JP3282296B2

JP3282296B2 - シリンドリカル光学素子測定用ホログラム干渉計装置

Info

Publication number: JP3282296B2
Application number: JP16334993A
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: 2002-05-13
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JPH06347234A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばシリンドリカル
レンズ，シリンドリカルミラー等のシリンドリカル光学
素子におけるシリンドリカル面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】一般に、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１０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】而して、前述した図１
０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１１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を取り除いた装置本体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の作用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２１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。また、回折光の光路には
被検物２６が配置される。

【０００９】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て、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、被検物２６の被検面２６
ａが、図示の如く、凹面の場合あっては、ホログラム光
学素子２４から出る回折光はその中心軸線上の位置で一
旦集光させた後に発散して、この被検面２６ａ全体に照
射され、集光点前の位置において、それからの反射光が
ホログラム光学素子２４に戻る。なお、被検面２６ａが
凸面の場合には、この被検物２６はホログラム光学素子
２４の集光点の前側に配置される。そして、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。

【００１０】従って、ホログラム光学素子２４のパター
ンが作用する被検物２６の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。

【００１１】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
の撮像手段１２の映像をディスプレイに表示する等によ
って、被検面２６ａの形状を極めて高い精度で測定でき
る。

【００１２】ここで、表面形状が測定される被検物とし
ては、例えばレンズ等の精密光学部品がある。これら各
種のレンズのうち、シリンドリカル光学素子を被検物と
して、そのシリンドリカル面の表面仕上げ状態の測定を
行う場合には、ホログラム光学素子のホログラムパター
ンとしては、このシリンドリカル光学素子の母線方向に
平行な直線格子の縞模様としたものが用いられる。

【００１３】ところで、被検物としてのシリンドリカル
光学素子は、その母線には均一な形状を有し、母線と直
交する方向は円弧状の曲面となっている。このような形
状を有するシリンドリカル光学素子はホログラム光学素
子に対して所定の方向及び位置に配置しなければ、正確
な測定を行うことができない。このために、被検物が装
着される試料台の方向及び位置を調整するための機構を
備える必要があり、しかもこの調整機構は、極めて微細
な調整を可能にするものでなければならない。然るに、
従来においては、このようにシリンドリカル光学素子に
適した微細位置決め機構を備える構成としたものは開発
されていないのが現状である。特に、近年においては、
複写機やファクシミリ等のように走査光学系を備えた装
置等において、シリンドリカル光学素子が多数用いられ
るが、このようなシリンドリカル光学素子の表面状態を
正確に測定できる干渉計装置の開発の要請は極めて強く
なってきている。

【００１４】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
であって、簡単な構成によって、シリンドリカル光学素
子の表面状態を容易に、しかも正確に測定できるように
することをその目的とするものである。

【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、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、干渉縞の観察部とを有する光源・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、シリンドリカル光学素子からなる被検
物が設置される試料台を備えた被検物装着機構ユニット
とから構成され、この被検物装着機構ユニットは、上下
方向にスライド可能な昇降基台に、被検物の母線と直交
する方向及び回転方向に調整可能な水平面調整部材を設
け、さらにこの水平面調整部材に被検物の母線方向の角
度調整可能な傾動部材に装着した少なくとも４軸からな
る多軸調整手段を有し、この多軸調整手段に前記試料台
を設ける構成としたことをその特徴とするものである。

【００１６】

【作用】シリンドリカル光学素子は、その母線方向にお
いては均一な形状を有し、この母線と直交する方向は曲
面形状となっている。そこで、以下においては、母線方
向に対して、この母線方向と直交する方向を曲面方向と
いう。

【００１７】シリンドリカル光学素子の表面状態を測定
するには、ホログラム光学素子に対して、このシリンド
リカル光学素子を所定の位置及び方向となるように位置
決めしなければならない。即ち、まずホログラム光学素
子の集光位置から曲面の半径だけ離間（凹曲面の場合）
させるか、または近接（凸曲面の場合）させなければな
らない。また、曲面方向の中心軸線をホログラム光学素
子の中心軸線と一致させ、かつレンズの母線の方向とホ
ログラム光学素子のホログラムパターンにおける格子方
向とを平行に配置しなければならない。さらに、母線を
ホログラム光学素子の中心軸線と正確に直交する方向に
位置決めされなければならない。

【００１８】以上のことから、被検物が設置される試料
台を多軸調整手段に装着するように構成している。この
多軸調整手段としては、まず昇降基台を備えているの
で、被検物を上下方向（以下、Ｚ軸方向という）に位置
調整が可能となる。これによって、被検物がホログラム
光学素子の集光位置から曲面の半径分だけ離した位置に
位置決めできる。また、この昇降基台には、水平面にお
ける母線と直交する方向（以下、Ｘ軸方向という）及び
回転方向（以下、θ方向という）の水平面調整部材が設
けられているから、Ｘ軸方向に位置を調整することによ
って、被検物の中心軸はホログラム光学素子の中心軸と
一致するように調整でき、かつθ方向の位置を調整する
ことによって、被検物の母線方向をホログラム光学素子
のホログラムパターンにおける格子方向と一致させるこ
とができる。さらに、この水平面構成部材には傾動手段
が装着されており、この傾動手段によって、試料台を母
線方向における傾き方向（以下、チルト方向という）に
調整できるようになっているから、被検物の母線をホロ
グラム光学素子の中心軸と直交する方向の位置決めが行
われる。

【００１９】このように、少なくとも４軸方向に調整可
能な多軸調整手段に試料台を装着することによって、試
料台に載置した被検物のホログラム光学素子に対する位
置合わせを極めて正確に行うことができる。従って、こ
れらの各調整部の調整を行うことによって、ホログラム
光学素子を用いた干渉計によって、シリンドリカル光学
素子の表面状態を容易に、しかも正確に測定できる。こ
こで、前述したＸ軸方向と直交する方向、即ち母線の方
向（以下、Ｙ軸方向という）及び母線と直交するチルト
方向には、必ずしも調整する必要はないが、被検物のサ
イズがホログラム光学素子の測定範囲との関係から、こ
の被検物の全体形状を測定するには、これらの方向にも
調整できるようにするのが好ましい。

【００２０】走査光学系に用いられるシリンドリカル光
学素子のように、母線方向にかなりの長さのものを測定
する場合には、試料台として、このシリンドリカル光学
素子の長さに合わせた長さのものを用いる。ただし、こ
の長尺シリンドリカル光学素子に対しては、測定可能な
範囲はその曲面方向では全体の測定は可能であるもの
の、母線方向においては、限られた一部しか測定できな
い。このために、この試料台をスライドガイド上に設置
することによって、母線方向に移動可能な構成となし、
試料台を適宜移動させながら、測定を行うことによっ
て、このシリンドリカル光学素子における全体の表面形
状の測定を行うことができる。

【００２１】

【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及び図２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、この被検物装着機構ユニット３３に載置した被検物
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３１〜３
３はそれぞれ独立した構成として、各別に定盤３０上に
設置されている。

【００２２】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１０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。また、干渉計ユニット３２を構成する光学部材、即
ち光路引き回し用の第１〜第４の反射ミラー、ホログラ
ム光学素子及び基準反射板は図７に示したものと同じで
ある。従って、以下の説明においては、光源・観察部ユ
ニット３１を構成する各部材及び干渉計ユニット３２に
おける光学部材については、図１０及び図１１に示した
ものと同じ符号を用いて説明する。なお、光源・観察部
ユニット３１においては、基準レンズや基準板等の基準
部材は装着されないが、基準レンズ等を用いた干渉計装
置として構成することも可能にするために、筒体部３１
ｂの下端部には基準レンズ装着部３１ｃが連設されてお
り、この基準部材装着部３１ｃに基準レンズ等を装着す
れば、被検レンズや平行平面板等の測定を行うことがで
きるようにもなる。

【００２３】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、所望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。

【００２４】次に、干渉計ユニット３２はハウジング４
０を有し、このハウジング４０は、所定の間隔離間させ
て定盤３０に立設した一対の側壁４０ａ，４０ａと、両
側壁４０ａ，４０ａ間に介装した周壁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４０Ｓ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。

【００２５】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、第１の反射ミラー２０はこの透孔４１に対面
するように設けられている。また、上部張り出し部４０
Ｓの下部、即ち被検物装着機構ユニット３３における被
検物３４が載置される部位であって、ホログラム光学素
子２４からの回折光が当る部位にも透孔４２が形成され
ている。

【００２６】ここで、被検物３４は、図３に示したシリ
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って、被検面３４ａはシリンドリカ
ル面である。このシリンドリカル面は、母線Ｂ方向とこ
の母線Ｂと直交する方向、即ち曲面Ｒ方向とがあり、こ
の被検面３４ａの表面状態の測定を行うためのホログラ
ム光学素子２４におけるホログラムパターンは、母線方
向に平行な直線格子２４Ｇとしたものが用いられる。而
して、この被検面３４ａの表面状態を正確に測定するに
は、母線Ｂと直線格子２４Ｇとが平行で、しかも曲面Ｒ
の中心Ｏがホログラム光学素子２４の光軸中心線Ａ上
で、その集光位置と一致すると共に、ホログラム光学素
子２４の光軸中心線Ａに対して母線Ｂが垂直となるよう
に配置されていなければならない。

【００２７】以上の点から、被検物装着機構ユニット３
３は多軸調整手段５０を備え、被検物３４が載置される
試料台５１はこの多軸調整手段５０に装着されて、試料
台５１上に載置した被検物３４を測定位置に位置決めで
きるようになされている。而して、被検物３４は、その
被検面３４ａの母線Ｂを図２の左右方向に向けるように
して、この試料台５１に設けた位置決め突部５１ａに当
接するように載置される。

【００２８】この多軸調整手段５０としては、まずＺ軸
ステージを有する。このＺ軸ステージは、定盤３０にス
ライドガイド５２を鉛直に立設し、このスライドガイド
５２に、図４に示したように、昇降基台５３が昇降可能
に装着されている。この昇降基台５３は粗動スライド部
５３ａと微動スライド部５３ｂとからなり、粗動スライ
ド部５３ａにはロックねじ５４が装着され、また粗動ス
ライド部５３ａと微動スライド部５３ｂとの間には、Ｚ
軸調整用のねじ軸５５（またはマイクロメータヘッド）
が装着されている。従って、ロックねじ５４を緩める
と、この昇降基台５３は、両スライド部５３ａ，５３ｂ
を連動して昇降動作させることができ（粗動動作）、ま
たロックねじ５４をスライドガイド５２の側面に設けた
摩擦係合部５２ａに圧接させることによって、粗動スラ
イド部５３ａを固定した状態で、ねじ軸５５を螺回すれ
ば、微動スライド部５３ｂを粗動スライド部５３ａに対
して近接・離間する方向に微小移動させる（微動動作）
ことができるようになっている。

【００２９】昇降基台５３における微動スライド部５３
ｂには、支持アーム５６が延設されている。そして、こ
の支持アーム５６にＸＹ軸方向の水平位置を調整するＸ
Ｙステージとθ方向の調整を行うθステージとが装着さ
れる。これらの水平面調整部は、ＸＹ軸方向及びθ方向
の３軸の調整が可能であるが、被検物３４の寸法によっ
ては、必ずしもＹ軸方向の調整は必要ではなく、従って
支持アーム５６に装着されるのは、少なくともＸ軸方向
及びθ方向の水平面における２軸調整部材で構成されて
おれば良い。而して、支持アーム５６には、Ｙ軸方向に
ガイドレール５７が設けられており、このガイドレール
５７にはＹ軸テーブル５８がＹ軸方向に移動可能に装着
されている。そして、このＹ軸テーブル５８にはＹ軸調
整用のねじ軸５９（またはマイクロメータヘッド）が装
着されて、このねじ軸５９を螺回することによって、Ｙ
軸テーブル５８はＹ軸方向、即ち試料台５１に被検物３
４を載置した時に、その母線Ｂの方向に微小移動させる
ことができるようになっている。そして、このＹ軸テー
ブル５８にはＸ軸方向にガイドレール６０が設けられて
おり、このガイドレール６０上には、Ｘ軸テーブル６１
が、Ｘ軸調整用のねじ軸６２によりＸ軸方向に微小移動
可能に設けられている。

【００３０】また、θステージはＸ軸テーブル６１上に
設けられている。即ち、図５から明らかなように、Ｘ軸
テーブル６１には、リング状の固定軸６３が突設されて
おり、この固定軸６３には、微動回転リング６４が挿嵌
されている。そして、この微動回転リング６４には回転
テーブル６５に連設した回転軸６５ａが挿嵌されてい
る。固定軸６３には、２箇所に長孔６６，６７が穿設さ
れており、一方の長孔６６にはロックねじ６８が螺挿さ
れている。このロックねじ６８は、中間回転リング６４
に螺挿されて、その先端部は回転軸６５ａに摩擦係合さ
せるようになっている。従って、このロックねじ６８を
回転軸６５ａから離間させると、この回転軸６５ａが自
由に回転できるようになり、回転テーブル６５はθ方向
の粗動回転動作を行わせることができる。また、他方の
長孔６７からは微動回転リング６４に連結した作動指片
６９が延設されており、この作動指片６９にはθ方向へ
の微動動作用のねじ軸７０（またはマイクロメータヘッ
ド）の先端が当接し、反対方向からばね７１により作動
指片６９をねじ軸７０に圧接する方向に付勢している。
従って、ロックねじ６８により回転軸６５ａと微動回転
リング６４とを一体化させた状態で、ねじ軸７０を螺回
すると、長孔６７の幅の範囲内で、微動回転リング６４
と共に回転テーブル６５の回転角を微調整できるように
なる。

【００３１】このθステージを構成する回転テーブル６
５上には、図６及び図７に示したように、チルト方向調
整ステージが設けられている。このチルト方向調整ステ
ージは、略方形のチルト台７２を有し、このチルト台７
２の中心部に球面継手７３を設けて、この球面継手７３
の球面部７３ａを回転テーブル６５に設けた球面軸受７
４に挿嵌されている。そして、この球面継手７３の配設
位置から母線Ｂ方向及びこの母線Ｂと直交する方向に所
定距離だけ離間した位置に一対のねじ軸７５，７６が回
転テーブル６５の下方から螺挿されており、これら両ね
じ軸７５，７６はチルト台７２の下面に設けた受け部７
７，７８（受け部７８は図面上表れない）に当接してい
る。そして、球面継手７３を挟んでねじ軸７５，７６の
反対側の位置には、それぞれチルト台７２と回転テーブ
ル６５との間に圧縮ばね７９，８０が張設されている。
従って、ねじ軸７５を螺回すれば、チルト台７２は、チ
ルト軸Ｔ₁ 回りに傾動させることができる。このチルト
軸Ｔ₁ は、ホログラム光学素子２４の光軸中心線Ａを通
り、かつ被検物の母線Ｂと直交する軸である。また、ね
じ軸７５を螺回すると、チルト台７２は、このチルト軸
Ｔ₁ と直交するチルト直交軸Ｔ₂ 回りに傾動させること
ができる。なお、このチルト直交軸Ｔ₂ 方向の調整は必
ずしも必要ではないが、ホログラム光学素子２４の中心
軸線Ａを正確に被検物３４の中心位置に配置する必要が
ある場合等には、適宜ねじ軸７６を螺回させて、チルト
直交軸Ｔ₂ 方向の傾き角を調整すれば良い。

【００３２】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、被検物３４のシリンドリカル面からなる被検面
３４ａの表面状態を測定するには、この被検物３４を、
その母線Ｂの方向をホログラム光学素子２４のホログラ
ムパターンにおける格子方向に向けた状態にして試料台
５１上にセットする。ここで、ホログラム光学素子２４
は、第４の反射ミラー２３からの入射光の角度から、そ
の格子方向は図２の左右方向となっており、従って、被
検物３４も母線Ｂがこの左右方向を向くようにセットさ
れる。而して、試料台５１は、前方側及び左右両側には
何等の部材もなく、開放された空間となっているから、
この被検物３４の着脱作業を容易に行うことができる。

【００３３】そこで、被検物３４の表面形状を測定する
に当っては、まず、被検物３４を理想形状に形成したサ
ンプルを用い、このサンプルを試料台５１上にセットす
る。そして、ロックねじ５４による昇降基台５３を構成
する粗動スライド部５３ａのロックを解除して、昇降基
台５３を大きく上下動させる。そして、ある程度目標と
なる位置まで移動させると、ロックねじ５４を締め付け
て、昇降基台５３の粗動スライド部５３ａを固定する。
この状態で、ねじ軸５５を螺回することによって、微動
スライド部５３ｂが微小量だけ上下して、Ｚ軸方向に厳
格に位置決めされる。

【００３４】而して、試料台５１は、昇降基台５３を微
動スライド部５３ｂに設けた支持アーム５６に連動する
から、以上のように、粗動スライド部５３ａでＺ軸方向
に粗位置決めした後に、微動スライド部５３ｂを微小量
だけ上下動させることにより、サンプルのＺ軸方向の位
置決め、即ちサンプルのシリンドリカル面における曲面
Ｒの中心Ｏがホログラム光学素子２４からの回折光の集
光位置と一致する位置に調整できる。なお、曲面Ｒの部
分の曲率半径が予め知られている場合には、昇降基台５
３の高さ位置を目盛りで表示し、またねじ軸５５とし
て、マイクロメータヘッドのように目盛りを有する部材
を用いれば、このＺ軸方向の位置調整は極めて容易に行
うことができる。

【００３５】次に、前述した曲面Ｒの中心ＯがＺ軸方向
において、ホログラム光学素子２４の集光位置と同じ位
置であったとしても、その位置は水平方向にずれている
場合がある。ここで、シリンドリカル面である関係か
ら、曲面Ｒの中心Ｏは母線Ｂ方向において直線状とな
る。従って、水平面での母線Ｂと直交する方向、即ちＸ
軸方向の位置を調整しなければならない。このＸ軸方向
の位置調整は、ねじ軸６２を螺回して、Ｘ軸テーブル６
１をガイドレール６０に沿って移動させることにより行
うことができる。なお、Ｙ軸方向の位置調整は必ずしも
行う必要はないが、被検面の中心をホログラム光学素子
２４の中心軸線と一致させるようにする場合には、Ｙ軸
テーブル５８の位置調整も行う。

【００３６】さらに、サンプルの母線Ｂとホログラム光
学素子２４の直線格子２４Ｇとを平行にするために、ね
じ軸７０を螺回させて、回転テーブル６５を回転させる
ことによって、θ方向の調整を行う。ここで、回転テー
ブル６５は粗動動作と微動動作とを行うことができるよ
うになっているが、粗動動作は、初期調整の段階で行
い、この初期調整の段階で、試料台５１とホログラム光
学素子２４とが実質的に軸線が一致するように設定した
状態で、ねじ軸７０が長孔６７のほぼ中央位置になるよ
うに配置しておくことによって、比較的少ない角度回転
させることにより、容易にθ方向の調整を行うことがで
きる。

【００３７】然る後に、サンプルの母線Ｂの傾きを調整
するチルト方向の調整を行う。このチルト方向の調整
は、ねじ軸７５を螺回することによって、チルト台７２
をチルト軸Ｔ₁ 回りに傾動させることによって、母線Ｂ
がホログラム光学素子２４の中心軸線Ａに対して直交す
る状態に位置決めされる。

【００３８】以上の操作を行うことによって、被検物３
４がセットされる試料台５１は正確に測定位置に配置さ
れたことになる。そこで、サンプルを試料台５１から取
り外して、試料３４をこの試料台５１にセットして、ホ
ログラム光学素子２４からの回折光を透孔４２を介して
この被検物３４の被検面３４ａに照射させて、この被検
面３４ａから反射させると共に、ホログラム光学素子２
４の正反射光を基準反射板２６に反射せしめられる。ホ
ログラム光学素子２４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２６からの参照波
光と重なりあ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におけるシリンドリカル面となった被
検面３４ａの表面状態を極めて正確に測定できる。

【００３９】而して、被検物３４の位置決めは、前述し
たように、Ｚ軸調整，Ｘ軸調整，θ方向の調整及びチル
ト方向の調整の順に行うのが好ましい。特に、既知の曲
率半径のシリンドリカル面を持った被検物３４を測定す
る場合には、Ｚ軸調整は極めて容易であり、またＸ軸調
整及びθ方向の調整を行うには、少なくとも被検物３４
の曲面Ｒの中心Ｏがホログラム光学素子２４の集光位置
と同じ平面上になければ、これらの調整を円滑に行えな
い。Ｘ軸調整とθ方向の調整とは、いずれを先にしても
良いが、曲面Ｒの中心Ｏをホログラム光学素子２４の光
軸中心線Ａと一致させた状態で、母線Ｂの方向を調整す
るのが好ましい。さらに、チルト方向の調整は最後に行
うようにする。他の方向乃至位置の調整を行わない状態
でチルト方向の調整を行うと、曲面Ｒの中心Ｏの移動量
が大きくなるので、他の方向や位置の調整が困難にな
る。ともあれ、被検物３４の位置決めは、撮像手段１２
により干渉縞の撮影を行い、この干渉縞映像をディスプ
レイに表示して、干渉縞の数及びその形状を観察しなが
ら行うようにする。

【００４０】また、被検物３４の曲面Ｒの曲率半径が未
知のものである場合には、まず昇降基台５３を上昇させ
て、被検物３４を図１１において仮想線で示したキャッ
ツアイポイントの位置に配置し、次いで実線で示した測
定位置まで移動させる。このキャッツアイポイントから
測定位置までの距離が曲面Ｒの曲率半径である。

【００４１】次に、図８及び図９は本発明の第２の実施
例を示すもので、前述した第１の実施例と同一または均
等な部材については、それらと同じ符号を付して、その
説明を省略する。而して、本実施例においては、複写機
やファクシミリ等の走査光学系に用いられるように、長
尺のシリンドリカル光学素子を被検物３４′として用い
たものが示されている。この被検物３４′は、ホログラ
ム光学素子２４からの回折光は、その長手方向の一部に
しか照射できない。この被検物３４′の全体の表面状態
を測定するには、被検物３４′をその母線方向に移動さ
せなければならない。

【００４２】以上の要請に基づいて、試料台８０は、Ｙ
軸方向、即ち母線方向における往復移動手段８１に装着
させるようにしている。このために、チルト台７２に
は、Ｙ軸方向に向けたスライドガイド８２が装着されて
おり、試料台８０はこのスライドガイド８２に沿ってＹ
軸方向に移動可能となっている。そして、試料台８０を
Ｙ軸方向における所望の位置に安定的に保持するため
に、この試料台８０にはロックねじ８３が螺挿されてお
り、このロックねじ８３をスライドガイド８２の側面に
設けた摩擦板８４に圧接させることによって、所定の位
置に安定的に固定できるようになる。なお、図中におい
て、８５，８６は試料台８０がスライドガイド８２から
逸脱しないように保持するストッパである。

【００４３】このように構成すれば、試料台８０をある
一定の位置において、前述した第１の実施例と同じ手法
で、Ｚ軸調整，Ｘ軸調整，θ方向の調整及びチルト方向
の調整の順で位置及び方向の調整を行い、然る後に試料
台８０を所定のピッチ間隔、好ましくは測定可能な範囲
分毎に移動させながら測定を行う。これによって、長尺
のシリンドリカル光学素子の全体を隈なく測定できるよ
うになる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ホログ
ラム干渉計装置における被検物装着機構ユニットは、上
下方向にスライド可能な昇降基台に、被検物の母線方向
及び回転方向に調整可能な水平面調整部材を設け、さら
にこの水平面調整部材に被検物の母線方向の角度調整可
能な傾動部材に装着した少なくとも４軸からなる多軸調
整手段を有し、この多軸調整手段に被検物が載置される
試料台を設ける構成としたので、簡単な機構によって、
シリンドリカル光学素子の表面状態を容易に、しかも正
確に測定できるようになる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すホログラム干渉計
装置の左側面であって、その干渉計ユニットのハウジン
グを断面にして示す図である。

【図２】一部を断面にして示す図１の正面図である。

【図３】シリンドリカル光学素子とホログラム光学素子
との位置関係を示す説明図である。

【図４】Ｚ軸調整ステージの構成説明図である。

【図５】θステージの構成を示す横断面図である。

【図６】チルト方向調整ステージの平面図である。

【図７】図６のＸ−Ｘ断面図である。

【図８】本発明の第２の実施例を示すホログラム干渉計
装置の被検物装着機構ユニットを示す左側面図である。

【図９】図８の正面図である。

【図１０】フィゾー型干渉計装置の原理説明図である。

【図１１】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コリメータレンズ２４ホログラム光学素子２５基準反射板３０定盤３１光源・観察部ユニット３２干渉計ユニット３３被検物装着機構ユニット３４，３４′ 被検物５０多軸調整手段５１，８０試料台５２スライドガイド５３昇降基台６１Ｘ軸テーブル６５回転テーブル７２チルト台８１往復移動手段８２スライドガイド

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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、干渉縞の観察部とを有する光源
・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、シリンドリカル光学素子か
らなる被検物が設置される試料台を備えた被検物装着機
構ユニットとから構成され、この被検物装着機構ユニッ
トは、上下方向にスライド可能な昇降基台に、被検物の
母線と直交する方向及び回転方向に調整可能な水平面調
整部材を設け、さらにこの水平面調整部材に被検物の母
線方向の角度調整可能な傾動部材に装着した少なくとも
４軸からなる多軸調整手段を有し、この多軸調整手段に
前記試料台を設ける構成としたことを特徴とするシリン
ドリカル光学素子測定用ホログラム干渉計装置。
【請求項２】前記被検物装着ユニットにおける多軸調
整手段は、昇降基台の高さ方向の調整部に被検物の母線
と直交する方向の調整部を設け、またその上に回転方向
の調整部を設けて、この回転方向の調整部に傾動部材を
装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載のシ
リンドリカル光学素子測定用ホログラム干渉計装置。
【請求項３】前記多軸調整手段に、被検物の母線方向
に長手となったスライドガイドを設け、このスライドガ
イド上には、前記試料台を被検物の母線方向に移動可能
に装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載の
シリンドリカル光学素子測定用ホログラム干渉計装置。
【請求項４】前記スライドガイドは、前記傾動部材に
装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載のシ
リンドリカル光学素子測定用ホログラム干渉計装置。