(57)【要約】【課題】変位及び傾きを高精度に測定することができる光学測定装置を提供する。【解決手段】収束光によるワークＷからの反射光を受光素子２０にて受光し、制御手段３において、受光素子２０からの受光信号Ｓｃが最大となったときのレンズ位置検出コイル３１の位置信号Ｓｂの基づいてワークＷまでの距離を測定する。一方、傾き測定においては、ＣＣＤ２３の撮像面における結像点と撮像面の中央との距離ｄ´を求め、この距離ｄ´からワークＷの傾きを測定する。【選択図】  図１
2004239646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を被測定対象物に投射し、その被測定対象物からの反射光に基づいて前記被測定対象物の変位及び傾きを測定するものであって、
光を出射する投光手段と、
前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの平行光の一部を収束光に変える収束レンズと、
前記コリメータレンズからの平行光を収束光に変えるとともに、前記収束レンズからの光を平行光に変えることで前記被測定対象物の光照射面に前記収束光及び前記平行光を投射する対物レンズと、
前記対物レンズと前記収束レンズとの配置関係は固定のままで前記対物レンズから出射した収束光の焦点位置を移動させるように前記対物レンズ及び前記収束レンズをそれぞれの中心軸に沿った方向に移動させるレンズ位置移動手段と、
前記レンズ位置移動手段に駆動信号を与えて前記対物レンズ及び前記収束レンズを往復移動させる駆動制御手段と、
前記対物レンズの位置に基づいて位置信号を出力するレンズ位置検出手段と、
前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記コリメータレンズを通して受光し、受光量に応じた受光信号を出力する変位測定用受光手段と、
前記変位測定用受光手段からの受光信号が最大とされたときのレンズ位置検出手段からの位置信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記対物レンズを通して撮像面に受光し、その撮像面における受光量に基づいて撮像信号を出力する傾き測定用撮像手段と、
前記傾き測定用撮像手段からの前記撮像信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面の傾きを検出する傾き検出手段とを備えたことを特徴とする光学測定装置。
【請求項２】
光を被測定対象物に投射し、その被測定対象物からの反射光に基づいて前記被測定対象物の変位及び傾きを測定するものであって、
光を出射する投光手段と、
前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの平行光の一部を収束光に変える収束レンズと、
開口を有し、前記収束レンズからの光を前記開口に通すとともに、前記コリメータレンズからの光を発散光に変える発散レンズと、
前記発散レンズからの発散光を収束光に変えるとともに、前記収束レンズからの光を平行光に変えることで前記被測定対象物の光照射面に前記収束光及び前記平行光を投射する対物レンズと、
前記対物レンズから出射した収束光の焦点位置を移動させるべく前記発散レンズをその中心軸に沿った方向に移動させるレンズ位置移動手段と、
前記レンズ位置移動手段に駆動信号を与えて前記発散レンズを往復移動させる駆動制御手段と、
前記発散レンズの位置に基づいて位置信号を出力するレンズ位置検出手段と、
前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記コリメータレンズを通して受光し、受光量に応じた受光信号を出力する変位測定用受光手段と、
前記変位測定用受光手段からの受光信号が最大とされたときのレンズ位置検出手段からの位置信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記対物レンズを通して撮像面に受光し、その撮像面における受光量に基づいて撮像信号を出力する傾き測定用撮像手段と、
前記傾き測定用撮像手段からの前記撮像信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面の傾きを検出する傾き検出手段とを備えたことを特徴とする光学測定装置。
【請求項３】
前記収束レンズは前記コリメータレンズよりも小径とされており、かつ、その中心軸が前記コリメータレンズの中心軸に一致するように配されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学測定装置。
【請求項４】
光を被測定対象物に投射し、その被測定対象物からの反射光に基づいて前記被測定対象物の変位及び傾きを測定するものであって、
光を出射する投光手段と、
前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの平行光の一部を発散光に変える発散レンズと、
開口を有し、前記発散レンズからの発散光を前記開口に通すとともに、前記コリメータレンズからの平行光を収束光に変える収束レンズと
前記収束レンズからの収束光が照射されるとともに、前記発散光を平行光に変えることで前記被測定対象物の光照射面に収束光及び平行光を照射する対物レンズと、
前記対物レンズから出射した収束光の焦点位置を移動させるべく前記収束レンズをその中心軸に沿った方向に移動させるレンズ位置移動手段と、
前記レンズ位置移動手段に駆動信号を与えて前記収束レンズを往復移動させる駆動制御手段と、
前記収束レンズの位置に基づいて位置信号を出力するレンズ位置検出手段と、
前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記コリメータレンズを通して受光し、受光量に応じた受光信号を出力する変位測定用受光手段と、
前記変位測定用受光手段からの受光信号が最大とされたときのレンズ位置検出手段からの位置信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記対物レンズを通して撮像面に受光し、その撮像面における受光量に基づいて撮像信号を出力する傾き測定用撮像手段と、
前記傾き測定用撮像手段からの前記撮像信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面の傾きを検出する傾き検出手段とを備えたことを特徴とする光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定対象物の変位及び傾きを検出するための光学測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被測定対象物の変位及び傾きを測定する装置として特許文献１及び特許文献２が開示されている。
特許文献１の変位測定装置は三角測量の原理を用いて被測定対象物の変位及び傾きを測定するものであり、変位測定用光学系と傾き測定用光学系とを備えている。変位測定用光学系では、レンズにより収束された投光素子からの光を被測定対象物に対して斜めから投射し、反射光をレンズにより収束して撮像手段の撮像面に照射する構成とされており、その撮像面における光の照射位置により被測定対象物の変位を測定することができる。
また、傾き測定用光学系は、レンズにより平行光とされた投光素子からの光を被測定対象物に対して斜めから投射し、反射光をレンズにより収束して撮像手段の撮像面に照射する構成とされており、その撮像面における光の照射位置により被測定対象物の傾きを測定することができる。
【０００３】
一方、特許文献２の変位測定装置は投光素子からの光を被測定対象物に照射し、レンズにより集光された被測定対象物からの散乱光を変位測定用撮像手段に受光するとともに、正反射光をプリズムで反射させて傾き測定用撮像手段にて受光する構成とされている。これにより、変位測定用撮像手段における光の照射位置に基づいて被測定対象物の変位が測定されるとともに、傾き測定用撮像手段における光の照射位置に基づいて被測定対象物の傾きが測定されるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２４０４０８号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５３４０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の構成では被測定対象物に対して斜めから光を投射しているため、被測定対象物の距離によって被測定対象物上に照射される光の位置が変わることで正しい変位・傾き測定を行なうことができないという問題がある。さらに、投光素子が２つ必要とされることに伴って投光素子を制御する回路が複数必要となり、装置の大型化が避けられない。
また、特許文献２の構成では被測定対象物の距離によってプリズムにおける正反射光の照射位置が変位してしまうことから、傾き測定用撮像手段の光の照射位置が異なり、この結果傾きの測定値が変化して正しく傾き測定が行なわれないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、変位及び傾きを高精度に測定することができる光学測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、光を被測定対象物に投射し、その被測定対象物からの反射光に基づいて前記被測定対象物の変位及び傾きを測定するものであって、光を出射する投光手段と、前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの平行光の一部を収束光に変える収束レンズと、前記コリメータレンズからの平行光を収束光に変えるとともに、前記収束レンズからの光を平行光に変えることで前記被測定対象物の光照射面に前記収束光及び前記平行光を投射する対物レンズと、前記対物レンズと前記収束レンズとの配置関係は固定のままで前記対物レンズから出射した収束光の焦点位置を移動させるように前記対物レンズ及び前記収束レンズをそれぞれの中心軸に沿った方向に移動させるレンズ位置移動手段と、前記レンズ位置移動手段に駆動信号を与えて前記対物レンズ及び前記収束レンズを往復移動させる駆動制御手段と、前記対物レンズの位置に基づいて位置信号を出力するレンズ位置検出手段と、前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記コリメータレンズを通して受光し、受光量に応じた受光信号を出力する変位測定用受光手段と、前記変位測定用受光手段からの受光信号が最大とされたときのレンズ位置検出手段からの位置信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面までの距離を検出する距離検出手段と、前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記対物レンズを通して撮像面に受光し、その撮像面における受光量に基づいて撮像信号を出力する傾き測定用撮像手段と、前記傾き測定用撮像手段からの前記撮像信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面の傾きを検出する傾き検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、光を被測定対象物に投射し、その被測定対象物からの反射光に基づいて前記被測定対象物の変位及び傾きを測定するものであって、光を出射する投光手段と、前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの平行光の一部を収束光に変える収束レンズと、開口を有し、前記収束レンズからの光を前記開口に通すとともに、前記コリメータレンズからの光を発散光に変える発散レンズと、前記発散レンズからの発散光を収束光に変えるとともに、前記収束レンズからの光を平行光に変えることで前記被測定対象物の光照射面に前記収束光及び前記平行光を投射する対物レンズと、前記対物レンズから出射した収束光の焦点位置を移動させるべく前記発散レンズをその中心軸に沿った方向に移動させるレンズ位置移動手段と、前記レンズ位置移動手段に駆動信号を与えて前記発散レンズを往復移動させる駆動制御手段と、前記発散レンズの位置に基づいて位置信号を出力するレンズ位置検出手段と、前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記コリメータレンズを通して受光し、受光量に応じた受光信号を出力する変位測定用受光手段と、前記変位測定用受光手段からの受光信号が最大とされたときのレンズ位置検出手段からの位置信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面までの距離を検出する距離検出手段と、前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記対物レンズを通して撮像面に受光し、その撮像面における受光量に基づいて撮像信号を出力する傾き測定用撮像手段と、前記傾き測定用撮像手段からの前記撮像信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面の傾きを検出する傾き検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、前記収束レンズはその中心軸が前記コリメータレンズの中心軸に一致するように配されているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、光を被測定対象物に投射し、その被測定対象物からの反射光に基づいて前記被測定対象物の変位及び傾きを測定するものであって、光を出射する投光手段と、前記投光手段からの光を平行光にするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの平行光の一部を発散光に変える発散レンズと、開口を有し、前記発散レンズからの発散光を前記開口に通すとともに、前記コリメータレンズからの平行光を収束光に変える収束レンズと前記収束レンズからの収束光が照射されるとともに、前記発散光を平行光に変えることで前記被測定対象物の光照射面に収束光及び平行光を照射する対物レンズと、前記対物レンズから出射した収束光の焦点位置を移動させるべく前記収束レンズをその中心軸に沿った方向に移動させるレンズ位置移動手段と、前記レンズ位置移動手段に駆動信号を与えて前記収束レンズを往復移動させる駆動制御手段と、前記収束レンズの位置に基づいて位置信号を出力するレンズ位置検出手段と、前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記コリメータレンズを通して受光し、受光量に応じた受光信号を出力する変位測定用受光手段と、前記変位測定用受光手段からの受光信号が最大とされたときのレンズ位置検出手段からの位置信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面までの距離を検出する距離検出手段と、前記被測定対象物の光照射面で反射した光を前記対物レンズを通して撮像面に受光し、その撮像面における受光量に基づいて撮像信号を出力する傾き測定用撮像手段と、前記傾き測定用撮像手段からの前記撮像信号に基づいて前記被測定対象物の光照射面の傾きを検出する傾き検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明では、投光手段から出射された光からコリメータレンズ、収束レンズ及び対物レンズにより平行光と収束光とを作り出してそれぞれ被測定対象物に照射する。そして、反射光を対物レンズ及びコリメータレンズを介して変位測定用受光手段にて受光し、その受光信号が最大とされたときのレンズ位置検出手段からの位置信号に基づいて被測定対象物の変位を測定する。また、反射光を対物レンズ及び収束レンズを介して傾き測定用撮像手段にて受光し、その撮像信号に基づいて被測定対象物の傾きを測定する。
これにより、変位及び傾き測定のための投光手段を１つにすることができるから、投光手段の制御装置を削減することができて光学測定装置の小型化を図ることができる。
また、対物レンズからの収束光及び平行光を被測定対象物の変位方向に沿った方向に投射することで、被測定対象物の距離に関係無く被測定対象物の一定の位置に光を照射することができ、もって、変位及び傾きの測定を正確に行なうことができる。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
発散レンズのみを往復移動させるようにしているから、レンズ位置移動手段を小型化することができる。また、発散レンズの開口に収束レンズからの光を通すようにして対物レンズと収束レンズとの間隔を一定に保つようにしたことで、発散レンズの位置に関係無く対物レンズから平行光を出射することができる。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
コリメータレンズと収束レンズとを一体的に形成することで、部品点数が減少し、装置の小型化・組付け工数の削減を図ることができる。
【００１４】
＜請求項４の発明＞
収束レンズのみを往復移動させるようにしているから、レンズ位置移動手段を小型化することができる。また、収束レンズの開口に発散レンズからの光の一部を通すようにしたことで、収束レンズの位置に関係無く対物レンズから平行光を出射することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
請求項１の発明に係る光学測定装置の一実施形態を図１によって説明する。
本実施形態の光学測定装置はいわゆる合焦点検出により金属や樹脂等の非測定対象物の変位を測定するとともに、オートコリメータの原理を用いてその傾きを測定するものである。その構成は図１に示す通りであり、レーザパワー制御回路１１からの出力信号によりレーザ光源１２（「投光手段」に相当）からレーザ光が出射され、この出射光がビームスプリッタ１３を透過してコリメータレンズ１４に至り、平行光に変えられてから１／４波長板１５及び対物レンズ１６を透過して板状のワークＷ（「被測定対象物」に相当）の表面に投射される。
【００１６】
また、コリメータレンズ１４と１／４波長板１５との間にはビームスプリッタ１７がその反射面の中央部をコリメータレンズ１４の中心軸と一致させて配されており、さらに１／４波長板１５と対物レンズ１６との間には収束レンズ１８が配されている。この収束レンズ１８は、コリメータレンズ１４よりも小径とされているとともに、その中心軸をコリメータレンズ１４の中心軸と一致させた状態で配置されている。
【００１７】
従って、コリメータレンズ１４からの平行光のうち中央部分の光が収束レンズ１８により収束光に変えられて発散した光が対物レンズ１６により平行光としてワークＷに照射されるとともに、収束レンズ１８を介さずに対物レンズに至った円筒状の平行光は対物レンズ１６により収束光とされてワークＷに照射される。
また、対物レンズ１６に入射する収束レンズ１８からの光のスポット径が常に一定となるように両者１６，１８間の距離Ｄ１は一定とされている。
【００１８】
対物レンズ１６及び収束レンズ１８は音叉１９Ａ（「レンズ位置移動手段」に相当）の先端部にそれぞれ取りつけられており、その軸部には制御手段３（「距離検出手段」及び「傾き検出手段」に相当）からの制御信号Ｓａに応じて動作する音叉振動用の励磁コイル１９Ｂ（「駆動制御手段」に相当）が配設されている。励磁コイル１９Ｂに制御手段３からの制御信号Ｓａが供給されると、音叉１９Ａが図面上下方向に振動することに伴って対物レンズ１６及び収束レンズ１８が光軸ＬＣの方向に往復移動されるようになっている。また、音叉１９Ａのうち対物レンズ１６を取りつけた部位の近傍には対物レンズ１６の位置を検出するレンズ位置検出コイル３１（「レンズ位置検出手段」に相当）が配設されており、このレンズ位置検出コイル３１からの位置信号Ｓｂが制御手段３に出力されるようになっている。
【００１９】
ワークＷの表面（「光照射面」に相当）で反射した対物レンズ１６からの収束光は、１／４波長板１５、コリメータレンズ１４を通ってビームスプリッタ１３にて反射されるとともに、受光面の前方にピンホール板２１を設けた受光素子２０（「変位測定用受光手段」に相当）に受光され、その受光信号Ｓｃが制御手段３に出力される。尚、対物レンズ１６からの収束光がワークＷの表面に焦点を結ぶと、その反射光がピンホール板２１のピンホール位置で結像し、受光素子２０での受光量が最大となる。一方、対物レンズ１６を透過した収束光がワークＷの表面に焦点を結んでいないときには、その反射光の受光量は著しく少なくなる。
【００２０】
一方、ワークＷの表面で反射した対物レンズ１６からの平行光は収束レンズ１８を通って平行光とされた後１／４波長板１５を通ってビームスプリッタ１７に至り、ビームスプリッタ１７で反射され、収束レンズ２２により収束されてＣＣＤ２３（「傾き測定用撮像手段」に相当）の撮像面に結像する。ＣＣＤ２３では、その結像された撮像面における受光量分布に基づいて結像点の位置情報たるアナログ信号をＣＣＤ駆動回路２４に出力し、ＣＣＤ駆動回路２４はアナログ信号をディジタル信号（「撮像信号Ｓｄ」に相当）に変換して制御手段３に出力する。
【００２１】
以下、上記構成の動作について説明する。
制御手段３は、受光素子２０からの受光信号Ｓｃ及びレンズ位置検出コイル３１からの位置信号Ｓｂを基にしてワークＷ表面の変位を測定する。具体的には、励磁コイル１９Ｂに制御手段３からの制御信号が供給されると、音叉１９Ａが図面上下方向に振動することに伴って対物レンズ１６及び収束レンズ１８が光軸ＬＣの方向に往復移動され、そのときの受光素子２０からの受光信号Ｓｃをモニタし、その受光信号Ｓｃが最大となったときのレンズ位置検出コイル３１からの位置信号Ｓｂを取り込む。そして、取り込んだ位置信号Ｓｂから対物レンズ１６の位置を検出し、この対物レンズ１６の位置と焦点距離ｆ１とからワークＷまでの距離を割り出す。以降、ワークＷが光軸ＬＣと直交する方向へ移動したときには、上記と同様の手順によりワークＷ表面までの距離を割り出すことでワークＷの変位を検出する。
【００２２】
また、制御手段３は受光素子２０からの受光信号Ｓｃが最大とされたときのＣＣＤ駆動手段２４からの撮像信号Ｓｄに基づいてワークＷの表面の傾きを検出する。例えば、ワークＷの表面が光軸ＬＣに対して直交した状態、即ち、傾きが無いときには（図中▲１▼の状態、以下、正規位置という。）、ワークＷからの反射光は収束レンズ１８を通って平行光とされてビームスプリッタ１７の中央部分に至り、このビームスプリッタ１７を反射した平行光は収束レンズ２２により収束されてＣＣＤ２３の撮像面の中央に結像する。
【００２３】
ここで、オートコリメータの原理により、
ｄ＝２（ｆ２  ）θ・・・・・式（１）
ｄ´＝ｄｆ３  ／ｆ１  ・・・式（２）
（ｄ´：ＣＣＤ２３の撮像面中央と結像点との距離  ｄ：収束レンズ１８からの光の焦点位置と対物レンズ１６を透過した反射光の焦点距離とのずれ量  ｆ１  ：収束レンズ１８の焦点距離  ｆ２  ：対物レンズ１６を透過した反射光の焦点距離  ｆ３  ：収束レンズ２２の焦点距離  θ：ワークＷの傾き角）
の関係が成り立つことを利用して、制御手段３では上記式（１）及び式（２）からワークＷの傾き角を演算することができる。従って、上記のように撮像面の中央に光が結像しているときには、ｄ´＝０となって、傾き角θは「０°」と測定される（図２参照）。
【００２４】
また、ワークＷが正規位置から角度θ傾いているときには（図中▲２▼の状態）、反射光は光軸ＬＣに対して２θ傾いて対物レンズ１６に向かう。収束レンズ１８からの平行光はビームスプリッタ１７の左よりに照射され、ＣＣＤ２３上には中央から上側にｄ´だけオフセットして結像するから、上記式に基づいてワークＷの傾き角θが測定される（図２参照）。
【００２５】
ここで、ワークＷが傾きθを維持したまま光軸ＬＣと直交する方向に変位した場合においても、ワークＷには常に対物レンズ１６からの平行光が照射されているので、対物レンズ１６からワークＷまでの距離ｆ１  に関係無く常に撮像面の中央からｄ´離れた位置に結像されて正確な測定が維持される。
【００２６】
このように、本実施形態では、レーザ光源１２により変位測定及び傾き測定を行なうようにしているから、それぞれの測定用に光源を設ける必要が無く、装置の構成を簡略化することができる。
また、対物レンズ１６からの収束光及び平行光をワークＷの変位方向に沿った方向に投射しているから、ワークＷの距離に関係無く一定の位置に光を照射することができ、もって、正確に変位の測定を行なうことができる。
また、傾きを測定する際には、対物レンズ１６とワークＷとの距離に無関係にワークＷの傾きを正確に測定できる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
請求項２の発明に係る光学測定装置の一実施形態について図３を参照して説明し、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略し、同一の作用・効果についての説明も省略する。
本実施形態では１／４波長板１５と対物レンズ１６との間に発散レンズ４１が配されている。この発散レンズ４１は音叉１９Ａの一端部に取り付けられており、他端部の近傍には音叉振幅制御回路１９Ｃからの駆動信号に基づいて動作する音叉振動用の励磁コイル１９Ｂ（音叉振幅制御回路１９Ｃとともに「レンズ位置移動手段」を構成する）が配設されている。励磁コイル１９Ｂに駆動信号が与えられると、励磁コイル１９Ｂが励磁されることにより音叉１９Ａが図面上下方向に往復移動されるようになっている。これによって、対物レンズ１６に照射される発散レンズからの発散光のビーム径が変化することで、対物レンズ１６からの収束光の焦点位置が光軸ＬＣに沿って移動する。
また、発散レンズ４１の中央部分には開口が形成されており、この開口の中心部が光軸に一致するように配されて収束レンズ１８からの光が対物レンズ１６に向かって通過するようになっている。
【００２８】
本実施形態では、発散レンズ４１を往復移動させることで、対物レンズ１６からの収束光の焦点位置を変化させるようにしているから、第１実施形態のものと比べて、音叉１９Ａ及び励磁コイル１９Ｂを小型化することができる。
また、収束レンズ１８からの光を発散レンズ４１の開口を通して対物レンズ１６に照射するようにしているから、発散レンズ４１を移動させたとしても対物レンズ１６に照射される収束レンズ１８からの光のビーム径は一定に保たれる。このようにすることで、ビーム径を一定に保つために収束レンズ１８及び対物レンズ１６を移動させるための機構が不要となり、装置を一層小型化させることができる。
【００２９】
＜第３実施形態＞
本実施形態は図４に示すように、コリメータレンズ１４と収束レンズ１８との間にアキシコンレンズ対４２を配したところが第２実施形態と相違している。このアキシコンレンズ対４２は大きさの異なるアキシコンレンズ４２Ａ，４２Ｂが互いに曲面を向かい合わせた状態で配されており、４２Ｂが４２Ａよりも大きくされている。このアキシコンレンズ４２Ａ，４２Ｂ間の距離を変えることで、アキシコンレンズ４２Ｂの平坦面から出射される平行光のビーム径を変化させることができ、これに伴って、対物レンズから出射される平行光のビーム径を変化させられる。
微小なワークＷの傾きを測定する場合と、大きなワークＷの傾きを測定する場合とでは、要求される平行光のビーム径が異なっており、例えば微小なワークＷに対して、そのワークの表面よりも大きなビーム径の光を照射しても正確な傾きが測定されず、逆に大きなワークＷに対してビーム径の小さい光を照射すると、その表面粗さによって測定に影響を及ぼして正確に傾きが測定されないことがある。
これに対して本実施形態では、対物レンズ１６からの平行光のビーム径を変えることができるから大きさの異なる様々なワークＷに対して正確な傾き測定を行なうことができる。
【００３０】
＜第４実施形態＞
請求項４に係る本実施形態は、コリメータレンズ１４と１／４波長板１５との間に発散レンズ４３が配されており、また、１／４波長板１５と対物レンズ１６との間には中央部分に開口を有する収束レンズ４４が配されているとともに、この収束レンズ４４が音叉１９Ａの一端側に取り付けられているところが第２実施形態と異なっている（図５参照）。
コリメータレンズ１４からの平行光の一部は収束レンズ４４にて収束光とされる。また、コリメータレンズ１４からの平行光のその他の一部は発散レンズ４３によって発散光となり、収束レンズ４４の開口を通過して対物レンズ１６に照射される。そうすると、対物レンズ１６からは収束光及び平行光が出射されてこれらがワークＷの表面に照射される。また、収束レンズ４４は音叉１９Ａのよって光軸ＬＣに沿って往復移動しているから、これに伴って対物レンズ１６から照射される収束レンズ４４の焦点位置が光軸ＬＣに沿った方向に移動する。
【００３１】
本実施形態では、収束レンズ４４を往復移動させることで、対物レンズ１６からの収束光の焦点位置を変化させるようにしているから、第１実施形態のものと比べて、音叉１９Ａ及び励磁コイル１９Ｂを小型化することができる。
また、発散レンズ４３からの光を収束レンズ４４の開口を通して対物レンズ１６に照射するようにしているから、収束レンズ４４を移動させたとしても対物レンズ１６に照射される発散レンズ４３からの光のビーム径は略一定に保たれる。このようにすることで、ビーム径を一定に保つために発散レンズ４３及び対物レンズ１６を移動させるための機構が不要となり、装置を一層小型化させることができる。
【００３２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記第１及び第２実施形態では、コリメータレンズ１４と収束レンズ１８とを別体で設けた構成としていたが、例えばコリメータレンズ１４と収束レンズ１８とを一体的に形成したものを用いても良い。このようにすれば、部品点数が削減されるとともに、装置の小型化・組付け工数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の光学測定装置の構成を示す模式図
【図２】傾き測定の測定方法を示した模式図
【図３】第２実施形態の光学測定装置の構成を示す模式図
【図４】第３実施形態の光学測定装置の構成を示す模式図
【図５】第４実施形態の光学測定装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
１２…レーザ光源（投光手段）
１４…コリメータレンズ
１６…対物レンズ
１８…収束レンズ
１９Ａ…音叉
１９Ｂ…励磁コイル
２０…受光素子（変位測定用受光手段）
２３…ＣＣＤ（傾き測定用撮像手段）
３０…制御手段（距離検出手段、傾き検出手段）
３１…レンズ位置検出コイル（レンズ位置検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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