JP2004045326A - 干渉計装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザドライバ21、22が半導体レーザ12a、12bから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するので、コヒーレンス長を所定範囲内に短くした場合、参照平面ミラー16側の光路に近い光路を有する面のみに関して干渉縞を形成することができる。よって、目標とする被検レンズMLの透過光学特性のみに絞って干渉像の観察・計測を行うことができ
【選択図】 図1
Description
【技術分野】
本発明は、トワイマン・グリーン型の干渉計装置に関し、特に、目標とする被検対象のみを精密に評価できる干渉計装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
トワイマン・グリーン型の干渉計においては、He−Neレーザ等のレーザ光源からの平行光をビームスプリッタで参照光と被検光とに分割し、これら参照光及び被検光を参照面及び被検面で各々反射させて、上記ビームスプリッタで再度合成した後、集光レンズで集光して観察面上に干渉縞を形成させる。このような干渉計装置では、高出力で高い可干渉性を有するレーザ光を用いているので、明暗差のはっきりした干渉縞を観察することができ、高精度で被検面の凹凸形状等の評価を行い得る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような干渉計では、レーザ光の高い可干渉性によって、測定対象外の面からの反射光等の迷光により不要な干渉縞が形成される。このため、被検面の計測に際して干渉縞にノイズが重畳することになり、被検面の計測精度を低下させる。
【0004】
又、半導体レーザ光源は、経時的にコヒーレンシィが変化し、干渉縞の観察が困難となることがある。
【0005】
そこで、本発明は、測定対象の被検面のみからの反射光を分離して正確な計測を可能にする干渉計装置を提供することを目的とする。又、半導体レーザ光源のコヒーレンシィの変化があっても良好に干渉縞の観察が行える干渉計等を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の干渉計装置は、検査光を発生する半導体レーザを有する光源装置と、前記光源装置からの検査光を参照光と被検光とに分割して参照面及び被検対象に入射させるとともに、当該参照面で反射された参照光及び当該被検対象を経た被検光を再度合成する光分割合成手段と、前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するコヒーレンス調整手段とを備える。ここで、「被検対象」は、平面、球面その他の被検面とすることもできるが、レンズ等の一対の面に挟まれた屈折物体とすることや、複数のレンズ等の光学素子を含む光学系全体とすることなどもできる。
【0007】
上記干渉計装置では、コヒーレンス調整手段が前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するので、コヒーレンス長を所定範囲内に短くした場合、参照面側の光路に近い光路を有する面のみに関して干渉縞を形成することができる。このことは、目標とする被検面すなわち被検対象のみに絞って干渉像の観察・計測を行い得ることを意味する。
【0008】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記参照光及び被検光を再度合成する際の相対的な光路長差を制御する光路差制御手段をさらに備える。この場合、目標とする被検面の位置を調整して干渉像を所望の状態にすることができる。
【0009】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、参照光及び被検光の光路長が実質的に等しくなるよう被検面の光軸方向の位置を調整する。この場合、参照光路長と被検光路長とが実質的に等しくなるので、参照面と被検面とによる干渉を最も強めることができる。
【0010】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、前記参照面を有するミラーを光軸に垂直な方向に移動させるスライド手段を有する。この場合、簡易な機構で被検光路長を調整することができる。
【0011】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、前記検査光のコヒーレンス長が短いときに、前記参照光及び被検光の光路長差を微調整する。この場合、半導体レーザの特性に起因する干渉縞のビジビリティを観察に適した状態に調整することができる。
【0012】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、前記光分割合成手段によって再度合成された参照光及び被検光によって形成される干渉縞のビジビリティの経時変化を相殺する。この場合、半導体レーザの特性の経時変化等に起因する感度や精度の経時変化を防止できる。
【0013】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記コヒーレンス調整手段が、前記半導体レーザに高周波成分を重畳した電流を供給する電源装置である。この場合、検査光のコヒーレンス長を簡易かつ精密に調整することができる。
【0014】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記半導体レーザが、近紫外域から近赤外までのうち所定波長の光束を出射する。ここで、近紫外域とは、波長300nmから380nmの範囲を意味し、近赤外とは、波長780nmから1650nmの範囲を意味する。この場合、比較的短波長の可視光についての透過率や屈折率等を加味した干渉計測が可能になる。
【0015】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光源装置が、複数の半導体レーザを有する。この場合、複数の半導体レーザの切り換えによって多様な計測が可能になる。
【0016】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記複数の半導体レーザが、異なる波長のレーザ光を発生する。この場合、異なる波長のレーザ光を同時に或いは切り換えて照射することができ、被検対象の特性の波長依存性をほぼ同時に計測することができる。
【0017】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記被検光の偏光状態を調節する偏光状態調節手段をさらに備える。この場合、被検対象の特性の偏光依存性を計測することができるとともに、被検対象の使用状態に近似した環境での計測が可能になる。
【0018】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態〕
以下、本発明に係る第1実施形態の干渉計装置について説明する。図1に示すように、この干渉計装置は、トワイマン・グリーン型の干渉計からなり、光学系として、光源装置12と、コリメータレンズ13と、光分割合成手段であるビームスプリッタ14と、被検対象用ステージ15と、参照平面ミラー16と、撮像レンズ17と、CCDセンサ18とを備える。また、この干渉計装置は、駆動制御系として、一対のレーザドライバ21、22と、ステージ駆動装置23と、参照ミラー走査用のD/A変換回路24と、参照ミラー移動用のモータドライバ25と、画像処理装置26と、これらの動作を統括的に制御するコンピュータ27とを備える。
【0019】
光源装置12は、2つの半導体レーザ12a、12bと、ビームスプリッタ12cとを備える。両半導体レーザ12a、12bは、互いに異なる波長の検査光を出射する。両半導体レーザ12a、12bから出射させる検査光の波長は、例えば404nm、410nmとすることができ、この場合、404nmと410nmにおける被検対象の光学特性を計測することができる。また、両半導体レーザ12a、12bから出射させる検査光の波長を例えば655nm、785nmとした場合、多波長型の記録媒体用ドライブ(例えば、DVD系の記録媒体とCD系の記録媒体の両方に対して、情報の記録及び/または再生可能なピックアップ)の光ピックアップ用光学系に組み込まれる対物レンズを同一の干渉計装置で計測することができる。
【0020】
半導体レーザ12a、12bは、それぞれレーザドライバ21、22によって制御される。各レーザドライバ21、22は、高周波重畳回路21a、22aを内蔵しており、各半導体レーザ12a、12bに対してDC電流に高周波電流を重畳したものを供給することで、各半導体レーザ12a、12bから出射する検査光のコヒーレンス長を所望の値に調整することができる。なお、両半導体レーザ12a、12bは、通常切り換えて使用され、ビームスプリッタ12cを経てここから出射する検査光は、両半導体レーザ12a、12bのいずれか一方からの光となっている。
【0021】
ビームスプリッタ12cは、第1の半導体レーザ12aからの検査光を透過させ、第2の半導体レーザ12bからの検査光を反射させることによって、両半導体レーザ12a、12bからの波長の異なる検査光を同一光路に導く。この際、両半導体レーザ12a、12bから一対の検査光は、互いに偏光方向が直交するものとする。これにより、検査光を効率的に取り出すことができる。なお、偏光ビームスプリッタ12cは、バンドパスフィルタを挟んだビームスプリッタに置換することができる。この場合、バンドパスフィルタに、第1の半導体レーザ12aからの検査光を透過させ、第2の半導体レーザ12bからの検査光を反射させる波長特性を持たせることになる。
【0022】
コリメータレンズ13は、各半導体レーザ12a、12bからビームスプリッタ14を経て同一光路に導かれてミラー30で反射された各検査光を平行光束とする。なお、両半導体レーザ12a、12bからの一対の検査光間に波長差がほとんどないときは、コリメータレンズ13の波長特性を考慮する必要はないが、両半導体レーザ12a、12bから一対の検査光の波長差が大きいときは、コリメータレンズ13として色消しレンズを用いるか、コリメータレンズ13を波長毎に対応するものに交換する。
【0023】
ビームスプリッタ14は、平行平板状の透明プレートであり、ビーム分割面14aに例えば半透鏡膜を形成している。ビームスプリッタ14は、これに入射した検査光の一部をビーム分割面14aで反射して参照光とし、残りの検査光を透過させて被検光とする。
【0024】
被検対象用ステージ15は、不図示の手動機構またはステージ駆動装置23によって駆動可能になっており、被検対象を3次元的に移動させて適所に保持する。図示の場合、被検対象用ステージ15には、被検対象である被検レンズMLが固定されている。なお、被検対象が図示のようにレンズでありその結像特性を計測する場合、被検レンズMLの後方に参照凹面ミラー31を配置して被検レンズMLを経た被検光を反射し、再び被検レンズMLを経てほぼ平行光束にしてビームスプリッタ14に戻し、参照光と干渉させる。被検レンズMLが光ディスク用対物レンズ等の、所定の平行平面基板を介して集光するように設計されたレンズの場合、参照凹面ミラー31と被検レンズMLとの間にカバーガラス32を配置する。
【0025】
参照平面ミラー16は、入射面16aに例えば反射膜を形成している。参照平面ミラー16は、圧電素子41を介してアライメント装置42に固定されている。圧電素子41は、位相送り機構として、D/A変換回路24からの制御電圧に応じて伸縮し、参照ミラーを光軸OAの方向に波長オーダで精密に往復移動させることができる。アライメント装置42は、手動機構やモータドライバ25に駆動されて、参照平面ミラー16の光軸方向の位置や姿勢を適切な状態に保つ。
【0026】
図2は、アライメント装置42の構造を概念的に説明する図である。このアライメント装置42は、計測装置本体に固定される固定部材42aと、固定部材42aに取り付けられて適宜傾斜させることができる可動板42bと、可動板42bから延びるスライドガイド42cと、スライドガイド42c上を移動するスライド部材42dと、スライド部材42dに固定されて圧電素子41を保持するとともに参照平面ミラー16を後方から支持するホルダ42eを備える。これらのうち、スライドガイド42cとスライド部材42dは、スライド手段を構成する。
【0027】
固定部材42aと可動板42bとの間には、両者を離間させる力を与えるばね部材42fが配置されており、可動板42bに設けた調節ねじ部材42gの回転位置を適宜調整することによって、可動板42bの光軸OAに対する傾斜角を微調整することができる。なお、固定部材42aと可動板42bには、それぞれ開口APが形成されており、参照平面ミラー16の前後の光路を遮らないようになっている。
【0028】
スライド部材42dは、図1のモータドライバ25からの駆動信号に基づいて動作するモータ42hに駆動されてスライドガイド42c上で任意の位置に移動させることができる。これにより、ビームスプリッタ14と参照平面ミラー16との間の距離L1に対応して与えられる参照光路長と、ビームスプリッタ14と参照凹面ミラー31との間の距離L2に対応して与えられる被検光路長をほぼ一致させることができる。一方、スライド部材42d上の参照平面ミラー16は、圧電素子41の変形に伴ってスライド部材42d上で光軸OAの方向に適宜往復移動するようになっている。モータ42hは、手動でも良い。
【0029】
図1に戻って、撮像レンズ17は、ビームスプリッタ14を経て合成された、被検レンズMLからの被検光と参照平面ミラー16からの参照光とを合成光として集光する。なお、図示を省略しているが、撮像レンズ17には、これを光軸OA方向等に変位させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によってフォーカス状態を調整することができる。
【0030】
また、CCDセンサ18には、撮像レンズ17によって一旦集光された合成光が干渉縞として投影される。この干渉縞のパターンは、電気信号として画像処理装置26に出力される。この電気信号は、CCDセンサ18に投影された干渉パターンに対応する画像信号としてコンピュータ27に出力される。なお、図示を省略しているが、CCDセンサ18には、これを光軸OA方向に移動させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によってCCDセンサ18による撮像倍率を調整することができる。また、CCDセンサ18は、画像処理装置26側から制御されるカメラシャッタを有する。このカメラシャッタは、内蔵するフォトダイオードの蓄積時間を調節するものであり、入射する光強度にかかわらず適切な輝度分布の画像信号を与える。
【0031】
コンピュータ27は、両レーザドライバ21、22を制御して、半導体レーザ12a、12bを発振させるとともに、出射する検査光のコヒーレンス長を調整する。また、コンピュータ27は、D/A変換回路24を制御して、参照平面ミラー16を光軸方向に移動させることによって、CCDセンサ18に投影される干渉縞の移動を制御することができ、干渉縞の位置制御が行える。位相制御された最低3枚以上の干渉縞から測定対象の波面や形状を高精度に測定できる。
【0032】
また、コンピュータ27は、モータドライバ25を制御してアライメント装置42を駆動し、参照平面ミラー16の光軸方向の位置を調整する。つまり、コンピュータ27、モータドライバ25、及びアライメント装置42は、光路差制御手段を構成する。これにより、CCDセンサ18に投影される干渉縞の明暗強度差に相当するビジビリティを調整することができ、被検対象による波面変化の計測精度を一定以上に保つことができる。
【0033】
以下、図1に示す干渉計測装置の動作について説明する。まず、被検対象用ステージ15上に被検対象である被検レンズMLをセットする。次に、アライメント装置42を手動または電動で動作させることにより、スライド部材42d上でスライドガイド42cを適宜移動させる。これにより、光軸OAに沿って参照平面ミラー16を移動させて距離L1を調節することができ、参照光路長及び被検光路長を実質的に等しくすることができる。
【0034】
次に、例えば一方のレーザドライバ21を動作させて、半導体レーザ12aから、特定波長の検査光を出射させる。この際、レーザドライバ21、22は、半導体レーザ12a、12bに対してDC電流に高周波電流を重畳したものを供給して検査光のコヒーレンス長を調節する。つまり、レーザドライバ21、22やコンピュータ27は、コヒーレンス調整手段として機能する。これにより、必要な被検光のみを選択して参照光との干渉縞を発生させることができる。次に、アライメント装置42を微動させて、CCDセンサ18に投影される干渉縞のビジビリティを調整する。これにより、画像処理装置26で検出する干渉パターンのコントラストを所望の値に設定することができる。これと相前後して、CCDセンサ18のカメラシャッタを適宜調節して、画像処理装置26で検出する干渉パターンの輝度を調節する。具体的には、CCDセンサ18の蓄積時間を調節して、干渉パターンの輝度を干渉パターンの計測に適する値にする。この際、CCDセンサ18のカメラシャッタの調節を自動化することができる。例えば、画像処理装置26で検出した画像をコンピュータ27で解析して画像の平均輝度等からCCDセンサ18の蓄積時間を設定して画像処理装置26に指令信号を出力する。次に、コンピュータ27からD/A変換回路24に制御信号を出力して圧電素子41を変化させる。これにより、参照平面ミラー16を位相送りする走査が可能になり、高精度な波面計測が可能になる。
【0035】
次に、他方のレーザドライバ22を動作させて、他方の半導体レーザ12aから、別の波長の検査光を出射させる。以下同様にして、検査光のコヒーレンス長を調節し、干渉パターンのビジビリティや輝度を調整し、参照平面ミラー16を位相送りする走査によって被検対象による波面変化を計測する。
【0036】
図3は、半導体レーザ12a、12bの動作を概念的に説明するグラフである。各半導体レーザ12a、12bからは、図3(a)に示すような一定の広がりを有するパワー分布の検査光が出射する。なお、グラフにおいて、横軸は波長であり縦軸はレーザパワーである。グラフから明らかなように、半導体レーザ12a、12bから出射する検査光は、波長範囲Δλの広がりを有する。この波長範囲Δλは、レーザドライバ21、22側から制御可能なパラメータであり、各半導体レーザ12a、12bから出射する検査光の可干渉性すなわちコヒーレンス長を制御することができる。
【0037】
図3(b)及び(c)は、波長範囲Δλの調節を説明するグラフである。図3(b)は、半導体レーザ12a、12bに供給する電流Iと発振波長λとの関係を示す。半導体レーザ12a、12bに供給する電流を漸増させると、発振波長λが徐々に増加する漸増領域と発振波長λが階段状に増加する不連続領域とが形成される。上記の漸増領域において、半導体レーザ12a、12bに直流電流成分IDCを供給しつつ振幅Imodの高周波電流を重畳させると、半導体レーザ12a、12bの発振波長が一定の幅を有することになる。このような縦モードの調整により、図3(a)に示すような波長特性を得ることができる。一方、図3(c)は、半導体レーザ12a、12bに対してDC電流を供給した場合の波長特性を示すグラフである。このように高周波電流を供給しない場合、半導体レーザ12a、12bから出射する検査光の波長は、極めて狭帯域で可干渉性の高い光となる。以上からも明らかなように、高周波電流の振幅Imodを調節することによって半導体レーザ12a、12bから出射する検査光の波長範囲Δλを所望の値に調節することができる。このことは、半導体レーザ12a、12bから出射する検査光のコヒーレンス長を調節できることを意味し、コヒーレンス長を適宜短くすれば、参照光路長とほぼ一致する被検光路長の条件を満たす面からのみの被検光を高い選択性で検出することができる。つまり、不要な面からの反射に起因するノイズの発生を抑制できる。理解を容易にするため、被検対象用ステージ15上の被検レンズMLに代えて平行平板ガラスを配置した場合について説明する。この場合、平行平板ガラスの表面反射光と裏面反射光とによって2組の干渉パターンがCCDセンサ18に投影される可能性があるが、半導体レーザ12a、12bから出射する検査光のコヒーレンス長を平行平板ガラスの厚み以下にすれば、平行平板ガラスの表面と裏面のいずれか一方のみからの反射光のみを被検光として検出することができる。
【0038】
図4は、画像処理装置26で検出されコンピュータ27のディスプレイに表示される干渉パターンの一例を示す。図4(a)は、コヒーレンス長を大きくした場合であり、被検対象からの干渉縞F11のほかに、被検対象以外からの干渉縞F12がゴースト像として形成されている。図4(b)は、コヒーレンス長を短くした場合であり、被検対象からの干渉縞F11のみが形成されている。
【0039】
図5は、画像処理装置26で検出される干渉パターンのビジビリティの変化を説明するグラフである。横軸は、参照光路長と被検光路長との光路差ΔOPを示し、縦軸は、光路差ΔOPに対応する干渉パターンのビジビリティγを示す。ここで、ビジビリティγは、Imaxを干渉パターンの最大輝度とし、Iminを干渉パターンの最低輝度として、以下の式
γ=(Imax−Imin)/(Imax+Imin)
で与えられる。
【0040】
図示のグラフからも明らかなように、ビジビリティは、周期的に増減し、光路差ΔOPが0の場合にもっとも大きくなる。また、ビジビリティの増減周期は、用いる半導体レーザによって変わるが、数nm程度である。また、このビジビリティ特性は、レーザ光源の種類に依存して経時変化し、特に青色レーザで顕著になる。
【0041】
以上のように、ビジビリティは、光路差ΔOPの調節によって制御できるものであるから、アライメント装置42により参照平面ミラー16を微動させつつ画像処理装置26で検出される干渉パターンを計測することにより、ビジビリティの最も良好な状態を与える参照平面ミラー16の位置を検出することができる。この際、CCDセンサ18のビジビリティの調節を自動化することができる。例えば、コンピュータ27からの指示によってアライメント装置42を駆動し、参照平面ミラー16を光軸OAに沿って微小量だけ段階的に移動させる。このとき、画像処理装置26で検出した画像をコンピュータ27で解析して画像の輝度差等からビジビリティを計算する。このように、参照平面ミラー16の微動によって参照光路長を微増若しくは微減させてその都度ビジビリティを測定することによってビジビリティ特性を得ることができ、ビジビリティ特性からビジビリティを最大値とする参照平面ミラー16の位置を決定することができる。これにより、半導体レーザ12a、12bの経時変化に伴うモード変化を相殺することができ、安定した計測が可能になる。
【0042】
図6は、ビジビリティの調節を説明する図である。図6(a)は、ビジビリティが低い場合であり、干渉縞F21の明暗差すなわちコントラストが低い。一方、図6(b)は、ビジビリティを高くした場合であり、干渉縞F22の明暗差すなわちコントラストが高い。ビジビリティを高くすることで、CCDセンサ18で検出されるダイナミックレンジが広がり、測定精度、再現性が向上する。
【0043】
図7は、検査光の波長すなわち計測波長による干渉パターンの変化を例示する。図7(a)は、655nmの場合の干渉パターンF31であり、図7(b)は、785nmの場合の干渉パターンF32である。このように、2種類の干渉パターンを得ることにより、被検対象について、色収差や各波長ごとの光学特性を得ることができる。これにより、記録媒体用ドライブすなわちDVDやCDドライブの光ピックアップ用の互換対物レンズの波長依存性を同一の干渉計装置で計測することができる。
【0044】
図8は、被検レンズMLとして波面収差はほぼ良好に補正されているが、色収差は補正されていないレンズを計測した場合を例示する。ここでレンズの波面収差とは、レンズ開口内での光路長差(△nd)の表現のことであり、無収差のときは、図7(a)のような等間隔平行な干渉縞が観察される。この例では、レンズは球面収差をもっており、図8(a)のように中心部が等間隔平行、周辺部は曲がった干渉パターンとなる。このように光路差△ndは干渉縞パターンとして観察されるが、干渉縞のビジビリティを決める被検光と参照光との間の光路長差は、光路中の媒体の群屈折率ngを用いた△ngdで表される。短波長域では媒体の屈折率nと群屈折率ngの差が特に大きく波面収差が良好に補正されたレンズであっても、光源のコヒーレンスが低いとき、干渉縞のビジビリティは中心部と周辺部で違いが出る。図8(a)や、図8(b)は、参照平面ミラー16を光軸OAに従って微小量だけ移動させた場合の干渉縞パターンF41、F42の変化を示す。干渉縞パターンF41の場合、中央領域のビジビリティが高くなっており、干渉縞パターンF42の場合、周辺部のビジビリティが高くなっている。このような像を観察することで、レンズの色収差を定生的に判定することができる。
〔第2実施形態〕
以下、本発明に係る第2実施形態の干渉計装置について説明する。第2実施形態の干渉計装置は、第1実施形態の干渉計装置を変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【0045】
この干渉計装置では、コリメータレンズ13とビームスプリッタ14との間に1/4波長板50を進退自在に配置している。この1/4波長板50は、波長板駆動装置51に駆動されて光路上で回転し、主軸方向が任意の角度に調節される。また、1/4波長板50が不要な測定の場合は、波長板駆動装置51を適宜動作させることで、1/4波長板50を光路上から退避させることができる。
【0046】
コリメータレンズ13とビームスプリッタ14との間に1/4波長板50を配置してその主軸の回転角を調整することで、検査光を円偏光や所望の楕円偏光とすることができ、被検光や参照光も同様の円偏光や楕円偏光となる。この場合、被検対象に円偏光や所望の楕円偏光を入射させることができるので、円偏光や楕円偏光で使用される光ピックアップ用の被検レンズMLの計測を現実の使用状態に近づけた適切なものとすることができる。ここで、1/4波長板50及び波長板駆動装置51は、これを制御するコンピュータ27とともに偏光状態調節手段を構成する。
【0047】
上記第2実施形態では、1/4波長板50をコリメータレンズ13とビームスプリッタ14との間に配置しているが、コリメータレンズ13と被検対象との間の被検光路上に例えば1/2波長板等を配置することもできる。この場合、1/2波長板の主軸の回転角を調節することで、被検対象に任意の角度方向の直線偏光を入射させることができ、戻ってきた被検光をもとの角度方向の直線偏光に戻すことができる。これにより、被検対象の波面計測において偏光依存性を評価することができる。また、被検対象の複屈折成分の測定が可能になる。
【0048】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、各半導体レーザ12a、12bから発生させるレーザ光の波長を固定的なものとしているが、半導体レーザに付属する温度調節機構を積極的に利用すれば、狭い波長範囲での色収差測定も可能になる。すなわち、温度調節機構の温度設定を変更することで半導体レーザ12a、12bから出射されるレーザ光の波長を変更することができるので、変更した各波長において被検対象の光学特性を得ることができる。また、半導体レーザの個数も2つに限定されるものではなく、適宜選択して構成することができる。また、干渉パターンを視認するための表示手段としては、勿論コンピュータのディスプレイに限らず、各種モニターを利用することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の干渉計装置によれば、コヒーレンス調整手段が前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するので、コヒーレンス長を所定範囲内に短くした場合、参照面側の光路に近い光路を有する面のみに関して干渉縞を形成することができる。これにより、目標とする被検面すなわち被検対象のみに絞って干渉像の観察・計測を行うことができ、高感度で高精度の計測が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の干渉計装置の構成を説明する図である。
【図2】図1の装置の一部であるアライメント装置の構造を概念的に説明する図である。
【図3】(a)は、半導体レーザから出射する検査光のパワー分布を示し、(b)及び(c)は、波長範囲Δλの調節を説明するグラフである。
【図4】(a)は、コヒーレンス長を大きくした場合の干渉パターンの一例であり、(b)は、コヒーレンス長を短くした場合を示す。
【図5】干渉パターンのビジビリティの変化を説明するグラフである。
【図6】(a)は、ビジビリティを低くした場合の干渉パターンの一例であり、(b)は、ビジビリティを高くした場合を示す。
【図7】(a)は、第1の波長における干渉パターンの一例であり、(b)は、別の第2の波長に変更した場合を示す。
【図8】(a)及び(b)は、回折型の輪帯レンズを計測した場合を例示する。
【図9】第2実施形態の干渉計装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
12 光源装置
12a,12b 半導体レーザ
13 コリメータレンズ
14 ビームスプリッタ
15 被検対象用ステージ
16 参照平面ミラー
17 撮像レンズ
18 センサ
21,22 レーザドライバ
23 ステージ駆動装置
24 D/A変換回路
25 モータドライバ
26 画像処理装置
27 コンピュータ
31 参照凹面ミラー
42 アライメント装置
ML 被検レンズ
OA 光軸
Claims (11)
- 検査光を発生する半導体レーザを有する光源装置と、
前記光源装置からの検査光を参照光と被検光とに分割して参照面及び被検対象に入射させるとともに、当該参照面で反射された参照光及び当該被検対象を経た被検光を再度合成する光分割合成手段と、
前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するコヒーレンス調整手段と
を備える干渉計装置。 - 前記参照光及び被検光を再度合成する際の相対的な光路長差を制御する光路差制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の干渉計装置。
- 前記光路差制御手段は、参照光及び被検光の光路長が実質的に等しくなるよう被検面の光軸方向の位置を調整することを特徴とする請求項2記載の干渉計装置。
- 前記光路差制御手段は、前記参照面を有するミラーを光軸に垂直な方向に移動させるスライド手段を有することを特徴とする請求項2記載の干渉計装置。
- 前記光路差制御手段は、前記検査光のコヒーレンス長が短いときに、前記参照光及び被検光の光路長差を微調整することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか記載の干渉計装置。
- 前記光路差制御手段は、前記光分割合成手段によって再度合成された参照光及び被検光によって形成される干渉縞のビジビリティの経時変化を相殺することを特徴とする請求項5記載の干渉計装置。
- 前記コヒーレンス調整手段は、前記半導体レーザに高周波成分を重畳した電流を供給する電源装置であることを特徴とする請求項1から請求項6いずれか記載の干渉計装置。
- 前記半導体レーザは、近紫外域から近赤外までのうち所定波長の光束を出射することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか記載の干渉計装置。
- 前記光源装置は、複数の半導体レーザを有することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか記載の干渉計装置。
- 前記複数の半導体レーザは、異なる波長の光を発生することを特徴とする請求項9載の干渉計装置。
- 前記被検光の偏光状態を調節する偏光状態調節手段をさらに備える請求項1から請求項10のいずれか記載の干渉計装置。
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