JPH0513441B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ホログラム原器を用いてレンズやミ
ラー等の光学素子、特に非球面光学素子の面形状
を精密に測定するための測定用ホログラム原器の
セツテイング方法及びそのための装置に関するも
のである。

従来技術 非球面光学素子の面形状を測定する方法とし
て、基準となる非球面からの反射または透過波面
と参照光波面との干渉により作成されたホログラ
ム原器、または基準非球面の光学設計値から電子
計算機でホログラムパターンを計算して電子ビー
ム描画法等で作成したいわゆる“計算機ホロブラ
ム”をホログラム原器として利用し、被検非球面
光学素子からの反射または透過波面の前記ホログ
ラム原器による回折光と参照光とを干渉させ、そ
の干渉縞の量や形状から被検非球面光学素子の基
準非球面からの誤差を精密に測定するホログラフ
イツク干渉計が知られている。

ところで、干渉計としては、例えば第２２図に
示すフイゾー型干渉計が知られている。すなわ
ち、光源（レーザ）LSからの光はコリメータレ
ンズＣで平行光束とされる。その後、結像レンズ
L₁と発散レンズL₂との間に傾設されたハーフミ
ラーからなるビームスプリツタBSで反射された
光束は、その内の一部が、発散レンズL₂で発散
された後参照球面Ｒで反射され、入射光（l₁）と
同一の光路を通つてビームスプリツタBS、ホロ
グラム原器Ｈ、結像レンズL₁を介して０次の参
照光となつて空間フイルターSFの開口を通過す
る。

一方、参照球面Ｒを透過し、被検光学素子（非
球面凹面鏡）Ｔで反射された光すなわち物体光
は、逆進してビームスプリツタBSを透過する。
ビームスプリツタBSを透過して、ホログラム原
器で回折されない０次光は空間フイルターSFで
カツトされ、一方ホログラム原器で回折された例
えば一次の回折光は空間フイルターSFの開口を
通過し、上述の０次参照光と干渉スクリーンまた
はフイルム上で干渉縞を形成する。

本発明の解決しようとする問題点 上述のホログラフイツク干渉計において、被検
物を精度よく測定するには、ホログラム原器を、
その作成の基準となつた基準配置位置に精度よく
配置することが前提となる。このホログラム原器
の配置誤差はホログラフイツク干渉計の測定誤
差、測定精度の低下に直接繋がる。

従来、このホログラム原器のセツテイング調整
としては、被検物及びホログラム原器を所定のホ
ルダーに保持した後、生じた干渉縞を観察しなが
ら、この干渉縞を最少にするよう両者の位置を微
調整する方法がとられていた。この従来の方法
は、そのセツテイング作業が繁雑で長時間を要す
る。またこの方法を利用するには、そもそも被検
物自体の製作精度が良いことを要求されるが、被
検物が精度よく製作されているか否かを高精度に
測定する方法が現在のところホログラフイツク干
渉法しかないため、高精度な被検物を得ることは
困難であつた。さらに、上記従来の方法では、ど
の程度の精度で製作されているのか未知の被検物
を基準にして測定原器であるホログラム原器の位
置出しをするという本末転倒な方法であつた。ま
た、被検物やホログラム原器を交換する都度、前
述のセツテイングを調整をしなければならず、そ
の場合、調整ははなはだ繁雑であり、測定能率を
低下させていた。

発明の目的 本発明は係る従来の欠点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、被検物や測定用ホログラム原器
を交換する都度、干渉縞による繁雑なセツテイン
グ調整を必要としない測定用ホログラム原器のセ
ツテイング方法とそのための装置を提供すること
にある。

発明の構成 上記目的を達成するための本発明の測定用ホロ
グラム原器のセツテイング方法の特徴は、第１の
位置合せマークを有する調整用ホログラム原器を
所定位置に配置する段階と、前記第１の位置合せ
マークにアライメント光学系のレチクルの指標を
合致させる段階と、前記第１の位置合せマークと
幾何学的に同一位置に形成された第２の位置合せ
マークを有する測定用ホログラム原器を前記第２
の位置合せマークが前記レチクルの前記指標と合
致するように配置する段階とからなることにあ
る。

また上記目的を達成するための本発明の測定用
ホログラム原器のセツテイング装置の構成上の特
徴は、第１の位置合せマークを有する調整用ホロ
グラム原器と、前記第１の位置合せマークと幾何
学的に同一位置に形成された第２の位置合せマー
クを有する測定用ホログラム原器とを択一的に保
持するための保持手段と、前記調整用ホログラム
原器を前記保持手段により所定位置に配置させる
ための位置出し手段と、前記保持手段に取付けら
れ前記第１及び第２の位置合せマークに合致させ
るための指標を有する可動レチクルを有するアラ
イメント光学系とから構成されたことにある。

発明の効果 本発明によれば、従来のように被検物をホログ
ラム原器セツテイングに利用しないため高精度の
セツテイングができ、かつ調整用ホログラム原器
と可動レチクルをもつアライメント光学系の利用
により、一度ホログラム原器保持手段をセツトす
れば以後測定用ホログラム原器を簡単にかつ高精
度にセツトして測定を効率点に行うことができる
長所を有する。

実施例 以下本発明に係る測定用ホログラム原器のセツ
テイング装置を有するホログラフイツク干渉計の
実施例を詳述する。

Ａ 全体的光学構成 第１図に本発明に係る上記ホログラフイツク干
渉計の光学構成の全体図を示す。光源であるレー
ザ１０１からの光は、ミラー１０２ａ，１０２ｂ
により光路を変換された後、集光レンズ１０３に
より集光される。この集光点近傍にはピンホール
１０４ａを有するピンホールレチクル板１０４が
配置されている。このピンホール１０４ａを通過
した発散光はピンホール１０４ａを２次光源とす
るごとく作用する。なお、ミラー１０２ａと１０
２ｂの間には1/4波長板１０５が配設されている。

コリメータレンズ１０６が、その焦点がピンホ
ール１０４ａに位置するように配設されている。
ピンホール１０４ａを二次光源としてピンホール
１０４ａから射出された光束は、コリメータレン
ズ１０６により平行光束とされる。コリメータレ
ンズ１０６の後方には参照平面板１０７が配置さ
れている。この参照平面板１０７は前側平面１０
７ａが装置光軸（コリメータ光軸）0₁対し垂直に
なるよう配置されている。また、その後側平面１
０７ｂは前側平面１０７ａに対し微小角度傾斜し
ており、前側平面１０７ａでの反射光と後側平面
１０７ｂでの反射光との互いの干渉光が測定に影
響を与えないようになつている。

被検物Ｔが例えば非球面凹面鏡のような凹面物
体である場合、参照平面板１０７の後方には、参
照レンズ１０９が装置鏡筒１０８に取付けられて
配置される。参照平面板１０７を透過した平行光
束は集束光束となり、点Ｐで一度点収束した後、
再び発散光となつて被検物例えば非球面凹面鏡Ｔ
に入射する。

被検物Ｔから反射された物体光と、参照平面板
１０７の前側平面１０７ａから反射された参照光
とは、ピンホールレチクル板１０４とコリメータ
レンズ１０６との間にそのハーフミラー面１１０
ａを光軸O₁に対し傾設したプリズム型ビームス
プリツタ１１０に入射する。物体光と参照光はと
もにハーフミラー面１１０ａで反射され、後述す
るホログラム原器ホルダー２００に支持されたホ
ログラム原器３００に入射する。

レーザ１０１、ミラー１０２ａ，１０２ｂ、1/
４波長板１０５、ピンホールレチクル１０４、ズ
ームスプリツタ１１０、コリメータレンズ１０
６、参照平面板１０７、参照レンズ１０９、被検
物Ｔ及びホログラム原器ホルダー２００は１つの
共通光学ベンチ１００上に設置される。

ホログラム原器３００を透過した光は、結像レ
ンズ１１１、ハーフミラー１１２を介して空間フ
イルター１１３に結像される。この空間フイルタ
ー１１３は、参照光と物体光の内、ホログラム原
器３００で回折された一方の光と、ホログラム原
器３００で回折されなかつた他方の光のみを選択
的に取り出すためのものである。より具体的に述
べるならば、第２２図に示す従来のフイゾー型干
渉計のように、この空間フイルター１１３は、例
えば参照平面板１０７からの参照光でホログラム
原器３００により回折されなかつた０次参照光
と、被検物Ｔからの物体光でホログラム原器３０
０で回折された一次物体光のみを選択的に取り出
し、参照光の回折光や物体光の０次及び２次以上
の高次回折光はカツトするように作用する。

空間フイルター１１３で選択された物体光と参
照光は、ズームレンズ１１４、ハーフミラー１１
５及び結像レンズ１１６を介してTVカメラ１１
７の撮像面１１７ａ上に参照光と物体光の干渉パ
ターンを形成する。TVカメラ１１７の撮影像は
モニターテレビ１１８とパーソナルコンピユータ
で構成される干渉パターン解析装置１１９へ送ら
れる。なお、ハーフミラー１１５を透過した参照
光と物体光は、即時現像型カメラ１２０のフイル
ム１２０ａ上に撮像面１１７ａ上に形成されると
同様の干渉パターンを形成しこれをフイルム１２
０ａに記録させる。

結像レンズ１１１を通つた光の一部は、ハーフ
ミラー１１２を透過し、十字線を光軸と一致させ
て配置されたレチクル板１２１上に結像される。
レチクル板１２１上の像は撮影レンズ１２２を介
してTVカメラ１２３で撮像され、切換回路１２
４を介してモニター１１８に写し出される。これ
らレチクル板１２１、撮影レンズ１２２、TVカ
メラ１２３、モニター１１８は、被検物Ｔを測定
光路中にセツトするためのアライメント光学系１
２５を形成する。

結像１１１，１１６、ハーフミラー１１２，１
１５、空間フイルター１１３、ズームレンズ１１
４、撮影レンズ１２２、TVカメラ１１７，１２
３及びカメラ１２０は、光学ベンチ１３０上に載
置される。この光学ベンチ１３０は、後述するオ
フアクシス角調整のため、コリメータレンズ１０
７と参照レンズ１０９の合成光学系の射出瞳EP
と共役な点LCを中心に公知のマイクロ送り機構
１３１の駆動により旋回するアーム１３１に固設
されている。なお、被検物が平面物体の場合は参
照レンズ１０９は不要であり、このときは旋回中
心LCはコリメータレンズ１０７の射出瞳中心と
共役な位置にする。

以上述べたように、本ホログラフイツク干渉計
の型式はフイゾー型であるから、光学要素数をト
ワイマン・グリーン型やマツハツエンダー型より
も大幅に低減できる。また本干渉計は、従来のフ
イゾー型干渉計と異なり、そのビームスプリツタ
をコリメータレンズとピンホール１０４ａの間の
発散光束中に配置したため、コリメータレンズに
よる平行光束中にビームスプリツタを設ける従来
のものに比してそのハーフミラー面の面積を1/4
程度に小さくできる。

さらに、このハーフミラー面の狭小化によりビ
ームスプリツタをプリズム型で構成でき、後述す
るように、ホログラムパターン描画のための演算
情報、描画情報の減少化を実現できる。また、ビ
ームスプリツタが小型になつたため、その製作精
度を著しく高めることができ、またその製作コス
トも低減できる。

さらにまた、ホログラム原器もこのビームスプ
リツタによる収束反射光束内に配置する構成とし
たため、小型化でき、コスト低減かつ高精密描画
を可能にしている。これにより、大口径の被検物
や非球面度の大きい非球面被検物をも高精度に測
定できるホログラフイツク干渉計が実現できた。

Ｂ ホログラム原器 第２図はホログラム原器の構成を示す平面図で
ある。ホログラム原器３００は中央に計算機ホロ
グラムよりなるホログラムパターン部３０１を有
する。従来の干渉計は参照光と物体光の分離合成
にミラー型のビームスプリツタを利用していた。
このミラー型ビームスプリツタの場合、ミラー表
面とミラー裏面（ハーフミラー面）が平行に形成
されているとそれぞれの面で反射した光が互いに
干渉して測定に悪影響を与えるため、従来のミラ
ー型ビームスプリツタはミラー表面とミラー裏面
を平行にせず微小角傾斜させていた。このため光
軸に対する対称性がくずれるため、従来たとえオ
ンアクシス型のホログラム原器であつても、その
ホログラムパターンは、全象限について計算して
描画データを得なければならなかつた。しかし、
本ホログラフイツク干渉計では、ビームスプリツ
タ１１０は前述したようにプリズム型ビームスプ
リツタであるから、光軸に対する対称性が保存さ
れており、オンアクシス型ホログラム原器のホロ
グラムパターンは同心円パターンとなりかつ点対
称となる。このため、そのパターン計算及び描画
データの演算は、第４図に示すように、（ｘ、ｙ）
の第１象限についてのみ行い、他の（−ｘ、ｙ）、
（−ｘ、−ｙ）、（ｘ、−ｙ）の第２、第３、第４象
限については第１象限のデータを単純に座標変換
すればよく、演算経費、演算時間の短縮と、描画
データの低減をすることができる。逆に、従来と
同程度の経費と時間をホログラムパターンの演算
と描画データの作成に費すならば、それらデータ
はより高精度なものとなりうる。

ホログラムパターン部３０１の周囲には、ホロ
グラムパターンを電子ビームのスキヤンニングで
描画する行程で同時に描画された十字型の歪検査
パターン３０２が形成されている。この歪検査パ
ターンは予め作成されている基準パターンと照合
され、相互の位置ずれ量からホログラムパターン
の歪量を検査できるようになつている。

また、歪検査パターンの外側２か所には白黒比
検査パターン３０３が形成されている。この白黒
比検査パターンは、例えば第３図に示すような黒
部３０４と白部３０５を同面積で交互に平面的に
配列してなる市松模様のパターンが利用される。
この白黒比検査パターン３０３は、ホログラムパ
ターン３０１を電子ビーム描画する行程で同時に
描画されるため、この白黒比検査パターン３０３
の白黒比をデンシトメーターで測定すれば、ホロ
グラムパターン自体の白黒比を間接的に知ること
ができる。

ホログラム原器３００の四隅には、このホログ
ラム原器３００をホログラム原器ホルダー２００
に取付けるときの位置合せ用の十字線型の位置合
せマーク３０６が形成されている。図中下側の二
つの位置合せマークの下方にはＬ字型の上下判別
マーク３０７が形成されている。

Ｃ ホログラム原器ホルダー 第５図ないし第７図はホログラム原器ホルダー
２００を示す図である。光学ベンチ１００に載置
された軸受２０１，２０２にはシヤフト２０３が
光軸O₂（第１図参照）方向に平行に摺動可能に支
持されている。シヤフト２０３にはビス２０４，
２０４によりＺ軸方向（光軸O₂方向）移動ステ
ージ２０５が固着されている。軸受２０１にはシ
リンダー２０６が取付けられ、その中にバネ２０
７が嵌挿されている。一方軸受２０２にはＺ軸送
りネジ２０８が螺合されている。このＺ軸送りネ
ジ２０８は鋼球２０９を介してバネ２０７と協働
してＺ軸方向移動ステージ２０５を挟持し、その
送りによりステージ２０５をＺ軸方向にそつて前
後させる。

Ｚ軸方向移動ステージ２０５のステージ面２０
５ａには鋼球２１０を介してＸ−Ｙ方向移動ステ
ージ２１１が載置されている。このステージ２１
１の裏面には、第６図に示すように、ビス２１２
が植設されており、Ｚ軸方向移動ステージ２０５
に形成された開口２１３の後部に渡された棒２１
４との間にバネ２１５が掛けられている。このバ
ネ２１５の引張力によりＸ−Ｙ方向移動ステージ
２１１はＺ軸方向移動ステージ２０５のステージ
面２０５ａ方向に引き付けられ、移動面の安定が
図られる。

またＺ軸方向移動ステージ２０５には、第５図
に示すように、２つのＹ軸送りネジ２１６，２１
７と１つのＸ軸送りネジ２１８とが取付けられて
いる。Ｘ−Ｙ方向移動ステージ２１１の側面はベ
アリング２１９を介してガイド２２０を有してお
り、これらガイド２２０は鋼球２２１を介して送
りネジ２１６，２１７，２１８により押圧されて
いる。

Ｘ−Ｙ方向移動ステージ２１１は、さらにＸ軸
送りネジ２１８の取付位置と対向側部に切欠部２
２２を有している。切欠部２２２の側面とＺ軸方
向移動ステージ２０５の起立片２２４との間には
弾圧体２２３が挿着されている。

弾圧体２２３は、第６図に示すように、シリン
ダ２２５と、そのシリンダ内に挿入されたピスト
ン２２６と、このピストン２２６に常時押圧力を
与えるためにシリンダ２２５内に嵌挿されたバネ
２２７とから構成されている。

同様に、ステージ２１１は切欠部２２８，２２
９がＹ軸送りネジ２１６，２１７に対向して形成
されており、ステージ２０５の起立片２３０，２
３１とこれら切欠部の側面との間に弾圧体２３
２，２３３を介在させている。弾圧体２３２，２
３３の構成は前記弾圧体２２３と同様である。

上述のホログラム原器ホルダーの構成におい
て、送りネジ２１６，２１７の同方向、同量の送
りによつて、ステージ２１１は、第１０Ｂ図に示
すように、移動量Ｙをうる。また、送りネジ２１
８の送りによつて、ステージ２１１は、第１０Ａ
図に示すように移動量Ｘを得る。さらに、送りネ
ジ２１６，２１８を固定し、送りネジ２１７のみ
を送ることによつて、第１０Ｃ図に示すように、
ステージ２１１は回転角θの回動がなされる。

Ｘ−Ｙ方向移動ステージ２１１は、その中央に
略矩形の開口部２３５を有し、左上隅と右下隅に
円形開口２３６，２３７が形成されている。これ
ら円形開口２３６，２３７はＺ軸方向移動ステー
ジ２０５に形成された開口２３８と対応してい
る。開口２３８には、ホログラム原器３００上の
位置合せマーク３０４を観察するための顕微鏡用
対物レンズ２４０が挿着されている。

またステージ２１１の開口部２３５の周辺には
円形の溝２４１が形成されており、この溝には図
示なき真空ポンプのノズル２４２がパイプ２４３
を介して連結されている。さらにステージ２１１
の外側面にはガイド片２４４が固着されている。
これによりホログラム原器３００はガイド片にそ
つてステージ２１１上に載置され真空ポンプで溝
２４１内の空気を吸収することによりステージ２
１１上に大気圧で密着される。

シヤフト２０３の先端及びステージ２０５に植
設されたポール２４５の先端にはアーム２４６，
２４７が取付けられており、そのアーム２４６，
２４７の先端には、発光ダイオード２４８と熱線
吸収フイルター２４９とがそれぞれ収納されてお
り、ステージ２１１上に載置されたホログラム原
器の位置合せマーク３０４の照明に利用される。

第８図は、上述の構成をもつホログラム原器ホ
ルダー２００に取付けられたホログラム原器アラ
イメント用光学系２５０を模式的に示す斜視図で
ある。アライメント用光学系２５０は、上述した
発光ダイオード２４８、熱線吸収フイルター２４
９、対物レンズ２４０、ミラー２５１及びビーム
スプリツタ２５２からなる第１光路２５３と、発
光ダイオード２４８、熱線吸収フイルター２４
９、対物レンズ２４０、ミラー２５４及びビーム
スプリツタ２５２からなる第２光路２５５と、第
１光路２５３と第２光路２５５のビームスプリツ
タ２５２で合成された接眼光路２５６とから構成
されている。

この接眼光路２５６は図示しない公知の移動手
段で光軸O₃と垂直な平面（ｘ−ｙ平面）内で移
動するレチクル板２５７，２５８と接眼レンズ２
５９とを有し、レチクル板２５７，２５８には第
９図に示すような円形指標２６０，２６１が形成
されている。

以上述べたように、本ホログラム原器ホルダー
によれば、従来のようにＸ方向移動ステージとＹ
方向移動ステージ及びθ回転用ステージの三重ス
テージ構造にすることなく、これらＸ，Ｙ，θに
関する移動を１つのステージにおいて行うことが
できる。またそのための構成も極めて簡素で、か
つ高精度の移動制御及び位置出しができる利点を
有する。

Ｄ オフアクシス量の測定装置 干渉計による測定法には、通常オンアクシス型
の測定法とオフアクシス型の測定法がある。

オンアクシス型は被検物からの物体光と参照平
面からの参照光が同軸な測定型式を言い、測定に
使用するホログラム原器の空間周波数を低くでき
るため、非球面度の大きな被検物も測定できるメ
リツトを持つ。しかし反面、ホログラム原器によ
る０次から高次までの回折光が、その焦点距離は
異なるけれどもすべて光軸上に重畳され、例えば
一次回折光を取り出すためにその焦点位置に空間
フイルターを配置しても、そのフイルター内を０
次や２次以上の高次回折光の一部もこの空間フイ
ルターを通過する。そのため、光軸を含む中心部
が測定不可能部となる欠点がある。

一方、オフアクシス型は、上記オンアクシス型
のような測定不可能部は生じないが、オンアクシ
ス型に比してホログラム原器の空間周波数が高く
なるため、ホログラム原器の製作とアライメント
上の制約から、例えば非球面度の小さな非球面被
検物しか測定できない。

さらにオフアクシス角は、被検物の種類や非球
面度の量により異なるため、ホログラム原器を作
成するときは予め最適なオフアクシス角を決めて
作成する。そこで、本実施例のホログラフイツク
干渉計は、オンアクシス及びオフアクシスの両型
式の測定が可能でかつオフアクシス角を可変にし
た干渉計として構成されている。

第１１図は、オンアクシス測定とオフアクシス
測定を模式的に示す光学配置図である。オンアク
シス測定の場合は、参照平面板１０７はコリメー
ターレンズ１０６の光軸O₁に垂直に配位される。
物体光と参照光の干渉パターンを観察するための
観察光学系すなわち空間フイルター１１３、ズー
ムレンズ１１４、結像レンズ１１６及び撮像管１
１７は、光軸O₁と垂直に交わる光軸O₂上に配列
される。

物体光及び参照光のそれぞれのホログラム原器
３００による回折光のうちの１次回折光の焦点位
置には、空間フイルター１１３が配置されてお
り、物体光と参照光それぞれの１次回折光どうし
の干渉縞を撮像管で受像しあるいは写真撮影する
ことになる。

他方、オフアクシス測定の場合は、破線で示す
ように、参照平面１０７を角度α回転させる（こ
の角度αをオフアクシス角という）。観察光学系
は旋回中心LCを中心に光学ベンチ１３０ととも
に角度β旋回される。ここで旋回角βは tanβ＝2f tan α／Ｌ （ここでｆはコリメーターレンズの焦点距離） として定められる。

これにより、物体光のホログラム原器３００に
よる１次回折光と参照光の０次回折光のみが空間
フイルター１１３′（オフアクシス時の空間フイ
ルター１１３のこと）を通過し、両方の干渉縞を
観察、撮影できるように構成されている。

オフアクシス角αは参照平面からの反射光（参
照光）のうちビームスプリツタ１１０のハーフミ
ラー面１１０ａを透過し、ピンホールレチクル１
０４上に出来る像Ｓの結像位置から知ることがで
きる。すなわち、結像位置と光軸O₁とのずれ量
は微小角のオフアクシス角αに比例する。

第１２図はピンホールレチクル１０４の構造を
示す平面図である。レクチル１０４の一端にはピ
ンホール１０４ａが形成され、そこから他端側へ
長手方向にそつてスケール４０１が形成されてい
る。スケール４０１はオフアクシス角αに対応す
るスポツトＳの光軸O₁（ピンホール１０４ａの中
心）からのずれ量に応じて目盛付けされ、それら
目盛の下方にオフアクシス角の目盛数字４０２が
印字してある。

第１３図は、オフアクシス角αをセツトすると
きに利用するオフアクシス角調整用顕微鏡４１０
の光学配置を示す図である。顕微鏡４１０は対物
レンズ４１１を有し、レチクル１０４上のスケー
ル４０１及びオフアクシス角の目盛数字４０２か
らの光を平行光にし、ミラー４１２で反射したの
ち結像レンズで絞り４１４上に結像する。接眼レ
ンズ４１５を介してスケール像とオフアクシス角
の目盛数字像とを観察する。

第１４図はオンアクシス用調整顕微鏡４２０の
光学配置を示している。前述のオフアクシス角調
整用顕微鏡４１０との構成上の相異は、ミラー４
１２がハーフミラー４２１に変更され、かつ対物
レンズ４１１がなく、干渉計の集光レンズ１０３
が結像レンズ４１３と協働して結像作用をする点
である。

ピンホールレチクル１０４のスケール４０１の
走り方向を参照平面板１０７の回転方向と平行に
したことにより、スポツトＳがスケール４０１か
ら上下方向にずれて投影された場合は、参照平面
板１０７の面倒れや、光軸O₁回わりの回転が発
生していると判別できるから、これらのチエツク
もできる。

Ｅ 干渉計の調整方法 (a) オンアクシス測定型式の場合のセツトアツプ （測定光学系のオンアクシス型配列） ａ−１：オンアクシス用調整顕微鏡４２０を第１
図に２点鎖線で示すように、コリメーターレ
ンズ１０６の光軸O₁上にセツトする。

ａ−２：顕微鏡４２０のハーフミラー４２１を透
過し集光レンズ１０３でピンホール１０４ａ
上に集光された光束の参照平面板１０７によ
る反射スポツト像Ｓが再びピンホール１０４
ａ上に結像されたかどうかを接眼レンズ４１
５で観察する。

スポツトＳがピンホール１０４ａと一致し
たときのみスポツト光は接眼レンズ４１５で
観察される。接眼レンズ４１５を通してスポ
ツトＳが観察できるように参照平面板１０７
を調整する。スポツトＳが観察されたとき参
照平面板１０７は光軸O₁と垂直になり、干
渉計はオンアクシス型配列となる。

（調整用レンズのセツテイング） ａ−３：切換スイツチ１２４を切り換えてアライ
イメント光学系１２５のTVカメラ１２３か
らの映像がモニターテレビ１１８に写し出さ
れるようにセツトする。

モニターテレビ１１８には、参照平面板１
０７からのピンホール１０４ａと共役なスポ
ツト像がレチクル板１２１の十字線の交点と
合致している状況が写し出される。

ａ−４：干渉計の装置鏡筒１０８に参照レンズ１
０９を有する参照レンズホルダー１０９ａを
図示せぬ公知の保持手段で取付ける。

ａ−５：調整用ミラー５０１を有するホルダー５
００の基準面５０２が、参照レンズホルダー
１０９ａの基準面１０９ｂ（第１５Ａ図参照）
に当接するように、ホルダー５００を取付け
ネジ５０３で参照レンズホルダー１０９ａに
取付ける。

ａ−６：光学ベンチ１００上にオートコリメータ
ー５１０を載置し、第１５Ｂ図に示すよう
に、その十字線ターゲツト５１１がレチクル
５１２の丸指示５１２ａと一致するよう、オ
ートコリメーター５１０を調整用ミラー５０
１に正対させる。その後、このオートコリメ
ーター５１０が動かないように光学ベンチ１
００上に固定する。

ａ−７：調整用ミラー５０１をホルダー５００ご
と参照レンズホルダー１０９ａから取りはず
す。

ａ−８：公知の図示なき５軸ホルダー（ｘ、ｙ、
ｚ、φ_A、φ_Bの５軸；φ_A、φ_Bは横方向及び縦
方向の傾斜方向を示す）に保持された調整用
レンズ５２０を、参照レンズ１０９とオート
コリメーター５１０の間に配置する。このと
き、調整用レンズ５２０は、第１５Ａ図に示
すように、調整用レンズ５２０の球面波５２
０ａを発生するための球面５２１の曲率中心
Q₁が参照レンズ１０９の焦点Ｆと一致し、
かつ調整用レンズの平面５２２がオートコリ
メーターの光軸O₅と垂直になるように配置
される。

この調整用レンズ５２０のセツテイング
は、モニタテレビ１１８に写し出される参照
平面板１０７からの参照光と、調整用レンズ
５２０の球面５２１からの物体光（球面波）
との干渉縞を一色状態にすることにより粗な
位置出しを行い、続いて、オートコリメータ
ーの接眼視察像によりターゲツト像５１１と
レチクル像５１２ａとを一致させることによ
り精密位置出しを行う。

（整用ホログラム原器のセツテイング） ａ−９：調整用レンズ５２０の非球面波５２３ａ
を発生するための非球面５２３が前述のセツ
テイング完了位置に位置するとき、この非球
面５２３からの物体光と参照平面板１０７か
らの参照光とによる干渉で発生した干渉パタ
ーンから成る調整用ホログラム原器、または
そのような干渉パターンを計算機で演算によ
り求め、その演算結果に基づいて電子ビーム
描画法で作成した計算機ホログラムから成る
調整用ホログラム原器を、前述したホログラ
ム原器ホルダー２００のＸ−Ｙ方向移動用ス
テージ２１１上に真空吸着させる。

ａ−10：切換スイツチ１２４を切り換えて、干渉
縞観察光学系のTVカメラ１１７の映像がモ
ニタテレビ１１８に映し出されるようにす
る。

ａ−11：送りネジ２０８，２１６，２１７及び２
１８を調整して、調整用レンズ５２０の非球
面５２３からの物体光（非球面波）の調整用
ホログラム原器による例えば１次回折光と、
参照平面板１０７からの参照光の例えば０次
回折光との空間フイルター１１３における干
渉縞が一色状態になるようにする。これによ
り調整用ホログラム原器がＸ、Ｙ、Ｚ及びθ
方向に関して調整されて位置出しが完了し
た。

（測定用ホログラム原器のセツテイング） ａ−12：図示しないレチクル移動ノブを調整し
て、上記ステツプ（ａ−11）で位置出しされ
た調整用ホログラム原器の位置合せマーク３
０６に、第９図に示す接眼レンズ２５９の観
察視野例のように、レチクル板２５７，２５
８の円形指標２６０，２６１を合致させる。

ａ−13：念のため、オートコリメーター５１０を
覗いてターゲツト像５１１とレチクル指標５
１２ａとの合致しているか否か、すなわち調
整用レンズ５２０が位置出しされた状態を正
しく保つているか否かを再確認する。

正しく位置出しされていればステツプ（ａ
−９）から（ａ−12）のセツテイングは正し
く行なわれたと判定し、この後はオートコリ
メーター５１０と調整用レンズ５２０は不要
なので取りはずす。

ａ−14：調整用ホログラム原器をステージ２１１
から取りはずし、その代りに測定用ホログラ
ム原器３００をステージ２１１上に載置し、
真空吸着する。

ａ−15：ホログラム原器ホルダーの接眼レンズ２
５９を覗きながら、前記ステツプ（ａ−12）
で位置出しされたレチクル２５７，２５８の
円形指標２６０，２６１とステツプ（ａ−
14）で載置された測定用ホログラム原器３０
０の位置合せマーク３０６とが合致するよう
に送りネジ２１６，２１７，２１８を調整
し、ステージ２１１ごとホログラム原器を移
動させ位置出しする。

（被検物のセツテイング） ａ−16：被検物Ｔを公知の６軸ホルダー（ｘ、
ｙ、ｚ、θ_A、θ_B、θの６軸：θは光軸回わり
の回転）にセツトする。

ａ−17：切換スイツチ１２４を切り換えてアライ
メント光学系１２５のテレビカメラ１２３か
らの映像がモニタテレビ１１８に写し出され
るようにする。モニタテレビ１１８の画面上
のレチクル板１２１の十字線像に被検面から
の一次回折スポツト光（通常０次回折光より
明るい）が合致されかつ最小のスポツトとな
るように、被検物Ｔを保持するホルダーを調
整する。

ａ−18：次に、切換スイツチ１２４を切り換え、
干渉縞観察光学系のテレビカメラ１１７の映
像をモニタテレビ１１８に送るようにする。
これによりモニタテレビ１１８に干渉縞を映
し出し、ホルダーを微調整して干渉縞の方向
及びピツチが計測に適するようにする。

(b) オフアクシス測定型式の場合のセツトアツプ オフアクシス測定型式の場合は、上述のオン
アクシス測定の場合に、さらに参照平面板１０
７の傾斜調整作業が追加されるだけである。こ
の参照平面板１０７の傾斜作業は、前述のオン
アクシスのセツトアツプステツプのステツプ
（ａ−15）とステツプ（ａ−16）の間、すなわ
ち測定用ホログラム原器のセツテイング完了後
に行われる。この参照平面板の傾斜作業は以下
のステツプで実行される。

ｂ−１：オフアクシス調整用顕微鏡４１０を、第
１図に２点鎖線で示すようにピンホールレチ
クル１０４のスケール４０１の前方で所望の
オフアクシス角の目盛数字に対応した位置付
近に配置する。次に、接眼レンズ４１５を覗
きながら所望のオフアクシス角の目盛線、例
えば2.5°の目盛線が視野中央にくるように顕
微鏡の位置出しをする。

ｂ−２：参照平面板１０７を傾けて、それによる
反射スポツトＳが所望の目盛線（例えば2.5°
の目盛線）の交点と一致するようにする。参
照平面板１０７の傾斜調整が終了したら顕微
鏡４１０を取りはずす。

ｂ−３：切換スイツチ１２４を切り換え、アライ
メント光学系１２５のテレビカメラ１２３の
映像がモニタテレビ１１８に映し出されるよ
うにする。そしてこのモニタテレビ１１８上
に映し出されたレチクル１２１の十字線の交
点上に参照平面板１０７からの反射スポツト
像が合致するように、マイクロ機構１３０を
操作して光学ベンチ１３０を旋回中心LDを
中心に回転させる。

実施例の変形 (1) 参照平面板１０７の代りに、参照レンズ１０
９の最後面を利用してもよい。この場合、オフ
アクシス測定を実行するには、この参照レンズ
を傾斜させるか又は偏心させるかすればよい。

(2) オフアクシス角のチエツクのためのピンホー
ルレチクル１０４のスケール４０１の代りに、
第１６図に示すように、ラインセンサー６０１
を利用し、スポツトＳを直接受光し、その受光
素子位置からオフアクシス角を検出してオフア
クシス角を調整するようにしてもよい。

(3) ホログラム原器３００のセツテイングのため
の位置合せマーク３０６及びアライメント光学
系２５０の変形例は多数考えられるが、そのい
くつかを以下に簡単に述べる。

(3‐1) 第１７図に示す例は、位置合せマーク３
０６の対物レンズ２４０による像を直接エリ
アセンサー６０２で受像し、その位置を素子
番地情報として記憶し、測定用ホログラム原
器の位置合せマークが同一素子番地に位置す
るように調整する。

(3‐2) 第１８図に示す例は、ホログラム原器３０
０の位置合せマークとして中抜き円形マーク
６０６を利用し、アライメント光学系２５０
のレチクル板２５７，２５８に、この円形マ
ーク６０６とネガーポジの関係にある黒丸マ
ーク６０７を配し、その後に受光素子６０８
を配置する構成としている。これによりホロ
グラム原器３００の円形マーク６０６とレチ
クル２５７，２５８の黒丸マーク６０７を合
致させ、受光素子６０８からの出力がゼロと
なるように調整用ホログラム原器をセツテイ
ング後、レチクル２５７，２５８を移動させ
る。その後の測定用ホログラム原器のセツテ
イングは、同様に受光素子６０８からの出力
がゼロになるように測定用ホログラム原器を
調整する。

(3‐3) 第１９Ａ図は、ホログラム原器３００の位
置合せマーク３０６の代りに、細かい第１の
同心円マーク６０９を設け、またこの第１の
同心円マーク６０９と同一形状の第２の同心
円マーク６１０を、例えばＺ軸方向移動ステ
ージ２０５に対物レンズ２４０の前方でＸ−
Ｙ方向移動ステージ２１１の極近傍に、対物
レンズ２４０の光軸と垂直な平面内で移動可
能に設置した構成を示す。この第２童心同マ
ーク６１０を有する基準板６０８は、両マー
ク６０９，６１０により生ずるモアレ縞６１
１（第１９Ｂ図参照）が消失するように移動
させられる。このときの基準板６０８の調整
位置を基準として、測定用ホログラム原器の
第１の同心円マークと基準板の第２の同心円
マークとのモアレ縞が現われないように測定
用ホログラム原器を位置出しする。

(3‐4) 第２０図に示す例は、ホログラム原器３０
０の位置合せマークの代りに、それをフレネ
ルレンズ６２０で構成する。すなわち、光源
からの光を４分割デイテクタ６２１で受光
し、各分割素子面からの出力が等しくなる。
すなわちデイテクタ６２１の中心とフレネル
レンズ６２０の光軸とが一致するように、デ
イテクタ６２１を移動させ、その移動位置を
基準位置として、測定用ホログラム原器のセ
ツテイングをする。

なお、フレネルレンズ６２０に非点収差を
もたせておくとデイテクタ６２１の各分割素
子面からの出力差によりＺ軸すなわち光軸方
向のホログラム原器のずれも調整できる。

(4) 調整用ホログラム原器のセツテイングにおい
て、球面５２１と非球面５２３とを有する調整
用レンズ５２０を利用する代りに、第２１Ａ
図、第２１Ｂ図に示すように、球面５２１のみ
を有する調整用レンズ６５０を利用する。

すなわち、まず、前述のステツプ（ａ−３）
からステツプ（ａ−８）を実行して、球面５２
１の曲率中心Q₁と参照レンズ１０９の焦点Ｆ
とを一致させ、かつ平面５２２がコリメーター
光軸O₅と垂直になるように調整用レンズ６５
０をセツテイングする。次に、この調整レンズ
６５０を第２１Ｂ図に示すように予め定めた距
離Ｄだけ後退（または前進）させる。これによ
り球面５２２からの反射波面は完全な球面波で
なく、収差を有する、換言すれば非球面波とな
つて射出される。調整用ホログラム原器を、こ
の非球面波と参照平面板からの参照光とによる
干渉パターンとして作成しておけば、第２１Ｂ
図のように調整用レンズ６５０を移動させた
後、前述のステツプ（ａ−９）ないしステツプ
（ａ−11）をその調整用ホログラム原器を使用
して実行することにより、その調整用ホログラ
ム原器を正しくセツテイングでき、ひいてはス
テツプ（ａ−12）ないしステツプ（ａ−15）に
より測定用ホログラム原器を正しくセツテイン
グすることができる。

(5) 第２図及び第４図に基づいて詳述したホログ
ラム原器３００のホログラムパターン３０１は
振幅型のホログラムパターンであるが、本発明
はこれに限定されるものでなく位相型のホログ
ラムパターンを利用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る測定用ホログラム原器の
セツテイング装置を有するホログラフイツク干渉
計の全体を示す光学配置図、第２図はホログラム
原器の構成を示す平面図、第３図はホログラム原
器に施されている白黒比検査パターンの構成を示
す図、第４図はホログラムパターンの一例をその
第１象現について示した図、第５図はホログラム
原器ホルダーを示す正面図、第６図は第５図の
−視断面図、第７図は第５図の−視断面
図、第８図はホログラム原器ホルダーのアライメ
ント光学系を示す斜視光学配置図、第９図はホロ
グラム原器ホルダーのアライメント光学系の接眼
視野の一例を示す図、第１０Ａ図ないし第１０Ｃ
図はホログラム原器ホルダーの作用を示す模式
図、第１１図はオンアクシス測定とオフアクシス
測定の光学配置関係を示す部分図、第１２図はピ
ンホールレチクルの一例を示す図、第１３図はオ
フアクシス調整用顕微鏡の構成を示す光学配置
図、第１４図はオンアクシス調整用顕微鏡の構成
を示す光学配置図、第１５Ａ図は本発明のホログ
ラフイク干渉計のセツテイング調整を説明するた
めに参照レンズ、調整用ミラー、調整用レンズ及
びオートコリメーターの四者の配置関係を示す
図、第１５Ｂ図はオートコリメーターの接眼観察
視野の一例を示す図、第１６図はピンホールレチ
クルの変形例を示す光学配置図、第１７図ないし
第２０図はそれぞれホログラム原器の位置合せマ
ーク及びアライメント光学系の変形例を示す図、
第２１Ａ図及び第２１Ｂ図は調整用ホログラム原
器の他のセツテイング方法を示す図、第２２図は
従来のフイゾー型干渉計の光学配置図である。 １０１……レーザー、１０４……ピンホールレ
チクル、１０６……コリメーターレンズ、１０７
……参照平面板、１０９……参照レンズ、Ｔ……
被検物、１１０……ビームスプリツタ、１１３…
…空間フイルター、１１７，１２３……テレビカ
メラ、２００……ホログラム原器ホルダー、２０
５……Ｚ軸方向移動ステージ、２１１……Ｘ−Ｙ
方向移動ステージ、２０８，２１６，２１７，２
１８……送りネジ、２２３，２３２，２３３……
弾性体、２１５……スプリング、２４０……対物
レンズ、３００……ホログラム原器、３０１……
ホログラムパターン、３０２……歪検査パター
ン、３０６……位置合せマーク、３０３……白黒
比検査パターン、４１０……オフアクシス調整用
顕微鏡、４２０……オンアクシス調整用顕微鏡、
５０１……調整用ミラー、５２０，６５０……調
整用レンズ、５１０……オートコリメーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の位置合せマークを有する調整用ホログ
   ラム原器を所定位置に配置する段階と、 前記第１の位置合せマークにアライメント光学
   系レチクルの指標を合致させる段階と、 前記第１の位置合せマークと幾何学的に同一位
   置に形成された第２の位置合せマークを有する測
   定用ホログラム原器を前記第２の位置合せマーク
   が前記レチクルの前記指標と合致するように配置
   する段階と からなることを特徴とする測定用ホログラム原器
   のセツテイング方法。 ２ 前記調整用ホログラム原器の前記所定位置へ
   の配置の段階は、 参照レンズの光軸がホログラフイツク干渉計の
   コリメーターレンズの光軸一致するように該参照
   レンズを配置する第１段階と、 球面波発生用光学面を、その光軸が前記参照レ
   ンズの光軸と一致し、かつその曲率中心が前記参
   照レンズの焦点と一致するように配置する第２段
   階と、 前記球面波発生用光学面と光軸方向に所定距離
   隔てて非球面波発生用光学面を配置する第３段階
   と、 前記非球面波発生用光学面からの非球面波と参
   照波のいずれか一方の調整用ホログラム原器によ
   る回折波面と、他方の前記調整用ホログラム原器
   による非回折波面との干渉縞が零となるように、
   前記調整用ホログラム原器を配置する第４段階と
   から成ること を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測定用
   ホログラム原器のセツテイング方法。 ３ 前記球面波発生用光学面と前記非球面波発生
   用光学面が１つの光学部材に形成されており、前
   記第２と第３の段階が同時に実行されることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の測定用ホロ
   グラム原器のセツテイング方法。 ４ 第１の位置合せマークを有する調整用ホログ
   ラム原器と、 前記第１の位置合せマークと幾何学的に同一位
   置に形成された第２の位置合せマークを有する測
   定用ホログラム原器とを択一的に保持するための
   保持手段と、 前記調整用ホログラム原器を前記保持手段によ
   り所定位置に配置させるための位置出し手段と、 前記保持手段に取付けられ前記第１及び第２の
   位置合せマークに合致させるための指標を有する
   可動レチクルを有するアライメント光学系と から構成されたことを特徴とする測定用ホログラ
   ム原器セツテイング装置。 ５ 前記位置出し手段が、ホログラフイツク干渉
   計のコリメーターレンズ光軸と、これと光軸を一
   致するように参照レンズを位置させるための参照
   レンズ位置決め手段と、 それ自身の光軸が前記参照レンズの光軸と一致
   しかつそれの曲率中心が前記参照レンズの焦点と
   一致するように配置された球面波発生用光学面
   と、 前記球面波発生用光学面と光軸方向に沿つて所
   定距離隔てて配置される非球面波発生用光学面と
   から構成されたことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の測定用ホログラム原器セツテイング
   装置。 ６ 前記球面波発生用光学面と前記非球面波発生
   用光学面がそれぞれ１つの調整用レンズの光学面
   として形成されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第５項記載の測定用ホログラム原器セツテイン
   グ装置。 ７ 前記調整用レンズが、前記球面波発生光学面
   の光軸と垂直な平面をさらに形成されており、前
   記位置出し装置が該平面を前記参照レンズの光軸
   と垂直に配置するためのオートコリメーターを有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の測定用ホログラム原器セツテイング装置。 ８ 前記保持手段が、前記ホログラム原器を載置
   し少なくとも装置光軸と垂直な平面内に移動でき
   るステージを有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項ないし第７項いずれかに記載の測
   定用ホログラム原器セツテイング装置。 ９ 前記位置合せマークが、前記ホログラム原器
   の基板の少なくとも対角線上に形成された少なく
   とも２つの十字指標であり、また前記アライメン
   ト光学系が、前記レチクルをそれぞれに有し、該
   十字指標のそれぞれを拡大視準するための第１と
   第２の拡大光学系と、前記それぞれのレチクルを
   同時に観察する１つの接眼光学系とから構成され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第４項ないし
   第８項いずれかに記載の測定用ホログラム原器セ
   ツテイング装置。 １０ 前記レチクルの指標が、円形指標であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第９項の測定用ホ
   ログラム原器セツテイング装置。