JPH0549922B2 - - Google Patents

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JPH0549922B2
JPH0549922B2 JP58028597A JP2859783A JPH0549922B2 JP H0549922 B2 JPH0549922 B2 JP H0549922B2 JP 58028597 A JP58028597 A JP 58028597A JP 2859783 A JP2859783 A JP 2859783A JP H0549922 B2 JPH0549922 B2 JP H0549922B2
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JP
Japan
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light
polarized light
polarized
optical path
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58028597A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59154309A (ja
Inventor
Hiroyuki Kurita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP2859783A priority Critical patent/JPS59154309A/ja
Publication of JPS59154309A publication Critical patent/JPS59154309A/ja
Publication of JPH0549922B2 publication Critical patent/JPH0549922B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/70Using polarization in the interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばレンズや鏡等の光学部品の面
形状等を測定するのに用いる面形状側定用干渉計
に関するものである。
この種従来の干渉計には種々のものがあるが、
例えば第1図に示した干渉計は、トワイマン・グ
リーン(Twymann−Green)型の干渉計であつ
て、下記の如く構成されていた。即ち、コリメー
トされたレーザー光lは、集光レンズ1によりピ
ンホール2に集光され、ピンホール2を射出した
後は広がりながら進行する。ピンホール2の後に
ビームスプリツタ3を配し、その後に各曲率中心
の位置がピンホール2に一致する様凹面状の被検
面4及び参照面5を配する。それぞれの面からの
反射光は、ビームスプリツタ3で再び重ね合わさ
れ、全反射鏡6及び結像レンズ7により観測面8
上に干渉縞を結像する。
ところが、この干渉計は、被検面と参照面とが
別々であり、その結果参照となる面を高精度につ
くらねばならず、球面や平面の検査には適して
も、一般に非球面などの場合は参照面を高精度に
つくる事が一般に困難な為、それらの検査には適
さないという問題があつた。同様な理由から、被
検面の非球面量が大きい場合は反射光の収差が大
きくなり、従つて干渉縞の本数が多くなり縞解析
が不可能になるという問題もあつた。また、参照
光と物体光の光路が分離しているため、振動や空
気の擾乱等に弱いなどの欠点を持つていた。
又、第2図に示した干渉計は、理化学研究所・
(株)リコー共同開発(理研シンポジウム1982年11月
19日)による縞走査型のシヤリング干渉計であつ
て、下記の如く構成されていた。即ち、レーザー
光源11からの光束は、ビーム拡大器12により
適当な大きさに拡大されてからビームスプリツタ
13,14を透過し、集光レンズ15により被検
面16を照射する。被検面16からの反射光は、
ビームスプリツタ14により一部透過し一部反射
される。そのうちの透過光は、ビームスプリツタ
13で反射され、ビームスプリツタ17で再び反
射される。また、ビームスプリツタ14の反射光
は、図示されない制御装置により制御されるピエ
ゾ素子18により駆動される参照鏡19で反射さ
れ、平行平面板20により光軸をずらされた後ビ
ームスプリツタ17を透過してビームスプリツタ
13からの反射光と重ね合わされ、干渉縞を生ず
る。この干渉縞は、結像レンズ21により撮像素
子22上に結像され、画像情報として図示されな
い処理系に取り込まれる。
ところが、この干渉計は、被検面16で反射し
た光自身の波面を参照波面として用いているの
で、参照用の原器が不用である利点を有するが、
参照光と物体光の光路がビームスプリツタ14の
直後から分割されているので、振動等の外部の影
響や各光路での空気の擾乱等を受けやすくなつて
いる。また、ピエゾ素子18により駆動される参
照鏡19が傾いてついているので、縞走査を行う
時に横ずれ量も変化してしまうという問題もあつ
た。
本発明は、上記問題点に鑑み、可干渉性の直線
偏光を発する光源と、この直線偏光の構成する互
いに直交する2つの偏光成分を異なる方向に向け
て分岐させ、各々の光路に略垂直な反射鏡の少な
くとも一方を光路に沿つて移動させることにより
前記2つの偏光成分の間に所定の光路差を付与し
て再度重ね合わせる光路差生成手段と、被検面か
らの反射光を前記2つの偏光成分に分岐すると共
にその各々の光路の間に該光路に垂直な方向の所
定のずれを与える分割光学素子とを備えたことを
特徴とするものである。
又、可干渉性の直線偏光を発する光源と、直線
偏光を構成する互いに直交する2つの偏光成分の
間に所定の光路差を与える光路差生成素子と、被
検面からの反射光を2つの偏光成分に分岐すると
共にそれら光路が並列するように所定のずれを与
える分割光学素子とを備えたことを特徴とするも
のである。
このように構成することにより、基準となる参
照面を不要とし、振動や空気の擾乱に対し安定で
あると共に、位相変調に伴う縞走査によつて横ズ
レ量が変化しないようにした面形状側定用干渉計
を提供するものである。第3図に示した一実施例
に基づきこれを説明すれば、31は偏向を放出す
る光源、32は光源31からの偏光を透過させる
偏光ビームスプリツター、33は四分の一波長
板、34は集光レンズ、35は被検面、36は四
分の一波長板、37は四分の一波長板36からの
光束を互いに直交する偏光方向を有し且つわずか
に横ずらしされた二つの偏光成分に分割する複屈
折分質から成るシヤプリズム、38は偏光ビーム
スプリツタ、39は四分の一波長板、40はピエ
ゾ素子41により駆動される全反射鏡、42は四
分の一波長板、43は全反射鏡、44は四分の一
波長板、45は撮像素子である。
本発明による面形状側定用干渉計は上述の如く
構成されているから、光源31からの光束は偏光
ビームスプリツタ32を透過した後、四分の一波
長板33を経て集光レンズ34により被検面35
を照射する。被検面35からの反射光は、四分の
一波長板33を再び透過する事により偏光方向が
入射光に対して90°回転した状態となるので、偏
光ビームスプリツタ32で反射される。この反射
光は、四分の一波長板33を経て円偏光になつた
のち、シヤプリズム37を通つて互いに直交する
偏光方向を有する二つの偏光成分に分けられ、偏
光ビームスプリツタ38に入射する。偏光ビーム
スプリツタ38に入射した光線のうち一方の偏光
成分は、偏光ビームスプリツタ38を透過し四分
の一波長板39を経て、図示されない制御装置に
より制御されるピエゾ素子41により駆動される
全反射鏡40で反射され、再び四分の一波長板3
9を透過する事により偏光方向が入射光に対して
90°回転させられ、偏光ビームスプリツタ38で
反射される。また、偏光ビームスプリツタ38へ
入射した光線のもう一方の偏光成分は、偏光ビー
ムスプリツタ38で反射され四分の一波長板42
を通り、固定された全反射鏡43で反射され、再
び四分の一波長板42を通つて偏光面が入射光に
対して90°回転させられた後偏光ビームスプリツ
タ38を透過し、全反射鏡40よりの反射光と重
ね合わされる。重ね合わせれた光束は、四分の一
波長板44並びに検光子53によりそれぞれ干渉
可能な円偏光に変換された後、撮像素子45上に
干渉縞を形成する。
以上のように、本干渉計の動作が行われるが、
本干渉計は参照光と物体光の光路をほとんど共通
にしているので、振動や空気の擾乱に対しては安
定である。又、シヤリングリング(横ずれ)方式
を採用しているので基準となる参照面が不要であ
り、大きな非球面量を有する被検面の測定も可能
である。更に、光束の横ずれをシヤプリズムによ
り生じさせ、機械的可動部を用いていないので、
全体がコンパクト且つシンプルになる。
第4図は第二の実施例を示しており、これはシ
ヤプリズム37と四分の一波長板44との間に、
両面に透明電極46,47を有しこれらに電源4
8より種々の電圧が加えられた時二つの偏光成分
に任意の位相差を与える電気光学結晶49を配置
し、この電気光学結晶49により縞走査を行うも
のである。従つて、参照光と物体光の光路が完全
共通型になるので、振動や空気の擾乱に対して一
層安定している。
又、第5図は第三の実施例を示している。図
中、光源31からの直線偏光は四分の一波長板5
2によつて楕円偏光に変換される。この楕円偏光
は偏光ビームスプリツタ32によつて、P成分と
S成分とに分割される。即ち、この偏光の内一方
の成分は偏光ビームスプリツタ32を透過し、他
方の成分は偏光ビームスプリツタ32で反射され
る。このうち透過光は四分の一波長板39を通過
して、ピエゾ素子41で駆動制御せしめされる全
反射鏡40で反射され、又反射光は四分の一波長
板42を通過して全反射鏡43で反射され、再び
偏光ビームスプリツタ32によつて同一光軸上に
合わせられる。合わせられた光はビームスプリツ
ター51によつてP成分とS成分の夫々が透過光
と反射光とに光量分割される。
この内、透過光は集光レンズ34を介して被検
面35で反射された後、再びビームスプリツタ5
1によつて、P成分、S成分の夫々が透過光と反
射光とに光量分割される。分割された反射光はシ
ヤプリズム37によつてP成分とS成分とで若干
横ずれさせられ、更に干渉可能とするための四分
の一波長板44と検光子53を介して夫々円偏光
に変換され、撮像素子45上に干渉縞を発生さ
せ、これを観察する。
以上のように、四分の一波長板39、全反射鏡
40、ピエゾ素子41から成る縞走査部を光束が
被検面35に入射する以前の光路に配することに
より、集光レンズ34からの出射光の波面が発散
又は収束する形状になつていても横ずれさせられ
る光の波面が縞走査により変化しないようにした
ものである。
第6図は第四の実施例を示しており、これは縞
走査のための電気光学結晶49を光束が被検面3
5に入射する以前の光路に配することにより、集
光レンズ34からの出射光の波面が発散又は収束
する形状になつていても横ずれさせられる光の波
面が縞走査により変化しないようにすると共に、
参照光と物体光の光路を完全共通型にすることに
より振動や空気の擾乱に対し一層安定するように
したものである。尚、50は全反射鏡である。
上述の如く、本発明による面形状側定用干渉計
は、振動や空気の擾乱に対して安定であり、基準
となる参照面が不要であり、大きな非球面量を有
する被検面の測定も可能であり、全体がシンプル
且つコンパクトになるという実用上重要な利点を
数多く有している。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来の面形状側定用干渉計
の光学系を示す図、第3図は本発明による面形状
側定用干渉計の一実施例の光学系を示す図、第4
図乃至第6図は夫々第二乃至第四の実施例の光学
系を示す図である。 31……光源、32……偏光ビームスプリツ
タ、33……四分の一波長板、34……集光レン
ズ、35……被検面、36……四分の一波長板、
37……シヤプリズム、38……偏光ビームスプ
リツタ、39……四分の一波長板、40……全反
射鏡、41……ピエゾ素子、42……四分の一波
長板、43……全反射鏡、44……四分の一波長
板、45……撮像素子、51……ビームスプリツ
ター、52……四分の一波長板、53……検光
子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被検面を照射するための可干渉性の直線偏光
    を発する光源と、 該直線偏光の構成要素である互いに直交する2
    つの偏光成分を異なる方向に向けて分岐させ、
    各々の光路に略垂直に配置した反射鏡の少なくと
    も一方を光路に沿つて移動させることにより前記
    2つの偏光成分の間に所定の光路差を付与し、再
    度重ね合わせる光路差生成手段と、 前記被検面からの反射光を前記2つの偏光成分
    に分岐すると共に、該2つの偏光成分の各々の光
    路の間に該光路に垂直な方向の所定のずれを与え
    る分割光学素子と、 前記2つの偏光成分を干渉可能にする偏光素子
    と、 前記重ね合わせられた偏光成分により生じた干
    渉縞を検出する撮像素子とを備えた面形状側定用
    干渉計。 2 被検面を照射するための可干渉性の直線偏光
    を発する光源と、 該直線偏光を構成する互いに直交する2つの偏
    光成分の間に所定の光路差を与える光路差生成素
    子と、 前記被検面からの反射光を前記2つの偏光成分
    に分岐すると共に、該2つの偏光成分の各々の光
    路が並列するように所定のずれを与える分割光学
    素子と、 前記2つの偏光成分を干渉可能にする偏光素子
    と、 前記重ね合わせられた偏光成分により生じた干
    渉縞を検出する撮像素子とを備えた面形状側定用
    干渉計。
JP2859783A 1983-02-24 1983-02-24 面形状測定用干渉計 Granted JPS59154309A (ja)

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JP2859783A JPS59154309A (ja) 1983-02-24 1983-02-24 面形状測定用干渉計

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JP2859783A JPS59154309A (ja) 1983-02-24 1983-02-24 面形状測定用干渉計

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JPS59154309A JPS59154309A (ja) 1984-09-03
JPH0549922B2 true JPH0549922B2 (ja) 1993-07-27

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JP2859783A Granted JPS59154309A (ja) 1983-02-24 1983-02-24 面形状測定用干渉計

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