JP2010223807A - Reference lens-barrel unit - Google Patents
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Description
本発明は、参照鏡筒ユニット、例えば干渉計に使用する参照鏡筒ユニットに関する。 The present invention relates to a reference barrel unit, for example, a reference barrel unit used for an interferometer.
従来から、例えば特許文献1の顕微鏡用光源装置において、使用したい光源に応じた点光源用コレクターレンズユニットが、ランプハウスの固定部内に挿入し脱着自在に取り付けられていた。点光源用コレクターレンズユニットにおいては、コレクターレンズが同一光軸上に保持され、反射ミラーがミラー保持部材を介して保持されていた。 Conventionally, in the microscope light source device of Patent Document 1, for example, a point light source collector lens unit corresponding to a light source to be used is inserted into a fixed portion of a lamp house and is detachably attached. In the collector lens unit for point light source, the collector lens is held on the same optical axis, and the reflection mirror is held via the mirror holding member.
また、特許文献2の図1、行番号0032、0042〜0041においては、検出ユニットとしての検出ブロック、鏡筒ユニット、走査ブロックが走査型レーザ顕微鏡システムの顕微鏡本体に脱着可能に設けられている。 In FIG. 1 of Patent Document 2, line numbers 0032 and 0042 to 0041, a detection block as a detection unit, a lens barrel unit, and a scanning block are detachably provided on the microscope main body of the scanning laser microscope system.
従来の干渉計では、測定物の変更や対物レンズの変更などに対応するために、参照ミラーの光軸に垂直な面に対する傾きを調整する機構が必須である。特に、干渉縞の本数を少なくするように調整を行わなければならない干渉計では、これらの調整機構は必要な機能である。 In the conventional interferometer, a mechanism for adjusting the inclination of the reference mirror with respect to the plane perpendicular to the optical axis is indispensable in order to cope with the change of the measurement object or the change of the objective lens. In particular, in an interferometer that has to be adjusted so as to reduce the number of interference fringes, these adjustment mechanisms are necessary functions.
しかし、被測定物が特定されていて、被測定物の高さの変更がなく、干渉縞の本数をある程度必要とするような干渉縞解析では、所望の干渉縞の本数が発生する状態で、参照ミラーをある角度を持って固定しまうこともできる。 However, in the interference fringe analysis in which the object to be measured is specified, the height of the object to be measured is not changed, and the number of interference fringes is required to some extent, the desired number of interference fringes is generated, It is also possible to fix the reference mirror at a certain angle.
また、干渉計の光源に、白色光や複数の光源を用いる場合、また線光源や面光源を用いる場合には、参照ミラーのみでは、被測定物面から対物を通して返ってくる光線と参照ミラーで反射した光線が干渉したときに、2つの光線の主光線に差があるため、直線の干渉縞は得られず、曲線の干渉縞になってしまう。直線の干渉縞を得るためには、参照ミラーの前にレンズかシリンダーレンズ、および分散補償板が必要である。これらは、それぞれが別々に調整されるので、組立・調整に手間がかかり、また、構造が複雑になってしまう。 In addition, when white light or multiple light sources are used as the light source of the interferometer, or when a line light source or a surface light source is used, only the reference mirror can be used for the light beam returning from the object surface through the object and the reference mirror. When the reflected light beam interferes, there is a difference between the principal rays of the two light beams, so that a linear interference fringe cannot be obtained, resulting in a curved interference fringe. In order to obtain a linear interference fringe, a lens or cylinder lens and a dispersion compensator are required in front of the reference mirror. Since these are individually adjusted, it takes time to assemble and adjust, and the structure becomes complicated.
特許文献1では、溝に留め具を係合して、留め具を固定しなければならない。 In Patent Document 1, the fastener must be fixed by engaging the fastener with the groove.
特許文献2では、検出ブロック、鏡筒ユニット、走査ブロックをネジなどで固定しなければならない。 In Patent Document 2, the detection block, the lens barrel unit, and the scanning block must be fixed with screws or the like.
特許文献1及び2においては、いずれも、組立・調整に手間、時間を要してしまう。 In both Patent Documents 1 and 2, it takes time and effort to assemble and adjust.
また、特許文献2では、ミラーを傾斜させて配置しているが、傾斜角度が明確であるため、容易に傾斜調整しやすいようにユニットが構成されている。しかし、傾斜調整が極めて困難な極僅かな傾斜角度の調整作業は困難であり、それを軽減させることが望まれていた。これまで、調整作業の軽減は、長い間実現することができなかった。 Further, in Patent Document 2, the mirror is inclined and disposed, but since the inclination angle is clear, the unit is configured so that the inclination can be easily adjusted. However, it is difficult to adjust the slight inclination angle, which is extremely difficult to adjust the inclination, and it has been desired to reduce it. So far, the reduction of adjustment work has not been realized for a long time.
そこで、本発明は、微調整機構なしで、組立・調整を簡便にし、干渉計の作業に注力することができる参照鏡筒ユニットを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a reference barrel unit that can be easily assembled and adjusted without using a fine adjustment mechanism and can focus on the work of an interferometer.
また、本発明の別の目的は、非測定物面に光を照射するための照射光や参照光の光軸合わせなど最小限必要な調整作業のみに限定し、その他の調整作業を必要としない参照鏡筒ユニットを提供することである。 Further, another object of the present invention is limited to the minimum necessary adjustment work such as irradiation light for irradiating light to the non-measurement object surface and the optical axis of the reference light, and no other adjustment work is required. A reference barrel unit is provided.
上記課題を解決するため、本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。 In order to solve the above-described problems, the solving means of the present invention is exemplified as follows.
例えば、請求項1の発明は、第1鏡筒と第2鏡筒がはめ込み式に組み立てられており、参照光路レンズ、参照ミラー、補償素子がすべて予め第1鏡筒に固定されて一体となっていることを特徴とする参照鏡筒ユニットである。 For example, in the first aspect of the invention, the first lens barrel and the second lens barrel are assembled so that the reference optical path lens, the reference mirror, and the compensation element are all fixed to the first lens barrel in advance and integrated. It is the reference lens barrel unit characterized by the above.
請求項2の発明は、請求項1に記載の参照鏡筒ユニットにおいて、参照ミラーを参照鏡筒ユニットの光軸に対して数度傾斜させて配置したことを特徴とする参照鏡筒ユニットである。 According to a second aspect of the present invention, in the reference barrel unit according to the first aspect of the present invention, the reference mirror unit is characterized in that the reference mirror is inclined at several degrees with respect to the optical axis of the reference barrel unit. .
請求項3の発明は、請求項1に記載の参照鏡筒ユニットにおいて、参照光路レンズ、参照ミラー、補償素子がすべて予め固定されて一体となっている第1鏡筒が、ガイドを有し、そのガイドが、第2鏡筒に形成された溝に沿って移動して、第1鏡筒と第2鏡筒の相対位置が調整可能になっていることを特徴とする参照鏡筒ユニットである。 According to a third aspect of the present invention, in the reference lens barrel unit according to the first aspect, the first lens barrel in which the reference optical path lens, the reference mirror, and the compensation element are fixed and integrated in advance has a guide, The reference barrel unit is characterized in that the guide moves along a groove formed in the second barrel so that the relative position between the first barrel and the second barrel can be adjusted. .
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の参照鏡筒ユニットにおいて、参照ミラーは反射率の異なるミラーに交換可能であることを特徴とする参照鏡筒ユニットである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the reference barrel unit according to any one of the first to third aspects, the reference mirror can be replaced with a mirror having a different reflectance. .
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の参照鏡筒ユニットが脱着自在に装着されている干渉計である。 A fifth aspect of the present invention is an interferometer to which the reference barrel unit according to any one of the first to fourth aspects is detachably mounted.
本発明は、次のような効果を奏する。 The present invention has the following effects.
1)干渉計の参照光路の構造が単純にできる。 1) The structure of the reference optical path of the interferometer can be simplified.
2)第1鏡筒が一体となって1つの構成部品を構成しているので、参照鏡筒ユニットの構成部品の数が少ない。それゆえ、干渉計の作業のとき、組立て調整の工程が簡素になる。 2) Since the first lens barrel integrally forms one component, the number of component parts of the reference lens barrel unit is small. Therefore, the assembly adjustment process is simplified when the interferometer is operated.
3)そのように構成部品の数が少ないので、製造コストを軽減できる。 3) Since the number of components is small, the manufacturing cost can be reduced.
4)構造が単純であるため、スペースを小さくできる。 4) Since the structure is simple, the space can be reduced.
5)参照ミラーを予め正確に固定できるため、装置および測定の安定性が向上する。 5) Since the reference mirror can be fixed accurately in advance, the stability of the apparatus and measurement is improved.
6)参照ミラーを予めしっかりと固定できるため、干渉計の作業のとき、参照ミラー調整の手間が省けるため、使い勝手が向上する。 6) Since the reference mirror can be fixed firmly in advance, the work of adjusting the reference mirror can be omitted during the operation of the interferometer, and the usability is improved.
なお、参照ミラーの固定は、板ばね・接着剤などの任意の固定手段によって行う。 The reference mirror is fixed by any fixing means such as a leaf spring and an adhesive.
また、参照光路上の光学部品(参照ミラー、レンズ、分散補償板)を予め第1鏡筒に固定し、さらに第1鏡筒と第2鏡筒を固定して、参照ユニット全体をユニット化することで、干渉縞のピント合わせは、この参照ユニットを光軸方向に移動させるのみで行えるので、操作の簡略化が図れる。 In addition, the optical components (reference mirror, lens, dispersion compensation plate) on the reference optical path are fixed to the first lens barrel in advance, and the first lens barrel and the second lens barrel are further fixed to unitize the entire reference unit. Thus, since the interference fringes can be focused only by moving the reference unit in the optical axis direction, the operation can be simplified.
また、本発明によれば、微調整機構なしで、組立・調整が簡便にでき、そのため、干渉計の作業に注力することができる。 Further, according to the present invention, assembly and adjustment can be easily performed without a fine adjustment mechanism, and therefore, the work of the interferometer can be focused.
また、非測定物面に光を照射するための照射光や参照光の光軸合わせなど最小限必要な調整作業のみに限定し、その他の調整作業をしなくてもすむ。 Further, it is limited to the minimum necessary adjustment work such as irradiation light for irradiating light to the non-measurement object surface and optical axis alignment of the reference light, and other adjustment work is not required.
図1を参照して、干渉計を説明する。 The interferometer will be described with reference to FIG.
光源ユニット1から発光された光、例えばコヒーレントな光が、レンズ2、3を介して、ビームスプリッタ4で二つの光に分割される。
Light emitted from the light source unit 1, for example, coherent light, is split into two lights by the beam splitter 4 via the
ビームスプリッタ4を通過した一方の光(照射光)は、対物レンズ5を介して、図示していない試料表面で反射され、再び対物レンズ5を通って、ビームスプリッタ4に戻ってくる。 One light (irradiation light) that has passed through the beam splitter 4 is reflected by the sample surface (not shown) through the objective lens 5 and returns to the beam splitter 4 through the objective lens 5 again.
ビームスプリッタ4で反射された他方の光(参照光)は、参照鏡筒ユニット6に到り、ユニット内の参照ミラー7で反射され、再び参照鏡筒ユニット6から、ビームスプリッタ4に戻ってくる。
The other light (reference light) reflected by the beam splitter 4 reaches the
戻ってきた照射光と参照光がビームスプリッタ4上で重ね合わされて、ともに結像レンズ8を介してCCDなどの撮像素子9で干渉縞として撮像され、試料表面の形状が観察撮像される。
The returned irradiation light and reference light are superimposed on the beam splitter 4, and both are imaged as interference fringes by an
参照鏡筒ユニット6には、前述の参照ミラー7以外に、参照光路レンズ10、分散補償板(補償素子)11が取り付けられ、固定されている。
In addition to the
好ましくは、参照ミラー7は、例えば5度程度の傾斜をさせて、参照鏡筒ユニット6に設置されている。なお、参照ミラー7の傾斜角度は、上記の値に限定されず、数度であればよい。
Preferably, the
以下、図2〜3を参照して、とくに参照鏡筒ユニット6について詳細に説明する。
Hereinafter, the
参照光路レンズ12は参照光路レンズセル13に固定されている。さらに、参照光路レンズセル13は第1鏡筒14にはめこまれて固定されている。参照ミラー7は第1鏡筒14に固定されている。
The reference optical path lens 12 is fixed to the reference optical
参照光路レンズセル13は、位置が固定されている。さらに、参照光路レンズセル13は、必要な場合は回転調整をして、セットビス16で第1鏡筒14に固定する。それにより、参照光路レンズ12と参照ミラー7の距離を確定する。
The position of the reference optical
また、第1鏡筒14と第2鏡筒18は、テレスコープ式又ははめ込み式に組みこまれて固定されている。第1鏡筒14には、ピン17が打ち込まれてガイドとして機能しており、このピン17が第2鏡筒18の溝19に沿って動くことにより、第1鏡筒14は第2鏡筒18に対して、光軸方向に回転せずに変位できる。そのため、必要な干渉縞が得られる正確な位置でビス20によって固定することができる。
The
溝19を第2鏡筒18の周縁に複数形成して、第1鏡筒14との接合をより堅固にすることもできる。
It is also possible to form a plurality of
干渉縞のピント調整は、参照鏡筒ユニット6を光軸方向に移動することにより行う。
The focus adjustment of the interference fringes is performed by moving the
図3に詳細に示すように、ガラス板などの補償素子(分散補償板)11と、参照光路レンズ10と、参照ミラー7とを第1鏡筒14に予め固定して一体にして、第2鏡筒18に第1鏡筒14を装着するので、参照鏡筒ユニット6の全体を一体のものとして干渉計に脱着可能に装着することができる。
As shown in detail in FIG. 3, a compensation element (dispersion compensation plate) 11 such as a glass plate, a reference
図4に示すように、好ましくは、参照ミラー7の主光軸は、数度傾斜している。見やすくするために、点線で傾斜角度を示している。
As shown in FIG. 4, preferably, the main optical axis of the
参照鏡筒ユニット6において、参照光路レンズ10、参照ミラー7、補償素子11が一体となった第1鏡筒14を第2鏡筒18の溝(ガイド)19に沿って移動させて、第1及び第2鏡筒14、18の相対位置を調整してから固定することが可能になっている。
In the
溝19以外の形態を採用して、レールを設置し、参照光路レンズ10、参照ミラー7、補償素子11が一体に設けられた参照鏡筒ユニット6を、そのレールに沿って脱着可能にしてもよい。
By adopting a form other than the
また、参照鏡筒ユニット6において、参照(反射)ミラー7は、反射率の異なる複数のミラーを使用して交換可能にすることもできる。
Further, in the
図5に示すように、参照鏡筒ユニット6を予め予備調整してユニット化する。とくに、参照ミラー7、参照光路レンズ10、分散補償板11(補償素子)の各々の光軸は、予め第1鏡筒14に固定させるときに検出器21で検出して正確に一致させておく。それゆえ、干渉計の作業で組立・調整をするとき、第2鏡筒18に第1鏡筒14を装着するだけで参照光路の光軸を一致させる作業を省くことができ、作業効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 5, the
また、図6〜7に示すように、参照ミラー7として、反射ミラーに代えて、楔形ミラーを参照鏡筒ユニット6の内部に設けてもよいし、参照鏡筒ユニット6の外部に取り付けてもよい。楔形ミラーの楔形部の傾斜は上記同様、例えば5度程度の数度傾斜させている。上記同様に、干渉計の作業で組立・調整をするとき、第2鏡筒18に第1鏡筒14を装着するだけで参照光路の光軸を一致させる作業を省くことができ、作業効率を向上させることができる。
As shown in FIGS. 6 to 7, as the
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