JP2002296018A - Three-dimensional shape measuring instrument - Google Patents
Three-dimensional shape measuring instrumentInfo
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Landscapes
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザと光ファイ
バとの組合せによる共焦点効果を用いた3次元形状計測
装置に関し、特に、3次元形状を有する微小な領域の形
状計測の際、その表面の材質にかかわらず精密、高速、
かつ非接触で形状計測を行うことができる3次元形状計
測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus using a confocal effect by a combination of a laser and an optical fiber. Precision, high speed, regardless of the material of
The present invention relates to a three-dimensional shape measurement device capable of performing shape measurement without contact.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、微小物体の3次元形状計測を行う
手法として、光の干渉現象を用いるもの(以下、第1の
手法という)、レーザビームのスポット光で物体表面を
走査してその反射光の位置を計測するもの(以下、第2
の手法という)、光学系の焦点位置を変化させて得られ
る画像のボケと焦点位置との関係を用いるもの(以下、
第3の手法という)等の手法が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of measuring a three-dimensional shape of a minute object, a method using light interference phenomenon (hereinafter referred to as a first method), a method of scanning an object surface with a spot light of a laser beam and reflecting the same. For measuring the position of light (hereinafter referred to as the second
Which uses the relationship between the focal position and the blur of an image obtained by changing the focal position of the optical system (hereinafter, referred to as
(Referred to as a third technique).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、第1の手法
では、使用する参照光の波長以下の精度で物体表面の計
測が行うことができるが、光の位相差を用いて計測を行
っている関係上、物体形状が波長の1/2以上の大きさ
の段差を有する場合、位相が不連続になってしまう。こ
のため、第1の手法を用いた際には、計測レンジが狭く
なるという問題点がある。さらに、第1の手法では、複
数の干渉画像が必要であり、画像処理も不可欠であるた
め計測に時間がかかるという問題点もある。By the way, in the first method, the measurement of the surface of the object can be performed with an accuracy equal to or less than the wavelength of the reference light to be used, but the measurement is performed using the phase difference of the light. In relation, if the object shape has a step having a size equal to or more than の of the wavelength, the phase will be discontinuous. Therefore, when the first method is used, there is a problem that the measurement range is narrowed. Furthermore, the first technique requires a plurality of interference images, and image processing is also indispensable, so that there is a problem that it takes time for measurement.
【0004】第2の手法では、レーザビームのスポット
光走査は、基本的には1点の三角測量を平面内で繰返し
行うものであり、レーザビームをガルバノミラー等で走
査させる必要があり、構造が複雑になる。また、平面内
での分解能はレーザビームのスポット光に依存してお
り、精度を上げると極端に測定レンジが狭くなるという
問題点がある。In the second technique, spot light scanning of a laser beam is basically performed by repeatedly performing triangulation of one point in a plane, and it is necessary to scan the laser beam with a galvanometer mirror or the like. Becomes complicated. In addition, the resolution in the plane depends on the spot light of the laser beam, and there is a problem that the measurement range becomes extremely narrow if the accuracy is increased.
【0005】第3の手法においては、比較的高速に3次
元計測を行うことができるが、一般に、画像のボケを検
出することが困難であり、その精度が限られてしまう。
また、第3の手法において、精度を上げるために画像処
理を用いると、計測時間が増大するという問題点があ
る。In the third method, three-dimensional measurement can be performed at a relatively high speed. However, it is generally difficult to detect blur in an image, and the accuracy is limited.
Further, in the third method, if image processing is used to increase the accuracy, there is a problem that the measurement time increases.
【0006】これらの手法に対して、光学系の焦点位置
にピンホールを設置する手法がある。この手法では、ピ
ンホールによって、被測定物からの反射光強度がその光
軸方向の位置で非常に感度が高いという共焦点の原理を
用いている。この手法では、高さ方向に被測定物の位置
を変化させて、ピンホール通過光の強度を測定すると、
3次元形状を得ることができる。[0006] Among these methods, there is a method of setting a pinhole at a focal position of an optical system. This method uses the confocal principle that the intensity of the reflected light from the object to be measured is extremely high at the position in the optical axis direction due to the pinhole. In this method, by changing the position of the object to be measured in the height direction and measuring the intensity of the light passing through the pinhole,
A three-dimensional shape can be obtained.
【0007】しかしながら、ピンホールを設置する手法
は、基本的にはスポットによる点の計測であり、2次元
的にガルバノミラー等で走査する必要がある。However, the method of installing a pinhole is basically measurement of a point by a spot, and it is necessary to perform two-dimensional scanning with a galvanometer mirror or the like.
【0008】本発明の課題は、共焦点の原理を用いて平
面内を一括に走査して計測時間を短縮することのできる
微小3次元形状計測装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a small three-dimensional shape measuring apparatus which can collectively scan a plane by using the principle of confocal and can reduce a measuring time.
【0009】本発明の他の課題は、簡単な構成を備える
微小3次元形状計測装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a minute three-dimensional shape measuring apparatus having a simple configuration.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の形態によ
れば、3次元領域の形状を共焦点作用によって計測する
形状計測装置であって、光源からの出力光を受け伝送す
る伝送手段と、該伝送手段から出射される出射光を前記
3次元領域に対して入射光として集光する集光手段と、
該集光手段を移動させることで前記入射光の焦点位置を
変化させる焦点位置変化手段と、前記3次元領域から反
射した反射光を前記伝送手段を介して受け前記反射光の
強度に応じて被測定物の形状を計測する計測手段とを有
することを特徴とする形状計測装置が提供される。According to a first aspect of the present invention, there is provided a shape measuring apparatus for measuring the shape of a three-dimensional area by a confocal action, and a transmitting means for receiving and transmitting output light from a light source. Light collecting means for collecting light emitted from the transmitting means as incident light on the three-dimensional area;
Focus position changing means for changing the focus position of the incident light by moving the light condensing means; and receiving reflected light reflected from the three-dimensional area via the transmission means and receiving light in accordance with the intensity of the reflected light. There is provided a shape measuring device comprising: a measuring unit for measuring a shape of a measurement object.
【0011】本発明の第2の形態によれば、3次元領域
の形状を共焦点作用によって計測する形状計測装置であ
って、光源からの出力光を受けて伝送し、複数の出射光
を出射する伝送手段と、前記複数の出射光を前記3次元
領域に対して複数の入射光として集光する1つの集光手
段と、前記入射光の焦点位置を変化させる焦点位置変化
手段と、前記3次元領域から反射した反射光を前記伝送
手段を介して受け前記反射光の強度に応じて被測定物の
形状を計測する計測手段とを有することを特徴とする形
状計測装置が提供される。According to a second aspect of the present invention, there is provided a shape measuring apparatus for measuring the shape of a three-dimensional area by a confocal action, receiving and transmitting output light from a light source and emitting a plurality of output lights. Transmitting means for converging the plurality of outgoing lights onto the three-dimensional area as a plurality of incident lights; a focus position changing means for changing a focus position of the incident light; And a measuring means for receiving the reflected light reflected from the three-dimensional area via the transmission means and measuring the shape of the object to be measured in accordance with the intensity of the reflected light.
【0012】本発明の第3の形態によれば、3次元領域
の形状を共焦点作用によって計測する形状計測装置であ
って、光源からの出力光を受けて伝送し、複数の出射光
を出射する伝送手段と、前記複数の出射光を前記3次元
領域に対して複数の入射光として集光する集光手段と、
該集光手段を移動させることで前記入射光の焦点位置を
変化させる焦点位置変化手段と、前記3次元領域から反
射した反射光を前記伝送手段を介して受け前記反射光の
強度に応じて被測定物の形状を計測する計測手段とを有
することを特徴とする形状計測装置が提供される。According to a third aspect of the present invention, there is provided a shape measuring apparatus for measuring the shape of a three-dimensional area by a confocal action, receiving and transmitting output light from a light source and emitting a plurality of output lights. Transmitting means for collecting the plurality of outgoing lights as a plurality of incident lights on the three-dimensional region,
Focus position changing means for changing the focus position of the incident light by moving the light condensing means; and receiving reflected light reflected from the three-dimensional area via the transmission means and receiving light in accordance with the intensity of the reflected light. There is provided a shape measuring device comprising: a measuring unit for measuring a shape of a measurement object.
【0013】第1〜第3の形態において、前記光源には
ハロゲン光源又は半導体レーザが使用される。In the first to third embodiments, a halogen light source or a semiconductor laser is used as the light source.
【0014】第1の形態において、前記伝送手段は光フ
ァイバで実現でき、この場合、前記光ファイバは両端面
がレンズ状に成形されていることが好ましい。In the first embodiment, the transmission means can be realized by an optical fiber. In this case, it is preferable that both ends of the optical fiber are formed in a lens shape.
【0015】第1、第2の形態において、前記伝送手段
は、光ファイバを複数束ねたバンドルファイバで実現で
き、この場合にも、前記各光ファイバは両端面がレンズ
状に成形されていることが好ましい。In the first and second embodiments, the transmission means can be realized by a bundle fiber in which a plurality of optical fibers are bundled, and also in this case, each of the optical fibers has both ends formed into a lens shape. Is preferred.
【0016】第1〜第3の形態において、前記集光手段
は、テレセントリック光学系を用いた対物レンズで実現
でき、前記焦点位置変化手段はボイスコイルモータで実
現できる。In the first to third embodiments, the condensing means can be realized by an objective lens using a telecentric optical system, and the focus position changing means can be realized by a voice coil motor.
【0017】第2、第3の形態において、前記計測手段
は、前記3次元領域で偏光した反射光のみを所定の方向
に反射するビームスプリッタと、該ビームスプリッタに
より反射された反射光の強度に応じた出力信号を出力す
るCCDアレイとを含み、この場合、前記CCDアレイ
は複数のCCD素子を有し、該CCD素子は前記複数の
光ファイバに対して一対一に対応している。In the second and third embodiments, the measuring means may include a beam splitter that reflects only the reflected light polarized in the three-dimensional area in a predetermined direction, and an intensity of the reflected light reflected by the beam splitter. And a CCD array for outputting a corresponding output signal. In this case, the CCD array has a plurality of CCD elements, and the CCD elements correspond one-to-one to the plurality of optical fibers.
【0018】第1〜第3の形態において、前記光源の出
力光を平行光に整形するコリメータレンズを前記光源の
後段に設けても良い。In the first to third embodiments, a collimator lens for shaping output light of the light source into parallel light may be provided at a subsequent stage of the light source.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明の好まし
い実施の形態について説明する。図1において、本形態
による微小3次元形状計測装置は、半導体レーザ又はハ
ロゲン光源(以下、単に光源という)1、バンドルファ
イバ2、CCDアレイ3、コリメータレンズ4、ビーム
スプリッタ5、対物レンズ6、集光レンズ7、及びワー
クステージ8を備えており、ワークステージ8には測定
対象物(ワーク)が配置される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a micro three-dimensional shape measuring apparatus according to the present embodiment includes a semiconductor laser or halogen light source (hereinafter, simply referred to as a light source) 1, a bundle fiber 2, a CCD array 3, a collimator lens 4, a beam splitter 5, an objective lens 6, An optical lens 7 and a work stage 8 are provided, and an object to be measured (work) is arranged on the work stage 8.
【0020】図示の計測装置では、光源1からの出力光
は、均一化を図るためにコリメータレンズを用いた集光
レンズ4によって平行光に整形されて、バンドルファイ
バ2に入射される。In the measuring apparatus shown in the figure, the output light from the light source 1 is shaped into parallel light by a condenser lens 4 using a collimator lens in order to achieve uniformity, and is incident on the bundle fiber 2.
【0021】バンドルファイバ2は光の偏光を保存する
偏波保存ファイバを等間隔で2次元状に束ねたものであ
り、CCDアレイ3はCCD素子を2次元に配列したも
ので、縦横の素子数はバンドルファイバ2のそれぞれの
本数と1対1に対応している。The bundle fiber 2 is a two-dimensional bundle of polarization preserving fibers for preserving the polarization of light at equal intervals. The CCD array 3 is a two-dimensional array of CCD elements. Corresponds to the number of each bundle fiber 2 on a one-to-one basis.
【0022】対物レンズ6はテレセントリック光学系を
用いており、平行に入射された光を平行光のまま集光す
ることができる。対物レンズ6はボイスコイルモータ等
により上下に駆動され、これによって、ワークステージ
8上において焦点位置を変化させることができる。The objective lens 6 uses a telecentric optical system, and can converge parallel incident light as parallel light. The objective lens 6 is driven up and down by a voice coil motor or the like, whereby the focal position on the work stage 8 can be changed.
【0023】ビームスプリッタ5として、例えば、偏光
フィルタが用いられており、測定対象物で反射して入射
光から90度偏光した反射光のみをビームスプリッタ5
で反射させて、集光レンズ7へ反射光を入射させる。As the beam splitter 5, for example, a polarizing filter is used, and only the reflected light reflected by the object to be measured and polarized 90 degrees from the incident light is used as the beam splitter 5.
And the reflected light is made incident on the condenser lens 7.
【0024】バンドルファイバ2から出射された反射光
は集光レンズ7によってCCDアレイ3上に集光され
る。入射する光の強さによりCCDアレイ3の各素子の
出力は変化する。そして、CCDアレイ3の各素子の出
力は、判定手段としてのパソコン(PC)等により処理
されて形状が判定される。The reflected light emitted from the bundle fiber 2 is condensed on the CCD array 3 by the condenser lens 7. The output of each element of the CCD array 3 changes depending on the intensity of the incident light. Then, the output of each element of the CCD array 3 is processed by a personal computer (PC) or the like as a determination means to determine the shape.
【0025】図2を参照して、共焦点の原理について説
明する。図示の例では、光源21から出射された光がピ
ンホール22を通り、光学系(ビームスプリッタ23及
びレンズ24及び25等)を経て測定対象物にあたり、
その反射光が再び光学系を戻り、ビームスプリッタ23
を経てピンホール26を通り光検出器27に至る構成と
なっている。そして、ピンホール23は光学系の光源側
の焦点の位置に設置されている。測定対象物が光学系の
焦点の位置にあるとき、ピンホール26を通過する戻り
光は最大となる。The principle of confocal will be described with reference to FIG. In the illustrated example, the light emitted from the light source 21 passes through the pinhole 22 and passes through an optical system (such as the beam splitter 23 and the lenses 24 and 25) to reach the measurement target.
The reflected light returns to the optical system again, and the beam splitter 23
Through the pinhole 26 to the photodetector 27. The pinhole 23 is provided at a focal point on the light source side of the optical system. When the measurement object is at the position of the focal point of the optical system, the return light passing through the pinhole 26 is maximized.
【0026】一方、測定対象物が光学系の焦点から外れ
た位置にある場合、ピンホール26を戻る戻り光は大部
分がピンホール周囲の壁にさえぎられ全体として光量は
急激に減少する。その光の強度は高さzの関数として以
下の数1で表すことができる。数1で、|V(z)|2
は光の強度、kは波数、sinθは対物レンズの開口数
である。On the other hand, when the object to be measured is out of the focus of the optical system, most of the return light returning to the pinhole 26 is blocked by the wall around the pinhole, and the amount of light decreases sharply as a whole. The light intensity can be expressed by the following equation 1 as a function of the height z. In equation 1, | V (z) | 2
Is the light intensity, k is the wave number, and sin θ is the numerical aperture of the objective lens.
【0027】[0027]
【数1】 (Equation 1)
【0028】ここで、高さzを変化させたときの光強度
の変化の様子の一例を図3に示す。図3から、光学系の
焦点近傍において、高さ方向の感度が非常に高いことが
わかる。このような特性をOptical Secti
oning特性と呼ぶ。本発明ではこの原理を用いて被
測定物の高さ方向の測定を行う。FIG. 3 shows an example of how the light intensity changes when the height z is changed. FIG. 3 shows that the sensitivity in the height direction is very high near the focal point of the optical system. Such characteristics are referred to as Optical Secti.
This is called the oning property. In the present invention, the measurement in the height direction of the measured object is performed using this principle.
【0029】図1において、バンドルファイバ2の各フ
ァイバの両端面はそれぞれ凸レンズ状に研磨されてい
る。そして、各ファイバ端面はピンホールの働きをす
る。対物レンズ6とバンドルファイバ2の各端面と集光
レンズ7によって形成されるレンズ系の焦点は予めCC
Dアレイ3の位置に結ぶように設置されている。In FIG. 1, both end faces of each fiber of the bundle fiber 2 are polished into a convex lens shape. Each fiber end surface functions as a pinhole. The focal point of the lens system formed by the objective lens 6, each end face of the bundle fiber 2, and the condenser lens 7 is CC
It is installed so as to connect to the position of the D array 3.
【0030】なお、各ファイバの両端を凸レンズ状に成
形する代わりに、バンドルファイバの両端面側にマイク
ロレンズアレイを設けても良い。その際、マイクロレン
ズアレイの各レンズとバンドルファイバの各ファイバを
一対一に対応させる。Instead of forming both ends of each fiber into a convex lens shape, a microlens array may be provided on both end faces of the bundle fiber. At this time, each lens of the microlens array and each fiber of the bundle fiber are made to correspond one to one.
【0031】対物レンズ6を上下に移動させることによ
って、測定対象物物上にバンドルファイバ2内のあるフ
ァイバに対応したレンズ系が焦点を結んだ際に、共焦点
効果によって、そのファイバに対応したCCDアレイ3
内の素子に強い反射光が入射される。また、対物レンズ
6が別の位置にあるときに、同様に、CCDアレイ3内
のある素子上で強い反射光が入射される。この対物レン
ズ6の移動とCCDアレイ3の読み取りを同期させて、
対物レンズ6の位置に対応したCCD素子で観察された
画像が複数枚取得される。By moving the objective lens 6 up and down, when the lens system corresponding to a certain fiber in the bundle fiber 2 is focused on the object to be measured, the objective lens 6 responds to the fiber by the confocal effect. CCD array 3
Strong reflected light is incident on the elements inside. Similarly, when the objective lens 6 is at another position, strong reflected light is incident on a certain element in the CCD array 3. By synchronizing the movement of the objective lens 6 and the reading of the CCD array 3,
A plurality of images observed by the CCD element corresponding to the position of the objective lens 6 are obtained.
【0032】例えば、図4に示されるような突起状の測
定対象物上に対物レンズ6を移動させて焦点を結ばせた
場合には、対物レンズ6の位置A、位置B、及び位置C
に対応した図5のような大きさの異なる環状の画像が得
られる。For example, when the objective lens 6 is moved and focused on a projecting measuring object as shown in FIG. 4, the positions A, B and C of the objective lens 6 are set.
The annular images having different sizes as shown in FIG.
【0033】図5のように、CCDアレイ3内の素子の
うち強い反射光の素子を結ぶと被測定物の等高線を描く
ことができる。得られたすべてのCCD素子による画像
を合成することで被測定物の高さ方向の分布を得る。こ
の得られた分布図の各等高線と対物レンズの位置を対応
させることによって、測定対象物の3次元形状を得るこ
とができる。As shown in FIG. 5, if the elements of the CCD array 3 which are strongly reflected light are connected, contour lines of the object to be measured can be drawn. By combining images obtained by all the obtained CCD elements, a distribution in the height direction of the measured object is obtained. By associating each contour line of the obtained distribution map with the position of the objective lens, a three-dimensional shape of the measurement object can be obtained.
【0034】得られた3次元画像の平面内の分解能はバ
ンドルファイバ2に使用するファイバの径に依存する
が、対物レンズ6及び集光レンズ7の倍率により調整す
ることが可能であり、CCDアレイの素子間のピッチに
は直接影響は受けない。The resolution in the plane of the obtained three-dimensional image depends on the diameter of the fiber used for the bundle fiber 2, but can be adjusted by the magnification of the objective lens 6 and the condenser lens 7, and can be adjusted by a CCD array. Is not directly affected by the pitch between the elements.
【0035】図示の計測装置では、原理的に反射光の強
度の絶対値は重要ではないので、測定対象物の表面の反
射率の影響は受けにくいため、測定対象の範囲が広い。In the measuring device shown in the drawing, the absolute value of the intensity of the reflected light is not important in principle, so that it is hardly affected by the reflectance of the surface of the object to be measured, so that the range of the object to be measured is wide.
【0036】なお、CCDアレイの代替品としてフォト
ダイオードアレイを用いることも可能である。この場
合、個々のフォトダイオード出力の直線性が重要にな
る。Incidentally, a photodiode array can be used as a substitute for the CCD array. In this case, the linearity of the output of each photodiode becomes important.
【0037】上述のように、従来の共焦点の原理を用い
た手法は高精度ではあるが、全面を走査する際に時間が
かかり、平面内の分解能はワークステージの駆動分解能
に影響される。また、平面内を一括に走査する際、光学
系が複雑になり、装置自体が高価となる。As described above, although the conventional method using the confocal principle has high accuracy, it takes time to scan the entire surface, and the resolution in the plane is affected by the drive resolution of the work stage. In addition, when scanning a plane at a time, the optical system becomes complicated and the apparatus itself becomes expensive.
【0038】これに対して、本発明による計測装置で
は、3次元形状を有する微小な領域の形状計測を行う
際、平面内を一括で走査することができるばかりでな
く、質量の軽い対物レンズを移動させるようにしたか
ら、計測時間を短縮できる。加えて、光ファイバを使用
するようにしたから、装置の設置自由度が大きくなる。On the other hand, in the measurement apparatus according to the present invention, when measuring the shape of a minute area having a three-dimensional shape, not only can the surface be scanned in a lump, but also the objective lens having a light mass can be used. Since the movement is performed, the measurement time can be reduced. In addition, since an optical fiber is used, the degree of freedom in installing the device is increased.
【0039】以上、本発明の実施の形態を、光伝送手段
としてバンドルファイバ2を使用する、請求項2に対応
する場合について説明したが、本発明による計測装置は
図1に示される構成に限定されるものではない。例え
ば、バンドルファイバ2は他の光伝送手段、例えば1本
の光ファイバに置き換えられても良い。この場合にも、
光ファイバの両端面は凸レンズ状に成形されていること
が好ましい。また、測定対象物側の集光手段としての対
物レンズ6も必ずしも1つのレンズで実現する必要はな
い。As described above, the embodiment of the present invention has been described with respect to the case corresponding to claim 2 in which the bundle fiber 2 is used as the optical transmission means. However, the measuring apparatus according to the present invention is limited to the configuration shown in FIG. It is not something to be done. For example, the bundle fiber 2 may be replaced with another optical transmission means, for example, one optical fiber. Again, in this case,
It is preferable that both end faces of the optical fiber are formed into a convex lens shape. Further, the objective lens 6 as the light condensing means on the measurement object side does not necessarily need to be realized by one lens.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、3次
元形状を有する微小な領域の形状計測を行う際、平面内
を一括で走査することができるばかりでなく、質量の軽
い対物レンズを移動させるようにしたから、計測時間を
短縮できるという効果がある。As described above, according to the present invention, when measuring the shape of a minute area having a three-dimensional shape, not only can a plane be scanned at once, but also an objective lens having a small mass can be used. Since the movement is performed, there is an effect that the measurement time can be reduced.
【0041】加えて、本発明では、光ファイバを使用す
るようにしたから、装置の設置自由度が大きくなるとい
う効果もある。In addition, in the present invention, since an optical fiber is used, there is also an effect that the degree of freedom in installing the device is increased.
【図1】本発明による3次元形状計測装置の一例を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention.
【図2】図1に示す3次元形状計測装置の動作原理つい
て説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for describing an operation principle of the three-dimensional shape measuring device shown in FIG.
【図3】図2に示す例において、高さ(z)を変化させ
た際の光強度変化の様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing how the light intensity changes when the height (z) is changed in the example shown in FIG.
【図4】図1に示された計測装置において対物レンズを
移動させて測定対象物上に焦点を結ばせた場合の作用を
説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an operation when an objective lens is moved to focus on a measurement target in the measurement device shown in FIG. 1;
【図5】図4に示された対物レンズの移動により得られ
るCCDアレイの画像の例を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an image of a CCD array obtained by moving the objective lens shown in FIG.
1 半導体レーザ又はハロゲン光源(光源) 2 バンドルファイバ 3 CCDアレイ 4 コリメータレンズ 5 ビームスプリッタ 6 対物レンズ 7 集光レンズ 8 ワークステージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser or halogen light source (light source) 2 Bundle fiber 3 CCD array 4 Collimator lens 5 Beam splitter 6 Objective lens 7 Condensing lens 8 Work stage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 AA53 BB05 DD02 DD06 FF01 FF10 GG02 GG06 HH04 HH13 JJ01 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL02 LL30 LL33 LL59 MM14 PP22 QQ25 QQ31 SS13 UU03 UU06 2H051 AA00 CB14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA06 AA53 BB05 DD02 DD06 FF01 FF10 GG02 GG06 HH04 HH13 JJ01 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL02 LL30 LL33 LL59 MM14 PP22 QQ25 QQ31 SS13 UU03 UU00 CB
Claims (10)
計測する形状計測装置であって、 光源からの出力光を受け伝送する伝送手段と、 該伝送手段から出射される出射光を前記3次元領域に対
して入射光として集光する集光手段と、 該集光手段を移動させることで前記入射光の焦点位置を
変化させる焦点位置変化手段と、 前記3次元領域から反射した反射光を前記伝送手段を介
して受け前記反射光の強度に応じて被測定物の形状を計
測する計測手段と、を有することを特徴とする形状計測
装置。1. A shape measuring device for measuring the shape of a three-dimensional region by a confocal action, comprising: a transmission unit for receiving and transmitting output light from a light source; Focusing means for focusing light as incident light on the area; focus position changing means for changing the focal position of the incident light by moving the focusing means; and reflecting light reflected from the three-dimensional area. And a measuring means for measuring the shape of the object to be measured in accordance with the intensity of the reflected light received via the transmitting means.
計測する形状計測装置であって、 光源からの出力光を受けて伝送し、複数の出射光を出射
する伝送手段と、 前記複数の出射光を前記3次元領域に対して複数の入射
光として集光する1つの集光手段と、 前記入射光の焦点位置を変化させる焦点位置変化手段
と、 前記3次元領域から反射した反射光を前記伝送手段を介
して受け前記反射光の強度に応じて被測定物の形状を計
測する計測手段と、を有することを特徴とする形状計測
装置。2. A shape measuring device for measuring a shape of a three-dimensional region by a confocal action, comprising: a transmitting unit that receives and transmits output light from a light source and emits a plurality of emitted lights; One condensing means for condensing the emitted light on the three-dimensional area as a plurality of incident lights; a focus position changing means for changing a focal position of the incident light; and a reflecting light reflected from the three-dimensional area. And a measuring means for measuring the shape of the object to be measured in accordance with the intensity of the reflected light received via the transmitting means.
計測する形状計測装置であって、 光源からの出力光を受けて伝送し、複数の出射光を出射
する伝送手段と、 前記複数の出射光を前記3次元領域に対して複数の入射
光として集光する集光手段と、 該集光手段を移動させることで前記入射光の焦点位置を
変化させる焦点位置変化手段と、 前記3次元領域から反射した反射光を前記伝送手段を介
して受け前記反射光の強度に応じて被測定物の形状を計
測する計測手段と、を有することを特徴とする形状計測
装置。3. A shape measuring device for measuring a shape of a three-dimensional region by a confocal action, comprising: a transmitting unit that receives and transmits output light from a light source and emits a plurality of output lights; Focusing means for focusing the emitted light on the three-dimensional area as a plurality of incident lights; focus position changing means for changing the focusing position of the incident light by moving the focusing means; And a measuring means for receiving reflected light reflected from the device via the transmitting means and measuring the shape of the object to be measured in accordance with the intensity of the reflected light.
を特徴とする請求項1記載の形状計測装置。4. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein said transmission means is an optical fiber.
たバンドルファイバからなることを特徴とする請求項2
又は3に記載の形状計測装置。5. The transmission means according to claim 2, wherein said transmission means comprises a bundle fiber in which a plurality of optical fibers are bundled.
Or the shape measuring device according to 3.
形されていることを特徴とする請求項4又は5記載の形
状計測装置。6. The shape measuring device according to claim 4, wherein both ends of the optical fiber are formed into a lens shape.
系を用いた対物レンズであることを特徴とする請求項1
〜3のいずれかに記載の形状計測装置。7. The apparatus according to claim 1, wherein the condensing means is an objective lens using a telecentric optical system.
The shape measuring device according to any one of claims 1 to 3.
した反射光のみを所定の方向に反射するビームスプリッ
タと、該ビームスプリッタにより反射された反射光の強
度に応じた出力信号を出力するCCDアレイとを含むこ
とを特徴とする請求項2又は3記載の形状計測装置。8. A beam splitter for reflecting only reflected light polarized in the three-dimensional area in a predetermined direction, and an output signal corresponding to the intensity of the reflected light reflected by the beam splitter. 4. The shape measuring apparatus according to claim 2, further comprising a CCD array.
有し、該CCD素子は前記複数の光ファイバに対して一
対一に対応していることを特徴とする請求項8記載の形
状計測装置。9. The shape measuring apparatus according to claim 8, wherein said CCD array has a plurality of CCD elements, and said CCD elements correspond one-to-one to said plurality of optical fibers.
コリメータレンズを前記光源の後段に設けたことを特徴
とする請求項1〜3のいずれかに記載の形状計測装置。10. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein a collimator lens for shaping output light of the light source into parallel light is provided at a subsequent stage of the light source.
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