JP2002250609A - Gap-measuring device, gap-measuring method, and manufacturing method of optical system - Google Patents

Gap-measuring device, gap-measuring method, and manufacturing method of optical system

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JP2002250609A
JP2002250609A JP2001048806A JP2001048806A JP2002250609A JP 2002250609 A JP2002250609 A JP 2002250609A JP 2001048806 A JP2001048806 A JP 2001048806A JP 2001048806 A JP2001048806 A JP 2001048806A JP 2002250609 A JP2002250609 A JP 2002250609A
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JP
Japan
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light
measurement
optical path
reflected
optical element
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Application number
JP2001048806A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Kawakami
潤 川上
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the gap of a curved surface with high accuracy. SOLUTION: This device is characterized by being equipped with a floodlighting means for emitting light to a measuring object, a converging means inserted in an optical path of light, for converging light onto the measuring object surface of the measuring object; an interferometer for separating reflected light on the measuring object surface into two beams having variable optical path difference, allowing the two beams to interfere with each other, and detecting interfering light; a moving means for moving the convergent point of the converging means; and a reference light generation means for generating reference light, having a fixed optical path length regardless of the movement and proceeding toward the interferometer together with reflected light, based on a part of light emitted from the floodlighting means. A generated pattern of interfering light, relative to the change of the optical path difference between the two beams, is observed both in a state with the convergent point of the converging means aligned to a first face in the measuring object, and in a state with the convergent point of the converging means aligned to a second face in the measurement object by utilizing the interferometer, to thereby measure the interval of the curved surface with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉を利用して光
学素子の間隔、厚さ、段差などを測定する間隔測定装
置、その間隔測定装置を利用した間隔測定方法、及びそ
の間隔測定方法を利用した光学系の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interval measuring device for measuring the interval, thickness, step, etc. of an optical element using interference, an interval measuring method using the interval measuring device, and an interval measuring method. The present invention relates to a method for manufacturing an optical system used.

【0002】[0002]

【従来の技術】カメラレンズなどの光学系内の光学素子
の間隔や、光学素子の厚さ、光学素子の表面の段差な
ど、距離を高精度に測定する際には、干渉計が適用され
る(本明細書では、これらの距離を単に「間隔」とい
う。)。この間隔測定では、光源として、レーザ光とは
異なり太陽光や蛍光灯の光に近い白色光源(山形の波長
スペクトルを有しており「低コヒーレンス光源」と呼ば
れる。)が使用される場合がある。
2. Description of the Related Art An interferometer is used for measuring distances such as the distance between optical elements in an optical system such as a camera lens, the thickness of the optical elements, and the steps of the surfaces of the optical elements with high accuracy. (In the present specification, these distances are simply referred to as “spaces”). In this interval measurement, a white light source (having a mountain-shaped wavelength spectrum and called a “low coherence light source”) which is different from laser light and is close to sunlight or fluorescent lamp light is sometimes used as a light source. .

【0003】低コヒーレンス光源による干渉(低コヒー
レンス干渉)は、可干渉距離が短く、2つの光の光路差
が十分に短い範囲でしか生起しないが、その範囲におけ
る光路差−干渉光強度曲線の包絡線は、光路差が0であ
るときにピークをとるという性質を有する。間隔測定で
は、この性質を利用する(因みに、レンズの検査などに
用いられるニュートンリングも、この性質を利用してい
る。)。
[0003] Interference due to a low coherence light source (low coherence interference) occurs only in a range where the coherence distance is short and the optical path difference between two lights is sufficiently short, and the envelope of the optical path difference-interference light intensity curve in that range. The line has the property of peaking when the optical path difference is zero. This property is used in the interval measurement. (By the way, Newton rings used for lens inspection and the like also use this property.)

【0004】図13は、低コヒーレンス干渉計を利用し
た間隔測定装置を示す図である。以下では、間隔測定の
対象を、測定対象物6000内の光学素子804と光学
素子805との間隔(すなわち、面8042と面805
1との間隔)とする。また、以下では、間隔測定の対象
となるこれら2つの面8042,8051が曲面である
場合について説明する。
FIG. 13 is a diagram showing an interval measuring apparatus using a low coherence interferometer. In the following, the distance measurement target is defined as the distance between optical element 804 and optical element 805 in measurement object 6000 (that is, surface 8042 and surface 805).
1 interval). In the following, a case will be described in which these two surfaces 8042 and 8051 to be measured are curved surfaces.

【0005】この間隔測定装置では、測定対象物の一方
の面8042に集光用光学素子901の集光点を合わせ
た状態と、他方の面8051に集光用光学素子901の
集光点を合わせた状態とのそれぞれにおいて、測定が行
われる(以下、前者の測定を「面8042の測定」とい
い、後者の測定を「面8051の測定」という。)。各
測定は、ステージ206を移動させることにより参照光
路302の光路長を変化させ、このときにスケール20
6aの出力が示す位置情報信号406と、受光素子10
7の出力が示す受光光量信号407とをサンプリングす
るものである。
In this distance measuring apparatus, the state where the converging point of the converging optical element 901 is aligned with one surface 8042 of the object to be measured, and the converging point of the converging optical element 901 are aligned with the other surface 8051. Measurement is performed in each of the combined states (hereinafter, the former measurement is referred to as “measurement of surface 8042”, and the latter measurement is referred to as “measurement of surface 8051”). In each measurement, the optical path length of the reference optical path 302 is changed by moving the stage 206.
6a and the position information signal 406 indicated by the output of the light receiving element 10
7 is sampled with the received light amount signal 407 indicated by the output of No. 7.

【0006】図14は、位置情報信号406と受光光量
信号407との関係を示す図(概念図)である。図14
において、横軸がステージ206の位置、縦軸が受光素
子107の受光強度である。受光強度は、ほとんどのス
テージ位置において平坦な(DC成分のみの)信号しか
示さないが、部分的にコントラストを有した(AC成分
を含む)信号(以下、「干渉信号」という。)を示して
いる。
FIG. 14 is a diagram (conceptual diagram) showing the relationship between the position information signal 406 and the received light amount signal 407. FIG.
In the graph, the horizontal axis represents the position of the stage 206, and the vertical axis represents the light receiving intensity of the light receiving element 107. The received light intensity shows only a flat (DC component only) signal at most stage positions, but shows a signal (including an AC component) having a partial contrast (hereinafter, referred to as an “interference signal”). I have.

【0007】なぜなら、前記した性質により、干渉は、
測定対象物6000のうち集光用光学素子901の集光
点が合わせられた面において反射する測定光と、参照光
偏向用光学素子108において反射する参照光との光路
長がほぼ等しいときのみに生起するからである。なお、
本明細書では、測定対象物6000内で集光用光学素子
の集光点が合わせられている面(測定対象面)において
反射する光を「測定光」と称し、参照光偏向用光学素子
108において反射する光を「参照光」と称す。
Because of the above-mentioned properties, interference is
Only when the optical path length of the measurement light reflected on the surface of the measurement object 6000 reflected by the converging optical element 901 and the reference light reflected by the reference light deflecting optical element 108 is substantially equal. Because it occurs. In addition,
In this specification, light reflected on a surface (measurement target surface) of the measurement object 6000 at which the light-converging optical element is focused is referred to as “measurement light”, and the reference light deflection optical element 108 The light reflected at is referred to as “reference light”.

【0008】因みに、図14では、測定対象物6000
内の各面に集光用光学素子901の集光点を合わせて行
われた各測定の結果を、同一のグラフで表している。面
8042の測定で得られる干渉信号、及び面8051の
測定で得られる干渉信号は、それぞれ、図14の左から
2番目の干渉信号、左から3番目の干渉信号である。
[0008] Incidentally, in FIG.
The same graph shows the results of each measurement performed by adjusting the converging point of the converging optical element 901 to each surface inside. The interference signal obtained by measuring the surface 8042 and the interference signal obtained by measuring the surface 8051 are the second interference signal from the left and the third interference signal from the left in FIG. 14, respectively.

【0009】したがって、面8042と面8051との
間隔は、左から2番目の干渉信号の包絡線がピークをと
るステージ位置と、左から3番目の干渉信号の包絡線が
ピークをとるステージ位置との差により求められる。
Accordingly, the distance between the surface 8042 and the surface 8051 is determined by the stage position at which the envelope of the second interference signal from the left has a peak and the stage position at which the envelope of the third interference signal from the left has a peak. Is determined by the difference between

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、間隔測定装
置では、上記した干渉信号を観測するためには、干渉信
号に寄与する2光、すなわち測定光と参照光との光路長
を、ほぼ同じ長さとしなければならない。
By the way, in the distance measuring apparatus, in order to observe the above-mentioned interference signal, the two light beams contributing to the interference signal, that is, the optical path lengths of the measurement light and the reference light are made substantially the same length. I have to do it.

【0011】したがって、測定対象物6000(さらに
言えば光学素子804及び光学素子805)が、ビーム
スプリッタ103から遠い位置にあるときなど測定光路
301が長くなるようなときには、参照光路302も長
くする必要がある。しかし、このときには当然に測定光
と参照光との非共通光路が長くなる。そうすると、これ
ら2光の間では、外乱(振動、気温、空気の擾乱)によ
り、互いの光路長に異なる変化が生じる可能性が高くな
る。
Therefore, when the measuring optical path 301 is long, for example, when the measuring object 6000 (in other words, the optical element 804 and the optical element 805) is located far from the beam splitter 103, the reference optical path 302 needs to be long. There is. However, at this time, the non-common optical path between the measurement light and the reference light naturally becomes long. Then, between these two lights, there is a high possibility that different changes occur in the optical path lengths due to disturbances (vibration, temperature, air disturbance).

【0012】仮に、このような変化が生じると、前記ス
テージ206の移動とは無関係に2光の位相差が変化し
てしまい、前記干渉信号には、雑音が重畳されることと
なる。この結果、干渉信号の包絡線が乱れ、ひいてはそ
の正確なピークを検出することが困難となるため、間隔
測定の精度は低下する。なお、特願2000−1419
19には、間隔測定においてこの問題を解決するための
技術が提案されているが、この技術は、測定対象物の面
が平面である場合にのみ適用できるものであり、曲面で
ある場合にそのまま適用することは困難である。
If such a change occurs, the phase difference between the two lights changes regardless of the movement of the stage 206, and noise is superimposed on the interference signal. As a result, the envelope of the interference signal is disturbed, and it becomes difficult to detect the accurate peak, and the accuracy of the interval measurement is reduced. In addition, Japanese Patent Application No. 2000-1419
19 proposes a technique for solving this problem in distance measurement, but this technique can be applied only when the surface of the object to be measured is a flat surface, and when the surface of the object to be measured is a curved surface, It is difficult to apply.

【0013】本発明は、以上の問題に鑑みてなされたも
ので、曲面の間隔を高精度に測定することができる間隔
測定装置、及び間隔測定方法を提供することを目的とす
る。また、高性能な光学系を製造することのできる光学
系の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an interval measuring apparatus and an interval measuring method capable of measuring the interval between curved surfaces with high accuracy. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an optical system capable of manufacturing a high-performance optical system.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の間隔測
定装置は、複数の面を有した測定対象物に対して光を出
射する投光手段と、前記投光手段から出射された光の光
路に挿入され、かつその光を前記測定対象物の測定対象
面に集光する集光手段と、前記測定対象面における反射
光(本明細書では、「測定光」と称している。)を、光
路差可変の2光束に分離すると共にその2光束を干渉さ
せ、その干渉により得られる干渉光を検出する干渉計
と、前記集光手段の集光点を移動させる移動手段と、前
記投光手段から出射された光の一部を基に、前記移動手
段による前記移動に依らず光路長が不変でありかつ前記
反射光と共に前記干渉計へと向かう基準光を生成する基
準光生成手段とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an interval measuring apparatus for projecting light to a measuring object having a plurality of surfaces, and a light projecting from the projecting means. And a light condensing unit that condenses the light on the measurement target surface of the measurement target object, and light reflected on the measurement target surface (referred to as “measurement light” in this specification). Is separated into two light fluxes having variable optical path differences, interferes with the two light fluxes, detects an interference light obtained by the interference, a moving means for moving a converging point of the condensing means, and Based on a part of the light emitted from the light means, a reference light generating means for generating a reference light heading toward the interferometer together with the reflected light, wherein an optical path length is invariant regardless of the movement by the moving means; It is characterized by having.

【0015】集光手段と移動手段とによれば、測定対象
物の面が曲面であったとしても、それぞれの面に適宜光
を集光させて、実質的に平面とみなせる微小な領域にの
み投光手段からの光を照射させることができる。また、
基準光生成手段により、第1の測定対象面の測定と第2
の測定対象面の測定とに共通する基準光が生起する。そ
の基準光は、前記測定対象面における前記反射光と共に
干渉計に導かれ、その後に2光束に分離される。
According to the condensing means and the moving means, even if the surface of the object to be measured is a curved surface, light is appropriately condensed on each surface, and only in a minute area which can be regarded as a substantially flat surface. Light from the light projecting means can be irradiated. Also,
Measurement of the first measurement target surface and second measurement
The reference light common to the measurement of the measurement target surface is generated. The reference light is guided to the interferometer together with the reflected light on the surface to be measured, and thereafter separated into two light beams.

【0016】さらに、干渉計では、前記反射光と基準光
とのうち、2光束に分離された光同士の光路差が0とな
るときに、干渉光が検出される。このような構成の間隔
測定装置を利用すれば、間隔を測定する面の少なくとも
一方が曲面であって、投光手段からの光束が反射する場
所によって発散して干渉像が得られないような対象物の
間隔測定でも、対象物の間隔を干渉計で正確に測定する
ことができる。なお、このとき、前記測定対象物の第1
の測定対象面に集光手段の集光点を合わせた状態と、第
2の測定対象面に集光手段に集光点を合わせた状態との
双方において、前記2光束の光路差の変化に対する前記
干渉光の生起パターンを、干渉計により観測することが
できる。
Further, the interferometer detects the interference light when the optical path difference between the lights separated into two light fluxes among the reflected light and the reference light becomes zero. If an interval measuring device having such a configuration is used, at least one of the surfaces for which the interval is measured is a curved surface, and an object in which an interference image cannot be obtained due to divergence due to a place where a light beam from the light projecting means is reflected. Also in the measurement of the distance between objects, the distance between the objects can be accurately measured by the interferometer. At this time, the first object to be measured is
In both the state where the light converging point of the light condensing means is aligned with the surface to be measured and the state where the light converging point is aligned with the light converging means on the second measurement surface, The occurrence pattern of the interference light can be observed by an interferometer.

【0017】しかも、たとえ、測定対象物が干渉計から
離れていたとしても、干渉計に入射する以前における、
前記反射光と基準光とで異なる外乱を受ける部分が少な
くなるようにしさえすれば、外乱が干渉光に与える影響
を、抑えることができる。すなわち、間隔測定装置によ
れば、曲面の間隔を高精度に測定することができる。
Moreover, even if the object to be measured is far from the interferometer, the object before entering the interferometer is
The influence of the disturbance on the interference light can be suppressed by reducing the number of portions that receive different disturbances between the reflected light and the reference light. That is, according to the interval measuring device, the interval between the curved surfaces can be measured with high accuracy.

【0018】請求項2に記載の間隔測定装置は、請求項
1に記載の間隔測定装置において、前記基準光生成手段
は、前記投光手段と前記集光手段との間に挿入され、か
つ前記投光手段から出射された前記光の一部を前記集光
手段の側へ透過させると共に、その光の他の一部を反射
することにより前記基準光を生成する透過反射部材であ
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the distance measuring apparatus according to the first aspect, the reference light generating means is inserted between the light projecting means and the light condensing means; It is a transmission / reflection member that transmits the part of the light emitted from the light projecting unit to the side of the light condensing unit and generates the reference light by reflecting the other part of the light. And

【0019】請求項3に記載の間隔測定装置は、請求項
1に記載の間隔測定装置において、前記基準光生成手段
は、前記測定対象物の近傍において前記移動手段による
前記移動に依らずその測定対象物との相対位置を不変に
して配置され、かつ入射した光を反射する反射部材と、
前記投光手段から出射された前記光を、前記集光手段に
向かう第1の光束と前記反射部材へ向かう第2の光束と
に分離すると共に、前記反射部材における反射光を、前
記基準光として、前記測定対象面における前記反射光と
同一の光束に統合する分離統合手段とを有した2腕型干
渉光学系であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the distance measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, the reference light generating means measures the distance in the vicinity of the measuring object irrespective of the movement by the moving means. A reflecting member that is arranged with the relative position to the object unchanged and reflects incident light,
The light emitted from the light projecting unit is separated into a first light beam going to the light collecting unit and a second light beam going to the reflecting member, and light reflected by the reflecting member is used as the reference light. And a separating / integrating means for integrating the reflected light on the measurement target surface into the same light beam as the reflected light.

【0020】請求項4に記載の間隔測定装置は、請求項
3に記載の間隔測定装置において、前記分離統合手段に
は、波長板及び偏光ビームスプリッタが使用されること
を特徴とする。請求項5に記載の間隔測定装置は、請求
項3又は請求項4に記載の間隔測定装置において、前記
基準光生成手段には、前記測定対象面における前記反射
光が前記干渉計に入射するときの偏光方位と、前記基準
光が前記干渉計に入射するときの偏光方位とに差異を与
える波長板が使用され、前記干渉計には、前記分離する
手段として、前記反射光と前記基準光とをそれらの偏光
方位に応じて峻別し、かつその反射光及び基準光を、前
記2光束の一方及び他方に分離する偏光ビームスプリッ
タが使用されることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the distance measuring apparatus according to the third aspect, a wave plate and a polarizing beam splitter are used as the separation and integration means. The distance measuring device according to claim 5 is the distance measuring device according to claim 3 or 4, wherein the reference light generating unit is configured to detect when the reflected light on the surface to be measured enters the interferometer. The polarization direction of the, the wave plate that gives a difference between the polarization direction when the reference light is incident on the interferometer is used, the interferometer, as the separating means, the reflected light and the reference light A polarization beam splitter is used to separate the reflected light and the reference light into one and the other of the two light beams.

【0021】請求項6に記載の間隔測定方法は、請求項
1〜請求項5の何れか1項に記載の間隔測定装置を利用
した間隔測定方法であって、前記測定対象物の第1の測
定対象面に前記集光手段の集光点を合わせた状態で、前
記2光束の光路差の変化に対する前記干渉光の生起パタ
ーンを、前記干渉計により観測する第1の測定手順と、
前記移動手段を駆動することにより前記測定対象物の第
2の測定対象面に前記集光手段の集光点を合わせ、その
状態で、前記2光束の光路差の変化に対する前記干渉光
の生起パターンを、前記干渉計により観測する第2の測
定手順と、前記第1の測定対象面と前記第2の測定対象
面との間隔を示す情報として、前記第1の測定手順で観
測したパターンと、前記第2の測定手順で観測したパタ
ーンとの相違を求める演算手順とを有したことを特徴と
する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an interval measuring method using the interval measuring device according to any one of the first to fifth aspects. A first measurement procedure of observing, by the interferometer, an occurrence pattern of the interference light with respect to a change in an optical path difference between the two light beams while the light-collecting point of the light-collecting unit is aligned with a measurement target surface;
By driving the moving means, the converging point of the condensing means is adjusted to the second measuring object surface of the measuring object, and in that state, the pattern of occurrence of the interference light with respect to the change in the optical path difference between the two light fluxes A second measurement procedure observed by the interferometer, and a pattern observed in the first measurement procedure as information indicating an interval between the first measurement target surface and the second measurement target surface, And a calculation procedure for obtaining a difference from the pattern observed in the second measurement procedure.

【0022】請求項7に記載の光学系の製造方法は、光
学系内の所定の箇所の間隔を、請求項6に記載の間隔測
定方法により測定し、前記測定により得られた間隔に応
じて、前記光学系を調整することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical system, comprising measuring an interval between predetermined positions in the optical system by the interval measuring method according to the sixth aspect, and according to the interval obtained by the measurement. And adjusting the optical system.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】[第1実施形態]図1、図2、図3、図4
を参照して本発明の第1実施形態について説明する。 (構成)先ず、本実施形態の間隔測定システムの構成に
ついて説明する。図1は、本実施形態(及び後述する第
2実施形態)の間隔測定システムの構成図であり、図2
は、本実施形態の間隔測定システムにおける集光ユニッ
ト5000(及び測定対象物6000)の構成図であ
る。
[First Embodiment] FIGS. 1, 2, 3, and 4
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (Configuration) First, the configuration of the interval measuring system of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of an interval measurement system according to the present embodiment (and a second embodiment described later).
FIG. 5 is a configuration diagram of a light collecting unit 5000 (and a measurement target 6000) in the interval measurement system of the present embodiment.

【0025】図1に示すように、本実施形態の間隔測定
システムは、間隔測定装置2000と集光ユニット50
00とを備える。集光ユニット5000は、間隔測定装
置2000と測定対象物6000との間に配置される。
因みに、この間隔測定システムは、特願2000−14
1919に記載された間隔測定装置に集光ユニット50
00を付加したものに等しい。
As shown in FIG. 1, the distance measuring system according to the present embodiment includes a distance measuring device 2000 and a light collecting unit 50.
00. The light collecting unit 5000 is arranged between the interval measuring device 2000 and the measurement object 6000.
Incidentally, this interval measuring system is disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-14.
The light collecting unit 50 is added to the distance measuring device described in 1919.
Equivalent to adding 00.

【0026】間隔測定装置2000は、測定対象物60
00に光を照射する投光部3000と、測定対象物60
00からの反射光を受光する測定部4000とから構成
されている。投光部3000には、低コヒーレンス光源
101、光束径変換用光学系102、ビームスプリッタ
103が備えられる。
The interval measuring device 2000 is used for measuring the object 60 to be measured.
A light projecting unit 3000 for irradiating light to
And a measuring unit 4000 for receiving the reflected light from the light source 00. The light projecting unit 3000 includes a low coherence light source 101, a light beam diameter conversion optical system 102, and a beam splitter 103.

【0027】投光部3000において、低コヒーレンス
光源101から射出された光は、光束径変換用光学系1
02で平行光となりビームスプリッタ103に入射し、
ビームスプリッタ103における反射光は、集光ユニッ
ト5000及び測定対象物6000にこの順で入射す
る。図2に示すように、集光ユニット5000を介して
測定対象物6000に入射した光の一部の光は、測定対
象物6000内の面8041,8042,8051,8
052でそれぞれ反射した後、集光ユニット5000、
及び図1に示す投光部3000内のビームスプリッタ1
03をこの順で透過し、その後、測定部4000に入射
する。
In the light projecting section 3000, the light emitted from the low coherence light source 101 is converted into a light beam diameter converting optical system 1.
02, becomes parallel light and enters the beam splitter 103.
The reflected light from the beam splitter 103 is incident on the light collecting unit 5000 and the measuring object 6000 in this order. As illustrated in FIG. 2, a part of the light that has entered the measurement target 6000 via the light collection unit 5000 is transmitted to the surfaces 8041, 8042, 8051, and 8 in the measurement target 6000.
After each reflection at 052, the light collection unit 5000,
And the beam splitter 1 in the light projecting unit 3000 shown in FIG.
03 in this order, and then enter the measuring unit 4000.

【0028】図1に示すように、測定部4000には、
ビームスプリッタ111、光路差変更用光学素子(レト
ロリフレクター、コーナーキューブプリズムなど)11
2a、偏向用光学素子(レトロリフレクター、コーナー
キューブプリズムなど)112b、ビームスプリッタ1
21、受光素子107a,107b、偏向用光学素子
(ミラー)113a,113bなどが備えられる。
As shown in FIG. 1, the measuring section 4000 includes:
Beam splitter 111, optical element for changing optical path difference (retro reflector, corner cube prism, etc.) 11
2a, optical element for deflection (retro reflector, corner cube prism, etc.) 112b, beam splitter 1
21, light receiving elements 107a and 107b, deflection optical elements (mirrors) 113a and 113b, and the like.

【0029】因みに、本実施形態の測定部4000は、
マッハツェンダー型干渉計を成している。測定部400
0において、集光ユニット5000から入射した光は、
ビームスプリッタ111に入射し反射光と透過光とに分
割される。ビームスプリッタ111で分割されたうちの
反射光は、図1中「M」で示す光路(M光路)を通り、
光路差変更用光学素子112aで反射され、偏向用光学
素子113aを経てビームスプリッタ121に入射し反
射光と透過光に分割され、それら反射光及び透過光はそ
れぞれ受光素子107a,107bに入射する。
Incidentally, the measuring section 4000 of the present embodiment is:
It forms a Mach-Zehnder interferometer. Measuring unit 400
At 0, the light incident from the light collection unit 5000 is
The light enters the beam splitter 111 and is split into reflected light and transmitted light. The reflected light split by the beam splitter 111 passes through an optical path (M optical path) indicated by “M” in FIG.
The light is reflected by the optical path difference changing optical element 112a, enters the beam splitter 121 via the deflecting optical element 113a, is split into reflected light and transmitted light, and the reflected light and transmitted light enter the light receiving elements 107a and 107b, respectively.

【0030】ビームスプリッタ111で分割されたうち
の透過光は、図1中「R」で示す光路(R光路)を通
り、偏向用光学素子112bで反射され、偏向用光学素
子113bを経てビームスプリッタ121に入射し反射
光と透過光とに分割され、それら反射光及び透過光はそ
れぞれ受光素子107b及び受光素子107aに入射す
る。
The transmitted light split by the beam splitter 111 passes through an optical path (R optical path) indicated by "R" in FIG. 1 and is reflected by the deflecting optical element 112b, and passes through the deflecting optical element 113b. The reflected light and the transmitted light are incident on the light receiving element 121 and are divided into reflected light and transmitted light.

【0031】ここで、光路差変更用光学素子112a
は、M光路を伸縮させる方向に移動可能なステージ20
1に固設されており、M光路の光路長は可変となってい
る。また、ステージ201の位置は、不図示のスケール
によって読み取り可能となっている。さらに、このスケ
ールが出力するステージ201の位置情報信号と、前記
した受光素子107a,107bの受光光量信号とは、
不図示の処理系(コンピュータなど)に入力される。
Here, the optical path difference changing optical element 112a
Is a stage 20 movable in a direction to expand and contract the M optical path.
1 and the optical path length of the M optical path is variable. The position of the stage 201 can be read by a scale (not shown). Further, the position information signal of the stage 201 output by the scale and the light amount signal of the light receiving elements 107a and 107b are:
It is input to a processing system (not shown) such as a computer.

【0032】一方、図2に示すように、集光ユニット5
000は、集光用光学素子903、及び反射透過用光学
素子221を備えている。先ず、集光用光学素子903
は、光束を一点に集光する集光レンズなどである。ま
た、反射透過用光学素子221は、入射した光の一部を
入射光路と同じ方向に反射させると共に入射した光の残
りの部分を透過させる基準面(フィゾー面)2211を
有したフィゾー部材などである。
On the other hand, as shown in FIG.
000 includes a light-collecting optical element 903 and a reflection-transmission optical element 221. First, the condensing optical element 903
Is a condensing lens or the like that condenses a light beam at one point. The reflection-transmission optical element 221 is a Fizeau member or the like having a reference surface (Fizeau surface) 2211 that reflects part of the incident light in the same direction as the incident optical path and transmits the remaining part of the incident light. is there.

【0033】集光ユニット5000において、間隔測定
装置2000から入射した光は反射透過用光学素子22
1に入射し、その光の一部が基準面2211において反
射し、他の一部は基準面2211を透過する。基準面2
211で反射する光(基準光である。詳細は後述す
る。)は、間隔測定装置2000に戻り、基準面221
1を透過した光は、集光用光学素子903に入射する。
集光用光学素子903に入射した光は集光されつつ、測
定対象物6000の方向へ進む。
In the light collecting unit 5000, the light incident from the distance measuring device 2000 is reflected by the reflection / transmission optical element 22.
1 and a part of the light is reflected by the reference plane 2211 and another part is transmitted through the reference plane 2211. Reference surface 2
The light reflected at 211 (reference light, details of which will be described later) returns to the interval measuring device 2000 and is reflected on the reference surface 221.
The light transmitted through 1 is incident on the condensing optical element 903.
The light incident on the light-collecting optical element 903 travels in the direction of the measurement object 6000 while being collected.

【0034】ここで、集光用光学素子903は、この集
光ユニット5000内において光軸方向に移動可能なス
テージ203に固設されている。ステージ203の移動
により、集光用光学素子903の集光点は光軸方向に移
動するので、ステージ203の位置調整により、その集
光点は、測定対象物6000内の各面に適宜合わせられ
る。
Here, the condensing optical element 903 is fixedly mounted on the stage 203 movable in the optical axis direction in the condensing unit 5000. By moving the stage 203, the converging point of the condensing optical element 903 moves in the optical axis direction. Therefore, by adjusting the position of the stage 203, the converging point is appropriately adjusted to each surface in the measurement object 6000. .

【0035】因みに、集光点が面8041に合っていた
とすれば、面8041からの反射光は集光用光学素子9
03において平行光となって間隔測定装置2000に戻
り、集光点が面8051に合っていたとすれば、面80
51からの反射光は集光用光学素子903において平行
光となって間隔測定装置2000に戻る。なお、集光ユ
ニット5000においては、測定対象物6000内の面
からの光束により受光素子107a,107b上に形成
される像と、基準面2211からの光束により受光素子
107a,107b上に形成される像との方向を揃える
ために、図2中点線で示すようなリレー系(集光用光学
素子904及び集光用光学素子905)を配置してもよ
い。すなわち、基準面2211に集光点がくるように集
光用光学素子904を配置すると共に、集光用光学素子
903に入射する光が平行光となるように集光用光学素
子905を配置する。なお、像の方向を揃えるのは、干
渉を効率よく生起させて、干渉信号をより精度よく検出
するためである。
By the way, if the focal point is coincident with the surface 8041, the light reflected from the surface 8041 is
03, it returns to the interval measuring device 2000 as parallel light, and if the focal point matches the surface 8051, the surface 80
The reflected light from the light 51 is converted into parallel light in the condensing optical element 903 and returns to the distance measuring device 2000. In the light collecting unit 5000, the image formed on the light receiving elements 107a and 107b by the light flux from the surface inside the measurement target 6000 and the light flux from the reference surface 2211 are formed on the light receiving elements 107a and 107b. A relay system (light-collecting optical element 904 and light-collecting optical element 905) as shown by a dotted line in FIG. That is, the condensing optical element 904 is arranged so that the converging point comes on the reference surface 2211, and the condensing optical element 905 is arranged so that the light incident on the condensing optical element 903 becomes parallel light. . The purpose of aligning the directions of the images is to generate interference efficiently and detect interference signals more accurately.

【0036】なお、図1、図2に示す要素と請求項との
対応関係を示すと、投光部3000は投光手段に対応
し、測定部4000は干渉計に対応し、集光用光学素子
903は集光手段に対応し、ステージ203は移動手段
に対応し、反射透過用光学素子221は基準光生成手段
に対応する。
The correspondence between the elements shown in FIGS. 1 and 2 and the claims is as follows. The light projecting section 3000 corresponds to the light projecting means, the measuring section 4000 corresponds to the interferometer, and the light collecting optics. The element 903 corresponds to a condensing unit, the stage 203 corresponds to a moving unit, and the reflection / transmission optical element 221 corresponds to a reference light generating unit.

【0037】(動作)次に、以上の構成の間隔測定シス
テムによる間隔測定の手順について説明する。本実施形
態では、測定対象物6000内の光学素子804と光学
素子805との間隔、すなわち面8042と面8051
との間隔D(図2参照)を測定するものとして説明す
る。
(Operation) Next, a procedure of the interval measurement by the interval measuring system having the above-described configuration will be described. In the present embodiment, the distance between the optical element 804 and the optical element 805 in the measurement object 6000, that is, the surfaces 8042 and 8051
The description will be made assuming that the distance D (see FIG. 2) between the two is measured.

【0038】この際、一方の面8042に集光用光学素
子903の集光点を合わせた状態と、他方の面8051
に集光用光学素子903の集光点を合わせた状態とのそ
れぞれにおいて、測定が行われる(以下、前者の測定を
「面8042の測定」といい、後者の測定を「面805
1の測定」という。)。但し、両者の測定間では、少な
くとも、測定対象物6000と集光ユニット5000と
の位置関係は変化させない。
At this time, the state where the converging point of the condensing optical element 903 is aligned with one surface 8042 and the other surface 8051
The measurement is performed in each of the states where the converging point of the condensing optical element 903 is adjusted (hereinafter, the former measurement is referred to as “measurement of the surface 8042”, and the latter measurement is referred to as “measurement of the surface 805”).
1 measurement ". ). However, between the two measurements, at least the positional relationship between the measurement object 6000 and the light collecting unit 5000 is not changed.

【0039】これは、2つの測定間の基準光の光路を、
各測定における各測定光の光路に対して固定させるため
である。なお、本明細書では、基準面において反射する
光を、「測定光」と比較するため、また従来の間隔測定
装置における「参照光」と区別するために「基準光」と
称している。
This defines the optical path of the reference light between the two measurements,
This is to fix the optical path of each measurement light in each measurement. In this specification, light reflected on a reference surface is referred to as “reference light” in order to be compared with “measurement light” and to be distinguished from “reference light” in a conventional distance measuring device.

【0040】但し、「測定光」、「基準光」には、迷光
(同じ面で複数回反射する光など)は、含まれない。す
なわち、「測定光」は、低コヒーレンス光源101から
出射された後、ビームスプリッタ103−集光用光学素
子903−面8042−集光用光学素子903−ビーム
スプリッタ103−ビームスプリッタ111−をこの順
で経由する光であり、「基準光」は、低コヒーレンス光
源101から出射された後、ビームスプリッタ103−
基準面2211−ビームスプリッタ103−ビームスプ
リッタ111−をこの順で経由する光である。
However, “measurement light” and “reference light” do not include stray light (light that is reflected a plurality of times on the same surface). That is, the “measuring light” is emitted from the low coherence light source 101, and then travels through the beam splitter 103, the condensing optical element 903, the surface 8042, the condensing optical element 903, the beam splitter 103, and the beam splitter 111 in this order. The “reference light” is emitted from the low-coherence light source 101, and then emitted from the beam splitter 103-
The light passes through the reference plane 2211-the beam splitter 103-the beam splitter 111- in this order.

【0041】以下、面8042の測定について説明する
が、面8051の測定については、集光用光学素子90
3の集光点を合わせる対象が面8051となること以外
は同じであるので、説明を省略する。面8042の測定
では、ステージ203の位置を調整することにより、集
光用光学素子903の集光点を面8042に合わせ、こ
の状態で、ステージ201を移動させることによりM光
路の光路長を変化させる。
Hereinafter, the measurement of the surface 8042 will be described.
Except that the object to be focused on No. 3 is the surface 8051, the description is omitted because it is the same. In the measurement of the surface 8042, the position of the stage 203 is adjusted so that the converging point of the condensing optical element 903 is aligned with the surface 8042, and in this state, the stage 201 is moved to change the optical path length of the M optical path. Let it.

【0042】不図示の処理系は、このときに不図示のス
ケールが読み取ったステージ201の位置情報信号と、
受光素子107a,107bから得られる受光光量信号
とを対応づけてサンプリングする。ここで、図1に示し
た測定部4000の構成では、受光素子107a,10
7bのそれぞれに入射する光は、位相が反転する(18
0°ずれる)関係にあるので、処理系は、受光光量信号
として、受光素子107a、107bの出力信号の差分
を得る。
The processing system (not shown) reads a position information signal of the stage 201 read by a scale (not shown) at this time,
Sampling is performed in association with the received light amount signals obtained from the light receiving elements 107a and 107b. Here, in the configuration of the measuring section 4000 shown in FIG.
7b are inverted in phase (18).
0 °), the processing system obtains the difference between the output signals of the light receiving elements 107a and 107b as the received light amount signal.

【0043】なお、このように、2つの受光素子107
a,107bの出力信号の差分を用いれば、2つの受光
素子107a,107bに同位相で重畳される同じ種類
のノイズが消去され、測定結果をより高精度に得ること
ができる。さて、面8042の測定において考慮すべき
光は、面8042において反射する測定光と、基準面2
211において反射する基準光とである。
As described above, the two light receiving elements 107
By using the difference between the output signals a and 107b, the same type of noise superimposed on the two light receiving elements 107a and 107b in the same phase is eliminated, and the measurement result can be obtained with higher accuracy. The light to be considered in the measurement of the surface 8042 is the measurement light reflected on the surface 8042 and the reference surface 2
Reference light reflected at 211.

【0044】但し、本実施形態において干渉信号に寄与
するのは、これら測定光と基準光とのうち、R光路とM
光路とを個別に辿った光同士である。そこで、以下で
は、測定光のうちR光路を通る光をR経由の測定光(L
8042_R)と称し、測定光のうちM光路を通る光を
M経由の測定光(L8042_M)と称し、基準光のう
ちR光路を通る光をR経由の基準光(L2211_R)
と称し、基準光のうちM光路を通り受光素子107aに
至る光をM経由の基準光(L2211_M)と称す。
However, in this embodiment, the R light path and the M light of the measurement light and the reference light contribute to the interference signal.
These are lights that individually traced the optical path. Therefore, hereinafter, of the measurement light, the light passing through the R optical path is converted to the measurement light (R
8042_R), the light passing through the M optical path among the measuring lights is referred to as the measuring light via the M (L8042_M), and the light passing through the R optical path among the reference lights is the reference light via the R (L2211_R).
And the light that reaches the light receiving element 107a through the M optical path in the reference light is referred to as reference light via M (L2211_M).

【0045】なお、「R光路」は、ビームスプリッタ1
11−偏向用光学素子112b−ビームスプリッタ12
1を経由する光路であり、「M光路」は、ビームスプリ
ッタ111−光路差変更用光学素子112a−ビームス
プリッタ121を経由する光路である。図3は、各光の
光路長を比較する図である。
The “R optical path” is the beam splitter 1
11-deflection optical element 112b-beam splitter 12
1 and the “M optical path” is an optical path that passes through the beam splitter 111, the optical path difference changing optical element 112 a, and the beam splitter 121. FIG. 3 is a diagram comparing the optical path length of each light.

【0046】図3において、1段目に示す線分は、R経
由の光、すなわち、R経由の基準光(L2211_
R)、及びR経由の測定光(L8042_R)の光路長
を示す。一方、2段目〜4段目に示す線分は、M経由の
光、すなわちM経由の基準光(L2211_M)、及び
M経由の測定光(L8042_M)の光路長を示す。こ
こで、上記したように面8042の測定時には、ステー
ジ201の移動によりM光路の光路長は変化する。
In FIG. 3, the line segment shown in the first row is light passing through R, that is, reference light passing through R (L2211_L).
R) and the optical path length of the measurement light (L8042_R) via R. On the other hand, the line segments shown in the second to fourth rows indicate the optical path lengths of the light passing through M, that is, the reference light passing through M (L2211_M) and the measuring light passing through M (L8042_M). Here, as described above, when measuring the surface 8042, the optical path length of the M optical path changes due to the movement of the stage 201.

【0047】そこで、図3の2段目〜4段目には、M光
路がR光路と等しいとき(M=R)、M光路がR光路よ
りも2D1だけ短いとき(M=R−2D1)、及びM光
路がR光路よりも2D1だけ長いとき(M=R+2D
1)の各状態を、それぞれ示した。但し、「2D1」
は、面8042の測定時に、測定光と基準光との間に、
測定部4000に入射する以前に生じていた光路差であ
る。以下、このような光路差を、単に「測定光と基準光
との分割前光路差」と称す。
Therefore, in the second to fourth stages in FIG. 3, when the M optical path is equal to the R optical path (M = R), when the M optical path is shorter than the R optical path by 2D1 (M = R−2D1). , And when the M optical path is longer than the R optical path by 2D1 (M = R + 2D
Each state of 1) is shown. However, "2D1"
When measuring the surface 8042, between the measurement light and the reference light,
This is an optical path difference generated before the light enters the measurement unit 4000. Hereinafter, such an optical path difference is simply referred to as “an optical path difference before division between the measurement light and the reference light”.

【0048】上記したような構成の間隔測定システム
(図1、図2参照)では、R経由の光とM経由の光とを
比較すると、互いの光路長が等しいときに干渉する。図
3の2段目に示すように、M光路がR光路と等しいとき
(M=R)には、R経由の基準光(L2211_R)と
M経由の基準光(L2211_M)との光路長が等しく
なると共に、R経由の測定光(L8042_R)とM経
由の測定光(L8042_M)との光路長が等しくなる
ので、R経由の基準光(L2211_R)とM経由の基
準光(L2211_M)とが干渉すると共に、R経由の
測定光(L8042_R)とM経由の測定光(L804
2_M)とが干渉する。
In the interval measuring system having the above-described configuration (see FIGS. 1 and 2), when light passing through R and light passing through M are compared, they interfere with each other when their optical path lengths are equal. As shown in the second stage of FIG. 3, when the M optical path is equal to the R optical path (M = R), the optical path lengths of the reference light via L (L2211_R) and the reference light via L (L2211_M) are equal. At the same time, the measurement light passing through R (L8042_R) and the measurement light passing through M (L8042_M) have the same optical path length, so that the reference light passing through R (L2211_R) and the reference light passing through M (L2211_M) interfere with each other. At the same time, the measurement light via R (L8042_R) and the measurement light via M (L804)
2_M).

【0049】また、図3の3段目に示すように、M光路
がR光路よりも2D1だけ短いとき(M=R−2D1)
には、R経由の基準光(L2211_R)とM経由の測
定光(L8042_M)とが、互いの光路長を等しくす
るので干渉する。また、図3の4段目に示すように、M
光路がR光路よりも2D1だけ長いとき(M=R+2D
1)には、R経由の測定光(L8042_R)とM経由
の基準光(L2211_M)とが、互いの光路長を等し
くするので干渉する。
As shown in the third row of FIG. 3, when the M optical path is shorter than the R optical path by 2D1 (M = R-2D1)
, The reference light (R2211_R) passing through R and the measurement light (L8042_M) passing through M interfere with each other because they have the same optical path length. As shown in the fourth row of FIG.
When the optical path is longer than the R optical path by 2D1 (M = R + 2D
In 1), the measurement light (R8042_R) passing through R and the reference light (L2211_M) passing through M interfere with each other because they have the same optical path length.

【0050】図4は、面8042の測定により得られ
る、位置情報信号と受光光量信号との関係を示す図(概
念図)である。図4において、横軸がステージ201の
位置、縦軸が受光素子107a,107bの受光強度で
ある(それぞれ、ステージ位置情報、受光光量信号から
得られる)。
FIG. 4 is a diagram (conceptual diagram) showing the relationship between the position information signal and the received light amount signal obtained by measuring the surface 8042. In FIG. 4, the horizontal axis represents the position of the stage 201, and the vertical axis represents the received light intensity of the light receiving elements 107a and 107b (obtained from the stage position information and the received light amount signal, respectively).

【0051】図4に明らかなように、干渉信号は、3つ
のステージ位置において現れる。これら3つの干渉信号
は、ステージ201の位置が、M光路をR光路と等しく
するとき(M=R)、M光路をR光路よりも2D1だけ
短くするとき(M=R−2D1)、M光路をR光路より
も2D1だけ長くするとき(M=R+2D1)に生じた
ものである。
As can be seen in FIG. 4, the interference signals appear at three stage positions. These three interference signals indicate that when the position of the stage 201 is such that the M optical path is equal to the R optical path (M = R), the M optical path is shorter than the R optical path by 2D1 (M = R−2D1), Is longer than the R optical path by 2D1 (M = R + 2D1).

【0052】なお、上記したように、M=Rのときに干
渉するのは2組の光であるのに対し、M=R−2D1の
とき及びR+2D1のときに干渉するのは、1組の光で
あるので、M=Rのときに生じる干渉信号の振幅が最も
大きくなっている。ここで、最も振幅の大きい干渉信号
に対応するステージ位置をゼロ位置とすると、それを中
心とする両側の干渉信号に対応するステージ位置は、+
D1の位置、−D1の位置となっているはずである。
As described above, when M = R, two sets of light interfere with each other, whereas when M = R−2D1 and R + 2D1, only one set of light interferes. Since it is light, the amplitude of the interference signal generated when M = R is the largest. Here, assuming that the stage position corresponding to the interference signal having the largest amplitude is the zero position, the stage position corresponding to the interference signal on both sides around the zero position is +
It should be the position of D1 and the position of -D1.

【0053】したがって、サンプリングされたデータが
示すこれらの干渉信号に基づけば、D1(但し、2D
1:測定光と基準光との分割前光路差)を求めることが
できる。すなわち、処理系は、例えば特願2000−2
64247に記載された方法により、右側の干渉信号の
包絡線がピークを採るときのステージ位置S+と、左側
のステージ干渉信号の包絡線がピークを採るときのステ
ージ位置S-とを求め、これらの差|S+−S-|を2で
割ることにより、D1の値を求める。
Therefore, based on these interference signals indicated by the sampled data, D1 (however, 2D
1: Pre-division optical path difference between measurement light and reference light). That is, the processing system is, for example, disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-2.
By the method described in 64247, the stage position S + when the envelope of the right of the interfering signal takes a peak, stage position S when taking the peak envelope of the left-stage interference signal - determined and these The value of D1 is obtained by dividing the difference | S + −S |

【0054】或いは、処理系は、D1の値を、左側(又
は右側)の干渉信号の包絡線がピークを採るときのステ
ージ位置S-(又はS+)と、中央の干渉信号の包絡線が
ピークを採るときのステージ位置S0との差|S-−S0
|(又は|S+−S0|)から求めてもよい(なお、前者
の算出方法の方が、測定誤差を小さくすることができ
る。)。
[0054] Alternatively, the processing system, the values of D1, the left (or right) stage position S at which the envelope of the interference signal taking the peak of the - (or S +), the envelope of the center of the interference signal Difference from stage position S 0 when peak is taken | S −S 0
(Or | S + -S 0 |) (the former calculation method can reduce the measurement error).

【0055】以上、面8042の測定により、D1(但
し、2D1:測定光と基準光との分割前光路差)の値が
求められた。さらに、本実施形態では、以上の手順と同
様にして面8051の測定が行われる。この際に、処理
系は、D2の値を、D1の値を求めたのと同様にして求
める。但し、2D2は、面8051の測定時における、
測定光と基準光との分割前光路差である。
As described above, the value of D1 (2D1: the optical path difference before division between the measurement light and the reference light) was determined by measuring the surface 8042. Further, in the present embodiment, the measurement of the surface 8051 is performed in the same manner as the above procedure. At this time, the processing system obtains the value of D2 in the same manner as the value of D1. However, 2D2 is used when measuring the surface 8051.
This is the optical path difference before division between the measurement light and the reference light.

【0056】そして、最終的に求めるべき光学素子80
4と光学素子805との間隔D(面8042と面805
1との間隔)は、面8042の測定と面8051の測定
とにより得たD1とD2との差である。なお、前記した
「2D1」、及び「2D2」それぞれの定義より、面8
042と面8051の間隔DがD1とD2との差で表さ
れることは、明らかである(図2参照)。
The optical element 80 to be finally obtained is
4 and the optical element 805 (the distance between the surface 8042 and the surface 805).
1) is the difference between D1 and D2 obtained by measuring the surface 8042 and the surface 8051. Note that, from the above definitions of “2D1” and “2D2”, the surface 8
It is clear that the distance D between the surface 042 and the surface 8051 is represented by the difference between D1 and D2 (see FIG. 2).

【0057】処理系は、これらのD1とD2との差|D
1−D2|を求め、光学素子804と光学素子805の
間隔Dとして出力する。なお、間隔Dとして出力すべき
値は、D1の値を求めるときのステージ位置S +又はス
テージ位置S-と、D2を求めるときのステージ位置S+
又はステージ位置S-とのステージ位置の差からも、求
めることができる。
The processing system calculates the difference | D between D1 and D2.
1−D2 | is calculated, and the optical element 804 and the optical element 805 are determined.
Output as interval D. It should be output as the interval D
The value is the stage position S when obtaining the value of D1. +Or
Tage position S-And the stage position S for obtaining D2+
Or stage position S-From the stage position difference from
Can be

【0058】(効果)以上、本実施形態では、面804
2の測定と面8051の測定とに共通する基準光を生成
するために、反射透過用光学素子221を用意してい
る。しかも、その反射透過用光学素子221は、曲面に
光を集光させるための集光用光学素子903と共に、測
定対象物6000と間隔測定装置2000との間に配置
される。
(Effect) As described above, in this embodiment, the surface 804
In order to generate reference light common to the measurement of No. 2 and the measurement of the surface 8051, an optical element 221 for reflection and transmission is prepared. Moreover, the reflection / transmission optical element 221 is disposed between the measurement object 6000 and the interval measurement device 2000 together with the light collection optical element 903 for collecting light on a curved surface.

【0059】そして、その基準光は、測定光と共に測定
部4000の内部に導かれ、その後にM光路とR光路と
に分離される。ここで、本実施形態では、干渉信号に寄
与するのは、測定光と基準光とのうち、R光路とM光路
とを個別に辿った光同士である。これらの光の非共通光
路は、測定光と基準光との分割前光路差(面8042の
測定では2D1、面8051の測定では2D2)に相当
する差異、及びM光路とR光路との差異であるが、M光
路とR光路とは比較的近接して配置されるため、外乱に
よる影響は受けにくい。よって、外乱を受けるような非
共通光路として考慮すべきなのは、主として前者であ
る。
Then, the reference light is guided together with the measuring light into the inside of the measuring section 4000, and thereafter separated into an M optical path and an R optical path. Here, in the present embodiment, of the measurement light and the reference light, the light that individually traces the R optical path and the M optical path contributes to the interference signal. The non-common optical paths of these lights are a difference corresponding to an optical path difference before division between the measurement light and the reference light (2D1 in the measurement of the surface 8042, 2D2 in the measurement of the surface 8051), and a difference between the M optical path and the R optical path. However, since the M optical path and the R optical path are arranged relatively close to each other, they are hardly affected by disturbance. Therefore, it is mainly the former that should be considered as a non-common optical path that is subject to disturbance.

【0060】しかし、本実施形態では、たとえ面804
2(又は面8051)が、間隔測定装置2000から離
れていたとしても、基準面2211の配置位置をなるべ
く測定対象物6000の近くに設定しさえすれば、外乱
を受けるような非共通光路を小さく保つことができる。
この結果、本実施形態では、曲面の間隔を高精度に測定
することができる。
However, in the present embodiment, even if the surface 804
Even if the second surface (or the surface 8051) is apart from the distance measuring device 2000, the non-common optical path which is subject to disturbance can be reduced by setting the arrangement position of the reference surface 2211 as close as possible to the measurement object 6000. Can be kept.
As a result, in the present embodiment, the interval between the curved surfaces can be measured with high accuracy.

【0061】また、本実施形態では、基準光を生成する
ための反射透過用光学素子221は、間隔測定装置20
00からの光を測定対象物6000内の面に集光する集
光用光学素子903と共通のユニットとして構成されて
いる。したがって、測定対象物6000の面が平面であ
るときには、集光ユニット5000を離脱すれば、特願
2000−141919に記載された方法によりそのよ
うな面の間隔測定をすることも可能である。
In this embodiment, the reflection / transmission optical element 221 for generating the reference light is provided with the distance measuring device 20.
It is configured as a common unit with the light-collecting optical element 903 that collects light from 00 on the surface inside the measurement object 6000. Therefore, when the surface of the measurement target 6000 is a plane, if the light-collecting unit 5000 is separated, the distance between such surfaces can be measured by the method described in Japanese Patent Application No. 2000-141919.

【0062】(その他)なお、本実施形態では、面80
51と面8042との間隔Dを測定したが、測定対象物
6000内の他の面の間隔についても同様に測定するこ
とができる。例えば、上記面8051の測定と面804
2の測定との他に、集光用光学素子903の集光点を面
8052に合わせた測定(面8052の測定)を行うこ
とにより、面8052からの反射光である測定光と基準
光との分割前光路差2D3を求める。
(Others) In this embodiment, the surface 80
Although the distance D between 51 and the surface 8042 is measured, the distance between other surfaces in the measurement object 6000 can be measured in the same manner. For example, the measurement of the surface 8051 and the surface 804
In addition to the measurement 2, by performing measurement (measurement of the surface 8052) with the light-converging point of the light-collecting optical element 903 aligned with the surface 8052, the measurement light and the reference light reflected from the surface 8052 can be obtained. Is obtained.

【0063】また、集光用光学素子903の集光点を面
8041に合わせて測定(面8041の測定)を行うこ
とにより、面8041からの反射光である測定光と基準
光との分割前光路差2D0を求める。このとき、光学素
子804および光学素子805の群屈折率が既知であれ
ば、D3とD2との差を群屈折率で除したものが光学素
子805の厚さであり、D1とD0との差を群屈折率で
除したものが光学素子804の厚さとなる。処理系は、
必要に応じてこれらの厚さを求めて出力する。
Further, the measurement (measurement of the surface 8041) is performed by adjusting the converging point of the condensing optical element 903 to the surface 8041, so that the measurement light which is the reflected light from the surface 8041 and the reference light are not divided. The optical path difference 2D0 is obtained. At this time, if the group refractive indices of the optical elements 804 and 805 are known, the difference between D3 and D2 divided by the group refractive index is the thickness of the optical element 805, and the difference between D1 and D0 is obtained. Is divided by the group refractive index to be the thickness of the optical element 804. The processing system is
The thicknesses are obtained and output as needed.

【0064】なお、図1に示す投光部3000について
は、ビームスプリッタ103を偏光ビームスプリッタと
し、破線で示した1/4波長板109を挿入すれば、ビ
ームスプリッタ103で分割されて無駄になる光が発生
しなくなるため、さらに高精度に間隔測定を行うことが
可能となる。 [第2実施形態]図1、図5を参照して本発明の第2実
施形態について説明する。
In the light projecting section 3000 shown in FIG. 1, if the beam splitter 103 is a polarization beam splitter and a quarter-wave plate 109 indicated by a broken line is inserted, the beam is split by the beam splitter 103 and is wasted. Since no light is generated, the interval measurement can be performed with higher accuracy. [Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0065】第2実施形態は、第1実施形態の間隔測定
システムにおいて、集光ユニット5000に代えて集光
ユニット5002を配置したものに等しい。図5は、第
2実施形態の間隔測定システムにおける集光ユニット5
002(及び測定対象物6000)の構成図である。
The second embodiment is the same as the distance measuring system of the first embodiment except that the light collecting unit 5002 is provided instead of the light collecting unit 5000. FIG. 5 shows a light collecting unit 5 in the distance measuring system according to the second embodiment.
002 (and the measurement object 6000).

【0066】図5に示すように、本実施形態の集光ユニ
ット5002は、集光ユニット5000とは異なり、2
腕型干渉光学系(一般に、マイケルソン型、トワイマン
グリーン型などと呼ばれる。)を利用している。すなわ
ち、集光ユニット5002には、集光用光学素子90
3、ステージ203の他に、ビームスプリッタ131、
偏向用光学素子(ミラー)1201、及び反射用光学素
子(ミラー)122が備えられる。
As shown in FIG. 5, the light collecting unit 5002 of the present embodiment is different from the light
An arm type interference optical system (generally called a Michelson type, Twyman Green type, etc.) is used. That is, the light-collecting optical element 90 is
3. In addition to the stage 203, the beam splitter 131,
An optical element for deflection (mirror) 1201 and an optical element for reflection (mirror) 122 are provided.

【0067】集光ユニット5002において、間隔測定
装置2000から入射した光は、ビームスプリッタ13
1に入射し、透過光(第1の光束)と反射光(第2の光
束)とに分割される。ビームスプリッタ131で分割さ
れたうちの第1の光束は、第1の光路305を通り、集
光用光学素子903を経て測定対象物6000に入射す
る。そのうちの一部の光は面8041,8042,80
51,8052でそれぞれ反射され、第1の光路305
を逆向きに通り、集光用光学素子903を経て、ビーム
スプリッタ131を透過して間隔測定装置2000に戻
る。
In the condenser unit 5002, the light incident from the interval measuring device 2000 is transmitted to the beam splitter 13
1 and is split into transmitted light (first light flux) and reflected light (second light flux). The first light beam split by the beam splitter 131 passes through the first optical path 305 and enters the measurement object 6000 via the condensing optical element 903. Some of the light is on the surfaces 8041, 8042, 80
The first optical path 305
Through the converging optical element 903, the light passes through the beam splitter 131, and returns to the distance measuring device 2000.

【0068】ビームスプリッタ131で分割されたうち
の第2の光束は、第2の光路306を通り、偏向用光学
素子1201を経て、反射用光学素子122の反射面
(基準面)1221で反射され、第2の光路306を逆
向きに通り、偏向用光学素子1201、ビームスプリッ
タ131を介して間隔測定装置2000に戻る(これ
が、本実施形態の基準光である。)。
The second light beam split by the beam splitter 131 passes through the second optical path 306, passes through the deflecting optical element 1201, and is reflected by the reflecting surface (reference surface) 1221 of the reflecting optical element 122. Then, the light passes through the second optical path 306 in the opposite direction and returns to the distance measuring device 2000 via the deflecting optical element 1201 and the beam splitter 131 (this is the reference light of the present embodiment).

【0069】ここで集光用光学素子903は、光軸方向
に移動可能なステージ203に固設されており、その機
能は第1実施形態における集光用光学素子903と同じ
である。なお、第2の光路306には、基準面1221
に集光点が位置するように集光用光学素子906を配置
してもよい。なお、図5に示す要素と請求項との対応関
係を示すと、集光用光学素子903は集光手段に対応
し、ステージ203は移動手段に対応し、基準面122
1、偏向用光学素子1201、ビームスプリッタ131
は基準光生成手段に対応する。
Here, the condensing optical element 903 is fixed to the stage 203 which can be moved in the optical axis direction, and its function is the same as that of the condensing optical element 903 in the first embodiment. The second optical path 306 has a reference surface 1221
The light-collecting optical element 906 may be arranged such that the light-collecting point is located at a position. 5 shows the correspondence between the elements shown in FIG. 5 and the claims. The light-collecting optical element 903 corresponds to the light-collecting means, the stage 203 corresponds to the moving means, and the reference surface 122.
1. Deflection optical element 1201, beam splitter 131
Corresponds to the reference light generating means.

【0070】以上の集光ユニット5002を用いた本実
施形態の間隔測定の手順は、第1実施形態の間隔測定の
手順と同じである。但し、本実施形態の間隔測定システ
ムでは、基準光を生成するために、測定光の一部が、第
1の光路305とは別の第2の光路306に導かれてい
る。この構成によって、測定光と基準光との分割前光路
差(2D1、2D2、2D3、2D0)を、何れも小さ
くすることができる。
The procedure of the interval measurement of the present embodiment using the above-described light collecting unit 5002 is the same as the procedure of the interval measurement of the first embodiment. However, in the interval measurement system of the present embodiment, a part of the measurement light is guided to a second optical path 306 different from the first optical path 305 in order to generate the reference light. With this configuration, the optical path differences before division (2D1, 2D2, 2D3, 2D0) between the measurement light and the reference light can all be reduced.

【0071】したがって、ステージ201のストローク
はさらに小さくなり、装置のさらなる小型化が可能であ
る。また、基準光の光路となる第2の光路306を、測
定光の光路となる第1の光路305となるべく近接する
ように配置すれば、両光の非共通光路に対する外乱の影
響が小さく抑えられる。
Therefore, the stroke of the stage 201 is further reduced, and the apparatus can be further downsized. Further, if the second optical path 306 serving as the optical path of the reference light is arranged as close as possible to the first optical path 305 serving as the optical path of the measuring light, the influence of disturbance on the non-common optical path of both lights can be suppressed to a small level. .

【0072】[第3実施形態]図6、図7、図8を参照
して本発明の第3実施形態について説明する。 (構成)先ず、本実施形態の間隔測定システムの構成に
ついて説明する。図6は、本実施形態(及び後述する第
4実施形態、第5実施形態、第6実施形態、第7実施形
態)の間隔測定システムの構成図である。
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8. (Configuration) First, the configuration of the interval measuring system of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of an interval measurement system according to the present embodiment (and fourth, fifth, sixth, and seventh embodiments described below).

【0073】図6に示すように、本実施形態の間隔測定
システムは、図1に示す第2実施形態において、集光ユ
ニット5002に代えて集光ユニット5003が備えら
れ、かつ投光部3000に代えて投光部3002が備え
られ、かつ測定部4000に代えて測定部4002が備
えられたものに等しい。図6に示すように、本実施形態
の投光部3002は、出射光の偏光方位を調整する機能
が付加されている。
As shown in FIG. 6, the distance measuring system of this embodiment is different from the second embodiment shown in FIG. 1 in that a light collecting unit 5003 is provided instead of the light collecting unit 5002, and Instead, it is equivalent to the one provided with a light emitting unit 3002 and the measurement unit 4002 instead of the measurement unit 4000. As shown in FIG. 6, the light projecting unit 3002 of the present embodiment is provided with a function of adjusting the polarization direction of emitted light.

【0074】すなわち、投光部3002では、低コヒー
レンス光源101から射出された光は、光束径変換用光
学系102で平行光となり偏向用光学素子(ミラー)1
42を介して1/2波長板110に入射し、偏光方位が
調整された状態で集光ユニット5003に向かう。ま
た、本実施形態の集光ユニット5003からの戻り光の
光路は、その光軸が往路からずらされており、投光部3
002の光学系を介さずに測定部4002に直接入射す
る。なお、本実施形態では、1/2波長板110の代わ
りに1/4波長板を用いても良い。
That is, in the light projecting unit 3002, the light emitted from the low coherence light source 101 is converted into parallel light by the light beam diameter conversion optical system 102, and the deflection optical element (mirror) 1
The light enters the half-wave plate 110 via 42, and travels to the light collecting unit 5003 with the polarization direction adjusted. Also, the optical path of the return light from the light collection unit 5003 of the present embodiment has its optical axis shifted from the outward path, and
The light directly enters the measurement unit 4002 without passing through the optical system 002. In the present embodiment, a 波長 wavelength plate may be used instead of the 波長 wavelength plate 110.

【0075】また、図7に示すように、本実施形態の集
光ユニット5003は、第2実施形態の集光ユニット5
002(図5参照)と異なり、偏光ビームスプリッタ及
び波長板を用いることにより、各光をその偏光方位に応
じて導光している。これにより、無駄な光量損失が抑え
られている。すなわち、投光部3002から集光ユニッ
ト5003に入射した光は、偏光ビームスプリッタ15
1に入射し、透過光(P偏光)と反射光(S偏光)とに
分割される。
As shown in FIG. 7, the light-collecting unit 5003 of this embodiment is different from the light-collecting unit 5 of the second embodiment.
Unlike 002 (see FIG. 5), each light is guided according to its polarization direction by using a polarization beam splitter and a wave plate. Thus, useless light loss is suppressed. That is, the light incident on the light collecting unit 5003 from the light projecting unit 3002 is reflected by the polarization beam splitter 15.
1 and is split into transmitted light (P-polarized light) and reflected light (S-polarized light).

【0076】偏光ビームスプリッタ151で分割された
うちの透過光(P偏光)は、第1の光路307を通り1
/4波長板161で円偏光となり、集光用光学素子90
3を経て測定対象物6000に入射する。そのうちの一
部の光は面8041,8042,8051,8052で
それぞれ反射され、第1の光路307を逆向きに通り1
/4波長板161でS偏光となり、偏光ビームスプリッ
タ151で反射され偏向用光学素子(ミラー)143を
介して測定部4002に入射する。
The transmitted light (P-polarized light) split by the polarizing beam splitter 151 passes through the first optical path 307 and
The light is converted into circularly polarized light by the 波長 wavelength plate 161, and the condensing optical element 90
After that, the light is incident on the object 6000 to be measured. Some of the light is reflected by the surfaces 8041, 8042, 8051, and 8052, respectively, and passes through the first optical path 307 in the opposite direction, and
The light becomes s-polarized light by the 波長 wavelength plate 161, is reflected by the polarization beam splitter 151, and is incident on the measuring unit 4002 via the deflecting optical element (mirror) 143.

【0077】したがって、本実施形態の測定光は、S偏
光の状態で測定部4002に入射する。偏光ビームスプ
リッタ151で分割されたうちの反射光(S偏光)は、
第2の光路308を通り1/4波長板162で円偏光と
なり、偏向用光学素子(ミラー)1201を経て反射用
光学素子122の基準面1221で反射され、第2の光
路308を逆向きに通り1/4波長板162でP偏光と
なり、偏光ビームスプリッタ151を透過して偏向用光
学素子143を介して測定部4002に入射する。
Therefore, the measuring light of this embodiment enters the measuring section 4002 in the state of S-polarized light. The reflected light (S-polarized light) split by the polarization beam splitter 151 is
The light passes through the second optical path 308, becomes circularly polarized by the quarter-wave plate 162, passes through the deflecting optical element (mirror) 1201, is reflected by the reference surface 1221 of the reflecting optical element 122, and turns the second optical path 308 in the opposite direction. As described above, the light becomes P-polarized light by the 波長 wavelength plate 162, passes through the polarization beam splitter 151, and enters the measurement unit 4002 via the deflection optical element 143.

【0078】したがって、本実施形態の基準光は、P偏
光の状態で測定部4002に入射する。ここで、集光用
光学素子903は、光軸方向に移動可能なステージ20
3に固設されており、その機能は第2実施形態における
集光用光学素子903と同じである。なお、第2の光路
308には、基準面1221に集光点が位置するように
点線で示すような集光用光学素子906を配置してもよ
い。
Therefore, the reference light of the present embodiment enters the measuring section 4002 in the state of P-polarized light. Here, the condensing optical element 903 is mounted on the stage 20 movable in the optical axis direction.
3 and its function is the same as that of the condensing optical element 903 in the second embodiment. Note that, in the second optical path 308, a light-collecting optical element 906 shown by a dotted line may be arranged so that the light-converging point is located on the reference surface 1221.

【0079】また、図8に示すように、本実施形態の測
定部4002は、第2実施形態の測定部4000(図1
参照)において、偏向ビームスプリッタ及び波長板を用
いることにより、測定光と基準光と(本実施形態では、
互いにその偏光方位が異なる)をその偏光方位により峻
別し、その測定光及び基準光を2光束の一方及び他方に
分離するものである。
As shown in FIG. 8, the measuring section 4002 of the present embodiment is different from the measuring section 4000 (FIG. 1) of the second embodiment.
), By using a deflection beam splitter and a wave plate, the measurement light and the reference light (in this embodiment,
(The polarization directions are different from each other) according to the polarization direction, and the measurement light and the reference light are separated into one and the other of the two light fluxes.

【0080】すなわち、測定部4002では、集光ユニ
ット5003からの光は、偏光ビームスプリッタ152
に入射し反射光と透過光に分割される。ここで、反射光
はS偏光である測定光であり、透過光はP偏光である基
準光である。偏光ビームスプリッタ152で分割された
うちの透過光(P偏光)、すなわち基準光は、M光路を
通り、光路差変更用光学素子112aで反射され、偏向
用光学素子113aを経てビームスプリッタ132に入
射し反射光と透過光に分割され、それら反射光及び透過
光はそれぞれ受光素子107a,107bに入射する。
That is, in the measuring section 4002, the light from the light collecting unit 5003 is
And is split into reflected light and transmitted light. Here, the reflected light is S-polarized measurement light, and the transmitted light is P-polarized reference light. The transmitted light (P-polarized light), that is, the reference light, split by the polarization beam splitter 152, passes through the M optical path, is reflected by the optical path difference changing optical element 112a, and enters the beam splitter 132 via the deflecting optical element 113a. Then, the light is divided into reflected light and transmitted light, and the reflected light and transmitted light enter the light receiving elements 107a and 107b, respectively.

【0081】偏光ビームスプリッタ152で分割された
うちの反射光(S偏光)、すなわち測定光は、R光路を
通り、偏向用光学素子112bで反射され、偏向用光学
素子113bを経て1/2波長板163でP偏光とな
り、ビームスプリッタ132に入射し反射光と透過光に
分割され、それら反射光及び透過光はそれぞれ受光素子
107b,107aに入射する。
The reflected light (S-polarized light), that is, the measurement light, split by the polarization beam splitter 152, passes through the R optical path, is reflected by the deflecting optical element 112b, passes through the deflecting optical element 113b, and receives a 波長 wavelength light. The light becomes P-polarized light by the plate 163, enters the beam splitter 132, is divided into reflected light and transmitted light, and the reflected light and transmitted light enter the light receiving elements 107b and 107a, respectively.

【0082】ここで、光路差変更用光学素子112a
は、M光路を伸縮させるステージ201に固設されてお
り、M光路の光路長は可変となっている。また、ステー
ジ201の位置は、不図示のスケールによって読み取り
可能となっている。さらに、このスケールが出力するス
テージ201の位置情報信号と、前記した受光素子10
7a,107bの受光光量信号とは、不図示の処理系
(コンピュータなど)に入力される。
Here, the optical path difference changing optical element 112a
Is fixed to the stage 201 that expands and contracts the M optical path, and the optical path length of the M optical path is variable. The position of the stage 201 can be read by a scale (not shown). Further, the position information signal of the stage 201 output from the scale and the light receiving element 10
The received light quantity signals 7a and 107b are input to a processing system (not shown) (such as a computer).

【0083】なお、1/2波長板163はM光路に配置
してもよいし、M光路とR光路との両光路に配置しても
よく、とにかくR光路の光とM光路の光との間で偏光方
位を一致できればよい。また、図6、図7に示す要素と
請求項との対応関係を示すと、投光部3002は投光手
段に対応し、測定部4002,4003,4004,4
005,4006は干渉計に対応し、集光用光学素子9
03は集光手段に対応し、ステージ203は移動手段に
対応し、基準面1221、偏光ビームスプリッタ15
1、偏向用光学素子1201、偏向用光学素子143、
及び1/4波長板161は、基準光生成手段に対応す
る。
The half-wave plate 163 may be disposed in the M optical path, or may be disposed in both the M optical path and the R optical path. It suffices if the polarization directions can be matched between them. 6 and 7, the light projecting unit 3002 corresponds to a light projecting unit, and the measuring units 4002, 4003, 4004, 4
005 and 4006 correspond to the interferometer, and
Numeral 03 corresponds to the condensing means, stage 203 corresponds to the moving means, and the reference plane 1221 and the polarization beam splitter 15
1, deflection optical element 1201, deflection optical element 143,
And the 波長 wavelength plate 161 corresponds to a reference light generation unit.

【0084】(動作)次に、以上の構成の間隔測定シス
テムによる間隔測定の手順について説明する。本実施形
態においても、測定対象物6000内の光学素子804
と光学素子805との間隔、すなわち面8042と面8
051との間隔Dを測定するものとして説明する。
(Operation) Next, the procedure of the interval measurement by the interval measuring system having the above configuration will be described. Also in the present embodiment, the optical element 804 in the measurement object 6000 is used.
Between the optical element 805, that is, the surface 8042 and the surface 8
The description will be made assuming that the distance D from the image 051 is measured.

【0085】この際、一方の面8042に集光用光学素
子903の集光点を合わせた状態と、他方の面8051
に集光用光学素子903の集光点を合わせた状態とのそ
れぞれにおいて、測定が行われる(以下、前者の測定を
「面8042の測定」といい、後者の測定を「面805
1の測定」という。)。
At this time, the state where the converging point of the condensing optical element 903 is aligned with one surface 8042 and the other surface 8051
The measurement is performed in each of the states where the converging point of the condensing optical element 903 is adjusted (hereinafter, the former measurement is referred to as “measurement of the surface 8042”, and the latter measurement is referred to as “measurement of the surface 805”).
1 measurement ". ).

【0086】但し、両者の測定間では、少なくとも、測
定対象物6000と集光ユニット5003との位置関係
は変化させない。以下、面8042の測定について説明
するが、面8051の測定については、集光用光学素子
903の集光点を合わせる対象が面8051となること
以外は同じであるので、説明を省略する。
However, between the two measurements, at least the positional relationship between the measuring object 6000 and the light collecting unit 5003 is not changed. Hereinafter, the measurement of the surface 8042 will be described. However, the measurement of the surface 8051 is the same except that the focus point of the light-collecting optical element 903 is the surface 8051, and thus the description is omitted.

【0087】面8042の測定では、ステージ203の
位置を調整することにより、集光用光学素子903の集
光点を面8042に合わせ、この状態で、ステージ20
1を移動させることによりM光路の光路長を変化させ
る。不図示の処理系は、このときに不図示のスケールが
読み取ったステージ201の位置情報信号と、受光素子
107a,107bから得られる受光光量信号とを対応
づけてサンプリングする。
In the measurement of the surface 8042, the position of the stage 203 is adjusted so that the converging point of the condensing optical element 903 is aligned with the surface 8042.
By moving 1, the optical path length of the M optical path is changed. The processing system (not shown) samples the position information signal of the stage 201 read by the scale (not shown) at this time in association with the received light amount signals obtained from the light receiving elements 107a and 107b.

【0088】ここで、図に示した測定部4002の構成
では、受光素子107a,107bのそれぞれに入射す
る光は、位相が反転する(180°ずれる)関係にある
ので、処理系は、受光光量信号として、受光素子107
a、107bの出力信号の差分を得る。なお、このよう
に、2つの受光素子107a,107bの出力信号の差
分を用いれば、2つの受光素子107a,107bに同
位相で重畳される同じ種類のノイズが消去され、測定結
果をより高精度に得ることができる。
Here, in the configuration of the measuring section 4002 shown in the figure, the light incident on each of the light receiving elements 107a and 107b is in a relationship of inverting the phase (shifting by 180 °). As a signal, the light receiving element 107
The difference between the output signals a and 107b is obtained. As described above, if the difference between the output signals of the two light receiving elements 107a and 107b is used, the same type of noise superimposed on the two light receiving elements 107a and 107b in the same phase is eliminated, and the measurement result can be obtained with higher accuracy. Can be obtained.

【0089】上記したように、本実施形態では、測定光
(面8042において反射する光)はR光路へ、基準光
(基準面1221において反射する光)はM光路へ、そ
れぞれ導光される。したがって、本実施形態において干
渉信号に寄与するのは、測定光と基準光とである。
As described above, in the present embodiment, the measurement light (light reflected on the surface 8042) is guided to the R optical path, and the reference light (light reflected on the reference surface 1221) is guided to the M optical path. Therefore, in the present embodiment, the measurement light and the reference light contribute to the interference signal.

【0090】つまり、干渉信号が観察されるのは、ステ
ージ201の位置が、基準光の光路長を、測定光の光路
長と等しくさせるときである。なお、これは、第2の光
路308の光路長(偏光ビームスプリッタ151から基
準面1221まで)とM光路の光路長との和が、第1の
光路307(偏光ビームスプリッタ151から面804
2まで)とR光路の光路との和と、等しくなるときであ
る。
That is, the interference signal is observed when the position of the stage 201 causes the optical path length of the reference light to be equal to the optical path length of the measurement light. This is because the sum of the optical path length of the second optical path 308 (from the polarizing beam splitter 151 to the reference plane 1221) and the optical path length of the M optical path is equal to the first optical path 307 (the plane from the polarizing beam splitter 151 to the surface 804).
2) and the optical path of the R optical path.

【0091】そこで、処理系は、サンプリングしたデー
タに基づいて、例えば特願2000−264247に記
載された方法により干渉信号の包絡線がピークを採ると
きのステージ位置S1を求める。さらに、本実施形態で
は、以上の手順と同様にして面8051の測定が行われ
る。この際に、処理系は、干渉信号の包絡線がピークを
採るときのステージ位置S2を、位置S1を求めたのと
同様にして求める。
Therefore, the processing system obtains the stage position S1 when the envelope of the interference signal takes a peak based on the sampled data, for example, by the method described in Japanese Patent Application No. 2000-264247. Further, in the present embodiment, the measurement of the surface 8051 is performed in the same manner as the above procedure. At this time, the processing system obtains the stage position S2 when the envelope of the interference signal has a peak in the same manner as the position S1.

【0092】そして、最終的に求めるべき光学素子80
4と光学素子805との間隔(面8042と面8051
との間隔)Dは、面8042の測定と面8051の測定
とにより得たステージ位置S1とステージ位置S2との
差である。処理系は、これらのステージ位置S1とステ
ージ位置S2との差|S1−S2|を求め、光学素子8
04と光学素子805の間隔Dとして出力する。
The optical element 80 to be finally obtained is
4 and the optical element 805 (surfaces 8042 and 8051
D) is the difference between the stage position S1 and the stage position S2 obtained by the measurement of the surface 8042 and the measurement of the surface 8051. The processing system obtains the difference | S1−S2 | between these stage positions S1 and S2, and
It is output as a distance D between the optical element 04 and the optical element 805.

【0093】(効果)以上、本実施形態では、偏光を利
用して集光ユニット5003における光量損失を抑えて
いるので、干渉信号は精度よく検出される。この結果、
間隔測定の測定精度は向上する。しかも、本実施形態で
は、測定部4002においても、偏光方位に応じて測定
光と基準光とを峻別し、その測定光及び基準光を2光束
の一方及び他方に分離するので、それらの測定光と基準
光とを干渉信号に無駄なく反映させることができる。
(Effect) As described above, in the present embodiment, since the loss of light amount in the light collecting unit 5003 is suppressed by using polarized light, an interference signal is detected with high accuracy. As a result,
The measurement accuracy of the interval measurement is improved. Moreover, in the present embodiment, the measurement unit 4002 also distinguishes the measurement light and the reference light according to the polarization direction, and separates the measurement light and the reference light into one and the other of the two light fluxes. And the reference light can be reflected on the interference signal without waste.

【0094】(その他)なお、本実施形態では、面80
51と面8042との間隔Dを測定したが、測定対象物
6000内の他の面の間隔についても同様に測定するこ
とができる。例えば、集光用光学素子903の集光点を
面8041,面8042,面8051,面8052に合
わせた各測定を行い、各測定で求めたステージ位置をそ
れぞれS0,S1,S2,S3とすると、光学素子80
4および805の群屈折率が既知であれば、S0とS1
との差を群屈折率で除したものが光学素子804の厚さ
であり、S2とS3との差を群屈折率で除したものが光
学素子805の厚さとなる。
(Others) In this embodiment, the surface 80
Although the distance D between 51 and the surface 8042 is measured, the distance between other surfaces in the measurement object 6000 can be measured in the same manner. For example, it is assumed that each measurement is performed in such a manner that the converging point of the condensing optical element 903 is adjusted to the surfaces 8041, 8042, 8051, and 8052, and the stage positions obtained in each measurement are S0, S1, S2, and S3. , Optical element 80
If the group indices of 4 and 805 are known, S0 and S1
Is the thickness of the optical element 804 divided by the group refractive index, and the thickness of the optical element 805 is obtained by dividing the difference between S2 and S3 by the group refractive index.

【0095】[第4実施形態]図6、図7、図9を参照
して本発明の第4実施形態について説明する。図6は、
本実施形態(及び第3実施形態、後述する第5実施形
態、第6実施形態、第7実施形態)の間隔測定システム
の構成図である。本実施形態の間隔測定システムは、第
3実施形態の間隔測定システムにおいて、測定部400
2に代えて図9に示す測定部4003が用いられたもの
に等しい。
[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6, FIG. 7, and FIG. FIG.
It is a lineblock diagram of an interval measuring system of this embodiment (and 3rd embodiment, 5th embodiment mentioned later, 6th embodiment, and 7th embodiment). The distance measuring system according to the present embodiment is different from the distance measuring system according to the third embodiment in that the measuring unit 400
2 is the same as that in which a measuring unit 4003 shown in FIG.

【0096】図9に示すように、測定部4003は、第
3実施形態の測定部4002とは光学素子の配置が異な
るものの、同様の機能が付与されている。測定部400
3において、集光ユニット5003からの光は、偏光ビ
ームスプリッタ152に入射し反射光と透過光に分割さ
れる。ここで、反射光はS偏光である測定光であり、透
過光はP偏光である基準光である。
As shown in FIG. 9, the measuring section 4003 has the same function as the measuring section 4002 of the third embodiment, although the arrangement of the optical elements is different. Measuring unit 400
In 3, the light from the light collecting unit 5003 enters the polarizing beam splitter 152 and is split into reflected light and transmitted light. Here, the reflected light is S-polarized measurement light, and the transmitted light is P-polarized reference light.

【0097】偏光ビームスプリッタ152を透過した基
準光は、M光路を通り、光路差変更用光学素子112a
で反射され、偏向用光学素子113aを介して偏光ビー
ムスプリッタ153に入射する。P偏光である基準光
は、その後偏光ビームスプリッタ153において反射さ
れた後、1/2波長板164においてその偏光方位がほ
ぼ45度回転される。そのような基準光は、偏光ビーム
スプリッタ154に入射し反射光と透過光に分割され
る。その反射光と透過光とはそれぞれ受光素子107
b,107aに入射する。
The reference light transmitted through the polarization beam splitter 152 passes through the M optical path and passes through the optical path difference changing optical element 112a.
And enters the polarization beam splitter 153 via the deflecting optical element 113a. The reference light that is P-polarized light is then reflected by the polarization beam splitter 153, and then the polarization direction is rotated by approximately 45 degrees in the half-wave plate 164. Such reference light enters the polarizing beam splitter 154 and is split into reflected light and transmitted light. The reflected light and the transmitted light are respectively transmitted to the light receiving element 107.
b, 107a.

【0098】偏光ビームスプリッタ152で反射した測
定光は、R光路を通り、偏向用光学素子112bで反射
され、偏向用光学素子113bを介して偏光ビームスプ
リッタ153に入射する。S偏光である測定光は、その
後偏光ビームスプリッタ153を透過した後、1/2波
長板164においてその偏光方位がほぼ45度回転され
る。そのような測定光は、偏光ビームスプリッタ154
に入射し反射光と透過光に分割される。その反射光と透
過光とはそれぞれ受光素子107b,107aに入射す
る。
The measurement light reflected by the polarization beam splitter 152 passes through the R optical path, is reflected by the deflection optical element 112b, and enters the polarization beam splitter 153 via the deflection optical element 113b. The measurement light, which is the S-polarized light, then passes through the polarization beam splitter 153, and its polarization direction is rotated by approximately 45 degrees in the half-wave plate 164. Such measurement light is supplied to the polarization beam splitter 154.
And is split into reflected light and transmitted light. The reflected light and the transmitted light enter the light receiving elements 107b and 107a, respectively.

【0099】以上の構成の間隔測定システムによる間隔
測定の手順は、第3実施形態と同じである。本実施形態
においても、集光ユニット5003、及び測定部400
3における光量の損失が抑えられるので、間隔測定の測
定精度は、第3実施形態と同様に向上する。
The procedure of the interval measurement by the interval measuring system having the above configuration is the same as that of the third embodiment. Also in the present embodiment, the light collecting unit 5003 and the measuring unit 400
Since the loss of the light amount in 3 is suppressed, the measurement accuracy of the interval measurement is improved as in the third embodiment.

【0100】[第5実施形態]図6、図7、図10を参
照して本発明の第5実施形態について説明する。図6
は、本実施形態(及び第3実施形態、第4実施形態、後
述する第6実施形態、第7実施形態)の間隔測定システ
ムの構成図である。本実施形態の間隔測定システムは、
図1に示す第2実施形態の間隔測定システムにおいて、
集光ユニット5002に代えて集光ユニット5003が
備えられ、かつ投光部3000に代えて投光部3002
が備えられ、かつ測定部4000に代えて図10に示す
測定部4004が備えられたものに等しい。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6, FIG. 7, and FIG. FIG.
Is a configuration diagram of an interval measurement system according to the present embodiment (and a third embodiment, a fourth embodiment, and a sixth embodiment and a seventh embodiment described later). The interval measurement system according to the present embodiment includes:
In the interval measuring system according to the second embodiment shown in FIG.
A light collecting unit 5003 is provided instead of the light collecting unit 5002, and a light emitting unit 3002 is provided instead of the light emitting unit 3000.
, And is equivalent to that provided with a measuring unit 4004 shown in FIG.

【0101】投光部3002及び集光ユニット5003
は、第3実施形態において説明したもの(図6、図7参
照)と同じである。すなわち、投光部3002及び集光
ユニット5003は、偏光ビームスプリッタ及び波長板
を用いることにより、各光をその偏光方位に応じて導光
して無駄な光量損失を抑えたものである。
Light emitting unit 3002 and light condensing unit 5003
Are the same as those described in the third embodiment (see FIGS. 6 and 7). That is, the light projecting unit 3002 and the light condensing unit 5003 use a polarizing beam splitter and a wave plate to guide each light according to its polarization direction, thereby suppressing unnecessary light loss.

【0102】また、測定部4004は、次のような構成
をしている。すなわち、図10に示すように、測定部4
004において、集光ユニット5003からの光は、1
/2波長板165でその偏光方位がほぼ45度回転し、
その後偏光ビームスプリッタ152に入射して反射光と
透過光とに分割される。ここで、反射光は、S偏光の測
定光とS偏光の基準光とを含み、透過光は、P偏光の測
定光とP偏光の基準光とを含む。
The measuring section 4004 has the following configuration. That is, as shown in FIG.
At 004, the light from the light collection unit 5003 is 1
The polarization direction is rotated by approximately 45 degrees by the half-wave plate 165,
Thereafter, the light enters the polarization beam splitter 152 and is split into reflected light and transmitted light. Here, the reflected light includes the S-polarized measurement light and the S-polarized reference light, and the transmitted light includes the P-polarized measurement light and the P-polarized reference light.

【0103】偏光ビームスプリッタ152における透過
光(P偏光)は、M光路を通り、光路差変更用光学素子
112aで反射され、偏向用光学素子113aを介して
ビームスプリッタ132に入射し反射光と透過光に分割
される。その反射光と透過光とはそれぞれ受光素子10
7a,107bに入射する。偏光ビームスプリッタ15
2における反射光(S偏光)は、R光路を通り、偏向用
光学素子112bで反射され、偏向用光学素子113b
を介して1/2波長板163でP偏光となり、ビームス
プリッタ132に入射し反射光と透過光に分割される。
その反射光と透過光とはそれぞれ受光素子107b,1
07aに入射する。
The transmitted light (P-polarized light) in the polarizing beam splitter 152 passes through the M optical path, is reflected by the optical path difference changing optical element 112a, enters the beam splitter 132 via the deflecting optical element 113a, and transmits the reflected light and the reflected light. Split into light. The reflected light and the transmitted light are respectively transmitted to the light receiving element 10
7a and 107b. Polarizing beam splitter 15
2, the reflected light (S-polarized light) passes through the R optical path and is reflected by the deflecting optical element 112b.
, And becomes P-polarized light by the half-wave plate 163, enters the beam splitter 132, and is split into reflected light and transmitted light.
The reflected light and the transmitted light are respectively transmitted to the light receiving elements 107b and 107b.
07a.

【0104】以上の構成の間隔測定システムにおいて
は、干渉信号は、第2実施形態と同様のステージ位置
(すなわち第1実施形態と同様のステージ位置)におい
て生起するので、第2実施形態と同じ手順(すなわち第
1実施形態と同じ手順)で間隔測定を行うことができ
る。但し、本実施形態の間隔測定システムでは、偏光を
利用して集光ユニット5003における光量損失を抑え
ているので、干渉信号は精度よく検出される。
In the interval measuring system having the above configuration, the interference signal occurs at the same stage position as that of the second embodiment (ie, the same stage position as that of the first embodiment). The interval measurement can be performed (that is, the same procedure as in the first embodiment). However, in the distance measuring system of the present embodiment, the light quantity loss in the light collecting unit 5003 is suppressed by using the polarized light, so that the interference signal is accurately detected.

【0105】この結果、間隔測定の測定精度は、第2実
施形態より確実に向上する。 [第6実施形態]図6、図7、図11を参照して本発明
の第6実施形態について説明する。
As a result, the measurement accuracy of the interval measurement is more reliably improved than in the second embodiment. [Sixth Embodiment] A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0106】図6は、本実施形態(及び第3実施形態、
第4実施形態、第5実施形態、後述する第7実施形態)
の間隔測定システムの構成図である。本実施形態の間隔
測定システムは、第2実施形態の間隔測定システムにお
いて、集光ユニット5002に代えて集光ユニット50
03が備えられ、かつ投光部3000に代えて投光部3
002が備えられ、かつ測定部4000に代えて図11
に示す測定部4005が備えられたものに等しい。
FIG. 6 shows this embodiment (and the third embodiment,
Fourth embodiment, fifth embodiment, seventh embodiment described later)
1 is a configuration diagram of an interval measurement system of FIG. The distance measuring system according to the present embodiment is different from the distance measuring system according to the second embodiment in that the light collecting unit 50
03, and the light emitting unit 3 is provided instead of the light emitting unit 3000.
002 is provided, and the measuring unit 4000 is replaced with the one shown in FIG.
The measurement unit 4005 shown in FIG.

【0107】投光部3002及び集光ユニット5003
は、第3実施形態において説明したもの(図6、図7参
照)と同じである。すなわち、投光部3002及び集光
ユニット5003は、偏光ビームスプリッタ及び波長板
を用いることにより、各光をその偏光方位に応じて導光
して無駄な光量損失を抑えたものである。
Light projecting unit 3002 and light condensing unit 5003
Are the same as those described in the third embodiment (see FIGS. 6 and 7). That is, the light projecting unit 3002 and the light condensing unit 5003 use a polarizing beam splitter and a wave plate to guide each light according to its polarization direction, thereby suppressing unnecessary light loss.

【0108】また、測定部4005は、次のような構成
をしている。すなわち、図11に示すように、測定部4
005において、集光ユニット5003からの光は、1
/2波長板165で偏光方位がほぼ45度回転し、その
後偏光ビームスプリッタ152に入射して反射光と透過
光とに分割される。ここで、反射光は、S偏光の測定光
とS偏光の基準光とを含み、透過光は、P偏光の測定光
とP偏光の基準光とを含む。
The measuring section 4005 has the following configuration. That is, as shown in FIG.
In 005, the light from the light collecting unit 5003 is 1
The polarization azimuth is rotated by approximately 45 degrees by the half-wave plate 165, and thereafter enters the polarization beam splitter 152 and is split into reflected light and transmitted light. Here, the reflected light includes the S-polarized measurement light and the S-polarized reference light, and the transmitted light includes the P-polarized measurement light and the P-polarized reference light.

【0109】偏光ビームスプリッタ152における透過
光(P偏光)は、M光路を通り、光路差変更用光学素子
112aで反射され、偏向用光学素子113aを介して
偏光ビームスプリッタ153で反射される。偏光ビーム
スプリッタ153で反射した光は、1/2波長板164
において偏光方位がほぼ45度回転した状態で、偏光ビ
ームスプリッタ154に入射し反射光と透過光に分割さ
れる。その反射光と透過光とはそれぞれ受光素子107
b,107aに入射する。
The transmitted light (P-polarized light) in the polarizing beam splitter 152 passes through the M optical path, is reflected by the optical path difference changing optical element 112a, and is reflected by the polarizing beam splitter 153 through the deflecting optical element 113a. The light reflected by the polarization beam splitter 153 is transmitted to a half-wave plate 164.
With the polarization azimuth rotated by approximately 45 degrees, the light enters the polarization beam splitter 154 and is split into reflected light and transmitted light. The reflected light and the transmitted light are respectively transmitted to the light receiving element 107.
b, 107a.

【0110】偏光ビームスプリッタ152における反射
光(S偏光)は、R光路を通り、偏向用光学素子112
bで反射され、偏向用光学素子113bを介して偏光ビ
ームスプリッタ153を透過する。偏光ビームスプリッ
タ153で透過した光は、1/2波長板164において
偏光方位がほぼ45度回転した状態で、偏光ビームスプ
リッタ154に入射し反射光と透過光に分割される。そ
の反射光と透過光とはそれぞれ受光素子107b,10
7aに入射する。
The reflected light (S-polarized light) from the polarizing beam splitter 152 passes through the R optical path and passes through the deflecting optical element 112.
b, and passes through the polarizing beam splitter 153 via the deflecting optical element 113b. The light transmitted by the polarization beam splitter 153 enters the polarization beam splitter 154 with the polarization direction rotated by approximately 45 degrees in the half-wave plate 164, and is split into reflected light and transmitted light. The reflected light and the transmitted light are respectively transmitted to the light receiving elements 107b and 107b.
7a.

【0111】以上の構成の間隔測定システムにおいて
は、干渉信号は、第2実施形態と同様のステージ位置
(すなわち第1実施形態と同様のステージ位置)におい
て生起するので、第2実施形態と同じ手順(すなわち第
1実施形態と同じ手順)で間隔測定を行うことができ
る。但し、本実施形態の間隔測定システムでは、偏光を
利用して集光ユニット5003における光量損失を抑え
ているので、干渉信号は精度よく検出される。
In the interval measuring system having the above configuration, the interference signal occurs at the same stage position as that of the second embodiment (ie, the same stage position as that of the first embodiment). The interval measurement can be performed (that is, the same procedure as in the first embodiment). However, in the distance measuring system of the present embodiment, the light quantity loss in the light collecting unit 5003 is suppressed by using the polarized light, so that the interference signal is accurately detected.

【0112】この結果、間隔測定の測定精度は、第2実
施形態より確実に向上する。 [第7実施形態]図6、図7、図12を参照して本発明
の第7実施形態について説明する。図6は、本実施形態
(及び第3実施形態、第4実施形態、第5実施形態、第
6実施形態)の間隔測定システムの構成図である。
As a result, the measurement accuracy of the interval measurement is more reliably improved than in the second embodiment. Seventh Embodiment A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a configuration diagram of the interval measurement system according to the present embodiment (and the third, fourth, fifth, and sixth embodiments).

【0113】本実施形態の間隔測定システムは、第2実
施形態の間隔測定システムにおいて、集光ユニット50
02に代えて集光ユニット5003が備えられ、かつ投
光部3000に代えて投光部3002が備えられ、かつ
測定部4000に代えて図12に示す測定部4006が
備えられたものに等しい。投光部3002及び集光ユニ
ット5003は、第3実施形態において説明したもの
(図6、図7参照)と同じである。
The distance measuring system of the present embodiment is different from the distance measuring system of the second embodiment in that
It is the same as that in which a light collecting unit 5003 is provided in place of 02, a light projecting unit 3002 is provided in place of the light projecting unit 3000, and a measuring unit 4006 shown in FIG. The light emitting unit 3002 and the light collecting unit 5003 are the same as those described in the third embodiment (see FIGS. 6 and 7).

【0114】すなわち、投光部3002及び集光ユニッ
ト5003は、偏光ビームスプリッタ及び波長板を用い
ることにより、各光をその偏光方位に応じて導光して無
駄な光量損失を抑えたものである。
That is, the light projecting unit 3002 and the light condensing unit 5003 use a polarizing beam splitter and a wave plate to guide each light according to its polarization direction, thereby suppressing unnecessary light loss. .

【0115】また、測定部4006は、次のような構成
をしている。すなわち、図12に示すように、測定部4
006において、集光ユニット5003からの光は、ビ
ームスプリッタ133に入射し反射光と透過光に分割さ
れる。ここで、これらの反射光と透過光とは、両者とも
S偏光の測定光とP偏光の参照光を含む。
The measuring section 4006 has the following configuration. That is, as shown in FIG.
At 006, the light from the light collecting unit 5003 enters the beam splitter 133 and is split into reflected light and transmitted light. Here, both the reflected light and the transmitted light include the S-polarized measurement light and the P-polarized reference light.

【0116】ビームスプリッタ133における透過光
は、M光路を通り、光路差変更用光学素子112aで反
射され、偏向用光学素子113aを介してビームスプリ
ッタ134に入射し反射光と透過光に分割される。その
反射光と透過光とはそれぞれ受光素子107a,107
bに入射する。ビームスプリッタ133における反射光
は、R光路を通り、偏向用光学素子112bで反射さ
れ、偏向用光学素子113bを介して1/2波長板16
5に入射し、P偏光の測定光とS偏光の基準光となる。
これらの測定光及び基準光は、ビームスプリッタ134
に入射し反射光と透過光に分割され、その反射光と透過
光とはそれぞれ受光素子107b,107aに入射す
る。
The transmitted light in the beam splitter 133 passes through the M optical path, is reflected by the optical path difference changing optical element 112a, enters the beam splitter 134 via the deflecting optical element 113a, and is split into reflected light and transmitted light. . The reflected light and the transmitted light are received by light receiving elements 107a and 107, respectively.
b. The reflected light from the beam splitter 133 passes through the R optical path, is reflected by the deflecting optical element 112b, and passes through the deflecting optical element 113b.
5 and serve as P-polarized measurement light and S-polarized reference light.
These measurement light and reference light are transmitted to the beam splitter 134.
And is divided into reflected light and transmitted light, and the reflected light and transmitted light are incident on the light receiving elements 107b and 107a, respectively.

【0117】なお、1/2波長板165はM光路に配置
してもよいし、両光路に配置してもよく、M光路の測定
光とR光路の基準光、M光路の基準光とR光路の測定光
の偏光方位を一致できればよい。以上の構成の間隔測定
システムにおいては、干渉信号は、第2実施形態と同様
のステージ位置(すなわち第1実施形態と同様のステー
ジ位置)において生起するので、第2実施形態と同じ手
順(すなわち第1実施形態と同じ手順)で間隔測定を行
うことができる。
The half-wave plate 165 may be arranged in the M optical path or in both optical paths. The measuring light in the M optical path and the reference light in the R optical path, the reference light in the M optical path and the R It suffices if the polarization directions of the measurement lights in the optical path can be matched. In the interval measurement system having the above-described configuration, the interference signal occurs at the same stage position as the second embodiment (that is, the same stage position as the first embodiment). The interval measurement can be performed by the same procedure as in the first embodiment).

【0118】但し、本実施形態の間隔測定システムで
は、偏光を利用して集光ユニット5003における光量
損失を抑えているので、干渉信号は精度よく検出され
る。この結果、間隔測定の測定精度は、第2実施形態よ
り確実に向上する。 [その他]上記各実施形態では、測定部がマッハツェン
ダー型の干渉計となっているが、2腕型の干渉光学系
(一般に、マイケルソン型、トワイマングリーン型など
と呼ばれる。)となっていてもよい。
However, in the distance measuring system of the present embodiment, since the loss of light amount in the light collecting unit 5003 is suppressed by using polarized light, an interference signal is detected with high accuracy. As a result, the measurement accuracy of the interval measurement is more reliably improved than in the second embodiment. [Others] In each of the above embodiments, the measuring unit is a Mach-Zehnder interferometer, but is a two-arm interference optical system (generally referred to as a Michelson type, Twyman Green type, or the like). You may.

【0119】また、上記各実施形態では、間隔測定の一
部又は全部の処理を、自動化してもよい。自動化する場
合には、間隔測定装置において必要な要素(ステージな
ど)をモータなどにより電動化すると共に、その処理が
実行されるようにその要素を駆動制御する制御回路を備
えればよい。また、集光ユニット内のステージを移動さ
せる処理(集光点を面上に合わせる処理)を自動化する
場合、制御回路は、集光点を合わせるべき2つの面(面
8051,8042)のおおよその位置(これは、測定
対象物6000の設計データ、及び測定対象物6000
の配置位置などにより決まる。)を予め記憶していると
する。
In each of the above embodiments, a part or all of the interval measurement may be automated. In the case of automation, a necessary element (a stage or the like) in the interval measuring device may be motorized by a motor or the like, and a control circuit for driving and controlling the element to execute the process may be provided. Further, when automating the process of moving the stage in the light-collecting unit (the process of aligning the light-condensing point on the surface), the control circuit determines the approximate positions of the two surfaces (the surfaces 8051 and 8042) to which the light-condensing points are to be aligned. Position (this is the design data of the measurement object 6000 and the measurement object 6000
It is determined by the arrangement position and the like. ) Is stored in advance.

【0120】また、制御回路の代わりに、間隔測定装置
専用の制御ボードが実装されたコンピュータを使用して
もよい。また、上記各実施形態を、光学系の製造に適用
することもできる。すなわち、複数の光学素子からなる
光学系の製造工程において、それら光学素子の組み付け
の工程以降に、前記した各実施形態の何れかによってそ
れら光学素子の面間隔を測定し、測定された面間隔に応
じて、光学素子の位置調整や、光学素子の表面の研磨な
ど、光学系の調整を行う。
Further, instead of the control circuit, a computer on which a control board dedicated to the interval measuring device is mounted may be used. Further, each of the above embodiments can be applied to the manufacture of an optical system. That is, in the manufacturing process of the optical system composed of a plurality of optical elements, after the step of assembling the optical elements, the surface spacing of the optical elements is measured by any of the above-described embodiments, and the measured surface spacing is calculated. Accordingly, the optical system is adjusted, such as adjusting the position of the optical element and polishing the surface of the optical element.

【0121】仮に、測定された面間隔に応じて行われる
前記調整の方法に、公知の技術の何れかを適用したとし
ても、前記したように間隔測定が確度高く行われる分だ
け、高い性能を光学系に対して付与することが可能であ
る。
Even if any of the well-known techniques are applied to the adjustment method performed according to the measured surface spacing, the higher performance is achieved by the higher accuracy of the spacing measurement as described above. It can be applied to an optical system.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
曲面の間隔を高精度に測定することができる間隔測定装
置、及び間隔測定方法を提供することができる。また、
高性能な光学系を製造することも可能となる。
As described above, according to the present invention,
An interval measuring device and an interval measuring method capable of measuring the interval between curved surfaces with high accuracy can be provided. Also,
It is also possible to manufacture a high-performance optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態(及び第2実施形態)の間隔測定
システムの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an interval measurement system according to a first embodiment (and a second embodiment).

【図2】第1実施形態の間隔測定システムにおける集光
ユニット5000(及び測定対象物6000)の構成図
である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a light collecting unit 5000 (and a measurement target 6000) in the distance measuring system according to the first embodiment.

【図3】各光の光路長を比較する図である。FIG. 3 is a diagram comparing the optical path length of each light.

【図4】位置情報信号と受光光量信号との関係を示す図
(概念図)である。
FIG. 4 is a diagram (conceptual diagram) showing a relationship between a position information signal and a received light amount signal.

【図5】第2実施形態の間隔測定システムにおける集光
ユニット5002(及び測定対象物6000)の構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a light collecting unit 5002 (and a measurement object 6000) in the distance measuring system according to the second embodiment.

【図6】第3実施形態(及び第4実施形態、第5実施形
態、第6実施形態、第7実施形態)の間隔測定システム
の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of an interval measurement system according to a third embodiment (and fourth, fifth, sixth, and seventh embodiments).

【図7】第3実施形態(及び第4実施形態、第5実施形
態、第6実施形態、第7実施形態)の集光ユニット50
03(及び測定対象物6000)の構成図である。
FIG. 7 is a light collecting unit 50 according to a third embodiment (and fourth, fifth, sixth, and seventh embodiments).
FIG. 3 is a configuration diagram of an object 03 (and a measurement object 6000).

【図8】第3実施形態の測定部4002の構成図であ
る。
FIG. 8 is a configuration diagram of a measurement unit 4002 according to the third embodiment.

【図9】第4実施形態の測定部4003の構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of a measurement unit 4003 according to the fourth embodiment.

【図10】第5実施形態の測定部4004の構成図であ
る。
FIG. 10 is a configuration diagram of a measuring unit 4004 according to a fifth embodiment.

【図11】第6実施形態の測定部4005の構成図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram of a measurement unit 4005 according to a sixth embodiment.

【図12】第7実施形態の測定部4006の構成図であ
る。
FIG. 12 is a configuration diagram of a measurement unit 4006 according to a seventh embodiment.

【図13】低コヒーレンス干渉計を利用した間隔測定装
置を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an interval measuring device using a low coherence interferometer.

【図14】位置情報信号406と受光光量信号407と
の関係を示す図(概念図)である。
FIG. 14 is a diagram (conceptual diagram) showing a relationship between a position information signal 406 and a received light amount signal 407.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6000 測定対象物 8041,8042,8051,8052 面 804,805 光学素子 5000,5002,5003 集光ユニット 2000 間隔測定装置 3000,3002 投光部 4000,4002,4003,4004,4005,
4006 測定部 101 低コヒーレンス光源 102 光束径変換用光学系 103 ビームスプリッタ 112a 光路差変更用光学素子 112b,113a,113b,1201,142,1
43 偏向用光学素子 201,203 ステージ 107a,107b 受光素子 121,131,132 ビームスプリッタ 221 反射透過用光学素子 2211,1221 基準面 122 反射用光学素子 903,904,905,906 集光用光学素子 305,307 第1の光路 306,308 第2の光路 151,152,153,154 偏光ビームスプリッ
タ 110,163,164,165 1/2波長板 162,161 1/4波長板
6000 Object to be measured 8041, 8042, 8051, 8052 Surface 804, 805 Optical element 5000, 5002, 5003 Condenser unit 2000 Interval measuring device 3000, 3002 Light emitting unit 4000, 4002, 4003, 4004, 4005
4006 Measurement unit 101 Low coherence light source 102 Beam diameter conversion optical system 103 Beam splitter 112a Optical path difference changing optical element 112b, 113a, 113b, 1201, 142, 1
43 Deflection optical element 201, 203 Stage 107a, 107b Light receiving element 121, 131, 132 Beam splitter 221 Reflection / transmission optical element 2211, 1221 Reference plane 122 Reflection optical element 903, 904, 905, 906 Condensing optical element 305 , 307 First optical path 306, 308 Second optical path 151, 152, 153, 154 Polarizing beam splitter 110, 163, 164, 165 1/2 wavelength plate 162, 161 1/4 wavelength plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F064 AA01 BB03 CC04 EE04 GG12 GG16 GG22 GG23 GG38 GG39 HH00 JJ01 2F065 AA22 AA25 AA30 BB25 CC21 DD03 FF51 GG01 JJ00 LL04 LL12 LL17 LL36 LL37 LL46 MM03 QQ28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F064 AA01 BB03 CC04 EE04 GG12 GG16 GG22 GG23 GG38 GG39 HH00 JJ01 2F065 AA22 AA25 AA30 BB25 CC21 DD03 FF51 GG01 JJ00 LL04 LL12 LL17 LL36 LL37 LL37 LL37 LL37 LL37 LL36 LL37

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の面を有した測定対象物に対して光
を出射する投光手段と、 前記投光手段から出射された光の光路に挿入され、かつ
その光を前記測定対象物の測定対象面に集光する集光手
段と、 前記測定対象面における反射光を、光路差可変の2光束
に分離すると共にその2光束を干渉させ、その干渉によ
り得られる干渉光を検出する干渉計と、 前記集光手段の集光点を移動させる移動手段と、 前記投光手段から出射された光の一部を基に、前記移動
手段による前記移動に依らず光路長が不変でありかつ前
記反射光と共に前記干渉計へと向かう基準光を生成する
基準光生成手段とを備えたことを特徴とする間隔測定装
置。
1. A light projecting means for emitting light to a measuring object having a plurality of surfaces, and inserted into an optical path of light emitted from the light projecting means, and transmitting the light to the measuring object. A condensing means for converging light on the surface to be measured, and an interferometer for separating the reflected light from the surface to be measured into two light beams with variable optical path differences, causing the two light beams to interfere with each other, and detecting interference light obtained by the interference Moving means for moving the light-converging point of the light-condensing means, based on a part of the light emitted from the light projecting means, the optical path length is invariable regardless of the movement by the moving means, and And a reference light generating means for generating reference light directed toward the interferometer together with the reflected light.
【請求項2】 請求項1に記載の間隔測定装置におい
て、 前記基準光生成手段は、 前記投光手段と前記集光手段との間に挿入され、かつ前
記投光手段から出射された前記光の一部を前記集光手段
の側へ透過させると共に、その光の他の一部を反射する
ことにより前記基準光を生成する透過反射部材であるこ
とを特徴とする間隔測定装置。
2. The distance measuring device according to claim 1, wherein the reference light generating unit is inserted between the light projecting unit and the light collecting unit, and the light emitted from the light projecting unit. A distance measuring device, which transmits a part of the light to the light condensing means and reflects the other part of the light to generate the reference light.
【請求項3】 請求項1に記載の間隔測定装置におい
て、 前記基準光生成手段は、 前記測定対象物の近傍において、前記移動手段による前
記移動に依らずその測定対象物との相対位置を不変にし
て配置され、かつ入射した光を反射する反射部材と、 前記投光手段から出射された前記光を、前記集光手段に
向かう第1の光束と前記反射部材へ向かう第2の光束と
に分離すると共に、前記反射部材における反射光を、前
記基準光として、前記測定対象面における前記反射光と
同一の光束に統合する分離統合手段とを有した2腕型干
渉光学系であることを特徴とする間隔測定装置。
3. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the reference light generation unit is configured to change a relative position with respect to the measurement object in the vicinity of the measurement object regardless of the movement by the movement unit. And a reflecting member that reflects the incident light, and converts the light emitted from the light projecting means into a first light flux toward the light collecting means and a second light flux toward the reflecting member. A two-arm interference optical system having separation and integration means for separating the light reflected by the reflecting member and integrating the reflected light on the measurement target surface into the same light beam as the reference light as the reference light. And an interval measuring device.
【請求項4】 請求項3に記載の間隔測定装置におい
て、 前記分離統合手段には、 波長板及び偏光ビームスプリッタが使用されることを特
徴とする間隔測定装置。
4. The distance measuring apparatus according to claim 3, wherein a wavelength plate and a polarizing beam splitter are used as the separation and integration means.
【請求項5】 請求項3又は請求項4に記載の間隔測定
装置において、 前記基準光生成手段には、 前記測定対象面における前記反射光が前記干渉計に入射
するときの偏光方位と、前記基準光が前記干渉計に入射
するときの偏光方位とに、差異を与える波長板が使用さ
れ、 前記干渉計には、前記分離する手段として、 前記反射光と前記基準光とをそれらの偏光方位に応じて
峻別し、かつその反射光及び基準光を、前記2光束の一
方及び他方に分離する偏光ビームスプリッタが使用され
ることを特徴とする間隔測定装置。
5. The distance measuring device according to claim 3, wherein the reference light generating means includes: a polarization direction when the reflected light on the surface to be measured enters the interferometer; A wave plate that gives a difference to the polarization direction when the reference light is incident on the interferometer is used. In the interferometer, as the separating unit, the reflected light and the reference light are polarized in their polarization directions. And a polarization beam splitter for separating the reflected light and the reference light into one and the other of the two light beams.
【請求項6】 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載
の間隔測定装置を利用した間隔測定方法であって、 前記測定対象物の第1の測定対象面に前記集光手段の集
光点を合わせた状態で、前記2光束の光路差の変化に対
する前記干渉光の生起パターンを、前記干渉計により観
測する第1の測定手順と、 前記移動手段を駆動することにより前記測定対象物の第
2の測定対象面に前記集光手段の集光点を合わせ、その
状態で、前記2光束の光路差の変化に対する前記干渉光
の生起パターンを、前記干渉計により観測する第2の測
定手順と、 前記第1の測定対象面と前記第2の測定対象面との間隔
を示す情報として、前記第1の測定手順で観測したパタ
ーンと、前記第2の測定手順で観測したパターンとの相
違を求める演算手順とを有したことを特徴とする間隔測
定方法。
6. A distance measuring method using the distance measuring device according to claim 1, wherein the light condensing means is arranged on a first measurement object surface of the measurement object. A first measurement procedure of observing, using the interferometer, an occurrence pattern of the interference light with respect to a change in an optical path difference between the two light beams, with the focusing points adjusted; A second point in which the converging point of the condensing means is aligned with the second measurement target surface of the object, and in that state, the interferometer is used to observe the occurrence pattern of the interference light with respect to the change in the optical path difference between the two light beams. A measurement procedure, as information indicating an interval between the first measurement target surface and the second measurement target surface, a pattern observed in the first measurement procedure, and a pattern observed in the second measurement procedure. Calculation procedure for finding the difference between Interval measurement method.
【請求項7】 光学系内の所定の箇所の間隔を、請求項
6に記載の間隔測定方法により測定し、 前記測定により得られた間隔に応じて、前記光学系を調
整することを特徴とする光学系の製造方法。
7. The method according to claim 6, further comprising: measuring an interval between predetermined positions in the optical system, and adjusting the optical system according to the interval obtained by the measurement. Manufacturing method of optical system.
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