JPH04221704A - 位相シフト斜入射干渉計 - Google Patents
位相シフト斜入射干渉計Info
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- JPH04221704A JPH04221704A JP2405559A JP40555990A JPH04221704A JP H04221704 A JPH04221704 A JP H04221704A JP 2405559 A JP2405559 A JP 2405559A JP 40555990 A JP40555990 A JP 40555990A JP H04221704 A JPH04221704 A JP H04221704A
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- JP
- Japan
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- light
- diffracted light
- diffraction grating
- order diffracted
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- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 title abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02022—Interferometers characterised by the beam path configuration contacting one object by grazing incidence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
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-
- G—PHYSICS
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定物体の表面に可干
渉光を斜めに入射させる斜入射干渉計に関するものであ
り、例えば、測定物体の表面形状を非接触的に測定する
用途に利用されるものである。
渉光を斜めに入射させる斜入射干渉計に関するものであ
り、例えば、測定物体の表面形状を非接触的に測定する
用途に利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の斜入射干渉計の光学系を図３に示
し、その動作説明図を図４に示す。コリメートされたレ
ーザ光は回折格子７に入射し、透過光８（０次回折光）
と回折光９（１次回折光）に分割される。ここで、回折
格子７と１２の格子間隔は同じである。透過光８は直接
回折格子１２に入り、回折光９は測定物体１０の測定面
を照射した後、その反射光が回折格子９に入り、これら
２つの光が干渉を起こす。ここで、透過光８は参照光、
回折光４は物体光の働きをする。
し、その動作説明図を図４に示す。コリメートされたレ
ーザ光は回折格子７に入射し、透過光８（０次回折光）
と回折光９（１次回折光）に分割される。ここで、回折
格子７と１２の格子間隔は同じである。透過光８は直接
回折格子１２に入り、回折光９は測定物体１０の測定面
を照射した後、その反射光が回折格子９に入り、これら
２つの光が干渉を起こす。ここで、透過光８は参照光、
回折光４は物体光の働きをする。
【０００３】図４において、参照光と物体光の光路長δ
は次式で与えられる。 δ＝（ＢＣ＋ＣＤ）−（ＢＥ＋ＥＤ）＋γ／ｋ
・・・（１）ここで、γは測
定面を反射したときに与えられる位相の変化、ｋ＝２π
／λである。ここで、ＦＣ＝ｄとすると、 δ＝２ｄ（１−Ｓｉｎ（ｉ））Ｓｅｃ（ｉ）＋γ／
ｋ ・・・（２）そして、干渉縞の次数
Ｎは、 Ｎ＝２ｄ（１−Ｓｉｎ（ｉ））Ｓｅｃ（ｉ／λ）＋
γ／２π ・・・（３）となる。
は次式で与えられる。 δ＝（ＢＣ＋ＣＤ）−（ＢＥ＋ＥＤ）＋γ／ｋ
・・・（１）ここで、γは測
定面を反射したときに与えられる位相の変化、ｋ＝２π
／λである。ここで、ＦＣ＝ｄとすると、 δ＝２ｄ（１−Ｓｉｎ（ｉ））Ｓｅｃ（ｉ）＋γ／
ｋ ・・・（２）そして、干渉縞の次数
Ｎは、 Ｎ＝２ｄ（１−Ｓｉｎ（ｉ））Ｓｅｃ（ｉ／λ）＋
γ／２π ・・・（３）となる。
【０００４】このように、観察面に達する干渉波面の光
路差は一定であり、平坦な測定物体に対して、この干渉
計は一様に照明された干渉縞を示す。測定面にΔｈの段
差があると、段差の部分に入射する光束の部分の光路差
の変化は２Δｈ（Ｃｏｓ（ｉ））であり、干渉縞の次数
の変化は、 ΔＮ＝２Δｈ（Ｃｏｓ（ｉ／λ））
・・・（４）とな
る。一方、回折格子７，１２の格子間隔をｐとすると、
回折角θは、 λ＝ｐ（Ｓｉｎ（θ））
・・・
（５）で表される。（４），（５）式から、 ΔＮ＝２Δｈ／ｐ
・・・（６）となる。
路差は一定であり、平坦な測定物体に対して、この干渉
計は一様に照明された干渉縞を示す。測定面にΔｈの段
差があると、段差の部分に入射する光束の部分の光路差
の変化は２Δｈ（Ｃｏｓ（ｉ））であり、干渉縞の次数
の変化は、 ΔＮ＝２Δｈ（Ｃｏｓ（ｉ／λ））
・・・（４）とな
る。一方、回折格子７，１２の格子間隔をｐとすると、
回折角θは、 λ＝ｐ（Ｓｉｎ（θ））
・・・
（５）で表される。（４），（５）式から、 ΔＮ＝２Δｈ／ｐ
・・・（６）となる。
【０００５】したがって、この干渉計は、物体光が垂直
入射するフィゾー干渉計などとは異なり、ｐ／λだけ感
度が低下することになり、比較的凹凸の大きな面でも測
定できることになる。
入射するフィゾー干渉計などとは異なり、ｐ／λだけ感
度が低下することになり、比較的凹凸の大きな面でも測
定できることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】斜入射干渉計やフィゾ
ー干渉計による一般の干渉計による段差測定計測には、
次のような欠点がある。■干渉縞の本数を数えることは
容易であるが、干渉縞１本（１フリンジ）以下の位相測
定が難しい。■段差の凹凸の判定ができない。
ー干渉計による一般の干渉計による段差測定計測には、
次のような欠点がある。■干渉縞の本数を数えることは
容易であるが、干渉縞１本（１フリンジ）以下の位相測
定が難しい。■段差の凹凸の判定ができない。
【０００７】これらの欠点を克服するために、最近、位
相シフト法がよく用いられてきている。ところが、斜入
射干渉計には位相シフト法の導入が難しく、まだ用いら
れていない。
相シフト法がよく用いられてきている。ところが、斜入
射干渉計には位相シフト法の導入が難しく、まだ用いら
れていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、図１
に示すように、測定物体１０の測定面に可干渉光を斜め
に入射させる斜入射干渉計において、測定物体１０を既
知量移動させて物体光の光路長を変化させる手段を備え
ることを特徴とするものである。
に示すように、測定物体１０の測定面に可干渉光を斜め
に入射させる斜入射干渉計において、測定物体１０を既
知量移動させて物体光の光路長を変化させる手段を備え
ることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明においては、測定物体１０の下にアクチ
ュエータ１１等の移動手段を取り付けて、測定物体１１
を既知量移動させることで、物体光の位相をシフトさせ
、位相シフト法を行うことができる。したがって、１フ
リンジ以下の位相測定が可能となり、段差の凹凸の判定
ができるようになる。
ュエータ１１等の移動手段を取り付けて、測定物体１１
を既知量移動させることで、物体光の位相をシフトさせ
、位相シフト法を行うことができる。したがって、１フ
リンジ以下の位相測定が可能となり、段差の凹凸の判定
ができるようになる。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例の光学系を図１に示す。レ
ーザー１から出た光は対物レンズ２、ピンホール３、全
反射ミラー４，５、コリメータレンズ６に入り、平行光
となる。平行光は回折格子７によって０次回折光と１次
回折光に分かれる。回折格子７，１２は同じ格子間隔を
持つ。０次回折光は参照光、１次回折光は物体光として
扱われる。０次回折光は直接に回折格子１２に入り、１
次回折光は測定面を照射した後、回折格子１２に入る。 これらの光はまた回折格子によって０次回折光と１次回
折光に分けられる。ここでは、参照光の１次回折光と物
体光の０次回折光が重なり、干渉を起こす。干渉した光
はレンズ１３、ピンホール１４を通り、観察面１５で干
渉縞が観察される。ここで用いる位相シフト法は、物体
を高さ方向に既知量移動させたときに得られる複数枚の
干渉図形から表面形状を計算する方法である。
ーザー１から出た光は対物レンズ２、ピンホール３、全
反射ミラー４，５、コリメータレンズ６に入り、平行光
となる。平行光は回折格子７によって０次回折光と１次
回折光に分かれる。回折格子７，１２は同じ格子間隔を
持つ。０次回折光は参照光、１次回折光は物体光として
扱われる。０次回折光は直接に回折格子１２に入り、１
次回折光は測定面を照射した後、回折格子１２に入る。 これらの光はまた回折格子によって０次回折光と１次回
折光に分けられる。ここでは、参照光の１次回折光と物
体光の０次回折光が重なり、干渉を起こす。干渉した光
はレンズ１３、ピンホール１４を通り、観察面１５で干
渉縞が観察される。ここで用いる位相シフト法は、物体
を高さ方向に既知量移動させたときに得られる複数枚の
干渉図形から表面形状を計算する方法である。
【００１１】本実施例の動作を図２に基づいて説明する
。ａ点とｂ点の段差をΔｈとし、ａ，ｂの各点を通る物
体光と参照光の光路差をＬａ，Ｌｂとする。このときに
、ａ点とｂ点を通る物体光の光路差は、 Ｌａ−Ｌｂ
＝Δｈ（Ｃｏｓ（ｉ））
・・・（７）である。測定物体１
０をアクチュエータ１１によって高さ方向に移動させる
量をΔδとする。このとき、観察面１５で得られるａ点
，ｂ点の干渉縞の強度Ｉａ，Ｉｂは Ｉａ＝α＋βＣ
ｏｓ２ｋ（Ｌａ＋２Δδ／Ｃｏｓ（ｉ）） ・・
・（８） Ｉｂ＝α＋βＣｏｓ２ｋ（Ｌｂ＋２Δδ／
Ｃｏｓ（ｉ）） ・・・（９）となる。位相シフ
ト法を用いるためΔδを或る既知量だけ変化させる。例
えば、４ｋΔδ／Ｃｏｓ（ｉ）＝０，π／２，π，３π
／２の４回変化させる。このとき、得られるａ，ｂ点の
強度をＩａ１ ，Ｉａ２ ，Ｉａ３ ，Ｉａ４ ，Ｉｂ
１ ，Ｉｂ２ ，Ｉｂ３ ，Ｉｂ４ とする。位相シフ
ト法により、
。ａ点とｂ点の段差をΔｈとし、ａ，ｂの各点を通る物
体光と参照光の光路差をＬａ，Ｌｂとする。このときに
、ａ点とｂ点を通る物体光の光路差は、 Ｌａ−Ｌｂ
＝Δｈ（Ｃｏｓ（ｉ））
・・・（７）である。測定物体１
０をアクチュエータ１１によって高さ方向に移動させる
量をΔδとする。このとき、観察面１５で得られるａ点
，ｂ点の干渉縞の強度Ｉａ，Ｉｂは Ｉａ＝α＋βＣ
ｏｓ２ｋ（Ｌａ＋２Δδ／Ｃｏｓ（ｉ）） ・・
・（８） Ｉｂ＝α＋βＣｏｓ２ｋ（Ｌｂ＋２Δδ／
Ｃｏｓ（ｉ）） ・・・（９）となる。位相シフ
ト法を用いるためΔδを或る既知量だけ変化させる。例
えば、４ｋΔδ／Ｃｏｓ（ｉ）＝０，π／２，π，３π
／２の４回変化させる。このとき、得られるａ，ｂ点の
強度をＩａ１ ，Ｉａ２ ，Ｉａ３ ，Ｉａ４ ，Ｉｂ
１ ，Ｉｂ２ ，Ｉｂ３ ，Ｉｂ４ とする。位相シフ
ト法により、
【００１２】
【数１】
【００１３】となり、（７）式と数１より、高さΔｈが
求められる。
求められる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、斜入射干渉計に位相シ
フト法を導入することにより、干渉縞間隔が一般の干渉
計より広がり、１フリンジ内の位相測定が可能となり、
さらに段差の凹凸が判定できるようになるという効果が
ある。
フト法を導入することにより、干渉縞間隔が一般の干渉
計より広がり、１フリンジ内の位相測定が可能となり、
さらに段差の凹凸が判定できるようになるという効果が
ある。
【図１】本発明の一実施例の光学系を示す概略構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の一実施例の動作説明図である。
【図３】従来例の光学系を示す概略構成図である。
【図４】従来例の動作説明図である。
１０ 測定物体
１１ アクチュエータ
Claims (1)
- 【請求項１】 測定物体の測定面に可干渉光を斜めに
入射させる斜入射干渉計において、測定物体を既知量移
動させて物体光の光路長を変化させる手段を備えること
を特徴とする位相シフト斜入射干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405559A JPH04221704A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 位相シフト斜入射干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405559A JPH04221704A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 位相シフト斜入射干渉計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221704A true JPH04221704A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=18515165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2405559A Pending JPH04221704A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 位相シフト斜入射干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04221704A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996022505A1 (en) * | 1995-01-19 | 1996-07-25 | Tropel Corporation | Interferometric measurement of surfaces with diffractive optics at grazing incidence |
| WO1997005448A1 (en) * | 1995-07-31 | 1997-02-13 | Tropel Corporation | Interferometer with compound optics |
| US5719676A (en) * | 1996-04-12 | 1998-02-17 | Tropel Corporation | Diffraction management for grazing incidence interferometer |
| US5889591A (en) * | 1996-10-17 | 1999-03-30 | Tropel Corporation | Interferometric measurement of toric surfaces at grazing incidence |
| US6081335A (en) * | 1997-06-25 | 2000-06-27 | Nec Corporation | Phase difference measuring device with visible light source for providing easy alignment of optical axes and method therefor |
| US6297916B1 (en) * | 1999-03-26 | 2001-10-02 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Imaging lens for interferometric device |
| DE10303364A1 (de) * | 2003-01-29 | 2004-08-05 | Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co.Kg | Vorrichtung zur Bestimmung des Höhenprofils eines Objekts |
| US6885459B2 (en) | 1996-01-24 | 2005-04-26 | Nanopro Luftlager-Produktions-Und Messtechnik Gmbh | Apparatus and method for measuring two opposite surfaces of a body |
| JP2013152205A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-08-08 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
-
1990
- 1990-12-25 JP JP2405559A patent/JPH04221704A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654798A (en) * | 1995-01-19 | 1997-08-05 | Tropel Corporation | Interferometric measurement of surfaces with diffractive optics at grazing incidence |
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| US5909281A (en) * | 1995-01-19 | 1999-06-01 | Tropel Corporation | Interferometric measurement of surfaces with diffractive optics and planar wavefront imaging |
| GB2318425B (en) * | 1995-07-31 | 1999-07-14 | Tropel Corp | Interferometer with compound optics |
| WO1997005448A1 (en) * | 1995-07-31 | 1997-02-13 | Tropel Corporation | Interferometer with compound optics |
| GB2318425A (en) * | 1995-07-31 | 1998-04-22 | Tropel Corp | Interferometer with compound optics |
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| US5991035A (en) * | 1996-10-17 | 1999-11-23 | Tropel Corporation | Interferometric method of measuring toric surfaces at grazing incidence |
| US6043886A (en) * | 1996-10-17 | 2000-03-28 | Tropel Corporation | Interferometric method of measuring toric surfaces at grazing incidence with phase shifting |
| US5889591A (en) * | 1996-10-17 | 1999-03-30 | Tropel Corporation | Interferometric measurement of toric surfaces at grazing incidence |
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| JP2013152205A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-08-08 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
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