JPH047804B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH047804B2 JPH047804B2 JP59024485A JP2448584A JPH047804B2 JP H047804 B2 JPH047804 B2 JP H047804B2 JP 59024485 A JP59024485 A JP 59024485A JP 2448584 A JP2448584 A JP 2448584A JP H047804 B2 JPH047804 B2 JP H047804B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measurement surface
- photodetectors
- light
- amount
- optical axis
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 60
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 46
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004439 roughness measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、測定面の粗さとか非球面の様子を光
学的に測定する装置、特に非点収差素子を用いる
合焦検出光学系を利用した表面状態測定装置に関
するものである。
学的に測定する装置、特に非点収差素子を用いる
合焦検出光学系を利用した表面状態測定装置に関
するものである。
（従来技術）
半導体材料や磁気ヘツド材料等の研摩面には極
めて正確な表面精度が要求される。このような材
料の表面精度を測定するには、触診型の表面粗さ
測定方法では正確に測定できず、光学的測定方法
によらなければならない。光学的測定方法の一つ
として、光源から発した光束を対物レンズで微小
なスポツトとして収束させて測定すべき表面上に
投射し、測定面からの反射光を非点収差素子を介
して受光することにより焦点状態を検出する合焦
検出光学系を用いる方法が考えられるが、この方
法は表面状態を高い分解能で正確に測定でき、正
確な表面精度が要求される物体表面の表面状態を
測定するのに極めて有用である。
めて正確な表面精度が要求される。このような材
料の表面精度を測定するには、触診型の表面粗さ
測定方法では正確に測定できず、光学的測定方法
によらなければならない。光学的測定方法の一つ
として、光源から発した光束を対物レンズで微小
なスポツトとして収束させて測定すべき表面上に
投射し、測定面からの反射光を非点収差素子を介
して受光することにより焦点状態を検出する合焦
検出光学系を用いる方法が考えられるが、この方
法は表面状態を高い分解能で正確に測定でき、正
確な表面精度が要求される物体表面の表面状態を
測定するのに極めて有用である。
第１図はこのような非点収差素子を用いる従来
の合焦検出光学系を利用した表面状態測定装置の
構成を示す線図である。光源１から発した光束を
ハーフミラー２と対物レンズ３を経て微小スポツ
トとして収束させて測定面４上に垂直に投射す
る。測定面４で反射された光束は対物レンズ３で
集光され、ハーフミラー２で反射された後、非点
収差素子であるシリンドリカルレンズ５を経て、
対物レンズ３の焦平面近傍に配置されている光検
出器６に入射する。この光検出器６は４分割した
構成とし、各素子６ａ〜６ｄ上に測定面４で反射
されたビームスポツトのパターンが投影される。
尚、破線はシリンドリカルレンズ５がない場合の
結像状態を示している。このビームスポツトのパ
ターンは、測定面４が基準位置にあるときは光検
出器６の中心Ｏを中心とした円形パターンとな
り、測定面４が基準位置より上下するとシリンド
リカルレンズ５の作用により長軸と短軸がそれぞ
れ逆向きの楕円形のパターンとなる。すなわち、
測定面４に凹凸が存在して測定面４が基準位置よ
り光軸方向に上下すると、この光軸方向の距離の
変位量に応じたデフオーカス状態が生じ、これに
応じた形状を有するビームスポツトパターンが光
検出器６上に投影されることになる。そして、各
素子６ａ〜６ｄの光電力を演算処理することによ
り測定面４の変位置がデフオーカス量として算出
される。４個の素子６ａ〜６ｄからの光電出力を
Ia，Ib，Ic及びIdとし、デフオーカス量をＤとする
と、 Ｄ＝（Ia＋Ib）−（Ic＋Id）／Ia＋Ib＋Ic＋Id）……
(1) となる。この(1)式で求まるデフオーカス量Ｄと測
定面４の変位量とはほぼリニアな関係となるの
で、デフオーカス量Ｄを検出することにより測定
面４の表面状態を正確に測定することができる。
の合焦検出光学系を利用した表面状態測定装置の
構成を示す線図である。光源１から発した光束を
ハーフミラー２と対物レンズ３を経て微小スポツ
トとして収束させて測定面４上に垂直に投射す
る。測定面４で反射された光束は対物レンズ３で
集光され、ハーフミラー２で反射された後、非点
収差素子であるシリンドリカルレンズ５を経て、
対物レンズ３の焦平面近傍に配置されている光検
出器６に入射する。この光検出器６は４分割した
構成とし、各素子６ａ〜６ｄ上に測定面４で反射
されたビームスポツトのパターンが投影される。
尚、破線はシリンドリカルレンズ５がない場合の
結像状態を示している。このビームスポツトのパ
ターンは、測定面４が基準位置にあるときは光検
出器６の中心Ｏを中心とした円形パターンとな
り、測定面４が基準位置より上下するとシリンド
リカルレンズ５の作用により長軸と短軸がそれぞ
れ逆向きの楕円形のパターンとなる。すなわち、
測定面４に凹凸が存在して測定面４が基準位置よ
り光軸方向に上下すると、この光軸方向の距離の
変位量に応じたデフオーカス状態が生じ、これに
応じた形状を有するビームスポツトパターンが光
検出器６上に投影されることになる。そして、各
素子６ａ〜６ｄの光電力を演算処理することによ
り測定面４の変位置がデフオーカス量として算出
される。４個の素子６ａ〜６ｄからの光電出力を
Ia，Ib，Ic及びIdとし、デフオーカス量をＤとする
と、 Ｄ＝（Ia＋Ib）−（Ic＋Id）／Ia＋Ib＋Ic＋Id）……
(1) となる。この(1)式で求まるデフオーカス量Ｄと測
定面４の変位量とはほぼリニアな関係となるの
で、デフオーカス量Ｄを検出することにより測定
面４の表面状態を正確に測定することができる。
しかし、物体表面の凹凸面は傾斜している場合
が多いため、測定面４が光軸に対して傾斜しても
光軸方向の変位量Ｘを正確に測定できなけれなら
ない。ところが、上述した構成では測定面４が光
軸に対して角度θだけ傾斜すると、光検出器６の
入射面上では２倍の角度2θも光軸からずれてしま
い光検出器６上に投影されるビームスポツトパタ
ーンが第２図に示すように光検出器６の中心から
測定面の傾斜方向にずれて投影されてしまう不都
合が生じてしまう。第３図は、測定面４の光軸方
向の変位量Ｘと演算して得られたデフオーカス量
Ｄとの関係を示すデフオーカス曲線である。横軸
は測定面の変位量Ｘを示し、縦軸は演算して得ら
れたデフオーカス量Ｄを示し、実線は測定面４が
光軸に対して垂直な場合を示し、破線は測定面が
光軸に対して傾斜することにより第２図に示すよ
うなビームパターンが形成された場合のデフオー
カス曲線を示している。第３図から理解できるよ
うに測定面４が入射光の光軸に対して垂直な場合
はデフオーカス量は測定面の変位量に対してほぼ
リニアな関係となるが、測定面４が入射光の光軸
に対して傾斜するとデフオーカス量Ｄが大きくず
れてしまい、測定面４の変位量とリニアに対応し
なくなつてしまう。
が多いため、測定面４が光軸に対して傾斜しても
光軸方向の変位量Ｘを正確に測定できなけれなら
ない。ところが、上述した構成では測定面４が光
軸に対して角度θだけ傾斜すると、光検出器６の
入射面上では２倍の角度2θも光軸からずれてしま
い光検出器６上に投影されるビームスポツトパタ
ーンが第２図に示すように光検出器６の中心から
測定面の傾斜方向にずれて投影されてしまう不都
合が生じてしまう。第３図は、測定面４の光軸方
向の変位量Ｘと演算して得られたデフオーカス量
Ｄとの関係を示すデフオーカス曲線である。横軸
は測定面の変位量Ｘを示し、縦軸は演算して得ら
れたデフオーカス量Ｄを示し、実線は測定面４が
光軸に対して垂直な場合を示し、破線は測定面が
光軸に対して傾斜することにより第２図に示すよ
うなビームパターンが形成された場合のデフオー
カス曲線を示している。第３図から理解できるよ
うに測定面４が入射光の光軸に対して垂直な場合
はデフオーカス量は測定面の変位量に対してほぼ
リニアな関係となるが、測定面４が入射光の光軸
に対して傾斜するとデフオーカス量Ｄが大きくず
れてしまい、測定面４の変位量とリニアに対応し
なくなつてしまう。
この欠点を解消する方法として、対物レンズ３
を測定面４の傾斜に応じて光軸方向と対応する方
向に変位させて、傾斜した測定面からの反射光を
入射光束と一致させるように構成する方法も考え
られるが、対物レンズ３を精密に駆動させる装置
が必要となるばかりでなく、対物レンズ駆動の応
答が遅いと測定速度が遅くなる欠点がある。
を測定面４の傾斜に応じて光軸方向と対応する方
向に変位させて、傾斜した測定面からの反射光を
入射光束と一致させるように構成する方法も考え
られるが、対物レンズ３を精密に駆動させる装置
が必要となるばかりでなく、対物レンズ駆動の応
答が遅いと測定速度が遅くなる欠点がある。
（発明の目的）
本発明の目的は、上述した欠点を解消し、測定
面が光軸に対して傾斜しても、簡単な構成で正確
に表面粗さ及び表面形状などの表面状態を測定で
きる装置を提供することにある。
面が光軸に対して傾斜しても、簡単な構成で正確
に表面粗さ及び表面形状などの表面状態を測定で
きる装置を提供することにある。
（発明の概要）
本発明による表面状態測定装置は、光源と、こ
の光源から発した光束を測定面上に微小スポツト
として投射する対物レンズと、前記測定面から反
射し対物レンズで集光された光束を２分割する光
学系と、分割されたそれぞれの光路に配設され、
互いに符号が反対で屈折力がほぼ等しい第１及び
第２の非点収差素子と、それぞれ４分割された受
光領域を有し、前記非点収差素子からの光束をそ
れぞれ受光する第１及び第２の光検出器と、これ
ら第１及び第２の光検出器の４分割された各受光
領域からの光電出力信号に基づいて測定面の凹凸
状態を決定する信号処理回路とを具え、 前記信号処理回路が、前記第１及び第２の光検
出器の各受光領域からの光電出力信号について、
互いに対角線上に位置する受光領域からの光電出
力信号をそれぞれ加算して第１及び第２の加算出
力とし、第１及び第２の光検出器の第１加算出力
並びに第２加算出力をそれぞれ加算し、第１加算
出力の総和と第２加算出力の出力の総和とを比較
することにより測定面の凹凸状態を決定すること
を特徴とするものである。
の光源から発した光束を測定面上に微小スポツト
として投射する対物レンズと、前記測定面から反
射し対物レンズで集光された光束を２分割する光
学系と、分割されたそれぞれの光路に配設され、
互いに符号が反対で屈折力がほぼ等しい第１及び
第２の非点収差素子と、それぞれ４分割された受
光領域を有し、前記非点収差素子からの光束をそ
れぞれ受光する第１及び第２の光検出器と、これ
ら第１及び第２の光検出器の４分割された各受光
領域からの光電出力信号に基づいて測定面の凹凸
状態を決定する信号処理回路とを具え、 前記信号処理回路が、前記第１及び第２の光検
出器の各受光領域からの光電出力信号について、
互いに対角線上に位置する受光領域からの光電出
力信号をそれぞれ加算して第１及び第２の加算出
力とし、第１及び第２の光検出器の第１加算出力
並びに第２加算出力をそれぞれ加算し、第１加算
出力の総和と第２加算出力の出力の総和とを比較
することにより測定面の凹凸状態を決定すること
を特徴とするものである。
（実施例）
第４図は本発明による表面状態測定装置の一例
の構成を示す線図である。本例では光源１０とし
てレーザ光源を用い、光源１０から発した光束を
第１のハーフミラー１１及び対物レンズ１２を経
て微小スポツトとして収束させ、測定面１３上に
投射する。測定面１３上に入射した光束は測定面
１３で反射され、対物レンズ１２で集光された
後、ハーフミラー１１で反射されてから第２のハ
ーフミラー１４に入射する。この第２のハーフミ
ラー１４を50％の反射透過特性を有するように構
成し、このハーフミラーで光束を２分割する。本
例では、２分割された光路に対物レンズ１２の焦
平面近傍に４分割された光検出器である第１及び
第２の光検出器１５及び１６をそれぞれ配置する
と共に、第２ハーフミラー１４と第１及び第２光
検出器１５及び１６との間にそれぞれ第１及び第
２の非点収差素子１７と１８とを配設する。本発
明ではこれら第１及び第２の非点収差素子１７と
１８に屈折力が等しく符号が逆特性を有する素子
を用いるが、本例では第１の非点収差素子１７と
して正のシリンドリカルレンズを用い、第２の非
点収差素子１８として負のシリンドリカルレンズ
を用いる。測定面１３が光軸に対して垂直な場合
の第１及び第２光検出器１５及び１６上に投影さ
れる測定面で反射されたビームスポツトのパター
ン形状は第５図に示すようになる。第５図から理
解できるように、測定面１３が光軸に対して垂直
な場合はビームスポツトが第１及び第２の光検出
器１５および１６の中心に投影されると共に、測
定面１３の光軸方向の変位により生ずる前ピン位
置と後ピン位置では正及び負のシリンドリカルレ
ンズ１７及び１１８の作用により長軸と短軸がそ
れぞれ逆向きの楕円形のビームパターンが投影さ
れる。一方、測定面１３が光軸に対して傾斜した
場合のビームスポツトパターンは第６図に示すよ
うになる。すなわち、測定面１３が光軸に対して
傾斜すると、第１及び第２の光検出器１５及び１
６に投影されるパターン形状は、光軸に垂直な場
合のパターンとほぼ同一であるが、測定面１３の
傾斜に伴ない第１及び第２の光検出器１５及び１
６の中心からずれて投影される。本例では、第１
及び第２の光検出器１５及び１６のそれぞれ４分
割した各素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄからの光電出
力を以下に説明するように演算処理を行ないビー
ムスポツトパターンの中心からのずれを補正した
デフオーカス量Ｄを算出する。
の構成を示す線図である。本例では光源１０とし
てレーザ光源を用い、光源１０から発した光束を
第１のハーフミラー１１及び対物レンズ１２を経
て微小スポツトとして収束させ、測定面１３上に
投射する。測定面１３上に入射した光束は測定面
１３で反射され、対物レンズ１２で集光された
後、ハーフミラー１１で反射されてから第２のハ
ーフミラー１４に入射する。この第２のハーフミ
ラー１４を50％の反射透過特性を有するように構
成し、このハーフミラーで光束を２分割する。本
例では、２分割された光路に対物レンズ１２の焦
平面近傍に４分割された光検出器である第１及び
第２の光検出器１５及び１６をそれぞれ配置する
と共に、第２ハーフミラー１４と第１及び第２光
検出器１５及び１６との間にそれぞれ第１及び第
２の非点収差素子１７と１８とを配設する。本発
明ではこれら第１及び第２の非点収差素子１７と
１８に屈折力が等しく符号が逆特性を有する素子
を用いるが、本例では第１の非点収差素子１７と
して正のシリンドリカルレンズを用い、第２の非
点収差素子１８として負のシリンドリカルレンズ
を用いる。測定面１３が光軸に対して垂直な場合
の第１及び第２光検出器１５及び１６上に投影さ
れる測定面で反射されたビームスポツトのパター
ン形状は第５図に示すようになる。第５図から理
解できるように、測定面１３が光軸に対して垂直
な場合はビームスポツトが第１及び第２の光検出
器１５および１６の中心に投影されると共に、測
定面１３の光軸方向の変位により生ずる前ピン位
置と後ピン位置では正及び負のシリンドリカルレ
ンズ１７及び１１８の作用により長軸と短軸がそ
れぞれ逆向きの楕円形のビームパターンが投影さ
れる。一方、測定面１３が光軸に対して傾斜した
場合のビームスポツトパターンは第６図に示すよ
うになる。すなわち、測定面１３が光軸に対して
傾斜すると、第１及び第２の光検出器１５及び１
６に投影されるパターン形状は、光軸に垂直な場
合のパターンとほぼ同一であるが、測定面１３の
傾斜に伴ない第１及び第２の光検出器１５及び１
６の中心からずれて投影される。本例では、第１
及び第２の光検出器１５及び１６のそれぞれ４分
割した各素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄからの光電出
力を以下に説明するように演算処理を行ないビー
ムスポツトパターンの中心からのずれを補正した
デフオーカス量Ｄを算出する。
第７図は第１および第２の光検出器１５および
１６の各素子からの光電出力信号を演算するため
の回路構成の一例を示すブロツク線図である。第
１光検出器１５の素子１５ａと１５ｂ、第２光検
出器の素子１６ｃと１６ｄとを加算回路２０の入
力端子に接続し、これら素子からの光電出力ａ，
ｂ，c′，d′を加算する。また、第１光検出器１５
の素子１５ｃと１５ｄ及び光検出器１６の素子１
６ａと１６ｂとを加算回路２１の入力端子に接続
してこれら素子からの光電出力ｃ，ｄ，a′，b′を
加算する。
１６の各素子からの光電出力信号を演算するため
の回路構成の一例を示すブロツク線図である。第
１光検出器１５の素子１５ａと１５ｂ、第２光検
出器の素子１６ｃと１６ｄとを加算回路２０の入
力端子に接続し、これら素子からの光電出力ａ，
ｂ，c′，d′を加算する。また、第１光検出器１５
の素子１５ｃと１５ｄ及び光検出器１６の素子１
６ａと１６ｂとを加算回路２１の入力端子に接続
してこれら素子からの光電出力ｃ，ｄ，a′，b′を
加算する。
そして、これら加算回路２０と２１の出力を減
算回路２２の入力に接続し、加算回路２０からの
出力値から加算回路２１の出力値を減算する。
算回路２２の入力に接続し、加算回路２０からの
出力値から加算回路２１の出力値を減算する。
第８図はこのような演算により求めたデフオー
カス量Ｄと測定面１３の光軸方向の変位量との関
係を示すものである。第１の光検出器１５からの
光電出力ａ〜ｄに基き、次式(2)にしたがつて求め
たデフオーカス量Ｄと変位量Ｘとの関係を破線Ａ
で示す。
カス量Ｄと測定面１３の光軸方向の変位量との関
係を示すものである。第１の光検出器１５からの
光電出力ａ〜ｄに基き、次式(2)にしたがつて求め
たデフオーカス量Ｄと変位量Ｘとの関係を破線Ａ
で示す。
Ｄ＝（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ） ……(2)
また、第２の光検出器１６からの光電出力a′〜
d′を次式(3)にしたがつて求めたデフオーカス量Ｄ
と変位置Ｘとの関係を破線Ｂで示す。
d′を次式(3)にしたがつて求めたデフオーカス量Ｄ
と変位置Ｘとの関係を破線Ｂで示す。
Ｄ＝（c′＋d′）−（a′＋b′） ……(3)
これらの曲線ＡとＢを比較すると、これらは測
定面１３が入射光の光軸に対して垂直な場合の曲
線ｃに対してほぼ対称的になつていることがわか
る。従つて、第１及び第２の光検出器１５及び１
６の出力を次式(4)にしたがつて演算処理して得ら
れるデフオーカス量Ｄと測定面１３の変位量との
関係は実線Ｄで示すように変位量Ｘに対してほぼ
リニアな関係のものとなる。
定面１３が入射光の光軸に対して垂直な場合の曲
線ｃに対してほぼ対称的になつていることがわか
る。従つて、第１及び第２の光検出器１５及び１
６の出力を次式(4)にしたがつて演算処理して得ら
れるデフオーカス量Ｄと測定面１３の変位量との
関係は実線Ｄで示すように変位量Ｘに対してほぼ
リニアな関係のものとなる。
Ｄ＝（ａ＋ｂ＋c′＋d′）
−（a′＋b′＋ｃ＋ｄ） ……(4)
すなわち、第８図から明らかなように、光路中
に正のシリンドリカルレンズ１７を配設した第１
光検出器１５からの光電出力に基くデフオーカス
量Ｄが曲線ｃで示す基準値より正の方向に偏移す
ると、光路中に負のシリンドリカルレンズ１８を
配設した第２の光検出器１６からの光電出力に基
くデフオーカス量Ｄは基準値よりも負の方向に偏
移している。従つて、両光検出器１５及び１６か
らの光電出力値を(4)式で示すように加え合せるこ
とにより、変位量Ｘに対してリニアな関係のデフ
オーカス量Ｄが得られることになる。即ち、測定
面１３が入射光の光軸に対して傾斜していても、
測定面からの反射光を２分割しそれぞれの光路に
屈折力が等しく符号の異なる非点収差素子を配設
して各々の光検出器からの光電光力を(4)式に従う
演算処理を行なえば、デフオーカス量Ｄと測定面
の光軸方向の変位量との関係をほぼリニアな関係
となるように定めることができる。実験の結果、
傾き角θが±10゜程度までは十分高精度の測定を
行なうことができることがわかつた。
に正のシリンドリカルレンズ１７を配設した第１
光検出器１５からの光電出力に基くデフオーカス
量Ｄが曲線ｃで示す基準値より正の方向に偏移す
ると、光路中に負のシリンドリカルレンズ１８を
配設した第２の光検出器１６からの光電出力に基
くデフオーカス量Ｄは基準値よりも負の方向に偏
移している。従つて、両光検出器１５及び１６か
らの光電出力値を(4)式で示すように加え合せるこ
とにより、変位量Ｘに対してリニアな関係のデフ
オーカス量Ｄが得られることになる。即ち、測定
面１３が入射光の光軸に対して傾斜していても、
測定面からの反射光を２分割しそれぞれの光路に
屈折力が等しく符号の異なる非点収差素子を配設
して各々の光検出器からの光電光力を(4)式に従う
演算処理を行なえば、デフオーカス量Ｄと測定面
の光軸方向の変位量との関係をほぼリニアな関係
となるように定めることができる。実験の結果、
傾き角θが±10゜程度までは十分高精度の測定を
行なうことができることがわかつた。
尚、別の演算方式として次式(5)に示すように、
各素子からの光電出力値を入射する全光量で規格
化して演算処理を行なえば、演算回路の構成は第
７図に示したものよりもやや複雑となるが、第２
ハーフミラー１４の分割比、第１及び第２光検出
器１５と１６の感度の相異等により影響を受けな
いより正確な補正を行なうことができる。
各素子からの光電出力値を入射する全光量で規格
化して演算処理を行なえば、演算回路の構成は第
７図に示したものよりもやや複雑となるが、第２
ハーフミラー１４の分割比、第１及び第２光検出
器１５と１６の感度の相異等により影響を受けな
いより正確な補正を行なうことができる。
Ｄ＝（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）／ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ……(5
) また、本例ではａ−ｂ又はｃ−ｄなどの値から
測定面の傾きを知ることができるので、さらに高
次の補正も行なうことができる。
) また、本例ではａ−ｂ又はｃ−ｄなどの値から
測定面の傾きを知ることができるので、さらに高
次の補正も行なうことができる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば測定面が
入射光の光軸に対して傾斜しても、簡単な光学系
と信号処理回路により高精度に物体表面の光軸方
向の微小な変位量を測定することができ、したが
つて表面粗さや表面形状を正確に測定することが
できる。
入射光の光軸に対して傾斜しても、簡単な光学系
と信号処理回路により高精度に物体表面の光軸方
向の微小な変位量を測定することができ、したが
つて表面粗さや表面形状を正確に測定することが
できる。
また、測定面で反射したビームスポツトの形状
変化を測定することにより測定面の凹凸の大きさ
を測定するものであるから、測定面の反射率や対
物レンズの開口数に影響を受けず測定精度が向上
することになる。
変化を測定することにより測定面の凹凸の大きさ
を測定するものであるから、測定面の反射率や対
物レンズの開口数に影響を受けず測定精度が向上
することになる。
更に、光検出器を構成する各素子からの光電出
力値をその光検出器への全入射光量で規格化する
構成とすれば、ビームスプリツタであるハーフミ
ラーの反射透過特性や光検出器の感度のバラツキ
等にも影響を受けず、さらに高精度の測定を行な
うことができる。
力値をその光検出器への全入射光量で規格化する
構成とすれば、ビームスプリツタであるハーフミ
ラーの反射透過特性や光検出器の感度のバラツキ
等にも影響を受けず、さらに高精度の測定を行な
うことができる。
第１図は従来の非点収差素子を用いる合焦検出
光学系を利用した表面粗さ測定装置の構成を示す
線図、第２図は測定面が光軸に対して傾斜した場
合に光検出器上に投影されるビームスポツトのパ
ターンを示す線図、第３図は測定面の光軸方向の
変位量とデフオーカス量Ｄとの関係を示すグラ
フ、第４図は本発明による非点収差素子を用いる
合焦検出光学系を利用した表面状態測定装置の一
例の構成を示す線図、第５図は測定面が光軸に対
して垂直な場合の光検出器上に投影されるビーム
スポツトのパターンを示す線図、第６図は測定面
が光軸に対して傾斜している場合の光検出器上に
投影されるビームスポツトのパターンを示す線
図、第７図は本発明による演算処理を行なうため
の回路構成の一例を示すブロツク図、第８図は測
定面の光軸方向の変位量とデフオーカス量Ｄとの
関係を示す線図である。 １０……光源、１１，１４……第１，第２ハー
フミラー、１２……対物レンズ、１３……測定
面、１５，１６……第１、第２光検出器、１７，
１８……第１，第２非点収差素子、２０，２１…
…加算回路、２２……減算回路。
光学系を利用した表面粗さ測定装置の構成を示す
線図、第２図は測定面が光軸に対して傾斜した場
合に光検出器上に投影されるビームスポツトのパ
ターンを示す線図、第３図は測定面の光軸方向の
変位量とデフオーカス量Ｄとの関係を示すグラ
フ、第４図は本発明による非点収差素子を用いる
合焦検出光学系を利用した表面状態測定装置の一
例の構成を示す線図、第５図は測定面が光軸に対
して垂直な場合の光検出器上に投影されるビーム
スポツトのパターンを示す線図、第６図は測定面
が光軸に対して傾斜している場合の光検出器上に
投影されるビームスポツトのパターンを示す線
図、第７図は本発明による演算処理を行なうため
の回路構成の一例を示すブロツク図、第８図は測
定面の光軸方向の変位量とデフオーカス量Ｄとの
関係を示す線図である。 １０……光源、１１，１４……第１，第２ハー
フミラー、１２……対物レンズ、１３……測定
面、１５，１６……第１、第２光検出器、１７，
１８……第１，第２非点収差素子、２０，２１…
…加算回路、２２……減算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源と、この光源から発した光束を測定面上
に微小スポツトとして投射する対物レンズと、前
記測定面から反射し対物レンズで集光された光束
を２分割する光学系と、分割されたそれぞれの光
路に配設され、互いに符号が反対で屈折力がほぼ
等しい第１及び第２の非点収差素子と、それぞれ
４分割された受光領域を有し、前記非点収差素子
からの光束をそれぞれ受光する第１及び第２の光
検出器と、これら第１及び第２の光検出器の４分
割された各受光領域からの光電出力信号に基づい
て測定面の凹凸状態を決定する信号処理回路とを
具え、 前記信号処理回路が、前記第１及び第２の光検
出器の各受光領域からの光電出力信号について、
互いに対角線上に位置する受光領域からの光電出
力信号をそれぞれ加算して第１及び第２の加算出
力とし、第１及び第２の光検出器の第１加算出力
並びに第２加算出力をそれぞれ加算し、第１加算
出力の総和と第２加算出力の出力の総和とを比較
することにより測定面の凹凸状態を決定すること
を特徴とする表面状態測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2448584A JPS60169707A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 表面状態測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2448584A JPS60169707A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 表面状態測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60169707A JPS60169707A (ja) | 1985-09-03 |
| JPH047804B2 true JPH047804B2 (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=12139485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2448584A Granted JPS60169707A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 表面状態測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60169707A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2604515B1 (fr) * | 1986-09-29 | 1991-06-14 | Spectec Sa | Dispositif de mesure de position par mesure d'astigmatisme a l'aide d'une detection optique differentielle |
| JP6029349B2 (ja) * | 2011-07-27 | 2016-11-24 | Dmg森精機株式会社 | 変位検出装置 |
-
1984
- 1984-02-14 JP JP2448584A patent/JPS60169707A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60169707A (ja) | 1985-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5283630A (en) | Error correcting method for measuring object surface using three-dimension measuring apparatus | |
| US5424834A (en) | Optical displacement sensor for measurement of shape and coarseness of a target workpiece surface | |
| JPS618744A (ja) | 光デイスク装置のフオ−カス誤差検出装置 | |
| JPH0363001B2 (ja) | ||
| US5546235A (en) | Astigmatic lens for use in detecting a focussing error in an optical pickup system | |
| JPH047804B2 (ja) | ||
| JPS6161178B2 (ja) | ||
| JPH056643B2 (ja) | ||
| JPH0226164B2 (ja) | ||
| US5636189A (en) | Astigmatic method for detecting a focussing error in an optical pickup system | |
| JPH10103915A (ja) | 面位置検出装置 | |
| JP2609606B2 (ja) | 光ピツクアツプの対物レンズ位置検出装置 | |
| JPS6227613A (ja) | 位置検出装置 | |
| JPS635208A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JPH07182666A (ja) | 光ピックアップシステム | |
| JPS59190606A (ja) | 変位測定装置 | |
| JP2808713B2 (ja) | 光学式微小変位測定装置 | |
| JPH05231848A (ja) | 光学式変位センサ | |
| JPH01302546A (ja) | 変位検出方法 | |
| JPH09170983A (ja) | 光沢度判別センサ装置 | |
| JPS6262208A (ja) | 距離測定装置および距離測定方法 | |
| JPH07182665A (ja) | 光ピックアップシステム | |
| JPS59160830A (ja) | 焦点制御装置 | |
| JPS63153442A (ja) | ビ−ムスプリツタの光学特性測定装置 | |
| JPH0642163Y2 (ja) | 光学式形状測定装置 |