JP2891715B2 - 縞走査型干渉測定装置 - Google Patents
縞走査型干渉測定装置Info
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- JP2891715B2 JP2891715B2 JP1082342A JP8234289A JP2891715B2 JP 2891715 B2 JP2891715 B2 JP 2891715B2 JP 1082342 A JP1082342 A JP 1082342A JP 8234289 A JP8234289 A JP 8234289A JP 2891715 B2 JP2891715 B2 JP 2891715B2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、参照光を形成する為のミラーなどを機械的
に移動させて参照光と被測定物体からの光との位相差を
時間的に変化させることにより縞走査を行なわせ被測定
物体の形状などを測定する縞走査型干渉測定装置に関す
る。
に移動させて参照光と被測定物体からの光との位相差を
時間的に変化させることにより縞走査を行なわせ被測定
物体の形状などを測定する縞走査型干渉測定装置に関す
る。
［従来の技術］ 従来、第２図に示す如き縞走査型干渉測定装置が知ら
れている。
れている。
同図に於て、１はレーザ光源、２はビームエキスパン
ダー光学系、３は偏光ビームスプリッター、4a、4bは1/
4波長板、５は圧電素子、６は圧電素子５に変化する電
圧を印加して圧電素子５を光軸方向に伸縮させる為の電
源、７は被測定物体、８は圧電素子５に固着された参照
ミラー、９は結像レンズ、10は光検出器、11は偏光板で
ある。
ダー光学系、３は偏光ビームスプリッター、4a、4bは1/
4波長板、５は圧電素子、６は圧電素子５に変化する電
圧を印加して圧電素子５を光軸方向に伸縮させる為の電
源、７は被測定物体、８は圧電素子５に固着された参照
ミラー、９は結像レンズ、10は光検出器、11は偏光板で
ある。
ここにおいて、レーザ光源１からの光束はビームエキ
スパンダー光学系２でその径を広げられて偏光ビームス
プリッター３に入射し、偏光方向の違いに従って透過成
分は1/4波長板4aに入射し反射成分は1/4波長板4bに入射
する。透過成分は1/4波長板4aで円偏光とされて被測定
物体７で反射され、再び1/4波長板4aを通ることでこれ
への入射時と比べて偏光面が90度回転された状態で偏光
ビームスプリッター３に戻る。従って、今度はこの被測
定物体７からの光束は偏光ビームスプリッター３で第２
図下方に反射される。
スパンダー光学系２でその径を広げられて偏光ビームス
プリッター３に入射し、偏光方向の違いに従って透過成
分は1/4波長板4aに入射し反射成分は1/4波長板4bに入射
する。透過成分は1/4波長板4aで円偏光とされて被測定
物体７で反射され、再び1/4波長板4aを通ることでこれ
への入射時と比べて偏光面が90度回転された状態で偏光
ビームスプリッター３に戻る。従って、今度はこの被測
定物体７からの光束は偏光ビームスプリッター３で第２
図下方に反射される。
一方、反射成分は1/4波長板4bで円偏光とされて光軸
方向ニ振動している参照ミラー８で反射され、再び1/4
波長板4bに入射する。ここで反射成分は、1/4波長板4b
への最初の入射時と比べて偏光面が90度回転された状態
で偏光ビームスプリッター３に戻り、今度はこのビーム
スプリッター３を透過してそのまま第２図下方に向か
う。
方向ニ振動している参照ミラー８で反射され、再び1/4
波長板4bに入射する。ここで反射成分は、1/4波長板4b
への最初の入射時と比べて偏光面が90度回転された状態
で偏光ビームスプリッター３に戻り、今度はこのビーム
スプリッター３を透過してそのまま第２図下方に向か
う。
こうして、参照ミラー８からの参照光と被測定物体７
からの光束は重ね合わされて、適宜に配向された偏光板
11及び結像レンズ９を通って光検出器10に到達する。こ
のとき、偏光ビームスプリッター３の境界面上で干渉さ
せられた上記両光束は、偏光板11を通過することで光検
出器10では干渉縞強度として検出される。
からの光束は重ね合わされて、適宜に配向された偏光板
11及び結像レンズ９を通って光検出器10に到達する。こ
のとき、偏光ビームスプリッター３の境界面上で干渉さ
せられた上記両光束は、偏光板11を通過することで光検
出器10では干渉縞強度として検出される。
この際、参照ミラー８は光軸方向に振動しているので
参照光と被測定物体７からの光との位相差は変化し、光
検出器10上の干渉縞は移動させられる。そして、参照ミ
ラー８を振動させる電圧素子５の動作に同期して、上記
移動する干渉縞データの取り込みが行なわれ、コンピュ
ータで解析されて被測定物体７の形状等が測定される。
これは縞走査と呼ばれる測定法であり、これによれば大
気のゆらぎやのノイズ等に起因する誤差が最小化されて
測定がより正確に行なわれる（例えばS.Yokozeki,K.Pat
orski and K.Ohnishi:Optics Commun.,14（1975）401や
“Digital Wavefront Measuring Interferometer for T
esting Optical Surfaces and Lenses";Applied Optics
/Vol.13、No.11/November 1974参照）。
参照光と被測定物体７からの光との位相差は変化し、光
検出器10上の干渉縞は移動させられる。そして、参照ミ
ラー８を振動させる電圧素子５の動作に同期して、上記
移動する干渉縞データの取り込みが行なわれ、コンピュ
ータで解析されて被測定物体７の形状等が測定される。
これは縞走査と呼ばれる測定法であり、これによれば大
気のゆらぎやのノイズ等に起因する誤差が最小化されて
測定がより正確に行なわれる（例えばS.Yokozeki,K.Pat
orski and K.Ohnishi:Optics Commun.,14（1975）401や
“Digital Wavefront Measuring Interferometer for T
esting Optical Surfaces and Lenses";Applied Optics
/Vol.13、No.11/November 1974参照）。
［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、上記従来例では、或る程度に広げられた
光束をそれに応じた広さの参照面を持つ振動する参照ミ
ラーで反射することにより、時間的に位相が変化する参
照光を作り出していた。従って、参照ミラーの傾き（こ
れは、参照ミラーを平板状の圧電素子に固着するので或
る程度は避けられない）が参照光の各点での位相変化の
精度を低下させ、結果的に参照光と被測定物体からの光
との位相差によって生ずる干渉縞の精度を低下させて被
測定物体の形状等の測定精度を低めるという欠点があっ
た。
光束をそれに応じた広さの参照面を持つ振動する参照ミ
ラーで反射することにより、時間的に位相が変化する参
照光を作り出していた。従って、参照ミラーの傾き（こ
れは、参照ミラーを平板状の圧電素子に固着するので或
る程度は避けられない）が参照光の各点での位相変化の
精度を低下させ、結果的に参照光と被測定物体からの光
との位相差によって生ずる干渉縞の精度を低下させて被
測定物体の形状等の測定精度を低めるという欠点があっ
た。
従って、本発明の目的は、上記欠点を解消すべく、た
とえ移動する反射ミラーに多少の傾きがあっても参照光
と被測定物体からの光との位相差の精度を低下させない
構成を有する縞走査型干渉測定装置を提供することにあ
る。
とえ移動する反射ミラーに多少の傾きがあっても参照光
と被測定物体からの光との位相差の精度を低下させない
構成を有する縞走査型干渉測定装置を提供することにあ
る。
又、本発明の他の目的は、移動する反射ミラーのよう
な不安定な部材で位相差を形成するような場合であって
も、測定光束の波面状態を劣化させない構成を有する縞
走査型干渉測定装置を提供することにある。
な不安定な部材で位相差を形成するような場合であって
も、測定光束の波面状態を劣化させない構成を有する縞
走査型干渉測定装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する本発明の縞走査型干渉測定装置に
おいては、レーザ光源などの光源から出射される光束が
偏光ビームスプリッターなどのビームスプリッターで２
つに分割され、これら２つの光束のうちのいずれか一方
が固定の反射ミラーで反射されると共に他方が移動する
反射ミラーで反射されて再びこれら２つの光束が同一光
路をとるようにされ、そして再び偏光ビームスプリッタ
ーなどで分割されてこれら２つの光束のうちのいずれか
一方が被測定物体へ入射させられ他方が固定された参照
面ヘ入射させられ、更にこれら２つの光束が再び同一光
路をとるようにされて干渉させられている。また、前記
移動する反射ミラーの動きは圧電素子などで制御される
ことによりこれら２つの光束の位相差が制御されてい
る。
おいては、レーザ光源などの光源から出射される光束が
偏光ビームスプリッターなどのビームスプリッターで２
つに分割され、これら２つの光束のうちのいずれか一方
が固定の反射ミラーで反射されると共に他方が移動する
反射ミラーで反射されて再びこれら２つの光束が同一光
路をとるようにされ、そして再び偏光ビームスプリッタ
ーなどで分割されてこれら２つの光束のうちのいずれか
一方が被測定物体へ入射させられ他方が固定された参照
面ヘ入射させられ、更にこれら２つの光束が再び同一光
路をとるようにされて干渉させられている。また、前記
移動する反射ミラーの動きは圧電素子などで制御される
ことによりこれら２つの光束の位相差が制御されてい
る。
又、本発明の他の縞走査型干渉測定装置に於ては、位
相差が時間的に変化する２つの光成分を含む測定光束を
形成する光束形成手段と、該測定光束に集光点を形成す
る光学系と、該集光点に配置されたピンホール手段とを
有し、該ピンホールから出射した測定光束を光成分別に
前記被測定物体と前記参照面とに振り分けて、前記被測
定物体からの光と前記参照面からの光と干渉させる。
相差が時間的に変化する２つの光成分を含む測定光束を
形成する光束形成手段と、該測定光束に集光点を形成す
る光学系と、該集光点に配置されたピンホール手段とを
有し、該ピンホールから出射した測定光束を光成分別に
前記被測定物体と前記参照面とに振り分けて、前記被測
定物体からの光と前記参照面からの光と干渉させる。
［作用］ 上記本発明に於ては、被測定物体からの反射光束ある
いは透過光束と参照面からの光束が干渉させられ、且つ
これら２つの光束の位相差が上記移動する反射ミラーに
より時間的に変化させられ、これに伴って変化する干渉
縞強度の位相差から被測定物体の形状あるいは透過波面
形状が測定される。また、被測定物体への入射光束と参
照面への参照光束とに分割される前の段階に、移動する
反射ミラーなどの位相変化手段を設けているので、位相
変化動作に伴う精度への悪影響が最小化される。
いは透過光束と参照面からの光束が干渉させられ、且つ
これら２つの光束の位相差が上記移動する反射ミラーに
より時間的に変化させられ、これに伴って変化する干渉
縞強度の位相差から被測定物体の形状あるいは透過波面
形状が測定される。また、被測定物体への入射光束と参
照面への参照光束とに分割される前の段階に、移動する
反射ミラーなどの位相変化手段を設けているので、位相
変化動作に伴う精度への悪影響が最小化される。
又、本発明の他の形態に於ては、被測定物体への入射
光束と参照面への参照光束とに分割される前の段階で、
集光点に配置されたピンホールを有しているので、その
手前の光束形成手段で形成される測定光束の波面状態
を、移動反射ミラーなどの不安定要因の存在にかかわら
ず安定して良好に維持して光測定物体と参照面へ導け
る。
光束と参照面への参照光束とに分割される前の段階で、
集光点に配置されたピンホールを有しているので、その
手前の光束形成手段で形成される測定光束の波面状態
を、移動反射ミラーなどの不安定要因の存在にかかわら
ず安定して良好に維持して光測定物体と参照面へ導け
る。
［実施例］ 第１図は本発明の１実施例を示す。
同図の構成に於ては、第２図の従来例と比較して、振
動する参照ミラー８が固定された参照ミラー18となり、
レーザ光源１からの光束を偏光ビームスプリッター３
へ、或る程度広げられた光束として入射される迄の構成
が変更されている。
動する参照ミラー８が固定された参照ミラー18となり、
レーザ光源１からの光束を偏光ビームスプリッター３
へ、或る程度広げられた光束として入射される迄の構成
が変更されている。
即ち、12は電源６により光軸方向に伸縮させられる圧
電素子５に固着された反射ミラー、13は固定の反射ミラ
ー、14a、14bは1/4波長板、15は別段の偏光ビームスプ
リッター、16はビームエキスパンダー光学系２内に設け
られたピンホールである。
電素子５に固着された反射ミラー、13は固定の反射ミラ
ー、14a、14bは1/4波長板、15は別段の偏光ビームスプ
リッター、16はビームエキスパンダー光学系２内に設け
られたピンホールである。
レーザ光源１から出射した光束は偏光ビームスプリッ
ター15に入射し、偏光方向の違いにより透過成分は振動
するミラー12の方向へ、反射成分は固定のミラー13の方
向へ分割される。偏光ビームスプリッター15を透過した
光束は1/4波長板14aを通過しミラー12で反射されて、再
び1/4波長板14aを通過して偏光ビームスプリッター15へ
戻るが、1/4波長板14aを２度通過するので往路と復路と
ではその偏光方向が直交しており、従って偏光ビームス
プリッター15で反射されてビームエキスパンダー光学系
２へ入射する。
ター15に入射し、偏光方向の違いにより透過成分は振動
するミラー12の方向へ、反射成分は固定のミラー13の方
向へ分割される。偏光ビームスプリッター15を透過した
光束は1/4波長板14aを通過しミラー12で反射されて、再
び1/4波長板14aを通過して偏光ビームスプリッター15へ
戻るが、1/4波長板14aを２度通過するので往路と復路と
ではその偏光方向が直交しており、従って偏光ビームス
プリッター15で反射されてビームエキスパンダー光学系
２へ入射する。
一方、偏光ビームスプリッター15での反射成分は1/4
波長板14bを通過し固定ミラー13で反射されて、再び1/4
波長板14bを通過して偏光ビームスプリッター15へ戻る
が、上記透過成分の説明における理由と原理的に同じ理
由により偏光ビームスプリッター15を透過してビームエ
キスパンダー光学系２へ入射する。こうして両光束は再
び同一光路をとってビームエキスパンダー光学系２に入
射する。
波長板14bを通過し固定ミラー13で反射されて、再び1/4
波長板14bを通過して偏光ビームスプリッター15へ戻る
が、上記透過成分の説明における理由と原理的に同じ理
由により偏光ビームスプリッター15を透過してビームエ
キスパンダー光学系２へ入射する。こうして両光束は再
び同一光路をとってビームエキスパンダー光学系２に入
射する。
この際、両光束（偏光方向は相互に直交している）の
位相差は振動ミラー12の位置に依存するので、電源６の
電圧によりこの位相差を制御することが出来る。
位相差は振動ミラー12の位置に依存するので、電源６の
電圧によりこの位相差を制御することが出来る。
次に、両光束はビームエキスパンダー光学系２とピン
ホール16（この光学系２を構成する２つのレンズの合致
する焦点位置に置かれている）を通過した後、偏光ビー
ムスプリッター３で再び分割され、振動ミラー12からの
光束と固定ミラー13からの光束のうちの一方は被測定物
体７へ、他方は参照ミラー18へ入射する。
ホール16（この光学系２を構成する２つのレンズの合致
する焦点位置に置かれている）を通過した後、偏光ビー
ムスプリッター３で再び分割され、振動ミラー12からの
光束と固定ミラー13からの光束のうちの一方は被測定物
体７へ、他方は参照ミラー18へ入射する。
そして、被測定物体７と参照ミラー18で夫々反射され
た光束は、前記従来例で述べたと同じ如く、偏光ビーム
スプリッター３の境界面上で干渉し偏光板11及び結像レ
ンズ９を通過することで、光検出器10で干渉縞強度とし
て検出される。
た光束は、前記従来例で述べたと同じ如く、偏光ビーム
スプリッター３の境界面上で干渉し偏光板11及び結像レ
ンズ９を通過することで、光検出器10で干渉縞強度とし
て検出される。
電源６の電圧により両光束の位相差が制御されて、縞
走査による測定が行なわれることは従来例で述べたと同
様である。
走査による測定が行なわれることは従来例で述べたと同
様である。
上記実施例では、振動ミラー12などの位相差変化手段
を干渉計からの分離し、光源から出射直後の比較的細い
光路中に位相変化手段を設けているので、振動ミラー12
などの傾きなどが位相差変化の精度を劣化させることが
少なくなる。
を干渉計からの分離し、光源から出射直後の比較的細い
光路中に位相変化手段を設けているので、振動ミラー12
などの傾きなどが位相差変化の精度を劣化させることが
少なくなる。
また、ピンホール16により２次点光源（偏光方向が直
交する２成分を含む光束の）を形成しているので、偏光
ビームスプリッター３へ向かう光束の状態も良好になっ
ている。
交する２成分を含む光束の）を形成しているので、偏光
ビームスプリッター３へ向かう光束の状態も良好になっ
ている。
［発明の効果］ 以上の様に、本発明の構成によれば、振動ミラーなど
の位相変化手段の位相変化動作に伴う不具合が参照光と
被測定物体からの光との位相差の精度に悪影響を及ぼす
ことが最小化されて、精度の良い縞走査型干渉測定装置
が実現される。
の位相変化手段の位相変化動作に伴う不具合が参照光と
被測定物体からの光との位相差の精度に悪影響を及ぼす
ことが最小化されて、精度の良い縞走査型干渉測定装置
が実現される。
又、本発明の他の構成によれば、光束形成手段の不安
定要因の存在にかかわらずに、常に良好な波面の測定光
を使用できる精度の良い縞走査型干渉測定装置が実現さ
れる。
定要因の存在にかかわらずに、常に良好な波面の測定光
を使用できる精度の良い縞走査型干渉測定装置が実現さ
れる。
第１図は本発明の１実施例の構成図、第２図は従来例の
構成図である。 １…レーザ光源、２…ビームエキスパンダー光学系、
３、15…偏光ビームスプリッター、4a、4b、14a、14b…
1/4波長板、５…圧電素子、６…電源、７…被測定物
体、10…光検出器、11…偏光板、12、13…反射ミラー、
16…ピンホール、18…参照ミラー
構成図である。 １…レーザ光源、２…ビームエキスパンダー光学系、
３、15…偏光ビームスプリッター、4a、4b、14a、14b…
1/4波長板、５…圧電素子、６…電源、７…被測定物
体、10…光検出器、11…偏光板、12、13…反射ミラー、
16…ピンホール、18…参照ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−241305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−154309（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−153206（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01B 9/00 - 9/10
Claims (6)
- 【請求項１】被測定物体からの光と参照面からの光とを
干渉させ且つこれら２つの光の位相差を時間的に変化さ
せることによって、これに伴って変化する干渉縞強度の
位相差から被測定物体の形状等を測定する縞走査型干渉
測定装置に於て、 光源から出射される光束を２つに分割するビームスプリ
ッターを設け、これら分割された２つの光束のうちのい
ずれか一方を固定された反射ミラーで反射すると共に他
方を移動する反射ミラーで反射して再びこれら２つの光
束を同一光路をとるようにし、再び分割してこれら２つ
の光束のうちのいずれか一方を被測定物体へ入射させ他
方を固定された参照面へ入射させ、更にこれら２つの光
束を再び同一光路をとるようにして干渉させ、且つ前記
移動する反射ミラーの動きを制御することによりこれら
２つの光束の位相差を制御することを特徴とする縞走査
型干渉測定装置。 - 【請求項２】前記ビームスプリッターは第１の偏光ビー
ムスプリッターであり、前記固定された反射ミラーと前
記移動する反射ミラーからの光束が再び同一光路をとら
された後に再び分割する手段は第２の偏光ビームスプリ
ッターであり、前記第１の偏光ビームスプリッターと前
記固定された反射ミラー及び前記移動する反射ミラーと
の間に、夫々、1/4波長板が配設され、前記第２の偏光
ビームスプリッターと前記被測定物体及び前記参照面と
の間に、夫々、1/4波長板が配設されている請求項１記
載の測定装置。 - 【請求項３】前記移動する反射ミラーは圧電素子に固着
され、該圧電素子への印加電圧の大きさを制御すること
により前記移動する反射ミラーの動きが制御される請求
項１記載の測定装置。 - 【請求項４】前記固定された反射ミラーと前記移動する
反射ミラーからの光束が再び同一光路をとらされたとこ
ろにビームエキスパンダー光学系が設けられている請求
項１記載の測定装置。 - 【請求項５】前記ビームエキスパンダー光学系内にピン
ボールが配設されている請求項４記載の測定装置。 - 【請求項６】被測定物体からの光と参照面からの光とを
干渉させ且つこれら２つの光の位相差を時間的に変化さ
せることによって、これに伴って変化する干渉縞強度の
位相差から被測定物体の形状等を測定する縞走査型干渉
測定装置に於て、 位相差が時間的に変化する２つの光成分を含む測定光束
を形成する光束形成手段と、該測定光束に集光点を形成
する光学系と、該集光点に配置されたピンホール手段と
を有し、該ピンホールから出射した測定光束を光成分別
に前記被測定物体と前記参照面とに振り分けて、前記被
測定物体からの光と前記参照面からの光とを干渉させる
様にしたことを特徴とする縞走査型干渉測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082342A JP2891715B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 縞走査型干渉測定装置 |
| US07/875,592 US5170217A (en) | 1989-03-31 | 1992-04-28 | Object measuring apparatus using lightwave interference |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082342A JP2891715B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 縞走査型干渉測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259506A JPH02259506A (ja) | 1990-10-22 |
| JP2891715B2 true JP2891715B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=13771894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1082342A Expired - Fee Related JP2891715B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 縞走査型干渉測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2891715B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009064670A2 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-22 | Zygo Corporation | Interferometer utilizing polarization scanning |
| JP5428538B2 (ja) * | 2008-06-20 | 2014-02-26 | 株式会社ニコン | 干渉装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57153206A (en) * | 1981-03-18 | 1982-09-21 | Hitachi Ltd | Light interference measuring device |
| JPS59154309A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-03 | Olympus Optical Co Ltd | 面形状測定用干渉計 |
| JPS63241305A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-06 | Hitachi Ltd | 縞走査法 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1082342A patent/JP2891715B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02259506A (ja) | 1990-10-22 |
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