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光学式粗さ計

optical profilometer

 触針式粗さ計の触針と検出器を光学式の変位プローブに置換えた粗さ計,光の特性を利用して変位を測定することと等価であるため光触針式とも呼ばれる.光ビームを線状あるいは面状に走査して被測定物表面の凹凸情報を離散的に非接触で求める方法,対物レンズの視野内で光波の干渉性を利用して表面凹凸形状を測定する顕微干渉方式,光の散乱理論に基づいて反射面の粗さを波動光学的に間接測定する方法などに大別できる.光触針(変位測定)の方法としては反射面の焦点ずれ量を検出する方式が一般的であり,非点収差法,ナイフエッジ法,フーコー法,全反射臨界角法などが提案されている.また,焦点ずれ信号によるオートフォーカス機構を組入れたものもある.特殊なものとして,ウォラストンプリズムと対物レンズの組合せによってレーザビームを2分割し,2箇所の相対変位をヘテロダイン干渉法や焦点ずれ検出法により測定するものもある.これらは,原理的に表面変位のポイント測定であり,被測定物に対して相対的な走査運動が必要となる.一方,走査が不要な顕微干渉方式の粗さ計には,光源に白色光を用いたミラウ干渉計やHe-Neレーザを使用したマイクロフィゾー干渉計などがある.位相シフト法や干渉じま走査法によってサブメノメートル感度の凹凸形状測定を実現している.ただし,測定領域は相対的に狭く,面内分解能も1μm前後にとどまっている.均質で比較的なめらかな表面の粗さ測定に適している.