JP2514577Y2 - Optical surface roughness measuring device - Google Patents

Optical surface roughness measuring device

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JP2514577Y2
JP2514577Y2 JP1990022394U JP2239490U JP2514577Y2 JP 2514577 Y2 JP2514577 Y2 JP 2514577Y2 JP 1990022394 U JP1990022394 U JP 1990022394U JP 2239490 U JP2239490 U JP 2239490U JP 2514577 Y2 JP2514577 Y2 JP 2514577Y2
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polarized light
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measured
lens holding
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、光の干渉を利用して表面粗さを測定する光
学式表面粗さ測定装置の改良に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement of an optical surface roughness measuring device that measures surface roughness by utilizing interference of light.

従来の技術 表面粗さ測定装置の一種に、互いに偏波面が直交し且
つ周波数が異なる2種類の直線偏光の一方を被測定物の
表面の微小範囲に集光させるとともに、その2種類の直
線偏光の他方を被測定物の表面の比較的広い範囲に平行
ビームの状態で照射し、その表面で反射された計測光お
よび参照光を互いに干渉させることによって計測ビート
信号を取り出し、その表面の凹凸に対応する計測ビート
信号の位相変化または周波数変化に基づいて表面粗さを
測定するようにした光学式表面粗さ測定装置が知られて
いる。たとえば、本出願人が先に出願した特開平1−20
3914号、特願昭63−95788号、特願平1−56385号に係わ
る光学式表面粗さ測定装置はその一例である。
2. Description of the Related Art One type of surface roughness measuring device collects one of two types of linearly polarized light whose polarization planes are orthogonal to each other and has different frequencies in a minute range on the surface of the object to be measured. Irradiate the other side of the DUT in a relatively wide area on the surface of the object to be measured in the form of a parallel beam, and the measurement light and the reference light reflected on the surface interfere with each other to extract the measurement beat signal, and There is known an optical surface roughness measuring device which measures a surface roughness based on a phase change or a frequency change of a corresponding measurement beat signal. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-20
The optical surface roughness measuring device according to Japanese Patent Application No. 3914, Japanese Patent Application No. 63-95788 and Japanese Patent Application No. 1-56385 is one example.

かかる光学式表面粗さ測定装置においては、2種類の
直線偏光の一方は計測光として被測定物の表面の微小範
囲に集光され、他方は参照光として平行ビームの状態で
被測定物の表面の比較的広い範囲に照射されるため、被
測定物がそれ等のビームの光軸と交差する方向へ相対移
動させることにより、計測光はその被測定物の表面の微
小な凹凸に対応して光路長が変化させられ、それに伴っ
て位相や周波数が変化させられるが、参照光は微小凹凸
の影響が平均化されて相殺されるため、その表面の凹凸
による位相変化や周波数変化を生じない。そして、それ
等の計測光と参照光とを干渉させることによって得られ
る計測ビーム信号の位相や周波数は、上記計測光の位相
変化や周波数変化に伴って変化させられるが、被測定物
を相対移動させる際の振動その他の外乱による影響は互
いに相殺されるため、この位相変化や周波数変化に基づ
いて表面粗さが測定され得るのである。
In such an optical surface roughness measuring device, one of two types of linearly polarized light is condensed as a measurement light in a minute range on the surface of the object to be measured, and the other is used as a reference light in the state of a parallel beam to form a surface of the object to be measured. Since it is irradiated in a relatively wide range of, the measurement light is moved relative to the direction in which it intersects the optical axis of those beams, and the measurement light corresponds to the minute irregularities on the surface of the measurement object. Although the optical path length is changed and the phase and frequency are changed accordingly, the reference light does not undergo phase change or frequency change due to the unevenness of the surface because the influence of the minute unevenness is averaged out and cancelled. The phase and frequency of the measurement beam signal obtained by causing the measurement light and the reference light to interfere with each other can be changed in accordance with the phase change and the frequency change of the measurement light, but the object to be measured is relatively moved. Since the influences of vibrations and other external disturbances upon canceling each other cancel each other out, the surface roughness can be measured based on this phase change and frequency change.

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の装置では、対物レンズが固
定であるため、被測定物の表面粗さに応じた測定倍率で
測定を行うことが困難であった。測定倍率を変更するた
めに対物レンズを焦点距離の異なる他の対物レンズと交
換することはできるのであるが、計測光を被測定物の表
面の微小範囲に集光させるように対物レンズの交換の度
に、対物レンズと二重焦点レンズとの距離を微調節する
煩雑な作業を必要としていたのである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the above-described conventional apparatus, since the objective lens is fixed, it is difficult to perform measurement at a measurement magnification according to the surface roughness of the object to be measured. Although it is possible to replace the objective lens with another one with a different focal length in order to change the measurement magnification, it is necessary to replace the objective lens so that the measurement light is focused in a minute range on the surface of the object to be measured. Every time, the complicated work of finely adjusting the distance between the objective lens and the bifocal lens was required.

本考案はこのような事情を背景として為されたもの
で、その目的とするところは、被測定物の表面粗さに応
じた所望の測定倍率を簡単に選択できる光学式表面粗さ
測定装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to provide an optical surface roughness measuring device capable of easily selecting a desired measurement magnification according to the surface roughness of the object to be measured. To provide.

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するための本考案の要旨とするとこ
ろは、光路に位置する対物レンズを備え、互いに偏波面
が直交し且つ周波数が異なる2種類の直線偏光をその対
物レンズを通して被測定物の表面にそれぞれ照射すると
ともに、その被測定物からの反射光をその対物レンズを
通してそれぞれ検出し、それら反射光のビート周波数の
変化に基づいてその被測定物の表面粗さを測定する形式
の光学式表面粗さ測定装置であって、(a)前記2種類
の直線偏光のうちの一方を集光し、他方を平行光とする
ための複数個の二重焦点レンズと、(b)焦点距離の異
なる複数種類の対物レンズと、(c)前記二重焦点レン
ズの後焦点と対物レンズの前焦点とが一致し、且つその
対物レンズの焦点位置が被測定物側で同じ位置となるよ
うに、複数対の二重焦点レンズおよび対物レンズをそれ
ぞれ保持する複数のレンズ保持部材と、(d)それら複
数のレンズ保持部材のうちの所望の測定倍率に対応する
レンズ保持部材を、そのレンズ保持部材により保持され
た対物レンズが前記光路に位置するように選択的に位置
させる位置決め装置と、を含むことにある。
Means for Solving the Problems The gist of the present invention for achieving the above-mentioned object is to provide two types of linearly polarized light having an objective lens positioned in an optical path and having mutually orthogonal polarization planes and different frequencies. Irradiate the surface of the DUT through the lens respectively, detect the reflected light from the DUT through the objective lens respectively, and determine the surface roughness of the DUT based on the change of the beat frequency of the reflected light. An optical surface roughness measuring device of a measuring type, comprising: (a) a plurality of bifocal lenses for converging one of the two types of linearly polarized light and making the other parallel light. (B) A plurality of types of objective lenses having different focal lengths, and (c) the rear focus of the dual focus lens and the front focus of the objective lens match, and the focus position of the objective lens is the same on the object side. location and A plurality of lens holding members respectively holding a plurality of pairs of bifocal lenses and objective lenses, and (d) a lens holding member corresponding to a desired measurement magnification among the plurality of lens holding members, A positioning device for selectively positioning the objective lens held by the lens holding member so as to be positioned in the optical path.

このようにすれば、二重焦点レンズの後焦点と対物レ
ンズの前焦点とが一致し、且つ焦点距離の異なる複数種
類の対物レンズの焦点位置が被測定物側で同じ位置とな
るように、複数対の二重焦点レンズおよび対物レンズと
が複数のレンズ保持部材にそれぞれ保持されるととも
に、位置決め装置によって、その複数のレンズ保持部材
のうちの所望の測定倍率に対応するレンズ保持部材が、
そのレンズ保持部材により保持された対物レンズが前記
光路に位置するように選択的に位置させられる。
By doing this, the back focus of the bifocal lens and the front focus of the objective lens match, and the focal positions of the plurality of types of objective lenses having different focal lengths are the same position on the measured object side, The plurality of pairs of bifocal lenses and the objective lens are respectively held by the plurality of lens holding members, and the positioning device allows the lens holding member corresponding to a desired measurement magnification among the plurality of lens holding members to be
The objective lens held by the lens holding member is selectively positioned so as to be positioned in the optical path.

したがって、測定倍率を変更するために対物レンズを
焦点距離の異なる他の対物レンズと交換する度に、対物
レンズと二重焦点レンズおよび被測定物との距離をそれ
ぞれ微調節する作業などを要することなく、被測定物の
表面粗さに応じて所望の対物レンズを位置決め装置によ
って簡単に光路に位置させることができるので、簡単な
操作で測定倍率を選択することができるのである。
Therefore, each time the objective lens is replaced with another objective lens having a different focal length in order to change the measurement magnification, it is necessary to finely adjust the distance between the objective lens, the bifocal lens and the DUT. Since the desired objective lens can be easily positioned in the optical path by the positioning device according to the surface roughness of the object to be measured, the measurement magnification can be selected by a simple operation.

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本考案の一実施例の光学式表面粗さ測定装置
の斜視図であり、第2図はその装置の光学系を示してい
る。図において、移動テーブル10上には被測定物12が載
置されるようになっている。この移動テーブル10は、パ
ルスモータ或いはサーボモータなどにより構成される駆
動装置14によってx方向およびy方向に駆動されるよう
になっており、被測定物12がx−y平面内において所望
の方向へ移動させられて、被測定物12の表面18上におい
て後述の2種類の直線偏光、すなわちP偏光LPとS偏光
LSが走査されるようになっている。
FIG. 1 is a perspective view of an optical surface roughness measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an optical system of the device. In the figure, the object to be measured 12 is placed on the moving table 10. The moving table 10 is driven in the x direction and the y direction by a driving device 14 including a pulse motor or a servo motor, and the object to be measured 12 is moved in a desired direction in the xy plane. After being moved, two types of linearly polarized light described later, that is, P polarized light L P and S polarized light, are moved on the surface 18 of the DUT 12.
L S is to be scanned.

レーザ光源30は、例えば偏波面が互いに直交し且つ周
波数が僅かに異なる2種類の直線偏光、すなわちP偏光
LPとS偏光LSとを含むレーザ光Lを出力するゼーマンレ
ーザから構成される。レーザ光源30から出力されたレー
ザ光Lは、無偏光ビームスプリッタ32により分割され
る。先ず、この無偏光ビームスプリッタ32を透過したレ
ーザ光Lは、第1偏光素子36を通して基準用光センサ34
により検出され、基準ビート信号FBが出力される。上記
P偏光LP,S偏光LSの周波数をそれぞれfp,fsとすると、
基準ビート信号FBの周波数fBは|fs−fp|となる。
The laser light source 30 is, for example, two types of linearly polarized light whose polarization planes are orthogonal to each other and whose frequencies are slightly different, that is, P-polarized light.
It is composed of a Zeeman laser that outputs a laser beam L including L P and S-polarized L S. The laser light L output from the laser light source 30 is split by the non-polarizing beam splitter 32. First, the laser light L transmitted through the non-polarizing beam splitter 32 passes through the first polarization element 36 and the reference optical sensor 34.
And the reference beat signal F B is output. If the frequencies of the P-polarized light L P and the S-polarized light L S are f p and f s , respectively,
Frequency f B of the reference beat signal F B is | f s -f p | become.

無偏光ビームスプリッタ32により反射されたレーザ光
L、すなわちP偏光LPおよびS偏光LSは、同軸上に配置
された凸レンズ40および42によって構成されるビームエ
キスパンダ44によりビーム径が拡大され、横断面が円形
の円形平行ビームに変換された後、ミラー46によって方
向変換されて二重焦点レンズ50に入射させられる。この
二重焦点レンズ50は、たとえば光学ガラスにより凸状に
形成された第1レンズ52と、たとえば方解石や水晶のよ
うな1軸結晶の複屈折性材料により凹状に形成された第
2レンズ54とが組み合わせられることにより構成されて
いる。上記複屈折性材料は、その光学軸と入射光線の偏
波面との角度によって屈折率が異なるという性質を備え
ており、その複屈折性材料から成る第2レンズ54におけ
るS偏光LSの屈折率がP偏光LPの屈折率よりも大きくな
るように、又その第2レンズ54の光学軸がS偏光LSまた
はP偏光LPの偏波面と平行となるように二重焦点レンズ
50が配置されている。上記複屈折性材料が正の1軸結晶
であるか負の1軸結晶であるかにしたがって、上記の光
学軸をS偏光LSの偏波面と平行とするか或いはP偏光LP
の偏波面と平行とするかが決定される。
The laser beam L reflected by the non-polarizing beam splitter 32, that is, the P-polarized light L P and the S-polarized light L S, has a beam diameter expanded by a beam expander 44 constituted by convex lenses 40 and 42 arranged coaxially. After being converted into a circular parallel beam having a circular cross section, the beam is redirected by the mirror 46 and incident on the bifocal lens 50. The bifocal lens 50 includes a first lens 52 formed in a convex shape with, for example, optical glass, and a second lens 54 formed in a concave shape with a uniaxial crystal birefringent material such as calcite or quartz. It is configured by combining. The birefringent material has a property that the refractive index varies depending on the angle between the optical axis and the plane of polarization of the incident light, and the refractive index of the S polarized light L S in the second lens 54 made of the birefringent material. Is larger than the refractive index of P-polarized light L P , and the optical axis of the second lens 54 thereof is parallel to the plane of polarization of S-polarized light L S or P-polarized light L P.
50 are arranged. Depending on whether the birefringent material is a positive uniaxial crystal or a negative uniaxial crystal, the optical axis is parallel to the polarization plane of the S-polarized light L S or the P-polarized light L P
Is determined to be parallel to the plane of polarization.

以上のように構成された二重焦点レンズ50では、ビー
ムエキスパンダ44によりビーム径が大きく拡大されたS
偏光LSまたはP偏光LPは第1レンズ52においては共に集
光されるが、第2レンズ54においては、S偏光LSは比較
的大きく拡散されて平行光線とされる一方、P偏光LP
僅かに拡散されて光軸上に集光される。
In the bifocal lens 50 configured as above, the beam diameter is greatly expanded by the beam expander 44.
The polarized light L S or the P polarized light L P is condensed together in the first lens 52, but in the second lens 54, the S polarized light L S is relatively diffused into parallel rays, while the P polarized light L S P is slightly diffused and focused on the optical axis.

対物レンズ56は、その前焦点が上記二重焦点レンズ50
の後焦点と一致する位置に配置されている。このため、
二重焦点レンズ50によって集光された前記P偏光LPは、
対物レンズ56によって再び円形平行ビームとされて前記
被測定物12の表面18の比較的広い範囲に照射される一
方、二重焦点レンズ50によって円形平行ビームとされた
S偏光LSは、対物レンズ56により被測定物12の表面18で
あって上記P偏光LPによる照射範囲内の一点に集光され
る。
The front focus of the objective lens 56 is the above-mentioned bifocal lens 50.
It is located at a position that matches the rear focal point. For this reason,
The P-polarized light L P condensed by the bifocal lens 50 is
The S-polarized light L S converted into a circular parallel beam by the double focus lens 50 is converted into a circular parallel beam by the objective lens 56 and irradiated on a relatively wide area of the surface 18 of the DUT 12. The light is focused on the surface 18 of the DUT 12 by 56 at a point within the irradiation range of the P-polarized light L P.

被測定物12により反射されたS偏光LSおよびP偏光LP
は、往路と同じ光路を無偏光ビームスプリッタ32まで戻
され、そこを透過することにより第2偏光素子60を通し
て計測用光センサ62により受光される。この第2偏光素
子60および前記第1偏光素子36は、それらの偏光軸が45
°傾斜した状態で配設されており、それ等第1偏光素子
36および第2偏光素子60は、基準ビート光或いは計測ビ
ート光を構成する2種類の光の割合を調節するために、
軸まわりの回転位置が変化させられるようになってい
る。
S-polarized light L S and P-polarized light L P reflected by the DUT 12
Is returned to the non-polarizing beam splitter 32 through the same optical path as the outward path, and is transmitted therethrough to be received by the measuring optical sensor 62 through the second polarizing element 60. The polarization axes of the second polarizing element 60 and the first polarizing element 36 are 45
The first polarizing element, which is arranged in a tilted state.
The 36 and the second polarizing element 60 adjust the ratio of the two types of light constituting the reference beat light or the measurement beat light,
The rotation position around the axis can be changed.

ここで、表面18の一点に集光されるS偏光LSは、被測
定物12が移動テーブル10により移動させられるのに伴っ
て表面18の微小凹凸に対応して生じるドップラーシフト
Δfsと、移動テーブル10の移動の際の振動その他の外乱
によるドップラーシフトΔfdとを受け、その反射光の周
波数はfs+Δfd+Δfsとなる。これに対し、円形平行ビ
ームの状態で表面18の比較的広い範囲に照射されるP偏
光LPは、表面18の微小凹凸による影響が平均化されて全
体として相殺されるため、外乱によるドップラーシフト
Δfdの影響を受けるだけで、その反射光の周波数はfp
Δfdとなる。上記S偏光LSは計測光であり、P偏光LP
参照光である。
Here, the S-polarized light L S focused on one point on the surface 18 has a Doppler shift Δf s generated corresponding to minute irregularities on the surface 18 as the DUT 12 is moved by the moving table 10, The frequency of the reflected light is f s + Δf d + Δf s due to the Doppler shift Δf d due to vibrations and other disturbances when the moving table 10 moves. On the other hand, the P-polarized light L P irradiated onto the comparatively wide area of the surface 18 in the state of the circular parallel beam is canceled out by the Doppler shift due to the disturbance because the influence of the fine irregularities on the surface 18 is averaged and canceled out. only affected by Delta] f d, the frequency of the reflected light f p +
Δf d . The S-polarized light L S is measurement light, and the P-polarized light L P is reference light.

前記計測用光センサ62に受けられた計測ビート信号FD
はP偏光LPとS偏光LSとの干渉による唸りに対応するも
ので、その周波数fDは、|(fs+Δfd+Δfs)−(fp
Δfd)|=|fs−fp+Δfs|であり、前記外乱によるド
ップラーシフトΔfdは相殺されている。
Measurement beat signal F D received by the measurement optical sensor 62
Corresponds to howling due to interference between the P-polarized light L P and the S-polarized light L S, and its frequency f D is | (f s + Δf d + Δf s ) − (f p +
Δf d ) | = | f s −f p + Δf s |, and the Doppler shift Δf d due to the disturbance is offset.

上記計測ビート信号FDおよび前記基準ビート信号FB
測定回路64に供給され、計測ビート信号FDの周波数f
D(=|fs−fp+Δfs|)から基準ビート信号FBの周波
数fB(=|fs−fp|)を減算することにより、表面18の
凹凸によるドップラーシフトΔfsのみが取り出され、こ
のドップラーシフトΔfsを表す信号が制御回路66へ供給
される。制御回路66は、例えばマイクロコンピュータに
て構成され、前記駆動装置14により移動テーブル10をX
−Y方向へ順次移動させつつ、測定回路64より供給され
る信号(Δfs)から次式(1)に基づいて各位置の変位
ZSを算出し、被測定物12の表面18全体の表面粗さを表示
器68に三次元表示させる。
The measurement beat signal F D and the reference beat signal F B are supplied to the measurement circuit 64, and the frequency f of the measurement beat signal F D is
By subtracting the frequency f B (= | f s −f p |) of the reference beat signal F B from D (= | f s −f p + Δf s |), only the Doppler shift Δf s due to the unevenness of the surface 18 is obtained. A signal representing the Doppler shift Δf s taken out is supplied to the control circuit 66. The control circuit 66 is composed of, for example, a microcomputer, and controls the drive table 14 to move the moving table 10 to the X-axis.
Based on the signal (Δf s ) supplied from the measurement circuit 64, the displacement of each position based on the following equation (1) while sequentially moving in the −Y direction.
Z S is calculated, and the surface roughness of the entire surface 18 of the DUT 12 is three-dimensionally displayed on the display 68.

すなわち、移動テーブル10上の被測定物12が制御回路
66によってx−y平面内を二次元方向へ移動させられる
に伴って、表面18の一点に集光されるS偏光LSはその表
面18の微小凹凸に対応して生じるドップラーシフトΔfs
と、移動テーブル10の移動の際の振動その他の外乱によ
るドップラーシフトΔfdとを受けるのに対し、平行ビー
ムの状態で表面18の比較的広い範囲に照射されるP偏光
LPは、表面18の微小凹凸による影響が平均化されて全体
として相殺されるため、外乱によるドップラーシフトΔ
fdを受けるだけである。このため、測定回路64において
はそれ等の反射光を干渉させることによって得られる計
測ビーム信号FDと基準ビート信号FBとに基づいて、被測
定物12の表面18全体に亘る表面粗さが(1)式 に従って順次測定され、表示器68に三次元表示される。
なお、上記測定回路64において、λ/2単位以上の凹凸に
おいては、前記計測ビート信号FDのビート数CIおよび基
準ビード信号FBのビート数DBをそれぞれ計数することに
より、次式(2)から、z方向の変位量ΔZS1が算出さ
れる。
That is, the DUT 12 on the moving table 10 is a control circuit.
As the 66 is moved in the xy plane in the two-dimensional direction, the S-polarized light L S focused on one point on the surface 18 is caused by the Doppler shift Δf s corresponding to the minute irregularities on the surface 18.
And the Doppler shift Δf d due to vibrations and other disturbances during the movement of the moving table 10, while the P-polarized light radiated onto a relatively wide range of the surface 18 in the state of parallel beams.
In L P , the influence of minute irregularities on the surface 18 is averaged and canceled out as a whole, so the Doppler shift Δ
It only receives f d . Therefore, in the measurement circuit 64, based on the measurement beam signal F D and the reference beat signal F B obtained by causing the reflected lights to interfere with each other, the surface roughness over the entire surface 18 of the DUT 12 is measured. Formula (1) Are sequentially measured and displayed three-dimensionally on the display 68.
In the measurement circuit 64, in the unevenness of λ / 2 unit or more, by counting the beat number C I of the measurement beat signal F D and the beat number D B of the reference bead signal F B respectively, the following equation ( The displacement amount ΔZ S1 in the z direction is calculated from 2).

また、λ/2単位以下の凹凸については、前記計測ビー
ト信号FDと基準ビート信号FBとの位相差が100MHz程度の
クロック信号を計数するクロックカウンタにより検出さ
れ、λ/2000程度の分解能により集光点S1におけるz方
向の微小変位ΔZS2が測定される。すなわち、前記ドッ
プラーシフトΔfsは、ドップラー効果の基本式から次式
(3)に示すように表される。
Further, for unevenness of λ / 2 unit or less, the phase difference between the measurement beat signal F D and the reference beat signal F B is detected by a clock counter that counts clock signals of about 100 MHz, and with a resolution of about λ / 2000. A small displacement ΔZ S2 in the z direction at the focal point S 1 is measured. That is, the Doppler shift Δf s is expressed by the following equation (3) from the basic equation of the Doppler effect.

Δfs=(2/λ)・(ΔZS2/Δt) ・・・(3) この(3)式を積分することにより、集光点S1におけ
るz方向の微小変位ΔZS2が次式(4)のように表され
ることから、この(4)式に従って微小変位ΔZS2が算
出される。
Δf s = (2 / λ) · (ΔZ S2 / Δt) (3) By integrating this equation (3), the small displacement ΔZ S2 in the z direction at the focal point S 1 can be calculated by the following equation (4) ), The small displacement ΔZ S2 is calculated according to the equation (4).

そして、上記z方向の変位量ΔZS1と微小変位ΔZS2
が加えられることにより、凹凸量、すなわち表面粗さが
求められるのである。
Then, the amount of irregularities, that is, the surface roughness is obtained by adding the displacement amount ΔZ S1 in the z direction and the minute displacement ΔZ S2 .

以上のように構成された光学式表面粗さ測定装置にお
いて、前記二重焦点レンズ50および対物レンズ56は、被
測定物12の表面状態に応じた所望の測定倍率に変更する
ために、倍率すなわち焦点距離の異なる他の二重焦点レ
ンズ70および対物レンズ72、または二重焦点レンズ74お
よび対物レンズ76と簡単に交換されるようになってい
る。すなわち、二重焦点レンズ50および対物レンズ56は
円筒状の第1レンズ保持部材78に、二重焦点レンズ70お
よび対物レンズ72は第2レンズ保持部材80に、二重焦点
レンズ74および対物レンズ76は第3レンズ保持部材82に
よりそれぞれ保持されており、それら第1レンズ保持部
材78、第2レンズ保持部材80、および第3レンズ保持部
材82は、レボルバ84に固定されている。上記3つの第1
レンズ保持部材78、第2レンズ保持部材80、および第3
レンズ保持部材82は、それらの中心軸線が前記ミラー46
から被測定物12の表面18に至る光路を母線とする1つの
円錐面上に位置するようにレボルバ84に固定されてお
り、このレボルバ84は、図示しない軸によって上記円錐
面の中心軸線まわりに回転可能に設けられている。そし
て、レボルバ84には図示しない節度装置が設けられてお
り、上記3つの第1レンズ保持部材78、第2レンズ保持
部材80、および第3レンズ保持部材82が、その中心軸線
が前記ミラー46から被測定物12の表面18に至る光路に一
致するようにそれぞれ選択的に位置決めされるようにな
っている。なお、上記二重焦点レンズ50と対物レンズ5
6、二重焦点レンズ70と対物レンズ72、および二重焦点
レンズ74と対物レンズ76は、ミラー46から被測定物12の
表面18に至る光路に位置させられたときの焦点位置が同
一となって、いずれの対物レンズに切り換えられても被
測定物12上に焦点が位置するようにそれぞれ第1レンズ
保持部材78、第2レンズ保持部材80、および第3レンズ
保持部材82内において予め位置設定されている。
In the optical surface roughness measuring device configured as described above, the bifocal lens 50 and the objective lens 56, in order to change to a desired measurement magnification according to the surface state of the DUT 12, the magnification, that is, It can be easily replaced with another bifocal lens 70 and an objective lens 72 having different focal lengths, or a bifocal lens 74 and an objective lens 76 having different focal lengths. That is, the bifocal lens 50 and the objective lens 56 are in the cylindrical first lens holding member 78, the bifocal lens 70 and the objective lens 72 are in the second lens holding member 80, and the bifocal lens 74 and the objective lens 76. Are held by the third lens holding member 82, and the first lens holding member 78, the second lens holding member 80, and the third lens holding member 82 are fixed to the revolver 84. First of the above three
Lens holding member 78, second lens holding member 80, and third
The lens holding member 82 has a central axis line which is the same as that of the mirror 46.
Is fixed to the revolver 84 so as to be located on one conical surface having the optical path from the to the surface 18 of the object to be measured 12 as a generatrix, and the revolver 84 is provided around the central axis of the conical surface by an axis not shown. It is rotatably installed. Further, the revolver 84 is provided with a detent device (not shown), and the three first lens holding members 78, the second lens holding member 80, and the third lens holding member 82 have central axes from the mirror 46. Each of them is selectively positioned so as to coincide with the optical path to the surface 18 of the DUT 12. The bifocal lens 50 and the objective lens 5
6, the bifocal lens 70 and the objective lens 72, and the bifocal lens 74 and the objective lens 76 have the same focal position when positioned in the optical path from the mirror 46 to the surface 18 of the DUT 12. So that the focal point is located on the object to be measured 12 regardless of which objective lens is switched, the position is preset in the first lens holding member 78, the second lens holding member 80, and the third lens holding member 82, respectively. Has been done.

したがって、本実施例によれば、被測定物12の表面18
の粗さに応じて、位置決め装置として機能するレボルバ
84を手動操作によって回転させることにより、前記3つ
の第1レンズ保持部材78、第2レンズ保持部材80、およ
び第3レンズ保持部材82のうちの所望の測定倍率に対応
するものを選択的にミラー46から被測定物12の表面18に
至る光路に位置させて、所望の対物レンズを選択するこ
とができるので、レンズの交換作業や対物レンズと二重
焦点レンズおよび被測定物との距離の微調節作業が不要
となり、簡単な操作で測定倍率を選択することができる
のである。
Therefore, according to the present embodiment, the surface 18 of the DUT 12 is
Revolver that functions as a positioning device according to the roughness of the
By manually rotating 84, one of the three first lens holding members 78, the second lens holding member 80, and the third lens holding member 82 that corresponds to a desired measurement magnification is selectively mirrored. Since the desired objective lens can be selected by locating it in the optical path from 46 to the surface 18 of the DUT 12, it is possible to replace the lens and to adjust the distance between the objective lens and the bifocal lens and the DUT. No adjustment work is required, and the measurement magnification can be selected with a simple operation.

以上、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本考案は他の態様で実施することもできる。
Although one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be implemented in other modes.

例えば、前述の実施例では、3つのレンズ保持部材7
8、80、82がレボルバ84に設けられていたが、2つ或い
は4つ以上のレンズ保持部材が設けられていてもよいの
である。
For example, in the above-described embodiment, the three lens holding members 7
Although 8, 80 and 82 are provided on the revolver 84, two or four or more lens holding members may be provided.

また、前述の実施例では、レボルバ84が手動操作によ
って回転させられることにより所望の測定倍率に対応す
るレンズ保持部材が選択されていたが、アクチュエータ
によって自動的に回転されてもよいのである。
Further, in the above-described embodiment, the lens holding member corresponding to the desired measurement magnification is selected by rotating the revolver 84 by manual operation, but it may be automatically rotated by the actuator.

その他一々例示はしないが、本考案は当業者の知識に
基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施すること
ができる。
Although not illustrated one by one, the present invention can be implemented in various modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本考案の一実施例である光学式表面粗さ測定
装置の構成を説明する図である。第2図は、第1図の実
施例の光学系を詳しく説明する図である。 12:被測定物、18:表面 30:レーザ光源、50,70,74:二重焦点レンズ 56,72,76:対物レンズ 78:第1レンズ保持部材 80:第2レンズ保持部材 82:第3レンズ保持部材 84:レボルバ(位置決め装置)
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an optical surface roughness measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the optical system of the embodiment of FIG. 1 in detail. 12: Object to be measured, 18: Surface 30: Laser light source, 50, 70, 74: Bifocal lens 56, 72, 76: Objective lens 78: First lens holding member 80: Second lens holding member 82: Third Lens holding member 84: Revolver (positioning device)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of utility model registration request] 【請求項1】光路に位置する対物レンズを備え、互いに
偏波面が直交し且つ周波数が異なる2種類の直線偏光を
該対物レンズを通して被測定物の表面にそれぞれ照射す
るとともに、該被測定物からの反射光を該対物レンズを
通してそれぞれ検出し、それら反射光のビート周波数の
変化に基づいて該被測定物の表面粗さを測定する形式の
光学式表面粗さ測定装置であって、 前記2種類の直線偏光のうちの一方を集光し、他方を平
行光とするための複数個の二重焦点レンズと、 焦点距離の異なる複数種類の対物レンズと、 前記二重焦点レンズの後焦点と前記対物レンズの前焦点
とが一致し、且つ該対物レンズの焦点位置が被測定物側
で同じ位置となるように、複数対の二重焦点レンズおよ
び対物レンズをそれぞれ保持する複数のレンズ保持部材
と、 該複数のレンズ保持部材のうちの所望の測定倍率に対応
するレンズ保持部材を、該レンズ保持部材により保持さ
れた対物レンズが前記光路に位置するように選択的に位
置させる位置決め装置と、 を含むことを特徴とする光学式表面粗さ測定装置。
1. An objective lens located in an optical path, wherein two types of linearly polarized light whose polarization planes are orthogonal to each other and different in frequency are applied to the surface of the object to be measured through the objective lens, respectively, and the object to be measured is irradiated from the object to be measured. Of the reflected light of each type through the objective lens, and measuring the surface roughness of the object to be measured based on the change in the beat frequency of the reflected light. A plurality of bifocal lenses for condensing one of the linearly polarized light beams and making the other into a parallel light beam, a plurality of types of objective lenses having different focal lengths, a back focus of the bifocal lens, and A plurality of lens holding members that respectively hold a plurality of pairs of bifocal lenses and objective lenses so that the front focal points of the objective lenses coincide with each other and the focal positions of the objective lenses are the same on the object side. A positioning device that selectively positions a lens holding member corresponding to a desired measurement magnification among the plurality of lens holding members so that the objective lens held by the lens holding member is located in the optical path. An optical surface roughness measuring device comprising:
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