JP2002005617A - 光学式測定装置 - Google Patents
光学式測定装置Info
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Abstract
角度と共にその入射位置も測定可能な光学式測定装置を
提案すること。 【解決手段】 光学式測定装置1は、レーザダイオード
2からの射出レーザ光をコリメータレンズ5を介して平
行光束Lとした後にビームスプリッタ6を介して検査対
象面7に向けて射出する。検査対象面7で反射された戻
りレーザ平行光束Lrはコリメータレンズ5を介して受
光素子8の受光面に結像し、この結像点位置に基づき戻
りレーザ平行光束Lrの入射角度を測定可能である。ま
た、射出レーザ平行光束Lの重心位置(基準位置)Pが
半導体位置検出素子9により検出され、戻りレーザ平行
光束Lrの重心位置Prが半導体位置検出素子10で検
出されるので、これらの位置に基づき、戻りレーザ平行
光束Lrの入射位置ずれも測定可能である。
Description
した平行光束をコリメータレンズを介して結像させ、そ
の結像点位置に基づき検査対象面の傾き等を検出する光
学式検出装置に関するものである。さらに詳しくは、コ
リメータレンズに対する平行光束の入射位置に基づき検
査対象面の位置ずれ等も検出可能な光学式測定装置に関
するものである。
めの装置としてオートコリメータが用いられている。オ
ートコリメータは、例えば、図5に示すように、レーザ
光源等の光源101を備え、ここからの射出光を、集光
レンズ102およびピンホール103を介してビームス
プリッタ104に導き、このビームスプリッタ104に
よってコリメータレンズ105に導いて所定の径の平行
光束として、検査対象面である反射面106を照射する
ようになっている。反射面106で反射された平行光束
は、再度コリメータレンズ105に入射した後は、ビー
ムスプリッタ104によって焦点板あるいは受光素子の
受光面107に結像するようになっている。
06で反射した平行光束のコリメータレンズ105に対
する入射角に応じて、光軸100aに垂直な方向にずれ
る。すなわち、コリメータレンズ105に戻る平行光束
が光軸100aに平行な場合には図5(b)に示すよう
に、結像点位置は中心Aに位置するが、光軸100aに
対して傾斜している場合には、結像点位置は例えば点B
のように中心Aからずれる。従って、このずれに基づ
き、コリメータレンズ105に戻る平行光束の入射角を
検出でき、この結果、反射面106の傾き等を検出でき
る。
射する平行光束は、コリメータレンズの有効径内なら
ば、どの位置に入射しても、その入射角に応じた結像点
位置に結像する。例えば、図5(a)に示すように、異
なる位置にある反射面106、106Aで反射された平
行光束が共に光軸100aに平行である場合には、それ
らの平行光束はコリメータレンズ106を介して受光面
107上における同一位置に結像する。従って、オート
コリメータは、平行光束の入射角度を検出することがで
きるが、平行光束の入射位置を検出することができな
い。
ータレンズに入射する平行光束の入射角度および入射位
置の双方を検出可能な光学式測定装置を提案することに
ある。
めに、本発明は、コリメータレンズを介して射出された
出射平行光束を検査対象面に照射し、当該検査対象面で
反射された戻り平行光束を前記コリメータレンズを介し
て結像させ、この結像点位置に基づき、前記戻り平行光
束の前記コリメータレンズに対する入射角度を検出可能
な光学式測定装置において、前記コリメータレンズに入
射する戻り平行光束の一部を分離するビームスプリッタ
と、このビームスプリッタにより分離された戻り平行光
束を受光する戻り光受光素子とを有し、この受光素子
は、前記戻り平行光束の重心位置を検出する二次元位置
検出素子であり、検出された重心位置に基づき戻り平行
光束の前記コリメータレンズに対する入射位置を検出可
能であることを特徴としている。
るようにすれば、当該重心位置を基準として、反射側平
行光束の位置ずれを検出できる。このために、本発明の
光学式測定装置は、上記の構成に加えて、前記コリメー
タレンズから出射する前記出射平行光束の一部を分離す
る前記ビームスプリッタと、分離された出射平行光束を
受光する出射光側受光素子とを有し、この出射光側受光
素子として、前記出射側平行光束の重心位置を検出可能
な二次元位置検出素子を採用すればよい。
に入射する平行光束の入射角度および入射位置を検出可
能な光学式測定装置に関するものであり、当該光学式測
定装置は、平行光束をコリメータレンズを介して結像さ
せ、この結像点位置に基づき、前記平行光束の前記コリ
メータレンズに対する入射角度を検出可能であると共
に、前記コリメータレンズに入射する平行光束の一部を
分離するビームスプリッタと、このビームスプリッタに
より分離された平行光束を受光する受光素子とを有し、
この受光素子が、前記平行光束の重心位置を検出する二
次元位置検出素子であり、検出された重心位置に基づき
平行光束の前記コリメータレンズに対する入射位置を検
出可能であることを特徴としている。
を適用した光学式測定装置の実施例を説明する。
第1の実施例に係る光学式測定装置の光学系を示す構成
図である。本例の光学式測定装置1は、レーザダイオー
ド2を備え、ここから射出されたレーザ光は集光レンズ
3を介して、プリズム合成体からなるビームスプリッタ
4に導かれる。ビームスプリッタ4は射出レーザ光の一
部を直角に反射して、当該射出レーザ光をコリメータレ
ンズ5に導く。コリメータレンズ5を介して形成された
所定の径の射出レーザ平行光束Lは、プリズム合成体か
らなるビームスプリッタ6を介して外部に射出される。
7に照射され、ここで反射された戻りレーザ平行光束L
rは、ビームスプリッタ6を介してコリメータレンズ5
に戻り、このコリメータレンズ5を介してビームスプリ
ッタ4に入射し、その一部が当該ビームスプリッタ4を
透過してCCD等の受光素子8の受光面に結像する。図
においては、射出レーザ光を点線で示し、戻りレーザ光
を実線で示してある。
1aに対して45度傾斜している分離膜6aを挟み、両
側にそれぞれ半導体位置検出素子(PSD)9、10が
配置されている。これらの位置検出素子9、10は共に
二次元半導体位置検出素子であり、その受光面に照射し
た光の重心位置を検出可能な受光素子である。本例で
は、位置検出素子9には、分離膜6aで反射された射出
レーザ平行光束Lが入射し、他方の位置検出素子10に
は、戻りレーザ平行光束Lrが入射する。
なオートコリメータと同様に、戻りレーザ平行光束Lr
のコリメータレンズ5に対する入射角に応じて、受光素
子8の受光面上での結像点位置が光軸1aに垂直な方向
にずれる。よって、この結像点位置に基づき、入射角度
を検出できる。この結果、検査対象面7の光軸1aに垂
直な基準面に対する傾き等を検出できる。
置が位置検出素子9によって検出され、この重心位置が
基準位置とされる。また、戻りレーザ平行光束Lrの重
心位置も位置検出素子10によって検出される。図示の
例では、射出レーザ平行光束Lの重心位置はコリメータ
レンズ有効径Dの中心位置Pであるが、戻りレーザ平行
光束Lrの重心位置Prは中心位置Pから一方の側に片
寄った位置となっている。従って、予め位置検出素子
9、10の位置合わせを行なっておけば、基準点である
位置Pに対する戻りレーザ平行光束Lrの位置ずれを検
出できる。すなわち、光軸1aに垂直な面内において、
検査対象面7の基準位置に対する位置ずれを検出でき
る。
よれば、戻りレーザ平行光束の入射角度および入射位置
の双方を同時に測定あるいは検出できる。
例を示してある。図1の例と異なる点は、集光レンズ3
を省略し、レーザダイオード2からの発散光を直接にビ
ームスプリッタ4を介してコリメータレンズ5に導いて
いる点である。これ以外の構成は同一である。この光学
系を用いた場合においても、図1の場合と同様な作用効
果を得ることができる。
の更に別の例を示してある。この図に示す光学系は、図
1の光学系における位置検出素子9が省略されたもので
あり、それ以外の構成は図1の光学系と同一である。射
出レーザ平行光束Lの重心位置(基準位置)が予め分か
っている場合には、位置検出素子9を省略可能である。
した第2の実施例に係る光学式測定装置の光学系を示し
てある。本例の光学式測定装置21は直接入射光の入射
角および入射位置を測定するためのものであり、CCD
等の受光素子22と、コリメータレンズ23と、ビーム
スプリッタ24と、位置検出素子25とを備えている。
外部から直接入射する平行光束L1は、ビームスプリッ
タ24によって一部が分離されて位置検出素子25に入
射する。位置検出素子25は二次元半導体位置検出素子
(PSD)であり、入射した平行光束L1の重心位置P
1を検出する。この重心位置の基準位置が予め設定され
ていれば、平行光束L1の入射位置を測定できる。例え
ば、基準位置Pを光軸21aとしておけば、平行光束L
1の光軸21aに対する位置ずれ量を測定できる。
L1はコリメータレンズ23によって受光素子21の受
光面上に結像する。この結像点位置に基づき、平行光束
L1の入射角度を測定できる。
は、光ピックアップ装置における対物レンズの位置決め
調整用の測定器等として利用できる。また、精密な位置
合わせが必要な干渉計等にも応用することが可能であ
る。
体からなるビームスプリッタ6、24を用いているが、
この代わりに、透明プレートの表面に分離膜が形成され
た構成のプレートビームスプリッタを光軸に対して45
度傾斜配置した構成とすることも可能である。
定装置は、コリメータレンズに入射する平行光束の重心
位置を半導体位置検出素子を用いて検出するようにして
いる。従って、平行光束のコリメータレンズに対する入
射角度の測定は勿論のこと、その入射位置も測定可能で
ある。
束を射出すると共に、射出される平行光束の重心も半導
体位置検出素子で検出する構成を採用している。よっ
て、この重心位置を基準としてコリメータレンズに戻る
平行光束の位置ずれを測定できる。
定装置の光学系を示す構成図である。
ある。
定装置の光学系を示す構成図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 コリメータレンズを介して射出された出
射平行光束を検査対象面に照射し、当該検査対象面で反
射された戻り平行光束を前記コリメータレンズを介して
結像させ、この結像点位置に基づき、前記戻り平行光束
の前記コリメータレンズに対する入射角度を検出可能な
光学式測定装置において、 前記コリメータレンズに入射する戻り平行光束の一部を
分離するビームスプリッタと、このビームスプリッタに
より分離された戻り平行光束を受光する戻り光側受光素
子とを有し、この受光素子は、前記戻り平行光束の重心
位置を検出する二次元位置検出素子であり、検出された
重心位置に基づき戻り平行光束の前記コリメータレンズ
に対する入射位置を検出可能であることを特徴とする光
学式測定装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記コリメータレンズから出射する前記出射平行光束の
一部を分離する前記ビームスプリッタと、分離された出
射平行光束を受光する出射光側受光素子とを有し、 前記出射光側受光素子は、前記出射平行光束の重心位置
を検出する二次元位置検出素子であり、 前記戻り光側受光素子および前記出射光側受光素子によ
り検出された重心位置に基づき、前記戻り平行光束の前
記出射平行光束に対する位置ずれを検出可能であること
を特徴とする光学式測定装置。 - 【請求項3】 平行光束をコリメータレンズを介して結
像させ、この結像点位置に基づき、前記平行光束の前記
コリメータレンズに対する入射角度を検出可能な光学式
測定装置において、 前記コリメータレンズに入射する平行光束の一部を分離
するビームスプリッタと、このビームスプリッタにより
分離された平行光束を受光する受光素子とを有し、この
受光素子は、前記平行光束の重心位置を検出する二次元
位置検出素子であり、検出された重心位置に基づき平行
光束の前記コリメータレンズに対する入射位置を検出可
能であることを特徴とする光学式測定装置。
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- 2000-06-21 JP JP2000185578A patent/JP3688560B2/ja not_active Expired - Fee Related
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