JP2010197112A - Optical type displacement meter - Google Patents

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佳晃 西尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical type displacement meter which obtains an accurate result of measurement. <P>SOLUTION: A light projecting element 21 generates a beam of light. The light is radiated on a workpiece W through a light projecting lens 22 and a scanning part 23. The scanning part 23 scans the light one-dimensionally on the surface of the workpiece W. Reflected light from the workpiece W enters a light receiving element 31 through a light receiving lens 32. A light reception signal showing light reception amount distribution is obtained by a light receiving element 2. A light projection control part 3 controls a light emission level of the light projecting element 21. A light reception control part 4 controls an exposure time of the light receiving element 31. A waveform generating part 6 converts the light reception signal into waveform data. An FB control part 7 performs a feedback control of the light projection control part 3, the light reception control part 4 and the waveform generating part 6, based on the waveform data obtained by the waveform generating part 6. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、対象物の断面形状を計測するための光学式変位計に関する。   The present invention relates to an optical displacement meter for measuring a cross-sectional shape of an object.

三角測距の原理を利用した光学式変位計では、対象物(以下、ワークと呼ぶ)の表面の計測点に光が照射され、その反射光が1次元または2次元に配列された画素を有する受光素子により受光される。受光素子により得られる受光量分布のピーク位置に基づいて計測点の高さを計測することができる。   In an optical displacement meter using the principle of triangulation, light is applied to a measurement point on the surface of an object (hereinafter referred to as a workpiece), and the reflected light has pixels arranged in one or two dimensions. Light is received by the light receiving element. The height of the measurement point can be measured based on the peak position of the received light amount distribution obtained by the light receiving element.

ワークの断面形状を計測する方法として、光切断方式がある。光切断方式の光学式変位計では、線状の断面を有する帯状の光(以下、帯状光と呼ぶ)がワーク上に照射され、その反射光が2次元の受光素子により受光される。受光素子により得られる受光量分布は、増幅器により増幅された後、デジタルの波形データに変換される。この波形データのピーク位置に基づいて、各計測点の高さが検出される。   As a method of measuring the cross-sectional shape of the workpiece, there is a light cutting method. In the optical displacement type optical displacement meter, strip-shaped light having a linear cross section (hereinafter referred to as strip-shaped light) is irradiated onto a workpiece, and the reflected light is received by a two-dimensional light receiving element. The received light amount distribution obtained by the light receiving element is amplified by an amplifier and then converted into digital waveform data. Based on the peak position of the waveform data, the height of each measurement point is detected.

ところで、ワーク表面からの反射光の受光量は、ワークの表面の反射率により変化する。この受光量の変化により、波形データのピークの高さ(以下、ピークレベルと呼ぶ)が変化する。正確な計測のためには、ピークレベルを一定の範囲内に調整する必要がある。   By the way, the amount of received light reflected from the work surface varies depending on the reflectance of the work surface. Due to the change in the amount of received light, the peak height of waveform data (hereinafter referred to as peak level) changes. For accurate measurement, it is necessary to adjust the peak level within a certain range.

そこで、ワークに照射する光の発光レベル、受光素子の露光時間および増幅器のゲイン等を制御することによりピークレベルが調整される。ところが、上述した光切断方式では、帯状光の強さが幅方向において均一であるので、ワーク表面の反射率が部位によって大きく異なる場合、適正な受光量が得られないことがある。   Therefore, the peak level is adjusted by controlling the light emission level of the light applied to the workpiece, the exposure time of the light receiving element, the gain of the amplifier, and the like. However, in the above-described light cutting method, the intensity of the band-like light is uniform in the width direction, and therefore the appropriate amount of received light may not be obtained if the reflectance of the workpiece surface varies greatly depending on the part.

例えば、反射率の低い計測点からの受光量を適正にするために全体の受光量が大きくなるように制御すると、反射率の高い部位で受光量が飽和する。一方、反射率の高い計測点からの受光量を適正なレベルにするために帯状光の強さを下げると、反射率の低い部位からの受光量が小さくなり、波形データ上でピークを検出することができなくなる。   For example, if the total amount of received light is controlled so as to make the amount of light received from a measurement point with low reflectance appropriate, the amount of light received is saturated at a portion with high reflectance. On the other hand, if the intensity of the strip light is lowered to make the amount of light received from the measurement point with high reflectivity an appropriate level, the amount of light received from the part with low reflectivity becomes small, and a peak is detected on the waveform data. I can't do that.

そこで、ワークの断面形状を計測する他の方法として、光走査方式がある。光走査方式の光学式変位計では、投光部によりワークの一方向(以下、X方向と呼ぶ)に光が往復走査される。この場合、X方向に沿った複数の計測点からの反射光による複数の受光量分布がそれぞれ得られる。各受光量分布は、増幅器により増幅された後、デジタルの波形データに変換される。複数の受光量分布に対応する波形データのピーク位置に基づいてX方向に沿った複数の計測点の高さが検出される。それにより、ワークのX方向に沿った断面形状を計測することができる。光走査方式の光学式変位計では、計測点毎にピークレベルの調整が可能であるため、ワーク表面の反射率が部位によって大きく異なる場合でも、ワークの全体において正確な計測を行うことができる。   Accordingly, there is an optical scanning method as another method for measuring the cross-sectional shape of the workpiece. In the optical scanning type optical displacement meter, light is reciprocally scanned in one direction of the workpiece (hereinafter referred to as the X direction) by the light projecting unit. In this case, a plurality of received light amount distributions by reflected light from a plurality of measurement points along the X direction are obtained. Each received light amount distribution is amplified by an amplifier and then converted into digital waveform data. The heights of the plurality of measurement points along the X direction are detected based on the peak positions of the waveform data corresponding to the plurality of received light amount distributions. Thereby, the cross-sectional shape along the X direction of the workpiece can be measured. In the optical scanning optical displacement meter, the peak level can be adjusted for each measurement point, so that accurate measurement can be performed on the entire workpiece even when the reflectance of the workpiece surface varies greatly depending on the part.

上記の発光レベル、露光時間およびゲインをフィードバック制御することにより、各計測点での計測時にピークレベルを調整することができる。例えば、各計測点での計測時に、前回の計測時の結果に基づいて発光レベル、露光時間およびゲインがフィードバック制御される。   By performing feedback control on the light emission level, exposure time, and gain, the peak level can be adjusted during measurement at each measurement point. For example, at the time of measurement at each measurement point, the light emission level, the exposure time, and the gain are feedback controlled based on the result of the previous measurement.

しかしながら、光走査方式の光学式変位系によれば、常に光の照射位置が移動している。そのため、隣り合う計測点間で反射率が大きく異なれば、一方の計測点での計測結果に基づいて他方の計測点での計測時に発光レベル、露光時間およびゲインを制御しても、ピークレベルを適正に調整することができない。   However, according to the optical scanning type optical displacement system, the irradiation position of light always moves. Therefore, if the reflectance differs greatly between adjacent measurement points, the peak level can be adjusted even if the light emission level, exposure time, and gain are controlled during measurement at the other measurement point based on the measurement result at one measurement point. It cannot be adjusted properly.

そこで、特許文献1に示すように、複数回の光の往復走査において、現在の走査における複数の測定点に対応するピークレベルに基づいて次の走査における複数の測定点に対応するピークレベルをそれぞれ制御する方式が知られている。この方式によれば、隣り合う計測点間において、反射率に差がある場合でも、各計測点からの反射光のピークレベルを適正に調整することができる。   Therefore, as shown in Patent Document 1, in a plurality of reciprocating scans of light, peak levels corresponding to a plurality of measurement points in the next scan are respectively determined based on peak levels corresponding to a plurality of measurement points in the current scan. A control method is known. According to this method, even if there is a difference in reflectance between adjacent measurement points, the peak level of reflected light from each measurement point can be adjusted appropriately.

特許第3613708号Japanese Patent No. 3613708

上記の光走査方式の光学式変位計では、受光素子内の電子シャッタにより、受光素子の露光時間を容易に制御することができる。そのため、通常、受光素子の露光時間を制御することにより、ピークレベルが調整される。   In the optical scanning optical displacement meter, the exposure time of the light receiving element can be easily controlled by the electronic shutter in the light receiving element. Therefore, normally, the peak level is adjusted by controlling the exposure time of the light receiving element.

しかしながら、高速な計測のためには、光の走査速度を速くする必要がある。その場合、露光時間をわずかに変化させただけでも、各計測点での光の照射範囲が大きく異なることになる。それにより、正確な計測結果を得ることが困難となる。   However, for high-speed measurement, it is necessary to increase the light scanning speed. In this case, even if the exposure time is changed slightly, the light irradiation range at each measurement point is greatly different. This makes it difficult to obtain accurate measurement results.

本発明の目的は、正確な計測結果を得ることが可能な光学式変位計を提供することである。   An object of the present invention is to provide an optical displacement meter capable of obtaining an accurate measurement result.

(1)本発明に係る光学式変位計は、光を発生する光発生部と、光発生部により発生された光の投光方向を制御することにより対象物の表面で光を走査させる光走査手段と、対象物からの反射光を集光する集光光学系と、集光光学系の集光面に配設された複数の画素を有し、対象物までの距離に応じて変化する集光スポットの位置に対応した受光量分布を示す受光信号を出力する受光素子と、受光素子から出力される受光信号を増幅して波形データを生成する波形データ生成部と、光走査手段による投光方向毎に光発生部による発光強度の設定値および受光素子の露光時間の設定値に基づいて光発生部の発光強度および受光素子の露光時間を制御し、波形データ生成部により生成される波形データのピークレベルが所定範囲内になるように光走査手段による投光方向毎に発光強度の設定値および露光時間の設定値を調整する制御手段とを備え、制御手段は、発光強度の設定値を露光時間の設定値よりも優先的に調整するものである。   (1) An optical displacement meter according to the present invention is a light scanning unit that scans light on the surface of an object by controlling a light generation unit that generates light and a light projecting direction of the light generated by the light generation unit. Means, a condensing optical system for condensing the reflected light from the object, and a plurality of pixels disposed on the condensing surface of the condensing optical system, and a concentrator that changes according to the distance to the object A light receiving element that outputs a light receiving signal indicating a received light amount distribution corresponding to the position of the light spot, a waveform data generating unit that amplifies the light receiving signal output from the light receiving element to generate waveform data, and light projection by an optical scanning unit Waveform data generated by the waveform data generator that controls the light emission intensity of the light generator and the exposure time of the light receiving element based on the setting value of the light emission intensity by the light generator and the exposure time of the light receiving element for each direction. Light so that the peak level of the Control means for adjusting the setting value of the light emission intensity and the setting value of the exposure time for each light projection direction by the inspection means, and the control means preferentially adjusts the setting value of the light emission intensity over the setting value of the exposure time. Is.

その光学式変位計においては、光発生部により発生された光の投光方向が光走査手段によって制御されることにより、対象物の表面で光が走査される。対象物からの反射光は、集光光学系によって集光されて受光素子に入射する。受光素子により、集光スポットの位置に対応する受光量分布を示す受光信号が出力される。出力された受光信号に基づいて波形データ生成部により波形データが生成される。生成された波形データのピーク位置に基づいて、投光方向における対象物の計測点(光の照射位置)での表面の高さを計測することができる。それにより、対象物の表面の複数の計測点の高さを計測することにより対象物の断面形状を計測することができる。   In the optical displacement meter, light is scanned on the surface of the object by controlling the light projecting direction of the light generated by the light generator by the light scanning means. The reflected light from the object is condensed by the condensing optical system and enters the light receiving element. The light receiving element outputs a light receiving signal indicating a received light amount distribution corresponding to the position of the focused spot. Waveform data is generated by the waveform data generation unit based on the output light reception signal. Based on the peak position of the generated waveform data, the height of the surface at the measurement point (light irradiation position) of the object in the light projection direction can be measured. Thereby, the cross-sectional shape of the object can be measured by measuring the heights of a plurality of measurement points on the surface of the object.

光発生部の発光強度および受光素子の露光時間は、光走査手段による投光方向毎に光発生部による発光強度の設定値および受光素子の露光時間の設定値に基づいて制御される。発光強度の設定値および露光時間の設定値は、光走査手段による投光方向毎に、波形データ生成部により生成される波形データのピークレベルが所定範囲内になるように調整される。   The light emission intensity of the light generation unit and the exposure time of the light receiving element are controlled based on the set value of the light emission intensity by the light generation unit and the set value of the exposure time of the light receiving element for each light projection direction by the optical scanning unit. The set value of the emission intensity and the set value of the exposure time are adjusted so that the peak level of the waveform data generated by the waveform data generation unit falls within a predetermined range for each light projection direction by the optical scanning unit.

この場合、光発生部の発光強度の設定値が受光素子の露光時間の設定値よりも優先的に調整される。それにより、受光素子の露光時間が計測毎に大きく変動することが抑制される。その結果、正確な計測結果を安定して得ることが可能になる。   In this case, the set value of the light emission intensity of the light generation unit is adjusted with priority over the set value of the exposure time of the light receiving element. Accordingly, it is possible to suppress the exposure time of the light receiving element from fluctuating greatly every measurement. As a result, accurate measurement results can be obtained stably.

(2)制御手段は、発光強度の設定値を調整してもピークレベルを所定範囲に調整することができない場合において、発光強度の設定値に加えて露光時間の設定値を調整してもよい。   (2) The control means may adjust the setting value of the exposure time in addition to the setting value of the light emission intensity when the peak level cannot be adjusted to the predetermined range even if the setting value of the light emission intensity is adjusted. .

この場合、露光時間の設定値の最小限の調整によりピークレベルを所定範囲に調整することができる。それにより、露光時間の変動が最小限に抑制される。その結果、正確な計測結果を安定に得ることができる。   In this case, the peak level can be adjusted to a predetermined range by adjusting the exposure time setting value to a minimum. Thereby, the fluctuation of the exposure time is suppressed to the minimum. As a result, accurate measurement results can be obtained stably.

(3)制御手段は、さらに光走査手段による投光方向毎に波形データ生成部の増幅率の設定値に基づいて波形データ生成部の増幅率を制御し、波形データ生成部により生成される波形データのピークレベルが所定範囲内になるように光走査手段による投光方向毎に増幅率の設定値を調整してもよい。   (3) The control unit further controls the amplification factor of the waveform data generation unit based on the set value of the amplification factor of the waveform data generation unit for each light projection direction by the optical scanning unit, and the waveform generated by the waveform data generation unit The set value of the amplification factor may be adjusted for each light projecting direction by the optical scanning unit so that the peak level of the data falls within a predetermined range.

この場合、波形データ生成部の増幅率を調整することにより、波形データのピークレベルを容易に調整することができる。   In this case, the peak level of the waveform data can be easily adjusted by adjusting the amplification factor of the waveform data generation unit.

(4)制御手段は、増幅率の設定値を露光時間の設定値よりも優先的に調整してもよい。   (4) The control means may preferentially adjust the gain setting value over the exposure time setting value.

この場合、露光時間の変動が抑制される。その結果、正確な計測結果を安定して得ることができる。   In this case, fluctuations in exposure time are suppressed. As a result, accurate measurement results can be obtained stably.

(5)制御手段は、発光強度の設定値を増幅率の設定値よりも優先的に調整してもよい。   (5) The control means may preferentially adjust the set value of the light emission intensity over the set value of the amplification factor.

この場合、波形データ生成部の増幅率が計測毎に大きく変動することが抑制される。そのため、増幅率を低い状態に維持することが可能となる。したがって、波形データの分解能の低下を抑制することができる。その結果、ノイズによる計測精度の低下を抑制することができる。   In this case, it is suppressed that the amplification factor of the waveform data generation unit varies greatly from measurement to measurement. Therefore, it becomes possible to maintain the amplification factor in a low state. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the resolution of the waveform data. As a result, a decrease in measurement accuracy due to noise can be suppressed.

(6)集光スポットの位置は、対象物までの距離に応じて第1の方向に沿って変化し、受光素子の複数の画素は、第1の方向に沿って並ぶように配置され、第1の方向と直交する第2の方向における複数の画素の各々の長さは、第1の方向における複数の画素の各々の長さよりも大きくてもよい。   (6) The position of the condensing spot changes along the first direction according to the distance to the object, and the plurality of pixels of the light receiving element are arranged so as to be aligned along the first direction. The length of each of the plurality of pixels in the second direction orthogonal to the one direction may be greater than the length of each of the plurality of pixels in the first direction.

この場合、第1の方向における受光量分布を確実に得ることができるとともに、対象物の表面で往復走査される光の反射光を確実に受光することができる。また、複数の画素が2次元に配列される場合に比べて、迅速に計測を進めることが可能になる。   In this case, the received light amount distribution in the first direction can be reliably obtained, and the reflected light of the light reciprocally scanned on the surface of the object can be reliably received. In addition, it is possible to proceed with the measurement more quickly than when a plurality of pixels are arranged two-dimensionally.

(7)第1の方向における複数の画素の各々の長さは、第2の方向における複数の画素の各々の長さの10倍以上1000倍以下倍以下であってもよい。   (7) The length of each of the plurality of pixels in the first direction may be not less than 10 times and not more than 1000 times the length of each of the plurality of pixels in the second direction.

この場合、対象物からの反射光をより確実に受光しつつより高い精度で迅速に計測を進めることができる。   In this case, it is possible to promptly measure with higher accuracy while more reliably receiving the reflected light from the object.

本発明によれば、受光素子の露光時間が計測毎に大きく変動することが抑制される。その結果、正確な計測結果を安定して得ることが可能になる。   According to the present invention, it is possible to suppress the exposure time of the light receiving element from fluctuating greatly every measurement. As a result, accurate measurement results can be obtained stably.

本実施の形態に係る光学式変位計の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical displacement meter which concerns on this Embodiment. 光学式変位計によるワークの断面形状の計測方法について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the measuring method of the cross-sectional shape of the workpiece | work by an optical displacement meter. 光学式変位計によるワークの断面形状の計測方法について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the measuring method of the cross-sectional shape of the workpiece | work by an optical displacement meter. 波形データの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of waveform data. 光の走査と計測タイミングとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the scanning of light and measurement timing. FB制御部によるピークレベル調整処理のフローチャートである。It is a flowchart of the peak level adjustment process by FB control part. 受光素子の具体例を示す模式的平面図である。It is a typical top view which shows the specific example of a light receiving element. 共通の投光方向における露光時間Tの調整方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the adjustment method of the exposure time T in a common light projection direction. 従来の光学式変位計における露光時間と波形データの生成時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the exposure time and the production | generation time of waveform data in the conventional optical displacement meter. 本実施の形態における露光時間と波形生成部による波形データの生成時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the exposure time in this Embodiment, and the generation time of the waveform data by a waveform generation part.

以下、本発明の一実施の形態に係る光学式変位計について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an optical displacement meter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(1)光学式変位計の構成
図1は、本実施の形態に係る光学式変位計の構成を示すブロック図である。図1に示すように、光学式変位計100は、投光部1、受光部2、投光制御部3、受光制御部4、波形生成部6、フィードバック制御部(以下、FB制御部と略記する)7、波形処理部8、プロファイル生成部9、計測処理部10およびインターフェース部11を備える。
(1) Configuration of Optical Displacement Meter FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical displacement meter according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the optical displacement meter 100 includes a light projecting unit 1, a light receiving unit 2, a light projecting control unit 3, a light receiving control unit 4, a waveform generating unit 6, a feedback control unit (hereinafter abbreviated as FB control unit). 7), a waveform processing unit 8, a profile generation unit 9, a measurement processing unit 10, and an interface unit 11.

投光部1は、投光素子21、投光レンズ22および走査部23を含む。投光素子21は、例えばレーザダイオードを含み、ビーム状の光を発生する。その光は、投光レンズ22および走査部23を介して対象物(以下、ワークと呼ぶ)Wに照射される。走査部23は、例えばガルバノスキャナを含み、後述のように、ワークWの表面で1次元的に光を走査する。   The light projecting unit 1 includes a light projecting element 21, a light projecting lens 22, and a scanning unit 23. The light projecting element 21 includes, for example, a laser diode, and generates beam-shaped light. The light is applied to an object (hereinafter referred to as a workpiece) W via the light projection lens 22 and the scanning unit 23. The scanning unit 23 includes, for example, a galvano scanner, and scans light one-dimensionally on the surface of the workpiece W as will be described later.

受光部2は、受光素子31および受光レンズ32を含む。ワークWからの反射光は、受光レンズ32を介して受光素子31に入射する。受光素子2は例えばCMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサを含み、一方向に配列された複数の画素を有する。これにより、複数の画素の配列方向における受光量分布を示すアナログの受光信号が得られる。   The light receiving unit 2 includes a light receiving element 31 and a light receiving lens 32. Reflected light from the workpiece W enters the light receiving element 31 via the light receiving lens 32. The light receiving element 2 includes a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sensor, for example, and has a plurality of pixels arranged in one direction. As a result, an analog received light signal indicating the received light amount distribution in the arrangement direction of the plurality of pixels is obtained.

投光制御部3は、例えば投光素子21の駆動電流を調整することにより、投光素子21が発生する光の強さ(以下、発光レベルと呼ぶ)を制御する。受光制御部4は、後述の露光制御信号により受光素子31の露光時間を制御する。   The light projecting control unit 3 controls the intensity of light generated by the light projecting element 21 (hereinafter referred to as a light emission level) by adjusting the drive current of the light projecting element 21, for example. The light reception control unit 4 controls the exposure time of the light receiving element 31 by an exposure control signal described later.

なお、ワークWから受光素子31への光路を遮断するシャッタを設けてもよい。その場合、シャッタを開閉させることにより受光制御部4の露光時間を制御することができる。また、投光素子21の発光時間を制御することにより受光素子31の露光時間を制御してもよい。   A shutter that blocks the optical path from the workpiece W to the light receiving element 31 may be provided. In that case, the exposure time of the light reception control unit 4 can be controlled by opening and closing the shutter. Further, the exposure time of the light receiving element 31 may be controlled by controlling the light emission time of the light projecting element 21.

波形生成部6は、増幅器およびアナログ/デジタル変換器を含む。受光素子31により得られる受光信号は、増幅器により増幅された後にアナログ/デジタル変換器によりアナログ/デジタル変換される。これにより、デジタルの波形データが得られる。   The waveform generator 6 includes an amplifier and an analog / digital converter. The light reception signal obtained by the light receiving element 31 is amplified by an amplifier and then analog / digital converted by an analog / digital converter. Thereby, digital waveform data is obtained.

FB制御部7は、波形生成部6により得られる波形データに基づいて、投光制御部3、受光制御部4および波形生成部6をフィードバック制御する。FB制御部7の制御動作の詳細については後述する。   The FB control unit 7 feedback-controls the light projection control unit 3, the light reception control unit 4, and the waveform generation unit 6 based on the waveform data obtained by the waveform generation unit 6. Details of the control operation of the FB control unit 7 will be described later.

波形処理部8は、波形生成部6により得られる波形データに基づいて、投光部1からワークWの表面の各計測点までの距離を示す距離情報を生成する。計測点については後述する。   The waveform processing unit 8 generates distance information indicating the distance from the light projecting unit 1 to each measurement point on the surface of the workpiece W based on the waveform data obtained by the waveform generation unit 6. The measurement points will be described later.

プロファイル生成部9は、波形処理部7により算出された距離情報に基づいて、ワークWの断面形状を表すプロファイルデータを生成する。計測処理部10は、プロファイル生成部9により作成されたプロファイルデータに対する補正処理および計測処理を行う。ここで、計測処理とは、プロファイルデータに基づいてワークWの表面の任意の部分の寸法を算出する処理である。   The profile generation unit 9 generates profile data representing the cross-sectional shape of the workpiece W based on the distance information calculated by the waveform processing unit 7. The measurement processing unit 10 performs correction processing and measurement processing on the profile data created by the profile generation unit 9. Here, the measurement process is a process of calculating the size of an arbitrary part on the surface of the workpiece W based on the profile data.

インターフェース部11を通して、波形生成部6により得られる波形データが外部に取り出される。また、インターフェース部11を通して、ユーザが種々の設定および入力を行う。それにより、FB制御部7、波形処理部8および計測処理部10が制御される。   The waveform data obtained by the waveform generator 6 is taken out through the interface unit 11. The user performs various settings and inputs through the interface unit 11. Thereby, the FB control unit 7, the waveform processing unit 8, and the measurement processing unit 10 are controlled.

(2)計測方法
図2および図3は、光学式/変位計100によるワークWの断面形状の計測方法について説明するための模式図である。図4は、波形データの一例を示す模式図である。なお、図2および図3においては、矢印X,Y,Zで示すように、互いに直交する3方向をX方向、Y方向およびZ方向と定義する。また、図4の波形データにおいては、横軸が画素の配列方向における受光素子31上の位置に相当し、縦軸が受光量に相当する。
(2) Measuring Method FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams for explaining a measuring method of the cross-sectional shape of the workpiece W by the optical / displacement meter 100. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of waveform data. 2 and 3, three directions orthogonal to each other are defined as an X direction, a Y direction, and a Z direction, as indicated by arrows X, Y, and Z. In the waveform data of FIG. 4, the horizontal axis corresponds to the position on the light receiving element 31 in the pixel arrangement direction, and the vertical axis corresponds to the received light amount.

本例では、ワークW上の各計測点のZ方向における位置(高さ)が計測される。ここで、計測点とは、受光素子31の1回の露光期間に、光が照射されるワークW上の部分をいう。   In this example, the position (height) in the Z direction of each measurement point on the workpiece W is measured. Here, the measurement point refers to a portion on the workpiece W that is irradiated with light during one exposure period of the light receiving element 31.

計測時には、受光制御部4(図1)により受光素子31が露光される。このとき、図2に示すように、投光部1からワークW上の計測点P1に照射された光は、受光レンズ32を通して受光素子31に入射する。この場合、点線で示すように、計測点P1の高さが異なると、受光素子31への反射光の入射位置がY1方向において異なる。それにより、受光素子31の受光量分布が異なる。   At the time of measurement, the light receiving element 31 is exposed by the light receiving control unit 4 (FIG. 1). At this time, as shown in FIG. 2, the light emitted from the light projecting unit 1 to the measurement point P <b> 1 on the workpiece W enters the light receiving element 31 through the light receiving lens 32. In this case, as indicated by the dotted line, when the height of the measurement point P1 is different, the incident position of the reflected light on the light receiving element 31 is different in the Y1 direction. Thereby, the received light amount distribution of the light receiving element 31 is different.

受光素子31の各画素は、受光レンズ32による集光面上において、Y1方向に沿って配列されている。ここで、集光面とは、複数の集光点により形成される面をいう。   Each pixel of the light receiving element 31 is arranged along the Y1 direction on the light collection surface by the light receiving lens 32. Here, the light collection surface refers to a surface formed by a plurality of light collection points.

受光素子31の受光量分布を示す受光信号は、波形生成部6(図1)により波形データに変換される。図4に示すように、波形データは、画素の配列方向における受光素子31の受光量分布を示す。そのピーク位置は、計測点P1の高さに対応し、計測点P1の高さが変化すると、ピーク位置が変化する。すなわち、波形データのピーク位置に基づいて、計測点P1の高さを検出することができる。   The received light signal indicating the received light amount distribution of the light receiving element 31 is converted into waveform data by the waveform generator 6 (FIG. 1). As shown in FIG. 4, the waveform data indicates the received light amount distribution of the light receiving elements 31 in the pixel arrangement direction. The peak position corresponds to the height of the measurement point P1, and when the height of the measurement point P1 changes, the peak position changes. That is, the height of the measurement point P1 can be detected based on the peak position of the waveform data.

図3に示すように、投光部1からの光は、走査部23(図1)によりワークWの表面でX方向に沿って走査される。所定のタイミングで、ワークWからの反射光により受光素子31が露光される。   As shown in FIG. 3, the light from the light projecting unit 1 is scanned along the X direction on the surface of the workpiece W by the scanning unit 23 (FIG. 1). The light receiving element 31 is exposed by the reflected light from the workpiece W at a predetermined timing.

この場合、投光部1からの投光方向に基づいてX方向における各計測点の位置が認識されるとともに、受光素子31の受光量分布に基づいてZ方向における各計測点の位置(各計測点の高さ)が検出される。それにより、X−Z平面に沿ったワークWの断面形状を2次元的に検出することができる。   In this case, the position of each measurement point in the X direction is recognized based on the light projecting direction from the light projecting unit 1, and the position of each measurement point in the Z direction (each measurement based on the received light amount distribution of the light receiving element 31). Point height) is detected. Thereby, the cross-sectional shape of the workpiece W along the XZ plane can be detected two-dimensionally.

さらに、連続的または断続的にワークWをY方向に移動させる。Y方向におけるワークWの断続的な移動は、例えばX方向における光の往復走査毎に行う。それにより、ワークWの表面形状を3次元的に検出することが可能になる。   Furthermore, the workpiece W is moved in the Y direction continuously or intermittently. The intermittent movement of the workpiece W in the Y direction is performed, for example, every time the light is reciprocated in the X direction. Thereby, the surface shape of the workpiece W can be detected three-dimensionally.

図5は、光の走査と計測タイミングとの関係を示す模式図である。図5において、横軸は時間を示し、縦軸はX方向におけるワークW上での光の走査位置を示す。なお、図5において、X方向における光の走査位置は、投光部1からのX−Z平面内での投光方向に対応する。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between light scanning and measurement timing. In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the light scanning position on the workpiece W in the X direction. In FIG. 5, the light scanning position in the X direction corresponds to the light projecting direction in the XZ plane from the light projecting unit 1.

図5に示すように、光の走査位置は、X方向に沿って一定の距離を往復移動する。本実施の形態では、各計測時に投光部1からの投光方向が所定の方向と一致するように、一定の周期で計測が行われる。すなわち、図5において、X方向における光の走査位置が位置P11,P12,P13に一致する時点t11〜t16,t21〜t26,t31〜t36において計測が行われる。   As shown in FIG. 5, the scanning position of light reciprocates a certain distance along the X direction. In the present embodiment, measurement is performed at a constant cycle so that the light projecting direction from the light projecting unit 1 coincides with a predetermined direction at each measurement. That is, in FIG. 5, measurement is performed at time points t11 to t16, t21 to t26, and t31 to t36 when the scanning position of the light in the X direction coincides with the positions P11, P12, and P13.

なお、ワークWの表面に凹凸があると、投光方向が共通であってもX方向における光の走査位置が異なることがある。そのため、実際には、X方向において、計測時の光の走査位置が走査毎に僅かに異なることがある。   If the surface of the workpiece W is uneven, the light scanning position in the X direction may be different even if the light projection direction is common. Therefore, in practice, in the X direction, the scanning position of the light at the time of measurement may be slightly different for each scanning.

本実施の形態では、共通の投光方向における前回の計測結果に基づいて、投光制御部3、受光制御部4および波形生成部6のフィードバック制御が行われる。すなわち、図5の例では、時点t11における計測結果に基づいて時点t12におけるフィードバック制御が行われ、時点t12における計測結果に基づいて時点t13におけるフィードバック制御が行われる。その後、時点t14〜t16において、同様にX方向における同一位置での前回の計測結果に基づいてフィードバック制御が行われる。   In the present embodiment, feedback control of the light projection control unit 3, the light reception control unit 4, and the waveform generation unit 6 is performed based on the previous measurement result in the common light projection direction. That is, in the example of FIG. 5, feedback control at time t12 is performed based on the measurement result at time t11, and feedback control at time t13 is performed based on the measurement result at time t12. Thereafter, at time points t14 to t16, feedback control is similarly performed based on the previous measurement result at the same position in the X direction.

また、時点t21〜t26において同様にX方向における同一位置での前回の計測結果に基づいてフィードバック制御が行われ、時点t31〜t36において同様にX方向における同一位置での前回の計測結果に基づいてフィードバック制御が行われる。   Similarly, feedback control is performed based on the previous measurement result at the same position in the X direction at time points t21 to t26. Similarly, based on the previous measurement result at the same position in the X direction at time points t31 to t36. Feedback control is performed.

(3)制御方法
上記の波形データにおいて、ピーク位置を正確に特定するためには、ピークの高さ(以下、ピークレベルと呼ぶ)が所定の範囲内にあることが望ましい。ピークレベルは、受光素子31の受光量と波形生成部6の回路ゲイン(波形生成部6内の増幅器の増幅率)との積に比例する。受光素子31の受光量は、投光素子21の発光レベルと受光素子31の露光時間との積に比例する。
(3) Control Method In the above waveform data, in order to accurately specify the peak position, it is desirable that the peak height (hereinafter referred to as peak level) is within a predetermined range. The peak level is proportional to the product of the amount of light received by the light receiving element 31 and the circuit gain of the waveform generator 6 (the amplification factor of the amplifier in the waveform generator 6). The amount of light received by the light receiving element 31 is proportional to the product of the light emission level of the light projecting element 21 and the exposure time of the light receiving element 31.

本実施の形態では、FB制御部7が、波形生成部6により得られる波形データに基づいて、投光制御部3、受光制御部4および波形生成部6をフィードバック制御する。   In the present embodiment, the FB control unit 7 feedback-controls the light projection control unit 3, the light reception control unit 4, and the waveform generation unit 6 based on the waveform data obtained by the waveform generation unit 6.

この場合、FB制御部7が投光制御部3を制御することにより、投光素子21の発光レベルを制御することができ、受光制御部4を制御することにより、受光素子31の露光時間を制御することができる。また、FB制御部7が波形生成部6を制御することにより、波形生成部6の回路ゲインを制御することができる。以下の説明において、投光素子21の発光レベル、受光素子31の露光時間、および波形生成部6の回路ゲインをそれぞれ発光レベルP、露光時間Tおよび回路ゲインGと呼ぶ。   In this case, the FB control unit 7 can control the light projection control unit 3 to control the light emission level of the light projecting element 21, and the light reception control unit 4 can control the exposure time of the light receiving element 31. Can be controlled. Further, the circuit gain of the waveform generation unit 6 can be controlled by the FB control unit 7 controlling the waveform generation unit 6. In the following description, the light emission level of the light projecting element 21, the exposure time of the light receiving element 31, and the circuit gain of the waveform generator 6 are referred to as a light emission level P, an exposure time T, and a circuit gain G, respectively.

FB制御部7の制御動作の詳細について説明する。図6は、FB制御部7によるピークレベル調整処理のフローチャートである。   Details of the control operation of the FB control unit 7 will be described. FIG. 6 is a flowchart of peak level adjustment processing by the FB control unit 7.

ここで、FB制御部7は、予め設定された発光レベルP、露光時間Tおよび回路ゲインGの値(以下、設定値と呼ぶ)に基づいて、発光レベルP、露光時間Tおよび回路ゲインGを制御する。この設定値は、計測を行う投光方向毎に設定され、FB制御部7内の記憶装置に記憶される。すなわち、図5の例では、位置P11,P12,P13のそれぞれに対応するように、発光レベルP、露光時間Tおよび回路ゲインGの設定値が設定される。なお、初期状態においては、各投光方向における発光レベルP、露光時間Tおよび回路ゲインGの設定値が共通であってもよい。   Here, the FB control unit 7 sets the light emission level P, the exposure time T, and the circuit gain G based on the preset light emission level P, exposure time T, and circuit gain G values (hereinafter referred to as setting values). Control. This set value is set for each light projecting direction in which measurement is performed, and is stored in the storage device in the FB control unit 7. That is, in the example of FIG. 5, set values of the light emission level P, the exposure time T, and the circuit gain G are set so as to correspond to the positions P11, P12, and P13, respectively. In the initial state, the set values of the light emission level P, the exposure time T, and the circuit gain G in each light projecting direction may be common.

図6に示すように、まず、FB制御部7は、波形生成部6により新たな波形データが得られたか否かを判定する(ステップS1)。波形データは、計測が行われる毎に更新される。   As shown in FIG. 6, first, the FB control unit 7 determines whether or not new waveform data has been obtained by the waveform generation unit 6 (step S1). The waveform data is updated every time measurement is performed.

波形データが得られていない場合、FB制御部7は、波形データが得られるまで待機する。波形データが得られた場合、FB制御部7は、波形データのピークレベルを取得する(ステップS2)。次に、FB制御部7は、予め設定された基準値に対するピークレベルの比率を算出する(ステップS3)。   When the waveform data is not obtained, the FB control unit 7 stands by until the waveform data is obtained. When the waveform data is obtained, the FB control unit 7 acquires the peak level of the waveform data (step S2). Next, the FB control unit 7 calculates the ratio of the peak level to the preset reference value (step S3).

次に、FB制御部7は、算出した比率が予め設定された規定範囲内にあるか否かを判定する(ステップS4)。算出した比率が規定範囲内にある場合、FB制御部7は、後述のステップS13の処理に進む。   Next, the FB control unit 7 determines whether or not the calculated ratio is within a preset specified range (step S4). If the calculated ratio is within the specified range, the FB control unit 7 proceeds to the process of step S13 described later.

算出された比率が規定範囲内にない場合、FB制御部7は、今回の計測時における発光レベルP、露光時間Tおよび回路ゲインGの設定値を取得する(ステップS5)。   If the calculated ratio is not within the specified range, the FB control unit 7 acquires set values of the light emission level P, the exposure time T, and the circuit gain G at the time of the current measurement (step S5).

次に、FB制御部7は、発光レベルPの設定値を調整することによりピークレベルを基準値に調整することが可能か否かを判定する(ステップS6)。ここで、発光レベルPの設定値の調整可能な範囲は限られているので、取得したピークレベルと基準値との差が大きい場合には、発光レベルPの設定値を最大限調整しても、ピークレベルを基準値に調整することができない。   Next, the FB control unit 7 determines whether or not the peak level can be adjusted to the reference value by adjusting the set value of the light emission level P (step S6). Here, since the adjustable range of the set value of the light emission level P is limited, even if the set value of the light emission level P is adjusted to the maximum when the difference between the acquired peak level and the reference value is large. The peak level cannot be adjusted to the reference value.

発光レベルPの設定値を調整することによりピークレベルを基準値に調整することが可能である場合、FB制御部7は、ピークレベルが基準値に一致するように、その投光方向に対応する発光レベルPの設定値を調整し(ステップS7)、後述のステップS13の処理に進む。   When the peak level can be adjusted to the reference value by adjusting the set value of the light emission level P, the FB control unit 7 corresponds to the light projecting direction so that the peak level matches the reference value. The set value of the light emission level P is adjusted (step S7), and the process proceeds to step S13 described later.

一方、発光レベルPの調整のみではピークレベルを基準値に調整することができない場合、FB制御部7は、ピークレベルが基準値に近づくように、その投光方向に対応する発光レベルPの設定値を最大限に調整する(ステップS8)。   On the other hand, when the peak level cannot be adjusted to the reference value only by adjusting the light emission level P, the FB control unit 7 sets the light emission level P corresponding to the light projecting direction so that the peak level approaches the reference value. The value is adjusted to the maximum (step S8).

続いて、FB制御部7は、回路ゲインGの設定値を調整することによりピークレベルを基準値に一致させることが可能か否かを判定する(ステップS9)。ここで、回路ゲインGの調整可能な範囲も限られているので、発光レベルPの調整により調整され得るピークレベルと基準値との差が大きい場合には、回路ゲインGの設定値を最大限調整しても、ピークレベルを基準値に調整することができない。   Subsequently, the FB control unit 7 determines whether or not the peak level can be matched with the reference value by adjusting the set value of the circuit gain G (step S9). Here, since the adjustable range of the circuit gain G is limited, if the difference between the peak level that can be adjusted by adjusting the light emission level P and the reference value is large, the set value of the circuit gain G is maximized. Even after adjustment, the peak level cannot be adjusted to the reference value.

回路ゲインGの設定値を調整することによりピークレベルを基準値に一致させることが可能である場合、FB制御部7は、ピークレベルが基準値に一致するように、その投光方向に対応する回路ゲインGの設定値を調整し(ステップS7)、後述のステップS13の処理に進む。   When the peak level can be matched with the reference value by adjusting the set value of the circuit gain G, the FB control unit 7 corresponds to the light projecting direction so that the peak level matches the reference value. The set value of the circuit gain G is adjusted (step S7), and the process proceeds to step S13 described later.

一方、回路ゲインGを調整してもピークレベルを基準値に調整することができない場合、FB制御部7は、ピークレベルが基準値に近づくように、その投光方向に対応する回路ゲインGの設定を最大限に調整する(ステップS11)。続いて、FB制御部7は、ピークレベルが基準値と一致するように、その投光方向に対応する露光時間Tの設定値を調整し(ステップS12)、ステップS13の処理に進む。   On the other hand, if the peak level cannot be adjusted to the reference value by adjusting the circuit gain G, the FB control unit 7 sets the circuit gain G corresponding to the light projecting direction so that the peak level approaches the reference value. The setting is adjusted to the maximum (step S11). Subsequently, the FB control unit 7 adjusts the set value of the exposure time T corresponding to the light projection direction so that the peak level matches the reference value (step S12), and proceeds to the process of step S13.

ステップS13において、FB制御部7は、次に計測を行う投光方向に対応する設定値に基づいて、発光レベルP、露光時間Tおよび回路ゲインGを制御する。ステップS13で用いられる設定値は、その投光方向における前回の計測時において、ステップS1〜S12の処理により予め調整されている。例えば、図15の時点t12での位置P11の計測時には、時点t11での位置P11の計測結果に基づいて調整された設定値が用いられる。その後、FB制御部7は、ステップS1の処理に戻る。   In step S <b> 13, the FB control unit 7 controls the light emission level P, the exposure time T, and the circuit gain G based on the set value corresponding to the light projecting direction to be measured next. The set value used in step S13 is adjusted in advance by the processes in steps S1 to S12 at the time of the previous measurement in the light projecting direction. For example, when measuring the position P11 at time t12 in FIG. 15, a set value adjusted based on the measurement result of the position P11 at time t11 is used. Thereafter, the FB control unit 7 returns to the process of step S1.

このように、本実施の形態においては、露光時間Tの設定値の調整に比べて、発光レベルPの設定値の調整および回路ゲインGの設定値の調整が優先的に行われる。これにより、露光時間Tが計測毎に大きく変動することが抑制される。したがって、各計測時における光の照射位置の移動距離がほぼ一定になる。その結果、正確な計測結果を安定して得ることが可能になる。   Thus, in the present embodiment, the adjustment of the setting value of the light emission level P and the adjustment of the setting value of the circuit gain G are preferentially performed as compared with the adjustment of the setting value of the exposure time T. Thereby, it is suppressed that the exposure time T fluctuates greatly for each measurement. Therefore, the movement distance of the light irradiation position during each measurement is substantially constant. As a result, accurate measurement results can be obtained stably.

また、回路ゲインGの設定値の調整に比べて、発光レベルPの設定値の調整が優先的に行われる。それにより、回路ゲインGの変動も抑制される。そのため、回路ゲインGを極力低い状態に維持することが可能となる。したがって、波形データの分解能の低下を抑制することができる。その結果、ノイズが多く発生する場合でも、計測の精度を高く維持することができる。   Further, the adjustment of the setting value of the light emission level P is preferentially performed compared to the adjustment of the setting value of the circuit gain G. Thereby, the fluctuation of the circuit gain G is also suppressed. Therefore, the circuit gain G can be kept as low as possible. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the resolution of the waveform data. As a result, even when a lot of noise is generated, the measurement accuracy can be kept high.

(4)他の制御例
(4−1)
上記の例では、回路ゲインGの設定値の調整を露光時間Tの設定値の調整よりも優先的に行うが、特にノイズが多く発生する場合において、回路ゲインGの増大による分解能の低下を十分に抑制するために、露光時間Tの設定値の調整を回路ゲインGの設定値の調整よりも優先的に行ってもよい。
(4) Other control examples (4-1)
In the above example, the adjustment of the setting value of the circuit gain G is performed with priority over the adjustment of the setting value of the exposure time T. However, particularly when a lot of noise occurs, the resolution is sufficiently lowered due to the increase of the circuit gain G. Therefore, the adjustment of the setting value of the exposure time T may be performed with priority over the adjustment of the setting value of the circuit gain G.

(4−2)
回路ゲインGの設定値の調整範囲を高低の2段階に設け、露光時間Tの設定値の調整よりも回路ゲインGの設定値の低い範囲における調整を優先的に行い、回路ゲインGの設定値の高い範囲における調整よりも露光時間Tの設定値の調整を優先的に行ってもよい。
(4-2)
The adjustment range of the setting value of the circuit gain G is provided in two steps of high and low, and the adjustment in the range where the setting value of the circuit gain G is lower than the adjustment of the setting value of the exposure time T is given priority, and the setting value of the circuit gain G is set. The adjustment of the set value of the exposure time T may be performed with priority over the adjustment in a high range.

すなわち、発光レベルPの設定値を調整してもピークレベルを基準値に調整することができない場合、FB制御部7は、発光レベルPを最大限に調整するとともに、回路ゲインGの設定値を低い範囲で調整することによりピークレベルを基準値に一致させようとする。   That is, if the peak level cannot be adjusted to the reference value even if the set value of the light emission level P is adjusted, the FB control unit 7 adjusts the light emission level P to the maximum and sets the set value of the circuit gain G. By adjusting in a low range, the peak level is made to coincide with the reference value.

発光レベルPの設定値を最大限に調整しかつ回路ゲインGの設定値を低い範囲で最大限に調整しても、ピークレベルを基準値に調整することができない場合、FB制御部7は、回路ゲインGの設定値を低い範囲で最大限に調整するとともに、露光時間Tの設定値を調整することによりピークレベルを基準値に一致させようとする。   If the peak level cannot be adjusted to the reference value even if the set value of the light emission level P is adjusted to the maximum and the set value of the circuit gain G is adjusted to the maximum within a low range, the FB control unit 7 While adjusting the set value of the circuit gain G to the maximum within a low range, the peak level is made to coincide with the reference value by adjusting the set value of the exposure time T.

露光時間Tの設定値を最大限に調整してもピークレベルを基準値に調整することができない場合、FB制御部7は、露光時間Tの設定値を最大限に調整するとともに、ピークレベルが基準値に一致するように、回路ゲインGの設定値を高い範囲で調整する。   If the peak level cannot be adjusted to the reference value even if the setting value of the exposure time T is adjusted to the maximum, the FB control unit 7 adjusts the setting value of the exposure time T to the maximum and the peak level is The set value of the circuit gain G is adjusted in a high range so as to coincide with the reference value.

この場合、回路ゲインGの増大を抑制しつつ露光時間Tの変動も抑制することができる。それにより、より確実に高精度な計測を行うことができる。   In this case, fluctuations in the exposure time T can be suppressed while suppressing an increase in the circuit gain G. Thereby, highly accurate measurement can be performed more reliably.

(4−3)
ピークレベルが所定範囲よりも高い場合には、発光レベルPの設定値の調整よりも回路ゲインGの設定値の調整を優先的に行ってもよい。
(4-3)
When the peak level is higher than the predetermined range, the adjustment of the setting value of the circuit gain G may be performed with priority over the adjustment of the setting value of the light emission level P.

この場合、ピークレベルが所定値よりも高ければ、まず、回路ゲインGの設定値が下げられる。そのため、回路ゲインGの設定値が高い状態で維持されることが防止される。したがって、波形データの分解能の低下をより確実に抑制することができる。   In this case, if the peak level is higher than a predetermined value, the set value of the circuit gain G is first lowered. This prevents the set value of the circuit gain G from being kept high. Therefore, it is possible to more reliably suppress a decrease in the resolution of the waveform data.

(5)受光素子
ここで、受光素子31について詳細に説明する。図7は、受光素子31の具体的な構成を示す模式的平面図である。図7においては、互いに直交するX方向およびY1方向を定義する。
(5) Light Receiving Element Here, the light receiving element 31 will be described in detail. FIG. 7 is a schematic plan view showing a specific configuration of the light receiving element 31. In FIG. 7, an X direction and a Y1 direction orthogonal to each other are defined.

図7に示すように、受光素子31は、Y1方向に配列された複数の画素PEおよびシフトレジスタSRを有する。各画素PEは、X方向に長尺状に延びる。各画素PEの幅は例えば20μmであり、各画素PEの長さは例えば6.4mmである。また、画素PEの総数は例えば320個である。この場合、受光素子31が略正方形状となる。   As shown in FIG. 7, the light receiving element 31 includes a plurality of pixels PE and a shift register SR arranged in the Y1 direction. Each pixel PE extends in a long shape in the X direction. The width of each pixel PE is, for example, 20 μm, and the length of each pixel PE is, for example, 6.4 mm. The total number of pixels PE is 320, for example. In this case, the light receiving element 31 has a substantially square shape.

図2に示したように、ワークW上の計測点P1の高さ(Z方向における位置)に応じて、計測点P1における反射光の受光素子31への入射位置がY1方向に沿って変化する。これにより、複数の画素PEによって計測点P1の高さに応じた受光量分布が得られる。   As shown in FIG. 2, according to the height (position in the Z direction) of the measurement point P1 on the workpiece W, the incident position of the reflected light on the light receiving element 31 at the measurement point P1 changes along the Y1 direction. . Thereby, the received light amount distribution corresponding to the height of the measurement point P1 is obtained by the plurality of pixels PE.

また、図3に示したように、投光部1からの光はワークW上でX方向に沿って走査される。これにより、受光素子31への反射光の入射位置がX方向に沿って変化する。したがって、反射光を確実に受光するためには、X方向において、光の走査による入射位置の変化分、受光素子31の長さを確保する必要がある。   Further, as shown in FIG. 3, the light from the light projecting unit 1 is scanned on the workpiece W along the X direction. Thereby, the incident position of the reflected light to the light receiving element 31 changes along the X direction. Therefore, in order to reliably receive the reflected light, it is necessary to secure the length of the light receiving element 31 in the X direction by the change in the incident position due to the light scanning.

この場合、複数の画素が2次元に配列されたエリアセンサを用いることが考えられる。しかしながら、エリアセンサを用いた場合には、各画素に対応する情報の読み出しに多大な時間を要する。そのため、迅速に計測を進めることが困難になる。   In this case, it is conceivable to use an area sensor in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally. However, when an area sensor is used, it takes a long time to read out information corresponding to each pixel. Therefore, it becomes difficult to proceed with measurement quickly.

そこで、本実施の形態では、X方向に延びる長尺状の複数の画素PEがY1方向に並ぶように1次元に配列された受光素子31を用いることにより、ワークWからの反射光を確実に受光しながら、高い精度で迅速に計測を進めることが可能になる。   Therefore, in the present embodiment, by using the light receiving elements 31 arranged one-dimensionally so that a plurality of elongated pixels PE extending in the X direction are arranged in the Y1 direction, the reflected light from the workpiece W is reliably obtained. While receiving light, it becomes possible to proceed with measurement quickly with high accuracy.

なお、光の走査幅とワークWの高さの計測範囲との比率に応じて、各画素PEの長さおよび画素PEの個数等を適宜変更してもよい。   Note that the length of each pixel PE, the number of pixels PE, and the like may be appropriately changed according to the ratio between the light scanning width and the measurement range of the height of the workpiece W.

各画素PEの長さは、各画素PEの幅の10倍以上1000倍以下であることが好ましい
複数の画素PEには、露光制御信号ECLが与えられる。露光制御信号ECLにより、露光の開始タイミングおよび終了タイミングが制御される。露光中に各画素PEに蓄積される電荷は、露光の終了と同時にシフトレジスタSRに転送される。
The length of each pixel PE is preferably not less than 10 times and not more than 1000 times the width of each pixel PE. An exposure control signal ECL is given to the plurality of pixels PE. The exposure start timing and end timing are controlled by the exposure control signal ECL. The charge accumulated in each pixel PE during exposure is transferred to the shift register SR simultaneously with the end of exposure.

シフトレジスタSRは、各画素PEから転送された電荷を一時的に格納する。シフトレジスタSRには、出力開始信号RPLが与えられる。出力開始信号RPLに応答してシフトレジスタSRに格納された電荷が受光信号RCLとして順次出力される。   The shift register SR temporarily stores the charges transferred from each pixel PE. An output start signal RPL is given to the shift register SR. In response to the output start signal RPL, the charges stored in the shift register SR are sequentially output as the light reception signal RCL.

なお、本実施の形態では、X方向に延びる長尺状の複数の画素PEが1次元に配列された受光素子を用いたが、2次元に画素が配列された受光素子を用いて、Y1方向と直交する方向における受光信号(電荷)を加算して出力するようにしてもよいことは云うまでもない。   In this embodiment, a light receiving element in which a plurality of elongated pixels PE extending in the X direction are arranged one-dimensionally is used. However, using a light receiving element in which pixels are arranged two-dimensionally, the Y1 direction is used. Needless to say, light reception signals (charges) in a direction orthogonal to the direction may be added and output.

(6)露光時間の調整方法
次に、露光時間Tの調整方法について詳細に説明する。図8は、共通の投光方向における露光時間Tの調整方法について説明するための図である。ここでは、図5の時点t21,t22,t23において、露光時間Tの設定値をそれぞれ異なる値に調整する場合を説明する。
(6) Adjustment method of exposure time Next, the adjustment method of the exposure time T is demonstrated in detail. FIG. 8 is a diagram for explaining a method for adjusting the exposure time T in a common light projecting direction. Here, a case will be described in which the set value of the exposure time T is adjusted to a different value at time points t21, t22, and t23 in FIG.

図8に示すように、時点t21,t22,t23において、X方向における光の走査位置が位置P12に一致する。この場合、時点t21より前の時点t21aから露光が開始され、時点t21より後の時点t21bに露光が終了する。同様に、時点t22より前の時点t22aから露光が開始され、時点t22より後の時点t22bに露光が終了する。また、時点t23より前の時点t23aから露光が開始され、時点t23より後の時点t23bに露光が終了する。以下、時点t21a〜t21bの期間の長さを露光時間T1と呼び、時点t22a〜t22bの期間の長さを露光時間T2と呼び、時点t23a〜t23bの期間の長さを露光時間T3と呼ぶ。   As shown in FIG. 8, at time points t21, t22, and t23, the light scanning position in the X direction coincides with the position P12. In this case, the exposure starts from a time t21a before the time t21, and the exposure ends at a time t21b after the time t21. Similarly, exposure starts from time t22a before time t22, and exposure ends at time t22b after time t22. In addition, exposure is started from time t23a before time t23, and exposure is ended at time t23b after time t23. Hereinafter, the length of the period from time t21a to t21b is referred to as exposure time T1, the length of the period from time t22a to t22b is referred to as exposure time T2, and the length of the period from time t23a to t23b is referred to as exposure time T3.

露光時間T2は、露光時間T1よりも大きく、露光時間T3は、露光時間T1よりも小さい。   The exposure time T2 is longer than the exposure time T1, and the exposure time T3 is shorter than the exposure time T1.

本実施の形態では、露光の開始時点と終了時点との中間の時点(以下、露光中間時点と呼ぶ)で、投光方向(X方向における光の走査位置)が所定の方向と一致するように、露光の開始時点および終了時点が調整される。すなわち、時点t21a〜t21の期間の長さと時点t21〜t21bの期間の長さとが等しく調整され、時点t22a〜t22の期間の長さと時点t22〜t22bの期間の長さとが等しく調整され、時点t23a〜t23の期間の長さと時点t23〜t23bの期間の長さとが等しく調整される。   In the present embodiment, the light projection direction (light scanning position in the X direction) coincides with a predetermined direction at an intermediate time point between the start time point and the end time point of exposure (hereinafter referred to as an exposure intermediate time point). The start time and end time of exposure are adjusted. That is, the length of the period from time t21a to t21 and the length of the period from time t21 to t21b are adjusted to be equal, the length of the period from time t22a to t22 is adjusted to be equal to the length of the period from time t22 to t22b, and time t23a The length of the period of t23 and the length of the period of time t23 to t23b are adjusted equally.

このように、露光中間時点を基準に露光時間Tを増減させる。これにより、ワークW上における所望の位置での表面の高さを精度良く計測することができる。その理由は、次の通りである。   In this way, the exposure time T is increased or decreased based on the exposure intermediate time point. Thereby, the height of the surface at a desired position on the workpiece W can be accurately measured. The reason is as follows.

X方向における光の走査位置は、時点t21aから時点t21bまでの間に位置P12aから位置P12bまで移動し、時点t22aから時点t22bまでの間に位置P12cから位置P12dまで移動し、時点t23aから時点t23bまでの間に位置P12eから位置P12fまで移動する。   The light scanning position in the X direction moves from position P12a to position P12b from time t21a to time t21b, moves from position P12c to position P12d from time t22a to time t22b, and from time t23a to time t23b. To the position P12f from the position P12e.

この場合、時点t21a〜t21bの期間における計測結果として、位置P12aから位置P12bまでの経路における高さの平均値が得られる。同様に、時点t22a〜t22bの期間における計測結果として、位置P12cから位置P12dまでの経路における高さの平均値が得られ、時点t23a〜t23bの期間における計測結果として、位置P12eから位置P12fまでの経路における高さの平均値が得られる。   In this case, the average value of the height in the path from the position P12a to the position P12b is obtained as a measurement result in the period from the time point t21a to t21b. Similarly, the average value of the height in the path from the position P12c to the position P12d is obtained as a measurement result in the period from the time point t22a to t22b, and the measurement result in the period from the time point t23a to t23b is obtained from the position P12e to the position P12f. The average height in the path is obtained.

ここで、本実施の形態では、位置P12aと位置P12bとの中間位置、位置P12cと位置P12dとの中間位置、および位置P12eと位置P12fとの中間位置が、位置P12とほぼ一致する。   Here, in the present embodiment, the intermediate position between position P12a and position P12b, the intermediate position between position P12c and position P12d, and the intermediate position between position P12e and position P12f substantially coincide with position P12.

そのため、例えば位置P12aから位置P12bまでワークWの表面が傾斜していても、位置P12aから位置P12bまでの高さの平均は、位置P12の高さとほぼ一致する。すなわち、時点t21a〜t21bの期間における計測結果として、位置P12の高さを得ることができる。同様に、時点t22a〜t22bの期間における計測結果、および時点t23a〜t23bの期間における計測結果として、位置P12の高さを得ることができる。それにより、露光時間Tが増減しても、計測結果として、所望の位置での表面の高さを安定に得ることができる。   Therefore, for example, even if the surface of the workpiece W is inclined from the position P12a to the position P12b, the average height from the position P12a to the position P12b substantially matches the height of the position P12. That is, the height of the position P12 can be obtained as a measurement result in the period from the time point t21a to t21b. Similarly, the height of the position P12 can be obtained as the measurement result in the period from time t22a to t22b and the measurement result in the period from time t23a to t23b. Thereby, even if the exposure time T increases or decreases, the height of the surface at a desired position can be stably obtained as a measurement result.

一方、例えばX方向における光の走査位置が所定の位置と一致する時点で露光を開始し、露光の終了時点を前後させることにより露光時間Tを増減させる場合、露光の開始時点における光の走査位置と露光の終了時点における光の走査位置との中間位置が、露光時間Tの増減に伴い変動する。それにより、所望の位置での表面の高さを安定に得ることができない。   On the other hand, for example, when exposure is started when the light scanning position in the X direction matches a predetermined position and the exposure time T is increased or decreased by moving the exposure end time back and forth, the light scanning position at the exposure start time And the scanning position of the light at the end of exposure vary as the exposure time T increases or decreases. Thereby, the surface height at the desired position cannot be obtained stably.

したがって、露光中間時点を基準に露光時間Tを増減させることにより、ワークW上における所望の位置での表面の高さを精度良く計測することができる。   Therefore, the height of the surface at a desired position on the workpiece W can be accurately measured by increasing or decreasing the exposure time T with reference to the exposure intermediate point.

(7)露光時間と出力時間との関係
次に、露光時間Tと受光信号の出力時間との関係について説明する。
(7) Relationship Between Exposure Time and Output Time Next, the relationship between the exposure time T and the light reception signal output time will be described.

従来の受光素子においては、露光の終了タイミングまたは開始タイミングが予め決められており、そのタイミングと同期するように、受光信号の出力時間の制御が行われる。具体的には、露光の終了タイミングが予め決められている場合、露光の終了と同時に受光信号の出力が開始される。また、露光の開始タイミングが予め決められている場合、露光の開始と同時に受光信号の出力が終了するように出力時間が制御される。   In the conventional light receiving element, the exposure end timing or start timing is determined in advance, and the output time of the light receiving signal is controlled so as to be synchronized with the timing. Specifically, when the exposure end timing is determined in advance, the output of the received light signal is started simultaneously with the end of exposure. In addition, when the exposure start timing is determined in advance, the output time is controlled so that the output of the light reception signal is completed simultaneously with the start of exposure.

本実施の形態においては、上記のように、露光中間時点で投光方向が所定の方向と一致するように露光の開始タイミングおよび終了タイミングが制御される。そのため、ワークの表面状態に応じて、露光の開始タイミングおよび終了タイミングの両方が変化する。この場合、上述のように露光時間Tと受光信号の出力時間とを同期させると、次のような問題が発生する。   In the present embodiment, as described above, the exposure start timing and end timing are controlled so that the light projection direction coincides with a predetermined direction at the exposure intermediate point. Therefore, both the exposure start timing and end timing change in accordance with the surface state of the workpiece. In this case, if the exposure time T and the light reception signal output time are synchronized as described above, the following problem occurs.

図9は、従来の方法で露光時間および受光信号の出力時間を制御する場合の問題点について説明するための図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining problems in the case where the exposure time and the output time of the received light signal are controlled by the conventional method.

図9の例では、時点t51〜t52の期間、時点t53〜t54の期間、および時点t55〜t56の期間に受光素子31が露光される。露光中に受光素子31の各画素PE(図7)に蓄積された電荷は、露光の終了と同時にシフトレジスタSRに転送される。各画素PEからシフトレジスタSRに電荷が転送された直後に、受光信号RCLの出力が開始される。   In the example of FIG. 9, the light receiving element 31 is exposed during a period from time t51 to t52, a period from time t53 to t54, and a period from time t55 to t56. The charges accumulated in each pixel PE (FIG. 7) of the light receiving element 31 during the exposure are transferred to the shift register SR simultaneously with the end of the exposure. Immediately after the charge is transferred from each pixel PE to the shift register SR, the output of the light reception signal RCL is started.

すなわち、図9の例では、受光素子31の露光の終了と同時に受光信号RCLの出力(波形生成部6による受光信号RCLの読み出し)が開始される。具体的には、時点t51〜t52の期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力が時点t52から開始され、時点t53〜t54の期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力が時点t54から開始され、時点t55〜t56の期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力が時点t56から開始される。   That is, in the example of FIG. 9, the output of the light reception signal RCL (reading of the light reception signal RCL by the waveform generation unit 6) is started simultaneously with the end of the exposure of the light receiving element 31. Specifically, the output of the light reception signal RCL corresponding to the charge accumulated in the period from the time t51 to t52 is started from the time t52, and the output of the light reception signal RCL corresponding to the charge accumulated in the period from the time t53 to t54. Is started from time t54, and the output of the light reception signal RCL corresponding to the electric charge accumulated in the period from time t55 to time t56 is started from time t56.

この場合、露光される各期間の長さ(露光時間T)によっては、前の期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力時間と後の期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力時間とが重複することがある。図9の例では、時点t53〜t54の期間が比較的長く、時点t55〜t56の期間が比較的短い。それにより、時点t53〜t54の期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力時間と時点t55〜t56の期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力時間とが一部重複している。このように出力時間が重複すると、正常な受光信号RCLを出力することができない。   In this case, depending on the length of each period to be exposed (exposure time T), the output time of the light reception signal RCL corresponding to the charge accumulated in the previous period and the light reception signal corresponding to the charge accumulated in the subsequent period. The RCL output time may overlap. In the example of FIG. 9, the period from time t53 to t54 is relatively long, and the period from time t55 to t56 is relatively short. As a result, the output time of the light reception signal RCL corresponding to the charge accumulated during the period of time t53 to t54 and the output time of the light reception signal RCL corresponding to the charge accumulated during the period of time t55 to t56 partially overlap. ing. If the output times overlap in this way, a normal light reception signal RCL cannot be output.

そこで、本実施の形態では、出力信号RPLにより受光信号RCLの出力の開始タイミングが露光の開始ならびに終了タイミングと別個に制御される。それにより、露光の開始タイミングおよび終了タイミングの両方が変化しても、図9に示すような受光信号RCLの出力時間の重複が防止される。   Therefore, in the present embodiment, the output start timing of the light reception signal RCL is controlled separately from the exposure start and end timing by the output signal RPL. As a result, even when both the exposure start timing and end timing change, overlapping of the output time of the light reception signal RCL as shown in FIG. 9 is prevented.

図10は、本実施の形態における露光時間および受光信号の出力時間の制御方法を示す図である。なお、図10においては、図5の時点t11〜t31における露光時間Tと出力時間との関係が示される。   FIG. 10 is a diagram showing a method for controlling the exposure time and the light reception signal output time in the present embodiment. FIG. 10 shows the relationship between the exposure time T and the output time at time points t11 to t31 in FIG.

図10の例では、時点t11a〜t11bの期間、時点t21a〜t21bの期間、および時点t31a〜t31bの期間に、受光素子31が露光される。時点t11aと時点t11bとの中間時点が時点t11であり、時点t21aと時点t21bとの中間時点が時点t21であり、時点t31aと時点t31bとの中間時点が時点t31である。   In the example of FIG. 10, the light receiving element 31 is exposed in a period from time t11a to t11b, a period from time t21a to t21b, and a period from time t31a to t31b. An intermediate time between the time t11a and the time t11b is a time t11, an intermediate time between the time t21a and the time t21b is a time t21, and an intermediate time between the time t31a and the time t31b is a time t31.

また、出力開始信号RPLにより、受光信号RCLの出力の開始タイミングが露光の終了タイミングと別個に制御され、一定の周期で受光信号RCLの出力が開始される。具体的には、時点t11と時点t21との中間の時点t11d、時点t21と時点t31との中間の時点t21d、時点t31と時点t32(図5)との中間の時点t31dにおいて受光信号RCLの出力が開始される。   Further, the output start signal RPL controls the start timing of the light reception signal RCL separately from the exposure end timing, and the output of the light reception signal RCL is started at a constant cycle. Specifically, the light reception signal RCL is output at time t11d intermediate between time t11 and time t21, time t21d intermediate between time t21 and time t31, and time t31d intermediate between time t31 and time t32 (FIG. 5). Is started.

この場合、直前の露光時に各画素PEに蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力が、次の露光の開始前に開始される。すなわち、時点t11a〜t11bの期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力が時点t11dから開始され、時点t21a〜t21bの期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力が時点t21dから開始され、時点t31a〜t31bの期間に蓄積された電荷に対応する受光信号RCLの出力が時点t31dから開始される。   In this case, the output of the light reception signal RCL corresponding to the electric charge accumulated in each pixel PE at the previous exposure is started before the start of the next exposure. That is, the output of the light reception signal RCL corresponding to the charge accumulated during the period of time t11a to t11b is started from time t11d, and the output of the light reception signal RCL corresponding to the charge accumulated during the period of time t21a to t21b is output at time t21d. The light reception signal RCL corresponding to the electric charge accumulated during the period from time t31a to time t31b is output from time t31d.

このように、受光信号RCLの出力の開始タイミングが露光の開始ならびに終了タイミングと別個に制御されることにより、前後の期間における受光信号RCLの出力時間が重複することが防止される。また、直前の露光時における受光信号RCLの読み出しと次の露光とを並列に行うことが可能である。このような並列処理により、処理の高速化が実現される。   As described above, the output start timing of the light reception signal RCL is controlled separately from the exposure start and end timings, thereby preventing the output times of the light reception signal RCL in the preceding and following periods from overlapping. Further, it is possible to read out the light reception signal RCL at the time of the previous exposure and the next exposure in parallel. By such parallel processing, high-speed processing is realized.

(8)他の実施の形態
投光素子21としては、レーザダイオードに限らず、LED(発光ダイオード)等の他の素子を用いることもできる。受光素子31としては、CMOSセンサに限らず、CCD(電荷結合素子)センサ等の他の素子を用いることもできる。走査部23としては、ガルバノスキャナに限らず、MEMS(微小電子機械システム)、ポリゴンミラー、音叉または他の光学素子等を用いることもできる。
(8) Other Embodiments The light projecting element 21 is not limited to a laser diode, and other elements such as an LED (light emitting diode) can also be used. The light receiving element 31 is not limited to a CMOS sensor, and other elements such as a CCD (charge coupled device) sensor can also be used. The scanning unit 23 is not limited to a galvano scanner, but may be a MEMS (micro electro mechanical system), a polygon mirror, a tuning fork, or other optical elements.

(9)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(9) Correspondence between each component of claim and each part of embodiment The following describes an example of the correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.

上記実施の形態では、投光素子21が光発生部の例であり、走査部23が光走査手段の例であり、波形生成部6が波形データ生成部の例であり、FB制御部7、投光制御部3および受光制御部4が制御手段の例であり、X方向が第1の方向の例であり、Y1方向が第2の方向の例である。   In the above embodiment, the light projecting element 21 is an example of a light generation unit, the scanning unit 23 is an example of an optical scanning unit, the waveform generation unit 6 is an example of a waveform data generation unit, the FB control unit 7, The light projection control unit 3 and the light reception control unit 4 are examples of control means, the X direction is an example of the first direction, and the Y1 direction is an example of the second direction.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。   As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.

本発明は、対象物の断面形状の計測に有効に利用することができる。   The present invention can be effectively used for measuring the cross-sectional shape of an object.

1 投光部
2 受光部
3 投光制御部
4 受光制御部
6 波形生成部
7 FB制御部
21 投光素子
23 走査部
31 受光素子
100 光学式変位計
PE 画素
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light projection part 2 Light reception part 3 Light projection control part 4 Light reception control part 6 Waveform generation part 7 FB control part 21 Light projection element 23 Scanning part 31 Light reception element 100 Optical displacement meter PE Pixel W Workpiece

Claims (7)

光を発生する光発生部と、
前記光発生部により発生された光の投光方向を制御することにより対象物の表面で光を走査させる光走査手段と、
対象物からの反射光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系の集光面に配設された複数の画素を有し、対象物までの距離に応じて変化する集光スポットの位置に対応した受光量分布を示す受光信号を出力する受光素子と、
前記受光素子から出力される受光信号を増幅して波形データを生成する波形データ生成部と、
前記光走査手段による投光方向毎に前記光発生部による発光強度の設定値および前記受光素子の露光時間の設定値に基づいて前記光発生部の発光強度および前記受光素子の露光時間を制御し、前記波形データ生成部により生成される波形データのピークレベルが所定範囲内になるように前記光走査手段による投光方向毎に前記発光強度の設定値および前記露光時間の設定値を調整する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記発光強度の設定値を前記露光時間の設定値よりも優先的に調整することを特徴とする光学式変位計。
A light generating section for generating light;
Light scanning means for scanning light on the surface of an object by controlling a light projection direction of the light generated by the light generation unit;
A condensing optical system for condensing the reflected light from the object;
A light receiving device that has a plurality of pixels disposed on a light collecting surface of the light collecting optical system and outputs a light receiving signal indicating a light receiving amount distribution corresponding to a position of a light collecting spot that varies depending on a distance to an object. Elements,
A waveform data generator for amplifying a light reception signal output from the light receiving element to generate waveform data;
The light emission intensity of the light generator and the exposure time of the light receiving element are controlled on the basis of the setting value of the light emission intensity by the light generator and the exposure time of the light receiving element for each light projecting direction by the light scanning means. Control for adjusting the set value of the emission intensity and the set value of the exposure time for each light projection direction by the optical scanning means so that the peak level of the waveform data generated by the waveform data generation unit falls within a predetermined range. Means and
The optical displacement meter, wherein the control means preferentially adjusts the set value of the emission intensity over the set value of the exposure time.
前記制御手段は、前記発光強度の設定値を調整しても前記ピークレベルを前記所定範囲に調整することができない場合において、前記発光強度の設定値に加えて前記露光時間の設定値を調整することを特徴とする請求項1記載の光学式変位計。 The control means adjusts the setting value of the exposure time in addition to the setting value of the emission intensity when the peak level cannot be adjusted to the predetermined range even if the setting value of the emission intensity is adjusted. The optical displacement meter according to claim 1. 前記制御手段は、さらに前記光走査手段による投光方向毎に前記波形データ生成部の増幅率の設定値に基づいて前記波形データ生成部の増幅率を制御し、前記波形データ生成部により生成される波形データのピークレベルが所定範囲内になるように前記光走査手段による投光方向毎に前記増幅率の設定値を調整することを特徴とする請求項1または2記載の光学式変位計。 The control unit further controls the amplification factor of the waveform data generation unit based on a set value of the amplification factor of the waveform data generation unit for each light projection direction by the optical scanning unit, and is generated by the waveform data generation unit. 3. The optical displacement meter according to claim 1, wherein the set value of the amplification factor is adjusted for each light projection direction by the optical scanning unit so that a peak level of the waveform data is within a predetermined range. 前記制御手段は、前記増幅率の設定値を前記露光時間の設定値よりも優先的に調整することを特徴とする請求項3記載の光学式変位計。 4. The optical displacement meter according to claim 3, wherein the control means preferentially adjusts the set value of the amplification factor over the set value of the exposure time. 前記制御手段は、前記発光強度の設定値を前記増幅率の設定値よりも優先的に調整することを特徴とする請求項3または4記載の光学式変位計。 5. The optical displacement meter according to claim 3, wherein the control means preferentially adjusts the set value of the emission intensity over the set value of the amplification factor. 前記集光スポットの位置は、対象物までの距離に応じて第1の方向に沿って変化し、
前記受光素子の複数の画素は、前記第1の方向に沿って並ぶように配置され、
前記第1の方向と直交する第2の方向における前記複数の画素の各々の長さは、前記第1の方向における前記複数の画素の各々の長さよりも大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学式変位計。
The position of the focused spot changes along the first direction according to the distance to the object,
The plurality of pixels of the light receiving element are arranged to be aligned along the first direction,
The length of each of the plurality of pixels in a second direction orthogonal to the first direction is larger than the length of each of the plurality of pixels in the first direction. The optical displacement meter according to any one of 5.
前記第2の方向における前記複数の画素の各々の長さは、前記第1の方向における前記複数の画素の各々の長さの10倍以上1000倍以下であることを特徴とする請求項6記載の光学式変位計。 The length of each of the plurality of pixels in the second direction is 10 to 1000 times the length of each of the plurality of pixels in the first direction. Optical displacement meter.
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