JP2005024248A - Interference measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の被検面の形状測定や光学系の透過波面の測定などに適用される干渉測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光学素子の被検面の干渉測定は、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が成す干渉縞を撮像素子で検出し、その干渉縞のデータに基づいて干渉縞の位相分布(=被検光束と参照光束との位相差分布)を演算するものである。
【0003】
その位相分布から、参照光束の波面を基準とした被検光束の波面の形状、さらには参照面を基準とした被検面の形状を求めることができる。
この位相分布の演算を、参照光束の強度や被検光束の強度に依らない高精度なものとするためには、互いに位相の異なる少なくとも3枚の干渉縞のデータが必要とされている。
【0004】
事実、周知のフリンジスキャン干渉法(非特許文献1など)では、参照面(又は被検面)を移動させつつ干渉縞を3回以上測定し、取得した3つ以上のデータに対し演算を施している。
【非特許文献1】
「オプティカル・ショップ・テスティング・第2版(Optical Shop Testing Second Edition)」,第4章;位相シフト干渉計(Chapter 14;Phase Shifting Interferometers)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数回の測定の間には、被検光束の光路や参照光束の光路に環境変化(外乱)が生じている。また、測定の間に参照面(又は被検面)を移動させるので、参照面(又は被検面)に姿勢変化が生じる。
【0006】
このため、演算結果には、複数回の測定間の外乱や姿勢変化に起因する測定誤差が重畳されている。
そこで本発明は、演算精度を低下させることなく測定誤差を低減し、干渉縞の位相分布の取得精度を向上させることのできる干渉測定方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の干渉測定方法は、被検物から射出する被検光束と参照物から射出する参照光束とが所定の観察面上に形成する干渉縞の光強度分布を測定し、前記被検光束が単独で前記観察面上に形成する前記被検物の所定位置の像の光強度分布と、前記参照光束が単独で前記観察面上に形成する前記参照物の所定位置の像の光強度分布とをそれぞれ測定し、前記干渉縞の光強度分布の情報と前記2つの像の光強度分布の情報とを用いて前記干渉縞の位相分布を演算することを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の干渉測定方法は、請求項1に記載の干渉測定方法において、前記被検光束と前記参照光束との位相差をπ/2+Nπ(但し、N:整数)だけ変調したときの前記干渉縞の光強度分布を測定し、前記干渉縞の光強度分布の情報を、前記演算に用いることを特徴とする。
請求項3に記載の干渉測定方法は、請求項1に記載の干渉測定方法において、前記被検物又は前記参照物を傾斜させたときの前記干渉縞の変化を観察し、前記干渉縞の変化の情報を、前記演算に用いることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づい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に基づいて本発明の第1実施形態について説明する。
本実施形態では、トワイマングリーン型干渉計により被検物3の被検面3Aを干渉測定する。
【0010】
本実施形態の干渉測定では、4種類の測定により4種類のデータが取得される。
先ず、第1の測定では、干渉計は図1(a)の状態に設定される。
図1(a)の状態では、レーザ光源11からの射出光束は、集光レンズ12及びコリメータレンズ13を介して平行光束化された状態で偏光ビームスプリッタ14に入射し、その一部が1/4波長板15を介して参照物2の参照面2Aに入射し、他の一部が別の1/4波長板15を介して被検物3の被検面3Aに入射する。
【0011】
参照物2の参照面2Aで反射した参照光束Lr、及び被検物3の被検面3Aで反射した被検光束Ltは、入射光路をそれぞれ反対向きに戻り、それぞれ1/4波長板15を介して偏光ビームスプリッタ14に再入射する。
再入射した参照光束Lr及び被検光束Ltは、偏光ビームスプリッタ14から同一方向に射出し、結像レンズ16を介して撮像素子17上に干渉縞を形成する。
【0012】
この状態(図1(a)参照)で、撮像素子17から出力されるデータI1(x,y)が取り込まれる。
このデータI1(x,y)は、参照光束Lrと被検光束Ltとが成す干渉縞の光強度分布のデータである。
次に、第2の測定では、干渉計は図1(b)の状態に設定される。
【0013】
図1(b)の状態は、図1(a)の状態から、干渉縞がπ/2だけ位相変調されるよう(つまり、参照光束Lrと被検光束Ltとの位相差がπ/2だけ変調されるよう)、参照物2を光軸方向にシフトさせたものである。
このシフト量の制御については、光測長センサ18などのセンサや、不図示の光学素子用のステージなどを利用して高精度に行うことが望ましい。
【0014】
この状態(図1(b)参照)で、撮像素子17から出力されるデータI2(x,y)が取り込まれる。
このデータI2(x,y)は、参照光束Lrと被検光束Ltとが成す干渉縞の光強度分布のデータである。但し、データI1(x,y)とは位相変調量がπ/2の関係にある。
【0015】
次に、第3の測定では、干渉計は図2(a)の状態に設定される。
図2(a)の状態は、図1(a)又は(b)の状態において、参照光束Lrの光路中にシャッタ19が挿入されたものである。
このとき、撮像素子17上には、被検光束Ltのみが到達し、参照光束Lrは到達しない。
【0016】
この状態(図2(a)参照)で、撮像素子17から出力されるデータIt(x,y)が取り込まれる。
このデータIt(x,y)は、被検光束Ltが撮像素子17上に形成する被検面3Aの像の光強度分布のデータである。
次に、第4の干渉測定では、干渉計は図2(b)の状態に設定される。
【0017】
図2(b)の状態は、図1(a)又は(b)の状態において、被検光束Ltの光路中にシャッタ19が挿入されたものである。
このとき、撮像素子17上には、参照光束Lrのみが到達し、被検光束Ltは到達しない。
この状態(図2(b)参照)で、撮像素子17から出力されるデータIr(x,y)が取り込まれる。
【0018】
このデータIr(x,y)は、参照光束Lrが撮像素子17上に形成する参照面2Aの像の光強度分布のデータである。
そして、本実施形態の干渉測定では、以上のようにして測定された4種類のデータI1(x,y),I2(x,y),It(x,y),Ir(x,y)を式(1)に代入して、干渉縞の位相分布Ψ(x,y)を求める。
【数1】
以下、これら4種類のデータI1(x,y),I2(x,y),It(x,y),Ir(x,y)、及び式(1)により干渉縞の位相分布Ψ(x,y)が求まることを説明する。
先ず、干渉縞の強度分布のデータI1(x,y)は、被検光束Ltの光強度分布のデータIt(x,y)、被検光束Lrの光強度分布のデータIr(x,y)、干渉縞の位相分布Ψ(x,y)、レーザ光源11のコヒーレンス度を示す係数γ(x,y)により、式(2)で表される。
【数2】
一方、干渉縞の強度分布のデータI2(x,y)は、データI1(x,y)との間の位相変調量をtとおくと、式(3)で表される。
【数3】
また、式(2)は、式(2’)のように変形できる。
【数4】
式(2’)を式(3)に代入すると、式(4)のとおりとなる。
【数5】
式(4)は、式(4’)のように変形できる。
【数6】
この式(4’)と、式(2’)とから、干渉縞の位相分布Ψ(x,y)は、式(5)で表されることがわかる。
【数7】
ここで、本実施形態の干渉測定によると、データI1(x,y),I2(x,y)の間の位相変調量tはπ/2なので、sxint=1,cost=0である。このとき、式(5)は、式(1)と簡略化される。
【0019】
したがって、上述した4種類のデータI1(x,y),I2(x,y),It(x,y),Ir(x,y)、及び式(1)により干渉縞の位相分布Ψ(x,y)が求まることは明らかである。その演算精度は、演算に用いられるデータ数で比較すると、4枚の干渉縞のデータを用いていた従来と同等である。
また、本実施形態の干渉測定では、4種類のデータI1(x,y),I2(x,y),It(x,y),Ir(x,y)を取得するに当たり、参照物2の移動が第1の測定と第2の測定との間の1回のみに抑えられているので、移動中の姿勢変化に起因する測定誤差は、移動が抑えられた分だけ抑えられる。
【0020】
また、4回の測定のうち2回の測定(第3の測定、第4の測定)の対象が、干渉縞の強度分布ではなく、単一光束が形成する像の光強度分布とされている。像の光強度分布は、位相の影響を受けないので、測定対象を干渉縞の強度分布とした場合と比較すると、外乱の影響を受けにくい。よって、外乱に起因する測定誤差は、抑えられる。
【0021】
したがって、演算精度は低下せずに測定誤差のみが低減し、干渉縞の位相分布Ψ(x,y)は従来より高精度に求まる。
(その他)
なお、本実施形態の干渉測定では、第1の測定(図1(a))と第2の測定(図1(b))との間で参照物2をシフトさせたが、参照物2をシフトさせたのと同じ距離だけ被検物3を光軸方向にシフトさせてもよい。
【0022】
また、本実施形態の干渉測定では、第1の測定(図1(a))と第2の測定(図1(b))との間の位相変調量tを「π/2」に設定したが、t=π/2+Nπ(但し、N:整数)の式を満たす別の値に設定してもよい(この場合も、sint=1,cost=0であるから、式(1)を適用できる。)。
また、本実施形態の干渉測定では、仮に、位相変調量tを任意の値に設定しても、その値が既知であるならば、式(1)に代えて式(5)を適用することで位相分布Ψ(x,y)を算出することができる。但し、t=π/2+Nπ(但し、N:整数)と設定した方が、より簡略化された式(1)を適用できるので、好ましい。
【0023】
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
相違点は、図3に示すように変形されたフィゾー型干渉計を使用する点にある。
この干渉計には、偏光ビームスプリッタ14の代わりにハーフミラー14’が用いられ、参照物2と被検物3との間に1/4波長板15が挿入され、ハーフミラー14’と結像レンズ16との間に検光子21が挿入される。
【0024】
1/4波長板15の主軸は、レーザ光源11からの射出光束の偏光方向と45°を成す。
このとき、1/4波長板15を往復した被検光束Ltと、その1/4波長板15を何ら通過しない参照光束Lrとの間では、その偏光方向が90°ずれる。
【0025】
この干渉計の使用方法は次のとおりである。
先ず、第1の測定では、検光子21の透過軸は、被検光束Ltの偏光方向Dt、参照光束Lrの偏光方向Drのそれぞれと45°を成す方向に設定される。
この状態では、参照光束Lrと被検光束Ltとの双方が撮像素子17に到達するので、撮像素子17から、干渉縞の強度分布のデータI1(x,y)を取り込むことができる。
【0026】
次に、第2の測定では、検光子21の透過軸は、第1の測定における方向から90°回転した状態に設定される。
この状態では、撮像素子17から、データI1(x,y)と位相変調量tがπ/2の関係にあるデータI2(x,y)を取り込むことができる。
次に、第3の測定では、検光子21の透過軸は、被検光束Ltの偏光方向Dtに設定される。
【0027】
この状態では、被検光束Ltのみが撮像素子17に到達するので、撮像素子17から、被検光束Ltが撮像素子17上に形成する被検面3Aの像の光強度分布のデータIt(x,y)を取り込むことができる。
次に、第4の測定では、検光子21の透過軸は、参照光束Lrの偏光方向Drに設定される。
【0028】
この状態では、参照光束Lrのみが撮像素子17に到達するので、撮像素子17から、参照光束Lrが撮像素子17上に形成する参照面2Aの像の光強度分布のデータIr(x,y)を取り込むことができる。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
【0029】
相違点は、図4に示すように変形されたフィゾー型干渉計を使用する点にある。
この干渉計には、偏光ビームスプリッタ14の代わりにハーフミラー14’が用いられ、参照物2と被検物3との間に1/4波長板15が挿入され、ハーフミラー14’と結像レンズ16との間に偏光ビームスプリッタ14が挿入され、結像レンズ16及び撮像素子17が1組追加される。また、ハーフミラー14’と偏光ビームスプリッタ14との間に、1/4波長板15’が挿入される。
【0030】
一方の結像レンズ16及び撮像素子17は、偏光ビームスプリッタ14にて反射される光束の光路に配置され、他方の結像レンズ16及び撮像素子17は、偏光ビームスプリッタ14にて透過する光束の光路に配置される。
1/4波長板15の主軸は、レーザ光源11からの射出光束の偏光方向と45°を成す。
【0031】
以上の干渉計の使用方法は次のとおりである。
先ず、第1の測定と第2の測定とは同時に行われる。このとき、1/4波長板15’の主軸は、被検光束Ltの偏光方向Dt、参照光束Lrの偏光方向Drのそれぞれと45°を成す方向に設定される。
この状態では、2つの撮像素子17上には、互いにπ/2だけ位相変調した干渉縞がそれぞれ形成されるので、それら2つの撮像素子17から、データI1(x,y),I2(x,y)を取り込むことができる。
【0032】
また、第3の測定と第4の測定とは同時に行われる。このとき、1/4波長板15’の主軸は、被検光束Ltの偏光方向Dt、又は参照光束Lrの偏光方向Drに設定される。
この状態では、被検光束Lt、参照光束Lrの一方のみ及び他方のみが2つの撮像素子17上にそれぞれ到達するので、それら2つの撮像素子17から、データIt(x,y),Ir(x,y)をそれぞれ取り込むことができる。
【0033】
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、上記各実施形態との相違点についてのみ説明する。
相違点は、上述した4種類のデータI1(x,y),I2(x,y),It(x,y),Ir(x,y)のうち、データI2(x,y)の取得が省略される代わりに、レーザ光源11のコヒーレンス度を示す係数γ(x,y)が別途取得される点にある。
【0034】
この係数γ(x,y)は、レーザ光源11のコヒーレンス度を示す係数なので、レーザ光源11からの射出光束を測定対象とした測定などにより取得できる。
そして、本実施形態では、データγ(x,y),I1(x,y),It(x,y),Ir(x,y)を式(2”)に代入して、干渉縞の位相分布Ψ(x,y)を求める。
【数8】
ここで、この式(2”)は、上述した式(2)を変形したものである。よって、係数γ(x,y),データI1(x,y),It(x,y),Ir(x,y)、及び式(2”)により干渉縞の位相分布Ψ(x,y)が求まることは明らかである。
以上、本実施形態の干渉測定によれば、レーザ光源11のコヒーレンス度が既知でありさえすれば、参照物2又は被検物3を光軸方向にシフトさせることなく、上記各実施形態と同様に高精度に位相分布Ψ(x,y)が求まる。
【0035】
なお、式(2”)により求まるのは、位相分布Ψ(x,y)の大きさのみである。
そこで、本実施形態の干渉測定では、位相分布Ψ(x,y)の符号を求めるため、図5に示すように、被検物3を所定方向に十分な角度だけ傾斜させた状態で干渉縞を観察し、その干渉縞の湾曲方向を見る。傾斜方向に対する湾曲方向が(a)、(b)の何れであるかによって、符号を正又は負に確定する。
【0036】
ここで、「十分な角度」とは、干渉縞がワンカラーでは無くなる(=位相分布Ψ(x,y)が2π以上の広範囲に亘る分布となる)ような十分に大きな角度である。
[その他]
なお、上述した各実施形態では、被検物2の被検面2Aの形状を測定する干渉測定を例に挙げたが、単レンズの透過波面や、光学系の透過波面の形状を測定する干渉測定にも、本発明は適用可能である。
【0037】
また、上述した各実施形態では、トワイマングリーン型の干渉計、フィゾー型の干渉計の何れかを使用したが、シアリング干渉計、マッハツェンダー型干渉計などの他の干渉計を使用する場合にも同様のデータを取得し、かつ同様の式を適用すれば、上記各実施形態と同様に高精度に位相分布Ψ(x,y)が求まる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、演算精度を低下させることなく測定誤差を低減し、干渉縞の位相分布の取得精度を向上させることのできる干渉測定方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態における第1の測定、第2の測定を説明する図である。
【図2】第1実施形態における第3の測定、第4の測定を説明する図である。
【図3】第2実施形態で使用する干渉計を説明する図である。
【図4】第3実施形態で使用する干渉計を説明する図である。
【図5】第4実施形態において行われる干渉縞の観察方法を説明する図である。
【符号の説明】
2 参照物
2A 参照面
3 被検物
3A 被検面
11 レーザ光源
12 集光レンズ
13 コリメータレンズ
14 偏光ビームスプリッタ
15,15’ 1/4波長板
16 結像レンズ
17 撮像素子
18 光測長センサ
19 シャッタ
14’ ハーフミラー
21 検光子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an interference measurement method applied to measurement of the shape of a test surface of an optical element, measurement of a transmitted wavefront of an optical system, and the like.
[0002]
[Prior art]
The interference measurement of the test surface of the optical element is performed by detecting the interference fringe formed by the test light beam reflected by the test surface and the reference light beam reflected by the reference surface with the image sensor, and performing interference based on the interference fringe data. The phase distribution of fringes (= phase difference distribution between the test light beam and the reference light beam) is calculated.
[0003]
From the phase distribution, the shape of the wavefront of the test light beam based on the wavefront of the reference light beam, and the shape of the test surface based on the reference surface can be obtained.
In order to make the calculation of the phase distribution highly accurate regardless of the intensity of the reference light beam or the intensity of the test light beam, data of at least three interference fringes having different phases from each other is required.
[0004]
In fact, in the well-known fringe scan interferometry (Non-Patent Document 1, etc.), interference fringes are measured at least three times while moving the reference surface (or test surface), and calculation is performed on three or more acquired data. ing.
[Non-Patent Document 1]
“Optical Shop Testing Second Edition”, Chapter 4; Phase Shift Interferometer (
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, environmental changes (disturbances) have occurred in the optical path of the test light beam and the optical path of the reference light beam during multiple measurements. Further, since the reference surface (or the test surface) is moved during the measurement, the posture change occurs on the reference surface (or the test surface).
[0006]
For this reason, a measurement error due to disturbance or posture change between a plurality of measurements is superimposed on the calculation result.
Therefore, an object of the present invention is to provide an interference measurement method capable of reducing measurement errors and reducing the accuracy of obtaining the phase distribution of interference fringes without reducing the calculation accuracy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The interference measurement method according to claim 1 measures a light intensity distribution of interference fringes formed on a predetermined observation surface by a test light beam emitted from a test object and a reference light beam emitted from a reference object. Light intensity distribution of an image at a predetermined position of the test object formed on the observation surface by the inspection light beam alone, and light of an image at the predetermined position of the reference object formed by the reference light beam on the observation surface by itself. Each of the intensity distributions is measured, and the phase distribution of the interference fringes is calculated using the information on the light intensity distributions of the interference fringes and the information on the light intensity distributions of the two images.
[0008]
The interference measurement method according to claim 2 is the interference measurement method according to claim 1, wherein the phase difference between the test light beam and the reference light beam is modulated by π / 2 + Nπ (where N is an integer). The light intensity distribution of the interference fringes is measured, and information on the light intensity distribution of the interference fringes is used for the calculation.
The interference measurement method according to
[0009]
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 FIGS.
In the present embodiment, interference measurement is performed on the
[0010]
In the interference measurement of this embodiment, four types of data are acquired by four types of measurements.
First, in the first measurement, the interferometer is set to the state shown in FIG.
In the state of FIG. 1A, the light beam emitted from the laser light source 11 is incident on the
[0011]
The reference light beam Lr reflected by the
The re-entered reference light beam Lr and test light beam Lt are emitted from the
[0012]
In this state (see FIG. 1A), data I 1 (x, y) output from the
This data I 1 (x, y) is data of the light intensity distribution of the interference fringes formed by the reference light beam Lr and the test light beam Lt.
Next, in the second measurement, the interferometer is set to the state shown in FIG.
[0013]
The state of FIG. 1B is such that the interference fringes are phase-modulated by π / 2 from the state of FIG. 1A (that is, the phase difference between the reference light beam Lr and the test light beam Lt is π / 2). The reference object 2 is shifted in the optical axis direction so as to be modulated.
The shift amount is desirably controlled with high accuracy by using a sensor such as the
[0014]
In this state (see FIG. 1B), data I 2 (x, y) output from the
This data I 2 (x, y) is data of the light intensity distribution of the interference fringes formed by the reference light beam Lr and the test light beam Lt. However, the data I 1 (x, y) has a phase modulation amount of π / 2.
[0015]
Next, in the third measurement, the interferometer is set to the state shown in FIG.
In the state of FIG. 2A, the
At this time, only the test light beam Lt reaches the
[0016]
In this state (see FIG. 2 (a)), data I t (x, y) output from the
This data I t (x, y) is data of the light intensity distribution of the image of the
Next, in the fourth interferometry, the interferometer is set to the state shown in FIG.
[0017]
In the state of FIG. 2B, the
At this time, only the reference light beam Lr reaches the
In this state (see FIG. 2B), data I r (x, y) output from the
[0018]
This data I r (x, y) is data of the light intensity distribution of the image of the
Then, the interference measurement of the present embodiment, more than four, which is measured as the data I 1 (x, y), I 2 (x, y), I t (x, y), I r (x , Y) is substituted into equation (1) to obtain the interference fringe phase distribution Ψ (x, y).
[Expression 1]
Hereinafter, these four data I 1 (x, y), I 2 (x, y), I t (x, y), I r (x, y), and the phase distribution of the interference fringe by the formula (1) Explain that Ψ (x, y) is obtained.
First, the interference fringe intensity distribution data I 1 (x, y) includes the light intensity distribution data I t (x, y) of the test light beam Lt and the light intensity distribution data I r (x of the test light beam Lr). , Y), the interference fringe phase distribution Ψ (x, y), and the coefficient γ (x, y) indicating the degree of coherence of the laser light source 11 are expressed by Expression (2).
[Expression 2]
On the other hand, the interference fringe intensity distribution data I 2 (x, y) is expressed by Equation (3), where t is the amount of phase modulation between the data I 1 (x, y).
[Equation 3]
Also, equation (2) can be transformed as equation (2 ′).
[Expression 4]
Substituting equation (2 ′) into equation (3) yields equation (4).
[Equation 5]
Equation (4) can be transformed into Equation (4 ′).
[Formula 6]
From this equation (4 ′) and equation (2 ′), it can be seen that the phase distribution Ψ (x, y) of the interference fringes is expressed by equation (5).
[Expression 7]
Here, according to the interference measurement of this embodiment, since the phase modulation amount t between the data I 1 (x, y) and I 2 (x, y) is π / 2, sxint = 1 and cost = 0. . At this time, Expression (5) is simplified to Expression (1).
[0019]
Thus, four types of data I 1 described above (x, y), I 2 (x, y), I t (x, y), I r (x, y), and the phase of the interference fringe by the formula (1) It is clear that the distribution Ψ (x, y) is obtained. The calculation accuracy is equivalent to that of the conventional case where data of four interference fringes are used when compared with the number of data used in the calculation.
Also, the interference measurement of the present embodiment, four types of data I 1 (x, y), I 2 (x, y), I t (x, y), Upon acquiring the I r (x, y), Since the movement of the reference object 2 is suppressed only once between the first measurement and the second measurement, the measurement error due to the posture change during the movement is suppressed by the amount that the movement is suppressed. .
[0020]
In addition, the object of two measurements (third measurement and fourth measurement) of the four measurements is not the intensity distribution of interference fringes but the light intensity distribution of an image formed by a single light beam. . Since the light intensity distribution of the image is not affected by the phase, the light intensity distribution of the image is less affected by the disturbance than the case where the measurement object is an interference fringe intensity distribution. Thus, measurement errors due to disturbance can be suppressed.
[0021]
Therefore, only the measurement error is reduced without degrading the calculation accuracy, and the phase distribution Ψ (x, y) of the interference fringes can be obtained with higher accuracy than before.
(Other)
In the interference measurement of the present embodiment, the reference object 2 is shifted between the first measurement (FIG. 1 (a)) and the second measurement (FIG. 1 (b)). The
[0022]
Further, in the interference measurement of this embodiment, the phase modulation amount t between the first measurement (FIG. 1A) and the second measurement (FIG. 1B) is set to “π / 2”. However, it may be set to another value satisfying the equation of t = π / 2 + Nπ (where N is an integer) (in this case as well, since sin = 1 and cost = 0, equation (1) can be applied) .)
Further, in the interference measurement of this embodiment, even if the phase modulation amount t is set to an arbitrary value, if the value is already known, the expression (5) is applied instead of the expression (1). Can calculate the phase distribution Ψ (x, y). However, it is preferable to set t = π / 2 + Nπ (where N is an integer) because the simplified expression (1) can be applied.
[0023]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, only differences from the first embodiment will be described.
The difference is that a Fizeau interferometer modified as shown in FIG. 3 is used.
In this interferometer, a
[0024]
The main axis of the quarter-
At this time, the polarization direction is shifted by 90 ° between the test light beam Lt that reciprocates through the quarter-
[0025]
The method of using this interferometer is as follows.
First, in the first measurement, the transmission axis of the
In this state, since both the reference light beam Lr and the test light beam Lt reach the
[0026]
Next, in the second measurement, the transmission axis of the
In this state, the
Next, in the third measurement, the transmission axis of the
[0027]
In this state, since only the test light beam Lt reaches the
Next, in the fourth measurement, the transmission axis of the
[0028]
In this state, since only the reference light beam Lr reaches the
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, only differences from the first embodiment will be described.
[0029]
The difference is that a Fizeau interferometer modified as shown in FIG. 4 is used.
In this interferometer, a
[0030]
One
The main axis of the quarter-
[0031]
The method of using the above interferometer is as follows.
First, the first measurement and the second measurement are performed simultaneously. At this time, the main axis of the quarter-
In this state, interference fringes that are phase-modulated by π / 2 are formed on the two
[0032]
Further, the third measurement and the fourth measurement are performed simultaneously. At this time, the main axis of the
In this state, only one of the test light beam Lt and the reference light beam Lr and only the other light beam reach the two
[0033]
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, only differences from the above embodiments will be described.
The difference is that four types of data I 1 described above (x, y), I 2 (x, y), I t (x, y), I r (x, y) of the data I 2 (x, Instead of omitting the acquisition of y), a coefficient γ (x, y) indicating the degree of coherence of the laser light source 11 is separately acquired.
[0034]
This coefficient γ (x, y) is a coefficient indicating the degree of coherence of the laser light source 11, and can be obtained by measurement using the emitted light beam from the laser light source 11 as a measurement object.
In the present embodiment, data γ (x, y), I 1 (x, y), I t (x, y), by substituting I r (x, y) of the equation (2 '), the interference The phase distribution Ψ (x, y) of the fringes is obtained.
[Equation 8]
Here, the equation (2 ″) is a modification of the above-described equation (2). Therefore, the coefficient γ (x, y), the data I 1 (x, y), and I t (x, y). , I r (x, y), and equation (2 ″), it is obvious that the phase distribution Ψ (x, y) of the interference fringes is obtained.
As described above, according to the interference measurement of the present embodiment, as long as the coherence degree of the laser light source 11 is known, the reference object 2 or the
[0035]
Note that only the magnitude of the phase distribution Ψ (x, y) is obtained from the equation (2 ″).
Therefore, in the interference measurement of the present embodiment, in order to obtain the sign of the phase distribution Ψ (x, y), as shown in FIG. 5, the interference fringes are obtained with the
[0036]
Here, the “sufficient angle” is a sufficiently large angle such that the interference fringes are not one color (= the phase distribution Ψ (x, y) is a distribution over a wide range of 2π or more).
[Others]
In each of the above-described embodiments, the interference measurement for measuring the shape of the
[0037]
In each of the above-described embodiments, a Twiman Green interferometer or a Fizeau interferometer is used. However, when other interferometers such as a shearing interferometer and a Mach-Zehnder interferometer are used. If the same data is acquired and the same equation is applied, the phase distribution Ψ (x, y) can be obtained with high accuracy as in the above embodiments.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an interference measurement method capable of reducing measurement errors without reducing calculation accuracy and improving the acquisition accuracy of the phase distribution of interference fringes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining first measurement and second measurement in a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a third measurement and a fourth measurement in the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an interferometer used in the second embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an interferometer used in the third embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining an interference fringe observation method performed in a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
2
Claims (3)
前記被検光束が単独で前記観察面上に形成する前記被検物の所定位置の像の光強度分布と、前記参照光束が単独で前記観察面上に形成する前記参照物の所定位置の像の光強度分布とをそれぞれ測定し、
前記干渉縞の光強度分布の情報と前記2つの像の光強度分布の情報とを用いて前記干渉縞の位相分布を演算する
ことを特徴とする干渉測定方法。Measure the light intensity distribution of the interference fringes formed on the predetermined observation surface by the test light beam emitted from the test object and the reference light beam emitted from the reference object,
A light intensity distribution of an image at a predetermined position of the test object formed on the observation surface by the test light beam alone, and an image at a predetermined position of the reference object formed by the reference light beam on the observation surface alone. Measure the light intensity distribution of
An interference measurement method, comprising: calculating a phase distribution of the interference fringes using information on the light intensity distribution of the interference fringes and information on the light intensity distributions of the two images.
前記被検光束と前記参照光束との位相差をπ/2+Nπ(但し、N:整数)だけ変調したときの前記干渉縞の光強度分布を測定し、
前記干渉縞の光強度分布の情報を、前記演算に用いる
ことを特徴とする干渉測定方法。The interference measurement method according to claim 1,
Measuring the light intensity distribution of the interference fringes when the phase difference between the test light beam and the reference light beam is modulated by π / 2 + Nπ (where N is an integer);
Information on the light intensity distribution of the interference fringes is used for the calculation.
前記被検物又は前記参照物を傾斜させたときの前記干渉縞の変化を観察し、
前記干渉縞の変化の情報を、前記演算に用いる
ことを特徴とする干渉測定方法。The interference measurement method according to claim 1,
Observe the interference fringes when the test object or the reference object is tilted,
An interference measurement method characterized by using information on the change of the interference fringes for the calculation.
Priority Applications (1)
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JP2003186534A JP2005024248A (en) | 2003-06-30 | 2003-06-30 | Interference measuring method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014050141A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | 国立大学法人北海道大学 | Method for measuring optical phase, device for measuring optical phase, and optical communication device |
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2003
- 2003-06-30 JP JP2003186534A patent/JP2005024248A/en active Pending
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WO2014050141A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | 国立大学法人北海道大学 | Method for measuring optical phase, device for measuring optical phase, and optical communication device |
US9459155B2 (en) | 2012-09-27 | 2016-10-04 | National University Corporation Hokkaido University | Method for measuring optical phase, device for measuring optical phase, and optical communication device |
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