JP5569963B2 - 表面形状測定装置 - Google Patents
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Description
この短所を補う方法として白色干渉法(OCT;Optical Coherence Tomography)が開発され広く使われている。現在使われている主なOCTにはタイムドメインOCT(Time Domain OCT)とフーリエドメインOCT(Fourier Domain OCT,あるいはスペクトラルドメインOCT(Spectral Domain OCT))がある。光の干渉を用いるOCTの測定精度は光の波長以下と、他の一般的な形状測定手法に比べて1桁以上高い。
光源101から出力される光は広帯域である。したがって、ビームスプリッタ103から参照ミラー107で反射された光(以下、参照光という)が検出器109に入るまでの参照光路長E1と、ビームスプリッタ103から被測定体105で反射された光(以下、物体光という)が検出器109に入るまでの物体光路長E2が等しいときに最も強く干渉する。一方、参照光路長E1と物体光路長E2の差が大きくなると急激に干渉縞のコントラストは低下する。
被測定体105の表面上を物体光の照射点を走査して、それぞれの照射位置における干渉縞のコントラスト(干渉信号)がピークを示す参照ミラー107の位置を順次読み取っていくことで、被測定体105の表面形状を特定できる。この走査はB−scanと称されている。
しかし、物体光の照射点を移動させるたびに、参照ミラー107を移動させて干渉縞のコントラストのピークを求めるプロセス、つまりA−scanとB−scanの両者を行うためには多大な時間と計算が必要である。さらに、参照ミラー107を正確に移動させる機構と、その位置を精度良く測定する機構は高価で大型となる。
ここで、光干渉を用いる距離あるいは長さの測定では、参照ミラーを光軸に沿って起点から精度良く移動させたときの干渉縞の強度変化の回数を数えて測定するため、測定器と被測定体の間の光路が瞬時でも遮られると、再度、起点から測定をやり直さなければならないので、操作性に多大な問題があった。このような背景に基づき、フーリエドメインOCTおいて高精度で操作性の良い測定器が強く望まれていた。参照ミラーを光軸に沿って起点から精度良く移動させる機構も高価で操作性を著しく阻害するものであった。
また、特許文献2には、参照ミラーが複数の参照面を有し、複数の参照面は、隣接する参照面の各々で生成される参照光間に光源から出力される光の波長に基づく微小測定間隔に対応した光路長差が生じるように配置される表面形状測定装置が提案されている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、可干渉距離を超える奥行きを持つ被測定体の表面形状を迅速に測定できる装置を提供することを目的とする。
そこでなされた本発明の表面形状測定装置は、光源と、光分割部と、参照光生成部と、干渉光生成部と、検出部とを備えている。
光源は、検査光を出力するものである。
光分割部は、光源から出力される検査光を、被測定体の表面の測定位置に照射される第1分割光と、参照光生成部に照射される第2分割光とに分割するものである。
干渉光生成部は、被測定体の表面で第1分割光が反射して得られる物体光と、参照光生成部で第2分割光が反射して得られる参照光と、を干渉させて干渉光を生成するものである。
検出部は、干渉光生成部によって生成された干渉光の強度を検出するものである。
本発明の特徴部分である参照光生成部は、各々の光路の末端に光反射面を有し、光分割部との間の光路長に差を設けられて配置される第1生成部ないし第N生成部(N=2以上の整数)からなる複数の参照光生成部を備えている。そして、第1生成部から第N生成部にかけての光路長の差ΔDの総和が、可干渉距離ΔZの2倍以上に設定されている。
また、本発明の装置は、フーリエドメインOCTに適用できるのはもちろんであるが、タイムドメインOCT、スペクトルスキャニングOCTについても適用できる。
この場合、第1生成部から第N生成部に向けて、光路長の差ΔDが前記ΔZずつ増えるように第1生成部ないし第N生成部を順に配置する。
この第1の形態は、第1参照ミラーないし第N参照ミラーから順に参照光が反射されるように第1走査ミラーを走査することで、可干渉距離ΔZを超える奥行きを持つ被測定体の表面形状を漏れなく測定できる。
この第2の形態は、第1光ファイバないし第N光ファイバから順に参照光が出力されるように、第2走査ミラーを走査することで、可干渉距離ΔZを超える奥行きを持つ被測定体の表面形状を漏れなく測定できる。
前述した第1走査ミラー、第2走査ミラーは、回転多面ミラー(いわゆる、ポリゴンミラー)であることが、第1参照ミラーないし第N参照ミラーへの第2分割光の照射の切替え又は第1光ファイバないし第N光ファイバへの第2分割光の照射の切替えにとって好ましい。
〔第1実施形態〕
<全体構成概要>
図1に基づいて、第1実施形態にかかる表面形状測定装置10の構成を説明する。
表面形状測定装置10は、光源11から出力された検査光L0を、物体光LSを生成するための第1分割光L1と参照光LRを生成するための第2分割光L2とに分割する。表面形状測定装置10は、また、参照ミラー部25を経由した参照光LRと被測定体MBを経由した物体光LSとを重畳して検出光LCを生成し、この検出光LCの検出結果を解析して被測定体MBの表面形状を測定するように構成されている。表面形状測定装置10は、フーリエドメインOCTに基づいて被測定体MBの表面の形状を測定する。
表面形状測定装置10は、光源11を備えている。光源11は低コヒーレンスな検査光L0を出力する。光源11としては、スーパールミネセントダイオード(SLD)や発光ダイオード(LED)等の広帯域光源を用いる。
表面形状測定装置10は、光源11から出力される検査光L0をその一端側で受光する、たとえばシングルモードファイバからなる光ファイバ12aを備えている。光ファイバ12aの他端側はフォトカプラ(coupler)13に接続されている。フォトカプラ13は、光を分割する手段(スプリッタ;splitter)、及び、光を重畳する手段(カプラ)の双方の機能を有しているが、ここでは慣用的に「フォトカプラ」と称している。光源11から出力される検査光L0は、光ファイバ12aを通ってフォトカプラ13に導かれ、ここで第1分割光L1と第2分割光L2とに分割される。
フォトカプラ13で分割された第2分割光L2は、光ファイバ12bを通ってその他端面から参照光生成部20に向けて出射される。参照光生成部20は、コリメータレンズ21、走査ミラー23及び参照ミラー部25を備えており、光ファイバ12aから出射される第2分割光L2は、コリメータレンズ21により平行光束とされた後、走査ミラー23を経由し、参照ミラー部25によって反射され、参照光LRとなる。
D2=D1+ΔZ
D3=D1+2×ΔZ=D2+ΔZ
D4=D1+3×ΔZ=D3+ΔZ
DN=D1+N×ΔZ
なお、参照光LRと物体光LSの光路長(光学距離)を合わせるための遅延手段として、また参照光LRと物体光LSの分散特性を合わせるための手段として、ガラスブロック、濃度フィルタ等の他の光学系を配置してもよい。
フォトカプラ13で分割された第1分割光L1は、光ファイバ12cを通ってその他端面より物体光生成部30に向けて出射される。物体光生成部30は、コリメータレンズ31、走査ミラー33及び対物レンズ35を備えており、光ファイバ12cから出射される第1分割光L1は、コリメータレンズ31により平行光束とされた後、走査ミラー33、対物レンズ35を経由し、被測定体MBに照射される走査ミラー33は二次元方向に揺動が可能とされている。第1分割光L1は被測定体MBの表面に結像L、反射されて、物体光LSとなる。被測定体MBで反射された物体光LSは、対物レンズ35、走査ミラー33を順に経由し、コリメータレンズ31によって光ファイバ12cの他端面に集光される。集光された物体光LSは、光ファイバ12cを通じてフォトカプラ13に導かれる。
フォトカプラ13は、光ファイバ12aを通ってきた参照光LRと光ファイバ12cを通ってきた物体光LSとを重畳して検出光LCを生成する。生成された検出光LCは、光ファイバ12dを通じて測定部40に導光される。
測定部40は、コリメータレンズ41、回折格子43、結像レンズ45及びラインCCD(Line Charge Coupled Device)47を備えている。本実施形態の回折格子43は、透過型回折格子であるが、もちろん反射型回折格子を用いることも可能である。また、ラインCCD47に代えて、その他の光検出素子(検出部)を適用することももちろん可能である。
制御部50は、ラインCCD47から入力される検出信号を解析して、被測定体MBの表面形状を特定する処理を行う。このときの解析手法は、従来のフーリエドメインOCTの手法と同じである。
また、制御部50は、表面形状測定装置10の各部の制御を実行する。この制御としては、光源11からの検査光L0の出力、参照光生成部20にかかる走査ミラー23の駆動、物体光生成部30にかかる走査ミラー33及び被測定体MBを載せるステージの駆動を含んでいる。より詳しい制御内容は後述される。
制御部50は、公知のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。具体的には、CPU等のマイクロプロセッサと、RAM、ROM、ハードディスクドライブ等の記憶手段と、キーボード、マウス等からなる入力手段と、ディスプレイ等の表示手段と、通信インターフェイスと、を少なくとも含んでいる。そして、制御プログラムをハードディスクドライブに格納しておき、これをRAM上に展開するとともにCPUがこれを解釈することで、制御部50が行う制御を実現する。
次に、表面形状測定装置10にかかる測定手順を説明する。
光源11から出力された検査光L0はフォトカプラ13によって第1分割光L1、第2分割光L2の2つの光線に分けられる。第1分割光L1は物体光LSに、第2分割光L2は参照光LRとなる。物体光LSは被測定体MBで反射され、参照光LRは参照ミラー251、252、253、254、…25Nで反射され、各々もとの光路に戻る。そして再びフォトカプラ13に入り、これら2つの光は重畳される。重畳された光の1部は検出光LCとなりラインCCD47へ向かう。物体光LSと参照光LRの光路長が等しいときのみ2つの光、つまり物体光LSと参照光LRは干渉する。物体光LSと参照光LRとの間に干渉が生ずる光路長差の範囲、つまり可干渉距離ΔZは、光源11の種類によって異なるが、一般的にOCTに用いられる光源では長くとも数mmである。
ラインCCD47が備える画素は、光路長差によって生じた物体光LSと参照光LRの位相が一致する波長の光にのみ特に強く干渉する。ラインCCD47の各画素は回析格子43で分解された各波長に対応しているので、位相が一致する波長に対応する画素上で干渉による光強度が強くなる。上記光路長差が長くなるほど位相が一致する波長の出現頻度は高くなるので、ラインCCD47上で光強度が強くなる画素の間隔は狭くなる。つまり、ラインCCD47からの出力信号の周波数は高くなる。出力信号の周波数分析を行うと光路長差が算出できるので、参照ミラーを固定し、物体光LSを走査ミラー33によって被測定体MB上で走査すると被測定体MBの表面形状が測定できる。上記出力信号の周波数分析はフーリエ変換で求められる。フーリエドメインOCTではこのように被測定体MBの測定点の位置が瞬時に求められる。
第1ステップ : 第2分割光L21 → 参照光LR1 → 検出光LC1
第2ステップ : 第2分割光L22 → 参照光LR2 → 検出光LC2
第3ステップ : 第2分割光L23 → 参照光LR3 → 検出光LC3
第4ステップ : 第2分割光L24 → 参照光LR4 → 検出光LC4
第Nステップ : 第2分割光L2N → 参照光LRN → 検出光LCN
例えば、物体光LSの光路長がD1+ΔZであるとすれば、上述した第2ステップにおいて、被測定体MBの表面上の位置を特定できる。この場合、第3ステップ以降のステップを省略できるし、第Nステップまでのステップを全て実行してもよい。また、物体光LSの光路長がD1+3×ΔZであるとすれば、上述した第4ステップにおいて、被測定体MBの表面上の位置を特定できる。この場合、第5ステップ以降のステップを省略できるし、第Nステップまでのステップを全て実行してもよい。なお、被測定体BMの奥行きが深い場合には、それに合わせて参照ミラーの数Nを増やせばよい。
また、以上説明した表面形状測定装置10は、参照ミラー251、252、253、254、…25Nの光路長の差(参照ミラーの間隔)をΔZとしているが、これも本発明において必須でない。参照ミラーの間隔がΔZ以下であれば本発明の効果を享受できることは明らかである。ただし、参照ミラーの間隔をΔZより小さくしすぎると、参照ミラーの数を多くしなければならないことをも考慮して、参照ミラーの間隔を定めるのがよい。
さらに、参照ミラーの間隔は同じであることが好ましいが、本発明は個々の間隔が相違することを許容する。もちろん、この間隔はΔZ以下であることを前提としている。
さらにまた、回析格子43を用いる代わりに、光源の波長を時間とともに変化させて同等な信号を得るスペクトルスキャニングOCTについても、本発明を適用できる。
次に、図2に基づいて、第2実施形態に係る表面形状測定装置110を説明する。
表面形状測定装置110は、参照光生成部120を除けば、第1実施形態に係る表面形状測定装置10と同じ構成を有し、また、被測定体MBの表面形状の測定手順も同様である。したがって、参照光生成部120について以下で説明する一方、第1実施形態と同じ構成については、図1と同じ符号を図2に付けて、その説明を省略する。
D2=D1+ΔZ
D3=D1+2×ΔZ=D2+ΔZ
DN=D1+N×ΔZ
光ファイバ271、272、273、…27Nの本数を増やすことで、任意の範囲で奥行き方向の測定を行うことができる。光ファイバ271、272、273、…27Nは、線径が数μmのものを用いることができるし、軽量であるとともに、曲げて使用できる。また、参照ミラー281、282、283、…28Nは、光ファイバ271、272、273、…27Nと径が同じで足りる。また、走査ミラー23を参照光LRの直径を超える大きさがあれば足りるので、微小なミラーを用いることができる。したがって、第2実施形態によると、小型かつ軽量の表面形状測定装置110が得られる。
さらに、光ファイバ271、272、273、…27Nの他端側にそれぞれ参照ミラー281、282、283、…28Nを取り付けたが、光ファイバの他端面に反射膜をコーティングしてもよい。また、光ファイバの屈折率が十分に高いと、他端面が反射面となりで一部の光は反射するので、参照ミラー、反射膜を設けなくてもよい。
次に、図3に基づいて、本発明の参考例に係る表面形状測定装置210を説明する。
表面形状測定装置210も、参照光生成部220を除けば、第1実施形態に係る表面形状測定装置10と同じ構成を有し、また、被測定体MBの表面形状の測定手順も同様である。したがって、参照光生成部220について以下で説明する一方、第1実施形態と同じ構成については、図1と同じ符号を図3に付けて、その説明を省略する。
フォトカプラ13からコリメータレンズ21を介する各部分透過ミラー部291、292、293、294、…29Nまでの光路長D1、D2、D3、D4、…DNは、この順にΔZの光路長差が設けられている。つまり、D1、D2、D3、D4、…DNとΔZの関係は、以下に示すように、第1実施形態と同様である。したがって、表面形状測定装置210の物体光LSの光路長がD1〜D1+Zとなる範囲が、表面形状測定装置210の奥行き方向の測定範囲となる。
D2=D1+ΔZ
D3=D1+2×ΔZ=D2+ΔZ
D4=D1+3×ΔZ=D3+ΔZ
DN=D1+N×ΔZ
部分透過ミラー291: 参照光LR1;α 透過光;β
部分透過ミラー292: 参照光LR2;α+(β×α×β) 透過光;β2
部分透過ミラー293: 参照光LR3;α+(β×α×β)2 透過光;β3
部分透過ミラー294: 参照光LR4;α+(β×α×β)3 透過光;β4
フーリエドメインOCTの基本型を用いる表面形状測定装置210においても、ラインCCD47面上に現れるスペックルパターンの粒径はセンサ各画素のサイズより大きくなるように調整される。
次に、図4に基づいて、第4実施形態に係る表面形状測定装置310を説明する。
第1実施形態〜参考例は、フーリエドメインOCTに本発明を適用した例であるが、本発明は以下に示すようにタイムドメインOCTに適用することもできる。
第4実施形態に係る表面形状測定装置310は、図1に示した構成に対して、参照光路長変化機構60を付加したところ、参照ミラー107の代わりに参照光生成部320を設けたところに特徴がある。また、表面形状測定装置310は、被測定体105を移動させる2軸直交型の移動テーブル108を備えている。
ビームスプリッタ103からの第2分割光L2はミラー62により向きを90度だけ変えられてプリズム61の第1面60aに照射される。第2分割光L2は、第2分割光L2と直交する第1面60aを透過した後に、第2面60b、第3面60cで順に向きを90度だけ変えられた後に、第1面60aから走査ミラー223に向けて出射される。
以上のように構成されている参照光路長変化機構60は、プリズム61をΔXだけ移動させることで、第2分割光L2(参照光LR)の光路長を2ΔXだけ変化させることができる。
X2=X1+2ΔX
X3=X1+4ΔX
X4=X1+6ΔX
XN=X1+2(N−1)ΔX
走査ミラー223を参照ミラー2251に対向させた状態で、プリズム61を始点から終点にむけてΔXだけ移動させる。この間に参照ミラー2251で反射され生成される参照光LR21は、光路長が2ΔXだけ変化する。この行程を第1ステップとする。ここで、走査ミラー223を参照ミラー2251に対向させる、とは、走査ミラー223から反射された第2分割光L2が参照ミラー2251に照射される揺動角にあることをいう。以下も同様である。
プリズム61を始点に復帰させるとともに、走査ミラー223を参照ミラー2252に対向させる。そうしたならば、プリズム61を始点から終点にむけてΔXだけ移動させる。この間に参照ミラー2252で反射され生成される参照光LR21は、光路長が2ΔXだけ変化する。この行程を第2ステップとする。
以後も、プリズム61を始点に復帰させるとともに、走査ミラー223を参照ミラー2253に対向させたならば、プリズム61を始点から終点にむけてΔXだけ移動させる、という手順を参照ミラー225Nまで繰りかえす。走査ミラー223が参照ミラー2253に対向してなされる行程を第3ステップ、走査ミラー223が参照ミラー2254に対向してなされる行程を第4ステップ、走査ミラー223が参照ミラー225Nに対向してなされる行程を第Nステップというものとする。
第1ステップでは、ビームスプリッタ103から参照ミラー2251までの光路長が、D21+X1からD21+X1+2ΔXまで変化する。
次に、第2ステップでは、ビームスプリッタ103から参照ミラー2251までの光路長が、D21+X2(=X1+ΔX)からD21+X1+2ΔXまで変化する。第3ステップ〜第Nステップも含めて、各ステップにおける光路長の範囲を下記する。
第1ステップ : D21+X1 〜 D21+X1+2ΔX
第2ステップ : D21+X1+2ΔX 〜 D21+X1+4ΔX
第3ステップ : D21+X1+4ΔX 〜 D21+X1+6ΔX
第4ステップ : D21+X1+6ΔX 〜 D21+X1+8ΔX
第Nステップ : D21+X1+2(N−1)ΔX 〜 D21+X1+2NΔX
しかも、参照光路長変化機構60のプリズム61を用いることで、プリズム61の移動距離に対して参照光LRの光路長の変化を2倍になり、同じ光路長の変化に対してプリズム61の移動距離を短くできる。したがって、表面形状測定装置310は、さらに測定時間を短くできる。さらに、プリズム61の移動距離を短くできるので、ピエゾ素子等の超精密アクチュエータで高精度移動を実現できる。
なお、参照光生成部320の代わりに、第2実施形態の参照光生成部120を、また、参考例の参照光生成部220を用いることができる。
第1実施形態〜参考例では、被測定体MB上に物体光LSを走査する方法として、走査ミラー33を用いた。この方法では第1分割光L1(物体光LS)の照射点の移動を短時間に行える利点があるが、物体光LSを所望する位置に正確に照射するには非常に精度の高い、つまりコストの高い回転機構を必要とする。これに対して、第4実施形態で用いた2軸直交型の移動テーブル108は、低コストでありながら高精度な位置決めができる。したがって、測定時間を多少は犠牲にしてもよい場合には、2軸直交型の移動テーブル108で被測定体MBを移動させて第1分割光L1の照射位置を移動させることが好ましい。
第1実施形態では、N個の参照ミラーを所定の位置に正確に置かなければならないが、その位置の校正が必要となる場合がある。この場合には、校正機構を用いることができる。この校正機構としては、図5に示す様に被測定体MBの代わりに校正ミラー移動機構70を用いることができる。校正ミラー移動機構70は、ベース71と、ベース71上を第1分割光L1(物体光LS)の光軸方向に位置を特定しながら精度よく移動できる校正用ミラー72を備えている。
校正用ミラー72を正確に移動させる。この移動の過程において、校正用ミラー72の位置、つまり物体光LSの光路長は既知である。したがって、校正用ミラー72の位置と測定結果を比較することによって、参照ミラー251、252、253、254、…25Nの位置の誤差を特定できる。この誤差を補正値とし、実際の被測定体MBの測定値にこの補正値を加算することによって、参照ミラー251、252、253、254、…25Nの位置の誤差にかかわらず正確な形状測定を行うことができる。
第2実施形態では、参照光生成部120に揺動される走査ミラー23を用いたが、図6に示すように、ポリゴンミラー80を用いることができる。ポリゴンミラー80を用いると、光ファイバ271、272、273、…27Nに対する第2分割光L2の照射を速く切り替えることができる。
第1実施形態〜参考例では走査ミラー33を動作させて第1分割光L1を被測定体MBに照射しているが、図7に示すように、回転エンコーダが設けられた回転テーブル83に被測定体MBを載せて、回転テーブル83を回転させながら第1分割光L1を被測定体MBに照射するようにすれば、第1分割光L1の走査は上下方向だけで足りる。また、上述した2軸直交型の移動テーブルにおいて、水平軸方向の移動をこの回転テーブル83に受け持たせれば、装置のコストが下がるとともに、移動の精度も向上する。被測定体MBが軸対称の回転体又はそれに近似する形状の場合、回転テーブル83を用いるのが有効である。
第1分割光L1が被測定面に照射されるまでの光路を戻る物体光LSが弱くなると、高い精度で測定を行うことができなくなる。したがって、被測定体MBに照射される面(被測定面)に対して第1分割光L1は垂直に入射されることが要求される。したがって、被測定体MBが、例えばバックミラーのように光沢があり、かつ第1分割光L1が照射される面が湾曲した面を有する場合には、第1分割光L1が被測定面に垂直に入射されるように制御することが望まれる。
姿勢制御機構90は、物体光LSの位置を測定する位置センサ91と、物体光LSを位置センサ91上に集光させる対物レンズ93と、位置センサ91による測定結果に基づいて被測定体MBの姿勢を制御する姿勢制御装置95を備える。姿勢制御機構90における走査ミラー33は、物体光LSの一部を透過させる部分透過ミラーを採用する。
姿勢制御機構90は、被測定体MBをX軸方向(水平方向)、Z軸方向(鉛直方向)に移動させることができるとともに、回転補正及び煽り補正が行える機械要素を備えている。また、姿勢制御機構90はエンコーダを備える。位置センサ91からの出力を姿勢制御装置95にフィードバックし、被測定面に第1分割光L1が垂直に入射するように被測定体MBの姿勢を制御する。このとき、被測定体MBの姿勢、位置はエンコーダで把握し、その値を3次元測定値に補正する。このようにすると、被測定面が湾曲しかつ光沢があっても、被測定面の形状を高い精度で測定できる。
なお、被測定体MBの設計値に基づいて、第1分割光L1が垂直に入射するように被測定体MBの姿勢を予め制御しておくと、位置センサ91に確実に物体光LSを照射させることができる。
以上説明した実施形態では、測定部40にラインCCD47を用いたが、特許文献1にて提案されているように、2次元CCDとシリンドリカルレンズの組み合わせを本発明に適用することができる。そうすると、特許文献1で述べられているように、ワンショットで深さ方向の情報に加え、被測定体の横(又は縦)方向の位置の情報も一度で得ることができる。この場合、被測定体MBの移動機構は、2軸直交型の移動テーブルとする必要がなく、1軸移動型のテーブルで足りるので、装置のコストを低減できるとともに、測定時間の短縮にも寄与する。
11…光源、12a、12b、12c、12d…光ファイバ、13…フォトカプラ
20,120,220…参照光生成部
21…コリメータレンズ、23…走査ミラー、24…走査軸
25…参照ミラー部、251、252、253、254、25N…参照ミラー
27…参照光ファイバ部、271、272、273、27N…光ファイバ
29…部分透過ミラー部、291、292、293、294、29N…部分透過ミラー
30…物体光生成部
31…コリメータレンズ、33…走査ミラー、35…対物レンズ
40…測定部
41…コリメータレンズ、43…回折格子、45…結像レンズ、47…ラインCCD
50…制御部、60…参照光路長変化機構、70…校正ミラー移動機構
80…ポリゴンミラー、83…回転テーブル
90…姿勢制御機構、91…位置センサ、93…対物レンズ、95…姿勢制御装置
MB…被測定体
L0…検査光、LS…物体光、LR…参照光、LC…検出光
L1…第1分割光、L2…第2分割光
Claims (4)
- 検査光を出力する光源と、
前記光源から出力される前記検査光を、被測定体の表面の測定位置に照射される第1分割光と、参照光生成部に照射される第2分割光と、に分割する光分割部と、
前記被測定体の表面で前記第1分割光が反射して得られる物体光と、前記参照光生成部で前記第2分割光が反射して得られる参照光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉光生成部と、
前記干渉光生成部によって生成された前記干渉光の強度を検出する検出部と、を備え、
前記参照光生成部は、
各々の光路の末端に光反射面を有し、前記光分割部との間の光路長に差を設けられて配置される第1生成部ないし第N生成部(N=2以上の整数)からなる複数の参照光生成部を備え、
前記第1生成部から前記第N生成部にかけての前記光路長の差ΔDの総和が、可干渉距離ΔZの2倍以上に設定されており、
前記光路長の差ΔDが、前記可干渉距離ΔZであり、
前記第1生成部から前記第N生成部に向けて、前記光路長の差ΔDが前記ΔZずつ増えるように前記第1生成部ないし前記第N生成部が順に配置され、かつ、
前記参照光生成部は、
前記第1生成部ないし前記第N生成部の各々の前記光反射面に対応して配置される、第1参照ミラーないし第N参照ミラーと、
前記第2分割光を反射させて、前記第1参照ミラーないし前記第N参照ミラーに向けて照射する第1走査ミラーと、を備える
ことを特徴とする表面形状測定装置。 - 前記第1走査ミラーは、その光反射面と平行な方向の走査軸を中心に回転可能に配置され、
前記第1参照ミラーないし前記第N参照ミラーは、前記走査軸を中心とする円弧上に、前記第1参照ミラーから前記第N参照ミラーの順に光路長の差ΔDを設けて配置され、
前記走査ミラーは、前記第1参照ミラーないし前記第N参照ミラーの順に、前記第2分割光を照射するように駆動される、
請求項1に記載の表面形状測定装置。 - 検査光を出力する光源と、
前記光源から出力される前記検査光を、被測定体の表面の測定位置に照射される第1分割光と、参照光生成部に照射される第2分割光と、に分割する光分割部と、
前記被測定体の表面で前記第1分割光が反射して得られる物体光と、前記参照光生成部で前記第2分割光が反射して得られる参照光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉光生成部と、
前記干渉光生成部によって生成された前記干渉光の強度を検出する検出部と、を備え、
前記参照光生成部は、
各々の光路の末端に光反射面を有し、前記光分割部との間の光路長に差を設けられて配置される第1生成部ないし第N生成部(N=2以上の整数)からなる複数の参照光生成部を備え、
前記第1生成部から前記第N生成部にかけての前記光路長の差ΔDの総和が、可干渉距離ΔZの2倍以上に設定されており、
前記光路長の差ΔDが、前記可干渉距離ΔZであり、
前記第1生成部から前記第N生成部に向けて、前記光路長の差ΔDが前記ΔZずつ増えるように前記第1生成部ないし前記第N生成部が順に配置され、かつ、
前記参照光生成部は、
前記第1生成部ないし前記第N生成部の各々の前記光反射面に向けて前記第2分割光を導く、第1光ファイバないし第N光ファイバと、
前記第2分割光を反射させて、前記第1光ファイバないし前記第N光ファイバに向けて照射させる第2走査ミラーと、を備える
ことを特徴とする表面形状測定装置。 - 前記第2走査ミラーは、その光反射面と平行な方向の走査軸を中心に回転可能に配置され、
前記第1光ファイバないし前記第N光ファイバの順に、前記第2分割光を照射するように駆動される、
請求項3に記載の表面形状測定装置。
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