CN101750020B - 检测装置和使用检测装置的调色剂检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供检测装置和使用检测装置的调色剂检测装置。为了提供即使在较窄的区域中也能够检测对象表面的高度信息的高度检测装置，该高度检测装置包括：用于用从光源单元发射的光束照明对象表面的照明光学系统；用于使在对象表面上反射的光束在成像表面上形成图像作为线图像的成像光学系统；和被设置在成像表面上的光检测单元。光检测单元的光检测表面位于关于旋转轴旋转的平面中，该旋转轴是与构成成像光学系统的光学元件之中的光学位置最接近光检测单元的光学元件的光轴垂直并与要通过成像光学系统形成的线图像垂直的轴。

Description

检测装置和使用检测装置的调色剂检测装置

技术领域

本发明涉及通过使用光学单元检测从基准面测量的对象的高度信息(凹凸信息)(厚度信息)的高度检测装置。

特别地，本发明涉及用于使用电子照相过程的图像形成装置的高度检测装置，该高度检测装置能够通过应用共焦显微镜的观察原理以高精度检测附着于图像承载部件上的调色剂的高度信息。

背景技术

常规上，已知存在通过使用光学单元检测从基准面测量的对象的高度信息的高度检测装置。这种高度检测装置被广泛用于光学显微镜(共焦显微镜)，以及用于检测试样表面上的缺陷的装置等。

作为高度检测装置，已知存在通过使用所谓的共焦光学系统或与其类似的另一光学系统检测对象表面的位置，即检测试样表面的高度信息的装置(日本专利申请公开No.2001-318302)。

在使用共焦光学系统的高度检测装置中，从光源单元发射的光束会聚于试样表面上，并且，使从试样表面反射的光束重新在检测单元上或在其附近形成图像。然后，基于成像状态的变化，检测关于试样表面的高度位置的信息。

图6是通过使用共焦光学系统检测对象的高度信息的高度检测装置的配置的主要部分示意图。

在图6中，从光源单元601发射的光束通过准直透镜602转变成平行光束。然后，平行光束穿过半反射镜(half mirror)603，并然后通过会聚透镜604会聚于对象表面608上。

从被照射的对象表面608反射的光束穿过会聚透镜604以重新被会聚。然后，光束被半反射镜603反射。然后，光束通过成像透镜605在针孔狭缝606上或在其附近会聚。

通过设置在光束的下游(沿穿过方向)的光检测器607，检测穿过针孔狭缝606的光束的光强度。基于由光检测器607检测的光强度，检测对象表面608的高度信息。

以这样一种方式设置会聚透镜604和成像透镜605，即，当对象表面608位于会聚透镜604的焦点位置上时，从对象表面608反射的光在针孔狭缝606处形成图像，从而使得能够在光检测器607处检测最高的光强度。

特别地，随着对象表面608从会聚透镜604的焦点位置沿其光轴方向进一步位移，要被光检测器607检测的光强度变小。由于该配置，对象表面608的沿光轴方向的高度位置被检测。

在使用共焦光学系统的高度检测装置中，通过使用上述的配置检测对象表面608的高度信息。

在使用常规的使用共焦光学系统的高度检测装置时，存在这样一种情况，即，由于由对象表面的物理性能或粗糙度导致的反射光量的变化，被光检测器检测的反射光量变化，因此，对象表面的表面高度的检测会不精确。

并且，原理上，通过仅检测穿过针孔狭缝的光的强度的方法，不能检测对象表面是位于会聚透镜的焦点的前面还是位于焦点的后面。

并且，当对象表面的位置大大地从会聚透镜的焦点位移时，穿过针孔狭缝的光的强度与对象表面的高度的位移的平方成比例地减小。结果，对象表面的位置的检测精度极度降低。

在日本专利申请公开No.2001-318302公开的焦点检测装置中，从具有沿一个方向配置的多个点光源的线状光源(一维光源)发射的光束以线状会聚于对象表面上。类似地，设置在光检测器侧的成像透镜使从对象表面反射的光以线状形成图像。然后，通过使用围绕与光轴和线图像垂直的轴相对于成像面倾斜微小的角度的一维光传感器，检测从对象反射的光。

但是，通过该方法，当沿对象表面的焦线存在高度的变化时，在多个高度的对象表面上反射的光束入射到光检测器上。因此，关于窄区域中的对象表面的高度信息，难以实现精确的测量。

发明内容

本发明具有提供即使在窄区域中也能够以高精度检测对象表面的高度信息的高度检测装置的目的。

为了实现上述的目的，根据本发明的一个方面，提供一种检测装置，该检测装置包括：光源单元；用于用从光源单元发射的光束照明对象表面的照明光学系统；用于使在对象表面上反射的光束在成像表面上形成图像作为线图像的成像光学系统；和被设置在成像表面上的光检测单元，该光检测单元具有一维或二维配置的多个传感器，该检测装置基于由光检测单元检测的光信息检测沿照明光学系统的光轴方向的对象表面的高度信息，其中，光检测单元具有位于成像光学系统的光轴上的光检测表面，并且，光检测单元的光检测表面位于关于旋转轴旋转的平面中，该旋转轴是与构成成像光学系统的光学元件之中的光学位置最接近光检测单元的光学元件的光轴垂直并与要通过成像光学系统形成的线图像垂直的轴。

并且，在上述的检测装置中，光源单元可包含点光源，并且，照明光学系统以点状在对象表面上会聚从点光源发射的光束。

并且，成像光学系统可包含变形的光学表面；并且，检测装置满足以下的条件：

0.1≤α/sinθ≤10

这里，α表示包含成像光学系统的光轴和与线图像垂直的轴的平面中的成像光学系统的纵向倍率，θ表示光检测单元的光检测表面相对于与成像光学系统的光轴垂直的平面的旋转角。

并且，照明光学系统和成像光学系统可被配置为：使得从照明光学系统发射并入射到对象表面上的光束的主光线以确定的角度入射到对象表面上，并且，在对象表面上反射、穿过成像光学系统并在光检测单元上形成图像的光束由从对象表面发射的镜面反射光以外的光束形成。

并且，可在与对象表面平行的平面中形成要通过成像光学系统形成的线图像。

并且，为了实现上述的目的，根据本发明的另一方面的调色剂检测装置可通过使用根据上述的检测装置测量附着于图像承载部件上的调色剂的高度。

根据本发明，可提供即使在窄区域中也能够以高精度检测对象表面的高度信息的高度检测装置。

通过参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得十分明显。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的高度检测装置的主要部分示意图。

图2是图1的一部分的说明图。

图3A和图3B分别是图1的传感器上的焦线的说明图。

图4是根据本发明的第二实施例的高度检测装置的主要部分示意图。

图5A和图5B分别是图4的传感器上的焦线的说明图。

图6是常规的高度检测装置的主要部分示意图。

图7是图1的一部分的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

根据本发明的高度检测装置使用照明光学系统以通过从由点光源形成的光源单元发射的光束以点状照明对象表面。

通过使用从对象表面反射的光，具有变形的折光力的成像光学系统形成对象表面的一部分的图像作为线图像(焦线)。

在成像光学系统的成像面上，设置具有一维或二维配置的多个传感器的光检测单元。

光检测单元的光检测表面相对于与成像光学系统的光轴垂直的面倾斜角度θ。

特别地，光检测单元的光检测表面位于成像光学系统的光轴上，与构成成像光学系统的光学元件之中的光学位置最接近光检测单元的光学元件的光轴垂直，并且位于关于旋转轴旋转的面上，该旋转轴是与要通过成像光学系统形成的线图像垂直的轴。

然后，基于由光检测单元检测的光信息，检测沿照明光学系统的光轴方向的对象表面的高度信息。

(第一实施例)

图1是根据本发明的第一实施例的用于检测例如作为对象的调色剂的高度信息的高度检测装置的示意性配置图。

图2和7分别是图1的一部分的说明图。根据第一实施例的高度检测装置用于在诸如激光束打印机(LBP)或数字复印机的使用电子照相过程的图像形成装置中测量附着于中间转印带(图像承载部件)上的调色剂的高度。

在图1中，高度检测装置包括光源单元201、准直透镜202和半反射镜203。光源单元201由使用半导体激光器的点光源形成。准直透镜202分别具有以平面形状和凸面形状形成的入射侧和出射侧，并且使得从光源单元201发射的光束变为平行光束。半反射镜203将从准直透镜202发射的光束分成反射光和透射光。

高度检测装置还包括用于在对象表面207上会聚透过半反射镜203的光束的成像透镜204(第一成像透镜)。成像透镜204具有凸平形状并被设置在对象侧。

高度检测装置还包括用于在二维光传感器206上会聚通过在半反射镜203上反射从对象表面207反射的光获得的光束的成像透镜205(第二成像透镜)。被设置在检测器侧的成像透镜205具有变形的光焦度并具有凸平形状。

准直透镜202和成像透镜204构成照明光学系统的一部分。成像透镜204和205构成成像光学系统的一部分。

在本实施例中，从由半导体激光器形成的光源单元201发射的光束通过准直透镜202转变成平行光束，穿过半反射镜203，并然后通过设置在对象侧的成像透镜204以点状会聚于对象表面207上。

从被照射的对象表面207反射的光重新穿过设置在对象侧的成像透镜204，并然后沿光轴La2的方向，即，与准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204的光轴La1垂直的方向，被半反射镜203反射和引导。

通过穿过具有变形的光焦度的被设置在检测器侧的成像透镜205，被引导的光束在与对象表面207光学平行的平面(Y-Z平面)上形成焦线(线图像)207a。

二维光传感器206具有位于设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2和设置在检测器侧的成像透镜205的焦线207a之间的交点上的中心206a。二维光传感器206的表面以围绕穿过光轴La2并且与焦线(线图像)207a和设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2垂直的轴209旋转角度θ(＝6°)的方式被配置。

应当注意，成像透镜204和205中的每一个使用关于具有790nm的波长的光束具有1.4971的折射率的树脂，并且通过注射成型形成。

二维光传感器206相对于形成的焦线207a以倾斜的方式被设置，由此，焦线207a在光传感器206上被观察为图3A和图3B所示的带状。在沿焦线方向的更靠近边缘的部分，该图像变得在光传感器206上更加散焦，并且，其单位面积的观察强度变小。相反，在焦线207a与光传感器206的表面相交的部分上，图像变得聚焦，因此，其观察强度也变大。

在本实施例中，在二维光传感器206中，检测观察到最大强度的像素的位置或带状图像的宽度最窄的位置207b。然后，基于光传感器206的表面相对于光轴La2的倾角θ，检测设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2上的焦线207a的位置。

然后，基于焦线207a的检测位置和光学系统的倍率(magnifyingpower)，通过计算获得沿成像透镜204的光轴方向的对象表面207的高度。

表1和表2表示根据本实施例的光学配置和各透镜的数值例。

在表1和表2中，曲率半径由r表示，并且，非球面系数由k表示。Z方向和Y方向的曲率半径分别由rz和ry表示(参见图7)。Z方向和Y方向的非球面系数分别由kz和ky表示。

(表1)

准直透镜202和设置在对象表面侧的成像透镜204的非球面系数

	r	k
			凸面	-4.85954	-0.57
平面	∞	0

设置在检测器侧的成像透镜205的非球面系数

	rz	ry	kz	ky
					凸面	-4.85954	∞	-0.57	0
平面	∞	∞	0	0

(表2)

根据第一实施例的光学系统的表面之间的间隔

间隔	(mm)
		从光源到准直器R1	7.981
准直透镜的厚度	3.000
		从准直器R2到第一成像透镜的凸面	7.000
第一成像透镜的厚度	3.000
		从第一成像透镜的平面到对象表面	7.981
从对象表面到第一成像透镜的平面	7.981
		第一成像透镜的厚度	3.000
从第一成像透镜的凸面到第二成像透镜的凸面	7.000
		从第二成像透镜的平面到传感器的中心	7.981

根据本实施例的准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204分别具有其入射表面或出射表面的形状具有由下述的式1表达的非球面形状的配置。假定各透镜的表面与其光轴之间的交点为原点、各透镜的光轴方向为X轴并且与光轴垂直的方向的距离是h，那么非球面形状由下式表达。

(式1)

$x=\frac{\frac{h^2}{R}}{1+\sqrt{1-(1+k){\left(\frac{h}{R}\right)}^2}}$ 式1

并且，在光学上最接近设置在检测器侧的二维光传感器206的成像透镜205仅沿与准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204的光轴L1a平行的Y方向具有光焦度。

然后，成像透镜205的非球面形状以设置在检测器侧的成像透镜205的透镜表面和光轴La2之间的交点为原点。并且，设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2的方向被设为X轴。在包含设置在对象侧的成像透镜204的光轴La1和设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2的平面内与设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2垂直的方向被设为Z轴。

在这种条件下，成像透镜205的非球面形状被表达如下。

(式2)

$x=\frac{\frac{Z^2}{R}}{1+\sqrt{1-(1+k){\left(\frac{Z}{R}\right)}^2}}$ 式2

在本实施例中，作为光源单元201，使用发射具有790nm的波长λ的光束的红外激光装置。并且，通过适当地设计各光学元件的表面形状和配置，在对象表面207和焦线207a这两个位置上如希望的那样校正球面像差。

这里，在本实施例中，准直透镜202、设置在对象侧的成像透镜204和设置在检测器侧的成像透镜205的表面形状由上述的等式定义，但本实施例的非球面可由其它的表达式定义。

在本实施例中，准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204是基本上相同的，并且在被使用时使得它们的安装方向相反。

并且，设置在检测器侧的成像透镜205仅沿与准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204的光轴La1平行的方向具有与准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204相同的光焦度。因此，在包含这三个透镜202、204和205的光轴的平面(X-Y平面)中，在光源单元201、设置在对象侧的成像透镜204的像面和设置在检测器侧的成像透镜205的像面之间存在基本上等倍成像的关系。

这里，以下首先描述对象表面207位于设置在对象侧的成像透镜204的焦点位置上的情况。

在这种情况下，从光源单元201发射的光束通过准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204在对象表面207上作为点状斑形成图像。

然后，从对象表面207反射的光束重新穿过设置在对象侧的成像透镜204，并然后转变成平行光束，这些平行光束然后沿与准直透镜202和设置在对象侧的成像透镜204的光轴垂直的方向被半反射镜203引导。

被引导的光束入射到设置在检测器侧的具有变形的光焦度的成像透镜205上。然后，光束在与设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2垂直的平面(X-Z平面)中在设置在检测器侧的成像透镜205的焦点位置处形成焦线(线图像)207a。

在这种情况下，如图3A所示，光传感器206上的图像表现出关于设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2旋转对称的带状图像，其中光传感器206的中心206a具有最高的强度。焦线207a具有中心207b。

下面，描述对象表面207沿光轴La1的方向从设置在对象侧的成像透镜204的焦点位置位移距离dx的情况。在这种情况下，用作二次光源的对象表面207与设置在检测器侧的成像透镜205缩短距离dx。因此，等倍成像的关系被打破，并且，焦线的位置也变得沿设置在检测器侧的成像透镜205的光轴La2位移距离dx。

在这种情况下，如图3B所示，光传感器206上的图像表现出以点207b作为其结点的带状图像。点207b沿焦线方向从光传感器206的中心206a位移距离dx/sin6°，并具有最高的强度。

通过如上面描述的那样检测光传感器206上的最高强度位置207b或带状图像的收缩位置207b，可以很容易地基于光传感器206的倾角θ计算对象表面207的高度的变化。

并且，由于可对于检测使用从光源单元201发射的所有光束，因此，与常规的使用针孔狭缝的配置相比，可以以高精度检测对象表面207的高度。

另外，与光学系统的针孔和光轴之间的关系不同，不需要高精度的对准，并由此可以很容易地组装高度检测装置。

包含成像光学系统(205)的光轴La2和与焦线207a垂直的轴的平面(X-Y平面)中的成像光学系统的纵向倍率被假定为α。光传感器206的光检测面相对于与成像光学系统的光轴La2垂直的平面的旋转角被假定为θ。在这种情况下，满足以下条件。

0.1≤α/sinθ≤10       ...(1)

通过该配置，可以通过测量以适当的分辨率获得诸如调色剂粒子的具有约5μm的尺寸的对象的高度信息。

当考虑适于用于检测附着于图像承载部件上的调色剂的高度的调色剂高度检测装置的性能规范时，一般的一维或二维光传感器的像素间距为约10μm，并且传感器的长边的长度为约3mm。因此，可考虑沿对象表面的高度方向的分辨率为约5μm，并且，可考虑可检测高度范围为约±0.5mm。

鉴于此，条件式(1)优选被设定如下。

1≤α/sinθ≤5        ...(1a)

这里，如果α/sinθ比0.1小，那么带状图像的收缩位置的偏移不足以满足由调色剂粒子形成的对象表面的高度的变化，这导致检测精度的下降。

并且，如果α/sinθ比10大，那么图像的收缩位置207b或最高强度位置大大偏移，而可由一般的CCD传感器测量的高度范围变得极窄。因此，需要加大整个装置以及CCD传感器的尺寸。

(第二实施例)

图4是用于描述根据本发明的第二实施例的高度检测装置的示意性配置的示图。

第一实施例使用从光源单元201发射的光束垂直入射到对象表面207的系统。但是，在对象表面207是光滑的并且与散射光相比在反射光中包含更多的镜面反射分量的情况下，存在检测精度下降的担心。

其原因如下。当被照射的对象表面被视为二次物点时，在用散射光测量高度的情况下，对象表面的高度的偏移与二次物点的偏移等价。但是，在用镜面反射光检测高度的情况下，观察的用作二次物点的光源图像的偏移沿光轴方向为对象表面的高度的偏移量的2倍。

结果，光检测器进行从对象表面的多个高度反射的光束由于散射分量和镜面反射分量因而在表观上入射的观察。

在本实施例中，在照明光学系统和成像光学系统中，从照明光学系统发射并入射到对象表面207上的光束的主光线以确定的角度入射到对象表面207上。照明光学系统和成像光学系统被配置为使得在对象表面207上被反射、穿过成像光学系统并在光检测单元处形成图像的光束由从对象表面发射的镜面反射光以外的光束形成。

在本实施例中，配置与第一实施例类似的照明光学系统(402、404)和成像光学系统(404、405)的光轴La1相对于对象表面207的法线207c倾斜角度

特别地，倾角

被设为18°。使从光源单元401发射的入射光束沿倾斜方向入射到对象表面207上，由此防止来自对象表面207的镜面反射分量重新入射到设置在对象侧的成像透镜404上。

通过该配置，即使当对象表面207是光滑的时，在反射光中包含的镜面反射分量也对检测精度具有较小的影响。

根据第二实施例的高度检测装置的各部件与根据第一实施例的高度检测装置的部件类似。

从由半导体激光器形成的光源单元401发射的光束通过准直透镜402转变成平行光束，这些平行光束然后穿过半反射镜403并通过设置在对象侧的成像透镜404以点状会聚于对象表面207上。

从被照射的对象表面207反射的光重新穿过设置在对象侧的成像透镜404，并然后沿光轴La2的方向，即，与准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404的光轴La1垂直的方向，被半反射镜403反射和引导。

通过穿过具有变形的光焦度的被设置在检测器侧的成像透镜405，被引导的光束在与对象表面207光学平行的平面上形成与对象表面207平行的焦线207a。

二维光传感器406具有位于设置在检测器侧的成像透镜405的光轴La2和设置在检测器侧的成像透镜405的焦线207a之间的交点处的中心406a。光传感器406的表面以围绕与焦线207a和设置在检测器侧的成像透镜405的光轴La2垂直的轴旋转6°的方式被配置。

应当注意，成像透镜404和405中的每一个由关于具有790nm的波长的光束具有1.4971的折射率的树脂形成，并且通过注射成型形成。

这里，在本实施例中，通过由单一透镜形成的设置在对象侧的成像透镜404配置用于引导入射到对象表面207上的光束和来自对象表面207的反射光束的光学元件。在这种光学元件中，入射光束和反射光束相互共轴。除了该配置以外，本发明还适用于使用不同的用于形成光学元件的透镜的非共轴光学系统。

二维光传感器406相对于形成的焦线207a以倾斜的方式被设置，由此，焦线207a在光传感器406上被观察为图5A和图5B所示的带状。随着更为接近焦线的边缘部分，该图像变得在光传感器406上更加散焦，并且，其单位面积的观察强度也变小。

相反，在焦线207a与光传感器406的表面相交的部分上，图像变得聚焦，因此，其观察强度也变大。

在本实施例中，设置在检测器侧的成像透镜405被设置为使得在与对象表面207平行的平面中形成要在光传感器406附近形成的焦线207a。由此，上述的带状图像不由于对象表面207的凹凸沿焦线方向偏移。

通过该配置，在二维光传感器406中，检测到带状图像的宽度最窄的位置207b。然后，基于传感器表面的倾角，在设置在检测器侧的成像透镜405的光轴La2上检测焦线207a的位置。并且，基于焦线207a的检测位置和光学系统的倍率，可通过计算获得对象表面207的高度。

应当注意，在本实施例中，光传感器406由二维传感器形成。但是，可以沿焦线方向在焦线位置处安装一维传感器，并且，可以确定具有待监视的最高强度的位置，以由此计算对象表面的高度。

与第一实施例类似，表3和表4表示根据本实施例的光学配置和各透镜的数值例。

(表3)

准直透镜402和设置在对象表面侧的成像透镜404的非球面系数

	r	k
			凸面	-4.85954	-0.57
平面	∞	0

设置在检测器侧的成像透镜405的非球面系数

	r	k	kz	ky
					凸面	-4.85954	∞	-0.57	0
平面	∞	∞	0	0

(表2)

根据第二实施例的光学系统的表面之间的间隔

间隔	(mm)
		从光源到准直器R1	7.981
准直透镜的厚度	3.000
		从准直器R2到第一成像透镜的凸面	7.000
第一成像透镜的厚度	3.000
		从第一成像透镜的平面到对象表面	7.981
从对象表面到第一成像透镜的平面	7.981
		第一成像透镜的厚度	3.000
从第一成像透镜的凸面到第二成像透镜的凸面	7.000
		从第二成像透镜的平面到传感器的中心	7.981

应当注意，成像透镜404的光轴La1从对象表面207的法线207c倾斜角度

根据本实施例的准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404分别具有其入射表面或出射表面的形状具有由上述的式1和式2表达的非球面形状的配置。

并且，设置在检测器侧的成像透镜405被配置为具有由上述的式2表达的非球面形状。

在本实施例中，作为光源单元401，使用发射具有790nm的波长λ的光束的红外激光装置。并且，通过适当地设计各光学元件的表面形状和配置，在对象表面207和焦线207a这两个位置处令人满意地校正球面像差。

这里，在本实施例中，准直透镜402、设置在对象侧的成像透镜404和设置在检测器侧的成像透镜405的表面形状由上述的等式定义，但本实施例的非球面表面可由其它的表达式定义。

在本实施例中，准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404是基本上相同的，并且在被使用时使得它们的安装方向相反。

并且，设置在检测器侧的成像透镜405仅沿与准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404的光轴La1平行的方向具有与准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404相同的光焦度。

因此，在包含这三个透镜402、404和405的光轴的平面(X-Y平面)中，在光源单元401、设置在对象侧的成像透镜404的像面和设置在检测器侧的成像透镜205的像面之间存在基本上等倍成像的关系。

这里，以下首先描述对象表面207位于设置在对象侧的成像透镜404的焦点位置上的情况。

在这种情况下，从光源单元401发射的光束通过准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404在对象表面207上作为点状斑形成图像。

然后，从对象表面207发射的散射光束重新穿过设置在对象侧的成像透镜404，并然后转变成平行光束，这些平行光束然后沿与准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404的光轴垂直的方向被半反射镜403引导。

通过穿过具有变形的光焦度的设置在检测器侧的成像透镜405，被引导的光束在与准直透镜402和设置在对象侧的成像透镜404的光轴La1垂直的平面中在设置在检测器侧的成像透镜405的焦点位置处形成焦线207a。

在这种情况下，如图5A所示，光传感器406上的图像表现出关于设置在检测器侧的成像透镜405的光轴La2旋转对称的带状图像，使得光传感器406的中心406a具有最高的强度。

然后，在对象表面207沿对象表面207的法线207c从设置在对象侧的成像透镜404的焦点位置位移距离dx的情况下，用作二次光源的对象表面207与设置在检测器侧的成像透镜405缩短距离dx/cos18°。因此，等倍成像的关系终结，并且，焦线207a的位置也变得沿设置在检测器侧的成像透镜405的光轴La2位移距离dx/cos18°

在这种情况下，如图5B所示，光传感器406上的图像表现出带状图像，该带状图像以沿焦线方向从光传感器406的中心(206a)位移距离dx/cos18°×1/sin6°的点作为其结点(knot)。

通过如上面描述的那样检测光传感器406上的带状图像的结点位置207b，可以很容易地基于光传感器406的倾角计算对象表面207的高度的变化。

并且，由于可对于检测使用从光源单元401发射的所有光束，因此，与常规的使用针孔狭缝的配置相比，可以以高精度检测对象表面207的高度。另外，与光学系统的针孔和光轴之间的关系不同，不需要高精度的对准，并由此可以很容易地组装检测装置。

以上描述了本发明的示例性实施例。但是，本发明不限于这些实施例，并且，可以在其范围内进行各种变更方式和变化。

通过使用根据上述的实施例中的每一个的高度检测装置，可以获得以高精度测量图像承载部件上的调色剂高度的调色剂高度检测装置。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这些变更方式以及等同的结构和功能。

Claims (5)

1.一种检测装置，包括：

光源单元；

用于用从光源单元发射的光束照明对象表面的照明光学系统；

用于使在对象表面上反射的光束在成像表面上形成图像作为线图像的成像光学系统；和

被设置在成像表面上的光检测单元，该光检测单元具有一维或二维配置的多个传感器，

该检测装置基于由光检测单元检测的光信息检测沿照明光学系统的光轴方向的对象表面的高度信息，其中，

光检测单元具有位于成像光学系统的光轴上的光检测表面；并且，

光检测单元的光检测表面位于关于旋转轴旋转的平面中，该旋转轴是与构成成像光学系统的光学元件之中的光学位置最接近光检测单元的光学元件的光轴垂直并与要通过成像光学系统形成的线图像垂直的轴，

其中，成像光学系统包含变形的光学表面；并且，

检测装置满足以下的条件：

0.1≤α/sinθ≤10

其中，α表示包含成像光学系统的光轴和与线图像垂直的轴的平面中的成像光学系统的纵向倍率，θ表示光检测单元的光检测表面相对于与成像光学系统的光轴垂直的平面的旋转角。

2.根据权利要求1的检测装置，其中，

光源单元包含点光源；并且，

照明光学系统以点状在对象表面上会聚从点光源发射的光束。

3.根据权利要求1的检测装置，其中，照明光学系统和成像光学系统被配置为：使得从照明光学系统发射并入射到对象表面上的光束的主光线以确定的角度入射到对象表面上，并且，在对象表面上反射、穿过成像光学系统并在光检测单元上形成图像的光束由来自对象表面的镜面反射光束以外的光束形成。

4.根据权利要求1的检测装置，其中，在与对象表面平行的平面中形成要通过成像光学系统形成的线图像。

5.一种调色剂检测装置，该调色剂检测装置通过使用根据权利要求1～4中的任一项的检测装置测量附着于图像承载部件上的调色剂的高度。

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