JP2000097652A - 形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Point-Diffraction-Interferometerにおいて、
良好な干渉縞が観察できる状態に、容易にアライメント
が行える測定装置を得る。 【解決手段】着脱可能なアライメント用光学系を設け、
測定用光束と参照用光束の光軸のずれ及び、フォーカス
のずれ成分を調整して、干渉縞観察用ＣＣＤ７で干渉縞
の観察を行う。
良好な干渉縞が観察できる状態に、容易にアライメント
が行える測定装置を得る。 【解決手段】着脱可能なアライメント用光学系を設け、
測定用光束と参照用光束の光軸のずれ及び、フォーカス
のずれ成分を調整して、干渉縞観察用ＣＣＤ７で干渉縞
の観察を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面形状を高精度に
測定するための干渉計を有する測定装置に関する。
測定するための干渉計を有する測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、球面形状の計測には、フィゾー干
渉計やトワイマン・グリーン干渉計が用いられてきた。
これらの干渉計は基準面を必要とし、その基準面との比
較により、球面形状を計測するため、測定精度は基準面
の面精度を超えることが出来ない。基準面を必要としな
い干渉計として、ピンホールによる回折波面を基準とす
るPoint-Diffraction-Interferometer（以下ＰＤＩと称
す）が知られている。（特開平2-228505） この干渉計
では、ピンホールの回折により生じた理想的な球面波を
基準波面として、球面形状の高精度な計測を実現してい
る。前記ＰＤＩにおいては、ピンホールで回折された球
面波を基準としており、フィゾー干渉計やトワイマン・
グリーン干渉計の様に基準面を必要としないため、基準
面の精度に影響されずに高精度に非球面の形状を測定す
ることが可能である。ここで、ピンホールの直径φが、 λ／２＜φ＜λｒ／２ａ の関係を満足している時には、ピンホールで回折された
波面は理想的な球面波と見なすことができるため、基準
面を使わずに高精度な計測が実現できる。ここで、λは
使用波長、ｒは被測定面の近似曲率半径、ａはピンホー
ルの口径である。ピンホールの代わりに光ファイバーや
光導波路を用いることも可能であり、その場合、上記φ
は、光ファイバーおよび光導波路の伝送部分の直径とな
る。
渉計やトワイマン・グリーン干渉計が用いられてきた。
これらの干渉計は基準面を必要とし、その基準面との比
較により、球面形状を計測するため、測定精度は基準面
の面精度を超えることが出来ない。基準面を必要としな
い干渉計として、ピンホールによる回折波面を基準とす
るPoint-Diffraction-Interferometer（以下ＰＤＩと称
す）が知られている。（特開平2-228505） この干渉計
では、ピンホールの回折により生じた理想的な球面波を
基準波面として、球面形状の高精度な計測を実現してい
る。前記ＰＤＩにおいては、ピンホールで回折された球
面波を基準としており、フィゾー干渉計やトワイマン・
グリーン干渉計の様に基準面を必要としないため、基準
面の精度に影響されずに高精度に非球面の形状を測定す
ることが可能である。ここで、ピンホールの直径φが、 λ／２＜φ＜λｒ／２ａ の関係を満足している時には、ピンホールで回折された
波面は理想的な球面波と見なすことができるため、基準
面を使わずに高精度な計測が実現できる。ここで、λは
使用波長、ｒは被測定面の近似曲率半径、ａはピンホー
ルの口径である。ピンホールの代わりに光ファイバーや
光導波路を用いることも可能であり、その場合、上記φ
は、光ファイバーおよび光導波路の伝送部分の直径とな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】各素子の配置が同
一直線、もしくは直交する光路上に配置されている干渉
計では、あらかじめ構成部品を精度良く作っておけば、
構成部品を基準として各素子を配置することにより、容
易に干渉縞が観察できる状態にアライメントができた。
それに対して、前述のＰＤＩにより被測定面の形状を測
定する場合、被測定面やピンホール、受光素子部が同一
直線上に配置できないため、構成部品を基準とすること
ができず、干渉縞を生じる状態にアライメントを行うこ
とが非常に困難であった。
一直線、もしくは直交する光路上に配置されている干渉
計では、あらかじめ構成部品を精度良く作っておけば、
構成部品を基準として各素子を配置することにより、容
易に干渉縞が観察できる状態にアライメントができた。
それに対して、前述のＰＤＩにより被測定面の形状を測
定する場合、被測定面やピンホール、受光素子部が同一
直線上に配置できないため、構成部品を基準とすること
ができず、干渉縞を生じる状態にアライメントを行うこ
とが非常に困難であった。
【０００４】そこで本発明は、ＰＤＩにおいて干渉縞が
得られる状態に容易にアライメントが行える測定装置を
提供することを課題としている。
得られる状態に容易にアライメントが行える測定装置を
提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を達成する
ために、請求項１に記載の発明は、光源から出射された
光束の一部を測定用光束として被測定面に照射するとと
もに、前記被測定面で反射された前記測定用光束と、前
記光源から出射された光束の一部であって所定の波面を
有する参照用光束とを互いに干渉させ、干渉により生じ
る干渉縞の状態を検知することにより、前記被測定面の
面形状を測定する干渉計において、前記測定用光束と前
記参照用光束が、前記光源と前記被測定面との間に配置
された反射面上に配置された所定の大きさを有する点光
源から出射された光束であり、前記被測定面で反射され
た前記測定用光束と前記参照用光束とをそれぞれ分割す
る反射光学系と、前記分割された光束を集光する光学系
と、前記集光したスポット位置を検出する受光素子を用
いて、検出した前記スポット位置により前記測定用光束
と前記参照用光束との光軸のずれを検出する検出装置を
有することを特徴としている。
ために、請求項１に記載の発明は、光源から出射された
光束の一部を測定用光束として被測定面に照射するとと
もに、前記被測定面で反射された前記測定用光束と、前
記光源から出射された光束の一部であって所定の波面を
有する参照用光束とを互いに干渉させ、干渉により生じ
る干渉縞の状態を検知することにより、前記被測定面の
面形状を測定する干渉計において、前記測定用光束と前
記参照用光束が、前記光源と前記被測定面との間に配置
された反射面上に配置された所定の大きさを有する点光
源から出射された光束であり、前記被測定面で反射され
た前記測定用光束と前記参照用光束とをそれぞれ分割す
る反射光学系と、前記分割された光束を集光する光学系
と、前記集光したスポット位置を検出する受光素子を用
いて、検出した前記スポット位置により前記測定用光束
と前記参照用光束との光軸のずれを検出する検出装置を
有することを特徴としている。
【０００６】請求項２に記載の発明は、光源から出射さ
れた光束の一部を測定用光束として被測定面に照射する
とともに、前記被測定面で反射された前記測定用光束
と、前記光源から出射された光束の一部であって所定の
波面を有する参照用光束とを互いに干渉させ、干渉によ
り生じる干渉縞の状態を検知することにより、前記被測
定面の面形状を測定する干渉計において、前記測定用光
束と前記参照用光束が、前記光源と前記被測定面との間
に配置された反射面上に配置された所定の大きさを有す
る点光源から出射された光束であり、前記被測定面で反
射された前記測定用光束と前記参照用光束とをそれぞれ
分割する反射光学系と、前記分割された光束を集光する
光学系と、前記集光したスポット像を検出する撮像素子
を用いて、検出した前記スポット像により前記測定用光
束と前記参照用光束とのフォーカスのずれを検出する検
出装置を有することを特徴としている。
れた光束の一部を測定用光束として被測定面に照射する
とともに、前記被測定面で反射された前記測定用光束
と、前記光源から出射された光束の一部であって所定の
波面を有する参照用光束とを互いに干渉させ、干渉によ
り生じる干渉縞の状態を検知することにより、前記被測
定面の面形状を測定する干渉計において、前記測定用光
束と前記参照用光束が、前記光源と前記被測定面との間
に配置された反射面上に配置された所定の大きさを有す
る点光源から出射された光束であり、前記被測定面で反
射された前記測定用光束と前記参照用光束とをそれぞれ
分割する反射光学系と、前記分割された光束を集光する
光学系と、前記集光したスポット像を検出する撮像素子
を用いて、検出した前記スポット像により前記測定用光
束と前記参照用光束とのフォーカスのずれを検出する検
出装置を有することを特徴としている。
【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の発明において、前記反射光学系は、前
記測定用光束と前記参照用光束が重なる光路上に配置さ
れることを特徴としている。請求項４に記載の発明は、
請求項１に記載の前記受光素子と、請求項２に記載の前
記撮像素子を同一の素子で実現することを特徴としてい
る。
請求項２に記載の発明において、前記反射光学系は、前
記測定用光束と前記参照用光束が重なる光路上に配置さ
れることを特徴としている。請求項４に記載の発明は、
請求項１に記載の前記受光素子と、請求項２に記載の前
記撮像素子を同一の素子で実現することを特徴としてい
る。
【０００８】請求項５に記載の発明は、請求項１から４
の発明において、前記反射光学系が着脱機構を有するこ
とを特徴としている。請求項６に記載の発明は、光源か
ら出射された光束の一部を測定用光束として被測定面に
照射するとともに、前記被測定面で反射された前記測定
用光束と、前記光源から出射された光束の一部であって
所定の波面を有する参照用光束とを互いに干渉させ、干
渉により生じる干渉縞の状態を検知することにより、前
記被測定面の面形状を計測する干渉計において、前記測
定用光束と前記参照用光束が、前記光源と前記被測定面
との間に配置された反射面上に配置された所定の大きさ
を有する点光源から出射された光束であり、前記被測定
面と前記反射面との間に反射光学系を配置し、前記被測
定面で反射された前記測定用光束の一部が前記反射光学
系で反射し、集光したスポット位置及び像を検出する受
光素子を用いて、検出した前記スポット位置及び像によ
り前記被測定面の光軸のずれおよび、フォーカスのずれ
を検出する検出装置を有することを特徴としている。
の発明において、前記反射光学系が着脱機構を有するこ
とを特徴としている。請求項６に記載の発明は、光源か
ら出射された光束の一部を測定用光束として被測定面に
照射するとともに、前記被測定面で反射された前記測定
用光束と、前記光源から出射された光束の一部であって
所定の波面を有する参照用光束とを互いに干渉させ、干
渉により生じる干渉縞の状態を検知することにより、前
記被測定面の面形状を計測する干渉計において、前記測
定用光束と前記参照用光束が、前記光源と前記被測定面
との間に配置された反射面上に配置された所定の大きさ
を有する点光源から出射された光束であり、前記被測定
面と前記反射面との間に反射光学系を配置し、前記被測
定面で反射された前記測定用光束の一部が前記反射光学
系で反射し、集光したスポット位置及び像を検出する受
光素子を用いて、検出した前記スポット位置及び像によ
り前記被測定面の光軸のずれおよび、フォーカスのずれ
を検出する検出装置を有することを特徴としている。
【０００９】請求項７に記載の発明は、光源から出射さ
れた光束の一部を測定用光束として被測定面に照射する
とともに、前記被測定面で反射された前記測定用光束
と、前記光源から出射された光束の一部であって所定の
波面を有する参照用光束とを互いに干渉させ、干渉によ
り生じる干渉縞の状態を撮像素子で検知することによ
り、前記被測定面の面形状を計測する干渉計において、
前記測定用光束と前記参照用光束が、前記光源と前記被
測定面との間に配置された反射面上に配置された所定の
大きさを有する点光源から出射された光束であり、前記
撮像素子に前記被測定用光束と前記参照用光束が焦点を
結ぶように配置された集光光学系と、前記集光光学系が
着脱可能な機構を有することを特徴としている。
れた光束の一部を測定用光束として被測定面に照射する
とともに、前記被測定面で反射された前記測定用光束
と、前記光源から出射された光束の一部であって所定の
波面を有する参照用光束とを互いに干渉させ、干渉によ
り生じる干渉縞の状態を撮像素子で検知することによ
り、前記被測定面の面形状を計測する干渉計において、
前記測定用光束と前記参照用光束が、前記光源と前記被
測定面との間に配置された反射面上に配置された所定の
大きさを有する点光源から出射された光束であり、前記
撮像素子に前記被測定用光束と前記参照用光束が焦点を
結ぶように配置された集光光学系と、前記集光光学系が
着脱可能な機構を有することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
光路図である。本実施の形態の干渉計においては、レー
ザ光源１と被測定面４の間に反射鏡３（以下、ピンホー
ル・ミラーと称す）が設置されている。本実施の形態に
おけるピンホール・ミラー３は図２に示すように、ガラ
ス基板３ｂの表面に金属膜３を蒸着しており、金属膜３
ａの略中央部にピンホール３ｃをエッチングによって設
けている。レーザ光源１から出射された光はレンズ２で
集光され、ピンホール・ミラー３に照射され、ピンホー
ル３ｃで回折されて理想的な球面波として広がって行
く。この球面波の一部が測定用光束として被測定面４に
照射され、被測定面４で反射されてピンホール・ミラー
３に再び集光される。測定用光束はさらにピンホール・
ミラー３で反射され、レンズ６で平行光束となり、ＣＣ
Ｄ７の受光面に到達する。レンズ６は被測定面４の像を
ＣＣＤ７の受光面に結像する役目もしており、被測定面
４の形状を正確に知るために、ディストーションを抑え
た設計にしている。ディストーションの設計値や実測値
を用いて干渉縞の横座標を補正することによって、被測
定面４上の座標とＣＣＤ７上での座標を正確に関係付け
ることができる。
光路図である。本実施の形態の干渉計においては、レー
ザ光源１と被測定面４の間に反射鏡３（以下、ピンホー
ル・ミラーと称す）が設置されている。本実施の形態に
おけるピンホール・ミラー３は図２に示すように、ガラ
ス基板３ｂの表面に金属膜３を蒸着しており、金属膜３
ａの略中央部にピンホール３ｃをエッチングによって設
けている。レーザ光源１から出射された光はレンズ２で
集光され、ピンホール・ミラー３に照射され、ピンホー
ル３ｃで回折されて理想的な球面波として広がって行
く。この球面波の一部が測定用光束として被測定面４に
照射され、被測定面４で反射されてピンホール・ミラー
３に再び集光される。測定用光束はさらにピンホール・
ミラー３で反射され、レンズ６で平行光束となり、ＣＣ
Ｄ７の受光面に到達する。レンズ６は被測定面４の像を
ＣＣＤ７の受光面に結像する役目もしており、被測定面
４の形状を正確に知るために、ディストーションを抑え
た設計にしている。ディストーションの設計値や実測値
を用いて干渉縞の横座標を補正することによって、被測
定面４上の座標とＣＣＤ７上での座標を正確に関係付け
ることができる。
【００１１】ピンホール３ｃで回折された理想的な球面
波の一部は参照用光束として、レンズ６で平行光束とな
り、ＣＣＤ７に達する。ＣＣＤ７の受光面では参照用光
束と被測定面からの反射光（測定用光束）との干渉によ
って干渉縞が生じる。ＣＣＤ７からの出力は図示しない
コンピュータに取り込まれて解析され、干渉縞の状態か
ら被測定面４の形状が算出される。
波の一部は参照用光束として、レンズ６で平行光束とな
り、ＣＣＤ７に達する。ＣＣＤ７の受光面では参照用光
束と被測定面からの反射光（測定用光束）との干渉によ
って干渉縞が生じる。ＣＣＤ７からの出力は図示しない
コンピュータに取り込まれて解析され、干渉縞の状態か
ら被測定面４の形状が算出される。
【００１２】一方、アライメント用光学系では、前述の
レンズ６で平行光束となった測定用光束は、反射ミラー
８で反射され、レンズ９で集光され受光素子１０上に焦
点を結ぶ。前述のピンホール・ミラー３で発生した参照
光も同様な光路を通り、受光素子１０上に焦点を結ぶ。
受光素子１０にはＣＣＤを用い、２つのスポットのＣＣ
Ｄ上での位置および像を検出する。得られた２つのスポ
ットの相対的な位置ずれは、被測定面４から反射された
測定用光束と、ピンホール・ミラー３で生じた参照用光
束との光軸のずれを示している。また、それぞれのスポ
ットの像の大きさは、測定用光束のフォーカスのずれを
示している。
レンズ６で平行光束となった測定用光束は、反射ミラー
８で反射され、レンズ９で集光され受光素子１０上に焦
点を結ぶ。前述のピンホール・ミラー３で発生した参照
光も同様な光路を通り、受光素子１０上に焦点を結ぶ。
受光素子１０にはＣＣＤを用い、２つのスポットのＣＣ
Ｄ上での位置および像を検出する。得られた２つのスポ
ットの相対的な位置ずれは、被測定面４から反射された
測定用光束と、ピンホール・ミラー３で生じた参照用光
束との光軸のずれを示している。また、それぞれのスポ
ットの像の大きさは、測定用光束のフォーカスのずれを
示している。
【００１３】ＣＣＤ７の受光面で干渉縞を確認できるよ
うにするためには、先のアライメント用光学系で得られ
る情報をもとに，被測定面４やピンホール・ミラー３の
位置や傾きを微妙に調整する必要がある。そこで，本実
施の形態では以下に述べる方法で調整することにより、
ＣＣＤ７での干渉縞を確認できる。ピンホール・ミラー
３は、測定用光束と参照用光束を含む平面にほぼ平行な
平面内を移動可能な微動台１１と、ピンホール・ミラー
３に設けられたピンホール３ｃを通り光源１の光軸と直
交する２軸を回転中心として回転可能な回転台１２の上
に設置されている。一方、被測定面４は、測定用光束の
光軸方向に移動可能な微動台１３と、被測定面４の中心
を通り測定用光束の光軸と直交する２軸を回転中心とし
て回転可能な回転台１４の上に設置されている。
うにするためには、先のアライメント用光学系で得られ
る情報をもとに，被測定面４やピンホール・ミラー３の
位置や傾きを微妙に調整する必要がある。そこで，本実
施の形態では以下に述べる方法で調整することにより、
ＣＣＤ７での干渉縞を確認できる。ピンホール・ミラー
３は、測定用光束と参照用光束を含む平面にほぼ平行な
平面内を移動可能な微動台１１と、ピンホール・ミラー
３に設けられたピンホール３ｃを通り光源１の光軸と直
交する２軸を回転中心として回転可能な回転台１２の上
に設置されている。一方、被測定面４は、測定用光束の
光軸方向に移動可能な微動台１３と、被測定面４の中心
を通り測定用光束の光軸と直交する２軸を回転中心とし
て回転可能な回転台１４の上に設置されている。
【００１４】まず、ピンホール・ミラー３で反射する前
の測定用光束を遮光板によって遮り、受光素子１０上に
は参照用光束のみが照射されるようにする。そして、受
光素子１０上の参照用光束のスポット位置、スポット像
を観察しながら、スポットがほぼ受光素子１０の中央に
位置し、かつスポットが受光素子１０に焦点を結ぶよう
にピンホール・ミラー３の位置を微動台１１を用いて調
整する。この操作により、参照用光束のアライメントが
終了する。
の測定用光束を遮光板によって遮り、受光素子１０上に
は参照用光束のみが照射されるようにする。そして、受
光素子１０上の参照用光束のスポット位置、スポット像
を観察しながら、スポットがほぼ受光素子１０の中央に
位置し、かつスポットが受光素子１０に焦点を結ぶよう
にピンホール・ミラー３の位置を微動台１１を用いて調
整する。この操作により、参照用光束のアライメントが
終了する。
【００１５】つぎに、測定用光束のアライメントを行
う。前記の遮光板をはずし被測定面４から反射した測定
用光束がピンホール３ｃの近傍に照射するよう、回転台
１４を調整する。その後、受光素子１０上の測定用光束
のスポット像及びスポット位置を観察し、スポット位置
を参照用光束のスポットと重なるように回転台１２を調
整する。この結果、測定用光束の光軸と参照用光束の光
軸が一致する。最後に、測定用光束のスポットが焦点を
結ぶように微動台１３を移動させて、測定用光束のフォ
ーカスのずれ成分の調整が終了する。
う。前記の遮光板をはずし被測定面４から反射した測定
用光束がピンホール３ｃの近傍に照射するよう、回転台
１４を調整する。その後、受光素子１０上の測定用光束
のスポット像及びスポット位置を観察し、スポット位置
を参照用光束のスポットと重なるように回転台１２を調
整する。この結果、測定用光束の光軸と参照用光束の光
軸が一致する。最後に、測定用光束のスポットが焦点を
結ぶように微動台１３を移動させて、測定用光束のフォ
ーカスのずれ成分の調整が終了する。
【００１６】本実施の形態では反射ミラー８をアライメ
ント時には光路に挿入し、測定時には取り除く構成にし
ているが、反射ミラー８の代わりにハーフミラーを用い
れば、アライメント中にもＣＣＤ７により干渉縞が観察
できるので、アライメントの度合いを把握するには都合
が良い。さらに，干渉縞の計測時にも前記のハーフミラ
ーを装着したままにしておき、受光素子１０で得られた
情報に基づいて微動台１３や回転台１４を以下のような
操作で制御することにより、熱ドリフトの影響等で生じ
る被測定面４の位置や姿勢のずれをリアルタイムで補正
することができる。
ント時には光路に挿入し、測定時には取り除く構成にし
ているが、反射ミラー８の代わりにハーフミラーを用い
れば、アライメント中にもＣＣＤ７により干渉縞が観察
できるので、アライメントの度合いを把握するには都合
が良い。さらに，干渉縞の計測時にも前記のハーフミラ
ーを装着したままにしておき、受光素子１０で得られた
情報に基づいて微動台１３や回転台１４を以下のような
操作で制御することにより、熱ドリフトの影響等で生じ
る被測定面４の位置や姿勢のずれをリアルタイムで補正
することができる。
【００１７】ここで、干渉縞の計測を開始したときの受
光素子１０で検出したスポットの位置と像の大きさを目
標値とする。干渉縞の計測中にスポットの位置が目標値
からずれた場合には、そのずれ量に応じて回転台１４に
図示しないコンピュータより制御信号を送り、目標値と
一致するように回転台１４をモータで回転させる。ま
た、スポットの像の大きさが目標値からずれた場合に
は、そのずれ量に応じて微動台１３に図示しないコンピ
ュータより制御信号を送り、目標値と一致するように微
動台１３をモータで光軸方向に移動させる。このような
制御を行うことにより、被測定面４の位置や姿勢が経時
的に変化したとしても、受光素子１０から得られる情報
を利用して、高精度な干渉縞の計測が可能となる。な
お、像の大きさに基づいて制御を行う場合には、制御方
向を明らかにするため、あらかじめ受光素子１０を光軸
方向のみずらしてデフォーカス状態にしておく必要があ
る。あるいは、公知の非点収差法やナイフエッジ法によ
るフォーカスずれ検出手段を別に設けて、前記検出手段
より得られる情報を制御信号としてもよい。
光素子１０で検出したスポットの位置と像の大きさを目
標値とする。干渉縞の計測中にスポットの位置が目標値
からずれた場合には、そのずれ量に応じて回転台１４に
図示しないコンピュータより制御信号を送り、目標値と
一致するように回転台１４をモータで回転させる。ま
た、スポットの像の大きさが目標値からずれた場合に
は、そのずれ量に応じて微動台１３に図示しないコンピ
ュータより制御信号を送り、目標値と一致するように微
動台１３をモータで光軸方向に移動させる。このような
制御を行うことにより、被測定面４の位置や姿勢が経時
的に変化したとしても、受光素子１０から得られる情報
を利用して、高精度な干渉縞の計測が可能となる。な
お、像の大きさに基づいて制御を行う場合には、制御方
向を明らかにするため、あらかじめ受光素子１０を光軸
方向のみずらしてデフォーカス状態にしておく必要があ
る。あるいは、公知の非点収差法やナイフエッジ法によ
るフォーカスずれ検出手段を別に設けて、前記検出手段
より得られる情報を制御信号としてもよい。
【００１８】図３は本発明の第二の実施の形態を示す光
路図である。本実施の形態における干渉計は、被測定面
の設置と測定を繰り返し行う場合に簡易的に被測定面を
アライメントできるのもので、図に示す通り、測定用光
束側にのみアライメント用光学系を設けている。最初の
測定時に、被測定面４、ピンホール・ミラー３のアライ
メントを例えば前述の第一の実施の形態と同様にして行
い、ＣＣＤ７の受光面で干渉縞を観察できるようにして
おく。このとき、被測定面４から反射した測定用光束が
受光素子１０に焦点を結ぶように受光素子１０の位置を
光軸方向に調整するとともに、集光した受光素子１０上
のスポットの位置を図示しないコンピュータに取り込み
記録する。第２回目からの測定では、受光素子１０上の
スポットの位置が先の記録したスポットの位置と一致す
るように被測定面４を調整するとともに、受光素子１０
上に焦点を結ぶように被測定面４を光軸方向に調整す
る。この結果、上述のような繰り返し測定を実施する場
合には、被測定面４のみのアライメントを実施すればよ
く、アライメントの手間が大幅に削減できる。また、反
射ミラー８をハーフミラーとし、受光素子１０の情報に
基づいて微動台１３、回転台１４を制御することによ
り、第一の実施の形態と同様に、干渉縞の計測中であっ
ても被測定面４の補正がリアルタイムで可能となる。
路図である。本実施の形態における干渉計は、被測定面
の設置と測定を繰り返し行う場合に簡易的に被測定面を
アライメントできるのもので、図に示す通り、測定用光
束側にのみアライメント用光学系を設けている。最初の
測定時に、被測定面４、ピンホール・ミラー３のアライ
メントを例えば前述の第一の実施の形態と同様にして行
い、ＣＣＤ７の受光面で干渉縞を観察できるようにして
おく。このとき、被測定面４から反射した測定用光束が
受光素子１０に焦点を結ぶように受光素子１０の位置を
光軸方向に調整するとともに、集光した受光素子１０上
のスポットの位置を図示しないコンピュータに取り込み
記録する。第２回目からの測定では、受光素子１０上の
スポットの位置が先の記録したスポットの位置と一致す
るように被測定面４を調整するとともに、受光素子１０
上に焦点を結ぶように被測定面４を光軸方向に調整す
る。この結果、上述のような繰り返し測定を実施する場
合には、被測定面４のみのアライメントを実施すればよ
く、アライメントの手間が大幅に削減できる。また、反
射ミラー８をハーフミラーとし、受光素子１０の情報に
基づいて微動台１３、回転台１４を制御することによ
り、第一の実施の形態と同様に、干渉縞の計測中であっ
ても被測定面４の補正がリアルタイムで可能となる。
【００１９】なお、図３に示した実施の形態では被測定
面４が凹面のため受光素子１０の前に集光レンズを設置
しなかったが、被測定面４の曲率半径が大きい場合や凸
面の場合には、集光レンズを必要とする。次に、図４に
干渉計観察用ＣＣＤとアライメント用受光素子とを兼用
した、第三の実施の形態を示す。本実施の形態では、Ｃ
ＣＤ７の前に着脱可能なレンズ９を配置し、アライメン
ト時にはレンズ９を挿入して参照用光束と測定用光束の
焦点をＣＣＤ７上に結ばせ、検出された焦点の位置情報
や像の状態から、前述の第一の実施の形態と同様にして
被測定面４とピンホール・ミラー３のアライメントがで
きる。干渉計観察時にはレンズ９を取り外すことによ
り、不具合なく干渉縞の観察ができる。本実施の形態で
は、第一の実施の形態に比べて、構成部品が少なく機構
が単純になるという長所を有する。なお、本実施の形態
では、レンズ９をレンズ６とＣＣＤ７の間に配置してい
るが、参照用光束と測定用光束の重なる光路上であれ
ば、レンズ９をどこに配置しても同様に実施できる。
面４が凹面のため受光素子１０の前に集光レンズを設置
しなかったが、被測定面４の曲率半径が大きい場合や凸
面の場合には、集光レンズを必要とする。次に、図４に
干渉計観察用ＣＣＤとアライメント用受光素子とを兼用
した、第三の実施の形態を示す。本実施の形態では、Ｃ
ＣＤ７の前に着脱可能なレンズ９を配置し、アライメン
ト時にはレンズ９を挿入して参照用光束と測定用光束の
焦点をＣＣＤ７上に結ばせ、検出された焦点の位置情報
や像の状態から、前述の第一の実施の形態と同様にして
被測定面４とピンホール・ミラー３のアライメントがで
きる。干渉計観察時にはレンズ９を取り外すことによ
り、不具合なく干渉縞の観察ができる。本実施の形態で
は、第一の実施の形態に比べて、構成部品が少なく機構
が単純になるという長所を有する。なお、本実施の形態
では、レンズ９をレンズ６とＣＣＤ７の間に配置してい
るが、参照用光束と測定用光束の重なる光路上であれ
ば、レンズ９をどこに配置しても同様に実施できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、従来の方法では非常に困難であったＰＤＩでの各構
成要素のアライメントが容易に実現できるため、面形状
を高精度で測定することが可能になる。
ば、従来の方法では非常に困難であったＰＤＩでの各構
成要素のアライメントが容易に実現できるため、面形状
を高精度で測定することが可能になる。
【図１】は第一の実施の形態を示す光路図である。
【図２】はピンホール・ミラーの構成を示す概略図であ
る。
る。
【図３】は第二の実施の形態を示す光路図である。
【図４】は第三の実施の形態を示す光路図である。
１…レーザ光源 ２…集光レンズ ３…ピンホール・ミラー ３ａ…金属膜 ３ｂ…ガラス基板 ３ｃ…ピンホール ４…被測定面 ６…レンズ ７…ＣＣＤ ８…反射ミラー ９…レンズ １０…受光素子 １１…微動台 １２…回転台 １３…微動台 １４…回転台
Claims (7)
- 【請求項１】 光源から出射された光束の一部を測定用
光束として被測定面に照射するとともに、前記被測定面
で反射された前記測定用光束と、前記光源から出射され
た光束の一部であって所定の波面を有する参照用光束と
を互いに干渉させ、干渉により生じる干渉縞の状態を検
知することにより、前記被測定面の面形状を計測する干
渉計において、前記測定用光束と前記参照用光束が、前
記光源と前記被測定面との間に配置された反射面上に配
置された所定の大きさを有する点光源から出射された光
束であり、前記被測定面で反射された前記測定用光束と
前記参照用光束とをそれぞれ分割する反射光学系と、前
記分割された光束を集光する光学系と、前記集光したス
ポット位置を検出する受光素子を用いて、検出した前記
スポット位置により前記測定用光束と前記参照用光束と
の光軸のずれを検出する検出装置を有することを特徴と
する測定装置。 - 【請求項２】 光源から出射された光束の一部を測定用
光束として被測定面に照射するとともに、前記被測定面
で反射された前記測定用光束と、前記光源から出射され
た光束の一部であって所定の波面を有する参照用光束と
を互いに干渉させ、干渉により生じる干渉縞の状態を検
知することにより、前記被測定面の面形状を計測する干
渉計において、前記測定用光束と前記参照用光束が、前
記光源と前記被測定面との間に配置された反射面上に配
置された所定の大きさを有する点光源から出射された光
束であり、前記被測定面で反射された前記測定用光束と
前記参照用光束とをそれぞれ分割する反射光学系と、前
記分割された光束を集光する光学系と、前記集光したス
ポット像を検出する撮像素子を用いて、検出した前記ス
ポット像により前記測定用光束と前記参照用光束とのフ
ォーカスのずれを検出する検出装置を有することを特徴
とする測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
反射光学系が前記測定用光束と前記参照用光束が重なる
光路上に配置されることを特徴とする測定装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の前記受光素子と請求項
２に記載の前記撮像素子が同一の素子であることを特徴
とする請求項３に記載の測定装置。 - 【請求項５】 請求項１から４の測定装置において、前
記反射光学系が着脱機構を有することを特徴とする測定
装置。 - 【請求項６】 光源から出射された光束の一部を測定用
光束として被測定面に照射するとともに、前記被測定面
で反射された前記測定用光束と、前記光源から出射され
た光束の一部であって所定の波面を有する参照用光束と
を互いに干渉させ、干渉により生じる干渉縞の状態を検
知することにより、前記被測定面の面形状を計測する干
渉計において、前記測定用光束と前記参照用光束が、前
記光源と前記被測定面との間に配置された反射面上に配
置された所定の大きさを有する点光源から出射された光
束であり、前記被測定面と前記反射面との間に反射光学
系を配置し、前記被測定面で反射された前記測定用光束
の一部が前記反射光学系で反射し、集光したスポット位
置及び像を検出する受光素子を用いて検出した前記スポ
ット位置及び像により前記被測定面の光軸のずれ及び、
フォーカスのずれを検出する検出装置を有することを特
徴とする測定装置。 - 【請求項７】 光源から出射された光束の一部を測定用
光束として被測定面に照射するとともに、前記被測定面
で反射された前記測定用光束と、前記光源から出射され
た光束の一部であって所定の波面を有する参照用光束と
を互いに干渉させ、干渉により生じる干渉縞の状態を撮
像素子で検知することにより、前記被測定面の面形状を
計測する干渉計において、前記測定用光束と前記参照用
光束が、前記光源と前記被測定面との間に配置された反
射面上に配置された所定の大きさを有する点光源から出
射された光束であり、前記撮像素子に前記被測定用光束
と前記参照用光束が焦点を結ぶように配置された集光光
学系と、前記集光光学系が着脱可能な機構を有すること
を特徴とする測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265344A JP2000097652A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265344A JP2000097652A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000097652A true JP2000097652A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17415881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10265344A Pending JP2000097652A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000097652A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008185532A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Fujinon Corp | 光波干渉測定装置 |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10265344A patent/JP2000097652A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008185532A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Fujinon Corp | 光波干渉測定装置 |
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