JP2942002B2 - 面形状測定装置 - Google Patents
面形状測定装置Info
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- JP2942002B2 JP2942002B2 JP3146463A JP14646391A JP2942002B2 JP 2942002 B2 JP2942002 B2 JP 2942002B2 JP 3146463 A JP3146463 A JP 3146463A JP 14646391 A JP14646391 A JP 14646391A JP 2942002 B2 JP2942002 B2 JP 2942002B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２光束の干渉により得ら
れた干渉縞によって、光学部品の面精度を測定する面形
状測定装置に関するものである。
れた干渉縞によって、光学部品の面精度を測定する面形
状測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、面形状測定装置としては種々
提案されているが、干渉縞から位相を高精度に検出する
方法として、干渉計の参照面を既知の量ずつ移動し、そ
の動きに同期した正弦、余弦信号を用いて位相を求める
縞走査干渉法がある。
提案されているが、干渉縞から位相を高精度に検出する
方法として、干渉計の参照面を既知の量ずつ移動し、そ
の動きに同期した正弦、余弦信号を用いて位相を求める
縞走査干渉法がある。
【０００３】この縞走査干渉法の原理を利用したシエア
リング干渉計としては、特開昭６１−２７２６０５号公
報などに記載されている。図８は、この干渉計を示し、
レーザ光源５０から出た光束は光量調整器５１を通り、
全反射鏡５２により反射され、発散レンズ５３によって
発散光となる。この発散光はビームスプリッタ５４によ
って反射され、コリメータ５５で平行光となった後、集
光レンズ５６を通って被検面５７を照射する。被検面５
７からの反射光は集光レンズ５６，コリメータ５５およ
びビームスプリッタ５４を透過し、ビームスプリッタ５
８により一部透過し、一部反射される。そのうち透過光
はピエゾ素子６１によって駆動される全反射鏡６０によ
り反射され、ビームスプリッタ５８に戻る。また、ビー
ムスプリッタ５８の反射光は全反射鏡５９によって横ず
らしされた後、ビームスプリッタ５８に戻り全反射鏡６
０からの反射光と再び重ね合わされ、干渉を起こす。
リング干渉計としては、特開昭６１−２７２６０５号公
報などに記載されている。図８は、この干渉計を示し、
レーザ光源５０から出た光束は光量調整器５１を通り、
全反射鏡５２により反射され、発散レンズ５３によって
発散光となる。この発散光はビームスプリッタ５４によ
って反射され、コリメータ５５で平行光となった後、集
光レンズ５６を通って被検面５７を照射する。被検面５
７からの反射光は集光レンズ５６，コリメータ５５およ
びビームスプリッタ５４を透過し、ビームスプリッタ５
８により一部透過し、一部反射される。そのうち透過光
はピエゾ素子６１によって駆動される全反射鏡６０によ
り反射され、ビームスプリッタ５８に戻る。また、ビー
ムスプリッタ５８の反射光は全反射鏡５９によって横ず
らしされた後、ビームスプリッタ５８に戻り全反射鏡６
０からの反射光と再び重ね合わされ、干渉を起こす。
【０００４】この重ね合わされた光束は、リレーレンズ
６２を透過し全反射鏡６３により反射された後、結像レ
ンズ６４によって撮像素子６５上に結像された干渉縞を
形成する。そして、干渉縞は撮像素子６５によって画像
情報として電気信号に変換され、コンピュータ６７に取
り込まれる。コンピュータ６７は縞解析を行うことで被
検面５７の面形状を算出する。
６２を透過し全反射鏡６３により反射された後、結像レ
ンズ６４によって撮像素子６５上に結像された干渉縞を
形成する。そして、干渉縞は撮像素子６５によって画像
情報として電気信号に変換され、コンピュータ６７に取
り込まれる。コンピュータ６７は縞解析を行うことで被
検面５７の面形状を算出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来装置では、被検面
５７の形状が干渉縞の形で得られるが、これを縞走査法
を用いて縞解析を行った場合の測定精度は波長入の入／
５０程度が限界であった。
５７の形状が干渉縞の形で得られるが、これを縞走査法
を用いて縞解析を行った場合の測定精度は波長入の入／
５０程度が限界であった。
【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、被検面の測定精度を従来の２倍に向上さ
せることができる面形状測定装置を提供することを目的
とする。
たものであり、被検面の測定精度を従来の２倍に向上さ
せることができる面形状測定装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は、上記目的を達成
するための本発明の基本構成を示し、レーザ光源１１
と、この光源１１から射出した光を透過させるビームス
プリッタ１３と、この透過光を被検面１５に入射させる
集光レンズ１４とからなる光入射部１０と、光入射部１
０からの光を透過させるハーフミラー２４と、この透過
光を２つに分割するハーフミラー２３と、分割された一
方の光束を反射させるミラー２２と、他方の光束の位相
共役波を発生させる位相共役鏡２１と、反射した２つの
光束をハーフミラー２３で干渉させて干渉波を発生させ
る位相感度増感部２０と、前記干渉波を干渉縞として検
出する撮像素子３１とこの出力を表示する表示部３２と
を有する検出部３０とで構成したものである。
するための本発明の基本構成を示し、レーザ光源１１
と、この光源１１から射出した光を透過させるビームス
プリッタ１３と、この透過光を被検面１５に入射させる
集光レンズ１４とからなる光入射部１０と、光入射部１
０からの光を透過させるハーフミラー２４と、この透過
光を２つに分割するハーフミラー２３と、分割された一
方の光束を反射させるミラー２２と、他方の光束の位相
共役波を発生させる位相共役鏡２１と、反射した２つの
光束をハーフミラー２３で干渉させて干渉波を発生させ
る位相感度増感部２０と、前記干渉波を干渉縞として検
出する撮像素子３１とこの出力を表示する表示部３２と
を有する検出部３０とで構成したものである。
【０００８】なお、被検面１５が平面の場合は集光レン
ズ１４は省いても良く、またアパーチャコンバータなど
で置き換えることができる。
ズ１４は省いても良く、またアパーチャコンバータなど
で置き換えることができる。
【０００９】
【作用】光入射部１０から出力された物体波は、ハーフ
ミラー２３で２分割され、一方の光束はミラー２２に入
射し、他方は位相共役鏡２１に入射しそれぞれ反射され
てミラー２３によって干渉波を発生させる。ここでミラ
ー２２によって反射された光と位相共役鏡２１によって
反射された光の位相は位相共役光の性質より反転してい
るため、干渉波の位相は物体波の２倍となり、物体波の
測定感度を２倍に向上させることができる。
ミラー２３で２分割され、一方の光束はミラー２２に入
射し、他方は位相共役鏡２１に入射しそれぞれ反射され
てミラー２３によって干渉波を発生させる。ここでミラ
ー２２によって反射された光と位相共役鏡２１によって
反射された光の位相は位相共役光の性質より反転してい
るため、干渉波の位相は物体波の２倍となり、物体波の
測定感度を２倍に向上させることができる。
【００１０】
【実施例１】図２は本発明の実施例１の光学系を示し、
図１と同様の要素は同一の符号で対応させてある。
図１と同様の要素は同一の符号で対応させてある。
【００１１】この実施例１は光入射部１０と、位相感度
増感部２０と、検出部３０とを備えており、光入射部１
０においては、レーザ光源１１とビームスプリッタ１３
との間に光束を拡大するビームエキスパンダ１２が挿入
されている。また、位相感度増感部２０においては、ハ
ーフミラー２４の撮像素子３１側に結像レンズ２５が設
けられていると共に、ハーフミラー２３の反射光が入射
するミラー２２にピエゾ素子からなる微動移動機構が取
り付けられている。このピエゾ素子３３はコンピュータ
３５から所定の電圧が印加されることにより、ミラー２
２を１周期分につき移動させて、干渉縞の走査を行う。
そして、この各走査時点における干渉縞データを撮像素
子３１が取り込む。なお、この実施例１において、レー
ザ光源１１として波長５１４nmのレーザ光を射出するAr
イオンレーザを使用でき、位相共役鏡として自己ポンプ
作用を有するBaTiO3結晶を使用できる。
増感部２０と、検出部３０とを備えており、光入射部１
０においては、レーザ光源１１とビームスプリッタ１３
との間に光束を拡大するビームエキスパンダ１２が挿入
されている。また、位相感度増感部２０においては、ハ
ーフミラー２４の撮像素子３１側に結像レンズ２５が設
けられていると共に、ハーフミラー２３の反射光が入射
するミラー２２にピエゾ素子からなる微動移動機構が取
り付けられている。このピエゾ素子３３はコンピュータ
３５から所定の電圧が印加されることにより、ミラー２
２を１周期分につき移動させて、干渉縞の走査を行う。
そして、この各走査時点における干渉縞データを撮像素
子３１が取り込む。なお、この実施例１において、レー
ザ光源１１として波長５１４nmのレーザ光を射出するAr
イオンレーザを使用でき、位相共役鏡として自己ポンプ
作用を有するBaTiO3結晶を使用できる。
【００１２】上記構成において、レーザ光源１１より射
出したレーザ光は、ビームエキスパンダ１２を通過して
光束が拡大した後、ビームスプリッタ１３を介して被検
面１５に入射して被検面１５で反射され物体波Ａとな
り、再度ビームスプリッタ１３で反射されることにより
位相感度増感部２０に入射する。この物体波Ａからなる
光はハーフミラー２４を通過し、ハーフミラー２３で２
光束に分割され、一方の光束はミラー２２に入射し、他
方の光束は位相共役鏡２１に入射し、それぞれが反射さ
れてハーフミラー２３で重ね合わされる。ここで物体波
Ａの位相がφ。 の場合、ハーフミラー２３によって分割
されミラー２２で反射された光束Ｂ１の位相は反射の性
質により−φ。 となる（図３参照）。一方、位相共役鏡
２１で反射された光束Ｂ２は、位相共役光の性質よりφ
。 のままとなっている。
出したレーザ光は、ビームエキスパンダ１２を通過して
光束が拡大した後、ビームスプリッタ１３を介して被検
面１５に入射して被検面１５で反射され物体波Ａとな
り、再度ビームスプリッタ１３で反射されることにより
位相感度増感部２０に入射する。この物体波Ａからなる
光はハーフミラー２４を通過し、ハーフミラー２３で２
光束に分割され、一方の光束はミラー２２に入射し、他
方の光束は位相共役鏡２１に入射し、それぞれが反射さ
れてハーフミラー２３で重ね合わされる。ここで物体波
Ａの位相がφ。 の場合、ハーフミラー２３によって分割
されミラー２２で反射された光束Ｂ１の位相は反射の性
質により−φ。 となる（図３参照）。一方、位相共役鏡
２１で反射された光束Ｂ２は、位相共役光の性質よりφ
。 のままとなっている。
【００１３】従って、図３に示すように、この２つの光
がハーフミラー２３で重ね合わされてできた干渉波Ｃの
位相はφ。 −（−φ。 ）＝２φ。 のように、元の物体波
Ａの位相の２倍となる。なお、図３における実線の波形
は入射波であり、破線の波形は反射波である。
がハーフミラー２３で重ね合わされてできた干渉波Ｃの
位相はφ。 −（−φ。 ）＝２φ。 のように、元の物体波
Ａの位相の２倍となる。なお、図３における実線の波形
は入射波であり、破線の波形は反射波である。
【００１４】そして、この干渉波Ｃはハーフミラー２４
で反射され、結像レンズ２５を介して撮像素子３１で検
出されモニタ３２で干渉縞として観察される。
で反射され、結像レンズ２５を介して撮像素子３１で検
出されモニタ３２で干渉縞として観察される。
【００１５】図４は本実施例による干渉縞パターンを、
また、図５は従来装置による干渉縞パターンを示し、本
実施例では従来装置に比べて２倍の干渉縞となってい
る。
また、図５は従来装置による干渉縞パターンを示し、本
実施例では従来装置に比べて２倍の干渉縞となってい
る。
【００１６】このような干渉縞に基づいて被検面１５の
面形状を測定するが、このときコンピュータ３５の制御
によりピエゾ素子３３に電圧を印加して、ミラー２２を
１周期分につき移動させて走査を行い、各走査時点にお
ける干渉縞データを撮像素子３１で取り込み、この画像
をＡ／Ｄ変換器３４によってデジタル信号に変換し、コ
ンピユータ３５で演算処理する。これにより面形状の測
定が行われる。
面形状を測定するが、このときコンピュータ３５の制御
によりピエゾ素子３３に電圧を印加して、ミラー２２を
１周期分につき移動させて走査を行い、各走査時点にお
ける干渉縞データを撮像素子３１で取り込み、この画像
をＡ／Ｄ変換器３４によってデジタル信号に変換し、コ
ンピユータ３５で演算処理する。これにより面形状の測
定が行われる。
【００１７】従って、このような本実施例では位相測定
感度が２倍となり干渉縞１本が１／４波長の形状差を示
すことになるが、縞走査法を用いて縞の明暗の変化から
位相を求めるため、さらに高精度な面形状測定が可能と
なる。
感度が２倍となり干渉縞１本が１／４波長の形状差を示
すことになるが、縞走査法を用いて縞の明暗の変化から
位相を求めるため、さらに高精度な面形状測定が可能と
なる。
【００１８】
【実施例２】図６および図７は、本発明の実施例２を示
す。この実施例２では、図６に示すように、ミラー２２
としてハーフミラーが使用され、このミラー２２がハー
フミラー２４と位相共役鏡２１との光路内に挿入されて
いる。従ってミラー２２からの反射波と、位相共役鏡２
１から反射波は、ハーフミラー２４上で重ね合わされて
干渉縞を形成する。この構成では、光入射部１０からの
被検面１５の物体波Ａがハーフミラー２４を通過し、ミ
ラー（ハーフミラー）２２により一部が反射される。こ
の反射光の位相は図７に示すように、反対位相の反射波
Ｂ１となる。
す。この実施例２では、図６に示すように、ミラー２２
としてハーフミラーが使用され、このミラー２２がハー
フミラー２４と位相共役鏡２１との光路内に挿入されて
いる。従ってミラー２２からの反射波と、位相共役鏡２
１から反射波は、ハーフミラー２４上で重ね合わされて
干渉縞を形成する。この構成では、光入射部１０からの
被検面１５の物体波Ａがハーフミラー２４を通過し、ミ
ラー（ハーフミラー）２２により一部が反射される。こ
の反射光の位相は図７に示すように、反対位相の反射波
Ｂ１となる。
【００１９】一方、ミラー２２を透過した光束は位相共
役鏡２１に入射し、図７に示すような位相共役反射波Ｂ
２となって反射する。これら反射波Ｂ１，Ｂ２が重なり
合って物体波Ａの２倍の位相となった干渉波Ｃが生成さ
れる。
役鏡２１に入射し、図７に示すような位相共役反射波Ｂ
２となって反射する。これら反射波Ｂ１，Ｂ２が重なり
合って物体波Ａの２倍の位相となった干渉波Ｃが生成さ
れる。
【００２０】この実施例２では実施例１と同様に作用す
るが、さらに位相感度増感部２０のハーフミラー２２と
位相共役鏡２１とを同一の光軸上に配置したことによ
り、光学系を小さく、又光路差による内部収差を小さく
することができるメリットがある。
るが、さらに位相感度増感部２０のハーフミラー２２と
位相共役鏡２１とを同一の光軸上に配置したことによ
り、光学系を小さく、又光路差による内部収差を小さく
することができるメリットがある。
【００２１】
【発明の効果】本発明の面形状測定装置は、位相共役鏡
を用いた位相感度増感部を設けたことにより、従来の干
渉計の２倍の感度で位相が測定できるため高精度な面形
状測定が可能となる。
を用いた位相感度増感部を設けたことにより、従来の干
渉計の２倍の感度で位相が測定できるため高精度な面形
状測定が可能となる。
【図１】本発明の基本構成を示す光路図。
【図２】本発明の実施例１の構成を示す光路図。
【図３】本発明の実施例１の作用を示す光路図。
【図４】 従来装置の干渉縞を示す画像図。
【図５】 本発明の実施例１の干渉縞を示す画像図。
【図６】本発明の実施例２の構成を示す光路図。
【図７】本発明の実施例２の作用を示す光路図。
【図８】従来装置の構成を示す光路図。
１０ 光入射部 １１ レーザ光源 １５ 被検面 ２０ 位相感度増感部 ２１ 位相共役鏡 ２２ ミラー ２３ ハーフミラー ３０ 検出部
Claims (1)
- 【請求項１】 光源と、光源から射出した光束を透過し
て被検面に照射すると共に被検面からの反射光を外部に
反射するビームスプリッタとからなる光入射部と、光入
射部から外部に反射された光を２光束に分割する光分割
手段と、分割された一方の光束を反射するミラーと、分
割された他方の光束の位相共役波を発生させる位相共役
鏡とからなる位相感度増感部と、上記２光束の干渉縞を
検出する検出部とを備えていることを特徴とする面形状
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146463A JP2942002B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146463A JP2942002B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 面形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04323509A JPH04323509A (ja) | 1992-11-12 |
| JP2942002B2 true JP2942002B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=15408210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3146463A Expired - Fee Related JP2942002B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2942002B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0789052B2 (ja) * | 1993-03-31 | 1995-09-27 | 工業技術院長 | 放物面鏡形状検査測定用の位相共役干渉計 |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3146463A patent/JP2942002B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04323509A (ja) | 1992-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990511 |
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