JPH0125001B2 - - Google Patents
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- JPH0125001B2 JPH0125001B2 JP7700978A JP7700978A JPH0125001B2 JP H0125001 B2 JPH0125001 B2 JP H0125001B2 JP 7700978 A JP7700978 A JP 7700978A JP 7700978 A JP7700978 A JP 7700978A JP H0125001 B2 JPH0125001 B2 JP H0125001B2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 11
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光学的位置合せ装置に係る。
物体の或る位置を検出する目的で、光学系にお
いて、結像面を受光スリツトに平行に振動させ、
その振動出力を電気回路で同じ周波数と同期整流
させる方式による装置は光電顕微鏡と呼ばれよく
知られている。また自動焦点合せ機構において、
結像面を受光スリツトの前後に振動させその光電
出力を同期整流し、出力がある値になるところで
焦点を求める方式も近年行われている。
いて、結像面を受光スリツトに平行に振動させ、
その振動出力を電気回路で同じ周波数と同期整流
させる方式による装置は光電顕微鏡と呼ばれよく
知られている。また自動焦点合せ機構において、
結像面を受光スリツトの前後に振動させその光電
出力を同期整流し、出力がある値になるところで
焦点を求める方式も近年行われている。
これらの方式においては、振動振幅を決定する
ため従来は異質の被検出物体ごとに振幅を変えて
実験し適当な値を決める必要があつた。
ため従来は異質の被検出物体ごとに振幅を変えて
実験し適当な値を決める必要があつた。
また、同期整流出力をサーボ系に用いる場合は
“同期整流出力／位置ずれ”の係数が必要である
が、振巾を変えるとその係数が変るため実測し、
補正する必要があつた。これらを光学系と被測定
物の光量モデルを仮定し計算しシミユレーシヨン
する方法もあるが、実際の測定の目安にしかなら
ない欠点があつた。
“同期整流出力／位置ずれ”の係数が必要である
が、振巾を変えるとその係数が変るため実測し、
補正する必要があつた。これらを光学系と被測定
物の光量モデルを仮定し計算しシミユレーシヨン
する方法もあるが、実際の測定の目安にしかなら
ない欠点があつた。
従つて、本発明の目的はこれらの欠点を除去し
た物体の位置検出若しくは自動焦点合せ機構にお
ける自動補正装置を提供するものである。
た物体の位置検出若しくは自動焦点合せ機構にお
ける自動補正装置を提供するものである。
本発明は被検出物体からの光量を振動部分を停
止させ振動法に用いる受光スリツトで振動振幅範
囲を越える領域までを多数の点で直流測光し、各
点での測定値をＡ／Ｄ変換し、付属のデイジタル
又はアナログ計算機にＡ／Ｄ変換された測定値を
入力し、実際の信号処理系である電気回路での同
期整流と同じ計算を任意の振動振幅に対して実行
させてシミユレートし、その結果得られた最適振
動振幅を振動系に与え、且つ“同期整流出力／位
置ずれ”係数をサーボ系に与えている光学的位置
合せ装置である。この結果本発明の利点は第１に
直流測光を被測定物に対して一度行えば、振動法
のすべての条件を計算出来て実験による試行錯誤
の手数が不要となる。第２に被測定物とスリツト
幅をモデル化してあらかじめ計算機により同期出
力をシミユレーシヨンさせる方法よりも、実際の
光学系と照明系で得られるこの直流測光値は振動
していない点を除いて他は全く振動法出力光電流
と同じなので計算の精度は計算機と信号のＡ／Ｄ
変換精度にのみ依存する。
止させ振動法に用いる受光スリツトで振動振幅範
囲を越える領域までを多数の点で直流測光し、各
点での測定値をＡ／Ｄ変換し、付属のデイジタル
又はアナログ計算機にＡ／Ｄ変換された測定値を
入力し、実際の信号処理系である電気回路での同
期整流と同じ計算を任意の振動振幅に対して実行
させてシミユレートし、その結果得られた最適振
動振幅を振動系に与え、且つ“同期整流出力／位
置ずれ”係数をサーボ系に与えている光学的位置
合せ装置である。この結果本発明の利点は第１に
直流測光を被測定物に対して一度行えば、振動法
のすべての条件を計算出来て実験による試行錯誤
の手数が不要となる。第２に被測定物とスリツト
幅をモデル化してあらかじめ計算機により同期出
力をシミユレーシヨンさせる方法よりも、実際の
光学系と照明系で得られるこの直流測光値は振動
していない点を除いて他は全く振動法出力光電流
と同じなので計算の精度は計算機と信号のＡ／Ｄ
変換精度にのみ依存する。
そして第３に計算機中で基本周波数のみならず
高次の周波数の計算も可能である。従つて通常パ
ターンを変える毎に“同期整流出力／位置ずれ”
係数を繰り返し測定する繁雑さがなくなることに
なる。
高次の周波数の計算も可能である。従つて通常パ
ターンを変える毎に“同期整流出力／位置ずれ”
係数を繰り返し測定する繁雑さがなくなることに
なる。
以下図面を参照して本発明を説明する。
第１図は本発明になる自動補正装置を含む光学
的位置合せ装置の全体の構成を示す。第１図にお
いて１は被測定物、２は被測定物１を乗せるステ
ージでサーボ系により制御される、３は被測定物
１の結像レンズ、４は振動スリツト（停止可能）、
５は結像面において結像光を受光している受光素
子、６は受光素子５の出力を増幅する直流増幅
器、７はスリツト４を振動させる振動素子、８は
スリツト４の振動時における受光素子５の出力を
同期整流する同期整流回路、９はスリツト４の停
止時における直流光量測定値に対するＡ／Ｄ変換
器、１０はＡ／Ｄ変換された測定値を入力として
任意の振動振幅に対する同期整流出力をシミユレ
ートするための電子計算機、１１は同期整流出力
表示部及び１２はスリツト４の振動周波数を決定
する発振器である。Ｓは切換えスイツチでありス
リツト４静止時の直流測光とスリツト４振幅時の
測光とを切り換えるものである。
的位置合せ装置の全体の構成を示す。第１図にお
いて１は被測定物、２は被測定物１を乗せるステ
ージでサーボ系により制御される、３は被測定物
１の結像レンズ、４は振動スリツト（停止可能）、
５は結像面において結像光を受光している受光素
子、６は受光素子５の出力を増幅する直流増幅
器、７はスリツト４を振動させる振動素子、８は
スリツト４の振動時における受光素子５の出力を
同期整流する同期整流回路、９はスリツト４の停
止時における直流光量測定値に対するＡ／Ｄ変換
器、１０はＡ／Ｄ変換された測定値を入力として
任意の振動振幅に対する同期整流出力をシミユレ
ートするための電子計算機、１１は同期整流出力
表示部及び１２はスリツト４の振動周波数を決定
する発振器である。Ｓは切換えスイツチでありス
リツト４静止時の直流測光とスリツト４振幅時の
測光とを切り換えるものである。
第２図において、Ａはスリツト４を停止しステ
ージを移動させて得られたDC測光出力、ＢはDC
測光出力Ａのδの位置におけるスリツト４の振動
時の出力、Ｃはδを関数とするＢの同期整流出
力、ＤはA′の離散的測定値に基いてスリツト４
の振動振幅を変えて計算機内でシミユレーシヨン
した同期整流出力、そしてA′はスリツト４を静
止して離散値として計算機に入力される読取り値
（Ａ／Ｄ変換信号）である。図面においてａは振
動スリツト振幅、δは位置ずれ量、γは“同期整
流出力／位置ずれ量”の係数そしてa1，a2，a3は
計算機内で想定したスリツトの振動振幅量であ
る。
ージを移動させて得られたDC測光出力、ＢはDC
測光出力Ａのδの位置におけるスリツト４の振動
時の出力、Ｃはδを関数とするＢの同期整流出
力、ＤはA′の離散的測定値に基いてスリツト４
の振動振幅を変えて計算機内でシミユレーシヨン
した同期整流出力、そしてA′はスリツト４を静
止して離散値として計算機に入力される読取り値
（Ａ／Ｄ変換信号）である。図面においてａは振
動スリツト振幅、δは位置ずれ量、γは“同期整
流出力／位置ずれ量”の係数そしてa1，a2，a3は
計算機内で想定したスリツトの振動振幅量であ
る。
次に本発明の装置の動作について述べる。
図１の装置図においてスリツト４を停止し、ス
テージ２を動かすと、図２のDC測光出力信号Ａ
が得られる。これをＲ（δ）とする。δはステー
ジ移動量でありパターンの中心位置からのずれで
ある。いま位置ずれδのときスリツト４を振巾
ａ、振動数ｆで振動すると図２の信号Ｂが受光素
子の出力として得られ、該出力を基本波ｆで同期
整流するとその出力は図２の信号Ｃとして得られ
る。Ｃ信号を数式的に次の(1)式で表現する。
テージ２を動かすと、図２のDC測光出力信号Ａ
が得られる。これをＲ（δ）とする。δはステー
ジ移動量でありパターンの中心位置からのずれで
ある。いま位置ずれδのときスリツト４を振巾
ａ、振動数ｆで振動すると図２の信号Ｂが受光素
子の出力として得られ、該出力を基本波ｆで同期
整流するとその出力は図２の信号Ｃとして得られ
る。Ｃ信号を数式的に次の(1)式で表現する。
C1（δ）＝∫T/2 -T/2Ｒ（δ＋ａ
・cos2πft）cos2πftdt……(1) ここでＴ＝１／ｆとする。ｆは振動周波数 同様に倍周波数2fで同期整流すると次の(2)式で
表現できる。
・cos2πft）cos2πftdt……(1) ここでＴ＝１／ｆとする。ｆは振動周波数 同様に倍周波数2fで同期整流すると次の(2)式で
表現できる。
C2（δ）＝∫T/2 -T/2Ｒ（δ＋ａ
・cos2πft）cos4πftdt……(2) (1)、(2)に関して積分領域は〔０、Ｔ／２〕でよ
く、例えば(1)は次の(3)式に書き改められる。
・cos2πft）cos4πftdt……(2) (1)、(2)に関して積分領域は〔０、Ｔ／２〕でよ
く、例えば(1)は次の(3)式に書き改められる。
C1（δ）＝２・∫T/2 0Ｒ（δ＋ａ・
cos2πft）・cos2πftdt……(3) 本補正方式においてはシミユレーシヨンのため
光電測光から電子計算機への入力データを得るた
め図３の如くスリツト４の静止時測定範囲l1から
l2までステージを移動させ予め測定を行う。
cos2πft）・cos2πftdt……(3) 本補正方式においてはシミユレーシヨンのため
光電測光から電子計算機への入力データを得るた
め図３の如くスリツト４の静止時測定範囲l1から
l2までステージを移動させ予め測定を行う。
この時図２のA′の如く離散的信号が入力され
るので(3)式の実行に於てδ＋acos2πft点での値Ｒ
（δ＋acos2πft）は測定点R1、R2、R3、……Rm
のうち近くの値３〜４点を近似して求めれば十分
である。近似法として、最小２乗法近似法や、ラ
グランジユ補間公式（Lagrangian interpolation
formula）やエイトキン（Aitken）補間公式を用
うるとよく、小型計算機のプログラムとしては後
者２種がプログラムステツプも少く便利である。
cos（2πft）は勿論計算しても出来るし、数値をメ
モリ等に格納しておくことも可能である。
るので(3)式の実行に於てδ＋acos2πft点での値Ｒ
（δ＋acos2πft）は測定点R1、R2、R3、……Rm
のうち近くの値３〜４点を近似して求めれば十分
である。近似法として、最小２乗法近似法や、ラ
グランジユ補間公式（Lagrangian interpolation
formula）やエイトキン（Aitken）補間公式を用
うるとよく、小型計算機のプログラムとしては後
者２種がプログラムステツプも少く便利である。
cos（2πft）は勿論計算しても出来るし、数値をメ
モリ等に格納しておくことも可能である。
実際の計算式は次の(4)式で表現できる。
C1（δ）２・N/2
〓
〓i=0
Ｒ（δ＋ａ・cos2π／Ｎｉ／Ｔ）・cos2π／Ｎｉ／
Ｔ……(4) 同様に２倍、３倍周波の同期整流については次
の(5)式、(6)式で表現できる。
Ｔ……(4) 同様に２倍、３倍周波の同期整流については次
の(5)式、(6)式で表現できる。
C2（δ）２・N/2
〓
〓i=0
Ｒ（δ＋ａ・cos2π／Ｎｉ／Ｔ）・cos4π／Ｎｉ／
Ｔ……(5) C3（δ）２・N/2 〓 〓i=0 Ｒ（δ＋ａ・cos2π／Ｎｉ／Ｔ）・cos6π／Ｎｉ／
Ｔ……(6) (4)式の実施例により本発明を具体的に説明す
る。
Ｔ……(5) C3（δ）２・N/2 〓 〓i=0 Ｒ（δ＋ａ・cos2π／Ｎｉ／Ｔ）・cos6π／Ｎｉ／
Ｔ……(6) (4)式の実施例により本発明を具体的に説明す
る。
(4)式で振巾ａを各種振巾a1、a2、a3、……aoに
ついてそれぞれ計算し、図２−Ｄの如き結果を得
る。各々“信号出力／位置ずれ”の係数γを求め
うる。そしてａとγの組合せのうちで最適と思わ
れる値ａを振動回路にステージ送り係数としてγ
の値を与える。その結果実際の計測では図２−Ｃ
の如き信号を用いることとなる。勿論２倍、３倍
周波数の信号を希望する場合は、(5)、(6)を同様に
実行するとよい。
ついてそれぞれ計算し、図２−Ｄの如き結果を得
る。各々“信号出力／位置ずれ”の係数γを求め
うる。そしてａとγの組合せのうちで最適と思わ
れる値ａを振動回路にステージ送り係数としてγ
の値を与える。その結果実際の計測では図２−Ｃ
の如き信号を用いることとなる。勿論２倍、３倍
周波数の信号を希望する場合は、(5)、(6)を同様に
実行するとよい。
本実施例の他に同期信号を用いる自動焦点機構
にも本発明は適応できる。意識的に焦点ずれを一
度発生させ直流信号を得る。本方式と同様に焦点
の前後で振動させるスリツトの振動振巾a1、a2、
……を(4)式で計算させると、オートフオーカスの
最適信号を予測できる。
にも本発明は適応できる。意識的に焦点ずれを一
度発生させ直流信号を得る。本方式と同様に焦点
の前後で振動させるスリツトの振動振巾a1、a2、
……を(4)式で計算させると、オートフオーカスの
最適信号を予測できる。
以上本発明は、実際の装置化された光学系を通
過した信号を測定し、各種条件を計算するため光
学系の照明状態や収差によりパターンの結像が理
想状態よりも悪化している時、即ち実際に計測す
るときの同期信号出力が予測出来る利点がある。
過した信号を測定し、各種条件を計算するため光
学系の照明状態や収差によりパターンの結像が理
想状態よりも悪化している時、即ち実際に計測す
るときの同期信号出力が予測出来る利点がある。
従つて、振動振幅を試行錯誤に頼ることなく一
度の直流測光信号から得られる効果は大である。
更にパターンが複雑で試行錯誤では振動振幅が予
想できない場合は特に有用である。
度の直流測光信号から得られる効果は大である。
更にパターンが複雑で試行錯誤では振動振幅が予
想できない場合は特に有用である。
第１図は本発明の装置の構成を示す図であり、
第２図は第１図の装置で処理される信号波形を示
す図であり、そして第３図は直流測光する場合の
第１図の装置の部分図である。 〔主要部分の符号の説明〕、被測定物……１、
振動……４、振動装置……７、検出装置……５、
同期整流する装置……８、サーボ系……２、計算
機……１０、Ａ／Ｄ変換装置……９。
第２図は第１図の装置で処理される信号波形を示
す図であり、そして第３図は直流測光する場合の
第１図の装置の部分図である。 〔主要部分の符号の説明〕、被測定物……１、
振動……４、振動装置……７、検出装置……５、
同期整流する装置……８、サーボ系……２、計算
機……１０、Ａ／Ｄ変換装置……９。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光学的な結像、光源又は被測定物を所定の周
波数で振動させてその光量変化を信号として検出
し、該検出信号を前記所定の振動周波数又はその
高次周波数の基準波で同期整流し、該同期整流さ
れた信号によつて光学係の被測定物に対する位置
合せ又は位置ずれを計測してサーボ系を制御して
いる光学的位置合せ装置において； 前記振動部を一時停止させておき前記位置ずれ
の多数点における被測定物からの直流光量を測定
し、該測定値によつて任意の振動振幅に対する前
記同期整流信号を計算機によつてシミユレート
し、該シミユレーシヨンの結果から最適振動振幅
を求め該最適振動振幅を振動装置に与え且つ前記
位置ずれと前記同期整流信号との比率を前記サー
ボ系に与えていることを特徴とする光学的位置合
せ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の光学的位置合
せ装置において、 前記直流光量測定値をＡ／Ｄ変換し、デジタル
計算機によつて前記同期整流信号をシミユレート
していることを特徴とする光学的位置合せ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7700978A JPS554530A (en) | 1978-06-27 | 1978-06-27 | Optical position aligning apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7700978A JPS554530A (en) | 1978-06-27 | 1978-06-27 | Optical position aligning apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS554530A JPS554530A (en) | 1980-01-14 |
| JPH0125001B2 true JPH0125001B2 (ja) | 1989-05-16 |
Family
ID=13621750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7700978A Granted JPS554530A (en) | 1978-06-27 | 1978-06-27 | Optical position aligning apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS554530A (ja) |
-
1978
- 1978-06-27 JP JP7700978A patent/JPS554530A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS554530A (en) | 1980-01-14 |
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