JP2009300267A - 形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光に対する測定対象物毎の反射率が異なることにも関らずに、三次元形状を計測することができる形状測定装置を提供する。
【解決手段】 形状測定装置は、第1波長帯域の光と該第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光を射出する光射出手段と、第1波長帯域の光に対する反射率と第2波長帯域の光に対する反射率が異なる参照面を有する参照ミラーと、第1波長帯域及び第2波長帯域の光を測定対象物に照射する測定光と参照面に照射する参照光とに分割すると共に、参照面で反射した参照光と測定対象物で反射した測定光を合成して合成光とする光分割合成部材と、合成光により形成される干渉縞画像を撮像する撮像部と、干渉縞画像を解析して測定対象物の形状を算出する形状算出部とを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 形状測定装置は、第1波長帯域の光と該第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光を射出する光射出手段と、第1波長帯域の光に対する反射率と第2波長帯域の光に対する反射率が異なる参照面を有する参照ミラーと、第1波長帯域及び第2波長帯域の光を測定対象物に照射する測定光と参照面に照射する参照光とに分割すると共に、参照面で反射した参照光と測定対象物で反射した測定光を合成して合成光とする光分割合成部材と、合成光により形成される干渉縞画像を撮像する撮像部と、干渉縞画像を解析して測定対象物の形状を算出する形状算出部とを備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、測定対象物の三次元表面形状を非接触で計測する形状測定装置に関し、特にその光学系に関する。
従来、光学鏡面やレンズのようなガラス面、金属又はセラミックス製部材の表面、又はコーティング面等の測定対象物の三次元表面形状を測定する形状測定装置として、マイケルソン型干渉計、フィゾー型干渉計、又はミラウ型干渉計がある。それらの干渉計において、光源から出た光はビームスプリッタで二つの光に分割される。その一方の光が測定対象物に照射されて、測定対象物により反射される。他方の光が参照ミラーに照射されて、参照ミラーにより反射される。測定対象物により反射された光と参照ミラーにより反射された光とが合成されて、干渉縞が生成する。当該干渉縞のコントラストを解析して測定対象物の表面形状に関するデータを生成することができる。それによって、測定対象物の三次元表面形状を計測することができる。
特許2679876号公報
しかしながら、測定対象物毎に異なる波長の光に対して異なる反射率を有する。そのため、一定する光源を照射する従来の干渉計を使用して、測定対象物の形状を測定する時、測定対象物毎によってその反射率が極端に高い場合もあり、極端に低い場合もある。当該光源に対する参照ミラーの反射率が一定する限り、測定対象物の反射率が異なるため、いつも良好なコントラストを形成することができなくなる。従って、解析に必要する十分な干渉縞を得ることができない。更に、測定対象物の三次元形状を精度高く計測することができなくなる。
本発明は、光に対する測定対象物毎の反射率が異なるにも関わらず、良好なコントラストの干渉縞を生成することができる形状測定装置を提供することにその目的がある。
本発明は、上記の問題に試みて、第一の観点による形状測定装置は、第1波長帯域の光と該第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光とを射出する光射出手段と、第1波長帯域の光に対する反射率と第2波長帯域の光に対する反射率が異なる参照面を有する参照ミラーと、第1波長帯域及び第2波長帯域の光を測定対象物に照射する測定光と参照面に照射する参照光とに分割すると共に、参照面で反射した参照光と測定対象物で反射した測定光を合成して合成光とする光分割合成部材と、合成光により形成される干渉縞画像を撮像する撮像部と、干渉縞画像を解析して測定対象物の形状を算出する形状算出部とを備える。
第二の観点による形状測定装置は、第1波長帯域の光と該第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光とを射出する光射出手段と、参照面を有する参照ミラーと、第1波長帯域及び第2波長帯域の光を測定対象物に照射する測定光と参照面に照射する参照光とに分割すると共に、参照面で反射した参照光と測定対象物で反射した測定光を合成して合成光とする光分割合成部材と、参照ミラーと光分割合成部材との間に配置され、第1波長帯域の光に対する反射率と第2波長帯域の光に対する透過率とを変える透過率可変フィルターと、合成光により形成される干渉縞画像を撮像する撮像部と、干渉縞画像を解析して測定対象物の形状を算出する形状算出部とを備える。
本発明に係る形状測定装置によれば、二つの異なる光源を設置し、更に当該二つの光源に対して、異なる反射率を有する参照ミラー又は透過率可変フィルターを設置することにより、光に対する測定対象物の反射率に従って、光学系の光源及び参照面の反射率を選択することができる。従って、測定対象物毎の反射率に関わらずに、いつも十分なコントラストの干渉縞を生成することができる。従って、一回のデータ取得で漏れなく三次元形状を算出することができる。
以下に、本発明に係る実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明において形状測定装置としては、マイケルソン型干渉計、フィゾー型干渉計、又はミラウ型干渉計がある。測定対象物としては、平面、球面、円筒面、非球面、曲面のようなものの三次元表面形状を測定する必要があるものである。例えば、光学系レンズ、光通信用レンズ、各種のガラス、金属、プラスチック又はセラミックスから製造された部材、又は各種コーティング面等がある。
<実施形態1>
図1は、実施形態1に係る第一形状測定装置100の構成を示す図である。実施形態1に係る第一形状測定装置100は、垂直走査型干渉方式(VSI)を採用したマイケルソン型干渉計である。
図1は、実施形態1に係る第一形状測定装置100の構成を示す図である。実施形態1に係る第一形状測定装置100は、垂直走査型干渉方式(VSI)を採用したマイケルソン型干渉計である。
図1に示したように、第一測定装置100は、光射出部10と、対物レンズ部20と、結像レンズ30と、撮像部40と、駆動機構50と、制御部60とを備える。なお、第一形状測定装置100は、測定対象物Wを載置するためのステージSと測定対象物Wの表面形状を表示するための形状再生部70とを備える。
<光射出部10>
光射出部10は、第一光源11と、第一光源11から射出した光を平行光束に変換するための第一コリメータレンズ13と、第一光源11と異なる波長帯域を有する第二光源12と、第二光源12から射出した光を平行光束に変換するための第二コリメータレンズ14と、特定の波長の光を反射しその他の波長の光を透過するダイクロイックミラー15とを備える。
光射出部10は、第一光源11と、第一光源11から射出した光を平行光束に変換するための第一コリメータレンズ13と、第一光源11と異なる波長帯域を有する第二光源12と、第二光源12から射出した光を平行光束に変換するための第二コリメータレンズ14と、特定の波長の光を反射しその他の波長の光を透過するダイクロイックミラー15とを備える。
第一光源11及び第二光源12として、ブロードなスペクトルを示す準単色光源が、VSI方式を採用したマイケルソン型干渉計に最適である。その他にも、白色光の光源を使用することもできる。白色光の光源として、ハロゲンランプや、メタルハライドランプ等のHIDランプ、水銀ランプ等のアーク放電管、発光ダイオード等が利用できる。なお、発光ダイオードの場合、シャープなスペクトルであるので、プロードなスペクトルに変換するように、蛍光体のような波長変換物質を組み合わせることが好ましい。
ダイクロイックミラー15は、第一光源11からの一部分の光を透過し、第二光源12から射出した光の中で第一光源11からの透過光と異なる波長帯域を有する光を反射する。これにより、対物レンズ部20に、第一光源11からの第一光とこれと異なる波長帯域を有する第二光源12からの第二光が同時に照射される。
<対物レンズ部20>
対物レンズ部20は、ビームスプリッタ21と、参照ミラー22と、第一対物レンズ23と、第二対物レンズ24とを備える。参照ミラー22の反射面に、第一光源11からの第一光と第二光源12からの第二光とに対して異なる反射率を有する反射膜221が形成されている。
対物レンズ部20は、ビームスプリッタ21と、参照ミラー22と、第一対物レンズ23と、第二対物レンズ24とを備える。参照ミラー22の反射面に、第一光源11からの第一光と第二光源12からの第二光とに対して異なる反射率を有する反射膜221が形成されている。
第一光源11からの第一光は、ビームスプリッタ21で参照ミラー22の方向に入射する第一参照光と測定対象物Wの方向に入射する第一測定光とに分割される。
第一参照光は、第二対物レンズ24を介して参照ミラー22に入射されて、参照ミラー22の反射膜221により反射される。参照ミラー22から反射された第一参照光は、第二対物レンズ24により平行光になってビームスプリッタ21に戻る。
第一参照光は、第二対物レンズ24を介して参照ミラー22に入射されて、参照ミラー22の反射膜221により反射される。参照ミラー22から反射された第一参照光は、第二対物レンズ24により平行光になってビームスプリッタ21に戻る。
第一測定光は、第一対物レンズ23を介して、表面形状を測定しようとする測定対象物Wに入射されて、再び測定対象物Wにより反射される。測定対象物Wから反射された第一測定光は、第一対物レンズ23により平行光になってビームスプリッタ21に戻る。
ビームスプリッタ21で、測定対象物Wからの第一反射光と参照ミラー22の参照面221からの第一反射光とが干渉されて、第一干渉縞が生成される。
ビームスプリッタ21で、測定対象物Wからの第一反射光と参照ミラー22の参照面221からの第一反射光とが干渉されて、第一干渉縞が生成される。
同じように、第二光源12からの第二光は、ビームスプリッタ21で参照ミラー22の方向に入射する第二参照光と測定対象物Wの方向に入射する第二測定光とに分割される。
第二参照光と第二測定光は、夫々に第二対物レンズ24と第一対物レンズ23を介して、参照ミラー22の参照面221と測定対象物Wに入射/反射され、夫々に反射された第二参照光と第二測定光とがビームスプリッタ21で干渉されて、第二干渉縞を生成する。
第二参照光と第二測定光は、夫々に第二対物レンズ24と第一対物レンズ23を介して、参照ミラー22の参照面221と測定対象物Wに入射/反射され、夫々に反射された第二参照光と第二測定光とがビームスプリッタ21で干渉されて、第二干渉縞を生成する。
この場合、第一光源11と第二光源12が同時に照射されるので、ビームスプリッタ21で二つの異なる干渉縞を同時に生成することができる。
<撮像部40>
生成された干渉縞は、結像レンズ30を介して撮像部40で結像される。撮像部40は、干渉縞の画像を撮像することができるCCDカメラである。CCDカメラの中に第一光源11に対応するカラーフィルターと第二光源12に対応するカラーフィルターとを有する。従って、第一干渉縞と第二干渉縞を分離して撮像することができる。なお、CCDカメラの他に、C―MOSのような画像センサ等も使用することができる。
生成された干渉縞は、結像レンズ30を介して撮像部40で結像される。撮像部40は、干渉縞の画像を撮像することができるCCDカメラである。CCDカメラの中に第一光源11に対応するカラーフィルターと第二光源12に対応するカラーフィルターとを有する。従って、第一干渉縞と第二干渉縞を分離して撮像することができる。なお、CCDカメラの他に、C―MOSのような画像センサ等も使用することができる。
<駆動機構50>
駆動機構50は、測定対象物Wを載置するステージSを図1のZ軸方向に移動させ、又は参照ミラー22を光軸方向に移動させ、又は両方を移動させて、分割された参照光と測定光との光路距離を一致するように調節する。また、駆動機構50は、対物レンズ部20を図1のZ軸方向に移動させてもよい。駆動機構50は、ステッピングモータ又はピエゾアクチュエータ等を使用することができる。
駆動機構50は、測定対象物Wを載置するステージSを図1のZ軸方向に移動させ、又は参照ミラー22を光軸方向に移動させ、又は両方を移動させて、分割された参照光と測定光との光路距離を一致するように調節する。また、駆動機構50は、対物レンズ部20を図1のZ軸方向に移動させてもよい。駆動機構50は、ステッピングモータ又はピエゾアクチュエータ等を使用することができる。
駆動機構50に、更に切り替えスイッチ等を設置して、ステージSの移動方式、参照ミラー22の移動方式、及び両方の移動方式から、ユーザーにより何れの移動方式を選択することができる。測定対象物W毎に、その物理的な厚さが異なるため、ステージSの移動方式により巨視的に調節した後、参照ミラー22の移動方式により、更に微視的に調節することにより、その光路距離をより高い精度に制御することができる。
<制御部60>
図2は、実施形態1に係る制御部60の電気的接続関係を示すブロック図である。図2に示したように、制御部60は、中央制御回路61(以下CPUと言う)と、形状計算回路62と、形状再生回路63と、光源制御回路64と、駆動制御回路65とを備える。
図2は、実施形態1に係る制御部60の電気的接続関係を示すブロック図である。図2に示したように、制御部60は、中央制御回路61(以下CPUと言う)と、形状計算回路62と、形状再生回路63と、光源制御回路64と、駆動制御回路65とを備える。
CPU61は、夫々に撮像部40、形状計算回路62、形状再生回路63、光源制御回路64、及び駆動制御回路65に電気的に接続されて、それらに対して総合的に制御する。
形状計算回路62は、撮像部40に電気的に接続されて、撮像部40により撮像された干渉縞の画像を解析して、干渉縞画像のコントラストを計算して、測定対象物Wの形状に関するデータを計算する。形状に関するデータを計算する方法として、干渉縞画像の画素毎のコントラストを計算して、所定値より大きいコントラストの干渉画像を選択して、選択されたコントラストからそのピーク位置を計算して、形状に関するデータを計算することができる。なお、CPU61に、所定値より小さいコントラストの干渉縞の光源強度を小さい方に調節する命令を送信する。
形状再生回路63は、形状計算回路62に電気的に接続されて、形状計算回路62から送信した形状に関するデータを受信して、当該データにより測定対象物Wの三次元形状を模擬的に生成する。その後、当該三次元形状の生成データを形状再生部70に送信して、形状再生部70でその形状を再生する。
光源制御回路64は、光射出部10に電気的に接続されて、CPU61からの光源強度の調節に係る命令に従って、第一光源11と第二光源12の強度を変調する。波長毎に強度を変調することで、各波長の干渉信号が飽和しないように適切な強度信号に調節することができる。
駆動制御回路65は、駆動機構50に電気的に接続されて、CPU61の命令に従って、駆動機構50の駆動量及び駆動方向について制御する。
形状再生部70は、形状再生回路63に電気的に接続されて、CPU61からの再生命令により、形状再生回路63からの三次元形状の生成データを受信して、当該三次元形状を再生する。形状再生部70は、液晶素子又はエレクトロルミネッセンス素子などからなる。
<反射膜221>
反射膜221は、第一光源11からの光と第二光源12からの光に対して異なる反射率を有するものであれば、特に限定はない。光吸収物を熔解したガラスあるいはフィルムのような光学膜を参照ミラーの反射面に粘着したり、又はクロムを参照ミラー22の反射面にコーティングしてクロムコーティンング膜を形成したりすることができる。
反射膜221は、第一光源11からの光と第二光源12からの光に対して異なる反射率を有するものであれば、特に限定はない。光吸収物を熔解したガラスあるいはフィルムのような光学膜を参照ミラーの反射面に粘着したり、又はクロムを参照ミラー22の反射面にコーティングしてクロムコーティンング膜を形成したりすることができる。
以下、異なる反射率を有する反射膜221を利用して、適切なコントラストの干渉縞を形成する方法に対して説明する。
ビームスプリッタ21で分割された測定光と参照光の比は、ビームスプリッタ21の反射透過率比に関する。ビームスプリッタ21の反射率をTRとし、透過率を1―TRとし、測定対象物Wの反射率をRMとし、参照ミラーの反射率をRRとすると、干渉縞のコントラストは、下記の数式(1)により計算することができる。
IC=2×√{RM×TR2×RR×(1−TR)2}/{RM×TR2+RR×(1−TR)2} 数式(1)
IC=2×√{RM×TR2×RR×(1−TR)2}/{RM×TR2+RR×(1−TR)2} 数式(1)
例えば、第一光源11から射出した光の波長帯域が350―400nm範囲にあり、第二光源12から射出した光の波長帯域が750―800nmであるように設定する。この場合、反射膜221として、第一光源11からの光に対して反射率が90%で、第二光源12からの光に対して反射率が4%になるクロムコーティング膜を設置する。測定対象物Wの反射率が0.05%である場合、第一光源11により生成した第一干渉縞のコントラストは0.07で十分に高くないが、第二光源12により生成した第二干渉縞のコントラストは0.31で、形状再生回路63が測定対象物Wの三次元形状を生成する許容範囲にある。
その後、干渉縞のコントラストが不十分である第一干渉縞を放棄して、コントラストが十分である第二干渉縞の画像を解析して、形状を計算することができる。その結果、形状の測定精度を高めることができる。且つ、一回で取得したデータにより漏れなく測定対象物Wの三次元形状を計測することができる。
形状測定装置100は、VSI方式を採用した干渉計であるが、位相シフト干渉方式(PSI)を採用したマイケルソン型干渉計でもよい。
形状測定装置100は、VSI方式を採用した干渉計であるが、位相シフト干渉方式(PSI)を採用したマイケルソン型干渉計でもよい。
<実施形態2>
図3は、実施形態2に係る第二形状測定装置200の構成を示す図である。図2において、第一形状測定装置100と同じ部材には同じ符号を付いている。以下、第一形状測定装置100と異なる部分だけを説明し、同じ部分の説明を省略する。
図3は、実施形態2に係る第二形状測定装置200の構成を示す図である。図2において、第一形状測定装置100と同じ部材には同じ符号を付いている。以下、第一形状測定装置100と異なる部分だけを説明し、同じ部分の説明を省略する。
第二形状測定装置200は、対物レンズ部20aの構成が第一形状測定装置100と異なっている。即ち、第二形状測定装置200は、第一光源11と第二光源12からの光に対する反射率が異なる反射膜221の代わりに、透過率変化フィルター222が設けられている。
透過率変化フィルター222は、第一光源11と第二光源12からの光に対して異なる透過率を有する。その結果、参照ミラー22aにより反射した第一光源の光と第二光源の光の反射量が異なる。
透過率変化フィルター222は、第一光源11と第二光源12からの光に対して異なる透過率を有する。その結果、参照ミラー22aにより反射した第一光源の光と第二光源の光の反射量が異なる。
このような透過率変化フィルター222として、ダイクロイックフィルター、光学ガラス中に光吸収物質を分散させて出射する光量を制御するNDフィルター、ガラス基板等にクロムをコーティングして、クロムコート膜を形成したフィルター等を採用することができる。
<実施形態3>
図4は、実施形態3に係る第三形状測定装置300の構成を示す図である。第三形状測定装置300は、ミラウ型干渉計である。図4で第一形状測定装置100と同じ部材には同じ符号を付いている。以下、第一形状測定装置100と異なる部分だけを説明し、同じ部分の説明を省略する。
図4は、実施形態3に係る第三形状測定装置300の構成を示す図である。第三形状測定装置300は、ミラウ型干渉計である。図4で第一形状測定装置100と同じ部材には同じ符号を付いている。以下、第一形状測定装置100と異なる部分だけを説明し、同じ部分の説明を省略する。
第三形状測定装置300は、対物レンズ部20bの構成が第一形状測定装置100と異なっている。即ち、一つの対物レンズだけが必要で、第二対物レンズ24がなくなっている。なお、対物レンズ23と測定対象物Wとの光路に半透過鏡26が設けられている。参照ミラー22bは、対物レンズ23と半透過鏡26との間に設けられている。半透過鏡26は、実施形態2の透過率変化フィルター222のように、波長毎に対して、異なる透過反射率比を有するように設けることができる。
第一光源11からの第一光はビームスプリッタ21により反射されて、対物レンズ23を経て、半透過鏡26に入射される。半透過鏡26により測定対象物Wの方向に透過する第一測定光と参照ミラー22bの方向に反射する第一参照光に分割される。分割された光は、夫々に測定対象物Wと参照ミラー22bにより反射されて、対物レンズ23を経由して平行光になって、ビームスプリッタ21でお互い干渉して第一干渉縞を形成する。
第二光源12からの第二光はビームスプリッタ21により反射されて、対物レンズ23を経て、半透過鏡26に入射される。この場合、半透過鏡26は、第一光源11からの第一光より、第二光源12からの第二光に対して最も低い透過反射率比を有するように設けられる。従って、第二光を大量に反射し少量に透過して、第一参照光より多い量の第二参照光と第一測定光より少ない量の第二測定光に分割される。分割された光は、夫々に測定対象物Wと参照ミラー22bにより反射されて、対物レンズ23を経由して平行光になって、ビームスプリッタ21でお互い干渉して、第一干渉縞とコントラストの違い第二干渉縞を形成する。
その後、第一形状測定装置100と同じように、撮像部から異なる干渉縞の画像を撮像して、夫々にコントラストを計算して、所定値より高いコントラストの干渉縞を選択して、その形状を再生することができる。ただ、第三形状測定装置300の駆動機構50は、参照ミラー20をZ軸方向に従って移動させる。
波長毎に異なる透過反射率比を有する半透過鏡26の代わりに、参照ミラー22bの反射面に、第一光源11と第二光源12からの光に対して異なる反射率を有する反射膜221が設置されても良い。この場合、一定する透過反射率比を有する半透過鏡を設置すれば良い。同じように、参照ミラー22bに反射膜221を設置せずに、実施形態2と同じように透過率変化フィルター222を設置しても良い。
<実施形態4>
図5は、実施形態4に係る第四形状測定装置400の構成を示す図である。図6は、実施形態4に係る制御部60cの電気的接続関係を示すブロック図である。図5及び図6で、第一形状測定装置100と同じ部材には同じ符号を付いている。以下、第一形状測定装置100と異なる部分だけを説明し、同じ部分の説明を省略する。
図5は、実施形態4に係る第四形状測定装置400の構成を示す図である。図6は、実施形態4に係る制御部60cの電気的接続関係を示すブロック図である。図5及び図6で、第一形状測定装置100と同じ部材には同じ符号を付いている。以下、第一形状測定装置100と異なる部分だけを説明し、同じ部分の説明を省略する。
実施形態4の第四形状測定装置400は、光射出部10c及び制御部60cの内部構造を除いて、第一形状測定装置100の構造と同じである。もちろん、光射出部10c及び制御部60cの内部構造を除いて、第二形状測定装置200及び第三形状測定装置300の構造と同じようにすることもできる。
第四形状測定装置400の光射出部10cについて説明する。光射出部10cは、光源10cと、複数のカラーフィルター16と、コリメータレンズ13とを備える。第四形状測定装置400は、複数のカラーフィルター16を切り替えるためのカラーフィルター切換え手段80を有する。制御部60cは、カラーフィルター切り替え回路64cを有する。カラーフィルター切り替え手段80は、カラーフィルター切り替え回路64cに電気的に接続されて、カラーフィルター16の切り替えを制御する。
第四形状測定装置400の光源11cは、白色光光源であり、複数のカラーフィルター16を切り替えることにより、特定の波長を有する複数の異なる純単色光を生成することができる。なお、ブロードなスペクトルを形成して、一定の波長範囲を保障するために、カラーフィルター16に蛍光体等を組み合わせることができる。
簡単にその方法を説明すると、複数のカラーフィルター16中の一つにより第一純単色光を形成して、対物レンズ部20で第一干渉縞を形成する。形成された第一干渉縞は、撮像部40により撮像される。形状計算回路62により、撮像部40で撮像された干渉縞画像のコントラストを計算する。計算されたコントラストが所定値(例えば0.1)より小さいかを判断する。所定値より小さい場合、CPU61を経由して、カラーフィルター切り替え回路64cに、カラーフィルター切り替え手段80を駆動するように命令する。命令を受信した切り替え手段80は、カラーフィルター16の切り替えを行う。
干渉縞のコントラストが所定値より高いまで、カラーフィルター16の切り替え、干渉縞の生成、干渉縞画像の撮像、コントラストの計算を繰り返す。所定値より高いコントラスが取得された場合、形状再生回路63によりその形状を再生して、形状再生部70で再生する。
<実施形態5>
実施形態5に係る形状測定装置は、撮像部の構成を除いて、実施形態1に係る形状測定装置と同じである。もちろん、実施形態5に係る撮像部を除いて、実施形態2、実施形態3又は実施形態4に係る構造を採用しても良い。
実施形態5に係る形状測定装置は、撮像部の構成を除いて、実施形態1に係る形状測定装置と同じである。もちろん、実施形態5に係る撮像部を除いて、実施形態2、実施形態3又は実施形態4に係る構造を採用しても良い。
実施形態1の撮像部40は、カラーカメラを採用したが、実施形態5の撮像部は、カラーカメラの代わりに、モノクロカメラを採用した。
モノクロカメラは、カラーカメラのようにカラーフィルターにより異なる光源の干渉縞を分離することの代わりに、異なる光源に対する角波数のスペクトルにより分離することもできる。また、第1光源11と第2光源12とを時間差を設けて点灯させて、それぞれの干渉縞をモノクロカメラで撮像してもよい。
モノクロカメラは、カラーカメラのようにカラーフィルターにより異なる光源の干渉縞を分離することの代わりに、異なる光源に対する角波数のスペクトルにより分離することもできる。また、第1光源11と第2光源12とを時間差を設けて点灯させて、それぞれの干渉縞をモノクロカメラで撮像してもよい。
10 … 光射出部
11 … 第一光源
12 … 第二光源
13 … 第一コリメータレンズ
14 … 第二コリメータレンズ
15 … ダイクロイックミラー
16 … カラーフィルター
20 … 対物レンズ部
21 … ビームスプリッタ
22 … 参照ミラー
221 … 反射膜
222 … 透過率変化フィルター
23 … 第一対物レンズ
24 … 第二対物レンズ
26 … 半透過鏡
30 … 結像レンズ
40 … 撮像部
50 … 駆動機構
60 … 制御部
61 … 中央制御回路(CPU)
62 … 形状計算回路
63 … 形状再生回路
64 … 光源制御回路
64c … カラーフィルター切り替え回路
65 … 駆動制御回路
70 … 形状再生部
80 … カラーフィルター切り替え手段
100 … 第一形状測定装置
200 … 第二形状測定装置
300 … 第三形状測定装置
400 … 第四形状測定装置
11 … 第一光源
12 … 第二光源
13 … 第一コリメータレンズ
14 … 第二コリメータレンズ
15 … ダイクロイックミラー
16 … カラーフィルター
20 … 対物レンズ部
21 … ビームスプリッタ
22 … 参照ミラー
221 … 反射膜
222 … 透過率変化フィルター
23 … 第一対物レンズ
24 … 第二対物レンズ
26 … 半透過鏡
30 … 結像レンズ
40 … 撮像部
50 … 駆動機構
60 … 制御部
61 … 中央制御回路(CPU)
62 … 形状計算回路
63 … 形状再生回路
64 … 光源制御回路
64c … カラーフィルター切り替え回路
65 … 駆動制御回路
70 … 形状再生部
80 … カラーフィルター切り替え手段
100 … 第一形状測定装置
200 … 第二形状測定装置
300 … 第三形状測定装置
400 … 第四形状測定装置
Claims (7)
- 測定対象物の形状を測定する形状測定装置において、
第1波長帯域の光と該第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光とを射出する光射出手段と、
前記第1波長帯域の光に対する反射率と前記第2波長帯域の光に対する反射率が異なる参照面を有する参照ミラーと、
前記第1波長帯域及び第2波長帯域の光を前記測定対象物に照射する測定光と前記参照面に照射する参照光とに分割すると共に、前記参照面で反射した前記参照光と前記測定対象物で反射した前記測定光を合成して合成光とする光分割合成部材と、
前記合成光により形成される干渉縞画像を撮像する撮像部と、
前記干渉縞画像を解析して前記測定対象物の形状を算出する形状算出部と、
を備えたことを特徴とする形状測定装置。 - 測定対象物の形状を測定する形状測定装置において、
第1波長帯域の光と該第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光とを射出する光射出手段と、
参照面を有する参照ミラーと、
前記第1波長帯域及び第2波長帯域の光を前記測定対象物に照射する測定光と前記参照面に照射する参照光とに分割すると共に、前記参照面で反射した前記参照光と前記測定対象物で反射した前記測定光を合成して合成光とする光分割合成部材と、
前記参照ミラーと前記光分割合成部材との間に配置され、前記第1波長帯域の光に対する反射率と前記第2波長帯域の光に対する透過率とを変える透過率可変フィルターと、
前記合成光により形成される干渉縞画像を撮像する撮像部と、
前記干渉縞画像を解析して前記測定対象物の形状を算出する形状算出部と、
を備えたことを特徴とする形状測定装置。 - 前記干渉縞画像のコントラストを算出するコントラスト算出部と、
前記コントラストが所定値よりも小さい場合に、前記光射出手段から射出する前記第1波長帯域の光と前記第2波長帯域の光とを切り替える切り替え部と、
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の形状測定装置。 - 前記干渉縞画像のコントラストを算出するコントラスト算出部を備え、
前記撮像部は、前記第1波長帯域の光と前記第2波長帯域の光とを同時に撮影することができるカメラであり、
前記形状算出部は、前記コントラストが高い方の干渉縞画像を解析して前記測定対象物の形状を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の形状測定装置。 - 前記測定対象物を前記測定光の光軸方向に移動させ、又は前記参照ミラーを前記参照光の光軸方向に移動させる駆動部を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記光分割合成部材と前記参照ミラーとを前記測定光の光軸方向に同時に移動させる駆動部を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記形状測定装置が、マイケルソン型、ミラウ型又はフィゾー型の干渉計であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の形状測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008155380A JP2009300267A (ja) | 2008-06-13 | 2008-06-13 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008155380A JP2009300267A (ja) | 2008-06-13 | 2008-06-13 | 形状測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009300267A true JP2009300267A (ja) | 2009-12-24 |
Family
ID=41547322
Family Applications (1)
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JP2008155380A Pending JP2009300267A (ja) | 2008-06-13 | 2008-06-13 | 形状測定装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009300267A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011215003A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Olympus Corp | 波面測定方法、波面測定装置および顕微鏡 |
JP2013036848A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Nikon Corp | 高さ計測装置及び方法 |
JP2017151062A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | 株式会社東京精密 | 表面形状測定装置及び表面形状測定方法 |
-
2008
- 2008-06-13 JP JP2008155380A patent/JP2009300267A/ja active Pending
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