JP2002098883A

JP2002098883A - 干渉計装置のミラー保持装置

Info

Publication number: JP2002098883A
Application number: JP2000292149A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Matsuda; 信一松田; Chihiro Furuhata; 千尋古畑
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ミラー部材を、干渉計装置に固定される箱状
部材に遊嵌状態で収納し、該ミラー部材の対向する両側
壁部の一部位置において、箱状部材の内壁部に接着剤を
もって固定する構成とすることで、温度変化が生じて、
ミラー部材と箱状部材との間の膨張量に差が生じてもミ
ラー部材における応力歪の発生を防止する。【構成】ミラー保持装置１００は、断面が略矩形状の
ミラー部材１１０と、このミラー部材１１０を収容する
ミラー収容箱１２０と、この収容箱１２０の長手方向両
側部を、この収容箱１２０の位置調整がなされた状態で
干渉計装置のミラー保持パネル１３０に対して固定する
固定手段１４０から構成されている。このミラー部材１
１０は、ミラー収容箱１２０内に側壁部および底壁部が
ともに遊嵌された状態で収容され、その対向する両側壁
部において、各々が対向するミラー収容箱１２０の内壁
部に接着剤１１１Ａ、１１１Ｂをもって接着固定されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光反射ミラーの位
置調整を高精度で行う必要がある干渉計装置のミラー保
持装置に関し、詳しくは、干渉計装置の筺体の一部に固
定される、金属等からなるミラー収容箱にミラー部材を
保持する構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、物体表面の平面度を測定する
ための種々の干渉計装置が知られている。このような干
渉計装置の光学系には光路偏向のために多くの光反射ミ
ラーが用いられている。

【０００３】ところで干渉計装置においては、参照光と
測定光の光路を高精度に設定しなければ良好な干渉縞を
得ることが困難となるため、光路中に配される光反射ミ
ラーの位置決めも高精度で行う必要がある。

【０００４】従来、例えば図５に示すようなミラ−保持
装置によって光反射ミラーが高精度に位置決めされてい
た。この図５に示すミラー保持装置２００は、断面が略
矩形状のミラー部材２１０と、このミラー部材２１０を
収容するミラー収容箱２２０と、この収容箱２２０の長
手方向両側部を、この収容箱２２０の位置調整がなされ
た状態で干渉計装置のミラー保持パネル２３０に対して
固定する固定手段２４０から構成されている。

【０００５】このミラー部材２１０は、ミラー収容箱２
２０内に側壁部が若干遊嵌された状態で収容され、この
収容箱２２０の上面縁部にビス止めされたミラー押え板
２２２、２２３によってその上面（鏡面）の４角が押え
られ、その位置に保持される。

【０００６】一方、上記固定手段２４０は、上記収容箱
２２０の両側部に設けられた箱側固定部材２２４、２２
５と、パネル２３０に取り付けられるパネル側固定部材
２３１、２３２とを互いに組み付けることにより、収容
箱２２０をパネル２３０に固定することができる。ま
た、このミラー部材２１０の傾き、高さ等を高精度で調
整するために、パネル側固定部材２３１に対して箱側固
定部材２２４を上下左右方向に微調整しつつネジ止め固
定できるようになっている。なお、２つのパネル２３０
を確実に位置決めし、上記収容箱２２０をこれらの間に
確実に位置設定せしめるため断面Ｌ字状の支持板２５０
が２つのパネル２３０間に介装されている。

【０００７】ミラー部材２１０は、上記のようにしてそ
の傾き、高さ等が高精度に調整され、かつ確実に保持さ
れるようになっているため、光路位置を高精度に設定で
き、干渉計装置の光学系内に配されたミラー部材に上記
ミラー保持装置を適用すれば極めて有効である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、干渉計
装置が設置された温湿度環境は必ずしも一定とは限ら
ず、例えば温度が大きく変化すると、上記ミラー部材２
１０と収容箱２２０の熱膨張率が異なるため、ミラー部
材２１０が所定方向に引っ張られたり、ミラー押え板２
２２、２２３によってミラー部材２１０の上面（鏡面）
が押圧されたりする。そうすると、このミラー部材２１
０に歪み応力が発生し、鏡面が所定の平滑性や所定の傾
きを維持できなくなるので反射光束は、予期しない方向
に進むこととなり、良好な干渉縞画像を得ることができ
ないという問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
干渉計装置の光学系内に配されるミラー部材が温度変化
等の環境変化によっても応力歪みを生ぜず光束を正規方
向に反射させることができる、干渉計装置のミラー保持
装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の干渉計装置のミ
ラー保持装置は、光学系中に配された、矩形状の鏡面を
有するミラー部材を保持する装置であって、該ミラー部
材は上面が開放された箱状部材に鏡面を上側として収納
され、該箱状部材は干渉計装置の筺体に対して相対的に
固定されてなる干渉計装置のミラー保持装置において、
前記ミラー部材は、前記箱状部材に遊嵌状態とされて収
納され、かつ該ミラー部材の対向する両側壁部の一部位
置において、前記箱状部材の内壁部に接着剤をもって固
定されてなることを特徴とするものである。

【００１１】また、前記両側壁部の一部位置が、当該各
側壁部の上下方向および／または左右方向の各中立軸付
近を中心とした位置であることが好ましい。また、前記
ミラー部材の形成材料をガラスまたはプラスチックと
し、前記箱状部材の形成材料を金属とすることが可能で
ある。

【００１２】また、前記接着剤をシリコンゴムとするこ
とが可能である。さらに、前記ミラー部材の両側壁部の
一部位置に対向する前記箱状部材の側壁部位置に前記接
着剤を充填するための透孔を穿設することが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図２は、上記実施例装置
を用いた斜入射干渉計装置の光学系を示す側面図であ
る。

【００１４】この光学系は、可干渉性のコリメート光Ａ
が第１のプリズム１６に入射する面において参照光Ｂお
よび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリズム１
７から射出される面において、参照光Ｂおよび測定光Ｃ
が合成されるように構成されている。なお、上記光学系
は、光源１１、集光レンズ１２、ピンホール１３、コリ
メータレンズ１４および光路径調整用プリズム２５を備
えている。

【００１５】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム
１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、第１のプリズム１６を透過しミラ
ー２２、被検面２ａ、ミラー２３の順に反射され、第２
のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはミラー２
１において正反射され、第２のプリズム１７の光束合成
面１７ｂで正反射し、この面において第２のプリズム１
７から射出される測定光Ｃと合成され、干渉縞情報を担
持した合成光によりスクリーン１８上に干渉縞画像が映
出される。

【００１６】また、この光学系においては、測定光Ｃが
被検面２ａに入射する角度を変化させ得るように、回転
可能な入射角変更用のミラー２２が配設され、さらに、
ミラー２２による測定光Ｃの被検面２ａへの入射角度の
変化に対応し、干渉縞観察スクリーン１８の所定位置に
干渉縞が形成されるように光路を調整する光路調整手段
として、ミラー２３が配設されている。

【００１７】ミラー２２は図示する矢印のように回転可
能とされており、それにより被検面２ａへの入射角度を
変化させる。ミラー２２を回転させた場合の２通りの測
定光Ｃを点線Ｃ´およびＣ″で示す。このとき被検物２
は、測定光Ｃ´またはＣ″に対応するように被検面２ａ
が点線２ａ´または２ａ″に示す位置に移動されるよう
に調整されることになる。本光学系ではミラー２２が第
１のプリズム１６の後段の測定光Ｃの光路中にあるた
め、参照光Ｂの光路は変更されない。

【００１８】さらに、被検面２ａの後段の部材も測定光
Ｃの光路変更に対応して必要に応じ可動とすることが望
ましい。例えば、本実施例ではミラー２３が図８に示す
矢印のように回転可能とされており、このようにしてミ
ラーの位置や向きを変化させることにより、ミラー部材
２２の回転により被検面２ａで反射された測定光Ｃの光
路が変化しても、所定の入射角により測定光Ｃを第２の
プリズム１７に入射させることができるので、参照光Ｂ
と測定光Ｃの合成により形成される干渉縞画像を、スク
リーン１８を移動させることなく投影することができ
る。

【００１９】このようにして、本実施例によれば、縞感
度を変化させて観察できるとともに、その干渉縞画像は
縞感度が変化してもスクリーン１８上で所定の位置に形
成され、これをＴＶカメラ２０により観察できるように
構成されている。

【００２０】ところで、干渉計装置の光学系には多くの
ミラー部材が用いられているが、その位置設定を高精度
で行わないと良好な干渉縞画像を得ることができない。
したがって、従来のミラー部材を保持する装置は、高精
度でアライメント調整をした後、その状態で干渉計装置
の筺体に対して確実に固定することができるようになっ
ている。

【００２１】図５に示す従来技術はその一例であるが、
このような従来技術においては、ミラー部材をミラー収
容箱に確実に収めるために、押圧部材（ミラー押さえ
板）を用いてミラー部材をミラー収容箱に物理的に押圧
するような構成とされている。したがって、環境温度の
大きな変化により、材質が互いに異なるミラー部材とミ
ラー収容箱との間に膨張差が生じた場合には、上記押圧
部材を中心としてミラー部材に応力歪みが生じて反射面
の傾きや厚みに変化がおきるため、入射光が正規方向か
らずれた方向に反射されてしまい、干渉縞を得ることが
できないという問題が生じていた。

【００２２】そこで、本発明の実施例に係る干渉計装置
のミラー保持装置においては、図１に示す如き構成とす
ることで上記問題を解決している。なお、図１に示す各
部材のうち図５に示す部材と同一のものは、その部材に
付した番号の下２桁を同一のものとしている。さらに、
この実施例装置の正面図を図３（Ａ）に、側面図を図３
（Ｂ）に示す。

【００２３】この図１に示すミラー保持装置１００は、
断面が略矩形状のミラー部材１１０と、このミラー部材
１１０を収容するミラー収容箱１２０と、この収容箱１
２０の長手方向両側部を、この収容箱１２０の位置調整
がなされた状態で干渉計装置のミラー保持パネル１３０
に対して固定する固定手段１４０から構成されている。

【００２４】このミラー部材１１０は、ミラー収容箱１
２０内に側壁部および底壁部がともに遊嵌された状態で
収容され、その対向する両側壁部において、各々が対向
するミラー収容箱１２０の内壁部に接着剤１１１Ａ、１
１１Ｂをもって接着固定されている。

【００２５】一方、上記固定手段１４０は、上記収容箱
１２０の両側部に設けられた箱側固定部材１２４、１２
５と、パネル１３０に取り付けられるパネル側固定部材
１３１、１３２とを互いに組み付けることにより、収容
箱１２０をパネル１３０に固定するようにしている。ま
た、このミラー部材１１０の傾き、高さ等を高精度で調
整するために、パネル側固定部材１３１に対して箱側固
定部材１２４を上下左右方向に微調整しつつネジ止め固
定できるようになっている。なお、２つのパネル１３０
を確実に位置決めし、上記収容箱１２０をこれらの間に
確実に位置設定せしめるため断面Ｌ字状の支持板１５０
が２つのパネル１３０間に介装されている。

【００２６】上述したように、ミラー部材１１０は対向
する両側壁部において接着剤１１１Ａ、１１１Ｂをもっ
てミラー収容箱１２０に接着されているが、この接着位
置はミラー部材１１０の両側壁部において、上下方向お
よび左右方向の中立軸付近を中心とした比較的狭い範囲
とすることが望ましい。この位置においてミラー収容箱
１２０に接着固定することが、温度変化に伴う応力歪み
を最小とすることができるからである。

【００２７】例えば、ミラー収容箱１２０の形成材料を
アルミニウムとし、ミラー部材１１０の基台形成材料を
一般的なガラス材とした場合、それらの線膨張率（２０
℃）は、前者が約２３×１０^−６／Ｋ、後者が例えば５
×１０^−６／Ｋとなり、温度が上昇するとミラー収容箱
１２０の膨張量がミラー部材１１０の膨張量に比べては
るかに大きいものとなるため、ミラー部材１１０は前
後、左右に引っ張られることとなる。しかしながら、ミ
ラー部材１１０は各側壁部における中立軸位置を中心と
した比較的狭い範囲（例えばミラー部材１１０の長手方
向長さの１／４以下）において接着剤１１１Ａ、１１１
Ｂをもってミラー収容箱１２０に接着固定されるためミ
ラー部材１１０に、鏡面を歪ませるような応力歪みはほ
とんど生じない。なお、ミラー部材１１０の基台形成材
料をプラスチック材としても同様の効果が得られること
は勿論である。

【００２８】また、この接着剤１１１Ａ、１１１Ｂとし
ては、微小な応力歪みを吸収し得るもの、例えばシリコ
ンゴム系のものを使用することが望ましい。また、ミラ
ー部材１１０をミラー収容箱１２０内の一部位置に遊嵌
させた状態で、接着剤１１１Ａ、１１１Ｂを充填するた
めに、ミラー収容箱１２０の両側壁部に接着剤充填用の
透孔１１２を設けておくことが望ましい。接着剤充填操
作は、注射器１１３を用いて行なうことが便宜である。

【００２９】このように本実施例においては、ミラー部
材１１０が上述したような所定範囲でミラー収容箱１２
０に接着固定されているためにミラー保持装置１００全
体に、例えば図４に示すような歪みが生じたとしてもミ
ラー部材１１０にその歪みが伝達されるのを防止するこ
とができ、ミラー部材１１０への入射光を所定方向に正
確に反射させることが可能となる。

【００３０】また、前述したように本実施例において
は、ミラー部材１１０が接着固定されたミラー収容箱１
２０がその位置を微調整された状態でパネル１３０に固
定されるようになっている。すなわち、図１および図３
(Ａ)、（Ｂ）に示すように、一方の箱側固定部材１２４
は中央穴１２４Ａと、中央孔１２４Ａの両側部に設けら
れたネジ穴１２４Ｂ、１２４Ｃと、下方側部に開いたＵ
字形状孔１２４Ｄとを備えている。

【００３１】また、一方のパネル１３０には、上記中央
穴１２４Ａと対向する位置および上記ネジ穴１２４Ｂ、
１２４Ｃと対向する位置に各々透孔１３０Ａ、１３０
Ｂ、１３０Ｃが設けられている。さらに、上記Ｕ字形状
孔１２４Ｄと対向する位置に、このＵ字形状孔１２４Ｄ
より大径となる透孔１３０Ｄが設けられている。

【００３２】上記透孔１２４Ａには、大径部と小径部か
らなる断面Ｔ字型をなす固定用挿入部材１３３の小径部
（ボス部）１３３Ａが挿入されるようになっており、こ
の小径部（ボス部）１３３Ａは透孔１３０Ａを貫通する
ようにして、上記箱側固定部材１２４の中央穴１２４Ａ
に挿入されるようになっている。また、挿入部材１３３
には、その小径部（ボス部）１３３Ａが透孔１３０Ａ、
中央穴１２４Ａに挿入された状態で、パネル１３０の透
孔１３０Ｂ、１３０Ｃと対向する位置に、透孔１３３
Ｂ、１３３Ｃが設けられており、さらに、その下方に
は、上記Ｕ字形状孔１２４Ｄよりも一回り大きい下方側
部に開いた半円形状孔１３３Ｄが設けられている。

【００３３】挿入部材１３３の小径部（ボス部）１３３
Ａが透孔１３０Ａ、中央穴１２４Ａに挿入された状態
で、上記半円形状孔１３３Ｄに偏芯カムピン１３４が挿
入される。この偏芯カムピン１３４は大径部（つまみ
部）１３４Ａ、中径部１３４Ｂおよびこの中径部１３４
Ｂに対して偏芯する位置に設けられた小径部（偏芯部）
１３４Ｃからなり、中径部１３４Ｂが上記半円形状孔１
３３Ｄに当接し、かつ小径部（偏芯部）１３４Ｃが箱側
固定部材１２４のＵ字形状孔１２４Ｄに当接するように
なっている。

【００３４】この偏芯カムピン１３４が所定位置まで挿
入された状態で大径部（つまみ部）１３４Ａを回転させ
ると、その回転に応じて小径部（偏芯部）１３４Ｃがこ
れに当接したＵ字形状孔１２４Ｄ内で偏芯回転し、ミラ
ー収容箱１２０を上下左右に移動させることができる。

【００３５】一方、ミラー収容箱１２０の他端側の箱側
固定部材１２５は、ボス状のパネル側固定部材１３２に
軸支されているため、上記偏芯カムピン１３４の回転に
伴いミラー部材１１０による光束の反射方向が微調整さ
れる。また、光束の反射中心とミラー収容箱１２０の回
転調整のための軸を一致させることが望ましい。

【００３６】このようにして光束の反射方向を微調整
し、最適位置において２つのネジ１３５（一方のみ図示
されている）を、挿入部材１３３の透孔１３３Ｂ、１３
３Ｃおよびパネル１３０の透孔１３０Ｂ、１３０Ｃを介
して、箱側固定部材１２４Ｂのネジ穴１２４Ｂ、１２４
Ｃに螺入する。これによりミラー収容箱１２０が最適位
置においてパネル１３０に固定されることとなる。

【００３７】なお、本発明に係る干渉計装置のミラー保
持装置としては上記実施形態のものに限られるものでは
なく、種々の態様の変更が可能である。例えば、接着剤
の種類は適宜選択可能であり、また、その接着場所はミ
ラー部材の短辺側の側壁部とすることも可能である。さ
らに、本発明装置は上述した斜入射干渉計装置のみなら
ず種々の干渉計装置に適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の干渉計
装置のミラー保持装置によれば、ミラー部材は、干渉計
装置に固定される箱状部材に遊嵌状態とされて収納さ
れ、かつ該ミラー部材の対向する両側壁部の一部位置に
おいて、箱状部材の内壁部に接着剤をもって固定される
ため、温度変化等の環境変化が生じて、ミラー部材と箱
状部材との間に温度変化等に伴う線膨張率差があっても
ミラー部材に不測の応力歪が生じることがなく、入射光
を所定方向に正確に反射することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る干渉計装置のミラー保持
装置の構成を示す図

【図２】図１に示す実施例装置を搭載した斜入射干渉計
装置の光学系の構成を示す図

【図３】図１に示す実施例装置を示す正面図（Ａ）およ
び側方からみた断面図（Ｂ）

【図４】本発明の実施例装置の作用を示す概略図

【図５】従来技術を示す図１と同様の図

【符号の説明】

２被検体２ａ被検面１１半導体レーザ光源（光源）１４コリメータレンズ１６第１のプリズム１６ａ光束分割面１７第２のプリズム１７ｂ光束合成面１８スクリーン２１、２２、２３、２４、１１０ミラー部材２５光路径調整用プリズム１００、２００ミラー保持装置１１１Ａ、１１１Ｂ接着剤１１２透孔１１３注射器１２０、２２０ミラー収容箱１３０、２３０ミラー保持パネル１４０、２４０固定手段１５０、２５０支持板Ａ可干渉光線束（コリメート光）Ｂ可干渉光線束（参照光）Ｃ可干渉光線束（測定光）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】干渉計装置の光学系中に配された、矩形
状の鏡面を有するミラー部材を保持する装置であって、
該ミラー部材は上面が開放された箱状部材に鏡面を上側
として収納され、該箱状部材は干渉計装置の筺体に対し
て相対的に固定されてなる干渉計装置のミラー保持装置
において、前記ミラー部材は、前記箱状部材に遊嵌状態とされて収
納され、かつ該ミラー部材の対向する両側壁部の一部位
置において、前記箱状部材の内壁部に接着剤をもって固
定されてなることを特徴とする干渉計装置のミラー保持
装置。
【請求項２】前記両側壁部の一部位置が、当該各側壁
部の上下方向および／または左右方向の各中立軸付近を
中心とした位置であることを特徴とする請求項１記載の
干渉計装置のミラー保持装置。
【請求項３】前記ミラー部材の形成材料がガラスまた
はプラスチックであり、前記箱状部材の形成材料が金属
であることを特徴とする請求項１または２記載の干渉計
装置のミラー保持装置。
【請求項４】前記接着剤がシリコンゴムからなること
を特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の
干渉計装置のミラー保持装置。
【請求項５】前記ミラー部材の両側壁部の一部位置に
対向する前記箱状部材の側壁部位置に前記接着剤を充填
するための透孔が穿設されていることを特徴とする請求
項１から４のうちいずれか１項記載の干渉計装置のミラ
ー保持装置。