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JP6767753B2 - Chromatic confocal sensor and measurement method - Google Patents

Chromatic confocal sensor and measurement method Download PDF

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JP6767753B2
JP6767753B2 JP2016035124A JP2016035124A JP6767753B2 JP 6767753 B2 JP6767753 B2 JP 6767753B2 JP 2016035124 A JP2016035124 A JP 2016035124A JP 2016035124 A JP2016035124 A JP 2016035124A JP 6767753 B2 JP6767753 B2 JP 6767753B2
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Description

本発明は、クロマティック共焦点センサ及びこれを用いた測定方法に関する。 The present invention relates to a chromatic confocal sensor and a measurement method using the same.

従来、被測定物の高さ等を測定するために、クロマティック共焦点の技術が用いられている。例えば特許文献1には、その図1に示すように、クロマティックコンフォーカル変位計(以下クロマティックセンサと記載する)について開示されている。このクロマティックセンサでは、ワークの高さ(変位)に応じて、ワークに合焦する色が1対1で変わる。当該ワークに合焦する色の光を抽出し、色(光波長)を特定することで、色と1対1であるワークの高さが測定される(特許文献1の明細書段落[0002][0003]等)。 Conventionally, a chromatic confocal technique has been used to measure the height of an object to be measured. For example, Patent Document 1 discloses a chromatic confocal displacement meter (hereinafter referred to as a chromatic sensor) as shown in FIG. In this chromatic sensor, the color focused on the work changes on a one-to-one basis according to the height (displacement) of the work. By extracting light of a color that focuses on the work and specifying the color (light wavelength), the height of the work that is one-to-one with the color is measured (Patent Document 1 specification paragraph [0002]. [0003] etc.).

特許文献1に記載のクロマティックセンサでは、複屈折性結晶等でできた波長板を通過する互いに垂直な偏光成分間に、光波長に応じた位相差(光路差)が生じることを利用して、光波長の特定が行われる。これにより長作動距離、微細測定スポット、傾斜による誤差小、高分解能且つ高速応答性を同時に満足する測定が可能となっている(特許文献1の明細書段落[0030][0035]等) The chromatic sensor described in Patent Document 1 utilizes the fact that a phase difference (optical path difference) corresponding to a light wavelength is generated between polarized components perpendicular to each other passing through a wave plate made of a birefringent crystal or the like. The light wavelength is specified. This makes it possible to perform measurements that simultaneously satisfy long working distances, fine measurement spots, small errors due to inclination, high resolution, and high-speed response (paragraphs [0030] and [0035] in the specification of Patent Document 1).

特開2011−39026号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-39026

このようにクロマティックセンサでは、被測定物上で合焦して反射された測定光の波長をもとに、高い精度で被測定物の位置を測定可能であることが求められる。そのためには、測定光の波長あるいは波長に対応するパラメータを高精度に検出することが求められる。 As described above, the chromatic sensor is required to be able to measure the position of the object to be measured with high accuracy based on the wavelength of the measurement light that is focused and reflected on the object to be measured. For that purpose, it is required to detect the wavelength of the measurement light or the parameter corresponding to the wavelength with high accuracy.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、合焦位置にある被測定物により反射された測定光の波長をもとに、高精度に被測定物の位置を算出可能なクロマティック共焦点センサ、及び測定方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is a chromatic confocal that can calculate the position of the object to be measured with high accuracy based on the wavelength of the measurement light reflected by the object to be measured at the in-focus position. The purpose is to provide a sensor and a measuring method.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るクロマティック共焦点センサは、光源部と、光学ヘッドと、分光器と、信号処理・制御部とを具備する。
前記光源部は、各々波長の異なる複数の光を出射する。
前記光源ヘッドは、前記複数の光の各々を互いに異なる合焦位置に収束させる対物レンズを有し、前記複数の光のうち前記合焦位置にある被測定物により反射された光を、測定光として選択する。
前記分光器は、前記選択された測定光を複数の回折光に分割する回折格子と、前記複数の回折光のうち少なくとも2以上の回折光を受光するセンサとを有する。
前記信号処理・制御部は、前記センサにより受光される前記2以上の回折光の各々の受光位置の差をもとに、前記被測定物の位置を算出する。
In order to achieve the above object, the chromatic confocal sensor according to one embodiment of the present invention includes a light source unit, an optical head, a spectroscope, and a signal processing / control unit.
The light source unit emits a plurality of lights having different wavelengths.
The light source head has an objective lens that converges each of the plurality of lights to different focusing positions, and among the plurality of lights, the light reflected by the object to be measured at the focusing position is measured. Select as.
The spectroscope includes a diffraction grating that divides the selected measurement light into a plurality of diffracted lights, and a sensor that receives at least two or more diffracted lights among the plurality of diffracted lights.
The signal processing / control unit calculates the position of the object to be measured based on the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights received by the sensor.

このクロマティック共焦点センサでは、合焦位置にある被測定物により反射された測定光が複数の回折光に分割される。そしてセンサにより受光される2以上の回折光の各々の受光位置の差をもとに、被測定物の位置が算出される。従って例えば回折格子やセンサが配置される位置にずれが生じたとしても、2以上の回折光の各々の受光位置の差を用いることで、当該位置ずれを吸収することができる。この結果、高精度に被測定物の位置を算出することが可能となる。 In this chromatic confocal sensor, the measurement light reflected by the object to be measured in the in-focus position is divided into a plurality of diffracted lights. Then, the position of the object to be measured is calculated based on the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights received by the sensor. Therefore, for example, even if the position where the diffraction grating or the sensor is arranged is displaced, the displacement can be absorbed by using the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights. As a result, the position of the object to be measured can be calculated with high accuracy.

前記2以上の回折光は、+1次、0次、及び−1次の各回折光のうちの少なくとも2つを含んでもよい。
+1次、0次、及び−1次の各回折光を利用することで、精度よく被測定物の位置を算出することができる。
The two or more diffracted lights may include at least two of the + 1st, 0th, and -1st order diffracted lights.
By using the +1st order, 0th order, and -1st order diffracted light, the position of the object to be measured can be calculated accurately.

前記信号処理・制御部は、前記+1次及び前記−1次の各回折光の各々の受光位置の差をもとに、前記被測定物の位置を算出してもよい。
±1次の回折光の受光位置の差を用いることで精度よく被測定物の位置を算出することができる。
The signal processing / control unit may calculate the position of the object to be measured based on the difference between the light receiving positions of the +1st order and the -1st order diffracted light.
The position of the object to be measured can be calculated accurately by using the difference in the light receiving position of the ± 1st order diffracted light.

前記信号処理・制御部は、前記+1次及び前記−1次の各回折光のいずれか一方の受光位置と、前記0次の回折光の受光位置との差をもとに、前記被測定物の位置を算出してもよい。
±1次の回折光のいずれかと0次の回折光を利用することで、装置の小型化を図ることができる。
The signal processing / control unit determines the object to be measured based on the difference between the light receiving position of either the +1 or -1st order diffracted light and the light receiving position of the 0th order diffracted light. The position of may be calculated.
By using either of the ± 1st-order diffracted light and the 0th-order diffracted light, the device can be miniaturized.

前記信号処理・制御部は、前記+1次及び前記0次の各回折光の各々の受光位置の差と、前記−1次及び前記0次の各回折光の各々の受光位置の差との和をもとに、前記被測定物の位置を算出してもよい。
3つの回折光を利用することで測定精度を向上させることができる。
The signal processing / control unit is the sum of the difference in the light receiving positions of the + 1st and 0th order diffracted light and the difference in the light receiving positions of the -1st and 0th order diffracted light. The position of the object to be measured may be calculated based on the above.
The measurement accuracy can be improved by using the three diffracted lights.

前記光源部は、前記複数の光を含む白色光を出射してもよい。
これにより測定精度を向上させることができる。
The light source unit may emit white light including the plurality of lights.
This makes it possible to improve the measurement accuracy.

本発明の一形態に係る測定方法は、各々波長の異なる複数の光を含む光を出射することを含む。
前記複数の光の各々が互いに異なる合焦位置に収束される。
前記複数の光のうち前記合焦位置にある被測定物により反射された光が、測定光として選択される。
前記選択された測定光が複数の回折光に分割され、前記複数の回折光のうち少なくとも2以上の回折光がセンサにより受光される。
前記センサにより受光される前記2以上の回折光の各々の受光位置の差をもとに、前記被測定物の位置が算出される。
The measuring method according to one embodiment of the present invention includes emitting light including a plurality of lights having different wavelengths.
Each of the plurality of lights is focused on different focusing positions.
Of the plurality of lights, the light reflected by the object to be measured at the in-focus position is selected as the measurement light.
The selected measurement light is divided into a plurality of diffracted lights, and at least two or more of the diffracted lights are received by the sensor.
The position of the object to be measured is calculated based on the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights received by the sensor.

以上のように、本発明によれば、合焦位置にある被測定物により反射された測定光の波長をもとに、高精度に被測定物の位置を算出することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 As described above, according to the present invention, it is possible to calculate the position of the object to be measured with high accuracy based on the wavelength of the measurement light reflected by the object to be measured at the in-focus position. The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.

第1の実施形態に係るクロマティック共焦点センサの構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the chromatic confocal sensor which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す光学ヘッドを拡大した図である。It is an enlarged view of the optical head shown in FIG. 図1に示す分光器を拡大した図である。It is an enlarged view of the spectroscope shown in FIG. 制御部による被測定物の位置の算出例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation example of the position of the object to be measured by the control part. 比較例として挙げるクロマティックセンサの分光器の構成、及びこれを用いた測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the spectroscope of the chromatic sensor given as a comparative example, and the measurement method using this. 第2の実施形態に係るクロマティックセンサの分光器の構成、及びこれを用いた測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the spectroscope of the chromatic sensor which concerns on 2nd Embodiment, and the measurement method using this. 第3の実施形態に係るクロマティックセンサの分光器の構成、及びこれを用いた測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the spectroscope of the chromatic sensor which concerns on 3rd Embodiment, and the measurement method using this.

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るクロマティック共焦点センサの構成例を示す概略図である。以下の説明では、クロマティック共焦点センサのことを単にクロマティックセンサと記載する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a chromatic confocal sensor according to the first embodiment of the present invention. In the following description, the chromatic confocal sensor will be simply referred to as a chromatic sensor.

クロマティックセンサ100は、光学ヘッド10と、コントローラ20と、光ファイバ部30とを有する。コントローラ20は、光源部40と、分光器50と、信号処理・制御部(以下、単に制御部と記載する)60とを有する。 The chromatic sensor 100 includes an optical head 10, a controller 20, and an optical fiber unit 30. The controller 20 includes a light source unit 40, a spectroscope 50, and a signal processing / control unit (hereinafter, simply referred to as a control unit) 60.

光ファイバ部30は、ファイバスプリッタ31を有する。ファイバスプリッタ31は、光ファイバ32aから導入された光を分岐して、光ファイバ32b及び32cの各々に導出する。一方で、光ファイバ32b及び32cの各々から導入された光を、光ファイバ32aに導出する。図1に示すように、光ファイバ32aに光学ヘッド10が接続され、光ファイバ32b及び32cには光源部40及び分光器50がそれぞれ接続される。なおファイバスプリッタ31に代えて、光ファイバカプラが用いられてもよい。 The optical fiber section 30 has a fiber splitter 31. The fiber splitter 31 branches the light introduced from the optical fiber 32a and leads it out to each of the optical fibers 32b and 32c. On the other hand, the light introduced from each of the optical fibers 32b and 32c is led out to the optical fiber 32a. As shown in FIG. 1, the optical head 10 is connected to the optical fiber 32a, and the light source unit 40 and the spectroscope 50 are connected to the optical fibers 32b and 32c, respectively. An optical fiber coupler may be used instead of the fiber splitter 31.

図2は、図1に示す光学ヘッド10を拡大した図である。光学ヘッド10は、長手方向を光軸A1とするペン形状の筐体部11と、この筐体部11内に設けられた対物レンズ12とを有する。筐体部11の後端部11bの略中央に、光ファイバ32aが接続される。光ファイバ32aから出射された光は、対物レンズ12を通って、筐体部11の前端部11aから被測定物Oに向けて照射される。 FIG. 2 is an enlarged view of the optical head 10 shown in FIG. The optical head 10 has a pen-shaped housing portion 11 having an optical axis A1 in the longitudinal direction, and an objective lens 12 provided in the housing portion 11. The optical fiber 32a is connected to substantially the center of the rear end portion 11b of the housing portion 11. The light emitted from the optical fiber 32a passes through the objective lens 12 and is emitted from the front end portion 11a of the housing portion 11 toward the object O to be measured.

図2に示すように、対物レンズ12は、色収差が大きいレンズであり、光ファイバ32aから出射される光を、光軸A1上の波長λに応じた合焦位置Pに収束させる。本実施形態では、青色波長域から赤色波長域までの各々波長の異なる複数の可視光を含む白色光Wが、光ファイバ32aから対物レンズ12に向けて照射される。対物レンズ12は、白色光Wに含まれる複数の可視光の各々を、波長λに応じた互いに異なる合焦位置Pに収束させる。 As shown in FIG. 2, the objective lens 12 is a lens having a large chromatic aberration, and the light emitted from the optical fiber 32a is converged to the focusing position P corresponding to the wavelength λ on the optical axis A1. In the present embodiment, white light W including a plurality of visible light having different wavelengths from the blue wavelength region to the red wavelength region is emitted from the optical fiber 32a toward the objective lens 12. The objective lens 12 converges each of the plurality of visible lights contained in the white light W to different focusing positions P according to the wavelength λ.

図2では、対物レンズ12から前方側(図中の下方側)に向けて、対物レンズ12により分光された複数の可視光が図示されている。ここでは、RGBの3色の光が代表して図示されている。なお複数の可視光は、本実施形態において、各々波長の異なる複数の光に相当する。 In FIG. 2, a plurality of visible lights dispersed by the objective lens 12 are shown from the objective lens 12 toward the front side (lower side in the drawing). Here, three colors of RGB light are shown as representatives. In this embodiment, the plurality of visible lights correspond to a plurality of lights having different wavelengths.

波長λ1及び合焦位置P1は、複数の可視光のうち最も波長が短い可視光についての波長及び合焦位置を表し、本実施形態では青色光Bが該当する。波長λn及び合焦位置Pnは、複数の可視光のうち最も波長が長い可視光についての波長及び合焦位置を表し、本実施形態では赤色光Rが該当する。波長λk及び合焦位置Pkは、複数の可視光のうちの任意の可視光についての波長及び合焦位置を表し、図2の中では、緑色光Gが例示されている(k=1〜nである)。 The wavelength λ1 and the focusing position P1 represent the wavelength and the focusing position of the visible light having the shortest wavelength among the plurality of visible lights, and the blue light B corresponds to this embodiment. The wavelength λn and the focusing position Pn represent the wavelength and the focusing position of the visible light having the longest wavelength among the plurality of visible lights, and the red light R corresponds to this embodiment. The wavelength λk and the focusing position Pk represent the wavelength and the focusing position for any visible light among a plurality of visible lights, and in FIG. 2, the green light G is exemplified (k = 1 to n). Is).

また対物レンズ12は、合焦位置Pkにある被測定物Oにより反射された可視光を、光ファイバ32aに収束させる。従って筐体部11の後端部11bに接続される光ファイバ32aは、被測定物O上で合焦して反射される可視光が、対物レンズ12により収束されるときの共焦点の位置に接続される。これにより複数の可視光のうち合焦位置Pkにある被測定物Oにより反射された可視光を、測定光Mとして選択することが可能となる。 Further, the objective lens 12 converges the visible light reflected by the object O to be measured at the focusing position Pk on the optical fiber 32a. Therefore, the optical fiber 32a connected to the rear end portion 11b of the housing portion 11 is located at the confocal position when the visible light focused and reflected on the object O to be measured is converged by the objective lens 12. Be connected. This makes it possible to select the visible light reflected by the object O to be measured at the in-focus position Pk among the plurality of visible lights as the measurement light M.

図2では、対物レンズ12から光ファイバ32aまでの間に、被測定物Oにより反射されたRGBの3色の光が図示されている。図2に示す例では、合焦位置(図中では緑色光Gの合焦位置)に被測定物Oが存在する。従って被測定物Oにより反射された緑色光Gが、光ファイバ32aに収束される。この結果、緑色光Gが測定光Mとして選択される。このように測定光Mの波長と、光軸A1上における被測定物Oの位置は、1対1に対応する。 In FIG. 2, three colors of RGB light reflected by the object O to be measured are shown between the objective lens 12 and the optical fiber 32a. In the example shown in FIG. 2, the object O to be measured exists at the focusing position (the focusing position of the green light G in the drawing). Therefore, the green light G reflected by the object O to be measured is converged on the optical fiber 32a. As a result, the green light G is selected as the measurement light M. In this way, the wavelength of the measurement light M and the position of the object to be measured O on the optical axis A1 have a one-to-one correspondence.

筐体部11と、筐体部11に所定の位置関係で配置される光ファイバ32a及び対物レンズ12とにより、本実施形態に係る光学系が実現される。なお当該光学系として機能する構成は限定されない。例えば測定光Mを選択するために、ピンホール等が用いられてもよい。また対物レンズ12の他にコリメータレンズ等の他のレンズが使用されてもよい。 The optical system according to the present embodiment is realized by the housing portion 11, the optical fiber 32a and the objective lens 12 arranged in the housing portion 11 in a predetermined positional relationship. The configuration that functions as the optical system is not limited. For example, a pinhole or the like may be used to select the measurement light M. Further, in addition to the objective lens 12, another lens such as a collimator lens may be used.

図1に示す光源部40は、白色光Wを出射する。光源部40の具体的な構成は限定されず、LED等の固体光源や水銀ランプ等の任意の光源41が用いられてよい。光源部40から出射された白色光Wは、光ファイバ32b、ファイバスプリッタ31、及び光ファイバ32aを介して、光学ヘッド10内に出射される。 The light source unit 40 shown in FIG. 1 emits white light W. The specific configuration of the light source unit 40 is not limited, and a solid light source such as an LED or an arbitrary light source 41 such as a mercury lamp may be used. The white light W emitted from the light source unit 40 is emitted into the optical head 10 via the optical fiber 32b, the fiber splitter 31, and the optical fiber 32a.

図3は、図1に示す分光器50を拡大した図である。分光器50は、光学ヘッド10から光ファイバ32aに送り出された測定光Mの波長を検出するためのブロックである。測定光Mは、光ファイバ32a、ファイバスプリッタ31、及び光ファイバ32cを介して、分光器50内に照射される。 FIG. 3 is an enlarged view of the spectroscope 50 shown in FIG. The spectroscope 50 is a block for detecting the wavelength of the measurement light M transmitted from the optical head 10 to the optical fiber 32a. The measurement light M is irradiated into the spectroscope 50 via the optical fiber 32a, the fiber splitter 31, and the optical fiber 32c.

分光器50は、コリメータレンズ51と、回折格子52と、結像レンズ53と、遮光板54と、リニアセンサ55とを有する。図3に示すように、これらの部材は、光ファイバ32cから出射される測定光Mの光軸A2(光束の中心軸)に直交するように、また各々の中央部が光軸A2上に位置するように配置される。 The spectroscope 50 includes a collimator lens 51, a diffraction grating 52, an imaging lens 53, a light-shielding plate 54, and a linear sensor 55. As shown in FIG. 3, these members are arranged so as to be orthogonal to the optical axis A2 (central axis of the luminous flux) of the measurement light M emitted from the optical fiber 32c, and their central portions are located on the optical axis A2. Arranged to do.

コリメータレンズ51は、光ファイバ32cから出射された測定光Mを回折格子52上に略均一に照射する。 The collimator lens 51 irradiates the diffraction grating 52 with the measurement light M emitted from the optical fiber 32c substantially uniformly.

回折格子52は、測定光Mを複数の回折光Lに分割する。回折格子52は、典型的には、±n次の2つの回折光Lを、0次の回折光に対して略対称の位置に出現させる。回折格子52の具体的な構成は限定されず、任意のものが用いられてよい。 The diffraction grating 52 divides the measurement light M into a plurality of diffracted lights L. The diffraction grating 52 typically causes two ± nth-order diffracted lights L to appear at positions substantially symmetrical with respect to the 0th-order diffracted light. The specific configuration of the diffraction grating 52 is not limited, and any one may be used.

結像レンズ53は、回折格子52により生成された複数の回折光Lの各々を、リニアセンサ55上にてスポット状に結像することが可能である。本実施形態では、回折格子52の各格子(各スリット)から出射される+1次、0次、−1次の各回折光L1、L0、及びL2が、結像レンズ53に入射し、リニアセンサ55に向けて出射される。なお図3の中では、図示を簡略化するために、3つの格子からの回折光のみが図示されている。 The imaging lens 53 can form a spot-like image of each of the plurality of diffracted lights L generated by the diffraction grating 52 on the linear sensor 55. In the present embodiment, the + 1st, 0th, and -1st order diffracted lights L1, L0, and L2 emitted from each of the diffraction gratings 52 (each slit) are incident on the imaging lens 53 and are linear sensors. It is emitted toward 55. In FIG. 3, only diffracted light from the three grids is shown for simplification.

遮光板54は、結像レンズ53からリニアセンサ55に向けて出射される0次の回折光L0を遮蔽する。従って本実施形態では、±1次の2つの回折光L1及びL2が、リニアセンサ55上に結像される。 The light-shielding plate 54 shields the 0th-order diffracted light L0 emitted from the imaging lens 53 toward the linear sensor 55. Therefore, in the present embodiment, two ± primary diffracted lights L1 and L2 are imaged on the linear sensor 55.

リニアセンサ55は、一方向に並ぶ複数のピクセル(受光素子)56を有する。各ピクセル56は、受光した光の強度に応じた信号を出力する。リニアセンサ55の具体的な構成は限定されず、例えばC−MOSラインセンサやCCDラインセンサ等が用いられる。 The linear sensor 55 has a plurality of pixels (light receiving elements) 56 arranged in one direction. Each pixel 56 outputs a signal corresponding to the intensity of the received light. The specific configuration of the linear sensor 55 is not limited, and for example, a C-MOS line sensor, a CCD line sensor, or the like is used.

なお図3に示す結像レンズ53は、色収差が小さいレンズであり、測定光Mの波長にかかわらず、±1次の各回折光L1及びL2を、リニアセンサ55上にスポット状に結像することができる。一方で、回折格子52から出射される各回折光Lの出射角は、測定光Mの波長に依存する。従ってリニアセンサ55上のスポットの位置は、測定光Mの波長に対応するパラメータとなる。 The imaging lens 53 shown in FIG. 3 is a lens having small chromatic aberration, and forms ± primary diffracted lights L1 and L2 in a spot shape on the linear sensor 55 regardless of the wavelength of the measurement light M. be able to. On the other hand, the emission angle of each diffracted light L emitted from the diffraction grating 52 depends on the wavelength of the measured light M. Therefore, the position of the spot on the linear sensor 55 is a parameter corresponding to the wavelength of the measurement light M.

リニアセンサ55は、本実施形態において、複数の可視光のうち少なくとも2以上の回折光を受光するセンサに相当する。また回折格子52及びリニアセンサ55により、本実施形態に係る検出部が実現される。 In the present embodiment, the linear sensor 55 corresponds to a sensor that receives at least two or more diffracted lights out of a plurality of visible lights. Further, the detection unit according to the present embodiment is realized by the diffraction grating 52 and the linear sensor 55.

リニアセンサ55により出力された信号は、信号ケーブル57を介して図1に示す制御部60に送信される。なお±1次の回折光L1及びL2以外の回折光がリニアセンサ55に入射しないように、遮光機構等が分光器50内に設けられてもよい。 The signal output by the linear sensor 55 is transmitted to the control unit 60 shown in FIG. 1 via the signal cable 57. A light-shielding mechanism or the like may be provided in the spectroscope 50 so that diffracted light other than ± primary diffracted light L1 and L2 does not enter the linear sensor 55.

制御部60は、本実施形態において算出部として機能し、リニアセンサ55から受信した信号をもとに被測定物Oの位置を算出する。例えば所定の基準位置にて光学ヘッド10が保持され、被測定物Oに複数の可視光が出射される。そしてリニアヘッド55からの信号をもとに、基準位置を基準とした被測定物Oの位置が算出される。これに限定されず、光学ヘッド10の位置情報が取得され、当該位置情報が被測定物Oの位置の算出に用いられてもよい。 The control unit 60 functions as a calculation unit in the present embodiment, and calculates the position of the object to be measured O based on the signal received from the linear sensor 55. For example, the optical head 10 is held at a predetermined reference position, and a plurality of visible lights are emitted to the object O to be measured. Then, based on the signal from the linear head 55, the position of the object to be measured O with reference to the reference position is calculated. Not limited to this, the position information of the optical head 10 may be acquired and the position information may be used to calculate the position of the object O to be measured.

また被測定物Oの位置として、光学ヘッド10から被測定物Oまでの距離が算出されてもよい。また被測定物Oが移動する場合でも、当該移動に応じて出力されるリニアセンサ55からの信号をもとに、被測定物Oの移動量を算出することも可能である(例えば図2に示す矢印Y参照)。 Further, the distance from the optical head 10 to the object to be measured O may be calculated as the position of the object to be measured O. Further, even when the object to be measured O moves, it is possible to calculate the amount of movement of the object to be measured O based on the signal from the linear sensor 55 output in response to the movement (for example, in FIG. 2). See arrow Y).

光学ヘッド10が、被測定物Oの上方から使用される場合には、被測定物Oの高さが被測定物Oの位置として算出される。もちろんこれに限定されず、任意の方向にて光学ヘッド10が使用され、当該方向における位置が算出されてもよい。 When the optical head 10 is used from above the object O to be measured, the height of the object O to be measured is calculated as the position of the object O to be measured. Of course, the present invention is not limited to this, and the optical head 10 may be used in any direction and the position in that direction may be calculated.

制御部60は、例えばCPU、メモリ(RAM、ROM)、I/O(Input/Output)等が1チップに収められたマイコン(マイクロコンピュータ)により実現可能である。マイコンによる種々の処理は、チップ内のCPUがメモリに記憶された所定のプログラムに従って動作することで実行される。これに限定されず、制御部60を実現するために、他のIC(集積回路)等が適宜用いられてもよい。 The control unit 60 can be realized by, for example, a microcomputer (microcomputer) in which a CPU, a memory (RAM, ROM), an I / O (Input / Output), and the like are housed in one chip. Various processes by the microcomputer are executed by operating the CPU in the chip according to a predetermined program stored in the memory. Not limited to this, other ICs (integrated circuits) or the like may be appropriately used in order to realize the control unit 60.

図4は、制御部60による被測定物Oの位置の算出例を示すフローチャートである。まずリニアセンサ55上に結像される回折光Lのスポットとリニアセンサ55との間で相対的な位置ずれが発生しない、通常時におけるフローチャートを参照して説明を行う。 FIG. 4 is a flowchart showing an example of calculating the position of the object O to be measured by the control unit 60. First, a description will be given with reference to a flowchart in a normal state in which a relative positional deviation does not occur between the spot of the diffracted light L imaged on the linear sensor 55 and the linear sensor 55.

ステップ101(ST101)において、リニアセンサ55から出力される信号をもとに、信号強度のピーク値を出力するピクセル56の位置(ピークピクセル位置)が検出される。このピークピクセル位置は、センサにより受光される2以上の回折光の各々の受光位置に相当する。 In step 101 (ST101), the position (peak pixel position) of the pixel 56 that outputs the peak value of the signal strength is detected based on the signal output from the linear sensor 55. This peak pixel position corresponds to each light receiving position of the two or more diffracted lights received by the sensor.

本実施形態では、+1次の回折光L1のピークピクセル位置と、−1次の回折光L2のピークピクセル位置とが検出される。本実施形態では、ピクセルナンバーPixNがそのままピークピクセル位置として検出される。以下、±1次の各回折光L1及びL2のピークピクセル位置をそれぞれPixN1及びPixN2と記載する。 In the present embodiment, the peak pixel position of the +1st-order diffracted light L1 and the peak pixel position of the -1st-order diffracted light L2 are detected. In this embodiment, the pixel number PixN is detected as it is as the peak pixel position. Hereinafter, the peak pixel positions of the ± 1st-order diffracted lights L1 and L2 are referred to as PixN1 and PixN2, respectively.

ステップ102(ST102)において、以下の式により、2つのピークピクセル位置の差Dpixが算出される。
Dpix=PixN2−PixN1
In step 102 (ST102), the difference Dpix between the two peak pixel positions is calculated by the following formula.
Dpix = PixN2-PixN1

差Dpixは、例えば常に大きい値のピクセルナンバーから小さい値のピクセルナンバーが差し引かれることで算出される。あるいは2つのピクセルナンバーの差の絶対値が差Dpixとして算出されてもよい(第3の実施形態の図7参照)。 The difference Dpix is calculated by, for example, always subtracting a small value pixel number from a large value pixel number. Alternatively, the absolute value of the difference between the two pixel numbers may be calculated as the difference Dpix (see FIG. 7 of the third embodiment).

ステップ103(ST103)において、差Dpixをもとに、被測定物Oの位置(ここでは距離Distと記載する)が算出される。上記したように、リニアセンサ55上のスポットの位置は、測定光Mの波長に対応する。従って±1次の各回折光L1及びL2の各ピークピクセル位置PixN1及びPixN2の差Dpixも、測定光Mの波長に対応するパラメータとなる。この結果、差Dpixをもとに距離Distを算出することができる。 In step 103 (ST103), the position of the object to be measured O (referred to as the distance Dist here) is calculated based on the difference Dpix. As described above, the position of the spot on the linear sensor 55 corresponds to the wavelength of the measurement light M. Therefore, the difference Dpix between the peak pixel positions PixN1 and PixN2 of each of the ± primary diffracted lights L1 and L2 is also a parameter corresponding to the wavelength of the measurement light M. As a result, the distance Dist can be calculated based on the difference Dpix.

図4に示すように本実施形態では、校正テーブルが用いられることで、差Dpixから距離Distが算出される。校正テーブルは、距離Distを調整しながらクロマティックセンサ100を動作させることで予め作成され、制御部60のメモリ等に格納される。校正テーブルの作成方法及び作成するタイミング等は限定されない。 As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the distance Dist is calculated from the difference Dpix by using the calibration table. The calibration table is created in advance by operating the chromatic sensor 100 while adjusting the distance Dist, and is stored in the memory or the like of the control unit 60. The method and timing of creating the calibration table are not limited.

また距離Distの算出は、校正テーブルが用いられる方法に限定されない。例えばメモリ等に所定の演算式が格納され、当該演算式を用いて差Dpixから距離Distへの演算が実行されてもよい。あるいは差Dpixから測定光Mの波長が算出されてもよい。そして校正テーブルや演算等により、波長から距離Distが算出されてもよい。 Further, the calculation of the distance Dist is not limited to the method in which the calibration table is used. For example, a predetermined calculation formula may be stored in a memory or the like, and the calculation from the difference Dpix to the distance Dist may be executed using the calculation formula. Alternatively, the wavelength of the measurement light M may be calculated from the difference Dpix. Then, the distance Dist may be calculated from the wavelength by a calibration table, calculation, or the like.

リニアセンサ55上に結像される回折光Lのスポットとリニアセンサ55との間で相対的な位置ずれが発生する場合について説明する。例えば温度や湿度等の環境変動や、クロマティックセンサの運搬中の状況、あるいは長時間の使用等により、回折格子52やリニアセンサ55が配置される位置にずれが生じてしまう場合がある。この場合、リニアセンサ55上のスポットとリニアセンサ55との間で相対的な位置ずれが生じてしまう。 A case where a relative positional deviation occurs between the spot of the diffracted light L imaged on the linear sensor 55 and the linear sensor 55 will be described. For example, the position where the diffraction grating 52 or the linear sensor 55 is arranged may be displaced due to environmental changes such as temperature and humidity, a condition during transportation of the chromatic sensor, or long-term use. In this case, a relative misalignment occurs between the spot on the linear sensor 55 and the linear sensor 55.

位置ずれが発生した場合において本発明に係る距離Distの測定方法を実行した場合、図4の位置ずれ有りのフローチャートを参照すると、まずステップ101(ST101)にて、±1次の各回折光L1及びL2のピークピクセル位置PixN1'及びPixN2'が検出される。位置ずれが発生しているので、以下の式に示すように、両方のピークピクセル位置は、ともに位置ずれ分のΔPixだけずれて検出される。
PixN1'=PixN1+ΔPix
PixN2'=PixN2+ΔPix
When the method for measuring the distance Dist according to the present invention is executed when the misalignment occurs, referring to the flowchart with the misalignment in FIG. 4, first, in step 101 (ST101), each of the ± primary diffracted lights L1 And the peak pixel positions of L2, PixN1'and PixN2', are detected. Since the misalignment has occurred, both peak pixel positions are detected with a misalignment of ΔPix as shown in the following equation.
PixN1'= PixN1 + ΔPix
PixN2'= PixN2 + ΔPix

しかしながら本測定方法では、ステップ102(ST102)において、2つのピークピクセル位置の差Dpix'が算出されるので、以下の式に示すように、位置ずれの影響がキャンセルされる。
Dpix'=PixN2'−PixN1'
=(PixN2+ΔPix)−(PixN1+ΔPix)
=PixN2−PixN1
=Dpix
However, in this measurement method, since the difference Dpix'of the two peak pixel positions is calculated in step 102 (ST102), the influence of the misalignment is canceled as shown in the following equation.
Dpix'= PixN2'-PixN1'
= (PixN2 + ΔPix)-(PixN1 + ΔPix)
= PixN2-PixN1
= Dpix

従ってステップ103(ST103)において、位置ずれが発生しない場合の距離Distが適正に算出される。すなわち本測定方法では、リニアセンサ55上のスポットとリニアセンサ55との相対的な位置ずれが、距離Distの算出に影響を及ぼすことがない。 Therefore, in step 103 (ST103), the distance Dist when the positional deviation does not occur is appropriately calculated. That is, in this measurement method, the relative positional deviation between the spot on the linear sensor 55 and the linear sensor 55 does not affect the calculation of the distance Dist.

図5は、比較例として挙げるクロマティックセンサの分光器の構成、及びこれを用いた測定方法を説明するための図である。図5Aに示すように、このクロマティックセンサ900では、測定光Mの複数の回折光Lのうちの+1次の回折光L1のみがリニアセンサ901上に結像される。 FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a spectroscope of a chromatic sensor given as a comparative example and a measurement method using the spectroscope. As shown in FIG. 5A, in this chromatic sensor 900, only the + 1st-order diffracted light L1 of the plurality of diffracted lights L of the measurement light M is imaged on the linear sensor 901.

図5Bに示すように、ステップ901(ST901)において、+1次の回折光L1のピークピクセル位置PixN1が検出される。またステップ902(ST902)において、校正テーブルにより、検出されたPixN1をもとに距離Distが算出される。 As shown in FIG. 5B, in step 901 (ST901), the peak pixel position PixN1 of the +1st order diffracted light L1 is detected. Further, in step 902 (ST902), the distance Dist is calculated based on the detected PixN1 by the calibration table.

このクロマティックセンサ900において、リニアセンサ901上のスポットとリニアセンサ901との相対的な位置ずれが発生した場合、ピークピクセル位置として、位置ずれ分ΔPixだけずれたPixN1'(=PixN1+ΔPix)が算出される。そしてステップ902(ST902)にて、当該PixN1'をもとに距離Dist'が算出される。その結果、算出される距離にずれが発生してしまう。すなわちピークピクセル位置のずれ量がそのまま距離の測定結果の変化となって現れるので、測定精度が劣化してしまう。 In this chromatic sensor 900, when a relative misalignment between the spot on the linear sensor 901 and the linear sensor 901 occurs, PixN1'(= PixN1 + ΔPix) deviated by the misalignment ΔPix is calculated as the peak pixel position. .. Then, in step 902 (ST902), the distance Dist'is calculated based on the PixN1'. As a result, the calculated distance will deviate. That is, the amount of deviation of the peak pixel position appears as a change in the measurement result of the distance, so that the measurement accuracy deteriorates.

これに対して本実施形態に係るクロマティックセンサ100では、リニアセンサ55により受光される±1次の回折光L1及びL2の各々のピークピクセル位置PixN1及びPixN2の差をもとに、被測定物Oの位置が算出される。従って、リニアセンサ55上のスポットとリニアセンサ55との相対的な位置ずれを吸収することができる。この結果、合焦位置Pにて被測定物Oにより反射された測定光Mの波長をもとに、高精度に被測定物Oの位置を算出することが可能となる。また環境変化にロバストで高精度なクロマティックセンサ100を実現することができる。 On the other hand, in the chromatic sensor 100 according to the present embodiment, the object to be measured O is based on the difference between the peak pixel positions PixN1 and PixN2 of the ± primary diffracted lights L1 and L2 received by the linear sensor 55. The position of is calculated. Therefore, the relative positional deviation between the spot on the linear sensor 55 and the linear sensor 55 can be absorbed. As a result, it is possible to calculate the position of the object to be measured O with high accuracy based on the wavelength of the measurement light M reflected by the object to be measured O at the in-focus position P. In addition, it is possible to realize a chromatic sensor 100 that is robust and highly accurate in response to changes in the environment.

<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態に係るクロマティックセンサについて説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明したクロマティックセンサ200における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
<Second embodiment>
The chromatic sensor according to the second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the description of the parts similar to the configuration and operation in the chromatic sensor 200 described in the above embodiment will be omitted or simplified.

図6は、本実施形態に係るクロマティックセンサの分光器の構成、及びこれを用いた測定方法を説明するための図である。図6Aに示すように、本実施形態に係るクロマティックセンサ200では、測定光Mの複数の回折光Lのうちの、+1次の回折光L1及び0次の回折光L0がリニアセンサ255上に結像される。 FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the spectroscope of the chromatic sensor according to the present embodiment and the measurement method using the spectroscope. As shown in FIG. 6A, in the chromatic sensor 200 according to the present embodiment, of the plurality of diffracted lights L of the measurement light M, the +1st order diffracted light L1 and the 0th order diffracted light L0 are connected on the linear sensor 255. Be imaged.

制御部では、図6Bに示すように、ステップ201(ST201)にて、+1次の回折光L1のピークピクセル位置PixN1と、0次の回折光L0のピークピクセル位置PixN0とが検出される。なお複数の回折光Lは、一般的には、次数が小さい回折光Lの方が強い光強度を有する。このことを考慮して、次数に応じたピーク値を適宜検出し、+1次及び0次の各回折光L1及びL0のピークピクセル位置PixN1及びPixN0を検出可能である。 As shown in FIG. 6B, the control unit detects the peak pixel position PixN1 of the +1st-order diffracted light L1 and the peak pixel position PixN0 of the 0th-order diffracted light L0 in step 201 (ST201). As for the plurality of diffracted lights L, in general, the diffracted light L having a lower order has a stronger light intensity. In consideration of this, the peak value according to the order can be appropriately detected, and the peak pixel positions PixN1 and PixN0 of the + 1st and 0th order diffracted lights L1 and L0 can be detected.

ステップ202(ST202)にて2つのピークピクセル位置の差Dpix(=PixN0−PixN1)が算出され、ステップ203(ST203)にて差Dpixをもとに距離Distが算出される。 In step 202 (ST202), the difference Dpix (= PixN0-PixN1) between the two peak pixel positions is calculated, and in step 203 (ST203), the distance Dist is calculated based on the difference Dpix.

本クロマティックセンサ200において位置ずれが発生した場合、以下の式に示すように、ステップ202(ST202)にて差Dpix'が算出される際に、位置ずれ分ΔPixがキャンセルされる。
Dpix'=PixN0'−PixN1'
=(PixN0+ΔPix)−(PixN1+ΔPix)
=PixN0−PixN1
=Dpix
When a misalignment occurs in the chromatic sensor 200, the misalignment ΔPix is canceled when the difference Dpix'is calculated in step 202 (ST202) as shown in the following equation.
Dpix'= PixN0'-PixN1'
= (PixN0 + ΔPix)-(PixN1 + ΔPix)
= PixN0-PixN1
= Dpix

従ってステップ203(ST203)において、リニアセンサ255上のスポットとリニアセンサ255との相対的な位置ずれの影響を受けることなく、高精度に距離Distを算出することができる。なお+1次の回折光L1に代えて−1次の回折光L2が用いられても同様の効果が発揮される。 Therefore, in step 203 (ST203), the distance Dist can be calculated with high accuracy without being affected by the relative positional deviation between the spot on the linear sensor 255 and the linear sensor 255. The same effect can be obtained even if the -1st order diffracted light L2 is used instead of the +1st order diffracted light L1.

本実施形態に係るクロマティックセンサ200では、図6Aに示すように、リニアセンサ255のサイズを小さくすることができるので、装置の小型化を図ることができる。 In the chromatic sensor 200 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the size of the linear sensor 255 can be reduced, so that the device can be miniaturized.

<第3の実施形態> <Third embodiment>

図7は、本発明の第3の実施形態に係るクロマティックセンサの分光器の構成、及びこれを用いた測定方法を説明するための図である。図7Aに示すように、本実施形態に係るクロマティックセンサ300では、測定光Mの複数の回折光Lのうちの、+1次、0次、−1次の各回折光L1、L0、及びL2が、リニアセンサ355上に結像される。 FIG. 7 is a diagram for explaining a configuration of a spectroscope of a chromatic sensor according to a third embodiment of the present invention and a measurement method using the spectroscope. As shown in FIG. 7A, in the chromatic sensor 300 according to the present embodiment, among the plurality of diffracted lights L of the measurement light M, the + 1st, 0th, and -1st order diffracted lights L1, L0, and L2 are , Is imaged on the linear sensor 355.

制御部では、図7Bに示すように、ステップ301(ST301)にて、+1次の回折光L1のピークピクセル位置PixN1と、0次の回折光L0のピークピクセル位置PixN0と、−1次の回折光L2のピークピクセル位置PixN2とが検出される。 In the control unit, as shown in FIG. 7B, in step 301 (ST301), the peak pixel position PixN1 of the +1st-order diffracted light L1, the peak pixel position PixN0 of the 0th-order diffracted light L0, and the -1st-order diffraction. The peak pixel position PixN2 of the light L2 is detected.

ステップ302(ST302)では、以下の式に示すように、ピークピクセル位置PixN1及びPixN0の差Dpix1と、ピークピクセル位置PixN2及びPixN0の差Dpix2とが算出される。
Dpix1=|PixN1−PixN0|
Dpix2=|PixN2−PixN0|
In step 302 (ST302), the difference Dpix1 between the peak pixel positions PixN1 and PixN0 and the difference Dpix2 between the peak pixel positions PixN2 and PixN0 are calculated as shown in the following equation.
Dpix1 = | PixN1-PixN0 |
Dpix2 = | PixN2-PixN0 |

また以下の式に示すように、差Dpix1と差Dpix2との和Dpixが算出される。
Dpix=Dpix1+Dpix2
Further, as shown in the following formula, the sum Dpix of the difference Dpix1 and the difference Dpix2 is calculated.
Dpix = Dpix1 + Dpix2

なおDpix1及びDpix2が算出されるときには、(PixN1−PixN0)の絶対値、及び(PixN2−PixN0)の絶対値が算出されなくてもよい。この場合、Dpixが算出されるときに、Dpix1の絶対値、及びDpix2の絶対値がそれぞれ算出され、それらが足し合わされる。 When Dpix1 and Dpix2 are calculated, the absolute value of (PixN1-PixN0) and the absolute value of (PixN2-PixN0) may not be calculated. In this case, when Dpix is calculated, the absolute value of Dpix1 and the absolute value of Dpix2 are calculated, and they are added together.

ステップ303(ST303)では、上記で算出された和Dpixをもとに、距離Distが算出される。なおピークピクセル位置PixN1及びPixN0の差Dpix1と、ピークピクセル位置PixN2及びPixN0の差Dpix2とが足し合わされた和Dpixは、2以上の回折光の各々の受光位置の差をもとに算出されるパラメータとなる。 In step 303 (ST303), the distance Dist is calculated based on the sum Dpix calculated above. Note that the sum Dpix, which is the sum of the difference Dpix1 between the peak pixel positions PixN1 and PixN0 and the difference DPix2 between the peak pixel positions PixN2 and PixN0, is a parameter calculated based on the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights. It becomes.

本クロマティックセンサ300において位置ずれが発生した場合、以下の式に示すように、ステップ302(ST302)にて差Dpix1'及び差Dpix2'が算出される際に、位置ずれ分ΔPixがキャンセルされる。
Dpix1'=|PixN1'−PixN0'|
=|(PixN1+ΔPix)−(PixN0+ΔPix)|
=|PixN1−PixN0|
=Dpix1
Dpix2'=|PixN2'−PixN0'|
=|(PixN2+ΔPix)−(PixN0+ΔPix)|
=|PixN2−PixN0|
=Dpix2
When a misalignment occurs in the chromatic sensor 300, the misalignment ΔPix is canceled when the difference Dpix1'and the difference Dpix2' are calculated in step 302 (ST302) as shown in the following equation.
Dpix1'= | PixN1'-PixN0'|
= | (PixN1 + ΔPix)-(PixN0 + ΔPix) |
= | PixN1-PixN0 |
= Dpix1
Dpix2'= | PixN2'-PixN0'|
= | (PixN2 + ΔPix)-(PixN0 + ΔPix) |
= | PixN2-PixN0 |
= Dpix2

従ってステップ303(ST303)において、リニアセンサ355上のスポットとリニアセンサ355との相対的な位置ずれの影響を受けることなく、高精度に距離Distを算出することができる。また0次の回折光L0を基準として、ピークピクセル位置PixN1及びPixN0の差Dpix1と、ピークピクセル位置PixN2及びPixN0の差Dpix2との和Dpixを用いることで、測定精度を向上させることができる。 Therefore, in step 303 (ST303), the distance Dist can be calculated with high accuracy without being affected by the relative positional deviation between the spot on the linear sensor 355 and the linear sensor 355. Further, the measurement accuracy can be improved by using the sum Dpix of the difference Dpix1 between the peak pixel positions PixN1 and PixN0 and the difference DPix2 between the peak pixel positions PixN2 and PixN0 with reference to the 0th-order diffracted light L0.

<その他の実施形態>
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
<Other Embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various other embodiments can be realized.

上記の各実施形態では、複数の回折光のうち+1次、0次、及び−1次の各回折光が適宜利用された。これらの回折光は、光強度が高いので高い精度で被対象物の位置を算出することが可能である。しかしながら+1次、0次、及び−1次以外の次数の回折光が用いられ、これらの受光位置の差をもとに被測定物の位置が算出されてもよい。 In each of the above embodiments, the + 1, 0, and -1 diffracted lights of the plurality of diffracted lights were appropriately used. Since these diffracted lights have high light intensity, it is possible to calculate the position of the object with high accuracy. However, diffracted light of order other than +1st order, 0th order, and -1st order may be used, and the position of the object to be measured may be calculated based on the difference between these light receiving positions.

本発明に係る測定方法では、2以上の回折光の各々の受光位置の差をもとに、被測定物の位置が検出される。従って±n次の2つの回折光を、0次の回折光に対して略対称とはならない位置に出現させる回折格子を用いることも可能である。またリニアセンサにより2以上の回折光が受光されるのであれば、分光器内に出射される測定光の光軸に対して斜め方向に回折格子等の部材が配置されてもよい。 In the measuring method according to the present invention, the position of the object to be measured is detected based on the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights. Therefore, it is also possible to use a diffraction grating that causes two ± nth-order diffracted lights to appear at positions that are not substantially symmetrical with respect to the 0th-order diffracted light. Further, as long as two or more diffracted lights are received by the linear sensor, a member such as a diffraction grating may be arranged obliquely with respect to the optical axis of the measurement light emitted into the spectroscope.

また上記では、複数の可視光を含む光として白色光が用いられた。これに限定されず、広帯域の他の光が用いられる場合でも本発明は適用可能である。すなわち各々波長の異なる複数の光として、不可視光である紫外線や赤外線等が出射されてもよい。例えば紫外線を出射するLED等を、本発明に係る光源部として使用することが可能である。 Further, in the above, white light was used as the light containing a plurality of visible lights. The present invention is not limited to this, and the present invention is applicable even when other light in a wide band is used. That is, invisible light such as ultraviolet rays and infrared rays may be emitted as a plurality of lights having different wavelengths. For example, an LED or the like that emits ultraviolet rays can be used as a light source unit according to the present invention.

以上説明した各実施形態の特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。 It is also possible to combine at least two feature parts among the feature parts of each of the above-described embodiments. Further, the various effects described above are merely examples and are not limited, and other effects may be exhibited.

λ…波長
L…回折光
O…被測定物
P…合焦位置
10…光学ヘッド
20…コントローラ
30…光ファイバ部
40…光源部
50…分光器
52…回折格子
55、255、355…リニアセンサ
60…信号処理・制御部
100、200、300…クロマティック共焦点センサ
λ ... Wavelength L ... Diffractive light O ... Object P ... Focusing position 10 ... Optical head 20 ... Controller 30 ... Optical fiber section 40 ... Light source section 50 ... Spectrometer 52 ... Diffraction grating 55, 255, 355 ... Linear sensor 60 … Signal processing / control unit 100, 200, 300… Chromatic cofocal sensor

Claims (3)

各々波長の異なる複数の光を出射する光源部と、
前記複数の光の各々を互いに異なる合焦位置に収束させる対物レンズを有し、前記複数の光のうち前記合焦位置にある被測定物により反射された光を、測定光として選択する光学ヘッドと、
前記選択された測定光を複数の回折光に分割する回折格子と、前記複数の回折光のうち少なくとも2以上の回折光を受光するセンサとを有する分光器と、
前記センサにより受光される前記2以上の回折光の各々の受光位置の差をもとに、前記被測定物の位置を算出する信号処理・制御部と
を具備し、
前記2以上の回折光は、+1次、0次、及び−1次の各回折光のうちの少なくとも2つを含み、
前記信号処理・制御部は、前記+1次及び前記−1次の各回折光の各々の受光位置の差をもとに、前記被測定物の位置を算出する
クロマティック共焦点センサ。
A light source unit that emits multiple lights of different wavelengths,
An optical head having an objective lens that converges each of the plurality of lights to different focusing positions, and selecting the light reflected by the object to be measured at the focusing position among the plurality of lights as the measurement light. When,
A spectroscope having a diffraction grating that divides the selected measurement light into a plurality of diffracted lights, and a sensor that receives at least two or more diffracted lights among the plurality of diffracted lights.
It is provided with a signal processing / control unit that calculates the position of the object to be measured based on the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights received by the sensor.
The two or more diffracted lights include at least two of the +1st order, 0th order, and -1st order diffracted lights.
The signal processing / control unit is a chromatic confocal sensor that calculates the position of the object to be measured based on the difference in the light receiving positions of the +1st order and the -1st order diffracted light.
請求項1に記載のクロマティック共焦点センサであって、
前記光源部は、前記複数の光を含む白色光を出射する
クロマティック共焦点センサ。
The chromatic confocal sensor according to claim 1 .
The light source unit is a chromatic confocal sensor that emits white light including the plurality of lights.
各々波長の異なる複数の光を出射する出射ステップと、
前記複数の光の各々を互いに異なる合焦位置に収束させる収束ステップと、
前記複数の光のうち前記合焦位置にある被測定物により反射された光を、測定光として選択する選択ステップと、
前記選択された測定光を複数の回折光に分割し、前記複数の回折光のうち少なくとも2以上の回折光をセンサにより受光する受光ステップと、
前記センサにより受光される前記2以上の回折光の各々の受光位置の差をもとに、前記被測定物の位置を算出する算出ステップと
を具備し、
前記受光ステップにおいて、前記2以上の回折光は、+1次、0次、及び−1次の各回折光のうちの少なくとも2つを含み、
前記算出ステップは、前記+1次及び前記−1次の各回折光の各々の受光位置の差をもとに、前記被測定物の位置を算出する
測定方法。
An emission step that emits multiple lights, each with a different wavelength,
A convergence step of converging each of the plurality of lights to different focusing positions.
A selection step of selecting the light reflected by the object to be measured at the in-focus position among the plurality of lights as the measurement light, and
A light receiving step that divides the selected measurement light into a plurality of diffracted lights and receives at least two or more diffracted lights among the plurality of diffracted lights by a sensor.
It is provided with a calculation step of calculating the position of the object to be measured based on the difference between the light receiving positions of the two or more diffracted lights received by the sensor.
In the light receiving step, the two or more diffracted lights include at least two of the +1st order, 0th order, and -1st order diffracted lights.
The calculation step is a measurement method for calculating the position of the object to be measured based on the difference between the light receiving positions of the +1st order and the -1st order diffracted light.
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