本發(fā)明涉及一種測量探頭，特別是涉及一種在使低成本化成為可能的同時能夠?qū)崿F(xiàn)與觸針對應(yīng)的相應(yīng)的檢測靈敏度和恢復(fù)力的測量探頭。

背景技術(shù)：

接觸被測物體的表面來檢測被測物體的表面的形狀的測量裝置已知有例如三維測量機等。在三維測量機中，使用有用于接觸被測物體來檢測其表面形狀的測量探頭(日本特許第4417114號公報，以下稱為專利文獻1)。專利文獻1中所示的測量探頭包括：觸針，其具有用于接觸被測物體(的表面)的接觸部；軸運動機構(gòu)，其具備移動構(gòu)件，該移動構(gòu)件使該接觸部能夠沿測量探頭的中心軸線的方向(也稱為Z方向、軸向O)移動；以及旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，其具備旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件通過旋轉(zhuǎn)運動而使所述接觸部能夠沿與該Z方向成直角的面移動。在專利文獻1中，軸運動機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)以串聯(lián)的方式連接，且形成為使觸針的接觸部能夠移動的方向互不相同。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

觸針根據(jù)被測物體而進行改變。此時，通過選擇與該改變了的觸針對應(yīng)的軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)與該觸針對應(yīng)的相應(yīng)的檢測靈敏度和恢復(fù)力(使觸針的位移返回至原始狀態(tài)的力)。然而，若觸針包含微小的差異就計為不同的話則觸針的數(shù)量會較龐大，若為所有這些觸針準(zhǔn)備最佳的軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，則要花費高額的費用，無法進行實際的應(yīng)對。因此，針對特性(質(zhì)量、長度等)在一定程度上接近的多個觸針，應(yīng)用同一個軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)。

然而，在如專利文獻1那樣軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)成為一體的情況下，必須同時改變軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)。例如，針對改變了的觸針，即使在雖然能夠容許軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)中的任一運動機構(gòu)但改變另一運動機構(gòu)的做法較好的情況下等，也不得不同時改變這兩個運動機構(gòu)。也就是說，在確保相應(yīng)的運動機構(gòu)的性能并實現(xiàn)相應(yīng)的檢測靈敏度和恢復(fù)力方面，對于專利文獻1這樣的結(jié)構(gòu)，難以在抑制成本的同時恰當(dāng)?shù)剡x擇軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)。

本發(fā)明是為了解決所述的問題而完成的，其課題在于提供一種在使低成本化成為可能的同時能夠?qū)崿F(xiàn)與觸針對應(yīng)的相應(yīng)的檢測靈敏度和恢復(fù)力的測量探頭。

用于解決問題的方案

本申請的技術(shù)方案1的發(fā)明通過如下技術(shù)特征解決所述課題：一種測量探頭，其包括：觸針，其具有用于接觸被測物體的接觸部；軸運動機構(gòu)，其具備移動構(gòu)件，該移動構(gòu)件使該接觸部能夠沿軸向移動；以及旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，其具備旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件利用旋轉(zhuǎn)運動而使所述接觸部能夠沿著與該軸向成直角的面移動，其中，該測量探頭包括：探頭主體，其用于內(nèi)置所述軸運動機構(gòu)和所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)中的任一運動機構(gòu)；以及探頭模塊，其被支承于該探頭主體，并用于內(nèi)置該軸運動機構(gòu)和該旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)中的另一運動機構(gòu)，并支承所述觸針，所述探頭主體與所述探頭模塊利用能夠互相進行定位的第1卡合部以能夠裝卸的方式連結(jié)起來。

本申請的技術(shù)方案2的發(fā)明是，將所述軸運動機構(gòu)內(nèi)置于所述探頭主體，并且將所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)內(nèi)置于所述探頭模塊。

本申請的技術(shù)方案3的發(fā)明是，針對一個所述探頭主體準(zhǔn)備多個所述探頭模塊，并使所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件進行了位移時的每單位位移量的恢復(fù)力根據(jù)每個探頭模塊而不同。

本申請的技術(shù)方案4的發(fā)明是，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在相對于所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心而言與觸針相反的一側(cè)的部位設(shè)有平衡構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)中心與該 平衡構(gòu)件之間的距離形成為能夠調(diào)整。

本申請的技術(shù)方案5的發(fā)明是，針對一個所述探頭主體準(zhǔn)備多個所述探頭模塊，并使所述旋轉(zhuǎn)中心與所述平衡構(gòu)件之間的距離根據(jù)每個探頭模塊而不同。

本申請的技術(shù)方案6的發(fā)明是，針對一個所述探頭主體準(zhǔn)備多個所述探頭模塊，并使所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在相對于所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心而言與觸針相反的一側(cè)的部位設(shè)有平衡構(gòu)件，并使該平衡構(gòu)件的質(zhì)量根據(jù)每個探頭模塊而不同。

本申請的技術(shù)方案7的發(fā)明是，所述探頭模塊包括：平衡配重，其與所述觸針的質(zhì)量對應(yīng)；以及平衡機構(gòu)，其被支承于用于支承所述軸運動機構(gòu)的軸外殼構(gòu)件，并用于取得所述觸針與該平衡配重之間的平衡。

本申請的技術(shù)方案8的發(fā)明是，針對一個所述探頭主體準(zhǔn)備多個所述探頭模塊，并使所述平衡配重的質(zhì)量根據(jù)每個探頭模塊而不同。

本申請的技術(shù)方案9的發(fā)明是，將所述軸運動機構(gòu)內(nèi)置于所述探頭模塊，并且將所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)內(nèi)置于所述探頭主體。

本申請的技術(shù)方案10的發(fā)明是，針對一個所述探頭主體準(zhǔn)備多個所述探頭模塊，并使所述移動構(gòu)件進行了位移時的每單位位移量的恢復(fù)力根據(jù)每個探頭模塊而不同。

本申請的技術(shù)方案11的發(fā)明是，該測量探頭包括用于支承所述軸運動機構(gòu)的軸外殼構(gòu)件，在該軸外殼構(gòu)件設(shè)有用于檢測所述移動構(gòu)件的位移的位移檢測器。

本申請的技術(shù)方案12的發(fā)明是，利用所述位移檢測器輸出能夠進行所述移動構(gòu)件的相對位置的檢測的相對位置檢測信號。

本申請的技術(shù)方案13的發(fā)明是，利用所述位移檢測器輸出能夠進行所述移動構(gòu)件的絕對位置的檢測的絕對位置檢測信號。

本申請的技術(shù)方案14的發(fā)明是，在所述軸外殼構(gòu)件設(shè)有干涉光學(xué)系統(tǒng)，該干涉光學(xué)系統(tǒng)包括：干涉光源部；參照鏡，其用于反射來自該干涉光源部 的光；以及目標(biāo)鏡，其配置于所述移動構(gòu)件，并且用于反射來自該干涉光源部的光，該干涉光學(xué)系統(tǒng)能夠使分別來自該參照鏡和該目標(biāo)鏡的反射光進行干涉而生成多個干涉條紋，利用所述位移檢測器，能夠檢測該干涉光學(xué)系統(tǒng)所生成的所述多個干涉條紋的相位變化。

本申請的技術(shù)方案15的發(fā)明是，該測量探頭包括前級模塊，該前級模塊利用能夠進行定位的第2卡合部以能夠裝卸的方式連結(jié)并支承所述探頭主體，在所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的與觸針相反的一側(cè)的端部設(shè)有基準(zhǔn)構(gòu)件，將用于檢測該基準(zhǔn)構(gòu)件的與所述觸針的旋轉(zhuǎn)動作對應(yīng)的位移的姿態(tài)檢測器內(nèi)置于所述前級模塊。

本申請的技術(shù)方案16的發(fā)明是，在所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的與觸針相反的一側(cè)的端部設(shè)有基準(zhǔn)構(gòu)件，將用于檢測該基準(zhǔn)構(gòu)件的與所述觸針的旋轉(zhuǎn)動作對應(yīng)的位移的姿態(tài)檢測器內(nèi)置于所述探頭主體。

本申請的技術(shù)方案17的發(fā)明是，所述軸運動機構(gòu)具備使所述移動構(gòu)件能夠進行位移的多個第1隔膜結(jié)構(gòu)體，在將該軸運動機構(gòu)內(nèi)置于所述探頭主體并且將所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)內(nèi)置于所述探頭模塊時，將所述姿態(tài)檢測器配置于該旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)與該多個第1隔膜結(jié)構(gòu)體之間。

本申請的技術(shù)方案18的發(fā)明是，將所述基準(zhǔn)構(gòu)件設(shè)為用于反射光的反射鏡，該測量探頭設(shè)有用于使光沿著光軸向該反射鏡入射的光源部，利用所述姿態(tài)檢測器檢測自該反射鏡反射來的反射光的相對于該光軸進行的位移。

本申請的技術(shù)方案19的發(fā)明是，將所述光軸設(shè)置為通過所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心。

本申請的技術(shù)方案20的發(fā)明是，所述軸運動機構(gòu)具備使所述移動構(gòu)件能夠進行位移的多個第1隔膜結(jié)構(gòu)體，該測量探頭具備將該多個第1隔膜結(jié)構(gòu)體的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的第1限制構(gòu)件。

本申請的技術(shù)方案21的發(fā)明是，所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)具備使所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件能夠進行位移的第2隔膜結(jié)構(gòu)體，該測量探頭具備將該第2隔膜結(jié)構(gòu)體的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的第2限制構(gòu)件。

本申請的技術(shù)方案22的發(fā)明是，在第1壁構(gòu)件與該移動構(gòu)件之間的間隙的至少局部填充有第1粘性材料，該第1壁構(gòu)件與用于支承所述軸運動機構(gòu)的所述軸外殼構(gòu)件形成為一體且與所述移動構(gòu)件相對地配置。

本申請的技術(shù)方案23的發(fā)明是，所述旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)具備使所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件能夠進行位移的第2隔膜結(jié)構(gòu)體，在第2壁構(gòu)件與該第2隔膜結(jié)構(gòu)體之間的間隙的至少局部或該第2壁構(gòu)件與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的間隙的至少局部填充有第2粘性材料，該第2壁構(gòu)件與用于支承該旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)外殼構(gòu)件形成為一體。

發(fā)明的效果

采用本發(fā)明，在使低成本化成為可能的同時能夠?qū)崿F(xiàn)與觸針對應(yīng)的相應(yīng)的檢測靈敏度和恢復(fù)力。

通過參考下面的優(yōu)選的實施方式的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述的優(yōu)異的特征和優(yōu)點以及其它的優(yōu)異的特征和優(yōu)點將變得更加清楚。

附圖說明

參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行說明，在這些附圖中，對類似的構(gòu)件標(biāo)注類似的附圖標(biāo)記，其中：

圖1是表示使用了本發(fā)明的第1實施方式的測量探頭的測量系統(tǒng)的一例子的示意圖。

圖2是表示本發(fā)明的測量探頭的截面的示意圖，圖2的(A)是主視圖，圖2的(B)是立體圖。

圖3是表示測量探頭及其周邊部分的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖4是表示在測量探頭中使用的隔膜結(jié)構(gòu)體的一例子的示意圖，圖4的(A)是在軸運動機構(gòu)中使用的第1隔膜結(jié)構(gòu)體的圖，圖4的(B)是在旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)中使用的第2隔膜結(jié)構(gòu)體的圖，圖4的(C)是在旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)中使用的第2隔膜結(jié)構(gòu)體的功能圖。

圖5是表示探頭模塊的示意圖，圖5的(A)是平衡構(gòu)件移動前的剖視圖，圖5的(B)是平衡構(gòu)件移動后的剖視圖，圖5的(C)是與圖5的(A)對應(yīng)的功能圖，圖5的(D)是與圖5的(B)對應(yīng)的功能圖。

圖6是表示探頭模塊的示意圖，圖6的(A)、圖6的(B)是表示平衡構(gòu)件的質(zhì)量差異的剖視圖，圖6的(C)是與圖6的(A)對應(yīng)的功能圖，圖6的(D)是與圖6的(B)對應(yīng)的功能圖。

圖7是表示測量探頭的功能圖，圖7的(A)、圖7的(B)是表示平衡構(gòu)件的質(zhì)量差異的圖。

圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的測量探頭的截面的示意圖，圖8的(A)是主視圖，圖8的(B)是側(cè)視圖。

圖9是表示本發(fā)明的第3實施方式的測量探頭的截面的示意圖。

圖10是表示本發(fā)明的第4實施方式的測量探頭的截面的示意圖。

圖11是表示圖10的干涉光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，圖11的(A)是結(jié)構(gòu)要素的配置圖，圖11的(B)是表示干涉光投影到位移檢測器的情形的圖，圖11的(C)是表示利用位移檢測器檢測到的干涉光的相位與頻率的圖。

圖12是表示本發(fā)明的測量探頭的截面的示意圖，圖12的(A)是第5實施方式的圖，圖12的(B)是第6實施方式的圖。

圖13是表示圖12的(B)的測量探頭的局部的立體圖，圖13的(A)是觸針連結(jié)于探頭模塊的圖，圖13的(B)是平衡機構(gòu)的圖，圖13的(C)是觸針的圖。

圖14是表示本發(fā)明的第7實施方式的測量探頭的截面的示意圖。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施方式的一例子。

參照圖1～圖7說明本發(fā)明的第1實施方式。

首先，說明測量系統(tǒng)100的整體結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，測量系統(tǒng)100包括：三維測量機200，其用于移動測量探頭 300；操作部110，其具有用于手動操作的操縱桿111；以及動作控制器500，其用于控制三維測量機200的動作。另外，測量系統(tǒng)100包括：主機600，其借助動作控制器500使三維測量機200進行動作，并且對利用三維測量機200取得的測量數(shù)據(jù)進行處理而求出被測物體W的尺寸、形狀等；輸入單元20，其用于輸入測量條件等；以及輸出單元130，其用于輸出測量結(jié)果。

接下來，說明各結(jié)構(gòu)要素。

如圖1所示，所述三維測量機200包括：測量探頭300；平臺210；驅(qū)動機構(gòu)220，其豎立設(shè)置于平臺210并使測量探頭300三維移動；以及驅(qū)動傳感器230，其用于檢測驅(qū)動機構(gòu)220的驅(qū)動量。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，測量探頭300包括觸針306、軸運動機構(gòu)310以及旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334。觸針306的接觸部348構(gòu)成為，利用軸運動機構(gòu)310和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334，在與被測物體W的表面S相接觸時順著其形狀在三個方向上自由地位移。

并且，使用圖2的(A)、圖2的(B)說明測量探頭300的簡要結(jié)構(gòu)。此外，為了便于以下的說明，將圖2的(A)的紙面上下方向取作Z方向，將紙面左右方向取作X方向，將紙面垂直方向取作Y方向。因此，測量探頭300的中心軸線O的方向(軸向O)與Z方向相同。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，測量探頭300包括：觸針306，其具有用于接觸被測物體W的接觸部348；軸運動機構(gòu)310，其具備移動構(gòu)件312，該移動構(gòu)件312使接觸部348能夠沿軸向O移動；以及旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334，其具備旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP通過旋轉(zhuǎn)運動而使接觸部348能夠沿著與軸向O成直角的面移動。此處，測量探頭300包括：探頭主體302，其用于內(nèi)置軸運動機構(gòu)310；以及探頭模塊304，其被支承于探頭主體302，且用于內(nèi)置旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334并支承觸針306。而且，探頭主體302與探頭模塊304利用能夠互相進行定位的輥312F和球332B(第1卡合部)以能夠裝卸的方式連結(jié)起來。

此外，準(zhǔn)備多個(接觸部348的材質(zhì)、位置、質(zhì)量等不同的)觸針306。而且，與觸針306對應(yīng)地，針對一個探頭主體302，準(zhǔn)備多個探頭模塊304(不 是必須與觸針306的數(shù)量相同)。此外，“內(nèi)置”的意思是，被支承在各自的外殼構(gòu)件(若“內(nèi)置”的對象構(gòu)件被“內(nèi)置”于探頭主體302則此處的“外殼構(gòu)件”為主體外殼308，若“內(nèi)置”的對象構(gòu)件被“內(nèi)置”于探頭模塊304則此處的“外殼構(gòu)件”為模塊外殼330)的徑向內(nèi)側(cè)，并且該“內(nèi)置”的對象構(gòu)件沒有僅進入被配置于各自的外殼構(gòu)件的外側(cè)的其它模塊或者其它外殼構(gòu)件的內(nèi)側(cè)的部分。

以下，詳細(xì)地說明測量探頭300的結(jié)構(gòu)要素。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，所述探頭主體302包括主體外殼(軸外殼構(gòu)件)308、軸運動機構(gòu)310、姿態(tài)檢測器322、位移檢測器328以及信號處理電路329(圖3)。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，主體外殼308形成為在下端設(shè)有開口部308A的帶蓋的圓筒形狀。而且，主體外殼308將軸運動機構(gòu)310的除移動構(gòu)件312的凸緣部312E以外的部分支承并收納于徑向內(nèi)側(cè)。凸緣部312E不進入到探頭模塊304的內(nèi)側(cè)，而與探頭模塊304相連結(jié)。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，軸運動機構(gòu)310包括：移動構(gòu)件312；以及一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315，該一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315使移動構(gòu)件312能夠相對于主體外殼308進行位移。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，移動構(gòu)件312形成為在軸心形成有中空部312B的大致圓筒形狀。更具體地說，移動構(gòu)件312構(gòu)成為，自Z方向的上方朝向下方去，厚壁部312C、薄壁部312D以及凸緣部312E形成為一體。在厚壁部312C連結(jié)有一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315。薄壁部312D形成于厚壁部312C的下方。此外，主體外殼308的開口部308A的開口徑形成為小于厚壁部312C的外徑。而且，凸緣部312E的外徑形成為大于開口部308A的開口徑。此處，厚壁部312C的下端部312CA與開口部308A的上端部308AA之間的距離和凸緣部312E的上端部312EA與開口部308A的下端部308AB之間的距離以限制移動構(gòu)件312的沿Z方向的位移而使一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的變形量處于彈性變形的范圍內(nèi)的方式設(shè)定。即，可以說，探頭主體302包括主體 外殼308和移動構(gòu)件312，該主體外殼308和移動構(gòu)件312成為用于將一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的第1限制構(gòu)件。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，在凸緣部312E的下端外周以在周向上每隔120度設(shè)置一對輥312F的方式設(shè)有3對輥312F。而且，以在周向上相位與輥312F的相位錯開60度的狀態(tài)設(shè)有三個永磁體312G。此外，一對輥312F的軸向形成為與朝向凸緣部312E的中心的大致徑向相同。

如圖4的(A)所示，第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315是能夠彈性變形的大致圓盤形狀的構(gòu)件。材質(zhì)是磷青銅等(也可以是其它材料)。第1隔膜結(jié)構(gòu)體315形成為與第1隔膜結(jié)構(gòu)體314相同(不限于此，也可以形成為互不相同的形狀)。因此，使用圖4的(A)僅對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314進行說明。

如圖4的(A)所示，在第1隔膜結(jié)構(gòu)體314設(shè)有在周向上相位錯開120度的三個切槽部314D。利用切槽部314D，自第1隔膜結(jié)構(gòu)體314的徑向外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)去設(shè)有外周部314A、環(huán)形部(日文：リム部)314B以及中心部314C。外周部314A是處于第1隔膜結(jié)構(gòu)體314的最外周、并固定于主體外殼308的部分。環(huán)形部314B利用相鄰的兩個切槽部314D沿周向形成為帶狀，并配置于外周部314A的內(nèi)側(cè)。而且，環(huán)形部314B的兩端部分別與外周部314A和中心部314C相連結(jié)。中心部314C是用于支承移動構(gòu)件312的部分，并配置于比環(huán)形部314B更靠內(nèi)側(cè)的位置。第1隔膜結(jié)構(gòu)體314成為在移動構(gòu)件312相對于主體外殼308的位移的作用下中心部314C上下運動、環(huán)形部314B彈性變形的構(gòu)造。此外，第1隔膜結(jié)構(gòu)體的構(gòu)造不限定于在本實施方式中所示的形狀(后述的第2隔膜結(jié)構(gòu)體也是同樣的)。

另一方面，如圖2的(A)、圖2的(B)所示，在移動構(gòu)件312的上端部312A配置有標(biāo)尺托座324。在標(biāo)尺托座324上配置有基準(zhǔn)構(gòu)件326。而且，以與基準(zhǔn)構(gòu)件326相對的方式配置有用于檢測來自基準(zhǔn)構(gòu)件326的反射光的位移檢測器328。此外，位移檢測器328內(nèi)置有用于向基準(zhǔn)構(gòu)件326照射光的光源。在基準(zhǔn)構(gòu)件326的靠位移檢測器328側(cè)的表面，反射來自光源的光的反射率不同的增量圖案以恒定間隔沿Z方向設(shè)置。即，基準(zhǔn)構(gòu)件326形成為反射型 的固體標(biāo)尺。利用該基準(zhǔn)構(gòu)件326、位移檢測器328以及光源，構(gòu)成了用于輸出兩相正弦波信號的光電式線性編碼器。也就是說，在主體外殼308設(shè)有用于檢測移動構(gòu)件312的位移的位移檢測器328。位移檢測器328與移動構(gòu)件312的位移相對應(yīng)地輸出增量圖案的以預(yù)定的周期重復(fù)的周期信號(也就是說，位移檢測器328是用于輸出能夠進行移動構(gòu)件312的相對位置的檢測的相對位置檢測信號的結(jié)構(gòu))。該周期信號的波形被信號處理電路329整形。而且，自信號處理電路329輸出用于求出基準(zhǔn)構(gòu)件326在Z方向上的位移的Z兩相sin波。

另外，如圖2的(A)、圖2的(B)所示，在主體外殼308的內(nèi)側(cè)側(cè)面設(shè)有其它的光源(光源部)318。使從光源318射出的光朝向Z方向的分束器320以與光源318相對的方式被支承于支承構(gòu)件319(此外，支承構(gòu)件319固定于主體外殼308的內(nèi)側(cè))。朝向Z方向的光(經(jīng)過光軸OA的光)經(jīng)過移動構(gòu)件312的中空部312B，并被設(shè)于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的與觸針相反的一側(cè)的端部的(被設(shè)為用于反射光的反射鏡的)基準(zhǔn)構(gòu)件316反射(即，在探頭主體302設(shè)有用于使光沿著光軸OA向基準(zhǔn)構(gòu)件316入射的光源318)。反射光經(jīng)過分束器320并利用配置于主體外殼308的內(nèi)側(cè)上表面的姿態(tài)檢測器322(也就是說，姿態(tài)檢測器322內(nèi)置于探頭主體302)來檢測自基準(zhǔn)構(gòu)件316反射來的光。由此，由于被姿態(tài)檢測器322檢測到的反射光的位置因基準(zhǔn)構(gòu)件316的位移(傾斜)而變化，因此姿態(tài)檢測器322能夠檢測自基準(zhǔn)構(gòu)件316反射來的反射光的相對于光軸OA進行的位移。也就是說，姿態(tài)檢測器322能夠檢測基準(zhǔn)構(gòu)件316的與觸針306的旋轉(zhuǎn)動作對應(yīng)的位移(傾斜)。光軸OA被設(shè)置為通過旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334的旋轉(zhuǎn)中心RC(也就是說，中心軸線O與光軸OA重合)。

此外，如圖2的(A)、圖2的(B)所示，基準(zhǔn)構(gòu)件316的表面為凹面形狀，減小被姿態(tài)檢測器322檢測到的反射光的相對于光軸OA進行的位移量從而謀求姿態(tài)檢測器322的尺寸的小型化。姿態(tài)檢測器322的輸出也輸入到信號處理電路329。而且，姿態(tài)檢測器322的輸出的波形被信號處理電路329整形。而且，自信號處理電路329輸出基于反射光的、由于基準(zhǔn)構(gòu)件316的姿態(tài)變化 而產(chǎn)生的相對于光軸OA朝向XY方向進行的位移的位移電壓(XY位移電壓)。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，所述探頭模塊304包括模塊蓋332、模塊外殼330以及旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334。此外，在本實施方式中，由模塊蓋332和模塊外殼330構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)外殼構(gòu)件。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，模塊蓋332形成為在中心設(shè)有開口部332A的凸緣形狀。模塊蓋332是與凸緣部312E對應(yīng)的構(gòu)件。即，以與一對輥312F這兩者相接觸的方式，球332B以在模塊蓋332的周向上每隔120度配置一個的方式配置有三個。而且，以與永磁體312G對應(yīng)的方式，在相位與球332B錯開了60度的狀態(tài)下配置有與永磁體312G相互吸引的磁性構(gòu)件(也可以是永磁體)332C。

此處，如圖2的(A)、圖2的(B)所示，三個球332B分別與對應(yīng)的一對輥312F的表面相接觸。因此，在永磁體312G和磁性構(gòu)件332C以預(yù)定的力相互吸引著的狀態(tài)下，模塊蓋332成為以六點落位(接觸)于凸緣部312E的狀態(tài)。也就是說，能夠在實現(xiàn)高定位精度的同時將模塊蓋332和凸緣部312E連結(jié)起來。即，模塊蓋332與凸緣部312E之間成為構(gòu)成了作為能夠裝卸的連結(jié)機構(gòu)的運動接頭(也稱為運動聯(lián)接件)的狀態(tài)。利用該運動接頭，即使反復(fù)裝卸探頭模塊304與凸緣部312E，也能夠?qū)崿F(xiàn)高定位再現(xiàn)性。此外，在自橫向(與Z方向正交的方向)對探頭模塊304施加了較大的力時，探頭模塊304自凸緣部312E脫落(不但包含全部的輥342A成為球332B未接觸輥312F的狀態(tài)的情況，也包含僅一部分輥342A成為球332B未接觸輥312F的狀態(tài)的情況)，從而能夠防止探頭主體302的破損(因此，永磁體312G與磁性構(gòu)件332C之間的相互吸引的預(yù)定的力被設(shè)為與上述的較大的力對應(yīng)的力)。此外，運動接頭不僅是輥與球的組合，也可以是V槽與球的組合。另外，對于輥與球的組合，其順序也可以是相反的。也就是說，只要是能夠以六點進行落位的構(gòu)造，就不限定于輥與球的組合。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，模塊外殼330是在下端設(shè)有開口部330A 的大致圓筒形狀的構(gòu)件。而且，模塊外殼330將旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334支承在徑向內(nèi)側(cè)。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334的除凸緣構(gòu)件342以外的部分收納于模塊外殼330的內(nèi)側(cè)。凸緣構(gòu)件342不進入到觸針306的內(nèi)側(cè)，而與觸針306相連結(jié)。而且，如圖2的(A)、圖2的(B)所示，旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334包括：旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP；以及第2隔膜結(jié)構(gòu)體340，其使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP能夠相對于模塊外殼330進行位移。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP是支承于第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的構(gòu)件，并包括平衡構(gòu)件338、上部構(gòu)件336以及凸緣構(gòu)件342。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，平衡構(gòu)件338配置于第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的上部，并設(shè)為與觸針306對應(yīng)的重量(也就是說，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP是在相對于旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334的旋轉(zhuǎn)中心RC而言與觸針相反的一側(cè)的部位設(shè)有平衡構(gòu)件338的結(jié)構(gòu))。通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定該平衡構(gòu)件338(或者，如后述那樣，調(diào)整旋轉(zhuǎn)中心RC與平衡構(gòu)件338之間的距離)，能夠使包括觸針306在內(nèi)的被旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP支承的構(gòu)件的重心位置與旋轉(zhuǎn)中心RC重合。因此，例如，即使橫置測量探頭300，也能夠防止觸針306的中心軸線自軸向O傾斜。即，即使改變測量探頭300本身的姿態(tài)，觸針306也能夠停留在姿態(tài)檢測器322的測量范圍的中央，從而能夠采用更簡易化、小型化、高分辨率化的構(gòu)件來作為姿態(tài)檢測器322。在平衡構(gòu)件338的上端部(旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的與觸針相反的一側(cè)的端部)設(shè)有基準(zhǔn)構(gòu)件316。此外，平衡構(gòu)件338的側(cè)面338B與模塊外殼330的內(nèi)側(cè)側(cè)面330B之間的距離以限制平衡構(gòu)件338的傾斜(位移)而使第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的變形量處于彈性變形的范圍內(nèi)的方式設(shè)定。即，可以說，探頭模塊304包括模塊外殼330和平衡構(gòu)件338，該模塊外殼330和平衡構(gòu)件338成為用于將第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的第2限制構(gòu)件。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，上部構(gòu)件336構(gòu)成為卡合于第2隔膜結(jié)構(gòu)體340并支承平衡構(gòu)件338。此外，在上部構(gòu)件336的凸部336A設(shè)有外螺紋。而且，在與凸部336A對應(yīng)的平衡構(gòu)件338的凹部338A設(shè)有內(nèi)螺紋。因此，通 過改變平衡構(gòu)件338的螺紋接合于上部構(gòu)件336的螺紋接合狀態(tài)，能夠調(diào)整旋轉(zhuǎn)中心RC與平衡構(gòu)件338之間的距離。例如，如圖5的(A)所示，通過針對觸針306使用平衡構(gòu)件338，使連結(jié)有觸針306的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的重心位置與旋轉(zhuǎn)中心RC重合。此處，在觸針307的長度和質(zhì)量比觸針306的長度和質(zhì)量大的情況下，如圖5的(B)所示，通過使平衡構(gòu)件338距旋轉(zhuǎn)中心RC的距離從L1變化至L2，能夠使連結(jié)有觸針307的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP(支承于第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的構(gòu)件)的重心位置與旋轉(zhuǎn)中心RC重合。也就是說，能夠使使用了相同的平衡構(gòu)件338的探頭模塊304適合多個觸針306。或者準(zhǔn)備多個使相同的質(zhì)量的平衡構(gòu)件338的位置變化了的探頭模塊304，也能夠適合多個觸針306(即，能夠針對一個探頭主體302準(zhǔn)備多個探頭模塊304，并使旋轉(zhuǎn)中心RC與平衡構(gòu)件338之間的距離根據(jù)每個探頭模塊304而不同)。此外，圖5的(C)是表示與圖5的(A)對應(yīng)的功能的示意圖，圖5的(D)是表示與圖5的(B)對應(yīng)的功能的示意圖。此處，附圖標(biāo)記m_c表示構(gòu)件的位于旋轉(zhuǎn)中心RC的上側(cè)的部分的質(zhì)量，另外，附圖標(biāo)記L1、L2表示構(gòu)件的位于旋轉(zhuǎn)中心RC的上側(cè)的部分的自旋轉(zhuǎn)中心RC到各重心位置為止的距離。而且，附圖標(biāo)記m_s1、m_s2表示構(gòu)件的位于旋轉(zhuǎn)中心RC的下側(cè)的部分的質(zhì)量，另外，附圖標(biāo)記L11、L21表示構(gòu)件的位于旋轉(zhuǎn)中心RC的下側(cè)的部分的自旋轉(zhuǎn)中心RC到各重心位置為止的距離。

或者，如圖6的(A)、圖6的(B)所示，也可以針對一個探頭主體302準(zhǔn)備探頭模塊304、305，并使平衡構(gòu)件338、339的質(zhì)量根據(jù)每個探頭模塊304、305而不同(此外，探頭模塊不限于兩個)。例如，如圖6的(A)所示，通過針對觸針306使用平衡構(gòu)件338，使連結(jié)有觸針306的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的重心位置與旋轉(zhuǎn)中心RC重合。此處，在觸針307的長度和質(zhì)量比觸針306的長度和質(zhì)量大的情況下，如圖6的(B)所示，通過使用質(zhì)量比平衡構(gòu)件338的質(zhì)量大的平衡構(gòu)件339，能夠使連結(jié)有觸針307的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的重心與旋轉(zhuǎn)中心RC重合(而且，如圖5的(A)、圖5的(B)所示，也可以將平衡構(gòu)件339距旋轉(zhuǎn)中心RC的距離設(shè)為能夠調(diào)整)。此外，圖6的(C)是表示 與圖6的(A)對應(yīng)的功能的示意圖，圖6的(D)是表示與圖6的(B)對應(yīng)的功能的示意圖，并以與圖5的(C)、圖5的(D)相同的表示方法進行表示。

另外，圖7(A)是表示圖6(A)的探頭模塊304連結(jié)于探頭主體302的狀態(tài)下的功能的示意圖，圖7(B)是表示圖6(B)的探頭模塊305連結(jié)于探頭主體302的狀態(tài)下的功能的示意圖。在從觸針306改變?yōu)橛|針307時，若使用與觸針307對應(yīng)的探頭模塊305，則被探頭主體302支承的重量發(fā)生變化，利用位移檢測器328檢測到的初始位置(零點)相差了距離L的量。然而，該初始位置的不同僅在Z方向上。因此，通過在位移檢測器328中使用在Z方向上具有大范圍(較大的檢測范圍)且能夠以高分辨率進行位置檢測的線性編碼器，在更換為觸針307時也能夠以不降低Z方向上的檢測精度的方式進行應(yīng)對。

如圖4的(B)所示，第2隔膜結(jié)構(gòu)體340也是能夠彈性變形的大致圓盤形狀的構(gòu)件。材質(zhì)是磷青銅等(也可以是其它材質(zhì))。在第2隔膜結(jié)構(gòu)體340設(shè)有在周向上相位相差180度的兩個圓弧形狀的切槽部340E，并形成有兩個節(jié)點部(日文：ヒンジ部)340C。在切槽部340E的徑向內(nèi)側(cè)還設(shè)有在周向上相位相差180度的兩個圓弧形狀的切槽部340F，并形成有兩個節(jié)點部340D。利用切槽部340E、340F，自第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的徑向外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)去設(shè)有外周部340A、環(huán)形部340G以及中心部340B。

如圖4的(B)所示，外周部340A是處于第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的最外周、并固定于模塊外殼330的部分。環(huán)形部340G利用設(shè)于徑向上的兩側(cè)的切槽部340E、340F沿周向形成為帶狀。而且，環(huán)形部340G配置于外周部340A的內(nèi)側(cè)，并通過節(jié)點部340C而與外周部340A相連結(jié)，通過節(jié)點部340D而與中心部340B相連結(jié)。中心部340B是用于支承上部構(gòu)件336的部分，且配置于比環(huán)形部340G更靠內(nèi)側(cè)的位置。切槽部340E的相位與切槽部340F的相位的相差90度。因此，以第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的中心(旋轉(zhuǎn)中心RC)為軸線，中心部340B成為能夠沿互為正交的兩個方向傾斜(能夠旋轉(zhuǎn))的構(gòu)造。

此外，圖4的(C)是表示第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的功能的示意圖，附圖標(biāo)記 k表示中心部340B進行了位移(旋轉(zhuǎn))時的每單位位移量(角度)的恢復(fù)力。即，在針對一個探頭主體302準(zhǔn)備了多個探頭模塊304時，能夠使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP位移了時的每單位位移量的恢復(fù)力根據(jù)每個探頭模塊304而不同。因此，能夠針對每個觸針306使用具有恰當(dāng)?shù)幕謴?fù)力的探頭模塊304。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，凸緣構(gòu)件342在與上部構(gòu)件336一起夾著第2隔膜結(jié)構(gòu)體340的形態(tài)下被支承于上部構(gòu)件336。此處，凸緣構(gòu)件342的上端部342C與開口部330A的下端部330AA之間的距離以限制凸緣構(gòu)件342的朝向Z方向的上側(cè)的位移而使一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的變形量處于彈性變形的范圍內(nèi)的方式設(shè)定。即，可以說，探頭模塊304包括模塊外殼330和凸緣構(gòu)件342，該模塊外殼330和凸緣構(gòu)件342成為用于將一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的第1限制構(gòu)件。當(dāng)然，在對觸針306、探頭模塊304施加了過大的負(fù)載的情況下，成為觸針306在第1限制構(gòu)件(包含后述的第2限制構(gòu)件)起作用之前脫落的結(jié)構(gòu)。在凸緣構(gòu)件342的下端外周以在周向上每隔120度設(shè)置一對輥342A的方式設(shè)有3對輥342A。而且，在中心軸線O上設(shè)有三個永磁體342B。此外，一對輥342A的軸向形成為與朝向凸緣構(gòu)件342的中心的大致徑向相同。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，所述觸針306包括凸緣部344、桿部346以及接觸部348。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，凸緣部344是與凸緣構(gòu)件342對應(yīng)的構(gòu)件。即，以與一對輥342A這兩者相接觸的方式，球344A以在凸緣部344的周向上每隔120度配置一個的方式配置有三個。而且，在凸緣部344，以與永磁體342B對應(yīng)的方式配置有用于與永磁體342B相互吸引的磁性構(gòu)件(也可以是永磁體)344B。

此處，如圖2的(A)、圖2的(B)所示，三個球344A分別與對應(yīng)的一對輥342A的表面相接觸。因此，在永磁體342B和磁性構(gòu)件344B以預(yù)定的力相互吸引著的狀態(tài)下，凸緣部344成為以六點落位于凸緣構(gòu)件342的狀態(tài)。也就是說，能夠在實現(xiàn)高定位精度的同時將凸緣構(gòu)件342和凸緣部344連結(jié)起來。 即，凸緣部344和凸緣構(gòu)件342之間處于構(gòu)成了作為能夠裝卸的連結(jié)機構(gòu)的運動接頭的狀態(tài)。利用該運動接頭，即使反復(fù)裝卸觸針306與凸緣構(gòu)件342，也能夠?qū)崿F(xiàn)較高的定位再現(xiàn)性。此外，在自橫向(與軸向O正交的方向)對觸針306施加了較大的力時，觸針306自凸緣構(gòu)件342脫落，從而能夠防止探頭模塊304的破損。

如圖2的(A)、圖2的(B)所示，桿部346的基端安裝于凸緣部344。在桿部346的頂端設(shè)有球形的接觸部348。此外，在觸針306未產(chǎn)生位移的基準(zhǔn)狀態(tài)下，觸針306的中心軸線的方向成為Z方向(軸向O)。

接下來，使用圖3說明探頭信號處理部530。

如圖3所示，探頭信號處理部530包括A/D電路532、FPGA534以及計數(shù)電路536。A/D電路532對作為輸入的模擬信號的Z兩相sin波和XY位移電壓進行AD變換，分別做成數(shù)字信號。即，此時的AD變換的比特數(shù)越多，則越能夠?qū)崿F(xiàn)對于觸針306的位移的高動態(tài)范圍化和高靈敏度化。在FPGA534中，將數(shù)字信號的XY位移電壓變換為位移信號并向位置運算部550輸出，并且將數(shù)字信號的Z兩相sin波變換為Z兩相矩形波并向計數(shù)電路536輸出。然后，在計數(shù)電路536中，計量Z兩相矩形波而求出Z方向的位移并向位置運算部550輸出。

在本實施方式中，軸運動機構(gòu)310內(nèi)置于探頭主體302，并且旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334僅內(nèi)置于探頭模塊304。因此，例如，假設(shè)在從觸針306改變?yōu)橛|針307時，存在僅對旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334在性能上進行改變的做法較好這樣的情況。此時，通過不改變探頭主體302而僅更換探頭模塊304，能夠?qū)⒗缱越佑|部348施加于被測物體W的力設(shè)為所期望的測量力，其結(jié)果，能夠利用測量探頭300實現(xiàn)相應(yīng)的檢測靈敏度和恢復(fù)力(使觸針306的位移返回到原始狀態(tài)的力)。相反，也能夠容易地實現(xiàn)針對同一探頭模塊304更換探頭主體302這樣的操作。另外，在僅旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334破損·性能降低了時，僅通過更換探頭模塊304就能夠維持測量探頭300的功能。同時，能夠提高距觸針306更近的旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334的檢測靈敏度。

另外，在本實施方式中，探頭主體302與探頭模塊304利用能夠互相進行定位的輥312F和球332B以能夠裝卸的方式連結(jié)起來。因此，即使反復(fù)裝卸探頭模塊304，也能夠以高精度再現(xiàn)連結(jié)位置。另外，通過預(yù)先使多個探頭模塊304的球332B的位置相同，能夠容易地相對于探頭主體302裝卸多個探頭模塊304，并且能夠?qū)崿F(xiàn)較高的位置再現(xiàn)性。當(dāng)然，能夠進行定位的第1卡合部不限定于由輥和球構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

另外，在本實施方式中，為了實現(xiàn)觸針306的沿XYZ方向的位移，基本上利用軸運動機構(gòu)310進行沿Z方向的移動，利用旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)334進行沿XY方向的移動。因此，由于能夠分別在Z方向、XY方向上分離觸針306的位移，因此獨立地進行Z方向、XY方向上的位移的檢測較容易，從而能夠?qū)崿F(xiàn)位置運算的簡化。同時，也能夠分別在Z方向、XY方向上獨立地設(shè)定檢測精度。

另外，在本實施方式中，軸運動機構(gòu)310被支承于一對相同的第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315。因此，能夠降低軸運動機構(gòu)310的沿除Z方向以外的方向的位移，并能夠確保沿Z方向的高移動精度。同時，與同時使用空氣軸承等來作為移動構(gòu)件的引導(dǎo)件的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的響應(yīng)性。此外，不限于此，也可以不使用一對相同的第1隔膜結(jié)構(gòu)體，而使用一個或者三個以上的第1隔膜結(jié)構(gòu)體。或者，第1隔膜結(jié)構(gòu)體也可以形成為互不相同的形狀。

另外，在本實施方式中，能夠針對一個探頭主體302準(zhǔn)備多個探頭模塊304，并使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP位移了時的每單位位移量的恢復(fù)力根據(jù)每個探頭模塊304而不同。因此，能夠設(shè)定與觸針306、被測物體W一一對應(yīng)的恢復(fù)力，從而能夠進行沿XY方向的位移的高靈敏度檢測，并且能夠容易地實現(xiàn)檢測范圍的擴大等。同時，也能夠降低由接觸部348引起的對被測物體W的損害等。此外，不限于此，也可以不根據(jù)每個探頭模塊改變旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP位移了時的每單位位移量的恢復(fù)力。

另外，在本實施方式中，旋轉(zhuǎn)中心RC與平衡構(gòu)件338之間的距離形成為能夠調(diào)整。因此，即使采用相同的平衡構(gòu)件338，也能夠通過調(diào)整平衡構(gòu)件338的位置，針對多個觸針306使連結(jié)有各自的觸針306的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的重心 位置與旋轉(zhuǎn)中心RC重合。即，由于能夠減少平衡構(gòu)件338的種類，因此能夠降低平衡構(gòu)件338的制造·管理的成本。而且，若針對一個探頭主體302準(zhǔn)備多個探頭模塊304，則能夠使用相同構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP來構(gòu)成具有不同的平衡的多個探頭模塊304，因此也能夠?qū)崿F(xiàn)探頭模塊304的低成本化。此外，不限于此，平衡構(gòu)件的位置也可以是不可調(diào)整的形態(tài)。

另外，在本實施方式中，能夠針對一個探頭主體302準(zhǔn)備多個探頭模塊304，并使平衡構(gòu)件338的質(zhì)量根據(jù)每個探頭模塊304而不同。因此，針對各觸針306通過使用具備相應(yīng)的平衡構(gòu)件338的探頭模塊304，能夠使連結(jié)有各自的觸針306的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的重心位置與旋轉(zhuǎn)中心RC重合。此外，在還能夠進行平衡構(gòu)件338的位置的調(diào)整的情況下，在一個探頭主體302中，能夠提供能夠準(zhǔn)確與更多的觸針306對應(yīng)的探頭模塊304。

另外，在本實施方式中，在主體外殼308設(shè)有用于檢測移動構(gòu)件312的位移的位移檢測器328。即，被支承于主體外殼308的位移檢測器328檢測同樣被支承于主體外殼308的(原則上不進行沿XY方向的移動、而沿Z方向移動的)移動構(gòu)件312的位移。因此，即使位移檢測器328不是昂貴的檢測器，也能夠單純地檢測移動構(gòu)件312的相對于主體外殼308的一個方向上的位移。即，位移檢測器328能夠以高分辨率檢測移動構(gòu)件312的位移，易于對移動構(gòu)件312的位移進行校正。同時，線性編碼器等的使用也較容易，也能夠?qū)崿F(xiàn)移動構(gòu)件312(即，觸針306)的長行程化。此外，不限于此，也可以不在主體外殼設(shè)置位移檢測器。

另外，在本實施方式中，位移檢測器328輸出能夠進行移動構(gòu)件312的相對位置的檢測的相對位置檢測信號(以預(yù)定的周期重復(fù)的周期信號)。因此，通過以位移檢測器328構(gòu)成光電式增量型線性編碼器，能夠在確保極長的檢測范圍(動態(tài)范圍)的同時，避免檢測靈敏度在移動構(gòu)件312的移動位置處不同這樣的現(xiàn)象。同時，通過對該相對位置檢測信號進行高比特數(shù)的AD變換，能夠以更高的分辨率檢測Z方向上的位置。此外，不限于此，位移檢測器也可以形成為不檢測增量圖案，而檢測絕對圖案。也就是說，位移檢測器 也可以是輸出能夠進行移動構(gòu)件的絕對位置的檢測的絕對位置檢測信號的結(jié)構(gòu)。或者，位移檢測器也可以包括勵磁線圈和差動線圈，從而構(gòu)成差動變壓器。

另外，在本實施方式中，在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的與觸針相反的一側(cè)的端部設(shè)有基準(zhǔn)構(gòu)件316，且姿態(tài)檢測器322內(nèi)置于設(shè)有主體外殼308的探頭主體302。即，由于未在探頭模塊304設(shè)置姿態(tài)檢測器322，因此能夠使探頭模塊304本身小型化并且低成本化。而且，基準(zhǔn)構(gòu)件316內(nèi)置于探頭模塊304。即，與基準(zhǔn)構(gòu)件進入到探頭主體的內(nèi)側(cè)這樣的結(jié)構(gòu)相比，能夠縮短自基準(zhǔn)構(gòu)件316直到接觸部348的位置為止的距離。即，能夠減小根據(jù)基準(zhǔn)構(gòu)件316的位移運算得到的接觸部348的位移的運算誤差，從而能夠高精度地求出接觸部348的位置。

另外，在本實施方式中，設(shè)有使光沿著光軸OA向作為基準(zhǔn)構(gòu)件316的反射鏡入射的光源318，姿態(tài)檢測器322檢測自反射鏡反射來的反射光的相對于光軸OA進行的位移。即，姿態(tài)檢測器322所進行的檢測是非接觸式的，因此不阻礙設(shè)有基準(zhǔn)構(gòu)件316的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的旋轉(zhuǎn)運動，能夠以高靈敏度檢測旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的位移。同時，用于檢測旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的位移的結(jié)構(gòu)是光學(xué)杠桿且較簡單，因此能夠?qū)崿F(xiàn)測量探頭300的低成本化。此外，不限于此，姿態(tài)檢測器既可以是接觸式，也可以是非接觸式以及利用磁等的方式。

另外，在本實施方式中，光軸OA被設(shè)置為通過旋轉(zhuǎn)中心RC。因此，在由于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的旋轉(zhuǎn)動作而產(chǎn)生的反射光的變化中不包含沿Z方向的位移分量，因此能夠以更高的靈敏度檢測旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的位移。此外，不限于此，也可以是光軸OA不通過旋轉(zhuǎn)中心RC的結(jié)構(gòu)。

另外，在本實施方式中，探頭主體302包括主體外殼308和移動構(gòu)件312，該主體外殼308和移動構(gòu)件312用于將一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)。同時，探頭模塊304還包括模塊外殼330和凸緣構(gòu)件342，該模塊外殼330和凸緣構(gòu)件342也用于將一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)。因此，例如，即使在過大的沖擊沿運動接頭不發(fā)揮功能的方向施加于探頭模塊304、觸針306的情況下，也能夠防止 第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的塑性變形、破損·破壞。此外，不限于此，測量探頭也可以不包括將第1隔膜結(jié)構(gòu)體的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的構(gòu)件。

即，在本實施方式中，在使低成本化成為可能的同時能夠?qū)崿F(xiàn)與觸針306對應(yīng)的相應(yīng)的檢測靈敏度和恢復(fù)力。

列舉上述實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于上述實施方式。即，當(dāng)然能夠在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)進行改進以及設(shè)計的改變。

例如，在上述實施方式中，姿態(tài)檢測器322位于一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體314、315的上側(cè)，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以是如圖8的(A)、圖8的(B)所示的第2實施方式那樣。在第2實施方式中，主要是僅姿態(tài)檢測器的位置與第1實施方式不同，因此除與姿態(tài)檢測器相關(guān)的結(jié)構(gòu)以外的構(gòu)件基本上僅改變了附圖標(biāo)記的前2位數(shù)字，對此省略說明。

在第2實施方式中，如圖8的(A)、圖8的(B)所示，姿態(tài)檢測器372配置于旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)384與一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體364、365之間。具體地說，移動構(gòu)件362在Z方向上在被第1隔膜結(jié)構(gòu)體364支承的位置的下方設(shè)有凹部362C。支承構(gòu)件369在不與該凹部362C接觸的狀態(tài)下自主體外殼358的內(nèi)側(cè)側(cè)面延伸。而且，姿態(tài)檢測器372和分束器370被支承于支承構(gòu)件369。因此，即使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP的位移較大，也能夠縮短基準(zhǔn)構(gòu)件366與姿態(tài)檢測器372之間的距離，因此能夠縮小姿態(tài)檢測器372。即，能夠使探頭主體352更加小型化。此外，凹部362C的上端部362C1與支承構(gòu)件369的上端部369A之間的距離以及凸緣部362D的上端部362DA與開口部358A的下端部358AB之間的距離以限制移動構(gòu)件362的沿Z方向的位移而使一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體364、365的變形量處于彈性變形的范圍內(nèi)的方式設(shè)定。也就是說，在本實施方式中，可以說，探頭主體352包括主體外殼358、移動構(gòu)件362以及支承構(gòu)件369，該主體外殼358、移動構(gòu)件362以及支承構(gòu)件369成為用于將一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體364、365的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的第1限制構(gòu)件。

此外，在上述實施方式中，軸運動機構(gòu)內(nèi)置于探頭主體，并且旋轉(zhuǎn)運動 機構(gòu)內(nèi)置于探頭模塊，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以是如圖9所示的第3實施方式那樣。在第3實施方式中，主要是僅軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的配置與上述實施方式相反，因此主要是除與軸運動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的配置相關(guān)的結(jié)構(gòu)以外的構(gòu)件基本上僅改變了附圖標(biāo)記的前2位數(shù)字，對此省略說明。

在第3實施方式中，如圖9所示，軸運動機構(gòu)410內(nèi)置于探頭模塊404，并且旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)434內(nèi)置于探頭主體402。此外，在本實施方式中，也準(zhǔn)備多個(接觸部448的材質(zhì)、位置、質(zhì)量等不同的)觸針406。而且，與觸針406對應(yīng)地，針對一個探頭主體402，準(zhǔn)備多個探頭模塊404(不是必須與觸針406的數(shù)量相同)。

如圖9所示，旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)434被支承于主體外殼(旋轉(zhuǎn)外殼構(gòu)件)408的徑向內(nèi)側(cè)。旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)434的除旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442的凸緣部442E以外的部分被收納于主體外殼408的內(nèi)側(cè)。凸緣部442E不進入到探頭模塊404的內(nèi)側(cè)，而與探頭模塊404相連結(jié)。而且，如圖9所示，旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)434包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442和使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442能夠相對于主體外殼408進行位移的第2隔膜結(jié)構(gòu)體440。

如圖9所示，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442形成為在軸心形成有中空部442B的大致圓環(huán)形狀。更具體地說，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442構(gòu)成為，自Z方向的上方朝向下方去，厚壁部442C、薄壁部442D以及凸緣部442E形成為一體。在厚壁部442C連結(jié)有第2隔膜結(jié)構(gòu)體440。薄壁部442D形成于厚壁部442C的下方。此外，主體外殼408的開口部408A的開口徑形成為小于厚壁部442C的外徑。而且，凸緣部442E的外徑形成為大于開口部408A的開口徑。此處，也可以設(shè)定為，利用厚壁部442C的下端部442CA與開口部408A的上端部408AA之間的距離和凸緣部442E的上端部442EA與開口部408A的下端部408AB之間的距離來限制旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442的位移，而使第2隔膜結(jié)構(gòu)體440的變形量處于彈性變形的范圍內(nèi)。另外，也可以設(shè)定為，利用薄壁部442D的外側(cè)面與開口部408A的內(nèi)端面之間的距離來限制旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442的位移，而使第2隔膜結(jié)構(gòu)體440的變形量處于彈性變形的范圍內(nèi)(在該情況下，可以說，探頭主體402包括主體外殼408和 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442，該主體外殼408和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442成為用于將第2隔膜結(jié)構(gòu)體440的變形量限制在彈性變形的范圍內(nèi)的第2限制構(gòu)件)。

如圖9所示，軸運動機構(gòu)410被支承于模塊外殼(軸外殼構(gòu)件)430的徑向內(nèi)側(cè)，且除移動構(gòu)件412的凸緣部412E以外的部分收納于模塊外殼430的內(nèi)側(cè)。凸緣部412E不進入到觸針406的內(nèi)側(cè)，而與觸針406相連結(jié)。而且，如圖9所示，軸運動機構(gòu)410包括移動構(gòu)件412和使移動構(gòu)件412能夠相對于模塊外殼430進行位移的一對第1隔膜結(jié)構(gòu)體414、415。

此外，如圖9所示，在移動構(gòu)件412的上端部412A配置有被設(shè)為反射鏡的基準(zhǔn)構(gòu)件416，并成為經(jīng)過了旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442的中空部442B的光利用基準(zhǔn)構(gòu)件416進行反射的結(jié)構(gòu)。另外，用于檢測移動構(gòu)件426的位移的位移檢測器428以與設(shè)于移動構(gòu)件412的側(cè)面的基準(zhǔn)構(gòu)件426相對的方式配置于模塊外殼430的內(nèi)側(cè)(即，位移檢測器428內(nèi)置于探頭模塊404)。此外，位移檢測器428內(nèi)置有用于向基準(zhǔn)構(gòu)件426照射光的光源。反射例如來自光源的光的反射率不同的增量圖案以恒定間隔沿軸向O設(shè)于基準(zhǔn)構(gòu)件426的靠位移檢測器428側(cè)的表面。即，基準(zhǔn)構(gòu)件426形成為反射型的線性編碼器的標(biāo)尺。利用該基準(zhǔn)構(gòu)件426、位移檢測器428以及光源，構(gòu)成了如第1實施方式那樣的光電式線性編碼器(可以是增量型或絕對型中的任一者)。此外，位移檢測器也可以不內(nèi)置于探頭模塊。

如此，在本實施方式中，軸運動機構(gòu)410內(nèi)置于探頭模塊404，并且旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)434僅內(nèi)置于探頭主體402。因此，例如，在改變了觸針406時，存在僅對軸運動機構(gòu)410在性能上進行改變的做法較好的情況。此時，通過不改變探頭主體402而僅更換探頭模塊404，例如通過恰當(dāng)?shù)馗淖儥z測范圍，能夠提高軸運動機構(gòu)410的移動構(gòu)件412的位移精度(直進性)(也就是說，能夠以高精度僅檢測移動構(gòu)件412的相對于模塊外殼430的相對位移)。相反，也能夠容易地實現(xiàn)針對同一探頭模塊404更換探頭主體402。另外，在僅軸運動機構(gòu)410破損·性能降低了時，僅通過更換探頭模塊404就能夠維持測量探頭400的功能。

另外，在本實施方式中，能夠針對一個探頭主體402準(zhǔn)備多個探頭模塊404，并使軸運動機構(gòu)410位移了時的每單位位移量的恢復(fù)力根據(jù)每個探頭模塊404而不同。因此，能夠設(shè)定與觸針406、被測物體W一一對應(yīng)的恢復(fù)力，從而能夠進行相對于模塊外殼430的朝向一個方向的位移的高靈敏度檢測，并且能夠容易地實現(xiàn)檢測范圍的擴大等。同時，也能夠降低對被測物體W的損害等。

此外，在上述實施方式中，使用位移檢測器構(gòu)成了光電式增量型線性編碼器，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以是如圖10所示的第4實施方式那樣。在第4實施方式中，主要是僅位移檢測器周邊的結(jié)構(gòu)與第2實施方式不同，因此主要是除位移檢測器周邊的結(jié)構(gòu)以外的構(gòu)件基本上僅改變了附圖標(biāo)記的前2位數(shù)字，對此省略說明。

在第4實施方式中，如圖10、圖11的(A)所示，在探頭主體452設(shè)有干涉光學(xué)系統(tǒng)IF，該干涉光學(xué)系統(tǒng)IF包括：光源(干涉光源部)478；參照鏡475，其用于反射來自光源478的光；以及基準(zhǔn)構(gòu)件(目標(biāo)鏡)474，其配置于移動構(gòu)件462并用于反射來自光源478的光，該干涉光學(xué)系統(tǒng)IF能夠使分別來自參照鏡475和基準(zhǔn)構(gòu)件474的反射光進行干涉而生成多個干涉條紋IL。光源478和參照鏡475固定于主體外殼458的內(nèi)側(cè)。光源478和配置于移動構(gòu)件462的上端部462A的基準(zhǔn)構(gòu)件474沿Z方向排列，在光源478和基準(zhǔn)構(gòu)件474之間配置有分束器477。分束器477也固定于主體外殼458的內(nèi)側(cè)，整體上構(gòu)成邁克爾遜型的干涉光學(xué)系統(tǒng)IF。

如圖10、圖11的(A)所示，分束器477使來自光源478的光向參照鏡475的方向分支。另外，分束器477將被基準(zhǔn)構(gòu)件474反射的反射光導(dǎo)向與參照鏡475相對且與分束器477相對的位移檢測器476。同時構(gòu)成為，被參照鏡475反射并經(jīng)過了分束器477的光向位移檢測器476入射。因此，如圖11的(B)所示，位移檢測器476形成為能夠檢測干涉光學(xué)系統(tǒng)IF所生成的多個干涉條紋IL的相位變化PS。

此外，在圖11的(C)中示出了位移檢測器476所檢測到的多個干涉條紋 IL的光量I。此處，相位變化PS反映了基準(zhǔn)構(gòu)件474的沿Z方向的移動量。因此，通過求出該相位變化P，能夠求出移動構(gòu)件462的沿Z方向的位移量。此時，由于多個干涉條紋IL是由干涉光構(gòu)成的且是周期性的，因此能夠高精度地求出相位變化P(在本實施方式中，位移檢測器476也能夠做成輸出能夠進行移動構(gòu)件462的相對位置的檢測的相對位置檢測信號的結(jié)構(gòu))。

也就是說，在本實施方式中，能夠以比上述實施方式更高精度求出移動構(gòu)件462的沿Z方向的位移。同時，該多個干涉條紋IL的光量I的周期1/F反映了基準(zhǔn)構(gòu)件474的傾斜。因此，通過求出該周期1/F的變化，能夠求出移動構(gòu)件462的朝向XY方向的輕微傾斜。也就是說，在本實施方式中，由于還能夠根據(jù)位移檢測器476的輸出來求出伴隨著移動構(gòu)件462的沿Z方向的位移而產(chǎn)生的、移動構(gòu)件462的朝向XY方向的輕微傾斜，因此能夠更高精度地求出接觸部498的沿XY方向的位移。此外，并不是僅本實施方式的干涉光學(xué)系統(tǒng)IF能夠求出移動構(gòu)件462的朝向XY方向的傾斜，從原理上來說即使是在其它實施方式中所示的位移檢測器也能夠求出朝向XY方向的傾斜。另外，在本實施方式中，假定僅使用一個波長，但在使用兩個波長以上的情況下，位移檢測器能夠輸出能夠進行移動構(gòu)件的絕對位置的檢測的絕對位置檢測信號。

此外，在上述實施方式中，構(gòu)成為容許移動構(gòu)件的、在改變了觸針時隨著觸針的質(zhì)量變化而進行的沿軸向O的位移，但本發(fā)明不限定于此。例如也可以是如圖12的(A)所示的第5實施方式那樣。在第5實施方式中，主要是僅探頭主體與探頭模塊之間的連結(jié)狀態(tài)與第2實施方式不同，因此主要是除探頭主體與探頭模塊的周邊的結(jié)構(gòu)以外的構(gòu)件基本上僅改變了附圖標(biāo)記的前2位數(shù)字，對此省略說明。

在第5實施方式中，如圖12的(A)所示，探頭模塊704包括平衡機構(gòu)731和與觸針706的質(zhì)量對應(yīng)的平衡配重731C。平衡機構(gòu)731構(gòu)成為，被支承于主體外殼(軸外殼構(gòu)件)708，并借助模塊外殼(旋轉(zhuǎn)外殼構(gòu)件)730取得觸針706與平衡配重731C之間在Z方向上的平衡。平衡機構(gòu)731形成為能夠作為探頭模塊704的一部分進行裝卸。

具體地說明的話，如圖12的(A)所示，主體外殼708具備延伸部708A，其為圓筒形狀，并以覆蓋直到探頭模塊704的外周下端為止的范圍的方式向Z方向下方延伸。而且，在延伸部708A的內(nèi)側(cè)，以在周向上隔開相等間隔的方式在三個以上的位置設(shè)有永磁體708B。

另一方面，如圖12的(A)所示，平衡機構(gòu)731以與永磁體708B的位置和數(shù)量對應(yīng)的方式設(shè)于模塊外殼730的三個以上的位置。平衡機構(gòu)731包括支承構(gòu)件731A、支承軸731B以及連結(jié)軸731D。在支承構(gòu)件731A的上表面設(shè)有能夠吸附于永磁體708B的磁性構(gòu)件(也可以是磁鐵)731AA。支承軸731B固定于支承構(gòu)件731A，并在重心位置偏離了支承軸731B的狀態(tài)下連結(jié)有平衡配重731C。在平衡配重731C，在與Z方向正交的方向上設(shè)有連結(jié)軸731D，連結(jié)軸731D的頂端連結(jié)于模塊外殼730。

由此，在本實施方式中，能夠針對一個探頭主體702準(zhǔn)備多個探頭模塊704，并使平衡配重731C的質(zhì)量根據(jù)每個探頭模塊704而不同。也就是說，在更換了觸針706時，通過使用設(shè)有與該觸針706的質(zhì)量對應(yīng)的平衡配重731C的探頭模塊704，能夠利用主體外殼708直接接受觸針706的質(zhì)量的增減的量。即，能夠防止由于觸針706的不同而可能產(chǎn)生的移動構(gòu)件712的初始位置的Z方向上的變動。也就是說，在本實施方式中，與上述實施方式相比，能夠縮小移動構(gòu)件712的可動范圍，從而能夠?qū)崿F(xiàn)探頭主體702的進一步的小型化。同時，由于能夠縮小檢測范圍(動態(tài)范圍)，因此能夠以更高的分辨率檢測移動構(gòu)件712的位移量。

此外，圖12的(B)表示作為第5實施方式的變形的第6實施方式。此處，不是主體外殼以一體的方式設(shè)置圓筒形狀的延伸部，而是構(gòu)成為，平衡機構(gòu)781的支承構(gòu)件781A形成為圓環(huán)形狀并作為探頭模塊754的一部分能夠自探頭主體752分離。

如圖12的(B)所示，在主體外殼758的開口部758A的外周以在周向上每隔120度設(shè)置一對輥758B(第1卡合部)的方式設(shè)有3對輥758B。而且，在移動構(gòu)件762的、位于輥758B的徑向內(nèi)側(cè)的凸緣部762D設(shè)有圓環(huán)形狀的永磁 體762E。而且，如圖12的(B)、圖13的(A)所示，將與輥758B對應(yīng)的球781F設(shè)于支承構(gòu)件781A的凸緣部781E(此外，凸緣部781E支承著支承軸781B)。另外，如圖12的(B)、圖13的(A)、圖13的(B)所示，將與永磁體762E對應(yīng)的磁性構(gòu)件780A設(shè)于模塊外殼780。

也就是說，在本實施方式中，與第5實施方式不同，從凸緣部762D去除了一對輥并且去掉了外殼蓋，并將與輥758B對應(yīng)的球781F設(shè)于模塊外殼780的外側(cè)的支承構(gòu)件781A。因此，在本實施方式中，能夠使軸運動機構(gòu)760和旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)784輕量化。此外，如圖13的(C)所示，與凸緣構(gòu)件792的永磁體792B對應(yīng)的磁性構(gòu)件(也可以是永磁體)794B形成為環(huán)狀，并配置于比凸緣部794的球794A所配置的徑向位置靠內(nèi)側(cè)的位置。

此外，在第3實施方式中，姿態(tài)檢測器422被內(nèi)置于探頭主體402，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以是如圖14所示的第7實施方式那樣。第7實施方式正是第3實施方式的探頭主體402形成為能夠在軸向O上在分束器420與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件442之間分離的形態(tài)。也就是說，主要是僅姿態(tài)檢測器的位置與第3實施方式不同，因此主要是除與姿態(tài)檢測器的位置相關(guān)的結(jié)構(gòu)以外的構(gòu)件基本上僅改變了附圖標(biāo)記的前2位數(shù)字，對此省略說明。

在第7實施方式中，如圖14所示，該測量探頭具備前級模塊801，該前級模塊801利用能夠進行定位的輥801BB和球807B(第2卡合部)以能夠裝卸的方式連結(jié)并支承用于支承旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)834的主體外殼808。而且，姿態(tài)檢測器822內(nèi)置于前級模塊801。

具體地說，如圖14所示，前級模塊801包括前級外殼801A、光源818、分束器820以及姿態(tài)檢測器822。前級外殼801A將光源818、分束器820以及姿態(tài)檢測器822支承在徑向內(nèi)側(cè)，并在下端設(shè)有下蓋801B。下蓋801B形成為在中心設(shè)有開口部801BA的凸緣形狀。如圖14所示，在下蓋801B的下端外周以在周向上每隔120度設(shè)置一對輥801BB的方式設(shè)有3對輥801BB。而且，以在周向上相位與輥801BB的相位錯開60度的狀態(tài)設(shè)有三個永磁體801BC。也就是說，前級外殼801A利用能夠定位的輥801BB和球807B以能夠裝卸的方式連結(jié) 并支承主體外殼808。而且，前級外殼801A是收納著姿態(tài)檢測器822的結(jié)構(gòu)。

如圖14所示，探頭主體802包括上蓋807、主體外殼808以及旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)834。如圖14所示，上蓋807形成為在中心設(shè)有開口部807A的凸緣形狀。上蓋807是與下蓋801B對應(yīng)的構(gòu)件(因此，利用開口部807A，確保了向基準(zhǔn)構(gòu)件816的入射光和來自基準(zhǔn)構(gòu)件816的反射光的光路)。另外，以與一對輥801BB這兩者相接觸的方式，球807B以在上蓋807的周向上每隔120度配置一個的方式配置有三個。而且，以與永磁體801BC對應(yīng)的方式配置有磁性構(gòu)件(也可以是永磁體)807C。即，下蓋801B與上蓋807處于構(gòu)成了作為能夠裝卸的連結(jié)機構(gòu)的運動接頭的狀態(tài)。利用該運動接頭，即使反復(fù)裝卸下蓋801B和探頭主體802，也能夠?qū)崿F(xiàn)較高的定位再現(xiàn)性。

如此，在本實施方式中，為如下形態(tài)：在探頭主體802僅內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)834，并且在前級模塊801內(nèi)置有光源818、分束器820以及姿態(tài)檢測器822。因此，僅改變旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)834變得容易，并且，對前級模塊801進行改變也較容易。也就是說，能夠相互獨立地對旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)834和姿態(tài)檢測器822做出性能改變、相互獨立地對旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)834和姿態(tài)檢測器822進行更換，從而能夠降低其成本。另外，例如，也能夠不安裝探頭主體802而將探頭模塊804直接安裝于前級模塊801，并利用姿態(tài)檢測器822的輸出檢查探頭模塊804的直進性等。此外，在本實施方式中，軸運動機構(gòu)810直接支承觸針806，但可以是如第1實施方式等那樣在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP直接支承觸針的情況下設(shè)置有前級模塊的形態(tài)。而且，也可以是位移檢測器也內(nèi)置于前級模塊的結(jié)構(gòu)。

另外，在上述實施方式中，未示出對觸針的位移進行阻尼的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以采用如下結(jié)構(gòu)：在第1壁構(gòu)件與移動構(gòu)件之間的間隙的至少局部填充有潤滑油等第1粘性材料FV，該第1壁構(gòu)件與軸外殼構(gòu)件形成為一體且與該移動構(gòu)件相對地配置。例如，在圖2的(A)中，能夠用附圖標(biāo)記309A表示以虛線示出的第1壁構(gòu)件。此處的“填充”是指，在Z方向上的至少一個位置處第1粘性材料FV以無間隙地配置的方式填滿第1壁 構(gòu)件309A與移動構(gòu)件312之間(不是必須軸對稱地填充)。由此，至少第1粘性材料FV能夠?qū)σ苿訕?gòu)件312的相對于第1壁構(gòu)件309A的位移進行阻尼，并降低伴隨著測量探頭300的移動而產(chǎn)生的、朝向Z方向的振動等，從而能夠防止伴隨著測量探頭300的高靈敏度化而產(chǎn)生的噪聲的增強。

不僅對于Z方向，對于XY方向也能夠采用這樣的結(jié)構(gòu)。例如存在如下情況：在第2壁構(gòu)件與第2隔膜結(jié)構(gòu)體之間的間隙的至少局部填充有潤滑油等第2粘性材料SV，該第2壁構(gòu)件以與旋轉(zhuǎn)外殼構(gòu)件形成為一體的方式配置。例如，在圖2的(A)中，能夠用附圖標(biāo)記309B表示以虛線示出的第2壁構(gòu)件。此處的“填充”是指，在XY方向上的至少一個位置處第2粘性材料SV以無間隙地配置的方式填滿第2壁構(gòu)件309B與第2隔膜結(jié)構(gòu)體340(或者，通過恰當(dāng)?shù)嘏渲玫?壁構(gòu)件也可以是旋轉(zhuǎn)構(gòu)件RP)之間(不是必須軸對稱地填充)。由此，至少第2粘性材料SV能夠?qū)πD(zhuǎn)構(gòu)件RP的相對于第2壁構(gòu)件309B的位移進行阻尼，并降低伴隨著測量探頭300的移動而產(chǎn)生的、朝向XY方向的振動等，從而能夠防止伴隨著測量探頭300的高靈敏度化而產(chǎn)生的噪聲的增強。也就是說，利用第1粘性材料FV和第2粘性材料SV，即使測量探頭300進行高速移動，也能夠抑制噪聲的增強。此外，此時，由于相互獨立地具有Z方向上的阻尼構(gòu)造和XY方向上的阻尼構(gòu)造，因此能夠相互獨立地改變第1粘性材料FV、第2粘性材料SV。因此，能夠在Z方向上和XY方向上相互獨立地使阻尼特性最佳化。

另外，在上述實施方式中，測量探頭被作為仿形探頭來使用，但本發(fā)明不限定于此，例如也可以作為接觸式探頭來使用。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能夠廣泛地應(yīng)用于為了檢測被測物體的三維形狀而使用的測量探頭。

對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說上述實施方式的說明僅僅是說明性的，僅用于說明本發(fā)明的原則。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的主旨和保護范圍的情況下能夠可以得到各種改變。

本申請引用了2015年年3月5日提出申請的包含說明書、附圖和權(quán)利要求書的日本特愿2015-043034的整個公開內(nèi)容作為參考。