JP3148511B2 - 光学的表面形状測定装置 - Google Patents
光学的表面形状測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的変位検出器を用
いて表面の粗さ測定等を行う光学的表面形状測定装置に
関する。
いて表面の粗さ測定等を行う光学的表面形状測定装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、レーザ光を利用した合焦点型
変位検出器や三角測量法による変位検出器が知られてい
る。この種の光学的変位検出器は、被測定面に光ビーム
を照射する光ビーム照射手段と、被測定面からの反射光
ビームを受光して、被測定面の変位に応じて一方が大き
いときに他方が小さいという相補関係を持つ二つの出力
信号を出す受光手段とを有する。二つの出力信号はそれ
ぞれ電流−電圧変換回路により電圧値に変換され、その
二つの出力電圧を演算処理することにより、被測定面の
変位に対応する出力が得られる。合焦点型の場合は、二
つの出力信号から得られるフォーカスエラー信号に基づ
いてサーボ回路によりフォーカシング制御がなされる。
変位検出器や三角測量法による変位検出器が知られてい
る。この種の光学的変位検出器は、被測定面に光ビーム
を照射する光ビーム照射手段と、被測定面からの反射光
ビームを受光して、被測定面の変位に応じて一方が大き
いときに他方が小さいという相補関係を持つ二つの出力
信号を出す受光手段とを有する。二つの出力信号はそれ
ぞれ電流−電圧変換回路により電圧値に変換され、その
二つの出力電圧を演算処理することにより、被測定面の
変位に対応する出力が得られる。合焦点型の場合は、二
つの出力信号から得られるフォーカスエラー信号に基づ
いてサーボ回路によりフォーカシング制御がなされる。
【０００３】この様な光学的変位検出器の信号処理部に
は、可変利得増幅器が設けられる。これは、測定するワ
ークの材質や表面粗さ、傾き等によって反射率が大きく
変化するため、反射率に応じて信号レベルを調整する必
要があるからである。したがって通常、この可変利得増
幅器の利得は、受光手段の二つの出力信号レベルの和に
応じて切替えられるようになっている。
は、可変利得増幅器が設けられる。これは、測定するワ
ークの材質や表面粗さ、傾き等によって反射率が大きく
変化するため、反射率に応じて信号レベルを調整する必
要があるからである。したがって通常、この可変利得増
幅器の利得は、受光手段の二つの出力信号レベルの和に
応じて切替えられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種の変位検出器を
用いて、多数のワークの表面粗さ検査を行う検査ライン
システムを構成した場合、次のような問題があった。第
１に、前述のように二つの受光信号レベルの和が一定に
なるように可変利得増幅器の利得制御を行った場合、受
光信号レベルの和が利得切替えのしきい値近辺にある
と、測定の繰り返しにより必要以上に利得切替えが行わ
れ、これが測定誤差の原因になる。第２に、信号処理回
路の初段部に設けられる電流−電圧変換回路には、外乱
光や演算増幅器特性その他に起因して、オフセット電圧
が発生する。オフセット電圧を零にする方法として一般
に、光源光を高速スイッチングする方法が知られている
が、変位検出器が合焦点型の場合にはサーボが外れるお
それがあるためにこの方法を用いることはできない。そ
してオフセット電圧があると、合焦点位置でもフォーカ
スエラー信号が零にならず、これが測定誤差の原因とな
る。
用いて、多数のワークの表面粗さ検査を行う検査ライン
システムを構成した場合、次のような問題があった。第
１に、前述のように二つの受光信号レベルの和が一定に
なるように可変利得増幅器の利得制御を行った場合、受
光信号レベルの和が利得切替えのしきい値近辺にある
と、測定の繰り返しにより必要以上に利得切替えが行わ
れ、これが測定誤差の原因になる。第２に、信号処理回
路の初段部に設けられる電流−電圧変換回路には、外乱
光や演算増幅器特性その他に起因して、オフセット電圧
が発生する。オフセット電圧を零にする方法として一般
に、光源光を高速スイッチングする方法が知られている
が、変位検出器が合焦点型の場合にはサーボが外れるお
それがあるためにこの方法を用いることはできない。そ
してオフセット電圧があると、合焦点位置でもフォーカ
スエラー信号が零にならず、これが測定誤差の原因とな
る。
【０００５】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、高精度測定を可能とした光学的表面形状測定装置を
提供することを目的としている。
で、高精度測定を可能とした光学的表面形状測定装置を
提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる光学的表
面形状測定装置は、被測定物に光ビームを照射しその反
射光ビームを受光して合焦ポイントで等しくなる二つの
出力信号を出す合焦点変位検出器と、前記二つの出力信
号をそれぞれ電圧値に変換する演算増幅器を用いた電流
−電圧変換手段と、この電流−電圧変換手段の二つの出
力電圧を演算処理して前記被測定物表面の変位に対応す
る出力を得るための、可変利得増幅器を含む演算処理手
段と、前記被測定物がない状態で得られる前記電流−電
圧変換手段の出力誤差を記憶してこれに基づいて前記電
流−電圧変換手段の出力に誤差を相殺する電圧を加算す
るオフセット補償手段と、複数ポイントの予備測定によ
り各ポイントでの前記電流−電圧変換手段の二つの出力
電圧の和に基づいて前記可変利得増幅器の最適利得を算
出する利得判定手段と、前記複数ポイントの予備測定に
おける前記電流−電圧変換手段の二つの出力電圧の和の
変動が所定範囲内のときは本測定において前記可変利得
増幅器を前記最適利得の状態に固定し、それ以外のとき
には本測定において前記可変利得増幅器を自動利得切替
えとする利得制御手段とを有することを特徴としてい
る。
面形状測定装置は、被測定物に光ビームを照射しその反
射光ビームを受光して合焦ポイントで等しくなる二つの
出力信号を出す合焦点変位検出器と、前記二つの出力信
号をそれぞれ電圧値に変換する演算増幅器を用いた電流
−電圧変換手段と、この電流−電圧変換手段の二つの出
力電圧を演算処理して前記被測定物表面の変位に対応す
る出力を得るための、可変利得増幅器を含む演算処理手
段と、前記被測定物がない状態で得られる前記電流−電
圧変換手段の出力誤差を記憶してこれに基づいて前記電
流−電圧変換手段の出力に誤差を相殺する電圧を加算す
るオフセット補償手段と、複数ポイントの予備測定によ
り各ポイントでの前記電流−電圧変換手段の二つの出力
電圧の和に基づいて前記可変利得増幅器の最適利得を算
出する利得判定手段と、前記複数ポイントの予備測定に
おける前記電流−電圧変換手段の二つの出力電圧の和の
変動が所定範囲内のときは本測定において前記可変利得
増幅器を前記最適利得の状態に固定し、それ以外のとき
には本測定において前記可変利得増幅器を自動利得切替
えとする利得制御手段とを有することを特徴としてい
る。
【０００７】
【０００８】
【作用】本発明によると、信号処理回路内に、電流−電
圧変換手段の出力にこれを相殺する電圧値を加算するオ
フセット補償手段を設けることにより、測定中の出力オ
フセット電圧を零にすることができる。また本測定に先
立つ予備測定により可変利得増幅器の最適利得を判定し
て、本測定の間可変利得増幅器の利得を最適値に固定す
る利得制御手段を設けることにより、検査ラインでの頻
繁な利得切替えに伴う測定誤差の発生が防止できる。更
に、複数ポイントでの予備測定における電流−電圧変換
手段の二つの出力電圧の和の変動が所定範囲内であるか
否かを判定して、その判定結果に基づいて最適利得がな
い場合には可変利得増幅器の利得を固定せずに、通常通
り自動利得切替えとする利得切替え制御手段を設けるこ
とにより、測定条件に応じて好ましい測定モードを選択
することができる。
圧変換手段の出力にこれを相殺する電圧値を加算するオ
フセット補償手段を設けることにより、測定中の出力オ
フセット電圧を零にすることができる。また本測定に先
立つ予備測定により可変利得増幅器の最適利得を判定し
て、本測定の間可変利得増幅器の利得を最適値に固定す
る利得制御手段を設けることにより、検査ラインでの頻
繁な利得切替えに伴う測定誤差の発生が防止できる。更
に、複数ポイントでの予備測定における電流−電圧変換
手段の二つの出力電圧の和の変動が所定範囲内であるか
否かを判定して、その判定結果に基づいて最適利得がな
い場合には可変利得増幅器の利得を固定せずに、通常通
り自動利得切替えとする利得切替え制御手段を設けるこ
とにより、測定条件に応じて好ましい測定モードを選択
することができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１は、合焦点変位検出器を用いた本発明の一
実施例にかかる表面粗さ測定装置の概略構成である。光
ビーム照射系は、レーザダイオード１、偏光ビームスプ
リッタ２、１／４波長板３、コリメータレンズ４及び対
物レンズ５を有する。ワーク１６の表面からの反射光ビ
ームは、結像レンズ６を介し、ビームスプリッタ７で二
分割されて二つの受光ダイオード８ａ，８ｂに集光され
る。
明する。図１は、合焦点変位検出器を用いた本発明の一
実施例にかかる表面粗さ測定装置の概略構成である。光
ビーム照射系は、レーザダイオード１、偏光ビームスプ
リッタ２、１／４波長板３、コリメータレンズ４及び対
物レンズ５を有する。ワーク１６の表面からの反射光ビ
ームは、結像レンズ６を介し、ビームスプリッタ７で二
分割されて二つの受光ダイオード８ａ，８ｂに集光され
る。
【００１０】対物レンズ５と一体に設けられたコイル１
０と、これに対向して検出器本体に取り付けられたマグ
ネット９により、対物レンズ５を駆動するボイスコイル
が構成されている。このボイスコイルはサーボ制御回路
１５により制御駆動される。また対物レンズ５と連動す
るスケール１１とこれに対向するエンコーダ１２とによ
り、ワーク１６の表面の変位検出を行う変位検出器が構
成されている。
０と、これに対向して検出器本体に取り付けられたマグ
ネット９により、対物レンズ５を駆動するボイスコイル
が構成されている。このボイスコイルはサーボ制御回路
１５により制御駆動される。また対物レンズ５と連動す
るスケール１１とこれに対向するエンコーダ１２とによ
り、ワーク１６の表面の変位検出を行う変位検出器が構
成されている。
【００１１】二つの受光ダイオード８ａ，８ｂの出力電
流Ｉａ，Ｉｂは、フォーカスエラー信号発生回路１３に
入力されて、フォーカスエラー信号（いわゆるＳカーブ
信号）が得られる。サーボ制御回路１５はこの実施例で
はアナログサーボであるが、ディジタルサーボでもよ
い。ディジタルサーボの場合、フォーカスエラー信号は
ディジタルデータに変換されてＣＰＵを主体として構成
される外部制御装置１４に取り込まれ、これからサーボ
制御回路１５に制御信号が供給される。なお実際上は、
サーボ制御回路１５の要部も外部制御装置１４に含まれ
る。
流Ｉａ，Ｉｂは、フォーカスエラー信号発生回路１３に
入力されて、フォーカスエラー信号（いわゆるＳカーブ
信号）が得られる。サーボ制御回路１５はこの実施例で
はアナログサーボであるが、ディジタルサーボでもよ
い。ディジタルサーボの場合、フォーカスエラー信号は
ディジタルデータに変換されてＣＰＵを主体として構成
される外部制御装置１４に取り込まれ、これからサーボ
制御回路１５に制御信号が供給される。なお実際上は、
サーボ制御回路１５の要部も外部制御装置１４に含まれ
る。
【００１２】図２は、フォーカスエラー信号発生回路１
３と外部制御装置１４の部分の具体的構成を示してい
る。フォーカスエラー信号発生回路の基本構成は、二つ
の受光信号電流Ｉａ，Ｉｂをそれぞれ電圧値ｅａ，ｅｂ
に変換する演算増幅器を用いた電流−電圧変換器２１
ａ，２１ｂ、変換された電圧値の減算（ｅａ−ｅｂ）及
び加算（ｅａ＋ｅｂ）及を行う減算回路２３と加算回路
２４、及びこれらの減算結果と加算結果の除算（ｅａ−
ｅｂ）／（ｅａ＋ｅｂ）を行う除算回路２６からなる。
これらの演算処理回路内に、この実施例では減算回路２
３と加算回路２４の後にそれぞれ利得可変増幅器２５
ａ，２５ｂが挿入されている。利得可変増幅器２５ａ，
２５ｂは、それぞれ減算回路２３や加算回路２４の前に
あってもよい。
３と外部制御装置１４の部分の具体的構成を示してい
る。フォーカスエラー信号発生回路の基本構成は、二つ
の受光信号電流Ｉａ，Ｉｂをそれぞれ電圧値ｅａ，ｅｂ
に変換する演算増幅器を用いた電流−電圧変換器２１
ａ，２１ｂ、変換された電圧値の減算（ｅａ−ｅｂ）及
び加算（ｅａ＋ｅｂ）及を行う減算回路２３と加算回路
２４、及びこれらの減算結果と加算結果の除算（ｅａ−
ｅｂ）／（ｅａ＋ｅｂ）を行う除算回路２６からなる。
これらの演算処理回路内に、この実施例では減算回路２
３と加算回路２４の後にそれぞれ利得可変増幅器２５
ａ，２５ｂが挿入されている。利得可変増幅器２５ａ，
２５ｂは、それぞれ減算回路２３や加算回路２４の前に
あってもよい。
【００１３】外部制御装置１４は、キーボード３１、Ｃ
ＰＵ３２、メモリ３３、ディスプレイ３４等がデータバ
ス３５を介して相互接続されて構成されている。フォー
カスエラー信号発生回路１３の出力即ち除算回路２６の
出力は、Ａ／Ｄコンバータ４５によりディジタルデータ
に変換されて外部制御装置１４に取り込まれる。通常測
定動作においては、この様にして取り込まれたフォーカ
スエラー信号データに基づいて、サーボ回路が働いてフ
ォーカシング制御がなされる。
ＰＵ３２、メモリ３３、ディスプレイ３４等がデータバ
ス３５を介して相互接続されて構成されている。フォー
カスエラー信号発生回路１３の出力即ち除算回路２６の
出力は、Ａ／Ｄコンバータ４５によりディジタルデータ
に変換されて外部制御装置１４に取り込まれる。通常測
定動作においては、この様にして取り込まれたフォーカ
スエラー信号データに基づいて、サーボ回路が働いてフ
ォーカシング制御がなされる。
【００１４】二つの電流−電圧変換器２１ａ，２１ｂの
出力オフセットを補償するために、誤差電圧検出回路２
７と、オフセット補償回路２８、電流−電圧変換器２１
ａ，２１ｂの出力電圧に補償電圧を加算する加算器２２
ａ，２２ｂ等が設けられている。誤差電圧検出回路２７
は、ワーク１６の実際の測定に先立って、同じ測定環境
内でワーク１６を配置せず反射光の戻りがない状態で電
流−電圧変換器２１ａ，２１ｂにそれぞれ得られる出力
を誤差電圧として検出する。外乱光等がなければ本来電
流−電圧変換器２１ａ，２１ｂの出力電圧は零であるか
ら、この条件で得られる誤差出力がオフセットとなる。
出力オフセットを補償するために、誤差電圧検出回路２
７と、オフセット補償回路２８、電流−電圧変換器２１
ａ，２１ｂの出力電圧に補償電圧を加算する加算器２２
ａ，２２ｂ等が設けられている。誤差電圧検出回路２７
は、ワーク１６の実際の測定に先立って、同じ測定環境
内でワーク１６を配置せず反射光の戻りがない状態で電
流−電圧変換器２１ａ，２１ｂにそれぞれ得られる出力
を誤差電圧として検出する。外乱光等がなければ本来電
流−電圧変換器２１ａ，２１ｂの出力電圧は零であるか
ら、この条件で得られる誤差出力がオフセットとなる。
【００１５】誤差電圧検出回路４１で検出された誤差電
圧は、Ａ／Ｄコンバータ４１を介して外部制御装置１４
に取り込まれ、この誤差電圧を相殺する補償用電圧の形
でメモリ３３に格納される。そして実際のワーク測定に
おいては、誤差電圧検出回路２７側のデータ取り込み経
路はオフにされ、メモリ３３に格納された補償用電圧値
がＤ／Ａコンバータ４２を介し、オフセット補償回路２
８を介して加算器２２ａ，２２ｂに供給されて、二つの
出力電圧ｅａ，ｅｂに含まれるオフセット電圧を相殺す
る。
圧は、Ａ／Ｄコンバータ４１を介して外部制御装置１４
に取り込まれ、この誤差電圧を相殺する補償用電圧の形
でメモリ３３に格納される。そして実際のワーク測定に
おいては、誤差電圧検出回路２７側のデータ取り込み経
路はオフにされ、メモリ３３に格納された補償用電圧値
がＤ／Ａコンバータ４２を介し、オフセット補償回路２
８を介して加算器２２ａ，２２ｂに供給されて、二つの
出力電圧ｅａ，ｅｂに含まれるオフセット電圧を相殺す
る。
【００１６】また、実際のワーク測定における演算処理
回路部の可変利得増幅器２５ａ，２５ｂの最適利得の判
定と利得制御を行うために、レベル検出回路２９と利得
調整回路３０が設けられている。レベル検出回路２９
は、実際のワーク測定に先立って複数ポイントについて
予備測定を行って、二つの出力電圧ｅａ，ｅｂの和電
圧、即ち加算回路２４の出力電圧を検出するものであ
る。この検出結果は、Ａ／Ｄコンバータ４３によりディ
ジタルデータに変換されて外部制御装置１４に取り込ま
れて、これに基づいて最適利得の判定，算出がなされ
る。そして、最適利得を得るための調整データがメモリ
３３に格納される。
回路部の可変利得増幅器２５ａ，２５ｂの最適利得の判
定と利得制御を行うために、レベル検出回路２９と利得
調整回路３０が設けられている。レベル検出回路２９
は、実際のワーク測定に先立って複数ポイントについて
予備測定を行って、二つの出力電圧ｅａ，ｅｂの和電
圧、即ち加算回路２４の出力電圧を検出するものであ
る。この検出結果は、Ａ／Ｄコンバータ４３によりディ
ジタルデータに変換されて外部制御装置１４に取り込ま
れて、これに基づいて最適利得の判定，算出がなされ
る。そして、最適利得を得るための調整データがメモリ
３３に格納される。
【００１７】具体的に可変利得増幅器２５ａ，２５ｂの
利得は数段切替えられるようになっていて、Ａ／Ｄコン
バータ４３を介して取り組まれたデータに基づいて最適
利得が何段目であるかが判定され、その判定結果が利得
調整データとして記憶されることになる。そして実際の
ワーク測定においては、メモリ３３の利得調整データが
読み出されて、利得調整回路３０を介して利得可変増幅
器２５ａ，２５ｂに供給される。これにより、ワーク測
定の間、利得可変増幅器２５ａ，２５ｂは例えば最適利
得状態に固定される。
利得は数段切替えられるようになっていて、Ａ／Ｄコン
バータ４３を介して取り組まれたデータに基づいて最適
利得が何段目であるかが判定され、その判定結果が利得
調整データとして記憶されることになる。そして実際の
ワーク測定においては、メモリ３３の利得調整データが
読み出されて、利得調整回路３０を介して利得可変増幅
器２５ａ，２５ｂに供給される。これにより、ワーク測
定の間、利得可変増幅器２５ａ，２５ｂは例えば最適利
得状態に固定される。
【００１８】図３は、この実施例の表面粗さ測定装置の
オフセットキャンセル及び予備測定を含めた測定動作制
御フローである。なお本測定に入るまでは、サーボ制御
ループはオフに保たれる。オフセットキャンセルのステ
ップＳ１において、前述のように電流−電圧変換器２１
ｂ，２１ｂの誤差電圧検出とオフセット補償電圧の生
成、格納がなされる。以後の予備測定及び本測定の動作
において、この補償電圧により電流−電圧変換器２１
ｂ，２１ｂの出力電圧のオフセットを相殺するという動
作が自動的に行われる。
オフセットキャンセル及び予備測定を含めた測定動作制
御フローである。なお本測定に入るまでは、サーボ制御
ループはオフに保たれる。オフセットキャンセルのステ
ップＳ１において、前述のように電流−電圧変換器２１
ｂ，２１ｂの誤差電圧検出とオフセット補償電圧の生
成、格納がなされる。以後の予備測定及び本測定の動作
において、この補償電圧により電流−電圧変換器２１
ｂ，２１ｂの出力電圧のオフセットを相殺するという動
作が自動的に行われる。
【００１９】次いで、予備測定動作に入る。まず、可変
利得増幅器２５ａ，２５ｂに対して最小利得を設定して
予備測定を開始する（Ｓ２）。そして複数の測定ポイン
トで合焦させ（Ｓ３）、各合焦ポイントでの加算回路２
４の出力電圧（ｅａ＋ｅｂ）を取り込んで記憶する（Ｓ
４）。合焦点数が所定の値Ｎに達したか否かを判断して
（Ｓ５）、達していなければ、利得をアップして（Ｓ
６）、同様の操作を合焦点数がＮになるまで繰り返す。
利得増幅器２５ａ，２５ｂに対して最小利得を設定して
予備測定を開始する（Ｓ２）。そして複数の測定ポイン
トで合焦させ（Ｓ３）、各合焦ポイントでの加算回路２
４の出力電圧（ｅａ＋ｅｂ）を取り込んで記憶する（Ｓ
４）。合焦点数が所定の値Ｎに達したか否かを判断して
（Ｓ５）、達していなければ、利得をアップして（Ｓ
６）、同様の操作を合焦点数がＮになるまで繰り返す。
【００２０】そして測定ポイントが規定の数に達したか
否かを判断して（Ｓ７）、規定数に達するまで以上の操
作を繰り返す。測定ポイント数が規定の値に達したら、
各合焦点ポイントでの和電圧（ｅａ＋ｅｂ）に基づい
て、例えばこの和電圧がピーク値を示すような最適利得
を算出する（Ｓ８）。ここでは同時に、複数の合焦点ポ
イントでの和電圧（ｅａ＋ｅｂ）のばらつきも算出す
る。これらの算出結果に基づいて利得調整データが作ら
れてメモリ３３に格納される。
否かを判断して（Ｓ７）、規定数に達するまで以上の操
作を繰り返す。測定ポイント数が規定の値に達したら、
各合焦点ポイントでの和電圧（ｅａ＋ｅｂ）に基づい
て、例えばこの和電圧がピーク値を示すような最適利得
を算出する（Ｓ８）。ここでは同時に、複数の合焦点ポ
イントでの和電圧（ｅａ＋ｅｂ）のばらつきも算出す
る。これらの算出結果に基づいて利得調整データが作ら
れてメモリ３３に格納される。
【００２１】そして、利得の自動切替えを行うか否かを
判断して（Ｓ９）、この判断結果に基づいて利得を固定
した本測定（Ｓ１０）または、通常通り利得を自動切替
えとする本測定に入る（Ｓ１１）。利得の自動切替えを
行うか否かの判断は例えば、複数の合焦点ポイントでの
和電圧（ｅａ＋ｅｂ）のばらつきを基準として、ばらつ
きがある値より小さい場合には、利得を固定した本測定
とする。このとき、利得をある値に固定する調整データ
がメモリ３３から読出され、利得調整回路３０を介して
利得可変増幅器２５ａ，２５ｂを最適利得状態に固定す
る制御がなされる。ばらつきが大きく、したがって最適
利得が判定できない場合には、利得の自動切替えによる
測定が行われる。
判断して（Ｓ９）、この判断結果に基づいて利得を固定
した本測定（Ｓ１０）または、通常通り利得を自動切替
えとする本測定に入る（Ｓ１１）。利得の自動切替えを
行うか否かの判断は例えば、複数の合焦点ポイントでの
和電圧（ｅａ＋ｅｂ）のばらつきを基準として、ばらつ
きがある値より小さい場合には、利得を固定した本測定
とする。このとき、利得をある値に固定する調整データ
がメモリ３３から読出され、利得調整回路３０を介して
利得可変増幅器２５ａ，２５ｂを最適利得状態に固定す
る制御がなされる。ばらつきが大きく、したがって最適
利得が判定できない場合には、利得の自動切替えによる
測定が行われる。
【００２２】以上のようにこの実施例によれば、オフセ
ットキャンセルと利得可変増幅器の利得を固定する制御
により、高精度の表面粗さ測定が可能になる。特に、検
査ラインにおいて利得可変増幅器の利得が頻繁に切替え
られることによる測定誤差がなくなる。また通常通りの
自動利得切替え動作もできるようにすることで、測定条
件に応じて最適条件の設定ができる。
ットキャンセルと利得可変増幅器の利得を固定する制御
により、高精度の表面粗さ測定が可能になる。特に、検
査ラインにおいて利得可変増幅器の利得が頻繁に切替え
られることによる測定誤差がなくなる。また通常通りの
自動利得切替え動作もできるようにすることで、測定条
件に応じて最適条件の設定ができる。
【００２３】実施例では、合焦点型変位検出器を用いた
が、本発明はこれに限られない。三角測量法を用いた変
位検出器の場合も、受光手段としての位置検出器の出力
から二つの出力信号を得て同様の演算処理を行う処理回
路が構成されるから、このような変位検出器を用いた表
面粗さ測定装置にも同様に本発明を適用することができ
る。
が、本発明はこれに限られない。三角測量法を用いた変
位検出器の場合も、受光手段としての位置検出器の出力
から二つの出力信号を得て同様の演算処理を行う処理回
路が構成されるから、このような変位検出器を用いた表
面粗さ測定装置にも同様に本発明を適用することができ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、オフ
セットキャンセルを行うと同時に、演算処理回路内の利
得可変増幅器の利得を固定する制御動作を可能として、
高精度を可能とした光学的表面形状測定装置を得ること
ができる。
セットキャンセルを行うと同時に、演算処理回路内の利
得可変増幅器の利得を固定する制御動作を可能として、
高精度を可能とした光学的表面形状測定装置を得ること
ができる。
【図１】 本発明の一実施例にかかる測定装置の概略構
成を示す。
成を示す。
【図２】 同実施例の要部構成を示す。
【図３】 同実施例の動作フローを示す。
１…レーザダイオード、２…ビームスプリッタ、３…１
／４波長板、４…コリメータレンズ、５…対物レンズ、
６…結像レンズ、７…ビームスプリッタ、８ａ，８ｂ…
受光ダイオード、９…マグネット、１０…コイル、１１
…スケール、１２…エンコーダ、１３…フォーカスエラ
ー信号発生回路、１４…外部制御装置、１５…サーボ制
御回路、２１ａ，２１ｂ…電流−電圧変換器、２２ａ，
２２ｂ…加算器、２３…減算回路、２４…加算回路、２
５ａ，２５ｂ…可変利得増幅器、２６…除算回路、２７
…誤差電圧検出回路、２８…オフセット補償回路、２９
…レベル検出回路、３０…利得調整回路。
／４波長板、４…コリメータレンズ、５…対物レンズ、
６…結像レンズ、７…ビームスプリッタ、８ａ，８ｂ…
受光ダイオード、９…マグネット、１０…コイル、１１
…スケール、１２…エンコーダ、１３…フォーカスエラ
ー信号発生回路、１４…外部制御装置、１５…サーボ制
御回路、２１ａ，２１ｂ…電流−電圧変換器、２２ａ，
２２ｂ…加算器、２３…減算回路、２４…加算回路、２
５ａ，２５ｂ…可変利得増幅器、２６…除算回路、２７
…誤差電圧検出回路、２８…オフセット補償回路、２９
…レベル検出回路、３０…利得調整回路。
フロントページの続き (72)発明者 桑島 守 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１ 号 株式会社 ミツトヨ内 (56)参考文献 特開 平５−5618（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−202614（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−273164（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定物に光ビームを照射しその反射光
ビームを受光して合焦ポイントで等しくなる二つの出力
信号を出す合焦点変位検出器と、前記 二つの出力信号をそれぞれ電圧値に変換する演算増
幅器を用いた電流−電圧変換手段と、 この電流−電圧変換手段の二つの出力電圧を演算処理し
て前記被測定物表面の変位に対応する出力を得るため
の、可変利得増幅器を含む演算処理手段と、 前記被測定物がない状態で得られる前記電流−電圧変換
手段の出力誤差を記憶してこれに基づいて前記電流−電
圧変換手段の出力に誤差を相殺する電圧を加算するオフ
セット補償手段と、複数ポイントの予備測定により各ポイントでの前記電流
−電圧変換手段の二つの出力電圧の和に基づいて前記可
変利得増幅器の最適利得を算出する利得判定手段と、 前記複数ポイントの予備測定における前記電流−電圧変
換手段の二つの出力電圧の和の変動が所定範囲内のとき
は本測定において前記可変利得増幅器を前記最適利得の
状態に固定し、それ以外のときには本測定において前記
可変利得増幅器を自動利得切替えとする利得制御手段と
を有することを特徴とする光学的表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10489094A JP3148511B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 光学的表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10489094A JP3148511B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 光学的表面形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07286848A JPH07286848A (ja) | 1995-10-31 |
| JP3148511B2 true JP3148511B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=14392769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10489094A Expired - Fee Related JP3148511B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 光学的表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148511B2 (ja) |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP10489094A patent/JP3148511B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07286848A (ja) | 1995-10-31 |
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