JP2005003420A - Interferometer and beam splitter - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce noise caused by reflections from wall surfaces of a beam splitter disposed within an interferometer in order to branch or unify measurement light flux. <P>SOLUTION: The measurement light flux passes through four wall surfaces a, a', b, and b' among the wall surfaces of the beam splitter 15. Angles formed by the four wall surfaces with a semi-transparent surface 15C are set at equal values different from 45°. Using such a beam splitter 15 having wall surfaces with angles different from 45° reduces noise superimposed on a measurement signal of an interferometer owing to reflections from the wall surfaces a, a', b, and b'. Since the angles have values equal to each other, relative configurations of respective optical elements on the periphery of the beam splitter are kept from being complicated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、干渉計、及びビームスプリッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子の被検面の測定には、測定精度が高いことで知られる干渉計が適用される（特許文献１など）。
干渉計は、光源からの射出光束を被検面及び所定の参照面に導くと共に、被検面で反射した被検光束と参照面で反射した参照光束とを所定の観察面に導き、その観察面に生じる干渉縞の光強度分布を撮像素子で検出するものである。
【０００３】
その撮像素子の出力信号に基づけば、参照面を基準とした被検面の形状が求まる。
この干渉計には、光源からの射出光束を被検面及び参照面に導くと共に、それら被検面及び参照面から戻る光束を所定の観察面に導くキューブ型のビームスプリッタが用いられる。
【０００４】
キューブ型のビームスプリッタは、２つの二等辺直角プリズムをその底辺に相当する側面同士で接合し、その接合面に半透過膜を介在させたものである。その外観は、立方体型（キューブ型）をしている。
このビームスプリッタは、その接合面が入射光束に対し４５°の角度を成す（入射角度＝４５°となる）姿勢で配置されることにより、その入射光束に対し半透過作用を示す。
【０００５】
因みにこの状態で、ビームスプリッタの各壁面は入射光束に対し９０°の角度を成す（入射角度＝０°となる）ので、その入射光束に対しては何ら作用しないとされている。
【特許文献１】
特開平５−１５７５３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際には、壁面で若干の反射光が生じている。その反射光は、直接、或いは、他の面での反射を繰り返した後、観察面に入射し、撮像素子の出力信号にノイズを重畳させている。また、光源の方向に入射し、光源の出力を不安定にさせることもある。
【０００７】
そこで本発明は、ビームスプリッタの壁面での反射に起因するノイズを低減可能な干渉計、及び壁面での反射に起因するノイズを低減可能なビームスプリッタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の干渉計は、測定光束を出射する投光光学系と、前記投光光学系から射出した前記測定光束の光軸に対し４５°の角度で交差する半透過膜を内在した角柱状のプリズムからなるビームスプリッタと、前記半透過膜の反射光路に対し１８０°の角度でその半透過膜から射出する射出光束を受光する受光光学系とを備えた干渉計において、前記測定光束の光路、前記半透過膜の透過光路又は前記反射光路、前記射出光束の光路のそれぞれに位置する前記ビームスプリッタの３つの面が前記半透過膜と成す角度は、４５°を除く互いに等しい値であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の干渉計は、請求項１に記載の干渉計において、前記測定光束の光路、前記透過光路、前記反射光路、前記射出光束の光路のそれぞれに位置する前記ビームスプリッタの４つの面が前記半透過膜と成す角度は、４５°を除く互いに等しい値であることを特徴とする。
請求項３に記載の干渉計は、請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の干渉計において、前記ビームスプリッタは、前記半透過膜として偏光分離膜を内在した偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載のビームスプリッタは、二等辺三角形状の断面を有した２つのプリズムをその底辺に相当する側面同士で半透過膜を介し接合してなるビームスプリッタにおいて、前記２つのプリズムの断面の頂角は、９０°を除く互いに等しい値であることを特徴とする。
請求項５に記載のビームスプリッタは、請求項４に記載のビームスプリッタにおいて、前記半透過膜は、偏光分離膜であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１、図２、図３を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態は、トワイマン・グリーン型干渉計に本発明を適用した実施形態である。
【００１２】
図１は、本実施形態の干渉計の構成図である。
干渉計には、投光光学系１１、受光光学系１６が備えられる。
ビームスプリッタ１５は、投光光学系１１からビームスプリッタ１５へと入射する測定光束Ｌ０の光路に対し、その接合面１５Ｃが４５°の角度で交差する姿勢で配置される。
【００１３】
投光光学系１１において、光源１１ａから射出する測定光束Ｌ０は、集光レンズ１１ｂにて一旦集光され、その集光点の近傍に配置されたピンホール板１１ｃを介してコリメータレンズ１１ｄに入射した後、平行光束化した状態でビームスプリッタ１５に入射する。
なお、ピンホール板１１ｃの開口部（ピンホール）１１ｃ’は、集光点を通過する光線しか透過しない。それ以外の光線はピンホール板１１ｃの非開口部でカットされる。
【００１４】
この投光光学系１１からビームスプリッタ１５へと入射した測定光束Ｌ０は、ビームスプリッタ１５の接合面１５Ｃにおいて反射及び透過する。
参照物２は、接合面１５Ｃを透過した測定光束Ｌ０が参照面２Ａに対し垂直入射する（入射角度＝０°となる）姿勢で配置される。
被検物３は、接合面１５Ｃを反射した測定光束Ｌ０が被検面３Ａに対し垂直入射する（入射角度＝０°となる）姿勢で配置される。
【００１５】
参照面２Ａにおいて反射した測定光束Ｌ０（以下、参照光束Ｌｒとする。）、被検面３Ａにおいて反射した測定光束Ｌ０（以下、被検光束Ｌｗとする。）は、ビームスプリッタ１５に再入射し、接合面１５Ｃにて透過及び反射する。
受光光学系１６は、接合面１５Ｃにて透過及び反射して同一方向に進行する参照光束Ｌｒ及び被検光束Ｌｗ（以下、干渉光束Ｌｒｗとする。）を受光可能な姿勢で配置される。
【００１６】
この干渉光束Ｌｒｗは、受光光学系１６内の集光レンズ１６ａにより一旦集光され、その集光点の近傍に配置された絞り機構１６ｂを介してコリメートレンズ１６ｃに入射する。その後、撮像素子１６ｄ上に入射し干渉縞を形成する。
集光レンズ１６ａ、絞り機構１６ｂ、コリメートレンズ１６ｃを一体として光軸方向に移動することにより、被検面３Ａと撮像素子１６ｄとが共役になるようにフォーカシングが可能である。
【００１７】
なお、絞り機構１６ｂの開口部１６ｂ’は、集光点を通過する光線しか透過しない。それ以外の光線は絞り機構１６ｂの非開口部でカットされる。
図２は、ビームスプリッタ１５を説明する図である。
ビームスプリッタ１５は、図２（ａ）又は図２（ｂ）に示すように、二等辺三角形状の断面を有した第１のプリズム部材１５Ａ及び第２のプリズム部材１５Ｂを、その二等三角形の底辺を成す側面１５Ｃ同士で半透過膜を介して接合したものである。
【００１８】
ここで、第１のプリズム部材１５Ａの断面の頂角、第２のプリズム部材１５Ｂの断面の頂角は、非直角の互いに等しい値をとる。このとき、ビームスプリッタ１５の４つの壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’が接合面１５Ｃと成す角度は、４５°以外の互いに等しい値をとる。
なお、第１のプリズム部材１５Ａの断面のサイズと、第２のプリズム部材１５Ｂの断面のサイズとは、等しい。
【００１９】
以下、このようなビームスプリッタ１５の壁面での代表的な光束の反射を、壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’のそれぞれについて考える。
図３は、ビームスプリッタ１５の周辺を拡大した図である。
なお、ビームスプリッタ１５の壁面ｂに図の下方から入射する光束は測定光束Ｌ０であり、壁面ｂ’に図の右方から入射する光束は被検光束Ｌｗであり、壁面ａ’に図の上方から入射する光束は参照光束Ｌｒであり、壁面ａに図の右方から入射する光束は干渉光束Ｌｒｗである。
【００２０】
（壁面ｂについて）
上述したように、ビームスプリッタ１５の接合面１５Ｃは、投光光学系１１からビームスプリッタ１５へと入射する測定光束Ｌ０の光路に対し４５°の角度で交差する。
また、上述したように、壁面ｂは、その接合面１５Ｃと４５°以外の角度を成す。
【００２１】
よって、壁面ｂは、測定光束Ｌ０（図の下方から上方に向かう光束）に対して９０°以外の角度を成す（入射角度≠０°となる）。
したがって、その入射時に壁面ｂで発生する反射光は、点線で示すごとく、その入射光路から逸れた方向に進行する。
逸れた方向に進行した反射光は、たとえ投光光学系１１のコリメータレンズ１１ｄに入射したとしても、ピンホール板１１ｃの開口部（ピンホール）１１ｃ’からずれた位置に集光するので、ピンホール板１１ｃの非開口部でカットされ、光源１１ａに影響を与えることはない。
【００２２】
また、反射光のうち様々な部材で反射を繰り返した光がたとえ受光光学系１６内の集光レンズ１６ａに入射したとしても、絞り機構１６ｂの開口部１６ｂ’からずれた位置に集光するので、絞り機構１６ｂの非開口部でカットされ、撮像素子１６ｄには入射しない。
（壁面ｂ’について）
上述したように、壁面ｂ’は、接合面１５Ｃと４５°以外の角度を成す。
【００２３】
よって、壁面ｂ’は、接合面１５Ｃにて反射した測定光束Ｌ０（図の左方から右方に向かう光束）に対して９０°以外の角度（入射角度≠０°）を成す。
したがって、その測定光束Ｌ０の入射時に壁面ｂ’で発生する反射光は、点線で示すごとく、その入射光路から逸れた方向に進行する。
逸れた方向に進行した反射光は、反射を繰り返した後にたとえ投光光学系１１のコリメータレンズ１１ｄに入射したとしても、ピンホール板１１ｃの開口部（ピンホール）１１ｃ’からずれた位置に集光するので、ピンホール板１１ｃの非開口部でカットされ、光源１１ａに影響を与えることはない。また、たとえ受光光学系１６内の集光レンズ１６ａに入射したとしても、絞り機構１６ｂの開口部１６ｂ’からずれた位置に集光するので、絞り機構１６ｂの非開口部でカットされ、撮像素子１６ｄには入射しない。
【００２４】
また、上述したように、被検物３は、接合面１５Ｃにて反射した測定光束Ｌ０（図の左方から右方に向かう光束）が被検面３Ａに対し垂直入射する（入射角度＝０°となる）姿勢で配置される。
よって、被検物３にて反射して壁面ｂ’に入射する被検光束Ｌｗ（図の右方から左方に向かう光束）は、壁面ｂ’に対し９０°以外の角度（入射角度≠０°）を成す。
【００２５】
したがって、その入射時に壁面ｂ’で発生する反射光は、点線で示すごとく、その入射光路から逸れた方向に進行する。
逸れた方向に進行した反射光は、反射を繰り返した後にたとえ投光光学系１１のコリメータレンズ１１ｄに入射したとしても、ピンホール板１１ｃの開口部（ピンホール）１１ｃ’からずれた位置に集光するので、ピンホール板１１ｃの非開口部でカットされ、光源１１ａに影響を与えることはない。また、たとえ受光光学系１６内の集光レンズ１６ａに入射したとしても、絞り機構１６ｂの開口部１６ｂ’からずれた位置に集光するので、絞り機構１６ｂの非開口部でカットされ、撮像素子１６ｄには入射しない。
【００２６】
（壁面ａ’について）
上述したように、壁面ａ’は、接合面１５Ｃと４５°以外の角度を成す。
よって、壁面ａ’は、接合面１５Ｃを透過した測定光束Ｌ０（図の下方から上方に向かう光束）に対して９０°以外の角度（入射角度≠０°）を成す。
したがって、その測定光束Ｌ０の入射時に壁面ａ’で発生する反射光は、点線で示すごとく、その入射光路から逸れた方向に進行する。
【００２７】
逸れた方向に進行した反射光は、反射を繰り返した後にたとえ投光光学系１１のコリメータレンズ１１ｄに入射したとしても、ピンホール板１１ｃの開口部（ピンホール）１１ｃ’からずれた位置に集光するので、ピンホール板１１ｃの非開口部でカットされ、光源１１ａに影響を与えることはない。また、たとえ受光光学系１６内の集光レンズ１６ａに入射したとしても、絞り機構１６ｂの開口部１６ｂ’からずれた位置に集光するので、絞り機構１６ｂの非開口部でカットされ、撮像素子１６ｄには入射しない。
【００２８】
また 上述したように、参照物２は、接合面１５Ｃにて透過した測定光束Ｌ０（図の下方から上方に向かう光束）が参照面２Ａに対し垂直入射する（入射角度＝０°となる）姿勢で配置される。
よって、参照物２にて反射して壁面ａ’に入射する参照光束Ｌｒ（図の上方から下方に向かう光束）は、壁面ａ’に対し９０°以外の角度（入射角度≠０°）を成す。
【００２９】
したがって、その入射時に壁面ａ’で発生する反射光は、点線で示すごとく、その入射光路から逸れた方向に進行する。
逸れた方向に進行した反射光は、反射を繰り返した後にたとえ投光光学系１１のコリメータレンズ１１ｄに入射したとしても、ピンホール板１１ｃの開口部（ピンホール）１１ｃ’からずれた位置に集光するので、ピンホール板１１ｃの非開口部でカットされ、光源１１ａに影響を与えることはない。また、たとえ受光光学系１６内の集光レンズ１６ａに入射したとしても、絞り機構１６ｂの開口部１６ｂ’からずれた位置に集光するので、絞り機構１６ｂの非開口部でカットされ、撮像素子１６ｄには入射しない。
【００３０】
（壁面ａについて）
上述したように、壁面ａは、接合面１５Ｃと４５°以外の角度を成す。
よって、壁面ａは、接合面１５Ｃを射出した干渉光束Ｌｗｒ（図の右方から左方に向かう光束）に対して９０°以外の角度（入射角度≠０°）を成す（入射角度≠０°となる）。
【００３１】
したがって、その入射時に壁面ａで発生する反射光は、点線で示すごとく、その入射光路から逸れた方向に進行する。
逸れた方向に進行した反射光は、反射を繰り返した後にたとえ投光光学系１１のコリメータレンズ１１ｄに入射したとしても、ピンホール板１１ｃの開口部（ピンホール）１１ｃ’からずれた位置に集光するので、ピンホール板１１ｃの非開口部でカットされ、光源１１ａに影響を与えることはない。また、たとえ受光光学系１６内の集光レンズ１６ａに入射したとしても、絞り機構１６ｂの開口部１６ｂ’からずれた位置に集光するので、絞り機構１６ｂの非開口部でカットされ、撮像素子１６ｄには入射しない。
【００３２】
以上のとおり、本実施形態のビームスプリッタ１５は、壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’と接合面１５Ｃとの成す角度が４５°から外れた値に設定されているので、光束が壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’にて生じさせる反射光は、ノイズにならない。
【００３３】
また、それ以外の光束（代表的な光束の各面での反射光など）が壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’にて生じさせる反射光も、ノイズにはならない。
なお、本実施形態のビームスプリッタ１５の４つの壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’が接合面１５Ｃと成す角度の４５°からのズレ量は、それら壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’にて生じた各反射光がピンホール板１１ｃの非開口部や絞り機構１６ｂの非開口部にて確実にカットされるよう、実測や設計データなどに基づき、十分に大きい値に選定される。
【００３４】
また、壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’と接合面１５Ｃとの成す角度が互いに等しい大きさに設定されているので、壁面ａ，ａ’，ｂ，ｂ’に対する各光束の屈折角度は互いに等しくなり、投光光学系１１、受光光学系１６、被検物３、参照物２の各光軸を互いに垂直又は水平にすることができる。したがって、干渉計内の各光学要素の配置関係の複雑化が抑えられる。
【００３５】
また、第１のプリズム部材１５Ａの断面のサイズと第２のプリズム部材１５Ｂの断面のサイズとが等しいので、干渉計内の参照光束Ｌｒの光路と被検光束Ｌｗの光路とを等価にすることができる。
（その他）
なお、図１に示した干渉計において、被検物３と参照物２の位置を交換しても、同様の測定を行うことが可能である。
【００３６】
また、図１に示した干渉計では、撮像素子１６ｄの検出対象が、コリメートレンズ１６ｃの後段に形成される干渉縞となっているが、その干渉縞の形成位置にスクリーンを配置し、そのスクリーン上の干渉縞を結像レンズを介して間接的に撮像素子１６ｄにて検出することもできる。
また、本実施形態の干渉計では、ビームスプリッタ１５の接合面１５Ｃに半透過膜が設けられたが、半透過膜に代えて偏光分離膜を設けてもよい。
【００３７】
その場合、ビームスプリッタ１５は、偏光ビームスプリッタとなる。この偏光ビームスプリッタに１／４波長板などを組み合わせて用いれば、干渉計における光量ロスを低減させることができる。なお、この光量ロスの低減方法は周知なので、説明を省略する。
また、図１では、被検面３Ａが平面である様子を示したが、球面や非球面などの曲面としてもよい。その場合、図１中（Ａ）に示すように、ビームスプリッタ１５と被検面３Ａとの間に、平行光束を被検面３Ａの各位置に対し垂直入射する光束に変換する光学素子１９が挿入される。
【００３８】
［第２実施形態］
図４を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、フィゾー型干渉計に本発明を適用した実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
図４は、本実施形態の干渉計の構成図である。
【００３９】
第１実施形態との相違点は、参照物２がビームスプリッタ２５と被検物３との間に配置された点にある。このような参照物２は、平行光束を透過するフィゾー部材からなる。
なお、ここでは、被検物３の被検面３Ａが曲面であり、参照物２がフィゾーレンズとして構成されている場合を説明する。フィゾーレンズ２は、平行光束を被検面３Ａの各位置に対し垂直入射する光束に変換する作用を有する。
【００４０】
また、本実施形態の干渉計では、ビームスプリッタ２５として偏光ビームスプリッタが用いられる。
偏光ビームスプリッタ２５の接合面２５Ｃには、半透過膜として偏光分離膜が形成される。
この偏光ビームスプリッタ２５のうち、受光光学系１１に対向する壁面ｂ、被検物３及びフィゾーレンズ２に対向する壁面ｂ’、受光光学系１６に対向する壁面ａのそれぞれが接合面２５Ｃと成す角度は、４５°以外の互いに等しい大きさである。
【００４１】
一方、残りの壁面ａ’が成す角度については、他の壁面ａが成す角度と同じである必要は無く、任意の角度である。
但し、測定光束Ｌ０のうち接合面２５Ｃを透過した光束が垂直入射しない角度にする必要がある。
つまり、偏光ビームスプリッタ２５を構成する２つのプリズム部材２５Ａ，２５Ｂのうち、一方のプリズム部材２５Ａの断面については、二等辺三角形状である必要は無い。
【００４２】
また、本実施形態の干渉計において、偏光ビームスプリッタ２５は、投光光学系１１から偏光ビームスプリッタ２５へと入射する測定光束Ｌ０の光路に対しその接合面２５Ｃが４５°の角度で交差する姿勢で配置される。
また、フィゾーレンズ２及び被検物３は、接合面２５Ｃにおいて反射した測定光束Ｌ０が参照面２Ａ及び被検面３Ａに対し垂直入射する（入射角度＝０°となる）姿勢で配置される。
【００４３】
また、偏光ビームスプリッタ２５を有効利用して光量ロスを抑えるため、本実施形態の干渉計には１／４波長板２１、１１ｆ、偏光素子１１ｅが組み合わされている。
すなわち、投光光学系１１内の光源１１ａの射出側には、偏光素子１１ｅ、１／４波長板１１ｆが順に配置され、偏光ビームスプリッタ２５と投光光学系１１との間、及び偏光ビームスプリッタ２５とフィゾーレンズ２との間に、１／４波長板２１がそれぞれ配置される。
【００４４】
なお、図４では、受光光学系１６内のコリメートレンズ１６ｃの後段に形成される干渉縞がスクリーン１６ｅ及び結像レンズ１６ｆを介して撮像素子１６ｄにて間接的に検出される様子を示した。また、図４において、符号２２で示すのは、平行光束の径を変換するビームエキスパンダである。
【００４５】
以上の干渉計において、投光光学系１１の光源１１ａから射出し、偏光素子１１ｅを透過した直線偏光の測定光束Ｌ０は、１／４波長板１１ｆを透過することで円偏光となり投光光学系１１から射出する。
その測定光束Ｌ０は、１／４波長板２１を介して紙面に垂直な直線偏光（ｓ偏光）に変換され、偏光ビームスプリッタ２５の接合面２５Ｃに入射する。
【００４６】
その測定光束Ｌ０は、偏光ビームスプリッタ２５の接合面２５Ｃにて反射し、１／４波長板２１，ビームエキスパンダ２２を介してフィゾーレンズ２，及び被検物３へ入射する。
このうちフィゾーレンズ２の最終面である参照面２Ａにて反射した測定光束Ｌ０（以下、参照光束Ｌｒとする。）、被検物３の被検面３Ａにて反射した測定光束Ｌ０（以下、被検光束Ｌｗとする。）は、入射光路を反対向きに辿り、干渉光束Ｌｒｗとして共に１／４波長板２１を介して偏光ビームスプリッタ２５の接合面２５Ｃに入射する。
【００４７】
この干渉光束Ｌｒｗは、１／４波長板２１を往復しているのでｐ偏光に変換されており、したがって接合面２５Ｃを透過し、受光光学系１６に入射して撮像素子１６ｄ上に干渉縞を形成する。
以上の本実施形態の干渉計において、偏光ビームスプリッタ２５の壁面ａ，ｂ，ｂ’と測定光束Ｌ０，被検光束Ｌｗ，干渉光束Ｌｒｗとの間の関係は、第１実施形態のビームスプリッタ１５の壁面ａ，ｂ，ｂ’と測定光束Ｌ０，被検光束Ｌｗ，干渉光束Ｌｒｗとの間の関係と同じである。
【００４８】
また、本実施形態の干渉計において、壁面ａ，ｂ，ｂ’と参照光束Ｌｒとの間の関係は、壁面ａ，ｂ，ｂ’と被検光束Ｌｒと間の関係と同じである。
したがって、本実施形態の干渉計においても、代表的な光束が偏光ビームスプリッタ２５の壁面ａ，ｂ，ｂ’で生じさせる反射光は、ノイズにならない。
【００４９】
また、壁面ａ，ｂ，ｂ’と接合面１５Ｃとの成す角度が互いに等しい大きさに設定されているので、壁面ａ，ｂ，ｂ’に対する各光束の屈折角度は互いに等しくなり、投光光学系１１、受光光学系１６、被検物３、参照物２の各光軸を互いに垂直又は水平にすることができる。したがって、干渉計内の各光学要素の配置関係の複雑化が抑えられる。
【００５０】
（その他）
なお、本実施形態の干渉計を、スクリーン１６ｅに形成される干渉縞が撮像素子１６ｄによって直接検出されるよう変更してもよい。
また、図４では、被検面３Ａが曲面である様子を示したが、図４中（Ａ）に示すように平面としてもよい。
【００５１】
［その他］
図１、図２、図３、図４では、ビームスプリッタを構成するプリズム部材の断面の頂角（二等辺三角形の頂角）が鈍角である場合を示したが、図５に示すように鋭角としても同様の効果が得られる。
また、上記各実施形態のビームスプリッタにおいて、干渉計において必要な光束の光路に関係しない部分の形状・材質については、任意としてよいことは言うまでもない。但し、迷光をなるべく発生させないような形状・材質であることが望ましい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、ビームスプリッタの壁面での反射に起因するノイズを低減可能な干渉計、及び壁面での反射に起因するノイズを低減可能なビームスプリッタが実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の干渉計の構成図である。
【図２】（ａ）は、ビームスプリッタ１５の構成を説明する断面図であり、（ｂ）は、ビームスプリッタ１５の構成を説明する斜視図である。
【図３】ビームスプリッタ１５の周辺を拡大した図である。
【図４】第２実施形態の干渉計の構成図である。
【図５】他のビームスプリッタを説明する断面図である。
【符号の説明】
１１ 投光光学系
１１ａ 光源
１１ｂ 集光レンズ
１１ｃ ピンホール板
１１ｃ’ 開口部（ピンホール）
１６ 受光光学系
１６ａ 集光レンズ
１６ｃ コリメートレンズ
１６ｂ 絞り機構
１６ｂ’ 開口部
１６ｄ 撮像素子
１６ｅ スクリーン
１６ｆ 結像レンズ
１５ ビームスプリッタ
２５ ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ）
２ 参照物
２Ａ 参照面
３ 被検物
３Ａ 被検面
２２ ビームエキスパンダ
１１ｅ 偏光素子
１１ｆ，２１ １／４波長板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an interferometer and a beam splitter.
[0002]
[Prior art]
An interferometer known for its high measurement accuracy is applied to the measurement of the test surface of the optical element (Patent Document 1, etc.).
The interferometer guides the light beam emitted from the light source to the test surface and a predetermined reference surface, and also guides the test light beam reflected by the test surface and the reference light beam reflected by the reference surface to a predetermined observation surface for observation. The light intensity distribution of interference fringes generated on the surface is detected by the image sensor.
[0003]
Based on the output signal of the image sensor, the shape of the test surface based on the reference surface can be obtained.
This interferometer uses a cube-type beam splitter that guides a light beam emitted from a light source to a test surface and a reference surface and guides a light beam returning from the test surface and the reference surface to a predetermined observation surface.
[0004]
The cube-type beam splitter is formed by joining two isosceles right-angle prisms at the side surfaces corresponding to the bottom sides and interposing a semi-transmissive film on the junction surface. The external appearance is a cube type (cube type).
The beam splitter has a semi-transmission effect on the incident light beam by being arranged in a posture in which the joint surface forms an angle of 45 ° with respect to the incident light beam (incident angle = 45 °).
[0005]
Incidentally, in this state, each wall surface of the beam splitter forms an angle of 90 ° with respect to the incident light beam (incident angle = 0 °), so that it does not act on the incident light beam.
[Patent Document 1]
JP-A-5-157531 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in practice, some reflected light is generated on the wall surface. The reflected light is reflected directly or after reflection on another surface, and then enters the observation surface, and noise is superimposed on the output signal of the image sensor. Moreover, it may be incident in the direction of the light source and make the output of the light source unstable.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an interferometer capable of reducing noise caused by reflection on the wall surface of the beam splitter, and a beam splitter capable of reducing noise caused by reflection on the wall surface.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The interferometer according to claim 1 includes a light projecting optical system that emits a measurement light beam and a semi-transmissive film that intersects the optical axis of the measurement light beam emitted from the light projection optical system at an angle of 45 °. In the interferometer, comprising: a beam splitter comprising a prismatic prism; and a light receiving optical system for receiving an emitted light beam emitted from the semi-transmissive film at an angle of 180 ° with respect to the reflected light path of the semi-transmissive film, the measurement light beam The angles formed by the three surfaces of the beam splitter located in each of the optical path, the transmitted optical path of the semi-transmissive film, the reflected optical path, and the optical path of the emitted light beam with the semi-transmissive film are equal to each other except 45 °. It is characterized by being.
[0009]
An interferometer according to a second aspect is the interferometer according to the first aspect, wherein the four beam splitters positioned in each of the optical path of the measurement light beam, the transmitted light path, the reflected light path, and the light beam of the emitted light beam are provided. The angles formed by the surface and the semi-permeable membrane are equal to each other except 45 °.
The interferometer according to claim 3 is the interferometer according to any one of claims 1 and 2, wherein the beam splitter is a polarization beam splitter including a polarization separation film as the semi-transmissive film. It is characterized by that.
[0010]
5. The beam splitter according to claim 4, wherein two prisms having an isosceles triangular cross section are joined to each other at the side surfaces corresponding to the bases via a semi-transmissive film. The apex angles of are equal to each other except 90 °.
The beam splitter according to claim 5 is the beam splitter according to claim 4, wherein the semi-transmissive film is a polarization separation film.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG.
The present embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a Twiman-Green interferometer.
[0012]
FIG. 1 is a configuration diagram of the interferometer of the present embodiment.
The interferometer includes a light projecting optical system 11 and a light receiving optical system 16.
The beam splitter 15 is arranged in such a posture that its joint surface 15C intersects at an angle of 45 ° with respect to the optical path of the measurement light beam L0 incident on the beam splitter 15 from the light projecting optical system 11.
[0013]
In the light projecting optical system 11, the measurement light beam L0 emitted from the light source 11a is once condensed by the condenser lens 11b and incident on the collimator lens 11d through the pinhole plate 11c arranged in the vicinity of the condensing point. After that, it enters the beam splitter 15 in a state of being converted into a parallel light beam.
Note that the opening (pinhole) 11c ′ of the pinhole plate 11c transmits only light rays that pass through the condensing point. Other light rays are cut at the non-opening portion of the pinhole plate 11c.
[0014]
The measurement light beam L0 incident on the beam splitter 15 from the light projecting optical system 11 is reflected and transmitted at the joint surface 15C of the beam splitter 15.
The reference object 2 is arranged in a posture in which the measurement light beam L0 transmitted through the joint surface 15C is perpendicularly incident on the reference surface 2A (incident angle = 0 °).
The test object 3 is arranged in a posture in which the measurement light beam L0 reflected from the joint surface 15C is perpendicularly incident on the test surface 3A (incident angle = 0 °).
[0015]
The measurement light beam L0 reflected on the reference surface 2A (hereinafter referred to as reference light beam Lr) and the measurement light beam L0 reflected on the test surface 3A (hereinafter referred to as test light beam Lw) reenter the beam splitter 15. Then, the light is transmitted and reflected at the joint surface 15C.
The light receiving optical system 16 is arranged in a posture capable of receiving a reference light beam Lr and a test light beam Lw (hereinafter referred to as interference light beam Lrw) that are transmitted and reflected by the joint surface 15C and travel in the same direction.
[0016]
This interference light beam Lrw is once condensed by the condensing lens 16a in the light receiving optical system 16, and enters the collimating lens 16c through the diaphragm mechanism 16b arranged in the vicinity of the condensing point. Then, it enters on the image pick-up element 16d and forms an interference fringe.
By moving the condenser lens 16a, the diaphragm mechanism 16b, and the collimator lens 16c together in the optical axis direction, focusing can be performed so that the surface to be measured 3A and the imaging element 16d are conjugated.
[0017]
Note that the aperture 16b ′ of the aperture mechanism 16b transmits only light rays that pass through the condensing point. Other light beams are cut at the non-opening portion of the aperture mechanism 16b.
FIG. 2 is a diagram for explaining the beam splitter 15.
As shown in FIG. 2A or FIG. 2B, the beam splitter 15 includes a first prism member 15A and a second prism member 15B having an isosceles triangular cross section. The side surfaces 15C forming the bottom are joined via a semi-permeable membrane.
[0018]
Here, the apex angle of the cross section of the first prism member 15A and the apex angle of the cross section of the second prism member 15B are equal to each other at non-right angles. At this time, the angles formed by the four wall surfaces a, a ′, b, and b ′ of the beam splitter 15 with the joint surface 15C are equal to each other other than 45 °.
The cross-sectional size of the first prism member 15A is equal to the cross-sectional size of the second prism member 15B.
[0019]
Hereinafter, typical reflection of the light beam on the wall surface of the beam splitter 15 will be considered for each of the wall surfaces a, a ′, b, and b ′.
FIG. 3 is an enlarged view of the periphery of the beam splitter 15.
The light beam incident on the wall surface b of the beam splitter 15 from the lower side of the figure is the measurement light beam L0, the light beam incident on the wall surface b ′ from the right side of the figure is the test light beam Lw, and the upper surface of the figure is incident on the wall surface a ′. Is a reference light beam Lr, and a light beam incident on the wall surface a from the right side of the figure is an interference light beam Lrw.
[0020]
(About wall surface b)
As described above, the joint surface 15C of the beam splitter 15 intersects the optical path of the measurement light beam L0 incident on the beam splitter 15 from the light projecting optical system 11 at an angle of 45 °.
Further, as described above, the wall surface b forms an angle other than 45 ° with the joint surface 15C.
[0021]
Therefore, the wall surface b forms an angle other than 90 ° with respect to the measurement light beam L0 (light beam traveling from the lower side to the upper side in the drawing) (incident angle ≠ 0 °).
Therefore, the reflected light generated on the wall surface b at the time of incidence proceeds in a direction deviating from the incident optical path as indicated by a dotted line.
Even if the reflected light traveling in the deviated direction is incident on the collimator lens 11d of the light projecting optical system 11, it is condensed at a position shifted from the opening (pinhole) 11c ′ of the pinhole plate 11c. It is cut at the non-opening portion of the hall plate 11c and does not affect the light source 11a.
[0022]
Further, even if light that has been repeatedly reflected by various members out of the reflected light is incident on the condensing lens 16a in the light receiving optical system 16, it is condensed at a position shifted from the opening 16b ′ of the aperture mechanism 16b. It is cut at the non-opening portion of the diaphragm mechanism 16b and does not enter the image sensor 16d.
(About wall surface b ')
As described above, the wall surface b ′ forms an angle other than 45 ° with the joint surface 15C.
[0023]
Therefore, the wall surface b ′ forms an angle (incident angle ≠ 0 °) other than 90 ° with respect to the measurement light beam L0 (light beam traveling from the left to the right in the figure) reflected by the joint surface 15C.
Therefore, the reflected light generated on the wall surface b ′ when the measurement light beam L0 is incident proceeds in a direction deviating from the incident optical path, as indicated by a dotted line.
The reflected light traveling in the deviated direction is collected at a position shifted from the opening (pinhole) 11c ′ of the pinhole plate 11c even if it enters the collimator lens 11d of the light projecting optical system 11 after repeated reflection. Since it emits light, it is cut at the non-opening portion of the pinhole plate 11c and does not affect the light source 11a. Even if the light enters the condenser lens 16a in the light receiving optical system 16, the light is condensed at a position shifted from the opening 16b ′ of the diaphragm mechanism 16b. It does not enter 16d.
[0024]
Further, as described above, in the test object 3, the measurement light beam L0 (light beam traveling from the left to the right in the drawing) reflected by the joint surface 15C is perpendicularly incident on the test surface 3A (incident angle = 0). It is placed in a posture.
Therefore, the test light beam Lw reflected from the test object 3 and incident on the wall surface b ′ (light beam traveling from the right to the left in the figure) is at an angle other than 90 ° (incidence angle ≠ 0) with respect to the wall surface b ′. °).
[0025]
Therefore, the reflected light generated on the wall surface b ′ at the time of incidence proceeds in a direction deviating from the incident optical path as indicated by a dotted line.
The reflected light traveling in the deviated direction is collected at a position shifted from the opening (pinhole) 11c ′ of the pinhole plate 11c even if it enters the collimator lens 11d of the light projecting optical system 11 after repeated reflection. Since it emits light, it is cut at the non-opening portion of the pinhole plate 11c and does not affect the light source 11a. Even if the light enters the condenser lens 16a in the light receiving optical system 16, the light is condensed at a position shifted from the opening 16b ′ of the diaphragm mechanism 16b. It does not enter 16d.
[0026]
(About wall surface a ')
As described above, the wall surface a ′ forms an angle other than 45 ° with the joint surface 15C.
Therefore, the wall surface a ′ forms an angle other than 90 ° (incident angle ≠ 0 °) with respect to the measurement light beam L0 (light beam traveling from the lower side to the upper side in the drawing) transmitted through the joint surface 15C.
Therefore, the reflected light generated on the wall surface a ′ when the measurement light beam L0 is incident proceeds in a direction deviating from the incident optical path as indicated by a dotted line.
[0027]
The reflected light traveling in the deviated direction is collected at a position shifted from the opening (pinhole) 11c ′ of the pinhole plate 11c even if it enters the collimator lens 11d of the light projecting optical system 11 after repeated reflection. Since it emits light, it is cut at the non-opening portion of the pinhole plate 11c and does not affect the light source 11a. Even if the light enters the condenser lens 16a in the light receiving optical system 16, the light is condensed at a position shifted from the opening 16b ′ of the diaphragm mechanism 16b. It does not enter 16d.
[0028]
Further, as described above, the reference object 2 has a posture in which the measurement light beam L0 (light beam traveling from the lower side to the upper side in the figure) transmitted through the joint surface 15C is perpendicularly incident on the reference surface 2A (incident angle = 0 °). It is arranged with.
Therefore, the reference light beam Lr (light beam traveling from the upper side to the lower side in the figure) reflected by the reference object 2 and incident on the wall surface a ′ forms an angle other than 90 ° (incident angle ≠ 0 °) with respect to the wall surface a ′. .
[0029]
Therefore, the reflected light generated on the wall surface a ′ at the time of incidence proceeds in a direction deviating from the incident optical path as indicated by a dotted line.
The reflected light traveling in the deviated direction is collected at a position shifted from the opening (pinhole) 11c ′ of the pinhole plate 11c even if it enters the collimator lens 11d of the light projecting optical system 11 after repeated reflection. Since it emits light, it is cut at the non-opening portion of the pinhole plate 11c and does not affect the light source 11a. Even if the light enters the condenser lens 16a in the light receiving optical system 16, the light is condensed at a position shifted from the opening 16b ′ of the diaphragm mechanism 16b. It does not enter 16d.
[0030]
(About wall surface a)
As described above, the wall surface a forms an angle other than 45 ° with the joint surface 15C.
Accordingly, the wall surface a forms an angle (incident angle ≠ 0 °) other than 90 ° (incident angle ≠ 0 °) with respect to the interference light beam Lwr (light beam traveling from the right to the left in the figure) emitted from the joint surface 15C. Becomes).
[0031]
Therefore, the reflected light generated on the wall surface a at the time of incidence proceeds in a direction deviating from the incident optical path as indicated by a dotted line.
The reflected light traveling in the deviated direction is collected at a position shifted from the opening (pinhole) 11c ′ of the pinhole plate 11c even if it enters the collimator lens 11d of the light projecting optical system 11 after repeated reflection. Since it emits light, it is cut at the non-opening portion of the pinhole plate 11c and does not affect the light source 11a. Even if the light enters the condenser lens 16a in the light receiving optical system 16, the light is condensed at a position shifted from the opening 16b ′ of the diaphragm mechanism 16b. It does not enter 16d.
[0032]
As described above, in the beam splitter 15 of the present embodiment, the angle between the wall surfaces a, a ′, b, b ′ and the joint surface 15C is set to a value deviating from 45 °. The reflected light generated at a ′, b, b ′ does not become noise.
[0033]
In addition, reflected light that other light beams (such as reflected light on each surface of a typical light beam) are generated on the wall surfaces a, a ′, b, and b ′ does not become noise.
Note that the amount of deviation from 45 ° of the angle formed by the four wall surfaces a, a ′, b, and b ′ of the beam splitter 15 of the present embodiment with the joint surface 15C is changed to the wall surfaces a, a ′, b, and b ′. A sufficiently large value is selected based on actual measurement and design data so that each reflected light generated in this manner is reliably cut at the non-opening portion of the pinhole plate 11c and the non-opening portion of the aperture mechanism 16b.
[0034]
In addition, since the angles formed by the wall surfaces a, a ′, b, b ′ and the joint surface 15C are set to be equal to each other, the refraction angles of the light beams with respect to the wall surfaces a, a ′, b, b ′ are mutually different. The optical axes of the light projecting optical system 11, the light receiving optical system 16, the test object 3, and the reference object 2 can be made vertical or horizontal to each other. Therefore, complication of the arrangement relationship of each optical element in the interferometer can be suppressed.
[0035]
Further, since the cross-sectional size of the first prism member 15A is equal to the cross-sectional size of the second prism member 15B, the optical path of the reference light beam Lr and the optical path of the test light beam Lw in the interferometer are made equivalent. Can do.
(Other)
In the interferometer shown in FIG. 1, the same measurement can be performed even if the positions of the test object 3 and the reference object 2 are exchanged.
[0036]
In the interferometer shown in FIG. 1, the detection target of the image sensor 16d is an interference fringe formed at the subsequent stage of the collimator lens 16c. A screen is arranged at the position where the interference fringe is formed. The upper interference fringes can also be detected indirectly by the image sensor 16d via the imaging lens.
In the interferometer of the present embodiment, the semi-transmissive film is provided on the joint surface 15C of the beam splitter 15, but a polarization separation film may be provided instead of the semi-transmissive film.
[0037]
In that case, the beam splitter 15 becomes a polarization beam splitter. If this polarizing beam splitter is used in combination with a quarter-wave plate or the like, the light quantity loss in the interferometer can be reduced. Since the method for reducing the light loss is well known, description thereof is omitted.
Further, FIG. 1 shows a state in which the test surface 3A is a flat surface, but it may be a curved surface such as a spherical surface or an aspherical surface. In this case, as shown in FIG. 1A, an optical element 19 for converting a parallel light beam into a light beam vertically incident on each position of the test surface 3A is provided between the beam splitter 15 and the test surface 3A. Inserted.
[0038]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a Fizeau interferometer. Here, only differences from the first embodiment will be described.
FIG. 4 is a configuration diagram of the interferometer of the present embodiment.
[0039]
The difference from the first embodiment is that the reference object 2 is arranged between the beam splitter 25 and the test object 3. Such a reference object 2 is composed of a Fizeau member that transmits a parallel light beam.
Here, a case where the test surface 3A of the test object 3 is a curved surface and the reference object 2 is configured as a Fizeau lens will be described. The Fizeau lens 2 has a function of converting a parallel light beam into a light beam that is perpendicularly incident on each position of the test surface 3A.
[0040]
In the interferometer of this embodiment, a polarization beam splitter is used as the beam splitter 25.
A polarization separation film is formed as a semi-transmissive film on the joint surface 25 </ b> C of the polarization beam splitter 25.
Of the polarization beam splitter 25, a wall surface b facing the light receiving optical system 11, a wall surface b 'facing the test object 3 and the Fizeau lens 2, and a wall surface a facing the light receiving optical system 16 each form a joint surface 25C. The angles are equal in magnitude other than 45 °.
[0041]
On the other hand, the angle formed by the remaining wall surface a ′ is not necessarily the same as the angle formed by the other wall surface a, and is an arbitrary angle.
However, it is necessary to make an angle at which the light beam transmitted through the joint surface 25C of the measurement light beam L0 does not enter vertically.
That is, of the two prism members 25A and 25B constituting the polarization beam splitter 25, the cross section of one prism member 25A does not have to be an isosceles triangle.
[0042]
Further, in the interferometer of the present embodiment, the polarization beam splitter 25 has a posture in which the joint surface 25C intersects the optical path of the measurement light beam L0 incident from the light projecting optical system 11 to the polarization beam splitter 25 at an angle of 45 °. It is arranged with.
Further, the Fizeau lens 2 and the test object 3 are arranged in such a posture that the measurement light beam L0 reflected by the joint surface 25C is perpendicularly incident on the reference surface 2A and the test surface 3A (incident angle = 0 °).
[0043]
Further, in order to effectively use the polarization beam splitter 25 and suppress the light loss, the interferometer of this embodiment is combined with the quarter-wave plates 21 and 11f and the polarization element 11e.
That is, the polarizing element 11e and the quarter wavelength plate 11f are arranged in this order on the exit side of the light source 11a in the light projecting optical system 11, and between the polarizing beam splitter 25 and the light projecting optical system 11, and the polarizing beam splitter. A quarter-wave plate 21 is disposed between 25 and the Fizeau lens 2.
[0044]
FIG. 4 shows a state in which interference fringes formed at the subsequent stage of the collimating lens 16c in the light receiving optical system 16 are indirectly detected by the image sensor 16d through the screen 16e and the imaging lens 16f. In FIG. 4, reference numeral 22 denotes a beam expander that converts the diameter of a parallel light beam.
[0045]
In the above interferometer, the linearly-polarized measurement light beam L0 emitted from the light source 11a of the light projecting optical system 11 and transmitted through the polarizing element 11e becomes circularly polarized light when transmitted through the quarter-wave plate 11f, and the light projecting optical system. 11 is injected.
The measurement light beam L0 is converted into linearly polarized light (s-polarized light) perpendicular to the paper surface via the quarter-wave plate 21 and is incident on the joint surface 25C of the polarization beam splitter 25.
[0046]
The measurement light beam L0 is reflected by the joint surface 25C of the polarization beam splitter 25 and enters the Fizeau lens 2 and the test object 3 via the quarter-wave plate 21 and the beam expander 22.
Among these, the measurement light beam L0 reflected on the reference surface 2A which is the final surface of the Fizeau lens 2 (hereinafter referred to as reference light beam Lr), and the measurement light beam L0 reflected on the test surface 3A of the test object 3 (hereinafter referred to as reference light beam Lr). The test light beam Lw) follows the incident optical path in the opposite direction, and enters the joint surface 25C of the polarization beam splitter 25 through the quarter-wave plate 21 as the interference light beam Lrw.
[0047]
Since this interference light beam Lrw reciprocates through the quarter-wave plate 21, it is converted to p-polarized light. Therefore, the interference light beam Lrw is transmitted through the joint surface 25C, enters the light receiving optical system 16, and forms interference fringes on the image sensor 16d. Form.
In the interferometer of the present embodiment described above, the relationship among the wall surfaces a, b, and b ′ of the polarization beam splitter 25 and the measurement light beam L0, the test light beam Lw, and the interference light beam Lrw is related to the beam splitter 15 of the first embodiment. Are the same as the relationship between the wall surfaces a, b, and b 'of the measurement light beam L0, the test light beam Lw, and the interference light beam Lrw.
[0048]
In the interferometer of this embodiment, the relationship between the wall surfaces a, b, b ′ and the reference light beam Lr is the same as the relationship between the wall surfaces a, b, b ′ and the test light beam Lr.
Therefore, also in the interferometer of this embodiment, the reflected light that a typical light beam causes on the wall surfaces a, b, and b ′ of the polarization beam splitter 25 does not become noise.
[0049]
In addition, since the angles formed by the wall surfaces a, b, b ′ and the joint surface 15C are set to be equal to each other, the refraction angles of the light beams with respect to the wall surfaces a, b, b ′ are equal to each other, and the light projection optics The optical axes of the system 11, the light receiving optical system 16, the test object 3, and the reference object 2 can be made vertical or horizontal to each other. Therefore, complication of the arrangement relationship of each optical element in the interferometer can be suppressed.
[0050]
(Other)
Note that the interferometer of the present embodiment may be modified so that the interference fringes formed on the screen 16e are directly detected by the image sensor 16d.
4 shows a state in which the test surface 3A is a curved surface, it may be a flat surface as shown in FIG.
[0051]
[Others]
1, 2, 3, and 4 show the case where the apex angle (vertical angle of an isosceles triangle) of the cross section of the prism member that constitutes the beam splitter is an obtuse angle, an acute angle as shown in FIG. 5. The same effect can be obtained.
In the beam splitter of each of the above embodiments, it goes without saying that the shape and material of the portion not related to the optical path of the light beam required in the interferometer may be arbitrary. However, it is desirable that the shape and material be such that stray light is not generated as much as possible.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an interferometer capable of reducing noise caused by reflection on the wall surface of the beam splitter and a beam splitter capable of reducing noise caused by reflection on the wall surface are realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an interferometer according to a first embodiment.
2A is a cross-sectional view illustrating the configuration of the beam splitter 15, and FIG. 2B is a perspective view illustrating the configuration of the beam splitter 15. FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of the periphery of a beam splitter 15;
FIG. 4 is a configuration diagram of an interferometer according to a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another beam splitter.
[Explanation of symbols]
11 Projection Optical System 11a Light Source 11b Condensing Lens 11c Pinhole Plate 11c ′ Opening (Pinhole)
16 Light receiving optical system 16a Condensing lens 16c Collimating lens 16b Aperture mechanism 16b 'Aperture 16d Image sensor 16e Screen 16f Imaging lens 15 Beam splitter 25 Beam splitter (polarizing beam splitter)
2 Reference object 2A Reference surface 3 Test object 3A Test surface 22 Beam expander 11e Polarizing element 11f, 21 1/4 wavelength plate

Claims (5)

測定光束を出射する投光光学系と、
前記投光光学系から射出した前記測定光束の光軸に対し４５°の角度で交差する半透過膜を内在した角柱状のプリズムからなるビームスプリッタと、
前記半透過膜の反射光路に対し１８０°の角度でその半透過膜から射出する射出光束を受光する受光光学系と
を備えた干渉計において、
前記測定光束の光路、前記半透過膜の透過光路又は前記反射光路、前記射出光束の光路のそれぞれに位置する前記ビームスプリッタの３つの面が前記半透過膜と成す角度は、４５°を除く互いに等しい値である
ことを特徴とする干渉計。A projection optical system that emits a measurement beam;
A beam splitter comprising a prismatic prism having a semi-transmissive film that intersects at an angle of 45 ° with the optical axis of the measurement light beam emitted from the light projecting optical system;
In an interferometer comprising a light receiving optical system for receiving an emitted light beam emitted from the semi-transmissive film at an angle of 180 ° with respect to the reflected light path of the semi-transmissive film,
The angles formed by the three surfaces of the beam splitter, which are located in the optical path of the measurement light beam, the transmission light path or reflection light path of the semi-transmissive film, and the optical path of the emitted light beam, are formed with respect to the semi-transmissive film except 45 °. An interferometer characterized by equal values. 請求項１に記載の干渉計において、
前記測定光束の光路、前記透過光路、前記反射光路、前記射出光束の光路のそれぞれに位置する前記ビームスプリッタの４つの面が前記半透過膜と成す角度は、４５°を除く互いに等しい値である
ことを特徴とする干渉計。The interferometer according to claim 1, wherein
The angles formed by the four surfaces of the beam splitter located in the optical path of the measurement light beam, the transmitted light path, the reflected light path, and the optical path of the emitted light beam with the semi-transmissive film are equal to each other except 45 °. An interferometer characterized by that. 請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の干渉計において、
前記ビームスプリッタは、
前記半透過膜として偏光分離膜を内在した偏光ビームスプリッタである
ことを特徴とする干渉計。In the interferometer according to any one of claims 1 and 2,
The beam splitter is
An interferometer, characterized in that the interferometer is a polarization beam splitter having a polarization separation film as the semi-transmissive film. 二等辺三角形状の断面を有した２つのプリズムをその底辺に相当する側面同士で半透過膜を介し接合してなるビームスプリッタにおいて、
前記２つのプリズムの断面の頂角は、９０°を除く互いに等しい値である
ことを特徴とするビームスプリッタ。In a beam splitter in which two prisms having an isosceles triangular cross section are joined to each other at the side surfaces corresponding to the bases through a semi-transmissive film,
The beam splitter characterized in that the vertical angles of the cross-sections of the two prisms are equal to each other excluding 90 °. 請求項４に記載のビームスプリッタにおいて、
前記半透過膜は、偏光分離膜である
ことを特徴とするビームスプリッタ。The beam splitter according to claim 4.
The beam splitter is characterized in that the semi-transmissive film is a polarization separation film.

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