[发明专利]共焦测量装置

说明书

本发明实现能够以紧凑的装置结构来扩大测定范围的共焦测量装置。共焦测量装置(1A)的结构包括：衍射透镜(11)，使从白色LED光源(21)出射的光产生色差；衍射透镜(13b)，使通过衍射透镜(11)的光的色差增加；以及接物透镜(12)，聚光于测量对象范围，以使经聚光的光具有沿着光轴的色差。

技术领域

本发明涉及一种利用共焦光学系统的共焦测量装置。

背景技术

非接触地对测量对象物的位移进行测定的测量装置已作为以往技术而为人所知。其中，对于使用共焦光学系统来测定位移的测量装置，揭示有各种技术。例如在专利文献1中揭示了一种共焦测量装置，其通过将接物透镜与衍射透镜加以组合，从而抑制因光的波长引起的、对测量对象物的位移进行测量的精度变动。

在专利文献2中揭示了一种彩色共焦点传感器(chromatic confocal pointsensor)光学笔，其为了实现宽的测量对象范围而具备多个轴向分散合焦要素。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-208102号公报

专利文献2：日本专利特开2012-173294号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

此外，在共焦测量装置中，优选的是可获得宽的测量对象范围。

例如，在专利文献1的技术中，为了扩大测量对象范围而考虑加大接物透镜的焦距。然而，若简单地加大接物透镜的焦距，则测定中心距离会发生变化，并且性能会大幅变化。

而且，专利文献2的技术中，为了在多个轴向分散合焦要素之间的区域使光合焦，多个轴向分散合焦要素之间的距离变大。因此导致彩色共焦点传感器光学笔的尺寸变大。

本发明的一实施方式的目的在于实现一种能够以紧凑的装置结构来扩大测量对象范围的共焦测量装置。

[解决问题的技术手段]

本发明的一实施方式的共焦测量装置是利用共焦光学系统的共焦测量装置，其结构包括：光源，出射具有多个波长的光；第1衍射透镜，使从所述光源出射的光产生色差；第2衍射透镜，使通过所述第1衍射透镜的光的色差增加；接物透镜，将通过所述第2衍射透镜的光沿着光轴聚光于测量对象范围，以使经聚光的光具有沿着所述光轴的色差；以及测定部，对经所述接物透镜聚光的光中合焦至测量对象物上的波长的光的强度进行测定。

根据所述结构，使通过第1衍射透镜而在光中产生的色差借助第2衍射透镜而进一步增加。经接物透镜聚光的光具有沿着光轴的大的色差。因此，能够根据波长来使合焦的位置大不相同，因此能够加大测量对象范围。而且，由于使用第2衍射透镜，因此能够抑制装置尺寸的增加。

所述共焦测量装置中，优选的是设为下述结构：入射至所述接物透镜的光经准直(collimate)，入射至所述接物透镜的光的有效直径不变。

根据所述结构，接物透镜的数值孔径大致不变。因此，测定中心距离不会发生变化，测定中心距离的性能也不会发生变化。

所述共焦测量装置也可设为下述结构：在所述接物透镜的光源侧，还包括使光发散的第1发散光学部。

若在接物透镜的光源侧追加第2衍射透镜，则会加上多余的折射力，接物透镜的数值孔径(Numerical Aperture，NA)会变化。接物透镜的数值孔径会影响到测量的性能。根据所述结构，在第2衍射透镜之前或之后，可借助第1发散光学部来消除(cancel)因第2衍射透镜所产生的光的会聚的至少一部分。因此，能够加大接物透镜的数值孔径。

所述共焦测量装置中，也可设为所述第1发散光学部具有至少一个凹透镜的结构。