JPS6350710A - 光測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、所定のビームを被検査物に照射して、この被
検査物表面の凹凸を測定する光測定装置に関するもので
ある。

「従来の技術」 従来、所定の被検査物の表面の凹凸を測定する手段とし
ては、接触型のものと非接触型のものとがあり、前者に
ついては測定精度の点、応答性の点等に於いて種々の不
満の残るものであったため。

光の反射を利用した後者の非接触型の測定器が広く採用
されるようになっている。

即ちこの非接触型の測定器は、レーザー・ダイオード等
の所定のビームを斜めから被検査物に照射し、この被検
査物の表面を反射した上記ビームを例えばシリコン・フ
ォト・ダイオードを応用した受光体たるセンサーで受け
る構成であり、被検査物の表面の凹凸によってビームの
反射角度が異なり、光路長が異なることになるため、セ
ンサーへの照射位置がずれることになり、このずれから
演算して被検査物表面の凹凸状況及びその数値を読み取
るのである。

この場合の演算は、例えば第３図に示すように、受光体
２の一部として接続されたアナログ割算器４を用いて行
っている。即ち、反射及び散乱ビームがスポット状に照
射する位置を、受光体２全体に於いて占める何れの位置
であるか判断して、被検査物表面の凹凸状況を測定し、
その数値を読み取ろうとするものである。

つまり、受光体２にあって、反射及び散乱ビームがスポ
ット状に入射した部分には、光エネルギーに比例した電
荷が発生し、この電荷は光電流として抵抗層を通過して
両端の電極より出力され、光電流は電極までの距離（抵
抗値）に逆比例して分割され、取り出されるのである。

即ち、夫々の電極からの信号量をＡ、Ｂとすると、受光
体２に接続された加算器５の信号はＡ十Ｂ、また、受光
体２に接続された減算器６の信号はＡ−Ｂとなり、アナ
ログ割算器４を通過して出力される距離信号Ｓは、Ａ−
Ｂとなり、これが入Ａ＋Ｂ 射スポット位置を示すことになる。

「発明が解決しようとする問題点」 処で、上記演算は光エネルギーを応用するものであるか
ら、反射及び散乱ビームには成る程度の光量を必要とす
る。

処が、受光体２に接続されて距離を演算するために使用
される従来のアナログ割算器４は、条件が一定でないと
充分な機能を果さず１例えば光量が極端に少なくなると
精度が落ちるといった問題点があった。即ち、受光体２
の同一位置に反射及び散乱ビームがスポット状に入射し
たとしても、その入射光量の多寡によって誤差が生じて
しまい。

再現性が極めて悪くなる欠点があったのである。

また、入射光の一部は受光体２から反射して迷光となり
、一般には誤差の原因ともなる。

この入射光量の多寡は、発光体１の発射光量が均一であ
ったとしても、例えば、被検査物の物性に伴う反射量や
散乱係数が異なれば発生するじ、或いは、測定時に凹凸
による光路長の変動によっても生じ得るものである。

本発明は、上述した従来の欠点、不都合を解消し、要望
に応えるべ〈発明された光測定器であって、受光体が受
ける入射光量の多寡を直ちに把握し、その多寡を電気信
号に変換して発光体の発光量を制御し、もって常に一定
の基準光量を受光体に反射させることができるようにし
て、正確な測定が達成できるようにすることを目的とす
る。

ｒ問題点を解決するための手段及び作用」以下本発明の
構成を、本発明の実施例を示す図面に従って説明する。

本発明は、所定のビームを被検査物Ａに照射して、この
被検査物Ａの表面の凹凸を測定する光測定装置であって
、発光体１と受光体２とオペレーショナル・アンプ３と
から構成される。

発光体１は、前記した被検査物Ａの表面に測定光Ｂ工を
照射するものであり、受光体２は、被検査物Ａからの測
定光Ｂ１を反射光及び散乱光Ｂ２として受光して、この
反射光及び散乱光Ｂ２の入射位置に応じて両端の電極か
ら光電流を発生させるものであり、更にオペレーショナ
ル・アンプ３は、この受光体２が受けた反射光及び散乱
光Ｂ２の受光量に対応した電気信号をこの受光体２から
受けて、増幅信号を発光体１に送ることにより、この発
光体１の発光量を制御するものである。

即ち、発光体１と受光体２とオペレーショナル・アンプ
３とは相互にこの順に閉ループ関係にあって、受光体２
の受光量が、数値としてオペレーショナル・アンプ３を
介して発光体１にフィードバックするように構成されて
いるのである。

従って、例えば受光体２に照射された反射光及び散乱光
８□の光量が少ないと、それに対応した電気信号がオペ
レーショナル・アンプ３に送られ、増幅信号を発光体１
に送ることにより、この発光体１の発光量を多くするこ
とができる。

オペレーショナル・アンプ３による発光体１の発光量の
増幅制御は、受光体２に照射される反射光及び散乱光Ｂ
２の光量が常に所定の一定量となるようにするものであ
り、被検査物Ａの物性に基づく反射率、或いはその表面
の凹凸状況等に応じて受光体２から送られた電気信号を
判読し、その数値に対応して発光体１の発光量を制御す
る。

この制御は高速で行われ、極めて応答の早いものである
ので、円滑な測定が確実且つ正確に達成される。

「実施例」 発光体１は、レーザー・ダイオード等が使用され、また
受光体２としては、一般にポジション・センシティブ・
ディテクターと称されるシリコン・フォト・ダイオード
が使用され、指向性が高く、ビーム直径ができる限り小
さい非可視光によって、精度の高い測定が行なわれる。

第２図の実施例にあって、受光体２には加算器５と減算
器６とが接続されており、更に加算器５にはオペレーシ
ョナル・アンプ３を介して発光体１に接続されることに
なる。

従って、受光体２の夫々の電極からの信号量をＡ、Ｂと
した場合、加算器５の信号はＡ＋Ｂとして受光体２に入
る全光量を示してオペレーショナル・アンプ３に送られ
、また、減算器６の信号はＡ−Ｂとして受光体２の両端
の電極からの電気信号の差を示すものであって、距離信
号Ｓとなる。

つまり、発光体１と受光体２と加算器５とオペレーショ
ナル・アンプ３とで先の閉ループを構成し、受光体２の
受光量がフィードバックする。

そして、この場合の加算器５からの信号はＡ＋−Ｂ Ｂで一定であるので、Ａ＋Ｂをアナログ割算器４を使用
して計算する必要がなく、減算器６の信号が正確に受光
体２の入射スポットを示し、そ汎故に従来の如き誤差が
生ずる虞れはないのである。

即ち、受光体２の一部として接続されている減算器６が
、受光体２に入射するスポットの位置を精度良く検出す
る。

「効果」 以上説明したように５本発明の光測定器によれば、受光
体に測定光の反射及び散乱ビームがスポット状に入射し
た場合、その入射光量の多寡によって発光体の出射光量
の制御が迅速且つ正確に達成でき、受光光量条件を常に
一定にさせることができるので、高精度な再現性機能を
果させることができ、被検査物の物性に伴う反射量の相
違、或いは測定時の被検査物の凹凸による光路長の変動
等によって左右されることなく、保証された精度を維持
しながら所期の測定を正確に行うことが可能となり構成
が簡単であって、廉価に製作できる等、多くの優れた作
用効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

＠１図は、本発明の構成を示す光路図である。 第２図は、本発明の回路図である。 第３図は、従来例の回路図である。 出願人　株式会社　コブティック 日本オプテル株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定のビームを被検査物に照射して、該被検査物表面の
   凹凸を測定する光測定装置であって、前記被検査物の表
   面に測定光を照射する発光体と、前記被検査物からの測
   定光を反射光及び散乱光として受光して、該反射光及び
   散乱光を電気信号に変換する受光体と、該受光体が受け
   た前記反射光及び散乱光の受光量に対応した電気信号を
   前記受光体から受け、増幅信号を前記発光体に送って該
   発光体の発光量を制御するオペレーショナル・アンプと
   から成る光測定装置。