JPH0554601B2 - - 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ホログラフイツク干渉計
に関する。

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、基準とす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電子ビーム
描画法等で作成したいわゆる「計算機ホログラ
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の波面の前記ホロ
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。

また、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ーレン
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。

ところで、従来のホログラフイツク干渉計によ
る測定法には、オンアクシス法とオフアクシス法
とがある。オンアクシス法は物体光と参照光とを
同軸にして測定する方式であり、オフアクシス法
は物体光と参照光とが非同軸すなわち、物体光の
伝搬軸と参照光の伝搬軸が互に傾斜すなわち交差
する型式の測定法である。

本発明が解決しようとする問題点 オンアクシス法は、使用するホログラム原器の
空間周波数が低くできるため、非球面度の大きな
被検物が測定できるというメリツトを持つ。反
面、ホログラム原器による０次から高次までのす
べての回折光が各々の焦点距離は異なるけれども
全て光軸上に重畳されるため、例えば一次回折光
を取り出すために空間フイルターを一次回折光の
焦点位置に配置しても、０次や２次以上の高次回
折光の一部がこの空間フイルターを通過するた
め、いわゆる「中抜け」という被検物の光軸を中
心とした中央部が測定できないという欠点があつ
た。

他方、オフアクシス法は、オンアクシス法のよ
うな中抜けの問題はないが、測定に使用するホロ
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ンメント上の制約から非
球面度の小さな被検物しか測定できない。

さらに、オフアクシス角（物体光と参照光の互
いの伝搬軸のなす角）は被検物の種類や非球面度
により異なり、ホログラム原器を作成するときに
予め被検物毎に最適ののオフアクシス角が決めら
れる。しかも、従来来のオフアクシス法用の干渉
計はそのオフアクシス角が固定であつたため、オ
フアクシス角の異なるホログラム原器は利用でき
なかつたり、測定できる被検物に制約が多い等の
欠点があつた。

さらにまた、従来のホログラフイツク干渉計
は、オンアクシス法とオフアクシス法の両方の測
定を行なうことは出来なかつた。

本発明の目的 本発明は係る従来のホログラフイツク干渉計の
欠点に鑑みてなされたもので、その第１の目的
は、オンアクシス法とオフアクシス法の両方の測
定が可能なホログラフイツク干渉計を提供するこ
とにある。

本発明の第２の目的は、オフアクシス角を任意
に設定でき、いろいろなオフアクシス角をもつホ
ログラム原器でも使用でき、そのため被検物の種
頼や非球面度の制約が少く、測定範囲の広いホロ
グラフイツク干渉計を提供することにある。

本発明の構成 本発明は、光源からの光を平行光束として被検
物体に投射するためのコリメーターレンズと、該
コリメーターレンズの射出側に配置され前記コリ
メーターレンズからの光の一部を反射して参照光
とするための参照光生成用光学素子と、該参照光
生成用光学素子の入射側に配置され前記被検物か
らの物体光と前記参照光を反射するために前記コ
リメーターレンズの光軸に傾設されたビームスプ
リツタと、該ビームスプリツタの反射光軸上に配
置されたホログラム原器と、該ホログラム原器に
より回折された前記物体光と前記参照光のいずれ
か一方の光波と他方の光波との干渉縞を観察する
ための観察光学系とから成るホログラフイツク干
渉計であつて、 前記参照光生成用光学素子は前記コリメーター
レンズの光軸に対し傾設可能で、かつ前記観察光
学系を、該観察光学系の結像レンズの光軸上であ
つてコリメーターレンズの射出瞳中心とほぼ共役
である位置を旋回中心として任意の角度に旋回可
能としたことを特徴とするホログラフイツク干渉
計である。

発明の効果 以上の構成からなる本願のホログラフイツク干
渉計によれば、参照光生成用光学素子と干渉縞観
察用光学系を任意の角度にセツテイングできるた
め、オンアクシス法とオフアクシス法の両方の測
定が出来るばかりか、オフアクシス角を自由に設
定できるため、被検物の種類や非球面度の制約が
少ない測定可能領域の広いホログラフイツク干渉
計を提供する。さらに、本願のホログラフイツク
干渉計は、異なつたオフアクシス角のホログラム
原器を共通に利用できる利点を有する。

実施例 以下本発明に関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図に本発明に関する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１
０４ａ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１０２
ｂ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に対し垂
直になるよう配置されている。また、その後側平
面１０７ｂ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ラダー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上の像は撮像レンズ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、撮像レンズ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。

結像レンズ１１１，１１６、ハーフミラー１１
２，１１５、空間フイルター１１３、ズームレン
ズ１１４、撮像レンズ１２２、TVカメラ１１
７，１２３及びカメラ１２０は、光学ベンチ１３
０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１０６と参照レンズ１０９の合成光学系の射
出瞳EPと共役であつて結像レンズ１１１の光軸
上の点LCを中心に公知のマイクロ送り機構１３
１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１０６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、従来の
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。

同時に、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、ホロクラム原器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を測定できるメ
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 tan β＝2f tan α／Ｌ （ここでｆはコリメータレンズの焦点距離） 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。レチクル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。前述のオアアクシス角調
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１
０４ａ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１０４ａ上に結像されたかどう
かを接眼レンズ４１５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
イメント光学系１２５のTVカメラ１２
３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１０７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
１０９を有する参照レンズホルダー１０
９ａ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
５００の基準面５０２が、参照レンズホ
ルダー１０９ａの基準面１０９ｂ（第１
５Ａ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５０１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１００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５２０ａ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５２３
ａ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
２１８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３０６に、第３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２５７，２５８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５１２ａ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２１
１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
２５９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２５
７，２５８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３００の位置合せマーク
３０６とが合致するように送りネジ２１
６，２１７，２１８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、φ_A，φ_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１
２３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１
１７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１
１８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１
２３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１
０７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３０
６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２
５０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２
５７，２５８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(代)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同心円マーク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６１１（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１
４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の参照
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１５
Ｂ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、２０５…Ｚ軸方向移動ステー
ジ、２１１…Ｘ−Ｙ方向移動ステージ、２０８，
２１６，２１７，２１８…送りネジ、２２３，２
３２，２３３…弾性体、２１５…スプリング、２
４０…対物レンズ、３００…ホログラム原器、３
０１…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 光源からの光を平行光束として被検物体に投
   射するためのコリメーターレンズと、該コリメー
   ターレンズの射出側に配置され前記コリメーター
   レンズからの光の一部を反射して参照光とするた
   めの参照光生成用光学素子と、該参照光生成用光
   学素子の入射側に配置され前記被検物からの物体
   光と前記参照光を反射するために前記コリメータ
   ーレンズの光軸に傾設されたビームスプリツタ
   と、該ビームスプリツタの反射光軸上に配置され
   たホログラム原器と、該ホログラム原器により回
   折された前記物体光と前記参照光のいずれか一方
   の光波と他方の光波との干渉縞を観察するための
   観察光学系とから成るホログラフイツク干渉計で
   あつて、 前記参照光生成用光学素子は前記コリメーター
   レンズの光軸に対し傾設可能で、かつ前記観察光
   学系を、該観察光学系の結像レンズの光軸上であ
   つてコリメーターレンズの射出瞳中心とほぼ共役
   である位置を旋回中心として任意の角度に旋回可
   能としたことを特徴とするホログラフイツク干渉
   計。 ２ 前記参照光生成光学素子が、その射出側に前
   記コリメーターレンズからの光を一旦球面波に変
   換し前記被検物に投射するための参照レンズを有
   し、前記観察光学系が、該参照レンズと前記コリ
   メーターレンズの合成射出瞳中心とほぼ共役であ
   る位置を旋回中心として旋回可能であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のホログラフ
   イツク干渉計。 ３ 前記ビームスプリツタが、前記コリメーター
   レンズの入射側に配置されたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のホログラ
   フイツク干渉計。 ４ 前記参照光生成用光学素子が、前側平面と、
   該前側平面に対し微少角傾斜した後側平面の２面
   から構成され、いずれか一方の平面が前記コリメ
   ーターレンズからの光の一部を反射し参照光とす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項いずれかに記載のホログラフイツク干渉
   計。