JPH07113610A

JPH07113610A - 物体表面の光軸方向変位検出装置

Info

Publication number: JPH07113610A
Application number: JP25828593A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Izeki; 敏之井関
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定の物体表面が傾斜を有する場合において
も、変位検出感度が殆ど変化しない、非接触による物体
表面の光軸方向変位検出装置を提供する。【構成】対物レンズ４に入射する前方位置には、対物レ
ンズへの入射光束を光軸に対して垂直方向に移動させる
ことができるコーナーキューブプリズム９を設け、三分
割受光素子８Ａにより検出される光束の光軸と垂直方向
の位置ずれを演算手段１１により演算し、これを制御信
号Ｓｃとしてコントローラ１２に出力し、モータ１０を
駆動し、これにより、コーナーキューブプリズム９を光
軸と垂直方向に移動ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査物としての物体
表面の微小変位を非接触により高精度で測定することが
できる物体表面の光軸方向変位検出装置に関するもので
あり、物体表面の形状を測定するに際して利用できる技
術に関するものである。

【従来の技術】

【０００２】従来の光学式変位計の構成の一例を図１０
に示す。図１０（ａ）において、光線は主光線のみを示
している。半導体レーザ光源１から放射された直線偏光
は、偏光ビームスプリッタ２、１／４波長板３を透過し
て、対物レンズ４により物体面５上に集光される。

【０００３】前記物体面５からの反射光は、再び対物レ
ンズ４、１／４波長板３を透過して偏光ビームスプリッ
タ２に向かう。往復光路において、１／４波長板３を二
回透過した光は偏光方向を９０°回転されるために、反
射光は偏光ビームスプリッタ２で反射される。偏光ビー
ムスプリッタ２で反射された光は、集光レンズ６、紙面
内でのみパワーを有する円柱レンズ７を透過して、四分
割受光素子８Ｂに入射する。四分割受光素子８Ｂは、２
本の直交する分割線８ａ，８ｂにより分割され、その２
本の分割線８ａ，８ｂは円柱レンズ７の母線と４５°の
角度をなして配置される。

【０００４】このような光学系においては、対物レンズ
４と物体表面５との距離に応じて、四分割受光素子８Ｂ
の受光面上での光強度分布は、拡大された該受光面にお
ける強度分布状態を表した図面である図１０（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）のように変化する。このため、Ａ₁〜Ａ
₄からなる四分割受光素子８Ｂの出力との関係におい
て、式によって求められる焦点誤差信号Ｓｅを演算す
ることによって、対物レンズ４と物体表面５との間の距
離の変化を求めることができる。

【数１】Ｓｅ＝〔（Ａ₁＋Ａ₃）−（Ａ₂＋Ａ₄）〕／（Ａ₁＋Ａ₂＋Ａ₃＋Ａ₄）… …

【０００５】しかしながら、図１０（ａ）において、図
示のように物体表面５に傾きがある場合、四分割受光素
子８Ｂの受光面上での光強度分布は、図１０（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）のように中心からシフトすることによ
り、焦点誤差信号Ｓｅの値は、傾きがない場合に比べ
て、大きく変化し、これは測定誤差となっている。

【０００６】このような問題点を改善するために、図１
１（ａ）に示す手段が採用されている。この手段におい
て、半導体レーザ１から対物レンズ４までは、図１０
（ａ）と全く同じである。偏光ビームスプリッタ２で反
射された光は、その背後に配置されたビームスプリッタ
９により二分割され、一方の光は紙面内にパワーを有す
る第一の円柱レンズ７₁を透過し、第一の四分割受光素
子８Ｂ₁に入射する。そして、もう一方の光は紙面と垂
直方向にパワーを有する第二の円柱レンズ７₂を透過
し、第二の四分割受光素子８Ｂ₂に入射する。図１１
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）の
拡大要部において、Ａ₁〜Ａ₄は、第一の四分割受光素
子８Ｂ₁の出力、Ｂ₁〜Ｂ₄は、第二の四分割受光素子
８Ｂ₂の出力である。この場合の焦点誤差信号は式に
より求められる。

【数２】Ｓｅ＝〔（Ａ₁＋Ａ₃）−（Ａ₂＋Ａ₄）〕／（Ａ₁＋Ａ₂＋Ａ₃＋Ａ₄）− 〔（Ｂ₂＋Ｂ₄）−（Ｂ₁＋Ｂ₃）〕／（Ｂ₁＋Ｂ₂＋Ｂ₃＋Ｂ₄）… …

【０００７】このような手段により、±１５°程度の範
囲内の傾きに対しては、効果的な傾斜補償が可能であ
る。しかし、前記した傾斜角度以上になると、傾斜補償
の効果も不充分となり、変位検出感度が大きく変化する
という問題点を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、測定しよう
とする物体表面がある程度の傾斜を有する場合において
も、変位検出感度が殆ど変化しない、非接触による物体
表面の光軸方向変位検出装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、光源と、該光源からの光を物体面上に集
光させる対物レンズと、該物体表面からの反射光を受光
する分割受光手段とを備えてなる物体表面の光軸方向変
位検出装置において、前記対物レンズに入射する前方位
置には、対物レンズへの入射光束を光軸に対して垂直方
向に移動させることができる光軸移動手段を設け、前記
分割受光手段により検出される光束の光軸と垂直方向の
位置ずれを修正するように該光軸移動手段を作動させ、
且つ前記分割受光手段により物体表面の光軸方向の変位
を検出することを特徴とするものである。

【００１０】本発明は、前記物体表面の光軸方向変位検
出装置において、物体表面からの反射光を二光束に分割
する光束分割手段を設け、この光束分割手段の背後に、
前記分割受光手段として、それぞれの光束を受光する第
一及び第二の分割受光手段を設け、前記第一の分割受光
手段、第二の分割受光手段、第一及び第二の分割受光手
段の各出力により求められた値により、光軸と垂直方向
の光束の位置ずれの量が常に零に近づくように、前記光
軸移動手段を作動させ、且つ前記第一及び第二の分割受
光手段により物体表面の光軸方向の変位を検出すること
を特徴とするものである。

【００１１】本発明は、前記光軸移動手段として、対物
レンズに入射する前方位置の光路中に配置されるコーナ
キューブプリズムと、前記分割受光手段により検出され
る光束の位置ずれを零に近づくように、前記コーナキュ
ーブプリズムを光軸と垂直方向に移動させる駆動手段と
により構成されることを特徴とするものである。

【００１２】本発明は、更に、前記光軸移動手段とし
て、対物レンズに入射する前方位置の光路中に配置さ
れ、二枚の凸レンズをそれらの焦点をほぼ一致させて対
向させて固定した凸レンズ群と、前記分割受光手段によ
り検出される光束の位置ずれを零に近づくように、前記
凸レンズ群を光軸と垂直方向に移動させる駆動手段とに
より構成されることを特徴とし、又、対物レンズに入射
する前方位置の光路中に配置された反射角度可変の反射
ミラーと、前記分割受光手段により検出される光束の位
置ずれを零に近づくように、前記反射ミラーの角度を変
位させる駆動手段とにより構成されることを特徴とし、
又、対物レンズに入射する前方位置の光路中に配置され
た集光レンズと、該集光レンズの集光点の位置に、反射
光が再度集光レンズを透過するように配置された反射角
度可変の反射ミラーと、前記分割受光手段により検出さ
れる光束の位置ずれを零に近づくように、前記反射ミラ
ーの角度を変位させる駆動手段とにより構成されること
を特徴とするものである。

【００１３】本発明は、前記分割受光手段として、二本
の直交する分割線により受光面が分割された四分割受光
素子を用い、光束変換手段として、光束に非点収差を与
える非点収差素子を用いたことを特徴とするものであ
る。

【００１４】本発明は、前記分割受光手段として、二本
の平行する分割線により受光面が分割された三分割受光
素子を用いたことを特徴とし、そのような三分割受光素
子を用いた場合、光束変換手段は、光束を収束光に変換
する集光手段を用いたことを特徴とし、又、分割受光手
段のそれぞれの分割線は、光束分割手段から見て互いに
略９０°をなして設置されたことを特徴とするものであ
る。

【００１５】

【作用】本発明の構成により、物体表面の傾斜によって
分割受光手段上での光束のずれが生じても、光軸移動手
段によって前記ずれを補正することができる。傾斜した
物体表面であっても、変位検出感度は殆ど変化しない検
出装置を提供する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１（ａ）には、本発明の第１の実施例が示されて
おり、半導体レーザ光源１から放射された直線偏光の発
散光は、偏光ビームスプリッタ２、１／４波長板３、コ
ーナーキューブプリズム９を経て、対物レンズ４に到達
し、物体表面５に集光される。

【００１７】物体表面５からの反射光は、前述した往路
を逆方向に戻り、対物レンズ４、コーナーキューブプリ
ズム９、１／４波長板３を透過して偏光ビームスプリッ
タ２に入射する。往復光路において、１／４波長板３を
二回透過した光は、偏光方向を９０°回転することにな
り、反射光は偏光ビームスプリッタ２で反射され、二本
の平行な分割線８₁，８₂により分割された三分割受光
素子８Ａに入射する。

【００１８】この場合、三分割受光素子８Ａは、集光点
の位置からずらして配置される。例えば、図１（ａ）で
は、集光点の背後側に配置した状態を示している。この
ような光学系においては、対物レンズ４と物体表面５と
の距離に応じて、三分割受光素子８Ａの受光面上でのビ
ーム径が、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の拡大図示よう
に変化する。よって、三分割受光素子８Ａの中心の受光
面Ａ₂の受光量と、受光面Ａ₂を挟むように両側に位置
する二つの受光面Ａ₁、Ａ₃の受光量との差、（Ａ₁＋
Ａ₃−Ａ₂）／（Ａ₁＋Ａ₂＋Ａ₃）を演算することに
よって、焦点誤差信号Ｓｅが得られ、対物レンズ４と物
体表面５との間の距離の変化を求めることができる。１
１は、三分割受光素子８Ａに接続された演算手段であ
る。

【００１９】本発明においては、該コーナーキューブプ
リズム９に入射する光軸に対して垂直方向にコーナーキ
ューブプリズム９を移動させることができる駆動手段と
してのモータ１０が配置されている。このモータ１０
は、三分割受光素子８Ａにおける外側に位置する二つの
受光面Ａ₁、Ａ₃の受光量が、常に等しくなるように、
演算手段１１に接続されたコントローラ１２によって制
御される。

【００２０】次に、物体表面５が傾いた場合について図
２で説明する。図２（ａ）では、半導体レーザ光源１か
ら放射される光については、主光線のみを示した。物体
表面５が傾斜していると、三分割受光素子８Ａにおける
光量分布は、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の拡大図示部
分に示されるように、中心から僅かにシフトする。この
とき、演算手段１１は、三分割受光素子８Ａにおける外
側の二つの受光面の差動出力（Ａ₁−Ａ₃）を演算し、
これを制御信号Ｓｃとしてコントローラ１２に出力す
る。

【００２１】この制御信号Ｓｃを受けて、コントローラ
１２はモータ１０を駆動し、これにより、コーナーキュ
ーブプリズム９は、光軸と垂直方向，すなわち図２
（ａ）の矢印の方向に移動する。このような閉ループ制
御系を構築することによって、物体表面５が傾いていな
い場合（図１の場合）と同様のビームスポットパターン
が投影される。すなわち、物体表面５が傾斜していて
も、対物レンズ４と物体表面５との距離の変化を正しく
求めることができ、物体表面の傾斜による変位検出誤差
を大幅に低減できる。

【００２２】本発明の第二の実施例を図３に基づいて説
明する。図３（ａ）において、光線は主光線のみを示し
ており、対物レンズ４に入射する光は、平行光でなく、
発散光であることを前提としている。

【００２３】図１（ａ）と異なる点は、受光素子として
三分割受光素子８Ａの代わりに、四分割受光素子８Ｂを
使用している点、光束変換手段として円柱レンズ７を使
用している点である。このような光学系においては、対
物レンズ４と物体表面５との間の距離に応じて、四分割
受光素子８Ｂの受光面上での光強度分布は、図３
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の拡大図示部分に示されるよう
に、縦長の楕円から横長の楕円までの変化を生じ、よっ
て、式における焦点誤差信号Ｓｅを演算することによ
って、対物レンズ４と物体表面５との間の距離の変化を
求めることができる。

【００２４】図３（ａ）に示すように、物体表面５が傾
斜した状態において、四分割受光素子８Ｂの受光面での
光量分布は、図示から明らかなように、中心から僅かに
シフトすることになる。このとき、演算手段１１におい
て、四分割受光素子８Ｂの対角線方向に位置する受光面
Ａ₁，Ａ₃及びＡ₂，Ａ₄の差動出力、すなわち、（Ａ
₁−Ａ₃）及び（Ａ₂−Ａ₄）を演算処理し、これを制
御信号Ｓｃとしてコントローラ１２に出力する。この出
力信号を受けたコントローラ１２は駆動手段であるモー
タ１０を駆動し、コーナーキューブプリズム９は、光軸
と垂直方向に移動させられる。

【００２５】このような閉ループ制御系を備えたことに
より、四分割受光素子８Ｂ上での光量分布が中心位置か
らシフトしていても、前記のようにコーナーキューブプ
リズム９がそのシフトを補正するように移動することが
できる。したがって、この状態において四分割受光素子
８Ｂの出力から演算される焦点誤差信号Ｓｅは、物体表
面５の傾斜の影響を受けることがない。また、四分割受
光素子を使用することによって、１方向だけでなく、２
方向の面の傾斜の検出が可能となるという利点がある。

【００２６】本発明の第三の実施例を図４に示してい
る。図４（ａ）においても、同様に光線は主光線のみを
示している。また、対物レンズ４に入射する光は略平行
光であることを前提としている。図１（ａ）と異なる点
は、光束変換手段として凸レンズ６を用い、この凸レン
ズ６の背後にビームスプリッタ１３を配置し、且つ分割
線の方向がビームスプリッタ１３から見て互いに直交す
るように配置された２個の三分割受光素子８Ａ₁，８Ａ
₂を設けた点である。

【００２７】図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）、
（ｆ）、（ｇ）に示すように、一方の三分割受光素子８
₁の受光面の出力をＡ₁、Ａ₂、Ａ₃とし、他方の三分
割受光素子８₂の受光面の出力をＢ₁、Ｂ₂、Ｂ₃とす
ると、図４に示されるような物体表面５の傾きは、
Ａ₁、Ａ₃との差動出力から、またこれと直交する傾き
に関しては、Ｂ₁、Ｂ₃との差動出力から求めることが
できる。演算手段１１では、これらを制御信号Ｓｃとし
て、コントローラ１２に出力される。また、焦点誤差信
号Ｓｅは、演算手段１１において、式により求められ
る。

【数３】Ｓｅ＝〔（Ａ₁＋Ａ₃＋Ｂ₂）−（Ｂ₁＋Ｂ₃＋Ａ₂）〕／（Ａ₁＋Ａ₂＋Ａ ₃＋Ｂ₁＋Ｂ₂＋Ｂ₃） …

【００２８】三分割受光素子を２個設けることにより、
物体面の傾斜の影響を解消するだけでなく、物体面に付
着したゴミや傷によって生ずる光の散乱の影響を、より
効果的に補償することができる。そして、分割線の方向
を直交させて受光素子を配置することにより、二次元的
な物体表面の傾斜の検出を可能とする。

【００２９】本発明の第三の実施例において使用される
三分割受光素子の代わりに、四分割受光素子を使用する
ことができる。この四分割受光素子を使用した場合を、
本発明の第四の実施例として、図５（ａ）により前記実
施例との相違について説明する。この場合、光束変換手
段として、凸レンズ６に加え、円柱レンズ７₁、７
₂は、その互いの円柱レンズの母線の方向が直交するよ
うに、ビームスプリッタ１３の背後の光路に配置され
る。また、四分割受光素子の分割線の方向は、円柱レン
ズの母線に対して４５°の角度をなすように配置され
る。演算手段１１では、制御信号Ｓｃを、式に基づい
て演算し、これをコントローラ１２に出力する。

【数４】Ｓｃ₁＝（Ａ₂＋Ｂ₃）−（Ａ₄＋Ｂ₁）Ｓｃ₂＝（Ａ₁＋Ｂ₄）−（Ａ₃＋Ｂ₂） …… また、焦点誤差信号Ｓｅは式に基づいて演算処理を行
う。

【００３０】以上、四つの実施例について本発明を説明
したが、いずれの実施例においても、光軸移動手段とし
て、コーナーキューブを使用し、このコーナーキューブ
を光軸と垂直方向に移動させる駆動手段としてのモータ
とから形成する方式を採用している。次に、前記実施例
に示した以外の方式により光軸移動手段について、いく
つかの例を挙げて説明する。

【００３１】図６には、光軸移動手段の第一の実施例を
示している。この実施例では、２枚の凸レンズ群からな
る光軸移動手段を備え、光軸移動手段として、対物レン
ズに入射する前方位置の光路中に配置され、二枚の凸レ
ンズをそれらの焦点をほぼ一致させて対向させて固定し
た凸レンズ群１４と、前記分割受光手段により検出され
る光束の位置ずれを零に近づくように、前記凸レンズ群
１４を光軸と垂直方向に移動させる駆動手段とにより構
成される。

【００３２】それらの焦点を一致させて配置した２枚の
凸レンズ群１４は、図６（ａ）の物体表面５が平面であ
る場合の位置から、図６（ｂ）の物体表面５が傾斜して
いる場合に、光軸と直交する方向に移動（下方向に移
動）させて、光軸を変位させている。

【００３３】光軸移動手段の第二の実施例として、図７
に示すように、光路に配置された反射ミラー１５の角度
を変更する形式の光軸移動手段に関するものであり、光
軸移動手段として、対物レンズ４に入射する前方位置の
光路中には、角度を変更できる反射ミラー１５が配置さ
れ、この反射ミラー１５の角度を、分割受光手段により
検出される光束の位置ずれを零に近づくように、変位さ
せる駆動手段とにより構成される。図７（ａ）の対物レ
ンズ４の中心を通過する光軸の位置を、物体表面５の傾
斜に対応して反射ミラー１５の角度を振ることにより、
図７（ｂ）に示すように、対物レンズ４に入射する光軸
の位置を変化させることができる。

【００３４】光軸移動手段の第三の実施例を図８に示し
ている。光軸移動手段として、対物レンズ４に入射する
前方位置の光路中には、入射光を集光するレンズ１６
と、そのレンズ１６の集光点の位置に配置された角度を
変更できる反射ミラー１５と、反射点から焦点距離だけ
離れた位置に配置されたレンズ１７とからなり、分割受
光手段により検出される光束の位置ずれを零に近づくよ
うに、前記反射ミラー１５の角度を変位させる駆動手段
とにより構成される。

【００３５】第二の実施例と同様に、反射ミラー１５の
角度を変位させることによって、対物レンズ４への入射
位置を変化させるが、相違する点は、レンズ１６、１７
を用いることによって、対物レンズ４への入射光束が常
に光軸と平行になる。したがって、対物レンズによる集
光点位置を変化させないという利点がある。

【００３６】図９には光軸移動手段の第四の実施例を示
している。光軸移動手段として、対物レンズ４に入射す
る前方位置の光路中に配置された集光レンズ１８と、該
集光レンズ１８の集光点の位置に、反射光が再度集光レ
ンズを透過するように配置された反射角度可変の反射ミ
ラー１４と、前記分割受光手段により検出される光束の
位置ずれを零に近づくように、前記反射ミラーの角度を
変位させる駆動手段とにより構成される。この場合も、
対物レンズ４への入射光束を常に光軸に平行に保つこと
ができる。

【００３７】本発明において、対物レンズ４への光束径
を、対物レンズの入射瞳と比べて小さくすることによ
り、物体表面の傾斜に対して光軸移動手段を補正して傾
斜補償を実現することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の構成により、物体表面の傾斜が
あって、分割受光素子上での光束のずれが生じても、光
軸移動手段によってずれを補正することができ、傾斜角
の補償を行うことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第一の実施例を示す構成図
であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、受光素子の受光面
上での光強度分布状態を示す図面である。

【図２】（ａ）は、図１において物体表面が傾いた場合
の説明図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、受光素子
の受光面上での光強度分布状態を示す図面である。

【図３】（ａ）は、本発明の第二の実施例を示す構成図
であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、受光素子の受光面
上での光強度分布状態を示す図面である。

【図４】（ａ）は、本発明の第三の実施例を示す構成図
であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）、（ｆ）、
（ｇ）は、各受光面における強度分布状態を表した図面
である。

【図５】（ａ）は、本発明の第四の実施例を示す構成図
であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）、（ｆ）、
（ｇ）は、各受光面における強度分布状態を表した図面
である。

【図６】本発明の光軸移動手段の第一の実施例を示す構
成図であり、（ａ）は物体表面が平面である場合、
（ｂ）は物体表面が傾斜している場合を示している。

【図７】本発明の光軸移動手段の第二の実施例を示す構
成図であり、（ａ）は物体表面が平面である場合、
（ｂ）は物体表面が傾斜している場合を示している。

【図８】本発明の光軸移動手段の第三の実施例を示す構
成図であり、（ａ）は物体表面が平面である場合、
（ｂ）は物体表面が傾斜している場合を示している。

【図９】本発明の光軸移動手段の第四の実施例を示す構
成図であり、（ａ）は物体表面が平面である場合、
（ｂ）は物体表面が傾斜している場合を示している。

【図１０】（ａ）は、従来の装置の一例を示す構成図で
あり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、受光面における強度
分布状態を表した図面である。

【図１１】（ａ）は、従来の装置の他の一例を示す構成
図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）、
（ｆ）、（ｇ）は、各受光面における強度分布状態を表
した図面である。

【符号の説明】

１光源２偏光ビームスプリッタ３１／４波長板４対物レンズ５物体表面６集光レンズ７光束変換手段８Ａ三分割受光素子８Ｂ四分割受光素子９コーナーキューブプリズム１０駆動手段１１演算手段１２コントローラ１３ビームスプリッタ１４２枚の凸レンズ群１５反射ミラー１８集光レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光を物体面上に集
光させる対物レンズと、該物体表面からの反射光を受光
する分割受光手段とを備えてなる物体表面の光軸方向変
位検出装置において、前記対物レンズに入射する前方位
置には、対物レンズへの入射光束を光軸に対して垂直方
向に移動させることができる光軸移動手段を設け、前記
分割受光手段により検出される光束の光軸と垂直方向の
位置ずれを修正するように該光軸移動手段を作動させ、
且つ前記分割受光手段により物体表面の光軸方向の変位
を検出することを特徴とする物体表面の光軸方向変位検
出装置。
【請求項２】物体表面からの反射光を二光束に分割す
る光束分割手段を設け、この光束分割手段の背後に、前
記分割受光手段として、それぞれの光束を受光する第一
及び第二の分割受光手段を設け、前記第一の分割受光手
段、第二の分割受光手段、第一及び第二の分割受光手段
の各出力により求められた値により、光軸と垂直方向の
光束の位置ずれの量が常に零に近づくように、前記光軸
移動手段を作動させ、且つ前記第一及び第二の分割受光
手段により物体表面の光軸方向の変位を検出することを
特徴とする請求項１記載の物体表面の光軸方向変位検出
装置。
【請求項３】前記光軸移動手段として、対物レンズに
入射する前方位置の光路中に配置されるコーナキューブ
プリズムと、前記分割受光手段により検出される光束の
位置ずれを零に近づくように、前記コーナキューブプリ
ズムを光軸と垂直方向に移動させる駆動手段とにより構
成されることを特徴とする請求項１記載の物体表面の光
軸方向変位検出装置。
【請求項４】前記光軸移動手段として、対物レンズに
入射する前方位置の光路中に配置され、二枚の凸レンズ
をそれらの焦点をほぼ一致させて対向させて固定した凸
レンズ群と、前記分割受光手段により検出される光束の
位置ずれを零に近づくように、前記凸レンズ群を光軸と
垂直方向に移動させる駆動手段とにより構成されること
を特徴とする請求項１記載の物体表面の光軸方向変位検
出装置。
【請求項５】前記光軸移動手段として、対物レンズに
入射する前方位置の光路中に配置された反射角度可変の
反射ミラーと、前記分割受光手段により検出される光束
の位置ずれを零に近づくように、前記反射ミラーの角度
を変位させる駆動手段とにより構成されることを特徴と
する請求項１記載の物体表面の光軸方向変位検出装置。
【請求項６】前記光軸移動手段として、対物レンズに
入射する前方位置の光路中に配置された集光レンズと、
該集光レンズの集光点の位置に、反射光が再度集光レン
ズを透過するように配置された反射角度可変の反射ミラ
ーと、前記分割受光手段により検出される光束の位置ず
れを零に近づくように、前記反射ミラーの角度を変位さ
せる駆動手段とにより構成されることを特徴とする請求
項１記載の物体表面の光軸方向変位検出装置。
【請求項７】物体表面と対物レンズ間の距離に応じ
て、前記分割受光手段上での光束の形や大きさを変化さ
せる光束変換手段を設けることを特徴とする請求項１記
載の物体表面の光軸方向変位検出装置。
【請求項８】前記分割受光手段として、二本の直交す
る分割線により受光面が分割された四分割受光素子を用
い、光束変換手段として、光束に非点収差を与える非点
収差素子を用いたことを特徴とする請求項１記載の物体
表面の光軸方向変位検出装置。
【請求項９】前記分割受光手段として、二本の平行す
る分割線により受光面が分割された三分割受光素子を用
いたことを特徴とする請求項１記載の物体表面の光軸方
向変位検出装置。
【請求項１０】前記三分割受光素子を用いた分割受光
手段において、光束変換手段は、光束を収束光に変換す
る集光手段を用いたことを特徴とする請求項９記載の物
体表面の光軸方向変位検出装置。
【請求項１１】前記三分割受光素子を用いた分割受光
手段において、分割受光手段のそれぞれの分割線は、光
束分割手段から見て互いに略９０°をなして設置された
ことを特徴とする請求項９記載の物体表面の光軸方向変
位検出装置。
【請求項１２】対物レンズへの光束径を、対物レンズ
の入射瞳と比べて小さくしたことを特徴とする請求項１
記載の物体表面の光軸方向変位検出装置。