JP2001349704A - 干渉計装置 - Google Patents
干渉計装置Info
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Abstract
系中で最も干渉縞ノイズを生成しやすい2つの光学部材
に採用し、これら2つの光学部材の楔方向を巧みに組み
合わせることにより、装置筐体等の設計および光学系の
調整を困難なものとする装置全体の光軸の折れ曲がりを
防止し得る干渉計装置を得る。 【構成】基準板107を楔形状とすると、裏面107b
で光軸が屈曲することは避けられないが、基準板107
の裏面107bによって屈曲された光軸を、楔形状をな
すハーフミラー104によって逆方向に屈曲せしめて、
被検面108aから基準板107までの光軸が、光源1
01からハーフミラー104までの光軸と略平行となる
ようにすることで、装置全体の光軸が実質的に1本とみ
なしてもさしつかえないようにして光学系の設計および
調整の困難性を回避する。
Description
測定光を用いて被検体の干渉縞情報を得る干渉計装置に
関し、特に、基準板裏面からの干渉縞ノイズを除去し得
るフィゾー型等の干渉計装置に関するものである。
のものが広く用いられている。このフィゾー型の干渉計
装置においては、基準板の基準面で反射した光ビームお
よび該基準板を透過した後被検面で反射した光ビームの
干渉作用により撮像面上に干渉縞を形成させ、この干渉
縞を観察測定することにより被検面評価を行なうように
なっている。
一般に、被検体のセッティングを行なうため基準面と被
検面の間隔をある程度まで大きくする必要があり、光源
からの光は少なくともこの間隔の2倍程度の可干渉距離
を有することが必要である。
との光路差が被検体の厚みの2倍とされた被検体裏面か
らの反射光により生じる干渉縞が、本来の干渉縞上にノ
イズの干渉縞として重畳するという問題がある。
発散レンズ2およびピンホール板3によって発散光とさ
れ、偏光ビームスプリッタ4およびλ/4板5を介して
P偏光から楕円偏光に変換され、コリメータレンズ6に
よって平行光とされて基準板7および被検体8に照射さ
れる。基準板7の基準面7aおよび被検体8の被検面8
aの両面で反射された2光束は互いに干渉し、λ/4板
5において楕円偏光からS偏光に変換されるため、偏光
ビームスプリッタ4において側方に反射されスクリーン
9上に被検面8aの形状情報を担持した干渉縞画像を形
成する。
8aからの反射光と基準面7aからの反射光との干渉に
よるものであるが、光源1からの測定光の可干渉距離が
大きいために、被検面8aからの反射光は基準板7の裏
面7bからの反射光とも干渉し合い、それによる干渉光
は同一光路を辿ってスクリーン9に達し、このスクリー
ン9上に本来の干渉縞と識別が困難な干渉縞ノイズを生
成してしまう。
の表裏面を互いに非平行として、楔形状とすることで、
基準板裏面7bからの反射光は観察光路からはずれ、結
果としてこの基準板裏面7bからの反射光に係る干渉縞
ノイズが観察スクリーン9上に形成されないようにした
従来技術が知られている(例えば、富士写真光機(株)製
レーザ干渉計F−601)。
とした基準板7を配設した場合、基準面7aからの光出
射角および基準面7aに対する光入射角は0°となるよ
うに規定されているから、光源1からの測定光は、往
路、復路共に、基準板7の裏面7bに所定の角度をもっ
て入射し、この面で屈折することとなる。すなわち、装
置全体の光軸が基準板裏面7bで折れ曲がった状態とな
ってしまう。このように装置全体の光軸が、途中で折れ
曲がった状態となると、このような干渉計装置の全長は
長いことから、全体として構成部材が光軸幅方向に大き
くずれることとなり、装置筐体および2軸調整台の設計
が面倒なものとなる。さらに、装置光学系(光源からス
クリーンまで)の調整も面倒となり、光軸調整のための
ターゲットの設計も複雑となる。
ので、装置筐体および2軸調整台等の設計および装置光
学系の調整を困難なものとする装置全体の光軸の幅方向
のずれを防止しつつ、基準面以外の光学面からの反射光
による干渉縞ノイズの影響を排除し得る干渉計装置を提
供することを目的とするものである。
光源から射出された光を平行光束とした後、基準板およ
び被検体に照射し、該基準板の基準面と該被検体の被検
面両者からの反射光を干渉せしめ、その干渉光を光路中
に配したハーフミラーにより分割し、その一方によりス
クリーン上に前記被検面の形状情報を担持した干渉縞画
像を生成する干渉計装置において、前記基準板および前
記ハーフミラーが、共に、表裏面が非平行で楔形状とな
るように構成されるとともに、これら両部材における楔
の厚い薄いが互いに略逆の配置となるように構成されて
なることを特徴とするものである。
ちの一方の楔形状によって屈曲された光路が、他方の楔
形状によって補償されるように形成されてなることが好
ましい。
れた光路が、元の光路に対して少なくとも光学的な角度
において略等しくなるようにように、すなわち光学的に
略平行となるように設定されることをいう。
配されていることが好ましい。
N、楔角をa、前記ハーフミラーの屈折率をn、楔角を
θとするとき、下記条件式を満足することが好ましい。 tanθ={sin(a−b+c)−nsind}/{cos(a−b+
c)+ncosd} ただし、前記光源から出射された測定光の前記ハーフミ
ラー面への入射角をdとし、その測定光の前記ハーフミ
ラー面からの出射角をcとし、その測定光の前記基準板
の裏面への入射角をbとし、その測定光の屈折角をaと
する。さらに、該測定光は、前記基準面に対して、垂直
入射および垂直出射されるものとし、前記ハーフミラー
で反射され、撮像面に入射する反射光は、前記光源から
射出された測定光の光路、および基準面から被検面に至
る測定光の光路に対して90度の角度を有するように設定
されるものとする。
を図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る干
渉計装置を示すものである。
域な波長成分を有する光を出力する光源101から出力
された測定光は、発散レンズ102およびピンホール板
103によって発散光とされ、コリメータレンズ106
により平行光とされ、楔形のハーフミラー104を介し
て、楔形の基準板107および被検体108に照射され
る。
体108の被検面108aからの、上記測定光の反射光
は互いに干渉し合い、ハーフミラー104のハーフミラ
ー面104aで側方に反射され、結像レンズ110およ
びピンホール板111を介して、CCD素子の撮像面
(スクリーン)109上に干渉縞画像を形成する。な
お、この後CCD素子により光電変換された干渉縞画像
情報に基づき、CRT等の画像表示部(図示されていな
い)上に干渉縞画像が表示される。
ては、ハーフミラー104および基準板107の両部材
を、表裏面が非平行となる所定の楔状とし、かつ楔の方
向が互いに逆向きとなるように配置することにより、基
準面以外の光学面からの反射光による干渉縞ノイズの影
響を排除するとともに、光学系の設計および調整が困難
なものとなる装置全体の光軸の折れ曲がりを防止してい
る。
07はいずれも楔形状とされており、被検面108aと
基準面107aの両者からの反射光による干渉光であっ
て、ハーフミラー面104aにおいて反射されたものの
みが撮像面109に到達するようになっており、被検面
108aと基準板裏面107bの両者からの反射光によ
る干渉光や、被検面108aと基準面107aの両者か
らの反射光による干渉光であっても、ハーフミラー10
4の裏面104bにより反射されたものは、別方向に反
射されて撮像面109に到達できないように、楔角の大
きさが設定されている。
面107bで光軸が屈曲することは避けられないが、本
実施形態のものでは、基準板107の裏面107bによ
って屈曲された光軸をハーフミラー104によって逆方
向に屈曲せしめて、被検面108aから基準板107ま
での光軸は、光源101からハーフミラー104までの
光軸と略平行となるようにすることで、装置全体の光軸
が実質的に1本とみなしてもさしつかえないようにして
光学系の設計および調整の困難性を回避している。
で、図2における各記号を、下記の如く定義する。
光のハーフミラー裏面104bへの入射角をfとし、そ
の屈折角をeとし、そのハーフミラー面104aへの入
射角をdとし、その出射角をcとし、その基準板裏面1
07bへの入射角をbとし、その屈折角をaとする。ま
た、基準板107の屈折率をN、楔角をaとし、ハーフ
ミラー104の屈折率をn、楔角をθとする。さらに、
測定光は、基準面107aに対して、垂直入射および垂
直出射されるものとし、ハーフミラー面104aで反射
され、撮像面109に入射する反射光は、上記光源10
1から出射された測定光の光路および基準面107aか
ら被検面108aに至る測定光の光路に対して90度の角
度となるように設定される場合を考えるものとする。
から、下式(1)よりbの値が定まる。
(6)が定まる。
から下式(7)が得られる。
(7)を展開していくと、最終的に下式(8)が得られ
る。
を、上記(8)式の左辺により表される式の逆正接関数
で表される値θ´とすれば、被検面108aから基準板
107までの光軸が、光源101からハーフミラー10
4までの光軸と略平行となるように設定することができ
る。
フミラー104の楔角θを、基準板107の屈折率N、
楔角aおよびハーフミラー104の屈折率nから特定で
きることとなる。
量だけ設けられているので、ハーフミラー104の許容
される楔角θは、一般に0.9×θ´<θ<1.1×θ´なる
式を満足するように設定すればよい。
実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々
の態様の変更が可能である。例えば、上記実施形態にお
いては、CCD素子の撮像面109上に干渉縞画像を形
成するようにしているが、これに代えて拡散面を有する
光学スクリーンを設け、そのスクリーン上に干渉縞画像
を形成し、これを目視により観察することも可能であ
る。
装置によれば、光源からの測定光を透過させる基準板の
みならず干渉光を側方に導くためのハーフミラーが、共
に、表裏面が非平行の楔形状となるように構成されてい
るので、基準板の裏面からの反射光による干渉縞ノイズ
のみならず、基準面からの反射光による干渉光であって
も上記ハーフミラーの裏面で反射されてノイズとされる
ものも、スクリーン上に生成されないようにすることが
できる。
状の厚い薄いが、互いに略逆の配置となるように構成す
ることで、2つの楔形状による光路の屈曲方向を互いに
逆とし、屈曲による影響を互いに相殺し、これにより装
置全体の光軸の折れ曲がりを防止することができる。
従来から知られていた、楔形状化によるノイズ除去とい
う手法を、光学系中で最も干渉縞ノイズを生成しやすい
2つの光学部材に採用し、これら2つの光学部材の楔方
向を巧みに組み合わせることにより、装置筐体等の設計
および光学系の調整を困難なものとする装置全体の光軸
の折れ曲がりを防止するという作用効果を得るものであ
る。
図
略図
Claims (4)
- 【請求項1】 光源から射出された光を平行光束とした
後、基準板および被検体に照射し、該基準板の基準面と
該被検体の被検面両者からの反射光を干渉せしめ、その
干渉光を光路中に配したハーフミラーにより分割し、そ
の一方によりスクリーン上に前記被検面の形状情報を担
持した干渉縞画像を生成する干渉計装置において、 前記基準板および前記ハーフミラーが、共に、表裏面が
非平行で楔形状となるように構成されるとともに、これ
ら両部材における楔の厚い薄いが互いに略逆の配置とな
るように構成されてなることを特徴とする干渉計装置。 - 【請求項2】 前記基準板および前記ハーフミラーのう
ちの一方の楔形状によって屈曲された光路が、他方の楔
形状によって補償されるように形成されてなることを特
徴とする請求項1記載の干渉計装置。 - 【請求項3】 前記ハーフミラーは平行光束中に配され
ていることを特徴とする請求項1または2記載の干渉計
装置。 - 【請求項4】 前記基準板の屈折率をN、楔角をa、前
記ハーフミラーの屈折率をn、楔角をθとするとき、下
記条件式を満足することを特徴とする請求項3記載の干
渉計装置。 tanθ={sin(a−b+c)−nsind}/{cos(a−b+
c)+ncosd} ただし、前記光源から出射された測定光の前記ハーフミ
ラー面への入射角をdとし、その測定光の前記ハーフミ
ラー面からの出射角をcとし、その測定光の前記基準板
の裏面への入射角をbとし、その測定光の屈折角をaと
する。さらに、該測定光は、前記基準面に対して、垂直
入射および垂直出射されるものとし、前記ハーフミラー
で反射され、撮像面に入射する反射光は、前記光源から
出射された測定光の光路、および基準面から被検面に至
る測定光の光路に対して90度の角度を有するように設定
されるものとする。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000175897A JP4349506B2 (ja) | 2000-06-12 | 2000-06-12 | 干渉計装置 |
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Publications (2)
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---|---|---|---|---|
JP2009162539A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Fujinon Corp | 光波干渉測定装置 |
JP2009244227A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujinon Corp | 光波干渉測定装置 |
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WO2022059089A1 (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-24 | 三菱電機株式会社 | 前照灯装置 |
-
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