JPH0419457Y2

JPH0419457Y2 -

Info

Publication number: JPH0419457Y2
Application number: JP1986006542U
Authority: JP
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1992-05-01
Also published as: JPS62119606U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は被検物の被検面を高精度に測定する干
渉測定装置に関し、特に干渉測定にとつて有害な
ゴースト光（干渉計を構成する光学素子による反
射光、散乱光、または光学部品の傷、ゴミ等によ
る回折光）を防止し、鮮明な干渉縞を得るように
改良したものである。

〔従来の技術〕

従来から、鏡面仕上げされた被検物表面の球
面、平面度等の精度測定を行うこの種の干渉測定
装置としては、第６図に示すガスレーザーを使用
した干渉計が知られている。すなわち、同図は縞
走査方式を採用したシエアリング型干渉計であつ
て、レーザー光源１から発射されたレーザー光
は、全反射鏡２、発散レンズ３を経てビームスプ
リツタ４に入射されることにより反射され、コリ
メータレンズ５で平行光とされた後、集光レンズ
６を通つて被検物７の被検面８を照射する。被検
面８からの反射光は集光レンズ６、コリメーター
レンズ５およびビームスプリツタ４を透過し、ビ
ームスプリツタ９に入射することにより一部透過
し、一部反射される。そのうち透過光はピエゾ素
子等の駆動装置１６によつて光軸方向に駆動され
る全反射鏡１０によつて反射され、再びビームス
プリツタ９へ戻る。また、ビームスプリツタ９の
反射光は他の全反射鏡１１によつて横ずらし（シ
エアリング）された後、再びビームスプリツタ９
へ戻り、前記全反射鏡１０からの反射光と再び重
ね合わされて干渉を起こす。そして、この重ね合
わされた光束はリレーレンズ１２、全反射鏡１３
および結像レンズ１４を経てCCD等の撮像素子
１５上に結像されて干渉縞を形成し、この干渉縞
が画像情報として処理系（図示せず）に取り込ま
れ、縞解析されることにより、被検面８の面精度
が測定される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、干渉縞の観測に際してはビームスプ
リツタ４，９、コリメーターレンズ５等の光学素
子により反射光、散乱光または光学素子の傷、ゴ
ミ等による回折光が生じるため、鮮明な干渉縞を
得ることができないという不都合があつた。すな
わち、レーザー光源１から出た光はビームスプリ
ツタ４によりコリメーターレンズ５方向に反射さ
れるが、この時刻ビームスプリツタ４の面４Ａ，
４Ｂで反射した光が面４Ｃからビームスプリツタ
９方向へと出射し、これが撮像素子１５へ到達
し、ノイズ光となる。また、光学素子に傷があた
り、異物が付着していると、光がこれに当つて回
折を起こし、この回折像が撮像素子１５上で結像
され、ノイズ光となる。さらに、途中の光学系の
表面反射（例えばコリメーターレンズ）によるゴ
ースト光が発生し、ノイズ光となる。この場合、
被検面８の反射率は90数％のものから１％未満の
ものまで多様であり、特に数％から１％未満のも
のに対しては途中の光学素子の表面反射1/100％
程度におさえても、なおその反射による影響は大
きい。

したがつて、これらのノイズ光により鮮明な干
渉縞が得られず、高精度で被検面８を測定する場
合に重大な問題となるものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る干渉測定装置は上述したような問
題を解決すべくなされたもので、光源から出射し
た光をコリメータレンズにより平行光にし、被検
面が平面状の場合は平行光束の中に被検物を配し
該被検面からの反射光を再び前記コリメータレン
ズにより収束させ、また被検面が球面状あるいは
非球面状の場合は収束レンズにより平行光を収束
させてその光束の中に被検物を配し、該被検面か
らの反射光を前記収束レンズにより平行にし、さ
らに前記コリメータレンズにより収束させ、その
光路中に設けた光束分割手段により前記光束を２
つに分け、その各々の収束点に反射鏡を配し、再
び前記光束分割手段により２つの分割された光束
を重ね合わせレンズを通して干渉像を観測し、前
記被検面の面精度を測定する干渉測定装置におい
て、前記光束分割手段によつて分割された２つの
光束の各収束点付近に、中央に小孔を有する空間
フイルタをそれぞれ配設し、前記被検面からの反
射光は減衰することなく前記小孔を通過させ、そ
れ以外の光を減衰させるようにしたものである。

〔作用〕

本考案においては空間フイルタが被検面からの
反射光以外の光、すなわち干渉測定にとつて有害
なノイズ光を減衰させるので、鮮明な干渉縞が得
られ、測定精度を向上させる。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本考案に係る干渉測定装置の一実施例
を示す光学系の図である。同図において、本実施
例はコリメーターレンズ５の焦点位置P₁，P₂に
それぞれ配設された全反射鏡１０，１１の手前
に、それぞれ中央にピンホール状の小孔２２，２
３を有するリング状の空間フイルタ２０，２１を
配置した点が、第７図に示した従来装置と異なる
だけで、その他の構成は全て同様である。

空間フイルタ２０の小孔２２の穴径ｄは、コリ
メーターレンズ５の焦点距離をｆとすると、ｆ／100≦ｄ≦ｆ／300 で与えられる。

被検面８により反射して戻つてくる反射孔３１
は、第２図に示すように空間フイルタ２０の小孔
２２を通過し、全反射鏡１０上に収束するため、
光量が減少することはない。一方、レーザー光源
１から出た光がビームスプリツタ４の面４Ａ，４
Ｂで反射し、面４Ｃからビームスプリツタ９方向
へ直接進む光３２（第２図参照）は、それぞれ全
反射鏡１０，１１上では発散光のため、広がつた
ビームとなつている。したがつて、空間フイルタ
２０上でのビーム径Ｄは、第３図に示すように該
フイルタ２０の小光２２の穴径ｄに比してははる
かに大きいため、光量はd²／D²に減少する。また、被検面８以外からの戻り光３３（例えばコリメー
ターレンズ５の表面反射による光、コリメーター
レンズ５の傷、該レンズ５に付着した異物による
回折光）は、全反射鏡１０上で集束せず、このた
めこの戻り光３３の光量も減少する。

全反射鏡１１の空間フイルタ２１は光量のみを
考えると、被検面８からの反射光の集束スポツト
径に応じて止さくできる（例、穴径0.1mm、0.05
mm等）が、穴径を小さくすると、同時に反射光３
１の高周波成分もカツトしてしまうため、干渉像
の輪郭が不鮮明になる。したがつて、空間フイル
タ２１の小光２３はあまり小さくできない。

かくして、このような構成からなる干渉計によ
れば、空間フイルタ２０が、光学系自体、光学系
の傷および光学系に付着した異物等による干渉測
定にとつて有害な光３２，３３をカツトし、その
光量を減少させるので、撮像素子１５上に結像さ
れるノイズ光が減少し、干渉縞の鮮明度を向上さ
せる。したがつて、被検面８の高精度測定を可能
にする。

また、空間フイルタ２０を利用すれば、被検物
７のアライメントを行うことが可能で、所定の位
置に被検物７を正しくセツトし得る。すなわち、
空間フイルタ２０を光散乱性の材料で形成し、こ
のフイルタ２０の表面に第４図に示すように被検
面からの反射光３１がスポツト状に収束した場
合、小孔２２に収束するように被検物７を移動さ
せれば、被検物７を所定の正しい位置にセツトし
たことになる。この時の観測は、直接空間フイル
タ２０を覗けるよう装置に窓、ミラー等を設けた
り、あるいはまた空間フイルタ２０上のスポツト
像を撮像素子１５上に結像させ、これをCRTモ
ニタ上で目視観測して被検物７が載置されている
試料受台３５（第１図）を手動で移動調整するか
又は位置調整のための信号を試料受台駆動用モー
タに送出して試料受台３５を自動的に調整すれば
よい。

また、別の方法としては第５図に示すように空
間フイルタ２０の表面に複数の受光素子３８を配
設し、これらの受光素子３８により被検面８から
の反射光の位置を検出し、その検出信号によつて
試料受台５を移動調整してもよい。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案に係る干渉測定装置
は、コリメータレンズを通り被検面によつて反射
した光束を前記フリメータレンズにより収束さ
せ、その光路中に配設した光束分割手段によつて
２つの光束に分割し、各光束の収束点付近に、中
央に小孔を有する空間フイルタをそれぞれ配設し
て構成したので、被検面によつて反射し戻つてく
る反射光の光量を減少させることなく、光学素子
による反射光、散乱光、光学素子の傷、付着物に
よる回折光等の干渉測定にとつてノイズ光となる
有害な光の光量を減少させることができる。した
がつて、干渉縞の鮮明度が向上し、被検面の高精
度測定を可能にする。

また、空間フイルタを光散乱性の材料で形成し
たり、フイルタに受光素子を配設したりすれば、
被検物の光軸調整、位置調整のための情報を得る
ことができ、アライメントを容易にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す光学系の図、
第２図および第３図は空間フイルタによる光量の
減少を説明するための図、第４図は空間フイルタ
を利用して被検物の位置調整を行う場合の一実施
例を示す斜視図、第５図は空間フイルタを利用し
て被検物の位置調整を行う場合の他の実施例を示
す正面図、第６図はシエアリング型干渉計の従来
例を示す光学系の図である。１……レーザー光源、４……ビームスプリツ
タ、５……コリメーターレンズ、７……被検物、
８……被検面、９……ビームスピリツタ、１０，
１１……全反射鏡、１５……撮像素子、２０，２
１……空間フイルタ、２２，２３……小孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光源から出射した光をコリメータレンズによ
り平行光にし、被検面が平面状の場合は平行光
束の中に被検物を配し該被検面からの反射光を
再び前記コリメータレンズにより収束させ、ま
た被検面が球面状あるいは非球面状の場合は収
束レンズにより平行光を収束させてその光束の
中に被検物を配し、該被検面からの反射光を前
記収束レンズにより平行にし、さらに前記コリ
メータレンズにより収束させ、その光路中に設
けた光束分割手段により前記光束を２つに分
け、その各々の収束点に反射鏡を配し、再び前
記光束分割手段により２つの分割された光束を
重ね合わせレンズを通して干渉像を観測し、前
記被検面の面精度を測定する干渉測定装置にお
いて、前記光束分割手段によつて分割された２
つの光束の各収束点付近に、中央に小孔を有す
る空間フイルタをそれぞれ配設し、前記被検面
からの反射光は減衰することなく前記小孔を通
過させ、それ以外の光を減衰させるようにした
こと特徴とする干渉測定装置。 (2) 空間フイルタが光散乱性の材料で形成されて
いることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第１項記載の干渉測定装置。 (3) 空間フイルタが受光素子を備えていることを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
の干渉測定装置。