JPH04296610A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
- Publication number
- JPH04296610A JPH04296610A JP8448191A JP8448191A JPH04296610A JP H04296610 A JPH04296610 A JP H04296610A JP 8448191 A JP8448191 A JP 8448191A JP 8448191 A JP8448191 A JP 8448191A JP H04296610 A JPH04296610 A JP H04296610A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflected light
- light
- sample
- displacement
- filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Microscoopes, Condenser (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料表面の三次元観察
などに用いる変位測定装置に関するものである。
などに用いる変位測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非接触で試料の三次元観察を行う装置と
しては、例えば、レーザ光を用いたレーザ顕微鏡がある
。このレーザ顕微鏡は、レーザ光を所定の光学系（対物
レンズ）を介してスポットで試料表面に照射し、試料表
面からの反射光の受光量が最大になる点が該光学系の焦
点位置に一致するようにさせておき、常に受光量が最大
になるように光学系あるいは試料位置を機械的に移動さ
せながら試料表面上を走査させることで、試料表面のラ
インプロファイル情報を得、試料表面の三次元観察を行
っている。すなわち、光学系の焦点位置より試料表面位
置がｕだけ変位しているとすると、反射光の受光量Ｔは
下記の式に従って弱くなることを利用し、受光量が最大
になる点を求めている。 −Δｔ＝｛ｓｉｎ（ｕ／２）／（ｕ／２）｝２ ・
・・式（１）
しては、例えば、レーザ光を用いたレーザ顕微鏡がある
。このレーザ顕微鏡は、レーザ光を所定の光学系（対物
レンズ）を介してスポットで試料表面に照射し、試料表
面からの反射光の受光量が最大になる点が該光学系の焦
点位置に一致するようにさせておき、常に受光量が最大
になるように光学系あるいは試料位置を機械的に移動さ
せながら試料表面上を走査させることで、試料表面のラ
インプロファイル情報を得、試料表面の三次元観察を行
っている。すなわち、光学系の焦点位置より試料表面位
置がｕだけ変位しているとすると、反射光の受光量Ｔは
下記の式に従って弱くなることを利用し、受光量が最大
になる点を求めている。 −Δｔ＝｛ｓｉｎ（ｕ／２）／（ｕ／２）｝２ ・
・・式（１）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来のレーザ顕微鏡を用いた変位測定装置では、
光学系あるいは試料位置を機械的に移動させて焦点位置
を求めて変位量ｕを検出する必要があり、特に三次元観
察においてラインプロファイルを得る場合には、常に焦
点位置を求めながら試料表面の走査が必要となり、機械
的な検出精度が要求されると共に検出速度が制限されて
しまう。また、試料が焦点位置にあるか否か、すなわち
ｕ＝０か否かの判断はできるが、変位量ｕの正確な検出
ができない等の問題点があった。本発明はかかる課題を
解決するためになされたもので、機械的な移動機構を持
たず変位量ｕの正確な検出が行える変位測定装置を得る
ことを目的としている。
点は、従来のレーザ顕微鏡を用いた変位測定装置では、
光学系あるいは試料位置を機械的に移動させて焦点位置
を求めて変位量ｕを検出する必要があり、特に三次元観
察においてラインプロファイルを得る場合には、常に焦
点位置を求めながら試料表面の走査が必要となり、機械
的な検出精度が要求されると共に検出速度が制限されて
しまう。また、試料が焦点位置にあるか否か、すなわち
ｕ＝０か否かの判断はできるが、変位量ｕの正確な検出
ができない等の問題点があった。本発明はかかる課題を
解決するためになされたもので、機械的な移動機構を持
たず変位量ｕの正確な検出が行える変位測定装置を得る
ことを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる変位測定
装置は、光学系を用いて試料表面にスポット光を照射し
て試料表面から得られた反射光を２分割し、２分割した
各反射光それぞれの結像面近傍に光軸付近の光だけを通
過させるフィルタを、それぞれ光路長に僅かな差ができ
るように設置し、各フィルタを通過した反射光を各光検
出器で受け、各光検出器からの検出信号の差により試料
の変位量を算出する手段を設けたことを最も主要な特徴
としている。
装置は、光学系を用いて試料表面にスポット光を照射し
て試料表面から得られた反射光を２分割し、２分割した
各反射光それぞれの結像面近傍に光軸付近の光だけを通
過させるフィルタを、それぞれ光路長に僅かな差ができ
るように設置し、各フィルタを通過した反射光を各光検
出器で受け、各光検出器からの検出信号の差により試料
の変位量を算出する手段を設けたことを最も主要な特徴
としている。
【０００５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１は本発明の一実施例を示す図で、図において
、１は光源で、空間的にコヒーレントなレーザ，スーパ
ールミネッセントダイオード，ピンホールを前においた
ＬＥＤなどが用いられる。２は光源１からの出射光で、
この出射光２はビームスプリッタ５を通過して、対物レ
ンズ３で収束されてから試料４へ照射され、試料４表面
上に光スポットを形成する。そして、この光スポットか
らの反射光６が再び対物レンズ３を通り、今度はビーム
スプリッタ５で反射して第２のビームスプリッタ７で２
分割され、それそれフィルタ８，９を介してそれぞれ光
検出器１０，１１へ導かれるように構成されている。
する。図１は本発明の一実施例を示す図で、図において
、１は光源で、空間的にコヒーレントなレーザ，スーパ
ールミネッセントダイオード，ピンホールを前においた
ＬＥＤなどが用いられる。２は光源１からの出射光で、
この出射光２はビームスプリッタ５を通過して、対物レ
ンズ３で収束されてから試料４へ照射され、試料４表面
上に光スポットを形成する。そして、この光スポットか
らの反射光６が再び対物レンズ３を通り、今度はビーム
スプリッタ５で反射して第２のビームスプリッタ７で２
分割され、それそれフィルタ８，９を介してそれぞれ光
検出器１０，１１へ導かれるように構成されている。
【０００６】フィルタ８，９はピンホール等で構成され
、反射光６の結像面近傍に設置されており、且つ、それ
ぞれのフィルタ８，９は第２のビームスプリッタ７から
の距離を僅かに異ならせて設置されている。すなわち、
第２のビームスプリッタ７からフィルタ８までの距離を
ａ，第２のビームスプリッタ７からフィルタ９までの距
離をｂとし、ａ≠ｂとている。したがって、仮にフィル
タ８の位置が結像面に正確に位置している場合、フィル
タ９の位置は結像面から僅かにズレることになり、この
場合、フィルタ８を通過する反射光量ａは最大値を示し
、フィルタ９を通過する反射光量ｂはこれより弱く、ａ
＞ｂとなる。
、反射光６の結像面近傍に設置されており、且つ、それ
ぞれのフィルタ８，９は第２のビームスプリッタ７から
の距離を僅かに異ならせて設置されている。すなわち、
第２のビームスプリッタ７からフィルタ８までの距離を
ａ，第２のビームスプリッタ７からフィルタ９までの距
離をｂとし、ａ≠ｂとている。したがって、仮にフィル
タ８の位置が結像面に正確に位置している場合、フィル
タ９の位置は結像面から僅かにズレることになり、この
場合、フィルタ８を通過する反射光量ａは最大値を示し
、フィルタ９を通過する反射光量ｂはこれより弱く、ａ
＞ｂとなる。
【０００７】そして、フォトダイオードや光電子像倍管
などで構成される各光検出器１０，１１でフィルタ８，
９を通過した反射光を光電変換し、それぞれの出力が検
出信号ａ１２，検出信号ｂ１３として演算装置１４へ送
られ、演算装置１４でａ−ｂ／ａ＋ｂの演算が行われ変
位信号１５を得る。
などで構成される各光検出器１０，１１でフィルタ８，
９を通過した反射光を光電変換し、それぞれの出力が検
出信号ａ１２，検出信号ｂ１３として演算装置１４へ送
られ、演算装置１４でａ−ｂ／ａ＋ｂの演算が行われ変
位信号１５を得る。
【０００８】図２は、本発明における各信号波形を示す
図で、図２（Ａ）は演算前の各検出信号波形，図２（Ｂ
）は変位信号波形１５を示し、横軸は変位量（ｕ），縦
軸は受光強度（Ｔ）を示す。
図で、図２（Ａ）は演算前の各検出信号波形，図２（Ｂ
）は変位信号波形１５を示し、横軸は変位量（ｕ），縦
軸は受光強度（Ｔ）を示す。
【０００９】図２（Ｂ）に示すように、演算装置１４で
上述の演算が行われると、変位信号１５が示す波形は上
述の式（１） の疑似微分波形となり、Ｔ＝０の位置を
光学系（対物レンズ）の焦点位置におくことにより、変
位信号１５がプラスあるいはマイナスどれだけの値を示
すかにより、試料４表面が焦点位置よりどれだけ変位し
ているかを容易に算出することができる。
上述の演算が行われると、変位信号１５が示す波形は上
述の式（１） の疑似微分波形となり、Ｔ＝０の位置を
光学系（対物レンズ）の焦点位置におくことにより、変
位信号１５がプラスあるいはマイナスどれだけの値を示
すかにより、試料４表面が焦点位置よりどれだけ変位し
ているかを容易に算出することができる。
【００１０】図３は本発明の他の実施例を示す図で、図
１と同一符号は同一または相当部分を示し、２０，２１
，２２はそれぞれ単一モード光ファイバを示す。この実
施例では、光源１からの出射光をビームスプリッタ５ま
で導くのに単一モード光ファイバ２０を用い、第２のビ
ームスプリッタ７からの反射光６をそれぞれ距離ａ，ｂ
を持って単一モード光ファイバの入射端へ入射させ、各
光検出器１０，１１へ入射させる構成としたものであり
、単一モード光ファイバの入出射端の特性を利用して、
ピンホールフィルタ８，９の替わりを行わせて装置の構
成を簡略化させると共に、光学経路の構成からくる製造
上の制約を緩和させるようにしたものである。
１と同一符号は同一または相当部分を示し、２０，２１
，２２はそれぞれ単一モード光ファイバを示す。この実
施例では、光源１からの出射光をビームスプリッタ５ま
で導くのに単一モード光ファイバ２０を用い、第２のビ
ームスプリッタ７からの反射光６をそれぞれ距離ａ，ｂ
を持って単一モード光ファイバの入射端へ入射させ、各
光検出器１０，１１へ入射させる構成としたものであり
、単一モード光ファイバの入出射端の特性を利用して、
ピンホールフィルタ８，９の替わりを行わせて装置の構
成を簡略化させると共に、光学経路の構成からくる製造
上の制約を緩和させるようにしたものである。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の変位測定
装置は、機械的な移動機構を持たず変位量の正確な検出
ができ、測定精度や耐久性の向上が図れると共に、検出
速度を向上させることができる等の利点がある。
装置は、機械的な移動機構を持たず変位量の正確な検出
ができ、測定精度や耐久性の向上が図れると共に、検出
速度を向上させることができる等の利点がある。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】本発明における各信号波形を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す図である。
６ 反射光
７ ビームスプリッタ
８，９ それぞれフィルタ
１０，１１ それぞれ光検出器
１４ 演算装置
１５ 変位信号
Claims (2)
- 【請求項１】 光源からの光を光学系を用いて試料表
面にスポット光として照射し、試料表面から得られた反
射光の強度を検出することにより試料表面位置を算出し
、この情報をもとにラインプロファイルを得て試料表面
の三次元観察を行う変位測定装置において、試料表面か
ら得られた反射光を２分割し、２分割した各反射光それ
ぞれの結像面近傍に光軸付近の光だけを通過させるフィ
ルタを、それぞれ光路長に僅かな差ができるように設置
し、各フィルタを通過した反射光をそれぞれ光検出器で
受け、各光検出器からの検出信号の差により試料の変位
量を算出する手段、を備えたことを特徴とする変位測定
装置。 - 【請求項２】 光源からの光を光ファイバを通過させ
て該光源からの散乱光を除去する手段、別の光ファイバ
の入射端を用いて上記フィルタを構成する手段、を備え
たことを特徴とする請求項１の変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8448191A JPH04296610A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8448191A JPH04296610A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04296610A true JPH04296610A (ja) | 1992-10-21 |
Family
ID=13831838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8448191A Pending JPH04296610A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04296610A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014035266A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Mitsutoyo Corp | 共焦点顕微鏡 |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP8448191A patent/JPH04296610A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014035266A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Mitsutoyo Corp | 共焦点顕微鏡 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0574764B2 (ja) | ||
| JP5669182B2 (ja) | 白色干渉法による振動測定装置及び振動測定方法 | |
| WO2013091584A1 (zh) | 一种检测基质内缺陷的方法及装置 | |
| US6307636B1 (en) | Method for telemeasuring and telemeter | |
| JP2019211237A (ja) | 計測器、及び加工装置 | |
| JPH0743110A (ja) | 二段検出式非接触位置決め装置 | |
| JP4130236B2 (ja) | 物体表面形状測定方法及び装置 | |
| JPH04296610A (ja) | 変位測定装置 | |
| JP3162364B2 (ja) | 光センサ装置 | |
| JPH01145504A (ja) | 光学測定装置 | |
| JPH05340723A (ja) | 隙間間隔測定方法 | |
| JP2949179B2 (ja) | 非接触式形状測定装置及び形状測定法 | |
| JPH04296609A (ja) | 変位測定装置 | |
| CN213456056U (zh) | 检测组件和检测装置 | |
| RU2643677C1 (ru) | Способ исследования микрообъектов и ближнепольный оптический микроскоп для его реализации | |
| JPS62291512A (ja) | 距離測定装置 | |
| JPH0231103A (ja) | パターン立体形状検知装置 | |
| JPH01304339A (ja) | 屈折角測定装置 | |
| RU2148790C1 (ru) | Способ и устройство для высокоточного бесконтактного измерения расстояний поверхностей | |
| JPH06109435A (ja) | 表面変位計 | |
| JPH05157524A (ja) | 非接触段差測定方法及びその装置 | |
| JP2003042720A (ja) | 高さ測定装置 | |
| CN115280164A (zh) | 用于确定产品的速度和/或长度的设备 | |
| JP2005148380A (ja) | カメラのシャッタ検査装置 | |
| RU104303U1 (ru) | Устройство для лазерной триангуляции |