JPH05141934A - 表面形状の光学的測定装置 - Google Patents
表面形状の光学的測定装置Info
- Publication number
- JPH05141934A JPH05141934A JP33277691A JP33277691A JPH05141934A JP H05141934 A JPH05141934 A JP H05141934A JP 33277691 A JP33277691 A JP 33277691A JP 33277691 A JP33277691 A JP 33277691A JP H05141934 A JPH05141934 A JP H05141934A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light intensity
- measured
- surface shape
- detector
- displacement amount
- 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
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】被測定物表面の表面形状を、定量的に自動測定
可能とする。 【構成】微分干渉計２を備えた微分干渉顕微鏡装置に、
光強度検出器３と、変位量検出器４と、マイクロコンピ
ュータ５とを付設する。光強度検出器３は、干渉像の光
強度を検出する。変位量検出器４は、ウォラストンプリ
ズム１０の変位量を検出する。マイクロコンピュータ５
は、光強度検出器３が、光強度が０である、０次の干渉
縞を検出した時点に於ける、変位量検出器４の検出値に
基づいて被測定物６の表面形状を算出する。
可能とする。 【構成】微分干渉計２を備えた微分干渉顕微鏡装置に、
光強度検出器３と、変位量検出器４と、マイクロコンピ
ュータ５とを付設する。光強度検出器３は、干渉像の光
強度を検出する。変位量検出器４は、ウォラストンプリ
ズム１０の変位量を検出する。マイクロコンピュータ５
は、光強度検出器３が、光強度が０である、０次の干渉
縞を検出した時点に於ける、変位量検出器４の検出値に
基づいて被測定物６の表面形状を算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明に係る表面形状の光学的測
定装置は、微分干渉計を用いる事により、被測定物表面
の微小な凹凸等の表面形状を非接触状態で定量的に測定
するもので、例えば、鏡面仕上げを施した金属表面の表
面粗さ測定等、各種高精度の測定に使用される。
定装置は、微分干渉計を用いる事により、被測定物表面
の微小な凹凸等の表面形状を非接触状態で定量的に測定
するもので、例えば、鏡面仕上げを施した金属表面の表
面粗さ測定等、各種高精度の測定に使用される。
【０００２】
【従来の技術】金属表面の微細な傷や段差等、被測定物
の表面形状を測定する場合、上記被測定物表面を傷付け
る恐れのない、非接触式の表面形状測定装置が従来から
広く使用されている。非接触式の表面形状測定装置は、
被測定物の表面形状を光学的に測定するもので、その１
例として例えばリニーク型干渉計等の二光束干渉計を利
用した微細形状測定装置が知られている。（Applied Op
tics、vol.29、no.26、page3784〜3788、1990 ）
の表面形状を測定する場合、上記被測定物表面を傷付け
る恐れのない、非接触式の表面形状測定装置が従来から
広く使用されている。非接触式の表面形状測定装置は、
被測定物の表面形状を光学的に測定するもので、その１
例として例えばリニーク型干渉計等の二光束干渉計を利
用した微細形状測定装置が知られている。（Applied Op
tics、vol.29、no.26、page3784〜3788、1990 ）
【０００３】上記装置は、白熱電球等、波長帯域を有す
る光源を用いると共に、上記二光束干渉計を構成するビ
ームスプリッタから被測定物表面、並びにこの被測定物
と垂直な位置に存在する反射平面で折り返す、２つの光
束の各光路長を厳密に等しくする事によって生じる０次
の干渉縞の正確な位置を検出する事により、被測定物の
表面形状を測定するものである。
る光源を用いると共に、上記二光束干渉計を構成するビ
ームスプリッタから被測定物表面、並びにこの被測定物
と垂直な位置に存在する反射平面で折り返す、２つの光
束の各光路長を厳密に等しくする事によって生じる０次
の干渉縞の正確な位置を検出する事により、被測定物の
表面形状を測定するものである。
【０００４】上記０次の干渉縞の正確な位置を検出する
には、例えば被測定物表面と光学的に共役な面にＣＣＤ
カメラを設け、このＣＣＤカメラにより、上記被測定物
表面を光軸方向に移動させた際の光強度の変化を測定す
る事で行なう。
には、例えば被測定物表面と光学的に共役な面にＣＣＤ
カメラを設け、このＣＣＤカメラにより、上記被測定物
表面を光軸方向に移動させた際の光強度の変化を測定す
る事で行なう。
【０００５】又、上述した従来の第一例とは別に、微分
干渉計と、光源と、顕微鏡及び写真撮影装置とを備えた
微分干渉式顕微鏡装置も、表面形状測定装置として、従
来から使用されている。以下、本発明を示す図１によ
り、従来の第二例である微分干渉式顕微鏡装置の原理に
就いて説明する。
干渉計と、光源と、顕微鏡及び写真撮影装置とを備えた
微分干渉式顕微鏡装置も、表面形状測定装置として、従
来から使用されている。以下、本発明を示す図１によ
り、従来の第二例である微分干渉式顕微鏡装置の原理に
就いて説明する。
【０００６】図１に於いて、２は微分干渉計で、この微
分干渉計２は、半透鏡９と、複屈折媒体の一種であるウ
ォラストンプリズム１０と、対物レンズ１１と、偏光子
８と、検光子１３とを備えている。白熱電球等、波長帯
域を有する光源１から出射した光束は、集光レンズ７に
よって平行光束とされ、次いで偏光子８に入射する。偏
光子８は上記平行光束を直線偏光に変える働きを有す
る。
分干渉計２は、半透鏡９と、複屈折媒体の一種であるウ
ォラストンプリズム１０と、対物レンズ１１と、偏光子
８と、検光子１３とを備えている。白熱電球等、波長帯
域を有する光源１から出射した光束は、集光レンズ７に
よって平行光束とされ、次いで偏光子８に入射する。偏
光子８は上記平行光束を直線偏光に変える働きを有す
る。
【０００７】偏光子８を通過して直線偏光となった光束
は、上記半透鏡９で反射し、被測定物６表面に向けて反
射し、更にウォラストンプリズム１０を通過する事によ
り、偏光面が直交する２つの直線偏光に分離する。即
ち、このウォラストンプリズム１０により上記光束は紙
面内の振動方向を有する常光線ｏと、この紙面に垂直な
振動方向を有する異常光線ｅとに分離される。尚、複屈
折媒体としては、上記ウォラストンプリズム１０の他、
ノマルスキープリズム等、他のものを使用しても良い。
は、上記半透鏡９で反射し、被測定物６表面に向けて反
射し、更にウォラストンプリズム１０を通過する事によ
り、偏光面が直交する２つの直線偏光に分離する。即
ち、このウォラストンプリズム１０により上記光束は紙
面内の振動方向を有する常光線ｏと、この紙面に垂直な
振動方向を有する異常光線ｅとに分離される。尚、複屈
折媒体としては、上記ウォラストンプリズム１０の他、
ノマルスキープリズム等、他のものを使用しても良い。
【０００８】上記ウォラストンプリズム１０は、ステー
ジ１２上に設けている。このステージ１２は、固定台１
２ａと、光軸に対して垂直な一方向（図１の左右方向。
以下Ｘ軸方向とする。）に移動自在な移動ステージ１２
ｂとから構成されている。これら固定台１２ａと、移動
ステージ１２ｂとの中央部には、それぞれ被測定物６表
面の測定すべき範囲よりも十分に大きな径の通孔１４、
１４を穿設しており、上記半透鏡９で反射し、上記ウォ
ラストンプリズム１０を通過した光束が、この通孔１
４、１４を介して被測定物６表面に入射する様にしてい
る。
ジ１２上に設けている。このステージ１２は、固定台１
２ａと、光軸に対して垂直な一方向（図１の左右方向。
以下Ｘ軸方向とする。）に移動自在な移動ステージ１２
ｂとから構成されている。これら固定台１２ａと、移動
ステージ１２ｂとの中央部には、それぞれ被測定物６表
面の測定すべき範囲よりも十分に大きな径の通孔１４、
１４を穿設しており、上記半透鏡９で反射し、上記ウォ
ラストンプリズム１０を通過した光束が、この通孔１
４、１４を介して被測定物６表面に入射する様にしてい
る。
【０００９】上記常光線ｏと異常光線ｅとは、それぞれ
対物レンズ１１を介して被測定物６表面で反射した後、
半透鏡９の上方に設けられた検光子１３に入射する。こ
の検光子１３は、上記被測定物６表面で反射した、常光
線ｏ並びに異常光線ｅの互いに共通な成分を干渉させる
もので、検光子１３を通過する事で得られた干渉像を、
図示しない顕微鏡接眼レンズにより直接、或は図示しな
い写真撮影器等によって得られた画像により、被測定物
６の表面形状を測定出来る。
対物レンズ１１を介して被測定物６表面で反射した後、
半透鏡９の上方に設けられた検光子１３に入射する。こ
の検光子１３は、上記被測定物６表面で反射した、常光
線ｏ並びに異常光線ｅの互いに共通な成分を干渉させる
もので、検光子１３を通過する事で得られた干渉像を、
図示しない顕微鏡接眼レンズにより直接、或は図示しな
い写真撮影器等によって得られた画像により、被測定物
６の表面形状を測定出来る。
【００１０】上述した様な微分干渉計を利用した微分干
渉式顕微鏡装置により、被測定物６の表面形状を測定す
る場合、移動ステージ１２ｂを変位させる事により、こ
の移動ステージ１２ｂ上面に設けたウォラストンプリズ
ム１０を、Ｘ軸方向に変位させる事によって、視野に共
通な位相差を与え、背景に干渉色を出す。
渉式顕微鏡装置により、被測定物６の表面形状を測定す
る場合、移動ステージ１２ｂを変位させる事により、こ
の移動ステージ１２ｂ上面に設けたウォラストンプリズ
ム１０を、Ｘ軸方向に変位させる事によって、視野に共
通な位相差を与え、背景に干渉色を出す。
【００１１】この結果、被測定物６表面の勾配の大小等
により異なる干渉色が生じる為、得られた干渉像を観察
すれば、或る干渉色を基準として被測定物６表面の各点
に於ける勾配の大小等、表面形状を知る事が出来る。
により異なる干渉色が生じる為、得られた干渉像を観察
すれば、或る干渉色を基準として被測定物６表面の各点
に於ける勾配の大小等、表面形状を知る事が出来る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の第一例、並びに上述した従来の第二例の何れの
表面形状測定装置に於いても、それぞれ以下に述べる様
な不都合が存在する。
た従来の第一例、並びに上述した従来の第二例の何れの
表面形状測定装置に於いても、それぞれ以下に述べる様
な不都合が存在する。
【００１３】先ず、従来の第一例の装置に於いては、被
測定物表面を光軸方向に高精度に移動させるステージ機
構と、その移動量を高精度に検出する変位量検出器とが
必要である為、装置全体が複雑化すると共に装置が高価
なものとなってしまう。更に、この従来の第一例の装置
を構成する干渉計は、２つの光束が互いに全く異なる光
路を進行する為、振動の影響を受け易いものである。こ
の為、各種製造工場等で実用に供するのは困難である。
測定物表面を光軸方向に高精度に移動させるステージ機
構と、その移動量を高精度に検出する変位量検出器とが
必要である為、装置全体が複雑化すると共に装置が高価
なものとなってしまう。更に、この従来の第一例の装置
を構成する干渉計は、２つの光束が互いに全く異なる光
路を進行する為、振動の影響を受け易いものである。こ
の為、各種製造工場等で実用に供するのは困難である。
【００１４】又、微分干渉計を利用した従来の第二例の
装置に於いては、観察者が直接干渉色の判別を行なう
為、観察者によって判定に差が生じたり、或は周囲の明
るさによって判定が異なったものとなる場合があり、好
ましくない。
装置に於いては、観察者が直接干渉色の判別を行なう
為、観察者によって判定に差が生じたり、或は周囲の明
るさによって判定が異なったものとなる場合があり、好
ましくない。
【００１５】本発明の表面形状の光学的測定装置は、上
述の様な不都合を何れも解消し、装置が複雑化、高価格
化する事なく、被測定物の表面形状を、定量的に自動測
定出来る様にしたものである。
述の様な不都合を何れも解消し、装置が複雑化、高価格
化する事なく、被測定物の表面形状を、定量的に自動測
定出来る様にしたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の表面形状の光学
的測定装置は、白熱電球等の波長帯域を有する光源と、
この光源から出射し、偏光した光束を、光軸に対して垂
直な方向に変位自在な複屈折媒体によって２分割し、そ
れぞれ被測定物表面で反射させた後、合成して干渉させ
る微分干渉計と、上記被測定物表面に対して光学的に共
役な位置に設けられ、この干渉計によって造られた干渉
像の光強度を検出する光強度検出器と、上記複屈折媒体
の変位量を検出する変位量検出器と、上記光強度検出器
が検出する光強度が所定値になった場合に於ける上記変
位量検出器の検出値を基に、上記被測定物の表面形状を
算出する演算器とから構成されている。
的測定装置は、白熱電球等の波長帯域を有する光源と、
この光源から出射し、偏光した光束を、光軸に対して垂
直な方向に変位自在な複屈折媒体によって２分割し、そ
れぞれ被測定物表面で反射させた後、合成して干渉させ
る微分干渉計と、上記被測定物表面に対して光学的に共
役な位置に設けられ、この干渉計によって造られた干渉
像の光強度を検出する光強度検出器と、上記複屈折媒体
の変位量を検出する変位量検出器と、上記光強度検出器
が検出する光強度が所定値になった場合に於ける上記変
位量検出器の検出値を基に、上記被測定物の表面形状を
算出する演算器とから構成されている。
【００１７】
【作用】上述の様に構成される本発明の表面形状の光学
的測定装置を用いて、被測定物の表面形状を測定する場
合の作用は、次の通りである。
的測定装置を用いて、被測定物の表面形状を測定する場
合の作用は、次の通りである。
【００１８】即ち、複屈折媒体を光軸に対して垂直な方
向に変位させると共に、光強度検出器並びに変位量検出
器の各検出値を演算器が監視する。複屈折媒体の変位に
伴ない、この複屈折媒体を通過する事で分離した常光
線、並びに異常光線のそれぞれの光路長が互いに等しく
なった場合、上記２光線は互いに打ち消しあい、光強度
検出器に入射する光束の光強度は０になる。光強度検出
器が検出する光強度が０となった場合、上記演算器は、
その時点に於ける、変位量検出器が検出する複屈折媒体
の変位量に基づき、被測定物の表面形状を算出し出力す
る。
向に変位させると共に、光強度検出器並びに変位量検出
器の各検出値を演算器が監視する。複屈折媒体の変位に
伴ない、この複屈折媒体を通過する事で分離した常光
線、並びに異常光線のそれぞれの光路長が互いに等しく
なった場合、上記２光線は互いに打ち消しあい、光強度
検出器に入射する光束の光強度は０になる。光強度検出
器が検出する光強度が０となった場合、上記演算器は、
その時点に於ける、変位量検出器が検出する複屈折媒体
の変位量に基づき、被測定物の表面形状を算出し出力す
る。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の表面形状の光学的測定装置の
実施例を示している。尚、本発明の表面形状の光学的測
定装置は、前述した微分干渉顕微鏡装置に、干渉像の光
強度を検出する光強度検出器と、複屈折媒体の変位量を
検出する変位量検出器と、上記光強度検出器が検出する
光強度が０の場合に於ける上記変位量検出器の検出値に
基づいて、被測定物の表面形状を算出する演算器とを設
けた事に特徴がある為、上記微分干渉顕微鏡装置に関す
る説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明
する。
実施例を示している。尚、本発明の表面形状の光学的測
定装置は、前述した微分干渉顕微鏡装置に、干渉像の光
強度を検出する光強度検出器と、複屈折媒体の変位量を
検出する変位量検出器と、上記光強度検出器が検出する
光強度が０の場合に於ける上記変位量検出器の検出値に
基づいて、被測定物の表面形状を算出する演算器とを設
けた事に特徴がある為、上記微分干渉顕微鏡装置に関す
る説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明
する。
【００２０】微分干渉計２を構成する検光子１３の上方
で、被測定物６表面と光学的に共役な位置には、上記干
渉計２により造られた干渉像の光強度を検出する為、電
荷結合デバイス（ＣＣＤ）等の光電変換素子から成る光
強度検出器３を設けている。又、上記微分干渉計２を構
成する移動ステージ１２ｂの一端は、ロッド１５を介し
て変位量検出器４に接続し、移動ステージ１２ｂの変位
量、即ちこの移動ステージ１２ｂ上面に設けた、複屈折
媒体の一種であるウォラストンプリズム１０の変位量を
検出自在としている。この変位量検出器４は、リニアエ
ンコーダ等公知のものを採用出来る。
で、被測定物６表面と光学的に共役な位置には、上記干
渉計２により造られた干渉像の光強度を検出する為、電
荷結合デバイス（ＣＣＤ）等の光電変換素子から成る光
強度検出器３を設けている。又、上記微分干渉計２を構
成する移動ステージ１２ｂの一端は、ロッド１５を介し
て変位量検出器４に接続し、移動ステージ１２ｂの変位
量、即ちこの移動ステージ１２ｂ上面に設けた、複屈折
媒体の一種であるウォラストンプリズム１０の変位量を
検出自在としている。この変位量検出器４は、リニアエ
ンコーダ等公知のものを採用出来る。
【００２１】上記変位量検出器４が検出する、ウォラス
トンプリズム１０の変位量、並びに光強度検出器３が検
出する干渉像の光強度は、演算器であるマイクロコンピ
ュータ５に入力される。マイクロコンピュータ５は、上
記光強度検出器３が０次の干渉縞（後述する様に、光強
度が０）を検出した時点に於ける、変位量検出器４の検
出値に基づいて被測定物６の表面形状を算出するもので
ある。
トンプリズム１０の変位量、並びに光強度検出器３が検
出する干渉像の光強度は、演算器であるマイクロコンピ
ュータ５に入力される。マイクロコンピュータ５は、上
記光強度検出器３が０次の干渉縞（後述する様に、光強
度が０）を検出した時点に於ける、変位量検出器４の検
出値に基づいて被測定物６の表面形状を算出するもので
ある。
【００２２】前述した光源１及び微分干渉計２と、上述
した光強度検出器３、変位量検出器４並びにマクロコン
ピュータ５とから構成される、本発明の表面形状の光学
的測定装置は、以下の様に作用して被測定物６の表面形
状を測定する。
した光強度検出器３、変位量検出器４並びにマクロコン
ピュータ５とから構成される、本発明の表面形状の光学
的測定装置は、以下の様に作用して被測定物６の表面形
状を測定する。
【００２３】即ち、移動ステージ１２ｂを図示しない駆
動機構によりＸ軸方向に変位させる。光強度検出器３
は、ウォラストンプリズム１０を通過して被測定物６表
面で反射した後、再びウォラストンプリズム１０を通過
し、更に検光子１３を通過した光束の光強度を検出す
る。この光強度Ｉは、常光線ｏと異常光線ｅとの光路長
差△ｔを用いて
動機構によりＸ軸方向に変位させる。光強度検出器３
は、ウォラストンプリズム１０を通過して被測定物６表
面で反射した後、再びウォラストンプリズム１０を通過
し、更に検光子１３を通過した光束の光強度を検出す
る。この光強度Ｉは、常光線ｏと異常光線ｅとの光路長
差△ｔを用いて
【数１】 で表わされる為、上記光路長差△ｔ＝０となった場合、
Ｉ＝０即ち、真暗になる。この為、上記光強度検出器３
が検出する光強度ＩがＩ＝０となれば、上記常光線ｏと
異常光線ｅとの光路長が全く等しくなったと言える。
Ｉ＝０即ち、真暗になる。この為、上記光強度検出器３
が検出する光強度ＩがＩ＝０となれば、上記常光線ｏと
異常光線ｅとの光路長が全く等しくなったと言える。
【００２４】光強度検出器３の検出値、並びにウォラス
トンプリズム１０の変位量である移動ステージ１２ｂの
変位量は、マイクロコンピュータ５に入力されており、
上記光強度検出器３がＩ＝０なる検出値を検出した事を
マイクロコンピュータ５が認識したならば、マイクロコ
ンピュータ５はＩ＝０となった時点に於けるウォラスト
ンプリズム１０の変位量ｌを用いて、予めマイクロコン
ピュータ５に記憶させた、後述する計算式により、被測
定物６の表面形状を算出する。
トンプリズム１０の変位量である移動ステージ１２ｂの
変位量は、マイクロコンピュータ５に入力されており、
上記光強度検出器３がＩ＝０なる検出値を検出した事を
マイクロコンピュータ５が認識したならば、マイクロコ
ンピュータ５はＩ＝０となった時点に於けるウォラスト
ンプリズム１０の変位量ｌを用いて、予めマイクロコン
ピュータ５に記憶させた、後述する計算式により、被測
定物６の表面形状を算出する。
【００２５】次に、上記マイクロコンピュータ５が行な
う計算に就いて説明する。上記ウォラストンプリズム１
０に入射した直線偏光は、図２（Ａ）（Ｂ）に示す様に
このウォラストンプリズム１０によって常光線ｏと異常
光線ｅとに２分割する。そしてこれら各光線ｏ、ｅは対
物レンズ１１を通過して被測定物６表面で反射した後、
対物レンズ１１を通過して再びウォラストンプリズム１
０に入射する。この際、各光線ｏ、ｅは結合する。この
為、これら各光線ｏ、ｅの光路長差△ｔは、被測定物６
表面の傾斜による光路長差△ｉと、ウォラストンプリズ
ム１０の変位によって生じる光路長差△ｂとの和△ｔ＝
△ｉ＋△ｂ‥‥‥で与えられる。
う計算に就いて説明する。上記ウォラストンプリズム１
０に入射した直線偏光は、図２（Ａ）（Ｂ）に示す様に
このウォラストンプリズム１０によって常光線ｏと異常
光線ｅとに２分割する。そしてこれら各光線ｏ、ｅは対
物レンズ１１を通過して被測定物６表面で反射した後、
対物レンズ１１を通過して再びウォラストンプリズム１
０に入射する。この際、各光線ｏ、ｅは結合する。この
為、これら各光線ｏ、ｅの光路長差△ｔは、被測定物６
表面の傾斜による光路長差△ｉと、ウォラストンプリズ
ム１０の変位によって生じる光路長差△ｂとの和△ｔ＝
△ｉ＋△ｂ‥‥‥で与えられる。
【００２６】上記△ｉは図２（Ａ）から理解出来る様
に、被測定物６表面上の斜面の傾斜αと、常光線ｏ及び
異常光線ｅの横ずれ量Ｓとによって、△ｉ＝２Ｓtan α
‥‥‥で表わされる。尚、図２（Ａ）（Ｂ）に於い
て、横ずれ量Ｓは誇張して描いてある。実際の場合、こ
の横ずれ量Ｓは対物レンズ１１の分解能以下の微小量で
ある。
に、被測定物６表面上の斜面の傾斜αと、常光線ｏ及び
異常光線ｅの横ずれ量Ｓとによって、△ｉ＝２Ｓtan α
‥‥‥で表わされる。尚、図２（Ａ）（Ｂ）に於い
て、横ずれ量Ｓは誇張して描いてある。実際の場合、こ
の横ずれ量Ｓは対物レンズ１１の分解能以下の微小量で
ある。
【００２７】一方上記△ｂは、光線のウォラストンプリ
ズム１０を通る厚さをｄ1 、ｄ2 、各光線ｏ、ｅの屈折
率をそれぞれｎ0 、ｎe とした場合、△ｂ＝２（ｎe −
ｎ0）（ｄ1 −ｄ2 ）‥‥‥で与えられる。この結
果、ｄ1 ＝ｄ2 である図２（Ａ）の状態に於いては、上
記△ｂ＝０であり、図２（Ａ）の状態からウォラストン
プリズム１０がｌだけ変位した図２（Ｂ）の状態に於い
ては、△ｂ＝４ｌ（ｎe−ｎ0 ）tan θ‥‥‥とな
る。但し、θはウォラストンプリズム１０のくさび角で
ある。
ズム１０を通る厚さをｄ1 、ｄ2 、各光線ｏ、ｅの屈折
率をそれぞれｎ0 、ｎe とした場合、△ｂ＝２（ｎe −
ｎ0）（ｄ1 −ｄ2 ）‥‥‥で与えられる。この結
果、ｄ1 ＝ｄ2 である図２（Ａ）の状態に於いては、上
記△ｂ＝０であり、図２（Ａ）の状態からウォラストン
プリズム１０がｌだけ変位した図２（Ｂ）の状態に於い
ては、△ｂ＝４ｌ（ｎe−ｎ0 ）tan θ‥‥‥とな
る。但し、θはウォラストンプリズム１０のくさび角で
ある。
【００２８】光路長差△ｔが△ｔ＝０となった場合、
式より △ｂ＝−△ｉ‥‥‥となる。この式に式
並びに式を、それぞれ代入し、整理すると
式より △ｂ＝−△ｉ‥‥‥となる。この式に式
並びに式を、それぞれ代入し、整理すると
【数２】 が得られる。この式より傾斜角αは、
【数３】 で表わされる。
【００２９】そこで、各点に於ける傾斜角αi を、理論
或は実験等により既知である上記Ｓ、ｎe 、ｎ0 、θ及
び前記変位量検出器４が検出する変位量ｌにより、マイ
クロコンピュータ５が算出する。更に、このマイクロコ
ンピュータ５は、被測定物６の表面形状ｆ(x) を、次の
式により算出する。
或は実験等により既知である上記Ｓ、ｎe 、ｎ0 、θ及
び前記変位量検出器４が検出する変位量ｌにより、マイ
クロコンピュータ５が算出する。更に、このマイクロコ
ンピュータ５は、被測定物６の表面形状ｆ(x) を、次の
式により算出する。
【数４】 尚、式中に於いてＤは被測定物６表面に於ける測定点
の間隔であり、ｘ＝Ｄ・Ｎである。
の間隔であり、ｘ＝Ｄ・Ｎである。
【００３０】尚、上述した実施例に於いては、複屈折媒
体としてウォラストンプリズム１０を用いたが、その他
ノマルスキープリズム等他の複屈折媒体を用いても良い
事は勿論である。又、上記ステージ１２を鉛直軸に対す
る回動自在とし、被測定物６表面を、例えば１８０度回
転した状態でも測定出来る様にすれば、より精度の高い
測定が可能となる。
体としてウォラストンプリズム１０を用いたが、その他
ノマルスキープリズム等他の複屈折媒体を用いても良い
事は勿論である。又、上記ステージ１２を鉛直軸に対す
る回動自在とし、被測定物６表面を、例えば１８０度回
転した状態でも測定出来る様にすれば、より精度の高い
測定が可能となる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の表面形状の光学的測定装置は、
上述の様に構成され作用する為、装置が複雑化、高価格
化する事なく、被測定物の表面形状を、定量的に自動測
定出来る様になる。
上述の様に構成され作用する為、装置が複雑化、高価格
化する事なく、被測定物の表面形状を、定量的に自動測
定出来る様になる。
【００３２】更に、本発明装置を構成する干渉計は、ほ
ぼ共通光路（２光線の間隔は分解能以下）の干渉計であ
る為、振動等の影響を受けにくいと言う効果を有する。
ぼ共通光路（２光線の間隔は分解能以下）の干渉計であ
る為、振動等の影響を受けにくいと言う効果を有する。
【００３３】又、０次の干渉縞（光強度Ｉ＝０）を検出
する際の複屈折媒体の位置の精度が緩くて済むと言う効
果も得られる。例えば、前記従来の第一例の装置に於い
ては被測定物表面を光軸方向に、深さ方向の分解能と同
程度（１nm程度）の精度を要求される。これに対し、本
発明装置に於ける複屈折媒体の位置の精度は、深さ方向
の分解能を１nmとすれば対物レンズの焦点距離ｆをｆ＝
２１．２mm、被測定物表面での測定点の間隔ＤをＤ＝
０．００１１mmとした場合に、０．０２mm程度で良い。
する際の複屈折媒体の位置の精度が緩くて済むと言う効
果も得られる。例えば、前記従来の第一例の装置に於い
ては被測定物表面を光軸方向に、深さ方向の分解能と同
程度（１nm程度）の精度を要求される。これに対し、本
発明装置に於ける複屈折媒体の位置の精度は、深さ方向
の分解能を１nmとすれば対物レンズの焦点距離ｆをｆ＝
２１．２mm、被測定物表面での測定点の間隔ＤをＤ＝
０．００１１mmとした場合に、０．０２mm程度で良い。
【図１】本発明の表面形状の光学的測定装置を示す略
図。
図。
【図２】ウォラストンプリズムの変位を示す図。
１ 光源 ２ 微分干渉計 ３ 光強度検出器 ４ 変位量検出器 ５ マイクロコンピュータ ６ 被測定物 ７ 集光レンズ ８ 偏光子 ９ 半透鏡 １０ ウォラストンプリズム １１ 対物レンズ １２ ステージ １２ａ 固定台 １２ｂ 移動ステージ １３ 検光子 １４ 通孔 １５ ロッド
Claims (1)
- 【請求項１】 波長帯域を有する光源と、この光源から
出射し、偏光した光束を、光軸に対して垂直な方向に変
位自在な複屈折媒体によって２分割し、それぞれ被測定
物表面で反射させた後、合成して干渉させる微分干渉計
と、上記被測定物表面に対して光学的に共役な位置に設
けられ、この干渉計によって造られた干渉像の光強度を
検出する光強度検出器と、上記複屈折媒体の変位量を検
出する変位量検出器と、上記光強度検出器が検出する光
強度が所定値になった場合に於ける上記変位量検出器の
検出値を基に、上記被測定物の表面形状を算出する演算
器とから成る、表面形状の光学的測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33277691A JPH05141934A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 表面形状の光学的測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33277691A JPH05141934A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 表面形状の光学的測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141934A true JPH05141934A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18258703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33277691A Pending JPH05141934A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 表面形状の光学的測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05141934A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4903730A (en) * | 1989-07-12 | 1990-02-27 | Nippon Air Brake Kabushiki Kaisha | Pipe coupling used with automatic connecting and disconnecting device |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP33277691A patent/JPH05141934A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4903730A (en) * | 1989-07-12 | 1990-02-27 | Nippon Air Brake Kabushiki Kaisha | Pipe coupling used with automatic connecting and disconnecting device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3804521A (en) | Optical device for measuring surface roughness | |
| US7545510B2 (en) | Method of characterizing transparent thin-films using differential optical sectioning interference microscopy | |
| JP2913984B2 (ja) | 傾斜角測定装置 | |
| JPH07107481B2 (ja) | 変位測定装置 | |
| US20070146724A1 (en) | Vibration-resistant interferometer apparatus | |
| US4072422A (en) | Apparatus for interferometrically measuring the physical properties of test object | |
| JPH02161332A (ja) | 曲率半径測定装置及び方法 | |
| Ishii et al. | New method for interferometric measurement of gauge blocks without wringing onto a platen | |
| JP2000241128A (ja) | 面間隔測定方法および装置 | |
| JPS5979104A (ja) | 光学装置 | |
| JPS63193003A (ja) | 凹部深さ・膜厚測定装置 | |
| JPH05141934A (ja) | 表面形状の光学的測定装置 | |
| JPH1089912A (ja) | 干渉顕微鏡 | |
| JPS63241407A (ja) | 微細凹部の深さ測定方法及びその装置 | |
| JP3325078B2 (ja) | 非接触三次元形状計測装置 | |
| JP2557377B2 (ja) | 深さ測定装置 | |
| JPS61155902A (ja) | 干渉計測装置 | |
| JPH05264250A (ja) | 表面形状の光学的測定装置 | |
| JP2672718B2 (ja) | 屈折率測定方法及び装置 | |
| JPH01235807A (ja) | 深さ測定装置 | |
| JP2949847B2 (ja) | 光学式表面粗さ測定装置 | |
| Chang et al. | An auto-focusing system for white light microscopic measurement | |
| JPH0445082B2 (ja) | ||
| JPS60211304A (ja) | 平行度測定装置 | |
| JPH044966Y2 (ja) |