JPH0448231A - 平行光計測装置 - Google Patents

平行光計測装置

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JPH0448231A
JPH0448231A JP15719790A JP15719790A JPH0448231A JP H0448231 A JPH0448231 A JP H0448231A JP 15719790 A JP15719790 A JP 15719790A JP 15719790 A JP15719790 A JP 15719790A JP H0448231 A JPH0448231 A JP H0448231A
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JP
Japan
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light
grating
parallelism
gratings
parallel light
Prior art date
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Pending
Application number
JP15719790A
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English (en)
Inventor
Keiji Matsui
圭司 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学を応用したセンサなどに使われる光線の
平行度の計測及び調整可能な平行光計測装置に関する。
(従来の技術) 位置、距離1寸法などを計測するために各種レーザやL
EDなどの光源を用いた光学センサが幅広く使われてい
る。これらのセンサにはその光学系の一部に平行光が使
用されていることが多い。
平行光は、LEDやレーザダイオードなどの発光部が点
に近いものについてはコリメータレンズとの組合わせに
よって、また)leNeレーザなとではビームエキスパ
ンダとの組合わせによって作り比さよる。平行光の良否
2即ち平行光束中の光線の平行度によってセンサ自体の
性能が左右されることも少なくなく、光線の平行度は各
光学素子の性能と共に各光学素子間の相対位置精度によ
って決まる。したがって、各光学素子の配設作業には光
線の平行度を精密に計測する装置と各光学素子間の相対
位置を精密に変位させる装置が必要である。
従来の光線の平行度の計測は、レーザ光では干渉計によ
って光束の波面のゆがみを測定することで行ない、可干
渉性のないランプやLEDの光では光源に近い場所と違
い場所での光束の大ぎさや光強度分布を測定したり、ピ
ンホールを使って光線を追跡することで行なっている。
(発明が解決しようとする課題) 上述した光束の波面のゆがみを測定する干渉計は構成が
難しく、現れた干渉縞の処理も単純ではない、また、レ
ーザ光源でも比較的コヒーレンスの良くない場合は干渉
縞のコントラストが悪くて測定が難しいとう欠点があっ
た。一方、光束の大きさや光強度分布を測定する場合は
、正確な輪郭を測定するのが難しかフたり測定に時間が
かかったりして効果的でないという問題があった。
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本
発明の目的は、可干渉性の有無によらず簡単な構成で光
線の平行度の計測や調整を効果的に行なうことができる
平行光計測装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、光学を応用したセンサなどに使われる光線の
平行度の計測可能な平行光計測装置に関するものであり
、本発明の上記目的は、第1の回折格子と、前記第1の
回折格子の格子定数と同一であって、前記第1の回折格
子の格子線に対し各々の格子線が平行となるように配設
された第2の回折格子と、前記各回折格子を透過した光
束を受光する受光面とを備え、前記受光面上に現れる光
強度分布を検出することにより前記光束中の光線の平行
度を計測することによって達成される。
(作用) 本発明の平行光計測装置は、同一の格子定数を持った2
枚の回折格子を透過した光束を受光面で受け、受光面上
に現れる光強度分布や、一方の回折格子を移動させたと
きの受光面上に現れる光強度分布の変化から光線の平行
度を計測するものである。
(実施例) ′fS1図は本発明の平行光計測装置の一例を示す構造
図であり、平行光を発する光源ユニットLSDと、所定
の格子定数を持った透過型回折格子が施された第1r4
子GRI及び第1格子GRIと同一の格子定数を持った
透過型回折格子が施された第2格子GR2と、′f41
格子GRI及び第2格子GR2を透過した光束を受光す
る受光面SCとから成っている。
ここで、第1格子[iRlと第2格子GR2とはそれぞ
れの面が互いに平行であって、かつそれぞれの格子線が
互いに平行になるように調整されている。
光源ユニットLSLIからの光束が完全な平行光であれ
ば受光面SC上に現れる光強度分布は光源ユニットLS
I+を出たときの光強度分布と同じ形状になり、光源ユ
ニットLSDを出たときの光強度分布が一様であるとす
るならば、受光面SUには光束の当たる範囲において一
様な明るさを持った分布ができる。ところが、光源ユニ
ットLS[Iからの光束がX方向に広がったり狭まって
いる光束である場合、受光面SC上に現れる光強度分布
は一様でなくなり、例えば341図示の縞が発生する。
この縞の間隔Sは、2枚の格子GRI、GR2の格子定
数P、  2枚の格子GRI、GR2の間隙G、第1格
子GRIと受光面SCとの距1i11D及び光線の平行
度によって決まる。したがって、縞の間隔Sを測定する
ことによ)て光線の平行度の計測を行なうことができる
次に上述した本発明の原理を第2図を用いて簡単に説明
する。第2図は第1図をY方向から見たものを槙式的に
表した図である。一般に平行光は無限遠にある点光源か
らの光束と考えられ、平行でない光束は有限の距離にあ
る点光源からの光束、もしくは有限の距離にある点に集
束しつつある光束と考える事ができる。ここでは、第1
格子GRIからの距離がFである仮想点光源LSからの
広がりぎみの光束を考える。
仮想点光源LSからの光束LBは距111iF11れた
場所に置かれた第1格子GRIを透過したあと、間隔G
だけ隔てて置かれた第2格子GR2を透過し、第1格子
GRIから距11Dにある受光面SCに当たる、ただし
、2枚の格子GRI 、GR2の格子定数は等しくPで
ある。同図で表されるように第1格子GRIと第2格子
GR2どの相対位置関係により、第1!g子GRIを透
過した光線群のうち一部は第2格子GR2の透過部を通
って受光面SCに至り、残りは第2格子GR2の非透過
部によって遮蔽される。そのため、受光面SC上には明
るい部分と暗い部分の繰返し、即ち縞ができる。ここで
暗い部分の間隔をSとする。そして、2ケ所の暗い部分
に向かう2本の光線方向に着目し、第1格子GRI上で
の光線の間隔をLとするならば、第2格子GRZ上での
間隔は(L十P)であり、これらの関係は次式(1)で
表わされる。
L/F −(L+P)/(F十G)・ S/ (F◆D
)・・・・・・(1)故に、仮想点光源LSの位置F、
すなわち光線の平行度は暗い部分の間隔Sから次式(2
)で求められる。
F −(S/P)・G−D ・・・・・・(2) また、上式(2)をSについて表わすと5− (P/G
)・(F十〇)となり、この測定系の測定倍率はGによ
って任意に変えられることが分る。つまり、光線の平行
度のレベルによって受光面SC上にできる絹の密度が大
きく変化しても、縞の間隔が測定しやすいように2枚の
格子GRI 、GR2の間MGを調整すれば、格子GR
1,GR2自体を交換することなく光線の平行度の計測
ができる。更には、2枚の格子GRI、GR2の間[G
を狭い状態からだんだん広げていくことにより、光線を
正確な平行度に調整することが可能である。
第3図は本発明の平行光計測装置の別の一例を第1図に
対応させて示す構造図であり、同一構成。
箇所は同符号を付して説明を省略する。第1格子GRI
をX方向に移動させるXステージX−5Tと、第2格子
GR2をZ方向に移動させるZステージ2−57と、第
1絡子GRI及び第2格子GR2を透過した光束を受光
するイメージセンサIsとを備えている。
そして、光源ユニットLSDは、レーザダイオードLD
と、コリメータレンズCLと、図示しないレーザダイオ
ードLDとコリメータレンズCLとの相対位置を変位さ
せる機構とから成っている。
このような構成において、レーザダイオードLDとコリ
メータレンズCLの焦点距離を調整する場合を例にとっ
て動作を説明する。初期状態として未調整の光源ユニッ
トLSIJからの光線が2枚の格子GRI及びGR2を
透過してイメージセンサIsに入射しており、イメージ
センサ■S上に適当な本数の縞ができるように第1格子
GRI と第2格子GR2との間[G 7!l<調整さ
れているとする。イメージセンサIS上の縞の間隔と前
述した式(1) 、 (2)によって光源ユニットLS
Iの仮想焦点位置、すなわち光線の平行度が計算される
。ただし、縞の間隔からだけでは光線が広がりぎみなの
か挟まりぎみなのか分らない。そこで、XステージX−
5Tをわずかに変位させると縞はX軸方向に走査する。
この走査の向きは光線が広がっているときと狭まってい
るときとでは逆になる。従って、縞の間隔と走査方向と
を計測することによって光線の様子が分かり、レーザダ
イオードLDとコリメータレンズcLの相対位置を変位
させる機構で先の誤差を修正する0次に2ステージZ−
5Tによって第2格子GR2をイメージセンサISの方
に移動させて格子の間隔Gを広げて測定倍率を高め、上
述と同様の計測と調整を行なう、この動作の繰返しによ
って光線の平行度をN密に調整することができる。
また、この装置は光線の平行度のX方向成分を計測する
ものであるので、光源ユニットLSIIをその先軸を中
心に回転させる機構を設けることによってあらゆる方向
の光線の平行度の誤差成分を計測、調整できる。
なお、イメージセンサIsからの信号を処理してXステ
ージX−5T、  Zステージ1−5T、 レーザダイ
オードLDとコリメータレンズCLとの相対位置を変位
させる機構及び光源ユニットLSDをその光軸を中心に
回転させる機構を制御するコントローラを付加するよう
にしても良い。
上述した実施例では、焦点距離の計測、調整について説
明したが、縞のゆがみや傾きを検出すれば、光線のゆが
みや傾きも同時に計測、調整することができる。
また、本発明による測定の精度を左右する回折格子の格
子定数の精度は損紙的に測定が可能な上、2枚の格子の
格子定数が揃ってさえいれば所望の格子定数に対して誤
差があっても調整には支障がない。
以上に述べた実施例では2枚の透過型回折格子による装
置を説明したが第2格子を反射型回折格子として、光源
ユニット側に反射する光束を利用しても同様の効果が得
られる。
(発明の効果) 以上のように本発明の平行光計測装置によれば、簡単な
構成により光線の平行度を精密に計測し、簡単な工程で
調整することができ、装置コストや光線の平行度の計測
調整工数の大幅な低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の平行光計測装置の一例を示す構造図、
第2図は本発明の詳細な説明する図、第3図は本発明の
平行光計測装置の別の一例を示す構造図である。 GRI・・・第1格子、GR2・・・′iE2格子、S
C・・・受光。 面、LStl・・・光源ユニット、LB・・・光束、L
S・・−仮想点光源、X−5T・・・Xステージ、Z−
5T・・・2ステージ、Is・・・イメージセンサ、L
D・・・レーザダイオード、CL・・・コリメータレン
ズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の回折格子と、前記第1の回折格子の格子定数
    と同一であって、前記第1の回折格子の格子線に対し各
    々の格子線が平行となるように配設された第2の回折格
    子と、前記各回折格子を透過した光束を受光する受光面
    とを備え、前記受光面上に現れる光強度分布を検出する
    ことにより前記光束中の光線の平行度を計測するように
    したことを特徴とする平行光計測装置。 2、前記受光面がイメージセンサである請求項1に記載
    の平行光計測装置。 3、前記第1の回折格子と第2の回折格子との間隙距離
    を任意に変化させる手段を備えた請求項1に記載の平行
    光計測装置。 4、前記第1及び第2の回折格子の少なくとも一方をそ
    の回折格子の面内で格子線に垂直な方向に移動させる手
    段を備えた請求項1に記載の平行光計測装置。 5、前記光束を発する光源ユニット中の光学素子の相対
    位置を変位させる手段を備えた請求項1に記載の平行光
    計測装置。 6、前記光源ユニットをその光軸を中心に回転させる手
    段を備えた請求項1に記載の平行光計測装置。
JP15719790A 1990-06-15 1990-06-15 平行光計測装置 Pending JPH0448231A (ja)

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JP15719790A JPH0448231A (ja) 1990-06-15 1990-06-15 平行光計測装置
US07/713,155 US5170221A (en) 1990-06-15 1991-06-11 Parallel light ray measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

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JP15719790A JPH0448231A (ja) 1990-06-15 1990-06-15 平行光計測装置

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JPH0448231A true JPH0448231A (ja) 1992-02-18

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JP15719790A Pending JPH0448231A (ja) 1990-06-15 1990-06-15 平行光計測装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008072709A1 (ja) * 2006-12-14 2008-06-19 Panasonic Corporation 回折光学素子の光学特性測定方法および回折光学素子の光学特性測定装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6355145B2 (ja) * 1984-07-06 1988-11-01 Intaanashonaru Bijinesu Mashiinzu Corp

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6355145B2 (ja) * 1984-07-06 1988-11-01 Intaanashonaru Bijinesu Mashiinzu Corp

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008072709A1 (ja) * 2006-12-14 2008-06-19 Panasonic Corporation 回折光学素子の光学特性測定方法および回折光学素子の光学特性測定装置
US8089620B2 (en) 2006-12-14 2012-01-03 Panasonic Corporation Method for measuring optical characteristics of diffraction optical element and apparatus for measuring optical characteristics of diffraction optical element
US8284388B2 (en) 2006-12-14 2012-10-09 Panasonic Corporation Method for measuring optical characteristics of diffraction optical element and apparatus for measuring optical characteristics of diffraction optical element
US8390799B2 (en) 2006-12-14 2013-03-05 Panasonic Corporation Method for measuring optical characteristics of diffraction optical element and apparatus for measuring optical characteristics of diffraction optical element

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