CN106197353B - 测量探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量探头。测量探头(300)包括测针(306)、轴运动机构(310)以及旋转运动机构(334)，其中，轴运动机构(310)具备能够使移动构件(312)位移的一对第1隔膜结构体(314、315)，而且旋转运动机构(334)具备能够使旋转构件(336)位移的第2隔膜结构体(340)，在轴向(O)上的、一对第1隔膜结构体(314、315)之间配置有第2隔膜结构体(340)，第1隔膜结构体(314、315)分别相对于第2隔膜结构体(340)配置在彼此对称的距离。由此，能够实现轴向长度的缩短和轻量化，而且能够减小形状误差提升测量精度。

Description

测量探头

技术领域

本发明涉及一种测量探头，特别是涉及一种能够实现轴向长度的缩短和轻量化而且能够减小形状误差提升测量精度的测量探头。

背景技术

与被测量物的表面接触而测量被测量物的表面形状的测量装置例如公知有三维测量机等。在三维测量机中，使用用于与被测量物接触而检测其表面形状的测量探头(日本特许第4417114号公报(以下是专利文献1))。专利文献1所示的测量探头包括：测针，其具有与被测量物(的表面)接触的接触部；轴运动机构，其具备能够使该接触部在测量探头的中心轴线的方向(Z方向，也称作轴向O)上移动的移动构件；以及旋转运动机构，其具备能够利用旋转运动使所述接触部沿着与该Z方向成直角的面移动的旋转构件。在专利文献1中，轴运动机构和旋转运动机构串联地连接，使测针的接触部能够移动的方向互不相同。

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1的图3A和图3B所述的测量探头中，在轴向上的、比作为旋转运动机构的旋转中心的万向节式轴承58靠顶端部46侧的位置配置有构成轴运动机构的一对隔膜结构体(弹簧64、66)。因此，测量探头在轴向上不得不变长。同时，由于一对隔膜结构体向下方偏置，因此，是若欲使重心与旋转中心对齐则为此的平衡构件的质量也变大的结构。此外，鉴于存在该一对隔膜结构体，从旋转运动机构的旋转中心到配置在测针的顶端的接触部的距离(也称作转环长度)较长，在根据旋转运动机构的运动和轴运动机构的运动求出接触部的位移量时，误差有可能变大。也就是说，在测量被测量物W时，难以减小测量误差。

本发明即是为了解决所述的问题点而完成的，其课题在于提供一种能够实现轴向长度的缩短和轻量化而且能够减小形状误差提升测量精度的测量探头。

用于解决问题的方案

本案的技术方案1的发明通过如下这样的方式解决了所述课题：一种测量探头，其包括：测针，其具有与被测量物接触的接触部；轴运动机构，其具备能够使该接触部在轴向上移动的移动构件；以及旋转运动机构，其具备能够利用旋转运动使所述接触部沿着与该轴向成直角的面移动的旋转构件，其中，所述轴运动机构具备能够使所述移动构件位移的多个第1隔膜结构体，而且所述旋转运动机构具备能够使所述旋转构件位移的第2隔膜结构体，在所述轴向上的、所述多个第1隔膜结构体之间配置所述第2隔膜结构体，将该第1隔膜结构体的数量为偶数个，将该第1隔膜结构体分别相对于所述第2隔膜结构体配置在彼此对称的距离。

本案的技术方案2的发明通过如下这样的方式解决了所述课题：一种测量探头，其包括：测针，其具有与被测量物接触的接触部；轴运动机构，其具备能够使该接触部在轴向上移动的移动构件；以及旋转运动机构，其具备能够利用旋转运动使所述接触部沿着与该轴向成直角的面移动的旋转构件，其中，所述轴运动机构具备能够使所述移动构件位移的多个第1隔膜结构体，而且所述旋转运动机构具备能够使所述旋转构件位移的第2隔膜结构体，在所述轴向上的、所述多个第1隔膜结构体之间配置所述第2隔膜结构体，设为这样的结构：在指定的所述测针支承于所述旋转构件时，使由所述第2隔膜结构体支承的构件的重心与所述旋转运动机构的旋转中心对齐。

在本案的技术方案3的发明中，将所述第1隔膜结构体的数量为偶数个，将该第1隔膜结构体分别相对于所述第2隔膜结构体配置在彼此对称的距离。

在本案的技术方案4的发明中，所述轴运动机构支承所述旋转运动机构。

在本案的技术方案5的发明中，所述旋转运动机构支承所述轴运动机构。

在本案的技术方案6的发明中，所述旋转构件在相对于所述旋转运动机构的旋转中心而言的与测针所在侧相反的一侧具备平衡构件，能够调整该旋转中心和该平衡构件之间的距离。

在本案的技术方案7的发明中，该测量探头包括：平衡配重件，其是与所述测针的质量相应的；以及平衡机构，其支承在用于支承所述轴运动机构的轴外壳构件上，并取得该测针和该平衡配重件之间的平衡。

在本案的技术方案8的发明中，该测量探头具备用于支承所述轴运动机构的轴外壳构件，在该轴外壳构件上设有用于检测所述移动构件的位移的位移检测器。

在本案的技术方案9的发明中，利用所述位移检测器输出能够检测所述移动构件的相对位置的相对位置检测信号。

在本案的技术方案10的发明中，利用所述位移检测器输出能够检测所述移动构件的绝对位置的绝对位置检测信号。

在本案的技术方案11的发明中，在所述轴外壳构件上设有干涉光学***，该干涉光学***包括：干涉光源部；参照镜，其用于反射来自该干涉光源部的光；以及目标镜，其配置在所述移动构件上并且用于反射来自该干涉光源部的光，能够分别使来自该参照镜和该目标镜的反射光干涉而生成多个干涉条纹，利用所述位移检测器能够检测利用该干涉光学***生成的所述多个干涉条纹的相位变化。

在本案的技术方案12的发明中，该测量探头具备前级外壳构件，该前级外壳构件利用能够定位的卡合部以能够装卸的方式连结并支承外壳构件，该外壳构件用于支承所述移动构件和所述旋转构件这两者，在所述旋转构件或者支承于该旋转构件的构件的与测针所在侧相反的一侧端部设有基准构件，在所述前级外壳构件中收纳有用于检测与所述测针的旋转动作相对应的该基准构件的位移的姿态检测器。

在本案的技术方案13的发明中，在所述旋转构件或者支承于该旋转构件的构件的与测针所在侧相反的一侧端部设有基准构件，在用于支承所述移动构件和所述旋转构件这两者的外壳构件中收纳有用于检测与所述测针的旋转动作相对应的该基准构件的位移的姿态检测器。

在本案的技术方案14的发明中，将所述基准构件为用于反射光的反射镜，设有用于使光沿着光轴向该反射镜入射的光源部，利用所述姿态检测器检测从该反射镜反射的反射光自该光轴的位移。

在本案的技术方案15的发明中，将所述光轴以通过所述旋转运动机构的旋转中心的方式设置。

在本案的技术方案16的发明中，该测量探头具备用于将所述多个第1隔膜结构体的变形量限制在弹性变形的范围内的第1限制构件。

在本案的技术方案17的发明中，该测量探头具备用于将所述第2隔膜结构体的变形量限制在弹性变形的范围内的第2限制构件。

在本案的技术方案18的发明中，在第1壁构件和该移动构件之间的间隙的至少局部填充有第1粘性材料，该第1壁构件与用于支承所述轴运动机构的轴外壳构件成为一体且与所述移动构件相对地配置。

在本案的技术方案19的发明中，在第2壁构件和该第2隔膜结构体之间或者第2壁构件和所述旋转构件之间的间隙的至少局部填充有第2粘性材料，该第2壁构件与用于支承所述旋转运动机构的旋转外壳构件一体地配置。

发明的效果

采用本发明，能够实现轴向长度的缩短和轻量化，而且能够减小形状误差提升测量精度。

通过参考下面的优选的实施方式的详细说明，本发明的上述的优异的特征和优点以及其它的优异的特征和优点将变得更加清楚。

附图说明

参考附图对本发明的优选的实施方式进行说明，在这些附图中，对类似的构件标注类似的附图标记，其中：

图1是表示采用本发明的第1实施方式的测量探头的测量***的一例子的示意图。

图2是表示测量探头的截面的示意图(图2的(A)是本实施方式的图，图2的(B)是作为本实施方式的变形的第2实施方式的图)。

图3是表示测量探头及其周边部的结构的框图。

图4是表示在测量探头中采用的隔膜结构体的一例子的示意图(图4的(A)是在轴运动机构中采用的第1隔膜结构体的图，图4的(B)是在旋转运动机构中采用的第2隔膜结构体的图，图4的(C)是在旋转运动机构中采用的第2隔膜结构体的功能图)。

图5是表示本发明的第3实施方式的测量探头的截面的示意图。

图6是表示本发明的第4实施方式的测量探头的截面的示意图(图6的(A)是自中心轴线O偏离的图，图6的(B)是通过中心轴线O的图)。

图7是表示本发明的第4实施方式的干涉光学***的示意图(图7的(A)是构成要素的配置图，图7的(B)是表示向位移检测器投射干涉光的情形的图，图7的(C)是表示由位移检测器检测的干涉光的相位和频率的图)。

图8是表示本发明的测量探头的截面的示意图(图8的(A)是第5实施方式的图，图8的(B)是第6实施方式的图)。

图9是表示本发明的第5实施方式的测针和平衡机构的示意图(图9的(A)是立体图，图9的(B)是俯视图，图9的(C)是剖视图)。

图10是表示本发明的第7实施方式的测量探头的截面的示意图。

图11是表示本发明的测量探头的截面的示意图(图11的(A)是第8实施方式的图，图11的(B)是第9实施方式的图)。

图12是表示本发明的第10实施方式的测量探头的截面的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式的一例子。

参照图1～图4说明本发明的第1实施方式。

首先，说明测量***100的整体结构。

如图1所示，测量***100具备：三维测量机200，其使测量探头300移动；操作部110，其具有手动操作的操纵杆111；以及动作控制器500，其用于控制三维测量机200的动作。此外，测量***100包括：主计算机600，其借助动作控制器500使三维测量机200动作并且处理由三维测量机200获取的测量数据而求出被测量物W的尺寸、形状等；输入部件120，其用于输入测量条件等；以及输出部件130，其用于输出测量结果。

接着，说明各构成要素。

如图1所示，所述三维测量机200包括测量探头300；平台210；驱动机构220，其竖立设于平台210且用于使测量探头300三维地移动；以及驱动传感器230，其用于检测驱动机构220的驱动量。

如图2的(A)所示，测量探头300包括测针306、轴运动机构310、以及旋转运动机构334。测针306的接触部348设为利用轴运动机构310和旋转运动机构334在与被测量物W的表面S接触时对其形状进行仿形而在3个方向上自由地位移的结构。

并且，使用图2的(A)说明测量探头300的概略结构。另外，为了进行以下的说明，在图2的(A)的纸面上下方向上取得Z方向，在纸面左右方向上取得X方向，在纸面垂直方向上取得Y方向。因此，测量探头300的中心轴线O的方向(轴向O)与Z方向相同。

如图2的(A)所示，测量探头300包括：测针306，其具有与被测量物W接触的接触部348；轴运动机构310，其具备能够使接触部348在轴向O上移动的移动构件312；以及旋转运动机构334，其具备旋转构件RP，该旋转构件RP能够利用旋转运动使接触部348沿着与轴向O成直角的面移动。轴运动机构310和旋转运动机构334内置在探头主体302中，并支承测针306。通过在探头主体302内旋转运动机构334支承轴运动机构310，设为移动构件312直接支承测针306的结构。另外，测针306准备了多个(接触部348的材质、位置、质量等有所不同)。

以下，详细说明测量探头300。

如图2的(A)所示，所述探头主体302包括主体外壳(旋转外壳构件)308、旋转运动机构334、轴运动机构310、姿态检测器322、位移检测器326、以及信号处理电路329(图3)。

如图2的(A)所示，主体外壳308设为在下端具备开口部308A的带盖的圆筒形状。而且，主体外壳308在径向内侧支承收纳旋转运动机构334。

如图2的(A)所示，旋转运动机构334包括旋转构件336(RP)和能够使旋转构件336相对于主体外壳308位移的第2隔膜结构体340。

如图2的(A)所示，旋转构件336是支承于第2隔膜结构体340的构件，其除了支承部336AA之外设为在轴向O上相对于第2隔膜结构体340对称的大致鼓形状。旋转构件336一体地形成有2个环部336A、2个连接部336B、2个圆筒部336C以及2个接合部336D。环部336A是环形状，在环部336A分别固定有第1隔膜结构体314、315的外周部(后述)。连接部336B分别向环部336A的径向内侧延伸，并与第1隔膜结构体314、315相对。圆筒部336C的轴心分别设为空心，其一体地设于连接部336B。2个接合部336D设为彼此隔着第2隔膜结构体340连结的形状。即，在轴向O上的、一对第1隔膜结构体314、315之间配置有第2隔膜结构体340，并且一对第1隔膜结构体314、315是配置在相对于第2隔膜结构体340对称的距离的结构(不必是完全对称的距离，容许设计上·制造上的误差等)。也就是说，能够使可由一对第1隔膜结构体314、315产生的移动构件312(后述)的旋转中心与旋转运动机构334的旋转中心RC对齐。支承部336AA从环部336A的一部分向轴向O外侧延伸，并支承位移检测器326。

另外，如图2的(A)所示，附图标记Lh表示由旋转构件336支承的第1隔膜结构体314、315之间的距离。此外，附图标记Lw表示用于固定第1隔膜结构体314、315的环部336A的内周面直径。在本实施方式中，距离Lh大于2倍的直径Lw(Lh＞2*Lw)。因此，对于由第1隔膜结构体314、315引起的移动构件312的位移量而言，能够使旋转构件336的中心轴线上的移动分量的比例大于相对于旋转构件336的中心轴线的旋转分量的比例。即，在本实施方式中，能够提高移动构件312沿1个方向的位移精度(确保较高的直进精度)(并不限定于此，距离Lh也可以是2倍的直径Lw以下)。另外，这样的关系能够在所有的实施方式中应用。

另外，如图2的(A)所示，环部336A的外侧侧面和主体外壳308的内侧侧面之间的距离被决定为限定旋转构件336的倾斜(位移)，以使第2隔膜结构体340的变形量处于弹性变形的范围内。即，可以说探头主体302包括成为将第2隔膜结构体340的变形量限制在弹性变形的范围内的第2限制构件的主体外壳308和旋转构件336。

如图4的(B)所示，第2隔膜结构体340是能够弹性变形的大致圆盘形状的构件。材质是磷青铜等(也可以是其他的材料)。在第2隔膜结构体340上设有在周向上相位相差180度的2个圆弧形状的切除部340E，形成有2个铰链部340C。在切除部340E的径向内侧还设有在周向上相位相差180度的2个圆弧形状的切除部340F，形成有2个铰链部340D。利用切除部340E、340F从第2隔膜结构体340的径向外侧朝向内侧设有外周部340A、轮圈部340G以及中心部340B。

如图4的(B)所示，外周部340A是处于第2隔膜结构体340的最外周、且固定于主体外壳308的部分。轮圈部340G利用设于径向两侧的切除部340E、340F在周向上设为带状。而且，轮圈部340G配置在外周部340A的内侧，利用铰链部340C与外周部340A连结，利用铰链部340D与中心部340B连结。中心部340B是用于支承旋转构件336的部分，其配置在比轮圈部340G的更靠内侧的位置。切除部340E和切除部340F的相位相差90度。因此，中心部340B成为能够以第2隔膜结构体340的中心(旋转中心RC)为轴地向2个方向倾斜(旋转)的结构。

另外，图4的(C)是表示第2隔膜结构体340的功能的示意图，附图标记k表示中心部340B位移(旋转)时的每单位位移量(角度)的恢复力。

如图2的(A)所示，轴运动机构310支承在旋转构件(轴外壳构件)336的径向内侧。也就是说，由旋转构件336和轴运动机构310构成直动组件304。如图2的(A)所示，轴运动机构310包括移动构件312和能够使移动构件312相对于旋转构件336位移的一对第1隔膜结构体314、315。

如图2的(A)所示，移动构件312从Z方向的下方朝向上方将连结部312A、杆部312B、构件配置部312C以及平衡构件338设为一体而构成(也就是说，用于支承移动构件312的旋转构件RP成为在相对于旋转运动机构334的旋转中心RC与测针所在侧相反的一侧设有平衡构件338的结构)。

平衡构件338具有与指定的测针306的质量相对应的质量。通过适当地设定该平衡构件338(或者调整旋转中心RC和平衡构件338之间的距离)，能够使包含测针306在内的、由旋转构件RP支承的构件的重心位置与旋转中心RC对齐。也就是说，利用平衡构件338设为这样的结构：在指定的测针306借助移动构件312支承在旋转构件336上时，使由第2隔膜结构体340支承的构件的重心与旋转运动机构334的旋转中心RC对齐。因此，例如即使将测量探头300朝向横向，也能够防止指定的测针306的中心轴线自轴向O较大程度地倾斜。即，即使测量探头300的姿态变更，测针306也能够停留在姿态检测器322(后述)的测量范围的中央，姿态检测器322可以采用更加简化、小型化、高分辨率化的仪器。另外，在本实施方式中，指定的测针306设为本实施方式的测量探头300按推断最可能安装的测针。此外，“由第2隔膜结构体340支承的构件”包含旋转构件336、轴运动机构310、基准构件316、凸缘构件342、以及测针306。构件配置部312C形成在平衡构件338的下方，在该构件配置部312C的侧面配置有基准构件324。杆部312B形成在构件配置部312C的下方，其成为来到一对第1隔膜结构体314、315之间的结构。而且，杆部312B成为收纳在旋转构件336中的形态。连结部312A形成在杆部312B的下方。在连结部312A的下端安装有凸缘构件342。

如图2的(A)所示，主体外壳308的开口部308A的开口直径小于凸缘构件342的外径。而且，凸缘构件342的上端部342C和开口部308A的下端部308AB之间的距离设为限制凸缘构件342向Z方向的上侧位移，以使一对第1隔膜结构体314、315的变形量处于弹性变形的范围内。即，可以说探头主体302包括成为将一对第1隔膜结构体314、315的变形量限制在弹性变形的范围内的第1限制构件的主体外壳308和凸缘构件342。

另外，如图2的(A)所示，配置在支承部336AA上的位移检测器326与配置在构件配置部312C上的基准构件324相对，并用于检测来自基准构件324的反射光。另外，位移检测器326内置有用于向基准构件324照射光的光源(未图示)。在基准构件324的位移检测器326侧的表面，在轴向O上以恒定间隔设有来自光源的光的反射率不同的增量图案。即，基准构件324设为反射型的固体标尺。由该基准构件324、位移检测器326、光源构成输出2相正弦波信号的光电式增量型线性编码器。也就是说，在旋转构件336上设有用于检测移动构件312的位移的位移检测器326。而且，位移检测器326与移动构件312的位移相对应地输出以增量图案的预定周期重复的周期信号(也就是说，位移检测器326是输出能够检测移动构件312的相对位置的相对位置检测信号的结构)。该周期信号的波形在信号处理电路329中整形。而且，从信号处理电路329输出用于求出基准构件324的Z方向上的位移的Z2相sin波。

另外，图2的(B)是表示成为本实施方式的基准构件324和位移检测器326的变形的第2实施方式的示意图。在此，使用差动变压器检测移动构件362的位移。具体地讲，设于移动构件362的基准构件374是圆筒形状的金属构件。而且，位移检测器376是圆筒形状，其靠近基准构件374并与基准构件374相对。位移检测器376包括以高频起振的励磁线圈(例如使用1kHz以上的正弦波电压)和以从两侧夹持该励磁线圈的方式配置的1组差动耦合的接收线圈。在接收线圈中，能够检测基准构件374相对于旋转构件386在1个方向上的位移(绝对位置)。即，位移检测器376设为输出能够检测移动构件362的绝对位置的绝对位置检测信号的结构。因此，利用差动变压器检测相对于旋转构件386在1个方向上的位移(绝对位置)，因此，能够容易地计算接触部398的轴向O上的绝对位置。另外，支承部386AA成为圆筒形状，在其径向内侧支承位移检测器376。由于其他的要素与本实施方式是同样的，因此，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。

如图4的(A)所示，第1隔膜结构体314、315是能够弹性变形的大致圆盘形状的构件。材质是磷青铜等(也可以是其他的材料)。第1隔膜结构体314、315设为相同(并不限定于此，也可以设为互不相同的形状)。因此，使用图4的(A)说明第1隔膜结构体314。

如图4的(A)所示，在第1隔膜结构体314上设有在周向上相位错开120度的3个切除部314D。利用切除部314D从第1隔膜结构体314的径向外侧朝向内侧设有外周部314A、轮圈部314B以及中心部314C。外周部314A是处于第1隔膜结构体314的最外周、并固定于主体外壳308的部分。轮圈部314B利用相邻的2个切除部314D在周向上设为带状，并配置其在外周部314A的内侧。而且，轮圈部314B的两端部分别连结于外周部314A和中心部314C。中心部314C是用于支承移动构件312的部分，其配置在比轮圈部314B的更靠内侧的位置。利用移动构件312相对于旋转构件336的移动，第1隔膜结构体314成为中心部314C上下运动、轮圈部314B弹性变形的结构。另外，第1隔膜结构体的结构并不限定于本实施方式所示的形状(第2隔膜结构体也是同样的)。

另外，如图2的(A)所示，在主体外壳308的内侧侧面设有另一个光源(光源部)318。在支承构件上支承有用于使从光源318射出来的光转向Z方向的分束器320(另外，支承构件固定在主体外壳308的内侧)。转向Z方向了的光(通过光轴OA的光)利用设于移动构件312的平衡构件338上部、即支承在旋转构件RP上的构件的与测针所在侧相反的一侧端部的(设为反射光的反射镜的)基准构件316反射(即，在探头主体302上设有用于沿着光轴OA向基准构件316入射光的光源318)。反射光通过分束器320，利用配置在主体外壳308的内侧上表面的姿态检测器322(也就是说，姿态检测器322收纳在用于支承移动构件312和旋转构件336这两者的主体外壳308中)检测从基准构件316反射来的光。因而，由于基准构件316的位移(倾斜)而由姿态检测器322检测的反射光的位置发生变化，因此，姿态检测器322能够检测从基准构件316反射的反射光自光轴OA的位移。也就是说，姿态检测器322能够检测与测针306的旋转动作相对应的基准构件316的位移(倾斜)。光轴OA以通过旋转运动机构334的旋转中心RC的方式设置(也就是说，中心轴线O和光轴OA对齐)。

另外，如图2的(A)所示，基准构件316的表面成为凹面形状，减小由姿态检测器322检测的反射光自光轴OA的位移量而谋求姿态检测器322的尺寸小型化。姿态检测器322的输出也被输入到信号处理电路329。而且，姿态检测器322的输出的波形在信号处理电路329中整形。而且，从信号处理电路329输出位移电压(XY位移电压)，该位移电压基于由于基准构件316的姿态变化而产生的反射光自光轴OA向XY方向的位移。

此外，如图2的(A)所示，主体外壳308的开口部308A的开口直径小于凸缘构件342的外径。而且，凸缘构件342的上端部342C和开口部308A的下端部308AB之间的距离设为限制凸缘构件342向Z方向的上侧的位移，以使一对第1隔膜结构体314、315的变形量处于弹性变形的范围内。即，可以说探头主体302包括成为将一对第1隔膜结构体314、315的变形量限制在弹性变形的范围内的第1限制构件的主体外壳308和凸缘构件342。

如图2的(A)所示，在凸缘构件342的下端外周，在周向上每隔120度地设有3个一对辊342A。而且，在中心轴线O上设有永磁体342B。另外，一对辊342A的轴向与朝向凸缘构件342的中心的径向大致相同。

如图2的(A)所示，所述测针306包括凸缘部344、杆部346以及接触部348。

如图2的(A)所示，凸缘部344是与凸缘构件342相对应的构件。即，以与一对辊342A这两者接触的方式在凸缘部344的周向上每隔120度地配置有3个球344A。而且，在凸缘部344上，与永磁体342B相对应地配置有与永磁体342B互相吸引的磁性构件(是永磁体则较佳)344B。

在此，如图2的(A)所示，由于3个球344A分别与对应的一对辊342A的表面接触，因此，在永磁体342B和磁性构件344B以预定的力互相吸引的状态下，成为凸缘部344在6点落座(接触)于凸缘构件342的状态。也就是说，能够在实现较高的定位精度的同时连结凸缘构件342和凸缘部344。即，凸缘部344和凸缘构件342是构成作为能够装卸的连结机构的运动关节(也称作运动联轴器)的状态。利用该运动关节，即使测针306和凸缘构件342反复装卸，也能够实现较高的定位再现性。另外，运动关节不仅是辊和球的组合，也可以是V形槽和球的组合。此外，也可以是辊和球的组合且其顺序相反。也就是说，只要是能够6点落座的结构，就并不限定于辊和球的组合。另外，在从横向(与轴向O正交的方向)对测针306施加较大的力时，测针306自凸缘构件342脱落(不仅包含成为球344A与所有的辊342A不接触的状态的情况，也包含成为球344A仅在一部分与辊342A不接触的状态的情况)，能够防止探头主体302的破损(因此，永磁体342B和磁性构件344B互相吸引的预定的力设为与上述较大的力相对应的力。下同)。

如图2的(A)所示，杆部346的基端安装在凸缘部344。在杆部346的顶端设有球形的接触部348。另外，在测针306没有进行位移的基准状态下，测针306的中心轴线的方向成为Z方向(轴向O)。

接着，使用图3说明探头信号处理部530。

如图3所示，探头信号处理部530包括A/D电路532、FPGA534、以及计数电路536。A/D电路532对作为输入的模拟信号的Z2相sin波和XY位移电压进行AD转换，将其分别做成数字信号。即，此时的AD转换的位数越多，越能够实现相对于测针306的位移的高动态范围化和高灵敏度化。在FPGA534中，将数字信号的XY位移电压转换为位移信号并将其输出到位置运算部550，而且将数字信号的Z2相sin波转换为Z2相矩形波，将其输出到计数电路536。而且，在计数电路536中，测量Z2相矩形波而求出Z方向上的位移，将其输出到位置运算部550。

在本实施方式中，在轴向O上的、一对第1隔膜结构体314、315之间配置有第2隔膜结构体340。因此，不论轴运动机构310和旋转运动机构334在轴向O上是否串联连接，与单纯地将轴运动机构310和旋转运动机构334的轴向O长度相加的情况相比，都能够缩短由轴运动机构310和旋转运动机构334构成的悬架机构的轴向O长度。另外，并不限定于此，第1隔膜结构体也可以不构成1对，而只是多个。

而且，在本实施方式中设为这样的结构：在指定的测针306支承于旋转构件336时，由第2隔膜结构体340支承的构件的重心与旋转运动机构334的旋转中心RC对齐。因此，例如即使将测量探头300朝向横向，也能够防止测针306的中心轴线自轴向O倾斜。

并且，在本实施方式中，一对第1隔膜结构体314、315相对于第2隔膜结构体340配置在对称的距离(也就是说，旋转中心RC与一对第1隔膜结构体314、315之间的中间位置对齐)。因此，能够平衡良好地构成悬架机构，并且能够防止悬架机构意外的变形、例如轴运动机构310在与旋转中心RC不同的位置发生旋转，能够谋求测量探头300的高精度化。同时，例如即使是测针306的中心轴线相对于轴向O倾斜的状态，也不会对测针306(移动构件312)的直进精度产生影响，因此，能够防止测量精度产生变化。另外，并不限定于此，一对第1隔膜结构体也可以不相对于第2隔膜结构体配置在对称的距离。此外，第1隔膜结构体也可以不是2个，而设为4、6、……这样的偶数，第1隔膜结构体相对于第2隔膜结构体配置在互为对称的位置。

此外，在本实施方式中，为了实现测针306沿XYZ方向的位移，基本上利用轴运动机构310使该测针306沿Z方向移动，利用旋转运动机构334使该测针306沿XY方向移动。因此，能够将测针306的位移分别分离为Z方向、XY方向，因此容易独立地检测Z方向、XY方向上的位移，能够实现简化位置运算。同时，也能够独立地分别设定Z方向、XY方向上的检测灵敏度。

此外，在本实施方式中，轴运动机构310支承在一对相同的第1隔膜结构体314、315上。因此，能够减小轴运动机构310沿除Z方向之外的方向的位移，能够确保沿Z方向的较高的移动精度。同时，与将空气轴承等同时用于引导移动构件的情况相比，能够实现快速的响应性。

此外，在本实施方式中设为这样的结构：通过旋转运动机构334支承(用于支承轴运动机构310的)旋转构件336，移动构件312直接支承测针306。因此，与轴运动机构支承(用于支承旋转运动机构的)移动构件的情况相比，能够减小由移动构件312支承的构件的质量，从而容易使一对第1隔膜结构体314、315的恢复力最佳化。结果，能够高灵敏度地检测由轴运动机构310引起的测针306在轴向O上的位移。同时，能够提升轴运动机构310的响应性。

此外，在本实施方式中，在支承轴运动机构310的旋转构件336上设有用于检测移动构件312的位移的位移检测器326。即，位移检测器326同样地支承在旋转构件336上，并且检测原则上不沿XY方向移动而能够使测针306沿轴向O移动的移动构件312的位移。因此，位移检测器326即便不是高价的检测器，也能够以较高的分辨率检测移动构件312的位移，容易校正移动构件312的位移。同时，也容易使用线性编码器等，也能够实现移动构件312(即测针306)的长行程化。另外，并不限定于此，位移检测器也可以设于主体外壳。

此外，在本实施方式中，位移检测器326输出能够检测移动构件312的相对位置的相对位置检测信号(以预定的周期重复的周期信号)。因此，通过由位移检测器326构成光电式增量型线性编码器，能够在确保极长的检测范围(动态范围)的同时避免检测灵敏度在移动构件312的移动位置不同这样的现象。同时，通过对该相对位置检测信号进行较高位数的AD转换，能够以更高的分辨率检测轴向O的位置。另外，并不限定于此，位移检测器也可以不检测增量图案，而是检测绝对图案。也就是说，位移检测器也可以是输出能够检测移动构件的绝对位置的绝对位置检测信号的结构。

此外，在本实施方式中，在由旋转构件336支承的(设于移动构件312的)平衡构件338的与测针所在侧相反的一侧端部设有基准构件316，用于检测与测针306的旋转动作相对应的基准构件316的位移的姿态检测器322收纳在主体外壳308中。因此，能够缩短基准构件316和姿态检测器322之间的距离，能够使测量探头300小型化且低成本化。同时，能够减少根据基准构件316的位移运算得到的接触部348的位移的运算误差，能够高精度地求出接触部348的位置。同时，由于在直动组件304上没有设置姿态检测器322，因此，能够使直动组件304自身小型化且低成本化。

此外，在本实施方式中，设有沿着光轴OA向作为基准构件316的反射镜入射光的光源318，姿态检测器322检测从反射镜反射的反射光自光轴OA的位移。即，由于姿态检测器322的检测是非接触式的，因此，不会妨碍旋转构件336的旋转运动，能够以较高的灵敏度检测与旋转构件336的位移相对应的基准构件316的位移。同时，由于检测基准构件316的位移的结构是光杠杆，较为简单，因此，能够实现测量探头300的低成本化。另外，并不限定于此，姿态检测器既可以是接触式，在为非接触式时，也可以是利用磁等的方式。

此外，在本实施方式中，以光轴OA通过旋转中心RC的方式设置。因此，由于旋转构件336(RP)的旋转动作而产生的反射光的变化不包含沿Z方向的位移分量，因此，能够更高灵敏度地检测基准构件316的位移。另外，并不限定于此，也可以是光轴OA不通过旋转中心RC的结构。

此外，在本实施方式中，探头主体302包括用于将第2隔膜结构体340的变形量限制在弹性变形的范围内的主体外壳308和旋转构件336。同时，探头主体302包括用于将一对第1隔膜结构体314、315的变形量限制在弹性变形的范围内的主体外壳308和凸缘构件342。因此，例如即使在运动关节不发挥功能的方向上对测针306施加过大的冲击的情况下，也能够防止一对第1隔膜结构体314、315和第2隔膜结构体340的塑性变形、破损·破坏。另外，并不限定于此，也可以不存在将一对第1隔膜结构体和第2隔膜结构体的变形量限制在弹性变形的范围内的结构。

即，在本实施方式中，能够实现轴向O长度的缩短和轻量化，而且能够减小形状误差，提升测量精度。

列举上述实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施方式。即，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行改良和设计的变更是不言而喻的。

例如，在上述实施方式中设为这样的结构：通过旋转运动机构支承轴运动机构来使移动构件直接支承测针，但本发明并不限定于此。例如，也可以是图5所示的第3实施方式那样。在第3实施方式中，由于主要是旋转运动机构和轴运动机构的支承关系与上述实施方式不同的结构，因此，除了与上述实施方式不同的结构之外，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。

在第3实施方式中，如图5所示，通过轴运动机构410支承旋转运动机构434，设为旋转构件RP直接支承测针406的结构。即，主体外壳(轴外壳构件)408支承轴运动机构410。因此，位移检测器428被主体外壳408的内侧侧面支承。而且，移动构件412设为在轴向O上相对于第2隔膜结构体440对称的圆筒形状。

具体地讲，如图5所示，移动构件412由2个圆筒部412C和2个接合部412D一体地形成。在2个圆筒部412C的外侧端部附近分别固定有第1隔膜结构体414、415的中心部。2个接合部412D的内径分别大于圆筒部412C的中空部412B的内径。而且，2个接合部412D设为隔着第2隔膜结构体440连结的形态。即，本实施方式也是一对第1隔膜结构体414、415在轴向O上配置在相对于第2隔膜结构体440对称的距离的结构。

此外，如图5所示，在移动构件412的上端部412A配置有标尺托架424。在标尺托架424上配置有作为标尺的基准构件426。而且，与该基准构件426相对地配置有用于检测来自基准构件426的反射光的位移检测器428。也就是说，在本实施方式中，也是由基准构件426、位移检测器428构成用于输出2相正弦波信号的光电式增量型线性编码器(也可以是光电式绝对型线性编码器)。

如图5所示，旋转运动机构434支承在移动构件412的径向内侧。也就是说，由移动构件412和旋转运动机构434构成旋转组件404。另外，旋转构件RP包括上部构件436、平衡构件438以及凸缘构件442。而且，平衡构件438的上端部自移动构件412的上端部412A突出，在此处设有基准构件416。也就是说，在本实施方式中是在旋转构件RP的与测针所在侧相反的一侧端部设有基准构件416的结构(另外，基准构件416和姿态检测器422之间的关系与上述实施方式相同)。

在本实施方式中，与旋转运动机构支承轴运动机构的情况相比，能够减小由旋转构件RP支承的构件的质量，能够高灵敏度地检测由旋转运动机构434引起的测针406沿XY方向的位移。

此外，在本实施方式中，如图5所示，主体外壳408的开口部408A的开口直径小于凸缘构件442的外径。而且，凸缘构件442的上端部442C和开口部408A的下端部408AB之间的距离设为限制凸缘构件442向Z方向的上侧的位移，以使一对第1隔膜结构体414、415的变形量处于弹性变形的范围内。即，可以说探头主体402包括成为将一对第1隔膜结构体414、415的变形量限制在弹性变形的范围内的第1限制构件的外壳408和凸缘构件442。

另外，在第3实施方式中，位移检测器428构成了光电式增量型线性编码器，但本发明并不限定于此。例如也可以是图6的(A)、图6的(B)所示的第4实施方式那样。在第4实施方式中，由于主要仅是位移检测器周边的结构与第3实施方式有所不同，因此，主要是除了位移检测器周边的结构之外，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。

在第4实施方式中，如图6的(A)、图6的(B)、图7的(A)所示，在探头主体452上设有干涉光学***IF，该干涉光学***IF包括：光源(干涉光源部)478；参照镜475，其用于反射来自光源478的光；以及基准构件(目标镜)，其配置在移动构件462上并且用于反射来自光源478的光，该干涉光学***IF能够分别使来自参照镜475和基准构件474的反射光干涉而生成多个干涉条纹IL。光源478和参照镜475固定在主体外壳458的内侧。光源478和配置在移动构件462的上端部462A上的基准构件474在Z方向上并列，在它们之间配置有分束器477。分束器477也固定在主体外壳458的内侧，其整体构成迈克逊型的干涉光学***IF。

如图6的(A)、图6的(B)、图7的(A)所示，分束器477用于使来自光源478的光向参照镜475的方向分支。此外，分束器477用于将由基准构件474反射的反射光引导到与参照镜475相对且与分束器477相对的位移检测器476。同时，设为由参照镜475反射且通过了分束器477的光向位移检测器476入射的结构。因此，如图7的(B)所示，位移检测器476能够检测利用干涉光学***IF生成的多个干涉条纹IL的相位变化PS。

另外，在图7的(C)中表示了由位移检测器476检测的多个干涉条纹IL的光量I。在此，相位变化PS反映了基准构件474沿Z方向的移动量。因此，通过求出该相位变化PS，能够求出移动构件462沿Z方向的位移量。此时，由于多个干涉条纹IL由干涉光构成且是周期性的，因此能够高精度地求出相位变化PS(在本实施方式中，位移检测器476也能够做成输出相对位置检测信号这样的结构，该相对位置检测信号能够检测移动构件462的相对位置)。

也就是说，在本实施方式中，与上述实施方式相比能够更加精度良好地求出移动构件462沿Z方向的位移。同时，该多个干涉条纹IL的光量I的周期1/F反映了基准构件474的倾斜。因此，通过求出该周期1/F的变化，能够求出移动构件462沿XY方向的微小的倾斜。也就是说，在本实施方式中，由于能够根据位移检测器476的输出求出由移动构件462沿Z方向的位移引起的、移动构件462沿XY方向的微小的倾斜，因此能够更高精度地求出接触部498沿XY方向的位移。另外，并不仅仅只能由本实施方式的干涉光学***IF求出移动构件462沿XY方向的倾斜，从原理上来说，即便是其他的实施方式所示的位移检测器，也能够求出沿XY方向的倾斜。此外，在本实施方式中，考虑了只使用1个波长的情况，但在使用2个以上波长的情况下，位移检测器能够输出能够检测移动构件的绝对位置的绝对位置检测信号。

另外，在本实施方式中，如图6的(A)、(B)所示，在主体外壳458的内侧上表面的中心轴线O上配置有姿态检测器472。因此，在自图6的(B)所示的中心轴线O沿X方向错开的位置设有构成干涉光学***IF的基准构件474、参照镜475、分束器477、以及光源478、位移检测器476的光路。另外，在本实施方式中，在凸缘构件492上，为了进行与测针456之间的定位而设有V形槽而不是辊。

另外，在第1实施方式中是这样的结构：在变更了测针306时、根据测针306的质量而容许移动构件312沿轴向O的位移，但本发明并不限定于此。例如也可以是图8的(A)所示的第5实施方式那样。在第5实施方式中，由于主要仅是直动组件和测针的连结状态与第1实施方式有所不同，因此，主要是除了直动组件和测针周边的结构之外，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。

在第5实施方式中，如图8的(A)所示，测针706包括平衡机构731和与测针706的质量相应的平衡配重件731C。平衡机构731设为这样的结构：支承在用于支承轴运动机构710的旋转构件(轴外壳构件)736上，并取得测针706和平衡配重件731C之间的在Z方向上的平衡。平衡机构731能够与测针706一起装卸。

具体地说明，如图8的(A)所示，旋转构件736包括向Z方向下方延伸的圆筒形状的支承部736AB。而且，在支承部736AB的下端部的、周向上的均等间隔的3个以上部位设有永磁体736AC。

另一方面，如图8的(A)、图9的(A)～(C)所示，平衡机构731以与永磁体736AC的位置和数量相对应的方式设于测针706的凸缘部744的3个以上部位。平衡机构731包括支承构件731A、支承轴731B以及连结轴731D。在支承构件731A的上表面设有可吸附于永磁体736AC的磁性构件(也可以是磁体)731AA。支承轴731B固定在支承构件731A上，平衡配重件731C在重心位置偏离支承轴731B的状态下连结于该支承轴731B。在平衡配重件731C上沿与Z方向正交的方向设有连结轴731D，该连结轴731D的顶端连结于凸缘部744。

由此，在本实施方式中，在相对于探头主体702之一更换测针706时，必然采用与该测针706的质量相对应的平衡配重件731C。因此，能够利用旋转构件736直接承受测针706的质量的增减量。即，能够防止由于测针706的差异而产生的移动构件712的Z方向上的初始位置的变动。也就是说，在本实施方式中，与上述实施方式相比能够缩小移动构件712的可动范围，能够使直动组件704进一步小型化。同时，由于能够缩小检测范围(动态范围)，因此，能够以更高的分辨率检测移动构件712的位移量。

另外，图8的(B)表示作为本实施方式的变形的第6实施方式。在第6实施方式中，相对于第5实施方式而言主要只是追加了平衡构件，因此，基本上仅变更了附图标记前2位数，除了与平衡构件相关联的结构之外的说明基本上省略。另外，位移检测器与上述实施方式同样地被支承。

在第6实施方式中，如图8的(B)所示，旋转构件786在相对于旋转运动机构784的旋转中心RC而言的与测针所在侧相反的一侧具备圆环形状的平衡构件788。平衡构件788支承在设于旋转构件786的上端部的支承部787上。平衡构件788能够在卡合于支承部787的状态下移动，并能够利用支承部787调整旋转中心RC和平衡构件788之间的距离。因此，通过改变平衡构件788距旋转中心RC的距离，能够使连结了不同的测针756的状态的旋转构件786(支承于第2隔膜结构体790的构件)的重心位置与旋转中心RC对齐。因而，在本实施方式中，与上述实施方式相比能够进一步实现测量探头750的高灵敏度化。另外，这样的能够调整位置的平衡构件也可以应用于第5实施方式等所示的轴运动机构支承旋转运动机构的结构。

另外，平衡机构也可以应用于第3实施方式所示的测量探头400。例如也可以是图10所示的第7实施方式那样。在第7实施方式中，由于只是对第3实施方式追加了与第4实施方式不同的平衡机构，因此，除了与第3实施方式不同的结构之外，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。

在第7实施方式中，如图10所示，探头主体802包括平衡机构831和与测针806的质量相应的平衡配重件831CD。3个平衡机构831与第5实施方式不同，自测针806分离，并固定在主体外壳(轴外壳构件)808上。而且，平衡机构831设为这样的结构：支承在主体外壳808上并取得测针806和平衡配重件831CD之间的在Z方向上的平衡。具体地讲，平衡机构831包括支承构件831A、支承轴831B、连结部831CA、永磁体831CB以及连结轴831D。支承构件831A在主体外壳808的下端部的周向上每隔120度地配置。支承轴831B固定在支承构件831A上，并支承连结部831CA。在连结部831CA的、相对于支承轴831B而言的中心轴线O侧端部沿与Z方向正交的方向上设有连结轴831D。另一方面，在移动构件812的下端部设有连接部812E，在连接部812E上连结有连结轴831D的顶端。在连结部831CA的、相对于支承轴831B而言的连结轴相反侧端部配置有永磁体831CB。

如图10所示，平衡配重件831CD是圆环形状(也可以与平衡机构831的数量相对应地分割)，在其上表面设有可吸附于永磁体831CB的磁性构件(也可以是磁体)831CC。另外，平衡配重件831CD的内径大于凸缘构件842和凸缘部844的外径。因此，在测针806连结之后也能够装拆平衡配重件831CD。

由此，在相对于探头主体802之一更换测针806时，通过将与该测针806的质量相对应的平衡配重件831CD自由地安装在平衡机构831上，能够利用主体外壳808直接承受测针806的质量的增减量。即，能够防止由于测针806的差异而产生的移动构件812的Z方向上的初始位置的变动。也就是说，在本实施方式中，与第3实施方式相比能够缩小移动构件812的可动范围，能够实现探头主体802的进一步小型化。同时，由于能够缩小检测范围，因此能够以更高的分辨率检测移动构件812的位移量。

另外，在第3实施方式中，开口部408A的下端部408AB和凸缘构件442的上端部442C之间的距离设为限制移动构件412的位移，以使一对第1隔膜结构体414、415的变形量处于弹性变形的范围内。即，可以说探头主体402包括成为将一对第1隔膜结构体414、415的变形量限制在弹性变形的范围内的第1限制构件的主体外壳408和凸缘构件442。相对于此，例如也可以是图11的(A)所示的第8实施方式那样。在第8实施方式中，由于主要仅是主体外壳和移动构件之间的关系以及旋转构件和移动构件之间的关系与第3实施方式有所不同，因此，主要除了主体外壳和移动构件之间的关系以及旋转构件和移动构件之间的关系之外，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。

在第8实施方式中，如图11的(A)所示，以与旋转构件RP的连结部886A的上端部相对的方式在移动构件(旋转外壳构件)862的下端部设有环部862C。即，环部862C可以说是与移动构件862一体地配置的第2壁构件。而且，在环部862C(的下端部)和连结部886A(的上端部)之间的间隙的至少局部填充有润滑油等第2粘性材料SV。由此，第2粘性材料SV至少使旋转构件RP相对于环部862C的位移衰减，能够减少伴随着测量探头850的移动而产生的XY方向上的振动等，能够防止由测量探头850的高灵敏度化引起的噪声增大。

此外，同时，如图11的(A)所示，以与移动构件862的外侧侧面相对的方式在主体外壳(轴外壳构件)858上设有内壁部858B。即，内壁部858B可以说是与主体外壳858一体地配置且与移动构件862相对地配置的第1壁构件。而且，在内壁部858B(的内侧侧面)和移动构件862(的外侧侧面)之间的间隙的至少局部填充有润滑油等第1粘性材料FV。由此，第1粘性材料FV至少使移动构件862相对于内壁部858B的位移衰减，能够减少伴随着测量探头850的移动而产生的Z方向上的振动等，能够防止由测量探头850的高灵敏度化引起的噪声增大。

此外，在本实施方式中，由于相对独立地具有Z方向和XY方向的阻尼结构，因此，也能够相对独立地变更第1粘性材料FV、第2粘性材料SV。因此，能够在Z方向和XY方向上分别使阻尼特性最佳化，因此，能够实现测量探头850的进一步高灵敏度化。

另外，如图11的(A)所示，在主体外壳858上设有凹部858C，该凹部858C收纳凸缘构件892，并限制凸缘构件892的过度位移。此外，在Z方向上的、移动构件862的接合部862D附近设有内壁部858B。因此，内壁部858B的上端部858BA和移动构件862的接合部862D的下端部862DA之间的距离以及凹部858C的上端部858CA和凸缘构件892的上端部892B之间的距离被决定为限制移动构件862的位移，以使一对第1隔膜结构体864、865的变形量处于弹性变形的范围内。即，可以说探头主体852包括成为将一对第1隔膜结构体864、865的变形量限制在弹性变形的范围内的第1限制构件的主体外壳858、移动构件862以及凸缘构件892。

此外，如图11的(A)所示，凹部858C的侧面858CB和凸缘构件892的侧面892A之间的距离被决定为限制旋转构件RP的位移，以使第2隔膜结构体890的变形量处于弹性变形的范围内。即，可以说探头主体852包括成为将第2隔膜结构体890的变形量限制在弹性变形的范围内的第2限制构件的主体外壳858和凸缘构件892。

另外，图11的(B)表示成为本实施方式的第1粘性材料FV、第2粘性材料SV的变形的第9实施方式。在此，与第1实施方式等同样地通过旋转运动机构支承轴运动机构，设为移动构件直接支承测针的结构。在第9实施方式中，由于主要仅是用于保留第1粘性材料FV、第2粘性材料SV的结构与第1实施方式等有所不同，因此，除了与第1粘性材料FV、第2粘性材料SV相关的结构之外，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。另外，虽未图示，但位移检测器像第1实施方式等那样被支承。此外，如图11的(B)所示，测针906不采用运动关节而直接利用凸缘部944固定在移动构件912上。

在第9实施方式中，如图11的(B)所示，旋转构件(轴外壳构件)936的圆筒部936C的内侧侧面与移动构件912的外侧侧面相对地配置。即，旋转构件936可以说是与移动构件912相对地配置的第1壁构件。而且，在圆筒部936C(的内侧侧面)和移动构件912(的外侧侧面)之间的间隙中填充有润滑油等第1粘性材料FV。由此，第1粘性材料FV至少使移动构件912相对于旋转构件936的位移衰减，并能够减小由于测量探头900的移动而产生的沿Z方向的振动等，能够防止由测量探头900的高灵敏度化引起的噪声增大。

此外，同时，如图11的(B)所示，以从两侧覆盖第2隔膜结构体940的方式设有粘性材料积存部931。粘性材料积存部931使相对部931A和扩张部931B成为一体而成的构件相对，其固定在主体外壳(旋转外壳构件)908上。相对部931A是与第2隔膜结构体940相对的部分。扩张部931B是以非接触的方式覆盖移动构件912的接合部936D的部分，并具备可供圆筒部936C贯通的开口部931C。即，粘性材料积存部931可以说是与主体外壳908一体地配置的第2壁构件。而且，在粘性材料积存部931(的内侧侧面)和第2隔膜结构体940之间的间隙中填充有润滑油等第2粘性材料SV。由此，第2粘性材料SV至少使第2隔膜结构体940相对于粘性材料积存部931的位移衰减，能够减小伴随着测量探头900的移动而产生的XY方向上的振动等，能够防止由测量探头900的高灵敏度化引起的噪声增大。

此外，在本实施方式中，由于各自独立地具有Z方向和XY方向的阻尼结构，因此，也能够各自独立地变更第1粘性材料FV、第2粘性材料SV。因此，能够在Z方向和XY方向上分别使阻尼特性最佳化，因此，能够实现测量探头900的进一步高灵敏度化。

另外，在第1实施方式～第9实施方式中，姿态检测器内置在探头主体中，但本发明并不限定于此。例如也可以是图12所示的第10实施方式那样。第10实施方式恰好成为第1、第2实施方式的探头主体在轴向O上能够在分束器和基准构件之间分离的形态。也就是说，由于主要仅是姿态检测器的位置与第1、第2实施方式有所不同，因此，主要除了姿态检测器的位置的结构之外，基本上仅变更了附图标记前2位数而省略说明。

在第10实施方式中，如图12所示，该测量探头具备前级组件951，该前级组件951利用能够定位的V形槽(也可以是一对辊)951BB和球957B(卡合部)以能够装卸的方式连结并支承主体外壳958，该主体外壳958支承移动构件962和旋转构件986这两者。而且，姿态检测器972内置在前级组件951中。

具体地讲，如图12所示，前级组件951包括前级外壳(前级外壳构件)951A和姿态检测器972。前级外壳951A在径向内侧支承姿态检测器972，在其下端设有底罩951B。底罩951B设为在中心具备开口部951BA的凸缘形状。如图12所示，在底罩951B的下端外周，在周向上每隔120度地设有3个V形槽951BB。而且，以在周向上与V形槽951BB的相位相差60度的状态设有3个永磁体951BC。也就是说，前级外壳951A利用能够定位的V形槽951BB和球957B以能够装卸的方式连结并支承主体外壳958。而且，前级外壳951A是收纳有姿态检测器972的结构。

如图12所示，探头主体952包括顶罩957、主体外壳958以及旋转运动机构984。如图12所示，顶罩957设为在中心设有开口部957A的凸缘形状。顶罩957是与底罩951B相对应的构件(因此，利用开口部957A能够确保例如朝向配置在平衡构件988的上端部的未图示的基准构件的入射光和来自基准构件的反射光的光路)。此外，以与V形槽951BB接触的方式在顶罩957的周向上每隔120度地配置有3个球957B。而且，与永磁体951BC相对应地配置有磁性构件(永磁体为佳)957C。也就是说，即，底罩951B和顶罩957是构成作为能够装卸的连结机构的运动关节的状态。利用该运动关节，即使底罩951B和探头主体952反复装卸，也能够实现较高的定位再现性。

这样，在本实施方式中，能够自探头主体952排除姿态检测器972，该姿态检测器972成为内置在前级组件951中的形态。因此，容易变更探头主体952，并且也容易变更前级组件951。也就是说，能够对轴运动机构960、旋转运动机构984、位移检测器976的组件以及姿态检测器972单独地进行性能变更、更换，能够降低其成本。此外，由于能够使姿态检测器972自探头主体952分离，因此，能够实现探头主体952的小型化和低成本化。

另外，在本实施方式中，移动构件962直接支承测针906，但也可以像第8实施方式那样在旋转构件RP直接支承测针时设有前级组件。

另外，在上述实施方式中，设为了包含测针在内的、由第2隔膜结构体支承的构件的重心位置基本上与旋转中心RC对齐的结构，但本发明并不限定于此。例如，也可以设为强制使包含测针在内的、由第2隔膜结构体支承的构件的重心位置自旋转中心RC向测针侧偏离的结构。此时，能够将相对于旋转中心RC来到与测针所在侧相反的一侧的、由第2隔膜结构体支承的构件的质量·体积设为最小限度。因此，能够提高测量探头的固有振动频率，能够以比第1～第10实施方式的测量探头的频率高的频率实现具有灵敏度的测量探头(能够进行高速响应动作等)。

另外，在上述实施方式中，测量探头是作为仿形探头来使用的，但本发明并不限定于此，例如也可以作为接触探头来使用。

此外，在上述实施方式中，位移检测器直接支承在用于支承移动构件的轴外壳构件上，但本发明并不限定于此，例如，位移检测器既可以支承在用于支承旋转构件RP的旋转外壳构件上，也可以支承在前级组件上。

产业上的可利用性

本发明能够广泛地应用于为了测量被测量物的三维形状而使用的测量探头。

对本领域技术人员来说上述实施方式的说明仅仅是说明性的，仅用于说明本发明的原则。本领域技术人员在不脱离本发明的主旨和保护范围的情况下能够可以得到各种改变。

本申请引用了2015年3月5日提出申请的包含说明书、附图和权利要求书的日本特愿2015-043036的整个公开内容作为参考。

Claims (19)

1.一种测量探头，其包括：

测针，其具有与被测量物接触的接触部；

轴运动机构，其具备能够使该接触部在轴向上移动的移动构件；以及

旋转运动机构，其具备能够利用旋转运动使所述接触部沿着与该轴向成直角的面移动的旋转构件，该测量探头的特征在于，

所述轴运动机构具备能够使该移动构件位移的多个第1隔膜结构体，而且所述旋转运动机构具备能够使所述旋转构件位移的第2隔膜结构体，

在所述轴向上的、所述多个第1隔膜结构体之间配置有所述第2隔膜结构体，

该第1隔膜结构体的数量为偶数个，

该第1隔膜结构体分别相对于所述第2隔膜结构体配置在彼此对称的距离，

所述轴运动机构支承所述旋转运动机构，或者该旋转运动机构支承该轴运动机构。

2.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

所述旋转构件在相对于所述旋转运动机构的旋转中心而言的与测针所在侧相反的一侧设有平衡构件，能够调整该旋转中心和该平衡构件之间的距离。

3.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

该测量探头包括：

平衡配重件，其是与所述测针的质量相应的；以及

平衡机构，其支承在用于支承所述轴运动机构的轴外壳构件上，并取得该测针和该平衡配重件之间的平衡。

4.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

该测量探头具备用于支承所述轴运动机构的轴外壳构件，在该轴外壳构件上设有用于检测所述移动构件的位移的位移检测器。

5.根据权利要求4所述的测量探头，其特征在于，

所述位移检测器输出能够检测所述移动构件的相对位置的相对位置检测信号。

6.根据权利要求4所述的测量探头，其特征在于，

所述位移检测器输出能够检测所述移动构件的绝对位置的绝对位置检测信号。

7.根据权利要求4所述的测量探头，其特征在于，

在所述轴外壳构件上设有干涉光学***，该干涉光学***包括：干涉光源部；参照镜，其用于反射来自该干涉光源部的光；以及目标镜，其配置在所述移动构件上并且用于反射来自该干涉光源部的光，该干涉光学***能够分别使来自该参照镜和该目标镜的反射光干涉而生成多个干涉条纹，

所述位移检测器能够检测利用该干涉光学***生成的所述多个干涉条纹的相位变化。

8.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

该测量探头具备前级外壳构件，该前级外壳构件利用能够定位的卡合部以能够装卸的方式连结并支承外壳构件，该外壳构件用于支承所述移动构件和所述旋转构件这两者，

在所述旋转构件或者支承于该旋转构件的构件的与测针所在侧相反的一侧端部设有基准构件，在所述前级外壳构件中收纳有用于检测与所述测针的旋转动作相对应的该基准构件的位移的姿态检测器。

9.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

在所述旋转构件或者支承于该旋转构件的构件的与测针所在侧相反的一侧端部设有基准构件，在用于支承所述移动构件和所述旋转构件这两者的外壳构件中收纳有用于检测与所述测针的旋转动作相对应的该基准构件的位移的姿态检测器。

10.根据权利要求8所述的测量探头，其特征在于，

所述基准构件为用于反射光的反射镜，

设有用于使光沿着光轴向该反射镜入射的光源部，

所述姿态检测器用于检测从该反射镜反射的反射光自该光轴的位移。

11.根据权利要求10所述的测量探头，其特征在于，

所述光轴以通过所述旋转运动机构的旋转中心的方式设置。

12.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

该测量探头具备用于将所述多个第1隔膜结构体的变形量限制在弹性变形的范围内的第1限制构件。

13.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

该测量探头具备用于将所述第2隔膜结构体的变形量限制在弹性变形的范围内的第2限制构件。

14.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

在第1壁构件和该移动构件之间的间隙的至少局部填充有第1粘性材料，该第1壁构件与用于支承所述轴运动机构的轴外壳构件成为一体且与所述移动构件相对地配置。

15.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，

在第2壁构件和该第2隔膜结构体之间或者第2壁构件和所述旋转构件之间的间隙的至少局部填充有第2粘性材料，该第2壁构件与用于支承所述旋转运动机构的旋转外壳构件一体地配置。

16.一种测量探头，其包括：

测针，其具有与被测量物接触的接触部；

轴运动机构，其具备能够使该接触部在轴向上移动的移动构件；以及

旋转运动机构，其具备能够利用旋转运动使所述接触部沿着与该轴向成直角的面移动的旋转构件，该测量探头的特征在于，

所述轴运动机构具备能够使所述移动构件位移的多个第1隔膜结构体，而且所述旋转运动机构具备能够使所述旋转构件位移的第2隔膜结构体，

在所述轴向上的、所述多个第1隔膜结构体之间配置有所述第2隔膜结构体，

在指定的所述测针支承于所述旋转构件时，使由所述第2隔膜结构体支承的构件的重心与所述旋转运动机构的旋转中心对齐。

17.根据权利要求16所述的测量探头，其特征在于，

所述第1隔膜结构体的数量为偶数个，

该第1隔膜结构体分别相对于所述第2隔膜结构体配置在彼此对称的距离。

18.根据权利要求16所述的测量探头，其特征在于，

所述轴运动机构支承所述旋转运动机构。

19.根据权利要求16所述的测量探头，其特征在于，

所述旋转运动机构支承所述轴运动机构。