JP3237317B2

JP3237317B2 - ホログラム干渉計装置

Info

Publication number: JP3237317B2
Application number: JP16334893A
Authority: JP
Inventors: 重徳大井
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH06347212A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ，平行平面板そ
の他の精密光学部品等の被測定物体の表面状態を測定す
るためのホログラム干渉計装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズその他の被検物の表面形状を非接
触で精密に測定するために干渉計が用いられる。この干
渉計の代表的なものとしては、図９に示したようなフィ
ゾー型の干渉計がある。

【０００３】図中において、１は装置本体を示し、この
装置本体１は、本体ケーシング１ａと、この本体ケーシ
ング１ａの下面に垂設した筒体部１ｂとを有する。本体
ケーシング１ａには、筒体部１ｂと平行にＨｅ−Ｎｅレ
ーザ等からなるレーザ光源２が取り付けられる構成とな
っている。本体ハウジング１ａ内には、反射ミラー３，
発散レンズ４及びピンホール５を備え、レーザ光源２か
らのレーザビームは、反射ミラー３によって９０°曲折
せしめられて、発散レンズ４を通り、この発散レンズ４
の集光位置に配置したピンホール５を通過後に発散して
そのスポット径を広げながら、ビームスプリッタ６に反
射して再び９０°方向を転換して、筒体部１ｂの軸線方
向に沿ってレーザ光源２から出射方向とは反対方向に向
けて進行し、コリメータレンズ７により平行光束化され
て、その前方に設けた基準レンズ８に入射される。

【０００４】基準レンズ８は、その入射面８ａとは反対
面が例えば球面形状の基準面８ｂとなっており、入射面
８ａは反射防止コーティングが施されている。基準レン
ズ８に入射されたレーザビームはその基準面８ｂで一部
が反射し、大部分はこの基準レンズ８を透過してその前
方位置にセットされている被検レンズ９の被検面９ａに
入射され、その一部がこの被検面９ａで反射する。そし
て、この被検面９ａからの反射光と基準レンズ８の基準
面８ｂからの反射光とが干渉し合って干渉縞が生じる。
このように干渉縞を有する反射光はコリメータレンズ７
及びビームスプリッタ６を透過して、スクリーン１０及
び干渉縞結像用レンズ１１を介して撮像手段１２に入射
され、この撮像手段１２により干渉縞の撮影が行われ、
その映像がモニタ装置に表示できるようになっている。

【０００５】また、近年においては、コンピュータ合成
ホログラムを用いることによって、測定対象となる被検
物の表面状態の測定を行うホログラム干渉計が実用化さ
れている。コンピュータ合成ホログラムは、ガラス基板
上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜
を電子ビームで走査させることによって、物体波と参照
波との干渉縞と同等の格子模様のホログラムパターンを
露光した後、それを現像することにより干渉縞を顕在化
させた光学素子である。このホログラム光学素子におけ
る干渉縞に参照波と同じ再生波を入射すると、物体波が
再生できる。このホログラムを用いた干渉法によれば、
特殊な形状の検査・測定が可能なこと等から、今後広い
用途が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した図
９の干渉計装置を用いたホログラム干渉計装置として、
本出願人は図１０に示した構成のものを開発した。

【０００７】このホログラム干渉計装置においても、前
述した干渉計装置の装置本体１と同様の構成のものが用
いられる。ただし、被検レンズ９に応じた基準レンズ８
は用いない。即ち、このホログラム干渉計装置では、基
準レンズ８を取り外した装置本体１を、レーザ光源２
と、このレーザ光源２からのレーザ光を平行光束化して
出射し、また入射光を干渉縞の観察機構に導く光路を備
えた光源部と、撮像手段１２等の観察部とを内蔵した光
源・観察部ユニットとしての機能を発揮する機構として
用いるので、以下においては、この光源・観察部ユニッ
トを１Ｌの符号を用いる。

【０００８】而して、この光源・観察部ユニット１Ｌに
よって、レーザ光源２からのレーザ光はコリメータレン
ズ７により平行光束化された状態で出射される。この平
行光は、まず第１の反射ミラー２０に反射し、次いで第
２の反射ミラー２１に反射させることによって、レーザ
光の光路を上方に向ける。そして、第２の反射ミラー２
１からのレーザ光を第３の反射ミラー２２により一旦折
り返した上で、さらにこの第３の反射ミラー２２で折り
返されたレーザ光を第４の反射ミラー２３に反射させる
ようにしている。第４の反射ミラー２３には、ホログラ
ム光学素子２４が対向配設されている。このホログラム
光学素子２４にレーザ光が入射されると、正反射光と回
折光とに分けられる。正反射光の光路には、この正反射
光に対して垂直となる基準反射面２５ａを有する基準反
射板２５が配設される。

【０００９】一方、回折光の光路には被検物２６が配置
される。ここで、被検物２６がシリンドリカルレンズや
シリンドリカルミラー等のシリンドリカル光学素子であ
るとすると、ホログラム光学素子２４のホログラムパタ
ーンは、平行な直線状に配列した格子模様とする。そし
て、このホログラム光学素子２４の格子方向を被検物２
６におけるシリンドリカル面２６ａの母線方向に向け、
かつ回折光が中心軸線で集光される位置に配置する。

【００１０】以上のように構成することによって、光源
・観察部ユニット１Ｌにおけるレーザ光源２からのレー
ザ光束は、送光用光学系を構成する発散レンズ４，ピン
ホール５を通過した後に、ビームスプリッタ６に反射し
て、コリメータレンズ７により平行光束化させた後に、
第１〜第４の反射ミラー２０〜２３を経てホログラム光
学素子２４に入射される。そして、ホログラム光学素子
２４から出る回折光は被検物２６のシリンドリカル面か
らなる被検面２６ａの中心軸線上の位置で一旦集光され
た後に発散して、この被検面２６ａに照射されて、被検
面２６ａで反射して、ホログラム光学素子２４に戻る。
この被検物２６からの戻り光はホログラム光学素子２４
で反射して、元の平行光となってコリメータレンズ７に
向かう。一方、ホログラム光学素子２４からの正反射光
は基準反射板２５の基準反射面２５ａで反射して、戻り
光はホログラム光学素子２４において再び反射してコリ
メータレンズ７に向かう。

【００１１】従って、ホログラム光学素子２４のパター
ンによる物体波光が基準反射板２５からの参照波光と重
なり合って相互に干渉作用を及ぼして、干渉縞が形成さ
れることになる。この光はビームスプリッタ６を透過し
て、コリメータレンズ７の後側焦点位置に設けた干渉縞
結像用結像レンズ１１を介して撮像手段１２の結像面に
干渉縞が結像する。

【００１２】而して、ホログラム光学素子２４の作用に
よって平面波と被検物２６における被検面２６ａに対応
する非球面波との変換が行われ、干渉縞は平行光同士の
干渉の結果生成されたものであるから、極めて明瞭な干
渉縞模様が撮像手段１２により撮像される。従って、こ
の被検面２６ａの形状を極めて高い精度で測定すること
ができる。

【００１３】前述した図１０の光学装置において、レー
ザ光源２からコリメータレンズ７までの光路及びコリメ
ータレンズ７から撮像手段１２までの光路は、光源・観
察部ユニット１Ｌにおける本体ケーシング１ａと筒体部
１ｂとからなるハウジングの内部に設けられているが、
第１〜第４の反射ミラー２０〜２３及びホログラム光学
素子２４、さらには基準反射板２５は外部に露出した状
態に設けられている。従って、有害光が光路に入り込む
おそれがあるだけでなく、本体ケーシング１ａから出た
光が外乱要因等によってゆらぎが発生して、正確な測定
ができなくなるという問題点がある。特に、ホログラム
光学素子２４と基準反射板２５及び被検物２６との間の
光路が光源・観察部ユニット１Ｌによりけられるのを防
止するために、この光源・観察部ユニット１Ｌをホログ
ラム光学素子２４等から十分に離す必要があり、このた
めに第１〜第４の反射ミラー２０〜２３を用いて光路を
引き回すようにしている。従って、外部に露出する部位
で光路の引き回しを行うと、光路長がかなり長くなるこ
とから、外乱要因による光路のゆらぎの可能性はさらに
高くなる。

【００１４】本発明は、以上のような従来技術の欠点を
解消するためになされたものであって、その目的とする
ところは、装置全体をコンパクトに形成でき、しかも有
害光を除去し、光路にゆらぎ等が生じないようにするこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、ハウジング内に、レーザ光源及びこのレーザ光源か
らのレーザ光を平行光束化して出射する光源部と、干渉
縞の観察手段とを内蔵した光源・観察部ユニットと、光
源部からのレーザ光を正反射光と回折光とに分けるホロ
グラム光学素子及びこのホログラム光学素子からの正反
射光を反射させる基準反射板とを備えた干渉計ユニット
と、前記ホログラム光学素子の回折光の受光位置に配置
され、被検物が設置される被検物装着機構ユニットとを
備え、前記干渉計ユニットはハウジングを有し、このハ
ウジングには、その内部に、ホログラム光学素子及び基
準反射部材と共にレーザ光を引き回す光学部材を配設
し、またハウジングの所定の位置に前記光源・観察部ユ
ニットからのレーザ光を導くための透孔と、ホログラム
光学素子による回折光を前記被検物に向けて出射させる
ための透孔とを形成する構成としたことをその特徴とす
るものである。

【００１６】

【作用】被検物は、被検物装着機構ユニットに載置され
て、順次被検物の表面形状の測定が行われる。このため
に、被検物が装着される試料台は外部に開放した状態に
保持しなければならない。しかしながら、反射ミラー等
の光路を引き回すための光学部材や、ホログラム光学素
子及び基準反射板はハウジング内に収容可能である。た
だし、これらの部材をレーザ光源等を内蔵した光源・観
察部ユニットのハウジング内に設けるようにすると、装
置の全体構成が大型化すると共に、光源・観察部ユニッ
トの汎用化を図れず、またメンテナンス上でも好ましく
はない。

【００１７】以上のことから、本発明においては、光源
・観察部ユニットと干渉計ユニットとの２つのユニット
に分けて、それぞれ別個のハウジングを設けて、干渉計
ユニットを構成する各部材を一つのハウジング内に設
け、このハウジングにレーザ光を導くための透孔及びホ
ログラム光学素子から被検物に回折光を導くための透孔
を形成し、ハウジングにおけるこれら以外を壁で覆うよ
うにする。これにより、って、光源・観察部ユニットと
干渉計ユニットとの移行部における僅かな部分の光路
と、干渉計ユニットと被検物との間における必要不可欠
な部位だけしか外部に露出することがなく、従って光路
に有害光が入り込むのを防止できるだけでなく、光路の
ゆらぎは最小限に抑制される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１において、３０は定盤を示し、
この定盤３０上には、ホログラム干渉計を構成する光源
・観察部ユニット３１、干渉計ユニット３２及び被検物
装着機構ユニット３３が固定的に取り付けられている。
被検物装着機構ユニット３３には、被検物３４が装着さ
れて、この被検物３４の表面形状の測定が行われるよう
になっている。これら各ユニット３１〜３３はそれぞれ
独立した構成されて、各別に定盤３０上に設置されてい
る。

【００１９】光源・観察部ユニット３１は、本体ケーシ
ング３１ａと筒体部３１ｂとから構成されており、その
構成は、図９における基準レンズを取り除いた装置本
体、即ち光源・観察部ユニット１Ｌと全く同じ構成であ
る。従って、以下の説明においては、レーザ光源２，撮
像手段１２を含めた各構成部材については、図９及び図
１０に示したものと同じ符号を用い、その図示及び詳細
な説明は省略する。なお、基準レンズは装着されない
が、基準レンズを用いた干渉計装置として構成すること
も可能にするために、筒体部３１ｂの下端部には基準レ
ンズ装着部３１ｃが連設されており、この基準レンズ装
着部３１ｃに基準レンズを装着すれば、被検レンズの測
定を行うことができるようにもなっている。

【００２０】以上の構成を有する光源・観察部ユニット
３１は、その筒体部３１ｂに連結部３１ｄが連設されて
おり、この連結部３１ｄは、定盤３０に立設した支持ポ
スト３５に昇降可能に連結されている。支持ポスト３５
はねじ軸となっており、連結部３１ｄはこの支持ポスト
３５に沿って上下動させて、所要の高さ位置に調節した
状態で、ロックレバー３６で固定できるようになってい
る。

【００２１】次に、干渉計ユニット３３は、図２及び図
３からも明らかなように、ハウジング４０を有し、この
ハウジング４０は、一対の側壁４０ａ，４０ａと、両側
壁４０ａ，４０ａ間を所定の間隔に保つように囲繞する
周壁４０ｂとから構成される。そして、このハウジング
４０は、その側面形状において、光源・観察部ユニット
３１側に向けて突出する下部張り出し部４０Ｌと被検物
装着機構ユニット３３方向に突出する上部張り出し部４
０Ｓとを有し、下部張り出し部４０Ｌが定盤３０に固定
されるようになっている。また、上部張り出し部４０Ｓ
の底部は被検物装着機構ユニット３３の上部位置に延在
されている。ハウジング４０をこのように構成すること
によって、その内部容積をコンパクト化でき、しかも被
検物３４が着脱される被検物装着機構ユニット３３の手
前側及び左右の両側が開放されて、その着脱操作を容易
に行うことができるようになっている。

【００２２】ハウジング４０の下部張り出し部４０Ｌの
上部における光源・観察部ユニット３１の筒体部３１ｂ
と対面する位置には、レーザ光を導くための透孔４１が
形成されている。従って、光源・観察部ユニット３１に
おいて、コリメータレンズ７で平行光束化されたレーザ
光は、この透孔４１を介してハウジング４０内に導かれ
る。ハウジング４０内には、内部に導かれたレーザ光の
光路を引き回すために、まず下部側の下部張り出し部４
０Ｌには第１，第２の反射ミラー４２，４３が固定的に
装着されている。この第１，第２の反射ミラー４２，４
３によって、光源・観察部ユニット３１から下方に向け
て出射されたレーザ光が上方に向くように方向転換され
て、下部側の下部張り出し部４０Ｌから上部側の上部張
り出し部４０Ｓに導かれるようになる。上部側の上部張
り出し部４０Ｓには、第３の反射ミラー４４及び第４の
反射ミラー４５が設けられている。そして、この第４の
反射ミラー４５に対面するようにホログラム光学素子４
６が配置され、このホログラム光学素子４６にレーザ光
が照射されると、正反射光と回折光とに分けられるが、
正反射光の光路に対面するように、基準反射板４７が設
けられ、また回折光は上部張り出し部４０Ｓの下部に形
成した透孔４８から被検物装着機構ユニット３３上に設
置した被検物３４に向けて出射されるようになってい
る。

【００２３】ここで、第１乃至第４の反射ミラー４２〜
４５は、ミラーホルダ４２ａ〜４５ａに装着されてお
り、このミラーホルダ４２ａ〜４５ａはハウジング４０
の側壁４０ａにビス等を用いて固定されている。ただ
し、この４個の反射ミラー４２〜４５のうち、第３の反
射ミラー４４は後述するように角度調整機能を備えてい
る。また、ホログラム光学素子４６及び基準反射板４７
も、同様、ホログラムホルダ４６ａ及び基準反射板ホル
ダ４７ａに装着されて、側壁４０ａに固定されている。
そして、ホログラム光学素子４６は、ホログラムホルダ
４６ａに着脱可能に装着する構成とすることによって、
異なる種類の被検物の表面状態の測定を行うことができ
るようになされている。

【００２４】次に、被検物装着機構ユニット３３は、昇
降手段４９に多軸調整ステージ５０を昇降可能に装着
し、この多軸調整ステージ５０上に被検物３４を装着す
る試料台５１が設けられている。昇降手段４９は、垂直
方向に設けたスライドガイド５２が設けられ、このスラ
イドガイド５２に沿って昇降する昇降基台５３とを有
し、多軸調整ステージ５０は昇降基台５３に装着されて
いる。昇降基台５３にはロックねじ５４が設けられてお
り、多軸調整ステージ５０をスライドガイド５２に沿っ
て移動させて、適宜の高さ位置になった時に、このロッ
クねじ５４によって固定できるようになっている。そし
て、このロックねじ５４で昇降基台５３を固定した状態
でも、ねじ軸５５を回動操作すれば、昇降基台５３は一
定の範囲内で上下方向の位置を微調整できるようになっ
ている。

【００２５】被検物３４の表面形状を正確に測定するに
は、試料台５１上に被検物３４を設置した時に、この被
検物３４をホログラム光学素子４６に対して厳格な位置
決めをしなければならない。このために、試料台５１は
多軸調整ステージ５０上に設けられており、この多軸調
整ステージ５０によって、被検物３４の位置を調整する
ことができるようになっている。ここで、被検物３４が
レンズ等の精密光学製品である場合には、平行平面板，
球面レンズ，シリンドリカルレンズ等の光学素子があ
る。

【００２６】平行平面板の表面状態を測定する場合に
は、ホログラム光学素子４６からの回折光が正確に垂直
方向に照射させる必要があることから、傾き方向（以
下、チルト方向という）の調整を行わなければならな
い。また、球面レンズの場合には、回折光の光軸が球面
の中心を通らなければならないから、水平方向（以下、
ＸＹ方向という）の位置を調整しなければならない。さ
らにシリンドリカルレンズは、母線方向には均一な表面
形状となっているが、母線と直交する方向は円弧状とな
っているので、少なくとも母線方向と直交する方向、即
ち直交チルト方向の調整と、ＸＹ方向の調整とが必要で
あり、しかも母線とホログラム光学素子４６のホログラ
ムパターンにおける格子方向とが平行に配置しなければ
ならないから、回転方向（以下、θ方向という）の位置
も調整しなければならない。また、球面レンズ及びシリ
ンドリカルレンズは、その球面及び円弧の中心位置とホ
ログラム光学素子４６の集光位置から曲率半径分離れた
位置（凸状の場合には、曲率半径だけホログラム光学素
子４６に近接する位置）となるように、上下方向（以
下、Ｚ方向という）にも位置調整する必要がある。ただ
し、Ｚ方向の位置調整は前述した昇降手段４９により行
うようになっている。

【００２７】多軸調整ステージ５０は、試料台５１をＸ
Ｙ方向，θ方向及びチルト方向に位置調整可能とするた
めのものである。このために、昇降基台５３上にはガイ
ドレール５６に沿ってＸ方向にスライド可能なＸ軸テー
ブル５７が設けられ、このＸ軸テーブル５７はねじ軸５
８を螺回することにより移動させるようになっている。
また、Ｘ軸テーブル５７上には、ガイドレール５９に沿
ってＹ方向にスライド可能なＹ軸テーブル６０が設けら
れており、同様にねじ軸６１によってＹ軸方向に移動さ
せることができるようになっている。Ｙ軸テーブル６０
上には、θステージ６２が設けられている。このθステ
ージ６２は、Ｙ軸テーブル６０に立設した固定リング６
３に水平方向に回転可能に連結されており、このθステ
ージ６２を回転させるために、ねじ軸６４が設けられて
いる。さらに、被検物３４が設置される試料台５１は、
このθステージ６２に任意の方向に傾動可能に装着した
チルト台６６上に設けられている。

【００２８】ここで、チルト台６６は、図４及び図５に
示したように、略正方形のものであって、その中央部分
には、球面継手６７が垂設されており、θステージ６２
には、この球面継手６７の球面部を受承する受け部６８
が設けられている。また、θステージ６２には、その下
方から一対の調整ねじ６９，７０が螺挿されており、こ
れら各調整ねじ６９，７０は、チルト台６６の相隣接す
る２辺の中間部に設けた受け部７１，７２（受け部７２
は図面上には表れない）に衝当している。そして、チル
ト台６６の他の２辺の中間部には、それとθステージ６
２との間に圧縮ばね７３，７４が弾装されている。これ
によって、チルト台６６は、調整ねじ６９を螺回する
と、チルト軸Ｔ₁ を中心として傾動し、また調整ねじ７
０を螺回すると、チルト軸Ｔ₁ と直交する直交チルト軸
Ｔ₂ を中心として傾動することになる。

【００２９】被検物３４の表面状態を測定するに当って
は、試料台５１を測定位置となるように調整する。この
試料台５１の位置決めは、昇降手段４９により昇降台５
３を所定の高さ位置に配置し、多軸調整ステージ５０を
操作して、ＸＹ方向，θ方向及びチルト方向の調整を行
うことにより達成される。ここで、被検物３４が球面レ
ンズまたはシリンドリカル光学素子である場合には、ま
ず昇降基台５３を図１０の仮想線で示したキャッツアイ
ポイントの位置に配置し、この位置を原点として実線で
示した測定位置まで移動させれば、被検物３４の曲率半
径をも測定できる。而して、測定位置は最も干渉縞が少
ない位置であることから、試料台５１に被検物３４の理
想形状を持ったサンプルを設置して、撮像手段１２で撮
像した画像を目視しながら、昇降手段４９を測定位置の
近傍でねじ軸５５を操作することによって、微小昇降さ
せ、また多軸調整ステージ５０を操作することによっ
て、この画像で干渉縞の本数が最も少なくなる位置を検
出すれば良い。

【００３０】光源・観察部ユニット３１において、レー
ザ光源２から出射されたレーザ光束は上方に向けて進行
して、反射ミラー３により水平方向に光路が変えられ、
さらにビームスプリッタ６に反射することによって、光
路が下方に向くようになる。コリメータレンズ７によっ
て平行光束化されたレーザ光束は、干渉計ユニット３２
における透孔４１を介してハウジング４０内に導かれ
る。

【００３１】而して、試料台５１は、その上に被検物３
４を載置するようになっていることから、その被検面３
４ａが上方に向いた状態となる。従って、ホログラム光
学素子４６はこの被検物３４と対面する位置関係とする
ために下方に向けられ、かつこのホログラム光学素子４
６からの回折光は垂直方向に向けるようにする。従っ
て、ホログラム光学素子４６への入射光は斜め下方から
入射させなければならない。そして、光源・観察部ユニ
ット３１からの光路のけられ等が生じないようにする必
要がある。

【００３２】以上のことから、干渉計ユニット３２内に
導かれ、下方に向けたレーザ光束は、ハウジング４０内
に導かれて、まず第１，第２の反射ミラー４２，４３に
反射させることにより上方に向くように方向転換させ
る。そして、第３の反射ミラー４４に反射させ、さらに
もう一度第４の反射ミラー４５に反射させる。ここで、
ホログラム光学素子４６からの回折光のキャッツアイポ
イントの近傍位置に、この第４の反射ミラー４５の配設
位置より僅かに下方に位置させるように配置することに
よって、光路のけられが生じることなく、干渉計ユニッ
ト３２のハウジング４０をコンパクトに形成できる。

【００３３】そして、ホログラム光学素子４６からの回
折光は、透孔４８を介して厳格に位置調整された試料台
５１上に設置した被検物３４に照射され、この被検物３
４に反射して、ホログラム光学素子４６に戻ることにな
る。また、ホログラム光学素子４６の正反射光は基準反
射板４７に反射し、同様、ホログラム光学素子４６側に
戻される。この結果、ホログラム光学素子４６のホログ
ラムパターンを作用させた被検物３４の物体波光が基準
反射板４７からの参照波光と重なり合って相互に干渉し
て干渉縞が形成される。この干渉縞を撮像手段１２によ
り撮像することによって、被検物３４の表面状態の測定
を行うことができる。

【００３４】而して、レーザ光源２からホログラム光学
素子３１を経て、基準反射板４７及び被検物３４に至る
全体の光路のうち、光源・観察部ユニット３１と干渉計
ユニット３２のハウジング４０との間の接続部分と、こ
のハウジング４０から被検物３４に至るまで間というよ
うに、極めて僅かで、しかも必要最小限の光路部分のみ
が外部に出ているだけで、大部分の光路は閉鎖された空
間内に配置されているから、有害光が入り込むのを防止
できると共に、光路のゆらぎ等の問題がなく、極めて安
定した状態で被検物３４の表面状態の測定を行うことが
できる。

【００３５】ところで、光源・観察部ユニット３１と干
渉計ユニット３２とはそれぞれ別個に昇降基台５３に取
り付けて固定される関係から、光源・観察部ユニット３
１側の光軸と干渉計ユニット３２側の光軸とを正確に一
致させた状態に組み付けるのは極めて困難である。この
ために、第３の反射ミラー４４には角度微調整機構が設
けられている。この第３の反射ミラー４４の角度微調整
機構は、図６乃至図８に示した構造となっている。即
ち、第３の反射ミラー４４が装着されているミラーホル
ダ４４ａは略正方形の形状を有するものであって、この
ミラーホルダ４４ａには、ハウジング４０の側壁４０ａ
に固定して設けた支持板７５に対面させて設けられてい
る。そして、この支持板７５における４つの角隅部のう
ち、対角にある２箇所の角隅部には、球面継手７６と引
っ張りばね７７とが装着されており、球面継手７６の球
面部７６ａはミラーホルダ４４ａに設けた球面軸受７８
に嵌合しており、また引っ張りばね７７の他側はこのミ
ラーホルダ４４ａに連結されている。これによって、ミ
ラーホルダ４４ａは支持板７５に任意の方向に傾動可能
に支持されてる。また、支持板７５の残りの２箇所の角
隅部には、それぞれ調整ねじ７９，８０が螺挿されてお
り、この調整ねじ７９，８０の先端は、それぞれミラー
ホルダ４４ａに設けた受け部８１，８２に衝当してい
る。従って、これら調整ねじ７９，８０を適宜螺回する
ことによって、ミラーホルダ４４ａと共に第３の反射ミ
ラー４４が任意の方向に傾動駆動できるようになってい
る。

【００３６】ここで、第３の反射ミラー４４の反射面は
略下方を向いていることから、調整ねじ７９，８０のね
じ頭７９ａ，８０ａは上方に位置しており、このハウジ
ング４０における上部張り出し部４０Ｓの周壁４０ｂに
おける上面部には、外部からドライバ等の治具を挿入す
るための治具挿入孔８３，８４が穿設されており、この
治具挿入孔８３，８４は常時には栓部材で閉鎖するよう
にしている。従って、この栓部材を取り外して、両調整
ねじ７９，８０を適宜螺回させると、第３の反射ミラー
４４の角度調整を行うことができ、この結果光源・観察
部ユニット３１側の光軸と干渉計ユニット３２側の光軸
とを一致させるように調整できる。なお、この光軸合わ
せはこれ以外にも、第１，第２の反射ミラー４２，４３
のどちらかを前述と同様の角度調整可能な構成とするこ
とによっても達成できる。

【００３７】而して、試料台５１及びこの試料台５１が
装着されて、その位置や方向等を調整する被検物装着機
構ユニット３３は、その奥側及び上部側に干渉計ユニッ
ト３２のハウジング４０が位置するが手前側及び左右の
両側には、何等の障害物がない状態となっているので、
試料台５１への被検物３４の着脱操作及びその位置調整
操作を極めて容易に行うことができる。特に、被検物３
４として長尺のものを用いる場合や、この被検物３４の
着脱操作を自動化するには、試料台５１の左右両側が開
放されていることが重要となる。

【００３８】また、光源・観察部ユニット３１と干渉計
ユニット３２とをそれぞれ独立の機構として構成するこ
とによって、この装置を構成する一部分の修理，点検及
び部品の交換等のメンテナンスを行う場合には、光源・
観察部ユニット３１側と干渉計ユニット３２側とを切り
離して独立して行うことができ、例えば光源・観察部ユ
ニット３１側のメンテナンスを行った後の各部材間の調
整は、この光源・観察部ユニット３１側のみを行い、第
３の反射ミラー４４の調整は必要であるが、干渉計ユニ
ット３２の他の構成部材の位置調整は必要としない。ま
た干渉計ユニット３２側のメンテナンスを行う場合に
は、光源・観察部ユニット３１側は一切手を加える必要
がない。従って、メンテナンス性が著しく向上する。

【００３９】ところで、被検物３４の形状等に応じてホ
ログラム光学素子４６のホログラムパターンが変わって
くるから、異なる種類の被検物を測定する場合には、ホ
ログラム光学素子４６はこの被検物に応じたホログラム
パターンを持ったものを使用しなければならない。この
ような要請に応じるためには、ホログラム光学素子４６
を交換可能な構成とする。そこで、ホログラム光学素子
４６をホログラムホルダ４６ａに着脱可能に固定し、ハ
ウジング４０の上部張り出し部４０Ｓには、このホログ
ラム光学素子４６を挿脱するための開口８５を形成し、
常時にはこの開口８５に蓋体８６を装着しておき、ホロ
グラム光学素子４６を交換する際には、蓋体８６を取り
外せるようにする。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ホログ
ラム干渉計装置を構成する各部を光源・観察部ユニット
と、干渉計ユニットと、被検物装着機構ユニットとの３
つの部位に分割して、それぞれ定盤等に設置するように
なし、光源・観察部ユニットを構成する各種の部材をハ
ウジング内に収容すると共に、干渉計ユニットを構成す
るホログラム光学素子及び基準反射部材と共にレーザ光
を引き回す光学部材を配設し、またハウジングの所定の
位置に前記光源・観察部ユニットからのレーザ光を導く
ための透孔と、ホログラム光学素子による回折光を前記
被検物に向けて出射させるための透孔とを形成する構成
としたので、このホログラム干渉計装置を構成する各種
の部材のうち、光源・観察部ユニットを他の装置と共用
することができ、汎用性を持たせることができるように
なり、また修理，点検，部品の交換等のメンテナンスも
容易になり、かつこの装置内の光路はほぼその全体がハ
ウジング内に配置されており、やむを得ない必要最小限
の光路だけが外部に露出した状態になるから、光路の安
定化を図る上で極めて有利であり、外部からの有害光が
入り込むのを防止でき、また外乱要因等で光路のゆらぎ
の発生を確実に防止できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すホログラム干渉計装置
の左側面図であって、そのハウジングを断面にして示し
た図である。

【図２】一部を断面にして示した図１の正面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】調整テーブルの構成説明図である。

【図５】図４のＸ−Ｘ断面図である。

【図６】第３の反射ミラーの支持機構の構成を示す平面
図である。

【図７】図６のＹ−Ｙ断面図である。

【図８】図６のＺ−Ｚ断面図である。

【図９】フィゾー型干渉計の原理説明図である。

【図１０】ホログラム干渉計の原理説明図である。

【符号の説明】

２レーザ光源７ビームスプリッタ３０定盤３１光源・観察部ユニット３２干渉計ユニット３３被検物装着ユニット３４被検物４０ハウジング４０ａ側壁４０ｂ周壁４０Ｌ下部張り出し部４０Ｓ上部張り出し部４１，４８透孔４３〜４５反射ミラー４６ホログラム光学素子４７基準反射板７５支持板７９，８０調整ねじ８３，８４治具挿入孔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内に、レーザ光源及びこのレ
ーザ光源からのレーザ光を平行光束化して出射する光源
部と、干渉縞の観察手段とを内蔵した光源・観察部ユニ
ットと、光源部からのレーザ光を正反射光と回折光とに
分けるホログラム光学素子及びこのホログラム光学素子
からの正反射光を反射させる基準反射板とを備えた干渉
計ユニットと、前記ホログラム光学素子の回折光の受光
位置に配置され、被検物が設置される被検物装着機構ユ
ニットとを備え、前記干渉計ユニットはハウジングを有
し、このハウジングには、その内部に、ホログラム光学
素子及び基準反射部材と共にレーザ光を引き回す光学部
材を配設し、またハウジングの所定の位置に前記光源・
観察部ユニットからのレーザ光を導くための透孔と、ホ
ログラム光学素子による回折光を前記被検物に向けて出
射させるための透孔とを形成する構成としたことを特徴
とするホログラム干渉計装置。
【請求項２】前記ハウジングは、左右の側壁と、この
左右の側壁間に設けた周壁とから構成し、このハウジン
グを被検物装着機構ユニットの上部に張り出す上部張り
出し部を形成して、この上部張り出し部の下面に前記ホ
ログラム光学素子による回折光を出射する透孔を形成す
る構成としたことを特徴とする請求項１記載のホログラ
ム干渉計装置。
【請求項３】前記ハウジング内に光路を引き回すため
に、複数の反射ミラーを設け、これら各反射ミラーのう
ち、少なくとも一つの反射ミラーを、レーザ光源装置側
からホログラム光学素子への光路を補正するための光路
補正用の反射ミラーとなし、この反射ミラーに傾き調整
部材を設け、前記ハウジングには、この傾き調整部材を
外部から操作できるようにする治具挿入孔を設け、この
治具挿入孔に栓部材を着脱可能に装着する構成としたこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載のホログラ
ム干渉計装置。
【請求項４】前記ホログラム光学素子を着脱可能とな
し、前記ハウジングには、このホログラム光学素子の着
脱用の開口を形成して、この開口を蓋体により閉鎖可能
な構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２
記載のホログラム干渉計装置。