JPS60169706A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
- Publication number
- JPS60169706A JPS60169706A JP2448484A JP2448484A JPS60169706A JP S60169706 A JPS60169706 A JP S60169706A JP 2448484 A JP2448484 A JP 2448484A JP 2448484 A JP2448484 A JP 2448484A JP S60169706 A JPS60169706 A JP S60169706A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photodetector
- measurement surface
- pattern
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、測定面の粗さとか非球面の様子を光学的に測
定する装置、特に、非点収差素子を用いる合焦検出光学
系を利用した表面状態測定装置に関するものである。
定する装置、特に、非点収差素子を用いる合焦検出光学
系を利用した表面状態測定装置に関するものである。
（従来技術）
半導体材料や磁気ヘッド材料等の研摩面には極めて正確
な表面精度が要求される。このような材料の表面精度を
測定するには、触診型の表面粗さ測定方法では正確に測
定できず、光学的測定方法によらなければならない。光
学的測定方法の一つとして、光源から発した光束を対物
レンズで微小なスポットとして収束させて測定すべき表
面上に投射し、測定面からの反射光を非点収差素子を介
して受光することにより焦点状態を検出する合焦検出光
学系を用いて表面状態を検出する方法が考えられるが、
この方法は表面状態を高い分解能で正確に測定でき、正
確な表面精度が要求される物体表面の表面状態を測定す
るのに極めて有用である。
な表面精度が要求される。このような材料の表面精度を
測定するには、触診型の表面粗さ測定方法では正確に測
定できず、光学的測定方法によらなければならない。光
学的測定方法の一つとして、光源から発した光束を対物
レンズで微小なスポットとして収束させて測定すべき表
面上に投射し、測定面からの反射光を非点収差素子を介
して受光することにより焦点状態を検出する合焦検出光
学系を用いて表面状態を検出する方法が考えられるが、
この方法は表面状態を高い分解能で正確に測定でき、正
確な表面精度が要求される物体表面の表面状態を測定す
るのに極めて有用である。
第１図はこのような非点収差素子を用いる従来゛の合焦
検出光学系を利用した表面状態測定装置の構成を示づ゛
線図である。光源１から発した光束をハーフミラ−２と
対物レンズ３を経て微小スポットとして収束させて測定
面４上に垂直に投射する。
検出光学系を利用した表面状態測定装置の構成を示づ゛
線図である。光源１から発した光束をハーフミラ−２と
対物レンズ３を経て微小スポットとして収束させて測定
面４上に垂直に投射する。
測定面４で反射された光束は対物レンズ３で集光され、
ハーフミラ−２で反則された後、非点収差素子であるシ
リンドリカルレンズ５を経て、対物レンズ３の焦平面近
傍に配置されている光検出器６に入射する。この光検出
器６は４分割した構成とし、各素子６ａ〜６ｄ上に測定
面４で反射されたビームスポットのパターンが投影され
る。尚、破線はシリトリカルレンズ５がない場合の結像
状態を示している。このビームスポットのパターンは、
測定面４が基準位置にあるときは光検出器６の中心０を
中心とした円形のパターンとなり、測定面４が基準位置
より上下するとシリンドリカルレンズ５の作用により長
軸と短軸がそれぞれ逆向きの楕円形のパターンとなる。
ハーフミラ−２で反則された後、非点収差素子であるシ
リンドリカルレンズ５を経て、対物レンズ３の焦平面近
傍に配置されている光検出器６に入射する。この光検出
器６は４分割した構成とし、各素子６ａ〜６ｄ上に測定
面４で反射されたビームスポットのパターンが投影され
る。尚、破線はシリトリカルレンズ５がない場合の結像
状態を示している。このビームスポットのパターンは、
測定面４が基準位置にあるときは光検出器６の中心０を
中心とした円形のパターンとなり、測定面４が基準位置
より上下するとシリンドリカルレンズ５の作用により長
軸と短軸がそれぞれ逆向きの楕円形のパターンとなる。
すなわち、測定面４に凹凸が存在して測定面４が基準位
置より光軸方向に上下すると、この光軸方向の距離の変
位量ニ応じたデフォーカス状態が生じ、これに応じた形
状を有するビームスボッ１〜パタ〜ンが光検出器６上に
投影されることになる。そして、各素子６ａ〜６ｄの光
電出力を演算処理することにより測定面４の変位量がデ
フォーカス吊として算出される。４個の素子６ａ〜６ｄ
からの光電出力をＩａ、Ｉｂ、Ｉｃ及びＩｄとし、デフ
ォーカス量をＤとすると、 となる。この（１）式でまるデフォーカスｆｉＤと測定
面４の変位量とはほぼリニアな関係となるので、デフォ
ーカス吊りを検出することにより測定面４の表面状態を
正確に測定することができる。
置より光軸方向に上下すると、この光軸方向の距離の変
位量ニ応じたデフォーカス状態が生じ、これに応じた形
状を有するビームスボッ１〜パタ〜ンが光検出器６上に
投影されることになる。そして、各素子６ａ〜６ｄの光
電出力を演算処理することにより測定面４の変位量がデ
フォーカス吊として算出される。４個の素子６ａ〜６ｄ
からの光電出力をＩａ、Ｉｂ、Ｉｃ及びＩｄとし、デフ
ォーカス量をＤとすると、 となる。この（１）式でまるデフォーカスｆｉＤと測定
面４の変位量とはほぼリニアな関係となるので、デフォ
ーカス吊りを検出することにより測定面４の表面状態を
正確に測定することができる。
しかし、物体表面の凹凸面は傾斜している場合が多いた
め、測定面４が光軸に対して傾斜しても光軸方向の変位
ｌｘを正確に測定できなければならない。ところが、上
述した構成では測定面４が光軸に対して角度θだＥプ傾
斜すると、光検出器６の入射面上では２倍の角度２θも
光軸からずれてしまい光検出器６上に投影されるビーム
スポットパターンが第２図に示すように光検出器６の中
心から測定面の傾斜方向にずれて投影されてしまう不都
合が生じてしまう。第３図は測定面４の光軸方向の変位
量×と演算して得られたデフォーカスｉＤとの関係を示
づ゛デフォーカス曲線である。横軸は測定面の変位量Ｘ
を示し、縦軸は演算して得られたデフォーカスｆｆ１Ｄ
を示し、実線は測定面４が光軸に対して垂直な場合を示
し、破線ば測定面４が光軸に対して傾斜することにより
第２図に示すようなビームスポットパターンが形成され
た場合のデフォーカス曲線を示している。第３図から理
解できるように、測定面４が入射光の光軸に対して垂直
な場合はデフォーカス吊は測定面の変位量に対してほぼ
リニアな関係となるが、測定面４が入射光の光軸に対し
て傾斜するとデフォーカスＷｋＤが大きくずれてしまい
、測定面４の変位量と ゛リニアに対応しな（なってし
まう。
め、測定面４が光軸に対して傾斜しても光軸方向の変位
ｌｘを正確に測定できなければならない。ところが、上
述した構成では測定面４が光軸に対して角度θだＥプ傾
斜すると、光検出器６の入射面上では２倍の角度２θも
光軸からずれてしまい光検出器６上に投影されるビーム
スポットパターンが第２図に示すように光検出器６の中
心から測定面の傾斜方向にずれて投影されてしまう不都
合が生じてしまう。第３図は測定面４の光軸方向の変位
量×と演算して得られたデフォーカスｉＤとの関係を示
づ゛デフォーカス曲線である。横軸は測定面の変位量Ｘ
を示し、縦軸は演算して得られたデフォーカスｆｆ１Ｄ
を示し、実線は測定面４が光軸に対して垂直な場合を示
し、破線ば測定面４が光軸に対して傾斜することにより
第２図に示すようなビームスポットパターンが形成され
た場合のデフォーカス曲線を示している。第３図から理
解できるように、測定面４が入射光の光軸に対して垂直
な場合はデフォーカス吊は測定面の変位量に対してほぼ
リニアな関係となるが、測定面４が入射光の光軸に対し
て傾斜するとデフォーカスＷｋＤが大きくずれてしまい
、測定面４の変位量と ゛リニアに対応しな（なってし
まう。
この欠点を解消する方法として、対物レンズ３を測定面
４の傾斜に応じて光軸方向と直交する方向に変位させて
、傾斜した測定面からの反射光を入射光束と一致さける
ように構成する方法も考えられるが、対物レンズ３を精
密に駆動させる装置が必要となるばかりでなく、対物レ
ンズ駆動の応答速度が遅いと測定速度が遅くなる欠点が
ある。
４の傾斜に応じて光軸方向と直交する方向に変位させて
、傾斜した測定面からの反射光を入射光束と一致さける
ように構成する方法も考えられるが、対物レンズ３を精
密に駆動させる装置が必要となるばかりでなく、対物レ
ンズ駆動の応答速度が遅いと測定速度が遅くなる欠点が
ある。
（発明の目的）
本発明の目的は、上述した欠点を解消し、測定面が光軸
に対して傾斜しても、簡単な構成で正確に表面粗さ及び
表面形状などの表面状態澄測定できる装置を提供するこ
とにある。
に対して傾斜しても、簡単な構成で正確に表面粗さ及び
表面形状などの表面状態澄測定できる装置を提供するこ
とにある。
（発明の概要）
本発明は、光源と、この光源から発した光束を測定面上
に微小スポットとして投射する対物レンズと、測定面で
反射された光束を絞り込む絞り機構と、絞り機構を通過
した光束を収束させる非点収差素子と、この非点収差素
子からの光束を受光する４分割された受光領域を有する
光検出器と、この光検出器からの出力信号に基いて測定
面の状態を測定する回路とを具えることを特徴とするも
のである。
に微小スポットとして投射する対物レンズと、測定面で
反射された光束を絞り込む絞り機構と、絞り機構を通過
した光束を収束させる非点収差素子と、この非点収差素
子からの光束を受光する４分割された受光領域を有する
光検出器と、この光検出器からの出力信号に基いて測定
面の状態を測定する回路とを具えることを特徴とするも
のである。
本発°明はさらに、光源と、この光源から発した光束を
測定面上に微小スポットとして投射する対物レンズど、
測定面で反射された光束を分割する第１の光束分割素子
と、これら分割された光束中にそれぞれ配置され、予め
定めた関係にしたがって開口径を変えることができる第
１および第２の絞り機構と、第１の絞りｔａ横を透過し
た光束をさらに分割する第２の光束分割素子と、この第
２光束分割素子で分割された一方の光束中に配置された
非点収差素子と、この非点収差素子を透過した光束を受
光する４分割された受光領域を有する第１の光検出器と
、前記第２絞り機構を透過した光束を受光する４分割さ
れた受光領域を有する第２の光検出器と、前記第２光束
分割素子で分割された他方の光束を受光する４分割され
た受光領域を有する第３の光検出器と、前記第２及び第
３の光検出器の出力信号に基いて前記第１及び第２の絞
り機構の開口径を制御する絞り制御回路と、前記第１の
光検出器の出力信号に基いて測定面の状態を測定する回
路とを具えることを特徴とするものである。
測定面上に微小スポットとして投射する対物レンズど、
測定面で反射された光束を分割する第１の光束分割素子
と、これら分割された光束中にそれぞれ配置され、予め
定めた関係にしたがって開口径を変えることができる第
１および第２の絞り機構と、第１の絞りｔａ横を透過し
た光束をさらに分割する第２の光束分割素子と、この第
２光束分割素子で分割された一方の光束中に配置された
非点収差素子と、この非点収差素子を透過した光束を受
光する４分割された受光領域を有する第１の光検出器と
、前記第２絞り機構を透過した光束を受光する４分割さ
れた受光領域を有する第２の光検出器と、前記第２光束
分割素子で分割された他方の光束を受光する４分割され
た受光領域を有する第３の光検出器と、前記第２及び第
３の光検出器の出力信号に基いて前記第１及び第２の絞
り機構の開口径を制御する絞り制御回路と、前記第１の
光検出器の出力信号に基いて測定面の状態を測定する回
路とを具えることを特徴とするものである。
（実施例）
第４図は本発明による非点収差素子を用いる合焦検出光
学系を利用した表面状態測定装置の一例の構成を示す線
図である。本例では光源１０としてレーザ光源を用い、
この光源１０から発した光束をハーフミラ−１１及び対
物レンズ１２を経て微小スポットとして集束させ、測定
面１３上に投射する。測定面１３上に入射した光束は測
定面１３で反射され、対物レンズ１２で集光された後ハ
ーフミラ−１１で反射され、絞り機構である円形絞り１
４及び非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１５を
経て、対物レンズ１２の焦平面近傍に配置され４分割さ
れた構成の光検出器１６に入射する。光検出器１６には
演算処理回路１７を接続し、光検出器１６上に投影され
るビームスポットパターンの各素子の光電出力値に基い
てデフォーカス伶りを検出刃る。
学系を利用した表面状態測定装置の一例の構成を示す線
図である。本例では光源１０としてレーザ光源を用い、
この光源１０から発した光束をハーフミラ−１１及び対
物レンズ１２を経て微小スポットとして集束させ、測定
面１３上に投射する。測定面１３上に入射した光束は測
定面１３で反射され、対物レンズ１２で集光された後ハ
ーフミラ−１１で反射され、絞り機構である円形絞り１
４及び非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１５を
経て、対物レンズ１２の焦平面近傍に配置され４分割さ
れた構成の光検出器１６に入射する。光検出器１６には
演算処理回路１７を接続し、光検出器１６上に投影され
るビームスポットパターンの各素子の光電出力値に基い
てデフォーカス伶りを検出刃る。
第４図にａ３いて、実線は測定面１３が入射光の光軸に
対し垂直な場合を示し、破線は測定面１３が入射光の光
軸に対して角度θだけ傾斜している場合を示している。
対し垂直な場合を示し、破線は測定面１３が入射光の光
軸に対して角度θだけ傾斜している場合を示している。
そして、第５図に測定面１３が光軸に対し傾斜している
場合の光検出器１６上に投影されるビームスボッ１〜パ
ターンを示す。第５図から理解できるように、シリンド
リカルレンズ゛１５の前方に円形絞り１４を配設しない
場合は、破線で示すようにパータンが光検出器１６の中
心からずれた位置に投影される。一方、円形絞り１４を
配設すると、反射光のうち光軸から離れた位置を通る光
束が円形絞り１４によりカッ１〜されるため、実線で示
づ゛ように光検出器１６の中心に投影される。すなわち
、測定面１３が入射光の光軸に対して傾斜しても、傾斜
角度に応じて適切に円形絞り１４の間口径や配置位置を
定めれば、測定面で反射されたビームスポットパターン
を光検出器１Ｇのほぼ中心に投影することができること
になる。そして、演算処理回路１７で、上述した（１）
式に従ってデフォーカス量りをめれば、測定面の光軸方
向の変位量に応じたデフォーカス量を検出できる。この
場合、光検出器の各受光領域からの出力信号を、全受光
領域からの出力信号の和で規格化した値に基いて測定面
の変位量を演算するようにすれば、光検出器への入射光
量の変動による影響を除くことができ、一層正確な測定
を行なうことができる。
場合の光検出器１６上に投影されるビームスボッ１〜パ
ターンを示す。第５図から理解できるように、シリンド
リカルレンズ゛１５の前方に円形絞り１４を配設しない
場合は、破線で示すようにパータンが光検出器１６の中
心からずれた位置に投影される。一方、円形絞り１４を
配設すると、反射光のうち光軸から離れた位置を通る光
束が円形絞り１４によりカッ１〜されるため、実線で示
づ゛ように光検出器１６の中心に投影される。すなわち
、測定面１３が入射光の光軸に対して傾斜しても、傾斜
角度に応じて適切に円形絞り１４の間口径や配置位置を
定めれば、測定面で反射されたビームスポットパターン
を光検出器１Ｇのほぼ中心に投影することができること
になる。そして、演算処理回路１７で、上述した（１）
式に従ってデフォーカス量りをめれば、測定面の光軸方
向の変位量に応じたデフォーカス量を検出できる。この
場合、光検出器の各受光領域からの出力信号を、全受光
領域からの出力信号の和で規格化した値に基いて測定面
の変位量を演算するようにすれば、光検出器への入射光
量の変動による影響を除くことができ、一層正確な測定
を行なうことができる。
第６図は本発明による表面状態測定装置の他の例のｌｉ
成を示す線図である。本例では第１ハーフミラ−１１と
シリンドリカルレンズ１５との間に第２及び第３のハー
フミラ−１８及び１９を配置し、第２及び第３のハーフ
ミラ−１８及び１９の間に第１の可動絞り２０を配設す
る。そして、第２のハーフミラ−１８で反射ξれた光束
を第２の可動絞り２１を経て４分割された受光領域を有
する第２の光検出器２２に入射させ、第３のハーフミラ
−１９で反射された光束を第３の４分割された光検出器
２３に入射させるよう構成する。このように構成すれば
、測定面１３で反射されたビームスポットパターンが第
２の可動絞り２１を経て第２の光検出器２２上に、第１
の可動絞り２０を経て第３の光検出器２３上に、更にシ
リンドリカルレンズ１５を経て第１の光検出器１６上に
それぞれ投影されることになる。そして、第２及び第３
の光検出器２２及び２３を演算処理回路２４に接続し、
第２及び第３の光検出器２２及び２３からの光電出力を
演算処理回路２４に入力さけて測定面１３の傾斜度につ
いて演算処理を行ない、この演算処理回路２４の出力に
より駆動回路２５を介して第１及び第２の可動絞り２０
及び２１の間口径を制御する。
成を示す線図である。本例では第１ハーフミラ−１１と
シリンドリカルレンズ１５との間に第２及び第３のハー
フミラ−１８及び１９を配置し、第２及び第３のハーフ
ミラ−１８及び１９の間に第１の可動絞り２０を配設す
る。そして、第２のハーフミラ−１８で反射ξれた光束
を第２の可動絞り２１を経て４分割された受光領域を有
する第２の光検出器２２に入射させ、第３のハーフミラ
−１９で反射された光束を第３の４分割された光検出器
２３に入射させるよう構成する。このように構成すれば
、測定面１３で反射されたビームスポットパターンが第
２の可動絞り２１を経て第２の光検出器２２上に、第１
の可動絞り２０を経て第３の光検出器２３上に、更にシ
リンドリカルレンズ１５を経て第１の光検出器１６上に
それぞれ投影されることになる。そして、第２及び第３
の光検出器２２及び２３を演算処理回路２４に接続し、
第２及び第３の光検出器２２及び２３からの光電出力を
演算処理回路２４に入力さけて測定面１３の傾斜度につ
いて演算処理を行ない、この演算処理回路２４の出力に
より駆動回路２５を介して第１及び第２の可動絞り２０
及び２１の間口径を制御する。
第１及び第２の可動絞り２０及び２１は駆動回路２５の
出力によりその間口径を自在に可変できるものとし、本
例では第１及び第２の可動絞り２０及び２１をそれぞれ
光学的に共役な位置に配置づると共に第２の可動絞り２
１の間口径を第１の可動絞り２０の間口径より常時若干
人きくなるように設定づる。
出力によりその間口径を自在に可変できるものとし、本
例では第１及び第２の可動絞り２０及び２１をそれぞれ
光学的に共役な位置に配置づると共に第２の可動絞り２
１の間口径を第１の可動絞り２０の間口径より常時若干
人きくなるように設定づる。
第７図は演算処理回路２４の一例の構成を示すブロック
線図である。４分割された構成の第２の光検出器２２の
各素子２２ａ 〜２２ｄを、２２ａ及び２２ｂを第１の
差動増幅器２６に接続し、２２ｃ及び２２ｄを第２の差
動増幅器２７に接続する。また４分割された構成の第３
の光検出器２３の各素子２３ａ〜２３ｄを、２３ａ及び
２３ｂを第３の差動増幅器２８に接続し、２３ｃ及び２
３ｄを第４の差動増幅器２９に接続する。
線図である。４分割された構成の第２の光検出器２２の
各素子２２ａ 〜２２ｄを、２２ａ及び２２ｂを第１の
差動増幅器２６に接続し、２２ｃ及び２２ｄを第２の差
動増幅器２７に接続する。また４分割された構成の第３
の光検出器２３の各素子２３ａ〜２３ｄを、２３ａ及び
２３ｂを第３の差動増幅器２８に接続し、２３ｃ及び２
３ｄを第４の差動増幅器２９に接続する。
第１及び第２の差動増幅器２６及び２７を第１のＯＲ回
路３０に接続し、第３及び第４の差動増幅器２８及び２
９をれぞれ第２のＯＲ回路３１に接続する。更に第１及
び第２のＯＲ回路３０及び３１を判別回路３２に接続し
、この判別回路３２を駆動回路２５に接続する。
路３０に接続し、第３及び第４の差動増幅器２８及び２
９をれぞれ第２のＯＲ回路３１に接続する。更に第１及
び第２のＯＲ回路３０及び３１を判別回路３２に接続し
、この判別回路３２を駆動回路２５に接続する。
判別回路３２は、第１及び第２のＯ、Ｒ回路３０と３１
の出力が共にＯの場合は第１及び第２の可動絞り２０及
び２１を共に開放するように駆動回路２５に信号を送出
し、第１及び第２のＯＲ回路３０及び３１の出力が共に
正の場合は第１及び第２の可動絞り２０及び２１を共に
絞り込むように駆動回路２５に信号を送出し、第１のＯ
Ｒ回路３０の出力が正で第２のＯＲ回路の出力がＯの場
合は第１及び第２の可動絞りの駆動を停止するように駆
動回路２５に信号を送出するものである。
の出力が共にＯの場合は第１及び第２の可動絞り２０及
び２１を共に開放するように駆動回路２５に信号を送出
し、第１及び第２のＯＲ回路３０及び３１の出力が共に
正の場合は第１及び第２の可動絞り２０及び２１を共に
絞り込むように駆動回路２５に信号を送出し、第１のＯ
Ｒ回路３０の出力が正で第２のＯＲ回路の出力がＯの場
合は第１及び第２の可動絞りの駆動を停止するように駆
動回路２５に信号を送出するものである。
次に本実施例の動作について説明覆る。測定面１３が入
射光の光軸に対して垂直な状態にある場合には、第２及
び第３の光検出器２２及び２３上には第７図の実線で示
すように各光検出器の中心に対して対象なビームスポッ
トパータンが投影されるから、第１〜第４の差動増幅器
２６〜２９の各出力が全てＯとなり、第１及び第２のＯ
Ｒ回路３０及び３１の出力もＯとなり、判別回路３２は
駆動回路２５に対し第１及び第２の可動絞り２０及び２
１を開放づ−るように指示する。また、光検出器１６上
には、その中心にビームスポットパターンが投影される
から演算処理回路１７によりデフォーカスｆｆ１Ｄが検
出される。
射光の光軸に対して垂直な状態にある場合には、第２及
び第３の光検出器２２及び２３上には第７図の実線で示
すように各光検出器の中心に対して対象なビームスポッ
トパータンが投影されるから、第１〜第４の差動増幅器
２６〜２９の各出力が全てＯとなり、第１及び第２のＯ
Ｒ回路３０及び３１の出力もＯとなり、判別回路３２は
駆動回路２５に対し第１及び第２の可動絞り２０及び２
１を開放づ−るように指示する。また、光検出器１６上
には、その中心にビームスポットパターンが投影される
から演算処理回路１７によりデフォーカスｆｆ１Ｄが検
出される。
測定面１３が入射光の光軸に対して傾斜している場合は
、第７図の破線で示すように第２及び第３の光検出器２
２及び２３上にはそれぞれ中心からずれた位置にビーム
スボッ１へパターンが投影されるから、第１及び第２の
差動増幅器２６及び２７の出力は正又は負となりＯＲ回
路３０の出力は正となる。また第３及び第４の差動増幅
器２８及び２９の出力も同様でありＯＲ回路３１の出力
も正になる。そして、判別回路３２では、第１及び第２
の可動絞り２０及び２１を絞り込むように駆動回路２５
に指示する。第１及び第２の可動絞り２０及び２１が絞
り込まれると、第２及び第３の光検出器２２及び２３上
に投影されるビームスポットは徐々にその中心に向けて
移行し、第１の可動絞り２０の開口径が第２の可動絞り
よりも小さく設定されているから先にビームスポットが
その中心に移行し、第２のＯＲ回路３１の出力がＯとな
り絞り込み動作が停止する。これにより第１の可動絞り
２０とシリンドリカルレンズ１５を経て第１の光検出器
１６上にはその中心にビームスポットパターンが投影さ
れ、測定面１３の光軸方向の変位量に応じた形状のビー
ムスポットパターンが第１の光検出器１６の中心上に投
影されることになる。
、第７図の破線で示すように第２及び第３の光検出器２
２及び２３上にはそれぞれ中心からずれた位置にビーム
スボッ１へパターンが投影されるから、第１及び第２の
差動増幅器２６及び２７の出力は正又は負となりＯＲ回
路３０の出力は正となる。また第３及び第４の差動増幅
器２８及び２９の出力も同様でありＯＲ回路３１の出力
も正になる。そして、判別回路３２では、第１及び第２
の可動絞り２０及び２１を絞り込むように駆動回路２５
に指示する。第１及び第２の可動絞り２０及び２１が絞
り込まれると、第２及び第３の光検出器２２及び２３上
に投影されるビームスポットは徐々にその中心に向けて
移行し、第１の可動絞り２０の開口径が第２の可動絞り
よりも小さく設定されているから先にビームスポットが
その中心に移行し、第２のＯＲ回路３１の出力がＯとな
り絞り込み動作が停止する。これにより第１の可動絞り
２０とシリンドリカルレンズ１５を経て第１の光検出器
１６上にはその中心にビームスポットパターンが投影さ
れ、測定面１３の光軸方向の変位量に応じた形状のビー
ムスポットパターンが第１の光検出器１６の中心上に投
影されることになる。
次に、測定面１３が傾斜した状態から光軸に垂直な状態
に移行する場合について説明する。測定面１３が光軸に
対して垂直な状態に移行し始めると、第１及び第２のＯ
Ｒ回路３０及び３１が共にＯになり第１及び第２の可動
絞りが開放するように動作し、ＯＲ回路３１の出力が正
になった時点で開放動作を停止する。このように構成ず
れは、測定面１３の傾斜角度に応じて常時第１の光検出
器１６の中心にビームスボッＩ〜が投影されることにな
る３、この場合も演算処理回路１７で全光量で規格化す
れば、第１の可動絞り２０の絞り込み動作により光検出
器１６に入射する完全が変動しても測定面１３の変位量
に応じた正確なデフォーカス量を検出することができる
。
に移行する場合について説明する。測定面１３が光軸に
対して垂直な状態に移行し始めると、第１及び第２のＯ
Ｒ回路３０及び３１が共にＯになり第１及び第２の可動
絞りが開放するように動作し、ＯＲ回路３１の出力が正
になった時点で開放動作を停止する。このように構成ず
れは、測定面１３の傾斜角度に応じて常時第１の光検出
器１６の中心にビームスボッＩ〜が投影されることにな
る３、この場合も演算処理回路１７で全光量で規格化す
れば、第１の可動絞り２０の絞り込み動作により光検出
器１６に入射する完全が変動しても測定面１３の変位量
に応じた正確なデフォーカス量を検出することができる
。
尚、上述した実施例では、可動絞りを光路内に配設して
光軸より離れた位置を通過する光束をカットして第１の
光検出器の中心にビームスボッ１〜を投影するように構
成したが、一定の開口径の円形絞りを配設して測定面１
３の傾斜角度に応じて円形絞りを光軸に沿って移動させ
て常時ビームスポットを光検出器の中心に投影させるこ
ともできる。
光軸より離れた位置を通過する光束をカットして第１の
光検出器の中心にビームスボッ１〜を投影するように構
成したが、一定の開口径の円形絞りを配設して測定面１
３の傾斜角度に応じて円形絞りを光軸に沿って移動させ
て常時ビームスポットを光検出器の中心に投影させるこ
ともできる。
〈発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、測定面が入射光の
光軸に対して傾斜しても、簡単な構成で正確に測定面の
変位量を測定することができる。
光軸に対して傾斜しても、簡単な構成で正確に測定面の
変位量を測定することができる。
特に、光検出器の各受光領域からの光電出力を全入射量
で規格化すれば、絞り機構による光量変化があっても測
定面の光軸方向の変位量に応じたデフォーカス量を正確
に測定することができる。
で規格化すれば、絞り機構による光量変化があっても測
定面の光軸方向の変位量に応じたデフォーカス量を正確
に測定することができる。
第１図は非点収差素子を用いる合焦検出光学系を利用し
た表面粗さ測定装置の構成を示す線図、第２図は測定面
が光軸に対して傾斜した場合に光検出器上に投影される
ビームスポットのパターンを示す線図、 第３図は測定面の光軸方向の変位量どデフォーカスｆｆ
１Ｄとの関係を示す線図、 第４図は本発明による非点収差素子を用いる合焦検出光
学系を利用した表面状態測定装置の一例の構成を示す線
図、 第５図は第４図に示す表面状態測定装置により光検出器
上に投影されるビームスポットパターンを示す線図、 第６図は本発明による表面状態測定装置の変形例の構成
を示す線図、 第７図は演算処理回路の構成を示すブロック線図である
。 １０・・・光源 １１・・・第１のハーフミラ−１２・
・・対物レンズ １３・・・測定面１４・・・円形絞り
１５・・・シリンドリカルレンズ１６・・・第１光検
出器 １７．２４・・・演算処理回路１８・・・第２ハ
ーフミラ− １９・・・第３ハーフミラ− ２０・・・第１可動絞り ２１・・・第２可動絞り２２
・・・第２光検出器 ２３・・・第３光検出器２５・・
・駆動回路 ２６・・・第１差動増幅器２７・・・第２
差動増幅器 ２８・・・第３差動増幅器２９・・・第４
差動増幅器 ３０・・・第１ＯＲ回路３１・・・第２Ｏ
Ｒ回路 ３２・・・判別回路第１図 第２図 ＢＣＤＥ 前ピン 前ピン ０焦 債ビン 痰ピッ第３図 第６図
た表面粗さ測定装置の構成を示す線図、第２図は測定面
が光軸に対して傾斜した場合に光検出器上に投影される
ビームスポットのパターンを示す線図、 第３図は測定面の光軸方向の変位量どデフォーカスｆｆ
１Ｄとの関係を示す線図、 第４図は本発明による非点収差素子を用いる合焦検出光
学系を利用した表面状態測定装置の一例の構成を示す線
図、 第５図は第４図に示す表面状態測定装置により光検出器
上に投影されるビームスポットパターンを示す線図、 第６図は本発明による表面状態測定装置の変形例の構成
を示す線図、 第７図は演算処理回路の構成を示すブロック線図である
。 １０・・・光源 １１・・・第１のハーフミラ−１２・
・・対物レンズ １３・・・測定面１４・・・円形絞り
１５・・・シリンドリカルレンズ１６・・・第１光検
出器 １７．２４・・・演算処理回路１８・・・第２ハ
ーフミラ− １９・・・第３ハーフミラ− ２０・・・第１可動絞り ２１・・・第２可動絞り２２
・・・第２光検出器 ２３・・・第３光検出器２５・・
・駆動回路 ２６・・・第１差動増幅器２７・・・第２
差動増幅器 ２８・・・第３差動増幅器２９・・・第４
差動増幅器 ３０・・・第１ＯＲ回路３１・・・第２Ｏ
Ｒ回路 ３２・・・判別回路第１図 第２図 ＢＣＤＥ 前ピン 前ピン ０焦 債ビン 痰ピッ第３図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光源と、この光源から発した光束を測定面上に微小
スポットとして投射する対物レンズと、測定面で反射さ
れた光束を絞り込む絞り機構と、絞り１１構を通過した
光束を収束させる非点収差素子と、この非点収差素子か
らの光束を受光する４分割された受光領域を有する光検
出器と、この光検出器からの出力信号に基いて測定面の
状態を測定する回路とを具えることを特徴とする表面状
態測定装置。 ２、前記測定回路が、光検出器の各受光領域の出力信号
を全受光領域の出力信号の和で規格化した値に基いて測
定面の状態を測定するものであることを特徴とする特許
請求の範囲１記載の表面状態測定装置。 ３、光源と、この光源から発した光束を測定面上に微小
スポットとして投射する対物レンズと、測定面で反射さ
れた光束を分割する第１の光束分割素子と、これら分割
された光束中にそれぞれ配置され、予め定めた関係にし
たがって間口径を変えることができる第１おＪ：び第２
の絞り機構と、第１の絞り機構を透過した光束をさらに
分割する第２の光束分割素子と、この第２光束分割素子
で分割された一方の光束中に配置された非点収差素子と
、この非点収差素子を透過した光束を受光する４分割さ
れた受光領域を右する第１の光検出器と、前記第２絞り
機構を透過した光束を受光する４分割された受光領域を
有する第２の光検出器と、前記第２光束分割素子で分割
された他方の光束を受光する４分割された受光領域を有
する第３の光検出器と、前記第２および第３の光検出器
の出力信号に基いて前記第１および第２の絞り機構の間
口径を制御する絞り制御回路と、前記第１の光検出器の
出力信号に基いて測定面の状態を測定する回路とを具え
ることを特徴とする表面状態測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2448484A JPS60169706A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2448484A JPS60169706A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 表面形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60169706A true JPS60169706A (ja) | 1985-09-03 |
| JPH056643B2 JPH056643B2 (ja) | 1993-01-27 |
Family
ID=12139456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2448484A Granted JPS60169706A (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60169706A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6261017A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-17 | Nec Corp | タ−ゲツトアライメント装置 |
| JPS62172208A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-07-29 | Osaka Seimitsu Kikai Kk | 光学的形状測定方法 |
| JPS63250552A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | Yasunaga Tekkosho:Kk | 光学式傷変位計測装置 |
| JPS63273066A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-11-10 | ハイマン オプトエレクトロニクス ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 赤外線検出器 |
| JP2012021801A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56156937A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical pickup device |
| JPS57105831A (en) * | 1980-12-19 | 1982-07-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detector for optical position |
| JPS57208642A (en) * | 1981-06-18 | 1982-12-21 | Toshiba Corp | Focus controller |
| JPS5848235A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Toshiba Corp | 光学ヘツド |
| JPS58105832A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-23 | Tachikawa Spring Co Ltd | 車両用シ−トの組付構造 |
| JPS58193334U (ja) * | 1982-06-19 | 1983-12-22 | 赤井電機株式会社 | 光ピツクアツプ |
| JPS5979104A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学装置 |
-
1984
- 1984-02-14 JP JP2448484A patent/JPS60169706A/ja active Granted
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56156937A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical pickup device |
| JPS57105831A (en) * | 1980-12-19 | 1982-07-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detector for optical position |
| JPS57208642A (en) * | 1981-06-18 | 1982-12-21 | Toshiba Corp | Focus controller |
| JPS5848235A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Toshiba Corp | 光学ヘツド |
| JPS58105832A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-23 | Tachikawa Spring Co Ltd | 車両用シ−トの組付構造 |
| JPS58193334U (ja) * | 1982-06-19 | 1983-12-22 | 赤井電機株式会社 | 光ピツクアツプ |
| JPS5979104A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6261017A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-17 | Nec Corp | タ−ゲツトアライメント装置 |
| JPS62172208A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-07-29 | Osaka Seimitsu Kikai Kk | 光学的形状測定方法 |
| JPS63250552A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | Yasunaga Tekkosho:Kk | 光学式傷変位計測装置 |
| JPS63273066A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-11-10 | ハイマン オプトエレクトロニクス ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 赤外線検出器 |
| JP2523453B2 (ja) * | 1987-04-09 | 1996-08-07 | ハイマン オプトエレクトロニクス ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 赤外線検出器 |
| JP2012021801A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH056643B2 (ja) | 1993-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4732485A (en) | Optical surface profile measuring device | |
| US5424834A (en) | Optical displacement sensor for measurement of shape and coarseness of a target workpiece surface | |
| JPS60169706A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JPS6161178B2 (ja) | ||
| JPS57149912A (en) | Optical position detector | |
| US5636189A (en) | Astigmatic method for detecting a focussing error in an optical pickup system | |
| JPH0449887B2 (ja) | ||
| JPS6370110A (ja) | 距離測定装置 | |
| JPS635208A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JPS62212508A (ja) | 面振れ測定法 | |
| JPS6283612A (ja) | 変位変換器 | |
| JP2808713B2 (ja) | 光学式微小変位測定装置 | |
| JPS60169707A (ja) | 表面状態測定装置 | |
| JPH0968408A (ja) | 光学式変位センサ | |
| JPH02192040A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JPH01147304A (ja) | 発光点位置評価装置 | |
| JPS60210733A (ja) | レンズ光軸検査装置 | |
| JPH0648399Y2 (ja) | 非接触微小表面異常検出装置 | |
| JPH0634319A (ja) | 光学式変位検出方法及び装置 | |
| JPH047807B2 (ja) | ||
| JPH0323977B2 (ja) | ||
| JPS62238403A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JPS6172214A (ja) | 焦点検出装置 | |
| JPH01165911A (ja) | 光電式位置検出装置 | |
| JPS63172905A (ja) | 回折光の分離方法および分離装置 |