JPS61132811A - 変位検出器 - Google Patents
変位検出器Info
- Publication number
- JPS61132811A JPS61132811A JP25461984A JP25461984A JPS61132811A JP S61132811 A JPS61132811 A JP S61132811A JP 25461984 A JP25461984 A JP 25461984A JP 25461984 A JP25461984 A JP 25461984A JP S61132811 A JPS61132811 A JP S61132811A
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- light
- half mirror
- optical path
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は物体表面に光を照射して物体表面の凹凸などを
検出する変位検出器に関する。
検出する変位検出器に関する。
第１図はこの種の従来の変位検出器の構成を示している
。
。
同図において、１はレーザ、ＬＥＤのような点光源で、
光強度変ｌｉ器２７光強度変調された点光！１１からの
光束をレンズ３．４．５を介しｔ物体表面６の近傍に作
ると、物体表（ｆｉｌｉ６上には光スポットとして入射
する。物体表面６からの反射光をハーフミラ−７、結像
レンズ８、ハーフミラ−９を用いて、空間上の２点に光
スポットの像を作る。
光強度変ｌｉ器２７光強度変調された点光！１１からの
光束をレンズ３．４．５を介しｔ物体表面６の近傍に作
ると、物体表（ｆｉｌｉ６上には光スポットとして入射
する。物体表面６からの反射光をハーフミラ−７、結像
レンズ８、ハーフミラ−９を用いて、空間上の２点に光
スポットの像を作る。
このように分離された２つの光スポット像に対して、一
方の光路には手前に、他方の°光路には後側に同一距離
となる位置にビーンホールフィルタ１０１１１を置く。
方の光路には手前に、他方の°光路には後側に同一距離
となる位置にビーンホールフィルタ１０１１１を置く。
その後側に受光素子１２．１３を置いてそれぞれ光量に
応じた電圧信号Ａ、Ｂを出力させ、演算増幅器１４．１
５でそれぞれ、Ａ−Ｂ、Ａ＋８が演算され、検波器１６
．１７を経て割算回路１８で（Ａ−８＞／（Ａ＋８）が
算出される。物体表面６の変位と割算回路１８の検出出
力（Ａ−Ｂ）／ （Ａ＋８）との関係は第２図のように
なるから、斜線で囲んだ範囲でこの検出出力は変位にほ
ぼ比例するので、この変位出力は物体表１１ｉｉ６の変
位を表わしている。
応じた電圧信号Ａ、Ｂを出力させ、演算増幅器１４．１
５でそれぞれ、Ａ−Ｂ、Ａ＋８が演算され、検波器１６
．１７を経て割算回路１８で（Ａ−８＞／（Ａ＋８）が
算出される。物体表面６の変位と割算回路１８の検出出
力（Ａ−Ｂ）／ （Ａ＋８）との関係は第２図のように
なるから、斜線で囲んだ範囲でこの検出出力は変位にほ
ぼ比例するので、この変位出力は物体表１１ｉｉ６の変
位を表わしている。
第１図の構成において、ハーフミラ−９で空間的に分離
された２つの光路をミラーイメージを使って１つに重ね
ると、第３図のようになる。光スポット像の近傍位置で
、光束はビームウェスト（ウェスト径Ｗ）を形成する。
された２つの光路をミラーイメージを使って１つに重ね
ると、第３図のようになる。光スポット像の近傍位置で
、光束はビームウェスト（ウェスト径Ｗ）を形成する。
光スポット径が最小のとき、光スポット像に対応するビ
ームウェスト径も最小値Ｗｅとなる。このＷｏの位置に
関して、２つのピンホールフィルタ１ｏ、１１は対称に
置かれている。ピンホールフィルタについての光の透過
特性は第４図に示すように穴の部分で１、他の部分で０
となっている。
ームウェスト径も最小値Ｗｅとなる。このＷｏの位置に
関して、２つのピンホールフィルタ１ｏ、１１は対称に
置かれている。ピンホールフィルタについての光の透過
特性は第４図に示すように穴の部分で１、他の部分で０
となっている。
このため、ピンホールフィルタを用いた上記従来装置で
は、物体表面６が平面鏡とみなせる場合には、ピンホー
ルフィルタの近傍で光束断面の強度分布が物体の変位の
みに依存するような変化をするためｆａ度の良い測定が
できる。しかし、物体表面に凹凸があり、光スポットが
段差のあるもののエツジに当る場合には特に光束断面の
強度分布が大きく変化する誤差が現われ易い。光スポッ
ト会が測定範囲の中心にできる場合（第２図の出力がゼ
ロになる位置）にはこの影響を？！間フィルタを工夫し
て軽減することができるが、ピンホール形空間フィルタ
では次のような理由から影響を受は易い。
は、物体表面６が平面鏡とみなせる場合には、ピンホー
ルフィルタの近傍で光束断面の強度分布が物体の変位の
みに依存するような変化をするためｆａ度の良い測定が
できる。しかし、物体表面に凹凸があり、光スポットが
段差のあるもののエツジに当る場合には特に光束断面の
強度分布が大きく変化する誤差が現われ易い。光スポッ
ト会が測定範囲の中心にできる場合（第２図の出力がゼ
ロになる位置）にはこの影響を？！間フィルタを工夫し
て軽減することができるが、ピンホール形空間フィルタ
では次のような理由から影響を受は易い。
ａ： 球面収差がある場合
第５図＜ａ ）に示すように、収差がなければＰ点に結
像するはずのところ、たとえば、光線Ｒ１、Ｒ２が光軸
をＰｌで通るとすると、ピンホールフィルタ１ｏは通過
しなくてもピンホールフィルタ１１は通過する。このよ
うな光エネルギ成分が誤１！！要因となる。
像するはずのところ、たとえば、光線Ｒ１、Ｒ２が光軸
をＰｌで通るとすると、ピンホールフィルタ１ｏは通過
しなくてもピンホールフィルタ１１は通過する。このよ
うな光エネルギ成分が誤１！！要因となる。
ｂ： ピンホールと光軸の中心がずれた場合第５図（ｂ
）に示すように、光線Ｒ３はピンホールフィルタ１ｏは
通過しなくともピンホールフィルタ１１は通過する。光
ＩＩ Ｒ４はピンホールフィルタ１ｏは通過するがピン
ホールフィルタ１１は通過しない。このこともまた誤差
要因となる。
）に示すように、光線Ｒ３はピンホールフィルタ１ｏは
通過しなくともピンホールフィルタ１１は通過する。光
ＩＩ Ｒ４はピンホールフィルタ１ｏは通過するがピン
ホールフィルタ１１は通過しない。このこともまた誤差
要因となる。
本発明は上記の欠点を改めた変位検出器を提供すること
を目的としている。
を目的としている。
第６図は本発明の一実施例を示すもので、第７図に示す
ように光軸中心は透過率が高く周辺にいくに従ってＮ統
的に透過率が減少してゼロとなるようなガウス曲線に近
似した透過率分布をもつ空間フィルタ２０，２１をピン
ホールフィルタ１０゜１１の代りに用いている。この空
間フィルタ２０１２１では、最小光スポット像の形成さ
れた位置におけるビームウェスト径と近似ガウス曲線の
空間フィルタの透過率が中央の透過率（１００％に近い
）の１／１２になる直径が合わせである。
ように光軸中心は透過率が高く周辺にいくに従ってＮ統
的に透過率が減少してゼロとなるようなガウス曲線に近
似した透過率分布をもつ空間フィルタ２０，２１をピン
ホールフィルタ１０゜１１の代りに用いている。この空
間フィルタ２０１２１では、最小光スポット像の形成さ
れた位置におけるビームウェスト径と近似ガウス曲線の
空間フィルタの透過率が中央の透過率（１００％に近い
）の１／１２になる直径が合わせである。
第８図はこのような空間フィルタ２０．２１の製作方法
を示している。即ち、ＭＲＲ３０（Ａｕ、Ａ Ｉ 、Ｏ
ｒなどの！ｆｆ１）を加熱して蒸発させると金属は各点
から四方へ向って発散する。上方のガラス３１の下方に
隔板３２を置くと、金工は中央には隔板に遮られてほと
んど蒸着せず、周辺にいくに従って連続的に次第に厚く
蒸着される。このため、その上段に示したようなガウス
分布のフィルタ特性が得られる。同図（ａ ）は隔板３
２をガラス板３１に最も近づけた場合で、（Ｃ）は似も
遠ざけた場合である。
を示している。即ち、ＭＲＲ３０（Ａｕ、Ａ Ｉ 、Ｏ
ｒなどの！ｆｆ１）を加熱して蒸発させると金属は各点
から四方へ向って発散する。上方のガラス３１の下方に
隔板３２を置くと、金工は中央には隔板に遮られてほと
んど蒸着せず、周辺にいくに従って連続的に次第に厚く
蒸着される。このため、その上段に示したようなガウス
分布のフィルタ特性が得られる。同図（ａ ）は隔板３
２をガラス板３１に最も近づけた場合で、（Ｃ）は似も
遠ざけた場合である。
上記実施例によれば、透過率が周辺にいくに従ってガウ
ス分布で連続して小さくなるため、第５図（ａ）、（ｂ
）で説明したような要因が生じても急激な出力変化とは
ならないから、測定誤差を著しく低減できる。
ス分布で連続して小さくなるため、第５図（ａ）、（ｂ
）で説明したような要因が生じても急激な出力変化とは
ならないから、測定誤差を著しく低減できる。
第９図は本発明の変位検出器を顕微鏡に組込んだ実施例
を示している。
を示している。
４０は顕微鏡の光源、４１はコンデンサレンズ、４２は
ピンホール、４３はフィールドレンズ、４４はハーフミ
ラ−１４５は接眼レンズである。また本実施例ではレー
ザ光源の変調を途中の光路に光変調器４６を挿入して行
ない、また変位検出のためにハーフミラ−４７を挿入し
、ざらに近軸光線のみを使用するため、ガウス分布のフ
ィルタの効果を更に高めるために、第２の空間フィルタ
４８を設けている。
ピンホール、４３はフィールドレンズ、４４はハーフミ
ラ−１４５は接眼レンズである。また本実施例ではレー
ザ光源の変調を途中の光路に光変調器４６を挿入して行
ない、また変位検出のためにハーフミラ−４７を挿入し
、ざらに近軸光線のみを使用するため、ガウス分布のフ
ィルタの効果を更に高めるために、第２の空間フィルタ
４８を設けている。
第１０図は前記レンズ５を物体表面の変位または５低に
合わせて光軸方向に微動させるようにしたオートフォー
カスｓｕｅの実施例を示している。
合わせて光軸方向に微動させるようにしたオートフォー
カスｓｕｅの実施例を示している。
即ち、顕微鏡の画面のピントが常に合うようにｖＩ算回
路１８からの変位信号を一定値（最もｌＩ！通にはゼロ
）と比較して、差信号を減算５５１から取り出し、積分
器５２と比例増幅器５３を通してたそれぞれの信号を加
算！！１５４で加算する。それを駆動コイル５５に加え
る。６ｏは固定ケース、６１は他のコイルで、このコイ
ル６１には一定′Ｒ流を流しておく、６２はレンズホル
ダ、６３．６４は板バネで、固定ケース６０とレンズホ
ルダ６２を連結し、ｌ！１カによるレンズホルダ６２の
移動を光軸方向のみの自由度に制限する。
路１８からの変位信号を一定値（最もｌＩ！通にはゼロ
）と比較して、差信号を減算５５１から取り出し、積分
器５２と比例増幅器５３を通してたそれぞれの信号を加
算！！１５４で加算する。それを駆動コイル５５に加え
る。６ｏは固定ケース、６１は他のコイルで、このコイ
ル６１には一定′Ｒ流を流しておく、６２はレンズホル
ダ、６３．６４は板バネで、固定ケース６０とレンズホ
ルダ６２を連結し、ｌ！１カによるレンズホルダ６２の
移動を光軸方向のみの自由度に制限する。
本発明は上記の如くガウス分布の空間フィルタを用いた
ので誤差の少ない変位検出が可能である。
ので誤差の少ない変位検出が可能である。
第１図は従来の変位検出器を示すブロック図、第２図は
物体表面の変位と割算回路出力との関係を示す図、第３
図はフィルタ近傍の光束を示す図、第４図はピンホール
フィルタのフィルタ特性を示す図、第５図（ａ＞、（ｂ
）はピンホールフィルタの場合の光源との関係を示す図
、第６図は本発明の一実施例を示すブロック図、第７図
は本実施例に用いる空間フィルタのフィルタ特性を示す
因、第８図＜ａ ＞、（ｂ）、（ｃ ）の下段は本実施
例に用いる空間フィルタの製作方法を示す図、その上段
は各フィルタのフィルタ特性を示す図、第９図は顕微鏡
に組込まれな＊ｍ例を示すブロック図、第１０図はオー
トフォーカス礪構を示す実施例のブロック図である。 １・・・・・・点光源、５・・・・・・レンズ、６・・
・・・・物体表面、７・・・・・・ハーフミラ−１９・
・・・・・ハーフミラ−１１゜・・・・・・ピンホール
フィルタ、１１・・・・・・ピンホールフィルタ、１２
・・・・・・受光素子、１３・・・・・・受光素子、１
８・・・・・・割算回路、２０・・・・・・空間フィル
タ、２１・・・・・・空間フィルタ。 特許出願人 安立電気株式会社 −面σ用、″ｂ）”ｊＬ−に１更なし）第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 第１０図 手続補正口（蛙） 昭和６０年１月３日 昭和５９年 特許願 第２５４６１９号２、発明の名称 変位検出器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区南麻布５丁目１０番２７号名称
（０５７）安立電気株式会社 代表者 藤 １）雄 五 ４、代理人〒１０５１話４３３−４７０２住所 東京
都港区新橋４−２４−３ ６、補正の内容
物体表面の変位と割算回路出力との関係を示す図、第３
図はフィルタ近傍の光束を示す図、第４図はピンホール
フィルタのフィルタ特性を示す図、第５図（ａ＞、（ｂ
）はピンホールフィルタの場合の光源との関係を示す図
、第６図は本発明の一実施例を示すブロック図、第７図
は本実施例に用いる空間フィルタのフィルタ特性を示す
因、第８図＜ａ ＞、（ｂ）、（ｃ ）の下段は本実施
例に用いる空間フィルタの製作方法を示す図、その上段
は各フィルタのフィルタ特性を示す図、第９図は顕微鏡
に組込まれな＊ｍ例を示すブロック図、第１０図はオー
トフォーカス礪構を示す実施例のブロック図である。 １・・・・・・点光源、５・・・・・・レンズ、６・・
・・・・物体表面、７・・・・・・ハーフミラ−１９・
・・・・・ハーフミラ−１１゜・・・・・・ピンホール
フィルタ、１１・・・・・・ピンホールフィルタ、１２
・・・・・・受光素子、１３・・・・・・受光素子、１
８・・・・・・割算回路、２０・・・・・・空間フィル
タ、２１・・・・・・空間フィルタ。 特許出願人 安立電気株式会社 −面σ用、″ｂ）”ｊＬ−に１更なし）第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 第１０図 手続補正口（蛙） 昭和６０年１月３日 昭和５９年 特許願 第２５４６１９号２、発明の名称 変位検出器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区南麻布５丁目１０番２７号名称
（０５７）安立電気株式会社 代表者 藤 １）雄 五 ４、代理人〒１０５１話４３３−４７０２住所 東京
都港区新橋４−２４−３ ６、補正の内容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 点光源と等価な光源と； 点光源の像を物体表面近傍に作る対物レンズと；照射系
の光軸上に置かれ物体からの反射光束を別の光路に導く
第１のハーフミラーと； 物体表面の光スポットの像を形成する結像レンズと該光
スポット像を空間的に分離する第２のハーフミラー分離
形成された光スポット像に対して一方の光路には手前に
、他方の光路には後側に、所定の距離をとって設置され
、光軸中心は透過率が高く周辺にいくに従って連続的に
減少してゼロになるような透過率分布を持つ空間フィル
タと；該２つの空間フィルタの透過光をそれぞれ受光す
る受光素子と； 該２つの受光素子出力の差出力を和出力で除算する割算
回路となりなる変位検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25461984A JPS61132811A (ja) | 1984-12-02 | 1984-12-02 | 変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25461984A JPS61132811A (ja) | 1984-12-02 | 1984-12-02 | 変位検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61132811A true JPS61132811A (ja) | 1986-06-20 |
| JPH0344642B2 JPH0344642B2 (ja) | 1991-07-08 |
Family
ID=17267548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25461984A Granted JPS61132811A (ja) | 1984-12-02 | 1984-12-02 | 変位検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61132811A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02162205A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-21 | Fujitsu Ltd | パターン検査装置 |
| JPH02503112A (ja) * | 1988-02-01 | 1990-09-27 | キャタピラー インコーポレーテッド | 表面形状情報を決定する方法及び装置 |
| JPH05322561A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-07 | Olympus Optical Co Ltd | 焦点検出装置 |
| JP2005326409A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Leica Microsystems Semiconductor Gmbh | 対象物を光学的に検査するための測定器およびこの測定器の作動方法 |
| JP2013072796A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Disco Abrasive Syst Ltd | 高さ位置検出装置およびレーザー加工機 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329159A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-18 | Anritsu Electric Co Ltd | Optical distance measuring method and apparatus |
| JPS59125007A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 距離測定装置 |
-
1984
- 1984-12-02 JP JP25461984A patent/JPS61132811A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329159A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-18 | Anritsu Electric Co Ltd | Optical distance measuring method and apparatus |
| JPS59125007A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 距離測定装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02503112A (ja) * | 1988-02-01 | 1990-09-27 | キャタピラー インコーポレーテッド | 表面形状情報を決定する方法及び装置 |
| JPH02162205A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-21 | Fujitsu Ltd | パターン検査装置 |
| JPH05322561A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-07 | Olympus Optical Co Ltd | 焦点検出装置 |
| JP2005326409A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Leica Microsystems Semiconductor Gmbh | 対象物を光学的に検査するための測定器およびこの測定器の作動方法 |
| JP2013072796A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Disco Abrasive Syst Ltd | 高さ位置検出装置およびレーザー加工機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344642B2 (ja) | 1991-07-08 |
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