WO2010005013A1 - 測定装置 - Google Patents

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仁 宇佐美
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株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2509—Color coding

Definitions

  • the present invention relates to a measuring apparatus, and more particularly to a measuring apparatus that measures a test object using measurement light.
  • an optical measuring device that measures the in-focus position, shape, etc. of a test object
  • measurement light such as laser light separately from observation light for observing the test object with eyes.
  • some optical measuring devices that measure using measurement light, when the measurement light is turned on, and the signal detected by the light receiving element when the measurement light is turned on, and the measurement light are turned off, to eliminate the influence of the observation light
  • measurement is performed using a signal obtained by taking a difference from the signal detected by the light receiving element (see, for example, Patent Document 1).
  • the light receiving element may be saturated or the S / N ratio may be reduced, which may reduce the measurement accuracy.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is intended to improve the measurement accuracy of a test object using measurement light without reducing the visibility of the test object.
  • the measuring apparatus is a measuring apparatus for measuring the test object by detecting the measurement light illuminated by the test object by a light receiving sensor, each emitting light having different wavelength components, In the total spectral spectrum obtained by irradiating the test object with white light, it is perceived that white light is illuminated on the test object, and the spectral emission characteristics of the light having different wavelengths are combined,
  • a plurality of observation light sources for generating the observation light in which a weak wavelength range is present at which the light intensity is a predetermined threshold value or less in the visible wavelength range, and the measurement is a monochromatic light having a wavelength included in the weak wavelength range A measurement light source that emits light.
  • light having different wavelength components emitted from a plurality of observation light sources is combined and perceived as white light, and the light intensity is equal to or lower than a predetermined threshold in the visible wavelength range.
  • Observation light having a weak wavelength region is generated, and measurement light which is monochromatic light having a wavelength included in the weak wavelength region is emitted from the measurement light source.
  • the measurement accuracy of the test object using the measurement light can be improved without reducing the visibility of the test object.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows one Embodiment of the measuring apparatus to which this invention is applied. It is a figure for demonstrating the motion of the light of the measuring apparatus of FIG. It is a graph of a color matching function. It is a figure which shows embodiment of the optical apparatus using two types of measurement light from which a wavelength differs. It is a figure which shows the example of selection of the emission spectrum of each LED when the illuminating device for observation is comprised with LED of blue, green, and red, and the emission spectrum of measurement light.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a measuring apparatus to which the present invention is applied.
  • a measuring apparatus 1 in FIG. 1 is an optical measuring apparatus that measures the shape of a test object 2 placed on a stage 13 by a focusing method.
  • the measurement device 1 is provided with two types of illumination devices, an observation illumination device 12 and a measurement light source 31 of the measurement unit 11.
  • the observation illumination device 12 is an illumination device for irradiating the object 2 with observation light for observing the object 2 with the eyes.
  • the observation illumination device 12 includes an LED (Light Emitting Diode) 51 that emits red monochromatic light having a predetermined center wavelength (for example, 613 nm), an LED 52 that emits green monochromatic light having a predetermined center wavelength (for example, 520 nm), and There are provided three types of light sources of LEDs 53 that emit blue monochromatic light having a predetermined center wavelength (for example, 470 nm).
  • the user 71 observes the test object 2 illuminated by observation light with eyes.
  • individual lights combined to generate observation light are referred to as element light.
  • the measurement light source 31 is a light source that emits measurement light used for measuring the shape of the test object 2.
  • the measurement light source 31 includes a light source that emits near-infrared monochromatic laser light having a wavelength (for example, 630 nm) different from that of the LED 51.
  • Measurement light emitted from the measurement light source 31 is incident on a pupil stop 33 that gives an appropriate depth of focus via a condenser lens 32.
  • the measurement light that has passed through the pupil diaphragm 33 is collected by the relay lens 34 and is incident on the liquid crystal element 35 that is disposed at a position conjugate to the focal plane S set on the test object 2.
  • the liquid crystal element 35 is provided for projecting a predetermined pattern on the test object 2.
  • the measurement light that has passed through the liquid crystal element 35 and has become pattern light is converted into a parallel light beam by the relay lens 36 and is incident on the illumination objective lens 37.
  • the illumination objective lens 37 condenses the light from the liquid crystal element 35 on a predetermined focal plane S and projects a predetermined pattern image on the test object 2. That is, the measurement light whose pattern can be projected through the liquid crystal element 35 forms a pattern image on the focal plane S of the test object 2 by the relay lens 36 and the illumination objective lens 37.
  • the light reflected or confused on the surface of the test object 2 is collected by the imaging objective lens 38.
  • the light collected from the test object 2 by the imaging objective lens 38 includes reflection / confusion light of the observation light irradiated on the test object 2 by the observation illumination device 12. Accordingly, the observation light and the pattern light (measurement light) collected by the imaging objective lens 38 enter the optical filter 39.
  • the optical filter 39 is a filter that transmits light of a predetermined wavelength according to the spectral spectrum of the measurement light and blocks light in the wavelength region emitted from the observation illumination device 12. Therefore, as shown in FIG. 2, the light in the wavelength region emitted from the observation illumination device 12 among the light in the wavelength region in which the imaging element 41 of the light incident on the optical filter 39 from the test object 2 has sensitivity is detected. Only pattern light reflected by the measurement light reaches the image sensor 41. Then, the pattern light incident on the imaging lens 40 (not shown in FIG. 2) from the optical filter 39 enters the image sensor 41.
  • the image sensor 41 is a sensor having a CCD (Charge Coupled Device) and captures an image formed on the light receiving surface of the image sensor 41.
  • CCD Charge Coupled Device
  • the controller 14 changes the position of the stage 13 in the optical axis direction of the imaging objective lens 38 while changing the position of the stage 13 at each measurement position. ) To get. For example, the controller 14 calculates each position of the test object 2 on which the pattern is projected from the pattern image based on trigonometry, and measures the shape of the test object 2. The controller 14 outputs data indicating the shape of the measured object 2 to the outside.
  • the dynamic range of the image sensor 41 can be utilized to the maximum, the S / N ratio can be improved, and the measurement accuracy of the shape of the test object 2 can be improved.
  • the observation light is continuously irradiated onto the test object 2 during the measurement, the visibility of the test object 2 is not lowered, and the test object 2 can be observed in detail.
  • the observation light is light that is perceived as white light, it is gentle to the user's eyes and maintains good workability.
  • observation light is generated by combining the red, green, and blue element lights.
  • white light is generated by combining the element lights of other colors such as blue and yellow. Observation light that is perceived as may be generated.
  • the wavelength of the measurement light may be selected from wavelengths at which the intensity of the observation light is equal to or less than a predetermined threshold.
  • this threshold is determined by, for example, the performance of the image sensor 41 and the measurement accuracy required for the measurement apparatus 1. In view of the performance of the optical filter 39 and the like, it is desirable that the intensity of the observation light is set to be lower than the threshold even at a wavelength near the wavelength of the measurement light.
  • the wavelength of the measurement light it is more desirable to set the wavelength of the measurement light to a wavelength where human spectral sensitivity is weak. This is because even if a wavelength component with weak human spectral sensitivity is removed from the observation light, it hardly affects the human eye and it is easy to feel that white light is illuminated, while This is because the crosstalk due to the observation light source is small and the measurement is hardly affected.
  • FIG. 3 is a graph of color matching functions representing spectral sensitivity related to the human eye.
  • Lines 91 to 93 indicate the absolute values of the light reception sensitivities (stimulus values) with respect to light of each wavelength of three types of color receptors (color sensors) that are considered to be in the human eye and have different light reception sensitivities.
  • the wavelength of the measurement light is, for example, 410 nm or less in the visible wavelength range where humans can perceive the light (for example, 380 nm to 780 nm), near the boundary between the blue LED and green LED emission regions. It is considered that it is most appropriate to set a wavelength range of 660 nm or more, a wavelength range near the boundary between the green LED and the blue LED, or a wavelength of 660 nm or more.
  • FIG. 5 shows the emission spectrum of a blue LED, the emission spectrum of a green LED, and the emission spectrum of a red LED.
  • the hatched region is desirable as the wavelength region of the measurement light. Specifically, it is preferable to set the wavelength range of the measurement light to a wavelength range of 570 nm to 585 nm or a wavelength range of 660 nm or more.
  • the wavelength of the measurement light may be set in an infrared region or an ultraviolet region other than the visible wavelength region, but by setting the wavelength in the visible wavelength region so that the user can see the measurement position, the user can set the measurement position. You can actually confirm with your eyes.
  • optical filter 39 it is possible to omit the optical filter 39 by using a light receiving sensor that senses only the wavelength region of the measurement light instead of the image sensor 41.
  • the present invention can be applied to other optical devices that use observation light and measurement light and detect the measurement light with a light receiving sensor.
  • the present invention can be applied to a measuring device that measures other elements (for example, focal length, etc.) other than the shape of the test object 2 by using measurement light, or illumination light for observation and measurement light source for autofocus. It is possible to apply to a microscope provided with.
  • the present invention can be applied not only to an optical device that uses measurement light by reflecting it on a test object, but also to an optical device that uses measurement light that passes through the test object.
  • the relationship between the optical axis of the observation light, the measurement light, and the incident light incident on the light receiving sensor is not particularly limited.
  • the observation light and the measurement light may be emitted from substantially the same position as the light receiving sensor toward the test object, and the reflected light from the test object may be incident on the light receiving sensor via the optical filter.
  • the observation light source, the measurement light source, and the light receiving sensor are not necessarily provided separately, and two of the observation light source, the measurement light source, and the light reception sensor are provided as necessary.
  • the above may be incorporated into a common apparatus or optical system.
  • the observation illumination device 111 of the optical device 101 in FIG. 4 is illumination for irradiating the object 102 with observation light.
  • the observation illumination device 111 includes an LED 131 that emits red monochromatic light having a predetermined center wavelength (for example, 613 nm), an LED 132 that emits green monochromatic light having a predetermined center wavelength (for example, 525 nm), and a predetermined center wavelength (for example, 470 nm).
  • the measurement unit 112 and the measurement unit 113 measure, for example, the shape or focal length of the test object 102 using the measurement light.
  • the measurement unit 112 transmits only the light having the same wavelength as the light emitted from the measurement light source 141, the measurement light source 141 that emits red single-color laser light having the same center wavelength as the LED 134, and other wavelengths.
  • the optical filter 142 is configured to block the light and the light receiving sensor 143 that detects the measurement light transmitted through the optical filter 142.
  • the measurement unit 113 transmits only the light having the same wavelength as the light emitted from the measurement light source 151 and the measurement light source 151 that emits a single-color red laser beam having the same center wavelength as the LED 131, and transmits light of other wavelengths.
  • the optical filter 152 is configured to be blocked, and the light receiving sensor 153 is configured to detect the measurement light transmitted through the optical filter 152.
  • the observation illumination device 111 turns on the LEDs 131 to 133 and turns off the LED 134 that emits light having the same wavelength as the measurement light source 141.
  • the observation light that is perceived as white light by humans is generated using the three types of elemental light of red, green, and blue emitted by the LEDs 131 to 133 without using the elemental light emitted by the LED 134.
  • 102 is irradiated. In such a light emission state, the total spectral spectrum of the observation light shows a small amount of light in the central wavelength region of the light emitted from the measurement light source 141.
  • the measurement light emitted from the measurement light source 141 is irradiated on the test object 102.
  • the measurement light from the measurement light source 141 is transmitted through the optical filter 142, and the observation light from the observation illumination device 111 is blocked. Thereby, only the measurement light from the measurement light source 141 enters the light receiving sensor 143 and is detected.
  • the observation illumination device 111 turns on the LEDs 132 to 134 and turns off the LED 131 that emits light having the same wavelength as the measurement light source 151.
  • observation light that is perceived as white light by humans is generated using the three types of element light of green, blue, and red emitted by the LEDs 132 to 134 without using the element light emitted by the LED 131, and the test object 102 is irradiated.
  • the total spectral spectrum of the observation light shows a small amount of light in the central wavelength region of the light emitted from the measurement light source 151.
  • the measurement light emitted from the measurement light source 151 is irradiated to the test object 102.
  • the measurement light from the measurement light source 151 passes through the optical filter 152, and the observation light from the observation illumination device 111 is blocked. Thereby, only the measurement light from the measurement light source 151 enters the light receiving sensor 153 and is detected.
  • the dynamic range of the light receiving sensor 143 and the light receiving sensor 153 can be utilized to the maximum, the S / N ratio is improved, and the measurement light with two different wavelengths is used more accurately.
  • the specimen 102 can be measured.
  • the wavelengths of the LED 131 and the LED 134 are close, it is possible to prevent the user 103 from feeling that the observation light is switched between the case where the measurement is performed by the measurement unit 112 and the case where the measurement is performed by the measurement unit 113.
  • observation light may be generated by any combination of the LEDs 131 to 133 or the LEDs 132 to 134.
  • the method shown in FIG. 4 is effective when the colors (wavelengths) of element light and measurement light that can be used are limited to easily available colors for the purpose of reducing costs.
  • a plurality of wavelengths may be selected as the wavelengths of the measurement light from wavelengths at which the intensity of the observation light is a predetermined threshold value or less.
  • the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the type of the light source used in the observation illumination device 12 is not limited to the LED, and pseudo white light may be formed by laser light having different emission wavelength ranges. Then, based on the total spectrum of the observation illumination device 12, a wavelength region with a small amount of light emission may be set as the wavelength region of the measurement light.

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Abstract

　本発明は、視認性を保ちつつ、被検物の形状測定を高精度化させる測定装置に関する。照明装置（１２）は、赤色光を発するＬＥＤ（５１）、緑色光を発するＬＥＤ（５２）、青色光を発するＬＥＤ（５３）を備えている。各ＬＥＤ（５１、５２、５３）から発せられた光は、被検物（２）に同時に照射され、白色光が照明されたと人が知覚する観察光となる。測定用光源（３１）は、被検物（２）の形状測定に用いられ、各ＬＥＤ（５１、５２、５３）から発せられた光の波長と異なる波長の可視光で構成されたレーザ光を発する。被検物（２）で反射した光のうち、測定用光源（３１）から発せられた光のみが光学フィルタ（３９）を透過し、撮像素子（４１）の受光面で結像する。

Description

測定装置
　本発明は、測定装置に関し、特に、測定光を用いて被検物の測定を行う測定装置に関する。
　従来、被検物の合焦位置や形状などを測定する光学測定装置において、被検物を目で観察するための観察光とは別に、レーザ光などの測定光を用いて測定を行うものがある。また、測定光を用いて測定を行う光学測定装置の中には、観察光の影響を除去するために、測定光を点灯したときに受光素子により検出された信号と、測定光を消灯したときに受光素子により検出された信号との差分をとった信号を用いて測定を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１－２６４９２８号公報
　しかし、特許文献１に記載の発明の場合、測定光に比べて観察光が明るすぎると、受光素子の飽和やS/N比の低下が発生し、測定精度が低下してしまう恐れがあった。
　一方、それを避けるために、被検物の測定を行うときに観察光を消灯するようにした場合、暗すぎて測定中に被検物を観察するのが困難になる。
　本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、被検物の視認性を低下させずに、測定光を用いた被検物の測定精度を向上させるようにするものである。
　本発明の一側面の測定装置は、被検物に照らされた測定光を受光センサにより検出して前記被検物の測定を行う測定装置であって、波長成分が異なる光をそれぞれ発し、それぞれの光を前記被検物に照射することにより、白色光が前記被検物に照明されたとして知覚されるとともに、前記波長が異なる光の分光発光特性を総合して得られる総合分光スペクトルにおいて、可視波長域で光の強度が所定の閾値以下となる波長である弱波長域が存在する前記観察光を生成する複数の観察光源と、前記弱波長域に含まれる波長の単色光である前記測定光を発する測定光源とを備える。
　本発明の一側面においては、複数の観察光源から発せられる波長成分がそれぞれ異なる光が合成され、白色光として知覚されるとともに、可視波長域で光の強度が所定の閾値以下となる波長である弱波長域が存在する観察光が生成され、測定光源から弱波長域に含まれる波長の単色光である測定光が発せられる。
　本発明によれば、被検物の視認性を低下させずに、測定光を用いた被検物の測定精度を向上させることができる。
本発明を適用した測定装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図１の測定装置の光の動きを説明するための図である。 等色関数のグラフである。 波長が異なる２種類の測定光を用いる光学装置の実施の形態を示す図である。 青、緑および赤のLEDで観察用照明装置を構成したときのそれぞれのLEDの発光スペクトルと、測定光の発光スペクトルの選択例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について説明する。
　図１は、本発明を適用した測定装置の一実施の形態を示す図である。図１の測定装置１は、合焦点法によりステージ１３上に設置された被検物２の形状を測定する光学測定装置である。
　測定装置１には、観察照明装置１２と測定部１１の測定光源３１の２種類の照明装置が設けられている。
　観察照明装置１２は、被検物２を目で観察するための観察光を被検物２に照射するための照明装置である。観察照明装置１２は、所定の中心波長（例えば、613nm）の赤の単色光を発するLED（Light Emitting Diode）５１、所定の中心波長（例えば、520nm）の緑の単色光を発するLED５２、および、所定の中心波長（例えば、470nm）の青の単色光を発するLED５３の３種類の光源を備えている。LED５１乃至５３から発せられる赤、緑、青の３種類の光は、同時又は短時間の間に同一対象物に照射することにより人に白色光が照明されたとして知覚される観察光となり、被検物２を照らす。そして、図２に示されるように、ユーザ７１は、観察光により照らされた被検物２を目で観察する。なお、以下、観察光を生成するために合成される個々の光のことを要素光と称する。
　一方、測定光源３１は、被検物２の形状の測定に用いる測定光を発する光源である。測定光源３１は、LED５１とは異なる波長（例えば、630nm）の近赤外の単色のレーザ光を発する光源により構成される。
　測定光源３１から射出された測定光は、コンデンサレンズ３２を介して、適切な焦点深度を与える瞳絞り３３に入射する。瞳絞り３３を通過した測定光は、リレーレンズ３４により集光され、被検物２上に設定された焦点面Ｓと共役な関係位置に配置された、液晶素子３５に入射する。
　液晶素子３５は、被検物２上に所定のパターンを投影するために設けられる。液晶素子３５を通過して、パターン光となった測定光は、リレーレンズ３６により平行光束となり、照明用対物レンズ３７に入射する。照明用対物レンズ３７は、液晶素子３５からの光を所定の焦点面Ｓに集光して、所定のパターン像を被検物２に投影する。すなわち、液晶素子３５を経てパターンが投影できるようになった測定光は、リレーレンズ３６、および照明用対物レンズ３７によって、被検物２の焦点面Ｓにパターン像を結ぶ。
　そして、被検物２に投影されたパターン像を撮像素子４１に結像するために、被検物２の表面において反射又は錯乱された光を、結像用対物レンズ３８で集光する。なお、被検物２から結像用対物レンズ３８によって集光される光には、観察照明装置１２により被検物２に照射された観察光の反射・錯乱光も含まれる。従って、結像用対物レンズ３８により集光された観察光およびパターン光（測定光）が、光学フィルタ３９に入射する。
　光学フィルタ３９は、測定光の分光スペクトルに応じて所定の波長の光を透過し、観察照明装置１２から発光された波長域の光を遮断するフィルタである。従って、図２に示されるように、被検物２から光学フィルタ３９に入射される光の撮像素子４１が感度を有する波長域の光のうち、観察照明装置１２で発光した波長域の光が反射され、測定光によるパターン光のみが撮像素子４１に到達するようになっている。そして、光学フィルタ３９から結像レンズ４０（図２においては図示せず）に入射したパターン光は、撮像素子４１に入射する。なお、この撮像素子４１は、CCD（Charge Coupled Device）を具備するセンサであり、撮像素子４１の受光面で結像した像を撮像する。
　コントローラ１４は、結像用対物レンズ３８の光軸方向におけるステージ１３の位置を変化させながら、各測定位置において撮像素子４１によりパターンが投影された被検物２の画像（以下、観察画像と称する）を取得する。コントローラ１４は、例えば、パターンの像から三角法に基づいて、パターンが投影された被検物２のそれぞれの位置を算出し、被検物２の形状を測定する。コントローラ１４は、測定した被検物２の形状を示すデータを外部に出力する。
　このように、測定装置１においては、被検物２に観察光を照射したままでも、撮像素子４１には測定光によるパターン光のみが入射される。従って、撮像素子４１のダイナミックレンジを最大限に利用することができ、S/N比も良好となり、被検物２の形状の測定精度を向上させることができる。また、測定中も被検物２に観察光が連続して照射されるので、被検物２の視認性が低下せず、被検物２を詳細に観察することができる。さらに、観察光は、白色光として知覚される光であるため、ユーザの目に優しく、作業性が良好に保たれる。
　なお、以上の説明では、赤、緑、青の要素光を合成することにより観察光を生成する例を示したが、例えば、青と黄色など、その他の色の要素光の組み合わせにより、白色光として知覚される観察光を生成するようにしてもよい。
　また、要素光は、必ずしも単色光である必要はない。具体的には、要素光を同一対象物に照明することにより、測定光の波長（＝光学フィルタ３９の透過波長）において光の強度が所定の閾値以下となり、かつ白色光として知覚される観察光になるように、各要素光の波長成分を設定すればよい。逆に言えば、測定光の波長は、観察光の強度が所定の閾値以下となる波長の中から選択するようにすればよい。
　なお、この閾値は、例えば、撮像素子４１の性能や、測定装置１に要求される測定精度などにより決定される。また、光学フィルタ３９の性能等を鑑みると、測定光の波長の近傍の波長においても、観察光の強度が閾値を下回るように設定することが望ましい。
　また、測定光の波長は、人の分光感度が弱い波長に設定するのがより望ましい。これは、人の分光感度が弱い波長成分が観察光から除去されても、ほとんど人の目には影響を与えず、白色光が照明されていると感じやすい一方、測定光の波長域への観察光源によるクロストークが少なく、測定に更に影響を与えにくくなるためである。
　図３は、人の目に関する分光感度を表す等色関数のグラフである。線９１乃至９３は、人の目にあると考えられている受光感度の異なる３種類の色受容器（色センサ）の、各波長の光に対する受光感度（刺激値）の絶対値を示している。この等色関数のグラフから、測定光の波長は、人が光を知覚できる可視波長域（例えば、380nm～780nm）において、例えば、410nm以下、青のLEDと緑のLEDの発光領域の境界近傍の波長域、緑のLEDと青のLEDの発光領域の境界近傍の波長域、または、660nm以上の波長に設定するのが最も適切であると考えられる。
　その一例として、図５に青のLEDの発光スペクトル、緑のLEDの発光スペクトル、赤のLEDの発光スペクトルを図示した。この図５に示す３色のLEDを観察照明装置１２の光源に選択した場合には、ハッチングを施した領域が測定光の波長域として望ましい。具体的には、570nm～585nmの波長域や、660nm以上の波長域に測定光の波長域を設定するのが好ましい。
　なお、測定光の波長は、可視波長域以外の赤外域または紫外域に設定してもよいが、可視波長域に設定し、ユーザが見ることができるようにすることにより、ユーザが測定位置を目で実際に確認することができるようになる。
　また、撮像素子４１の代わりに、測定光の波長域のみを感知する受光センサを用いることにより、光学フィルタ３９を省略することも可能である。
　さらに、以上の説明では、ユーザが直接目で被検物２を観察する用途で観察光を用いる例を示したが、被検物２を撮影して観察するための用途など、観察光をその他の用途に使用することも可能である。
　また、本発明は、観察光と測定光を用いるとともに、測定光を受光センサにより検出する他の光学装置に適用することが可能である。例えば、本発明は、測定光を用いて被検物２の形状以外の他の要素（例えば、焦点距離など）を測定する測定装置に適用したり、観察用の照明とオートフォーカス用の測定光源を備える顕微鏡に適用したりすることが可能である。
　また、本発明は、測定光を被検物に反射させて用いる光学装置だけでなく、測定光を被検物を透過させて用いる光学装置にも適用することが可能である。
　さらに、本発明の実施の形態において、観察光、測定光、および、受光センサに入射する入射光の光軸の関係は特に限定されるものではない。例えば、観察光と測定光を受光センサとほぼ同じ位置から被検物に向けて射出し、被検物からの反射光を、光学フィルタを介して受光センサに入射させるようにしてもよい。
　また、本発明の実施の形態において、観察光源、測定光源、および、受光センサを必ずしもそれぞれ別個に設ける必要はなく、必要に応じて、観察光源、測定光源、および、受光センサのうちの２つ以上を共通の装置や光学系に組み込むようにしてもよい。
　次に、図４を参照して、波長が異なる２種類の測定光を用いる光学装置１０１に本発明を適用する場合について説明する。
　図４の光学装置１０１の観察照明装置１１１は、観察光を被検物１０２に照射するための照明である。観察照明装置１１１は、所定の中心波長（例えば、613nm）の赤の単色光を発するLED１３１、所定の中心波長（例えば、525nm）の緑の単色光を発するLED１３２、所定の中心波長（例えば、470nm）の青の単色光を発するLED１３３、および、LED１３１の発光中心波長の近傍に中心波長を持つ異なる中心波長（例えば、630nm）の赤の単色光を発するLED１３４が設けられている。
　測定部１１２および測定部１１３は、測定光を用いて、例えば、被検物１０２の形状または焦点距離などの測定を行う。
　具体的には、測定部１１２は、LED１３４と同じ中心波長の赤の単色のレーザ光を測定光として発する測定光源１４１、測定光源１４１から発する光と同じ波長の光のみを透過し、その他の波長の光を遮断する光学フィルタ１４２、および、光学フィルタ１４２を透過した測定光を検出する受光センサ１４３を含むように構成される。
　また、測定部１１３は、LED１３１と同じ中心波長の赤の単色のレーザ光を測定光として発する測定光源１５１、測定光源１５１から発する光と同じ波長の光のみを透過し、その他の波長の光を遮断する光学フィルタ１５２、および、光学フィルタ１５２を透過した測定光を検出する受光センサ１５３を含むように構成される。
　測定部１１２が被検物１０２の測定を行う場合、観察照明装置１１１は、LED１３１乃至１３３を点灯し、測定光源１４１と同じ波長の光を発するLED１３４を消灯する。これにより、LED１３４が発する要素光を用いずに、LED１３１乃至１３３が発する赤、緑、青の３種類の要素光を用いて、人にとって白色光として知覚される観察光が生成され、被検物１０２に照射される。このような発光状態では、観察光の総合分光スペクトルは、測定光源１４１から発する光の中心波長域において少なく光量を示している。また、測定光源１４１から発せられる測定光が被検物１０２に照射される。
　そして、被検物１０２により反射され、光学フィルタ１４２に入射する反射光のうち、測定光源１４１からの測定光のみが光学フィルタ１４２を透過し、観察照明装置１１１からの観察光は遮断される。これにより、測定光源１４１からの測定光のみが受光センサ１４３に入射し検出される。
　一方、測定部１１３が被検物１０２の測定を行う場合、観察照明装置１１１は、LED１３２乃至１３４を点灯し、測定光源１５１と同じ波長の光を発するLED１３１を消灯する。これにより、LED１３１が発する要素光を用いずに、LED１３２乃至１３４が発する緑、青、赤の３種類の要素光を用いて、人にとって白色光として知覚される観察光が生成され、被検物１０２に照射される。このような発光状態では、観察光の総合分光スペクトルは、測定光源１５１から発する光の中心波長域において少なく光量を示している。また、測定光源１５１から発せられる測定光が被検物１０２に照射される。
　そして、被検物１０２により反射され、光学フィルタ１５２に入射する反射光のうち、測定光源１５１からの測定光のみが光学フィルタ１５２を透過し、観察照明装置１１１からの観察光は遮断される。これにより、測定光源１５１からの測定光のみが受光センサ１５３に入射し検出される。
　以上のようにして、受光センサ１４３および受光センサ１５３のダイナミックレンジを最大限に利用することができ、S/N比も良好となり、２種類の異なる波長の測定光を用いて、より正確に被検物１０２の測定を行うことができる。また、LED１３１とLED１３４の波長が近いため、測定部１１２により測定する場合と測定部１１３により測定する場合とで観察光が切り替わったことを、ユーザ１０３に感じさせないようにすることができる。
　なお、光学装置１０１において測定光の波長の種類をさらに増やす場合、例えば、測定光源１４１および測定光源１５１の両方の波長と異なる波長の赤の単色のレーザ光を発する光源を追加する。そして、追加した光源を用いて測定する場合には、LED１３１乃至１３３、または、LED１３２乃至１３４のいずれかの組み合わせで観察光を生成するようにすればよい。
　なお、図４に示した方法は、コストを抑制するなどの目的で、使用できる要素光および測定光の色（波長）が、入手しやすい色に限定される場合に有効である。特に、測定光の波長を限定しなくてもよい場合には、観察光の強度が所定の閾値以下となる波長の中から複数の波長を測定光の波長として選択するようにすればよい。
　なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、観察照明装置１２に用いられる光源の種類としては、LEDだけに限られず、それぞれ発光波長域の異なるレーザ光でもって、擬似的に白色光を形成するものでもよい。そして、観察照明装置１２の総合スペクトルを基に、発光量が少ない波長域を測定光の波長域として設定すればよい。
　１　測定装置，　１１　測定部，　１２　観察照明装置，　３１　測定光源，　３９　光学フィルタ，　４１　撮像素子，　５１乃至５３　LED，　１１１　観察照明装置，　１１２　測定部，　１１３　測定部，　１３１乃至１３４　LED，　１４１　測定光源，　１４２　光学フィルタ，　１４３　受光センサ，　１５１　測定光源，　１５２　光学フィルタ，　１５３　受光センサ　

Claims (3)

  1. 　被検物に照らされた測定光を受光センサにより検出して前記被検物の測定を行う測定装置において、
    　波長成分が異なる光をそれぞれ発し、それぞれの光を前記被検物に照射することにより、白色光が前記被検物に照明されたとして知覚されるとともに、前記波長成分が異なる光の分光発光特性を総合して得られる総合分光スペクトルにおいて、可視波長域で光の強度が所定の閾値以下となる波長である弱波長域が存在する前記観察光を生成する複数の観察光源と、
    　前記弱波長域に含まれる波長の単色光である前記測定光を発する測定光源と
    　を備えることを特徴とする測定装置。
  2. 　前記被検物と前記受光センサとの間に設けられ、前記観察光と同じ波長域の光を阻止し、前記測定光と同じ波長の光を通過して前記受光センサに入射させる光学フィルタを
    　さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  3. 　第１の波長域の単色光を発する前記観察光源である第１の観察光源と、
    　前記第１の波長域の近傍の前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の単色光を発する第２の観察光源と、
    　前記第１の波長域に中心波長を持ち、前記測定光である第１の測定光を発する前記測定光源である第１の測定光源と、
    　前記第２の波長域に中心波長を持ち、前記測定光である第２の測定光を発する前記測定光源である第２の測定光源と
    　を備え、
    　前記第１の測定光を使用する場合、前記第１の単色光を用いずに前記第２の単色光を用いて前記観察光を生成し、前記第２の測定光を使用する場合、前記第２の単色光を用いずに前記第１の単色光を用いて前記観察光を生成する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
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