JPH02259506A - 縞走査型干渉測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、参照光を形成する為のミラーなどを機械的に
移動させて参照光と被測定物体からの光との位相差を時
間的に変化させることにより縞走査を行なわせ被測定物
体の形状などを測定する縞走査型干渉測定装置に関する
。

［従来の技術］ 従来、第２図に示す如き縞走査型干渉測定装置が知られ
ている。

同図に於て、■はレーザ光源、２はビームエキスパンダ
ー光学系、３は偏光ビームスプリッタ−１４ａ、４ｂは
図波長板、５は圧電素子、６は圧電素子５に変化する電
圧を印加して圧電素子５を光軸方向に伸縮させる為の電
源、７は被測定物体、８は圧電素子５に固着された参照
ミラー、９は結像レンズ、１０は光検出器、１１は偏光
板である。

ここにおいて、レーザ光源１からの光束はビームエキス
パンダー光学系２でその径を広げられて偏光ビームスプ
リッタ−３に入射し、偏光方向の違いに従って透過成分
は４波長叛４ａに入射し反射成分はス波長板４ｂに入射
する。透過成分はス波長！Ｆ１４ａで円偏光とされて被
測定物体７で反射され、再び残液長１ｆｉ４ａを通るこ
とでこれへの入射時と比べて偏光面が９０度回転された
状態で偏光ビームスプリッタ−３に戻る。従って、今度
はこの被測定物体７からの光束は偏光ビームスプリッタ
−３で第２図下方に反射される。

一方、反射成分は１／４波長板４ｂで円偏光とされて光
軸方向に振動している参照ミラー８で反射され、再び嵐
波長扱４ｂに入射する。

ここで反射成分は、ｙ４波長板４ｂへの最初の入射時と
比べて偏光面が９０度回転された状態で偏光ビームスプ
リッタ−３に戻り、今度はこのビームスプリッタ−３を
透過してそのまま第２図下方に向かう。

こうして、参照ミラー８からの参照光と被測定物体７か
らの光束は重ね合わされて、適宜に配向された偏光板１
１及び結像レンズ９を通って光検出器１０に到達する。

このとき、偏光ビームスプリッタ−３の境界面上で干渉
させられた上記両光束は、偏光板１１を通過することで
光検出器１０では干渉縞強度として検出される。

この際、参照ミラー８は光軸方向に振動しているので参
照光と被測定物体７からの光との位相差は変化し、光検
出器１０上の干渉縞は移動させられる。そして、参照ミ
ラー８を振動させ、る電圧素子５の動作に同期して、上
記移動する干渉縞データの取り込みが行なわれ、＝ンと
二−夕で解析されて被測定物体７の形状等が謂定される
。これは縞走査と呼ばれる測定法であり、これによれば
大気のゆらぎやノイズ等に起因する誤差が最小化されて
測定がより正確に行なわれる（例えばＳ、Ｙｏｋｏｚｅ
ｋｉ、に、Ｐａｔｏｒｓｋｉ　　ａｎｄ　　Ｋ、０ｈｎ
ｉｓｈｉ：ＯｐｔｉｃｓＣｏｍｍｕｎ、、１４　（１９
７５）４０１や＋Ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｗａｖｅｆｒｏｎ
ｔ　　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅ
ｔｅｒ　　ｆｏｒ　　Ｔｅｓｔｉｎｇ　　０ｐｔｉｃａ
ｔ　　５ｕｒｆａｃｅｓ　　ａｎｄ　　Ｌｅｎｓｅｓ　
　；Ａｐｐｌｉｅｄ　　０ｐｔｉｃｓ／Ｖｏ１．１３、
Ｎｏ、ｌ　１／Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　　１９７４　　参照
）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし′■ら、上記従来例では、成る程度に広げられた
光束をそれに応じた広さの参照面を持つ振動する参照ミ
ラーで反射することにより、時間的に位相が変化する参
照光を作り出していた。従って、参照ミラーの傾き（こ
れは、参照ミラーを平板状の圧電素子に固着するので成
る程度は避けられない）が参照先の各点での位相変化の
精度を低下させ、結果的に参照光と被測定物体からの光
との位相差によって生ずる干渉縞の精度を低下させて被
測定物体の形状等の測定精度を低めるという欠点があっ
た。

従って１本発明の目的は、上記欠点を解消すべ（、たと
え移動する反射ミラーに多少の傾きがあっても参照光と
被測定物体からの光との位相差の精度を低下させない構
成を有する縞走査型干渉測定装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段〕 上記目的を達成する本発明の縞走査型干渉測定装置にお
いては、レーザ光源などの光源から出射される光束が偏
光ビームスプリッタ−などのビームスプリッタ−で２つ
に分割され、これら２つの光束のうちのいずれか一方が
固定の反射ミラーで反射されると共に他方が移動する反
射ミラーで反射されて再びこれら２つの光束が同一光路
をとるようにされ、そして再び偏光ビームスプリッタ−
などで分割されてこれら２つの光束のうちのいずれか一
方が被測定物体へ入射させられ他方が固定された参照面
へ入射させられ、更にこれら２つの光束が再び同一光路
をとるようにされて干渉させられている。また、前記移
動する反射ミラーの動きは圧電素子などで制御されるこ
とによりこれら２つの光束の位相差が制御されている。

［作用］ 上記本発明に於ては、被測定物体からの反射光束あるい
は透過光束と参照面からの光束が干渉させられ、且つこ
れら２つの光束の位相差が上記移動する反射ミラーによ
り時間的に変化させられ、これに伴って変化する干渉縞
強度の位相差から被測定物体の形状あるいは透過波面形
状が測定される。また、被測定物体への入射光束と参照
面への参照光束とに分割される前の段階に、移動する反
射ミラーなどの位相変化手段を設けているので、位相変
化動作に伴う精度への悪影響が最小化される。

［実施例］ 第１図は本発明の１実施例を示す。

同図の構成に於ては、第２図の従来例と比較して、振動
する参照ミラー８が固定された参照ミラー１８となり、
レーザ光源１からの光束を偏光ビームスプリッタ−３へ
、成る程度広げられた光束として入射させる迄の構成が
変更されている。

即ち、１２は電源６により光軸方向に伸縮させられる圧
電素子５に固着された反射ミラ１３は固定の反射ミラー
　１４ａ、１４ｂは属波長板、１５は別設の偏光ビーム
スプリッタ−１６はビームエキスパンダー光学系２内に
設けられたピンホールである。

レーザ光源１から出射した光束は偏光ビームスプリッタ
−１５に入射し、偏光方向の違いにより透過成分は振動
するミラー１２の方向へ、反射成分は固定のミラー１３
の方向へ分割される。偏光ビームスプリッタ−１５を透
過した光束は４波長＠　１４　ａを通過しミラー１２で
反射されて、再び残液長板１４ａを通過して偏光ビーム
スプリッタ−１５へ戻るが、１／４波長板１４ａを２度
通過するので往路と復路とではその偏光方向が直交して
おり、従って偏光ビームスプリッタ−１５で反射されて
ビームエキスパンダー光学系２へ入射する。

一方、偏光ビームスプリッタ−１５での反射成分は残液
長板１４ｂを通過し固定ミラー１３で反射されて、再び
１／４波長板１４ｂを通過して偏光ビームスプリッタ−
１５へ戻るが、上記透過成分の説明における理由と原理
的に同じ理由により偏光ビームスプリッタ−１５を透過
してビームエキスパンダー光学系２へ入射する。こうし
て両光束は再び同一光路をとってビームエキスパンダー
光学系２に人射する。

この際、両光束（偏光方向は相互に直交している）の位
相差は振動ミラー１２の位置に依存するので、電源６の
電圧によりこの位相差を制御することが出来る。

次に、両光束はビームエキスパンダー光学系２とピンホ
ール１６（この光学系２を構成する２つのレンズの合致
する焦点位置に置かれている）を通過した後、偏光ビー
ムスプリッタ−３で再び分割され、振動ミラー１２から
の光束と固定ミラー１３からの光束のうちの一方は被測
定物体７へ、他方は参照ミラー１８へ入射する。

そして、被測定物体７と参照ミラー１８で夫々反射され
た光束は、前記従来例で述べたと同じ如く、偏光ビーム
スプリッタ−３の境界面上で干渉し偏光板１１及び結像
レンズ９を通過することで、光検出器１０で干渉縞強度
として検出される。

電源６の電圧により両光束の位相差が制御されて、縞走
査による測定が行なわれることは従来例で述べたと同様
である。

上記実施例では、振動ミラー１２などの位相差変化手段
を干渉計からの分離し、光源から出射直復の比較的細い
光路中に位相変化手段を設けているので、振動ミラー１
２などの傾きなどが位相差変化の精度を劣化させること
が少なくなる。

また、ピンホール１６により２次点光源（偏光方向が直
交する２成分を含む光束の）を形成しているので、偏光
ビームスプリッタ−３へ向かう光束の状態も良好になっ
ている。

［発明の効果］ 以上の様に１本発明の構成によれば、振動ミラーなどの
位相変化手段の位相変化動作に伴う不具合が参照光と被
測定物体からの光との位相差の精度に悪影響を及ぼすこ
とが最小化されて、精度の良い縞走査型干渉測定装置が
実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の構成図、第２図は従来例の
構成図である。 １・・・・・レーザ光源、２・・・・・ビームエキスパ
ンダー光学系、３．１５・・・・・偏光ビームスプリッ
タ−１４ａ１４ｂ、１４ａ、１４ｂ・・・・・１／４波
長板、５・・・・・圧電素子、６・・・・・１！源、７
・・・・・被測定物体、１０・・・・・光検出器。 １１・・・・・偏光板、１２．１３・・・・・反射ミラ
ー、１６・・・・・ピンホール、１８・・・・・参照ミ
ラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物体からの光と参照面からの光とを干渉させ
   且つこれら２つの光の位相差を時間的に変化させること
   によって、これに伴って変化する干渉縞強度の位相差か
   ら被測定物体の形状等を測定する縞走査型干渉測定装置
   に於て、 光源から出射される光束を２つに分割する ビームスプリッターを設け、これら分割された２つの光
   束のうちのいずれか一方を固定された反射ミラーで反射
   すると共に他方を移動する反射ミラーで反射して再びこ
   れら２つの光束を同一光路をとるようにし、再び分割し
   てこれら２つの光束のうちのいずれか一方を被測定物体
   へ入射させ他方を固定された参照面へ入射させ、更にこ
   れら２つの光束を再び同一光路をとるようにして干渉さ
   せ、且つ前記移動する反射ミラーの動きを制御すること
   によりこれら２つの光束の位相差を制御することを特徴
   とする縞走査型干渉測定装置。 ２、前記ビームスプリッターは第１の偏光ビームスプリ
   ッターであり、前記固定された反射ミラーと前記移動す
   る反射ミラーからの光束が再び同一光路をとらされた後
   に再び分割する手段は第２の偏光ビームスプリッターで
   あり、前記第１の偏光ビームスプリッターと前記固定さ
   れた反射ミラー及び前記移動する反射ミラーとの間に、
   夫々、１／４波長板が配設され、前記第２の偏光ビーム
   スプリッターと前記被測定物体及び前記参照面との間に
   、夫々、１／４波長板が配設されている請求項１記載の
   測定装置。 ３、前記移動する反射ミラーは圧電素子に固着され、該
   圧電素子への印加電圧の大きさを制御することにより前
   記移動する反射ミラーの動きが制御される請求項１記載
   の測定装置。 ４、前記固定された反射ミラーと前記移動する反射ミラ
   ーからの光束が再び同一光路をとらされたところにビー
   ムエキスパンダー光学系が設けられている請求項１記載
   の測定装置。 ５、前記ビームエキスパンダー光学系内にピンホールが
   配設されている請求項４記載の測定装置。