JP2959267B2 - 位置検出方法及び位置検出装置 - Google Patents
位置検出方法及び位置検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、２次元（平
面）に配列されたＣＣＤ（電荷転送素子）等よりなる２
次元配列型検出器を用いた位置検出方法及び位置検出装
置に関する。
面）に配列されたＣＣＤ（電荷転送素子）等よりなる２
次元配列型検出器を用いた位置検出方法及び位置検出装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、さまざまな装置に２次元配列型検
出器が用いられており、特にＣＣＤは広範囲な分野で利
用が進んでいる。これは２次元配列型検出器が高い位置
分解能を有するためである。
出器が用いられており、特にＣＣＤは広範囲な分野で利
用が進んでいる。これは２次元配列型検出器が高い位置
分解能を有するためである。
【０００３】ＣＣＤは光電変換素子として用いられる半
導体デバイスであり、その構造はＰ型シリコンチップ上
に多数のＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）キャパシタを
平面内に並べたものである。そしてその電極に正電圧を
印加すると電極下の半導体に空乏層が形成される。
導体デバイスであり、その構造はＰ型シリコンチップ上
に多数のＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）キャパシタを
平面内に並べたものである。そしてその電極に正電圧を
印加すると電極下の半導体に空乏層が形成される。
【０００４】図６はかかるＣＣＤの断面斜視図であり、
Ｐ型シリコン２１の表面には酸化膜２２が施されてお
り、さらにその表面には複数の電極Ｐ1 乃至Ｐ3 が形成
されている。
Ｐ型シリコン２１の表面には酸化膜２２が施されてお
り、さらにその表面には複数の電極Ｐ1 乃至Ｐ3 が形成
されている。
【０００５】図６の例は電極Ｐ1 に電圧を印加した状態
を示しており、電極Ｐ1 の下部に空乏層２３が形成され
ていることが理解される。
を示しており、電極Ｐ1 の下部に空乏層２３が形成され
ていることが理解される。
【０００６】図の状態で電極Ｐ1 の上部から電極を通っ
て電磁波（光）が入射すると、光電変換により電極下に
信号電荷が蓄積される。そして電極Ｐ1 乃至Ｐ3 に多相
のクロックパルスを印加することで空乏層を移動させる
と、蓄積電荷もこれにともなって移動し、電気信号を取
り出すことができる。
て電磁波（光）が入射すると、光電変換により電極下に
信号電荷が蓄積される。そして電極Ｐ1 乃至Ｐ3 に多相
のクロックパルスを印加することで空乏層を移動させる
と、蓄積電荷もこれにともなって移動し、電気信号を取
り出すことができる。
【０００７】与えるクロックパルスを制御することでＣ
ＣＤ上のどのＭＯＳキャパシタに電磁波が入射したかを
検出することができ、この作用を利用してＣＣＤは固体
撮像装置やファクシミリの読取り装置等に用いられてい
るのである。
ＣＤ上のどのＭＯＳキャパシタに電磁波が入射したかを
検出することができ、この作用を利用してＣＣＤは固体
撮像装置やファクシミリの読取り装置等に用いられてい
るのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の２次元配列型検
出器は複数のキャパシタ（受光部）を並列した構成であ
るので、検出面上のどの部分に電磁波が入射したかを知
ることができ、電磁波の断面積がキャパシタの面積より
も大きい場合には、複数のキャパシタから信号が得られ
る。これらの信号から検出面上での電磁波の入射位置を
知るだけではなく、電磁波の中心位置や照射面積なども
知ることができる。このような性質を利用して２次元配
列型検出器をアライメント装置に応用することができ
る。
出器は複数のキャパシタ（受光部）を並列した構成であ
るので、検出面上のどの部分に電磁波が入射したかを知
ることができ、電磁波の断面積がキャパシタの面積より
も大きい場合には、複数のキャパシタから信号が得られ
る。これらの信号から検出面上での電磁波の入射位置を
知るだけではなく、電磁波の中心位置や照射面積なども
知ることができる。このような性質を利用して２次元配
列型検出器をアライメント装置に応用することができ
る。
【０００９】すなわち２次元配列型検出器に入射した電
磁波の中心位置と、計算上の入射位置との差を調べるこ
とによって、電磁波の位置のずれを修正するのである。
磁波の中心位置と、計算上の入射位置との差を調べるこ
とによって、電磁波の位置のずれを修正するのである。
【００１０】ところが電磁波の断面積がキャパシタの面
積より小さくなると、照射された電磁波の中心位置を正
確に求めることができなくなる。すなわち、検出器の位
置分解能は検出器を構成するキャパシタの大きさで決ま
るのである。
積より小さくなると、照射された電磁波の中心位置を正
確に求めることができなくなる。すなわち、検出器の位
置分解能は検出器を構成するキャパシタの大きさで決ま
るのである。
【００１１】一方アライメント技術は非常に進歩してお
り、精度を高めるためにより小さく絞り込まれた電磁波
をアライメントに使用する傾向がある。この場合キャパ
シタを小型化して、位置分解能を向上させる必要がある
が、キャパシタの小型化には限界がある。
り、精度を高めるためにより小さく絞り込まれた電磁波
をアライメントに使用する傾向がある。この場合キャパ
シタを小型化して、位置分解能を向上させる必要がある
が、キャパシタの小型化には限界がある。
【００１２】本発明はこのような従来の位置検出装置が
有する課題を克服するためになされたものであり、キャ
パシタの大きさによらず、より高い位置分解能を有する
位置検出方法及び位置検出装置を提供することを目的と
する。
有する課題を克服するためになされたものであり、キャ
パシタの大きさによらず、より高い位置分解能を有する
位置検出方法及び位置検出装置を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の位置検出方法は、２次元に配列された多数の受光部を
有し、入射される電磁波の位置を各受光部に発生する電
荷に応じて検出する２次元配列型検出器としてのＣＣＤ
１を用いた位置検出方法であって、ＣＣＤ１を電磁波の
入射方向に直交する面内で移動させ、電荷の変化とＣＣ
Ｄ１の移動方向及び移動距離から入射される電磁波の位
置を検出することを特徴とする。
の位置検出方法は、２次元に配列された多数の受光部を
有し、入射される電磁波の位置を各受光部に発生する電
荷に応じて検出する２次元配列型検出器としてのＣＣＤ
１を用いた位置検出方法であって、ＣＣＤ１を電磁波の
入射方向に直交する面内で移動させ、電荷の変化とＣＣ
Ｄ１の移動方向及び移動距離から入射される電磁波の位
置を検出することを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項２に記載の位置検出装置
は、２次元に配列された多数の受光部を有し、入射され
る電磁波の受光部に対応する位置を各受光部に発生する
電荷に応じて検出する検出手段としてのＣＣＤ１と、Ｃ
ＣＤ１を電磁波の入射方向に直交する面内で移動させる
移動手段としてのＸＹテーブル２と、受光部に入射され
る電磁波の強度変化を検出する強度変化検出手段として
の信号処理装置１０と、ＣＣＤ１の座標を検出する座標
検出手段としてのＸ座標検出装置８及びＹ座標検出装置
９と、強度変化及び座標に基づいて入射される電磁波の
位置を演算する演算手段としてのシステムコントローラ
１１とを備えることを特徴とする。
は、２次元に配列された多数の受光部を有し、入射され
る電磁波の受光部に対応する位置を各受光部に発生する
電荷に応じて検出する検出手段としてのＣＣＤ１と、Ｃ
ＣＤ１を電磁波の入射方向に直交する面内で移動させる
移動手段としてのＸＹテーブル２と、受光部に入射され
る電磁波の強度変化を検出する強度変化検出手段として
の信号処理装置１０と、ＣＣＤ１の座標を検出する座標
検出手段としてのＸ座標検出装置８及びＹ座標検出装置
９と、強度変化及び座標に基づいて入射される電磁波の
位置を演算する演算手段としてのシステムコントローラ
１１とを備えることを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項３に記載の位置検出方法
は、２次元に配列された多数の受光部を有し、入射され
る電磁波の位置を各受光部に発生する電荷に応じて検出
する２次元配列型検出器としてのＣＣＤ１を用いた位置
検出方法であって、電磁波を遮るように設けられた遮蔽
部材としてのワイヤ６を電磁波の入射方向に直交する面
内で移動させ、電荷の変化とワイヤ６の位置とから入射
される電磁波の位置を検出することを特徴とする。
は、２次元に配列された多数の受光部を有し、入射され
る電磁波の位置を各受光部に発生する電荷に応じて検出
する２次元配列型検出器としてのＣＣＤ１を用いた位置
検出方法であって、電磁波を遮るように設けられた遮蔽
部材としてのワイヤ６を電磁波の入射方向に直交する面
内で移動させ、電荷の変化とワイヤ６の位置とから入射
される電磁波の位置を検出することを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項４に記載の位置検出装置
は、２次元に配列された多数の受光部を有し、入射され
る電磁波の受光部に対応する位置を各受光部に発生する
電荷に応じて検出する検出手段としてのＣＣＤ１と、電
磁波を遮るように位置する遮蔽手段としてのワイヤ６
と、ワイヤ６を電磁波の入射方向に直交する面内で移動
させる移動手段としての移動ステージ７と、受光部に入
射される電磁波の強度変化を検出する強度変化検出手段
としての信号処理装置１０と、ワイヤ６の座標を検出す
る座標検出手段としての座標検出装置１２と、強度変化
及び座標に基づいて入射される電磁波の位置を演算する
演算手段としてのシステムコントローラ１１とを備える
ことを特徴とする。
は、２次元に配列された多数の受光部を有し、入射され
る電磁波の受光部に対応する位置を各受光部に発生する
電荷に応じて検出する検出手段としてのＣＣＤ１と、電
磁波を遮るように位置する遮蔽手段としてのワイヤ６
と、ワイヤ６を電磁波の入射方向に直交する面内で移動
させる移動手段としての移動ステージ７と、受光部に入
射される電磁波の強度変化を検出する強度変化検出手段
としての信号処理装置１０と、ワイヤ６の座標を検出す
る座標検出手段としての座標検出装置１２と、強度変化
及び座標に基づいて入射される電磁波の位置を演算する
演算手段としてのシステムコントローラ１１とを備える
ことを特徴とする。
【００１７】
【作用】本発明の請求項１に記載の位置検出方法におい
ては、ＣＣＤ１を入射される電磁波に対して垂直な方向
に移動させ、このときの受光部に現われる電荷の変化を
監視し、受光部上に電磁波が位置した状態からその電磁
波の位置が当該受光部から逸脱するまでの距離及び方向
から受光部の大きさよりも小さい断面積を有する電磁波
の正しい位置を検出する。
ては、ＣＣＤ１を入射される電磁波に対して垂直な方向
に移動させ、このときの受光部に現われる電荷の変化を
監視し、受光部上に電磁波が位置した状態からその電磁
波の位置が当該受光部から逸脱するまでの距離及び方向
から受光部の大きさよりも小さい断面積を有する電磁波
の正しい位置を検出する。
【００１８】本発明の請求項２に記載の位置検出装置に
おいては、ＸＹテーブル２がＣＣＤ１をＸ方向またはＹ
方向に移動させる。信号処理装置１０は受光部上の電磁
波の強度変化を検出し、その検出信号をシステムコント
ローラ１１に供給する。Ｘ座標検出装置８、Ｙ座標検出
装置９はＣＣＤ１の座標をシステムコントローラ１１に
供給する。システムコントローラ１１は強度の変化点
と、Ｘ座標またはＹ座標とから受光部に入射される電磁
波の位置を検出する。
おいては、ＸＹテーブル２がＣＣＤ１をＸ方向またはＹ
方向に移動させる。信号処理装置１０は受光部上の電磁
波の強度変化を検出し、その検出信号をシステムコント
ローラ１１に供給する。Ｘ座標検出装置８、Ｙ座標検出
装置９はＣＣＤ１の座標をシステムコントローラ１１に
供給する。システムコントローラ１１は強度の変化点
と、Ｘ座標またはＹ座標とから受光部に入射される電磁
波の位置を検出する。
【００１９】本発明の請求項３に記載の位置検出方法に
おいては、電磁波を遮るように設けられたワイヤ６を移
動させて、ワイヤ６の移動中における受光部の検出出力
の変化点を求め、電磁波の位置を検出する。
おいては、電磁波を遮るように設けられたワイヤ６を移
動させて、ワイヤ６の移動中における受光部の検出出力
の変化点を求め、電磁波の位置を検出する。
【００２０】本発明の請求項４に記載の位置検出装置に
おいては、移動ステージ７がワイヤ６を例えば上下方向
に移動させる。信号処理装置１０は受光部上の電磁波の
強度変化を検出し、その検出信号をシステムコントロー
ラ１１に供給する。座標検出装置１２はワイヤ６の座標
を示す信号をシステムコントローラ１１に供給する。シ
ステムコントローラ１１は強度の変化点とワイヤ６の座
標とから電磁波の位置を検出する。
おいては、移動ステージ７がワイヤ６を例えば上下方向
に移動させる。信号処理装置１０は受光部上の電磁波の
強度変化を検出し、その検出信号をシステムコントロー
ラ１１に供給する。座標検出装置１２はワイヤ６の座標
を示す信号をシステムコントローラ１１に供給する。シ
ステムコントローラ１１は強度の変化点とワイヤ６の座
標とから電磁波の位置を検出する。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００２２】図１は本発明の位置検出装置の一実施例の
構成を示す斜視図である。２次元配列型検出器としての
ＣＣＤ１は図３に示されるように受光部３１が平面内に
おいてマトリックス状に配列された構造となっている。
また受光部３１と、そこに蓄積された電荷を垂直方向に
転送する垂直ＣＣＤレジスタ３４よりなる転送部３２と
が交互に並ぶ構造となっており、転送部３２に電磁波が
入射してもＣＣＤ１はその電磁波を検出できない。この
ようにＣＣＤ１はキャパシタ（受光部３１）とキャパシ
タとの間に信号を検出できない不感帯が存在する。本発
明はＣＣＤ１にかかる不感帯が存在することを利用する
ものである。なお、垂直ＣＣＤレジスタ３４により転送
された電荷は水平ＣＣＤレジスタ３３に供給され、そこ
からシリアルに読み出される。
構成を示す斜視図である。２次元配列型検出器としての
ＣＣＤ１は図３に示されるように受光部３１が平面内に
おいてマトリックス状に配列された構造となっている。
また受光部３１と、そこに蓄積された電荷を垂直方向に
転送する垂直ＣＣＤレジスタ３４よりなる転送部３２と
が交互に並ぶ構造となっており、転送部３２に電磁波が
入射してもＣＣＤ１はその電磁波を検出できない。この
ようにＣＣＤ１はキャパシタ（受光部３１）とキャパシ
タとの間に信号を検出できない不感帯が存在する。本発
明はＣＣＤ１にかかる不感帯が存在することを利用する
ものである。なお、垂直ＣＣＤレジスタ３４により転送
された電荷は水平ＣＣＤレジスタ３３に供給され、そこ
からシリアルに読み出される。
【００２３】図１においてＣＣＤ１はＸＹテーブル２に
よって図に示すＸ方向及びＹ方向に移動自在とされてお
り、ＸＹテーブル２はシステムコントローラ１１からの
制御に基づいてＣＣＤ１の位置を制御する。
よって図に示すＸ方向及びＹ方向に移動自在とされてお
り、ＸＹテーブル２はシステムコントローラ１１からの
制御に基づいてＣＣＤ１の位置を制御する。
【００２４】ＣＣＤ１に入射される電磁波としては、ヘ
リウムネオンレーザ光源５から出射されるレーザ光を用
い、光源５からのレーザ光はレンズ３でＣＣＤ１上に集
光される。
リウムネオンレーザ光源５から出射されるレーザ光を用
い、光源５からのレーザ光はレンズ３でＣＣＤ１上に集
光される。
【００２５】レンズ３はレンズ駆動用ステージ４により
Ｚ方向に移動自在となされており、レンズ３のＺ軸上の
位置をシステムコントローラ１１で制御することにより
ＣＣＤ１に入射されるレーザ光の断面積を変化させるよ
うにしている。すなわちレーザ光がＣＣＤ１上で焦点を
結ぶ場合にＣＣＤ１上のレーザ光の断面積は最小とな
り、合焦距離から離れるに従い断面積が大きくされる。
なおレンズ駆動用ステージ４は必ずしも必要なものでは
ない。
Ｚ方向に移動自在となされており、レンズ３のＺ軸上の
位置をシステムコントローラ１１で制御することにより
ＣＣＤ１に入射されるレーザ光の断面積を変化させるよ
うにしている。すなわちレーザ光がＣＣＤ１上で焦点を
結ぶ場合にＣＣＤ１上のレーザ光の断面積は最小とな
り、合焦距離から離れるに従い断面積が大きくされる。
なおレンズ駆動用ステージ４は必ずしも必要なものでは
ない。
【００２６】Ｘ座標検出装置８及びＹ座標検出装置９は
ＣＣＤ１のＸＹ座標を検出し、その検出信号をシステム
コントローラ１１に供給する。
ＣＣＤ１のＸＹ座標を検出し、その検出信号をシステム
コントローラ１１に供給する。
【００２７】信号処理装置１０は、あるキャパシタ（受
光部３１）に照射された電磁波の強度変化を検出し、そ
の検出信号をシステムコントローラ１１に供給する。
光部３１）に照射された電磁波の強度変化を検出し、そ
の検出信号をシステムコントローラ１１に供給する。
【００２８】今ＣＣＤ１上のあるキャパシタ（受光部３
１）に十分絞りこまれたレーザ光（電磁波）が照射され
ていると、信号処理装置１０はそのキャパシタに照射さ
れている電磁波の強度を検出する。
１）に十分絞りこまれたレーザ光（電磁波）が照射され
ていると、信号処理装置１０はそのキャパシタに照射さ
れている電磁波の強度を検出する。
【００２９】システムコントローラ１１は、この状態に
おけるＸＹ座標を原点としつつ、ＸＹテーブルを制御し
てＣＣＤ１をＸＹ平面内でＸ方向またはＹ方向に移動さ
せる。
おけるＸＹ座標を原点としつつ、ＸＹテーブルを制御し
てＣＣＤ１をＸＹ平面内でＸ方向またはＹ方向に移動さ
せる。
【００３０】すると入射電磁波がキャパシタ（受光部３
１）上に位置する限りは信号処理装置１０が検出する強
度は変化しない。
１）上に位置する限りは信号処理装置１０が検出する強
度は変化しない。
【００３１】入射電磁波がキャパシタ（受光部３１）の
一端に来るとその受光部３１は電磁波の全部を検出でき
なくなるので強度が変化する。システムコントローラ１
１はこの強度が変化した時点におけるＸＹ座標から、キ
ャパシタ内での電磁波の入射した位置を計算する。
一端に来るとその受光部３１は電磁波の全部を検出でき
なくなるので強度が変化する。システムコントローラ１
１はこの強度が変化した時点におけるＸＹ座標から、キ
ャパシタ内での電磁波の入射した位置を計算する。
【００３２】次に本出願人が実施した実験結果について
説明する。実験においては５０μｍ×５０μｍの大きさ
をもつキャパシタ（受光部３１）を５１２×５１２のマ
トリックス状に並べたＣＣＤ１とヘリウムネオンレーザ
光源５を用い、レンズ駆動用ステージ４を利用してレン
ズ３を移動させながらＣＣＤ１上のレーザ光の断面積を
変化させた。
説明する。実験においては５０μｍ×５０μｍの大きさ
をもつキャパシタ（受光部３１）を５１２×５１２のマ
トリックス状に並べたＣＣＤ１とヘリウムネオンレーザ
光源５を用い、レンズ駆動用ステージ４を利用してレン
ズ３を移動させながらＣＣＤ１上のレーザ光の断面積を
変化させた。
【００３３】ＣＣＤ１はレーザ光に対して垂直に設置
し、レーザ光の中心とＣＣＤ１の中心が略一致するよう
にした。
し、レーザ光の中心とＣＣＤ１の中心が略一致するよう
にした。
【００３４】最初にレンズ３を入れずにＣＣＤ１にレー
ザ光を照射したところ、ＣＣＤ１の複数のキャパシタ
（受光部３１）から信号が検出された。これはレーザ光
がキャパシタ（受光部３１）の数倍の大きさの断面積を
有していることを示している。
ザ光を照射したところ、ＣＣＤ１の複数のキャパシタ
（受光部３１）から信号が検出された。これはレーザ光
がキャパシタ（受光部３１）の数倍の大きさの断面積を
有していることを示している。
【００３５】次にレンズ３を入れて、レーザ光の断面直
径が１００μｍになるようにレーザ光を絞った。この時
も複数のキャパシタから信号が検出されたが、レンズ３
を使用しないときに比べると、信号の検出されるキャパ
シタの数は減少した。
径が１００μｍになるようにレーザ光を絞った。この時
も複数のキャパシタから信号が検出されたが、レンズ３
を使用しないときに比べると、信号の検出されるキャパ
シタの数は減少した。
【００３６】レーザ光の径を徐々に細くしていったとこ
ろ、断面直径が４０μｍになったとき、ある１つのキャ
パシタ（受光部３１）からしか信号が検出できなくなっ
た。
ろ、断面直径が４０μｍになったとき、ある１つのキャ
パシタ（受光部３１）からしか信号が検出できなくなっ
た。
【００３７】さらにレーザ光を絞り、断面直径を１０μ
ｍにしても、信号を出力するキャパシタの位置に変化は
なかった。すなわちレーザ光の径は小さくなっているに
もかかわらず、得られる位置信号に変化がなくなったこ
とを示している。
ｍにしても、信号を出力するキャパシタの位置に変化は
なかった。すなわちレーザ光の径は小さくなっているに
もかかわらず、得られる位置信号に変化がなくなったこ
とを示している。
【００３８】このままでは５０μｍ×５０μｍのキャパ
シタの中のどの位置にレーザが位置しているかを知るこ
とができず、径が１０μｍのレーザを使ってのアライメ
ントには用いることができない。
シタの中のどの位置にレーザが位置しているかを知るこ
とができず、径が１０μｍのレーザを使ってのアライメ
ントには用いることができない。
【００３９】この状態にてＣＣＤ１をＸＹテーブル２を
用いてＸ方向の左方向に移動させた。この時の信号の変
化を注意深く監視したところ、最初の位置から１６μｍ
動かしたときに信号の強度が弱くなりはじめた。さらに
ＣＣＤ１を動かすと、最初の位置から３０μｍ動かした
ところで、信号はノイズレベルとなった。
用いてＸ方向の左方向に移動させた。この時の信号の変
化を注意深く監視したところ、最初の位置から１６μｍ
動かしたときに信号の強度が弱くなりはじめた。さらに
ＣＣＤ１を動かすと、最初の位置から３０μｍ動かした
ところで、信号はノイズレベルとなった。
【００４０】このことからレーザ光は５０μｍ×５０μ
ｍのキャパシタの中で、端から２３μｍの所を中心とし
て直径１４μｍであることを計算することができる。
ｍのキャパシタの中で、端から２３μｍの所を中心とし
て直径１４μｍであることを計算することができる。
【００４１】すなわち、図４に示すように、５０μｍ×
５０μｍのキャパシタ（受光部３１）上におけるビーム
径をＤ、ビームの左端からキャパシタの左端までの距離
をｘ1とすると、実験結果から次式が成立する。 ｘ1＝１６μｍ ｘ1＋Ｄ＝３０μｍ 従って、 Ｄ＝３０−ｘ1＝３０−１６＝１４μｍ ｘ1＋Ｄ／２＝１６＋１４／２＝２３μｍ となる。
５０μｍのキャパシタ（受光部３１）上におけるビーム
径をＤ、ビームの左端からキャパシタの左端までの距離
をｘ1とすると、実験結果から次式が成立する。 ｘ1＝１６μｍ ｘ1＋Ｄ＝３０μｍ 従って、 Ｄ＝３０−ｘ1＝３０−１６＝１４μｍ ｘ1＋Ｄ／２＝１６＋１４／２＝２３μｍ となる。
【００４２】図２は本発明の他の位置検出装置の一実施
例の構成を示す斜視図であり、レーザ光源５、レンズ
３、レンズ駆動用ステージ４は省略されている。
例の構成を示す斜視図であり、レーザ光源５、レンズ
３、レンズ駆動用ステージ４は省略されている。
【００４３】図においてＣＣＤ１の前面には遮蔽部材と
してのワイヤ６が張架されており、ワイヤ６は移動ステ
ージ７によって図の上下方向（Ｙ方向）に移動自在にな
されている。移動ステージ７はシステムコントローラ１
１の制御に基づいてワイヤ６の位置を制御する。
してのワイヤ６が張架されており、ワイヤ６は移動ステ
ージ７によって図の上下方向（Ｙ方向）に移動自在にな
されている。移動ステージ７はシステムコントローラ１
１の制御に基づいてワイヤ６の位置を制御する。
【００４４】ワイヤ６の位置座標は座標検出装置１２に
よって検出されてシステムコントローラ１１に供給され
る。
よって検出されてシステムコントローラ１１に供給され
る。
【００４５】また信号処理装置１０は、ＣＣＤ１のキャ
パシタに照射される電磁波の強度変化を検出し、その検
出信号をシステムコントローラ１１に供給する。
パシタに照射される電磁波の強度変化を検出し、その検
出信号をシステムコントローラ１１に供給する。
【００４６】今ＣＣＤ１上のあるキャパシタに電磁波が
照射されているとすると、そのキャパシタからは電磁波
の強度に応じた信号が得られる。
照射されているとすると、そのキャパシタからは電磁波
の強度に応じた信号が得られる。
【００４７】次に徐々にワイヤ６をＹ方向に移動させ、
ワイヤ６が電磁波を遮る位置に来るとキャパシタから得
られる信号の強度が変化するので、システムコントロー
ラ１１は強度信号の変化した時点の座標を座標検出装置
１２から得て、電磁波の入射位置を測定する。信号の変
化は、ワイヤ６の太さと電磁波の断面積による。
ワイヤ６が電磁波を遮る位置に来るとキャパシタから得
られる信号の強度が変化するので、システムコントロー
ラ１１は強度信号の変化した時点の座標を座標検出装置
１２から得て、電磁波の入射位置を測定する。信号の変
化は、ワイヤ６の太さと電磁波の断面積による。
【００４８】次に図２の実施例を用いて本出願人が実施
した実験結果について説明する。
した実験結果について説明する。
【００４９】実験においては５０μｍ×５０μｍの大き
さをもつキャパシタを５１２×５１２のマトリックス状
に並べたＣＣＤ１とヘリウムネオンレーザ光源５を用
い、レンズ駆動用ステージ４を利用してレンズ３を移動
させながらＣＣＤ１上のレーザ光の断面積を変化させ
た。
さをもつキャパシタを５１２×５１２のマトリックス状
に並べたＣＣＤ１とヘリウムネオンレーザ光源５を用
い、レンズ駆動用ステージ４を利用してレンズ３を移動
させながらＣＣＤ１上のレーザ光の断面積を変化させ
た。
【００５０】ＣＣＤ１はレーザ光に対して垂直に設置
し、レーザ光の中心とＣＣＤ１の中心が略一致するよう
にした。
し、レーザ光の中心とＣＣＤ１の中心が略一致するよう
にした。
【００５１】最初にレンズ３を入れずにＣＣＤ１にレー
ザ光を照射したところ、ＣＣＤ１の複数のキャパシタか
ら信号が検出された。これはレーザ光がキャパシタの数
倍の大きさの断面積を有していることを示している。
ザ光を照射したところ、ＣＣＤ１の複数のキャパシタか
ら信号が検出された。これはレーザ光がキャパシタの数
倍の大きさの断面積を有していることを示している。
【００５２】次にレンズ３を入れて、レーザ光の断面径
が１００μｍになるようにレーザ光を絞った。この時も
複数のキャパシタから信号が検出されたが、レンズ３を
使用しないときに比べると、信号の検出されるキャパシ
タの数は減少した。
が１００μｍになるようにレーザ光を絞った。この時も
複数のキャパシタから信号が検出されたが、レンズ３を
使用しないときに比べると、信号の検出されるキャパシ
タの数は減少した。
【００５３】レーザ光を徐々に細くしていったところ、
断面径が４０μｍになったとき、ある１つのキャパシタ
からしか信号が検出できなくなった。
断面径が４０μｍになったとき、ある１つのキャパシタ
からしか信号が検出できなくなった。
【００５４】さらにレーザ光を絞り、断面径を１０μｍ
にしても、信号を出力するキャパシタの位置に変化はな
かった。すなわちレーザ光の径は小さくなっているにも
かかわらず、得られる位置信号に変化がなくなったこと
を示している。
にしても、信号を出力するキャパシタの位置に変化はな
かった。すなわちレーザ光の径は小さくなっているにも
かかわらず、得られる位置信号に変化がなくなったこと
を示している。
【００５５】次にワイヤ６として直径２０μｍのタング
ステンワイヤを用い、このワイヤ６を徐々に移動させ
た。
ステンワイヤを用い、このワイヤ６を徐々に移動させ
た。
【００５６】するとキャパシタの端から８μｍ動かした
ところでＣＣＤの信号の強度が弱くなりはじめ、さらに
１４μｍ移動させると信号はノイズレベルとなった。さ
らに２０μｍ移動させると信号の強度は元の状態に戻っ
た。
ところでＣＣＤの信号の強度が弱くなりはじめ、さらに
１４μｍ移動させると信号はノイズレベルとなった。さ
らに２０μｍ移動させると信号の強度は元の状態に戻っ
た。
【００５７】この結果からレーザ光はキャパシタの端か
ら１５μｍのところを中心として半径が約７μｍ（直径
が１４μｍ）であることが測定された。
ら１５μｍのところを中心として半径が約７μｍ（直径
が１４μｍ）であることが測定された。
【００５８】すなわち、図５に示すように、キャパシタ
上におけるビーム径をＤ、ビームの下端からキャパシタ
の下端までの距離をｙ1とすると、実験結果から次式が
成立する。 ｙ1＝８μｍ Ｄ＝１４μｍ ｙ1＋Ｄ／２＝８＋１４／２＝１５μｍ
上におけるビーム径をＤ、ビームの下端からキャパシタ
の下端までの距離をｙ1とすると、実験結果から次式が
成立する。 ｙ1＝８μｍ Ｄ＝１４μｍ ｙ1＋Ｄ／２＝８＋１４／２＝１５μｍ
【００５９】なお図２の実施例においてはワイヤ６を図
の上下方向のみに移動自在としているが、左右方向に移
動自在なワイヤをさらに設けるようにして、電磁波の位
置検出精度を高めるようにしてもよい。
の上下方向のみに移動自在としているが、左右方向に移
動自在なワイヤをさらに設けるようにして、電磁波の位
置検出精度を高めるようにしてもよい。
【００６０】また図１及び図２の実施例においては２次
元配列型検出器としてＣＣＤを用いたが、２次元配列型
検出器としてはこれに限られるものではない。例えば、
ＭＣＰ（Ｍulti-Ｃhannel Ｐlate:Ｘ線用の位置検出
器）等の他の２次元配列型検出器を用いても同様の効果
を奏することができる。また、検出器に照射する電磁波
についてもレーザ光に限るものではなく、可視光、赤外
光、紫外光あるいはＸ線等でもよい。
元配列型検出器としてＣＣＤを用いたが、２次元配列型
検出器としてはこれに限られるものではない。例えば、
ＭＣＰ（Ｍulti-Ｃhannel Ｐlate:Ｘ線用の位置検出
器）等の他の２次元配列型検出器を用いても同様の効果
を奏することができる。また、検出器に照射する電磁波
についてもレーザ光に限るものではなく、可視光、赤外
光、紫外光あるいはＸ線等でもよい。
【００６１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電磁波の
径が受光部の大きさよりも小さい場合でも電磁波の入射
位置を高精度に検出することができる。
径が受光部の大きさよりも小さい場合でも電磁波の入射
位置を高精度に検出することができる。
【図１】本発明の位置検出装置の一実施例の構成を示す
斜視図
斜視図
【図２】本発明の位置検出装置の他の実施例の構成を示
す斜視図
す斜視図
【図３】ＣＣＤにおける受光部の配列状態を示す平面図
【図４】図１の実施例における動作を説明する受光部の
平面図
平面図
【図５】図２の実施例における動作を説明する受光部の
平面図
平面図
【図６】ＣＣＤの構成を示す断面斜視図
１ ＣＣＤ ２ ＸＹテーブル（移動手段） ３ レンズ ４ レンズ駆動用ステージ ５ ヘリウムネオンレーザ光源 ６ ワイヤ（遮蔽部材） ７ 移動ステージ ８ Ｘ座標検出装置 ９ Ｙ座標検出装置 １０ 信号処理装置 １１ システムコントローラ １２ 座標検出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−46493（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−97668（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196413（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87523（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/16 - 31/173 H01L 27/14 - 27/148 H01L 21/027
Claims (4)
- 【請求項１】 ２次元に配列された多数の受光部を有
し、入射される電磁波の位置を前記各受光部に発生する
電荷に応じて検出する２次元配列型検出器を用いた位置
検出方法であって、 前記２次元配列型検出器を前記電磁波の入射方向に直交
する面内で移動させ、前記電荷の変化と前記２次元配列
型検出器の移動方向及び移動距離から入射される電磁波
の位置を検出することを特徴とする位置検出方法。 - 【請求項２】 ２次元に配列された多数の受光部を有
し、入射される電磁波の前記受光部に対応する位置を前
記各受光部に発生する電荷に応じて検出する検出手段
と、 前記検出手段を前記電磁波の入射方向に直交する面内で
移動させる移動手段と、 前記受光部に入射される電磁波の強度変化を検出する強
度変化検出手段と、 強度に応じた位置信号を生成する位置信号検出装置と、 前記検出手段の座標を検出する座標検出手段と、 前記強度変化及び前記座標に基づいて入射される電磁波
の位置を演算する演算手段とを備えることを特徴とする
位置検出装置。 - 【請求項３】 ２次元に配列された多数の受光部を有
し、入射される電磁波の位置を前記各受光部に発生する
電荷に応じて検出する２次元配列型検出器を用いた位置
検出方法であって、 前記電磁波を遮るように設けられた遮蔽部材を前記電磁
波の入射方向に直交する面内で移動させ、 前記電荷の変化と前記遮蔽部材の位置とから入射される
電磁波の位置を検出することを特徴とする位置検出方
法。 - 【請求項４】 ２次元に配列された多数の受光部を有
し、入射される電磁波の前記受光部に対応する位置を前
記各受光部に発生する電荷に応じて検出する検出手段
と、 前記電磁波を遮るように位置する遮蔽手段と、 前記遮蔽手段を前記電磁波の入射方向に直交する面内で
移動させる移動手段と、 前記受光部に入射される電磁波の強度変化を検出する強
度変化検出手段と、 前記遮蔽手段の座標を検出する座標検出手段と、 前記強度変化及び座標に基づいて入射される電磁波の位
置を演算する演算手段とを備えることを特徴とする位置
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250992A JP2959267B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 位置検出方法及び位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250992A JP2959267B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 位置検出方法及び位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235405A JPH05235405A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2959267B2 true JP2959267B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=13491387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7250992A Expired - Fee Related JP2959267B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 位置検出方法及び位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959267B2 (ja) |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP7250992A patent/JP2959267B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05235405A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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