JPH04269603A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は干渉測定装置に関し、詳
細には光の干渉現象を利用して光学的測定を行う干渉測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学的測定を行う干渉測定装置と
して以下の様な発明が提案されている。

【０００３】例えば、特開昭５９−２０６７０１号公報
記載の発明においては、レーザー光源より出射された光
束がビームスプリッタにより参照光と測定光とに分けら
れる。参照光は参照基準面で反射されてビームスプリッ
タに戻り、測定光は測定試料で反射されてビームスプリ
ッタに戻る。そして、これら参照光と測定光との一部は
干渉しながらビームスプリッタを通過し、ビデオカメラ
に投影される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来技
術はトワイマングリーン型の干渉計を組み、測定試料の
形状を測定する。この時、測定試料の反射率が参照基準
面の反射率と異なると、干渉縞が観察できなくなる。

【０００５】例えば、参照基準面が反射ミラーで反射率
９９％、測定試料がコーティング面で反射率１％とする
と、ビデオカメラに投影される干渉縞のコントラストが
非常に悪くなり、ほとんど干渉縞が観察できない。

【０００６】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、干渉縞のコントラストを
向上できる干渉測定装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、該光
源からの光束を２分する光束分岐用ビームスプリッタと
、一方の分岐光束を反射する参照基準面と、参照基準面
および測定試料からの反射光の共通光路内に設けられた
偏光板と、干渉縞を観察する観察系とを具備する干渉測
定装置において、光路中に光量調整機構を設けて構成し
たものである。

【０００８】図１は本発明に係る干渉測定装置の概念図
である。

【０００９】１は光源で、この光源１より出射される光
の光路２内にはビームスプリッタ３と測定試料４とが順
次配置されている。ビームスプリッタ３からの反射光路
５内には光量調整素子６と参照基準面７とが順次配置さ
れている。参照基準面７からの反射光路５延長上かつビ
ームスプリッタ３を透過した光の共通光路８内には観察
系９が配置されており、観察系９とビームスプリッタ３
との間の共通光路８内には偏光板１０が配置されている
。

【００１０】なお、光量調整素子６の挿入箇所は反射光
路５内のみに限定するものではなく、他の光路２，８内
の複数箇所に配置できる。

【００１１】

【作用】本発明では、光量調整素子で参照基準面からの
反射光を可変することにより、観察時における干渉縞の
コントラストを変化させることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る干渉測定装置の実施例に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１３】

【実施例１】図２は本実施例を示す概略構成図である。

【００１４】１１はＨｅ−ＮｅレーザーやＡｒレーザー
等の光源で、この光源１１から出射される光束の光路１
２内にはビームエクスパンダ１３，偏光ビームスプリッ
タ１４，１／４波長板Ａ１５および測定試料１６が順次
配置されている。

【００１５】また、偏光ビームスプリッタ１４により反
射された光束の反射光路１７内には１／４波長板Ｂ１８
，交換可能なＮＤフィルター１９および参照基準面２０
が順次配置されている。

【００１６】さらに、参照基準面２０からの反射光路１
７延長上かつ偏光ビームスプリッタ１４を透過した光束
の共通光路２１内には観察系２２が配置されており、観
察系２２と偏光ビームスプリッタ１４との間の共通光路
２１内には偏光板２３が配置されている。

【００１７】以上の構成から成る干渉測定装置は、光源
１１から出射される直線偏光化された光束がビームエク
スパンダ１３により拡大され、偏光ビームスプリッタ１
４に入射してそれぞれ偏光方向の違う直線偏光の光束に
分けられる。

【００１８】偏光されたそれぞれの光束は、１／４波長
板Ａ１５と１／４波長板Ｂ１８とそれぞれ通過して円偏
光となる。

【００１９】偏光ビームスプリッタ１４により反射され
た反射光路１７上の光束は光量調整用ＮＤフィルター１
９を通過して参照基準面２０で反射され、再びＮＤフィ
ルター１９を通過する。このＮＤフィルター１９を交換
することにより、光束の光量の変更が可能である。

【００２０】さらに、上記光束は１／４波長板Ｂ１８を
通過して円偏光から直線偏光に戻る。この時、光束は最
初に偏光ビームスプリッタ１４で反射された偏光方向か
ら９０°偏光方向が回転しているため、光束が再び偏光
ビームスプリッタ１４に入射する際、光束は反射されず
に通過して共通光路２１上の光束となる。

【００２１】一方、偏光ビームスプリッタ１４を透過し
た光路１２上の光束は測定試料１６で反射され、１／４
波長板Ａ１５を通過する。通過した光束は上述と同様な
理由により偏光ビームスプリッタ１４で反射されて共通
光路２１上の光束となる。これにより、偏光ビームスプ
リッタ１４で２つに分岐されたそれぞれの光束が共通光
路２１上の光束となり干渉光となる。この干渉光は偏光
板２３を通過し、観察系２２により干渉縞が観察される
。

【００２２】この時、共通光路２１上の干渉光を形成す
る２つの光束に強度の差があると、観察系２２で観察さ
れる干渉縞のコントラストが劣化し、正確な測定ができ
なくなるため、光量調整用ＮＤフィルター１９を交換し
てコントラストが最良となるように調整することにより
、正確な測定が可能となる。

【００２３】本実施例によれば、参照基準面の反射率と
著しく異なる反射率の測定試料でも正確な測定が行える
。

【００２４】

【実施例２】図３は本実施例を示す概略構成図である。

【００２５】本実施例は、前記第１実施例における光量
調整用ＮＤフィルター１９を廃止し、偏光ビームスプリ
ッタ１４と観察系２２の間の共通光路２１内に偏光ビー
ムスプリッタ２．２５を共通光路２１と同一方向を回転
軸として回転可能に配置構成した点が異なり、他の構成
部分は同一の構成から成るものであり、同一構成部分に
は同一の番号を付して構成の説明を省略する。

【００２６】本実施例では、光路１２上の光束が偏光ビ
ームスプリッタ１４により２つの光束に分岐される。そ
して、それぞれの光束が測定試料１６と参照基準面２０
とで反射され、共通光路２１上の光束となり干渉光束と
なる。干渉光束は偏光ビームスプリッタ２．２５に入射
するが、測定試料１６と参照基準面２０とからの反射光
束は偏光面の角度がそれぞれ異なっている。従って、偏
光ビームスプリッタ２．２５を回転することにより、測
定試料１６からの反射光束と参照基準面２０からの反射
光束との光量の割合を連続的に変化させることができる
。これにより、観察系２２で観察する干渉縞のコントラ
ストが最良となるように調節できる。

【００２７】本実施例によれば、参照基準面の反射率と
著しく異なる反射率の測定試料でもコントラストの微調
整が連続的にできるため、より正確な測定が行える。

【００２８】

【実施例３】図４は本実施例を示す概略構成図である。

【００２９】本実施例は、前記実施例１と同一構成部分
には同一番号を付してその説明を省略する。

【００３０】光源１１から出射される直線偏光化された
光束の光路１２内にはビームエクスパンダ１３，光路１
２方向を回転軸とし回転可能な１／２波長板３１，偏光
ビームスプリッタ１４，１／４波長板１５，ビームスプ
リッタ３２，測定レンズ３３および測定試料１６が順次
配置されている。

【００３１】また、偏光ビームスプリッタ１４により反
射された光束の反射光路１７内には１／４波長板１８，
ビームスプリッタ３４および参照基準面２０が順次配置
されている。

【００３２】さらに、参照基準面２０からの反射光路１
７延長上かつ偏光ビームスプリッタ１４を透過した光束
の共通光路２１内には偏光板２３および観察系２２が順
次配置されている。

【００３３】ビームスプリッタ３２および３４のそれぞ
れの反射光路にはそれぞれ受光素子３５，３６が配置さ
れている。各受光素子３５，３６は、各受光素子３５，
３６で受けた受光量を比較するコントローラ３７に接続
されている。コントローラ３７は前記１／２波長板３１
を回転させるモータ３８に指令ができるように接続され
ている。

【００３４】以上の構成から成る干渉測定装置は、まず
光源１１から出射されて直線偏光化された光束がビーム
エクスパンダ１３により拡大される。そして、回転可能
な１／２波長板３１を透過し、偏光ビームスプリッタ１
４により透過光束と反射光束とに２分される。この時１
／２波長板３１を回転することにより、透過する光束の
偏光面が回転して透過光束と反射光束との光量比を連続
的に可変できる。

【００３５】偏光ビームスプリッタ１４を透過した光束
は１／４波長板１５を通り、ビームスプリッタ３２を透
過して測定レンズ３３により所定の集束光または発散光
とされ、測定試料１６の表面で反射される。この後、上
述と同一の光路を戻り、偏光ビームスプリッタ１４によ
り反射されて共通光路２１上の光束となる。この時、測
定試料１６から戻る光束はビームスプリッタ３２で光路
１２から分岐されて受光素子３５とコントローラ３６と
により光量が測定される。

【００３６】一方、偏光ビームスプリッタ１４で反射さ
れた光束は１／４波長板１８を通過後、前記ビームスプ
リッタ３２と同一反射，透過特性を有するビームスプリ
ッタ３４を通過し、参照基準面２０で反射して同一光路
を戻り、偏光ビームスプリッタ１４を透過して共通光路
２１上の光束となる。そして、測定試料１６からの反射
光束と参照基準面２０からの反射光束とは干渉光となる
。この時、参照基準面２０から戻る光束はビームスプリ
ッタ３４で分岐されて受光素子３６とコントローラ３７
とにより光量が測定される。

【００３７】干渉光は偏光板２３を通過し、観察系２２
により干渉縞が観察される。この干渉光は、測定試料１
６と参照基準面２０との反射光量を各受光素子３５，３
６で測定し、それぞれの反射光量が常に等しくなるよう
に、コントローラ３７からの指令により１／２波長板３
１回転用のモータ３８を介し、１／２波長板３１を回転
させてコントロールされている。

【００３８】本実施例によれば、さらに高精度な光量調
整が可能となり、どんな反射率の測定試料でも、より正
確な測定が行える。

【００３９】

【実施例４】図５は本実施例を示す概略構成図である。

【００４０】本実施例は、前記実施例４におけるビーム
スプリッタ３２，３４と受光素子３５，３６と測定レン
ズ３３とを廃止し、共通光路２１上の干渉光の光量を測
定する様に構成した点が異なり、他の構成は同一の構成
部分から成るもので、同一構成部分には同一番号を付し
てその説明を省略する。

【００４１】本実施例では、偏光ビームスプリッタ１４
と観察系２２との間の共通光路２１内にビームスプリッ
タ４１を設置する。このビームスプリッタ４１からの分
岐光路４２には偏光ビームスプリッタ３．４３が設置さ
れている。そして、偏光ビームスプリッタ３．４３から
の分岐光を受光するための受光素子４４および４５が配
置されている。各受光素子４４，４５はコントローラ３
７に接続され、コントローラ３７は１／２波長板３１回
転用のモータ３８に接続されている。以下、前記実施例
３と同様の構成であり、構成の説明を省略する。

【００４２】以上の構成から成る干渉測定装置は、測定
試料１６および参照基準面２０からの反射光束が共通光
路２１上で干渉光となる。干渉光はビームスプリッタ４
１により分岐される。分岐された干渉光は偏光ビームス
プリッタ３．４３に入射する。

【００４３】入射した干渉光は偏光面の角度が異なる２
つの光束の合成となっているため、偏光ビームスプリッ
タ３．４３により合成される前の光束と同様の偏光面を
持つ２つの光束に分解される。すなわち、分解された２
つの光束は合成前と同様の情報を持っている。これら２
つの光束をそれぞれ受光素子４４，４５で受光し、コン
トローラ３７にて光量の比較を行い、光量調整指令をモ
ータ３８に与え、１／２波長板３１を回転して両者の光
量を等しく調整する。

【００４４】本実施例によれば、最終的な干渉縞を観察
する光束から光量情報を得ることにより干渉縞のコント
ラストを最良の状態にでき、正確な測定が行える。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る干渉
測定装置によれば、測定試料の反射率が異なっても、正
確な干渉縞の測定が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】干渉測定装置の概念図である。

【図２】実施例１の概略構成図である。

【図３】実施例２の概略構成図である。

【図４】実施例３の概略構成図である。

【図５】実施例４の概略構成図である。

【符号の説明】 １　　光源 ２　　光路 ３　　ビームスプリッタ ４　　測定試料 ５　　反射光路 ６　　光量調整素子 ７　　参照基準面 ８　　共通光路 ９　　観察系 １０　　偏光板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源と、該光源からの光束を２分する
   光束分岐用ビームスプリッタと、一方の分岐光束を反射
   する参照基準面と、参照基準面および測定試料からの反
   射光の共通光路内に設けられた偏光板と、干渉縞を観察
   する観察系とを具備する干渉測定装置において、光路中
   に光量調整機構を設けて構成したことを特徴とする干渉
   測定装置。