JPH07117410B2 - Distance detector - Google Patents
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- JPH07117410B2 JPH07117410B2 JP18343289A JP18343289A JPH07117410B2 JP H07117410 B2 JPH07117410 B2 JP H07117410B2 JP 18343289 A JP18343289 A JP 18343289A JP 18343289 A JP18343289 A JP 18343289A JP H07117410 B2 JPH07117410 B2 JP H07117410B2
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- target object
- distance
- photodetector
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的手段を用い、目的物が規定位置に対し
て遠い位置に在るか近い位置に在るかを検出する距離検
出装置に関するものであり、例えば、光学的情報処理装
置や光学的測定装置における自動焦点調整装置に利用さ
れる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention uses an optical means to detect whether a target object is far or close to a specified position. The present invention relates to an automatic focus adjustment device in an optical information processing device or an optical measurement device.
光学的情報処理装置や光学的測定装置における自動焦点
調整装置には、合焦状態か否かを検出するために、非点
収差法に基づいた距離検出装置が組み込まれている。か
かる従来の距離検出装置において、第6図に示すよう
に、レーザ光源21から出射されたレーザビームは、光軸
に対して傾けられて配された平板ビームスプリッタ22の
表面で反射した後、集光レンズ23にて収束されて目的物
体面24に照射されるようになっている。また、目的物体
面24で反射した反射光束は、前記集光レンズ23に入射し
て収束光とされた後、平板ビームスプリッタ22を透過し
て光検出器25に導かれるようになっている。An automatic focus adjustment device in an optical information processing device or an optical measurement device incorporates a distance detection device based on the astigmatism method in order to detect whether or not it is in focus. In such a conventional distance detecting device, as shown in FIG. 6, the laser beam emitted from the laser light source 21 is reflected by the surface of the flat plate beam splitter 22 tilted with respect to the optical axis and then collected. It is adapted to be converged by the optical lens 23 and to be irradiated on the target object surface 24. Further, the reflected light flux reflected by the target object surface 24 is made incident on the condenser lens 23 to be converged light, then transmitted through the flat plate beam splitter 22 and guided to the photodetector 25.
収束光が光軸に対して傾けられて配された平板ビームス
プリッタ22に入射されると、非点収差を生じるため、そ
の光束の断面形状は、第7図に示すように、平板ビーム
スプリッタ22の透過直後では円形状をなしているが、こ
れから離れるにつれて、楕円状→直線状(スポットb1)
→楕円状(スポットb2)→円形状(スポットb3)→楕円
状(スポットb4)→直線状(スポットb5)→楕円状→円
形状というように変化する。When the converged light is incident on the flat plate beam splitter 22 tilted with respect to the optical axis, astigmatism occurs, so that the cross-sectional shape of the light flux is as shown in FIG. Immediately after passing through, it has a circular shape, but as it gets farther from this, an elliptical shape → a linear shape (spot b 1 )
→ Oval (spot b 2 ) → Circular (spot b 3 ) → Oval (spot b 4 ) → Straight (spot b 5 ) → Oval → Circular
前記の光検出器25は、光束の断面形状が円形状(スポッ
トb3)をなす位置に配置されて非点収差を生じた光束の
断面形状を検出するようになっている。光検出器25の受
光面は、第8図に示すように、分割ライン(不感帯)25
e・25fにて田の字状に4つの受光領域25a・25b・25c・2
5dに分割されると共に分割ライン25e・25fの交点が光軸
に合致されており、以下のごとく受光領域25a〜25dにス
ポットが形成されることにより、これらスポット形状か
ら距離が検出されることになる。The photodetector 25 is arranged at a position where the cross-sectional shape of the light flux is circular (spot b 3 ), and detects the cross-sectional shape of the light flux having astigmatism. As shown in FIG. 8, the light receiving surface of the photodetector 25 has a division line (dead zone) 25.
Four light-receiving areas 25a ・ 25b ・ 25c ・ 2 in the shape of a square at e ・ 25f
It is divided into 5d and the intersection of the division lines 25e and 25f is aligned with the optical axis, and a spot is formed in the light receiving regions 25a to 25d as described below, so that the distance can be detected from these spot shapes. Become.
集光レンズ23に対して目的物体面24が、規定の位置であ
る焦点距離に合致した位置にあるときには、光検出器25
における受光面上には円形状スポットb3が形成されるの
で、領域25a〜25dの出力は互いに均等になる。次に、集
光レンズ23に対して目的物体面24が規定の位置よりも近
づいているときには、非点収差が生じた光束の断面形状
が円形状となる位置が平板ビームスプリッタ22から遠ざ
かるので、光検出器25の受光面上には、図中X軸方向に
長軸を有する楕円状スポットb2が形成され、領域25a・2
5cでは出力が小さくなる一方、領域25b・25dでは出力が
大きくなる。また、集光レンズ23に対して目的物体面24
が規定の位置よりも遠くにあるときには、非点収差を生
じた光束の断面形状が円形状となる位置が平板ビームス
プリッタ22から近づくので、光検出器25の受光面上に
は、図中Y軸方向に長軸を有する楕円状スポットb4が形
成され、領域25b・25dでは出力が小さくなる一方、領域
25a・25cでは出力が大きくなる。When the target object surface 24 with respect to the condenser lens 23 is at a position that matches the focal length that is the prescribed position, the photodetector 25
Since the circular spot b 3 is formed on the light receiving surface of the area, the outputs of the areas 25a to 25d are equal to each other. Next, when the target object surface 24 is closer to the condenser lens 23 than the specified position, the position where the cross-sectional shape of the light beam in which astigmatism has occurred becomes circular is far from the flat plate beam splitter 22, On the light-receiving surface of the photodetector 25, an elliptical spot b 2 having a long axis in the X-axis direction in the figure is formed, and the area 25a · 2
The output becomes smaller in 5c, while the output becomes larger in the regions 25b and 25d. In addition, the object surface 24
Is farther than the prescribed position, the position where the cross-sectional shape of the astigmatic light beam becomes circular approaches from the flat plate beam splitter 22, so that on the light receiving surface of the photodetector 25, Y in the figure is shown. An elliptical spot b 4 having a long axis in the axial direction is formed, and the output is reduced in the regions 25b and 25d, while
The output is larger with 25a and 25c.
従って、光検出器25における各領域25a〜25dからの出力
により、目的物が規定位置に対して遠い位置に在るか近
い位置に在るかを検出することができる。Therefore, it is possible to detect whether the target object is at a position far from or close to the specified position based on the outputs from the regions 25a to 25d in the photodetector 25.
自動焦点調整装置においては、これに組み込まれている
距離検出装置にて検出した距離が規定の距離より近いと
きは集光レンズ23を目的物体面24から離す方向に移動さ
せ、遠い場合は近づける方向に移動して、常に規定の距
離となるように調整を行う。In the automatic focus adjustment device, when the distance detected by the distance detection device incorporated therein is closer than the specified distance, the condenser lens 23 is moved in a direction away from the target object surface 24, and when the distance is far, the direction is approached. Move to and make adjustments so that the distance is always the specified value.
また、シリンドリカルレンズを用いて非点収差を得る距
離検出装置も知られているが、かかる距離検出装置も、
前記の平板ビームスプリッタ22を用いた場合と同様の検
出原理を利用しているものである。Further, a distance detecting device that obtains astigmatism by using a cylindrical lens is also known.
The same detection principle as in the case of using the flat plate beam splitter 22 is used.
ところが、上記従来の非点収差法に基づく距離検出装置
では、幾何光学的変化を検出するものであるため、焦点
近傍(焦点深度内)の目的物体面24の距離変化に対して
は、その検出について高感度が望めないという欠点があ
る。また、平板ビームスプリッタ22による非点収差は、
平板ビームスプリッタ22の厚みに比例するため、シリン
ドリカルレンズと同程度の非点収差を得るためには、か
なりの厚みが要求される。その結果、平板ビームスプリ
ッタ22が大型化し、配置箇所の制約を受けるという欠点
がある。However, since the above-mentioned conventional distance detection device based on the astigmatism method detects a geometrical optical change, it detects the change in the distance of the target object plane 24 near the focus (within the depth of focus). There is a drawback that high sensitivity cannot be expected. Also, the astigmatism due to the flat plate beam splitter 22 is
Since it is proportional to the thickness of the flat plate beam splitter 22, a considerable thickness is required to obtain astigmatism comparable to that of a cylindrical lens. As a result, the flat plate beam splitter 22 becomes large in size, and there is a drawback in that the location is restricted.
本発明に係る距離検出装置は、上記の課題を解決するた
めに、目的物体表面にて反射された光束を受光して目的
物体までの距離を検出するようにした距離検出装置にお
いて、目的物体面にて反射された光束を収束光とするた
めの光学系と、この光学系を通る光束に対して光軸を含
む平面で2分割された所定開口の一方の光の位相をπ変
化させる位相素子と、この位相素子を透過した収束光と
位相素子を透過していない収束光とによる干渉光を受光
する、前記光軸を含む平面で受光領域が2分割された光
検出器とを備えていることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a distance detection device according to the present invention is a distance detection device configured to detect a distance to a target object by receiving a light beam reflected on the target object surface, An optical system for converting the light beam reflected by the beam into a convergent light, and a phase element for changing the phase of one light of a predetermined aperture divided by two in a plane including the optical axis with respect to the light beam passing through this optical system by π And a photodetector for receiving the interference light due to the convergent light that has passed through the phase element and the convergent light that has not passed through the phase element, the photodetector having a light receiving region divided into two in a plane including the optical axis. It is characterized by that.
上記の構成によれば、位相素子を透過した収束光と位相
素子を透過していない収束光とによる干渉光の受光によ
り、光検出器の受光領域上には、主となる2山の光強度
分布が形成される。そして、目的物が規定位置に対して
遠い位置に在るか近い位置に在るかによって、前記2山
の光強度分布において光強度が変化することになるの
で、この光強度変化から距離を検出することができる。According to the above configuration, by receiving the interference light due to the convergent light that has passed through the phase element and the convergent light that does not pass through the phase element, the light intensity of the two main peaks is present on the light receiving area of the photodetector. A distribution is formed. Then, the light intensity changes in the light intensity distribution of the two peaks depending on whether the target object is located far from or close to the specified position. Therefore, the distance is detected from this change in light intensity. can do.
このように、光の干渉による回折光強度分布の変化を検
出するため、幾何光学的変化を検出する従来装置に比べ
ると高感度でかつ高精度の距離検出を行うことが可能に
なる。As described above, since the change in the diffracted light intensity distribution due to the interference of light is detected, it is possible to perform distance detection with high sensitivity and high accuracy as compared with the conventional device that detects the geometrical optical change.
また、光検出器は前記2山の光強度分布において光強度
変化を捉えればよいので、受光領域は2分割されるだけ
でよい。このため、従来の4分割された光検出器に比し
てその光軸調整等が格段に容易なものとなる。Further, since the photodetector only needs to detect the light intensity change in the light intensity distribution of the two peaks, the light receiving area need only be divided into two. Therefore, the optical axis adjustment and the like become much easier than the conventional four-divided photodetector.
さらに、かかる距離検出装置において平板ビームスプリ
ッタを使用するにしても、この平板ビームスプリッタに
ついては非点収差を生じさせる必要はないので、その厚
みを薄くでき、光学部品配置の省スペース化および容易
化等をも図ることができる。Further, even if a flat plate beam splitter is used in such a distance detecting device, it is not necessary to cause astigmatism in the flat plate beam splitter, so that the thickness can be reduced, and space saving and simplification of optical component arrangement can be achieved. And so on.
〔実施例1〕 本発明の一実施例を第1図ないし第4図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。[Embodiment 1] The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 to 4.
本発明に係る距離検出装置は、第1図に示すように、レ
ーザ光源1と、透明な誘電体薄膜6を有した平板ビーム
スプリッタ2と、集光レンズ3と、光検出器4とを備え
て構成されている。As shown in FIG. 1, the distance detection device according to the present invention includes a laser light source 1, a flat plate beam splitter 2 having a transparent dielectric thin film 6, a condenser lens 3, and a photodetector 4. Is configured.
レーザ光源1はレーザ光を照射するためのものであり、
上記レーザ光を平板ビームスプリッタ2に向けて照射す
るようになっている。The laser light source 1 is for irradiating laser light,
The laser beam is applied to the flat plate beam splitter 2.
平板ビームスプリッタ2はレーザ光の光軸に対して所定
角度傾けて配されており、レーザ光を表面で反射してこ
れを集光レンズ3へと導く一方、目的物体表面5にて反
射され更に集光レンズ3を経た収束光についてはこれを
透過させるようになっている。The flat plate beam splitter 2 is arranged at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser light, and reflects the laser light on the surface and guides it to the condenser lens 3, while it is reflected on the target object surface 5 and further. Converged light that has passed through the condenser lens 3 is transmitted therethrough.
集光レンズ3は、平板ビームスプリッタ2にて反射され
た光束を目的物体表面5上に収束させると共に、目的物
体表面5からの反射光束を収束させる光学系をなすもの
である。また、その瞳は所定経の円形開口に対応するも
のである。別言すれば、瞳以外は光を通さず、瞳と瞳以
外の鏡において円形開口のエッジ部をなすものである。The condenser lens 3 forms an optical system that converges the light flux reflected by the flat plate beam splitter 2 onto the target object surface 5 and converges the reflected light flux from the target object surface 5. Further, the pupil corresponds to a circular opening having a predetermined length. In other words, it does not transmit light except the pupil, and forms an edge portion of the circular aperture in the pupil and the mirror other than the pupil.
誘電体薄膜6は位相素子をなすものであり、前記の平板
ビームスプリッタ2の基板背面側において光束中心を境
に半分の領域に蒸着形成されている。誘電体薄膜6の膜
厚dは、レーザ光の波長をλ、誘電体の屈折率をnとす
ると、以下の第1式を充たすようになっている。ただ
し、Θは光軸と平板ビームスプリッタ2とのなす角度で
ある。The dielectric thin film 6 forms a phase element, and is vapor-deposited and formed in a half region of the flat plate beam splitter 2 on the substrate back side with the center of the light flux as a boundary. The film thickness d of the dielectric thin film 6 satisfies the following first expression, where λ is the wavelength of the laser light and n is the refractive index of the dielectric. However, Θ is an angle formed by the optical axis and the flat plate beam splitter 2.
d=λ/2n・COSΘ ……第1式 かかる要件を充たす薄膜に光が通過すると、通過しない
場合と比較して光の位相がπだけ遅れることになる。d = λ / 2nCOSΘ ... Formula 1 When light passes through a thin film that satisfies the above requirement, the phase of light is delayed by π compared with the case where it does not pass.
なお、本実施例では集光レンズ3から光検出器4に向か
う収束光中に位相素子としての機能を兼備する誘電体薄
膜6付きの平板ビームスプリッタ2を介設しているが、
これは、集光レンズ3の瞳上の半分の光の位相をπだけ
変えたこと、即ち、円形開口そのものの半分に位相素子
を設けたことと等価である。In this embodiment, the flat plate beam splitter 2 with the dielectric thin film 6 which also functions as a phase element is provided in the converged light traveling from the condenser lens 3 to the photodetector 4,
This is equivalent to changing the phase of half the light on the pupil of the condenser lens 3 by π, that is, providing a phase element in half of the circular aperture itself.
ここで、第2図に示すように、集光レンズ3の瞳上の半
分はそのままであるが他の半分を通過する光の位相をπ
だけ変えた場合の焦点面a1での回折光強度分布は、フラ
ウンホーフェルの回折により、第3図(b)に示すよう
に、前記光軸とY軸を含む面に対称な2つの山を形成す
る。一方、焦点面a1の前後面a2・a3での回折光強度分布
は、同図(a)(c)に示すように、光軸とy軸を含む
面に非対称な2つの山、即ち、左右で大きさの異なる山
を形成する。Here, as shown in FIG. 2, the half of the light on the pupil of the condenser lens 3 remains, but the phase of the light passing through the other half is π.
As shown in FIG. 3 (b), the diffracted light intensity distribution on the focal plane a 1 in the case of changing only the two is symmetrical with respect to the plane including the optical axis and the Y axis. Form a mountain. On the other hand, the diffracted light intensity distributions on the front and back surfaces a 2 and a 3 of the focal plane a 1 are, as shown in FIGS. 7A and 7C, two peaks asymmetrical to the plane including the optical axis and the y axis, That is, a mountain having different sizes on the left and right is formed.
光検出器4は、第4図に示すように、分割ライン4cにて
2つの受光領域4a・4bに分割されており、集光レンズ3
と目的物体表面5との距離が規定の距離(例えば焦点距
離)にあるときに2つの山の回折光強度分布が等しくな
る位置において、上記の受光領域4a・4bにて各山に対応
した光強度を検出が行えるようになっている。As shown in FIG. 4, the photodetector 4 is divided into two light receiving regions 4a and 4b by a dividing line 4c, and the condenser lens 3
At the position where the diffracted light intensity distributions of the two peaks are equal when the distance between the target object surface 5 and the target object surface 5 is a prescribed distance (for example, focal length), the light corresponding to each peak in the light receiving regions 4a and 4b described above. The intensity can be detected.
上記の構成によれば、目的物が規定位置に対して遠い位
置に在るか近い位置に在るかによって、以下のごとく受
光領域4a・4bでの光強度が変化することになり、この光
強度変化から距離を検出することができる。According to the above configuration, the light intensity in the light receiving areas 4a and 4b changes as follows depending on whether the target object is located far from or close to the specified position. The distance can be detected from the intensity change.
前述のように、目的物体表面5が規定の距離に位置して
いるときには、受光領域4a・4bの受光に基づく出力が互
いに等しくなるので、このことから目的物体表面5が規
定の距離に位置していることが分かる。一方、目的物体
表面5が規定の距離よりも近くに位置しているときに
は、X軸正側の山の光強度が他方よりも大きくなり、受
光領域4a・4bの受光に基づく出力に大小関係が生じるの
で、このことから、目的物体表面5が規定の距離よりも
近くに位置しているということが分かる。逆に遠けれ
ば、X軸負側の山の光強度が他方より大きくなり、受光
領域4a・4bの受光に基づく出力に前述の場合とは逆の大
小関係が生じるので、このことから、目的物体表面5が
規定の距離よりも遠くに位置していということが分か
る。As described above, when the target object surface 5 is located at the specified distance, the outputs based on the light reception in the light receiving regions 4a and 4b are equal to each other, which means that the target object surface 5 is located at the specified distance. I understand that. On the other hand, when the target object surface 5 is located closer than the specified distance, the light intensity of the mountain on the X-axis positive side becomes larger than the other, and there is a magnitude relationship between the outputs based on the light reception of the light receiving regions 4a and 4b. From this, it can be seen that the target object surface 5 is located closer than the specified distance. On the contrary, if the distance is far, the light intensity of the mountain on the negative side of the X axis becomes larger than the other, and the magnitude relationship opposite to the above case occurs in the output based on the light reception of the light receiving regions 4a and 4b. It can be seen that the surface 5 is located farther than the prescribed distance.
このように、本発明に係る距離検出装置では、光の干渉
による回折光強度分布の変化を検出するため、幾何光学
的変化を検出する従来装置に比べると高感度でかつ高精
度の距離検出を行うことが可能になる。As described above, in the distance detection device according to the present invention, since the change in the diffracted light intensity distribution due to the interference of light is detected, it is possible to detect the distance with high sensitivity and high accuracy as compared with the conventional device that detects the geometrical optical change. It will be possible to do.
さらに、光検出器4は前記2山の光強度分布において光
強度変化を捉えればよいので、受光領域4a・4bとに2分
割されるだけでよい。2つの受光領域4a・4bを2分割す
る分割線4cは、第1図に示すように、位相素子によって
光の位相をπ変化させる部分と位相を変化させない部分
に開口を2分割した、光束の光軸7を含む平面(光軸と
y軸を含む面)上に設定される。第3図(a)ないし第
3図(b)から明らかなように、この分割線4cの近傍の
光強度は、略零(回折光強度分布の2つの山の間に対
応)となり、このため、光検出器4の位置がX軸方向に
多少ずれても受光領域4a・4bに入射す光強度は殆ど変化
しない。これに対して、従来方式の光検出器では、受光
領域が4分割されている上、分割線上の光強度が最も大
きくなるため、光検出器の位置ずれに敏感である。この
ため、従来の4分割された光検出器に比してその光軸調
整等が格段に容易なものとなる。Further, since the photodetector 4 only needs to detect the light intensity change in the light intensity distribution of the two peaks, it is only required to be divided into two light receiving regions 4a and 4b. The dividing line 4c that divides the two light receiving regions 4a and 4b into two is, as shown in FIG. 1, that the aperture is divided into two parts by a phase element that changes the phase of the light by π and a part that does not change the phase of the light flux. It is set on a plane including the optical axis 7 (a plane including the optical axis and the y axis). As is clear from FIGS. 3 (a) and 3 (b), the light intensity in the vicinity of the dividing line 4c is substantially zero (corresponding to between two peaks of the diffracted light intensity distribution), and Even if the position of the photodetector 4 is slightly shifted in the X-axis direction, the light intensity incident on the light receiving regions 4a and 4b hardly changes. On the other hand, in the conventional photodetector, since the light receiving area is divided into four and the light intensity on the dividing line is the highest, it is sensitive to the positional deviation of the photodetector. Therefore, the optical axis adjustment and the like become much easier than the conventional four-divided photodetector.
また、本実施例で使用している平板ビームスプリッタ2
については、非点収差を生じさせる必要がないので、そ
の厚みを薄くすることができ、光学部品配置の省スペー
ス化および容易化等を図ることができる。さらに、この
平板ビームスプリッタ2に誘電体薄膜6を蒸着して位相
素子の機能を兼備させているので、光学部品点数の増加
はなく、構造の複雑化等の弊害は生じない。In addition, the flat plate beam splitter 2 used in this embodiment
With respect to the above, since it is not necessary to generate astigmatism, it is possible to reduce the thickness thereof, and it is possible to achieve space saving and simplification of optical component arrangement. Further, since the dielectric thin film 6 is vapor-deposited on the flat plate beam splitter 2 so as to have the function of the phase element, the number of optical components does not increase, and there is no adverse effect such as complication of the structure.
なお、本実施例では集光レンズの瞳を円形開口としてい
るが、比較的大きな瞳を有する集光レンズを用いると共
に所定開口を有する光学部材を光路中に介設するように
しても良いものである。Although the pupil of the condenser lens is a circular aperture in this embodiment, a condenser lens having a relatively large pupil may be used and an optical member having a predetermined aperture may be provided in the optical path. is there.
〔実施例2〕 本発明の他の実施例を第5図に基づいて説明すれば、以
下の通りである。なお、上記実施例で用いた部材と同一
の機能を有する部材には同一の符号を付記してその説明
を省略している。[Second Embodiment] The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. It should be noted that members having the same functions as those used in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本実施例に係る距離検出装置においては、目的物体面に
て反射された光束を収束光とするための光学系として、
レーザ光源1より照射されたレーザ光を平行光化する集
光レンズ11と、この集光レンズ11を経て更に平板ビーム
スプリッタ2にて反射された平行光束を目的物体表面5
上に収束させる集光レンズ12と、平板ビームスプリッタ
2を透過した平行光束を光検出器4上に集光させる集光
レンズ13とを備えると共に、前記の平板ビームスプリッ
タ2を集光レンズ12・13間の平行光束中に配置したもの
である。In the distance detection device according to the present embodiment, as an optical system for making the light beam reflected by the target object surface as convergent light,
A condenser lens 11 that collimates the laser light emitted from the laser light source 1, and a parallel light flux that is reflected by the flat plate beam splitter 2 through the condenser lens 11 is converted into a target object surface 5
A condenser lens 12 for converging the flat beam splitter 2 and a condenser lens 13 for condensing the parallel light flux transmitted through the flat plate beam splitter 2 on the photodetector 4 are provided. It is arranged in the parallel light flux between 13.
上記の構成によれば、前述の優れた作用効果を発揮する
上に、レーザ光源1から目的物体表面5に達する光のパ
ワー効率が高くなり、その結果として光検出器4に到達
する光の強度も強くなるので、距離検出の精度を一層高
めることが可能になる。According to the above configuration, the power efficiency of the light reaching the target object surface 5 from the laser light source 1 is increased in addition to the above-described excellent effect, and as a result, the intensity of the light reaching the photodetector 4 is increased. Since it also becomes stronger, it becomes possible to further improve the accuracy of distance detection.
本発明に係る距離検出装置は、以上のように、目的物体
面にて反射された光束を受光して目的物体までの距離を
検出するようにした距離検出装置において、目的物体面
にて反射された光束を収束光とするための光学系と、こ
の光学系を通る光束に対して光軸を含む平面で2分割さ
れた所定開口の一方の光の位相をπ変化される位相素子
と、この位相素子を通過した収束光と位相素子を透過し
ていない収束光とによる干渉光を受光する前記光軸を含
む平面で受光領域が2分割された光検出器とを備えてい
る構成である。As described above, the distance detection device according to the present invention is a distance detection device that receives the light flux reflected on the target object surface and detects the distance to the target object, and is reflected by the target object surface. An optical system for converting the light flux into a convergent light, a phase element for changing the phase of one light of a predetermined aperture divided by two in a plane including the optical axis with respect to the light flux passing through the optical system by π, It is a configuration including a photodetector having a light receiving region divided into two in a plane including the optical axis for receiving the interference light by the convergent light having passed through the phase element and the convergent light not passing through the phase element.
これにより、高感度でかつ高精度な距離検出を行うこと
が可能になると共に、光検出器においてその光軸調整が
格段に容易になる等の優れた諸効果を奏する。As a result, it is possible to perform highly sensitive and highly accurate distance detection, and at the same time, it is possible to achieve various excellent effects such that the optical axis of the photodetector is remarkably easily adjusted.
第1図ないし第4図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第1図は距離検出装置の概略構成図である。 第2図は集光レンズの瞳上で半分の位相をπだけ変えた
場合においてこれを透過した収束光の焦点面およびその
前後面を示す説明図である。 第3図(a)は焦点面の前面a2での光強度分布を示す説
明図、同図(b)は焦点面a1での光強度分布を示す説明
図、同図(c)は焦点面の後面a3での光強度分布を示す
説明図である。 第4図は光検出器の受光面を示す説明図である。 第5図は他の実施例を示すものであって、距離検出装置
の概略構成図である。 第6図ないし第8図は従来例を示すものである。 第6図は距離検出装置の概略構成図である。 第7図は平板ビームスプリッタによる非点収差の説明図
である。 第8図は距離検出装置における光検出器の受光面形態お
よびビームスポット形状を示す説明図である。 1はレーザ光源、2は平板ビームスプリッタ、3は集光
レンズ(光学系)、4は光検出器、4a・4bは受光領域、
5は目的物体表面、6は誘電体薄膜(位相素子)、11・
12・13は集光レンズ(光学系)である。1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a distance detecting device. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the focal plane of the converged light that has been transmitted through the case where the half of the phase on the pupil of the condenser lens is changed by π, and the front and back surfaces thereof. FIG. 3 (a) is an explanatory view showing the light intensity distribution on the front surface a 2 of the focal plane, FIG. 3 (b) is an explanatory view showing the light intensity distribution on the focal plane a 1 , and FIG. 3 (c) is the focus. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a light intensity distribution on a rear surface a 3 of the surface. FIG. 4 is an explanatory view showing the light receiving surface of the photodetector. FIG. 5 shows another embodiment and is a schematic configuration diagram of a distance detecting device. 6 to 8 show a conventional example. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the distance detecting device. FIG. 7 is an explanatory diagram of astigmatism caused by the flat plate beam splitter. FIG. 8 is an explanatory view showing a light receiving surface form and a beam spot shape of the photodetector in the distance detecting device. 1 is a laser light source, 2 is a flat plate beam splitter, 3 is a condenser lens (optical system), 4 is a photodetector, 4a and 4b are light receiving regions,
5 is the surface of the target object, 6 is the dielectric thin film (phase element), 11.
12 and 13 are condenser lenses (optical systems).
Claims (1)
目的物体までの距離を検出するようにした距離検出装置
において、 目的物体面にて反射された光束を収束光とするための光
学系と、この光学系を通る光束に対して光軸を含む平面
で2分割された所定開口の一方の光の位相をπ変化させ
る位相素子と、この位相素子を透過した収束光と位相素
子を透過していない収束光とによる干渉光を受光する、
前記光軸を含む平面で受光領域が2分割された光検出器
とを備えていることを特徴とする距離検出装置。1. A distance detecting device for detecting a distance to a target object by receiving a light beam reflected by the target object surface, for converting the light beam reflected by the target object surface into convergent light. An optical system, a phase element for changing the phase of one light of a predetermined aperture divided into two parts by a plane including the optical axis with respect to a light flux passing through the optical system, a convergent light transmitted through this phase element, and a phase element Receive the interference light due to the convergent light that does not pass through,
And a photodetector whose light-receiving region is divided into two in a plane including the optical axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18343289A JPH07117410B2 (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Distance detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18343289A JPH07117410B2 (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Distance detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0346509A JPH0346509A (en) | 1991-02-27 |
| JPH07117410B2 true JPH07117410B2 (en) | 1995-12-18 |
Family
ID=16135676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18343289A Expired - Lifetime JPH07117410B2 (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Distance detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117410B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2982949B1 (en) * | 2012-10-05 | 2020-04-15 | National University Corporation Kagawa University | Spectroscopic measurement device |
-
1989
- 1989-07-14 JP JP18343289A patent/JPH07117410B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0346509A (en) | 1991-02-27 |
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