JP3164615B2 - 光学的測定装置 - Google Patents
光学的測定装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の表面形状な
どを半導体レーザなどの光を用いて測定する光学的測定
装置に関する。
どを半導体レーザなどの光を用いて測定する光学的測定
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、精密に仕上げられた被測
定物の表面形状を半導体レーザビームを用いて非接触で
測定する測定装置としては、例えば特開平1−2333
07号公報に示すものが知られている。図9は、この種
の従来の光学的測定装置の構成図である。図9におい
て、1a,1bは光軸が直交する向きに配置した一対の
半導体レーザであり、この半導体レーザ1a,1bの前
面側にはコリメータレンズ2a,2bが配置されてい
る。ハーフミラー3は、半導体レーザ1aからのレーザ
光を透過するとともに、半導体レーザ1bからのレーザ
光を直角に反射して被測定物8に向け照射させるもので
あり、このハーフミラー3のレーザ光出射側には、偏光
ビームスプリッタ4および1/4波長板5が配置されて
いる。また、偏光ビームスプリッタ4の側方には、被測
定物8により反射され、かつ偏光ビームスプリッタ4に
より側方へ曲げられてくる両レーザ光の反射光を集光す
る集光レンズ6が配置され、この集光レンズ6の焦点位
置には、両反射光のスポット位置から被測定物8の表面
の接線角を検出するためのPSD等の位置検出素子7が
配置されている。また、9は被測定物8を載置する移動
テーブルであり、この移動テーブル9上には、基準鏡1
0が設置されている。
定物の表面形状を半導体レーザビームを用いて非接触で
測定する測定装置としては、例えば特開平1−2333
07号公報に示すものが知られている。図9は、この種
の従来の光学的測定装置の構成図である。図9におい
て、1a,1bは光軸が直交する向きに配置した一対の
半導体レーザであり、この半導体レーザ1a,1bの前
面側にはコリメータレンズ2a,2bが配置されてい
る。ハーフミラー3は、半導体レーザ1aからのレーザ
光を透過するとともに、半導体レーザ1bからのレーザ
光を直角に反射して被測定物8に向け照射させるもので
あり、このハーフミラー3のレーザ光出射側には、偏光
ビームスプリッタ4および1/4波長板5が配置されて
いる。また、偏光ビームスプリッタ4の側方には、被測
定物8により反射され、かつ偏光ビームスプリッタ4に
より側方へ曲げられてくる両レーザ光の反射光を集光す
る集光レンズ6が配置され、この集光レンズ6の焦点位
置には、両反射光のスポット位置から被測定物8の表面
の接線角を検出するためのPSD等の位置検出素子7が
配置されている。また、9は被測定物8を載置する移動
テーブルであり、この移動テーブル9上には、基準鏡1
0が設置されている。
【0003】このように構成された従来の光学的測定装
置において、各半導体レーザ1a,1bから所定時間毎
に交互に発生するレーザ光は、それぞれのコリメータレ
ンズ2a,2b,ハーフミラー3,偏光ビームスプリッ
タ4および1/4波長板5を通して被測定物8に照射さ
れる。そして、被測定物8の表面で反射された両レーザ
光の反射光は、1/4波長板5を通して偏光ビームスプ
リッタ4により集光レンズ6の方向へ曲げられ、集光レ
ンズ6により位置検出素子7上に結像される。このと
き、位置検出素子7上に結像された光スポットの位置に
応じて出力される信号が被測定物8の表面の接線角を表
わすから、近接する両レーザ光による接線角間の変化量
を2回積分することにより、被測定物8の表面形状を測
定することができる。
置において、各半導体レーザ1a,1bから所定時間毎
に交互に発生するレーザ光は、それぞれのコリメータレ
ンズ2a,2b,ハーフミラー3,偏光ビームスプリッ
タ4および1/4波長板5を通して被測定物8に照射さ
れる。そして、被測定物8の表面で反射された両レーザ
光の反射光は、1/4波長板5を通して偏光ビームスプ
リッタ4により集光レンズ6の方向へ曲げられ、集光レ
ンズ6により位置検出素子7上に結像される。このと
き、位置検出素子7上に結像された光スポットの位置に
応じて出力される信号が被測定物8の表面の接線角を表
わすから、近接する両レーザ光による接線角間の変化量
を2回積分することにより、被測定物8の表面形状を測
定することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の光
学的測定装置に使用される半導体レーザは温度特性を有
するため、半導体レーザの温度が変化すると、そのレー
ザビーム光の出射角度が変動し、これが被測定物の表面
形状の測定精度に悪影響を及ぼす問題がある。そこで、
従来においては、半導体レーザを冷却することにより温
度調節をしたり、あるいは測定動作の前後において、レ
ーザ光射照点に図9に示す基準鏡10を位置させ、被測
定物8の測定時と同様な操作を実行して基準鏡表面の接
線角を測定することにより温度ドリフト量を求め、これ
により半導体レーザの温度ドリフトを補正していた。
学的測定装置に使用される半導体レーザは温度特性を有
するため、半導体レーザの温度が変化すると、そのレー
ザビーム光の出射角度が変動し、これが被測定物の表面
形状の測定精度に悪影響を及ぼす問題がある。そこで、
従来においては、半導体レーザを冷却することにより温
度調節をしたり、あるいは測定動作の前後において、レ
ーザ光射照点に図9に示す基準鏡10を位置させ、被測
定物8の測定時と同様な操作を実行して基準鏡表面の接
線角を測定することにより温度ドリフト量を求め、これ
により半導体レーザの温度ドリフトを補正していた。
【0005】しかしながら、半導体レーザの温度を調節
する方式では、半導体レーザの温度ドリフトを抑えるの
に限界があり、また、基準鏡を用いる方式では、測定中
の周期の短い温度ドリフトの影響を取り除くことができ
ず、いずれの方式も被測定物の表面形状の測定精度が悪
いという問題があった。本発明は、上述のような事情に
鑑みなされたもので、測定用ビーム光源のドリフトの影
響を確実に除去し、高精度の測定を可能にした光学的測
定装置を提供することを目的とする。
する方式では、半導体レーザの温度ドリフトを抑えるの
に限界があり、また、基準鏡を用いる方式では、測定中
の周期の短い温度ドリフトの影響を取り除くことができ
ず、いずれの方式も被測定物の表面形状の測定精度が悪
いという問題があった。本発明は、上述のような事情に
鑑みなされたもので、測定用ビーム光源のドリフトの影
響を確実に除去し、高精度の測定を可能にした光学的測
定装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
1の(a)に対応づけて本発明を説明すると、本発明
は、一対の光源101,102と、前記各光源101,
102から出射される光ビームを被測定物8に向けて照
射させる光学系103と、前記光学系103の光路を間
欠遮断することにより前記各光源101,102の光ビ
ームを反射する回転体104と、前記被測定物8により
反射される光ビームおよび前記回転体104により反射
される光ビームの位置を検出する検出手段105と、前
記回転体104からの反射光ビームに対応する位置信号
に基づいて前記光源101,102のドリフト補正量を
算出し、この補正量により前記被測定物8からの反射光
ビームに対応する位置信号を補正してドリフト成分を除
去する演算手段106とを備えてなるものである。
1の(a)に対応づけて本発明を説明すると、本発明
は、一対の光源101,102と、前記各光源101,
102から出射される光ビームを被測定物8に向けて照
射させる光学系103と、前記光学系103の光路を間
欠遮断することにより前記各光源101,102の光ビ
ームを反射する回転体104と、前記被測定物8により
反射される光ビームおよび前記回転体104により反射
される光ビームの位置を検出する検出手段105と、前
記回転体104からの反射光ビームに対応する位置信号
に基づいて前記光源101,102のドリフト補正量を
算出し、この補正量により前記被測定物8からの反射光
ビームに対応する位置信号を補正してドリフト成分を除
去する演算手段106とを備えてなるものである。
【0007】また、クレーム対応図である図1の(b)
に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、一対の光
源101,102と、前記各光源101,102から出
射される光ビームを被測定物8に向けて照射させる光学
系103と、前記光学系103から分割して取り出され
る前記各光源101,102からの光ビームの位置を検
出するモニタ用検出手段107と、前記被測定物8によ
り反射される光ビームの位置を検出する測定用検出手段
108と、前記モニタ用検出手段107から出力される
位置信号に基づいて前記光源101,102のドリフト
補正量を算出し、この補正量により前記測定用検出手段
108から出力される位置信号を補正してドリフト成分
を除去する演算手段109とを備えてなるものである。
に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、一対の光
源101,102と、前記各光源101,102から出
射される光ビームを被測定物8に向けて照射させる光学
系103と、前記光学系103から分割して取り出され
る前記各光源101,102からの光ビームの位置を検
出するモニタ用検出手段107と、前記被測定物8によ
り反射される光ビームの位置を検出する測定用検出手段
108と、前記モニタ用検出手段107から出力される
位置信号に基づいて前記光源101,102のドリフト
補正量を算出し、この補正量により前記測定用検出手段
108から出力される位置信号を補正してドリフト成分
を除去する演算手段109とを備えてなるものである。
【0008】
【作用】測定中に回転体104が回転することにより、
光学系103の光路を遮断する毎に回転体104で反射
された光ビームの位置が検出手段105により検出さ
れ、演算手段106に時分割で取り込まれる。そして、
回転体104が光学系103の光路を遮断しないときに
被測定物8で反射された光ビームの位置が検出手段10
5により検出され、演算手段106に時分割で取り込ま
れる。演算手段106では、回転体104からの反射光
ビームに対応する位置信号に基づいて光源101,10
2のドリフト補正量を算出し、この補正量により被測定
物8からの反射光ビームに対応する位置信号を補正して
ドリフト成分を除去するから、高精度の形状測定などを
行うことができる。
光学系103の光路を遮断する毎に回転体104で反射
された光ビームの位置が検出手段105により検出さ
れ、演算手段106に時分割で取り込まれる。そして、
回転体104が光学系103の光路を遮断しないときに
被測定物8で反射された光ビームの位置が検出手段10
5により検出され、演算手段106に時分割で取り込ま
れる。演算手段106では、回転体104からの反射光
ビームに対応する位置信号に基づいて光源101,10
2のドリフト補正量を算出し、この補正量により被測定
物8からの反射光ビームに対応する位置信号を補正して
ドリフト成分を除去するから、高精度の形状測定などを
行うことができる。
【0009】また、モニタ用検出手段107により検出
した位置信号に基づいて光源のドリフト補正量を演算手
段109で算出し、さらに、この補正量により測定用検
出手段108で検出した位置信号を補正してドリフト成
分を除去するから、高精度の形状測定などが可能にな
る。
した位置信号に基づいて光源のドリフト補正量を演算手
段109で算出し、さらに、この補正量により測定用検
出手段108で検出した位置信号を補正してドリフト成
分を除去するから、高精度の形状測定などが可能にな
る。
【0010】
−第1の実施例− 図2〜図5は、本発明の第1の実施例を示す。図2は、
全体の構成図を示すものであり、11は差動オートコリ
メーションセンサ部、12は差動オートコリメーション
センサ部11の側部に取り付けられたパルスモータであ
り、このパルスモータ12の下方へ突出する回転軸12
aには、ゼロデュアやインバーなどの低熱膨張係数の材
質からなるレーザ光モニタ用回転板13の中間部が、図
2および図3に示すように、水平に固定されている。回
転板13は長方形状をなし、その両端部が差動オートコ
リメーションセンサ部11から被測定物(不図示)に向
け照射されるレーザ光路を遮断する長さを有し、この両
端部の上面には、図3に示すように、反射ミラー14
a,14bが設けられている。
全体の構成図を示すものであり、11は差動オートコリ
メーションセンサ部、12は差動オートコリメーション
センサ部11の側部に取り付けられたパルスモータであ
り、このパルスモータ12の下方へ突出する回転軸12
aには、ゼロデュアやインバーなどの低熱膨張係数の材
質からなるレーザ光モニタ用回転板13の中間部が、図
2および図3に示すように、水平に固定されている。回
転板13は長方形状をなし、その両端部が差動オートコ
リメーションセンサ部11から被測定物(不図示)に向
け照射されるレーザ光路を遮断する長さを有し、この両
端部の上面には、図3に示すように、反射ミラー14
a,14bが設けられている。
【0011】差動オートコリメーションセンサ部11
は、図3に示すように、光軸が直交する向きに配置した
一対の半導体レーザ111a,111bと、この半導体
レーザ111a,111bのレーザ光出射前面に配置し
たコリメータレンズ112a,112bと、半導体レー
ザ111aからのレーザ光を透過するとともに、半導体
レーザ111bからのレーザ光を90°に曲げて被測定
物8に向け照射するハーフミラー113と、このハーフ
ミラー113のレーザ光出射側に配置した偏光ビームス
プリッタ114と、この偏光ビームスプリッタ114の
下面に設けた1/4波長板115と、偏光ビームスプリ
ッタ114の側方に配置され、被測定物8または回転板
13の反射ミラー14a,14bにより、偏光ビームス
プリッタ114を介して反射されてくる両反射光を集光
する集光レンズ116と、この集光レンズ116の焦点
位置に配置され、両反射光の結像位置から被測定物8ま
たは反射ミラー14a,14bの表面の接線角を検出す
るためのPSD等からなる位置検出素子117とから構
成される。
は、図3に示すように、光軸が直交する向きに配置した
一対の半導体レーザ111a,111bと、この半導体
レーザ111a,111bのレーザ光出射前面に配置し
たコリメータレンズ112a,112bと、半導体レー
ザ111aからのレーザ光を透過するとともに、半導体
レーザ111bからのレーザ光を90°に曲げて被測定
物8に向け照射するハーフミラー113と、このハーフ
ミラー113のレーザ光出射側に配置した偏光ビームス
プリッタ114と、この偏光ビームスプリッタ114の
下面に設けた1/4波長板115と、偏光ビームスプリ
ッタ114の側方に配置され、被測定物8または回転板
13の反射ミラー14a,14bにより、偏光ビームス
プリッタ114を介して反射されてくる両反射光を集光
する集光レンズ116と、この集光レンズ116の焦点
位置に配置され、両反射光の結像位置から被測定物8ま
たは反射ミラー14a,14bの表面の接線角を検出す
るためのPSD等からなる位置検出素子117とから構
成される。
【0012】なお、位置検出素子117が1個であるた
め、半導体レーザ111a,111bのレーザ光は指定
の時間差をもって交互に発生する構成になっている。図
2において、15は半導体レーザ11a,11bの温度
ドリフトによる補正量演算機能、および被測定物の測定
値の補正演算機能を有するとともに、全体を制御し管理
する演算制御装置であり、マイクロコンピュータ等から
構成される。
め、半導体レーザ111a,111bのレーザ光は指定
の時間差をもって交互に発生する構成になっている。図
2において、15は半導体レーザ11a,11bの温度
ドリフトによる補正量演算機能、および被測定物の測定
値の補正演算機能を有するとともに、全体を制御し管理
する演算制御装置であり、マイクロコンピュータ等から
構成される。
【0013】演算制御装置15には、差動オートコリメ
ーションセンサ部11の位置検出素子117から出力さ
れる被測定物8の表面の接線角に相当する位置信号をデ
ジタル信号に変換するA−Dコンバータ16が接続さ
れ、さらに、モニタ用のパルスモータ12にパルス信号
を供給するパルス発生器17が接続されている。パルス
発生器17には、駆動回路18を介してパルスモータ1
2が接続されている。また、19はパルス発生器17か
ら出力されるパルス信号を計数するカウンタであり、こ
のカウンタ19からは、例えば回転板13の回転角度が
0°,180°,270°になったときにタイミング信
号19aをA−Dコンバータ16に出力し、これによっ
て位置検出素子117からの信号をデジタル変換して、
演算制御装置15に取り込むようになっている。
ーションセンサ部11の位置検出素子117から出力さ
れる被測定物8の表面の接線角に相当する位置信号をデ
ジタル信号に変換するA−Dコンバータ16が接続さ
れ、さらに、モニタ用のパルスモータ12にパルス信号
を供給するパルス発生器17が接続されている。パルス
発生器17には、駆動回路18を介してパルスモータ1
2が接続されている。また、19はパルス発生器17か
ら出力されるパルス信号を計数するカウンタであり、こ
のカウンタ19からは、例えば回転板13の回転角度が
0°,180°,270°になったときにタイミング信
号19aをA−Dコンバータ16に出力し、これによっ
て位置検出素子117からの信号をデジタル変換して、
演算制御装置15に取り込むようになっている。
【0014】次に、上記のように構成された第1の実施
例の動作について説明する。演算制御装置15からパル
ス発生器17に動作指令が与えられると、パルス発生器
17が動作して所定周波数のパルス信号を送出する。こ
のパルス信号が駆動回路18を介してパルスモータ12
に加えられると、パルスモータ12は回転する。これに
より、回転板13が回転すると、両端の反射ミラー14
aおよび14bが差動オートコリメーションセンサ部1
1から被測定物8に向け照射されるレーザ光路内に位置
される毎に反射ミラー14aまたは14bで反射された
2本のレーザ光に対応する各反射光が1/4波長板11
5および偏光ビームスプリッタ114を通して集光レン
ズ116に向けられ、集光レンズ116により集光され
て位置検出素子117上にスポット光として結像され
る。これに伴い位置検出素子117からは、光スポット
の結像位置に応じた信号が出力される。このとき、半導
体レーザ111a,111bが温度ドリフトの影響を受
けていれば、位置検出素子117上に結像される光スポ
ットの位置は位置検出素子117の中心より温度ドリフ
トで生じたビーム光の振れ角に比例した分だけずれる。
例の動作について説明する。演算制御装置15からパル
ス発生器17に動作指令が与えられると、パルス発生器
17が動作して所定周波数のパルス信号を送出する。こ
のパルス信号が駆動回路18を介してパルスモータ12
に加えられると、パルスモータ12は回転する。これに
より、回転板13が回転すると、両端の反射ミラー14
aおよび14bが差動オートコリメーションセンサ部1
1から被測定物8に向け照射されるレーザ光路内に位置
される毎に反射ミラー14aまたは14bで反射された
2本のレーザ光に対応する各反射光が1/4波長板11
5および偏光ビームスプリッタ114を通して集光レン
ズ116に向けられ、集光レンズ116により集光され
て位置検出素子117上にスポット光として結像され
る。これに伴い位置検出素子117からは、光スポット
の結像位置に応じた信号が出力される。このとき、半導
体レーザ111a,111bが温度ドリフトの影響を受
けていれば、位置検出素子117上に結像される光スポ
ットの位置は位置検出素子117の中心より温度ドリフ
トで生じたビーム光の振れ角に比例した分だけずれる。
【0015】また、反射ミラー14a,14bが差動オ
ートコリメーションセンサ部11の照射レーザ光路を遮
断しないときの2本のレーザ光は、被測定物8により反
射され、その両反射光は1/4波長板115および偏光
ビームスプリッタ114を介して集光レンズ116側へ
向けられ、集光レンズにより集光されて位置検出素子1
17上にスポット光として結像される。これに伴い、位
置検出素子117からは、光スポットの結像位置に応じ
た信号が出力される。このときの位置信号は、被測定物
8の表面の傾き,即ち接線角に相当する。
ートコリメーションセンサ部11の照射レーザ光路を遮
断しないときの2本のレーザ光は、被測定物8により反
射され、その両反射光は1/4波長板115および偏光
ビームスプリッタ114を介して集光レンズ116側へ
向けられ、集光レンズにより集光されて位置検出素子1
17上にスポット光として結像される。これに伴い、位
置検出素子117からは、光スポットの結像位置に応じ
た信号が出力される。このときの位置信号は、被測定物
8の表面の傾き,即ち接線角に相当する。
【0016】一方、パルス発生器17から送出されるパ
ルス信号はカウンタ19により順次計数され、その計数
内容が回転板13の回転角0°,180°,270°に
相当する値になると、それぞれの計数値でA−Dコンバ
ータ16に対しタイミング信号19aを出力する。回転
角が0°のとき、回転板13の反射ミラー14aがレー
ザ光路内に位置するとすると、この反射ミラー14aに
より反射された2本のレーザ光に対応する位置信号がA
−Dコンバータ16を通して演算制御装置15に取り込
まれる。また、回転角が180°のとき、回転板13の
反射ミラー14bがレーザ光路内に位置するとすると、
この反射ミラー14bにより反射された2本のレーザ光
に対応する位置信号がA−Dコンバータ16を通して演
算制御回路15に取り込まれる。さらに、回転角が27
0°になったときは、レーザ光路内にいずれの反射ミラ
ーも存在しないため、被測定物8により反射された2本
のレーザ光に対応した位置信号がA−Dコンバータ16
を通して演算制御装置15に取り込まれる。
ルス信号はカウンタ19により順次計数され、その計数
内容が回転板13の回転角0°,180°,270°に
相当する値になると、それぞれの計数値でA−Dコンバ
ータ16に対しタイミング信号19aを出力する。回転
角が0°のとき、回転板13の反射ミラー14aがレー
ザ光路内に位置するとすると、この反射ミラー14aに
より反射された2本のレーザ光に対応する位置信号がA
−Dコンバータ16を通して演算制御装置15に取り込
まれる。また、回転角が180°のとき、回転板13の
反射ミラー14bがレーザ光路内に位置するとすると、
この反射ミラー14bにより反射された2本のレーザ光
に対応する位置信号がA−Dコンバータ16を通して演
算制御回路15に取り込まれる。さらに、回転角が27
0°になったときは、レーザ光路内にいずれの反射ミラ
ーも存在しないため、被測定物8により反射された2本
のレーザ光に対応した位置信号がA−Dコンバータ16
を通して演算制御装置15に取り込まれる。
【0017】次に、演算制御装置15での演算処理を、
図5に基づいて説明する。まず、反射ミラー14aによ
り反射されたモニタ用のレーザ光に対応する位置信号d
1 =(θa+Δθ)/2fが取り込まれ、次いで、反射
ミラー14aにより反射されたレーザ光に対応する位置
信号d2 =(−θa+Δθ)/2fが取り込まれる。 但し、θa:反射ミラー14a自体が持つ傾き角 Δθ:半導体レーザの温度ドリフトによる傾き角 f:集光レンズの焦点距離
図5に基づいて説明する。まず、反射ミラー14aによ
り反射されたモニタ用のレーザ光に対応する位置信号d
1 =(θa+Δθ)/2fが取り込まれ、次いで、反射
ミラー14aにより反射されたレーザ光に対応する位置
信号d2 =(−θa+Δθ)/2fが取り込まれる。 但し、θa:反射ミラー14a自体が持つ傾き角 Δθ:半導体レーザの温度ドリフトによる傾き角 f:集光レンズの焦点距離
【0018】ここで、反射ミラー14aがモータ回転軸
12aの熱変形などにより(+)方向に傾いていれば、
反射ミラー14bは(−)方向に傾くことになる。その
結果、反射ミラー14bの傾き角は−θaとなる。さら
に、被測定物8により反射されたレーザ光に対応する位
置信号が取り込まれると、d4 =(θ+Δθ)/2fに
より、被測定物8により反射された2本のレーザ光の被
測定物表面に応じたずれ量d4 を演算する。 但し、θ:被測定物8の表面形状によって生じる傾き角 なお、ずれ量d4 は、位置検出素子117の中心から光
スポットの位置までの距離信号に相当するから、この信
号は被測定物8の表面の接線角を表わすことになる。
12aの熱変形などにより(+)方向に傾いていれば、
反射ミラー14bは(−)方向に傾くことになる。その
結果、反射ミラー14bの傾き角は−θaとなる。さら
に、被測定物8により反射されたレーザ光に対応する位
置信号が取り込まれると、d4 =(θ+Δθ)/2fに
より、被測定物8により反射された2本のレーザ光の被
測定物表面に応じたずれ量d4 を演算する。 但し、θ:被測定物8の表面形状によって生じる傾き角 なお、ずれ量d4 は、位置検出素子117の中心から光
スポットの位置までの距離信号に相当するから、この信
号は被測定物8の表面の接線角を表わすことになる。
【0019】d3 =(d1 +d2 )/2によって、モー
タ回転軸の熱変形などによる回転板13の姿勢変化を補
正した温度ドリフトの補正値d3 を演算する。次いで、
d=(d4 −d3 )=θ/2fにより、被測定物8によ
って反射される位置信号から半導体レーザの温度ドリフ
トに相当する成分を除去した被測定物の表面形状に対応
する接線角を検出する。
タ回転軸の熱変形などによる回転板13の姿勢変化を補
正した温度ドリフトの補正値d3 を演算する。次いで、
d=(d4 −d3 )=θ/2fにより、被測定物8によ
って反射される位置信号から半導体レーザの温度ドリフ
トに相当する成分を除去した被測定物の表面形状に対応
する接線角を検出する。
【0020】このようにして得られた2本の近接する照
射レーザ光に対応する被測定物8の表面の接線角の変化
量を2回積分することにより、被測定物8の表面形状を
測定することができる。なお、図6は、図5に示すθ=
2fdを図解したものである。このように、第1の実施
例においては、半導体レーザの温度ドリフトの影響だけ
でなく、全ての光学素子の機械的,光学的ドリフトの影
響を除去することができ、これに伴い、被測定物の表面
形状を高精度に測定することができる。
射レーザ光に対応する被測定物8の表面の接線角の変化
量を2回積分することにより、被測定物8の表面形状を
測定することができる。なお、図6は、図5に示すθ=
2fdを図解したものである。このように、第1の実施
例においては、半導体レーザの温度ドリフトの影響だけ
でなく、全ての光学素子の機械的,光学的ドリフトの影
響を除去することができ、これに伴い、被測定物の表面
形状を高精度に測定することができる。
【0021】−第2の実施例− 図7は、本発明の第2の実施例を示す構成図である。図
7において、図2および図3と同一の部分には同一符号
を付してその説明を省略し、図2と異なる部分を重点に
述べる。図7からも明らかなように、図2および図3に
示すモニタ用のパルスモータ12および回転板13を省
略し、これに代えて、ハーフミラー113と偏光ビーム
スプリッタ114との間に別のハーフミラー200を配
置し、このハーフミラー200の側方には、半導体レー
ザのドリフト検出専用の位置検出素子201を配置し、
さらに、この位置検出素子201とハーフミラー200
間には、ハーフミラー200により反射されてくる半導
体レーザ111a,111bの一部のレーザ光を集光し
て位置検出素子201上に結像する集光レンズ202を
設ける。
7において、図2および図3と同一の部分には同一符号
を付してその説明を省略し、図2と異なる部分を重点に
述べる。図7からも明らかなように、図2および図3に
示すモニタ用のパルスモータ12および回転板13を省
略し、これに代えて、ハーフミラー113と偏光ビーム
スプリッタ114との間に別のハーフミラー200を配
置し、このハーフミラー200の側方には、半導体レー
ザのドリフト検出専用の位置検出素子201を配置し、
さらに、この位置検出素子201とハーフミラー200
間には、ハーフミラー200により反射されてくる半導
体レーザ111a,111bの一部のレーザ光を集光し
て位置検出素子201上に結像する集光レンズ202を
設ける。
【0022】また、位置検出素子117および201か
ら出力される位置信号の一方を選択するマルチプレクサ
203を設け、このマルチプレクサ203により選択さ
れた一方の位置信号をA−Dコンバータ204によりデ
ジタル量に変換して、演算制御装置205に取り込むよ
うにしたものである。次に、図8を参照して第2の実施
例の動作を説明する。
ら出力される位置信号の一方を選択するマルチプレクサ
203を設け、このマルチプレクサ203により選択さ
れた一方の位置信号をA−Dコンバータ204によりデ
ジタル量に変換して、演算制御装置205に取り込むよ
うにしたものである。次に、図8を参照して第2の実施
例の動作を説明する。
【0023】まず、演算制御装置205からマルチプレ
クサ203に選択信号206が入力されると、位置検出
素子117で検出さた位置信号が選択され、A−Dコン
バータ204によりデジタル量に変換されて演算制御装
置205に取り込まれる。演算制御装置205では、d
5 =(θ+Δθ)/2fにより、被測定物8により反射
された2本のレーザ光の被測定物表面に応じたずれ量d
5 を演算する。
クサ203に選択信号206が入力されると、位置検出
素子117で検出さた位置信号が選択され、A−Dコン
バータ204によりデジタル量に変換されて演算制御装
置205に取り込まれる。演算制御装置205では、d
5 =(θ+Δθ)/2fにより、被測定物8により反射
された2本のレーザ光の被測定物表面に応じたずれ量d
5 を演算する。
【0024】また、マルチプレクサ203が位置検出素
子201で検出された位置信号を検出すると、この位置
信号はA−Dコンバータ204を通して演算制御装置2
05に取り込まれる。演算制御装置205では、d6 =
Δθ/2fにより、半導体レーザ111a,111bの
温度ドリフトによるずれ量d6 を演算する。その後、d
=(d5 −d6 )=θ/2fにより、被測定物8によっ
て反射される位置信号から半導体レーザの温度ドリフト
に相当する成分を除去した被測定物の表面形状に対応す
る接線角を検出する。
子201で検出された位置信号を検出すると、この位置
信号はA−Dコンバータ204を通して演算制御装置2
05に取り込まれる。演算制御装置205では、d6 =
Δθ/2fにより、半導体レーザ111a,111bの
温度ドリフトによるずれ量d6 を演算する。その後、d
=(d5 −d6 )=θ/2fにより、被測定物8によっ
て反射される位置信号から半導体レーザの温度ドリフト
に相当する成分を除去した被測定物の表面形状に対応す
る接線角を検出する。
【0025】また、このようにして得られた2本の近接
する照射レーザ光に対応する被測定物8の表面の接線角
の変化量を2回積分することにより、被測定物の表面形
状を測定することができる。このような第2の実施例に
おいても、第1の実施例と同様な作用効果が得られるほ
か、パルスモータおよび回転板が不要になる。
する照射レーザ光に対応する被測定物8の表面の接線角
の変化量を2回積分することにより、被測定物の表面形
状を測定することができる。このような第2の実施例に
おいても、第1の実施例と同様な作用効果が得られるほ
か、パルスモータおよび回転板が不要になる。
【0026】なお、本発明は、上記実施例に示す構成の
ものに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限
り、種々に変形し得る。上記実施例において、半導体レ
ーザ111a,111bが光源101,102を、ハー
フミラー113,ビームスプリッタ114,1/4波長
板115等が光学系103を、位置検出素子117が検
出手段105および108を、位置検出素子201がモ
ニタ用検出手段107を、演算制御装置115が演算手
段107,109をそれぞれ構成する。
ものに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限
り、種々に変形し得る。上記実施例において、半導体レ
ーザ111a,111bが光源101,102を、ハー
フミラー113,ビームスプリッタ114,1/4波長
板115等が光学系103を、位置検出素子117が検
出手段105および108を、位置検出素子201がモ
ニタ用検出手段107を、演算制御装置115が演算手
段107,109をそれぞれ構成する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定中の光源からの光ビームを直接または回転体を利用
してモニタし、そのモニタ結果をもとに光源のドリフト
補正量を算出し、この補正量により被測定物の測定値を
補正してドリフト成分を除去するようにしたので、半導
体レーザの温度ドリフトの影響だけでなく、全ての光学
素子の機械的,光学的ドリフトの影響を除去することが
でき、これに伴い被測定物の表面形状を高精度に測定す
ることができる。
測定中の光源からの光ビームを直接または回転体を利用
してモニタし、そのモニタ結果をもとに光源のドリフト
補正量を算出し、この補正量により被測定物の測定値を
補正してドリフト成分を除去するようにしたので、半導
体レーザの温度ドリフトの影響だけでなく、全ての光学
素子の機械的,光学的ドリフトの影響を除去することが
でき、これに伴い被測定物の表面形状を高精度に測定す
ることができる。
【図1】本発明のクレーム対応図であって、(a)は請
求項1に対応するブロック図、(b)は請求項2に対応
するブロック図である。
求項1に対応するブロック図、(b)は請求項2に対応
するブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示す全体の構成図であ
る。
る。
【図3】第1の実施例におけるオートコリメートセンサ
部および回転部分を示す構成図である。
部および回転部分を示す構成図である。
【図4】図3の下面図である。
【図5】第1の実施例における演算制御装置での演算処
理状況を示す説明図である。
理状況を示す説明図である。
【図6】第1の実施例における説明図である。
【図7】本発明の第2の実施例を示す全体の構成図であ
る。
る。
【図8】第2の実施例における演算処理状況を示す説明
図である。
図である。
【図9】従来の光学的測定装置の構成図である。
8 被測定物 11 オートコリメーションセンサ部 111a,111b 半導体レーザ 113,200 ハーフミラー 114 ビームスプリッタ 115 1/4波長板 116 集光レンズ 117,201 位置検出素子 13 回転板 14a,14b 反射ミラー 15,205 演算制御装置 17 パルス発生器 19 カウンタ 101,102 光源 103 光学系 104 回転体 105 検出手段 106,109 演算手段 107 モニタ用検出手段 108 測定用検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠山 退三 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田 工機株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−233307(JP,A) 特開 平3−285104(JP,A) 特開 昭58−162805(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (2)
- 【請求項1】 一対の光源と、前記各光源から出射され
る光ビームを被測定物に向けて照射させる光学系と、前
記光学系の光路を間欠遮断することにより前記各光源の
光ビームを反射する回転体と、前記被測定物により反射
される光ビームおよび前記回転体により反射される光ビ
ームの位置を検出する検出手段と、前記回転体からの反
射光ビームに対応する位置信号に基づいて前記光源のド
リフト補正量を算出し、この補正量により前記被測定物
からの反射光ビームに対応する位置信号を補正してドリ
フト成分を除去する演算手段とを備えたことを特徴とす
る光学的測定装置。 - 【請求項2】 一対の光源と、前記各光源から出射され
る光ビームを被測定物に向けて照射させる光学系と、前
記光学系から分割して取り出される前記各光源からの光
ビームの位置を検出するモニタ用検出手段と、前記被測
定物により反射される光ビームの位置を検出する測定用
検出手段と、前記モニタ用検出手段から出力される位置
信号に基づいて前記光源のドリフト補正量を算出し、こ
の補正量により前記測定用検出手段から出力される位置
信号を補正してドリフト成分を除去する演算手段とを備
えたことを特徴とする光学的測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27991291A JP3164615B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 光学的測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27991291A JP3164615B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 光学的測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05118815A JPH05118815A (ja) | 1993-05-14 |
JP3164615B2 true JP3164615B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17617647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27991291A Expired - Fee Related JP3164615B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 光学的測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3164615B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006105926A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Nikon Corp | 検査装置 |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP27991291A patent/JP3164615B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05118815A (ja) | 1993-05-14 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |