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公開番号2025026020
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131340
出願日2023-08-10
発明の名称物体形状計測装置
出願人ミツテック株式会社,国立大学法人金沢大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/24 20060101AFI20250214BHJP(測定;試験)
要約【課題】高精度かつ短時間での計測が可能な物体形状計測装置を提供する。
【解決手段】周波数を掃引可能なレーザ光を照射可能なレーザ光源と、レーザ光を、参照光および信号光に分配する分配器と、信号光の進行方向を変えて信号光を対象物に照射する鏡と、信号光の対象物からの反射光および参照光の干渉信号を生成する生成部と、干渉信号の周波数から対象物の形状を特定する測定部とを備え、鏡が、対象物の表面を信号光がスキャンするように回転可能に構成されており、周波数の掃引が、鏡を一定速度で回転させつつ、周波数を上昇させる上昇区間と、周波数を下降させる下降区間とが交互に繰り返されるものであり、上昇区間および下降区間が、低速領域と、低速領域より短い時間で掃引される高速領域とに分類され、各区間において、両側に隣接する区間のうちの少なくとも一方が異なる領域に属し、測定部が、干渉信号として、高速領域における干渉信号を用いる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ光を用いて対象物の形状を測定する物体形状計測装置であって、
周波数を掃引可能なレーザ光を照射可能なレーザ光源と、
上記レーザ光を、参照光および信号光に分配する分配器と、
上記信号光の進行方向を変えて上記信号光を対象物に照射する鏡と、
上記信号光の上記対象物からの反射光および上記参照光の干渉信号を生成する生成部と、
上記干渉信号の周波数から上記対象物の形状を特定する測定部と
を備え、
上記鏡が、上記対象物の表面を上記信号光がスキャンするように回転可能に構成されており、
上記周波数の掃引が、上記鏡を一定速度で回転させつつ、上記周波数を上昇させる上昇区間と、上記周波数を下降させる下降区間とが交互に繰り返されるものであり、
上記上昇区間および上記下降区間が、低速領域と、上記低速領域より短い時間で掃引される高速領域とに分類され、各区間において、両側に隣接する区間のうちの少なくとも一方が異なる領域に属し、
上記測定部が、上記干渉信号として、上記高速領域における上記干渉信号を用いる物体形状計測装置。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
上記鏡が、ガルバノミラーである請求項１に記載の物体形状計測装置。
【請求項３】
上記鏡が、ポリゴンミラーである請求項１に記載の物体形状計測装置。
【請求項４】
上記低速領域および上記高速領域に含まれる区間数が、それぞれ１区間である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の物体形状計測装置。
【請求項５】
上記低速領域および上記高速領域に含まれる区間数が、それぞれ２区間である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の物体形状計測装置。
【請求項６】
上記高速領域における上記対象物の表面の上記信号光のスキャン距離が、２０μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の物体形状計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、物体形状計測装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
距離を測定する装置として、ＦＭＣＷ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）方式によって対象物までの距離を測定する装置が公知である（特開２０１７－１８１１１５号公報参照）。
【０００３】
この距離測定装置では、周波数を掃引可能なレーザ光を対象物に照射し、その反射光を、同じく上記レーザ光から分配した参照光と干渉させる。上記レーザ光は周波数が掃引されているため、反射光と参照光との光路差に応じて異なる周波数の光が干渉することになるため、干渉光を観察すれば上記光路差が分かる。参照光の光路長は既知であるため、この光路差は、反射光の光路長、つまり上記対象物までの距離に起因する。
【０００４】
上記対象物の測定位置を変えて上記光路差を求めれば、その光路差の違いは、上記対象物表面の凹凸を表すから、上記対象物の形状を特定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１８１１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記対象物の測定位置を変える方法としては、例えばガルバノミラーを用いた方法が採用され得る。ガルバノミラーは、一定の角度範囲内を回転するように往復運動する。これにより鏡面に対するレーザ光の入射角が変化し、上記対象物の表面をスキャンすることができる。
【０００７】
ここで、距離の測定中には測定位置を変えない方が良いことから、ガルバノミラーの回転角はステップ状に変化するように制御される。つまり、一定の角度で固定されたガルバノミラーで距離を測定し、次にガルバノミラーの回転角を、少し変えて再度固定し、その後、距離測定を行うという繰り返しで測定がなされる。
【０００８】
このような測定方法を採る場合、ガルバノミラーは回転と停止を繰り返すこととなり、鏡の角度が安定するまでの時間を要する。上記対象物の測定時間は、上記レーザ光を掃引する周期を短くすると短くなるが、その周期が鏡の角度が安定するまでの時間より短くなると、距離測定に誤差が生じることになる。例えばガルバノミラーの場合で、高精度な測定が可能な変調周波数（上記レーザ光を掃引する周期の逆数）は、１．４ｋＨｚ以下と低く、高精度かつ短時間での計測が難しい。
【０００９】
本開示は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、ＦＭＣＷ方式の距離測定を利用しつつ、高精度かつ短時間での計測が可能な物体形状計測装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様に係る物体形状計測装置は、レーザ光を用いて対象物の形状を測定する物体形状計測装置であって、周波数を掃引可能なレーザ光を照射可能なレーザ光源と、上記レーザ光を、参照光および信号光に分配する分配器と、上記信号光の進行方向を変えて上記信号光を対象物に照射する鏡と、上記信号光の上記対象物からの反射光および上記参照光の干渉信号を生成する生成部と、上記干渉信号の周波数から上記対象物の形状を特定する測定部とを備え、上記鏡が、上記対象物の表面を上記信号光がスキャンするように回転可能に構成されており、上記周波数の掃引が、上記鏡を一定速度で回転させつつ、上記周波数を上昇させる上昇区間と、上記周波数を下降させる下降区間とが交互に繰り返されるものであり、上記上昇区間および上記下降区間が、低速領域と、上記低速領域より短い時間で掃引される高速領域とに分類され、各区間において、両側に隣接する区間のうちの少なくとも一方が異なる領域に属し、上記測定部が、上記干渉信号として、上記高速領域における上記干渉信号を用いる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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