JPH06201317A - レーザ干渉計のアライメント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 被検体と基準板との間のアライメントを容易
に行うことができるようにする。 【構成】 被検体５が装着されている可動台２０に設け
たブラケット２６に、第１の回動軸２４と直交する位置
に設けられ、リング体２３に軸回りに回動自在に係合し
ている第２の回動軸２５と、第１の回動軸２４及び第２
の回動軸の装着部とそれぞれ９０°位相をずらせた位置
に一対の引っ張りばね２８とからなる自在継手２１によ
り、可動台２０は水平状態に保持されており、その外周
側の一部に上下いずれかの方向に力を作用させることに
よって、任意の方向に傾けることができるようになって
いる。この可動台２０に回転テーブル３０に支承されて
いるローラ３２を転動させ、またこの回転テーブル３０
を昇降させることによって、被検体５が装着されている
可動台２０を、その中心軸線はその軸回りには非回転状
態に保持して、任意の方向に、任意の角度傾動させるよ
うに構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平行平面ガラス等の精
密光学製品の表面状態を検査するために用いられるレー
ザ干渉計において、被検体と、基準板との間でアライメ
ントを行うためのレーザ干渉計のアライメント装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】精密光学製品の表面状態を検査するため
に、レーザ干渉計が用いられるが、このレーザ干渉計
は、概略図１に示した構造となっている。図中におい
て、１はレーザ光源を示し、このレーザ光源１から出射
されるレーザ光は、発散レンズ２によって発散されて、
コリメータレンズ３を介することにより平行光となされ
る。コリメータレンズ３を通過したレーザ光は基準板４
に入射され、その基準面４ａで一部が反射する。また、
基準板４を通過した光は被検体５に照射されて、その被
検面５ａで一部反射する。コリメータレンズ３と発散レ
ンズ２との間にハーフミラー６を設けて、基準板４の基
準面４ａからの反射光及び被検体５の被検面５ａからの
反射光をこのハーフミラー６に反射させて、結像レンズ
７を介して干渉縞結像手段８に導き、この干渉縞結像手
段８において、両反射光による干渉縞を結像させるよう
にする。

【０００３】ここで、被検体５は支持台９上に装着され
るが、この被検体５の被検面５ａと基準板４の基準面４
ａとが所定の位置関係になっていなければ、干渉縞撮像
手段８に干渉縞を結像させることができない。そこで、
被検体５と基準板４との間のアライメントを行うため
に、アライメント機構が設けられる。このアライメント
機構としては、第２のハーフミラー１０と、集光レンズ
１１及びアライメントスクリーン１２で構成される。第
２のハーフミラー１０は、発散レンズ２とハーフミラー
６との間の位置に配置されており、レーザ光源１からの
光は第２のハーフミラー１０を通過するが、戻り光はこ
の第２のハーフミラー１０に反射するようになってい
る。また、アライメントスクリーン１２は集光レンズ１
１の焦点位置に配置されており、第２のハーフミラー１
０からの反射光はこのアライメントスクリーン１２の所
定の位置に集光される。

【０００４】そこで、ハーフミラー６を光路外に変位さ
せた状態で、レーザ光源１からレーザ光を出射させる
と、このレーザ光は基準板４の基準面４ａで一部が反射
し、また被検体５の被検面５ａでも一部が反射する。そ
して、これらの反射光は第２のハーフミラー１０に反射
して、集光レンズ１１で集光されて、アライメントスク
リーン１２上に集光スポットが映し出される。ここで、
基準板４と被検体５との間の光路はコリメータレンズ３
によって平行光束化されているから、両反射光は共にア
ライメントスクリーン１２を含む面に集光される。基準
板４はアライメントスクリーン１２と一体的に組み付け
られており、このために基準板４からの反射光は、この
アライメントスクリーン１２の所定の位置に集光され
る。従って、支持台９を適宜の方向及び角度に傾ける
と、被検体５の被検面５ａからの反射光の集光点位置が
移動し、このスポットが基準板４からの集光点と重なり
合う位置となると、被検体５と基準板４との間のアライ
メントが行われたことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したア
ライメント操作は、被検体５からの集光点がアライメン
トスクリーン１２上に映し出された状態となっておれ
ば、この集光点を基準板４の集光点と一致させるように
調整する操作は簡単に行うことができるが、被検体５か
らの集光点がアライメントスクリーン１２の範囲外にあ
る状態では、支持台９をどの方向にどれだけ動かせば良
いかが判明しない。従って、手探りの状態で、支持台９
を様々な方向に動かさなければならず、この操作は極め
て面倒でもあり、また長い時間が必要となる等といった
問題点がある。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、被検体と基準板との
間のアライメントを容易に行うことができるようにする
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、被検体が設置される可動台を、自在
継手を介して支持部材に非回転状態で、任意の方向に傾
動可能に連結すると共に、この可動台に上下動及び円運
動する傾動駆動手段を係合させて設ける構成としたこと
をその特徴とするものである。

【０００８】

【作用】被検体と基準板との間のアライメントを行うに
当っては、被検体の中心軸線をあらゆる方向に任意の角
度傾ける必要がある。また、この中心軸線を傾ける際に
は、この中心軸線が回転しないように保持しなければな
らない。これらの要請を満足させ、しかもこのアライメ
ント操作を簡単な機構によって自動的に行うことができ
るようにするために、被検体を可動台上に設置して、こ
の可動台を自在継手によって中心軸線が回転しない状態
で、任意の方向に、また任意の角度傾動させることがで
きるようにしている。しかも、この可動台には傾動駆動
手段が係合している。傾動駆動手段を上下動させると、
可動台はその高さ位置に応じた角度だけ傾動する。ま
た、この傾動駆動手段を円運動させると、可動台の傾き
方向が変化する。

【０００９】従って、被検体を可動台上に設置して、こ
の可動台を水平状態となるように傾動駆動手段の高さ位
置を調整する。この状態で、傾動駆動手段を回転させる
と共に上下方向に変位させる。これによって、可動台に
設置されている被検体の中心軸線は垂直方向から渦巻き
状の軌跡を通るように傾動変位する。この動作の途中の
位置でアライメントスクリーンに被検体からの反射光の
集光点が映し出されるようになる。この集光点がアライ
メントスクリーンに映し出されると、その位置で傾動駆
動手段を停止させ、可動台の位置を微調整して、アライ
メントスクリーン上の被検体の反射光の集光点を基準板
からの反射光の集光点位置と一致するように変位させる
ことによって、被検体の中心軸線が基準板の中心軸線と
一致する状態となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。なお、レーザ干渉計の光学システム自体は前述し
た従来技術のものと同じであるので、光学システムを構
成する各部材については、図１に示したものと同一の符
号を用いるようになし、その説明は省略し、図２乃至図
４に被検体５を基準板４に対してアライメントする際
に、この被検体５を変位させる機構のみを示す。

【００１１】而して、図２に示したように、被検体５が
設置される部材として可動台２０を用いる。この可動台
２０は任意の方向に、任意の角度傾けることができるよ
うになっている。このために、可動台２０は、図３及び
図４に示したように、自在継手２１を介して支持ポスト
２２に支承する構成となっている。自在継手２１はリン
グ体２３と、相互に直交する２組の回動軸２４，２５か
ら構成される。これら回動軸２４，２５はそれぞれ１対
設けられており、第１の回動軸２４は、リング体２３の
内面側から内方に突出する状態に取り付けられ、その先
端部は球面となって支持ポスト２２に形成した凹球面形
状となった受け部２２ａに係合させて、その軸回りに回
動自在となっている。これによって、リング体２３はこ
の第１の回動軸２４を中心として傾動可能となってい
る。一方、第２の回動軸２５は可動台２０の下面に設け
たブラケット２６に固着して設けられており、第１の回
動軸２４と直交する位置において、内方に向けて延在さ
れている。そして、この回動軸２５の先端部も球面形状
となって、リング体２３の外面に設けた凹球面形状の受
け部２３ａに、軸回りに回動自在に係合しており、これ
により可動台２０はリング体２３に対してこの第２の回
動軸２５を中心として傾動可能となっている。従って、
可動台２０は支持ポスト２２に対して、任意の方向に、
任意の角度傾動させることができることになる。

【００１２】可動台２０の下方位置にはばね受け台２７
が設けられており、このばね受け台２７とリング体２３
との間には、第１の回動軸２４の装着部と９０°位相を
ずらせた位置に一対の引っ張りばね２８が張設され、ま
た可動台２０とばね受け台２７との間にも、第２の回動
軸２５と９０°位相をずらせた位置に一対の引っ張りば
ね２９が張設されている。従って、可動台２０に荷重が
作用しない状態では、この２組の引っ張りばね２８，２
９の作用によって、可動台２０は水平状態に保持されて
おり、その外周側の一部に上下いずれかの方向に力を作
用させることによって、自在に傾けることができるよう
になっている。

【００１３】可動台２０を傾動させるために、ばね受け
台２７の下方位置には回転テーブル３０が支持ポスト２
２に挿嵌されている。そして、この回転テーブル３０上
にはアーム３１が立設されており、アーム３１の先端に
はローラ３２が、可動台２０の外周側の位置における下
面に当接する状態に装着されている。回転テーブル３０
の下部にはリングギヤ３３が連設されており、このリン
グギヤ３３は、回転テーブル３０の下方位置において、
支持ポスト２２に沿って昇降可能に設けた昇降プレート
３４に装着したモータ３５に連結した駆動ギヤ３６と噛
合しており、モータ３５を作動させると、回転テーブル
３０が回転してローラ３２が可動台２０の下面に沿って
転動することになる。

【００１４】昇降プレート３４はリニアアクチュエータ
３７により昇降駆動されるようになっており、これと共
に回転テーブル３０も昇降せしめられて、ローラ３２の
高さ位置を変化させるようになっている。このために、
昇降プレート３４には、その内周側に連結用リング部３
８が連設されており、この連結用リング部３８が支持ポ
スト２２に挿通されており、また回転テーブル３０はこ
の連結用リング部３８に軸受３９を介して回転自在に連
結され、これによって昇降プレート３４を上下動させた
時には、回転テーブル３０も連動して上下動するように
なっている。ただし、昇降プレート３４は回転テーブル
３０の回転時にも非回転状態に保持されるようになって
おり、この昇降プレート３４の回転を規制し、かつ上下
方向にガイドするために、ガイドロッド４０が支持ポス
ト２２を取り付けたベースプレート４１から立設されて
おり、このガイドロッド４０が昇降プレート３４に挿通
されている。

【００１５】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、可動台２０上に被検体５を設置して、レーザ干
渉計に装着した基準板４に所定の間隔を置いて対面させ
た状態で、レーザ光源１からレーザ光を出射させて、こ
のレーザ光の一部を基準板４の基準面４ａに反射させ、
また基準板４を通過する光の一部を被検体５の被検面５
ａで反射させて、この両反射光の間で生じる干渉縞を干
渉縞撮像手段８に結像させることによって、被検体５の
被検面５ａの表面の仕上げ精度等の検査を行うことがで
きる。

【００１６】可動台２０に設置される被検体５の検査を
正確に行うには、この被検体５の中心軸線と基準板４の
中心軸線とが正確に一致していなければならない。この
ために、両中心軸線の位置合わせ、即ちアライメントを
行う必要がある。このアライメントを行うに当っては、
まずハーフミラー６を光路外に変位させた状態でレーザ
光源１からレーザ光を出射させる。これによって、一部
が基準板４の基準面４ａに反射し、また基準板４を通過
する光の一部が反射する。この反射光は第２のハーフミ
ラー１０に反射して、集光レンズ１１を介してアライメ
ントスクリーン１２に映し出される。ここで、基準板４
からの反射光はアライメントスクリーン１２上の所定の
位置に映し出される。ただし、被検体５は可動台２０上
に設置されており、この可動台２０はレーザ干渉計とは
別個に設けられているから、被検体５からの反射光の光
路は必ずしも基準板４からの反射光の光路とは一致して
いるとは限らない。そこで、両反射光のスポットを一致
させるように可動台２０の位置調整を行うが、この位置
調整は両反射スポットがアライメントスクリーン１２上
に映し出されておれば、格別困難なく行うことができ
る。しかしながら、アライメントスクリーン１２上に被
検体５から反射スポットが映し出されていない場合に
は、どの方向にどれだけ位置ずれしているかが判明しな
い。

【００１７】そこで、モータ３５を作動させて、回転テ
ーブル３０を回転させることによって、ローラ３２を可
動台２０の下面に沿って転動させ、またリニアアクチュ
エータ３７を作動させて、昇降プレート３４と共に回転
テーブル３０を上昇させる。これによって、自在継手２
１に連結されている可動台２０が傾動することになり、
しかもこの傾動方向がローラ３２の転動と共に３６０°
変化する。この結果、図５乃至図８に示したように、可
動台２０上に設置されている被検体５の中心軸線Ａが鉛
直状態から渦巻き状に旋回する軌跡を描くように傾動変
位し、その旋回半径は回転テーブル３０の上昇と共に大
きくなっていく。ただし、この中心軸線Ａはその軸回り
には非回転状態に保持される。そして、可動台２０をあ
る程度傾動させると、やがてはアライメントスクリーン
１２上にスポットが映し出される。その位置でモータ３
５及びリニアアクチュエータ３７を停止させる。このよ
うに、アライメントスクリーン１２上に両方の集光スポ
ットが現れると、どの方向にどれだけ動かせば、２つの
スポットが一致するかを判断できるようになり、例えば
可動台２０に、またベースプレート４１に微調整機構を
設けておく等によって、被検体５の中心軸線を基準板４
の中心軸線と一致するように調整できる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、被検体
が設置される可動台を自在継手を介して支持部材に非回
転状態で任意の方向に傾動可能に連結すると共に、この
可動台に上下動及び円運動する傾動駆動手段を係合させ
て設ける構成としたので、被検体と基準板との中心軸線
が大きくずれていたとしても、傾動駆動手段によって、
被検体の中心軸線をその軸回りに非回転状態に保持した
状態で、渦巻き状に旋回する軌跡で移動させることがで
きるので、極めて容易に、しかも速やかに被検体の中心
軸線が基準板の中心軸線と一致する状態となるようにア
ライメントを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ干渉計を用いた被検体の検査装置の光学
システムを示す概略説明図である。

【図２】本発明の一実施例を示すアライメント装置の構
成説明図である。

【図３】自在継手の構成説明図である。

【図４】一部を省略して示す図２のＸ−Ｘ断面図であ
る。

【図５】被検体の傾動状態を示す説明図である。

【図６】被検体の別の傾動状態を示す説明図である。

【図７】被検体のさらに別の傾動状態を示す説明図であ
る。

【図８】被検体のもう一つの傾動状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ４ 基準板 ５ 被検体 １０ 第２のハーフミラー １１ 集光レンズ １２ アライメントスクリーン ２０ 可動台 ２１ 自在継手 ２２ 支持ポスト ２３ リング体 ２４ 第１の回動軸 ２５ 第２の回動軸 ２７ ばね受け台 ２８，２９ 引っ張りばね ３０ 回転テーブル ３２ ローラ ３４ 昇降プレート ３５ モータ ３７ リニアアクチュエータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源からの光をコリメータレンズ
   によって平行光とした上で、基準板に一部を反射させ、
   この基準板の透過光を被検体に照射して、その反射光と
   基準板からの反射光との間で生じる干渉縞に基づいて被
   検体の表面状態の検査を行うレーザ干渉計であって、レ
   ーザ光源からコリメータレンズに至る光路にハーフミラ
   ーを介装して、このハーフミラーからの反射光をアライ
   メントスクリーンに投影させて、前記基準板と被検体と
   の間のアライメントを行うものにおいて、前記被検体が
   設置される可動台を、自在継手を介して支持部材に非回
   転状態で任意の方向に傾動可能に連結すると共に、この
   可動台に上下動及び円運動する傾動駆動手段を係合させ
   て設ける構成としたことを特徴とするレーザ干渉計のア
   ライメント装置。
2. 【請求項２】 前記自在継手は、前記支持部材にリング
   体を囲繞させて、その間を軸回りに回動自在な一対から
   なる第１の回動軸を介して連結し、またリング体と可動
   台との間に前記第１の回動軸と直交する方向に設けら
   れ、軸回りに回動自在な一対からなる第２の回動軸を介
   して連結することにより形成され、またリング体の第１
   の回動軸と直交する位置と、可動台の第２の回動軸と直
   交する位置とにそれぞれバランス用のばねを装着する構
   成としたことを特徴とする請求項１記載のレーザ干渉計
   のアライメント装置。