JP5269080B2 - 表面の測定方法および測定装置 - Google Patents
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Description
なぜならレーザビームの特性によって、角度関数での測定に影響する、表面との交互作用が生じるからである。
・空気式。すなわち空気式センサは同様に無接触で動作し、圧力低下から距離を検出する。
・触覚式。すなわち接触する機械的センサ。
・レーザ三角測定法。
・共焦点距離センサ。
・レーザ伝搬時間距離センサ。
・容量性距離センサ。
・渦電流距離センサ。
・誘導性距離センサ。
・空気式センサ、
・超音波センサ、
・触覚センサ、
・レーザ三角法センサ、
・共焦点距離センサ。
・レーザ伝搬時間距離センサ。
・レーザ位相測定距離センサ。
・容量性距離センサ。
・渦電流距離センサ、または
・誘導性距離センサ。
Claims (17)
- 工業的ワークピースの表面(7、7’、7"、7’’’)を測定する方法であって、
・1mm以上のコヒーレント長を備える、周波数変調されるレーザビームを形成し、
・該レーザビームを測定ビーム(MS)として前記表面に放射し、
・該表面(7、7’、7"、7’’’)から後方散乱された測定ビーム(MS)を受信し、
・基準点から前記表面(7、7’、7"、7’’’)までの干渉計距離測定を、測定干渉計アームおよび基準干渉計アームを使用して行い、
ここで前記レーザビーム(MS)は走査案内中に、測定すべき表面上に放射され、かつ受信され、
干渉計距離測定では、測定干渉計アームと基準干渉計アームとが部分的に共通のビーム路を有し、
前記基準干渉計アームを定義し、レーザビームの検出に使用されるビーム成形光学系内に配置された基準面を備える
方法において、
表面(7、7’、7"、7’’’)への測定ビーム(MS)の垂直の衝突からの偏差が、走査案内する際に測定ビーム(MS)の放射の制御によって回避または減少され、
ここで前記測定ビーム(MS)の放射の制御は、
・波長に依存する受信測定ビーム(MS)の振幅の変化を放射のための制御量とすることに基づいて行われ、または
波長に依存する振幅の変化が発生するまで測定ビーム(MS)の衝突を変化することにより行われる、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、
距離測定の際に位相情報の計算のために、後方散乱された測定ビーム(MS)に対するインターフェログラムにおいて、閾値よりも上にある振幅値だけが考慮される、ことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、
距離測定の際に位相情報の計算のために、位相値の振幅重み付けが行われる、ことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、
走査案内の際に、測定ビーム(MS)が表面(7、7’、7’’’)に実質的に垂直に衝突するという条件が距離測定の際に維持され、面垂線に対して±5°の偏差を上回らないという条件が維持されるように放射が制御される、ことを特徴とする方法。 - 請求項4記載の方法において、
前記測定ビーム(MS)の放射の制御は、
・表面(7,7’、7"、7’’’)の幾何形状に関する情報もしくは表面(7、7’、7"、7’’’)のモデルを使用して行われ、
該モデルは計算機で発生されるかもしくは先行の粗走査により作成され、
または
前記測定ビーム(MS)の放射の制御は、
・測定ビーム(MS)の衝突点の近傍での局所的粗測定を使用して、3つの測定点でのパラレル粗測定またはシーケンシャル粗測定により行われ、
以下の測定原理の少なくとも1つが粗測定または粗走査のために使用され、
・超音波を用いた音響的測定;
・三角測定法、位相測定原理もしくは伝搬時間測定原理による光学的測定;
・距離区間センサの偏向による機械接触的測定;
・誘導的測定;
・容量的測定;
・空気式測定;
先行の距離測定を外挿することによって、表面(7、7’、7"、7’’’)の最大および/または最小曲率半径を考慮して行われる、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1乃至5のいずれか1項記載の方法において、
プローブヘッドの一部がその長手軸を中心に回転可能に支承されており、
測定ビームの検出は、前記回転支承された長手軸に対して垂直に行われる、
ことを特徴とする方法。 - 工業的ワークピースの表面(7、7’、7"、7’’’)を測定する測定装置であって、少なくとも
・測定すべき表面(7、7’、7"、7’’’)上にプローブヘッド(12〜18、12’〜18’)を規定どおり走査案内するための案内手段と、
・干渉計距離測定装置とを有し、
該干渉計測定装置は、
少なくとも1つのレーザビームを測定ビーム(MS)として形成するための周波数変調されるレーザ源(1)と、
表面から後方散乱された測定ビーム(MS)を受信するためのビーム検知器(8)と、
測定干渉計アームおよび基準干渉計アームとを備え、
前記プローブヘッド(12〜18、12’〜18’)は、測定ビーム(MS)を放射するために少なくとも1つの放射および受信ビーム路を有し、
前記測定干渉計アームおよび基準干渉計アームは、部分的に共通のビーム路を有し、
さらにレーザビームを検出するために使用されるビーム成形光学系内に配置された、基準干渉計アームを定義する基準面を有する測定装置において、
前記案内手段は、測定ビーム(MS)が表面(7、7’、7"、7’’’)に垂直に、面垂線に対して±5°の偏差を上回らないという条件が維持されるように制御され、
前記測定ビーム(MS)の放射が、
・受信された測定ビーム(MS)の波長に依存する振幅の変化を放射のための制御量とすることに基づいて、または
・波長に依存する振幅の変化が発生するまで測定ビーム(MS)の衝突を変化することにより制御される、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7記載の測定装置において、
前記基準干渉計アームは、ビーム成形光学系のグラディエントインデックスレンズ(6)の光学的出射面における反射により規定される、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7または8記載の測定装置において、
・前記プローブヘッド(14、14’、15、16)は、複数の平行なおよび/または切り換え可能なビーム路によりマルチチャンネルに構成されており、または
・前記プローブヘッド(13’、14’)は、測定ビーム(MS)が十字形または円形の走査運動を実施するように構成されている、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至9のいずれか1項に記載の測定装置において、
前記プローブヘッド(18)は、測定ビーム(MS)の衝突点の近傍で局所的粗測定を行うための少なくとも1つのコンポーネント(18a)を有し、以下のセンサの少なくとも1つを備える;
・空気式センサ;
・触覚センサ;
・超音波センサ;
・レーザ三角法センサ;
・共焦点距離センサ;
・レーザ伝搬時間距離センサ;
・レーザ位相測定距離センサ;
・容量性距離センサ;
・渦電流距離センサ;または
・誘導性距離センサ;
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至10のいずれか1項に記載の測定装置において、
前記干渉計距離測定装置は、エタロン構成、またはマッハ・ツェンダー構成の干渉計(4)を有する、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至11のいずれか1項に記載の測定装置において、
周波数変調されるレーザ源(1)は、1.3から1.55μmの間の中央波長を有する、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至12のいずれか1項に記載の測定装置において、
周波数変調されるレーザ源(1)は、40nm以上のチューニング可能な波長領域を有し、0.02nm以下のダイナミックなライン幅を有する、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至13のいずれか1項に記載の測定装置において、
周波数変調されるレーザ源(1)は、光学的半導体増幅素子(1b)を備えるファイバリングレーザとして構成されている、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至14のいずれか1項に記載の測定装置において、
周波数変調されるレーザ源(1)は、ファブリー・ペローフィルタ、音響的に変調可能なファイバ・ブラッグ・グレーティング、またはポリゴンミラーを離散素子(1c)と関連して有する、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至15のいずれか1項に記載の測定装置において、
前記ビーム検知器は、100MHz以上の帯域幅を備えるInGaAs検知器(8)である、ことを特徴とする測定装置。 - 請求項7乃至16のいずれか1項に記載の測定装置において、
プローブヘッドの一部はその長手軸を中心に回転可能に支承されており、
測定ビームの検出は、前記回転支承された長手軸に対して垂直に行われる、
ことを特徴とする測定装置。
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