JP2009288159A - Distance measuring device, and optical interferometer and optical microscope equipped with this - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、距離を測定する距離測定装置に関し、詳しくは、光軸上に置かれた被測定物までの当該光軸に沿った距離を測定する距離測定装置に関し、および、これを備えた光学干渉計、光学顕微鏡に関する。 The present invention relates to a distance measuring device for measuring a distance, and more particularly, to a distance measuring device for measuring a distance along an optical axis to an object to be measured placed on the optical axis, and an optical equipped with the same. The present invention relates to an interferometer and an optical microscope.
近年、ナノメートル単位の精度を要求される部品や、そのような高精度の部品を製造する製造装置の需要が産業界で高まってきており、この産業界の要請に応えるべく、部品の形状などをナノメートル単位の精度で測定できるレーザ干渉計や、可動部などをナノメートル単位の精度で位置決めできるレーザ干渉計を備えた製造装置などが用いられている。 In recent years, there has been an increasing demand in the industry for parts that require nanometer precision and manufacturing equipment that manufactures such high precision parts. Manufacturing apparatuses equipped with a laser interferometer capable of measuring the position of a movable part with a precision of nanometers, and the like.
例えば、2次元方向に移動可能に設けられたステージの変位を測定するレーザ干渉計を備えた平面ステージ装置が知られている(特許文献1参照)。
通常、レーザ干渉計は、光源からの光を測定光と参照光とに分割し、測定光を被測定物(ステージの基準面など)に照射するとともに参照光を参照面に照射して、被測定物を反射した測定光と、参照面を反射した参照光とを重ね合わせ、光路差により発生する干渉縞を検出する。そして、被測定物の変位に応じて変化する干渉縞の位相に基づき、被測定物の変位が算出される。
例えば、測定光を被測定物に垂直に照射する場合、発生する干渉縞の縞間隔は、測定光の波長の半分となる。光源として波長が633nmである周波数安定化He−Neレーザ光源を用いた場合、干渉縞間隔は原理的に316.5nmとなるが、検出した干渉縞の信号を内挿手段(インターポレータ)にて317分割以上の内挿処理を実行することで、ステージなどの変位をナノメートル単位の精度で測定することができる。
For example, a flat stage apparatus including a laser interferometer that measures the displacement of a stage that is movably provided in a two-dimensional direction is known (see Patent Document 1).
In general, a laser interferometer splits light from a light source into measurement light and reference light, irradiates the measurement light on a measurement object (such as a standard surface of a stage) and irradiates the reference surface with the reference light. The measurement light reflected from the measurement object and the reference light reflected from the reference surface are overlapped to detect interference fringes generated by the optical path difference. Then, the displacement of the object to be measured is calculated based on the phase of the interference fringes that changes according to the displacement of the object to be measured.
For example, when the measurement light is irradiated perpendicularly to the object to be measured, the fringe spacing of the generated interference fringes is half the wavelength of the measurement light. When a frequency-stabilized He-Ne laser light source having a wavelength of 633 nm is used as the light source, the interference fringe interval is 316.5 nm in principle, but the detected interference fringe signal is inserted into the interpolation means (interpolator). Thus, the displacement of the stage or the like can be measured with an accuracy of nanometers by executing the interpolation process of 317 divisions or more.
特許文献1の平面ステージ装置のように、ステージの位置決めを行う際、装置の電源を落とす前と、装置の電源を再投入した後とで、ステージ位置の再現性を確保するためにステージ自体の原点位置を把握したい場合がある。
しかし、前述のレーザ干渉計では、測定光をステージに照射するセンサヘッドに対するステージの相対的な変位を測定できるが、ステージの絶対的な位置(原点位置など)を測定できない。
そのため、特許文献1の平面ステージ装置では、レーザ干渉計とは別に、ステージを検出する光学的なスイッチが設けられ、このスイッチにて検出されたステージ位置がレーザ干渉計による測定の原点として使用される。
As in the flat stage apparatus of Patent Document 1, when positioning the stage, before the apparatus is turned off and after the apparatus is turned on again, the stage itself is reproducible to ensure the reproducibility of the stage position. Sometimes you want to know the origin position.
However, the above-described laser interferometer can measure the relative displacement of the stage with respect to the sensor head that irradiates the stage with measurement light, but cannot measure the absolute position of the stage (such as the origin position).
Therefore, in the flat stage device of Patent Document 1, an optical switch for detecting the stage is provided separately from the laser interferometer, and the stage position detected by this switch is used as the origin of measurement by the laser interferometer. The
しかしながら、前述の平面ステージ装置では、光学的なスイッチが、レーザ干渉計の測定光との干渉を避けるため測定光の光軸上ではない位置に配設されていることから、スイッチによるステージ位置の原点位置には、アッベ誤差が含まれてしまう。このため、ステージを高精度に位置決めすることが難しい。
このような問題は、平面ステージ装置におけるステージの位置決めの際の原点位置の設定に限らず、レーザ干渉計を使用して被測定物である加工部品の表面形状を測定する際のセンサヘッドから測定箇所までの距離の測定や、光学顕微鏡を使用して被測定物を観察する際の測定箇所までの距離の測定などにおいても、同様に生じるものである。
すなわち、測定光または照明を被測定物に照射して、その反射光により被測定物の位置を測定、または、被測定物の表面形状を測定もしくは観察する際に、反射光の光軸に沿った被測定物までの距離を従来の方法で測定すると、測定値にアッベ誤差が含まれてしまうという共通した課題があった。
However, in the above-described planar stage apparatus, the optical switch is disposed at a position not on the optical axis of the measurement light in order to avoid interference with the measurement light of the laser interferometer. The origin position includes an Abbe error. For this reason, it is difficult to position the stage with high accuracy.
Such problems are not limited to the setting of the origin position when positioning the stage in a flat stage device, but are measured from the sensor head when measuring the surface shape of the workpiece being measured using a laser interferometer. The same occurs in the measurement of the distance to a place, the measurement of the distance to the measurement place when observing the object to be measured using an optical microscope, and the like.
That is, when the object to be measured is irradiated with measurement light or illumination, the position of the object to be measured is measured by the reflected light, or the surface shape of the object to be measured is measured or observed along the optical axis of the reflected light. When the distance to the measured object is measured by the conventional method, there is a common problem that the Abbe error is included in the measured value.
本発明の目的は、光軸上に置かれた被測定物までの当該光軸に沿った距離を高精度に測定できる距離測定装置、および、これを備えた光学干渉計、光学顕微鏡を提供することである。 An object of the present invention is to provide a distance measuring device capable of measuring a distance along the optical axis to a measurement object placed on the optical axis with high accuracy, and an optical interferometer and an optical microscope provided with the distance measuring device. That is.
本発明の距離測定装置は、光軸上に置かれた導電性の被測定物までの当該光軸に沿った距離を測定する距離測定装置であって、前記被測定物に対して所定寸法だけ離れた前記光軸上の位置に設けられた透明電極と、前記透明電極と前記被測定物との間の静電容量を検出する静電容量検出手段とを備え、検出した前記静電容量に基づいて前記透明電極と前記被測定物との間の前記光軸に沿った距離を算出することを特徴とする。 The distance measuring device of the present invention is a distance measuring device that measures the distance along the optical axis to a conductive object to be measured placed on the optical axis, and is a predetermined dimension with respect to the object to be measured. A transparent electrode provided at a position on the optical axis far away; and a capacitance detecting means for detecting a capacitance between the transparent electrode and the object to be measured. Based on this, a distance along the optical axis between the transparent electrode and the object to be measured is calculated.
この構成によれば、測定光または照明を被測定物に照射して、その反射光により被測定物の位置を測定、または、被測定物の表面形状を測定もしくは観察する際に、被測定物からの反射光の光軸上に透明電極が設けられるので、当該光軸に沿った被測定物までの距離を高精度に測定することができる。従来は、反射光との干渉を避けるため、光軸上ではない位置にスイッチを配設して、スイッチが検出する被測定物の位置を被測定物の原点位置として被測定物までの距離を測定していたが、スイッチが光軸上にないため、測定値にアッベ誤差が含まれてしまうという問題があった。これに対して本発明では、透明電極を光軸上に配設するので、透明電極と反射光との干渉が生じず、かつ、透明電極にて測定される被測定箇所を被測定物からの反射光の生じる位置に一致させることができる。従って、透明電極によって光軸に沿った距離を直接測定でき、アッベ誤差を含まない高精度な測定が可能となる。 According to this configuration, when the object to be measured is irradiated with measurement light or illumination, the position of the object to be measured is measured by the reflected light, or the surface shape of the object to be measured is measured or observed. Since the transparent electrode is provided on the optical axis of the reflected light from, the distance to the object to be measured along the optical axis can be measured with high accuracy. Conventionally, in order to avoid interference with reflected light, a switch is provided at a position not on the optical axis, and the position of the measured object detected by the switch is set as the origin position of the measured object, and the distance to the measured object is set. Although it was measured, there was a problem that the Abbe error was included in the measured value because the switch was not on the optical axis. On the other hand, in the present invention, since the transparent electrode is disposed on the optical axis, interference between the transparent electrode and the reflected light does not occur, and the measured location measured by the transparent electrode is separated from the measured object. It can be matched with the position where the reflected light is generated. Therefore, the distance along the optical axis can be directly measured by the transparent electrode, and high-accuracy measurement without Abbe error is possible.
本発明の光学干渉計は、前記距離測定装置を備えたことを特徴とする。
ここで、光学干渉計としては、例えば、被測定物の表面を測定して、測定光の光軸に沿った被測定物の表面までの距離、または、被測定物の表面形状を測定する光学干渉計とすることができる。前者には、例えば所定方向に移動可能に設けられたステージの変位を測定する変位測定装置などが含まれ、後者には、例えば回路基板のパターンのような微細な凹凸などを有する表面性状を測定する表面性状測定装置などが含まれる。
An optical interferometer according to the present invention includes the distance measuring device.
Here, as the optical interferometer, for example, an optical that measures the surface of the object to be measured and measures the distance to the surface of the object to be measured along the optical axis of the measurement light or the surface shape of the object to be measured. It can be an interferometer. The former includes, for example, a displacement measuring device that measures the displacement of a stage that is movably provided in a predetermined direction, and the latter measures surface properties having fine irregularities such as a circuit board pattern. Such as a surface texture measuring device.
この構成によれば、被測定物を光学干渉計にて測定する際に、従来の光学干渉計では被測定物までの絶対的な距離を測定することができなかったが、光学干渉計の測定光の光軸上に配設された透明電極と、透明電極と被測定物との間の静電容量を検出する静電容量検出手段とを備えているので、被測定物までの絶対的な距離を高精度に測定することができる。 According to this configuration, when measuring an object to be measured with an optical interferometer, the conventional optical interferometer could not measure the absolute distance to the object to be measured. Since it is provided with a transparent electrode disposed on the optical axis of light, and a capacitance detecting means for detecting a capacitance between the transparent electrode and the measured object, an absolute distance to the measured object is provided. The distance can be measured with high accuracy.
本発明の光学顕微鏡は、前記距離測定装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、被測定物を光学顕微鏡にて測定する際に、光学顕微鏡の対物レンズの光軸上に配設された透明電極と、透明電極と被測定物との間の静電容量を検出する静電容量検出手段とを備えているので、被測定物を目視しながら、被測定物までの絶対的な距離を高精度に測定することができる。
The optical microscope of the present invention includes the distance measuring device.
According to this configuration, when the object to be measured is measured with an optical microscope, the capacitance between the transparent electrode disposed on the optical axis of the objective lens of the optical microscope and the object to be measured is measured. Therefore, the absolute distance to the object to be measured can be measured with high accuracy while observing the object to be measured.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は、本実施形態の光学干渉計としてのマイケルソン型のレーザ干渉計1の全体構成を示す模式図である。
レーザ干渉計1は、例えば、テーブル装置における移動自在に設けられたテーブルの変位を測定する変位測定装置として使用できる。なお、以降ではテーブルなどの被測定物2の変位を測定する場合について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a Michelson type laser interferometer 1 as an optical interferometer of the present embodiment.
The laser interferometer 1 can be used, for example, as a displacement measuring device that measures the displacement of a table that is movably provided in the table device. Hereinafter, a case where the displacement of the
[レーザ干渉計の全体構成]
レーザ干渉計1は、レーザ光を発生する光源部3と、被測定物2に対向配置された測定部として、光源部3から供給されたレーザ光に基づいて被測定物2に測定光L1を照射し、被測定物2を反射した測定光L1を受光するセンサヘッド部4と、センサヘッド部4から出力される信号を処理する信号処理部5とを備えている。なお、被測定物2は、導電性の材料から形成されたものとする。
[Overall configuration of laser interferometer]
The laser interferometer 1 uses a measurement light L 1 as an object to be measured 2 based on the laser light supplied from the
光源部3は、レーザ光を発生するレーザ光源31と、レーザ光を集光するレンズ32と、集光されたレーザ光の偏波面を一定の方向に保ちながら伝搬する偏波面保存ファイバ33とを備える。この偏波面保存ファイバ33は、センサヘッド部4に接続されている。
The
センサヘッド部4は、入射されたレーザ光を平行光L0にするコリメータレンズ41と、この平行光L0を測定光L1および参照光L2に分割する偏光ビームスプリッタ42と、分割された測定光L1の光軸上に配置される第1のλ/4板43および透明電極44と、分割された参照光L2の光軸上に配置される第2のλ/4板45および参照鏡46と、偏光ビームスプリッタ42に対して参照鏡46とは反対側に配置される偏光板47および位相検出部48とを備える。
The sensor head unit 4 is divided into a
偏光ビームスプリッタ42で分割された測定光L1は、偏光ビームスプリッタ42を直進する。平行光L0および測定光L1の光軸に沿って、コリメータレンズ41、偏光ビームスプリッタ42、第1のλ/4板43、透明電極44が順番に直線状に配置される。ここで、第1のλ/4板43および透明電極44は測定光L1を透過する。また、透明電極44は、センサヘッド部4の外周に固定されており、かつ、被測定物2に対して距離Dの位置に対向配置されている。また、透明電極44および第1のλ/4板43は、被測定物2を反射した測定光L1を再び透過する。偏光ビームスプリッタ42は、被測定物2からの測定光L1を偏光板47に向かって反射するようになっている。
The measurement light L 1 split by the
透明電極44は、透明なガラス基板上に例えばインジウム錫酸化物の薄膜を成膜することにより製造された円盤状の電極であり、可視光に対して透明かつ導電性を有する電極である。この透明電極44は、測定光L1の光軸に直交する電極面を有する。透明電極44と被測定物2との間には、距離Dに応じた静電容量が生じるようになっている。なお、透明電極44は、信号処理部5と電気的に接続されている。
The
一方、偏光ビームスプリッタ42で分割された参照光L2は、偏光ビームスプリッタ42で測定光L1に対して直角方向に反射される。この参照光L2の光軸に沿って、参照鏡46、第2のλ/4板45、偏光ビームスプリッタ42、偏光板47、位相検出部48が順番に直線状に配置されている。
第2のλ/4板45は、偏光ビームスプリッタ42からの参照光L2を透過し、さらに、参照鏡46を反射した参照光L2を再び透過する。偏光ビームスプリッタ42は、参照鏡46からの参照光L2を偏光板47に向かって直進させるようになっている。
On the other hand, the reference light L 2 divided by the
Second lambda / 4
偏光板47は、測定光L1および参照光L2を透過し、互いに干渉させて干渉光L3を発生する。
位相検出部48は、干渉光L3を受光するとともに、被測定物2の変位に応じて変化するリサージュ信号S1(90°位相差の2相正弦波信号)を信号処理部5に出力するようになっている。
The
The
信号処理部5は、位相検出部48からのリサージュ信号S1が入力されるインターポレータ51と、透明電極44および被測定物2の間に発生する静電容量Cm(図2参照)を検出して原点信号S2を出力する信号処理回路52と、これらのリサージュ信号S1および原点信号S2が入力されるカウンタ53とを備える。
インターポレータ51は、リサージュ信号S1を内挿して、被測定物2の変位に応じて変化する90°位相差の2相矩形波信号S3をカウンタ53に出力する。
The
The
[信号処理回路の構成]
図2は、静電容量検出手段としての信号処理回路52の構成を示すブロック図である。
信号処理回路52は、通常の静電容量変位計の信号処理回路にパルス状の原点信号S2を発生させる機能が追加された構成である。すなわち、信号処理回路52は、検出した静電容量Cmが設定された閾値を通過するとカウンタ53に向かって原点信号S2を出力する機能を有する。
具体的には、図2に示すように、信号処理回路52は、振幅V0が一定である正弦波状電圧を発生する正弦波信号発信器521と、正弦波信号発信器521および透明電極44の間に直列接続された静電容量Crのコンデンサ522と、検出した静電容量Cmおよびコンデンサ522の静電容量Crで分圧された電圧の振幅Vmを検出する振幅検出手段としてのRMS−DC変換回路523と、可変電圧Vrを発生する可変基準電圧源524と、振幅Vmおよび可変電圧Vrが印加され2つの値の一致、不一致を検出するコンパレータ525と、コンパレータ525の出力の変化を検出し、検出信号を原点信号S2としてカウンタ53に出力する立上り立下り検出回路526とを備える。ここで、RMS−DC変換回路523には、市販のICチップ AD637(Analog Device社製)を採用できる。
[Configuration of signal processing circuit]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
The
Specifically, as shown in FIG. 2, the
図1にてカウンタ53は、インターポレータ51からの2相矩形波信号S3をカウントするとともに、このカウント値を演算処理して被測定物2の変位を算出する。さらに、カウンタ53は、原点信号S2が入力されるタイミングでカウント値をリセットし、被測定物2の原点位置を検出するようになっている。
In FIG. 1, the
なお、本実施形態において、レーザ干渉計1の測定光L1の光軸上に配置された透明電極44と、透明電極44および被測定物2の間の静電容量を検出する静電容量検出手段としての信号処理回路52とによって、被測定物2および透明電極44の間の測定光L1の光軸に沿った距離Dを測定する本発明の距離測定装置が構成される。
In the present embodiment, the
[被測定物の変位の測定方法]
次に、レーザ干渉計1を用いた被測定物2の変位の測定方法を説明する。
図1にて、レーザ光源31から射出したレーザ光は、レンズ32、偏波面保存ファイバ33を介してセンサヘッド部4に入射する。センサヘッド部4に入射したレーザ光は、コリメータレンズ41によって平行光L0にされ、偏光ビームスプリッタ42に入射する。平行光L0は、偏光ビームスプリッタ42によって測定光L1および参照光L2に分割される。
[Measurement method of displacement of measured object]
Next, a method for measuring the displacement of the
In FIG. 1, the laser light emitted from the
測定光L1は、第1のλ/4板43および透明電極44を透過して被測定物2を照射する。被測定物2で反射された測定光L1は、再び透明電極44および第1のλ/4板43を透過し、偏光ビームスプリッタ42で反射されて偏光板47に入射する。一方、参照光L2は、第2のλ/4板45を透過して参照鏡46に入射し、参照鏡46で反射される。反射された参照光L2は、再び第2のλ/4板45、偏光ビームスプリッタ42を透過して偏光板47に入射する。そして、偏光板47に入射した測定光L1および参照光L2は、偏光板47を透過することで干渉光L3となる。干渉光L3は、位相検出部48で受光される。
The measurement light L 1 passes through the first λ / 4
位相検出部48において、被測定物2の変位に応じて変化するリサージュ信号S1が出力される。リサージュ信号S1はインターポレータ51で内挿されて、被測定物2の変位に応じて変化する90°位相差の2相矩形波信号S3となる。この2相矩形波信号S3は、カウンタ53でカウントされる。カウント値は、被測定物2の変位に比例して変化するので、このカウンタ値を演算処理することで被測定物2の変位を算出できる。
In the
[被測定物の変位の測定方法]
次に、被測定物2の原点位置の検出方法を説明する。
図2にて、正弦波信号発信器521により振幅一定(V0)の正弦波状電圧をコンデンサ522および透明電極44に印加する。透明電極44と被測定物2との間の静電容量Cmは、距離Dに応じて変化するので、静電容量Cmとコンデンサ522の静電容量Crとで分圧された電圧の振幅Vmも距離Dに応じて変化することになる。そして、分圧された電圧の振幅VmをRMS−DC変換回路523により検出する。
振幅Vmは以下の式(1)によって表される。
[Measurement method of displacement of measured object]
Next, a method for detecting the origin position of the
In FIG. 2, a sinusoidal voltage having a constant amplitude (V 0 ) is applied to the
The amplitude Vm is expressed by the following equation (1).
ここで、εrは空気の比誘電率、ε0は真空中の誘電率、Sは透明電極44における被測定物2と対向する部分の面積である。
距離Dと振幅Vmとの関係を図3に示す。図3にて、被測定物2が原点位置にある状態での距離をD0とすると、距離D0に対応する振幅Vmの値は、一義的に決定される。
Here, ε r is the relative dielectric constant of air, ε 0 is the dielectric constant in vacuum, and S is the area of the
FIG. 3 shows the relationship between the distance D and the amplitude Vm. In Figure 3, when the distance in a state where the
さらに、コンパレータ525に振幅Vmと可変基準電圧源524を用いて発生させた可変電圧Vrとを印加する。ここで、可変電圧Vrが図3に示す距離D0に対応する振幅Vmの値となるように可変電圧Vrを設定することで、原点位置における距離D0に対応する電圧Vrを閾値としてコンパレータ525の出力を変化させることができる。つまり距離Dが任意の原点位置における距離D0より大きいときと小さいときでコンパレータ525の出力を変化させることができる。コンパレータ525の出力の変化は、立上り立下り検出回路526を用いて検出され、パルス状の原点信号S2が発生され、カウンタ53に印加される。カウンタ53は、原点信号S2が入力されると、そのタイミングでカウント値をリセットする。
以上のようにして、信号処理回路52は、透明電極44と被測定物2との距離Dが原点位置に対応する距離D0になった瞬間にパルス状の原点信号S2を発生し、被測定物2の原点位置を検出することができる。
Further, the amplitude Vm and the variable voltage Vr generated using the variable
As described above, the
本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
(1)測定光L1を被測定物2に照射して、被測定物2を反射する測定光L1により被測定物2の変位を測定する際に、被測定物2からの測定光L1の光軸上に透明電極44が設けられているので、測定光L1の光軸に沿った透明電極44から被測定物2までの距離Dを高精度に測定することができる。従来は、被測定物2からの測定光L1との干渉を避けるため、測定光L1の光軸上ではない位置にスイッチを配設して、スイッチが検出する被測定物2の位置を原点位置として被測定物2までの絶対的な距離を測定していたが、スイッチが光軸上にないため、測定値にアッベ誤差が含まれてしまうという問題があった。これに対して本実施形態では、透明電極44を測定光L1の光軸上に配設するので、透明電極44と測定光L1との干渉が生じず、かつ、透明電極44にて距離が測定される被測定物2の被測定箇所を測定光L1の反射する位置に一致させることができる。従って、透明電極44によって測定光L1の光軸に沿った距離Dを直接測定でき、被測定物2の原点位置を高精度に測定できる。
According to this embodiment, the following effects can be achieved.
(1) When the measurement light L 1 is applied to the
(2)静電容量Cmを検出する信号処理回路52を備えているので、信号処理回路52を0〜10マイクロメートル程度の測定範囲に設定することにより、透明電極44および被測定物2の距離Dを10ナノメートル単位の精度で検出することができ、被測定物2の原点位置を10ナノメートル単位の精度で測定できる。
(2) Since the
(3)レーザ光源31として例えば波長633nmの周波数安定化He-Neレーザ光源を用いて、インターポレータ51にてリサージュ信号S1に対して317分割以上の内挿を行えば、被測定物2の変位をナノメートル単位の精度で測定できる。
(3) using a frequency-stabilized He-Ne laser light source as a laser light source 31 a wavelength 633 nm, by performing the interpolation of the 317 or more divisions with respect Lissajous signals S 1 at the
[本実施形態の変形例]
また、本実施形態のレーザ干渉計は、加工部品の表面性状を測定する表面性状測定装置として使用してもよい。例えば、レーザ干渉計を用いて回路基板の金属パターンのような微細な凹凸などを有する加工部品の表面形状の測定の際にも本実施形態のレーザ干渉計を適用できる。すなわち、レーザ干渉計のセンサヘッドから照射される測定光の光軸上に透明電極を配置して、表面形状を測定しながら、その被測定箇所までの距離を測定する。
このような構成の表面性状測定装置であれば、測定光を被測定物に照射して、その反射光により被測定物の表面形状を測定する際に、被測定物からの測定光の光軸上に透明電極が設けられるので、測定光の光軸に沿った被測定物までの距離を高精度に測定することができる。従って、透明電極にて測定される被測定物の被測定箇所と、レーザ干渉計による被測定物の被測定箇所とを一致させることができる。従って、レーザ干渉計によって測定される被測定箇所までの絶対的な距離を高精度に測定することができる。
[Modification of this embodiment]
Further, the laser interferometer of the present embodiment may be used as a surface texture measuring device that measures the surface texture of a processed part. For example, the laser interferometer of this embodiment can be applied to the measurement of the surface shape of a processed part having fine irregularities such as a metal pattern of a circuit board using a laser interferometer. That is, a transparent electrode is disposed on the optical axis of the measurement light emitted from the sensor head of the laser interferometer, and the distance to the measurement location is measured while measuring the surface shape.
In the case of the surface texture measuring apparatus having such a configuration, when the measurement light is irradiated to the measurement object and the surface shape of the measurement object is measured by the reflected light, the optical axis of the measurement light from the measurement object Since the transparent electrode is provided on the top, the distance to the object to be measured along the optical axis of the measurement light can be measured with high accuracy. Therefore, the measurement location of the measurement object measured by the transparent electrode can coincide with the measurement location of the measurement object by the laser interferometer. Therefore, the absolute distance to the measurement location measured by the laser interferometer can be measured with high accuracy.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る距離測定装置を備えた光学顕微鏡1Aについて図面に基づいて説明する。
図4は、光学顕微鏡1Aの全体構成を示す側面図である。図5は、図4に示す光学顕微鏡1Aの部分拡大図である。
光学顕微鏡1Aは、通常の光学顕微鏡において、対物レンズ61と試料2Aとの間に透明電極62を配置することで、対物レンズ61を通して観察される試料2Aの被測定箇所から透明電極62までの距離D1を(図5)を測定する機能を備えたものである。ここで、本発明の被測定物としての試料2Aは導電性の物質からなるものとする。
[Second Embodiment]
Next, an
FIG. 4 is a side view showing the overall configuration of the
The
図4にて光学顕微鏡1Aは、側面L字型に形成されたフレーム63と、このフレーム63の上部に昇降自在に支持された観察ヘッド64と、フレーム63の下部において対物レンズ61の光軸に直交する2方向に移動自在に支持され、かつ、試料2Aが載置可能とされるテーブル65とを備える。
観察ヘッド64には、対物レンズ61および接眼レンズ66を有する観察光学系が形成されている。また、フレーム63には、透明なガラス基板67に薄膜状に形成された透明電極62が、支持アーム68を介して観察ヘッド64の移動方向に沿って昇降自在に支持されている。また、透明電極62は、対物レンズ61の光軸上に配設されている。
図示を省略するが、透明電極62には前記実施形態と同様に、試料2Aとの間の静電容量を検出する静電容量検出手段としての信号処理回路が電気的に接続されている。
In FIG. 4, the optical microscope 1 </ b> A includes a
In the
Although not shown, the
このような本実施形態によれば、自然光あるいは照明を被測定物である試料2Aに照射して、その反射光により試料2Aの表面形状を観察する際、試料2Aの被測定箇所を接眼レンズ66にて目視しながら、対物レンズ61の光軸上に設けられた透明電極62によって被測定箇所までの距離を高精度に測定できる。また、テーブル65を操作して試料2Aの表面を走査させながら、被測定箇所までの距離を連続的に測定することもできる。
According to the present embodiment, when the
[本発明の変形例]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[Modification of the present invention]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
前記実施形態では、光学干渉計として、マイケルソン型のレーザ干渉計の場合を説明したが、これに限られない。すなわち、光学干渉計としては、被測定物に測定光を照射してその反射光と参照光との干渉縞から被測定物の位置または表面形状を測定するものであればよく、例えば、フィゾー型干渉計あるいは斜入射型干渉計などであってもよい。
本発明の距離測定装置は、レーザ干渉計や光学顕微鏡に限らず、例えば、測長器、ステージ装置、形状測定装置などにも適用できる。
In the above-described embodiment, the case of a Michelson type laser interferometer has been described as the optical interferometer. However, the present invention is not limited to this. In other words, any optical interferometer may be used as long as it irradiates the measurement object with measurement light and measures the position or surface shape of the measurement object from the interference fringes between the reflected light and the reference light. An interferometer or a grazing incidence interferometer may be used.
The distance measuring device of the present invention is not limited to a laser interferometer and an optical microscope, and can be applied to, for example, a length measuring device, a stage device, a shape measuring device, and the like.
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質等を限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質等の限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
In addition, the best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed above, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described with particular reference to certain specific embodiments, but without departing from the spirit and scope of the invention, Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of material, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limited to the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such is included in this invention.
本発明は、レーザ干渉計、測長器、ステージ装置、表面形状測定装置などに利用することができる。 The present invention can be used for laser interferometers, length measuring devices, stage devices, surface shape measuring devices, and the like.
1…レーザ干渉計(光学干渉計)
1A…光学顕微鏡
2…被測定物
2A…試料(被測定物)
44,62…透明電極
52…信号処理回路(静電容量検出手段)。
1 ... Laser interferometer (optical interferometer)
1A ...
44, 62 ...
Claims (3)
前記被測定物に対して所定寸法だけ離れた前記光軸上の位置に設けられた透明電極と、
前記透明電極と前記被測定物との間の静電容量を検出する静電容量検出手段とを備え、
検出した前記静電容量に基づいて前記透明電極と前記被測定物との間の前記光軸に沿った距離を算出することを特徴とする距離測定装置。 A distance measuring device for measuring a distance along the optical axis to a conductive object to be measured placed on the optical axis,
A transparent electrode provided at a position on the optical axis that is a predetermined dimension away from the object to be measured;
A capacitance detecting means for detecting a capacitance between the transparent electrode and the object to be measured;
A distance measuring apparatus that calculates a distance along the optical axis between the transparent electrode and the object to be measured based on the detected capacitance.
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JP2008142845A JP2009288159A (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Distance measuring device, and optical interferometer and optical microscope equipped with this |
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KR101642952B1 (en) | 2015-11-11 | 2016-07-26 | 한국과학기술원 | Graphical length measuring apparatus using two-color interferometer |
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