[發明專利]光學探測器

有效

• 申請號: 201210366993.5
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103033143A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 山縣正意;根本賢太郎
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邸萬奎

技術領域

本發明涉及一種光學探測器（probe）。

背景技術

傳統上已知非接觸式光學探測器（例如見于PCT國際申請No.2009-534969的日本譯文公布）。這種非接觸式光學探測器使用激光照射待測量的物體（以下稱為工件），檢測由工件的表面反射的光，以及獲得工件的各個點的位置坐標。

已知如圖10中示出的線光學探測器100，作為非接觸式光學探測器的示例。線光學探測器100使用擴束器103，該擴束器103允許激光變化形狀為光L1，光L1在形狀上為線的（以下稱為線激光）。在線光學探測器100中，使用準直透鏡102將由激光光源101發射的激光轉換成平行光。然后，擴束器103允許平行光變化形狀為線激光L1。因此，工件W被線激光L1照射。投射至工件W的線激光L1在工件W的表面上反射，以入射至圖像拾取元件（未示出）上。這樣，線光學探測器100可“一次”測量工件W的形狀（form）。

已知如圖11中示出的飛點（flying?spot）光學探測器200、作為非接觸式光學探測器的另一示例。飛點光學探測器200使用旋轉檢流計（galvanometer）反射鏡203。在飛點光學探測器200中，由激光光源201發射的激光通過反射鏡202入射至檢流計反射鏡203上。然后，從檢流計反射鏡203反射的光L2（以下稱為點激光（point?laser?light））的離散點照射工件W。驅動檢流計反射鏡203關于入射光旋轉。點激光L2掃描工件W的表面，使得點激光L2畫出依據檢流計反射鏡203的旋轉驅動的線。已掃描了工件W的表面的點激光L2在工件上被反射，以入射至圖像拾取元件（未示出）上。這樣，飛點光學探測器200可“順序地（in?sequence）”測量工件W的形狀。

已知如圖12中示出的旋轉反射鏡光學探測器300，作為非接觸式光學探測器的再一示例。旋轉反射鏡光學探測器300使用旋轉多面反射鏡303。在旋轉反射鏡光學探測器300中，由激光光源301發射的激光通過反射鏡302入射至多面反射鏡303上。然后，從多面反射鏡303反射的光L3（以下稱為點激光）的離散點照射工件W。驅動多面反射鏡303關于入射光旋轉。點激光L3掃描工件W的表面，使得點激光L3畫出依據多面反射鏡303的旋轉驅動的線。已掃描了工件W的表面的點激光L3在工件上被反射，以入射至圖像拾取元件（未示出）上。這樣，旋轉反射鏡光學探測器300可“順序地”測量工件W的形狀，類似于飛點光學探測器200。

通常，作為測量原理，光剖切法（light-section?method）用于非接觸式光學探測器。例如，如圖13和圖14中所示，當線光學探測器100以光剖切法測量工件W的形狀時，工件W的表面被線激光L1照射，該線激光L1通過光學系統（未示出的準直透鏡和擴束器）來自于激光光源101。因此，僅需要通過圖像拾取元件104拾取被激光照射的區域的像，以測量工件W的形狀。與飛點光學探測器200和旋轉反射鏡光學探測器300相比，光學系統中不具有移動機構的線光學探測器100更易于維護。

特別地，當利用來自傳統光學探測器的激光照射具有鏡面或邊角（corner）的工件時，有時由于多次反射而得到錯誤的形狀（false?shape）（虛假像）。

在線光學探測器100的情況中，如圖15和圖16中所示，以線形狀不斷地投射激光，并且一次獲得工件W的形狀。從而，當由于多次反射而形成虛假像時，真實像（real?image）R和虛假像（virtual?image）V不能彼此區分開，這是不合適的。

在這點上，飛點光學探測器200和旋轉反射鏡光學探測器300照射工件W，使得點激光在工件上畫出線，以順序地獲得工件W的形狀。因此，飛點光學探測器200和旋轉反射鏡光學探測器300可相對容易地識別由于多次反射而形成的虛假像。

然而，與線光學探測器100相比，飛點光學探測器200和旋轉反射鏡光學探測器300在結構上更復雜，這是因為探測器200和300在光學系統中各自都需要移動機構，如上所述。因此，探測器200和300的維護很麻煩。

此外，在需要利用馬達等控制檢流計反射鏡203的工作角度的飛點光學探測器200的情況中，除非精確地控制檢流計反射鏡203的工作角度，否則不能準確地測量工件W的形狀。此外，因為檢流計反射鏡203為移動機構，所以在長時間使用之后其性能退化。因此必須維護檢流計反射鏡203。