JPH0324409A - 表面の位置決定方法及び装置 - Google Patents

表面の位置決定方法及び装置

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JPH0324409A
JPH0324409A JP2144574A JP14457490A JPH0324409A JP H0324409 A JPH0324409 A JP H0324409A JP 2144574 A JP2144574 A JP 2144574A JP 14457490 A JP14457490 A JP 14457490A JP H0324409 A JPH0324409 A JP H0324409A
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JP
Japan
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radiation
detection system
amplitude
focusing
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2144574A
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English (en)
Inventor
Cornelis M H M Kivits
コルネリス マリヌス ヘンドリクス マリア キフィツ
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は表面の位置を決定する方法に関するもので、そ
の方法は ー表面に実質的に垂直に向けられた放射線ビームによっ
て表面を照射し、集束対物鏡によってその放射線ビーム
を表面付近で焦点に焦点合わせする工程と、 −形成されたその焦点を平均位置の周りで表面に垂直な
方向に周期的に移動する工程と、一複数の放射線高感度
素子を有する放射線高感度検出システム上で表面により
反射された放射線を検出する工程と、及び 放射線高感度検出システム上の放射線分布から信号を得
て、その信号が前記周期的な移動により変調される工程
と、 を具えている. また本発明はこの方法を実行する装置にも関するもので
ある。
(従来の技術) このような方法及び装置は、オランダ特許出願NL−A
 7,608.561から既知である。この出願は光学
走査装置によって焦点誤差を測定することにより、また
引き続いてこの焦点誤差を修正することにより光学的記
録担体を読み取る場合に生じる焦点誤差を修正する方法
を記載している。焦点は焦点の深さよりも小さい、微小
な振幅で記録担体の表面の位置の周りで上下に動かされ
る。焦点誤差が零になるやいなや、放射線高感度検出シ
ステムの出力信号の周波数が焦点が動かされる周波数の
2倍になる。
この方法は、測定が始められた時に放射線ビームが表面
上に実質的に焦点を合わされた場合には申し分のないも
のである。しかしながら、測定の開始に際して、焦点が
移動の振幅よりも非常に大きく表面から離れている場合
には、この方法はあまり適当ではない。この問題は、例
えば、2つの(部分的に)反射する表面の間の距離が測
定されなければならぬ場合に、それらの表面の間の距離
が第2表面の位置が第1表面を通して測定されねばなら
ぬほど小さい場合に生じる。
(発明が解決しようとする課題とその解決手段)焦点の
開始点からいくらか離れて存在する表面の位置を決定す
る方法を提供することが、本発明の目的の一つである。
他の表面に接近して置かれている表面の位置を決定する
方法を提供することが、本発明の別の目的である。この
目的のために本発明による方法は、前記周期的な移動の
振幅が集束対物鏡の焦点の深さよりも大きく、且つその
表面と前記平均位置とが変調された信号の最大振幅が得
られるまで、相互に移動されることを特徴とする。放射
線高感度検出システムの出力信号の最大振幅が得られる
表面の位置を決定することにより、焦点の移動が表面に
関して対称な場合にそれは同時に決定される.これは表
面の位置の測定によって達戒される。この第1の表面か
ら短い距離しか離れていない第2の表面の存在は、この
測定の結果に実質的に影響しない。焦点が上下に動かさ
れる振幅は、検出システムの最大出力信号が得られる距
離に等しいことが望ましい。
2表面間の距離が決定され得る方法を提供することも、
本発明のその他の目的である。この目的のために、本発
明の方法は、 一表面に実質的に垂直に向けられた放射線ビームにより
2表面を照射し、集束対物鏡によって表面付近で焦点に
焦点合わせする工程と、−形成された焦点を平均位置の
周りで表面に実質的に垂直な方向に、集束対物鏡の焦点
の深さよりも大きい振幅で周期的に移動する工程と、一
複数の放射線高感度素子を有する放射線高感度検出シス
テム上で表面により反射された放射線を検出する工程と
、及び 放射線高感度検出システム上の放射線分布から信号を得
て、その信号が前記周期的な移動により変調される工程
と、及び ー表面と前記平均位置とを相互に関して変調された信号
の最大振幅が得られる第1位置まで移動し、且つ引き続
いてそれらを再び信号の最大振幅が得られる第2位置へ
移動する工程と、を具える。2表面を集束対物鏡の方向
に一緒に移動することにより、あるいは出発位置に依存
して反対方向に移動することにより、最大振幅が2度得
られる。表面間の相互距離はそれによって非常な精度で
測定され得る。
本発明に従って、前述の方法を実行するための装置は、
放射線ビームを発生する放射線源と、測定されるべき表
面の付近で放射線ビームを焦点に焦点合わせする集束対
物鏡と、表面により反射された放射線を検出する放射線
篇感度検出システムとを具え、該装置は更に集束対物鏡
の焦点の深さよりも大きい距離を越えてその対物鏡を周
期的に移動する手段と、集束対物鏡と表面とを相互に移
動する手段とを具え、且つ検出システムが入力端子へ提
供される変調された信号の振幅を検出する検出回路の入
力端子へ結合された出力端子を有する。
(実施例) 以下、添付の図面を参照しつつ、例を用いてより詳細に
説明する。
第1図において、参照符号10と11とは隙間12が間
に残されている2枚の平行なガラス板を示す。
隙間12の幅はガラス板の表面すなわち境界面13と1
4との相互位置を測定することによって決定されねばな
らない。
境界面の位置を決定する装置は放射線ビーム21が発生
される放射線源20を具えている。この放射線ビームは
、それの位置が決定されるべき表面の近くで、焦点22
に集束対物鏡30によって焦点を合わされる。この表面
が放射線の一部を反射し、この放射線の一部が、集束対
物鏡とスピリッチング立方体40とを介して、放射線高
感度検出システム50上に投射する。この検出システム
は複数の並べて置かれた放射線高感度素子を具えている
。スビリッチング立方体と放射線高感度検出システムと
の間の放射線通路は、表面によって反射された放射線ビ
ームが2つのサブービームに分割されるルーフープリズ
ム41を組み込んでいる。放射線高感度検出システム上
に2つのサブービームにより−形成された放射線点の間
の距離は、表面と焦点22との間の距離の目安である。
例えば、対物鏡へ接続された磁石の周りに配設されたコ
イル31の、電磁的アクチュエータによって対物鏡シス
テムを上下に動かすことにより、焦点と表面との間の距
離が変えられ、その距離は放射線高感度検出システムの
出力信号の変調に翻訳される。
本発明に従って、この上下の動きは約2μ一の比較的大
きい振幅を有する。この振幅で放射線高感度検出検出シ
ステム上に−形成された点は一方の放射線検出素子から
他方の放射線検出装置へ完全に動く。結果として、放射
線高感度検出システムに対する出力信号は上下運動が測
定されるべき表面に関して対称である場合に最大振幅を
有する。
ガラス板10と11とを、駆動装置60によって集束対
物鏡に向かってか、あるいは集束対物鏡から離れて動か
すことにより、且つ例えばTESA ”’ ゲージであ
る正確な距離ゲージ61によって、最大出力信号が得ら
れる位置を決定することにより、例えば境界表面13の
正確な位置が測定される.次の最大値へのガラス板の更
なる移動が、境界表面14の位置に帰着する.2枚の板
10と11との間の距離、従って隙間l2の幅は、2個
の測定された位置から引き算によって容易に決定され得
る。
2個の表面13と14とが数μ謡しか離れていない場合
でさえも、約50na+以内の隙間幅が、この方法と装
置とによって決定され得ることがわかった。
この状態は、例えば液晶表示パネル(LCD)を測定す
る場合に起こる。それ故この方法は液晶表示パネルの品
質をチェックするために、及び特に単一液晶表示パネル
の内側表面の平行度を6I認するために、著しく適して
いる。
第2図は測定されるべき表面での放射線の反射による放
射線高感度検出システム上の放射線分布と、ルーフープ
リズムでの反射された放射線ビームの分割とを示す。放
射線高感度システム50は二つ一組として並べて置かれ
た4個の放射線高感度素子51. 52. 53.及び
54を具えている。焦点22が反射乎面13あるいは1
4と一致する場合には、放射点は各組に対して2個の素
子の間の境界線15と16?に投射される。これらの2
個の点の位置は231と23■とにより示されている。
焦点22が反射平面から幾らかの距離になるやいなや、
−形成された2個の放射点は、焦点が下側へ動かされた
かあるいは上側へ動かされたかに基づいて、相互に向か
ってかあるいは離れて動かされる。24I と24■と
によって表される新しい位置において、各点の放射線の
大多数は検出素子の一方のみに、図では素子51と54
とのみに入射する。このシステムはもはや焦点には存在
しないので、この点はそれらの新しい位置では一層大き
くなる。素子5lと52とに入射する放射線の間の差と
、素子53と54とに入射する放射線の間の差とを取り
出すことによって、4個の検出素子上に入射する強度で
表現され得る焦点誤差信号S,が決定され得る。
St = (Is+−1st)+(Is4−1s+)こ
こで、Islt Isz+ 153及び1%4は素子5
1. 52. 53及び54に入射する放射線強度を表
す。この計算は2個の差異検出器55と56、及び4個
の検出器に結合された加算器回路57によって実行され
得る。
第3図は、焦点と反射する表面との間の距離の関数とし
て、焦点誤差信号Sfを曲線■によって示している。放
射線高感度検出素子上に入射する放射点が、全体的にあ
るいは部分的に境界線上に入射する範囲では、焦点誤差
信号S,と、焦点と表面との間の距離である焦点誤差f
fとの間には、非常に強固な依存性が存在する。この範
囲の外側では、各放射点は検出器の一方のみに入射し、
曲線はほぼ平坦であり、且つ放射点が検出素子の外側に
入射するほどまで動かされた場合には、更に減少する。
表面の周りでの対称な約2μmの振幅での振動の場合に
は、この曲線の完全に急勾配な区域は各上下移動で実質
的に横切られる。だから焦点誤差信号S,は最大である
。焦点の移動が反射面に関して対称でない場合には、急
勾配な区域の一部のみが横切られ、一方焦点誤差信号s
rは運動の停止期間焦点誤差ffに実質的に無関係なの
で、焦点誤差信号の振幅は最大値よりは小さい。
反射平面から数ξクロンのみのところに第2の反射面が
存在する場合には、この第2平面によって発生する信号
S, I が完全に曲線の平坦部分にあり、且つそれ故
この検出システムの出力信号の振幅には貢献できない。
この信号3 , l が破線の曲線■によって表されて
いる。この第2平面の存在にもかかわらず、第1平面の
位置の正確な決定がそれ故にできるのである。
2個の平面を引き続いて移動することにより、第2表面
の位置もこの第1平面からのなんらの妨害的な影響なし
に決定され得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による装置の一実施例を略図的に示し、 第2図はどのように放射線高感度検出システム上に−形
成された点が移動されるかを示し、第3図は放射線高感
度検出器の出力信号が、どのように焦点と表面との間の
距離に依存するかを示す. 10. 11・・・ガラス板 12・・・隙間 13. 14・・・境界面 15. 16・・・境界線 20・・・放射線源 21・・・放射線ビーム 22・・・焦点 23■231・・点 24■231・・新しい位置 30・・・集束対物鏡 31・・・コイル 40・・・スプリッチング立方体 41・・・ルーフ・プリズム 50・・・放射線高感度検出システム 51, 52, 53. 54・・・放射線高感度検出
素子55. 56・・・差異検出器 57・・・加算装置回路 60・・・駆動装置 61・・・正確な距離ゲージ Sf・・・焦点誤差信号 『f・・・焦点誤差 ISl+ IS2+ IS3+ 1%4・・・放射線強
度Fl(1.1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、表面の位置決定方法であって、 −表面に実質的に垂直に向けられた放射線ビームによっ
    て表面を照射し、集束対物鏡に よってその放射線ビームを表面付近で焦点 に焦点合わせする工程と、 −形成されたその焦点を平均位置の周りで表面に垂直な
    方向に周期的に移動する工程と、−複数の放射線高感度
    素子を有する放射線高感度検出システム上で表面により
    反射され た放射線を検出する工程と、及び 放射線高感度検出システム上の放射線分布 から信号を得て、その信号が前記周期的な 移動により変調される工程と、 を具える表面の位置決定方法において、 前記周期的な移動の振幅が集束対物鏡の焦 点の深さよりも大きく、且つその表面と前記平均位置と
    が変調された信号の最大振幅が得られるまで、相互に移
    動されることを特徴とする表面の位置決定方法。 2、第1平面とその平面に実質的に平行に配置された第
    2平面との間の距離を決定する方法であって、 −表面に実質的に垂直に向けられた放射線ビームにより
    2表面を照射し、集束対物鏡に よって表面付近で焦点に焦点合わせする工 程と、 −形成された焦点を平均位置の周りで表面に実質的に垂
    直な方向に、集束対物鏡の焦点 の深さよりも大きい振幅で周期的に移動す る工程と、 −複数の放射線高感度素子を有する放射線高感度検出シ
    ステム上で表面により反射され た放射線を検出する工程と、及び −放射線高感度検出システム上の放射線分布から信号を
    得て、その信号が前記周期的な 移動により変調される工程と、及び −表面と前記平均位置とを相互に関して変調された信号
    の最大振幅が得られる第1位置 まで移動し、且つ引き続いてそれらを再び 信号の最大振幅が得られる第2位置へ移動 する工程と、 を具えた第1平面とその平面に実質的に平行に配置され
    た第2平面との間の距離を決定する方法。 3、放射線ビームを発生する放射線源と、測定されるべ
    き表面の付近で放射線ビームを焦点に焦点合わせする集
    束対物鏡と、表面により反射された放射線を検出する放
    射線高感度検出システムとを具えた、表面の位置決定方
    法又は第1平面とその平面に実質的に平行に配置された
    第2平面との間の距離を決定する方法を実施するための
    装置において、 該装置は集束対物鏡の焦点の深さよりも大 きい距離を越えてその対物鏡を周期的に移動する手段と
    、集束対物鏡と表面とを相互に移動する手段とを具え、
    且つ検出システムが入力端子へ提供される変調された信
    号の振幅を検出する検出回路の入力端子へ結合された出
    力端子を有することを特徴とする表面の位置決定装置。
JP2144574A 1989-06-07 1990-06-04 表面の位置決定方法及び装置 Pending JPH0324409A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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NL8901442 1989-06-07
NL8901442A NL8901442A (nl) 1989-06-07 1989-06-07 Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de positie van een vlak.

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