JP2022087516A - 変位センサ及び形状測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造の変位センサにて、ワークの変位を高精度に検出する。【解決手段】変位センサ１０は、ワークＷに光を照射する照射部２０と、ワークＷからの反射光を、透過光と反射光とに分割する光分割部３０と、光分割部３０で分割された反射光を反射させる反射部３５と、光分割部３０で分割された透過光と、反射部３５によって反射された反射光とを、同一面上で受光する受光部４０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、変位センサ及び形状測定装置に関する。

従来、ワークの変位を検出するための変位センサとして、三角測量式センサが利用されている。三角測量式センサでは、ワーク表面が光沢面や鏡面である場合には、ワーク表面での反射光が結像レンズの中心を通らないケースが生じ得る。この場合、受光部は、ワークの高さによって変位したか、ワークの傾きによって変位したかを判別できないため、ワークの変位を誤検出するおそれがある。

上記の誤検出を抑制するために、２つの受光部を用いて、ワークの高さによる変位と、ワークの傾きによる変位とを分割して検出する技術が提案されている（特許文献１を参照）。２つの受光部の一方は、ハーフミラーの透過光を受光する位置に配置され、他方は、ハーフミラーの反射光を受光する位置に配置されている。

特開２０１１－１１７８３２号公報

しかし、特許文献１に開示の変位センサにおいては、それぞれ受光素子や回路等を有する２つの受光部が離れて配置されているため、構造が複雑になってしまい、変位センサが大型化してしまう。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造の変位センサにて、ワークの変位を高精度に検出することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、ワークに光を照射する照射部と、前記ワークからの反射光を、透過光と反射光とに分割する光分割部と、前記光分割部で分割された反射光を反射させる反射部と、前記光分割部で分割された透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを、同一面上で受光する受光部と、を備える、変位センサを提供する。

また、単一の前記受光部の受光面が、前記透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを受光することとしてもよい。

また、前記受光部は、前記透過光を受光する第１受光部と、受光面が前記第１受光部の受光面と同一面上に位置するように配置され、前記反射部によって反射された反射光を受光する第２受光部とであることとしてもよい。

また、前記変位センサは、所定厚さの透明体の前記受光部に対向する対向面に前記光分割部が形成され、前記透明体の前記対向面とは反対側の反対面に前記反射部が形成された一体型の光学部品を更に備えることとしてもよい。

また、前記変位センサは、前記透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを、前記受光部に集光させる集光レンズを更に備えることとしてもよい。

また、前記変位センサは、前記透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを受けて、前記受光部に縞を生成させる回折格子を更に備えることとしてもよい。

また、前記変位センサは、前記光分割部及び前記反射部と、前記受光部との間に配置された回折格子と、前記回折格子よりも前記受光部側に配置された集光レンズと、を更に備えることとしてもよい。

また、前記照射部は、前記ワークに対してライン状の光であるライン光を照射し、前記受光部は、直交する２軸方向において、受光する前記透過光及び前記反射光の位置を検出することとしてもよい。

また、前記反射部は、前記光分割部で分割された反射光を、前記透過光と平行になるように反射させることとしてもよい。

また、前記光分割部と前記反射部との間の距離は、前記光分割部と前記受光部との間の距離よりも短いこととしてもよい。

本発明の第２の態様においては、ワークに光を照射する照射部と、前記ワークからの反射光を、透過光と反射光とに分割する光分割部と、前記光分割部で分割された反射光を反射させる反射部と、前記光分割部で分割された透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを、同一面上で受光する受光部とを備える、変位センサと、前記受光部の出力に基づいて、前記ワークの形状を演算する演算部と、を有する、形状測定装置を提供する。

本発明によれば、簡易な構造の変位センサにて、ワークの変位を高精度に検出できるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 比較例を説明するための模式図である。 ワークＷの高さによる変位の検出を説明するための模式図である。 ワークＷの傾きによる変位の検出を説明するための模式図である。 形状測定装置１の構成を説明するための模式図である。 第２の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 第３の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 第４の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 第５の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。 第５の実施形態に係る変位センサ１０の変形例を説明するための模式図である。 第６の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。

＜第１の実施形態＞
（変位センサの構成）
第１の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。変位センサ１０は、ワークＷに光を照射して、ワークＷまでの距離（変位）を測定する。変位センサ１０は、三角測量式センサである。変位センサ１０は、図１に示すように、照射部２０と、光分割部３０と、反射部３５と、受光部４０とを有する。

照射部２０は、ワークＷに光を照射する。例えば、照射部２０は、下方へ向けて直線状のレーザ光をワークＷに照射する。照射部２０は、所定波長のレーザ光を出射する光源を有する。照射部２０は、コリメータレンズやロッドレンズ等のレンズを有してもよい。照射部２０から照射された光は、ワークＷの表面で反射される。

ワークＷは、照射部２０に対して相対的に変位可能である。変位としては、ワークＷの高さによる変位と、ワークＷの傾きによる変位がある。ワークＷの高さによる変位は、例えば、ワークＷの表面の凹凸による変位や、ワークＷの表面が図１に示す方向Ｃ１に移動することによる変位である。ワークＷの傾きによる変位は、例えば、ワークＷの表面が図１に示す方向Ｃ２に回動することによる変位である。

光分割部３０は、ワークＷからの反射光が受光部４０へ向かう光路上に位置する。光分割部３０は、ワークＷからの反射光を、透過光と反射光とに分割する。すなわわち、光分割部３０は、入射する反射光の一部を透過し、一部を反射する。透過光は受光部４０へ向かい、反射光は反射部３５へ向かう。光分割部３０は、平板状に形成されており、例えばハーフミラーである。

反射部３５は、光分割部３０で分割された反射光の光路上に位置する。反射部３５は、光分割部３０で分割された反射光を反射させる。反射部３５は、反射光を受光部４０へ向かうように配置されている。反射部３５は、光分割部３０で分割された反射光を、光分割部３０を透過した透過光と平行になるように反射させる。これにより、光分割部３０で分割された透過光及び反射光が、受光部４０の同一面上に到達することになる。

反射部３５は、平板状に形成されており、例えばミラーである。反射部３５は、光分割部３０と平行になるように配置されている。光分割部３０と反射部３５との間の距離は、光分割部３０と受光部４０との間の距離よりも短くてもよい。これにより、反射部３５と光分割部３０を近い距離に配置できる。

受光部４０は、照射部２０から照射された光のワークＷからの反射光を受光する。受光部４０は、ワークＷからの反射光を受光する受光面４２を有する。受光面４２は、変位センサ１０からワークＷまでの距離（変位）に対応する位置に、ワークＷからの反射光を受光する。このため、受光面３２において反射光が受光された位置を特定できれば、ワークＷの変位を検出できる。受光部４０は、例えば反射光を撮像するイメージセンサである。一例として、受光部４０は、ＣＭＯＳ受光素子を含む。

受光部４０は、ワークＷからの反射光として、光分割部３０で分割された透過光と、反射部３５によって反射された反射光とを、同一面上で受光する。受光部４０における反射光の受光位置は、同一面上で透過光の受光位置から所定距離だけ離れている。第１の実施形態では、単一の受光部４０が、透過光及び反射光を受光する。具体的には、単一の受光部４０の受光面４２が、光分割部３０で分割された透過光と、反射部３５によって反射された反射光とを受光する。これにより、透過光を受光する受光部と、反射光を受光する受光部とを別々に設ける場合に比べて、受光部の部品を削減できる。

ところで、上述したワークＷの表面は、光沢面又は鏡面である。この場合、図２に示す比較例に係る変位センサ１１０では、ワークＷが傾くと、ワークＷの変位を適切に検出できないケースが生じる。

図２は、比較例を説明するための模式図である。ここでは、ワークＷが傾いているものとする。変位センサ１１０においては、照射部１２０が照射した光がワークＷで反射され、反射光は結像レンズ１３０によって受光部１４０に集光される。通常、結像レンズ１３０は、ワークＷからの反射光が中心を通るように配置されている。
しかし、ワークＷの表面が、光沢面又は鏡面であり、かつ傾いている場合には、図２に示すように、ワークＷからの反射光が結像レンズ１３０の中心を通らずに、受光部１４０に到達する。受光部１４０は、受光した反射光が結像レンズ１３０の中心を通っていると判断し、図２に示す位置Ａで反射したと誤検出してしまう。すなわち、受光部１４０は、ワークＷの高さによる変位か、ワークＷの傾きによる変位かを判別できないため、ワークＷの変位を誤検出するおそれがある。

これに対して、第１の実施形態に係る変位センサ１０は、光分割部３０の透過光の受光面４２での受光位置の変化量と、反射部３５による反射光の受光面４２での受光位置の変化量とを比較する。これにより、ワークＷの変位が、ワークＷの高さによる変位か、傾きによる変位かを判別できる。以下では、図３及び図４を用いて、より詳細に説明する。

図３は、ワークＷの高さによる変位の検出を説明するための模式図である。図３では、ワークＷの表面が、位置Ｘ１から位置Ｘ２へ移動したものとする。ワークＷが位置Ｘ１に位置する際の反射光の光路が破線の矢印で示され、ワークＷが位置Ｘ２に位置する際の反射光の光路が実線の矢印で示されている。光分割部３０の透過光が受光部４０の受光面４２で受光される受光位置は、ワークＷが位置Ｘ１から位置Ｘ２へ移動すると、距離Ｌ１だけ変化する。反射部３５による反射光が受光面４２で受光される受光位置は、ワークＷが位置Ｘ１から位置Ｘ２へ移動すると、距離Ｌ１だけ変化する。すなわち、透過光の受光位置の変化量と、反射光の受光位置の変化量は、同じである。このため、受光面４２において、透過光の変化量と反射光の変化量が同じ場合には、ワークＷの高さによる変位であると判定できる。

図４は、ワークＷの傾きによる変位の検出を説明するための模式図である。図４では、水平に位置していたワークＷの表面が傾いたものとする。表面が水平に位置しているワークＷからの反射光の光路が破線の矢印で示され、表面が傾いているワークＷからの反射光の光路が実線の矢印で示されている。光分割部３０の透過光が受光部４０の受光面４２で受光される受光位置は、ワークＷが傾くと、距離Ｌ２だけ変化する。反射部３５による反射光が受光面４２で受光される受光位置は、ワークＷが傾くと、距離Ｌ３だけ変化する。ここで、距離Ｌ３は、距離Ｌ２よりも大きい。すなわち、透過光の受光位置の変化量が、反射光の受光位置の変化量と異なる。このため、受光面４２において、透過光の変化量と反射光の変化量が異なる場合には、ワークＷの傾きによる変位であると判定できる。

なお、第１の実施形態とは異なり、反射部３５を設けずに、透過光を受光する受光部と反射光を受光する受光部とを別々の位置に配置する案を検討しうる。しかし、かかる場合には、光学系の設計上、２つの受光部が離れて位置することになり、構造が複雑になってしまい、変位センサが大型化してしまう。
これに対して、第１の実施形態の変位センサ１０は、受光部４０が、同一面である受光面４２で透過光及び反射光を受光する。このため、受光部４０の構成がシンプルになり、変位センサ１０が大型化することを抑制できる。

（形状測定装置の構成）
上述した構成の変位センサ１０を含む形状測定装置１の構成について、図５を参照しながら説明する。

図５は、形状測定装置１の構成を説明するための模式図である。形状測定装置１は、変位センサ１０の検出結果に基づいて、ワークＷの形状を測定する装置である。形状測定装置１は、図５に示すように、変位センサ１０と、制御装置９０とを含む。

変位センサ１０の構成は、前述した図１に示す構成であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
制御装置９０は、変位センサ１０（具体的には、照射部２０及び受光部４０）の動作を制御する。また、制御装置９０は、例えば、ワークＷを移動させる駆動源を制御し、ワークＷを移動させうる。制御装置９０は、記憶部９２と、制御部９４と、演算部９６とを含む。

記憶部９２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部９２は、制御部９４によって実行可能なプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部９２は、変位センサ１０が検出した結果を記憶する。

制御部９４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部９４は、記憶部９２に記憶されたプログラムを実行することにより、変位センサ１０の動作を制御する。制御部９４は、照射部２０によるワークＷへの光の照射を制御する。
演算部９６は、ワークＷの変位や形状を演算する。すなわち、演算部９６は、変位センサ１０の受光部４０の出力に基づいて、ワークＷの変位や形状を演算する。

（第１の実施形態における効果）
第１の実施形態に係る変位センサ１０においては、光分割部３０が、ワークＷからの反射光を、受光部４０へ向かう透過光と、反射部３５へ向かう反射光とに分割する。そして、受光部４０は、光分割部３０で分割された透過光と、反射部３５によって再度反射された反射光とを、同一面である受光面４２上で受光する。
これにより、受光部４０が受光面４２上で受光する透過光の位置と、反射光の位置とが、ワークＷの変位に伴い変化する。そして、変位センサ１０は、受光面４２における透過光の位置の変化量と反射光の位置の変化量とを比較することで、表面が光沢面又は鏡面であるワークＷの変位が、高さによる変位か、傾きによる変化かを判別できる。この結果、簡易な構造の変位センサ１０にて、ワークＷの変位を高精度に検出できる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図６を参照しながら説明する。
第１の実施形態では一つの受光部４０が、透過光及び反射光を受光していた。これに対して、第２の実施形態では、透過光を受光する受光部と、反射光を受光する受光部が異なる点で相違する。

図６は、第２の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。第２の実施形態の変位センサ１０は、図６に示すように、照射部２０と、光分割部３０と、反射部３５と、第１受光部４４と、第２受光部４６とを有する。第２の実施形態の照射部２０、光分割部３０及び反射部３５の構成は、第１の実施形態と同様であるので、以下では説明を省略する。

第１受光部４４及び第２受光部４６は、図６に示すように、互いの受光面４４ａ、４６ａが同一面上に位置するように配置されている。すなわち、第１受光部４４及び第２受光部４６は、一列となるように配置されている。第１受光部４４及び第２受光部４６は、例えば同じイメージセンサを有する。

第１受光部４４及び第２受光部４６は、異なる光を受光する。ここでは、第１受光部４４の受光面４４ａは、光分割部３０で分割された透過光を受光する。第２受光部４６の受光面４６ａは、反射部３５によって反射された反射光を受光する。すなわち、第２受光部４６は、光分割部３０によって反射された後に反射部３５において再度反射された反射光を受光する。

第２の実施形態において、第１受光部４４が受光する透過光の受光位置と、第２受光部４６が受光する反射光の受光位置とが、ワークＷの変位に伴い変化する。そして、変位センサ１０は、第１受光部４４における透過光の受光位置の変化量と、第２受光部４６における反射光の受光位置の変化量とを比較することで、ワークＷの変位が、高さ方向での変位か、傾きによる変位かを判別できる。すなわち、変位センサ１０は、第１受光部４４における受光位置の変化量と、第２受光部４６における受光位置の変化量とが同じ場合には、ワークＷの高さ方向の変位であると判定する（図３参照）。一方で、変位センサ１０は、第１受光部４４における受光位置の変化量と、第２受光部４６における受光位置の変化量とが異なる場合には、ワークＷの傾きによる変位であると判定する（図４参照）。

第２の実施形態によれば、変位センサ１０は、透過光の受光位置の変化量と反射光の受光位置の変化量とを比較することで、表面が光沢面又は鏡面であるワークＷの変位が、高さによる変位か、傾きによる変化かを判別できる。この結果、簡易な構造の変位センサ１０にて、ワークＷの変位を高精度に検出できる。
また、第１受光部４４及び第２受光部４６を用いることで、小型の受光部を配置しての検出が可能となる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図７を参照しながら説明する。
第１の実施形態では、光分割部３０及び反射部３５が別々の部品として配置されていた。これに対して、第３の実施形態では、光分割部及び反射部が一体となった一体型素子を有する点で相違する。

図７は、第３の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。第３の実施形態の変位センサ１０は、図７に示すように、照射部２０と、受光部４０と、一体型素子５０とを有する。第３の実施形態の照射部２０及び受光部４０の構成は、第１の実施形態と同様である。

一体型素子５０は、透明体５２と、光分割部５４と、反射部５６とを有する。
透明体５２は、ガラスで構成されており、ワークＷからの反射光を屈折させる。透明体５２は、所定厚さの直方体である。

光分割部５４は、透明体５２の上面５３ａに形成されている。上面５３ａは、受光部４０に対向する対向面である。光分割部５４は、透明体５２内を進むワークＷからの反射光を、透過光と反射光とに分割する。透過光は受光部４０へ向かい、反射光は透明体５２の下面５３ｂへ向かう。

反射部５６は、透明体５２の下面５３ｂに形成されている。下面５３ｂは、上面５３ａとは反対側の反対面である。反射部５６は、下面５３ｂへ向かう反射光を再度反射する。反射部５６は、反射光を受光部４０へ向かうように配置されている。

受光部４０は、光分割部５４の透過光と、反射部５６によって反射された反射光とを、同一面である受光面４２上で受光する。受光部４０における透過光及び反射光の受光位置は、前述したようにワークＷが変位すると、変化する。

第３の実施形態において、受光部４０の受光面４２が受光する透過光の受光位置と反射光の受光位置とが、ワークＷの変位に伴い変化する。そして、変位センサ１０は、第１の実施形態と同様に、受光面４２における透過光の受光位置の変化量と反射光の受光位置の変化量とを比較し、２つの変化量が同じ大きさである場合には、ワークＷの高さによる変位であると判定し、２つの変化量が異なる大きさである場合には、ワークＷの傾きによる変位であると判定する。

第３の実施形態によれば、変位センサ１０は、透過光の受光位置の変化量と反射光の受光位置の変化量とを比較することで、表面が光沢面又は鏡面であるワークＷの変位が、高さによる変位か、傾きによる変化かを判別できる。また、光分割部５４及び反射部５６が一体となった一体型素子５０を用いる場合には、光分割部及び反射部が別部品である場合に比べて、部品数を減らすと共に、容易に組み立てることが可能となる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図８を参照しながら説明する。
第４の実施形態に係る変位センサ１０は、第１の実施形態に係る変位センサ１０に対して、レンズを更に有する点で相違する。

図８は、第４の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。第４の実施形態の変位センサ１０は、図８に示すように、照射部２０と、光分割部３０と、反射部３５と、受光部４０と、レンズ６０とを有する。第４の実施形態の照射部２０、光分割部３０及び反射部３５の構成は、第１の実施形態と同様であるので、以下では説明を省略する。

レンズ６０は、例えば凸レンズであり、光を受光部４０に集光させる集光レンズである。レンズ６０は、光分割部３０及び反射部３５と、受光部４０との間に配置されている。レンズ６０は、ここでは、光分割部３０及び反射部３５と平行になるように配置されている。レンズ６０は、光分割部３０で分割された透過光と、反射部３５によって反射された反射光とを、受光部４０に集光させる。レンズ６０を用いる場合には、受光部４０で受光される透過光及び反射光のパワーが大きくなる。

なお、上記では、レンズ６０が凸レンズであることとしたが、これに限定されない。例えば、レンズ６０は、フレネルレンズ等の他のレンズであってもよい。これにより、厚みが薄いレンズ６０を配置できる。

受光部４０は、レンズ６０によって集光された透過光及び反射光を、同一面である受光面４２上で受光する。受光部４０における透過光及び反射光の受光位置は、前述したようにワークＷが変位すると、変化する。

第４の実施形態においても、受光部４０の受光面４２が受光する透過光の受光位置と反射光の受光位置とが、ワークＷの変位に伴い変化する。そして、変位センサ１０は、透過光の受光位置の変化量と反射光の受光位置の変化量とを比較することで、表面が光沢面又は鏡面であるワークＷの変位が、高さによる変位か、傾きによる変化かを判別できる。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図９を参照しながら説明する。
第５の実施形態に係る変位センサ１０は、第１の実施形態に係る変位センサ１０に対して、回折格子を更に有する点で相違する。

図９は、第５の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。第５の実施形態の変位センサ１０は、図９に示すように、照射部２０と、光分割部３０と、反射部３５と、受光部４０と、回折格子６５とを有する。第５の実施形態の照射部２０、光分割部３０及び反射部３５の構成は、第１の実施形態と同様であるので、以下では説明を省略する。

回折格子６５は、光分割部３０で分割された透過光と、反射部３５によって反射された反射光とを受けて、受光部４０に縞（図９において、説明の便宜上、縞が破線の曲線で示している）を生成させる。すなわち、回折格子６５は、透過光に対応した縞と、反射光に対応した縞とを、受光部４０に生成させる。回折格子６５は、光分割部３０及び反射部３５と、受光部４０との間に配置されている。回折格子６５は、ここでは、光分割部３０及び反射部３５と平行になるように配置されている。

回折格子６５は、所定間隔で配列された複数の開口６６を有する。開口６６は、透過光及び反射光を透過させる透過部であり、回折格子６５において開口６６以外の部分が、透過光及び反射光を透過させない非透過部である。回折格子６５は、回折を利用して干渉縞を生成する。
なお、回折格子６５は、開口６６が形成された振幅格子に限定されない。例えば、回折格子６５は、開口６６の代わりに、透明体の表面に周期的な凹凸が形成された位相格子であってもよい。周期的な凹凸を形成した場合には光に位相の変調を与える機能を有するが、開口６６が形成された回折格子６５と同様に受光部４０に縞を生成できる。

受光部４０は、透過光に対応した縞と、反射光に対応した縞とを、同一面である受光面４２上で受光する。受光部４０が縞を受光する場合には、スポット光を受光する場合に比べて、光分布にムラが発生することを抑制できる。

第５の実施形態において、受光部４０における２つの縞の受光位置は、ワークＷが変位すると、変化する。そこで、変位センサ１０は、受光部４０における透過光に対応した縞の受光位置の変化量と、反射光に対応した縞の受光位置の変化量とを比較する。変位センサ１０は、２つの変化量が同じ大きさである場合には、ワークＷの高さによる変位であると判定し、２つの変化量が異なる大きさである場合には、ワークＷの傾きによる変位であると判定する。

第５の実施形態によれば、変位センサ１０は、透過光に対応した縞の受光位置の変化量と、反射光に対応した縞の受光位置の変化量とを比較することで、表面が光沢面又は鏡面であるワークＷの変位が、高さによる変位か、傾きによる変位かを判別できる。この結果、簡易な構造の変位センサ１０にて、ワークＷの変位を高精度に検出できる。

なお、第５の実施形態の変位センサ１０は、回折格子６５に加えて、第４の実施形態のレンズを更に有してもよい。すなわち、変位センサ１０は、図１０に示すように、レンズ６０及び回折格子６５を有してもよい。

図１０は、第５の実施形態に係る変位センサ１０の変形例を説明するための模式図である。変形例において、レンズ６０及び回折格子６５は、光分割部３０及び反射部３５と、受光部４０との間に配置されている。レンズ６０は、回折格子６５よりも受光部４０側に配置されている。レンズ６０及び回折格子６５は、ここでは、光分割部３０及び反射部３５と平行になるように配置されている。

レンズ６０は、第４の実施形態で説明したレンズ６０と同じ構成である。レンズ６０は、回折格子６５の開口６６を通過した光（すなわち、光分割部３０の透過光と、反射部３５の反射光）を、受光部４０に集光させる。

＜第６の実施形態＞
第６の実施形態に係る変位センサ１０の構成について、図１１を参照しながら説明する。
第１の実施形態の照射部２０は、ワークＷに対してスポット光を照射していたのに対して、第６の実施形態では、ライン状の光であるライン光をワークＷに対して照射する点で相違する。

図１１は、第６の実施形態に係る変位センサ１０の構成を説明するための模式図である。図１１では、太線がライン光を示している。ここでは、ライン光が、ワークＷの幅よりも広くなるように、ワークＷに対して照射されている。

光分割部３０は、ワークＷから反射されたライン光を、透過ライン光と反射ライン光とに分割する。透過ライン光は受光部４０へ向かい、反射ライン光は反射部３５へ向かう。光分割部３０は、平板上に形成されている。

反射部３５は、光分割部３０で分割された反射ライン光を反射させる。反射部３５は、反射ライン光を受光部４０へ向かうように配置されている。反射部３５は、平板状に形成されている。

受光部４０は、透過ライン光及び反射ライン光の位置を、直交する２軸方向で検出可能である。受光部４０の受光面には、例えば、直交する２軸方向での位置を検出可能なエリアセンサが設けられている。

第６の実施形態において、受光部４０が受光する透過ライン光の受光位置と反射ライン光の受光位置とが、ワークＷの変位に伴い変化する。そして、変位センサ１０は、受光部４０における透過ライン光の受光位置の変化量と反射ライン光の受光位置の変化量とを比較し、２つの変化量が同じ大きさである場合には、ワークＷの高さによる変位であると判定し、２つの変化量が異なる大きさである場合には、ワークＷの傾きによる変位であると判定する。

第６の実施形態によれば、変位センサ１０は、透過ライン光の受光位置の変化量と反射ライン光の受光位置の変化量とを比較することで、表面が光沢面又は鏡面であるワークＷの変位が、高さによる変位か、傾きによる変化かを判別できる。また、第６の実施形態の場合には、ワークＷに対してライン光を照射することで、一括でワークＷ全体の変位を検出可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 形状測定装置
１０ 変位センサ
２０ 照射部
３０ 光分割部
３５ 反射部
４０ 受光部
４２ 受光面
４４ 第１受光部
４６ 第２受光部
５０ 一体型素子
５４ 光分割部
５６ 反射部
６０ レンズ
６５ 回折格子
９４ 制御部
Ｗ ワーク

Claims (11)

1. ワークに光を照射する照射部と、
   前記ワークからの反射光を、透過光と反射光とに分割する光分割部と、
   前記光分割部で分割された反射光を反射させる反射部と、
   前記光分割部で分割された透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを、同一面上で受光する受光部と、
   を備える、変位センサ。
2. 単一の前記受光部の受光面が、前記透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを受光する、
   請求項１に記載の変位センサ。
3. 前記受光部は、
   前記透過光を受光する第１受光部と、
   受光面が前記第１受光部の受光面と同一面上に位置するように配置され、前記反射部によって反射された反射光を受光する第２受光部とである、
   請求項１に記載の変位センサ。
4. 所定厚さの透明体の前記受光部に対向する対向面に前記光分割部が形成され、前記透明体の前記対向面とは反対側の反対面に前記反射部が形成された一体型の光学部品を更に備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の変位センサ。
5. 前記透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを、前記受光部に集光させる集光レンズを更に備える、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の変位センサ。
6. 前記透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを受けて、前記受光部に縞を生成させる回折格子を更に備える、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の変位センサ。
7. 前記光分割部及び前記反射部と、前記受光部との間に配置された回折格子と、
   前記回折格子よりも前記受光部側に配置された集光レンズと、を更に備える、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の変位センサ。
8. 前記照射部は、前記ワークに対してライン状の光であるライン光を照射し、
   前記受光部は、直交する２軸方向において、受光する前記透過光及び前記反射光の位置を検出する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の変位センサ。
9. 前記反射部は、前記光分割部で分割された反射光を、前記透過光と平行になるように反射させる、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の変位センサ。
10. 前記光分割部と前記反射部との間の距離は、前記光分割部と前記受光部との間の距離よりも短い、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の変位センサ。
11. ワークに光を照射する照射部と、前記ワークからの反射光を、透過光と反射光とに分割する光分割部と、前記光分割部で分割された反射光を反射させる反射部と、前記光分割部で分割された透過光と、前記反射部によって反射された反射光とを、同一面上で受光する受光部とを備える、変位センサと、
    前記受光部の出力に基づいて、前記ワークの形状を演算する演算部と、
    を有する、形状測定装置。
    

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