JP3209390B2 - 透過型干渉計 - Google Patents

透過型干渉計

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JP3209390B2 JP14831095A JP14831095A JP3209390B2 JP 3209390 B2 JP3209390 B2 JP 3209390B2 JP 14831095 A JP14831095 A JP 14831095A JP 14831095 A JP14831095 A JP 14831095A JP 3209390 B2 JP3209390 B2 JP 3209390B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被検体を透過した波面と
基準面からの基準波面との干渉により生じる干渉縞を用
いて被検体の表裏面形状および被検体内部の応力歪み等
を測定する透過型干渉計に関し、特に、プラスチック成
型によるレンズや結晶の内部の応力歪みに関する情報を
得るのに好適な透過型干渉計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】透過型干渉計は被検体の透過光の波面情
報に基づき干渉縞を得ていることから、被検体の表裏面
の形状のみならず、被検体内部の応力歪み等も測定可能
である。特に、光ピックアップレンズ等の各種小型レン
ズはプラスチック成型により形成されることが多く、湯
流れによる応力歪みが許容範囲内のものであるか否かを
上記透過型干渉計を用いて検査することが望ましい。
【０００３】ところで、上述したプラスチック成型レン
ズや結晶を透過型干渉計を用いて観察すると、それらの
内部に入射した光が上記応力歪みに伴ない複屈折を起こ
すため、得られた干渉縞中にこの複屈折によるノイズ成
分が重畳されてしまう。多くの場合、このノイズ成分が
干渉縞を分断する線となって現れ、この分断線の両側の
干渉縞は互いに不連続となる。
【０００４】このような分断線は被検体の内部の応力歪
みを検査する上で重要な情報となるものの、一方で、近
年干渉縞解析の分野で普及されつつある、コンピュータ
を用いたフリンジスキャニング法（位相シフト法）等を
実施する際には解析処理を行なう上で大きな障害とな
り、解析処理が不能となる虞もある。本発明はこのよう
な事情に鑑みなされたものであり、被検体内部の応力歪
みに伴うノイズ成分を干渉縞中に出現させる場合と、出
現させない場合とを適宜選択し得る透過型干渉計を提供
することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の透過型干渉計
は、直線偏光もしくは円偏光からなる偏光を、透明な被
検体が挿入される、基準板と基準反射板との間で往復せ
しめ、前記被検体を透過して前記基準板の基準面に戻さ
れた前記偏光である物体光と前記基準面から反射された
前記偏光である参照光との光干渉により干渉縞を形成す
る透過型干渉計において、前記基準面に到るまでの該偏
光の光路中に挿入されるλ／４板と、このλ／４板の該
光路中への挿入操作および該光路中からの退出操作を、
前記被検体の内部応力歪みの情報が、必要な場合には前
記偏光が円偏光となるように、必要でない場合には前記
偏光が直線偏光となるように行なう操作手段を備え、前
記偏光が直線偏光である場合に、前記被検体に入射した
該偏光の偏光面の方向が、該被検体の内部の複屈折性に
起因する、干渉縞中のノイズ成分を最小とする方向に設
定されるように構成してなることを特徴とするものであ
る。
【０００６】また、この透過型干渉計の往復両光路を分
離するために無偏光のビ−ムスプリッターが用いられ
る。さらに、前記偏光の光路中にλ／２板が挿入される
ように、かつ該λ／２板が該板面に垂直となる軸を中心
として回転可能に構成するのが望ましい。
【０００７】
【作用および発明の効果】上記構成によれば、λ／４板
を偏光の光路中に出し入れ自在としている。λ／４板は
直線偏光と円偏光を互いに変換する光学素子であるか
ら、このλ／４板を偏光の光路中に挿入するか、この光
路中から退出させるかにより被検体に照射する偏光を直
線偏光とすることもできるし、円偏光とすることもでき
る。
【０００８】しかも、被検体に照射される偏光が直線偏
光である場合に、この直線偏光の偏光面の方向を該被検
体の内部の複屈折性に起因する、干渉縞中のノイズ成分
を最小とする方向に設定されるように構成している。し
たがって、直線偏光を選択した場合には観察される干渉
縞中に上記ノイズ成分は出現せず、もしくは出現しても
弱いものとなり、例えばフリンジスキャニング法を用い
たコンピュータ解析処理においては、このノイズ成分に
よる障害の発生を回避することができる。
【０００９】一方、円偏光を選択した場合には、上記ノ
イズ成分の影響を受け易い偏光面方向における干渉縞も
含まれることになるから、干渉縞中に上記ノイズ成分、
例えば前述した如き干渉縞の分断線が出現することとな
り、これに基づき被検体の内部応力に関する情報を得る
ことができる。また、上記偏光の光路中にλ／２板も挿
入されるように構成し、さらにこのλ／２板をこの板面
に垂直な軸を中心として回転可能に構成すれば、偏光が
直線偏光である場合に、このλ／２板を光路内で回転せ
しめて、干渉縞中におけるノイズ成分の影響が最も小さ
くなるような偏光面方向を容易に見つけることができ
る。
【００１０】なお、λ／４板とλ／２板の位置関係につ
いては、直線偏光がλ／４板によっって円偏光に変換さ
れるような場合であればλ／４板とλ／２板のいずれが
前段に配されていてもよいが、円偏光がλ／４板によっ
て直線偏光に変換されるような場合であればλ／４板が
λ／２板の前段に配されるよう設定する必要がある。ま
た、このλ／２板を偏光の光路に対して挿入・退出自在
とさせておけば、該偏光が円偏光となる場合に光路から
退出させるようにして、ノイズの影響をより小さくする
ことができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図１は本発明の実施例に係る透過型干渉計の
光学系を示す概略図である。すなわち、レーザ光源（Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ、６３２．８ｎｍ、２ｍＷ出力）１から
出力されたレーザ光２は偏光フィルタ３によって所定の
方向に偏光面を有する直線偏光とされる。なお、この偏
光フィルタ３はレーザビーム２に対して回転自在の第１
偏光フィルタ３ａと、固定された第２偏光フィルタ３ｂ
からなり、この第１偏光フィルタ３ａを回転することに
より光量調整が可能とされている。
【００１２】この直線偏光とされたレーザビーム２はλ
／４板４の挿入位置とλ／２板５の挿入位置を順次通過
する。これら２つの波長板４、５は各々レーザビーム２
の光路に対し、挿入・退出自在とされており、この挿入
・退出操作は図３に示す挿入・退出操作機構によりなさ
れる。
【００１３】次に、レーザビーム２は直角反射プリズム
６により直角反射され、対物レンズ７によりピンホール
板８のピンホール位置に照射され、このピンホールによ
ってノイズ成分が除去される。ピンホール板８を通過し
たレーザビーム２は発散光束とされ、無偏光のビ−ムス
プリッター９に入射する。無偏光のビ−ムスプリッター
９では光量の一部が直角方向に反射され、さらに直角反
射プリズム１０によって直角方向に反射され、コリメー
タレンズ１１によって平行光束とされて基準板１２に入
射する。基準板１２に入射したレーザビーム２は、その
一部が被検体１３方向に透過されるが、その余の部分は
基準板１２の被検体１３側の表面である基準面によって
反射されて参照光とされる。
【００１４】基準板１２を被検体１３方向に透過したレ
ーザビーム２は平板状の被検体１３を透過し、基準反射
面１４により反射され、再び被検体１３を透過し、物体
光として基準板１２の基準面に戻され、この基準面を透
過する。上記基準板１２の基準面と基準反射面１４は共
に高精度の平面性を有しており、互いに平行とされてい
る。なお、被検体１３の表裏両面は上記基準面および基
準反射面１４と大略平行に配されている。
【００１５】上記基準面で反射された参照光の波面と該
基準面に戻された物体光の波面により、被検体１３の表
裏各面の凸凹形状、および被検体１３の内部の応力歪み
に応じた光干渉が生じる。この凸凹形状情報および応力
歪み情報を担持したレーザ光２の戻り光はコリメータレ
ンズ１１、直角反射プリズム１０を介して無偏光のビ−
ムスプリッター９に照射される。無偏光のビ−ムスプリ
ッター９では、該戻り光の一部を透過して、図示されな
い干渉縞投影面に上記凸凹形状情報および応力歪み情報
を担持した干渉縞画像を投影する観察光学系方向に射出
することになる。なお、投影面はスクリーンであっても
よいし、撮像素子や撮像管等であってもよい。
【００１６】ところで、被検体１３が、プラスチック成
型品や鉱物結晶等からなる場合には内部応力歪みがどう
しても大きくなり、この応力歪みに伴い大きな複屈折性
を有することになる。レーザ光２が円偏光の場合には、
複屈折性を有する物質内を透過すると、投影面上に形成
される干渉縞中に図２（Ａ）に示す如き分断線（干渉縞
２１にとってはノイズ成分）２２が生じる。この分断線
２２は、被検体１３内部の応力歪みに起因するものであ
るからこの分断線２２を解析すればこの被検体１３内部
の応力歪みに関する情報を得ることも可能である。
【００１７】しかしながら、干渉縞２１中に分断線２２
が存在するとこの分断線２２を境界として干渉縞２１が
不連続となり、例えばフリンジスキャニング法（位相シ
フト法）を用いて干渉縞２１をコンピュータ解析する場
合には、その解析処理を良好に行なうことが困難となる
ため、このような分断線２２は干渉縞２１中から除去す
る必要がある。
【００１８】一方、上記レーザ光２が直線偏光である場
合には、その偏光面の角度を調整することにより図２
（Ｂ）に示す如く分断線２２が存在しない干渉縞２１を
得ることができ、このような干渉縞２１であれば、上述
したコンピュータ解析を用いてもその解析処理を良好に
行なうことができる。但し、図２（Ｂ）の干渉縞が得ら
れた際の直線偏光の偏光面を９０°回転させた直線偏光
を用いた場合には、円偏光を用いた場合の図２（Ａ）に
示す如き分断線２２が存在する干渉縞２１となってしま
うので、直線偏光の角度は、扱う被検体１３に応じて十
分に調整する必要がある。
【００１９】このように、内部応力歪みのある被検体１
３を測定する場合には、その目的に応じ、レーザ光２を
円偏光と所定の直線偏光のいずれにするのかを選択でき
るように構成するのが望ましい。そこで、図１に示す透
過型干渉計においては、オペレータによるλ／４板４の
操作機構の操作により、レーザ光２を円偏光とする場合
にはλ／４板４が光路中に挿入され、一方、レーザ光２
を直線偏光とする場合にはλ／４板４が光路外に退出さ
れる。
【００２０】さらに、オペレータによるλ／２板５の操
作機構により、レーザ光２が直線偏光である場合にはλ
／２板５が光路中に挿入され、一方レーザ光２が円偏光
である場合にはλ／２板５が光路外に退出されるように
構成している。そして、レーザ光２が直線偏光である場
合には、λ／２板５を回転させて偏光面の回転角度を変
えて、分断線２２の存在しない図２（Ｂ）に示す如き干
渉縞が得られるように調整する。これにより、測定開始
段階では、ノイズ成分の出現を阻止することが可能な偏
光面の回転角が不明の場合であっても図２（Ｂ）に示す
如き干渉縞２１を容易に得ることができる。レーザ光２
が円偏光である場合にλ／２板５を光路外に退出するの
は、レーザ光２がλ／２板５を透過する際に生じる微小
なノイズを除去するためである。
【００２１】また、上記２つの波長板４、５はレーザ光
２の光路に対して垂直に出し入れできるように、かつ光
路内において確実に位置決めできるように、その操作機
構を構成する必要がある。図３には、上記実施例の透過
型干渉計におけるλ／４板４の操作機構が示されてい
る。なお、λ／２板５の操作機構も図３に示すものと同
様であるから、その説明は省略する。
【００２２】この操作機構は、直方体形状の固定部３１
と、λ／４板４を嵌合された可動部３２と、この可動部
３２を固定部３１に対し移動可能に保持するつまみ軸部
３３および３つの支持軸部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃとか
らなっており、図３（Ａ）はλ／４板４がレーザ光２の
光路外に退出されている状態を、図３（Ｂ）はλ／４板
４がレーザ光２の光路中に挿入されている状態を示すも
のである。
【００２３】可動部３２は、λ／４板４を保持するλ／
４板保持板３２Ａを平板状の可動部保持板３２Ｂ上にそ
の面方向が互いに直交するような位置で固設した構造と
なっており、また、つまみ軸部３３は挿着部３３Ａおい
て可動部保持板３２Ｂと確実に固定するように形成され
ている。さらに、このつまみ軸部３３と３つの支持軸部
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは嵌挿部３５、３６Ａ、３６
Ｂ、３６Ｃにおいて固定部３１と摺動自在、かつ密に摺
着されている。なお、これらつまみ軸部３３と３つの支
持軸部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、可動部３２の矢印Ａ
方向への移動に伴い固定部３１内に確実に固設されてい
るさや部（図示せず）に対して密に嵌挿されるようにな
っている。これにより、可動部３２が矢印Ａ方向に移動
する際に傾いたり、あるいはブレが生じることがなく、
オペレータがつまみ軸部３３を矢印Ａ方向に引っ張った
り、押したりしてλ／４板４をレーザ光２の光路内の同
一位置に、かつこのレーザ光２のビーム方向に対して垂
直に出し入れすることができる。
【００２４】なお、固定部３１の上面には直角反射プリ
ズム６が載設固定されていて、レーザ光２が直角反射プ
リズム６の反射面に入射角４５°で入射するようになっ
ている。本発明の透過型干渉計としては上記実施例のも
のに限られるものではなく、例えば、λ／２板５を省略
したり、このλ／２板５をレーザ光２の光路中で保持固
定せしめ光路外に退出させないように構成することも可
能である。また、λ／４板４あるいはλ／２板５の光路
中への挿入および光路外への退出の各操作はオペレータ
のスイッチ設定に基づき、アクチュエータによりこれら
波長板４、５の出入操作を駆動することも可能である。
【００２５】さらに、上記２つの波長板４，５の配設位
置は偏光フィルタ３と基準板１２の間の任意の位置とす
ることが可能であるが、レーザ光２のビーム径が細い範
囲である、対物レンズの前段とするのが望ましい。ま
た、被検体１３の形状としては実施例の如き平板状のも
のに限られるものではなく、たとえば凸面あるいは凹面
の各形状のものも可能である。但し、被検面を凸面ある
いは凹面とした場合には、その形状に応じたレンズを基
準板１２と被検体１３の間に挿入し、かつ基準反射面１
４の形状も被検面形状に応じたものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る透過型干渉計を示す概略
図
【図２】レーザ光を円偏光とした場合、および所定の直
線偏光とした場合において、観察される干渉縞を示す図
【図３】図１に示す干渉計においてλ／４板を操作する
機構を示す概略図
【符号の説明】
１ レーザ光源 ２ レーザ光 ３ 偏光フィルタ ４ λ／４板 ５ λ／２板 ６、１０ 直角反射プリズム ９ 無偏光のビ−ムスプリッター １２ 基準板 １３ 被検体 １４ 基準反射面 ２１ 干渉縞 ２２ 分断線 ３１ 固定部 ３２ 可動部 ３３ つまみ軸部 ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ 支持軸部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直線偏光もしくは円偏光からなる偏光
    を、透明な被検体が挿入される、基準板と基準反射板と
    の間で往復せしめ、前記被検体を透過して前記基準板の
    基準面に戻された前記偏光である物体光と前記基準面か
    ら反射された前記偏光である参照光との光干渉により干
    渉縞を形成する透過型干渉計において、 前記基準面に到るまでの該偏光の光路中に挿入されるλ
    ／４板と、このλ／４板の該光路中への挿入操作および
    該光路中からの退出操作を、前記被検体の内部応力歪み
    の情報が、必要な場合には前記偏光が円偏光となるよう
    に、必要でない場合には前記偏光が直線偏光となるよう
    に行なう操作手段を備え、 前記偏光が直線偏光である場合に、前記被検体に入射し
    た該偏光の偏光面の方向が、該被検体の内部の複屈折性
    に起因する、干渉縞中のノイズ成分を最小とする方向に
    設定されるように構成してなることを特徴とする透過型
    干渉計。
  2. 【請求項２】 前記被検体に向かう前記偏光と該被検体
    から戻ってきた該偏光を分離するビームスプリッタが無
    偏光のビ−ムスプリッターで構成されてなることを特徴
    とする請求項１記載の透過型干渉計。
  3. 【請求項３】 前記偏光の光路中にλ／２板が挿入され
    るように、かつ該λ／２板が該板面に垂直となる所定の
    軸を中心として回転可能に構成してなることを特徴とす
    る請求項１もしくは２に記載の透過型干渉計。
JP14831095A 1995-05-23 1995-05-23 透過型干渉計 Expired - Lifetime JP3209390B2 (ja)

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