[发明专利]共焦计测装置

说明书

技术领域

本发明涉及以非接触方式对计测对象物的位移进行计测的计测装置，特别涉及利用共焦光学系统来对计测对象物的位移进行计测的共焦计测装置。

背景技术

在在以非接触方式对计测对象物的位移进行计测的计测装置中，专利文献1中公开了利用共焦光学系统来对计测对象物的位移进行计测的共焦计测装置。专利文献1公开的共焦计测装置具有色差透镜，该色差透镜使用于出射多个波长的光的光源(例如白色光源)所出射的光，沿其光轴产生色差。就在专利文献1中公开的共焦计测装置而言，因为根据计测对象物的位移而从色差透镜出射的聚焦的光的波长不同，所以通过针孔(pinhole)的光的波长发生变化，由此通过对通过了针孔的光的波长进行测定来对计测对象物的位移进行计测。

另外，在专利文献2中公开的共焦计测装置，使用衍射透镜来代替色差透镜，从而使从光源出射的光沿其光轴产生色差。此外，专利文献2公开的共焦计测装置，针对从光源到准直透镜为止的光路以及从准直透镜到分光器为止的光路使用了光纤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第4585349号说明书

专利文献2：美国专利第5785651号说明书

然而，就在专利文献1及专利文献2中公开的共焦计测装置而言，由于利用色差透镜或衍射透镜来使光聚焦在计测对象物上，因而因色差透镜或衍射透镜的光学特性，导致景深依赖于光波长而发生大幅变化。若因光的波长而导致景深发生大幅变化，则能够通过针孔的光量会因各光的波长而不同，因而专利文献1及专利文献2中公开的共焦计测装置存在如下问题：在对计测对象物的位移进行计测时，因光的波长而导致精度(分辨率)发生大变动。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的在于，提供一种共焦计测装置，该共焦计测装置利用共焦光学系统来对计测对象物的位移进行计测，能够抑制在对计测对象物的位移进行计测时因光的波长而导致的精度变动。

本发明的共焦计测装置是利用共焦光学系统来对计测对象物的位移进行计测的计测装置。共焦计测装置具有：光源，其出射多个波长的光，衍射透镜，其使从光源出射的光，沿光轴方向产生色差，物镜，其配置在比衍射透镜更靠近计测对象物的一侧，使通过衍射透镜而产生了色差的光会聚在计测对象物上，针孔，其使通过物镜而会聚的光中的会聚于计测对象物上的光通过，测定部，其以波长为单位对通过了针孔的光的强度进行测定；衍射透镜的焦距大于从衍射透镜到物镜为止的距离和物镜的焦距之差。

另外，在本发明的共焦计测装置中，优选从衍射透镜到物镜为止的距离大致与物镜的焦距相等。

另外，在本发明的共焦计测装置中，优选能够更换物镜。另外，在本发明的共焦计测装置中，优选在从衍射透镜到测定部为止的光路上具有光纤，并且，将光纤作为针孔来使用。

另外，在本发明的共焦计测装置中，优选衍射透镜具有玻璃基板和树脂层，该树脂层形成在玻璃基板的至少一个面上，并且，该树脂层具有使光沿光轴方向产生色差的图案。

若采用上述结构，则本发明的共焦计测装置通过将物镜配置在比衍射透镜更靠近计测对象物的一侧，并使衍射透镜的焦距大于从衍射透镜到物镜为止的距离和物镜的焦距之差，由此能够抑制因光的波长而导致的景深变化，抑制在对计测对象物的位移进行计测时因光的波长而导致的精度变动。

附图说明

图1是示出了本发明的第一实施方式的共焦计测装置的结构的示意图。

图2是示出了以往的共焦计测装置所采用的头部的共焦光学系统的结构的示意图。

图3是示出了使用以往的共焦计测装置来对计测对象物的位移进行计测时的光谱波形的一例的图。

图4是示出了在本发明的第一实施方式的共焦计测装置中采用的头部的共焦光学系统的结构的示意图。

图5是示出了使用本发明的第一实施方式的共焦计测装置来对计测对象物的位移进行计测时的光谱波形的一例的图。

图6是示出了光谱的半光谱幅值相对于工件高度的变化的曲线图。

图7是示出了对衍射透镜的数值孔径和物镜的数值孔径进行比较的情况的曲线图。

图8是示出了本发明的第一实施方式的共焦计测装置的头部的结构的示意图。

图9是由多材料构成的衍射透镜的示意图。

图10是示出了本发明的第二实施方式的共焦计测装置的头部的结构的概略图。

图11是示出了本发明的第二实施方式的共焦计测装置的分光器的结构的概略图。