[发明专利]光干涉测量装置有效

专利信息
申请号: 201110057679.4 申请日: 2011-03-10
公开(公告)号: CN102192714A 公开(公告)日: 2011-09-21
发明(设计)人: 长滨龙也;久保光司;浅野秀光;宫仓常太 申请(专利权)人: 株式会社三丰
主分类号: G01B11/24 分类号: G01B11/24
代理公司: 北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277 代理人: 刘新宇;张会华
地址: 日本神*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 干涉 测量 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种光干涉测量装置。

背景技术

传统已知诸如三维形状测量装置等光干涉测量装置。三维形状测量装置例如通过使用由光的干涉产生的干涉条纹的辉度信息精确地测量测量对象的三维形状。在该光干涉测量装置中,广泛公知使用宽带光(broad band light)(白光等)作为光源的技术(例如参见日本特开2003-148921号公报)。

图9A和图9B示出通过使用宽带光作为光源获得的干涉条纹的示例。图9A示出各波长的干涉条纹的辉度,图9B示出合成的干涉条纹的辉度。

如图9A和图9B所示,当宽带光被用作光源时,各波长的干涉条纹的辉度的峰值互相重叠并且重叠的干涉条纹的辉度在聚焦位置变得较大。然而,距聚焦位置越远,各波长的干涉条纹的最大辉度位置彼此偏离越远并且合成的干涉条纹的辉度的幅值逐渐变小。

因此,光干涉测量装置可以通过检测视域内的各个位置处峰值辉度位置由此测量例如测量对象的三维形状。

用于这样的光干涉测量装置的干涉物镜主要包括根据干涉物镜的放大倍率而使用的Michelson型透镜和Mirau型透镜。通常,Michelson型透镜被用于低放大倍率的干涉物镜,而Mirau型透镜被用于高放大倍率的干涉物镜。

图10是示出使用Mirau型干涉物镜时的基本构造的示意图。

如图10所示,在使用Mirau型干涉物镜的情况下,从干涉物镜发出的光的光路被分束器(beam splitter)分成参照光路(图中由虚线表示)和测量光路(图中由实线表示),该参照光路中包括参照镜,该测量光路包括配置于其中的测量对象。此后,来自参照镜的反射光(参照光)和来自测量对象的反射光(对象光)被合成。

在聚焦位置,即,当参照光路的光路长度与测量光路的光路长度彼此相等时,这里如图11所示,参照光和对象光变成具有彼此相同的相位的光波。

因此,参照光的光波和对象光的光波在聚焦位置彼此加强并且变成如图11B所示的干涉波。这样的光学系统中的实际干涉条纹的样子如图11C所示。在图11C中,在聚焦位置看到明亮的0次(zero-order)干涉条纹,在聚焦位置的周围看到明亮的1次(first-order)干涉条纹。

发明内容

然而,当利用上述的这种光干涉测量装置测量图12所示的在视域中具有诸如具有高反射率的部分(高反射率部分)和具有低反射率的部分(低反射率部分)等不同反射率部分的对象时,用于测量视域中的各部分的所需的光量彼此不同。

图13A示出当基于高反射率部分调整光量时获得的干涉条纹的对照的示例,图13B示出当根据低反射率部分调整光量时获得的干涉条纹的对照的示例。这里,在图13A和图13B中,高反射率部分中的干涉条纹以实线示出,低反射率部分中的干涉条纹以虚线示出。

如图13A所示,当基于高反射率部分调整光量时,低反射率部分中的干涉条纹的辉度变低,且难以检测到该干涉条纹的最大辉度位置。

另外,如图13B所示,当基于低反射率部分调整光量时,高反射率部分的辉度可能会超过摄像装置的容限(tolerance)导致摄像装置中的饱和。

因此,当要测量具有不同的反射率部分的测量对象时,传统上存在如下问题:需要通过使用不同的光量对测量对象进行两次测量并且之后合成数据的处理,导致处理能力(throughput)降低。

本发明的一个目的是提供一种即使在测量包括不同反射率的部分的测量对象时也能使用户容易地进行测量的光干涉测量装置。

为了解决该问题,根据本发明的光干涉测量装置包括:

光源,其输出宽带光;

物镜部,其将从所述光源输出的所述宽带光的光路分成包括参照镜的参照光路和包括测量对象的测量光路,并且所述物镜部输出被所述参照镜反射的参照光和被所述测量对象反射的对象光的合成波;

光路长度改变部,其改变所述参照光路的光路长度或者改变所述测量光路的光路长度;以及

摄像部,其形成从所述物镜部输出的所述合成波的干涉图像数据;

其中,所述物镜部包括:

相位差控制构件,其控制所述参照光与所述对象光之间的相位差,以在所述参照光路和所述测量光路之间的光路差为零的位置处产生相消干涉条纹,及

最小辉度位置检测部,其基于由所述摄像部形成的所述干涉图像数据而检测所述相消干涉条纹的最小辉度位置。

此外,在根据本发明的光干涉测量装置中,优选地,所述相位差控制构件是包括介电多层膜的薄膜。

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