[發明專利]形狀測量裝置

有效

• 申請號: 201710939654.4
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107941164B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 跡路隆;秋柴雄二
• 申請（專利權）人: 株式會社基恩士
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 李銘;崔利梅

本申請提供一種形狀測量裝置，其能夠在寬的測量范圍內，高速、高精度地測量測量對象的表面形狀，同時使形狀測量裝置配置得緊湊。可移動部(141)和平衡部(142)由支撐部(125)支撐，并且通過驅動單元(150)相對于支撐部(125)沿彼此相反的方向往復運動。分束器和反光鏡附接至可移動部(141)。測量光和參考光通過分束器分別被引導到測量對象(S)和反光鏡，且通過測量對象(S)反射的測量光和通過反光鏡反射的參考光被引導到光接收部。可移動部(141)往復運動，由此測量光的光程與參考光的光程之差改變。基于可移動部(141)相對于支撐部(125)的相對位置和光接收部的多個像素的光接收量，來獲取測量對象(S)的多個部分的表面形狀。

技術領域

本發明涉及一種測量測量對象的表面形狀的形狀測量裝置。

背景技術

干涉類型的形狀測量裝置用來測量測量對象表面形狀。

在JP-A-2013-83649中描述的相干掃描干涉儀中，從光源產生的光被分為照射在物體上的測量光和照射在參考反光鏡上的參考光。由物體反射的測量光和由參考反光鏡反射的參考光疊加并由照相機檢測。在包括光源和照相機在內的光學系統相對于物體移動的狀態下，由照相機獲取圖像。基于所獲取的圖像中的干涉條紋的間隔來計算物體的表面高度。

發明內容

期望形狀測量裝置在寬的測量范圍內、高速地測量測量對象的表面形狀。然而，在JP-A-2013-83649中描述的相干掃描干涉儀中，當增加光學系統的移動范圍以擴大測量范圍或者增大光學系統的移動速度以加速測量時，整個形狀測量裝置的振動增加。為了防止這種振動，有必要增大形狀測量裝置的尺寸和重量。因此，難以使形狀測量裝置配置得緊湊的同時在寬的測量范圍內、高速地測量測量對象的表面形狀。

本發明的目的是提供一種形狀測量裝置，其能夠在寬的測量范圍內，高速、高精度測量測量對象的表面形狀，同時使形狀測量裝置配置得緊湊。

(1)根據本發明的形狀測量裝置是測量測量對象的表面形狀的形狀測量裝置，所述形狀測量裝置包括：光投射部，其被配置為發射具有多個峰值波長的光；參考體；第一光接收部，其包括二維排列的多個像素；光學系統，其被配置為：將由光投射部發射的光作為測量光引導到測量對象，將由光投射部發射的光作為參考光引導到參考體，產生由測量對象反射的測量光與由參考體反射的參考光的干涉光，以及將產生的干涉光引導到第一光接收部；可移動部，光學系統和參考體中的至少一個附接至可移動部，所述可移動部往復運動，從而改變測量光的光程與參考光的光程之差；支撐部，其被配置為支撐可移動部以能夠往復運動；位置檢測部，其被配置為檢測可移動部相對于支撐部的相對位置；形狀獲取部，其被配置為基于由位置檢測部檢測出的相對位置和第一光接收部的多個像素的光接收量，來獲取測量對象的多個部分的表面形狀；平衡部，其被支撐以能夠相對于支撐部往復運動；以及第一驅動部，其被配置為使可移動部與平衡部相對于支撐部沿彼此相反的方向往復運動。

在形狀測量裝置中，可移動部和平衡部由支撐部支撐。光學系統和參考體中的至少一個附接到可移動部。由光投射部發射的光作為測量光被引導到測量對象。由光投射部發射的光作為參考光被引導到參考體。由測量對象反射的測量光與由參考體反射的參考光的干涉光由光學系統產生并被引導到第一光接收部。

可移動部通過第一驅動部往復運動，由此測量光的光程與參考光的光程之差(在下文中被稱為光程差)改變。從第一光接收部的多個像素中的每一個來獲取根據光程差變化的光接收量的干涉圖案。由于測量光和參考光具有多個峰值波長，因此光接收量的干涉圖案不顯示空間周期性。因此，可以基于由位置檢測部檢測到的可移動部相對于支撐部的相對位置和第一光接收部的像素的光接收量，來高精度地唯一地指定與相對位置和光接收量相對應的測量對象的各部分的表面形狀。

在第一光接收部中，由于多個像素被二維排列，因此第一光接收部可以同時接收包括由測量對象的多個部分反射的測量光在內的干涉光。因此，可以高速地獲取測量對象的多個部分的表面形狀。