JPH09189534A - 表面観察光学系 - Google Patents
表面観察光学系Info
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- JPH09189534A JPH09189534A JP238296A JP238296A JPH09189534A JP H09189534 A JPH09189534 A JP H09189534A JP 238296 A JP238296 A JP 238296A JP 238296 A JP238296 A JP 238296A JP H09189534 A JPH09189534 A JP H09189534A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被検面より観察面に至る光路に受光用レンズ
を設けることなく被検面の像を観察面に形成し、良好に
被検面の像を観察することができる表面観察光学系を提
供する。 【解決手段】 点光源部5から出射された照明光30を
照明用レンズ40を介してハーフミラー41に照射し、
ハーフミラー41において反射させて球面状の被検面1
0を照明する。被検面10において反射した第1反射光
31aはハーフミラー41を透過して直接観察面20に
入射する。被検面10と観察面20とを非共役な関係に
配置されており、観察面20には被検面10上に存在す
る微小な凹凸や傷などに対応した明暗の模様を有する像
が形成される。このとき、第1反射光31aは受光用レ
ンズを関さずに直接観察面20に入射するので、受光用
レンズに存在する傷や汚れなどの影響を受けずに第1反
射光31aにより観察面20に形成される被検面10の
像を良好に観察することができる。
を設けることなく被検面の像を観察面に形成し、良好に
被検面の像を観察することができる表面観察光学系を提
供する。 【解決手段】 点光源部5から出射された照明光30を
照明用レンズ40を介してハーフミラー41に照射し、
ハーフミラー41において反射させて球面状の被検面1
0を照明する。被検面10において反射した第1反射光
31aはハーフミラー41を透過して直接観察面20に
入射する。被検面10と観察面20とを非共役な関係に
配置されており、観察面20には被検面10上に存在す
る微小な凹凸や傷などに対応した明暗の模様を有する像
が形成される。このとき、第1反射光31aは受光用レ
ンズを関さずに直接観察面20に入射するので、受光用
レンズに存在する傷や汚れなどの影響を受けずに第1反
射光31aにより観察面20に形成される被検面10の
像を良好に観察することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ミラー面やレン
ズ面などの被検面に照明光を照射し、被検面において反
射した反射光を受けてスクリーンやイメージセンサの受
光部などの観察面に被検面の像を形成し、この像の明暗
の模様から被検面の微小な凹凸や傷などを検出する表面
観察光学系に関する。
ズ面などの被検面に照明光を照射し、被検面において反
射した反射光を受けてスクリーンやイメージセンサの受
光部などの観察面に被検面の像を形成し、この像の明暗
の模様から被検面の微小な凹凸や傷などを検出する表面
観察光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】古来より、魔鏡と呼ばれる鏡に太陽光な
どを入射した場合、その鏡により反射された光が壁など
に導かれ、その壁面上で明暗の模様を有する像が観察さ
れることが知られている。この明暗の模様は、鏡の表面
に形成された微小な凹凸に対応したものである。
どを入射した場合、その鏡により反射された光が壁など
に導かれ、その壁面上で明暗の模様を有する像が観察さ
れることが知られている。この明暗の模様は、鏡の表面
に形成された微小な凹凸に対応したものである。
【0003】魔鏡による現象を利用して半導体ウェハな
どの表面に存在する微小な凹凸や傷などを検出する方法
(以下、「魔鏡法」という。)は従来より知られてお
り、例えば、特公昭63−19001号公報では、魔鏡
法を用いた表面の検査装置および表面の検査方法につい
て開示されている。この表面の検査装置および表面の検
査方法では、観察対象である平面状の被検面に平行光を
照射し、被検面からの平行光である反射光を集光レンズ
により観察面に導き、被検面の像を観察面に形成してい
る。ここで、被検面と観察面とを非共役な関係に配置す
ることにより、被検面上の微小な凹凸や傷などが観察面
に形成される被検面の像における明暗の模様に基づいて
検出可能となる。なぜならば、被検面上に存在する微小
な凹凸や傷などで反射した光は被検面からの反射光とは
平行ではなくなり、また、被検面と観察面とは非共役な
関係に配置されているため、被検面上に存在する微小な
凹凸や傷などで反射した光が観察面に形成される被検面
の像の微小な凹凸や傷などに対応する部位に入射しない
からである。
どの表面に存在する微小な凹凸や傷などを検出する方法
(以下、「魔鏡法」という。)は従来より知られてお
り、例えば、特公昭63−19001号公報では、魔鏡
法を用いた表面の検査装置および表面の検査方法につい
て開示されている。この表面の検査装置および表面の検
査方法では、観察対象である平面状の被検面に平行光を
照射し、被検面からの平行光である反射光を集光レンズ
により観察面に導き、被検面の像を観察面に形成してい
る。ここで、被検面と観察面とを非共役な関係に配置す
ることにより、被検面上の微小な凹凸や傷などが観察面
に形成される被検面の像における明暗の模様に基づいて
検出可能となる。なぜならば、被検面上に存在する微小
な凹凸や傷などで反射した光は被検面からの反射光とは
平行ではなくなり、また、被検面と観察面とは非共役な
関係に配置されているため、被検面上に存在する微小な
凹凸や傷などで反射した光が観察面に形成される被検面
の像の微小な凹凸や傷などに対応する部位に入射しない
からである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面観察光学系では、被検面の像を観察面に適した大き
さで形成するために、被検面からの反射光を受光用レン
ズを介して観察面に入射させているので、この受光用レ
ンズに存在する傷や汚れなどが被検面の像に現れるとい
う問題がある。
表面観察光学系では、被検面の像を観察面に適した大き
さで形成するために、被検面からの反射光を受光用レン
ズを介して観察面に入射させているので、この受光用レ
ンズに存在する傷や汚れなどが被検面の像に現れるとい
う問題がある。
【0005】また、被検物体がレンズ等のような透明体
であり、その対向する両面のうち片面を被検面として観
察する場合、被検物体に照射された照明光の一部は被検
面を通過し、レンズ内部を介してもう一方の面(非被検
面)に入射し、当該非被検面において反射した光がレン
ズ内部および被検面を介して被検物体から出射する。こ
のため、被検物体がレンズ等の場合、観察面には被検面
および非被検面において反射した光が入射することとな
る。その結果、観察面には被検面と非被検面の像が重な
って形成され、被検面の像のみを観察することが困難と
なる。
であり、その対向する両面のうち片面を被検面として観
察する場合、被検物体に照射された照明光の一部は被検
面を通過し、レンズ内部を介してもう一方の面(非被検
面)に入射し、当該非被検面において反射した光がレン
ズ内部および被検面を介して被検物体から出射する。こ
のため、被検物体がレンズ等の場合、観察面には被検面
および非被検面において反射した光が入射することとな
る。その結果、観察面には被検面と非被検面の像が重な
って形成され、被検面の像のみを観察することが困難と
なる。
【0006】さらに、被検面が球面の場合、被検面から
の反射光は通常発散光または集束光となるので、観察面
に形成される被検面の像の大きさを観察に適した大きさ
にするための観察面の配置の設定が煩雑となる問題も生
じる。
の反射光は通常発散光または集束光となるので、観察面
に形成される被検面の像の大きさを観察に適した大きさ
にするための観察面の配置の設定が煩雑となる問題も生
じる。
【0007】この発明の第1の目的は、上記課題に鑑
み、被検面より観察面に至る光路に受光用レンズを設け
ることなく被検面の像を観察面上に形成することで受光
用レンズの傷や汚れなどの悪影響を受けずに、良好に被
検面の像を観察することができる表面観察光学系を提供
することである。
み、被検面より観察面に至る光路に受光用レンズを設け
ることなく被検面の像を観察面上に形成することで受光
用レンズの傷や汚れなどの悪影響を受けずに、良好に被
検面の像を観察することができる表面観察光学系を提供
することである。
【0008】また、この発明の第2の目的は、上記第1
の目的に加え、透明な被検物体の場合、被検面と対向す
る非被検面において反射した光による影響を抑えて観察
面に形成される被検面の像を良好に観察することができ
る表面観察光学系を提供することである。
の目的に加え、透明な被検物体の場合、被検面と対向す
る非被検面において反射した光による影響を抑えて観察
面に形成される被検面の像を良好に観察することができ
る表面観察光学系を提供することである。
【0009】さらに、この発明の第3の目的は、観察面
の位置に関係なく、観察面に形成される被検面の像の大
きさを一定にすることができる表面観察光学系を提供す
ることである。
の位置に関係なく、観察面に形成される被検面の像の大
きさを一定にすることができる表面観察光学系を提供す
ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、点光
源と、前記点光源からの照明光を被検面を有する被検物
体に照射するとともに、前記被検面において反射した第
1反射光を前記被検面と光学的に非共役な観察面に導
き、前記観察面上に前記被検面の像を形成する光学系と
を備えた表面観察光学系において、前記光学系が、ハー
フミラーと、前記点光源と前記ハーフミラーとの間に配
置された照明用レンズとを備え、前記ハーフミラーと前
記被検物体との間では前記照明光および前記第1反射光
を同一の光軸に沿って導光させながら、前記点光源から
の前記照明光を前記照明用レンズおよび前記ハーフミラ
ーを介して前記被検物体に照射するとともに、前記第1
反射光を前記ハーフミラーを介して直接前記観察面に入
射させる。
源と、前記点光源からの照明光を被検面を有する被検物
体に照射するとともに、前記被検面において反射した第
1反射光を前記被検面と光学的に非共役な観察面に導
き、前記観察面上に前記被検面の像を形成する光学系と
を備えた表面観察光学系において、前記光学系が、ハー
フミラーと、前記点光源と前記ハーフミラーとの間に配
置された照明用レンズとを備え、前記ハーフミラーと前
記被検物体との間では前記照明光および前記第1反射光
を同一の光軸に沿って導光させながら、前記点光源から
の前記照明光を前記照明用レンズおよび前記ハーフミラ
ーを介して前記被検物体に照射するとともに、前記第1
反射光を前記ハーフミラーを介して直接前記観察面に入
射させる。
【0011】請求項2の発明は、請求項1記載の表面観
察光学系において、前記被検物体を透明体からなり、前
記被検面の他に、前記被検面と対向する非被検面を有す
るものとし、前記被検物体に前記照明光を照射した際に
前記非被検面において反射した第2反射光を前記ハーフ
ミラーを介して直接前記観察面の一点に集光させるか、
あるいは前記第1反射光よりも発散した状態で前記ハー
フミラーを介して直接前記観察面に入射させる。
察光学系において、前記被検物体を透明体からなり、前
記被検面の他に、前記被検面と対向する非被検面を有す
るものとし、前記被検物体に前記照明光を照射した際に
前記非被検面において反射した第2反射光を前記ハーフ
ミラーを介して直接前記観察面の一点に集光させるか、
あるいは前記第1反射光よりも発散した状態で前記ハー
フミラーを介して直接前記観察面に入射させる。
【0012】請求項3の発明は、請求項1または2記載
の表面観察光学系において、前記被検面を球面とし、前
記球面の焦点と前記照明用レンズからの照明光の集光点
とをほぼ一致させる。
の表面観察光学系において、前記被検面を球面とし、前
記球面の焦点と前記照明用レンズからの照明光の集光点
とをほぼ一致させる。
【0013】請求項4の発明は、請求項1または2記載
の表面観察光学系における前記光学系において、前記照
明用レンズからの照明光を前記ハーフミラーにおいて反
射させて前記被検物体に照射し、前記第1反射光を前記
ハーフミラーを透過させて前記観察面に入射させる。
の表面観察光学系における前記光学系において、前記照
明用レンズからの照明光を前記ハーフミラーにおいて反
射させて前記被検物体に照射し、前記第1反射光を前記
ハーフミラーを透過させて前記観察面に入射させる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【0015】図1はこの発明に係る表面観察光学系の第
1の実施の形態を示す図である。この表面観察光学系
は、球面状の被検面10と球面状の非被検面11とを相
互に対向して有する透明な被検物体である被検レンズ1
において、被検面10上に存在する微小な凹凸や傷など
を検出するものであり、点光源部5、光学系4および観
察面20から構成される。
1の実施の形態を示す図である。この表面観察光学系
は、球面状の被検面10と球面状の非被検面11とを相
互に対向して有する透明な被検物体である被検レンズ1
において、被検面10上に存在する微小な凹凸や傷など
を検出するものであり、点光源部5、光学系4および観
察面20から構成される。
【0016】照明光30を出射する点光源部5は光源5
0と、レンズ51と、ピンホール53が形成されたピン
ホール板52とから構成される。光源50とピンホール
板52との間にレンズ51が配置されており、光源50
とピンホール板52とはほぼ共役な関係に配置されてい
る。光源50から出射された光はピンホール53の位置
に集光して光源50の像を形成し、ピンホール53を通
過した光は実質的に点光源からのものとみなされる照明
光30となって光学系4に向けて照射される。
0と、レンズ51と、ピンホール53が形成されたピン
ホール板52とから構成される。光源50とピンホール
板52との間にレンズ51が配置されており、光源50
とピンホール板52とはほぼ共役な関係に配置されてい
る。光源50から出射された光はピンホール53の位置
に集光して光源50の像を形成し、ピンホール53を通
過した光は実質的に点光源からのものとみなされる照明
光30となって光学系4に向けて照射される。
【0017】この光学系4は点光源部5からの照明光3
0を被検レンズ1に照射し、被検面10からの反射光を
観察面20に入射させるものであり、ハーフミラー41
と、点光源部5とハーフミラー41との間に配置された
照明用レンズ40とから構成される。点光源部5からの
照明光30は照明用レンズ40を介してハーフミラー4
1に入射し、ハーフミラー41において反射した後、被
検レンズ1に向けて照射される。被検レンズ1に照射さ
れる照明光30の一部は被検面10において反射して第
1反射光31aとなるとともに、残りは被検レンズ1内
に入射し、非被検面11において反射して第2反射光3
1bとなる。これら第1および第2反射光31a,31
bはハーフミラー41を透過して観察面20に直接入射
する。
0を被検レンズ1に照射し、被検面10からの反射光を
観察面20に入射させるものであり、ハーフミラー41
と、点光源部5とハーフミラー41との間に配置された
照明用レンズ40とから構成される。点光源部5からの
照明光30は照明用レンズ40を介してハーフミラー4
1に入射し、ハーフミラー41において反射した後、被
検レンズ1に向けて照射される。被検レンズ1に照射さ
れる照明光30の一部は被検面10において反射して第
1反射光31aとなるとともに、残りは被検レンズ1内
に入射し、非被検面11において反射して第2反射光3
1bとなる。これら第1および第2反射光31a,31
bはハーフミラー41を透過して観察面20に直接入射
する。
【0018】上記のように構成された表面観察光学系に
おいて被検レンズ1の被検面10および非被検面11の
像がそれぞれどのようにして観察面20に形成されるか
について、被検面10の像と非被検面11の像とに分け
て説明する。
おいて被検レンズ1の被検面10および非被検面11の
像がそれぞれどのようにして観察面20に形成されるか
について、被検面10の像と非被検面11の像とに分け
て説明する。
【0019】まず、被検面10の像が観察面20に形成
される様子について説明する。
される様子について説明する。
【0020】被検面10において反射した第1反射光3
1aは、ハーフミラー41を透過して観察面20に入射
し、被検面10の像を形成する。このとき、球面状であ
る被検面10の球面の中心(球心)62が光学系4の光
軸OA上に存在するように被検レンズ1を配置し、さら
に、被検面10と光軸OAとが交わる点(鏡心)61と
球心62との中点(球面の焦点)が照明光30の被検レ
ンズ1がない場合の集光点60とほぼ一致するように被
検レンズ1を配置する。このように被検レンズ1を配置
することにより、第1反射光31aはほぼ平行光となっ
て光軸OAに沿って観察面20に入射し、観察面20に
被検面10の像を形成する。
1aは、ハーフミラー41を透過して観察面20に入射
し、被検面10の像を形成する。このとき、球面状であ
る被検面10の球面の中心(球心)62が光学系4の光
軸OA上に存在するように被検レンズ1を配置し、さら
に、被検面10と光軸OAとが交わる点(鏡心)61と
球心62との中点(球面の焦点)が照明光30の被検レ
ンズ1がない場合の集光点60とほぼ一致するように被
検レンズ1を配置する。このように被検レンズ1を配置
することにより、第1反射光31aはほぼ平行光となっ
て光軸OAに沿って観察面20に入射し、観察面20に
被検面10の像を形成する。
【0021】ここで、被検面10上に微小な凹凸や傷な
どが存在する場合、その微小な凹凸や傷などに対応して
観察面20に形成される被検面10の像に明暗の模様が
現れる。これは、被検面10と観察面20とは非共役な
配置であることから、被検面10上の微小な凹凸や傷な
どで反射した光が被検面10の像の微小な凹凸や傷など
に対応した部位に入射しないためである。
どが存在する場合、その微小な凹凸や傷などに対応して
観察面20に形成される被検面10の像に明暗の模様が
現れる。これは、被検面10と観察面20とは非共役な
配置であることから、被検面10上の微小な凹凸や傷な
どで反射した光が被検面10の像の微小な凹凸や傷など
に対応した部位に入射しないためである。
【0022】以上のように観察面20に被検面10の像
を形成する第1反射光31aは、被検面10において反
射した後、直接観察面20に入射するので、受光用レン
ズに存在する傷や汚れなどの影響を受けることはない。
その結果、観察面20に形成された被検面10の像を良
好に観察することができる。
を形成する第1反射光31aは、被検面10において反
射した後、直接観察面20に入射するので、受光用レン
ズに存在する傷や汚れなどの影響を受けることはない。
その結果、観察面20に形成された被検面10の像を良
好に観察することができる。
【0023】また、第1反射光31aはほぼ平行光であ
るため、観察面20の位置に関わらず被検面10の像の
大きさをほぼ一定にすることができ、観察面20の位置
の設定が容易となる。
るため、観察面20の位置に関わらず被検面10の像の
大きさをほぼ一定にすることができ、観察面20の位置
の設定が容易となる。
【0024】また、ハーフミラー41と被検面10との
間では、照明光30と第1反射光31aとが同一の光軸
OAに沿って導かれるよう被検レンズ1を配置すること
により、被検面10上の微小な凹凸や傷などの方向性に
よる見え方の違いを抑えることができる。
間では、照明光30と第1反射光31aとが同一の光軸
OAに沿って導かれるよう被検レンズ1を配置すること
により、被検面10上の微小な凹凸や傷などの方向性に
よる見え方の違いを抑えることができる。
【0025】さらに、第1反射光31aはハーフミラー
41を透過させて観察面20に入射させているので、ハ
ーフミラー41において反射させて観察面20に入射さ
せる場合より、ハーフミラー41上に存在する傷などの
影響を抑えることができる。
41を透過させて観察面20に入射させているので、ハ
ーフミラー41において反射させて観察面20に入射さ
せる場合より、ハーフミラー41上に存在する傷などの
影響を抑えることができる。
【0026】次に、非被検面11の像が観察面20に形
成される様子について説明する。
成される様子について説明する。
【0027】被検レンズ1に照射される照明光30の一
部は被検面10において反射して第1反射光31aとな
るが、残りは被検レンズ1内に入射し、その一部が非被
検面11において反射して第2反射光31bとなる。こ
のとき第2反射光31bは発散光となって(集束光であ
る場合は後述)ハーフミラー41を透過し、観察面20
に入射して非被検面11の像を形成する。第2反射光3
1bは観察面20には第1反射光31aよりも発散した
状態で入射するので、観察面20に形成される非被検面
11の像は被検面10の像よりも暗くなる。また、第1
反射光31aはほぼ平行光であるため、観察面20をハ
ーフミラー41から遠ざけても被検面10の像の大きさ
および明るさはほとんど変わらないが、第2反射光31
bはさらに発散した状態で入射することとなるので、観
察面20をハーフミラー41から適宜に遠ざけることに
より、非被検面11の像を被検面10の像の観察に影響
を与えない程度まで暗くすることができる。したがっ
て、観察面20を観察することで非被検面11の像によ
る影響を受けずに被検面10の像を観察することがで
き、被検面10上に存在する微小な凹凸や傷などを検出
することができる。
部は被検面10において反射して第1反射光31aとな
るが、残りは被検レンズ1内に入射し、その一部が非被
検面11において反射して第2反射光31bとなる。こ
のとき第2反射光31bは発散光となって(集束光であ
る場合は後述)ハーフミラー41を透過し、観察面20
に入射して非被検面11の像を形成する。第2反射光3
1bは観察面20には第1反射光31aよりも発散した
状態で入射するので、観察面20に形成される非被検面
11の像は被検面10の像よりも暗くなる。また、第1
反射光31aはほぼ平行光であるため、観察面20をハ
ーフミラー41から遠ざけても被検面10の像の大きさ
および明るさはほとんど変わらないが、第2反射光31
bはさらに発散した状態で入射することとなるので、観
察面20をハーフミラー41から適宜に遠ざけることに
より、非被検面11の像を被検面10の像の観察に影響
を与えない程度まで暗くすることができる。したがっ
て、観察面20を観察することで非被検面11の像によ
る影響を受けずに被検面10の像を観察することがで
き、被検面10上に存在する微小な凹凸や傷などを検出
することができる。
【0028】以上、第2反射光31bが発散光としてハ
ーフミラー41を透過して観察面20に入射する場合に
ついて説明してきたが、第2反射光31bが集束光の状
態でハーフミラー41を透過してもこの実施の形態は利
用可能である。以下、この場合について説明する。
ーフミラー41を透過して観察面20に入射する場合に
ついて説明してきたが、第2反射光31bが集束光の状
態でハーフミラー41を透過してもこの実施の形態は利
用可能である。以下、この場合について説明する。
【0029】第2反射光31bが集束光の状態でハーフ
ミラー41を透過する場合、観察面20を第2反射光3
1bの集光点の位置に配置する。こうすることにより、
第2反射光31bは観察面20上の一点に集光し、この
一点を除く被検面10の像には第2反射光31bは入射
することはないので、非被検面11からの反射光(第2
反射光)31bの影響を受けることなく、被検面10の
像が観察可能となる。また、観察面20を第2反射光3
1bの集光点よりもさらにハーフミラー41から遠ざけ
て配置してもよい。この場合、第2反射光31bは一度
集光した後、発散した状態で観察面20に入射するの
で、上述と同様に、非被検面11の像を暗くすることが
でき、非被検面11からの反射光(第2反射光)31b
の影響を受けることなく、被検面10の像の観察するこ
とが可能となる。
ミラー41を透過する場合、観察面20を第2反射光3
1bの集光点の位置に配置する。こうすることにより、
第2反射光31bは観察面20上の一点に集光し、この
一点を除く被検面10の像には第2反射光31bは入射
することはないので、非被検面11からの反射光(第2
反射光)31bの影響を受けることなく、被検面10の
像が観察可能となる。また、観察面20を第2反射光3
1bの集光点よりもさらにハーフミラー41から遠ざけ
て配置してもよい。この場合、第2反射光31bは一度
集光した後、発散した状態で観察面20に入射するの
で、上述と同様に、非被検面11の像を暗くすることが
でき、非被検面11からの反射光(第2反射光)31b
の影響を受けることなく、被検面10の像の観察するこ
とが可能となる。
【0030】図2はこの発明に係る表面観察光学系の第
2の実施の形態を示す図である。この表面観察光学系
は、球面である凹面状の被検ミラー1の表面である被検
面10上に存在する微小な凹凸や傷などを検出するもの
であり、点光源部5、光学系4および観察面20から構
成される。
2の実施の形態を示す図である。この表面観察光学系
は、球面である凹面状の被検ミラー1の表面である被検
面10上に存在する微小な凹凸や傷などを検出するもの
であり、点光源部5、光学系4および観察面20から構
成される。
【0031】点光源部5および光学系4の構成は第1の
実施の形態と同様の構成であり、ピンホール53から出
射される照明光30は、レンズ40を介してハーフミラ
ー41に入射し、ハーフミラー41において反射した
後、被検面10に照射される。被検面10において反射
した第1反射光31aはハーフミラー41を透過し、観
察面20に直接入射する。
実施の形態と同様の構成であり、ピンホール53から出
射される照明光30は、レンズ40を介してハーフミラ
ー41に入射し、ハーフミラー41において反射した
後、被検面10に照射される。被検面10において反射
した第1反射光31aはハーフミラー41を透過し、観
察面20に直接入射する。
【0032】以下、第1反射光31aが観察面20に被
検面10の像を形成する様子について説明する。
検面10の像を形成する様子について説明する。
【0033】被検面10において反射した第1反射光3
1aは、ハーフミラー41を透過して観察面20に入射
し、被検面10の像を形成する。このとき、第1の実施
の形態と同様に被検面10を配置する。すなわち、被検
面10の球心62が光軸OA上に存在するように被検ミ
ラー1を配置し、さらに、被検面10の鏡心61と球心
62との中点(球面の焦点)が被検面10に入射する照
明光30を逆延長した仮想の集光点60とほぼ一致する
ように被検ミラー1を配置する。このように被検ミラー
1を配置することにより、第1反射光31aは平行光に
近い光束となって光軸OAに沿って観察面20に入射
し、観察面20に被検面10の像を形成する。
1aは、ハーフミラー41を透過して観察面20に入射
し、被検面10の像を形成する。このとき、第1の実施
の形態と同様に被検面10を配置する。すなわち、被検
面10の球心62が光軸OA上に存在するように被検ミ
ラー1を配置し、さらに、被検面10の鏡心61と球心
62との中点(球面の焦点)が被検面10に入射する照
明光30を逆延長した仮想の集光点60とほぼ一致する
ように被検ミラー1を配置する。このように被検ミラー
1を配置することにより、第1反射光31aは平行光に
近い光束となって光軸OAに沿って観察面20に入射
し、観察面20に被検面10の像を形成する。
【0034】ここで、被検面10上に微小な凹凸や傷な
どが存在する場合、第1の実施の形態と同様の理由によ
り、その微小な凹凸や傷などに対応して観察面20に形
成される被検面10の像に明暗の模様が現れ、被検面1
0の像を観察することにより、被検面10上に存在する
微小な凹凸や傷などを検出することができる。
どが存在する場合、第1の実施の形態と同様の理由によ
り、その微小な凹凸や傷などに対応して観察面20に形
成される被検面10の像に明暗の模様が現れ、被検面1
0の像を観察することにより、被検面10上に存在する
微小な凹凸や傷などを検出することができる。
【0035】以上のように観察面20に被検面10の像
を形成する第1反射光31aは、被検面10において反
射した後、直接観察面20に入射するため、受光用レン
ズに存在する傷や汚れなどの影響を受けることはない。
このため、観察面20に形成される被検面10の像を良
好に観察することができる。
を形成する第1反射光31aは、被検面10において反
射した後、直接観察面20に入射するため、受光用レン
ズに存在する傷や汚れなどの影響を受けることはない。
このため、観察面20に形成される被検面10の像を良
好に観察することができる。
【0036】また、第1反射光31aはほぼ平行光であ
るため、観察面20の位置に関わらず被検面10の像の
大きさを一定にすることができる。
るため、観察面20の位置に関わらず被検面10の像の
大きさを一定にすることができる。
【0037】また、ハーフミラー41と被検面10との
間では、照明光30と第1反射光31aとが同一の光軸
OAに沿って導かれるよう被検ミラー1を配置すること
により、被検面10上の微小な凹凸や傷などの方向性に
よる見え方の違いを抑えることができる。
間では、照明光30と第1反射光31aとが同一の光軸
OAに沿って導かれるよう被検ミラー1を配置すること
により、被検面10上の微小な凹凸や傷などの方向性に
よる見え方の違いを抑えることができる。
【0038】さらに、第1反射光31aはハーフミラー
41を透過させて観察面20に入射させているので、ハ
ーフミラー41において反射させて観察面20に入射さ
せる場合より、ハーフミラー41上に存在する傷などの
影響を抑えることができる。
41を透過させて観察面20に入射させているので、ハ
ーフミラー41において反射させて観察面20に入射さ
せる場合より、ハーフミラー41上に存在する傷などの
影響を抑えることができる。
【0039】図3はこの発明に係る表面観察光学系の第
3の実施の形態を示す図である。この表面観察光学系
は、シリンドリカルレンズのレンズ面を検査するもので
あり、点光源部5、光学系4および観察面20から構成
される。また、被検物体である被検レンズ1は、円筒面
である被検面10と非被検面11とを相互に対向して有
しており、被検面10の円筒面の中心軸が紙面に垂直な
Z軸に平行となるように配置されている。
3の実施の形態を示す図である。この表面観察光学系
は、シリンドリカルレンズのレンズ面を検査するもので
あり、点光源部5、光学系4および観察面20から構成
される。また、被検物体である被検レンズ1は、円筒面
である被検面10と非被検面11とを相互に対向して有
しており、被検面10の円筒面の中心軸が紙面に垂直な
Z軸に平行となるように配置されている。
【0040】なお、以下の説明の便宜から同図に示すよ
うに、光軸方向をX軸とし、このX軸と直交するY軸方
向にのみ被検面10がパワーを有するものとするととも
に、これらXおよびY軸と直交する軸をZ軸とする。
うに、光軸方向をX軸とし、このX軸と直交するY軸方
向にのみ被検面10がパワーを有するものとするととも
に、これらXおよびY軸と直交する軸をZ軸とする。
【0041】点光源部5は第1の実施の形態と同様の構
成を有しており、この点光源部5からの照明光は照明用
レンズ40に向けて出射する。
成を有しており、この点光源部5からの照明光は照明用
レンズ40に向けて出射する。
【0042】この実施の形態では、被検レンズ1がY方
向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズであるこ
とに対応して、照明用レンズ40を球面レンズ40aと
Z方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ40
bとで構成している。このため、Y方向においては、図
3(a)に示すように、ピンホール53から出射する照明
光30は、球面レンズ40aにより被検面10の焦点に
集光するように、ハーフミラー41を介して被検レンズ
1に入射する。一方、Z方向においては、図3(b)に示
すように、球面レンズ40aから出射する照明光(集束
光)30はシリンドリカルレンズ40bのシリンドリカ
ル面の作用により平行光に整形された後、ハーフミラー
41を介して被検レンズ1に入射する。
向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズであるこ
とに対応して、照明用レンズ40を球面レンズ40aと
Z方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ40
bとで構成している。このため、Y方向においては、図
3(a)に示すように、ピンホール53から出射する照明
光30は、球面レンズ40aにより被検面10の焦点に
集光するように、ハーフミラー41を介して被検レンズ
1に入射する。一方、Z方向においては、図3(b)に示
すように、球面レンズ40aから出射する照明光(集束
光)30はシリンドリカルレンズ40bのシリンドリカ
ル面の作用により平行光に整形された後、ハーフミラー
41を介して被検レンズ1に入射する。
【0043】このように、Y方向においては、第1の実
施の形態と同様に、照明光の集光点60と被検面10の
焦点とが一致した状態で照明光30が被検レンズ1に入
射するので、被検面10からの第1反射光31aは光軸
OAと平行となる。一方、Z方向において、照明用レン
ズ40から出射する照明光30は平行光であり、平行光
のまま被検レンズ1に入射するが、被検レンズ1はZ方
向にはパワーを有さないため、被検面10からの第1反
射光31aは光軸OAと平行となる。したがって、被検
レンズ1がシリンドリカルレンズである場合でも、第1
反射光31aは平行光となる。そして、この第1反射光
31aはハーフミラー41を透過し、観察面20に入射
し、その観察面20上に被検面10の像が形成される。
したがって、上記第1の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。
施の形態と同様に、照明光の集光点60と被検面10の
焦点とが一致した状態で照明光30が被検レンズ1に入
射するので、被検面10からの第1反射光31aは光軸
OAと平行となる。一方、Z方向において、照明用レン
ズ40から出射する照明光30は平行光であり、平行光
のまま被検レンズ1に入射するが、被検レンズ1はZ方
向にはパワーを有さないため、被検面10からの第1反
射光31aは光軸OAと平行となる。したがって、被検
レンズ1がシリンドリカルレンズである場合でも、第1
反射光31aは平行光となる。そして、この第1反射光
31aはハーフミラー41を透過し、観察面20に入射
し、その観察面20上に被検面10の像が形成される。
したがって、上記第1の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。
【0044】なお、被検面10およびレンズ内部を介し
て非被検面11に入射した照明光はY方向については上
記第1の実施の形態の場合と同様に、発散あるいは集束
しながら、またZ方向については上記と同様に光軸OA
と平行になり、第2反射光31bとして観察面20に入
射し、その観察面20上に非被検面11の像を形成す
る。
て非被検面11に入射した照明光はY方向については上
記第1の実施の形態の場合と同様に、発散あるいは集束
しながら、またZ方向については上記と同様に光軸OA
と平行になり、第2反射光31bとして観察面20に入
射し、その観察面20上に非被検面11の像を形成す
る。
【0045】以上、第1、第2および第3の実施の形態
について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定
されるものではない。例えば、第1ないし第3の実施の
形態では、第1反射光31aをほぼ平行光となるように
光学系4を設定しているが、第1反射光31aを発散光
または集束光となるように光学系4を設定してもよい。
この場合、観察面20の位置を変えることにより被検面
10の像の大きさを変更することができる。
について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定
されるものではない。例えば、第1ないし第3の実施の
形態では、第1反射光31aをほぼ平行光となるように
光学系4を設定しているが、第1反射光31aを発散光
または集束光となるように光学系4を設定してもよい。
この場合、観察面20の位置を変えることにより被検面
10の像の大きさを変更することができる。
【0046】また、第1の実施の形態では、被検物体1
として両凸レンズを用いたが、平凸レンズ、平凹レン
ズ、両凹レンズ、同心でないメニスカスレンズであって
も利用可能である。ただし、第1反射光31aと第2反
射光31bとの発散または集束の度合いがほぼ等しくな
ってしまう同心のメニスカスレンズや薄い平行平板のよ
うに、被検面10と非被検面11との曲率中心が一致す
るものでは利用不可能である(なお、平行平板は無限遠
にて曲率中心が一致しているものとする。)。また、被
検物体が厚い平行平板の場合は、照明光30を発散光あ
るいは集束光とすることにより第2反射光31bが第1
反射光31aよりも発散した状態で観察面20に入射さ
せることができ、被検面10の観察が可能となる。
として両凸レンズを用いたが、平凸レンズ、平凹レン
ズ、両凹レンズ、同心でないメニスカスレンズであって
も利用可能である。ただし、第1反射光31aと第2反
射光31bとの発散または集束の度合いがほぼ等しくな
ってしまう同心のメニスカスレンズや薄い平行平板のよ
うに、被検面10と非被検面11との曲率中心が一致す
るものでは利用不可能である(なお、平行平板は無限遠
にて曲率中心が一致しているものとする。)。また、被
検物体が厚い平行平板の場合は、照明光30を発散光あ
るいは集束光とすることにより第2反射光31bが第1
反射光31aよりも発散した状態で観察面20に入射さ
せることができ、被検面10の観察が可能となる。
【0047】また、第3の実施の形態は、被検物体1に
シリンドリカルレンズを用いているが、トロイダルレン
ズであっても同様に利用可能である。
シリンドリカルレンズを用いているが、トロイダルレン
ズであっても同様に利用可能である。
【0048】また、第2の実施の形態では、レンズ40
に凹レンズを用いているが、凸レンズを用いて点光源部
5から照明光30を一度集光させ、集光後の発散光を被
検面10への照明光30として用いてもよい。
に凹レンズを用いているが、凸レンズを用いて点光源部
5から照明光30を一度集光させ、集光後の発散光を被
検面10への照明光30として用いてもよい。
【0049】また、第1および第2の実施の形態では、
単一のレンズにより照明用レンズ40を構成している
が、もちろん複数枚のレンズで構成してもよい。
単一のレンズにより照明用レンズ40を構成している
が、もちろん複数枚のレンズで構成してもよい。
【0050】また、第1、第2および第3の実施の形態
では、第1反射光31aはハーフミラー41を透過させ
て観察面20に入射させているが、光学系の配置空間の
条件により、第1反射光31aをハーフミラー41にお
いて反射させて観察面20に入射させる配置としても、
もちろん検面10の像の観察は可能である。
では、第1反射光31aはハーフミラー41を透過させ
て観察面20に入射させているが、光学系の配置空間の
条件により、第1反射光31aをハーフミラー41にお
いて反射させて観察面20に入射させる配置としても、
もちろん検面10の像の観察は可能である。
【0051】さらに、第1、第2および第3の実施の形
態において、被検面10の像の大きさや被検面10の観
察する部位の大きさを調整できるように、被検面10お
よび観察面20の位置を変えることができるようにして
もよい。
態において、被検面10の像の大きさや被検面10の観
察する部位の大きさを調整できるように、被検面10お
よび観察面20の位置を変えることができるようにして
もよい。
【0052】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、被検面におい
て反射した第1反射光をハーフミラーを介して直接観察
面に入射させているので、被検面より観察面に至る光路
に受光用レンズを設けることなく被検面を観察すること
ができる。このため、受光用レンズの傷や汚れなどの悪
影響を受けずに被検面の像を観察することができ、観察
を良好に行うことができる。
て反射した第1反射光をハーフミラーを介して直接観察
面に入射させているので、被検面より観察面に至る光路
に受光用レンズを設けることなく被検面を観察すること
ができる。このため、受光用レンズの傷や汚れなどの悪
影響を受けずに被検面の像を観察することができ、観察
を良好に行うことができる。
【0053】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
において被検物体が被検面と非被検面とを対向して有す
る透明体である場合に、非被検面において反射した第2
反射光を観察面の一点に直接集光させるか、あるいは第
1反射光より発散した状態で観察面に直接入射させてい
るので、非被検面の像は観察面上の一点に形成される
か、あるいは被検面の像よりも暗い像として観察面に形
成される。このため、請求項1の発明の効果とともに、
非被検面からの第2反射光の影響を抑えて被検面の像を
観察することができ、観察を良好に行うことができる。
において被検物体が被検面と非被検面とを対向して有す
る透明体である場合に、非被検面において反射した第2
反射光を観察面の一点に直接集光させるか、あるいは第
1反射光より発散した状態で観察面に直接入射させてい
るので、非被検面の像は観察面上の一点に形成される
か、あるいは被検面の像よりも暗い像として観察面に形
成される。このため、請求項1の発明の効果とともに、
非被検面からの第2反射光の影響を抑えて被検面の像を
観察することができ、観察を良好に行うことができる。
【0054】請求項3の発明によれば、請求項1または
2の発明において被検面が球面の場合に、その球面の焦
点と照明用レンズからの照明光の集光点とを一致させる
ことにより、被検面において反射した第1反射光を平行
光とすることができる。このため、観察面に形成される
被検面の像の大きさを観察面の位置に関係なく一定とす
ることができ、観察面の配置を容易に設定することがで
きる。
2の発明において被検面が球面の場合に、その球面の焦
点と照明用レンズからの照明光の集光点とを一致させる
ことにより、被検面において反射した第1反射光を平行
光とすることができる。このため、観察面に形成される
被検面の像の大きさを観察面の位置に関係なく一定とす
ることができ、観察面の配置を容易に設定することがで
きる。
【0055】請求項4の発明によれば、請求項1または
2の発明において、照明用レンズからの照明光をハーフ
ミラーにおいて反射させて被検物体に照射し、被検面か
らの第1反射光をハーフミラーを透過させて直接観察面
に入射させているので、照明光をハーフミラーを透過さ
せて被検物体に照射し、第1反射光をハーフミラーにお
いて反射させて観察面に入射させる場合よりも観察面に
形成される被検面の像に現れるハーフミラー上の傷など
の影響を抑えることができる。このため、観察をさらに
良好に行うことができる。
2の発明において、照明用レンズからの照明光をハーフ
ミラーにおいて反射させて被検物体に照射し、被検面か
らの第1反射光をハーフミラーを透過させて直接観察面
に入射させているので、照明光をハーフミラーを透過さ
せて被検物体に照射し、第1反射光をハーフミラーにお
いて反射させて観察面に入射させる場合よりも観察面に
形成される被検面の像に現れるハーフミラー上の傷など
の影響を抑えることができる。このため、観察をさらに
良好に行うことができる。
【図1】この発明にかかる表面観察光学系の第1の実施
の形態を示す図である。
の形態を示す図である。
【図2】この発明にかかる表面観察光学系の第2の実施
の形態を示す図である。
の形態を示す図である。
【図3】この発明にかかる表面観察光学系の第3の実施
の形態を示す図である。
の形態を示す図である。
1 被検レンズ、被検ミラー(被検物体) 4 光学系 5 点光源部 10 被検面 11 非被検面 20 観察面 30 照明光 31a 第1反射光 31b 第2反射光 40 照明用レンズ 41 ハーフミラー 50 光源 52 ピンホール板 OA 光軸
Claims (4)
- 【請求項1】 点光源と、前記点光源からの照明光を被
検面を有する被検物体に照射するとともに、前記被検面
において反射した第1反射光を前記被検面と光学的に非
共役な観察面に導き、前記観察面上に前記被検面の像を
形成する光学系とを備えた表面観察光学系において、 前記光学系が、ハーフミラーと、前記点光源と前記ハー
フミラーとの間に配置された照明用レンズとを備え、前
記ハーフミラーと前記被検物体との間では前記照明光お
よび前記第1反射光を同一の光軸に沿って導光させなが
ら、前記点光源からの前記照明光を前記照明用レンズお
よび前記ハーフミラーを介して前記被検物体に照射する
とともに、前記第1反射光を前記ハーフミラーを介して
直接前記観察面に入射させることを特徴とする表面観察
光学系。 - 【請求項2】 前記被検物体が透明体からなり、前記被
検面の他に、前記被検面と対向する非被検面を有してお
り、 前記被検物体に前記照明光を照射した際に前記非被検面
において反射した第2反射光を前記ハーフミラーを介し
て直接前記観察面の一点に集光させるか、あるいは前記
第1反射光よりも発散した状態で前記ハーフミラーを介
して直接前記観察面に入射させる請求項1記載の表面観
察光学系。 - 【請求項3】 前記被検面が球面であり、前記球面の焦
点と前記照明用レンズからの照明光の集光点とをほぼ一
致させることを特徴とする請求項1または2記載の表面
観察光学系。 - 【請求項4】 前記光学系において、前記照明用レンズ
からの照明光を前記ハーフミラーにおいて反射させて前
記被検物体に照射し、前記第1反射光を前記ハーフミラ
ーを透過させて前記観察面に入射させることを特徴とす
る請求項1または2記載の表面観察光学系。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP238296A JPH09189534A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 表面観察光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP238296A JPH09189534A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 表面観察光学系 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09189534A true JPH09189534A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11527693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP238296A Pending JPH09189534A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 表面観察光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09189534A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003315282A (ja) * | 2000-04-10 | 2003-11-06 | Ccs Inc | 表面検査装置 |
CN111156932A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-05-15 | 凌云光技术集团有限责任公司 | 一种镜面材料平整度检测装置 |
-
1996
- 1996-01-10 JP JP238296A patent/JPH09189534A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003315282A (ja) * | 2000-04-10 | 2003-11-06 | Ccs Inc | 表面検査装置 |
JP4712284B2 (ja) * | 2000-04-10 | 2011-06-29 | シーシーエス株式会社 | 表面検査装置 |
CN111156932A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-05-15 | 凌云光技术集团有限责任公司 | 一种镜面材料平整度检测装置 |
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