JP2989995B2 - 位置合せ装置 - Google Patents
位置合せ装置Info
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Description
や顕微鏡等において、被照明物と照明光間の位置関係を
調整する位置合せ装置に関する。
等を評価するためのレーザトモグラフィ装置としては、
例えば図7に示すように、集光レンズ103で集光させ
たレーザ光101により試料105の内部を照明面10
7を介して照明し、その集光点近傍部分913により照
明された部分からの散乱光を観察面113側から観察レ
ンズ115を介して顕微鏡により観察するものが知られ
ている(特開平1−151243号公報)。この装置で
は、レーザ光101の位置は固定とし、照明面107か
ら集光点までの距離L1については、レーザ光101に
対して位置が固定された精密位置検出器915によりあ
るいは顕微鏡の画像に基づいて位置合せが行われる。ま
た、観察面113から観察部分までの距離L2について
は、顕微鏡のオートフォーカス機能を用い、顕微鏡の焦
点が観察面113上にあるときの位置とレーザ光の集光
点にあるときの位置との距離をL2として位置合せが行
われる。
の従来技術においては、長時間を経るうちに、温度の変
動による熱膨張等により、レーザ光の集光点位置の変
動、被検物体の固定治具や観察レンズの変形等が生じる
ため、位置合せ精度の劣化を防止するためには、装置の
使用前に各部の位置関係を設定し直さなければならない
という問題がある。
鑑み、位置合せ装置において、煩雑な各部の位置関係の
設定を要することなく、かつより簡単な構成および方法
によって位置合せが行えるようにすることにある。
本発明の位置合わせ装置は、光源からの照明光を集光手
段により集光させて被照明物をその照明面にほぼ垂直な
方向から照明し、その照明光による内部からの散乱光を
照明光軸と90度の方向より観察する装置における照明
光と被照明物との位置関係を調整する位置合せ装置であ
って、光源から前記集光手段までの光路中に介在し光源
からの照明光を前記集光手段の方へ反射する反射手段
と、前記照明面で反射された照明光部分のうち前記集光
手段を経て戻りそして前記反射手段を透過した光を検出
する光電変換手段と、この光電変換手段の出力に基き照
明光と被照明物間の位置関係を調整するための位置調整
手段とを具備し、前記光電変換手段は、前記照明面を照
明光に垂直な方向に移動させた場合、照明光の前記集光
手段による集光位置またはその近傍が該照明面の端部を
横切るとき、その出力が不連続に変動するものであり、
また、前記集光位置が前記照明面上に位置しているとき
その出力が最大となるものであることを特徴とする。こ
こで、前記反射手段としては、誘電体膜を用いた反射ミ
ラーを用いることができる。
らの照明光を集光手段により集光させて被照明物をその
照明面にほぼ垂直な方向から照明し、その照明光による
内部からの散乱光を照明光軸と90度の方向より観察す
る装置における照明光と被照明物との位置関係を調整す
る位置合せ装置であって、光源から前記集光手段までの
光路中に介在し光源からの照明光を前記集光手段の方へ
反射する反射手段と、前記照明面で反射された照明光部
分のうち前記集光手段を経て戻りそして前記反射手段を
透過した光を検出する光電変換手段と、この光電変換手
段の出力に基き照明光と被照明物間の位置関係を調整す
るための位置調整手段とを具備し、前記反射手段と集光
手段との間に偏光回転子を備え、前記反射手段は光の偏
光方向に応じて反射率が変化するプリズムであり、光源
が発する照明光は所定の方向に偏光しており、前記プリ
ズムは、この照明光に対しては高い反射率を有し、前記
偏光回転子を経て照射され戻ってくることにより偏光方
向が回転された照明光部分に対しては低い反射率を有す
るものであることを特徴とする。
は、例えば、被照明物はその前記照明面の端部を介して
隣接する観察面を介してその内部が観察されるものであ
り、照明光はその観察される内部をその集光位置近傍に
おいて照明するレーザ光であり、前記調整手段は、該照
明面および観察面から所望の深さに前記集光位置を位置
させるように照明光と被照明物間の位置関係を調整する
ためのものである。
手段によって反射され集光手段により集光されて被照明
物の照明面をほぼ垂直な方向から照明すると、その照明
光の一部は、照明面で反射され集光手段を逆に経てから
反射手段を透過する。この透過光の強度は、照明光の集
光位置が照明面に一致しているとき最大となる。また、
照明面を照明光に垂直な方向に移動させた場合において
照明光の集光位置近傍が照明面の端部を横切るとき、不
連続に変動する。そして、これら透過光強度の最大値お
よび不連続変動点を光電変換手段を介して検出すること
によって、集光位置と照明面および集光位置と照明面端
部とが一致するような照明光と被照明物間の位置関係が
認識され、それを基準にして照明光と被照明物間の位置
関係が調整される。以下、実施例を通じて本発明をより
詳細に説明する。
を適用したレーザトモグラフィ装置の構成を示す模式図
である。同図に示すように、この位置合せ装置は、光源
からのレーザ光101を集光レンズ103により集光さ
せて試料105をその照明面107にほぼ垂直な方向か
ら照明する装置においてレーザ光101と試料105と
の位置関係を調整するものであり、光源から集光レンズ
103までの光路中に介在し光源からのレーザ光101
を集光レンズ103の方へ反射する誘電体ミラー109
と、照明面107で反射されたレーザ光部分のうち集光
レンズ103を経て戻りそして誘電体ミラー109を透
過した光を検出する受光素子111と、受光素子111
の出力に基きレーザ光101と試料105間の位置関係
を調整するための位置調整手段とを備える。誘電体ミラ
ー109は、適当な反射率をもったものが良く、ここで
は99%の反射率を有する誘電体膜で構成したものを用
いている。レーザ光101の集光位置におけるビーム径
は数μm程度である。
して隣接する観察面113を介してその内部が観察され
るものであり、その際、レーザ光101はその観察され
る内部をその集光位置近傍において照明するように、照
明面107および観察面113から所望の深さに集光位
置を位置させるようにレーザ光101と試料105間の
位置関係が調整される。観察は、レーザ光101によっ
て照明される集光位置近傍からの散乱光を、観察面11
3を介し、観察レンズ115および結像レンズ117を
経て撮像素子119により検出することによって行われ
る。この観察系は、その光軸がレーザ光101の照明方
向とほぼ直角となるように配置される。
101とを位置合せする際には、まず、照明方向に対し
照明面107がほぼ垂直となるように、かつ照明面10
7の端部近傍にレーザ光101の集光位置が来るよう
に、試料105を配置する。次に、試料105を観察レ
ンズ115の方向へ、レーザ光101の集光されたビー
ム径による解析能より数段小さな所定距離毎にステップ
移動させる。そして、レーザ光101が照明面107上
を照射する位置まで到達すると、レーザ光101の一部
は照明面107で反射され、集光レンズ103を経て誘
電体ミラー109へ戻り、さらに一部が誘電体ミラー1
09を透過する。
t、照明面107での反射率をλとすると、光源からの
レーザ光101の入射光量I0 に対し、誘電体ミラー1
09を透過する光量Iは、I=I0 t(1−t)λとな
る。したがって、例えば、t=1%、λ=30%、I0
=300mWとすると、I=I0 0.01(0.99)
×0.3=2.97×10-3I0 =約1mWとなる。
されるに十分なものであるため、誘電体ミラー109を
透過した光は、受光素子111によって検出される。こ
の検出があったときの試料105の位置が、レーザ光1
01の集光位置が試料105の端部すなわち観察面11
3に一致している位置である。したがって、次に、この
位置を基準にして試料105をさらに観察レンズ115
の方向へ、観察を行いたい位置の観察面113からの深
さDだけ移動させることにより、レーザ光101と試料
105間の観察面113に平行な方向の位置合せが完了
する。
させ、受光素子111の出力が最大となる位置に合わせ
る。このとき、照明面107からの反射光の外形は図2
に破線で示すように変化する。同図(b)は集光位置が
照明面107に一致している場合を示し、このとき、反
射光は集光レンズ103を介し、入射時と同様に平行光
となって戻り、誘電体ミラー109を透過する。同図
(a)は試料105と集光レンズ103間の距離が同図
(b)の場合よりも大きい場合を示し、このときは、反
射光のうちのかなりの部分は誘電体ミラー109まで戻
らずに失われ、かつ受光素子111は誘電体ミラー10
9から十分離れているため、誘電体ミラー109を透過
した光は発散され、受光素子111における光強度は図
(b)の場合よりも小さい。同図(c)は試料105と
集光レンズ103間の距離が同図(b)の場合よりも小
さい場合を示し、このときも同様に、受光素子111に
おける光強度は図(b)の場合よりも小さい。したがっ
て、受光素子111の出力Oは、試料105と集光レン
ズ103間の距離Lに対して図3に示すように変化す
る。図3において、(a)〜(c)は、それぞれ図2
(a)〜(c)の場合に対応する距離を示す。(b)の
距離は、集光レンズ103の焦点距離fに対応する。
間の距離設定は、通常のオートフォーカス機構を用いて
行うことができる。
装置を示す模式図である。また、図5はこの装置におけ
るレーザ光の偏光の様子を示す説明図である。この装置
では誘電対ミラー109の代わりに、光の偏光方向に応
じて反射率が変化するプリズム121、およびプリズム
121と集光レンズ103との間に偏光回転子123を
備える。光源が発するレーザ光101は図中のx方向に
偏光している。プリズム121は、この光源からのレー
ザ光101に対してはほぼ100%の反射率を有すると
ともに、偏光回転子123を経て照射され戻ってくるこ
とにより偏光方向が回転された光に対してはほぼ100
%の透過率を有するものである。偏光回転子123とし
ては、ファラデー素子等を用いることができる。
101との位置合せは、上述と同様にして行われる。そ
の場合、偏光方向125が図中のx方向である光源から
のレーザ光101は、ほとんどがプリズム121により
反射され、その後、偏光回転子123を通過するが、そ
の際、偏光方向が45°回転する。そして、その後、集
光レンズ103を経て、照明面107で反射され、再び
集光レンズ103を経てから偏光回転子123を逆方向
に通過するするが、その際、偏光方向がさらに45°回
転する。そして、これによって偏光方向がy方向となっ
た光のほとんどがプリズム121を透過し、受光素子1
11によって検出される。
の損失が殆どないため、受光素子111による検出感度
が向上する。また、反射光がプリズム121を経てすべ
て光路上から排除されて光源方向に戻らないため、多重
反射等による迷光発生等の悪影響が防止される。
09やプリズム121等の反射手段の位置は、上述に限
らず、受光素子111等の位置を対応させれば、照明光
の光路上のどこでも良い。また、この位置合せ装置は、
レーザトモグラフィに限らず、通常の顕微鏡に対しても
適用することができる。また、照明光としてレーザ光を
用いる場合に限らず、通常のランプからの光を用いる場
合にも適用することができる。
置を計測することなく、被照明物と照明光間の位置合せ
を直接的に行うことができる。したがって、特別な測定
器を用いる必要や、煩雑な各部の位置関係の設定を行う
必要もなく、受光素子や誘電体ミラー等の簡単で安価な
素子を用いるだけで、簡単に位置合せを行うことができ
る。したがって、装置のコストを最小限に抑えることが
できる。また、照明光そのものを用いて直接的に位置合
せを行うため、各部の位置計測のためのセンサ用プロー
ブなどを用いたときに生じる相互誤差を生じることもな
い。
したレーザトモグラフィ装置の構成を示す模式図であ
る。
光の様子を示す説明図である。
が試料105と集光レンズ103間の距離Lに対してど
のように変化するかを示すグラフである。
す模式図である。
示す説明図である。
す模式図である。
するための説明図である。
料、107:照明面、109:誘電体ミラー、111:
受光素子、113:観察面、115:観察レンズ、11
7:結像レンズ、119:撮像素子、121:プリズ
ム、123:偏光回転子。
Claims (4)
- 【請求項1】 光源からの照明光を集光手段により集光
させて被照明物をその照明面にほぼ垂直な方向から照明
し、その照明光による内部からの散乱光を照明光軸と9
0度の方向より観察する装置における照明光と被照明物
との位置関係を調整する位置合せ装置であって、光源か
ら前記集光手段までの光路中に介在し光源からの照明光
を前記集光手段の方へ反射する反射手段と、前記照明面
で反射された照明光部分のうち前記集光手段を経て戻り
そして前記反射手段を透過した光を検出する光電変換手
段と、この光電変換手段の出力に基き照明光と被照明物
間の位置関係を調整するための位置調整手段とを具備
し、前記光電変換手段は、前記照明面を照明光に垂直な
方向に移動させた場合、照明光の前記集光手段による集
光位置またはその近傍が該照明面の端部を横切るとき、
その出力が不連続に変動するものであり、また、前記集
光位置が前記照明面上に位置しているときその出力が最
大となるものであることを特徴とする位置合せ装置。 - 【請求項2】 前記反射手段は、誘電体膜を用いた反射
ミラーであることを特徴とする請求項1記載の位置合せ
装置。 - 【請求項3】 光源からの照明光を集光手段により集光
させて被照明物をその照明面にほぼ垂直な方向から照明
し、その照明光による内部からの散乱光を照明光軸と9
0度の方向より観察する装置における照明光と被照明物
との位置関係を調整する位置合せ装置であって、光源か
ら前記集光手段までの光路中に介在し光源からの照明光
を前記集光手段の方へ反射する反射手段と、前記照明面
で反射された照明光部分のうち前記集光手段を経て戻り
そして前記反射手段を透過した光を検出する光電変換手
段と、この光電変換手段の出力に基き照明光と被照明物
間の位置関係を調整するための位置調整手段とを具備
し、前記反射手段と集光手段との間に偏光回転子を備
え、前記反射手段は光の偏光方向に応じて反射率が変化
するプリズムであり、光源が発する照明光は所定の方向
に偏光しており、前記プリズムは、この照明光に対して
は高い反射率を有し、前記偏光回転子を経て照射され戻
ってくることにより偏光方向が回転された照明光部分に
対しては低い反射率を有するものであることを特徴とす
る位置合せ装置。 - 【請求項4】 被照明物はその前記照明面の端部を介し
て隣接する観察面を介してその内部が観察されるもので
あり、照明光はその観察される内部をその集光位置近傍
において照明するレーザ光であり、前記調整手段は、該
照明面および観察面から所望の深さに前記集光位置を位
置させるように照明光と被照明物間の位置関係を調整す
るためのものであることを特徴とする請求項1記載の位
置合せ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5158085A JP2989995B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 位置合せ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5158085A JP2989995B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 位置合せ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06347413A JPH06347413A (ja) | 1994-12-22 |
JP2989995B2 true JP2989995B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=15663976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5158085A Expired - Lifetime JP2989995B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 位置合せ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2989995B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP5158085A patent/JP2989995B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06347413A (ja) | 1994-12-22 |
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