JPS63223510A - 面形状測定装置 - Google Patents
面形状測定装置Info
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- JPS63223510A JPS63223510A JP5830487A JP5830487A JPS63223510A JP S63223510 A JPS63223510 A JP S63223510A JP 5830487 A JP5830487 A JP 5830487A JP 5830487 A JP5830487 A JP 5830487A JP S63223510 A JPS63223510 A JP S63223510A
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- optical system
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 18
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (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〕
本発明は面形状測定装置に関し、特に光プローブを使用
して非接触且つ高速に被検面の面形状を測定することが
出来る面形状測定装置に関するものである。
して非接触且つ高速に被検面の面形状を測定することが
出来る面形状測定装置に関するものである。
従来、物体の3次元形状即ち立体的形状を非接触にて測
定するために種々の方法が用いられている。
定するために種々の方法が用いられている。
この様な測定方法としては、コヒーレント光を利用した
干渉計測法や、スリット光による光切断像を読取る方法
等が用いられている。しかしながら、干渉計測法は被測
定物の表面全体を同時に精度良く測定できるという利点
を有する反面、被測定物表面の凹凸が光の波長に対して
かなり大きい場合には測定が困難であるという欠点があ
る。また、光切断像を読取る方法は光の波長のオーダー
の凹凸形状の測定は困難であり従って高精度は望めない
という欠点がある。
干渉計測法や、スリット光による光切断像を読取る方法
等が用いられている。しかしながら、干渉計測法は被測
定物の表面全体を同時に精度良く測定できるという利点
を有する反面、被測定物表面の凹凸が光の波長に対して
かなり大きい場合には測定が困難であるという欠点があ
る。また、光切断像を読取る方法は光の波長のオーダー
の凹凸形状の測定は困難であり従って高精度は望めない
という欠点がある。
そこで、内部光源を有する合焦状態判別光学系を移動台
上に載置し、該光学系を被測定物表面にフォーカシング
せしめるべく移動台を移動せしめることにより、該移動
台の移動量から3次元形状を測定する方法が提案されて
いる(特公昭46−40231号公報)。これによれば
、被測定物表面の凹凸の程度によらず、かなりの精度で
形状測定を行うことができる。
上に載置し、該光学系を被測定物表面にフォーカシング
せしめるべく移動台を移動せしめることにより、該移動
台の移動量から3次元形状を測定する方法が提案されて
いる(特公昭46−40231号公報)。これによれば
、被測定物表面の凹凸の程度によらず、かなりの精度で
形状測定を行うことができる。
ところが、被測定物表面に微細な凹凸(即ち、うねり)
がある場合には、該凹凸の形状を高さの差即ち距離のみ
の測定により表現するよりは、傾斜角をも同時に測定し
て表現した方がより正確な情報となるが、上記の如き従
来の測定方式においてはこの様な正確な情報を得ること
はできない。
がある場合には、該凹凸の形状を高さの差即ち距離のみ
の測定により表現するよりは、傾斜角をも同時に測定し
て表現した方がより正確な情報となるが、上記の如き従
来の測定方式においてはこの様な正確な情報を得ること
はできない。
この為に、本件出願人は特開昭61−17907号にて
合焦状態判別光学系と傾斜角測定光学系とを有する形状
測定装置を提案した。
合焦状態判別光学系と傾斜角測定光学系とを有する形状
測定装置を提案した。
該公報で示した傾斜角測定光学系は、被検面に対物レン
ズを介して光束を集光させ、被検面の傾きに応じて変化
する反射光束の反射角変化をラインセンサー上の反射光
束の入射位置にもとづき検出するものである。
ズを介して光束を集光させ、被検面の傾きに応じて変化
する反射光束の反射角変化をラインセンサー上の反射光
束の入射位置にもとづき検出するものである。
ところが、従来の面形状測定装置では、被検面の傾きを
検出する為に被検面からの反射光を受けるセンサがライ
ンセンサであった為、被検面が凹凸のランダムな自由曲
面である場合には反射光束の反射方向がランダムになり
ラインセンサで検出することが不可能となっていた。
検出する為に被検面からの反射光を受けるセンサがライ
ンセンサであった為、被検面が凹凸のランダムな自由曲
面である場合には反射光束の反射方向がランダムになり
ラインセンサで検出することが不可能となっていた。
又、言うまでもなく、上記ラインセンサで検出可能な傾
斜は特定方向の傾斜に限られ、被測定対象物が制限され
る為に汎用性のある測定装置とは言えなかった。
斜は特定方向の傾斜に限られ、被測定対象物が制限され
る為に汎用性のある測定装置とは言えなかった。
本発明の目的は、上記従来の測定装置の欠点を解消し、
被検面の状態に依らず、常時安定した被検面の傾斜角測
定が可能で、自由曲面を持つ被測定物の面形状を測定す
る際に好適な面形状測定装置を提供することにある。
被検面の状態に依らず、常時安定した被検面の傾斜角測
定が可能で、自由曲面を持つ被測定物の面形状を測定す
る際に好適な面形状測定装置を提供することにある。
上記目的を達成する為に、本発明に係る面形状測定装置
は、被検面に対する収斂光の合焦状態を判別する合焦状
態判別手段と該判別手段からの信号にもとづいて被検面
の所定基準面との距離を検出する検出手段と前記被検面
に光束を指向し被検面からの反射光の状態にもとづいて
被検面の傾きを検出する傾き検出手段とを有し、該傾き
検出手段が前記反、射光を受光する2次元センサを備え
、該2次元センサからの出力信号にもとづいて被検面の
任意の方向への傾斜を測定することを特徴としている。
は、被検面に対する収斂光の合焦状態を判別する合焦状
態判別手段と該判別手段からの信号にもとづいて被検面
の所定基準面との距離を検出する検出手段と前記被検面
に光束を指向し被検面からの反射光の状態にもとづいて
被検面の傾きを検出する傾き検出手段とを有し、該傾き
検出手段が前記反、射光を受光する2次元センサを備え
、該2次元センサからの出力信号にもとづいて被検面の
任意の方向への傾斜を測定することを特徴としている。
本発明の更なる特徴は下記実施例により明らかになるで
あろう。
あろう。
以下、図面を参照しつつ本発明測定装置の具体的実施例
を説明する。
を説明する。
第1図は本発明の形状測定装置の実施例を示す概略構成
図である。第1図において、λは合焦状態判別光学系で
あり、土は傾斜角測定光学系である。光学系a及び4は
ケーシング6に組込まれている。
図である。第1図において、λは合焦状態判別光学系で
あり、土は傾斜角測定光学系である。光学系a及び4は
ケーシング6に組込まれている。
合焦状態判別光学系2において、8は光源であり、10
はコリメーターレンズであり、12はビーム縮小光学系
であり、14は偏光ビームスプリッタ−であり、16は
ハーフミラ−であり、18はA波長板であり、20は対
物レンズであり、22はバンドパスフィルターであり、
24はレンズであり、26は光学的センサーである。
はコリメーターレンズであり、12はビーム縮小光学系
であり、14は偏光ビームスプリッタ−であり、16は
ハーフミラ−であり、18はA波長板であり、20は対
物レンズであり、22はバンドパスフィルターであり、
24はレンズであり、26は光学的センサーである。
傾斜角測定光学系4において、28は光源であり、30
.31及び32はレンズであり、34は偏光ビームスプ
リッタ−であり、36はバンドパスフィルターであり、
38は光学的センサーである。尚、この光学系4におい
てはハーフミラ−16,4波長板18及び対物レンズ2
0は光学系2と共用されている。
.31及び32はレンズであり、34は偏光ビームスプ
リッタ−であり、36はバンドパスフィルターであり、
38は光学的センサーである。尚、この光学系4におい
てはハーフミラ−16,4波長板18及び対物レンズ2
0は光学系2と共用されている。
ケーシング6は外部に固設されたアクチュエーター40
に接続されている。該アクチュエーター40を駆動せし
めることにより、ケーシング6は対物レンズ20の光軸
Xに沿って移動することができる。アクチュエーター4
0としては高精度な移動量コントロールを実現すべ(流
体移動軸受スライド機構を備えたもの等を用いるのが好
ましい。
に接続されている。該アクチュエーター40を駆動せし
めることにより、ケーシング6は対物レンズ20の光軸
Xに沿って移動することができる。アクチュエーター4
0としては高精度な移動量コントロールを実現すべ(流
体移動軸受スライド機構を備えたもの等を用いるのが好
ましい。
ケーシング6にはまたその移動量を測定するための測長
手段42が付設されている。測長手段42としてはたと
えば格子干渉測長方式によるもの(Oplus E、
1981年4月号984〜)が用いられ、この場合
、第1図における44はケーシング6に固定された基準
格子であり、46は外部に固設された格子ピッチ読取装
置である。
手段42が付設されている。測長手段42としてはたと
えば格子干渉測長方式によるもの(Oplus E、
1981年4月号984〜)が用いられ、この場合
、第1図における44はケーシング6に固定された基準
格子であり、46は外部に固設された格子ピッチ読取装
置である。
50は形状を測定されるべき被測定物である。
本実施例における合焦状態判別光学系lの合焦状態判別
法につき以下説明する。
法につき以下説明する。
光源8から発せられた光はコリメーターレンズ10によ
り平行光束とされ、該平行光束は偏光ビームスプリッタ
−14を透過してハーフミラ−16により反射されて、
%波長板18を透過し対物レンズ20に入射する。尚、
コリメーターレンズ10を出た平行光束はビーム縮小光
学系12を通り、対物レンズ20にはその光軸Xを通る
境界面により2分される2つのゾーンのうちの一方(図
においては下半分のゾーン)にのみ入射する。かくして
、対物レンズ20により集束せしめられた光は被測定物
50の表面上にスポットを結ぶ。該スポットから反射さ
れた光は、再び対物レンズ20を透過し、A波長板18
を経てハーフミラ−16により反射せしめられ、ビーム
スプリッタ−′i4により反射せしめられ、バンドパス
フィルター22及びレンズ24を透過した後、センサー
26に到達する。
り平行光束とされ、該平行光束は偏光ビームスプリッタ
−14を透過してハーフミラ−16により反射されて、
%波長板18を透過し対物レンズ20に入射する。尚、
コリメーターレンズ10を出た平行光束はビーム縮小光
学系12を通り、対物レンズ20にはその光軸Xを通る
境界面により2分される2つのゾーンのうちの一方(図
においては下半分のゾーン)にのみ入射する。かくして
、対物レンズ20により集束せしめられた光は被測定物
50の表面上にスポットを結ぶ。該スポットから反射さ
れた光は、再び対物レンズ20を透過し、A波長板18
を経てハーフミラ−16により反射せしめられ、ビーム
スプリッタ−′i4により反射せしめられ、バンドパス
フィルター22及びレンズ24を透過した後、センサー
26に到達する。
しかして、この際、被測定物50の表面と対物レンズ2
0との距離によりセンサー26に到達する光に差が生ず
る。即ち、第2図に示される様に、被測定物50の表面
がちょうど対物レンズ20の焦点位置に存在する場合(
図中のイの位置)には、被測定物50の表面におけるス
ポットはちょうど光軸X上にその中心が位置するため、
反射光はセンサー26において光軸Y上に中心をもって
位置することになる。また、被測定物50の表面が対物
レンズ20の焦点位置よりも遠くに位置する場合(図中
の口の位置)には、被測定物50の表面におけるスポッ
トは光軸Xからずれた図におけるAゾーン内に中心をも
って位置する様になるため、その反射光はセンサー26
において光軸Yからずれた図におけるA′ ゾーンに中
心をもって位置することになる。一方、被測定物50の
表面が対物レンズ20の焦点位置よりも近くに位置する
場合(図中のハの位置)には、被測定物50の表面にお
けるスポットは光軸Xからずれた図におけるBゾーンに
中心をもって位置する様になるため、その反射光はセン
サー26において光軸Yからずれた図におけるB′ ゾ
ーンに中心をもって位置することになる。
0との距離によりセンサー26に到達する光に差が生ず
る。即ち、第2図に示される様に、被測定物50の表面
がちょうど対物レンズ20の焦点位置に存在する場合(
図中のイの位置)には、被測定物50の表面におけるス
ポットはちょうど光軸X上にその中心が位置するため、
反射光はセンサー26において光軸Y上に中心をもって
位置することになる。また、被測定物50の表面が対物
レンズ20の焦点位置よりも遠くに位置する場合(図中
の口の位置)には、被測定物50の表面におけるスポッ
トは光軸Xからずれた図におけるAゾーン内に中心をも
って位置する様になるため、その反射光はセンサー26
において光軸Yからずれた図におけるA′ ゾーンに中
心をもって位置することになる。一方、被測定物50の
表面が対物レンズ20の焦点位置よりも近くに位置する
場合(図中のハの位置)には、被測定物50の表面にお
けるスポットは光軸Xからずれた図におけるBゾーンに
中心をもって位置する様になるため、その反射光はセン
サー26において光軸Yからずれた図におけるB′ ゾ
ーンに中心をもって位置することになる。
センサー26としてはCCD (Charge Co
uplodDevlee)等のアレイセンサーが用いら
れる。第3図はこの様なセンサー26の平面図である。
uplodDevlee)等のアレイセンサーが用いら
れる。第3図はこの様なセンサー26の平面図である。
この−図は第2図におけるセンサー26を下方から見た
ものである。図中、斜線を付した部分はセンサーセグメ
ント間を分離しているチャンネルストッパ一部を示す。
ものである。図中、斜線を付した部分はセンサーセグメ
ント間を分離しているチャンネルストッパ一部を示す。
第3図のセンサー26には、被測定物50の表面位置が
第2図の49口又はハである場合のスポット位置及びそ
の光量分布のグラフが記されている。
第2図の49口又はハである場合のスポット位置及びそ
の光量分布のグラフが記されている。
センサー26において、A′ ゾーンにおける全セン
サーセグメントの出力の和をIA・とじ、B′ ゾーン
における全センサーセグメントの出力の和をIs・とす
ると、光学系旦の被測定物50に対する合焦状態に応じ
てΔI=I^・−IB・が変化する。その関係を第4図
に示す。第4図から分る様に、フォーカシングが完全に
なされている場合(上記イの状態)の近傍においてはΔ
■はほぼリニアに変化する。
サーセグメントの出力の和をIA・とじ、B′ ゾーン
における全センサーセグメントの出力の和をIs・とす
ると、光学系旦の被測定物50に対する合焦状態に応じ
てΔI=I^・−IB・が変化する。その関係を第4図
に示す。第4図から分る様に、フォーカシングが完全に
なされている場合(上記イの状態)の近傍においてはΔ
■はほぼリニアに変化する。
この特性を利用することによって光学系2が前ピント外
れ状態であるか、完全フォーカシング状態であるか、後
ピント外れ状態であるかが判別できる。
れ状態であるか、完全フォーカシング状態であるか、後
ピント外れ状態であるかが判別できる。
従って、この出力Δ■に基づきΔIをOにするべ(アク
チュエーター40をサーボ駆動せしめることにより、自
動フォーカシングが実現できる。この際のケーシング6
の移動量を測長手段42で測定することにより被測定物
50の表面の光軸Xと交わる部分の位置が測定される。
チュエーター40をサーボ駆動せしめることにより、自
動フォーカシングが実現できる。この際のケーシング6
の移動量を測長手段42で測定することにより被測定物
50の表面の光軸Xと交わる部分の位置が測定される。
この位置測定を被測定物表面の全体について行うことに
より3次元形状が測定できる。
より3次元形状が測定できる。
次に、本実施例における傾斜角測定光学系上の傾斜角測
定法につき以下説明する。
定法につき以下説明する。
光源28から発せられた光はレンズ30.31及び32
を透過した後、平行光束となって偏光ビームスプリッタ
−34に入射して反射せしめられ、ハーフミラ−16及
びA波長板18を透過して、対物レンズ20により集束
せしめられる。尚、この光学系4においては対物レンズ
20に入射する光束の重心が光軸Xと一致しない様に設
定されかつ光軸Xに平行に入射する様になっている。
を透過した後、平行光束となって偏光ビームスプリッタ
−34に入射して反射せしめられ、ハーフミラ−16及
びA波長板18を透過して、対物レンズ20により集束
せしめられる。尚、この光学系4においては対物レンズ
20に入射する光束の重心が光軸Xと一致しない様に設
定されかつ光軸Xに平行に入射する様になっている。
ここで、被測定物が自由曲面形状を有する場合に傾斜角
測定用光束が対物レンズを介して被測定物に入射する空
間位置と被測定物からの反射光の反射状況及びセンサへ
入射する状態について更に詳しく図面を参照しながら説
明する。
測定用光束が対物レンズを介して被測定物に入射する空
間位置と被測定物からの反射光の反射状況及びセンサへ
入射する状態について更に詳しく図面を参照しながら説
明する。
第5図及び第6図はこの状況について示したものである
。第5図は第1図に示した全体配置図の中で、傾斜角測
定光学系4の一部を示したもので、第6図は第5図の光
学系を2軸方向からみた配置図である。
。第5図は第1図に示した全体配置図の中で、傾斜角測
定光学系4の一部を示したもので、第6図は第5図の光
学系を2軸方向からみた配置図である。
第5図に於いて1、被測定物50はZ軸を回転軸として
回転し、順次被検面上の測定点の測定を行い被測定物の
断面形状が得られる。又、傾斜角測定用光束は対物レン
ズ20の光軸と角度θを成して被測定物50に入射して
いる。
回転し、順次被検面上の測定点の測定を行い被測定物の
断面形状が得られる。又、傾斜角測定用光束は対物レン
ズ20の光軸と角度θを成して被測定物50に入射して
いる。
第5図及び第6図に於いて、被測定物50の対物レンズ
20の光軸Xとの交点、即ち対物レンズ20の焦点位置
における被測定物50の面、が対物レンズ20の光軸X
と垂直な面とY方向にα、Z方向にβの角度をなしてい
るとすると図のように被測定物50の表面から反射した
光束は、光軸とY方向に2α、Z方向にθ+2βの角度
をもって再び対物レンズ20に入射してセンサ38に入
射する。ここで、センサ38に入射する光の中心光線の
センサ38中心を通る軸39からのずれは、Y方向がり
、y # f−sin2a、Z方向がhz = f *
5in2β(fは対物レンズ20の焦点距離)で与え
られる。
20の光軸Xとの交点、即ち対物レンズ20の焦点位置
における被測定物50の面、が対物レンズ20の光軸X
と垂直な面とY方向にα、Z方向にβの角度をなしてい
るとすると図のように被測定物50の表面から反射した
光束は、光軸とY方向に2α、Z方向にθ+2βの角度
をもって再び対物レンズ20に入射してセンサ38に入
射する。ここで、センサ38に入射する光の中心光線の
センサ38中心を通る軸39からのずれは、Y方向がり
、y # f−sin2a、Z方向がhz = f *
5in2β(fは対物レンズ20の焦点距離)で与え
られる。
従って、センサ38として、エリアタイプの2次元セン
サ、例えば半導体装置検出素子(PSD)やCODなど
を用いて光束がセンサ中心からどの程度ずれているかを
電気的に検出してやれば、として、被測定物50の面の
直交する2方向の傾斜角α、βが求められる。
サ、例えば半導体装置検出素子(PSD)やCODなど
を用いて光束がセンサ中心からどの程度ずれているかを
電気的に検出してやれば、として、被測定物50の面の
直交する2方向の傾斜角α、βが求められる。
従って、被測定物50の被検面が自由曲面で、被検面か
らの反射光束が任意の方向に反射するものとしても必ず
センサ上で捕えることが出来る。
らの反射光束が任意の方向に反射するものとしても必ず
センサ上で捕えることが出来る。
又、上述の様に、異なる方向に傾斜した被検面の傾き状
態を、互いに直交するα、βなる角度で表現することが
出来、如何なる自由曲面の形状をも精確に把握すること
が可能になる。
態を、互いに直交するα、βなる角度で表現することが
出来、如何なる自由曲面の形状をも精確に把握すること
が可能になる。
以上の説明から分る様に、傾斜角測定に際しては被測定
物50の表面が対物レンズ20の焦点位置にあることが
必要であるが、上記光学系旦とアクチュエーター40と
の作用により常にフォーカシングがなされているのでこ
の条件は常に満たされている。
物50の表面が対物レンズ20の焦点位置にあることが
必要であるが、上記光学系旦とアクチュエーター40と
の作用により常にフォーカシングがなされているのでこ
の条件は常に満たされている。
また、合焦状態判別光学系2と傾斜角測定光学系4とは
一部共通部分を有するので、各光学系において用いる光
源の波長帯域を異ならせたり、偏光状態を異ならせたり
して、クロストークが生じない様にする。このため、バ
ンドパスフィルター22及び36、更には偏光ビームス
プリッタ−14及び34及びA波長板18が用いられて
いる。
一部共通部分を有するので、各光学系において用いる光
源の波長帯域を異ならせたり、偏光状態を異ならせたり
して、クロストークが生じない様にする。このため、バ
ンドパスフィルター22及び36、更には偏光ビームス
プリッタ−14及び34及びA波長板18が用いられて
いる。
以上の如き実施例の3次元形状測定装置の性能につき以
下に評価を試みる。
下に評価を試みる。
先ず、位置測定の精度は光学系且の合焦状態判別分解能
と、測長手段42の測定精度とにより定まる。
と、測長手段42の測定精度とにより定まる。
たとえば、対物レンズ20として焦点距離f=2.1m
m。
m。
NA=0.9のものを、レンズ24として焦点距離f
3〜85mmのものを用い、センサー26としてCCD
センサーアレイを用いた場合には、第4図のグラフにお
けるリニア部分の傾きとして200 = l OOOm
V/μmが得られ、更にこの時のΔ■の出力のノイズ
として1〜2 m V以下が達成される。これにより、
光学系2の合焦状態判別分解能として、0.01〜0.
02μmが得られる。また、測長手段42として格子干
渉測長方式によるものを用いれば、0.1〜0.01μ
mの精度が達成される。尚、測長手段42としては、そ
の地元ヘテロダインの干渉方式によるもの(たとえば、
Hewlett Packard社のレーザー測長機
、Oplus E、 1982年12月号p86〜)
や、レーザー干渉計の波数読取り方式によるもの等を用
いることもでき、これらによっても同様な精度が達成さ
れる。
3〜85mmのものを用い、センサー26としてCCD
センサーアレイを用いた場合には、第4図のグラフにお
けるリニア部分の傾きとして200 = l OOOm
V/μmが得られ、更にこの時のΔ■の出力のノイズ
として1〜2 m V以下が達成される。これにより、
光学系2の合焦状態判別分解能として、0.01〜0.
02μmが得られる。また、測長手段42として格子干
渉測長方式によるものを用いれば、0.1〜0.01μ
mの精度が達成される。尚、測長手段42としては、そ
の地元ヘテロダインの干渉方式によるもの(たとえば、
Hewlett Packard社のレーザー測長機
、Oplus E、 1982年12月号p86〜)
や、レーザー干渉計の波数読取り方式によるもの等を用
いることもでき、これらによっても同様な精度が達成さ
れる。
次に、位置測定のストロークはアクチュエーター40の
ストローク及び測長手段42のストロークにより決まる
。上記の如き格子干渉測長方式、光へテロダイン干渉方
式、レーザー干渉計の波数読取り方式等はいづれも10
0mm以上の高ストロークを実現することができ、また
アクチュエーターも同様なストロークを実現できる。
ストローク及び測長手段42のストロークにより決まる
。上記の如き格子干渉測長方式、光へテロダイン干渉方
式、レーザー干渉計の波数読取り方式等はいづれも10
0mm以上の高ストロークを実現することができ、また
アクチュエーターも同様なストロークを実現できる。
更に、投光スポット径は、対物レンズ20に入る光束の
なす実効的なN、A、(開口数)により決まる。
なす実効的なN、A、(開口数)により決まる。
スポット径中は入射光の波長をλとすると一般にれる。
従って、例えばビーム径を0.5mm、焦点距離fを3
、3 m m 、波長を0.78 μmとすると、こ
の場合のスポット径φは、φ=2.44X6.6XO,
78=12.6μmとなる。尚、スポット径を小さくし
ようとすれば、光学系2の投光有効光束径を太き(して
実効的な光束のNAを大きくすればよい。
、3 m m 、波長を0.78 μmとすると、こ
の場合のスポット径φは、φ=2.44X6.6XO,
78=12.6μmとなる。尚、スポット径を小さくし
ようとすれば、光学系2の投光有効光束径を太き(して
実効的な光束のNAを大きくすればよい。
また、傾斜角測定精度はセンサー38の位置検出精度に
より定まる。たとえば、センサー38の検出精度0.3
μmで、対物レンズ20の焦点距離f=3゜3 m m
の場合には約9′の傾斜角測定精度が実現できる。更に
、傾斜角の測定範囲としては、対物レンズ20としてN
A=0.5〜0.9のものを用いれば10〜30°位ま
で測定が可能となる。
より定まる。たとえば、センサー38の検出精度0.3
μmで、対物レンズ20の焦点距離f=3゜3 m m
の場合には約9′の傾斜角測定精度が実現できる。更に
、傾斜角の測定範囲としては、対物レンズ20としてN
A=0.5〜0.9のものを用いれば10〜30°位ま
で測定が可能となる。
尚、以上の実施例においては、合焦状態判別光学系2は
合焦のため全体が移動する様になっている例を示したが
、光学系2はその一部のみが移動する様になっていても
よい。
合焦のため全体が移動する様になっている例を示したが
、光学系2はその一部のみが移動する様になっていても
よい。
以上の実施例においては自動合焦の方式としていわゆる
TTL−A”F (Threugh the Ta
kingLena Aetive Aute F
eeus)方式(テレビジョン学会誌、第35巻第8号
、1981年、 p637〜)を用いた例を示したが自
動合焦の方式としては他の方式、たとえばビデオのピッ
クアップに用いられている方式やカメラのオートフォー
カスで使用されている方式等を用いることもできる。
TTL−A”F (Threugh the Ta
kingLena Aetive Aute F
eeus)方式(テレビジョン学会誌、第35巻第8号
、1981年、 p637〜)を用いた例を示したが自
動合焦の方式としては他の方式、たとえばビデオのピッ
クアップに用いられている方式やカメラのオートフォー
カスで使用されている方式等を用いることもできる。
以上、本発明によれば、傾斜角測定用のセンサとして2
次元センサを用いることにより、被測定対象物が自由曲
面を有するものであっても正確に傾斜角を測定すること
が可能になる。又、各測定点に於ける傾斜角を互いに直
交する2方向について検出可能であり、測定精度も向上
し汎用性に富む面形状測定装置を提供することが出来た
。
次元センサを用いることにより、被測定対象物が自由曲
面を有するものであっても正確に傾斜角を測定すること
が可能になる。又、各測定点に於ける傾斜角を互いに直
交する2方向について検出可能であり、測定精度も向上
し汎用性に富む面形状測定装置を提供することが出来た
。
第1図は本発明に係る形状測定装置の一実施例を示す概
略構成図。 第2図は第1図に示す測定装置の一部分を示す模式図。 第3図は第1図に示された合焦状態判別光学系のセンサ
ーの平面図。 第4図は第3図に示すセンサーの出力を示すグラフ図。 への入射状態を示す為の説明図。
略構成図。 第2図は第1図に示す測定装置の一部分を示す模式図。 第3図は第1図に示された合焦状態判別光学系のセンサ
ーの平面図。 第4図は第3図に示すセンサーの出力を示すグラフ図。 への入射状態を示す為の説明図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被検面に対する収斂光の合焦状態を判別する合焦状態判
別手段と該判別手段からの信号にもとづいて被検面の所
定基準面との距離を検出する検出手段と前記被検面に光
束を指向し被検面からの反射光の状態にもとづいて被検
面の傾きを検出する傾き検出手段とを有し、 該傾き検出手段が前記反射光を受光する2次元センサを
備え、該2次元センサからの出力信号にもとづいて被検
面の複数の方向への傾斜角を測定することを特徴とする
面形状測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5830487A JPS63223510A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5830487A JPS63223510A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 面形状測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63223510A true JPS63223510A (ja) | 1988-09-19 |
Family
ID=13080487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5830487A Pending JPS63223510A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 面形状測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63223510A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH045509A (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-09 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光学的検査システムのための自動焦点合わせ装置 |
EP1975555A3 (en) * | 2007-03-30 | 2009-01-07 | Mitutoyo Corporation | Apparatus and method for sensing surface tilt of a workpiece |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6117907A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-25 | Canon Inc | 3次元形状測定装置 |
JPS61170605A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Tokyo Erekutoron Kk | 半導体ウエ−ハの傾き検出装置 |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP5830487A patent/JPS63223510A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6117907A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-25 | Canon Inc | 3次元形状測定装置 |
JPS61170605A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Tokyo Erekutoron Kk | 半導体ウエ−ハの傾き検出装置 |
Cited By (2)
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EP1975555A3 (en) * | 2007-03-30 | 2009-01-07 | Mitutoyo Corporation | Apparatus and method for sensing surface tilt of a workpiece |
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