[发明专利]光谱共焦传感器和测量方法

说明书

本发明提供一种光谱共焦传感器和测量方法。该光谱共焦传感器包括：光源部，用于射出具有不同波长的多个光束；多个光学头，用于将从所述光源部射出的所述多个光束会聚于不同的聚焦位置处，并且射出在所述聚焦位置处被测量点反射的测量光；分光器，其包括：线传感器，以及光学系统，其包括用于使从所述多个光学头射出的多个测量光束发生衍射的衍射光栅，并且向所述线传感器的不同的多个受光区域射出通过所述衍射光栅所衍射的所述多个测量光束；以及位置计算部，用于基于所述线传感器的所述多个受光区域各自的受光位置来计算作为所述多个光学头的测量对象的多个测量点的位置。

技术领域

本发明涉及光谱共焦传感器和使用该光谱共焦传感器的测量方法。

背景技术

过去，针对测量待测物体的高度等，已经使用了光谱共焦传感器的技术。例如，日本的国际公开2014/141535(以下称为专利文献1)公开了使用如其图1所示的多个头部的共焦光学系统来进行对测量对象的位移的多点测量的共焦测量设备。

在该共焦测量设备中，在各头部中设置有光学滤波器，并且设置要用于测量的波长带，以使得这些头部彼此不同。例如，在专利文献1的图1所示的示例中，在第一头部10a中使用具有约400nm～600nm的波长的光，并且在第二头部10b中使用具有约600nm～800nm的波长的光(专利文献1的说明书中的段落[0028]、[0031]等)。

通过以这种方式使要在这些头部中使用的光的波长带彼此不同，可以将分光器内部所布置的摄像装置分割成要由各头部使用的多个区域(通道)。结果，可以针对多个光学头仅使用一个分光器(摄像装置)来进行测量对象的多点测量(专利文献1的说明书中的段落[0045]～[0049]等)。

发明内容

在能够以这种方式执行多点测量的光谱共焦传感器中，需要能够减少必要组件的数量的技术。

有鉴于如上所述的情形，本发明旨在提供能够利用少量的组件来执行多点测量的光谱共焦传感器以及使用该光谱共焦传感器的测量方法。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的光谱共焦传感器包括光源部、多个光学头、分光器和位置计算部。

所述光源部射出具有不同波长的多个光束。

所述多个光学头将从所述光源部射出的所述多个光束会聚于不同的聚焦位置处，并且射出在所述聚焦位置处被测量点反射的测量光。

所述分光器包括线传感器和光学系统。光学系统包括用于使从所述多个光学头射出的多个测量光束发生衍射的衍射光栅，并且所述光学系统向所述线传感器的不同的多个受光区域射出通过所述衍射光栅所衍射的所述多个测量光束中的各个测量光束。

所述位置计算部基于所述线传感器的所述多个受光区域各自的受光位置来计算作为所述多个光学头的测量对象的多个测量点各自的位置。

该光谱共焦传感器包括用于使用从光源部射出的光进行测量的多个光学头。从光学头各自射出的测量光由于衍射光栅而发生衍射，并且分别向线传感器的多个受光区域射出。因此，可以基于线传感器的多个受光区域的各受光位置来计算多个测量点各自的位置。结果，可以在不增加衍射光栅和线传感器的数量的情况下，利用少量的组件来执行多点测量。

所述线传感器可以是在使用预定基准轴作为基准的情况下布置的。在这种情况下，所述光学系统可以是在使用所述预定基准轴作为基准的情况下配置的，并且所述光学系统可以包括所述多个测量光束入射的多个光入射口，其中所述多个光入射口在使用所述预定基准轴作为基准的情况下设置在不同位置处。

通过以这种方式在使用预定基准轴作为基准的情况下在布置线传感器的同时配置光学系统，可以向线传感器的不同受光区域射出相应的测量光。特别地，通过使用该基准轴作为基准来在不同位置处设置多个光入射口，可以容易将各测量光射出至多个受光区域。