JPS61284601A - 縞走査シアリング干渉測定方式におけるシア方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、縞走査シアリング干渉測定方式におけるシア
方法に関する。

（従来技術） 物体表面から反射した光や、レンズを透過した光の波面
形状を測定して、物体の表面形状を特定したり、あるい
はレンズの性能を調べたりする方法として、縞走食シア
リング干渉測定方式が知られている。

矛６図は、従来知られている、縞走盃シアリング干渉測
定装置を要部のみ説明図的に示している。

以下、この矛６図に即して縞走査シアリング干渉測定方
式について簡単に説明し、あわせて、本発明により解決
しようとする問題点につき説明する。

矛６図の測定装置は、測定対象物１００の表面形状を測
定するための装置である。

光源１０（具体的には、Ｎｅ　−Ｎｅレーザー等のし−
ザー元源である）から出た光はコリメーターレンズ１２
により、適当な径の平行光束とされてビームスプリッタ
−１４へ入射し、左方へ反射された光成分ハコンバータ
ーレンズ１６により、集束性の球面波に変換されて測定
対象物１００に入射し、測定対象物１０００表面で反射
されると測定光となってコンバーターレンズ１６’Ｖ逆
に透過し、ビームスプリッタ−１４，リレーレンズ１８
を介してビームスプリッタ−２０に入射する。

ビームスプリッタ−２０に入射した測定光は２光束に分
離され、一方はコーナーキューブプリズム２４　　へ入
射し、折り返されて、ビームスプリッタ−２０、結像レ
ンズ２６を介してエリアセンサー２８上へ入射する。他
方はコーナーキー−グプリズム２２に入射され、折り返
されたのち、ビームスプリッタ−２０、結像レンズ２６
す介してエリアセンサー２８に入射する。このようにし
て、エリアセンサー２８に入射する２光束は、コーナー
キューブプリズム２４　０作用により、進行方向に直交
する方向へ微小距離ずれている。

さて、エリアセンサー２８に入射する２光束は、いずれ
も、結はレンズ２６の作用により、エリアセンサー２８
上に、測定対象物１００の表面の位置における測定光の
波面形状を再生する。上記２光束は互いに可干渉である
ので、互いに干渉し、エリアセンサー２８上に、上記波
面形状に応じた干渉縞を生ずる。コーナーキューブプリ
ズム２２を矛４図で左右方向へずらすことにより、一方
の光束の光路長を微小距離変位させ、その際の干渉縞の
変化をエリアセンサー２８で読みとり、この読取データ
に所定の演算を施すことにより、上記波面形状を知るこ
とができる。

このようにして知られる波面形状は、測定対象物１００
の表面形状の球面からのずれと解釈されるものであり、
従って、この波面形状を球面で補正することにより、測
定対象物１００の表面形状を特定できるのである。

さて、上では、簡単に説明したが、波面、形状は。

一般には、６次元的な形状であり、実際に波面形状を算
出するには、以下の如き操作が必要である。

すなわち、測定光は、ビームスプリッタ−２０ｃより２
元束に分離される。分離された２光束のうち、コーナー
キューブプリズム２２に入射する光束は、測定の際、光
路長を変化させられるので、これを光路長変化用光束と
呼ぶ。他方、コーナーキューブプリズム２４に入射する
光束は、コーナーキューブプリズム２４により、光路長
変化用光束に対して横ずらしされるので、これ？シア用
光束と呼ぶ。ところで、６次元的な波面形状？知るため
には、シア用光束を、光路長変化用光束に対し、互いに
直交する２方向へ横すらし、しなければならない。この
、互いに直交する２方向を、縦方向および横方向という
。

牙６図の例でいうと、７ア用光束は、まず、コーナーキ
ューブ２４によりオ６図の左右方向（仮に縦方向と呼ぶ
）へ横ずらしされ、この状態で干渉縞の変化のデータが
読とられ、つづいて、シア用光束は、矛６図の図面の直
交する方向（横方向ンへ横ずらしされ、この状態での干
渉縞の変化のデーターが読とられる。

縦方向のシアのデータ、横方向のシアのデータは、それ
ぞれ、所定の演算処理を受け、各方向の演算結果から合
成的に、５次元的な波面形状が決定されるのである。

従来、このような、縦横方向の横すらしを行なうのに、
コーナーキューブ２４を、ＸＹステージにのせ、まず原
点あわせ（ノア用光束と光路長変化用光束の光軸を合致
させた状態）を行ない、ついで縦方向の横すらしを行な
い、データ読取後、再び原点あわせを行ない、つづいて
横方向の横ずらしを行って、データを読取る、というこ
とが行なわれていた。

しかし、測定のたびに上記の如き横ずらし操作を行なう
のは面倒でもあり、ＸＹステージの真直度や回転、ある
いは機械的な誤差のため、横すらしの精問向上が困難で
あり、測定再現性も十分でなかった。

（目　　的） 本発明は、上記の如き事情Ｖｃ鑑みてなされｔものであ
って、その目的とするところは、縞走査ンアリング干渉
測定方式において、縦横方向の横すらしを、極めて簡単
に、かつ精度よく行うことができ、測定再現性もよい、
新規なシア方法の提供にある。

（構　　成） 以下、本発明を説明する。

本発明のシア方法においては、測定光を、光路長変化用
光束と、シア用光束とに分離したのち、少くとも、シア
用光束を、縦方向ノア用光束と、横方向シア用光束に分
離する。

縦方向シア用光束は、これを矛１の折返し反射光学系に
入射させ、入射光束に対し反射光束を、所定の縦方向・
＼、所定のシア量だけ横すらしさせる。横方向シア用光
束の方は、これを才２の折返し反射光学系に入射させ、
入射光束に対し反射光束を、上記縦方向に直交する横方
向へ、所定のノア量だけ横ずらしさせる。

縦方向シア用光束の光路にはシャッターが配備され、横
方向シア用光束の光路にもシャッターが配備される。こ
れらシャッターは、上記各光路を選択的に遮断すること
ができる。

すると、シャッターによって横方向シア用光束の光路を
遮断すると、おのずから１元路長変化用光束に対し、ノ
ア用光束を縦方向へ所定のツブ量だけ横ずらしした状態
が実現し、逆に、縦方向シア用光束の光路を遮断すれば
、光路長変化用光束に対し、シア用光束を、横方向へ所
定のノア量だけ横ずらしした状態が実現する。

第１および才２の折返し反射光学系は、その位ｊを固定
し、常に同一のシア量が実現されるようにしてもよいし
、あるいは、これらを、それぞれ縦方向、横方向・＼可
動として、ノア量を調整できるようにしてもよい。

第１、才２の折返し反射光学系としては、コーナーキュ
ーブプリズムや、これと同等の機能を有するように６枚
のミラーを組合せたもの、あるいは、直角プリズムや、
これと同等のダハミラーを用いることができる。

以下、具体的な実捲例に即して説明する。

矛１図において、符号２０は、矛６図におけると同じく
、ビームスプリッタ−を示す。第１図において上下方向
を縦方向１図面に直交する方向を横方向と称する。

ビームスプリッタ−２０に左方から入射する測定光りは
、ビームスプリッタ−２０ＶＣより、光路長変化用光束
ＬＣ（以下、単に光束ＬＣという）と。

７ア用光束ＬＯとに分離される。

光束ＬＣは、コーナーキ二−グプリズム６０に入射し、
折返し反射されて、ビームスプリッタ−２０を透過し、
エリアセンサー２８へ入射する。

一方、シア用光束ＬＯは、さらに、ビームスプリッタ−
３２により、縦方向ノア用光束Ｌ’ｌ’　　（以下、単
に、光束ＬＴ　　という〕と、横横方向シア用光束ＬＹ
　（以下、単に光束ＬＹ　　という）に分離される。

符号６４は１第１の折返し反射光学系としてのコーナー
キューブ、符号６６は、矛２の折返し反射光学系として
のコーナーキューブを示す。また、符号３８．４０はン
ヤソターを示す。

今、ンヤッタ−４０を閉じて、シャッター６８を開放す
ると、光束り丁は、コーナーキューブ６４に入射するが
、入射光束に対するコーナー牛ユーヴ３４の位置関係の
ために、反射光束ＬＴＲは、入射光束ＬＴ　に対し、矛
１図で上方すなわち縦方向へ所定のシア量だけ平行的に
ずれ、ビームスプリッタ−３２，２０を介してエリアセ
ンサー２８に入射するときは、光束ＬＴＲは、光束ＬＣ
に対し、矛１図で右方・＼、上記所定のシア量だけ横ず
れした状態となる。この状態を称して、光路長変化用光
束に対し、シア用光束が、縦方向へ横ずれした状態とい
う。

この状態で、コーナーキューブ６０を矛１図の上方向へ
、例えば、図示されないＰＺＴ　Ｋより変位させ、その
際の干渉縞の変化を、エリアセンサー２８で読取ること
により、縦方向シアに関するデータを得ることができる
。

また、シャッター６８を閉じて、ンヤッター４０す開放
すると、光束ＬＹ　はコーナーキューブ６６に入射する
が、入射光束ＬＹ　　Ｋ対するコーナーキー−ヴ６６の
位置関係により１反射元束は図面に直交する方向すなわ
ち横方向・＼所定のツブ量だけずれ、ビームスプリッタ
−３２，２０を介してエリアセンサー２８へ入射すると
きは、光束ＬＣに対し横方向へずれている。この状態で
、コーナーキューブ６０により光路長変更を行ないつつ
、干渉縞の変化をエリアセンサー２８で読取ることによ
り、横方向シアに関するデータを得ることができる。

各方向シアに関するデータに所定の演算を施し、各方向
に関する演算結果を合成することにより波面形状を知る
ことができる。

第２図に示す実泡例は、実質的に３個のビームスプリッ
タ−と同じ機能を有する、複合ビームスプリッタ−４２
と、４つの直角プリズム４４，４６．５２．５４、およ
び４つの７ヤツター４８．５０．５６．５８を用いる例
である。

複合ビームスプリンター４２に左方から入射する測定光
は、同スプリッター４２により、光路長変化用光束ＬＣ
とシア用光束ＬＯＫ分離される。光路長変化用光束ＬＣ
は、さらに光束ＬＣＴとＬＣ’Ｙとに分離され、シア用
光束ＬＯの方は、さらに縦方向シア用光束ＬＴ　　と横
方向シア用光束ＬＹ　　に分離するＯ 縦方向ノアに関するデータを得るには、シャッター４８
．５６を開放し、シャッター５０．５８を閉ざす。する
と、光路長変化用光束ＬＣは、プリズム４４に入射し、
折返し反射されて、複合ビームスプリッタ−４２を介し
て、エリアセンサー２８に入射する。一方、光束ＬＴ　
　の方は、牙１の折返し反射光学系たるプリズム５２に
入射するが、プリズム５２と入射光束との位置関係によ
り、反射光は縦方向に所定のシア量だけ横ずれする。こ
れによって、光路長変化用光束に対し、シア用光束が縦
方向へ横ずれした状態が、エリアセンサー２８に対して
実現される。

プリズム４８を矛２図の上方向へ例えば、図示されない
ＰＺＴで段階的に変位させ、その際の干渉縞の変化をエ
リアセンサー２８で読みとることにより、縦方向シアに
関するデータを得ることができる。

逆に、シャッター４８．５６を閉じ、シャッター５０．
５８を開放すれば、矛２の折返し反射光学系たるプリズ
ム５４０作用により、光路長変化用光束に対し、シア用
光束が、横方向へ所定のシア量だけ横ずれした状態が実
現するので、プリズム４６を、矛２図の左方へ向って例
えば、図示されないＰＺＴにより段階的に変位させて光
路長変化用光束の光路長を変化させつつ、エリアセンサ
ー２８により、干渉縞の変化を読取ることによって、横
方向ノアに関するデータを得ることができる。

なお、測定の目的に応じて、ビームスプリッタ−２０（
、ｌ−１図）、複合ビームスプリッタ−４２（第２図）
とエリアセンサー２８との間に、結像レンズを配するこ
とができる。

（効　果） 以上、本発明によれば、縞走査シアリング干渉測定方式
における新規なシア方法を提供できる〇この方法では、
シャッターの開閉のみで、縦方向シアと横方向シアを自
動的に切換られるので、測定プロセスが簡単化され、シ
ア量も正確に定まるので測定精度が向上するとともに、
測定の再現性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実砲例を説明するための図、矛２
図は、本発明の別実殉例を説明するための図、矛３図は
、従来技術とその問題点を説明するための図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 縞走査シアリング干渉測定方式において、 測定光を、光路長変化用光束とシア用光束とに分離した
   のち、少くともシア用光束を、縦方向シア用光束と横方
   向シア用光束に分離し、 上記縦方向シア用光束を、第１の折返し反射光学系に入
   射させ、入射光束に対して反射光束を、所定の縦方向に
   、所定のシア量だけ横ずらしさせるようにし、 上記横方向シア用光束を、第２の折返し反射光学系に入
   射させ、入射光束に対して反射光束を、上記縦方向に直
   交する横方向へ、所定のシア量だけ横ずらしさせるよう
   にし、 上記縦方向および横方向シア用光束の各光路に、それぞ
   れシャッターを配し、これらシャッターにより、上記各
   光路を選択的に遮断することを、特徴とする、シア方法
   。