[发明专利]形状测定用探头

说明书

本发明提供一种形状测定用探头，形状测定用探头具有可动构件、触针、空气轴承、第1磁铁、第2磁铁、第1支承部、第2支承部以及弹性件。第1磁铁和第2磁铁相对于可动构件的轴中心大致对称地固定在空气轴承的上端部。第1支承部通过磁力与第1磁铁连结。第2支承部通过磁力与第2磁铁连结。弹性件为板状，粘接固定于可动构件的上端部，并且载置在第1支承部和第2支承部上。

技术领域

本公开涉及获得光学部件或者模具等的被测定面的位置信息的三维形状测定装置的接触式的形状测定用探头。

背景技术

作为高精度地测定光学部件或者模具等的成为非球面形状的表面形状的方法，广泛已知有三维形状测定机。一般而言，具有接触式的测定用探头的三维形状测定机，一边使测定用探头的前端与物体接触一边使测定用探头沿着物体的表面移动，根据测定用探头与基准面的位置关系来测定物体的表面形状。作为这样的测定机之一，有利用了激光测长器和基准平面镜的三维形状测定机。

在此，使用图10，对现有的三维形状测定机进行说明。图10是现有的三维形状测定机的概略结构图。在图10中，将物体2(例如透镜等)载置在平台101上。而且，三维形状测定机100构成为：一边使安装于移动体103的测定用探头105的前端与物体2的测定面2a接触，一边使测定用探头105的前端沿着测定面2a追随，从而对物体2的表面形状进行测定。

在设置了测定用探头105的移动体103上设置有X轴载物台部109和Y轴载物台部110，成为能够使移动体103在X轴方向和Y轴方向移动的结构。由此，移动体103能够追随物体2的测定面2a的表面形状，分别在X轴方向和Y轴方向上扫描移动体103。

而且，在载置有物体2的平台101上，通过参照镜支承部配置有X参照镜106、Y参照镜107、Z参照镜108。进而，在移动体103上设置有激光测长光学系统104。通过光干涉法，以XYZ各自的参照镜为基准，对测定用探头105的距离进行测长，由此三维形状测定机能够获得测定用探头105的XYZ坐标的位置信息(例如，参照专利文献1)。

接下来，关于自动聚焦控制分为机械结构、自动聚焦光学系统和控制方法，参照图11的结构例进行说明。通过自动聚焦控制来控制探头位置，使得测定用探头105的前端以大致恒定的力与物体2的测定面2a接触。

首先，对机械结构进行说明。测定用探头105成为可动构件111插入空气轴承131且能够在Z坐标方向上移动的构造。此外，可动构件111在下端安装有触针112，在上端安装有反射面113。对该反射面113照射激光Fzo，根据反射光进行反射面113的位置的测定。

在可动构件111上安装有弹性地限制Z方向的移动的弹性件，具体而言安装有板簧114。该板簧114配置为相对于可动构件111的上端向图11的两侧延伸。而且，板簧114的两侧的下表面与引导部115的支承点133接触，可动构件111成为经由板簧114而以支承点133为支点被悬吊的结构。在形状测定时，在可动构件111被板簧114悬吊的状态下，可动构件111相对于测定面2a而上下地进行追随。此时，可动构件111的XY方向被空气轴承131限制，成为在Z方向上自由移动的结构。

接下来，对自动聚焦光学系统进行说明。从半导体激光器117照射的激光G₀通过准直透镜118，并通过偏振分束器119和λ/4波长板120。然后，激光G₀被分色镜121反射，通过聚光透镜122聚光于可动构件111的上端的反射面113。

然后，在反射面113反射的反射光通过聚光透镜122，被分色镜121反射，被偏振分束器119全反射，被透镜123聚光。然后，光被半透半反镜124分离为两束，分别通过孔眼125a以及孔眼125b，由光检测器126a以及光检测器126b分别受光。