JP2001343211A - 変位検出器及び変位制御装置 - Google Patents

変位検出器及び変位制御装置

Info

Publication number
JP2001343211A
JP2001343211A JP2000166306A JP2000166306A JP2001343211A JP 2001343211 A JP2001343211 A JP 2001343211A JP 2000166306 A JP2000166306 A JP 2000166306A JP 2000166306 A JP2000166306 A JP 2000166306A JP 2001343211 A JP2001343211 A JP 2001343211A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
displacement
lens
detector
condensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000166306A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Okubo
紀雄 大久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2000166306A priority Critical patent/JP2001343211A/ja
Priority to US09/871,651 priority patent/US6515754B2/en
Publication of JP2001343211A publication Critical patent/JP2001343211A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
    • G01D5/285—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication using a movable mirror

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非理想的な素子の実現する変位を高感度に検
出することにより、該素子の優れている実現変位の制御
性の良さを利用する。 【解決手段】 変位する物体の一部にある球面鏡１０１
と、固定座標系にある光源１０２、レンズ１０３、偏光
ビームスプリッター１０４、レーザー光源１０２の出力
光波の波長λにおいてλ／４の位相差を生じるλ／４波
長板１０５、４分割フォトディテクター１０７からなる
光学系と、差分光電流検出器１０８とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非理想的な素子の
実現する変位を高感度に検出することにより、該素子の
優れている実現変位の制御性の良さを利用する変位検出
器及び変位制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】位置の変化を起こすものが支持体の変形
である場合、たとえば圧電材料，電歪材料が支持体であ
れば、変位は変位を引き起こすときの印加電圧により検
出できる。あるいはストレーンゲージを支持体に貼り付
け、該ゲージの変形により起こる抵抗変化を検出する方
法がある。
【０００３】一方、支持体との相対的な距離（変位）を
電気容量あるいは磁気の変化として検出する方法があ
る。サブミリメートルからサブナノメートルの微小な変
位は前記圧電材料の円筒状あるいはスタックした形態に
より実現する場合が多く、実現された変位は、それらの
形状をもった圧電素子への印加電圧により検出する場合
が多い。
【０００４】ストレーンゲージのように抵抗変化、ある
いは電気容量，磁気の変化として検出するデバイスでは
ミクロン以下の微小変位を検出する簡便な装置とはなっ
ていない。また光学的に変位を検出する手段として光の
干渉あるいは光テコなどを用いる方法があり、前者は光
の波長の数百分の１程度、また後者は近年、走査型探針
顕微鏡に頻繁に用いられているものではサブミクロンか
らサブナノメートル程度までの変位を計測できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】サブミクロンからサブ
ナノメートルの分解能で位置を制御する、あるいは検出
を行うキーデバイスが圧電材料などである場合、制御あ
るいは検出の精度は印加電圧と生じた変位の間の関係に
存在する非理想性の影響を受ける。
【０００６】第１に印加電圧と変位の間に履歴現象があ
り、これは加えられてきた印加電圧の時間的な履歴に依
存して印加電圧−変位間の変換係数が変化し、これがあ
る電圧を持って与えようとする変位に予想できない誤差
を生むことになる。
【０００７】第２に印加電圧が一定に保たれていても緩
慢に変位が変わっていくクリープなどの現象がある。こ
れも経過時間に依存して印加電圧−変位間の変換係数が
変化し、ある電圧を持って与えようとする変位に予想で
きない誤差を生むことになる。
【０００８】第３に印加電圧が高速に変化する場合、変
位応答が追いつかなくなり、電圧変化の速さに依存して
印加電圧−変位間の変換係数が変化し、これがある電圧
を持って与えようとする変位に予想できない誤差を生む
ことになる。
【０００９】これらの問題は電圧と変位を置き換えても
ある。すなわち帰還系などにより変位を決定したとして
もその変位を実現した電圧にはあいまいさが残る。
【００１０】本発明の目的は、非理想的な素子の実現す
る変位を高感度に検出することにより、該素子の優れて
いる実現変位の制御性の良さを利用する変位検出器及び
変位制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決する手段】半導体素子構造の微細化を達す
るため原子間隔にいたる高感度の変位検出を行い、検出
された変位に基づいて変位を制御する必要がある。この
ような微細な変位をアクチュエートする手段としてピエ
ゾ素子を利用する場合、印加電圧と実現変位の間に非線
形性（履歴、クリープなど）があることから、該素子に
より実現される際の変位をこれらの影響なく検出し制御
する必要がある。
【００１２】微細な変位をアクチュエートする手段とし
てピエゾ素子を利用する場合の課題は電圧印加とそれに
よって生じる変位応答の間の非理想性を持つピエゾ素子
を用いることによりもたらされていると見ることもでき
るが、またそのような非理想的な素子に生じた変位応答
を印加電圧により読み取っていることに因ると見ること
もできる。
【００１３】したがって本発明は、非理想的な素子の実
現する変位を高感度に検出することにより、該素子の優
れている点、すなわち実現変位の制御性の良さを利用す
るものである。
【００１４】そこで本発明は変位する物体に装着した曲
面鏡或いは球面鏡と、固定座標系に光源、集光レンズ、
位相板、偏光子、ビームスプリッター、光検出器などか
らなる光学装置を配し、コンパクト，高感度の変位検出
器を構成するとともに、これにより検出された変位信号
により該物体の変位を制御することを特徴とするもので
ある。
【００１５】具体的には前記目的を達成するため、本発
明に係る変位検出器は、物体に作りつけた曲面鏡と、光
源からの光束を集光し、コリメートするレンズと、コリ
メートした光が通過する偏光ビームスプリッターおよび
１／４波長板と、該通過光を集光して曲面鏡を照射する
レンズと、曲面鏡からの反射光を前記照射用レンズにて
集光し、前記１／４波長板を通過させ、次に前記偏光ビ
ームスプリッターに入射し分岐した光を集光するレンズ
と、該集光された光を受光する空間的に分割されたディ
テクターとを有し、該ディテクターにより光量−電流変
換を行い各分割ディテクターの光電流を演算して物体の
変位を検出するものである。
【００１６】また本発明に係る変位検出器は、物体に作
りつけた球面鏡と、光源からの光束を集光し、コリメー
トするレンズと、コリメートした光が通過する偏光ビー
ムスプリッターおよび１／４波長板と、該コリメート光
を集光して球面鏡を照射するレンズと、球面鏡からの反
射光を前記照射用のレンズにて集光し、前記１／４波長
板を通過させ、次に前記偏光ビームスプリッターに入射
し分岐した光を集光するレンズと、集光された光を受光
する空間的に４分割されたディテクターとを有し、該デ
ィテクターにより光量−電流変換を行い各分割ディテク
ターの光電流を演算して物体の２次元的な変位を検出す
るものである。
【００１７】また本発明に係る変位検出器は、物体に作
りつけたドーナツ型曲面鏡と、光源からの光束を集光
し、コリメートするレンズと、コリメートした光が通過
する偏光ビームスプリッターおよび１／４波長板と、該
コリメート光を集光して該曲面鏡を照射するレンズを有
し、曲面鏡からの反射光を前記照射用のレンズにて集光
し、前記１／４波長板を通過させ、次に前記偏光ビーム
スプリッターに入射し分岐した光を集光するレンズと、
集光された光を受光する空間的に４分割されたディテク
ターとを有し、該ディテクターにより光量−電流変換を
行い各分割ディテクターの光電流を演算して物体の２次
元的な変位を変位方向により異なった検出感度で検出す
るものである。
【００１８】また本発明に係る変位制御装置は、物体に
作りつけた曲面鏡と、光源からの光束を集光し、コリメ
ートするレンズと、コリメートした光が通過する偏光ビ
ームスプリッターおよび１／４波長板と、該通過光を集
光して曲面鏡を照射するレンズと、曲面鏡からの反射光
を前記照射用レンズにて集光し、前記１／４波長板を通
過させ、次に前記偏光ビームスプリッターに入射し分岐
した光を集光するレンズと、該集光された光を受光する
空間的に分割されたディテクターと、該ディテクターに
より光量−電流変換を行い各分割ディテクターの光電流
を演算して物体の変位を検出した変位信号により物体の
変位を制御する手段とを有するものである。
【００１９】また本発明に係る変位制御装置は、物体に
作りつけた球面鏡と、光源からの光束を集光し、コリメ
ートするレンズと、コリメートした光が通過する偏光ビ
ームスプリッターおよび１／４波長板と、該コリメート
光を集光して球面鏡を照射するレンズと、球面鏡からの
反射光を前記照射用のレンズにて集光し、前記１／４波
長板を通過させ、次に前記偏光ビームスプリッターに入
射し分岐した光を集光するレンズと、集光された光を受
光する空間的に４分割されたディテクターと、該ディテ
クターにより光量−電流変換を行い各分割ディテクター
の光電流を演算して物体の２次元的な変位を検出した変
位信号により物体の変位を制御する手段とを有するもの
である。
【００２０】また本発明に係る変位制御装置は、物体に
作りつけたドーナツ型曲面鏡と、光源からの光束を集光
し、コリメートするレンズと、コリメートした光が通過
する偏光ビームスプリッターおよび１／４波長板と、該
コリメート光を集光して該曲面鏡を照射するレンズと、
曲面鏡からの反射光を前記照射用のレンズにて集光し、
前記１／４波長板を通過させ、次に前記偏光ビームスプ
リッターに入射し分岐した光を集光するレンズと、集光
された光を受光する空間的に４分割されたディテクター
と、該ディテクターにより光量−電流変換を行い各分割
ディテクターの光電流を演算して物体の２次元的な変位
を変位方向により異なった検出感度で検出した変位信号
により物体の変位を制御する手段とを有するものであ
る。
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
【００２１】（実施形態１）図１は、本発明に係る変位
検出器における位置信号検出法の原理を説明する図であ
る。
【００２２】図１において、最初に原点０を中心とする
曲面鏡或いは球面鏡の円周上の点Ｒに光束が入射するも
のとし、一連の光束はＺＸ面内にあり、入射光束の方向
にＺ軸を置き、この光束と円周で示した曲面鏡或いは球
面鏡との相対的な変位はＺ軸上であるものとする。
【００２３】円周上の点Ｒで反射された光は該反射光束
と垂直なレンズ面Ｌを通過する。このとき円筒面への入
射角をθ（線分Ｒ０とＸ軸のなす角）とし、θは大きな
角度ではないものとする。
【００２４】可動体のＺ方向の変位分に比例してＺ方向
へΔＺだけ光束が変位したとき円筒面上のＲｄ点に入射
し、その入射角をθ＋Δθとする。
【００２５】反射光束がレンズ面Ｌｄを通過するとすれ
ば、そのレンズ面Ｌｄ上での光束の変位量は線分Ｌ−Ｌ
ｄであり、その長さΔＺａがΔＺに対し検出される変位
になる。
【００２６】ＲからＸ軸に垂線を下ろしその足をＴと
し、三角形Ｒ０ＴとＲＦＴに着目すれば、線分ＯＦの長
さｆ（θ）が次のように求められる。 ｆ（θ）＝（ｒ／２）ｓｅｃθ （１） ここに、ｒは曲面鏡或いは球面鏡の半径である。
【００２７】次に線分ＲＬの長さをｌとおき、線分ＦＲ
の長さがｆ（θ）に等しいことを用いれば、曲面鏡或い
は球面鏡への入射光束がΔＺだけ変位したのに対応して
レンズ上で光束が変位する大きさΔＺａは、 ΔＺａ＝（ｌ＋ｆ（θ）−Δｌ）ｔａｎ２Δθ （２） ここに、Δｌは線分ＦＳの長さである。
【００２８】式２をθとΔθの関数として表すと、 ΔＺａ＝ｌｔａｎ２Δθ＋２ｒｃｏｓ（θ＋３Δθ／２）ｓｅｃ（２Δθ）ｓｉ ｎΔθ／２ （３） となる。
【００２９】一方、可動体の変位による光束のＺ変位Δ
ＺはθとΔθの関数として、 ΔＺ＝ｒ{ｓｉｎ（θ＋Δθ）−ｓｉｎθ} （４） であるから、θとΔθをパラメーターとしてΔＺとΔＺ
ａの関係が求められる。
【００３０】この関係の一例を図２に示す。図２によれ
ば、ΔＺ／ｌが０．０２程度まで線形関係が認められ
る。
【００３１】これらの式において、例えばｒ／ｌ≒０．
１であり、かつ入射位置を表すθが小なるとき、０から
０．２ｒ程度のΔＺの変化に対して数１０倍に線形増幅
されたΔＺａを与えることがわかる。
【００３２】（実施形態２）図３は、物体の２次元的変
位の検出を検出する本発明の変位検出器を示す構成図で
ある。
【００３３】図３に示すように、変位する物体の一部に
ある球面鏡１０１と、固定座標系にある光源１０２、レ
ンズ１０３、偏光ビームスプリッター１０４、レーザー
光源１０２の出力光波の波長λにおいてλ／４の位相差
を生じるλ／４波長板１０５、４分割フォトディテクタ
ー１０７からなる光学系と、差分光電流検出器１０８と
を有している。図２には、前記光学系に適用する座標系
を示している。
【００３４】レーザー光源１０２から出た紙面に垂直な
方向に偏光している光束は第１のレンズ１０３により絞
られ偏光ビームスプリッター１０４により光路が曲げら
れ、λ／４波長板１０５を経て円偏光となって可動体に
固定された直径約１ｍｍの球面鏡１０１の面上に約３０
μｍほどの径の入射スポットを与える。
【００３５】レーザー光は反射により円偏光のセンスを
逆転し再びλ／４波長板１０５に入射し、紙面内の直線
偏光となり、偏光ビームスプリッター１０４を通過して
第２のレンズ１０６を通過し、４分割フォトディテクタ
ー１０７に入射する光スポットを形成する。
【００３６】光スポット内の光はＸＹ面内で４分割して
４分割フォトディテクター１０７に受光され、出力であ
るそれぞれの光電流は差分光電流検出器１０８によって
ＸとＹに関わる位置信号をあたえる。
【００３７】可動体が停止しているときの差分光電流検
出器１０８の出力電圧をゼロボルトとなるように４分割
フォトディテクター１０７の位置をあらかじめ調整して
おけば、可動体に固定された球面鏡１０１が紙面に垂直
な面内、ＸＹ面内で変位すると、４分割フォトディテク
ター１０７上の光スポットの位置も変位し、４分割フォ
トディテクター１０７の出力電流の差分値も変化し、差
分光電流検出器１０８の出力は可動体のＸとＹとの２次
元の変位を表す信号を与える。
【００３８】図示した例では球面鏡を使用しているの
で、ＸとＹ二つの方向の変位に対する位置検出器として
の感度は同じになる。予備のレンズ１０９は球面鏡１０
１の大きさと球面鏡１０１とレンズ１０６の間の光学素
子の大きさによっては挿入される場合があるものであ
る。また球面鏡に代えて曲面鏡を用いてもよい。
【００３９】（実施形態３）図４は、物体の２次元的変
位を異なる検出感度で検出する本発明の変位検出器を示
す構成図である。
【００４０】図４に示すように、変位する物体の一部に
ドーナツ状である曲面鏡２０１と、固定座標系にある光
源２０２、第１のレンズ２０３、偏光ビームスプリッタ
ー２０４、前記レーザー光源２０２の出力光波の波長λ
においてλ／４の位相差を生じるλ／４波長板２０５、
第２のレンズ２０６、および４分割フォトディテクター
２０７からなる光学系と、差分光電流検出器２０８から
なる実験系を有している。
【００４１】レーザー光源２０２から出た偏光している
光束は第１のレンズ２０３により絞られ偏光ビームスプ
リッター２０４を通過し、λ／４波長板２０５を経て円
偏光となって可動体の一部である半径ｒ２約１０ｍｍ、
および半径ｒ１約０．５ｍｍのドーナツ状曲面鏡２０１
の面上に約３０μｍほどの径の入射スポットを与える。
【００４２】レーザー光は反射により円偏光のセンスを
逆転し再びλ／４波長板２０５を通過して、前記の直線
偏光と直交する直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ
ー２０４により光路が曲げられ、次に第２のレンズ２０
６を通過し、４分割フォトデディテクター２０７に入射
する光スポットを形成する。
【００４３】光スポット内の光はＸＹ面内で４分割して
受光され、出力であるそれぞれの光電流は差分光電流検
出器２０８によってＸとＹに関わる位置信号をあたえ
る。
【００４４】可動体が停止しているときの差分光電流検
出器２０８の出力電圧をゼロボルトとなるように４分割
フォトディテクター２０７の位置をあらかじめ調整して
おけば、可動体に固定された曲面鏡２０１がＸＹ面内で
変位すると、４分割フォトディテクター２０７上の光ス
ポットの位置も変位し、４分割フォトディテクター２０
７の出力電流の差分値も変化し、差分光電流検出器２０
８の出力は可動体のＸとＹとの２次元の変位を表す信号
を与える。
【００４５】ところで、曲面鏡２０１がドーナツ形状で
あるために図示した例ではＸ方向の変位に対しＹ方向の
変位は１０倍程拡大されて検出される。予備のレンズ２
０９は球面鏡の大きさと球面鏡とレンズ２０６の間の光
学素子の大きさによっては挿入される場合があるもので
ある。
【００４６】（実施形態４）図５は、図３に示す本発明
の実施形態１に係る変位検出器３０１を用いて２次元的
なステージの制御を行う本発明に係る変位制御装置を示
す構成図である。
【００４７】図５に示す例では、図３の球面鏡は上段の
ステージ３０２に設けられており、図２の検出光学系は
その真上の固定ベース（図示していない）に固定されて
いる。変位検出器３０１の構成は、図３のように構成さ
れている。
【００４８】上段のステージ３０２にはピエゾ素子３０
３の一端が固定されており、ピエゾ素子３０３の他端は
下段のステージ３０４に固定されている。下段のステー
ジ３０４にはもう一つのピエゾ素子３０５の一端が固定
されており、そのピエゾ素子３０５の他端は固定ベース
に固定されている。
【００４９】ピエゾ素子３０５が駆動されると、ステー
ジ３０４は固定ベースに対してＸ方向に変位し、さらに
ピエゾ素子３０３が駆動されればステージ３０２はステ
ージ３０４上でＹ方向に変位し、これらの結果、ステー
ジ３０２は固定ベースの座標上で駆動された分のＸ、Ｙ
変位をする。
【００５０】変位検出器３０１を構成する球面鏡はステ
ージ３０２上にあって固定座標に対し同じ変位をする。
この変位は固定ベースに固定されている変位検出器３０
１の光学系により検出され、制御器３０６に入力され
る。
【００５１】本実施形態では、制御器３０６へのＸ，Ｙ
の位置の信号入力はそれぞれの設定値と比較され、それ
ぞれの誤差が増幅されてピエゾ素子３０５およびピエゾ
素子３０３を駆動する信号となり、結果としてステージ
３０２の固定ベースに対する位置は負帰還制御される。
【００５２】図５では、図３に示す本発明の実施形態１
に係る変位検出器３０１を用いたが、図４に示す本発明
の実施形態２に係る変位検出器を変位検出器３０１とし
て用いてよい。また図５では、変位検出器の変位信号で
２次元的なステージを制御したが、ステージ以外のもの
を制御するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】光学的に変位を検出する方法として、例
えば変位を測られるべき対象物と基準となる鏡の間で起
こる光の干渉を利用する方法があるが、その場合、干渉
の結果起こる光量の変動として検出される変位出力が実
際に起こる変位と非線形な関係にあったり、また単一の
変位出力が複数の変位に対応するといった問題がある。
また例えば光を遮蔽するときに起こる光量の変化から変
位出力を得るときには微小な変位にたいし光量が微小と
なって検出が難しくなるなどの問題がある。
【００５４】本発明では、実変位を変位として増幅しこ
れらの問題点を克服するとともにコンパクトに測定系を
組み立てている点で多くの応用が期待でき、半導体デバ
イスプロセスにおけるステッパーなどへの適用も考えら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変位検出器における位置信号検出
法の原理を説明する図である。
【図２】θとΔθをパラメーターとしてΔＺとΔＺａの
関係を示す図である。
【図３】物体の２次元的変位の検出を検出する本発明の
変位検出器を示す構成図である。
【図４】物体の２次元的変位を異なる検出感度で検出す
る本発明の変位検出器を示す構成図である。
【図５】図３に示す本発明の実施形態１に係る変位検出
器３０１を用いて２次元的なステージの制御を行う本発
明に係る変位制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１０１ 球面鏡 １０２ レーザー光源 １０３ レンズ １０４ 偏光ビームスプリッター １０５ λ／４波長板 １０６ レンズ １０７ ４分割フォトディテクター １０８ 差分光電流検出器 ２０１ ドーナツ状曲面鏡 ２０２ レーザー光源 ２０３ レンズ ２０４ 偏光ビームスプリッター ２０５ λ／４波長板 ２０６ レンズ ２０７ ４分割フォトディテクター ２０８ 差分光電流検出器 ３０１ 変位検出器 ３０２ ステージ ３０３ ピエゾ素子 ３０４ ステージ ３０５ ピエゾ素子 ３０６ 制御器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体に作りつけた曲面鏡と、光源からの
    光束を集光し、コリメートするレンズと、コリメートし
    た光が通過する偏光ビームスプリッターおよび１／４波
    長板と、該通過光を集光して曲面鏡を照射するレンズ
    と、曲面鏡からの反射光を前記照射用レンズにて集光
    し、前記１／４波長板を通過させ、次に前記偏光ビーム
    スプリッターに入射し分岐した光を集光するレンズと、
    該集光された光を受光する空間的に分割されたディテク
    ターとを有し、該ディテクターにより光量−電流変換を
    行い各分割ディテクターの光電流を演算して物体の変位
    を検出することを特徴とする変位検出器。
  2. 【請求項２】 物体に作りつけた球面鏡と、光源からの
    光束を集光し、コリメートするレンズと、コリメートし
    た光が通過する偏光ビームスプリッターおよび１／４波
    長板と、該コリメート光を集光して球面鏡を照射するレ
    ンズと、球面鏡からの反射光を前記照射用のレンズにて
    集光し、前記１／４波長板を通過させ、次に前記偏光ビ
    ームスプリッターに入射し分岐した光を集光するレンズ
    と、集光された光を受光する空間的に４分割されたディ
    テクターとを有し、該ディテクターにより光量−電流変
    換を行い各分割ディテクターの光電流を演算して物体の
    ２次元的な変位を検出することを特徴とする変位検出
    器。
  3. 【請求項３】 物体に作りつけたドーナツ型曲面鏡と、
    光源からの光束を集光し、コリメートするレンズと、コ
    リメートした光が通過する偏光ビームスプリッターおよ
    び１／４波長板と、該コリメート光を集光して該曲面鏡
    を照射するレンズと、曲面鏡からの反射光を前記照射用
    のレンズにて集光し、前記１／４波長板を通過させ、次
    に前記偏光ビームスプリッターに入射し分岐した光を集
    光するレンズと、集光された光を受光する空間的に４分
    割されたディテクターとを有し、該ディテクターにより
    光量−電流変換を行い各分割ディテクターの光電流を演
    算して物体の２次元的な変位を変位方向により異なった
    検出感度で検出することを特徴とする変位検出器。
  4. 【請求項４】 物体に作りつけた曲面鏡と、光源からの
    光束を集光し、コリメートするレンズと、コリメートし
    た光が通過する偏光ビームスプリッターおよび１／４波
    長板と、該通過光を集光して曲面鏡を照射するレンズ
    と、曲面鏡からの反射光を前記照射用レンズにて集光
    し、前記１／４波長板を通過させ、次に前記偏光ビーム
    スプリッターに入射し分岐した光を集光するレンズと、
    該集光された光を受光する空間的に分割されたディテク
    ターと、該ディテクターにより光量−電流変換を行い各
    分割ディテクターの光電流を演算して物体の変位を検出
    した変位信号により物体の変位を制御する手段とを有す
    ることを特徴とする変位制御装置。
  5. 【請求項５】 物体に作りつけた球面鏡と、光源からの
    光束を集光し、コリメートするレンズと、コリメートし
    た光が通過する偏光ビームスプリッターおよび１／４波
    長板と、該コリメート光を集光して球面鏡を照射するレ
    ンズと、球面鏡からの反射光を前記照射用のレンズにて
    集光し、前記１／４波長板を通過させ、次に前記偏光ビ
    ームスプリッターに入射し分岐した光を集光するレンズ
    と、集光された光を受光する空間的に４分割されたディ
    テクターと、該ディテクターにより光量−電流変換を行
    い各分割ディテクターの光電流を演算して物体の２次元
    的な変位を検出した変位信号により物体の変位を制御す
    る手段とを有することを特徴とする変位制御装置。
  6. 【請求項６】 物体に作りつけたドーナツ型曲面鏡と、
    光源からの光束を集光し、コリメートするレンズと、コ
    リメートした光が通過する偏光ビームスプリッターおよ
    び１／４波長板と、該コリメート光を集光して該曲面鏡
    を照射するレンズと、曲面鏡からの反射光を前記照射用
    のレンズにて集光し、前記１／４波長板を通過させ、次
    に前記偏光ビームスプリッターに入射し分岐した光を集
    光するレンズと、集光された光を受光する空間的に４分
    割されたディテクターと、該ディテクターにより光量−
    電流変換を行い各分割ディテクターの光電流を演算して
    物体の２次元的な変位を変位方向により異なった検出感
    度で検出した変位信号により物体の変位を制御する手段
    とを有することを特徴とする変位制御装置。
JP2000166306A 2000-06-02 2000-06-02 変位検出器及び変位制御装置 Pending JP2001343211A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000166306A JP2001343211A (ja) 2000-06-02 2000-06-02 変位検出器及び変位制御装置
US09/871,651 US6515754B2 (en) 2000-06-02 2001-06-04 Object-displacement detector and object-displacement controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000166306A JP2001343211A (ja) 2000-06-02 2000-06-02 変位検出器及び変位制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001343211A true JP2001343211A (ja) 2001-12-14

Family

ID=18669645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000166306A Pending JP2001343211A (ja) 2000-06-02 2000-06-02 変位検出器及び変位制御装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6515754B2 (ja)
JP (1) JP2001343211A (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040136011A1 (en) * 2003-01-13 2004-07-15 Leslie Christie Reflective position measuring device and method
US8213023B2 (en) * 2010-07-08 2012-07-03 Val Parker Velometer, navigational apparatus and methods for direct measurement of object's own velocity
US8564628B2 (en) 2011-01-26 2013-10-22 Nokia Corporation Display apparatus
WO2014115397A1 (ja) * 2013-01-25 2014-07-31 シャープ株式会社 光センサおよび電子機器
US9753049B1 (en) * 2013-09-06 2017-09-05 Non-Inertial Technology, LLC Collinear system to determine its own displacement from its own motion
KR20180132921A (ko) * 2016-04-21 2018-12-12 몰레큘라 비스타 인크. 광학적 편이 교정 시스템 및 방법
US10718147B2 (en) 2018-04-06 2020-07-21 Tyco Fire & Security Gmbh Optical displacement detector with adjustable pattern direction

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1911956A1 (de) * 1969-03-10 1970-09-24 Leitz Ernst Gmbh Fotoelektrische Einrichtung zum beruehrungslosen Bestimmen kleiner Lage- oder Winkelaenderungen von Objekten
JPH06294608A (ja) 1993-04-07 1994-10-21 Res Dev Corp Of Japan 細線状反射型微小変位検出器
JPH07198359A (ja) 1993-12-28 1995-08-01 Hitachi Constr Mach Co Ltd 微動機構及び走査型プローブ顕微鏡
JPH07234119A (ja) 1993-12-28 1995-09-05 Hitachi Constr Mach Co Ltd 微動機構、走査型プローブ顕微鏡及び微小変位検出方法
JPH09166413A (ja) 1995-12-15 1997-06-24 Shimadzu Corp 光学的変位検出装置
US5929983A (en) * 1997-10-29 1999-07-27 International Business Machines Corporation Optical apparatus for determining the height and tilt of a sample surface
US6429942B1 (en) * 1998-09-28 2002-08-06 California Institute Of Technology Using a 2D displacement sensor to derive 3D displacement information

Also Published As

Publication number Publication date
US20010052984A1 (en) 2001-12-20
US6515754B2 (en) 2003-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0422548B1 (en) Atomic force microscope
US8760626B2 (en) Focus detection apparatus for projection lithography system
US6642517B1 (en) Method and apparatus for atomic force microscopy
JP2010071989A (ja) 測定用プローブの動きの検出方法および測定機器
EP0414889A4 (en) Single beam ac interferometer
US7247827B1 (en) System for measurement of the height, angle and their variations of the surface of an object
Rhee et al. Realization and performance evaluation of high speed autofocusing for direct laser lithography
JPH03255904A (ja) 微小変位検出装置
US6563098B2 (en) High-precision displacement measurement device and method using unit displacement sensor based on confocal theory
JP2001343211A (ja) 変位検出器及び変位制御装置
US6718821B1 (en) Laser interferometry force-feedback sensor for an interfacial force microscope
JPH1144693A (ja) 近接場光学顕微鏡のプローブチップ位置の測定方法とその装置および制御装置
US11320454B2 (en) Scanning probe microscopy system for and method of mapping nanostructures on the surface of a sample
JP2017133892A (ja) 回転角度検出装置および回転角度検出方法
JPH04366711A (ja) 変位検出装置
JP2004191277A (ja) 走査型プローブ顕微鏡及びその測定方法
EP1739404A1 (en) Nanogap series substance capturing, detecting and identifying method and device
JPH07234119A (ja) 微動機構、走査型プローブ顕微鏡及び微小変位検出方法
JP5969274B2 (ja) 位置検出装置
JP2009300236A (ja) 変位検出装置
JPH07244058A (ja) 表面形状測定装置
JPH02128109A (ja) 表面形状測定装置
JPS635208A (ja) 表面形状測定装置
JPH07198359A (ja) 微動機構及び走査型プローブ顕微鏡
JP2510418B2 (ja) ビ−ム走査型干渉法膜厚測定装置