DE69404226T2

DE69404226T2 - Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsapparat

Info

Publication number: DE69404226T2
Application number: DE69404226T
Authority: DE
Inventors: Katsushige Nakamura
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2014-05-25
Also published as: JPH0812046B2; DE69404226D1; EP0627610A1; EP0627610B1; US5432330A; JPH0743110A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen kontaktiosen zweistufigen Detektionspositionierungsäpparat, welcher eine Fokussierung auf eine Oberfläche eines Objektes in einer kontaktlosen hoch genauen Weise ausführen kann.

Beschreibung des Stand der Technik

Es ist ein technisch sehr schwieriges Problem eine optische Fokussierung in kontaktioser Weise auf Objekte mit unterschiedlicher Größe, Form, und physikalischen Eigenschaften zu erreichen. Als ein bisher im allgemeinen praktiziertes Fokussierungsverfahren gibt es ein Bildverarbeitungsverfahren unter Einsatz eines Computers.
Ein derartiges Bildverarbeitungsvertahren weist dahingehend Schwierigkeiten auf, daß es einen großen Apparat erfordert, und wegen der darin auszuführenden Bildabtastung langsam bei der Ausführung der Fokussierungsoperationen ist, und eine unzureichende zuverlässigkeit aufgrund einer Empfindlichkeit gegenüber dem Einfluß einer Leuchtdichteverteilung aufweist. Zur überwindung dieser Schwierigkeiten hat der vorstehende Erfinder bereits früher einen kontaktlosen Positionierungsapparat vorgeschlagen (Japanische offengelegte Patentanmeldung (Kokai) Nr. 62-75411, die dem U.S. Patent Nr. 4,843,228 und der EP-Veröffentlichung Nr. 0273 717 B1 entspricht), welche einen Laserstrahl verwendet. Der vorgeschlagene kontaktlose Positionierungsapparat weist eine Laserstrahl-Emissionsvorrichtung zum Emittieren eines Laserstrahls als ein Meßstrahl, eine optische Vorrichtung mit einer Spiegeleinrichtung zum Reflektieren des Meßstrahls in einer Richtung parallel zu einer optischen Achse, eine Objektivlinse zum Brechen des Meßstrahls zu einem Objekt hin und zum nochmaligen Brechen des von dem Objekt reflektierten Meßstrahls und eine Fokussierungslinse, um ein Fokussieren des von dem Objekt reflektierten und von der Objektivlinse gebrochenen Meßstrahls auf eine auf der optische Achse lokalisierten Position zu bewirken, eine Lichtpositions-Detektionsvorrichtung eines in zweiteiligen Typs für den Empfang des durch die Fokussierungslinse hindurchgetretenen Meßstrahls zum Liefern eines Positionssignals, und eine auf das Positionssignal aus der Lichtpositions-Detektionsvorrichtung reagierende Fokussierungsvorrichtung auf, um zumindest entweder das Objekt oder die Objektivlinse zu bewegen, um dadurch den Meßstrahl automatisch auf eine Oberfläche des Objektes zu fokussieren.
In der WO-A-880 1367 wird das Fremdlicht-Problem durch den Einschluß eines Strahlteilers und eines zusätzlichen Photodetektors in der Anordnung gelöst. Dieses erlaubt eine Isolation des Fremdlichtes (auf Photodioden 34) und die Messung seiner Auswirkung und dementsprechende Subtraktion.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den von dem vorstehenden Erfinder vorgeschlagenen vorstehend erwähnten Positionierungsapparat weiter zu verbessern, und dadurch einen Positionierungsapparat bereitzustellen, welche in der Lage ist, mit noch höherer Genauigkeit zu fokussieren, indem der Apparat gegen den Einfluß von Streulichtanteilen unempfindlich gemacht wird.
Die kontaktlose zweistufige Detektionspositionierungsapparat der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß:
die Lichtpositions-Detektionsvorrichtung einen ersten Lichtpositions-Detektor mit Schlitz, der an einer einer optischen Achse entsprechenden zentralen Stelle ausgebildet ist, und einen zweiten Lichtpositions-Detektor für den Empfang des durch den Schlitz des ersten Lichtpositions-Detektors hin durchgetretenen Meßstrahls aufweist, und gleichzeitig dafür angepaßt ist, in der Weise in einer schaltbaren Art zu arbeiten, daß dann, wenn der zweite Lichtpositions-Detektor den Meßstrahl empfängt der erste Lichtpositions-Detektor abgeschaltet wird, wodurch der erste Lichtpositions-Detektor (15) ausschließlich als eine Abschirmung gegen Streulichtanteile wirkt, welche nicht auf den Schlitz gerichtet sind; und
die Fokussierungslinse eine zum Fokussieren des Meßstrahls auf den ersten Lichtpositions-Detektor angeordnete Linse und eine zum Fokussieren des Meßstrahls auf den zweiten Lichtpositions-Detektor angeordnete Linse aufweist.
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematische Erläuterungsdarstellung, welche die Anordnung eines kontaktlosen zweistufigen Detektionspositionierungsapparates gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem fokussierten Zustand zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Erläuterungsdarstellung, welche die Anordnung des Apparates von Fig. 1 in dem Zustand zeigt, in welchem ein Objekt näher an der Objektivlinse angeordnet ist;
Fig. 3 ist eine schematische Erläuterungsdarstellung, welche die Anordnung des Apparates von Fig. 1 in dem Zustand zeigt, in welchem das Objekt weiter von der Objektivlinse weg angeordnet;
Fig. 4 ist eine schematische Erläuterungsdarstellung, welche die Anordnung des Apparates von Fig. 1 bei der Darstellung des Falles einer Positionierung auf ein Objekt zeigt, welches schwierig zu erfassen ist;
Fig. 5 ist eine Erläuterungsdarstellung, welche nützlich für die Erläuterung der Betriebsweise des Apparates bei einer Fokussierung auf einen transparenten Körper ist;
Fig. 6 ist ein Erläuterungsdarstellung, welche nützlich für die Erläuterung der Betriebsweise des Apparates bei einer Fokussierung auf einen undurchsichtigen Körper innerhalb eines transparenten Körpers ist;
Fig. 7 ist eine Erläuterungsdarstellung, welche eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
Fig. 8 ist eine Erläuterungsdarstellung, welche eine dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, welche deren bevorzugten Ausführungsform darstellen.
Fig. 1 bis Fig. 6c stellen einen kontaktlosen zweistufigen Detektionspositionierungsapparat gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, welcher hauptsächlich aus einer Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1, einer optischen Vorrichtung 2, einer Lichtpositions-Detektionsvorrichtung 3 und einer Fokussierungsvorrichtung 4 besteht. Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1:
Die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1 weist eine Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 6 zum Erzeugen eines Halbleiterlaserstrahls in einer vorgegebenen Impulswelle als ein Meßstrahl 5, eine Kollimatorlinse 7 zum Formen des von der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 6 als Meßstrahl 5 ausgegebenen Halbleiterlaserstrahls in einen kollimierten Strahl, und eine Schlitzeinrichtung 8 zum Formen des durch die Kollimatorlinse 7 hindurchgetretenen Meßstrahls S in einen Meß strahl S&sub1; mit einem Durchmesser von einigen µm, und ein Gehäuse 5 auf, in welchem diese Komponententeile angeordnet sind. Die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1 ist in Richtungen, die durch einen ein Pfeil e&sub1; in der Figur dargestellt sind, beweglich, wodurch der Meßstrahl S&sub1; auf eine nachstehend erläuterte optische Achse K&sub1; hin oder von dieser weg bewegt werden kann.

Optische Vorrichtung 2:

Diese Vorrichtung stellt einen Pfad zum Führen des Meßstrahls S&sub1; und weiterer bereit und weist einen ersten dichroitischen Spiegel 9, der in einem Winkel von 45 Grad bezogen auf den von der Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1 emittierten Meßstrahls S&sub1; angeordnet ist, um den Meßstrahl S&sub1; in einer Richtung rechtwinklig zu der Ursprungsrichtung zu reflektieren, einen Halbspiegel 10, welcher in demselben Winkel wie der erste dichroitische Spiegel 9 angeordnet ist, einen zweiten dichroitischen Spiegel 11, der in demselben Winkel wie der erste dichroitische Spiegel 9 angeordnet ist, wobei dessen Reflexionsoberfläche der des ersten dichroitischen Spiegels 9 gegenüberliegt, eine Objektivlinse 12, und zwei Fokussierungslinsen, d.h., eine erste Fokussierungslinse 13, welche die größere ist, und eine zweite Fokussierungslinse 14, welche die kleinere ist, auf. Demzufolge sind in der optischen Vorrichtung 2 vier optische Achsen K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; ausgebildet. Ferner weisen der erste und zweite dichroitische Spiegel 9 und 11 die Eigenschaften auf, daß sie nur das Licht mit einer Wellenlänge des Meßstrahls S&sub1; und der weiteren der vorliegenden Ausführungsform reflektieren und eine Transmission von anderen Lichtanteilen mit anderen Wellenlänge durch sich zulassen.

Lichtpositions-Detektionsvorrichtung 3:

Hinter den Fokussierungslinsen 13 und 14, ausgerichtet zu der optischen Achse K&sub4; sind ein erster Lichtpositions-Detektor 15 bzw. ein zweiter Lichtpositions-Detektor 16 angeordnet. Die Lichtpositions-Detektoren 15 und 16 sind zweiteilige Photosensoren, die von Photosensoren '15a und 15b' bzw. '16a und 16b' gebildet werden. Der erstere führt eine Grobeinstellung der Fokussierung durch, während der letztere eine Feinstellung derselben durchführt. Ferner ist ein Schlitz 17 zwischen den Photosensoren 15a und 15b des ersten Lichtpositions- Detektors 15 vorgesehen, welcher eine Breite aufweist, die um einige µm etwas größer als der Durchmesser eines später noch zu beschreibenden Meßstrahls 39 ist. Der zweite Lichtpositions-Detektor 16 empfängt nur einen Meßstrahl S&sub1;&sub0;, der durch den Schlitz 17 hindurchgetreten ist und von der zweiten Fokussierungslinse 14 umgeleitet wird. Wenn der zweite Lichtpositions-Detektor 16 den Meßstrahl Sio empfängt, wird der erste Lichtpositions-Detektor 15 in einen nicht arbeitenden Zustand versetzt, in welchem er kein Licht detektiert. Die Lichtpositions-Detektoren 15 und 16 sind dafür angepaßt, nur den Meßstrahl S&sub1;&sub0; in der Form einer von der Laserstrahl- Emissionsvorrichtung 1 ausgegebenen vorgegebenen Impulswelle zu detektieren und keine anderen gepulsten Strahlen zu detektieren. Die Photosensoren der Lichtpositions-Detektoren 15 und 16 der vorliegenden Erfindung werden von photoempfindlichen Halbleiterdetektoren (PSD) gebildet, und abhängig davon, welcher der Photosensoren 15a und 15b den Meßstrahl S&sub9; empfängt, empfängt der Lichtpositions-Detektor 15 ein Positionssignal, das eine Positionsinformation des Meßstrahls S&sub9; enthält, während der zweite Detektor 16 ein Positionssignal, das eine Positionsinformation des Meßstrahls S&sub1;&sub0; enthält, abhängig davon empfängt, welcher der Photosensoren 16a und 16b den Meßstrahl S&sub1;&sub0; empfängt, ohne die Notwendigkeit irgendeiner Abtastung einer Abbildung, aber mit höherer Auflösung und einem höheren Abtastgrad als solche Festkörper-Bildelemente wie CCD's und MOS's. Die Lichtpositions-Detektoren 15 und 16 detektieren nur die zentralen Positionen von Strahlpunkten der Meßstrahlen S&sub9; und S&sub1;&sub0;, die auf diesen ausgebildet werden, und liefern die vorstehend erwähnten Signale, welche jeweils die zentralen Positionen angeben. Daher werden die Lichtpositions-Detektoren 15 und 16 auch dann nicht nachteilig beeinflußt, wenn sich die Leuchtdichteverteilung verändert, weshalb die Fokussierungsgenauigkeit nicht gegenüber einem Kontrast auf einer Oberfläche eines Objektes T empfindlich ist (d.h., sie stellen eine hohe Störfestigkeit und Meßzuverlässigkeit des Apparates der Erfindung sicher).

Fokussierungsvorrichtung 4

Die hier verwendete Fokussierungsvorrichtung 4 ist eine "Servovorrichtung" mit einer sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeit für den Betrieb eines Motors mittels einer Servoschaltung.
Die Fokussierungsvorrichtung 4 haltert die Objektivlinse 12 in einer solchen Weise, daß die Objektivlinse 12 in Richtungen bewegt werden kann, die durch Richtungen e&sub2; in Fig. 1 dargestellt sind, wodurch der Abstand f zwischen dem Objekt T und der Objektivlinse i2 als Antwort auf ein Positionssignal von dem Lichtpositions-Detektor 15 oder 16 in der Weise eingestellt werden kann, daß der Meßstrahl Sio in einer Gleichgewichtsposition der Photosensoren 15a und 15b oder in einer Gleichgewichtsposition der Photosensoren 16a und 16b empfangen wird.
Anschließend wird die Betriebsweise der kontaktlosen zweistufigen Detektionspositionierungsapparates beschrieben.

Fokussierter Zustand (Siehe Fig. 1)

Der von der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 6 als der Meßstrahl 5 ausgegebene Halbleiterlaserstrahl wird von der Kollimatorlinse 7 in einen kollimierten Strahl umgewandelt, welcher dann durch die Schlitzeinrichtung 8 hindurch als ein dünner Strahl mit einem Durchmesser von einigen µm emittiert wird, um den Meßstrahl S&sub1; parallel zu der optischen Achse K&sub1; zu bilden. Der Meßstrahl S&sub1; wird von dem ersten dichroitischen Spiegel 9 reflektiert, um als ein Meßstrahl S&sub2; weitergeleitet zu werden, welcher zu der optischen Achse K&sub2; parallel verläuft. Der Meßstrahl S&sub2; durchtritt den Halbspiegel 10 und wird von dem zweiten dichroitischen Spiegel 11 reflek tiert, um als ein Meßstrahl S&sub3; weitergeleitet zu werden, welcher zu der optischen Achse K&sub3; parallel verläuft. Der Meßstrahl S&sub3; wird von der Objektivlinse 12 gebrochen, um als ein Meßstrahl S&sub4; auf das Objekt T gerichtet zu werden. In dem Falle eines in Fig. 1 dargestellten Beispiels stimmt der Abstand zwischen der Objektivlinse 12 und dem Objekt T exakt mit der Brennweite f der Objektivlinse 12 überein, so daß der von der Objektivlinse 12 gebrochene Meßstrahl S&sub4; auf dem zu der optischen Achse K&sub3; ausgerichteten Brennpunkt P in einem Winkel θ, der zwischen dem Meßstrahl S&sub4; und der Oberfläche des Objektes T ausgebildet ist, auftrifft und dann von der Oberfläche des Objektes T reflektiert wird, um als der Meßstrahl S&sub5; weitergeleitet zu werden.
Der reflektierte Meßstrahl S&sub5; wird noch einmal von der Objektivlinse 12 gebrochen, um einen Meßstrahl S&sub6; zu bilden, welcher parallel zu der optischen Achse K&sub3; verläuft. Der Meßstrahl S&sub6; wird von dem zweiten dichroitischen Spiegel 11 reflektiert, um als ein Meßstrahl S&sub7; weitergeleitet zu werden, welcher parallel zu der optischen Achse K&sub2; verläuft. Der Meßstrahl S&sub7; wird von dem Halbspiegel 10 reflektiert, um zu einem Meßstrahl S&sub8; zu werden, welcher parallel zu der optischen Achse K&sub4; verläuft, und von der ersten Fokussierungslinse 13 gebrochen, um einen Meßstrahl S&sub9; zu bilden. Der Meßstrahl S&sub9; tritt durch den Schlitz des ersten Lichtpositions-Detektors hindurch und wird dann von der zweiten Fokussierungslinse 14 gebrochen, um den Meßstrahl S&sub1;&sub0; zu bilden, welcher an einem zentralen Punkt des zweiten Lichtpositions-Detektors 16 empfangen wird. Da der Meßstrahl S&sub1;&sub0; an dem zentralen Punkt des zweiten Lichtpositions-Detektors 16 empfangen wird, wird kein Positionssignal davon an die Fokussierungsvorrichtung 4 geliefert und daher die Objektivlinse 12 nicht zwecks Anderung ihrer Position bewegt.

Zustand, in welchem sich das Objekt T näher an der Objektivlinse 12 befindet (Siehe Fig. 2)

Wenn das Objekt T näher an der Objektivlinse 12 positioniert ist als es der Brennpunkt P ist, wird der von der Objektivlinse 12 gebrochene Meßstrahl S&sub4; auf einen nach links verschobenen Punkt auf der Oberfläche des Objektes T bezogen auf die optische Achse K&sub3; verschoben, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der reflektierte Meßstrahl S&sub5; wird von der Objektivlinse 12 gebrochen, aber keiner von dem sich daraus ergebendem Meßstrahl S&sub6; und den anschließenden daraus gebildeten Meßstrahlen S&sub7; und S&sub8; verläuft parallel zu den optischen Achsen K&sub3;, K&sub2; bzw. K&sub4;. Daher wird der durch Brechung an der ersten Fokussierungslinse 13 erzeugte Meßstrahl 59 von dem Photosensor 15a des Lichtpositions-Detektors 15 empfangen, der wie es in Fig. 2 zu sehen ist, auf der rechten Seite angeordnet ist. Mit dem Empfang des Meßstrahls 59 liefert der Photosensor 15a auf der rechten Seiten ein für einen empfangenen Punkt indikatives Positionssignal an die Fokussierungsvorrichtung 4, welche als Antwort auf das Positionssignal die Objektivlinse 12 nach oben bewegt, wie es aus der Figur zu ersehen ist, um einen Empfang des Meßstrahls S&sub9; bei einer ausgeglicheneren Position der Photosensoren 15a und 15b, d.h., an einem inneren Punkt des Lichtpositions-Detektors 15 zu bewirken. Wenn die Objektivlinse 12 auf diese Weise bewegt wird, wird der Punkt, an welchem der Meßstrahl S&sub9; empfangen wird, zu dem sich im Mittelpunkt des Lichtpositions-Detektors 15 befindendem Schlitz 17 hin verschoben und schließlich darin so verschoben, daß ein Empfang des Meßstrahls S&sub1;&sub0; durch den zweiten Lichtpositions-Detektor 16 gemäß Darstellung in Fig. 1 ermöglicht wird. Wenn der zweite Lichtpositions- Detektor 16 den Meßstrahl Sio empfängt, wird der erste Lichtpositions-Detektor 15 abgeschaltet, um nur noch als Abschirmung zu dienen. Daher können auch dann, wenn die Meßstrahlen S&sub1; bis S&sub1;&sub0;, welche den Halbleiterlaserstrahl als monochromatisches Licht verwenden, abgelenkt werden, so daß sie verschiedene Streulichtanteile während ihrer Übertragung durch die optische Vorrichtung 2 erzeugen, die Streulichtanteile von dem ersten Lichtpositions-Detektor 15 abgeblockt werden, wodurch nur der Empfang eines geeigneten Strahls, d.h., des Meßstrahls S&sub1;&sub0; durch den zweiten Lichtpositions-Detektor 16 zugelassen wird. Wenn der zweite Lichtpositions-Detektor 16 den Meßstrahl S&sub1;&sub0; empfängt, bewegt die Fokussierungsvorrichtung 4 die Objektivlinse 12 weiter in der Weise aufwärts oder abwärts, daß der rechte und linke Photosensor 16a und 16b den Meßstrahl 10 an entsprechenden in der Größe zueinander identischen Flächen empfangen, und ermöglicht auf diese Weise die Ausführung einer präzisen Einstellung der Position ohne nachteilige Beeinflussung durch die Streulichtanteile.
Obwohl bei der vorliegenden Erfindung die Beschreibung vorstehend und nachstehend hauptsächlich für Beispiele erfolgt, in welchen die Objektivlinse 12 für die Positionseinstellung bewegt wird, kann selbstverständlich auch das Objekt T bewegt werden, anstatt die Objektivlinse 12 zu bewegen.

Zustand, in welchem sich das Objekt T von der Objektivlinse 12 weiter weg befindet (Siehe Fig. 3)

Wenn das Objekt T von der Objektivlinse 12 weiter weg als es der Brennpunkt P positioniert ist, wird der von der Objektivlinse 12 gebrochene Meßstrahl S&sub4; auf einen nach rechts verschobenen Punkt auf der Oberfläche des Objektes T bezogen auf die optische Achse K&sub3; verschoben, wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der reflektierte Meßstrahl S&sub5; wird von der Objektivlinse 12 gebrochen, aber der sich daraus ergebende Meßstrahl S&sub6; und die anschließend daraus gebildeten Meßstrahlen S&sub7; und S&sub8; werden jeder in entsprechender Weise entgegengesetzt zu dem Fall von Fig. 2 gebeugt, so daß keiner von ihnen zu den optischen Achsen K&sub3;, K&sub2; bzw. K&sub4; parallel verläuft. Daher wird der Meßstrahl S&sub9;, der durch Brechung an der ersten Fokussierungslinse 13 erzeugt wird, von dem Photosensor 15b des Lichtpositions-Detektors 15 empfangen, der wie es in Fig. 3 zu sehen ist, auf der linken Seite angeordnet ist. Demzufolge bewegt die Fokussierungsvorrichtung 4 die Objektivlinse 12 wie es aus der Figur zu ersehen ist in der Weise nach unten, daß der Meßstrahl S&sub9; auf Flächen der Photosensoren 15a und 15b empfangen wird, die in der Größe zueinander gleich sind. Auf diese Weise wird der Meßstrahl S&sub9; auf den Schlitz 17 des Lichtpositions-Detektors 15 gerichtet, wodurch der Empfang des Meßstrahls S&sub1;&sub0; durch den zweiten Lichtpositions- Detektor 16 ermöglicht wird. Danach wird die präzise Einstellung der Fokussierung in einer zur vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise ausgeführt.

Fokussierung auf ein schwierig zu erfassendes Objekt (Siehe Fig. 4)

Die Meßstrahlen S&sub1; bis S&sub1;&sub0; erzeugen, wie bereits vorstehend beschrieben, bei ihrer Übertragung durch die optische Vorrichtung 2 Streulichtanteile in verschiedenen Richtungen. Wenn gemäß Darstellung in Fig. 4 ein Objekt T gestufte Oberflächenabschnitte T&sub1;, T&sub3; aufweist, welche sich in der Höhe unterscheiden und sich in der Nähe eines zu erfassenden Oberflächenabschnittes T&sub2; befinden, gibt es einen (Streulicht)- Meßstrahl S', der von dem oberen Oberflächenabschnitt T&sub1; re flektiert wird, und einen (Streulicht)-Meßstrahl S", der von dem unteren Oberflächenabschnitt T&sub3; zusätzlich zu dem Meßstrahl S&sub4; reflektiert wird, der von dem zu detektierenden Oberflächenabschnitt T&sub2; reflektiert wird. Diese (Streulicht)- Meßstrahlen 5' und 5", welche von den entsprechenden Oberflächenabschnitten T&sub1; und T&sub3; reflektiert werden, treffen schließlich auf die Photosensoren 15a und 15b des ersten Lichtpositions-Detektors 15 auf. Wenn jedoch die Fokussierungseinstellung durch Bewegen der Objektivlinse 12 auf solche Arten, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben wurden, abgeschlossen ist, durchtritt der Meßstrahl 59 von dem Oberflächenabschnitt T&sub2; den Schlitz 17, um von dem zweiten Lichtpositions-Detektor 16 empfangen zu werden. Demzufolge wird der erste Lichtpositions-Detektor abgeschaltet, um nur noch als Abschirmung zu dienen, und verhindert somit eine nachteilige Beeinflussung des zweiten Lichtpositions-Detektors 16 bei der richtigen Detektion des Meßstrahls S&sub1;&sub0;. Wenn der erste Lichtpositions-Detektor 15 nicht vorgesehen ist, werden die (Streulicht)-Meßstrahlen S' und S" von dem zweiten Lichtpositions-Detektor 16 empfangen, was die Genauigkeit der Detektion des zu detektierenden Meßstrahls S&sub1;&sub0; verschlechtert. In letzter Zeit werden in der Halbleiterindustrie Halbleiterteile auf einem Substrat in noch höherer Dichte angeordnet. Daher ist es dann, wenn ein Substrat mit darauf montierten Halbleiterteilen als das Objekt T gewählt wird, oft erforderlich auf einen Oberflächenabschnitt zu fokussieren, welcher benachbarte in der Höhe unterschiedliche Oberflächenabschnitte aufweist. Sogar in solchen Fällen kann der kontaktlose zweistufige Detektionspositionierungsapparat der vorliegenden Erfindung auf eine gewünschte Oberfläche fokussieren oder deren Positionierung in einer genauen Weise ausführen.
Anschließend wird die Leistungsfähigkeit des Apparates der vorliegenden Ausführungsform bei Veränderung des Strahlwinkels θ des Meßstrahls 64 bezogen auf das Objekt T beschrieben.

Detektion eines transparenten Körpers T" als Objekt T (siehe Fig. 5)

In dem Falle, bei dem das Objekt T ein transparenter Körper T" ist, auf dessen Rückseite ein undurchsichtiger Körper T' befestigt ist, ist dann, wenn der Strahlwinkel θ&sub1; des von der Objektivlinse 12 gebrochenen Meßstrahls S&sub4; groß ist (d.h., nahe an einem Winkel rechtwinklig zu der Oberfläche des Objektes ist), die Reflexion auf der Oberfläche des transparenten Körpers T" niedrig. Daher dringt der Meßstrahl S4 in den transparenten Körper T" gemäß Darstellung in Fig. 5(a) ein und es wird eine Fokussierung bezogen auf die Oberfläche des undurchsichtigen Körpers T" auf der Rückseite ausgeführt. In einem solchen Falle wird die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1 in einer horizontalen Richtung von der optischen Achse K&sub1; (siehe Fig. 1) weg verschoben, wodurch der Abstand zwischen dem Meßstrahl S&sub1; und der optischen Achse K&sub1; vergrößert wird. Demzufolge wird der Meßstrahl S&sub4; an einem Abschnitt in der Nähe des Umfangs der Objektivlinse 12 gebrochen, so daß ein Auftreffen des Meßstrahls S&sub4; auf das Objekt T in einem kleinen Winkel θ&sub2; gemäß Darstellung in Fig. 5b bewirkt wird. Je kleiner der Winkel θ&sub2; ist, desto größer ist die Reflexion auf der Oberfläche des transparenten Körpers T", und somit wird der auf der Oberfläche des transparenten Körpers T" reflektierte Meßstrahl S&sub5; von der Objektivlinse 12 gebrochen, um danach durch die optische Vorrichtung 2 zu treten, und von dem Photosensor 15a auf der rechten Seite des ersten Lichtpositions-Detektors 15 gemäß Darstellung in Fig. 2 empfangen zu werden. Daher arbeitet der erste Lichtpositions-Detektor 15 so, daß er bewirkt, daß der Meßstrahl S&sub5; schließlich als der Meßstrahl S&sub9; ausgerichtet wird, um seinen Schlitz 17 zu passieren und er dann von dem zweiten Lichtpositions-Detektor 16 empfangen wird. Dann wird die Feineinstellung der Fokussierung durch eine Aufwärtsbewegung der Objektivlinse 12 ausgeführt, um eine Präzisionsfokussierung des Meßstrahls auf die Oberfläche des transparenten Körpers T" gemäß Darstellung in Fig. 5(c) zu bewirken.

Detektion eines undurchsichtigen Körpers T' als Objekt T innerhalb eines transparenten Körpers T" (siehe Fig. 6)

In dem Falle, bei dem das Objekt T ein innerhalb eines transparenten Körpers T" befindlicher undurchsichtiger Körper ist, wird dann, wenn der Strahlwinkel θ&sub2; des von der Objektivlinse 12 gebrochenen Meßstrahls S&sub4; klein ist, der Meßstrahl S&sub4; von der Oberfläche des transparenten Körpers T" gemäß Darstellung in Fig. 6(a) reflektiert, so daß eine Fokussierung bezogen auf die Oberfläche des transparenten Körpers T" ausgeführt wird. In einem solchen Falle wird die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung in einer horizontalen Richtung zu der optischen Achse K&sub1; (siehe Fig. 1) hin verschoben, wodurch der Abstand zwischen dem Meßstrahl S&sub1; und der optischen Achse K&sub1; verringert wird. Demzufolge wird der Meßstrahl S&sub4; in einem Abschnitt in der Nähe des Mittelpunktes der Objektivlinse 12 gebrochen, so daß ein Auftreffen des Meßstrahls S&sub4; auf dem Objekt T" in einem größeren Winkel θ&sub1; bewirkt wird. Je größer der Winkel θ&sub1; ist, desto kleiner ist die Reflexion auf der Oberfläche des transparenten Körpers T", und somit dringt der Meßstrahl S&sub4; in den transparenten Körper ein, um auf den undurchsichtigen Körper T' in diesem aufzutreffen. Der von der Oberfläche des undurchsichtigen Körpers T' reflektierte Meßstrahl S&sub5; wird von der Objektivlinse 12 gebrochen, um danach durch die optische Vorrichtung 2 zu treten, und wird von dem Photosensor 15b auf der linken Seite des ersten Lichtpositions-Detektors 15 gemäß Darstellung in Fig. 3 empfangen. Daher arbeitet der erste Lichtpositions-Detektor 15 so, daß er bewirkt, daß der Meßstrahl S&sub5; schließlich als der Meßstrahl S&sub9; in den Schlitz 17 eingeleitet wird, und dann von dem zweiten Lichtpositions-Detektor 16 empfangen wird. Dann wird die Feineinstellung der Fokussierung durch eine Abwärtsbewegung der Objektivlinse 12 ausgeführt, um den Brennpunkt P auf die Oberfläche des undurchlässigen Körpers T' gemäß Darstellung in Fig. 6(c) zu setzen.
In der Halbleiterindustrie gibt es Fälle, in denen eine transparente Beschichtung auf Oberflächen von Komponententeilen beispielsweise in einem Schritt eines Fertigungsprozesses sehr hoch integrierter Schaltungen aufgebracht wird. Trotz der Abhängigkeit von der Dicke der Beschichtung ist der kontaktlose zweistufige Detektionspositionierungsapparat der vorliegenden Ausführungsform sehr nützlich bei der Inspektion einer oberen oder unteren Oberfläche der Beschichtung. Ferner ist der vorliegende Apparat auf bei dem Herstellungsprozeß von Flüssigkristall-Anzeigetafeln geeignet, da deren Aufbau für eine Fokussierung auf ein an der Oberseite angeordnetes transparentes Glas oder für eine Fokussierung auf eine darin angeordnete Flüssigkristallphase geeignet ist. Ferner ist die vorliegende Ausführungsform für die Inspektion solcher Oberflächen von Magnetköpfen geeignet, welche jeweils einen auf ihrer Oberfläche angeordneten transparenten Körper aufweisen. Ferner kann die vorliegende Ausführungsform in geeigneter Weise auch bei einem Mikroskop angewendet werden, welches eine Fokussierung auf eine zwischen einem Verschiebeglas und einem Deckglas eingeschlossene Probe als das zu erfassende Objekt erfordert. Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Meßstrahl S&sub4; näher an die optische K3 näher an die optische Achse K&sub3; gebracht werden, indem der Winkel θ&sub1; vergrößert wird, was den vorliegenden Apparat für die Fokussierung auf einen Boden eines auf einem Objekt ausgebildeten tiefen und engen Grabens geeignet macht.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung die Laserstrahl-Emis sionsvorrichtung 1 in Richtungen e&sub1; bewegt wird, um den Strahlwinkel θ des Meßstrahls S4 zu ändern, ist dieses keine Einschränkung&sub1; sondern es kann die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1 fixiert sein und statt dessen der erste dichroitische Spiegel 9, um zuerst den Meßstrahl S&sub1; von der Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1 zu empfangen, in von dem Pfeil e&sub1; angezeigten Richtungen verschoben werden, oder auf die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung 1 hin oder davon weg verschoben werden, um dadurch zu bewirken, daß sich die optische Achse K&sub1; selbst auf den Meßstrahl S&sub1; hin oder davon weg bewegt.
Ferner ist, obwohl in der vorstehenden Ausführungsform die Photodioden (PD's) als erster und zweiter Lichtpositions-Detektor 15 und 16 verwendet werden, dieses nicht einschränkend, und es können statt dessen können positionsempfindliche Halbleiterdetektoren (PSD's), welche ähnliche Effekte erbringen, verwendet werden.
Unter Nutzung der vorstehend beschriebenen Grundanordnung und ihrer Funktionsweise können die nachstehenden Vorteile erzielt werden.
(1) Wegen der Fähigkeit zur Positionierung (Abstandseinstellung) auf ein Objekt T kann eine Positionierung und Einstellung für verschiedene Teile (Objekte) in einer spezifischen Lage korrekt und schnell ausgeführt werden.
(2) Durch Ausführung einer derartigen Positionierung (Abstandseinstellung) wie der vorgenannten an mehreren Punkten eines Teils (Objektes) zur gleichen Zeit, kann die Neigung (Orthogonalität) des Teiles gemessen oder genau eingestellt werden.
(3) Durch Anordnung in der Weise, daß die Fokussierung durch Bewegen der Objektivlinse 12 mittels der Fokussierungsvorrichtung 4 ausgeführt wird, und wenn die Objektivlinse 12 als die Objektivlinse eines optischen Systems wie z.B. eines Mikroskops oder eines Teleskops dient, kann eine Positionierung erreicht werden.
(4) Durch Anordnung in Weise, daß die Fokussierung durch Bewegen der Objektivlinse 12 ausgeführt wird und durch numerische Codierung des Betrags der Bewegung der Objektivlinse 12 mittels eines Codierers oder dergleichen, wird es möglich, den Abstand zwischen dem Objekt T und der Objektivlinse 12 aus dem numerischen Wert in einer kontaktlosen Art zu messen. Eine derartige Anordnung kann auch auf kontaktlose Sensoren (Meßköpfe) in einem dreidimensionalen Instrument oder für die automatische Messung eines Flüssigkeitsoberflächenpegels angewendet werden.
(5) Wenn eine transparente Substanz zwischen ein reflektierendes Objekt (z.B. einen Spiegel) und die Objektivlinse 12 eingebracht wird, kann die Dicke der transparenten Substanz in einer kontaktlosen Art aus der Betrag der gemessenen Bewegung der Objektivlinse 12 und dem Brechungsindex der transparenten Substanz gemessen werden.
Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform eine Beschreibung von Beispielen erfolgte, in welchen der erste und zweite dichroitische Spiegel 9 und 11 innerhalb der optischen Vorrichtung 2 angeordnet sind, ist dieses nicht einschränkend. Wenn der vorliegende Apparat nicht auf eine Vorrichtung angewendet wird, welcher Licht in die optische Vorrichtung 2 einführen soll, können jedoch statt dessen einfache Spiegel verwendet werden. Ferner ist, obwohl in den vorstehenden Beispielen der Halbleiterlaserstrahl in der Form einer vorgegebenen Impulswelle als der Meßstrahl 5 verwendet wird, dieses nicht einschränkend, sondern die Verwendung eines He-Ne-Laserstrahls erbringt sogar eine noch höhere Detektionsgenauigkeit. Zusätzlich reicht dann, wenn das Objekt T eine glatte Oberfläche aufweist und im wesentlichen keine Streulichtanteile erzeugt ein gewöhnlicher CW-Laser (Dauerstrich-Laser) statt des gepulsten Lasers für die Anwendung aus.
Gemäß vorstehender Beschreibung ist der kontaktlose zweistufige Detektionspositionierungsapparat gemäß der ersten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtpositions- Detektionsvorrichtung 3 eine Lichtposition mittels eines zweistufigen Detektionsverfahrens unter Verwendung dessen ersten Lichtpositions-Detektors 15 und des zweiten Lichtpositions-Detektors 16 detektiert. Der erste Lichtpositions-Detektor 15 wird zur Grobeinstellung der Fokussierung verwendet, während der zweite Lichtpositions-Detektor 16 zur Feineinstellung derselben verwendet wird. Insbesondere kann der von dem Objekt T reflektierte und durch die optische Vorrichtung 2 übertragene Meßstrahl S&sub9; nachteilig von Streulichtanteilen abhängig von der Konfiguration, Oberflächenrauhheit usw. eines zu erfassenden Objektes beeinflußt werden, und daher ist es nicht möglich, eine genaue Erfassung des Objektes T auszuführen, wenn der mit solchen Streulichtanteilen vermischte Meßstrahl 59 direkt für die Detektion verwendet wird. Um diese Unzulänglichkeit zu beseitigen, wird der mit den Streulichtanteilen vermischte Meßstrahl S&sub9; zuerst von dem ersten Lichtpositions-Detektor 15 detektiert, wodurch entweder die Objektivlinse 12 oder das Objekt T bewegt wird, um eine Grobeinstellung der Fokussierung auszuführen. Der somit grob eingestellte Meßstrahl S&sub8; wird durch eine Fokussierungslinse 13 auf eine Fläche des ersten Lichtpositions-Detektors 15 gebrochen, durch welche sich die optische Achse erstreckt, um schließlich durch den Schlitz des ersten Lichtpositions- Detektors 15 zu treten und auf den zweiten Lichtpositions- Detektor 16 auf zutreffen. Wenn der zweite Lichtpositions Detektor 16 den Meßstrahl S&sub1;&sub0; empfängt, wird der erste Lichtpositions-Detektor 15 abgeschaltet, und danach führt der zweite Lichtpositions-Detektor 16 die präzise Einstellung der Fokussierung aus. Das heißt, der erste Lichtpositions-Detektor 15 wird somit abgeschaltet, um lediglich als Abschir mung zu dienen, so daß Streulichtanteile, welche sich anderenfalls nachteilig auf die Detektionsgenauigkeit auswirken würden, von dem ersten Lichtpositions-Detektor 15 abgeblockt werden, was es dem Apparat der vorliegende Ausführungsform ermöglicht, eine genaue Fokussierung allein auf der Basis eines geeigneten Meßstrahls S&sub1;&sub0; auszuführen.
Fig. 7 stellt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel der vorstehend beschriebenen Anwendung (3), in welcher der kontaktlose zweistufige Detektionspositionierungsapparat einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung zugeordnet ist. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Lichtquelle, welche ein Licht L emittiert. Das Licht L wird von einer Kondensorlinse 19 fokussiert und durch ersten dichroitischen Spiegel 9 und den Halbspiegel 10 hindurch übertragen. Dann wird das Licht L von dem zweiten dichroitischen Spiegel 11 reflektiert und durch die Objektivlinse 12 hindurch übertragen, um auf einen Bereich eines Brennpunktes P und seiner Nachbarschaft ausgegeben zu werden. Das von dem Bereich H reflektierte Licht L wird von der Objektivlinse 12 gebrochen und durch den zweiten dichroitischen Spiegel 11 hindurch übertragen, gefolgt von einer Fokussierung durch eine Fokussierungslinse 20, um eine Bild auf einem Bildsensor (CCD-Kamera/Kameraröhre) 21 zu bilden. Die Objektivlinse 12 wird automatisch von der Lichtpositions Detektionsvorrichtung 3 des kontaktlosen zweistufigen Detektionspositionierungsapparates fokussiert, und somit kann der Bildsensor 21 ein genaues Bildsignal erhalten. Das Bildsignal wird in digitale Daten umgewandelt, welche einer Verarbeitung unter Einsatz eines Computers unterworfen werden, wodurch es möglich wird, beispielsweise eine Flächenberechnung, eine Musterverarbeitung, eine Graustufenverarbeitung usw. auszuführen. Ferner kann, wenn der Bildsensor 21 durch ein Okular ersetzt wird, ein Mikroskop erhalten werden.
Fig. 8 stellt eine dritte Ausführungsform der Erfindung dar. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß sie einen vereinfachten Aufbau der optischen Vorrichtung aufweist. Insbesondere sind der erste und zweite dichroitische Spiegel 9 und 11 weggelassen, und eine optische Vorrichtung 22 mit nur einem Halbspiegel 10 mit zwei optischen Achsen K&sub5; und K&sub6; vorgesehen. Obwohl in der Konstruktion vereinfacht, kann der Apparat dieser Ausführungsform eine Leistungsfähigkeit erreichen, die zu der äquivalent ist, die mit dem Apparat gemäß der ersten Ausführungs form erreicht wird. Die vereinfachte Konstruktion ermöglicht die Unterbringung des Apparates als eine Einheit in anderen Maschinen.
Der kontaktlose zweistufige Detektionspositionierungsapparat der Erfindung ist gemäß vorstehender Beschreibung aufgebaut, und dann, wenn der durch den Schlitz des ersten Lichtpositions-Detektors hindurch übertragene Meßstrahl von dem zweiten Lichtpositions-Detektor detektiert wird, wird der erstere Detektor abgeschaltet, um lediglich als Abschirmung zu dienen, welche alle Streulichtanteile abblockt, welche anderenfalls die Genauigkeit der Detektion durch den Apparat nachteilig beeinträchtigen würden, wodurch ermöglicht wird, daß der zweite Lichtpositions-Detektor eine genaue Präzisionseinstellung der Fokussierung auf der Basis nur eines geeigneten Meßstrahls ausführt.
Ferner wird als Meßstrahl ein gepulster Halbleiterlaser-Meßstrahl in der Form einer vorgegebenen Impulswelle verwendet und gleichzeitig ist die Lichtpositions-Detektionsvorrichtung dafür angepaßt, nur den gepulsten Laserstrahl zu detektieren, was es ermöglicht, daß der kontaktlose zweistufige Detektionspositionierungsapparat der Erfindung eine noch höhere Detektionsgenauigkeit erreicht.
Wenn ein He-Ne-Laserstrahl als Meßstrahl verwendet wird, kann ein sehr dünner Laserstrahl erzielt werden, welcher die Detektionsgenauigkeit weiter verbessert.
Wenn ferner die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung auf die optische Achse hin oder davon weg bewegbar gemacht wird, oder alternativ, die Spiegeleinrichtung, welche zuerst den Meßstrahl aus der Laserstrahl-Emissionsvorrichtung empfangen soll, auf die optische Achse K&sub1; oder die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung hin oder davon weg bewegbar gemacht wird, ist es möglich, den Abstand zwischen dem Meßstrahl und der optischen Achse einzustellen, was es wiederum möglich macht, den zwischen dem Meßstrahl und der Oberfläche des Objektes ausgebildeten Strahlwinkel zu verändern. Daher ist es möglich, eine Fokussierung auf eine Oberfläche eines transparenten Körpers auszuführen, und ferner eine Fokussierung auf einen undurchsichtigen Körper innerhalb eines oder auf der Rückseite eines transparenten Körpers befindlichen Körpers auszuführen.

Claims

1. Kontaktloser zweistüfiger Detektionspositionierungsapparat, aufweisend:

eine Laserstrahl-Emissionsvorrichtung (1) zum Emittieren eines Laserstrahl als einen Meßstrahl;

eine optische Vorrichtung (2) mit einer Spiegeleinrichtung zum Umlenken des Meßstrahl in eine Richtung parallel zu einer optischen Achse, einer Objektivlinse zum Brechen des Meßstrahls, um ihn auf ein Objekt (T) zu lenken und zum nochmaligen Brechen des Meßstrahl nach der Reflexion von dem Objekt, und einer Fokussierungslinse, um eine Fokussierung des von dem Objekt reflektierten und von der Objektivlinse gebrochenen Meßstrahls auf eine optischen Achse zu bewirken;

eine Lichtpositions-Detektionsvorrichtung (3) eines zweiteiligen Typs zum Empfangen des durch die Fokussierungslinse übertragenen Meßstrahls und zum Liefern eines Positionssignals; und

eine Fokussierungsvorrichtung (4), die auf das von der Lichtpositions-Detektionsvorrichtung zugeführte Positionssignal reagiert um zumindest entweder das Objekt (T) oder die Objektivlinse (12) zu bewegen, um dadurch automatische den Meßstrahl auf eine Oberfläche des Objektes (T) zu fokussieren, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Lichtpositions-Detektionsvorrichtung (3) einen ersten Lichtpositions-Detektor (15) mit einem Schlitz (17), der an einer zentralen Stelle ausgebildet ist, die einer optischen Achse (K&sub4;) entspricht, und einen zweiten Lichtpositions-Detektor (16) für den Empfang des durch den Schlitz des ersten Lichtpositions-Detektors (15) hindurchgetretenen Meßstrahls aufweist, und gleichzeitig dafür angepaßt ist in der Weise in einer schaltbaren Art zu arbeiten, daß dann, wenn der zweite Lichtpositions-Detektor (16) den Meßstrahl empfängt, der erste Lichtpositions-Detektor (15) abgeschaltet wird, wodurch der erste Lichtpositions-Detektor (15) ausschließlich als eine Abschirmung gegen Streulichtanteile wirkt, welche nicht auf den Schlitz gerichtet sind; und

die Fokussierungslinse eine zum Fokussieren des Meßstrahls auf den ersten Lichtpositions-Detektor angeordnete Linse (13) und eine zum Fokussieren des Meßstrahls auf den zweiten Lichtpositions-Detektor angeordnete Linse (14) aufweist.

2. Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsappa rat nach Anspruch 1, wobei die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung (1) eine Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung (6) zum Erzeugen eines Halbleiterlaserstrahls in der Form einer vorgegebenen Impulswelle, eine Linseneinrichtung (7) zum Formen des Halbleiterlaserstrahls in einen kollimierten Strahl, und eine Schlitzeinrichtung (8) zum Formen des kollimierten Strahls in den Meßstrahl enthält, und wobei die Lichtpositions-Detektionsvorrichtung (3) dafür angepaßt ist, nur den Halbleiterstrahl in der Form der vorgegebenen Impulswelle zu detektieren.

3. Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsapparat nach Anspruch 1, wobei die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung (1) eine Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung zum Emittieren eines He-Ne-Laserstrahis enthält.

4. Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsappa rat nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung (1) in Richtungen (e&sub1;) auf eine optische Achse hin und von dieser weg bewegbar ist, um einen Abstand zwischen dem Meßstrahl (S&sub1;) und der optischen Achse (K1) einzustellen.

5. Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsapparat nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei die Spiegeleinrichtung eine erste Spiegeleinrichtung (9) aufweist, um zuerst den Laserstrahl aus der Laserstrahl- Emissionsvorrichtung (1) zu empfangen, wobei die erste Spiegeleinrichtung (9) in einer Richtung auf eine optische Achse (K&sub1;) hin oder von dieser weg, oder in einer Richtung auf die Laserstrahl-Emissionsvorrichtung (1) hin oder von dieser weg bewegbar ist, um einen Abstand zwischen dem Meßstrahl (S&sub1;) und der optischen Achse (K1) einzustellen.

6. Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsapparat nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 und 5, wobei die Spiegeleinrichtung der optischen Vorrichtung (2) einen ersten dichroitischen Spiegel (9), einen zweiten dichroitischen Spiegel (11) und einen Halbspiegel (10) aufweist.

7. Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsappa rat nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 und 5, wobei die Spiegeleinrichtung der optischen Vorrichtung (2) nur einen Halbspiegel (10) aufweist, ohne einen ersten und zweiten dichroitischen Spiegel (9) und (11) zu verwenden.

8. Kontaktloser zweistufiger Detektionspositionierungsapparat nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 und 6, welche eine dazu zugeordnete Bildverarbeitungs-Vorrichtung enthält, wobei die Bildverarbeitungs-Vorrichtung eine Licht quelle (18) zum Emittieren eines Lichtes (L), eine Kondensorlinse (19) zum Fokussieren des Lichtes (L) auf die Spiegeleinrichtung der optischen Vorrichtung (2), und einen Bildsensor (21) aufweist, um über eine Fokussierungslinse (20) das auf einem Bereich (H) eines Brennpunktes P und dessen Nachbarschaft ausgegebene und davon reflektierte Licht zu empfangen, um ein Bild zu erzeugen.