JP2018063153A - Shape measurement apparatus - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape measurement apparatus capable of being installed in a desired orientation and easily adjusted in the distance from measurement object.SOLUTION: A housing part 120 has an X reference plane and a Y reference plane each formed with mounting holes into which a fixing member can be inserted. A movable part 141 is housed in the housing part and is reciprocally driven to move with respect to the housing part. The movable part has a beam splitter 12 and a mirror 9 attached thereto. The beam splitter guides a measuring beam L1 and a reference beam L2 to a measurement object S and the mirror respectively, and a beam of interference light of the measuring beam which is reflected by the measurement object and the reference beam which is reflected by the mirror is guided to light receiving parts 2 and 3. When the movable part is reciprocally driven to move, the difference between the optical path length of the measuring beam and the optical path length of the reference beam changes. The surface shape in plural parts of the measurement object is acquired based on the relative position of the movable part with respect to the housing part and the amount light received by plural pixels in the light receiving part.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置に関する。   The present invention relates to a shape measuring apparatus for measuring the surface shape of a measurement object.

測定対象物の表面形状を測定するために、干渉方式の形状測定装置が用いられる。特許文献1記載のコヒーレンス走査干渉計においては、光源から発生した光が、物体に照射される測定光と基準ミラーに照射される基準光とに分割される。物体に反射された測定光と基準ミラーに反射された基準光とが重畳され、カメラにより検出される。光源およびカメラ等を含む光学系が物体に対して相対的に移動される状態で、カメラにより画像が取得される。取得された画像における干渉縞の間隔に基づいて、物体の表面高さが算出される。   In order to measure the surface shape of the measurement object, an interference type shape measuring device is used. In the coherence scanning interferometer described in Patent Document 1, light generated from a light source is divided into measurement light applied to an object and reference light applied to a reference mirror. The measurement light reflected by the object and the reference light reflected by the reference mirror are superimposed and detected by the camera. An image is acquired by the camera while the optical system including the light source and the camera is moved relative to the object. The surface height of the object is calculated based on the interval between the interference fringes in the acquired image.

特開2013−83649号公報JP2013-83649A

形状測定装置は、測定対象物の表面形状を検査するために用いられることがある。したがって、形状測定装置を例えば工場の生産ラインに設置することにより、生産された製品の表面形状の検査工程をインライン化することが好ましい。この場合、形状測定装置を所望の向きで設置可能であるとともに、形状測定装置と測定対象物との距離を容易に調整可能であることが求められる。   The shape measuring device may be used to inspect the surface shape of a measurement object. Therefore, it is preferable to inline the inspection process of the surface shape of the produced product by installing the shape measuring device in a production line of a factory, for example. In this case, it is required that the shape measuring device can be installed in a desired direction and that the distance between the shape measuring device and the measurement object can be easily adjusted.

しかしながら、特許文献1のコヒーレンス走査干渉計のように、光学系が測定対象物に対して相対的に移動される構成においては、形状測定装置が大型化かつ重量化するので、据え置き型の形状測定装置として開発されてきた。そのため、コヒーレンス走査干渉計を所望の向きで設置すること、およびコヒーレンス走査干渉計と測定対象物との距離を容易に調整することは困難である。   However, in the configuration in which the optical system is moved relative to the object to be measured, such as the coherence scanning interferometer of Patent Document 1, the shape measuring device becomes larger and heavier. It has been developed as a device. For this reason, it is difficult to install the coherence scanning interferometer in a desired direction and to easily adjust the distance between the coherence scanning interferometer and the measurement object.

本発明の目的は、所望の向きで設置可能であり、かつ測定対象物との距離を容易に調整可能な形状測定装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a shape measuring apparatus that can be installed in a desired direction and that can easily adjust the distance from a measurement object.

(1)本発明に係る形状測定装置は、測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置であって、複数のピーク波長を有する光を出射する投光部と、参照体と、二次元に配列された複数の画素を含む受光部と、投光部により出射された光を測定光として測定対象物に導くとともに投光部により出射された光を参照光として参照体に導き、測定対象物で反射された測定光と参照体で反射された参照光との干渉光を生成し、生成した干渉光を受光部に導く光学系と、光学系および参照体のうち少なくとも一方が取り付けられ、往復移動することにより測定光の光路長と参照光の光路長との差を変化させる可動部と、取付外面を有し、可動部を往復移動可能に支持する筐体部と、筐体部に対する可動部の相対位置を検出する位置検出部と、位置検出部により検出された相対位置と受光部の複数の画素の受光量とに基づいて測定対象物の複数の部分の表面形状を取得する形状取得部とを備え、筐体部は、投光部、参照体、受光部、光学系、可動部および位置検出部を収容し、筐体部の取付外面には、固定部材を挿入可能な取付孔が形成される。   (1) A shape measuring apparatus according to the present invention is a shape measuring apparatus for measuring a surface shape of a measurement object, and includes a light projecting unit that emits light having a plurality of peak wavelengths, a reference body, and a two-dimensional view. A light receiving unit including a plurality of arranged pixels, and the light emitted from the light projecting unit is guided to the measurement object as measurement light, and the light emitted from the light projecting unit is guided to the reference body as reference light to be measured. An optical system that generates interference light between the measurement light reflected by the reference light and the reference light reflected by the reference body, and at least one of the optical system and the reference body is attached to and reciprocates. A movable part that changes the difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light by moving, a housing part that has a mounting outer surface and supports the movable part so as to be able to reciprocate, and movable relative to the housing part Position detection unit for detecting the relative position of the part, and position detection unit A shape acquisition unit that acquires the surface shape of a plurality of portions of the measurement object based on the relative position detected by the plurality of pixels of the light reception unit, and the housing unit includes a light projecting unit, a reference The body, the light receiving unit, the optical system, the movable unit, and the position detecting unit are accommodated, and a mounting hole into which the fixing member can be inserted is formed on the mounting outer surface of the housing unit.

この形状測定装置においては、投光部、参照体、受光部、光学系、可動部および位置検出部が筐体部に収容される。光学系および参照体のうち少なくとも一方が可動部に取り付けられる。投光部により出射された光が光学系により測定光として測定対象物に導かれるとともに、投光部により出射された光が光学系により参照光として参照体に導かれる。測定対象物で反射された測定光と参照体で反射された参照光との干渉光が光学系により生成され、受光部に導かれる。   In this shape measuring apparatus, the light projecting unit, the reference body, the light receiving unit, the optical system, the movable unit, and the position detecting unit are accommodated in the housing unit. At least one of the optical system and the reference body is attached to the movable part. The light emitted from the light projecting unit is guided to the measurement object as measurement light by the optical system, and the light emitted from the light projecting unit is guided to the reference body as reference light by the optical system. Interference light between the measurement light reflected by the measurement object and the reference light reflected by the reference body is generated by the optical system and guided to the light receiving unit.

可動部が往復移動することにより、測定光の光路長と参照光の光路長との差(以下、光路長差と呼ぶ。)が変化する。受光部の複数の画素の各々から、光路長差により変化する受光量の干渉パターンが取得される。ここで、測定光および参照光は複数のピーク波長を有するので、受光量の干渉パターンは空間周期性を示さない。したがって、位置検出部により検出された筐体部に対する可動部の相対位置と受光部の各画素の受光量とに基づいて、測定対象物の対応する部分の表面形状を高精度で一意的に特定することができる。   As the movable portion reciprocates, the difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light (hereinafter referred to as an optical path length difference) changes. From each of the plurality of pixels of the light receiving unit, an interference pattern of the received light amount that changes due to the optical path length difference is acquired. Here, since the measurement light and the reference light have a plurality of peak wavelengths, the interference pattern of the amount of received light does not show spatial periodicity. Therefore, based on the relative position of the movable part relative to the casing detected by the position detector and the amount of light received by each pixel of the light receiving part, the surface shape of the corresponding part of the measurement object is uniquely identified with high accuracy. can do.

また、受光部においては、複数の画素が二次元に配列されるので、受光部は、測定対象物の複数の部分により反射された測定光を含む干渉光を同時に受光することができる。そのため、測定対象物の複数の部分の表面形状を高速に取得することができる。   Further, since the plurality of pixels are two-dimensionally arranged in the light receiving unit, the light receiving unit can simultaneously receive the interference light including the measurement light reflected by the plurality of portions of the measurement object. Therefore, the surface shape of the plurality of portions of the measurement object can be acquired at high speed.

さらに、筐体部の取付外面には、取付孔が形成される。使用者は、固定部材を取付孔に挿入することにより、任意の取付器具に形状測定装置を取り付けることができる。この構成によれば、測定対象物および測定状況に応じて適切な取付器具を用いることにより、取付器具による空間的な制限を受けることなく、測定光が所望の方向に出射される状態で筐体部を取付器具に取り付けることができる。また、取付器具による空間的な制限を受けることなく、筐体部と測定対象物との距離が所望の値に維持された状態で筐体部を取付器具に取り付けることができる。その結果、所望の向きで、かつ測定対象物との距離を容易に調整した状態で形状測定装置を設置することができる。   Furthermore, a mounting hole is formed on the mounting outer surface of the casing. The user can attach the shape measuring device to any attachment device by inserting the fixing member into the attachment hole. According to this configuration, by using an appropriate fixture according to the object to be measured and the measurement situation, the measurement light can be emitted in a desired direction without being restricted by the fixture. The part can be attached to a fixture. Further, the housing portion can be attached to the attachment device in a state where the distance between the housing portion and the measurement object is maintained at a desired value without being restricted by the attachment device. As a result, the shape measuring apparatus can be installed in a desired orientation and with the distance from the measurement object easily adjusted.

(2)投光部は、白色光よりも高くかつレーザ光よりも低いコヒーレンス性を有する光を出射してもよい。この場合、広い光路長差の領域において、受光部の複数の画素から受光量の干渉パターンが取得される。これにより、測定対象物の表面形状をより高速に測定することができる。   (2) The light projecting unit may emit light having higher coherence than white light and lower than laser light. In this case, an interference pattern of the amount of received light is acquired from a plurality of pixels of the light receiving unit in a wide optical path length difference region. Thereby, the surface shape of the measurement object can be measured at higher speed.

(3)筐体部の取付外面は、測定光の光路に平行に形成されてもよい。この場合、取付外面が所望の方向に平行になるように筐体部の姿勢を調整することにより、形状測定装置を容易に所望の向きで設置することができる。   (3) The mounting outer surface of the housing part may be formed in parallel to the optical path of the measurement light. In this case, the shape measuring apparatus can be easily installed in a desired direction by adjusting the posture of the housing portion so that the mounting outer surface is parallel to the desired direction.

(4)筐体部は、測定光を測定対象物に出射する出射面を有し、出射面は、測定光の光路に垂直に形成されてもよい。この場合、出射面と測定対象物との距離が所望の値になるように筐体部を位置決めすることにより、測定対象物との距離を容易に維持した状態で形状測定装置を設置することができる。   (4) The housing portion may have an emission surface that emits the measurement light to the measurement object, and the emission surface may be formed perpendicular to the optical path of the measurement light. In this case, the shape measuring device can be installed in a state where the distance from the measurement object is easily maintained by positioning the casing so that the distance between the emission surface and the measurement object becomes a desired value. it can.

(5)筐体部の取付外面には、係止部材を嵌合可能な係止孔が形成されてもよい。この場合、取付部材に係止部材を設けることにより、筐体部を取付部材に係止することができる。そのため、使用者は、筐体部の取り付けまたは取り外しの際に、筐体部の重量の全部を支える必要がない。これにより、使用者の負担が低減し、作業効率を向上させることができる。また、使用者の不注意による筐体部の落下および破損を防止することができる。   (5) A locking hole into which the locking member can be fitted may be formed on the mounting outer surface of the casing. In this case, the housing part can be locked to the mounting member by providing the locking member on the mounting member. Therefore, the user does not need to support the entire weight of the casing when attaching or removing the casing. Thereby, a user's burden can be reduced and work efficiency can be improved. In addition, the casing portion can be prevented from being dropped and damaged due to carelessness of the user.

(6)筐体部は、投光部、参照体、受光部、光学系、可動部および位置検出部を収容する第1の筐体と、形状取得部を収容する第2の筐体と、第1の筐体と第2の筐体とを離間した状態で接続する接続部とを含んでもよい。   (6) The housing unit includes a first housing that houses the light projecting unit, the reference body, the light receiving unit, the optical system, the movable unit, and the position detecting unit, and a second housing that houses the shape acquisition unit, A connection portion that connects the first housing and the second housing in a separated state may be included.

この構成によれば、形状取得部が発熱する場合でも、第2の筐体から第1の筐体への熱の伝達が抑制される。そのため、第1の筐体に収容された投光部および受光部等の構成要素が高温になることが防止される。これにより、第1の筐体に収容された構成要素の劣化を防止し、長寿命化することができる。また、形状測定装置の電源投入後に投光部および受光部等の温度が短時間で安定するので、形状測定装置の立ち上がり時間を短縮することができる。   According to this configuration, even when the shape acquisition unit generates heat, heat transfer from the second casing to the first casing is suppressed. Therefore, the components such as the light projecting unit and the light receiving unit housed in the first housing are prevented from becoming high temperature. Thereby, deterioration of the component accommodated in the 1st housing | casing can be prevented and lifetime can be extended. In addition, since the temperatures of the light projecting unit and the light receiving unit are stabilized in a short time after the shape measuring apparatus is turned on, the rise time of the shape measuring apparatus can be shortened.

(7)第2の筐体の外面には、放熱フィンが形成されてもよい。この場合、形状取得部から発生する熱を効率よく放散し、形状取得部を効率よく空冷することができる。   (7) A heat radiating fin may be formed on the outer surface of the second casing. In this case, the heat generated from the shape acquisition unit can be efficiently dissipated and the shape acquisition unit can be efficiently air-cooled.

(8)接続部は、予め定められた熱伝導率以下の熱伝導率を有する材料により形成されてもよい。この場合、第2の筐体から第1の筐体への熱の伝達をより効率よく防止することができる。   (8) The connecting portion may be formed of a material having a thermal conductivity equal to or lower than a predetermined thermal conductivity. In this case, heat transfer from the second housing to the first housing can be more efficiently prevented.

(9)筐体部は、第2の筐体を覆うように第1の筐体の外面に取り付けられる被覆部をさらに含んでもよい。この場合、使用者が発熱する第2の筐体に接触することを防止することができる。   (9) The housing part may further include a covering part attached to the outer surface of the first housing so as to cover the second housing. In this case, the user can be prevented from coming into contact with the second housing that generates heat.

(10)被覆部には、第2の筐体を空冷する通気孔が形成されてもよい。この場合、使用者が第2の筐体に接触することを防止しつつ第2の筐体を空冷することができる。   (10) A vent hole for air-cooling the second housing may be formed in the covering portion. In this case, the second casing can be air-cooled while preventing the user from coming into contact with the second casing.

(11)形状測定装置は、筐体部と分離して設けられる処理装置をさらに備え、形状取得部は、取得された測定対象物の表面形状および測定対象物の画像を示すデータを処理装置に与え、処理装置は、測定対象物の画像上の任意の部分を指定するために使用者により操作される操作部と、取得されたデータに基づいて、操作部により指定された部分の計測を行う演算部とを含んでもよい。この場合、測定対象物の所望の部分の計測結果を得ることができる。   (11) The shape measuring device further includes a processing device provided separately from the housing unit, and the shape acquiring unit stores data indicating the acquired surface shape of the measuring object and the image of the measuring object in the processing device. The processing device performs measurement of a part specified by the operation unit based on the operation unit operated by the user to specify an arbitrary part on the image of the measurement object and the acquired data. And an arithmetic unit. In this case, a measurement result of a desired portion of the measurement object can be obtained.

(12)演算部は、操作部により指定された部分の傾きが所望の傾きになるようにデータを補正してもよい。この構成によれば、筐体部が所望の向きから傾斜した状態で取り付けられた場合でも、測定対象物の所望の部分の正確な計測結果を得ることができる。   (12) The calculation unit may correct the data so that the inclination of the portion specified by the operation unit becomes a desired inclination. According to this configuration, an accurate measurement result of a desired portion of the measurement object can be obtained even when the casing is attached in a state inclined from a desired direction.

(13)形状測定装置は、第1および第2のガイド光を出射するガイド部をさらに備え、ガイド部は、測定対象物の表面が受光部の焦点の位置にあるときに、測定対象物の表面に投影される第1のガイド光のパターンと第2のガイド光のパターンとが特定の位置関係を有するように配置されてもよい。   (13) The shape measuring apparatus further includes a guide unit that emits first and second guide lights, and the guide unit is configured to detect the measurement object when the surface of the measurement object is at the focal point of the light receiving unit. The pattern of the first guide light projected on the surface and the pattern of the second guide light may be arranged so as to have a specific positional relationship.

この場合、使用者は、測定対象物の表面に投影される第1のガイド光のパターンと第2のガイド光のパターンとが特定の位置関係になるように、形状測定装置と測定対象物との相対的な距離を変化させることにより測定対象物の表面を受光部の焦点に正確かつ容易に位置させることができる。   In this case, the user can change the shape measuring device and the measurement object so that the first guide light pattern and the second guide light pattern projected on the surface of the measurement object have a specific positional relationship. By changing the relative distance, the surface of the measurement object can be accurately and easily positioned at the focal point of the light receiving unit.

(14)可動部の往復移動の各周期は、受光部の複数の画素が干渉光を受光する第1の期間と、受光部の複数の画素が干渉光を受光しない第2の期間とを含み、ガイド部は、第1の期間に第1および第2のガイド光を出射し、第2の期間に第1および第2のガイド光の出射を停止してもよい。この場合、第1および第2のガイド光により測定対象物の測定に影響が与えられることが容易に防止される。   (14) Each cycle of the reciprocating movement of the movable portion includes a first period in which the plurality of pixels of the light receiving unit receive the interference light and a second period in which the plurality of pixels of the light receiving unit do not receive the interference light. The guide unit may emit the first and second guide lights in the first period and stop emitting the first and second guide lights in the second period. In this case, it is easily prevented that the measurement of the measurement object is affected by the first and second guide lights.

(15)受光部は、複数の画素の各々について、測定光の光路長と参照光の光路長との差により変化する受光量の干渉パターンの包絡線を特定し、形状取得部は、受光部により特定された包絡線のピーク位置を特定し、特定されたピーク位置に基づいて測定対象物の複数の部分の表面形状を取得してもよい。   (15) The light receiving unit identifies, for each of the plurality of pixels, an envelope of the interference pattern of the received light amount that varies depending on the difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light. The peak position of the envelope specified by (1) may be specified, and the surface shapes of a plurality of portions of the measurement object may be acquired based on the specified peak position.

この構成によれば、干渉パターンを取得するべき光路長差の間隔が十分に密ではなく、荒い場合でも、干渉パターン包絡線のピーク位置を特定することができる。これにより、測定対象物の表面形状をさらに高速に測定することができる。   According to this configuration, the peak position of the interference pattern envelope can be specified even when the interval of the optical path length difference from which the interference pattern is to be acquired is not sufficiently close and rough. Thereby, the surface shape of the measurement object can be measured at higher speed.

本発明によれば、所望の向きで、かつ測定対象物との距離を容易に調整した状態で形状測定装置を設置することができる。   According to the present invention, it is possible to install the shape measuring apparatus in a desired direction and in a state in which the distance from the measurement object is easily adjusted.

本発明の一実施の形態に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the shape measuring apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 主として測定部の構成を示す測定ヘッドの模式図である。It is a schematic diagram of a measuring head mainly showing a configuration of a measuring unit. 可動部の振動を示す図である。It is a figure which shows the vibration of a movable part. 任意の画素について受光部により取得されるべき受光量分布を示す図である。It is a figure which shows the light reception amount distribution which should be acquired by the light-receiving part about arbitrary pixels. 主として往復機構の構成を示す測定ヘッドの模式的正面図である。It is a typical front view of the measuring head mainly showing the configuration of the reciprocating mechanism. 主として往復機構の構成を示す測定ヘッドの模式的左側面図である。It is a typical left view of the measuring head mainly showing the configuration of the reciprocating mechanism. 図5の測定ヘッドのA−A線断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the measurement head of FIG. 5 taken along line AA. 変形例におけるプレート部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the plate part in a modification. 筐体部の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of a housing | casing part. 取付構造を示す筐体部の模式的右側面図である。It is a typical right view of the housing | casing part which shows an attachment structure. 取付構造を示す筐体部の模式的背面図である。It is a typical back view of the housing | casing part which shows an attachment structure. 筐体部のX基準面を取付器具に取り付ける手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure which attaches the X reference plane of a housing | casing part to a fixture. 筐体部のY基準面を取付器具に取り付ける手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure which attaches the Y reference plane of a housing | casing part to a fixture.

(1)形状測定装置の基本構成
以下、本発明の実施の形態に係る形状測定装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、形状測定装置300は、測定ヘッド100および処理装置200を備える。測定ヘッド100は、例えば光学式変位計であり、支持構造110、筐体部120、測定部130、往復機構140、駆動部150、制御基板160および通信部170を含む。
(1) Basic Configuration of Shape Measuring Device Hereinafter, a shape measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the shape measuring apparatus 300 includes a measuring head 100 and a processing apparatus 200. The measurement head 100 is, for example, an optical displacement meter, and includes a support structure 110, a casing unit 120, a measurement unit 130, a reciprocating mechanism 140, a drive unit 150, a control board 160, and a communication unit 170.

支持構造110は、縦断面がL字形状を有し、設置部111および保持部112を含む。設置部111および保持部112は、例えば金属により形成される。設置部111は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。設置部111の上面には、測定対象物Sが載置される。保持部112は、設置部111の一端部から上方に延びるように設けられる。筐体部120は、支持構造110の保持部112に保持される。筐体部120は、直方体形状を有し、測定部130、往復機構140、駆動部150、制御基板160および通信部170を収容する。   The support structure 110 has an L-shaped longitudinal section and includes an installation part 111 and a holding part 112. The installation part 111 and the holding part 112 are made of metal, for example. The installation unit 111 has a horizontal flat plate shape and is installed on the installation surface. The measuring object S is placed on the upper surface of the installation unit 111. The holding part 112 is provided so as to extend upward from one end of the installation part 111. The casing unit 120 is held by the holding unit 112 of the support structure 110. The casing 120 has a rectangular parallelepiped shape, and houses the measuring unit 130, the reciprocating mechanism 140, the driving unit 150, the control board 160, and the communication unit 170.

測定部130は、投光部、受光部、レンズおよびミラー等の光学素子を含む。測定部130は、後述する図2のミラー11等の一部の素子を除き、往復機構140に取り付けられる。往復機構140は、駆動部150により後述する図2の支持部125に対して一方向に往復運動(振動)する。駆動部150は、アクチュエータであり、本例ではボイスコイルモータである。   The measurement unit 130 includes optical elements such as a light projecting unit, a light receiving unit, a lens, and a mirror. The measurement unit 130 is attached to the reciprocating mechanism 140 except for some elements such as the mirror 11 of FIG. The reciprocating mechanism 140 reciprocates (vibrates) in one direction with respect to a support portion 125 of FIG. The drive unit 150 is an actuator, and is a voice coil motor in this example.

制御基板160は、測定部130から後述する測定データを取得し、取得された測定データに基づいて画素データを生成するとともに画像データを生成する。画像データは複数の画素データの集合である。制御基板160は、生成された画像データを処理装置200に与えるとともに、処理装置200による指令に基づいて測定部130、往復機構140および駆動部150の動作を制御する。   The control board 160 acquires measurement data described later from the measurement unit 130, generates pixel data based on the acquired measurement data, and generates image data. Image data is a set of a plurality of pixel data. The control board 160 supplies the generated image data to the processing device 200 and controls the operations of the measurement unit 130, the reciprocating mechanism 140, and the driving unit 150 based on instructions from the processing device 200.

通信部170は、通信インターフェイスを含む。後述する処理装置200の通信部250も同様である。通信部170は、通信部250を通して測定ヘッド100と処理装置200との間で種々のデータおよび指令の送信および受信を行う。測定ヘッド100の詳細については後述する。   Communication unit 170 includes a communication interface. The same applies to a communication unit 250 of the processing device 200 described later. The communication unit 170 transmits and receives various data and commands between the measurement head 100 and the processing device 200 through the communication unit 250. Details of the measuring head 100 will be described later.

処理装置200は、制御部210、記憶部220、操作部230、表示部240および通信部250を含む。制御部210は、例えばCPU(中央演算処理装置)を含む。記憶部220は、例えばROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)およびHDD(ハードディスクドライブ)を含む。記憶部220には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部220は、種々のデータの記憶およびデータの処理のために用いられる。   The processing device 200 includes a control unit 210, a storage unit 220, an operation unit 230, a display unit 240, and a communication unit 250. The control unit 210 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit). The storage unit 220 includes, for example, a ROM (read only memory), a RAM (random access memory), and an HDD (hard disk drive). The storage unit 220 stores a system program. The storage unit 220 is used for storing various data and processing data.

制御部210は、記憶部220に記憶されたシステムプログラムに基づいて、測定ヘッド100の測定部130、往復機構140および駆動部150の動作を制御するための指令を制御基板160に与える。また、制御部210は、制御基板160から画像データを取得して記憶部220に記憶させる。さらに、制御部210は、画像データに基づく画像上において使用者に指定された部分の計測等を行う。   Based on the system program stored in the storage unit 220, the control unit 210 gives a command for controlling the operations of the measurement unit 130, the reciprocating mechanism 140, and the drive unit 150 of the measurement head 100 to the control board 160. In addition, the control unit 210 acquires image data from the control board 160 and stores it in the storage unit 220. Further, the control unit 210 measures a portion designated by the user on the image based on the image data.

計測時には、制御部210は、画像データに基づく画像上において使用者に指定された部分の傾きが所望の傾き(例えば水平)になるように画像データを補正することができる。これにより、筐体部120が支持構造110または後述する取付器具に傾斜した状態で取り付けられた場合でも、測定対象物Sの所望の部分の正確な計測結果を得ることができる。   At the time of measurement, the control unit 210 can correct the image data so that the inclination of the portion designated by the user on the image based on the image data becomes a desired inclination (for example, horizontal). Thereby, even when the housing 120 is attached to the support structure 110 or an attachment device described later in an inclined state, an accurate measurement result of a desired portion of the measurement object S can be obtained.

操作部230は、マウス、タッチパネル、トラックボールまたはジョイスティック等のポインティングデバイスおよびキーボードを含み、制御部210に指示を与えるために使用者により操作される。表示部240は、例えばLCD(液晶ディスプレイ)パネルまたは有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルを含む。表示部240は、記憶部220に記憶された画像データに基づく画像および計測結果等を表示する。   The operation unit 230 includes a mouse, a touch panel, a pointing device such as a trackball or a joystick, and a keyboard, and is operated by a user to give an instruction to the control unit 210. The display unit 240 includes, for example, an LCD (liquid crystal display) panel or an organic EL (electroluminescence) panel. The display unit 240 displays an image based on the image data stored in the storage unit 220, a measurement result, and the like.

(2)測定部の構成
図2は、主として測定部130の構成を示す測定ヘッド100の模式図である。図2に示すように、筐体部120には、支持部125が収容される。支持部125は、筐体部120と一体的に形成されてもよいし、筐体部120の一部であってもよい。往復機構140は、支持部125に対して一方向に平行に振動可能な可動部141を含む。図2には、可動部141の振動方向が太い矢印で図示される。図2の例では、可動部141の振動方向は上下方向である。
(2) Configuration of Measurement Unit FIG. 2 is a schematic diagram of the measurement head 100 mainly showing the configuration of the measurement unit 130. As shown in FIG. 2, a support part 125 is accommodated in the housing part 120. The support part 125 may be formed integrally with the housing part 120 or may be a part of the housing part 120. The reciprocating mechanism 140 includes a movable portion 141 that can vibrate in parallel with the support portion 125 in one direction. In FIG. 2, the vibration direction of the movable portion 141 is indicated by a thick arrow. In the example of FIG. 2, the vibration direction of the movable part 141 is the vertical direction.

測定部130は、投光部1、受光部2,3、複数のレンズ4〜8、複数のミラー9〜11、ビームスプリッタ12、アナモルフィックプリズムペア13、位置検出部14およびガイド光源15を含む。測定部130のミラー11および位置検出部14の一部は、支持部125に取り付けられる。一方、ミラー11および位置検出部14の一部を除く測定部130は、可動部141に取り付けられる。   The measuring unit 130 includes a light projecting unit 1, light receiving units 2 and 3, a plurality of lenses 4 to 8, a plurality of mirrors 9 to 11, a beam splitter 12, an anamorphic prism pair 13, a position detecting unit 14, and a guide light source 15. Including. Part of the mirror 11 and the position detection unit 14 of the measurement unit 130 are attached to the support unit 125. On the other hand, the measurement unit 130 excluding a part of the mirror 11 and the position detection unit 14 is attached to the movable unit 141.

投光部1は、例えばSLD(スーパールミネッセントダイオード)を含み、光を出射する。投光部1により出射される光を出射光L0と呼ぶ。出射光L0のコヒーレンス性は比較的低い。具体的には、出射光L0のコヒーレンス性は、LED(発光ダイオード)により出射される光または白色光のコヒーレンス性よりも高く、レーザ光のコヒーレンス性よりも低い。したがって、出射光L0は複数のピーク波長を有する。レンズ4は、コリメータレンズである。出射光L0は、レンズ4を透過することにより平行化され、アナモルフィックプリズムペア13を透過することにより断面が円形になるように整形される。   The light projecting unit 1 includes, for example, an SLD (super luminescent diode) and emits light. The light emitted from the light projecting unit 1 is referred to as outgoing light L0. The coherence of the emitted light L0 is relatively low. Specifically, the coherence of the emitted light L0 is higher than the light emitted from the LED (light emitting diode) or white light, and lower than the coherence of the laser light. Therefore, the emitted light L0 has a plurality of peak wavelengths. The lens 4 is a collimator lens. The outgoing light L0 is collimated by passing through the lens 4 and shaped so as to have a circular cross section by passing through the anamorphic prism pair 13.

なお、出射光L0の一部は、アナモルフィックプリズムペア13を透過せずに反射される。アナモルフィックプリズムペア13により反射された出射光L0は、受光部3により受光され、受光量を示す受光信号が制御基板160(図1)に出力される。受光部3により出力される受光信号に基づいて、出射光L0の光量が制御基板160により計測される。計測された出射光L0の光量が異常値を示すときは、制御基板160により投光部1の動作が停止される。このように、測定に利用されない出射光を用いて、出射光の光量を管理することができる。   A part of the emitted light L0 is reflected without passing through the anamorphic prism pair 13. The outgoing light L0 reflected by the anamorphic prism pair 13 is received by the light receiving unit 3, and a received light signal indicating the amount of received light is output to the control board 160 (FIG. 1). Based on the light reception signal output from the light receiving unit 3, the amount of the emitted light L 0 is measured by the control board 160. When the measured amount of the emitted light L0 indicates an abnormal value, the operation of the light projecting unit 1 is stopped by the control board 160. In this way, the amount of emitted light can be managed using the emitted light that is not used for measurement.

ミラー9の反射率は、波長選択性を有する。具体的には、ミラー9は、出射光L0の波長領域においては高い反射率(好ましくは100%)を有し、後述するガイド光Gの波長領域においては100%よりも低い反射率を有する。アナモルフィックプリズムペア13を透過した出射光L0は、ミラー9により反射された後、レンズ5を透過することにより集光されつつビームスプリッタ12に入射する。   The reflectivity of the mirror 9 has wavelength selectivity. Specifically, the mirror 9 has a high reflectance (preferably 100%) in the wavelength region of the outgoing light L0, and has a reflectance lower than 100% in the wavelength region of the guide light G described later. The outgoing light L0 that has passed through the anamorphic prism pair 13 is reflected by the mirror 9, and then enters the beam splitter 12 while being condensed by passing through the lens 5.

出射光L0の一部はビームスプリッタ12により反射され、出射光L0の残りの一部はビームスプリッタ12を透過する。ビームスプリッタ12により反射された出射光L0およびビームスプリッタ12を透過した出射光L0をそれぞれ測定光L1および参照光L2と呼ぶ。   A part of the emitted light L0 is reflected by the beam splitter 12 and the remaining part of the emitted light L0 is transmitted through the beam splitter 12. The outgoing light L0 reflected by the beam splitter 12 and the outgoing light L0 transmitted through the beam splitter 12 are referred to as measurement light L1 and reference light L2, respectively.

レンズ6は対物レンズである。測定光L1は、レンズ6を透過することにより平行化される。このときの測定光L1のスポット径は比較的大きく、例えば4mmまたは10mmである。その後、測定光L1は、可動部141の振動方向と略同一の方向に進行し、測定対象物Sの比較的大きい円形の領域に照射される。測定対象物Sにより反射された測定光L1の一部は、レンズ6を透過することにより集光されつつビームスプリッタ12に入射する。   The lens 6 is an objective lens. The measurement light L1 is collimated by passing through the lens 6. At this time, the spot diameter of the measurement light L1 is relatively large, for example, 4 mm or 10 mm. Thereafter, the measurement light L1 travels in substantially the same direction as the vibration direction of the movable portion 141, and is irradiated to a relatively large circular region of the measurement object S. A part of the measurement light L1 reflected by the measurement object S enters the beam splitter 12 while being condensed by passing through the lens 6.

ミラー10は、いわゆる参照ミラーである。参照光L2は、レンズ7を透過することにより平行化され、ミラー10に照射される。ミラー10により反射された参照光L2は、レンズ7を透過することにより集光されつつビームスプリッタ12に入射する。ビームスプリッタ12に入射した測定光L1と参照光L2とは干渉し、干渉光L3として受光部2に導かれる。受光部2の動作については後述する。   The mirror 10 is a so-called reference mirror. The reference light L <b> 2 is collimated by passing through the lens 7 and is applied to the mirror 10. The reference light L2 reflected by the mirror 10 enters the beam splitter 12 while being condensed by passing through the lens 7. The measurement light L1 incident on the beam splitter 12 interferes with the reference light L2, and is guided to the light receiving unit 2 as interference light L3. The operation of the light receiving unit 2 will be described later.

位置検出部14は、読取部14a,14b、スケール14cおよびマグネット14dを含む。読取部14a,14bは可動部141に取り付けられ、スケール14cおよびマグネット14dは支持部125に取り付けられる。スケール14cは、複数の目盛りを有し、一方向に延びるガラスにより形成される。読取部14aは、スケール14cの一部と対向するように配置される。読取部14aは、投光素子と受光素子とを含み、対向するスケール14cの部分の目盛りを光学的に読み取ることにより、支持部125に対する可動部141の相対的な位置を検出する。   The position detection unit 14 includes reading units 14a and 14b, a scale 14c, and a magnet 14d. The reading units 14 a and 14 b are attached to the movable unit 141, and the scale 14 c and the magnet 14 d are attached to the support unit 125. The scale 14c has a plurality of scales and is formed of glass extending in one direction. The reading unit 14a is arranged to face a part of the scale 14c. The reading unit 14a includes a light projecting element and a light receiving element, and detects the relative position of the movable unit 141 with respect to the support unit 125 by optically reading the scale of the opposing scale 14c.

読取部14bは、ホール素子であり、マグネット14dによる磁気を検出するように配置される。本実施の形態においては、読取部14bが最大の磁気を検出するときに読取部14aが読み取るスケール14cの部分を原点とする。スケール14cの原点は、測定ヘッド100の起動時に、またはその他の時点に適宜更新されてもよい。読取部14a,14bの検出結果により、可動部141の絶対的な位置を特定することが可能になる。   The reading unit 14b is a Hall element and is arranged to detect magnetism by the magnet 14d. In the present embodiment, the origin of the portion of the scale 14c read by the reading unit 14a when the reading unit 14b detects the maximum magnetism. The origin of the scale 14c may be updated as appropriate when the measuring head 100 is activated or at other times. Based on the detection results of the reading units 14a and 14b, the absolute position of the movable unit 141 can be specified.

本実施の形態において、読取部14a,14bが可動部141に取り付けられ、スケール14cおよびマグネット14dが支持部125に取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。読取部14a,14bが支持部125に取り付けられ、スケール14cおよびマグネット14dが可動部141に取り付けられてもよい。   In the present embodiment, the reading units 14a and 14b are attached to the movable unit 141, and the scale 14c and the magnet 14d are attached to the support unit 125, but the present invention is not limited to this. The reading units 14 a and 14 b may be attached to the support unit 125, and the scale 14 c and the magnet 14 d may be attached to the movable unit 141.

また、本実施の形態において、読取部14aは可動部141の位置を光学的に検出するが、本発明はこれに限定されない。読取部14aは、可動部141の位置を例えば機械的、電気的または磁気的な他の方式により検出してもよい。さらに、読取部14aが可動部141の絶対的な位置を検出可能である場合、または可動部141の絶対的な位置を検出する必要がない場合には、位置検出部14は読取部14bおよびマグネット14dを含まなくてもよい。   In the present embodiment, the reading unit 14a optically detects the position of the movable unit 141, but the present invention is not limited to this. The reading unit 14a may detect the position of the movable unit 141 by, for example, other mechanical, electrical, or magnetic methods. Furthermore, when the reading unit 14a can detect the absolute position of the movable unit 141, or when it is not necessary to detect the absolute position of the movable unit 141, the position detection unit 14 includes the reading unit 14b and the magnet. 14d may not be included.

ガイド光源15は、可視領域(本例では赤色領域)の波長を有するレーザ光を出射するレーザ光源である。ガイド光源15により出射されるレーザ光をガイド光Gと呼ぶ。図2においては、ガイド光Gが一点鎖線で図示される。上述したように、ガイド光Gの波長領域においてはミラー9の反射率は100%よりも低いので、ガイド光Gの一部はミラー9を透過し、ガイド光Gの残りの一部はミラー9により反射される。ミラー9を透過したガイド光Gおよびミラー9により反射されたガイド光Gをそれぞれ第1および第2のガイド光G1と呼ぶ。   The guide light source 15 is a laser light source that emits laser light having a wavelength in the visible region (red region in this example). The laser light emitted from the guide light source 15 is referred to as guide light G. In FIG. 2, the guide light G is illustrated by a one-dot chain line. As described above, since the reflectance of the mirror 9 is lower than 100% in the wavelength region of the guide light G, a part of the guide light G is transmitted through the mirror 9 and the remaining part of the guide light G is the mirror 9. It is reflected by. The guide light G transmitted through the mirror 9 and the guide light G reflected by the mirror 9 will be referred to as first and second guide lights G1, respectively.

第1のガイド光G1は、レンズ5を透過することにより集光され、ビームスプリッタ12に反射されることにより、測定光L1と重ねられる。これにより、第1のガイド光G1は、可動部141の振動方向と略同一の方向に進行し、レンズ6を透過することにより平行化された後、測定対象物Sに照射される。   The first guide light G1 is collected by passing through the lens 5 and reflected by the beam splitter 12, thereby being superimposed on the measurement light L1. As a result, the first guide light G1 travels in substantially the same direction as the vibration direction of the movable portion 141, is collimated by passing through the lens 6, and then irradiates the measurement object S.

第2のガイド光G2は、支持部125に取り付けられたミラー11により反射されることにより、第1のガイド光G1と交差する方向に進行する。可動部141が振動方向における所定の位置(例えばスケール14cの原点付近)にあるときに、第1のガイド光G1と第2のガイド光G2とが受光部2の焦点の位置で交差するようにミラー11が配置される。   The second guide light G2 travels in a direction crossing the first guide light G1 by being reflected by the mirror 11 attached to the support portion 125. When the movable portion 141 is at a predetermined position in the vibration direction (for example, near the origin of the scale 14c), the first guide light G1 and the second guide light G2 intersect at the focal position of the light receiving portion 2. A mirror 11 is arranged.

このように、ミラー9、ミラー11、ビームスプリッタ12およびガイド光源15によりガイド部16が構成される。この構成によれば、使用者は、第1のガイド光G1と第2のガイド光G2とが交差する位置に測定対象物Sの表面を配置することにより、測定対象物Sの表面を受光部2の焦点に容易に位置させることができる。   Thus, the guide part 16 is comprised by the mirror 9, the mirror 11, the beam splitter 12, and the guide light source 15. FIG. According to this configuration, the user arranges the surface of the measurement object S at a position where the first guide light G1 and the second guide light G2 intersect, so that the surface of the measurement object S is received by the light receiving unit. It can be easily located at the two focal points.

本実施の形態においては、ガイド光源15によるガイド光Gの出射は、後述する図3の非測定期間T2に行われ、測定期間T1には行われない。そのため、ガイド光Gにより測定対象物Sの測定に影響が与えられることが防止される。一方で、受光部2がガイド光Gの波長帯域の光を検出しないよう構成される場合など、ガイド光Gが測定対象物Sの測定に影響しない場合には、ガイド光源15は、測定期間T1にもガイド光Gを出射するように制御されてもよい。   In the present embodiment, emission of the guide light G by the guide light source 15 is performed during a non-measurement period T2 in FIG. 3 to be described later, and is not performed during the measurement period T1. Therefore, the measurement of the measuring object S is prevented from being affected by the guide light G. On the other hand, when the guide light G does not affect the measurement of the measurement object S, such as when the light receiving unit 2 is configured not to detect light in the wavelength band of the guide light G, the guide light source 15 is used for the measurement period T1. Alternatively, the guide light G may be controlled to be emitted.

本実施の形態においては、ガイド部16は受光部2の焦点で第1および第2のガイド光G1,G2が交差するように配置されるが、本発明はこれに限定されない。ガイド部16は、測定対象物Sの表面が受光部2の焦点の位置にあるときに、測定対象物Sの表面に投影される第1のガイド光G1のパターンと第2のガイド光G2のパターンとが特定の位置関係を有するように配置されてもよい。   In the present embodiment, the guide unit 16 is arranged so that the first and second guide lights G1 and G2 intersect at the focal point of the light receiving unit 2, but the present invention is not limited to this. The guide unit 16 includes a pattern of the first guide light G1 and the second guide light G2 projected onto the surface of the measurement target S when the surface of the measurement target S is at the focal point of the light receiving unit 2. The pattern may be arranged to have a specific positional relationship.

(3)測定部の動作
可動部141は、駆動部150によりサンプリング信号に同期して、支持部125に対して周期的に一方向に平行に振動する。サンプリング信号は、処理装置200(図1)の内部で発生されてもよいし、処理装置200の外部から可動部141に与えられてもよい。図3は、可動部141の振動を示す図である。図3の横軸は時間を示し、可動部141の位置を示す。
(3) Operation of Measurement Unit The movable unit 141 is periodically oscillated in parallel with one direction with respect to the support unit 125 in synchronization with the sampling signal by the driving unit 150. The sampling signal may be generated inside the processing apparatus 200 (FIG. 1), or may be given to the movable unit 141 from the outside of the processing apparatus 200. FIG. 3 is a diagram illustrating the vibration of the movable portion 141. The horizontal axis in FIG. 3 indicates time and indicates the position of the movable portion 141.

図3に示すように、本実施の形態においては、可動部141の位置は、正弦曲線状に変化する。ここで、可動部141の位置が変化する期間のうち、一部の期間に測定対象物Sの測定が行われ、他の期間には測定対象物Sの測定が行われない。測定対象物Sの測定が行われる期間を測定期間T1と呼び、測定が行われない期間を非測定期間T2と呼ぶ。本実施の形態においては、図3の正弦曲線のうち略直線的に変化する部分に対応する期間が測定期間T1として割り当てられ、正弦曲線の変曲部分の付近に対応する期間が測定期間T2として割り当てられる。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the position of the movable portion 141 changes in a sinusoidal shape. Here, the measurement object S is measured during a part of the period in which the position of the movable portion 141 changes, and the measurement object S is not measured during the other period. A period during which measurement of the measuring object S is performed is referred to as a measurement period T1, and a period during which measurement is not performed is referred to as a non-measurement period T2. In the present embodiment, a period corresponding to a substantially linearly changing portion of the sine curve in FIG. 3 is assigned as the measurement period T1, and a period corresponding to the vicinity of the inflection portion of the sine curve is set as the measurement period T2. Assigned.

制御基板160(図1)は、サンプリング信号に基づいて受光部2の受光タイミングを制御する。受光部2は、複数の画素が縦方向および横方向に配列された二次元のエリアセンサを含む。本実施の形態においては、エリアセンサの縦方向の画素数および横方向の画素数はそれぞれ300個であり、画素数の合計は90000個である。これにより、比較的大きいスポット径の干渉光L3を受光することができる。受光部2は、制御基板160による制御に基づいて、測定期間T1に各画素について可動部141の位置ごとに受光量を検出する。一方、受光部2は、非測定期間T2には受光量を検出しない。   The control board 160 (FIG. 1) controls the light reception timing of the light receiving unit 2 based on the sampling signal. The light receiving unit 2 includes a two-dimensional area sensor in which a plurality of pixels are arranged in the vertical direction and the horizontal direction. In the present embodiment, the area sensor has 300 pixels in the vertical direction and 300 pixels in the horizontal direction, and the total number of pixels is 90000. Thereby, the interference light L3 having a relatively large spot diameter can be received. Based on the control by the control board 160, the light receiving unit 2 detects the received light amount for each position of the movable unit 141 for each pixel during the measurement period T1. On the other hand, the light receiving unit 2 does not detect the amount of received light during the non-measurement period T2.

図4(a),(b)は、任意の画素について受光部2により取得されるべき受光量分布を示す図である。図4(a),(b)の横軸は測定光L1の光路長と参照光L2の光路長との差を示し、縦軸は検出される受光量を示す。以下、測定光L1の光路長と参照光L2の光路長との差を光路長差と呼ぶ。可動部141の位置が変化すると、参照光L2の光路長は変化しないが、測定光L1の光路長が変化するため、光路長差が変化する。   4A and 4B are diagrams showing the received light amount distribution to be acquired by the light receiving unit 2 for an arbitrary pixel. 4A and 4B, the horizontal axis indicates the difference between the optical path length of the measurement light L1 and the optical path length of the reference light L2, and the vertical axis indicates the amount of received light detected. Hereinafter, the difference between the optical path length of the measurement light L1 and the optical path length of the reference light L2 is referred to as an optical path length difference. When the position of the movable portion 141 changes, the optical path length of the reference light L2 does not change, but the optical path length of the measurement light L1 changes, so that the optical path length difference changes.

仮に、出射光L0のコヒーレンス性が高く、出射光L0が単一のピーク波長λを有する場合には、測定光L1および参照光L2は、光路長差がn×λとなるときに互いに強め合い、光路長差が(n+1/2)×λとなるときに互いに弱め合う。ここで、nは任意の整数である。そのため、図4(a)に示すように、受光量は、光路長差がピーク波長の半分だけ変化するごとに最大値と最小値との間で変動することとなる。   If the output light L0 has high coherence and the output light L0 has a single peak wavelength λ, the measurement light L1 and the reference light L2 reinforce each other when the optical path length difference is n × λ. When the optical path length difference is (n + 1/2) × λ, they weaken each other. Here, n is an arbitrary integer. For this reason, as shown in FIG. 4A, the amount of received light varies between the maximum value and the minimum value every time the optical path length difference changes by half the peak wavelength.

これに対し、出射光L0が複数のピーク波長を有する場合には、測定光L1および参照光L2が互いに強め合うときおよび互いに弱め合うときの光路長差は、ピーク波長ごとに異なる。そのため、ピーク波長ごとに異なる図4(a)と同様の受光量分布が足し合わされた受光量分布が取得される。具体的には、図4(b)に実線で示すように、小さい光路長差の範囲において、受光量分布に複数のピークが現れる。光路長差が0のときのピークの受光量が最大となり、光路長差が大きくなるほどピークの受光量は小さくなる。また、ピークが現れる光路長差の範囲は、出射光L0のコヒーレンス性が高いほど広い。   On the other hand, when the outgoing light L0 has a plurality of peak wavelengths, the optical path length difference when the measurement light L1 and the reference light L2 strengthen each other and weaken each other differs for each peak wavelength. Therefore, a received light amount distribution obtained by adding the same received light amount distribution as in FIG. 4A, which differs for each peak wavelength, is acquired. Specifically, as shown by a solid line in FIG. 4B, a plurality of peaks appear in the received light amount distribution in the range of a small optical path length difference. The peak received light amount when the optical path length difference is 0 is maximized, and the peak received light amount decreases as the optical path length difference increases. The range of the optical path length difference where the peak appears is wider as the coherence of the emitted light L0 is higher.

本実施の形態においては、受光部2は、図4(b)に点線で示すように、受光量分布の包絡線を特定し、特定された包絡線を示すデータを測定データとして制御基板160に与える。制御基板160は、取得した測定データにより示される包絡線に基づいて光路長差が0になる時点および最大受光量Imを特定する。ここで、出射光L0のコヒーレンス性はLEDにより出射される光のコヒーレンス性よりも高いため、LEDを使用した場合よりも広い光路長差の範囲においてピークが現れる。したがって、受光量の検出の頻度を低減させても、光路長差が0になる時点および最大受光量Imを正確に特定することができる。これにより、測定を高速化することができる。   In the present embodiment, the light receiving unit 2 specifies an envelope of the received light amount distribution as shown by a dotted line in FIG. 4B, and the control board 160 uses the data indicating the specified envelope as measurement data. give. The control board 160 specifies the time point when the optical path length difference becomes 0 and the maximum received light amount Im based on the envelope indicated by the acquired measurement data. Here, since the coherence of the emitted light L0 is higher than the coherence of the light emitted by the LED, a peak appears in a wider range of optical path lengths than when the LED is used. Therefore, even when the frequency of detecting the amount of received light is reduced, the time when the optical path length difference becomes 0 and the maximum amount of received light Im can be accurately specified. Thereby, the measurement can be speeded up.

また、制御基板160は、位置検出部14(図2)の検出結果に基づいて、特定された時点における可動部141の位置を特定する。さらに、制御基板160は、特定された可動部141の位置および取得された最大受光量Imに基づいて画素データを生成する。可動部141の位置に基づいて生成される画素データを高さデータと呼び、最大受光量Imに基づいて生成される画素データを輝度データと呼ぶ。   In addition, the control board 160 specifies the position of the movable unit 141 at the specified time point based on the detection result of the position detection unit 14 (FIG. 2). Furthermore, the control board 160 generates pixel data based on the specified position of the movable part 141 and the acquired maximum received light amount Im. Pixel data generated based on the position of the movable portion 141 is referred to as height data, and pixel data generated based on the maximum received light amount Im is referred to as luminance data.

また、制御基板160は、複数の画素データに基づいて画像データを生成する。高さデータに基づいて生成される画像データを高さ画像データと呼び、輝度データに基づいて生成される画像データを輝度画像データと呼ぶ。高さ画像データは測定対象物Sの表面の各部の形状(高さ)を示し、輝度画像データは測定対象物Sの表面の各部の輝度を表す。制御基板160は、位置検出部14により検出された可動部141の絶対位置に基づいて、測定ヘッド100から測定対象物Sまでの距離を示す距離データを生成する。制御基板160は、生成された高さ画像データ、輝度画像データおよび距離データを処理装置200(図1)に与える。   Further, the control board 160 generates image data based on the plurality of pixel data. Image data generated based on the height data is referred to as height image data, and image data generated based on the luminance data is referred to as luminance image data. The height image data indicates the shape (height) of each part of the surface of the measuring object S, and the luminance image data indicates the luminance of each part of the surface of the measuring object S. The control board 160 generates distance data indicating the distance from the measurement head 100 to the measurement object S based on the absolute position of the movable unit 141 detected by the position detection unit 14. The control board 160 gives the generated height image data, luminance image data, and distance data to the processing device 200 (FIG. 1).

(4)往復機構の制振構造
以下、図1の保持部112が設けられる設置部111の一端部から他端部へ向かう方向を測定ヘッド100の前方とし、その逆の方向を測定ヘッド100の後方とする。また、前後方向および上下方向に直交する方向を左右方向とする。図5は、主として往復機構140の構成を示す測定ヘッド100の模式的正面図である。図5に示すように、測定ヘッド100は、回転支持部180をさらに含む。回転支持部180は、回転軸181、固定アーム182,183および揺動アーム184,185を含む。
(4) Damping structure of the reciprocating mechanism Hereinafter, the direction from one end portion to the other end portion of the installation portion 111 provided with the holding portion 112 of FIG. It will be backward. Further, the direction orthogonal to the front-rear direction and the up-down direction is defined as the left-right direction. FIG. 5 is a schematic front view of the measuring head 100 mainly showing the configuration of the reciprocating mechanism 140. As shown in FIG. 5, the measurement head 100 further includes a rotation support unit 180. The rotation support unit 180 includes a rotation shaft 181, fixed arms 182 and 183, and swing arms 184 and 185.

回転軸181は、略円柱形状を有し、支持部125に垂直な軸を中心に回転可能な状態で支持部125から前方に突出するように設けられる。固定アーム182,183は、回転軸181の側面から一方向および他方向にそれぞれ突出するように設けられる。揺動アーム184,185は、下方に延びるように固定アーム182,183の先端に揺動可能に取り付けられる。   The rotation shaft 181 has a substantially cylindrical shape, and is provided so as to protrude forward from the support portion 125 in a state of being rotatable around an axis perpendicular to the support portion 125. The fixed arms 182 and 183 are provided so as to protrude from the side surface of the rotating shaft 181 in one direction and the other direction, respectively. The swing arms 184 and 185 are swingably attached to the tips of the fixed arms 182 and 183 so as to extend downward.

往復機構140は、可動部141に加えて、平衡部142および弾性部材146をさらに含む。可動部141には、図2のミラー11および位置検出部14の一部を除く測定部130が取り付けられる。平衡部142は、例えばカウンタウェイトであり、可動部141の重量と略等しい重量を有する。可動部141および平衡部142は、揺動アーム184,185の下端にそれぞれ取り付けられる。   The reciprocating mechanism 140 further includes a balance portion 142 and an elastic member 146 in addition to the movable portion 141. A measuring unit 130 excluding a part of the mirror 11 and the position detecting unit 14 in FIG. 2 is attached to the movable unit 141. The balance part 142 is a counterweight, for example, and has a weight substantially equal to the weight of the movable part 141. The movable portion 141 and the balance portion 142 are attached to the lower ends of the swing arms 184 and 185, respectively.

駆動部150は、コイル部151およびヨーク部152を含む。コイル部151は、ヨーク部152に巻きつけられた状態で可動部141に固定される。一方、ヨーク部152は、平衡部142に固定される。コイル部151に電流を流すことにより、上下方向にヨーク部152を振動させる駆動力が発生する。また、その反作用として、ヨーク部152を振動させる駆動力とは逆方向にコイル部151を振動させる駆動力が発生する。   The drive unit 150 includes a coil unit 151 and a yoke unit 152. The coil portion 151 is fixed to the movable portion 141 while being wound around the yoke portion 152. On the other hand, the yoke portion 152 is fixed to the balance portion 142. By causing a current to flow through the coil portion 151, a driving force that vibrates the yoke portion 152 in the vertical direction is generated. Further, as a reaction, a driving force that vibrates the coil portion 151 in a direction opposite to the driving force that vibrates the yoke portion 152 is generated.

このように、駆動部150は筐体部120には取り付けられず、筐体部120から機械的に絶縁されるように可動部141と平衡部142との間に取り付けられる。この場合、往復機構140を振動させるための駆動力が筐体部120および支持構造110には伝達されない。そのため、支持構造110には振動が発生しない。したがって、支持構造110の剛性を大きくするために支持構造110を大型化および重量化する必要がない。これにより、測定ヘッド100を小型化および軽量化することができる。   As described above, the driving unit 150 is not attached to the housing unit 120 but is attached between the movable unit 141 and the balancing unit 142 so as to be mechanically insulated from the housing unit 120. In this case, the driving force for vibrating the reciprocating mechanism 140 is not transmitted to the casing 120 and the support structure 110. Therefore, no vibration is generated in the support structure 110. Therefore, it is not necessary to increase the size and weight of the support structure 110 in order to increase the rigidity of the support structure 110. Thereby, the measurement head 100 can be reduced in size and weight.

なお、本実施の形態においては、コイル部151が可動部141に取り付けられ、ヨーク部152が平衡部142に取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。コイル部151が平衡部142に取り付けられ、ヨーク部152が可動部141に取り付けられてもよい。   In the present embodiment, the coil portion 151 is attached to the movable portion 141 and the yoke portion 152 is attached to the balance portion 142, but the present invention is not limited to this. The coil part 151 may be attached to the balance part 142 and the yoke part 152 may be attached to the movable part 141.

可動部141が矢印a1で示すように上方に振動するときには、平衡部142は矢印b1で示す下方に振動する。また、駆動部150の駆動力が固定アーム182,183および揺動アーム184,185を介して回転軸181に伝達されることにより、回転軸181が矢印c1で示すように時計回りに回転する。   When the movable portion 141 vibrates upward as indicated by an arrow a1, the balancing portion 142 vibrates downward as indicated by an arrow b1. Further, the driving force of the driving unit 150 is transmitted to the rotating shaft 181 via the fixed arms 182 and 183 and the swinging arms 184 and 185, whereby the rotating shaft 181 rotates clockwise as indicated by an arrow c1.

同様に、可動部141が矢印a2で示すように下方に振動するときには、平衡部142は矢印b2で示す上方に振動する。また、駆動部150の駆動力が固定アーム182,183および揺動アーム184,185を介して回転軸181に伝達されることにより、回転軸181が矢印c2で示すように反時計回りに回転する。   Similarly, when the movable portion 141 vibrates downward as indicated by an arrow a2, the balancing portion 142 vibrates upward as indicated by an arrow b2. Further, the driving force of the driving unit 150 is transmitted to the rotating shaft 181 via the fixed arms 182 and 183 and the swinging arms 184 and 185, whereby the rotating shaft 181 rotates counterclockwise as indicated by an arrow c2. .

この動作が交互に繰り返されることにより、可動部141および平衡部142が上下方向に振動する。可動部141と平衡部142との振動方向は互いに逆方向となり、振動の変位は互いに等しい。可動部141および平衡部142の上下方向以外の振動は、後述する図6の摺動部144により規制される。そのため、可動部141および平衡部142を安定に振動させることができる。詳細は後述する。   By repeating this operation alternately, the movable portion 141 and the balance portion 142 vibrate in the vertical direction. The vibration directions of the movable portion 141 and the balance portion 142 are opposite to each other, and the vibration displacements are equal to each other. Vibrations other than the vertical direction of the movable part 141 and the balance part 142 are regulated by a sliding part 144 shown in FIG. Therefore, the movable part 141 and the balance part 142 can be vibrated stably. Details will be described later.

この構成によれば、可動部141を振動させた場合でも、測定ヘッド100の重心位置はほとんど変化しない。そのため、可動部141を高速で振動させた場合、および可動部141を大きく振動させた場合でも、測定ヘッド100には振動が発生しない。これにより、可動部141を高速にかつ大きく振動させることが可能になる。これにより、測定対象物Sを高速に測定することができるとともに、測定対象物Sの高さ方向における測定範囲を大きくすることができる。   According to this configuration, even when the movable part 141 is vibrated, the position of the center of gravity of the measuring head 100 hardly changes. Therefore, even when the movable part 141 is vibrated at high speed and when the movable part 141 is vibrated greatly, the measurement head 100 does not vibrate. Thereby, the movable part 141 can be vibrated at high speed and greatly. Thereby, while being able to measure the measuring object S at high speed, the measuring range in the height direction of the measuring object S can be enlarged.

なお、本実施の形態においては、可動部141を低速で振動させる低速モードと、可動部141を高速で振動させる高速モードとで、選択的に測定ヘッド100を動作可能である。低速モードにおける測定範囲は、例えば±0.7mmである。高速モードにおける測定範囲は、例えば±0.35mmである。そのため、使用者は、低速モードを選択することにより、高さ方向に大きい測定対象物Sを測定することができる。一方、使用者は、高速モードを選択することにより、高さ方向に小さい測定対象物Sを高速で測定することができる。   In the present embodiment, the measurement head 100 can be selectively operated in a low speed mode in which the movable portion 141 is vibrated at a low speed and a high speed mode in which the movable portion 141 is vibrated at a high speed. The measurement range in the low speed mode is, for example, ± 0.7 mm. The measurement range in the high speed mode is, for example, ± 0.35 mm. Therefore, the user can measure the measuring object S that is large in the height direction by selecting the low speed mode. On the other hand, the user can measure the measuring object S that is small in the height direction at high speed by selecting the high speed mode.

また、本実施の形態においては、可動部141と平衡部142とが弾性部材146により連結される。弾性部材146は、例えばばね定数kのばね部材である。すなわち、往復機構140においては、ばね定数kの弾性部材146の両端に質量mの可動部141と質量mの平衡部142がそれぞれ取り付けられる。弾性部材146の中心が定点となるように可動部141と平衡部142とがそれぞれ単振動する。   In the present embodiment, the movable portion 141 and the balance portion 142 are connected by the elastic member 146. The elastic member 146 is a spring member having a spring constant k, for example. In other words, in the reciprocating mechanism 140, the movable portion 141 having the mass m and the balance portion 142 having the mass m are attached to both ends of the elastic member 146 having the spring constant k. The movable portion 141 and the balance portion 142 each vibrate so that the center of the elastic member 146 becomes a fixed point.

ここで、可動部141の質量mと平衡部142の質量mとが等しい。そのため、可動部141から弾性部材146の定点までの部分により構成される振動系の固有振動数と、平衡部142から弾性部材146の定点までの部分により構成される振動系の固有振動数の固有振動数とが一致する。この場合、往復機構140全体が単一の固有振動数を有するので、往復機構140を容易に単振動させることができる。これにより、往復機構140を振動させるために駆動部150に与えるエネルギー(コイル部151に流す電流)を低減することができる。   Here, the mass m of the movable portion 141 is equal to the mass m of the balance portion 142. Therefore, the natural frequency of the vibration system constituted by the part from the movable part 141 to the fixed point of the elastic member 146 and the natural frequency of the vibration system constituted by the part from the balanced part 142 to the fixed point of the elastic member 146 The frequency matches. In this case, since the entire reciprocating mechanism 140 has a single natural frequency, the reciprocating mechanism 140 can be easily single-vibrated. Thereby, the energy given to the drive unit 150 to vibrate the reciprocating mechanism 140 (current flowing through the coil unit 151) can be reduced.

弾性部材146のばね定数は、往復機構140の固有振動数が往復機構140の振動周波数から一定の範囲になるように設定されることが好ましい。本実施の形態においては、例えば、往復機構140の固有振動数を1とすると、低速モードにおける往復機構140の振動周波数は例えば2/3であり、高速モードにおける往復機構140の振動周波数は例えば4/3となるようにばね定数が設定される。   The spring constant of the elastic member 146 is preferably set so that the natural frequency of the reciprocating mechanism 140 is within a certain range from the vibration frequency of the reciprocating mechanism 140. In the present embodiment, for example, if the natural frequency of the reciprocating mechanism 140 is 1, the vibration frequency of the reciprocating mechanism 140 in the low speed mode is 2/3, for example, and the vibration frequency of the reciprocating mechanism 140 in the high speed mode is, for example, 4 The spring constant is set to be / 3.

このように、弾性部材146のばね定数は、往復機構140の固有振動数が低速モードにおける往復機構140の振動周波数よりも大きく、高速モードにおける往復機構140の振動周波数よりも小さくなるように設定される。これにより、低速モードにおける往復機構140のエネルギー効率と高速モードにおける往復機構140のエネルギー効率とを同程度に向上させることができる。   Thus, the spring constant of the elastic member 146 is set such that the natural frequency of the reciprocating mechanism 140 is larger than the vibration frequency of the reciprocating mechanism 140 in the low speed mode and smaller than the vibration frequency of the reciprocating mechanism 140 in the high speed mode. The Thereby, the energy efficiency of the reciprocating mechanism 140 in the low speed mode and the energy efficiency of the reciprocating mechanism 140 in the high speed mode can be improved to the same extent.

また、往復機構140の固有振動数を往復機構140の振動周波数と一致させると、往復機構140の減衰特性によっては往復機構140が不安定な挙動を示すことがある。本実施の形態においては、往復機構140の固有振動数が往復機構140の振動周波数からやや離間した値に設定される。これにより、往復機構140のエネルギー効率を向上させ、往復機構140の挙動を安定させることができる。   In addition, when the natural frequency of the reciprocating mechanism 140 is matched with the vibration frequency of the reciprocating mechanism 140, the reciprocating mechanism 140 may exhibit an unstable behavior depending on the damping characteristics of the reciprocating mechanism 140. In the present embodiment, the natural frequency of the reciprocating mechanism 140 is set to a value slightly separated from the vibration frequency of the reciprocating mechanism 140. Thereby, the energy efficiency of the reciprocating mechanism 140 can be improved, and the behavior of the reciprocating mechanism 140 can be stabilized.

上記の構成によれば、往復機構140を振動させるために駆動部150に与えるエネルギーを最小にすることができる。このように、可動部141を振動させるためのエネルギーは極めて小さいので、本実施の形態においては、測定ヘッド100の稼働時には、図3の測定期間T1および非測定期間T2に関わらず往復機構140は常時振動される。   According to said structure, the energy given to the drive part 150 in order to vibrate the reciprocation mechanism 140 can be minimized. Thus, since the energy for vibrating the movable part 141 is extremely small, in the present embodiment, when the measuring head 100 is in operation, the reciprocating mechanism 140 is not related to the measurement period T1 and the non-measurement period T2 in FIG. Always vibrated.

さらに、本実施の形態においては、揺動アーム184,185は揺動可能であるため、揺動アーム184,185が上下方向に振動しても揺動アーム184,185の向きは変化しない。したがって、可動部141が上下方向に振動しても、可動部141に取り付けられた測定部130の向きが一定に維持される。これにより、測定部130から測定対象物Sに照射される測定光L1の向きが変化することを防止することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the swing arms 184 and 185 can swing, so the direction of the swing arms 184 and 185 does not change even if the swing arms 184 and 185 swing vertically. Therefore, even if the movable part 141 vibrates in the vertical direction, the orientation of the measuring part 130 attached to the movable part 141 is maintained constant. Thereby, it can prevent that the direction of the measurement light L1 irradiated to the measuring object S from the measurement part 130 changes.

本実施の形態において、平衡部142はカウンタウェイトであるが、本発明はこれに限定されない。平衡部142は、可動部141と同様の構成を有する可動部であり、当該可動部に測定部130と同様の測定部が取り付けられてもよい。この場合、測定ヘッド100の重量を増加させることなく2つの領域を同時に測定することが可能になる。   In the present embodiment, the balancer 142 is a counterweight, but the present invention is not limited to this. The balancing unit 142 is a movable unit having the same configuration as the movable unit 141, and a measurement unit similar to the measurement unit 130 may be attached to the movable unit. In this case, two regions can be measured simultaneously without increasing the weight of the measuring head 100.

(5)往復機構の長寿命化構造
図6は、主として往復機構140の構成を示す測定ヘッド100の模式的側面図である。図7は、図5の測定ヘッド100のA−A線断面図である。図6に示すように、往復機構140は、可動部141、平衡部142および弾性部材146に加えて、プレート部143、3個の摺動部144および駆動部145をさらに含む。各摺動部144は、直動軸受であり、固定レール144a、可動テーブル144bおよび複数の転がり部材144cを含む。
(5) Long-life structure of the reciprocating mechanism FIG. 6 is a schematic side view of the measuring head 100 mainly showing the configuration of the reciprocating mechanism 140. FIG. 7 is a cross-sectional view of the measurement head 100 of FIG. As shown in FIG. 6, the reciprocating mechanism 140 further includes a plate portion 143, three sliding portions 144, and a driving portion 145 in addition to the movable portion 141, the balancing portion 142, and the elastic member 146. Each sliding portion 144 is a linear motion bearing and includes a fixed rail 144a, a movable table 144b, and a plurality of rolling members 144c.

複数の転がり部材144cは、固定レール144aと可動テーブル144bとの間に略等間隔で配置され、図示しない保持具(リテーナ)により保持される。複数の転がり部材144cには、粘性グリス等の潤滑剤が塗布される。複数の転がり部材144cが回転軸周りで回転することにより、可動テーブル144bが固定レール144aに対して一方向に平行に滑らかに摺動する。以下、3個の摺動部144を区別する場合は、3個の摺動部144をそれぞれ摺動部144A,144B,144Cと呼ぶ。   The plurality of rolling members 144c are arranged at substantially equal intervals between the fixed rail 144a and the movable table 144b, and are held by a holder (retainer) (not shown). A lubricant such as viscous grease is applied to the plurality of rolling members 144c. As the plurality of rolling members 144c rotate around the rotation axis, the movable table 144b smoothly slides parallel to the fixed rail 144a in one direction. Hereinafter, when the three sliding portions 144 are distinguished, the three sliding portions 144 are referred to as sliding portions 144A, 144B, and 144C, respectively.

プレート部143は、上下方向に摺動可能に摺動部144Cを介して筐体部120の支持部125に取り付けられる。図6および図7の例では、摺動部144Cの固定レール144aが支持部125に取り付けられ、摺動部144Cの可動テーブル144bがプレート部143の一面に取り付けられる。   The plate part 143 is attached to the support part 125 of the housing part 120 via the sliding part 144C so as to be slidable in the vertical direction. 6 and 7, the fixed rail 144a of the sliding portion 144C is attached to the support portion 125, and the movable table 144b of the sliding portion 144C is attached to one surface of the plate portion 143.

可動部141および平衡部142が、上下方向に摺動可能に摺動部144A,144Bをそれぞれ介してプレート部143の他面に取り付けられる。図6および図7の例では、摺動部144Aの固定レール144aがプレート部143の他面に取り付けられ、摺動部144Aの可動テーブル144bが可動部141に取り付けられる。また、摺動部144Bの固定レール144aがプレート部143の他面に取り付けられ、摺動部144Bの可動テーブル144bが平衡部142に取り付けられる。これにより、可動部141および平衡部142の上下方向以外の振動が規制される。   The movable portion 141 and the balance portion 142 are attached to the other surface of the plate portion 143 through the sliding portions 144A and 144B so as to be slidable in the vertical direction. 6 and 7, the fixed rail 144a of the sliding portion 144A is attached to the other surface of the plate portion 143, and the movable table 144b of the sliding portion 144A is attached to the movable portion 141. Further, the fixed rail 144a of the sliding part 144B is attached to the other surface of the plate part 143, and the movable table 144b of the sliding part 144B is attached to the balance part 142. Thereby, vibrations other than the vertical direction of the movable part 141 and the balance part 142 are restricted.

本例では、摺動部144Cの固定レール144aおよび可動テーブル144bが支持部125およびプレート部143にそれぞれ取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。摺動部144Cの固定レール144aおよび可動テーブル144bがプレート部143および支持部125にそれぞれ取り付けられてもよい。すなわち、摺動部144Cの固定レール144aと可動テーブル144bとの位置関係が逆であってもよい。摺動部144A,144Bについても同様である。   In this example, the fixed rail 144a and the movable table 144b of the sliding portion 144C are attached to the support portion 125 and the plate portion 143, respectively, but the present invention is not limited to this. The fixed rail 144a and the movable table 144b of the sliding portion 144C may be attached to the plate portion 143 and the support portion 125, respectively. That is, the positional relationship between the fixed rail 144a of the sliding portion 144C and the movable table 144b may be reversed. The same applies to the sliding portions 144A and 144B.

上記のように、各摺動部144の複数の転がり部材144cには、潤滑剤が塗布される。しかしながら、可動部141および平衡部142の可動範囲(例えば±0.7mm)は、各転がり部材144cの回転軸周りの円周長(例えば数mm)よりも小さい。そのため、各転がり部材144cの回転軸周りの一部の領域のみが固定レール144aまたは可動テーブル144bと接触し、各転がり部材144cの回転軸周りの他の領域は固定レール144aおよび可動テーブル144bと接触しない。この場合、各転がり部材144cの周囲で潤滑剤の循環が生じず、各転がり部材144cの一部の領域の潤滑剤が枯渇する。   As described above, the lubricant is applied to the plurality of rolling members 144c of each sliding portion 144. However, the movable range (for example, ± 0.7 mm) of the movable portion 141 and the balanced portion 142 is smaller than the circumferential length (for example, several mm) around the rotation axis of each rolling member 144c. Therefore, only a part of the area around the rotation axis of each rolling member 144c is in contact with the fixed rail 144a or the movable table 144b, and the other area around the rotation axis of each rolling member 144c is in contact with the fixed rail 144a and the movable table 144b. do not do. In this case, the circulation of the lubricant does not occur around each rolling member 144c, and the lubricant in a partial region of each rolling member 144c is depleted.

そこで、本実施の形態においては、プレート部143を振動可能に筐体部120の支持部125に駆動部145が取り付けられる。なお、プレート部143の振動の周期は、往復機構140の振動の周期よりも大きい。駆動部145は、アクチュエータであり、プレート部143を各転がり部材144cの回転軸周りの円周長よりも大きい範囲で振動させる。したがって、各摺動部144の複数の転がり部材144cが回転軸周りで1周以上回転する。   Therefore, in the present embodiment, the drive unit 145 is attached to the support unit 125 of the housing unit 120 so that the plate unit 143 can vibrate. Note that the vibration period of the plate portion 143 is larger than the vibration period of the reciprocating mechanism 140. The drive unit 145 is an actuator, and vibrates the plate unit 143 in a range larger than the circumferential length around the rotation axis of each rolling member 144c. Accordingly, the plurality of rolling members 144c of each sliding portion 144 rotate one or more times around the rotation axis.

この構成によれば、各転がり部材144cの回転軸周りの全ての領域が固定レール144aまたは可動テーブル144bと接触するので、各転がり部材144cの周囲で潤滑剤が循環される。これにより、各転がり部材144cと固定レール144aまたは可動テーブル144bとの間における摩擦が低減され、焼き付けが防止される。その結果、本実施の形態のように、往復機構140が測定ヘッド100の稼働時に常時振動される場合でも、往復機構140を長寿命化することができる。   According to this structure, since all the area | regions around the rotating shaft of each rolling member 144c contact with the fixed rail 144a or the movable table 144b, a lubricant is circulated around each rolling member 144c. Thereby, the friction between each rolling member 144c and the fixed rail 144a or the movable table 144b is reduced, and baking is prevented. As a result, even when the reciprocating mechanism 140 is constantly vibrated during operation of the measuring head 100 as in the present embodiment, the life of the reciprocating mechanism 140 can be extended.

本実施の形態においては、駆動部145は、図3の非測定期間T2に駆動し、測定期間T1には駆動しないように制御される。そのため、プレート部143の振動により測定対象物Sの測定に影響が与えられることが確実に防止される。一方で、プレート部143が振動しても、その振動は摺動部144A,144Bにより吸収されるため、可動部141および平衡部142にはほとんど伝達されず、測定対象物Sの測定にはほとんど影響しない。したがって、駆動部145は測定期間T1にも駆動するように制御されてもよい。   In the present embodiment, the drive unit 145 is controlled so as to be driven during the non-measurement period T2 of FIG. 3 and not during the measurement period T1. This reliably prevents the measurement of the measuring object S from being affected by the vibration of the plate portion 143. On the other hand, even if the plate portion 143 vibrates, the vibration is absorbed by the sliding portions 144A and 144B, and therefore is hardly transmitted to the movable portion 141 and the balance portion 142, and is hardly used for measuring the measuring object S. It does not affect. Therefore, the drive unit 145 may be controlled to be driven also during the measurement period T1.

また、本実施の形態においては、プレート部143は全体的に平坦に形成されるが、本発明はこれに限定されない。図8は、変形例におけるプレート部143の構成を示す断面図である。図8に示すように、本実施の形態においては、プレート部143は、平坦部143a,143b,143cおよび突出部143d,143eを有する。平坦部143a,143bは、左右方向に並ぶように配置される。突出部143d,143eは、それぞれ平坦部143a,143bの内端部から前方に突出するように設けられる。平坦部143cは、突出部143d,143eの前端部を接続するように設けられる。   Moreover, in this Embodiment, although the plate part 143 is formed flat generally, this invention is not limited to this. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of the plate portion 143 in the modified example. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the plate portion 143 has flat portions 143a, 143b, 143c and protrusions 143d, 143e. The flat portions 143a and 143b are arranged so as to be aligned in the left-right direction. The protrusions 143d and 143e are provided so as to protrude forward from the inner ends of the flat portions 143a and 143b, respectively. The flat part 143c is provided so as to connect the front ends of the protrusions 143d and 143e.

摺動部144Cは、平坦部143cおよび突出部143d,143eに囲まれた領域に配置され、平坦部143cの一面に取り付けられる。摺動部144A,144Bは、平坦部143a,143bの前方にそれぞれ配置され、平坦部143a,143bの他面にそれぞれ取り付けられる。この構成によれば、平坦部143a,143bが前方に突出しないので、摺動部144A,144Bの前方への突出量を低減することができる。これにより、往復機構140が前後方向に大型化することを防止することができる。   The sliding portion 144C is disposed in a region surrounded by the flat portion 143c and the protruding portions 143d and 143e, and is attached to one surface of the flat portion 143c. The sliding portions 144A and 144B are disposed in front of the flat portions 143a and 143b, respectively, and are attached to the other surfaces of the flat portions 143a and 143b, respectively. According to this configuration, since the flat portions 143a and 143b do not protrude forward, the forward protrusion amount of the sliding portions 144A and 144B can be reduced. Thereby, it can prevent that the reciprocating mechanism 140 enlarges in the front-back direction.

図8の例においては、突出部143d,143eが平坦部143a,143bから垂直に前方に突出するが、本発明はこれに限定されない。突出部143d,143eは、平坦部143a,143bから傾斜しつつ、または湾曲しつつ前方に突出してもよい。   In the example of FIG. 8, the protruding portions 143d and 143e protrude vertically forward from the flat portions 143a and 143b, but the present invention is not limited to this. The protrusions 143d and 143e may protrude forward while being inclined or curved from the flat portions 143a and 143b.

すなわち、平坦部143cの一面と支持部125との間隔が、平坦部143aの一面と支持部125との間隔および平坦部143bの一面と支持部125との間隔よりも大きければよい。また、平坦部143aの他面と可動部141との間隔が平坦部143cの他面と可動部141との間隔よりも大きく、平坦部143bの他面と平衡部142との間隔が平坦部143cの他面と平衡部142との間隔よりも大きければよい。   That is, the distance between one surface of the flat portion 143c and the support portion 125 may be larger than the distance between one surface of the flat portion 143a and the support portion 125 and the distance between one surface of the flat portion 143b and the support portion 125. Further, the distance between the other surface of the flat portion 143a and the movable portion 141 is larger than the distance between the other surface of the flat portion 143c and the movable portion 141, and the distance between the other surface of the flat portion 143b and the balance portion 142 is flat portion 143c. What is necessary is just to be larger than the space | interval of the other surface and the balance part 142. FIG.

本実施の形態において、往復機構140はプレート部143および摺動部144A〜144Cを含むが、本発明はこれに限定されない。摺動部144A,144Bが十分に長い寿命を有する場合には、往復機構140は、プレート部143および摺動部144Cを含まなくてもよい。この場合には、摺動部144A,144Bの固定レール144aは支持部125に取り付けられることとなる。また、可動部141および平衡部142が一方向にのみ振動するように構成される場合には、往復機構140は摺動部144A,144Bを含まなくてもよい。   In the present embodiment, the reciprocating mechanism 140 includes a plate portion 143 and sliding portions 144A to 144C, but the present invention is not limited to this. When the sliding portions 144A and 144B have a sufficiently long life, the reciprocating mechanism 140 may not include the plate portion 143 and the sliding portion 144C. In this case, the fixed rail 144a of the sliding portions 144A and 144B is attached to the support portion 125. Further, when the movable portion 141 and the balance portion 142 are configured to vibrate only in one direction, the reciprocating mechanism 140 may not include the sliding portions 144A and 144B.

(6)筐体部の熱分離構造
図9は、筐体部120の内部構成を示す模式図である。図9に示すように、筐体部120は、測定筐体121、制御筐体122、接続部123および被覆部124を含む。測定筐体121は、大きい容積を有し、測定部130、往復機構140、駆動部150、通信部170および回転支持部180を収容する。なお、測定筐体121は、図2の支持部125も収容する。通信部170における接続端子171の部分は測定筐体121から外部に露出する。
(6) Thermal Separation Structure of Housing Unit FIG. 9 is a schematic diagram showing an internal configuration of the housing unit 120. As illustrated in FIG. 9, the housing unit 120 includes a measurement housing 121, a control housing 122, a connection unit 123, and a covering unit 124. The measurement housing 121 has a large volume and accommodates the measurement unit 130, the reciprocating mechanism 140, the drive unit 150, the communication unit 170, and the rotation support unit 180. In addition, the measurement housing | casing 121 also accommodates the support part 125 of FIG. A portion of the connection terminal 171 in the communication unit 170 is exposed from the measurement housing 121 to the outside.

制御筐体122は、制御基板160を収容する。本実施の形態においては、制御基板160の発熱量は大きい。そこで、制御筐体122の外面には放熱フィン122a(ヒートシンク)が形成される。これにより、制御基板160から発生する熱を効率よく放散し、制御基板160を空冷することができる。接続部123は、低い熱伝導率を有する材料により形成され、測定筐体121と制御筐体122とを互いに離間した状態で接続する。本例では、接続部123はポリカーボネート樹脂(熱伝導率0.19W/mK)により形成される。   The control housing 122 accommodates the control board 160. In the present embodiment, the amount of heat generated by the control board 160 is large. Therefore, heat radiating fins 122 a (heat sinks) are formed on the outer surface of the control housing 122. Thereby, the heat generated from the control board 160 can be efficiently dissipated and the control board 160 can be air-cooled. The connection part 123 is formed of a material having low thermal conductivity, and connects the measurement housing 121 and the control housing 122 in a state of being separated from each other. In this example, the connection part 123 is formed of polycarbonate resin (thermal conductivity 0.19 W / mK).

この構成によれば、制御筐体122から測定筐体121へ熱がほとんど伝達しない。そのため、測定対象物Sの測定の精度が低下することが防止される。また、測定部130の周囲の温度を仕様温度の範囲に容易に維持することができる。これにより、測定部130の劣化を防止し、測定部130を長寿命化することができる。   According to this configuration, almost no heat is transferred from the control housing 122 to the measurement housing 121. For this reason, it is possible to prevent the measurement accuracy of the measuring object S from being lowered. In addition, the temperature around the measurement unit 130 can be easily maintained within the range of the specified temperature. Thereby, deterioration of the measurement part 130 can be prevented and the lifetime of the measurement part 130 can be extended.

さらに、測定部130と制御基板160とが空間的に分離して設けられ、熱の伝達が防止されるので、測定部130を大型の筐体部120に収容する必要がない。したがって、筐体部120を小型化することができる。また、測定ヘッド100の電源投入後に測定部130の温度が短時間で安定するので、測定ヘッド100の立ち上がり時間を短縮することができる。   Furthermore, since the measurement unit 130 and the control board 160 are provided spatially separated and heat transfer is prevented, there is no need to accommodate the measurement unit 130 in the large casing 120. Therefore, the housing part 120 can be reduced in size. In addition, since the temperature of the measurement unit 130 is stabilized in a short time after the measurement head 100 is turned on, the rise time of the measurement head 100 can be shortened.

被覆部124は、制御筐体122を覆うように測定筐体121の外面に取り付けられる。被覆部124には、複数の通気孔124aが形成される。各通気孔124aの径は、被覆部124の内部と外部とで気流による熱交換が可能で、かつ使用者の体の指等が通過しない値に設定される。これにより、制御筐体122を空冷しつつ、使用者が発熱した制御筐体122に接触することを防止することができる。   The covering portion 124 is attached to the outer surface of the measurement housing 121 so as to cover the control housing 122. A plurality of vent holes 124 a are formed in the covering portion 124. The diameter of each vent 124a is set to a value that allows heat exchange by airflow between the inside and the outside of the covering portion 124 and does not allow the finger of the user's body to pass through. Thereby, it can prevent that a user contacts the control housing | casing 122 which heat | fever-generated, cooling the control housing | casing 122 by air.

筐体部120は、測定筐体121が保持部112(図1)に接する状態で支持構造110(図1)または後述する取付器具により支持される。制御筐体122は、支持構造110および取付器具に接触しないので、制御筐体122から発生する熱は支持構造110および取付器具へ伝達しない。これにより、測定ヘッド100の全体の温度が上昇することが防止される。その結果、測定ヘッド100の劣化を防止し、測定ヘッド100を長寿命化することができる。   The housing unit 120 is supported by the support structure 110 (FIG. 1) or a fixture described later in a state where the measurement housing 121 is in contact with the holding unit 112 (FIG. 1). Since the control housing 122 does not contact the support structure 110 and the fixture, heat generated from the control housing 122 is not transferred to the support structure 110 and the fixture. Thereby, it is prevented that the temperature of the whole measuring head 100 rises. As a result, the measurement head 100 can be prevented from being deteriorated and the life of the measurement head 100 can be extended.

(7)筐体部の取付構造
本実施の形態においては、測定部130が測定光L1(図2)を下方に出射するように筐体部120が支持構造110に取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。筐体部120は、支持構造110から取り外され、所望の向きで任意の取付器具に取り付けられてもよい。筐体部120は、取付器具に取り付けられるための取付構造を有する。
(7) Mounting structure of housing portion In the present embodiment, the housing portion 120 is attached to the support structure 110 so that the measurement unit 130 emits the measurement light L1 (FIG. 2) downward. It is not limited to this. The housing part 120 may be detached from the support structure 110 and attached to any attachment device in a desired orientation. The housing | casing part 120 has an attachment structure for attaching to an attachment tool.

図10は、取付構造を示す筐体部120の模式的右側面図である。図11は、取付構造を示す筐体部120の模式的背面図である。図10および図11においては、互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向が定義され、矢印X,Y,Zでそれぞれ示される。Z方向は、筐体部120から測定光L1が出射される方向であり、図5および図6の上下方向に対応する。X方向は図6の前後方向に対応し、Y方向は図5の左右方向に対応する。   FIG. 10 is a schematic right side view of the casing 120 showing the mounting structure. FIG. 11 is a schematic rear view of the casing 120 showing the mounting structure. 10 and 11, the X direction, the Y direction, and the Z direction that are orthogonal to each other are defined and indicated by arrows X, Y, and Z, respectively. The Z direction is a direction in which the measurement light L1 is emitted from the casing 120, and corresponds to the vertical direction in FIGS. The X direction corresponds to the front-rear direction in FIG. 6, and the Y direction corresponds to the left-right direction in FIG.

図10および図11に示すように、筐体部120は、X基準面126、Y基準面127およびZ基準面128を有する。X基準面126は、X方向に直交する測定筐体121の面であり、例えば背面である。Y基準面127、はY方向に直交する測定筐体121の面であり、例えば左側面である。Z基準面128、はZ方向に直交する測定筐体121の面であり、例えば下面である。X基準面126およびY基準面127は測定光L1の光路に平行であり、Z基準面128は測定光L1の光路に垂直である。   As shown in FIGS. 10 and 11, the housing unit 120 has an X reference plane 126, a Y reference plane 127, and a Z reference plane 128. The X reference surface 126 is a surface of the measurement housing 121 orthogonal to the X direction, for example, the back surface. The Y reference surface 127 is a surface of the measurement housing 121 orthogonal to the Y direction, and is, for example, the left side surface. The Z reference surface 128 is a surface of the measurement housing 121 orthogonal to the Z direction, for example, the lower surface. The X reference plane 126 and the Y reference plane 127 are parallel to the optical path of the measurement light L1, and the Z reference plane 128 is perpendicular to the optical path of the measurement light L1.

X基準面126には、複数(本例では4個)の取付孔126aおよび係止孔126bが形成される。本例では、係止孔126bは有底孔であるが、貫通孔であってもよい。また、取付器具の構造によっては、各取付孔126aは有底孔であってもよいし、貫通孔であってもよい。また、各取付孔126aはねじ孔であってもよいし、ねじ孔ではない通し孔であってもよい。本例では、各取付孔126aは有底孔でかつねじ孔である。   A plurality (four in this example) of mounting holes 126a and locking holes 126b are formed in the X reference surface 126. In this example, the locking hole 126b is a bottomed hole, but may be a through hole. Further, depending on the structure of the attachment device, each attachment hole 126a may be a bottomed hole or a through hole. Each mounting hole 126a may be a screw hole or a through hole that is not a screw hole. In this example, each attachment hole 126a is a bottomed hole and a screw hole.

Y基準面127には、複数(本例では3個)の取付孔127aおよび係止孔127bが形成される。本例では、係止孔127bは有底孔であるが、貫通孔であってもよい。また、取付器具の構造によっては、各取付孔127aは有底孔であってもよいし、貫通孔であってもよい。また、各取付孔127aはねじ孔であってもよいし、通し孔であってもよい。本例では、各取付孔127aは貫通孔でかつ通し孔である。   A plurality (three in this example) of mounting holes 127a and locking holes 127b are formed in the Y reference surface 127. In this example, the locking hole 127b is a bottomed hole, but may be a through hole. Further, depending on the structure of the mounting device, each mounting hole 127a may be a bottomed hole or a through hole. Further, each mounting hole 127a may be a screw hole or a through hole. In this example, each attachment hole 127a is a through hole and a through hole.

図12(a),(b)は、筐体部120のX基準面126を取付器具に取り付ける手順を説明するための図である。図12(a)に示すように、取付器具20は取付面21を有する。筐体部120が所望の方向を向くように図12(b)のX基準面126が取付面21に接触される。この状態で、Y基準面127に接触するように2個のピン22,23が取付面21に取り付けられることにより、測定光L1の出射方向(以下、測定方向と呼ぶ。)が決定する。また、Z基準面128に接触するようにピン24が取付面21に取り付けられることにより、Z基準面128から測定対象物Sまでの距離(以下、測定距離と呼ぶ。)が決定する。   FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining a procedure for attaching the X reference plane 126 of the housing 120 to the attachment device. As shown in FIG. 12A, the attachment device 20 has an attachment surface 21. The X reference plane 126 in FIG. 12B is brought into contact with the mounting surface 21 so that the housing unit 120 faces a desired direction. In this state, the two pins 22 and 23 are attached to the attachment surface 21 so as to be in contact with the Y reference surface 127, whereby the emission direction of the measurement light L1 (hereinafter referred to as the measurement direction) is determined. Further, the pin 24 is attached to the attachment surface 21 so as to be in contact with the Z reference surface 128, whereby the distance from the Z reference surface 128 to the measurement object S (hereinafter referred to as a measurement distance) is determined.

測定方向および測定距離の決定後、複数の取付孔126aにそれぞれ対応し、かつ裏面まで貫通する複数の通し孔25が取付面21に形成される。また、係止孔126bに対応する略円柱形状の突起部26が取付面21に形成される。突起部26の突出量は係止孔126bの深さよりもわずかに小さく、突起部26の直径は係止孔126bの直径よりわずかに小さい。   After the measurement direction and the measurement distance are determined, a plurality of through holes 25 corresponding to the plurality of attachment holes 126a and penetrating to the back surface are formed in the attachment surface 21. Further, a substantially cylindrical protrusion 26 corresponding to the locking hole 126 b is formed on the mounting surface 21. The protruding amount of the protruding portion 26 is slightly smaller than the depth of the locking hole 126b, and the diameter of the protruding portion 26 is slightly smaller than the diameter of the locking hole 126b.

複数の通し孔25にそれぞれ対応する複数の固定部材27が用意される。各固定部材27は、例えばねじ部材である。各固定部材27の呼び長さ(nominal length)は、対応する通し孔25の深さよりも大きく、通し孔25の深さと取付孔126aの深さの合計よりも小さい。突起部26が係止孔126bに挿入された状態で、各固定部材27が対応する通し孔25を通して取付孔126aに螺合される。これにより、筐体部120のX基準面126が取付器具20に取り付けられる。   A plurality of fixing members 27 respectively corresponding to the plurality of through holes 25 are prepared. Each fixing member 27 is, for example, a screw member. The nominal length of each fixing member 27 is larger than the depth of the corresponding through hole 25 and smaller than the sum of the depth of the through hole 25 and the depth of the mounting hole 126a. With the protrusions 26 inserted into the locking holes 126b, the fixing members 27 are screwed into the mounting holes 126a through the corresponding through holes 25. As a result, the X reference surface 126 of the housing 120 is attached to the attachment device 20.

図13(a),(b)は、筐体部120のY基準面127を取付器具に取り付ける手順を説明するための図である。図13(a)に示すように、取付器具30は取付面31を有する。筐体部120が所望の方向を向くように図13(b)のY基準面127が取付面31に接触される。この状態で、X基準面126に接触するように2個のピン32,33が取付面31に取り付けられることにより測定方向が決定する。また、Z基準面128に接触するようにピン34が取付面31に取り付けられることにより測定距離が決定する。   FIGS. 13A and 13B are views for explaining a procedure for attaching the Y reference surface 127 of the housing 120 to the attachment device. As shown in FIG. 13A, the attachment device 30 has an attachment surface 31. The Y reference surface 127 of FIG. 13B is brought into contact with the mounting surface 31 so that the housing unit 120 faces a desired direction. In this state, the two pins 32 and 33 are attached to the attachment surface 31 so as to come into contact with the X reference surface 126, whereby the measurement direction is determined. Further, the measurement distance is determined by attaching the pin 34 to the attachment surface 31 so as to contact the Z reference surface 128.

測定方向および測定距離の決定後、複数の取付孔127aにそれぞれ対応する複数のねじ孔35が取付面31に形成される。図13(b)の例では、ねじ孔35は有底孔であるが、貫通孔であってもよい。また、係止孔127bに対応する略円柱形状の突起部36が取付面31に形成される。突起部36の突出量は係止孔127bの深さよりもわずかに小さく、突起部36の直径は係止孔127bの直径よりわずかに小さい。   After the measurement direction and the measurement distance are determined, a plurality of screw holes 35 respectively corresponding to the plurality of attachment holes 127 a are formed in the attachment surface 31. In the example of FIG. 13B, the screw hole 35 is a bottomed hole, but may be a through hole. Further, a substantially cylindrical protrusion 36 corresponding to the locking hole 127 b is formed on the mounting surface 31. The protruding amount of the protruding portion 36 is slightly smaller than the depth of the locking hole 127b, and the diameter of the protruding portion 36 is slightly smaller than the diameter of the locking hole 127b.

複数のねじ孔35にそれぞれ対応する複数の固定部材37が用意される。各固定部材37は、例えばねじ部材である。各固定部材37の呼び長さは、対応する取付孔127aの深さよりも大きく、ねじ孔35の深さと取付孔127aの深さの合計よりも小さい。突起部36が係止孔127bに挿入された状態で、各固定部材37が対応する取付孔127aを通してねじ孔35に螺合される。これにより、筐体部120のY基準面127が取付器具30に取り付けられる。   A plurality of fixing members 37 respectively corresponding to the plurality of screw holes 35 are prepared. Each fixing member 37 is, for example, a screw member. The nominal length of each fixing member 37 is larger than the depth of the corresponding mounting hole 127a, and smaller than the total of the depth of the screw hole 35 and the depth of the mounting hole 127a. With the protrusion 36 inserted into the locking hole 127b, each fixing member 37 is screwed into the screw hole 35 through the corresponding mounting hole 127a. As a result, the Y reference surface 127 of the housing 120 is attached to the attachment device 30.

このように、X基準面126またはY基準面127が所望の方向に平行になるように筐体部120の姿勢を調整することにより、形状測定装置300を容易に所望の向きで設置することができる。また、Z基準面128と測定対象物Sとの距離が所望の値になるように筐体部120を位置決めすることにより、測定対象物Sとの距離を容易に維持した状態で形状測定装置300を設置することができる。   As described above, the shape measuring apparatus 300 can be easily installed in a desired direction by adjusting the posture of the casing unit 120 so that the X reference surface 126 or the Y reference surface 127 is parallel to the desired direction. it can. In addition, by positioning the housing unit 120 so that the distance between the Z reference surface 128 and the measurement object S becomes a desired value, the shape measuring apparatus 300 is maintained while maintaining the distance from the measurement object S easily. Can be installed.

この構成によれば、測定ヘッド100の測定方向および測定距離が取付器具20,30により空間的に制限されることがない。そのため、測定対象物Sの形状に応じた最適な測定方向および測定距離を容易に維持しつつ、測定ヘッド100を製品の検査装置として工場等の生産ラインに設置することができる。生産ラインにおいては、取付器具20,30により空間的に制限されることなく、ベルトコンベア等の搬送装置により自動的に順次搬送される複数の測定対象物Sを検査することが可能になる。   According to this configuration, the measurement direction and the measurement distance of the measurement head 100 are not spatially limited by the attachment devices 20 and 30. Therefore, the measurement head 100 can be installed in a production line such as a factory as a product inspection device while easily maintaining the optimum measurement direction and measurement distance according to the shape of the measurement object S. In the production line, it is possible to inspect a plurality of measurement objects S that are automatically and sequentially conveyed by a conveying device such as a belt conveyor, without being spatially limited by the fixtures 20 and 30.

また、筐体部120のX基準面126を取付器具20に取り付ける際に、突起部26が係止孔126bに係合する。あるいは、筐体部120のY基準面127を取付器具30に取り付ける際に、突起部36が係止孔127bに係合する。これにより、作業者は、筐体部120の取り付けまたは取り外しの際に、筐体部120の重量(例えば、3kg)の全部を支える必要がない。これにより、作業者の負担が低減し、作業効率を向上させることができる。また、作業者の不注意による筐体部120の落下および破損を防止することができる。   Further, when the X reference surface 126 of the housing 120 is attached to the attachment device 20, the protrusion 26 engages with the locking hole 126 b. Alternatively, when the Y reference surface 127 of the housing 120 is attached to the attachment tool 30, the protrusion 36 engages with the locking hole 127 b. Thereby, the operator does not need to support the entire weight (for example, 3 kg) of the casing 120 when the casing 120 is attached or detached. Thereby, an operator's burden can be reduced and work efficiency can be improved. In addition, the casing 120 can be prevented from being dropped and damaged due to carelessness of the operator.

係止孔126b,127bは複数設けられてもよい。この場合、係止孔126b,127bに対応して取付器具20,30に突起部26,36を複数形成することにより、筐体部120を取付器具20,30に確実に係止することができる。また、作業者が筐体部120を支えない場合でも、筐体部120が取付器具20,30の取付面21,31上で回転することが防止される。これにより、作業者の負担がより低減し、作業効率をより向上させることができる。   A plurality of locking holes 126b, 127b may be provided. In this case, by forming a plurality of protrusions 26 and 36 on the mounting devices 20 and 30 corresponding to the locking holes 126b and 127b, the housing 120 can be reliably locked to the mounting devices 20 and 30. . Further, even when the operator does not support the casing 120, the casing 120 is prevented from rotating on the attachment surfaces 21 and 31 of the attachment devices 20 and 30. Thereby, an operator's burden can reduce more and work efficiency can be improved more.

また、係止孔126b,127bは、断面がL字形状に形成されてもよい。この場合、L字形状を有する鉤状の突起部26,36を係止孔126b,127bにそれぞれ挿入することができる。これにより、筐体部120を取付器具20,30に確実に係止することができる。   Further, the locking holes 126b and 127b may have an L-shaped cross section. In this case, the L-shaped projections 26 and 36 having an L shape can be inserted into the locking holes 126b and 127b, respectively. Thereby, the housing | casing part 120 can be latched to the fixtures 20 and 30 reliably.

(8)効果
本実施の形態に係る形状測定装置300においては、測定部130、往復機構140、駆動部150、制御基板160、通信部170および回転支持部180が筐体部120に収容される。ミラー11および位置検出部14の一部を除く測定部130が可動部141に取り付けられる。投光部1により出射された測定光L1が測定対象物Sに導かれるとともに、参照光L2がミラー10に導かれる。測定対象物Sで反射された測定光L1とミラー10で反射された参照光L2との干渉光L3が受光部2に導かれる。
(8) Effect In the shape measuring apparatus 300 according to the present embodiment, the measurement unit 130, the reciprocating mechanism 140, the drive unit 150, the control board 160, the communication unit 170, and the rotation support unit 180 are accommodated in the casing unit 120. . Measuring unit 130 excluding a part of mirror 11 and position detecting unit 14 is attached to movable unit 141. The measurement light L1 emitted from the light projecting unit 1 is guided to the measurement object S, and the reference light L2 is guided to the mirror 10. Interference light L3 between the measurement light L1 reflected by the measurement object S and the reference light L2 reflected by the mirror 10 is guided to the light receiving unit 2.

駆動部150により可動部141が往復移動されることにより、測定光L1と参照光L2との光路長差が変化する。受光部2の複数の画素の各々から、光路長差により変化する受光量の干渉パターンが取得される。ここで、測定光L1および参照光L2は複数のピーク波長を有するので、受光量の干渉パターンは空間周期性を示さない。したがって、位置検出部14により検出された筐体部120に対する可動部141の相対位置と受光部2の各画素の受光量とに基づいて、測定対象物Sの対応する部分の表面形状を高精度で一意的に特定することができる。   When the movable portion 141 is reciprocated by the driving portion 150, the optical path length difference between the measurement light L1 and the reference light L2 changes. From each of the plurality of pixels of the light receiving unit 2, an interference pattern of the received light amount that changes due to the optical path length difference is acquired. Here, since the measurement light L1 and the reference light L2 have a plurality of peak wavelengths, the interference pattern of the amount of received light does not show spatial periodicity. Therefore, based on the relative position of the movable part 141 with respect to the housing part 120 detected by the position detection part 14 and the amount of light received by each pixel of the light receiving part 2, the surface shape of the corresponding part of the measuring object S is highly accurate. Can be uniquely identified.

また、受光部2においては、複数の画素が二次元に配列されるので、受光部2は、測定対象物Sの複数の部分により反射された測定光L1を含む干渉光L3を同時に受光することができる。そのため、測定対象物Sの複数の部分の表面形状を高速に取得することができる。   In addition, since the plurality of pixels are two-dimensionally arranged in the light receiving unit 2, the light receiving unit 2 simultaneously receives the interference light L3 including the measurement light L1 reflected by the plurality of portions of the measurement object S. Can do. Therefore, the surface shape of the plurality of portions of the measuring object S can be acquired at high speed.

さらに、筐体部120のX基準面126およびY基準面127には、取付孔126a,127aがそれぞれ形成される。使用者は、固定部材27,37を取付孔126a,127aに挿入することにより、任意の取付器具20,30に筐体部120を取り付けることができる。   Furthermore, attachment holes 126 a and 127 a are formed in the X reference surface 126 and the Y reference surface 127 of the housing unit 120, respectively. The user can attach the housing part 120 to the arbitrary attachment devices 20 and 30 by inserting the fixing members 27 and 37 into the attachment holes 126a and 127a.

この構成によれば、測定対象物Sおよび測定状況に応じて適切な取付器具20,30を用いることにより、取付器具20,30による空間的な制限を受けることなく、所望の測定方向で筐体部120を取付器具20,30に取り付けることができる。また、取付器具20,30による空間的な制限を受けることなく、所望の測定距離で筐体部120を取付器具20,30に取り付けることができる。その結果、所望の向きで、かつ測定対象物Sとの距離を容易に調整した状態で形状測定装置300を設置することができる。   According to this configuration, by using the appropriate fixtures 20 and 30 according to the measurement object S and the measurement situation, the housing can be mounted in a desired measurement direction without being spatially limited by the fixtures 20 and 30. The part 120 can be attached to the fixtures 20,30. Moreover, the housing | casing part 120 can be attached to the fixtures 20 and 30 by desired measurement distance, without receiving the spatial restriction | limiting by the fixtures 20 and 30. FIG. As a result, the shape measuring apparatus 300 can be installed in a desired orientation and with the distance from the measuring object S easily adjusted.

また、本実施の形態においては、受光部2が、複数の画素の各々について、受光量の干渉パターンの包絡線を特定する。制御基板160が、特定された包絡線のピーク位置を特定する。この構成によれば、干渉パターンを取得するべき光路長差の間隔が十分に密ではなく、荒い場合でも、干渉パターン包絡線のピーク位置を特定することができる。これにより、測定対象物Sの表面形状を高速に測定することができる。また、制御基板160が干渉パターンの包絡線を特定する必要がないので、制御基板160の負担を低減するとともに、制御基板160の動作速度が低下することを防止することができる。   In the present embodiment, the light receiving unit 2 identifies the envelope of the interference pattern of the received light amount for each of the plurality of pixels. The control board 160 specifies the peak position of the specified envelope. According to this configuration, the peak position of the interference pattern envelope can be specified even when the interval of the optical path length difference from which the interference pattern is to be acquired is not sufficiently close and rough. Thereby, the surface shape of the measuring object S can be measured at high speed. Moreover, since it is not necessary for the control board 160 to specify the envelope of the interference pattern, it is possible to reduce the burden on the control board 160 and prevent the operation speed of the control board 160 from being lowered.

本実施の形態においては、制御基板160が種々の演算処理および制御を行うが、本発明はこれに限定されない。制御基板160の演算処理および制御の一部または全部が処理装置200の制御部210により行われてもよい。ここで、制御基板160の発熱が小さい場合には、筐体部120に制御筐体122、接続部123および被覆部124が設けられず、制御基板160が測定筐体121に収容されてもよい。   In the present embodiment, the control board 160 performs various arithmetic processes and controls, but the present invention is not limited to this. Part or all of the arithmetic processing and control of the control board 160 may be performed by the control unit 210 of the processing apparatus 200. Here, when the heat generation of the control board 160 is small, the control housing 122, the connection part 123, and the covering part 124 are not provided in the housing part 120, and the control board 160 may be accommodated in the measurement housing 121. .

(9)他の実施の形態
上記実施の形態において、測定光L1の光路長が変化し、参照光L2の光路長が変化しないように測定部130が構成されるが、本発明はこれに限定されない。参照光L2の光路長が変化し、測定光L1の光路長が変化しないように測定部130が構成されてもよい。この場合においては、参照光L2の進行方向に沿って、ミラー10がビームスプリッタ12に対して相対的に振動するように構成される。
(9) Other Embodiments In the above embodiment, the measurement unit 130 is configured such that the optical path length of the measurement light L1 changes and the optical path length of the reference light L2 does not change, but the present invention is limited to this. Not. The measurement unit 130 may be configured such that the optical path length of the reference light L2 changes and the optical path length of the measurement light L1 does not change. In this case, the mirror 10 is configured to vibrate relative to the beam splitter 12 along the traveling direction of the reference light L2.

(10)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(10) Correspondence between each component of claim and each part of embodiment The following describes an example of a correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.

上記実施の形態においては、測定対象物Sが測定対象物の例であり、形状測定装置300が形状測定装置の例であり、投光部1が投光部の例であり、ミラー10が参照体の例であり、受光部2が受光部の例である。測定光L1が測定光の例であり、参照光L2が参照光の例であり、干渉光L3が干渉光の例であり、ビームスプリッタ12が光学系の例であり、可動部141が可動部の例である。   In the above embodiment, the measuring object S is an example of the measuring object, the shape measuring device 300 is an example of the shape measuring device, the light projecting unit 1 is an example of the light projecting unit, and the mirror 10 is referred to. The light receiving unit 2 is an example of a light receiving unit. The measurement light L1 is an example of measurement light, the reference light L2 is an example of reference light, the interference light L3 is an example of interference light, the beam splitter 12 is an example of an optical system, and the movable part 141 is a movable part. It is an example.

X基準面126またはY基準面127が取付外面の例であり、筐体部120が筐体部の例であり、位置検出部14が位置検出部の例であり、制御基板160が形状取得部の例であり、固定部材27,37が固定部材の例である。取付孔126a,127aが取付孔の例であり、Z基準面128が出射面の例であり、突起部26,36が係止部材の例であり、係止孔126b,127bが係止孔の例であり、測定筐体121および制御筐体122がそれぞれ第1および第2の筐体の例である。   The X reference plane 126 or the Y reference plane 127 is an example of an attachment outer surface, the casing unit 120 is an example of a casing unit, the position detection unit 14 is an example of a position detection unit, and the control board 160 is a shape acquisition unit. The fixing members 27 and 37 are examples of fixing members. The mounting holes 126a and 127a are examples of mounting holes, the Z reference surface 128 is an example of an emission surface, the protrusions 26 and 36 are examples of locking members, and the locking holes 126b and 127b are locking holes. It is an example and the measurement housing | casing 121 and the control housing | casing 122 are examples of the 1st and 2nd housing | casing, respectively.

接続部123が接続部の例であり、放熱フィン122aが放熱フィンの例であり、被覆部124が被覆部の例であり、通気孔124aが通気孔の例であり、処理装置200が処理装置の例であり、操作部230が操作部の例である。制御部210が演算部の例であり、ガイド光G1,G2がそれぞれ第1および第2のガイド光の例であり、ガイド部16がガイド部の例であり、測定期間T1および非測定期間T2がそれぞれ第1および第2の期間の例である。   The connection part 123 is an example of a connection part, the radiation fin 122a is an example of a radiation fin, the covering part 124 is an example of a covering part, the vent hole 124a is an example of a vent hole, and the processing apparatus 200 is a processing apparatus. The operation unit 230 is an example of the operation unit. The control unit 210 is an example of a calculation unit, the guide lights G1 and G2 are examples of first and second guide lights, respectively, the guide unit 16 is an example of a guide unit, the measurement period T1 and the non-measurement period T2 Are examples of the first and second periods, respectively.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。   As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.

本発明は、種々の形状測定装置に有効に利用することができる。   The present invention can be effectively used for various shape measuring apparatuses.

1 投光部
2,3 受光部
4〜8 レンズ
9〜11 ミラー
12 ビームスプリッタ
13 アナモルフィックプリズムペア
14 位置検出部
14a,14b 読取部
14c スケール
14d マグネット
15 ガイド光源
16 ガイド部
20,30 取付器具
21,31 取付面
22〜24,32〜34 ピン
25 通し孔
26,36 突起部
27,37 固定部材
35 ねじ孔
100 測定ヘッド
110 支持構造
111 設置部
112 保持部
120 筐体部
121 測定筐体
122 制御筐体
122a 放熱フィン
123 接続部
124 被覆部
124a 通気孔
125 支持部
126 X基準面
126a,127a 取付孔
126b,127b 係止孔
127 Y基準面
128 Z基準面
130 測定部
140 往復機構
141 可動部
142 平衡部
143 プレート部
143a〜143c 平坦部
143d,143e 突出部
144,144A〜144C 摺動部
144a 固定レール
144b 可動テーブル
144c 転がり部材
145 駆動部
146 弾性部材
150 駆動部
151 コイル部
152 ヨーク部
160 制御基板
170,250 通信部
171 接続端子
180 回転支持部
181 回転軸
182,183 固定アーム
184,185 揺動アーム
200 処理装置
210 制御部
220 記憶部
230 操作部
240 表示部
300 形状測定装置
G,G1,G2 ガイド光
Im 最大受光量
L0 出射光
L1 測定光
L2 参照光
L3 干渉光
S 測定対象物
T1 測定期間
T2 非測定期間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light projection part 2,3 Light-receiving part 4-8 Lens 9-11 Mirror 12 Beam splitter 13 Anamorphic prism pair 14 Position detection part 14a, 14b Reading part 14c Scale 14d Magnet 15 Guide light source 16 Guide part 20, 30 Mounting tool 21 and 31 Mounting surface 22 to 24 and 32 to 34 Pin 25 Through hole 26 and 36 Protrusion part 27 and 37 Fixing member 35 Screw hole 100 Measuring head 110 Support structure 111 Installation part 112 Holding part 120 Case part 121 Measurement case 122 Control housing 122a Radiating fin 123 Connection portion 124 Cover portion 124a Vent hole 125 Support portion 126 X reference surface 126a, 127a Mounting hole 126b, 127b Locking hole 127 Y reference surface 128 Z reference surface 130 Measuring portion 140 Reciprocating mechanism 141 Movable portion 142 Balance section 143 143a to 143c Flat part 143d, 143e Protruding part 144, 144A to 144C Sliding part 144a Fixed rail 144b Movable table 144c Rolling member 145 Driving part 146 Elastic member 150 Driving part 151 Coil part 152 Yoke part 160 Control board 170 250 Communication unit 171 Connection terminal 180 Rotation support unit 181 Rotating shaft 182, 183 Fixed arm 184, 185 Swing arm 200 Processing device 210 Control unit 220 Storage unit 230 Operation unit 240 Display unit 300 Shape measuring device G, G1, G2 Guide light Im Maximum received light amount L0 Emission light L1 Measurement light L2 Reference light L3 Interference light S Measurement object T1 Measurement period T2 Non-measurement period

Claims (15)

測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置であって、
複数のピーク波長を有する光を出射する投光部と、
参照体と、
二次元に配列された複数の画素を含む受光部と、
前記投光部により出射された光を測定光として前記測定対象物に導くとともに前記投光部により出射された光を参照光として前記参照体に導き、前記測定対象物で反射された前記測定光と前記参照体で反射された前記参照光との干渉光を生成し、生成した前記干渉光を前記受光部に導く光学系と、
前記光学系および前記参照体のうち少なくとも一方が取り付けられ、往復移動することにより前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との差を変化させる可動部と、
取付外面を有し、前記可動部を往復移動可能に支持する筐体部と、
前記筐体部に対する前記可動部の相対位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出された相対位置と前記受光部の前記複数の画素の受光量とに基づいて前記測定対象物の複数の部分の表面形状を取得する形状取得部とを備え、
前記筐体部は、前記投光部、前記参照体、前記受光部、前記光学系、前記可動部および前記位置検出部を収容し、
前記筐体部の前記取付外面には、固定部材を挿入可能な取付孔が形成される、形状測定装置。
A shape measuring device for measuring the surface shape of a measurement object,
A light projecting unit that emits light having a plurality of peak wavelengths;
A reference body,
A light receiving unit including a plurality of pixels arranged two-dimensionally;
The light emitted from the light projecting unit is guided to the measurement object as measurement light, and the light emitted from the light projecting unit is guided to the reference body as reference light, and reflected by the measurement object. And an optical system that generates interference light with the reference light reflected by the reference body and guides the generated interference light to the light receiving unit,
At least one of the optical system and the reference body is attached, and a movable part that changes a difference between an optical path length of the measurement light and an optical path length of the reference light by reciprocating,
A housing portion having an outer surface for mounting and supporting the movable portion in a reciprocating manner;
A position detection unit that detects a relative position of the movable unit with respect to the housing unit;
A shape acquisition unit that acquires surface shapes of a plurality of portions of the measurement object based on a relative position detected by the position detection unit and a light reception amount of the plurality of pixels of the light reception unit;
The housing unit houses the light projecting unit, the reference body, the light receiving unit, the optical system, the movable unit, and the position detecting unit,
A shape measuring device in which a mounting hole into which a fixing member can be inserted is formed on the mounting outer surface of the casing.
前記投光部は、白色光よりも高くかつレーザ光よりも低いコヒーレンス性を有する光を出射する、請求項1記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to claim 1, wherein the light projecting unit emits light having coherence higher than white light and lower than laser light. 前記筐体部の前記取付外面は、前記測定光の光路に平行に形成される、請求項1または2記載の形状測定装置。 The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the mounting outer surface of the housing portion is formed in parallel with an optical path of the measurement light. 前記筐体部は、前記測定光を前記測定対象物に出射する出射面を有し、
前記出射面は、前記測定光の光路に垂直に形成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の形状測定装置。
The housing portion has an emission surface for emitting the measurement light to the measurement object,
The shape measurement apparatus according to claim 1, wherein the emission surface is formed perpendicular to an optical path of the measurement light.
前記筐体部の前記取付外面には、係止部材を嵌合可能な係止孔が形成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein a locking hole into which a locking member can be fitted is formed in the mounting outer surface of the housing portion. 前記筐体部は、
前記投光部、前記参照体、前記受光部、前記光学系、前記可動部および前記位置検出部を収容する第1の筐体と、
前記形状取得部を収容する第2の筐体と、
前記第1の筐体と前記第2の筐体とを離間した状態で接続する接続部とを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の形状測定装置。
The housing portion is
A first housing that houses the light projecting unit, the reference body, the light receiving unit, the optical system, the movable unit, and the position detecting unit;
A second housing that houses the shape acquisition unit;
The shape measuring device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a connection portion that connects the first housing and the second housing in a separated state.
前記第2の筐体の外面には、放熱フィンが形成される、請求項6記載の形状測定装置。 The shape measuring apparatus according to claim 6, wherein heat radiation fins are formed on an outer surface of the second casing. 前記接続部は、予め定められた熱伝導率以下の熱伝導率を有する材料により形成される、請求項6または7記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to claim 6 or 7, wherein the connecting portion is formed of a material having a thermal conductivity equal to or lower than a predetermined thermal conductivity. 前記筐体部は、前記第2の筐体を覆うように前記第1の筐体の外面に取り付けられる被覆部をさらに含む、請求項6〜8のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The shape measuring device according to any one of claims 6 to 8, wherein the housing portion further includes a covering portion attached to an outer surface of the first housing so as to cover the second housing. 前記被覆部には、前記第2の筐体を空冷する通気孔が形成される、請求項9記載の形状測定装置。 The shape measuring apparatus according to claim 9, wherein a vent hole for air-cooling the second casing is formed in the covering portion. 前記筐体部と分離して設けられる処理装置をさらに備え、
前記形状取得部は、取得された前記測定対象物の表面形状および前記測定対象物の画像を示すデータを前記処理装置に与え、
前記処理装置は、
前記測定対象物の画像上の任意の部分を指定するために使用者により操作される操作部と、
取得されたデータに基づいて、前記操作部により指定された部分の計測を行う演算部とを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の形状測定装置。
The apparatus further includes a processing device provided separately from the housing unit,
The shape acquisition unit provides the processing apparatus with data indicating the acquired surface shape of the measurement object and an image of the measurement object,
The processor is
An operation unit operated by a user to designate an arbitrary part on an image of the measurement object;
The shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a calculation unit that measures a portion specified by the operation unit based on the acquired data.
前記演算部は、前記操作部により指定された部分の傾きが所望の傾きになるようにデータを補正する、請求項11記載の形状測定装置。 The shape measuring apparatus according to claim 11, wherein the calculation unit corrects the data so that a slope of a portion specified by the operation unit becomes a desired slope. 第1および第2のガイド光を出射するガイド部をさらに備え、
前記ガイド部は、前記測定対象物の表面が前記受光部の焦点の位置にあるときに、前記測定対象物の表面に投影される前記第1のガイド光のパターンと前記第2のガイド光のパターンとが特定の位置関係を有するように配置される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の形状測定装置。
A guide portion for emitting first and second guide light;
The guide unit includes a pattern of the first guide light and the second guide light projected onto the surface of the measurement target when the surface of the measurement target is at the focal position of the light receiving unit. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the shape measuring apparatus is arranged so as to have a specific positional relationship with the pattern.
前記可動部の往復移動の各周期は、前記受光部の前記複数の画素が前記干渉光を受光する第1の期間と、前記受光部の前記複数の画素が前記干渉光を受光しない第2の期間とを含み、
前記ガイド部は、前記第1の期間に前記第1および第2のガイド光を出射し、前記第2の期間に前記第1および第2のガイド光の出射を停止する、請求項13記載の形状測定装置。
Each cycle of the reciprocating movement of the movable part includes a first period in which the plurality of pixels of the light receiving part receive the interference light, and a second period in which the plurality of pixels of the light receiving part do not receive the interference light. Including period,
The said guide part emits the said 1st and 2nd guide light in the said 1st period, and stops the emission of the said 1st and 2nd guide light in the said 2nd period. Shape measuring device.
前記受光部は、前記複数の画素の各々について、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との差により変化する受光量の干渉パターンの包絡線を特定し、
前記形状取得部は、前記受光部により特定された包絡線のピーク位置を特定し、特定されたピーク位置に基づいて前記測定対象物の複数の部分の表面形状を取得する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の形状測定装置。
The light receiving unit specifies an envelope of an interference pattern of a received light amount that varies depending on a difference between an optical path length of the measurement light and an optical path length of the reference light for each of the plurality of pixels.
The shape acquisition unit specifies a peak position of an envelope specified by the light receiving unit, and acquires surface shapes of a plurality of portions of the measurement object based on the specified peak position. The shape measuring device according to any one of the above.
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