特許 7384986 光学的測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】光学的測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/41 20060101AFI20231114BHJP

   G01B 11/06 20060101ALI20231114BHJP

   G01B 11/26 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

G01N21/41 Z

G01B11/06 H

G01B11/26 H

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022167259

(22)【出願日】2022-10-19

【審査請求日】2022-10-19

(31)【優先権主張番号】111128336

(32)【優先日】2022-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】502250743

【氏名又は名称】國立成功大學

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＨＥＮＧ ＫＵＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100225543

【弁理士】

【氏名又は名称】上原 真

(72)【発明者】

【氏名】劉 建聖

(72)【発明者】

【氏名】施 ▲ウェン▼▲ユ▼

【審査官】横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１４－５１７２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／００７０４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００９９８２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０２６７６１３９（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ｇ０１Ｂ １１／００ － Ｇ０１Ｂ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つの光透過層を備える測定すべき対象物の光学パラメータを測定するように適合化された光学的測定システムにおいて、
前記測定すべき対象物に向けて少なくとも２本の測定光ビームを放出するように構成される光源モジュールであって、前記少なくとも２本の測定光ビームは、それぞれ異なる角度で前記測定すべき対象物に入射する、該光源モジュールと、
前記少なくとも２本の測定光ビームが前記測定すべき対象物によって反射された後には、少なくとも２本の第１の光ビームによって、また、前記少なくとも２本の測定光ビームが前記測定すべき対象物の中間で屈折及び反射された後には、少なくとも２本の第２の光ビームによって、撮像モジュールの感知面上に形成される複数の光点を受け取るように構成される、該撮像モジュールと、及び
前記光点の位置を取得するために、前記撮像モジュールに電気的に接続されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記光点の位置に応じた前記測定すべき対象物の光学パラメータを算出し、
前記測定すべき対象物は、基準層上に配置されるとともに、前記基準層と前記光源モジュールとの間に配置され、前記少なくとも２つの光透過層は、少なくとも１つの固体層と、少なくとも１つの液体層と、を含み、いずれかの液体層が、前記少なくとも１つの固体層及び前記基準層のうちの２つに隣接して積層され、
前記光学パラメータには、各前記光透過層の屈折率、各前記光透過層の厚さ、及び、積層方向に垂直な前記基準層の表面に対する各前記固体層の２つの境界面の傾斜角度が含まれ、前記積層方向は、前記基準層から前記測定すべき対象物への方向であり、前記厚さは、各前記光透過層の２つの境界面の積層方向に沿った最短距離である、光学的測定システム。

【請求項2】

請求項１に記載の光学的測定システムにおいて、以下の条件式
ｎ＊（ｍ＋１）≧ｐ
を満たし、ここで、ｎは前記少なくとも２本の測定光ビームの本数、ｍは前記少なくとも２つの光透過層の数、ｐは前記光学パラメータの個数である、光学的測定システム。

【請求項3】

請求項１に記載の光学的測定システムにおいて、
前記光源モジュールは、
光ビームを放出するように構成される光源と、
光ビームの光路上に配置され、また、前記光ビームを少なくとも２本の測定光ビームに分割するように構成される少なくとも１つのビームスプリッタと、
前記少なくとも２本の測定光ビームの光路上にそれぞれ配置され、前記少なくとも２本の第１の光ビーム、及び前記少なくとも２本の第２の光ビームを前記撮像モジュールの感知面上に合焦するように構成される少なくとも２つのレンズと、
を有する、光学的測定システム。

【請求項4】

請求項１に記載の光学的測定システムにおいて、前記撮像モジュールは複数のサブ撮像モジュールを有する、光学的測定システム。

【請求項5】

請求項１に記載の光学的測定システムにおいて、さらに、光学パラメータに応じた測定すべき対象物を撮像するように構成されるオートフォーカス撮像モジュールを備える、光学的測定システム。

【請求項6】

請求項１に記載の光学的測定システムにおいて、前記光源モジュールは、前記少なくとも２本の測定光ビームをそれぞれ放出する少なくとも２つの光源を有し、
前記光学的測定システムは、
前記少なくとも２本の測定光ビームの光路上にそれぞれ配置され、また、前記少なくとも２本の第１の光ビーム、及び前記少なくとも２本の第２の光ビームを前記撮像モジュールの感知面上に合焦するように構成される少なくとも２つのレンズと、
前記少なくとも２本の測定光ビームの光路上で、前記少なくとも２つのレンズと、前記測定すべき対象物と、の間にそれぞれ配置される少なくとも２つのリフレクタと、を備え、
前記少なくとも２つのリフレクタの反射面の角度が異なり、その結果、前記少なくとも２本の測定光ビームは、それぞれ異なる角度で前記測定すべき対象物に入射する、光学的測定システム。

【請求項7】

請求項１に記載の光学的測定システムにおいて、さらに、
前記少なくとも２本の測定光ビームの光路上に配置され、前記少なくとも２本の第１の光ビーム、及び前記少なくとも２本の第２の光ビームを前記撮像モジュールの感知面上に合焦するように構成されるレンズと、
前記少なくとも２本の測定光ビームの光路上で、前記レンズと前記測定すべき対象物の間に配置されるリフレクタと、並びに
前記レンズ及び前記リフレクタを担持するように構成された回転及び移動キャリアであって、前記少なくとも２本の測定光ビームが前記光源モジュールから出た後に、前記少なくとも２本の測定光ビームの放出方向に沿って移動するように適合化され、またリフレクタを回転させるように適合化され、その結果、レンズ及びリフレクタは、異なる時間で少なくとも２つの第１の変位点に位置し、また、前記リフレクタの反射面が、異なる第１の変位点で異なる角度を有し、その結果、前記少なくとも２本の測定光ビームは、それぞれ異なる時間で前記測定すべき対象物に入射する、該回転及び移動キャリアと、を備える、光学的測定システム。

【請求項8】

請求項７に記載の光学的測定システムにおいて、さらに、
前記撮像モジュールを担持するように構成される移動キャリアであって、前記放出方向に対して直交する方向に移動するように適合化され、それにより、前記撮像モジュールは、異なる時間で少なくとも２つの第２の変位点に位置し、その結果、前記撮像モジュールは、異なる時間に少なくとも２本の第１の光ビームを受け取り、異なる時間に少なくとも２本の第２の光ビームを受け取る、該移動キャリアを備える、光学的測定システム。

【請求項9】

請求項１に記載の光学的測定システムにおいて、さらに、
前記少なくとも２本の測定光ビームの光路上に配置され、前記少なくとも２本の第１の光ビーム及び前記少なくとも２本の第２の光ビームを前記撮像モジュールの前記感知面上に合焦するように構成されるレンズと、
前記少なくとも２本の測定光ビームの光路上で、前記レンズと前記測定すべき対象物との間に配置されるリフレクタと、並びに
前記光源モジュール、前記レンズ及び前記リフレクタを担持するように構成された回転及び移動キャリアであって、前記光源モジュールから出る前記少なくとも２本の測定光ビームの放出方向に直交する方向に沿って移動するように適合化され、また前記リフレクタを回転させるように適合化され、その結果、前記光源モジュール、前記レンズ、及び前記リフレクタが、異なる時間で少なくとも２つの第１の変位点に位置し、また、前記リフレクタの反射面が、異なる第１の変位点で異なる角度を有し、その結果、前記少なくとも２本の測定光ビームが、それぞれ異なる時間に前記測定すべき対象物に入射するように構成される、該回転及び移動キャリアと、を備える、光学的測定システム。

【請求項10】

請求項９に記載の光学的測定システムにおいて、さらに、
移動キャリアであって、前記撮像モジュールを担持するように構成され、前記放出方向に対して直交する方向に移動するように適合化され、それにより前記撮像モジュールは、異なる時間で少なくとも２つの第２の変位点に位置し、その結果、前記撮像モジュールは、異なる時間に少なくとも２本の第１の光ビームを受け取り、異なる時間に少なくとも２本の第２の光ビームを受け取る、該移動キャリアを備える、光学的測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光学的システムに関し、特に、光学的測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、精密小型化が産業開発の主流となっている。生産ラインの自動化や製品の小型化に対応して、高精度試験装置及び高効率測定手法の開発が徐々に注目されてきている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

測定手法は２つのカテゴリ、すなわち、接触式と非接触式に分けることができる。接触測定は、主に測定用プローブを採用する。より高精度であることの利点は達成されるが、寸法以外の製品特性は測定できず、またその測定速度は遅くなる。加えて、測定プロセスはワークピースとの接触を必要とする。これにより、ワークピースの表面が損傷し、したがって、様々な製品を制限する可能性がある。

【0004】

非接触測定は非破壊測定、すなわち、測定速度を向上させるために光学的方法を使用して対象物を測定することである。代表的な偏光解析法、干渉法及び共焦点法は、厚さ及び屈折率の高効率測定を達成できるが、それらのほとんどは薄板測定又は単層特性の個々の測定にのみ適合化され、また、複数の層の厚さ及び屈折率を同時に測定することができる数少ない方法では、材料層が互いに平行でないという問題は考慮されない。しかし、生物学的検出の適用の際には、液体試料がガラススライドの間に混入されることで、上側及び下側ガラススライドを非平行にしてしまい、あるいは、ガラス製造の品質検査の際には、材料の非平行な層を考慮する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、測定すべき対象物の中間における非平行な材料層を測定できる光学的測定システムを提供する。

【0006】

本発明の実施形態は、測定すべき対象物の光学パラメータを測定するように適合化される光学的測定システムを提供する。測定すべき対象物は、少なくとも２つの光透過層を含む。光学的測定システムは、光源モジュール、撮像モジュール及びコントローラを備える。光源モジュールは、少なくとも２本の測定光ビームを測定すべき対象物に向けて放出するように構成され、測定光ビームは、それぞれ異なる角度で測定すべき対象物に入射する。撮像モジュールは、測定光ビームが測定すべき対象物によって反射された後には、少なくとも２本の第１の光ビームによって撮像モジュールの感知面上に形成される、及び、測定光ビームが測定すべき対象物の中間で屈折及び反射された後には、少なくとも２本の第２の光ビームによって撮像モジュールの感知面上に形成される、複数の光点を受け取るように構成される。コントローラは、光点の位置を取得するために、撮像モジュールに電気的に接続される。コントローラは、光点の位置に応じた測定すべき対象物の光学パラメータを算出する。

【発明の効果】

【0007】

以上を踏まえると、本発明の一実施形態において、光学的測定システムは、光源モジュールを使用して、異なる角度を有する少なくとも２本の測定光ビームを測定すべき対象物に向けて放出し、次いで、コントローラは、測定光ビームによって形成される光点の位置に応じた測定すべき対象物の光学パラメータを算出する。したがって、測定すべき対象物における光透過層が互いに平行でなくても、本発明の一実施形態の光学的測定システムは、測定すべき対象物の光学パラメータを測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施形態による光学的測定システムの概略図である。

【図2A】本発明の一実施形態による光学的測定システムの拡大概略図であり、この光学的測定システムでは、測定光ビームが測定すべき対象物によって反射され、また測定光ビームは、測定すべき対象物の中間で屈折及び反射される。

【図2B】本発明の一実施形態による光学的測定システムの拡大概略図であり、この光学的測定システムでは、測定光ビームが測定すべき別の対象物によって反射され、また測定光ビームは、測定すべき対象物の中間で屈折及び反射される。

【図3】基準層に対する図１の測定すべき対象物の拡大概略図である。

【図4】本発明の第２の実施形態による光学的測定システムの概略図である。

【図5】本発明の第３の実施形態による光学的測定システムの概略図である。

【図6】本発明の第４の実施形態による光学的測定システムの概略図である。

【図7】本発明の第５の実施形態による光学的測定システムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本発明の第１の実施形態による光学的測定システムの概略図である。図２Ａは、本発明の一実施形態による光学的測定システムの拡大概略図であり、この光学的測定システムでは、測定光ビームが測定すべき対象物によって反射され、また測定光ビームは、測定すべき対象物の中間で屈折及び反射される。図１及び図２Ａを参照して説明すると、本発明の実施形態は、測定すべき対象物Ｓの光学パラメータを測定するように適合化された光学的測定システム１０を提供する。特に、測定すべき対象物Ｓは基準層Ｓ３上に配置され、また測定すべき対象物Ｓは基準層Ｓ３と光源モジュール１００との間に位置付けられる。測定すべき対象物Ｓは少なくとも２つの光透過層を含む。光透過層は、少なくとも１つの固体層Ｓ１－１及びＳ１－２と、並びに少なくとも１つの液体層Ｓ２－１と、を含む。図２Ａを例にとると、基準層Ｓ３は、例えばキャリアであり、固体層Ｓ１－１及びＳ１－２はそれぞれ、例えばカバーガラス及びスライドガラスであり、また液体層Ｓ２－１は、固体層Ｓ１－１と固体層Ｓ１－２との間に配置される。図２Ａは、単に１つの液体層Ｓ２－１を示す。液体層Ｓ２－１の数が１つよりも多い場合、いずれか１つの液体層Ｓ２－１は、固体層Ｓ１－１及びＳ１－２、並びに基準層Ｓ３のうちの２つに隣接して積層される。すなわち、任意な２つの液体層Ｓ２－１は互いに隣接しない。

【0010】

図２Ｂは、本発明の一実施形態による光学的測定システムの拡大概略図であり、この光学的測定システムでは、測定光ビームが測定すべき別の対象物によって反射され、また測定光ビームは、測定すべき対象物の中間で屈折及び反射される。図２Ｂを参照されたい。図２Ｂと図２Ａの違いは、図２Ｂの測定すべき対象物Ｓ’が２つの光透過層のみを有し、また固体層Ｓ１－１と基準層Ｓ３の間に液体層Ｓ２－１が配置されている点である。

【0011】

再び図１及び図２Ａを参照されたい。本実施形態において、光学的測定システム１０は、光源モジュール１００、撮像モジュール２００、及びコントローラ３００を備える。特に、光源モジュール１００における光源１１０としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、レーザーダイオード（ＬＤ）光源若しくはこれらの組み合わせ、又は他の適切な光源を挙げることができ、また本発明はこれらに限定されるものではない。撮像モジュール２００は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）光センサ又は電荷結合素子（ＣＣＤ）光センサであってもよいが、これらに限定されるものではない。

【0012】

一実施形態において、コントローラ３００としては、例えば、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルコントローラ、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、若しくは他の同様のデバイス、又はこれらのデバイスの組合せが挙げられ、また本発明はそれらに限定されない。さらに、一実施形態において、コントローラ３００の各機能は、複数のプログラムコードとして実装されてもよい。これらのプログラムコードは、１つのメモリに格納され、コントローラ３００によって実行される。代案として、一実施形態において、コントローラ３００の各機能は、１つ又は複数の回路として実装されてもよい。本発明は、コントローラ３００の各機能がソフトウェア形態又はハードウェア形態のどちらで実装されているかを限定しない。

【0013】

具体的には、本実施形態の光源モジュール１００は、少なくとも２本の測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２を測定すべき対象物Ｓに向けて放出するように構成され、測定光ＭＢ１及びＭＢ２は、それぞれ異なる角度θで測定すべき対象物Ｓに入射する。撮像モジュール２００は、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２が測定すべき対象物Ｓによって反射された後に、少なくとも２本の第１の光ビームＦＢ１及びＦＢ２によって撮像モジュール２００の感知面２００Ｓに形成される複数の光点を受け取り、また、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２が測定すべき対象物Ｓの中間で屈折及び反射された後に、少なくとも２本の第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３によって撮像モジュール２００の感知面２００Ｓに形成される複数の光点を受け取るように構成される。コントローラ３００は、光点の位置を取得するために、撮像モジュール２００に電気的に接続される。コントローラ３００は、光点の位置に応じた測定すべき対象物Ｓの光学パラメータを算出する。

【0014】

図３は、基準層に対する図１の測定すべき対象物の拡大概略図である。特に、図３のｚ軸方向は、図２Ａの積層方向Ｄ１とほぼ同じである。但し、図３のｘ軸及びｙ軸は基準層Ｓ３の境界面上にあり、ここでは繰り返さない。

【0015】

図２Ａ及び図３を参照して説明すると、本実施形態において、光学パラメータには、各光透過層の屈折率、各光透過層の厚さｔ１、ｔ２及びｔ３、並びに、積層方向Ｄ１に垂直な基準層Ｓ３の表面に対する各固体層Ｓ１－１及びＳ１－２の２つの境界面の傾斜角度α及びβが含まれる。ここで、積層方向Ｄ１は、基準層Ｓ３から測定すべき対象物Ｓへの方向であり、厚さｔ１、ｔ２及びｔ３は、各光透過層の２つの境界面の間における、積層方向Ｄ１に沿った最短距離であり、傾斜角度αは、ｘ軸又はｙ軸の周りの回転角度であり、傾斜角度βは、ｚ軸の周りの回転角度である。

【0016】

本実施形態において、光学的測定システムは、ｎ＊（ｍ＋１）≧ｐを満たし、ここで、ｎは測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の本数、ｍは光透過層の数、ｐは光学パラメータの個数である。

【0017】

図２Ａを例にとると、測定光ビームＭＢ１が測定すべき対象物Ｓに入射すると、光透過層の各表面で部分反射及び部分透過現象が発生し、部分透過光は、スネルの法則を満たして、積層方向Ｄ２とは反対側の次の面に進む。特に、第１の光ビームＦＢ１は、測定すべき対象物Ｓにおいて光源モジュール１００に最も近い光透過層（図２Ａの固体層Ｓ１－１）で発生し、部分透過光は、第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、及びＳＢ１－３を順次に発生する。屈折されその後反射された光は、撮像モジュール２００に伝送されるプロセス中でもなおも、部分的に透過されるとともに、光透過層の表面で部分的に反射されるが、部分的に反射された光（すなわち、少なくとも２つの反射）の光強度は相対的に弱い。そのため、第１の光ビームＦＢ１と、第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、及びＳＢ１－３とによって感知面２００Ｓ上に形成される光点のみを考慮すればよい。簡単に言えば、図２Ａの測定すべき対象物Ｓが３つの光透過層のみを含む場合、測定光ビームＭＢ１は、感知面２００Ｓ上に４個の光点を形成する。同様に、測定すべき対象Ｓがｍ個の光透過層を含む場合、測定光ビームＭＢ１は、感知面２００Ｓ上にｍ＋１個の光点を形成する。従って、２本の測定光ビームＭＢ１とＭＢ２は、感知面２００Ｓ上に２（ｍ＋１）個の光点を形成する。

【0018】

さらに、各光ビームＦＢ１、ＦＢ２、ＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３によって感知面２００Ｓ上に形成される光点の位置は、これらの光ビームＦＢ１、ＦＢ２、ＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３の光の軌跡に関連する。光の軌跡は、測定すべき対象物Ｓの光学パラメータ（光透過層の屈折率、厚さｔ１、ｔ２及びｔ３、並びに、固体層Ｓ１－１及びＳ１－２の傾斜角度α及びβ）に関連する。したがって、測定すべき対象物Ｓの光学パラメータは、（４×４）同次座標変換及びスキュー光線追跡法を使用して算出することができる。

【0019】

本実施形態において、光源モジュール１００は、光源１１０、少なくとも１つのビームスプリッタ１２０、並びに、少なくとも２つのレンズ４００－１及び４００－２を備える。
光源１１０は、光ビームＬＢを放出するように構成される。ビームスプリッタ１２０は、光ビームＬＢの光路上に配置され、光ビームＬＢを少なくとも２本の測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２に分割する。レンズ４００－１及び４００－２はそれぞれ、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の光路上に配置されるとともに、第１の光ビームＦＢ１及びＦＢ２と、第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３と、を撮像モジュール２００の感知面２００Ｓ上に合焦するように構成される。

【0020】

本実施形態において、光学的測定システムはさらに、リフレクタ５００、６００及び７００を備える。リフレクタ５００、６００及び７００はいずれも、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の光路上で、ビームスプリッタ１２０と測定すべき対象物Ｓとの間に配置される。特に、リフレクタ５００は、測定光ビームＭＢ１の光路上で、ビームスプリッタ１２０と測定すべき対象物Ｓとの間に配置される。リフレクタ６００及び７００は、測定光ビームＭＢ２の光路上で、ビームスプリッタ１２０と測定すべき対象物Ｓとの間に配置される。

【0021】

本実施形態において、撮像モジュール２００は、複数のサブ撮像モジュール２１０及び２２０を含むことができる。すなわち、感知領域が大きい撮像モジュールを取り換えるために、感知領域がより小さいサブ撮像モジュール２１０及び２２０を使用してもよく、そうすることで、コストがより低くなる可能性がある。

【0022】

以上を踏まえると、本発明の一実施形態において、光学的測定システム１０は、光源モジュール１００を使用して、少なくとも２本の測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２を測定すべき対象物Ｓに向けて放出し、測定光ＭＢ１及びＭＢ２は、それぞれ異なる角度θで測定すべき対象物Ｓに入射する。測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２は、測定すべき対象物Ｓによって反射及び屈折され、反射光ＦＢ１、ＦＢ２、ＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３は、撮像モジュール２００の感知面２００Ｓ上に複数の光点を形成する。コントローラ３００は、光点の位置に応じた測定すべき対象物Ｓの光学パラメータを算出する。したがって、測定すべき対象物Ｓの光透過層が互いに平行でなくても、本発明の一実施形態の光学的測定システム１０は、測定すべき対象物Ｓの光学パラメータを測定することができる。

【0023】

さらに、本発明の一実施形態において、光学的測定システム１０には、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の光路上にレンズ４００－１及び４００－２が設けられているので、第１の光ビームＦＢ１及びＦＢ２と、第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３は、撮像モジュール２００の感知面２００Ｓ上に合焦することができる。そのため、感知面２００Ｓ上の光ビームＦＢ１、ＦＢ２、ＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３によって形成される光点が、光点の位置を区別できないほど大きくなりすぎるという問題が回避される。これにより、測定の信頼性が向上する。

【0024】

図４は、本発明の第２の実施形態による光学的測定システムの概略図である。図４を参照して説明すると、本実施形態の光学的測定システム１０Ａは図１の光学的測定システム１０と同様であり、その主な相違点は以下の通りである。本実施形態において、光学的測定システム１０Ａはさらに、オートフォーカス撮像モジュール２０を備える。オートフォーカス撮像モジュール２０は、光学パラメータに従って測定すべき対象物Ｓを撮像するように構成される。特に、オートフォーカス撮像モジュール２０は、可動子２２、対物レンズ２４及び画像センサ２６を備えてもよい。可動子２２は、基準層Ｓ３及び測定すべき対象物Ｓを担持するように構成されるとともに、測定すべき対象物Ｓと対物レンズ２４の距離を変化させるように適合化される。対物レンズ２４は、測定すべき対象物Ｓと画像センサ２６との間に配置される。画像センサ２６は測定すべき対象物Ｓを撮像する。光学的測定システム１０Ａの他の利点は図１の光学的測定システム１０の利点と同様であり、ここでは繰り返さない。

【0025】

図５は、本発明の第３の実施形態による光学的測定システムの概略図である。図５を参照して説明すると、本実施形態の光学的測定システム１０Ｂは図１の光学的測定システム１０と同様であり、その主な相違点は以下の通りである。本実施形態において、光源モジュール１１０Ｂは、少なくとも２本の測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２を放出するようにそれぞれ構成される、少なくとも２つの光源１１０を備える。光学的測定システム１０Ｂはさらに、少なくとも２つのレンズ４００－１及び４００－２と、少なくとも２つのリフレクタ５００及び６００とを備える。レンズ４００－１及び４００－２はそれぞれ、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の光路上に配置され、第１の光ビームＦＢ１及びＦＢ２と、第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３を撮像モジュール２００の感知面２００Ｓ上に合焦するように構成される。リフレクタ５００及び６００はそれぞれ、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の光路上で、レンズ４００－１及び４００－２と測定すべき対象物Ｓとの間に配置される。リフレクタ５００及び６００の反射面の角度が異なるため、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２は、それぞれ異なる角度θで測定すべき対象物Ｓに入射する。光学的測定システム１０Ｂの他の利点は図１の光学的測定システム１０の利点と同様であり、ここでは繰り返さない。

【0026】

図６は、本発明の第４の実施形態による光学的測定システムの概略図である。図６を参照して説明すると、本実施形態の光学的測定システム１０Ｃは図１の光学的測定システム１０と同様であり、その主な相違点は以下の通りである。本実施形態において、光学的測定システム１０Ｃはさらに、レンズ４００－１、リフレクタ５００、並びに回転及び移動キャリア８００を備える。レンズ４００－１は、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の光路上に配置され、第１の光ビームＦＢ１及びＦＢ２と、第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３を撮像モジュール２００の感知面２００Ｓ上に合焦するように構成される。リフレクタ５００は、測定光ＭＢ１及びＭＢ２の光路上で、レンズ４００－１と測定すべき対象物Ｓとの間に配置される。回転及び移動キャリア８００は、レンズ４００－１及びリフレクタ５００を担持するように構成され、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２が光源モジュール１００から出た後に、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の放出方向Ｄ２に沿って移動するように適合化され、またリフレクタ５００を回転させるように適合化され、その結果、レンズ４００－１及びリフレクタ５００は、異なる時間で少なくとも２つの第１の変位点Ｐ１－１及びＰ１－２に位置する。また、リフレクタ５００の反射面は、異なる第１の変位点Ｐ１－１及びＰ１－２で異なる角度を有し、その結果、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２は、それぞれ異なる時間で測定すべき対象物Ｓに入射する。

【0027】

本実施形態において、光学的測定システム１０Ｃはさらに、移動キャリア９００を備える。移動キャリア９００は、撮像モジュール２００を担持するように構成されるとともに、放出方向Ｄ２に直交する方向に沿って移動するように適合化され、その結果、撮像モジュール２００は、異なる時間で少なくとも２つの第２の変位点Ｐ２－１及びＰ２－２に位置する。その結果、撮像モジュール２００は、それぞれ異なる時間に第１の光ビームＦＢ１及びＦＢ２を受け取るとともに、それぞれ異なる時間に第２の光ビームＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２及びＳＢ２－３を受け取る。光学的測定システム１０Ｃの他の利点は図１の光学的測定システム１０の利点と同様であり、ここでは繰り返さない。

【0028】

図７は、本発明の第５の実施形態による光学的測定システムの概略図である。図７を参照して説明すると、本実施形態の光学的測定システム１０Ｄは図６の光学的測定システム１０Ｃと類似し、その主な相違点は以下の通りである。本実施形態において、回転及び移動キャリア８００は、光源モジュール１００、レンズ４００－１及びリフレクタ５００を担持するように構成され、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２が光源モジュール１００から出た後、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２の放出方向Ｄ２に直交する方向に沿って移動するように適合化され、またリフレクタ５００を回転させるように適合化され、その結果、光源モジュール１００、レンズ４００－１及びリフレクタ５００は、異なる時間に少なくとも２つの第１の変位点Ｐ１－１及びＰ１－２に位置する。また、リフレクタ５００の反射面は、異なる第１の変位点Ｐ１－１及びＰ１－２で異なる角度を有し、その結果、測定光ビームＭＢ１及びＭＢ２は、それぞれ異なる時間で測定すべき対象物Ｓに入射する。光学的測定システム１０Ｄの他の利点は図６の光学的測定システム１０Ｃの利点と同様であり、ここでは繰り返さない。

【0029】

以上を踏まえると、本発明の一実施形態において、光学的測定システムは、光源モジュールを使用して、少なくとも２本の測定光ビームを測定すべき対象物に向けて放出し、また測定光ビームは、それぞれ異なる角度で測定すべき対象物に入射する。コントローラは、光点の位置に応じた測定すべき対象物の光学パラメータを算出する。したがって、測定すべき対象物の光透過層が互いに平行でなくても、本発明の一実施形態の光学的測定システムは、測定すべき対象物の光学パラメータを測定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本発明の光学的測定システムは、任意の形態の光学的システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0031】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：光学的測定システム
２０：オートフォーカス撮像モジュール
２２：可動子
２４：対物レンズ
２６：画像センサ
１００、１１０Ｂ：光源モジュール
１１０：光源
１２０：ビームスプリッタ
２００：撮像モジュール
２００Ｓ：感知面
２１０、２２０：サブ撮像モジュール
３００：コントローラ
４００－１、４００－２：レンズ
５００、６００、７００：リフレクタ
８００：回転及び移動キャリア
９００：移動キャリア
α，β：傾斜角度
θ：角度
Ｄ１、Ｄ２：積層方向
ＦＢ１、ＦＢ２：第１の光ビーム
ＬＢ：光ビーム
ＭＢ１、ＭＢ２：測定光ビーム
Ｐ１－１、Ｐ１－２：第１の変位点
Ｐ２－１、Ｐ２－２：第２の変位点
Ｓ：測定すべき対象物
Ｓ１－１、Ｓ１－２：固体層
Ｓ２－１：液体層
Ｓ３：基準層
Ｓ’：測定すべき対象物
ＳＢ１－１、ＳＢ１－２、ＳＢ１－３、ＳＢ２－１、ＳＢ２－２、ＳＢ２－３：第２の光ビーム
ｔ１、ｔ２、ｔ３：厚さ

【要約】      （修正有）

【課題】測定すべき対象物の中間における非平行な材料層を測定できる光学的測定システムを提供する。
【解決手段】光学的測定システム１０は、光源モジュール１００、撮像モジュール２００及びコントローラ３００を備える。光源モジュールは、少なくとも２本の測定光ビームＭＢ１，ＭＢ２を対象物Ｓに向けて放出する。測定光ビームは、それぞれ異なる角度で対象物に入射する。撮像モジュールは、測定光ビームが対象物によって反射された後には、少なくとも２本の第１の光ビームＦＢ１，ＦＢ２によって撮像モジュールの感知面上に形成される光点、測定光ビームが対象物の中間で屈折及び反射された後には、少なくとも２本の第２の光ビームＳＢ１－１～３，ＳＢ２－１～３によって撮像モジュールの感知面上に形成される光点を受け取る。コントローラは、光点の位置に応じた対象物の光学パラメータを算出する。
【選択図】図１

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】