JPH05141914A - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
- Publication number
- JPH05141914A JPH05141914A JP3309112A JP30911291A JPH05141914A JP H05141914 A JPH05141914 A JP H05141914A JP 3309112 A JP3309112 A JP 3309112A JP 30911291 A JP30911291 A JP 30911291A JP H05141914 A JPH05141914 A JP H05141914A
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- JP
- Japan
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- cgh
- light source
- interferometer
- optical system
- wavelength
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １台の干渉計で異なる光源波長に対して使用
可能であり、而もコスト的に有利な干渉計を提供する。 【構成】 波長が異なる複数の干渉性光源の各々の波長
に対応させて表面が形成された複数のＣＧＨを備え、こ
のＣＧＨを使用する光源の波長に対応させて干渉計本体
の光学系に交換可能に配置する。
可能であり、而もコスト的に有利な干渉計を提供する。 【構成】 波長が異なる複数の干渉性光源の各々の波長
に対応させて表面が形成された複数のＣＧＨを備え、こ
のＣＧＨを使用する光源の波長に対応させて干渉計本体
の光学系に交換可能に配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回折効果を利用して干
渉測定を行う光学干渉計に関する。
渉測定を行う光学干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種干渉計の一例として、フィゾー型
干渉計の構成を図５に示す。光源１から発するコヒーレ
ントな光束は空間フィルター２でノイズ成分が除去され
て球面波となり、ビームスプリッタ３を通過してコリメ
ータ４で平面波に変換される。この平面波は、平面波中
に参照面を含む変換光学系５に到り、一部の光は通り抜
けて図示しない被験物に達し、他の光は変換光学系５の
入射面で反射してビームスプリッタ３に向かう。被験物
からの反射光は再度変換光学系５を通り抜けてビームス
プリッタ３に向かい、この光と変換光学系５の入射面で
反射した光が干渉して干渉縞を発生し、これを撮像素子
６に導くようになっている。変換光学系５は、被験物が
球面であれば、入射する平面波を球面波に変換するよう
になっている。かかる干渉計の光源としては、干渉性の
よい単色のレーザー光源が一般的に用いられており、又
上述した干渉計の光学系は、通常その干渉計で用いる光
源の波長に対してのみ収差が生じないよう構成されてい
る。
干渉計の構成を図５に示す。光源１から発するコヒーレ
ントな光束は空間フィルター２でノイズ成分が除去され
て球面波となり、ビームスプリッタ３を通過してコリメ
ータ４で平面波に変換される。この平面波は、平面波中
に参照面を含む変換光学系５に到り、一部の光は通り抜
けて図示しない被験物に達し、他の光は変換光学系５の
入射面で反射してビームスプリッタ３に向かう。被験物
からの反射光は再度変換光学系５を通り抜けてビームス
プリッタ３に向かい、この光と変換光学系５の入射面で
反射した光が干渉して干渉縞を発生し、これを撮像素子
６に導くようになっている。変換光学系５は、被験物が
球面であれば、入射する平面波を球面波に変換するよう
になっている。かかる干渉計の光源としては、干渉性の
よい単色のレーザー光源が一般的に用いられており、又
上述した干渉計の光学系は、通常その干渉計で用いる光
源の波長に対してのみ収差が生じないよう構成されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
光源１から発する光束の僅かな（数ナノメートル程度
の）波長の変動に対しては、変動により生じる収差は小
さいため問題ないが、例えば可視域全域，或いは赤外域
の領域における波長の変動に対しては、干渉計の光学系
に大きな収差が生じて測定精度が著しく低下し、その場
合干渉計として使用できなくなるという問題があった。
従って、使用する光源波長毎に、それに適応させてコリ
メータや対物レンズ等の光学系を逐次設計する必要があ
った。
光源１から発する光束の僅かな（数ナノメートル程度
の）波長の変動に対しては、変動により生じる収差は小
さいため問題ないが、例えば可視域全域，或いは赤外域
の領域における波長の変動に対しては、干渉計の光学系
に大きな収差が生じて測定精度が著しく低下し、その場
合干渉計として使用できなくなるという問題があった。
従って、使用する光源波長毎に、それに適応させてコリ
メータや対物レンズ等の光学系を逐次設計する必要があ
った。
【０００４】一方、種類の異なるガラスを用いること
で、光学系のある波長領域の色収差が補正できることは
知られている。しかし、この場合、光学系内に凹のパワ
ーと凸のパワーとを与えなければならず、そのためには
光学系を構成するレンズの曲率半径を小さくする必要が
ある。ところが、これは開口数の大きなレンズに対して
は単色収差を増加させるという矛盾した弊害を招くこと
となる。従って、これら相異なる要因で生じる収差を適
正に補正すると共に、所望の開口数で構成する光学系の
設計・製作は困難であった。又、この方法は、使用する
レンズの枚数が増え、装置が高価になるといった問題も
あった。
で、光学系のある波長領域の色収差が補正できることは
知られている。しかし、この場合、光学系内に凹のパワ
ーと凸のパワーとを与えなければならず、そのためには
光学系を構成するレンズの曲率半径を小さくする必要が
ある。ところが、これは開口数の大きなレンズに対して
は単色収差を増加させるという矛盾した弊害を招くこと
となる。従って、これら相異なる要因で生じる収差を適
正に補正すると共に、所望の開口数で構成する光学系の
設計・製作は困難であった。又、この方法は、使用する
レンズの枚数が増え、装置が高価になるといった問題も
あった。
【０００５】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、１台の干渉計で異なる光源波長に対して使用可
能であり、而もコスト的に有利な干渉計を提供しようと
するものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、１台の干渉計で異なる光源波長に対して使用可
能であり、而もコスト的に有利な干渉計を提供しようと
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、波長が異なる複数の干渉性光源の各々の波
長に対応させて表面が形成された複数のＣＧＨを備え、
このＣＧＨは使用する光源の波長に対応させて干渉計本
体の光学系に交換可能に配置されていることを特徴とし
ている。又、ＣＧＨは交換可能な対物光学系に交換可能
に配置するようにしてもよい。
するために、波長が異なる複数の干渉性光源の各々の波
長に対応させて表面が形成された複数のＣＧＨを備え、
このＣＧＨは使用する光源の波長に対応させて干渉計本
体の光学系に交換可能に配置されていることを特徴とし
ている。又、ＣＧＨは交換可能な対物光学系に交換可能
に配置するようにしてもよい。
【０００７】尚、特許請求の範囲にいう「ＣＧＨ」と
は、「Ｃomputer Ｇenerated Ｈologram 」の略語であ
り、光学系の諸条件を基に数値計算によりその表面パタ
ーン構造を求めて作製されたホログラム光学素子のこと
を指している。
は、「Ｃomputer Ｇenerated Ｈologram 」の略語であ
り、光学系の諸条件を基に数値計算によりその表面パタ
ーン構造を求めて作製されたホログラム光学素子のこと
を指している。
【０００８】
【作用】ＣＧＨはその表面のパターン構造によって、入
射した光の波面形状を他の波面形状に変換することがで
きる。本発明はかかるＣＧＨの波面変換機能に着目して
成されたもので、光源波長に対応して形成されたＣＧＨ
を干渉計の光学系に配置し、光源波長の変化に対しては
該波長に対応するＣＧＨに交換することで収差の発生を
抑制しようとするものである。本発明において、ＣＧＨ
の表面のパターン構造はコリメータからＣＧＨまで光線
追跡を行って決定している。その手順を図４及び図５を
用いて説明する。
射した光の波面形状を他の波面形状に変換することがで
きる。本発明はかかるＣＧＨの波面変換機能に着目して
成されたもので、光源波長に対応して形成されたＣＧＨ
を干渉計の光学系に配置し、光源波長の変化に対しては
該波長に対応するＣＧＨに交換することで収差の発生を
抑制しようとするものである。本発明において、ＣＧＨ
の表面のパターン構造はコリメータからＣＧＨまで光線
追跡を行って決定している。その手順を図４及び図５を
用いて説明する。
【０００９】図５に従来例として示した干渉計の光学系
において、波長λ1 の光源１に対して収差が補正されて
いる該光学系の光源１を、波長λ2 の干渉性光源に変え
た場合、この光源波長λ2 に対応したＣＧＨを空間フィ
ルタ２とコリメータ４との間の光路に配置するものとす
る。図４において、先ず、波長λ2 の平面波を被験物が
配置されている側からコリメータ４に入射し、該コリメ
ータ４を通過してＣＧＨ７の表面に到る光学場（波面）
８を光線追跡により計算する。次に、光源１から波長λ
2 で射出された光が空間フィルター２を介して該フィル
ター２のピンホール２ａから球面波９として射出しＣＧ
Ｈ７の他方の表面に到ると仮定する。そして、これらＣ
ＧＨ７の両表面に到る、光学場８と球面波９との干渉パ
ターンを算出すれば、そのパターンがＣＧＨ７の表面の
パターン構造となる。このようにして求められるＣＧＨ
表面の干渉パターンは、正弦状の強度分布を有してお
り、収差の発生を抑制するという本発明の目的を達する
構成となる。又、この干渉パターンは特に正弦状の強度
分布に限られるものではなく、正弦状の分布を２値化し
た強度分布に置き換えても同様の作用効果を得ることが
できる。
において、波長λ1 の光源１に対して収差が補正されて
いる該光学系の光源１を、波長λ2 の干渉性光源に変え
た場合、この光源波長λ2 に対応したＣＧＨを空間フィ
ルタ２とコリメータ４との間の光路に配置するものとす
る。図４において、先ず、波長λ2 の平面波を被験物が
配置されている側からコリメータ４に入射し、該コリメ
ータ４を通過してＣＧＨ７の表面に到る光学場（波面）
８を光線追跡により計算する。次に、光源１から波長λ
2 で射出された光が空間フィルター２を介して該フィル
ター２のピンホール２ａから球面波９として射出しＣＧ
Ｈ７の他方の表面に到ると仮定する。そして、これらＣ
ＧＨ７の両表面に到る、光学場８と球面波９との干渉パ
ターンを算出すれば、そのパターンがＣＧＨ７の表面の
パターン構造となる。このようにして求められるＣＧＨ
表面の干渉パターンは、正弦状の強度分布を有してお
り、収差の発生を抑制するという本発明の目的を達する
構成となる。又、この干渉パターンは特に正弦状の強度
分布に限られるものではなく、正弦状の分布を２値化し
た強度分布に置き換えても同様の作用効果を得ることが
できる。
【００１０】上述した手順で設計されたＣＧＨ７を空間
フィルタ２とコリメータ４との間の光路に配置し、空間
フィルタ２から波長λ2 の球面波を照射すると、この球
面波はＣＧＨ７で変換を受けてからコリメータ４に入射
し、更に該コリメータ４に入射した光は平面波となって
射出され、この平面波は干渉測定に適した無収差の平面
波となる。
フィルタ２とコリメータ４との間の光路に配置し、空間
フィルタ２から波長λ2 の球面波を照射すると、この球
面波はＣＧＨ７で変換を受けてからコリメータ４に入射
し、更に該コリメータ４に入射した光は平面波となって
射出され、この平面波は干渉測定に適した無収差の平面
波となる。
【００１１】尚、実際にＣＧＨのパターンを設計する場
合は、上述した手順において説明を省略した、ビームス
プリッタ等の干渉計内の光路中に配置される他の光学部
品の影響も考慮する必要がある。又、被験物が球面であ
って、変換光学系が入射する平面波を球面波に変換する
場合においても、同様の手順でＣＧＨを設計すればよ
い。
合は、上述した手順において説明を省略した、ビームス
プリッタ等の干渉計内の光路中に配置される他の光学部
品の影響も考慮する必要がある。又、被験物が球面であ
って、変換光学系が入射する平面波を球面波に変換する
場合においても、同様の手順でＣＧＨを設計すればよ
い。
【００１２】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
中、図５に示した従来例における部材と同一の部材には
同一の符号を用い説明を省略する。図１は本発明の干渉
計の第１実施例を示しており、光源１の波長に対応して
設計されたＣＧＨ７がビームスプリッタ３とコリメータ
４との間の光路に交換可能に配置されている。１０は空
間フィルターで、図示しない撮像素子とビームスプリッ
タ３との間に該スプリッタ３の反射光の収束点付近に配
置されている。光源１から発し空間フィルター２を介し
て球面波となった光束は、ビームスプリッタ３を通過し
てＣＧＨ７入射し、該ＣＧＨ７で変換を受けてからコリ
メータ４に入射して、該コリメータ４により平面波とな
って射出される。この平面波は、平面波中に参照面を含
む図示しない変換光学系に到り、該変換光学系における
被験物からの反射光との干渉作用により干渉縞を発生
し、コリメータ４，ＣＧＨ７を介してビームスプリッタ
３に入射する。ビームスプリッタ３に入射した光は該ス
プリッタ３の反射面で反射されて進行方向を変え、空間
フィルタ１０においてＣＧＨ７を通過することにより発
生した複数次の回折光による迷光が遮蔽されて所定の回
折光によって得られる波面成分のみに選択された後、図
示しない撮像素子に導かれるようになっている。
中、図５に示した従来例における部材と同一の部材には
同一の符号を用い説明を省略する。図１は本発明の干渉
計の第１実施例を示しており、光源１の波長に対応して
設計されたＣＧＨ７がビームスプリッタ３とコリメータ
４との間の光路に交換可能に配置されている。１０は空
間フィルターで、図示しない撮像素子とビームスプリッ
タ３との間に該スプリッタ３の反射光の収束点付近に配
置されている。光源１から発し空間フィルター２を介し
て球面波となった光束は、ビームスプリッタ３を通過し
てＣＧＨ７入射し、該ＣＧＨ７で変換を受けてからコリ
メータ４に入射して、該コリメータ４により平面波とな
って射出される。この平面波は、平面波中に参照面を含
む図示しない変換光学系に到り、該変換光学系における
被験物からの反射光との干渉作用により干渉縞を発生
し、コリメータ４，ＣＧＨ７を介してビームスプリッタ
３に入射する。ビームスプリッタ３に入射した光は該ス
プリッタ３の反射面で反射されて進行方向を変え、空間
フィルタ１０においてＣＧＨ７を通過することにより発
生した複数次の回折光による迷光が遮蔽されて所定の回
折光によって得られる波面成分のみに選択された後、図
示しない撮像素子に導かれるようになっている。
【００１３】本実施例は以上の如く構成されているの
で、ＣＧＨ７を光源１で使用する波長に対応させて適宜
交換して用いることにより、ＣＧＨ７以外の他の光学系
の諸条件を変更することなく、光源波長変化に伴って生
じる収差を補正することができ、従って測定精度を常に
安定させることができる。尚、図示しない撮像素子に測
定光を導くために、空間フィルタ１０と撮像素子との間
にリレー光学系を挿入しても勿論構わない。
で、ＣＧＨ７を光源１で使用する波長に対応させて適宜
交換して用いることにより、ＣＧＨ７以外の他の光学系
の諸条件を変更することなく、光源波長変化に伴って生
じる収差を補正することができ、従って測定精度を常に
安定させることができる。尚、図示しない撮像素子に測
定光を導くために、空間フィルタ１０と撮像素子との間
にリレー光学系を挿入しても勿論構わない。
【００１４】図２は本発明の干渉計の第２実施例を示し
ている。本実施例においては、反射型ＣＧＨ１１を空間
フルター２とビームスプリッタ３との間の光路に交換可
能に配置し、空間フィルター２を介して射出される光源
１の光束をＣＧＨ１２で方向を変え、ビームスプリッタ
３に導くように構成されている。本実施例の構成におい
ても、前記第１実施例と同様に、ＣＧＨ１１を光源１で
使用する波長に対応させて適宜交換して用いることによ
り、ＣＧＨ１１以外の他の光学系の条件を変更すること
なく、光源波長変化に伴って生じる収差を補正すること
ができる。尚、本実施例の如く反射型ＣＧＨを用いる利
点は、透過型ＣＧＨと比較してブレーズ化し易いため回
折効率が高くとれ、光量的に或いは不要回折次数の光に
よる迷光に対して有利な点にある。
ている。本実施例においては、反射型ＣＧＨ１１を空間
フルター２とビームスプリッタ３との間の光路に交換可
能に配置し、空間フィルター２を介して射出される光源
１の光束をＣＧＨ１２で方向を変え、ビームスプリッタ
３に導くように構成されている。本実施例の構成におい
ても、前記第１実施例と同様に、ＣＧＨ１１を光源１で
使用する波長に対応させて適宜交換して用いることによ
り、ＣＧＨ１１以外の他の光学系の条件を変更すること
なく、光源波長変化に伴って生じる収差を補正すること
ができる。尚、本実施例の如く反射型ＣＧＨを用いる利
点は、透過型ＣＧＨと比較してブレーズ化し易いため回
折効率が高くとれ、光量的に或いは不要回折次数の光に
よる迷光に対して有利な点にある。
【００１５】図３は本発明の干渉計の第３実施例を示し
ており、ＣＧＨ１２は干渉計本体に対して交換可能な対
物光学系１３に交換可能に配置されている。本実施例の
ＣＧＨ１２は、光源１の波長に対応させて、且つ干渉計
内部のコリメータ４からの収差をも含めて、対物光学系
１３の変換光学系５とコリメータ４の射出光の収差が補
正されるように設計されている。本実施例の構成によ
り、例えば球面を有する被験物を測定するために、変換
光学系５において入射する平面波を球面波に変換せしめ
るため該変換光学系５の構造が複雑となり、その構造に
起因して生じる色収差を、光源１で用いる干渉性光源の
波長に対応すると同時に適正に補正することができる。
尚、上述した実施例１と実施例２，実施例３とを組合わ
せ、コリメータ４からは常に平面波が射出されるよう構
成すると共に、対物光学系１３に平面波が入射したとき
に変換光学系５が入射光の波長に対して無収差となるよ
うＣＧＨ１２を設計するようにしてもよい。
ており、ＣＧＨ１２は干渉計本体に対して交換可能な対
物光学系１３に交換可能に配置されている。本実施例の
ＣＧＨ１２は、光源１の波長に対応させて、且つ干渉計
内部のコリメータ４からの収差をも含めて、対物光学系
１３の変換光学系５とコリメータ４の射出光の収差が補
正されるように設計されている。本実施例の構成によ
り、例えば球面を有する被験物を測定するために、変換
光学系５において入射する平面波を球面波に変換せしめ
るため該変換光学系５の構造が複雑となり、その構造に
起因して生じる色収差を、光源１で用いる干渉性光源の
波長に対応すると同時に適正に補正することができる。
尚、上述した実施例１と実施例２，実施例３とを組合わ
せ、コリメータ４からは常に平面波が射出されるよう構
成すると共に、対物光学系１３に平面波が入射したとき
に変換光学系５が入射光の波長に対して無収差となるよ
うＣＧＨ１２を設計するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上本発明によれば、干渉計の光学系に
配置されたＣＧＨを、光源で使用する波長に対応させて
適宜交換して用いることにより、ＣＧＨ以外の他の光学
系の条件を変更することなく、光源波長変化に伴って生
じる収差を補正することができ、利用効率が高くコスト
的にも有利な干渉計を提供することができる。
配置されたＣＧＨを、光源で使用する波長に対応させて
適宜交換して用いることにより、ＣＧＨ以外の他の光学
系の条件を変更することなく、光源波長変化に伴って生
じる収差を補正することができ、利用効率が高くコスト
的にも有利な干渉計を提供することができる。
【図１】本発明による干渉計の第１実施例の光学系を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明による干渉計の第２実施例の光学系を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明による干渉計の第３実施例の光学系を示
す図である。
す図である。
【図４】本発明の干渉計に用いるＣＧＨの設計の手順を
説明するための図であり、ＣＧＨ表面における光学波面
の照射状態を示している。
説明するための図であり、ＣＧＨ表面における光学波面
の照射状態を示している。
【図５】従来の干渉計の光学系を示す図である。
１ 光源 ３ ビームスプリッタ ４ コリメータ ５ 変換光学系 ７，１１，１２ ＣＧＨ １０ 空間フィルター １３ 対物光学系
Claims (2)
- 【請求項１】 波長が異なる複数の干渉性光源を交換可
能に備えた干渉計において、上記光源の各々の波長に対
応させて表面が設計された複数のＣＧＨを備え、該ＣＧ
Ｈは上記光源の使用する波長に対応させて干渉計本体の
光学系に交換可能に配置されていることを特徴とする干
渉計。 - 【請求項２】 波長が異なる複数の干渉性光源を交換可
能に備えた干渉計において、上記光源の各々の波長に対
応させて表面が形成された複数のＣＧＨを備え、該ＣＧ
Ｈは干渉計本体に対して交換可能な対物光学系に上記光
源の使用する波長に対応させて交換可能に配置されてい
ることを特徴とする干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30911291A JP3145749B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30911291A JP3145749B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141914A true JPH05141914A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3145749B2 JP3145749B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17989039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30911291A Expired - Fee Related JP3145749B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145749B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472437B1 (ko) * | 2001-10-06 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | Ｃｇｈ를 사용한 광학계 정렬방법 및 장치 |
| KR102636412B1 (ko) * | 2023-10-31 | 2024-02-14 | 한화시스템(주) | 광학조립체의 통합 정렬장치 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30911291A patent/JP3145749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472437B1 (ko) * | 2001-10-06 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | Ｃｇｈ를 사용한 광학계 정렬방법 및 장치 |
| CN100343725C (zh) * | 2001-10-06 | 2007-10-17 | 三星电子株式会社 | 采用全息图调准光学系统的方法及其装置 |
| KR102636412B1 (ko) * | 2023-10-31 | 2024-02-14 | 한화시스템(주) | 광학조립체의 통합 정렬장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3145749B2 (ja) | 2001-03-12 |
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