JP2007292650A - 光学干渉計 - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度が向上しかつ測定面積が広い光学干渉計を提供する。
【解決手段】光学干渉計１００は、照明光学系１１０と、物体光と参照光とを無干渉状態で合波して無干渉光とする無干渉光束生成部１２０と、無干渉光束を干渉させて干渉縞を生成する干渉縞生成手段１３０と、干渉縞を撮像するＣＣＤカメラ１４０と、を備える。物体光と参照光とは互いの偏光軸が直交する偏光であり、物体光と参照光とは無干渉光束として合波された状態で同一経路を通る。無干渉光束が撮像手段に入射する直前の位置には、干渉縞生成手段１３０として、ウォラストンプリズム１３１と偏光板１３２とが配置されている。ウォラストンプリズム１３１は、無干渉光束の物体光と参照光との進行方向を異ならせて物体光と参照光とがＣＣＤカメラ１４０に入射する際の入射角に差をつける。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学干渉計に関する。例えば、測定対象物の表面凹凸を測定する光学干渉計に関する。

被検面の凹凸を測定するための装置として光学干渉計が知られ、広い面の凹凸を測定する際にフィゾー型の干渉計を利用できることが知られている（例えば、特許文献１）。そして、参照面を傾斜させて参照光と物体光とで波面に傾斜角をつけると、干渉縞の縞密度が高くなって分解能を向上させることができることが知られている。

図５は、参照面を傾斜させたフィゾー型の光学干渉計１０を示す図である。
図５に示されるフィゾー型の干渉計における光の光路について簡単に説明する。
図５において、光源１１から発射された光（Ｌ１０）は、コリメートレンズ系１２によって平行光束となり、途中のハーフミラー１３で反射（Ｌ１１）されてワーク表面Ｓに照射される。光源１１から発射された光はコリメートレンズ系１２を通過した後、偏光板１８にて直線偏光となり、さらに、半波長板１９を通過することにより任意の偏光軸（編波面）を有する光となる。
ここで、ハーフミラー１３とワークＷとの間にはリファレンス面を兼ねる１／４波長板１４が配設されている。この１／４波長板１４は、傾斜（チルト）された状態で配設されている。光源１１からこの１／４波長板１４に入射する光（Ｌ１１）のうち一部は反射され、残りは透過する。１／４波長板１４にて反射される光（Ｌ１２）は参照光としてハーフミラー１３に再帰する。１／４波長板１４を透過する光（Ｌ１３）はワーク表面Ｓに照射され、ワーク表面Ｓにて反射されて物体光（Ｌ１４）として１／４波長板１４に再帰した後、１／４波長板１４を透過してハーフミラー１３に入射する。

このとき、ワーク表面Ｓからの物体光（Ｌ１４）は１／４波長板を２回通過するので振動方向が９０度回転され、参照光（Ｌ１２）に対して直交する偏光方向を有する。従って、参照光（Ｌ１２）と物体光（Ｌ１４）とは干渉することなくハーフミラー１３に再帰する。ハーフミラー１３に再帰した光束は、ハーフミラー１３を透過したのち、干渉縞取得部１５に入射する。このとき、干渉縞取得部１５に対して物体光（Ｌ１４）は垂直に入射する一方、リファレンス面を兼ねる１／４波長板１４が傾斜しているので参照光Ｌ１２は干渉縞取得部１５に対して傾斜角をもって入射する（図６参照）。干渉縞取得部１５において、参照光Ｌ１２と物体光Ｌ１４とが偏光軸４５度の偏光板１６を通過することにより、参照光Ｌ１２と物体光Ｌ１４とが干渉して干渉縞が生成される。この干渉縞がＣＣＤカメラ１７にて撮像される。取得された干渉縞を解析することにより、ワーク表面Ｓの凹凸が検出される。

このとき、参照光（Ｌ１２）と物体光（Ｌ１４）とで入射角を異ならせ、互いの波面に角度をつけることにより干渉縞の密度を高くしている。よって、干渉縞の解析精度が向上する。

特開平１１−３３７３２１号公報

しかしながら、干渉縞の密度を高めるためにリファレンス面としての１／４波長板１４を傾斜させると、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とが共通の経路を通らなくなる。そして、リファレンス面を傾斜させているために、リファレンス面から干渉縞取得部１５までの経路の長きにわたって物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）との経路が異なってきている。このように物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とで経路が異なっていると、参照光（Ｌ１２）と物体光（Ｌ１４）とで光路差が生じてしまう。
すると、測定精度が低減するという問題が生じる。

また、物体光（Ｌ１４）の波面と参照光（Ｌ１２）との波面とに角度をつけるためにリファレンス面を傾斜させているが、干渉縞の密度を十分に高めるほどにリファレンス面を傾斜させると、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とで進行方向が大きくずれてきてしまう。そして、リファレンス面と干渉縞取得部１５までの距離が長いため、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）との進路が大きくずれてしまうと干渉縞取得部１５において物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とが重なる面積が小さくなってしまう。すると、干渉縞が生じる面積が小さくなるので、測定面積が小さくなってしまうという問題が生じる。
特に、例えば、フィゾー型では、測定面積の大きさが利点の一つに上げられるので、測定面積が小さくなることは大きなデメリットである。

本発明の目的は、測定精度が向上しかつ測定面積が広い光学干渉計を提供することにある。

本発明の光学干渉計は、被検面にて反射された物体光と参照面にて反射された参照光とを干渉させた干渉縞を撮像手段にて撮像してこの干渉縞に基づいて前記被検面を測定する光学干渉計において、前記物体光と前記参照光とは互いの偏光軸が直交する偏光であり、前記物体光と前記参照光とは無干渉光束として合波された状態で同一経路を通り、前記無干渉光束が前記撮像手段に入射する直前の位置には、前記無干渉光束の前記物体光と前記参照光との進行方向を異ならせて前記物体光と前記参照光とが前記撮像手段に入射する入射角に差をつける入射角差生成手段と、前記入射角差生成手段にて角度差がつけられた前記物体光と前記参照光とを干渉させる偏光子と、が配設されていることを特徴とする。

このような構成において、まず、光源からの光を二光束に分離し、一方の光束は被検面に向けて照射し、他方の光束は参照面に照射する。すると、被検面に照射された光は被検面の位相情報（空間情報）をもった物体光として反射される。参照面に照射された光は参照光として反射される。そして、物体光と参照光とは合波されて同一経路によって撮像手段に向かう。このとき、物体光と参照光とはそれぞれ偏光であり、互いの偏光方向は直交関係にある。よって、物体光と参照光とが合波された光は無干渉の光束である。撮像手段に向かう無干渉光束が撮像手段に入射する前に、無干渉光束は入射角差生成手段に入射する。すると、入射角差生成手段により無干渉光束の物体光と参照光との進行方向が互いに異なる方向に分離され、物体光と参照光とは異なる角度で撮像手段に入射する。さらに、進行方向が異なる方向に分離された物体光と参照光とは、撮像手段に入射する前に偏光子によって干渉し、干渉縞が生成される。そして、この干渉縞が撮像手段に入射し、撮像手段によって干渉縞が撮像される。撮像された干渉縞に基づいて被検面の凹凸等の形状が解析される。

このような構成によれば、撮像手段の手前において物体光と参照光とを分離して撮像手段に入射する際の入射角に差をつけるので、干渉縞の密度を高くすることができる。よって、干渉縞の解析精度を向上させることができる。また、物体光と参照光とは無干渉光束として合波された状態で同一の光路を進み、撮像手段の手前において入射角差生成手段によって物体光と参照光との進行方向が分離される。したがって、物体光と参照光とで光路差がほとんど生じない。その結果、安定した高い検出精度の光学干渉計とすることができる。

また、撮像手段の手前において物体光と参照光とを分離するので、撮像手段に入射するまでに物体光と参照光とが大きくそれてしまうことがなく、撮像手段に入射する際に物体光と参照光との重なり面積を十分に大きくすることができる。
従来は、参照面が傾斜していたので、参照光が撮像手段に入射するまでの光路が長くなって参照光が物体光から大きくそれてしまっていた。そのため、撮像手段に入射する際には物体光と参照光との重なり面積が小さくなってしまっていた。

この点、本発明では、物体光と参照光とが分離されてから撮像手段に入射するまでの距離が短いので、撮像手段に入射するまでに物体光と参照光とが大きく離間することがない。よって、物体光と参照光との重なり面積を大きくして干渉縞が生成される面積を大きくすることができる。その結果、一回の測定面積を広くすることができる。また、分離してから撮像手段までの距離が短いので、干渉縞の密度が十分に高くなる程度に参照光と物体光とに角度をつけても重なり面積を十分に大きくすることができる。その結果、干渉縞密度を十分に高くしかつ干渉面積を広くすることができるという画期的な効果を奏することができる。

本発明では、前記入射格差生成手段は、ウォラストンプリズムにて構成されていることが好ましい。

このような構成において、ウォラストンプリズムに光が入射すると、互いに直交する偏光軸の光が所定の開き角をもって射出される。すなわち、互いに直交する偏光軸を有する参照光と物体光とが合波された無干渉光束がウォラストンプリズムに入射すると、参照光と物体光とが所定の開き角をもって射出される。すると、撮像手段に対する参照光と物体光との入射角度が異なり、密度の高い干渉縞が得られる。このように入射角差生成手段をウォラストンプリズムによって構成することにより、入射角差生成手段が一つの部材で構成されるので、部品点数を少なくすることができる。
また、ウォラストンプリズムであれば物体光と参照光との開き角が所定の角度に決まっているので、あらためて角度調整の必要がなく、また、開き角が変わることがないので、安定した測定結果を得ることができる。

本発明では、前記入射角差生成手段は、前記無干渉光束の前記物体光と前記参照光との光路を分離する光路分離手段と、前記光路分離手段にて分離された前記物体光と前記参照光とを異なる角度で前記撮像手段に入射させる入射角調整手段と、を備えていることが好ましい。

このような構成において、例えば、光路分離手段としては偏光ビームスプリッタを用いることができる。そして、偏光ビームスプリッタからの光をミラー等によって反射し、撮像手段への入射角を調整することができる。

以下、本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の光学干渉計に係る第１実施形態について説明する。
図１は、この光学干渉計の構成を示す図である。
光学干渉計１００は、光（Ｌ１０）を発射する照明光学系１１０と、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とを無干渉状態で合波して無干渉光束（Ｌ１５）とする無干渉光束生成部１２０と、無干渉光束（Ｌ１５）を干渉させて干渉縞を生成する干渉縞生成手段１３０と、干渉縞を撮像するＣＣＤカメラ１４０（撮像手段）と、照明光学系１１０からの光（Ｌ１０）を無干渉光束生成部１２０に向けて反射するとともに無干渉光束生成部１２０からの無干渉光束（Ｌ１５）を干渉縞生成手段１３０に向けて透過させるハーフミラー１５０と、を備える。

照明光学系１１０は、光源１１１と、コリメートレンズ系１１２と、偏光板１１３と、半波長板１１４と、を備える。
半波長板１１４は、回転可能に設けられている。そして、照明光学系１１０からの光（Ｌ１０）は、ハーフミラー１５０に入射し、ハーフミラー１５０に入射した光の一部が直角に反射（Ｌ１１）されて、無干渉光束生成部１２０およびワークＷに向かう。

無干渉光束生成部１２０は、ワイヤーグリッド１２０によって構成されている。
ワイヤーグリッド１２０は、光透過性板材１２１と、この光透過性板材１２１の一面において互いに平行に配列された複数のワイヤー１２２と、を有している。ワイヤー１２２の線幅は例えば６０ｎｍ程度であり、ワイヤー同士の間隔は例えば１４０ｎｍ程度である。そして、ワイヤーグリッド１２０に入射する光（Ｌ１１）のうち、ワイヤー１２２に平行な成分はワイヤーグリッド１２０にて反射（Ｌ１２）され、ワイヤー１２２に垂直な成分はワイヤーグリッド１２０を透過（Ｌ１３）する。
ここで、ワイヤーグリッド１２０にて光が反射（Ｌ１２）されるとき、このワイヤーグリッド１２０の反射面が参照面（リファレンス面）１２３となる。
なお、ワイヤーグリッド１２０は、ワーク表面Ｓに対して略平行に配置されている。

干渉縞生成手段１３０は、入射角差生成手段としてのウォラストンプリズム１３１と、偏光軸が４５度の角度で配置された偏光板１３２と、と備えて構成されている。ＣＣＤカメラ１４０の直前にウォラストンプリズム１３１が配置され、さらに、ＣＣＤカメラ１４０とウォラストンプリズム１３１との間に偏光板１３２が配置されている。ウォラストンプリズム１３１に光が入射すると、互いに直交する偏光軸の光（Ｌ１２、Ｌ１４）が所定の開き角をもって射出される。そして、ウォラストンプリズム１３１から射出された互いに直交する偏光軸を有する２つの光束（Ｌ１２、Ｌ１４）が偏光板１３２に入射すると、２つの光束（Ｌ１２、Ｌ１４）が干渉して干渉縞が生成される。このように生成された干渉縞はＣＣＤカメラ１４０に入射して、ＣＣＤカメラ１４０によって撮像される。

このような構成を備える第１実施形態において光源１１１からの光（レーザー光）がＣＣＤカメラ１４０に到達するまでの光路について説明する。
光源１１１から発射された光（Ｌ１０）は、コリメートレンズ系１１２によって平行光束とされて、さらに、偏光板１１３によって所定の偏光方向を有する偏光となる。そして、半波長板１１４によって偏光方向が所定角度で回転された状態でハーフミラー１５０に入射する。ハーフミラー１５０に入射した光の一部はワイヤーグリッド１２０に向けて反射（Ｌ１１）される。

ハーフミラー１５０で反射された光（Ｌ１１）は、ワイヤーグリッド１２０に入射する。すると、ワイヤーグリッド１２０に入射した光（Ｌ１１）のうち、ワイヤーグリッド１２０のワイヤー１２２に直交する成分はワイヤーグリッド１２０を透過（Ｌ１３）する。
ここで、ワイヤーグリッド１２０を透過する方向の偏光をＳ波とする。
ワイヤーグリッド１２０を透過したＳ波（Ｌ１３）はワーク表面Ｓに照射された後、ワーク表面Ｓで反射されて物体光（Ｌ１４）としてワイヤーグリッド１２０に再帰し、ワイヤーグリッド１２０を透過してハーフミラー１５０に向かう。

また、ハーフミラー１５０からワイヤーグリッド１２０に入射した光（Ｌ１１）のうち、ワイヤーグリッド１２０のワイヤー１２２に平行な成分はワイヤーグリッド１２０にて反射（Ｌ１２）される。
ここで、ワイヤーグリッド１２０にて反射される方向の偏光をＰ波とする。ワイヤーグリッド１２０にて反射されたＰ波は、参照光（Ｌ１２）としてハーフミラー１５０に向かう。

ワイヤーグリッド１２０はワーク表面Ｓに対して略平行に配置されているので、ワーク表面Ｓによる反射光である物体光（Ｌ１４）とワイヤーグリッド１２０による反射光である参照光（Ｌ１２）との進行方向は同一となる。そして、ワークＷからの反射光である物体光（Ｓ波、Ｌ１４）とワイヤーグリッド１２０からの反射光である参照光（Ｐ波、Ｌ１２）とは互いの偏光方向が直交しているので干渉せずに合波され、無干渉光束（Ｌ１５）としてハーフミラー１５０に向かう。

無干渉光束（Ｌ１５）は、ハーフミラー１５０を通過してウォラストンプリズム１３１に入射する。ウォラストンプリズム１３１に光が入射すると、互いに直交する偏光軸の光が所定の開き角をもって射出されるところ、互いに直交する偏光軸を有する参照光（Ｌ１２）と物体光（Ｌ１４）とが合波された無干渉光束（Ｌ１５）がウォラストンプリズム１３１に入射すると、参照光（Ｌ１２）と物体光（Ｌ１４）とが所定の開き角をもって射出される。そして、参照光（Ｌ１２）と物体光（Ｌ１４）とが偏光板１３２によって干渉し、干渉縞が生成される。干渉縞はＣＣＤカメラ１４０によって撮像される。撮像された干渉縞は、図示しない所定の解析手段に送られて縞解析が行われる。縞解析の結果に基づいてワーク表面Ｓの凹凸等の形状が求められる。

このような第１実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）ＣＣＤカメラ１４０の手前においてウォラストンプリズム１３１によって物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とを分離してＣＣＤカメラ１４０に入射する際の入射角に差をつけるので、干渉縞の密度を高くすることができる。よって、干渉縞の解析精度を向上させることができる。

（２）ワイヤーグリッド１２０はワーク表面Ｓに対し略平行に配置されているので、ワイヤーグリッド１２０からの反射光である参照光（Ｌ１２）とワーク表面Ｓからの反射光である物体光（Ｌ１４）とは無干渉光束（Ｌ１５）として合波された状態で同一の光路を進む。そして、ＣＣＤカメラ１４０の手前においてウォラストンプリズム１３１によって物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）との進行方向が分離される。
このように物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とが同一の光路を通るので、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とで光路差がほとんど生じず、その結果、安定した高い検出精度の光学干渉計１００とすることができる。

（３）ＣＣＤカメラ１４０の手前にウォラストンプリズム１３１が配置されており、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とが分離されてからＣＣＤカメラ１４０に入射するまでの距離が短いので、ＣＣＤカメラ１４０に入射するまでに物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とが大きく離間しない。よって、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）との重なり面積を大きくして干渉縞が生成される面積を大きくすることができ、一回の測定面積を広くすることができる。

（４）ウォラストンプリズム１３１によって物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）とを分離してからＣＣＤカメラ１４０までの距離が短いので、干渉縞の密度が十分に高くなる程度にウォラストンプリズム１３１によって参照光（Ｌ１２）と物体光（Ｌ１４）とに角度をつけた場合でも、物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）との重なり面積を十分に大きくすることができる。その結果、干渉縞密度を十分に高くしかつ干渉面積を広くすることができるという画期的な効果を奏することができる。

（５）入射角差生成手段をウォラストンプリズム１３１の単体によって構成しているので、部品点数を少なくすることができる。また、ウォラストンプリズム１３１であれば物体光（Ｌ１４）と参照光（Ｌ１２）との開き角が所定の角度に決まっているので、あらためて角度調整の必要がなく、また、開き角が変わることがないので、安定した測定結果を得ることができる。

（変形例１）
次に、本発明の変形例１について図２を参照して説明する。
上記第１実施形態においては、ワイヤーグリッド１２０を用いたフィゾー型の光学干渉計１００を例にして説明したが、本発明は図２に示されるように、マイケルソン型の光学干渉計２００に対しても適用できる。
図２においては、マイケルソン型干渉計２００であるので、無干渉光束生成手段２１０が偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２１１とリファレンスミラー２１２とによって構成されている。そして、ＣＣＤカメラ１４０の手前において、ウォラストンプリズム１３１と偏光板１３２が配置されている点については、第１実施形態に同じである。このような構成において、光源１１１からの光がＰＢＳ２１１によってＰ波とＳ波とに分離されて、一方が物体光になり、他方が参照光になる。そして、物体光と参照光とが無干渉光束として合波される。無干渉光束は、ＣＣＤカメラ１４０の手前にてウォラストンプリズム１３１を通過して所定の開き角の参照光と物体光とに分離され、偏光板１３２によって干渉する。干渉縞はＣＣＤカメラ１４０によって撮像される。

このような変形例１においても、参照光と物体光との経路については第１実施形態と同様であり、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（変形例２）
次に、本発明の変形例２について図３を参照して説明する。
変形例２の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、入射角差生成手段３００の構成に特徴を有する。
上記第１実施形態においては、入射角差生成手段がウォラストンプリズム１３１で構成されている場合を説明したが、入射角差生成手段３００は、図３に示されるように複数の部材によって構成してもよい。
図３において、入射角差生成手段３００は、偏光ビームスプリッタ（光路分離手段）３１０と三角プリズム（入射角調整手段）３２０とによって構成されている。そして、参照光と物体光とが合波された無干渉光束が偏光ビームスプリッタ３１０に入射すると、参照光と物体光とのうち一方は偏光ビームスプリッタ３１０を透過して偏光板１３２に入射する。また、参照光と物体光とのうち他方は偏光ビームスプリッタ３１０によって直角方向に反射される。偏光ビームスプリッタ３１０にて反射された光は、さらに三角プリズム３２０の反射面によって反射されて偏光板１３２に入射する。
ここで、三角プリズム３２０の反射面の角度は、反射光を偏光板１３２に入射させ、かつ、参照光と物体光とに所定の入射角差がつくように調整されている。そして、参照光と物体光とが偏光板１３２によって干渉したのち、干渉縞がＣＣＤカメラ１４０にて撮像される。

このような変形例２によっても、参照光と物体光との経路については第１実施形態と略同様であり、上記第１実施形態と同様の効果（１）〜（４）を奏することができる。

（変形例３）
次に、本発明の変形例３について図４を参照して説明する。
変形例３の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、入射角差生成手段３００の構成に特徴を有する。
上記第１実施形態においては、入射角差生成手段がウォラストンプリズム１３１で構成されている場合を説明したが、入射角差生成手段３００は、図４に示されるように複数の部材によって構成してもよい。
図４において、入射角差生成手段４００は、偏光ビームスプリッタ（光路分離手段）４１０と二組の反射手段（入射角調整手段）４２０、４３０とによって構成されている。
反射手段としては、偏光ビームスプリッタ４１０からの反射光を反射して偏光ビームスプリッタ４１０に再帰させる第１反射手段４２０と、偏光ビームスプリッタ４１０からの透過光を反射して偏光ビームスプリッタ４１０に再帰させる第２反射手段４３０と、が設けられている。
第１反射手段４２０と第２反射手段４３０は、それぞれ反射ミラー４２１、４３１と１／４波長板４２２、４３２とを備える。そして、第１反射手段４２０の反射ミラー４２１はチルトされている一方、第２反射手段４３０の反射ミラー４３１は光軸に対して直角の反射面を有する。

このような構成において、参照光と物体光とが合波された無干渉光束が偏光ビームスプリッタ４１０に入射すると、参照光と物体光とのうち一方は偏光ビームスプリッタ４１０により直角に反射されて第１反射手段４２０に入射し、他方は偏光ビームスプリッタ４１０を透過して第２反射手段４３０に入射する。
ここでは、参照光がＰ波であって偏光ビームスプリッタ４１０により反射され、物体光がＳ波であって偏光ビームスプリッタ４１０を透過するとする。
偏光ビームスプリッタによって反射された参照光（Ｐ波）は、第１反射ミラー４２１によって反射されて偏光ビームスプリッタ４１０に再帰する。このとき、光は第１反射手段４２０の１／４波長板４２２を２回通過することにより偏光軸が９０度回転してＳ波となる。すると、偏光ビームスプリッタ４１０を通過してＣＣＤカメラ１４０に向かう。
また、第１反射手段４２０の反射ミラー４２１はチルトされているので、この反射ミラー４２１による反射光はわずかに角度をもって反射され、ＣＣＤカメラ１４０への入射角は９０度から少しずれる。

また、偏光ビームスプリッタ４１０を透過した物体光（Ｓ波）は、第２反射手段４３０の反射ミラー４３１によって反射されて偏光ビームスプリッタ４１０に再帰する。
このとき、光は第２反射手段４３０の１／４波長板４３２を２回通過することにより偏光軸が９０度回転してＰ波となる。
すると、偏光ビームスプリッタ４１０によって反射されてＣＣＤカメラ１４０に向かう。

偏光ビームプリッタ４１０からＣＣＤカメラ１４０に向かう光は、Ｓ波である参照光とＰ波である物体光であるところ、偏光軸が４５度の角度で配置された偏光板１３２を通過することにより干渉縞が生成される。このとき、参照光と物体光とで入射角差を有するので、干渉縞の密度が高くなる。
この干渉縞はＣＣＤカメラ１４０によって撮像される。

このような変形例３によっても、参照光と物体光との経路については第１実施形態と略同様であり、上記第１実施形態と同様の効果（１）〜（４）を奏することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
第１実施形態のフィゾー型光学干渉においてはワイヤーグリッドを用いた構成を例にして説明したが、ワイヤーグリッドに代えて１／４波長板を用いることもできる。
入射角差生成手段としては、ウォラストンプリズムの他に図３および図４の構成を示したが、この他、種々の構成が採用できる。

なお、高い解像度を得るためには、干渉縞の幅がＣＣＤカメラの受光素子の４つ分程度であることが好ましい。
例えば、波長が６３３ｎｍのレーザー光を用い、ＣＣＤカメラの受光素子のサイズが６μｍである場合、ウォラストンプリズムによる参照光と物体光との開き角を１．６度程度にする。すると、干渉縞の幅が約２２．６μｍとなり、ＣＣＤカメラの受光素子の４つ分程度となる。すると、良好な解像度が得られる。
また、ＣＣＤカメラにて干渉縞を良好に撮像するためには、ＣＣＤカメラの受光素子に対して干渉縞が斜め方向であることが好ましい。つまり、受光素子の並び方向に対して干渉縞の縞が斜線であることが好ましい。例えば、ウォラストンプリズムに対してＣＣＤカメラを回転させて、ウォラストンプリズムの光軸に対してＣＣＤカメラの受光素子の並び方向が４５度になるようにするとよい。

本発明は、光学干渉計に利用できる。

第１実施形態の光学干渉計の構成を示す図。 変形例１の構成を示す図。 変形例２の構成を示す図。 変形例３の構成を示す図。 従来技術の説明において、参照面を傾斜させたフィゾー型の光学干渉計を示す図。 従来技術の説明におおいて、干渉縞取得部を拡大して、偏光板にて干渉縞が生成される様子を模式的に表した図。

符号の説明

１０…光学干渉計、１１…光源、１２…コリメートレンズ系、１３…ハーフミラー、１４…波長板、１５…干渉縞取得部、１６…偏光板、１７…ＣＣＤカメラ、１００…光学干渉計、１１０…照明光学系、１１１…光源、１１２…コリメートレンズ系、１１３…偏光板、１１４…半波長板、１２０…ワイヤーグリッド（無干渉光束生成部）、１２１…光透過性板材、１２２…ワイヤー、１３０…干渉縞生成手段、１３１…ウォラストンプリズム、１３２…偏光板、１４０…ＣＣＤカメラ、１５０…ハーフミラー、２００…マイケルソン型干渉計、２１０…無干渉光束生成手段、２１２…リファレンスミラー、３００…入射角差生成手段、３１０…偏光ビームスプリッタ、３２０…三角プリズム、４００…入射角差生成手段、４１０…偏光ビームスプリッタ、４２０…第１反射手段、４２１…反射ミラー、４２２…１／４波長板、４３０…第２反射手段、４３１…反射ミラー、４３２…１／４波長板、Ｓ…ワーク表面、Ｗ…ワーク。

Claims (3)

1. 被検面にて反射された物体光と参照面にて反射された参照光とを干渉させた干渉縞を撮像手段にて撮像してこの干渉縞に基づいて前記被検面を測定する光学干渉計において、
   前記物体光と前記参照光とは互いの偏光軸が直交する偏光であり、
   前記物体光と前記参照光とは無干渉光束として合波された状態で同一経路を通り、
   前記無干渉光束が前記撮像手段に入射する直前の位置には、
   前記無干渉光束の前記物体光と前記参照光との進行方向を異ならせて前記物体光と前記参照光とが前記撮像手段に入射する入射角に差をつける入射角差生成手段と、
   前記入射角差生成手段にて角度差がつけられた前記物体光と前記参照光とを干渉させる偏光子と、が配設されている
   ことを特徴とする光学干渉計。
2. 請求項１に記載の光学干渉計において、
   前記入射格差生成手段は、ウォラストンプリズムにて構成されている
   ことを特徴とする光学干渉計。
3. 請求項１に記載の光学干渉計において、
   前記入射角差生成手段は、前記無干渉光束の前記物体光と前記参照光との光路を分離する光路分離手段と、
   前記光路分離手段にて分離された前記物体光と前記参照光とを異なる角度で前記撮像手段に入射させる入射角調整手段と、を備えている
   ことを特徴とする光学干渉計。

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