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技術 測光装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 鈴木了智
出願日 2010年4月20日 (10年7ヶ月経過) 出願番号 2010-096932
公開日 2011年11月10日 (9年0ヶ月経過) 公開番号 2011-226916
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による材料の調査、分析 顕微鏡、コンデンサー
主要キーワード 分光スペクトル強度 顕微測光 アライメント量 反射光側 分光強度データ 姿勢修正 基準測定 乖離量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節できる測光装置を提供する。

解決手段

光源1と、光源から発せられた測定光束を被検物Sに導く対物光学系15と、測定光束が被検物の測定面Saで反射された反射光束測光する分光器20とを有する測光装置50は、反射光束の光路上に配置され、反射光束の焦点と異なる位置において反射光束の像を撮像する第2撮像素子42を有するアライメント状態確認部40と、第2撮像素子42で撮像した反射光束の像により得られた情報を表示する表示部46とを備えることを特徴とする。

概要

背景

従来、光学素子等の被検物の測定面の反射率等を測定するために、顕微測光装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
図8は、特許文献1に記載の測光装置概略構成を示す図である。光源101から発した測定光束は、照明レンズ102を通過してピンホール103に入射する。ピンホール103を通過した測定光束は、コリメータレンズ104で平行光となり、ハーフミラー105で下方の対物レンズ106に入射後、被検物107に照射される。被検物107の測定面108では、測定光束が反射されて反射光束となり、再び対物レンズ106を通過して集光レンズ109へ入射する。

集光レンズ109の上部には、集光された反射光束の一部を取り出して像を観察するための接眼レンズ部110と、分光スペクトル強度を検出する分光部111が設けられている。分光部111には、反射光束を波長ごとの分光スペクトルに分解する回折格子112が設けられている。回折格子112により分光スペクトルに分解された光は、一次元固体撮像素子であるCCD113に結像する。CCD113からの光強度信号から電気信号に変換された信号をデータ処理部114で処理することにより、測定面108の分光反射率が測定算出される。

概要

被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節できる測光装置を提供する。光源1と、光源から発せられた測定光束を被検物Sに導く対物光学系15と、測定光束が被検物の測定面Saで反射された反射光束を測光する分光器20とを有する測光装置50は、反射光束の光路上に配置され、反射光束の焦点と異なる位置において反射光束の像を撮像する第2撮像素子42を有するアライメント状態確認部40と、第2撮像素子42で撮像した反射光束の像により得られた情報を表示する表示部46とを備えることを特徴とする。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節できる測光装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光源と、前記光源から発せられた測定光束被検物に導く対物光学系と、前記測定光束が前記被検物の測定面で反射された反射光束測光する測光手段とを有する測光装置であって、前記反射光束の光路上に配置され、前記反射光束の焦点と異なる位置において前記反射光束の像を撮像する撮像手段を有するアライメント状態確認部と、前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像により得られた情報を表示する表示部と、を備えることを特徴とする測光装置。

請求項2

前記アライメント状態確認部は、コリメータレンズを有し、前記反射光束は平行光とされてから前記撮像手段により撮像されることを特徴とする請求項1に記載の測光装置。

請求項3

前記アライメント状態確認部は、前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像にもとづいて前記被検物のアライメント状態を示すアライメント量を算出する演算部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の測光装置。

請求項4

前記対物光学系は、凹面鏡凸面鏡とを、互いの鏡面を対向させて配置することにより構成されていることを特徴とする請求項3に記載の測光装置。

請求項5

前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域の重心位置を前記アライメント量として算出することを特徴とする請求項4に記載の測光装置。

請求項6

前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域の面積を前記アライメント量として算出することを特徴とする請求項4に記載の測光装置。

請求項7

前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域における面積と周囲長との比率を前記アライメント量として算出することを特徴とする請求項4に記載の測光装置。

技術分野

0001

本発明は、測光装置、より詳しくは、被検物の測定面における反射率等を測定する顕微測光装置に関する。

背景技術

0002

従来、光学素子等の被検物の測定面の反射率等を測定するために、顕微測光装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
図8は、特許文献1に記載の測光装置の概略構成を示す図である。光源101から発した測定光束は、照明レンズ102を通過してピンホール103に入射する。ピンホール103を通過した測定光束は、コリメータレンズ104で平行光となり、ハーフミラー105で下方の対物レンズ106に入射後、被検物107に照射される。被検物107の測定面108では、測定光束が反射されて反射光束となり、再び対物レンズ106を通過して集光レンズ109へ入射する。

0003

集光レンズ109の上部には、集光された反射光束の一部を取り出して像を観察するための接眼レンズ部110と、分光スペクトル強度を検出する分光部111が設けられている。分光部111には、反射光束を波長ごとの分光スペクトルに分解する回折格子112が設けられている。回折格子112により分光スペクトルに分解された光は、一次元固体撮像素子であるCCD113に結像する。CCD113からの光強度信号から電気信号に変換された信号をデータ処理部114で処理することにより、測定面108の分光反射率が測定算出される。

先行技術

0004

特許第2806747号公報

発明が解決しようとする課題

0005

一般的に、光学素子等に施されるコーティング角度依存性を持ち、光学素子への入射角が異なるとその反射率および透過率も変化する。また、特に曲率を有する光学素子等の場合、光学素子の全領域にわたってコーティングを均一に行うことは難しいため、面頂部と周縁部とでは反射率および透過率は異なることが多い。したがって、測光装置を用いた測定においては、被検物へ入射する測定光束の光軸が被検物の測定面に対して一定の角度に保持されること、および、被検物への測定光束が測定面に対して常に一定の領域に照射され、同一領域が測定対象となることが、高精度および再現性の高い測定を行うために重要である。

0006

特許文献1に記載の測光装置では、測定光束の光軸に対して被検物107の測定面108が図8破線で示すようにわずかに傾斜して配置された場合、測定面108からの反射光束が破線で示すようにシフトする。そのため、対物レンズ106の口径、若しくは絞りを設けている場合は当該絞りにより、反射光束の一部は集光レンズ109に入射しなくなり、接眼レンズ部110および分光部111に入射する反射光束の光量はわずかに変化する。

0007

しかしながら、反射光束がシフトしても、集光レンズ109による結像位置や、接眼レンズ部110で観察される像の位置は変化しないため、傾斜がわずかである等の場合、使用者は測定面が傾斜していることに気がつきにくい。その結果、測定面が傾斜したまま測定が行われ、測定の精度や再現性が充分でなくなることがあるという問題がある。

0008

また、測定面が球面である場合、被検物の光軸と測定光束の光軸とが平行であっても、測定光束の光軸が面頂位置から外れると、上述の傾斜配置と同様の状態になる。この場合も、集光レンズによる結像位置や接眼レンズ部で観察される像の位置は変化しないため、やはり使用者はこのことに気づきにくく、被検物の姿勢修正が行われない結果、同様に測定の精度や再現性が充分でなくなることがある。

0009

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節できる測光装置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

0010

本発明の測光装置は、光源と、前記光源から発せられた測定光束を被検物に導く対物光学系と、前記測定光束が前記被検物の測定面で反射された反射光束を測光する測光手段とを有する測光装置であって、前記反射光束の光路上に配置され、前記反射光束の焦点と異なる位置において前記反射光束の像を撮像する撮像手段を有するアライメント状態確認部と、前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像により得られた情報を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

0011

前記アライメント状態確認部は、コリメータレンズを有し、前記反射光束は平行光とされてから前記撮像手段により撮像されてもよい。

0012

前記アライメント状態確認部は、前記撮像手段で撮像した前記反射光束の像にもとづいて前記被検物のアライメント状態を示すアライメント量を算出する演算部を有してもよい。

0013

前記対物光学系は、凹面鏡凸面鏡とを、互いの鏡面を対向させて配置することにより構成されてもよい。

0014

前記演算部は、輪帯形状を呈する前記反射光束の像の内部領域の重心位置を前記アライメント量として算出してもよい。
また、前記演算部は、前記反射光束の像の内部領域の面積を前記アライメント量として算出してもよいし、内部領域における面積と周囲長との比率を前記アライメント量として算出してもよい。

発明の効果

0015

本発明の測光装置によれば、被検物の位置や姿勢を容易に確認および調節することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の第1実施形態の測光装置の概略構成を示す模式図である。
(a)および(b)は、いずれも被検物等のアライメント状態と、同測光装置の第2撮像素子で取得された反射光束像の例を示す図である。
(a)は、本発明の第2実施形態の測光装置におけるアライメント量算出方法を説明する図であり、(b)および(c)は、いずれも反射光束像およびその重心位置の例を示す図である。
(a)および(b)は、いずれも本発明の第3実施形態の測光装置における対物光学系と、測定光束および反射光束の態様とを示す図である。
(a)および(b)は、2値化処理後の第2撮像素子が取得した画像を示す図である。
同実施形態の変形例におけるアライメント量の算出方法を説明する図である。
同実施形態の他の変形例におけるアライメント量の算出方法を説明する図である。
従来の測光装置の概略構成を示す図である。

実施例

0017

本発明の第1実施形態について、図1から図2(b)を参照して説明する。図1は、本実施形態の測光装置50の概略構成を示す模式図である。測光装置50は、図1に示すように、被検物Sの測定面Sa、あるいは分光反射率が既知基準試料SPの基準測定面SPaを落射照明することにより、測定面Saや基準測定面SPaの分光強度を測定し、得られたそれぞれの分光強度の測定値から基準測定面SPaに対する測定面Saの相対分光反射率を算出するものである。

0018

測光装置50は、光源1を有する光源部10と、光源1から発せられた測定光束を被検物Sに導く対物光学系15と、測定光束が被検物Sの測定面Saで反射された反射光束を測光する分光器(測光手段)20と、反射光束を観察するための観察光学系30と、被検物Sや基準試料SP(以下、「被検物S等」と称することがある。)のアライメント状態を確認するためのアライメント状態確認部40とを備えている。

0019

光源部10は、光源1と、照明レンズ2と、ピンホール絞り3と、コリメータレンズ4とを備える。
光源1は、測定面Saや基準測定面SPa(以下、「測定面Sa等」と称することがある。)を照明するための測定光束を発生するもので、例えばハロゲンランプ重水素ランプなどを採用することができる。測定目的によっては、発光ダイオード半導体レーザなどの発光素子からなる光源が用いられてもよい。

0020

照明レンズ2は、光源1で発生された測定光束でピンホール絞り3を照明する光学素子である。
ピンホール絞り3は、照明レンズ2によって照明された測定光束の範囲を制限するピンホールを備える絞り部材であり、測定面Sa等の一部をスポット状に照明する。
コリメータレンズ4は、ピンホール絞り3から出射した測定光束を平行な光束とするために、焦点位置をピンホールに一致するように配置されたレンズまたはレンズ群である。コリメータレンズ4を透過した測定光束の一部は、ハーフミラー5により対物光学系15に導かれる。

0021

対物光学系15は、対物レンズ16と、絞り17とを備えている。
対物レンズ16は、ハーフミラー5から入射する測定光束を、測定光束の光軸X1に垂直に設置された被検物S等の測定面Sa等に集光するとともに、測定面Sa等で反射された反射光束を集光するレンズまたはレンズ群である。対物レンズ16の開口は、絞り17によって所定の径に規定されている。

0022

被検物Sおよび基準試料SPは、ステージ6に保持される。ステージ6は公知の構成を有し、測定面Saまたは基準測定面SPaを光軸X1に対して平行な方向、および垂直な方向に移動させることができる。また、光軸X1に対してなす角度を調節することができ、これによりステージ6に保持された被検物S等の光軸X1に対する傾きを調節することができる。

0023

対物光学系15を透過した反射光束は、ハーフミラー5を透過した後、結像レンズ7により分光器20の入射開口20aに結像される。
分光器20は、回折格子21と、一次元撮像素子22とを備える。回折格子21は、入射開口20aから入射された反射光束を波長ごとに分解して一次元撮像素子22の異なる画素位置に結像する。一次元撮像素子22は、画素ごとの受光量に応じた出力信号を出力する。

0024

結像レンズ7から分光器20に向かう反射光束の一部は、第1ビームスプリッタ8により観察光学系30およびアライメント状態確認部40に向かって分岐され、さらに第2ビームスプリッタ9により観察光学系30およびアライメント状態確認部40のそれぞれに向かって分岐される。

0025

観察光学系30は、第1撮像素子31を備える。第1撮像素子31は、結像レンズ7の集光点に配置され、測定面Sa等の像が投影される。
アライメント状態確認部40は、コリメータレンズ41と、第2撮像素子(撮像手段)42とを備える。コリメータレンズ41は、結像レンズ7の集光点に自身の焦点が一致するように配置されており、コリメータレンズ41によって平行光となった反射光束は、第2撮像素子42に投影される。すなわち、第2撮像素子42は、反射光束の光路上であって、反射光束の焦点となる結像レンズ7の集光点とは異なる位置に設置されている。

0026

分光器20、第1撮像素子31、および第2撮像素子42は、表示部46および操作部47を備えるパソコン(制御部)45と電気的に接続されている。パソコン45は、分光器20から送出された出力信号に演算処理を施して、相対分光反射率を算出し、算出結果を表示部46に表示する。また、第1撮像素子31および第2撮像素子42で取得された画像は、パソコン45に送られ、表示部46に表示される。使用者は、操作部47を適宜操作することにより、表示される画像を切り替えることができる。

0027

上記のように構成された、測光装置50の使用時の動作について説明する。測光装置50を用いた分光反射率の測定手順は基本的に従来の測光装置と同様であるが、簡潔に説明すると以下の通りである。
光源1から発せられた測定光束は、照明レンズ2、ピンホール絞り3、およびコリメータレンズ4を通り、ハーフミラー5で反射されて対物光学系15に入射する。測定光束は、ステージ6に保持された被検物Sの測定面Saに結像した後、測定面Saで反射されて反射光束となる。
反射光束は、ハーフミラー5を透過した後、結像レンズ7によって分光器20に入射し、回折格子21により波長ごとに分解されて一次元撮像素子22に結像される。一次元撮像素子22から出力された信号は、パソコン45に送られ、所定の演算がされると被検物Sの測定面Saの分光反射率が算出される。

0028

次に、測光装置1を用いた相対分光反射率の測定における使用者の測定の流れについて説明する。
まず使用者は、基準試料SPをステージ6上に設置し、ステージ6を光軸X1に対して平行に移動させ、基準測定面SPaが対物レンズ16の結像位置と一致するように調節する。調節時は、観察光学系30の第1撮像素子31で取得された反射光束の像を含む画像Im1を表示部46に表示し、画像Im1を見ながら反射光束の像が合焦位置となるように調節する。

0029

次に、ステージ6を光軸X1に対して垂直方向に移動させ、基準測定面SPaが適切な測定位置に位置するように調節する。この調節は、例えば基準測定面SPa上に投影される測定光束を見ながら行う。

0030

最後に、使用者はステージ6を操作して、ステージ6の光軸X1に対する傾きを調節する。この調節において、使用者は、表示部46の表示をアライメント状態確認部40の第2撮像素子42で撮像されたで反射光束の像を含む画像Im2に切り替え、当該画像を見ながら調節を行う。

0031

図2(a)および図2(b)は、被検物S等のアライメント状態と、第2撮像素子42の取得した画像Im2の例を示す図である。基準測定面SPaで反射された反射光束は、対物光学系15の絞り17を通って第2撮像素子42に投影される。基準測定面SPaが光軸X1に対して垂直に保持されていれば、反射光束は絞り17内を好適に通過し、画像Im2中の反射光束の像Im21は、図2(a)に示すように正円状となる。

0032

一方、基準測定面SPaが光軸X1に対して傾きを有する場合、図2(b)に示すように、反射光側は所定の方向(本実施形態では図2(b)における右方向)にシフトし、一部は絞り17に遮られて第2撮像素子42に到達しなくなる。このとき、画像Im2中の反射光束の像Im22は、反射光束のシフト方向前方である右側半分の形状には半円形で変化がないが、シフト方向後方である左側半分の領域において半円より小さくなり、正円状態でなくなる。使用者は、表示部46に表示される像Im22を見ながら、像Im22を正円状態の像Im21に近づけるようにステージ6の傾きを調節することで、基準測定面SPaが光軸X1に対して垂直(略垂直を含む。)となるように基準試料SPのアライメント調節を行うことができる。

0033

基準試料SPのアライメント調節が終了したら、使用者は操作部47を介してパソコン45に測定開始指令を入力する。上述の流れで取得された一次元撮像素子22の出力信号は、そのまま基準試料SPの分光強度データRa(λ)としてパソコン45の図示しない記憶領域に記憶される。
なお、既に分光強度データRa(λ)が前回の測定においてパソコン45に記憶されている等の場合は、必要に応じてここまでの手順を省略してもよい。

0034

次に、使用者は、基準試料SPを被検物Sと交換し、被検物Sをステージ6に設置する。そして、基準試料SPに対して行ったのと同様の手順で、測定面Saが光軸X1に対して適切な角度をなすよう、被検物Sのアライメント調節を行う。測定面Saが曲率を有する場合は、ステージ6の傾き調節を行わず、光軸X1に対する平行および垂直方向の移動のみが行われてもよい。
被検物Sのアライメント調節終了後、使用者がパソコン45に測定開始の指令を入力すると、一次元撮像素子22の出力信号がパソコン45に送られ、被検物Sの分光強度データRb(λ)としてパソコン45の記憶領域に記憶される。
パソコン45は、分光強度データRa(λ)およびRb(λ)を用いて、下記数1の式に従い測定面Saの相対分光反射率Rresult(λ)を算出し、記憶領域に記憶する。なお、数1において、Rtheory(λ)とは、基準試料SPの分光反射率データを指す。

0035

0036

本実施形態の測光装置50は、反射光束の焦点と異なる位置で反射光束の像を撮像する第2撮像素子42を有するアライメント状態確認部40を備える。そのため、第2撮像素子42の撮像する反射光束の像は、観察光学系30の第1撮像素子41が撮像する反射光束の像と異なり、光軸X1に対する被検物S等の傾き等の変化に伴い、その形状が変化する。
したがって、使用者は、第2撮像素子42の撮像した反射光束の像を見ることにより、被検物S等のアライメント状態にわずかなずれがあっても、これを容易に確認することができるとともに、当該像を見ながらステージ6の調節を行うことにより、容易に被検物S等を好適なアライメント状態に調節することができる。その結果、より高精度で、より再現性の高い測定を行うことができる。

0037

また、アライメント状態確認部40は、コリメータレンズ42を有するため、反射光束は平行光となって第2撮像素子42に入射する。したがって、第2撮像素子を反射光束の焦点から大きく離して配置しても、反射光束の径が大きくなりすぎることにより第2撮像素子の撮像範囲を逸脱することがなく、第2撮像素子で好適に反射光束の像を撮像することができる。

0038

次に、本発明の第2実施形態について図3(a)から図3(c)を参照して説明する。本実施形態の測光装置と上述の第1実施形態の測光装置50との異なるところは、アライメント状態確認部の取得した情報にもとづきアライメント量が算出される点である。なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

0039

本実施形態では、アライメント量として、反射光束の像(以下、「反射光束像」と称する。)の重心位置を算出する。以下に、その算出方法を説明する。
第2撮像素子42は、複数の画素を有し、図3(a)に示す破線のように反射光束像Im20は画素ごとに区切られている。第2撮像素子42の水平方向(図3(a)における左右方向)の画素数をW、垂直方向(図3(a)における上下方向)の画素数をHとして、各画素の水平方向における位置をi(i=0、1、…、W−1)、垂直方向における位置をj(j=0、1、…、H−1)、水平方向の位置i、垂直方向の位置jの画素の輝度値をg[i][j]とすると、下記数2の式にしたがって、反射光束像の重心位置の座標(X、Y)を算出することができる。
反射光束像の重心位置は、被検物S等の測定面Sa等が光軸X1に垂直となっていれば、図3(b)に示す正円状の反射光束像Im21の中心(X1、Y1)となる。測定面が光軸X1に対して傾いていると、反射光束像は、例えば図3(c)に示す反射光束像Im22のように変形し、重心位置も反射光束像Im1の中心から乖離した位置(X2、Y2)に移動する。

0040

0041

重心位置の算出は、パソコン45によって行われる。すなわち、本実施形態の測光装置においては、パソコン45がアライメント量を算出する演算部としても機能する。
パソコン45によって算出された重心位置は表示部46に表示されるが、その態様に特に制限はなく、数値表示でもよいし、ドットや十字等のカーソルとして反射光束像に重ねて表示してもよい。数値として表示する場合は、所望のアライメント状態(例えば、反射光束像がIm21のように正円状となる状態)における重心位置との乖離量として表示されてもよい。
使用者は、表示部46に表示されたアライメント量としての反射光束像の重心位置を見ながら、重心位置が所望の位置に移動し、被検物S等が好適なアライメント状態となるよう、ステージ6の調節を行う。

0042

本実施形態の測光装置においても、第1実施形態と同様に、被検物S等のアライメント状態を容易に確認し、被検物S等のアライメント状態を好適に調節することができる。その結果、より高精度で、より再現性の高い測定を行うことができる。
また、パソコン45が第2撮像素子42で撮像された反射光束像にもとづいて、反射光束像の重心位置を被検物S等のアライメント量として算出し、表示部46に表示するため、使用者は、重心位置を参照しながらより容易に被検物S等のアライメント調節を行うことができる。

0043

次に、本発明の第3実施形態について図4(a)から図5(b)を参照して説明する。本実施形態の測光装置と上述の第1実施形態の測光装置50との異なるところは、対物光学系の構成、およびアライメント量の算出方法である。

0044

図4(a)および図4(b)は、本実施形態の測光装置における対物光学系60と、測定光束および反射光束の態様とを示す図である。対物光学系60は、穴あきの凹面鏡61と、凸面鏡62とを、互いの鏡面を対向させて配置することにより構成されている。対物光学系60には絞り17は設けられていないが、凹面鏡61と凸面鏡62とで決定される輪帯状開口絞りにより測定光束の一部が遮られて被検物S等に到達する。

0045

凸面鏡62において、面頂付近の一部領域には測定面Sa等からの反射光束は到達しないため、アライメント状態確認部40の第2撮像素子42で取得される反射光束像は、測定面Sa等が光軸X1に対して垂直であれば、図4(a)に示す反射光束像Im23のように正円形の輪帯状となる。測定面Sa等が光軸X1に対して傾いていると、反射光束像の輪帯形状は、例えば図4(b)に示す反射光束像Im24のように変形し、正円状ではなくなる。

0046

本実施形態におけるアライメント量の算出方法について説明する。
まず、演算部としてのパソコン45は、第2撮像素子42で取得された反射光束像を含む画像Im2に対して、予め設定された閾値に従って2値化処理を行う。すると、図5(a)および図5(b)に示すように、画像Im2は、反射光束像Im23またはIm24と、反射光束像の外側の外部領域R1と、反射光束像に囲まれた内部領域R2との3つの領域に分けられる。パソコン45は、内部領域R2に相当する第2撮像素子42の画素を用いて、第2実施形態と同様の手順で内部領域R2の重心位置(図5(a)および図5(b)に、それぞれC1、C2として示す。)を算出する。算出された内部領域R2の重心位置は、被検物S等のアライメント量として、第2実施形態で説明したのと同様に被検物S等のアライメント状態の確認および調節に利用することができる。

0047

本実施形態の測光装置によっても、上述の各実施形態同様、被検物S等のアライメント状態を容易に確認し、好適なアライメント状態に調節することができる。その結果、より高精度で、より再現性の高い測定を行うことができる。

0048

また、対物光学系60は、凹面鏡61と凸面鏡62との組み合わせからなり、鏡面のみで構成されているため、色収差が小さく、ガラス材料による不透過波長の影響も受けない。したがって、より広い波長範囲に対応可能な測光装置とすることができる。

0049

上述の第2実施形態および本実施形態では、反射光束像の各画素における輝度にもとづいて反射光束像の重心位置を算出する例を説明したが、重心位置の具体的な算出方法には特に制限はなく、公知の各種方法を適宜選択して使用することができる。

0050

また、本実施形態のように、対物光学系が凹面鏡と凸面鏡との組み合わせからなる場合、アライメント量として重心位置以外のパラメータを用いることも可能である。以下では、このような変形例について説明する。

0051

図6は、本実施形態の変形例1におけるアライメント量の算出方法を示す図である。本変形例では、パソコン45は、上述のように第2撮像素子で取得された反射光束像を含む画像の2値化処理を行った後、内部領域R2の内側に位置する画素Pxの総数Nをカウントし、これを内部領域R2の面積を示すアライメント量として表示部46に表示する。内部領域R2の面積は、測定面Sa等が平面であれば、測定面Sa等が光軸X1に対して垂直となるときに最小となり、総画素数Nも最小となる。したがって、使用者は、総画素数Nが最小となるようにステージ6を調節することにより、被検物S等のアライメント調節を容易に行うことができる。

0052

なお、最適なアライメント状態を示す総画素数Nは、測定面の形状により変化するため、実際には個々の測定面等において想定される調節完了時の総画素数Nalgを算出し、現在の総画素数Nと並列表示等することにより、アライメント調節の指標とすればよい。表示形式としては、数値のほか、棒グラフ等のインジケータとして表示することも可能である。

0053

図7は、本実施形態の変形例2におけるアライメント量の算出方法を示す図である。本変形例では、上述のように反射光束像を含む画像の2値化処理を行った後、パソコン45は、内部領域R2の内側に位置する画素のうち、図7に示すように最外縁の画素を結んだ長さである周囲長Lを算出する。図7では、説明の便宜のために画素Pxが大きく表示されているため、周囲長Lを示す図形は、円形でなく正方形となっているが、実際には画素Pxは小さく、かつ多数存在するため、周囲長Lを示す図形は、内部領域R2とほぼ同一の形状となる。算出された周囲長Lは、パソコン45の記憶領域に格納される。
さらに、パソコン45は、変形例1と同様の手順で内部領域R2の総画素数Nをカウントし、周囲長Lと総画素数Nとを用いてアライメント量を算出する。算出のための式はいくつか挙げられるが、例えば、下記の数3の式を用いることができる。数3を用いる場合、測定面Sa等が平面であれば、測定面Sa等が光軸X1に対して垂直となるときにアライメント量が1となるため、使用者はアライメント量を1に近づけるようにしてアライメント調節を行えばよい。

0054

0055

このほか、アライメント量の算出には、下記数4、数5の式等も使用可能である。数4の場合、測定面Sa等が平面のとき、測定面Saが光軸X1に対して垂直になるとアライメント量は4π分の1となり、数5の場合は1となる。

0056

0057

0058

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態の構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

0059

例えば、上述の各実施形態では、アライメント状態確認部が、反射光束の光路において焦点よりも遠い位置に配置される例を説明したが、アライメント状態を反映する反射光束像の変化は、反射光束の焦点と異なる位置で反射光束像を撮像すれば捉えることができる。したがって、反射光束の光路において焦点よりも近い位置にアライメント状態確認部が配置されてもよい。

0060

また、上述したアライメント量が、複数種類算出されて表示部に表示されてもよい。
さらに、アライメント状態確認部で取得された反射光束像を含む画像が表示部に表示されず、観察光学系で取得された画像と算出されたアライメント量だけが表示部に表示される構成としてもよい。

0061

1光源
15、60 対物光学系
20分光器(測光手段)
40アライメント状態確認部
42 第2撮像素子(撮像手段)
41コリメータレンズ
45パソコン(演算部)
46 表示部
50測光装置
61凹面鏡
62凸面鏡
L周囲長
R2 内部領域
S被検物
Sa 測定面

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