JPS633205A - 光学式厚み測定装置 - Google Patents
光学式厚み測定装置Info
- Publication number
- JPS633205A JPS633205A JP14644586A JP14644586A JPS633205A JP S633205 A JPS633205 A JP S633205A JP 14644586 A JP14644586 A JP 14644586A JP 14644586 A JP14644586 A JP 14644586A JP S633205 A JPS633205 A JP S633205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- numerical aperture
- objective lens
- condensed
- optical thickness
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (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】
ａ、技術分野
本発明は薄板ガラスの光学式肉厚測定装置の改良に関す
るものである。
るものである。
ｂ、従来技術及びその問題点
薄板ガラスを光学的に測定する方法として、本出願人が
昭和６１年６月２０日に特許出願した発明がある。この
方法は、第５図に示すように、十分小さな光源１からの
光を透明ないしは半透明の被検物５に開口数ＮＡ０を持
つ対物レンズ４で集光光束を投射し、集光光束による集
光点もしくは被検物を対物レンズの光軸方向に移動し、
被検物のの表面及び裏面でのそれぞれの集光光束の軸上
中心強度最大の位置を測定し、演算により肉厚を求めて
いた（第５図の詳細は後述する第１図の実施例より明ら
かとなるので省略する。）が、集光光束の開口数ＮＡ、
が固定だったため、開口数ＮＡ、で決る測定分解能及び
測定範囲しか得られなかった。従って、任意の測定分解
能及び範囲を可能とするためには改良の余地があった。
昭和６１年６月２０日に特許出願した発明がある。この
方法は、第５図に示すように、十分小さな光源１からの
光を透明ないしは半透明の被検物５に開口数ＮＡ０を持
つ対物レンズ４で集光光束を投射し、集光光束による集
光点もしくは被検物を対物レンズの光軸方向に移動し、
被検物のの表面及び裏面でのそれぞれの集光光束の軸上
中心強度最大の位置を測定し、演算により肉厚を求めて
いた（第５図の詳細は後述する第１図の実施例より明ら
かとなるので省略する。）が、集光光束の開口数ＮＡ、
が固定だったため、開口数ＮＡ、で決る測定分解能及び
測定範囲しか得られなかった。従って、任意の測定分解
能及び範囲を可能とするためには改良の余地があった。
Ｃ０目的
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、対物レンズの
集光光束の開口数ＮＡ、を可変とする様な部材を付加す
る事により、任意の測定分解能や測定範囲を選択可能な
光学式厚み測定装置を提供する事を目的とする。
集光光束の開口数ＮＡ、を可変とする様な部材を付加す
る事により、任意の測定分解能や測定範囲を選択可能な
光学式厚み測定装置を提供する事を目的とする。
ｄ、実施例の効果及び作用
上記目的を達成させるために本発明の肉厚測定装置で光
源にレーザーを用いた一実施例を第１図に基づいて説明
する。
源にレーザーを用いた一実施例を第１図に基づいて説明
する。
直線偏光レーザー１からの光は、ビームエキスパンダー
２により拡大され、１／４波長板３を経て円偏光となり
、対物レンズ４によって屈折率ｎ。
２により拡大され、１／４波長板３を経て円偏光となり
、対物レンズ４によって屈折率ｎ。
肉厚ｔを持つ被検物５に開口数ＮＡ、の集光光束として
投射される。この対物レンズ４の中には開口数ＮＡ、を
可変可能とする径可変絞り２０が設置されている。被検
物５からの反射光は、レーザー発振光とは偏光方向が直
交した光となり、偏光ビームスプリッッタ−６にて光電
変換素子７に導かれる。光電変換素子７の前には反射光
の軸上中心強度を選択するための絞り８が設置されてい
る。
投射される。この対物レンズ４の中には開口数ＮＡ、を
可変可能とする径可変絞り２０が設置されている。被検
物５からの反射光は、レーザー発振光とは偏光方向が直
交した光となり、偏光ビームスプリッッタ−６にて光電
変換素子７に導かれる。光電変換素子７の前には反射光
の軸上中心強度を選択するための絞り８が設置されてい
る。
光電変換素子７からのアナログ信号は、サンプルホール
ド回路９、Ａ／Ｄ変換回路１ｏを経てデジタル信号とな
り、マイコン１１に入力される。−方、被検物５を対物
レンズ４の光軸方向に図示していない移動手段で動かす
と、被検物５の表面５−ａ及び裏面５−ｂでピントが合
い、光電変換素子７上の信号工は最大となる。この表面
５−ａ及び裏面５−ｂでのピント位置の差ａを測長スケ
ール１２で読み取り、その読み取り信号をマイコン１１
に入力する。マイコン１１は屈折率ｎ２間開口数Ａ０．
ピント位置の差ａなどの値から被検物の肉厚ｔを計算す
る。
ド回路９、Ａ／Ｄ変換回路１ｏを経てデジタル信号とな
り、マイコン１１に入力される。−方、被検物５を対物
レンズ４の光軸方向に図示していない移動手段で動かす
と、被検物５の表面５−ａ及び裏面５−ｂでピントが合
い、光電変換素子７上の信号工は最大となる。この表面
５−ａ及び裏面５−ｂでのピント位置の差ａを測長スケ
ール１２で読み取り、その読み取り信号をマイコン１１
に入力する。マイコン１１は屈折率ｎ２間開口数Ａ０．
ピント位置の差ａなどの値から被検物の肉厚ｔを計算す
る。
第２図にピントずれＺに対する軸上中心強度■の開票を
説明する図を示す。２−１図の様に集光光束の開口数Ｎ
Ａ０とすると、被検物５の表面５−ａのピント面１３及
び裏面５−ｂのピント面１４で軸上中心強度工は最大と
なり、この間の距離（ピント位置の差）、ａを測定する
事により被検物５の肉厚ｔはもとまる。
説明する図を示す。２−１図の様に集光光束の開口数Ｎ
Ａ０とすると、被検物５の表面５−ａのピント面１３及
び裏面５−ｂのピント面１４で軸上中心強度工は最大と
なり、この間の距離（ピント位置の差）、ａを測定する
事により被検物５の肉厚ｔはもとまる。
ところが、被検物の肉厚が薄くなり、前記距離ａがだん
だん小さくなると（すなわち裏面のピント面１４が表面
のピント面１３に接近してくると）、被検物の表面及び
裏面の軸上中心強度のピークの位置（両ピント面１３と
１４の位置）が区別できなくなり、測定不能となる。こ
の事は、対物レンズ４の焦点深度、すなわちピントずれ
Ｚ軸方向の分解能に大きく依存する。今、被検物５に投
射する光の波長をλとし軸上中心強度工が最大値の８０
％になるピントずれＺ方向での長さを焦点深度ｚ０とす
ると、２Ｑは λ Ｚｏ：±□ ２ＮＡｏ”で表せる。
だん小さくなると（すなわち裏面のピント面１４が表面
のピント面１３に接近してくると）、被検物の表面及び
裏面の軸上中心強度のピークの位置（両ピント面１３と
１４の位置）が区別できなくなり、測定不能となる。こ
の事は、対物レンズ４の焦点深度、すなわちピントずれ
Ｚ軸方向の分解能に大きく依存する。今、被検物５に投
射する光の波長をλとし軸上中心強度工が最大値の８０
％になるピントずれＺ方向での長さを焦点深度ｚ０とす
ると、２Ｑは λ Ｚｏ：±□ ２ＮＡｏ”で表せる。
例えばλ岬ｏ、６３μとし、ＮＡｏ＝０．４とするとＺ
。幻±２μ、ＮＡ、＝０．６５とすると、Ｚ０＝±０．
８μと焦点深度は集光光束の開口数ＮＡ０によって大き
く変わる。
。幻±２μ、ＮＡ、＝０．６５とすると、Ｚ０＝±０．
８μと焦点深度は集光光束の開口数ＮＡ０によって大き
く変わる。
従って２−２図に示すように、被検物の表面及び裏面で
の軸上中心強度の最大の点１５，１６間の距離が、２−
１図の距離ａに比べて小さなａ′になっても、開口数Ｎ
Ａ、をＮＡａ’ と大きくする事により分解能が向上す
るため測定可能となる。
の軸上中心強度の最大の点１５，１６間の距離が、２−
１図の距離ａに比べて小さなａ′になっても、開口数Ｎ
Ａ、をＮＡａ’ と大きくする事により分解能が向上す
るため測定可能となる。
−方、２−３図に示す様に、被検物の肉厚が厚くなると
、集光光束が被検物を透過する時発生する球面収差が大
きくなり、裏面での軸上中心強度のピントずれＺに対す
る変化率はゆるやかとなり、軸上中心強度最大の点１８
は決定しにくくなる。
、集光光束が被検物を透過する時発生する球面収差が大
きくなり、裏面での軸上中心強度のピントずれＺに対す
る変化率はゆるやかとなり、軸上中心強度最大の点１８
は決定しにくくなる。
従って表面及び裏面での軸上中心強度の最大点１７．１
８の距離ａ ”の測定再現性は悪くなり、肉厚測定精度
は落ちる。今、集光光束が被検物を透過する事により発
生する球面収差による波面収差をＷとすると、Ｗは と表わせ、第３図に示す様な値となる。波面収差の大き
さがλになると、無収差の時に比べ、軸上中心強度最大
の大きさが約８０％となり、この時の肉厚を厚い方の肉
厚測定限界とすると、ｎ≠１．５とし、ＮＡ、＝０．６
５＋で ｔｏｏ、０５ｎｎ＋、Ｎ Ａｎ ” ０ 、４
でｔ無０．４７ｍｍとなり、開口数ＮＡｏにより大きく
変わる。従って被検物の厚さが種々に変化しても、開口
数Ｎ Ａ、を変える事で測定可能となる。
８の距離ａ ”の測定再現性は悪くなり、肉厚測定精度
は落ちる。今、集光光束が被検物を透過する事により発
生する球面収差による波面収差をＷとすると、Ｗは と表わせ、第３図に示す様な値となる。波面収差の大き
さがλになると、無収差の時に比べ、軸上中心強度最大
の大きさが約８０％となり、この時の肉厚を厚い方の肉
厚測定限界とすると、ｎ≠１．５とし、ＮＡ、＝０．６
５＋で ｔｏｏ、０５ｎｎ＋、Ｎ Ａｎ ” ０ 、４
でｔ無０．４７ｍｍとなり、開口数ＮＡｏにより大きく
変わる。従って被検物の厚さが種々に変化しても、開口
数Ｎ Ａ、を変える事で測定可能となる。
また第４図に示す様に、光源光学系内に光束の広がりを
可変とするズームエキスパンダー１９を設置すると、対
物レンズの開口数ＮＡ、をいかに変えても、それに付随
して光源側の開口数ＮＡもＮ Ａｏｏ、 Ｎ Ａｏｚと
変えられるため、光源のエネルギーを有効に使えるし、
光電検出側の受光エネルギーも調節できるため、信号処
理回路にも有利となる。
可変とするズームエキスパンダー１９を設置すると、対
物レンズの開口数ＮＡ、をいかに変えても、それに付随
して光源側の開口数ＮＡもＮ Ａｏｏ、 Ｎ Ａｏｚと
変えられるため、光源のエネルギーを有効に使えるし、
光電検出側の受光エネルギーも調節できるため、信号処
理回路にも有利となる。
もちろん対物レンズ側開口数ＮＡ０と光源側開口数ＮＡ
とが連動して変化するとすれば、前記のメリットは、よ
り発生する事は言うまでもない。
とが連動して変化するとすれば、前記のメリットは、よ
り発生する事は言うまでもない。
ｅ、効果
以上説明したように、本発明を用いると、種々の肉厚を
持つ被検物を所要の分解能で測定する事が可能となり、
測定装置の適用範囲が広がる。
持つ被検物を所要の分解能で測定する事が可能となり、
測定装置の適用範囲が広がる。
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図はピン
トずれに対する被検物の表面及び裏面における軸上中心
強度を示す図、第３図は肉厚ｔに対する透過波面収差Ｗ
が開口数ＮＡ、により変ることを示す図、第４図は光源
側にズームエキスパンダーを設置した図、第５図は従来
の設置の説明図である。 １：レーザー ２：ビームエキスパンダー３ ： １／
４波長板 ４：対物レンズ ５：被検物６：偏光ビーム
スプリッタ−７：光電変換素子８：絞り ９：サンプル
ホールド回路 １０：Ａ／Ｄ変換回路 １１：マイコン１２：？ＩＩＩ
Ｉ長スケール １９：ズームエキスパンダー２０：径可
変絞り（集光光束のＮＡｏを可変とする部材） 特許出願人 旭光学工業株式会社 代表者 松本 徹 第４図
トずれに対する被検物の表面及び裏面における軸上中心
強度を示す図、第３図は肉厚ｔに対する透過波面収差Ｗ
が開口数ＮＡ、により変ることを示す図、第４図は光源
側にズームエキスパンダーを設置した図、第５図は従来
の設置の説明図である。 １：レーザー ２：ビームエキスパンダー３ ： １／
４波長板 ４：対物レンズ ５：被検物６：偏光ビーム
スプリッタ−７：光電変換素子８：絞り ９：サンプル
ホールド回路 １０：Ａ／Ｄ変換回路 １１：マイコン１２：？ＩＩＩ
Ｉ長スケール １９：ズームエキスパンダー２０：径可
変絞り（集光光束のＮＡｏを可変とする部材） 特許出願人 旭光学工業株式会社 代表者 松本 徹 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 十分小さな光源からの光を透明ないしは半透明な被
検物に開口数ＮＡ＿０を持つ対物レンズで集光光束を投
射し、集光光束による集光点もしくは被検物を対物レン
ズの光軸方向に移動し、被検物の表面及び裏面でのそれ
ぞれの集光光束の軸上中心強度最大位置を測定し演算す
る事により被検物の肉厚を求める光学式厚み測定装置に
おいて、前記対物レンズの集光光束の開口数ＮＡ＿０の
大きさを可変とする部材を付加した事を特徴とする光学
式厚み測定装置。 ２ 対物レンズの集光光束の開口数ＮＡ＿０の大きさを
可変とする部材は、対物レンズ内に設けた径可変絞りで
ある事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学式
厚み測定装置。 ３ 光源光学系内に光束の広がりを可変とするズームエ
キスパンダーを設置した事を特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光学式厚み測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14644586A JPS633205A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 光学式厚み測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14644586A JPS633205A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 光学式厚み測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS633205A true JPS633205A (ja) | 1988-01-08 |
Family
ID=15407806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14644586A Pending JPS633205A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 光学式厚み測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS633205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002176240A (ja) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Shibuya Kogyo Co Ltd | ビアホール加工方法及びその装置 |
| US7365618B2 (en) | 2005-12-06 | 2008-04-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | High-frequency circuit device, high-frequency module, and communication apparatus |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58160914A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-09-24 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | ミラ−集光型照明光学系 |
| JPS60200108A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-09 | Daicel Chem Ind Ltd | 光学式厚み測定法および装置 |
-
1986
- 1986-06-23 JP JP14644586A patent/JPS633205A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58160914A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-09-24 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | ミラ−集光型照明光学系 |
| JPS60200108A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-09 | Daicel Chem Ind Ltd | 光学式厚み測定法および装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002176240A (ja) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Shibuya Kogyo Co Ltd | ビアホール加工方法及びその装置 |
| US7365618B2 (en) | 2005-12-06 | 2008-04-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | High-frequency circuit device, high-frequency module, and communication apparatus |
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