JPS63169509A - 傾き計測装置 - Google Patents
傾き計測装置Info
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- JPS63169509A JPS63169509A JP86387A JP86387A JPS63169509A JP S63169509 A JPS63169509 A JP S63169509A JP 86387 A JP86387 A JP 86387A JP 86387 A JP86387 A JP 86387A JP S63169509 A JPS63169509 A JP S63169509A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 42
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 43
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、傾き計測装置に関する。
レーザ加工技術は、極めて高い出力パワー密度を得るこ
とができ、非接触で局所的加工が可能であることから、
広く利用されてきている技術である。
とができ、非接触で局所的加工が可能であることから、
広く利用されてきている技術である。
このようなレーザ加工工程においては、レーザビームの
位置制御が重要なポイントとなっている。
位置制御が重要なポイントとなっている。
なかでも、被加工物の加工面に対して、レーザビームを
垂直に照射するということが高精度化の面では極めて重
要であり、このため被加工物の加工面の而傾きを測定し
、レーザービームの照射方向を制御する必要がある。
垂直に照射するということが高精度化の面では極めて重
要であり、このため被加工物の加工面の而傾きを測定し
、レーザービームの照射方向を制御する必要がある。
ところで而傾きの測定方法としては、例えば第7図に示
す如く、半導体レーザ等の光照射手段100からの光を
投光レンズ101を介して被測定面Fに照射し、散乱反
射光を受光レンズ102で集光し、半導体装置検出素子
(PSD)103上にスポットを結会させるようにした
ものがある。この方法では、受光レンズ102を動がす
ことにより、3角測量で距離を計測すると共に、PSD
の受光量の最大となる光点位置から、被測定面の法線方
向を検出することができる。
す如く、半導体レーザ等の光照射手段100からの光を
投光レンズ101を介して被測定面Fに照射し、散乱反
射光を受光レンズ102で集光し、半導体装置検出素子
(PSD)103上にスポットを結会させるようにした
ものがある。この方法では、受光レンズ102を動がす
ことにより、3角測量で距離を計測すると共に、PSD
の受光量の最大となる光点位置から、被測定面の法線方
向を検出することができる。
しかしながらこの方法は、センサあるいはセンサの装着
されている装置そのものを動かさねばならないため測定
速度が遅く、測定精度が駆動系の精度で決まる等の欠点
があった。
されている装置そのものを動かさねばならないため測定
速度が遅く、測定精度が駆動系の精度で決まる等の欠点
があった。
また、第8図に示す如く、物体の被検出面の法線に対し
てその両側から夫々所定の角度で該検出面に入射される
2つの入射光束を有する光学系200を配設すると共に
、該検出面からの反射光を検出すべくこれら2つの入射
光束の中心軸を挟むように反射光路上の互いに対称な位
置に、複数個の光検出器(センサ)201を具え、これ
らの光検出器の出力から上記検出面の角度および距離を
算出する方法も提案されている(特公昭55−2128
2号公報)。
てその両側から夫々所定の角度で該検出面に入射される
2つの入射光束を有する光学系200を配設すると共に
、該検出面からの反射光を検出すべくこれら2つの入射
光束の中心軸を挟むように反射光路上の互いに対称な位
置に、複数個の光検出器(センサ)201を具え、これ
らの光検出器の出力から上記検出面の角度および距離を
算出する方法も提案されている(特公昭55−2128
2号公報)。
しかしながらこの方法では、光学系が複雑である上、複
数個の光検出器の配置が難しく、十分な測定精度を得る
ことができない等の欠点があった。
数個の光検出器の配置が難しく、十分な測定精度を得る
ことができない等の欠点があった。
また、これらいずれの方法でも測定可能な面傾きは、セ
ンサ平面と一致した方向のみであった。
ンサ平面と一致した方向のみであった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、被測定面の
而傾きを高精度に作業性良く測定することを目的とする
。
而傾きを高精度に作業性良く測定することを目的とする
。
そこで本発明では、測定用の光束を通過せしめる透過孔
を有する2次元の半導体装置検出素子と、該透過孔を介
して被測定面に照射せしめられる光束を形成する光源と
を具え、被測定面からの反射光を該半導体装置検出素子
で検出し、反射光の受光位置から被測定面の而傾きを尊
出するようにしている。 “〔作用〕 すなわちこの方法では入射光束は半導体装置検出素子に
穿孔された通過孔を通って被測定面に当り、反射光が半
導体装置検出素子に入射せしめられる。
を有する2次元の半導体装置検出素子と、該透過孔を介
して被測定面に照射せしめられる光束を形成する光源と
を具え、被測定面からの反射光を該半導体装置検出素子
で検出し、反射光の受光位置から被測定面の而傾きを尊
出するようにしている。 “〔作用〕 すなわちこの方法では入射光束は半導体装置検出素子に
穿孔された通過孔を通って被測定面に当り、反射光が半
導体装置検出素子に入射せしめられる。
この半導体装置検出素子の入射光には、反射光のみなら
ず拡散光も加わるが、全受光量の重心位置に対応した検
出電流が位置出力電流としてとり出される。
ず拡散光も加わるが、全受光量の重心位置に対応した検
出電流が位置出力電流としてとり出される。
従って、特にレンズ等の光学系を必要とすることなく1
つのセンサで自由平面の面傾きが容易に作業性良く測定
される。
つのセンサで自由平面の面傾きが容易に作業性良く測定
される。
なお、半導体装置検出素子に孔を穿孔したことにより、
電流分布が変化するが、あらかじめ補正値を算出してR
OMテーブル等に入力しておき、この補正値に基づいて
補正すればよい。
電流分布が変化するが、あらかじめ補正値を算出してR
OMテーブル等に入力しておき、この補正値に基づいて
補正すればよい。
ところで、透過孔への入射光束が半導体装置検出素子の
受光面に対して垂直であるとき、距離センサ等によって
、半導体装置検出素子と被測定面との距離を測定してお
く必要があるがこの距離を1とし、透過孔の位置を原点
としたときの補正後の半導体装置検出素子の光点位置の
位置座標をV 、V とし、被測定面の法線ベクト
ル「1y の方向は、 で表わされる。
受光面に対して垂直であるとき、距離センサ等によって
、半導体装置検出素子と被測定面との距離を測定してお
く必要があるがこの距離を1とし、透過孔の位置を原点
としたときの補正後の半導体装置検出素子の光点位置の
位置座標をV 、V とし、被測定面の法線ベクト
ル「1y の方向は、 で表わされる。
ここでxy平面は半導体装置検出素子面、Z軸は入射方
向と一致するものとする。
向と一致するものとする。
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。
説明する。
第1図は、本発明実施例の面傾き計測装置のセンサヘッ
ドを示す図であるが、このセンサヘッドはレーザ加工用
の加工ヘッドと着脱自在に配設され、加工ヘッドの使用
に先立ち、被加工面の面傾きを測定するものである。
ドを示す図であるが、このセンサヘッドはレーザ加工用
の加工ヘッドと着脱自在に配設され、加工ヘッドの使用
に先立ち、被加工面の面傾きを測定するものである。
このセンサヘッドSは、支持体1内に、レーザ光源2と
、レーザ収束用光学系3と、中央にレーザ光通過用の透
過孔りを具えた2次元の半導体装置検出素子4と、該半
導体装置検出素子4と被加工面Fとの距離lを測定する
1次元の半導体装置検出素子51を含む距離センサ5と
から構成されており、前記半導体装置検出素子4の出力
と、距離センサ5の出力とから、第2図に示す如く演算
処理装@6を介して被加工面の面傾きに対する法線ベク
トルnの方向が検出せしめられるようになっている。
、レーザ収束用光学系3と、中央にレーザ光通過用の透
過孔りを具えた2次元の半導体装置検出素子4と、該半
導体装置検出素子4と被加工面Fとの距離lを測定する
1次元の半導体装置検出素子51を含む距離センサ5と
から構成されており、前記半導体装置検出素子4の出力
と、距離センサ5の出力とから、第2図に示す如く演算
処理装@6を介して被加工面の面傾きに対する法線ベク
トルnの方向が検出せしめられるようになっている。
このセンサヘッドSは、第3図にその検出原理の説明図
を示すように、2次元の半導体装置検出素子4は、受光
面がレーザ光源2に対して直交するように配置せしめら
れており、その中央部には透過孔りが穿孔せしめられ、
更にその周辺の光源側を囮うように遮光体7が配設され
ている。そしてレーザ光源2からのレーザ光は透過孔を
介して被加工面F(被測定面)に入り、被加工面で反射
されて、前記2次元の半導体装置検出素子4の受光面を
照射する。
を示すように、2次元の半導体装置検出素子4は、受光
面がレーザ光源2に対して直交するように配置せしめら
れており、その中央部には透過孔りが穿孔せしめられ、
更にその周辺の光源側を囮うように遮光体7が配設され
ている。そしてレーザ光源2からのレーザ光は透過孔を
介して被加工面F(被測定面)に入り、被加工面で反射
されて、前記2次元の半導体装置検出素子4の受光面を
照射する。
また、距離センサ5は該反射光を集束する集光レンズ5
2を含み、その光点位置のずれ量から前記2次元の半導
体装置検出素子と被測定面との距離ノを測定するもので
ある。
2を含み、その光点位置のずれ量から前記2次元の半導
体装置検出素子と被測定面との距離ノを測定するもので
ある。
更にまた、演算処理装置6は、前記2次元の半導体装置
検出素子4の4つの電極から出力される光電流から光点
位@づなわち反射光の受光位置の座標1 、I を
算出する第1の演算回路y 61x 、61yと、透過孔りの存在による歪補正を行
い、実際の受光位置座標V、V、をq出する第1の補正
回路62と、前記距離センサ5としての1次元の半導体
装置検出素子の2つの電極から出力される光電流から光
点位置を算出する第2の演算回路63と、この光点位置
座標に補正を加えると共に、前記距離lを算出する第2
の補正回路64と、これら第1および第2の補正回路の
出力から被加工面の波線ベクトルnの方向を算出する第
3の演算回路65とから構成されている。
検出素子4の4つの電極から出力される光電流から光点
位@づなわち反射光の受光位置の座標1 、I を
算出する第1の演算回路y 61x 、61yと、透過孔りの存在による歪補正を行
い、実際の受光位置座標V、V、をq出する第1の補正
回路62と、前記距離センサ5としての1次元の半導体
装置検出素子の2つの電極から出力される光電流から光
点位置を算出する第2の演算回路63と、この光点位置
座標に補正を加えると共に、前記距離lを算出する第2
の補正回路64と、これら第1および第2の補正回路の
出力から被加工面の波線ベクトルnの方向を算出する第
3の演算回路65とから構成されている。
この2次元の半導体装置検出素子は第4図(a>(b)
および(C)に示す如く、(第4図(b)および(C)
はそれぞれ第4図(a)のA−A断面およびB−8断面
を示す)絶縁性の基板300上に第1の抵抗層301、
光電変換層302、第2の抵抗層303が順次積層せし
められ、4辺にそれぞれ第1の抵抗層301に接続する
ように電極E1およびE2が、第2の抵抗層303に接
続するように電極E3およびE4が配設されてなり、光
入射位置で、光生成電荷を生起せしめ、これを光電流と
して第1〜第4の電極E1〜E4からとり出し、これら
の電流の大きさによって光入射位置を演算するようにし
たものである。
および(C)に示す如く、(第4図(b)および(C)
はそれぞれ第4図(a)のA−A断面およびB−8断面
を示す)絶縁性の基板300上に第1の抵抗層301、
光電変換層302、第2の抵抗層303が順次積層せし
められ、4辺にそれぞれ第1の抵抗層301に接続する
ように電極E1およびE2が、第2の抵抗層303に接
続するように電極E3およびE4が配設されてなり、光
入射位置で、光生成電荷を生起せしめ、これを光電流と
して第1〜第4の電極E1〜E4からとり出し、これら
の電流の大きさによって光入射位置を演算するようにし
たものである。
ところで、この2次元の半導体装置検出素子に入射する
光は、完全な反射光成分Pの他に散乱光成分Rを含んで
いるが、第5図に、反射光の光強度分布と半導体装置検
出素子面上の受光光示の分布との関係を示す如くであり
、出−力されるのは、この入射光の重心位置に対応する
光電流となる。
光は、完全な反射光成分Pの他に散乱光成分Rを含んで
いるが、第5図に、反射光の光強度分布と半導体装置検
出素子面上の受光光示の分布との関係を示す如くであり
、出−力されるのは、この入射光の重心位置に対応する
光電流となる。
また、距離センサ5は、その測定原理を第6図に示す如
く、距離lであるときの一次元の半導体装置検出素子の
受光位置Xからのずれ吊ΔXから距離のずれ吊Δノを算
出するようにしたものである。
く、距離lであるときの一次元の半導体装置検出素子の
受光位置Xからのずれ吊ΔXから距離のずれ吊Δノを算
出するようにしたものである。
このようにして算出されたV 、V およびly
を前記(1)および(2)式に代入すれば容易に而傾き
を測定することができる。
を測定することができる。
またこの装置は1つのセンサで測定しているため、バラ
ンス調整も不要であり、小型でかつ測定が容易である。
ンス調整も不要であり、小型でかつ測定が容易である。
更に、このようにして測定した後レーザ加工用の加工ヘ
ッドととり替えることにより、そのまま加工工程へと作
業を進めることができる。
ッドととり替えることにより、そのまま加工工程へと作
業を進めることができる。
なお、実施例では、2次元の半導体装置検出素子の抵抗
膜として透光性材料を用い、被加工面からの反射光を該
2次元の半導体装置検出素子を越えて上方に設けられた
距離センサで検出するようにしたが、2次元の半導体装
置検出素子の基板又は基板側の抵抗膜を遮光性材料で構
成してもよく、その場合は透過孔の近傍に遮光体を配設
する必要はない。しかしながら、この場合距離センサを
2次元の半導体装置検出素子の下方または側方に配設し
なければならなくなり、装置が大型化するという欠点も
ある。
膜として透光性材料を用い、被加工面からの反射光を該
2次元の半導体装置検出素子を越えて上方に設けられた
距離センサで検出するようにしたが、2次元の半導体装
置検出素子の基板又は基板側の抵抗膜を遮光性材料で構
成してもよく、その場合は透過孔の近傍に遮光体を配設
する必要はない。しかしながら、この場合距離センサを
2次元の半導体装置検出素子の下方または側方に配設し
なければならなくなり、装置が大型化するという欠点も
ある。
以上説明してきたように本発明によれば、2次元の半導
体装置検出素子に、測定用の光束を通過せしめる透過孔
を穿孔し、該透過光を介して、被測定面に測定用の光束
を照射し、被測定面からの反射光を該2次元の半導体装
置検出素子に入射せしめその光点位置から、被測定面の
面傾きを篩出するようにしているため、1つのセンサで
容易に、高精度かつ高速度で面傾きを計測することが可
能となる。
体装置検出素子に、測定用の光束を通過せしめる透過孔
を穿孔し、該透過光を介して、被測定面に測定用の光束
を照射し、被測定面からの反射光を該2次元の半導体装
置検出素子に入射せしめその光点位置から、被測定面の
面傾きを篩出するようにしているため、1つのセンサで
容易に、高精度かつ高速度で面傾きを計測することが可
能となる。
第1図は、本発明実施例の面傾き計測装置のセンサヘッ
ドを示す図、第2図は、同面傾き計測装置の演等処理装
置のブロック図、第3図は、同装置における而傾きの検
出原理を示す図、第4図(a)(b)および(C)は同
装置で用いられる半導体装置検出素子を示す図、第5図
は、被測定面からの反射光の光強度分布と半導体装置検
出素子の受光面上の受光光量の分布との関係を示す図、
第6図は、同装置における距離センサの測定原理を示す
図、第7図および第8図は、夫々従来の而傾きの測定方
法を示す図である。 100・・・光照射手段、10′1・・・投光レンズ、
102・・・受光レンズ、103・・・半導体装置検出
素子、200・・・光学系、201・・・光検出器、S
・・・センサヘッド、 1・・・支持体、2・・・レーザ光源、3・・・レーザ
収束用光学系、4・・・2次元の半導体装置検出素子、
5・・・距離センサ、6・・・演算処理装置、7・・・
遮光体、51・・・1次元の半導体装置検出素子、52
・・・集光レンズ、 61x 、61y・・・第1の演算回路、62・・・第
1の補正回路、63・・・第2の演算回路、64・・・
第2の補正回路、65・・・第3の演算回路。 第1図 第4図(a) 第4図(b) 第4図(C) 第5図 第6図 第7図 第8図
ドを示す図、第2図は、同面傾き計測装置の演等処理装
置のブロック図、第3図は、同装置における而傾きの検
出原理を示す図、第4図(a)(b)および(C)は同
装置で用いられる半導体装置検出素子を示す図、第5図
は、被測定面からの反射光の光強度分布と半導体装置検
出素子の受光面上の受光光量の分布との関係を示す図、
第6図は、同装置における距離センサの測定原理を示す
図、第7図および第8図は、夫々従来の而傾きの測定方
法を示す図である。 100・・・光照射手段、10′1・・・投光レンズ、
102・・・受光レンズ、103・・・半導体装置検出
素子、200・・・光学系、201・・・光検出器、S
・・・センサヘッド、 1・・・支持体、2・・・レーザ光源、3・・・レーザ
収束用光学系、4・・・2次元の半導体装置検出素子、
5・・・距離センサ、6・・・演算処理装置、7・・・
遮光体、51・・・1次元の半導体装置検出素子、52
・・・集光レンズ、 61x 、61y・・・第1の演算回路、62・・・第
1の補正回路、63・・・第2の演算回路、64・・・
第2の補正回路、65・・・第3の演算回路。 第1図 第4図(a) 第4図(b) 第4図(C) 第5図 第6図 第7図 第8図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 測定用の光束を通過せしめる透過孔を有する2次元の半
導体光位置検出素子と、 該透過孔を介して被測定面に照射せしめられる測定用の
光束を形成する光源とを具え、 被測定面からの反射光を前記半導体光位置検出素子で検
出し、この反射光の受光位置に基ずいて被測定面の面傾
きを算出するようにしたことを特徴とする傾き計測装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP86387A JPS63169509A (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | 傾き計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP86387A JPS63169509A (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | 傾き計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63169509A true JPS63169509A (ja) | 1988-07-13 |
Family
ID=11485504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP86387A Pending JPS63169509A (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | 傾き計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63169509A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105783722A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-20 | 南京航空航天大学 | 一种基于四面体构型的距离传感器法矢测量方法 |
-
1987
- 1987-01-06 JP JP86387A patent/JPS63169509A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105783722A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-20 | 南京航空航天大学 | 一种基于四面体构型的距离传感器法矢测量方法 |
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