特許 7665265 光学式プローブ及び形状測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-11

(45)【発行日】2025-04-21

(54)【発明の名称】光学式プローブ及び形状測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/25 20060101AFI20250414BHJP

【ＦＩ】

G01B11/25 H

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021103903

(22)【出願日】2021-06-23

(65)【公開番号】P2023003002

(43)【公開日】2023-01-11

【審査請求日】2024-05-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】小野 林季

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５０５６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２８３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０８３６４１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０２Ｂ ２６／１０－２６／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物にライン光を照射する照射部と、
前記測定対象物にて反射されたライン光を受光して、所定の露光時間で前記測定対象物の画像を撮像する撮像部と、
を備え、
前記照射部は、
前記ライン光を生成する光生成部と、
前記露光時間中に、前記光生成部が生成した前記ライン光を長さ方向に振動させながら前記測定対象物に照射させる光振動部と、
を有し、
前記光振動部は、前記長さ方向において所定の周期を有する前記ライン光を前記周期の１／２以上ずらすように振動させながら前記測定対象物に照射させる、光学式プローブ。

【請求項2】

前記光振動部は、前記露光時間中に、前記ライン光を前記長さ方向に少なくとも一往復移動させながら前記測定対象物に照射させる、
請求項１に記載の光学式プローブ。

【請求項3】

前記光振動部は、前記長さ方向と直交する方向の軸を中心に揺動する揺動ミラーを有し、前記揺動ミラーを揺動させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させる、
請求項１又は２に記載の光学式プローブ。

【請求項4】

前記揺動ミラーは、前記露光時間中に所定の角度範囲で少なくとも１回揺動する、
請求項３に記載の光学式プローブ。

【請求項5】

前記照射部は、レーザ光を出射する光源を更に備え、
前記光生成部は、前記レーザ光を前記ライン光に変形させ、
前記光振動部は、前記光源を前記長さ方向に往復移動させるアクチュエータを有し、前記光源を往復移動させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させる、
請求項１又は２に記載の光学式プローブ。

【請求項6】

前記光振動部は、前記光生成部としてのレンズを前記長さ方向に往復移動させるアクチュエータを有し、前記レンズを往復移動させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させる、
請求項１又は２に記載の光学式プローブ。

【請求項7】

前記光振動部は、前記ライン光を反射可能な複数の反射面を含む回転ミラーを有し、前記回転ミラーを回転させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させる、
請求項１又は２に記載の光学式プローブ。

【請求項8】

前記撮像部の露光と前記光振動部による前記ライン光の前記長さ方向の振動とを、同期するように制御する制御部を更に備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載の光学式プローブ。

【請求項9】

測定対象物にライン光を照射する照射部と、前記測定対象物にて反射されたライン光を受光して、所定の露光時間で前記測定対象物の画像を撮像する撮像部と、を備える光学式プローブと、
前記撮像部の出力に基づいて、前記測定対象物の形状を演算する演算部と、
を含み、
前記照射部は、
前記ライン光を生成する光生成部と、
前記露光時間中に、前記光生成部が生成した前記ライン光を長さ方向に振動させながら前記測定対象物に照射させる光振動部と、
を有し、
前記光振動部は、前記長さ方向において所定の周期を有する前記ライン光を前記周期の１／２以上ずらすように振動させながら前記測定対象物に照射させる、形状測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学式プローブ及び形状測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

形状測定装置において、三角測量原理に基づいた光切断方式により測定対象物の断面形状を測定する非接触型の光学式プローブが利用されている。光学式プローブは、測定対象物にライン光を照射し、測定対象物の表面から反射した光に基づいて測定対象物の画像を撮像する（下記の特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８６９２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光学式プローブにおいては、直線のライン光を測定対象物に照射しているが、光学式プローブに含まれるレンズ部品に起因する誤差等によって、測定対象物の表面におけるライン光の分布が直線ではなくうねっている事象が発生しうる。この場合には、撮像部がうねった像を撮像してしまい、測定対象物の形状の測定誤差が生じてしまう。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ライン光を照射して測定対象物を測定する際の測定誤差を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様においては、測定対象物にライン光を照射する照射部と、前記測定対象物にて反射されたライン光を受光して、所定の露光時間で前記測定対象物の画像を撮像する撮像部と、を備え、前記照射部は、前記ライン光を生成する光生成部と、前記露光時間中に、前記光生成部が生成した前記ライン光を長さ方向に振動させながら前記測定対象物に照射させる光振動部と、を有する、光学式プローブを提供する。

【0007】

また、前記光振動部は、前記露光時間中に、前記ライン光を前記長さ方向に少なくとも一往復移動させながら前記測定対象物に照射させることとしてもよい。

【0008】

また、前記光振動部は、前記長さ方向において所定の周期を有する前記ライン光を前記周期の１／２以上ずらすように振動させながら前記測定対象物に照射させることとしてもよい。

【0009】

また、前記光振動部は、前記長さ方向と直交する方向の軸を中心に揺動する揺動ミラーを有し、前記揺動ミラーを揺動させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させることとしてもよい。

【0010】

また、前記揺動ミラーは、前記露光時間中に所定の角度範囲で少なくとも１回揺動することとしてもよい。

【0011】

また、前記照射部は、レーザ光を出射する光源を更に備え、前記光生成部は、前記レーザ光を前記ライン光に変形させ、前記光振動部は、前記光源を前記長さ方向に往復移動させるアクチュエータを有し、前記光源を往復移動させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させることとしてもよい。

【0012】

また、前記光振動部は、前記光生成部としてのレンズを前記長さ方向に往復移動させるアクチュエータを有し、前記レンズを往復移動させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させることとしてもよい。

【0013】

また、前記光振動部は、前記ライン光を反射可能な複数の反射面を含む回転ミラーを有し、前記回転ミラーを回転させることで前記ライン光を前記長さ方向に振動させることとしてもよい。

【0014】

また、前記撮像部の露光と前記光振動部による前記ライン光の前記長さ方向の振動とを、同期するように制御する制御部を更に備えることとしてもよい。

【0015】

本発明の第２の態様においては、測定対象物にライン光を照射する照射部と、前記測定対象物にて反射されたライン光を受光して、所定の露光時間で前記測定対象物の画像を撮像する撮像部と、を備える光学式プローブと、前記撮像部の出力に基づいて、前記測定対象物の形状を演算する演算部と、を含み、前記照射部は、前記ライン光を生成する光生成部と、前記露光時間中に、前記光生成部が生成した前記ライン光を長さ方向に振動させながら前記測定対象物に照射させる光振動部と、を有する、形状測定装置を提供する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ライン光を照射して測定対象物を測定する際の測定誤差を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態に係る光学式プローブ１０の構成を説明するための模式図である。

【図2】光学式プローブ１０の構成を説明するためのブロック図である。

【図3】光学式プローブ１０の構成を説明するための模式図である。

【図4】比較例に係る光学式プローブ１１０の構成を説明するための模式図である。

【図5】比較例において撮像部４０に結像される像を説明するための模式図である。

【図6】本実施形態において撮像部４０に結像される像を説明するための模式図である。

【図7】揺動ミラー５４の揺動を説明するための模式図である。

【図8】形状測定装置１の構成を説明するための模式図である。

【図9】第２の実施形態に係る光学式プローブ１０の構成を説明するための模式図である。

【図10】第３の実施形態に係る光学式プローブ１０の構成を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜第１の実施形態＞
（光学式プローブの構成）
第１の実施形態に係る光学式プローブの構成について、図１～図３を参照しながら説明する。

【0019】

図１は、第１の実施形態に係る光学式プローブ１０の構成を説明するための模式図である。図２は、光学式プローブ１０の構成を説明するためのブロック図である。図３（ａ）には、図１の光学式プローブ１０をライン光Ｌの長さ方向（図１参照）から見た図が示され、図３（ｂ）には、光学式プローブ１０を光切断面（図１）の法線方向（図１参照）から見た図が示されている。

【0020】

光学式プローブ１０は、測定対象物Ｗの光切断面での断面形状（図１では、測定対象物Ｗの段差部の形状）の測定に利用される。具体的には、光学式プローブ１０は、測定対象物Ｗにライン光Ｌを照射し、測定対象物Ｗの表面から反射した光に基づいて測定対象物Ｗの画像を撮像する。光学式プローブ１０は、図１及び図２に示すように、照射部２０と、結像レンズ３０と、撮像部４０と、光振動部５０と、プローブ制御部７０を有する。

【0021】

照射部２０は、測定対象物Ｗにライン光Ｌを照射する。具体的には、照射部２０は、レーザ光をライン光Ｌに変形して、測定対象物Ｗに照射する。照射部２０は、図１に示すように、光源２２と、コリメータレンズ２４と、シリンドリカルレンズ２６を有する。

【0022】

光源２２は、例えばＬＤ（Laser Diode）等で構成されており、レーザ光を発生させて出射する。光源２２は、所定波長のレーザ光を出射する。
コリメータレンズ２４は、光源２２から出射されたレーザ光を平行光にする。コリメータレンズ２４は、ここでは凸レンズである。
シリンドリカルレンズ２６は、コリメータレンズ２４からの平行光（レーザ光）をライン形状のライン光Ｌに変形させる。本実施形態では、シリンドリカルレンズ２６が、ライン光Ｌを生成する光生成部に該当する。

【0023】

結像レンズ３０は、測定対象物Ｗで反射された反射光であるライン光Ｌを、撮像部４０の撮像面に結像させる。結像レンズ３０は、ここでは凸レンズである。

【0024】

撮像部４０は、例えばＣＭＯＳ等のイメージセンサであり、測定対象物Ｗの画像を撮像する。撮像部４０は、測定対象物Ｗにて反射されたライン光Ｌを受光して、所定の露光時間で測定対象物Ｗの画像を撮像する。すなわち、撮像部４０は、測定対象物Ｗの光切断面での断面形状を示す光分布を撮像する。撮像部４０は、図１に示すように、照射部２０から測定対象物Ｗに対して照射された照射方向に対して、所定の角度を成す方向に配置されており、測定対象物Ｗの表面形状に沿って反射された光を前記所定の角度から受光する。

【0025】

ところで、直線のライン光Ｌを測定対象物Ｗに照射しているが、光学式プローブ１０に含まれるレンズ部品に起因する誤差等によって、測定対象物Ｗの表面におけるライン光Ｌの分布が直線ではなくうねっている事象が発生しうる。具体的には、ライン光Ｌの分布が、光切断面の法線方向においてうねる。この場合には、撮像部４０がうねった像を撮像してしまい、測定対象物Ｗの形状の測定誤差が生じてしまう。

【0026】

図４は、比較例に係る光学式プローブ１１０の構成を説明するための模式図である。比較例に係る光学式プローブ１１０は、上述した光学式プローブ１０と同様に、照射部２０、結像レンズ３０及び撮像部４０を有する。一方で、光学式プローブ１１０は、光学式プローブ１０の光振動部５０が設けられていない。比較例においては、図４に示すように、ライン光Ｌの分布Ａが、法線方向において誤差ｅだけうねっている。

【0027】

図５は、比較例において撮像部４０に結像される像を説明するための模式図である。図５の横軸は、撮像部４０であるイメージセンサの横方向を示し、図５の縦軸は、イメージセンサの縦方向を示す。ここでは、破線で囲まれた部分が、撮像部４０に結像された所定幅の像１２０であるものとする。また、像１２０の光分布のピーク部分１２２は、測定対象物Ｗの断面形状を示すものであり、ここでは一点鎖線で示されている。図５（ａ）には、レンズ部品に起因する誤差が無い理想的な場合の像１２０が示されている。理想的な場合には、ピーク部分１２２は直線となっている。一方で、比較例に係る光学式プローブ１１０においてレンズ部品に起因する誤差等が発生して図４に示すようにライン光Ｌの分布が法線方向においてうねっていると、撮像部４０が撮像した像１２０は、図５（ｂ）に示すように、うねった形状となる。これに伴い、ピーク部分１２２もうねった形状となってしまい、測定対象物Ｗの測定誤差が大きくなってしまう。

【0028】

これに対して、本実施形態の光学式プローブ１０においては、測定誤差を抑制するために、照射部２０に光振動部５０が設けられている。光振動部５０は、測定対象物Ｗに照射するライン光Ｌを振動させる。具体的には、光振動部５０は、撮像部４０の露光時間中に、ライン光Ｌを長さ方向に振動させながら測定対象物Ｗに照射させる。これにより、撮像部４０は、露光時間中に振動しているライン光Ｌを撮像することになり、撮像部４０の撮像面に結像される像は、法線方向のうねりが平均化されたものとなる。

【0029】

図６は、本実施形態において撮像部４０に結像される像を説明するための模式図である。図６に示す撮像部４０に結像される像１３０は、図５（ｂ）に示す像１２０に比べて、うねりが平均化されたものとなる。また、ピーク部分１３２のうねりも小さくなるので、測定対象物Ｗの測定誤差を抑制できる。

【0030】

光振動部５０は、撮像部４０の露光時間中に、ライン光Ｌを長さ方向に一往復移動させながら測定対象物Ｗに照射させる。なお、これに限定されず、光振動部５０は、撮像部４０の露光時間中に、ライン光Ｌを長さ方向に複数回往復移動させながら測定対象物Ｗに照射してもよい。すなわち、光振動部５０は、露光時間中にライン光を長さ方向に少なくとも一往復移動させる。これにより、ライン光Ｌの第２方向のランダムなうねりを平均化しやすくなる。

【0031】

光振動部５０は、長さ方向において所定の周期を有するライン光Ｌを周期の１／２以上ずらすように振動させながら測定対象物Ｗに照射させる。例えば、光振動部５０は、ライン光Ｌを図５（ｂ）に示す周期Ｔの１／２だけずらすように振動させる。このように周期の１／２以上ずらすことで、ライン光Ｌの第２方向のうねりが平均化させやすくなる。なお、上記の所定の周期は、予め実験等で求めて設定してもよい。

【0032】

光振動部５０は、図１に示すように、平板ミラー５２と、揺動ミラー５４とを有する。
平板ミラー５２は、シリンドリカルレンズ２６からのライン光Ｌを、揺動ミラー５４へ向けて反射させる。平板ミラー５２は、ここではライン光Ｌを９０°反射させる。平板ミラー５２は、固定されたミラーである。

【0033】

揺動ミラー５４は、平板ミラー５２から反射されたライン光Ｌを、測定対象物Ｗへ向かわせるミラーである。揺動ミラー５４は、ここでは鉛直下方へライン光Ｌを反射させる。揺動ミラー５４は、揺動することで、測定対象物Ｗへ向かうライン光Ｌを振動させる。揺動ミラー５４は、ライン光Ｌの長さ方向と直交する法線方向の軸Ｃ（図１参照）を中心に揺動する。例えば、揺動ミラー５４は、露光時間中に所定の角度範囲（例えば、数度）で１回揺動する。ただし、これに限定されず、揺動ミラー５４は、露光時間中に所定の角度範囲で複数回揺動してもよい。すなわち、揺動ミラー５４は、露光時間中に少なくとも１回揺動する。

【0034】

図７は、揺動ミラー５４の揺動を説明するための模式図である。揺動ミラー５４は、図７（ａ）に示す第１位置と図７（ｂ）に示す第２位置との間で回動することで、揺動する。揺動ミラー５４が第１位置と第２位置の間で揺動することで、ライン光Ｌが長さ方向に振動する。なお、揺動ミラー５４としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナ、ガルバノスキャナ、レゾナントスキャナ等が利用される。

【0035】

プローブ制御部７０は、光学式プローブ１０の動作を制御する。プローブ制御部７０は、照射部２０によるレーザ光の照射と、撮像部４０による測定対象物Ｗの画像の撮像とを制御する。

【0036】

プローブ制御部７０は、光振動部５０によるライン光Ｌの振動を制御する。例えば、プローブ制御部７０は、光振動部５０の揺動ミラー５４を高速に揺動させることで、ライン光Ｌの分布を長さ方向に高速に振動させる。また、プローブ制御部７０は、撮像部４０の露光と光振動部５０によるライン光Ｌの長さ方向の振動とを、同期するように制御する。例えば、プローブ制御部７０は、撮像部４０の露光時間と光振動部５０の揺動ミラー５４の揺動角との条件が一定になるように、撮像部４０及び光振動部５０の動作を制御する。これにより、撮像部４０は、測定対象物Ｗの画像を、ライン光Ｌが振動する際に撮像することができる。

【0037】

（形状測定装置の構成）
上述した構成の光学式プローブ１０を含む形状測定装置１の構成について、図８を参照しながら説明する。

【0038】

図８は、形状測定装置１の構成を説明するための模式図である。形状測定装置１は、光学式プローブ１０の撮像部４０の検出結果に基づいて、測定対象物Ｗであるワークの形状を測定する。形状測定装置１は、例えば、ワークの３次元形状を測定する３次元形状測定装置である。形状測定装置１は、図８に示すように、光学式プローブ１０と、移動機構８０と、制御装置９０とを含む。

【0039】

光学式プローブ１０の構成は、前述した構成であるので、ここでは詳細な説明は省略する。移動機構８０は、光学式プローブ１０を移動させる。例えば、移動機構８０は、互いに直交する３軸方向に光学式プローブ１０を移動させる。

【0040】

制御装置９０は、光学式プローブ１０（具体的には、照射部２０、撮像部４０及び光振動部５０）と、移動機構８０の動作を制御する。また、制御装置９０は、例えば、移動機構８０によって光学式プローブ１０を移動させながら、光学式プローブ１０によって測定を行う。制御装置９０は、記憶部９２と、制御部９４とを含む。

【0041】

記憶部９２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部９２は、制御部９４によって実行可能なプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部９２は、光学式プローブ１０が測定した結果を記憶する。

【0042】

制御部９４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部９４は、記憶部９２に記憶されたプログラムを実行することにより、プローブ制御部７０を介して光学式プローブ１０の動作を制御する。具体的には、制御部９４は、照射部２０の光源２２による測定対象物Ｗへのレーザ光の照射を制御する。また、制御部９４は、撮像部４０の出力を取得し、測定対象物Ｗの形状を演算する。本実施形態においては、制御部９４が、撮像部４０の出力に基づいて測定対象物Ｗの形状を演算する演算部として機能する。

【0043】

（第１の実施形態における効果）
第１の実施形態の光学式プローブ１０において、照射部２０は、撮像部４０の露光時間中に、ライン光Ｌを長さ方向に振動させながら測定対象物Ｗに照射させる光振動部５０を有する。
これにより、仮に光学式プローブ１０のレンズ部品に起因する誤差等によって測定対象物Ｗの表面においてライン光Ｌが法線方向にうねる事象が発生しても、撮像部４０が露光時間中に振動しているライン光Ｌを撮像することで、撮像部４０の撮像面に結像される像は、うねりが平均化されたものとなる。この結果、ライン光Ｌの法線方向のうねりに起因する測定対象物Ｗの測定誤差を抑制できる。

【0044】

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態においては、光振動部５０の構成が第１の実施形態とは異なり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0045】

図９は、第２の実施形態に係る光学式プローブ１０の構成を説明するための模式図である。第２の実施形態の光振動部５０は、第１の実施形態の平板ミラー５２及び揺動ミラー５４の代わりに、光源２２の近傍に設けられたアクチュエータ６０を有する。

【0046】

アクチュエータ６０は、照射部２０及び光源２２をライン光Ｌの長さ方向に往復移動させる。光源２２は、アクチュエータ６０によって、図９（ａ）に示す第１位置と図９（ｂ）に示す第２位置との間で往復移動する。一方で、照射部２０のコリメータレンズ２４及びシリンドリカルレンズ２６は、移動しない。このため、光源２２が第１位置に位置する場合には、図９（ａ）に示すようにレーザ光が測定対象物Ｗに照射され、光源２２が第２位置に位置する場合には、図９（ｂ）に示すようにレーザ光が測定対象物Ｗに照射される。図９（ａ）と図９（ｂ）を対比すると分かるように、光源２２の位置が変位すると、ライン光Ｌの長さ方向における位置も変位する。このため、光源２２が往復移動することで、ライン光Ｌが長さ方向に振動することになる。

【0047】

第２の実施形態でも、光振動部５０は、撮像部４０の露光時間中に、アクチュエータ６０によって光源２２をライン光Ｌの長さ方向に往復移動させて、ライン光Ｌを長さ方向に振動させる。このため、撮像部４０は、ライン光Ｌが振動する際に測定対象物Ｗの画像を撮像することになる。これにより、測定対象物Ｗの表面においてライン光Ｌが法線方向にうねる事象が発生しても、撮像部４０の撮像面に結像される像は、うねりが平均化されたものとなる。この結果、ライン光Ｌの法線方向のうねりに起因する測定対象物Ｗの測定誤差を抑制できる。

【0048】

（変形例）
上記では、アクチュエータ６０が、光源２２を往復移動させてライン光Ｌを振動させることとしたが、これに限定されない。アクチュエータ６０は、光源２２の代わりに、コリメータレンズ２４及びシリンドリカルレンズ２６をライン光Ｌの長さ方向に往復移動させてもよい。例えば、アクチュエータ６０は、図９に示す光源２２のように、コリメータレンズ２４及びシリンドリカルレンズ２６を２つの位置の間で往復移動させる。コリメータレンズ２４及びシリンドリカルレンズ２６が往復移動することで、ライン光Ｌが長さ方向に振動することになる。

【0049】

変形例においても、光振動部５０は、撮像部４０の露光時間中に、アクチュエータ６０によってコリメータレンズ２４及びシリンドリカルレンズ２６を往復移動させて、ライン光Ｌが長さ方向に振動する。これにより、撮像部４０は、ライン光Ｌが振動する際に測定対象物Ｗの画像を撮像することになる。

【0050】

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態においては、光振動部５０の構成が第１の実施形態とは異なり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0051】

図１０は、第３の実施形態に係る光学式プローブ１０の構成を説明するための模式図である。第３の実施形態の光振動部５０は、第１の実施形態の揺動ミラー５４の代わりに、回転ミラー６５を有する。

【0052】

回転ミラー６５は、図１０に示す矢印方向に回転する。回転ミラー６５は、平板ミラー５２から反射されたライン光Ｌを、測定対象物Ｗへ向かわせる。回転ミラー６５は、例えばポリゴンミラーであり、ライン光Ｌを反射可能な複数の反射面６７を含む。回転ミラー６５が回転しながら反射面６７によってライン光Ｌを反射することで、ライン光Ｌが長さ方向に振動することになる。

【0053】

第３の実施形態でも、光振動部５０は、撮像部４０の露光時間中に、回転ミラー６５を回転させて、ライン光Ｌを長さ方向に振動させる。このため、撮像部４０は、ライン光Ｌが振動する際に測定対象物Ｗの画像を撮像することになる。これにより、測定対象物Ｗの表面においてライン光Ｌが法線方向にうねる事象が発生しても、撮像部４０の撮像面に結像される像は、うねりが平均化されたものとなる。この結果、ライン光Ｌの法線方向のうねりに起因する測定対象物Ｗの測定誤差を抑制できる。

【0054】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0055】

１ 形状測定装置
１０ 光学式プローブ
２０ 照射部
２２ 光源
２４ コリメータレンズ
２６ シリンドリカルレンズ
４０ 撮像部
５０ 光振動部
５４ 揺動ミラー
６０ アクチュエータ
６５ 回転ミラー
６６ 反射面
７０ プローブ制御部
９４ 制御部
Ｌ ライン光
Ｗ 測定対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】