JPH05332741A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JPH05332741A JPH05332741A JP13873792A JP13873792A JPH05332741A JP H05332741 A JPH05332741 A JP H05332741A JP 13873792 A JP13873792 A JP 13873792A JP 13873792 A JP13873792 A JP 13873792A JP H05332741 A JPH05332741 A JP H05332741A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】測定精度を悪化させずに、高さ方向についての
測定可能な範囲を広くとれると共に、高速な測定ができ
る表面形状測定装置を得ることにある。 【構成】被測定物２に光点を投光しその光点を走査する
光線走査器１と、被測定物２上の光点からの反射光を投
光と異なった方向から観測し結像する１個の結像レンズ
３と、結像レンズ３の結像面に置かれ、光が透過可能で
あって、光強度を変調する焦点板４と、焦点板４を透過
した光を受光する光検出器５と、光検出器５の出力信号
の位相を測定する位相測定器６とからなり、焦点板４上
に結像された光点の透過光の光強度変化の位相を測定す
ることで被測定物２の凹凸情報を得る表面形状測定装
置。
測定可能な範囲を広くとれると共に、高速な測定ができ
る表面形状測定装置を得ることにある。 【構成】被測定物２に光点を投光しその光点を走査する
光線走査器１と、被測定物２上の光点からの反射光を投
光と異なった方向から観測し結像する１個の結像レンズ
３と、結像レンズ３の結像面に置かれ、光が透過可能で
あって、光強度を変調する焦点板４と、焦点板４を透過
した光を受光する光検出器５と、光検出器５の出力信号
の位相を測定する位相測定器６とからなり、焦点板４上
に結像された光点の透過光の光強度変化の位相を測定す
ることで被測定物２の凹凸情報を得る表面形状測定装
置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の表面形状の
測定を行なうための表面形状測定装置に関する。
測定を行なうための表面形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学機器を用いて物体表面の輪郭
あるいは形状を測定する装置として種々のものが提案さ
れている。図８は、光切断法により形状測定を行なう装
置を示した概略図であり、投光器７から扇状に広がる光
が被測定物２の表面のラインＡＢに向けて投光され、受
光器８がその反射光を受光するようになっている。そし
て、受光器８からは画面９内に示すようなラインＡＢに
ついての画像を得ることができる。このラインＡＢの形
状が、被測定物２の凹凸状態を表わしている。
あるいは形状を測定する装置として種々のものが提案さ
れている。図８は、光切断法により形状測定を行なう装
置を示した概略図であり、投光器７から扇状に広がる光
が被測定物２の表面のラインＡＢに向けて投光され、受
光器８がその反射光を受光するようになっている。そし
て、受光器８からは画面９内に示すようなラインＡＢに
ついての画像を得ることができる。このラインＡＢの形
状が、被測定物２の凹凸状態を表わしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図９は、図８における
光の経路を示した説明図であり、投光器７から発せられ
被測定物２で反射した光は、受光器８内のレンズ８ａを
通って光検出器８ｂにより検出されるようになってい
る。そして、被測定物２における反射点の位置が、図示
のようにａ1 、ｂ1 、ｃ1 であるとすると、それぞれの
点の結像位置は、ａ2 、ｂ2 、ｃ2 となる。
光の経路を示した説明図であり、投光器７から発せられ
被測定物２で反射した光は、受光器８内のレンズ８ａを
通って光検出器８ｂにより検出されるようになってい
る。そして、被測定物２における反射点の位置が、図示
のようにａ1 、ｂ1 、ｃ1 であるとすると、それぞれの
点の結像位置は、ａ2 、ｂ2 、ｃ2 となる。
【０００４】すなわち、被測定物２の高さ方向に関する
測定レンジは図７のｂ1 〜ｃ1 の間の範囲となる。した
がって、被測定物２の点ｂ1 または点ｃ1 付近の位置形
状を測定しようとする場合、これらの形状が傾いている
場合には、もはや光検出器８ｂでの結像が不可能となる
ことがある。
測定レンジは図７のｂ1 〜ｃ1 の間の範囲となる。した
がって、被測定物２の点ｂ1 または点ｃ1 付近の位置形
状を測定しようとする場合、これらの形状が傾いている
場合には、もはや光検出器８ｂでの結像が不可能となる
ことがある。
【０００５】このように、測定可能な範囲が実質的に狭
くなるのを防止するために、レンズ８ａの焦点距離変更
および光検出器８ｂの取り付け位置を調整することが考
えられるが、それでは、受光器８の凹凸分解能が悪化す
ることになる。
くなるのを防止するために、レンズ８ａの焦点距離変更
および光検出器８ｂの取り付け位置を調整することが考
えられるが、それでは、受光器８の凹凸分解能が悪化す
ることになる。
【０００６】また、図８の画面９を光検出器８ｂで検出
するためには、２次元の光強度分布を検出できる光検出
素子を用いなければならない。このような光検出素子で
は、一般に１画面の情報を検出するために、数十ミリ秒
オーダの時間がかかり、高速な測定ができない。
するためには、２次元の光強度分布を検出できる光検出
素子を用いなければならない。このような光検出素子で
は、一般に１画面の情報を検出するために、数十ミリ秒
オーダの時間がかかり、高速な測定ができない。
【０００７】本発明は、前述の事情に基づいてなされた
ものであり、測定分解能を悪化させずに高さ方向につい
ての測定可能な範囲を広くとれるとともに、被測定物表
面の凹凸情報を高速に得ることができる表面形状測定装
置を提供することを目的としている。
ものであり、測定分解能を悪化させずに高さ方向につい
ての測定可能な範囲を広くとれるとともに、被測定物表
面の凹凸情報を高速に得ることができる表面形状測定装
置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、被測定物に光点を投光
しその光点を走査する光線走査器と、前記被測定物上の
前記光点からの反射光を投光と異なった方向から観測し
結像する１個の結像レンズと、この結像レンズの結像面
に置かれ、光が透過可能であって、光強度を変調する１
個の焦点部材と、この焦点部材を透過した光を受光する
光検出器と、この光検出器の出力信号の位相を測定する
位相測定器とからなるものである。
め、請求項１に対応する発明は、被測定物に光点を投光
しその光点を走査する光線走査器と、前記被測定物上の
前記光点からの反射光を投光と異なった方向から観測し
結像する１個の結像レンズと、この結像レンズの結像面
に置かれ、光が透過可能であって、光強度を変調する１
個の焦点部材と、この焦点部材を透過した光を受光する
光検出器と、この光検出器の出力信号の位相を測定する
位相測定器とからなるものである。
【０００９】また、前記目的を達成するため、請求項２
に対応する発明は、被測定物に光点を投光しその光点を
走査する光線走査器と、前記被測定物上の前記光点から
の反射光を投光と異なった方向から観測し結像する結像
レンズと、この結像レンズからの光を分割するビームス
プリッターと、このビームスプリッターにより分割され
た光を各々透過可能であって、光強度を変調する複数の
焦点部材と、この各焦点部材を透過した光を受光する複
数の光検出器と、この各光検出器の出力信号の位相を測
定する複数の位相測定器とからなるものである。
に対応する発明は、被測定物に光点を投光しその光点を
走査する光線走査器と、前記被測定物上の前記光点から
の反射光を投光と異なった方向から観測し結像する結像
レンズと、この結像レンズからの光を分割するビームス
プリッターと、このビームスプリッターにより分割され
た光を各々透過可能であって、光強度を変調する複数の
焦点部材と、この各焦点部材を透過した光を受光する複
数の光検出器と、この各光検出器の出力信号の位相を測
定する複数の位相測定器とからなるものである。
【００１０】さらに、前記目的を達成するため、請求項
３に対応する発明は、被測定物に光点を投光しその光点
を走査する光線走査器と、被測定物上の前記光点からの
反射光を投光と異なった方向から観測し結像する複数の
結像レンズと、この各結像レンズの結像面に置かれ光が
透過可能であって、光強度を変調する複数の焦点部材
と、この各焦点部材を透過した光を受光する複数の光検
出器と、この各光検出器の出力信号の位相を測定する複
数の位相測定器とからなるものである。
３に対応する発明は、被測定物に光点を投光しその光点
を走査する光線走査器と、被測定物上の前記光点からの
反射光を投光と異なった方向から観測し結像する複数の
結像レンズと、この各結像レンズの結像面に置かれ光が
透過可能であって、光強度を変調する複数の焦点部材
と、この各焦点部材を透過した光を受光する複数の光検
出器と、この各光検出器の出力信号の位相を測定する複
数の位相測定器とからなるものである。
【００１１】
【作用】請求項１，２，３に対応する発明によれば、光
線走査器は光点を被測定物に投光し、一定速度で走査
し、結像レンズは、被測定物で反射した光点を焦点部材
上に結像し、被測定物上を光点は走査し、焦点部材上に
結像した光点も移動し、光線走査器による投光の方向と
結像レンズによる受光の方向が異なっているので、被測
定物の表面凹凸によって焦点部材上の光点の移動速度が
変化する。焦点部材には、格子縞などのように光の透過
部分と光の非透過部分が交互に形成されているので、光
検出器が受ける光強度は、焦点部材によって変調され、
また、被測定物の凹凸によってその位相が変化する。そ
こで、光検出器の出力信号の位相を測定することにより
被測定物の表面凹凸の測定を行なうことができる。
線走査器は光点を被測定物に投光し、一定速度で走査
し、結像レンズは、被測定物で反射した光点を焦点部材
上に結像し、被測定物上を光点は走査し、焦点部材上に
結像した光点も移動し、光線走査器による投光の方向と
結像レンズによる受光の方向が異なっているので、被測
定物の表面凹凸によって焦点部材上の光点の移動速度が
変化する。焦点部材には、格子縞などのように光の透過
部分と光の非透過部分が交互に形成されているので、光
検出器が受ける光強度は、焦点部材によって変調され、
また、被測定物の凹凸によってその位相が変化する。そ
こで、光検出器の出力信号の位相を測定することにより
被測定物の表面凹凸の測定を行なうことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施例の構
成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は焦点板であ
る。
て説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施例の構
成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は焦点板であ
る。
【００１３】光線走査器１は、半導体レーザによる光源
１ａより発した光線を、コリメータレンズ１ｂよって平
行光にして、回転ミラー１ｃ、および、ｆ−θレンズ１
ｄにより、被測定物２上を走査する。被測定物２で反射
した光線は、結像レンズ３により焦点部材例えば焦点板
４に結像される。光検出器５は、焦点板４を透過した光
を検出し、光強度信号Ｓ５を発生する。位相測定器６
は、光強度信号Ｓ５の位相を検出して、位相信号Ｓ６を
出力する。焦点板４は、図１（ｂ）に示すように、帯状
の光透過部分および光非透過部分が等間隔に交互に形成
されたものである。
１ａより発した光線を、コリメータレンズ１ｂよって平
行光にして、回転ミラー１ｃ、および、ｆ−θレンズ１
ｄにより、被測定物２上を走査する。被測定物２で反射
した光線は、結像レンズ３により焦点部材例えば焦点板
４に結像される。光検出器５は、焦点板４を透過した光
を検出し、光強度信号Ｓ５を発生する。位相測定器６
は、光強度信号Ｓ５の位相を検出して、位相信号Ｓ６を
出力する。焦点板４は、図１（ｂ）に示すように、帯状
の光透過部分および光非透過部分が等間隔に交互に形成
されたものである。
【００１４】ここで、回転ミラー１ｃについては、走査
時間が数十マイクロ秒の高速なものが使用できる。ま
た、光検出器５は、単一素子により光の強弱を検出すれ
ばよいので、応答時間が数十ナノ秒の非常に高速なもの
を使用できる。次に、図２を用いて、被測定物に凹凸が
あった場合に、焦点板４上の光点移動速度が変化する様
子を説明する。
時間が数十マイクロ秒の高速なものが使用できる。ま
た、光検出器５は、単一素子により光の強弱を検出すれ
ばよいので、応答時間が数十ナノ秒の非常に高速なもの
を使用できる。次に、図２を用いて、被測定物に凹凸が
あった場合に、焦点板４上の光点移動速度が変化する様
子を説明する。
【００１５】図２（ａ）は被測定物２が平面の場合、走
査によって被測定物２上の光点は、Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、
Ｄ1 と移動する。これらは、結像レンズ３によって焦点
板４上のＡ2 、Ｂ2 、Ｃ2 、Ｄ2 に結像される。ここで
は、被測定物２は平面なので、焦点板４上の光点は、等
速に移動する。
査によって被測定物２上の光点は、Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、
Ｄ1 と移動する。これらは、結像レンズ３によって焦点
板４上のＡ2 、Ｂ2 、Ｃ2 、Ｄ2 に結像される。ここで
は、被測定物２は平面なので、焦点板４上の光点は、等
速に移動する。
【００１６】図２（ｂ）は被測定物２に凹凸がある場
合、走査によって被測定物２上の光点は、Ｅ1 、Ｆ1 、
Ｇ1 、Ｈ1 と移動する。これらは、結像レンズ３によっ
て焦点板４上のＥ2 、Ｆ2 、Ｇ2 、Ｈ2 に結像される。
ここでは、被測定物２はＦ1 からＧ1 にかけて高くなっ
ているので、焦点板４上の光点はＦ2 からＧ2 の間で、
速度が遅くなる。
合、走査によって被測定物２上の光点は、Ｅ1 、Ｆ1 、
Ｇ1 、Ｈ1 と移動する。これらは、結像レンズ３によっ
て焦点板４上のＥ2 、Ｆ2 、Ｇ2 、Ｈ2 に結像される。
ここでは、被測定物２はＦ1 からＧ1 にかけて高くなっ
ているので、焦点板４上の光点はＦ2 からＧ2 の間で、
速度が遅くなる。
【００１７】図３は、被測定物２の形状、光強度信号、
位相信号を示したものである。（ａ）のように被測定物
２の形状が平面の場合には、光強度信号の位相は一定で
あり、位相信号も一定となる。また、（ｂ）のように凹
凸がある場合には、被測定物の凸部分で光強度信号の位
相が遅れる。すなわち、位相信号が被測定物２の凹凸形
状を示すことになる。さらに、走査速度、格子のピッ
チ、投受光角、測定する高さと光強度信号の位相の関係
を図４によって示す。光線Ｂは走査する光線であり、ｚ
軸（高さ方向）に平行に投光する。走査速度をｖとする
と、光線Ｂは、 ｘ＝ｖｔ …（１） で表わせられる。格子像Ｇは、結像レンズによって形成
できる格子の像である。実際には、格子像は形成してい
ないが、説明の都合上格子の像位置を示す。ここで、受
光角θ、格子像のピッチをｐとすると、格子像Ｇは、 ｚ＝（ｘ−ｎｐ）ｔａｎθ （ただしｎは整数） …（２） で表わされる。
位相信号を示したものである。（ａ）のように被測定物
２の形状が平面の場合には、光強度信号の位相は一定で
あり、位相信号も一定となる。また、（ｂ）のように凹
凸がある場合には、被測定物の凸部分で光強度信号の位
相が遅れる。すなわち、位相信号が被測定物２の凹凸形
状を示すことになる。さらに、走査速度、格子のピッ
チ、投受光角、測定する高さと光強度信号の位相の関係
を図４によって示す。光線Ｂは走査する光線であり、ｚ
軸（高さ方向）に平行に投光する。走査速度をｖとする
と、光線Ｂは、 ｘ＝ｖｔ …（１） で表わせられる。格子像Ｇは、結像レンズによって形成
できる格子の像である。実際には、格子像は形成してい
ないが、説明の都合上格子の像位置を示す。ここで、受
光角θ、格子像のピッチをｐとすると、格子像Ｇは、 ｚ＝（ｘ−ｎｐ）ｔａｎθ （ただしｎは整数） …（２） で表わされる。
【００１８】いま、ｘ軸が被測定物の表面であるとする
と、走査している光線Ｂは、ｘ軸上で反射するが、この
反射位置が格子像と交わるとき（例えばＡ位置）では、
焦点板を透過する光が最小になる。すなわち、式
（１）、（２）より、 ｚ＝（ｖｔ−ｎｐ）ｔａｎθ …（３） のときに、光信号強度は最小となる。光強度信号は時間
ｔの周期関数であるので、光強度信号を ａｃｏｓ（ωｔ−φ）＋ｂ （ａ，ｂは任意の定数） …（４） と近似すると、その角速度ωおよび位相φは、 ω＝（２π）×ｖ÷ｐ …（５） φ＝（２π）×ｚ÷ｐｔａｎθ …（６） となる。よって、位相φから高さｚを ｚ＝（ｐｔａｎθ÷２π）×φ＋ｎｐｔａｎθ …（７） によって、求めることができる。
と、走査している光線Ｂは、ｘ軸上で反射するが、この
反射位置が格子像と交わるとき（例えばＡ位置）では、
焦点板を透過する光が最小になる。すなわち、式
（１）、（２）より、 ｚ＝（ｖｔ−ｎｐ）ｔａｎθ …（３） のときに、光信号強度は最小となる。光強度信号は時間
ｔの周期関数であるので、光強度信号を ａｃｏｓ（ωｔ−φ）＋ｂ （ａ，ｂは任意の定数） …（４） と近似すると、その角速度ωおよび位相φは、 ω＝（２π）×ｖ÷ｐ …（５） φ＝（２π）×ｚ÷ｐｔａｎθ …（６） となる。よって、位相φから高さｚを ｚ＝（ｐｔａｎθ÷２π）×φ＋ｎｐｔａｎθ …（７） によって、求めることができる。
【００１９】ただし、ｚの値にはｐｔａｎθの測定周期
があり、ｐｔａｎθの整数倍の値については不確定であ
る。そこで、測定物の表面の凹凸に、測定周期ｐｔａｎ
θの１／２以上の段差がない場合には、隣接するデータ
からの連続性により不確定要素を取り除き、形状測定を
行なうことができる。
があり、ｐｔａｎθの整数倍の値については不確定であ
る。そこで、測定物の表面の凹凸に、測定周期ｐｔａｎ
θの１／２以上の段差がない場合には、隣接するデータ
からの連続性により不確定要素を取り除き、形状測定を
行なうことができる。
【００２０】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図５は、被測定物の段差が大きい場合でも、前述の第１
の実施例と同等の測定精度を保って測定できる実施例で
ある。
図５は、被測定物の段差が大きい場合でも、前述の第１
の実施例と同等の測定精度を保って測定できる実施例で
ある。
【００２１】図５に示すように、前述の第１の実施例
に、ビームスプリッター３Ａと、図１の格子縞のピッチ
とは異なるピッチのパターンを描いた焦点板４ａ、光検
出器５ａおよび位相測定器６ａをそれぞれ一組追加した
ものである。ここでは、結像レンズ３と焦点板４の間
に、ビームスプリッター３Ａを置いて、２つの焦点板
４，４ａに結像する。２つの焦点板４，４ａの透過光
は、対応する光検出器５，５ａで検出し、それぞれの位
相を測定する。この２つの位相出力によって、測定周期
ｐｔａｎθの値を大きくする。合成される測定周期ｐ0
ｔａｎθは、格子のピッチをｐ1 、ｐ2 （ｐ1 ＜ｐ2 ）
とすると、 １／ｐ0 ｔａｎθ＝１／ｐ1 ｔａｎθ−１／ｐ2 ｔａｎθ …（８） である。式（８）は、合成ピッチｐ0 が２つの格子の位
相が一致する間隔であることを示す。よって、凹凸が合
成測定周期ｐ0 ｔａｎθの１／２以内であれば不確定要
素なく、測定が可能である。
に、ビームスプリッター３Ａと、図１の格子縞のピッチ
とは異なるピッチのパターンを描いた焦点板４ａ、光検
出器５ａおよび位相測定器６ａをそれぞれ一組追加した
ものである。ここでは、結像レンズ３と焦点板４の間
に、ビームスプリッター３Ａを置いて、２つの焦点板
４，４ａに結像する。２つの焦点板４，４ａの透過光
は、対応する光検出器５，５ａで検出し、それぞれの位
相を測定する。この２つの位相出力によって、測定周期
ｐｔａｎθの値を大きくする。合成される測定周期ｐ0
ｔａｎθは、格子のピッチをｐ1 、ｐ2 （ｐ1 ＜ｐ2 ）
とすると、 １／ｐ0 ｔａｎθ＝１／ｐ1 ｔａｎθ−１／ｐ2 ｔａｎθ …（８） である。式（８）は、合成ピッチｐ0 が２つの格子の位
相が一致する間隔であることを示す。よって、凹凸が合
成測定周期ｐ0 ｔａｎθの１／２以内であれば不確定要
素なく、測定が可能である。
【００２２】次に、本発明の第３の実施例について図６
を参照して説明する。前述の第２の実施例では、１つの
結像レンズ３を用いて測定周期の合成を行なったが、こ
の実施例は２つの結像レンズ３，３ａを用いた場合であ
る。この場合には、異なる２つの受光角θ1 ，θ2 を作
っても合成測定周期が得られる。この合成測定周期Ｐ0
は、受光角θ1 、θ2 、格子ピッチｐ1 、ｐ2 によっ
て、次のように得られる。 １／ｐ0 ＝１／ｐ1 ｔａｎθ1 −１／ｐ2 ｔａｎθ2 …（９）
を参照して説明する。前述の第２の実施例では、１つの
結像レンズ３を用いて測定周期の合成を行なったが、こ
の実施例は２つの結像レンズ３，３ａを用いた場合であ
る。この場合には、異なる２つの受光角θ1 ，θ2 を作
っても合成測定周期が得られる。この合成測定周期Ｐ0
は、受光角θ1 、θ2 、格子ピッチｐ1 、ｐ2 によっ
て、次のように得られる。 １／ｐ0 ＝１／ｐ1 ｔａｎθ1 −１／ｐ2 ｔａｎθ2 …（９）
【００２３】この第３の実施例では、レンズの数が３，
３ａと増えるが、第１の実施例のようにビームスプリッ
ター３Ａを用いないために、光検出器５，５ａで受光す
る光量が増える。なお、第３の実施例において、ｐ1 ｔ
ａｎθ1 ＜ｐ2 ｔａｎθ2 、ｐ1 とｐ2 は等しくても、
前述と同様な効果が得られる。
３ａと増えるが、第１の実施例のようにビームスプリッ
ター３Ａを用いないために、光検出器５，５ａで受光す
る光量が増える。なお、第３の実施例において、ｐ1 ｔ
ａｎθ1 ＜ｐ2 ｔａｎθ2 、ｐ1 とｐ2 は等しくても、
前述と同様な効果が得られる。
【００２４】さらに、第３の実施例の焦点板、光検出
器、位相検出器をそれぞれ３組以上用いる構成とすれ
ば、より大きな合成周期を得ることができるので、測定
精度を悪化させずに広い測定レンジが得られる。
器、位相検出器をそれぞれ３組以上用いる構成とすれ
ば、より大きな合成周期を得ることができるので、測定
精度を悪化させずに広い測定レンジが得られる。
【００２５】次に、第４の実施例を図７を用いて説明す
る。図７では、受光する方向が図１、、図５、図６とは
異なっている。すなわち、被測定物２上を光線走査器１
により走査する光点は、結像レンズ３によって焦点板４
上に結像する。この場合、焦点板４上の光点は、走査に
よってｘ方向に移動し、被測定物２の表面凹凸によっ
て、図７（ｃ）に示すようにｙ方向に移動する。そこ
で、焦点板４の格子縞を、図７（ａ）の平面図および図
７（ｂ）の正面図に示すように斜めに配置することで、
周期的な光強度変動と、被測定物２の表面凹凸による位
相変調を行なう。よって、光強度信号Ｓ５の位相を測定
することで、被測定物２の表面凹凸情報を得ることがで
きる。
る。図７では、受光する方向が図１、、図５、図６とは
異なっている。すなわち、被測定物２上を光線走査器１
により走査する光点は、結像レンズ３によって焦点板４
上に結像する。この場合、焦点板４上の光点は、走査に
よってｘ方向に移動し、被測定物２の表面凹凸によっ
て、図７（ｃ）に示すようにｙ方向に移動する。そこ
で、焦点板４の格子縞を、図７（ａ）の平面図および図
７（ｂ）の正面図に示すように斜めに配置することで、
周期的な光強度変動と、被測定物２の表面凹凸による位
相変調を行なう。よって、光強度信号Ｓ５の位相を測定
することで、被測定物２の表面凹凸情報を得ることがで
きる。
【００２６】前述の実施例の焦点板４，４ａの格子縞の
パターンは、それぞれの格子ピッチが等間隔の場合であ
るが、これを焦点板４，４ａ毎の格子ピッチを任意に変
化させたり、徐々に変化させたりするなど種々変形して
実施できる。
パターンは、それぞれの格子ピッチが等間隔の場合であ
るが、これを焦点板４，４ａ毎の格子ピッチを任意に変
化させたり、徐々に変化させたりするなど種々変形して
実施できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、被測定物上で光点を走
査し、その反射光を格子上に結像して、その透過光の強
度変化の位相を定め、この位相から被測定物表面の凹凸
精度を演算する構成としたので、測定精度を悪化させず
に高さ方向についての測定可能な範囲を広くとれると共
に、高速な測定ができる表面形状測定装置を提供するこ
とができる。
査し、その反射光を格子上に結像して、その透過光の強
度変化の位相を定め、この位相から被測定物表面の凹凸
精度を演算する構成としたので、測定精度を悪化させず
に高さ方向についての測定可能な範囲を広くとれると共
に、高速な測定ができる表面形状測定装置を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の表面形状測定装置の第１の実施例を示
すブロック図および焦点板を示す図。
すブロック図および焦点板を示す図。
【図２】図１の被測定物形状と焦点板上の光点の速度変
動を表わす図。
動を表わす図。
【図３】図１の被測定物形状と光強度信号および位相信
号の関係を表わす図。
号の関係を表わす図。
【図４】本発明の測定原理を説明するための図。
【図５】本発明の表面形状測定装置の第２の実施例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図６】本発明の表面形状測定装置の第３の実施例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図７】本発明の表面形状測定装置の第４の実施例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図８】従来例の表面形状測定装置の一例を説明するた
めの図。
めの図。
【図９】図８の問題点を説明するための図。
１…光線走査器、１ａ…光源、１ｂ…コリメータレン
ズ、１ｃ…回転ミラー、１ｄ…ｆ−θレンズ、２…被測
定物、３，３ａ…結像レンズ、３Ａ…ビームスプリッタ
ー、４，４ａ…焦点板、５，５ａ…光検出器、Ｓ５，Ｓ
５ａ…光強度信号、６，６ａ…位相測定器、Ｓ６，Ｓ６
ａ…位相信号、７…投光器、８…受光器、９…得られる
画像。
ズ、１ｃ…回転ミラー、１ｄ…ｆ−θレンズ、２…被測
定物、３，３ａ…結像レンズ、３Ａ…ビームスプリッタ
ー、４，４ａ…焦点板、５，５ａ…光検出器、Ｓ５，Ｓ
５ａ…光強度信号、６，６ａ…位相測定器、Ｓ６，Ｓ６
ａ…位相信号、７…投光器、８…受光器、９…得られる
画像。
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物に光点を投光しその光点を走査
する光線走査器と、 前記被測定物上の前記光点からの反射光を投光と異なっ
た方向から観測し結像する１個の結像レンズと、 この結像レンズの結像面に置かれ、光が透過可能であっ
て、光強度を変調する１個の焦点部材と、 この焦点部材を透過した光を受光する光検出器と、 この光検出器の出力信号の位相を測定する位相測定器
と、 からなり、前記焦点部材上に結像された光点の透過光の
光強度変化の位相を測定することで前記被測定物の凹凸
情報を得ることを特徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項２】 被測定物に光点を投光しその光点を走査
する光線走査器と、 前記被測定物上の前記光点からの反射光を投光と異なっ
た方向から観測し結像する結像レンズと、 この結像レンズからの光を分割するビームスプリッター
と、 このビームスプリッターにより分割された光を各々透過
可能であって、光強度を変調する複数の焦点部材と、 この各焦点部材を透過した光を受光する複数の光検出器
と、 この各光検出器の出力信号の位相を測定する複数の位相
測定器と、 からなり、前記各焦点部材上に結像された光点の透過光
の光強度変化の位相を測定することで前記被測定物の凹
凸情報を得ることを特徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項３】 被測定物に光点を投光しその光点を走査
する光線走査器と、 被測定物上の前記光点からの反射光を投光と異なった方
向から観測し結像する複数の結像レンズと、 この各結像レンズの結像面に置かれ光が透過可能であっ
て、光強度を変調する複数の焦点部材と、 この各焦点部材を透過した光を受光する複数の光検出器
と、 この各光検出器の出力信号の位相を測定する複数の位相
測定器と、 からなり、前記各焦点部材上に結像された光点の透過光
の光強度変化の位相を測定することで前記被測定物の凹
凸情報を得ることを特徴とする表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13873792A JPH05332741A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13873792A JPH05332741A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 表面形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332741A true JPH05332741A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15228999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13873792A Pending JPH05332741A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332741A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105737759A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-06 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种长程面形测量装置 |
| CN105737758A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-06 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种长程面形测量仪 |
| CN105758333A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-13 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种长程光学表面面形检测仪 |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13873792A patent/JPH05332741A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105737759A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-06 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种长程面形测量装置 |
| CN105737758A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-06 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种长程面形测量仪 |
| CN105758333A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-13 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种长程光学表面面形检测仪 |
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