FR2572515A1 - Dispositif de detection de position - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DESTINE A DETECTER LA POSITION D'UN OBJET. IL COMPREND UN SYSTEME OPTIQUE PRODUISANT UN FAISCEAU LUMINEUX ET IRRADIANT L'OBJET 9 AVEC CE FAISCEAU QUI EST FOCALISE PAR UNE LENTILLE 8, DES MOYENS 5 DESTINES A REGLER LA POSITION DANS LAQUELLE LE FAISCEAU LUMINEUX EST FOCALISE, DES PREMIERS MOYENS 10 DE DETECTION DESTINES A RECEVOIR LE FAISCEAU LUMINEUX REFLECHI PAR L'OBJET AFIN DE DETECTER L'INCIDENCE DU FAISCEAU LUMINEUX SUR L'OBJET, ET DES SECONDS MOYENS DE DETECTION DESTINES A DETECTER, A L'AIDE D'UNE UNITE DE TRAITEMENT 11, LA POSITION DE L'OBJET D'APRES L'INCIDENCE DU FAISCEAU LUMINEUX SUR CE DERNIER. DOMAINE D'APPLICATION : FABRICATION DE DISPOSITIFS SEMICONDUCTEURS TELS QUE DES CIRCUITS INTEGRES, ETC.

Description

L'invention concerne un dispositif de détec-

tion de position, et plus particulièrement un dispositif

destiné à la détection optique de la position d'un objet.

Un autre aspect de l'invention porte sur un dispositif de détection de distance destiné à détecter la position d'un objet par rapport à une position prédéterminée de référence afin d'établir la distance entre la position

de référence et l'objet.

Il a été proposé, pour un tel dispositif de détection de position ou de distance, les dispositifs utilisant des systèmes de détection de foyers destinés à réaliser une mise au point automatique sur des mémoires optiques. Un exemple d'un tel dispositif de détection de position ou de distance est agencé de façon qu'un faisceau lumineux de détection soit projeté sur un objet à examiner et, pendant que l'état du foyer du faisceau lumineux

de détection par rapport à l'objet est détecté, un objec-

tif, destiné à faire rayonner sur l'objet le faisceau lumineux de détection, est déplacé jusqu'à ce que le faisceau lumineux de détection soit correctement mis au point sur l'objet. D'après l'amplitude dudéplacement de l'objectif, on détermine la position de l'objet par rapport à une position de référence prédéterminée et donc la distance comprise entre l'objet et la position

de référence. Ce système de détection de distance néces-

site cependant des moyens mécaniques pour déplacer l'ob-

jectif, ce qui aboutit à une structure compliquée. En outre, la nécessité de déplacer l'objectif empêche une

diminution du temps de détection.

Dans un autre exemple, on a proposé un dispo-

sitif de détection de position du type à angle critique dans lequel un faisceau lumineux analogue à un point

est projeté sur un objet à examiner et la lumière réflé-

chie par cet objet est reçue par un capteur à deux divisions

présentant deux zones, physiquement distinctes, de ré-

ception de la lumière. Sur la base du phénomène selon

lequel les signaux de sortie de ces deux zones de récep-

tion de la lumière du capteur varient selon une relation sensiblement linéaire avec le changement de position de l'objet, on détecte la position de l'objet en traitant

les signaux de sortie du capteur à deux divisions.

Un tel système permet d'atteindre une grande précision et une grande vitesse de détection. Cependant, la

linéarité entre le signal de mise au point et la posi-

tion de l'objet examiné n'est assurée que sur une plage limitée. Le domaine d'utilisation du système de détection

est donc très restreint.

L'invention a donc pour objet principal un dispositif de détection de distance qui assure une détection très précise et très rapide sur une plage

de détection élargie, à l'aide d'une structure simple.

L'invention a également pour objet un dispositif de détection d'écartement destiné à détecter l'écartement entre deux objets avec une grande précision et en peu

de temps. L'invention a également pour objet un disposi-

tif de réglage d'écartement destiné à régler l'écartement entre deux objets avec une grande précision et en peu de temps. L'invention a pour autre objet un dispositif d'alignement qui assure l'alignement entre les deux

objets, dans trois dimensions.

Brièvement décrite, l'invention concerne un dispositif de détection de position destiné à détecter la position d'un objet, le dispositif comportant des moyens destinés à produire un faisceau lumineux et à irradier l'objet à l'aide de ce faisceau lumineux,. des moyens pour focaliser le faisceau lumineux ainsi produit, des

moyens de commande de la position de focalisation, desti-

nés à changer la position à laquelle le faisceau est focalisé par les moyens de focalisation, des premiers moyens de détection destinés à recevoir le faisceau lumineux réfléchi par l'objet afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur l'objet, et des

seconds moyens de détection destinés à détecter la posi-

tion de l'objet d'après Jadétection de l'état d'incidence du faisceau lumineux sur l'objet par les premiers moyens

de détection.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un

forme de réalisation du dispositif de détection de distan-

ce selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique montrant le principe de la commande de position de focalisation par les moyens de commande de position de focalisation utilisés dans le dispositif de détection de distance de la figure 1; - la figure 3 est un schéma montrant un exemple de moyens de détection d'état de focalisation utilisés dans le dispositif de détection de distance de la figure 1; - la figure 4 est un graphique montrant

la relation entre un signal de focalisation et la posi-

tion d'un objet examiné; - la figure 5 est un graphique montrant des plages de détection définies par un changement de la position de focalisation par les moyens de commande de position de focalisation d'une forme de réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue schématique montrant la partie principale d'une autre forme de réalisation du dispositif de détection de position selon l'invention - la figure 7 est un graphique illustrant un effet avantageux du dispositif de la figure 6; la figure 8 est une vue schématique montrant un exemple de mode de détection automatique de distance

conformément à une autre forme de réalisation de l'inven-

tion; - la figure 9 est un organigramme du principe de détection automatique de distance de l'exemple de la figure 8; - la figure 10 est un organigramme d'une forme modifiée du procédé de détection automatique de distance de la figure 9; - la figure 1i1 est un schéma d'un dispositif de détection d'écartement dans lequel est incorporée une forme de réalisation du dispositif de détection de distance selon l'invention; - la figure 12 est un graphique illustrant

schématiquement la relation entre la position de focalisa-

tion d'un faisceau utilisé pour la détection et la quanti-

té de lumière reçue par des moyens de détection de l'état de focalisation utilisés dans le dispositif de détection d'écartement de la figure 11; la figure 13 est un schéma d'une autre

forme de réalisation du dispositif de détection d'écarte-

ment selon l'invention - la figure 14 est un graphique montrant la relation entre le signal de focalisation et la quantité de lumière reçue par des moyens de détection d'état de focalisation; - la figure 15 est un schéma d'un système de réglage de quantité de lumière utilisé dans une

forme de réalisation du dispositif de détection de distan-

ce selon l'invention; - la figure- 16 est un schéma d'une partie de réglage de quantité de lumière du système de la figure ; - la figure 17 est un schéma d'une autre forme de réalisation du dispositif de réglage d'écartement selon l'invention; - la figure 18 est un schéma d'une autre forme de réalisation du dispositif de réglage d'écartement selon l'invention;

- les figures 19A et 19B sont des vues schéma-

tiques montrant respectivement des mécanismes de réglage d'écartement utilisables dans le dispositif de réglage d'écartement de la figure 18; la figure 20 est une vue schématique en perspective d'un dispositif d'alignement selon l'invention, destiné à aligner deux objets dans trois dimensions et

- la figure 21 est une vue schématique montrant.

la relation entre la position entre des repères d'aligne-

ment de deux objets lorsqu'ils sont alignés l'un avec l'autre. En référence d'abord à la figure 1, il y est représenté une forme de réalisation du dispositif

de détection de position selon l'invention.

Comme montré sur la figure 1, le dispositif de détection de position comprend une source laser 1 destinée à produire un faisceau laser; une lentille collimatrice 2 destinée à collimater le faisceau laser

émis par la source 1; un premier miroir conique 3 pré-

sentant une surface réfléchissante extérieure conique;

un second miroir conique 4 présentant une surface réflé-

chissante intérieure conique; des moyens 5 de réglage de la position de focalisation; un séparateur 6 de faisceau à polarisation; une lame quart d'onde 7; une lentille 8 de condensation destinée à faire converger ou focaliser le faisceau laser traversant la lame quart d'onde 7 et à diriger le faisceau laser convergeant vers un objet 9 à examiner; des moyens 10 de détection

de l'état de focalisation; et une unité 11 de traitement.

De façon plus particulière, le faisceau laser émis par la source 1 est collimaté par la lentille collimatrice 2. Le faisceau laser collimaté arrive sur le sommet du premier miroir conique 3 de façon à être réfléchi radialement dans toutes les directions radiales, dans un plan perpendiculaire à l'axe optique défini par la lentille collimatrice 2 et la source laser 1. Les rayons réfléchis horizontalement par le premier miroir conique 3 sont renvoyés vers le bas par la surface interne de réflexion du second miroir conique 4, de façon à définir un faisceau (flux) laser annulaire ou analogue à un anneau, ayant

en section transversale- une forme torique ou annulaire.

Autrement dit, la partie centrale du faisceau laser annulaire est vide. Le faisceau laser annulaire passe

à travers le système 5 de réglage de position de focalisa-

tion ou de foyer, le séparateur 6 de faisceau b Dolarisation, la lae

- quart d'onde 7 et la lentille 8 de condensation pour arri-

ver sur l'objet 9. Le faisceau laser incident sur l'objet 9 est réfléchi sur la surface de ce dernier afin de pénétrer de nouveau dans la lentille 8 de condensation, la lame quart d'onde 7 et le séparateur 6 de faisceau

à polarisation.

Lorsque le faisceau laser émis par la source 1 et transmis à travers le séparateur 6 à polarisation passe à travers la lame quart d'onde 7, cette dernière sert à convertir le faisceau polarisé linéairement en un faisceau de polarisation circulaire. Lorsque, par ailleurs, le faisceau à polarisation circulaire renvoyé par la surface de l'objet 9 arrive sur la lame quart d'onde 7, cette dernière sert à convertir le faisceau à polarisation circulaire en un faisceau à polarisation linéaire ayant une direction de polarisation orthogonale

à celle du premier faisceau à polarisationlinéaire cité.

En conséquence, le faisceau laser renvoyé par la surface de l'objet 9 est réfléchi par le séparateur 6 de faisceau à polarisation vers les moyens 10 de

détection de l'état de focalisation.

Pour mieux comprendre l'invention, en ce qui concerne les moyens 5 de réglage de la position de focalisation, on peut se référer à la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 359 034, déposée le 17 mars 1983, correspondant à la demande de brevet japonais N 157213/1982; à la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 453 161, déposée le 27 décembre 1982, correspondant à la demande de brevet japonais

N 118618/1983 à la demande de brevet japonais N 119180/1983.

A titre d'exemple des moyens 5 de réglage

de la position de focalisation de cette forme de réalisa-

tion, on décrira à présent un- objectif à distance focale variable (appelé ci-après "objectif à focale variable")

cité dans la demande japonaise N0 119 180/1983 précitée.

L'objectif à focale variable décrit dans la demande précitée comprend une lentille élémentaire

constituée d'une matière solide, présentant une anisotro-

pie optique, et des moyens destinés à modifier la direc-

tion de polarisation de la lumière devant arriver sur la lentille élémentaire. La figure 2 représente un tel

système d'objectif à focale variable. La référence numéri-

que 12 de cette figure désigne une plaque de polarisation; la référence 13 désigne un élément destiné à faire tourner le plan de polarisation; la référence 14 désigne une lentille à double réfraction; la référence numérique

15 désigne une source de tension et la référence numé-

rique 16 désigne un interrupteur. L'élément 13 de rota-

tion du plan de polarisation est conçu pour faire tourner le plan de polarisation de la lumière transmise en réponse à l'application d'un champ électrique. Par exemple, l'élément 13 de rotation du plan de polarisation comprend une "plaque à coupe d'axe Z" constituée d'un monocristal

KH2P04 sur les deux côtés duquel sont formées des électro-

des transparentes.

La lentille 14 à double réfraction est réali-

sée de façon que l'axe optique du cristal (désigné ci-

après axe Z") coupe perpendiculairement l'axe principal de la lentille élémentaire. De plus, la lentille 14 à double réfraction est disposée de façon que l'axe

Z s'étende parallèlement au plan de la feuille du dessin.

Grâce à cet agencement, la lentille 14 à double réfraction

présente un indice de réfraction n pour les rayons ordi-

naires, qui est un indice de réfraction vis-à-vis de la direction de polarisation qui est perpendiculaire à l'axe principal de la lentille élémentaire et qui est parallèle au plan de la feuille du dessin, et un

autre indice de réfraction n pour des rayons extraordi-

e naires, qui est un indice de réfraction vis-à-vis de la direction de polarisation qui est perpendiculaire à l'axe principal de la lentille élémentaire et qui est également perpendiculaire au plan de- la feuille

du dessin.

Lorsque, dans le montage de la figure 2, l'interrupteur 16 est ouvert, la lumière de polarisation linéaire produite par la plaque 12 de polarisation arrive dans la lentille 14 à double réfraction sans que sa direction de polarisation soit modifiée, de sorte que la lumière traversant la lentille 14 à double réfraction est soumise ou sujette à l'indice de réfraction n, ce qui a pour effet de la faire focaliser en une position F1 située à une première distance focale fl. A ce moment, la direction de polarisation de la lumière traversant la lentille 14 à double réfraction est la même que celle de la lumière entrant dans l'élément 13 de rotation du plan de polarisation, c'est-à-dire qu'elle est parallèle au plan de la feuille du dessin. Lorsque, par ailleurs, on ferme l'interrupteur 15, la direction de polarisation de la lumière entrant dans l'élément 13 de rotation du plan de polarisation est soumise à une rotation sous l'action de l'élément 13 de rotation du plan de polarisa- tion, cette rotation s'étendant sur un angle de 90 de façon que la direction de polarisation soit à présent perpendiculaire au plan de la feuille du dessin. En conséquence, la lumière émergeant de la lentille 14 à double réfraction est focalisée en une position F2 qui est située à une seconde distance focale f2 déterminée

par l'indice de réfraction ne.

- De cette manière, on peut obtenir deux valeurs de distance focale fl et f2 avec une combinaison d'un élément de rotation du plan de polarisation tel que l'élément 13 et d'une lentille élémentaire à double réfraction telle que la lentille 14. Les moyens 5 de réglage de la position de focalisation dans la forme de réalisation de la figure 1 comprennent N jeux ou paires d'éléments de rotation du plan de polarisation et de lentilles à double réfraction, N étant un nombre entier supérieur à 1. Ces paires, comprenant chacune une combinaison d'un élément de rotation du plan de polarisation et d'une lentille élémentaire à double

réfraction telle que montrée sur la figure 2, sont dispo-

sées le long de l'axe optique de manière que des distances focales en nombres de 2N et donc des foyers en nombre de 2N puissent être définies le long de l'axe optique par une excitation sélective des éléments de rotation du plan de polarisation. Ceci permet au faisceau laser d'être focalisé en l'un, choisi, de différents points, N

en nombre 2N, sur l'axe optique.

En ce qui concerne les moyens 5 de réglage de la position de focalisation, on peut utiliser, à la place de l'élément de rotation du plan de polarisation et de la lentille élémentaire à double réfraction,combinés comme décrit ci-dessus, un élément électro-optique, tel que celui décrit dans la demande N 359 034 précitée, lequel élément est conçu pour défléchir un faisceau lumineux sous l'effet de l'application d'un champ électri- que, ou bien un dispositif à cristaux liquides pouvant travailler d'une manière similaire. L'utilisation d'un tel élément électro-optique est avantageuse car elle permet un réglage continu (sans gradin) de la position

du foyer.

Bien que les moyens 5 de réglage de la posi-

tion de focalisation aient été décrits et illustrés comme étant disposés entre le miroir conique 4 et le séparateur 6 de faisceau à polarisation, cette disposition n'est pas limitative. Par exemple, ils peuvent être disposés entre la plaque polarisante 7 et la lentille

de condensation 8. Dans ce cas, la lentille 8 de condensa-

tion peut être remplacée par l'une des lentilles élémen-

taires à double réfraction constituant les éléments

des moyens de réglage de la position de focalisation.

En référence à présent aux figures 1 et 3 à 5, on décrira en détail les moyens 10 de détection de l'état de focalisation, destinés à détecter l'état de focalisation ou du foyer du faisceau laser sur l'objet 9, c'està-dire l'état d'incidence du faisceau laser

sur l'objet 9.

La figure 3 montre un exemple des moyens

de détection de l'état de focalisation, particulière-

ment adaptés à une utilisation avec le faisceau laser de détection à section annulaire, tel que le faisceau laser défini par le montage de la figure 1. Comme montré sur la figure 3, les moyens 10 de détection de l'état de focalisation comprennent un capteur annulaire 17 qui est formé d'éléments convertisseurs photo-électriques annulaires intérieur et extérieur D1 et D2 disposés concentriquement. Chacun de ces éléments convertisseurs photo-électriques intérieur et extérieur D1 et D2 est connecté à un amplificateur différentiel 18, de manière que les signaux de sortie des éléments convertisseurs photo-électriques intérieur et extérieur D1 et D2 soient

comparés entre eux pour produire un signal P de focalisa-

tion correspondant à la différence entre ces signaux et représentant l'état de focalisation du faisceau laser

sur la surface de l'objet 9.

Plus particulièrement, le capteur annulaire 17 est disposé de manière que, lorsque le faisceau laser annulaire défini par la combinaison des miroirs coniques 3 et 4 est correctement focalisé sur la surface de l'objet 9 (voir figure 1), le faisceau laser annulaire réfléchi par la surface de l'objet 9 et réfléchi également par le séparateur 6 de faisceau à polarisation arrive

sur le capteur annulaire 17, dans une zone de celui-

ci coupant la limite circulaire entre les éléments conver-

tisseurs photo-électriques intérieur et extérieur D1 et D2. Dans ce cas, le faisceau laser annulaire arrive avantageusement sur une partie de l'élément convertisseur

photo-électrique extérieur D1 qui borde la limite circu-

laire et sur une partie de l'élément convertisseur photo-

électrique extérieur D2 qui borde la même limite circulai-

re, ces parties ayant sensiblement la même surface.

Par conséquent, les signaux de sortie des éléments convertisseurs photoélectriques intérieur et extérieur D1 et D2 deviennent sensiblement égaux entre eux, de sorte qu'un signal de sortie "zéro" est produit par l'amplificateur

différentiel 18, en tant que signal P de focalisation.

En d'autres termes, la génération du signal de focalisa-

tion P de sortie "zéro" indique que la surface de l'objet 9 est située exactement dans la position du foyer du faisceau laser annulaire défini à ce moment par le système de détection de distance. Par ailleurs, si le faisceau laser annulaire que la lentille 8 de condensation fait converger est focalisé en une position située au-dessus de l'objet 9 comme vu sur la figure 1, le diamètre du faisceau laser annulaire réfléchi par la surface de l'objet 9 et arrivant sur la lentille 8 de condensation est agrandi par comparaison de celui du faisceau laser annulaire émergeant de la lentille 8 de condensation

vers l'objet 9. Par conséquent, le faisceau laser annulai-

re renvoyé par la lentille 8 de condensation vers le séparateur 6 de faisceau à polarisation devient légèrement convergent, de sorte qu'un faisceau laser annulaire de

diamètre réduit arrive sur le capteur annulaire 17.

En conséquence, le signal de sortie de l'élément conver-

tisseur photo-électrique intérieur D1 croît alors que

le signal de sortie de l'élément convertisseur photo-

électrique extérieur D2 diminue. Par contre, si le fais-

ceau annulaire dirigé vers l'objet 9 est destiné à être focalisé en une position située au-dessous de la surface de l'objet 9 comme vu sur la figure 1, le diamètre du faisceau laser annulaire réfléchi par la surface de l'objet 9 arrivant sur la lentille 8 de -condensation

est diminué par rapport à celui du faisceau laser annulai-

re émergeant de cette lentille vers l'objet 9. En consé-

quence, le faisceau laser annulaire renvoyé de la lentille 8 de condensation vers le séparateur 6 de faisceau à polarisation devient légèrement divergent, de sorte qu'un faisceau laser annulaire de diamètre agrandi arrive sur le capteur annulaire 17. En conséquence, le signal de sortie de l'élément convertisseur photo-électrique extérieur D2 croît alors que le signal de sortie de l'élément convertisseur photo-électrique intérieur D1 diminue. De cette manière, le diamètre du faisceau laser annulaire arrivant sur le capteur annulaire 17 change proportionnellement aux changements de la position de la surface de l'objet 9 par rapport à la position de focalisation ou du foyer du faisceau laser annulaire dirigé vers l'objet 9, tant que la surface de ce dernier se trouve dans un certain intervalle. En d'autres termes, le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 18 varie proportionnellement au changement de la position de la surface de l'objet 9 si ce dernier se trouve dans l'intervalle indiqué. La relation entre la position de l'objet 9 et le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 18, comme décrit cidessus, est illustrée sur la figure 4. Il ressort également clairement de la figure 4 que, en examinant le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 18, c'est-à-dire le signal P de focalisation, on peut détecter la position de l'objet 9 et donc la distance de la surface de l'objet 9 par rapport à une position de référence prédéterminée. La partie linéaire du graphique de la figure 4 correspond à l'intervalle dans lequel la détection est possible

(intervalle de détection IDT).

Sur la base du principe de détection décrit ci-dessus, le dispositif de détection de position de cette forme de réalisation de l'invention assure la détection de la position de l'objet dans un intervalle de détection notablement élargi. Ceci sera expliqué

plus en détail en régard à la figure 5.

Dans cette forme de réalisation de l'inven-

tion, on élargit l'intervalle de détection en faisant -

changer séquentiellement la position du foyer du faisceau laser annulaire, dirigé vers l'objet 9, à l'aide des moyens 5 de réglage ou de commande de la position de focalisation, de la manière décrite ci-dessus. Plus particulièrement, en faisant changer séquentiellement la position de focalisation ou du foyer du faisceau laser annulaire dirigé vers l'objet à examiner, on définit plusieurs intervalles de détection tels quepar exemple, les intervalles 1-3 montrés sur la figure 5-(INT1, INT2, INT3). Les organes des moyens 5 de réglage de la position de focalisation sont avantageusement disposés de façon que les limites adjacentes de deux intervalles adjacents coincident l'une avec l'autre ou que deux intervalles adjacents se chevauchent partiellement pour définir ainsi un intervalle continu de détection. Il est évident

que plusieurs intervalles de détection adjacents pour-

raient être légèrement espacés les uns des autres. Dans tous les cas, l'intervalle de détection est notablement élargi en comparaison avec le cas dans lequel la position du foyer du faisceau laser de détection est fixe. De

plus, alors qu'habituellement la sensibilité de la détec-

tion est opposée à l'étendue de l'intervalle de détection, on peut conserver une haute sensibilité de détection, conformément à l'invention, quel que soit l'élargissement

de l'intervalle de détection.

L'utilisation du faisceau laser annulaire à des fins de détection de position est avantageuse

par le fait qu'elle supprime l'effet des diverses aberra-

tions, car seule une petite partie de la lentille de condensation est utilisée. Cependant, ceci- n'est pas' limitatif et, par exemple, un faisceau analogue à un point peut être utilisé pour détecter la position de l'objet. Dans ce cas, le capteur annulaire 17 montré

sur la figure 3 peut être remplacé par un capteur circu-

laire comportant-un élément convertisseur photo-électrique

circulaire intérieur et un élément convertisseur photo-

électrique extérieur, analogue à un anneau. De plus, en ce qui concerne le moyen 10 de détection de l'état

de focalisation, un capteur de zone de type connu, compre-

nant des réseaux de dispositifs à couplage de charge (CCD) ou d'autres dispositifs d'analyse d'image peuvent

être utilisés.

En référence à présent à la figure 6, on décrira une autre forme de réalisation du dispositif

de détection de distance selon l'invention.

Cette forme de réalisation présente une légère modification par rapport à celle de la figure 1 et elle comprend, bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 6, une source laser, une lentille collima- trice, des premier et second miroirs coniques et des moyens de réglage de la position de focalisation, tous ces éléments assumant sensiblement les mêmes fonctions que les éléments correspondants de la forme de réalisation de la figure 1. De plus, cette forme de réalisation du dispositif de l'invention comprend un séparateur 6 de faisceau à polarisation, une lame polarisante 7 une lentille 8 de condensation, des moyens 10 de détection de l'état de focalisation et une unité de traitement (non représentée), tous ces éléments ayant également

des fonctions similaires à celles des éléments correspon-

dants de la première forme de réalisation. La caractéris-

tique distinctive de cette forme de réalisation par rapport à celle de la figure 1 réside dans la présence d'un élément 19 d'arrêt de la lumière disposé sur le

trajet optique.

Lorsque la surface de l'objet à examiner se trouve dans une position désignée par la référence numérique 9a sur la figure 6 et si le faisceau laser annulaire est exactement focalisé sur la surface de l'objet dans cette position, le faisceau laser annulaire réfléchi par la surface de l'objet arrive sur une zone prédéterminée des moyens 10 de détection de l'état de focalisation, comme décrit précédemment. Par ailleurs, si lasurface de l'objet est légèrement déplacée vers le bas par rapport à la position désignée par la référence numérique 9a sur la figure 6, le faisceau laser réfléchi par la surface de l'objet et.dépassant à travers la lentille 8 de condensation converge légèrement. Ainsi, la position d'incidence du faisceau laser sur le photodétecteur est déplacée et l'amplitude du signal de focalisation

change donc de façon correspondante.

Cependant, si la surface de l'objet est située dans une position (telle que celle indiquée en 9b sur la figure 6) qui est très éloignée de la position de focalisation du faisceau laser, dans la direction s'éloignant de la lentille 8 de condensation, le faisceau laser réfléchi par la surface de l'objet et passant

à travers la lentille 8 de condensation converge notable-

ment. Dans ce cas, suivant la position de l'objet, il est possible que le faisceau laser soit focalisé une fois dans une certaine position sur le trajet optique entre la lentille 8 de condensation et le photodétecteur , puis qu'il diverge et que ce faisceau laser divergent

arrive sur la zone de la surface de détection du photo-

détecteur 10 qui est la même que la zone prédéterminée décrite précédemment, sur laquelle arriverait le faisceau laser correctement focalisé sur la surface de l'objet et réfléchi par celle-ci. En d'autres termes, malgré

le fait que l'objet soit placé à l'extérieur de l'inter-

valle de détection du dispositif de détection de position,

intervalle défini à un instant particulier pendant l'opé-

ration de détection de position, il est possible, dans certains cas, que le faisceau laser de détection, qui est focalisé une fois en une position comprise entre la lentille 8 de condensation et l'objet 9 et qui est très éloignée de la surface de l'objet, puis qui est réfléchi par la surface de l'objet, arrive, après avoir convergé en un point, sur la même zone des moyens 10

de détection de l'état de focalisation que la zone prédé-

terminée de ces moyens sur laquelle arriverait le faisceau laser réfléchi par la surface de l'objet s'il -avait

été correctement focalisé sur la surface de l'objet.

Si ceci se produit, un signal erroné est alors produit par les moyens 10 de détection d'état de focalisation. Ceci est désavantageux. Ce signal erroné désavantageux est représenté en traits pointillés sur la figure 7. Sur cette figure, la courbe en traits pleins montre le signal de focalisation pouvant être obtenu par les moyens 10 de détection d'état de focalisation

dans le cas o l'objet est situé dans la plage de détec-

tion définie à un instant particulier pendant l'opération de détection de position. L'origine des coordonnées correspondant au signal de sortie "zéro" des moyens 10 de détection d'état de focalisation signifie que

le faisceau laser de détection est focalisé avec exactitu-

de sur la surface de l'objet examiné. Le sens orienté vers la gauche venant de l'axe des abscisses correspond à l'éloignement de la position de l'objet à examiner

dans un sens s'éloignant de la lentille 8 de condensation.

On voit sur la figure 7 qu'une série de signaux de focali-

sation, qui sont en fait des signaux erronés cacnme repré-

senté par la ligne pointillée, est produite malgré le fait que l'objet soit situé à l'extérieur de la plage de détection définie à cet instant de l'opération de

détection de position. -

Compte tenu de ceci, l'élément 19 d'arrêt de la lumière est placé dans une position qui est sensiblement située sur l'axe optique et qui a pour effet d'intercepter le faisceau laser convergent, décrit ci-dessus, portant une information de position erronée. Etant donné que le point de convergence d'un tel faisceau laser peut

être estimé de façon grossière en fonction des caractéris-

tiques réelles du système optique, l'élément 19 de blocage ou d'arrêt de la lumière est avantageusement placé à proximité du point de convergence. Ainsi, les rayons passant à proximité de l'axe optique sont interceptés de façon efficace et le signal erroné, illustré par le trait pointillé sur la figure 7, est ainsi évité. La dimension et la position de l'élément d'arrêt de la lumière sont évidemment déterminées de façon que cet élément n'interfère pas avec le trajet du faisceau laser effectif de détection dirigé du séparateur de faisceau

à polarisation vers l'objet et réfléchi par l'objet.

Le principe de la détection de position mis en oeuvre par le dispositif de détection de position de la forme de réalisation de la figure 1, sera à présent décrit plus en détail en référence à la figure 8. Sur cette figure, les références numériques identiques à

celles de la figure 1 désignent des éléments correspon-

dants. Les références numériques 20 de cette figure désignent des faisceaux annulaires formés par la lentille de condensation 8 et correspondant à des positions de focalisation ou de foyer P1 - P3 définies séquentiellement par les moyens 5 de commande de position de focalisation

(figure 1). De plus, les références A1 -A3 désignent respec-

tivement des intervalles de détection correspondant

aux positions de focalisation P1 - P3, respectivement.

Ainsi qu'on l'a décrit en référence aux figures 4 et 5, une relation linéaire satisfaisante est assurée entre la position de l'objet- à examiner et le signal de focalisation ou de foyer SF, dans chacun des intervalles de détection A1 - A3. En conséquence, en changeant séquentiellement la position de focalisation à l'aide des moyens 5 de commande ou de réglage de la position de focalisation (figure 1), par exemple, dans l'ordre de la position de focalisation P1 à la position de focalisation P3, pour définir ainsi séquentiellement les intervalles de détection, par exemple dans l'ordre de l'intervalle A1 à l'intervalle A3, on peut différencier une position de focalisation optimale présentant un intervalle optimal de détection qui convient le mieux

à la détection de la position de l'objet 9.

En désignant par "Di" et "D2", respectivement,

les signaux de sortie des éléments convertisseurs photo-

électriques intérieur et extérieur D1 et D2, on peut exprimer par "F" le signal P de focalisation pouvant être obtenu à partir de l'amplificateur différentiel 18, ce signal F étant obtenu par normalisation du signal différentiel "D2-D1" par le signal d'intensité "D2+DI", c'est-à-dire:

F = (D2-D1)/(D2+D1)... (1)

Si la position du foyer du faisceau laser annulaire est modifiée pour passer, dans l'ordre, de la position PI à la position P3 comme montré sur la figure 8, le faisceau laser annulaire 20 réfléchi par la surface de l'objet 9 présente un diamètre agrandi lorsqu'il arrive sur la surface de la lentille 8 de condensation, tant que la position du foyer est comprise entre la lentille de condensation et l'objet 9, comme

c'est le cas des positions de foyer P1 et P2. En consé-

quence, le faisceau annulaire arrivant sur la lentille de condensation est rendu légèrement convergent par l'action de cette dernière, de sorte qu'un faisceau

laser annulaire ayant un diamètre réduit, en comparaison.

avec celui qui serait défini si la position de foyer P1 ou P2 coïncidait avec la position de l'objet 9, arrive sur les éléments convertisseurs photo-électriques D1 et D2 (appelés ci-après capteurs annulaires"). En conséquence, il ressort de l'équation (1) que la valeur

du signal F de focalisation est inférieure à zéro, c'est-

à-dire F (0.

Par ailleurs, si la position du foyer définie à un instant particulier pendant l'opération de détection de position se trouve sur un côté de l'objet 9, éloigné de la lentille de condensation, comme c'est le cas de la position de foyer P3, le faisceau laser annulaire réfléchi par la surface de l'objet 9 présente un diamètre réduit à son arrivée sur la surface de la lentille 8

de condensation. En conséquence, la lentille 8 de conden-

sation fait légèrement diverger le faisceau laser annulai-

re, de sorte qu'il arrive sur les capteurs annulaires intérieur et extérieur D1 et D2 à un faisceau laser annulaire ayant un diamètre agrandi par rapport à celui qui serait défini si la position de foyer P3 coïncidait

avec la position de l'objet 9. Il ressort donc de l'équa-

tion (1) que le signal de focalisation L devient supé-

rieur à zéro, c'est-à-dire F >0.

Il ressort de ce qui précède que la polarité

(signe positif ou signe négatif) du signal F de focalisa-

tion change lorsque la position du foyer du faisceau laser passe d'une position (telle que la position P2) qui est située sur un côté de l'objet 9 tourné vers la lentille de condensation et qui est la plus proche de l'objet 9, à une autre position (telle que la position P3) qui est située sur un côté de l'objet 9 éloigné de la lentille 8 de condensation et qui est la plus proche de l'objet 9. Ainsi, en changeant séquentiellement

la position du foyer du faisceau annulaire 9 et en déter-

minant la polarité du signal F de focalisation, on peut détecter ces deux positions. Au moins l'une-de ces deux positions est la position de focalisation optimale qui définit un intervalle de détection optimale convenant

le mieux à la détection de la position de l'objet 9.

Bien que dans l'exemple décrit ci-dessus, la position du foyer soit modifiée dans le sens allant de la lentille 8 de condensation vers l'objet 9, ce sens peut être inversé. Les moyens de réglage ou commande de la position du foyer ou position de focalisation sont avantageusement agencés de façon à définir des

positions de foyer telles qu'elles établissent efficace-

ment un intervalle continu de détection dans lequel les limites adjacentes de deux intervalles élémentaires adjacents de détection coincident l'une avec l'autre pour assurer la continuité. Il est évident que deux intervalles élémentaires adjacents de détection peuvent se chevaucher. Bien que, dans l'exemple précédent, une valeur normalisée F soit utilisée comme signal de foyer, le signal différentiel "D2-D1" peut être utilisé comme signal de foyer ou de focalisation. De plus, en ce qui concerne le signal différentiel, on peut utiliser la valeur de "D1-D2". Lorsque l'on utilise "D1-D2" comme

signal différentiel, la relation linéaire entre la posi-

tion de l'objet à examiner et le signal de foyer, comme montré sur la figure 4, est inversée (ainsi qu'on peut le représenter par une ligne allant, sur une horloge, de 4 heures et demie à 10 heures et demie) et, en outre, le changement de polarité du signal de foyer, par rapport

à l'objet à examiner, est inversé.

L'opération de détection de position effectuée conformément au principe décrit ci-dessus sera à présent expliquée plus en détail en référence à l'organigramme

de la figure 9.

On suppose à présent que les moyens 5 de réglage de la position de focalisation de-la forme de réalisation de la figure 1 sont conçus pour établir une position de foyer par unité de distance N et que les capteurs annulaires intérieur et extérieur D1 et D2 produisent des signaux de sortie "D'1" et "D'2", respectivement, lorsque la position du foyer du faisceau laser se trouve en un point situé sur un côté de l'objet 9 tourné vers la lentille 8 de condensation et est au plus près de l'objet 9, alors que les capteurs annulaires intérieur et extérieur D1 et D2 produisent des signaux de sortie "Dl" et "D2", respectivement, lorsque la position du foyer laser se trouve en un point situé sur un côté de l'objet 9 éloigné de la lentille 8 de

* condensation et qui est le plus proche de l'objet 9.

Le signal F de foyer ou de focalisation est défini d'une manière similaire par l'équation (1), c'est-à-dire:

F = (D2-D1)/(D2+D1)

Tout d'abord, à une étape 101, le faisceau laser annulaire est focalisé dans la position la plus proche de la lentille 8 de condensation, c'est-àdire la position correspondant à la distance focale la plus courte, puis la détection du signal F de focalisation est amorcée (étape 102). Ensuite, on détermine, à l'étape 103, si l'inégalité F ( O est vérifiée ou non. Si F < 0, Ia séquence passe à l'étape 104. A cet étape 104, les moyens 5 de commande de la position de focalisation sont actionnés de façon à modifier la position du foyer afin que le faisceau laser annulaire soit à présent focalisé dans une position écartée d'un pas "+N" de la première position de focalisation établie. Puis le signal de focalisation F est de nouveau détecté et la

polarité est de nouveau déterminée (étapes 102 et 103).

Ces opérations sont répétées en même temps que l'on définit de façon répétée une position de foyer déplacée vers l'objet 9 d'un pas unitaire "+ N" à partir de la position "en cours" jusqu'à ce que F devienne supérieur à zéro, c'est-à-dire F >0, ce qui signifie que le faisceau laser annulaire est focalisé dans une position située sur un côté de l'objet 9 éloigné de la lentille 8 de condensation. Lorsque l'on détermine que F > 0, la séquence passe alors à l'étape 105 dans laquelle le signal de sortie "Dl" du capteur annulaire intérieur D1 est enregistré

dans une mémoire de l'unité de traitement.

Ensuite, le faisceau laser annulaire est de nouveau focalisé dans la position écartée d'un pas "-N" de la dernière position définie de focalisation dans laquelle il a été établi "F) 0". Ainsi, le faisceau laser est focalisé dans une position plus rapprochée, d'une distance N, de la lentille 8 de condensation que la dernière position de foyer établie. Ceci signifie que le faisceau laser est de nouveau focalisé dans la position située sur un c6té de l'objet 9 tourné vers la lentille 8 de condensation et qui est la plus proche

de l'objet 9. Le signal de sortie "D'2"-du capteur annu-

laire extérieur D2 est ensuite enregistré dans la mémoire

de l'unité de traitement (étape 107).

Puis les signaux de sortie enregistrés " Dl"

et "D'2" sont comparés l'un à l'autre (étape. 108).

Si D1 L D '2, la position de focalisation actuelle, à laquelle F 4 O, est déterminée comme étant la position optimale du foyer définissant un intervalle optimal de détection, et la position de l'objet 9 est détectée sur la base de la position actuelle du foyer et du signal F de focalisation qui est à présent calculée d'après les signaux de sortie "D'1" et D'2" (étape 109). Sur la base de la position ainsi détectée de l'objet 9, on peut déterminer la distance entre l'objet 9 et une

position prédéterminée de référence.

Par contre, si D1 > D'2, la position du foyer

est de nouveau modifiée afin que le faisceau laser annu-

laire soit focalisé dans une position écartée d'un pas "+N" de la position actuelle du foyer pour laquelle F< 0 (étape 110). A présent, la nouvelle position établie du foyer est déterminée comme étant la position optimale de focalisation ayant un intervalle optimal de détection, et la position de l'objet 9 est détectée sur la base de la position de focalisation "alors établie" et du signal de focalisation F qui est à présent calculé d'après les signaux de sortie "Dl" et "D2" (étape 111). De plus, sur la base de la position ainsi détectée de l'objet, on peut déterminer la distance de l'objet à la position

prédéterminée de référence.

Il convient de noter que la comparaison des signaux de sortie "D1'" et "D'2" à l'étape 108 est effectuée afin de différencier la position optimale de focalisation, c'est-à-dire de différencier celle, des deux positions de focalisation situées sur les deux c6tés de l'objet, qui est la plus proche de l'objet et donc celui, des deux intervalles de détection définis par les deux positions de focalisation, qui comprend

l'objet (voir figures 4 et 8).

La figure 10 est un organigramme montrant une forme modifiée de l'opération de détection de position

selon l'invention.

Tout d'abord, à l'étape 201, le faisceau laser annulaire est focalisé dans une position arbitraire et le signal F de focalisation est détecté d'après les signaux de sortie des capteurs annulaires intérieur

et extérieur D1 et D2. Ensuite, à l'étape 202, la pola-

rité du signal F de focalisation est déterminée afin de détecter si la position actuelle du foyer du faisceau laser annulaire se trouve sur un côté de l'objet, en cours d'examen, tourné vers la lentille 8 de condensation ou sur un côté de l'objet éloigné de la lentille 8 de condensation. Si F) 0-, la position du foyer du faisceau laser annulaire se trouve sur le côté de l'objet examiné éloigné de la lentille 8 de condensation, de sorte que

les moyens de réglage de la position du foyer sont action-

nés de façon à modifier la position du foyer en direction de la lentille 8 de condensation par un pas négatif "-N" à partir de la position actuelle (étape 203). Ensuite, la polarité du signal F de focalisation est différenciée à l'étape 204. Si F > 0, on répète le déplacement de

la position du foyer d'un pas unitaire "-N". Ces opéra-

tions des étapes 203 et 204 sont répétées jusqu'à ce que le signal F de focalisation devienne inférieur à

zéro Lorsque le signal F de focalisation devient infé-

rieur à zéro, la séquence passe à l'étape 207 et le signal de sortie "D'2" produit par le capteur annulaire extérieur D2, lorsque F< 0 est satisfait, est'enregistré

72515

dans la mémoire. Ensuite, à l'étape 208, les moyens de réglage de la position du foyer sont actionnés afin de focaliser de nouveau le faisceau laser sur la position espacée d'une distance unitaire "+N" de la position actuelle lorsque F< 0. Puis les signaux de sortie "Dl" produits par le capteur intérieur D1 correspondant à la position de foyer nouvellement établie, pour laquelle F > 0, sont enregistrés dans la mémoire de l'unité de

traitement (étape 209). Puis les signaux de sortie enre-

gistrés "D'2" et "Dl" sont comparés entre eux (étape 210). Si D1 > D'2, la position actuelle du foyer est déterminée comme étant la position optimale du foyer et. sur la base de cette position de foyer et du signal F de foyer, on détecte la position de l'objet. De plus, sur la base de la position ainsi détectée de l'objet, on détermine la distance de l'objet à une position de

référence prédéterminée.

Si, par ailleurs D'2 > D1, les moyens de réglage de la position du foyer sont de nouveau actionnés afin de focaliser le faisceau laser annulaire dans la position écartée d'une distance "-N" de -la position actuelle pour laquelle F < 0 (étape 215). Ensuite, le le signal F de focalisation correspondant à la position de foyer nouvellement établie est détecté et, sur la base de la position "actuelle" du foyer et du signal F de focalisation, on détecte la position de la surface

de l'objet (étape 217). De plus, sur la base de la posi-

tion ainsi détectée de l'objet, on détermine la distance

de l'objet à la position de référence prédéterminée.

Si le résultat de la discrimination effectuée à l'étape 202 indique que la polarité du signal F de

focalisation ou de foyer, juste après le début du fonc-

tionnement du dispositif, est F <0, la position du foyer du faisceau laser annulaire, à cet instant, se trouve sur le côté de l'objet tourné vers la lentille 8 de condensation. La position du foyer est alors modifiée dans le sens s'éloignant de la lentille 8 de condensation d'un pas "+N" à partir de la position actuelle (étape 205). Puis la polarité du signal de foyer F, correspondant à la position, nouvellement établie, du foyer est détermi- née à l'étape 206. Si F < 0, la séquence revient à l'étape 205. Les opérations effectuées aux étapes 205 et 206 sont répétées, en même temps que l'on définit de façon répétée une position de foyer déplacée vers l'objet à examiner, d'un pas unitaire "+N" à partir de la position actuelle". Lorsque le signal de foyer F devient supérieur à zéro, le signal de sortie "Dl" du capteur annulaire intérieur D1 est enregistré dans la mémoire de l'unité de traitement (étape 211). Ensuite, le faisceau laser est focalisé de nouveau dans la position écartée d'une distance "-N" de la position actuelle pour laquelle F >0 (étape 212), et le signal de sortie "D'2" du capteur extérieur D2, correspondant à la position nouvellement définie du foyer est enregistré dans la mémoire (étape 213). Puis les signaux de sortie "D'1" et "D'2" sont comparés l'un à l'autre à l'étape 214. Si D'2 > D1, -la position actuelle du foyer est déterminée comme étant la position optimale du foyer et, sur la base de la position actuelle du foyer et du signal de foyer F, on détecte la position de l'objet (étape 217). De plus,sur la base de la position ainsi détectée de l'objet, on

détermine la distance de l'objet à la position de référen-

ce prédéterminée.

Si, par ailleurs, D1 > D'2, les moyens de commande de la position du foyer sont de nouveau actionnés afin de focaliser de nouveau le faisceau annulaire sur la position écartée d'une distance "+N" de la position actuelle (étape 216). Puis la position de l'objet est détectée sur la base de la position nouvellement définie du foyer et du signal de foyer F correspondant à cette position de foyer (étape 217). De plus, sur la base de la position ainsi détectée de l'objet, on détermine

la distance de l'objet à la position de référence prédé-

terminée. Pendant le fonctionnement, lorsque le signal de foyer F devient égal à zéro, ceci signifie que la position du foyer du faisceau annulaire coincide avec la position de la surface de l'objet. La position de

l'objet est donc à ce moment détectée.

Si les intervalles de détection correspondant aux positions de foyer, définies séquentiellement et espacées de la distance unitaire N, se chevauchent, et lorsque la surface de l'objet à examiner se trouve dans l'une de ces parties de chevauchement, l'un ou l'autre des signaux de foyer F correspondant aux deux

positions de foyer situées dans des intervalles de détec-

tion se chevauchant partiellement peut être utilisé

pour la détection de la position de l'objet.

L'opération de détection décrite ci-dessus est commandée automatiquement par un micro-ordinateur logé dans l'unité 11 de traitement montrée sur la figure

1. En conséquence, il est possible d'effectuer un traite-

ment très rapide et donc une détection très rapide.

Bien que, dans les deux exemples précédents, on détecte

d'abord deux positions de foyer qui sont les plus rappro-

chées de la surface de l'objet à examiner et, sur la base du résultat de la comparaison des signaux de sortie "D1" et "D'2" des capteurs annulaires, on détermine la position optimale du foyer et, ensuite, on détecte la position de la surface de l'objet d'après le signal

du foyer F, ce mode opératoire n'est cependant pas limita-

tif. Il est possible, en variante, d'enregistrer tous

les signaux de foyer F correspondant à toutes les posi-

tions de foyer, ou d'enregistrer toutes les valeurs

détectées correspondant à toutes les positions de foyer.

Après discrimxnination de la position optimale du foyer,

on peut accéder à l'un des signaux de foyer enregis-

trés F ou à des valeurs détectées correspondant à la position de foyer optimale. Bien que dans les exemples précédents, la position optimale du foyer soit déterminée sur la base du changement de la polarité du signal de foyer F, ceci n'est pas limitatif. Par exemple, il est possible de détecter la position optimale du foyer sur la base du phénomène selon lequel l'intensité de la lumière pouvant être détectée par les moyens de détection d'état de foyer devient maximale lorsque la position du foyer est amenée auprès de l'objet à examiner, ceci étant décrit plus en détail ci-après. Dans une autre variante, les deux positions de foyer indiquées ci-dessus, situées sur les côtés opposés de l'objet à proximité étroite de ce dernier, sont d'abord détectées sur la base du changement de la polarité du signal F de foyer, puis on choisit, comme position optimale de foyer, celle des deux positions de foyer dont le signal de foyer ou de focalisation possède la valeur absolue la plus petite. En référence à présent à la figure 11, un dispositif de détection d'intervalle ou d'écartement

conforme à un autre aspect de l'invention sera décrit.

Etant donné que le dispositif de la figure 11 comprend des éléments similaires à ceux de l'agencement de la

figure 1, la description des éléments identiques ne

sera pas reprise ici uniquement à des fins de clarté, les mêmes références numériques étant affectées à des

éléments correspondants.

Le dispositif de cette forme de réalisation est conçu pour détecter l'intervalle ou l'écartement entre les positions des surfaces de deux objets tels

qu'un masque M et une tranche W utilisés dans la fabrica-

tion de dispositifs semiconducteurs tels que des circuits intégrés. La référence numérique 21 de cette figure désigne un circuit de commande des moyens 5 de réglage de la position de focalisation; la référence 22 désigne une unité de détection de signal de focalisation; et la référence numérique 23 désigne une unité de détection de quantité de lumière. Le circuit 21 de commande>l'unité 22 de détection de l'état de focalisation et l'unité 23 de détection de la quantité de lumière sont connectés

à l'unité de traitement 11.

En fonctionnement, conformément au principe

de détection de position décrit précédemment, les posi-

tions du premier objet M et du second objet W sont détec-

tées par détermination des positions optimales des foyers par rapport aux premier et second objets,respectivement, et par détection des signaux F de foyer correspondant aux positions de ces objets, respectivement. A partir des positions ainsi détectées des premier et second objets M et W, on détermine l'intervalle ou écartement de ces objets. Ainsi qu'on l'a décrit en référence à la figure 4, une linéarité satisfaisante entre la position d'un objet à détecter et le signal de foyer est assumée uniquement dans un intervalle de détection limité. Il est donc difficile de détecter les positions de deux objets écartés l'un de l'autre d'une distance importante enn'utilisant qu'un intervalle de détection qui est très étroit. En conséquence, des signaux de commande sont appliqués par l'unité 11 de traitement au circuit 21 de commande afin qu'il actionne les moyens 5 de réglage de la position du foyer pour faire modifier la position du foyer du faisceau laser et définir ainsi un intervalle de détection optimale par rapport aux premier et second

objets M et W, respectivement.

L'opération de détection d'écartement sera à présent décrite plus en détail. Tout d'abord, l'unité 11 de traitement transmet un signal de traitement au circuit 21 de commande ou d'attaque afin qu'il agisse sur les moyens 5 de réglage de la position du foyer pour définir une position de foyer la plus rapprochée de la lentille 8 de condensation. Ensuite, d'autres signaux de commande sont transmis par l'unité 11 de traitement au circuit 21 afin que les moyens 5 de réglage de la position du foyer soient actionnés pour déplacer progressivement la position du foyer dans une direction s'éloignant de la lentille 8 de condensation. Ainsi, on définitséquentiellement plusieurs intervalles de détection formant en fait un seul intervalle continu de détection, comme montré sur la figure 5. Lorsqu'un faisceau laser annulaire décrit en référence à la figure 1 est utilisé comme faisceau de détection et lorsqu'un capteur annulaire tel que celui montré sur la figure 3 est utilisé comme moyen 10 de détection d'état de foyer, le système optique du dispositif de la figure 11 est agencé de façon que, si le faisceau laser annulaire est focalisé exactement sur la surface d'un objet à examiner, le faisceau annulaire laser réfléchi par la surface de l'objet vers le séparateur 6 de faisceau à polarisation arrive juste sur la totalité de la surface du capteur annulaire 17 englobant les capteurs annulaires

intérieur et extérieur D1 et D2.

Lorsque, en fonctionnement, le faisceau laser est focalisé dans une position la plus rapprochée du premier objet M, l'intensité de la lumière réfléchie par le premier objet M et reçue par les moyens 10 de détection d'état de foyer devient maximale (sauf dans le cas o la position du foyer coincide avec la position du premier objet M, c'est-à-dire F = 0), comme montré sur la figure 12. La quantité de lumière reçue par les moyens 10 de détection de l'état du foyer est contrôlée en continu par l'unité 23 de détection de quantité de lumière. Ainsi, sur la base de l'état du foyer détecté en référence à un point focal particulier défini lorsque la quantité maximale de lumière est détectée par l'unité 23, la position du premier objet M est détectée à partir du signal de foyer émis par l'unité 22 de détection de signal de foyer. Ensuite, la position du foyer du faisceau laser est encore déplacée dans une direction s'éloignant de la lentille 8 de condensation. Lorsque le faisceau est focalisé dans la position la plus proche du second objet W, la quantité de lumière reçue par les moyens 10 de détection de l'état de foyer devient maximale, comme dans le cas de la détection de la position du premier objet M, de sorte que la position du second objet W est détectée d'après le signal de foyer obtenu à ce moment. En comparant la position ainsi détectée des premier et second objets M et W, on peut déterminer

l'écartement entre ces objets.

En ce qui concerne le faisceau de détection, on peut évidemment utiliser un faisceau analogue à un point, comme décrit précédemment. Cependant, l'utilisation d'un faisceau laser annulaire est avantageuse dans le cas o l'écartement entre deux objets doit être détecté (comme dans le cas présent), pour des raisons de précision de détection. La détection de position et d'écartement,

dans cette forme de réalisation, est effectuée conformé-

ment à un programme préalablement établi dans l'unité de traitement, comme dans les formes de réalisation précédentes. Le procédé de détection de position utilisé dans cette forme de réalisation n'est pas limité à la forme décrite et on peut utiliser les procédés décrits

en référence aux figures 9 et 10.

La figure 13 représente une autre forme de réalisation du dispositif de détection d'écartement selon l'invention. Etant donné que le dispositif de

cette forme de réalisation comprend des éléments similai-

res à ceux de la forme de réalisation de la figure 1, on ne décrira pas les éléments identiques, pour plus de simplicité, les mêmes références numériques étant

affectées aux éléments correspondants.

Dans le cas o l'écartement entre les surfaces

des objets présentant des facteurs de réflexion notable-

ment différents doit -être détecté, par exemple dans le cas d'un masque et d'une tranche, il est possible que la quantité de lumière reçue par les moyens 10 de

détection d'état de foyer change de façon très considéra-

ble en raison de la différence entre les facteurs de réflexion. A ce moment,il est difficile de parvenir à une détection précise. Habituellement, la plage de quantité optimale dans laquelle un photodétecteur présente une sensibilité satisfaisante est limitée, comme montré

sur la figure 14. Si la quantité de lumière est en-

deçà de la limite inférieure de la plage optimale, l'am-

plitude du courant d'obscurité ne peut pas être négligée.

Par contre, si la quantité de lumière est au-delà de

la limite supérieure de la plage optimale, le photodétec-

teur est saturé. Dans tous les cas, une détection correc-

te n'est pas assurée.

Dans cette forme de réalisation de l'inven-

tion, le dispositif comprend des moyens 27 de réglage de la quantité de lumière, conçus pour ajuster la quantité

de lumière devant être reçue par les moyens 10 de détec-

tion d'état de foyer de manière que, pendant l'opération de détection, les moyens 10 de détection d'état de foyer reçoivent de façon stable une quantité de lumière comprise dans la plage optimale. Ceci assure d'autres améliorations

concernant la précision de la détection. En ce qui concer-

ne les moyens 27 de réglage de la quantité de lumière, on peut utiliser un dispositif électro-optique comprenant

un cristal électro-optique PLZT ou analogue, un disposi-

tif à filtre ND, un dispositif à cristaux liquides, etc. Le mode de réglage de la quantité de lumière dans le dispositif de détection d'écartement de cette

forme de réalisation de l'invention sera à présent expli-

qué plus en détail en référence à la figure 15.

La référence numérique 27 de cette figure désigne les moyens de réglage de la quantité de lumière, la référence numérique 28 désigne un microordinateur,

la référence 29 désigne une interface destinée à l'appli-

cation des signaux de sortie des moyens 10 de détection d'état de foyer au micro-ordinateur 28, et les références D1 et D2 désignent des capteurs annulaires intérieur et extérieur tels que ceux représentés sur la figure 3. Lorsque le faisceau laser annulaire réfléchi par la surface d'un objet à examiner arrive sur la surface du photodétecteur 10, les signaux de sortie "Dl" et "D2" des capteurs annulaires intérieur et extérieur D1 et D2, produits en fonction de la position d'incidence du faisceau laser annulaire sur le photodétecteur 10, sont transmis par l'interface 29 au micro-ordinateur 28. Ces signaux de sortie "Dl" et "D2" sont traités

dans le micro-ordinateur 28 de façon que le signal diffé-

rentiel "D1-D2" soit normalisé par le signal d'intensité "D1+D2" et que l'on obtienne un signal de foyer ou de focalisation. Par ailleurs, en ce qui concerne le signal d'intensité "D1I+D2", il est déterminé si l'intensité est comprise ou non dans la plage de quantité de lumière optimale pour es photocapteurs 10. Si le niveau du signal d'intensité "D1+ D2" est en-deçà de la limite inférieure de la plage optimale, le microordinateur 28 applique un signal d'instruction aux moyens 27 de réglage de la quantité de lumière afin d'accroître la quantité

de lumière à appliquer à la surface de l'objet examiné.

Par contre, si le niveau du signal d'intensité "D1+D2" est au-delà de la limite supérieure de la plage optimale, le micro-ordinateur 28 transmet un signal d'instruction aux moyens 27 de réglage de la quantité de lumière afin de diminuer la quantité de lumière à appliquer à la

surface de l'objet. Lorsque le niveau du signal d'intensi-

té "D1+D2" est compris dans la plage optimale, aucune commande particulière n'est plus effectuée. Les opérations décrites ci-dessus sont réalisées conformément à un

programme qui est préalablement établi dans le micro-

ordinateur 28.

En ce qui concerne l'opération de réglage visant à augmenter ou diminuer la quantité de lumière à recevoir par les moyens 10 de détection de l'état de foyer, il est possible que des signaux de réglage ou d'instruction soient appliqués séquentiellement aux moyens 27 de réglage de la quantité de lumière afin de faire varier progressivement la quantité- de lumière de l'état initial jusqu'au niveau optimal, en même temps qu'il est déterminé de façon répétée si le niveau de l'intensité est approprié. Il est possible, en variante, que la différence entre le signal d'intensité détecté "D1+D2" et les limites supérieures ou inférieures de la plage optimale soit d'abord calculée et, sur la base du résultat de ce calcul, qu'un signal de réglage ou d'instruction soit appliqué aux moyens 27 de réglage de la quantité de lumière afin d'assurer un niveau se

trouvant dans la plage de quantité optimale.

La figure 16 représente un exemple des moyens

de réglage de la quantité de lumière. La référence numéri-

que 30 désigne sur cette figure un cristal électro-

optique tel que KH2PO4 ou analogue; la référence 31

désigne un polariseur; la référence 32 désigne un analy-

seur et la référence 33 un circuit d'attaque destiné

à appliquer un champ électrique au cristal électro-

optique 30. Le cristal électro-optique 30 est conçu de façon à faire varier sa caractéristique de double réfraction sous l'effet de l'application d'un champ électrique, l'amplitude de la variation (l'amplitude du changement de phase) dépendant de l'intensité du

champ électrique.

Ainsi, en fonction d'un signal de commande provenant du micro-ordinateur 28, le circuit d'attaque 33 est actionné afin d'appliquer un champ électrique d'amplitude prédéterminée au cristal électro-optique de façon à ajuster la quantité de lumière passant

à travers les moyens 27 de réglage de quantité de lumière.

Bien que, dans la forme de réalisation précé-

dente, les moyens de réglage de la quantité- de lumière.

aient été décrits et illustrés comme étant disposés entre la lentille 2 de collimation et le miroir conique 3, ils peuvent être placés en tout point situé en amont du photocapteur. De plus, àa la place des moyens décrits de réglage de quantité de lumière, on peut régler la

puissance de sortie de la source laser.

La détection de position et la détection d'écartement peuvent être effectuées dans cette forme de réalisation du dispositif selon l'invention, sur la base de la détection de signaux de foyer, comme dans le cas de la forme de réalisation précédente. Ainsi, on peut parvenir à une détection rapide et très précise également avec cette forme de réalisation. Cette forme

de réalisation du dispositif selon l'invention est parti-

culièrement efficace pour la détection de position et/ou d'écartement dans le cas o les facteurs de réflexion des objets détectés diffèrent notablement, ou bien dans le cas o les premier et second objets, dont l'écartement doit être détecté, présentent des facteurs de réflexion

notablement différents. De plus, cette forme de réalisa-

tion est efficace dans le cas o la puissance de sortie

de la source de lumière varie notablement.

La figure 17 représente un dispositif de réglage d'intervalle ou d'écartement conforme à un autre aspect de la présente invention. Etant donné que cette forme de réalisation comprend des éléments similaires à ceux de la forme de réalisation de la figure 1, la

description des éléments identiques ne sera pas reprise

uniquement pour plus de clarté, les mêmes références

numériques étant affectées aux éléments correspondants.

Sur la figure 17, les références numériques 24 désignent des moteurs d'entraînement, les références 25 désignent des vis d'avance accouplées aux moteurs d'entraînement 24 afin d'être entraînées par ces derniers, les références 26 désignent des embases destinées à supporter les moteurs d'entraînement 24, et les références

34 désignent des circuits de commande des moteurs, connec-

tés aux moteurs d'entraînement 24.

En fonctionnement, l'écartement- entre les positions des surfaces d'un premier objet M et d'un second objet W est détecté sensiblement de la manière décrite en référence à la figure 11. A ce moment, dans

l'unité 11 de traitement, l'amplitude détectée de l'écar-

tement est comparée à un écartement prédéterminé qui doit être maintenu entre les positions des surfaces

des premier et second objets M et W (l'écartement prédé-

terminé étant désigné ci-après "écartement de référence").

Autrement dit, l'unité 11 de traitement détecte la diffé-

rence entre l'écartement détecté et l'écartement de référence, et elledétermine également l'écartement qui est le plus grand- des deux. Selon le résultat de la détection, l'unité 11 de traitement applique un signal de commande à l'un ou à chacun des circuits 34 de commande des moteurs afin d'actionner au moins l'un des moteurs d'entraînement 24 pour que l'écartement entre les premier et second objets M et W devienne égal à l'écartement de référence. En mettant en marche l'un des moteurs d'entraînement 24 ou les deux moteurs, on fait tourner l'une des vis d'avance 25 ou les deux vis, ce qui provoque un déplacement vers le haut et/ou vers le bas de l'un des supports ou des deux supports des premier et second objets, chaque support comportant une partie filetée en prise avec l'une, correspondante, des vis d'avance 25. Ainsi, l'écartement entre les premier et second objets M et W est ajusté. De cette manière, on peut

effectuer un réglage rapide et très précis de l'écartement.

La figure 18 représente un dispositif de réglage d'inclinaison conforme à un autre aspect de la présente invention. Autrement dit, le dispositif de cette forme de réalisation est conçu non seulement

pour détecter l'écartement entre deux objets, mais égale-

ment pour détecter - l'inclinaison de chacun des deux

objets. De plus, un réglage de l'écartement et de l'incli-

naison est possible.

Comme montré sur la figure 18, le dispositif de cette forme de réalisation comprend trois moyens a - 5c de réglage de position de foyer, trois moyens 10a - 10c de détection d'état de foyer, une unité 11 de traitement connectée aux moyens 5a - 5c de réglage de position de foyer et aux moyens 10a - 10c de détection d'état de foyer. Tous ces éléments assument sensiblement les mêmes fonctions que les éléments correspondants

décrits en référence aux formes de réalisation précéden-

tes. Le dispositif de la figure 18 comprend en outre une table 35 dans laquelle sont logés trois jeux de moyens d'entraînement, similaires chacun à ceux montrés sur la figure 17, destinés à régler, en trois points, l'écartement entre le premier objet M et le second objet

2S72515

W. Dans le fonctionnement du dispositif de la forme de réalisation de la figure 18, la position de la surface de chacun des premier et second objets M et W est détectée, en trois points de cette surface, à l'aide des trois jeux de systèmes de détection de position (5a, 10a; 5b, lOb; 10a, 10c). L'information de position de chacune des surfaces des premier et second objets M et W, par rapport aux trois points de cette surface, est traitée, par l'unité 11, et des signaux appropriés de commande sont transmis par l'unité 11 de traitement aux trois jeux de moyens d'entraînement (non représentés sur la figure 18) afin de déplacer le second objet W ou de déplacer la table 35 portant le second objet W. En effectuant une détection en trois points, sur la surface de chacun des premier et second objets, on détecte toute inclinaison de chacun

-de ces objets ainsi que leur écartement. De plus, l'incli-

naison et l'écartement peuvent être réglés en fonction

du résultat de la détection.

Un exemple des moyens d'entraînement destinés

à modifier l'écartement et/ou l'inclinaison est repré-

senté sur la figure 19A. La référence numérique 24 de

cette figure désigne un moteur d'entrafnement; la réfé-

rence 25 désigne une vis d'avance; et la référence 36 désigne un support destiné à porter le second élément W ou la table 35 et comportant une partie filetée. En réalité, comme décrit, le dispositif de la figure 18 comporte trois jeux de ces moyens d'entraînement montrés sur la figure 19A. En réponse au signal de commande

provenant de l'unité 11 de traitement, le moteur d'entrai-

nement 24 fait tourner la vis d'avance 25, ce qui provoque un déplacement du support 36 vers le haut ou vers le bas, sans le faire tourner. En déplaçant le support 36, on déplace sensiblement vers le haut ou vers le bas la partie du second objet W (ou de la table 35) porté par le support 36. En effectuant ce réglage de position par rapport aux deux autres points du second objet W, on peut ajuster l'inclinaison du second objet par rapport au premier objet M, ainsi que l'écartement entre les premier et second objets. Il est évident que le réglage de position peut être également réalisé par rapport au premier objet, comme dans le cas de la forme

de réalisation de la figure 17.

La figure 19B représente un autre exemple des moyens d'entraînement. Dans cette forme de réalisation, les moyens d'entraînement comprennent un actionneur

piézo-électrique comportant un empilage d'éléments piézo-

électriques.En fonction d'un signal de commande provenant de l'unité 11 de traitement, des moyens d'entraînement, non représentés, sont actionnés de façon à appliquer

une tension électrique aux éléments piézo-électriques.

Ainsi, les éléments piézo-électriques sont dilatés ou contractés de façon à déplacer vers le haut ou vers le bas la partie du second objet W (ou de la table 35)

porté par l'actionneur piézo-électrique..

La figure 20 représente un appareil d'aligne-

ment constituant un autre aspect de la présente invention, lequel appareil est agencé de façon à établir l'alignement

entre deux objets, dans trois dimensions.

L'appareil de la figure 20 comprend trois systèmes 381 - 383 de détection de position, un moteur d'entraînement 241 destiné à faire tourner le premier objet M, des moteurs d'entraînement 242 et 243 destinés à déplacer le second objet W dans les directions X et Y, et des moteurs d'entraînement 244 - 246 qui peuvent être commandés indépendamment de façon à déplacer les parties correspondantes du second objet W, sensiblement vers le haut et vers le bas. Les références A1i- désignent des repères d'alignement formés sur le premier objet M, et les références A2 désignent des repères d'alignement formés sur le second objet W. Ges repères d'alignement A1 - A2 sont prévus pour faciliter l'alignement des premier et second objets M et W par rapport aux directions

X, Y, Q (rotation).

Chacun des systèmes 381 - 383 de détection de position comprend un montage optique tel que celui montré sur la figure 11 afin de détecter la position dans la direction Z, de chacun des premier et second objets M et W par rapport à l'un, associé, de trois points du premier ou du second objet. Dans cette forme de réalisation, un faisceau ponctuel est utilisé comme pour le faisceau de - détection décrit en référence aux formes de réalisation précédentes. De plus, de même que pour les moyens 10 de détection d'état de foyer tels que montrés sur la figure 1, on utilise un capteur

à surface comprenant des réseaux de dispositifs à cou-

plage de charge (CCD). Pour faciliter la détection de la position par rapport à la direction Z, la surface du capteur est divisée de façon à définir deux régions qui peuvent être mises en oeuvre essentiellement de la même manière que celle décrite pour les deux capteurs D1 et D2 tels que montrés sur la figure 3. Autrement dit, d'après les signaux de sortie des deux régions du capteur, on obtient un signal de foyer comme dans

les formes de réalisation précédentes.

De plus, chacun des systèmes 381 - 383 de détection de position comprend un système optique destiné à former une image de l'un, correspondant, des repères d'alignement de chacun des premier et second objets M et W. Ce système optique de formation d'image est destiné à détecter des positions, à l'un, associé, des trois points, de chacun des premier et second objets

M et W par rapport aux directions X et Y. Plus particuliè-

rement, dans l'opération de détection de positions X-

Y, le repère associé d'alignement est d'abord irradié par le faisceau laser ponctuel fourni par la source laser 1 (comme montré sur la figure 11), faisceau dont le diamètre est ajusté par les moyens 5 de réglage de position de foyer afin d'assurer l'illumination de toute la surface du repère d'alignement. Puis le faisceau laser réfléchi par la surface de l'objet est capté par le système optique de formation d'image afin qu'une image du repère d'alignement soit formée sur le capteur

à surface. Etant donné que l'alignement X et Y est effec-

tué après l'achèvement du positionnement dans la direction Z, une image nette du repère d'alignement est formée sur le capteur. De cette manière, les images des repères d'alignement A1 et A2 correspondant à l'un des trois

points sont formées sur le même capteur.

Ensuite, en détectant les positions de ces repères d'alignement par rapport aux coordonnées X et Y définies dans le capteur à surface, on peut détecter les positions X et Y de chacun des premier et second

objets, en l'un des trois points.

De cette manière, la détection de position par rapport aux directions X et Y est effectuée en chacun

des deux points restants, de sorte que la position relati-

ve de l'un des premier et second objets par rapport à l'autre, dans les directions X, Y et 0 (rotation) est détectée. Le positionnement des deux objets M et W dans la direction Z est effectué de la manière suivante: tout d'abord, des signaux de commande sont transmis par l'unité 11 de traitement au circuit 34 de commande afin qu'il fasse tourner les moteurs d'entraînement 244 - 246 sur des angles prédéterminés, en fonction de l'information de position détectée dans la direction Z aux trois points. Ainsi, une table portant le second

objet W est déplacée dans la direction Z et/ou est incli-

née afin qu'une distance prédéterminée soit établie entre la totalité de la surface du premier objet M et la totalité de la surface du second objet W. Ensuite, sur la base de l'information de position détectée par rapport aux directions X, Y et O, des signaux de commande sont appliqués par l'unité 11 de traitement au circuit 34 de commande afin qu'il fasse tourner les moteurs d'entraînement 241 -243 sur des angles prédéterminés pour que les premier et second objets M et W soient amenés en alignement mutuel dans ces directions. On réalise ainsi un alignement complet dans trois directions entre les premier et second objets M et W. Conformément à l'invention et comme décrit

précédemment, on assure un intervalle de détection nota-

blement élargi tout en conservant une détection rapide et très précise. En outre, on peut réaliser non seulement la détection de position et de distance, mais également

la détection et le réglage de l'espacement ou écartement.

De plus, il est possible de procéder à un alignement de deux objets dans trois dimensions conformément à

l'invention. La présente invention peut donc être appli-

quée efficacement à un appareil d'alignement et d'exposi-

tion pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs,

ainsi qu'à undispositif de réglage d'écartement.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvEnt être apportées au dispositif décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de détection de position destiné à détecter la position d'un objet, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) destines à produire un faisceau lumineux et à irradier l'objet (9) avec ce faisceau lumineux, des moyens (8) destinés à focaliser le faisceau lumineux provenant des moyens de production, des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier la position dans laquelle le faisceau lumineux est focalisé par lesdits moyens de focalisation, des premiers moyens (10) de détection destinés à recevoir le faisceau lumineux réfléchi par l'objet afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur l'objet, et des seconds moyens de détection destinés à détecter la position de l'objet d'après la détection de l'état d'incidence du faisceau lumineux sur l'objet par lEsdits

premiers moyens de détection.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage de position de foyer comprennent un élément optique (14) à distance

focale variable.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de production produisent un faisceau lumineux ayant, - en section transversale,

une forme annulaire.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection comprennent un photocapteur présentant plusieurs zones

(D1, D2) de réception de la lumière.

5. Dispositif de détection de position destiné à détecter la position d'un objet, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) destinés à produire un faisceau lumineux et à irradier l'objet (9) avec ce faisceau lumineux, des moyens (8) destinés à focaliser

le faisceau lumineux produit par lesdits moyens de produc-

tion, des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier la position dans laquelle le faisceau lumineux est focalisé par lesdits moyens de focalisation, des premiers moyens (23) de détection destinés à recevoir les faisceaux lumineux réfléchis par l'objet afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur l'objet, des deuxièmes moyens (27) destinés à détecter une position de foyer optimale pour le faisceau lumineux, d'après le résultat de détection par lesdits premiers moyens de détection, et des troisièmes moyens de détection destinés à détecter la position de l'objet d'après la détection, par lesdits premiers moyens de détection, de l'état d'incidence du faisceau lumineux sur l'objet

lorsque ce faisceau est focalisé après la position optima-

le de foyer détectée par lesdits deuxièmes moyens de détection.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection

détectent la quantité de lumière qu'ils reçoivent.

7. Dispositif de détection de position destiné à détecter la position d'un objet, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) destinés à produire un

faisceau lumineux de section transversale de forme annu-

laire et à irradier un objet (9) avec le faisceau lumineux des moyens (8) destinés à focaliser le faisceau lumineux produit par lesdits moyens de production, des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier

la position dans laquelle le faisceau lumineux est focali-

sé par lesdits moyens de focalisation, des premiers moyens (10) de détection destinés à recevoir le faisceau lumineux réfléchi par l'objet afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux annulaire sur l'objet, des moyens (19) disposés sur un axe optique des moyens de production et destinés à intercepter un faisceau lumineux indésiré réfléchi par l'objet, et des seconds moyens de détection destinés à détecter la position de l'objet sur la base de la détection, par lesdits premiers moyens de détection, de l'état d'incidence

du faisceau lumineux annulaire sur l'objet.

8. Dispositif selon la revendication 7,

caractérisé en ce que les moyens d'interception compren-

nent un élément destiné à arrêter le faisceau lumineux réfléchi par l'objet et convergeant vers un point proche de l'élément d'arrêt de la lumière, lorsque l'objet

est placé à l'extérieur d'un intervalle de détection.

9. Dispositif de détection d'écartement destiné à détecter l'écartement entre des premier et second objets, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) destinés à produire un faisceau lumineux et à irradier chacun des premier et second objets (M, W) avec le faisceau lumineux, des moyens (8) destinés à focaliser le faisceau lumineux produit par lesdits moyens de production, des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier

la position dans laquelle le faisceau lumineux est foca-

lisé par lesdits moyens de focalisation, des premiers moyens (10) de détection destinés à recevoir le faisceau lumineux réfléchi par chacun des premier et second objets afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur chacun des premier et second objets pour produire des signaux de sortie dépendant des positions des premier et second objets, respectivement, et des seconds moyens de détection destinés à détecter l'écartement entre les premier et second objets d'après les signaux de

sortie produits par les premiers moyens de détection.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de réglage de position de foyer comprennent un élément optique (14) à distance

focale variable.

11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection comprennent un photocapteur (17) présentant plusieurs

zones (Dl, D2) de réception de lumière.

12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection

comprennent un élément capteur d'image.

13. Dispositif de détection d'écartement destiné à détecter l'écartement entre des premier et second objets, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) destinés à produire un faisceau lumineux et irradier chacun des premier et second objets avec le faisceau lumineux, des moyens (8) destinés à focaliser

le faisceau lumineux produit par lesdits moyens de produc-

tion, des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier la position dans laquelle le faisceau lumineux est focalisé par lesdits moyens de focalisation, des premiers moyens (10) de détection destinés à recevoir le faisceau lumineux réfléchi par chacun des premier et second objets afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur chacun des premier et second objets pour produire des signaux de sortie dépendant des positions des premier et second objets, respectivement, des moyens (27) de commande agissant sur le faisceau lumineux produit par lesdits moyens de production afin que pratiquement la même quantité de lumière soit reçue par les premiers moyens de détection en ce qui concerne les faisceaux lumineux réfléchis par les premier et second objets, respectivement, 'et des seconds moyens de détection destinés à détecter l'écartement entre les premier et second objets d'après les signaux de

sortie produits par les premier moyens de détection.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un élément (30) agissant de façon à réguler la quantité

de lumière transmise en fonction d'un signal électrique.

15. Dispositif de détection d'écartement destiné à détecter l'écartement entre des premier et second objets, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) de production d'un faisceau

lumineux ayant, en section transversale, une forme annu-

laire, destinés à irradier chacun Ides premier et second objets (M, W) avec le faisceau lumineux, des moyens (8) destinés à focaliser le faisceau lumineux produit par lesdits moyens de production, des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier la position dans laquelle le faisceau lumineux est focalisé par les moyens de focalisation, des premiers moyens (10) de détection destinés à recevoir le faisceau lumineux réfléchi par chacun des premier et second objets afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur chacun des premier et second objets pour produire des signaux de sortie dépendant des positions des premier et second objets, respectivement, et des seconds moyens de détection destinés à détecter l'écartement entre les premier et second objets d'après les signaux de

sortie produits par les premiers moyens de détection.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection comprennent un photocapteur (17) présentant plusieurs zones (D1, D2) de réception de la lumière disposées concentriquement.

17. Dispositif de réglage d'écartement destiné à régler l'écartement entre des premier et second objets, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) destinés à produire un faisceau lumineux et à irradier chacun des premier et second objets (M, W) avec le faisceau lumineux, des moyens (8) destinés à focaliser le faisceau lumineux produit par lesdits moyens de production, des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier la position dans laquelle le faisceau lumineux est focalisé par lesdits moyens de focalisation, des premiers moyens (10) de détection destinés a recevoir le faisca! lumineux réfléchi par chacun des premier et second objets afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur chacun des premier et second objets pour produire des signaux de sortie dépendant des positions des premier et second objets, respectivement, des seconds moyens de détection destinés à détecter l'écartement entre les premier et second objets d'après les signaux de sortie produits par les premiers moyens de détection, et des moyens (11) destinés à comparer, à une référence prédéterminée, l'écartement entre les premier et second objets, tel que détecté par lesdits seconds moyens de détection, et à modifier l'écartement entre les premier

et second objets d'après le résultat de comparaison.

18. Appareil d'alignement en trois dimensions destiné à aligner un premier objet avec un second objet dans trois dimensions, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) destinés à produire un faisceau lumineux et à irradier chacun -des premier et second objets (M, W) avec le faisceau lumineux, des moyens (8) destinés à focaliser le faisceau lumineux produit par les moyens de production, - des moyens (5) de réglage de position de foyer destinés à modifier

la position dans laquelle le faisceau lumineux est foca-

lisé par lesdits moyens de focalisation, des premier moyens de détection (381 - 383) destinés à recevoir le faisceau lumineux réfléchi par les premier et second objets afin de détecter l'état d'incidence du faisceau lumineux sur chacun des premier et second objets pour produire des signaux de sortie dépendant des positions des premier et second objets, respectivement, dans l'une des trois dimensions, des deuxièmes moyens de détection destinés à détecter l'écartement entre les premier et second objets d'après les signaux de sortie produits par les premiers moyens de détection, des troisièmes moyens de détection destinés à détecter un écart de position entre les premier et second objets dans deux dimensions autres que la dimension précitée, et des moyens (34) destinés à détecter le premier objet par rapport au second objet d'après les résultats de la détection effectuée par les deuxièmes et troisièmes

moyens de détection.