JPH1062249A - 分光反射率・表面形状測定装置 - Google Patents
分光反射率・表面形状測定装置Info
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- JPH1062249A JPH1062249A JP21563396A JP21563396A JPH1062249A JP H1062249 A JPH1062249 A JP H1062249A JP 21563396 A JP21563396 A JP 21563396A JP 21563396 A JP21563396 A JP 21563396A JP H1062249 A JPH1062249 A JP H1062249A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトな構成で、分光反射率を精度良く
測定するとともに表面形状を精度良く測定する。 【解決手段】 点光源部２２からの白色光をコリメータ
ーレンズ２３によって平行光にし、ビームスプリッタ２
４により平行光の光路を分割し、分割された一方の平行
光を第１の面Ｆ１から出射し、他方の平行光を第２の面
Ｆ２から出射する。第１および第２の面Ｆ１，Ｆ２と、
第２の面Ｆ２と対向する第３の面に、平行光を微小領域
ごとに集束するマイクロレンズアレイ２５を設ける。第
１の面Ｆ１から出射されて被測定物Ｓから反射した反射
光と、第２の面Ｆ２から出射されてミラー２６から反射
した反射光とを合成し、それによる像をＣＣＤカメラ２
８で撮影する。第１の面Ｆ１と被測定物Ｓとの間隔を変
更し、ＣＣＤカメラ２８で得られる信号波形から被測定
物Ｓの表面形状を測定するとともに分光反射率を測定す
る。
測定するとともに表面形状を精度良く測定する。 【解決手段】 点光源部２２からの白色光をコリメータ
ーレンズ２３によって平行光にし、ビームスプリッタ２
４により平行光の光路を分割し、分割された一方の平行
光を第１の面Ｆ１から出射し、他方の平行光を第２の面
Ｆ２から出射する。第１および第２の面Ｆ１，Ｆ２と、
第２の面Ｆ２と対向する第３の面に、平行光を微小領域
ごとに集束するマイクロレンズアレイ２５を設ける。第
１の面Ｆ１から出射されて被測定物Ｓから反射した反射
光と、第２の面Ｆ２から出射されてミラー２６から反射
した反射光とを合成し、それによる像をＣＣＤカメラ２
８で撮影する。第１の面Ｆ１と被測定物Ｓとの間隔を変
更し、ＣＣＤカメラ２８で得られる信号波形から被測定
物Ｓの表面形状を測定するとともに分光反射率を測定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ミラーなどの光学
部品、基板、コーティング処理物などの表面性状とか表
面粗さの検出のために、被測定物の表面形状を測定する
とともに分光反射率を測定する分光反射率・表面形状測
定装置に関する。
部品、基板、コーティング処理物などの表面性状とか表
面粗さの検出のために、被測定物の表面形状を測定する
とともに分光反射率を測定する分光反射率・表面形状測
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述のような、表面処理が施された被測
定物の分光反射率のデータを得る装置として、従来、特
公平７−３３６５号公報に示されるような顕微分光装置
があった。
定物の分光反射率のデータを得る装置として、従来、特
公平７−３３６５号公報に示されるような顕微分光装置
があった。
【０００３】このような従来の顕微分光装置によれば、
被測定物の上方において、被測定物の所望箇所を測定す
るように顕微鏡光学系を移動し、その顕微鏡光学系を構
成する顕微鏡対物レンズを被測定物に対向させて分光反
射率のデータを得るように構成されている。
被測定物の上方において、被測定物の所望箇所を測定す
るように顕微鏡光学系を移動し、その顕微鏡光学系を構
成する顕微鏡対物レンズを被測定物に対向させて分光反
射率のデータを得るように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような装置では、被測定物の所望の１点に対物レンズの
ピントを合わせて測定するものであるために、被測定域
に比べて光学系が大きなものになる。また、被測定物に
対して二次元方向でのデータを得ようとすると、光学系
を二次元方向に移動させ、多数の点で測定しなければな
らず、測定を迅速に行えないという欠点があった。
ような装置では、被測定物の所望の１点に対物レンズの
ピントを合わせて測定するものであるために、被測定域
に比べて光学系が大きなものになる。また、被測定物に
対して二次元方向でのデータを得ようとすると、光学系
を二次元方向に移動させ、多数の点で測定しなければな
らず、測定を迅速に行えないという欠点があった。
【０００５】更に、上述の装置では、被測定物の表面の
微小な凹凸を検出できないものであった。例えば、光学
系を二次元方向に移動させ、各測定箇所でピントを合わ
せるときに、その対物レンズの被測定物に対する遠近方
向の移動量を計測し、その移動量と測定位置とを相関づ
けることで被測定物の表面形状を測定することができ
る。しかし、ピント合わせを精度良く行いづらく、微小
な凹凸を精度良く検出することはできない。
微小な凹凸を検出できないものであった。例えば、光学
系を二次元方向に移動させ、各測定箇所でピントを合わ
せるときに、その対物レンズの被測定物に対する遠近方
向の移動量を計測し、その移動量と測定位置とを相関づ
けることで被測定物の表面形状を測定することができ
る。しかし、ピント合わせを精度良く行いづらく、微小
な凹凸を精度良く検出することはできない。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、コンパクトな構成で、分光反射率を精
度良く測定するとともに表面形状を精度良く測定できる
ようにすることを目的とする。
たものであって、コンパクトな構成で、分光反射率を精
度良く測定するとともに表面形状を精度良く測定できる
ようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
の分光反射率・表面形状測定装置は、上述のような目的
を達成するために、白色光を発する点光源部と、前記点
光源部からの光を平行光にするコリメーターレンズと、
前記コリメーターレンズからの平行光を入射し、光分割
面を透過した光を出射する第１の面と、光分割面で反射
した光を出射する第２の面と、前記第２の面と対向する
第３の面とを備えた光路分割手段と、前記第１および第
３の面それぞれに設けられて平行光を微小領域ごとに集
束する微小レンズ群と、前記第２の面に対向配置され、
該第２の面に向けて光を反射するミラーと、前記第３の
面の前記微小レンズ群により形成された像を撮影する撮
像手段と、前記第１の面と被測定物との間隔を変更する
移動手段と、前記撮像手段からの撮像データと前記移動
手段の移動量とに基づいて、被測定物の表面形状を測定
する形状測定手段と、前記撮像手段からの撮像データと
前記移動手段の移動量とから被測定物の分光データを求
めるフーリエ分光手段とを備えて構成する。
の分光反射率・表面形状測定装置は、上述のような目的
を達成するために、白色光を発する点光源部と、前記点
光源部からの光を平行光にするコリメーターレンズと、
前記コリメーターレンズからの平行光を入射し、光分割
面を透過した光を出射する第１の面と、光分割面で反射
した光を出射する第２の面と、前記第２の面と対向する
第３の面とを備えた光路分割手段と、前記第１および第
３の面それぞれに設けられて平行光を微小領域ごとに集
束する微小レンズ群と、前記第２の面に対向配置され、
該第２の面に向けて光を反射するミラーと、前記第３の
面の前記微小レンズ群により形成された像を撮影する撮
像手段と、前記第１の面と被測定物との間隔を変更する
移動手段と、前記撮像手段からの撮像データと前記移動
手段の移動量とに基づいて、被測定物の表面形状を測定
する形状測定手段と、前記撮像手段からの撮像データと
前記移動手段の移動量とから被測定物の分光データを求
めるフーリエ分光手段とを備えて構成する。
【０００８】また、請求項２に記載した発明の分光反射
率・表面形状測定装置は、請求項１に記載の分光反射率
・表面形状測定装置において、前記光路分割手段の前記
第２の面に平行光を微小領域ごとに集束する微小レンズ
群を備え、この微小レンズ群の焦点の位置に前記ミラー
を配設して構成する。
率・表面形状測定装置は、請求項１に記載の分光反射率
・表面形状測定装置において、前記光路分割手段の前記
第２の面に平行光を微小領域ごとに集束する微小レンズ
群を備え、この微小レンズ群の焦点の位置に前記ミラー
を配設して構成する。
【０００９】また、請求項３に記載した発明の分光反射
率・表面形状測定装置は、白色光を発する点光源部と、
前記点光源部からの光を平行光にするコリメーターレン
ズと、前記コリメーターレンズからの平行光を入射し、
光分割面を透過した光を出射する第１の面と、光分割面
で反射した光を出射する第２の面と、前記第２の面と対
向する第３の面とを備えた光路分割手段と、前記第２お
よび第３の面それぞれに設けられて平行光を微小領域ご
とに集束する微小レンズ群と、前記第１の面に対向配置
され、該第１の面に向けて光を反射するミラーと、前記
第３の面の前記微小レンズ群により形成された像を撮影
する撮像手段と、前記第２の面と被測定物との間隔を変
更する移動手段と、前記撮像手段からの撮像データと前
記移動手段の移動量とに基づいて、被測定物の表面形状
を測定する形状測定手段と、前記撮像手段からの撮像デ
ータと前記移動手段の移動量とから被測定物の分光デー
タを求めるフーリエ分光手段とを備えて構成する。
率・表面形状測定装置は、白色光を発する点光源部と、
前記点光源部からの光を平行光にするコリメーターレン
ズと、前記コリメーターレンズからの平行光を入射し、
光分割面を透過した光を出射する第１の面と、光分割面
で反射した光を出射する第２の面と、前記第２の面と対
向する第３の面とを備えた光路分割手段と、前記第２お
よび第３の面それぞれに設けられて平行光を微小領域ご
とに集束する微小レンズ群と、前記第１の面に対向配置
され、該第１の面に向けて光を反射するミラーと、前記
第３の面の前記微小レンズ群により形成された像を撮影
する撮像手段と、前記第２の面と被測定物との間隔を変
更する移動手段と、前記撮像手段からの撮像データと前
記移動手段の移動量とに基づいて、被測定物の表面形状
を測定する形状測定手段と、前記撮像手段からの撮像デ
ータと前記移動手段の移動量とから被測定物の分光デー
タを求めるフーリエ分光手段とを備えて構成する。
【００１０】また、請求項４に記載した発明の分光反射
率・表面形状測定装置は、請求項３に記載の分光反射率
・表面形状測定装置において、前記光路分割手段の前記
第１の面に平行光を微小領域ごとに集束する微小レンズ
群を備え、この微小レンズ群の焦点の位置に前記ミラー
を配設して構成する。
率・表面形状測定装置は、請求項３に記載の分光反射率
・表面形状測定装置において、前記光路分割手段の前記
第１の面に平行光を微小領域ごとに集束する微小レンズ
群を備え、この微小レンズ群の焦点の位置に前記ミラー
を配設して構成する。
【００１１】
【作用】請求項１（または請求項３）に記載した発明の
分光反射率・表面形状測定装置の構成によれば、平行な
白色光の光路を分割し、一方の白色光を、第１の面（ま
たは第２の面）の微小レンズ群を通じて被測定物に照射
する。そして、分割された他方の白色光を、第２の面
（または第１の面）側のミラーに照射する。被測定物か
らの反射光とミラーからの反射光とは光路分割手段で合
成され、その合成された反射光の像を第３の面の微小レ
ンズ群を通じて形成する。その像を撮像手段で撮影する
ととともに、光路分割手段あるいは被測定物を移動させ
て第１の面（または第２の面）と被測定物の間隔を変更
する。白色光は連続スペクトルを有するため、両反射光
は、合成された際に干渉し、第１の面（または第２の
面）と被測定物の間隔が、第２の面（または第１の面）
とミラーの反射面との間隔に一致した位置で最も強め合
い、図４に示すように、撮像手段で得られる撮像データ
においてピークを示す。このピークを示す移動手段の移
動量と微小レンズ群の位置とを相関づけることにより、
二次元方向での凹凸、すなわち、被測定物の表面形状を
測定できる。また、撮像手段で得られる撮像データをフ
ーリエ変換することによって被測定物の分光データを求
めることができる。
分光反射率・表面形状測定装置の構成によれば、平行な
白色光の光路を分割し、一方の白色光を、第１の面（ま
たは第２の面）の微小レンズ群を通じて被測定物に照射
する。そして、分割された他方の白色光を、第２の面
（または第１の面）側のミラーに照射する。被測定物か
らの反射光とミラーからの反射光とは光路分割手段で合
成され、その合成された反射光の像を第３の面の微小レ
ンズ群を通じて形成する。その像を撮像手段で撮影する
ととともに、光路分割手段あるいは被測定物を移動させ
て第１の面（または第２の面）と被測定物の間隔を変更
する。白色光は連続スペクトルを有するため、両反射光
は、合成された際に干渉し、第１の面（または第２の
面）と被測定物の間隔が、第２の面（または第１の面）
とミラーの反射面との間隔に一致した位置で最も強め合
い、図４に示すように、撮像手段で得られる撮像データ
においてピークを示す。このピークを示す移動手段の移
動量と微小レンズ群の位置とを相関づけることにより、
二次元方向での凹凸、すなわち、被測定物の表面形状を
測定できる。また、撮像手段で得られる撮像データをフ
ーリエ変換することによって被測定物の分光データを求
めることができる。
【００１２】請求項２（または請求項４）に記載した発
明の分光反射率・表面形状測定装置の構成によれば、第
２の面（または第１の面）の微小レンズ群によってミラ
ー上の光が集束され、その反射光が再び平行光にされる
ので、ミラーの平面精度がさほど要求されない。また、
平行光が分割された後の光学系が共通のものとなる。
明の分光反射率・表面形状測定装置の構成によれば、第
２の面（または第１の面）の微小レンズ群によってミラ
ー上の光が集束され、その反射光が再び平行光にされる
ので、ミラーの平面精度がさほど要求されない。また、
平行光が分割された後の光学系が共通のものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る実施例の分
光反射率・表面形状測定装置の全体側面図、図２は、要
部の横断面図である。図１に示すように、基台１に立設
された支柱２に、第１のステージ３ａと第２のステージ
３ｂとから成るＸ−Ｙステージ３を介して装置本体４が
水平方向に移動可能に支持されている。
いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る実施例の分
光反射率・表面形状測定装置の全体側面図、図２は、要
部の横断面図である。図１に示すように、基台１に立設
された支柱２に、第１のステージ３ａと第２のステージ
３ｂとから成るＸ−Ｙステージ３を介して装置本体４が
水平方向に移動可能に支持されている。
【００１４】装置本体４は、第２のステージ３ｂに取り
付けた支持基台５に支持枠体６と第１のケーシング７と
を取り付けるとともに、支持枠体６に移動手段８を介し
て昇降可能に第２のケーシング９を取り付けて構成され
ている。図中Ｓは、被測定物を示している。
付けた支持基台５に支持枠体６と第１のケーシング７と
を取り付けるとともに、支持枠体６に移動手段８を介し
て昇降可能に第２のケーシング９を取り付けて構成され
ている。図中Ｓは、被測定物を示している。
【００１５】移動手段８は、支持枠体６に、正逆転可能
な電動モータ１０にギア式伝動機構１１を介して連動連
結した内ネジ部材１２を回転のみ自在に取り付けるとと
もにガイド筒１３を取り付け、内ネジ部材１２に、第２
のケーシング９に一体的に連結したネジ付きロッド１４
を螺合するとともに、ガイド筒１３に、第２のケーシン
グ９に一体的に連結したガイドロッド１５を内嵌して構
成されている。
な電動モータ１０にギア式伝動機構１１を介して連動連
結した内ネジ部材１２を回転のみ自在に取り付けるとと
もにガイド筒１３を取り付け、内ネジ部材１２に、第２
のケーシング９に一体的に連結したネジ付きロッド１４
を螺合するとともに、ガイド筒１３に、第２のケーシン
グ９に一体的に連結したガイドロッド１５を内嵌して構
成されている。
【００１６】図２に示すように、内ネジ部材１２が大径
の扇形ギアに構成され、電動モータ１０のモータ軸１６
に取り付けられた小径ギア１７と咬合され、電動モータ
１０の回転を大幅に減速して内ネジ部材１２に伝達する
ようにギア式伝動機構１１が構成されている。モータ軸
１６にはロータリーエンコーダ１８が付設され、そのロ
ータリーエンコーダ１８からの信号に基づき、モータ軸
１６の回転数から移動手段８による移動量を求めるよう
になっている。
の扇形ギアに構成され、電動モータ１０のモータ軸１６
に取り付けられた小径ギア１７と咬合され、電動モータ
１０の回転を大幅に減速して内ネジ部材１２に伝達する
ようにギア式伝動機構１１が構成されている。モータ軸
１６にはロータリーエンコーダ１８が付設され、そのロ
ータリーエンコーダ１８からの信号に基づき、モータ軸
１６の回転数から移動手段８による移動量を求めるよう
になっている。
【００１７】支持枠体６と、内ネジ部材１２およびガイ
ド筒１３それぞれとの間に、それらを弾性支持する圧縮
コイルスプリング１９が設けられ、内ネジ部材１２とネ
ジ付きロッド１４との螺合部に偏荷重がかかることを回
避するようになっている。
ド筒１３それぞれとの間に、それらを弾性支持する圧縮
コイルスプリング１９が設けられ、内ネジ部材１２とネ
ジ付きロッド１４との螺合部に偏荷重がかかることを回
避するようになっている。
【００１８】第１のケーシング７の下端と第２のケーシ
ング９の上端との間に、伸縮可能なベローズカバー２０
が設けられている。これにより、ギア式伝動機構１１、
内ネジ部材１２とネジ付きロッド１４との螺合、ならび
に、ガイド筒１３とガイドロッド１５との摺動に起因し
て発生するゴミが被測定物Ｓ上に落下するのを防止でき
るようになっている。
ング９の上端との間に、伸縮可能なベローズカバー２０
が設けられている。これにより、ギア式伝動機構１１、
内ネジ部材１２とネジ付きロッド１４との螺合、ならび
に、ガイド筒１３とガイドロッド１５との摺動に起因し
て発生するゴミが被測定物Ｓ上に落下するのを防止でき
るようになっている。
【００１９】図３の要部の構成図に示すように、第２の
ケーシング９内には、ハロゲンランプ（図示せず）に接
続された光ファイバー２１の先端部に形成された、白色
光を発する点光源部２２と、その点光源部２２からの光
を平行光にするコリメーターレンズ２３と、光路分割手
段としてのキューブ型のビームスプリッタ２４とが備え
られている。
ケーシング９内には、ハロゲンランプ（図示せず）に接
続された光ファイバー２１の先端部に形成された、白色
光を発する点光源部２２と、その点光源部２２からの光
を平行光にするコリメーターレンズ２３と、光路分割手
段としてのキューブ型のビームスプリッタ２４とが備え
られている。
【００２０】ビームスプリッタ２４は、コリメーターレ
ンズ２３からの平行光を入射し、光分割面ＳＦを透過し
た光を出射する第１の面Ｆ１と、光分割面ＳＦで反射し
た光を出射する第２の面Ｆ２と、その第２の面Ｆ２と対
向する第３の面Ｆ３とを備えている。第１、第２および
第３の面Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれには、平行光を微小
領域ごとに集束する微小レンズ群としてのマイクロレン
ズアレイ２５が設けられている。
ンズ２３からの平行光を入射し、光分割面ＳＦを透過し
た光を出射する第１の面Ｆ１と、光分割面ＳＦで反射し
た光を出射する第２の面Ｆ２と、その第２の面Ｆ２と対
向する第３の面Ｆ３とを備えている。第１、第２および
第３の面Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれには、平行光を微小
領域ごとに集束する微小レンズ群としてのマイクロレン
ズアレイ２５が設けられている。
【００２１】第２の面Ｆ２のマイクロレンズアレイ２５
の焦点の位置には、集束された光を反射する平面のミラ
ー２６が設けられている。第３の面Ｆ３のマイクロレン
ズアレイ２５の焦点の位置には、ファイバオプティクプ
レート２７が設けられている。
の焦点の位置には、集束された光を反射する平面のミラ
ー２６が設けられている。第３の面Ｆ３のマイクロレン
ズアレイ２５の焦点の位置には、ファイバオプティクプ
レート２７が設けられている。
【００２２】ファイバオプティクプレート２７の出射端
面に撮像面を密着させる状態で撮像手段としてのＣＣＤ
カメラ２８が設けられ、マイクロレンズアレイ２５によ
り形成された像を撮影して撮像データを得るように構成
されている。ファイバオプティクプレート２７は、光フ
ァイバーを規則正しく束ねて一体として板状にしたもの
で、その一対の端面が光学的に共役になるように構成さ
れている。
面に撮像面を密着させる状態で撮像手段としてのＣＣＤ
カメラ２８が設けられ、マイクロレンズアレイ２５によ
り形成された像を撮影して撮像データを得るように構成
されている。ファイバオプティクプレート２７は、光フ
ァイバーを規則正しく束ねて一体として板状にしたもの
で、その一対の端面が光学的に共役になるように構成さ
れている。
【００２３】上記構成により、点光源部２２からの連続
スペクトルを有する白色光がビームスプリッタ２４で分
割され、ミラー２６で反射された光と被測定物Ｓで反射
された光とが合成され、いわゆる白色干渉計と同じ作用
をなし、その合成された光による像がＣＣＤカメラ２８
で撮影されるようになっている。
スペクトルを有する白色光がビームスプリッタ２４で分
割され、ミラー２６で反射された光と被測定物Ｓで反射
された光とが合成され、いわゆる白色干渉計と同じ作用
をなし、その合成された光による像がＣＣＤカメラ２８
で撮影されるようになっている。
【００２４】したがって、ＣＣＤカメラ２８のひとつの
撮像素子における撮像データ（信号強度）の変化につい
て見てみれば、図４の波形図に示すように、移動手段８
により、第１の面Ｆ１と被測定物Ｓとの間隔を変更する
に伴い、第１の面Ｆ１と被測定物Ｓの間隔が、第２の面
Ｆ２とミラー２６の反射面との間隔に一致した位置で、
両反射光が最も強め合い、ピークを示す。
撮像素子における撮像データ（信号強度）の変化につい
て見てみれば、図４の波形図に示すように、移動手段８
により、第１の面Ｆ１と被測定物Ｓとの間隔を変更する
に伴い、第１の面Ｆ１と被測定物Ｓの間隔が、第２の面
Ｆ２とミラー２６の反射面との間隔に一致した位置で、
両反射光が最も強め合い、ピークを示す。
【００２５】ＣＣＤカメラ２８には、形状測定手段２９
とフーリエ分光手段３０とが接続され、かつ、形状測定
手段２９およびフーリエ分光手段３０それぞれにロータ
リーエンコーダ１８が接続されている。
とフーリエ分光手段３０とが接続され、かつ、形状測定
手段２９およびフーリエ分光手段３０それぞれにロータ
リーエンコーダ１８が接続されている。
【００２６】形状測定手段２９では、ＣＣＤカメラ２８
からの撮像データとロータリーエンコーダ１８による移
動手段８の移動量とに基づいて被測定物Ｓの表面形状を
測定するようになっている。
からの撮像データとロータリーエンコーダ１８による移
動手段８の移動量とに基づいて被測定物Ｓの表面形状を
測定するようになっている。
【００２７】すなわち、ＣＣＤカメラ２８の各撮像素子
と全マイクロレンズアレイ２５の各マイクロレンズとが
対応付けされており、ＣＣＤカメラ２８の撮像素子ごと
に、撮像データがピークを示したときの移動手段８の移
動量をプロットすれば、被測定物Ｓの表面形状を測定す
ることができる。
と全マイクロレンズアレイ２５の各マイクロレンズとが
対応付けされており、ＣＣＤカメラ２８の撮像素子ごと
に、撮像データがピークを示したときの移動手段８の移
動量をプロットすれば、被測定物Ｓの表面形状を測定す
ることができる。
【００２８】一方、フーリエ分光手段３０では、ＣＣＤ
カメラ２８からの撮像データとロータリーエンコーダ１
８による移動手段８の移動量とからフーリエ変換して被
測定物Ｓの所定箇所の分光データを求めるようになって
いる。すなわち、ＣＣＤカメラ２８の各撮像素子で得ら
れた撮像データをフーリエ変換することにより被測定物
Ｓの所定箇所の分光データを求めるようになっている。
この分光データは、ハロゲンランプ、光ファイバー２
１、コリメーターレンズ２３、ビームスプリッタ２４、
ＣＣＤカメラ２８等の分光特性と、被測定物Ｓの所定箇
所の分光反射率とを掛け合わせたものである。上述分光
特性は被測定物Ｓの分光反射率以外は一定であり、使用
目的に合わせた標準となる試料を使って校正でき、被測
定物Ｓの所定箇所の分光反射率だけを取り出すことでき
る。
カメラ２８からの撮像データとロータリーエンコーダ１
８による移動手段８の移動量とからフーリエ変換して被
測定物Ｓの所定箇所の分光データを求めるようになって
いる。すなわち、ＣＣＤカメラ２８の各撮像素子で得ら
れた撮像データをフーリエ変換することにより被測定物
Ｓの所定箇所の分光データを求めるようになっている。
この分光データは、ハロゲンランプ、光ファイバー２
１、コリメーターレンズ２３、ビームスプリッタ２４、
ＣＣＤカメラ２８等の分光特性と、被測定物Ｓの所定箇
所の分光反射率とを掛け合わせたものである。上述分光
特性は被測定物Ｓの分光反射率以外は一定であり、使用
目的に合わせた標準となる試料を使って校正でき、被測
定物Ｓの所定箇所の分光反射率だけを取り出すことでき
る。
【００２９】上記実施例では、光ファイバー２１を用い
て点光源部２２を構成しているが、図５の点光源部の変
形例の構成図に示すように、ハロゲンランプなどの光源
３１からの光を凸レンズ３２によって集束させ、その凸
レンズ３２の焦点の位置にピンホール３３を設けて構成
しても良い。
て点光源部２２を構成しているが、図５の点光源部の変
形例の構成図に示すように、ハロゲンランプなどの光源
３１からの光を凸レンズ３２によって集束させ、その凸
レンズ３２の焦点の位置にピンホール３３を設けて構成
しても良い。
【００３０】撮像手段としては、上述実施例のようなＣ
ＣＤカメラ２８に限らず、例えば、イメージセンサやフ
ォトダイオードアレイなど各種の手段が適用できる。ま
た、上記実施例では、ファイバオプティクプレート２７
の出射端面に撮像面を密着させる状態でＣＣＤカメラ２
８を設けているが、ファイバオプティクプレート２７を
設けずに、ＣＣＤカメラ２８の撮像面がマイクロレンズ
アレイ２５の焦点の位置になるように、ＣＣＤカメラ２
８を直接設けるようにしても良い。また、ファイバオプ
ティクプレート２７の代わりに、図６の変形例の構成図
に示すように、複数のレンズ３４，３４により像をリレ
ーするように構成しても良い。
ＣＤカメラ２８に限らず、例えば、イメージセンサやフ
ォトダイオードアレイなど各種の手段が適用できる。ま
た、上記実施例では、ファイバオプティクプレート２７
の出射端面に撮像面を密着させる状態でＣＣＤカメラ２
８を設けているが、ファイバオプティクプレート２７を
設けずに、ＣＣＤカメラ２８の撮像面がマイクロレンズ
アレイ２５の焦点の位置になるように、ＣＣＤカメラ２
８を直接設けるようにしても良い。また、ファイバオプ
ティクプレート２７の代わりに、図６の変形例の構成図
に示すように、複数のレンズ３４，３４により像をリレ
ーするように構成しても良い。
【００３１】さらに、第２の面Ｆに備えられたマイクロ
レンズアレイ２５を省略することができる。なお、この
マイクロレンズアレイ２５を省略する構成では、ミラー
２６からの反射光が平行光になる様に、ミラー２６の平
面精度を高くすることが望ましい。
レンズアレイ２５を省略することができる。なお、この
マイクロレンズアレイ２５を省略する構成では、ミラー
２６からの反射光が平行光になる様に、ミラー２６の平
面精度を高くすることが望ましい。
【００３２】本発明としては、上記実施例のように、ビ
ームスプリッタ２４の第１の面Ｆ１の下方に被測定物Ｓ
を位置させて分光反射率と表面形状を求めるように構成
しているが、第１の面Ｆ１の焦点の位置にミラー２６を
設け、第２の面Ｆ２の水平方向横側方に被測定物Ｓを位
置させて分光反射率と表面形状を求めるように構成する
ものでも良い。この構成の場合には、第１の面Ｆ１に備
えられたマイクロレンズアレイ２５を省略することがで
きる。
ームスプリッタ２４の第１の面Ｆ１の下方に被測定物Ｓ
を位置させて分光反射率と表面形状を求めるように構成
しているが、第１の面Ｆ１の焦点の位置にミラー２６を
設け、第２の面Ｆ２の水平方向横側方に被測定物Ｓを位
置させて分光反射率と表面形状を求めるように構成する
ものでも良い。この構成の場合には、第１の面Ｆ１に備
えられたマイクロレンズアレイ２５を省略することがで
きる。
【００３３】また、移動手段８としては、被測定物Ｓを
載置する台などを第１の面Ｆ１に対して遠近するように
移動させるように構成しても良い。
載置する台などを第１の面Ｆ１に対して遠近するように
移動させるように構成しても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の分光反射率・表面形状測定装置によれば、点光源部か
ら発せられた白色光を平行光にし、その平行光の光路を
光路分割手段により分割し、被測定物の二次元方向で拡
がりのある領域に、微小レンズ群を通じて照射するか
ら、コンパクトな光学系でも被測定領域を大きくするこ
とができる。しかも、移動手段で第１の面（または第２
の面）と被測定物の間隔を変更し、被測定物からの反射
光とミラーからの反射光との合成光で形成される像の撮
像データを得て、撮像データのピークからは被測定物の
表面形状を測定でき、そして、撮像データのフーリエ変
換によっては被測定物の分光データを求めて分光反射率
を測定できるから、一点ごとに二次元方向に移動させる
とともにそれぞれの点でピント合わせを必要とする従来
の場合に比べて、迅速かつ容易に被測定物の表面形状を
測定できるとともに同時に分光反射率を測定することで
きるようになった。更に、撮像データのピークから自ず
と焦点位置を判別できるから、ピント合わせを精度良く
行うことができ、被測定物の表面形状の測定、および、
分光反射率の測定のいずれの精度をも向上できるように
なった。
の分光反射率・表面形状測定装置によれば、点光源部か
ら発せられた白色光を平行光にし、その平行光の光路を
光路分割手段により分割し、被測定物の二次元方向で拡
がりのある領域に、微小レンズ群を通じて照射するか
ら、コンパクトな光学系でも被測定領域を大きくするこ
とができる。しかも、移動手段で第１の面（または第２
の面）と被測定物の間隔を変更し、被測定物からの反射
光とミラーからの反射光との合成光で形成される像の撮
像データを得て、撮像データのピークからは被測定物の
表面形状を測定でき、そして、撮像データのフーリエ変
換によっては被測定物の分光データを求めて分光反射率
を測定できるから、一点ごとに二次元方向に移動させる
とともにそれぞれの点でピント合わせを必要とする従来
の場合に比べて、迅速かつ容易に被測定物の表面形状を
測定できるとともに同時に分光反射率を測定することで
きるようになった。更に、撮像データのピークから自ず
と焦点位置を判別できるから、ピント合わせを精度良く
行うことができ、被測定物の表面形状の測定、および、
分光反射率の測定のいずれの精度をも向上できるように
なった。
【図１】本発明に係る実施例の分光反射率・表面形状測
定装置の全体側面図である。
定装置の全体側面図である。
【図２】要部の横断面図である。
【図３】要部の構成図である。
【図４】波形図である。
【図５】点光源部の変形例の構成図である。
【図６】変形例の構成図である。
８…移動手段 ２２…点光源部 ２３…コリメーターレンズ ２４…ビームスプリッタ（光路分割手段） ２５…マイクロレンズアレイ（微小レンズ群） ２６…ミラー ２８…ＣＣＤカメラ（撮像手段） ２９…形状検出手段 ３０…フーリエ分光手段 Ｆ１…第１の面 Ｆ２…第２の面 Ｆ３…第３の面 Ｓ…被測定物 ＳＦ…光分割面
Claims (4)
- 【請求項１】 白色光を発する点光源部と、 前記点光源部からの光を平行光にするコリメーターレン
ズと、 前記コリメーターレンズからの平行光を入射し、光分割
面を透過した光を出射する第１の面と、光分割面で反射
した光を出射する第２の面と、前記第２の面と対向する
第３の面とを備えた光路分割手段と、 前記第１および第３の面それぞれに設けられて平行光を
微小領域ごとに集束する微小レンズ群と、 前記第２の面に対向配置され、該第２の面に向けて光を
反射するミラーと、 前記第３の面の前記微小レンズ群により形成された像を
撮影する撮像手段と、 前記第１の面と被測定物との間隔を変更する移動手段
と、 前記撮像手段からの撮像データと前記移動手段の移動量
とに基づいて、被測定物の表面形状を測定する形状測定
手段と、 前記撮像手段からの撮像データと前記移動手段の移動量
とから被測定物の分光データを求めるフーリエ分光手段
と、 を備えたことを特徴とする分光反射率・表面形状測定装
置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の分光反射率・表面形状
測定装置において、 前記光路分割手段の前記第２の面に平行光を微小領域ご
とに集束する微小レンズ群を備え、この微小レンズ群の
焦点の位置に前記ミラーを配設したことを特徴とする分
光反射率・表面形状測定装置。 - 【請求項３】 白色光を発する点光源部と、 前記点光源部からの光を平行光にするコリメーターレン
ズと、 前記コリメーターレンズからの平行光を入射し、光分割
面を透過した光を出射する第１の面と、光分割面で反射
した光を出射する第２の面と、前記第２の面と対向する
第３の面とを備えた光路分割手段と、 前記第２および第３の面それぞれに設けられて平行光を
微小領域ごとに集束する微小レンズ群と、 前記第１の面に対向配置され、該第１の面に向けて光を
反射するミラーと、 前記第３の面の前記微小レンズ群により形成された像を
撮影する撮像手段と、 前記第２の面と被測定物との間隔を変更する移動手段
と、 前記撮像手段からの撮像データと前記移動手段の移動量
とに基づいて、被測定物の表面形状を測定する形状測定
手段と、 前記撮像手段からの撮像データと前記移動手段の移動量
とから被測定物の分光データを求めるフーリエ分光手段
と、 を備えたことを特徴とする分光反射率・表面形状測定装
置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の分光反射率・表面形状
測定装置において、 前記光路分割手段の前記第１の面に平行光を微小領域ご
とに集束する微小レンズ群を備え、この微小レンズ群の
焦点の位置に前記ミラーを配設したことを特徴とする分
光反射率・表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21563396A JPH1062249A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 分光反射率・表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21563396A JPH1062249A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 分光反射率・表面形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062249A true JPH1062249A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16675644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21563396A Pending JPH1062249A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 分光反射率・表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062249A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1072050C (zh) * | 1996-04-29 | 2001-10-03 | 石川岛播磨重工业株式会社 | 延缓流入金属连铸机的熔融金属流的方法和装置 |
| JP2007033216A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Keyence Corp | 白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法 |
| JP2015175595A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-05 | パルステック工業株式会社 | 光路長可変装置および光コヒーレンストモグラフィー装置 |
| WO2018219785A1 (fr) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Unity Semiconductor | Procede et systeme pour reconstituer une information de couleur d'un echantillon mesure par profilometrie optique en lumiere blanche, et applications de ce procede |
| CN115046500A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-09-13 | 深圳市深视智能科技有限公司 | 平行度测量探头及测量装置 |
-
1996
- 1996-08-15 JP JP21563396A patent/JPH1062249A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1072050C (zh) * | 1996-04-29 | 2001-10-03 | 石川岛播磨重工业株式会社 | 延缓流入金属连铸机的熔融金属流的方法和装置 |
| JP2007033216A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Keyence Corp | 白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法 |
| JP2015175595A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-05 | パルステック工業株式会社 | 光路長可変装置および光コヒーレンストモグラフィー装置 |
| WO2018219785A1 (fr) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Unity Semiconductor | Procede et systeme pour reconstituer une information de couleur d'un echantillon mesure par profilometrie optique en lumiere blanche, et applications de ce procede |
| FR3067108A1 (fr) * | 2017-06-01 | 2018-12-07 | Unity Semiconductor | Procede et systeme pour reconstituer une information de couleur d'un echantillon mesure par profilometrie optique en lumiere blanche, et applications de ce procede |
| CN115046500A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-09-13 | 深圳市深视智能科技有限公司 | 平行度测量探头及测量装置 |
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