JPH04366711A - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
- Publication number
- JPH04366711A JPH04366711A JP14183691A JP14183691A JPH04366711A JP H04366711 A JPH04366711 A JP H04366711A JP 14183691 A JP14183691 A JP 14183691A JP 14183691 A JP14183691 A JP 14183691A JP H04366711 A JPH04366711 A JP H04366711A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- displacement
- measured
- linear scale
- actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
差法を用いて対物レンズと被測定面との間の変位を検出
するようにした変位検出装置に関する。
測定するためにレーザ光と対物レンズ等とを有する変位
検出装置が用いられている。
ンズによりレーザ光を被測定面に集光させ、その反射光
から非点収差法によりフォーカスエラー信号を得、この
フォーカスエラー信号の絶対レベル(例えば、電圧値)
により被測定面の変位を計算するようにしていた。
渉計や電気マイクロメータを用いて被測定面の変位を検
出する技術も知られている。
たフォーカスエラー信号の絶対レベルにより変位を測定
する変位検出装置では、フォーカスエラー信号自体のリ
ニアリティが悪いため検出精度を高くすることが困難で
あった。また、この変位検出装置では被測定面の反射率
が異なるとフォーカスエラー信号の感度(電圧/変位)
が変化するため、この点からも測定精度を高くすること
が困難であった。さらに、この変位検出装置では、フォ
ーカスエラー信号が検出される範囲が狭いために被測定
面の変位の検出範囲が狭いという問題もあった。
いて被測定面の変位を検出する変位検出装置では、測定
作業が煩雑であるとともに、装置自体が高価、大形、低
安定性等であるという問題があった。
ものであり、被測定面の変位量を高精度に検出すること
を可能とする変位検出装置を提供することを目的とする
。
囲を広くすることを可能とする変位検出装置を提供する
ことを目的とする。
変位量として検出できる変位検出装置を提供することを
目的とする。
位検出装置は、例えば、図1に示すように、被測定面6
に対してレーザ光Lを集光する対物レンズ5と、被測定
面6から反射した反射光により対物レンズ5と被測定面
6との間の距離の焦点距離からのずれを検出する検出光
学系1と、検出光学系1の出力Eに基づいて対物レンズ
5と被測定面6との間の距離が焦点距離となるように対
物レンズ5を光軸21方向に移動するアクチュエータ1
6と、対物レンズ5の光軸21と同軸22上に配置され
るとともに、アクチュエータ16に一体的に取り付けら
れたリニアスケール20とを備え、このリニアスケール
20が対物レンズ5と一体的に移動されるようにしたも
のである。請求項2に記載の発明変位検出装置は、例え
ば、図1に示された検出光学系1がアクチュエータ16
に一体的に取り付けられて対物レンズ5と一体的に移動
されるようにしたものである。請求項3記載の発明変位
検出装置は、例えば、図1に示されるように、リニアス
ケール20に原点31が形成されたものである。
検出光学系1を用いて被測定面6から反射した反射光に
より対物レンズ5と被測定面6との間の距離の焦点距離
からのずれを検出し、アクチュエータ16を用いて検出
光学系1の出力Eに基づき対物レンズ5と被測定面6と
の間の距離が焦点距離となるように対物レンズ5を光軸
21方向に移動させるとともに、そのアクチュエータ1
6に対物レンズ5の光軸21と同軸22上に配置された
リニアスケール20を一体的に取り付けるようにしたの
で、被測定面6の変位に対応してリニアスケール20が
移動する。これにより、被測定面6の変位をリニアスケ
ール20の変位として高精度に検出することができる。
ば、検出光学系1が対物レンズ5と一体的に移動される
ようにしたので、変位量の検出範囲を拡大することが可
能になる。
ば、リニアスケール20に原点31が形成されているの
で、その原点31を基準位置として変位量を容易に検出
できる。
て図面を参照して説明する。
出光学系である。この検出光学系1は、レーザダイオー
ド2を含み、このレーザダイオード2から出射されるレ
ーザ光Lは、ビームスプリッタ3で反射され、ミラー4
によってさらに反射されて焦点距離f1を有する対物レ
ンズ5に入射する。
り被測定面6に集光される。被測定面6で反射された反
射光は、ミラー4で反射された後、ビームスプリッタ3
を透過して光検知器である4分割ダイオード7上に再び
集光される。
、4分割されており、被測定面6が対物レンズ5の焦点
位置f1にあるときには、図2Aに示すように、集光さ
れた光が円形の光スポット11になる。また、対物レン
ズ5が被測定面6に対して焦点位置f1より遠ざかると
、図2Bに示すように、横に広がった楕円の光スポット
12になり、焦点位置より近づくと図2Cに示すように
、縦に広がった楕円の光スポット13になる。
力信号をA,B,C,Dとするとき、次の数1で示す出
力信号(以下、フォーカスエラー信号という)Eを生成
することにより、そのフォーカスエラー信号Eの特性は
図3に示すようになる。
し、対物レンズ5と被測定面6との間の距離をdとする
とき、原点位置Oにおいて、焦点距離f1と距離dとが
等しくなる。
信号Eをサーボ制御回路15に供給する。サーボ制御回
路15は、比較回路とサーボアンプとを有し、フォーカ
スエラー信号Eがゼロ値となるような駆動信号S1をア
クチュエータ16に出力する。アクチュエータ16は、
可動コイル17と永久磁石18と棒状の連結部材27と
を有している。この可動コイル17の一端部は連結部材
27の一端部に固定され、この連結部材27の他端部に
は対物レンズ5が固定されている。
が付けられたリニアスケール20が固定されている。こ
こで、リニアスケール20の目盛19は対物レンズ5の
光軸21の延長線22上に合わせて付けられている。言
い換えれば、リニアスケール20が対物レンズ5の光軸
21に対して同軸(インライン)上に配置されているこ
とになる。なお、リニアスケール20としては、例えば
、光の干渉縞を目盛19として記録した光学的スケール
を用いることができる。光学的スケールに代替して、磁
気式スケールあるいは容量式スケールでもよい。
いシャーシ等に固定された検出ヘッド25により読み取
られ、この検出ヘッド25の出力信号は信号処理回路2
6を通じて図示しない表示器あるいはデータロガーに供
給される。
路15は、フォーカスエラー信号Eがゼロ値となるよう
な駆動信号S1をアクチュエータ16を構成する可動コ
イル17に供給する。このため、この可動コイル17と
連結部材27を通じて一体的に取り付けられている対物
レンズ5と被測定面6との間の距離dは、常に、対物レ
ンズ5の焦点距離f1に等しい値となるようにフィード
バック制御される。
は、焦点距離f1を保持するように対物レンズ5とリニ
アスケール20とが同方向に同一距離だけ変位すること
になり、この変位量をリニアスケール20の目盛19か
ら検出ヘッド25により検出することができる。検出ヘ
ッド25の出力信号に基づき信号処理回路26により被
測定面6の変位量を計算することができる。計算された
変位量は、図示しない表示器上に表示し、あるいはデー
タロガーに記録することができるので、容易に自動計測
が可能になる。なお、信号処理回路26で内挿処理を行
うことにより変位量を高分解能で測定することができる
。
ンズ5と一体的に移動するようにされたリニアスケール
20が対物レンズ5の光軸21と同軸上、いわゆるイン
ライン上に配置されていることから、アッベ誤差が発生
しない。このため、リニアスケール20の変位量と対物
レンズ5の変位量とが1:1に対応するので、きわめて
高精度に変位量を検出ことができる。
盛19のフルスケール)内であれば、検出精度を損なう
ことなく広い検出範囲が得られる。
で、被測定面の反射率によってフォーカスエラー信号の
感度が変わっても測定誤差を生じないうえサーボ系やア
クチュエータ5の素子のばらつきやドリフトを原因とし
て誤差が発生することがなく、調整・校正の手間が省略
できて長期に渡って安定した検出を行うことができる。
てはボイスコイルモータを使用しているので、被測定面
6の変位に対する直線性が良い。ボイスコイルモータは
可動コイル17に供給される電流に対して直線的に変位
するモータだからである。したがって、可動コイル17
に供給される電流を測定することにより簡易に変位量の
検出を行うこともできる。なお、アクチュエータ16と
しては、ボイスコイルモータに限らず、DCサーボモー
タ、ステッピングモータあるいは圧電素子等に代替して
もよい。
号Eを得るために非点収差法を利用しているが、これに
限らず、臨界角法、ナイフエッジ法等に代替してもよい
。いずれの方法においても、フォーカスエラー信号Eが
ゼロ値になるように制御するので、被測定面6の反射率
が異なっても精度よく変位を検出することができる。
7に取り付けて、対物レンズ5と一体的に移動するよう
に構成してもよく、図示しないシャーシに固定してもよ
い。対物レンズ5と一体的に移動するように構成するこ
とにより、変位量の検出範囲がリニアスケール20のフ
ルスケールに拡大する。シャーシに固定するように構成
した場合、すなわち、分離型に構成した場合には、アク
チュエータ16を比較的に小さくすることができて、対
物レンズ5等を含む変位検出装置本体の重量を軽くする
ことができる。これによって、変位量をより高速に検出
することが可能になる。
1を形成することにより、その原点31の位置を基準位
置として変位量を検出することができるという利点を有
する。
示す。なお、図4において、図1と対応するものには、
同一の符号を付けてその詳しい説明を省略する。
材27の棒状部27aに配置している(棒状部27aが
案内部材32を貫通するように構成している)。ここで
、案内部材32の配置位置は、走り精度を向上するため
に、対物レンズ5の光軸21の延長線22上でリニアス
ケール20の後方側に配置することが望ましい。この案
内部材32は検出ヘッド25とともに支持部材33に取
り付けられ、この支持部材33は図示しないシャーシに
固定される。
連結部材27の走り精度が向上し、検出ヘッド25のリ
ニアスケール20に対する読み取り精度が向上するとい
う利点が得られる。なお、案内部材32の案内機構とし
ては、ベアリング等の接触型案内機構を用いてもよいが
、マグネットあるいはエアスライドにより浮上させる非
接触型案内機構を採用することで、一層高精度な変位検
出装置を構成することができる。
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。
発明変位検出装置によれば、検出光学系を用いて被測定
面から反射した反射光により対物レンズと被測定面との
間の距離の焦点距離からのずれを検出し、アクチュエー
タを用いて検出光学系の出力に基づき対物レンズと被測
定面との間の距離が焦点距離となるように対物レンズを
光軸方向に移動させるとともに、そのアクチュエータに
対物レンズの光軸と同軸上に配置されたたリニアスケー
ルを一体的に取り付けるようにしたので、被測定面の変
位に対応してリニアスケールが移動することになり、被
測定面の変位をリニアスケールの変位として高精度に検
出することができるという効果が得られる。
読み取ることで、被測定面の変位を高精度に測定するこ
とができる。
ば、検出光学系が対物レンズと一体的に移動されるよう
にしたので、変位量の検出範囲を拡大することが可能に
なるという効果が得られる。
ば、リニアスケールに原点が形成されているので、その
原点位置を基準位置として変位量を検出することができ
るという効果が得られる。
示す線図である。
イオードの作用説明に供される線図である。
を示す線図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 被測定面に対してレーザ光を集光する
対物レンズと、上記被測定面から反射した反射光により
上記対物レンズと上記被測定面との間の距離の焦点距離
からのずれを検出する検出光学系と、上記検出光学系の
出力に基づいて上記対物レンズと上記被測定面との間の
距離が焦点距離となるように上記対物レンズを光軸方向
に移動するアクチュエータと、上記対物レンズの光軸と
同軸上に配置されるとともに、上記アクチュエータに一
体的に取り付けられたリニアスケールとを備え、このリ
ニアスケールが上記対物レンズと一体的に移動されるよ
うにしたことを特徴とする変位検出装置。 - 【請求項2】検出光学系がアクチュエータと一体的に取
り付けられて対物レンズと一体的に移動されるようにし
たことを特徴とする請求項1記載の変位検出装置。 - 【請求項3】リニアスケールに原点が形成されたことを
特徴とする請求項1または請求項2記載の変位検出装置
。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14183691A JP3256984B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 変位検出装置 |
DE4219311A DE4219311C2 (de) | 1991-06-13 | 1992-06-12 | Verschiebungsdetektor |
US07/898,422 US5247165A (en) | 1991-06-13 | 1992-06-15 | Displacement detecting apparatus using graduated linear scale |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14183691A JP3256984B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 変位検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04366711A true JPH04366711A (ja) | 1992-12-18 |
JP3256984B2 JP3256984B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=15301274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14183691A Expired - Fee Related JP3256984B2 (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 変位検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3256984B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5475209A (en) * | 1993-10-05 | 1995-12-12 | Sony Magnescale Inc. | Displacement measurement apparatus having first and second servo control circuits and a zone decision circuit |
US5521394A (en) * | 1993-10-08 | 1996-05-28 | Sony Magnescale Inc. | Compact displacement detecting system with optical integrated circuit and connector in-line with optical axis |
US7589892B2 (en) * | 2005-12-22 | 2009-09-15 | Sysmex Corporation | Specimen imaging apparatus and specimen analyzer |
JP2009537795A (ja) * | 2006-05-18 | 2009-10-29 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 少なくとも一つのスライド方向に沿って移動可能な物体の位置を計測するための装置 |
JP2013527494A (ja) * | 2010-05-19 | 2013-06-27 | ザ セクレタリー オブ ステイト フォー ビジネス イノベーション アンド スキルズ オブ ハー マジェスティズ ブリタニック ガバメント | ホログラム |
JP2016512383A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-04-25 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | 極端紫外線光源のビーム位置制御 |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP14183691A patent/JP3256984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5475209A (en) * | 1993-10-05 | 1995-12-12 | Sony Magnescale Inc. | Displacement measurement apparatus having first and second servo control circuits and a zone decision circuit |
US5521394A (en) * | 1993-10-08 | 1996-05-28 | Sony Magnescale Inc. | Compact displacement detecting system with optical integrated circuit and connector in-line with optical axis |
US7589892B2 (en) * | 2005-12-22 | 2009-09-15 | Sysmex Corporation | Specimen imaging apparatus and specimen analyzer |
JP2009537795A (ja) * | 2006-05-18 | 2009-10-29 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 少なくとも一つのスライド方向に沿って移動可能な物体の位置を計測するための装置 |
JP2013527494A (ja) * | 2010-05-19 | 2013-06-27 | ザ セクレタリー オブ ステイト フォー ビジネス イノベーション アンド スキルズ オブ ハー マジェスティズ ブリタニック ガバメント | ホログラム |
JP2016512383A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-04-25 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | 極端紫外線光源のビーム位置制御 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3256984B2 (ja) | 2002-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5247165A (en) | Displacement detecting apparatus using graduated linear scale | |
JP3473057B2 (ja) | 変位検出装置 | |
US8928891B2 (en) | Optical distance sensor with tilt error correction | |
US5812266A (en) | Non-contact position sensor | |
JPH03123811A (ja) | シート厚さ測定装置 | |
Armstrong et al. | An autocollimator based on the laser head of a compact disc player | |
US7247827B1 (en) | System for measurement of the height, angle and their variations of the surface of an object | |
JPH05215764A (ja) | 光学式加速度計及び光学式角加速度計 | |
JP2973636B2 (ja) | 変位検出装置 | |
KR20180132921A (ko) | 광학적 편이 교정 시스템 및 방법 | |
JP3256984B2 (ja) | 変位検出装置 | |
JP3413503B2 (ja) | 変位検出装置 | |
US7054095B2 (en) | Displacement detection apparatus, and magnetic recording apparatus and encoder using the displacement detection apparatus | |
KR0165222B1 (ko) | X-y스테이지의 수직방향 변위 측정장치 | |
JP3332192B2 (ja) | 磁気ヘッドの浮上特性計測方法 | |
JPH05164556A (ja) | 合焦点型非接触変位計 | |
JPH02140608A (ja) | 表面形状測定装置 | |
JPH074914A (ja) | 光学式微小変位、粗さ計 | |
JP4020216B2 (ja) | 非接触位置センサ | |
JPS63222207A (ja) | 凹部深さ・膜厚測定装置 | |
JPS61280042A (ja) | デイスク偏芯量測定装置 | |
JP2002267426A (ja) | 形状測定装置及び測定方法 | |
JP3038750B2 (ja) | ホログラムからの回折光評価装置 | |
JPH04350505A (ja) | 非接触変位計の制御方法 | |
JPH0968407A (ja) | 変位検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071207 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081207 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091207 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091207 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 9 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 9 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |