JP2011226916A

JP2011226916A - 測光装置

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Publication number: JP2011226916A
Application number: JP2010096932A
Authority: JP
Inventors: Akitomo Suzuki; 了智鈴木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2030-04-20
Also published as: JP5385206B2

Abstract

【課題】被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節できる測光装置を提供する。
【解決手段】光源１と、光源から発せられた測定光束を被検物Ｓに導く対物光学系１５と、測定光束が被検物の測定面Ｓａで反射された反射光束を測光する分光器２０とを有する測光装置５０は、反射光束の光路上に配置され、反射光束の焦点と異なる位置において反射光束の像を撮像する第２撮像素子４２を有するアライメント状態確認部４０と、第２撮像素子４２で撮像した反射光束の像により得られた情報を表示する表示部４６とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、測光装置、より詳しくは、被検物の測定面における反射率等を測定する顕微測光装置に関する。

従来、光学素子等の被検物の測定面の反射率等を測定するために、顕微測光装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
図８は、特許文献１に記載の測光装置の概略構成を示す図である。光源１０１から発した測定光束は、照明レンズ１０２を通過してピンホール１０３に入射する。ピンホール１０３を通過した測定光束は、コリメータレンズ１０４で平行光となり、ハーフミラー１０５で下方の対物レンズ１０６に入射後、被検物１０７に照射される。被検物１０７の測定面１０８では、測定光束が反射されて反射光束となり、再び対物レンズ１０６を通過して集光レンズ１０９へ入射する。

集光レンズ１０９の上部には、集光された反射光束の一部を取り出して像を観察するための接眼レンズ部１１０と、分光スペクトル強度を検出する分光部１１１が設けられている。分光部１１１には、反射光束を波長ごとの分光スペクトルに分解する回折格子１１２が設けられている。回折格子１１２により分光スペクトルに分解された光は、一次元固体撮像素子であるＣＣＤ１１３に結像する。ＣＣＤ１１３からの光強度信号から電気信号に変換された信号をデータ処理部１１４で処理することにより、測定面１０８の分光反射率が測定算出される。

特許第２８０６７４７号公報

一般的に、光学素子等に施されるコーティングは角度依存性を持ち、光学素子への入射角が異なるとその反射率および透過率も変化する。また、特に曲率を有する光学素子等の場合、光学素子の全領域にわたってコーティングを均一に行うことは難しいため、面頂部と周縁部とでは反射率および透過率は異なることが多い。したがって、測光装置を用いた測定においては、被検物へ入射する測定光束の光軸が被検物の測定面に対して一定の角度に保持されること、および、被検物への測定光束が測定面に対して常に一定の領域に照射され、同一領域が測定対象となることが、高精度および再現性の高い測定を行うために重要である。

特許文献１に記載の測光装置では、測定光束の光軸に対して被検物１０７の測定面１０８が図８に破線で示すようにわずかに傾斜して配置された場合、測定面１０８からの反射光束が破線で示すようにシフトする。そのため、対物レンズ１０６の口径、若しくは絞りを設けている場合は当該絞りにより、反射光束の一部は集光レンズ１０９に入射しなくなり、接眼レンズ部１１０および分光部１１１に入射する反射光束の光量はわずかに変化する。

しかしながら、反射光束がシフトしても、集光レンズ１０９による結像位置や、接眼レンズ部１１０で観察される像の位置は変化しないため、傾斜がわずかである等の場合、使用者は測定面が傾斜していることに気がつきにくい。その結果、測定面が傾斜したまま測定が行われ、測定の精度や再現性が充分でなくなることがあるという問題がある。

また、測定面が球面である場合、被検物の光軸と測定光束の光軸とが平行であっても、測定光束の光軸が面頂位置から外れると、上述の傾斜配置と同様の状態になる。この場合も、集光レンズによる結像位置や接眼レンズ部で観察される像の位置は変化しないため、やはり使用者はこのことに気づきにくく、被検物の姿勢修正が行われない結果、同様に測定の精度や再現性が充分でなくなることがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節できる測光装置を提供することを目的とする。

本発明の測光装置は、光源と、前記光源から発せられた測定光束を被検物に導く対物光学系と、前記測定光束が前記被検物の測定面で反射された反射光束を測光する測光手段とを有する測光装置であって、前記反射光束の光路上に配置され、前記反射光束の焦点と異なる位置において前記反射光束の像を撮像する撮像手段を有するアライメント状態確認部と、前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像により得られた情報を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

前記アライメント状態確認部は、コリメータレンズを有し、前記反射光束は平行光とされてから前記撮像手段により撮像されてもよい。

前記アライメント状態確認部は、前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像にもとづいて前記被検物のアライメント状態を示すアライメント量を算出する演算部を有してもよい。

前記対物光学系は、凹面鏡と凸面鏡とを、互いの鏡面を対向させて配置することにより構成されてもよい。

前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域の重心位置を前記アライメント量として算出してもよい。
また、前記演算部は、前記反射光束の像の内部領域の面積を前記アライメント量として算出してもよいし、内部領域における面積と周囲長との比率を前記アライメント量として算出してもよい。

本発明の測光装置によれば、被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節することができる。

本発明の第１実施形態の測光装置の概略構成を示す模式図である。（ａ）および（ｂ）は、いずれも被検物等のアライメント状態と、同測光装置の第２撮像素子で取得された反射光束像の例を示す図である。（ａ）は、本発明の第２実施形態の測光装置におけるアライメント量算出方法を説明する図であり、（ｂ）および（ｃ）は、いずれも反射光束像およびその重心位置の例を示す図である。（ａ）および（ｂ）は、いずれも本発明の第３実施形態の測光装置における対物光学系と、測定光束および反射光束の態様とを示す図である。（ａ）および（ｂ）は、２値化処理後の第２撮像素子が取得した画像を示す図である。同実施形態の変形例におけるアライメント量の算出方法を説明する図である。同実施形態の他の変形例におけるアライメント量の算出方法を説明する図である。従来の測光装置の概略構成を示す図である。

本発明の第１実施形態について、図１から図２（ｂ）を参照して説明する。図１は、本実施形態の測光装置５０の概略構成を示す模式図である。測光装置５０は、図１に示すように、被検物Ｓの測定面Ｓａ、あるいは分光反射率が既知の基準試料ＳＰの基準測定面ＳＰａを落射照明することにより、測定面Ｓａや基準測定面ＳＰａの分光強度を測定し、得られたそれぞれの分光強度の測定値から基準測定面ＳＰａに対する測定面Ｓａの相対分光反射率を算出するものである。

測光装置５０は、光源１を有する光源部１０と、光源１から発せられた測定光束を被検物Ｓに導く対物光学系１５と、測定光束が被検物Ｓの測定面Ｓａで反射された反射光束を測光する分光器（測光手段）２０と、反射光束を観察するための観察光学系３０と、被検物Ｓや基準試料ＳＰ（以下、「被検物Ｓ等」と称することがある。）のアライメント状態を確認するためのアライメント状態確認部４０とを備えている。

光源部１０は、光源１と、照明レンズ２と、ピンホール絞り３と、コリメータレンズ４とを備える。
光源１は、測定面Ｓａや基準測定面ＳＰａ（以下、「測定面Ｓａ等」と称することがある。）を照明するための測定光束を発生するもので、例えばハロゲンランプや重水素ランプなどを採用することができる。測定目的によっては、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子からなる光源が用いられてもよい。

照明レンズ２は、光源１で発生された測定光束でピンホール絞り３を照明する光学素子である。
ピンホール絞り３は、照明レンズ２によって照明された測定光束の範囲を制限するピンホールを備える絞り部材であり、測定面Ｓａ等の一部をスポット状に照明する。
コリメータレンズ４は、ピンホール絞り３から出射した測定光束を平行な光束とするために、焦点位置をピンホールに一致するように配置されたレンズまたはレンズ群である。コリメータレンズ４を透過した測定光束の一部は、ハーフミラー５により対物光学系１５に導かれる。

対物光学系１５は、対物レンズ１６と、絞り１７とを備えている。
対物レンズ１６は、ハーフミラー５から入射する測定光束を、測定光束の光軸Ｘ１に垂直に設置された被検物Ｓ等の測定面Ｓａ等に集光するとともに、測定面Ｓａ等で反射された反射光束を集光するレンズまたはレンズ群である。対物レンズ１６の開口は、絞り１７によって所定の径に規定されている。

被検物Ｓおよび基準試料ＳＰは、ステージ６に保持される。ステージ６は公知の構成を有し、測定面Ｓａまたは基準測定面ＳＰａを光軸Ｘ１に対して平行な方向、および垂直な方向に移動させることができる。また、光軸Ｘ１に対してなす角度を調節することができ、これによりステージ６に保持された被検物Ｓ等の光軸Ｘ１に対する傾きを調節することができる。

対物光学系１５を透過した反射光束は、ハーフミラー５を透過した後、結像レンズ７により分光器２０の入射開口２０ａに結像される。
分光器２０は、回折格子２１と、一次元撮像素子２２とを備える。回折格子２１は、入射開口２０ａから入射された反射光束を波長ごとに分解して一次元撮像素子２２の異なる画素位置に結像する。一次元撮像素子２２は、画素ごとの受光量に応じた出力信号を出力する。

結像レンズ７から分光器２０に向かう反射光束の一部は、第１ビームスプリッタ８により観察光学系３０およびアライメント状態確認部４０に向かって分岐され、さらに第２ビームスプリッタ９により観察光学系３０およびアライメント状態確認部４０のそれぞれに向かって分岐される。

観察光学系３０は、第１撮像素子３１を備える。第１撮像素子３１は、結像レンズ７の集光点に配置され、測定面Ｓａ等の像が投影される。
アライメント状態確認部４０は、コリメータレンズ４１と、第２撮像素子（撮像手段）４２とを備える。コリメータレンズ４１は、結像レンズ７の集光点に自身の焦点が一致するように配置されており、コリメータレンズ４１によって平行光となった反射光束は、第２撮像素子４２に投影される。すなわち、第２撮像素子４２は、反射光束の光路上であって、反射光束の焦点となる結像レンズ７の集光点とは異なる位置に設置されている。

分光器２０、第１撮像素子３１、および第２撮像素子４２は、表示部４６および操作部４７を備えるパソコン（制御部）４５と電気的に接続されている。パソコン４５は、分光器２０から送出された出力信号に演算処理を施して、相対分光反射率を算出し、算出結果を表示部４６に表示する。また、第１撮像素子３１および第２撮像素子４２で取得された画像は、パソコン４５に送られ、表示部４６に表示される。使用者は、操作部４７を適宜操作することにより、表示される画像を切り替えることができる。

上記のように構成された、測光装置５０の使用時の動作について説明する。測光装置５０を用いた分光反射率の測定手順は基本的に従来の測光装置と同様であるが、簡潔に説明すると以下の通りである。
光源１から発せられた測定光束は、照明レンズ２、ピンホール絞り３、およびコリメータレンズ４を通り、ハーフミラー５で反射されて対物光学系１５に入射する。測定光束は、ステージ６に保持された被検物Ｓの測定面Ｓａに結像した後、測定面Ｓａで反射されて反射光束となる。
反射光束は、ハーフミラー５を透過した後、結像レンズ７によって分光器２０に入射し、回折格子２１により波長ごとに分解されて一次元撮像素子２２に結像される。一次元撮像素子２２から出力された信号は、パソコン４５に送られ、所定の演算がされると被検物Ｓの測定面Ｓａの分光反射率が算出される。

次に、測光装置１を用いた相対分光反射率の測定における使用者の測定の流れについて説明する。
まず使用者は、基準試料ＳＰをステージ６上に設置し、ステージ６を光軸Ｘ１に対して平行に移動させ、基準測定面ＳＰａが対物レンズ１６の結像位置と一致するように調節する。調節時は、観察光学系３０の第１撮像素子３１で取得された反射光束の像を含む画像Ｉｍ１を表示部４６に表示し、画像Ｉｍ１を見ながら反射光束の像が合焦位置となるように調節する。

次に、ステージ６を光軸Ｘ１に対して垂直方向に移動させ、基準測定面ＳＰａが適切な測定位置に位置するように調節する。この調節は、例えば基準測定面ＳＰａ上に投影される測定光束を見ながら行う。

最後に、使用者はステージ６を操作して、ステージ６の光軸Ｘ１に対する傾きを調節する。この調節において、使用者は、表示部４６の表示をアライメント状態確認部４０の第２撮像素子４２で撮像されたで反射光束の像を含む画像Ｉｍ２に切り替え、当該画像を見ながら調節を行う。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、被検物Ｓ等のアライメント状態と、第２撮像素子４２の取得した画像Ｉｍ２の例を示す図である。基準測定面ＳＰａで反射された反射光束は、対物光学系１５の絞り１７を通って第２撮像素子４２に投影される。基準測定面ＳＰａが光軸Ｘ１に対して垂直に保持されていれば、反射光束は絞り１７内を好適に通過し、画像Ｉｍ２中の反射光束の像Ｉｍ２１は、図２（ａ）に示すように正円状となる。

一方、基準測定面ＳＰａが光軸Ｘ１に対して傾きを有する場合、図２（ｂ）に示すように、反射光側は所定の方向（本実施形態では図２（ｂ）における右方向）にシフトし、一部は絞り１７に遮られて第２撮像素子４２に到達しなくなる。このとき、画像Ｉｍ２中の反射光束の像Ｉｍ２２は、反射光束のシフト方向前方である右側半分の形状には半円形で変化がないが、シフト方向後方である左側半分の領域において半円より小さくなり、正円状態でなくなる。使用者は、表示部４６に表示される像Ｉｍ２２を見ながら、像Ｉｍ２２を正円状態の像Ｉｍ２１に近づけるようにステージ６の傾きを調節することで、基準測定面ＳＰａが光軸Ｘ１に対して垂直（略垂直を含む。）となるように基準試料ＳＰのアライメント調節を行うことができる。

基準試料ＳＰのアライメント調節が終了したら、使用者は操作部４７を介してパソコン４５に測定開始の指令を入力する。上述の流れで取得された一次元撮像素子２２の出力信号は、そのまま基準試料ＳＰの分光強度データＲ_ａ（λ）としてパソコン４５の図示しない記憶領域に記憶される。
なお、既に分光強度データＲ_ａ（λ）が前回の測定においてパソコン４５に記憶されている等の場合は、必要に応じてここまでの手順を省略してもよい。

次に、使用者は、基準試料ＳＰを被検物Ｓと交換し、被検物Ｓをステージ６に設置する。そして、基準試料ＳＰに対して行ったのと同様の手順で、測定面Ｓａが光軸Ｘ１に対して適切な角度をなすよう、被検物Ｓのアライメント調節を行う。測定面Ｓａが曲率を有する場合は、ステージ６の傾き調節を行わず、光軸Ｘ１に対する平行および垂直方向の移動のみが行われてもよい。
被検物Ｓのアライメント調節終了後、使用者がパソコン４５に測定開始の指令を入力すると、一次元撮像素子２２の出力信号がパソコン４５に送られ、被検物Ｓの分光強度データＲ_ｂ（λ）としてパソコン４５の記憶領域に記憶される。
パソコン４５は、分光強度データＲ_ａ（λ）およびＲ_ｂ（λ）を用いて、下記数１の式に従い測定面Ｓａの相対分光反射率Ｒ_{ｒｅｓｕｌｔ}（λ）を算出し、記憶領域に記憶する。なお、数１において、Ｒ_{ｔｈｅｏｒｙ}（λ）とは、基準試料ＳＰの分光反射率データを指す。

本実施形態の測光装置５０は、反射光束の焦点と異なる位置で反射光束の像を撮像する第２撮像素子４２を有するアライメント状態確認部４０を備える。そのため、第２撮像素子４２の撮像する反射光束の像は、観察光学系３０の第１撮像素子４１が撮像する反射光束の像と異なり、光軸Ｘ１に対する被検物Ｓ等の傾き等の変化に伴い、その形状が変化する。
したがって、使用者は、第２撮像素子４２の撮像した反射光束の像を見ることにより、被検物Ｓ等のアライメント状態にわずかなずれがあっても、これを容易に確認することができるとともに、当該像を見ながらステージ６の調節を行うことにより、容易に被検物Ｓ等を好適なアライメント状態に調節することができる。その結果、より高精度で、より再現性の高い測定を行うことができる。

また、アライメント状態確認部４０は、コリメータレンズ４２を有するため、反射光束は平行光となって第２撮像素子４２に入射する。したがって、第２撮像素子を反射光束の焦点から大きく離して配置しても、反射光束の径が大きくなりすぎることにより第２撮像素子の撮像範囲を逸脱することがなく、第２撮像素子で好適に反射光束の像を撮像することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図３（ａ）から図３（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の測光装置と上述の第１実施形態の測光装置５０との異なるところは、アライメント状態確認部の取得した情報にもとづきアライメント量が算出される点である。なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態では、アライメント量として、反射光束の像（以下、「反射光束像」と称する。）の重心位置を算出する。以下に、その算出方法を説明する。
第２撮像素子４２は、複数の画素を有し、図３（ａ）に示す破線のように反射光束像Ｉｍ２０は画素ごとに区切られている。第２撮像素子４２の水平方向（図３（ａ）における左右方向）の画素数をＷ、垂直方向（図３（ａ）における上下方向）の画素数をＨとして、各画素の水平方向における位置をｉ（ｉ＝０、１、…、Ｗ−１）、垂直方向における位置をｊ（ｊ＝０、１、…、Ｈ−１）、水平方向の位置ｉ、垂直方向の位置ｊの画素の輝度値をｇ[ｉ][ｊ]とすると、下記数２の式にしたがって、反射光束像の重心位置の座標（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。
反射光束像の重心位置は、被検物Ｓ等の測定面Ｓａ等が光軸Ｘ１に垂直となっていれば、図３（ｂ）に示す正円状の反射光束像Ｉｍ２１の中心（Ｘ１、Ｙ１）となる。測定面が光軸Ｘ１に対して傾いていると、反射光束像は、例えば図３（ｃ）に示す反射光束像Ｉｍ２２のように変形し、重心位置も反射光束像Ｉｍ１の中心から乖離した位置（Ｘ２、Ｙ２）に移動する。

重心位置の算出は、パソコン４５によって行われる。すなわち、本実施形態の測光装置においては、パソコン４５がアライメント量を算出する演算部としても機能する。
パソコン４５によって算出された重心位置は表示部４６に表示されるが、その態様に特に制限はなく、数値表示でもよいし、ドットや十字等のカーソルとして反射光束像に重ねて表示してもよい。数値として表示する場合は、所望のアライメント状態（例えば、反射光束像がＩｍ２１のように正円状となる状態）における重心位置との乖離量として表示されてもよい。
使用者は、表示部４６に表示されたアライメント量としての反射光束像の重心位置を見ながら、重心位置が所望の位置に移動し、被検物Ｓ等が好適なアライメント状態となるよう、ステージ６の調節を行う。

本実施形態の測光装置においても、第１実施形態と同様に、被検物Ｓ等のアライメント状態を容易に確認し、被検物Ｓ等のアライメント状態を好適に調節することができる。その結果、より高精度で、より再現性の高い測定を行うことができる。
また、パソコン４５が第２撮像素子４２で撮像された反射光束像にもとづいて、反射光束像の重心位置を被検物Ｓ等のアライメント量として算出し、表示部４６に表示するため、使用者は、重心位置を参照しながらより容易に被検物Ｓ等のアライメント調節を行うことができる。

次に、本発明の第３実施形態について図４（ａ）から図５（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の測光装置と上述の第１実施形態の測光装置５０との異なるところは、対物光学系の構成、およびアライメント量の算出方法である。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、本実施形態の測光装置における対物光学系６０と、測定光束および反射光束の態様とを示す図である。対物光学系６０は、穴あきの凹面鏡６１と、凸面鏡６２とを、互いの鏡面を対向させて配置することにより構成されている。対物光学系６０には絞り１７は設けられていないが、凹面鏡６１と凸面鏡６２とで決定される輪帯状の開口絞りにより測定光束の一部が遮られて被検物Ｓ等に到達する。

凸面鏡６２において、面頂付近の一部領域には測定面Ｓａ等からの反射光束は到達しないため、アライメント状態確認部４０の第２撮像素子４２で取得される反射光束像は、測定面Ｓａ等が光軸Ｘ１に対して垂直であれば、図４（ａ）に示す反射光束像Ｉｍ２３のように正円形の輪帯状となる。測定面Ｓａ等が光軸Ｘ１に対して傾いていると、反射光束像の輪帯形状は、例えば図４（ｂ）に示す反射光束像Ｉｍ２４のように変形し、正円状ではなくなる。

本実施形態におけるアライメント量の算出方法について説明する。
まず、演算部としてのパソコン４５は、第２撮像素子４２で取得された反射光束像を含む画像Ｉｍ２に対して、予め設定された閾値に従って２値化処理を行う。すると、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、画像Ｉｍ２は、反射光束像Ｉｍ２３またはＩｍ２４と、反射光束像の外側の外部領域Ｒ１と、反射光束像に囲まれた内部領域Ｒ２との３つの領域に分けられる。パソコン４５は、内部領域Ｒ２に相当する第２撮像素子４２の画素を用いて、第２実施形態と同様の手順で内部領域Ｒ２の重心位置（図５（ａ）および図５（ｂ）に、それぞれＣ１、Ｃ２として示す。）を算出する。算出された内部領域Ｒ２の重心位置は、被検物Ｓ等のアライメント量として、第２実施形態で説明したのと同様に被検物Ｓ等のアライメント状態の確認および調節に利用することができる。

本実施形態の測光装置によっても、上述の各実施形態同様、被検物Ｓ等のアライメント状態を容易に確認し、好適なアライメント状態に調節することができる。その結果、より高精度で、より再現性の高い測定を行うことができる。

また、対物光学系６０は、凹面鏡６１と凸面鏡６２との組み合わせからなり、鏡面のみで構成されているため、色収差が小さく、ガラス材料による不透過波長の影響も受けない。したがって、より広い波長範囲に対応可能な測光装置とすることができる。

上述の第２実施形態および本実施形態では、反射光束像の各画素における輝度にもとづいて反射光束像の重心位置を算出する例を説明したが、重心位置の具体的な算出方法には特に制限はなく、公知の各種方法を適宜選択して使用することができる。

また、本実施形態のように、対物光学系が凹面鏡と凸面鏡との組み合わせからなる場合、アライメント量として重心位置以外のパラメータを用いることも可能である。以下では、このような変形例について説明する。

図６は、本実施形態の変形例１におけるアライメント量の算出方法を示す図である。本変形例では、パソコン４５は、上述のように第２撮像素子で取得された反射光束像を含む画像の２値化処理を行った後、内部領域Ｒ２の内側に位置する画素Ｐｘの総数Ｎをカウントし、これを内部領域Ｒ２の面積を示すアライメント量として表示部４６に表示する。内部領域Ｒ２の面積は、測定面Ｓａ等が平面であれば、測定面Ｓａ等が光軸Ｘ１に対して垂直となるときに最小となり、総画素数Ｎも最小となる。したがって、使用者は、総画素数Ｎが最小となるようにステージ６を調節することにより、被検物Ｓ等のアライメント調節を容易に行うことができる。

なお、最適なアライメント状態を示す総画素数Ｎは、測定面の形状により変化するため、実際には個々の測定面等において想定される調節完了時の総画素数Ｎ_ａｌｇを算出し、現在の総画素数Ｎと並列表示等することにより、アライメント調節の指標とすればよい。表示形式としては、数値のほか、棒グラフ等のインジケータとして表示することも可能である。

図７は、本実施形態の変形例２におけるアライメント量の算出方法を示す図である。本変形例では、上述のように反射光束像を含む画像の２値化処理を行った後、パソコン４５は、内部領域Ｒ２の内側に位置する画素のうち、図７に示すように最外縁の画素を結んだ長さである周囲長Ｌを算出する。図７では、説明の便宜のために画素Ｐｘが大きく表示されているため、周囲長Ｌを示す図形は、円形でなく正方形となっているが、実際には画素Ｐｘは小さく、かつ多数存在するため、周囲長Ｌを示す図形は、内部領域Ｒ２とほぼ同一の形状となる。算出された周囲長Ｌは、パソコン４５の記憶領域に格納される。
さらに、パソコン４５は、変形例１と同様の手順で内部領域Ｒ２の総画素数Ｎをカウントし、周囲長Ｌと総画素数Ｎとを用いてアライメント量を算出する。算出のための式はいくつか挙げられるが、例えば、下記の数３の式を用いることができる。数３を用いる場合、測定面Ｓａ等が平面であれば、測定面Ｓａ等が光軸Ｘ１に対して垂直となるときにアライメント量が１となるため、使用者はアライメント量を１に近づけるようにしてアライメント調節を行えばよい。

このほか、アライメント量の算出には、下記数４、数５の式等も使用可能である。数４の場合、測定面Ｓａ等が平面のとき、測定面Ｓａが光軸Ｘ１に対して垂直になるとアライメント量は４π分の１となり、数５の場合は１となる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態の構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、上述の各実施形態では、アライメント状態確認部が、反射光束の光路において焦点よりも遠い位置に配置される例を説明したが、アライメント状態を反映する反射光束像の変化は、反射光束の焦点と異なる位置で反射光束像を撮像すれば捉えることができる。したがって、反射光束の光路において焦点よりも近い位置にアライメント状態確認部が配置されてもよい。

また、上述したアライメント量が、複数種類算出されて表示部に表示されてもよい。
さらに、アライメント状態確認部で取得された反射光束像を含む画像が表示部に表示されず、観察光学系で取得された画像と算出されたアライメント量だけが表示部に表示される構成としてもよい。

１光源
１５、６０対物光学系
２０分光器（測光手段）
４０アライメント状態確認部
４２第２撮像素子（撮像手段）
４１コリメータレンズ
４５パソコン（演算部）
４６表示部
５０測光装置
６１凹面鏡
６２凸面鏡
Ｌ周囲長
Ｒ２内部領域
Ｓ被検物
Ｓａ測定面

Claims

光源と、前記光源から発せられた測定光束を被検物に導く対物光学系と、前記測定光束が前記被検物の測定面で反射された反射光束を測光する測光手段とを有する測光装置であって、
前記反射光束の光路上に配置され、前記反射光束の焦点と異なる位置において前記反射光束の像を撮像する撮像手段を有するアライメント状態確認部と、
前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像により得られた情報を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする測光装置。
前記アライメント状態確認部は、コリメータレンズを有し、前記反射光束は平行光とされてから前記撮像手段により撮像されることを特徴とする請求項１に記載の測光装置。
前記アライメント状態確認部は、前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像にもとづいて前記被検物のアライメント状態を示すアライメント量を算出する演算部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の測光装置。
前記対物光学系は、凹面鏡と凸面鏡とを、互いの鏡面を対向させて配置することにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の測光装置。
前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域の重心位置を前記アライメント量として算出することを特徴とする請求項４に記載の測光装置。
前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域の面積を前記アライメント量として算出することを特徴とする請求項４に記載の測光装置。
前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域における面積と周囲長との比率を前記アライメント量として算出することを特徴とする請求項４に記載の測光装置。