JP5107547B2 - Interferometric surface shape measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、高精度な表面形状計測に用いられる干渉計を用いた平面形状測定装置(干渉型表面形状測定装置と称する)に係る。特に、曲率半径が数ミリ〜数μmといった通信分野で多用される光ファイバを接続するための光学部品等、微小球面の形状計測や、半導体等の平面基板上の微細形状を計測することが可能な干渉型表面形状測定装置に関する。 The present invention relates to a planar shape measuring apparatus (referred to as an interference-type surface shape measuring apparatus) using an interferometer used for highly accurate surface shape measurement. In particular, it is possible to measure the shape of a minute spherical surface, such as an optical component for connecting an optical fiber frequently used in the communication field with a radius of curvature of several millimeters to several micrometers, or a minute shape on a flat substrate such as a semiconductor. The present invention relates to an interference type surface shape measuring apparatus.
干渉計を用いた表面形状測定装置として、出願人は特許文献1で、光源からの光により照射された被検体と参照体からの各々の反射光により干渉縞を形成する干渉光学系と、前記干渉縞に基づいて前記被検体の表面性状測定を行なう表面性状測定部と、前記被検体からの反射光を集光する集光光学系と、前記被検体を並進移動させて前記集光光学系により集光された光の変化に基づいて前記被検体の曲率半径測定を行なう曲率半径測定部とを含む曲面形状測定装置を提案している。 As a surface shape measuring apparatus using an interferometer, the applicant is described in Patent Document 1, and an interference optical system that forms interference fringes by each of reflected light from a subject irradiated with light from a light source and a reference body, A surface texture measurement unit that measures the surface texture of the subject based on interference fringes, a condensing optical system that collects reflected light from the subject, and a converging optical system that translates the subject Proposed is a curved surface shape measuring apparatus including a curvature radius measuring unit that measures the radius of curvature of the subject based on a change in the light collected by.
又、被測定面が平面の場合においては、測定対象物あるいは参照面や対物レンズを圧電素子(PZT)等のアクチュエータで移動することで、位相シフトを行ない、形状測定を可能とすることが、特許文献2や3に記載されている。 Further, when the surface to be measured is a flat surface, the object to be measured or the reference surface or the objective lens is moved by an actuator such as a piezoelectric element (PZT) to perform phase shift and enable shape measurement. It is described in Patent Documents 2 and 3.
しかしながら、曲率半径が数ミリ〜数μmといった微小球面の形状計測を行なう場合においては、次のような問題が生じていた。 However, in the case of measuring the shape of a minute spherical surface with a radius of curvature of several millimeters to several micrometers, the following problem has occurred.
(1)一般的なレンズ等の測定と同様に、口径がφ60〜100mmといった測定対象物から比べれば大型の干渉計を用いて測定を行なわなければならない関係上、測定対象物の反射光が微小で光軸調整機構が有効に利用できないため、測定前の調整作業に多大な時間を必要としていた。 (1) Similar to the measurement of a general lens or the like, the reflected light from the measurement object is very small because the measurement must be performed using a large interferometer compared to the measurement object having a diameter of φ60 to 100 mm. However, since the optical axis adjustment mechanism cannot be used effectively, a great amount of time is required for the adjustment work before the measurement.
(2)測定対象物が非常に小さいため、従来使用されてきた一般的な大きさのレンズ等を測定する時に使用する、数枚程度で構成された参照レンズでは、基準参照面の精度には問題が無くても、球面収差補正の点で不足がある。 (2) Since the object to be measured is very small, a reference lens composed of several lenses used when measuring a lens having a general size that has been used in the past has a precision of the reference reference surface. Even if there is no problem, there is a lack of spherical aberration correction.
(3)従来球面形状測定等に一般的に使用されてきた「参照レンズをPZT等のアクチュエータで移動し、光路長を可変にした位相シフトする方法」では、被測定面の曲率半径がマイクロメートルオーダになった場合、位相シフトによる基準参照面の移動に伴い、被測定面を照射する測定光の波面形状が変化し、正確に測定できない。 (3) In the “method of phase shifting by moving the reference lens with an actuator such as PZT and making the optical path length variable” which has been generally used for conventional spherical shape measurement, the radius of curvature of the surface to be measured is micrometer. When the order is reached, the wavefront shape of the measurement light that irradiates the surface to be measured changes with the movement of the standard reference surface due to the phase shift, and cannot be measured accurately.
又、特許文献2や3のように参照面や対物レンズをPZT等のアクチュエータで移動することで位相シフトを行なう技術では、高精度な移動機構と制御装置が必要であり、高価になるという問題点を有していた。 In addition, the technique of performing phase shift by moving the reference surface and the objective lens with an actuator such as PZT as in Patent Documents 2 and 3, requires a highly accurate moving mechanism and control device, and is expensive. Had a point.
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、曲率半径が数ミリ〜数μmといった微小球面の形状計測を行なう場合において、顕微鏡のような拡大光学系に干渉計の光学系を組み合わせることで、光軸調整が容易で、高精度な測定に対応し、測定時に生じる誤差の少ない測定手法を提供すると共に、平面形状計測においては、可干渉光源の波長を変化させて位相シフトを行なう方法を用いることで、位相シフトを行なうための機械的な移動機構を不要とし、低コストで位相シフトを用いた微細形状の形状計測が実現可能となる手法を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and in the case of measuring the shape of a minute spherical surface with a radius of curvature of several millimeters to several micrometers, the optical system of an interferometer is used as an enlargement optical system such as a microscope. The optical axis can be easily adjusted to support high-accuracy measurement and provide a measurement method with little error during measurement.In planar shape measurement, the wavelength of the coherent light source is changed to shift the phase. It is an object of the present invention to provide a technique that eliminates the need for a mechanical movement mechanism for performing phase shift by using the method for performing phase shift, and that enables measurement of a fine shape using phase shift at low cost. .
本発明は、拡大光学系と、該拡大光学系の一部を透過し、測定対象面を照射するように配置されたレーザ光源と、該レーザ光源と測定対象面の間の拡大光学系内に基準面を有し、この基準面で反射した参照光と、基準面を透過し測定対象面で反射させることによって得られる被検光とを干渉させることにより、測定対象面の形状を計測するように構成された干渉計とを備えた干渉型表面形状測定装置であって、撮像素子上に干渉縞画像を生成する干渉計部の結像光学系が、顕微鏡対物レンズを有し、前記拡大光学系を通して無限遠方までの任意位置の画像を前記干渉計の撮像素子上に結像することが可能であるようにして、前記課題を解決したものである。 The present invention includes a magnifying optical system, a laser light source disposed so as to transmit a part of the magnifying optical system and irradiate the measurement target surface, and the magnifying optical system between the laser light source and the measurement target surface. has a reference plane, by interference with the reference plane the reference light reflected by, and a test light obtained by reflecting the measurement target surface passes through the reference plane, measure the shape of the object surface An interference type surface shape measuring apparatus including an interferometer configured as described above, wherein an imaging optical system of an interferometer unit that generates an interference fringe image on an image sensor has a microscope objective lens , and the enlargement The present invention solves the above problem by allowing an image at an arbitrary position up to infinity through an optical system to be formed on the image sensor of the interferometer.
前記レーザ光源の波長を変化させることにより、縞の位相を変えた干渉縞画像を複数枚取得し、測定対象面の形状情報を得ることができる。 By changing the wavelength of the laser light source, a plurality of interference fringe images with different fringe phases can be obtained, and the shape information of the measurement target surface can be obtained.
又、前記レーザ光源を複数搭載し、単独あるいは組合せて測定対象面を照射できるように構成することができる。 Further, a plurality of the laser light sources can be mounted so that the surface to be measured can be irradiated alone or in combination.
又、前記レーザ光源として半導体レーザを使用し、この半導体レーザの駆動電流変化により生じる波長変化を利用するようにすることができる。 Further, a semiconductor laser can be used as the laser light source, and a change in wavelength caused by a change in driving current of the semiconductor laser can be used.
又、通常の観察を行なうための独立した照明光源と、観察用光学系を更に有し、前記干渉計測用の光学系と、観察用の光学系を切替えて使用可能に構成することができる。 In addition, an independent illumination light source for normal observation and an observation optical system can be further provided, and the interference measurement optical system and the observation optical system can be switched and used.
又、通常の観察を行なうための独立した照明光源と、観察用光学系を更に有し、前記干渉計測用のレーザ光源と観察用の光源とに異なる偏光特性を与え、これを同時に測定対象面に照射した後、偏光特性の違いを利用して測定画像と観測画像を分離し、尚且つ、同時に取得できるように構成することができる。 Further, an independent illumination light source for performing normal observation and an observation optical system are further provided, and different polarization characteristics are given to the laser light source for interference measurement and the light source for observation, and these are simultaneously measured. After the irradiation, the measurement image and the observation image can be separated using the difference in polarization characteristics, and can be obtained at the same time.
本発明によれば、曲率半径が数ミリ〜数μmといった微小球面の形状計測を行なう場合において、顕微鏡のような拡大光学系に干渉計の光学系を組み合わせることで、光軸調整が容易で、高精度な測定に対応し、測定時に生じる誤差の少ない測定を行うことができる。 According to the present invention, when measuring the shape of a microsphere having a radius of curvature of several millimeters to several μm, the optical axis can be easily adjusted by combining the optical system of the interferometer with an enlarged optical system such as a microscope. Corresponding to high-accuracy measurement, it is possible to perform measurement with less error during measurement.
又、平面形状計測においては、レーザ光源の波長を変化させて位相シフトを行なう方法を用いることで、位相シフトを行なうための機械的な移動機構が不要となり、低コストで位相シフトを用いた微細形状の形状計測が実現可能となる。 In planar shape measurement, a method of phase shifting by changing the wavelength of the laser light source eliminates the need for a mechanical movement mechanism for phase shifting, and makes it possible to reduce the cost by using phase shifting at low cost. The shape measurement of the shape can be realized.
更に、上記計測を実現する高精度な光学部品(レンズ等)の性能評価や組立調整にも活用できる。 Furthermore, it can be utilized for performance evaluation and assembly adjustment of a highly accurate optical component (lens or the like) that realizes the above measurement.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の第1実施形態は、本発明を球面測定に用いたもので、図1に光学系を示す如く、顕微鏡対物レンズ10、レンズ12及び14でなる拡大光学系と、該拡大光学系の一部を透過し、被測定物8の測定対象面を照射するように配置されたレーザ光源20と、該レーザ光源20と測定対象面の間の拡大光学系内に基準面(参照面とも称する)30を有し、この基準面30で反射した参照光と、該基準面30を透過し測定対象面で反射させることによって得られる被検光とを干渉させるためのビームスプリッタ(BS)32と、発生した干渉縞を撮像するための干渉縞撮像系40とを含んでいる。図において、22はレーザ光源20の光を拡大するための拡大レンズである。
In the first embodiment of the present invention, the present invention is used for spherical measurement. As shown in FIG. 1, an optical system including a microscope
この第1実施形態において、レーザ光源20より射出した光線は、レンズ22によりビーム径を拡大され、レンズ12に入射され平行光線となる。基準面30は、どちら側になってもよいが、通常、光源20側の面(図の右側面)を半透過面とし、この面からの反射光を参照光とする。
In the first embodiment, the light beam emitted from the
基準面30を透過した光は、そのままレンズ10を通過し、測定対象面上を垂直に入射する。レンズ10としては、顕微鏡の対物レンズを使用し、ここでは無限補正対物レンズを使用する。倍率1Xから200Xまで、通常使用される対物レンズが全て使用可能である。無限補正対物レンズは、そのままでは結像しないので、レンズ12が、顕微鏡としての結像レンズと、干渉計としてのリレーレンズを兼ねる。
The light transmitted through the
ここで、干渉測定用のレンズとして顕微鏡対物レンズ10を使用する理由は、高精度の球面測定に重要な球面収差の補正が十分なされていることと、測定対象面の曲率半径が、非常に小さいからである。
Here, the reason why the microscope
測定対象面から反射して戻ってきた光は、再度レンズ10、基準面30、レンズ12を逆に通過し、ビームスプリッタ32を通り、レンズ14によって、撮像系40に干渉縞の画像を生成する。
The light reflected and returned from the measurement target surface passes through the
通常顕微鏡として焦点調節する場合は、図2に全体構成を示す如く、顕微鏡光学系部70を被測定物8に対してZ3の移動機構を使用して移動させるか、あるいは、被測定物8を単独で移動して焦点調節を行なうが、本発明においては、これとは別に、干渉光学系部72も独立に移動可能な移動機構Z2を設けている。
When adjusting the focus as a normal microscope, as shown in FIG. 2, the microscope optical system unit 70 is moved with respect to the
このため、顕微鏡の焦点合わせとは別個に焦点調節を行なうことが可能であり、顕微鏡対物レンズ10を通して無限遠方に至る任意位置に対し焦点を合わせることが可能となる。これにより、干渉光学系側では、顕微鏡対物レンズ10の焦点位置外にある被測定物8を観察することが可能となる。このため、この被測定物8の画像を見ながら位置合わせをすることが可能となり、光軸調整作業が格段に容易となる。
For this reason, it is possible to adjust the focus separately from the focusing of the microscope, and it is possible to focus on an arbitrary position that reaches the infinite distance through the microscope
又、本実施形態では、干渉光学系内部においても焦点調節機構Z1を設けている。 In the present embodiment, the focus adjustment mechanism Z1 is also provided inside the interference optical system.
顕微鏡対物レンズ10を通して無限遠方に至る任意位置に対し焦点を合わせることの意味を説明するため、図3に、測定対象物(球)をセットし、まだ位置合わせを行なっていない状態の画像を示す。装置が横位置に設置されているため、周囲の状況の画像と、ずれて設置された測定対象物の球の画像が、干渉計視野内に見える。
In order to explain the meaning of focusing on an arbitrary position reaching infinity through the microscope
調整時の詳細な状況を以下に説明する。 The detailed situation at the time of adjustment will be described below.
干渉測定時は、焦点位置が無限遠なので、図4(A)に示す状態では、対物レンズを通して周囲が見える。 At the time of interference measurement, since the focal position is at infinity, the surroundings can be seen through the objective lens in the state shown in FIG.
測定対象球をセットした状態を図4(B)に示す。 FIG. 4B shows a state where the measurement target sphere is set.
次いで、画面を見ながら、図4(C)に示す如く、測定対象球の位置を、視野のほぼ中央にセットする。そして、このまま光軸方向に球を近づけていく。 Next, while viewing the screen, as shown in FIG. 4C, the position of the measurement target sphere is set at the approximate center of the field of view. Then, the sphere is brought closer to the optical axis direction as it is.
測定対象球が、画面一杯になったところを図11(D)に示す。球に反射して、対物レンズが見える。 FIG. 11D shows the place where the measurement target sphere fills the screen. The objective lens is visible after reflection on the sphere.
更に近づけると、図4(E)に示す如く、対物レンズの中心にレーザ光が反射して見えるので、この光線が画面から外れないようにすれば、迅速に光軸調整できる。 When approaching further, as shown in FIG. 4 (E), the laser beam appears to be reflected at the center of the objective lens, so that the optical axis can be quickly adjusted if this light beam is not deviated from the screen.
更に近づけると、図4(F)に示す如く、徐々に光線が大きくなる。 When approaching further, the light beam gradually increases as shown in FIG.
更に近づけると、図4(G)に示す如く、視野一杯まで広がる。 When it is further closer, as shown in FIG.
更に近づけると、図4(H)に示す如く、今度は明るい部分が小さくなっていく。途中、光線が画面から外れてきたら、その都度、適宜修正する。 When it comes closer, the bright part becomes smaller this time as shown in FIG. If the beam falls off the screen halfway through, correct it as needed.
更に近づけると、図4(I)に示す如く、一旦明るい部分が点になる。この位置が、球の表面にピントが合った位置である。 When it comes closer, a bright part once becomes a point as shown in FIG. This position is the position where the surface of the sphere is in focus.
更に近づけると、図4(J)に示す如く、又、大きくなってくる。 As it gets closer, it becomes larger as shown in FIG.
更に近づけると、図4(K)に示す如く、干渉縞が見えてくる。 When approaching further, interference fringes appear as shown in FIG.
この辺で光軸調整(アライメント)モードに切り替えた状態を図4(L)に示す。 FIG. 4L shows a state in which the optical axis adjustment (alignment) mode is switched on this side.
次いで図4(M)に示す如く、Z軸を調節してサイズを合わせ、光軸方向の位置をセットする。 Next, as shown in FIG. 4 (M), the size is adjusted by adjusting the Z axis, and the position in the optical axis direction is set.
次いで図4(N)に示す如く、X、Y方向を調節して、光線を重ね合わせる。 Next, as shown in FIG. 4N, the X and Y directions are adjusted to superimpose the light beams.
次いで、アライメントモードから干渉縞測定モードにすると、調節が良ければ、図4(O)に示す程度の干渉縞が見える。 Next, when the alignment mode is changed to the interference fringe measurement mode, interference fringes of the degree shown in FIG.
あとは適宜X、Y、Zを調節して、図4(P)に例示する如く、好みの干渉縞の見え方に調節する。 Thereafter, X, Y, and Z are adjusted as appropriate to adjust the appearance of the desired interference fringes as illustrated in FIG.
以上のように、測定用レーザ光のスポットが常に見えるため、この光線が視野から外れないように保ちながら位置を調節することで、必ず迅速に干渉縞を観測可能な状態にセットできる。 As described above, since the spot of the laser beam for measurement is always visible, the interference fringes can always be quickly observed by adjusting the position while keeping the light beam from deviating from the field of view.
図4(A)〜(P)まで、通常30秒から1分程度である。 4A to 4P, it is usually about 30 seconds to 1 minute.
本実施形態においては、測定対象面として、球面形状の基準となり得るほど高精度な球面又は平面を使用することで、逆にレンズ10自体の性能を測定するという応用も可能である。
In this embodiment, by using a highly accurate spherical surface or plane that can serve as a reference for the spherical shape as a measurement target surface, an application of measuring the performance of the
第1実施形態は、一般の顕微鏡対物レンズ10を測定レンズとして用いた場合の例であり、レンズ10とは別個の基準面30を設けて使用している。顕微鏡対物レンズ10は、収差補正が十分なされているため、実用上このような構成も可能となる。
1st Embodiment is an example at the time of using the general
次に、本発明の第2実施形態を図5を参照して説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態は、顕微鏡対物レンズ10の測定対象面側の最外面を基準面30としたものであり、光線は、この球面である基準面30をそれぞれ垂直に通過し、測定対象面上に垂直に照射する。
In the present embodiment, the outermost surface on the measurement target surface side of the
他の点は第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。 Since other points are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
なお、光源20から測定対象面までの間の任意の位置に任意形状の基準面を配置しても、干渉計としては成立するので、目的に応じて選択することが可能である。
Note that even if a reference surface having an arbitrary shape is arranged at an arbitrary position between the
次に、平面形状を干渉計測する場合に用いる本発明の第3実施形態を図6に示す。 Next, FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention used in the case of performing interference measurement on a planar shape.
本実施形態においては、被測定物の測定対象面(平面)9に合わせて基準面30が平面にされると共に、測定のためのレンズ10から測定対象面9に向かって平行な光束が射出されるように、拡大レンズ22の出側にコリメータレンズ24が配置されている点が第2実施形態と異なる。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、レンズ10と測定対象面9の間の測定対象面の側に基準面30が配置されている。この場合、実用的に使用可能な顕微鏡対物レンズ10の倍率としては、中低倍(20〜50X程度)以下となる。
In the present embodiment, the
前記第1乃至第3実施形態において、レーザ光源20の波長を変化させると、図7に示すような、干渉縞の位相シフトを発生させることができる。ここで位相シフトとは、図7に示すように、干渉縞の位置が変化する現象である。
In the first to third embodiments, when the wavelength of the
図7で示した5枚の位相シフトされた干渉縞画像に対して、ハリハラン法等の既に良く知られた解析アルゴリズムを適用して形状データを算出し、3次元表示したものを図8に示す。 FIG. 8 shows a three-dimensional display of shape data calculated by applying a well-known analysis algorithm such as the Hari Haran method to the five phase-shifted interference fringe images shown in FIG. .
更に、図9に示す干渉縞画像の代表例について、同様にして位相シフトを行なった画像を5枚取得し、形状を測定した例を図10に示す。 Further, with respect to the representative example of the interference fringe image shown in FIG. 9, FIG. 10 shows an example in which five images having the same phase shift are obtained and the shape is measured.
次に、半導体レーザをレーザ光源として、複数の光源を組み込んだ第4実施形態の要部を図11に示す。図において、51、52、53はレーザダイオード(LD)、61、62、63はコリメータレンズ、34はプリズムである。 Next, FIG. 11 shows a main part of a fourth embodiment in which a plurality of light sources are incorporated using a semiconductor laser as a laser light source. In the figure, 51, 52 and 53 are laser diodes (LD), 61, 62 and 63 are collimator lenses, and 34 is a prism.
波長が変化可能なレーザ光源といっても、その可変範囲には限りがある。半導体レーザを用いたものでは、外部共振器型チューナブルレーザで数nm、駆動電流の制御による方法では、高々0.1nm程度である。又、大きく波長を変えて複数の光源で測定を行なう場合も生じる。そこで本実施形態では、3つの個別のレーザダイオード51、52、53を配置している。例えば3つのレーザダイオード51、52、53の発振波長として、403nm、635nm、780nmのものを使用し、それぞれのオンオフを制御すれば、各波長単独、あるいは組合せて測定を行なうことができる。又、各レーザダイオードには、駆動電流の制御により、個別に位相シフトを行なわせることも可能となる。
Even if it is a laser light source capable of changing the wavelength, its variable range is limited. In the case of using a semiconductor laser, the external resonator type tunable laser is several nm, and in the method by controlling the driving current, it is about 0.1 nm at most. In addition, the measurement may be performed with a plurality of light sources by changing the wavelength greatly. Therefore, in this embodiment, three
プリズム34の反射面は、波長選択性を持たせたものを使用することも勿論可能である。これにより、透過効率と各レーザダイオードの分離を向上することができる。 Of course, it is possible to use a reflecting surface of the prism 34 having wavelength selectivity. Thereby, the transmission efficiency and the separation of each laser diode can be improved.
次に、本発明による適用効果が大きいと予想される測定対象面が平面の場合をとり、図12に第5実施形態を示す。図中において、照明光束は実線で、結像光線は破線で示す。 Next, FIG. 12 shows a fifth embodiment in which a measurement target surface that is expected to have a large application effect according to the present invention is a flat surface. In the figure, the illumination light beam is indicated by a solid line, and the imaging light ray is indicated by a broken line.
本実施形態においては、新たに照明光源80とレンズ82が付加され、ビームスプリッタ(BS)84により、干渉計用のレーザ光源20と同一光路を通って測定対象面9を照明することが可能となるよう配置されている。
In the present embodiment, an
本実施形態において、照明光源80からの照明によって測定対象面9から来る光線(破線)と、レーザ光源20の照射により、測定対象面9から反射して戻ってきた光(実線)は、新たに設けられたビームスプリッタ(BS)86により、干渉計とは別の光路を通り、この例では接眼レンズ88に入射されるものと、干渉計(40)に入射されるものとに分けられる。
In the present embodiment, the light beam (broken line) coming from the
ビームスプリッタ86は、図中にある矢印の方向で破線で形が示された位置まで移動し、光路内を出し入れすることが可能となっている。このため、ビームスプリッタ86の光路内への挿入と連動して、レーザ光源20と照明光源80をオンオフ、又は、シャッタ等により遮断して切り替えることで、干渉縞撮像系40において、通常の顕微鏡観測画像と干渉画像とを個別に観測することができると共に、別個に接眼レンズ88で目視観測を行なうことができる。
The
又、ビームスプリッタ86の光路内挿入と連動して、レーザ光源20から照明光源80に切り替えることにより、観察時の安全を確保するといった使用法も可能となる。
Further, by switching from the
次に、図13を参照して本発明の第6実施形態を詳細に説明する。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
本実施形態は、第5実施形態において、更に、レーザ光源20と照明光源80からの光線を、それぞれ偏光素子90、92によって互いに直交する直線偏光であるp−偏光とs−偏光にする。レーザ光源20に半導体レーザ等を用いている場合、既に直線偏光である場合もあるので、その場合は、そのまま使用することができる。
In the fifth embodiment, the light beams from the
これらは、偏光ビームスプリッタ85で重ね合わされ、更に無偏光ビームスプリッタ33を経由して測定観察光学系内に導入される。
These are overlapped by the
測定対象面9から戻ってくるp−偏光とs−偏光は、偏光状態を保ったまま戻ってくるので、偏光ビームスプリッタ87で、s−偏光である照明による測定対象面の画像は、観察光学系の接眼レンズ88に導入され、p−偏光であるレーザ光源20による干渉画像は、干渉計内の撮像光学系40に、それぞれ分離されて導入される。
Since p-polarized light and s-polarized light returning from the
このため、測定対象面9はレーザ光源20と通常の照明光源80で同時に照射されているにも拘わらず、観測光学系(88)においては、通常の顕微鏡観察像を観測することができると共に、尚且つ、干渉計光学系内の撮像系40においては、同時に干渉画像だけを良好に得ることが可能となる。
Therefore, although the
8…被測定物
9…測定対象面
10…顕微鏡対物レンズ
12、14…レンズ
20…レーザ光源
30…基準面
32、33、85、87…ビームスプリッタ(BS)
40…干渉縞撮像系
51、52、53…レーザダイオード(LD)
70…顕微鏡光学系部
72…干渉光学系部
88…接眼レンズ
90、92…偏光素子
8 ... object to be measured 9 ...
40 ... Interference
70 ... Microscope optical system part 72 ... Interference
Claims (6)
該拡大光学系の一部を透過し、測定対象面を照射するように配置されたレーザ光源と、
該レーザ光源と測定対象面の間の拡大光学系内に基準面を有し、この基準面で反射した参照光と、基準面を透過し測定対象面で反射させることによって得られる被検光とを干渉させることにより、測定対象面の形状を計測するように構成された干渉計とを備えた干渉型表面形状測定装置であって、
撮像素子上に干渉縞画像を生成する干渉計部の結像光学系が、顕微鏡対物レンズを有し、前記拡大光学系を通して無限遠方までの任意位置の画像を前記干渉計の撮像素子上に結像することが可能であることを特徴とする干渉型表面形状測定装置。 Magnifying optics,
A laser light source disposed so as to transmit a part of the magnifying optical system and irradiate the measurement target surface;
A reference surface in the magnifying optical system between the laser light source and the measurement target surface, the reference light reflected by the reference surface, and the test light obtained by passing through the reference surface and reflecting by the measurement target surface; by interference, a interferometric profilometer having a configured interferometer so that to measure the shape of the object surface by a
The imaging optical system of the interferometer unit that generates an interference fringe image on the image sensor has a microscope objective lens , and an image at an arbitrary position up to infinity is connected to the image sensor of the interferometer through the magnification optical system. An interference-type surface shape measuring apparatus characterized by being capable of imaging.
前記干渉計測用の光学系と、観察用の光学系を切替えて使用可能に構成されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の干渉型表面形状測定装置。 In addition, it has an independent illumination light source for normal observation, and an observation optical system,
5. The interference-type surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the interference-type surface shape measuring apparatus is configured to be usable by switching between the interference measurement optical system and the observation optical system.
前記干渉計測用のレーザ光源と観察用の光源とは異なる偏光特性を与えられ、
これを同時に測定対象面に照射した後、偏光特性の違いを利用して測定画像と観測画像を分離し、尚且つ、同時に取得できるように構成されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の干渉型表面形状測定装置。 In addition, it has an independent illumination light source for normal observation, and an observation optical system,
The laser light source for interference measurement and the light source for observation are given different polarization characteristics,
5. The apparatus according to claim 1, wherein a measurement image and an observation image are separated using a difference in polarization characteristics after being simultaneously irradiated onto a measurement target surface, and can be simultaneously acquired. The interference type surface shape measuring apparatus according to any one of the above.
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