JPH02259512A - 一体型干渉測定装置 - 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、平面、球面等の面を持つ被測定物の面精度等
を測定する干渉測定装置であって、熱源である光源等を
分離しシアリング干渉光学系等の主要部分を一体化した
干渉測定装置に関する。

［従来の技術］ 従来、例えばシアリング干渉計では、光源からの光束で
被測定物を照射し、被測定物からの被検波面を平行平面
板などで分割し干渉させている。従って、平行平面板等
の被検波面を分割、干渉させる光学系が安定であれば干
渉縞も安定的に精度が良くなり、通常良く使われる参照
面からの参照光と被測定物からの光との干渉作用で測定
を行なうトワイマン−グリーン干渉計やフィゾー干渉計
等に比べて精度が安定的と言いつる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、上記従来例では、光源が熱源として平行平
面板等を性能的に不安定にすると共に、振動や熱変形に
起因して光源と被測定物とその間の光学系との相対的な
位置変化が起こりそれにより被検波面が変化し不安定と
なる欠点がある。

こうしたことは、光源と主要な光学エレメントを分離し
て配設していないトワイマン−グリーン干渉計などでも
多少の差はあれ問題となる。

従って、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、熱源であ
る光源を切り離し、光源からの光を測定波面として導く
光学手段などから分離して配置したシアリング干渉計な
どの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においては、レーザなどの光
源からの光束を測定波面として平面、球面、非球面等の
形状を有する被測定物に照射する光学手段を、光源から
分離して、配設している。

光源からの光から２次点光源を作る為の集光レンズやピ
ンホール板などの手段とこの手段からの光を平行光束と
するコリメータレンズなども一体化して、光源から分離
されて、配設されても良い。

熱源となる干渉縞検出用光検出器も、光源と共に、分離
して配置されてもよい。

また、被測定物からの被検波面を分割して重ね合わせる
シアリング干渉計の場合、被検波面をシアリングする光
学系も一体化して配置されてもよ（、この場合、上記光
学手段は被測定物にほぼ垂直に入射する測定波面を形成
する集光レンズや、光源と集光レンズの間の光路中に置
かれた偏光ビームスプリッタ−などの光束分割手段など
である。

［作用］ 本発明の構成においては、熱源となる光源などが、測定
波面を形成する為の集光レンズや光束分割手段などの光
学手段等から分離され、また干渉光学系内に安定な２次
点光源を作る手段を設けることもできるので、振動、熱
変形等による精度の不安定さが除去されている。

［実施例１ 第１図は本発明の第１実施例を示し、この例は本発明を
シアリング干渉計に適用したものである。

同図において、１は光源であるレーザ、２は集光レンズ
、３はピンホール板、４はコリメータレンズ、５は偏光
ビームスプリッタ−１６は図波長板、７は被測定物８の
被検面にほぼ垂直に測定波面を入射させる為の集光レン
ズ、９は被測定物８からの被検波面を横方向にシアリン
グする平行な透明平板、１０は干渉縞を読み取る為の光
検出器である搬像素子、１１は他の光学エレメント５．
６．７．９と共に被測定物８の被検面を層像素子ＩＯ上
に結像させる為の結像レンズである。

以上の構成において、レーザ１から出る平行光束は集光
レンズ２により略スポットとされ、このスポットの近辺
に設けられたピンホール板３により光束の状態が整えら
れて２次点光源を作る。このピンホール板３の位置を焦
点位置とするコリメータレンズ４は平行光束を作り、こ
の平行光束を偏光ビームスプリッタ−５に入射させる。

ここにおいて、レーザ１からの光の偏光方向は第１図の
紙面に平行となるように予め設定されているので、コリ
メータレンズ４からの平行光束は偏光ビームスプリッタ
−５を透過し、図波長板６に入射する。そして位相の進
み軸又は遅れ軸をレーザ光の偏光方向に対して４５度に
設けた残液長板６を透過することで光束は円偏光となっ
て集光レンズ７に入射し、測定波面として被測定物８の
被検面に略垂直に入射させられる。集光レンズ７の焦点
位置と上記被検面の曲率中心は略一致させられているの
で、被検面からの反射光はそのまま逆行し、集光レンズ
７及び残液長板６に入る。そしてこの４波長板６を透過
することで被検波面の円偏光は、偏光方向が最初と比べ
て９０度回転した第１図紙面に垂直となり、偏光ビーム
スプリッタ−５により下方に反射される。

この反射光は平行平面＠９に入射させられ、この平板９
の表面での反射光Ａと、表面を透過し裏面で反射され更
に表面を透過した反射光Ｂとに分けられ、これらの反射
光Ａ、　Ｂが重なり合って干渉縞が形成される。反射光
Ａ、Ｂが相対的に横ずれして重なり合うときの横ずれ凰
は平行平面板９の厚み、これへの入射角、これの屈折率
等で決まる（このことから第１実施例のタイプをラテラ
ルシアリング型と称する）。

この干渉光束は結像レンズ１１を介して撮像素子１０に
導かれ、撮像素子１０により干渉縞がブラウン管等に表
示される。撮像素子１０の出力をＡ／Ｄコンバータを介
してコンピュータに入力し、コンビエータにより干渉縞
を解析して被検面の面精度として出力させてもよい。

上記構成において、熱源となるレーザ１と撮像素子１０
は物理的に切り離されて、集光レンズ２、ピンホール板
３、コリメータレンズ４、偏光ビームスプリッタ−５、
残液長板６、集光レンズ７、平行平面板９が互いに固定
ないし可動設置された１つの装置として一体化されて配
設されているので、レーザ１や撮像素子ＩＯの振動や熱
が上記干渉光学系に伝わらない様になっている。これと
共に、体止された光学系を、熱膨張係数の少ないインバ
ー、石英ガラス等で固定させれば、外部の環境変化に対
しても安定な系となる。

また、レーザ１が振動によりその出射光束を傾けても、
ピンホール板３とコリメータレンズ４が一定であれば、
ピンホール板３で多少光束のケラレが生じてもコリメー
タレンズ４からの出射光は常に一定している。

第２図は第２実施例を示す、第２実施例はラジアルシア
リング型と呼ばれるシアリング干渉計であり、同図にお
いて、偏光ビームスプリッタ−５から出た光束はハーフ
ミラ−１２により２つの光束に分割され、そのうち。

反射された第１の光束は第１のコーナーキ工−ブ１３に
より再びハーフミラ−１２に戻される。ハーフミラ−１
２を透過した第２の光束は凹レンズ１４と凸レンズ１５
より成るビームエキスパンダによりこの光束の一部が拡
大され、他は遮光板１６で遮られる。

この拡大された光束は、第２のコーナーキエーブ１７に
より再びハーフミラ−１２に戻される。こうして、ハー
フミラ−１２で、再び、第１及び第２の光束は重ね合わ
され、ここに干渉縞が形成される。

他の点は第１実施例と同様である。第２実施例において
、第１のコーナーキエー１１３を光軸方向にピエゾ素子
等で振動させれば、縞走査法により干渉縞が光電的に高
感度でｌＩＩ＋＋定される。

［発明の効果］ ４゜ 以上説明した様に、本発明によれば、光源や撮像素子の
振動、熱変形等の影響を受けに（い安定した高精度のシ
アリング干渉計等の干渉測定装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図は第２実
施例の一部の構成図である。 １・・・・・レーザ、２・・・・・集光レンズ、３・・
・・・ピンホール板、４・・・・・コリメータレンズ、
７・・・・・集光レンズ、８・・・・・被測定物、９・
・・・・平行平面板、１０・・・・・撮像素子、１１・
・・・・結像レンズ、１２・・・・・ハーフミラ−１３
，１７・・・・・コーナーキューブ、１４・・・・・凹
レンズ、１５・・・・・凸レンズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平面、球面、非球面等の形状を有する被測定物の面
   精度等を、被測定物からの光を用いた干渉作用を利用し
   て測定する干渉測定装置において、 光源からの光束を測定波面として被測定物 に照射する光学手段を、前記光源から分離して、配設し
   ていることを特徴とする一体型干渉測定装置。 ２、前記一体型干渉測定装置が被測定物からの被検波面
   を分割して重ね合わせるシアリング干渉計であり、前記
   光学手段が、前記光源からの光束から２次点光源を作る
   手段と該２次点光源を平行光束にするコリメータレンズ
   と被検波面をシアリングする光学系と一体化して配設さ
   れている請求項１記載の干渉測定装置。 ３、前記光学手段が被測定物にほぼ垂直に入射する測定
   波面を形成する集光レンズ及び、前記光源と該集光レン
   ズの間の光路中に挿入された光束分割手段を有し、前記
   シアリング光学系への被検波面は該光束分割手段から取
   り出される請求項２記載の干渉測定装置。 ４、前記シアリング光学系はほぼ平行な透明板を有し、
   該平行透明板からの干渉する２光波が結像レンズを介し
   て光検出器に導かれる請求項２記載の干渉測定装置。 ５、前記シアリング光学系は、被検波面が入射するハー
   フミラーと、該ハーフミラーで分割された第１の光束を
   再びハーフミラーに戻す第１のコーナーキューブと、該
   ハーフミラーで分割された第２の光束を拡大する光学系
   と、この第２の光束を再びハーフミラーに戻す第２のコ
   ーナーキューブとを有し、該ハーフミラーからの干渉す
   る第１及び第２の光束が結像レンズを介して光検出器に
   導かれる請求項２記載の干渉測定装置。