JPH0654231B2 - Non-contact displacement meter - Google Patents

Non-contact displacement meter

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JPH0654231B2
JPH0654231B2 JP61302230A JP30223086A JPH0654231B2 JP H0654231 B2 JPH0654231 B2 JP H0654231B2 JP 61302230 A JP61302230 A JP 61302230A JP 30223086 A JP30223086 A JP 30223086A JP H0654231 B2 JPH0654231 B2 JP H0654231B2
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image
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displacement
light
ring
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義治 桑原
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Mitutoyo Corp
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、非接触変位計に係り、特に、非接触粗さ計や
顕微鏡用オートフオーカス装置などに用いるに好適な、
測定対象物に微少スポツト光を照射する照明系と、該微
少スポツト光の像を形成する結像レンズとを含んで構成
され、測定対象物の合焦点からの偏位に応じた変化信号
を出力する非接触変位計に関する。
The present invention relates to a non-contact displacement meter, and particularly suitable for use in a non-contact roughness meter and an autofocus device for a microscope,
An illumination system that irradiates the measuring object with minute spot light and an imaging lens that forms an image of the minute spot light are included, and a change signal corresponding to the deviation from the in-focus point of the measuring object is output. The present invention relates to a non-contact displacement meter.

【従来の技術】 従来、加工面の粗さ測定は、触針式で行なわれていた。
しかしながら、測定対象物が軟質材である場合は傷がつ
く恐れがあるため、非接触式の粗さ計が開発されてい
る。これまで開発されてきた非接触式の粗さ計用の変位
検出器は、ビデオデイスク等の焦点検出装置の使用され
ている光学式センサを応用したものが多く、臨界角法及
び非点収差法などに分類される。 このうち臨界角法による変位検出器は、例えば実開昭6
1−6707に開示されているが、測定対象物に微少ス
ポツト光を照射する照明系と、測定対象物からの反射光
を平行光線化するコリメータレンズと、その平行光線を
全反射で伝える臨界角プリズムと、2個の受光素子とを
含んで構成されており、測定対象物が合焦面から偏位す
ると前記平行光線が発散又は収束傾向を示して反射率が
急変することを利用して変位信号を生成するものであ
る。 又、非点収差法は、測定対象物が合焦面から偏位すると
非点収差特性が楕円状になることを利用している。
2. Description of the Related Art Conventionally, the roughness of a machined surface has been measured by a stylus method.
However, if the measurement object is a soft material, it may be scratched, so a non-contact type roughness meter has been developed. Many of the non-contact type displacement detectors for roughness gauges that have been developed so far apply the optical sensor used in the focus detection device such as a video disk, and the critical angle method and the astigmatism method. Etc. Among them, the displacement detector by the critical angle method is, for example, the actual Kaisho 6
Although disclosed in 1-6707, an illumination system that irradiates a measurement object with minute spot light, a collimator lens that converts reflected light from the measurement object into parallel rays, and a critical angle that transmits the parallel rays by total reflection. A prism and two light receiving elements are included, and when the object to be measured is deviated from the in-focus surface, the parallel rays exhibit a diverging or converging tendency and the reflectance changes suddenly, which causes displacement. It is for generating a signal. Further, the astigmatism method utilizes that the astigmatism characteristic becomes elliptic when the object to be measured deviates from the focusing surface.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、前記従来の非接触式変位検出器は、いず
れも複雑な光学系を用いると共に、高精度な光学部品が
必要である。従つて調整が困難であり価格も高いという
問題点があり、より簡易な光学系を用いる変位検出器が
要求されていた。
However, each of the conventional non-contact type displacement detectors uses a complicated optical system and requires highly accurate optical parts. Therefore, there is a problem that adjustment is difficult and the cost is high, and a displacement detector using a simpler optical system has been required.

【発明の目的】[Object of the Invention]

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、簡易な光学系を用いて、高いSN比で変位検出が
可能であり、しかも、測定範囲の広い非接触変位計を提
供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above conventional problems, and provides a non-contact displacement meter capable of detecting displacement with a high SN ratio using a simple optical system and having a wide measurement range. The purpose is to

【問題点を解決するための手段】[Means for solving problems]

本発明は、非接触変位計を、測定対象物に微少スポツト
光を照射する照明系と、該微少スポツト光の像を2つ形
成する結像レンズと、結像光路中に、中心が光軸と一致
するように挿入されたリング状マスクと、一方の像の合
焦結像面から偏位して、中心が光軸と一致するように配
設され、前記微少スポツト光による一方の焦点ずれ像が
前記リング状マスクで制限された像の、光軸を中心とし
て半径方向の光量分布重心位置に対応した信号を出力す
るための、受光部が円状又はリング状の第1のセンサ
と、他方の像の合焦結像面から前記第1のセンサとは異
なる偏位量で、中心が光軸と一致するように配設され、
前記微少スポツト光による他方の焦点ずれ像が前記リン
グ状マスクで制限された像の、光軸を中心とした半径方
向の光量重心位置に対応した信号を出力するための、受
光部が円状又はリング状の第2のセンサとを用いて構成
し、前記第1のセンサと第2のセンサの出力差に基づい
て、測定対象物の合焦面からの変位に応じた変位信号を
出力することにより、前記目的を達成したものである。
The present invention provides a non-contact displacement meter, an illumination system for irradiating an object to be measured with minute spot light, an imaging lens for forming two images of the minute spot light, and a center in the optical path of the optical axis. And a ring-shaped mask inserted so as to coincide with one another, and one of the images is arranged so that its center is aligned with the optical axis by deviating from the focusing image plane of one of the images, and one of the focal spots is defocused by the minute spot light. A first sensor having a circular or ring-shaped light-receiving portion for outputting a signal corresponding to the position of the center of gravity of the light amount distribution in the radial direction of the image whose image is limited by the ring-shaped mask, It is arranged so that the center of the other image is aligned with the optical axis with a deviation amount different from that of the first sensor from the focused image forming surface.
The other defocused image due to the minute spot light is a circular image in the light receiving portion for outputting a signal corresponding to the light amount barycentric position in the radial direction around the optical axis of the image limited by the ring-shaped mask. A ring-shaped second sensor is used, and a displacement signal corresponding to the displacement of the measuring object from the focusing surface is output based on the output difference between the first sensor and the second sensor. Thus, the above-mentioned object is achieved.

【作用】[Action]

本発明は、測定対象物に照射した微少スポツト光による
焦点ずれ像が、結像光路中に挿入されたリング状マスク
で制限された像の、光軸を中心とした半径方向の光量分
布重心位置に対応した信号を、該微少スポツト光の像の
合焦結像面から変位して配設したセンサで検出すること
により、測定対象物の合焦面からの偏位に応じた変位信
号を出力するようにしている。従つて、従来より簡易な
光学系を用いて、高いSN比で変位検出が可能となる。 又、前記センサを同芯円状に配設された2個の受光素子
より構成し、該2個の受光素子の出力を差動増幅して前
記変位信号を生成するようにした場合には、センサを容
易に構成することができる。 又、前記センサを中央電極と周辺電極を有する円形の半
導体位置検出器より構成し、該2個の電極からの出力の
差信号をそれらの和信号で除することによつて前記変位
信号を生成するようにした場合には、センサを容易に小
型化できる。 又、測定対象物に照射した微少スポツト光の像を2つ形
成し、それぞれの焦点ずれ像が、前記リング状マスクで
制限された像の、光軸を中心とした半径方向の光量分布
重心位置に対応した信号を、各合焦結像面から異なる変
位量で配設した2つのセンサで出力し、各センサの出力
差に基づいて測定対象物の合焦面からの変位に応じた変
位信号を出力するようにした場合には、微少スポツト光
による焦点ずれ像のずれの方向を容易に識別することが
可能となり、測定範囲が拡張できる。
According to the present invention, the defocused image due to the minute spot light irradiating the object to be measured is the position of the center of gravity of the light amount distribution in the radial direction around the optical axis of the image limited by the ring-shaped mask inserted in the imaging optical path. A signal corresponding to the above is detected by a sensor which is disposed while being displaced from the focusing image plane of the image of the minute spot light, and a displacement signal corresponding to the deviation of the measuring object from the focusing plane is output. I am trying to do it. Therefore, the displacement can be detected with a high SN ratio using an optical system simpler than the conventional one. Further, when the sensor is composed of two light receiving elements arranged in a concentric circle shape, and outputs of the two light receiving elements are differentially amplified to generate the displacement signal, The sensor can be easily configured. Further, the sensor is composed of a circular semiconductor position detector having a central electrode and a peripheral electrode, and the displacement signal is generated by dividing a difference signal of outputs from the two electrodes by their sum signal. In such a case, the sensor can be easily downsized. Further, two images of the minute spot light radiated to the object to be measured are formed, and the defocused images of each are the positions of the center of gravity of the light amount distribution in the radial direction of the image limited by the ring-shaped mask. A signal corresponding to is output by two sensors arranged with different displacements from each focusing image plane, and a displacement signal corresponding to the displacement of the measuring object from the focusing plane based on the output difference of each sensor. Is output, it becomes possible to easily identify the direction in which the defocused image is displaced due to the minute spot light, and the measurement range can be expanded.

【実施例】【Example】

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本発明の前提となる比較例では、第1図に示す如く、レ
ーザダイオード12、コリメータレンズ14、ビームス
プリツタ16、対物レンズ18よりなる照明系で測定対
象物10に微少スポツト光20を照射し、前記対物レン
ズ18及び集光レンズ22よりなる結像レンズでその微
少スポツト光20の像を形成する。 前記集光レンズ22の手前にはSN比を向上させるため
のリング状マスク24が設けられているが、このマスク
は省略することも可能である。 第1図は、測定対象物10に微少スポツト光20が集光
している状態、即ち、測定対象物10が合焦面にある状
態を示している。このときの微少スポツト光20の像が
形成される面を合集結像面と定義する。 この合集結像面から図の下方向に変化させてセンサ26
が配設されており、このセンサ26からは信号a 、b が
出力され、これらは差動増幅器28に入力されて変位信
号d が生成されている。 前記センサ26は、第2図に詳細に示す如く、同芯円状
に分割配設された内側受光素子30と外側受光素子32
とから構成されており、共通電極34が例えば裏面に接
続されている。前記受光素子30、32としては、例え
ばフオトダイオードやフオトトランジスタ等を使用する
ことができる。 以下第3図と第4図を参照して比較例の作用を説明す
る。 測定対象物10が合焦面からZ方向に変位して、P1又
はP2の変位面に合致すると、微少スポツト光20の像
の集光点はQ1又はQ2となる。このときセンサ26に
は、微少スポツト光の焦点ずれした像のリンズ状マスク
24で制限された像が第4図(A)(変位面がP1で集
光点がQ1の場合)又は第4図(B)(変位面がP2で
集光点がQ2の場合)のように形成される。従つてセン
サ26は、この焦点ずれした像の光軸を中心とした半径
方向の光量分布重心位置に対応した信号を出力すること
になり、測定対象物10の変位Zと差動増幅器28から
出力される変位信号d の関係は、例えば第5図に示す如
くとなる。従つて、この変位信号d が零であることから
変位面が合焦面であることを検出することができる。 この比較例によれば、非常に簡単に構成で変位検出が可
能となる。 この比較例では、リング状マスク24が設けられている
ので、SN比が高い、即ち、マスクが全く無いと、中心
部の像が完全には抜けないため、特に、第4図(B)の
場合に、センサ26の内側受光素子30にも出力が発生
し、バツクグラウンド成分が大となつて、SN比が低下
する。又、特開昭61−120912のような中心部の
みを遮蔽するデイスク状マスクの場合には、外側の像が
遮蔽されないため、特に、第4図(A)の場合に、像
が、内側受光素子30だけでなく外側受光素子32にも
広がつて、バツクグラウンド成分となり、コントラスト
が低下して、SN比が低下してしまう。これらに対し
て、リング状マスク24が存在する場合は、第4図
(A)(B)のいずれの場合も、バツクグラウンド成分
が少なく、SN比が高い。 次に第6図を参照して、特に顕微鏡等のオートフオーカ
ス装置のセンサ部として用いるのに好適な、本発明の実
施例を詳細に説明する。 この実施例においても、前記比較例と同様に、合焦結像
面から変位して第1センサ26が配設されている。 更に、前記比較例に対して、比較例と同様の対物レンズ
18、第2ビームスプリツタ40、第2集光レンズ42
よりなる、微少スポツト光20の像を別位に形成する光
学系が付加されている。 又、前記比較例と同様の第1センサ26の変位方向とは
逆方向に合焦結像面から変位させて第2センサ44が設
けられている。 前記第1センサ26、第2センサ44とも前記比較例の
センサ26と同じ構造であり、検出回路46には、前記
第1センサ26の出力信号a 1、b 1及び第2センサ4
4の出力信号a 2、b 2の差動増幅をそれぞれ行う差動
増幅器46A、46Bと、該差動増幅器46A、46B
の出力d 1、d 2を入力して変位信号(合焦信号)e を
生成する差動増幅器46Cから構成されている。 他の点については前記比較例と同様であるので説明は省
略する。 以下実施例の作用を説明する。 今比較例のようにセンサ26が1個しか設けられていな
い場合、第7図に示す如く、測定対象物10の変位Zに
よつてセンサ26に形成される微少スポツト光による焦
点ずれ像が、収束光Aの場合と収束光Bの場合で識別が
不可能である。しかしながら、第2センサ44の出力と
の差動を取つている変位信号e は異なつた値となり、こ
の2つの場合は区別される。従つて、この実施例によれ
ば、比較例に比べて測定範囲が拡張できる。 この実施例では、集光レンズをボイスコイル等で振動さ
せて平均化の効果を得ることも可能である。 次に、第8図及び第9図を参照して、センサと検出回路
の他の例を説明する。 このセンサ50は、第9図に詳細に示す如く、P型半導
体層50A、I型層(真性半導体層)50B、N型半導
体層50Cからなる三層半導体の上面に、中央電極50
D及びそれを中心として円形に形成された周辺電極50
Eを有し、下面に共通電極50Fが形成された半導体位
置検出器とされている。各電極は、例えばニツケル薄層
で構成されている。又、半導体材料としては、シリコン
Si 、ガリウム・アルミニウム・リンGa AlP等が使
用できる。 検出回路52は、第8図に詳細に示した如く、周辺電極
50Eの出力信号i 及び中心電極50Dの出力信号j を
電流電圧変換する電流電圧変換器52A、52Bと、該
電流電圧変換器52A、52Bの出力信号i ′、j ′の
差信号k (=i ′−j ′)、和信号l(=i ′+j ′)
をそれぞれ出力する差演算器52C、和演算器52D
と、差信号k を和信号lで除することによつて変位信号
m (=k /l)を得る除算器52Eとから構成されてい
る。この変位信号m は、センサ50への入射光の半径方
向での光量分布重心位置に対応した信号となるので、本
発明のセンサとして用いることができる。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the comparative example which is a premise of the present invention, as shown in FIG. 1, a minute spot light 20 is applied to the measuring object 10 by an illumination system including a laser diode 12, a collimator lens 14, a beam splitter 16, and an objective lens 18. An image of the minute spot light 20 is formed by an imaging lens composed of the objective lens 18 and the condenser lens 22. A ring-shaped mask 24 for improving the SN ratio is provided in front of the condenser lens 22, but this mask can be omitted. FIG. 1 shows a state in which the minute spot light 20 is focused on the measuring object 10, that is, a state in which the measuring object 10 is on the focusing surface. The surface on which the image of the minute spot light 20 is formed is defined as the collective image formation surface. The sensor 26 is changed from the combined image forming plane downward in the drawing.
Is provided, and signals a 1 and b 2 are output from the sensor 26, which are input to a differential amplifier 28 to generate a displacement signal d 2. As shown in detail in FIG. 2, the sensor 26 includes an inner light receiving element 30 and an outer light receiving element 32, which are divided into concentric circles.
And the common electrode 34 is connected to the back surface, for example. As the light receiving elements 30 and 32, for example, a photo diode or a photo transistor can be used. The operation of the comparative example will be described below with reference to FIGS. 3 and 4. When the measuring object 10 is displaced in the Z direction from the focusing surface and coincides with the displacement surface of P1 or P2, the focal point of the image of the minute spot light 20 is Q1 or Q2. At this time, in the sensor 26, the image of the defocused image of the minute spot light limited by the rinse mask 24 is shown in FIG. 4 (A) (when the displacement surface is P1 and the focal point is Q1) or FIG. (B) (when the displacement surface is P2 and the converging point is Q2). Therefore, the sensor 26 outputs a signal corresponding to the position of the center of gravity of the light amount distribution in the radial direction centered on the optical axis of this defocused image, which is output from the displacement Z of the measuring object 10 and the differential amplifier 28. The relationship of the displacement signal d 1 is as shown in FIG. 5, for example. Therefore, since the displacement signal d is zero, it can be detected that the displacement surface is the in-focus surface. According to this comparative example, the displacement can be detected with a very simple structure. In this comparative example, since the ring-shaped mask 24 is provided, the SN ratio is high, that is, if the mask is not provided at all, the image at the center cannot be completely removed. In this case, an output is also generated in the inner light receiving element 30 of the sensor 26, the background component becomes large, and the SN ratio decreases. Further, in the case of a disk-shaped mask that shields only the central portion as in Japanese Patent Laid-Open No. 61-120912, the image on the outside is not shielded. Therefore, especially in the case of FIG. It spreads not only to the element 30 but also to the outer light receiving element 32 and becomes a background component, resulting in a reduction in contrast and a reduction in the SN ratio. On the other hand, when the ring-shaped mask 24 is present, the background component is small and the SN ratio is high in any of FIGS. 4A and 4B. Next, with reference to FIG. 6, an embodiment of the present invention which is particularly suitable for use as a sensor portion of an autofocus device such as a microscope will be described in detail. Also in this embodiment, similarly to the comparative example, the first sensor 26 is disposed so as to be displaced from the focusing image plane. Further, as compared with the comparative example, the objective lens 18, the second beam splitter 40, and the second condensing lens 42 similar to those of the comparative example are provided.
And an optical system for forming an image of the minute spot light 20 at a different position. Further, the second sensor 44 is provided by displacing it from the focusing image plane in the opposite direction to the displacement direction of the first sensor 26 similar to the comparative example. Both the first sensor 26 and the second sensor 44 have the same structure as the sensor 26 of the comparative example, and the detection circuit 46 includes the output signals a 1, b 1 of the first sensor 26 and the second sensor 4
Differential amplifiers 46A and 46B for respectively differentially amplifying the output signals a 2 and b 2 of 4 and the differential amplifiers 46A and 46B
Of the differential amplifier 46C for generating the displacement signal (focus signal) e by inputting the outputs d 1 and d 2 thereof. Since the other points are the same as those of the comparative example, description thereof will be omitted. The operation of the embodiment will be described below. When only one sensor 26 is provided as in the comparative example, as shown in FIG. 7, the defocus image due to the minute spot light formed on the sensor 26 by the displacement Z of the measuring object 10 is It is impossible to distinguish between the case of the convergent light A and the case of the convergent light B. However, the displacement signal e, which is differential from the output of the second sensor 44, has different values, and these two cases are distinguished. Therefore, according to this example, the measurement range can be expanded as compared with the comparative example. In this embodiment, it is possible to obtain the effect of averaging by vibrating the condenser lens with a voice coil or the like. Next, another example of the sensor and the detection circuit will be described with reference to FIGS. 8 and 9. As shown in detail in FIG. 9, the sensor 50 has a central electrode 50 on the upper surface of a three-layer semiconductor including a P-type semiconductor layer 50A, an I-type layer (intrinsic semiconductor layer) 50B, and an N-type semiconductor layer 50C.
D and a peripheral electrode 50 formed in a circular shape centering on D
It is a semiconductor position detector having E and having a common electrode 50F formed on the lower surface. Each electrode is composed of, for example, a nickel thin layer. Further, as the semiconductor material, silicon Si, gallium-aluminum-phosphorus Ga AlP, etc. can be used. As shown in detail in FIG. 8, the detection circuit 52 includes current-voltage converters 52A and 52B for current-voltage converting the output signal i of the peripheral electrode 50E and the output signal j of the center electrode 50D, and the current-voltage converter 52A. , 52B output signals i ', j'difference signal k (= i'-j'), sum signal l (= i '+ j')
Difference calculator 52C and sum calculator 52D for respectively outputting
By dividing the difference signal k by the sum signal l
and a divider 52E for obtaining m (= k / l). This displacement signal m becomes a signal corresponding to the position of the center of gravity of the light amount distribution of the light incident on the sensor 50 in the radial direction, and thus can be used as the sensor of the present invention.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上説明した通り、本発明によれば、簡単な光学系を用
いて、高いSN比で変位検出が可能となる。又、非接触
式変位検出の分野における技術の多様化に寄与する。更
に、センサを2組設けたので、測定範囲を拡張すること
ができる等の優れた効果を有する。
As described above, according to the present invention, displacement can be detected with a high SN ratio using a simple optical system. It also contributes to diversification of technology in the field of non-contact displacement detection. Furthermore, since two sets of sensors are provided, there is an excellent effect that the measurement range can be expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明に係る非接触変位計の前提となる比較
例の構成を示す正面図、第2図は、第1図のII−II線に
沿う横断面図、第3図は、比較例の作用を説明するため
の光学系の正面図、第4図は、同じくセンサに形成され
る像を示す平面図、第5図は、比較例の変位信号の一例
を示す線図、第6図は、本発明の実施例の構成を示す正
面図、第7図は、実施例の作用を説明するための線図、
第8図は、前記実施例で用いられているセンサと検出回
路の変形例を示す正面図、第9図は、第8図のIX−IX線
に沿う横断面図である。 10……測定対象物、 12……レーザダイオード、 14……コリメータレンズ、 16、40……ビームスプリツタ、 18……対物レンズ、20……微少スポツト光、 22、42……集光レンズ、 24……リング状マスク、 26、44、50……センサ、 28、46A、46B、46C……差動増幅器、 d 、e 、m ……変位信号、 30……内側受光素子、 32……外側受光素子、 46、52……検出回路、 50D……中央電極、50E……周辺電極、 52C……差演算器、52D……和演算器、 52E……除算器。
FIG. 1 is a front view showing a configuration of a comparative example which is a premise of a non-contact displacement meter according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 4 is a front view of an optical system for explaining the operation of the comparative example, FIG. 4 is a plan view showing an image similarly formed on the sensor, and FIG. 5 is a diagram showing an example of displacement signals of the comparative example. FIG. 6 is a front view showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the embodiment,
FIG. 8 is a front view showing a modification of the sensor and the detection circuit used in the above embodiment, and FIG. 9 is a transverse sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 10 ... Object to be measured, 12 ... Laser diode, 14 ... Collimator lens, 16, 40 ... Beam splitter, 18 ... Objective lens, 20 ... Micro spot light, 22, 42 ... Condensing lens, 24 ... Ring mask, 26, 44, 50 ... Sensor, 28, 46A, 46B, 46C ... Differential amplifier, d, e, m ... Displacement signal, 30 ... Inner light receiving element, 32 ... Outer Light receiving element, 46, 52 ... Detection circuit, 50D ... Central electrode, 50E ... Peripheral electrode, 52C ... Difference calculator, 52D ... Sum calculator, 52E ... Divider.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定対象物に微少スポツト光を照射する照
明系と、 該微少スポツト光の像を2つ形成する結像レンズと、 結像光路中に、中心が光軸と一致するように挿入された
リング状マスクと、 一方の像の合焦結像面から偏位して、中心が光軸と一致
するように配設され、前記微少スポツト光による一方の
焦点ずれ像が前記リング状マスクで制限された像の、光
軸を中心とした半径方向の光量分布重心位置に対応した
信号を出力するための、受光部が円状又はリング状の第
1のセンサと、 他方の像の合焦結像面から前記第1のセンサとは異なる
偏位量で、中心が光軸と一致するように配設され、前記
微少スポツト光による他方の焦点ずれ像が前記リング状
マスクで制限された像の、光軸を中心とした半径方向の
光量重心位置に対応した信号を出力するための、受光部
が円状又はリング状の第2のセンサとを含み、 前記第1のセンサと第2のセンサの出力差に基づいて、
測定対象物の合焦面からの変位に応じた変位信号を出力
することを特徴とする非接触変位計。
1. An illumination system for irradiating an object to be measured with minute spot light, an image forming lens for forming two images of the minute spot light, and a center of the image forming optical path aligned with the optical axis. The inserted ring-shaped mask and one of the images are arranged so that their centers are aligned with the optical axis by deviating from the focused image-forming plane of the one image, and one of the defocused images by the minute spot light is the ring-shaped image. A first sensor whose light-receiving portion is circular or ring-shaped for outputting a signal corresponding to the position of the center of gravity of the light amount distribution in the radial direction around the optical axis of the image limited by the mask, and the other image of the other image. The defocus amount from the focused image plane is different from that of the first sensor, and the center is aligned with the optical axis. The other defocused image due to the minute spot light is limited by the ring-shaped mask. Signal corresponding to the position of the center of gravity of the light intensity of the captured image in the radial direction around the optical axis For outputting, the light receiving unit includes a circular or ring-shaped second sensor, based on the output difference between the first sensor and the second sensor,
A non-contact displacement meter, which outputs a displacement signal according to a displacement of an object to be measured from a focusing surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02110813U (en) * 1989-02-22 1990-09-05
JP3255703B2 (en) * 1992-05-15 2002-02-12 オリンパス光学工業株式会社 Focus detection device
JP5925390B1 (en) 2014-12-02 2016-05-25 三菱電機株式会社 Displacement sensor, displacement detection device, and displacement detection method
WO2018207255A1 (en) 2017-05-09 2018-11-15 オリンパス株式会社 Sample observation device equipped with focus function
KR20210088631A (en) 2018-11-05 2021-07-14 트리나미엑스 게엠베하 Detector and method for determining the position of at least one object

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52107855A (en) * 1976-03-05 1977-09-09 Koito Mfg Co Ltd Noncontact type position detector
JPS5979805A (en) * 1982-10-29 1984-05-09 Matsushita Electric Works Ltd Distance sensor
JPS61120912A (en) * 1984-11-19 1986-06-09 Canon Inc Distance measuring device
JPS61247910A (en) * 1985-04-26 1986-11-05 Canon Inc Distance measuring method
DE3774765D1 (en) * 1986-06-04 1992-01-09 Philips Nv OPTICAL MEASURING ARRANGEMENT BETWEEN A SURFACE AND A REFERENCE LEVEL.

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