[发明专利]形状测定装置用探测器以及形状测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及以高精度、低测定力测定任意的三维形状的形状测定装置用探测器以及形状测定装置。详细地、本发明涉及为了应对微细化和高精度化进展的产业界的需求而能够以更高精度、低测定力测定任意形状，能够以亚微米以下的高精度、1mN以下的低测定力，响应性良好、快速且可靠性良好地测定孔的内表面和孔径、外侧面的形状和外径、非球面透镜的形状、透镜面相对于外径的倾斜度和偏心，微细表面形状等的形状测定装置用探测器以及形状测定装置。

背景技术

作为能够以1mN以下的低测定力对测定物的外侧面、内侧面以及孔径等扫描测定的以往的三维形状测定装置以及形状测定装置用探测器具有专利文献1所记载的方案。图8以及图9中表示专利文献1所记载的以往的三维形状测定用探测器。

在图8以及图9所示的探测器101中，以嵌入形成于固定在圆筒形的安装部2上的载置台41的上表面的圆锥形的槽41a中的支点部件42的尖端为中心，支点部件42、安装有支点部件42的摆动部3以及安装于摆动部3上的测头121在X方向、Y方向任一方向上都能够摆动。

固定在摆动部3上的可动侧磁铁51和固定在安装于安装部件2上的固定侧保持部件133上的固定侧磁铁52相互对置配置。可动侧磁铁51与固定侧磁铁52固定在关于可动侧磁铁51与固定侧磁铁52的各对而吸引力相互作用的方向上。通过该吸引力使摆动部3朝下受力，所以支点部件42的尖端靠压连接在载置台41的圆锥槽41a的中心，由此能够防止摆动部3的位置偏离等。另外，摆动部3由可动侧磁铁51与固定侧磁铁52之间的吸引力施力，而使在前端设有测头121的臂122构成沿竖直方向延伸的中立位置。

将可动侧磁铁51与固定侧磁铁52任一个置换成非磁铁的磁性体，由于在两者之间也作用吸引力，所以也能够施力摆动部3，以使在前端设有测头121的臂122构成沿竖直方向延伸的中立位置。

在构成测定对象的测定物60的被测定面61的形状测定时，将测头121以规定的按压力靠压在被测定面61上。即，在形状测定时，在测头121对测定物60施加微小测定力的状态下，测头121与测定物60相接。由于该测定力的反作用力作用于测头121，所以摆动部3以支点部件42的尖端为中心倾斜。

具有该探测器101的形状测定装置进行控制，以使测头121前端的微小测定力恒定、即摆动部3的倾斜角度恒定，并且使探测器101沿着被测定面61移动扫描，根据利用激光测长器和基准平面反射镜检测到的探测器101与基准面的位置关系，测定并运算被测定面61的表面形状。作为检测与测定物60接触的测头121的位置的方法，将来自形状测定装置的测定用激光211由固定于摆动部3的中心部上的反射镜123反射并感光，从而检测摆动部3的竖直方向的坐标信息和倾斜角度，使用这些进行运算，从而求取测头121的位置。因此，在具有该形状测定装置用的探测器101的形状测定装置中，能够以极高精度测定其切线方向与竖直方向具有从0度到最大30度之间的交叉角度的被测定面61。

专利文献1：国际公开号：WO2007/135857

但是，能够由专利文献1公开的结构测定的被测定面61如前所述，被限定在该被测定面61中切线方向与竖直方向的交叉角度具有从0度到最大约30度之间的角度的面。具体地，例如当要测定水平面、即该面上切线与竖直方向的交叉角度为90度的面时，在测头121的前端作用竖直方向朝上的力，所以摆动部3不能以支点部件42的尖端为支点摆动(在摆动部3不产生倾斜)，所以不能检测到测头121的位置，从而无法进行形状测定。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种不仅在被测定面具有大致竖直方向的形状时，而且在具有接近水平面的形状时，也能够以高精度且低测定力测定的探测器。

本发明为了达成上述目的，如以下构成。