JPH0560557A - 光学式微小変位測定方法及び装置 - Google Patents
光学式微小変位測定方法及び装置Info
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- JPH0560557A JPH0560557A JP22617291A JP22617291A JPH0560557A JP H0560557 A JPH0560557 A JP H0560557A JP 22617291 A JP22617291 A JP 22617291A JP 22617291 A JP22617291 A JP 22617291A JP H0560557 A JPH0560557 A JP H0560557A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反射率の低い被測定物についての微小変位や
表面粗さを高精度で測定する。 【構成】 光源１からの光束の一部を光量検出器１０で
受光し、反射光束を受光する２分割受光素子９Ａ，９Ｂ
の出力から光量検出器１０の出力の一定値を減算し、被
測定物６以外の反射光束に対応する出力による変位出力
への影響を除去する。
表面粗さを高精度で測定する。 【構成】 光源１からの光束の一部を光量検出器１０で
受光し、反射光束を受光する２分割受光素子９Ａ，９Ｂ
の出力から光量検出器１０の出力の一定値を減算し、被
測定物６以外の反射光束に対応する出力による変位出力
への影響を除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の微小変位や
表面粗さを光学的手段により測定する光学式微小変位測
定方法及び装置に関する。
表面粗さを光学的手段により測定する光学式微小変位測
定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、焦点ずれを検出して被測定物
の微小変位や表面粗さを測定する光学式微小変位測定装
置としては、例えば、臨界角法を用いたもの（光技術コ
ンタクトＶｏｌ．２６，Ｎｏ．１１，１９８８，ｐ．７
４８〜７５５）、非点収差法を用いたもの（光技術コン
タクトＶｏｌ．２６，Ｎｏ．１１，１９８８，ｐ．７５
６〜７６２）、フーコー法を用いたもの（光技術コンタ
クトＶｏｌ．２６，Ｎｏ１１，１９８８，ｐ．７７３〜
７８４）等がある。
の微小変位や表面粗さを測定する光学式微小変位測定装
置としては、例えば、臨界角法を用いたもの（光技術コ
ンタクトＶｏｌ．２６，Ｎｏ．１１，１９８８，ｐ．７
４８〜７５５）、非点収差法を用いたもの（光技術コン
タクトＶｏｌ．２６，Ｎｏ．１１，１９８８，ｐ．７５
６〜７６２）、フーコー法を用いたもの（光技術コンタ
クトＶｏｌ．２６，Ｎｏ１１，１９８８，ｐ．７７３〜
７８４）等がある。
【０００３】ここで、臨界角法は、プリズムの有する固
有の臨界角近傍に入射する光ビーム強度が微小な角度変
化に対して急激な変化を呈する性質を利用したものであ
り、かかる臨界角法による従来の光学式微小変位測定装
置の構成の一例を図４に示す。同図中、１０１はレーザ
光源である半導体レーザ、１０２はコリメートレンズ、
１０３は偏光ビームスプリッタ、１０４は１／４波長
板、１０５は対物レンズ、１０６は被測定物、１０７は
ビームスプリッタ、１０８Ａ，１０８Ｂは臨界角プリズ
ム、１０９Ａ、１０９Ｂは２分割受光素子であり、半導
体レーザ１０１からのレーザ光はコリメートレンズ１０
２により平行光束に変換され、Ｓ偏光で偏光ビームスプ
リッタ１０３を介して１／４波長板１０４へ導かれる。
この１／４波長板１０４に導かれたレーザ光は円偏光の
光束に変換された後、対物レンズ１０５を介して被測定
物１０６の表面に集光される。被測定物１０６で反射さ
れたレーザ光は１／４波長板１０４でＰ偏光にされた
後、偏光ビームスプリッタ１０３を透過してビームスプ
リッタ１０７に導かれ、分光される。分光された光はそ
れぞれ、反射面が臨界角に設定されている臨界角プリズ
ム１０８Ａ，１０８Ｂで反射され、それぞれ２分割受光
素子１０９Ａ，１０９Ｂ，に入射され、光量が検出され
る。
有の臨界角近傍に入射する光ビーム強度が微小な角度変
化に対して急激な変化を呈する性質を利用したものであ
り、かかる臨界角法による従来の光学式微小変位測定装
置の構成の一例を図４に示す。同図中、１０１はレーザ
光源である半導体レーザ、１０２はコリメートレンズ、
１０３は偏光ビームスプリッタ、１０４は１／４波長
板、１０５は対物レンズ、１０６は被測定物、１０７は
ビームスプリッタ、１０８Ａ，１０８Ｂは臨界角プリズ
ム、１０９Ａ、１０９Ｂは２分割受光素子であり、半導
体レーザ１０１からのレーザ光はコリメートレンズ１０
２により平行光束に変換され、Ｓ偏光で偏光ビームスプ
リッタ１０３を介して１／４波長板１０４へ導かれる。
この１／４波長板１０４に導かれたレーザ光は円偏光の
光束に変換された後、対物レンズ１０５を介して被測定
物１０６の表面に集光される。被測定物１０６で反射さ
れたレーザ光は１／４波長板１０４でＰ偏光にされた
後、偏光ビームスプリッタ１０３を透過してビームスプ
リッタ１０７に導かれ、分光される。分光された光はそ
れぞれ、反射面が臨界角に設定されている臨界角プリズ
ム１０８Ａ，１０８Ｂで反射され、それぞれ２分割受光
素子１０９Ａ，１０９Ｂ，に入射され、光量が検出され
る。
【０００４】このように、被測定物１０６が対物レンズ
１０５の焦点に位置している場合には、反射光は平行と
なり、臨界角プリズム１０８Ａ，１０８Ｂにおける反射
率は全光束で一定となり、２分割受光素子１０９Ａ，１
０９Ｂに受光される光量は等しくなる。しかし、被測定
物１０６が対物レンズ１０５の焦点より遠くに位置して
いる場合には反射光は収束光となるので臨界角プリズム
１０８Ａ，１０８Ｂに入る光束の入射角はその光軸に対
して臨界角プリズム１０８Ａで図中右側、臨界角プリズ
ム１０８ｂで図中上側は臨界角より小さくなり、反射率
が低下して、２分割受光素子１０９Ａ，１０９Ｂに受光
される光量に差が生じる。同様に被測定物１０６が対物
レンズ１０５の焦点より近い地点に位置している場合に
は反射光は発散光となり、上述した場合とは逆になり、
２分割受光素子１０９Ａ，１０９Ｂに受光される光量に
差が生じる。このような光量の差から被測定物１０６
の、対物レンズ１０５の焦点位置からの変位を検出し、
被測定物１０６の微小変位や表面粗さを測定することが
できる。
１０５の焦点に位置している場合には、反射光は平行と
なり、臨界角プリズム１０８Ａ，１０８Ｂにおける反射
率は全光束で一定となり、２分割受光素子１０９Ａ，１
０９Ｂに受光される光量は等しくなる。しかし、被測定
物１０６が対物レンズ１０５の焦点より遠くに位置して
いる場合には反射光は収束光となるので臨界角プリズム
１０８Ａ，１０８Ｂに入る光束の入射角はその光軸に対
して臨界角プリズム１０８Ａで図中右側、臨界角プリズ
ム１０８ｂで図中上側は臨界角より小さくなり、反射率
が低下して、２分割受光素子１０９Ａ，１０９Ｂに受光
される光量に差が生じる。同様に被測定物１０６が対物
レンズ１０５の焦点より近い地点に位置している場合に
は反射光は発散光となり、上述した場合とは逆になり、
２分割受光素子１０９Ａ，１０９Ｂに受光される光量に
差が生じる。このような光量の差から被測定物１０６
の、対物レンズ１０５の焦点位置からの変位を検出し、
被測定物１０６の微小変位や表面粗さを測定することが
できる。
【０００５】一方、非点収差法は、円筒レンズを用いて
検出像に非点収差を与え、測定物の位置の移動変位量を
像の変形に変換するものであり、この方法による微小変
位測定装置では、被測定物が対物レンズの合焦点位置の
場合には、受光ビームは円形状となるが、結像位置が近
い場合には縦長な楕円形状になり、また、遠い場合には
横長な楕円形状となるので、これを４分割フォトダイオ
ードで光電変換し、縦方向、横方向のそれぞれの和を求
め、更にそれらの差の出力信号を求め、被測定物の移動
変位量に比例した出力を得るものである。
検出像に非点収差を与え、測定物の位置の移動変位量を
像の変形に変換するものであり、この方法による微小変
位測定装置では、被測定物が対物レンズの合焦点位置の
場合には、受光ビームは円形状となるが、結像位置が近
い場合には縦長な楕円形状になり、また、遠い場合には
横長な楕円形状となるので、これを４分割フォトダイオ
ードで光電変換し、縦方向、横方向のそれぞれの和を求
め、更にそれらの差の出力信号を求め、被測定物の移動
変位量に比例した出力を得るものである。
【０００６】また、フーコー法による微小変位測定装置
は、光学的ナイフエッジ効果を持つ分割プリズムを用い
て被測定物からの反射光束を２光束に分割し、２分割フ
ォトダイオードに入射させるものであり、対物レンズと
被測定面との距離が変化すると被測定物からの反射光束
の広がり角が変化するため、２分割フォトダイオードの
受光量に差が生ずるので、これにより被測定物の変位量
を求めるものである。
は、光学的ナイフエッジ効果を持つ分割プリズムを用い
て被測定物からの反射光束を２光束に分割し、２分割フ
ォトダイオードに入射させるものであり、対物レンズと
被測定面との距離が変化すると被測定物からの反射光束
の広がり角が変化するため、２分割フォトダイオードの
受光量に差が生ずるので、これにより被測定物の変位量
を求めるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の光学式
微小変位測定装置においては、通常、被測定物１０６の
反射率が１０％以上必要であるといわれており、実際に
反射率が１０％以下の被測定物についての微小変位や表
面粗さを測定すると測定精度が低いという問題がある。
微小変位測定装置においては、通常、被測定物１０６の
反射率が１０％以上必要であるといわれており、実際に
反射率が１０％以下の被測定物についての微小変位や表
面粗さを測定すると測定精度が低いという問題がある。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑み、反射率の
低い被測定物についての微小変位や表面粗さも高精度で
測定できる光学式微小変位測定方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
低い被測定物についての微小変位や表面粗さも高精度で
測定できる光学式微小変位測定方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光学式微小変位測定方法は、光源からの光束を
照射光学系により被測定物に照射し、焦点誤差検出光学
系に入射する反射光束の強度分布より焦点誤差を検出す
る光学式微小変位測定方法において、上記被測定物が存
在しない場合に上記焦点誤差検出光学系に入射する照射
光学系からの反射光束の光量を補正光量として予め測定
しておき、被測定物の微小変位を測定する際に上記焦点
誤差検出光学系に入射する反射光束の全体光量から上記
補正光量を差し引き強度分布を求めることを特徴とし、
また、本発明に係る光学式微小変位測定装置は、光源か
らの光束を被測定物に照射する照射光学系と、分割検出
器を有して誤分割検出器に入射する反射光束の強度分布
より焦点誤差を検出する焦点誤差検出光学系とを有する
光学式微小変位測定装置であって、上記光源からの光束
を分割して一方を上記照射光学系に送る光源出射光分割
手段と、この光源出射光分割手段で分割された他方の光
束を受光して光量を検出する光量検知用検出器と、焦点
誤差検出光学系の分割検出器の出力から上記光量検出器
の出力の一定倍率を減算する回路とを有することを特徴
とする。
明に係る光学式微小変位測定方法は、光源からの光束を
照射光学系により被測定物に照射し、焦点誤差検出光学
系に入射する反射光束の強度分布より焦点誤差を検出す
る光学式微小変位測定方法において、上記被測定物が存
在しない場合に上記焦点誤差検出光学系に入射する照射
光学系からの反射光束の光量を補正光量として予め測定
しておき、被測定物の微小変位を測定する際に上記焦点
誤差検出光学系に入射する反射光束の全体光量から上記
補正光量を差し引き強度分布を求めることを特徴とし、
また、本発明に係る光学式微小変位測定装置は、光源か
らの光束を被測定物に照射する照射光学系と、分割検出
器を有して誤分割検出器に入射する反射光束の強度分布
より焦点誤差を検出する焦点誤差検出光学系とを有する
光学式微小変位測定装置であって、上記光源からの光束
を分割して一方を上記照射光学系に送る光源出射光分割
手段と、この光源出射光分割手段で分割された他方の光
束を受光して光量を検出する光量検知用検出器と、焦点
誤差検出光学系の分割検出器の出力から上記光量検出器
の出力の一定倍率を減算する回路とを有することを特徴
とする。
【００１０】
【作用】焦点誤差検出光学系による焦点誤差の検出は、
分割検出器における出力差により求めるが、被測定物の
反射率の違いを補正するために、通常、出力差を合計出
力で除算したものにより変位差をもとめる。しかし、被
測定物以外の、例えば照射光学系内の対物レンズでの反
射光束も焦点誤差検出系に入射することになり、被測定
物での反射率が小さい場合には、被測定物以外での反射
光束の変位量へ与える影響が大となる。本発明は被測定
物以外での反射光束に対応する出力を分割検出器の出力
から減算し、被測定物での反射率が小さい場合でも精度
よく変位量等を測定するものである。また、上記構成の
装置は、光源出射光分割手段で分割した一部の光を受光
する光量検出用検出器の出力の一定倍率を焦点誤差検出
光学系の分割検出器の出力から、減算する減算回路を備
えているので、被測定物がない状態での上記減算回路か
らの出力が零となるように減算する光量検出用検出器の
出力の倍率を設定すれば、光量の変動に応じて被測定物
以外での反射光束が除去される。
分割検出器における出力差により求めるが、被測定物の
反射率の違いを補正するために、通常、出力差を合計出
力で除算したものにより変位差をもとめる。しかし、被
測定物以外の、例えば照射光学系内の対物レンズでの反
射光束も焦点誤差検出系に入射することになり、被測定
物での反射率が小さい場合には、被測定物以外での反射
光束の変位量へ与える影響が大となる。本発明は被測定
物以外での反射光束に対応する出力を分割検出器の出力
から減算し、被測定物での反射率が小さい場合でも精度
よく変位量等を測定するものである。また、上記構成の
装置は、光源出射光分割手段で分割した一部の光を受光
する光量検出用検出器の出力の一定倍率を焦点誤差検出
光学系の分割検出器の出力から、減算する減算回路を備
えているので、被測定物がない状態での上記減算回路か
らの出力が零となるように減算する光量検出用検出器の
出力の倍率を設定すれば、光量の変動に応じて被測定物
以外での反射光束が除去される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１２】図１には一実施例に係る光学式微小変位測
定装置の構成を示す。同図中，１はレーザ光源である半
導体レーザ、２はコリメートレンズ、３は偏光ビームス
プリッタ、４は１／４波長板、５は対物レンズ、６は被
測定物、７はビームスプリッタ、８Ａ、８Ｂは臨界角プ
リズム、９Ａ，９Ｂは２分割受光素子であり、１０は偏
光ビームスプリッタ３を透過した光を受光する光量検出
用検出器である。本実施例の装置では、半導体レーザ１
からのレーザ光はコリメートレンズ２により平行光束に
変換され、Ｓ偏光で偏光ビームスプリッタ３を介して１
／４波長板１０４へ導かれるが、半導体レーザ１からの
レーザ光をＳ偏光から少しずらしておくと、一部の光が
偏光ビームスプリッタ３を透過して光量検出用検出器１
０に入る。この光量検出用検出器１０の出力をモニター
することにより半導体レーザ１からのレーザ光の出力変
動を検知することができる。
定装置の構成を示す。同図中，１はレーザ光源である半
導体レーザ、２はコリメートレンズ、３は偏光ビームス
プリッタ、４は１／４波長板、５は対物レンズ、６は被
測定物、７はビームスプリッタ、８Ａ、８Ｂは臨界角プ
リズム、９Ａ，９Ｂは２分割受光素子であり、１０は偏
光ビームスプリッタ３を透過した光を受光する光量検出
用検出器である。本実施例の装置では、半導体レーザ１
からのレーザ光はコリメートレンズ２により平行光束に
変換され、Ｓ偏光で偏光ビームスプリッタ３を介して１
／４波長板１０４へ導かれるが、半導体レーザ１からの
レーザ光をＳ偏光から少しずらしておくと、一部の光が
偏光ビームスプリッタ３を透過して光量検出用検出器１
０に入る。この光量検出用検出器１０の出力をモニター
することにより半導体レーザ１からのレーザ光の出力変
動を検知することができる。
【００１３】一方、１／４波長板４に導かれたレーザ光
は円偏光の光束に変換された後、対物レンズ５を介して
被測定物６の表面に集光される。被測定物６で反射され
たレーザ光は１／４波長板４でＰ偏光にされた後、偏光
ビームスプリッタ３を透過してビームスプリッタ７に導
かれ、分光される。分光された光はそれぞれ、反射面が
臨界角に設定されている臨界角プリズム８Ａ，８Ｂで反
射され、それぞれ２分割受光素子９Ａ，９Ｂに入射さ
れ、光量が検出される。本実施例では２分割受光素子９
Ａ，９Ｂと光量検出用検出器１０との出力から被測定物
６の変位や表面粗さを求める。
は円偏光の光束に変換された後、対物レンズ５を介して
被測定物６の表面に集光される。被測定物６で反射され
たレーザ光は１／４波長板４でＰ偏光にされた後、偏光
ビームスプリッタ３を透過してビームスプリッタ７に導
かれ、分光される。分光された光はそれぞれ、反射面が
臨界角に設定されている臨界角プリズム８Ａ，８Ｂで反
射され、それぞれ２分割受光素子９Ａ，９Ｂに入射さ
れ、光量が検出される。本実施例では２分割受光素子９
Ａ，９Ｂと光量検出用検出器１０との出力から被測定物
６の変位や表面粗さを求める。
【００１４】被測定物６の反射光束に対する２分割光量
素子９Ａの出力をＡ，Ｂ，２分割受光素子の出力をＣ，
Ｄとすると、通常の変位計出力は次記数１で示される値
にセットされている。なお、ここで、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋
Ｄ）で割るのは被測定物６の反射率を補正するためであ
る。
素子９Ａの出力をＡ，Ｂ，２分割受光素子の出力をＣ，
Ｄとすると、通常の変位計出力は次記数１で示される値
にセットされている。なお、ここで、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋
Ｄ）で割るのは被測定物６の反射率を補正するためであ
る。
【００１５】
【数１】
【００１６】しかし、実際には被測定物６以外、例えば
対物レンズ５での反射光束に対応する出力ａ，ｂ，ｃ，
ｄが２分割検出器９Ａ，９Ｂに出力される。但し、ａ，
ｂ，ｃ，ｄは被測定物６の変位等に関係なく一定でａ＝
ｂ＝ｃ＝ｄである。したがって、実際の変位計出力は次
記数２で表される。
対物レンズ５での反射光束に対応する出力ａ，ｂ，ｃ，
ｄが２分割検出器９Ａ，９Ｂに出力される。但し、ａ，
ｂ，ｃ，ｄは被測定物６の変位等に関係なく一定でａ＝
ｂ＝ｃ＝ｄである。したがって、実際の変位計出力は次
記数２で表される。
【００１７】
【数２】
【００１８】すなわち、通常の場合の変位計出力は（ａ
＋ｂ＋ｃ＋ｄ）の分だけ大きい数値で割られていること
になる。この誤差は被測定物６の反射率は大きい場合は
問題ないが、反射率が小さい場合は変位量の誤差が大き
くなる。つまり、図２に示すように、被測定物６が高反
射率の場合の変位−出力特性の傾きと比較して、低反射
率の場合の傾きは小さくなる。本実施例では、かかる誤
差を以下のように補正する。
＋ｂ＋ｃ＋ｄ）の分だけ大きい数値で割られていること
になる。この誤差は被測定物６の反射率は大きい場合は
問題ないが、反射率が小さい場合は変位量の誤差が大き
くなる。つまり、図２に示すように、被測定物６が高反
射率の場合の変位−出力特性の傾きと比較して、低反射
率の場合の傾きは小さくなる。本実施例では、かかる誤
差を以下のように補正する。
【００１９】本実施例での変位出力の回路を図３に示
す。図中、９Ａ，９Ｂ，１０は図１の２分割受光素子９
Ａ，９Ｂ，光量検出用検出器１０に対応する。そして、
２分割受光素子９Ａ，９Ｂの各受光素子にはそれぞれプ
リアンプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが接続されて
おり、また、光量検出用検出器１０には４つのプリアン
プ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが並列に接続されて
いる。これらプリアンプ１１Ａ〜１１Ｄとプリアンプ１
２Ａ〜１２Ｄとは減算器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３
Ｄに接続されており、１３Ａでは１１Ａと１２Ａとの
差、１３Ｂでは１１Ｂと１２Ｂとの差、１３Ｃでは１１
Ｃと１２Ｃとの差、１３Ｄでは１１Ｄと１２Ｄとの差が
それぞれ出力されるようになっている。また、減算器１
３Ａと１３Ｃとは加算器１４Ａに接続され、減算器１３
Ｂと１３Ｄとは加算器１４Ｂに接続されている。さら
に、加算器１４Ａと１４Ｂとの差と和とは、それぞれ減
算器１５及び加算器１６で求められるようになってい
る。そして、除算器１７により減算器１５の出力を加算
器１６の出力で除した値が出力されるようになってい
る。
す。図中、９Ａ，９Ｂ，１０は図１の２分割受光素子９
Ａ，９Ｂ，光量検出用検出器１０に対応する。そして、
２分割受光素子９Ａ，９Ｂの各受光素子にはそれぞれプ
リアンプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが接続されて
おり、また、光量検出用検出器１０には４つのプリアン
プ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが並列に接続されて
いる。これらプリアンプ１１Ａ〜１１Ｄとプリアンプ１
２Ａ〜１２Ｄとは減算器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３
Ｄに接続されており、１３Ａでは１１Ａと１２Ａとの
差、１３Ｂでは１１Ｂと１２Ｂとの差、１３Ｃでは１１
Ｃと１２Ｃとの差、１３Ｄでは１１Ｄと１２Ｄとの差が
それぞれ出力されるようになっている。また、減算器１
３Ａと１３Ｃとは加算器１４Ａに接続され、減算器１３
Ｂと１３Ｄとは加算器１４Ｂに接続されている。さら
に、加算器１４Ａと１４Ｂとの差と和とは、それぞれ減
算器１５及び加算器１６で求められるようになってい
る。そして、除算器１７により減算器１５の出力を加算
器１６の出力で除した値が出力されるようになってい
る。
【００２０】本実施例の装置では、予め以下の調整をす
る。まず、被測定物６を焦点位置に置き、分割受光素子
９Ａ，９ＢのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの出力が同じになるよう
にプリアンプ１１Ａ〜１１Ｄを調整する。次に、被測定
物６がない状態で各減算器１３Ａ〜１３Ｄの出力が零と
なるように、プリアンプ１２Ａ〜１２Ｄの増幅率を調整
する。これにより、被測定物６以外の反射が減算器１３
Ａ〜１３Ｄでキャンセルされ補正されることになる。ま
た、光源１の出力が変動してもそれに応じて受光器１０
に入射する光量も変動し、これに伴い減算器１３Ａ〜１
３Ｄでの減算量も変動するので、常に光源１の出力の変
動に応じた適正な補正が行われることになる。
る。まず、被測定物６を焦点位置に置き、分割受光素子
９Ａ，９ＢのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの出力が同じになるよう
にプリアンプ１１Ａ〜１１Ｄを調整する。次に、被測定
物６がない状態で各減算器１３Ａ〜１３Ｄの出力が零と
なるように、プリアンプ１２Ａ〜１２Ｄの増幅率を調整
する。これにより、被測定物６以外の反射が減算器１３
Ａ〜１３Ｄでキャンセルされ補正されることになる。ま
た、光源１の出力が変動してもそれに応じて受光器１０
に入射する光量も変動し、これに伴い減算器１３Ａ〜１
３Ｄでの減算量も変動するので、常に光源１の出力の変
動に応じた適正な補正が行われることになる。
【００２１】このように、本実施例では、被測定物６以
外の反射光束に応じた出力（上記数２のａ，ｂ，ｃ，
ｄ）が減算されるので、被測定物６の反射率が低い場合
でも適正な変位等を測定することができる。なお、被測
定物６の反射率が低い場合の絶対的な光量不足による測
定精度の低下は、問題ないことが次の通り確認された。
例えば、被測定物６の反射率を１％、各光学素子による
損失合計を５０％、受光素子で検知できる光量を１μ
Ｗ，臨界角プリズムでの透過損失を５０％とすると、必
要な光量Ｐは Ｐ＝(1×10-6×4)／ (0.01×0.5 ×0.5)＝1.6 ｍＷ となり、光量不足は全く問題とならない。
外の反射光束に応じた出力（上記数２のａ，ｂ，ｃ，
ｄ）が減算されるので、被測定物６の反射率が低い場合
でも適正な変位等を測定することができる。なお、被測
定物６の反射率が低い場合の絶対的な光量不足による測
定精度の低下は、問題ないことが次の通り確認された。
例えば、被測定物６の反射率を１％、各光学素子による
損失合計を５０％、受光素子で検知できる光量を１μ
Ｗ，臨界角プリズムでの透過損失を５０％とすると、必
要な光量Ｐは Ｐ＝(1×10-6×4)／ (0.01×0.5 ×0.5)＝1.6 ｍＷ となり、光量不足は全く問題とならない。
【００２２】以上、実施例では臨界角法を用いたものに
ついて説明したが、非点収差法やフーコー法を用いたも
のについても同様に本発明を適用できることはいうまで
もない。また、補正方法は実施例に示した回路や調整方
法に限定されるものではない。
ついて説明したが、非点収差法やフーコー法を用いたも
のについても同様に本発明を適用できることはいうまで
もない。また、補正方法は実施例に示した回路や調整方
法に限定されるものではない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると反
射率の低い被測定物についての微小変位や表面粗さも高
精度で測定することができる。
射率の低い被測定物についての微小変位や表面粗さも高
精度で測定することができる。
【図１】一実施例に係る光学式微小変位測定装置を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】変位−出力特性図である。
【図３】図１の装置の変位出力の回路図である。
【図４】従来技術に係る光学式微小変位測定装置を示す
構成図である。
構成図である。
１ 半導体レーザ ２ コリメートレンズ ３ 偏光ビームスプリッタ ４ １／４波長板 ５ 対物レンズ ６ 被測定物 ７ ビームスプリッタ ８Ａ，８Ｂ 臨界角プリズム ９Ａ，９Ｂ ２分割受光素子 １０ 光量検出用検出器
Claims (3)
- 【請求項１】 光源からの光束を照射光学系により被測
定物に照射し、焦点誤差検出光学系に入射する反射光束
の強度分布より焦点誤差を検出する光学式微小変位測定
方法において、上記被測定物が存在しない場合に上記焦
点誤差検出光学系に入射する照射光学系からの反射光束
の光量を補正光量として予め測定しておき、被測定物の
微小変位を測定する際に上記焦点誤差検出光学系に入射
する反射光束の全体光量から上記補正光量を差し引き強
度分布を求めることを特徴とする光学式微小変位測定方
法。 - 【請求項２】 光源からの光束を被測定物に照射する照
射光学系と、分割検出器を有して該分割検出器に入射す
る反射光束の強度分布より焦点誤差を検出する焦点誤差
検出光学系とを有する光学式微小変位測定装置であっ
て、上記光源からの光束を分割して一方を上記照射光学
系に送る光源出射光分割手段と、この光源出射光分割手
段で分割された他方の光束を受光して光量を検出する光
量検知用検出器と、焦点誤差検出光学系の分割検出器の
全体出力から上記光量検出器の出方を減算する回路とを
有することを特徴とする光学式微小変位測定装置。 - 【請求項３】 請求項２において、光量検知用検出器の
出力信号を焦点誤差検出光学系の分割検出器の分割数と
同数の出力に分割する手段と、この分割された出力をそ
れぞれ変化させる手段とを備えたことを特徴とする光学
式微小変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22617291A JPH0560557A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 光学式微小変位測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22617291A JPH0560557A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 光学式微小変位測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560557A true JPH0560557A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=16841011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22617291A Withdrawn JPH0560557A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 光学式微小変位測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560557A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002310623A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Fotonikusu:Kk | 表面形状測定方法および表面形状測定装置 |
| CN109458934A (zh) * | 2018-07-04 | 2019-03-12 | 重庆大学 | 一种光学微位移测量*** |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP22617291A patent/JPH0560557A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002310623A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Fotonikusu:Kk | 表面形状測定方法および表面形状測定装置 |
| JP4580579B2 (ja) * | 2001-04-06 | 2010-11-17 | 株式会社ナノテックス | 表面形状測定方法および表面形状測定装置 |
| CN109458934A (zh) * | 2018-07-04 | 2019-03-12 | 重庆大学 | 一种光学微位移测量*** |
| CN109458934B (zh) * | 2018-07-04 | 2023-11-07 | 重庆大学 | 一种光学微位移测量*** |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |