JPH04115109A - 表面粗さ計測装置 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は表面粗さ計測装置に関し、特に加工面の表面粗
さを非接触に測定する物体表面粗さ計測装置に関する。

従来技術 従来、この種の物体表面粗さ計測装置においては、焦点
検出法による表面粗さ測定としてレンス系の非点収差効
果を利用したものや、レンズ系の焦点近傍にナイフェツ
ジを設置して受光側で受ける光量を利用して測定するナ
イフェツジ法などがある。

このような従来の物体表面粗さ計測装置では、焦点位置
を対象物体の位置に合わせることで、物体表面の投光部
からの位置を決定する際に、毎回焦点の位置すれ量を試
料台のパルスステージの駆動信号にフィードバックし、
オートフォーカス方式を用いて試料台を投光部に対して
遠ざけたり、近づけたりして焦点の位置合わせを行い、
そのときのパルスステージの変位量を用いて表面粗さを
測定しているので、表面粗さを測定するために多くの測
定時間を要し、機械的位置決め精度で誤差が生ずるとい
う欠点がある。

発明の目的 本発明は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、高速かつ高精度に加工面などの表面粗さ
を測定することかできる表面粗さ計測装置の提供を目的
とする。

発明の構成 本発明による表面粗さ計測装置は、複数の波長からなる
照射光を出射する光源と、前記照射光の光軸上での焦点
位置か各々異なるように前記照射光に色収差を発生させ
て被測定物表面に照射する手段と、前記被測定物表面か
らの反射光のうち前記被測定物表面が焦点位置となった
光の波長を判別する判別手段と、前記判別手段の判別結
果に応じて前記被測定物表面の予め設定された基準波長
の焦点位置からの表面粗さを算出する算出手段とを有す
ることを特徴とする。

実施例 次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。図において、発光部１のハロゲン・キセノンランプ
なとの白色光源１０から出射された白色光１００はコリ
メートレンズ系１１により平行光となる。

コリメートレンズ系１１て平行光となった白色光１．０
０はハーフミラ−１２を通り、単レンズあるいは複数枚
のレンズからなる色出しレンズ１３で集光されて測定対
象物体４表面に照射される。

色出しレンズ１３では平行光となった白色光１００に色
収差が発生し、色出しレンズ１３から波長λ１の光１０
１と波長λ２の光１０２とが測定対象物体４表面に照射
される。

このとき、波長λ１の光１０１の焦点Ａが測定対象物体
４の手前に位置し、波長λ２の光１０２の焦点Ｂが測定
対象物体４表面に位置したとすると、波長λ２の光１０
２か測定対象物体４表面から反射されてから色出しレン
ズ］３で平行光となり、ノ・−フミラー１２て反射され
て受光部２に出射される。

受光部２ては発光部］のハーフミラ−１２から入射され
た測定対象物体４表面からの反射光がレンズ系２０を通
って色識別受光部２］に入射され、色識別受光部２１の
撮像面上に焦点を結んだ光が画像処理装置３に送出され
る。

この場合、測定対象物体４表面から波長λ２の光１０２
が反射されるので、色識別受光部２１の撮像面上には波
長λ２の光１０２が焦点を結び、画像処理装置３に送ら
れる。

画像処理装置３ては色識別受光部２１から送られてきた
光が何色の光か、つまりどの波長の光かが判定され、そ
の判定結果により測定対象物体４表面の白色光源１０か
らの距離を表面粗さ情報として得ることが可能となる。

すなわち、白色光源１０から色出しレンズ１３まての光
路の距離と色出しレンズ１３から測定対象物体４表面の
焦点Ｂまでの焦点距離とにより、測定対象物体４表面の
白色光源１０からの距離を知ることができ、この距離を
表面粗さ情報とする。

第２図は第１図の色出しレンズ１３による色収差を説明
するための原理図である。図において、色出しレンズ１
３に平行光となった白色光１００が入射されると、この
白色光１００において色出しレンズ１３で色収差か発生
し、波長λｌの光１０１、波長λ２の光１０２、波長λ
３の光１０３の焦点ＡＢＣ夫々が異なった位置に結ばれ
る。

これら第１図および第２図を用いて本発明の一実施例の
動作について説明する。

測定対象物体４の表面粗さを測定する場合、たとえば波
長λ２の光１０２を基準となる波長の光として予め設定
しておき、その後に発光部１の色出しレンズ１３ての色
収差の発生により生した波長λ１の光１０１と波長λ２
の光１０２と波長λ３の光＋０３とて測定対象物体４表
面を走査する。

発光部１からの波長λ１の光１０１　と波長λ２の光１
０２と波長λ３の光１０３とを測定対象物体４表面に照
射することにより、測定対象物体４表面から反射した光
がどの波長の光かを受光部２の色識別受光部２１および
画像処理装置３で判定し、その判定結果により基準波長
として設定された波長λ２の光１０２の焦点距離に対す
る表面粗さを測定することができる。

すなわち、波長λｌの光１０１か測定対象物体４表面か
ら反射したとすると、波長λ１の光１０１の焦点距離と
波長λ２の光１０２の焦点距離との差かその地点の表面
粗さとなる。

したがって、たとえば波長λ２の光１０２の焦点Ｂが測
定対象物体４表面の基準点に位置するようにしてから色
出しレンズ１３からの照射光を移動させたときに、その
移動した地点で焦点Ａ、Ｂ。

Ｃのうちどれが測定対象物体４表面に位置したかを、測
定対象物体４表面からの反射光に対する色識別受光部２
１および画像処理装置３ての判定結果により知ることが
できるので、その判定結果により測定対象物体４の表面
粗さを測定することができる。

このように、白色光源１０から出射された白色光１００
に色出しレンズ］３で色収差を発生させて白色光１００
における各波長λｌ、λ２．λ３の光１０１〜１０３の
焦点Ａ、Ｂ、Ｃの位置を変化させ、カラーカメラや分光
輝度系などの色の識別か可能な受光系を用いてどの波長
の光が測定対象物体４表面で焦点を結んでいるかを判別
するようにすることによって、従来の焦点検出方法に比
へて高速かつ高精度に加工面なとの物体の表面粗さを測
定することができる。

尚、本発明の一実施例では白色光源１０を用いているが
、複数の波長からなる光を照射することができればどの
ような光源でもよく、これに限定されない。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、光源から出射された
複数の波長からなる照射光に色収差を発生させて被測定
物表面に照射し、被測定物表面が焦点位置となった光の
波長を判別して表面粗さを測定するようにすることによ
って、高速かつ高精度に加工面なとの表面粗さを測定す
ることかできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図の色出しレンズによる色収差を説明するた
めの原理図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・発光部 ２・・・・・・受光部 ３・・・・・画像処理装置 ４・・・・測定対象物体 １０・・・・・白色光源 １２・・・・・ハーフミラ １３・・・・色出しレンズ ２１・・・・・・色識別受光部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の波長からなる照射光を出射する光源と、前
   記照射光の光軸上での焦点位置が各々異なるように前記
   照射光に色収差を発生させて被測定物表面に照射する手
   段と、前記被測定物表面からの反射光のうち前記被測定
   物表面が焦点位置となった光の波長を判別する判別手段
   と、前記判別手段の判別結果に応じて前記被測定物表面
   の予め設定された基準波長の焦点位置からの表面粗さを
   算出する算出手段とを有することを特徴とする表面粗さ
   計測装置。