200的位置和姿势的适当性。将该判断的结果连同变化信息一起显示在主显示部700上。结果，使用者可以容易地识别测量头200的位置和姿势的适当性。

在以上所述的示例中，通过对操作部800进行操作，使用者可以指定被设置为判断测量头200的位置和姿势的适当性时的判断对象的波长的范围。在这种情况下，CPU 601可以仅使用存在于所指定的波长范围内的峰来进行适当性判断。CPU 601可以将所指定的波长范围内的如下变化作为变化信息显示在主显示部700上，其中该变化是从在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的峰值向着在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化。因此，提高了测量头200的位置和姿势的调整的便利性。

如上所述，控制部152对从受光部140输出的受光信号进行不必要分量去除校正、受光波形偏移校正和受光波形尺度校正。因此，在图21～23中的步骤S4、S23和S29的处理中，从由CPU 601获取到的受光信号中去除不必要分量。结果，可以更正确地计算出测量对象S的位移。因此，可以减小共焦位移计500所测量到的测量对象S的位移的误差。可以使主显示部700在受光确认处理中更正确地显示受光信号的峰值。

通过受光偏移校正来校正受光信号的波长轴上的偏移。结果，可以补偿由于在温度变化中涉及的受光波形W0的波长轴上的偏移而引起的测量结果的波动。此外，通过受光波形尺度校正来校正受光信号的波长轴上的尺度的偏差。结果，可以补偿由于在温度变化中涉及的受光波形W0的波长轴上的尺度的偏差而引起的测量结果的波动。

在本实施例中，处理装置100和测量头200是分开设置的，并且通过导光部300光学连接。因此，容易使用如下的测量头200，其中该测量头200包括根据测量对象S的形状或布置等而产生适当的色像差的透镜单元220、或者具有适当的焦距的透镜单元220。结果，可以更容易地测量测量对象S的位移。

由于导光部300包括光纤，因此可以将处理装置100和测量头200彼此分开地布置。在测量头200中没有设置机械驱动的组件。在测量头200中不存在发热源。因此，可以将测量头200布置在各种环境中。如以下所述，在测量头200的暴露部分由玻璃形成的情况下，可以将测量头200布置在更多不同的环境中。

在使用激光二极管作为光源121的情况下，导光部300期望地包括光纤。例如，在如图4所示、利用光源121所发射出的激光来激励荧光体122以生成具有多个波长的光的情况下，可以高效地提取通过使用光纤所生成的光。可以通过使用光纤来将所提取的光高效地供给至测量头200。

此外，在测量头200中，透镜单元220和光纤314容纳在壳体210内。因此，可以将透镜单元220和光纤314之间的位置关系固定在壳体210内。在这种情况下，使用者无需调整透镜单元220和光纤314之间的位置关系。因此，可以更容易地测量测量对象S的位移。

在本实施例中，光纤314的末端部分用作针孔。通过这样使用光纤314的包层310b作为遮光部并且使用芯310a作为针孔，可以利用简单的结构实现共焦光学系统。另一方面，在可以允许光的损失的情况下，可以在测量头200侧的光纤314的端部布置通过在具有遮光性的板中设置针孔所获得的遮光构件。

(8)透镜单元的变形例

在本实施例中，透镜单元220包括折射透镜221和衍射透镜222。然而，本发明不限于此。透镜单元220可以不包括折射透镜221和衍射透镜222其中之一或这两者。图24的(a)～(d)是示出透镜单元220的第一变形例～第四变形例的图。

如图24的(a)所示，第一变形例的透镜单元220包括衍射透镜222和物镜223，而不包括图1所示的折射透镜221。如图24的(b)所示，与第一变形例相同，第二变形例的透镜单元220包括衍射透镜222和物镜223，而不包括图1所示的折射透镜221。在第二变形例中，衍射透镜222和物镜223布置在与第一变形例中的衍射透镜222和物镜223的位置相反的位置。

如图24的(c)所示，代替第一变形例的衍射透镜222，第三变形例的透镜单元220包括平板透镜224。如图24的(d)所示，代替第二变形例的衍射透镜222，第四变形例的透镜单元220包括平板透镜224。这样，透镜单元220可以包括例如衍射透镜、平板透镜、GRIN(渐变折射率)透镜或棱镜、或者这些透镜的组合。利用透镜单元220的这些结构，可以使由光投射部120发射出的光产生沿着光轴方向的色像差。可以使具有色像差的光会聚并将该光照射在测量对象S上。

透镜可以是玻璃透镜，可以是树脂透镜，或者可以是表面上涂布有树脂的玻璃透镜。玻璃透镜具有高耐热性。树脂透镜可以廉价地制造。涂布有树脂的玻璃透镜可以相对廉价地制造并且具有相对较高的耐热性。

透镜单元220中的可被设置成最靠近测量对象S的透镜是以例如该透镜暴露至外部的状态布置的。这样暴露至外部的透镜期望地由玻璃形成。测量头200布置在工厂等的制造生产线中存在水或油等的环境中。在暴露到测量头200外部的部分的光学系统由玻璃形成的情况下，可以提高测量头200的耐油性、耐水性和耐污染性。

由于与上述示例相同的原因，因此在透镜单元200中存在暴露到外部的部分的情况下，该暴露部分期望地由玻璃形成。注意，如果透镜单元200全体可能被测量头200外部的氛围遮挡，则折射透镜221、衍射透镜222、物镜223或平板透镜224可以由树脂而不是玻璃形成。例如，在图24的(a)～(d)所示的示例中，在透镜单元220布置在壳体210内的状态下，可以在透镜单元220的下侧(测量对象S侧)设置护罩玻璃。

(9)光投射部的变形例

在本实施例中，从光源121发射出的光的光轴和套圈123的中心轴布置在直线上。然而，本发明不限于此。图25是示出光投射部120的变形例的图。如图25所示，本变形例的光投射部120包括光源121、荧光体122、套圈123、透镜124和128以及反射构件129。透镜124布置在光源121和反射构件129之间。透镜128布置在反射构件129和套圈123之间。将荧光体122涂敷到反射构件129的反射面。

光源121所发射出的光穿过透镜124，由此作为激励光会聚在涂敷到反射构件129的荧光体122上。荧光体122吸收该激励光并释放出荧光。透过荧光体122而未被荧光体122吸收的激励光和从荧光体122释放出的荧光混合，由此生成宽波长带的光。所生成的光在反射构件129的反射面上反射，由此经由透镜128被引导至套圈123。结果，光被输入至光纤311。在该结构中，光学元件的布置的自由度增加。因此，容易使光投射部120小型化。

为了增加光投射部120所生成的光的强度，期望增加光源121所发射出的光的光量。另一方面，在从光源121发射出的光的光量增加时，荧光体122的发热增加。因此，反射构件129的反射效率下降，并且来自荧光体122的荧光的释放容易饱和。因此，反射构件129可以配置成可转动或可移动。结果，使荧光体122冷却并且可以减少发热。结果，可以进一步增加光投射部120所生成的光的强度。

(10)分光部的变形例

在本实施例中，分光部130的衍射光栅131为反射型。然而，本发明不限于此。图26是示出分光部130的变形例的图。如图26所示，在分光部130的变形例中，衍射光栅131为透过型。入射在衍射光栅131上的光发生分光以按针对各波长而不同的角度透过。被衍射光栅131分光后的光穿过透镜133，由此聚焦在针对各波长而不同的受光部140的像素的位置上。

在本示例的分光部130中，有时产生笔直地行进并且穿过衍射光栅131的零级光。在该零级光被受光部140接收到的情况下，可以使用与该零级光相对应的受光波形的峰来进行受光波形偏移校正和受光波形尺度校正。

[2]第二实施例

(1)共焦位移计的基本结构

关于根据本发明第二实施例的共焦位移计，说明与根据第一实施例的共焦位移计500的不同之处。图27是示出根据本发明第二实施例的共焦位移计的结构的示意图。如图27所示，根据本实施例的共焦位移计500包括两个处理装置100、两个测量头200、两个导光部300、PC 600、主显示部700和操作部800。两个处理装置100具有与根据第一实施例的处理装置100的结构相同的结构。两个测量头200具有与根据第一实施例的测量头200的结构相同的结构。两个导光部300具有与根据第一实施例的导光部300的结构相同的结构。在本实施例中，一个PC 600连接至两个处理装置100。

在以下说明中，在区分两个测量头200的情况下，将一个测量头200称为第一测量头200A并且将另一测量头200称为第二测量头200B。

在具有上述结构的共焦位移计500中，从两个处理装置100的各个光投射部120发射出具有多个波长的光。由光投射部120发射出的光经由与光投射部120相对应的导光部300被传输至与光投射部120相对应的测量头200，并且照射在测量对象S上。在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的光穿过用于照射光的测量头200的光纤314。穿过测量头200的光纤314的光经由与测量头200相对应的导光部300被引导到与测量头200相对应的处理装置100的分光部130，并且发生分光。分光后的光由与分光部130相对应的受光部140接收到。这样，从两个处理装置100的受光部140分别输出与两个测量头200相对应的受光信号。处理装置100的控制部152获取从受光部140输出的受光信号，对这些受光信号进行以上所述的校正，并且测量测量对象S的位移。控制部152将校正之后的受光信号提供至一个PC 600。

PC 600的CPU 601使用从两个处理装置100的控制部152获取到的两个受光信号来进行位移测量处理，由此测量由两个测量头200照射了光的测量对象S的两个部分的位移。在这种情况下，CPU 601可以并行地进行使用与第一测量头200A相对应的受光信号的位移测量处理和使用与第二测量头200B相对应的受光信号的位移测量处理。可选地，CPU 601可以交替地进行使用与第一测量头200A相对应的受光信号的位移测量处理和使用与第二测量头200B相对应的受光信号的位移测量处理。

(2)根据第二实施例的共焦位移计特有的使用示例

利用根据本实施例的共焦位移计500，可以使用两个测量头200来测量一个测量对象S的多个部分的位移。在这种情况下，图25所示的共焦位移计500也可以用于例如测量测量对象S的厚度。

图28是示出利用根据第二实施例的共焦位移计500的测量对象S的厚度测量的示例的图。在该示例中，使用共焦位移计500来测量片状测量对象S的厚度。

如在图28中利用粗实线的箭头所示，例如，从卷绕有测量对象S的第一卷筒SR1引出测量对象S。从第一卷筒SR1引出的测量对象S由第二卷筒SR2卷绕。在这种状态下，两个测量头200以跨位于第一卷筒SR1和第二卷筒SR2之间的测量对象S的一部分彼此相对的方式布置于测量对象S的上方和下方。

在两个测量头200之间的位置关系已知的情况下，可以基于利用两个测量头200分别测量到的测量对象S的上表面和下表面的位移来测量测量对象S的厚度。然而，根据两个测量头200的布置状态，不能正确地测量测量对象S的期望部分的厚度。

图29是示出图28所示的测量对象S与两个测量头200之间的位置关系的图。在该示例中，假定测量在下表面的一部分中具有挖空部分SC的测量对象S的该挖空部分SC的部分的厚度d1。

在图29的(a)所示的示例中，第一测量头200A的光轴oa1和第二测量头200B的光轴oa2彼此一致。即，第一测量头200A的光轴oa1和第二测量头200B的光轴oa2位于共通的轴上。在这种情况下，可以正确地测量测量物体S的挖空部分SC的部分的厚度d1。

另一方面，在图29的(b)所示的示例中，第一测量头200A的光轴oa1和第二测量头200B的光轴oa2彼此不一致。在该示例中，第一测量头200A的光轴oa1和第二测量头200B的光轴oa2彼此平行地布置。然而，两个光轴oa1和oa2不是存在于同一轴上。结果，从第一测量头200A发射出的光照射在与挖空部分SC重叠的测量对象S的上表面上。从第二测量头200B发射出的光照射在测量对象S的下表面上的偏离挖空部分SC的位置处。在这种情况下，没有测量到测量对象S的挖空部分SC的部分的厚度d1。误测量到测量对象S的偏离挖空部分SC的部分的厚度d2。

在如上所述、两个测量头200以彼此相对的方式布置并且测量布置在两个测量头200之间的测量对象S的厚度的情况下，需要使两个测量头200的光轴o1和oa2一致。然而，不熟练的使用者难以将测量头200的位置和姿势调整成两个测量头200的光轴o1和oa2彼此一致。

因此，在根据本实施例的共焦位移计500中，设置如下的功能，其中该功能用于在将两个测量头200布置成彼此相对时，确认两个测量头200的光轴oa1和oa2是否彼此一致(以下称为相对布置确认功能)。

图30是示出在根据第二实施例的共焦位移计500的初始状态下的主显示部700的显示示例的图。在图30所示的显示示例中，除根据第一实施例的图11所示的显示示例以外，在第二显示区域450中显示相对布置确认按钮455。使用者可以通过使用图27所示的操作部800操作相对布置确认按钮455来使用相对布置确认功能。

在被布置成透镜单元220彼此相对的两个测量头200之间不存在测量对象S的情况下，使从一个测量头200发射出的光入射到另一测量头200的光纤314上。使从另一测量头200发射出的光入射到一个测量头200的光纤314上。

入射到两个测量头200的各个光纤314上的光的强度随着两个测量头200的光轴oa1和oa2更接近一致状态而增加，并且在光轴o1和oa2彼此一致时达到最大。另一方面，入射到两个测量头200的各个光纤314上的光的强度随着光轴o1和oa2的偏离的增大而降低。因此，通过CPU 601针对两个测量头200进行与位移测量处理基本相同的处理来实现相对布置确认功能。

具体地，CPU 601生成与从第一测量头200A发射出的并且从第二测量头200B的光纤314被引导至受光部140的光的受光信号有关的变化信息(以下称为第一变化信息)200B。CPU 601生成与从第二测量头200B发射出的并且从第一测量头200A的光纤314被引导至受光部140的光的受光信号有关的变化信息(以下称为第二变化信息)。CPU 601将这样生成的第一变化信息和第二变化信息显示在主显示部700上。

图31是示出由相对布置确认功能在图30所示的第一显示区域410中显示的第一变化信息和第二变化信息的显示示例的图。在图31所示的示例中，与第一实施例中的图15所示的示例相同，显示第一变化信息和第二变化信息。在这种情况下，使用者可以基于主显示部700上所显示的第一变化信息和第二变化信息来进行两个测量头200的定位，使得光轴o1和oa2彼此一致。注意，在第一显示区域410中，可以采用图15～20所示的所有形式来显示第一变化信息和第二变化信息。

CPU 601可以控制两个处理装置100的运算处理部150，使得第一测量头200A和第二测量头200B同步。例如，CPU 601可以将同步信号作为用于使光投射部120发射出光的触发提供至两个运算处理部150。在这种情况下，例如，两个处理装置100的控制部152使两个光投射部120的光源121(图4)按时间序列同时发光。结果，CPU 601同时获取到用于生成第一变化信息的受光信号和用于生成第二变化信息的受光信号。因此，缩短了分别与两个测量头200相对应的受光信号的获取时间。

在如图28所示测量测量对象S的厚度时，与上述示例相同，CPU 601期望地使两个光投射部120的发光定时同步。结果，可以同时测量测量对象S的向上和向下的位移。结果，可以更正确地测量测量对象S的厚度。

注意，与上述示例相反，例如，通过按时间序列交替地使两个光投射部120的光源121(图4)发光，控制部152可以交替地获取到用于生成第一变化信息的受光信号和用于生成第二变化信息的受光信号。结果，防止了由于来自两个测量头200的光的同时发射而引起的光的干扰。

顺便提及，在两个测量头200的光轴o1和oa2彼此一致的状态下从一个测量头200经由另一测量头200被引导到受光部140的光的强度与通过在聚焦于测量对象S的同时发生反射而经由一个测量头200被引导至受光部140的光的强度相比被视为变大。因此，控制部152可以将在利用相对布置确认功能生成第一变化信息和第二变化信息时的受光部140的曝光时间设置成与在基于从测量对象S反射的光来测量测量对象S的位移时的曝光时间相比变短。可选地，控制部152可以将在光投射部120中产生的光的光量调整成相对于在测量测量对象S的位移时产生的光的光量变小。结果，可以以适当强度获取受光信号。

(3)效果

根据本实施例的共焦位移计500包括两个处理装置100、两个测量头200和两个导光部300。结果，可以测量由两个测量头200照射了光的测量对象S的两个部分的位移。

根据本实施例的共焦位移计500具有相对布置确认功能，其中该相对布置确认功能用于在两个测量头200被布置成彼此相对时，确认两个测量头200的光轴oa1和oa2是否彼此一致。在相对布置确认功能中，CPU 601生成与从第一测量头200A发射出的并且从第二测量头200B的光纤314被引导至受光部140的光的受光信号有关的第一变化信息。控制部152生成与从第二测量头200B发射出的并且从第一测量头200A的光纤314被引导到受光部140的光的受光信号有关的第二变化信息。此外，CPU 601将所生成的第一变化信息和所生成的第二变化信息显示在主显示部700上。

这样，将与从一个测量头200穿过另一测量头200的光纤314的光的受光信号有关的变化信息显示在主显示部700上。结果，使用者可以在两个测量头200被布置成彼此相对的状态下容易地使两个测量头200的光轴oa1和oa2一致。在该状态下，通过在两个测量头200之间布置测量对象S，可以正确地测量测量对象S的厚度。

[4]其它实施例

(1)在以上所述的实施例中，CPU 601基于在聚焦于用作测量对象S的表面的测量对象S的外表面的同时被反射的光的受光信号来测量测量对象S的外表面的位移。然而，本发明不限于此。CPU 601可以测量测量对象S的内表面的位移以及测量对象S的外表面的位移。

图32是示出针对透明的测量对象S测量外表面和内表面的位移的示例的图。如在图32中利用粗实线所示，在测量对象S是透明体的情况下，从测量头200照射在测量对象S上的光的一部分在聚焦于测量对象S的外表面(上表面)的同时被反射，并且被输入至光纤314的芯310a(图2)。如在图32中利用白色实线所示，从测量头200照射在测量对象S上的光中的、在测量对象S的外表面上没有反射的光的一部分穿过测量对象S的内部，在聚焦于测量对象S的内表面(下表面)的同时被反射，并且被输入至光纤314的芯310a(图2)。

图33是示出通过将光照射在图32所示的测量对象S上所获取到的受光波形的图。图33的横轴表示波长，并且纵轴表示受光信号的强度。如图33所示，本示例中的受光波形W0包括与测量对象S的外表面相对应的峰Pp和与测量对象S的内表面相对应的峰Pq。

在这种情况下，一个峰Pp的峰波长λp与从测量头200的基准位置RP(图2)起直到测量对象S的外表面为止的距离相对应。另一峰Pq的峰波长λq与从测量头200的基准位置RP(图2)起直到测量物体S的内表面为止的距离相对应。

CPU 601可以基于两个峰波长λp和λq来测量测量对象S的外表面和内表面的位移。CPU 601可以基于两个峰波长λp和λq之间的差来计算测量对象S的厚度。

在这种情况下，在受光确认处理期间，CPU 601可以生成与两个峰Pp和Pq中的各个峰有关的变化信息，并且使主显示部700显示所生成的两种变化信息。

变化信息的显示不限于该示例。在受光信号包括多个峰的情况下，在受光确认处理期间，CPU 601可以生成与这多个峰中的最高峰有关的变化信息，并且使主显示部700显示所生成的一种变化信息。可选地，CPU 601可以生成与多个峰中的具有与预定波形最相似的波形的峰有关的变化信息，并且使主显示部700显示所生成的一种变化信息。

(2)在上述实施例中，生成从在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的峰值向着在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化作为变化信息，并且将所生成的变化信息显示在主显示部700中。本发明不限于此。代替该变化信息，可以由控制部152生成从在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的积分值向着在当前时间点获取到的受光信号的积分值的变化作为变化信息。可以将所生成的变化信息显示在主显示部700上。

受光信号的积分值随着受光信号的值的增大而增大。受光信号的积分值随着受光信号的值的减小而减小。因此，通过从视觉上识别变化信息，使用者可以在识别受光信号的积分值随时间经过的变化的同时，适当地调整测量头200的位置和姿势，使得可以获得更高的积分值。结果，使用者能够容易且正确地测量测量对象S的位移。注意，例如，如利用图33所示的示例所示，在使用多个峰来测量多个位移的情况下，可以有效地使用利用积分值所获得的变化信息。

(3)在上述实施例中，在进行受光确认处理时，将测量头200的位置和姿势的适当性判断结果连同变化信息一起显示在主显示部700上。然而，本发明不限于此。

在进行受光确认处理时，例如，可以将适当性判断的阈值作为数值来连同变化信息和适当性判断结果一起显示在主显示部700上。在这种情况下，使用者可以基于主显示部700上所显示的阈值来调整测量头200的位置和姿势。

在进行受光确认处理时，可以将表示所获取到的受光波形是否具有峰的指标连同适当性判断结果一起显示在主显示部700上。此外，在当前峰值等于或高于过去的受光信号的最大峰值的情况下，可以将表示当前峰值最大的指标显示在主显示部700上。结果，提高了调整测量头200的位置和姿势的便利性。

注意，可以通过除主显示部700上的显示以外的方法来向使用者呈现测量头200的位置和姿势的适当性判断结果。例如，可以在测量头200中设置发光部。在测量头200的位置和姿势适当的情况下，发光部可以点亮，并且在测量头200的位置和姿势不适当的情况下，发光部可以熄灭。在这种情况下，使用者能够在无需从视觉上识别主显示部700的情况下调整测量头200的位置和姿势。

(4)在上述实施例中，在受光确认处理中，CPU 601基于受光信号的峰值是否高于特定阈值来判断测量头200的位置和姿势的适当性。然而，本发明不限于此。CPU 601可以基于当前峰值是否高于过去最大峰值的预定比例(以下称为阈值比例)的值来判断测量头200的位置和姿势的适当性。在这种情况下，使用者能够设置阈值比例。

图34是示出在图11所示的第一显示区域410中显示的设置信息的输入画面的其它示例的图。在图34所示的示例中，使用者使用最上方的输入栏461来指定阈值比例。使用者将期望比例输入至输入栏461，由此所输入的比例被设置为阈值比例。

图35是示出在使用者设置阈值比例的状态下、通过受光确认处理在图11所示的第一显示区域410中显示的变化信息的示例的图。在图35所示的示例中，与图15所示的示例相同，显示当前峰值、过去最大峰值、以及示出从受光确认处理开始起直到当前时间点为止的受光信号的峰值的变化的散点图。还显示测量头200的位置和姿势的适当性判断结果。

此外，在本示例中，以百分比显示使用者所设置的阈值比例。显示当前时间点的相对于过去最大峰值的阈值比例的值作为受光信号的强度的值。在图35所示的散点图中，利用点线来表示每当更新过去最大峰值时改变的适当性判断的阈值。

(5)在上述实施例中的图15～20所示的显示示例中，可以在第一显示区域410中进一步显示复位按钮，其中该复位按钮用于从存储器602中删除从受光确认处理开始起直到当前时间点为止所存储的受光信号的峰值和受光波形。在这种情况下，在由于测量头200的误操作或者噪声的影响因而获取到异常的受光信号的情况下，使用者操作复位按钮。结果，可以防止显示基于异常的受光信号的变化信息。

(6)在上述实施例中的图15～20所示的显示示例中，将与受光信号有关的曲线图作为变化信息连同当前峰值和过去最大峰值一起显示在第一显示区域410中。然而，本发明不限于此。作为变化信息，可以仅显示当前峰值和过去最大峰值。在这种情况下，可以缩小利用主显示部700的变化信息的显示面积。因此，可以使主显示部700小型化。

(7)在上述实施例中，如利用在图15～20中示出的显示示例所示，变化信息包括当前峰值和过去最大峰值作为表示测量头200的位置和姿势的参数。然而，本发明不限于此。代替当前峰值和过去最大峰值，变化信息可以包括分别与当前峰值和过去最大峰值相对应的评价值。在这种情况下，将评价值设置为使用者容易识别的值。结果，提高了共焦位移计500的便利性。

(8)在上述实施例中，使用发射出具有单一波长的光的激光二极管作为光投射部120的光源121。然而，本发明不限于此。可以使用发射出宽波长带的光的LED(发光二极管)作为光源121。在使用发射出白色光的LED作为光源121的情况下，可以设置或者可以不设置荧光体122。

(9)在上述实施例中，光投射部120发射出具有500nm～700nm的波长的光。然而，本发明不限于此。光投射部120可以发射出其它波长带的光。例如，光投射部120可以发射出红外区域的光，或者可以发射出紫外区域的光。

(10)在上述实施例中，处理装置100和测量头200是分开配置的。然而，本发明不限于此。处理装置100和测量头200可以是一体配置的。

(11)在上述实施例中，使用光纤耦合器320来进行光的耦合和分割。然而，本发明不限于此。在不使用光纤耦合器320的情况下，可以使用各自的多个芯310a融合为一个的多个光纤311、312和319来进行光的耦合和分割。

(12)在根据第二实施例的共焦位移计500中，通过包括两个处理装置100、两个测量头200、两个导光部300、PC 600、主显示部700和操作部800来实现相对布置确认功能。然而，本发明不限于此。相对布置确认功能可以通过以下结构来实现。图36是示出根据其它实施例的共焦位移计的结构的示意图。关于图36所示的共焦位移计500，说明与根据第二实施例的共焦位移计500的不同之处。

如图36所示，在本示例的共焦位移计500中，针对两个测量头200设置一个处理装置100。在处理装置100的壳体110内容纳分别与两个测量头200相对应的两个光投射部120、两个分光部130和两个受光部140。此外，图36所示的共焦位移计500包括分别与两个测量头200相对应的两个导光部300。

在图36所示的共焦位移计500中，从两个光投射部120各自发射出具有多个波长的光。从光投射部120发射出的光经由与光投射部120相对应的导光部300被发送至与光投射部120相对应的测量头200，并且照射在测量对象S上。在聚焦于测量对象S的表面的同时被反射的光穿过用于照射光的测量头200的光纤314。穿过测量头200的光纤314的光经由与测量头200相对应的导光部300被引导到与测量头200相对应的分光部130，并且发生分光。分光后的光由与分光部130相对应的受光部140接收到。这样，从两个受光部140分别输出与两个测量头200相对应的受光信号。运算处理部150的控制部152获取到从两个受光部140输出的两个受光信号。

控制部152使用从受光部140获取到的两个受光信号来进行位移测量处理，由此测量由两个测量头200照射了光的测量对象S的两个部分的位移。控制部152将从两个受光部140输出的两个受光信号提供至PC 600。结果，如在第二实施例中所述，CPU 600能够生成第一变化信息和第二变化信息。实现了相对布置确认功能。

在该示例中，两个测量头200连接至一个处理装置100。然而，本发明不限于此。共焦位移计500的处理装置100可被配置成三个或四个以上的测量头200可以连接至处理装置100。

(13)在上述实施例中，将在图22所示的受光确认处理中每当获取受光信号时所获取到的受光信号的受光波形和峰值存储在存储器602中。然而，本发明不限于此。可以根据变化信息来设置存储器602中所存储的信息。例如，在仅将当前峰值和过去最大峰值作为变化信息显示在主显示部700上的情况下，可以不存储受光波形。

(14)在第二实施例中，利用相对布置确认功能来生成与第一测量头200A和第二测量头200B相对应的第一变化信息和第二变化信息。然而，本发明不限于此。在相对布置确认功能中，可以生成第一变化信息和第二变化信息中的仅一个变化信息。同样在这种情况下，将所生成的变化信息显示在主显示部700上。结果，使用者可以使第一测量头200A的光轴oa1和第二测量头200B的光轴oa2一致。

(15)在上述实施例中，运算处理部150的控制部152对从受光部140获取到的受光信号进行校正，测量测量对象S的位移，并且将该测量的结果显示在副显示部400上。控制部152将从受光部140获取到的受光信号提供至PC 600。另一方面，PC 600的CPU 601基于位移测量程序来对测量对象S进行位移测量处理。本发明不限于此。.

例如，可能不设置PC 600。在这种情况下，主显示部700和操作部800可以连接至处理装置100的运算处理部150。位移测量程序可以存储在运算处理部150的存储部151中。结果，控制部152可以执行位移测量处理。

(16)在上述实施例中，如图15～20、图31和图35所示，在受光确认处理中将相对于受光信号的强度的阈值或者阈值比例显示在主显示部700上。然而，可以不显示阈值。使用者能够利用来自操作部800的输入来切换阈值的显示和不显示。

(17)在图15、16、20、31和35所示的示例中，在根据调整中所涉及的时间的经过、画面内的标绘图或波形拟合低于过去最大峰值并且该过去最大峰值存在于画面外的情况下，可以在与过去最大峰值等同的受光信号的强度中示出表示存在过去最大峰值的指标。可以基于当前峰值或者直到当前时间点为止的过去最大峰值来归一化纵轴的受光信号的强度。例如，在过去最大峰值为80的情况下，纵轴可以被配置成80位于受光强度的纵轴的上限附近。在根据调整和时间的经过、过去最大峰值增大到350的情况下，趋势图的纵轴可以被归一化成350位于受光强度的纵轴的上限附近。

[5]权利要求书的各构成要素和实施例的各部分之间的对应关系

以下说明权利要求书的各构成要素和实施例的各部分之间的对应关系的示例。然而，本发明不限于以下所述的示例。

在上述实施例中，测量对象S是测量对象的示例。共焦位移计500是共焦位移计的示例。光投射部120是光投射部的示例。透镜单元220是光学构件的示例。光纤314的末端部分是针孔的示例。光纤314是针孔构件的示例。

分光部130、受光部140、运算处理部150和导光部300是获取部的示例。主显示部700是显示部的示例。运算处理部150和CPU 601是位移测量部的示例。CPU 601是处理部的示例。受光信号的峰值高于用于适当性判断的阈值的条件是预定条件的示例。操作部800和图12所示的输入栏462是波长范围指定部的示例。不必要分量去除校正是校正处理的示例。

处理装置100是处理装置的示例。测量头200、第一测量头200A和第二测量头200B是头部的示例。壳体110是第一壳体的示例。壳体210是第二壳体的示例。第一测量头200A是一个头的示例。第二测量头200B是另一头的示例。

作为权利要求书的各构成要素，也可以使用具有权利要求书中所记载的结构和功能的其它各种要素。

产业上的可利用性

本发明可以有效地用于各种共焦位移计。

附图标记说明

100 处理装置

110,210 壳体

120 光投射部

121 光源

122 荧光体

123 套圈

124,128,132,133 透镜

125 保持器

126 滤波器元件

127 元件保持件

127A 光源固定部

127B 套圈固定部

127C 透镜固定部

129 反射构件

130 分光部

131 衍射光栅

140 受光部

150 运算处理部

151 存储部

152 控制部

200 测量头

200A 第一测量头

200B 第二测量头

220 透镜单元

221 折射透镜

222 衍射透镜

223 物镜

224 平板透镜

300 导光部

310a 芯

310b 包层

311,312,314,319 光纤

320 光纤耦合器

321～323,331,332 端口

324,333 主体部

330 光纤连接器

400 副显示部

410 第一显示区域

450 第二显示区域

451 受光确认按钮

452 确认设置按钮

453 确认结束按钮

454 测量开始按钮

455 相对布置确认按钮

461,462 输入栏

463,464 显示形式按钮

500 共焦位移计

491 切换按钮

600 PC(个人计算机)

601 CPU(中央处理单元)

602 存储器

700 主显示部

800 操作部

BL 基础波形

d1,d2 厚度

MR 测量范围

oa1,oa2 光轴

P0,Px,Py,Pz 峰

P1,P2 聚焦位置

RP 基准位置

S 测量对象

SC 挖空部分

SR1 第一卷筒

SR2 第二卷筒

W0,W1,W2,W3,W4 受光波形

λ0～λ4,λx,λy 峰波长

Claims (10)

1.一种共焦位移计，包括：

光投射部，其被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，并且使该光照射在测量对象上；

针孔构件，其包括针孔，所述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；

获取部，其被配置为获取表示与在所述测量对象的表面上反射的并且穿过所述针孔的光有关的各波长的强度的受光信号；

位移测量部，其被配置为基于穿过所述针孔的光的各波长的信号强度来计算所述测量对象的位移；以及

显示部，其被配置为根据所述获取部在从当前时间点之前的时间点起直到当前时间点为止的期间按固定周期获取到的多个受光信号，在当前时间点显示表示所述获取部在从所述之前的时间点直到当前时间点为止的期间获取到的受光信号的强度随时间经过的变化的信息。

2.根据权利要求1所述的共焦位移计，其中，所述显示部显示的信息包括表示从所述获取部在当前时间点之前的一个或多个时间点获取到的一个或多个受光信号的峰值向着所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化的信息。

3.根据权利要求1所述的共焦位移计，其中，所述显示部显示的信息包括表示从所述获取部在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的波形向着所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的波形的变化的信息。

4.根据权利要求1所述的共焦位移计，其中，还包括处理部，所述处理部被配置为能够在测量模式和确认模式下进行工作，所述测量模式用于测量所述测量对象的位移，以及所述确认模式用于使所述显示部显示表示所述受光信号的强度随时间经过的变化的信息，

其中，所述处理部在所述测量模式中基于所述获取部获取到的各波长的强度来计算所述测量对象的位移。

5.根据权利要求4所述的共焦位移计，其中，所述处理部判断所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的峰值是否满足预定条件，并且使所述显示部将该判断的结果连同表示所述受光信号的强度随时间经过的变化的信息一起显示。

6.根据权利要求4所述的共焦位移计，其中，还包括波长范围指定部，所述波长范围指定部被配置为指定与所述获取部获取到的受光信号有关的波长的范围，

其中，所述处理部使所述显示部显示表示所述波长范围指定部所指定的波长的范围内的如下变化的信息作为表示所述受光信号的强度随时间经过的变化的信息，其中该变化是从所述获取部在当前时间点之前的时间点获取到的受光信号的峰值向着所述获取部在当前时间点获取到的受光信号的峰值的变化。

7.根据权利要求4所述的共焦位移计，其中，所述处理部在计算所述测量对象的位移之前进行校正处理，以从所述获取部获取到的受光信号中去除与排除在聚焦于所述测量对象的表面的同时被反射的光的不必要光相对应的不必要分量的至少一部分。

8.根据权利要求1所述的共焦位移计，其中，还包括：

处理装置；以及

头部，

其中，所述处理装置包括所述光投射部和所述获取部，并且还包括第一壳体，所述第一壳体被配置为容纳所述光投射部和所述获取部，以及

所述头部包括所述光学构件和所述针孔构件，并且还包括第二壳体，所述第二壳体被配置为容纳所述光学构件和所述针孔构件。

9.根据权利要求8所述的共焦位移计，其中，

所述共焦位移计包括多个所述头部，以及

所述获取部被配置为能够获取表示与从多个所述头部中的一个头部的光学构件发射的并且穿过另一头部的针孔的光有关的各波长的强度的受光信号。

10.根据权利要求1所述的共焦位移计，其中，表示所述受光信号的强度随时间经过的变化的信息是所述受光信号的峰值的趋势图。

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