JP2003139507A5 - - Google Patents

Claims (43)

1. 物体のエッジを検出するためのエッジ検出器において、
   受光端と送光端を備えた第１の光ファイバーであって、前記受光端でレーザー光を受光し、前記送光端で光ビームを生成するよう構成された、第１の光ファイバーと、
   受光端と送光端を備えた第２の光ファイバーであって、該第２の光ファイバーの前記受光端が光ビームを受光して該第２の光ファイバーの前記送光端へ光を送るように配置された、第２の光ファイバーと、
   前記第２の光ファイバーの前記送光端に光学的に結合され、前記第２の光ファイバーを介して伝送された光の光パワーを示す出力Ｐを有する単一光パワー検出器と、
   前記第２の光ファイバーの受光端が前記第１の光ファイバーの送光端からの光ビームを受光するように、前記第１の光ファイバーの送光端及び前記第２の光ファイバーの受光端を保持するための保持具
   を備え、
   前記出力Ｐは、前記物体が前記光ビーム内にないときは最大値Ｐ_ｍａｘであり、前記物体全体が前記光ビーム内にあるときは最小値Ｐ_ｍｉｎであり、
   前記物体のエッジを、前記物体が前記光ビームを一部遮蔽して、これにより、前記単一光パワー検出器の出力Ｐが、前記最大値Ｐ_ｍａｘより小さく、かつ、前記最小値Ｐ_ｍｉｎより大きくなったときに検出し、
   前記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーの少なくとも一方がシングルモードファイバーから構成されることからなる、エッジ検出器。
2. 前記第１の光ファイバーの受光端に結合されたレーザ光源をさらに含む、請求項１のエッジ検出器。
3. 前記光ビームを反射するように位置決めされたミラーをさらに備え、前記第２の光ファイバーの受光端は、前記光ビームが前記ミラーによって反射された後に該光ビームを受光する、請求項１の光検出器。
4. 前記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーの少なくとも一方がシングルモード光ファイバーである、請求項１のエッジ検出器。
5. 前記光ビームの直径が１０ミクロンより小さい、請求項１のエッジ検出器。
6. 前記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーが保持具により対向して保持される、請求項１のエッジ検出器。
7. 前記保持具が、
   フレームと、
   前記フレームに取り付けられた少なくとも１つの保持ブロック
   をさらに備え、
   前記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーが、前記フレームと前記少なくとも１つの保持ブロックの間に形成された１つ以上のチャンネル内に存在するように制約される、請求項６のエッジ検出器。
8. 物体のエッジの位置決め装置であって、
   レーザー光源と、
   受光端と送光端を備えた第１の光ファイバーであって、前記受光端で前記レーザー光源に光学的に結合され、前記送光端で光ビームを生成する第１の光ファイバーと、
   出力として光パワー信号Ｐを提供する光パワー検出器であって、前記光パワー信号は、前記物体が前記光ビーム内にないときは最大値Ｐ_ｍａｘを有し、前記物体全体が前記光ビーム内にあるときは最小値Ｐ_ｍｉｎであることからなる、光パワー検出器と、
   受光端と送光端を備えた第２の光ファイバーであって、前記送光端にて前記光パワー検出器に光学的に結合された第２の光ファイバーと、
   前記第２の光ファイバーの受光端が前記光ビームを受光するように前記第１及び第２の光ファイバーを保持するための保持具と、
   前記物体と光ビームの相対位置を調整するための位置決めステージと、
   前記位置決めステージに動作可能に結合されて、前記光パワー信号に応答するコントローラであって、前記位置決めステージをして前記物体のエッジを前記光ビーム内の所定位置に位置決めさせるよう構成され、これによって、前記光パワー信号Ｐのレベルが、前記最大値Ｐ_ｍａｘより小さく、かつ、前記最小値Ｐ_ｍｉｎより大きくなるようにする、コントローラ
   を備え
   前記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーの少なくとも一方がシングルモードファイバーから構成されることからなる、位置決め装置。
9. 前記コントローラは手動で操作される、請求項８の位置決め装置。
10. 前記コントローラは自動コントローラである、請求項８の位置決め装置。
11. 前記光ビームに対する前記物体の位置は、前記光パワー信号が下限閾値より大きく、かつ、上限閾値未満となるように調整される、請求項８の位置決め装置。
12. 前記下限閾値と上限閾値の少なくとも一方が、物体のどの部分も前記光ビームを遮蔽しないときの前記検出器における光パワーであるところの最大パワーに比例する、請求項１１の位置決め装置。
13. 前記最大パワーが較正によって予め決定される、請求項１２の位置決め装置。
14. 前記最大パワーが定期的に測定される、請求項１２の位置決め装置。
15. 前記下限閾値と上限閾値の少なくとも一方が、最小パワーと最大パワーに依存し、該最小パワーは、前記光ビームが前記物体によって完全に遮蔽されているときの前記検出器における光パワーであり、前記最大パワーは、前記物体のどの部分も前記光ビームを遮蔽していないときの前記検出器における光パワーである、請求項１１の位置決め装置。
16. 前記物体が前記位置決めステージによって支持される、請求項８の位置決め装置。
17. 前記保持具が前記位置決めステージに結合される、請求項８の位置決め装置。
18. 物体のエッジを検出するためのエッジ検出器において、
    受光端と送光端を備えた第１の光ファイバーであって、前記受光端でレーザー光を受光し、前記送光端で光ビームを生成するよう構成された、第１の光ファイバーと、
    受光端と送光端を備えた第２の光ファイバーであって、該第２の光ファイバーの前記受光端が前記光ビームを受光して該第２の光ファイバーの前記送光端へ光を送るように配置された、第２の光ファイバーと、
    前記第２の光ファイバーの前記送光端に光学的に結合され、該第２の光ファイバーを介して伝送された光の光パワーを示す出力Ｐを有する単一光パワー検出器であって、前記出力Ｐは、物体が前記光ビーム内にないときは最大値Ｐ_ｍａｘであり、前記物体全体が前記光ビーム内にあるときは最小値Ｐ_ｍｉｎであることからなる、単一光パワー検出器と、
    少なくとも３つのポートを有する光カップラーであって、前記少なくとも３つのポートのうちの第１のポートにおいてレーザー光を受光するように構成され、前記少なくとも３つのポートのうちの第２のポートにおいて前記第１の光ファイバーの受光端に結合され、前記少なくとも３つのポートのうちの第３のポートにおいて前記第２の光ファイバーの受光端に結合された光カップラーと、
    前記第１の光ファイバーの送光端からあるギャップだけ分離されていて、レーザー光ビームを受光し、該光ビームを前記光ファイバーの送光端へ反射して戻すように位置決めされたミラーと、
    前記第１の光ファイバーと前記ミラーを保持するための保持具
    を備え、
    前記ギャップ内の物体が前記光ビームを少なくとも一部遮蔽して、前記光パワー計の出力Ｐに変化を引き起こしたときに前記物体のエッジを検出し、前記物体が前記光ビームを一部遮蔽して、前記単一光パワー検出器の出力Ｐが前記最大値Ｐ_ｍａｘ未満で前記最小値Ｐ_ｍｉｎより大きくなったときに前記物体のエッジを検出する、エッジ検出器。
19. 前記少なくとも３つのポートのうちの第１のポートに光学的に結合されたレーザ光源をさらに備える、請求項１８のエッジ検出器。
20. 前記光ファイバーがシングルモード光ファイバーである、請求項１８のエッジ検出器。
21. 前記物体と前記光ビームとの相対位置を調整するための位置決めステージと、
    前記位置決めステージに動作可能に結合されて、前記光パワー信号に応答するコントローラであって、前記位置決めステージをして前記物体を前記光ビームに対する所定位置に位置決めさせるように構成されたコントローラ
    をさらに備える、請求項１８のエッジ検出器。
22. 前記コントローラが手動で操作される、請求項２１のエッジ検出器。
23. 前記コントローラは自動コントローラである、請求項２１のエッジ検出器。
24. 前記光ビームに対する前記物体の位置が、前記光パワー信号が下限閾値より大きく、かつ、上限閾値未満となるように調整される、請求項２１のエッジ検出器。
25. 前記下限閾値と上限閾値の少なくとも一方が、物体のどの部分も前記光ビームを遮蔽しないときの前記検出器における光パワーであるところの最大パワーに比例する、請求項２４のエッジ検出器。
26. 前記光カップラーが、少なくとも３つのポートを有する光サーキュレータである、請求項１８のエッジ検出器。
27. 物体のエッジを検出するためのステムにおいて、該システムがエッジ検出器を備え、
    該エッジ検出器が、
    受光端と送光端を備えた第１の光ファイバーであって、前記受光端でレーザー光を受光し、前記送光端で光ビームを生成するよう構成された、第１の光ファイバーと、
    受光端と送光端を備えた第２の光ファイバーであって、該第２の光ファイバーの前記受光端が光ビームを受光して該第２の光ファイバーの前記送光端へ光を送るように配置された、第２の光ファイバーと、
    前記第２の光ファイバーの送光端に光学的に結合され、該第２の光ファイバーを介して伝送された光の光パワーを示す出力Ｐを有する光パワー検出器であって、前記出力Ｐは、物体が前記光ビーム内にないときは最大値Ｐ_ｍａｘであり、前記物体全体が前記光ビーム内にあるときは最小値Ｐ_ｍｉｎであることからなる、光パワー検出器と、
    前記第２の光ファイバーの受光端が前記第１の光ファイバーの送光端からの光ビームを受光するように、前記第１の光ファイバーの送光端と前記第２の光ファイバーの受光端を保持するための保持具と、
    前記物体の位置を第１の方向において調整するための物体位置決めステージと、
    前記エッジ検出器の位置を第２の方向において調整するための検出器位置決めステージ
    を備え、
    前記物体のエッジを、前記物体が前記光ビームを一部遮蔽して、これにより、前記光パワー検出器の出力Ｐが、前記最大値Ｐ_ｍａｘより小さく、かつ、前記最小値Ｐ_ｍｉｎより大きくなったときに検出し、
    前記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーの少なくとも一方がシングルモード光ファイバーから構成される、システム。
28. 前記物体位置決めステージと検出器位置決めステージとに動作可能に結合されて、前記光パワー信号に応答するコントローラであって、前記物体位置決めステージと検出器位置決めステージをして前記物体のエッジを前記光ビームに対する所定位置に位置決めさせるよう構成されたコントローラをさらに備える、請求項２７のシステム。
29. １つ以上の物体を保持するために、前記物体位置決めステージに取り付けられた物体ホルダをさらに備える、請求項２７のシステム。
30. 前記エッジ検出器を保持するために、前記検出器位置決めステージに取り付けられた検出器ホルダをさらに備える、請求項２７のシステム。
31. 前記エッジ検出器の較正において使用するために、既知の位置で前記検出器ホルダに取り付けられたエッジ検出器較正基準をさらに備える、請求項３０のシステム。
32. 前記第１の方向が前記第２の方向に実質的に垂直である、請求項２７のシステム。
33. 前記物体位置決めステージと検出器位置決めステージの一方が、リニアサーボモータを備える、請求項２７のシステム。
34. 物体のエッジの位置決め方法であって、
    第１の光ファイバーを介してレーザー光源からの光を通過させることによって光ビームを生成するステップと、
    第２の光ファイバーを介して前記第１の光ファイバーからの光ビームを受光するステップと、
    受光した光の光パワーを検出するステップと、
    前記物体のエッジを前記光ビーム内に位置決めして、前記第２の光ファイバーが部分的に遮蔽されるようにし、かつ、受光した光の光パワーが下限閾値を越え上限閾値未満となるようにするステップ
    を含み、
    前記第１の光ファイバー及び第２の光ファイバーが、保持具内に保持されたシングルモード光ファイバーから構成され、これによって、前記第１の光ファイバーからの光ビームが前記第２の光ファイバーによって受光されるようにする、方法。
35. 前記下限閾値と上限閾値の少なくとも一方が、物体のどの部分も前記光ビームを遮蔽しないときの前記検出器における光パワーであるところの最大パワーに比例する、請求項３４の方法。
36. 前記最大パワーが較正によって予め決定される、請求項３４の方法。
37. 前記最大パワーが定期的に測定される、請求項３４の方法。
38. 前記位置決めが、位置決めステージによって実施される、請求項３４の方法。
39. 前記物体が前記位置決めステージによって支持され、前記位置決めが前記物体を動かすことによって実施される、請求項３８の方法。
40. 前記保持具が前記位置決めステージに結合され、前記位置決めが前記保持具を動かすことによって実施される、請求項３８の方法。
41. 前記光パワーに応答して前記位置決めステージを制御するステップをさらに含む、請求項３８の方法。
42. 前記制御するステップが、目標光パワーを設定するステップと、前記光パワーが前記下限閾値を越え前記上限閾値未満となるまで、前記位置決めステージを前記光パワーと前記目標光パワーとの差分に比例する距離だけ繰り返し動かすステップを含むことからなる、請求項４１の方法。
43. 前記制御するステップが、目標光パワーを設定するステップと、前記光パワーが前記下限閾値を越え前記上限閾値未満となるまで前記位置決めステージを所定距離だけ繰り返し動かすステップを含むことからなる、請求項４１の方法。