JPH0510733A - 3次元形状測定装置 - Google Patents
3次元形状測定装置Info
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- JPH0510733A JPH0510733A JP16556191A JP16556191A JPH0510733A JP H0510733 A JPH0510733 A JP H0510733A JP 16556191 A JP16556191 A JP 16556191A JP 16556191 A JP16556191 A JP 16556191A JP H0510733 A JPH0510733 A JP H0510733A
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- Japan
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- light
- objective lens
- measurement target
- reflected
- measurement object
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 装置構成を簡略すると共に、測定精度を向上
できる装置を実現する。 【構成】 光源30からの出射光を、BS31で分岐し
た一方の光を測定対象9に集光する対物レンズ8、測定
対象9からの第1の反射光が対物レンズ8を介して入射
される偏光BS34及び1/4波長板7からなる光アイ
ソレ−タに入射された光を再び測定対象9へ入射する平
面ミラ−35、測定対象9からの反射光の拡がり角から
対物レンズ8の焦点誤差を検出して対物レンズ8の位置
に帰還をかけ常に合焦状態にする自動焦点機構、BS3
1で分岐された他方の光を参照ミラ−32で反射させ測
定対象9からの第2の反射光と干渉させ干渉縞から測定
対象9の変位を検出するBS31を含む干渉計、測定対
象9を光軸に対して垂直方向に移動させその変位を出力
するステ−ジ10、干渉計及びステ−ジ10からの変位
出力から測定対象9の形状を求めて表示する信号処理装
置36を備える。
できる装置を実現する。 【構成】 光源30からの出射光を、BS31で分岐し
た一方の光を測定対象9に集光する対物レンズ8、測定
対象9からの第1の反射光が対物レンズ8を介して入射
される偏光BS34及び1/4波長板7からなる光アイ
ソレ−タに入射された光を再び測定対象9へ入射する平
面ミラ−35、測定対象9からの反射光の拡がり角から
対物レンズ8の焦点誤差を検出して対物レンズ8の位置
に帰還をかけ常に合焦状態にする自動焦点機構、BS3
1で分岐された他方の光を参照ミラ−32で反射させ測
定対象9からの第2の反射光と干渉させ干渉縞から測定
対象9の変位を検出するBS31を含む干渉計、測定対
象9を光軸に対して垂直方向に移動させその変位を出力
するステ−ジ10、干渉計及びステ−ジ10からの変位
出力から測定対象9の形状を求めて表示する信号処理装
置36を備える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザ光の干渉を利用
して、物体の表面形状などを測定する3次元形状測定装
置に関するものである。
して、物体の表面形状などを測定する3次元形状測定装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の3次元形状測定装置の一例
を示す構成図である。図4において、周波数f1 とf2
の2つの周波数の光(円偏光)を出力するゼ−マン効果
を利用したHe−Neレ−ザである光源1の出力は、1
/4波長板2を通して、直交した2周波の直線偏光とな
る。この光は、ビ−ムスプリッタ(以下、単にBSとい
う)3で2つに分岐される。一方の光は、光検出器4で
検出され、2周波の差周波数(f1 −f2 )が取り出さ
れる。他方の光は、偏光BS5で更に2つに分岐され、
p偏光(周波数f1 )とs偏光(周波数f2 )に分けら
れる。p偏光は、偏光BS5を透過して、BS6をその
一部が透過し、1/4波長板7を通して円偏光となり、
対物レンズ8を介して、測定対象9上に集光される。測
定対象9からの反射光は、逆回りの円偏光となり、対物
レンズ8を介して再び平行光となる。この光は、1/4
波長板7を通ることにより、s偏光となる。s偏光の一
部は、BS6で反射され、BS11で更に2つに分岐さ
れる。一方の光は、BS11で反射され、4分割フォト
ダイオ−ド(以下、簡単にPDという)12に入射す
る。このPD12の出力からx,y各方向の出力の差を
とることで、x,y面内(光軸に対して垂直面内)にお
ける反射ビ−ムの位置がわかるので、対物レンズ駆動機
構13に帰還をかけて、対物レンズ8をx,y面内で動
かして、測定対象9からの反射光がPD12の中心に常
時あるようにしておく。このようにして、測定対象9に
対して入・反射光は常に同じ空間を通り、参照光と干渉
を起こすことができる。
を示す構成図である。図4において、周波数f1 とf2
の2つの周波数の光(円偏光)を出力するゼ−マン効果
を利用したHe−Neレ−ザである光源1の出力は、1
/4波長板2を通して、直交した2周波の直線偏光とな
る。この光は、ビ−ムスプリッタ(以下、単にBSとい
う)3で2つに分岐される。一方の光は、光検出器4で
検出され、2周波の差周波数(f1 −f2 )が取り出さ
れる。他方の光は、偏光BS5で更に2つに分岐され、
p偏光(周波数f1 )とs偏光(周波数f2 )に分けら
れる。p偏光は、偏光BS5を透過して、BS6をその
一部が透過し、1/4波長板7を通して円偏光となり、
対物レンズ8を介して、測定対象9上に集光される。測
定対象9からの反射光は、逆回りの円偏光となり、対物
レンズ8を介して再び平行光となる。この光は、1/4
波長板7を通ることにより、s偏光となる。s偏光の一
部は、BS6で反射され、BS11で更に2つに分岐さ
れる。一方の光は、BS11で反射され、4分割フォト
ダイオ−ド(以下、簡単にPDという)12に入射す
る。このPD12の出力からx,y各方向の出力の差を
とることで、x,y面内(光軸に対して垂直面内)にお
ける反射ビ−ムの位置がわかるので、対物レンズ駆動機
構13に帰還をかけて、対物レンズ8をx,y面内で動
かして、測定対象9からの反射光がPD12の中心に常
時あるようにしておく。このようにして、測定対象9に
対して入・反射光は常に同じ空間を通り、参照光と干渉
を起こすことができる。
【0003】また、BS11を透過した光は、レンズ1
4,シリンドリカルレンズ(以下、単にSLという)1
5,PD16からなる非点収差法の焦点誤差検出機構に
よって焦点誤差を検出して、誤差分を対物レンズ駆動機
構13に帰還し、対物レンズ8をz方向(光軸方向)に
動かして、対物レンズ8の焦点が常に測定対象9上に合
うようにしておく。このようにして、測定対象9での反
射光はコリメ−トされて、参照光と干渉するので、干渉
縞のビジビリティを高くすることができる。
4,シリンドリカルレンズ(以下、単にSLという)1
5,PD16からなる非点収差法の焦点誤差検出機構に
よって焦点誤差を検出して、誤差分を対物レンズ駆動機
構13に帰還し、対物レンズ8をz方向(光軸方向)に
動かして、対物レンズ8の焦点が常に測定対象9上に合
うようにしておく。このようにして、測定対象9での反
射光はコリメ−トされて、参照光と干渉するので、干渉
縞のビジビリティを高くすることができる。
【0004】BS6に戻り、BS6を透過したs偏光
は、偏光BS5で反射し、偏光板20を通って、レンズ
21で集光されて、光検出器22に入射する。また、光
源1を出射して偏光BS5で2つに分岐された内のs偏
光(周波数f2 )は、偏光BS5で反射されて、レンズ
18により集光され、参照ミラ−19で反射され、レン
ズ18によって再び平行光として偏光BS5に戻る。そ
の間に1/4波長板17を入れることで偏光BS5に戻
る時にはp偏光となっており、偏光BS5を透過して、
偏光板20,レンズ21を通って、光検出器22に入射
する。ここで、測定対象9をx,y面内でステ−ジ10
により動かすことにより、焦点位置がz方向に速度vの
移動をした場合、測定対象9への入射光の周波数f1
は、ドップラ−効果によって周波数変調され、f1 +Δ
f(ただし、Δf=2v/λ)として反射される。した
がって、光検出器22では、参照光f2 とのビ−ト周波
数f1+Δf−f2 を得ることができる。この信号と光
検出器4で得られるf1 −f2との差Δf(=(f1 +
Δf−f2 )−(f1 −f2 ))を差動アンプ23で検
出し、速度vを積分することによって変位を求めてい
る。
は、偏光BS5で反射し、偏光板20を通って、レンズ
21で集光されて、光検出器22に入射する。また、光
源1を出射して偏光BS5で2つに分岐された内のs偏
光(周波数f2 )は、偏光BS5で反射されて、レンズ
18により集光され、参照ミラ−19で反射され、レン
ズ18によって再び平行光として偏光BS5に戻る。そ
の間に1/4波長板17を入れることで偏光BS5に戻
る時にはp偏光となっており、偏光BS5を透過して、
偏光板20,レンズ21を通って、光検出器22に入射
する。ここで、測定対象9をx,y面内でステ−ジ10
により動かすことにより、焦点位置がz方向に速度vの
移動をした場合、測定対象9への入射光の周波数f1
は、ドップラ−効果によって周波数変調され、f1 +Δ
f(ただし、Δf=2v/λ)として反射される。した
がって、光検出器22では、参照光f2 とのビ−ト周波
数f1+Δf−f2 を得ることができる。この信号と光
検出器4で得られるf1 −f2との差Δf(=(f1 +
Δf−f2 )−(f1 −f2 ))を差動アンプ23で検
出し、速度vを積分することによって変位を求めてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に示す3次元形状測定装置においては、次のよう
な問題点がある。対物レンズ8をx,y,z方向に動
かす3軸のアクチュエ−タを対物レンズ8に設置しなけ
ればならない。したがって、構成が複雑で重量も大きく
なり、測定ヘッドを小型化する妨げとなっていた。測
定対象9上の測定位置は、測定対象9をx,y面内で移
動させるステ−ジ10の変位に対物レンズ8の変位を加
えた量となり、3次元形状を精度良く求めるためには、
PD12,16による変位を高精度に測定する必要があ
る。しかし、z方向がレ−ザ干渉でμm以下まで求めら
れるのに対して、PDによる変位測定は、アナログ式の
ため、高精度にできず、結果として装置精度に制限がで
き、測定精度を向上できなかった。
来技術に示す3次元形状測定装置においては、次のよう
な問題点がある。対物レンズ8をx,y,z方向に動
かす3軸のアクチュエ−タを対物レンズ8に設置しなけ
ればならない。したがって、構成が複雑で重量も大きく
なり、測定ヘッドを小型化する妨げとなっていた。測
定対象9上の測定位置は、測定対象9をx,y面内で移
動させるステ−ジ10の変位に対物レンズ8の変位を加
えた量となり、3次元形状を精度良く求めるためには、
PD12,16による変位を高精度に測定する必要があ
る。しかし、z方向がレ−ザ干渉でμm以下まで求めら
れるのに対して、PDによる変位測定は、アナログ式の
ため、高精度にできず、結果として装置精度に制限がで
き、測定精度を向上できなかった。
【0006】本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成
されたものであり、対物レンズを光軸方向(z方向)に
対して垂直方向(x,y方向)に移動させることなし
に、入・反射光の光軸を一致させて、参照光との干渉法
による変位測定を可能にさせることにより、装置構成を
簡略化できると共に、測定精度を向上できる3次元形状
測定装置を提供することを目的としたものである。
されたものであり、対物レンズを光軸方向(z方向)に
対して垂直方向(x,y方向)に移動させることなし
に、入・反射光の光軸を一致させて、参照光との干渉法
による変位測定を可能にさせることにより、装置構成を
簡略化できると共に、測定精度を向上できる3次元形状
測定装置を提供することを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、光ビ−ムを測定対象面と基準面に照
射し、これらの反射光の位相差から前記測定対象の形状
を求める3次元形状測定装置において、安定した波長の
光を出力する光源と、この光源からの出射光を2つに分
岐する光学部品と、この光学部品で分岐された一方の光
を前記測定対象に集光させるための対物レンズと、前記
測定対象からの第1の反射光が前記対物レンズを介して
入射される偏光ビ−ムスプリッタおよび1/4波長板か
らなる光アイソレ−タと、この光アイソレ−タに入射さ
れた光を再び前記対物レンズを介して前記測定対象へ入
射させるための平面ミラ−と、前記測定対象からの反射
光の拡がり角から前記対物レンズの焦点誤差を検出し
て、対物レンズの位置に帰還をかけて常に合焦状態にす
る自動焦点機構と、前記光学部品で分岐された他方の光
を参照ミラ−で反射させ、この反射光と前記測定対象か
らの第2の反射光とを干渉させ、その干渉縞から前記測
定対象の変位を検出する前記光学部品を含む干渉計と、
前記測定対象を光軸に対して垂直方向に移動させ、その
変位を出力するステ−ジと、前記干渉計およびステ−ジ
からの変位出力から前記測定対象の形状を求めて表示す
る信号処理装置とを備えた構成としたことを特徴とする
ものである。
の本発明の構成は、光ビ−ムを測定対象面と基準面に照
射し、これらの反射光の位相差から前記測定対象の形状
を求める3次元形状測定装置において、安定した波長の
光を出力する光源と、この光源からの出射光を2つに分
岐する光学部品と、この光学部品で分岐された一方の光
を前記測定対象に集光させるための対物レンズと、前記
測定対象からの第1の反射光が前記対物レンズを介して
入射される偏光ビ−ムスプリッタおよび1/4波長板か
らなる光アイソレ−タと、この光アイソレ−タに入射さ
れた光を再び前記対物レンズを介して前記測定対象へ入
射させるための平面ミラ−と、前記測定対象からの反射
光の拡がり角から前記対物レンズの焦点誤差を検出し
て、対物レンズの位置に帰還をかけて常に合焦状態にす
る自動焦点機構と、前記光学部品で分岐された他方の光
を参照ミラ−で反射させ、この反射光と前記測定対象か
らの第2の反射光とを干渉させ、その干渉縞から前記測
定対象の変位を検出する前記光学部品を含む干渉計と、
前記測定対象を光軸に対して垂直方向に移動させ、その
変位を出力するステ−ジと、前記干渉計およびステ−ジ
からの変位出力から前記測定対象の形状を求めて表示す
る信号処理装置とを備えた構成としたことを特徴とする
ものである。
【0008】
【作用】本発明によると、測定対象上に対物レンズの焦
点を合わせて、反射光を偏光BSと1/4波長板からな
る偏光方向の変換機能を用いて、再び測定対象上の同じ
点で反射させることにより、測定対象の傾斜によらず、
反射光の光軸は常に同じにできる。したがって、対物レ
ンズを光軸に対して垂直方向に移動させる機構を設けな
くとも良い。
点を合わせて、反射光を偏光BSと1/4波長板からな
る偏光方向の変換機能を用いて、再び測定対象上の同じ
点で反射させることにより、測定対象の傾斜によらず、
反射光の光軸は常に同じにできる。したがって、対物レ
ンズを光軸に対して垂直方向に移動させる機構を設けな
くとも良い。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明の3次元形状測定装置の一実施例を示す構成
図である。なお、図1において図4と同一要素には同一
符号を付して重複する説明は省略する。図1において、
30は安定した波長の直線偏光を出射するHe−Neレ
−ザである光源、31は光源30から出射した光を2つ
に分岐するBS、32はBS31で分岐された一方の光
が入射される参照ミラ−、33は測定対象9からの反射
光を2つに分岐するBS、34は1/4波長板7と組み
合わせて光アイソレ−タとして機能する偏光BS、35
は測定対象9からの反射光を再び測定対象9に戻すため
の平面ミラ−、36は干渉縞を計数して変位を求め、ス
テ−ジ10の動きと合わせて測定対象9の形状を計算、
表示する信号処理装置、37は焦点誤差をなくすように
対物レンズ8を光軸上で動かす対物レンズ駆動機構であ
る。なお、対物レンズ8は測定対象9上に光を集光さ
せ、測定対象9は光軸に対して垂直面内に動くステ−ジ
10上に固定されている。レンズ14,SL15,PD
16は対物レンズ8の焦点誤差を検出するための非点収
差法による焦点誤差検出機構を構成する。レンズ21は
光検出器22に参照光と測定光を集光させ、光検出器2
2は参照光と測定光を受光する。
1は本発明の3次元形状測定装置の一実施例を示す構成
図である。なお、図1において図4と同一要素には同一
符号を付して重複する説明は省略する。図1において、
30は安定した波長の直線偏光を出射するHe−Neレ
−ザである光源、31は光源30から出射した光を2つ
に分岐するBS、32はBS31で分岐された一方の光
が入射される参照ミラ−、33は測定対象9からの反射
光を2つに分岐するBS、34は1/4波長板7と組み
合わせて光アイソレ−タとして機能する偏光BS、35
は測定対象9からの反射光を再び測定対象9に戻すため
の平面ミラ−、36は干渉縞を計数して変位を求め、ス
テ−ジ10の動きと合わせて測定対象9の形状を計算、
表示する信号処理装置、37は焦点誤差をなくすように
対物レンズ8を光軸上で動かす対物レンズ駆動機構であ
る。なお、対物レンズ8は測定対象9上に光を集光さ
せ、測定対象9は光軸に対して垂直面内に動くステ−ジ
10上に固定されている。レンズ14,SL15,PD
16は対物レンズ8の焦点誤差を検出するための非点収
差法による焦点誤差検出機構を構成する。レンズ21は
光検出器22に参照光と測定光を集光させ、光検出器2
2は参照光と測定光を受光する。
【0010】このような構成において、光源30から出
射した光(ここではp偏光とする)は、BS31で2つ
に分岐される。一方の光は、BS31で反射され、参照
ミラ−32へ入射されて反射された後、再びBS31に
入射され、レンズ21を通して光検出器22に集光され
る。他方の光は、BS31を透過して、BS33で更に
2つに分岐される。一方は、BS33、偏向BS34を
透過して、1/4波長板7を通ることにより、円偏光と
なる。この光は、対物レンズ8により測定対象9上に集
光される。なお、この時、測定対象9上で焦点を結ぶよ
うに対物レンズ8の光軸方向位置を調整する。測定対象
9からの反射光は、対物レンズ8で再びコリメ−トさ
れ、平行光になる。なお、測定対象9の面が傾いていて
も、再びコリメ−トされた平行光の光軸は、入射光の光
軸と平行である。測定対象9からの反射によって、円偏
光は逆回りの円偏光となり、1/4波長板7を再び通る
ことで、s偏光となる。s偏光となった反射光は、偏光
BS34で反射され、平面ミラ−35に入射される。入
射光は、平面ミラ−35で反射され、偏光BS34→1
/4波長板7→対物レンズ8を介して、測定対象9に再
び入射され、反射される。反射光は、対物レンズ8を介
して1/4波長板7を通ることにより、p偏光となり、
偏光BS34を透過する。偏光BS34を透過した光の
一部は、BS33で反射され、非点収差法による焦点誤
差検出機構(14,15,16)で焦点誤差を検出し
て、対物レンズ駆動機構37に帰還し、常に合焦状態と
なるように、対物レンズ8の光軸方向位置を調整する。
BS33を透過した光は、BS31で反射され、レンズ
21により光検出器22に集光され、参照ミラ−32か
らの光と干渉されて、干渉縞の変化を測定され、測定対
象9上の焦点の変化を測定する。測定対象9はステ−ジ
10に固定され、光軸と垂直面内を動かすことによっ
て、焦点位置に変位を与える。この測定される変位とス
テ−ジ10の動きから、信号処理装置36にて、測定対
象9の3次元形状が求められる。
射した光(ここではp偏光とする)は、BS31で2つ
に分岐される。一方の光は、BS31で反射され、参照
ミラ−32へ入射されて反射された後、再びBS31に
入射され、レンズ21を通して光検出器22に集光され
る。他方の光は、BS31を透過して、BS33で更に
2つに分岐される。一方は、BS33、偏向BS34を
透過して、1/4波長板7を通ることにより、円偏光と
なる。この光は、対物レンズ8により測定対象9上に集
光される。なお、この時、測定対象9上で焦点を結ぶよ
うに対物レンズ8の光軸方向位置を調整する。測定対象
9からの反射光は、対物レンズ8で再びコリメ−トさ
れ、平行光になる。なお、測定対象9の面が傾いていて
も、再びコリメ−トされた平行光の光軸は、入射光の光
軸と平行である。測定対象9からの反射によって、円偏
光は逆回りの円偏光となり、1/4波長板7を再び通る
ことで、s偏光となる。s偏光となった反射光は、偏光
BS34で反射され、平面ミラ−35に入射される。入
射光は、平面ミラ−35で反射され、偏光BS34→1
/4波長板7→対物レンズ8を介して、測定対象9に再
び入射され、反射される。反射光は、対物レンズ8を介
して1/4波長板7を通ることにより、p偏光となり、
偏光BS34を透過する。偏光BS34を透過した光の
一部は、BS33で反射され、非点収差法による焦点誤
差検出機構(14,15,16)で焦点誤差を検出し
て、対物レンズ駆動機構37に帰還し、常に合焦状態と
なるように、対物レンズ8の光軸方向位置を調整する。
BS33を透過した光は、BS31で反射され、レンズ
21により光検出器22に集光され、参照ミラ−32か
らの光と干渉されて、干渉縞の変化を測定され、測定対
象9上の焦点の変化を測定する。測定対象9はステ−ジ
10に固定され、光軸と垂直面内を動かすことによっ
て、焦点位置に変位を与える。この測定される変位とス
テ−ジ10の動きから、信号処理装置36にて、測定対
象9の3次元形状が求められる。
【0011】このように、上記実施例では、測定対象上
に対物レンズの焦点を合わせて、反射光を偏光BSと1
/4波長板からなる偏光方向の変換機能を用いて、再び
測定対象上の同じ点で反射させる構成としている。した
がって、測定対象の傾斜によらず、反射光の光軸は常に
同じにできるため、対物レンズを光軸に対して垂直方向
に移動させる機構を設けなくとも良いため、図4装置に
比べ、装置構成を簡略化できる。
に対物レンズの焦点を合わせて、反射光を偏光BSと1
/4波長板からなる偏光方向の変換機能を用いて、再び
測定対象上の同じ点で反射させる構成としている。した
がって、測定対象の傾斜によらず、反射光の光軸は常に
同じにできるため、対物レンズを光軸に対して垂直方向
に移動させる機構を設けなくとも良いため、図4装置に
比べ、装置構成を簡略化できる。
【0012】図2は本発明の3次元形状測定装置の他の
実施例を示す構成図である。なお、図2において図4ま
たは図1と同一要素には同一符号を付して重複する説明
は省略する。なお、図2装置では、図4装置と同様に、
直交した周波数の異なる直線偏光の光源を用いて測定対
象9の移動速度を周波数変化として検出するものであ
る。図2において、光源1からの出射光は、偏光BS5
で参照光路と測定光路に分岐される。測定光路に入った
光は、磁石41から磁界を与えられているファラデ−媒
体40に入射する。ファラデ−効果によって、直線偏光
の向きが対物レンズ8側から見て、反時計方向に45°
回転するように、ファラデ−媒体40と磁石41とを設
定する。ここで、図3(イ)〜(ヘ)に、対物レンズ8
側から見た直線偏光の方向を示す。なお、向きは(イ)
が紙面と平行(p偏光)であるとする。ファラデ−媒体
40を透過すると、(ロ)のように、反時計方向に45
°回転しているので、再び(イ)と同じ向き(ハ)にす
るように、1/2波長板42の主軸方向を設定する。測
定対象9からの反射光は、(ハ)と同じ向きの直線偏光
(ニ)であるから、1/2波長板42によって、(ホ)
のように45°回転する。この偏光が再びファラデ−媒
体40中を通ると、入射時と同じ方向に回転を受け、フ
ァラデ−媒体40を再透過後の直線偏向の向きは、紙面
に垂直方向((ヘ)、s偏光)となり、偏光BS5によ
って反射される。
実施例を示す構成図である。なお、図2において図4ま
たは図1と同一要素には同一符号を付して重複する説明
は省略する。なお、図2装置では、図4装置と同様に、
直交した周波数の異なる直線偏光の光源を用いて測定対
象9の移動速度を周波数変化として検出するものであ
る。図2において、光源1からの出射光は、偏光BS5
で参照光路と測定光路に分岐される。測定光路に入った
光は、磁石41から磁界を与えられているファラデ−媒
体40に入射する。ファラデ−効果によって、直線偏光
の向きが対物レンズ8側から見て、反時計方向に45°
回転するように、ファラデ−媒体40と磁石41とを設
定する。ここで、図3(イ)〜(ヘ)に、対物レンズ8
側から見た直線偏光の方向を示す。なお、向きは(イ)
が紙面と平行(p偏光)であるとする。ファラデ−媒体
40を透過すると、(ロ)のように、反時計方向に45
°回転しているので、再び(イ)と同じ向き(ハ)にす
るように、1/2波長板42の主軸方向を設定する。測
定対象9からの反射光は、(ハ)と同じ向きの直線偏光
(ニ)であるから、1/2波長板42によって、(ホ)
のように45°回転する。この偏光が再びファラデ−媒
体40中を通ると、入射時と同じ方向に回転を受け、フ
ァラデ−媒体40を再透過後の直線偏向の向きは、紙面
に垂直方向((ヘ)、s偏光)となり、偏光BS5によ
って反射される。
【0013】以下の動作は図1装置と同様であるため、
その説明は省略するが、図1装置では、BS31のp偏
光の透過率を50%とすると、光源30からの光は、B
S31でまず50%が反射ないしは吸収され、測定には
用いられない。更に、測定対象9からの反射光もBS3
1で50%は透過して、光源30へ戻ってしまうので、
信号とはならず、結果として、50%×50%=25%
しか、測定に関与しないことになる。しかし、図2装置
では、偏光を用いるために、偏光BS5においては、光
のパワ−損失は生じない。したがって、図1装置と同様
に、対物レンズを光軸に対して垂直方向に移動させる機
構を設けなくとも良いため、図4装置に比べ、装置構成
を簡略化できると共に、図1装置に比べて、光のパワ−
損失を防止できるため、測定精度を向上できる。
その説明は省略するが、図1装置では、BS31のp偏
光の透過率を50%とすると、光源30からの光は、B
S31でまず50%が反射ないしは吸収され、測定には
用いられない。更に、測定対象9からの反射光もBS3
1で50%は透過して、光源30へ戻ってしまうので、
信号とはならず、結果として、50%×50%=25%
しか、測定に関与しないことになる。しかし、図2装置
では、偏光を用いるために、偏光BS5においては、光
のパワ−損失は生じない。したがって、図1装置と同様
に、対物レンズを光軸に対して垂直方向に移動させる機
構を設けなくとも良いため、図4装置に比べ、装置構成
を簡略化できると共に、図1装置に比べて、光のパワ−
損失を防止できるため、測定精度を向上できる。
【0014】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、測定対象上に対物レンズの焦点
を合わせて、反射光を偏光BSと1/4波長板からなる
偏光方向の変換機能を用いて、再び測定対象上の同じ点
で反射させる構成としている。したがって、測定対象の
傾斜によらず、反射光の光軸は常に同じにできるため、
対物レンズを光軸に対して垂直方向に移動させる機構を
設けなくとも良く、別光路で得られる参照光との間で干
渉を起こさせ、その干渉縞数の変化から、測定対象の変
位を求めることができる。そのため、装置構成を簡略化
できると共に、光のパワ−損失を防止するため、光路上
にガ−ネット素子などを用いた光アイソレ−タを配置し
た構成とすることにより、測定精度を向上できる等の効
果を有する3次元形状測定装置を実現することができ
る。
うに、本発明によれば、測定対象上に対物レンズの焦点
を合わせて、反射光を偏光BSと1/4波長板からなる
偏光方向の変換機能を用いて、再び測定対象上の同じ点
で反射させる構成としている。したがって、測定対象の
傾斜によらず、反射光の光軸は常に同じにできるため、
対物レンズを光軸に対して垂直方向に移動させる機構を
設けなくとも良く、別光路で得られる参照光との間で干
渉を起こさせ、その干渉縞数の変化から、測定対象の変
位を求めることができる。そのため、装置構成を簡略化
できると共に、光のパワ−損失を防止するため、光路上
にガ−ネット素子などを用いた光アイソレ−タを配置し
た構成とすることにより、測定精度を向上できる等の効
果を有する3次元形状測定装置を実現することができ
る。
【図1】本発明の3次元形状測定装置の一実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図2】本発明の3次元形状測定装置の他の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図3】図2装置における光路上での偏光の様子を示す
図である。
図である。
【図4】3次元形状測定装置の従来例である。
7 1/4波長板 8 対物レンズ 9 測定対象 10 ステ−ジ 14,21 レンズ 15 シリンドリカルレンズ 16 4分割フォトダイオ−ド 22 光検出器 30 光源 31,33 ビ−ムスプリッタ 32 参照ミラ− 34 偏光ビ−ムスプリッタ 35 平面ミラ− 36 信号処理装置 37 対物レンズ駆動機構
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 光ビ−ムを測定対象面と基準面に照射
し、これらの反射光の位相差から前記測定対象の形状を
求める3次元形状測定装置において、 安定した波長の光を出力する光源と、 この光源からの出射光を2つに分岐する光学部品と、 この光学部品で分岐された一方の光を前記測定対象に集
光させるための対物レンズと、 前記測定対象からの第1の反射光が前記対物レンズを介
して入射される偏光ビ−ムスプリッタおよび1/4波長
板からなる光アイソレ−タと、 この光アイソレ−タに入射された光を再び前記対物レン
ズを介して前記測定対象へ入射させるための平面ミラ−
と、 前記測定対象からの反射光の拡がり角から前記対物レン
ズの焦点誤差を検出して、対物レンズの位置に帰還をか
けて常に合焦状態にする自動焦点機構と、 前記光学部品で分岐された他方の光を参照ミラ−で反射
させ、この反射光と前記測定対象からの第2の反射光と
を干渉させ、その干渉縞から前記測定対象の変位を検出
する前記光学部品を含む干渉計と、 前記測定対象を光軸に対して垂直方向に移動させ、その
変位を出力するステ−ジと、 前記干渉計およびステ−ジからの変位出力から前記測定
対象の形状を求めて表示する信号処理装置と を備えた構成としたことを特徴とする3次元形状測定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16556191A JPH0510733A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 3次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16556191A JPH0510733A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 3次元形状測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0510733A true JPH0510733A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15814704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16556191A Pending JPH0510733A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 3次元形状測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0510733A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000310518A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Olympus Optical Co Ltd | 3次元形状測定装置 |
JP2002310623A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Fotonikusu:Kk | 表面形状測定方法および表面形状測定装置 |
CN102392497A (zh) * | 2011-10-19 | 2012-03-28 | 沈阳建筑大学 | 多向形状记忆合金、软钢和铅组合鼓状阻尼器 |
KR101132642B1 (ko) * | 2010-02-12 | 2012-04-02 | 연세대학교 산학협력단 | 광학식 복합진단 측정 장치 및 방법 |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP16556191A patent/JPH0510733A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000310518A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Olympus Optical Co Ltd | 3次元形状測定装置 |
JP2002310623A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Fotonikusu:Kk | 表面形状測定方法および表面形状測定装置 |
JP4580579B2 (ja) * | 2001-04-06 | 2010-11-17 | 株式会社ナノテックス | 表面形状測定方法および表面形状測定装置 |
KR101132642B1 (ko) * | 2010-02-12 | 2012-04-02 | 연세대학교 산학협력단 | 광학식 복합진단 측정 장치 및 방법 |
CN102392497A (zh) * | 2011-10-19 | 2012-03-28 | 沈阳建筑大学 | 多向形状记忆合金、软钢和铅组合鼓状阻尼器 |
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