TWI723324B - 光學測量裝置以及光學測量方法 - Google Patents

光學測量裝置以及光學測量方法 Download PDF

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Abstract

本發明減小所測量的距離的誤差。光學測量裝置(100)包括：光源(10)，發出光；傳感頭(30)，將經對象物(TA)反射的反射光聚光；光接收部(40)，構成為多個像素各自可檢測光接收量，且針對所聚光的反射光而獲得每個像素的光接收量分佈信號；測量部(51)，基於光接收量分佈信號而測量光學測量裝置(100)到對象物(TA)的距離；以及修正部(52)，基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的測量距離。

Description

光學測量裝置以及光學測量方法
本發明是有關於一種光學測量裝置以及光學測量方法。
以前，作為光學式測量裝置的測量誤差修正裝置，已知包括下述部件的測量誤差修正裝置：結構分析位移推定部件，使用結構體的結構分析模型實施結構分析，推定測量對象位置相對於結構體的基準位置的位移即結構分析位移；以及誤差修正部件，基於光學式位移測量裝置的測量結果及所推定的結構分析位移，修正光學式位移測量的誤差（參照專利文獻1）。此測量誤差修正裝置能夠對非恆常性的強擾亂進行測量，並且能夠防止裝置總體的複雜化且修正光學式測量裝置的測量誤差。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-122428號公報
[發明所要解決的問題] 另一方面，下述光學測量裝置已為人所知，即：針對由透鏡等光學系統所聚光的光而獲得每個像素的光接收量分佈信號，基於光接收量分佈信號而測量裝置到對象物的距離。
但是，此光學測量裝置有時因光學系統的像差等而光接收量分佈信號產生變形。因此，若基於此光接收量分佈信號來測量距離，則所測量的距離與真值之差（以下稱為“誤差”）變大。
因此，本發明的目的在於提供一種能夠減小所測量的距離的誤差的光學測量裝置以及光學測量方法。 [解決問題的技術手段]
本發明的一形態的光學測量裝置是包括下述部分的光學測量裝置：光源，發出光；光學系統，將經對象物所反射的反射光聚光；光接收部，構成為多個像素各自可檢測光接收量，且針對所聚光的反射光而獲得每個像素的光接收量分佈信號；測量部，基於光接收量分佈信號而測量光學測量裝置到對象物的距離；以及修正部，基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的距離。
根據所述形態，基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的距離。此處，本發明的發明人發現，光接收量分佈信號的波形中的規定特性值、與所測量的距離的誤差之間存在相關關係。因此，通過利用此相關關係，可基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的距離。因此，即便光接收量分佈信號產生了變形時，也能夠減小所測量的距離的誤差。
所述形態中也可還包括：存儲部，存儲規定特性值與所測量的距離的誤差的相關關係；及獲取部，從光接收量分佈信號的波形中獲取規定特性值，修正部基於相關關係及所獲取的規定特性值，求出所測量的距離的誤差，並從所測量的距離中減去所述誤差。
根據所述形態，基於相關關係及所獲取的規定特性值而求出所測量的距離的誤差，並從所測量的距離中減去所述誤差。由此，能夠簡易地修正所測量的距離，從而能夠容易地實現減小所測量的距離的誤差的光學測量裝置。
所述形態中，相關關係也可由將規定特性值設為獨立變量，將所測量的距離的誤差設為從屬變量的數學公式來表示。
根據所述形態，相關關係是由將規定特性值設為獨立變量，將所測量的距離的誤差設為從屬變量的數學公式來表示。由此，與以表（table）形式表現相關關係的情況相比，能夠削減存儲部的存儲容量。
所述形態中也可還包括：操作部，用於輸入相關關係的信息。
根據所述形態，還包括用於輸入相關關係的信息的操作部。由此，例如能夠輸入在利用者（用戶）的使用環境下獲得的信息，可基於此信息來變更或更新規定特性值、與所測量的距離的誤差之間的相關關係。
所述形態中，規定特性值也可為斜率、半高寬或峰值光接收量。
根據所述形態，規定特性值為斜率、半高寬或峰值光接收量。此處，本發明的發明人發現，光接收量分佈信號的波形中的斜率、半高寬或峰值光接收量，在與所測量的距離的誤差之間具有相對強的相關關係。因此，通過基於光接收量分佈信號的波形中的斜率、半高寬或峰值光接收量，能夠高精度地修正所測量的距離，從而能夠進一步減小所測量的距離的誤差。
所述形態中，光學系統也可包含用於將反射光聚光的單一的聚光透鏡。
根據所述形態，光學系統包含用於將反射光聚光的單一的聚光透鏡。由此，與包含多個聚光透鏡的情況相比，能夠簡化光學系統。
所述形態中也可為：光包含多個波長成分，光學系統使光產生沿著光軸方向的色差，將產生了色差的光照射於對象物，光接收部構成為針對每個波長成分可檢測光接收量。
根據所述形態，使包含多個波長成分的光產生沿著光軸方向的色差，將產生了色差的光照射於對象物，且對每個波長成分可檢測光接收量。由此，能夠容易地實現減小所測量的距離的誤差的、白色共焦方式的光學測量裝置。
而且，本發明的另一形態的光學測量方法是光學測量裝置所使用，包括：光源發出光的步驟；光學系統將經對象物反射的反射光聚光的步驟；光接收部針對所聚光的反射光而獲得每個像素的光接收量分佈信號，且光接收部構成為多個像素各自可檢測光接收量的步驟；測量部基於光接收量分佈信號而測量光學測量裝置到對象物的距離的步驟；以及修正部基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的距離的步驟。
根據所述形態，基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的距離。此處，本發明的發明人發現，光接收量分佈信號的波形中的規定特性值、與所測量的距離的誤差之間存在相關關係。因此，通過利用所述相關關係，可基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的距離。因此，即便光接收量分佈信號產生了變形時，也能夠減小所測量的距離的誤差。
所述形態中也可還包括：存儲部存儲規定特性值與所測量的距離的誤差的相關關係的步驟；及獲取部從光接收量分佈信號的波形中獲取規定特性值的步驟，在修正的步驟中，修正部基於相關關係及所獲取的規定特性值而求出所測量的距離的誤差，以及修正部從所測量的距離中減去所述誤差。
根據所述形態，基於相關關係及所獲取的規定特性值而求出所測量的距離的誤差，並從所測量的距離中減去所述誤差。由此，能夠簡易地修正所測量的距離，從而能夠容易地實現減小所測量的距離的誤差的光學測量方法。
所述形態中，相關關係也可由將規定特性值設為獨立變量，將所測量的距離的誤差設為從屬變量的數學公式來表示。
根據所述形態，相關關係是由將規定特性值設為獨立變量，將所測量的距離的誤差設為從屬變量的數學公式來表示。由此，與以表（table）形式表現相關關係的情況相比，能夠削減存儲部的存儲容量。
所述形態中，還包括將相關關係的信息輸入至操作部的步驟。
根據所述形態，還包括將相關關係的信息輸入至操作部的步驟。由此，例如能夠輸入在利用者（用戶）的使用環境下獲得的信息，可基於所述信息而變更或更新規定特性值與所測量的距離的誤差之間的相關關係。
所述形態中，規定特性值也可為斜率、半高寬或峰值光接收量。
根據所述形態，規定特性值為斜率、半高寬或峰值光接收量。此處，本發明的發明人發現，光接收量分佈信號的波形中的斜率、半高寬或峰值光接收量，在與所測量的距離的誤差之間具有相對強的相關關係。因此，通過基於光接收量分佈信號的波形中的斜率、半高寬或峰值光接收量，可高精度地修正所測量的距離，從而能夠進一步減小所測量的距離的誤差。
所述形態中，光學系統也可包含用於將反射光聚光的單一的聚光透鏡。
根據所述形態，光學系統包含用於將反射光聚光的單一的聚光透鏡。由此，與包含多個聚光透鏡的情況相比，能夠簡化光學系統。
所述形態中也可為：光包含多個波長成分，還包括光學系統使光產生沿著光軸方向的色差，光學系統將產生了色差的光照射於對象物的步驟，光接收部構成為針對每個波長成分可檢測光接收量。
根據所述形態，使包含多個波長成分的光產生沿著光軸方向的色差，將產生了色差的光照射於對象物，且針對每個波長成分可檢測光接收量。由此，能夠容易地實現減小所測量的距離的誤差的、白色共焦方式的光學測量方法。 [發明的效果]
根據本發明，能夠提供一種可減小所測量的距離的誤差的光學測量裝置以及光學測量方法。
參照附圖對本發明的合適實施方式進行說明。此外，各圖中標注相同符號的部分表示相同或同樣的結構。
首先，一面參照圖1一面對本實施方式的光學測量裝置的結構進行說明。圖1是例示本實施方式的光學測量裝置100的概略結構的結構圖。
如圖1所示，光學測量裝置100包括光源10、導光部20、傳感頭30、光接收部40、控制部50、顯示部60及操作部70。光學測量裝置100以規定的測量週期來測量從此裝置、具體而言從傳感頭30、到對象物TA的距離。而且，光學測量裝置100也可將某位置作為基準而測量距離的變化、即位移。
光源10構成為發出包含多個波長成分的光。光源10基於從控制部50輸入的控制信號而動作，例如基於控制信號而變更光的光量。
光源10優選發出包含多個波長成分的光。此時，光源10例如是包含白色發光二極管（Light Emitting Diode，LED）而構成，發出白色光。但是，光源10發出的光只要是包含涵蓋光學測量裝置100所要求的距離範圍的波長範圍的光即可，不限定於白色光。
導光部20用於傳播光。導光部20例如包括第一纜線21、第二纜線22、第三纜線23及光耦合器24。
第一纜線21的其中一端（圖1中為左端）與光源10光學連接。第二纜線22的其中一端（圖1中為右端）與傳感頭30光學連接。第三纜線23的其中一端（圖1中為左端）與光接收部40光學連接。第一纜線21的另一端（圖1中為右端）及第三纜線23的另一端（圖1中為右端）、與第二纜線22的另一端（圖1中為左端）經由光耦合器24而光學耦合。
光耦合器24將從第一纜線21入射的光傳輸至第二纜線22，並且將從第二纜線22入射的光分割並分別傳輸至第一纜線21及第三纜線23。此外，由光耦合器24從第二纜線22傳輸至第一纜線21的光在光源10處終結。
光耦合器24是包含例如融合拉錐型（熔融拉錐型）的光耦合器而構成。另一方面，第一纜線21、第二纜線22及第三纜線23分別由例如光纖構成。各光纖既可為具有單一纖芯（core）的單纖芯，也可為具有多個纖芯的多纖芯。
傳感頭30用於向對象物TA照射光。而且，傳感頭30用於將來自對象物TA的反射光聚光。傳感頭30例如包括准直透鏡31、衍射透鏡32及物鏡33。
准直透鏡31構成為將從第二纜線入射的光轉換成平行光。衍射透鏡32構成為使平行光產生沿著光軸方向的色差。物鏡33構成為將產生了色差的光聚集並照射於對象物TA。由衍射透鏡32產生了軸上色差，因而從物鏡33照射的光是每個波長在不同距離（位置）具有焦點。
圖1所示的示例中，表示了焦點距離相對長的第一波長的光L1、及焦點距離相對短的第二波長的光L2。第一波長的光L1在對象物TA的表面對焦（聚焦），另一方面，第二波長的光L2在對象物TA的近前對焦（聚焦）。
經對象物TA的表面反射的光通過物鏡33及衍射透鏡32而由准直透鏡31聚光，入射至第二纜線22。反射光中的第一波長的光L1在成為共焦點的第二纜線22的端面對焦，大部分入射至第二纜線22。另一方面，其他波長在第二纜線22的端面未對焦，未入射至第二纜線22。入射至第二纜線22的反射光是由光耦合器24將其一部分傳輸至第三纜線23，出射至光接收部40。
當第二纜線22為光纖時，其纖芯相當於針孔（pin hole）。因此，通過減小光纖的纖芯徑，而將反射光聚光的針孔變小，從而能夠穩定地檢測在對象物TA的表面對焦的波長的光。
此外，本實施方式的傳感頭30相當於本發明的“光學系統”的一例。而且，本實施方式的准直透鏡31相當於本發明的“聚光透鏡”的一例。
如上文所述，作為用於將反射光聚光的聚光透鏡，傳感頭30包含單一的准直透鏡31，由此與包含多個聚光透鏡的情況相比，能夠簡化傳感頭30。
光接收部40用於針對經對象物TA的表面反射並由傳感頭30聚光的反射光，獲得後述的光接收量分佈信號。光接收部40例如包括准直透鏡41、衍射光柵42、調整透鏡43、光接收傳感器44及處理電路45。
准直透鏡41構成為將從第三纜線入射的光轉換為平行光。衍射光柵42構成為將所述平行光分光（分離）為每個波長成分。調整透鏡43構成為調整經分光的各波長的光的點徑。
光接收傳感器44構成為對於經分光的光，針對每個波長成分可檢測光接收量。光接收傳感器44是包含多個光接收元件而構成。各光接收元件是與衍射光柵42的分光方向對應地一維排列。由此，各光接收元件是與經分光的各波長成分的光對應地配置，光接收傳感器44針對每個波長成分可檢測光接收量。
光接收傳感器44的一個光接收元件對應於一個像素。因此，也可謂光接收傳感器44構成為多個像素各自可檢測光接收量。此外，各光接收元件不限定於一維排列的情況，也可二維排列。各光接收元件優選例如在包含衍射光柵42的分光方向的檢測面上二維排列。
各光接收元件基於從處理電路45輸入的控制信號，根據在規定的曝光時間的期間中接收到的光的光接收量而蓄積電荷。而且，各光接收元件基於從處理電路45輸入的控制信號，在曝光時間以外、即非曝光時間的期間，輸出與蓄積的電荷相應的電信號。由此，將在曝光時間內接收到的光接收量轉換成電信號。
處理電路45構成為控制光接收傳感器44的光接收。而且，處理電路45構成為針對從光接收傳感器44的各光接收元件輸入的電信號，進行用於輸出至控制部50的信號處理。處理電路45例如是包含放大電路及模-數（Analog-to-Digital，A/D）轉換電路而構成。放大電路將從各光接收元件輸入的電信號以規定的增益分別放大。另外，A/D轉換電路針對經放大的各光接收元件的電信號，進行採樣、量化及編碼，轉換成數字信號。這樣，將各光接收元件所檢測到的光接收量轉換成數字值，獲得每個光接收元件、即每個像素的光接收量的分佈信號（以下也簡稱為“光接收量分佈信號”）。處理電路45將此光接收量分佈信號輸出至控制部50。
控制部50構成為控制光學測量裝置100的各部的動作。控制部50例如是包含中央處理器（Central Processing Unit，CPU）等微處理器與只讀存儲器（Read Only Memory，ROM）、隨機存取存儲器（Random Access Memory，RAM）、緩沖存儲器等存儲器而構成。控制部50包括例如測量部51、修正部52、存儲部53及獲取部54作為其功能結構。
測量部51構成為基於光接收量分佈信號，測量光學測量裝置100到對象物TA的距離，準確而言為傳感頭30到對象物TA的距離。圖1所示的示例中，此距離是Z軸方向的距離。
此處，一面參照圖2及圖3一面對基於光接收量分佈信號的距離測量進行說明。圖2是例示光接收量分佈信號的一例的波形圖。圖3是例示光接收量分佈信號的另一例的波形圖。圖2及圖3中，橫軸為像素（光接收傳感器44的各光接收元件），縱軸為光接收量。
如圖2所示，通常光接收量分佈信號具有某像素的光接收量成為峰值的波形。如上文所述，傳感頭30到對焦的點的距離視波長而不同，因而從光接收傳感器44獲得的光接收量分佈信號中的峰值光接收量的像素，是與從傳感頭30照射並在對象物TA處對焦的光的波長對應的像素。另外，此波長與傳感頭30到對象物TA的距離對應。圖1所示的示例中，在對象物TA的表面對焦的第一波長的光L1作為光接收量分佈信號的峰值光接收量的波長而顯現。
具體而言，在將光接收量分佈信號的峰值光接收量設為100%時，求出50%的光接收量的線與光接收量分佈信號的兩個交點的中間點，獲得與此中間點的像素對應的波長λ。
波長λ與距離的關係（對應）是預先存儲於控制部50的存儲器等。測量部51通過參照所述關係，而基於反射光的光接收量分佈信號，測量傳感頭30到對象物TA的距離。
另一方面，有時因傳感頭30的像差等的影響，而如圖3所示那樣，光接收量分佈信號產生變形。此時，當與所述同樣地，針對峰值光接收量的50%的光接收量的線與光接收量分佈信號的兩個交點的中間點，獲得與此像素對應的波長λ'時，有時測量部51測量的距離（以下稱為“測量距離”）與真值的誤差變大。此誤差在傳感頭30包含單一的聚光透鏡時更明顯。
回到圖1的說明，修正部52構成為基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值，對由測量部51所測量的測量距離進行修正。
本發明的發明人發現，光接收量分佈信號的波形中的規定特性值、與測量距離的誤差之間存在相關關係。因此，通過利用此相關關係，可基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正測量距離。因此，即便光接收量分佈信號產生了變形時，也能夠減小測量距離的誤差。
存儲部53構成為存儲程序或數據等。而且，存儲部53構成為在光接收量分佈信號的波形中的規定特性值、與測量距離的誤差之間存儲相關關係。
此處，參照圖4對光接收量分佈信號的波形中的規定特性值進行說明。圖4是例示光接收量分佈信號的波形中的規定特性值的波形圖。圖4中，橫軸為像素（光接收傳感器44的各光接收元件），縱軸為光接收量。
如圖4所示，在產生了變形的光接收量分佈信號的波形中，半高寬Whv是表示峰值光接收量Ppk的50%的光接收量的線、與光接收量分佈信號的兩個交點的長度（寬度）的值。而且，斜率SL是在峰值光接收量Ppk的大於0%且100%以下的範圍中，求出至少兩個值的光接收量的線與光接收量分佈信號的交點的中間點，表示通過此至少兩個中間點的直線的斜率的值。例如，能夠根據峰值光接收量Ppk的50%的光接收量的線與光接收量分佈信號的交點的中間點、和峰值光接收量Ppk的100%的光接收量的線與光接收量分佈信號的交點（＝中間點），求出通過此兩個點的直線的斜率SL。
本發明的發明人發現，這些值、即光接收量分佈信號的波形中的斜率SL、半高寬Whv及峰值光接收量Ppk，在與測量距離的誤差之間具有相對強的相關關係。
此處，一面參照圖5至圖7，一面對光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差的關係進行說明。圖5是例示光接收量分佈信號的波形中的斜率SL與測量距離的誤差的關係的一例的圖表。圖6是例示光接收量分佈信號的波形中的半高寬Whv與測量距離的誤差的關係的一例的圖表。圖7是例示光接收量分佈信號的波形中的峰值光接收量Ppk與測量距離的誤差的關係的一例的圖表。圖5中的橫軸為光接收量分佈信號的波形中的斜率SL，圖6中的橫軸為光接收量分佈信號的波形中的半高寬Whv，圖7中的橫軸為光接收量分佈信號的波形中的峰值光接收量Ppk。而且，各圖中，縱軸為測量距離的近似誤差。進而，對象物TA是將不鏽鋼（steel use stainless，SUS）作為其材料而構成，表面粗糙度Rz為3.2 μm。
如圖5至圖7所示，光接收量分佈信號的波形中的斜率SL、半高寬Whv及峰值光接收量Ppk與測量距離的誤差之間可見相關關係。因此，通過基於光接收量分佈信號的波形中的斜率SL、半高寬Whv或峰值光接收量Ppk與測量距離的誤差的相關關係，可高精度地修正測量距離，從而能夠進一步減小測量距離的誤差。
光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差的相關關係能以表（table）形式表示。因此，存儲部53也可將光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差的相關關係以表形式存儲。
而且，可根據光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差的多個相關關係，導出數學公式。即，光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差的相關關係可由將光接收量分佈信號的波形中的規定特性值設為獨立變量，將測量距離的誤差設為從屬變量的數學公式來表示。因此，存儲部53也可將光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差的相關關係以所述數學公式而存儲。由此，與以表（table）形式存儲相關關係的情況相比，能夠削減存儲部53的存儲容量。
所述數學公式也可對光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差的多個相關關係，應用人工智能（Artificial Intelligence，AI）學習而導出。此時，將光接收量分佈信號的波形中的規定特性值、及測量距離的誤差作為參數使AI進行學習。
回到圖1的說明，獲取部54構成為從光接收量分佈信號的波形獲取規定特性值。獲取部54例如在光接收量分佈信號的波形中，獲取所述斜率SL、半高寬Whv或峰值光接收量Ppk。
修正部52例如從存儲部53讀出所述相關關係，基於此相關關係及由獲取部54獲取的規定特性值而求出測量距離的誤差。然後，從測量距離中減去所述誤差，由此對由測量部51所測量的測量距離進行修正。由此，能夠簡易地修正測量距離，從而能夠容易地實現減小測量距離的誤差的光學測量裝置100。
顯示部60構成為顯示經修正部52所修正的測量距離。顯示部60構成為還顯示設定內容、動作狀態、通信狀態等。顯示部60例如是包含多位的7或11段顯示器、與以多色發光的顯示燈而構成。
操作部70用於通過利用者（用戶）的操作而輸入信息。具體而言，操作部70用於輸入所述相關關係的信息。相關關係的信息例如在此相關關係是由數學公式表示時，為此數學公式的係數及常數的信息，或修正部52修正測量距離時的修正值。操作部70例如可包含按鈕、開關等而構成。此時，當利用者操作按鈕、開關等時，將與操作相應的信號輸入至控制部50。另外，控制部50可通過生成與所述信號對應的數據，從而將相關關係的信息輸入至光學測量裝置100。由此，例如能夠輸入在利用者（用戶）的使用環境下獲得的信息，可基於此信息而變更或更新規定特性值與所測量的距離的誤差之間的相關關係。
這樣，傳感頭30使包含多個波長成分的光產生沿著光軸方向的色差，將產生了色差的光照射於對象物TA，光接收部40構成為針對每個波長成分可檢測光接收量，由此能夠容易地實現減小測量距離的誤差的白色共焦方式的光學測量裝置100。
接著，一面參照圖8一面對光學測量裝置100的測量結果進行說明。圖8是例示本實施方式的光學測量裝置100的測量距離的一例的圖表。圖8中，橫軸為圖1所示的X軸方向的位置，縱軸為將規定的基準值、例如將20 mm設為零時的光學測量裝置100的測量距離，單位為μm。而且，採用斜率SL作為光接收量分佈信號的波形中的規定特性值，存儲部53存儲圖5所示的相關關係。另外，對象物TA是由不鏽鋼（SUS）構成，表面粗糙度Rz為3.2 μm。進而，為了進行比較，以實線表示經修正的測量距離，以點劃線表示未修正的測量距離。
如圖8所示，以點劃線表示的未修正的測量距離產生了較表面粗糙度Rz即3.2 μm更大的誤差。相對於此，以實線表示的經修正的測量距離在X軸方向的所有位置，減小至誤差小於表面粗糙度Rz的3.2 μm的值。
本實施方式中，表示了對象物TA為不鏽鋼（SUS）的示例，但不限定於此。光學測量裝置100只要將來自傳感頭30的光反射，則對象物TA的種類、材料、形狀等不限。
圖9是例示光接收量分佈信號的波形中的斜率SL與測量距離的誤差的關係的另一例的圖表。圖10是例示本實施方式的光學測量裝置100的測量距離的另一例的圖表。圖9中的橫軸為光接收量分佈信號的波形中的斜率SL，圖10中的橫軸為圖1所示的X軸方向的距離（高度），且是將規定基準值、例如將20 mm設為零時的距離，單位為mm。各圖中，縱軸為測量距離的誤差，單位為μm。而且，對象物TA為互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）。進而，為了進行比較，以實線表示經修正的測量距離的誤差，以點劃線表示未修正的測量距離的誤差。
如圖9所示，即便對象物TA為CMOS時，光接收量分佈信號的波形中的斜率SL與測量距離的誤差之間也可見相關關係。而且，如圖10所示，確認到不論光學測量裝置100到對象物TA的距離（高度）如何，均能夠通過基於光接收量分佈信號的波形中的斜率SL來修正測量距離，從而減小測量距離的誤差。
此外，對象物TA不限定於其表面為平面狀的情況。雖省略圖示及其說明，但對象物TA也可如例如透鏡等那樣具有曲面。此時，在此曲面的角度變大的位置，測量距離的誤差有變大的傾向，但通過基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值來修正測量距離，而能夠減小測量距離的誤差。
而且，本實施方式中，表示了光學測量裝置100為白色共焦方式的示例，但不限定於此。本發明的光學測量裝置例如也可為三角測距方式。此時，光學測量裝置包括下述部分即可：光源，發出光；光學系統，將經對象物TA反射的反射光聚光；光接收部，針對反射光而獲得每個像素的光接收量分佈信號；測量部，基於光接收量分佈信號而測量光學測量裝置到對象物TA的距離；以及修正部，基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正測量距離。
這樣，根據本實施方式的光學測量裝置100及光學測量方法，基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的測量距離。此處，本發明的發明人發現，光接收量分佈信號的波形中的規定特性值與測量距離的誤差之間存在相關關係。另外，通過利用此相關關係，可基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正測量距離。因此，即便光接收量分佈信號產生了變形時，也能夠減小測量距離的誤差。
以上說明的實施方式是為了使本發明容易理解，並非用於限定解釋本發明。實施方式所包括的各元件及其配置、材料、條件、形狀及尺寸等不限定於例示而能夠適當變更。而且，可將不同實施方式所示的結構彼此局部地替換或組合。
（附記） 1. 一種光學測量裝置100，包括： 光源10，發出光； 傳感頭30，將經對象物TA反射的反射光聚光； 光接收部40，構成為多個像素各自可檢測光接收量，且針對聚光的反射光而獲得每個像素的光接收量分佈信號； 測量部51，基於光接收量分佈信號而測量光學測量裝置100到對象物TA的距離；以及 修正部52，基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的測量距離。 8. 一種光學測量方法，是光學測量裝置100所使用，包括： 光源10發出光的步驟； 傳感頭30將經對象物TA反射的反射光聚光的步驟； 光接收部40針對所聚光的反射光而獲得每個像素的光接收量分佈信號，且光接收部40構成為多個像素各自可檢測光接收量的步驟； 測量部51基於光接收量分佈信號而測量光學測量裝置100到對象物TA的距離的步驟；以及 修正部52基於光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的測量距離的步驟。
10‧‧‧光源 20‧‧‧導光部 21‧‧‧第一纜線 22‧‧‧第二纜線 23‧‧‧第三纜線 24‧‧‧光耦合器 30‧‧‧傳感頭 31、41‧‧‧准直透鏡 32‧‧‧衍射透鏡 33‧‧‧物鏡 40‧‧‧光接收部 42‧‧‧衍射光柵 43‧‧‧調整透鏡 44‧‧‧光接收傳感器 45‧‧‧處理電路 50‧‧‧控制部 51‧‧‧測量部 52‧‧‧修正部 53‧‧‧存儲部 54‧‧‧獲取部 60‧‧‧顯示部 70‧‧‧操作部 100‧‧‧光學測量裝置 L1、L2‧‧‧光 Ppk‧‧‧峰值光接收量 SL‧‧‧斜率 TA‧‧‧對象物 Whv‧‧‧半高寬 λ、λ'‧‧‧波長
圖1是例示本實施方式的光學測量裝置的概略結構的結構圖。 圖2是例示光接收量分佈信號的一例的波形圖。 圖3是例示光接收量分佈信號的另一例的波形圖。 圖4是例示光接收量分佈信號的波形中的規定特性值的波形圖。 圖5是例示光接收量分佈信號的波形中的斜率與測量距離的誤差的關係的一例的圖表。 圖6是例示光接收量分佈信號的波形中的半高寬與測量距離的誤差的關係的一例的圖表。 圖7是例示光接收量分佈信號的波形中的峰值光接收量與測量距離的誤差的關係的一例的圖表。 圖8是例示本實施方式的光學測量裝置的測量距離的一例的圖表。 圖9是例示光接收量分佈信號的波形中的斜率與測量距離的誤差的關係的另一例的圖表。 圖10是例示本實施方式的光學測量裝置的測量距離的另一例的圖表。
10‧‧‧光源
20‧‧‧導光部
21‧‧‧第一纜線
22‧‧‧第二纜線
23‧‧‧第三纜線
24‧‧‧光耦合器
30‧‧‧傳感頭
31、41‧‧‧准直透鏡
32‧‧‧衍射透鏡
33‧‧‧物鏡
40‧‧‧光接收部
42‧‧‧衍射光柵
43‧‧‧調整透鏡
44‧‧‧光接收傳感器
45‧‧‧處理電路
50‧‧‧控制部
51‧‧‧測量部
52‧‧‧修正部
53‧‧‧存儲部
54‧‧‧獲取部
60‧‧‧顯示部
70‧‧‧操作部
100‧‧‧光學測量裝置
L1、L2‧‧‧光
TA‧‧‧對象物

Claims (12)

  1. 一種光學測量裝置，包括：光源，發出光；光學系統，將經對象物反射的反射光聚光；光接收部，構成為多個像素各自能檢測光接收量，且針對所聚光的所述反射光而獲得每個所述像素的光接收量分佈信號；測量部，基於所述光接收量分佈信號而測量所述光學測量裝置到所述對象物的距離；以及修正部，基於所述光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而修正所測量的所述距離，其中所述規定特性值為半高寬，所述半高寬是表示峰值光接收量的50%的光接收量的線、與所述光接收量分佈信號的兩個交點的長度的值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學測量裝置，還包括：存儲部，存儲所述規定特性值與所測量的所述距離的誤差的相關關係；及獲取部，從所述光接收量分佈信號的波形中獲取所述規定特性值，所述修正部基於所述相關關係及所獲取的所述規定特性值，求出所測量的所述距離的誤差，並從所測量的所述距離中減去所述誤差。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光學測量裝置，其中所述相關關係是由將所述規定特性值設為獨立變量，將所測量的所述距離的誤差設為從屬變量的數學公式來表示。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的光學測量裝置，還包括：操作部，用於輸入所述相關關係的信息。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光學測量裝置，其中所述光學系統包含用於將所述反射光聚光的單一的聚光透鏡。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光學測量裝置，其中所述光包含多個波長成分，所述光學系統使所述光產生沿著光軸方向的色差，將產生了色差的光照射於所述對象物，所述光接收部構成為針對每個所述波長成分能檢測光接收量。
  7. 一種光學測量方法，是光學測量裝置所使用，包括：光源發出光的步驟；光學系統將經對象物反射的反射光聚光的步驟；光接收部針對所聚光的所述反射光而獲得每個像素的光接收量分佈信號，且所述光接收部構成為多個所述像素分別能檢測光接收量的步驟；測量部基於所述光接收量分佈信號而測量所述光學測量裝置到所述對象物的距離的步驟；以及修正部基於所述光接收量分佈信號的波形中的規定特性值而 修正所測量的所述距離的步驟，其中所述規定特性值為半高寬，所述半高寬是表示峰值光接收量的50%的光接收量的線、與所述光接收量分佈信號的兩個交點的長度的值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光學測量方法，還包括：存儲部存儲所述規定特性值與所測量的所述距離的誤差的相關關係的步驟；及獲取部從所述光接收量分佈信號的波形中獲取所述規定特性值的步驟，在修正的步驟中，所述修正部基於所述相關關係及所述獲取的規定特性值而求出所測量的所述距離的誤差，且所述修正部從所測量的所述距離中減去所述誤差。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的光學測量方法，其中所述相關關係是由將所述規定特性值設為獨立變量，且將所測量的所述距離的誤差設為從屬變量的數學公式來表示。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的光學測量方法，還包括：將所述相關關係的信息輸入至操作部的步驟。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的光學測量方法，其中所述光學系統包含用於將所述反射光聚光的單一的聚光透鏡。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的光學測量方法，其中所述光包含多個波長成分，所述光學測量方法還包括：所述光學系統使所述光產生沿著 光軸方向的色差，所述光學系統將產生了色差的光照射於所述對象物的步驟，所述光接收部構成為針對每個所述波長成分能檢測光接收量。
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