JP6005506B2 - Optical measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、物体に光を照射して反射させ、その反射光に基づいて物体までの距離を測定する光学的測定装置に関する。   The present invention relates to an optical measurement device that irradiates an object with light and reflects it, and measures the distance to the object based on the reflected light.

レーザー光等の光を用いて、物体までの距離を非接触で測定することのできる光学的測定装置が知られている。このような光学的測定装置は、単に物体までの距離を測定するだけではなく、物体の表面形状測定や、薄膜の厚さ測定等、様々な用途への応用がなされるものである。   2. Description of the Related Art An optical measuring device that can measure the distance to an object in a non-contact manner using light such as laser light is known. Such an optical measuring device is not only for measuring the distance to an object, but also for various uses such as measuring the surface shape of an object and measuring the thickness of a thin film.

このような光学的測定装置としては、例えば、レーザー光を物体の表面に対して斜めに照射し、その反射光が到達した位置に基づいて、表面までの距離を三角測量の原理で算出するものが知られている。このような方式の光学的測定装置は装置構成が比較的単純であるため、安価な測定装置として広く普及している。しかしながら、反射面の傾きが距離の測定値に直接影響してしまう方式であるため、測定対象である物体の表面が平坦でない場合には測定誤差が大きくなる。   As such an optical measuring device, for example, laser light is irradiated obliquely to the surface of an object, and the distance to the surface is calculated based on the principle of triangulation based on the position where the reflected light has reached. It has been known. Such an optical measuring apparatus is widely used as an inexpensive measuring apparatus because the apparatus configuration is relatively simple. However, since the tilt of the reflecting surface directly affects the distance measurement value, the measurement error increases when the surface of the object to be measured is not flat.

これに対し、物体の表面が平坦でない場合にも用いることのできる測定装置として、光の干渉を利用する方式の光学的測定装置が提案されている。例えば、下記特許文献1に記載された光学的測定装置では、物体の被測定点に光を照射して反射させ、その反射光が、干渉縞の検出面であるCCDイメージセンサに到達するような構成となっている。   On the other hand, as a measurement apparatus that can be used even when the surface of an object is not flat, an optical measurement apparatus that uses light interference has been proposed. For example, in the optical measuring apparatus described in Patent Document 1 below, light is irradiated to a measurement point of an object and reflected, and the reflected light reaches a CCD image sensor which is an interference fringe detection surface. It has a configuration.

被測定点とCCDイメージセンサとの間には光学レンズ系が配置されており、反射光は当該光学レンズ系を通ってCCDイメージセンサに到達する。光学レンズ系は、被測定点からの反射光が複数の光路をそれぞれ通過した後、CCDイメージセンサに重ねて照射されるように構成されたものである。それぞれの光路の光路長は互いに異なっているため、CCDイメージセンサ上には光路差に起因して干渉縞が生じる。   An optical lens system is disposed between the measurement point and the CCD image sensor, and the reflected light reaches the CCD image sensor through the optical lens system. The optical lens system is configured such that the reflected light from the point to be measured passes through a plurality of optical paths and is then irradiated on the CCD image sensor. Since the optical path lengths of the respective optical paths are different from each other, interference fringes are generated on the CCD image sensor due to the optical path difference.

当該干渉縞の縞間隔は、被測定点とCCDイメージセンサとの距離に応じて変化する。従って、この光学的測定装置では、CCDイメージセンサの出力から得られた縞間隔に基づいて、被測定点までの距離が算出される。   The fringe spacing of the interference fringes changes according to the distance between the measurement point and the CCD image sensor. Therefore, in this optical measuring device, the distance to the measurement point is calculated based on the fringe spacing obtained from the output of the CCD image sensor.

特開2004−28977号公報JP 2004-28977 A

互いに光路長の異なる複数の光路を生じさせるために配置される光学レンズ系は、精密な研磨加工を要する多重焦点レンズや球体レンズ等によって構成される。このため、一般に高価であり、また精密な組み立てを必要とするものである。   An optical lens system arranged to generate a plurality of optical paths having different optical path lengths is configured by a multifocal lens, a spherical lens, or the like that requires precise polishing. For this reason, it is generally expensive and requires precise assembly.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成としながらも、物体までの距離を正確に測定することができる光学的測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical measurement apparatus that can accurately measure the distance to an object while having a simple configuration.

上記課題を解決するために、本発明に係る光学的測定装置は、物体に光を照射して反射させ、その反射光に基づいて物体までの距離を測定する光学的測定装置であって、物体に照射する光を発生させる光源と、前記光源と前記物体との間に配置され、前記光源からの光を前記物体の被測定点に集光させる集光手段と、前記被測定点からの反射光の一部が直接入射するように配置された平坦面である第一受光面と、前記反射光の一部を更に反射して前記第一受光面に入射させるよう、前記第一受光面に対して垂直に配置された第一反射面と、前記第一受光面に生じた干渉縞の縞間隔を測定する第一干渉縞測定手段と、を備え、前記第一干渉縞測定手段で測定された縞間隔に基づいて、前記第一受光面を含む平面から前記被測定点までの距離を算出することを特徴としている。   In order to solve the above problems, an optical measurement apparatus according to the present invention is an optical measurement apparatus that irradiates and reflects light on an object, and measures the distance to the object based on the reflected light. A light source for generating light to irradiate the light, a condensing means disposed between the light source and the object, for condensing the light from the light source on the measurement point of the object, and reflection from the measurement point A first light-receiving surface which is a flat surface arranged so that a part of the light is directly incident on the first light-receiving surface, and a part of the reflected light is further reflected and incident on the first light-receiving surface. A first reflection surface arranged perpendicularly to the first light receiving surface, and first interference fringe measurement means for measuring the fringe spacing of the interference fringes generated on the first light receiving surface, and measured by the first interference fringe measurement means. The distance from the plane including the first light receiving surface to the measured point is calculated based on the fringe spacing. It is characterized in that.

本発明に係る光学的測定装置は、物体に光を照射して反射させ、その反射光によって生じた干渉縞の縞間隔に基づいて、物体までの距離を測定するものである。本発明に係る光学的測定装置は、光源と、集光手段と、第一受光面と、第一反射面とを備えている。   The optical measurement apparatus according to the present invention measures the distance to an object based on the fringe spacing of interference fringes generated by the reflected light by irradiating the object with light. The optical measuring device according to the present invention includes a light source, a light collecting means, a first light receiving surface, and a first reflecting surface.

光源は、物体に照射する光を発生させるものである。光源で発生する光はコヒーレント光である。集光手段は、例えば凸レンズであって、光源で発生した光を物体の一点(被測定点)に集光するためのものである。このため、物体からの光の反射(散乱)は、被測定点の一点においてのみ行われる。すなわち、物体の被測定点は、干渉縞を生じさせるためのコヒーレント光を発生させる点光源とみなすことができる。   The light source generates light that irradiates an object. The light generated by the light source is coherent light. The condensing means is, for example, a convex lens, and condenses light generated by the light source at one point (measurement point) of the object. For this reason, reflection (scattering) of light from the object is performed only at one point to be measured. That is, the measurement point of the object can be regarded as a point light source that generates coherent light for generating interference fringes.

第一受光面は、被測定点からの反射光の一部が直接入射するように配置された平坦面である。また、第一反射面は、第一受光面に対して垂直に配置されており、被測定点からの反射光の一部を更に反射して第一受光面に入射させるように配置されている。このような構成により、第一受光面には、被測定点から第一受光面に直接到達する反射光と、被測定点から第一反射面に到達し、第一反射面で反射した後で第一受光面に到達する反射光とが重ねられる。これら二つの反射光が第一受光面に到達するまでにそれぞれ辿る光路は、その光路長が互いに異なっている。このため、第一受光面には、光路差に起因して干渉縞が生じることとなる。   The first light receiving surface is a flat surface arranged so that part of the reflected light from the measurement point is directly incident. The first reflecting surface is disposed perpendicular to the first light receiving surface, and is disposed so as to further reflect a part of the reflected light from the measurement point and enter the first light receiving surface. . With such a configuration, the first light receiving surface has reflected light that directly reaches the first light receiving surface from the measured point, and after reaching the first reflecting surface from the measured point and reflected by the first reflecting surface. The reflected light reaching the first light receiving surface is superimposed. The optical paths that the two reflected lights follow before reaching the first light receiving surface have different optical path lengths. For this reason, interference fringes are generated on the first light receiving surface due to the optical path difference.

本発明に係る光学的測定装置は、第一受光面に生じた干渉縞の縞間隔を測定する第一干渉縞測定手段を更に備えている。干渉縞の縞間隔は、反射光の波長、第一反射面と被測定点との距離、及び第一受光面と被測定点との距離によって定まるものであり、特に、第一受光面と被測定点との距離に比例した大きさとなる。このため、第一干渉縞測定手段で測定された縞間隔に基づけば、第一受光面と被測定点との距離を算出することができる。   The optical measurement apparatus according to the present invention further includes first interference fringe measuring means for measuring the fringe spacing of the interference fringes generated on the first light receiving surface. The fringe spacing of the interference fringes is determined by the wavelength of the reflected light, the distance between the first reflecting surface and the measured point, and the distance between the first light receiving surface and the measured point. The size is proportional to the distance to the measurement point. For this reason, based on the fringe interval measured by the first interference fringe measuring means, the distance between the first light receiving surface and the measured point can be calculated.

以上のように、本発明に係る光学的測定装置においては、第一反射面と第一受光面とを備えるという簡単な構成によって、光路差及び干渉縞を生じさせている。物体までの距離、すなわち、第一受光面と被測定点との距離(第一受光面を含む平面から被測定点までの距離)は、当該干渉縞の縞間隔に基づいて正確に測定される。   As described above, in the optical measuring device according to the present invention, the optical path difference and the interference fringes are generated by a simple configuration including the first reflecting surface and the first light receiving surface. The distance to the object, that is, the distance between the first light receiving surface and the measured point (the distance from the plane including the first light receiving surface to the measured point) is accurately measured based on the fringe spacing of the interference fringes. .

また、本発明に係る光学的測定装置では、前記反射光の一部が直接入射するように配置された平坦面であって、前記第一受光面を含む平面と同一の平面内に配置された第二受光面と、前記反射光の一部を更に反射して前記第二受光面に入射させるよう、前記第二受光面に対して垂直に配置された第二反射面と、前記第二受光面に生じた干渉縞の縞間隔を測定する第二干渉縞測定手段と、を更に備え、前記第一受光面を含む平面に対して垂直であり、且つ前記被測定点を通る直線を中間線と定義したときにおいて、前記第一受光面と前記第二受光面とは、前記中間線を間に挟むように並んで配置されており、前記第一反射面と前記第二反射面とは、互いに平行であって、且つ、前記中間線を間に挟むように対向して配置されており、前記第一干渉縞測定手段で測定された縞間隔と、前記第二干渉縞測定手段で測定された縞間隔との平均値に基づいて、前記第一受光面及び前記第二受光面を含む平面から前記被測定点までの距離を算出することも好ましい。   Further, in the optical measuring device according to the present invention, the flat surface is disposed so that a part of the reflected light is directly incident, and is disposed in the same plane as the plane including the first light receiving surface. A second light-receiving surface, a second light-receiving surface arranged perpendicular to the second light-receiving surface so that a part of the reflected light is further reflected and incident on the second light-receiving surface, and the second light-receiving surface A second interference fringe measuring means for measuring the fringe spacing of the interference fringes generated on the surface, and a straight line that is perpendicular to the plane including the first light receiving surface and passes through the measured point is an intermediate line And the first light receiving surface and the second light receiving surface are arranged side by side with the intermediate line in between, the first reflective surface and the second reflective surface, They are parallel to each other and are disposed so as to face each other with the intermediate line in between. Based on the average value of the fringe interval measured by the fringe measuring means and the fringe interval measured by the second interference fringe measuring means, the measured object from the plane including the first light receiving surface and the second light receiving surface. It is also preferable to calculate the distance to the point.

この好ましい態様では、第二受光面と、第二反射面と、第二干渉縞測定手段とを更に備えている。第二受光面は、被測定点からの反射光の一部が直接入射するように配置された平坦面であって、第一受光面を含む平面と同一の平面内に配置されている。また、第二反射面は、第二受光面に対して垂直に配置されており、被測定点からの反射光の一部を更に反射して第二受光面に入射させるように配置されている。このような構成により、第二受光面には、被測定点から第二受光面に直接到達する反射光と、被測定点から第二反射面に到達し、第二反射面で反射した後で第二受光面に到達する反射光とが重ねられる。これら二つの反射光が第二受光面に到達するまでにそれぞれ辿る光路は、その光路長が互いに異なっている。このため、第二受光面には、光路差に起因して干渉縞が生じることとなる。このように、この好ましい態様では、第一受光面と第二受光面とのそれぞれに干渉縞が生じる。   In this preferable aspect, the apparatus further includes a second light receiving surface, a second reflecting surface, and a second interference fringe measuring unit. The second light receiving surface is a flat surface arranged so that part of the reflected light from the measurement point directly enters, and is arranged in the same plane as the plane including the first light receiving surface. The second reflecting surface is disposed perpendicular to the second light receiving surface, and is disposed so as to further reflect a part of the reflected light from the measurement point and enter the second light receiving surface. . With such a configuration, the second light receiving surface has reflected light that directly reaches the second light receiving surface from the measured point, and after reaching the second reflecting surface from the measured point and reflected by the second reflecting surface. The reflected light reaching the second light receiving surface is superimposed. The optical paths that the two reflected lights follow until reaching the second light receiving surface have different optical path lengths. For this reason, interference fringes are generated on the second light receiving surface due to the optical path difference. Thus, in this preferable aspect, interference fringes are generated on each of the first light receiving surface and the second light receiving surface.

尚、以下では説明の便宜上、第一受光面に生じた干渉縞の縞間隔、すなわち、第一干渉縞測定手段で測定された縞間隔を「第一縞間隔」と称することがある。また、第二受光面に生じた干渉縞の縞間隔、すなわち、第二干渉縞測定手段で測定された縞間隔を「第二縞間隔」と称することがある。   In the following, for convenience of explanation, the fringe interval of interference fringes generated on the first light receiving surface, that is, the fringe interval measured by the first interference fringe measuring means may be referred to as “first fringe interval”. Further, the fringe interval of the interference fringes generated on the second light receiving surface, that is, the fringe interval measured by the second interference fringe measuring means may be referred to as “second fringe interval”.

ここで、第一受光面を含む平面に対して垂直であり、且つ被測定点を通る直線(仮想的な直線である)を「中間線」と定義する。この好ましい態様においては、第一受光面と第二受光面とが、この中間線を間に挟むように並んで配置されている。また、第一反射面と第二反射面とは、互いに平行であって、且つ、上記中間線を間に挟むように対向して配置されている。   Here, a straight line (virtual straight line) that is perpendicular to the plane including the first light receiving surface and passes through the measurement point is defined as an “intermediate line”. In this preferred embodiment, the first light receiving surface and the second light receiving surface are arranged side by side so as to sandwich the intermediate line therebetween. Further, the first reflecting surface and the second reflecting surface are parallel to each other, and are arranged to face each other with the intermediate line therebetween.

上述のように、第一縞間隔は、反射光の波長、第一反射面と被測定点との距離、及び第一受光面と被測定点との距離によって定まるものである。換言すれば、第一反射面と被測定点との距離(第一反射面と中間線との距離といってもよい)が変化すると、第一縞間隔もそれに伴って変化してしまう。同様に、第二反射面と被測定点との距離(第二反射面と中間線との距離といってもよい)が変化すると、第二縞間隔もそれに伴って変化してしまう。   As described above, the first stripe interval is determined by the wavelength of the reflected light, the distance between the first reflecting surface and the measured point, and the distance between the first light receiving surface and the measured point. In other words, when the distance between the first reflecting surface and the point to be measured (which may be referred to as the distance between the first reflecting surface and the intermediate line) changes, the first fringe interval also changes accordingly. Similarly, when the distance between the second reflecting surface and the point to be measured (which may be referred to as the distance between the second reflecting surface and the intermediate line) changes, the second stripe interval also changes accordingly.

従って、例えば外力による衝撃が光学的測定装置に加えられ、第一反射面及び第二反射面が第一受光面等に対して変位してしまったような場合には、被測定点までの距離が変化していないにも拘わらずそれぞれの縞間隔が変化してしまうこととなる。すなわち、干渉縞の縞間隔に基づいて算出された被測定点までの距離が、実際の距離とは異なってしまう場合が生じ得る。   Therefore, for example, when an impact due to an external force is applied to the optical measuring device and the first reflecting surface and the second reflecting surface are displaced with respect to the first light receiving surface, etc., the distance to the point to be measured Even though there is no change, the fringe spacing will change. That is, the distance to the measurement point calculated based on the fringe spacing of the interference fringes may be different from the actual distance.

そこで、この好ましい態様では、第一縞間隔と第二縞間隔との平均値に基づいて被測定点までの距離(第一受光面及び第二受光面を含む平面から被測定点までの距離)を算出することにより、距離の算出に対して第一反射面等の変位が与える影響を低減している。   Therefore, in this preferred embodiment, the distance to the measurement point based on the average value of the first stripe interval and the second stripe interval (distance from the plane including the first light receiving surface and the second light receiving surface to the measurement point). This reduces the influence of the displacement of the first reflecting surface or the like on the distance calculation.

例えば、第一反射面が中間線に近づくように変位する一方、第二反射面が中間線から遠ざかるように変位するような場合について説明する。この場合、当該変位に伴って第一縞間隔は大きくなり、第二縞間隔は小さくなる。その結果、第一縞間隔と第二縞間隔との平均値についてはさほど変化しない。   For example, a case will be described in which the first reflecting surface is displaced so as to approach the intermediate line, while the second reflecting surface is displaced so as to be away from the intermediate line. In this case, the first fringe interval increases and the second fringe interval decreases with the displacement. As a result, the average value of the first stripe interval and the second stripe interval does not change much.

このように、第一反射面と第二反射面との変位(上記のような並行移動の他、両者が回転するような変位であってもよい)が互いに同様なものであれば、第一縞間隔の変化と第二縞間隔の変化とは互いに逆向きとなる。すなわち、一方が増加すれば他方が減少するような関係となる。   As described above, if the displacements of the first reflecting surface and the second reflecting surface (the parallel movement as described above may be such a displacement that both rotate) are the same as each other, The change in the stripe interval and the change in the second stripe interval are opposite to each other. That is, when one increases, the other decreases.

従って、第一縞間隔と第二縞間隔との平均値に基づいて距離を算出することにより、距離の算出に対して第一反射面等の変位が与える影響が低減される。このように、この好ましい態様によれば、距離の測定精度を更に向上させることができる。   Therefore, by calculating the distance based on the average value of the first stripe interval and the second stripe interval, the influence of the displacement of the first reflecting surface or the like on the calculation of the distance is reduced. Thus, according to this preferable aspect, the distance measurement accuracy can be further improved.

また、本発明に係る光学的測定装置では、前記第一反射面と前記第二反射面とは、それぞれから前記中間線までの距離が互いに等しくなる位置に配置されていることも好ましい。   In the optical measuring device according to the present invention, it is also preferable that the first reflecting surface and the second reflecting surface are arranged at positions where the distances from the first reflecting surface and the intermediate line are equal to each other.

この好ましい態様では、第一反射面と第二反射面とは、それぞれから中間線までの距離が互いに等しくなる位置に配置されている。換言すれば、被測定点までの距離を測定するように光学的測定装置を配置した状態において、第一反射面と中間線との距離、及び第二反射面と中間線との距離が互いに等しくなるように、光学的測定装置の内部における第一反射面の位置及び第二反射面の位置が決定されている。   In this preferred embodiment, the first reflecting surface and the second reflecting surface are arranged at positions where the distances from the first reflecting surface and the intermediate line are equal to each other. In other words, in the state where the optical measuring device is arranged to measure the distance to the measurement point, the distance between the first reflecting surface and the intermediate line and the distance between the second reflecting surface and the intermediate line are equal to each other. Thus, the position of the first reflecting surface and the position of the second reflecting surface in the optical measuring device are determined.

第一反射面及び第二反射面をこのように配置することにより、第一反射面及び第二反射面が変位してしまった場合における、第一縞間隔と第二縞間隔との平均値の変化が更に抑制される。当該平均値に基づいて距離を算出する際における、第一反射面等の変位の影響を低減することができ、距離の測定精度を更に向上させることができる。   By arranging the first reflecting surface and the second reflecting surface in this way, the average value of the first stripe interval and the second stripe interval when the first reflecting surface and the second reflecting surface are displaced. The change is further suppressed. When calculating the distance based on the average value, the influence of the displacement of the first reflecting surface or the like can be reduced, and the distance measurement accuracy can be further improved.

また、本発明に係る光学的測定装置では、前記光源から発生する光に対して透明な材質からなり、前記反射光がその内部を通過するように配置された透明体を備えており、前記第一反射面及び前記第二反射面は、いずれも、前記透明体の表面に形成された平坦面であることも好ましい。   Further, the optical measuring device according to the present invention comprises a transparent body made of a material transparent to the light generated from the light source, and arranged so that the reflected light passes through the inside thereof. Both the one reflecting surface and the second reflecting surface are preferably flat surfaces formed on the surface of the transparent body.

この好ましい態様では、光源から発生する光に対して透明な材質からなる透明体を、被測定点からの反射光がその内部を通過するように配置している。被測定点からの反射光は、透明体の内部を通過した後に第一受光面又は第二受光面に到達する。   In this preferred embodiment, a transparent body made of a material transparent to the light generated from the light source is arranged so that the reflected light from the measurement point passes through the inside thereof. The reflected light from the point to be measured reaches the first light receiving surface or the second light receiving surface after passing through the inside of the transparent body.

また、第一反射面及び第二反射面は、いずれも、上記透明体の表面に形成された平坦面である。換言すれば、透明体はその表面において互いに平行且つ対向している二つの平坦面を有しており、それぞれの平坦面が第一反射面及び第二反射面となっている。   Moreover, both a 1st reflective surface and a 2nd reflective surface are flat surfaces formed in the surface of the said transparent body. In other words, the transparent body has two flat surfaces that are parallel and opposed to each other on the surface thereof, and the respective flat surfaces are a first reflecting surface and a second reflecting surface.

このような構成とすることにより、第一反射面と第二反射面との相対的な位置関係は常に一定に維持される。すなわち、第一反射面と第二反射面とは常に一体であるから、両者に生じる変位は常に同一となる。このため、透明体が変位したとしても、第一縞間隔と第二縞間隔との平均値はほとんど変化しない。その結果、当該平均値に基づいて距離を算出する際における、第一反射面等の変位の影響を殆ど無くすことができ、距離の測定精度を更に向上させることができる。   By setting it as such a structure, the relative positional relationship of a 1st reflective surface and a 2nd reflective surface is always maintained constant. That is, since the first reflecting surface and the second reflecting surface are always integral, the displacements generated in both are always the same. For this reason, even if the transparent body is displaced, the average value of the first stripe interval and the second stripe interval hardly changes. As a result, when the distance is calculated based on the average value, the influence of the displacement of the first reflecting surface or the like can be almost eliminated, and the distance measurement accuracy can be further improved.

また、本発明に係る光学的測定装置では、前記第一反射面及び前記第一受光面に到達する全ての前記反射光が前記被測定点と前記第一反射面との間における一点を通過するように、前記反射光を集光させる集光手段を更に備えたことも好ましい。   In the optical measuring device according to the present invention, all the reflected light that reaches the first reflecting surface and the first light receiving surface passes through one point between the measured point and the first reflecting surface. As described above, it is preferable to further include a condensing means for condensing the reflected light.

物体や光学的測定装置が配置される環境等の制約によって、第一受光面から被測定点までの距離は自由に設定できない場合が多い。例えば、真空チャンバー内に配置された物体までの距離を測定する場合には、光学的測定装置を真空チャンバーの内部に配置することができないため、第一受光面から被測定点までの距離をある程度長くとる必要がある。   In many cases, the distance from the first light receiving surface to the point to be measured cannot be freely set due to constraints such as the environment in which the object and the optical measuring device are arranged. For example, when measuring the distance to an object placed in a vacuum chamber, the optical measuring device cannot be placed inside the vacuum chamber, so the distance from the first light receiving surface to the point to be measured is somewhat Need to take longer.

ところで、既に述べたように、第一縞間隔は第一受光面と被測定点との距離によって定まるものであり、第一反射面と被測定点との距離が長いほど第一縞間隔は広くなる。   By the way, as already described, the first stripe interval is determined by the distance between the first light receiving surface and the measurement point, and the longer the distance between the first reflection surface and the measurement point, the wider the first stripe interval. Become.

このため、第一受光面から被測定点までの距離に対する制約によっては、(当該距離を短くできないために)第一縞間隔が第一受光面の大きさに比べて大きくなり過ぎてしまい、第一縞間隔を正確に測定することが困難となってしまう場合がある。逆に、(当該距離を長くできないために)第一縞間隔が第一干渉縞測定手段の測定分解能に比べて小さくなり過ぎてしまい、やはり第一縞間隔を正確に測定することが困難となってしまう場合もある。   For this reason, depending on the restriction on the distance from the first light receiving surface to the measurement point, the first fringe interval becomes too large compared to the size of the first light receiving surface (because the distance cannot be shortened). It may be difficult to accurately measure the stripe spacing. Conversely, the first fringe interval becomes too small compared to the measurement resolution of the first interference fringe measuring means (because the distance cannot be increased), and it is difficult to accurately measure the first fringe interval. There is also a case.

このように、環境等の制約を満たすように物体及び光学的測定装置を配置することと、第一受光面から被測定点までの距離を所望の精度で測定することとを、両立できない場合が生じ得る。また、環境等の制約によって測定可能な距離の範囲が固定されるということであるから、第一受光面から被測定点までの距離が大きく変動した際に、距離の測定が不可能になってしまう場合も生じ得る。   As described above, there are cases where it is not possible to achieve both the arrangement of the object and the optical measuring device so as to satisfy the constraints of the environment and the like, and the measurement of the distance from the first light receiving surface to the measurement point with a desired accuracy. Can occur. In addition, since the range of distance that can be measured is fixed due to environmental constraints, it becomes impossible to measure the distance when the distance from the first light receiving surface to the point to be measured varies greatly. May occur.

これを解決するために、この好ましい態様では、反射光を集光させる集光手段を更に備えている。集光手段は、第一反射面及び第一受光面に到達する全ての反射光が、被測定点と第一反射面との間における一点(以下、「集光点」とも称する)を通過するように、反射光を集光させるものである。   In order to solve this problem, the preferable aspect further includes a light collecting means for collecting the reflected light. In the condensing means, all the reflected light that reaches the first reflecting surface and the first light receiving surface passes through one point (hereinafter also referred to as “condensing point”) between the measurement point and the first reflecting surface. As described above, the reflected light is collected.

このような構成とした場合、上記集光点の位置が、第一受光面に干渉縞を生じさせる点光源の位置ということになる。すなわち、第一縞間隔に基づいて直接的に算出される点光源までの距離は、第一受光面から上記集光点までの距離ということになる。従って、第一受光面から被測定点までの距離は、第一受光面から集光点までの距離に対し、集光点から被測定点までの距離を加算することにより算出することができる。尚、集光点から被測定点までの距離は、例えば凸レンズである集光手段の焦点距離と、集光手段から集光点までの距離に基づいて算出される。   In the case of such a configuration, the position of the condensing point is the position of the point light source that generates interference fringes on the first light receiving surface. That is, the distance to the point light source that is directly calculated based on the first fringe interval is the distance from the first light receiving surface to the condensing point. Therefore, the distance from the first light receiving surface to the measurement point can be calculated by adding the distance from the light collection point to the measurement point to the distance from the first light reception surface to the light collection point. Note that the distance from the condensing point to the point to be measured is calculated based on the focal length of the condensing unit that is, for example, a convex lens, and the distance from the condensing unit to the condensing point.

集光点から被測定点までの距離は、集光手段の選び方によって自由に設定することができる。これにより、第一受光面を含む面から被測定点までの距離を変更することなく、第一縞間隔の大きさを適切なものとすることができる。換言すれば、環境等の制約を満たすように物体及び光学的測定装置を配置することと、第一受光面から被測定点までの距離を所望の精度で測定することとを両立させることができる。   The distance from the condensing point to the point to be measured can be freely set depending on how the condensing means is selected. Thereby, the magnitude | size of a 1st fringe space | interval can be made appropriate, without changing the distance from the surface containing a 1st light-receiving surface to a to-be-measured point. In other words, it is possible to achieve both the arrangement of the object and the optical measuring device so as to satisfy the constraints such as the environment and the measurement of the distance from the first light receiving surface to the measurement point with a desired accuracy. .

また、例えば凸レンズである集光手段の縦倍率を変更することにより、集光手段から被測定点までの距離の変動と、集光点の位置変動との関係を変更することができる。このような関係は、第一受光面から被測定点までの距離の変動と、第一縞間隔の変動との関係ということもできる。縦倍率を大きくすれば、距離の測定分解能が向上する。縦倍率を小さくすれば、距離の測定分解能は下がるが、測定可能な距離の範囲は広くなる。これを利用すれば、第一受光面から被測定点までの距離が大きく変動するような場合であっても、当該変動範囲の全体を測定可能な範囲に収めることができる。   Further, for example, by changing the vertical magnification of the condensing unit that is a convex lens, the relationship between the variation in the distance from the condensing unit to the measurement point and the positional variation of the condensing point can be changed. Such a relationship can also be referred to as a relationship between a variation in the distance from the first light receiving surface to the measurement point and a variation in the first fringe interval. Increasing the vertical magnification improves the distance measurement resolution. If the vertical magnification is reduced, the distance measurement resolution is lowered, but the range of measurable distances is widened. By utilizing this, even if the distance from the first light receiving surface to the point to be measured varies greatly, the entire variation range can be accommodated in the measurable range.

また、本発明に係る光学的測定装置では、前記第一反射面、前記第二反射面、前記第一受光面、及び前記第二受光面に到達する全ての前記反射光が前記被測定点と前記第一反射面との間における一点を通過するように、前記反射光を集光させる集光手段を更に備えたことも好ましい。   In the optical measuring device according to the present invention, all the reflected light reaching the first reflecting surface, the second reflecting surface, the first light receiving surface, and the second light receiving surface are It is also preferable to further include a condensing unit that condenses the reflected light so as to pass through one point between the first reflecting surface and the first reflecting surface.

このような態様とすることにより、第二反射面及び前記第二受光面を備えた構成の光学的測定装置においても、第一受光面(及び第二受光面)から被測定点までの距離を変更することなく、第一縞間隔及び第二縞間隔の大きさを適切なものとすることができる。換言すれば、環境等の制約を満たすように物体及び光学的測定装置を配置することと、第一受光面(及び第二受光面)から被測定点までの距離を所望の精度で測定することとを両立させることができる。   By adopting such an aspect, even in the optical measuring apparatus having the second reflecting surface and the second light receiving surface, the distance from the first light receiving surface (and the second light receiving surface) to the measurement point is set. The size of the first stripe interval and the second stripe interval can be made appropriate without being changed. In other words, the object and the optical measurement device are arranged so as to satisfy the constraints of the environment, and the distance from the first light receiving surface (and the second light receiving surface) to the measurement point is measured with a desired accuracy. Can be made compatible.

本発明によれば、簡単な構成としながらも、物体までの距離を正確に測定することができる光学的測定装置が提供される。   According to the present invention, there is provided an optical measuring device capable of accurately measuring a distance to an object while having a simple configuration.

本発明の第一実施形態に係る光学的測定装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the optical measuring device which concerns on 1st embodiment of this invention. 図1に示した光学的測定装置によって物体までの距離を測定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to measure the distance to an object with the optical measuring device shown in FIG. 本発明の第二実施形態に係る光学的測定装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the optical measuring device which concerns on 2nd embodiment of this invention. 図3に示した光学的測定装置が備えるガラスロッドを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the glass rod with which the optical measuring device shown in FIG. 3 is provided. 図3に示した光学的測定装置によって物体までの距離を測定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to measure the distance to an object with the optical measuring device shown in FIG. 図3に示した光学的測定装置によって物体までの距離を測定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to measure the distance to an object with the optical measuring device shown in FIG. 本発明の第三実施形態に係る光学的測定装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the optical measuring device which concerns on 3rd embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.

本実施形態に係る光学的測定装置1は、物体Mに光を照射して反射させ、その反射光に基づいて物体Mまでの距離を測定する装置である。図1(A)は、光学的測定装置1の構成を模式的に示している。図1(A)に示したように、光学的測定装置1は、光源10と、集光レンズ11と、CCDイメージセンサ20と、ミラー30とを備えている。尚、光学的測定装置1はこれらを内部に収納するケーシングを更に備えているが、図1(A)ではその図示を省略している。   The optical measuring device 1 according to the present embodiment is a device that irradiates and reflects light on an object M and measures the distance to the object M based on the reflected light. FIG. 1A schematically shows the configuration of the optical measuring device 1. As shown in FIG. 1A, the optical measuring device 1 includes a light source 10, a condenser lens 11, a CCD image sensor 20, and a mirror 30. Although the optical measuring device 1 further includes a casing for housing these, the illustration thereof is omitted in FIG.

光源10は、単一波長の光(単色光)を発し、当該光を物体Mの表面に向けて照射する装置である。光源10としては、半導体レーザー装置やヘリウムネオンレーザ等、コヒーレントな光を発する種々の装置を用いることができる。   The light source 10 is a device that emits light of a single wavelength (monochromatic light) and irradiates the light toward the surface of the object M. As the light source 10, various devices that emit coherent light, such as a semiconductor laser device and a helium neon laser, can be used.

集光レンズ11は凸レンズであって、光源10が発した光を、物体Mの表面における一点(以下、「被測定点」と称する)に集光させる。集光レンズ11は、必ずしも凸レンズである必要はなく、光源10が発した光を被測定点Aに集光させる種々の光学素子を用いることができる。   The condenser lens 11 is a convex lens, and condenses the light emitted from the light source 10 at one point on the surface of the object M (hereinafter referred to as “measurement point”). The condensing lens 11 is not necessarily a convex lens, and various optical elements that condense the light emitted from the light source 10 onto the measurement point A can be used.

集光レンズ11は本発明の「集光手段」に該当するものである。尚、本発明を実施するに当たっては、単色光を物体Mの一点に照射することができればよく、集光手段と光源とを必ずしも別体として備える必要はない。例えば、光源10が半導体レーザー装置であって、一点に向けて直進するレーザー光が光源10から放射されるのであれば、集光レンズ11は配置する必要がない。この場合には、当該半導体レーザー装置は、本発明の「光源」と「集光手段」とを一体化したものということができる。   The condensing lens 11 corresponds to the “condensing means” of the present invention. In carrying out the present invention, it is only necessary to irradiate one point of the object M with monochromatic light, and it is not always necessary to provide the light collecting means and the light source as separate bodies. For example, if the light source 10 is a semiconductor laser device and laser light that goes straight toward one point is emitted from the light source 10, the condensing lens 11 does not need to be arranged. In this case, it can be said that the semiconductor laser device is an integration of the “light source” and the “condensing means” of the present invention.

CCDイメージセンサ20は、平坦な受光面SSを有しており、当該受光面SSを被測定点Aに向けて配置されている。光源10から発せられて被測定点Aに到達し被測定点Aで反射(拡散反射)された光(反射光)の一部は、CCDイメージセンサ20の受光面SSに直接到達する。   The CCD image sensor 20 has a flat light receiving surface SS, and is arranged with the light receiving surface SS facing the measurement point A. A part of the light (reflected light) emitted from the light source 10 and reaching the measurement point A and reflected (diffuse reflection) at the measurement point A directly reaches the light receiving surface SS of the CCD image sensor 20.

ここで、受光面SSを含む平面に対して垂直であり、且つ被測定点Aを通る直線(仮想的な直線である)を、説明の便宜のために中間線LCと定義する。尚、図1では、中間線LCと受光面SSとが受光面SSの中央において交わるような配置の例を示しているが、中間線LCと受光面SSとが交わらないような配置もありうる。   Here, a straight line (virtual straight line) that is perpendicular to the plane including the light receiving surface SS and passes through the measurement point A is defined as an intermediate line LC for convenience of explanation. Although FIG. 1 shows an example of an arrangement in which the intermediate line LC and the light receiving surface SS intersect at the center of the light receiving surface SS, there may be an arrangement in which the intermediate line LC and the light receiving surface SS do not intersect. .

ミラー30は、平坦な反射面SRを有しており、当該反射面SRがCCDイメージセンサ20の受光面SSに対して垂直となるように配置されている。反射面SRは中間線LCと平行であって、且つ中間線LCと対向するように配置されている。このため、光源10から発せられて被測定点Aに到達し被測定点Aで反射(散乱)された光(反射光)の一部は、ミラー30の反射面SRで更に反射されてから、CCDイメージセンサ20の受光面SSに到達する。   The mirror 30 has a flat reflecting surface SR, and is arranged so that the reflecting surface SR is perpendicular to the light receiving surface SS of the CCD image sensor 20. The reflecting surface SR is arranged to be parallel to the intermediate line LC and to face the intermediate line LC. For this reason, after a part of the light (reflected light) emitted from the light source 10 and reaching the measurement point A and reflected (scattered) at the measurement point A is further reflected by the reflection surface SR of the mirror 30, It reaches the light receiving surface SS of the CCD image sensor 20.

このように、CCDイメージセンサ20の受光面SSには、被測定点Aから直接到達する光と、ミラー30の反射面SRから到達する光とが重ねて照射される。これらはいずれも光源10から発せられた光であるが、受光面SSに到達するまでにそれぞれが辿る光路の光路長は互いに異なっている。このため、受光面SSには、光路差に起因して干渉縞が生じることとなる。当該干渉縞の縞間隔(ピッチ)は、受光面SSから被測定点Aまでの距離に比例した大きさとなる。   Thus, the light directly reaching from the measurement point A and the light reaching from the reflecting surface SR of the mirror 30 are irradiated onto the light receiving surface SS of the CCD image sensor 20 in an overlapping manner. These are all the light emitted from the light source 10, but the optical path lengths of the optical paths that follow before reaching the light receiving surface SS are different from each other. For this reason, interference fringes are generated on the light receiving surface SS due to the optical path difference. The fringe interval (pitch) of the interference fringes has a size proportional to the distance from the light receiving surface SS to the measurement point A.

CCDイメージセンサ20には、図示しない画像処理装置が接続されている。画像処理装置は、CPU、RAM等により構成されたコンピュータシステムであって、CCDイメージセンサ20から出力される画像データを解析(例えばフーリエ変換)することにより、受光面SSに形成された干渉縞の縞間隔を算出するものである。画像処理装置は更に、算出された縞間隔に基づいて、受光面SSと被測定点Aとの距離を算出し、これを物体Mまでの距離として外部に出力する。尚、受光面SSと被測定点Aとの距離を算出するための具体的な方法については、後に説明する。   An image processing device (not shown) is connected to the CCD image sensor 20. The image processing apparatus is a computer system composed of a CPU, a RAM, and the like, and analyzes the image data output from the CCD image sensor 20 (for example, Fourier transform), thereby generating interference fringes formed on the light receiving surface SS. The fringe interval is calculated. Further, the image processing apparatus calculates the distance between the light receiving surface SS and the measured point A based on the calculated fringe interval, and outputs this to the outside as the distance to the object M. A specific method for calculating the distance between the light receiving surface SS and the measurement point A will be described later.

尚、本実施形態では、干渉縞を取得するためのセンサとしてCCDイメージセンサ20を用いた例を示すが、CCDイメージセンサ20に替えて、CMOSイメージセンサ、フォトダイオードアレイ、リニアイメージセンサ等を用いてもよい。リニアイメージセンサを用いる場合には、その配列方向が干渉縞の並ぶ方向に沿うよう配置する必要がある。   In this embodiment, an example in which the CCD image sensor 20 is used as a sensor for acquiring interference fringes is shown, but a CMOS image sensor, a photodiode array, a linear image sensor, or the like is used instead of the CCD image sensor 20. May be. When using a linear image sensor, it is necessary to arrange the arrangement direction along the direction in which interference fringes are arranged.

図1(A)では、光源10から被測定点Aに到達する光の光路と、被測定点Aから受光面SSに到達する光の光路とが完全に分離されている例を示したが、本発明の実施形態としてはこのようなものに限られない。例えば図1(B)に示したように、被測定点Aから受光面SSに到達する光の光路上にハーフミラー12を配置し、光源10から当該ハーフミラー12に向けて光を照射することとしてもよい。この場合には、光源10から発せられた光はハーフミラー12で反射され、被測定点Aに照射される。また、被測定点Aで反射(散乱)された光の一部は、ハーフミラーを透過して受光面SSに到達する。   1A shows an example in which the optical path of light reaching the measurement point A from the light source 10 and the optical path of light reaching the light receiving surface SS from the measurement point A are completely separated. Embodiments of the present invention are not limited to this. For example, as shown in FIG. 1B, the half mirror 12 is arranged on the optical path of the light reaching the light receiving surface SS from the measurement point A, and light is emitted from the light source 10 toward the half mirror 12. It is good. In this case, the light emitted from the light source 10 is reflected by the half mirror 12 and applied to the point A to be measured. Further, part of the light reflected (scattered) at the measurement point A passes through the half mirror and reaches the light receiving surface SS.

また、受光面SSにおいて形成される干渉縞をより明瞭なものとするために、光源と被測定点Aとの間の光路上、又は被測定点Aと受光面SSとの間の光路上に、偏光板を配置してもよい。   Further, in order to make the interference fringes formed on the light receiving surface SS clearer, on the optical path between the light source and the measured point A or on the optical path between the measured point A and the light receiving surface SS. A polarizing plate may be disposed.

続いて、図2を参照しながら、受光面SSと被測定点Aとの距離を算出するための具体的な方法について説明する。図2は、光学的測定装置1によって物体Mまでの距離を測定する方法を説明するための図であって、物体Mの被測定点Aで反射された光の経路を模式的に示している。   Next, a specific method for calculating the distance between the light receiving surface SS and the measured point A will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a method of measuring the distance to the object M by the optical measuring device 1, and schematically shows the path of light reflected from the measurement point A of the object M. .

図2では、中間線LCに沿って被測定点Aから受光面SSに向かう方向をx方向としている。また、x方向に垂直であって、被測定点Aから反射面SRを含む面に向かう方向をy方向としている。また、被測定点Aから反射面SRを含む面に下した垂線の足を原点Oとし、当該原点Oからx方向に沿ってx座標軸を設定している。同様に、原点Oからy方向に沿ってy座標軸を設定している。   In FIG. 2, the direction from the measurement point A toward the light receiving surface SS along the intermediate line LC is the x direction. Further, the direction perpendicular to the x direction and going from the measurement point A to the surface including the reflection surface SR is defined as the y direction. Further, the origin of the perpendicular line drawn from the point A to be measured to the surface including the reflection surface SR is defined as the origin O, and the x coordinate axis is set along the x direction from the origin O. Similarly, the y coordinate axis is set along the y direction from the origin O.

図2には、被測定点Aから受光面SSに直接到達する反射光のうち、受光面SS上の一点である点Bに到達する光の光路を特に示している。受光面SSを含む面から被測定点Aまでの距離をdとし、反射面SRを含む面から被測定点Aまでの距離をW/2とすれば、この光路の光路長Laと点Bのy座標(y)との関係は以下の式(1)で表される。
FIG. 2 particularly shows an optical path of light that reaches a point B that is one point on the light receiving surface SS among the reflected light that directly reaches the light receiving surface SS from the point A to be measured. If the distance from the surface including the light receiving surface SS to the measurement point A is d and the distance from the surface including the reflection surface SR to the measurement point A is W / 2, the optical path length La of this optical path and the point B The relationship with the y coordinate (y) is expressed by the following equation (1).

また、被測定点Aからミラー30の反射面SRに到達し、反射面SRで更に反射されてから受光面SS上の点Bに到達する光について検討する。このような光が辿る光路の光路長Lbは、反射面SRを含む面について被測定点A(0,−W/2)と対称となる点A1(0,W/2)から発せられ、直線的な光路を辿って点B(d,y)に到達するような光路の光路長と同一である。従って、この光路長Lbと点Bのy座標(y)との関係は以下の式(2)で表される。

従って、点Bに到達する二つの光の光路差は、

となる。
Further, the light that reaches the reflection surface SR of the mirror 30 from the measurement point A, is further reflected by the reflection surface SR, and then reaches the point B on the light receiving surface SS will be considered. The optical path length Lb of the optical path followed by such light is emitted from a point A1 (0, W / 2) that is symmetric with respect to the measured point A (0, -W / 2) with respect to the plane including the reflecting surface SR. It is the same as the optical path length of the optical path that reaches the point B (d, y) by following a typical optical path. Accordingly, the relationship between the optical path length Lb and the y coordinate (y) of the point B is expressed by the following equation (2).

Therefore, the optical path difference between the two lights reaching point B is

It becomes.

上記光路差に起因して、点Bにおいて光の干渉が生じる。上記のように、光路差はyの関数となっているため、yの値によって当該部分(点B)における干渉縞の明暗が変化する。光源10から発せられる光の波長をλとすれば、上記の光路差によって受光面SSに生じる干渉縞の縞間隔p1は、

となる。ここで、光路長La及びLbはいずれもWに比べて十分に大きく、それぞれdに等しいと近似することができる。このため、上記の式(4)を変形することによって以下の式(5)が得られる。
Light interference occurs at point B due to the optical path difference. As described above, since the optical path difference is a function of y, the brightness of the interference fringes in the portion (point B) varies depending on the value of y. If the wavelength of the light emitted from the light source 10 is λ, the fringe spacing p1 of the interference fringes generated on the light receiving surface SS due to the optical path difference is

It becomes. Here, both of the optical path lengths La and Lb are sufficiently larger than W and can be approximated to be equal to d. Therefore, the following equation (5) is obtained by modifying the above equation (4).

このように、受光面SSに生じる干渉縞の縞間隔p1(画像処理装置によって算出される値)がわかれば、受光面SSを含む面から被測定点Aまでの距離(d)を、より詳しくは、受光面SSを含む面に対する法線ベクトルのうち被測定点Aを通るものを想定したとき、当該法線ベクトルと受光面SSを含む面との交点から被測定点Aまでの長さを、受光面SSを含む面から被測定点Aまでの距離(d)として、式(5)によって算出することができる。   Thus, if the fringe spacing p1 (value calculated by the image processing device) of the interference fringes generated on the light receiving surface SS is known, the distance (d) from the surface including the light receiving surface SS to the point A to be measured is described in more detail. Is assumed to be the length from the intersection of the normal vector and the surface including the light receiving surface SS to the measured point A, assuming that the normal vector with respect to the surface including the light receiving surface SS passes through the measured point A. The distance (d) from the surface including the light receiving surface SS to the point A to be measured can be calculated by Expression (5).

以上のように、本実施形態に係る光学的測定装置1では、反射面SR(第一反射面)と受光面SS(第一受光面)とを備えるという簡単な構成によって、光源10から発せられた光の光路差及び干渉縞を生じさせている。物体Mまでの距離、すなわち、受光面SSを含む平面から被測定点Aまでの距離は、当該干渉縞の縞間隔に基づいて正確に測定される。   As described above, the optical measurement device 1 according to the present embodiment emits light from the light source 10 with a simple configuration including the reflection surface SR (first reflection surface) and the light reception surface SS (first light reception surface). The optical path difference and interference fringes of the generated light are generated. The distance to the object M, that is, the distance from the plane including the light receiving surface SS to the measurement point A is accurately measured based on the fringe spacing of the interference fringes.

ところで、上記の式(5)を見れば明らかなように、受光面SSを含む面から被測定点Aまでの距離(d)の算出値は、Wの値に応じて変化してしまう可能性がある。例えば、光学的測定装置の組み立て時におけるミスや、外力による衝撃が光学的測定装置1に加えられ、光学レンズ系の位置が当初の設計位置からずれてしまう、例えば反射面SRがy方向に変位してしまった場合(Wが当初よりも大きくなってしまった場合)には、干渉縞の縞間隔に基づいて算出される距離と、実際の距離との関係が変化することとなるため、dと縞間隔p1との関係が変化してしまう。その結果、受光面SSを含む平面から被測定点Aまでの距離(d)を正確に算出することができなくなってしまう。   By the way, as apparent from the above equation (5), the calculated value of the distance (d) from the surface including the light receiving surface SS to the measurement point A may change depending on the value of W. There is. For example, mistakes during assembly of the optical measuring device or impact due to external force are applied to the optical measuring device 1, and the position of the optical lens system is displaced from the original design position. For example, the reflecting surface SR is displaced in the y direction. If this happens (when W becomes larger than the initial value), the relationship between the distance calculated based on the fringe spacing of the interference fringe and the actual distance will change. And the fringe spacing p1 change. As a result, the distance (d) from the plane including the light receiving surface SS to the measurement point A cannot be accurately calculated.

そこで、このような問題を解決することのできる実施形態として、以下では本発明の第二実施形態に係る光学的測定装置1aについて説明する。図3は、光学的測定装置1aの構成を模式的に示した図であって、物体Mの被測定点Aで反射された光の経路を模式的に示している。図2と図3とを対比すれば明らかなように、光学的測定装置1aは、CCDイメージセンサ20aが一対の受光面(第一受光面SS1、第二受光面SS2)を有する点、及び、一対のミラー(第一ミラー31、第二ミラー32)を備えた点において光学的測定装置1と異なっており、その他の構成については光学的測定装置1と同様である。   Therefore, as an embodiment capable of solving such a problem, an optical measuring device 1a according to a second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the optical measuring device 1a, and schematically showing the path of light reflected from the measurement point A of the object M. As shown in FIG. As apparent from the comparison between FIG. 2 and FIG. 3, the optical measurement apparatus 1a includes a CCD image sensor 20a having a pair of light receiving surfaces (first light receiving surface SS1, second light receiving surface SS2), and The optical measurement apparatus 1 is different from the optical measurement apparatus 1 in that it includes a pair of mirrors (first mirror 31 and second mirror 32), and the other configuration is the same as that of the optical measurement apparatus 1.

図3に示したように、光学的測定装置1aのCCDイメージセンサ20aは、一対の受光面である第一受光面SS1及び第二受光面SS2を有している。これらはいずれも平坦な受光面であって、同一平面上においてy方向に並んで配置されている。中間線LCは、第一受光面SS1と第二受光面SS2との境界部分においてCCDイメージセンサ20aと交わっている。第一受光面SS1は中間線LCよりも+y方向側(図3では下方側)に配置されており、第二受光面SS2は中間線LCよりも−y方向側(図3では上方側)に配置されている。   As shown in FIG. 3, the CCD image sensor 20a of the optical measuring device 1a has a first light receiving surface SS1 and a second light receiving surface SS2 which are a pair of light receiving surfaces. These are all flat light-receiving surfaces and are arranged side by side in the y direction on the same plane. The intermediate line LC intersects with the CCD image sensor 20a at the boundary between the first light receiving surface SS1 and the second light receiving surface SS2. The first light receiving surface SS1 is arranged on the + y direction side (lower side in FIG. 3) from the intermediate line LC, and the second light receiving surface SS2 is on the −y direction side (upper side in FIG. 3) from the intermediate line LC. Has been placed.

CCDイメージセンサ20aはその受光面(第一受光面SS1及び第二受光面SS2)を被測定点Aに向けて配置されている。光源10から発せられて被測定点Aに到達し被測定点Aで反射(散乱)された光(反射光)は、その一部が第一受光面SS1に直接到達し、その一部が第二受光面SS2に直接到達する。   The CCD image sensor 20a is arranged with its light receiving surfaces (the first light receiving surface SS1 and the second light receiving surface SS2) facing the measurement point A. A part of the light (reflected light) emitted from the light source 10 and reaching the measurement point A and reflected (scattered) at the measurement point A directly reaches the first light receiving surface SS1, and a part of the light reaches the first light receiving surface SS1. Directly reaches the second light receiving surface SS2.

第一ミラー31は、平坦な反射面(第一反射面SR1)を有しており、第一反射面SR1がCCDイメージセンサ20aの第一受光面SS1に対して垂直となるように配置されている。第一反射面SR1は中間線LCと平行であって、中間線LCよりも+y方向側において中間線LCと対向するように配置されている。このため、光源10から発せられて被測定点Aに到達し被測定点Aで反射(散乱)された光(反射光)の一部は、第一ミラー31の第一反射面SR1で更に反射されてから、CCDイメージセンサ20aの第一受光面SS1に到達する。   The first mirror 31 has a flat reflecting surface (first reflecting surface SR1), and is arranged so that the first reflecting surface SR1 is perpendicular to the first light receiving surface SS1 of the CCD image sensor 20a. Yes. The first reflecting surface SR1 is parallel to the intermediate line LC, and is arranged to face the intermediate line LC on the + y direction side of the intermediate line LC. For this reason, a part of the light (reflected light) emitted from the light source 10 and reaching the measurement point A and reflected (scattered) at the measurement point A is further reflected by the first reflection surface SR1 of the first mirror 31. After that, it reaches the first light receiving surface SS1 of the CCD image sensor 20a.

第二ミラー32は、平坦な反射面(第二反射面SR2)を有しており、第二反射面SR2がCCDイメージセンサ20aの第二受光面SS2に対して垂直となるように配置されている。第二反射面SR2は中間線LCと平行であって、中間線LCよりも−y方向側において中間線LCと対向するように配置されている。このため、光源10から発せられて被測定点Aに到達し被測定点Aで反射(散乱)された光(反射光)の一部は、第二ミラー32の第二反射面SR2で更に反射されてから、CCDイメージセンサ20aの第二受光面SS2に到達する。   The second mirror 32 has a flat reflecting surface (second reflecting surface SR2), and is disposed so that the second reflecting surface SR2 is perpendicular to the second light receiving surface SS2 of the CCD image sensor 20a. Yes. The second reflecting surface SR2 is parallel to the intermediate line LC and is disposed to face the intermediate line LC on the −y direction side of the intermediate line LC. For this reason, a part of the light (reflected light) emitted from the light source 10 and reaching the measurement point A and reflected (scattered) at the measurement point A is further reflected by the second reflection surface SR2 of the second mirror 32. After that, it reaches the second light receiving surface SS2 of the CCD image sensor 20a.

被測定点Aまでの距離を測定するように光学的測定装置1aを配置した状態(図3の状態)においては、第一反射面SR1から中間線LCまでの距離が、第二反射面SR2から中間線LCまでの距離と等しくなっている。換言すれば、光学的測定装置1aの内部における第一ミラー31及び第二ミラー32の位置は、このような条件を満たすように決定されている。   In the state where the optical measuring device 1a is arranged so as to measure the distance to the measurement point A (state in FIG. 3), the distance from the first reflecting surface SR1 to the intermediate line LC is from the second reflecting surface SR2. It is equal to the distance to the intermediate line LC. In other words, the positions of the first mirror 31 and the second mirror 32 inside the optical measuring device 1a are determined so as to satisfy such a condition.

尚、上記のような第一ミラー31及び第二ミラー32は、互いに別体である二つのミラーをそれぞれ配置してもよい。しかし、本実施形態においては、一本のガラスロッドGLのうち互いに対向する二つの表面を、それぞれ第一ミラー31、第二ミラー32として用いている。   The first mirror 31 and the second mirror 32 as described above may be provided with two mirrors that are separate from each other. However, in the present embodiment, two surfaces facing each other in one glass rod GL are used as the first mirror 31 and the second mirror 32, respectively.

図4を参照しながら説明する。図4はガラスロッドGLを示す斜視図である。ガラスロッドGLは直方形状のガラスであって、その長手方向における一端側の端面SFを、物体Mの被測定点Aに向けて配置されている。また、長手方向における他端側の端面SBには、CCDイメージセンサ20aがその第一受光面SS1及び第二受光面SS2を当接させた状態で取り付けられている。このため、被測定点Aからの反射光は、端面SFから入射し、ガラスロッドGLの内部を通って第一受光面SS1及び第二受光面SS2に到達する。尚、ガラスロッドGLの材質はガラスに限られず、光源10が発する光に対して透明な種々の材質を用いることができる。   This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the glass rod GL. The glass rod GL is a rectangular glass, and the end surface SF on one end side in the longitudinal direction is arranged toward the measurement point A of the object M. The CCD image sensor 20a is attached to the end surface SB on the other end side in the longitudinal direction with the first light receiving surface SS1 and the second light receiving surface SS2 in contact with each other. For this reason, the reflected light from the measurement point A enters from the end surface SF, passes through the inside of the glass rod GL, and reaches the first light receiving surface SS1 and the second light receiving surface SS2. The material of the glass rod GL is not limited to glass, and various materials that are transparent to the light emitted from the light source 10 can be used.

図4に示したように、ガラスロッドGLでは、y方向に沿って対向する二つの平坦な表面がそれぞれ第一反射面SR1(第一ミラー31)及び第二反射面SR2(第二ミラー32)となっている。端面SFからガラスロッドGLの内部に入射した光の一部は、第一反射面SR1に入射して全反射された後、第一受光面SS1に到達する。同様に、端面SFからガラスロッドGLの内部に入射した光の一部は、第二反射面SR2に入射して全反射された後、第二受光面SS2に到達する。尚、ガラスロッドGLの表面のうち第一反射面SR1及び第二反射面SR2となるそれぞれの面には、金属蒸着による薄膜が形成されていてもよい。   As shown in FIG. 4, in the glass rod GL, two flat surfaces facing in the y direction are respectively a first reflecting surface SR1 (first mirror 31) and a second reflecting surface SR2 (second mirror 32). It has become. A part of the light incident on the inside of the glass rod GL from the end surface SF enters the first reflecting surface SR1 and is totally reflected, and then reaches the first light receiving surface SS1. Similarly, a part of the light incident on the inside of the glass rod GL from the end surface SF is incident on the second reflecting surface SR2 and totally reflected, and then reaches the second light receiving surface SS2. In addition, the thin film by metal vapor deposition may be formed in each surface used as the 1st reflective surface SR1 and the 2nd reflective surface SR2 among the surfaces of the glass rod GL.

尚、本実施形態における第一ミラー31及び第二ミラー32は上記のようなもの(ガラスロッドGLの一面)であるから、その厚さが観念できないものである。しかし、図3等においては説明の便宜上、それぞれが一定の厚さを有する板状のミラーであるように描いている。また、図3等においては、ガラスロッドGLのうち第一ミラー31及び第二ミラー32以外の部分の図示を省略している。   In addition, since the 1st mirror 31 and the 2nd mirror 32 in this embodiment are as above (one surface of the glass rod GL), the thickness cannot be considered. However, in FIG. 3 and the like, for convenience of explanation, each is depicted as a plate-like mirror having a certain thickness. Moreover, in FIG. 3 etc., illustration of parts other than the 1st mirror 31 and the 2nd mirror 32 among the glass rods GL is abbreviate | omitted.

このように、本実施形態においては、第一ミラー31及び第二ミラー32は互いに別体ではなく一体の物であるから、第一ミラー31と第二ミラー32との相対的な位置関係は常に一定に維持される。すなわち、外力の衝撃によってガラスロッドGLが変位したとしても、第一反射面SR1と第二反射面SR2とに生じる変位は常に同一となる。   As described above, in the present embodiment, the first mirror 31 and the second mirror 32 are not separate from each other but are integrated with each other. Therefore, the relative positional relationship between the first mirror 31 and the second mirror 32 is always constant. Maintained constant. That is, even if the glass rod GL is displaced by the impact of an external force, the displacements generated on the first reflecting surface SR1 and the second reflecting surface SR2 are always the same.

図3に戻って説明を続ける。図3では、中間線LCに沿って被測定点Aから第一受光面SS1を含む面に向かう方向をx方向としている。また、x方向に垂直であって、被測定点Aから第一反射面SR1を含む面に向かう方向をy方向としている。また、変位する前の時点における第一反射面SR1を含む面に対し、被測定点Aから下した垂線の足を原点Oとしている。当該原点Oからx方向に沿ってx座標軸を設定している。同様に、原点Oからy方向に沿ってy座標軸を設定している。以降の図面においても、上記と同様にしてx座標軸、y座標軸、及び原点Oを設定している。   Returning to FIG. 3, the description will be continued. In FIG. 3, the direction from the measurement point A toward the surface including the first light receiving surface SS1 along the intermediate line LC is the x direction. Further, the direction perpendicular to the x direction and going from the measurement point A toward the surface including the first reflecting surface SR1 is defined as the y direction. In addition, the origin of the perpendicular line that is dropped from the measurement point A is the origin O with respect to the surface including the first reflecting surface SR1 at the time before displacement. An x coordinate axis is set from the origin O along the x direction. Similarly, the y coordinate axis is set along the y direction from the origin O. In the subsequent drawings, the x coordinate axis, the y coordinate axis, and the origin O are set in the same manner as described above.

既に説明したように、CCDイメージセンサ20aの第一受光面SS1には、被測定点Aから直接到達する光と、第一ミラー31の第一反射面SR1から到達する光とが重ねて照射される。これらはいずれも光源10から発せられた光であるが、第一受光面SS1に到達するまでにそれぞれが辿る光路の光路長は互いに異なっている。このため、第一受光面SS1には、光路差に起因して干渉縞が生じることとなる。当該干渉縞の縞間隔p1は、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離に比例した大きさとなる。   As already described, the first light receiving surface SS1 of the CCD image sensor 20a is irradiated with the light directly reaching from the measurement point A and the light reaching from the first reflecting surface SR1 of the first mirror 31 in an overlapping manner. The These are all the light emitted from the light source 10, but the optical path lengths of the optical paths that follow until reaching the first light receiving surface SS1 are different from each other. For this reason, interference fringes are generated on the first light receiving surface SS1 due to the optical path difference. The fringe interval p1 of the interference fringes is proportional to the distance from the first light receiving surface SS1 to the measurement point A.

同様に、CCDイメージセンサ20aの第二受光面SS2には、被測定点Aから直接到達する光と、第二ミラー32の第二反射面SR2から到達する光とが重ねて照射される。これらはいずれも光源10から発せられた光であるが、第二受光面SS2に到達するまでにそれぞれが辿る光路の光路長は互いに異なっている。このため、第二受光面SS2には、光路差に起因して干渉縞が生じることとなる。当該干渉縞の縞間隔p2は、第二受光面SS2から被測定点Aまでの距離に比例した大きさとなる。   Similarly, the light directly reaching from the measurement point A and the light reaching from the second reflecting surface SR2 of the second mirror 32 are irradiated on the second light receiving surface SS2 of the CCD image sensor 20a in an overlapping manner. These are all the light emitted from the light source 10, but the optical path lengths of the optical paths that follow before reaching the second light receiving surface SS2 are different from each other. For this reason, interference fringes are generated on the second light receiving surface SS2 due to the optical path difference. The fringe interval p2 of the interference fringes has a size proportional to the distance from the second light receiving surface SS2 to the measurement point A.

ここで、第一受光面SS1と第二受光面SS2とが同一平面上に配置されていることと、第一反射面SR1から中間線LCまでの距離が第二反射面SR2から中間線LCまでの距離と等しいこととに鑑みれば明らかなように、縞間隔p1と縞間隔p2とは互いに等しくなる(式(5)を参照のこと)。   Here, the first light receiving surface SS1 and the second light receiving surface SS2 are arranged on the same plane, and the distance from the first reflecting surface SR1 to the intermediate line LC is from the second reflecting surface SR2 to the intermediate line LC. As apparent from the fact that it is equal to this distance, the stripe interval p1 and the stripe interval p2 are equal to each other (see equation (5)).

ところが、例えば、外力による衝撃が光学的測定装置1に加えられ、反射面SRが図3の状態から変位してしまった場合には、縞間隔p1と縞間隔p2とはそれぞれ変化し、以下に説明するように互いに異なる大きさとなってしまう。   However, for example, when an impact due to an external force is applied to the optical measuring device 1 and the reflecting surface SR is displaced from the state shown in FIG. 3, the fringe spacing p1 and the fringe spacing p2 change, respectively. As will be described, the sizes are different from each other.

このような変位の例として、ガラスロッドGLがy方向にΔyだけ変位した場合の例を説明する。すなわち、第一反射面SR1がy方向にΔyだけ並行移動し、第二反射面SR2もy方向にΔyだけ並行移動した場合の例を説明する。このとき、物体Mの位置、及びCCDイメージセンサ20aの位置は変わらないものとする。   As an example of such displacement, an example in which the glass rod GL is displaced by Δy in the y direction will be described. That is, an example will be described in which the first reflecting surface SR1 is translated in the y direction by Δy, and the second reflecting surface SR2 is also translated in the y direction by Δy. At this time, the position of the object M and the position of the CCD image sensor 20a are not changed.

図5は、光学的測定装置1aによって物体Mまでの距離を測定する方法を説明するための図である。図5では、上記のようにガラスロッドGLがΔyだけ変位した場合における、第一受光面SS1に到達する光の経路を模式的に示している。尚、同図においては、第二ミラー32の図示を省略している。また、CCDイメージセンサ20aのうち第二反射面SR2の図示を省略している。   FIG. 5 is a diagram for explaining a method of measuring the distance to the object M by the optical measuring device 1a. FIG. 5 schematically shows the path of light reaching the first light receiving surface SS1 when the glass rod GL is displaced by Δy as described above. In the figure, the second mirror 32 is not shown. Further, the second reflecting surface SR2 of the CCD image sensor 20a is not shown.

図5には、被測定点Aから第一受光面SS1に直接到達する反射光のうち、第一受光面SS1上の一点である点Bに到達する光の光路を特に示している。図2を参照しながら説明した場合と同様に、第一受光面SS1を含む面から被測定点Aまでの距離をdとし、変位する前の時点における第一反射面SR1を含む面から被測定点Aまでの距離をW/2とすれば、この光路の光路長La1と点Bのy座標(y)との関係は以下の式(6)で表される。
FIG. 5 particularly shows an optical path of light reaching point B, which is one point on the first light receiving surface SS1, out of reflected light directly reaching the first light receiving surface SS1 from the point A to be measured. As in the case described with reference to FIG. 2, the distance from the surface including the first light receiving surface SS1 to the measurement point A is d, and the measurement is performed from the surface including the first reflection surface SR1 at the time before the displacement. If the distance to the point A is W / 2, the relationship between the optical path length La1 of this optical path and the y coordinate (y) of the point B is expressed by the following equation (6).

次に、被測定点Aから第一ミラー31の第一反射面SR1に到達し、第一反射面SR1で更に反射されてから第一受光面SS1に到達する光について検討する。このような光が辿る光路の光路長Lb1は、点A2(0,W/2+2Δy)から発せられ、直線的な光路を辿って点B(d,y)に到達するような光路の光路長と同一である。従って、この光路長Lb1と点Bのy座標(y)との関係は以下の式(7)で表される。

従って、点Bに到達する二つの光の光路差は、

となる。
Next, light that reaches the first reflecting surface SR1 of the first mirror 31 from the measurement point A, is further reflected by the first reflecting surface SR1, and then reaches the first light receiving surface SS1 will be considered. The optical path length Lb1 of the optical path followed by such light is the optical path length of the optical path that is emitted from the point A2 (0, W / 2 + 2Δy) and reaches the point B (d, y) by following the linear optical path. Are the same. Accordingly, the relationship between the optical path length Lb1 and the y coordinate (y) of the point B is expressed by the following equation (7).

Therefore, the optical path difference between the two lights reaching point B is

It becomes.

上記光路差に起因して、点Bにおいて光の干渉が生じる。上記のように、光路差はyの関数となっているため、yの値によって当該部分(点B)における干渉縞の明暗が変化する。光源10から発せられる光の波長をλとすれば、上記の光路差によって第一受光面SS1に生じる干渉縞の縞間隔p1は、

となる。ただし、上記式(9)の導出に当たっては、yに比べてΔyが微小であること、及び、光路長La1及びLb1はいずれもWに比べて十分に大きく、それぞれdに等しいとみなせること、を考慮している。
Light interference occurs at point B due to the optical path difference. As described above, since the optical path difference is a function of y, the brightness of the interference fringes in the portion (point B) varies depending on the value of y. If the wavelength of the light emitted from the light source 10 is λ, the fringe spacing p1 of the interference fringes generated on the first light receiving surface SS1 by the optical path difference is

It becomes. However, in deriving the above equation (9), Δy is very small compared to y, and that optical path lengths La1 and Lb1 are both sufficiently larger than W and can be regarded as being equal to d, respectively. We are considering.

第二受光面SS2に生じる干渉縞の縞間隔をp2とすると、p2についても、上記と同様の手順によって以下のように求めることができる。

ここで、p1とp2の平均値をpとすれば、

となるが、Δyが微小量であることを考慮すれば、

となる。
Assuming that the fringe spacing of the interference fringes generated on the second light receiving surface SS2 is p2, p2 can also be obtained as follows by the same procedure as described above.

Here, if the average value of p1 and p2 is p,

However, considering that Δy is a minute amount,

It becomes.

以上のように、第一反射面SR1と第二反射面SR2とがそれぞれy方向に変位すると、当該変位によって縞間隔p1、p2の大きさはそれぞれ変化してしまう。しかし、p1とp2の平均値pの変化は無視することができる程度である。当該平均値pに基づけば、式(5)と同様の式(12)によって、第一受光面SS1を含む面から被測定点Aまでの距離(d)を算出することができる。   As described above, when the first reflecting surface SR1 and the second reflecting surface SR2 are respectively displaced in the y direction, the sizes of the stripe intervals p1 and p2 are changed by the displacement. However, the change in the average value p of p1 and p2 is negligible. Based on the average value p, the distance (d) from the surface including the first light receiving surface SS1 to the measured point A can be calculated by the same equation (12) as the equation (5).

次に、図6を参照しながら、ガラスロッドGLが微小回転した場合の例を説明する。すなわち、x座標軸及びy座標軸のいずれに対しても垂直な一つの軸を回転軸として、第一反射面SR1及び第二反射面SR2が微小回転した場合の例を説明する。図6では、点C(x1,0)を通り且つx座標軸及びy座標軸のいずれに対しても垂直な回転軸の周りに、ガラスロッドGLが角度θだけ回転した状態を示している。回転方向は、図6において反時計回りである。すなわち、第一反射面SR1のうち物体M側の端部が+y方向側に変位し、CCDイメージセンサ20a側の端部が−y方向側に変位するような回転方向である。一方、ガラスロッドGLが変位する前後で、物体Mの位置、及びCCDイメージセンサ20aの位置は変わらないものとする。   Next, an example in which the glass rod GL rotates slightly will be described with reference to FIG. That is, an example will be described in which the first reflecting surface SR1 and the second reflecting surface SR2 are slightly rotated with one axis perpendicular to both the x coordinate axis and the y coordinate axis as a rotation axis. FIG. 6 shows a state in which the glass rod GL is rotated by an angle θ around a rotation axis that passes through the point C (x1, 0) and is perpendicular to both the x coordinate axis and the y coordinate axis. The direction of rotation is counterclockwise in FIG. That is, the rotation direction is such that the end on the object M side of the first reflecting surface SR1 is displaced in the + y direction and the end on the CCD image sensor 20a is displaced in the −y direction. On the other hand, the position of the object M and the position of the CCD image sensor 20a are not changed before and after the glass rod GL is displaced.

図5の場合と同様に、図6においては第二ミラー32の図示を省略している。また、CCDイメージセンサ20aのうち第二反射面SR2の図示を省略している。図6には、被測定点Aから第一受光面SS1に直接到達する反射光のうち、第一受光面SS1上の一点である点Bに到達する光の光路を特に示している。点Bは、被測定点Aから点Cに到達した光が、第一反射面SR1で反射された後に第一受光面SS1に到達する点である。   As in the case of FIG. 5, the second mirror 32 is not shown in FIG. Further, the second reflecting surface SR2 of the CCD image sensor 20a is not shown. FIG. 6 particularly shows an optical path of light that reaches point B, which is one point on first light receiving surface SS1, out of reflected light that directly reaches first light receiving surface SS1 from point A to be measured. Point B is a point where the light that reaches point C from point A to be measured reaches first light receiving surface SS1 after being reflected by first reflecting surface SR1.

点Bのy座標をyと表記すれば、被測定点Aから第一受光面SS1に直接到達する反射光が辿る光路の光路長La1は以下の式(13)で表される。
If the y coordinate of the point B is expressed as y, the optical path length La1 of the optical path followed by the reflected light that directly reaches the first light receiving surface SS1 from the measured point A is expressed by the following equation (13).

次に、被測定点Aから第一ミラー31の第一反射面SR1に到達し、第一反射面SR1で更に反射されてから第一受光面SS1上の点Bに到達する光について検討する。このような光が辿る光路の光路長Lb1は、図6の点A3から発せられ、直線的な光路を辿って点B(d,y)に到達する場合の光路長と同一である。点A3は、変位後の第一受光面SS1を含む面について被測定点A(0,−W/2)と対称となる位置の点であり、その座標は(Wtanθ+2x1tanθ,W/2+2x1tanθ)である。 Next, light that reaches the first reflecting surface SR1 of the first mirror 31 from the measurement point A, is further reflected by the first reflecting surface SR1, and then reaches the point B on the first light receiving surface SS1 will be considered. The optical path length Lb1 of the optical path followed by such light is the same as the optical path length that is emitted from the point A3 in FIG. 6 and reaches the point B (d, y) by following the linear optical path. The point A3 is a point that is symmetric with respect to the measurement point A (0, −W / 2) with respect to the surface including the first light receiving surface SS1 after displacement, and the coordinates thereof are (Wtan θ + 2 × 1 tan 2 θ, W / 2 + 2 × 1 tan θ). It is.

従って、点A3と点B(d,y)との距離である光路長Lb1を求め、これと式(13)とを下記の式(14)に代入すれば、第一受光面SS1に生じる干渉縞の縞間隔p1が得られる。
Therefore, if the optical path length Lb1 which is the distance between the point A3 and the point B (d, y) is obtained and this and the equation (13) are substituted into the following equation (14), the interference generated on the first light receiving surface SS1. The stripe interval p1 of the stripe is obtained.

θが微小であることを考慮し、tanθ=θとする等の近似を行えば、p1は以下のように算出される。
In consideration of the fact that θ is very small, p1 is calculated as follows if approximation such as tan θ = θ is performed.

第二受光面SS2に生じる干渉縞の縞間隔をp2とすると、p2についても、上記と同様の手順によって以下のように求めることができる。

ここで、p1とp2の平均値をpとすれば、

となるが、θが微小量であることを考慮すれば、

となる。
Assuming that the fringe spacing of the interference fringes generated on the second light receiving surface SS2 is p2, p2 can also be obtained as follows by the same procedure as described above.

Here, if the average value of p1 and p2 is p,

However, considering that θ is a minute amount,

It becomes.

以上のように、第一反射面SR1と第二反射面SR2とがそれぞれ微小回転すると、当該回転によって縞間隔p1、p2の大きさはそれぞれ変化してしまう。しかし、p1とp2の平均値pの変化は無視することができる程度である。当該平均値pに基づけば、式(5)と同様の式(18)によって、第一受光面SS1を含む面から被測定点Aまでの距離(d)を算出することができる。   As described above, when the first reflecting surface SR1 and the second reflecting surface SR2 are slightly rotated, the sizes of the stripe intervals p1 and p2 are changed by the rotation. However, the change in the average value p of p1 and p2 is negligible. Based on the average value p, the distance (d) from the surface including the first light receiving surface SS1 to the measurement point A can be calculated by the same equation (18) as the equation (5).

図5及び図6を参照しながら、ガラスロッドGLが並行移動するように変位した場合と、回転するように変位した場合とを説明した。以上の説明で明らかなように、いずれの場合であっても、第一反射面SR1と第二反射面SR2との変位が互いに同様なものであれば、縞間隔p1の変化と縞間隔p2の変化とは互いに逆向きとなる。すなわち、一方が増加すれば他方が減少するような関係となる。このため、p1とp2の平均値pの変化は無視することができる程度となり、平均値pに基づいて、第一受光面SS1を含む面から被測定点Aまでの距離(d)を算出することができる。   The case where the glass rod GL is displaced so as to move in parallel and the case where it is displaced so as to rotate have been described with reference to FIGS. 5 and 6. As is clear from the above description, in any case, if the displacements of the first reflection surface SR1 and the second reflection surface SR2 are similar to each other, the change in the stripe interval p1 and the change in the stripe interval p2 Changes are opposite to each other. That is, when one increases, the other decreases. Therefore, the change in the average value p of p1 and p2 is negligible, and the distance (d) from the surface including the first light receiving surface SS1 to the measurement point A is calculated based on the average value p. be able to.

これは、上記のようにガラスロッドGLの並行移動や回転が個別に生じた場合のみならず、複合的に生じた場合でも成立する。また、第一反射面SR1と第二反射面SR2との変位が互いに同様なものである限り、上記以外の複雑な変位が生じた場合でも成立する。   This is true not only when the parallel movement or rotation of the glass rod GL occurs individually as described above, but also when it occurs in combination. In addition, as long as the displacements of the first reflecting surface SR1 and the second reflecting surface SR2 are similar to each other, this holds even when a complicated displacement other than the above occurs.

本実施形態では、第一反射面SR1の変位と第二反射面SR2の変位とを互いに同様なものとするために、両者をガラスロッドGLの対向する二つの表面としている。但し、本発明の実施形態としてはこのようなものに限られない。例えば、第一ミラー31及び第二ミラー32をそれぞれ別体として構成し、両者の相対変位を固定する何らかの手段(例えば、両者間に介在する支柱等)を設けてもよい。   In the present embodiment, in order to make the displacement of the first reflecting surface SR1 and the displacement of the second reflecting surface SR2 similar to each other, they are two surfaces facing the glass rod GL. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, the first mirror 31 and the second mirror 32 may be configured as separate bodies, and some means for fixing the relative displacement between them (for example, a column interposed between the two) may be provided.

尚、本実施形態では、ガラスロッドGLの長手方向に対して第一受光面SS1(及び第二受光面SS2)の法線方向が一致するように、CCDイメージセンサ20aを配置している。本発明の実施形態としてはこのような態様の他、第一受光面SS1等の法線方向がガラスロッドGLの長手方向に対して僅かに傾斜するよう、CCDイメージセンサ20aを配置してもよい。このような配置とすれば、CCDイメージセンサ20aに備え付けられたカバーガラス内における多重反射や、カバーガラスとガラスロッドGLとの間における多重反射等が生じるような場合であっても、干渉縞の測定に対する当該多重反射等の影響を抑えることができる。   In the present embodiment, the CCD image sensor 20a is arranged so that the normal direction of the first light receiving surface SS1 (and the second light receiving surface SS2) coincides with the longitudinal direction of the glass rod GL. As an embodiment of the present invention, in addition to this aspect, the CCD image sensor 20a may be arranged so that the normal direction of the first light receiving surface SS1 and the like is slightly inclined with respect to the longitudinal direction of the glass rod GL. . With such an arrangement, even when multiple reflections in the cover glass provided in the CCD image sensor 20a or multiple reflections between the cover glass and the glass rod GL occur, interference fringes are generated. The influence of the multiple reflection or the like on the measurement can be suppressed.

このようにCCDイメージセンサ20aを傾斜配置した場合、縞間隔p1、p2は当該傾斜の影響によりそれぞれ変化してしまう。しかし、CCDイメージセンサ20aの傾斜角度は既知であるから、縞間隔p1、p2に基づいてdを算出する式(18)を適宜補正して用いればよい。   When the CCD image sensor 20a is thus inclined, the stripe intervals p1 and p2 change due to the influence of the inclination. However, since the tilt angle of the CCD image sensor 20a is known, the equation (18) for calculating d based on the fringe intervals p1 and p2 may be appropriately corrected and used.

また、本実施形態に係る光学的測定装置1aは、上記のように物体の表面までの距離を測定することの他、薄膜の厚さをも測定することが可能である。この場合、薄膜の表面で反射した反射光による干渉縞と、薄膜の裏面で反射した反射光による干渉縞とが、第一受光面SS1及び第二受光面SS2にそれぞれ重なって生じることとなる。   Moreover, the optical measuring device 1a according to the present embodiment can measure the thickness of the thin film in addition to measuring the distance to the surface of the object as described above. In this case, the interference fringes due to the reflected light reflected from the surface of the thin film and the interference fringes due to the reflected light reflected from the back surface of the thin film are caused to overlap the first light receiving surface SS1 and the second light receiving surface SS2, respectively.

第一受光面SS1等に重なって生じた干渉縞の縞間隔は、画像処理装置で行う演算処理(例えばフーリエ変換)によって、それぞれ算出することができる。このため、第一受光面SS1を含む面から薄膜の表面までの距離と、第一受光面SS1を含む面から薄膜の裏面までの距離とを同時に測定し、両者の差である薄膜の厚さを算出することができる。   The fringe spacing of the interference fringes generated by overlapping the first light receiving surface SS1 and the like can be calculated by arithmetic processing (for example, Fourier transform) performed by the image processing apparatus. Therefore, the distance from the surface including the first light receiving surface SS1 to the surface of the thin film and the distance from the surface including the first light receiving surface SS1 to the back surface of the thin film are simultaneously measured, and the thickness of the thin film which is the difference between the two Can be calculated.

続いて、本発明の第三実施形態に係る光学的測定装置1bについて、図7を参照しながら説明する。図7は、光学的測定装置1bを模式的に示す図であって、物体Mの被測定点Aで反射された光の経路を模式的に示している。光学的測定装置1bは、物体Mと第一ミラー31との間に集光レンズ40が配置されている点において光学的測定装置1aと異なっており、その他の構成については光学的測定装置1aと同様である。但し、図7においては第二ミラー32の図示を省略している。また、CCDイメージセンサ20aのうち第二反射面SR2の図示を省略している。   Next, an optical measuring device 1b according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram schematically showing the optical measuring device 1b, and schematically showing the path of light reflected from the measurement point A of the object M. The optical measuring device 1b is different from the optical measuring device 1a in that the condensing lens 40 is disposed between the object M and the first mirror 31, and other configurations are the same as those of the optical measuring device 1a. It is the same. However, the illustration of the second mirror 32 is omitted in FIG. Further, the second reflecting surface SR2 of the CCD image sensor 20a is not shown.

式(12)や式(18)等に示したように、CCDイメージセンサ20aの出力として得られる縞間隔p1、p2の大きさ(及びこれらの平均値p)は、第一受光面SS1を含む面から被測定点Aまでの距離(d)に比例した値となっている。   As shown in Expression (12), Expression (18), and the like, the sizes of the stripe intervals p1 and p2 (and the average value p thereof) obtained as the output of the CCD image sensor 20a include the first light receiving surface SS1. The value is proportional to the distance (d) from the surface to the point A to be measured.

このため、第二実施形態に係る光学的測定装置1aで距離を測定しようとすると、dが大きい場合には縞間隔p1が第一受光面SS1の大きさに比べて大きくなり過ぎてしまい、縞間隔p1を正確に測定することが困難となってしまうことがある。逆に、dが小さい場合には縞間隔p1がCCDイメージセンサ20aの測定分解能に比べて小さくなり過ぎてしまい、やはり縞間隔p1を正確に測定することが困難となってしまうことがある。   For this reason, when it is going to measure distance with the optical measuring device 1a which concerns on 2nd embodiment, when d is large, the stripe space | interval p1 will become too large compared with the magnitude | size of 1st light-receiving surface SS1, and a stripe It may be difficult to accurately measure the interval p1. Conversely, when d is small, the fringe interval p1 becomes too small compared to the measurement resolution of the CCD image sensor 20a, and it may be difficult to accurately measure the fringe interval p1.

しかしながら、物体Mや光学的測定装置1aが配置される環境等の制約によって、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離は自由に設定できない場合が多い。例えば、真空チャンバー内に配置された物体Mまでの距離を測定する場合には、光学的測定装置1aを真空チャンバーの内部に配置することができないため、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離をある程度長くとる必要がある。   However, there are many cases where the distance from the first light receiving surface SS1 to the point A to be measured cannot be freely set due to restrictions on the environment where the object M and the optical measuring device 1a are arranged. For example, when measuring the distance to the object M arranged in the vacuum chamber, the optical measuring device 1a cannot be arranged inside the vacuum chamber, and therefore from the first light receiving surface SS1 to the measurement point A. It is necessary to take a certain distance.

その結果、環境等の制約を満たすように物体M及び光学的測定装置1aを配置することと、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離を所望の精度で測定することとを、両立できない場合が生じ得る。また、環境等の制約によって測定可能な距離の範囲が固定されるということであるから、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離が大きく変動した際に、距離の測定が不可能になってしまう場合も生じ得る。   As a result, the object M and the optical measuring device 1a are arranged so as to satisfy the constraints such as the environment, and the distance from the first light receiving surface SS1 to the measurement point A is measured with a desired accuracy. There may be cases where it is impossible. In addition, since the range of the distance that can be measured is fixed due to constraints such as the environment, when the distance from the first light receiving surface SS1 to the point A to be measured varies greatly, it becomes impossible to measure the distance. It may also happen.

そこで、本実施形態に係る光学的測定装置1bでは、物体Mと第一ミラー31との間に集光レンズ40を配置することによって上記の問題を解決している。以下、集光レンズ40を配置したことの効果について説明する。   Therefore, in the optical measuring device 1b according to the present embodiment, the above-described problem is solved by disposing the condenser lens 40 between the object M and the first mirror 31. Hereinafter, the effect of disposing the condenser lens 40 will be described.

集光レンズ40は薄肉単レンズであって、被測定点AからCCDイメージセンサ20aに向かう全ての反射光を一点(集光点FP)に集光させる。集光レンズ40の主面は中間線LCに対して垂直であり、集光点FPは中間線LC上に位置している。被測定点Aから第一反射面SR1、第二反射面SR2、第一受光面SS1、及び第二受光面SS2に到達する全ての反射光は、集光レンズ40を通過した後に集光点FPを通過する。   The condensing lens 40 is a thin single lens, and condenses all reflected light from the measurement point A toward the CCD image sensor 20a at one point (condensing point FP). The main surface of the condensing lens 40 is perpendicular to the intermediate line LC, and the condensing point FP is located on the intermediate line LC. All the reflected light that reaches the first reflecting surface SR1, the second reflecting surface SR2, the first light receiving surface SS1, and the second light receiving surface SS2 from the measurement point A passes through the condensing lens 40, and then the condensing point FP. Pass through.

図7を見れば明らかなように、上記のような構成においては、集光点FPの位置を、第一受光面SS1に干渉縞を生じさせる点光源の位置とみなすことができる。従って、第一受光面SS1を含む面と集光点FPとの距離d1は、式(12)や式(18)によりdを算出した場合とまったく同様の手順により算出することができる。   As is apparent from FIG. 7, in the configuration as described above, the position of the condensing point FP can be regarded as the position of the point light source that generates the interference fringes on the first light receiving surface SS1. Accordingly, the distance d1 between the surface including the first light receiving surface SS1 and the condensing point FP can be calculated by the same procedure as that when d is calculated by the equations (12) and (18).

また、光学的測定装置1bにおける集光レンズ40の位置、すなわち、第一受光面SS1を含む面と集光レンズ40の主面との距離は既知である。従って当該距離から距離d1を差し引くことにより、集光点FPと集光レンズ40の主面との距離d2を算出することができる。   Further, the position of the condensing lens 40 in the optical measuring device 1b, that is, the distance between the surface including the first light receiving surface SS1 and the main surface of the condensing lens 40 is known. Therefore, the distance d2 between the condensing point FP and the main surface of the condensing lens 40 can be calculated by subtracting the distance d1 from the distance.

更に、集光レンズ40の焦点距離fも既知であるから、集光レンズ40の主面と被測定点Aとの距離d3は、以下に示すレンズの結像公式により算出することができる。
Further, since the focal length f of the condenser lens 40 is also known, the distance d3 between the main surface of the condenser lens 40 and the measurement point A can be calculated by the lens imaging formula shown below.

第一受光面SS1を含む面から被測定点Aまでの距離(d)は、以上のように算出されたd1、d2、d3の総和として容易に求めることができる。   The distance (d) from the surface including the first light receiving surface SS1 to the measurement point A can be easily obtained as the sum of d1, d2, and d3 calculated as described above.

集光点FPから被測定点Aまでの距離(d2+d3)は、集光レンズ40の選び方によって自由に設定することができる。換言すれば、第一受光面SS1を含む面と集光点FPとの距離d1を自由に設定することができる。   The distance (d2 + d3) from the condensing point FP to the point to be measured A can be freely set depending on how the condensing lens 40 is selected. In other words, the distance d1 between the surface including the first light receiving surface SS1 and the condensing point FP can be freely set.

これにより、第一受光面SS1を含む面から被測定点Aまでの距離を変更することなく、縞間隔p1の大きさを適切なものとすることができる。換言すれば、環境等の制約を満たすように物体M及び光学的測定装置1bを配置することと、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離を所望の精度で測定することとを両立させることができる。   Thereby, the magnitude | size of the fringe space | interval p1 can be made appropriate, without changing the distance from the surface containing 1st light-receiving surface SS1 to the to-be-measured point A. In other words, the object M and the optical measuring device 1b are arranged so as to satisfy the constraints such as the environment, and the distance from the first light receiving surface SS1 to the measurement point A is measured with a desired accuracy. Can be made.

また、例えば集光レンズ40の縦倍率を変更することにより、集光レンズ40から被測定点Aまでの距離d3の変動と、集光点FPの位置変動(距離d2の変動)との関係を変更することができる。このような関係は、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離dの変動と、縞間隔p1の変動との関係ということもできる。縦倍率を大きくすれば、距離dの測定分解能が向上する。縦倍率を小さくすれば、距離dの測定分解能は下がるが、測定可能な距離dの範囲は広くなる。これを利用すれば、第一受光面SS1から被測定点Aまでの距離dが大きく変動するような場合であっても、当該変動範囲の全体を測定可能な範囲に収めることができる。   Further, for example, by changing the vertical magnification of the condensing lens 40, the relationship between the variation in the distance d3 from the condensing lens 40 to the measurement point A and the positional variation of the condensing point FP (variation in the distance d2) is obtained. Can be changed. Such a relationship can also be referred to as a relationship between a variation in the distance d from the first light receiving surface SS1 to the measurement point A and a variation in the stripe interval p1. Increasing the vertical magnification improves the measurement resolution of the distance d. If the vertical magnification is reduced, the measurement resolution of the distance d decreases, but the range of the distance d that can be measured becomes wider. By utilizing this, even if the distance d from the first light receiving surface SS1 to the measurement point A varies greatly, the entire variation range can be accommodated in the measurable range.

尚、集光レンズ40は、必ずしも薄肉単レンズである必要はなく、被測定点Aからの反射光を集光点FPに集光させる種々の光学素子を用いることができる。また、上記のような集光レンズ40は、図2に示した光学的測定装置1に対して配置した場合にも、同様の効果を奏することは言うまでもない。   The condensing lens 40 is not necessarily a thin single lens, and various optical elements that condense the reflected light from the measurement point A onto the condensing point FP can be used. Further, it goes without saying that the condenser lens 40 as described above has the same effect even when it is arranged with respect to the optical measuring device 1 shown in FIG.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the elements included in each of the specific examples described above and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, and the like are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

例えば、第一受光面SS1及び第二受光面SS2が一つのCCDイメージセンサ20aの受光面となっている例を説明したが、このような態様に替えて、二つのCCDイメージセンサを備える構成としてもよい。この場合、一方のCCDイメージセンサの受光面を第一受光面SS1とし、他方のCCDイメージセンサの受光面を第二受光面SS2として用いればよい。   For example, the example in which the first light receiving surface SS1 and the second light receiving surface SS2 are the light receiving surfaces of one CCD image sensor 20a has been described. However, instead of such an aspect, two CCD image sensors are provided. Also good. In this case, the light receiving surface of one CCD image sensor may be used as the first light receiving surface SS1, and the light receiving surface of the other CCD image sensor may be used as the second light receiving surface SS2.

1,1a,1b:光学的測定装置
10:光源
11:集光レンズ
12:ハーフミラー
20,20a:CCDイメージセンサ
30:ミラー
31:第一ミラー
32:第二ミラー
40:集光レンズ
A:被測定点
FP:集光点
GL:ガラスロッド
LC:中間線
M:物体
SB:端面
SF:端面
SR:反射面
SR1:第一反射面
SR2:第二反射面
SS:受光面
SS1:第一受光面
SS2:第二受光面
θ:角度
1, 1a, 1b: Optical measuring device 10: Light source 11: Condensing lens 12: Half mirror 20, 20a: CCD image sensor 30: Mirror 31: First mirror 32: Second mirror 40: Condensing lens A: Covered Measurement point FP: Condensing point GL: Glass rod LC: Intermediate line M: Object SB: End surface SF: End surface SR: Reflective surface SR1: First reflective surface SR2: Second reflective surface SS: Light receiving surface SS1: First light receiving surface SS2: Second light receiving surface θ: Angle

Claims (6)

物体に光を照射して反射させ、その反射光に基づいて物体までの距離を測定する光学的測定装置であって、
物体に照射する光を発生させる光源と、
前記光源と前記物体との間に配置され、前記光源からの光を前記物体の被測定点に集光させる集光手段と、
前記被測定点からの反射光の一部が直接入射するように配置された平坦面である第一受光面と、
前記反射光の一部を更に反射して前記第一受光面に入射させるよう、前記第一受光面に対して垂直に配置された第一反射面と、
前記第一受光面に生じた干渉縞の縞間隔を測定する第一干渉縞測定手段と、を備え、
前記第一干渉縞測定手段で測定された縞間隔に基づいて、前記第一受光面を含む平面から前記被測定点までの距離を算出することを特徴とする光学的測定装置。
An optical measuring device that irradiates and reflects light on an object and measures the distance to the object based on the reflected light,
A light source that generates light to irradiate an object;
A light condensing means disposed between the light source and the object, and condensing light from the light source on a point to be measured of the object;
A first light receiving surface which is a flat surface arranged so that a part of the reflected light from the measurement point directly enters;
A first reflecting surface disposed perpendicular to the first light receiving surface so as to further reflect a part of the reflected light and enter the first light receiving surface;
First interference fringe measuring means for measuring the fringe spacing of the interference fringes generated on the first light receiving surface,
An optical measurement apparatus that calculates a distance from a plane including the first light receiving surface to the measurement point based on a fringe interval measured by the first interference fringe measuring unit.
前記反射光の一部が直接入射するように配置された平坦面であって、前記第一受光面を含む平面と同一の平面内に配置された第二受光面と、
前記反射光の一部を更に反射して前記第二受光面に入射させるよう、前記第二受光面に対して垂直に配置された第二反射面と、
前記第二受光面に生じた干渉縞の縞間隔を測定する第二干渉縞測定手段と、を更に備え、
前記第一受光面を含む平面に対して垂直であり、且つ前記被測定点を通る直線を中間線と定義したときにおいて、
前記第一受光面と前記第二受光面とは、前記中間線を間に挟むように並んで配置されており、
前記第一反射面と前記第二反射面とは、互いに平行であって、且つ、前記中間線を間に挟むように対向して配置されており、
前記第一干渉縞測定手段で測定された縞間隔と、前記第二干渉縞測定手段で測定された縞間隔との平均値に基づいて、前記第一受光面及び前記第二受光面を含む平面から前記被測定点までの距離を算出することを特徴とする、請求項1に記載の光学的測定装置。
A second light-receiving surface disposed in the same plane as the plane including the first light-receiving surface, the flat surface disposed so that a part of the reflected light is directly incident;
A second reflecting surface disposed perpendicular to the second light receiving surface so as to further reflect a part of the reflected light and enter the second light receiving surface;
A second interference fringe measuring means for measuring the fringe spacing of the interference fringes generated on the second light receiving surface;
When a straight line that is perpendicular to the plane including the first light receiving surface and passes through the measurement point is defined as an intermediate line,
The first light receiving surface and the second light receiving surface are arranged side by side so as to sandwich the intermediate line therebetween,
The first reflective surface and the second reflective surface are parallel to each other and are disposed so as to face each other with the intermediate line therebetween.
A plane including the first light receiving surface and the second light receiving surface based on the average value of the fringe interval measured by the first interference fringe measuring unit and the fringe interval measured by the second interference fringe measuring unit. The optical measurement apparatus according to claim 1, wherein a distance from a point to be measured is calculated.
前記第一反射面と前記第二反射面とは、それぞれから前記中間線までの距離が互いに等しくなる位置に配置されていることを特徴とする、請求項2に記載の光学的測定装置。   The optical measurement apparatus according to claim 2, wherein the first reflection surface and the second reflection surface are disposed at positions where the distances from the first reflection surface and the intermediate line are equal to each other. 前記光源から発生する光に対して透明な材質からなり、前記反射光がその内部を通過するように配置された透明体を備えており、
前記第一反射面及び前記第二反射面は、いずれも、前記透明体の表面に形成された平坦面であることを特徴とする、請求項2又は請求項3に記載の光学的測定装置。
It is made of a material transparent to the light generated from the light source, and includes a transparent body arranged so that the reflected light passes through the inside thereof.
4. The optical measurement device according to claim 2, wherein each of the first reflection surface and the second reflection surface is a flat surface formed on a surface of the transparent body. 5.
前記第一反射面及び前記第一受光面に到達する全ての前記反射光が前記被測定点と前記第一反射面との間における一点を通過するように、前記反射光を集光させる集光手段を更に備えたことを特徴とする、請求項1に記載の光学的測定装置。   Condensation for condensing the reflected light so that all of the reflected light reaching the first reflecting surface and the first light receiving surface passes through one point between the measured point and the first reflecting surface. The optical measuring device according to claim 1, further comprising means. 前記第一反射面、前記第二反射面、前記第一受光面、及び前記第二受光面に到達する全ての前記反射光が前記被測定点と前記第一反射面との間における一点を通過するように、前記反射光を集光させる集光手段を更に備えたことを特徴とする、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の光学的測定装置。   All of the reflected light that reaches the first reflecting surface, the second reflecting surface, the first light receiving surface, and the second light receiving surface passes through one point between the measured point and the first reflecting surface. The optical measuring device according to any one of claims 2 to 4, further comprising condensing means for condensing the reflected light.
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