(57)【要約】【課題】  物体表面（１３）上で反射されて、検知器で検知される光線（７）が、タイミングを合わせて作動される主光源（５）を用いて生成される、光学センサー（１）を提供する。【解決手段】  光線（７）の散乱光によって引き起こされる可能性の有る擾乱作用を抑制するために、主光源（５）の送出休止期間の間に、補償用光源（２５）が、主光源（５）の光線（７）の散乱光領域を包含する光円錐を放射する。こうすることによって、この散乱光領域内の物体が、補償用の光に対する成分を発生させ、この成分が、専ら光線（７）の散乱光によってセンサー出力が駆動されるのを防止するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光源（５）によって生成可能な光線（７）と検出器とを用いて、検知範囲内の物体を検知する光学センサーであって、光線（７）が、光線コア部（１９）を取り囲む散乱光クラッド部（２３）を有する光学センサーにおいて、
センサー（１）が、散乱光クラッド部（２３）によって引き起こされる擾乱を抑制するための補償用光源（２５）を備えていることを特徴とする光学センサー（１）。
【請求項２】
補償用光源（２５）が、光線（７）と検出器とによって規定される面内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学センサー（１）。
【請求項３】
補償用光源（２５）が、主光源（５）に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサー（１）。
【請求項４】
補償用光源（２５）によって形成される光円錐（２７）が、主光源（５）によって形成される光線コア部（１９）と同軸であることを特徴とする請求項１に記載の光学センサー（１）。
【請求項５】
補償用光源（２５）の放射角が、２０°より小さいことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の光学センサー（１）。
【請求項６】
少なくとも検知範囲の一部において、主光源（５）によって生成可能な光線（７）が、完全に、補償用光源（２５）によって生成可能な光線又は光円錐の中に存在するように、補償用光源（２５）と補償用光源（２５）に組み込まれた光学部品の両方又は一方が配置されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の光学センサー（１）。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の光学センサー（１）を用いて、散乱光によるエラーを抑制する方法において、
主光源（５）と補償用光源（２５）とを、タイミングを合わせて動作させることと、主光源（５）がオフに切り換わっているフェーズの間に、補償用光源（２５）がオンに切り換わっているフェーズが実現されていることとを特徴とする方法。
【請求項８】
補償用光源（２５）がオフに切り換わる立ち下りが、主光源（５）のオンに切り換わる立ち上がりと同時に、或いはその直前に実現されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
補償用光源（２５）がオンに切り換わっているフェーズが、完全に、主光源（５）がオフに切り換わっているフェーズの中に有ることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
補償用光源（２５）がオンに切り換わっているフェーズが、主光源（５）がオンに切り換わる立ち上がりの直前に有ることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
補償用光源（２５）によって生成される受信信号から、主光源（５）の受信信号を減算することを特徴とする請求項７から１０までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
検出器は、補償用光源と主光源のフェーズが逆の状態に有る場合に、ようやく補償用光源（２５）によって生成された受信信号から、主光源（５）の受信信号を減算することを特徴とする請求項７から１０までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
補償用光源（２５）は、主光源（５）の送出休止期間のすべてで作動されるわけではないことを特徴とする請求項７から１２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
補償用光源（２５）の作動が、主光源（５）の二つの送出休止期間毎に交互に行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
積み重なった物体を側面から検知する機械において、請求項１から６までのいずれか一つに記載の光学センサー（１）を使用すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の対象は、請求項１，７，１５の上位概念にもとづく光学センサーにおいて、散乱光によるエラーを抑制するための光学センサー、方法、機械でのその使用である。
【背景技術】
【０００２】
物体を検知するための光学センサーは、例えば、反射光走査器として、或いはフォトアイソレーターとして構成することができる。これらは、可視光又は不可視光を送出するための光源と、この光源から放射された光を受けるための検出器とを有する。光源としては、例えば、発光ダイオード、レーザーダイオード、ＩＲダイオードを用いることができる。センサーの形態に応じて、光源は、連続的に、或いは外部光の影響を最小限にするために、パルス状又はクロックに合わせて動作させることができる。また、光を偏光させること、スクリーン（Blende）とレンズを用いて、一本の光線に束ねること、その両方を行うことが周知である。
【０００３】
検出器として、例えば、フォトトランジスター又はフォトダイオードを使用することができる。光源と検出器は、センサーの使用目的と動作方式に応じて、共通の筐体内に、或いは空間的に互いに分離して、別の筐体内に配置することができる。
【０００４】
従来の反射光走査器では、光源は、物体又は測定物体上で鏡面反射又は散漫反射される光線を放射する。この場合、光は、精確に一つの方向に鏡面反射されるか、さもなければ空間内に光の強度を均等又は不均等に分散した形で反射される。反射された光の一部は、検出器によって検知して、評価することができる。言い換えると、光線によって物体上に形成された光点は、検出器の前に配置された結像光学系によって、検出器の感光面上に結像される。
【０００５】
簡単な反射光走査器は、検知した光の強度だけを評価しており、光源と測定物体の間の間隔が短くなるのに従って、検出器で検知される光の強度が強くなる。そのため、判定閾値を決めることによって、所定の種類の測定物体に関する判定間隔を求めることができる。そのようにして設定される判定距離は、様々なパラメータ、例えば、物体及び背景の色と反射特性又はセンサーの汚れなどによって、望ましくない形で影響を受ける。
【０００６】
背景のゲーティング機能と距離センサーとを備えた従来の大抵の反射光走査器は、三角測量の原理に従って動作する。この場合、物体から検出器の方向に反射された光の成分を、検出器上に結像して、センサーと物体の間の隔たりに応じて変化する、検出器上で検知した光の位置又は状態を評価している。検出器は、測定物体上で反射された光の少なくとも二つの異なる入射位置を分別することができるように構成されている。検出器として、例えば、二つ以上の離散的な、或いは共通の基板上に集積させたフォトダイオード又はフォトトランジスターを使用することができる。
【０００７】
光源から放射されたコヒーレント又は非コヒーレントな光のビーム径は、スクリーンやレンズなどの光学部品を用いて制限することができる。送出部品の上又は内の回折作用、散乱作用、反射のいずれか一つ以上のために、光線の周縁を鋭く区切ることができず、光線コア部外の光の強度は、無視できる程小さくはない。その結果、特に高感度の検出器の場合、光線コア部を取り囲む周縁ゾーンの光が、もはやセンサー出力段を駆動するのに十分となる場合がある。これ以降、光線の周縁ゾーン内の光は、それが光源から放射された光の回折、散乱、反射のいずれか一つ以上（二次的な光点）によって生じたか否かに関わらず、コロナ、散乱光、回折光のいずれかとも称する。検出器が、例えば、空間解像度の高いマトリックス形状のＣＣＤアレーとして構成されている場合、個々のピクセル上における輝度の違いを評価して、光線コア部の精確な位置を検出することができる。直線状のＣＣＤアレーの場合、このことは、なおもアレー内において可能であるが、直線状のアレーに対して交差する方向に対しては不可能である。それどころか、検出器が、一つ又は僅かな光電素子しか備えていない場合、検出器上に結像された光点の位置、或いは鏡面反射する物体では、物体上で反射される光線コア部の位置は、この方法では決定することはできず、コロナと区別することができない。特に、光線が物体によって完全に反射されない場合、例えば、光線コア部の光ではなく、光線の周縁ゾーンの光が、物体の周縁領域において、物体に当たって、少なくとも部分的に検出器の方に反射される場合、問題が起こる可能性が有る。
【特許文献１】ドイツ特許公開明細書第１９５８０７９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の課題は、物体を検知するための光学センサーと、物体を検知する際の散乱光によるエラーを抑制するための方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、独立請求項１，７，１５の特徴にもとづく、光学センサー、散乱光によるエラーを抑制するための方法、機械におけるその使用によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下において、図面にもとづき、この発明について、より詳しく述べる。
【００１１】
図１は、反射光走査器を模式的に図示しており、以降において、短くセンサー１と称する。このセンサー１という用語は、光学的な近接スイッチの他に、光線が生成されて、測定物体によって影響を受け、検出器で検知される、距離センサー及びフォトアイソレーターをも含むものである。センサー１は、二つのフォトダイオード３を備えており、それらの中の一方は、前景用ダイオード３ａとして、他方は、背景用ダイオード３ｂとして動作する。フォトダイオード３の代わりに、その他の集積された平坦な光電素子、例えば、フォトトランジスターや、ＰＳＤ、一列のフォトダイオードアレー、ＣＣＤアレー等のその他の位置を検知する部品などを用いることもできる。センサー１の主光源５、有利には半導体レーザー又はこれに代わる発光ダイオードは、光線７を発生し、この場合、一般的に光線コア部の直径Ｄ１（図２）を限定するためのスクリーン９と光学レンズ１１が配備されている。光線コア部の直径Ｄ１は、主光源５から約１５０ｍｍの間隔において、光源に応じて、典型的には約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲の値を有する。別の簡単な実施構成では、光線コア部は、直線の形状であり、センサーの形式と間隔に応じて、直線の長さが、約３〜３０ｍｍであり、直線の幅が、０．０５〜５ｍｍである。これは、検知する物体上の不均一さを均す役割、或いは強く鏡面反射する物体の場合には、物体の湾曲を補償する役割を果たす。主光源５は、一定又は可変のクロック周波数ｆ1 （図６）でオンとオフに切り換えられる。クロック周波数ｆ1 は、例えば、８ｋＨｚとすることができる。しかし、このクロック周波数は、より小さく又は明らかにより大きく、例えば、約１００Ｈｚ〜約１ＭＨｚの範囲とすることができる。光パルスが、物体表面１３上の一般的に機械的又は電子的に設定及び調節可能な検知範囲（その距離範囲内において、センサーによって物体を検知することが可能である、センサーからの距離）内に当たった場合、それによって表面１３上に形成される光点１５は、散乱される形と鏡面反射される形の両方又は一方の形で反射されて、別の結像光学系１７を用いて、物体の間隔に応じて、フォトダイオード３の一方又は両方の上に、或いはフォトダイオードアレーの場合には、その間隔に応じて、アレーの異なる領域上に結像される。光点１５は、例えば、３ｍｍの直径Ｄ２（図２）を持つ。物体のセンサー１に対する相対的な間隔が変化した場合、三角測量の原理により、フォトダイオード３を備えた検出器上に結像される光点１５’の状態も変わる。フォトダイオードの感光面のサイズは、物体の距離ｓObj が一般的に設定可能な検知範囲内に有る場合に、少なくとも光線コア部１９又は光線コア部１９によって物体表面１３上に形成される光線コア部の光点２０の像２０’（図４）が、完全に検出器の感光面上に投影されるように選定される。それ以外の距離では、光点１５’の像は、検出器上に部分的にのみ投影されるか、或いは全く投影されない。背景のゲーティング機能を備えた距離センサー又は反射光走査器では、通常互いに隣接する二つのフォトダイオード３ａ，３ｂを使用する。これらのダイオードは、物体表面１３が、設定可能な判定距離内に有る場合に、検出器上に結像さ���る光点１５’が、大部分前景用ダイオード３ａ上に投影されるように配置、調整される。物体表面１３が、この判定距離外であるが、依然としてセンサー１の検知可能な測定範囲内に有る場合、光点１５’は、大部分背景用ダイオード３ｂ上に投影される。両方のフォトダイオード３ａ，３ｂの各々では、第一に、当該の光電流の交流信号成分は、分離、増幅されて、これらの両方の成分は、（光電流の符号の定義に対応して）互いに減算又は加算され、場合によっては、これらの成分の一方又は両方の合計によって除算されて、所定の時間間隔の間に渡り積分される。その結果得られた値は、非線形的な形で、前景／背景に関する光点１５’の衝突点、従って、前景内又は背景内に物体が存在することを表す。光電流の交流信号の分離と評価は、様々な形で行うことができる。即ち、例えば、有利には電子スイッチ２２を使用した集積回路内において、結合コンデンサ２４を、光パルスの放出の直前に、零にリセットする、或いは放電させて、パルスの開始時に、再び開放する（図８ａ）。この手法では、光パルスの終了時において、結合コンデンサ２４の後には、分離した交流成分が得られる。電子スイッチ２２を使用しない場合、これに代わって、交流信号を分離するために、高域通過フィルター２６を使用することができる（図８ｂ）。その場合、光パルスの終了直前に、第一の測定だけが実施される。この場合、高域通過フィルターの後において、周知の通り零に等しい、入力信号の線形的な平均値が、基準値としての役割を果たす。従って、高域通過フィルター２６の後の信号は、交流成分の瞬間値と平均値との間の差分である。別の代替構成は、サンプリング・保持回路２８又はＡＤ変換器３０であり、その際、サンプリング・保持回路２８の場合、パルスの前とパルスの終了時に、入力信号が読み込まれて、それに続いて、差分器３２を用いて、減算される（図８ｃ）。ＡＤ変換器３０の場合、先ずは入力信号が、周期的に読み込まれて、デジタル化される。この場合、デジタル処理ユニット３４におけるデジタル化された信号の処理の際に、アナログ信号処理に関して選定したのと同じ方法を使用することができる（図８ｄ）。ここで、前述した全ての場合に、分離した交流成分を増幅するか、積分するか、或いはその両方を行い、それに続いて、例えば、簡単な閾値回路において評価することができる。例えば、ＡＤ変換器を用いて、信号をデジタル化し、それに続いて、例えば、数学的に処理するか、或いは論理演算により結合して、評価することもできる。図３に図示した通り、検知する物体、例えば、ナイフエッヂ、ＣＤのスタック、ウェーハの周縁部２１が、レーザー又はＬＥＤ光線７の散乱光クラッド部２３における横方向（矢印Ｐ）の検知範囲内に入っている場合、検知器のフォトダイオード３ａ，３ｂの中の一つに当たる散乱光成分は、もはや測定結果が誤りとなり、そのため、設定可能な比較値を上回るとともに、センサー１の出力が、誤った形で駆動されるという結果を招く可能性がある。光線７が物体を通過するのが遅い場合、センサー１がオンに切り換わるのが早くなり過ぎ、場合によってはオフに切り換わるのが遅くなり過ぎる。物体１３が、ほぼ設定された判定間隔外に有る場合、���乱光クラッド部２３の直径Ｄ２が、光線コア部１９の直径Ｄ１と比べて大きいために、物体の周縁部２１が散乱光クラッド部２３内に入ることは、フォトダイオード３ａ，３ｂ上に結像される測定点１５’の平均的な位置を、そのため評価される距離値を誤らせることとなる可能性がある。このことは、センサー出力段の誤った駆動を引き起こすこととなる。これを防止するために、この発明では、補償用光源２５（図１）を配備しており、この光源は、主光源５の近くに有るか、ある程度主光源５の光線７と一つのフォトダイオード３又は二つのフォトダイオード３ａ，３ｂとによって規定される面内に有るか、その両方である。この補償用光源２５は、それが、主光源５の散乱光クラッド部２３を出来る限り完全に覆う光線又は光円錐を放射することができるように配置、調整される。補償用光源２５は、例えば、約６°〜３０°の開口角を持つ発光ダイオードとすることができる。有利には、この開口角を約１５°〜２０°より小さくし、その結果主光源５の光の強度と比べた補償用光源２５の光の強度の相対的な低下が、これらの光源５，２５の間隔が大きくなるに従って出来る限り小さくなる。センサー１から約１５０ｍｍの間隔において、補償用光源２５の光点は、例えば、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍの直径Ｄ３を持つことができる。当然のことながら、補償用光源２５の光の拡大に影響を与えるために、スクリーン９、レンズ１１、ディフュージョンディスク（図示されていない）、これらと同等のものなどの追加的な光学部品を配備することができる。特別な構成では、例えば、ビームスプリッタ（図示されていない）により、補償用光源２５の光を、主光源５の光線７と同軸の方向に向けることができる。後者の場合、そのような補償用光源２５を反射光のバリアー内で用いるのが、特に有利である。そのような場合、結像された測定点１５’を評価するのに、大抵は一つのフォトダイオード３ａだけが使用される。しかしながら、反射光のバリアーにより、大きな距離範囲に渡っての物体の識別が実現されるので、補償用光源２５の光円錐２７を、主光源５の光線コア部１９と同軸又はほぼ同軸とするのが有利である。この補償用の光は、主光源５の光を覆っているので、両方の光成分の差分を評価する際に、主光源の光に関するセンサー１の感度が、ほんの少しだけ低下する。この感度の低下がほとんど起こらないようにするために、補償用の光は、十分に弱く選定することができる。しかしながら、主光源５の光の（光線コア部以外の）コロナと補償用の光だけが物体に当たる場合、補償用の光が、このコロナの光を完全に補償することとなる。この解決法の大きな利点は、弱く反射する物体において、主光源の光と補償用の光の両方が、弱く反射されることにある。この場合、正に高い感度のセンサー１を必要とする物体の場合における感度の低下が最小限となることが分かっている。それに対して、（光線コア部以外の）コロナの相対的に弱い光が、もはやセンサー１の出力段を駆動させるのに十分である程度に、その反射が十分に強い、強く反射する物体は、補償用の光も強く反射する。従って、センサー１の出力段の誤った駆動が、効率的に防止される。
【００１２】
補償用光源２５は、前述した交流信号の分離における光パルスの放出直前と終了直前の間に、主光源５と逆の信号方向を生成するように駆動される。従って、先ず第一に、補償用光源２５を用いない場合と同じ評価ユニットを使用することができる。一方において、主光源５の送出休止期間の間に補償用光源２５を作動して、主光源５の直ぐ次の各光パルスの開始の直前に、再びオフに切り換えることによって、このことを実現することができる。前述した高域通過によって光の交流成分を分離する場合、補償信号によって、信号全体の線形的な平均値をずらし、それによって、同じく測定の基準点がずれることによって、前記の補償方法が機能することとなる。別の実施形態では、補償信号は、それが、主光源５の信号とは時間的に完全に分離された形で生成、評価され、その測定結果が全く又は非常に僅かしか影響を与えないように生成することもできる。この場合、補償は、光の交流成分の分離段で直接実施されるのではなく、その後で、主光源５又は補償用光源２５によって生成された信号の時間的にずれた両方の測定値が、再び互いに減算されることによって初めて実施される。そのために、複数の周期に渡って平均化した測定値を用いることもできる。補償用光源２５によって生成された信号が正の値を持つ場合にのみ、減算することは、目的に適っている。それは、光が主に前景用ダイオード上に当たる場合である。その他の場合には、主光源５の信号だけが観察される。最初に述べた方法は、第一の測定の際の信号レベルを、主光源５を作動する直前に作為的に上昇させるという結果を生じさせる。しかし、フォトダイオード３が、光線コア部１９の光ではなく、主光源５の妨げとなる散乱光だけを検知した場合（図５，図６の動作ｄ）、主光源５のパルスの終了時の第二の測定は、それに続く第一の測定値との差分演算後において、負の、或いは補償用光源２５を作動させない場合よりも単に小さい結果値を生じさせる。それによって、センサー出力が、専ら主光源５の散乱光２３により作動可能になることを防止することができる。センサー１は、この目的のために、一つ以上の測定サイクルから得られるフォトダイオード３の信号値をセンサー出力用の一つの制御変数に処理する評価論理回路（図示されていない）を有する。この場合、複数の測定値を平均することも、雑音の抑圧とそのため感度の向上にとって、十分に意味の有ることである。それに対して、フォトダイオード３ａ，３ｂの中の一つが、物体によって反射された主光源５の光線コア部１９の光を検知した場合（図４，図６の動作ｃ）、光線コア部１９内の光の光度は、通常隣接する散乱光クラッド部２３よりも数桁大きいので、主光源５のパルスの終了時における第二の測定は、依然としてセンサー出力を駆動するのに十分な大きさの値を生じさせる。光線コア部１９の光の強さは、例えば、５０〜５００００の範囲内にある倍率だけ、散乱光クラッド部２３の光度よりも強くすることができる。
【００１３】
補償用光源２５の輝度、放射角、作動時間などの様々なパラメータが、その散乱光の妨害を抑制する際の作用に影響を与える。
【００１４】
これらのパラメータの一定のもの、例えば、輝度などは、変更可能であるか、設定又は調節可能であるか、制御可能である。このことは、補償用光源２５を異なる使用条件に調節又は適合させるのに利用することができる。補償用光源２５の光の強度は、例えば、それが、主光源５の散乱光をコロナ全体に渡って積分した光の強度のほぼ１倍〜５倍、或いはコロナ内で最大の光の強度のほぼ１倍〜４倍となるように、規定又は設定することができる。付加的な光源２５の光の強度は、主光源５の光を積分した光の強度と比べて、例えば、１０〜１０００分の１に、より小さくすることができる。
【００１５】
主光源５の光と同様の方法で、補償用光源２５の光を、検知する物体の方向に放射させることによって、検知器上に当たる両方の光源５，２５の光束も、同じく物体との間隔が大きくなるに従って低下する。こうすることによって、検知範囲全体内において、補償用光源２５の作用が、ほぼ変わらないようにすることができる。
【００１６】
主光源５、フォトダイオード３、物体表面１３上の光点１５は、一つの面を規定する。有利には、補償用光源２５も、この面内に配置され、その結果両方の光源５，２５に対する輝く物体表面１３の作用が、ほぼ同じとなる。主光源５と補償用光源２５とを互いに近くに置くのが、特に有利である。
【００１７】
図６は、次の六つの信号の時間的な推移のグラフを示しており、これらは、すべて共通の時間スケールを持つ。
ａ）主光源５のドライビングクロック。例えば、周波数ｆ1 が８ｋHz、周期が０．１２５  ｍｓである。
ｂ）補償用光源２５のドライビングクロック。この周期は、０．２５ｍｓであり、主光源  ５の二倍の長さである。補償用光源２５は、それが、主光源５の送出休止期間内の自由  に決定可能な時点にオンに切り換わり、主光源５のオンに切り換わる立ち上がりの直前  又はそれと同時に再びオフに切り換わるように駆動される。この交互の駆動方法は、補  償用光源２５の影響が分別可能であるという利点を有する。この場合、補償用光源２５  の信号は、主光源５の信号から分離することができる。両方の光源５，２５の信号を積  分して評価する代わりに、特許文献１により周知の通り、帯域通過による評価も可能で  ある。この場合、有利には、補償用光源２５は、主光源５の送出休止期間の中央で作動  される。
ｃ）光線７と補償用光源２５の光が、物体表面１３の判定間隔内に当たる状態。組み込ま  れた容量に対して前景用ダイオード３ａにより生成される電圧信号は、主光源５と補償  用光源２５の光によって生成される。主光源５のドライビングクロックの開始前と終了  時における信号の評価（初期値から終了値を減算する）は、各測定サイクルに対して、  大きな正の結果値を生じさせる。
ｄ）散乱光クラッド部２３と補償用光源２５の光だけが、物体表面１３の判定間隔内に当  たる状態。前景用ダイオード３ａにより生成される電圧信号は、１０〜１００倍拡大し  て図示されている。補償用光源２５は、二つの測定サイクル毎にだけ交互に作動される  。補償用光源２５が、オンに切り換わっていない測定周期では、両方の測定値の正の差  分が、所定の最小値を上回る。補償用光源２５が作動されている、その他の測定周期で  は、両方の測定値の差分は、負であり、そのため、所定の最小値より小さい。センサー  １の評価ユニットは、この形態を光線７の散乱光による擾乱作用として解釈して、セン  サー出力段の駆動を抑制する。
ｅ）補償用光源２５の光が、物体表面１３上の判定間隔外に当たる状態（ｃと同様）。組  み込まれた容量に対して背景用ダイオード３ｂにより生成される電圧信号は、主光源５  と補償用光源２５の光によって生成される。この場合、背景用ダイオード３ｂの信号は  、適用する減算（前景用ダイオード−背景用ダイオード）のために負である。主光源５  のドライビングクロックの開始前と終了時における信号の評価（初期値から終了値を減  算する）は、各測定サイクルに対して、大きな負の結果値を生じさせる。センサー出力  は、オフに切り換わったままである。
ｆ）補償用光源２５の光だけが、物体表面１３上の判定間隔外に当たり、光線７が、ホー  ル又は不十分に反射された弱い点のために、背景上で反射されない状態。背景用ダイオ  ード３ｂにより生成される電圧信号は、１０〜１００倍拡大して図示されている。補償  用光源２５は、二つの測定サイクル毎にだけ交互に作動される。補償用光源２５が、オ  ンに切り換わっている測定周期では、主光源５のドライビングクロックの開始前と終了  時における両方の測定値の正の差分が、所定の最小値を上回る。補償用光源２５が作動  されていない、その他の測定周期では、両方の測定値の差分は、零である。センサー１  の評価ユニットは、この形態を補償用光源２５による擾乱作用として解釈する。センサ  ーの出力は、オフに切り換わったままである。
【００１８】
これに代わって、簡単にするために、各測定サイクルにおいて、補償用光源２５を作動することができる。そこで、図６ｄ）の場合、主光源５の妨げとなる散乱光は、各測定サイクルにおいて抑制される。そのため、センサー出力段の駆動は、同じく確かに防止される。それに対して、図６ｆ）の場合、各測定サイクルにおいて、両方の測定値の正の差分が得られる。この正の差分が、所定の最小値を上回った場合、センサー出力段は駆動される。そのような場合、そのことは、好適に弱い強度の補償用光源２５によって防止されなければならない。通常の光沢の無い、即ち、散乱性の物体上では、このことは、センサー１の前の一定の間隔において、特に前景の検出する物体と背景のぼやかす物体との間の間隔が、前景の物体の間隔と比べて大きい場合に、可能である。しかしながら、主光源５の光線コア部１９が、この物体上に投影されないが、補償用の光が投影されるように、背景に対応する間隔にホール又は限定された大きさを持つ鏡面反射する物体が取り付けられており、補償用の光が精確に受光光学系に鏡面反射されるように、物体が調整されている場合、この光は、大抵の場合、センサー１を誤動作させて、センサー出力段を駆動させるのに十分に強いものとなる。この場合、このことは、補償用光源２５を交互に駆動することによって（図６ｆ）を参照）、或いは以下に示す通りの評価によって防止することができる。
【００１９】
図７は、別の実施構成の評価に関して、以下の信号の時間的な推移のグラフを図示しており、これらは、すべて共通の時間スケールを持つ。
ａ）主光源５のドライビングクロック。又もや、例えば、周波数ｆ1 が８ｋHzで、周期Ｔ  1 ＝０．１２５ｍｓである。
ｂ）補償用光源２５のドライビングクロック。ここで、周期Ｔ2 は、主光源５の周期Ｔ1   と同じ長さである。補償用光源２５は、それが、主光源５の送出休止期間内の自由に決  定可能な時点にオンに切り換わり、再びオフに切り換わるように駆動される。この場合  、補償用光源２５の送出パルスと主光源５の送出パルスとの間の明らかな時間的な分離  が行われるべきである。そのため、時間的に分離された信号は、互いに直接重ね合わず  、各個別の測定の実施後に初めて、相互に計算される。
ｃ）光線７と補償用光源２５の光が、物体表面１３の判定間隔内に当たる状態。組み込ま  れた容量に対して前景用ダイオード３ａにより生成される電圧信号は、主光源５と補償  用光源２５の光によって生成される。主光源５のドライビングクロックの開始前と終了  時における信号の差分は、各測定サイクルに対して、大きな結果値を生じさせる。補償  用光源２５のドライビングクロックの開始前と終了時における信号の評価は、非常に小  さい正の値を生じさせる。両方の部分信号の減算値は、大きいままであり、センサー１  の出力が駆動される。
ｄ）散乱光クラッド部２３と補償用光源２５の光だけが、物体表面１３の判定間隔内に当  たる状態。前景用ダイオード３ａにより生成される電圧信号は、１０〜１００倍拡大し  て図示されている。この主光源５のコロナによって生成される信号は、補償用光源２５  の信号よりも弱い。そのため、その差分は、負であり、センサー出力段は、オフに切り  換えられる。
【００２０】
主光源５又は補償用光源２５の光が、物体表面１３の判定間隔外に当たる場合、一方の光と他方の光は、それぞれ背景用ダイオード３ｂ上に結像される。そのため、この実施構成では、これらの信号は、それぞれ負である。ここで、両方の信号の差分に代わって、主光源５によって生成された負の信号だけを評価するのは、意味のあることである。背景用ダイオード３ｂにおいて補償用光源５によって生成される信号は、関与しない。それが関与するか、或いは関与しないかに関わらず、主光源５の光が、主に背景用ダイオード３ｂ上に投影される場合、センサー１の出力段は、オフに切り換わるべきである。従って、この実施構成では、主光源５の光線が、主に前景用ダイオード３ａ又は背景用ダイオード３ｂに当たる状態（信号の符号が異なる）と、補償用の光が、前景用ダイオード３ａ又は背景用ダイオード３ｂに当たる（同じく信号の符号が異なることにより判別される）状態を判別することができる。前景用ダイオード３ａでの主光源５の信号が、前景用ダイオード３ａでの補償用光源２５の信号よりも強い場合以外は、センサー１の出力段は、オフに切り換わったままである。ここで、必要な場合、比較前の一方の信号を更に段階に区分することができる。
【００２１】
この発明によるセンサーと方法を用いて、特にウェーハやＣＤなどの積み重なった輝きの有る、或いは鏡面反射する物体を、０．１ｍｍ以下の高い解像度と再現性により、側方から検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】主光源と補償用光源とを備えた反射光走査器
【図２】検知する物体の領域において、主光源と補償用光源の光が拡大することを示          す図
【図３】物体の周縁部が主光源の散乱光クラッド部内に入っていることを示す図
【図４】フォトダイオード上での第一の輝度分布の図
【図５】フォトダイオード上での第二の輝度分布の図
【図６】第一の実施構成によるセンサー信号の時間的な推移を示すグラフ
【図７】第二の実施構成によるセンサー信号の時間的な推移を示すグラフ
【図８ａ】検出器信号を処理するための第一の回路構成
【図８ｂ】検出器信号を処理するための第二の回路構成
【図８ｃ】検出器信号を処理するための第三の回路構成
【図８ｄ】検出器信号を処理するための第四の回路構成
【符号の説明】
【００２３】
１    センサー
３    フォトダイオード
３ａ  前景用ダイオード
３ｂ  背景用ダイオード
５    主光源
７    光線
９    スクリーン
１１    レンズ
１３    物体表面
１５    物体表面上の光点
１５’  検出器上に結像された光点
１７    結像光学系
１９    光線コア部
２０    物体表面上における光線コア部の光点
２０’  検出器上における光線コア部の光点の像
２１    周縁部
２２    電子スイッチ
２３    散乱光クラッド部
２４    結合コンデンサ
２５    補償用光源
２６    高域通過フィルター
２７    光円錐
２８    サンプリング・保持回路
３０    ＡＤ変換器
３２    差分器
３４    処理ユニット
ｆ1     主光源５用のドライビングクロックの周波数
ｓObj   物体の距離
Ｔ1     主光源５のドライビングクロックの周期
Ｔ2     補償用光源２５のドライビングクロックの周期
Ｄ１    光線コア部１９の直径
Ｄ２    散乱光クラッド部２３の直径
Ｄ３    補償用光源２５の光点の直径
【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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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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