(57)【要約】      （修正有）【課題】スポット光を表面に照射し、その反射光をレンズによりＰＳＤ上に結像することにより表面の高さを三角測量法の原理で検知し、またスポット光を表面上で走査することにより表面の断面形状を測定する、小型軽量でありかつレンズ収差の影響を受けない高精度な光学式位置角度検出装置を提供する。【解決手段】光源１より出射された光を対象表面上に集光（および走査）する投光手段と、走査光による表面からの反射光を結像する前側球面レンズ１６ａおよび後側球面レンズ１６ｂ、１６ｃと、反射光を２系統に分けるハーフミラー２１と、光軸距離が互いに異なる２個の光位置検知手段１８ａ、１８ｂと、該検知手段からの検知信号と各球面レンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃのレンズデータから光線追跡を逆に行うことより該表面上の反射点の位置と角度を算出して表面形状の測定を行う演算部と、を有する。【選択図】図１
2010085395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象表面に光源より光を照射し、その反射光を受光して該表面の反射点位置および角度を測定する光学式位置角度検出装置であって、該照射光による該表面からの反射光を結像する結像光学系と、反射光を２つに分離するハーフミラーと、結像光学系からの光軸距離が互いに異なる位置にある二つの光位置検知手段と、該検知手段からの検知信号により光線の位置と方向を特定して結像光学系のレンズデータに基づいた該光線の逆追跡結果から対象表面上の反射点の位置と角度を算出する演算部と、を有することを特徴とする光学式位置角度検出装置。
【請求項２】
前記光学式位置角度検出装置と対象表面の位置関係を２次元的に移動させることにより対象表面の３次元形状を測定可能としたことを特徴とする請求項１の光学式位置角度検出装置。
【請求項３】
対象表面に光源より光を照射し、その反射光を受光して該表面の形状を測定する光学式位置角度検出装置であって、前記光源より出射された光を、前記表面に対してライン状に走査する光走査手段と、該走査光による該表面からの反射光を結像する結像光学系と、反射光を２つに分離するハーフミラーと、結像光学系からの光軸距離が互いに異なる位置にある二つの光位置検知手段と、該検知手段からの検知信号により光線の位置と方向を特定して結像光学系のレンズデータに基づいた該光線の逆追跡結果から対象表面上の反射点の位置と角度を算出する演算部と、を有することを特徴とする光学式位置角度検出装置。
【請求項４】
前記結像光学系は走査方向には曲率を持たないシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする請求項３の光学式位置角度検出装置。
【請求項５】
前記結像光学系を前後の部分に分割し、前側レンズはハーフミラーの対象表面側に配置し、後側レンズはハーフミラーの光位置検知手段側にそれぞれ配置することを特徴とする請求項１乃至４の光学式位置角度検出装置。
【請求項６】
光走査手段の光源側にビームスプリッタを設け、対象平面を反射した光が前記光走査手段を逆行してビームスプリッタに達し、ビームスプリッタにより光路を分離されて結像光学系およびハーフミラーを介して互いに結像光学系からの距離が異なる２つの光位置検知手段に入射する構造とし、該検知手段からの検知信号および該光走査手段の走査信号により光線の位置と方向を特定して結像光学系および光走査手段のレンズデータに基づいた該光線の逆追跡結果から対象表面上の反射点の位置と角度を算出する演算部を有することを特徴とする光学式位置角度検出装置。
【請求項７】
前記各光位置検知手段からの出力から反射点の位置と角度を求める計算を事前に行ってメモリに記憶させておき、実使用時は前記各光位置検知手段からの出力に従ってこれを読み出すことにより反射点の位置と角度を求めることを特徴とする請求項１乃至６記載の光学式位置角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光沢性の表面物体上に形成された凹凸を光を用いて非接触に測定する光学式位置角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面物体上の凹凸を光を用いて非接触に測定する方法として種種の方式のものが従来から使用されており、その代表的な方式として三角測量方式のものがある。さらに表面位置だけでなく表面角度を同時測定するものとして例えば特許文献１に示されたものがあげられる。
この光センサは、図４に示すように変位測定用光学系と、傾き測定用光学系とを備えており、変位測定用光学系は三角測量の原理によって図４の上下方向の変位を検出できるよう構成されており、上記傾き測定用光学系は検出領域にある物体の傾きを検出できるように構成されている。
【０００３】
すなわち図４において、変位測定用投光素子５８からの変位測定用光５５をダイクロイックミラー５７に透過させた後、投光レンズ６０で集光させて検出物体７１の表面に照射する。検出物体７１で反射した変位測定用光５５を受光レンズ６３で集光し、ダイクロイックミラー６４に選択的に通過させて変位測定用受光素子６１に結像させる。一方、傾き測定用投光素子５９からの傾き測定用光５６はダイクロイックミラー５７で反射させた後、投光レンズ６０で平行光束となり検出物体７１の表面に照射する。検出物体７１で反射した傾き測定用光５６を受光レンズ６３で集光し、ダイクロイックミラー６４で選択的に反射させて傾き測定用受光素子６２に集光させる。
【０００４】
検出物体７１が図４の上下に動くと受光レンズの集光位置が変位測定用受光素子６１上で移動する。一方検出物体の角度が変わると受光レンズの集光位置が傾き測定用受光素子６２上で移動する。そのため検出物体７１の位置と傾きを独立に検出することができる。
【０００５】
上記光学系と測定対象である表面物体を相対的に移動させることにより対象表面各点の上下位置と傾きを知ることができ、そのデータをつなぐことで断面形状、あるいは立体形状を取得することもできる。
【０００６】
一方、光を走査して表面の高さを測定するものとしてたとえば特許文献２に示されたものがあげられる。
図５はレーザ走査を用いた光学式位置角度検出装置の一例の構成図である。レーザ光源１は、例えば半導体レーザとコリメーションレンズの組み合わせであり、このレーザ光源１とポリゴンスキャナ２と走査レンズ３の組み合わせによる光走査手段によって搬送ステージ４上に載置されている対象表面６上に一次元的に走査されるものとなっている。
【０００７】
又、搬送ステージ４は、光走査手段によるレーザ光の一次元的な走査方向に対して直交する方向に移動するものとなっている。従って、光走査手段によるレーザ光の一次元的な走査と搬送ステージ４の移動とにより、レーザ光は、対象表面６に対して二次元走査される。
【０００８】
一方、対象表面６の法線について光走査手段と対称となる斜め上方には、結像光学系８が配置され、対象表面６からの反射光が結像光学系８を通して高さ測定手段としての１次元ＰＳＤ（光位置検出器）９に結像されるものとなっている。
【０００９】
このＰＳＤ９に結像されるレーザ光は、対象表面６上のレーザ光の照射される位置の高さに応じて移動し、これによりＰＳＤ９からは、レーザ光の位置と対象表面６からの反射光量に応じて電流による出力信号Ａ１、Ｂ１が流れるものとなっている。
【００１０】
このＰＳＤ９の各出力Ａ１、Ｂ１の出力端子には、それぞれＩ−Ｖ変換器１０が接続され、さらにこれらＩ−Ｖ変換器１０の出力がＡ／Ｄ変換機１１によりデジタルデータに変換されたあと演算部７に送られ（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋Ｂ１）の計算が行われ、これによりＰＳＤ９内の光点位置が検出される。
【００１１】
図６に高さ測定原理図を示す。対象表面６に対して走査レンズ３を介して光源からの光が照射される。標準的な状態ではその反射光は結像光学系８を介してＰＳＤ９の中央に入射する。対象表面６の高さがＺだけ下がると反射点はＹ０変化し、ＰＳＤ９上には結像光学系の倍率β倍されたＹ変位した位置に光が入射する。よってＰＳＤで検知した光点位置変位Ｙから高さ変位Ｚは以下の式により計算できる。
Ｚ＝Ｙ／（２βsinθ）
【００１２】
以上は三角測量による高さの計測であったが、連続表面の場合には角度測定による形状計測の例があり、例えば特許文献３に示されたものがあげられる。
【００１３】
図７は角度測定の原理図であり、走査レンズ３により対象表面６上に集光された光は結像光学系８により結像点に再結像される。ここで結像光学系の倍率をβとする。
【００１４】
対象表面６の斜面角度θ１の傾斜により反射光は角度θ２＝２・θ１だけ傾く。この傾いた光も結像光学系８により同じ点に再結像する。このときＰＳＤ９の面を結像点から一定距離ｄだけ光軸方向に離れた位置に配置するとＰＳＤ９への入射位置は表面上での反射角θ２に比例して変動することになる。
【００１５】
このときの変動量Xにより対象表面６上の反射角変動θ１は以下の式で計算することができる。
θ１＝（β・ｘ）／（２・ｄ）
このようにして対象表面上の傾斜角が検出される。この傾斜角の変化から対象表面６上の凹凸の有無を検知することができる。なお傾斜角は形状の微分値ととらえることもできるので得られた傾斜角データを積分することで形状データを作成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平８−２４０４０８号公報
【特許文献２】特開平６−１６７３２２号公報
【特許文献３】特開２００８−３２６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記最初の例においては高さと角度を同時に測定できるが、対象表面上において角度の検出用ビームは高さの検出用ビームよりはるかに大きくなっており、細かい凹凸の角度は測ることができないという欠点があった。
【００１８】
また、上記三角測量原理による高さの検出、あるいはＰＳＤを焦点からずらすことによる角度の検出に用いている式においては反射光がレンズのどこを通過しても必ず反射点と共役な結像点１点に収束することを仮定している。しかし実際のレンズでは収差が存在し、反射光のレンズの通過位置によりＰＳＤに入射する光点位置が変動する。
【００１９】
例えば図６において標準高さで反射した光であってもレンズの外側を通るとＰＳＤ上でδだけ入射位置が違ってきてしまうなどの現象である。よって測定精度の限界はレンズの残存収差量で決まってしまう。そのため測定精度の高い光学式位置角度検出装置を作ろうとすると、レンズの残存収差を低減する必要があり、そのためにはレンズ枚数が多くなり、レンズは大きく、重くなり、コストも増大するという問題点があった。
【００２０】
そこで、本発明は小型軽量でありかつレンズ収差の影響を受けない高精度な光学式位置角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、対象表面に光源より光を照射し、その反射光を受光して該表面の位置や角度を測定する光学式位置角度検出装置であって、該照射光による該表面からの反射光を結像する結像光学系と、反射光を２つに分離するハーフミラーと、結像光学系からの光軸距離が互いに異なる位置にある二つの光位置検知手段と、該検知手段からの検知信号により光線の位置と方向を特定して結像光学系のレンズデータに基づいた該光線の逆追跡結果から対象表面上の反射点の位置と角度を算出する演算部と、を有することを特徴とする光学式位置角度検出装置とした。
【００２２】
また、対象表面に光源より光を照射し、その反射光を受光して該対象表面の位置や角度を測定する光学式位置角度検出装置であって、前記光源より出射された光を、前記表面に対してライン状に走査する光走査手段と、該走査光による該表面からの反射光を結像する結像光学系と、反射光を２つに分離するハーフミラーと、結像光学系からの光軸距離が互いに異なる位置にある2つの光位置検知手段と、該検知手段からの検知信号により光線の位置と方向を特定して結像光学系のレンズデータに基づいた光線の逆追跡結果から対象表面上の反射点の位置と角度を算出する演算部と、を有することを特徴とする光学式位置角度検出装置とした。
【発明の効果】
【００２３】
上記のように、本発明による光学式位置角度検出装置は単一ビームを照射しその反射光を利用するので、位置と角度の測定点は同一であり対象表面上の位置分解能を高くできる。また、互いに光軸距離の異なる２つの光位置検知手段の出力から反射光光線の位置と方向を特定し、レンズデータに基づく逆光線追跡により反射点の位置と角度を算出するので、レンズの収差は反射点の算出にあたっては無関係となり、収差低減の必要がない。よって単レンズ等を使用することが可能となる。そのためレンズ系を小さく軽く低コストにすることができる。
また、反射点の位置だけでなく、反射角度もわかるので形状のより正確な把握が可能になるほか、連続な面であれば角度データを積分することにより高さ測定では通常困難な微小な凹凸測定も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１における光学式位置角度検出装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例２における光学式位置角度検出装置の構成図である。
【図３】実施例３における光学式位置角度検出装置の構成図である。
【図４】従来例の高さ測定装置の構成図である。
【図５】従来例の走査型高さ測定装置の構成図である。
【図６】従来例の高さ測定装置の高さ検出を説明する図である。
【図７】従来例の角度測定装置の角度検出を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の光学式位置角度検出装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１に、本発明の第１の実施例の構成図を示す。対象表面６の上方には、光源として半導体レーザコリメーション光源１が配設され、半導体レーザコリメーション光源１から出射されたレーザ光が投光レンズ３に入射し、対象表面６上に、レーザ光が収束して照射される。
【００２７】
一方、対象表面６上に照射されたレーザ光の正反射位置に対向して前側球面レンズ１６ａが配置され、その光路上に光線を分割するハーフミラー２１が配置され、分割された各光軸上に同一仕様の後側球面レンズ１６ｂ、１６ｃがそれぞれ配置され、前側球面レンズ１６ａとあわせて結像光学系８を構成する。
【００２８】
さらに後側球面レンズ１６ｂ、１６ｃからの光軸上の距離が互いに異なる位置に光位置検知手段としてそれぞれ２次元ＰＳＤ（PositionSensitiueDetector）１８ａ、１８ｂが配置される。
【００２９】
各ＰＳＤ１８ａ、１８ｂからの検知信号は図１では図示されていないＩ／Ｖ変換回路１０、Ａ／Ｄ回路１１を介して演算部７に送出される。演算部７は、各ＰＳＤ１８ａ、１８ｂの検知信号より各ＰＳＤ１８ａ、１８ｂ上の光点位置（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）を算出する。
【００３０】
以下に計算原理を説明する。ＰＳＤ１８ａは通常のレンズ結像点より前側に、ＰＳＤ１８ｂは後側に配置している。標準的な状態ではその反射光はＰＳＤ１８ａ、１８ｂともその中央に入射する。例として対象表面６の高さと傾きが６ａのように変わるとその反射光線は図のように進行し、ＰＳＤ１８ａ上にはＹ１の高さで、ＰＳＤ１８ｂ上にはＹ２の高さで入射する。
【００３１】
図１（ｂ）にはＰＳＤ１８ａ、１８ｂを同一光軸上に並べた図を示す。ＰＳＤ１８ａ，１８ｂの位置と間隔と光線の各入射位置Ｙ１、Ｙ２がわかると光学系上の光線を特定できる。そこで結像光学系８のレンズデータと特定された光線データから逆方向に光線追跡演算を行い、レーザ照射光との交点位置Ｙ０とその直前の光線角度θを求める。このようにして収差補正されないレンズであるにもかかわらず従来例と同等の精度で反射点の位置と角度を算出することができる。
【００３２】
光線追跡の具体的手法は光学分野では光学設計の手段として一般的に行われておりここでは詳述しない。例えば非特許文献１等に詳しい。
【非特許文献１】「光学技術ハンドブック」（朝倉書店）８．２．１光線追跡法
【００３３】
このようにして反射点の高さ位置と角度が算出される。従来例と比べると、たとえ単レンズであったとしても反射点の位置と角度を算出する計算量は膨大となるが、最近のコンピュータ技術の発達によって非常に短時間に行うことができるようになっている。それでも計算時間がかかりすぎる場合にはあらかじめ各ＰＳＤ１８ａ、１８ｂの出力に対応した反射点の位置と角度を計算して記憶しておき、各ＰＳＤによる光線の位置が判明した時点で記憶されたデータを読み出すことにより計算時間は短縮される。
【００３４】
本実施例では光位置検知手段として2次元ＰＳＤを用いている。ＰＳＤは特に演算をしなくても光量の重心に応じた位置信号を出力することや、応答速度が速いという長所がある。しかし薄い透明膜等による複数の光点の分別はできない。このような対象物を測定する場合には応答速度は落ちるが光位置検知手段として２次元ＣＣＤ等のカメラ素子を使うこともできる。カメラ出力の画像処理により複数の光点があってもこれを分別し、それぞれの重心を求め、パワーによっていずれかを選択する等の処理が可能となる。一方ＰＳＤよりさらに応答を速くしたい、あるいは光量に対する感度を上げたいなどの要望がある場合にはＰＳＤに代えて位置検出型光電子増倍管を使用することでこれらの要望にこたえることができる。
【００３５】
本実施例においてはハーフミラーの前後に１枚ずつレンズを設けているがこれはレンズの開口を大きくするためであり、レンズ開口が小さくてよければ前側１枚だけもしくは後側２枚だけでも構成可能である。またハーフミラーは透過光と反射光の光学系を一致させる必要があるため反射と透過で光路長変化を伴わないキューブ型か薄膜型のハーフミラーまたはビームスプリッタを使うことが望ましい。
【００３６】
本実施例で測定できるのは１回に１点だけであるが、対象物と光学系を相対的に移動させることにより２次元断面、あるいは３次元立体形状を測定することができる。相対的な移動方法としては対象物もしくは光学系をＸＹＺステージで移動させる、対象物を回転させて光学系を１方向に移動させる等の方法がある。
【００３７】
対象物の反射率が大きく変動する場合には光位置検知手段からの光量信号に基づき、適切な光量が光位置検知手段に入るよう光源のパワーを制御することが可能である。
【実施例２】
【００３８】
図２に、本発明の第２の実施例の構成図を示す。対象表面６の上方には、光源として半導体レーザコリメーション光源１が配設され、半導体レーザコリメーション光源１から出射されたレーザ光が共振型スキャナ２ｋに入射する。共振型スキャナ２ｋが往復振動することにより走査レンズ３には走査されたレーザ光が入射し、対象表面６上に、レーザ走査光が照射される。これら共振型スキャナ２ｋ、走査レンズ３により光走査手段を構成する。
【００３９】
一方、対象表面６上に照射されたレーザ走査光の正反射位置に対向して走査方向と直交する方向に曲率をもつ前側シリンドリカルレンズ８ａが配置され、その光路上にレーザの波長付近のみを通す干渉フィルタ１５および光線を分割するハーフミラー２１が配置され、分割された各光軸上に同一仕様の後側シリンドリカルレンズ８ｂ、８ｃがそれぞれ配置され、前側シリンドリカルレンズ８ａとあわせて結像光学系８を構成する。
【００４０】
さらに後側シリンドリカルレンズ８ｂ、８ｃからの光軸上の距離が互いに異なる位置に走査方向と直交方向に感度をもつ光位置検知手段としてそれぞれ１次元ＰＳＤ（PositionSensitiueDetector）９ａ、９ｂが配置される。各ＰＳＤの電極幅は走査幅に対応して走査方向に充分な長さが必要である。位置感度があるのは電極間であり、走査方向と位置感度方向は直交している。
【００４１】
各ＰＳＤ９ａ、９ｂからの検知信号はＩ／Ｖ変換回路１０、Ａ／Ｄ回路１１を介して演算部７に送出される。演算部７は、各ＰＳＤ９ａ、９ｂの検知信号より各ＰＳＤ９ａ、９ｂ上の光点位置Ｙ１、Ｙ２を算出する。
【００４２】
ＰＳＤ９ａは通常のレンズ結像点より前側に、ＰＳＤ９ｂは後側に配置している。ＰＳＤ９ａ，９ｂの位置と間隔と光線の各入射位置Ｙ１、Ｙ２がわかると光学系上の光線を特定できる。そこで結像光学系８のレンズデータと特定された光線データから逆方向に光線追跡演算を行い、レーザ走査光との交点位置Ｙ０とその直前の光線角度を求める。このようにして収差補正されないレンズであるにもかかわらず従来例と同等の精度でＰＳＤの検知方向における反射点の位置と角度を算出することができる。
【００４３】
本実施例の結像光学系は走査方向の集光機能がないが、これは反射点とＰＳＤまでの距離が短いため集光しなくてもＰＳＤに入射すると考えてのことである。集光する必要がある場合には前側シリンドリカルレンズの後側に走査方向を集光するシリンドリカルレンズを配置すればよい。なお干渉フィルタ１５は走査方向の光の広がりを制限する機能がある。
【００４４】
本実施例でシリンドリカルレンズを用いる理由は使っているＰＳＤ９ａ，９ｂが走査方向には感度を持たない1次元ＰＳＤであるのでレンズの走査方向はどこを通ったかわからないため走査方向には光線追跡ができないためである。走査方向にも感度を持つ2次元ＰＳＤや、位置検出型光電子増倍管を使用し、共振型スキャナからの走査位置データをも使用することにより球面レンズの使用も可能である。
【００４５】
本実施例においてはハーフミラーの前後に１枚ずつシリンドリカルレンズを設けているがこれはレンズの開口を大きくするためであり、レンズ開口が小さくてよければ前側１枚もしくは後側各１枚だけでも構成可能である。またハーフミラーは透過光と反射光の光学系を一致させる必要があるため反射と透過で光路長変化を伴わないキューブ型か薄膜型のハーフミラーまたはビームスプリッターを使うことが望ましい。
【実施例３】
【００４６】
次に、図３に、第３の実施例の構成図を示す。図３は、第２実施例における走査型の光学式位置角度検出装置において共振型スキャナ２ｋをポリゴンスキャナ２に置き換え、反射光をポリゴンスキャナに戻した後分離して、二つの2次元ＰＳＤ１８ａ、１８ｂに入射させる構造としたものである。
【００４７】
対象表面上方には、光源として半導体レーザコリメーション光源１が配設され、半導体レーザコリメーション光源１から出射されたレーザ光がポリゴンスキャナ２に入射する。ポリゴンスキャナ２が回転することによりテレセントリックに設計された走査レンズ３に走査されたレーザ光が入射し、対象表面上にレーザ走査光が照射される。
【００４８】
対象表面６上に照射されたレーザ走査光は対象表面でほぼ垂直に反射し、走査レンズ３、ポリゴンスキャナ２を逆行する。その後光路上のビームスプリッタ１２に反射され、結像レンズ１７、ハーフミラー２１を介して２つの２次元ＰＳＤ１８ａ，１８ｂに入射する。各ＰＳＤ１８ａ，１８ｂからの検知信号は演算部７に送出される。図３においてはＰＳＤ１８ｂからの信号のＡ／Ｄ変換部等は省略している。
【００４９】
なお１４は１／４波長板であり、行きと帰りの偏光方向を９０°変換し、ビームスプリッタ１２を偏光ビームスプリッタとすることにより、光量の損失を抑えることができる。
【００５０】
演算部は、上述したものと同様に各ＰＳＤ１８ａ，１８ｂからの信号をもとに検知した光線の位置と方向を特定する。これから、結像レンズ１７と走査レンズ３のレンズデータおよびポリゴンスキャナ２の反射方向に基づいて光線を追跡し、投光光軸との交点及び反射角度を算出する。この場合は投光光軸と交わる角度が非常に浅いので高さを算出するのは困難であるが反射角度は正確に求められる。なお投光光軸もスキャナの反射方向により角度が変わるのであらかじめ算出しておく必要がある。
【００５１】
本実施例においては対象表面６の反射光を走査光学系内を安定的に逆行させるために走査レンズにおいて被測定対象平面側が走査レンズの焦点距離をｆ、設計上の入射瞳径をｄとしたとき走査レンズを全走査幅において角度ｄ／（２ｆ）ｒａｄ以下のテレセントリック光学系とすることが望ましい。
【００５２】
本実施例においてはＰＳＤ１８ａ，１８ｂ上のビームが走査によらず一定位置に入射するのでＰＳＤ１８ａ，１８ｂの電極長さは、第１の実施例と違い、走査巾と関係なくビームが入射するのに十分な大きさがあればよい。またＰＳＤ１８ａ，１８ｂ上のビーム位置が走査によっては不変なので縦横方向にビーム位置感度を有する２次元ＰＳＤを用いることができ、第１の実施例と違って走査方向への傾きに対しても検知することができる。また、光線追跡を行う結像レンズ１７や走査レンズ３が球面レンズであっても光線追跡を行うことができる。
【００５３】
角度を測定する従来例（特開２００８−３２６６９）においては収差低減のため走査レンズにおいて収差が補正されている範囲の開口しか使用できなかったが、本実施例においてはミラーの大きさが許す限り走査レンズの収差が補正されていない範囲の開口まで使用できる。また、スキャナの前後にスキャナの面倒れ補正を兼ねたシリンドリカルレンズを配置すれば薄いミラーでも大きな開口を確保することができる。
【００５４】
なお実施例２、実施例３においてＰＳＤを位置検出型光電子増倍管に置き換えることができ、この置き換えにより、光源光量を少なくでき、あるいは低反射率の物体の表面を測定することができる。またより高速化が可能となる。
【００５５】
また実施例２、実施例３においてポリゴンスキャナと共振型ミラースキャナは相互に置き変えることができ、また、他の走査機でもよく、置き換えにより、コンパクト化、高速化、面倒れ低減、線形化等を図ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  光源
２  ポリゴンスキャナ
２ｋ  共振型スキャナ
３  走査レンズ
４  搬送手段
６  対象表面
７  演算部
８  結像光学系
８ａ  前側シリンドリカルレンズ
８ｂ、８ｃ  後側シリンドリカルレンズ
９、９ａ、９ｂ  １次元ＰＳＤ
１０  Ｉ／Ｖ変換回路
１１  Ａ／Ｄ変換回路
１２  ビームスプリッタ
１４  １／４波長板
１５  干渉フィルター
１６ａ  前側球面レンズ
１６ｂ、１６ｃ  後側球面レンズ
１７  結像レンズ
１８ａ、１８ｂ  ２次元ＰＳＤ
２１  ハーフミラー
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２  ＰＳＤ信号出力
５５変位測定用光
５６傾き測定用光
５７ダイクロイックミラー
５８変位測定用投光素子
５９傾き測定用投光素子
６０投光レンズ
６１変位測定用受光素子
６２傾き測定用受光素子
６３受光レンズ
６４ダイクロイックミラー
７１検出物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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