JPH0585843B2 - - 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
に関するもので、さらに詳しくは、その参照波面
発生用光学面のチルト量をモニターするモニター
手段を有する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。

さらに、従来のホログラフイツク干渉計による
測定法としては、オンアクシス法とオフアクシス
法とが知られている。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いに傾
斜して交差する型式の測定法である。オンアクシ
ス法及びオフアクシス法はそれぞれに長所欠点が
あり、被検物に応じて使いわける必要がある。

本発明が解決しようとする問題点 オフアクシス法で測定する場合、オフアクシス
角すなわち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の大きさにより最
適の値が決定されるため、被検物毎にまたはそれ
に対応したホログラム原器毎に異なる。

このため、被検物やホログラム原器を干渉計本
体にセツトする都度にオフアクシス角すなわち参
照波面発生用の光学部材例えば平面半透鏡の傾き
角（チルト量）を変えなければならない。しか
し、従来のホログラフイツク干渉計には、この参
照波面発生用光学部材のチルト量をモニターする
手段がないため、正規の参照波面の伝搬軸が得ら
れているか否かをチエツクできなかつた。

また、オンアクシス法とオフアクシス法とを一
台のホログラフイツク干渉計で兼用できるように
と望む場合、参照波面発生用光学部材のチルト量
を可変にし、オンアクシス法のときは参照波面発
生面を光軸に垂直にしなければならない。従つ
て、参照波面発生面が光軸に正確に垂直になつて
いるか否か確認する必要があるが、従来はこのオ
ンアクシス状態をチエツクする手段もなかつた。

このため、従来のホログラフイツク干渉計にお
いては、しばしば参照波面発生面が測定に要求さ
れる配置角度にセツトされず、測定結果に誤差が
入いる欠点があつた。

発明の目的 本発明の目的は、オンアクシス状態やオフアク
シス角を正確に設定できるホログラフイツク干渉
計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ホログラフ
イツク干渉計の構成は、光源と、該光源からの光
を平行光束として被検物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後方に
配置された参照波面発生用光学面と、前記被検物
からの反射光波面と前記参照波面発生用光学面か
らの参照波面の少なくともいずれか一方を回折さ
せるホログラム原器とから成るホログラフイツク
干渉計であつて、前記参照波面発生用光学面と前
記コリメーターレンズの光軸との交差角をモニタ
ーするためのモニター手段を有することを特徴と
することにある。

発明の効果 本発明によれば、参照波面発生光学面の配置角
をモニターできるため、オンアクシス法、オフア
クシス法いずれにおいても高精度測定の基礎とな
る参照波面伝搬軸の正確な位置付けができる。

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）O₁に対し垂
直になるように配置されている。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
ーレンズ１０６との間にそのハーフミラー面１１
０ａ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、撮影レンズ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１０７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２５１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
軸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、オン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１０
４ａ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１
０４ａ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１０９を有する参照レンズホルダー１０９
ａを図示せぬ公知の保持手段で取付ける。

ａ−５： 調整ミラー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１０９
ａ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５
０１に正対させる。この後、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５０
０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、モニターテレビ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５１
１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５２
３ａ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１０
７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
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
がモニターテレビ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２５７，２
５８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５１
０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の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２
１１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２５７，２５
８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３
００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１２
３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１０７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４１
５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１２
３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１１
８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１３
０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３０６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３００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６０
７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３０
０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
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６
０８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３００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ツ
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１
５Ｂ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 光源と、該光源からの光を平行光束として被
   検物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後方に配置された参照波面
   発生用光学面と、前記被検物からの反射光波面と
   前記参照波面発生用光学面からの参照波面の少な
   くともいずれか一方を回折させるホログラム原器
   と、オンアクシス法とオフアクシス法の切替え手
   段とから成るホログラフイツク干渉計であつて、
   前記ホログラム原器に要求される前記参照波面の
   入射角を設定するために前記参照波面発生用光学
   面と前記コリメーターレンズの光軸との交差角を
   モニターするためのモニター手段を有することを
   特徴とするホログラフイツク干渉計。 ２ 前記光源が、レーザ光源と、該レーザ光源か
   らの光を集光する集光レンズと、該集光レンズの
   焦点位置に配置され該集光レンズからの光を選択
   し二次光源となすためのピンホールとから構成さ
   れ、かつ前記モニター手段が、該ピンホールの前
   記参照波面発生用光学面における反射像の結像位
   置をモニターす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 前記参照波面発生用光学面が前記コリメータ
   ー光軸と垂直な軸を回転軸として回動可能であ
   り、また前記モニター手段が、前記ピンホールを
   含む前記コリメーターの光軸と垂直な平面内にあ
   り、かつ前記回転軸と垂直な方向に走る前記光学
   面の回転角に対応したスケールを設けたスケール
   板であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のホログラフイツク干渉計。 ４ 前記ピンホールが、前記スケール板に一体形
   成されたことを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載のホログラフイツク干渉計。 ５ 前記モニター手段が、前記スケール板上に投
   影された前記反射像を前記スケールとともに拡大
   観察するためのオフアクシス用顕微鏡を有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項または
   第４項記載のホログラフイツク干渉計。 ６ 前記モニター手段が、前記反射像が前記ピン
   ホール上に再投影されたか否かを観察するために
   前記コリメーターレンズの光軸上に配置されたオ
   ンアクシス用顕微鏡を有していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のホログラフイツク
   干渉計。 ７ 前記参照波面発生用光学面が、平面板である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ６項いずれかに記載のホログラフイツク干渉計。