JP2000346612A - Interferometer and method for measuring interference - Google Patents
Interferometer and method for measuring interferenceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、異なる２つの面で
反射した光の干渉によって生ずる干渉縞を検出する干渉
計および干渉測定方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an interferometer and an interference measuring method for detecting an interference fringe caused by interference of light reflected on two different surfaces.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、光の干渉によって生ずる干渉
縞を検出する干渉計が知られている。干渉計は、測定対
象である２つの面に平行光を照射すると共に、この２つ
の面からの反射光によって形成される干渉縞の像をＣＣ
Ｄ（電荷結合素子）イメージセンサ等の撮像素子で検出
するよう構成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an interferometer for detecting an interference fringe caused by light interference has been known. The interferometer irradiates parallel light to two surfaces to be measured and converts an image of interference fringes formed by light reflected from the two surfaces into CC light.
The detection is performed by an image pickup device such as a D (charge coupled device) image sensor.
【０００３】一般に、干渉計の光源としては、白色ラン
プが用いられている。また、白色ランプから射出される
白色光のうち特定の波長帯域の光だけを取り出すため、
カラーフィルタ等の色選択手段が設けられている。Generally, a white lamp is used as a light source of an interferometer. In addition, to extract only light of a specific wavelength band from the white light emitted from the white lamp,
Color selection means such as a color filter is provided.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の干渉計では、白色ランプの発光光量のうち、
色選択手段によって除去される光量の割合が多く、実際
に測定対象に照射される光の光量の割合が小さい、すな
わちエネルギーロスが大きくなり、結果として消費電力
が大きくなるという問題点がある。また、白色ランプの
フィラメントのフリッカのため、発光光量が変動し易い
という問題点もある。さらに、一般に白色ランプのサイ
ズは大きいので、干渉計が大型化するという問題点もあ
る。However, in such a conventional interferometer, the amount of light emitted from the white lamp is reduced.
There is a problem that the ratio of the amount of light removed by the color selection means is large, and the ratio of the amount of light actually illuminating the measurement target is small, that is, the energy loss increases, and as a result, the power consumption increases. There is also a problem that the amount of emitted light tends to fluctuate due to flicker of the filament of the white lamp. Further, since the size of the white lamp is generally large, there is a problem that the interferometer becomes large.
【０００５】ところで、近年、測定精度をさらに向上さ
せるため、波長が異なる複数種類の光を測定対象に順次
照射して、波長別（光の種類別）に干渉縞の検出を行う
多波長干渉計が提案されている。多波長干渉計では、複
数の白色ランプと、各白色ランプから射出された白色光
から各波長の光を取り出すカラーフィルタやダイクロイ
ックプリズムを備えている。このような多波長干渉計で
は、複数の光源を順番に発光させつつ、波長毎に干渉縞
を検出する必要がある。In recent years, in order to further improve the measurement accuracy, a multi-wavelength interferometer for sequentially irradiating a plurality of types of light having different wavelengths to a measurement object and detecting interference fringes for each wavelength (for each type of light). Has been proposed. The multi-wavelength interferometer includes a plurality of white lamps, and a color filter and a dichroic prism for extracting light of each wavelength from white light emitted from each white lamp. In such a multi-wavelength interferometer, it is necessary to detect interference fringes for each wavelength while sequentially emitting light from a plurality of light sources.
【０００６】白色ランプは、発光を開始してから光量が
安定するまでに時間がかかるという性質を持っているた
め、短時間でオンオフすることができない。そこで、各
白色ランプの射出光を遮断するシャッタを設けることが
考えられている。このような構成であれば、白色ランプ
を常時発光させたままにしておき、シャッタの開閉によ
って発光をオンオフすることが可能になる。しかしなが
ら、このようにシャッタを開閉する機構を設けるので
は、干渉計の装置構成が複雑になる。また、白色ランプ
を常時発光させておく構成のため、この点でも消費電力
が大きくなる。[0006] The white lamp has a property that it takes a long time from the start of light emission to the stabilization of the light quantity, so that it cannot be turned on / off in a short time. Therefore, it has been considered to provide a shutter that blocks the emission light of each white lamp. With such a configuration, it is possible to leave the white lamp constantly emitting light and to turn on and off the light emission by opening and closing the shutter. However, providing such a mechanism for opening and closing the shutter complicates the device configuration of the interferometer. Further, since the white lamp is always lit, the power consumption also increases in this respect.
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、干渉計の消費電力を小さくするこ
と、干渉計を小型化すること、および迅速な発光のオン
オフを可能にすることである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the power consumption of an interferometer, to reduce the size of the interferometer, and to enable quick turning on and off of light emission. It is.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による干渉計は、
相対する一対の面に光を照射し、この一対の面で各々反
射した光の干渉により生じる干渉縞像を検出する干渉計
であって、一対の面に照射される光の光源として少なく
とも一つの半導体発光素子を用いることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An interferometer according to the present invention comprises:
An interferometer that irradiates light to a pair of opposing surfaces and detects an interference fringe image generated by interference of light reflected by the pair of surfaces, and at least one light source as a light source of light applied to the pair of surfaces. It is characterized by using a semiconductor light emitting element.
【０００９】本発明による他の干渉計は、光源として、
波長帯域の互いに異なる光を発する複数の半導体発光素
子を用いると共に、複数の半導体発光素子から発せられ
た光を一対の面に照射し、光の波長帯域別に干渉縞の像
を検出する。Another interferometer according to the present invention comprises, as a light source:
A plurality of semiconductor light-emitting elements that emit light of different wavelength bands are used, and light emitted from the plurality of semiconductor light-emitting elements is irradiated on a pair of surfaces to detect interference fringe images for each light wavelength band.
【００１０】また、本発明による干渉測定方法は、波長
帯域の互いに異なる光を発する複数の半導体発光素子を
用いて、複数の半導体発光素子から発せられた光を一対
の面に照射し、光の波長帯域別に干渉縞の像を検出する
ことを特徴とする。Further, the interference measurement method according to the present invention uses a plurality of semiconductor light emitting devices emitting light of different wavelength bands to irradiate light emitted from the plurality of semiconductor light emitting devices onto a pair of surfaces, and An image of interference fringes is detected for each wavelength band.
【００１１】本発明の干渉計では、光源としての少なく
とも一つの半導体発光素子から射出された光は、相対す
る一対の面に照射され、これらの面で各々反射される。
そして、これらの反射光により生じた干渉縞の像が検出
される。In the interferometer of the present invention, light emitted from at least one semiconductor light emitting element as a light source is applied to a pair of opposing surfaces and is reflected by these surfaces.
Then, an image of interference fringes generated by these reflected lights is detected.
【００１２】また、本発明の他の干渉計または光干渉測
定方法では、光源としての複数の半導体発光素子から発
せられた波長帯域の互いに異なる複数の光は、相対する
一対の面に各々照射され、これらの面で各々反射され
る。そして、光の種類毎（波長帯域毎）に、反射光によ
り生じた干渉縞の像が検出される。In another interferometer or optical interference measurement method according to the present invention, a plurality of light beams of different wavelength bands emitted from a plurality of semiconductor light emitting elements as light sources are respectively applied to a pair of opposing surfaces. , Are reflected by these surfaces, respectively. Then, an image of interference fringes generated by the reflected light is detected for each type of light (for each wavelength band).
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１４】本発明の実施の形態の干渉計は、光の干渉
を利用して２つの測定対象物の間隔を測定するものであ
る。特に、この実施の形態の干渉計は、複数の発光ダイ
オードを用いて波長帯域（色）の異なる複数種類の光を
順次発生させ、波長帯域毎（色毎）の干渉縞の像を検出
し、干渉縞像のデータを解析することによって、より精
度の高い測定を行うことを特徴とするものである。本実
施の形態では、干渉計が磁気ディスク装置における磁気
ヘッド浮上量の測定に適用される場合について説明す
る。An interferometer according to an embodiment of the present invention measures the distance between two measurement objects using light interference. In particular, the interferometer of this embodiment sequentially generates a plurality of types of light having different wavelength bands (colors) using a plurality of light emitting diodes, detects an image of interference fringes for each wavelength band (color), The present invention is characterized in that more accurate measurement is performed by analyzing data of an interference fringe image. In the present embodiment, a case where the interferometer is applied to the measurement of the flying height of a magnetic head in a magnetic disk device will be described.
【００１５】図１は、本実施の形態の干渉計の構成を示
す立面図である。測定対象物３１は磁気ヘッドと同様の
形状を持つガラス製の透明体であり、測定対象物３２は
高速回転する磁気ディスクまたはその相当品である。測
定対象物３１は、高速回転する測定対象物３２から微小
量だけ浮上している。即ち、測定対象物３１と測定対象
物３２とは、微小間隔を隔てて互いにほぼ平行に相対し
ており、実際の磁気ディスク装置の内部で磁気ヘッドと
磁気ディスクとが相対するのと同様の位置関係にある。FIG. 1 is an elevational view showing the configuration of the interferometer according to the present embodiment. The measuring object 31 is a glass transparent body having the same shape as the magnetic head, and the measuring object 32 is a high-speed rotating magnetic disk or its equivalent. The measuring object 31 floats by a very small amount from the measuring object 32 rotating at a high speed. That is, the measurement object 31 and the measurement object 32 are opposed to each other almost in parallel at a small interval, and are located at the same position as the position where the magnetic head and the magnetic disk face each other inside the actual magnetic disk device. In a relationship.
【００１６】まず、図１の干渉計の概略構成を説明す
る。干渉計は、赤色、緑色、青色の光を発する光源部１
００と、光源部１００から射出された光を測定対象物３
１、３２に照射し、反射光の干渉縞をカラー撮像部３５
に結像させる顕微鏡部２００と、干渉縞の像を２次元の
画像データとして取り込み、測定対象物３１、３２の間
隔を算出するデータ処理部３００とを備えている。First, the schematic configuration of the interferometer shown in FIG. 1 will be described. The interferometer is a light source unit 1 that emits red, green, and blue light.
00 and the light emitted from the light source unit 100
1 and 32, and the interference fringes of the reflected light are reflected by the color imaging unit 35.
And a data processing unit 300 that captures an image of interference fringes as two-dimensional image data and calculates an interval between the measurement objects 31 and 32.
【００１７】光源部１００には、赤色、緑色、青色の光
を発する３つの発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ
が設けられている。これら発光ダイオード２１Ｒ、２１
Ｇ、２１Ｂは、後述のダイクロイックプリズム２４を３
方から囲むように配置されている。発光ダイオード２１
Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの射出面は、いずれもダイクロイッ
クプリズム２４に面しており、発光ダイオード２１Ｒ、
２１Ｇ、２１Ｂからの射出光がダイクロイックプリズム
２４に入射するようになっている。The light source unit 100 includes three light emitting diodes 21R, 21G, and 21B that emit red, green, and blue light.
Is provided. These light emitting diodes 21R, 21
G and 21B are three dichroic prisms 24 to be described later.
It is arranged so that it surrounds from the side. Light emitting diode 21
The exit surfaces of R, 21G, and 21B all face the dichroic prism 24, and the light emitting diodes 21R,
Light emitted from 21G and 21B is incident on the dichroic prism 24.
【００１８】発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ
は、発光ダイオード駆動回路３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０
４Ｂ（図３）からの電力供給によって各々独立して発光
制御される。発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの
発光制御については後述する。Light emitting diodes 21R, 21G, 21B
Are the light emitting diode drive circuits 304R, 304G, 30
The light emission is controlled independently by the power supply from 4B (FIG. 3). The light emission control of the light emitting diodes 21R, 21G, 21B will be described later.
【００１９】図２は、各発光ダイオード２１Ｒ、２１
Ｇ、２１Ｂの射出する光のスペクトル分布を示すもので
ある。図２に示すように、発光ダイオード２１Ｒから射
出される赤色光は、波長６２４ｎｍ近傍にピークを持っ
ており、その半値幅は約１５ｎｍである。発光ダイオー
ド２１Ｇから射出される緑色光は、波長５２０ｎｍ近傍
にピークを持っており、その半値幅は約４５ｎｍであ
る。発光ダイオード２１Ｂから射出される青色光は、波
長４６５ｎｍ近傍にピークを持っており、その半値幅は
約４０ｎｍである。なお、半値幅とは、図２における相
対強度が０．５（最大強度の１／２）となる時のスペク
トル分布の全幅である。FIG. 2 shows each of the light emitting diodes 21R, 21R.
9 shows a spectrum distribution of light emitted from G and 21B. As shown in FIG. 2, the red light emitted from the light emitting diode 21R has a peak near a wavelength of 624 nm, and its half width is about 15 nm. Green light emitted from the light emitting diode 21G has a peak near a wavelength of 520 nm, and its half width is about 45 nm. The blue light emitted from the light emitting diode 21B has a peak near a wavelength of 465 nm, and its half width is about 40 nm. Note that the half-value width is the full width of the spectrum distribution when the relative intensity in FIG. 2 is 0.5 (強度 of the maximum intensity).
【００２０】発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに
は各々半球レンズ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが固定されて
いる。この半球レンズ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、発光
ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの射出面における光
の全反射（発光ダイオードと空気の屈折率の差のため、
発光ダイオードと空気の界面で光が全反射してしまい、
空気中に照射されない）を防止して、光を効率的に取り
出すためのものである。また、各発光ダイオード２１
Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂとダイクロイックプリズム２４との
間には、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの射出
光を平行光にするためのコリメータレンズ２３Ｒ、２３
Ｇ、２３Ｂが各々配置されている。Hemispheric lenses 22R, 22G, and 22B are fixed to the light emitting diodes 21R, 21G, and 21B, respectively. The hemispherical lenses 22R, 22G, and 22B reflect the total reflection of light at the exit surfaces of the light emitting diodes 21R, 21G, and 21B (due to the difference in the refractive index between the light emitting diode and air,
Light is totally reflected at the interface between the light emitting diode and air,
This is for preventing light from being emitted into the air) and efficiently extracting light. In addition, each light emitting diode 21
Between the R, 21G, 21B and the dichroic prism 24, collimator lenses 23R, 23 for making the light emitted from the light emitting diodes 21R, 21G, 21B into parallel light.
G and 23B are respectively arranged.
【００２１】ダイクロイックプリズム２４は立方体形状
をしており、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂか
らの光がそれぞれ入射する３つの入射面２４Ｒ、２４
Ｇ、２４Ｂと、ダイクロイックプリズム２４の内部で選
択的に反射された（あるいは透過した）光を射出する射
出面２４ｃを有している。The dichroic prism 24 has a cubic shape, and has three incident surfaces 24R, 24 on which light from the light emitting diodes 21R, 21G, 21B respectively enters.
G, 24B, and an emission surface 24c for emitting light selectively reflected (or transmitted) inside the dichroic prism 24.
【００２２】ダイクロイックプリズム２４は、本発明に
おける「光選択素子」の一具体例に対応する。ダイクロ
イックプリズム２４の機能は、互いに離間し且つ互いに
異なる方向に向けて配置されている発光ダイオード２１
Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから発せられて、入射面２４Ｒ、２
４Ｇ、２４Ｂに入射した光を共通の射出面２４ｃから射
出することと、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ
の射出光の波長帯域を目標値以下（スペクトル分布の半
値幅が例えば２５ｎｍ以下）に絞ることである。The dichroic prism 24 corresponds to a specific example of the “light selecting element” in the present invention. The function of the dichroic prism 24 is to separate the light-emitting diodes 21
R, 21G, and 21B, and the incident surfaces 24R,
The light incident on the 4G, 24B is emitted from the common emission surface 24c, and the light emitting diodes 21R, 21G, 21B
Is to be narrowed to a target value or less (a half width of the spectrum distribution is, for example, 25 nm or less).
【００２３】ダイクロイックプリズム２４は、３つの入
射面２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに対して４５度傾斜した２
つの反射面２４ａ、２４ｂを有している。反射面２４
ａ，２４ｂは例えば所定の誘電体多層膜により形成され
ている。第１の反射面２４ａは、発光ダイオード２１Ｒ
からの赤色光を反射して、発光ダイオード２１Ｇ、２１
Ｂからの緑色光と青色光を透過させるよう構成されてい
る。また、第２の反射面２４ｂは、発光ダイオード２１
Ｂからの青色光を反射して、発光ダイオード２１Ｒ、２
１Ｇからの赤色光と緑色光を透過させるよう構成されて
いる。The dichroic prism 24 has two inclined surfaces 45 degrees with respect to the three incident surfaces 24R, 24G and 24B.
It has two reflecting surfaces 24a and 24b. Reflective surface 24
a and 24b are formed of, for example, a predetermined dielectric multilayer film. The first reflecting surface 24a is provided with a light emitting diode 21R.
Red light from the light emitting diodes 21G, 21
It is configured to transmit green light and blue light from B. Further, the second reflection surface 24b is
B reflects blue light from the light emitting diodes 21R,
It is configured to transmit red light and green light from 1G.
【００２４】ここで、ダイクロイックプリズム２４にお
ける波長帯域の選択についてさらに詳細に説明する。図
２に示すように、発光ダイオード２１Ｒから射出される
赤色光のスペクトル分布の半値幅（約１５ｎｍ）は目標
値の２５ｎｍ以下なので、波長帯域をこれ以上狭くする
必要は無い。一方、発光ダイオード２１Ｇ、２１Ｂから
射出される緑色光と青色光については、スペクトル分布
の半値幅がおのおの約４５ｎｍおよび約４０ｎｍであ
り、目標値の２５ｎｍより大きいので、波長帯域をさら
に狭くする必要がある。Here, the selection of the wavelength band in the dichroic prism 24 will be described in more detail. As shown in FIG. 2, since the half width (about 15 nm) of the spectral distribution of the red light emitted from the light emitting diode 21R is equal to or less than the target value of 25 nm, it is not necessary to further narrow the wavelength band. On the other hand, as for the green light and the blue light emitted from the light emitting diodes 21G and 21B, the full width at half maximum of the spectral distribution is about 45 nm and about 40 nm, respectively, which is larger than the target value of 25 nm. is there.
【００２５】そこで、第１反射面２４ａは、５２０±１
２．５ｎｍの波長帯域に入る光（すなわち発光ダイオー
ド２１Ｇからの緑色光の一部）と、４６５±１２．５ｎ
ｍの波長帯域に入る光（すなわち発光ダイオード２１Ｂ
からの青色光の一部）を透過し、その波長帯域以外の光
は反射するよう構成されている。また、第２反射面２４
ｂは４６５±１２．５ｎｍの波長帯域に入る光（すなわ
ち発光ダイオード２１Ｂからの青色光の一部）だけを反
射し、それ以外の光は透過するよう構成されている。こ
の場合、発光ダイオード２１Ｒから射出される赤色光
は、第１反射面２４ａで全て反射される。Therefore, the first reflecting surface 24a is 520 ± 1
Light entering the wavelength band of 2.5 nm (that is, a part of the green light from the light emitting diode 21G), and 465 ± 12.5n
m (ie, the light emitting diode 21B)
Is transmitted, and light outside the wavelength band is reflected. Also, the second reflection surface 24
b is configured to reflect only the light falling within the wavelength band of 465 ± 12.5 nm (that is, a part of the blue light from the light emitting diode 21B) and transmit the other light. In this case, all the red light emitted from the light emitting diode 21R is reflected by the first reflection surface 24a.
【００２６】なお、ダイクロックプリズム２４の入射面
に、波長帯域選択用の膜を設ける構成も可能である。例
えば、入射面２４Ｇに５２０±１２．５ｎｍの波長帯域
の光を透過する膜を設け、入射面２４Ｂに４６５±１
２．５ｎｍの波長帯域の光を透過する膜を設ける構成が
可能である。この場合、第１反射面２４ａが６２４±１
２．５ｎｍの波長帯域の光を反射してそれ以外の光を透
過させるようにし、第２反射面２４ｂが４６５±１２．
５ｎｍの波長帯域の光を反射してそれ以外の光を透過さ
せるようにすれば良い。また、発光ダイオード２１Ｒか
らの赤色光の波長帯域を絞る必要がある場合には、さら
に、入射面２４Ｒに波長帯域選択用の膜を設けても良
い。It is also possible to provide a wavelength band selecting film on the incident surface of the dichroic prism 24. For example, a film that transmits light in a wavelength band of 520 ± 12.5 nm is provided on the incident surface 24G, and 465 ± 1 is provided on the incident surface 24B.
A configuration in which a film that transmits light in a wavelength band of 2.5 nm is provided is possible. In this case, the first reflection surface 24a is 624 ± 1.
The light of the wavelength band of 2.5 nm is reflected and the other light is transmitted, and the second reflection surface 24b is 465 ± 12.
What is necessary is just to reflect the light in the wavelength band of 5 nm and transmit the other light. When it is necessary to narrow the wavelength band of the red light from the light emitting diode 21R, a film for wavelength band selection may be further provided on the incident surface 24R.
【００２７】コリメータレンズ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ
の各レンズ中心を通った光は、ダイクロイックプリズム
２４の射出面２４ｃから射出される時には同一の光路を
通る。この光路をダイクロイックプリズム２４の射出光
軸Ｘと定義する。なお、光源部１００から顕微鏡部２０
０の対物レンズ３０を経て測定対象物３１、３２に至る
光学系は、ケラー照明になっている。Collimator lenses 23R, 23G, 23B
The light passing through the center of each lens passes through the same optical path when exiting from the exit surface 24c of the dichroic prism 24. This optical path is defined as the exit optical axis X of the dichroic prism 24. In addition, the light source unit 100 to the microscope unit 20
The optical system reaching the measurement objects 31 and 32 via the zero objective lens 30 is Keller illumination.
【００２８】後述するようにダイクロイックプリズム２
４から射出された光は平行光として測定対象物３１、３
２に照射されるが、照射面内における照度分布は均一で
あることが望ましい。そこで、ダイクロイックプリズム
２４の射出光軸Ｘ方向に沿って、第１および第２フライ
アイレンズ２５、２６が配置されている。第１フライア
イレンズ２５は、同形の微少レンズ要素２５ａを面内に
多数配列して構成されるものであり、各レンズ要素２５
ａの一方の面は平坦面、他方の面は微少な凸球面であ
る。第１フライアイレンズ２５は、微少レンズ要素２５
ａの平坦面が光入射側（ダイクロイックプリズム側）に
向くように配置されている。第２フライアイレンズ２６
は、第１フライアイレンズ２５と同様に構成されている
が、微少レンズ要素２６ａの凸球面が光入射側（ダイク
ロイックプリズム側）に向くように配置されている。As will be described later, the dichroic prism 2
The light emitted from 4 is measured as parallel light,
2, the illuminance distribution in the irradiation plane is desirably uniform. Therefore, the first and second fly-eye lenses 25 and 26 are arranged along the exit optical axis X direction of the dichroic prism 24. The first fly-eye lens 25 is configured by arranging a large number of micro lens elements 25a of the same shape in a plane.
One surface of a is a flat surface, and the other surface is a minute convex spherical surface. The first fly-eye lens 25 includes a minute lens element 25.
The flat surface a is arranged so as to face the light incident side (dichroic prism side). Second fly-eye lens 26
Is configured in the same manner as the first fly-eye lens 25, but is arranged such that the convex spherical surface of the minute lens element 26a faces the light incident side (dichroic prism side).
【００２９】第１および第２フライアイレンズ２５、２
６は、本発明における「照度均一化素子」の一具体例に
対応するもので、入射光を微少な凸球面により様々な方
向に拡散させることで光束断面内での強度分布を均一化
させるものである。なお、第１および第２フライアイレ
ンズ２５、２６は、物体側と像側の両方にテレセントリ
ックな光学系（即ち、入射主光線と射出主光線の両方が
光軸と平行な光学系）を形成している。この第１および
第２フライアイレンズ２５、２６により、光束断面内で
の強度分布が均一な平行光が得られる。First and second fly-eye lenses 25, 2
Numeral 6 corresponds to a specific example of the "illuminance uniformizing element" in the present invention, in which the incident light is diffused in various directions by a minute convex spherical surface to uniformize the intensity distribution in the light beam cross section. It is. The first and second fly-eye lenses 25 and 26 form an optical system that is telecentric on both the object side and the image side (that is, an optical system in which both the incident principal ray and the exit principal ray are parallel to the optical axis). are doing. By the first and second fly-eye lenses 25 and 26, parallel light having a uniform intensity distribution in a light beam cross section is obtained.
【００３０】第２フライアイレンズ２６の射出側には、
第１および第２コンデンサレンズ２７、２８が設けられ
ている。後述するように、この第１および第２コンデン
サレンズ２７、２８は、ダイクロイックプリズム２４か
らの射出光を顕微鏡部２００の対物レンズ３０の物体側
（ビームスプリッタ側）焦点位置に結像させるためのも
のである。第１および第２コンデンサレンズ２７、２８
は、ダイクロイックプリズム２４の射出光軸Ｘに沿って
配置されている。第１および第２コンデンサレンズ２
７、２８は、一方の面が平坦面で、他方の面が凸面とな
っている。第１コンデンサレンズ２７は平坦面が光入射
側（フライアイレンズ側）に向くように配置されてい
る。第２コンデンサレンズ２８は凸面が光入射側（フラ
イアイレンズ側）に向くように配置されている。また、
第１および第２コンデンサレンズ２７、２８は、物体側
にテレセントリックな光学系（即ち、入射主光線が光軸
と平行な光学系）を形成している。On the exit side of the second fly-eye lens 26,
First and second condenser lenses 27 and 28 are provided. As will be described later, the first and second condenser lenses 27 and 28 are used to focus the light emitted from the dichroic prism 24 on the object side (beam splitter side) focal position of the objective lens 30 of the microscope section 200. It is. First and second condenser lenses 27, 28
Are arranged along the emission optical axis X of the dichroic prism 24. First and second condenser lenses 2
7 and 28, one surface is a flat surface and the other surface is a convex surface. The first condenser lens 27 is arranged so that the flat surface faces the light incident side (fly-eye lens side). The second condenser lens 28 is arranged so that the convex surface faces the light incident side (fly eye lens side). Also,
The first and second condenser lenses 27 and 28 form a telecentric optical system (that is, an optical system in which the incident principal ray is parallel to the optical axis) on the object side.
【００３１】ここで、第２フライアイレンズ２６と第１
コンデンサレンズ２７は互いに平坦面同士を接してお
り、第２フライアイレンズ２６を透過した光がすぐに第
１コンデンサレンズ２７に入射するようになっている。
上述したように第２フライアイレンズ２６では光の進行
方向が様々な方向に向くが、第１コンデンサレンズ２７
（入射側が平坦面となっている）を透過することによっ
て光軸から離れた位置にある光束も収束側に屈折するの
で、確実に第２コンデンサレンズ２８に入射する。Here, the second fly-eye lens 26 and the first fly-eye lens 26
The condenser lenses 27 have flat surfaces in contact with each other, so that light transmitted through the second fly-eye lens 26 immediately enters the first condenser lens 27.
As described above, the traveling direction of light in the second fly-eye lens 26 is directed to various directions.
By passing through the light beam (the flat surface on the incident side), the light beam at a position distant from the optical axis is also refracted to the convergent side, so that it is surely incident on the second condenser lens 28.
【００３２】次に、顕微鏡部２００について説明する。
顕微鏡部２００では、光源部１００からの光が対物レン
ズ３０によって平行光となり、この平行光が測定対象物
３１、３２に照射されるようになっている。対物レンズ
３０は、本発明における「平行化素子」の一具体例に対
応する。Next, the microscope section 200 will be described.
In the microscope section 200, the light from the light source section 100 is converted into parallel light by the objective lens 30, and the parallel light is applied to the measurement objects 31 and 32. The objective lens 30 corresponds to a specific example of “parallelizing element” in the present invention.
【００３３】顕微鏡部２００には、光源部１００からの
入射光を透過光（Ｐ偏光）と反射光（Ｓ偏光）に分ける
ビームスプリッタ２９が設けられている。このビームス
プリッタ２９は、光源部１００のダイクロイックプリズ
ム２４の射出光軸Ｘに沿って入射した光のうちのＳ偏光
成分を、対物レンズ３０の光軸Ｙに沿った方向に反射す
るよう構成されている。なお、対物レンズ３０の光軸Ｙ
は、光源部１００のダイクロイックプリズム２４の射出
光軸Ｘに対して直交している。The microscope section 200 is provided with a beam splitter 29 for dividing incident light from the light source section 100 into transmitted light (P-polarized light) and reflected light (S-polarized light). The beam splitter 29 is configured to reflect the S-polarized light component of the light incident along the emission optical axis X of the dichroic prism 24 of the light source unit 100 in the direction along the optical axis Y of the objective lens 30. I have. The optical axis Y of the objective lens 30
Is perpendicular to the emission optical axis X of the dichroic prism 24 of the light source unit 100.
【００３４】対物レンズ３０と第１および測定対象物３
１、３２の間には、１／４波長板３３が設けられてい
る。ここで、１／４波長板３３は、２回透過した光の振
動面を９０度ずらすことで、Ｓ偏光をＰ偏光に変えるた
めものである。具体的には、１／４波長板３３の光学軸
は、ビームスプリッタ２９で反射されるＳ偏光の振動面
に対して４５度の方位角を持っている。ビームスプリッ
タ２９から測定対象物３１、３２に向かう光が１／４波
長板３３を透過すると、透過光はＳ偏光から楕円偏光に
変わる。さらに、測定対象物３１、３２からの反射光が
再び１／４波長板３３を透過すると、透過光は楕円偏光
からＰ偏光に変わる。前述のとおりビームスプリッタ２
９はＰ偏光を透過するものなので、測定対象物３１、３
２からの反射光のほぼ全てがビームスプリッタ２９を透
過して、カラー撮像部３５に向かう。このように構成す
れば、測定対象物３１、３２からの反射光のほぼ全てが
ビームスプリッタ２９を透過するので、光量のロスがよ
り少なくなる。The objective lens 30 and the first and measuring objects 3
A quarter-wave plate 33 is provided between 1 and 32. Here, the quarter-wave plate 33 is for changing S-polarized light to P-polarized light by shifting the vibration plane of the light transmitted twice by 90 degrees. Specifically, the optical axis of the quarter-wave plate 33 has an azimuth of 45 degrees with respect to the vibration plane of the S-polarized light reflected by the beam splitter 29. When light traveling from the beam splitter 29 to the measurement objects 31 and 32 passes through the quarter-wave plate 33, the transmitted light changes from S-polarized light to elliptically polarized light. Furthermore, when the reflected light from the measurement objects 31 and 32 passes through the quarter-wave plate 33 again, the transmitted light changes from elliptically polarized light to P-polarized light. As described above, the beam splitter 2
Since 9 transmits P-polarized light, the measurement objects 31 and 3
Almost all of the reflected light from 2 passes through the beam splitter 29 and goes to the color imaging unit 35. With this configuration, almost all of the reflected light from the measurement objects 31 and 32 passes through the beam splitter 29, so that the loss of the light amount is further reduced.
【００３５】ビームスプリッタ２９を挟んで対物レンズ
３０と反対の側には、結像レンズ３４とカラー撮像部３
５が配置されている。結像レンズ３４とカラー撮像部３
５は対物レンズ３０の光軸Ｙに沿って配置されており、
ビームスプリッタ２９を透過した光が結像レンズ３４に
よってカラー撮像部３５の図示しない検出面に結像する
ようになっている。即ち、測定対象物３１、３２から平
行光として進んできた反射光（干渉光）は、対物レンズ
３０の物体側焦点位置で一度結像した後、結像レンズ３
４によってカラー撮像部３５の検出面に結像する。この
ようにして、カラー撮像部３５の検出面には、測定対象
物３１、３２からの反射光（干渉光）により生じる干渉
縞の像が形成される。On the side opposite to the objective lens 30 across the beam splitter 29, the imaging lens 34 and the color image pickup unit 3
5 are arranged. Imaging lens 34 and color imaging unit 3
5 is arranged along the optical axis Y of the objective lens 30,
The light transmitted through the beam splitter 29 forms an image on a detection surface (not shown) of the color imaging unit 35 by the imaging lens 34. That is, the reflected light (interference light) that has traveled as parallel light from the measurement objects 31 and 32 forms an image once at the object-side focal position of the objective lens 30, and then forms the imaging lens 3.
4 forms an image on the detection surface of the color imaging unit 35. In this way, an image of interference fringes generated by the reflected light (interference light) from the measurement objects 31 and 32 is formed on the detection surface of the color imaging unit 35.
【００３６】次に、データ処理部３００について説明す
る。データ処理部３００は、カラー撮像部３５に結像し
た干渉縞像を表示するディスプレイ装置３８と、カラー
撮像部３５のイメージを画像フレーム単位で取り込むフ
レームメモリ３６と、波長毎の干渉縞データを元に演算
処理を行って測定対象物３１、３２の間隔を求めるコン
ピュータ３７を備えている。Next, the data processing section 300 will be described. The data processing unit 300 includes a display device 38 that displays the interference fringe image formed on the color imaging unit 35, a frame memory 36 that captures the image of the color imaging unit 35 in image frame units, and an interference fringe data for each wavelength. And a computer 37 for calculating the distance between the objects to be measured 31 and 32 by performing arithmetic processing.
【００３７】ここで、光源として使用する発光ダイオー
ド２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは応答性が良好なので、短い
時間でのオンオフが可能である。そこで、本実施の形態
では、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを順次発
光させ、そのタイミングに合わせてカラー撮像部３５の
イメージを色別に取り込むようになっている。このよう
にすれば、短い時間で波長毎の干渉縞データを別々に取
得することができる。Here, the light emitting diodes 21R, 21G, and 21B used as light sources have good responsiveness, and can be turned on and off in a short time. Therefore, in the present embodiment, the light emitting diodes 21R, 21G, and 21B emit light sequentially, and the image of the color imaging unit 35 is captured for each color according to the timing. In this way, interference fringe data for each wavelength can be separately acquired in a short time.
【００３８】図３は、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、
２１Ｂの発光タイミングとカラー撮像部３５のデータ取
り込みを同期させるための回路構成を示すブロック図で
ある。カラー撮像部３５は、２次元ＣＣＤ（電荷転送素
子）３５ａと、このＣＣＤ３５ａの２次元イメージを色
毎にフレームメモリ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに取り込む
ための駆動制御機能も含むＣＣＤ駆動回路３０３を備え
ている。なお、図１では、色毎のフレームメモリ３６
Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂをまとめて一つのフレームメモリ３
６として表す。なお、フレ─ムメモリ３６からの信号に
基づいてＣＣＤ３５ａのタイミングを制御するようにし
ても良い。FIG. 3 shows light emitting diodes 21R, 21G,
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration for synchronizing the light emission timing of 21B and the data capture of the color imaging unit 35. The color imaging unit 35 includes a two-dimensional CCD (charge transfer device) 35a, and a CCD drive circuit 303 that also has a drive control function for loading the two-dimensional image of the CCD 35a into the frame memories 36R, 36G, and 36B for each color. I have. In FIG. 1, the frame memory 36 for each color is used.
R, 36G, and 36B as one frame memory 3
Expressed as 6. The timing of the CCD 35a may be controlled based on a signal from the frame memory 36.
【００３９】一方、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２
１Ｂへの電力供給のオンオフは、発光ダイオード駆動回
路３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂにより各々制御され
る。この発光ダイオード駆動回路３０４Ｒ、３０４Ｇ、
３０４Ｂは、本発明における「発光制御手段」の一具体
例に対応する。なお、図１では、発光ダイオード駆動回
路３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂの図示を省略してい
る。On the other hand, the light emitting diodes 21R, 21G, 2
ON / OFF of power supply to 1B is controlled by light emitting diode drive circuits 304R, 304G, 304B, respectively. The light emitting diode driving circuits 304R, 304G,
304B corresponds to a specific example of "light emission control means" in the present invention. In FIG. 1, illustration of the light emitting diode driving circuits 304R, 304G, and 304B is omitted.
【００４０】ＣＣＤ駆動回路３０３と発光ダイオード駆
動回路３０４を同期駆動するため、同期信号発生回路３
０２が設けられている。同期信号発生回路３０２は、Ｃ
ＣＤ駆動回路３０３を駆動制御するためのＣＣＤ駆動信
号Ｓ１と、発光ダイオード駆動回路３０４Ｒ、３０４
Ｇ、３０４Ｂを駆動するための発光ダイオード駆動信号
Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ、Ｓ２Ｂを発する。この同期信号発生回
路３０２は、本発明における「同期手段」の一具体例に
対応する。なお、同期信号発生回路３０２は、図１にお
けるコンピュータ３７に含まれているものとする。ま
た、図１では、３種類の発光ダイオード駆動信号Ｓ２
Ｒ、Ｓ２Ｇ、Ｓ２Ｂをまとめて発光ダイオード信号Ｓ２
で表す。To drive the CCD driving circuit 303 and the light emitting diode driving circuit 304 synchronously, a synchronizing signal generating circuit 3
02 is provided. The synchronization signal generation circuit 302
CCD driving signal S1 for driving and controlling CD driving circuit 303, and light emitting diode driving circuits 304R and 304
G, 304B to emit light emitting diode drive signals S2R, S2G, S2B. The synchronization signal generation circuit 302 corresponds to a specific example of “synchronization means” in the present invention. It is assumed that the synchronization signal generating circuit 302 is included in the computer 37 in FIG. In FIG. 1, three types of light emitting diode drive signals S2
R, S2G, and S2B are collectively referred to as a light emitting diode signal S2.
Expressed by
【００４１】図４（Ａ）から（Ｄ）は、ＣＣＤ駆動信号
Ｓ１と発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ、Ｓ２Ｂ
を表すものである。ＣＣＤ駆動信号Ｓ１が“Ｈ”レベル
になると、ＣＣＤ駆動回路３０３がＣＣＤ３５ａを駆動
し、カラー撮像部３５のイメージを色別のフレームメモ
リ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに画像フレーム単位で取り込
むようになっている。また、発光ダイオード駆動信号Ｓ
２Ｒ、Ｓ２Ｇ、Ｓ２Ｂのいずれかが“Ｈ”レベルになる
と、この信号を受信した発光ダイオード駆動回路３４
Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂが対応する発光ダイオード２１Ｒ、
２１Ｇ、２１Ｂを発光させるようになっている。FIGS. 4A to 4D show the CCD drive signal S1 and the light emitting diode drive signals S2R, S2G, S2B.
Is represented. When the CCD drive signal S1 becomes "H" level, the CCD drive circuit 303 drives the CCD 35a, and captures the image of the color imaging unit 35 into the frame memories 36R, 36G, and 36B for each color in image frames. . Further, the light emitting diode drive signal S
When any one of 2R, S2G, and S2B becomes “H” level, the light emitting diode drive circuit 34 receiving this signal
R, 34G, 34B correspond to the light emitting diode 21R,
21G and 21B emit light.
【００４２】同期信号発生回路３０２は、図示しない制
御回路からのトリガ信号が入ると、図４（Ａ）から
（Ｄ）に示したように同期されたＣＣＤ駆動信号Ｓ１と
発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ、Ｓ２Ｂを出力
する。発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ、Ｓ２Ｂ
は順次“Ｈ”レベルになり、それぞれの“Ｈ”レベル期
間内にＣＣＤ駆動信号Ｓ１が“Ｈ”レベルに変化するよ
うになっている。発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１
Ｂの発光する順番と、カラー撮像部３５のイメージを色
別のフレームメモリ３６に取り込む色の順番は同じにな
っている。例えば、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２
１Ｂが、発光ダイオード２１Ｒ、発光ダイオード２１
Ｇ、発光ダイオード２１Ｂの順で発光したとすると、赤
色、緑色、青色の順でカラー撮像部３５のイメージがフ
レームメモリ３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂに取り込まれる。
なお、上記のトリガ信号は、例えば作業者がコンピュー
タ３７の操作パネル（図示せず）から入力したトリガボ
タンに応じて発せられるようになっている。When a trigger signal from a control circuit (not shown) is input, the synchronizing signal generating circuit 302 synchronizes the CCD driving signal S1 and the light emitting diode driving signal S2R, as shown in FIGS. S2G and S2B are output. Light emitting diode drive signals S2R, S2G, S2B
Sequentially become "H" level, and the CCD drive signal S1 changes to "H" level within each "H" level period. Light emitting diodes 21R, 21G, 21
The order in which B emits light is the same as the order in which the color image capturing unit 35 captures the image into the frame memory 36 for each color. For example, the light emitting diodes 21R, 21G, 2
1B is a light emitting diode 21R, a light emitting diode 21
Assuming that light is emitted in the order of G and the light emitting diode 21B, the images of the color imaging unit 35 are loaded into the frame memories 36R, 36G, and 36B in the order of red, green, and blue.
The above-mentioned trigger signal is generated, for example, in response to a trigger button input by an operator from an operation panel (not shown) of the computer 37.
【００４３】なお、発光ダイオード駆動回路３０４は、
発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂへの供給電流量
を各々変えることによって、各発光ダイオード２１Ｒ、
２１Ｇ、２１Ｂの出力を容易に変化させることができ
る。これにより、３つの発光ダイオード２１Ｒ、２１
Ｇ、２１Ｂの出力を互いにほぼ同等にすることも可能に
なる。The light emitting diode drive circuit 304
By changing the amount of current supplied to the light emitting diodes 21R, 21G, and 21B, each of the light emitting diodes 21R,
The outputs of 21G and 21B can be easily changed. Thereby, the three light emitting diodes 21R, 21R
It is also possible to make the outputs of G and 21B substantially equal to each other.
【００４４】次に、このように構成された干渉計の動作
について説明する。まず、光源部１００では、発光ダイ
オード２１Ｒが発光する。すなわち、同期信号発生回路
３０２から出力された発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｒに
基づき、発光ダイオード駆動回路３０４Ｒが発光ダイオ
ード２１Ｒを発光させる。発光ダイオード２１Ｒから射
出された光（赤色光）は、半球レンズ２２Ｒの内部を半
径方向に進行してコリメータレンズ２３Ｒに入射し、平
行光となってダイクロイックプリズム２４に入射し、第
１反射面２４ａによって全反射されて射出面２４ｃから
射出される。ダイクロイックプリズム２４から射出され
た光は、第１および第２フライアイレンズ２５、２６に
入射し、光束断面方向に拡散される（すなわち、光束断
面方向の光量分布が一定になる）。Next, the operation of the thus configured interferometer will be described. First, in the light source unit 100, the light emitting diode 21R emits light. That is, the light emitting diode drive circuit 304R causes the light emitting diode 21R to emit light based on the light emitting diode drive signal S2R output from the synchronization signal generation circuit 302. The light (red light) emitted from the light emitting diode 21R travels in the radial direction inside the hemispherical lens 22R, enters the collimator lens 23R, becomes parallel light, enters the dichroic prism 24, and enters the first reflection surface 24a. And is emitted from the emission surface 24c. The light emitted from the dichroic prism 24 enters the first and second fly-eye lenses 25 and 26 and is diffused in the light beam cross-sectional direction (that is, the light amount distribution in the light beam cross-sectional direction becomes constant).
【００４５】第１および第２フライアイレンズ２５、２
６から射出された光はコンデンサレンズ２７、２８を経
て、顕微鏡部２００に入射する。顕微鏡部２００に入射
した光のうち、ビームスプリッタ２９によって反射され
た反射光（Ｓ偏光）は、対物レンズ３０の物体側（ビー
ムスプリッタ２９に近い側）焦点位置に結像する。そし
て、対物レンズ３０の物体側焦点位置に結像した光は、
対物レンズ３０を透過することによって平行光となり、
１／４波長板３３を通過して、測定対象物３１に入射す
る。First and second fly-eye lenses 25, 2
The light emitted from 6 passes through condenser lenses 27 and 28 and enters the microscope unit 200. Of the light incident on the microscope unit 200, the reflected light (S-polarized light) reflected by the beam splitter 29 forms an image at the object side (closer to the beam splitter 29) focal position of the objective lens 30. The light focused on the object-side focal position of the objective lens 30 is
By passing through the objective lens 30, it becomes parallel light,
The light passes through the 波長 wavelength plate 33 and enters the measurement target 31.
【００４６】透明体である測定対象物３１に入射した光
は、その上面３１Ｂで一部が反射され、測定対象物３１
を透過した光は、その下面３１Ａで一部が反射される。
測定対象物３１の下面３１Ａを透過した光は、測定対象
物３２の表面３２Ａで反射される。測定対象物３１の下
面３１Ａと測定対象物３２の表面３２Ａの間隔は２５ｎ
ｍ程度なので、測定対象物３１の下面３１Ａで反射した
反射光と、測定対象物３２の表面３２Ａで反射した反射
光とは干渉する。なお、測定対象物３１の上面３１Ｂと
下面３１Ａの距離は数ミリであり、可干渉距離を越えて
いるので、測定対象物３１の上面３１Ｂでの反射光が測
定対象物３１の下面３１Ａまたは測定対象物３２の表面
３２Ａでの反射光と干渉を起こすことは無い。The light that has entered the measuring object 31 which is a transparent body is partially reflected by the upper surface 31B of the measuring object 31.
Is partially reflected by the lower surface 31A.
Light transmitted through the lower surface 31A of the measurement target 31 is reflected by the surface 32A of the measurement target 32. The distance between the lower surface 31A of the measurement target 31 and the surface 32A of the measurement target 32 is 25n.
m, the reflected light reflected on the lower surface 31A of the measuring object 31 and the reflected light reflected on the surface 32A of the measuring object 32 interfere with each other. Since the distance between the upper surface 31B and the lower surface 31A of the measurement object 31 is several millimeters and exceeds the coherent distance, the light reflected on the upper surface 31B of the measurement object 31 is reflected on the lower surface 31A of the measurement object 31 or in the measurement. There is no interference with the light reflected on the surface 32A of the object 32.
【００４７】測定対象物３１、３２からの反射光（干渉
光）は再び１／４波長板３３を透過して、対物レンズ３
０に入射する。１／４波長板３３を透過した光は楕円偏
光からＰ偏光に変わる。前述のとおりビームスプリッタ
２９はＰ偏光を透過するものなので、測定対象物３１、
３２からの反射光（干渉光）のほぼ全てがビームスプリ
ッタ２９を透過して、カラー撮像部３５に向かう。The reflected light (interference light) from the measuring objects 31 and 32 passes through the quarter-wave plate 33 again, and
Incident at 0. The light transmitted through the １ ／ wavelength plate 33 changes from elliptically polarized light to P-polarized light. As described above, since the beam splitter 29 transmits P-polarized light, the measurement object 31,
Almost all of the reflected light (interfering light) from the light 32 passes through the beam splitter 29 and travels to the color imaging unit 35.
【００４８】ビームスプリッタ２９を透過した光（干渉
光）は、対物レンズ３０の物体側焦点位置で一度結像し
た後、結像レンズ３４によってカラー撮像部３５の検出
面に結像する。このようにして、カラー撮像部３５の検
出面には、測定対象物３１、３２からの反射光（干渉
光）により生じる干渉縞の像が形成される。ここで、カ
ラー撮像部３５のＣＣＤ駆動回路３０３は、ＣＣＤ駆動
信号Ｓ１に基づいて、カラー撮像部３５のイメージを
“赤色用”フレームメモリ３６Ｒに取り込む。このよう
にして、赤色光を測定対象物３１、３２に照射した場合
の干渉縞のイメージデータが取得される。The light (interference light) transmitted through the beam splitter 29 forms an image once at the object-side focal position of the objective lens 30, and then forms an image on the detection surface of the color imaging unit 35 by the imaging lens 34. In this way, an image of interference fringes generated by the reflected light (interference light) from the measurement objects 31 and 32 is formed on the detection surface of the color imaging unit 35. Here, the CCD drive circuit 303 of the color imaging unit 35 loads the image of the color imaging unit 35 into the “red” frame memory 36R based on the CCD drive signal S1. In this manner, image data of interference fringes when the measurement object 31, 32 is irradiated with red light is obtained.
【００４９】次に、光源部１００では、発光ダイオード
２１Ｇが発光する。すなわち、発光ダイオード２１Ｒの
発光期間（発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｒの“Ｈ”レベ
ル期間）が完了した後、発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｇ
に基づき、発光ダイオード駆動回路３０４Ｇが発光ダイ
オード２１Ｇを駆動する。発光ダイオード２１Ｇから射
出された光（緑色光）は、半球レンズ２２Ｇとコリメー
タレンズ２３Ｇを経て、平行光となってダイクロイック
プリズム２４に入射する。ダイクロイックプリズム２４
に入射した緑色光のうち波長５２０±１２．５ｎｍの波
長帯域に入る光が第１および第２反射面２４ａ、２４ｂ
を通過して、射出面２４ｃから射出される。ダイクロイ
ックプリズム２４からの射出光は顕微鏡部２００に入射
して測定対象物３１、３２に照射され、反射光（干渉
光）がカラー撮像部３５の検出面に結像する。ここで、
カラー撮像部３５のＣＣＤ駆動回路３０３は、ＣＣＤ駆
動信号Ｓ１に基づいて、カラー撮像部３５のイメージを
“緑色用”フレームメモリ３６Ｇに取り込む。このよう
にして、緑色光を測定対象物３１、３２に照射した場合
の干渉縞のイメージデータが取得される。Next, in the light source section 100, the light emitting diode 21G emits light. That is, after the light emitting period of the light emitting diode 21R (the “H” level period of the light emitting diode drive signal S2R) is completed, the light emitting diode drive signal S2G
, The light emitting diode drive circuit 304G drives the light emitting diode 21G. The light (green light) emitted from the light emitting diode 21G passes through the hemispherical lens 22G and the collimator lens 23G, becomes parallel light, and enters the dichroic prism 24. Dichroic prism 24
Out of the green light incident on the first and second reflection surfaces 24a and 24b
And is emitted from the emission surface 24c. The light emitted from the dichroic prism 24 enters the microscope unit 200 and irradiates the measurement objects 31 and 32, and the reflected light (interference light) forms an image on the detection surface of the color imaging unit 35. here,
The CCD driving circuit 303 of the color imaging unit 35 loads the image of the color imaging unit 35 into the “green” frame memory 36G based on the CCD driving signal S1. In this manner, image data of interference fringes when green light is irradiated on the measurement objects 31 and 32 is obtained.
【００５０】次に、光源部１００では、発光ダイオード
２１Ｂが発光する。すなわち、発光ダイオード２１Ｇの
発光期間（発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｇの“Ｈ”レベ
ル期間）が完了した後、発光ダイオード駆動信号Ｓ２Ｂ
に基づき、発光ダイオード駆動回路３０４Ｂが発光ダイ
オード２１Ｂを駆動する。発光ダイオード２１Ｂから射
出された光（青色光）は、半球レンズ２２Ｂとコリメー
タレンズ２３Ｂを経て、平行光となってダイクロイック
プリズム２４に入射する。そして、ダイクロイックプリ
ズム２４に入射した青色光のうち４６５±１２．５ｎｍ
の波長帯域に入る光が第２反射面２４ｂで反射されて、
射出面２４ｃから射出される。ダイクロイックプリズム
２４の射出面２４ｃから射出された光は顕微鏡２００に
入射して測定対象物３１、３２に照射され、反射光（干
渉光）がカラー撮像部３５の検出面に結像する。ここ
で、カラー撮像部３５のＣＣＤ駆動回路３０３は、ＣＣ
Ｄ駆動信号Ｓ１に基づいて、カラー撮像部３５のイメー
ジを“青色用”フレームメモリ３６Ｂに取り込む。この
ようにして、青色光を測定対象物３１、３２に照射した
場合の干渉縞のイメージデータが取得される。Next, in the light source section 100, the light emitting diode 21B emits light. That is, after the light emitting period of the light emitting diode 21G (the “H” level period of the light emitting diode drive signal S2G) is completed, the light emitting diode drive signal S2B
, The light emitting diode drive circuit 304B drives the light emitting diode 21B. The light (blue light) emitted from the light emitting diode 21B passes through the hemispherical lens 22B and the collimator lens 23B, becomes parallel light, and enters the dichroic prism 24. Then, of the blue light incident on the dichroic prism 24, 465 ± 12.5 nm
Is reflected by the second reflecting surface 24b,
The light is emitted from the emission surface 24c. The light emitted from the emission surface 24c of the dichroic prism 24 enters the microscope 200 and irradiates the measurement objects 31 and 32, and the reflected light (interference light) forms an image on the detection surface of the color imaging unit 35. Here, the CCD driving circuit 303 of the color imaging unit 35
Based on the D drive signal S1, the image of the color imaging unit 35 is loaded into the "blue" frame memory 36B. In this way, image data of interference fringes when the blue light is irradiated on the measurement objects 31 and 32 is obtained.
【００５１】このようにして、赤色光、緑色光、青色光
を測定対象物３１、３２に照射した時の各々の干渉縞の
イメージデータが順次取得される。コンピュータ３７
は、干渉縞のイメージデータに基づいて色毎の干渉縞の
ピッチを求めるなどの解析を行って、測定対象物３１、
３２の間隔を算出する。In this manner, the image data of each interference fringe when red, green, and blue lights are irradiated on the measurement objects 31 and 32 are sequentially acquired. Computer 37
Performs analysis such as obtaining the pitch of the interference fringes for each color based on the image data of the interference fringes,
32 intervals are calculated.
【００５２】［比較例］次に、上記の実施の形態に対す
る比較例について、図５を参照して説明する。図５に示
す比較例は、光源部１０１に、（発光ダイオード２１
Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの代わりに）白色ランプ１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂを設けたものである。白色光から赤色光、緑色
光、青色光を各々取り出すため、各白色ランプ１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂには、干渉フィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが組み合
わせられている。この干渉フィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ
は、例えば薄膜による光の干渉を利用して特定の波長帯
域の光だけを透過させるものであり、例えばガラス板上
に金属薄膜と非金属薄膜を重ねて蒸着するなどして構成
される。Comparative Example Next, a comparative example with respect to the above-described embodiment will be described with reference to FIG. In the comparative example shown in FIG.
R, 21G, 21B) white lamps 1R, 1
G and 1B. In order to extract red light, green light, and blue light from white light, each of the white lamps 1R, 1R,
G and 1B are combined with interference filters 2R, 2G and 2B. These interference filters 2R, 2G, 2B
Is a device that transmits only light in a specific wavelength band using, for example, light interference by a thin film, and is formed by, for example, depositing a metal thin film and a non-metal thin film on a glass plate in an overlapping manner.
【００５３】３組の白色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂと干渉
フィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、ダイクロイックプリズム
３を３方から囲むように配置されている。白色ランプ１
Ｒ、１Ｇ、１Ｂから発せられる光（発散光）をほぼ平行
光にするため、各白色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂのダイク
ロイックプリズム３と反対の側には凹面を有するミラー
１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂが各々設けられている。The three sets of white lamps 1R, 1G, 1B and the interference filters 2R, 2G, 2B are arranged so as to surround the dichroic prism 3 from three sides. White lamp 1
In order to make the light (divergent light) emitted from R, 1G, and 1B substantially parallel light, mirrors 17R, 17G, and 17B each having a concave surface are provided on the side of the white lamps 1R, 1G, and 1B opposite to the dichroic prism 3. Is provided.
【００５４】各白色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに電流を流
してから、各白色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの出力が安定
するまでには比較的長い時間が必要である。つまり、白
色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、発光ダイオードと違い、
短い時間でのオンオフができない。そこで、白色ランプ
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを常時通電状態にしておくと共に、白
色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂのダイクロイックプリズム側
にシャッタ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを各々設けるように
している。A relatively long time is required from when a current is supplied to each of the white lamps 1R, 1G and 1B to when the output of each of the white lamps 1R, 1G and 1B is stabilized. That is, the white lamps 1R, 1G, and 1B are different from the light emitting diodes,
Cannot turn on / off in a short time. Therefore, the white lamps 1R, 1G, and 1B are always energized, and the shutters 18R, 18G, and 18B are provided on the dichroic prism side of the white lamps 1R, 1G, and 1B, respectively.
【００５５】ダイクロイックプリズム３は、立方体形状
をしており、白色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの光が入
射する３つの入射面３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、ダイクロイッ
クプリズム３の内部で選択的に反射された（あるいは透
過した）光を射出する射出面３ｃを有している。また、
ダイクロイックプリズム３は、赤色光を反射して青色光
と緑色光を透過する第１反射面３ａと、青色光を反射し
て赤色光と緑色光を透過する第２反射面３ｂを有してい
る。ダイクロイックプリズム３から射出されたほぼ平行
な光を顕微鏡部２０１の対物レンズ１３０の物体側焦点
位置で結像させるため、ダイクロイックプリズム３の射
出側にはコンデンサレンズ４が設けられている。The dichroic prism 3 has a cubic shape, and is selectively reflected inside the dichroic prism 3 and three incident surfaces 3R, 3G, 3B on which light from the white lamps 1R, 1G, 1B is incident. It has an emission surface 3c for emitting (or transmitting) light. Also,
The dichroic prism 3 has a first reflection surface 3a that reflects red light and transmits blue light and green light, and a second reflection surface 3b that reflects blue light and transmits red light and green light. . A condenser lens 4 is provided on the exit side of the dichroic prism 3 in order to form substantially parallel light emitted from the dichroic prism 3 at an object-side focal position of the objective lens 130 of the microscope section 201.
【００５６】この比較例における顕微鏡部２０１の構成
は、上述の実施の形態における顕微鏡部２００（図１）
と同様である。データ処理部３０１については、コンピ
ュータ３７による発光／データ取り込みの同期制御方法
を除けば、上述の実施の形態におけるデータ処理部３０
０（図１）と同様である。この比較例におけるコンピュ
ータ１３７は、シャッタ１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを駆動
する図示しないシャッタ開閉機構と、カラー撮像素子１
３５を駆動制御するよう構成されている。The configuration of the microscope unit 201 in this comparative example is the same as that of the microscope unit 200 (FIG. 1) in the above-described embodiment.
Is the same as Regarding the data processing unit 301, except for a method of controlling the light emission / data acquisition by the computer 37, the data processing unit 30 in the above-described embodiment is used.
0 (FIG. 1). The computer 137 in this comparative example includes a shutter opening / closing mechanism (not shown) that drives the shutters 18R, 18G, and 18B, and the color image sensor 1
35 is controlled.
【００５７】この比較例の干渉計の動作について説明す
る。最初に全ての白色ランプ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂがオンさ
れる。各白色ランプ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの出力が安定する
まで待機した後、シャッタ開閉機構がシャッタ１８Ｒ、
１８Ｇ、１８Ｂを順次択一的に開放し、これにより赤色
光、緑色光、青色光が順次択一的に測定対象部１３１、
１３２に照射される。そして、シャッタ１８Ｒ、１８
Ｇ、１８Ｂの開放タイミングと同期して、カラー撮像素
子１３５のイメージが色別のフレームメモリ１３６に取
り込まれる。コンピュータ１３７は、フレームメモリ１
３６に取り込まれた色別のイメージデータに基づき、干
渉縞の２次元パターンデータを取得し、この２次元パタ
ーンデータに基づいて測定対象物１３１、１３２の間隔
を算出する。The operation of the interferometer of the comparative example will be described. First, all the white lamps 2R, 2G, 2B are turned on. After waiting until the outputs of the white lamps 1R, 1G, and 1B are stabilized, the shutter opening / closing mechanism moves the shutter 18R,
18G and 18B are sequentially and selectively opened, whereby the red light, the green light and the blue light are sequentially and selectively opened.
132. Then, the shutters 18R, 18
The image of the color image sensor 135 is taken into the frame memory 136 for each color in synchronization with the opening timing of G and 18B. The computer 137 includes the frame memory 1
The two-dimensional pattern data of the interference fringes is obtained based on the image data for each color captured in 36, and the interval between the measurement objects 131 and 132 is calculated based on the two-dimensional pattern data.
【００５８】この比較例によれば、白色ランプ１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂの白色光から色選択手段（干渉フィルター２
Ｒ、２Ｇ、２Ｂおよびダイクロイックプリズム２４）を
用いて、所望の波長帯域の光（赤色光、緑色光、青色
光）を取り出している。従って、白色ランプ２Ｒ、２
Ｇ、２Ｂの発光量に対する、測定対象物１３１、１３２
への照射光量の割合が少なく、エネルギーロスが多いた
め、消費電力が大きい。さらに、白色ランプ２Ｒ、２
Ｇ、２Ｂが常時発光しているため、直接測定に寄与して
いない不要な電力を消費してしまい、やはり消費電力が
大きい。また、白色ランプは比較的サイズが大きいの
で、干渉計全体が大型化してしまう。また、白色ランプ
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂをオンオフする代わりにシャッタ１８
Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを開閉するようにしているため、干
渉計の構成が複雑になる。また、白色ランプのフィラメ
ントのフリッカのため、発光光量が変動することもあ
る。According to this comparative example, the white lamps 1R, 1R
G, 1B white light to color selection means (interference filter 2
Light (red light, green light, blue light) in a desired wavelength band is extracted using the R, 2G, 2B and dichroic prism 24). Therefore, the white lamps 2R, 2R,
Measurement objects 131 and 132 with respect to the light emission amounts of G and 2B
The power consumption is large because the ratio of the irradiation light amount to the light is small and the energy loss is large. Further, the white lamps 2R, 2R,
Since G and 2B constantly emit light, unnecessary power not directly contributing to the measurement is consumed, and the power consumption is also large. Further, since the white lamp is relatively large in size, the entire interferometer becomes large. Also, instead of turning on / off the white lamps 1R, 1G, and 1B, a shutter 18 is used.
Since the R, 18G, and 18B are opened and closed, the configuration of the interferometer becomes complicated. Further, the amount of emitted light may fluctuate due to flicker of the filament of the white lamp.
【００５９】これに対し、この実施の形態の干渉計で
は、光源として発光ダイオードを用いているため、比較
例のように光源として白色ランプを用いた場合と比べる
と、フィルタなどの色選択手段で除去される光量が少な
い。そのため、発光ダイオードの発光光量に対する、測
定対象物３１、３２への照射光量の比率は比較的大き
く、従ってエネルギーロスが少なく、それだけ消費電力
が小さい。また、発光ダイオードは必要なタイミングで
オンすれば良く、常時オンしている必要はないので、不
要時間の発光電力を省くことができ、消費電力をさらに
小さくすることができる。さらに、発光ダイオードに
は、白色ランプのようなフィラメントのフリッカが無い
ため、発光光量が変動することも無い。また、発光ダイ
オードのサイズは比較的小さいので、干渉計全体を小型
にすることができる。On the other hand, in the interferometer of this embodiment, since a light emitting diode is used as a light source, compared with a case where a white lamp is used as a light source as in a comparative example, a color selecting means such as a filter is used. The amount of light removed is small. Therefore, the ratio of the amount of light emitted to the measurement objects 31 and 32 to the amount of light emitted by the light emitting diodes is relatively large, and thus the energy loss is small and the power consumption is correspondingly small. Further, the light emitting diode only needs to be turned on at a required timing, and it is not necessary to keep the light emitting diode on all the time. Therefore, light emission power during unnecessary time can be omitted, and power consumption can be further reduced. Further, since the light emitting diode does not have a flicker of a filament such as a white lamp, the light emission amount does not fluctuate. Further, since the size of the light emitting diode is relatively small, the entire interferometer can be downsized.
【００６０】また、発光ダイオードの応答性が高いの
で、複数の発光ダイオードを用いて波長帯域が異なる光
を順次短時間ずつ測定対象物に照射し、波長帯域毎の干
渉縞解析を高速で行うことも可能になる。白色ランプと
カラーフィルタを用いてこのような波長毎の干渉縞解析
を行おうとすると、（白色ランプは短時間でオンオフが
できないため）比較例のように白色ランプの前にシャッ
タ機構を設ける必要があるが、本実施の形態ではそのよ
うなシャッタ機構を設ける必要は無い。Further, since the response of the light emitting diode is high, it is necessary to sequentially irradiate the object to be measured with light having different wavelength bands in a short time by using a plurality of light emitting diodes, and to perform interference fringe analysis for each wavelength band at high speed. Also becomes possible. When trying to perform such interference fringe analysis for each wavelength using a white lamp and a color filter, it is necessary to provide a shutter mechanism in front of the white lamp as in the comparative example (since the white lamp cannot be turned on / off in a short time). However, in the present embodiment, it is not necessary to provide such a shutter mechanism.
【００６１】また、発光ダイオード駆動回路３０４とＣ
ＣＤ駆動回路３０３が同期制御されているので、波長帯
域毎（色別）の発光ダイオードの駆動動作と、波長帯域
毎の干渉縞像の取り込み動作とを同期させることができ
る。従って、極めて短い時間で波長帯域毎の干渉縞像の
データ取り込みを行うことができる。The light emitting diode drive circuit 304 and C
Since the CD drive circuit 303 is synchronously controlled, it is possible to synchronize the operation of driving the light emitting diode for each wavelength band (for each color) and the operation of capturing the interference fringe image for each wavelength band. Therefore, it is possible to capture the data of the interference fringe image for each wavelength band in a very short time.
【００６２】また、本実施の形態によれば、発光ダイオ
ード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの射出光の波長帯域
を、ダイクロイックプリズム２４によってさらに狭くす
るようにしたので、光のスペクトル分布をシャープにす
ることができる。これにより、干渉縞の像はより明瞭に
なり、測定精度が向上する。According to the present embodiment, the wavelength band of the light emitted from the light emitting diodes 21R, 21G, 21B is further narrowed by the dichroic prism 24, so that the light spectral distribution is sharpened. Can be. Thereby, the image of the interference fringes becomes clearer, and the measurement accuracy is improved.
【００６３】また、本実施の形態によれば、フライアイ
レンズ２５、２６によって光の断面内強度分布が同じに
なるようにしたので、測定対象物３１、３２の面内にお
ける照度分布を均一にすることができる。Further, according to the present embodiment, since the in-section intensity distribution of light is made the same by the fly-eye lenses 25 and 26, the illuminance distribution in the plane of the measuring objects 31 and 32 is made uniform. can do.
【００６４】また、本実施の形態では、ビームスプリッ
タ２９で入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離し、一方（Ｓ偏
光）を測定対象物３１、３２に導くと共に、ビームスプ
リッタ２９と測定対象物３１、３２との間に１／４波長
板３３を設けて、ビームスプリッタ２９と測定対象物３
１、３２との間を往復した光がＳ偏光からＰ偏光に変わ
るようにしている。このように構成すれば、測定対象物
３１、３２からビームスプリッタ２９に入射した光のほ
ぼ全てがビームスプリッタ２９を透過するので、光量の
ロスがより少なくなる。In this embodiment, the beam splitter 29 separates the incident light into S-polarized light and P-polarized light, and guides one (S-polarized light) to the measurement objects 31 and 32, and furthermore, the beam splitter 29 and the measurement object A quarter wavelength plate 33 is provided between the beam splitter 31 and the beam splitter 29 and the object 3 to be measured.
Light reciprocating between 1 and 32 is changed from S-polarized light to P-polarized light. With this configuration, almost all of the light that has entered the beam splitter 29 from the measurement objects 31 and 32 passes through the beam splitter 29, so that the loss of light amount is further reduced.
【００６５】［変形例］次に、上述の実施の形態におけ
る発光ダイオードの変形例について説明する。図６およ
び図７は、発光ダイオードの変形例を示す正面図と側面
図である。上述の実施の形態では、３色の発光ダイオー
ド２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは互いに離間した位置に配置
され、且つ異なる方向に光を射出するように構成されて
いたのに対し、この変形例では３色の発光ダイオード１
１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが同一基板９５に搭載さ
れ、１つの発光ダイオードユニット９０を構成してい
る。また、各発光ダイオード１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１
０Ｂは同一の方向に光を射出するように配置されてい
る。[Modification] Next, a modification of the light emitting diode in the above-described embodiment will be described. 6 and 7 are a front view and a side view showing a modification of the light emitting diode. In the above-described embodiment, the three-color light emitting diodes 21R, 21G, and 21B are arranged at positions separated from each other and emit light in different directions. Light emitting diode 1
10R, 110G and 110B are mounted on the same substrate 95 to form one light emitting diode unit 90. Further, each of the light emitting diodes 110R, 110G, 11
OB is arranged to emit light in the same direction.
【００６６】具体的には、１つの基板９５上に、２つの
赤色発光ダイオード１１０Ｒ、４つの緑色発光ダイオー
ド１１０Ｇ、２つの青色発光ダイオード１１０Ｂが各々
形成されている。図７に示すように、発光ダイオードユ
ニット９０の基板９５には、各発光ダイオード１１０
Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂを覆う大きさの半球レンズ９１
が取り付けられている。なお、図６では、半球レンズ９
１の図示を省略している。この半球レンズ９１は、発光
ダイオード１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂからの射出光
を効率的に取り出すためのものである。また、基板９５
から射出光方向に所定量離れた位置には、各発光ダイオ
ード１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂから射出された光を
平行光にするためのコリメータレンズ９２が設けられて
いる。More specifically, two red light emitting diodes 110R, four green light emitting diodes 110G, and two blue light emitting diodes 110B are formed on one substrate 95, respectively. As shown in FIG. 7, a substrate 95 of the light emitting diode unit 90 includes
A hemispherical lens 91 large enough to cover R, 110G, 110B
Is attached. In FIG. 6, the hemispherical lens 9 is shown.
1 is omitted. The hemispherical lens 91 is for efficiently extracting light emitted from the light emitting diodes 110R, 110G, 110B. Also, the substrate 95
A collimator lens 92 for collimating the light emitted from each of the light emitting diodes 110R, 110G, 110B is provided at a position separated by a predetermined amount in the direction of the emitted light.
【００６７】なお、図５に示した例では、図中上から順
に、２つの赤色発光ダイオード１１０Ｒ、４つの緑色発
光ダイオード１１０Ｇ、２つの青色発光ダイオード１１
０Ｂが配列されている。ここでは、緑色発光ダイオード
１１０Ｇの射出光量が他の発光ダイオードより低いた
め、緑色発光ダイオード１１０Ｇの数を多くしている。
但し、各発光ダイオードを他のパターンで配列すること
（例えば、３つの赤色発光ダイオード１１０Ｒ、３つの
緑色発光ダイオード１１０Ｇ、３つの青色発光ダイオー
ド１１０Ｂを図中上から順に配列することなど）も可能
である。In the example shown in FIG. 5, two red light emitting diodes 110R, four green light emitting diodes 110G, and two blue light emitting diodes
OB are arranged. Here, the number of green light emitting diodes 110G is increased because the amount of emitted light of the green light emitting diodes 110G is lower than that of the other light emitting diodes.
However, each light emitting diode can be arranged in another pattern (for example, three red light emitting diodes 110R, three green light emitting diodes 110G, and three blue light emitting diodes 110B are arranged in order from the top in the figure). is there.
【００６８】この変形例では、発光ダイオード１１０
Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが一カ所にまとめて配置されて
いるので、どの発光ダイオードが発光しても、ほぼ同じ
位置から光が射出されることになる。従って、上述の実
施の形態におけるダイクロイックプリズム２４（図１）
は不要になる。このように、発光ダイオード１１０Ｒ、
１１０Ｇ、１１０Ｂが一カ所にまとまっている上、ダイ
クロイックプリズム２４が不要になるので、光源部１０
０の構成が簡単になる。In this modification, the light emitting diode 110
Since R, 110G, and 110B are arranged in one place, no matter which light emitting diode emits light, light is emitted from almost the same position. Therefore, the dichroic prism 24 (FIG. 1) in the above-described embodiment.
Becomes unnecessary. Thus, the light emitting diode 110R,
110G and 110B are integrated in one place, and the dichroic prism 24 is not required.
0 is simplified.
【００６９】以上実施の形態を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施の形態およびその変形例に限定さ
れるものではなく種々変形可能である。例えば、上記の
実施の形態では、３種類の発光ダイオードを用いたが、
２種類あるいは４種類以上の発光ダイオードを用いても
よい。また、単一の発光ダイオードを備えたいわゆる単
色干渉計であっても良い。Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications, and can be variously modified. For example, in the above embodiment, three types of light emitting diodes were used.
Two or four or more types of light emitting diodes may be used. Further, a so-called monochromatic interferometer having a single light emitting diode may be used.
【００７０】また、ダイクロイックプリズム２４の代わ
りに、特定の波長帯域の光を透過・反射するダイクロイ
ックミラーやカラーフィルタを用いても良い。また、フ
ライアイレンズ２７、２８の代わりに、ロッド型インテ
グレータや、バンドルされたファイバを用いても良い。
また、偏向ビームスプリッタ２９の代わりにハーフミラ
ーを用いてもよい。この場合には、１／４波長板３３は
不要になる。In place of the dichroic prism 24, a dichroic mirror or a color filter that transmits and reflects light in a specific wavelength band may be used. Further, instead of the fly-eye lenses 27 and 28, a rod-type integrator or a bundled fiber may be used.
Further, a half mirror may be used instead of the deflection beam splitter 29. In this case, the 波長 wavelength plate 33 becomes unnecessary.
【００７１】また、発光ダイオードの波長幅（半値幅）
は、測定対象となっている間隔以上の可干渉距離を持つ
波長幅であれば良い。また、上記の実施の形態では、発
光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの射出光を平
行光にするのに、半球レンズ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと
コリメータレンズ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを用いたが、
これらの代わりにもっと多くのレンズ、あるいは少ない
レンズを用いても良い。逆に、発光ダイオード２１Ｒ、
２１Ｇ、２１Ｂが、射出光が効率的に取り出されるよう
にパッケージングされていれば、半球レンズ２２Ｒ、２
２Ｇ、２２Ｂやコリメータレンズ２３Ｒ、２３Ｇ、２３
Ｂを省略することも可能である。The wavelength width (half width) of the light emitting diode
May be a wavelength width having a coherence distance equal to or longer than the interval to be measured. Further, in the above-described embodiment, the hemispheric lenses 22R, 22G, 22B and the collimator lenses 23R, 23G, 23B are used to convert the light emitted from the light emitting diodes 21R, 21G, 21B into parallel light.
Alternatively, more or fewer lenses may be used. Conversely, the light emitting diode 21R,
If 21G and 21B are packaged so that emitted light can be efficiently extracted, hemispherical lenses 22R and 22R
2G, 22B and collimator lenses 23R, 23G, 23
B can be omitted.
【００７２】また、上記の実施の形態における測定対象
物３１（図１）を、干渉計の一部として組み込めば、光
干渉を利用して測定対象物３２の表面荒さを測定するこ
とも可能である。なお、上記の実施の形態は、磁気ヘッ
ドを模した透明体と磁気ディスクとの間隔の測定のみな
らず、磁気ヘッドを模した透明体と磁気テープなど、他
の透明体と反射面との間隔の測定に使用することができ
る。また、光源として、発光ダイオードの代わりに半導
体レーザー等の、他の半導体発光素子を使用しても良
い。If the measuring object 31 (FIG. 1) in the above embodiment is incorporated as a part of an interferometer, the surface roughness of the measuring object 32 can be measured using optical interference. is there. Note that the above-described embodiment not only measures the distance between the transparent body simulating a magnetic head and the magnetic disk, but also the distance between another transparent body such as a magnetic head simulating a magnetic tape and a reflective surface. Can be used for the measurement of Further, as the light source, another semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser may be used instead of the light emitting diode.
【００７３】[0073]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
ないし請求項１０のいずれか、または請求項１１ないし
請求項１４のいずれかによる干渉計および干渉測定方法
では、光源部を半導体発光素子で構成したため、光源を
白色ランプとした場合のように色選択手段（フィルタ
等）によって光量を大幅に低下させてしまうことがな
い。従って、エネルギーロスをそれだけ低く抑えること
ができ、消費電力を少なくすることができる。また、半
導体発光素子は必要なタイミングでオンすれば良く、常
時オンしている必要はないので、不要時間の発光電力を
省くことができ、それだけ消費電力を少なくすることが
できる。さらに、半導体発光素子は白色ランプに比べて
小さいので、干渉計を小型化することができる。また、
半導体発光素子には、白色ランプのような（フィラメン
トのフリッカに伴う）発光光量の脈動が少ないので、安
定した発光光量が得られる。As described above, according to the first aspect of the present invention,
In the interferometer and the interference measurement method according to any one of claims 10 to 11, or 11 to 14, since the light source unit is configured by the semiconductor light emitting element, the color selection is performed as in the case where the light source is a white lamp. The amount of light is not significantly reduced by the means (such as a filter). Therefore, the energy loss can be suppressed accordingly, and the power consumption can be reduced. In addition, the semiconductor light emitting element only needs to be turned on at a necessary timing, and it is not necessary to keep the semiconductor light emitting element on all the time. Therefore, light emission power during unnecessary time can be omitted, and power consumption can be reduced accordingly. Further, since the semiconductor light emitting device is smaller than the white lamp, the interferometer can be downsized. Also,
The semiconductor light emitting element has a small amount of pulsation of the amount of emitted light (according to the flicker of the filament) like a white lamp, so that a stable amount of emitted light can be obtained.
【００７４】特に、本発明の請求項２ないし請求項１０
のいずれか、または請求項１１ないし請求項１４のいず
れかによる干渉計および干渉測定方法では、複数の半導
体発光素子を順次発光させ、光の波長帯域別に干渉縞デ
ータを取得しているため、これら干渉縞データに基づく
より精度の高い測定（例えば一対の面の間隔などの測
定）がさらに可能になる。In particular, claims 2 to 10 of the present invention
In the interferometer and the interference measurement method according to any one of claims 11 to 14, the plurality of semiconductor light-emitting elements are sequentially caused to emit light, and interference fringe data is acquired for each wavelength band of light. More accurate measurement based on the interference fringe data (for example, measurement of the distance between a pair of surfaces) can be further performed.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る干渉計の構成
を示す立面図である。FIG. 1 is an elevation view showing a configuration of an interferometer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の干渉計における発光ダイオードの射出光
のスペクトル分布を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a spectrum distribution of light emitted from a light emitting diode in the interferometer of FIG.
【図３】図１の干渉計において、カラー撮像部のデータ
取り込みと発光ダイオードの発光とを同期制御するため
の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration for synchronously controlling data capture of a color imaging unit and light emission of a light emitting diode in the interferometer of FIG. 1;
【図４】図３の同期制御におけるＣＣＤ駆動信号と発光
ダイオード駆動信号を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a CCD drive signal and a light emitting diode drive signal in the synchronous control of FIG. 3;
【図５】本発明の実施の形態に対する比較例を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a comparative example with respect to the embodiment of the present invention.
【図６】発光ダイオードの変形例を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a modification of the light emitting diode.
【図７】発光ダイオードの変形例を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a modification of the light emitting diode.
２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ…発光ダイオード、２４…ダイ
クロイックプリズム、２５、２６…フライアイレンズ、
２７、２８…コンデンサレンズ、２９…ビームスプリッ
タ、３０…対物レンズ、３１、３２…測定対象物、３４
…結合レンズ、３５…カラー撮像素子、３６…フレーム
メモリ、３７…コンピュータ21R, 21G, 21B: light-emitting diode, 24: dichroic prism, 25, 26: fly-eye lens,
27, 28: condenser lens, 29: beam splitter, 30: objective lens, 31, 32: object to be measured, 34
... Coupling lens, 35 ... Color image sensor, 36 ... Frame memory, 37 ... Computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 AA01 CC10 FF03 FF06 FF07 FF08 FF10 GG13 GG22 GG38 GG42 GG47 HH03 HH08 JJ00 2F065 AA22 CC37 DD01 DD02 FF51 GG02 GG07 GG23 HH03 HH09 HH13 JJ03 JJ26 LL10 LL22 LL46 LL47 QQ24 QQ31 SS13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference) 2F064 AA01 CC10 FF03 FF06 FF07 FF08 FF10 GG13 GG22 GG38 GG42 GG47 HH03 HH08 JJ00 2F065 AA22 CC37 DD01 DD02 FF51 GG02 GG07 GG23 HH03 LL09 LL11
Claims (14)
対の面で各々反射した光の干渉によって生じる干渉縞の
像を検出する干渉計であって、 前記一対の面に照射される光の光源として少なくとも一
つの半導体発光素子を用いることを特徴とする干渉計。1. An interferometer for irradiating a pair of opposing surfaces with light and detecting an image of interference fringes generated by interference of the light reflected by the pair of surfaces, and irradiating the pair of surfaces. An interferometer using at least one semiconductor light emitting element as a light source.
る光を発する複数の半導体発光素子を用いると共に、 前記複数の半導体発光素子から発せられた光を前記一対
の面に照射し、光の波長帯域別に前記干渉縞の像を検出
することを特徴とする請求項１記載の干渉計。2. A light source comprising a plurality of semiconductor light emitting devices emitting light of different wavelength bands, and irradiating the pair of surfaces with light emitted from the plurality of semiconductor light emitting devices, the light wavelength band comprising: 2. The interferometer according to claim 1, wherein an image of the interference fringes is separately detected.
あることを特徴とする請求項２記載の干渉計。3. The interferometer according to claim 2, wherein said semiconductor light emitting device is a light emitting diode.
記一対の面の間隔を測定することを特徴とする請求項２
記載の干渉計。4. The apparatus according to claim 2, wherein an interval between the pair of surfaces is measured based on a detection result of the image of the interference fringes.
The described interferometer.
せる発光制御手段と、 前記干渉縞の像を検出する撮像素子と、 前記発光制御手段による前記半導体発光素子の発光タイ
ミングと前記撮像素子による前記干渉縞像の検出タイミ
ングとを同期させる同期手段とを備えたことを特徴とす
る請求項２記載の干渉計。5. An emission control unit for sequentially emitting light from the plurality of semiconductor light emitting elements; an imaging element for detecting an image of the interference fringe; an emission timing of the semiconductor light emitting element by the emission control means; 3. An interferometer according to claim 2, further comprising: a synchronizing means for synchronizing the detection timing of the interference fringe image.
たは透過させることにより１つの方向に光を射出するよ
う構成された光選択素子を備え、 前記複数の半導体発光素子は、互いに異なる方向に光を
射出するように互いに離間して配置されると共に、前記
光選択素子に向けて光を射出するよう配置されているこ
とを特徴とする請求項２記載の干渉計。6. A light selection element configured to emit light in one direction by selectively reflecting or transmitting light of a predetermined wavelength in accordance with the incident direction of the light, and 3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the semiconductor light emitting devices are arranged apart from each other so as to emit light in different directions, and are arranged so as to emit light toward the light selection device. Interferometer.
上に形成されていることを特徴とする請求項２記載の干
渉計。7. The interferometer according to claim 2, wherein the plurality of semiconductor light emitting devices are formed on a common substrate.
れた光を、前記一対の面における照度分布が均一になる
ように均一化する照度均一化素子を備えたこと特徴とす
る請求項２記載の干渉計。8. The illuminance equalizing element according to claim 2, further comprising an illuminance equalizing element for equalizing the light emitted from the semiconductor light emitting element so that the illuminance distribution on the pair of surfaces becomes uniform. Interferometer.
れた光を平行光にする平行化素子を有することを特徴と
する請求項２に記載の干渉計。9. The interferometer according to claim 2, further comprising a parallelizing element for converting light emitted from the semiconductor light emitting element into parallel light.
された光をＰ偏光とＳ偏光に分離する偏光ビームスプリ
ッタを備え、前記Ｐ偏光とＳ偏光のいずれか一方を前記
一対の面に照射するようにしたことを特徴とする請求項
２記載の干渉計。10. A polarization beam splitter for splitting light emitted from the semiconductor light emitting element into P-polarized light and S-polarized light, and irradiating one of the P-polarized light and the S-polarized light to the pair of surfaces. 3. The interferometer according to claim 2, wherein:
一対の面で各々反射した光の干渉によって生じる干渉縞
の像を検出する干渉測定方法であって、 波長帯域の互いに異なる光を発する複数の半導体発光素
子を用い、前記複数の半導体発光素子から発せられた光
を前記一対の面に照射し、光の波長帯域別に干渉縞の像
を検出することを特徴とする干渉測定方法。11. An interference measurement method for irradiating a pair of opposing surfaces with light and detecting an image of interference fringes generated by interference of the light reflected by the pair of surfaces, comprising: An interference measurement method, comprising: irradiating the pair of surfaces with light emitted from the plurality of semiconductor light emitting devices, and detecting an image of interference fringes for each wavelength band of light.
させ、波長帯域の互いに異なる複数種類の光を順次前記
一対の面に照射することを特徴とする請求項１１記載の
干渉測定方法。12. The interference measurement method according to claim 11, wherein the plurality of semiconductor light-emitting elements sequentially emit light, and a plurality of types of light having different wavelength bands are sequentially irradiated on the pair of surfaces.
記干渉縞の像を検出することを特徴とする請求項１１記
載の干渉測定方法。13. The interference measurement method according to claim 11, wherein an image of the interference fringe is detected for each wavelength band of light using an image sensor.
光タイミングに同期して、前記撮像素子により干渉縞の
像を検出することを特徴とする請求項１３記載の干渉測
定方法。14. The interference measurement method according to claim 13, wherein an image of an interference fringe is detected by the imaging device in synchronization with a light emission timing of each of the plurality of semiconductor light emitting devices.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157539A JP2000346612A (en) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Interferometer and method for measuring interference |
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| JP11157539A JP2000346612A (en) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Interferometer and method for measuring interference |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP11157539A Pending JP2000346612A (en) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Interferometer and method for measuring interference |
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|---|---|
| JP (1) | JP2000346612A (en) |
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