[發(fā)明專利]形狀測定用探頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910373464.X
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110514136B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 田中仁;舟橋隆憲;佐佐木亙
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 齊秀鳳

本發(fā)明提供一種形狀測定用探頭，形狀測定用探頭具有可動構件、觸針、空氣軸承、第1磁鐵、第2磁鐵、第1支承部、第2支承部以及彈性件。第1磁鐵和第2磁鐵相對于可動構件的軸中心大致對稱地固定在空氣軸承的上端部。第1支承部通過磁力與第1磁鐵連結。第2支承部通過磁力與第2磁鐵連結。彈性件為板狀，粘接固定于可動構件的上端部，并且載置在第1支承部和第2支承部上。

技術領域

本公開涉及獲得光學部件或者模具等的被測定面的位置信息的三維形狀測定裝置的接觸式的形狀測定用探頭。

背景技術

作為高精度地測定光學部件或者模具等的成為非球面形狀的表面形狀的方法，廣泛已知有三維形狀測定機。一般而言，具有接觸式的測定用探頭的三維形狀測定機，一邊使測定用探頭的前端與物體接觸一邊使測定用探頭沿著物體的表面移動，根據測定用探頭與基準面的位置關系來測定物體的表面形狀。作為這樣的測定機之一，有利用了激光測長器和基準平面鏡的三維形狀測定機。

在此，使用圖10，對現(xiàn)有的三維形狀測定機進行說明。圖10是現(xiàn)有的三維形狀測定機的概略結構圖。在圖10中，將物體2(例如透鏡等)載置在平臺101上。而且，三維形狀測定機100構成為：一邊使安裝于移動體103的測定用探頭105的前端與物體2的測定面2a接觸，一邊使測定用探頭105的前端沿著測定面2a追隨，從而對物體2的表面形狀進行測定。

在設置了測定用探頭105的移動體103上設置有X軸載物臺部109和Y軸載物臺部110，成為能夠使移動體103在X軸方向和Y軸方向移動的結構。由此，移動體103能夠追隨物體2的測定面2a的表面形狀，分別在X軸方向和Y軸方向上掃描移動體103。

而且，在載置有物體2的平臺101上，通過參照鏡支承部配置有X參照鏡106、Y參照鏡107、Z參照鏡108。進而，在移動體103上設置有激光測長光學系統(tǒng)104。通過光干涉法，以XYZ各自的參照鏡為基準，對測定用探頭105的距離進行測長，由此三維形狀測定機能夠獲得測定用探頭105的XYZ坐標的位置信息(例如，參照專利文獻1)。

接下來，關于自動聚焦控制分為機械結構、自動聚焦光學系統(tǒng)和控制方法，參照圖11的結構例進行說明。通過自動聚焦控制來控制探頭位置，使得測定用探頭105的前端以大致恒定的力與物體2的測定面2a接觸。

首先，對機械結構進行說明。測定用探頭105成為可動構件111插入空氣軸承131且能夠在Z坐標方向上移動的構造。此外，可動構件111在下端安裝有觸針112，在上端安裝有反射面113。對該反射面113照射激光Fzo，根據反射光進行反射面113的位置的測定。

在可動構件111上安裝有彈性地限制Z方向的移動的彈性件，具體而言安裝有板簧114。該板簧114配置為相對于可動構件111的上端向圖11的兩側延伸。而且，板簧114的兩側的下表面與引導部115的支承點133接觸，可動構件111成為經由板簧114而以支承點133為支點被懸吊的結構。在形狀測定時，在可動構件111被板簧114懸吊的狀態(tài)下，可動構件111相對于測定面2a而上下地進行追隨。此時，可動構件111的XY方向被空氣軸承131限制，成為在Z方向上自由移動的結構。

接下來，對自動聚焦光學系統(tǒng)進行說明。從半導體激光器117照射的激光G₀通過準直透鏡118，并通過偏振分束器119和λ/4波長板120。然后，激光G₀被分色鏡121反射，通過聚光透鏡122聚光于可動構件111的上端的反射面113。

然后，在反射面113反射的反射光通過聚光透鏡122，被分色鏡121反射，被偏振分束器119全反射，被透鏡123聚光。然后，光被半透半反鏡124分離為兩束，分別通過孔眼125a以及孔眼125b，由光檢測器126a以及光檢測器126b分別受光。