JPH08313233A - 光センサおよびこれを用いた光学装置 - Google Patents

光センサおよびこれを用いた光学装置

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JPH08313233A
JPH08313233A JP7148308A JP14830895A JPH08313233A JP H08313233 A JPH08313233 A JP H08313233A JP 7148308 A JP7148308 A JP 7148308A JP 14830895 A JP14830895 A JP 14830895A JP H08313233 A JPH08313233 A JP H08313233A
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JP
Japan
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optical sensor
light beam
moire
plane
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Withdrawn
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JP7148308A
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English (en)
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Motonori Kanetani
元徳 金谷
Kazuyoshi Yamazaki
和良 山崎
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Fujinon Corp
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Fuji Photo Optical Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/254Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検体の表面凹凸形状をモアレ縞を利用して
検査する光学装置において、光センサ28により1本の
光ビームで光ビーム網を形成して平面的に被検体を検出
できるようにし、これにより簡易な構成でモアレ格子1
2に被検体が異常接近するのを未然に防止する。 【構成】 1対のミラー50、52間で光ビームを同一
平面内において複数回反射させた後その強度を検出する
光センサ28を用い、この光センサ28を、その光ビー
ム網がモアレ格子12の直下に位置するようにして配置
する。これにより、モアレ格子12に異常接近する被検
体2を、上記光ビーム網により平面的に検出できるよう
にし、検出精度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、対象物の光ビーム遮
蔽作用により対象物の位置検出を行う光センサおよびこ
の光センサを用いた光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、物体の凹凸形状を検査する方
法の1つとして、モアレ縞を利用した光学装置を用いた
検査方法が知られている。このモアレ縞を利用した光学
装置においては、被検体と所定間隔をおいてモアレ格子
を配置し、このモアレ格子に光を照射するとともに、こ
の光ビーム入射方向とは異なる方向からモアレ格子およ
び被検体を観察することにより、物体の凹凸形状を検査
するようになっている。
【0003】このようなモアレ縞を利用した光学装置に
おいては、被検体を所定方向に移動可能に支持する被検
体支持移動手段が設けられており、この被検体支持移動
手段により被検体をモアレ格子に十分近づけ、これによ
り明瞭なモアレ縞を形成させるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光学装置においては、被検体支持移動手段の被検体
支持面が傾斜していた場合には、被検体をモアレ格子に
近づけたとき、被検体が所定近接位置に達する前にその
一部がモアレ格子に当接してモアレ格子を損傷させるお
それがあるという問題がある。また、被検体の寸法バラ
ツキや被検体の取り違え等により、被検体がモアレ格子
に当接してしまうおそれがあるという問題もある。
【0005】これに対し、光センサを用いて被検体のモ
アレ格子に対する異常接近を検出することが考えられる
が、通常の光センサでは、光源と受光器とを結ぶ1本の
直線でしか対象物を認識することができないので、十分
な検出精度を得ることができないという問題がある。あ
るいは、検出精度を高めるため光センサを複数個並列配
置して上記異常接近を検出することも考えられるが、こ
のようにした場合には、装置が複雑になりかつ高コスト
となるという問題がある。
【0006】なお、上記問題は、モアレ縞を利用した光
学装置に限らず、異常接近が発生し得る状況下において
共通の問題であり、さらに広くは、対象物の位置検出が
要求される種々の状況下において生じ得る問題である。
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、簡易な構成により対象物の位置検出を精度よく行
うことができる光センサおよびこれを用いた光学装置を
提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願発明は、光センサの
光ビームを、所定配置された複数のミラーにより同一平
面内において複数回反射させるようにすることにより、
1本の光ビームで光ビーム網を形成して平面的に対象物
を検出できるようにし、もって上記目的達成を図るよう
にしたものである。
【0008】すなわち、本願発明に係る光センサは、請
求項1に記載したように、反射面の法線が同一平面内に
含まれるようにして互いに内向きに配置された複数のミ
ラーからなるミラー群と、前記平面内において前記ミラ
ー群内に光ビームを所定入射角で入射させる光ビーム入
射手段と、前記ミラー群内において複数回反射した前記
光ビームを受けて該光ビームの強度を検出する光ビーム
検出手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【0009】また、本願発明に係る光学装置は、請求項
4に記載したように、被検体を所定方向に移動可能に支
持する被検体支持移動手段を備えた光学装置において、
前記光センサが、前記被検体の可動範囲内において前記
平面が該被検体の移動方向と略垂直となるような位置関
係で配設されていることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の作用効果】上記構成により、本願発明に係る光
センサにおいては、ミラー群内に所定入射角で入射した
光ビームを同一平面内において複数回反射させた後、そ
の強度を検出することとなるので、光ビーム網により平
面的に対象物を検出できることとなり、単に1本の直線
上に位置する対象物だけではなく、ある平面上に位置す
る対象物を広く検出することができる。しかもこれを1
本の光ビームで実現することができる。
【0011】また、本願発明に係る光学装置において
は、上記光センサが、被検体の可動範囲内において該光
センサの光ビームで構成される平面が被検体の移動方向
と略垂直となるような位置関係で配設されているので、
被検体の少なくとも一部が上記平面を横切ったときこれ
を検出することができる。したがって、本願発明によれ
ば、簡易な構成により対象物の位置検出を精度よく行う
ことができる。
【0012】そして、これにより、請求項5に記載した
ようなモアレ縞を利用した光学装置等において、モアレ
格子に対する被検体の異常接近の発生を未然に防止する
ことができる。上記「ミラー群」は、反射面の法線が同
一平面内に含まれるようにして互いに内向きに配置され
た複数のミラーからなるものであれば、特定の構成に限
定されるものではないが、例えば、請求項2に記載した
ように、平行に配置された1対のミラーからなる構成と
すれば、極めて簡易な構成により上記作用効果を得るこ
とができる。
【0013】また、請求項3に記載したように、上記
「光ビーム入射手段」を、レーザ光源と、このレーザ光
源からの光ビームを任意の反射角で反射させる反射角可
変ミラーとからなる構成とすれば、上記反射角を適当に
設定することにより、光ビーム網の密度を対象物に応じ
て任意に設定することができる。上記モアレ縞を利用し
た光学装置等において、上記「光センサ」は、単独で用
いてもよいことはもちろんであるが、被検体の移動方向
に複数の光センサを積層して設けるようにしてもよい。
そして、このようにした場合には、例えば、モアレ格子
に近い光センサを異常接近防止用として用い、他の光セ
ンサを、モアレ格子に対して被検体をモアレ縞が明瞭に
見える位置にセッティングするために用いることも可能
となる。
【0014】
【実施例】以下、図面を用いて、本願発明の実施例につ
いて説明する。図1は、本願発明に係る光学装置の一実
施例を示す全体構成図であり、図2は、この光学装置に
用いられる光センサを示す平面図である。
【0015】図1に示すように、この光学装置10は、
ミラーやフィルタ等の光学部材の表面凹凸形状を、モア
レ縞を利用して検査する装置であって、モアレ格子12
と、被検体支持移動機構14と、縞走査用アクチュエー
タ16と、白色光源18と、CCDカメラ20と、モア
レ縞観察用ディスプレイ22と、コントローラ24と、
ドライバ26と、光センサ28とを備えてなっている。
上記モアレ格子12は、水平に配置されたガラス板の下
面に等ピッチの縞が形成されてなり、縞走査用アクチュ
エータ16により上下方向に移動可能とされている。
【0016】上記被検体支持移動機構14は、昇降機構
30と2軸アオリ台32とからなっている。昇降機構3
0は、モータ34によりパンタグラフ(Zステ−ジ;以
下同じ)36を駆動して台座38に対して上板40を上
下動させるようになっており、2軸アオリ台32は、昇
降機構30の上板40に固定された基準板42とその上
方に配置された支持板44とからなり、2つのモータ4
6、48により支持板44を基準板42に対して所定の
支持点回りに直交2方向に傾動させるようになってい
る。そして、これにより、被検体支持移動機構14は、
その支持板44に載置された被検体2をモアレ格子12
に近づけるとともに、この被検体2をモアレ格子12に
対して平行に配置することができるようになっている。
【0017】上記縞走査用アクチュエータ16および各
モータ34、46、48の駆動は、ドライバ26を介し
てコントローラ24により行われるようになっている。
上記白色光源18は、モアレ格子12に対して、縞走査
用アクチュエータ16とは反対側の斜め上方から、モア
レ格子12に光を照射するようになっている。また、上
記CCDカメラ20は、モアレ格子12の真上に配置さ
れている。これにより、白色光源18からの光により被
検体2の表面に形成されるモアレ格子12の影とモアレ
格子21自体の像とでモアレ縞を形成させ、これをCC
Dカメラ20で撮像するようになっている。
【0018】上記モアレ縞観察用ディスプレイ22は、
CCDカメラ20で撮像されたモアレ縞の拡大像を画面
上に映し出して観察に供するようになっている。また、
このモアレ縞観察用ディスプレイ22に取り込まれた画
像データはコントローラ24に入力されるようになって
いる。上記コントローラ24には、被検体支持移動機構
14から、その昇降機構14の上下駆動位置および2軸
アオリ台32の2方向の傾斜角度位置のデータが入力さ
れるようになっており、これらデータから被検体2の姿
勢を演算するようになっている。そして、コントローラ
24は、CCDカメラ20で撮像されたモアレ縞の全体
像と、被検体2の姿勢とを、そのディスプレイの画面上
に並べて映し出すようになっている。
【0019】このようなモアレ縞を利用した光学装置1
0においては、被検体2をモアレ格子12に十分近づけ
ること(具体的には3mm程度以下にすること)が明瞭な
モアレ縞を形成させる上で肝要である。しかしながら、
2軸アオリ台32の支持板44が傾斜していた場合に
は、被検体2を上昇させてモアレ格子12に近づけたと
き、被検体2が所定近接位置に達する前にその一部がモ
アレ格子12に当接してモアレ格子12を損傷させるお
それがある。また、被検体2の寸法バラツキや被検体2
の取り違え等により、被検体2がモアレ格子12に当接
してしまうおそれもある。
【0020】そこで、本実施例においては、上記光セン
サ28により、モアレ格子12の直下(モアレ格子12
から約0.5mm下方)にモアレ格子12と平行に被検
体検出用の光ビーム網を形成するようになっている。こ
の光センサ28は、図2に示すように、1対のミラー5
0、52と、レーザ光源54と、反射角可変ミラー56
と、受光器58と、これらを支持する基板60とを備え
てなっている。上記1対のミラー50、52は、上下方
向に延びるようにして互いに内向き平行で配置されてい
る。
【0021】これら各ミラー50、52は、基板60に
固定されたブラケット62に長短のボルト64、66で
取り付けられており、これらボルト64、66の調整に
より、両ミラー50、52の平行度を出すことができる
ようになっている。上記レーザ光源54は、両ミラー5
0、52と平行に配置されてブラケット68を介して基
板60に固定されており、反射角可変ミラー56に向け
て水平方向にレーザ光を射出するようになっている。
【0022】上記反射角可変ミラー56は、このレーザ
光を水平方向に反射して上記1対のミラー50、52の
うち一方のミラー50に所定入射角で入射させるように
なっている。この入射光は両ミラー50、52間でジグ
ザグ状に数多く反射を繰り返すこととなるが、受光器5
8はこうして反射を繰り返した後のレーザ光を受光する
ようになっている。上記反射角可変ミラー56は、ミラ
ーユニット70の一部として組み込まれており、このミ
ラーユニット70は、基板60に固定されたブラケット
72に、上下方向に延びる支持ピン74回りに回動可能
に取り付けれており、ボルト76の調整により、反射角
可変ミラー56による光ビームの反射角の調整を行うこ
とができるようになっている。
【0023】上記基板60は、モアレ格子12を支持す
るモアレ格子支持板(図示せず)に固定されている。こ
の基板の中央部には、略正方形の開口部60aが形成さ
れており、その左右両縁部に上記1対のミラー50、5
2が配置されている。この開口部60aは、モアレ格子
12の平面外形形状に対して十分大きいサイズで形成さ
れている。そして、これにより、被検体2(モアレ格子
12よりサイズが小さい)が、ミラー50、52と当接
するのを未然に防止するようになっている。
【0024】以上詳述したように、本実施例に係る光セ
ンサ28においては、1対のミラー50、52間で光ビ
ームを同一平面内において複数回反射させた後、その強
度を検出するようになっているので、光ビーム網により
平面的に対象物を検出できることとなり、単に1本の直
線上に位置する対象物だけではなく、ある平面上に位置
する対象物を広く検出することができる。しかもこれを
1本の光ビームで実現することができる。
【0025】そして、本実施例に係る光学装置において
は、上記光センサ28が、光ビーム網がモアレ格子12
の直下に位置するようにして配されているので、被検体
2の少なくとも一部が上記光ビーム網の平面を横切った
ときこれをモアレ格子12に対する被検体2の異常接近
として検出することができる。また、本実施例において
は、反射角可変ミラー56の反射角調整により、1対の
ミラー50、52への光ビームの入射角を適宜変更する
ことができるので、これにより、上記光ビーム網の密度
を対象物に応じて任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係る光学装置の一実施例を示す全体
構成図
【図2】上記光学装置に用いられる光センサを示す平面
【符号の説明】
10 光学装置 12 モアレ格子 14 被検体支持移動機構 16 縞走査用アクチュエータ 18 白色光源 20 CCDカメラ 22 モアレ縞観察用ディスプレイ 24 コントローラ 26 ドライバ 28 光センサ 30 昇降機構 32 2軸アオリ台 34 モータ 36 パンタグラフ 38 台座 40 上板 42 基準板 44 支持板 46、48 モータ 50、52 ミラー 54 レーザ光源 56 反射角可変ミラー 58 受光器 60 基板 60a 開口部 62、68、72 ブラケット 64、66 ボルト 70 ミラーユニット 74 支持ピン 76 ボルト

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反射面の法線が同一平面内に含まれるよ
    うにして互いに内向きに配置された複数のミラーからな
    るミラー群と、 前記平面内において前記ミラー群内に光ビームを所定入
    射角で入射させる光ビーム入射手段と、 前記ミラー群内において複数回反射した前記光ビームを
    受けて該光ビームの強度を検出する光ビーム検出手段と
    を備えてなることを特徴とする光センサ。
  2. 【請求項2】 前記ミラー群が、平行に配置された1対
    のミラーからなることを特徴とする請求項1記載の光セ
    ンサ。
  3. 【請求項3】 前記光ビーム入射手段が、レーザ光源
    と、このレーザ光源からの光ビームを任意の反射角で反
    射させる反射角可変ミラーとからなることを特徴とする
    請求項1または2記載の光センサ。
  4. 【請求項4】 被検体を所定方向に移動可能に支持する
    被検体支持移動手段を備えた光学装置において、 前記請求項1、2または3記載の光センサが、前記被検
    体の可動範囲内において該光センサの前記平面が前記被
    検体の移動方向と略垂直となるような位置関係で配設さ
    れていることを特徴とする光センサを用いた光学装置。
  5. 【請求項5】 前記光センサの前記平面と所定間隔をお
    いて配置されたモアレ格子と、 このモアレ格子に光を照射する照射手段と、 この照射手段からの光入射方向とは異なる方向から前記
    モアレ格子および前記被検体を観察する観察手段とを備
    えてなることを特徴とする請求項4記載の光センサを用
    いた光学装置。
JP7148308A 1995-05-23 1995-05-23 光センサおよびこれを用いた光学装置 Withdrawn JPH08313233A (ja)

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JP2008249340A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Yokogawa Electric Corp デバイス位置検出装置

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