JP2000249510A - シアリング干渉計及び該干渉計を備えた屈折率分布測定装置及び屈折率分布の測定方法 - Google Patents
シアリング干渉計及び該干渉計を備えた屈折率分布測定装置及び屈折率分布の測定方法Info
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- JP2000249510A JP2000249510A JP11049404A JP4940499A JP2000249510A JP 2000249510 A JP2000249510 A JP 2000249510A JP 11049404 A JP11049404 A JP 11049404A JP 4940499 A JP4940499 A JP 4940499A JP 2000249510 A JP2000249510 A JP 2000249510A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シアリング干渉計において、このようなゴー
スト光を抵減し、Ｓ／Ｎ比を向上させる方法を提供す
る。 【解決手段】 被検物を透過した可干渉光の被検波を２
つの光束に分割し、両光束間に光軸と垂直方向のずれを
与えてから重畳させるシアリング干渉計において、若干
の隙間ｄを介して対向配置される２枚の平板４５，４７
を設け、これら２枚の平板が有する４つの面４５ａ，４
５ｂ，４７ａ，４７ｂのうち４７ｂ，４５ａを平行と
し、４７ａ又は４５ｂの少なくとも１つの面を上記平行
な２平面に対し、非平行とした。これによってゴースト
光が被検波から分離でき、ゴースト光の無い測定が可能
になる。
スト光を抵減し、Ｓ／Ｎ比を向上させる方法を提供す
る。 【解決手段】 被検物を透過した可干渉光の被検波を２
つの光束に分割し、両光束間に光軸と垂直方向のずれを
与えてから重畳させるシアリング干渉計において、若干
の隙間ｄを介して対向配置される２枚の平板４５，４７
を設け、これら２枚の平板が有する４つの面４５ａ，４
５ｂ，４７ａ，４７ｂのうち４７ｂ，４５ａを平行と
し、４７ａ又は４５ｂの少なくとも１つの面を上記平行
な２平面に対し、非平行とした。これによってゴースト
光が被検波から分離でき、ゴースト光の無い測定が可能
になる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、干渉縞を形成して
測定する技術に関し、特に、シアリング干渉計における
ゴースト対策に関する。また併せて、このようなシアリ
ング干渉計を用いて光学素子、液体、又は気体などの位
相物体の屈折率分布を測定する技術に関するものであ
る。
測定する技術に関し、特に、シアリング干渉計における
ゴースト対策に関する。また併せて、このようなシアリ
ング干渉計を用いて光学素子、液体、又は気体などの位
相物体の屈折率分布を測定する技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザプリンタやカメラなどの光
学機器に使用される光学レンズの材料としてプラスチッ
クを用いることが多くなっている。プラスチック成形レ
ンズはガラス研磨レンズに比較して、コスト低減や非球
面レンズの製作性に優れ、安価であるというメリットが
ある。
学機器に使用される光学レンズの材料としてプラスチッ
クを用いることが多くなっている。プラスチック成形レ
ンズはガラス研磨レンズに比較して、コスト低減や非球
面レンズの製作性に優れ、安価であるというメリットが
ある。
【０００３】しかし、その反面、ガラスレンズに比べ製
造上、屈折率分布が不安定でレンズの内部に不均一性を
生じることがある。レンズ内部に不均一性があると、光
学特性に大きな影響を及ぼし、画質の劣化やボケといっ
た原因につながる。従って、レンズ内部の屈折率分布を
３次元的に高精度に測定し、光学レンズの均質性を評価
する必要がある。
造上、屈折率分布が不安定でレンズの内部に不均一性を
生じることがある。レンズ内部に不均一性があると、光
学特性に大きな影響を及ぼし、画質の劣化やボケといっ
た原因につながる。従って、レンズ内部の屈折率分布を
３次元的に高精度に測定し、光学レンズの均質性を評価
する必要がある。
【０００４】光学レンズの屈折率を測定する方法として
は、精密示差屈折計などを使用してＶブロック法等によ
り屈折角を計測して屈折率を求める方法や、トワイマン
・グリーン干渉計などの干渉計を使用して干渉縞より屈
折率を測定する方法などがあり、また、光学的均質性の
測定方法として、フィゾー干渉計、マハツェンダ干渉計
などの干渉計を使用して干渉縞像の解析より透過波面を
計測し、屈折率分布から光学的均質性を求める方法が知
られている。
は、精密示差屈折計などを使用してＶブロック法等によ
り屈折角を計測して屈折率を求める方法や、トワイマン
・グリーン干渉計などの干渉計を使用して干渉縞より屈
折率を測定する方法などがあり、また、光学的均質性の
測定方法として、フィゾー干渉計、マハツェンダ干渉計
などの干渉計を使用して干渉縞像の解析より透過波面を
計測し、屈折率分布から光学的均質性を求める方法が知
られている。
【０００５】しかしながら、上記のいずれの方法におい
ても、被検物は、所定形状に加工する必要があり、測定
対象の光学素子を破壊しなければならない。また、透過
波面より求められる屈折率分布は、光路進行方向に積算
された平均値となり、３次元空間的な屈折率分布を測定
し、屈折率の不均一部分を３次元空間的に特定すること
ができない。
ても、被検物は、所定形状に加工する必要があり、測定
対象の光学素子を破壊しなければならない。また、透過
波面より求められる屈折率分布は、光路進行方向に積算
された平均値となり、３次元空間的な屈折率分布を測定
し、屈折率の不均一部分を３次元空間的に特定すること
ができない。
【０００６】そこで、本発明の出願人は、先願特願平６
−２０３５０２号において、被検物を試液中に浸した状
態で光軸と直交する軸を中心に回転させ、複数の回転角
位置の各々で干渉縞の解析を行い、これらの干渉縞から
透過波面量を算出し、これを１次フーリエ変換し、さら
に、２次元逆フーリエ変換を行って３次元的な屈折率の
分布を求める方法を提案した。
−２０３５０２号において、被検物を試液中に浸した状
態で光軸と直交する軸を中心に回転させ、複数の回転角
位置の各々で干渉縞の解析を行い、これらの干渉縞から
透過波面量を算出し、これを１次フーリエ変換し、さら
に、２次元逆フーリエ変換を行って３次元的な屈折率の
分布を求める方法を提案した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の出願による屈折
率分布の測定方法及び装置によれば、試液との屈折率差
がわずかでも、高精度で計測が可能であるという利点を
有している。しかしながら、屈折率差が大きい場合な
ど、透過波面量が大きい位相物体を計測する場合は干渉
縞の本数が多くなり、検出器の分解能を越えてしまうこ
とがある。
率分布の測定方法及び装置によれば、試液との屈折率差
がわずかでも、高精度で計測が可能であるという利点を
有している。しかしながら、屈折率差が大きい場合な
ど、透過波面量が大きい位相物体を計測する場合は干渉
縞の本数が多くなり、検出器の分解能を越えてしまうこ
とがある。
【０００８】このような問題を解決するために、出願人
は特開平１０−９０１１７号において、図４に示すよう
なシアリング干渉計を用いた屈折率分布測定装置を提案
している。
は特開平１０−９０１１７号において、図４に示すよう
なシアリング干渉計を用いた屈折率分布測定装置を提案
している。
【０００９】図４において、被検物０は屈折率が被検物
とほぼ一致した試液Ｓの中に浸された容器状の被検物支
持手段１０中にあり、光束の入射口１２及び出射口１４
には面精度の良いオプティカルフラット１６，１８を取
り付けている。被検物Ｏは光軸に対して垂直な回転軸Ｐ
を持つ回転台２０上に設置されており被検物支持手段１
０は固定された状態で被検物０が軸Ｐを中心に回転可能
である。また、回転台２０は、回転軸Ｐ方向にも昇降可
能である。そして、回転台２０の回転や昇降は、微小な
回転角や昇降量を与えられるもので、ステッピングモー
タ等が用いられている。
とほぼ一致した試液Ｓの中に浸された容器状の被検物支
持手段１０中にあり、光束の入射口１２及び出射口１４
には面精度の良いオプティカルフラット１６，１８を取
り付けている。被検物Ｏは光軸に対して垂直な回転軸Ｐ
を持つ回転台２０上に設置されており被検物支持手段１
０は固定された状態で被検物０が軸Ｐを中心に回転可能
である。また、回転台２０は、回転軸Ｐ方向にも昇降可
能である。そして、回転台２０の回転や昇降は、微小な
回転角や昇降量を与えられるもので、ステッピングモー
タ等が用いられている。
【００１０】図４に示す装置は、マハツェンダ干渉計Ａ
とシェアリング干渉計Ｂを組合せた構成である。マハツ
ェンダ干渉計Ａは、可干渉光としてのレーザ光を射出す
る光源１と、ビームエキスパンダ３と、偏光ビームスプ
リッタからなる光分割器５と、参照波の光路内に置かれ
たミラーからなる反射装置７と、被検波を２つの光束に
分割するビームスプリッタからなる反射装置兼光分割器
９と、光重畳器１１としての偏光ビームスプリッタと、
結像レンズ１３と、ＣＣＤなどからなる干渉縞検出器１
５と、偏光子１７とを備えている。
とシェアリング干渉計Ｂを組合せた構成である。マハツ
ェンダ干渉計Ａは、可干渉光としてのレーザ光を射出す
る光源１と、ビームエキスパンダ３と、偏光ビームスプ
リッタからなる光分割器５と、参照波の光路内に置かれ
たミラーからなる反射装置７と、被検波を２つの光束に
分割するビームスプリッタからなる反射装置兼光分割器
９と、光重畳器１１としての偏光ビームスプリッタと、
結像レンズ１３と、ＣＣＤなどからなる干渉縞検出器１
５と、偏光子１７とを備えている。
【００１１】光源１より出射するレーザ光は、ビームエ
キスパンダ３によって光束径を拡大され、光分割器５に
よってこれを直角に屈折して参照波ａとなるレーザ光束
と、直進して被検物Ｏとしての位相物体を透過する被検
波ｂとに分割される。参照波ａと被検波ｂとはほぼ１：
３となるようになっている。
キスパンダ３によって光束径を拡大され、光分割器５に
よってこれを直角に屈折して参照波ａとなるレーザ光束
と、直進して被検物Ｏとしての位相物体を透過する被検
波ｂとに分割される。参照波ａと被検波ｂとはほぼ１：
３となるようになっている。
【００１２】反射装置７は、ピエゾ素子などによる電気
−変位変換素子１９により支持され、位相シフト法によ
る干渉縞解析を行うために、参照波ａの光路長を波長以
下のオーダで変更できるものである。
−変位変換素子１９により支持され、位相シフト法によ
る干渉縞解析を行うために、参照波ａの光路長を波長以
下のオーダで変更できるものである。
【００１３】参照波ａは反射装置７で反射され、光重畳
器１１に達し、他方の被検波ｂは、被検物Ｏを透過して
反射装置兼光分割器９で一部ｂ２が反射され、光重畳器
１１に達して参照波ａと重なり合うが、電気−変位変換
素子１９により参照波ａと被検波ｂ２との光路長には、
ｎπ／２の位相の差ができるように調整される。
器１１に達し、他方の被検波ｂは、被検物Ｏを透過して
反射装置兼光分割器９で一部ｂ２が反射され、光重畳器
１１に達して参照波ａと重なり合うが、電気−変位変換
素子１９により参照波ａと被検波ｂ２との光路長には、
ｎπ／２の位相の差ができるように調整される。
【００１４】参照波ａと被検波ｂ２は重畳され、光重畳
器１１から射出されて偏光子１７を経て結像レンズ１３
に入射し、干渉縞検出器１５の撮像面に干渉縞を結像す
る。干渉縞検出器１５には干渉縞と直交する方向に配置
されたリニアＣＣＤやアレイ状のセンサを用いる。
器１１から射出されて偏光子１７を経て結像レンズ１３
に入射し、干渉縞検出器１５の撮像面に干渉縞を結像す
る。干渉縞検出器１５には干渉縞と直交する方向に配置
されたリニアＣＣＤやアレイ状のセンサを用いる。
【００１５】一方、反射装置兼光分割器９を透過した光
束ｂ１は、シェアリング干渉計Ｂに入射する。シェアリ
ング干渉計Ｂは、入射した被検波ｂ１を２つの光束ｂ１
１，ｂ１２に分割するビームスプリッタからなる光分割
器２１と、これら２つの各光束内に配置されたミラーか
らなる反射装置２３，２５と、ビームスプリッタを用い
た光重畳器２７と、結像レンズ２９及び第２検出器３１
とを有する。
束ｂ１は、シェアリング干渉計Ｂに入射する。シェアリ
ング干渉計Ｂは、入射した被検波ｂ１を２つの光束ｂ１
１，ｂ１２に分割するビームスプリッタからなる光分割
器２１と、これら２つの各光束内に配置されたミラーか
らなる反射装置２３，２５と、ビームスプリッタを用い
た光重畳器２７と、結像レンズ２９及び第２検出器３１
とを有する。
【００１６】第２検出器３１には、ＣＣＤなどのエリア
イメージセンサ又は干渉縞と直交する方向に配置された
ラインセンサなどを使用している。また、反射装置２５
は、シェアリング部３３を有し、被検波ｂ１１の波面を
光軸と垂直な方向に移動可能である。これは、電気−変
位変換素子１９と同様にピエゾ素子等を用いた構成とし
ている。
イメージセンサ又は干渉縞と直交する方向に配置された
ラインセンサなどを使用している。また、反射装置２５
は、シェアリング部３３を有し、被検波ｂ１１の波面を
光軸と垂直な方向に移動可能である。これは、電気−変
位変換素子１９と同様にピエゾ素子等を用いた構成とし
ている。
【００１７】被検物Ｏを透過し、さらに反射装置兼光分
割器９を透過した被検波ｂ１は、光分割器２１で再びｂ
１１とｂ１２とに２分割され、それぞれ反射装置２３，
２５で反射された後、再び光重畳器２７で重畳される。
このときシェアリング部３３が反射装置２５にシェア
（横変位）を与え、被検波の波面を光軸と垂直方向にず
らすことで、この部分はシェアリング干渉を起こす。
割器９を透過した被検波ｂ１は、光分割器２１で再びｂ
１１とｂ１２とに２分割され、それぞれ反射装置２３，
２５で反射された後、再び光重畳器２７で重畳される。
このときシェアリング部３３が反射装置２５にシェア
（横変位）を与え、被検波の波面を光軸と垂直方向にず
らすことで、この部分はシェアリング干渉を起こす。
【００１８】以上の構成により、図４の装置では、マハ
ツェンダ干渉計Ａによる干渉縞の測定と、シェアリング
干渉計Ｂによる干渉縞の測定の双方が可能である。そこ
で、透過波面量が小さい（数λ程度以下）位相物体を計
測する場合は、マハツェンダ干渉計Ａの干渉縞を第１検
出器１５で位相シフト法により縞解析を行う。
ツェンダ干渉計Ａによる干渉縞の測定と、シェアリング
干渉計Ｂによる干渉縞の測定の双方が可能である。そこ
で、透過波面量が小さい（数λ程度以下）位相物体を計
測する場合は、マハツェンダ干渉計Ａの干渉縞を第１検
出器１５で位相シフト法により縞解析を行う。
【００１９】上記の測定装置はＣＴ（コンピュータトモ
グラフィ）解析を用いて被検物の屈折率を３次元的に再
構成することが可能である。以下にＣＴ解析を簡単に説
明する。
グラフィ）解析を用いて被検物の屈折率を３次元的に再
構成することが可能である。以下にＣＴ解析を簡単に説
明する。
【００２０】あらかじめ被検物Ｏをセットしない状態で
透過波面を測定し装置自身の定常的な誤差成分を排除す
る。次に被検物Ｏを回転台２０にセットし透過波面を測
定する。このとき被検物Ｏの屈折率が完全に均一で試液
Ｓの屈折率と等しい場合、縞解析結果は０となる。しか
し、被検物Ｏが試液Ｓの屈折率よりわずかにずれている
場合、以下の関係式が成り立つ。
透過波面を測定し装置自身の定常的な誤差成分を排除す
る。次に被検物Ｏを回転台２０にセットし透過波面を測
定する。このとき被検物Ｏの屈折率が完全に均一で試液
Ｓの屈折率と等しい場合、縞解析結果は０となる。しか
し、被検物Ｏが試液Ｓの屈折率よりわずかにずれている
場合、以下の関係式が成り立つ。
【００２１】 φ（ｙ）＝（２π／λ）∫Δｎ（ｘ，ｙ）ｄｘ ただし、 φ（ｙ） ： 透過波面（ｒａｄ） Δｎ（ｘ，ｙ）：被検物Ｏと試液Ｂとの屈折率差 λ ： レーザ光の波長
【００２２】屈折率分布が一様でない被検物Ｏに光源１
のレーザ光を透過し、第１検出器１５又は第２検出器３
１上に生じた干渉縞を取り込み縞解析を行うことで、得
られた透過波面から屈折率分布を求めることができる。
のレーザ光を透過し、第１検出器１５又は第２検出器３
１上に生じた干渉縞を取り込み縞解析を行うことで、得
られた透過波面から屈折率分布を求めることができる。
【００２３】しかし、図５に示すように、一度の測定で
得られる結果は、被検物Ｏの厚み方向（ｘ方向）に積算
された透過波面である。従って、不均一部分の空間的な
位置を決定するためには被検物を回転させ、同様の縞解
析を複数回行う必要がある。すなわち、被検物を干渉計
の光軸に対して（相対的）ｚ軸のまわりに回転し、入射
方向１８０度（あるいは３６０度）にわたる範囲で測定
し、コンピュータ上で再合成することにより被検物の３
次元屈折率分布を測定することができる。コンピュータ
上の処理法法としてはＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔ
ｏｍｏｇｒａｐｈｙ）解析の手法を用いる。
得られる結果は、被検物Ｏの厚み方向（ｘ方向）に積算
された透過波面である。従って、不均一部分の空間的な
位置を決定するためには被検物を回転させ、同様の縞解
析を複数回行う必要がある。すなわち、被検物を干渉計
の光軸に対して（相対的）ｚ軸のまわりに回転し、入射
方向１８０度（あるいは３６０度）にわたる範囲で測定
し、コンピュータ上で再合成することにより被検物の３
次元屈折率分布を測定することができる。コンピュータ
上の処理法法としてはＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔ
ｏｍｏｇｒａｐｈｙ）解析の手法を用いる。
【００２４】図５において、角度φの方向から入射した
透過波面データＰ（ｙ，φ）を１次元フーリエ変換す
る。フーリエ変換された各断面の極座標のデータを直交
座標に変換した後、２次元逆フーリエ変換を施す事によ
り、被検物の２次元屈折率分布を再構成する事が可能で
ある。この再構成された２次元屈折率分布をディスプレ
イなどの出力させて表示することにより、あるいは適宜
の出力手段を用いて出力させることにより、被検物Ｏの
屈折率分布を測定することができる。
透過波面データＰ（ｙ，φ）を１次元フーリエ変換す
る。フーリエ変換された各断面の極座標のデータを直交
座標に変換した後、２次元逆フーリエ変換を施す事によ
り、被検物の２次元屈折率分布を再構成する事が可能で
ある。この再構成された２次元屈折率分布をディスプレ
イなどの出力させて表示することにより、あるいは適宜
の出力手段を用いて出力させることにより、被検物Ｏの
屈折率分布を測定することができる。
【００２５】透過波面量が大きい位相物体を計測する場
合は、干渉縞の本数が多くかつ縞のピッチが細かくなる
ので、第１検出器１５の分解能を越えてしまうことがあ
る。これに対し、シェアリング干渉は被検波同士の干渉
であるため感度を落とす効果がある。すなわち第２検出
器３１上での透過波面は少なくなり第１検出器１５では
縞解析できない位相物体であっても計測可能となる。
合は、干渉縞の本数が多くかつ縞のピッチが細かくなる
ので、第１検出器１５の分解能を越えてしまうことがあ
る。これに対し、シェアリング干渉は被検波同士の干渉
であるため感度を落とす効果がある。すなわち第２検出
器３１上での透過波面は少なくなり第１検出器１５では
縞解析できない位相物体であっても計測可能となる。
【００２６】そこで、透過波面量が多く、第１検出器１
５の分解能を越えるような場合は、マハツェンダ干渉計
Ａによる干渉縞の測定を行わず、シェアリング干渉計Ｂ
により得られた波面ΔＷ（ｙ）を、第２検出器３１のラ
インセンサの長さ方向ｙで積分した次式より波面を解析
する。 Ｗ（ｙ）＝（１／Ｓ）∫ΔＷ（ｙ）ｄｙ
５の分解能を越えるような場合は、マハツェンダ干渉計
Ａによる干渉縞の測定を行わず、シェアリング干渉計Ｂ
により得られた波面ΔＷ（ｙ）を、第２検出器３１のラ
インセンサの長さ方向ｙで積分した次式より波面を解析
する。 Ｗ（ｙ）＝（１／Ｓ）∫ΔＷ（ｙ）ｄｙ
【００２７】以上のように、この測定装置では、マハツ
ェンダ干渉計とシェアリング干渉計（第１、第２検出
器）による同時測定が可能である。干渉縞の本数が少な
い場合は第１検出器１５で位相シフトより計測する。干
渉縞の本数が多く第１検出器１５の分解能を越えている
場合には、第２検出器３１を用いてシェアリング干渉に
より解析する。２つの干渉計を組み合わせる事で屈折率
差の大きい被検物を高分解能に計測する事ができる。ま
た、試液Ｓを用いないで、回転台上に被検物を置き、回
転させつつ干渉縞を作り、測定することでも３次元的な
屈折率の測定が可能である。
ェンダ干渉計とシェアリング干渉計（第１、第２検出
器）による同時測定が可能である。干渉縞の本数が少な
い場合は第１検出器１５で位相シフトより計測する。干
渉縞の本数が多く第１検出器１５の分解能を越えている
場合には、第２検出器３１を用いてシェアリング干渉に
より解析する。２つの干渉計を組み合わせる事で屈折率
差の大きい被検物を高分解能に計測する事ができる。ま
た、試液Ｓを用いないで、回転台上に被検物を置き、回
転させつつ干渉縞を作り、測定することでも３次元的な
屈折率の測定が可能である。
【００２８】図６は、別のシアリング干渉計の構成を示
す。図４のシアリング干渉計は、光分割器２１で２光束
に分割し、２つの反射装置２３，２５を各光束内に配置
し、一方の反射装置２５にシアリング部３３を形成して
いる。このような構成の場合、反射装置２３，２５のセ
ッティングの調整が難しい。また、高価な光分割器２１
が必要である。
す。図４のシアリング干渉計は、光分割器２１で２光束
に分割し、２つの反射装置２３，２５を各光束内に配置
し、一方の反射装置２５にシアリング部３３を形成して
いる。このような構成の場合、反射装置２３，２５のセ
ッティングの調整が難しい。また、高価な光分割器２１
が必要である。
【００２９】これに対し、図６のように反射装置を２枚
の平行平板３５，３７とし、後ろ側の平行平板３５にシ
アリング部３３を取り付けた構成も知られている。被検
物Ｏを透過した光束ｂは平板３５，３７により反射され
実線に示す光束ｂ１と点線に示す光束ｂ２とに分割され
る。平行平板３５と３７の隙間の間隔をシアリング部３
３で調整し、光束ｂ１とｂ２とのずれを所望の量にする
ことができるものである。このような構成にすると、光
分割器２１が不要になり、また、反射装置のセッティン
グも容易になる。
の平行平板３５，３７とし、後ろ側の平行平板３５にシ
アリング部３３を取り付けた構成も知られている。被検
物Ｏを透過した光束ｂは平板３５，３７により反射され
実線に示す光束ｂ１と点線に示す光束ｂ２とに分割され
る。平行平板３５と３７の隙間の間隔をシアリング部３
３で調整し、光束ｂ１とｂ２とのずれを所望の量にする
ことができるものである。このような構成にすると、光
分割器２１が不要になり、また、反射装置のセッティン
グも容易になる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図６のシ
アリング干渉計では、図７で説明するような問題があ
る。ここで図７は、図６の反射装置３５，３７の部分を
拡大した図である。
アリング干渉計では、図７で説明するような問題があ
る。ここで図７は、図６の反射装置３５，３７の部分を
拡大した図である。
【００３１】光源１からの可干渉光は、図６に示すよう
に被検物Ｏを透過して透明な平板３７の表面３７ａに達
し、平板で屈折されて平板３７の裏面３７ｂで反射され
るものと再度屈折して平板３５に向かうものとに分かれ
る。反射されたものは表面３７ａで再度屈折して外部に
射出されて光束となる。裏面３７ｂを透過して平板３
５に向かった光束は、平板３５の表面３５ａで反射さ
れ、平板３７の裏面３７ｂから屈折して平板内に入射
し、平板３７の表面３７ａで再度屈折して外部に出て光
束となる。このとき、隙間間隔ｄにより、光束と
の間にずれが与えられ、とを重畳すれば、シアリン
グ干渉を起こすことができる。
に被検物Ｏを透過して透明な平板３７の表面３７ａに達
し、平板で屈折されて平板３７の裏面３７ｂで反射され
るものと再度屈折して平板３５に向かうものとに分かれ
る。反射されたものは表面３７ａで再度屈折して外部に
射出されて光束となる。裏面３７ｂを透過して平板３
５に向かった光束は、平板３５の表面３５ａで反射さ
れ、平板３７の裏面３７ｂから屈折して平板内に入射
し、平板３７の表面３７ａで再度屈折して外部に出て光
束となる。このとき、隙間間隔ｄにより、光束と
の間にずれが与えられ、とを重畳すれば、シアリン
グ干渉を起こすことができる。
【００３２】しかし、平板３５，３７から射出される光
束はこれら、のみではなく、いくつものゴースト光
がある。まず、入射光束が平板３７に入射したとき、そ
の一部が反射されて生じる表面反射ゴースト光があ
る。次ぎに、平板３５，３７の間で２回以上反射されて
から射出される多重反射ゴースト光がある。さらに、
平板３５を透過してその裏面３５ｂに達し、ここで反射
されて戻る裏面反射ゴースト光がある。
束はこれら、のみではなく、いくつものゴースト光
がある。まず、入射光束が平板３７に入射したとき、そ
の一部が反射されて生じる表面反射ゴースト光があ
る。次ぎに、平板３５，３７の間で２回以上反射されて
から射出される多重反射ゴースト光がある。さらに、
平板３５を透過してその裏面３５ｂに達し、ここで反射
されて戻る裏面反射ゴースト光がある。
【００３３】平板３５，３７は平行平板を使用している
ので、上記光束、、は、全て光束、と平行な
光束であるから、干渉縞測定に影響を与え、そのＳ／Ｎ
比を劣化させる。
ので、上記光束、、は、全て光束、と平行な
光束であるから、干渉縞測定に影響を与え、そのＳ／Ｎ
比を劣化させる。
【００３４】もし、光束との光強度が１：１で、そ
の他のからの光強度が０であれば、問題ないのであ
るが、多重反射ゴースト光は、理論上生じてしまう。
この多重反射ゴースト光を抑制するためには、面３７
ｂと３５ａの反射率をある程度低く抑える必要がある。
しかし、そうすると、面３７ａと３５ｂとによる表面反
射ゴースト光と裏面反射ゴースト光の影響が相対的
に増加してしまう。そこで、さらにこれらの面３７ａ，
３５ｂの反射率を小さくするために、反射防止コートを
施さなければならない。しかしながら、４５度入射で無
偏光の反射防止コートには加工上限界があり、反射率は
０にはならず、無視できない程度の反射がどうしても残
ってしまい、Ｓ／Ｎ比が劣化する要因となる。
の他のからの光強度が０であれば、問題ないのであ
るが、多重反射ゴースト光は、理論上生じてしまう。
この多重反射ゴースト光を抑制するためには、面３７
ｂと３５ａの反射率をある程度低く抑える必要がある。
しかし、そうすると、面３７ａと３５ｂとによる表面反
射ゴースト光と裏面反射ゴースト光の影響が相対的
に増加してしまう。そこで、さらにこれらの面３７ａ，
３５ｂの反射率を小さくするために、反射防止コートを
施さなければならない。しかしながら、４５度入射で無
偏光の反射防止コートには加工上限界があり、反射率は
０にはならず、無視できない程度の反射がどうしても残
ってしまい、Ｓ／Ｎ比が劣化する要因となる。
【００３５】本発明は、シアリング干渉計において、こ
のようなゴースト光を抵減し、Ｓ／Ｎ比を向上させる構
成を提供することを目的としている。また、このような
シアリング干渉計を使用して屈折率分布を測定する装置
と測定方法を提供することを目的としている。
のようなゴースト光を抵減し、Ｓ／Ｎ比を向上させる構
成を提供することを目的としている。また、このような
シアリング干渉計を使用して屈折率分布を測定する装置
と測定方法を提供することを目的としている。
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のシアリング干渉計は、被検物を透過した可
干渉光の被検波を２つの光束に分割し、両光束間に光軸
と垂直方向のずれを与えてから重畳させるシアリング干
渉計において、上記被検波を分割し両光束間に光軸と垂
直方向のずれを与える手段が、隙間を介して対向配置さ
れる２枚の平板からなり、これら２枚の平板が有する４
つの面のうち少なくとも２面を平行とし、残り２面のう
ち少なくとも１つの面を上記平行な２平面に対し、非平
行としたことを特徴としている。
めに本発明のシアリング干渉計は、被検物を透過した可
干渉光の被検波を２つの光束に分割し、両光束間に光軸
と垂直方向のずれを与えてから重畳させるシアリング干
渉計において、上記被検波を分割し両光束間に光軸と垂
直方向のずれを与える手段が、隙間を介して対向配置さ
れる２枚の平板からなり、これら２枚の平板が有する４
つの面のうち少なくとも２面を平行とし、残り２面のう
ち少なくとも１つの面を上記平行な２平面に対し、非平
行としたことを特徴としている。
【００３７】また、上記平行となる２面が、２枚の平板
の相手側に対向する面である構成としたり、上記非平行
な面が、上記２枚の平板のうち光源から遠い方の平板の
光源から遠い方の面である構成としたり、上記非平行な
面が、上記２枚の平板のうち光源から近い方の平板の光
源から近い方の面である構成としたり、上記２枚の平板
の相手側に対向しない２つの面を対向する面に対して非
平行とした構成とすることができる。
の相手側に対向する面である構成としたり、上記非平行
な面が、上記２枚の平板のうち光源から遠い方の平板の
光源から遠い方の面である構成としたり、上記非平行な
面が、上記２枚の平板のうち光源から近い方の平板の光
源から近い方の面である構成としたり、上記２枚の平板
の相手側に対向しない２つの面を対向する面に対して非
平行とした構成とすることができる。
【００３８】また、シアリング干渉計を備えた屈折率分
布測定装置は、可干渉光の光源と、該光源の入射口と射
出口とを有するとともに被検物と屈折率がほぼ同じ試液
が充填された被検物支持手段と、該被検物支持手段内に
ある被検物を光軸と直交する回転軸中心に回転可能に支
持する回転台と、被検物支持手段を透過した光束を２つ
に分割して２光束間に光軸と直交する方向にずれを与え
る２枚の平板と、該ずれた２光束を重畳して干渉させ干
渉縞像を結像させる光学系と、干渉縞像の結像位置に設
けられた受光手段と、を有し、上記２枚の平板の４つの
面のうち少なくとも２面を平行平面とし、残り２面のう
ち少なくとも１つの面を上記平行な２平面に対し、非平
行としたことを特徴としている。
布測定装置は、可干渉光の光源と、該光源の入射口と射
出口とを有するとともに被検物と屈折率がほぼ同じ試液
が充填された被検物支持手段と、該被検物支持手段内に
ある被検物を光軸と直交する回転軸中心に回転可能に支
持する回転台と、被検物支持手段を透過した光束を２つ
に分割して２光束間に光軸と直交する方向にずれを与え
る２枚の平板と、該ずれた２光束を重畳して干渉させ干
渉縞像を結像させる光学系と、干渉縞像の結像位置に設
けられた受光手段と、を有し、上記２枚の平板の４つの
面のうち少なくとも２面を平行平面とし、残り２面のう
ち少なくとも１つの面を上記平行な２平面に対し、非平
行としたことを特徴としている。
【００３９】また、屈折率分布の測定方法は、上記のシ
アリング干渉計を備えた屈折率分布測定装置を用い、被
検物を屈折率がほぼ同一の試液中に潰し、上記被検物を
光軸に対して直交する紬線周りに回転させ、各回転角位
置にて干渉縞強度を計測し、干渉縞強度を解析して透過
波面を算出し、その透過波面データからＣＴ法により画
像を再構成し、この再構成画像より被検物の屈折率分布
を測定することを特徴としている。
アリング干渉計を備えた屈折率分布測定装置を用い、被
検物を屈折率がほぼ同一の試液中に潰し、上記被検物を
光軸に対して直交する紬線周りに回転させ、各回転角位
置にて干渉縞強度を計測し、干渉縞強度を解析して透過
波面を算出し、その透過波面データからＣＴ法により画
像を再構成し、この再構成画像より被検物の屈折率分布
を測定することを特徴としている。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面によ
って詳細に説明する。図１は本発明のシアリング干渉計
を使用した屈折率分布測定装置の構成を示す図である。
図６で説明したものと大部分が共通しており、シアリン
グ部３３に設けられた２枚の平板４５，４７が平行平板
ではない点でのみ相違している。
って詳細に説明する。図１は本発明のシアリング干渉計
を使用した屈折率分布測定装置の構成を示す図である。
図６で説明したものと大部分が共通しており、シアリン
グ部３３に設けられた２枚の平板４５，４７が平行平板
ではない点でのみ相違している。
【００４１】図２は本発明のシアリング干渉計の第１実
施例の要部を示す図で、図１における平板４５，４７の
部分を拡大した図である。平板４７の表面４７ａと裏面
４７ｂ及び平板４５の表面４５ａの３つの面は互いに平
行であるが、平板４５の裏面４５ｂのみにウェッジを付
けて非平行面としている。非平行の角度αは、図では誇
大しているが、実際は１゜程度である。この場合、ウェ
ッジの付けられる方向は図における時計方向、反時計方
向のいずれでもよい。
施例の要部を示す図で、図１における平板４５，４７の
部分を拡大した図である。平板４７の表面４７ａと裏面
４７ｂ及び平板４５の表面４５ａの３つの面は互いに平
行であるが、平板４５の裏面４５ｂのみにウェッジを付
けて非平行面としている。非平行の角度αは、図では誇
大しているが、実際は１゜程度である。この場合、ウェ
ッジの付けられる方向は図における時計方向、反時計方
向のいずれでもよい。
【００４２】このような構成とすることによって、裏面
反射ゴースト光の射出角度がシアリング干渉をする光
束、と大きくずれるので、ゴースト光を分離して干
渉縞像に入射しないようにできる。したがって、ゴース
トのないＳ／Ｎ比の向上した測定が可能になる。
反射ゴースト光の射出角度がシアリング干渉をする光
束、と大きくずれるので、ゴースト光を分離して干
渉縞像に入射しないようにできる。したがって、ゴース
トのないＳ／Ｎ比の向上した測定が可能になる。
【００４３】図３は本発明のシアリング干渉計の第２実
施例の要部を示す図である。この実施例は、平板４７の
表面４７ａを非平行としている。このような構成にすれ
ば、表面反射ゴースト光の射出角度を変えることがで
き、ゴーストの影響を排除して測定できる。
施例の要部を示す図である。この実施例は、平板４７の
表面４７ａを非平行としている。このような構成にすれ
ば、表面反射ゴースト光の射出角度を変えることがで
き、ゴーストの影響を排除して測定できる。
【００４４】ただし、図３のように４７ａ面にウエッジ
がつく場合、４５ｂ面の場合と異なり、シアリング光自
身の射出方向が異なってくる。また、ウエッジのつける
方向でシアリング光とゴースト光の方向が変わるのでそ
れに対応した光学レイアウトを設計する必要がある。図
２，３では紙面内ウェッジをつけた実施例を示したが、
紙面垂直方向にウエッジをつけることも可能である．
がつく場合、４５ｂ面の場合と異なり、シアリング光自
身の射出方向が異なってくる。また、ウエッジのつける
方向でシアリング光とゴースト光の方向が変わるのでそ
れに対応した光学レイアウトを設計する必要がある。図
２，３では紙面内ウェッジをつけた実施例を示したが、
紙面垂直方向にウエッジをつけることも可能である．
【００４５】その他、図示は省略するが、図２と図３の
双方を併せたもの、すなわち、平板４７の表面４７ａと
平板４５の裏面４５ｂの双方を非平行にする構成とすれ
ば、表面反射ゴースト光と裏面反射ゴースト光の双
方を排除することができる。
双方を併せたもの、すなわち、平板４７の表面４７ａと
平板４５の裏面４５ｂの双方を非平行にする構成とすれ
ば、表面反射ゴースト光と裏面反射ゴースト光の双
方を排除することができる。
【００４６】また、図４の従来例で示したマハツェンダ
干渉とシェアリング干渉の双方の測定が可能な装置を構
成すれば、１つの装置で双方の測定を任意に行うことが
でき、多様な被検体の計測が可能となる。また、双方の
干渉を同時に測定することができ、より高分解能でかつ
高ダイナミックレンジな計測が可能となる。
干渉とシェアリング干渉の双方の測定が可能な装置を構
成すれば、１つの装置で双方の測定を任意に行うことが
でき、多様な被検体の計測が可能となる。また、双方の
干渉を同時に測定することができ、より高分解能でかつ
高ダイナミックレンジな計測が可能となる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
アリング干渉計で測定する際に発生するゴースト光を排
除できるので、Ｓ／Ｎ比の向上した計測が可能になる。
また、被検物を光軸と垂直な回転軸回りに回転させつつ
測定すると、ＣＴ解析により被検物の３次元的な屈折率
の測定が可能となる。
アリング干渉計で測定する際に発生するゴースト光を排
除できるので、Ｓ／Ｎ比の向上した計測が可能になる。
また、被検物を光軸と垂直な回転軸回りに回転させつつ
測定すると、ＣＴ解析により被検物の３次元的な屈折率
の測定が可能となる。
【図１】本発明のシアリング干渉計を用いた屈折率分布
測定装置の構成を示す平面図である。
測定装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のシアリング干渉計における第１実施例の
要部構成を示す図である。
要部構成を示す図である。
【図３】図１のシアリング干渉計における第１実施例の
要部構成を示す図である。
要部構成を示す図である。
【図４】従来の屈折率分布測定装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図５】ＣＴ解析の原理を説明する図である。
【図６】屈折率分布を測定する装置の別の従来例を示す
図である。
図である。
【図７】従来技術の問題点を説明する図である。
１ 光源 １０ 被検物支持手段 ２０ 回転台 ２９ 干渉縞を結像させる光学系 ３１ 受光手段 ４５，４７ ２枚の平板 ４５ａ 光源から遠い方の平板の光源に近い面 ４５ｂ 光源から遠い方の平板の光源から遠い面 ４７ａ 光源から近い方の平板の光源に近い面 ４７ｂ 光源から近い方の平板の光源から遠い面 ４７ｂ，４５ａ ２枚の平板の相手側に対向する面 ４７ａ，４５ｂ ２枚の平板の相手側に対向しない面 Ｏ 被検物
Claims (7)
- 【請求項１】 被検物を透過した可干渉光の被検波を２
つの光束に分割し、両光束間に光軸と垂直方向のずれを
与えてから重畳させるシアリング干渉計において、 上記被検波を分割し両光束間に光軸と垂直方向のずれを
与える手段が、隙間を介して対向配置される２枚の平板
からなり、これら２枚の平板が有する４つの面のうち少
なくとも２面を平行とし、残り２面のうち少なくとも１
つの面を上記平行な２平面に対し、非平行としたことを
特徴とするシアリング干渉計。 - 【請求項２】 上記平行となる２面が、２枚の平板の相
手側に対向する面であることを特徴とする請求項１記載
のシアリング干渉計。 - 【請求項３】 上記非平行な面が、上記２枚の平板のう
ち光源から遠い方の平板の光源から遠い方の面であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のシアリング干渉
計。 - 【請求項４】 上記非平行な面が、上記２枚の平板のう
ち光源から近い方の平板の光源から近い方の面であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のシアリング干渉
計。 - 【請求項５】 請求項２において、上記２枚の平板の相
手側に対向しない２つの面を対向する面に対して非平行
としたことを特徴とするシアリング干渉計。 - 【請求項６】 可干渉光の光源と、該光源の入射口と射
出口とを有するとともに被検物と屈折率がほぼ同じ試液
が充填された被検物支持手段と、該被検物支持手段内に
ある被検物を光軸と直交する回転軸中心に回転可能に支
持する回転台と、被検物支持手段を透過した光束を２つ
に分割して２光束間に光軸と直交する方向にずれを与え
る２枚の平板と、該ずれた２光束を重畳して干渉させ干
渉縞像を結像させる光学系と、干渉縞像の結像位置に設
けられた受光手段と、を有し、上記２枚の平板の４つの
面のうち少なくとも２面を平行平面とし、残り２面のう
ち少なくとも１つの面を上記平行な２平面に対し、非平
行としたことを特徴とするシアリング干渉計を備えた屈
折率分布測定装置。 - 【請求項７】 請求項６記載のシアリング干渉計を備え
た屈折率分布測定装置を用い、被検物を屈折率がほぼ同
一の試液中に潰し、上記被検物を光軸に対して直交する
紬線周りに回転させ、各回転角位置にて干渉縞強度を計
測し、干渉縞強度を解析して透過波面を算出し、その透
過波面データからＣＴ法により画像を再構成し、この再
構成画像より被検物の屈折率分布を測定することを特徴
とする屈折率分布の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04940499A JP3957911B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | シアリング干渉計及び該干渉計を備えた屈折率分布測定装置及び屈折率分布の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04940499A JP3957911B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | シアリング干渉計及び該干渉計を備えた屈折率分布測定装置及び屈折率分布の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249510A true JP2000249510A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3957911B2 JP3957911B2 (ja) | 2007-08-15 |
Family
ID=12830119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04940499A Expired - Fee Related JP3957911B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | シアリング干渉計及び該干渉計を備えた屈折率分布測定装置及び屈折率分布の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3957911B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100378443C (zh) * | 2004-12-09 | 2008-04-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 白光双视场波面测量仪 |
| CN100401029C (zh) * | 2004-03-04 | 2008-07-09 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 白光双视场剪切波面干涉仪 |
| JP2009094505A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-30 | Asml Holding Nv | リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
| CN114545584A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-27 | 长沙麓邦光电科技有限公司 | 楔形平板剪切干涉仪用配件一致性校验方法 |
| US11867507B1 (en) * | 2023-05-05 | 2024-01-09 | Mloptic Corp. | Extended reality virtual distance measurement system |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP04940499A patent/JP3957911B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100401029C (zh) * | 2004-03-04 | 2008-07-09 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 白光双视场剪切波面干涉仪 |
| CN100378443C (zh) * | 2004-12-09 | 2008-04-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 白光双视场波面测量仪 |
| JP2009094505A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-30 | Asml Holding Nv | リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
| US8089609B2 (en) | 2007-09-28 | 2012-01-03 | Asml Holding N.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| CN114545584A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-27 | 长沙麓邦光电科技有限公司 | 楔形平板剪切干涉仪用配件一致性校验方法 |
| CN114545584B (zh) * | 2022-02-17 | 2023-11-03 | 长沙麓邦光电科技有限公司 | 楔形平板剪切干涉仪用配件一致性校验方法 |
| US11867507B1 (en) * | 2023-05-05 | 2024-01-09 | Mloptic Corp. | Extended reality virtual distance measurement system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3957911B2 (ja) | 2007-08-15 |
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