JP3256984B2 - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
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- JP3256984B2 JP3256984B2 JP14183691A JP14183691A JP3256984B2 JP 3256984 B2 JP3256984 B2 JP 3256984B2 JP 14183691 A JP14183691 A JP 14183691A JP 14183691 A JP14183691 A JP 14183691A JP 3256984 B2 JP3256984 B2 JP 3256984B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光学的非点収
差法を用いて対物レンズと被測定面との間の変位を検出
するようにした変位検出装置に関する。
差法を用いて対物レンズと被測定面との間の変位を検出
するようにした変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から被測定物の変位あるいは形状を
測定するためにレーザ光と対物レンズ等とを有する変位
検出装置が用いられている。
測定するためにレーザ光と対物レンズ等とを有する変位
検出装置が用いられている。
【０００３】このような変位検出装置によれば、対物レ
ンズによりレーザ光を被測定面に集光させ、その反射光
から非点収差法によりフォーカスエラー信号を得、この
フォーカスエラー信号の絶対レベル（例えば、電圧値）
により被測定面の変位を計算するようにしていた。
ンズによりレーザ光を被測定面に集光させ、その反射光
から非点収差法によりフォーカスエラー信号を得、この
フォーカスエラー信号の絶対レベル（例えば、電圧値）
により被測定面の変位を計算するようにしていた。
【０００４】変位検出装置の他の従来技術として、光干
渉計や電気マイクロメータを用いて被測定面の変位を検
出する技術も知られている。
渉計や電気マイクロメータを用いて被測定面の変位を検
出する技術も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たフォーカスエラー信号の絶対レベルにより変位を測定
する変位検出装置では、フォーカスエラー信号自体のリ
ニアリティが悪いため検出精度を高くすることが困難で
あった。また、この変位検出装置では被測定面の反射率
が異なるとフォーカスエラー信号の感度（電圧／変位）
が変化するため、この点からも測定精度を高くすること
が困難であった。さらに、この変位検出装置では、フォ
ーカスエラー信号が検出される範囲が狭いために被測定
面の変位の検出範囲が狭いという問題もあった。
たフォーカスエラー信号の絶対レベルにより変位を測定
する変位検出装置では、フォーカスエラー信号自体のリ
ニアリティが悪いため検出精度を高くすることが困難で
あった。また、この変位検出装置では被測定面の反射率
が異なるとフォーカスエラー信号の感度（電圧／変位）
が変化するため、この点からも測定精度を高くすること
が困難であった。さらに、この変位検出装置では、フォ
ーカスエラー信号が検出される範囲が狭いために被測定
面の変位の検出範囲が狭いという問題もあった。
【０００６】一方、光干渉計や電気マイクロメータを用
いて被測定面の変位を検出する変位検出装置では、測定
作業が煩雑であるとともに、装置自体が高価、大形、低
安定性等であるという問題があった。
いて被測定面の変位を検出する変位検出装置では、測定
作業が煩雑であるとともに、装置自体が高価、大形、低
安定性等であるという問題があった。
【０００７】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、被測定面の変位量を高精度に検出すること
を可能とする変位検出装置を提供することを目的とす
る。
ものであり、被測定面の変位量を高精度に検出すること
を可能とする変位検出装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明変
位検出装置は、例えば、図１に示すように、被測定面６
に対してレーザ光Ｌを集光する対物レンズ５と、被測定
面６から反射した光により対物レンズ５と被測定面６と
の間の距離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系
１と、検出光学系１の出力Ｅに基づいて対物レンズ５と
被測定面６との間の距離が焦点距離となるように対物レ
ンズ５を光軸２１方向に沿って移動させるアクチュエー
タ１６と、対物レンズ５の光軸方向の変位を検出するリ
ニアスケール２０と、を備え、アクチュエータは、対物
レンズの光軸の延長線上に配置され、リニアスケール２
０が、対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにア
クチュエータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レ
ンズと一体的に移動するように構成されているものであ
る。請求項２に記載の発明変位検出装置は、例えば図１
に示されたリニアスケールが、アクチュエータと対物レ
ンズの間に配置されるものである。請求項３記載の発明
変位検出器は、例えば、図４に示されるように、被測定
面に対してレーザ光を集光する対物レンズと、被測定面
から反射した光により対物レンズと被測定面との間の距
離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系と、検出
光学系の出力に基づいて対物レンズと被測定面との間の
距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸方向に沿
って移動させるアクチュエータと、対物レンズの光軸方
向の変位を検出するリニアスケールと、アクチュエータ
の可動部を支持する案内部材と、を備え、リニアスケー
ルは、対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにア
クチュエータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レ
ンズと一体的に移動するように構成され、案内部材は、
対物レンズの光軸の延長線上でリニアスケールの後方側
に配置されているものである。
位検出装置は、例えば、図１に示すように、被測定面６
に対してレーザ光Ｌを集光する対物レンズ５と、被測定
面６から反射した光により対物レンズ５と被測定面６と
の間の距離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系
１と、検出光学系１の出力Ｅに基づいて対物レンズ５と
被測定面６との間の距離が焦点距離となるように対物レ
ンズ５を光軸２１方向に沿って移動させるアクチュエー
タ１６と、対物レンズ５の光軸方向の変位を検出するリ
ニアスケール２０と、を備え、アクチュエータは、対物
レンズの光軸の延長線上に配置され、リニアスケール２
０が、対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにア
クチュエータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レ
ンズと一体的に移動するように構成されているものであ
る。請求項２に記載の発明変位検出装置は、例えば図１
に示されたリニアスケールが、アクチュエータと対物レ
ンズの間に配置されるものである。請求項３記載の発明
変位検出器は、例えば、図４に示されるように、被測定
面に対してレーザ光を集光する対物レンズと、被測定面
から反射した光により対物レンズと被測定面との間の距
離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系と、検出
光学系の出力に基づいて対物レンズと被測定面との間の
距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸方向に沿
って移動させるアクチュエータと、対物レンズの光軸方
向の変位を検出するリニアスケールと、アクチュエータ
の可動部を支持する案内部材と、を備え、リニアスケー
ルは、対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにア
クチュエータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レ
ンズと一体的に移動するように構成され、案内部材は、
対物レンズの光軸の延長線上でリニアスケールの後方側
に配置されているものである。
【００１１】
【作用】請求項１に記載の発明変位検出装置によれば、
検出光学系１を用いて被測定面６から反射した光により
対物レンズ５と被測定面６との間の距離の焦点距離から
のずれを検出し、アクチュエータ１６を用いて検出光学
系１の出力Ｅに基づき対物レンズ５と被測定面６との間
の距離が焦点距離となるように対物レンズ５を光軸２１
方向に沿って移動させ、アクチュエータは、対物レンズ
の光軸の延長線上に配置され、リニアスケール２０が、
対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにアクチュ
エータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レンズと
一体的に移動する。これにより、被測定面６の変位をリ
ニアスケール２０の変位として高精度に検出することが
できる。
検出光学系１を用いて被測定面６から反射した光により
対物レンズ５と被測定面６との間の距離の焦点距離から
のずれを検出し、アクチュエータ１６を用いて検出光学
系１の出力Ｅに基づき対物レンズ５と被測定面６との間
の距離が焦点距離となるように対物レンズ５を光軸２１
方向に沿って移動させ、アクチュエータは、対物レンズ
の光軸の延長線上に配置され、リニアスケール２０が、
対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにアクチュ
エータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レンズと
一体的に移動する。これにより、被測定面６の変位をリ
ニアスケール２０の変位として高精度に検出することが
できる。
【００１２】請求項２に記載の発明変位検出装置によれ
ば、リニアスケールが、アクチュエータと対物レンズの
間に配置される。これにより、被測定面６の変位をリニ
アスケール２０の変位として高精度に検出することがで
きる。
ば、リニアスケールが、アクチュエータと対物レンズの
間に配置される。これにより、被測定面６の変位をリニ
アスケール２０の変位として高精度に検出することがで
きる。
【００１３】請求項３記載の発明変位検出器によれば、
被測定面に対してレーザ光を集光する対物レンズと、被
測定面から反射した光により対物レンズと被測定面との
間の距離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系
と、検出光学系の出力に基づいて対物レンズと被測定面
との間の距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸
方向に沿って移動させるアクチュエータと、対物レンズ
の光軸方向の変位を検出するリニアスケールと、アクチ
ュエータの可動部を支持する案内部材と、を備え、リニ
アスケールは、対物レンズの光軸と同軸上に配置される
ようにアクチュエータの可動部に一体的に取り付けら
れ、対物レンズと一体的に移動するように構成され、案
内部材は、対物レンズの光軸の延長線上でリニアスケー
ルの後方側に配置されている。これにより、被測定面６
の変位をリニアスケール２０の変位として高精度に検出
することができる。
被測定面に対してレーザ光を集光する対物レンズと、被
測定面から反射した光により対物レンズと被測定面との
間の距離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系
と、検出光学系の出力に基づいて対物レンズと被測定面
との間の距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸
方向に沿って移動させるアクチュエータと、対物レンズ
の光軸方向の変位を検出するリニアスケールと、アクチ
ュエータの可動部を支持する案内部材と、を備え、リニ
アスケールは、対物レンズの光軸と同軸上に配置される
ようにアクチュエータの可動部に一体的に取り付けら
れ、対物レンズと一体的に移動するように構成され、案
内部材は、対物レンズの光軸の延長線上でリニアスケー
ルの後方側に配置されている。これにより、被測定面６
の変位をリニアスケール２０の変位として高精度に検出
することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明変位検出装置の一実施例につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１５】図１において、１はフォーカスエラーの検
出光学系である。この検出光学系１は、レーザダイオー
ド２を含み、このレーザダイオード２から出射されるレ
ーザ光Ｌは、ビームスプリッタ３で反射され、ミラー４
によってさらに反射されて焦点距離ｆ１を有する対物レ
ンズ５に入射する。
出光学系である。この検出光学系１は、レーザダイオー
ド２を含み、このレーザダイオード２から出射されるレ
ーザ光Ｌは、ビームスプリッタ３で反射され、ミラー４
によってさらに反射されて焦点距離ｆ１を有する対物レ
ンズ５に入射する。
【００１６】入射されたレーザ光Ｌが対物レンズ５によ
り被測定面６に集光される。被測定面６で反射された反
射光は、ミラー４で反射された後、ビームスプリッタ３
を透過して光検知器である４分割ダイオード７上に再び
集光される。
り被測定面６に集光される。被測定面６で反射された反
射光は、ミラー４で反射された後、ビームスプリッタ３
を透過して光検知器である４分割ダイオード７上に再び
集光される。
【００１７】４分割ダイオード７は、図２に示すよう
に、４分割されており、被測定面６が対物レンズ５の焦
点位置ｆ１にあるときには、図２Ａに示すように、集光
された光が円形の光スポット１１になる。また、対物レ
ンズ５が被測定面６に対して焦点位置ｆ１より遠ざかる
と、図２Ｂに示すように、横に広がった楕円の光スポッ
ト１２になり、焦点位置より近づくと図２Ｃに示すよう
に、縦に広がった楕円の光スポット１３になる。
に、４分割されており、被測定面６が対物レンズ５の焦
点位置ｆ１にあるときには、図２Ａに示すように、集光
された光が円形の光スポット１１になる。また、対物レ
ンズ５が被測定面６に対して焦点位置ｆ１より遠ざかる
と、図２Ｂに示すように、横に広がった楕円の光スポッ
ト１２になり、焦点位置より近づくと図２Ｃに示すよう
に、縦に広がった楕円の光スポット１３になる。
【００１８】したがって、分割された各ダイオードの出
力信号をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとするとき、次の数１で示す出
力信号（以下、フォーカスエラー信号という）Ｅを生成
することにより、そのフォーカスエラー信号Ｅの特性は
図３に示すようになる。
力信号をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとするとき、次の数１で示す出
力信号（以下、フォーカスエラー信号という）Ｅを生成
することにより、そのフォーカスエラー信号Ｅの特性は
図３に示すようになる。
【００１９】
【数１】Ｅ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
【００２０】図３の特性において原点Ｏは合焦位置を示
し、対物レンズ５と被測定面６との間の距離をｄとする
とき、原点位置Ｏにおいて、焦点距離ｆ１と距離ｄとが
等しくなる。
し、対物レンズ５と被測定面６との間の距離をｄとする
とき、原点位置Ｏにおいて、焦点距離ｆ１と距離ｄとが
等しくなる。
【００２１】このような特性を有するフォーカスエラー
信号Ｅをサーボ制御回路１５に供給する。サーボ制御回
路１５は、比較回路とサーボアンプとを有し、フォーカ
スエラー信号Ｅがゼロ値となるような駆動信号Ｓ１をア
クチュエータ１６に出力する。アクチュエータ１６は、
可動コイル１７と永久磁石１８と棒状の連結部材２７と
を有している。この可動コイル１７の一端部は連結部材
２７の一端部に固定され、この連結部材２７の他端部に
は対物レンズ５が固定されている。
信号Ｅをサーボ制御回路１５に供給する。サーボ制御回
路１５は、比較回路とサーボアンプとを有し、フォーカ
スエラー信号Ｅがゼロ値となるような駆動信号Ｓ１をア
クチュエータ１６に出力する。アクチュエータ１６は、
可動コイル１７と永久磁石１８と棒状の連結部材２７と
を有している。この可動コイル１７の一端部は連結部材
２７の一端部に固定され、この連結部材２７の他端部に
は対物レンズ５が固定されている。
【００２２】また、連結部材２７の所定位置に目盛１９
が付けられたリニアスケール２０が固定されている。こ
こで、リニアスケール２０の目盛１９は対物レンズ５の
光軸２１の延長線２２上に合わせて付けられている。言
い換えれば、リニアスケール２０が対物レンズ５の光軸
２１に対して同軸（インライン）上に配置されているこ
とになる。なお、リニアスケール２０としては、例え
ば、光の干渉縞を目盛１９として記録した光学的スケー
ルを用いることができる。光学的スケールに代替して、
磁気式スケールあるいは容量式スケールでもよい。
が付けられたリニアスケール２０が固定されている。こ
こで、リニアスケール２０の目盛１９は対物レンズ５の
光軸２１の延長線２２上に合わせて付けられている。言
い換えれば、リニアスケール２０が対物レンズ５の光軸
２１に対して同軸（インライン）上に配置されているこ
とになる。なお、リニアスケール２０としては、例え
ば、光の干渉縞を目盛１９として記録した光学的スケー
ルを用いることができる。光学的スケールに代替して、
磁気式スケールあるいは容量式スケールでもよい。
【００２３】リニアスケール２０の目盛１９は図示しな
いシャーシ等に固定された検出ヘッド２５により読み取
られ、この検出ヘッド２５の出力信号は信号処理回路２
６を通じて図示しない表示器あるいはデータロガーに供
給される。
いシャーシ等に固定された検出ヘッド２５により読み取
られ、この検出ヘッド２５の出力信号は信号処理回路２
６を通じて図示しない表示器あるいはデータロガーに供
給される。
【００２４】この場合、上述したように、サーボ制御回
路１５は、フォーカスエラー信号Ｅがゼロ値となるよう
な駆動信号Ｓ１をアクチュエータ１６を構成する可動コ
イル１７に供給する。このため、この可動コイル１７と
連結部材２７を通じて一体的に取り付けられている対物
レンズ５と被測定面６との間の距離ｄは、常に、対物レ
ンズ５の焦点距離ｆ１に等しい値となるようにフィード
バック制御される。
路１５は、フォーカスエラー信号Ｅがゼロ値となるよう
な駆動信号Ｓ１をアクチュエータ１６を構成する可動コ
イル１７に供給する。このため、この可動コイル１７と
連結部材２７を通じて一体的に取り付けられている対物
レンズ５と被測定面６との間の距離ｄは、常に、対物レ
ンズ５の焦点距離ｆ１に等しい値となるようにフィード
バック制御される。
【００２５】したがって、被測定面６が変位したときに
は、焦点距離ｆ１を保持するように対物レンズ５とリニ
アスケール２０とが同方向に同一距離だけ変位すること
になり、この変位量をリニアスケール２０の目盛１９か
ら検出ヘッド２５により検出することができる。検出ヘ
ッド２５の出力信号に基づき信号処理回路２６により被
測定面６の変位量を計算することができる。計算された
変位量は、図示しない表示器上に表示し、あるいはデー
タロガーに記録することができるので、容易に自動計測
が可能になる。なお、信号処理回路２６で内挿処理を行
うことにより変位量を高分解能で測定することができ
る。
は、焦点距離ｆ１を保持するように対物レンズ５とリニ
アスケール２０とが同方向に同一距離だけ変位すること
になり、この変位量をリニアスケール２０の目盛１９か
ら検出ヘッド２５により検出することができる。検出ヘ
ッド２５の出力信号に基づき信号処理回路２６により被
測定面６の変位量を計算することができる。計算された
変位量は、図示しない表示器上に表示し、あるいはデー
タロガーに記録することができるので、容易に自動計測
が可能になる。なお、信号処理回路２６で内挿処理を行
うことにより変位量を高分解能で測定することができ
る。
【００２６】このようにして得られた変位量は、対物レ
ンズ５と一体的に移動するようにされたリニアスケール
２０が対物レンズ５の光軸２１と同軸上、いわゆるイン
ライン上に配置されていることから、アッベ誤差が発生
しない。このため、リニアスケール２０の変位量と対物
レンズ５の変位量とが１：１に対応するので、きわめて
高精度に変位量を検出ことができる。
ンズ５と一体的に移動するようにされたリニアスケール
２０が対物レンズ５の光軸２１と同軸上、いわゆるイン
ライン上に配置されていることから、アッベ誤差が発生
しない。このため、リニアスケール２０の変位量と対物
レンズ５の変位量とが１：１に対応するので、きわめて
高精度に変位量を検出ことができる。
【００２７】また、リニアスケール２０の検出範囲（目
盛１９のフルスケール）内であれば、検出精度を損なう
ことなく広い検出範囲が得られる。
盛１９のフルスケール）内であれば、検出精度を損なう
ことなく広い検出範囲が得られる。
【００２８】さらに、フィードバック制御としているの
で、被測定面の反射率によってフォーカスエラー信号の
感度が変わっても測定誤差を生じないうえサーボ系やア
クチュエータ５の素子のばらつきやドリフトを原因とし
て誤差が発生することがなく、調整・校正の手間が省略
できて長期に渡って安定した検出を行うことができる。
で、被測定面の反射率によってフォーカスエラー信号の
感度が変わっても測定誤差を生じないうえサーボ系やア
クチュエータ５の素子のばらつきやドリフトを原因とし
て誤差が発生することがなく、調整・校正の手間が省略
できて長期に渡って安定した検出を行うことができる。
【００２９】図１例において、アクチュエータ１６とし
てはボイスコイルモータを使用しているので、被測定面
６の変位に対する直線性が良い。ボイスコイルモータは
可動コイル１７に供給される電流に対して直線的に変位
するモータだからである。したがって、可動コイル１７
に供給される電流を測定することにより簡易に変位量の
検出を行うこともできる。なお、アクチュエータ１６と
しては、ボイスコイルモータに限らず、ＤＣサーボモー
タ、ステッピングモータあるいは圧電素子等に代替して
もよい。
てはボイスコイルモータを使用しているので、被測定面
６の変位に対する直線性が良い。ボイスコイルモータは
可動コイル１７に供給される電流に対して直線的に変位
するモータだからである。したがって、可動コイル１７
に供給される電流を測定することにより簡易に変位量の
検出を行うこともできる。なお、アクチュエータ１６と
しては、ボイスコイルモータに限らず、ＤＣサーボモー
タ、ステッピングモータあるいは圧電素子等に代替して
もよい。
【００３０】さらに、図１例では、フォーカスエラー信
号Ｅを得るために非点収差法を利用しているが、これに
限らず、臨界角法、ナイフエッジ法等に代替してもよ
い。いずれの方法においても、フォーカスエラー信号Ｅ
がゼロ値になるように制御するので、被測定面６の反射
率が異なっても精度よく変位を検出することができる。
号Ｅを得るために非点収差法を利用しているが、これに
限らず、臨界角法、ナイフエッジ法等に代替してもよ
い。いずれの方法においても、フォーカスエラー信号Ｅ
がゼロ値になるように制御するので、被測定面６の反射
率が異なっても精度よく変位を検出することができる。
【００３１】さらにまた、検出光学系１は、連結部材２
７に取り付けて、対物レンズ５と一体的に移動するよう
に構成してもよく、図示しないシャーシに固定してもよ
い。対物レンズ５と一体的に移動するように構成するこ
とにより、変位量の検出範囲がリニアスケール２０のフ
ルスケールに拡大する。シャーシに固定するように構成
した場合、すなわち、分離型に構成した場合には、アク
チュエータ１６を比較的に小さくすることができて、対
物レンズ５等を含む変位検出装置本体の重量を軽くする
ことができる。これによって、変位量をより高速に検出
することが可能になる。
７に取り付けて、対物レンズ５と一体的に移動するよう
に構成してもよく、図示しないシャーシに固定してもよ
い。対物レンズ５と一体的に移動するように構成するこ
とにより、変位量の検出範囲がリニアスケール２０のフ
ルスケールに拡大する。シャーシに固定するように構成
した場合、すなわち、分離型に構成した場合には、アク
チュエータ１６を比較的に小さくすることができて、対
物レンズ５等を含む変位検出装置本体の重量を軽くする
ことができる。これによって、変位量をより高速に検出
することが可能になる。
【００３２】さらにまた、リニアスケール２０に原点３
１を形成することにより、その原点３１の位置を基準位
置として変位量を検出することができるという利点を有
する。
１を形成することにより、その原点３１の位置を基準位
置として変位量を検出することができるという利点を有
する。
【００３３】図４に本発明のさらに他の実施例の構成を
示す。なお、図４において、図１と対応するものには、
同一の符号を付けてその詳しい説明を省略する。
示す。なお、図４において、図１と対応するものには、
同一の符号を付けてその詳しい説明を省略する。
【００３４】図４例においては、案内部材３２を連結部
材２７の棒状部２７ａに配置している（棒状部２７ａが
案内部材３２を貫通するように構成している）。ここ
で、案内部材３２の配置位置は、走り精度を向上するた
めに、対物レンズ５の光軸２１の延長線２２上でリニア
スケール２０の後方側に配置することが望ましい。この
案内部材３２は検出ヘッド２５とともに支持部材３３に
取り付けられ、この支持部材３３は図示しないシャーシ
に固定される。
材２７の棒状部２７ａに配置している（棒状部２７ａが
案内部材３２を貫通するように構成している）。ここ
で、案内部材３２の配置位置は、走り精度を向上するた
めに、対物レンズ５の光軸２１の延長線２２上でリニア
スケール２０の後方側に配置することが望ましい。この
案内部材３２は検出ヘッド２５とともに支持部材３３に
取り付けられ、この支持部材３３は図示しないシャーシ
に固定される。
【００３５】このように案内部材３２を設けることで、
連結部材２７の走り精度が向上し、検出ヘッド２５のリ
ニアスケール２０に対する読み取り精度が向上するとい
う利点が得られる。なお、案内部材３２の案内機構とし
ては、ベアリング等の接触型案内機構を用いてもよい
が、マグネットあるいはエアスライドにより浮上させる
非接触型案内機構を採用することで、一層高精度な変位
検出装置を構成することができる。
連結部材２７の走り精度が向上し、検出ヘッド２５のリ
ニアスケール２０に対する読み取り精度が向上するとい
う利点が得られる。なお、案内部材３２の案内機構とし
ては、ベアリング等の接触型案内機構を用いてもよい
が、マグネットあるいはエアスライドにより浮上させる
非接触型案内機構を採用することで、一層高精度な変位
検出装置を構成することができる。
【００３６】また、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明変位検出装置によれば、検出光学系を用いて被測定
面から反射した光により対物レンズと被測定面との間の
距離の焦点距離からのずれを検出し、アクチュエータを
用いて検出光学系の出力に基づき対物レンズと被測定面
との間の距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸
方向に沿って移動させ、アクチュエータは、対物レンズ
の光軸の延長線上に配置され、リニアスケール２０が、
対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにアクチュ
エータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レンズと
一体的に移動することになり、被測定面の変位をリニア
スケールの変位として高精度に検出することができると
いう効果が得られる。
発明変位検出装置によれば、検出光学系を用いて被測定
面から反射した光により対物レンズと被測定面との間の
距離の焦点距離からのずれを検出し、アクチュエータを
用いて検出光学系の出力に基づき対物レンズと被測定面
との間の距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸
方向に沿って移動させ、アクチュエータは、対物レンズ
の光軸の延長線上に配置され、リニアスケール２０が、
対物レンズの光軸と同軸上に配置されるようにアクチュ
エータの可動部に一体的に取り付けられ、対物レンズと
一体的に移動することになり、被測定面の変位をリニア
スケールの変位として高精度に検出することができると
いう効果が得られる。
【００３８】したがって、このリニアスケールの目盛を
読み取ることで、被測定面の変位を高精度に測定するこ
とができる。
読み取ることで、被測定面の変位を高精度に測定するこ
とができる。
【００３９】請求項２に記載の発明変位検出装置によれ
ば、リニアスケールが、アクチュエータと対物レンズの
間に配置されるようにしたので、被測定面の変位をリニ
アスケールの変位として高精度に検出することができる
という効果が得られる。
ば、リニアスケールが、アクチュエータと対物レンズの
間に配置されるようにしたので、被測定面の変位をリニ
アスケールの変位として高精度に検出することができる
という効果が得られる。
【００４０】請求項３記載の発明変位検出器によれば、
被測定面に対してレーザ光を集光する対物レンズと、被
測定面から反射した光により対物レンズと被測定面との
間の距離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系
と、検出光学系の出力に基づいて対物レンズと被測定面
との間の距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸
方向に沿って移動させるアクチュエータと、対物レンズ
の光軸方向の変位を検出するリニアスケールと、アクチ
ュエータの可動部を支持する案内部材と、を備え、リニ
アスケールは、対物レンズの光軸と同軸上に配置される
ようにアクチュエータの可動部に一体的に取り付けら
れ、対物レンズと一体的に移動するように構成され、案
内部材は、対物レンズの光軸の延長線上でリニアスケー
ルの後方側に配置されているようにしたので、被測定面
の変位をリニアスケールの変位として高精度に検出する
ことができるという効果が得られる。
被測定面に対してレーザ光を集光する対物レンズと、被
測定面から反射した光により対物レンズと被測定面との
間の距離の焦点距離からのずれを検出する検出光学系
と、検出光学系の出力に基づいて対物レンズと被測定面
との間の距離が焦点距離となるように対物レンズを光軸
方向に沿って移動させるアクチュエータと、対物レンズ
の光軸方向の変位を検出するリニアスケールと、アクチ
ュエータの可動部を支持する案内部材と、を備え、リニ
アスケールは、対物レンズの光軸と同軸上に配置される
ようにアクチュエータの可動部に一体的に取り付けら
れ、対物レンズと一体的に移動するように構成され、案
内部材は、対物レンズの光軸の延長線上でリニアスケー
ルの後方側に配置されているようにしたので、被測定面
の変位をリニアスケールの変位として高精度に検出する
ことができるという効果が得られる。
【図１】本発明による変位検出装置の一実施例の構成を
示す線図である。
示す線図である。
【図２】図１例における検出光学系を構成する４分割ダ
イオードの作用説明に供される線図である。
イオードの作用説明に供される線図である。
【図３】フォーカスエラー検出信号の特性図である。
【図４】本発明による変位検出装置の他の実施例の構成
を示す線図である。
を示す線図である。
１ 検出光学系 ７ ４分割ダイオード ５ 対物レンズ ６ 被測定面 １６ アクチュエータ ２０ リニアスケール ２１ 光軸 Ｅ フォーカスエラー信号
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−17905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−17907（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−21504（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−158413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−74414（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 3/06
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定面に対してレーザ光を集光する対
物レンズと、上記被測定面から反射した光により上記対
物レンズと上記被測定面との間の距離の焦点距離からの
ずれを検出する検出光学系と、該検出光学系の出力に基
づいて上記対物レンズと上記被測定面との間の距離が焦
点距離となるように上記対物レンズを光軸方向に沿って
移動させるアクチュエータと、上記対物レンズの光軸方
向の変位を検出するリニアスケールと、を備え、上記アクチュエータは、上記対物レンズの光軸の延長線
上に配置され、 上記リニアスケールは、上記対物レンズの光軸と同軸上
に配置されるように上記アクチュエータの可動部に一体
的に取り付けられ、上記対物レンズと一体的に移動する
ように構成されていることを特徴とする変位検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の変位検出装置において、 リニアスケールは、アクチュエータと対物レンズの間に
配置されることを特徴とする。 - 【請求項３】 被測定面に対してレーザ光を集光する対
物レンズと、上記被測定面から反射した光により上記対
物レンズと上記被測定面との間の距離の焦点距離からの
ずれを検出する検出光学系と、該検出光学系の出力に基
づいて上記対物レンズと上記被測定面との間の距離が焦
点距離となるように上記対物レンズを光軸方向に沿って
移動させるアクチュエータと、上記対物レンズの光軸方
向の変位を検出するリニアスケールと、上記アクチュエ
ータの可動部を支持する案内部材と、を備え、 上記リニアスケールは、上記対物レンズの光軸と同軸上
に配置されるように上記アクチュエータの可動部に一体
的に取り付けられ、上記対物レンズと一体的に移動する
ように構成され、 上記案内部材は、対物レンズの光軸の延長線上で上記リ
ニアスケールの後方側に配置されていることを特徴とす
る変位検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14183691A JP3256984B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 変位検出装置 |
| DE4219311A DE4219311C2 (de) | 1991-06-13 | 1992-06-12 | Verschiebungsdetektor |
| US07/898,422 US5247165A (en) | 1991-06-13 | 1992-06-15 | Displacement detecting apparatus using graduated linear scale |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14183691A JP3256984B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04366711A JPH04366711A (ja) | 1992-12-18 |
| JP3256984B2 true JP3256984B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=15301274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14183691A Expired - Fee Related JP3256984B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3256984B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3473057B2 (ja) * | 1993-10-05 | 2003-12-02 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 変位検出装置 |
| JP3413503B2 (ja) * | 1993-10-08 | 2003-06-03 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 変位検出装置 |
| JP4680052B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2011-05-11 | シスメックス株式会社 | 標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置 |
| DE102006024579B4 (de) * | 2006-05-18 | 2016-09-29 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines entlang mindestens einer Verschieberichtung bewegbaren Objektes |
| GB201008338D0 (en) * | 2010-05-19 | 2010-07-07 | Sec Dep For Innovation Univers | Infinity image hologram |
| JP6374481B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2018-08-15 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 極端紫外線光源のビーム位置制御を行うシステム又は方法 |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP14183691A patent/JP3256984B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04366711A (ja) | 1992-12-18 |
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