JP6750350B2 - 計測装置 - Google Patents
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Description
ものである。
図1ないし図17を参照して、本実施の形態に係る計測装置について詳細に説明する。
まず、図1及び図2を参照して、本実施の形態に係る計測装置10の構成の一例について説明する。図1および図2は、計測装置10によって対象物の計測を行う場合の構成を示している。
受光素子16としては、特に制限はないが、例えば、フォトダイオード(Photodiode:PD)、電荷結合素子(Charge−Coupled Device:CCD)等が用いられる。
なお、図3(b)の横軸の受光素子番号1〜6は、図3(a)に示した受光素子16の番号1〜6に対応している。また、受光領域RAにおける受光素子16と受光素子16との間では反射光RFが受光されないので、実際の出力分布は離散的となるが、図3(b)ではこれを省略して図示している。
図11(b)は、このうち1番目の発光素子12が発光し照射光IF1を照射した状態を図示している。図11(a)、(c)に示すように、このときの対象物OBの表面上の高さはh1であり、反射角はθである。対象物OBの表面上で反射した反射光RF1は開口部62を通過し、図11(b)に示すように、第2の受光器60の受光面V上に受光スポットS1を形成する。
この場合は、受光素子として、例えば2次元型のPSDを用いてもよい。
図18及び図19を参照して、本実施の形態に係る計測装置10aについて説明する。本実施の形態は、上記実施の形態に係る計測装置10において受光スポットSを集光させる集光レンズ66、及び集光レンズ66に対応した第2の受光器64を用いた形態である。従って、計測装置10aは計測装置10に対し集光レンズ66を設け、第2の受光器60を第2の受光器64に置き換えた点が異なるだけなので、同様の構成には同じ符号を付し詳細な説明を省略する。
ただし、図18(a)、(b)は発光素子12が4個の場合を例示しており、従って、反射光RFも4本となっている。また、図18(c)は対象物OBの表面の高さがh1の場合の、図18(d)は高さがh2(<h1)の場合の、図7と同じ方向から見た計測装置10aの側面図を各々示している。図18(a)〜(d)に示すように、計測装置10aは反射光RFを第2の受光器64に向けて集光する集光レンズ66を備えている。
図20を参照して、本実施の形態に係る計測装置10bについて説明する。計測装置10bは、上記実施の形態に係る計測装置10aに対して第2の受光器64の位置を変え、第2の受光器64と照射光IFとの干渉、あるいは照射光IFと反射光RFとの干渉を抑制した形態である。図20(a)、(b)は本実施の形態に係る計測装置10bを、図20(c)、(d)は計測装置10bとの比較のために計測装置10aを示している。なお、図20(c)は対象物OBの表面の高さがh1の場合を示しており、図20(d)は高さがh2の場合を示している。
そのため、反射角θが大きいほど、すなわち開口部62が光軸Mに近づくほど反射光RFの光強度は大きくなる。従って、図20(c)、(d)に示すように、開口部62を極力光軸M(つまり、開口部42)に近づけたほうが反射光RFの光強度が大きくなり、従ってノイズの影響を受けにくくなる(S/N比が高くなる)。
図21を参照して、本実施の形態に係る計測装置10cについて説明する。計測装置10cは、上記実施の形態に係る計測装置10bに遮光部材70を設けた形態である。従って、遮光部材70以外の構成は計測装置10bと同様なので、同様の構成には同じ番号を付して詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態では遮光部材70を計測装置10bに設ける形態を例示して説明するが、むろん上記実施の形態に係る計測装置10あるいは10aに用いてもよい。
12、12A、12B、12C 発光素子
14 発光器
14A 基板
16 受光素子
18 受光器
18A 基板
18B 開口部
20 制御部
30 光学系
32 レンズ
34 レンズ
40 絞り
42 開口部
42A 開口縁
52 駆動部
60 第2の受光器
62 開口部
64 第2の受光器
66 集光レンズ
68 ミラー
70 遮光部材
100 CPU
102 ROM
104 RAM
200 表面
BUS バス
FP 焦点面
h、h1、h2、h3 高さ
Δh 高さ差
IF 照射光
M 光軸
RF、RF1〜RF6、RF1’〜RF4’ 反射光
OB 対象物
P1、P2 発光パルス信号
R 仮想面
RA 受光領域
S、S1〜S6 スポット
T 計測領域
V 受光面
θ 反射角
Claims (9)
- 対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、
前記発光部から発光された前記照射光の発散度合いを変える第1のレンズと、
前記第1のレンズから出射された前記照射光を絞る絞り部と、
前記絞り部を通過した前記照射光を集光すると共に第1の方向から前記対象物に照射する第2のレンズと、
前記第2のレンズの焦点面内に設けられると共に前記照射光が前記対象物に照射されて反射し前記第2のレンズを透過した前記対象物における高さの違いを反映して異なる光路を進行する反射光の一部を透過する透過部と、
前記透過部を透過した前記異なる光路に対応して異なる位置に入射する前記反射光の一部を受光する受光面を有する第1の受光部と、
前記反射光の一部の前記受光面上の位置を用いて前記対象物の表面上の高さを計測する計測部と、
を含む計測装置。 - 前記絞り部は前記第2のレンズの焦点面内に設けられると共に前記照射光を絞る第1の開口部を備え、前記透過部は前記絞り部の一部に設けられた第2の開口部である
請求項1に記載の計測装置。 - 前記発光部は前記第1の方向と交差する第2の方向に配列された複数の発光素子を備え、
前記計測部は、前記複数の発光素子を順次発光させて複数の前記照射光を前記対象物の異なる位置に照射すると共に複数の前記照射光が前記対象物に照射されて反射し前記第2のレンズを透過した複数の前記反射光の前記受光面上の位置を用いて前記対象物の表面の前記第2の方向の高さ分布を計測する
請求項1又は請求項2に記載の計測装置。 - 前記透過部と前記第1の受光部との間に前記反射光の一部を前記第2の方向に集光する集光部をさらに含む
請求項3に記載の計測装置。 - 前記対象物と前記発光部とを前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向に相対的に移動させる移動部をさらに含み、
前記計測部は、前記対象物が前記第3の方向に移動されるように前記移動部を制御しつつ前記第2の方向の高さ分布を計測する
請求項3又は請求項4に記載の計測装置。 - 前記第1のレンズと前記第2のレンズは共通の光軸を有すると共に共通の焦点面を有し、
前記絞り部は前記共通の焦点面内に配置された
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記絞り部は、前記光軸の位置に設けられると共に前記照射光を絞る第1の開口部を備え、
前記透過部と前記第1の受光部との間に前記反射光の一部を前記第1の開口部から遠ざける方向に折り返す反射鏡をさらに含む
請求項6に記載の計測装置。 - 前記透過部と前記第1の受光部との間に前記照射光と前記反射光とを互いに遮光する遮光部をさらに含む
請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記第2のレンズの焦点面内に配置されると共に前記第2のレンズを透過した前記反射光の他の一部を受光する第2の受光部をさらに含み、
前記計測部は、前記第2の受光部の受光結果を用いて前記対象物の表面の状態をさらに計測する
請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の計測装置。
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