DE102020209820A1 - Optische testvorrichtung und verfahren zur testen eines optischen messinstruments - Google Patents

Optische testvorrichtung und verfahren zur testen eines optischen messinstruments Download PDF

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Toshihiro Sugawara
Takao Sakurai
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Advantest Corp
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Abstract

Eine optische Testvorrichtung wird zum Testen eines optischen Messinstruments verwendet. Das optische Messinstrument liefert einen einfallenden Lichtimpuls von einer Lichtquelle zu einem zu bestrahlenden Objekt und empfängt einen reflektierten Lichtimpuls als Ergebnis der Reflexion des einfallenden Lichtimpulses am zu bestrahlendem Objekt. Die optische Testvorrichtung umfasst zwei oder mehr Prüflichtquellen, zwei oder mehr optische Durchdringungselemente und einen Wellenmultiplexabschnitt. Die zwei oder mehr Prüflichtquellen geben jeweils einen Prüflichtimpuls aus. Die zwei oder mehr optischen Durchdringungselemente haben jeweils einen optischen Durchdringungsbereich und empfangen den Prüflichtimpuls von jeder der zwei oder mehr Prüflichtquellen, um durch den optischen Durchdringungsbereich zu dringen. Der Wellenmultiplexabschnitt multiplext die Prüflichtimpulse, die durch die zwei oder mehr optischen Durchdringungselemente eindringen, zur Bereitstellung für das optische Messinstrument.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • (GEBIET DER ERFINDUNG)
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Testen eines Instruments, das so eingerichtet ist, dass es reflektiertes Licht empfängt.
  • (BESCHREIBUNG DES TECHNISCHEN HINTERGRUNDS)
  • Konventionell ist ein optisches Messinstrument bekannt, das so angeordnet ist, dass es einfallendes Licht an ein beabstandetes Messobjekt bereitstellt und reflektiertes Licht empfängt. Der Abstand zwischen dem optischen Messinstrument und dem beabstandeten Messobjekt wird gemessen (siehe z.B. japanische Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 2017-15729 , 2006-126168 und 2000-275340 ). Es wird darauf hingewiesen, dass als Sensor für die Bilderfassung auf der Grundlage einer solchen Abstandsmessung ein ToF-Sensor (Time of Flight) bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein solches artverwandtes optisches Messinstrument, wie es oben beschrieben wurde, wird durch die Reproduktion einer tatsächlich zu erwartenden Messumgebung getestet. Die Reproduktion einer solchen tatsächlichen Umgebung ist jedoch umständlich.
  • Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein optisches Messinstrument zu testen, ohne eine tatsächlich zu erwartende Messumgebung zu reproduzieren.
  • Nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine optische Testvorrichtung bzw. Prüfgerät zum Prüfen bzw. Testen eines optischen Messinstrumentes, das einen einfallenden Lichtimpuls von einer Lichtquelle zu einem zu bestrahlendem Objekt liefert und einen reflektierten Lichtimpuls als Ergebnis der Reflexion des einfallenden Lichtimpulses am zu bestrahlendem Objekt empfängt: zwei oder mehr Prüflichtquellen, die jeweils einen Prüflichtimpuls ausgeben; zwei oder mehr optische Durchdringungselemente, die jeweils einen optischen Durchdringungsbereich haben und den Prüflichtimpuls von jeder der zwei oder mehr Prüflichtquellen empfangen, um durch den optischen Durchdringungsbereich zu dringen; und einen Wellenmultiplexabschnitt, der die Prüflichtimpulse, die durch die zwei oder mehr optischen Durchdringungselemente eindringen, zur Bereitstellung für das optische Messinstrument multiplext, wobei die optischen Durchdringungsbereiche jeweils Ebenen mit festem Abstand von dem optischen Messinstrument in dem einfallenden Objekt entsprechen, die Prüflichtimpulse ihre jeweiligen unterschiedlichen Ankunftszeiten haben, nachdem sie ausgegeben wurden, bevor sie in dem Wellenmultiplexabschnitt ankommen, und die Differenz zwischen den Ankunftszeiten dem interplanaren Abstand zwischen den Ebenen mit festem Abstand entspricht.
  • Die so konstruierte optische Testvorrichtung dient zum Testen bzw. zur Prüfung eines optischen Messinstruments, das einen einfallenden Lichtimpuls von einer Lichtquelle auf ein zu bestrahlendes Objekt abgibt und als Ergebnis der Reflexion des einfallenden Lichtimpulses am zu bestrahlenden Objekt einen reflektierten Lichtimpuls empfängt. Zwei oder mehr Prüflichtquellen geben jeweils einen Prüflichtimpuls aus. Zwei oder mehr optische Durchdringungselemente haben jeweils einen optischen Durchdringungsbereich und empfangen den Prüflichtimpuls von jeder der zwei oder mehr Prüflichtquellen zum Durchdringen durch den optischen Durchdringungsbereich. Ein Wellenmultiplexabschnitt multiplext die Prüflichtimpulse, die durch die zwei oder mehr optischen Durchdringungselemente eindringen, zur Bereitstellung für das optische Messinstrument. Die optischen Durchdringungsbereiche entsprechen jeweils Ebenen mit festem Abstand, die jeweils einen festen Abstand zum optischen Messinstrument im zu bestrahlenden Objekt haben. Die Prüflichtimpulse haben ihre jeweils unterschiedlichen Ankunftszeiten, nachdem sie ausgegeben wurden, bevor sie in dem Wellenmultiplexabschnitt ankommen. Die Differenz zwischen den Ankunftszeiten entspricht dem interplanaren Abstand zwischen den Ebenen mit festem Abstand.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das optische Messinstrument ein ToF-Sensor sein.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung können die Prüflichtquellen Laserdioden sein.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung können die Prüflichtquellen Leuchtdioden sein.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung können die optischen Durchdringungselemente Flüssigkristallpaneele (liquid crystal panels) sein.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung können die optischen Durchdringungselemente Filme (films) sein.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Wellenmultiplexabschnitt ein Halbspiegel sein.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Wellenmultiplexabschnitt ein dichroitischer Spiegel sein.
  • Nach der optischen Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Wellenmultiplexabschnitt ein polarisierender Strahlteiler sein.
  • Nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments: Empfangen eines Ergebnisses des Multiplexens der Testlichtimpulse von der optischen Testvorrichtung durch das optische Messinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung; Erhalten der Form einer oder mehrerer der der Ebenen mit festem Abstand auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfang des Ergebnisses; und Auswerten der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage der erhaltenen Form.
  • Nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments: Empfangen eines Ergebnisses des Multiplexens der Testlichtimpulse von der optischen Testvorrichtung durch das optische Messinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung; Erhalten der Grenze zwischen den Ebenen mit festem Abstand auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfangen des Ergebnisses; und Auswerten der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage der erhaltenen Grenze.
  • Nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments: Empfangen eines Ergebnisses des Multiplexens der Testlichtimpulse von der optischen Testvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch das optische Messinstrument; Erhalten des interplanaren Abstands zwischen den Ebenen mit festem Abstand auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfangen des Ergebnisses; und Auswerten der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage des erhaltenen interplanaren Abstands.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments: Empfangen eines Ergebnisses des Multiplexens der Testlichtimpulse von der optischen Testvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch das optische Messinstrument; Erhalten des horizontalen Abstands zwischen zwei beliebigen Punkten in dem zu bestrahlenden Objekt auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfangen des Ergebnisses; und Auswerten der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage des erhaltenen horizontalen Abstands, wobei die horizontale Richtung orthogonal zu der Normalrichtung der Ebenen mit festem Abstand ist.
  • Figurenliste
    • 1A zeigt einen tatsächlichen Nutzungsaspekt eines optischen Messinstruments 2;
    • 1B zeigt einen Aspekt der Testverwendung eines optischen Messinstrumentes 2;
    • 2A zeigt eine Draufsicht auf ein zu bestrahlendes Objekt 4 nach einer ersten Ausführungsform;
    • 2B zeigt eine Frontansicht eines zu bestrahlendes Objekts 4 gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • 3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Konfiguration des optischen Prüfgeräts bzw. Testvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 4A zeigt die optische Durchdringungsregion 400a des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 32 gemäß der ersten Ausführungsform;
    • 4B zeigt die optische Durchdringungsregion 400b des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 34 gemäß der ersten Ausführungsform;
    • 4C zeigt ein Lichtempfangsbild 400 an der Lichtempfangssektion bzw. des Lichtempfangsteils 2b entsprechend der ersten Ausführungsform;
    • 5A zeigt ein Zeitdiagramm eines von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses entsprechend der ersten Ausführungsform;
    • 5B zeigt ein Zeitdiagramm eines von der Prüflichtquelle 14 ausgegebenen Prüflichtimpulses entsprechend der ersten Ausführungsform;
    • 6 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Konfiguration eines optischen Prüfgeräts 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 7A zeigt eine Draufsicht auf das zu bestrahlendes Objekt 4 gemäß der zweiten Ausführungsform;
    • 7B zeigt eine Frontansicht des zu bestrahlendes Objekt 4 gemäß der zweiten Ausführungsform;
    • 8A zeigt die optische Durchdringungsregion 400a des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 32 gemäß der zweiten Ausführungsform;
    • 8B zeigt die optische Durchdringungsregion 400b des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 34 gemäß der zweiten Ausführungsform;
    • 8C zeigt die optische Durchdringungsregion 400c des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 36 gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 9A zeigt ein Zeitdiagramm eines von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses gemäß der zweiten Ausführungsform;
    • 9B zeigt ein Zeitdiagramm eines von der Prüflichtquelle 14 ausgegebenen Prüflichtimpulses entsprechend der zweiten Ausführungsform;
    • 9C zeigt das Zeitdiagramm eines von der Prüflichtquelle 16 ausgegebenen Prüflichtimpulses gemäß der zweiten Ausführungsform;
    • 10A zeigt eine Draufsicht auf das zu bestrahlendes Objekt 4 gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 10B zeigt eine Frontansicht des zu bestrahlendes Objekt 4 gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 11A zeigt die optische Durchdringungsregion 400a des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 32 gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 11B zeigt die optische Durchdringungsregion 400b des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 34 gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 11C zeigt ein Lichtempfangsbild 400 in der Lichtempfangssektion 2b gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 12A zeigt ein Zeitdiagramm eines von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 12B zeigt ein Zeitdiagramm eines von der Prüflichtquelle 14 ausgegebenen Prüflichtimpulses gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 13A zeigt ein ideales Messergebnis des optischen Messinstrumentes 2, wenn die optische Testvorrichtung 1 nach der dritten Ausführungsform verwendet wird;
    • 13B zeigt ein tatsächliches Messergebnis des optischen Messinstrumentes 2, wenn die optische Testvorrichtung 1 nach der dritten Ausführungsform verwendet wird;
    • 13C zeigt ein tatsächliches Messergebnis in einem nicht messbaren Fall durch das optische Messinstrument 2, wenn die optische Testvorrichtung 1 nach der dritten Ausführungsform verwendet wird;
    • 14A zeigt ein ideales Messergebnis des optischen Messinstrumentes 2, wenn die optische Testvorrichtung 1 nach der vierten Ausführungsform verwendet wird;
    • 14B zeigt ein tatsächliches Messergebnis des optischen Messinstrumentes 2, wenn die optische Testvorrichtung 1 nach der vierten Ausführungsform verwendet wird;
    • 14C zeigt ein tatsächliches Messergebnis in einem nicht messbaren Fall durch das optische Messinstrument 2, wenn die optische Testvorrichtung 1 nach der vierten Ausführungsform verwendet wird;
    • 15A zeigt einen tatsächlichen Nutzungsaspekt eines optischen Messinstruments 2 anhand einer Variation; und
    • 15B zeigt einen Aspekt der Prüfanwendung eines optischen Messinstrumentes 2 anhand einer Variation.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt einen Aspekt der tatsächlichen Verwendung (1A) und einen Aspekt der Prüfanwendung (1B) eines optischen Messinstrumentes 2. 2 zeigt eine Draufsicht (2A) und eine Frontansicht (2B) eines zu bestrahlenden Objekts 4 gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 1A liefert das optische Messinstrument 2 im eigentlichen Anwendungsaspekt einen einfallenden Lichtimpuls von einer Lichtquelle 2a auf ein zu bestrahlendes Objekt 4. Der einfallende Lichtimpuls wird am zu bestrahlenden Objekts 4 als reflektierter Lichtimpuls reflektiert und von einem Lichtempfangsteil 2b des optischen Messinstruments 2 empfangen. Das optische Messinstrument 2 ist z.B. ein LiDAR-Modul oder eine ToF-Kamera und wird verwendet, um den Abstand zwischen dem optischen Messinstrument 2 und dem zu bestrahlenden Objekts 4 zu messen oder ein Bild auf der Grundlage des gemessenen Abstands zu erfassen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 hat das zu bestrahlende Objekts 4 eine zweistufige Form mit einem konvexen Teil auf einem Quader. Das optische Messinstrument 2 befindet sich unmittelbar über dem zu bestrahlenden Objekt 4, und die Ebenen 4a und 4b haben ihre jeweiligen festen Abstände zum optischen Messinstrument 2. Die Ebenen 4a und 4b werden im folgenden als Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Stufe im einfallenden Objekt 4 der Abstand LO zwischen den Ebenen 4a und 4b mit festem Abstand (im Folgenden als „interplanarer Abstand“ bezeichnet) ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1B wird die optische Testvorrichtung 1 zur Prüfung des optischen Messinstruments 2 verwendet. Der Test ist so angeordnet, dass z.B. die Lichtempfangsleistung des Lichtempfangsteils 2b des optischen Messinstruments 2 bewertet wird. Die optische Testvorrichtung 1 ist so angeordnet, dass sie einen reflektierten Lichtimpuls liefert, der dem des optischen Messinstruments 2 entspricht.
  • 15 zeigt einen tatsächlichen Gebrauchsaspekt (15A) und einen Testgebrauchsaspekt (15B) eines optischen Messinstrumentes 2 entsprechend einer Variation. Während 1 zeigt, dass das optische Messinstrument 2 die Lichtquelle 2a und den Lichtempfangsteil 2b hat, kann das optische Messinstrument 2 auch nur den Lichtempfangsteil 2b haben und die Lichtquelle 2a kann außerhalb des optischen Messinstrumentes 2 angeordnet sein, wie in 15 gezeigt. Das optische Messinstrument 2 ist z.B. ein ToF-Sensor. In jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann entweder das in 1 dargestellte optische Messinstrument 2 oder das in 15 dargestellte optische Messinstrument 2 verwendet werden.
  • 3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Konfiguration der optischen Testvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die optische Testvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Testlichtquellen 12, 14, einen Lichtquellenantriebsabschnitt 18, Lichtsammellinsen 22, 24, Flüssigkristallpaneele (optische Durchdringungselemente) 32, 34, einen Flüssigkristallpaneelantriebsabschnitt 38, einen Halbspiegel (Wellenmultiplexabschnitt) 40 und eine Abbildungslinse 50.
  • Die zwei oder mehr Prüflichtquellen 12, 14 sind jeweils so angeordnet, dass sie einen Prüflichtimpuls ausgeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Prüflichtquellen 12, 14 z.B. Laserdioden oder Leuchtdioden sind.
  • 5 zeigt Zeitdiagramme eines Prüflichtimpulsausgangs von der Prüflichtquelle 12 (5A) und eines Prüflichtimpulsausgangs von der Prüflichtquelle 14 (5B) entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • Die Prüflichtquelle 14 ist so angeordnet, dass sie nach dem Timing eines von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses einen Prüflichtimpuls mit einer Verzögerungszeit von Δt ausgibt. Zu beachten ist, dass Δt ein Wert ist, der Lo = (1/2) × c × Δt erfüllt, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
  • Dabei ist zu beachten, dass die optische Weglänge von der Prüflichtquelle 12 bis zum Halbspiegel 40 den gleichen Wert hat wie die optische Weglänge von der Prüflichtquelle 14 bis zum Halbspiegel 40.
  • Die von den jeweiligen Prüflichtquellen 12, 14 ausgegebenen Prüflichtimpulse erreichen dann den Halbspiegel (Wellenmultiplex-Abschnitt) 40 mit einer Differenz in der Ankunftszeit von Δt. Δt ist ein Wert, der dem interplanaren Abstand Lo zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b entspricht, wie oben beschrieben (Lo = (1/2) × c ×Δt).
  • Der Lichtquellenantriebsteil 18 ist so eingerichtet, dass er die Prüflichtquellen 12 und 14 so ansteuert, dass die Prüflichtquellen 12 und 14 Prüflichtimpulse mit einer Zeitdifferenz von Δt ausgeben (siehe 5).
  • Die Lichtsammellinsen 22, 24 sind so angeordnet, dass die von den Prüflichtquellen 12, 14 ausgegebenen Prüflichtimpulse kollimieren und auf die Flüssigkristallpaneele 32, 34 einfallen.
  • Die zwei oder mehr Flüssigkristallpaneele (optische Durchdringungselemente) 32, 34 haben jeweils optische Durchdringungsbereiche 400a, 400b und sind so angeordnet, dass sie die Prüflichtimpulse von den zwei oder mehr jeweiligen Prüflichtquellen 12, 14 zum Durchdringen durch die optischen Durchdringungsbereiche 400a, 400b empfangen. Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle eines Flüssigkristallpaneels ein Film (optisches Durchdringungselement) verwendet werden kann.
  • 4 zeigt den optischen Durchdringungsbereich 400a des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 32 (4A), den optischen Durchdringungsbereich 400b des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 34 (4B) und ein Lichtempfangsbild 400 am Lichtempfangsabschnitt 2b (4C) gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 4A entspricht der optische Durchdringungsbereich 400a der festen Entfernungsebene 4a. Zum Beispiel haben der optische Durchdringungsbereich 400a und die Ebene mit festem Abstand 4a die gleiche Form.
  • Unter Bezugnahme auf 4B entspricht der optische Durchdringungsbereich 400b der festen Entfernungsebene 4b. Zum Beispiel haben der optische Durchdringungsbereich 400b und die Ebene 4b mit festem Abstand die gleiche Form.
  • Bezugnehmend auf 4C ist das Lichtempfangsbild 400 am Lichtempfangsabschnitt 2b ein Ergebnis der Überlagerung der optischen Durchdringungsbereiche 400a und 400b und entspricht dem tatsächlichen Empfang eines reflektierten Lichtimpulses vom einfallenden Objekt 4 am Lichtempfangsabschnitt 2b.
  • Der Flüssigkristallpaneel-Antriebsabschnitt 38 ist so angeordnet, dass er die Flüssigkristallpaneele 32, 34 so antreibt, dass das Flüssigkristallpaneel 32 Licht nur durch den optischen Durchdringungsbereich 400a und das Flüssigkristallpaneel 34 Licht nur durch den optischen Durchdringungsbereich 400b durchlässt.
  • Der Halbspiegel (Wellenmultiplexteil) 40 ist so angeordnet, dass die Prüflichtimpulse, die durch die Flüssigkristallpaneele 32, 34 dringen, gemultiplext und über die Abbildungslinse 50 dem optischen Messinstrument 2 zugeführt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der Halbspiegel 40 ein dichroitischer Spiegel sein kann. In diesem Fall wird die Wellenlänge des von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses so eingestellt, dass sie sich von der Wellenlänge des von der Prüflichtquelle 14 ausgegebenen Prüflichtimpulses unterscheidet.
  • Alternativ kann der Halbspiegel 40 ein polarisierender Strahlteiler sein. In diesem Fall wird die Polarisationsebene des von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses so eingestellt, dass sie sich von der Polarisationsebene des von der Prüflichtquelle 14 ausgegebenen Prüflichtimpulses unterscheidet (z.B. orthogonal zur Polarisationsebene). Beispielsweise ist der polarisierende Strahlteiler so eingestellt, dass er S-Polarisation reflektiert, während er P-Polarisation durchdringt, und der von der Prüflichtquelle 12 ausgegebene Prüflichtimpuls ist auf S-Polarisation eingestellt, während der von der Prüflichtquelle 14 ausgegebene Prüflichtimpuls auf P-Polarisation eingestellt ist.
  • Das Abbildungsobjektiv 50 ist so angeordnet, dass der Ausgang des Halbspiegels 40 dem Lichtempfangsteil 2b zur Abbildung zugeführt wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das optische Messinstrument 2, das über den Lichtempfangsteil 2b verfügt (siehe 1 und 15), zusätzlich über eine Abbildungslinse und einen optischen Filter verfügen kann. In diesem Fall wird die Abbildungslinse 50 durch eine Kollimationslinse ersetzt. Der Ausgang des Halbspiegels 40 dringt durch die Kollimationslinse (die anstelle der Abbildungslinse 50 verwendet wird) und weiter durch die Abbildungslinse und den optischen Filter des optischen Messinstruments 2, um die Lichtempfangssektion 2b zu erreichen. Eine solche Anordnung kann in jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
  • Als nächstes wird eine Operation nach der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Die optische Testvorrichtung 1 empfängt zunächst ein Triggersignal, um die folgenden Operationen zu starten. Zu beachten ist, dass als ein solches Triggersignal ein Ansteuersignal verwendet werden kann, um die Lichtquelle 2a zum Leuchten zu bringen. Alternativ kann als ein solches Triggersignal auch ein elektrisches Signal verwendet werden, das das Ergebnis der Umwandlung der Lichtemission der Lichtquelle 2a durch einen photoelektrischen Wandler ist (nicht abgebildet).
  • Der Lichtquellenantriebsteil 18 treibt zunächst die Prüflichtquelle 12 an, um die Prüflichtquelle 12 zur Ausgabe eines Prüflichtimpulses zu veranlassen (siehe 5A). Der Prüflichtimpuls wird über die Lichtsammellinse 22 dem Flüssigkristallpaneel 32 zugeführt und durchdringt den optischen Durchdringungsbereich 400a des Flüssigkristallpaneels 32 (siehe 4A), um dem Halbspiegel 40 zugeführt zu werden.
  • Der Lichtquellenantriebsabschnitt 18 treibt als nächstes die Prüflichtquelle 14 an, um zu bewirken, dass die Prüflichtquelle 14 nach der Prüflichtquelle 12 einen Prüflichtimpuls mit einer Verzögerungszeit von Δt ausgibt (siehe 5B). Der Prüflichtimpuls wird über die Lichtsammellinse 24 des Flüssigkristallpaneels 34 zugeführt und durchdringt den optischen Durchdringungsbereich 400b des Flüssigkristallpaneels 34 (siehe 4B), um dem Halbspiegel 40 zugeführt zu werden.
  • Die durch die Flüssigkristallpaneele 32, 34 eindringenden Prüflichtimpulse werden durch den Halbspiegel 40 gemultiplext und über das Abbildungsobjektiv 50 dem Lichtempfangsteil 2b des optischen Messinstrumentes 2 (Lichtempfangsstufe) zugeführt (siehe 4C).
  • Auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses im Lichtempfangsschritt erhält das optische Messinstrument 2 die Form eines oder mehrerer der optischen Durchdringungsbereiche 400a und 400b und auf dieser Grundlage die Form einer oder mehrerer der Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b (Formgewinnungsschritt).
  • Zum Beispiel erhält das optische Messinstrument 2 die Formen der optischen Durchdringungsbereiche 400a und 400b. Dies entspricht der Aufnahme eines Bildes des zu bestrahlenden Objekts 4, das eine Stufe (interplanarer Abstand) Lo aufweist. Dementsprechend legt das optische Messinstrument 2 die erhaltenen Formen der optischen Durchdringungsbereiche 400a bzw. 400b als die Formen der Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b fest.
  • Alternativ erhält z.B. das optische Messinstrument 2 nur die Form des optischen Durchdringungsbereichs 400a. Dies ist dasselbe wie die Aufnahme eines Bildes der Ebene mit festem Abstand 4a des zu bestrahlenden Objekts 4 (die Ebene mit festem Abstand 4b ist lediglich ein Hintergrund). Dementsprechend legt das optische Messinstrument 2 die erhaltene Form des optischen Durchdringungsbereichs 400a als die Form der Ebene mit festem Abstand 4a fest.
  • Alternativ erhält z.B. das optische Messinstrument 2 nur die Form des optischen Durchdringungsbereichs 400b. Dies ist dasselbe wie die Aufnahme eines Bildes der Ebene mit festem Abstand 4b des zu bestrahlenden Objekts 4 (die Ebene mit festem Abstand 4a ist lediglich ein Rauschen). Dementsprechend legt das optische Messinstrument 2 die erhaltene Form des optischen Durchdringungsbereichs 400b als die Form der Ebene mit festem Abstand 4b fest.
  • Schließlich wird auf der Grundlage der erhaltenen Form die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments 2 bewertet (Schritt der Leistungsbewertung). Wenn die Formen der beiden Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b erhalten werden, werden die erhaltenen Formen der Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b mit den wahren bekannten Formen der Ebene mit festem Abstand 4a, 4b verglichen, um die Lichtempfangsleistung danach zu bewerten, wie nahe sie den wahren Werten kommt. Wenn die Form der Ebene mit festem Abstand 4a (oder der Ebene mit festem Abstand 4b) erhalten wird, wird sie mit der tatsächlich bekannten Form der Ebene mit festem Abstand 4a (oder der Ebene mit festem Abstand 4b) verglichen, um die Lichtempfangsleistung danach zu bewerten, wie nahe sie dem wahren Wert kommt.
  • Entsprechend der ersten Ausführungsform ist es möglich, das optische Messinstrument 2 zu prüfen, ohne eine tatsächlich zu erwartende Messumgebung (z.B. das zu bestrahlende Objekt 4) zu reproduzieren.
  • <Variation>
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die erste Ausführungsform die folgende Variation haben kann.
  • Die Anordnung der Variation ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform und wird nicht beschrieben. Der Vorgang in der Variation bis zum Lichtempfangsschritt ist ebenfalls derselbe wie bei der ersten Ausführungsform und wird nicht beschrieben.
  • Ausgehend von einem Lichtempfangsergebnis im Lichtempfangsschritt erhält das optische Messinstrument 2 die Grenze zwischen den optischen Eindringbereichen 400a und 400b und darauf aufbauend die Grenze zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b (Grenzbildungsstufe).
  • Zum Beispiel erhält das optische Messinstrument 2 die Grenze zwischen den optischen Durchdringungsbereichen 400a und 400b. Dies entspricht der Aufnahme eines Bildes der Grenze zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b im zu bestrahlenden Objekt 4, das eine Stufe (interplanarer Abstand) Lo aufweist. Dementsprechend setzt das optische Messinstrument 2 die erhaltene Grenze zwischen den optischen Durchdringungsbereichen 400a und 400b als Grenze zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b fest.
  • Schließlich wird auf der Grundlage der erhaltenen Grenze die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments 2 bewertet (Schritt der Leistungsbewertung). Basierend darauf, wie die erhaltene Grenze verschwommen ist, kann das Übersprechen zwischen benachbarten Pixeln der Lichtempfangssektion 2b als eine Art Lichtempfangsleistung bewertet werden. Je stärker die Unschärfe, desto höher ist das Übersprechen und damit die Leistung.
  • Entsprechend der Variation zur ersten Ausführungsvariante ist es möglich, das Übersprechen des optischen Messinstrumentes 2 zu testen, ohne eine tatsächlich zu erwartende Messumgebung (z.B. das zu bestrahlende Objekt 4) zu reproduzieren.
  • Zweite Ausführungsform
  • Die optische Testvorrichtung 1 nach einer zweiten Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung dadurch, dass es drei Prüflichtquellen 12, 14, 16 und drei Flüssigkristallpaneele (optische Durchdringungselemente) 32, 34, 36 und ferner einen dichroitischen Spiegel 42 anstelle des Halbspiegels 40 umfasst, um den Fall zu behandeln, dass im zu bestrahlenden Objekt 4 drei Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b, 4c vorhanden sind (siehe 7).
  • Der tatsächliche Nutzungsaspekt des optischen Messinstruments 2 ist derselbe wie bei der ersten Ausführung und wird nicht beschrieben (siehe 1). Das zu bestrahlende Objekt 4 unterscheidet sich jedoch von dem der ersten Ausführung und wird im Folgenden beschrieben.
  • 7 zeigt eine Draufsicht (7A) und eine Frontansicht (7B) des zu bestrahlenden Objekts 4 gemäß der zweiten Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 7 hat das zu bestrahlenden Objekt 4 eine dreistufige Form mit einem konvexen Abschnitt, der gemäß der ersten Darstellung weiter auf einem zu bestrahlenden Objekt 4 vorgesehen ist (siehe 2). Das optische Messinstrument 2 befindet sich unmittelbar über dem zu bestrahlenden Objekt 4, und die Ebenen 4a, 4b und 4c haben ihre jeweiligen festen Abstände zum optischen Messinstrument 2. Die Ebenen 4a, 4b und 4c werden im folgenden als Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b, 4c bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Stufen im zu bestrahlenden Objekt 4 der Abstand L1 zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b (im folgenden als „interplanarer Abstand“ bezeichnet) und der Abstand L2 zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4b und 4c (im folgenden als „interplanarer Abstand“ bezeichnet) sind.
  • 6 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Konfiguration einer optischen Testvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Unter Bezugnahme auf 6 umfasst die optische Testvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Testlichtquellen 12, 14, 16, einen Lichtquellenantriebsabschnitt 18, Lichtsammellinsen 22, 24, 26, Flüssigkristallpaneele (optische Durchdringungselemente) 32, 34, 36, einen Flüssigkristallpaneelantriebsabschnitt 38, einen dichroitischen Spiegel (Wellenmultiplexabschnitt) 42 und eine Abbildungslinse 50.
  • Die drei Prüflichtquellen 12, 14, 16 sind jeweils so eingerichtet, dass sie einen Prüflichtimpuls ausgeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Prüflichtquellen 12, 14, 16 z.B. Laserdioden sind.
  • 9 zeigt Zeitdiagramme eines von der Prüflichtquelle 12 (9A) ausgegebenen Prüflichtimpulses, eines von der Prüflichtquelle 14 (9B) ausgegebenen Prüflichtimpulses und eines von der Prüflichtquelle 16 (9C) ausgegebenen Prüflichtimpulses entsprechend der zweiten Ausführungsform.
  • Die Prüflichtquelle 14 ist so eingerichtet, dass sie nach dem Timing eines von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses einen Prüflichtimpuls mit einer Verzögerungszeit von Δt1 ausgibt. Weiterhin ist die Prüflichtquelle 16 so angeordnet, dass sie einen Prüflichtimpuls mit einer Verzögerungszeit von Δt2 nach dem Timing eines von der Prüflichtquelle 14 ausgegebenen Prüflichtimpulses ausgibt.
  • Zu beachten ist, dass Δt1 ein Wert ist, der Li = (1/2) × c × Δt1 erfüllt und Δt2 ein Wert ist, der L2 = (1/2) × c × Δt2 erfüllt, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
  • Dabei ist zu beachten, dass die optische Weglänge von der Prüflichtquelle 12 zum dichroitischen Spiegel 42, die optische Weglänge von der Prüflichtquelle 14 zum dichroitischen Spiegel 42 und die optische Weglänge von der Prüflichtquelle 16 zum dichroitischen Spiegel 42 den gleichen Wert haben.
  • Die von den jeweiligen Prüflichtquellen 12, 14 (Prüflichtquellen 14, 16) ausgegebenen Prüflichtimpulse gelangen dann mit einer Differenz in der Ankunftszeit von Δt1 (Δt2) auf den dichroitischen Spiegel (Wellenmultiplexer-Sektion) 42. Δt1 (Δt2) ist ein Wert, der dem interplanaren Abstand L1 (L2) zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b (4b, 4c), wie oben beschrieben, entspricht.
  • Der Lichtquellenantriebsteil 18 ist so eingerichtet, dass er die Prüflichtquellen 12, 14 und 16 so ansteuert, dass die Prüflichtquellen 12, 14 und 16 Prüflichtimpulse mit Zeitdifferenzen von Δt1, Δt2 ausgeben (siehe 9).
  • Die Lichtsammellinsen 22, 24, 26 sind so angeordnet, dass die von den Prüflichtquellen 12, 14, 16 ausgegebenen Prüflichtimpulse kollimieren und auf die Flüssigkristallpaneele 32, 34, 36 einfallen.
  • Die drei Flüssigkristallpaneele (optische Durchdringungselemente) 32, 34, 36 haben jeweils optische Durchdringungsbereiche 400a, 400b, 400c und sind so angeordnet, dass sie die Prüflichtimpulse von den drei jeweiligen Prüflichtquellen 12, 14, 16 empfangen, um durch die optischen Durchdringungsbereiche 400a, 400b, 400c zu dringen. Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle eines Flüssigkristallpaneels ein Film (film) (optisches Durchdringungselement) verwendet werden kann.
  • 8 zeigt den optischen Durchdringungsbereich 400a des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 32 (8A), den optischen Durchdringungsbereich 400b des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 34 (8B) und den optischen Durchdringungsbereich 400c des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 36 (8C) gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 8A entspricht der optische Durchdringungsbereich 400a der Ebene mit festem Abstand 4a. Zum Beispiel haben der optische Durchdringungsbereich 400a und die Ebene mit festem Abstand 4a die gleiche Form. Unter Bezugnahme auf 8B entspricht der optische Durchdringungsbereich 400b der Ebene 4b mit festem Abstand. Zum Beispiel haben der optische Durchdringungsbereich 400b und die Ebene 4b mit festem Abstand die gleiche Form. Bezogen auf 8C entspricht der optische Durchdringungsbereich 400c der Ebene 4c mit festem Abstand. Zum Beispiel haben der optische Durchdringungsbereich 400c und die Ebene 4c mit festem Abstand die gleiche Form.
  • Der Flüssigkristallpaneel-Antriebsabschnitt 38 ist so angeordnet, dass er die Flüssigkristallpaneele 32, 34, 36 so antreibt, dass das Flüssigkristallpaneel 32 Licht nur durch den optischen Durchdringungsbereich 400a, das Flüssigkristallpaneel 34 Licht nur durch den optischen Durchdringungsbereich 400b und das Flüssigkristallpaneel 36 Licht nur durch den optischen Durchdringungsbereich 400c durchlässt.
  • Der dichroitische Spiegel (Wellenmultiplexteil) 42 ist so angeordnet, dass er die Prüflichtimpulse, die durch die Flüssigkristallpaneele 32, 34, 36 dringen, multiplext und über die Abbildungslinse 50 dem optischen Messinstrument 2 zur Verfügung stellt. Es ist zu beachten, dass die Wellenlänge des von der Prüflichtquelle 12 ausgegebenen Prüflichtimpulses, die Wellenlänge des von der Prüflichtquelle 14 ausgegebenen Prüflichtimpulses und die Wellenlänge des von der Prüflichtquelle 16 ausgegebenen Prüflichtimpulses so eingestellt sind, dass sie sich voneinander unterscheiden.
  • Das Abbildungsobjektiv 50 ist so angeordnet, dass es den Ausgang des dichroitischen Spiegels 42 an den Lichtempfangsabschnitt 2b zur Abbildung liefert.
  • Als nächstes wird eine Operation nach der zweiten Ausführungsform beschrieben.
  • Der Lichtquellenantriebsteil 18 treibt zunächst die Prüflichtquelle 12 an, um die Prüflichtquelle 12 zur Ausgabe eines Prüflichtimpulses zu veranlassen (siehe 9A). Der Prüflichtimpuls wird über die Lichtsammellinse 22 dem Flüssigkristallpaneel 32 zugeführt und durchdringt den optischen Durchdringungsbereich 400a des Flüssigkristallpaneels 32 (siehe 8A), um dem dichroitischen Spiegel 42 zugeführt zu werden.
  • Der Lichtquellenantriebsabschnitt 18 treibt als nächstes die Prüflichtquelle 14 an, um zu bewirken, dass die Prüflichtquelle 14 nach der Prüflichtquelle 12 einen Prüflichtimpuls mit einer Verzögerungszeit von Δt1 ausgibt (siehe 9B). Der Prüflichtimpuls wird über die Lichtsammellinse 24 dem Flüssigkristallpaneel 34 zugeführt und durchdringt den optischen Durchdringungsbereich 400b des Flüssigkristallpaneels 34 (siehe 8B), um dem dichroitischen Spiegel 42 zugeführt zu werden.
  • Der Lichtquellenantriebsteil 18 treibt die Prüflichtquelle 16 weiter an, um die Prüflichtquelle 16 zu veranlassen, nach der Prüflichtquelle 14 einen Prüflichtimpuls mit einer Verzögerungszeit von Δt2 auszugeben (siehe 9C). Der Prüflichtimpuls wird über die Lichtsammellinse 26 dem Flüssigkristallpaneel 36 zugeführt und durchdringt den optischen Durchdringungsbereich 400c des Flüssigkristallpaneels 36 (siehe 8C), um dem dichroitischen Spiegel 42 zugeführt zu werden.
  • Die die Flüssigkristallpaneele 32, 34, 36 durchdringenden Prüflichtimpulse werden durch den dichroitischen Spiegel 42 gemultiplext und über die Abbildungslinse 50 dem Lichtempfangsteil 2b des optischen Messinstrumentes 2 zugeführt (Lichtempfangsstufe ).
  • Basierend auf einem Lichtempfangsergebnis im Lichtempfangsschritt erhält das optische Messinstrument 2 die Form einer oder mehrerer der Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b und 4c (Formgewinnungsschritt).
  • Zum Beispiel erhält das optische Messinstrument 2 die Formen der optischen Durchdringungsbereiche 400a, 400b und 400c. Dies entspricht der Aufnahme eines Bildes des zu bestrahlenden Objekts 4, das Stufen (interplanare Abstände) L1, L2 aufweist. Dementsprechend legt das optische Messinstrument 2 die erhaltenen Formen der optischen Durchdringungsbereiche 400a, 400b bzw. 400c als die Formen der Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b und 4c fest.
  • Alternativ erhält z.B. das optische Messinstrument 2 nur die Form des optischen Durchdringungsbereichs 400b. Dies entspricht der Aufnahme eines Bildes der Ebene mit festem Abstand 4b des einfallenden Objekts 4 (die Ebene mit festem Abstand 4a ist lediglich ein Rauschen und die Ebene mit festem Abstand 4c ist lediglich ein Hintergrund). Dementsprechend legt das optische Messinstrument 2 die erhaltene Form des optischen Durchdringungsbereichs 400b als die Form der Ebene mit festem Abstand 4b fest.
  • Schließlich wird auf der Grundlage der erhaltenen Form die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments 2 bewertet (Schritt der Leistungsbewertung). Wenn die Formen der Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b und 4c erhalten werden, werden die erhaltenen Formen der Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b, 4c mit den echten bekannten Formen der Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b, 4c verglichen, um die Lichtempfangsleistung danach zu bewerten, wie nahe die wahren Werte liegen. Wenn die Form der Ebene mit festem Abstand 4b erhalten wird, wird sie mit der tatsächlich bekannten Form der Ebene mit festem Abstand 4b verglichen, um die Lichtempfangsleistung danach zu bewerten, wie nahe sie dem wahren Wert kommt.
  • Auch die zweite Ausführungsform weist die gleichen vorteilhaften Wirkungen auf wie die erste Ausführungsform.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, wie bei der Variation der ersten Ausführung, die Grenze zwischen den optischen Durchdringungsbereichen 400a und 400b erhalten und als Grenze zwischen den festen Entfernungsebenen 4a und 4b festgelegt werden kann, während die Grenze zwischen den optischen Durchdringungsbereichen 400b und 400c erhalten und als Grenze zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4b und 4c festgelegt werden kann (Schritt des Erhaltens der Grenze) und, basierend auf den erhaltenen Grenzen, die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstrumentes 2 bewertet werden kann (Schritt der Leistungsbewertung). Auch in diesem Fall kann auf der Grundlage der Unschärfe der erhaltenen Grenze das Übersprechen zwischen benachbarten Pixeln der Lichtempfangssektion 2b als eine Art Lichtempfangsleistung bewertet werden (Leistungsbewertungsschritt). Je stärker die Unschärfe, desto höher ist das Übersprechen und damit die Leistung.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass während in der zweiten Ausführung drei Prüflichtpulse gemultiplext werden, vier oder mehr Prüflichtpulse durch Hinzufügen von Wellenmultiplexabschnitten gemultiplext werden können.
  • Dritte Ausführungsform
  • Die optische Testvorrichtung 1 nach einer dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Abstandsmessung des optischen Messinstruments 2 geprüft wird.
  • Die Anordnung der optischen Testvorrichtung 1 nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform und wird nicht beschrieben (siehe 3). Das zu bestrahlende Objekt 4 (siehe 10), die optischen Durchdringungsbereiche 400a, 400b (siehe 11) und die Ausgabezeitpunkte der Prüflichtimpulse (siehe 12) unterscheiden sich jedoch von denen der ersten Ausführungsform und werden im Folgenden beschrieben.
  • 10 zeigt eine Draufsicht (10A) und eine Frontansicht (10B) des zu bestrahlenden Objekts 4 gemäß der dritten Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 10 umfasst das zu bestrahlende Objekt 4 zwei elliptische Zylinder, die in horizontaler Richtung (x-Richtung: siehe 10A) angeordnet sind. Der linke elliptische Zylinder hat eine um L3 geringere Höhe als der rechte elliptische Zylinder. Das optische Messinstrument 2 befindet sich unmittelbar über dem zu bestrahlenden Objekt 4, und die Ebenen 4a und 4b, die die Oberseiten der beiden elliptischen Zylinder bilden, haben ihren jeweiligen festen Abstand zum optischen Messinstrument 2. Die Ebenen 4a und 4b werden im folgenden als Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Abstand zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b (im Folgenden als „interplanarer Abstand“ bezeichnet) L3 beträgt. Der Abstand zwischen den beiden elliptischen Zylindern (der Abstand zwischen dem rechten Ende des linken elliptischen Zylinders und dem linken Ende des rechten elliptischen Zylinders) ist ebenfalls definiert als Ax.
  • 12 zeigt Zeitdiagramme eines Prüflichtimpulsausgangs von der Prüflichtquelle 12 (12A) und eines Prüflichtimpulsausgangs von der Prüflichtquelle 14 (12B) gemäß der dritten Ausführungsform.
  • Die Prüflichtquelle 14 ist so angeordnet, dass sie einen Prüflichtimpuls mit einer Vorlaufzeit von Δt3 vor dem Zeitpunkt der Ausgabe eines Prüflichtimpulses von der Prüflichtquelle 12 ausgibt. Zu beachten ist, dass Δt3 ein Wert ist, der L3 = (1/2) × c × Δt3 erfüllt, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
  • Dabei ist zu beachten, dass die optische Weglänge von der Prüflichtquelle 12 bis zum Halbspiegel 40 den gleichen Wert hat wie die optische Weglänge von der Prüflichtquelle 14 bis zum Halbspiegel 40.
  • Die von den jeweiligen Prüflichtquellen 12, 14 ausgegebenen Prüflichtimpulse erreichen dann den Halbspiegel (Wellenmultiplex-Sektion) 40 mit einer Differenz in der Ankunftszeit von Δt3. Δt3 ist ein Wert, der dem interplanaren Abstand L3 zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b entspricht, wie oben beschrieben (L3 = (1/2) × c × Δt3).
  • 11 zeigt den optischen Durchdringungsbereich 400a des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 32 (11A), den optischen Durchdringungsbereich 400b des Flüssigkristallpaneels (optisches Durchdringungselement) 34 (11B) und ein Lichtempfangsbild 400 am Lichtempfangsabschnitt 2b (11C) gemäß der dritten Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 11A entspricht der optische Durchdringungsbereich 400a der Ebene mit festem Abstand 4a. Zum Beispiel haben der optische Durchdringungsbereich 400a und die Ebene mit festem Abstand 4a die gleiche Form.
  • Unter Bezugnahme auf 11B entspricht der optische Durchdringungsbereich 400b der Ebene mit festem Abstand 4b. Zum Beispiel haben der optische Durchdringungsbereich 400b und die Ebene 4b mit festem Abstand die gleiche Form.
  • Das Lichtempfangsbild 400 an der Lichtempfangssektion 2b ergibt sich gemäß 11C aus der Überlagerung des die optischen Durchdringungsbereiche 400a durchdringenden Prüflichtimpulses und des die optischen Durchdringungsbereiche 400b durchdringenden Prüflichtimpulses und entspricht dem tatsächlichen Empfang eines reflektierten Lichtimpulses vom zu bestrahlenden Objekt 4 an der Lichtempfangssektion 2b. Aufgrund der Links-Rechts-Umkehrung durch den Halbspiegel 40 bewegt sich jedoch der rechts endende optische Durchdringungsbereich 400a (siehe 11A) zum linken Ende, während der links endende optische Durchdringungsbereich 400b (siehe 11B) sich am Lichtempfangsteil 2b zum rechten Ende bewegt (siehe 11C).
  • Als nächstes wird eine Operation nach der dritten Ausführungsform beschrieben.
  • Auch die Operation in der dritten Ausführungsform bis zum Lichtempfangsschritt ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform und wird nicht beschrieben.
  • Auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses in der Lichtempfangsstufe (dasselbe wie bei der Erfassung eines Bildes des zu bestrahlenden Objekts 4, das eine Stufe (Interplanarabstand) L3 hat), erhält das optische Messinstrument 2 den Interplanarabstand L3 zwischen den Ebenen mit festem Abstand 4a und 4b (Interplanarabstandsgewinnungsstufe). Schließlich wird auf der Grundlage des erhaltenen interplanaren Abstands L3 die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments 2 bewertet (Leistungsbewertungsschritt).
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der Prüflichtimpuls, der den optischen Durchdringungsbereich 400a durchdringt, dem Lichtempfangsteil bzw. -abschnitt 2b mit einer Verzögerungszeit von Δt3 relativ zum Prüflichtimpuls, der den optischen Durchdringungsbereich 400b durchdringt, zur Verfügung gestellt wird. Im Schritt zur Ermittlung des interplanaren Abstands wird die Zeit Δt3 am Lichtempfangsabschnitt 2b ermittelt, um den interplanaren Abstand L3 (= (1/2) × c × Δt3) zu erhalten.
  • 13 zeigt die Messergebnisse des optischen Messinstrumentes 2 bei Verwendung der optischen Testvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform, einschließlich eines idealen Messergebnisses (13A), eines tatsächlichen Messergebnisses (13B) und eines tatsächlichen Messergebnisses in einem nicht messbaren Fall (13C).
  • Bezugnehmend auf 13A haben die Messergebnisse für die optischen Durchdringungsbereiche 400a und 400b im Idealfall ihre jeweiligen konstanten L-Koordinatenwerte (entsprechend dem Abstand L zwischen dem optischen Messinstrument 2 und dem einfallenden Objekt 4) mit einer Differenz von L3 dazwischen.
  • Unter Bezugnahme auf 13B haben die Messergebnisse für die optischen Durchdringungsbereiche 400a und 400b aufgrund von Messfehlern jedoch nicht tatsächlich ihre jeweiligen konstanten L-Koordinatenwerte (entsprechend dem Abstand L) mit einem gewissen Grad an Variation für jedes Pixel des Lichtempfangsabschnitts 2b. Selbst in einem solchen Fall, wenn man den Median- oder Mittelwert der L-Koordinaten der Messergebnisse für jeden optischen Durchdringungsbereich 400a (der optische Durchdringungsbereich 400b) erhält, ist die Differenz zwischen den Messergebnissen gleich L3.
  • Wenn der interplanare Abstand L3 jedoch klein ist, überlappen sich die L-Koordinaten der Messergebnisse für jeden optischen Durchdringungsbereich 400a (der optische Durchdringungsbereich 400b), wobei der interplanare Abstand L3 nicht aus der Differenz zwischen den L-Koordinaten der Messergebnisse für die optischen Durchdringungsbereich 400a und 400b gewonnen werden kann (siehe 13C).
  • Die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments 2 kann bewertet werden, indem man den Mindestwert (d.h. die Auflösung) des interplanaren Abstands L3 erhält, der ohne das Ergebnis messbar ist, wie in 13C gezeigt.
  • In Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform ist es möglich, das optische Messinstrument 2 zu testen (Messung der Auflösung des optischen Messinstrumentes 2 für die Abstandsmessung in L-Richtung), ohne eine tatsächlich zu erwartende Messumgebung (z.B. das zu bestrahlende Objekt 4) zu reproduzieren.
  • Vierte Ausführungsform
  • Die optische Testvorrichtung 1 nach einer vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass die Positionsmessung in horizontaler Richtung (X-Richtung) durch das optische Messinstrument 2 geprüft wird.
  • Die Anordnung der optischen Testvorrichtung 1 nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die gleiche wie die der dritten Ausführungsform und wird nicht beschrieben.
  • Als nächstes wird eine Operation nach der vierten Ausführungsform beschrieben.
  • Die Operation in der vierten Ausführungsform bis zum Lichtempfangsschritt ist ebenfalls die gleiche wie in der dritten Ausführungsform und wird nicht beschrieben.
  • Ausgehend von einem Lichtempfangsergebnis in der Lichtempfangsstufe (wie bei der Aufnahme eines Bildes des zu bestrahlenden Objekts 4, das eine Stufe (Interplanarabstand) L3 hat), erhält das optische Messinstrument 2 die horizontale Entfernung (z.B. Δx in 10) zwischen zwei beliebigen Punkten (z.B. dem rechten Ende des linken elliptischen Zylinders und dem linken Ende des rechten elliptischen Zylinders in 10) im zu bestrahlenden Objekt 4 (horizontale Entfernungserhaltungsstufe). Zu beachten ist, dass die horizontale Richtung (X-Richtung) orthogonal zur Normalrichtung der Ebenen mit festem Abstand 4a, 4b ist (siehe 10). Schließlich wird, basierend auf der erhaltenen horizontalen Entfernung Δx, die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments 2 bewertet (Leistungsbewertungsschritt).
  • Es wird darauf hingewiesen, dass im Schritt zur Ermittlung der horizontalen Entfernung der Abstand zwischen dem rechten Ende (entsprechend dem rechten Ende des linken elliptischen Zylinders in 10) des Bildes, das am Lichtempfangsabschnitt 2b vom Prüflichtimpuls, der den optischen Durchdringungsbereich 400a durchdringt, aufgenommen wird, und dem linken Ende (entsprechend dem linken Ende des rechten elliptischen Zylinders in 10) des Bildes, das am Lichtempfangsabschnitt 2b vom Prüflichtimpuls, der den optischen Durchdringungsbereich 400b durchdringt, aufgenommen wird, als die horizontale Entfernung Δx definiert ist.
  • 14 zeigt Messergebnisse des optischen Messinstrumentes 2 bei Verwendung der optischen Testvorrichtung 1 nach der vierten Ausführungsform, darunter ein ideales Messergebnis (14A), ein tatsächliches Messergebnis (14B) und ein tatsächliches Messergebnis in einem nicht messbaren Fall (14C).
  • Unter Bezugnahme auf 14A haben die Messergebnisse für das rechte Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400a und das linke Ende der optischen Durchdringungsbereichs 400b idealerweise ihre jeweiligen X-Koordinatenwerte mit einer Differenz von Δx dazwischen.
  • Unter Bezugnahme auf 14B haben jedoch die Messergebnisse für das rechte Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400a und das linke Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400b aufgrund von Messfehlern nicht wirklich ihre jeweiligen konstanten X-Koordinatenwerte mit einem gewissen Grad an Variation für jedes Pixel des Lichtempfangsabschnitts 2b. Selbst in einem solchen Fall, wenn man z.B. den Median- oder Mittelwert für die X-Koordinaten der Messergebnisse für das rechte Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400a (das linke Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400b) erhält, ist die Differenz zwischen den Messergebnissen ungefähr gleich Δx.
  • Bezieht man sich jedoch auf 14C, so überlappen, wenn Δx klein ist, die X-Koordinaten der Messergebnisse für das rechte Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400a und das linke Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400b einander, wobei Δx nicht aus der Differenz zwischen den X-Koordinaten der Messergebnisse für das rechte Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400a und das linke Ende des optischen Durchdringungsbereichs 400b gewonnen werden kann.
  • Die Lichtempfangsleistung des optischen Messinstrumentes 2 kann bewertet werden, indem man den Mindestwert (d.h. die Auflösung) des horizontalen Abstandes Δx erhält, der ohne das in 14C gezeigte Ergebnis messbar ist.
  • In Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform ist es möglich, das optische Messinstrument 2 (Messung der Auflösung des optischen Messinstruments 2 für die Positionsmessung in horizontaler Richtung (X-Richtung)) zu testen, ohne eine tatsächlich zu erwartende Messumgebung zu reproduzieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    optisches Messinstrument
    2a
    Lichtquelle
    2b
    Lightempfangsabschnitt bzw. Lichtempfangsteil
    4
    zu bestrahlendes Objekt
    4a, 4b, 4c
    Ebenen mit festem Abstand
    1
    Optische Testvorrichtung
    12, 14, 16
    Prüflichtquelle bzw. Testlichtquelle
    22, 24, 26
    Lichtsammellinsen
    18
    Lichtquellenantriebsteil bzw. Lichtquellenantriebsabschnitt
    32, 34, 36
    Flüssigkristallpaneel (optisches Durchdringungselement)
    400a, 400b
    optischer Durchdringungsbereich- bzw. -region
    400
    Lichtempfangsbild
    38
    Flüssigkristallpaneelantriebssektion bzw. -bereich
    40
    Halbspiegel (Abschnitt Wellenmultiplexing)
    42
    Dichroitischer Spiegel (Abschnitt Wellenmultiplexing)
    50
    Abbildungslinse bzw. -objektiv
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201715729 [0002]
    • JP 2006126168 [0002]
    • JP 2000275340 [0002]

Claims (13)

  1. Eine optische Testvorrichtung, die beim Testen eines optischen Messinstruments verwendet wird, das einen einfallenden Lichtimpuls von einer Lichtquelle zu einem zu bestrahlendem Objekt liefert und einen reflektierten Lichtimpuls als Ergebnis der Reflexion des einfallenden Lichtimpulses am zu bestrahlendem Objekt empfängt, wobei die optische Testvorrichtung umfasst: zwei oder mehr Prüflichtquellen, die jeweils einen Prüflichtimpuls ausgeben; zwei oder mehr optische Durchdringungselemente, die jeweils einen optischen Durchdringungsbereich haben und den Prüflichtimpuls von jeder der zwei oder mehr Prüflichtquellen empfangen, um durch den optischen Durchdringungsbereich zu dringen; und einen Wellenmultiplexabschnitt, der die Prüflichtimpulse, die durch die zwei oder mehr optischen Durchdringungselemente eindringen, zur Bereitstellung für das optische Messinstrument multiplext, wobei die optischen Durchdringungsbereiche jeweils Ebenen mit festem Abstand entsprechen, die jeweils einen festen Abstand zum optischen Messinstrument im zu bestrahlendem Objekt haben, die Prüflichtimpulse nach ihrer Ausgabe ihre jeweils unterschiedlichen Ankunftszeiten haben, bevor sie in dem Wellenmultiplexabschnitt ankommen, und wobei die Differenz zwischen den Ankunftszeiten dem interplanaren Abstand zwischen den Ebenen mit festem Abstand entspricht.
  2. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Messinstrument ein ToF-Sensor ist.
  3. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Prüflichtquellen Laserdioden sind.
  4. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Prüflichtquellen Leuchtdioden sind.
  5. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optischen Durchdringungselemente Flüssigkristallpaneele sind.
  6. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optischen Durchdringungselemente Filme sind.
  7. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wellenmultiplexabschnitt ein Halbspiegel ist.
  8. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wellenmultiplexabschnitt ein dichroitischer Spiegel ist.
  9. Die optische Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wellenmultiplexabschnitt ein polarisierender Strahlteiler ist.
  10. Ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments, umfassend: Empfangen, durch das optische Messinstrument, eines Ergebnisses der Multiplexierung der Prüflichtimpulse aus der optischen Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; Erhalten der Form einer oder mehrerer der Ebenen mit festem Abstand auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfang des Ergebnisses; und Bewerten der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage der erhaltenen Form.
  11. Ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments, umfassend: Empfangen, durch das optische Messinstrument, eines Ergebnisses der Multiplexierung der Prüflichtimpulse aus der optischen Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; Erhalten der Grenze zwischen den Ebenen mit festem Abstand auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfang des Ergebnisses; und Bewerten der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage der erhaltenen Grenze.
  12. Ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments, umfassend: Empfangen, durch das optische Messinstrument, eines Ergebnisses der Multiplexierung der Prüflichtimpulse aus der optischen Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; Erhalten des interplanaren Abstands zwischen den Ebenen mit festem Abstand auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfang des Ergebnisses; und Bewertung der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage des erhaltenen interplanaren Abstands.
  13. Ein Verfahren zum Testen eines optischen Messinstruments, umfassend: Empfangen, durch das optische Messinstrument, eines Ergebnisses der Multiplexierung der Prüflichtimpulse aus der optischen Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; Erhalten des horizontalen Abstands zwischen zwei beliebigen Punkten im zu bestrahlendem Objekt auf der Grundlage eines Lichtempfangsergebnisses beim Empfang des Ergebnisses; und Auswerten der Lichtempfangsleistung des optischen Messinstruments auf der Grundlage des erhaltenen horizontalen Abstands, wobei die horizontale Richtung orthogonal zur Normalrichtung der Ebenen mit festem Abstand ist.
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