JPH0617767B2 - 距離計測装置 - Google Patents
距離計測装置Info
- Publication number
- JPH0617767B2 JPH0617767B2 JP8553084A JP8553084A JPH0617767B2 JP H0617767 B2 JPH0617767 B2 JP H0617767B2 JP 8553084 A JP8553084 A JP 8553084A JP 8553084 A JP8553084 A JP 8553084A JP H0617767 B2 JPH0617767 B2 JP H0617767B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photodetector
- lens
- spot
- light receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
- G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光学的な手段によつて非接触で物体までの
距離を計測する距離計測装置に関するものである。
距離を計測する距離計測装置に関するものである。
従来、この種の装置として第３図に示すようなものがあ
つた。図において、(1)は光源、(2)は光源よりの光を集
束する投光レンズ、(3)は被計測物体、(4)は被計測物体
の表面に照射された光源(1)よりの放射光のスポツトを
結像する受光レンズ、(5)は受光レンズ(4)により結像さ
れた光スポツトの位置に対応した電気信号を送出する光
検出器であり、光検出器(5)と受光レンズ(4)とは一体的
に固定されている。(6)は光検出器(5)からの電気信号を
入力して所定の演算を行い、距離に応じた出力を発生す
る処理回路である。
つた。図において、(1)は光源、(2)は光源よりの光を集
束する投光レンズ、(3)は被計測物体、(4)は被計測物体
の表面に照射された光源(1)よりの放射光のスポツトを
結像する受光レンズ、(5)は受光レンズ(4)により結像さ
れた光スポツトの位置に対応した電気信号を送出する光
検出器であり、光検出器(5)と受光レンズ(4)とは一体的
に固定されている。(6)は光検出器(5)からの電気信号を
入力して所定の演算を行い、距離に応じた出力を発生す
る処理回路である。
次に動作について説明する。光源(1)より放射される光
束は、投光レンズ(2)によつて集束されて適当な大きさ
の光スポツトとなつて被計測物体(3)の表面に照射され
る。受光レンズ(4)はこの被計測物体(3)の表面の光スポ
ツトを光検出器(5)の受光面上に結像する。この光検出
器(5)は、受光面上での光スポツトの位置に応じた電気
信号を発生する光電変換素子で、例えばＰＳＤ（ＰＯＳ
ＩＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＴＩＶＥ ＤＥＴＥＣＴＯＲ）
と呼ばれる素子であれば、光スポツトの位置Ｐに応じて
ｉＡ、ｉＢの電流が発生すると、位置Ｐ１，Ｐ２は Ｐ１＝ｉＡ／（ｉＡ＋ｉＢ）‥‥‥ Ｐ２＝ｉＢ／（ｉＡ＋ｉＢ）‥‥‥ となり、受光面の各端部からの光スポツトの位置が電流
値によつて演算できる。また、受光面中央の位置Ｐ
３は、 Ｐ３＝（ｉＡ−ｉＢ）／（ｉＡ＋ｉＢ）……… となる。被計測物体(1)の変位Ｌは、受光面上で光スポ
ツトの動きｌに変換されるので、上記〜式のいずれ
かの結果に変換係数を掛ければ、被計測物体(1)までの
距離に対応した出力が得られる。また、上記変換係数
は、光学系の設置条件から算出するか、実際の装置を用
いて実験的に求められ、処理回路(6)は上記演算を行つ
て、その結果を外部へ出力する。
束は、投光レンズ(2)によつて集束されて適当な大きさ
の光スポツトとなつて被計測物体(3)の表面に照射され
る。受光レンズ(4)はこの被計測物体(3)の表面の光スポ
ツトを光検出器(5)の受光面上に結像する。この光検出
器(5)は、受光面上での光スポツトの位置に応じた電気
信号を発生する光電変換素子で、例えばＰＳＤ（ＰＯＳ
ＩＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＴＩＶＥ ＤＥＴＥＣＴＯＲ）
と呼ばれる素子であれば、光スポツトの位置Ｐに応じて
ｉＡ、ｉＢの電流が発生すると、位置Ｐ１，Ｐ２は Ｐ１＝ｉＡ／（ｉＡ＋ｉＢ）‥‥‥ Ｐ２＝ｉＢ／（ｉＡ＋ｉＢ）‥‥‥ となり、受光面の各端部からの光スポツトの位置が電流
値によつて演算できる。また、受光面中央の位置Ｐ
３は、 Ｐ３＝（ｉＡ−ｉＢ）／（ｉＡ＋ｉＢ）……… となる。被計測物体(1)の変位Ｌは、受光面上で光スポ
ツトの動きｌに変換されるので、上記〜式のいずれ
かの結果に変換係数を掛ければ、被計測物体(1)までの
距離に対応した出力が得られる。また、上記変換係数
は、光学系の設置条件から算出するか、実際の装置を用
いて実験的に求められ、処理回路(6)は上記演算を行つ
て、その結果を外部へ出力する。
従来の距離計測装置は以上のように構成されているの
で、変換係数は常に一定にしなければならず、装置の周
辺温度が変化する場合には、装置を構成する材料の膨
脹、収縮により、投、受光系間の距離が変化して上記変
換係数が変動するため、装置を冷却したり、温度センサ
による補正が必要となる。このため装置が複雑となり、
また、精度が低下するなどの欠点があった。
で、変換係数は常に一定にしなければならず、装置の周
辺温度が変化する場合には、装置を構成する材料の膨
脹、収縮により、投、受光系間の距離が変化して上記変
換係数が変動するため、装置を冷却したり、温度センサ
による補正が必要となる。このため装置が複雑となり、
また、精度が低下するなどの欠点があった。
ところで、装置の周辺温度の変化による影響は、投、受
光系間の距離の変化のみならず、投、受光レンズと被計
測物体との間の距離の変化としても現れる。しかし、装
置の周辺温度の変化による投、受光レンズと被計測物体
との間の距離の変化が距離計測に影響を与える割合は、
投、受光系間の距離の変化のそれに比し小さく、実用上
問題となるのは投、受光系間の距離の変化である。した
がつて、装置の精度を高めるためには、装置の周辺温度
の変化による投、受光系間の距離の変化分を補正する必
要がある。
光系間の距離の変化のみならず、投、受光レンズと被計
測物体との間の距離の変化としても現れる。しかし、装
置の周辺温度の変化による投、受光レンズと被計測物体
との間の距離の変化が距離計測に影響を与える割合は、
投、受光系間の距離の変化のそれに比し小さく、実用上
問題となるのは投、受光系間の距離の変化である。した
がつて、装置の精度を高めるためには、装置の周辺温度
の変化による投、受光系間の距離の変化分を補正する必
要がある。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、光源からの光を集束し、光のス
ポツトとして被計測物体表面に照射する投光レンズと、
上記被計測物体表面に照射された光のスポツトを撮像す
る受光レンズと、上記受光レンズにより撮像した上記光
のスポツトが結像される受光面を有し、該受光レンズと
一体的に固定され、結像位置に比例した第１の出力を発
生する第１の光検出器と、投光系側より直接光のスポツ
トが照射される受光面を有し、上記受光レンズおよび上
記第１の光検出器と一体的に固定され、結像位置に比例
した第２の出力を発生する第２の光検出器と、上記第１
の出力値から第１の結像位置の値を求めるとともに、上
記第２の出力値から第２の結像位置の値を求め、求めた
第２の結像位置に基づいて温度変化による投、受光系間
の移動分を求めて、予め設定された変換係数を補正し、
補正した変換係数に上記第１の結像位置の値を掛けるこ
とにより上記被計測物体までの距離を求めて知らせる処
理回路とを設け、褐度変化による投、受光系間の移動に
対応させて被計測物体までの測距値を補正できるように
して、温度変化の影響を除去できるようにした精度の高
い距離計測装置を提供しようとするものである。
ためになされたもので、光源からの光を集束し、光のス
ポツトとして被計測物体表面に照射する投光レンズと、
上記被計測物体表面に照射された光のスポツトを撮像す
る受光レンズと、上記受光レンズにより撮像した上記光
のスポツトが結像される受光面を有し、該受光レンズと
一体的に固定され、結像位置に比例した第１の出力を発
生する第１の光検出器と、投光系側より直接光のスポツ
トが照射される受光面を有し、上記受光レンズおよび上
記第１の光検出器と一体的に固定され、結像位置に比例
した第２の出力を発生する第２の光検出器と、上記第１
の出力値から第１の結像位置の値を求めるとともに、上
記第２の出力値から第２の結像位置の値を求め、求めた
第２の結像位置に基づいて温度変化による投、受光系間
の移動分を求めて、予め設定された変換係数を補正し、
補正した変換係数に上記第１の結像位置の値を掛けるこ
とにより上記被計測物体までの距離を求めて知らせる処
理回路とを設け、褐度変化による投、受光系間の移動に
対応させて被計測物体までの測距値を補正できるように
して、温度変化の影響を除去できるようにした精度の高
い距離計測装置を提供しようとするものである。
以下、この発明の一実施例を図により説明する。第１図
に於いて、(7)は投光レンズ(2)の前面に配置されて投光
レンズ(2)と一体的に固定されたハーフミラーであり、
光源(1)より放射されて投光レンズ(2)により集束される
光束の一部を反射し、他を通過させる機能を有してい
る。(8)は投光系側のハーフミラー(7)により反射された
分割光の光のスポツトを直接受光する受光面を有し、受
光系側の受光レンズ(4)および光検出器(5)と一体的に固
定された第２の光検出器であり、受光位置に比例した電
気出力を発生する機能を有している。(9)は２個の光検
出器の出力を選択して処理回路(6)に送出するスイツチ
を示す。他の構成は従来装置と全く同じであるが、従来
の説明の所で述ぺた光検出器(5)を、ここでは第１の光
検出器と呼ぶ。第２図は、この発明による装置の動作の
説明図である。
に於いて、(7)は投光レンズ(2)の前面に配置されて投光
レンズ(2)と一体的に固定されたハーフミラーであり、
光源(1)より放射されて投光レンズ(2)により集束される
光束の一部を反射し、他を通過させる機能を有してい
る。(8)は投光系側のハーフミラー(7)により反射された
分割光の光のスポツトを直接受光する受光面を有し、受
光系側の受光レンズ(4)および光検出器(5)と一体的に固
定された第２の光検出器であり、受光位置に比例した電
気出力を発生する機能を有している。(9)は２個の光検
出器の出力を選択して処理回路(6)に送出するスイツチ
を示す。他の構成は従来装置と全く同じであるが、従来
の説明の所で述ぺた光検出器(5)を、ここでは第１の光
検出器と呼ぶ。第２図は、この発明による装置の動作の
説明図である。
この発明による装置の動作として、光源(1)よりの放射
光束が投光レンズ(2)により、被計測物体(3)の表面上に
適当な大きさの光スポツトとして照射され、受光レンズ
(4)により、この光スポットの像が結像されるのは従来
の装置と同じである。しかしながら、この発明による装
置では、投光レンズ(2)を通過した光束のうちの一部を
ハーフミラー(7)により反射させ、第２の光検出器(8)に
入射させて温度誤差を除去している。第２図により、上
記動作を説明する。定常状態に於いて第２の光検出器
(8)は(8a)で示す位置に設置されており、放射光の一部
は第２の光検出器(8)の端部よりＰＡだけ離れた所に入
射する。周囲の温度が上昇すると、装置を構成する材料
の膨脹により、ハーフミラー(7)と第２の光検出器(8)間
の距離が△ｌだけ長くなる。この結果、第２の光検出器
(8)は(8b)で示される位置に移動し、放射光は第２の光
検出器(8)の端部からＰＢ離れた場所に入射する。第２
の光検出器(8)は、第１の光検出器(5)と同様の動作をす
るもので、受光面上の入射光の位置に比例した電気的出
力を発生し、従来の技術で説明した、式からＰＡ、
ＰＢが求まり、 から温度変化による第２の光検出器(8)の移動分△ｌが
計算できる。第２の光検出器(8)は、第１図に示すよう
に受光レンズ(4)の近傍に設置するので、上記△ｌは
投、受光系間の距離の変化分として用いることができ
る。したがつて、第１の光検出器(5)による測距演算実
行の際に用いる変換係数を上記△ｌによつて補正すれ
ば、温度変化の影響を除いた結果が得られる。
光束が投光レンズ(2)により、被計測物体(3)の表面上に
適当な大きさの光スポツトとして照射され、受光レンズ
(4)により、この光スポットの像が結像されるのは従来
の装置と同じである。しかしながら、この発明による装
置では、投光レンズ(2)を通過した光束のうちの一部を
ハーフミラー(7)により反射させ、第２の光検出器(8)に
入射させて温度誤差を除去している。第２図により、上
記動作を説明する。定常状態に於いて第２の光検出器
(8)は(8a)で示す位置に設置されており、放射光の一部
は第２の光検出器(8)の端部よりＰＡだけ離れた所に入
射する。周囲の温度が上昇すると、装置を構成する材料
の膨脹により、ハーフミラー(7)と第２の光検出器(8)間
の距離が△ｌだけ長くなる。この結果、第２の光検出器
(8)は(8b)で示される位置に移動し、放射光は第２の光
検出器(8)の端部からＰＢ離れた場所に入射する。第２
の光検出器(8)は、第１の光検出器(5)と同様の動作をす
るもので、受光面上の入射光の位置に比例した電気的出
力を発生し、従来の技術で説明した、式からＰＡ、
ＰＢが求まり、 から温度変化による第２の光検出器(8)の移動分△ｌが
計算できる。第２の光検出器(8)は、第１図に示すよう
に受光レンズ(4)の近傍に設置するので、上記△ｌは
投、受光系間の距離の変化分として用いることができ
る。したがつて、第１の光検出器(5)による測距演算実
行の際に用いる変換係数を上記△ｌによつて補正すれ
ば、温度変化の影響を除いた結果が得られる。
第１、第２の光検出器(5)、(8)は同種の光検出器である
ので、処理回路(6)の入力部分が共有できる。スイツチ
(9)は、処理部(6)よりの切替え信号により、第１、第２
の光検出器(5)、(8)の出力、 と を選択し処理部へ導くもので、例えば一定時間毎に切替
えられる。処理回路(6)はスイツチ(9)の状態に応じて、
〜式の演算と、上記変換係数の補正演算を実行し、
結果を出力する。
ので、処理回路(6)の入力部分が共有できる。スイツチ
(9)は、処理部(6)よりの切替え信号により、第１、第２
の光検出器(5)、(8)の出力、 と を選択し処理部へ導くもので、例えば一定時間毎に切替
えられる。処理回路(6)はスイツチ(9)の状態に応じて、
〜式の演算と、上記変換係数の補正演算を実行し、
結果を出力する。
なお、第１、第２の光検出器(5)、(8)の出力信号は、ス
イツチ(9)による切替え方式でなく、同時に処理回路(6)
に入力する方式であつてもよい。さらに、照射光の一部
をハーフミラーで分割せず、第２の光源を用い、投、受
光系間の距離を計測しても前記実施例と同様の効果を奏
する。
イツチ(9)による切替え方式でなく、同時に処理回路(6)
に入力する方式であつてもよい。さらに、照射光の一部
をハーフミラーで分割せず、第２の光源を用い、投、受
光系間の距離を計測しても前記実施例と同様の効果を奏
する。
以上述べたように、この発明によれば、温度変化による
投、受光系間の移動距離を計測して、予め設定された変
換係数を補正し、補正した変換係数に基づいて被計測物
体までの距離を求めるようにしたので、温度変化による
誤差がない精度の高い装置が得られる効果がある。
投、受光系間の移動距離を計測して、予め設定された変
換係数を補正し、補正した変換係数に基づいて被計測物
体までの距離を求めるようにしたので、温度変化による
誤差がない精度の高い装置が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による装置の構成図、第２
図はこの発明による装置の動作説明図、第３図は従来装
置の構成図である。図に於いて、(1)は光源、(2)は投光
レンズ、(3)は被計測物体、(4)は受光レンズ、(5)は第
１の光検出器、(6)は処理回路、(7)はハーフミラー、
(8)は第２の光検出器、(9)はスイツチを示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示すもの
とする。
図はこの発明による装置の動作説明図、第３図は従来装
置の構成図である。図に於いて、(1)は光源、(2)は投光
レンズ、(3)は被計測物体、(4)は受光レンズ、(5)は第
１の光検出器、(6)は処理回路、(7)はハーフミラー、
(8)は第２の光検出器、(9)はスイツチを示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示すもの
とする。
Claims (3)
- 【請求項１】光源からの光を集束し、光のスポットとし
て被計測物体表面に照射する投光レンズと、 上記被計測物体表面に照射された光のスポットを撮像す
る受光レンズと、 上記受光レンズにより撮像した上記光のスポットが結像
される受光面を有し、該受光レンズと一体的に固定さ
れ、結像位置に比例した第１の出力を発生する第１の光
検出器と、 投光系側より直接光のスポットが照射される受光面を有
し、上記受光レンズおよび上記第１の光検出器と一体的
に固定され、結像位置に比例した第２の出力を発生する
第２の光検出器と、 上記第１の出力値から第１の結像位置の値を求めるとと
もに、上記第２の出力値から第２の結像位置の値を求
め、求めた第２の結像位置に基づいて温度変化による
投、受光系間の移動分を求めて、予め設定された変換係
数を補正し、補正した変換係数に上記第１の結像位置の
値を掛けることにより上記被計測物体までの距離を求め
て知らせる処理回路とを備えたことを特徴とする距離計
測装置。 - 【請求項２】照射光の一部を投光レンズの前面に配置さ
れて該投光レンズと一体的に固定されたハーフミラーに
より集束途中で分割し、分割光の光のスポットを第２の
光検出器に照射することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の距離計測装置。 - 【請求項３】第１出力と第２の出力は、スイッチにより
切替えられて処理回路に送出されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の距離計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8553084A JPH0617767B2 (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 距離計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8553084A JPH0617767B2 (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 距離計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60230003A JPS60230003A (ja) | 1985-11-15 |
| JPH0617767B2 true JPH0617767B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=13861439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8553084A Expired - Fee Related JPH0617767B2 (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 距離計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617767B2 (ja) |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP8553084A patent/JPH0617767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60230003A (ja) | 1985-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6741082B2 (en) | Distance information obtaining apparatus and distance information obtaining method | |
| US10007193B2 (en) | Projection exposure apparatus and method for controlling a projection exposure apparatus | |
| JPS6316892A (ja) | レ−ザ加工装置用測距装置 | |
| JPH0617767B2 (ja) | 距離計測装置 | |
| JP3510359B2 (ja) | 光学測定装置 | |
| JPS63108981A (ja) | 距離計測装置 | |
| JP2001304831A (ja) | 光学式角度測定装置 | |
| JPH09103893A (ja) | レーザビームスキャナ及びレーザ加工装置 | |
| JPH01313705A (ja) | 厚み測定装置 | |
| JPH11101872A (ja) | レーザ測距装置 | |
| JPS60244802A (ja) | 距離計測装置 | |
| KR100194598B1 (ko) | 프로브 빔 주사방식에 의한 웨이퍼 자동촛점장치 | |
| US20250220304A1 (en) | Focal length measuring device and method | |
| JP2004145009A (ja) | フォーカシングサーボ装置、画像測定装置及びフォーカシングサーボ方法 | |
| JP3602437B2 (ja) | レーザ光の集光点位置の決定方法およびレーザ光の集光点位置決定装置並びにホログラムレーザ組立装置 | |
| JP5019507B2 (ja) | レーザ加工装置および加工対象物の位置検出方法 | |
| JP2900940B2 (ja) | ３次元形状測定用光学システム | |
| JPH09258091A (ja) | レーザー光射出光学ユニットのピント測定方法 | |
| JPH08122623A (ja) | オートフォーカス装置 | |
| JP2008191078A (ja) | Ｐｓｄ素子の検出値の補正方法およびこれを用いるレール変位量測定装置 | |
| KR970004476B1 (ko) | 웨이퍼 정렬시스템의 웨이퍼 수평상태 자동측정장치 | |
| JP2023176100A (ja) | 撮像装置及びフォーカス調整方法 | |
| JPH1158828A (ja) | レーザアレイ画像形成装置 | |
| JPH04364414A (ja) | 測距装置 | |
| JPH05126568A (ja) | 光学式変位計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |