JPH05264250A - 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
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- JPH05264250A JPH05264250A JP9146092A JP9146092A JPH05264250A JP H05264250 A JPH05264250 A JP H05264250A JP 9146092 A JP9146092 A JP 9146092A JP 9146092 A JP9146092 A JP 9146092A JP H05264250 A JPH05264250 A JP H05264250A
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- surface shape
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Abstract
(57)【要約】
【目的】被測定物５表面に急峻な傾斜、或は段差が存在
する場合でも、容易且つ正確に、しかも短時間で測定可
能とする。 【構成】干渉計１０を備えた干渉顕微鏡装置に、光強度
検出器１１と、変位量検出器と、マイクロコンピュータ
とを付設する。光強度検出器１１は、干渉像の光強度を
検出する。変位量検出器は、複屈折媒体の変位量を検出
する。この複屈折媒体によって２分割された各光線のシ
ア量Ｄb と、上記光強度検出器１１を構成する各画素２
０、２０同士の間隔Ｄa に対応する被測定物５表面上の
測定間隔ｄとを等しくする。マイクロコンピュータは、
光強度検出器１１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、変位量検出器の検出値に基づ
いて被測定物５の表面形状を算出する。
する場合でも、容易且つ正確に、しかも短時間で測定可
能とする。 【構成】干渉計１０を備えた干渉顕微鏡装置に、光強度
検出器１１と、変位量検出器と、マイクロコンピュータ
とを付設する。光強度検出器１１は、干渉像の光強度を
検出する。変位量検出器は、複屈折媒体の変位量を検出
する。この複屈折媒体によって２分割された各光線のシ
ア量Ｄb と、上記光強度検出器１１を構成する各画素２
０、２０同士の間隔Ｄa に対応する被測定物５表面上の
測定間隔ｄとを等しくする。マイクロコンピュータは、
光強度検出器１１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、変位量検出器の検出値に基づ
いて被測定物５の表面形状を算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鏡面仕上げを施した金
属表面の表面粗さ等、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表面形状の光学
的測定装置に関し、被測定物表面に急峻な傾斜、或は段
差が存在する場合であっても、これら急峻な傾斜、或は
段差を効率良く、正確に測定出来る表面形状の光学的測
定装置を提供するものである。
属表面の表面粗さ等、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表面形状の光学
的測定装置に関し、被測定物表面に急峻な傾斜、或は段
差が存在する場合であっても、これら急峻な傾斜、或は
段差を効率良く、正確に測定出来る表面形状の光学的測
定装置を提供するものである。
【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、例え
ば、図２或は図３に示す様な測定装置が、従来から提案
され、又、実際に使用されている。
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、例え
ば、図２或は図３に示す様な測定装置が、従来から提案
され、又、実際に使用されている。
【０００３】この内、図２に示した測定装置は、トワイ
マン・グリーン干渉計、フィゾー干渉計等の２光束干渉
計を利用した測定装置で、位相変調干渉法（フリンジス
キャン干渉法）と称される測定方法により、被測定物の
表面形状を測定する。
マン・グリーン干渉計、フィゾー干渉計等の２光束干渉
計を利用した測定装置で、位相変調干渉法（フリンジス
キャン干渉法）と称される測定方法により、被測定物の
表面形状を測定する。
【０００４】即ち、この測定装置は、図示しない光源
と、ビームスプリッタ１と、参照平面２と、この参照平
面２を微動させる圧電素子３と、検出器４とを備えてい
る。上記光源としては通常、単色レーザー光を使用す
る。ビームスプリッタ１は、上記レーザー光を、それぞ
れ被測定物５と参照平面２とに向かう２光束に分割す
る。これら各光束は、それぞれ被測定物５並びに参照平
面２で反射し、ビームスプリッタ１を介して検出器４に
入射する。被測定物５の表面形状を測定する場合、圧電
素子３に通電し、参照平面２を微動させる事により、こ
の参照平面２で反射する光束の光路長を、この光束の波
長（λ）のＮ分の１（λ／Ｎ）ずつ変化させる。これに
伴なう、検出器４が検出する干渉縞強度分布から、コン
ピュータ６により、上記測定物５の表面形状が求められ
る。
と、ビームスプリッタ１と、参照平面２と、この参照平
面２を微動させる圧電素子３と、検出器４とを備えてい
る。上記光源としては通常、単色レーザー光を使用す
る。ビームスプリッタ１は、上記レーザー光を、それぞ
れ被測定物５と参照平面２とに向かう２光束に分割す
る。これら各光束は、それぞれ被測定物５並びに参照平
面２で反射し、ビームスプリッタ１を介して検出器４に
入射する。被測定物５の表面形状を測定する場合、圧電
素子３に通電し、参照平面２を微動させる事により、こ
の参照平面２で反射する光束の光路長を、この光束の波
長（λ）のＮ分の１（λ／Ｎ）ずつ変化させる。これに
伴なう、検出器４が検出する干渉縞強度分布から、コン
ピュータ６により、上記測定物５の表面形状が求められ
る。
【０００５】又、図３は、先に本発明者によって提案さ
れた測定装置（特願平３−３３２７７６号）を示してい
る。この先発明に係る測定装置は、被測定物の表面形状
の微分である傾斜分布を求め、これを積分する事で、被
測定物の表面形状を測定するものである。
れた測定装置（特願平３−３３２７７６号）を示してい
る。この先発明に係る測定装置は、被測定物の表面形状
の微分である傾斜分布を求め、これを積分する事で、被
測定物の表面形状を測定するものである。
【０００６】即ち、この先発明に係る測定装置は、光源
である白熱電球７と、この白熱電球７から出射し、偏光
子８を通過する事により偏光した光束を、光軸に対して
垂直な方向に変位自在なウォラストンプリズム９によっ
て２分割し、それぞれ被測定物５表面で反射させた後、
合成して干渉させる干渉計１０と、上記被測定物５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１
０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１１と、上記ウォラストンプリズム９の変位量を検
出する変位量検出器１２と、上記光強度検出器１１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１２の検出値を基に、上記被測定物５の表面形状
を算出するマイクロコンピュータ１３とから構成されて
いる。
である白熱電球７と、この白熱電球７から出射し、偏光
子８を通過する事により偏光した光束を、光軸に対して
垂直な方向に変位自在なウォラストンプリズム９によっ
て２分割し、それぞれ被測定物５表面で反射させた後、
合成して干渉させる干渉計１０と、上記被測定物５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１
０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１１と、上記ウォラストンプリズム９の変位量を検
出する変位量検出器１２と、上記光強度検出器１１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１２の検出値を基に、上記被測定物５の表面形状
を算出するマイクロコンピュータ１３とから構成されて
いる。
【０００７】そして、被測定物５の表面形状を測定する
場合には、ウォラストンプリズム９を光軸に対して垂直
な方向に変位させ、このウォラストンプリズム９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、即ち、光強度検出器
１１が検出する光強度が０となった場合に於ける、変位
量検出器１２が検出するウォラストンプリズム９の変位
量に基づき、被測定物５の表面形状を算出する。
場合には、ウォラストンプリズム９を光軸に対して垂直
な方向に変位させ、このウォラストンプリズム９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、即ち、光強度検出器
１１が検出する光強度が０となった場合に於ける、変位
量検出器１２が検出するウォラストンプリズム９の変位
量に基づき、被測定物５の表面形状を算出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た各従来装置に於いては、それぞれ以下に述べる様な不
都合、或は解決すべき問題点が存在する。即ち、前記図
２に示した測定装置に於いては、光源として単色のレー
ザー光を用いる為、光強度検出器４を構成する複数の画
素（図示せず）に於いて、隣り合う画素の間の、位相差
がπ（被測定物５の表面に於ける段差がλ／４の場合に
相当する。ここに、λは光源の波長である。）を越える
場合、位相の接続を正確に行う事が出来ず、測定結果
が、実際の表面形状と異なってしまう場合がある。
た各従来装置に於いては、それぞれ以下に述べる様な不
都合、或は解決すべき問題点が存在する。即ち、前記図
２に示した測定装置に於いては、光源として単色のレー
ザー光を用いる為、光強度検出器４を構成する複数の画
素（図示せず）に於いて、隣り合う画素の間の、位相差
がπ（被測定物５の表面に於ける段差がλ／４の場合に
相当する。ここに、λは光源の波長である。）を越える
場合、位相の接続を正確に行う事が出来ず、測定結果
が、実際の表面形状と異なってしまう場合がある。
【０００９】又、図３に示した、先発明に係る測定装置
に於いては、光源として白熱電球７を用いる等、低コス
トで製作出来、しかも容易且つ正確に、被測定物５の表
面形状を測定出来るが、この測定装置は、被測定物５の
表面形状の微分である傾斜分布を求めて積分する事でそ
の表面形状を算出する様に構成されている為、被測定物
５の表面に大きな傾斜が存在している場合、ウォラスト
ンプリズム９の移動量を大きくする必要があり、測定に
時間がかかってしまう。
に於いては、光源として白熱電球７を用いる等、低コス
トで製作出来、しかも容易且つ正確に、被測定物５の表
面形状を測定出来るが、この測定装置は、被測定物５の
表面形状の微分である傾斜分布を求めて積分する事でそ
の表面形状を算出する様に構成されている為、被測定物
５の表面に大きな傾斜が存在している場合、ウォラスト
ンプリズム９の移動量を大きくする必要があり、測定に
時間がかかってしまう。
【００１０】即ち、被測定物５の表面に角度αの傾斜が
存在している場合、この角度αとウォラストンプリズム
９の移動量ｌとの関係は、tan α＝ｌ／ｆで与えられ
る。但し、ｆは、被測定物５とウォラストンプリズム９
との間に配置される顕微鏡対物レンズ１４の焦点距離で
ある。この式から理解出来る様に、角度αが大きく（傾
斜が急峻に）なるのに伴なって、ウォラストンプリズム
９の移動量ｌも大きくなり、角度αがπ（rad ）に近づ
いた場合、上記移動量ｌは非常に大きくなってしまう。
存在している場合、この角度αとウォラストンプリズム
９の移動量ｌとの関係は、tan α＝ｌ／ｆで与えられ
る。但し、ｆは、被測定物５とウォラストンプリズム９
との間に配置される顕微鏡対物レンズ１４の焦点距離で
ある。この式から理解出来る様に、角度αが大きく（傾
斜が急峻に）なるのに伴なって、ウォラストンプリズム
９の移動量ｌも大きくなり、角度αがπ（rad ）に近づ
いた場合、上記移動量ｌは非常に大きくなってしまう。
【００１１】この為、上記先発明に係る測定装置は、そ
の表面に急峻な傾斜が存在する被測定物５を測定する場
合、多くの時間を要してしまう。
の表面に急峻な傾斜が存在する被測定物５を測定する場
合、多くの時間を要してしまう。
【００１２】本発明の表面形状の光学式測定装置は、上
述の様な事情に鑑みて考えられたもので、被測定物表面
に、急峻な傾斜や段差が存在する場合でも、短時間で容
易且つ正確に測定出来る様にしたものである。
述の様な事情に鑑みて考えられたもので、被測定物表面
に、急峻な傾斜や段差が存在する場合でも、短時間で容
易且つ正確に測定出来る様にしたものである。
【００１３】
【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、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
を備えている。
的測定装置は、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
を備えている。
【００１４】更に、本発明の表面形状の光学的測定装置
に於いては、上記複屈折媒体によって２分割された各光
線の、被測定物表面上に於ける間隔と、上記光強度検出
器を構成する画素同士の間隔に対応する、被測定物表面
上の測定間隔とを等しくした事を特徴としている。
に於いては、上記複屈折媒体によって２分割された各光
線の、被測定物表面上に於ける間隔と、上記光強度検出
器を構成する画素同士の間隔に対応する、被測定物表面
上の測定間隔とを等しくした事を特徴としている。
【００１５】
【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、前述した先発明に係る測定装置と同様、複
屈折媒体を光軸に対して垂直な方向に変位させ、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、即
ち、光強度検出器が検出する光強度が０となった場合に
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する。
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、前述した先発明に係る測定装置と同様、複
屈折媒体を光軸に対して垂直な方向に変位させ、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、即
ち、光強度検出器が検出する光強度が０となった場合に
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する。
【００１６】但し、本発明の表面形状の光学的測定装置
に於いては、複屈折媒体によって２分割された各光線
の、被測定物表面上に於ける間隔と、上記光強度検出器
を構成する画素同士の間隔に対応する、被測定物表面上
の測定間隔とを等しくしている為、各画素に於ける測定
量が、各画素に対応する被測定物表面上の測定点の隣の
測定点に対する光路長差で与えられ、これらを積算する
事により被測定物の表面形状を求められる。この様に、
本発明装置に於いては上記光路長差を積算する事で被測
定物の表面形状を算出する為、被測定物表面に急峻な傾
斜や段差が存在する場合にも、容易且つ正確に、しかも
短時間で測定出来る。
に於いては、複屈折媒体によって２分割された各光線
の、被測定物表面上に於ける間隔と、上記光強度検出器
を構成する画素同士の間隔に対応する、被測定物表面上
の測定間隔とを等しくしている為、各画素に於ける測定
量が、各画素に対応する被測定物表面上の測定点の隣の
測定点に対する光路長差で与えられ、これらを積算する
事により被測定物の表面形状を求められる。この様に、
本発明装置に於いては上記光路長差を積算する事で被測
定物の表面形状を算出する為、被測定物表面に急峻な傾
斜や段差が存在する場合にも、容易且つ正確に、しかも
短時間で測定出来る。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例に就いて説明する。本
発明の表面形状の光学的測定装置は、前述した先発明に
係る測定装置と同様、図３に示す様に、光源である白熱
電球７と、この白熱電球７から出射し、偏光子８を通過
する事で偏光した光束を、光軸に対して垂直な方向に変
位自在なウォラストンプリズム９によって２分割し、そ
れぞれ被測定物５表面で反射させた後、合成して干渉さ
せる干渉計１０と、上記被測定物５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１０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１１と、上
記ウォラストンプリズム９の変位量を検出する変位量検
出器１２と、上記光強度検出器１１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１２の検
出値を基に、上記被測定物５の表面形状を算出するマイ
クロコンピュータ１３とから構成されている。
発明の表面形状の光学的測定装置は、前述した先発明に
係る測定装置と同様、図３に示す様に、光源である白熱
電球７と、この白熱電球７から出射し、偏光子８を通過
する事で偏光した光束を、光軸に対して垂直な方向に変
位自在なウォラストンプリズム９によって２分割し、そ
れぞれ被測定物５表面で反射させた後、合成して干渉さ
せる干渉計１０と、上記被測定物５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１０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１１と、上
記ウォラストンプリズム９の変位量を検出する変位量検
出器１２と、上記光強度検出器１１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１２の検
出値を基に、上記被測定物５の表面形状を算出するマイ
クロコンピュータ１３とから構成されている。
【００１８】上記干渉計１０は、半透鏡１５と、複屈折
媒体の一種であるウォラストンプリズム９と、対物レン
ズ１４と、偏光子８と、検光子１６とから構成されてい
る。白熱電球７等、波長帯域を有する光源から出射した
光束は、レンズ１７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。
媒体の一種であるウォラストンプリズム９と、対物レン
ズ１４と、偏光子８と、検光子１６とから構成されてい
る。白熱電球７等、波長帯域を有する光源から出射した
光束は、レンズ１７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。
【００１９】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１５で反射し、被測定物５表面に向けて
反射し、更にウォラストンプリズム９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９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９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１５で反射し、被測定物５表面に向けて
反射し、更にウォラストンプリズム９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９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９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。
【００２０】上記ウォラストンプリズム９は、ステージ
１８上に設けている。このステージ１８は、固定台１８
ａと、光軸に対して垂直な一方向（図３の左右方向）に
移動自在な移動ステージ１８ｂとから構成されている。
これら固定台１８ａと、移動ステージ１８ｂとの中央部
には、それぞれ被測定物５表面の測定すべき範囲よりも
十分に大きな径の通孔１９、１９を穿設しており、上記
半透鏡１５で反射し、上記ウォラストンプリズム９を通
過した光束が、この通孔１９、１９を介して被測定物５
表面に入射する様にしている。
１８上に設けている。このステージ１８は、固定台１８
ａと、光軸に対して垂直な一方向（図３の左右方向）に
移動自在な移動ステージ１８ｂとから構成されている。
これら固定台１８ａと、移動ステージ１８ｂとの中央部
には、それぞれ被測定物５表面の測定すべき範囲よりも
十分に大きな径の通孔１９、１９を穿設しており、上記
半透鏡１５で反射し、上記ウォラストンプリズム９を通
過した光束が、この通孔１９、１９を介して被測定物５
表面に入射する様にしている。
【００２１】上記常光線ｏと異常光線ｅとは、それぞれ
対物レンズ１４介して被測定物５表面で反射した後、半
透鏡１５の上方に設けられた検光子１６を介して光強度
検出器１１に入射する。
対物レンズ１４介して被測定物５表面で反射した後、半
透鏡１５の上方に設けられた検光子１６を介して光強度
検出器１１に入射する。
【００２２】更に、本発明に於いては、ウォラストンプ
リズム９、或は顕微鏡対物レンズ１４を、所望のくさび
各θ、或は所望の焦点距離を有するものを選択する事に
より、図１に示す様に上記常光線ｏと異常光線ｅとの、
被測定物５表面に於ける間隔（シア量）Ｄb と、上記光
強度検出器１１を構成する画素２０、２０同士の間隔Ｄ
a とを、Ｄa ＝−β・Ｄb を満たす様に構成している。
ここにβは顕微鏡対物レンズ１４の倍率である。
リズム９、或は顕微鏡対物レンズ１４を、所望のくさび
各θ、或は所望の焦点距離を有するものを選択する事に
より、図１に示す様に上記常光線ｏと異常光線ｅとの、
被測定物５表面に於ける間隔（シア量）Ｄb と、上記光
強度検出器１１を構成する画素２０、２０同士の間隔Ｄ
a とを、Ｄa ＝−β・Ｄb を満たす様に構成している。
ここにβは顕微鏡対物レンズ１４の倍率である。
【００２３】上述した様に、ウォラストンプリズム９に
よって２分割されて生じた常光線ｏと異常光線ｅとの、
被測定物５表面上に於ける間隔Ｄb と、光強度検出器１
１を構成する各画素２０、２０同士の間隔Ｄa に対応す
る被測定物５表面上の測定間隔ｄとを等しくする事によ
り、各画素２０、２０に於ける測定量が、各画素２０、
２０に対応する被測定物５表面上の測定点の隣の測定点
に対する光路長差で与えられる。
よって２分割されて生じた常光線ｏと異常光線ｅとの、
被測定物５表面上に於ける間隔Ｄb と、光強度検出器１
１を構成する各画素２０、２０同士の間隔Ｄa に対応す
る被測定物５表面上の測定間隔ｄとを等しくする事によ
り、各画素２０、２０に於ける測定量が、各画素２０、
２０に対応する被測定物５表面上の測定点の隣の測定点
に対する光路長差で与えられる。
【００２４】上記光路長差は、ウォラストンプリズム９
の移動量ｌ、くさび角θ、並びに上記常光線ｏ及び異常
光線ｅの屈折率ｎo 、ｎe によって表わされ、被測定物
５の傾斜角αを含まない為、前述した様な不都合なく上
記被測定物５の表面形状を測定出来る。
の移動量ｌ、くさび角θ、並びに上記常光線ｏ及び異常
光線ｅの屈折率ｎo 、ｎe によって表わされ、被測定物
５の傾斜角αを含まない為、前述した様な不都合なく上
記被測定物５の表面形状を測定出来る。
【００２５】更に詳しく説明すると、画素２０、２０の
間隔Ｄa と、常光線ｏと異常光線ｅとの、被測定物５表
面上に於ける間隔Ｄb とが、前述したＤa ＝−β・Ｄb
を満たす様に構成した場合、測定点ｂ1 に於ける表面形
状をｆ（ｂi ）、画素ａi に於ける測定量（光路長差）
を△（ａi ）とすると、
間隔Ｄa と、常光線ｏと異常光線ｅとの、被測定物５表
面上に於ける間隔Ｄb とが、前述したＤa ＝−β・Ｄb
を満たす様に構成した場合、測定点ｂ1 に於ける表面形
状をｆ（ｂi ）、画素ａi に於ける測定量（光路長差）
を△（ａi ）とすると、
【数１】 が成り立つ。ｂ0 を基準点とすれば、各測定点での表面
形状ｆ（ｂi ）は、
形状ｆ（ｂi ）は、
【数２】 となり、各測定点での表面形状は、各画素２０、２０に
於ける測定量である、光路長差△（ａi ）を積算する事
で求められる。
於ける測定量である、光路長差△（ａi ）を積算する事
で求められる。
【００２６】ところで、上記常光線ｏと異常光線ｅと
は、干渉計１０を構成する検光子１６を通過する事で、
互いに共通な成分が干渉し、光強度検出器１１に入射す
る。この際の光強度検出器１１を構成する各画素２０、
２０の出力Ｉ（ａi ）は
は、干渉計１０を構成する検光子１６を通過する事で、
互いに共通な成分が干渉し、光強度検出器１１に入射す
る。この際の光強度検出器１１を構成する各画素２０、
２０の出力Ｉ（ａi ）は
【数３】 で与えられる。ここで、△ｔは常光線ｏと異常光線ｅと
の光路長差、λは光源の波長である。
の光路長差、λは光源の波長である。
【００２７】更に、上記△ｔは、被測定物５上の隣りの
測定点に対する光路長差△（ａi ）と、ウォラストンプ
リズム９の変位に伴なう光路長差△Ｗとの和、即ち、△
ｔ＝△（ａi ）＋△Ｗ‥‥‥で与えられる。又、この
△Ｗは、ウォラストンプリズム９の移動量ｌ、並びにく
さび角θ、常光線ｏ及び異常光線ｅの屈折率ｎe 、ｎo
により、△Ｗ＝４ｌ（ｎe −ｎo ）tan θ‥‥‥で与
えられる。
測定点に対する光路長差△（ａi ）と、ウォラストンプ
リズム９の変位に伴なう光路長差△Ｗとの和、即ち、△
ｔ＝△（ａi ）＋△Ｗ‥‥‥で与えられる。又、この
△Ｗは、ウォラストンプリズム９の移動量ｌ、並びにく
さび角θ、常光線ｏ及び異常光線ｅの屈折率ｎe 、ｎo
により、△Ｗ＝４ｌ（ｎe −ｎo ）tan θ‥‥‥で与
えられる。
【００２８】本発明装置に於いては、前述した先発明装
置と同様、光強度検出器１１に入射する光束の光強度が
０になった場合に於ける干渉像から被測定物５の表面形
状を知るものである為、ウォラストンプリズム９を移動
させる事により上記△ｔを０とする。△ｔ＝０となる場
合、上記式より△（ａi ）＝△Ｗとなり、更に式を
用いて△（ａi ）＝４ｌ（ｎe −ｎo ）tan θ‥‥‥
を得る。被測定物５の表面形状は式により△（ａi ）
を積算する事で求められるが、この△（ａi ）は、上述
した様に傾斜角度αを含まない式で与えられる為、前
述した不都合がなく、被測定物５の表面形状を求められ
る。
置と同様、光強度検出器１１に入射する光束の光強度が
０になった場合に於ける干渉像から被測定物５の表面形
状を知るものである為、ウォラストンプリズム９を移動
させる事により上記△ｔを０とする。△ｔ＝０となる場
合、上記式より△（ａi ）＝△Ｗとなり、更に式を
用いて△（ａi ）＝４ｌ（ｎe −ｎo ）tan θ‥‥‥
を得る。被測定物５の表面形状は式により△（ａi ）
を積算する事で求められるが、この△（ａi ）は、上述
した様に傾斜角度αを含まない式で与えられる為、前
述した不都合がなく、被測定物５の表面形状を求められ
る。
【００２９】尚、上述した実施例に於いては、適当なく
さび角θを有するウォラストンプリズム９、或は適当な
焦点距離ｆを有する顕微鏡対物レンズ１４を、適宜選択
する事により、前記Ｄa ＝−β・Ｄb を満たす様に構成
しているが、この他に被測定物５を載置する台２１を図
１、３の左右方向に微少移動自在とし、測定時にはこの
台２１を常光線ｏと異常光線ｅとの、被測定物５表面上
に於ける間隔Ｄb 分ずつ移動させる様にしても同様の効
果を得られる（請求項２に記載の発明）。
さび角θを有するウォラストンプリズム９、或は適当な
焦点距離ｆを有する顕微鏡対物レンズ１４を、適宜選択
する事により、前記Ｄa ＝−β・Ｄb を満たす様に構成
しているが、この他に被測定物５を載置する台２１を図
１、３の左右方向に微少移動自在とし、測定時にはこの
台２１を常光線ｏと異常光線ｅとの、被測定物５表面上
に於ける間隔Ｄb 分ずつ移動させる様にしても同様の効
果を得られる（請求項２に記載の発明）。
【００３０】
【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、被測定物表面に急峻な
傾斜或は段差が存在する場合でも、これらを容易且つ正
確に、しかも短時間で測定出来る。
上述の様に構成され作用する為、被測定物表面に急峻な
傾斜或は段差が存在する場合でも、これらを容易且つ正
確に、しかも短時間で測定出来る。
【図１】本発明を説明する為の略図。
【図２】従来装置を示す略図。
【図３】先発明装置を示す略図。
１ ビームスプリッタ ２ 参照平面 ３ 圧電素子 ４ 光強度検出器 ５ 被測定物 ６ コンピュータ ７ 白熱電球 ８ 偏光子 ９ ウォラストンプリズム １０ 干渉計 １１ 光強度検出器 １２ 変位量検出器 １３ マイクロコンピュータ １４ 対物レンズ １５ 半透鏡 １６ 検光子 １７ レンズ １８ ステージ １８ａ 固定台 １８ｂ 移動ステージ １９ 通孔 ２０ 画素 ２１ 台
Claims (2)
- 【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
を備えた表面形状の光学的測定装置に於いて、上記複屈
折媒体によって２分割された各光線の、被測定物表面上
に於ける間隔と、上記光強度検出器を構成する画素同士
の間隔に対応する、被測定物表面上の測定間隔とを等し
くした事を特徴とする、表面形状の光学的測定装置。 - 【請求項２】 被測定物を、上記複屈折媒体によって２
分割された各光線の、被測定物表面上に於ける間隔と等
しい間隔で、光軸に対して垂直で且つ光線の分割方向に
逐次移動させる事により、上記各光線の、被測定物表面
上に於ける間隔と、上記画素同士の間隔に対応する、被
測定物表面上の測定間隔とを等しくした、請求項１に記
載の表面形状の光学的測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9146092A JPH05264250A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 表面形状の光学的測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9146092A JPH05264250A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 表面形状の光学的測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264250A true JPH05264250A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=14026986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9146092A Pending JPH05264250A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 表面形状の光学的測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05264250A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10300422A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-11-13 | Instruments Sa | 薄膜スタック上に堆積された表面層の本来の場所における三次元測定および観察のための装置および方法 |
| JP5938503B1 (ja) * | 2015-08-24 | 2016-06-22 | 新東エスプレシジョン株式会社 | 測定装置 |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP9146092A patent/JPH05264250A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10300422A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-11-13 | Instruments Sa | 薄膜スタック上に堆積された表面層の本来の場所における三次元測定および観察のための装置および方法 |
| JP5938503B1 (ja) * | 2015-08-24 | 2016-06-22 | 新東エスプレシジョン株式会社 | 測定装置 |
| US9921401B2 (en) | 2015-08-24 | 2018-03-20 | Sinto S-Precision, Ltd. | Measuring device with alignment and reference position for measurement object |
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