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公開番号2024135036
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023045527
出願日2023-03-22
発明の名称測定装置及び測定方法
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/00 20060101AFI20240927BHJP(測定;試験)
要約【課題】カラー共焦点法における不要な成分の光を遮る一方、測定精度の低下が抑制される、測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】測定装置(10)は、多波長光を出射する光源(12)、多波長光に対して光軸(AX)に沿う色収差を発生させる第1光学部(56)、色収差を発生させた多波長光を測定対象物(W)の測定位置に対して集光させる第2光学部(56)、第1光学部へ入射する多波長光の一部を遮り、光軸が貫く位置に配置される減光部材(57)、減光部材が多波長光を遮る面積を可変させる減光調整部、減光部材を通過した多波長光の少なくとも一部を通過させる開口部(AP)、開口部を通過した多波長光のスペクトル情報を取得するための受光部を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに異なる波長を有する複数の光が含まれる多波長光を出射する光源と、
前記光源から出射される前記多波長光に対して、光軸に沿う色収差を発生させる第１光学部と、
前記色収差を発生させた前記多波長光を測定対象物の測定位置に対して集光させる第２光学部と、
前記第１光学部へ入射する前記多波長光の一部を遮る減光部材であり、前記光軸が貫く位置に配置される減光部材と、
前記減光部材が配置される位置における前記多波長光の断面積に対する、前記減光部材が前記多波長光を遮る面積比を可変させる減光調整部と、
前記減光部材を通過した前記多波長光の少なくとも一部を通過させる開口部と、
前記開口部を通過した前記多波長光のスペクトル情報を取得するための受光部と、
を備えた測定装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記減光調整部は、前記光軸に対して平行となる方向における前記減光部材の位置を調整する位置調整部を備えた請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
複数の前記減光部材を備え、
前記位置調整部は、前記光軸に対して平行となる方向において互いに異なる位置に支持される前記複数の減光部材の中から、前記多波長光を遮る位置へ配置させる前記減光部材を選択する選択部を備えた請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記位置調整部は、前記光軸に対して平行となる方向について前記減光部材を移動させる移動部を備えた請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記減光部材は、前記第１光学部又は前記第２光学部と、前記開口部との間に配置される請求項１に記載の測定装置。
【請求項６】
前記減光調整部は、前記多波長光を遮る前記減光部材の面積を可変させるサイズ可変部を備えた請求項１に記載の測定装置。
【請求項７】
前記測定対象物を測定する際の測定条件を取得する測定条件取得部を備え、
前記減光調整部は、前記取得される測定条件に応じて、前記減光部材が配置される位置における前記多波長光の断面積に対する、前記減光部材が前記多波長光を遮る面積比を可変させる請求項１に記載の測定装置。
【請求項８】
前記色収差を発生させた前記多波長光を前記測定対象物の前記測定位置へ照射し、かつ、前記測定対象物へ照射された前記多波長光の反射光が入射するプローブを備え、
前記プローブは、
前記第１光学部と、
前記第２光学部と、
前記減光部材と、
を備えた請求項１に記載の測定装置。
【請求項９】
前記第１光学部と前記第２光学部とは一体に構成される請求項１に記載の測定装置。
【請求項１０】
互いに異なる波長を有する複数の光が含まれる多波長光であり、光軸に沿う色収差を発生させた多波長光を測定対象物へ照射して、前記測定対象物の表面を測定する測定方法であって、
前記測定対象物の測定位置に対して前記色収差を発生させた前記多波長光を集光させ、
前記色収差を発生させる第１光学部へ入射する前記多波長光の一部を遮る減光部材であり、前記光軸が貫く位置に配置される減光部材が配置される位置における前記多波長光の断面積に対する、前記減光部材が前記多波長光を遮る面積比を可変させ、
前記減光部材を通過した前記多波長光の少なくとも一部を、前記測定対象物の合焦位置と共役の関係を有する開口部を通過させ、
前記開口部を通過させた前記多波長光のスペクトル情報を取得する測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置及び測定方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、カラー共焦点法を用いて計測対象物の表面性状などを計測する測定装置が知られている。カラー共焦点法は、屈折光学系の光軸に沿う方向の色収差を利用した測長原理である。色収差が発生する光学系では、焦点を結ぶ距離が波長に応じて異なる。
【０００３】
測定対象物の表面を測定する際に、互いに異なる複数の波長が含まれる多波長光をコントローラから出力させ、光ファイバ及びプローブを介して測定対象物へ向けて多波長光を照射させる。
【０００４】
プローブから出射させる多波長光は、色収差に起因して波長ごとに光軸上の異なる位置において焦点を結ぶ。コントローラに具備される分光器は、測定対象物へ照射された多波長光の反射光のうち、測定対象物の表面において合焦した波長を有する光を検出する。分光器を用いて検出された光の波長が距離に換算される。このようにして、非接触の距離測定が実現される。
【０００５】
特許文献１は、カラー共焦点法を用いて測定対象物を測定する共焦点計測装置が記載される。同文献に記載の共焦点光学系は、回折レンズの中央部を通過する不要な光を遮る遮光物が具備され、クロストークが低減化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０２０／０５９６７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の装置のように光路上に遮光物が配置されると、測定対象物からの反射光の総量が減少する。反射光の総量の減少は、ピーク検出の精度低下に起因する測定精度低下の要因となり得る。特に、測定対象物に対して反射率が相対的に低い物質が用いられる場合には、ピーク検出そのものが困難になる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、カラー共焦点法における不要な反射光の入射が抑制され、かつ、ピーク検出に必要な反射光の光量が確保される、測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、次の発明態様を提供する。
【００１０】
本開示の第１態様に係る測定装置は、互いに異なる波長を有する複数の光が含まれる多波長光を出射する光源と、光源から出射される多波長光に対して、光軸に沿う色収差を発生させる第１光学部と、色収差を発生させた多波長光を測定対象物の測定位置に対して集光させる第２光学部と、第１光学部へ入射する多波長光の一部を遮る減光部材であり、光軸が貫く位置に配置される減光部材と、減光部材が配置される位置における多波長光の断面積に対する、減光部材が多波長光を遮る面積比を可変させる減光調整部と、減光部材を通過した多波長光の少なくとも一部を通過させる開口部と、開口部を通過した多波長光のスペクトル情報を取得するための受光部と、を備えた測定装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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