[發明專利]表面形狀測定裝置

在審

• 申請號: 201580058799.2
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN107148550A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 宮脅崇
• 申請（專利權）人: 株式會社尼康
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 陳偉,閆劍平

技術領域

本發明涉及光學測定被測定物的表面形狀的表面形狀測定裝置。能夠精密地測定例如用于照相機或半導體制造裝置、望遠鏡等的透鏡、反射鏡等光學元件的表面形狀，特別是適于由光能透射的材質制成的被測定物的表面形狀的測定。

背景技術

作為以非接觸的方式測定被測定物的形狀的形狀測定裝置，已知有利用激光測長儀的形狀測定裝置(例如參照專利文獻1)。另外，提案有根據測定面的位置和傾斜角度來測定被測定物的形狀的形狀測定裝置(例如參照專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平11-51624號公報

專利文獻2：日本特開2003-161615號公報

發明內容

然而，在上述那種現有的形狀測定裝置中存在如下的課題。首先，在現有的形狀測定裝置中，能夠較穩定地測定反射鏡等反射光的被測定物的形狀，但有時如透鏡那樣由光能透射的材質形成的被測定物會受到背面反射的影響。

本發明是鑒于上述的課題而提出的，其目的在于，提供一種對于由透明的材質形成的被測定物也能夠穩定地測定表面形狀的表面形狀測定裝置。

為了實現上述目的，例示本發明的方式的表面形狀測定裝置具備測定頭、照射位置移動機構(例如實施方式中的工件載臺單元10、頭載臺單元30)、和控制部。在測定頭上設置有使用第一探測光對到被測定物的測定面的距離進行檢測的距離檢測器、和使用第二探測光對測定面的角度進行檢測的角度檢測器。照射位置移動機構使測定面上的第一探測光及第二探測光的照射位置移動。控制部基于第一、第二探測光的照射位置、通過距離檢測器檢測到的測定面的距離及通過角度檢測器檢測到的測定面的角度導出測定面的形狀。第一探測光及第二探測光構成為相對于所述測定面具有規定的入射角地向測定面傾斜入射。

此外，能夠構成為，所述距離檢測器及所述角度檢測器以使朝向所述測定面射出的第一探測光與第二探測光交叉的方式配設于測定頭，所述控制裝置以使第一探測光與第二探測光交叉的位置成為測定位置的方式控制照射位置移動機構的動作。

另外，所述照射位置移動機構能夠以使所述第一探測光及所述第二探測光的照射位置沿著預先設定的測定線移動的方式進行控制，第二探測光相對于所述測定面的入射面設定為與測定線正交。另外，所述距離檢測器及所述角度檢測器能夠以使第一探測光相對于所述測定面的入射面與第二探測光相對于所述測定面的入射面正交的方式配設于測定頭。

另外，能夠構成為，所述控制裝置以在所述測定位置在測定面立起的法線、和第一探測光的入射面與第二探測光的入射面之間的交線一致的方式控制所述照射位置移動機構的動作。

發明效果

在本發明的方式的表面形狀測定裝置中，構成為為了檢測測定面的距離而照射的第一探測光、及用于檢測測定面的角度的第二探測光均相對于測定面傾斜入射。因此，假如即使在被測定物由透明的材質形成的情況下，也能夠將由被測定物的測定面(表面)反射的反射光和從被測定物透射并由背面側反射的反射光分離。

附圖說明

圖1是例示本發明的方式的表面形狀測定裝置的概要結構圖。

圖2是上述表面形狀測定裝置的控制系統的概要框圖。

圖3是從圖1中的III向視方向觀察的光學單元的概要圖。

圖4是例示使探測光沿著測定線移動時的、被測定物的第一移動模式的說明圖。

圖5是表示使探測光沿著測定線移動時的、被測定物的第二移動模式的說明圖。

圖6是用于說明距離檢測器及角度檢測器的原理的說明圖，圖6的(a)是距離檢測器的原理說明圖，圖6的(b)是角度檢測器的原理說明圖。

圖7的(a)是表示距離檢測器中的第一探測光的入射面的設定狀況的說明圖，圖7的(b)是表示角度檢測器中的第二探測光的入射面的設定狀況的說明圖。

圖8是例示用于本發明的方式的表面形狀測定裝置的角度檢測器的具體結構的框圖。

圖9是用于說明通過本發明的方式的表面形狀測定裝置測定被測定物的表面形狀時的控制單元的作用的說明圖，是對測定面的曲率半徑與測定裝置的測量距離一致的球面鏡進行測定的情況下的說明圖。

圖10是用于說明通過本發明的方式的表面形狀測定裝置測定被測定物的表面形狀時的控制單元的作用的說明圖，是測定面的曲率半徑與測定裝置的測量距離不一致的情況下的說明圖。

圖11是用于說明根據通過距離檢測器檢測到的距離計算繞x軸的角度的修正值的方法的說明圖。