JPS629211A - 光学測定装置 - Google Patents
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- JPS629211A JPS629211A JP60148715A JP14871585A JPS629211A JP S629211 A JPS629211 A JP S629211A JP 60148715 A JP60148715 A JP 60148715A JP 14871585 A JP14871585 A JP 14871585A JP S629211 A JPS629211 A JP S629211A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光ヘテロダイン法を利用したレーザ干渉測長
器やマツハツエンダ−干渉計型のレーザ干渉測定器を利
用して非球面のレンズやミラー。
器やマツハツエンダ−干渉計型のレーザ干渉測定器を利
用して非球面のレンズやミラー。
一般的な自由曲面の形状を高精度に光学的に非接触で測
定する３次元測定機に関するもので、特にレーザ光を対
物レンズで被測定物体面上に集光しその反射光の周波数
の測定点又は被測定物体面の移動によって生ずるドプラ
ーシフトを検出して面形状を測定する光学測定装置に関
するものである。
定する３次元測定機に関するもので、特にレーザ光を対
物レンズで被測定物体面上に集光しその反射光の周波数
の測定点又は被測定物体面の移動によって生ずるドプラ
ーシフトを検出して面形状を測定する光学測定装置に関
するものである。
従来の技術
光ヘテロダイン法を利用したレーザ測長機が簡便かつ最
も精度の高い測長機として知られている。
も精度の高い測長機として知られている。
また、これちを３次元移動台に取付けて３次元測定機や
精密旋盤として使用できることが知られている。
精密旋盤として使用できることが知られている。
これらの従来装置では、移動台にコーナキューブミラー
を取付け、移動台の動きのみをレーザ測長機で測定した
に留まり、３次元測定機の場合は何らかの測定プローブ
によって被測定物の面形状に沿って移動台を移動させる
。ところが、測定プローブには接触型と非接触型がある
が、いずれも測定精度がレーザ測長機の精度に比べ一桁
程度落ちる。
を取付け、移動台の動きのみをレーザ測長機で測定した
に留まり、３次元測定機の場合は何らかの測定プローブ
によって被測定物の面形状に沿って移動台を移動させる
。ところが、測定プローブには接触型と非接触型がある
が、いずれも測定精度がレーザ測長機の精度に比べ一桁
程度落ちる。
そこで、測定プローブを介せずに直接レーザ光を被測定
物表面に照射し、この反射光から光ヘテロダイン法によ
るレーザ測長法で表面形状を測定しようとする装置とし
て、本出願人による特願昭６７−１８９７６１号に記載
された装置がある。
物表面に照射し、この反射光から光ヘテロダイン法によ
るレーザ測長法で表面形状を測定しようとする装置とし
て、本出願人による特願昭６７−１８９７６１号に記載
された装置がある。
この装置は、測定光を対物レンズで被測定物体面上に集
光し、対物レンズと被測定物体面との距離を一定に保つ
為のフォーカスサーボと、被測定面が傾いた場合でも入
射光と反射光がほぼ同一光路をとるように対物レンズ又
は入射光の光路を光軸に垂直な方向に動かせる傾き補正
サーボとを備えることによって、測定プローブを介せず
に直接レーザ光を被測定物表面に照射し、この反射光か
ら光ヘテロゲイン法によって表面形状が測定できるもの
である。
光し、対物レンズと被測定物体面との距離を一定に保つ
為のフォーカスサーボと、被測定面が傾いた場合でも入
射光と反射光がほぼ同一光路をとるように対物レンズ又
は入射光の光路を光軸に垂直な方向に動かせる傾き補正
サーボとを備えることによって、測定プローブを介せず
に直接レーザ光を被測定物表面に照射し、この反射光か
ら光ヘテロゲイン法によって表面形状が測定できるもの
である。
第６図にそのような従来装置の構成を示す。周波数Ｆ１
とＦ２で発振するＨｅ −Ｎｅゼーマン周波数安定化レ
ーザからの光は、ハーフミラ−２７によって２つに分け
られる。ＦｌとＦ２の差は数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚ程度で
あって、互いに垂直な直線偏光となっている。
とＦ２で発振するＨｅ −Ｎｅゼーマン周波数安定化レ
ーザからの光は、ハーフミラ−２７によって２つに分け
られる。ＦｌとＦ２の差は数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚ程度で
あって、互いに垂直な直線偏光となっている。
ハーフミラ−２７を透過した光は偏光プリズム１２によ
って周波数２１の測定光と周波数２２の参照光に分けら
れ、測定光は被測定物体面１上に対物レンズ２によって
集光される。参照光は被測定物体と一体に取９つけられ
たミラー１６上に照射される。被測定物体はＸ−Ｙ移動
台上に載せられており、Ｘ−Ｙ方向に動、かすと被測定
物体面の厚さ変化に応じて測定光の光路長が変化するた
数ドプラーシフトによって測定光の反射光の周波数はＦ
１＋Δとなる。
って周波数２１の測定光と周波数２２の参照光に分けら
れ、測定光は被測定物体面１上に対物レンズ２によって
集光される。参照光は被測定物体と一体に取９つけられ
たミラー１６上に照射される。被測定物体はＸ−Ｙ移動
台上に載せられており、Ｘ−Ｙ方向に動、かすと被測定
物体面の厚さ変化に応じて測定光の光路長が変化するた
数ドプラーシフトによって測定光の反射光の周波数はＦ
１＋Δとなる。
一方、参照光は面精度が１０ ｎｍ以内の高精度のミラ
ー１６から反射するが、Ｘ−Ｙ移動台の移動真直度の誤
差によって反射光の周波数はＦ２＋δとなる。（Ｆ＋＋
Δ）−（Ｆ２＋δ）は光検出器１８によってビート信号
として検出され、厚さ２の正確な測定値が得られる〇 一方、測定位置のＸ−Ｙ座標は、対物レンズに取りつけ
られたミラー２２と被測定物体に取り付けられたミラ、
−２１との位置の差をノ・−フミラー２７から反射した
Ｆｌと２２の光によって同様に測定する。
ー１６から反射するが、Ｘ−Ｙ移動台の移動真直度の誤
差によって反射光の周波数はＦ２＋δとなる。（Ｆ＋＋
Δ）−（Ｆ２＋δ）は光検出器１８によってビート信号
として検出され、厚さ２の正確な測定値が得られる〇 一方、測定位置のＸ−Ｙ座標は、対物レンズに取りつけ
られたミラー２２と被測定物体に取り付けられたミラ、
−２１との位置の差をノ・−フミラー２７から反射した
Ｆｌと２２の光によって同様に測定する。
発明が解決しようとする問題点
このような測定装置では、被測定面が傾いた場合でも入
射光と反射光がほぼ同一光路をとるように対物レンズ又
は入射光の光路を光軸に垂直な方向に動かしている。し
かしながら、対物レンズを動かした場合は測定点は対物
レンズの移動量だけ動くし、入射光の光路を動かすと一
般的には光路長が変わる。光路長が変わる時は光路長は
測定データそのものなので光路長の変化を測定精度と同
等以上の精度で測定しなければならず、相当難かしいこ
とである。
射光と反射光がほぼ同一光路をとるように対物レンズ又
は入射光の光路を光軸に垂直な方向に動かしている。し
かしながら、対物レンズを動かした場合は測定点は対物
レンズの移動量だけ動くし、入射光の光路を動かすと一
般的には光路長が変わる。光路長が変わる時は光路長は
測定データそのものなので光路長の変化を測定精度と同
等以上の精度で測定しなければならず、相当難かしいこ
とである。
一方、対物レンズの動きを高精度で測定することは可能
で、その方法は第２図のように対物レンズ側面に配置し
たミラーによってレーザ光で測定する。しかしこの方法
では、測定点の位置は高精度で測定はできるが、測定し
たい位置にオープンループで測定点を持ってめくことが
できない。なぜならば被測定面の傾きに応じて対物レン
ズが動き、対物レンズの光軸上にあるスポットがこれに
応じて動くため、目標の測定点と現実の測定点との差が
ゼロになるようなりローズドルーズのサーボをかけなけ
れば測定しだい位置に測定点を持ってゆくことができな
いからである。この点は測定機の性能向上と機能拡大を
はかる上での問題点となる。
で、その方法は第２図のように対物レンズ側面に配置し
たミラーによってレーザ光で測定する。しかしこの方法
では、測定点の位置は高精度で測定はできるが、測定し
たい位置にオープンループで測定点を持ってめくことが
できない。なぜならば被測定面の傾きに応じて対物レン
ズが動き、対物レンズの光軸上にあるスポットがこれに
応じて動くため、目標の測定点と現実の測定点との差が
ゼロになるようなりローズドルーズのサーボをかけなけ
れば測定しだい位置に測定点を持ってゆくことができな
いからである。この点は測定機の性能向上と機能拡大を
はかる上での問題点となる。
問題点を解決する為の手段
本発明は、上記の問題点を解決しようとするもので、対
物レンズで入射光を被測定面上に集光囮被測定面からの
反射光が入射光と同一経路を通るように反射光の一部を
第１の光検出器群例えば４分割光検出器で受け、この光
検出器から得られた誤差信号に応じて入射光の位置を対
物レンズの光軸に対して垂直な方向に動かすと共に、こ
の時に入射光及び反射光の光路長が変わらないような構
成としている。
物レンズで入射光を被測定面上に集光囮被測定面からの
反射光が入射光と同一経路を通るように反射光の一部を
第１の光検出器群例えば４分割光検出器で受け、この光
検出器から得られた誤差信号に応じて入射光の位置を対
物レンズの光軸に対して垂直な方向に動かすと共に、こ
の時に入射光及び反射光の光路長が変わらないような構
成としている。
この具体的な構成例としては、測定光が対物レンズに入
射する前にビームスプリッタを通過させ、集光レンズに
よってミラー上に集光させ、この反射光をビームスプリ
ッタで反射させる構成があり、集光レンズ４をＺ−Ｙ方
向に動かすことによって光路長を変えずに入射光の位置
を平行移動させることができる。
射する前にビームスプリッタを通過させ、集光レンズに
よってミラー上に集光させ、この反射光をビームスプリ
ッタで反射させる構成があり、集光レンズ４をＺ−Ｙ方
向に動かすことによって光路長を変えずに入射光の位置
を平行移動させることができる。
作用
上記手段によって、被測定面の傾きに応じて対物レンズ
で入射する略平行光である測定光を光軸に対し垂直な方
向に移動させることができ、その時は測定光の光路長が
変らないので測定誤差を発生ぜずに、又、測定光は常に
対物レンズの光軸に平行な光路で対物レンズに入射する
ので対物レンズによる集光位置も変化せず、従って測定
位置（Ｘ−Ｙ座標）の誤差も発生しない０ 実施例 第１図に本発明の第１の実施例の光学系を示す。
で入射する略平行光である測定光を光軸に対し垂直な方
向に移動させることができ、その時は測定光の光路長が
変らないので測定誤差を発生ぜずに、又、測定光は常に
対物レンズの光軸に平行な光路で対物レンズに入射する
ので対物レンズによる集光位置も変化せず、従って測定
位置（Ｘ−Ｙ座標）の誤差も発生しない０ 実施例 第１図に本発明の第１の実施例の光学系を示す。
周波数安定化Ｒｅ −Ｈｅゼーマンレーザ（図示せず）
から互いに直交偏光した周波数Ｆ１ と周波数Ｆ２のレ
ーザ光が放射される。これらのレーザ光はハーフミラ−
によって一部分離されて測定位置のＸ−Ｙ座標測定に使
用されるが、これらの点はここでは図示していない。
から互いに直交偏光した周波数Ｆ１ と周波数Ｆ２のレ
ーザ光が放射される。これらのレーザ光はハーフミラ−
によって一部分離されて測定位置のＸ−Ｙ座標測定に使
用されるが、これらの点はここでは図示していない。
ＦｌとＦ２の光は偏光プリズム１２によって分離される
。周波数１１とＦ２の光をそれぞれ測定光と参照光と呼
ぶ。測定光Ｆ１はファラデー素子９で偏波面が４６°回
転したのちＶ２板によって−４６゜回転し、偏光プリズ
ム３をＰ偏波となって全透過する。λ／４板７、集光レ
ンズ４を通過してミラー６上に集光し、反射した測定光
Ｆ１はλ／４板７によってＳ偏波となり、偏光プリズム
３を全反射し対物レンズ２に入射し、被測定物体１面上
に集光される。対物レンズ２はコイル１７によって常に
被測定面上に焦点位置が来るように２方向に駆動され、
フォーカスサーボがかけられる。フォーカスサーボの誤
差信号の検出法としては、特願昭５７−１８９７６１号
や特願昭５９−２２８１１４号に記載されている一般的
な方法が使えるが重複するので省略する。又、光線を一
本の直線として図解しているが、現実には直径２ｍｍ程
度の略平行光であって、対物レンズ２によって被測定面
上に直径２〜３μｍ程度のスポットとなって絞られる。
。周波数１１とＦ２の光をそれぞれ測定光と参照光と呼
ぶ。測定光Ｆ１はファラデー素子９で偏波面が４６°回
転したのちＶ２板によって−４６゜回転し、偏光プリズ
ム３をＰ偏波となって全透過する。λ／４板７、集光レ
ンズ４を通過してミラー６上に集光し、反射した測定光
Ｆ１はλ／４板７によってＳ偏波となり、偏光プリズム
３を全反射し対物レンズ２に入射し、被測定物体１面上
に集光される。対物レンズ２はコイル１７によって常に
被測定面上に焦点位置が来るように２方向に駆動され、
フォーカスサーボがかけられる。フォーカスサーボの誤
差信号の検出法としては、特願昭５７−１８９７６１号
や特願昭５９−２２８１１４号に記載されている一般的
な方法が使えるが重複するので省略する。又、光線を一
本の直線として図解しているが、現実には直径２ｍｍ程
度の略平行光であって、対物レンズ２によって被測定面
上に直径２〜３μｍ程度のスポットとなって絞られる。
なお、対物レンズの入射光束径は４．３ ｍｔｌｌであ
る。
る。
被測定面からの反射光は図のように入射光と全く同じ光
路を戻るが、λＡＡｓ２ファラデー素子９の作用でＳ偏
波となシ、特殊偏光プリズム１１で一部反射し、偏光プ
リズム１２を全反射し、光検出器１８に達する。ここで
、被測定面１の傾きに応じて反射光の光路がずれようと
するが、これを４分割光検出器１４が検知し、集光レン
ズ４をＹ−Ｚ方向に動かすことによって対物レンズへの
入射位置を変化させ、常に反射光が同一光路を戻るよう
に制御する。
路を戻るが、λＡＡｓ２ファラデー素子９の作用でＳ偏
波となシ、特殊偏光プリズム１１で一部反射し、偏光プ
リズム１２を全反射し、光検出器１８に達する。ここで
、被測定面１の傾きに応じて反射光の光路がずれようと
するが、これを４分割光検出器１４が検知し、集光レン
ズ４をＹ−Ｚ方向に動かすことによって対物レンズへの
入射位置を変化させ、常に反射光が同一光路を戻るよう
に制御する。
この時、測定光の光路長が変化せず、測定誤差が発生し
ないことを説明する。集光レンズ４と対物レンズ２が無
収差であると仮定する。そうすると、平行光がこれらの
レンズのどこに入射して（これらのレンズの光軸上に集
光し、光路長も変わらない。又、集光レンズ４は、Ｙ−
Ｚ方向に動かすと集光点もミラー５上をＹ−Ｚ方向に動
く。シかし、ミラー６の反射面がＹ−Ｚ平面にあって高
い平面度を持ったミラーであれば、光路差の変化はほと
んどない。従って、光路長の変化は集光レンズと対物レ
ンズの持つ波面収差量とミラー５の面精度の分だけであ
って、容易に４０１ｍ以下にすることができる。
ないことを説明する。集光レンズ４と対物レンズ２が無
収差であると仮定する。そうすると、平行光がこれらの
レンズのどこに入射して（これらのレンズの光軸上に集
光し、光路長も変わらない。又、集光レンズ４は、Ｙ−
Ｚ方向に動かすと集光点もミラー５上をＹ−Ｚ方向に動
く。シかし、ミラー６の反射面がＹ−Ｚ平面にあって高
い平面度を持ったミラーであれば、光路差の変化はほと
んどない。従って、光路長の変化は集光レンズと対物レ
ンズの持つ波面収差量とミラー５の面精度の分だけであ
って、容易に４０１ｍ以下にすることができる。
被測定物体１とミラー１６は固定され、その他の部分は
Ｘ−Ｙ移動台上に載置されており、さらに対物レンズ２
１はフォーカスコイル１７によって２方向に動く０特願
昭５．９−２２８１１４号に記述されているように、半
導体レーザによって）オーカスサーボの誤差信号を得る
場合は、図示していない半導体レーザによる誤差信号検
出光学系が対物レンズ２と一体となって２方向に動く。
Ｘ−Ｙ移動台上に載置されており、さらに対物レンズ２
１はフォーカスコイル１７によって２方向に動く０特願
昭５．９−２２８１１４号に記述されているように、半
導体レーザによって）オーカスサーボの誤差信号を得る
場合は、図示していない半導体レーザによる誤差信号検
出光学系が対物レンズ２と一体となって２方向に動く。
被測定物体面上を測定点が動いてゆくので、測定点の２
座標の変動速度に応じて反射光の周波数はドプラーシフ
トしてＦ１＋Δとなる。
座標の変動速度に応じて反射光の周波数はドプラーシフ
トしてＦ１＋Δとなる。
一方、参照光Ｆ２は、レンズ１３によってミラー１６上
に集光され、反射し、やはり光検出器１８上に達する。
に集光され、反射し、やはり光検出器１８上に達する。
上記の傾き補正手段によって被測定面の傾きにかかわら
ず常に反射してきた測定光と参照光は光検出器１８上で
重なシ、干渉し、ビート信号（Ｆ１＋Δ）−（Ｆ２＋δ
）を発生する。なお、光検出器１８には測定光と参照光
の偏光方向をそろえるための偏光板が入れられている。
ず常に反射してきた測定光と参照光は光検出器１８上で
重なシ、干渉し、ビート信号（Ｆ１＋Δ）−（Ｆ２＋δ
）を発生する。なお、光検出器１８には測定光と参照光
の偏光方向をそろえるための偏光板が入れられている。
ビート信号（Ｆ１＋Δ） −（Ｂ’ｚ＋δ）を演算処理
して２座標を検出できる。ここで、光学系全体をＸ −
Ｙ方向に移動させる前記のＸ−Ｙ移動台は、最も高精度
のものでも土１００ｎｌｌの真直度で動くのが限界であ
る。しかし、ミラー１６の平面度は±１０ ｎｍ程度で
ある。従って、Ｘ−Ｙ移動台の移動真直度±１００μｍ
の誤差分は、ドプラーシフトδとなって補正され、測定
精度には影響しない。
して２座標を検出できる。ここで、光学系全体をＸ −
Ｙ方向に移動させる前記のＸ−Ｙ移動台は、最も高精度
のものでも土１００ｎｌｌの真直度で動くのが限界であ
る。しかし、ミラー１６の平面度は±１０ ｎｍ程度で
ある。従って、Ｘ−Ｙ移動台の移動真直度±１００μｍ
の誤差分は、ドプラーシフトδとなって補正され、測定
精度には影響しない。
即ち、測定精度はミラー１６の平面度によってのみ限定
される。
される。
第２図は、本発明の第２実施例の光学系の要部説明図で
ある。第１実施例とほとんど同じであって、異なるのは
、入射光がＳ偏波で偏光プリズムによって最初に反射し
、ミラー６から反射した後偏光プリズムを透過するとい
う点である。
ある。第１実施例とほとんど同じであって、異なるのは
、入射光がＳ偏波で偏光プリズムによって最初に反射し
、ミラー６から反射した後偏光プリズムを透過するとい
う点である。
第３図は、本発明の第３実施例の光学系の要部説明図で
ある。測定光は偏光プリズム３を透過しミレー６で反射
した後、λμ板７の作用で偏光プリズム３１で反射され
、対物レンズ２に入射する。
ある。測定光は偏光プリズム３を透過しミレー６で反射
した後、λμ板７の作用で偏光プリズム３１で反射され
、対物レンズ２に入射する。
被測定物体面１６からの反射光はλ／４板７０作用で偏
光プリズム３を透過し、ミラー５で反射し、偏光プリズ
ム３で反射し、元の方向（−Ｘ方向）に戻る。この後は
、第１の実施例の場合と同様へ一部は４分割光検出器１
４上に達し、傾きを誤差信号を発生させ、これに応じて
偏光プリズム３を±Ｘ方向に駆動する。
光プリズム３を透過し、ミラー５で反射し、偏光プリズ
ム３で反射し、元の方向（−Ｘ方向）に戻る。この後は
、第１の実施例の場合と同様へ一部は４分割光検出器１
４上に達し、傾きを誤差信号を発生させ、これに応じて
偏光プリズム３を±Ｘ方向に駆動する。
この時、第３図から明らかなように、対物レンズ２に入
射する測定光の光路は±Ｘ方向に平行移動するが、入射
光と反射光の光路長は変化しない０但し、この第３実施
例の方式によって傾きが補正できるのは一方向（図では
±Ｘ方向）のみである。
射する測定光の光路は±Ｘ方向に平行移動するが、入射
光と反射光の光路長は変化しない０但し、この第３実施
例の方式によって傾きが補正できるのは一方向（図では
±Ｘ方向）のみである。
第２の実施例の場合と同様に、測定光を最初に偏光プリ
ズム３にＳ偏波で入射させ、２方向に反射させた後、ミ
ラー５で反射し、偏光プリズム３を透過して対物レンズ
２に達するようにすることも可能である。これが本発明
の第４の実施例である。
ズム３にＳ偏波で入射させ、２方向に反射させた後、ミ
ラー５で反射し、偏光プリズム３を透過して対物レンズ
２に達するようにすることも可能である。これが本発明
の第４の実施例である。
第４図は、本発明の第５の実施例の光学系の要部説明図
である。これは第１実施例と第３実施例の両方を混合し
た方式であって、偏光プリズム３は集光レンズ３４と一
体となって±Ｘ方向に動き、Ｘ方向の傾きを補正する。
である。これは第１実施例と第３実施例の両方を混合し
た方式であって、偏光プリズム３は集光レンズ３４と一
体となって±Ｘ方向に動き、Ｘ方向の傾きを補正する。
さらに、偏光プリズム、集光レンズ３４．３５を一体と
して±Ｙ方向に動かし、Ｙ方向の傾きをも補正する。こ
の方式においても、偏光プリズム３によって最初に反射
しても、透過しても良いことは、第１〜第４実施例と同
じである。
して±Ｙ方向に動かし、Ｙ方向の傾きをも補正する。こ
の方式においても、偏光プリズム３によって最初に反射
しても、透過しても良いことは、第１〜第４実施例と同
じである。
第５実施何の方式は、第１〜第２°実施例の方式と、２
次元（Ｘ−Ｙ方向）の傾きを補正するという観点では同
じ機能を持っているが、ファラデー素子を使う必要がな
いという利点がある。
次元（Ｘ−Ｙ方向）の傾きを補正するという観点では同
じ機能を持っているが、ファラデー素子を使う必要がな
いという利点がある。
発明の効果
このように、本発明によれば、光ヘテロダイン法による
レーザ測長法を利用した超高精度の非接触３次元測定機
において、対物レンズによって被測定面に集光した測定
光の反射光が被測定面の傾きに応じて異なる方向に反射
するのを防止するために対物レンズに入射する測定光の
光路を平行移動させるようにしたので、この光路の平行
移動によっても測定光の光路長も測定位置も変化せず、
従って測定誤差を発生しないということが可能となシ、
測定装置の測定精度向上に著しい効果をもたらすもので
ある。
レーザ測長法を利用した超高精度の非接触３次元測定機
において、対物レンズによって被測定面に集光した測定
光の反射光が被測定面の傾きに応じて異なる方向に反射
するのを防止するために対物レンズに入射する測定光の
光路を平行移動させるようにしたので、この光路の平行
移動によっても測定光の光路長も測定位置も変化せず、
従って測定誤差を発生しないということが可能となシ、
測定装置の測定精度向上に著しい効果をもたらすもので
ある。
第１図は本発明の第１の実施例の光学測定装宣の光学系
の原理図、第２図〜第４図は本発明の他の実施例の光学
測定装置の光学系の原理図、第５図は従来例の光学測定
装置の光学系の原理図である０ １・・・・・・被測定物、２・・・・・・対物レンズ、
３．１２゜２３・・・・・・偏光プリズム、４． ３４
９ ３５・・・・・・集光レンズ、５＊ １６＊
Ｉ Ｓｔ ２１，２２・・・・・・ミラー、６．２８
・・・・・・集光レンズ駆動装置、７・・・・・・λ／
４板、８・・・・・・λ／２板、９・・・・・・ファラ
デー素子、１ｏ・・・・・・磁石、１１・・・・・・特
殊偏光プリズム、１３・・・・・・レンズ、１４・・・
・・・４分割光検出器、１７・・・・・・フォーカスコ
イル、１８・・・・・・光検出器、１９・・・・・・２
座標検出装置、２０・・・・・・対物レンズ駆動装置（
Ｘ−Ｙ−Ｚ方向）、２４・・・・・・コーナキューブ、
２５・・・・・・光検出器、２６・・・・・・Ｘ座標検
出装置、２７・・・・・・ハーフミラ−１２９・・・・
・・プリズム駆動装置、３ｏ・・・・・・Ｘ方向駆動装
置、３１・・・・・・Ｙ方向駆動装置、３２・・・・・
・Ｘ方向移動部枠、３３・・・・・・Ｙ方向移動部枠。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
−−被、；則定」勿 ９−−−７アラデー
禾ケＺ−ｍ一対物レンズ π−−−蚕に石δ−
一−’４ Ｌ １ｑ−−−ｚ座娠杖血裟工第１
図 ２０−ｍ一対物しン７．″駐實＋ＩＬＬ（Ｘ−Ｙ−Ｚ方
朗ン ２７、２２−ｍ−ミラー ２３−−一傭先プリズム ２４−一一コーナキューフ゛ ２５−一一九験１「シ 第２図 ２６−ｘ度徹杖土焚１ｚ７−
−−ハー７ミラー 第３図 〃−−−粟克しンズ駈動屹工 （Ｘ−Ｙ、ｉ向〕 Ｚ−ｍ−へ置数 第 ４ 図 Ｚｑ
−−−プリス゛ムｊｌＬ動」（Ｌ３０−０ｆ５Ｉ−’ｉ
ｆ、ｔｆｌＬＸ 、３ｌ−−−Ｙ才甫ＪＩＬ動堤１ ．３ｌ−−−ｘ方勾枠動ｔｐ＊
の原理図、第２図〜第４図は本発明の他の実施例の光学
測定装置の光学系の原理図、第５図は従来例の光学測定
装置の光学系の原理図である０ １・・・・・・被測定物、２・・・・・・対物レンズ、
３．１２゜２３・・・・・・偏光プリズム、４． ３４
９ ３５・・・・・・集光レンズ、５＊ １６＊
Ｉ Ｓｔ ２１，２２・・・・・・ミラー、６．２８
・・・・・・集光レンズ駆動装置、７・・・・・・λ／
４板、８・・・・・・λ／２板、９・・・・・・ファラ
デー素子、１ｏ・・・・・・磁石、１１・・・・・・特
殊偏光プリズム、１３・・・・・・レンズ、１４・・・
・・・４分割光検出器、１７・・・・・・フォーカスコ
イル、１８・・・・・・光検出器、１９・・・・・・２
座標検出装置、２０・・・・・・対物レンズ駆動装置（
Ｘ−Ｙ−Ｚ方向）、２４・・・・・・コーナキューブ、
２５・・・・・・光検出器、２６・・・・・・Ｘ座標検
出装置、２７・・・・・・ハーフミラ−１２９・・・・
・・プリズム駆動装置、３ｏ・・・・・・Ｘ方向駆動装
置、３１・・・・・・Ｙ方向駆動装置、３２・・・・・
・Ｘ方向移動部枠、３３・・・・・・Ｙ方向移動部枠。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
−−被、；則定」勿 ９−−−７アラデー
禾ケＺ−ｍ一対物レンズ π−−−蚕に石δ−
一−’４ Ｌ １ｑ−−−ｚ座娠杖血裟工第１
図 ２０−ｍ一対物しン７．″駐實＋ＩＬＬ（Ｘ−Ｙ−Ｚ方
朗ン ２７、２２−ｍ−ミラー ２３−−一傭先プリズム ２４−一一コーナキューフ゛ ２５−一一九験１「シ 第２図 ２６−ｘ度徹杖土焚１ｚ７−
−−ハー７ミラー 第３図 〃−−−粟克しンズ駈動屹工 （Ｘ−Ｙ、ｉ向〕 Ｚ−ｍ−へ置数 第 ４ 図 Ｚｑ
−−−プリス゛ムｊｌＬ動」（Ｌ３０−０ｆ５Ｉ−’ｉ
ｆ、ｔｆｌＬＸ 、３ｌ−−−Ｙ才甫ＪＩＬ動堤１ ．３ｌ−−−ｘ方勾枠動ｔｐ＊
Claims (7)
- （１）光放射手段と、この光放射手段から放射された略
平行光の放射光を被測定物体面上に集光する対物レンズ
と、前記被測定物体面からの反射光を受光して前記被測
定物体面の傾きによって生ずる前記反射光の位置のずれ
を検出する第１の光検出器群と、この第１の光検出器群
の出力から得られる誤差信号に応じて前記放射光の光路
長を変化させずに、前記対物レンズの光軸に対して垂直
な方向に前記放射光の光路を移動させ、前記被測定物体
面からの反射光の光路を前記被測定物体面の傾きにかか
わらず一定にして前記反射光の位置ずれをなくする傾き
補正手段とを備えたことを特徴とする光学測定装置。 - （２）傾き補正手段は、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系において
Ｘ方向に進む放射光を透過させるビームスプリッタと、
この透過光を集光する集光レンズと、この集光レンズに
よる集光位置に置かれ前記透過光を−Ｘ方向に反射させ
るミラーと、この−Ｘ方向に進む反射光が再び前記ビー
ムスプリッタによって−Ｚ方向に反射されて入射するよ
うに置かれＺ方向に光軸を持つ対物レンズと、前記集光
レンズを前記誤差信号に応じてＹ−Ｚ方向に移動させる
駆動手段とによって構成された特許請求の範囲第１項記
載の光学測定装置。 - （３）傾き補正手段は、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系において
Ｘ方向に進む放射光をＺ方向に反射させるビームスプリ
ッタと、この反射光を集光する集光レンズと、この集光
レンズによる集光位置に置かれ前記反射光を−Ｚ方向に
反射させるミラーと、この−Ｚ方向に進む反射光が再び
前記ビームスプリッタを透過した後に入射するように置
かれＺ方向に光軸を持つ対物レンズと、前記集光レンズ
を前記誤差信号に応じてＸ−Ｙ方向に移動させる駆動手
段とによって構成された特許請求の範囲第１項記載の光
学測定装置。 - （４）傾き補正手段は、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系において
ビームスプリッタによりＸ方向に進む放射光を透過させ
、この透過光を第１のミラーにより−Ｘ方向に反射させ
、この−Ｘ方向に進む反射光を前記ビームスプリッタで
−Ｚ方向に反射させた後に対物レンズを通過させて被測
定物体面上に集光し、この被測定物体面によりＺ方向に
反射し再びこの対物レンズを通過させ、前記ビームスプ
リッタを透過した反射光を第２のミラーで−Ｘ方向に反
射させ、前記ビームスプリッタを前記誤差信号に応じて
±Ｘ方向に移動させるようにした特許請求の範囲第１項
記載の光学測定装置。 - （５）傾き補正手段は、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系において
Ｘ方向に進む放射光をビームスプリッタによりＺ方向に
反射させ、この反射光を第１のミラーにより−Ｚ方向に
反射させ、この−Ｚ方向に進む反射光を前記ビームスプ
リッタを透過させて前記対物レンズを通過させ前記被測
定物体面上に集光させ、この被測定物体面によりＺ方向
に反射し再びこの対物レンズを通過し、前記ビームスプ
リッタによってＸ方向に反射された反射光を第２のミラ
ーにより−Ｘ方向に反射させ、前記ビームスプリッタを
前記誤差信号に応じて±Ｘ方向に移動させるように構成
された特許請求の範囲第１項記載の光学測定装置。 - （６）傾き補正手段は、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系において
ビームスプリッタによりＸ方向に進む放射光を透過させ
、この透過光を第１の集光レンズで集光し、第１の集光
レンズによる集光位置に置かれた第１のミラーにより前
記透過光を−Ｘ方向に反射させ、この−Ｘ方向に進む反
射光を前記ビームスプリッタによって−Ｚ方向に反射し
た後、前記対物レンズに通過させて前記被測定物体面上
に集光させ、この被測定物体面によりＺ方向に反射し再
び前記対物レンズを通過し前記ビームスプリッタを透過
した反射光を第２の集光レンズで集光し、この第２の集
光レンズによる集光位置に置かれた第２のミラーで前記
Ｘ方向に進む反射光を−Ｘ方向に反射させ、前記ビーム
スプリッタと前記第一の集光レンズを第１の移動手段で
±Ｘ方向に移動させ、前記ビームスプリッタと前記第１
の集光レンズと前記第２の集光レンズを第２の移動手段
によって±Ｙ方向に移動させるように構成された特許請
求の範囲第１項記載の光学測定装置。 - （７）傾き補正手段は、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系において
、Ｘ方向に進む放射光をビームスプリッタによりＺ方向
に反射させ、この反射光を第１の集光レンズにより集光
し、この第１の集光レンズによる集光位置に置かれた第
１のミラーにより前記反射光を−Ｚ方向に反射させ、こ
の−Ｚ方向に進む反射光を前記ビームスプリッタを透過
させて前記対物レンズによって前記被測定物体面上に集
光させ、この被測定物体面によりＺ方向に反射し、再び
前記対物レンズを通過して前記ビームスプリッタによっ
てＸ方向に反射した反射光を第２の集光レンズにより集
光し、この第２の集光レンズによる集光位置に置かれた
第２のミラーにより前記Ｘ方向に進む反射光を−Ｘ方向
に反射させ、前記ビームスプリッタと前記第１の集光レ
ンズを第１の移動手段により±Ｘ方向に移動させ、前記
ビームスプリッタと前記第１の集光レンズと前記第２の
集光レンズとを第２の移動手段により±Ｙ方向に移動さ
せるように構成された特許請求の範囲第１項記載の光学
測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148715A JPS629211A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 光学測定装置 |
| US06/881,283 US4776699A (en) | 1985-07-05 | 1986-07-02 | Optical measuring device |
| EP86109145A EP0208276B1 (en) | 1985-07-05 | 1986-07-04 | Optical measuring device |
| DE8686109145T DE3677649D1 (de) | 1985-07-05 | 1986-07-04 | Optische messanordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148715A JPS629211A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 光学測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS629211A true JPS629211A (ja) | 1987-01-17 |
| JPH0455243B2 JPH0455243B2 (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=15458972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60148715A Granted JPS629211A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 光学測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4776699A (ja) |
| EP (1) | EP0208276B1 (ja) |
| JP (1) | JPS629211A (ja) |
| DE (1) | DE3677649D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03255907A (ja) * | 1990-03-07 | 1991-11-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状測定装置及び形状測定方法 |
| US5283630A (en) * | 1991-02-04 | 1994-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Error correcting method for measuring object surface using three-dimension measuring apparatus |
Families Citing this family (15)
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| US5133602A (en) * | 1991-04-08 | 1992-07-28 | International Business Machines Corporation | Particle path determination system |
| JPH05133712A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Nikon Corp | 表面位置測定装置 |
| GB2301967B (en) * | 1992-04-10 | 1997-08-13 | Gec Marconi Avionics Holdings | An optical remote object sensing apparatus |
| US5315604A (en) * | 1993-01-28 | 1994-05-24 | International Business Machines Corporation | Optical structure for adjusting the peak power of a laser beam |
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Citations (1)
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1985
- 1985-07-05 JP JP60148715A patent/JPS629211A/ja active Granted
-
1986
- 1986-07-02 US US06/881,283 patent/US4776699A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-07-04 EP EP86109145A patent/EP0208276B1/en not_active Expired
- 1986-07-04 DE DE8686109145T patent/DE3677649D1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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|---|---|
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| EP0208276B1 (en) | 1991-02-27 |
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