CN110274543B - 光学测量装置以及光学测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减小所测量的距离的误差的光学测量装置以及光学测量方法。光学测量装置(100)包括：光源(10)，发出光；传感头(30)，将经对象物(TA)反射的反射光聚光；光接收部(40)，构成为多个像素各自可检测光接收量，且针对所聚光的反射光而获得每个像素的光接收量分布信号；测量部(51)，基于光接收量分布信号而测量光学测量装置(100)到对象物(TA)的距离；以及修正部(52)，基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的测量距离。

Description

光学测量装置以及光学测量方法

技术领域

本发明涉及一种光学测量装置以及光学测量方法。

背景技术

以前，作为光学式测量装置的测量误差修正装置，已知包括下述部件的测量误差修正装置：结构分析位移推定部件，使用结构体的结构分析模型实施结构分析，推定测量对象位置相对于结构体的基准位置的位移即结构分析位移；以及误差修正部件，基于光学式位移测量装置的测量结果及所推定的结构分析位移，修正光学式位移测量的误差(参照专利文献1)。此测量误差修正装置能够对非恒常性的强扰乱进行测量，并且能够防止装置总体的复杂化且修正光学式测量装置的测量误差。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2013-122428号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

另一方面，下述光学测量装置已为人所知，即：针对由透镜等光学系统所聚光的光而获得每个像素的光接收量分布信号，基于光接收量分布信号而测量装置到对象物的距离。

但是，此光学测量装置有时因光学系统的像差等而光接收量分布信号产生变形。因此，若基于此光接收量分布信号来测量距离，则所测量的距离与真值之差(以下称为“误差”)变大。

因此，本发明的目的在于提供一种能够减小所测量的距离的误差的光学测量装置以及光学测量方法。

[解决问题的技术手段]

本发明的一实施例的光学测量装置是包括下述部分的光学测量装置：光源，发出光；光学系统，将经对象物所反射的反射光聚光；光接收部，构成为多个像素各自可检测光接收量，且针对所聚光的反射光而获得每个像素的光接收量分布信号；测量部，基于光接收量分布信号而测量光学测量装置到对象物的距离；以及修正部，基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的距离。

根据所述实施例，基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的距离。此处，本发明的发明人发现，光接收量分布信号的波形中的规定特性值、与所测量的距离的误差之间存在相关关系。因此，通过利用此相关关系，可基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的距离。因此，即便光接收量分布信号产生了变形时，也能够减小所测量的距离的误差。

所述实施例中也可还包括：存储部，存储规定特性值与所测量的距离的误差的相关关系；及获取部，从光接收量分布信号的波形中获取规定特性值，修正部基于相关关系及所获取的规定特性值，求出所测量的距离的误差，并从所测量的距离中减去所述误差。

根据所述实施例，基于相关关系及所获取的规定特性值而求出所测量的距离的误差，并从所测量的距离中减去所述误差。由此，能够简易地修正所测量的距离，从而能够容易地实现减小所测量的距离的误差的光学测量装置。

所述实施例中，相关关系也可由将规定特性值设为独立变量，将所测量的距离的误差设为从属变量的数学公式来表示。

根据所述实施例，相关关系是由将规定特性值设为独立变量，将所测量的距离的误差设为从属变量的数学公式来表示。由此，与以表(table)形式表现相关关系的情况相比，能够削减存储部的存储容量。

所述实施例中也可还包括：操作部，用于输入相关关系的信息。

根据所述实施例，还包括用于输入相关关系的信息的操作部。由此，例如能够输入在利用者(用户)的使用环境下获得的信息，可基于此信息来变更或更新规定特性值、与所测量的距离的误差之间的相关关系。

所述实施例中，规定特性值也可为斜率、半高宽或峰值光接收量。

根据所述实施例，规定特性值为斜率、半高宽或峰值光接收量。此处，本发明的发明人发现，光接收量分布信号的波形中的斜率、半高宽或峰值光接收量，在与所测量的距离的误差之间具有相对强的相关关系。因此，通过基于光接收量分布信号的波形中的斜率、半高宽或峰值光接收量，能够高精度地修正所测量的距离，从而能够进一步减小所测量的距离的误差。

所述实施例中，光学系统也可包含用于将反射光聚光的单一的聚光透镜。

根据所述实施例，光学系统包含用于将反射光聚光的单一的聚光透镜。由此，与包含多个聚光透镜的情况相比，能够简化光学系统。

所述实施例中也可为：光包含多个波长成分，光学系统使光产生沿着光轴方向的色差，将产生了色差的光照射于对象物，光接收部构成为针对每个波长成分可检测光接收量。

根据所述实施例，使包含多个波长成分的光产生沿着光轴方向的色差，将产生了色差的光照射于对象物，且对每个波长成分可检测光接收量。由此，能够容易地实现减小所测量的距离的误差的、白色共焦方式的光学测量装置。

而且，本发明的另一实施例的光学测量方法是光学测量装置所使用，包括：光源发出光的步骤；光学系统将经对象物反射的反射光聚光的步骤；光接收部针对所聚光的反射光而获得每个像素的光接收量分布信号，且光接收部构成为多个像素各自可检测光接收量的步骤；测量部基于光接收量分布信号而测量光学测量装置到对象物的距离的步骤；以及修正部基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的距离的步骤。

根据所述实施例，基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的距离。此处，本发明的发明人发现，光接收量分布信号的波形中的规定特性值、与所测量的距离的误差之间存在相关关系。因此，通过利用所述相关关系，可基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的距离。因此，即便光接收量分布信号产生了变形时，也能够减小所测量的距离的误差。

所述实施例中也可还包括：存储部存储规定特性值与所测量的距离的误差的相关关系的步骤；及获取部从光接收量分布信号的波形中获取规定特性值的步骤，在修正的步骤中，修正部基于相关关系及所获取的规定特性值而求出所测量的距离的误差，以及修正部从所测量的距离中减去所述误差。

根据所述实施例，基于相关关系及所获取的规定特性值而求出所测量的距离的误差，并从所测量的距离中减去所述误差。由此，能够简易地修正所测量的距离，从而能够容易地实现减小所测量的距离的误差的光学测量方法。

所述实施例中，相关关系也可由将规定特性值设为独立变量，将所测量的距离的误差设为从属变量的数学公式来表示。

根据所述实施例，相关关系是由将规定特性值设为独立变量，将所测量的距离的误差设为从属变量的数学公式来表示。由此，与以表(table)形式表现相关关系的情况相比，能够削减存储部的存储容量。

所述实施例中，还包括将相关关系的信息输入至操作部的步骤。

根据所述实施例，还包括将相关关系的信息输入至操作部的步骤。由此，例如能够输入在利用者(用户)的使用环境下获得的信息，可基于所述信息而变更或更新规定特性值与所测量的距离的误差之间的相关关系。

所述实施例中，规定特性值也可为斜率、半高宽或峰值光接收量。

根据所述实施例，规定特性值为斜率、半高宽或峰值光接收量。此处，本发明的发明人发现，光接收量分布信号的波形中的斜率、半高宽或峰值光接收量，在与所测量的距离的误差之间具有相对强的相关关系。因此，通过基于光接收量分布信号的波形中的斜率、半高宽或峰值光接收量，可高精度地修正所测量的距离，从而能够进一步减小所测量的距离的误差。

所述实施例中，光学系统也可包含用于将反射光聚光的单一的聚光透镜。

根据所述实施例，光学系统包含用于将反射光聚光的单一的聚光透镜。由此，与包含多个聚光透镜的情况相比，能够简化光学系统。

所述实施例中也可为：光包含多个波长成分，还包括光学系统使光产生沿着光轴方向的色差，光学系统将产生了色差的光照射于对象物的步骤，光接收部构成为针对每个波长成分可检测光接收量。

根据所述实施例，使包含多个波长成分的光产生沿着光轴方向的色差，将产生了色差的光照射于对象物，且针对每个波长成分可检测光接收量。由此，能够容易地实现减小所测量的距离的误差的、白色共焦方式的光学测量方法。

[发明的效果]

根据本发明，能够提供一种可减小所测量的距离的误差的光学测量装置以及光学测量方法。

首先，一面参照图1一面对本实施方式的光学测量装置的结构进行说明。图1是例示本实施方式的光学测量装置100的概略结构的结构图。

附图说明

图1是例示本实施方式的光学测量装置的概略结构的结构图。

图2是例示光接收量分布信号的一例的波形图。

图3是例示光接收量分布信号的另一例的波形图。

图4是例示光接收量分布信号的波形中的规定特性值的波形图。

图5是例示光接收量分布信号的波形中的斜率与测量距离的误差的关系的一例的图表。

图6是例示光接收量分布信号的波形中的半高宽与测量距离的误差的关系的一例的图表。

图7是例示光接收量分布信号的波形中的峰值光接收量与测量距离的误差的关系的一例的图表。

图8是例示本实施方式的光学测量装置的测量距离的一例的图表。

图9是例示光接收量分布信号的波形中的斜率与测量距离的误差的关系的另一例的图表。

图10是例示本实施方式的光学测量装置的测量距离的另一例的图表。

[符号的说明]

10：光源

20：导光部

21：第一缆线

22：第二缆线

23：第三缆线

24：光耦合器

30：传感头

31、41：准直透镜

32：衍射透镜

33：物镜

40：光接收部

42：衍射光栅

43：调整透镜

44：光接收传感器

45：处理电路

50：控制部

51：测量部

52：修正部

53：存储部

54：获取部

60：显示部

70：操作部

100：光学测量装置

L1、L2：光

Ppk：峰值光接收量

SL：斜率

TA：对象物

Whv：半高宽

λ、λ'：波长

具体实施方式

参照附图对本发明的合适实施方式进行说明。此外，各图中标注相同符号的部分表示相同或同样的结构。

如图1所示，光学测量装置100包括光源10、导光部20、传感头30、光接收部40、控制部50、显示部60及操作部70。光学测量装置100以规定的测量周期来测量从此装置、具体而言从传感头30、到对象物TA的距离。而且，光学测量装置100也可将某位置作为基准而测量距离的变化、即位移。

光源10构成为发出包含多个波长成分的光。光源10基于从控制部50输入的控制信号而动作，例如基于控制信号而变更光的光量。

光源10优选发出包含多个波长成分的光。此时，光源10例如是包含白色发光二极管(Light Emitting Diode，LED)而构成，发出白色光。但是，光源10发出的光只要是包含涵盖光学测量装置100所要求的距离范围的波长范围的光即可，不限定于白色光。

导光部20用于传播光。导光部20例如包括第一缆线21、第二缆线22、第三缆线23及光耦合器24。

第一缆线21的其中一端(图1中为左端)与光源10光学连接。第二缆线22的其中一端(图1中为右端)与传感头30光学连接。第三缆线23的其中一端(图1中为左端)与光接收部40光学连接。第一缆线21的另一端(图1中为右端)及第三缆线23的另一端(图1中为右端)、与第二缆线22的另一端(图1中为左端)经由光耦合器24而光学耦合。

光耦合器24将从第一缆线21入射的光传输至第二缆线22，并且将从第二缆线22入射的光分割并分别传输至第一缆线21及第三缆线23。此外，由光耦合器24从第二缆线22传输至第一缆线21的光在光源10处终结。

光耦合器24是包含例如融合拉锥型(熔融拉锥型)的光耦合器而构成。另一方面，第一缆线21、第二缆线22及第三缆线23分别由例如光纤构成。各光纤既可为具有单一纤芯(core)的单纤芯，也可为具有多个纤芯的多纤芯。

传感头30用于向对象物TA照射光。而且，传感头30用于将来自对象物TA的反射光聚光。传感头30例如包括准直透镜31、衍射透镜32及物镜33。

准直透镜31构成为将从第二缆线入射的光转换成平行光。衍射透镜32构成为使平行光产生沿着光轴方向的色差。物镜33构成为将产生了色差的光聚集并照射于对象物TA。由衍射透镜32产生了轴上色差，因而从物镜33照射的光是每个波长在不同距离(位置)具有焦点。

图1所示的示例中，表示了焦点距离相对长的第一波长的光L1、及焦点距离相对短的第二波长的光L2。第一波长的光L1在对象物TA的表面对焦(聚焦)，另一方面，第二波长的光L2在对象物TA的近前对焦(聚焦)。

经对象物TA的表面反射的光通过物镜33及衍射透镜32而由准直透镜31聚光，入射至第二缆线22。反射光中的第一波长的光L1在成为共焦点的第二缆线22的端面对焦，大部分入射至第二缆线22。另一方面，其他波长在第二缆线22的端面未对焦，未入射至第二缆线22。入射至第二缆线22的反射光是由光耦合器24将其一部分传输至第三缆线23，出射至光接收部40。

当第二缆线22为光纤时，其纤芯相当于针孔(pin hole)。因此，通过减小光纤的纤芯径，而将反射光聚光的针孔变小，从而能够稳定地检测在对象物TA的表面对焦的波长的光。

此外，本实施方式的传感头30相当于本发明的“光学系统”的一例。而且，本实施方式的准直透镜31相当于本发明的“聚光透镜”的一例。

如上文所述，作为用于将反射光聚光的聚光透镜，传感头30包含单一的准直透镜31，由此与包含多个聚光透镜的情况相比，能够简化传感头30。

光接收部40用于针对经对象物TA的表面反射并由传感头30聚光的反射光，获得后述的光接收量分布信号。光接收部40例如包括准直透镜41、衍射光栅42、调整透镜43、光接收传感器44及处理电路45。

准直透镜41构成为将从第三缆线入射的光转换为平行光。衍射光栅42构成为将所述平行光分光(分离)为每个波长成分。调整透镜43构成为调整经分光的各波长的光的点径。

光接收传感器44构成为对于经分光的光，针对每个波长成分可检测光接收量。光接收传感器44是包含多个光接收元件而构成。各光接收元件是与衍射光栅42的分光方向对应地一维排列。由此，各光接收元件是与经分光的各波长成分的光对应地配置，光接收传感器44针对每个波长成分可检测光接收量。

光接收传感器44的一个光接收元件对应于一个像素。因此，也可谓光接收传感器44构成为多个像素各自可检测光接收量。此外，各光接收元件不限定于一维排列的情况，也可二维排列。各光接收元件优选例如在包含衍射光栅42的分光方向的检测面上二维排列。

各光接收元件基于从处理电路45输入的控制信号，根据在规定的曝光时间的期间中接收到的光的光接收量而蓄积电荷。而且，各光接收元件基于从处理电路45输入的控制信号，在曝光时间以外、即非曝光时间的期间，输出与蓄积的电荷相应的电信号。由此，将在曝光时间内接收到的光接收量转换成电信号。

处理电路45构成为控制光接收传感器44的光接收。而且，处理电路45构成为针对从光接收传感器44的各光接收元件输入的电信号，进行用于输出至控制部50的信号处理。处理电路45例如是包含放大电路及模-数(Analog-to-Digital，A/D)转换电路而构成。放大电路将从各光接收元件输入的电信号以规定的增益分别放大。另外，A/D转换电路针对经放大的各光接收元件的电信号，进行采样、量化及编码，转换成数字信号。这样，将各光接收元件所检测到的光接收量转换成数字值，获得每个光接收元件、即每个像素的光接收量的分布信号(以下也简称为“光接收量分布信号”)。处理电路45将此光接收量分布信号输出至控制部50。

控制部50构成为控制光学测量装置100的各部的动作。控制部50例如是包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等微处理器与只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、缓冲存储器等存储器而构成。控制部50包括例如测量部51、修正部52、存储部53及获取部54作为其功能结构。

测量部51构成为基于光接收量分布信号，测量光学测量装置100到对象物TA的距离，准确而言为传感头30到对象物TA的距离。图1所示的示例中，此距离是Z轴方向的距离。

此处，一面参照图2及图3一面对基于光接收量分布信号的距离测量进行说明。图2是例示光接收量分布信号的一例的波形图。图3是例示光接收量分布信号的另一例的波形图。图2及图3中，横轴为像素(光接收传感器44的各光接收元件)，纵轴为光接收量。

如图2所示，通常光接收量分布信号具有某像素的光接收量成为峰值的波形。如上文所述，传感头30到对焦的点的距离视波长而不同，因而从光接收传感器44获得的光接收量分布信号中的峰值光接收量的像素，是与从传感头30照射并在对象物TA处对焦的光的波长对应的像素。另外，此波长与传感头30到对象物TA的距离对应。图1所示的示例中，在对象物TA的表面对焦的第一波长的光L1作为光接收量分布信号的峰值光接收量的波长而显现。

具体而言，在将光接收量分布信号的峰值光接收量设为100％时，求出50％的光接收量的线与光接收量分布信号的两个交点的中间点，获得与此中间点的像素对应的波长λ。

波长λ与距离的关系(对应)是预先存储于控制部50的存储器等。测量部51通过参照所述关系，而基于反射光的光接收量分布信号，测量传感头30到对象物TA的距离。

另一方面，有时因传感头30的像差等的影响，而如图3所示那样，光接收量分布信号产生变形。此时，当与所述同样地，针对峰值光接收量的50％的光接收量的线与光接收量分布信号的两个交点的中间点，获得与此像素对应的波长λ'时，有时测量部51测量的距离(以下称为“测量距离”)与真值的误差变大。此误差在传感头30包含单一的聚光透镜时更明显。

回到图1的说明，修正部52构成为基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值，对由测量部51所测量的测量距离进行修正。

本发明的发明人发现，光接收量分布信号的波形中的规定特性值、与测量距离的误差之间存在相关关系。因此，通过利用此相关关系，可基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正测量距离。因此，即便光接收量分布信号产生了变形时，也能够减小测量距离的误差。

存储部53构成为存储程序或数据等。而且，存储部53构成为在光接收量分布信号的波形中的规定特性值、与测量距离的误差之间存储相关关系。

此处，参照图4对光接收量分布信号的波形中的规定特性值进行说明。图4是例示光接收量分布信号的波形中的规定特性值的波形图。图4中，横轴为像素(光接收传感器44的各光接收元件)，纵轴为光接收量。

如图4所示，在产生了变形的光接收量分布信号的波形中，半高宽Whv是表示峰值光接收量Ppk的50％的光接收量的线、与光接收量分布信号的两个交点的长度(宽度)的值。而且，斜率SL是在峰值光接收量Ppk的大于0％且100％以下的范围中，求出至少两个值的光接收量的线与光接收量分布信号的交点的中间点，表示通过此至少两个中间点的直线的斜率的值。例如，能够根据峰值光接收量Ppk的50％的光接收量的线与光接收量分布信号的交点的中间点、和峰值光接收量Ppk的100％的光接收量的线与光接收量分布信号的交点(＝中间点)，求出通过此两个点的直线的斜率SL。

本发明的发明人发现，这些值、即光接收量分布信号的波形中的斜率SL、半高宽Whv及峰值光接收量Ppk，在与测量距离的误差之间具有相对强的相关关系。

此处，一面参照图5至图7，一面对光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差的关系进行说明。图5是例示光接收量分布信号的波形中的斜率SL与测量距离的误差的关系的一例的图表。图6是例示光接收量分布信号的波形中的半高宽Whv与测量距离的误差的关系的一例的图表。图7是例示光接收量分布信号的波形中的峰值光接收量Ppk与测量距离的误差的关系的一例的图表。图5中的横轴为光接收量分布信号的波形中的斜率SL，图6中的横轴为光接收量分布信号的波形中的半高宽Whv，图7中的横轴为光接收量分布信号的波形中的峰值光接收量Ppk。而且，各图中，纵轴为测量距离的近似误差。进而，对象物TA是将不锈钢(steel use stainless，SUS)作为其材料而构成，表面粗糙度Rz为3.2μm。

如图5至图7所示，光接收量分布信号的波形中的斜率SL、半高宽Whv及峰值光接收量Ppk与测量距离的误差之间可见相关关系。因此，通过基于光接收量分布信号的波形中的斜率SL、半高宽Whv或峰值光接收量Ppk与测量距离的误差的相关关系，可高精度地修正测量距离，从而能够进一步减小测量距离的误差。

光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差的相关关系能以表(table)形式表示。因此，存储部53也可将光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差的相关关系以表形式存储。

而且，可根据光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差的多个相关关系，导出数学公式。即，光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差的相关关系可由将光接收量分布信号的波形中的规定特性值设为独立变量，将测量距离的误差设为从属变量的数学公式来表示。因此，存储部53也可将光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差的相关关系以所述数学公式而存储。由此，与以表(table)形式存储相关关系的情况相比，能够削减存储部53的存储容量。

所述数学公式也可对光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差的多个相关关系，应用人工智能(Artificial Intelligence，AI)学习而导出。此时，将光接收量分布信号的波形中的规定特性值、及测量距离的误差作为参数使AI进行学习。

回到图1的说明，获取部54构成为从光接收量分布信号的波形获取规定特性值。获取部54例如在光接收量分布信号的波形中，获取所述斜率SL、半高宽Whv或峰值光接收量Ppk。

修正部52例如从存储部53读出所述相关关系，基于此相关关系及由获取部54获取的规定特性值而求出测量距离的误差。然后，从测量距离中减去所述误差，由此对由测量部51所测量的测量距离进行修正。由此，能够简易地修正测量距离，从而能够容易地实现减小测量距离的误差的光学测量装置100。

显示部60构成为显示经修正部52所修正的测量距离。显示部60构成为还显示设定内容、动作状态、通信状态等。显示部60例如是包含多位的7或11段显示器、与以多色发光的显示灯而构成。

操作部70用于通过利用者(用户)的操作而输入信息。具体而言，操作部70用于输入所述相关关系的信息。相关关系的信息例如在此相关关系是由数学公式表示时，为此数学公式的系数及常数的信息，或修正部52修正测量距离时的修正值。操作部70例如可包含按钮、开关等而构成。此时，当利用者操作按钮、开关等时，将与操作相应的信号输入至控制部50。另外，控制部50可通过生成与所述信号对应的数据，从而将相关关系的信息输入至光学测量装置100。由此，例如能够输入在利用者(用户)的使用环境下获得的信息，可基于此信息而变更或更新规定特性值与所测量的距离的误差之间的相关关系。

这样，传感头30使包含多个波长成分的光产生沿着光轴方向的色差，将产生了色差的光照射于对象物TA，光接收部40构成为针对每个波长成分可检测光接收量，由此能够容易地实现减小测量距离的误差的白色共焦方式的光学测量装置100。

接着，一面参照图8一面对光学测量装置100的测量结果进行说明。图8是例示本实施方式的光学测量装置100的测量距离的一例的图表。图8中，横轴为图1所示的X轴方向的位置，纵轴为将规定的基准值、例如将20mm设为零时的光学测量装置100的测量距离，单位为μm。而且，采用斜率SL作为光接收量分布信号的波形中的规定特性值，存储部53存储图5所示的相关关系。另外，对象物TA是由不锈钢(SUS)构成，表面粗糙度Rz为3.2μm。进而，为了进行比较，以实线表示经修正的测量距离，以点划线表示未修正的测量距离。

如图8所示，以点划线表示的未修正的测量距离产生了较表面粗糙度Rz即3.2μm更大的误差。相对于此，以实线表示的经修正的测量距离在X轴方向的所有位置，减小至误差小于表面粗糙度Rz的3.2μm的值。

本实施方式中，表示了对象物TA为不锈钢(SUS)的示例，但不限定于此。光学测量装置100只要将来自传感头30的光反射，则对象物TA的种类、材料、形状等不限。

图9是例示光接收量分布信号的波形中的斜率SL与测量距离的误差的关系的另一例的图表。图10是例示本实施方式的光学测量装置100的测量距离的另一例的图表。图9中的横轴为光接收量分布信号的波形中的斜率SL，图10中的横轴为图1所示的X轴方向的距离(高度)，且是将规定基准值、例如将20mm设为零时的距离，单位为mm。各图中，纵轴为测量距离的误差，单位为μm。而且，对象物TA为互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxide Semiconductor，CMOS)。进而，为了进行比较，以实线表示经修正的测量距离的误差，以点划线表示未修正的测量距离的误差。

如图9所示，即便对象物TA为CMOS时，光接收量分布信号的波形中的斜率SL与测量距离的误差之间也可见相关关系。而且，如图10所示，确认到不论光学测量装置100到对象物TA的距离(高度)如何，均能够通过基于光接收量分布信号的波形中的斜率SL来修正测量距离，从而减小测量距离的误差。

此外，对象物TA不限定于其表面为平面状的情况。虽省略图示及其说明，但对象物TA也可如例如透镜等那样具有曲面。此时，在此曲面的角度变大的位置，测量距离的误差有变大的倾向，但通过基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值来修正测量距离，而能够减小测量距离的误差。

而且，本实施方式中，表示了光学测量装置100为白色共焦方式的示例，但不限定于此。本发明的光学测量装置例如也可为三角测距方式。此时，光学测量装置包括下述部分即可：光源，发出光；光学系统，将经对象物TA反射的反射光聚光；光接收部，针对反射光而获得每个像素的光接收量分布信号；测量部，基于光接收量分布信号而测量光学测量装置到对象物TA的距离；以及修正部，基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正测量距离。

这样，根据本实施方式的光学测量装置100及光学测量方法，基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的测量距离。此处，本发明的发明人发现，光接收量分布信号的波形中的规定特性值与测量距离的误差之间存在相关关系。另外，通过利用此相关关系，可基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正测量距离。因此，即便光接收量分布信号产生了变形时，也能够减小测量距离的误差。

以上说明的实施方式是为了使本发明容易理解，并非用于限定解释本发明。实施方式所包括的各元件及其配置、材料、条件、形状及尺寸等不限定于例示而能够适当变更。而且，可将不同实施方式所示的结构彼此局部地替换或组合。

(附记)

1.一种光学测量装置100，包括：

光源10，发出光；

传感头30，将经对象物TA反射的反射光聚光；

光接收部40，构成为多个像素各自可检测光接收量，且针对聚光的反射光而获得每个像素的光接收量分布信号；

测量部51，基于光接收量分布信号而测量光学测量装置100到对象物TA的距离；以及

修正部52，基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的测量距离。

8.一种光学测量方法，是光学测量装置100所使用，包括：

光源10发出光的步骤；

传感头30将经对象物TA反射的反射光聚光的步骤；

光接收部40针对所聚光的反射光而获得每个像素的光接收量分布信号，且光接收部40构成为多个像素各自可检测光接收量的步骤；

测量部51基于光接收量分布信号而测量光学测量装置100到对象物TA的距离的步骤；以及

修正部52基于光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的测量距离的步骤。

Claims (8)

1.一种光学测量装置，包括：

光源，发出光；

光学系统，将经对象物反射的反射光聚光；

光接收部，构成为多个像素各自能检测光接收量，且针对所聚光的所述反射光而获得每个所述像素的光接收量分布信号；

测量部，基于所述光接收量分布信号而测量所述光学测量装置到所述对象物的距离；

修正部，基于所述光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的所述距离，其中，所述光接收量分布信号的波形的横轴为所述像素，所述光接收量分布信号的波形的纵轴为所述光接收量，所述规定特性值为半高宽，所述半高宽是表示峰值光接收量的50％的光接收量的线、与所述光接收量分布信号的两个交点的长度的值；

存储部，存储所述规定特性值与所测量的所述距离的误差的相关关系；以及

获取部，从所述光接收量分布信号的波形中获取所述规定特性值，

其中，所述修正部基于所述相关关系及所获取的所述规定特性值，求出所测量的所述距离的误差，并从所测量的所述距离中减去所述误差，

所述相关关系是由将所述规定特性值设为独立变量，将所测量的所述距离的误差设为从属变量的数学公式来表示。

2.根据权利要求1所述的光学测量装置，还包括：操作部，用于输入所述相关关系的信息。

3.根据权利要求1所述的光学测量装置，其中所述光学系统包含用于将所述反射光聚光的单一的聚光透镜。

4.根据权利要求1所述的光学测量装置，其中所述光包含多个波长成分，

所述光学系统使所述光产生沿着光轴方向的色差，将产生了色差的光照射于所述对象物，

所述光接收部构成为针对每个所述波长成分能检测光接收量。

5.一种光学测量方法，是光学测量装置所使用，包括：

光源发出光的步骤；

光学系统将经对象物反射的反射光聚光的步骤；

光接收部针对所聚光的所述反射光而获得每个像素的光接收量分布信号，且所述光接收部构成为多个所述像素分别能检测光接收量的步骤；

测量部基于所述光接收量分布信号而测量所述光学测量装置到所述对象物的距离的步骤；

修正部基于所述光接收量分布信号的波形中的规定特性值而修正所测量的所述距离的步骤，其中，所述光接收量分布信号的波形的横轴为所述像素，所述光接收量分布信号的波形的纵轴为所述光接收量，所述规定特性值为半高宽，所述半高宽是表示峰值光接收量的50％的光接收量的线、与所述光接收量分布信号的两个交点的长度的值；

存储部存储所述规定特性值与所测量的所述距离的误差的相关关系的步骤；以及

获取部从所述光接收量分布信号的波形中获取所述规定特性值的步骤，

在修正的步骤中，所述修正部基于所述相关关系及所述获取的规定特性值而求出所测量的所述距离的误差，且所述修正部从所测量的所述距离中减去所述误差，

所述相关关系是由将所述规定特性值设为独立变量，且将所测量的所述距离的误差设为从属变量的数学公式来表示。

6.根据权利要求5所述的光学测量方法，还包括：将所述相关关系的信息输入至操作部的步骤。

7.根据权利要求5所述的光学测量方法，其中所述光学系统包含用于将所述反射光聚光的单一的聚光透镜。

8.根据权利要求5所述的光学测量方法，其中所述光包含多个波长成分，

所述光学测量方法还包括：所述光学系统使所述光产生沿着光轴方向的色差，所述光学系统将产生了色差的光照射于所述对象物的步骤，

所述光接收部构成为针对每个所述波长成分能检测光接收量。

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