JPH10213751A - 被検体の３次元光学的検査用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦点をゼロ信号検出を用いて測定し、その
際、多数の測定点を同時に把握することができるように
構成した装置を提供すること。 【解決手段】 ２次元照射ラスタ１１ｂは、被検体１４
を照射する。被検体の空間形状は、結像によって、プリ
ズムラスタ６６を介して受光器アレイ１７上で測定さ
れ、その際、プリズムラスタは、照射被検体点のそれぞ
れの画像用の瞳分割の作用をする。そのために、各測定
点に対して、差信号が、受光器アレイ１７の隣り合った
４つのピクセル８ａ，８ｂ；９ｂ，９ａによって評価さ
れる。例えば、６５０００個の空間点を２０ｍｓで測定
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の３次元光
学的検査用装置であって、 −照射面内に設けられた規則的な２次元照射ラスタを有
しており、該２次元照射ラスタは、観察すべき被検体の
照射のために多数の光点を形成し、 −対物レンズ装置を有しており、該対物レンズ装置は、
前記照射ラスタを前記被検体の位置での焦点面内に結像
し、前記被検体から照射された反射光ラスタを、前記照
射ラスタに対して光学的に共役に配置された受光面内に
結像し、 −２次元受光器アレイを有しており、該２次元受光器ア
レイには、相互に別個の、反射光ラスタの各点に配属さ
れた各受光領域が設けられており、該各受光領域には、
前記対物レンズ装置から伝送された反射光点が記録され
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】その種の装置は、ドイツ連邦共和国特許
公開第４０３５７９９号公報から公知である。そこで
は、所定ラスタゲージの照射ラスタが受光器アレイ上に
結像され、照射ラスタは、受信器アレイの感光領域のラ
スタゲージと一致するか、又は、該ラスタゲージの整数
倍である。そこでは、受光器アレイの絞り作用が利用さ
れている。そのような装置は、種々の焦点面から撮像さ
れた画像の評価の際に、深度値の検出のために、その都
度、輝度の絶対値を評価して、その最大値を決定する必
要がある。

【０００３】日本国特許公開第１−５５５１３０２．０
３．８９号公報からは、ライト照射部を備えた顕微鏡
を、レーザビームを用いて高速で焦点合わせするのに適
した装置が公知である。そのために、４つの受光器セグ
メントを備えたフォトダイオードが使用され、レーザが
照射された被検体点が、円筒状レンズを備えた光学系を
介して４−象限受光器上に結像される。しかし、この方
式は、その作用の点で、基本的に、瞳分割とは異なる。
と言うのは、被検体点の焦点合わせされた画像は何ら形
成されないからである。高速３Ｄ測定のためには、日本
国特許公開第１−５５５１３号公報の装置は適さないの
である。

【０００４】ドイツ民主共和国特許公開第２６５２２４
号公報には、同様に、点状被検体照射部を備えた装置が
記載されているが、その都度、１つの被検体位置しか同
時に測定することができない。その装置も同様に、比較
的大きな試料領域の高速測定には適さない。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許公開第２６３４６５
５号公報には、ミラー反射カメラの焦点合わせ装置が記
載されている。その装置は、３Ｄ被検体の測定には適し
ていない。

【０００６】刊行物「Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｏｐｔｉ
ｋ」ＧｏｔｔｆｉｅｄＳｃｈｒｏｅｄｅｒ著、１９７７
年、１４５頁には、二重プリズムで作動し、カメラの焦
点合わせに使用する写真領域の装置が記載されている。
被検体位置を１つしか検出できないので、この装置を以
てしては、比較的大きな被検体領域の自動測定は行えな
い。

【０００７】それぞれの測定点の焦点をゼロ信号検出を
用いて検出するように構成された装置は、商業刊行物
「Ｍｉｃｒｏｆｏｋｕｓ，Ｂｅｒｕｅｈｒｕｎｇｓｌｏ
ｓｍｅｓｓｅｎ」、ＵＢＭ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ
社、Ｄ７６２７５Ｅｔｔｉｎｇｅｎから公知である。そ
こでは、レーザダイオードの光が、照射すべき被検体に
照射され、この被検体から反射された光が、プリズム対
によって分割されて、２つの瞳半部が２つの受光器対に
形成される。レーザダイオードの光は、測定すべき被検
体に照射され、この被検体によって反射された光がプリ
ズム対によって分割されて、２つの瞳半部が２つの受光
器対に照射される。そのような装置は、焦点位置の他
に、測定被検体の位置が焦点位置からどの方向に偏位し
ているのかを示す方向信号を供給する。何れにせよ、そ
の都度、被検体の点が１つしか検出されない。そのた
め、その種の装置での測定は、特に、被検体の大きな面
を測定する必要がある場合には、多くの時間を必要とす
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、焦点
をゼロ信号検出を用いて測定し、その際、多数の測定点
を同時に把握することができるように構成した装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、 −受光器アレイの前に、該受光器アレイに配属された２
次元の規則的なプリズムラスタが配設されており、該プ
リズムラスタは、楔形の、光を側方に偏向するプリズム
から形成されていて、反射光ラスタによって前記プリズ
ムラスタのラスタゲージで照射され、その結果、各プリ
ズムに、前記反射光ラスタの所定の反射光点が配属され
るようになり、 −前記プリズムラスタは、前記受光器アレイから所定間
隔離して配設されており、該受光器アレイでは、前記各
プリズムに対して、当該各プリズムに配属された、対物
レンズ装置の焦点内の反射光点から送出された反射光
が、当該プリズムによって設定された開口内に入射し、 −前記受光器アレイの感光領域は、相互に直接隣接して
いて、前記各プリズムには、少なくとも２つの受光器ピ
クセルが配属されており、前記プリズムに所属の、前記
対物レンズ装置の焦点内の前記反射光点は、当該各プリ
ズムに所属の前記各受光器ピクセル間に対称に結像され
ていて、前記焦点の外側で、当該受光器ピクセルは、所
属の前記反射光点が前記焦点の外側に離れれば離れる
程、非対称に照射され、 −コンピュータは、非対称に照射された前記受光器ピク
セルに対して、該受光器ピクセルの逆の信号値から、当
該の両信号値間のゼロ通過を用いて所属の前記各反射光
点に対して個別に、該反射光点の、前記焦点位置からの
偏差と、従って、該反射光点の深度値を検出するように
することによって解決される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の有利な実施例が、請求項
２〜６に記載されている。

【００１１】本発明の装置は、それぞれの測定点の焦点
位置をゼロ信号検出によって測定し、且つ、非常に多く
の測定点を同時に検出することができるという利点を有
している。これは、コスト上有利である。と言うのは、
ビーム受光器として、受光器アレイ、有利には、ＣＣＤ
アレイ及びプリズム面内のプリズムアレイが使用され、
これらは、例えば、圧縮成型によってコスト上有利に製
造することができるからである。

【００１２】ゼロ信号検出は、受光器アレイをプリズム
アレイに対して、焦点投射の際、試料の照射すべき点に
よって反射された光の画像と、プリズムによって屈折さ
れた光の画像とが対称的に、受光器アレイの２つのビー
ム受光器ピクセル間の境界線上に投射されるように構成
することにより実施することができる。

【００１３】本発明の装置は、ドイツ連邦共和国特許公
開第４０３５７９９号公報に記載されているような装置
とは、以下の点で区別される。即ち、その公報記載の装
置では、アレイ状に配設されたビーム受光器の絞り機能
が利用され、このビーム受光器の感光領域が中間スペー
スによって相互に分離されている点で区別される。焦点
検出は、そこでは、ビーム受光器アレイのそれぞれのピ
クセルで検出された強度最大値の評価によって行われ
る。そのために、被検体の複数の種々のｚ−位置の値を
計算機内に記憶する測定列が設けられている。これによ
り、各ピクセルに対して、その強度がその最大値を有す
るｚ位置が測定される。このｚ位置によって、検出すべ
き深度値が供給される。本発明では、それに対して、受
光器アレイの隣り合った２つのピクセルの信号間の差が
評価される。２つのピクセルの信号が同じゼロである箇
所は、検出すべき深度値を供給する焦点位置である。そ
の際、隣り合ったピクセル間に感光ゾーンがないか、又
は、小さな感光ゾーンしかない受光器アレイが使用され
ている。差信号の検出のためには、本発明では、むし
ろ、相互に直接接する感光領域を備えた受光器アレイを
使用する必要がある。そのために、本発明の装置は、根
本的に前述のドイツ連邦共和国特許公開第４０３５７９
９号公報記載の装置とは異なる。

【００１４】本発明の装置は、特に、ライト照明下での
機械的部品の３次元測定及び蛍光被検体の３Ｄ画像の撮
影に適している。機械的部品のために、公知のように、
ビーム路内に、ハーフミラーが、被検体によって反射さ
れた光の照射光の分離のために使用されている。蛍光体
を用いるためには、公知のように、ダイクロイックミラ
ーと、場合によっては、光フィルタも、照射光と蛍光体
によって被検体から送出された光の分離のために使用さ
れる。

【００１５】

【実施例】本発明について、以下、図１〜１９に示した
実施例を用いて詳細に説明する。

【００１６】図１には、１１で、光源、例えば、ハロゲ
ンランプが示されており、この光源は、集光器１１ｋを
用いて、場合によっては、フィルタ１１ｆ（充分に狭い
スペクトル領域の分離用）、層１２ｓ内の孔１２ｌを介
して照射する。その種の層は、公知のように、例えば、
ガラス板１２ｇ上にクロムから形成されている。孔１２
ｌは、層１２ｓ内に、受光器アレイ１７の感光領域と同
様にラスタ状に設けられている。例えば、１１μｍの間
隔でラスタ状に設けられた５１２×５１２個の受光器を
有する受光器アレイを使うと、層は、２２μｍの間隔
で、例えば、４μｍ×４μｍの孔の大きさの２５６×２
５６個の孔を有する。それ故、孔は、その間隔よりも著
しく小さい。孔の間隔乃至中心と中心との領域は、ラス
タゲージと呼ぶ。

【００１７】層１２ｓ内の照射孔１２ｌを通して形成さ
れる照射ラスタは、照射面１１ｂ内に位置している。こ
れは、焦点面１３ｆ内のレンズ１３ｏ，１３ｕによって
結像され、その結果、最終的には、被検体１４は、ラス
タ状に設けられた光点で照射される。非透明被検体の場
合、表面１４ｏしか照射されず、透明被検体の場合、内
部の層１４ｓも光点で照射される。焦点面１３ｆ内の被
検体によって反射された光ビームは、レンズ１３ｕ，１
３ｏによって、ビームスプリッタ１６を介して絞り面１
７ｂ内で焦点合わせされる。絞りは、プリズム面６６内
で、中間スペースによって相互に分離されたプリズム対
の縁によって実施される。各レンズ１３ｏ，１３ｕ間
に、通常のように、いわゆるテレセントリック絞り１３
ｔが設けられており、この絞りは、中間ビーム１３ｍが
光学軸１０に対して平行に、被検体１４に入射するよう
にされており、その結果、被検体１４が光学軸の方向に
動かされる場合、被検体上の光点の位置は変わらない。

【００１８】前述のビームスプリッタ１６は、ランプを
用いた場合、ハーフミラーとして構成されている。蛍光
灯を用いた場合、公知のように、ダイクロイックミラー
が使用される。

【００１９】被検体１４は、調整装置１５によって全部
で３つの空間方向に動かすことができ、その結果、被検
体１４の種々の層１４ｓをスキャンすることができる。
その際、ｘ−及びｙ−方向での運動は、光点１２のラス
タゲージよりも小さく選定することができる。当然、ｚ
−方向での被検体１４の運動は、光学軸１０の方向での
レンズ１３ｏ，１３ｕのシフトによっても達成すること
ができ、同様に、ｘ−およびｙ−方向での運動の代わり
に、孔１２ｌを有する層１２ｓ及び受光器アレイ１７も
相応に運動するようにしてもよい。

【００２０】受光器アレイ１７の信号は、接続線路１７
ｖを介してコンピュータ１８に伝送され、コンピュータ
は、公知のように、評価を行い、画像スクリーン１８ｂ
上に、評価の結果を、例えば、グラフィック表示の形式
で再生する。コンピュータ１８は、接続線路１８ｖを介
しても、被検体内の焦点面１３ｆのシフト及びｘ−およ
びｙ−方向でのスキャンを制御することができる。この
制御は、コンピュータで固定プログラムとして行われる
か、又は、評価の結果に依存して行われる。

【００２１】図２には、ガラス板１２ｇの平面図が示さ
れており、その際、照射点１２ｌは、拡大して示されて
いる。照射点のアレイ状の配置構成は、単に示されてい
るに過ぎず、実際には、既述のように、ラスタ状に、例
えば、２５６行の２５６個の照射点で配置構成されてい
る。

【００２２】図３には、個別プリズム対が側面図で示さ
れている。それは、２つの楔状の部分プリズム６０ａ及
び６０ｂからなり、それらは、相互に配設されており、
その結果、種々の部分プリズムに入射する光は、逆方向
に屈折する。

【００２３】図４には、プリズムアレイ６６が平面図で
示されている。それぞれのプリズム対６０は、拡大して
示されており、対向配設されたプリズム６０ａ及び６０
ｂから形成されている。有利には、照射点と同様に多数
のプリズム対が設けられている。

【００２４】図５には、同一尺度で、所属の受光器アレ
イ１７が示されている。各プリズム対には、方形受光器
６が配属されており、この受光器は、受光器対８ａ，８
ｂ及び受光器対９ａ，９ｂ、従って、全部で４つの個別
受光器８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂから構成されている。

【００２５】図６には、プリズム対から形成された両瞳
半部の画像２ｌ，２ｒが焦点合わせ状態で示されてい
る。焦点画像は、受光器対に対称的であり、即ち、受光
器８ａ及び８ｂは、同量の光を受光する。同様のこと
が、受光器９ａ及び９ｂに当てはまる。

【００２６】しかし、焦点の外側では、一対の受光器の
一方に、他方の受光器よりも多くの光が入射する。この
ことは、図７に示されている。受光器８ｂは、受光器８
ａよりも多くの光を受け取り、受光器９ａは、受光器９
ｂよりも多くの光を受け取る。試料の被検体１４の位置
が、焦点位置とは他の方向にずれている場合、非対称性
が反転する。その際、受光器８ａは、受光器８ｂよりも
多くの光を受け取り、受光器９ｂは、受光器９ａよりも
多くの光を受け取る。そのようにして、方向信号が得ら
れる。例えば、装置部の視野よりも大きい被検体１４
を、公知のようにして、スキャンして測定するために利
用することができる。このようにして、被検体１４の移
動中、焦点から平均的にずれた信号を達成して、座標測
定装置内の測定装置部に対して相対的な被検体のｚ−位
置を追従制御して、測定装置部が被検体の表面輪郭に追
従するようにすることができる。このことが所定の速度
で行われると、その結果、計算機は、その都度、どの受
光器で、視野内にある、被検体の部分領域を種々の時点
で結像するのかについて制御し、トレイン（Ｓｃｈｌｅ
ｐｐｅ）の形式で、被検体の全ストライプを高速で検出
して、記録データから高さ状況を評価することができ
る。

【００２７】図８及び図９は、プリズムによって分割さ
れたビーム経路の様子を説明するために用いる。先ず重
要なことは、プリズムアレイが、適切な間隔で、受光器
アレイの前に配設されていることである。図８から明ら
かなように、ビーム円錐体は、検出器アレイの前に同時
に照射される複数の対象点及びその中心線８１によって
示される。領域８７内では、各ビーム円錐体は重畳して
おり、領域８６内では、相互に別個に位置している。プ
リズムアレイは、有利には、領域８６のほぼ中央８６ｍ
に配置される。その際、各光円錐体間の間隔は充分大き
く、受光器アレイに対する間隔も同様に充分である。従
って、瞳の両部分画像が充分に広くずらされて受光器ラ
スタに達するようにする必要がある。

【００２８】図９には、ビーム円錐体と、その中心線８
１、及び、プリズム６０ａ及び６０ｂから形成されたプ
リズム対が示されている。ビーム円錐体を通して入射す
る光の、中心線８１から側方にずれた２つの画像８２及
び８３は、図示の実施例では、焦点内に、つまり、受光
器面１７ｂに結像される。同様に、両焦点の側方ずれ２
ｓが示されている。

【００２９】図１０には、テレセントリック絞りの全瞳
が示されている。この全瞳は、これまでの説明の基本で
ある。しかし、ｚ−方向解像度に対して、中心ビームは
あまり寄与しないので、有利には、中心ビームを、環状
絞りを用いて減衰させるとよい。この１実施例は、図１
１に示されている。環状部４ｔだけが光を透過し、その
結果、中心近傍の光ビームは、結像されない。ビーム受
光器アレイの動的領域は、良好に利用することができ、
その結果、焦点位置の外側に、比較的大きな偏位信号が
形成される。

【００３０】図１２に、このことが示されている。この
図には、所属の対象点が焦点の外側に位置している一方
の位置での、瞳半部の画像（半月形）が示されている。
これは、そのように、同じ制御の際、偏位信号、即ち、
一対の両受光器に入射される光の差が、全瞳を使った場
合よりも大きいので、実際上の顕著な利点を有してい
る。

【００３１】図１３には、プリズムアレイの別の実施例
が示されている。プリズムアレイ６８上のプリズム対６
４は、ここでは、円形に限定されており、両プリズム６
４ａ及び６４ｂのそれぞれが、１つの半円を形成してい
る。中間スペース８８は、光を透過しない。従って、焦
点の外側の広い対象点からの光の一部分は、受光器アレ
イによって遮蔽される。そうすることによって、障害信
号を抑圧することができる。この障害信号の抑圧は、前
述の説明から分かるように、円形面の縁制限作用によっ
てなされる絞りの機能によって行われる。ドイツ連邦共
和国特許公開第４０３５７９９号公報記載の公知装置と
異なって、絞り機能は、本発明のプリズムアレイに基づ
いており、受光器アレイに基づいているのではない。更
に、絞り機能は、本発明では、無条件に必要なものでは
ない。絞り機能は、機能を改善する作用であるに過ぎな
い。

【００３２】図１４には、２つのプリズム対６５が、そ
れ以外のものに対して９０°回転されて配設されてい
る。そのようにすることにより、構造化された表面を有
する対象の場合、その構造特性も撮像することができる
ようになる。対象の方向依存の反射特性は、そのように
して検出することができる。

【００３３】図１５には、集光器１１ｋ乃至フィルタ１
１ｆと孔１２ｌを有する層１２ｓとの間に、レンズアレ
イ２２ａが配設されており、このレンズアレイは、層１
２ｓが孔１２ｌを有しているのと同数の小さなレンズ２
２ｌを有している。レンズ２２ｌは、光源１１の光の渦
の像を孔内に結像し、それにより、比較的大きな強度の
各光点を形成するという課題を有している。

【００３４】レンズアレイ２２ａ及び孔１２ｌを有する
層１２ｓは、図示のように、１つの共通部品２２ｇに統
合することができる。適切なレンズアレイの製造は、例
えば、Ｋ．Ｋｏｉｚｕｍｉ（ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１１２
８，７４（１９８９））の刊行物から公知である。

【００３５】照射ラスタの特に有利な実例は、図１５に
示されている。そこでは、３１で、光源アレイが示され
ており、この光源アレイは、例えば、発光ダイオード
（ＬＥＤ）３１ｌから構成することができる。この場合
も、有利には、照射面１１ｂ内に、孔３２ｌを有する層
３２ｓが設けられており、それにより、光点を充分小さ
な寸法にすることができる。結像用の対物レンズ３１ｏ
の外側で、別の結像用の視野レンズ３１ｆをビーム経路
内に設けると有利である。

【００３６】有利には、照射ラスタに、集積化ＬＥＤア
レイを使用するとよく、それは、例えば、Ｊ．Ｐ．Ｄｏ
ｎｎｅｌｌｙ（ＳＰＩＥ １０４３，９２（１９８
９））の刊行物に記載されている。その種のＬＥＤアレ
イは、ＬＥＤの所定の部分量をスイッチオン／オフする
ことができる。両者の場合、オン／オフは、コンピュー
タ１８によって、スイッチング装置１９を介して制御す
ることができる。

【００３７】図１，１５及び１６に示された、照射面１
１ｂ、焦点面１３ｆと絞り面１７ｂとの間のビーム経路
は、本発明が、当業者にとって即座に分かる形式で用い
ることができる、公知の複数ビーム経路の特殊な１実施
例に過ぎない。更に、図示のビーム経路の場合も、焦点
面１３ｆで照射面１１ｂが１：１の尺度で結像する必要
は決してない。むしろ、その際、顕微鏡により公知のよ
うに、縮小のみならず、拡大も可能であり、そのため
に、表題に、顕微鏡という表記は使っていない。

【００３８】図１７では、照射ラスタがレンズアレイ５
３によって形成され、このレンズアレイ５３は、ほぼ点
状の光源５１の充分良好な結像特性によって、照射面１
１ｂ内に充分小さな光点５４を形成する。集光レンズ５
２により、レンズアレイ５３を平行光束が貫通するよう
になり、その結果、それぞれのレンズ５３ｌを最適に利
用することができるようになる。

【００３９】図１８には、レンズアレイ５３によって、
絞り６１が多重に照射面１１ｂ内に結像される装置構成
が示されている。この絞りは、集光器６２及び散光板６
３を介して光源１１によって照射される。絞りとして
は、種々の実施形式が可能である。実施例として、図１
９には、光透過領域７１の正方形限定部と照射ラスタ用
の光非透過中心部７２を有する絞り６１が示されてい
る。

【００４０】図２０には、焦点位置に依存するセンサ対
の差信号の経過特性１０３が略示されている。この信号
は、焦点１００でゼロに等しく、範囲１０１〜１０２で
は、ほぼ直線状の経過特性であることが分かる。較正過
程を介して、焦点偏位に関する勾配を決定することがで
き、焦点位置を焦点面自体を走査しないでも計算上コン
ピュータで決定することができる。この点は、公知の共
焦点の装置構成に比して全く顕著な利点である。

【００４１】図２１には、機械的な部分１０５が２つの
方向から示されており、有利な測定ストラテジーの説明
のために、実例として使う。

【００４２】図２２ａには、部分１０５のＡ−Ａの箇所
が拡大して示されており、焦点方向（ｚ−方向）で重畳
している種々の画像面の列１１０が示されている。

【００４３】図２２ｂには、図２２ａ同様、機械的部分
１０５の他の領域を測定するために、種々に重畳した画
像面の別の列１１０が示されている。

【００４４】図２２ｃには、図１〜２１の画像面が示さ
れており、その内の幾つか（５〜１１）は、重畳して配
置されており、他のものは（例えば、１１〜２２）は、
斜めに重畳して配置されている。本発明のセンサが使わ
れている測定装置が、高速駆動部を介して、被検体に対
して相対的にセンサのｘ−ｙ運動をしない、乃至、セン
サに対して相対的に被検体のｘ−ｙ運動をしない場合に
は、斜めに重畳している画像の撮像は特に有利である。
従って、ずれｄは、高い加速度と迅速な停止が可能な高
速駆動部を何ら必要とせずに、連続的に又はほぼ連続的
に行うことができる。測定速度を損なわずに、そのよう
にコスト上有利な測定システムを構成することができ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明の装置は、それぞれの測定点の焦
点位置をゼロ信号検出によって測定し、且つ、非常に多
くの測定点を同時に検出することができるという利点を
有している。これは、ビーム受光器として、受光器アレ
イ、有利には、ＣＣＤアレイ及びプリズム面内のプリズ
ムアレイが使用され、これらは、例えば、圧縮成型によ
ってコスト上有利に製造することができるから、コスト
上有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】照射ラスタが有孔ガラス板を通して形成される
実施例を示す図であり、

【図２】有孔ガラス板を示す図であり、

【図３】プリズム対の側面図であり、

【図４】矩形状プリズム対を備えたプリズムアレイを示
す図であり、

【図５】受光器アレイを同一尺度で示す図であり、

【図６】焦点投射時の照射点の画像を有する４受光器を
示す図であり、

【図７】焦点位置の外側の照射点の画像を有する４受光
器を示す図であり、

【図８】受光器アレイの近傍での複数円錐状ビームを、
プリズムアレイがない状態で示した透視図であり、

【図９】プリズム対での円錐状ビームと分割されたビー
ムを示す図であり、

【図１０】全瞳として構成されたテレセントリック面を
示す図であり、

【図１１】環状瞳として構成されたテレセントリック面
を示す図であり、

【図１２】環状瞳を使用した際の、焦点位置の外側の照
射点の画像と共に４受光器を示す図であり、

【図１３】円形に制限されたプリズム対と光非透過中間
空間を備えたプリズムアレイを示す図であり、

【図１４】２つのプリズム対が回転して配設されてい
る、図１３に示したようなプリズムアレイを示す図であ
り、

【図１５】レンズアレイを備えた孔の照射部を有する装
置を示す図であり、

【図１６】照射用の光源アレイを有する装置を示す図で
あり、

【図１７】孔ラスタを用いない、点ラスタの発生用の照
射装置を示す図であり、

【図１８】レンズアレイによって、絞りが複数照射面内
に結像される装置を示す図であり、

【図１９】図１８の装置用の絞りの実施例を示す図であ
り、

【図２０】焦点位置に依存するビーム受光器対の差信号
の経過特性を示す図であり、

【図２１】測定ストラテジーの説明用の実施例として使
う機械部分を示す図であり、

【図２２】測定すべき部分に関して種々の画像シーケン
スの位置を示す図である。

【符号の説明】

１１ 光源 １１ｂ 照射面 １２ｇ ガラス板 １２ｓ 層 １２ｌ ２次元照射ラスタ １３ｕ 対物レンズ装置 １４ 被検体 １４ｓ 焦点面 １７ ２次元受光器アレイ １７ｂ 受光面 ６６ プリズムラスタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の３次元光学的検査用装置であっ
   て、 −照射面（１１ｂ）内に設けられた規則的な２次元照射
   ラスタ（１２ｌ）を有しており、該２次元照射ラスタ
   は、観察すべき被検体（１４）の照射のために多数の光
   点を形成し、 −対物レンズ装置（１３ｕ）を有しており、該対物レン
   ズ装置は、前記照射ラスタ（１２ｌ）を前記被検体（１
   ４）の位置での焦点面（１４ｓ）内に結像し、前記被検
   体から照射された反射光ラスタを、前記照射ラスタ（１
   ２ｌ）に対して光学的に共役に配置された受光面（１７
   ｂ）内に結像し、 −２次元受光器アレイ（１７）を有しており、該２次元
   受光器アレイには、相互に別個の、反射光ラスタの各点
   に配属された各受光領域が設けられており、該各受光領
   域には、前記対物レンズ装置（１３ｕ）から伝送された
   反射光点が記録される装置において、 −受光器アレイ（１７）の前に、該受光器アレイ（１
   ７）に配属された２次元の規則的なプリズムラスタ（６
   ６）が配設されており、該プリズムラスタは、楔形の、
   光を側方に偏向するプリズム（６０ａ，６０ｂ）から形
   成されていて、反射光ラスタによって前記プリズムラス
   タ（６６）のラスタゲージで照射され、その結果、各プ
   リズム（６０ａ；６０ｂ）に、前記反射光ラスタの所定
   の反射光点が配属されるようになり、 −前記プリズムラスタ（６６）は、前記受光器アレイ
   （１７）から所定間隔離して配設されており、該受光器
   アレイでは、前記各プリズム（６０ａ；６０ｂ）に対し
   て、当該各プリズム（６０ａ；６０ｂ）に配属された、
   対物レンズ装置（１３ｕ）の焦点内の反射光点から送出
   された反射光が、当該プリズム（６０ａ；６０ｂ）によ
   って設定された開口内に入射し、 −前記受光器アレイ（１７）の感光領域は、相互に直接
   隣接していて、前記各プリズム（６０ａ；６０ｂ）に
   は、少なくとも２つの受光器ピクセル（８ａ，８ｂ；９
   ａ，９ｂ）が配属されており、前記プリズム（６０ａ；
   ６０ｂ）に所属の、前記対物レンズ装置（１３ｕ）の焦
   点内の前記反射光点は、当該各プリズム（６０ａ；６０
   ｂ）に所属の前記各受光器ピクセル間に対称に結像され
   ていて、前記焦点の外側で、当該受光器ピクセルは、所
   属の前記反射光点が前記焦点の外側に離れれば離れる
   程、非対称に照射され、 −コンピュータ（１８）は、非対称に照射された前記受
   光器ピクセル（８ａ，８ｂ；９ａ，９ｂ）に対して、該
   受光器ピクセルの逆の信号値から、当該の両信号値間の
   ゼロ通過（１００）を用いて所属の前記各反射光点に対
   して個別に、該反射光点の、前記焦点位置からの偏差
   と、従って、該反射光点の深度値を検出することを特徴
   とする装置。
2. 【請求項２】 プリズムラスタ（６６）の各プリズム
   は、相互に対状に配属されており、各プリズム対（６
   ５）の両プリズムは、それぞれ直接相互に当接して配設
   されており、その際、前記プリズムの楔方向は、それぞ
   れ相互に反対方向に配向されている請求項１記載の装
   置。
3. 【請求項３】 隣接したプリズム対（６５）は、垂直又
   は所定の角度で対状に相互に配向されている請求項２記
   載の装置。
4. 【請求項４】 照射ラスタ（１２ｌ）と対物レンズ装置
   （１３ｕ）との間に、環状絞り（４ｔ）として構成され
   たテレセントリック絞り（１３ｔ）がビーム経路内に取
   り付けられている請求項１〜３迄の何れか１記載の装
   置。
5. 【請求項５】 反射光は、受光器アレイ（１７）に対し
   て、照射ラスタ（１２ｌ）と対物レンズ装置（１３ｕ）
   との間に設けられた伝送ビームスプリッタ（１６）によ
   って反射の際に減結合され、その際、前記伝送ビームス
   プリッタ（１６）は、選択的に、ダイクロイックミラー
   として構成されていて、観察すべき被検体（１４）の蛍
   光を減結合する請求項１〜４迄の何れか１記載の装置。
6. 【請求項６】 データメモリが設けられており、該デー
   タメモリ内に被検体のデジタル化された高さ値が記憶さ
   れている請求項１〜５迄の何れか１記載の装置。