JPH0359403A - 干渉計 - 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、光学部品の平面（球面）度や屈折率等の測定
に用いられる干渉計に関する。

詳述すると、光源からの光線束を参照用光学素子に導く
参照光路と、被測定物に導く被検光路と、それら参照用
光学素子及び被測定物からの反射或いは透過光線束を重
ね合わせて観測面へ導く測定用の光路とからなる光学系
を備えて構成してあり、前記参照用光学素子及び被測定
物からの反射或いは透過光線束が重なり合うと光路長の
違いにより生じる位相差に起因して発生する干渉縞を光
学系により観測面に投影することによって被測定物の表
面形状、媒質の屈折率等を測定する干渉計に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の干渉計は、光源からの出力光線束をビーム
エキスパンダにより拡散し、大径の平行光線束に成形し
て以後の測定用の光学系に導くように構成していた。

つまり、観測面に投影される干渉縞の大きさ、すなわち
被測定物に対する測定視野は平行光線束の径により定ま
るもので、その干渉縞をモニターに映し出したり写真撮
影して被測定物の表面形状、媒質の屈折率等を測定して
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来の干渉計は、光源からの光線束の
径方向のエネルギー分布が異なることにより観測面に投
影される干渉縞の径方向のコントラストが不均一となる
欠点があった。例えば、光源からの光線束の径方向のエ
ネルギー分布が中央に大きく周辺にしたがい小さくなる
ガウス分布をもつレーザを光源として用いた場合には、
観測面に投影される干渉縞はそのコントラストが、光線
束の径方向のエネルギー分布にしたがい、中央に高く周
辺はど低くなるため、測定しすらいものであるという欠
点があった。

特に、その干渉縞の写真撮影をする場合には、測定視野
の中央部で良好なコントラストの像を得るべく露出する
と周辺部の干渉縞は露光不足となり殆ど写らず、逆に周
辺部で良好なコントラストの像を得るべく露出すると中
央部の干渉縞は露光過多となり殆ど写らないといったよ
うに、測定可能な像を得るための露光量の調節が極めて
困難であるという欠点があった。

本発明の目的は上述した従来欠点を解消する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明による干渉計の特徴構
成は、前記光源から前記参照用光学素子を介して前記観
測面に至る光路、及び、前記光源から前記被測定物を介
して前記観測面に至る光路に、光線束の径方向のエネル
ギー分布を均一にするフィルタを設けてあることにある
。

前記光源はレーザであり、前記参照光路及び被検光路へ
の光線束は、前記光源からの光線束をビームエキスパン
ダを介して成形した平行光線束であり、且つ、前記フィ
ルタは中心から径方向へ向けて光の透過率が大となる特
性を有するフィルタであることが好ましい。

前記ビームエキスパンダを構成するコリメーターレンズ
と前記フィルタとを一体に構成してあることが好ましい
。

〔作　用〕

つまり、光源からの光線束は、前記光源から前記参照用
光学素子を介して前記観測面に至る光路、及び、前記光
源から前記被測定物を介して前記観測面に至る光路に設
けたフィルタを透過することによって、その径方向のエ
ネルギー分布が均一になるので、そのような径方向のエ
ネルギー分布が均一となった参照光線束と被検光線束と
を重ね合わせた光線束により観測面に投影される干渉縞
も測定視野全面に亘すコントラストの均一なものとなる
のである。

例えば、光源としてレーザを用いた場合には、径方向の
エネルギー分布が中央に大きく周辺にしたがい小さくな
るガウス分布をなす光線束に対して、透過率が中央に小
さく周辺にしたがい大きくなるフィルタ、例えば、ガラ
ス基板上に周辺部から中心部に次第に厚（なる金属蒸着
膜を形成したものを用いることにより、その透過光線束
の径方向のエネルギー分布をほぼ均一にすることができ
るのである。

さらに、拡散光線束を平行光線束に成形するビームエキ
スパンダの構成要素であるコリメーターレンズとフィル
タとを一体に構成すれば、別途のフィルタを設けた場合
に、そのフィルタを取り付ける際に必要とされる光線束
とフィルタの光軸の調整が不要となるのである。

〔発明の効果〕

従って、本発明によれば、径方向のエネルギー分布を均
一にするフィルタ、例えば光源としてレーザを用いた場
合には、径方向のエネルギー分布が中央に大きく周辺に
したがい小さくなるがウス分布をなす光線束に対して、
透過率が中央に小さく周辺にしたがい大きくなるフィル
タを前記光源から前記参照用光学素子を介して前記観測
面に至る光路、及び、前記光源から前記被測定物を介し
て前記観測面に至る光路に設けてあるので、測定視野全
面に亘りコントラストの均一な干渉縞を得ることができ
、そのようなコントラストの均一な干渉縞はモニターに
映し出したり写真撮影する場合でも測定視野全面に亘り
コントラストの良好な像を容易に得ることができるので
ある。

その結果、写真を用いての被測定物の表面形状、媒質の
屈折率等の測定を正確に行えるようになった。

さらに、コリメーターレンズとフィルタとを一体に構成
する場合には、別途のフィルタを設ける場合と比較して
光軸の調整が不要となるばかりでなく価格の上昇も抑え
ることができるのである。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、ヘリウム−ネオン（Ｈ。

Ｎ、）レーザからなる光！（１）と、光源（１）からの
光線束を拡散し、その拡散光線束を平行光線束にするビ
ームエキスパンダ（２）と、参照用光学素子としての参
照用ハーフミラ−（５）と、被測定物（６）とを光軸（
Ｐ）上に順次配置して、前記コリメーターレンズ（３）
からの平行光線束を参照用ノ＼−フミラー（５）に対す
る参照光線束、及び、被測定物（６）に対する被検光線
束として透過するとともに、前記参照用ハーフミラ−（
５）、及び、被測定物（６）からの反射光線束を前記光
軸（Ｐ）と異なる光軸（Ｐ″）上に配置した観測面とし
ての観測用スクリーン（７）へ向けて反射させるハーフ
ミラ−（９）を前記コリメーターレンズ（３）と前記参
照用ハーフミラ−（５〉との間に配置してフィゾー型レ
ーザ干渉計を構成してある。

そして、前記ハーフミラ−（９）から前記参照用ハーフ
ミラ−（５）に至る参照光路と、前記ハーフミラ−（９
）から前記被測定物（６）に至る被検光路と、前記ハー
フミラ−（９）から前記観測用スクリーン（７）に至る
測定用の光路とで光学系（４）を構威してある。

前記フィゾー型レーザ干渉計は、前記参照光線束のうち
前記参照用ハーフミラ−（５）からの反射光線束と、前
記被検光線束のうち前記被測定物（６）から反射し前記
参照用ハーフミラ−（５）を透過した光線束とが重なり
合った結果、光路長の違いにより生じる位相差に起因し
て発生する干渉縞を、前記ハーフミラ−（９）により観
測面に投影することによって被測定物の表面形状等を測
定するものである。

前記ビームエキスパンダ（２）は、収束レンズ（２ａ）
と、絞り（２ｂ）と、コリメータレンズ（３）とを前記
光軸（Ｐ）に沿って配設して構成してある。

前記コリメーターレンズ（３）は、第２図に示すように
、前記被測定物（６）側の表面にクロム（Ｃ１）蒸着に
よる金属薄膜（３ａ）を形成してある。前記金属薄膜（
３ａ）はその膜厚が前記光軸（Ｐ）の近傍である中央に
厚く前記光軸（Ｐ）から離れる周辺にしたがい次第に薄
くなるように形成してある。

これにより、前記コリメーターレンズ（３）の光の透過
率は、第３図に示すように、前記金１．１薄膜（３ａ）
の膜厚の厚い中央部で小さく、膜厚の次第に薄くなる周
辺にしたがい大きくなる。

一方、第４図に示すように、ヘリウム−ネオン（Ｈ，−
Ｎ、）レーザからなる光源（１）から出力される光線束
の波面のエネルギー強度分布は中央に大きく周辺にした
がい小さくなるがウス分布をもつ。

このようなエネルギー強度分布をもつ光線束が、透過率
の分布をそのエネルギー強度分布と逆の分布（中央に小
さく周辺にしたがい大きくなる分布）となるように膜厚
が調整された金属薄膜（３ａ）を形成してある前記コリ
メーターレンズ（３）を透過することによって、平行光
線束に成形された光線束は、その波面のエネルギー強度
分布がほぼ均一な光線束となる。

すなわち、前記金属薄膜（３ａ）が光線束の径方向のエ
ネルギー分布を均一にするフィルタ（８）となる。

従って、前記コリメーターレンズ（３）を透過すること
によって成形された平行光線束を後段の測定用の光学系
（４）における参照光線束、及び、被検光線束として用
いているので、前記参照光線束のうち前記参照用ハーフ
ミラ−（５）からの反射光線束と、前記被検光線束のう
ち前記被測定物（６）から反射し前記参照用ハーフミラ
−（５）を透過した光線束は共にその波面のエネルギー
強度分布がほぼ均一な光線束となり、それら光線束が重
なり合うことにより生じる干渉縞はその全域、すなわち
被測定物に対する測定視野全域に亘すコントラストが均
一となる。

〔別実施例〕

以下に本発明の別実施例を説明する。

＜１＞先の実施例では、フィルタ（８）としてコリメー
ターレンズ（３）に金属薄膜（３ａ）を蒸着したものを
用いているが、フィルタ（８）としては、平坦な光学ガ
ラスや樹脂等に同様の金属薄膜（３ａ）を蒸着した別途
のものを、光軸（Ｐ）上であって光源（１）と参照用ハ
ーフミラ−（５）との間の任意の位置、或いは光軸（Ｐ
′）上であってハーフミラ−（９）と観測用スクリーン
（７）との間の任意の位置に設けてもよい。

〈２〉先の実施例では、光源（１）としてヘリウムネオ
ン（Ｈ，−Ｎ、）レーザを用いているが、光源（１）と
してはこれに限定するものではなく、他のレーザであっ
てもよい。

く３〉先の実施例では、フィゾー型レーザ干渉計につい
−Ｃ述べであるが、干渉計としてはこれに限定するもの
ではなく、マイケルソン干渉計やマツハツエンダ−干渉
計等にも採用することができる。

例えば、第５図に示すように、光源（１）からの光線束
がコリメーターレンズ（３′）を介して成形された平行
光線束を参照光路（１１）と被検光路（１２）とに分岐
する第１ハーフミラ−（１０）と、それら参照光路（１
１）及び被検光路（１２）を通過した光線束を合成する
第２ハーフミラ−（１３）と、第２ハーフミラ−（１３
）により合成された光線束を結像レンズ（１４）を介し
て観測面（７）に照射する測定用の光路（１５）とから
なる光学系（４）を有するマツハツエンダ−干渉計であ
っては、コリメーターレンズ（３′）に先の実施例にお
けるフィルタ（８）を用いることにより同様の効果が得
られる。

く４）フィルタ（８）は、光源から参照用光学素子を介
して観測面に至る光路、及び、光源から被測定物を介し
て観測面に至る光路の任意の位置に設置することができ
る。例えば、先の実施例のように、それらの共通の光路
に一個のフィルタを設けてもよいし、それぞれの光路に
それぞれ設けてもよい。

く５〉尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利に
するために符号を記すが、この記入により本発明は添付
図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は発明に係る干渉計の実施例を示し、第１図はフィ
ゾー型レーザ干渉計の概略構成図、第２ａ図はコリメー
タレンズの断面図、第２ｂ図は同平面図、第３図はフィ
ルタにおける膜厚の変化に対する反射率、透過率等の特
性値の関係図、第４図はレーザの波面のエネルギー強度
分布図であり、第５図は本発明の別実施例を示すマツハ
ツエンダ−型レーザ干渉計の概略構成図である。 （１）・・・・・・光源、（３）・・・・・・コリメー
ターレンズ、（５）・・・・・・参照用光学素子、（６
）・・・・・・被測定物、（７）・・・・・・観測面、
（８）・・・・・・フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源（１）からの光線束を参照用光学素子（５）に
   導く参照光路と、被測定物（６）に導く被検光路と、そ
   れら参照用光学素子（５）及び被測定物（６）からの反
   射或いは透過光線束を重ね合わせて観測面（７）へ導く
   測定用の光路とからなる光学系（４）を備えてある干渉
   計において、 前記光源（１）から前記参照用光学素子（５）を介して
   前記観測面（７）に至る光路、及び、前記光源（１）か
   ら前記被測定物（６）を介して前記観測面（７）に至る
   光路に、光線束の径方向のエネルギー分布を均一にする
   フィルタ（８）を設けてある干渉計。 ２、前記光源（１）はレーザであり、前記参照光路及び
   被検光路への光線束は、前記光源（１）からの光線束を
   ビームエキスパンダ（２）を介して成形した平行光線束
   であり、且つ、前記フィルタ（８）は中心から径方向へ
   向けて光の透過率が大となる特性を有するフィルタ（８
   ）である請求項１記載の干渉計。 ３、前記ビームエキスパンダ（２）を構成するコリメー
   ターレンズ（３）と前記フィルタ（８）とを一体に構成
   してある請求項２記載の干渉計。