JPH05196418A - 光学測定装置 - Google Patents
光学測定装置Info
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- JPH05196418A JPH05196418A JP2605192A JP2605192A JPH05196418A JP H05196418 A JPH05196418 A JP H05196418A JP 2605192 A JP2605192 A JP 2605192A JP 2605192 A JP2605192 A JP 2605192A JP H05196418 A JPH05196418 A JP H05196418A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定対象物体面が傾き、対物レンズから照射
する光の反射が入射経路を辿らなくなる不具合を解消す
る為の傾き補正手段の構成を単純化し、極力可動部の部
品点数を削減して制御し易く構成し、更には機械的可動
部を皆無にする。 【構成】 二つの光の一方を象物表面に反射させ他方と
の干渉信号から対象物の形状等を測定する装置であっ
て、被測定対象物体面の傾きによって生じる反射光の位
置ずれを検出すると共にそのずれを示す誤差信号を発生
する光検出手段と、誤差信号に基づいて光発生手段と被
測定対象物との間の光路長を一定に保ちつつ被測定対象
物体面に垂直に集光する傾き補正手段を備えたものにお
いて、傾き補正手段が放射光の光束より大きな開口を有
する複数のレンズで構成されたアフォ−カル光学系と、
該アフォ−カル光学系を光軸と垂直方向に移動する駆動
手段とを備える。
する光の反射が入射経路を辿らなくなる不具合を解消す
る為の傾き補正手段の構成を単純化し、極力可動部の部
品点数を削減して制御し易く構成し、更には機械的可動
部を皆無にする。 【構成】 二つの光の一方を象物表面に反射させ他方と
の干渉信号から対象物の形状等を測定する装置であっ
て、被測定対象物体面の傾きによって生じる反射光の位
置ずれを検出すると共にそのずれを示す誤差信号を発生
する光検出手段と、誤差信号に基づいて光発生手段と被
測定対象物との間の光路長を一定に保ちつつ被測定対象
物体面に垂直に集光する傾き補正手段を備えたものにお
いて、傾き補正手段が放射光の光束より大きな開口を有
する複数のレンズで構成されたアフォ−カル光学系と、
該アフォ−カル光学系を光軸と垂直方向に移動する駆動
手段とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物体の光学測定装置に関
し、詳しくはレ−ザビ−ムを使用した表面形状測定或は
物体までの距離又は物体表面の粗さ等を測定する装置に
おいて、被測定対象物体面が傾斜した際の反射光の光路
づれを補正する手段に関するものである。
し、詳しくはレ−ザビ−ムを使用した表面形状測定或は
物体までの距離又は物体表面の粗さ等を測定する装置に
おいて、被測定対象物体面が傾斜した際の反射光の光路
づれを補正する手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からレンズやミラー或は光学部品や
金型等の表面形状を正確に測定する手段や物体表面の粗
さ等を測定する手段としてレ−ザを使用した測長技術が
知られており、例えば特開昭５９−７９１０４号公報
「光学装置」に直接に被測定物体表面にレ−ザ光を照射
しその反射光によって光ピックアップと物体表面までの
距離を計測する光触針式測長手段が詳細に記載されてい
る。
金型等の表面形状を正確に測定する手段や物体表面の粗
さ等を測定する手段としてレ−ザを使用した測長技術が
知られており、例えば特開昭５９−７９１０４号公報
「光学装置」に直接に被測定物体表面にレ−ザ光を照射
しその反射光によって光ピックアップと物体表面までの
距離を計測する光触針式測長手段が詳細に記載されてい
る。
【０００３】しかし、上記公報にも指摘されているよう
に、被測定対象物体面が照射光軸に対し大きく傾くと、
反射光の帰路が入射光路と一致せず高精度の測定が困難
となる欠点があった。この問題を解決する為、同公報に
は対物レンズそのものを光軸に垂直に移動させる方法を
提案しているが、この手段では対物レンズを移動させる
為その移動に伴って物体表面上の光焦点位置が変動する
上、光経路長も変化する結果正確な測定が困難となる欠
点があった。
に、被測定対象物体面が照射光軸に対し大きく傾くと、
反射光の帰路が入射光路と一致せず高精度の測定が困難
となる欠点があった。この問題を解決する為、同公報に
は対物レンズそのものを光軸に垂直に移動させる方法を
提案しているが、この手段では対物レンズを移動させる
為その移動に伴って物体表面上の光焦点位置が変動する
上、光経路長も変化する結果正確な測定が困難となる欠
点があった。
【０００４】この欠点を除去する手段として特開昭６２
−９２１１「光学測定装置」には図４に示すものが提案
されている。この公報に開示された方法を簡単に説明す
れば、図４はレ−ザ干渉型の測長装置の従来例を示すブ
ロック構成図であり、その原理はレ−ザ光を対物レンズ
を介し被測定対象物体面に照射し、その反射光に基づい
て被測定対象物表面の凹凸、粗さ、反射率或は部分的欠
損等の測定や、又は上記反射光のドップラシフト量から
表面形状、物体の動き等を観測するものである。
−９２１１「光学測定装置」には図４に示すものが提案
されている。この公報に開示された方法を簡単に説明す
れば、図４はレ−ザ干渉型の測長装置の従来例を示すブ
ロック構成図であり、その原理はレ−ザ光を対物レンズ
を介し被測定対象物体面に照射し、その反射光に基づい
て被測定対象物表面の凹凸、粗さ、反射率或は部分的欠
損等の測定や、又は上記反射光のドップラシフト量から
表面形状、物体の動き等を観測するものである。
【０００５】この図において、図示を省略したヘリウム
・ネオン・ゼ−マンレ−ザ等から放射された互いに直交
し異なる波長のレ−ザ光Ｆ1 、Ｆ2 が偏光プリズム１に
よって透過光Ｆ1 と反射光Ｆ2 との分離される。このう
ち透過光Ｆ1 は特殊偏光プリズム２によって４５度偏波
面が回転され、次のファラデ−素子３にて逆方向に９０
度回転されて結果的に−４５度の偏波面となって１／２
波長板４を通過し、ここでＳ偏波となって第二の偏光プ
リズム５を透過する。更に、透過した光は第二の１／４
波長板６を経た後集光レンズ７によってミラー８表面に
集光され、このミラーによって反射した光は再び集光レ
ンズ７、第二の１／４波長板６を経て上記第二の偏光プ
リズム５に入射する。ここでは偏波面の関係で全反射さ
れ対物レンズ９によって被測定対象物１０の体面に集光
される。
・ネオン・ゼ−マンレ−ザ等から放射された互いに直交
し異なる波長のレ−ザ光Ｆ1 、Ｆ2 が偏光プリズム１に
よって透過光Ｆ1 と反射光Ｆ2 との分離される。このう
ち透過光Ｆ1 は特殊偏光プリズム２によって４５度偏波
面が回転され、次のファラデ−素子３にて逆方向に９０
度回転されて結果的に−４５度の偏波面となって１／２
波長板４を通過し、ここでＳ偏波となって第二の偏光プ
リズム５を透過する。更に、透過した光は第二の１／４
波長板６を経た後集光レンズ７によってミラー８表面に
集光され、このミラーによって反射した光は再び集光レ
ンズ７、第二の１／４波長板６を経て上記第二の偏光プ
リズム５に入射する。ここでは偏波面の関係で全反射さ
れ対物レンズ９によって被測定対象物１０の体面に集光
される。
【０００６】被測定対象物体面に集光された光は同一点
にて反射し、上記入射経路と同一ル−トを辿って上記第
一の偏光プリズム１に至るが、一部は前段の特殊偏光プ
リズム２において反射されレンズ１１を経て４分割光検
出器１２に到達する。
にて反射し、上記入射経路と同一ル−トを辿って上記第
一の偏光プリズム１に至るが、一部は前段の特殊偏光プ
リズム２において反射されレンズ１１を経て４分割光検
出器１２に到達する。
【０００７】なお以上の経路中、上記ファレデ−素子３
には磁界発生用のマグネット１３が付加され、また集光
レンズ７は光軸と垂直方向に可動されるように集光レン
ズ駆動装置１４が備えられており、更に、対物レンズ９
にはフォ−カスコイル１５が配置され、Ｚ方向即ち光軸
方向に可動されて常に被測定対象物体面上に光が集光す
るように制御されている。
には磁界発生用のマグネット１３が付加され、また集光
レンズ７は光軸と垂直方向に可動されるように集光レン
ズ駆動装置１４が備えられており、更に、対物レンズ９
にはフォ−カスコイル１５が配置され、Ｚ方向即ち光軸
方向に可動されて常に被測定対象物体面上に光が集光す
るように制御されている。
【０００８】また、上記特殊偏光プリズム２を通過し、
第一の偏光プリズム１に入射した光Ｆ1 は該偏光プリズ
ム１で全反射し、光検出器１６に到達するが、この光検
出器１６には後述するル−トを経て入射する他方の光Ｆ
2 が入力され、この二つの光Ｆ1 とＦ2 との干渉信号が
得られる。また図示は省略したがゼ−マン・レ−ザ反対
側にも出力端がありここから出力した二つの光の干渉信
号を得、この信号と上記光検出器１６において得た干渉
信号とからＺ座標検出装置１７において上記被測定対象
物体面のＺ軸位置が求められ、被測定対象物表面の粗さ
等が検出される。また、同時にＸ、Ｙ座標情報が得られ
れば被測定対象物の表面形状等が求められる。
第一の偏光プリズム１に入射した光Ｆ1 は該偏光プリズ
ム１で全反射し、光検出器１６に到達するが、この光検
出器１６には後述するル−トを経て入射する他方の光Ｆ
2 が入力され、この二つの光Ｆ1 とＦ2 との干渉信号が
得られる。また図示は省略したがゼ−マン・レ−ザ反対
側にも出力端がありここから出力した二つの光の干渉信
号を得、この信号と上記光検出器１６において得た干渉
信号とからＺ座標検出装置１７において上記被測定対象
物体面のＺ軸位置が求められ、被測定対象物表面の粗さ
等が検出される。また、同時にＸ、Ｙ座標情報が得られ
れば被測定対象物の表面形状等が求められる。
【０００９】又一方、上記第一の偏光プリズム１に入射
した他方の光Ｆ2 は図面下方に全反射され、１／４波長
板１８、レンズ１９、二つのミラー２０、２１を介して
ミラー２２に至り、このミラーによって反射され再び同
一経路を経て上記第一の偏光プリズム１に入射するが、
ここでは透過して上述した光検出器１６に達する。
した他方の光Ｆ2 は図面下方に全反射され、１／４波長
板１８、レンズ１９、二つのミラー２０、２１を介して
ミラー２２に至り、このミラーによって反射され再び同
一経路を経て上記第一の偏光プリズム１に入射するが、
ここでは透過して上述した光検出器１６に達する。
【００１０】この構成において、被測定対象物体面の傾
き補正は、第二の偏光プリズム５、１／４波長板６、集
光レンズ７、ミラー８及び上記集光レンズ駆動回路１４
によって行い、上記４分割光検出器１２によって検出し
た光スポットのづれが零となるように集光レンズ駆動回
路１４を介して集光レンズ７の位置を制御するものであ
る。
き補正は、第二の偏光プリズム５、１／４波長板６、集
光レンズ７、ミラー８及び上記集光レンズ駆動回路１４
によって行い、上記４分割光検出器１２によって検出し
た光スポットのづれが零となるように集光レンズ駆動回
路１４を介して集光レンズ７の位置を制御するものであ
る。
【００１１】しかしながら、上述した従来の被測定対象
物体面傾斜に対する補正手段では、その傾斜具合によっ
て上記ミラー８及び偏光プリズム５の光反射及び透過位
置が変動するため、これらの反射面の平面度が直接測定
精度に影響し、僅かでも歪みがあると正確な測定ができ
ない。更には可動部分の部品点数が多いと、瞬時の制御
が困難となり、結果的に測定精度の低下にも繋がりかね
ない。また、可動部分の部品点数削減は、部品費用及び
組み立て工数も削減の上からも好ましい。
物体面傾斜に対する補正手段では、その傾斜具合によっ
て上記ミラー８及び偏光プリズム５の光反射及び透過位
置が変動するため、これらの反射面の平面度が直接測定
精度に影響し、僅かでも歪みがあると正確な測定ができ
ない。更には可動部分の部品点数が多いと、瞬時の制御
が困難となり、結果的に測定精度の低下にも繋がりかね
ない。また、可動部分の部品点数削減は、部品費用及び
組み立て工数も削減の上からも好ましい。
【００１２】さらに、被測定対象物体面の傾斜が大きく
なるとその反射光が上記光検出器に帰還せず、二つの干
渉信号を得ることができず、測定そのものが不可能にな
ることがあった。この為に従来は、上述したように第二
の偏光プリズムとミラー８との間に挿入した上記集光レ
ンズを光軸に対し垂直に駆動して、常に被測定対象物１
０に垂直に集光するようにしていたが、上記同様の問題
があった。
なるとその反射光が上記光検出器に帰還せず、二つの干
渉信号を得ることができず、測定そのものが不可能にな
ることがあった。この為に従来は、上述したように第二
の偏光プリズムとミラー８との間に挿入した上記集光レ
ンズを光軸に対し垂直に駆動して、常に被測定対象物１
０に垂直に集光するようにしていたが、上記同様の問題
があった。
【００１３】
【発明の目的】本発明はこのような従来の表面形状測定
装置等に使用する光学測定装置における問題点に鑑みて
なされたものであって、補正操作に伴う測定誤差発生を
除去し、しかも極力可動部分の部品点数を少なくしした
被測定対象物体面の傾斜補正手段を提供することを目的
とし、更には全く可動部分を必要としない手段を提供す
るものである。
装置等に使用する光学測定装置における問題点に鑑みて
なされたものであって、補正操作に伴う測定誤差発生を
除去し、しかも極力可動部分の部品点数を少なくしした
被測定対象物体面の傾斜補正手段を提供することを目的
とし、更には全く可動部分を必要としない手段を提供す
るものである。
【００１４】
【発明の構成】本発明は上記目的を達成するために第一
の発明では、波長の異なる二つの光を発生する光発生手
段と、この光発生手段から放射した一方の略平行な光を
被測定対象物表面上に集光する対物レンズと、前記被測
定対象物体面からの反射光と前記他方の波長の光との位
相差又は周波数差の変化に基づいて被測定対象物までの
距離測長又は被測定対象物表面形状測定等を行う光学測
定装置であって、前記被測定対象物体面の傾きによって
生じる前記反射光の位置ずれを検出すると共にそのずれ
を示す誤差信号を発生する光検出手段と、前記誤差信号
に基づいて前記光発生手段と被測定対象物との間の光路
長を一定に保ちつつ被測定対象物体面に垂直に集光する
傾き補正手段を備えたものにおいて、前記傾き補正手段
が放射光の光束より大きな開口を有する複数のレンズで
構成されたアフォ−カル光学系と、該アフォ−カル光学
系を光軸と垂直方向に移動する駆動手段とを備えたこと
を特徴とし、更に、前記アフォ−カル光学系において、
その光経路のビ−ムウエスト位置にピンホ−ルプレ−ト
を配置し、該アフォ−カル光学系移動に伴って変動する
前記ビ−ムウエスト位置に一致させて上記ピンホ−ルプ
レ−トを移動する手段を備える。
の発明では、波長の異なる二つの光を発生する光発生手
段と、この光発生手段から放射した一方の略平行な光を
被測定対象物表面上に集光する対物レンズと、前記被測
定対象物体面からの反射光と前記他方の波長の光との位
相差又は周波数差の変化に基づいて被測定対象物までの
距離測長又は被測定対象物表面形状測定等を行う光学測
定装置であって、前記被測定対象物体面の傾きによって
生じる前記反射光の位置ずれを検出すると共にそのずれ
を示す誤差信号を発生する光検出手段と、前記誤差信号
に基づいて前記光発生手段と被測定対象物との間の光路
長を一定に保ちつつ被測定対象物体面に垂直に集光する
傾き補正手段を備えたものにおいて、前記傾き補正手段
が放射光の光束より大きな開口を有する複数のレンズで
構成されたアフォ−カル光学系と、該アフォ−カル光学
系を光軸と垂直方向に移動する駆動手段とを備えたこと
を特徴とし、更に、前記アフォ−カル光学系において、
その光経路のビ−ムウエスト位置にピンホ−ルプレ−ト
を配置し、該アフォ−カル光学系移動に伴って変動する
前記ビ−ムウエスト位置に一致させて上記ピンホ−ルプ
レ−トを移動する手段を備える。
【００１５】又、第二の本発明では可動部を極力少なく
する為に、波長の異なる二つの光を発生する光発生手段
と、この光発生手段から放射した一方の略平行な光を被
測定対象物表面上に集光するレンズ系と、記被測定対象
物体面からの反射光と前記他方の波長の光との位相差又
は周波数差の変化に基づいて被測定対象物までの距離測
長又は被測定対象物表面形状測定等を行う手段と、被測
定対象物体面から反射した光を該被測定対象物体面の光
集光位置に逆行させる光反射手段を備えることによっ
て、被測定対象物体面の傾きがあってもその反射光を入
射光経路と一致させたことを特徴としている。
する為に、波長の異なる二つの光を発生する光発生手段
と、この光発生手段から放射した一方の略平行な光を被
測定対象物表面上に集光するレンズ系と、記被測定対象
物体面からの反射光と前記他方の波長の光との位相差又
は周波数差の変化に基づいて被測定対象物までの距離測
長又は被測定対象物表面形状測定等を行う手段と、被測
定対象物体面から反射した光を該被測定対象物体面の光
集光位置に逆行させる光反射手段を備えることによっ
て、被測定対象物体面の傾きがあってもその反射光を入
射光経路と一致させたことを特徴としている。
【００１６】以下、図示した実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係る表
面形状測定装置の主要部分の一実施例を示す概要構成図
であって、（ａ）は被測定対象物体面が傾いていない場
合、（ｂ）は被測定対象物体面が傾いている場合を示し
ている。この図示下部分は図４に示した従来の装置の被
測定対象物体面傾斜補正手段、即ち図４の破線で囲んだ
部分に置換するものと考えれば良く、また本発明を適用
するブロックは図４に示したものに限らず、もっと簡単
な簡単ものでも良い。
詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係る表
面形状測定装置の主要部分の一実施例を示す概要構成図
であって、（ａ）は被測定対象物体面が傾いていない場
合、（ｂ）は被測定対象物体面が傾いている場合を示し
ている。この図示下部分は図４に示した従来の装置の被
測定対象物体面傾斜補正手段、即ち図４の破線で囲んだ
部分に置換するものと考えれば良く、また本発明を適用
するブロックは図４に示したものに限らず、もっと簡単
な簡単ものでも良い。
【００１７】同図１（ａ）において３０は上記１／２波
長板４を経て供給されたレ−ザ光を被測定対象物方向に
向けるためのミラーであり、同様の作用を呈するもので
あればよく、このミラーで反射されたレ−ザ光は上記対
物レンズ９の光源側に配置した二枚のレンズ３１、３２
からなるアフォ−カル光学系、即ち望遠鏡系の光学系を
介して対物レンズ９に導くようにし、対物レンズによっ
て被測定対象物１０の体面上にレ−ザ光が焦点を結ぶよ
うになっている、またこのアフォ−カル光学系は図４に
示したものと同様に４分割光検出器１２にて検出する光
路づれが零となるように集光レンズ駆動装置６によって
図面の左右方向に可動制御されている。
長板４を経て供給されたレ−ザ光を被測定対象物方向に
向けるためのミラーであり、同様の作用を呈するもので
あればよく、このミラーで反射されたレ−ザ光は上記対
物レンズ９の光源側に配置した二枚のレンズ３１、３２
からなるアフォ−カル光学系、即ち望遠鏡系の光学系を
介して対物レンズ９に導くようにし、対物レンズによっ
て被測定対象物１０の体面上にレ−ザ光が焦点を結ぶよ
うになっている、またこのアフォ−カル光学系は図４に
示したものと同様に４分割光検出器１２にて検出する光
路づれが零となるように集光レンズ駆動装置６によって
図面の左右方向に可動制御されている。
【００１８】同図１（ａ）は被測定対象物が傾いていな
い場合であって、このときはアフォ−カル系は中央部に
位置され、被測定対象物体面１０からの反射光は、入射
経路に一致して逆行し、既に説明した方法によって被測
定対象物の表面位置等が測定される。
い場合であって、このときはアフォ−カル系は中央部に
位置され、被測定対象物体面１０からの反射光は、入射
経路に一致して逆行し、既に説明した方法によって被測
定対象物の表面位置等が測定される。
【００１９】同図１（ｂ）は被測定対象物体面がレ−ザ
光の照射軸に対し傾斜下場合を示しており、この時は上
述したように４分割光検出器１２の信号によって集光レ
ンズ駆動装置１４が制御され、アフォカルス光学系位置
がシフトされる。この例では被測定対象物体面が右方向
に傾斜した場合を示し、この傾斜によって上記４分割光
検出器１２から光路ずれ信号が出力され、この値が零に
なるように集光レンズ駆動回路１４が制御され、被測定
対象物体面に垂直にレ−ザ光が照射されるように設定さ
れる。即ち、集光レンズ３１と３２が一体に平行移動さ
れると、該レンズに入力するレ−ザ位置が変動し、その
分被測定対象物１０の体面に照射するレ−ザ光角度が変
化し、結果的に垂直になるように制御することができ
る。なおこのときも被測定対象物１０の体面にレ−ザ光
の焦点が位置するように光学系全体が制御されているこ
とは図４の場合と同様である。被測定対象物体面１０が
傾いたため対物レンズ９に入射するレ−ザ光を距離ｄだ
け変移させる必要がある場合は集光レンズ３１、３２を
ｄ／２移動すれば良い。
光の照射軸に対し傾斜下場合を示しており、この時は上
述したように４分割光検出器１２の信号によって集光レ
ンズ駆動装置１４が制御され、アフォカルス光学系位置
がシフトされる。この例では被測定対象物体面が右方向
に傾斜した場合を示し、この傾斜によって上記４分割光
検出器１２から光路ずれ信号が出力され、この値が零に
なるように集光レンズ駆動回路１４が制御され、被測定
対象物体面に垂直にレ−ザ光が照射されるように設定さ
れる。即ち、集光レンズ３１と３２が一体に平行移動さ
れると、該レンズに入力するレ−ザ位置が変動し、その
分被測定対象物１０の体面に照射するレ−ザ光角度が変
化し、結果的に垂直になるように制御することができ
る。なおこのときも被測定対象物１０の体面にレ−ザ光
の焦点が位置するように光学系全体が制御されているこ
とは図４の場合と同様である。被測定対象物体面１０が
傾いたため対物レンズ９に入射するレ−ザ光を距離ｄだ
け変移させる必要がある場合は集光レンズ３１、３２を
ｄ／２移動すれば良い。
【００２０】なお 、上記実施例では二枚の凸レンズを
使用した場合を例示したが、凹レンズを組み合わせたも
の、或は三枚以上の各種レンズの組み合わせであっても
よいことは云うまでもない。
使用した場合を例示したが、凹レンズを組み合わせたも
の、或は三枚以上の各種レンズの組み合わせであっても
よいことは云うまでもない。
【００２１】図２は本発明の変形例を示したもので、光
学的ノイズを軽減する手段を付加した構成を図示したも
のである。即ち、一般に光学装置では光学的ノイズをい
かに軽減するかが重要な課題であるが、特に上述したよ
うにレンズの数が多くなると、レンズ自体の表面反射が
増加する。そこで、この実施例では上記アフォ−カル光
学系を構成する二つのレンズ３１と３２との間のビ−ム
ウエストに一致させてピンホ−ルプレ−ト３３を配置し
たものである。この構成によれば、図示したようにたと
え対物レンズ９の表面からレ−ザ光或は該部からの光が
散乱した場合であっても、ピンホ−ル部を通過する光以
外が遮られて、光学的ノイズを除去することができる。
学的ノイズを軽減する手段を付加した構成を図示したも
のである。即ち、一般に光学装置では光学的ノイズをい
かに軽減するかが重要な課題であるが、特に上述したよ
うにレンズの数が多くなると、レンズ自体の表面反射が
増加する。そこで、この実施例では上記アフォ−カル光
学系を構成する二つのレンズ３１と３２との間のビ−ム
ウエストに一致させてピンホ−ルプレ−ト３３を配置し
たものである。この構成によれば、図示したようにたと
え対物レンズ９の表面からレ−ザ光或は該部からの光が
散乱した場合であっても、ピンホ−ル部を通過する光以
外が遮られて、光学的ノイズを除去することができる。
【００２２】以上の実施例は傾斜補正のための可動部部
品点数を少なくする手段を例示したが次に、可動部を全
く必要としない実施例を説明する。図３は第二の本発明
の実施例を示す主要部分構成図であり、同一番号は上記
図１、２又は４と同一部材を示す。この実施例において
も従来の装置図４の破線にて囲った部分に該当する装置
を示しており、図面右方向Ａから入力するレ−ザ光は直
線偏光であり、偏光プリズム５のｂ点で反射され、１／
４波長板４１を通過することによって円偏波となって、
対物レンズ、この例ではフォ−カスサ−ボ制御されたレ
ンズ系４２を介して被測定対象物１０の体面ｐ点に集光
されるようになっている。更に、被測定対象物１０の体
面ｐ点で反射した光は、この被測定対象物体面が傾斜し
ている場合は入射経路を辿らず、Ｑ点を通りＭに至り、
反射光経路ＱＭに直角に配設されたミラー４３に反射さ
れて再びＭＱｐｂの逆な経路を経て入射点Ａに戻る。こ
の際上記ミラー４３の鏡面のみが測定精度に対し十分な
平面度が保たれていれば、レ−ザ光の帰路は入射経路と
同一となることから従来のように複数の光学系部品、特
に偏波プリズム等の平面度の精度影響なく、正確に測長
することができる。
品点数を少なくする手段を例示したが次に、可動部を全
く必要としない実施例を説明する。図３は第二の本発明
の実施例を示す主要部分構成図であり、同一番号は上記
図１、２又は４と同一部材を示す。この実施例において
も従来の装置図４の破線にて囲った部分に該当する装置
を示しており、図面右方向Ａから入力するレ−ザ光は直
線偏光であり、偏光プリズム５のｂ点で反射され、１／
４波長板４１を通過することによって円偏波となって、
対物レンズ、この例ではフォ−カスサ−ボ制御されたレ
ンズ系４２を介して被測定対象物１０の体面ｐ点に集光
されるようになっている。更に、被測定対象物１０の体
面ｐ点で反射した光は、この被測定対象物体面が傾斜し
ている場合は入射経路を辿らず、Ｑ点を通りＭに至り、
反射光経路ＱＭに直角に配設されたミラー４３に反射さ
れて再びＭＱｐｂの逆な経路を経て入射点Ａに戻る。こ
の際上記ミラー４３の鏡面のみが測定精度に対し十分な
平面度が保たれていれば、レ−ザ光の帰路は入射経路と
同一となることから従来のように複数の光学系部品、特
に偏波プリズム等の平面度の精度影響なく、正確に測長
することができる。
【００２３】なお、上記実施例において偏波プリズム５
の上端面４４を鏡面に仕上げれば、ミラー４３を設ける
必要がなく更に部品点数を削減可能となる。以上の構成
によれば、被測定対象物体面からの反射光が対物レン
ズ、ここではフォ−カスサ−ボ制御されたレンズ系を通
過する限り、測定光の往復光路が変動せず、測定光が入
射位置に正確に帰還するので干渉法における二つの光の
混合を正確に行うことができる。
の上端面４４を鏡面に仕上げれば、ミラー４３を設ける
必要がなく更に部品点数を削減可能となる。以上の構成
によれば、被測定対象物体面からの反射光が対物レン
ズ、ここではフォ−カスサ−ボ制御されたレンズ系を通
過する限り、測定光の往復光路が変動せず、測定光が入
射位置に正確に帰還するので干渉法における二つの光の
混合を正確に行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、光
学測定装置において被測定対象物体面が傾斜した際の補
正機構が極めて簡単になり、この部分の可動制御を迅速
に実施することができる。また第二の本発明によれば、
補正手段に機械的可動部が全く不要となるのでより一層
補正制御が簡単になり、しかも測定精度向上を図ること
ができる。
学測定装置において被測定対象物体面が傾斜した際の補
正機構が極めて簡単になり、この部分の可動制御を迅速
に実施することができる。また第二の本発明によれば、
補正手段に機械的可動部が全く不要となるのでより一層
補正制御が簡単になり、しかも測定精度向上を図ること
ができる。
【図１】第一の本発明の一実施例の主要部構造を示す概
要図であり、（ａ）は被測定対象物体面が傾いていない
場合、また（ｂ）は被測定対象物が傾いた場合の補償手
段の動作を示す図である。
要図であり、（ａ）は被測定対象物体面が傾いていない
場合、また（ｂ）は被測定対象物が傾いた場合の補償手
段の動作を示す図である。
【図２】本発明の変形実施例を示す概要構成図である。
【図３】第二の本発明の主要構成例を示す図である。
【図４】従来の光学測定装置の一実施例を示すブロック
構成図である。
構成図である。
１、５ 偏光プリズム、 ２ 特殊偏光プリズム、 ３
ファラデ−素子、４ １／２波長板、 ６、１８、４
１ １／４波長板、７、１１、３１、３２ 集光レン
ズ、８、２０、２１、２２、３０、４３ ミラー、 ９
対物レンズ、１０ 被測定対象物、１２ ４分割光検
出器、１３ マグネット、１４ 対物レンズ駆動装置、
１５ フォ−カスコイル、 １６ 光検出器、１７
Ｚ座標検出装置、３３ ピンホ−ルプレ−ト、４２ フ
ォ−カスサ−ボ系レンズ。
ファラデ−素子、４ １／２波長板、 ６、１８、４
１ １／４波長板、７、１１、３１、３２ 集光レン
ズ、８、２０、２１、２２、３０、４３ ミラー、 ９
対物レンズ、１０ 被測定対象物、１２ ４分割光検
出器、１３ マグネット、１４ 対物レンズ駆動装置、
１５ フォ−カスコイル、 １６ 光検出器、１７
Ｚ座標検出装置、３３ ピンホ−ルプレ−ト、４２ フ
ォ−カスサ−ボ系レンズ。
Claims (3)
- 【請求項１】 波長の異なる二つの光を発生する光発生
手段と、この光発生手段から放射した一方の略平行な光
を被測定対象物表面上に集光する対物レンズと、前記被
測定対象物体面からの反射光と前記他方の波長の光との
位相差又は周波数差の変化に基づいて被測定対象物まで
の距離測長又は被測定対象物表面形状測定等を行う光学
測定装置であって、前記被測定対象物体面の傾きによっ
て生じる前記反射光の位置ずれを検出すると共にそのず
れを示す誤差信号を発生する光検出手段と、前記誤差信
号に基づいて前記光発生手段と被測定対象物との間の光
路長を一定に保ちつつ被測定対象物体面に垂直に集光す
る傾き補正手段を備えたものにおいて、前記傾き補正手
段が放射光の光束より大きな開口を有する複数のレンズ
で構成されたアフォ−カル光学系と、該アフォ−カル光
学系を光軸と垂直方向に移動する駆動手段とを備えたこ
とを特徴とする光学測定装置。 - 【請求項２】 前記アフォ−カル光学系において、その
光経路のビ−ムウエスト位置にピンホ−ルプレ−トを配
置し、該アフォ−カル光学系移動に伴って変動する前記
ビ−ムウエスト位置に一致させて上記ピンホ−ルプレ−
トを移動する手段を備えたことを特徴とする請求項１記
載の光学測定装置。 - 【請求項３】 波長の異なる二つの光を発生する光発生
手段と、この光発生手段から放射した一方の略平行な光
を被測定対象物表面上に集光するレンズ系と、記被測定
対象物体面からの反射光と前記他方の波長の光との位相
差又は周波数差の変化に基づいて被測定対象物までの距
離測長又は被測定対象物表面形状測定等を行う手段と、
被測定対象物体面から反射した光を該被測定対象物体面
の光集光位置に逆行させる光反射手段を備えることによ
って、被測定対象物体面の傾きがあってもその反射光を
入射光経路と一致させたことを特徴とする光学測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2605192A JPH05196418A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 光学測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2605192A JPH05196418A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 光学測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196418A true JPH05196418A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=12182891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2605192A Pending JPH05196418A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 光学測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05196418A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1975555A3 (en) * | 2007-03-30 | 2009-01-07 | Mitutoyo Corporation | Apparatus and method for sensing surface tilt of a workpiece |
| US7791001B2 (en) * | 2004-11-19 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Automatic focusing apparatus, laser processing apparatus, and laser cutting apparatus |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP2605192A patent/JPH05196418A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7791001B2 (en) * | 2004-11-19 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Automatic focusing apparatus, laser processing apparatus, and laser cutting apparatus |
| EP1975555A3 (en) * | 2007-03-30 | 2009-01-07 | Mitutoyo Corporation | Apparatus and method for sensing surface tilt of a workpiece |
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