JP2001091212A - Displacement-measuring device - Google Patents

Displacement-measuring device

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JP2001091212A
JP2001091212A JP26885599A JP26885599A JP2001091212A JP 2001091212 A JP2001091212 A JP 2001091212A JP 26885599 A JP26885599 A JP 26885599A JP 26885599 A JP26885599 A JP 26885599A JP 2001091212 A JP2001091212 A JP 2001091212A
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measurement
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浩二 大森
Eiji Tsujimura
映治 辻村
Kazutake Nagatsuka
一毅 永塚
Atsuro Tanuma
敦郎 田沼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement-measuring device having advantages of both one-point measurement type and scan-type arbitrarily switchable according to the use form, and to correct an error in the direction of height in each measurement point, in spite of the scan-type device and to accurately obtain the displacement amount without increase in the volume of correction data. SOLUTION: A displacement calculating means 21 calculates and outputs the displacement of a surface to be measured according to the output of a photodetecting element 6. A mode setting means 25 controls a light source 2 and a deflecting means to be switched to light beam have irradiated in one point to the surface to be measured or to scan the surface. A correction data creating means 26 generates correction data according to the moving amount output from a correcting machine 40 to detect errors in the displacement detecting direction at the time of a calibration mode and the displacement at that time and stores the data in a correction data storage means 28. In normal mode, a displacement correcting means 27 corrects the displacement according to the correction data and outputs the same.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象の測定面
の変位量を非接触で測定する変位測定装置に係り、特
に、測定光の走査状態を可変して多様な測定が行える変
位測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement measuring apparatus for measuring a displacement of a measuring surface of a measuring object in a non-contact manner, and more particularly to a displacement measuring apparatus capable of changing a scanning state of a measuring light to perform various measurements. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、従来の1点型の変位測定装置を
示す側面図である。装置50は、光源51からのレーザ
ビームを測定対象物10の測定対象面10aに照射し、
その照射点Pの像を結像レンズ53によって受光素子5
4の受光面54aに結像させる構成である。これによ
り、測定対象物10が高さ(Z方向)に移動すると(対
象面10aに変位があると)、照射点PがP’あるいは
P”に移動し、対応して受光素子54の受光面54aの
結像点Kの位置がK’あるいはK”に移動する。受光素
子54は、この結像点Kの位置に対応した検出信号を出
力し、この信号の変化量に基づき測定対象物10の対象
面10aの変位量を演算出力できる。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a side view showing a conventional one-point displacement measuring device. The device 50 irradiates a laser beam from the light source 51 to the measurement target surface 10a of the measurement target 10,
The image at the irradiation point P is converted into a light receiving element 5 by an imaging lens 53.
No. 4 light-receiving surface 54a. Thus, when the measurement object 10 moves in the height (Z direction) (when the object surface 10a is displaced), the irradiation point P moves to P ′ or P ″, and the light receiving surface of the light receiving element 54 correspondingly moves. The position of the imaging point K at 54a moves to K 'or K ". The light receiving element 54 outputs a detection signal corresponding to the position of the image forming point K, and can calculate and output a displacement amount of the target surface 10a of the measurement target 10 based on a change amount of this signal.

【0003】一方、図9に示すのは、走査型変位測定装
置を示す斜視図である。この走査型変位測定装置60
は、光源61から出力されるレーザビームを偏向装置6
2によって一定角度内の範囲で偏向させる構成である。
偏向されたレーザビームは、レンズ63によってその光
軸が平行に移動する光として測定台11上の測定対象物
10の対象面10aに照射される。照射点Pのレーザビ
ームは、X方向に所定幅を有して直線状に往復あるいは
片道走査され、照射点Pの像は第1の円筒面のレンズ
(シリンドリカルレンズ)64及び第2の円筒面レンズ
65によって受光素子66の受光面66aに結像され
る。上記構成によれば、受光素子66からは測定対象物
10の対象面10aの走査に対応した検出信号が出力さ
れ、同X方向の変位量を連続して測定できる。
FIG. 9 is a perspective view showing a scanning displacement measuring device. This scanning displacement measuring device 60
Converts the laser beam output from the light source 61 into a deflection device 6
2, the light is deflected within a certain angle range.
The deflected laser beam is irradiated by the lens 63 on the target surface 10a of the measurement target 10 on the measurement table 11 as light whose optical axis moves in parallel. The laser beam at the irradiation point P is linearly reciprocated or one-way scanned with a predetermined width in the X direction, and the image of the irradiation point P is formed by a first cylindrical lens (cylindrical lens) 64 and a second cylindrical surface. An image is formed on the light receiving surface 66a of the light receiving element 66 by the lens 65. According to the above configuration, a detection signal corresponding to scanning of the target surface 10a of the measurement target object 10 is output from the light receiving element 66, and the displacement amount in the same X direction can be continuously measured.

【0004】このような走査型の装置60によれば、装
置60あるいは測定対象物10を移動させずとも、X方
向の変位量を高速に測定することができる利点を有す
る。例えば、1点測定型の装置50を用いて測定対象物
10をX方向に相対移動させる為に用いられるモータは
偏向装置62の走査速度に比して極めて低速であるた
め、測定対象物10の対象面10a全体の測定に時間が
かかった。また、モータの移動精度に影響されやすく細
かいピッチで測定することができない。
According to such a scanning type device 60, there is an advantage that the displacement amount in the X direction can be measured at high speed without moving the device 60 or the object 10 to be measured. For example, the motor used to relatively move the measurement target 10 in the X direction using the one-point measurement type device 50 is extremely slow compared to the scanning speed of the deflecting device 62. It took time to measure the entire target surface 10a. In addition, the measurement is easily affected by the movement accuracy of the motor and cannot be measured at a fine pitch.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走査型
の装置60では、偏向装置62におけるレーザビームの
走査が高速であるため、人間の目には測定光が線状に見
えるようになる。そして、実際の走査幅は、有効走査幅
(測定可能なX方向の範囲)より広く設定して余裕を持
たせているため、この有効走査幅を目視確認することが
できなかった。これにより、測定対象物10を測定する
ために装置60と測定対象物10の相対的な位置決めに
手間がかかった。
However, in the scanning device 60, the scanning of the laser beam by the deflecting device 62 is performed at a high speed, so that the measuring light appears linear to human eyes. Since the actual scanning width is set wider than the effective scanning width (the range in the X direction that can be measured), the effective scanning width cannot be visually confirmed. As a result, the relative positioning between the device 60 and the measurement target 10 for measuring the measurement target 10 was troublesome.

【0006】また、走査型の装置60は、例えば200
0回/秒という非常に高速な走査を行うため、1点型の
装置50で使用した測定処理系はこの速度に対応でき
ず、走査型の装置60用の特別な測定処理系が必要であ
った。例えば、アナログの時間送りレコーダや、X−Y
レコーダなど汎用の測定処理系が使用できない。このよ
うに、高速な測定を可能とした走査型の装置60である
が、一方、1点型の利点である簡便な変位量測定は行え
ない。
Further, the scanning type device 60 is, for example, 200
Since the scanning is performed at a very high speed of 0 times / sec, the measurement processing system used in the one-point type device 50 cannot cope with this speed, and a special measurement processing system for the scanning type device 60 is required. Was. For example, analog time feed recorder, XY
A general-purpose measurement processing system such as a recorder cannot be used. As described above, the scanning device 60 is capable of high-speed measurement, but it cannot perform simple displacement measurement, which is an advantage of the one-point type.

【0007】ところで、走査型の装置60においては、
走査方向Xに直線状の複数の測定点Pを有するが、この
各測定点Pにおける変位測定量の直線性を補正する必要
が生じる。即ち、基準となる平面の変位量を測定したと
き、走査した各複数点の変位量はこの高さ方向(Z方
向)で一様とはならず誤差が生じる。これは三角測量方
式が有する誤差、及び装置の光学系が有する焦点精度や
組み立て誤差を要因とする。この誤差を補正するために
は、各測定点P別に高さ方向(Z方向)の分解能に合わ
せた数だけの補正値を記憶させておく必要が生じる。例
えば、X方向の走査範囲30mmに100個の測定点P
を有し、各測定点Pが変位方向(Z方向)に12Bit
(4096)の測定分解能を有しているとすると、これ
らを乗算した合計値40960個もの補正値のデータが
必要となり、この補正値のデータを格納するために記憶
手段の容量が増大することとなる。
By the way, in the scanning type device 60,
Although there are a plurality of linear measurement points P in the scanning direction X, it is necessary to correct the linearity of the displacement measurement amount at each of the measurement points P. That is, when the displacement of the reference plane is measured, the displacement of each of the plurality of scanned points is not uniform in the height direction (Z direction), and an error occurs. This is due to an error of the triangulation method, a focus accuracy and an assembly error of the optical system of the apparatus. In order to correct this error, it is necessary to store as many correction values as the number corresponding to the resolution in the height direction (Z direction) for each measurement point P. For example, 100 measurement points P in a scanning range of 30 mm in the X direction
And each measurement point P is 12 bits in the displacement direction (Z direction).
Assuming that it has a measurement resolution of (4096), data of a total of 40960 correction values obtained by multiplying these data is required, and the capacity of the storage means increases in order to store the data of the correction values. Become.

【0008】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、1点測定型および走査型のいずれの利
点も有して使用形態に応じて任意に切り替えることがで
きる変位測定装置を提供することを目的としている。ま
た、走査型の構成でありながら各測定点における高さ方
向の誤差を補正でき、補正データの容量が増大すること
なく変位量を正確に得ることができる変位測定装置を提
供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a displacement measuring device which has both advantages of a one-point measuring type and a scanning type and which can be arbitrarily switched according to a use mode. It is intended to provide. It is another object of the present invention to provide a displacement measuring device that can correct a height error at each measurement point while having a scanning type configuration, and can accurately obtain a displacement amount without increasing the volume of correction data. I have.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の変位測定装置は、測定対象面に走査した光
を照射させ、受光素子の受光面上に形成された結像点の
検出位置に基づき、前記測定対象面の変位量を非接触で
測定する変位測定装置において、前記測定対象面に照射
するための光を出射する光源と、前記光源から出射され
た光を前記測定対象面上で所定方向に走査自在な偏向手
段と、前記受光素子から出力された前記結像点の検出位
置に対応する検出信号に基づき、前記測定対象面の変位
量を演算出力する変位演算手段と、前記偏向手段により
走査された光の測定対象面上での照射点の位置を検出す
る走査検出手段と、前記光源及び偏向手段を制御して前
記測定対象面に照射する光を走査する状態、あるいは1
点のみ照射する状態に切り替えるものであり、前記走査
検出手段で検出された光の照射点の位置に基づき前記測
定対象面上の1点に前記光が照射されるよう制御する処
理手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a displacement measuring apparatus according to the present invention irradiates scanned light onto a surface to be measured to detect an image forming point formed on a light receiving surface of a light receiving element. In a displacement measurement device that measures a displacement amount of the measurement target surface in a non-contact manner based on a position, a light source that emits light for irradiating the measurement target surface, and a light that is emitted from the light source and the measurement target surface A deflecting unit that can be scanned in a predetermined direction, a displacement calculating unit that calculates and outputs a displacement amount of the measurement target surface based on a detection signal corresponding to a detection position of the imaging point output from the light receiving element; Scanning detection means for detecting the position of the irradiation point on the measurement target surface of the light scanned by the deflection means, and a state in which the light source and the deflection means are controlled to scan the light to be irradiated on the measurement target surface, or 1
Processing means for switching to a state of irradiating only a point, and processing means for controlling so that one point on the measurement target surface is irradiated with the light based on the position of the irradiation point of the light detected by the scanning detection means. It is characterized by having.

【0010】また、光軸周りに均等な結像特性を有する
複数の集光レンズが前記照射点の走査方向に沿って配置
され、前記照射点からの測定光を収束させる集光レンズ
アレイと、光軸周りに均等な結像特性を有する結像レン
ズが前記照射点の走査方向に沿って所定数の前記集光レ
ンズごとに構成され、前記収束された測定光を前記受光
素子の受光面に出射し、該受光面上に結像点を形成させ
る結像レンズアレイと、前記受光素子を前記結像レンズ
ごとに有する受光素子群と、を備えた構成としてもよ
い。
[0010] A plurality of condenser lenses having uniform imaging characteristics around the optical axis are arranged along the scanning direction of the irradiation point, and a condenser lens array for converging measurement light from the irradiation point; An imaging lens having uniform imaging characteristics around the optical axis is formed for each of a predetermined number of the condenser lenses along the scanning direction of the irradiation point, and the converged measurement light is applied to a light receiving surface of the light receiving element. An imaging lens array that emits light and forms an imaging point on the light receiving surface, and a light receiving element group having the light receiving element for each of the imaging lenses may be provided.

【0011】また、前記変位量の検出方向に沿って前記
装置と基準用の測定対象面とを相対的に移動制御し、該
移動時の移動量を検出する補正機を備え、前記処理手段
は、前記補正機から出力される移動量と、前記変位演算
手段から出力される変位量の差分に基づき補正データを
生成する校正モードを有し、通常測定時には前記変位演
算手段から出力された変位量の検出方向の誤差を該変位
量に対応する前記補正データを用いて補正する構成とし
てもよい。
The apparatus further includes a compensator for relatively controlling the movement of the apparatus and the reference measurement target surface along the direction of detection of the displacement, and detecting the movement during the movement. A calibration mode for generating correction data based on a difference between the movement amount output from the compensator and the displacement amount output from the displacement calculation means, and the displacement amount output from the displacement calculation means during normal measurement. May be corrected using the correction data corresponding to the displacement amount.

【0012】また、光軸周りに均等な結像特性を有する
複数の集光レンズが前記照射点の走査方向に沿って配置
され、前記照射点からの測定光を収束させる集光レンズ
アレイと、光軸周りに均等な結像特性を有する結像レン
ズが前記照射点の走査方向に沿って所定数の前記集光レ
ンズごとに構成され、前記収束された測定光を前記受光
素子の受光面に出射し、該受光面上に結像点を形成させ
る結像レンズアレイと、前記受光素子を前記結像レンズ
ごとに有する受光素子群とを備え、前記処理手段は、前
記校正モード時に前記集光レンズアレイの各集光レンズ
を単位として補正データを生成し、通常測定時には、前
記集光レンズ別の補正データを用いて補正する構成にす
ることもできる。
A condenser lens array having a plurality of condenser lenses having uniform imaging characteristics around the optical axis arranged along the scanning direction of the irradiation point, and converging measurement light from the irradiation point; An imaging lens having uniform imaging characteristics around the optical axis is formed for each of a predetermined number of the condenser lenses along the scanning direction of the irradiation point, and the converged measurement light is applied to a light receiving surface of the light receiving element. An imaging lens array that emits light and forms an imaging point on the light receiving surface; and a light receiving element group that has the light receiving element for each of the imaging lenses. Correction data may be generated for each condenser lens of the lens array as a unit, and correction may be performed using the correction data for each condenser lens during normal measurement.

【0013】また、光軸周りに均等な結像特性を有する
複数の集光レンズが前記照射点の走査方向に沿って配置
され、前記照射点からの測定光を収束させる集光レンズ
アレイと、光軸周りに均等な結像特性を有する結像レン
ズが前記照射点の走査方向に沿って所定数の前記集光レ
ンズごとに構成され、前記収束された測定光を前記受光
素子の受光面に出射し、該受光面上に結像点を形成させ
る結像レンズアレイと、前記受光素子を前記結像レンズ
ごとに有する受光素子群とを備え、前記処理手段は、前
記校正モード時に前記結像レンズアレイの各結像レンズ
を単位として補正データを生成し、通常測定時には、前
記結像レンズ別の補正データを用いて補正する構成にし
てもよい。
A plurality of condenser lenses having uniform imaging characteristics around the optical axis are arranged along the scanning direction of the irradiation point, and a condenser lens array for converging measurement light from the irradiation point; An imaging lens having uniform imaging characteristics around the optical axis is formed for each of a predetermined number of the condenser lenses along the scanning direction of the irradiation point, and the converged measurement light is applied to a light receiving surface of the light receiving element. An imaging lens array that emits light and forms an imaging point on the light receiving surface; and a light receiving element group having the light receiving element for each of the imaging lenses, wherein the processing unit performs the image formation in the calibration mode. The correction data may be generated for each imaging lens of the lens array as a unit, and the correction may be performed using the correction data for each imaging lens during normal measurement.

【0014】また、測定対象面に走査した光を照射さ
せ、受光素子の受光面上に形成された結像点の検出位置
に基づき、前記測定対象面の変位量を非接触で測定する
変位測定装置において、光源から出射された光を前記測
定対象面上で所定方向に走査する偏向手段と、前記偏向
手段により走査された光の測定対象面上での照射点の位
置を検出する走査検出手段と、前記受光素子から出力さ
れた前記結像点の検出位置に対応する検出信号に基づ
き、前記測定対象面の変位量を演算出力する変位演算手
段と、前記変位量の検出方向に沿って前記装置と基準用
の測定対象面とを相対的に移動制御し、該移動時の移動
量を検出する補正機と、前記変位演算手段から出力され
た変位量の検出方向の誤差を該変位量に対応する補正デ
ータを用いて補正する処理を実行するものであり、前記
走査検出手段で検出された光の照射点の位置に基づき前
記測定対象面上の所望の1点を走査する時期を検出し、
該1点を走査する時期における前記補正機から出力され
る移動量と、前記変位演算手段から出力される変位量の
差分に基づき補正データを生成する校正モードを有する
処理手段と、を備えたことを特徴とする。
[0014] Further, a displacement measurement for irradiating the surface to be measured with scanned light and measuring a displacement of the surface to be measured in a non-contact manner based on a detection position of an imaging point formed on the light receiving surface of the light receiving element. A deflection unit configured to scan light emitted from a light source in a predetermined direction on the surface to be measured, and a scanning detection unit configured to detect a position of an irradiation point on the surface to be measured of the light scanned by the deflection unit. Based on a detection signal output from the light receiving element and corresponding to the detection position of the imaging point, a displacement calculating means for calculating and outputting a displacement amount of the surface to be measured, and A compensator that relatively controls the movement of the apparatus and the reference measurement target surface and detects a movement amount during the movement, and an error in a direction of detection of the displacement amount output from the displacement calculating unit is used as the displacement amount. Correct using the corresponding correction data Is intended to perform a physical, and detect when said scanning a desired point on the object surface based on the position of the irradiation point of the light detected by the scanning detector,
Processing means having a calibration mode for generating correction data based on a difference between the movement amount output from the corrector at the time of scanning the one point and the displacement amount output from the displacement calculating means. It is characterized by.

【0015】上記構成によれば、測定時の切り替えで、
測定対象面10aに対し1点の光ビームを照射する1点
型と、走査する走査型を選択できるようになる。このよ
うに、使用形態に合わせて装置側の走査を切替ることが
できるため、1点型では位置決めが容易で変位量記録用
の装置に安価なものが使用できる。また、走査型では測
定対象面の変位量を走査方向に渡り高速に測定できるよ
うになる。また、装置が有する変位量検出方向の誤差
は、校正モードにより補正データを算出し測定時に補正
データで補正することにより解消することができる。こ
の補正データは、測定対象面の1点の照射点における補
正データを用いて補正することができる。例え装置を走
査型で使用する場合であってもこの補正データを用いて
簡単に補正処理できるようになる。
According to the above configuration, the switching at the time of the measurement
It is possible to select a one-point type that irradiates a single light beam to the measurement target surface 10a or a scanning type that scans. As described above, since the scanning on the apparatus side can be switched according to the usage mode, the one-point type can easily perform positioning and can use an inexpensive apparatus for recording the amount of displacement. In the scanning type, the amount of displacement of the surface to be measured can be measured at high speed in the scanning direction. Further, the error in the displacement amount detection direction of the device can be eliminated by calculating the correction data in the calibration mode and correcting the correction data at the time of measurement. This correction data can be corrected using the correction data at one irradiation point on the surface to be measured. Even when the apparatus is used in a scanning type, correction processing can be easily performed using the correction data.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕本発明の変位測
定装置及び方法の実施の形態を説明する。図1は、変位
測定装置の概略斜視図、図2は同側面図である。図示の
ように、この変位測定装置1は、三角測量の原理に基づ
き、測定台11に載置された測定対象物10の測定対象
面10aの変位を測定する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] An embodiment of a displacement measuring apparatus and method according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view of a displacement measuring device, and FIG. 2 is a side view of the same. As shown in the drawing, the displacement measuring device 1 measures the displacement of a measurement target surface 10a of a measurement target 10 placed on a measurement table 11 based on the principle of triangulation.

【0017】この変位測定装置1の投光系は、レーザダ
イオード等の光源2と、振動ミラー等で構成される偏向
手段3と、レンズ4で概略構成されている。光源2は、
偏向手段3に対し所定波長(例えば680nm)のレー
ザ光を出射する。偏向手段3は、入射されたレーザ光を
偏向させ、一定のストロークでレーザ光を図中X方向に
走査する。この偏向手段3は、例えば回転式のガルバノ
ミラーで構成され、回転によってミラーの角度を連続的
に可変させることによりレーザ光を往復あるいは片道走
査する。この他、偏向手段3としては、音叉の先端にミ
ラーを取り付けた音叉ミラーや、ポリゴンミラーを用い
る構成にもできる。レンズ4は、偏向手段3により走査
されるレーザ光を、互いに平行になるように集束させ、
測定台11上の測定対象物10の測定対象面10aに照
射させる。
The light projecting system of the displacement measuring device 1 is roughly composed of a light source 2 such as a laser diode, a deflecting means 3 composed of a vibrating mirror and the like, and a lens 4. Light source 2
A laser beam having a predetermined wavelength (for example, 680 nm) is emitted to the deflecting unit 3. The deflecting means 3 deflects the incident laser light, and scans the laser light in a fixed stroke in the X direction in the figure. The deflecting means 3 is composed of, for example, a rotary galvanometer mirror, and reciprocally or one-way scans the laser light by continuously changing the angle of the mirror by rotation. In addition, as the deflecting means 3, a tuning fork mirror having a mirror attached to the tip of the tuning fork or a polygon mirror can be used. The lens 4 focuses the laser beams scanned by the deflection unit 3 so as to be parallel to each other,
The measurement target surface 10a of the measurement target 10 on the measurement table 11 is irradiated.

【0018】レンズアレイ5は、互いに等しい焦点距離
f(例えば20mm)を有する複数(図1では6個)の
集光レンズ部5a〜5fが一列に並ぶように合成樹脂あ
るいはガラスで形成されている。
The lens array 5 is made of synthetic resin or glass so that a plurality (six in FIG. 1) of condenser lenses 5a to 5f having the same focal length f (for example, 20 mm) are arranged in a line. .

【0019】各集光レンズ5a〜5fは、走査光学系か
ら放射される投光ビームの走査幅寸法(30mm)内に
複数個並ぶように、少なくともその並列方向に沿った幅
が走査幅より短い(例えば6mm)略矩形状の外形を有
する。また、各集光レンズ5a〜5fは、その光軸に直
交する一方又は両方の面が球面状に形成された球面集束
型のレンズとなっている。球面集束型のレンズとは、光
をその光軸の周りに均等に絞り込むことができるレンズ
である。各光軸はそれぞれ平行で且つその光軸に直交す
る線上に連続して一列に並ぶように側面同士を密着させ
た状態で一体化されている。レンズ5a〜5fは、光で
その光軸の周りに均等に絞り込むことができるレンズで
あれば、光軸と直交する面が非球面のレンズでもよい。
Each of the condenser lenses 5a to 5f has a width at least along the parallel direction shorter than the scanning width so that a plurality of condensing lenses are arranged within the scanning width (30 mm) of the projection beam emitted from the scanning optical system. It has a substantially rectangular outer shape (for example, 6 mm). Each of the condenser lenses 5a to 5f is a spherical focusing lens in which one or both surfaces orthogonal to the optical axis are formed in a spherical shape. A spherical focusing lens is a lens that can evenly focus light around its optical axis. The optical axes are integrated in a state where their side surfaces are in close contact with each other so as to be continuously arranged in a line on a line that is parallel and orthogonal to the optical axis. The lenses 5a to 5f may be lenses whose surfaces orthogonal to the optical axis are aspherical, as long as the lenses can be evenly focused around the optical axis with light.

【0020】レンズアレイ5は、各集光レンズ5a〜5
fの光軸が測定対象物10の表面10a上に走査される
照射点P(移動軌跡PL)と交わるように配置されてい
る。また、図2に示すように、レンズアレイ5は、その
長手方向が照射点Pの移動軌跡PLと平行になるように
配置されている。照射点Pからレンズアレイ5までの距
離は焦点距離fとほぼ等しくなる位置に配置されてい
る。
The lens array 5 includes each of the condenser lenses 5a to 5a
The optical axis of f is disposed so as to intersect with the irradiation point P (movement trajectory PL) scanned on the surface 10a of the measurement object 10. Further, as shown in FIG. 2, the lens array 5 is arranged so that its longitudinal direction is parallel to the movement locus PL of the irradiation point P. The distance from the irradiation point P to the lens array 5 is arranged at a position that is substantially equal to the focal length f.

【0021】結像レンズ7は、照射点Pの走査幅より大
きい径を有する球面集束型レンズである。結像レンズ7
は、レンズアレイ5からのビームを集束して、受光素子
6の受光面6a上に結像させる。
The imaging lens 7 is a spherical focusing lens having a diameter larger than the scanning width of the irradiation point P. Imaging lens 7
Focuses the beam from the lens array 5 and forms an image on the light receiving surface 6a of the light receiving element 6.

【0022】受光素子(PSD)6は、図1に示すよう
に、照射点Pから反射される光が結像される縦長の受光
面6aを有する。この受光素子6の縦方向(走査方向P
Lと直交する方向)の両端には、それぞれ電極が設けら
れている。これらの電極からは、前述したようにそれぞ
れ結像点Kの位置に応じた電流が出力される。即ち、受
光面6aの中央に結像点Kが位置すると、受光素子6の
両端から同じ値の電流が出力される。結像点Kが縦方向
に移動すると、近づいた方の電極からより多くの電流が
出力され、遠ざかった電極からはより少ない電流が出力
されるようになっている。このように、受光面6aは縦
方向が変位量(高さ方向Z)に対応している。また、前
記走査方向Xは受光面6aの横方向に相当する。なお、
両電極から出力される電流の合計値は、結像点Kの位置
にかかわらず同じである。
As shown in FIG. 1, the light receiving element (PSD) 6 has a vertically long light receiving surface 6a on which light reflected from the irradiation point P is imaged. The vertical direction of this light receiving element 6 (scanning direction P
Electrodes are provided at both ends in the direction perpendicular to L). From these electrodes, currents corresponding to the positions of the imaging points K are output as described above. That is, when the imaging point K is located at the center of the light receiving surface 6a, the same value of current is output from both ends of the light receiving element 6. When the imaging point K moves in the vertical direction, more current is output from the closer electrode, and less current is output from the farther electrode. As described above, the vertical direction of the light receiving surface 6a corresponds to the amount of displacement (the height direction Z). The scanning direction X corresponds to a lateral direction of the light receiving surface 6a. In addition,
The total value of the currents output from both electrodes is the same regardless of the position of the imaging point K.

【0023】上記のように、各集光レンズ5a〜5fが
互いに平行な光軸を有し、それぞれ照射点から焦点距離
離れた位置において各光軸と直交する一直線上に並列配
置されて、レンズアレイ5を構成することにより、受光
素子6の受光面6aの幅を小さくでき、応答速度の早い
小型の受光素子6を用いることができるようになる。ま
た、これにより、走査速度を上げて受光素子6の信号出
力に対する処理速度の向上及び測定時間の短縮も図れる
ようになる。
As described above, each of the condenser lenses 5a to 5f has an optical axis parallel to each other, and is arranged in parallel on a straight line orthogonal to each optical axis at a position apart from the irradiation point by a focal distance. By configuring the array 5, the width of the light receiving surface 6a of the light receiving element 6 can be reduced, and a small light receiving element 6 having a fast response speed can be used. This also increases the scanning speed, improves the processing speed for the signal output of the light receiving element 6, and shortens the measurement time.

【0024】図3は、変位測定装置の電気的構成を示す
ブロック図である。変位演算手段21は、受光素子6の
出力に基づき測定対象物10の変位量の信号を出力す
る。この変位演算手段21における変位演算処理は、受
光素子6の両電極から出力される電流信号を電圧信号に
変換した後、各電圧信号を加算及び減算する。減算され
た信号値を加算された信号値で除算し、変位量を示す信
号を処理手段24に出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the displacement measuring device. The displacement calculator 21 outputs a signal indicating the displacement of the measurement target 10 based on the output of the light receiving element 6. The displacement calculation processing in the displacement calculation means 21 converts current signals output from both electrodes of the light receiving element 6 into voltage signals, and then adds and subtracts each voltage signal. The subtracted signal value is divided by the added signal value, and a signal indicating the displacement is output to the processing unit 24.

【0025】走査開始検出手段22は、偏向手段3内部
あるは外部に設けられる。この走査開始検出手段22
は、光源2から入射されるレーザ光を毎回走査開始する
都度、単パルスの走査開始信号を計数手段23に出力す
る。計数手段23は、カウンタで構成され、クロック信
号と走査開始信号が入力される。計数手段23は走査開
始信号が入力される都度、クロック信号の計数値を出力
する。これら走査開始検出手段22および計数手段23
は、レーザ光の走査状態を検出する走査検出手段を構成
している。
The scanning start detecting means 22 is provided inside or outside the deflecting means 3. This scanning start detecting means 22
Outputs a single-pulse scanning start signal to the counting means 23 each time the scanning of the laser beam incident from the light source 2 is started. The counting means 23 is constituted by a counter, and receives a clock signal and a scanning start signal. The counting means 23 outputs a count value of the clock signal every time the scanning start signal is input. These scanning start detecting means 22 and counting means 23
Constitutes scanning detection means for detecting the scanning state of the laser beam.

【0026】補正機40は、移動量検出器41と、制御
手段42と移動ステージで構成される。補正機40は、
前記変位測定装置1と、測定対象面10aとの距離を連
続的に所定の分解能(例えば12Bit:4096個の
データ)を有して測定する。この補正機40は、校正モ
ード時に動作する。移動量検出器41は、測長器などで
構成され、変位測定装置1の前記高さ方向(Z方向)の
位置を検出し出力する。制御手段42は、変位測定装置
1の高さ方向(Z方向)の位置を可変させる制御を行
う。そして、制御手段42は、この移動制御時に移動量
検出器41から検出出力された高さ方向の移動量を補正
データ作成手段26に出力する。
The compensator 40 includes a movement amount detector 41, control means 42, and a movement stage. The compensator 40
The distance between the displacement measuring device 1 and the measurement target surface 10a is continuously measured with a predetermined resolution (for example, 12 bits: 4096 pieces of data). The corrector 40 operates in the calibration mode. The movement amount detector 41 is configured by a length measuring device or the like, and detects and outputs the position of the displacement measuring device 1 in the height direction (Z direction). The control unit 42 performs control to change the position of the displacement measuring device 1 in the height direction (Z direction). Then, the control means 42 outputs the movement amount in the height direction detected and output from the movement amount detector 41 at the time of the movement control to the correction data creating means 26.

【0027】処理手段24にはモード設定手段25、補
正データ作成手段26、変位補正手段27、補正値記憶
手段28が設けられる。モード設定手段25は、図示せ
ぬ操作手段の操作により装置の動作状態を大別して校正
モードと測定モードに切り替える。また、測定モード時
には、レーザ光の走査を1点型と走査型とに切り替え
る。そして、これらの切り替えに対応して各部を制御す
る。補正データ作成手段26は、校正モード時に測定対
象物10上のある1点の照射点における変位方向(Z方
向)の補正データを作成する。この作成時には、前記補
正機40から出力される高さ方向(Z方向)の移動量
と、変位演算手段21から出力された変位量の各信号入
力に基づき補正データを作成し、得られた補正データを
補正データ記憶手段28に格納記憶させる。
The processing means 24 includes a mode setting means 25, a correction data creation means 26, a displacement correction means 27, and a correction value storage means 28. The mode setting means 25 roughly switches the operation state of the apparatus by operating an operation means (not shown) and switches between the calibration mode and the measurement mode. In the measurement mode, the scanning of the laser beam is switched between the one-point type and the scanning type. And each part is controlled according to these switching. The correction data creating means 26 creates correction data in the displacement direction (Z direction) at one irradiation point on the measurement object 10 in the calibration mode. At this time, the correction data is generated based on the movement amount in the height direction (Z direction) output from the corrector 40 and the signal input of the displacement amount output from the displacement calculating means 21, and the obtained correction value is obtained. The data is stored in the correction data storage means 28.

【0028】補正値記憶手段28は、ROM,RAM等
を用いて構成されている。例えば、書き換え可能なRO
Mで構成され、校正モード時に複数の各高さ位置(Z方
向位置)に対応するアドレス別にテーブル形式で各補正
データを格納保持する。また、測定モード時には、この
ROMに格納された内容をRAMに転送させて読み出し
の高速化を図る構成とすることができる。
The correction value storage means 28 is configured using a ROM, a RAM, and the like. For example, a rewritable RO
The correction data is stored in a table format for each address corresponding to a plurality of height positions (Z-direction positions) in the calibration mode. In the measurement mode, the content stored in the ROM can be transferred to the RAM to increase the speed of reading.

【0029】変位補正手段27は、測定モード時に動作
して校正された変位量の信号を出力する。この変位補正
手段26は、変位演算手段21から出力された変位量に
対応付けされたアドレスに格納されている補正データを
読み出す。そして、変位演算手段21から入力される変
位量を補正データに基づき補正演算処理し変位量を補正
した信号を出力する。
The displacement correcting means 27 operates in the measurement mode and outputs a calibrated displacement signal. The displacement correcting means 26 reads out the correction data stored at the address associated with the displacement amount output from the displacement calculating means 21. Then, the displacement amount input from the displacement computing means 21 is subjected to a correction operation process based on the correction data, and a signal in which the displacement amount is corrected is output.

【0030】前記モード設定手段25は、校正モード
時、及び測定モードで1点型が設定された際に前記光ビ
ームが1点のみ照射するよう(走査しないよう)この光
ビームの照射を制御する。即ち、これらの設定時には、
走査方向(X方向)の1点(例えば走査方向の長さの中
間位置)でのみ光ビームを照射させるよう制御する。具
体的には、計数手段23からの計数値が上記1点の照射
点に到達した際にのみ光ビームを出射するよう光源2を
発光駆動する。
The mode setting means 25 controls the irradiation of the light beam so as to irradiate only one point (not to scan) in the calibration mode and when the one-point type is set in the measurement mode. . That is, at the time of these settings,
Control is performed such that the light beam is emitted only at one point in the scanning direction (X direction) (for example, at an intermediate position in the scanning direction). Specifically, the light source 2 is driven to emit light so that a light beam is emitted only when the count value from the counting means 23 reaches the one irradiation point.

【0031】上記構成による測定モード時の光ビームの
走査切り替え制御について説明する。測定モード時に
は、操作スイッチ等によって光ビームの走査を1点型あ
るいは走査型に切り替えることができる。走査型が選択
された際には、光源2からの光が偏向手段3によって所
定範囲で走査されて測定対象面10aに照射される。こ
の走査型として装置が機能している際には、光ビームの
走査によって測定対象面10aの走査方向(X方向)の
変位量を連続的に測定していくことができる。
The scanning switching control of the light beam in the measurement mode by the above configuration will be described. In the measurement mode, the scanning of the light beam can be switched to a one-point type or a scanning type by an operation switch or the like. When the scanning type is selected, the light from the light source 2 is scanned in a predetermined range by the deflecting means 3 and is irradiated on the measurement target surface 10a. When the device functions as a scanning type, the displacement of the measurement target surface 10a in the scanning direction (X direction) can be continuously measured by scanning with the light beam.

【0032】1点型が選択された際には、光源2は、所
定周期で間欠的に発光駆動される。この際、偏向手段3
は、走査型のときと同様に所定範囲で光ビームを走査す
る動作を行う。即ち、走査開始手段22から出力される
走査開始信号に基づき、計数手段23がクロックを計数
し、上記した1点の照射点に到達した際にのみ光ビーム
を出射するよう光源2を発光駆動する。これにより、毎
回の走査に対応した所定周期毎に、測定対象面10aの
同一の照射点Pに光ビームが照射され、この照射点Pの
変位量を測定することができる。
When the one-point type is selected, the light source 2 is driven to emit light intermittently at a predetermined cycle. At this time, the deflection means 3
Performs an operation of scanning the light beam within a predetermined range as in the case of the scanning type. That is, based on the scan start signal output from the scan start unit 22, the counting unit 23 counts the clock and drives the light source 2 to emit light only when the light reaches the above-mentioned one irradiation point. . Thus, the light beam is irradiated to the same irradiation point P on the measurement target surface 10a at every predetermined cycle corresponding to each scan, and the displacement of the irradiation point P can be measured.

【0033】このような1点測定型として装置が機能す
ることにより、変位信号を汎用のアナログ式時間送りレ
コーダや、X−Yレコーダに出力することができるよう
になり、これら簡易な記録計で変位量を測定記録できる
ようになる。また、常に同一である1か所の照射点Pの
み光ビームが照射されるため、測定対象物10に対する
光ビームの照射位置を目視で判断できるようになる。
The functioning of the apparatus as a one-point measurement type enables a displacement signal to be output to a general-purpose analog time-feed recorder or an XY recorder. The displacement can be measured and recorded. In addition, since the light beam is irradiated only to one irradiation point P which is always the same, the irradiation position of the light beam on the measurement object 10 can be visually determined.

【0034】なお、上記構成の説明では、装置が1点型
として機能する際において、偏向手段3が連続動作する
例を説明したが、これに限らない。例えば、偏向手段3
による偏向動作を停止させ、途中位置で固定保持させる
ことにより、光源2からの光ビームを連続して測定対象
面10a上の1点に照射できるようになる。この際、照
射点が任意の角度となるよう、偏向手段3による偏向の
角度を調整できるよう構成することが望ましい。
In the above description, an example in which the deflecting means 3 operates continuously when the apparatus functions as a one-point type is described, but the present invention is not limited to this. For example, deflection means 3
Is stopped and fixedly held at an intermediate position, so that a light beam from the light source 2 can be continuously applied to one point on the measurement target surface 10a. At this time, it is desirable that the angle of deflection by the deflection means 3 can be adjusted so that the irradiation point has an arbitrary angle.

【0035】次に、上記装置の校正モードについて説明
する。図4は、この校正モード時の処理内容を示すフロ
ーチャートである。校正時には、測定台11上に基準と
なる測定対象物10を載置する。例えば測定対象面10
aが所定の精度を有するブロックゲージを用いる。
Next, the calibration mode of the above device will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents in the calibration mode. At the time of calibration, the measurement target 10 serving as a reference is placed on the measurement table 11. For example, measurement target surface 10
a uses a block gauge having a predetermined accuracy.

【0036】そして、変位測定装置1は光ビームを測定
対象面10a上の1点の照射点Pに照射する(SP
1)。即ち、モード設定手段25は、装置を1点型の測
定時と同様に光源2を制御して測定対象面10a上の1
点に光ビームを照射させる。次に、補正機40によって
変位測定装置1と測定対象面10aとの間の距離を可変
させる。具体的には変位測定装置1あるいは測定台11
のいずれかを高さ方向Zに相対的に連続的に移動させる
(SP2)。これにより、移動量検出器41は高さ方向
の移動量を検出出力する。同時に変位演算手段21は、
この移動に対応して所定の変位量を出力する。
Then, the displacement measuring device 1 irradiates the light beam to one irradiation point P on the measurement target surface 10a (SP
1). That is, the mode setting means 25 controls the light source 2 in the same manner as in the case of one-point measurement of the apparatus, and controls
The point is irradiated with a light beam. Next, the distance between the displacement measuring device 1 and the measurement target surface 10a is varied by the corrector 40. Specifically, the displacement measuring device 1 or the measuring table 11
Is relatively continuously moved in the height direction Z (SP2). Thereby, the movement amount detector 41 detects and outputs the movement amount in the height direction. At the same time, the displacement calculating means 21
A predetermined displacement is output in response to this movement.

【0037】補正データ作成手段26は、これら移動量
と変位量の各信号を取得する(SP3)。そして、得ら
れた移動量から変位量を減算することにより、両者の差
分を求め、これを補正データとする(SP4)。図5
は、変位量の検出方向で生じる誤差を説明するための図
である。図示のように、補正機40から出力される移動
量は、真の変位量に対し比例する精度を有しているもの
とする。これに対し、実際に変位測定装置1から出力さ
れる変位量は移動量に比して高さ方向Zに偏位する値が
出力される。この偏位分は、前述したように装置が有す
る誤差成分に相当する。
The correction data creation means 26 acquires these signals of the movement amount and the displacement amount (SP3). Then, the difference between the two is obtained by subtracting the amount of displacement from the obtained amount of movement, and this difference is used as correction data (SP4). FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining an error that occurs in a direction in which a displacement amount is detected. As shown in the figure, it is assumed that the movement amount output from the corrector 40 has an accuracy proportional to the true displacement amount. On the other hand, the displacement amount actually output from the displacement measuring device 1 is a value that is deviated in the height direction Z compared to the movement amount. This deviation corresponds to the error component of the device as described above.

【0038】したがって、補正データ作成手段26は、
移動量を基準として、所定の移動量毎に、そのときの変
位量との差分を補正データとして算出する。ここで、補
正機40は、高さ方向Zに対し変位測定装置1を連続
的、あるいは複数の各測定高さ位置で停止させることを
繰り返す構成とする。補正データ作成手段26は、補正
機40の移動制御に連動して連続的、あるいは複数の各
測定高さ位置での停止毎に補正データ作成処理を実行す
る。そして、補正機40の移動精度、および変位測定装
置1の高さ方向Zの検出精度に起因するが、この高さ方
向Zに対する補正データの分解能精度は前述したように
12Bit(4096個)を有している。
Therefore, the correction data creation means 26
Based on the movement amount, a difference from the displacement amount at each predetermined movement amount is calculated as correction data. Here, the compensator 40 is configured to repeatedly stop the displacement measuring device 1 continuously in the height direction Z or at a plurality of measurement height positions. The correction data creating means 26 executes the correction data creating process continuously or in conjunction with the movement control of the corrector 40, or at each stop at a plurality of measurement height positions. This is due to the movement accuracy of the corrector 40 and the detection accuracy of the displacement measuring device 1 in the height direction Z. The resolution accuracy of the correction data in the height direction Z is 12 bits (4096) as described above. are doing.

【0039】このようにして得られた補正データは、補
正データ記憶手段28に格納記憶される(SP5)。R
OMなどで構成されるアドレス空間はテーブル形式とさ
れ、各測定高さ位置別のアドレスに各補正データ(補正
前の変位量及び補正値)が格納保持される。ここで、上
記12Bitの分解能精度を有した場合、補正データ記
憶手段28の記憶容量は、4096ワードに対応して8
192Byteとなる。なお、補正データ作成手段26
の分解能を低くすれば8ビット演算処理で256個のデ
ータで済み容量を節約できる。なお、この場合でも測定
モード時には補間演算により12Bitの分解能を有す
る補正値を作成可能である。
The correction data thus obtained is stored in the correction data storage means 28 (SP5). R
The address space composed of the OM or the like is in a table format, and each correction data (displacement amount and correction value before correction) is stored and held at an address for each measurement height position. Here, when the resolution accuracy is 12 bits, the storage capacity of the correction data storage unit 28 is 8 corresponding to 4096 words.
192 bytes. Note that the correction data creation means 26
If the resolution of the data is reduced, 256 data can be used for the 8-bit arithmetic processing, thereby saving the capacity. Even in this case, in the measurement mode, a correction value having a resolution of 12 bits can be created by interpolation calculation.

【0040】また、上記校正時において、変位測定装置
1は測定対象面10aの1点に光ビームを照射する構成
としたが、これに限らない。即ち、光ビームを走査させ
たままの状態であってもよい。この場合、補正データ作
成手段26は、計数手段23のカウントにより光ビーム
が1点の照射点に到達した時期の移動量及び変位量を取
得する構成とする。
In the above calibration, the displacement measuring device 1 is configured to irradiate a light beam to one point on the surface 10a to be measured. However, the present invention is not limited to this. That is, the light beam may be kept scanning. In this case, the correction data creation unit 26 is configured to acquire the movement amount and the displacement amount at the time when the light beam reaches one irradiation point by the counting of the counting unit 23.

【0041】次に、上記測定モード時における補正デー
タを用いた変位量補正の処理について説明する。測定モ
ード時における測定対象面10aに対する光ビームの照
射は、上述したように1点型あるいは走査型に切り替え
られる。まず、1点型における変位量補正処理について
説明する。光ビームは上述したように測定対象物10a
に1点の照射点Pを形成し、測定対象面10aの変位量
に対応して受光素子6の受光面6aの結像点の位置が変
わり、変位演算手段21によって変位量の信号が出力さ
れる。
Next, a description will be given of a displacement amount correction process using the correction data in the measurement mode. The irradiation of the light beam on the measurement target surface 10a in the measurement mode is switched to the one-point type or the scanning type as described above. First, the displacement amount correction processing in the one-point type will be described. The light beam is emitted from the measurement object 10a as described above.
Is formed, and the position of the imaging point on the light receiving surface 6a of the light receiving element 6 is changed in accordance with the displacement of the measurement target surface 10a, and the displacement calculating means 21 outputs a signal of the displacement. You.

【0042】この変位量は変位補正手段27によって補
正される。変位補正手段27は、補正データ記憶手段2
8のテーブルから補正データを読み出す。即ち、この変
位量に対応付けされた補正値を得る。そして、測定した
変位量から補正値を減算処理した補正後の変位量の信号
を出力する。この補正により、図5に示すように変位量
は移動量(高さ方向Z)と比例関係となる直線上に位置
するよう補正される。
This displacement amount is corrected by the displacement correcting means 27. The displacement correcting means 27 is provided in the correction data storing means 2.
8 is read out from the correction data. That is, a correction value associated with this displacement amount is obtained. Then, a signal of the corrected displacement amount obtained by subtracting the correction value from the measured displacement amount is output. By this correction, the displacement amount is corrected so as to be located on a straight line that is proportional to the movement amount (height direction Z), as shown in FIG.

【0043】次に、変位測定装置1を走査型として用い
た際における変位量補正処理については、基本的に上記
1点型のときと同様の処理内容で変位量が補正される。
ここで、光ビームがX方向に走査される場合であって
も、高さ方向Zの誤差を発生させるものではない。即
ち、受光素子6は、この受光面6aにおいて前記走査方
向Xに対する感度は有していない。即ち、受光面6a上
で結像点が走査方向に移動しても移動前後で変位量の検
出が変動しない特性を有している。
Next, in the displacement amount correction processing when the displacement measuring device 1 is used as a scanning type, the displacement amount is basically corrected by the same processing contents as in the case of the one-point type.
Here, even if the light beam is scanned in the X direction, it does not cause an error in the height direction Z. That is, the light receiving element 6 has no sensitivity in the scanning direction X on the light receiving surface 6a. That is, even if the imaging point moves in the scanning direction on the light receiving surface 6a, the detection of the displacement amount does not change before and after the movement.

【0044】したがって、走査型として用いる場合に
は、走査方向Xのどの測定点においても、前記補正デー
タを使用して補正できるようになる。この際、前述した
補正処理同様に、変位補正手段27は、入力された変位
量に対応した補正データに基づき補正演算を実行すれば
よい。
Therefore, when the apparatus is used as a scanning type, it can be corrected using the correction data at any measurement point in the scanning direction X. At this time, similarly to the above-described correction processing, the displacement correction unit 27 may execute a correction operation based on the correction data corresponding to the input displacement amount.

【0045】なお、上記実施形態では、受光系にレンズ
アレイ5を用いた構成を例に説明したが、これに限らな
い。例えば、図7に示す従来のシリンドリカルレンズ6
4を用いた構成においても、同様に高さ方向のZに関す
る変位量の誤差を補正できるようになる。
In the above embodiment, the configuration using the lens array 5 for the light receiving system has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a conventional cylindrical lens 6 shown in FIG.
Also in the configuration using No. 4, it is possible to similarly correct the error of the displacement amount with respect to Z in the height direction.

【0046】上記実施形態では、補正データを変位測定
装置1の処理手段24作成する構成としたが、補正機4
0の制御手段42側で補正データを作成し、補正データ
記憶手段28に記憶する構成とすることもできる。
In the above embodiment, the correction data is created by the processing means 24 of the displacement measuring device 1.
It is also possible to adopt a configuration in which the correction data is created on the side of the control means 42 and stored in the correction data storage means 28.

【0047】〔第2実施形態〕次に、本発明の第2実施
の形態について説明する。本実施の形態においては、図
10及び図11に示すような受光系を有する変位測定装
置30を用いる。なお、電気的構成は第1実施形態と同
一である。この変位測定装置30の受光系は、第1実施
の形態で用いた結像レンズ7をアレイ状に構成した結像
レンズアレイFAを有する。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a displacement measuring device 30 having a light receiving system as shown in FIGS. 10 and 11 is used. The electrical configuration is the same as in the first embodiment. The light receiving system of the displacement measuring device 30 has an imaging lens array FA in which the imaging lenses 7 used in the first embodiment are arranged in an array.

【0048】受光系は、集光レンズアレイCAと結像レ
ンズアレイFAと受光素子群Pで構成されている。集光
レンズアレイCAは、第1実施の形態で示したレンズア
レイ5と同一の構成であり、互いに等しい焦点距離f1
(例えば20mm)を有する複数(n個)の集光レンズ
部CA1〜CAnが一列に並ぶように合成樹脂あるいは
ガラスで形成されている。
The light receiving system comprises a condenser lens array CA, an imaging lens array FA, and a light receiving element group P. The condenser lens array CA has the same configuration as the lens array 5 shown in the first embodiment, and has the same focal length f1
A plurality (n) of condenser lenses CA1 to CAn (for example, 20 mm) are formed of synthetic resin or glass so as to be arranged in a line.

【0049】各集光レンズCA1〜CAnは、投光系か
ら照射される照射光の走査幅寸法(例えば30mm)内
にn数個並ぶように、少なくともその並列方向(走査方
向)に沿ったレンズの幅dが照射光の走査幅寸法(例え
ば30mm)より短い(例えば5mm)略矩形状の外形
を有する。また、各集光レンズCA1〜CAnは、その
光軸に直交する面が球面状に形成されたレンズとなって
いる。すなわち、各集光レンズ部CA1〜CAnは、光
をその光軸の周りに均等に絞り込むことができるレンズ
である。各光軸はそれぞれ平行で且つその光軸に直交す
る線上に連続して一列に並ぶように側面同士を密着させ
た状態で一体化されている。
Each of the condensing lenses CA1 to CAn is arranged at least in the parallel direction (scanning direction) so that several n are arranged within the scanning width (for example, 30 mm) of the irradiation light irradiated from the light projecting system. Has a substantially rectangular outer shape (for example, 5 mm) whose width d is shorter than the scanning width of the irradiation light (for example, 30 mm). Each of the condenser lenses CA1 to CAn is a lens having a surface orthogonal to the optical axis formed in a spherical shape. That is, each of the condenser lens units CA1 to CAn is a lens that can uniformly narrow down light around its optical axis. The optical axes are integrated in a state where their side surfaces are in close contact with each other so as to be continuously arranged in a line on a line that is parallel and orthogonal to the optical axis.

【0050】集光レンズアレイCAは、各集光レンズC
A1〜CAnの光軸が測定対象物10の表面10a上に
走査される照射点P(移動軌跡PL)と交わるように配
置されている。集光レンズアレイCAは照射点P(移動
軌跡PL)から焦点距離f1離れた位置に配置されてい
る。
The condenser lens array CA is composed of the respective condenser lenses C
The optical axes of A1 to CAn are arranged so as to intersect with the irradiation point P (movement trajectory PL) scanned on the surface 10a of the measurement object 10. The condenser lens array CA is disposed at a position away from the irradiation point P (movement trajectory PL) by a focal distance f1.

【0051】結像レンズアレイFAは、複数(m個)の
結像レンズFA1〜FAmを集光レンズアレイCAと同
様、走査方向にアレイ状に連続させたレンズアレイであ
る。なお、図面の制約上、図10では2個となってい
る。各結像レンズ部FA1〜FAmは入射光をその光軸
の周りに均等に絞り込むことができるレンズである。各
結像レンズFA1〜FAmは、その各光軸がそれぞれ平
行で且つその光軸に直交する線上に連続して一列に並ぶ
ように側面同士を密着させた状態で一体化されている。
各結像レンズFA1〜FAmは、所定数の集光レンズ
(図11では6個)CA1〜CA6の個数単位で対向配
置される。結像レンズアレイFAは、集光レンズアレイ
CAからの測定光を収束して、受光素子群PAへ出射す
る。
The imaging lens array FA is a lens array in which a plurality (m) of imaging lenses FA1 to FAm are arranged in an array in the scanning direction, like the condenser lens array CA. It should be noted that there are two in FIG. 10 due to drawing restrictions. Each of the imaging lens units FA1 to FAm is a lens capable of uniformly narrowing incident light around its optical axis. The imaging lenses FA1 to FAm are integrated in a state where their side surfaces are in close contact with each other such that their optical axes are parallel to each other and are continuously arranged in a line perpendicular to the optical axis.
Each of the imaging lenses FA1 to FAm is opposed to each other by a predetermined number of condenser lenses (six in FIG. 11) CA1 to CA6. The imaging lens array FA converges the measurement light from the condenser lens array CA and emits it to the light receiving element group PA.

【0052】受光素子群PAは、結像レンズFA1〜F
Amと同数(m個)の受光素子PA1〜PAmで構成さ
れている。各受光素子PA1〜PAmはそれぞれ各結像
レンズFA1〜FAmに対応しており、それぞれ焦点距
離f2離れた位置に配置されている。
The light receiving element group PA includes imaging lenses FA1 to FA
It is composed of the same number (m) of light receiving elements PA1 to PAm as Am. The light receiving elements PA1 to PAm correspond to the imaging lenses FA1 to FAm, respectively, and are arranged at positions apart from the focal length f2.

【0053】各受光素子PA1〜PAmは、図10,図
11に示すように、照射点Pからの測定光が結像される
受光面PAaを有する。各受光素子PA1〜PAmの縦
方向の両端縁には、それぞれ電極が設けられている。こ
れらの電極からは、それぞれ結像点Kの位置に応じた電
流が出力される。
As shown in FIGS. 10 and 11, each of the light receiving elements PA1 to PAm has a light receiving surface PAa on which the measuring light from the irradiation point P is imaged. Electrodes are provided on both longitudinal edges of each of the light receiving elements PA1 to PAm. From these electrodes, currents corresponding to the positions of the imaging points K are output.

【0054】上記構成によれば、各結像レンズFA1〜
FAm及び集光レンズCA1〜CAnのF数を一定にで
き、受光量及び両焦点距離を変えることなく、より広領
域の変位測定を行えるようになる。即ち、測定対象面の
走査幅を拡げることができるようになる。
According to the above configuration, each of the imaging lenses FA1 to FA1
FAm and the F number of the condenser lenses CA1 to CAn can be kept constant, and displacement measurement in a wider area can be performed without changing the amount of received light and both focal lengths. That is, the scanning width of the surface to be measured can be increased.

【0055】上記構成の光学系においても、測定モード
時における光ビームの走査は、1点型と走査型で任意に
切り替えることができる。また、処理手段24は、校正
モード時における補正データの作成処理についても、図
4記載の処理を実行して補正データを作成することがで
きる。
In the optical system having the above configuration, the scanning of the light beam in the measurement mode can be arbitrarily switched between the one-point type and the scanning type. Further, the processing means 24 can also execute the processing shown in FIG. 4 to create the correction data in the processing for creating the correction data in the calibration mode.

【0056】この補正データ作成は、SP1における1
点の照射点を集光レンズアレイCAを構成する各集光レ
ンズCA1〜CAnそれぞれに設定することができる。
これによりSP2〜SP5の実行で各集光レンズCA1
〜CAn別の補正データが作成できる。この際の照射点
位置は、走査開始手段22から出力される走査開始信号
を計数手段23で計数することにより、集光レンズCA
1〜CAn上での走査位置を検出することができる。
This correction data creation is performed in step SP1 at 1
The irradiation point of the point can be set to each of the condenser lenses CA1 to CAn constituting the condenser lens array CA.
Thereby, each condenser lens CA1 is executed by executing SP2 to SP5.
.. CAn. At this time, the position of the irradiation point is determined by counting the scanning start signal output from the scanning start means 22 by the counting means 23, and thereby the condensing lens CA
Scan positions on 1 to CAn can be detected.

【0057】そして、処理手段24は、測定モード時に
も同様に計数手段23の計数によって集光レンズCA1
〜CAn上での走査位置を検出し、対応してこの走査位
置にある集光レンズCA1〜CAn別の補正データを読
み出して、変位量を補正処理する。このように集光レン
ズCA1〜CAn別に補正データを作成する構成の他、
結像レンズFA1〜FAn別に補正データを作成するこ
ともできる。
In the measurement mode, the processing means 24 similarly counts the light from the condensing lens CA1 by the counting of the counting means 23.
CACAn is detected, and corresponding correction data for each of the condensing lenses CA1 に CAn at this scanning position is read to correct the displacement amount. In addition to the configuration for creating correction data for each of the condenser lenses CA1 to CAn,
Correction data can also be created for each of the imaging lenses FA1 to FAn.

【0058】上記のようにレンズアレイの単位別に補正
データを作成し、補正する構成は、下記の点で作用効果
を有する。集光レンズCA1〜CAn別の焦点距離f
1、及び結像レンズFA1〜FAn別の焦点距離f2の
ばらつきによる直線性の傾きが異なる。したがって、ア
レイを構成するレンズ単位で補正データを作成し補正す
ることによりこれを改善できるようになる。
The configuration in which correction data is created and corrected for each lens array unit as described above has the following functions and effects. Focal length f for each of the condenser lenses CA1 to CAn
1 and the inclination of the linearity due to the variation of the focal length f2 for each of the imaging lenses FA1 to FAn is different. Therefore, this can be improved by creating and correcting the correction data for each lens constituting the array.

【0059】また、結像レンズFA1〜FAnのレンズ
単位として受光系を調整する際のばらつきも直線性のば
らつきが生じる。加えて、受光素子PAそのものも直線
性にばらつきがある。したがって、レンズ単位で補正デ
ータを作成し、補正する構成とすることにより、これら
の影響により変位量測定の精度をより向上できるように
なる。なお、補正データは、最大でも集光レンズCAの
個数CAnであり、補正データのデータ量の増大を招か
ない。
In addition, when adjusting the light receiving system as a lens unit of the imaging lenses FA1 to FAn, there is also a variation in linearity. In addition, the light receiving element PA itself has a variation in linearity. Therefore, the correction data is created for each lens and corrected, so that the accuracy of the displacement measurement can be further improved due to these effects. Note that the correction data is the number CAn of the condenser lenses CA at the maximum, and does not cause an increase in the data amount of the correction data.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、測定対象面に照射する
光を走査する状態と、1点に照射する状態を選択的に切
り替えることができる。これにより、単一の装置で多様
な使用形態に適合させることができるようになる。1点
型として使用する際には、測定対象面の1点に光ビーム
が照射されるため、装置と測定対象物の位置決めを容易
に行える。また、アナログの時間送りレコーダなど従来
から用いられている簡単な記録計などに変位量を出力す
ることができ、簡便な測定が行えるようになる。一方、
走査型として使用する際には、測定対象面の変位量を走
査方向に沿って高速に測定することができるようにな
る。
According to the present invention, it is possible to selectively switch between a state in which light to be irradiated on the surface to be measured is scanned and a state in which light is irradiated to one point. This allows a single device to be adapted for a variety of uses. When used as a one-point type, since a light beam is applied to one point on the surface to be measured, positioning between the apparatus and the object to be measured can be performed easily. Further, the displacement can be output to a simple recorder conventionally used, such as an analog time feed recorder, so that simple measurement can be performed. on the other hand,
When used as a scanning type, the displacement amount of the measurement target surface can be measured at high speed along the scanning direction.

【0061】前記1点型として用いる際における測定対
象面に対する光ビームの照射点を1点とするためには、
偏向手段による走査を継続させながら、光源を1点に照
射する時期にのみ発光駆動させる構成としたり、光源を
継続的に発光駆動させ、偏向手段による走査を1点に照
射するよう停止制御する構成となっており、いずれも走
査型の基本構成で1点型として機能させることができ、
単一の装置で両機能を簡単に達成できるようになる。
In order to set the irradiation point of the light beam on the surface to be measured to one point when using the one-point type,
A configuration in which light emission driving is performed only when the light source irradiates one point while the scanning by the deflecting unit is continued, or a configuration in which the light source is continuously driven to emit light and stop control is performed so that the scanning by the deflecting unit irradiates one point. It can be made to function as a one-point type with a scanning type basic configuration,
Both functions can be easily achieved with a single device.

【0062】また、集光レンズ及び結像レンズが複数個
のアレイで構成されたものにおいては、上記効果に加え
て受光素子に小型で応答性の良いものを用いて測定時間
を短縮できるとともに、走査幅を拡大して測定すること
ができるようになる。さらに、各集光レンズ及び結像レ
ンズのF数を一定にして焦点距離を変えることなく広領
域の変位測定ができるようになる。
In the case where the condenser lens and the imaging lens are constituted by a plurality of arrays, in addition to the above-mentioned effects, the measuring time can be shortened by using a small and highly responsive light-receiving element. The measurement can be performed with the scanning width enlarged. Further, it is possible to measure the displacement of a wide area without changing the focal length while keeping the F number of each condenser lens and imaging lens constant.

【0063】また、装置が有する変位量の検出方向の誤
差は、校正モードを実行して補正することができる。校
正モード時には、補正機を用いて変位量の検出方向に沿
って装置と基準用の測定対象面とを相対的に移動制御し
た際の移動量と、変位演算手段から出力される変位量の
差分に基づき補正データが作成される。これにより、通
常測定時において変位演算手段から出力された変位量の
検出方向の誤差を、この補正データを用いて簡単かつ正
確に補正できるようになる。また、装置が1点型及び走
査型として機能するいずれの場合においても同一の補正
データを用いて変位量を補正することができるようにな
る。
An error in the direction of detection of the displacement amount of the apparatus can be corrected by executing the calibration mode. In the calibration mode, the difference between the amount of movement when the apparatus and the reference measurement target surface are relatively moved along the direction of detection of the amount of displacement using the compensator and the amount of displacement output from the displacement calculating means. The correction data is created based on. This makes it possible to easily and accurately correct an error in the detection direction of the displacement amount output from the displacement calculating means during the normal measurement using the correction data. Further, the displacement amount can be corrected using the same correction data in both cases where the device functions as a one-point type and a scanning type.

【0064】さらに、補正データを集光レンズあるいは
結像レンズのレンズ単位で作成し補正する構成とすれ
ば、個々のレンズアレイの焦点距離のばらつき、複数設
けられる受光素子の直線性のばらつき、結像レンズを単
位とする受光系毎の調整のばらつきを補正でき、上記測
定時間の短縮や広領域の変位測定をより高精度に行える
ようになる。
Furthermore, if the correction data is created and corrected for each lens unit of the condenser lens or the imaging lens, the dispersion of the focal length of each lens array, the dispersion of the linearity of a plurality of light receiving elements provided, and the Variations in adjustment for each light receiving system using the image lens as a unit can be corrected, so that the measurement time can be shortened and displacement measurement in a wide area can be performed with higher accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の変位測定装置の第1実施形態の構成を
示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a first embodiment of a displacement measuring device of the present invention.

【図2】同側面図。FIG. 2 is a side view of the same.

【図3】変位測定装置の電気的構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the displacement measuring device.

【図4】校正モード時の処理内容を示すフローチャー
ト。
FIG. 4 is a flowchart showing processing contents in a calibration mode.

【図5】変位量の検出方向で生じる誤差を説明するため
の図。
FIG. 5 is a diagram for explaining an error that occurs in a displacement amount detection direction.

【図6】本発明の第2実施形態の構成を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図7】同上面図。FIG. 7 is a top view of the same.

【図8】従来の1点型の変位測定装置を示す側面図。FIG. 8 is a side view showing a conventional one-point displacement measuring device.

【図9】従来の走査型の変位測定装置を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing a conventional scanning displacement measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,30…変位測定装置、2…光源、3…偏向手段、4
…レンズ、5,CA…レンズアレイ、6…受光素子、6
a…受光面、7…結像レンズ、10…測定対象物、10
a…測定対象面、11…測定台、21…変位演算手段、
22…走査開始検出手段、23…計数手段、24…処理
手段、25…モード設定手段、26…補正データ作成手
段、27…変位補正手段、28…補正データ記憶手段、
40…補正機、41…移動量検出器、42…制御手段、
FA…結像レンズアレイ。
1, 30 displacement measuring device, 2 light source, 3 deflecting means, 4
... Lens, 5, CA ... Lens array, 6 ... Light receiving element, 6
a: light receiving surface, 7: imaging lens, 10: object to be measured, 10
a: surface to be measured, 11: measuring table, 21: displacement calculating means,
22: scanning start detecting means, 23: counting means, 24: processing means, 25: mode setting means, 26: correction data creating means, 27: displacement correcting means, 28: correction data storage means,
40: Corrector, 41: Moving amount detector, 42: Control means,
FA: imaging lens array.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永塚 一毅 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アンリ ツ株式会社内 (72)発明者 田沼 敦郎 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アンリ ツ株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA02 BB13 DD03 DD07 EE11 FF01 FF09 GG04 GG07 HH04 JJ03 JJ16 JJ26 LL08 LL10 LL13 LL14 QQ23 QQ24 QQ51 2F075 AA08 EE12 EE15 EE16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuki Nagatsuka 5-10-27 Minamiazabu, Minato-ku, Tokyo Anritsu Corporation (72) Inventor Atsuro Tanuma 5-10-27 Minamiazabu, Minato-ku, Tokyo KK Corporation F term (reference) 2F065 AA02 BB13 DD03 DD07 EE11 FF01 FF09 GG04 GG07 HH04 JJ03 JJ16 JJ26 LL08 LL10 LL13 LL14 QQ23 QQ24 QQ51 2F075 AA08 EE12 EE15 EE16

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象面に走査した光を照射させ、受
光素子の受光面上に形成された結像点の検出位置に基づ
き、前記測定対象面の変位量を非接触で測定する変位測
定装置において、 前記測定対象面に照射するための光を出射する光源と、 前記光源から出射された光を前記測定対象面上で所定方
向に走査自在な偏向手段と、 前記受光素子から出力された前記結像点の検出位置に対
応する検出信号に基づき、前記測定対象面の変位量を演
算出力する変位演算手段と、 前記偏向手段により走査された光の測定対象面上での照
射点の位置を検出する走査検出手段と、 前記光源及び偏向手段を制御して前記測定対象面に照射
する光を走査する状態、あるいは1点のみ照射する状態
に切り替えるものであり、前記走査検出手段で検出され
た光の照射点の位置に基づき前記測定対象面上の1点に
前記光が照射されるよう制御する処理手段と、を備えた
ことを特徴とする変位測定装置。
1. A displacement measurement method for irradiating a light to be scanned onto a surface to be measured and measuring a displacement of the surface to be measured in a non-contact manner based on a detection position of an imaging point formed on a light receiving surface of a light receiving element. In the apparatus, a light source that emits light for irradiating the measurement target surface, a deflection unit that can scan light emitted from the light source in a predetermined direction on the measurement target surface, and output from the light receiving element Based on a detection signal corresponding to the detection position of the imaging point, a displacement calculation unit that calculates and outputs a displacement amount of the measurement target surface; and a position of an irradiation point on the measurement target surface of light scanned by the deflection unit. Scanning detecting means for detecting the light source and the deflecting means, and switching to a state of scanning the light to irradiate the surface to be measured, or a state of irradiating only one point, which is detected by the scanning detecting means. Light irradiation Displacement measuring apparatus wherein the light to a point on the object surface based on the position of characterized by comprising a processing means for controlling so as to be irradiated.
【請求項2】 光軸周りに均等な結像特性を有する複数
の集光レンズが前記照射点の走査方向に沿って配置さ
れ、前記照射点からの測定光を収束させる集光レンズア
レイと、 光軸周りに均等な結像特性を有する結像レンズが前記照
射点の走査方向に沿って所定数の前記集光レンズごとに
構成され、前記収束された測定光を前記受光素子の受光
面に出射し、該受光面上に結像点を形成させる結像レン
ズアレイと、 前記受光素子を前記結像レンズごとに有する受光素子群
と、を備えた請求項1記載の変位測定装置。
2. A condensing lens array in which a plurality of condensing lenses having uniform imaging characteristics around an optical axis are arranged along a scanning direction of the irradiation point, and converge measurement light from the irradiation point; An imaging lens having uniform imaging characteristics around the optical axis is formed for each of a predetermined number of the condenser lenses along the scanning direction of the irradiation point, and the converged measurement light is applied to a light receiving surface of the light receiving element. The displacement measuring device according to claim 1, further comprising: an imaging lens array that emits light and forms an image point on the light receiving surface; and a light receiving element group having the light receiving element for each of the imaging lenses.
【請求項3】 前記変位量の検出方向に沿って前記装置
と基準用の測定対象面とを相対的に移動制御し、該移動
時の移動量を検出する補正機を備え、 前記処理手段は、前記補正機から出力される移動量と、
前記変位演算手段から出力される変位量の差分に基づき
補正データを生成する校正モードを有し、通常測定時に
は前記変位演算手段から出力された変位量の検出方向の
誤差を該変位量に対応する前記補正データを用いて補正
する構成とされた請求項1記載の変位測定装置。
3. A compensator that relatively controls movement of the apparatus and a reference measurement target surface along the direction of detection of the displacement, and detects a movement during the movement. The movement amount output from the compensator,
A calibration mode for generating correction data based on a difference between the displacement amounts output from the displacement calculating means, and in a normal measurement, an error in a detection direction of the displacement amount output from the displacement calculating means corresponds to the displacement amount. The displacement measuring device according to claim 1, wherein the displacement is measured using the correction data.
【請求項4】 光軸周りに均等な結像特性を有する複数
の集光レンズが前記照射点の走査方向に沿って配置さ
れ、前記照射点からの測定光を収束させる集光レンズア
レイと、 光軸周りに均等な結像特性を有する結像レンズが前記照
射点の走査方向に沿って所定数の前記集光レンズごとに
構成され、前記収束された測定光を前記受光素子の受光
面に出射し、該受光面上に結像点を形成させる結像レン
ズアレイと、 前記受光素子を前記結像レンズごとに有する受光素子群
とを備え、 前記処理手段は、前記校正モード時に前記集光レンズア
レイの各集光レンズを単位として補正データを生成し、
通常測定時には、前記集光レンズ別の補正データを用い
て補正する構成とされた請求項3記載の変位測定装置。
4. A condenser lens array having a plurality of condenser lenses having uniform imaging characteristics around an optical axis arranged along a scanning direction of the irradiation point, and converging measurement light from the irradiation point. An imaging lens having uniform imaging characteristics around the optical axis is formed for each of a predetermined number of the condenser lenses along the scanning direction of the irradiation point, and the converged measurement light is applied to a light receiving surface of the light receiving element. An imaging lens array that emits light and forms an imaging point on the light receiving surface; and a light receiving element group having the light receiving element for each of the imaging lenses. Generate correction data for each condenser lens of the lens array as a unit,
4. The displacement measuring apparatus according to claim 3, wherein at the time of normal measurement, the correction is performed using the correction data for each condenser lens.
【請求項5】 光軸周りに均等な結像特性を有する複数
の集光レンズが前記照射点の走査方向に沿って配置さ
れ、前記照射点からの測定光を収束させる集光レンズア
レイと、 光軸周りに均等な結像特性を有する結像レンズが前記照
射点の走査方向に沿って所定数の前記集光レンズごとに
構成され、前記収束された測定光を前記受光素子の受光
面に出射し、該受光面上に結像点を形成させる結像レン
ズアレイと、 前記受光素子を前記結像レンズごとに有する受光素子群
とを備え、 前記処理手段は、前記校正モード時に前記結像レンズア
レイの各結像レンズを単位として補正データを生成し、
通常測定時には、前記結像レンズ別の補正データを用い
て補正する構成とされた請求項3記載の変位測定装置。
5. A condensing lens array in which a plurality of condensing lenses having uniform imaging characteristics around an optical axis are arranged along a scanning direction of the irradiation point, and converge measurement light from the irradiation point. An imaging lens having uniform imaging characteristics around the optical axis is formed for each of a predetermined number of the condenser lenses along the scanning direction of the irradiation point, and the converged measurement light is applied to a light receiving surface of the light receiving element. An imaging lens array that emits light and forms an imaging point on the light receiving surface; and a light receiving element group having the light receiving element for each of the imaging lenses. The processing unit performs the image formation in the calibration mode. Generate correction data for each imaging lens of the lens array as a unit,
4. The displacement measuring device according to claim 3, wherein a correction is performed using the correction data for each of the imaging lenses during a normal measurement.
【請求項6】 測定対象面に走査した光を照射させ、受
光素子の受光面上に形成された結像点の検出位置に基づ
き、前記測定対象面の変位量を非接触で測定する変位測
定装置において、 光源から出射された光を前記測定対象面上で所定方向に
走査する偏向手段と、 前記偏向手段により走査された光の測定対象面上での照
射点の位置を検出する走査検出手段と、 前記受光素子から出力された前記結像点の検出位置に対
応する検出信号に基づき、前記測定対象面の変位量を演
算出力する変位演算手段と、 前記変位量の検出方向に沿って前記装置と基準用の測定
対象面とを相対的に移動制御し、該移動時の移動量を検
出する補正機と、 前記変位演算手段から出力された変位量の検出方向の誤
差を該変位量に対応する補正データを用いて補正する処
理を実行するものであり、前記走査検出手段で検出され
た光の照射点の位置に基づき前記測定対象面上の所望の
1点を走査する時期を検出し、該1点を走査する時期に
おける前記補正機から出力される移動量と、前記変位演
算手段から出力される変位量の差分に基づき補正データ
を生成する校正モードを有する処理手段と、を備えたこ
とを特徴とする変位測定装置。
6. Displacement measurement for irradiating scanning light onto a measurement target surface and non-contactly measuring a displacement amount of the measurement target surface based on a detection position of an imaging point formed on a light receiving surface of a light receiving element. In the apparatus, a deflecting unit that scans light emitted from a light source on the measurement target surface in a predetermined direction, and a scanning detection unit that detects a position of an irradiation point on the measurement target surface of the light scanned by the deflection unit A displacement calculating unit that calculates and outputs a displacement amount of the measurement target surface based on a detection signal corresponding to a detection position of the imaging point output from the light receiving element; and A compensator that relatively controls the movement of the device and the reference measurement target surface, and detects a movement amount during the movement, and an error in a direction of detection of the displacement amount output from the displacement calculating unit is used as the displacement amount. Correction using the corresponding correction data Detecting a timing for scanning a desired point on the measurement target surface based on the position of the irradiation point of the light detected by the scanning detection means, and detecting the timing for scanning the one point. A displacement measuring device comprising: a processing unit having a calibration mode for generating correction data based on a difference between a displacement amount output from a corrector and a displacement amount output from the displacement calculating unit.
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