[發明專利]光譜共焦傳感器和測量方法

有效

• 申請號: 201710984723.3
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107976145B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 久保光司
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/06
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明提供一種光譜共焦傳感器和測量方法。該光譜共焦傳感器包括：光源部，用于射出具有不同波長的多個光束；多個光學頭，用于將從所述光源部射出的所述多個光束會聚于不同的聚焦位置處，并且射出在所述聚焦位置處被測量點反射的測量光；分光器，其包括：線傳感器，以及光學系統，其包括用于使從所述多個光學頭射出的多個測量光束發生衍射的衍射光柵，并且向所述線傳感器的不同的多個受光區域射出通過所述衍射光柵所衍射的所述多個測量光束；以及位置計算部，用于基于所述線傳感器的所述多個受光區域各自的受光位置來計算作為所述多個光學頭的測量對象的多個測量點的位置。

技術領域

本發明涉及光譜共焦傳感器和使用該光譜共焦傳感器的測量方法。

背景技術

過去，針對測量待測物體的高度等，已經使用了光譜共焦傳感器的技術。例如，日本的國際公開2014/141535(以下稱為專利文獻1)公開了使用如其圖1所示的多個頭部的共焦光學系統來進行對測量對象的位移的多點測量的共焦測量設備。

在該共焦測量設備中，在各頭部中設置有光學濾波器，并且設置要用于測量的波長帶，以使得這些頭部彼此不同。例如，在專利文獻1的圖1所示的示例中，在第一頭部10a中使用具有約400nm～600nm的波長的光，并且在第二頭部10b中使用具有約600nm～800nm的波長的光(專利文獻1的說明書中的段落[0028]、[0031]等)。

通過以這種方式使要在這些頭部中使用的光的波長帶彼此不同，可以將分光器內部所布置的攝像裝置分割成要由各頭部使用的多個區域(通道)。結果，可以針對多個光學頭僅使用一個分光器(攝像裝置)來進行測量對象的多點測量(專利文獻1的說明書中的段落[0045]～[0049]等)。

發明內容

在能夠以這種方式執行多點測量的光譜共焦傳感器中，需要能夠減少必要組件的數量的技術。

有鑒于如上所述的情形，本發明旨在提供能夠利用少量的組件來執行多點測量的光譜共焦傳感器以及使用該光譜共焦傳感器的測量方法。

為了實現上述目的，根據本發明實施例的光譜共焦傳感器包括光源部、多個光學頭、分光器和位置計算部。

所述光源部射出具有不同波長的多個光束。

所述多個光學頭將從所述光源部射出的所述多個光束會聚于不同的聚焦位置處，并且射出在所述聚焦位置處被測量點反射的測量光。

所述分光器包括線傳感器和光學系統。光學系統包括用于使從所述多個光學頭射出的多個測量光束發生衍射的衍射光柵，并且所述光學系統向所述線傳感器的不同的多個受光區域射出通過所述衍射光柵所衍射的所述多個測量光束中的各個測量光束。

所述位置計算部基于所述線傳感器的所述多個受光區域各自的受光位置來計算作為所述多個光學頭的測量對象的多個測量點各自的位置。

該光譜共焦傳感器包括用于使用從光源部射出的光進行測量的多個光學頭。從光學頭各自射出的測量光由于衍射光柵而發生衍射，并且分別向線傳感器的多個受光區域射出。因此，可以基于線傳感器的多個受光區域的各受光位置來計算多個測量點各自的位置。結果，可以在不增加衍射光柵和線傳感器的數量的情況下，利用少量的組件來執行多點測量。

所述線傳感器可以是在使用預定基準軸作為基準的情況下布置的。在這種情況下，所述光學系統可以是在使用所述預定基準軸作為基準的情況下配置的，并且所述光學系統可以包括所述多個測量光束入射的多個光入射口，其中所述多個光入射口在使用所述預定基準軸作為基準的情況下設置在不同位置處。

通過以這種方式在使用預定基準軸作為基準的情況下在布置線傳感器的同時配置光學系統，可以向線傳感器的不同受光區域射出相應的測量光。特別地，通過使用該基準軸作為基準來在不同位置處設置多個光入射口，可以容易將各測量光射出至多個受光區域。