TW201337239A - 共焦點測量裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明係提供一種共焦點測量裝置，該共焦點測量裝置係可緩和階數相異之繞射光的反射光所造成之對測量的影響。[解決手段]根據本發明之共焦點測量裝置係利用共焦點光學系統來測量測量對象物之位移的共焦點測量裝置。共焦點測量裝置係包括：射出複數種波長之光的光源；繞射透鏡1，係使從光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差；及測量部，係在以繞射透鏡1產生色像差的光中，對各波長測量在測量對象物200對焦之光的強度。進而，共焦點測量裝置係使從光源往繞射透鏡1的主光線相對繞射透鏡1的光軸偏移。

Description

共焦點測量裝置
本發明係有關於一種共焦點測量裝置，係以非接觸測量測量對象物之位移的共焦點測量裝置，並利用共焦點光學系統來測量測量對象物之位移。
在專利文獻1揭示一種共焦點測量裝置，該共焦點測量裝置係在以非接觸測量測量對象物之位移的共焦點測量裝置中，利用共焦點光學系統來測量測量對象物之位移。專利文獻1所揭示之共焦點測量裝置係包括：射出複數種波長之光的光源(例如白色光源)；及繞射透鏡，係使從該光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差。專利文獻1所揭示之共焦點測量裝置係因為因應於測量對象物的位移而對焦之光的波長相異，所以藉由測量通過針孔之光的波長，而可測量測量對象物的位移。
在此，原理上，在繞射透鏡，除一階繞射光以外，二階繞射光等之高階繞射光存在。因此，使用繞射透鏡的共焦點測量裝置，需要在預先決定測量所利用的階數後進行光學設計。例如在將測量所利用的階數決定成一階後進行光學設計的情況，共焦點測量裝置係 藉由將測量對象物配置於一階繞射光所聚光之位置，而可測量測量對象物的位移。
可是，共焦點測量裝置係即使是在決定測量所利用的階數為一階而設計的情況，亦可能測量到高階繞射光的信號(錯誤信號)。尤其，在測量對象物具有鏡面的情況，共焦點測量裝置就測量到更多被測量對象物的鏡面所反射之高階繞射光的信號。因此，共焦點測量裝置因高階繞射光所造成之對測量的影響變大。例如，在將測量對象物配置於二階繞射光所聚光之位置的情況，共焦點測量裝置係有利用二階繞射光之信號(錯誤信號)而錯誤地測量到測量對象物之位移的情況。又，共焦點測量裝置係有測量到例如在一階繞射光中被測量對象物作為二階繞射光所反射的光、或在二階繞射光中被測量對象物作為一階繞射光所反射的光(以下亦稱為階數相異之繞射光的反射光)所造成的信號(錯誤信號)，而錯誤地測量到測量對象物之位移的情況。
尤其在設計階數，在一階之繞射效率與二階之繞射效率，效率大為相異。因此，在共焦點測量裝置，在一階繞射光中被被測量對象物作為二階繞射光所反射的光(階數相異之繞射光的反射光)所造成之錯誤信號的強度易比二階繞射光所造成之錯誤信號更大，而錯誤地測量的可能性更高。
因此，在專利文獻2及專利文獻3，揭示一種可緩和因高階繞射光所造成之對測量的影響的繞射透鏡。在專利文獻2及專利文獻3所揭示之繞射透鏡係 將具有形成鋸齒狀之面的複數個繞射元件重疊而多層化的繞射透鏡。
[先行技術文獻]
[專利文獻1]美國專利第5785651號專利說明書
[專利文獻2]特開2004-126394號公報
[專利文獻3]特開2011-170028號公報
在專利文獻2及專利文獻3所揭示之繞射透鏡係與單層的繞射透鏡相比，具有製程複雜且製造費用變貴的問題。又，在共焦點測量裝置使用多層化之繞射透鏡的情況，為了可在該共焦點測量裝置的光學系統利用，因為需要設計形成鋸齒狀之面的複數個繞射元件，並將該繞射元件重疊，所以具有設計、開發費用都變貴的問題。
本發明係鑑於上述之情況而開發者，尤其目的在於提供一種可緩和錯誤地測量的可能性高之階數相異之繞射光的反射光所造成之對測量的影響的共焦點測量裝置。
根據本發明之共焦點測量裝置，係利用共焦點光學系統來測測量量對象物之位移的共焦點測量裝置，其包括：射出複數種波長之光的光源；繞射透鏡1，係使從光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差；及測 量部，係在以繞射透鏡產生色像差的光中，對各波長測量在測量對象物對焦之光的強度；使從光源往繞射透鏡的主光線相對繞射透鏡的光軸偏移。
又，在本發明之共焦點測量裝置，更包括物鏡，該物鏡係配置於繞射透鏡之測量對象物側，並將藉繞射透鏡產生色像差的光聚光於測量對象物較佳。
又，在本發明之共焦點測量裝置，更包括在從繞射透鏡至光源及測量部之光路所使用的光纖；藉由使光纖的端部相對繞射透鏡的光軸偏移，而使從該光源往繞射透鏡的主光線相對該繞射透鏡的光軸偏移較佳。
根據本發明之別的共焦點測量裝置，係利用共焦點光學系統來測測量量對象物之位移的共焦點測量裝置，其包括：射出複數種波長之光的光源；繞射透鏡，係使從光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差；光學元件，係配置於從光源至繞射透鏡之間以及繞射透鏡之測量對象物側中之至少一方；及測量部，係在以繞射透鏡產生色像差的光中，對各波長測量在測量對象物對焦之光的強度；使從光源往繞射透鏡的主光線與繞射透鏡的光軸一致；使光學元件的光軸相對繞射透鏡的光軸偏移。
又，在本發明之別的共焦點測量裝置，更包括在從繞射透鏡至光源及測量部之光路所使用的光纖；使光纖的端部相對光學元件的光軸偏移較佳。
根據本發明之另外的共焦點測量裝置，係利用共焦點光學系統來測測量量對象物之位移的共焦點測量裝置，其包括：射出複數種波長之光的光源；繞射透鏡，係使從光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差；測量部，係在以繞射透鏡產生色像差的光中，對各波長測量在測量對象物對焦之光的強度；及收容繞射透鏡之測量頭部；使繞射透鏡的光軸相對測量頭部的長軸、或相對測量對象物射出光之測量頭部的射出面傾斜。
又，在本發明之另外的共焦點測量裝置，更包括物鏡，該物鏡係配置於繞射透鏡之測量對象物側，並將藉繞射透鏡產生色像差的光聚光於測量對象物。
若依據上述的構成，根據本發明之共焦點測量裝置係使測量所利用之階數的繞射光所聚光之光軸與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置錯開，而難接收到階數相異之繞射光的反射光，可緩和階數相異之繞射光的反射光所造成之對測量的影響。
1‧‧‧繞射透鏡
10、10c、10d、10e‧‧‧頭部
10a‧‧‧插座
11、22a、22b、22c‧‧‧光纖
11a‧‧‧連接器
2‧‧‧物鏡
20‧‧‧控制器部
22‧‧‧分支光纖
23‧‧‧分光鏡
23a‧‧‧凹面鏡
23b‧‧‧繞射光柵
23c‧‧‧聚光鏡
24‧‧‧攝像元件
25‧‧‧控制電路部
30‧‧‧監視器部
100‧‧‧共焦點測量裝置
200‧‧‧測量對象物
第1圖係表示本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置之構成的模式圖。
第2圖係表示在本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置所採用之頭部的共焦點光學系統之構成的模式圖。
第3圖係表示安裝於本發明之第1實施形態之頭部的端面之插座之位置的模式圖。
第4圖係用以說明在本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置所採用之頭部的繞射光之狀況的模式圖。
第5圖係用以說明使光纖之光軸與繞射透鏡的光軸一致，並使光纖之端部與繞射透鏡的光軸一致之頭部的繞射光之狀況的模式圖。
第6圖係表示在本發明之第2實施形態的共焦點測量裝置所採用之頭部的共焦點光學系統之構成的模式圖。
第7圖係表示在本發明之第3實施形態的共焦點測量裝置所採用之頭部的共焦點光學系統之構成的模式圖。
以下，一面參照圖面，一面詳細說明本發明之實施形態。
(第1實施形態)
第1圖係表示本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置之構成的模式圖。第1圖所示之共焦點測量裝置100係用頭部10之共焦點光學系統來測測量量對象物200之位移的測量裝置。在以共焦點測量裝置100測量之測量對象物200，例如有液晶顯示面板的單元間隙等。
共焦點測量裝置100包括：頭部10，係具有共焦點的光學系統；控制器部20，係經由光纖11以光學式連接；及監視器部30，係顯示從控制器部20所輸出之信號。
頭部10包括：繞射透鏡1；及物鏡2，係配置於繞射透鏡1之測量對象物200側。繞射透鏡1的焦距係比從繞射透鏡至物鏡之距離與物鏡之焦距的差大。
在此，繞射透鏡1係使從光源(例如白色光源)所射出之光沿著光軸方向產生色像差的光學元件。繞射透鏡1係將例如相息圖形狀或二進制之形狀(步級形狀、階梯形狀)等微細的起伏形狀週期性地形成於透鏡的表面，或形成週期性地變更光的透過率之振幅型的區板。此外，繞射透鏡1的構成係未限定為上述之記載的構成。
物鏡2係將以繞射透鏡1產生色像差之光聚光於測量對象物200的光學元件。此外，共焦點測量裝置100係在以下說明在射出複數種波長之光的光源使用白色光源的情況。
從白色光源所射出之光係經由光纖11被引導至頭部10。將光纖11與頭部10連接成從白色光源往繞射透鏡1的主光線偏離繞射透鏡1的光軸，此外，關於包含與光纖11的連接之頭部10的細部構成將後述。在此，從白色光源往繞射透鏡1的主光線係通過射出光的光源與繞射透鏡的開口部之中心的光線，以下將通過光纖11之開口部的中心與繞射透鏡之開口部的中心之光線稱為來自光纖11的主光線。又，在此，繞射透鏡之開口部係意指在繞射透鏡中來自光纖11之射出光所透過的範圍。
光纖11係從頭部10至控制器部20的光路，而且亦作用為針孔。即，在以物鏡2所聚光之光中，在測量對象物200所對焦的光就在光纖11的開口部對焦。因此，光纖11係作用為遮住在測量對象物200未對焦之波長的光，並使在測量對象物200所對焦之光通過的針孔。藉由在從頭部10至控制器部20的光路使用光纖11，而不需要針孔。
亦可共焦點測量裝置100係在從頭部10至控制器部20的光路不使用光纖11的構成，但是藉由在該光路使用光纖11，可使頭部10相對控制器部彈性地移動。又，共焦點測量裝置100係在從頭部10至控制器部20的光路不使用光纖11之構成的情況，需要具備針孔，但是在使用光纖11之構成的情況，共焦點測量裝置100不必具備針孔。
控制器部20包括：白色光源的白色LED(Light Emitting Diode)21、分支光纖22、分光鏡23、攝像元件24及控制電路部25。作為白色光源，使用白色LED21，但是只要是可射出白色光的光源，亦可是其他的光源。
分支光纖22係在與光纖11連接之側具有一條光纖22a，並在相反側具有二條的光纖22b、22c。此外，光纖22b係與白色LED21連接，光纖22c係與分光鏡23連接。因此，分支光纖22可將從白色LED21所射出之光引導至光纖11，同時將從頭部10經由光纖11所回來的光引導至分光鏡23。
分光鏡23具有：凹面鏡23a，係反射從頭部10所回來的光；繞射光柵23b，係以凹面鏡23a所反射之光射入；及聚光鏡23c，係將從繞射光柵23b所射出之光聚光。分光鏡23係只要可將從頭部10所回來的光分成各波長，亦可是Czerny-Turner型式、Littrow型式等之任一種的構成。
攝像元件24係測量從分光鏡23所射出之光之強度的線CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)或CCD(Charge Coupled Device)。在此，在共焦點測量裝置100，以分光鏡23及攝像元件24構成對各波長測量從頭部10所回來之光之強度的測量部。此外，測量部係只要可對各波長測量從頭部10所回來之光的強度，亦可利用CCD等之攝像元件24的單體構成。
控制電路部25係控制白色LED21或攝像元件24等之動作的電路。又，雖未圖示，在控制電路部25，具有輸入用以對白色LED21或攝像元件24等調整動作之信號的輸入介面、輸出攝像元件24之信號的輸出介面。
監視器部30係顯示攝像元件24所輸出之信號。例如，監視器部30係描繪從頭部10所回來之光的光譜波形，並顯示測量對象物的位移是123.45μm。
因為共焦點測量裝置100係將繞射透鏡1用於頭部10，所以即使在是將測量所利用之階數決定為一階來設計的情況，亦可能測量到測量所利用的階數以 外之(高階)繞射光的錯誤信號。尤其，在測量對象物200具有鏡面的情況，共焦點測量裝置100會因測量所利用之階數以外的(高階)繞射光所造成對測量的影響變大。因此，在共焦點測量裝置100，藉由變更頭部10之共焦點光學系統的構成，緩和測量所利用之階數以外的繞射光對測量的影響。
第2圖係表示在本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置100所採用之頭部10的共焦點光學系統之構成的模式圖。第2圖所示之頭部10之共焦點光學系統的構成係將物鏡2配置於繞射透鏡1之測量對象物200側的構成。即，頭部10係以繞射透鏡1使從光纖11之端部所射出的光沿著光軸方向產生色像差，再以物鏡2將產生色像差後的光聚光於測量對象物200。此外，頭部10係未限定為將物鏡2配置於繞射透鏡1之測量對象物200側的構成，亦可將透鏡等之光學元件配置於繞射透鏡1之光纖11側。又，亦可頭部10係不配置物鏡2的構成。
光纖11與頭部10的連接係藉由將安裝於光纖11之端部的連接器11a與設置於頭部10之端面的插座10a嵌合所實現。
進而，說明安裝於頭部10之端面的插座10a的位置。第3圖係表示安裝於本發明之第1實施形態之頭部10的端面之插座10a之位置的模式圖。插座10a係以相對繞射透鏡1之中心在第3圖中之水平方向偏移的方式安裝於頭部10之端面。
如第3圖所示，分別圖示通過繞射透鏡1之中心的中心線1b、1c、與通過插座10a之中心的中心線10b。此外，因為插座10a之中心係相對繞射透鏡1之中心在垂直方向一致，所以通過插座10a之中心之水平方向的中心線與通過繞射透鏡1之中心的中心線1b重疊而未圖示。
從第3圖得知，通過插座10a之中心的中心線10b係相對通過繞射透鏡1之中心的中心線1c偏移至第3圖左側，而插座10a的中心係相對繞射透鏡1之中心在水平方向偏移。因此，在將連接器11a與插座10a嵌合的情況，可將光纖11的端部相對繞射透鏡1的光軸偏移後連接。因此，因為來自通過插座10a的中心之光纖11的主光線相對繞射透鏡1的光軸偏移，所以不會通過繞射透鏡1的光軸，而相對繞射透鏡1的光軸傾斜。此外，在頭部10的端面，插座10a的偏移量X(第3圖)係例如在頭部10之長度方向的尺寸A(第2圖)=64mm、寬度方向的尺寸B(第3圖)=24mm時為約0.2mm~0.3mm。
在頭部10，使來自光纖11的主光線相對繞射透鏡1的光軸偏移，而使來自光纖11的主光線相對繞射透鏡1的光軸傾斜。藉此，頭部10係可將測量所利用之階數(例如一階)的繞射光所聚光之光軸、與階數相異之繞射光的反射光(例如作為相對一階繞射光之二階繞射光的反射光)所聚光之位置偏移。
具體而言，使用模式圖，說明測量所利用之階數之繞射光所聚光的位置、與其他的階數之繞射光 所聚光的位置之間的關係。第4圖係用以說明在本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置100所採用之頭部10的繞射光之狀況的模式圖。此外，測量所利用之階數係當作一階。
第4圖所示的頭部10係使來自光纖11的主光線11b相對繞射透鏡1的光軸1a偏移，使來自光纖11的主光線相對繞射透鏡1的光軸傾斜。此外，使來自光纖11的主光線11b相對繞射透鏡1的光軸1a偏移這件事係未限定為只在來自光纖11的主光線11b與繞射透鏡1的光軸1a平行地偏移的情況，亦包含來自光纖11的主光線11b與繞射透鏡1的光軸1a傾斜地偏移的情況。
因此，在通過繞射透鏡1之一階繞射光1d所聚光的位置與二階繞射光1e所聚光之位置的光軸1de(以下，亦稱為對一階繞射光1d聚光的光軸1de)上，在繞射透鏡1的一階繞射光1d中，以假想面200b反射並作為二階繞射光聚光於假想面200a的光(一階-二階繞射光)1f不存在。因此，如光1f之階數相異之繞射光的反射光係不會聚光於光軸1de上，而難在測量部測量到二階繞射光1e的錯誤信號。在階數相異之繞射光的反射光，除了光1f以外，亦存在二階繞射光中作為一階繞射光聚光於測量對象物200的光(未圖示)。
因此，第4圖所示的頭部10係因為可使一階繞射光1d所聚光之光軸1de與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置錯開，所以難接收到階數相異之繞 射光的反射光，而所測量之信號所含之錯誤信號的比例降低。
說明關於反之，使來自光纖11的主光線與繞射透鏡1之光軸一致的焦點測量裝置。第5圖係用以說明使來自光纖11的主光線與繞射透鏡1的光軸一致之頭部的繞射光之狀況的模式圖。此外，以一階作為在測量所利用之階數。
第5圖所示的頭部10c係使來自光纖11的主光線11b與繞射透鏡1的光軸1a一致。
因此，在聚光一階繞射光1d的光軸1de上，在繞射透鏡1的一階繞射光1d中，以假想面200b反射並作為二階繞射光聚光於假想面200a的光(一階-二階繞射光)1f存在。因此，如光1f之階數相異之繞射光的反射光係聚光於光軸1de上，而在測量部測量到二階繞射光1e的錯誤信號。
因此，第5圖所示的頭部10c係因為一階繞射光1d所聚光之光軸1de與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置一致，所以會受到在測量所利用的階數以外之繞射光對測量的影響。
如以上所示，本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置100係頭部10使來自光纖11的主光線11b相對繞射透鏡1的光軸1a偏移。因此，本發明之第1實施形態的共焦點測量裝置100係可一階繞射光1d所聚光之光軸1de與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置錯開，難接收到階數相異之繞射光的反射光，而可緩和 階數相異之繞射光的反射光所造成之對測量的影響。
此外，頭部10係如第4圖所示，未限定為使物鏡2的光軸與繞射透鏡1之光軸1a一致的構成，亦包含使物鏡2的光軸相對繞射透鏡1之光軸1a偏移的構成。
(第2實施形態)
說明在本第2實施形態的共焦點測量裝置，係與第1實施形態之共焦點測量裝置相異的構成，並可緩和測量所利用之階數以外的繞射光所造成之對測量的影響的構成。
因為本第2實施形態的共焦點測量裝置係頭部以外的構成是與第1圖所示之第1實施形態之共焦點測量裝置100相同的構成，所以對相同之構成元件附加相同的符號，不重複詳細的說明。
第6圖係表示在本第2實施形態的共焦點測量裝置所採用之頭部的共焦點光學系統之構成的模式圖。第6圖所示之頭部10d之共焦點光學系統的構成係將物鏡2配置於繞射透鏡1之測量對象物200側的構成。即，頭部10d係利用繞射透鏡1使從光纖11之端部所射出的光沿著光軸方向產生色像差，再以物鏡2將產生色像差後的光聚光於測量對象物200。此外，頭部10d係未限定為將物鏡2配置於繞射透鏡1之測量對象物200側的構成，亦可將透鏡等之光學元件配置於繞射透鏡1之光纖11側。
光纖11與頭部10d的連接係如第2圖所示，藉由將安裝於光纖11之端部的連接器11a與設置於頭部之端面的插座10a嵌合所實現。
第6圖所示的頭部10d係使來自光纖11的主光線11b與繞射透鏡1的光軸1a一致。可是，物鏡2的光軸2a係相對繞射透鏡1的光軸1a偏移。此外，使物鏡2的光軸2a相對繞射透鏡1的光軸1a偏移這件事係未限定為只是物鏡2的光軸2a與繞射透鏡1的光軸1a平行地偏移的情況，亦包含物鏡2的光軸2a與繞射透鏡1的光軸1a傾斜地偏移的情況。物鏡2係使來自光纖11的主光線11b聚光於測量對象物200。因此，一階繞射光1d就藉物鏡2聚光於光軸1de上。
因此，在將一階繞射光1d聚光的光軸1de上，在繞射透鏡1的一階繞射光1d中，以假想面200b反射並作為二階繞射光聚光於假想面200a的光(一階-二階繞射光)1f不存在。因此，如光1f之階數相異之繞射光的反射光係不會聚光於光軸1de上，而難在測量部測量到二階繞射光1e的錯誤信號。在階數相異之繞射光的反射光，除了光1f以外，二階繞射光中作為一階繞射光聚光於測量對象物200的光(未圖示)亦存在。
因此，第6圖所示的頭部10係因為可使一階繞射光1d所聚光之光軸1de與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置錯開，所以難接收到階數相異之繞射光的反射光，而所測量之信號所含之錯誤信號的比例降低。
如以上所示，本發明之第2實施形態的共焦點測量裝置係頭部10d使物鏡2的光軸2a相對繞射透鏡1的光軸1a偏移。因此，本發明之第2實施形態的共焦點測量裝置係可使一階繞射光1d所聚光之光軸1de與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置錯開，所以難接收到階數相異之繞射光的反射光，而可緩和階數相異之繞射光的反射光所造成之對測量的影響。
此外，亦可本發明之第2實施形態的共焦點測量裝置係在頭部10d進而將透鏡等之光學元件配置於繞射透鏡1之光纖11側，並使該光學元件的光軸相對繞射透鏡1之光軸1a偏移的構成。
(第3實施形態)
說明在本第3實施形態的共焦點測量裝置，係與第1及第2實施形態之共焦點測量裝置相異的構成，並可緩和測量所利用之階數以外的繞射光所造成之對測量的影響的構成。
因為本第3實施形態的共焦點測量裝置係頭部以外的構成與第1圖所示之第1實施形態之共焦點測量裝置100相同的構成，所以對相同之構成元件附加相同的符號，不重複詳細的說明。
第7圖係表示在本第3實施形態的共焦點測量裝置所採用之頭部的共焦點光學系統之構成的模式圖。第7圖所示之頭部10e之共焦點光學系統的構成係僅繞射透鏡1的構成，並未將物鏡2配置於測量對象物200側的構成。即，頭部10e係利用繞射透鏡1使從光 纖11之端部所射出的光沿著光軸方向產生色像差，並將產生色像差後的光聚光於測量對象物200。此外，頭部10e即使是將物鏡2配置於繞射透鏡1之測量對象物200側的構成，亦可係將透鏡等之光學元件配置於繞射透鏡1之光纖11側的構成。
又，頭部10e係如第7圖所示，將繞射透鏡1固定成使繞射透鏡1的光軸1a相對頭部10e的長軸10f傾斜。進而，頭部10e係使來自光纖11的主光線11b與繞射透鏡1的光軸1a一致。
在此，作為頭部10e的製造方法，例如在頭部10e的筐體將孔10g鑽成相對頭部10e的長軸10f傾斜後，從所鑽之孔10g的開口部10h插入繞射透鏡1，再將繞射透鏡1固定於所預定之位置。進而，將光纖11與開口部10h的相反側連接。
其次，本第3實施形態的共焦點測量裝置係將頭部10e配置成測量對象物200的垂線與頭部10e的長軸10f一致後，測量測量對象物200的位移。藉由依此方式配置頭部10e，繞射透鏡1的一階繞射光1d係在測量對象物200聚光。一階繞射光1d所聚光之光軸係光軸1de。
可是，從頭部10e之開口部10h所射出的光係相對測量對象物200傾斜。因此，在將一階繞射光1d聚光的光軸1de上，在繞射透鏡1的一階繞射光1d中，以假想面200b反射並作為二階繞射光聚光於假想面200a的光(一階-二階繞射光)1f不存在。因此，如光1f 之階數相異之繞射光的反射光係不會聚光於光軸1de上，而難在測量部測量到二階繞射光1e的錯誤信號。在階數相異之繞射光的反射光，除了光1f以外，亦存在二階繞射光中作為一階繞射光聚光於測量對象物200的光(未圖示)。
因此，第7圖所示的頭部10係因為可使一階繞射光1d所聚光之光軸1de與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置錯開，所以難接收到階數相異之繞射光的反射光，而所測量之信號所含之錯誤信號的比例降低。
如以上所示，本發明之第3實施形態的共焦點測量裝置係頭部10e將繞射透鏡1固定成使繞射透鏡1的光軸1a相對頭部10e的長軸10f傾斜。因此，本發明之第3實施形態的共焦點測量裝置係可使一階繞射光1d所聚光之光軸1de與階數相異之繞射光的反射光所聚光之位置錯開，所以難接收到階數相異之繞射光的反射光，而可緩和階數相異之繞射光的反射光所造成之對測量的影響。
此外，頭部10e係規定將繞射透鏡1固定成使繞射透鏡1的光軸1a相對頭部10e的長軸10f傾斜，但是亦可規定使繞射透鏡1的光軸1a相對對測量對象物200射出光之頭部10e的射出面10i傾斜。即，在為了測測量量對象物200的位移，而使頭部10e與測量對象物200正面相向的情況，只要頭部10e構成為繞射透鏡1的光軸1a相對測量對象物200傾斜即可。又，頭 部10e的射出面10i亦可是與測量對象物200正面相向的假想面，而不是頭部10e的筐體之實際的一面。
應認為這次所揭示之實施形態係在所有的事項上是舉例表示，不是用以限制者。本發明之範圍係不是上述的說明，而是藉申請專利範圍所表示，包含與申請專利範圍對等之意義及範圍內之所有的變更。
1‧‧‧繞射透鏡
1a‧‧‧光軸
1d‧‧‧一階繞射光
1e‧‧‧二階繞射光
1f‧‧‧光
1de‧‧‧光軸
2‧‧‧物鏡
200‧‧‧測量對象
200a‧‧‧假想面
200b‧‧‧假想面
10‧‧‧頭部
11‧‧‧光纖
11b‧‧‧主光線

Claims (7)

  1. 一種共焦點測量裝置，係利用共焦點光學系統來測量測量對象物之位移的共焦點測量裝置，該裝置包括：射出複數種波長之光的光源；繞射透鏡，係使從該光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差；及測量部，係在以該繞射透鏡產生色像差的光中，對各波長測量在該測量對象物對焦之光的強度；使從該光源往該繞射透鏡的主光線相對該繞射透鏡的光軸偏移。
  2. 如申請專利範圍第1項之共焦點測量裝置，其更包括物鏡，該物鏡係配置於該繞射透鏡之測量對象物側，並將藉該繞射透鏡產生色像差的光聚光於該測量對象物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之共焦點測量裝置，其更包括在從該繞射透鏡至該光源及該測量部之光路所使用的光纖；藉由使該光纖的端部相對該繞射透鏡的光軸偏移，而使從該光源往繞射透鏡的主光線相對該繞射透鏡的光軸偏移。
  4. 一種共焦點測量裝置，係利用共焦點光學系統來測量測量對象物之位移的共焦點測量裝置，該裝置包括：射出複數種波長之光的光源； 繞射透鏡，係使從該光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差；光學元件，係配置於從該光源至該繞射透鏡之間以及該繞射透鏡之測量對象物側中之至少一方；及測量部，係在以該繞射透鏡產生色像差的光中，對各波長測量在該測量對象物對焦之光的強度；使從該光源往該繞射透鏡的主光線與該繞射透鏡的光軸一致；使該光學元件的光軸相對該繞射透鏡的光軸偏移。
  5. 如申請專利範圍第4項之共焦點測量裝置，其更包括在從該繞射透鏡至該光源及該測量部之光路所使用的光纖；使該光纖的端部相對該光學元件的光軸偏移。
  6. 一種共焦點測量裝置，係利用共焦點光學系統來測量測量對象物之位移的共焦點測量裝置，該裝置包括：射出複數種波長之光的光源；繞射透鏡，係使從該光源所射出之光沿著光軸方向產生色像差；測量部，係在以該繞射透鏡產生色像差的光中，對各波長測量在該測量對象物對焦之光的強度；及收容該繞射透鏡之測量頭部；使該繞射透鏡的光軸相對該測量頭部的長軸、或相對該測量對象物射出光之該測量頭部的射出面傾斜。
  7. 如申請專利範圍第6項之共焦點測量裝置，其更包括物鏡，該物鏡係配置於該繞射透鏡之測量對象物側，並將藉該繞射透鏡產生色像差的光聚光於該測量對象物。
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