[發明專利]輪廓測量裝置

有效

• 申請號: 201180020970.2
• 申請日: 2011-04-26
• 公開（公告）號: CN102859318A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 伊藤由佳;藤澤晴彥
• 申請（專利權）人: 株式會社尼康
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 曹瑾

技術領域

本發明涉及用于測量要測量的物體（被測量物體）的三維（3D）輪廓的輪廓測量裝置。

背景技術

利用激光測距儀的方法已知為用于測量被測量物體的3D輪廓的常規方法（例如，參照，專利文獻1）。該方法要將激光束施加到被測量物體的表面上，以從與該激光束的施加方向不同的方向來觀察該被測量物體，并且根據三角測量原理來獲取利用該激光束照射的被測量物體的3D輪廓。在該方法中，激光束在被測量物體上掃描，由此可以獲取整個被測量物體的3D輪廓。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：美國專利No.4993835

發明內容

本發明要解決的問題

然而，在執行掃描照射的情況下，然而，激光束隨著從外部添加至測量裝置的振動而偏離預定照射角，并且所測量的3D輪廓將具有誤差。

本發明鑒于該問題而實現，并且本發明的一個目的是提供一種縮減因振動影響而造成的3D輪廓的測量誤差的輪廓測量裝置。

用于解決所述問題的手段

根據本發明一實施例的輪廓測量裝置包括：輪廓測量單元、位置獲取單元、輪廓計算單元、偏斜檢測單元和控制單元。該輪廓測量單元具有用于將預定圖案投影到被測量物體上的投影單元、和用于將由投影單元投影的圖案成像的成像單元。該位置獲取單元獲取輪廓測量單元的至少一個位置，并且獲取被測量物體上的投影圖案的圖案位置。該輪廓計算單元被連接以能夠與成像單元和位置獲取單元通信，并且基于來自成像單元的圖像信息和來自位置獲取單元的位置信息來計算被測量物體的輪廓。該偏斜檢測單元檢測投影單元的偏斜。該控制單元連接至偏斜檢測單元，并且基于由偏斜檢測單元檢測到的投影單元的偏斜來執行針對輪廓測量單元的主動修正和/或針對輪廓計算單元的被動修正。該主動修正針對輪廓測量單元的位置控制或操作控制來執行，而該被動修正針對輪廓計算單元的計算操作來執行。

根據本發明該實施例的輪廓測量裝置還可以包括移位機構，該移位機構在輪廓測量單元被由此保持的狀態下，根據來自控制單元的輸出將輪廓測量單元的位置移位，作為主動修正。

具體來說，該移位機構根據來自控制單元的輸出，對被測量物體上的由投影單元投影圖案的照明目標位置執行修正。該投影單元可以具有圖案形成單元，該圖案形成單元基于來自光源的光生成要投影到被測量物體的表面上的預定圖案。在這種情況下，該移位機構沿與圖案的投影方向垂直的方向將圖案形成單元的至少一個局部部件移位。由圖案形成單元基于來自光源的光所生成的圖案優選為線形圖案，并且該移位機構沿與所述線的縱向垂直的方向將圖案生成單元的至少一個局部部件移位。

在根據本發明該實施例的輪廓測量裝置中，控制單元基于由偏斜檢測單元檢測到的偏斜，來控制移位機構以修正被測量物體上的由投影單元投影圖案的照明目標位置，作為主動修正。

在根據本發明該實施例的輪廓測量裝置中，移位機構優選地被配置成將投影單元和成像單元保持在投影單元和成像單元的相對位置保持固定的狀態下。移位機構具有用于執行對輪廓測量單元的主動修正的修正機構、和用于相對于被測量物體移動修正機構的移動機構單元。該控制單元基于由偏斜檢測單元檢測到的偏斜與移動機構單元的移動量之間的差，來控制修正機構以修正被測量物體上的由投影單元投影圖案的照明目標位置。

在根據本發明該實施例的輪廓測量裝置中，該控制單元可以根據由偏斜檢測單元檢測到的偏斜的量，對基于從位置獲取單元輸出的信息所獲取的圖案的位置信息來執行修正控制，作為被動修正。在這種情況下，輪廓測量裝置還包括移動機構單元，該移動機構單元在保持投影單元和成像單元的相對位置的狀態下，相對于被測量物體移動投影單元和成像單元。控制單元基于由偏斜檢測單元檢測到的偏斜與移動機構單元的移動量之間的差，對從位置獲取單元獲取的圖案的圖像的投影位置來執行修正控制。

在根據本發明該實施例的輪廓測量裝置中，控制單元可以基于由偏斜檢測單元檢測到的偏斜信息來確定成像單元的成像定時，作為主動修正。在這種情況下，控制單元基于由偏斜檢測單元檢測到的偏斜信息控制成像單元成像的定時，以在偏斜的相位是預定值的整數倍時使成像單元將圖案成像。控制單元可以基于由偏斜檢測單元檢測到的偏斜信息控制成像單元成像的定時，以按在獲取一個幀的持續時間內，形成在成像單元上的圖案圖像的因偏斜而造成的運動的運動量不大于成像單元中一像素節距的這種定時來將所述圖案成像。