(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通穴を有する測定対象物の前記穴の径を測定する穴径計測装置において、
連続スペクトルを有する白色光源と、
前記光源から照射される白色光を屈折させるプリズムと、
前記測定対象物を載置する載置手段と、
前記プリズムで屈折された光を前記測定対象物の前記穴近傍に位置づける位置決め手段と、
前記載置手段の背面側に配置され、前記穴を通過した光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段が検出した信号から前記穴を通過した光の上限波長及び下限波長を求め、求めた上限波長及び下限波長を用いて前記穴の穴径を演算する演算手段と、
を有することを特徴とする穴径計測装置。
【請求項２】
前記載置手段の上面であって、前記測定対象物の下面側に前記測定対象物の前記穴より大きな口径の開口を有するマスクを配置したことを特徴とする請求項１に記載の穴径計測装置。
【請求項３】
前記プリズムを保持する保持手段を有し、前記保持手段と前記測定対象物との距離を一定に保持する機構を前記保持手段または前記位置決め手段に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の穴径計測装置。
【請求項４】
前記プリズムと前記測定対象物との間に、前記プリズム側から順に、平行光レンズとスリット板とを配置し、前記スリット板を前記平行光レンズの光軸に垂直な方向に移動可能にし、前記光検出手段がＣＭＯＳ、ＣＣＤ、ダイレクト・イメージセンサ、カラー分離フォトダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の穴径計測装置。
【請求項５】
前記プリズムと前記測定対象物との間に、前記プリズム側から順に、平行光レンズとスリット板を配置し、前記載置手段と前記光検出手段との間に集光レンズを配置し、前記スリット板を前記平行光レンズの光軸に垂直な方向に移動可能にし、前記光検出手段が光電子増倍管であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の穴径計測装置。
【請求項６】
前記プリズムで屈折された光の測定に使用する上限波長をλａ、下限波長をλｂ、前記屈折された光の前記測定対象物上面に対応する位置での広がり幅をＤとし、前記光検出手段が検出した光の上限波長をλａ'、下限波長をλｂ'としたときに、前記演算手段は、前記穴の穴径ｄを、
ｄ＝Ｄ×（λａ'−λｂ'）／（λａ−λｂ）
から求めることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の穴径計測装置。
【請求項７】
貫通穴の穴径を計測する方法であって、
連続スペクトルを有する光源から照射される白色光をプリズムで屈折させて測定対象物に照射するものにおいて、
測定対象物を載置する載置手段の上面と、前記プリズムとの間の距離をＨとした状態で前記プリズムからの屈折光の広がり範囲Ｄと、その時の上限波長λａ、下限波長λｂとを求める校正ステップと、
前記載置手段に前記測定対象物を載置し、前記測定対象物の上面と前記プリズムの間の距離をＨとして前記穴を通り抜ける光の上限波長λａ'と下限波長λｂ'を求める計測ステップと、
求めたこれらの値から次式により、前記穴の穴径を演算する演算ステップとを有することを特徴とする穴径計測方法。
ｄ＝Ｄ×（λａ'−λｂ'）／（λａ−λｂ）
【請求項８】
前記計測ステップでは、前記プリズムと前記測定対象物間に介在させたスリット板を、前記測定対象物の上面に実質的に平行な方向に移動させることを特徴とする請求項７に記載の穴径計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴径計測装置及びそれを用いた計測方法に係り、特に微小径の貫通穴について、分光スペクトルを用いて穴径を計測する穴径計測装置及びそれを用いた計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
穴径の正確な測定には、プローブを用いた接触及び非接触方式の測定と、光学式または電子式の顕微鏡を用いた計測が知られている。例えば、特許文献１に記載の微小内径の測定では、被測定物の微小孔にプローブを挿入し、プローブを微小孔に挿入させたままプローブまたは被測定物を動かし、プローブが微小孔に接触した時の接触位置を記憶している。そして、プローブを微小孔に複数個所で接触させ、３点以上の接触点の情報から円を同定し、微小孔の孔径を算出している。
【０００３】
また、特許文献２では、クロマチック・ポイント・センサ（ＣＰＳ）を用いて、光学ペンを回転させずに穴径などの幾何学的特性を測定している。具体的には、ビーム分割偏向素子が設けられた光学ペンを有する上記ＣＰＳ装置を設け、光学ペンを穴内に挿入し、光学ペンの中心軸に直交する３つの測定方向へ測定光を同時に照射し、その反射光を光学ペンの共焦点のアパーチャを通じて受け取っている。そして、受け取った反射光のスペクトルから、光学ペンと穴壁までの距離等を求めて、穴径などの幾何学的特性を測定している。
【０００４】
さらに、穴径ではないが、レーザを用いて鋼材の外径を求めることが、特許文献３に記載されている。この公報においては、投光器と受光器からなるレーザ走査式寸法測定器を用いて鋼材を搬送中に全長に渡り、その外径を測定している。その際、寸法測定器の光軸を円周方向に前後２段に配置するとともに、鋼材搬送テーブルの流れ方向に対して垂直方向に据え付け、前後２段で測定時期の異なる外径位置を同一断面円周上の外径値となるように演算処理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４４３３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１４３２６号公報
【特許文献３】特開２００６−１５３５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２に記載のプローブを用いた穴径計測装置では、いずれもプローブを穴内に挿入する都合上、プローブ径は穴径より小さい。したがって、接触式であれ、非接触式であれ、プローブの剛性を確保するため、及び光学式の場合には光の照射と反射検出のために、所定以上の外径を必要とし、プローブの小型化には制限が生じる。例えば、被測定対象物が、１ｍｍ以下さらにはサブｍｍ以下の微小穴の計測では、接触式の場合にはプローブ径が小さくなりすぎ、剛性不足や機能確保が困難になる恐れがある。また、特許文献３に記載のものでは、外径測定が目的であるので、微小孔径の測定については考慮されていない。
【０００７】
一方、光学顕微鏡を用いて微小孔径を測定しようとすると、穴の縁部を明確にするためにはコントラストを上げざるを得ず、ハレーション等の不都合を生じる場合がある。また、回折による影響も無視できなくなる。さらに、測定対象物が顕微鏡等に載る大きさであることが求められるので、使用できる測定対象物が限定される。電子顕微鏡（ＳＥＭ）の場合には、さらに真空容器内に測定対象物を入れる必要があり、測定対象物の前処理等が必要になる場合もある。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、穴径が１ｍｍ以下の微小貫通穴を有する測定対象物について、正確にその微小穴径を測定することにある。本発明の他の目的は、上記目的に加え、プローブの挿入が困難な微小穴について、穴内へのプローブの挿入を不要とし、さらに測定のための前処理等をすることなく、微小穴径を測定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、微小貫通穴を有する測定対象物の前記穴を測定する穴径計測装置において、連続スペクトルを有する白色光源と、前記光源から照射される白色光を屈折させるプリズムと、前記測定対象物を載置する載置手段と、前記プリズムで屈折された光を前記測定対象物の前記穴近傍に位置づける位置決め手段と、前記載置手段の背面側に配置され、前記穴を通過した光を検出する光検出手段と、前記光検出手段が検出した信号から前記穴を通過した光の上限波長及び下限波長を求め、求めた上限波長及び下限波長を用いて前記穴の穴径を演算する演算手段とを有することにある。本発明の穴径計測装置は、内径１ｍｍ以下の微小貫通穴を測定することでき、そのような微小貫通穴の測定に適している。
【００１０】
そしてこの特徴において、前記載置手段の上面であって、前記測定対象物の下面側に前記測定対象物の前記穴より大きな口径の開口を有するマスクを配置するのがよく、前記プリズムを保持する保持手段を有し、前記保持手段と前記測定対象物との距離を一定に保持する機構を前記保持手段または前記位置決め手段に設けるのが好ましい。
【００１１】
また、前記プリズムと前記測定対象物との間に、前記プリズム側から順に、平行光レンズとスリット板とを配置し、前記スリット板を前記平行光レンズの光軸に垂直な方向に移動可能にし、前記光検出手段がＣＭＯＳ、ＣＣＤ、ダイレクト・イメージセンサ、カラー分離フォトダイオードのいずれかであってもよく、前記プリズムと前記測定対象物との間に、前記プリズム側から順に、平行光レンズとスリット板を配置し、前記載置手段と前記光検出手段との間に集光レンズを配置し、前記スリット板を前記平行光レンズの光軸に垂直な方向に移動可能にし、前記光検出手段が光電子増倍管であってもよい。
【００１２】
さらに上記特徴において、前記プリズムで屈折された光の測定に使用する上限波長をλａ、下限波長をλｂ、前記プリズムを出た光の前記測定対象物上面に対応する位置での広がり幅をＤとし、前記光検出手段が検出した光の上限波長をλａ'、下限波長をλｂ'としたときに、前記演算手段は、前記穴の径ｄを、
ｄ＝Ｄ×（λａ'−λｂ'）／（λａ−λｂ）    ……（式１）
から求めるのがよい。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、穴径１．０ｍｍ以下の貫通穴の穴径を計測する方法であって、連続スペクトルを有する光源から照射される白色光をプリズムで屈折させて測定対象物に照射するものにおいて、測定対象物を載置する載置手段の上面と、前記プリズムとの間の距離である基準高さをＨとした状態で前記プリズムを出た光の広がり範囲Ｄと、その時の上限波長λａ、下限波長λｂを求める校正ステップと、前記載置手段に前記測定対象物を載置し、前記測定対象物の上面と前記プリズムの間の距離を基準高さＨとして前記穴を通り抜ける光の上限波長λａ'と下限波長λｂ'を求める計測ステップと、求めたこれらの値から次式により、前記穴の穴径ｄを演算する演算ステップとを有することにある。
ｄ＝Ｄ×（λａ'−λｂ'）／（λａ−λｂ）    ……（式１）
【００１４】
この特徴において、前記計測ステップでは、前記プリズムと前記測定対象物間に介在させたスリット板を、前記測定対象物の上面に実質的に平行な方向に移動させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定対象物である口径１ｍｍ以下の微小穴に分光した光を進入させ、その穴を通過した光の波長を検出して、微小穴径を計測するようにしたので、正確に微小穴径を測定することができる。また、プローブの挿入が困難な微小穴について、穴内へのプローブの挿入を不要とし、さらに測定のための前処理等をすることがなく、微小穴径を容易に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る穴径計測装置の一実施例の正面断面図であり、（ａ）は校正時の状態を、（ｂ）は計測時の状態を示す。
【図２】微小穴径の計測原理を説明する図であり、（ａ）は装置概要、（ｂ）はスペクトル範囲、（ｃ）は検出手段のゲインの例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１を説明する図であり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）はマスク部の詳細を示す図である。
【図４】本発明に係る穴径計測装置の変形例の正面断面図である。
【図５】本発明に係る穴径計測装置のさらに他の変形例の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る微小穴の穴径計測装置のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。なお以下の実施例では、対象とする微小孔の穴径は１ｍｍ以下であり、穴は貫通穴である。また、本発明では、穴径の計測に光のスペクトルを利用している。
【００１８】
図１は、本発明に係る穴径計測装置１００の一実施例の正面断面図であり、図１（ａ）は穴径計測装置１００の校正時の状態を、図１（ｂ）は測定対象物７０に形成された穴７１（測定穴または測定対象穴とも称する）の穴径ｄを計測する時の状態を示している。初めに、図１（ａ）を用いて、校正時の状態を説明する。
【００１９】
穴径計測装置１００は、連続スペクトルを有する白色光源１２と、この白色光源１２から出射された光を屈折させて光のスペクトルを発生するプリズム１４と、これら白色光源１２とプリズム１４との位置関係を保持したまま収容するケーシング１６とを有するプリズム保持手段１０を備えている。白色光源１２には、波長１８０ｎｍ〜４００ｎｍ付近までの連続スペクトルを有する重水素ランプや、波長３５０ｎｍ〜３００ｎｍ付近までの連続スペクトルを有するタングステンライト、または波長１８５ｎｍ〜２０００ｎｍ付近までの連続スペクトルを有するキセノンランプ等を用いる。プリズム１４には、屈折率が１５程度の正常分散ガラス製のプリズムを使用するが、プリズムはこれに限るものではなく、種々のプリズムを使用できる。
【００２０】
白色光源１２は、本実施例ではケーシング１６の左斜め上に配置され、左斜め上から右斜め下へ向けて白色光を放射する。白色光源１２から放射された放射光８１は、白色光源１２の下方に配置されたプリズム１４に入射し、その波長に応じてプリズム１４での屈折が変化し、短波長側の下限側屈折光８２と長波長側の上限側屈折光８３との間に光のスペクトルを形成する。
【００２１】
一方、測定対象物７０を載置するために、テーブル状の載置手段６０がプリズム保持手段１０の下方に配置されている。載置手段６０は、プリズム保持手段１０が上方を覆っている計測用の右側の部分と、プリズム保持手段１０を上下方向に移動させるための位置決め手段２０が配置される左側の部分に分かれている。載置手段６０の計測用部分には、測定対象物７０に形成された測定対象穴７１より十分大径の開口６１が形成されている。
【００２２】
開口６１は開口のままか、もしくは透明な板が嵌め込まれており、詳細を後述するプリズム１４を出た光のスペクトルを検出できるようになっている。載置手段６０の計測部分に形成された開口６１とほぼ同程度の径またはやや小径の開口３２が形成されたマスク３０が、開口６１の上面に配置されている。マスク３０は、本穴径計測装置１００の基準となる光のスペクトルを定めるのに使用される。
【００２３】
位置決め手段２０は、載置手段６０に載置されるベース２５と、ベース２５から垂直上方に延びたレール２２と、レール２２に嵌合するスライダ２１とを有している。レール２２とスライダ２１は、例えばボールスプラインやリニアモータのような直動手段でよく、スライダ２１またはレール２２をステッピングモータ等で駆動するように構成されていてもよいし、手動で垂直方向に上下させるようにしてもよい。スライダ２１を手動で移動させる場合には、スライダ２１に取り付けた回転ノブ２３を回動させる。回転ノブ２３は、スライダ２１の停止保持にも用いられる。
【００２４】
スライダ２１は、支持腕２４でプリズム保持手段１０のケーシング１６に接続されており、スライダ２１が上下するとスライダ２１とともにプリズム１４が上下する。プリズム保持手段１０の下面であってマスク３０の上面に対向する位置には、接触子１８が設けられており、校正時に、マスク３０の上面からプリズム１４を出た光の放射位置までの高さＨを、一定に保つことを可能にしている。なお、本実施例では接触子１８を用いて、校正時に、マスク３０の上面からプリズム１４の屈折光放射位置までの高さＨを一定にするようにしているが、接触子１８の代わりに測距装置を設け、それを用いて高さＨを一定にすることも可能であることは言うまでもない。
【００２５】
載置手段６０の下面側であって、この載置手段６０に設けた開口６１の部分には、校正時にマスク３０の開口３２を通過した光を検出する光検出手段４０が設けられている。光検出手段４０としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ、ダイレクト・イメージセンサ、カラー分離フォトダイオード、米国ＦＯＶＥＯＮ社製ＦＯＶＥＯＮ等のフォトダイオード４１［図４（ａ）に記載］を用いることができる。光検出手段４０の検出信号は、演算手段５０に送られる。
【００２６】
このように構成した穴径計測装置１００の校正時には、初めに、マスク３０をその開口３２が載置手段６０の開口６１上に位置するように、位置決めする。次いで、プリズム保持手段１０の下面に設けた接触子１８を、マスク３０の開口３２部以外の部分に当接させて、プリズム１４の屈折光の放射面からマスク３０の上面までの距離を、予め定めた高さＨに設定する。次いで、マスク３０の開口３２および載置手段６０の開口６１を通り抜けた白色光源１２に由来する光のスペクトルを光検出手段４０が検出する。その際、光検出手段４０は、マスク３０により遮られた白色光源の限界、すなわち内径または幅Ｄのマスク３０の開口３２を通り抜けたスペクトルの短波長側の下限側屈折光８２の波長λｂと長波長側の上限側屈折光８３の波長λａを検出する。以上で、校正を終了する。
【００２７】
次いで、実際に測定対象物７０に形成された穴（測定対象穴）７１の内径を、測定する。校正時と同じ状態で、プリズム保持手段１０を上方に移動させ、マスク３０の上面に測定対象物７０を載置する。その際、測定対象物７０の穴７１が、マスク３０の開口３２内に位置するようにする。次いで、位置決め手段２０を用いてプリズム保持手段１０の下面に取り付けた接触子１８を、測定対象物７０の上面に当接させる。これにより、プリズム１４の屈折光放射位置から測定対象物７０の上面までの高さＨを、校正時の高さＨに一致させることが可能になる。
【００２８】
この状態で白色光源１２から連続スペクトルを有する光を放射すると、放射光８１はプリズム１４に入射して屈折し、光のスペクトルを形成する。放射光８１は、プリズム１４を通過して校正時と同じ下限側屈折光８２から上限側屈折光８３の間の波長域で広がるが、測定対象物７０の測定穴７１を通過する光のスペクトルは、穴進入下限光８５と穴進入上限光８６の間の波長域に狭められる。載置手段６０の下面に配置した光検出手段４０は、この穴進入下限光８５の波長λｂ'と穴進入上限光８６の波長λａ'を検出する。
【００２９】
演算手段５０には、校正時のデータλａ、λｂ、Ｄが記憶されているので、そのデータと今回計測して求めた上記波長λｂ'、λａ'とを用いて、測定対象物７０の測定穴７１の内径ｄを、次式により求める。
ｄ＝Ｄ×（λａ'−λｂ'）／（λａ−λｂ）    ……（式１）
【００３０】
上記の計測原理を、図２を用いてさらに説明する。図２（ａ）は、上記穴径計測装置１００の主要部を抜き出して示した図であり、図２（ｂ）はプリズム１４で発生した光のスペクトルとそのスペクトル上の測定対象物７０の測定穴７１の位置１１０を、模式的に示した図である。図２（ｃ）は、光検出手段４０が検出する検出信号の大きさＡｍｐを縦軸とし、横軸を波長λとして模式的に示した図である。なお、図２（ａ）では、マスク３０を省いている。マスク３０を使用しない校正の場合には、基準高さＨの基準位置が載置手段６０の上面となり、マスク３０の開口３２の内径の代わりに、載置手段６０の開口６１の内径をＤとして用いることにより、上記式を適用できる。
【００３１】
光源１２が連続スペクトルを有する白色光源の場合、プリズム１４で屈折された光の中で載置手段６０に形成された開口６２を通過した光のスペクトルは、例えば図２（ｂ）に示すように光源１２にキセノンランプを使用すれば、紫外光λｂから赤外光λａまでを含む。すなわち、可視光領域のほか、可視光外の領域も含む。要するに、短波長から長波長の連続スペクトルを利用できればよい。これが校正時に光検出手段４０が検出するゲイン１１２に対応する。
【００３２】
一方、計測時には、目視で確認できるので、測定対象物７０の穴７１の位置１１０をスペクトルの可視光範囲にくるようにする。本実施例では短波長側が紫色の範囲であり、長波長側が黄色の範囲である。この時、光検出手段４０のゲイン１１１では、λｂ'が約４５０ｎｍ、λａ'が約５５０ｎｍである。
【００３３】
次にさらに具体的な例を、図３を用いて、実施例１に示す。図３（ａ） は、測定装置の概略正面図であり、図３（ｂ）はマスク部だけを取り出した図である。
【実施例１】
【００３４】
白色光源１２にタングステン系ライトまたは昼色光を発光可能な光源を用いる。光源１２からは、短波長側のスペクトルi線（３６５．０１ｎｍ）から長波長側のスペクトルｔ線（１０１３．９８ｎｍ）までを含む連続光が、放射されている。プリズム１４は、正常分散ガラスの基準となるＨＯＹＡ−Ｃ７（商品名）相当品を用いている。プリズム１４の入射側面１と出射側面２とのなす頂角μは、μ＝６０°である。
【００３５】
初めに、既知の開口径またはスリット幅を有するマスク３０について、校正する。マスク３０の開口径または開口幅はＤ１であり、プローブを用いた３次元計測等により、Ｄ１＝２ｍｍである。入射角θ１でプリズム１４に入射した光源１２からの放射光８１は、プリズム１４内を通る際、光のスペクトルの屈折率ｎの違いにより、紫外側（下限側）屈折光５と赤外側（上限側）屈折光６の間に分光される。この分光された光のスペクトルは、それぞれ下限側屈折光８２（λａ=３６５．０１ｎｍ）と上限側屈折光８３（λｂ＝１０１３．９８ｎｍ）の間のスペクトルとして、プリズム１４から出射される。プリズム１４の出射側面２からマスク３０の上面までの高さＨは、Ｈ＝８０ｍｍである。プリズム１４の各スペクトルに対する屈折率ｎが既知であるから、スネルの法則等から各スペクトルにおける偏角εが（式２）で、求まる。
【数１】
0006645868.tif 000002
したがって、上限側屈折光８３の偏角ε２と下限側屈折光８２の偏角ε１の差Δεが、Δε＝ε１−ε２で求まる。基準幅Ｄは、偏角差Δεと高さＨの関数Ｄ＝ｆ（Δε、Ｈ）であるから、それを（式３）で求めた基準幅Ｄと比較することにより、校正が完了する。基準幅Ｄは、Ｄ＝２．７６８５４ｍｍであった。
【００３６】
Ｄ１＝Ｄ×（λａ１−λｂ１）／（λａ−λｂ）    （式３）
マスク３０の開口３２を通過した光のスペクトルが、４５５．０８６ｎｍ〜９２３．９０３ｎｍであると、光検出手段４０が検出したので、Ｄ１＝２．００ｍｍが得られる。
【００３７】
次に、穴７１が形成された測定対象物７０を、プリズム１４から上面までの高さＨを８０ｍｍに設定して、マスク３０上に載置する。マスク３０の測定の場合と同様に、光源１２から放射光８１をプリズム１４に放射し、マスク３０の背面側に配置した光検出手段４０が、穴７１およびマスク３０の開口３２を通過した光のスペクトルを検出する。この時の穴進入下限光８５の波長λａ'は、λａ'＝５００ｎｍ、穴進入上限光８６の波長λｂ'は、λｂ'＝６８０ｎｍであった。（式１）を用いて、穴７１の径ｄは、ｄ＝０．７６９ｍｍとして得られる。
【００３８】
なお、マスク３０の開口３２の幅Ｄ１に測定誤差として、±０．０５ｍｍの誤差があったとして、上記計算を行うと、穴径ｄの誤差Δｄは、Δｄ＝±０．０１８７ｍｍ程度であった。したがって、本実施例の方法により高精度に微小孔径を計測できることを確認できた。
【００３９】
次に、図４及び図５を用いて、本発明の上記実施例の変形例を説明する。図４に示した変形例が、上記実施例と大きく異なる点は、プリズム１４と測定対象物７０の間に、平行光レンズ１５と水平方向に移動可能なスリット板９０を設けたことにある。図４（ａ）では、その他の部品は図１に示した実施例のものと同一であるが、図４（ｂ）では、光検出手段４０側に、さらに集光レンズ４２を設けている。
【００４０】
これらは、プリズム１４で分光された光を平行光として測定対象物７０に導き、所定のスペクトルの光だけ、穴７１に垂直に通過させることにより、よりスペクトルの測定を正確に実行しようとするためである。そのため、スリット板９０には、スペクトル幅だけのスリット９５を形成している。スリット９５の幅は、できるだけ狭い方がよいが、加工性を考慮して５０μｍ程度である。
【００４１】
スリット板９０を、水平方向に移動可能にするため、ケーシング１６には、スリット板９０移動用の穴と、スリット板９０を直動可能に支持するすべり軸受１７が設けられている。スリット板９０のケーシング１６外部側にはラック９１が取り付けられており、サーボモータ９３（サーボモータの代わりにステッピングモータを用いてもよい）に連結したピニオン９２とかみ合っている。サーボモータ９３を制御して、スリット板９０の移動が制御される。なお、本実施例ではスリット板をサーボモータで動かしているが、例えばシグマ光機製の可変スリットを集光レンズの下方に設けるようにしてもよい。
【００４２】
図４（ｂ）の光検出手段４０では、集光レンズ４２及び集光レンズ４２を通過した光を検出する光電子増倍管４４を保持するため、ケーシング４３が載置手段６０の下方に設けられている。微小孔７１を通過した光のスペクトルを集光レンズ４２で集光し、光電子増倍管４４で増幅して、検出精度を高めている。なお、図４（ａ）、（ｂ）のいずれの変形例においても、微小孔７１を通過するスペクトルは、スリット板９０の移動に同期した計測となる。
【００４３】
図５は、図１に示した実施例において、光検出手段４０に、グレーティング４７とラインセンサ４８を設けている。微小穴７１を通過したスペクトルを、グレーティング４７でその進行方向を変え、多数上下に配置したラインセンサ（フォトダイオード等）４８で検出している。穴進入下限光（短波長側）４５は、ラインセンサ４８の上部のセンサで、穴進入上限光（長波長側）４６は、ラインセンサ４８の下部のセンサで検出することにより、各波長（スペクトル）ごとの強度が分かり、穴径を測定できる。なお、この変形例で示した光検出手段４０の代わりに、同様の機能を有する、例えば、コニカミノルタ社製分光器ＢＷ−Ｔ６を、載置手段６０の背面側に光ファイバ接続して検出するようにしてもよい。
【００４４】
要するに本発明では、測定対象物である口径１ｍｍ以下の微小穴に分光した光を進入させることにより、その穴を通過した光の波長を検出するだけで、微小穴径を正確に計測するものであり、この本発明の精神に基づくすべての実施例は本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【００４５】
１…入射側面、２…出射側面、５…紫外側（下限側）屈折光、６…赤外側（上限側）屈折光、１０…プリズム保持手段、１２…白色光源、１４…プリズム（屈折手段）、１５…平行光レンズ、１６…ケーシング、１７…すべり軸受、１８…接触子、２０…位置決め手段、２１…スライダ、２２…レール、２３…回転ノブ、２４…支持腕、２５…ベース、３０…マスク、３２…開口、４０…光検出手段、４１…ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等、４２…集光レンズ、４３…ケーシング、４４…光電子増倍管、４５…穴進入下限光、４６…穴進入上限光、４７…グレーティング、４８…ラインセンサ（フォトダイオード）、５０…演算手段、６０…載置手段、６１…開口または透明部、７０…測定対象物、７１…測定穴（微小穴）、８１…放射光、８２…下限側屈折光、８３…上限側屈折光、８５…穴進入下限光、８６…穴進入上限光、９０…スリット板、９１…ラック、９２…ピニオン、９３…サーボモータ、９５…スリット、１００…穴径計測装置、１１０…測定穴位置、１１１…屈折光のゲイン、１１２…穴進入光のゲイン、ｄ…穴径、Ｄ…基準幅（広がり幅）、Ｄ１…マスク開口径または開口幅、Ｈ…基準高さ、θ１…入射角、ε…偏角、λ…波長、λａ…屈折光上限波長、λａ'…穴進入光上限波長、λｂ…屈折光下限波長、λｂ'…穴進入光下限波長、μ…頂角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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