JPH0540012A - 干渉計及び干渉計のアライメント方法 - Google Patents

干渉計及び干渉計のアライメント方法

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JPH0540012A
JPH0540012A JP4011915A JP1191592A JPH0540012A JP H0540012 A JPH0540012 A JP H0540012A JP 4011915 A JP4011915 A JP 4011915A JP 1191592 A JP1191592 A JP 1191592A JP H0540012 A JPH0540012 A JP H0540012A
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JP
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light
interferometer
light receiving
interference fringes
test
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JP4011915A
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Masato Noguchi
正人 野口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光面上に形成される干渉縞が所定の本数と
なるように、被測定面と参照面との相対的な傾きを容易
に調整することができる方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 被測定面からの被検光と参照面からの参照光
とにより形成される干渉縞を測定する第1の受光手段
と、2つの反射光を集光させて光点を形成する集光レン
ズと、集光レンズにより形成される2つの光点を受光す
る第2の受光手段と、被検光と参照光との少なくとも何
れか一方を偏向させる手段とを有することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被測定面の形状等を
測定する際に、受光面上に測定に適した数の干渉縞を発
生させるアライメント機能を備える干渉計、及び、この
干渉計のアライメント方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光の波長以下のオーダで物体の形状を測
定する方法の一つとして、干渉計を利用した空間縞走査
法がある。空間縞走査法は、単一光源からの光束を2分
して被測定面と参照面とで反射させ、これらの反射光を
合成してテレビカメラの撮像面上に干渉縞を発生させ
る。そして、被測定面と参照面との一方を光軸方向に移
動させてカメラの各画素毎の光量変化を解析し、被測定
面の面形状を測定する。
【0003】ところで、空間縞走査法による縞解析のア
ルゴリズムを用いる場合、このアルゴリズムを簡便化す
るためには、テレビカメラの画素数nとしてn/4m本(m=1,
2,3・・・)の干渉縞を発生させることが好ましい。そこ
で、干渉縞が測定に適した本数となるように被測定面、
あるいは参照面を傾け、干渉計のアライメントを行って
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、干渉縞の本数を
測定するためには、テレビカメラの出力をモニターに表
示し、モニター上で干渉縞の縞数を人間の目で数え、所
定の本数となるよう傾きを調整していたため、その調整
作業は非常に煩雑であり、作業効率が悪いという問題が
あった。
【0005】
【発明の目的】この発明は、上記の課題に鑑みてなされ
たものであり、受光面上に形成される干渉縞が所定の本
数となるように、被測定面と参照面との相対的な傾きを
容易に調整することができる干渉計、及びそのアライメ
ント方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる干渉計
は、上記の目的を達成させるため、被測定面からの被検
光と参照面からの参照光とにより形成される干渉縞を測
定する第1の受光手段と、被検光と参照光とを集光させ
て光点を形成する集光レンズと、集光レンズにより形成
される2つの光点を受光する第2の受光手段と、被検光と
参照光との少なくとも何れか一方を偏向させる手段とを
有することを特徴とする。
【0007】また、この発明にかかる干渉計のアライメ
ント方法は、干渉計の被測定面からの被検光と参照面か
らの参照光とを集光させて光点を形成し、光点間の距離
を予め定められた距離となるよう被検光と参照光との少
なくともいずれか一方を偏向させることを特徴とする。
【0008】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
【0009】
【実施例1】図1及び図2は、この発明の実施例1を示し
たものである。
【0010】図1に示した干渉計において、光源1から発
した光束は、コリメータレンズ2により平行光束とさ
れ、第1のハーフミラー3により被測定面である平面ミラ
ー4と参照ミラー5とに向けて分割される。各ミラーで反
射された光束は、第1のハーフミラー3で重ね合わされ、
第2のハーフミラー6に入射する。
【0011】第2のハーフミラー6を透過した成分は、結
像レンズ7を介して瞳と共役な瞳面に配置された第1の受
光面としてのCCDカメラの撮像面8に結像し、干渉縞を形
成する。他方、ハーフミラー6で反射された成分は、集
光レンズ9により収束され、フーリエ面に位置する第2の
受光面としてのスクリーン10上に各反射光に対応する2
つの光点P1,P2を形成する。
【0012】参照ミラー5は、光軸に対して傾斜自在に
設けられており、参照光を偏向させる偏向手段としての
機能を有している。参照ミラー5の傾斜角度を適当な値
に設定することにより、撮像面8上に形成される干渉縞
の本数、スクリーン10上の光点の間隔δを調整すること
ができる。
【0013】ここで、スクリーン10上の2つの光点P1,P2
の間隔δとCCDカメラの撮像面8に形成される干渉縞の本
数nとの関係について説明する。
【0014】n本の干渉縞を発生させるためには、光源1
を発光波長λの単色光源とし、被測定物である平面ミラ
ー4からの反射光束の径をDとすると、参照ミラー5の傾
斜による光束の傾斜角度θを次式のとおりに設定する必
要がある。
【0015】
【数1】θ= (nλ)/D [rad]
【0016】また、集光レンズ9の焦点距離をfとする
と、スクリーン10上の光点P1,P2の間隔δは、次式の通
りとなる。
【0017】
【数2】δ= fθ= (nλf)/D
【0018】このように、光点の間隔δは干渉縞の本数
nの関数となり、所定の本数の干渉縞を発生させるため
の間隔δが一義的に定まるため、この間隔δを予め定め
られた干渉縞の本数に応じた設定値δ0となるよう参照
面を傾斜させることにより、n本の干渉縞をCCDカメラの
撮像面8上に形成することができる。
【0019】実施例1では、所定の本数nの干渉縞を発生
させるための設定値を示すために、スクリーン10上に図
2に示すような十字形の指標S1,S2が設けられている。こ
れらの指標の中心の間隔が設定値δ0であり、光点P1,P2
をそれぞれの指標の中心に一致させるよう参照ミラー5
の角度を調整することにより、CCDカメラの撮像面8上に
所定の本数の干渉縞が発生する。
【0020】なお、第2のハーフミラーは、上記の例で
は光路中に固定して設けられているが、アライメント時
のみ光路中に設定され、干渉縞の測定時には光路中から
退避するよう挿脱自在に設ける構成としてもよい。この
ような構成とすれば、測定時の光量ロスを低減し、ノイ
ズによる影響を受けにくくすることができる。更に、ミ
ラーを挿脱自在に設ける場合には、ハーフミラー6に代
えて全反射ミラーを用いてもよい。
【0021】
【実施例2】図3及び図4は、この発明の実施例2を示し
たものである。
【0022】上記の実施例1では、2つの光点の位置をス
クリーン上で目視により直接確認する構成であるが、実
施例2では、光点の位置をPSD、イメージセンサ等の受光
素子により測定し、更に測定結果に基づいて被測定面と
参照面とをアクチュエータを介して駆動し、光点間隔が
所定の距離となるよう自動的に設定するよう構成してい
る。
【0023】光学系の構成は実施例1とほぼ同様であ
り、図3に示すように、第2の受光面としてスクリーン10
に代えてPSD(ポジションセンシングデバイス)あるいは
イメージセンサ等の受光素子11を用いている。PSDは、
光量が最も大きい部分の座標を検出する素子であるた
め、2つの光点の座標を得るためには、各光点が集光す
る位置に1つづつ合計2つの素子が必要となる。イメージ
センサを用いる場合には1つの素子で2つの光点の座標を
検出することができる。
【0024】受光素子11によって光点の座標情報を含む
電気信号が駆動制御回路12に入力される。駆動制御回路
12は、この情報に基づいて各ミラー4,5を駆動するアク
チュエータ13,14を制御する。
【0025】図4は、干渉計による測定の手順を示すフ
ローチャートである。
【0026】まず、ステップ(図中S.と記する)1におい
て、被測定面であるミラーを所定の位置に配置し、ステ
ップ2で受光素子11の出力に基づいて光点P1,P2の間隔δ
を測定する。ステップ3では、測定された間隔δが所定
の干渉縞の本数に対応する設定値δ0と等しいか否かを
判断し、等しくない場合にはステップ4でこれが等しく
なる方向にアクチュエータ13,14を制御してミラー4,5を
傾斜させ、再びステップ2において間隔δを測定する。
間隔δが設定値δ0と等しくなるまでステップ2,3,4を繰
り返し、等しくなった後にステップ5で干渉縞の解析を
開始する。
【0027】実施例2の構成によれば、干渉計のアライ
メントを自動化することができる。
【0028】
【実施例3】図5は、この発明の実施例3を示す。実施例
1,2は、この発明をトワイマン・グリーン型干渉計に適
用した例であるが、実施例3はこれをマッハ・ツェンダ
ー型干渉計に適用した例である。
【0029】図5に示した干渉計において、光源1から発
した光束は、コリメータレンズ2により平行光束とさ
れ、第1のハーフミラー3により被測定面を持つ平行平面
板4'と参照ミラー5とに向けて分割される。平行平面板
4'を透過してミラー20で反射された被検光と参照ミラー
5で反射された参照光とは、第2のハーフミラー6に入射
する。
【0030】第2のハーフミラー6を透過した参照光、及
びハーフミラー6で反射された被検光の成分は、結像レ
ンズ7を介して瞳と共役な瞳面に配置された第1の受光面
としてのCCDカメラの撮像面8に結像し、干渉縞を形成す
る。他方、ハーフミラーで反射された参照光、及びハー
フミラーを透過した被検光の成分は、集光レンズ9によ
り収束され、フーリエ面に位置する第2の受光面として
のスクリーン10上に各反射光に対応する2つの光点を形
成する。
【0031】参照ミラー5は、光軸に対して傾斜自在に
設けられており、参照光を偏向させる偏向手段としての
機能を有している。参照ミラー5の傾斜角度を適当な値
に設定することにより、撮像面8上に形成される干渉縞
の本数、スクリーン10上の光点の間隔を調整することが
できる。
【0032】なお、偏向手段としては、参照ミラー5の
他、ミラー20を回動自在に設けてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被測定面からの被検光と参照面からの参照光とを集
光させて光点の間隔を測定することにより、干渉縞の本
数を知ることができ、干渉縞の本数を数える等の操作を
しなくとも、容易に干渉縞を所定の本数に設定すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の構成を示す光学系の説明図であ
る。
【図2】 図1に示した装置のスクリーンを示す説明図
である。
【図3】 実施例2の構成を示す光学系の説明図であ
る。
【図4】 実施例2の作用を示すフローチャートであ
る。
【図5】 実施例3の構成を示す光学系の説明図であ
る。
【符号の説明】
1…光源 4…被測定面 5…参照面 8…撮像面(第1の受光面) 10…スクリーン(第2の受光面) 11…受光素子(第2の受光面)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定面からの被検光と参照面からの参
    照光とにより形成される干渉縞を測定する第1の受光手
    段と、 前記被検光と参照光とを集光させて光点を形成する集光
    レンズと、 前記集光レンズにより形成される2つの光点を受光する
    第2の受光手段と、 前記被検光と前記参照光との少なくとも何れか一方を偏
    向させる偏向手段とを有することを特徴とする干渉計。
  2. 【請求項2】 前記第2の受光手段は、前記光点を視認
    できるスクリーンであり、このスクリーンは、前記間隔
    を所定の値とするために前記光点が位置すべき位置に指
    標が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
    干渉計。
  3. 【請求項3】 前記第2の受光手段は、前記光点の座標
    を光電変換して検出する受光素子であり、この受光素子
    の出力に基づいて前記光点の間隔を測定し、測定結果に
    基づいて前記間隔が所定の値となるよう前記偏向手段を
    制御する偏向制御手段を有することを特徴とする請求項
    1に記載の干渉計。
  4. 【請求項4】 干渉計の被測定面からの被検光と参照面
    からの参照光とを集光させて光点を形成し、該光点間の
    距離を予め定められた距離となるよう前記被検光と前記
    参照光との少なくともいずれか一方を偏向させることを
    特徴とする干渉計のアライメント方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002202112A (ja) * 2000-11-06 2002-07-19 Fujitsu Ltd 形状計測装置
JP2008292438A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 J Tec:Kk 超精密形状測定方法及びその装置
JP2018115988A (ja) * 2017-01-19 2018-07-26 株式会社東京精密 表面形状測定装置の測定準備アライメント方法及び表面形状測定装置

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JP2008292438A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 J Tec:Kk 超精密形状測定方法及びその装置
JP2018115988A (ja) * 2017-01-19 2018-07-26 株式会社東京精密 表面形状測定装置の測定準備アライメント方法及び表面形状測定装置

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