JPH06102016A - 光電式高さ検出装置 - Google Patents
光電式高さ検出装置Info
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- JPH06102016A JPH06102016A JP4277800A JP27780092A JPH06102016A JP H06102016 A JPH06102016 A JP H06102016A JP 4277800 A JP4277800 A JP 4277800A JP 27780092 A JP27780092 A JP 27780092A JP H06102016 A JPH06102016 A JP H06102016A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザダイオードを光源とした、被検物表面
高さの変化を高感度・高分解能で検出する光電式高さ検
出装置を提供することである。 【構成】 レーザダイオードの光の大部分が被検物表面
に投影される光束の半分の部分に含まれるように、レー
ザダイオードの発光軸が光学系の光軸に対して傾斜して
いるようにした。被検物表面が近く又は遠くて光点がボ
ケた時、半円状に拡がった光点の中に最大光量点があ
る。 【効果】 レーザダイオードを光源として、被検物表面
高さの変化を高感度かつ高分解能で検出できる。
高さの変化を高感度・高分解能で検出する光電式高さ検
出装置を提供することである。 【構成】 レーザダイオードの光の大部分が被検物表面
に投影される光束の半分の部分に含まれるように、レー
ザダイオードの発光軸が光学系の光軸に対して傾斜して
いるようにした。被検物表面が近く又は遠くて光点がボ
ケた時、半円状に拡がった光点の中に最大光量点があ
る。 【効果】 レーザダイオードを光源として、被検物表面
高さの変化を高感度かつ高分解能で検出できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電式高さ検出装置に
関するものである。更に詳しくは、顕微鏡用オートフォ
ーカス装置、投影検査器用オートフォーカス投影レンズ
装置、三次元測定機用非接触プローブ装置等に設けられ
る被検物表面の高さを光電的に検出する装置に関するも
のである。
関するものである。更に詳しくは、顕微鏡用オートフォ
ーカス装置、投影検査器用オートフォーカス投影レンズ
装置、三次元測定機用非接触プローブ装置等に設けられ
る被検物表面の高さを光電的に検出する装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光路を二分割してその半分の部分
により被検物表面に投影して形成された光点の像を、同
じ光学系に逆入射させてから受光素子で受光する高さ検
出装置が知られている。例えば、特開平４−１０００２
９号公報にはこの技術が投影レンズ装置に応用されてお
り、又特開平１−１６５９１１号公報には光電式位置検
出装置として開示されている。
により被検物表面に投影して形成された光点の像を、同
じ光学系に逆入射させてから受光素子で受光する高さ検
出装置が知られている。例えば、特開平４−１０００２
９号公報にはこの技術が投影レンズ装置に応用されてお
り、又特開平１−１６５９１１号公報には光電式位置検
出装置として開示されている。
【０００３】従来の技術を図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
により説明する。図５（ａ）は従来例の光学系を示す
図、図５（ｂ）は受光素子の受光面における受光状況を
示す図、図５（ｃ）は光束断面における光強度分布を示
す図である。光源のレーザダイオード１は光学系２によ
り被検物表面５に投影される。光路内にはエッジ３ａが
設けられ、そのエッジ３ａによって、光源からの光束の
一方を遮っている。そして、エッジ３ａで遮られていな
い光束の他方を光学系２によって（図５（ａ）において
は光軸で遮っている）被検物表面５に投影する。被検物
表面５に形成された光点４から反射・散乱・拡散した光
又は「光点からの光」が光学系２に入射し、反射鏡３が
入射した光を反射して受光素子６に投影する。
により説明する。図５（ａ）は従来例の光学系を示す
図、図５（ｂ）は受光素子の受光面における受光状況を
示す図、図５（ｃ）は光束断面における光強度分布を示
す図である。光源のレーザダイオード１は光学系２によ
り被検物表面５に投影される。光路内にはエッジ３ａが
設けられ、そのエッジ３ａによって、光源からの光束の
一方を遮っている。そして、エッジ３ａで遮られていな
い光束の他方を光学系２によって（図５（ａ）において
は光軸で遮っている）被検物表面５に投影する。被検物
表面５に形成された光点４から反射・散乱・拡散した光
又は「光点からの光」が光学系２に入射し、反射鏡３が
入射した光を反射して受光素子６に投影する。
【０００４】受光素子６は二分割光電素子であって、２
枚の光電素子６ａ、６ｂがそれぞれ受光した光量に応じ
た起電力を発生し、それぞれの出力信号を出力する。
枚の光電素子６ａ、６ｂがそれぞれ受光した光量に応じ
た起電力を発生し、それぞれの出力信号を出力する。
【０００５】ここに、レーザダイオード１、被検物表面
５及び受光素子６は、合焦状態にあるときは互いに共役
な位置にある。合焦している時、図５（ｂ）に示した光
電素子６ａ、６ｂ上の光点の受光像４″は、光電素子６
ａ、６ｂの中心線上にある。被検物表面が合焦位置より
もレーザダイオード１に近い位置５ａ又は遠い位置５ｂ
の如く変化すると、光点は半円状にぼける。即ち被検物
表面が合焦位置よりもレーザダイオード１に近い位置５
ａにある時は、半円状のぼけた受光像４ａ″となる。こ
れは光路の遮断されていない半分の部分８ａの形成する
光点であるので、図５（ｃ）に示すような光軸で割った
半円状となり、最も光量が集中しているのは図５（ｃ）
に濃いハッチで示す位置にあって、やはり半円状となっ
ている。このようにして受光素子６上の光点の受光像
は、非対称にぼけて受光像４ａ″、４ｂ″のように変化
する。したがって２枚の光電素子６ａ、６ｂの受光量が
異なり、両者の出力信号の差から、合焦状態を判別する
ことができる。
５及び受光素子６は、合焦状態にあるときは互いに共役
な位置にある。合焦している時、図５（ｂ）に示した光
電素子６ａ、６ｂ上の光点の受光像４″は、光電素子６
ａ、６ｂの中心線上にある。被検物表面が合焦位置より
もレーザダイオード１に近い位置５ａ又は遠い位置５ｂ
の如く変化すると、光点は半円状にぼける。即ち被検物
表面が合焦位置よりもレーザダイオード１に近い位置５
ａにある時は、半円状のぼけた受光像４ａ″となる。こ
れは光路の遮断されていない半分の部分８ａの形成する
光点であるので、図５（ｃ）に示すような光軸で割った
半円状となり、最も光量が集中しているのは図５（ｃ）
に濃いハッチで示す位置にあって、やはり半円状となっ
ている。このようにして受光素子６上の光点の受光像
は、非対称にぼけて受光像４ａ″、４ｂ″のように変化
する。したがって２枚の光電素子６ａ、６ｂの受光量が
異なり、両者の出力信号の差から、合焦状態を判別する
ことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来広くレーザダイオ
ードが光源に使用されている。これは、発光点そのもの
が小さく、高輝度の光点を形成できること等、高さ検出
の光源に適しているからである。
ードが光源に使用されている。これは、発光点そのもの
が小さく、高輝度の光点を形成できること等、高さ検出
の光源に適しているからである。
【０００７】しかしながら、従来の技術においてはレー
ザダイオードの発光量の半分が遮断され、他の半分が利
用されるに過ぎなかった。反射率の低い被検物で高い検
出感度（Ｓ／Ｎ）を得るためには発光量の大きい高出力
レーザダイオードが望ましいが、汎用品に比して極めて
高価であり実用的でない。そのために低出力の汎用品の
発光量を充分に利用することが求められている。
ザダイオードの発光量の半分が遮断され、他の半分が利
用されるに過ぎなかった。反射率の低い被検物で高い検
出感度（Ｓ／Ｎ）を得るためには発光量の大きい高出力
レーザダイオードが望ましいが、汎用品に比して極めて
高価であり実用的でない。そのために低出力の汎用品の
発光量を充分に利用することが求められている。
【０００８】他方、レーザダイオードは特有のクセのあ
る発光パターンを持っている。即ち、図３に示す如く接
合面１５から拡がりをもって放射されたレーザ光は、回
折によって接合面に対して直角方向に、より大きな拡が
りをもって図３中ハッチで示すように楕円状に発散す
る。そして、放射されたレーザ光の接合面内及び接合面
に垂直な面内での光強度分布は、それぞれ図３（ａ）、
（ｂ）に示した様に、光軸で最も大きく、周辺に向かっ
て小さいガウス分布を示している。
る発光パターンを持っている。即ち、図３に示す如く接
合面１５から拡がりをもって放射されたレーザ光は、回
折によって接合面に対して直角方向に、より大きな拡が
りをもって図３中ハッチで示すように楕円状に発散す
る。そして、放射されたレーザ光の接合面内及び接合面
に垂直な面内での光強度分布は、それぞれ図３（ａ）、
（ｂ）に示した様に、光軸で最も大きく、周辺に向かっ
て小さいガウス分布を示している。
【０００９】このために被検物表面に投光される光束
は、光軸側に大きく偏って光量が集中している。従って
上述の如く光点が光点４ａ″又は光点４ｂ″のように変
化した時、光点のボケに伴う光量の重心の変位は、ボケ
の中心の変位より小さく、これが検出分解能を低くする
要因であるという問題点を有する。
は、光軸側に大きく偏って光量が集中している。従って
上述の如く光点が光点４ａ″又は光点４ｂ″のように変
化した時、光点のボケに伴う光量の重心の変位は、ボケ
の中心の変位より小さく、これが検出分解能を低くする
要因であるという問題点を有する。
【００１０】本発明は上記の課題に鑑み、レーザダイオ
ードを光源とした、被検物表面高さの変化を高感度かつ
高分解能で検出できる光電式高さ検出装置を提供するこ
とを目的とする。
ードを光源とした、被検物表面高さの変化を高感度かつ
高分解能で検出できる光電式高さ検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源から射出
した光を光学系の結像光学領域により被検物表面に結像
し、被検物表面に結像された光の像を結像光学領域とは
異なる光学系の受光光学領域により位置検出用受光素子
上に入射させ、位置検出用受光素子に入射される光の像
の変位量から被検物表面の高さを検出する光電式高さ検
出装置において、 光源は、光源の光軸を結像光学領域
に向けて傾斜して配置されることを特徴とする光電式位
置検出装置である。
した光を光学系の結像光学領域により被検物表面に結像
し、被検物表面に結像された光の像を結像光学領域とは
異なる光学系の受光光学領域により位置検出用受光素子
上に入射させ、位置検出用受光素子に入射される光の像
の変位量から被検物表面の高さを検出する光電式高さ検
出装置において、 光源は、光源の光軸を結像光学領域
に向けて傾斜して配置されることを特徴とする光電式位
置検出装置である。
【００１２】
【作用】光源から射出した光の大部分が被検物表面に投
影され、被検物表面が合焦位置よりも光源に近く又は遠
くて光点がボケた時、半円状に拡がった光点の中に最大
光量点がある。従って被検物表面の光強度が大きくなり
被検物表面高さの変化を高感度かつ高分解能で検出可能
となる。
影され、被検物表面が合焦位置よりも光源に近く又は遠
くて光点がボケた時、半円状に拡がった光点の中に最大
光量点がある。従って被検物表面の光強度が大きくなり
被検物表面高さの変化を高感度かつ高分解能で検出可能
となる。
【００１３】
【実施例】本発明の第１の実施例を図１（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）により説明する。図１（ａ）は第１の実
施例の光学系を示す図、図１（ｂ）は受光面における受
光状況を示す図、図１（ｃ）は光束断面における光強度
分布を示す図である。光源にはレーザダイオード１が使
用されている。レーザダイオード１の発光特性は方向性
のある略ガウシアンであり、楕円状に発散する。レーザ
ダイオード１を使用する理由は、発光点そのものが小さ
く高輝度の光点を形成できるからである。レーザダイオ
ード１は保持具１２により光学系２の光軸７に対して所
定の角度α1 傾いて設置されている。
（ｂ）、（ｃ）により説明する。図１（ａ）は第１の実
施例の光学系を示す図、図１（ｂ）は受光面における受
光状況を示す図、図１（ｃ）は光束断面における光強度
分布を示す図である。光源にはレーザダイオード１が使
用されている。レーザダイオード１の発光特性は方向性
のある略ガウシアンであり、楕円状に発散する。レーザ
ダイオード１を使用する理由は、発光点そのものが小さ
く高輝度の光点を形成できるからである。レーザダイオ
ード１は保持具１２により光学系２の光軸７に対して所
定の角度α1 傾いて設置されている。
【００１４】光学系２はレーザダイオード１の像を被検
物表面５に投影する投影レンズである。光学系２には、
光源側の近くに光軸７に接して、直線的刃部を有するエ
ッジ３ａが設けられ、光路を二分割し光路の半分の部分
を遮断しているので、レーザダイオード１の像は他の光
路の半分の部分により投影される。
物表面５に投影する投影レンズである。光学系２には、
光源側の近くに光軸７に接して、直線的刃部を有するエ
ッジ３ａが設けられ、光路を二分割し光路の半分の部分
を遮断しているので、レーザダイオード１の像は他の光
路の半分の部分により投影される。
【００１５】光学系２は被検物表面５に投影されて形成
された光点を二分割受光素子６に投影する受光レンズで
もある。反射鏡３がエッジ３ａと一体に設けられ、被検
物表面５から入射した光を反射して受光素子６に投影す
るようになっている。受光素子６は二分割光電素子であ
って、２枚の光電素子６ａ及び６ｂが狭い隙間６ｃを空
けて併置されている。光電素子６ａ及び６ｂはそれぞれ
受光した光量に応じた起電力を発生し、それぞれの出力
信号の差から合焦状態を判別する。受光素子６は受光位
置と強度を検出できるものであればよく、ＰＳＤ、等の
位置検出素子を用いることができる。
された光点を二分割受光素子６に投影する受光レンズで
もある。反射鏡３がエッジ３ａと一体に設けられ、被検
物表面５から入射した光を反射して受光素子６に投影す
るようになっている。受光素子６は二分割光電素子であ
って、２枚の光電素子６ａ及び６ｂが狭い隙間６ｃを空
けて併置されている。光電素子６ａ及び６ｂはそれぞれ
受光した光量に応じた起電力を発生し、それぞれの出力
信号の差から合焦状態を判別する。受光素子６は受光位
置と強度を検出できるものであればよく、ＰＳＤ、等の
位置検出素子を用いることができる。
【００１６】次に光の進行及び動作について説明する。
レーザダイオード１から放射した光は、光学系２に入射
するが、保持具１２が光軸７に対して傾いて設置されて
いるから、光学系２の光軸７に対して所定の角度α1 傾
いた発光軸９に最も光量が集中して放射される。
レーザダイオード１から放射した光は、光学系２に入射
するが、保持具１２が光軸７に対して傾いて設置されて
いるから、光学系２の光軸７に対して所定の角度α1 傾
いた発光軸９に最も光量が集中して放射される。
【００１７】光学系２に入射した光は、光軸７の位置で
エッジ３ａにより光路が二分割され、光路の半分の部分
８ｂが遮断されるので、遮断されない光路の他の半分の
部分８ａにより被検物表面５に投影されて合焦位置にお
いて光点４を形成する。光点４はレーザダイオード１の
合焦位置における像であるから最も小さく、光量が集中
している。被検物表面５が合焦位置にないときは、被検
物が被検物表面が合焦位置よりも光源に近い位置５ａ又
は遠い位置５ｂにある時、それぞれ光点は光点４ａ又は
光点４ｂを形成する。被検物が被検物表面が合焦位置よ
りも光源に近い位置５ａにある時は、半円状のぼけた光
点４ａとなる。これは光路の遮断されない半分の部分８
ａにより形成された光点であるので、図１（ｃ）に示す
ような光軸で割った半円状となるのである。
エッジ３ａにより光路が二分割され、光路の半分の部分
８ｂが遮断されるので、遮断されない光路の他の半分の
部分８ａにより被検物表面５に投影されて合焦位置にお
いて光点４を形成する。光点４はレーザダイオード１の
合焦位置における像であるから最も小さく、光量が集中
している。被検物表面５が合焦位置にないときは、被検
物が被検物表面が合焦位置よりも光源に近い位置５ａ又
は遠い位置５ｂにある時、それぞれ光点は光点４ａ又は
光点４ｂを形成する。被検物が被検物表面が合焦位置よ
りも光源に近い位置５ａにある時は、半円状のぼけた光
点４ａとなる。これは光路の遮断されない半分の部分８
ａにより形成された光点であるので、図１（ｃ）に示す
ような光軸で割った半円状となるのである。
【００１８】又、最も光量が集中している発光軸９近傍
の投影位置は図１（ｃ）に濃いハッチで示す位置であ
り、ガウス分布の最大値が半円状の光点の中にある。被
検物が被検物表面が合焦位置よりも光源に遠い位置５ｂ
にある時は、前記と反対側に広がった半円状のぼけた光
点４ｂとなり、最も光量が集中している部分の投影位置
は光点４ｂの中にある。
の投影位置は図１（ｃ）に濃いハッチで示す位置であ
り、ガウス分布の最大値が半円状の光点の中にある。被
検物が被検物表面が合焦位置よりも光源に遠い位置５ｂ
にある時は、前記と反対側に広がった半円状のぼけた光
点４ｂとなり、最も光量が集中している部分の投影位置
は光点４ｂの中にある。
【００１９】被検物表面５上の光点４からの光（又は反
射・散乱もしくは拡散した光）は、光学系２に入射し、
反射鏡３により反射して受光素子６に投影される。光点
４の受光像は図１（ｂ）に示す受光像４′となる。又光
点４ａ及び光点４ｂの受光像はそれぞれ図１（ｂ）に示
す受光像４ａ′及び受光像４ｂ′となる。各受光像は各
光点と同様な形状と光量分布を有しており、最も光量が
集中している部分の受光位置が受光像４ａ′及び受光像
４ｂ′の濃いハッチで示す位置である。
射・散乱もしくは拡散した光）は、光学系２に入射し、
反射鏡３により反射して受光素子６に投影される。光点
４の受光像は図１（ｂ）に示す受光像４′となる。又光
点４ａ及び光点４ｂの受光像はそれぞれ図１（ｂ）に示
す受光像４ａ′及び受光像４ｂ′となる。各受光像は各
光点と同様な形状と光量分布を有しており、最も光量が
集中している部分の受光位置が受光像４ａ′及び受光像
４ｂ′の濃いハッチで示す位置である。
【００２０】受光像４′は光電素子６ａ、６ｂの中心線
上に形成されているから、光電素子６ａ及び６ｂの起電
力は等しくなり、従って出力信号の差は０である。受光
像４ａ′は隙間６ｃから光電素子６ａにかけて形成さ
れ、光電素子６ａに起電力が発生するが、光電素子６ｂ
には起電力が発生せず、出力信号の差が生ずる。同様
に、受光像４ｂ′は隙間６ｃから光電素子６ｂにかけて
形成され、光電素子６ｂに起電力が発生するが、光電素
子６ａには起電力が発生せず、出力信号の差が生ずる。
受光像４ｂ′による出力信号の差は受光像４ａ′による
出力信号の差と符号が逆である。
上に形成されているから、光電素子６ａ及び６ｂの起電
力は等しくなり、従って出力信号の差は０である。受光
像４ａ′は隙間６ｃから光電素子６ａにかけて形成さ
れ、光電素子６ａに起電力が発生するが、光電素子６ｂ
には起電力が発生せず、出力信号の差が生ずる。同様
に、受光像４ｂ′は隙間６ｃから光電素子６ｂにかけて
形成され、光電素子６ｂに起電力が発生するが、光電素
子６ａには起電力が発生せず、出力信号の差が生ずる。
受光像４ｂ′による出力信号の差は受光像４ａ′による
出力信号の差と符号が逆である。
【００２１】このように最も光量が集中した部分は、光
学系の光軸７ではなく、光軸７に対して所定の角度α1
傾いた発光軸９を通っているから、レーザダイオード１
の発光量の大部分が光点４ａ又は光点４ｂの形成に寄与
している。そして被検物面高さ変化に対して、その変位
量が大きくなり、従って検出分解能を高めることができ
る。
学系の光軸７ではなく、光軸７に対して所定の角度α1
傾いた発光軸９を通っているから、レーザダイオード１
の発光量の大部分が光点４ａ又は光点４ｂの形成に寄与
している。そして被検物面高さ変化に対して、その変位
量が大きくなり、従って検出分解能を高めることができ
る。
【００２２】本発明の第２の実施例を図４（ａ）、
（ｂ）により説明する。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ
第２の実施例の光学系の部分を示す図、光束表面におけ
る光強度分布を示す図である。第１の実施例と同一又は
類似の点の詳述は省略する。レーザダイオード１は保持
具１３により光学系２の光軸７に対して所定の角度α2
傾いて設置されている。角度α2 は第１の実施例におけ
る角度α1 より大きい。光学系２にはレンズ２１を付加
しレーザダイオード１をみこむアパーチュアを大きくし
た。したがってレーザダイオード１の光の発散角度に対
して充分に大きなアパーチュアで光学系が構成されてい
る。
（ｂ）により説明する。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ
第２の実施例の光学系の部分を示す図、光束表面におけ
る光強度分布を示す図である。第１の実施例と同一又は
類似の点の詳述は省略する。レーザダイオード１は保持
具１３により光学系２の光軸７に対して所定の角度α2
傾いて設置されている。角度α2 は第１の実施例におけ
る角度α1 より大きい。光学系２にはレンズ２１を付加
しレーザダイオード１をみこむアパーチュアを大きくし
た。したがってレーザダイオード１の光の発散角度に対
して充分に大きなアパーチュアで光学系が構成されてい
る。
【００２３】レーザダイオード１の発光軸９を、光路の
半分の部分８ａの中心よりもさらに外側に寄せ、光学系
の光軸７に対して大きな傾きの角度α2 を設け発光軸９
に最も光量が集中して放射される。被検物が被検物表面
が合焦位置よりも光源に近い位置（不図示）にある時
は、半円状のぼけた光点（不図示）となり、最も光量が
集中している発光軸９近傍の投影位置は図４（ｂ）に濃
いハッチで示す位置である。図１（ｃ）に比してガウス
分布の最大値が大きく半円状の光点の外側に寄ったとこ
ろにあり、そして発光量がほぼ完全に光点の中にあるこ
とが示されている。以上の実施例において受光素子６に
はＰＳＤ、ＣＣＤ等、他の位置検出素子を用いてもよ
い。
半分の部分８ａの中心よりもさらに外側に寄せ、光学系
の光軸７に対して大きな傾きの角度α2 を設け発光軸９
に最も光量が集中して放射される。被検物が被検物表面
が合焦位置よりも光源に近い位置（不図示）にある時
は、半円状のぼけた光点（不図示）となり、最も光量が
集中している発光軸９近傍の投影位置は図４（ｂ）に濃
いハッチで示す位置である。図１（ｃ）に比してガウス
分布の最大値が大きく半円状の光点の外側に寄ったとこ
ろにあり、そして発光量がほぼ完全に光点の中にあるこ
とが示されている。以上の実施例において受光素子６に
はＰＳＤ、ＣＣＤ等、他の位置検出素子を用いてもよ
い。
【００２４】このようにレーザダイオード１の発光量の
大部分が光点４の形成に寄与し、被検物面高さ変化に対
して、その変位量が大きくなり、従ってより検出分解能
を高めることができる。
大部分が光点４の形成に寄与し、被検物面高さ変化に対
して、その変位量が大きくなり、従ってより検出分解能
を高めることができる。
【００２５】第１の実施例及び第２の実施例と従来例の
被検物表面高さの変化と検出分解能との関係について、
図２によりまとめて説明する。図２の横軸は被検物表面
高さ、縦軸は出力差である。被検物表面高さは左より右
に高くなる。出力差は光電素子６ａの出力引く光電素子
６ｂの出力である。第１の実施例の出力曲線ａは従来例
の出力曲線ｃよりも傾きが大きく、第２の実施例の出力
曲線ｂは更に第１の実施例の出力曲線ａよりもさらに傾
きが大きく、検出感度が高いことを示している。
被検物表面高さの変化と検出分解能との関係について、
図２によりまとめて説明する。図２の横軸は被検物表面
高さ、縦軸は出力差である。被検物表面高さは左より右
に高くなる。出力差は光電素子６ａの出力引く光電素子
６ｂの出力である。第１の実施例の出力曲線ａは従来例
の出力曲線ｃよりも傾きが大きく、第２の実施例の出力
曲線ｂは更に第１の実施例の出力曲線ａよりもさらに傾
きが大きく、検出感度が高いことを示している。
【００２６】上記の両実施例によりレーザダイオードの
射出する光を効率よく使用できるから、出力信号のＳ／
Ｎが改善され、反射率の低い被検物でも高感度に検出で
きる。また同じ感度（Ｓ／Ｎ）を得るには、安価で入手
しやすく、性能の安定した汎用の低出力のレーザダイオ
ードが利用できる。これはレーザ安全の各種規格に適応
するための付帯装備を軽減できる可能性もあり、コスト
面、安全性の面でも有利である。
射出する光を効率よく使用できるから、出力信号のＳ／
Ｎが改善され、反射率の低い被検物でも高感度に検出で
きる。また同じ感度（Ｓ／Ｎ）を得るには、安価で入手
しやすく、性能の安定した汎用の低出力のレーザダイオ
ードが利用できる。これはレーザ安全の各種規格に適応
するための付帯装備を軽減できる可能性もあり、コスト
面、安全性の面でも有利である。
【００２７】又、被検物面高さ変化に対する、受光素子
上の受光量変化の割合が大きくなるから、高分解能化で
きる。又、被検物面上のキズ等により光点の形状がくず
れた場合等に、見かけ上、高さが変化した様にふるまう
誤差が小さくなり、高精度化できる。
上の受光量変化の割合が大きくなるから、高分解能化で
きる。又、被検物面上のキズ等により光点の形状がくず
れた場合等に、見かけ上、高さが変化した様にふるまう
誤差が小さくなり、高精度化できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明により、レーザダイオードから射
出した光の大部分が被検物表面に投影され、被検物表面
が合焦位置よりも光源に遠く又は近くて光点がぼけた
時、半円状に拡がった光点の中に最大光量点があるよう
にしたから、レーザダイオードを光源とした光電式高さ
検出装置で被検物表面高さの変化を高感度（Ｓ／Ｎ）・
高分解能・高精度に検出するができる。
出した光の大部分が被検物表面に投影され、被検物表面
が合焦位置よりも光源に遠く又は近くて光点がぼけた
時、半円状に拡がった光点の中に最大光量点があるよう
にしたから、レーザダイオードを光源とした光電式高さ
検出装置で被検物表面高さの変化を高感度（Ｓ／Ｎ）・
高分解能・高精度に検出するができる。
【図１】第１の実施例を説明する図であり、図１（ａ）
は第１の実施例の光学系を示す図、図１（ｂ）は受光面
における受光状況を示す図、図１（ｃ）は光束表面にお
ける光量分布を示す図である。
は第１の実施例の光学系を示す図、図１（ｂ）は受光面
における受光状況を示す図、図１（ｃ）は光束表面にお
ける光量分布を示す図である。
【図２】被検物表面高さと出力差との関係を示す図であ
る。
る。
【図３】レーザダイオードの発光特性を説明する図であ
る。
る。
【図４】第２の実施例を説明する図であり、図４（ａ）
は第２の実施例の光学系を示す図、図４（ｂ）は光束表
面における光量分布を示す図である。
は第２の実施例の光学系を示す図、図４（ｂ）は光束表
面における光量分布を示す図である。
【図５】従来の技術を説明する図であり、図５（ａ）は
従来例の光学系を示す図、図５（ｂ）は受光面における
受光状況を示す図、図５（ｃ）は光束表面における光量
分布を示す図である。
従来例の光学系を示す図、図５（ｂ）は受光面における
受光状況を示す図、図５（ｃ）は光束表面における光量
分布を示す図である。
１ レーザダイオード ２ 光学系 ３ａ エッジ ３ 反射鏡 ４、４ａ、４ｂ 光点 ４′、４ａ′、４ｂ′ 受光像 ５ 被検物表面 ６ 受光素子 ６ａ、６ｂ 光電素子 ６ｃ 隙間 ７ 光軸 ８ａ、８ｂ 光路の半分の部分 ９ 発光軸 １２、１３ 保持具 ２１ レンズ α1 、α2 角度
Claims (1)
- 【請求項１】 光源から射出した光を光学系の結像光学
領域により被検物表面に結像し、前記被検物表面に結像
された前記光の像を前記結像光学領域とは異なる前記光
学系の受光光学領域により位置検出用受光素子上に入射
させ、前記位置検出用受光素子に入射される前記光の像
の変位量から前記被検物表面の高さを検出する光電式高
さ検出装置において、 前記光源は、前記光源の光軸を前記結像光学領域に向け
て傾斜して配置されることを特徴とする光電式位置検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277800A JPH06102016A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光電式高さ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277800A JPH06102016A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光電式高さ検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102016A true JPH06102016A (ja) | 1994-04-12 |
Family
ID=17588454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4277800A Pending JPH06102016A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光電式高さ検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06102016A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6549290B2 (en) | 1998-09-22 | 2003-04-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Method and apparatus for aligning target object |
| JP2010091343A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Hitachi High-Technologies Corp | 微小突起物検査装置 |
-
1992
- 1992-09-22 JP JP4277800A patent/JPH06102016A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6549290B2 (en) | 1998-09-22 | 2003-04-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Method and apparatus for aligning target object |
| JP2010091343A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Hitachi High-Technologies Corp | 微小突起物検査装置 |
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