JPH0814852A - 干渉縞による測定方法および装置 - Google Patents

干渉縞による測定方法および装置

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JPH0814852A
JPH0814852A JP6147477A JP14747794A JPH0814852A JP H0814852 A JPH0814852 A JP H0814852A JP 6147477 A JP6147477 A JP 6147477A JP 14747794 A JP14747794 A JP 14747794A JP H0814852 A JPH0814852 A JP H0814852A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 波長が微かに異なる２系の光を用い、各々に
よる被検面の形状あるいは被検体の屈折率分布に応じた
干渉縞を形成し、これら２つの干渉縞の位置関係に基づ
き被検面の表面形状あるいは被検体の屈折率分布を判別
することにより、この判別を高精度かつ簡易に行なう。 【構成】 Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源12からの主測定光11
（波長632.8 nm）と半導体レーザ光源14からの判定光13
（波長690 nm）により被検面22a の表面形状を表わす２
つの干渉縞をＣＣＤ素子24上に結像せしめ、画像表示部
26に表示された２つの干渉縞の位置関係に基づき被検面
22a の凹凸形状やその傾斜方向を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光干渉により形成した
干渉縞を観察して光学部材等の被検体の微妙な表面形状
あるいは屈折率分布を測定する方法および装置に関し、
特に光学部材等の被検面が所定の形状に研磨されている
か否か、あるいは該光学部材が所定の屈折率分布に形成
されているか否かを製造工程において検査するために用
いられる干渉縞による測定方法および装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、機械、光学あるいは半導体部品の加工精度の向上に
鑑み、これらの部品の製造工程において被加工面の形状
を高精度かつ簡便に計測する技術が要求されている。
【０００３】このような計測技術としては、この被加工
面と基準面との間で生じる光干渉を干渉計で測定して干
渉縞を得、この干渉縞を解析してその被加工面の表面形
状を計測するものが知られている。ところで、このよう
な干渉縞を用いて被加工面の表面形状を計測する場合に
は、干渉縞をそのまま観察しただけでは被加工面に凹部
が形成されているのか凸部が形成されているのか判別す
るのは困難である。
【０００４】このため、従来はオペレータが手で加工部
品等を押圧し基準面に対して被加工面を上下せしめて干
渉縞を移動させこの移動方向がいずれであるか（左右方
向のいずれであるか、内外方向のいずれであるか等）を
判断し、この判断に基づいて該被加工面上の形状が凹部
であるか凸部であるかを判別していた。
【０００５】しかしながら、上記従来技術は簡便な方法
で被加工面の表面形状の凹凸を判別し得る反面、オペレ
ータが手で加工部品等を押圧するという操作を要するの
で被測定面載置の基準位置が微妙に変化する等精度的に
は必ずしも充分とは言えなかった。
【０００６】なお、被加工面と基準面との相対距離を手
で押圧する代わりにピエゾ素子等の微小距離移動手段を
用いて変化させる方法も考えられる。この場合は手で押
圧する場合に比べて被測定面載置の基準位置変化はほと
んど発生しないが載置台毎にピエゾ素子が必要となる
等、コスト的に不利である。また、微小距離の移動に伴
なう所定位置の輝度変化に基づき干渉縞の解析を行なう
フリンジスキャニング法も知られているが、このような
フリンジスキャニング法は大がかりな装置を用いなけれ
ばならず加工部品の製造工程の各所にこの装置を配する
ことはスペース的にもコスト的にも難しい。
【０００７】本願発明はこのような事情に鑑みなされた
もので、干渉縞を用いて被検体を測定する場合におい
て、高精度かつ簡便に被検体表面の凹凸形状もしくは傾
斜方向を測定し得る干渉縞による測定方法および装置を
提供することを目的とするものである。
【０００８】また、近年プラスチックレンズが多用され
ているが、このプラスチックレンズを製作する際には、
溶融樹脂の流れに応じて樹脂の配向分布にばらつきが生
じてしまい、部分的に密度（屈折度）分布が異なるもの
が成形されるおそれがある。このようにして成形された
プラスチックレンズは、所定の基準に基づき採用の可否
等についての選別をする必要があり、この選別に干渉縞
を用いた測定が利用し得る。さらに、近年勾配屈折率レ
ンズ（グラディエントインデックスレンズ（略してグリ
ンレンズとも称されている））や結晶成長物質の屈折率
分布を干渉縞を用いて測定する手法が知られている。こ
れらの場合において屈折率差の絶対値は比較的容易に測
定し得るものの、レンズや結晶のいずれの方向に屈折率
が大きくなっているのか、あるいは小さくなっているの
かを判断することは難しく、このような場合においても
上記被加工面の凹凸形状を判断する場合と同様の問題が
生じる。
【０００９】そこで、本願発明はこのような事情にも鑑
みなされたもので、干渉縞を用いて被検体を測定する場
合において、高精度かつ簡便に被検体の屈折率分布を測
定し得る干渉縞による測定方法および装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願発明の第１の干渉縞
による測定方法は、光干渉により生じる干渉縞を観察し
て被検体の表面形状を測定する方法において、第１の波
長を有する主測定光を用いて前記被検体による第１の干
渉縞を形成するとともに、この第１の波長とは微かに異
なる第２の波長を有する判定光を用いて前記被検体によ
る第２の干渉縞を形成し、前記第１の干渉縞と前記第２
の干渉縞の相対位置関係に基づき前記被検体表面の凹凸
形状もしくは傾斜方向を測定することを特徴とするもの
である。
【００１１】また、本願発明の第２の干渉縞による測定
方法は、光干渉により生じる干渉縞を観察して被検体の
屈折率分布を測定する方法において、第１の波長を有す
る主測定光を用いて前記被検体による第１の干渉縞を形
成するとともに、この第１の波長とは微かに異なる第２
の波長を有する判定光を用いて前記被検体による第２の
干渉縞を形成し、前記第１の干渉縞と前記第２の干渉縞
の相対位置関係に基づき前記被検体の屈折率分布を測定
することを特徴とするものである。
【００１２】この干渉縞の検出は裸眼もしくは顕微鏡等
の光学機器を用いた目視によってもよいし、ＣＣＤ等の
撮像手段およびコンピュータを用いた自動計測によって
もよい。
【００１３】さらに本願発明の干渉縞による測定装置
は、光干渉により生じる干渉縞を観察して被検体を測定
する干渉装置において、第１の波長を有する主測定光を
用いて前記被検体による第１の干渉縞を形成する手段
と、この第１の波長とは微かに異なる第２の波長を有す
る判定光を用いて前記被検体による第２の干渉縞を形成
する手段を備えてなることを特徴とするものである。
【００１４】ここで「微かに異なる」とは、検出される
所定次数の、主測定光による干渉縞と判定光による干渉
縞の距離が該主測定光による干渉縞間隔の半分より小さ
くなる程度に、上記第１の波長と上記第２の波長が異な
ることを意味する。
【００１５】また、上記本願発明方法および装置におい
ては、上記主測定光と上記判定光が相異なる光源から出
力されてもよいし、同一の光源から出力されてもよい。
【００１６】上記相異なる光源から２つの光が出力され
たときは、判定光を所定のタイミングで上記被検面に照
射し、所定の期間のみに第２の干渉縞が形成されるよう
にすることも可能である。
【００１７】さらに、同一の光源から上記２つの光を出
力せしめるときは、この光源を、例えば発振波長を変化
させ得る半導体レーザ光源とし、励起電流の変化等によ
り主測定光を発する場合と判定光を発する場合とでエネ
ルギーバンドのギャップを変化せしめて発振波長を変化
させることも可能である。
【００１８】
【作用】上記本願発明の方法によれば、被検面の形状を
観察するための第１の干渉縞を形成する主測定光とは微
かに波長の異なる判定光により被検面の第２の干渉縞を
形成し、検査される所定次数の第１の干渉縞の近傍に同
一次数の第２の干渉縞を形成するようにしており、この
第２の干渉縞が上記第１の干渉縞のいずれ側に形成され
るかを観察し、この観察結果に基づき被検面の凹凸形状
もしくは傾斜方向を判別している。このときの干渉縞発
生の概念を図９を用いて説明する。
【００１９】例えば上記主測定光の波長をλ1 、判定光
の波長をλ1 より微かに大きいλ2としてフィゾー型の
干渉計で干渉縞を観察する場合、基準面１を透過し被検
面で反射されて戻る物体光ＬO とこの基準面１で反射さ
れて戻る参照光ＬR によって生じる干渉縞はこれら２系
の光ＬR とＬO の位相差により明暗が作られることは良
く知られている。
【００２０】基準面１からλ1 ／２の間隔毎に配された
第１の線群２（実線）は、そこの位置に被検面が存在し
た場合の物体光ＬO と参照光ＬR との位相差がλ1 ，２
λ1，３λ1 ，……となる面を示している。即ちλ1 な
る波長を用いて被検物を計測した場合、この線群２（実
線）と被検面との交差位置3a,b（黒丸）に第１の明るい
干渉縞（明縞）が形成されることを示している。同様に
基準面１からλ2 ／２の間隔毎に配された第２の線群４
（破線）と被検面との交差位置5a,b（白丸）に第２の明
るい干渉縞（明縞）が形成される。
【００２１】また、λ1 ／２およびλ2 ／２毎の線群の
中間であるλ1 ／４，３λ1 ／４，５λ1 ／４，……お
よびλ2 ／４，３λ2 ／４，５λ2 ／４，……の位置に
は暗い干渉縞（暗縞）が形成される。
【００２２】このとき、被検面に凹部6aが形成されてい
るとすると、第２の明るい干渉縞が形成される位置5aは
第１の明るい干渉縞が形成される位置3aの微かに内側と
なる。
【００２３】一方、被検面に凸部6bが形成されていると
すると、第２の明るい干渉縞が形成される位置5bは第１
の明るい干渉縞が形成される位置3bの微かに外側とな
る。
【００２４】したがって、この第２の明るい（もしくは
暗い）干渉縞が第１の明るい（もしくは暗い）干渉縞に
対して内外いずれの側に生じているかを観察し、内側で
あれば被検面上に凹部6aが形成されており、外側であれ
ば被検面上に凸部6bが形成されていると判別することが
できる。
【００２５】また、被検体の屈折率分布を測定するとき
は、上記被加工面の凹凸を測定する場合と略同様に判断
することができる。
【００２６】すなわち、上記主測定光および判定光によ
り被検体を透過させて上記２つの干渉縞を形成した場合
この２つの干渉縞の位置関係は、この被検体の屈折率の
低い部分は上記被加工面に形成された凹部と同様とな
り、一方屈折率の高い部分は上記被加工面に形成された
凸部と同様となる。
【００２７】したがって、上記被加工面の凹凸を測定す
る場合と同様に第２の明るい（もしくは暗い）干渉縞が
第１の明るい（もしくは暗い）干渉縞に対して内外いず
れの側に生じているかを観察して屈折率がいずれの方向
に高くなっているか、あるいは低くなっているかを判別
することができる。
【００２８】また、上記本願発明装置において、主測定
光と判定光を相異なる光源から出力した場合に、被検体
表面の凹凸形状もしくは傾斜方向または被検体の屈折率
分布を観察するときのみ判定光を被検体上に照射すれ
ば、通常は主測定光のみにより第１の明るい干渉縞のみ
を形成できるので被検体の表面形状あるいは被検体の屈
折率分布が解析しやすくなる。また、被検体表面の凹凸
形状もしくは傾斜方向あるいは被検体の屈折率分布を観
察するときにも判定光を点滅させるようにすれば判定光
による第２の明るい干渉縞が点滅するのでこの第２の明
るい干渉縞が第１の明るい干渉縞のいずれの側に形成さ
れているかを判断するのが容易となる。
【００２９】さらに、主測定光と判定光を同一の光源か
ら出力させた場合には装置の小型化および低廉化を図る
ことが可能となる。また、これら２つの光を出力する光
源を半導体レーザ光源とし、励起電流の変化等によりエ
ネルギのバンドギャップを変化させれば容易に出力光の
波長を可逆的に変化せしめることができ第１の明るい干
渉縞と第２の明るい干渉縞との間での縞の移動状態を観
察することができ、被検体表面の凹凸形状もしくは傾斜
方向あるいは被検体の屈折率分布の判別が容易となる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。
【００３１】図１は本発明の実施例に係る干渉縞による
測定方法を実施するためのフィゾー型干渉計を示す概略
図である。
【００３２】この装置は、主測定光11（波長632.8 nm；
第１の波長λ1 ）を出力するＨｅ−Ｎｅレーザ光源12
と、判定光13（波長690 nm；第２の波長λ2 ）を出力す
る半導体レーザ光源14と、主測定光11および判定光13を
合成する半透明ミラー15（主測定光11の反射率に比べて
判定光13の透過率が低い）と、この合成光のビーム径を
拡げるビームエクスパンダ16と、発散レンズ17と、照射
光を透過するとともに戻り光を反射する偏光ビームスプ
リッタ18と、コリメータレンズ19と、１／４波長板20
と、光学的にフラットな基準面21a を有する基準板21
と、この基準面21a とサンプル22の被検面22a との光干
渉により生じた干渉縞情報を担持した戻り光を受光する
ＣＣＤ素子24と、このＣＣＤ素子24の前段に配されるイ
メージングレンズ25とから構成されている。なお、この
ＣＣＤ素子24で光電変換された画像信号は画面上に干渉
縞像を表示せしめる画像表示部26に送出される。
【００３３】なお、上記１／４波長板20は、偏光ビーム
スプリッタ18において戻り光23をＣＣＤ素子24方向に偏
向せしめるために配されている。
【００３４】以下、図１に示す装置を用いた、本発明の
実施例に係る干渉縞による測定方法を説明する。
【００３５】第１の波長λ1 を有する主測定光11を被検
面22a に照射し、基準面21a と被検面22a との間の光干
渉により第１の干渉縞を生ぜしめ、この第１の干渉縞情
報を担持した主測定光の戻り光23をＣＣＤ素子24上に結
像せしめる。
【００３６】一方、第２の波長λ2 を有する判定光13を
被検面22a に照射し、基準面21a と被検面22a との間の
光干渉により第２の干渉縞を生ぜしめ、この第２の干渉
縞情報を担持した判定光の戻り光23をＣＣＤ素子24上に
結像せしめる。なお、この判定光13の光量が主測定光11
の光量よりも大幅に小さくなるように両光源12,14 の出
力および半透明ミラー15の透過率を設定しておく。
【００３７】したがって、ＣＣＤ素子24からの画像信号
を画像として表示する画像表示部26には第１の干渉縞と
この第１の干渉縞より濃度の小さい第２の干渉縞の両者
が表示されることとなる。
【００３８】前述したように第１の干渉縞を形成するた
めの主測定光11の波長（第１の波長λ1 ）は632.8 nmで
あり、第２の干渉縞を形成するための判定光13の波長
（第２の波長λ2 ）は690 nmであるから第１の波長λ1
に対し第２の波長λ2 が微かに大きいこととなる。
【００３９】このように第１の波長λ1 に比べて第２の
波長λ2 が微かに大きい場合には、前述した如く図８を
用いて説明したように、基準面１からλ1 ／２毎の距離
に形成された第１の線群２（実線）よりも基準面１から
λ2 ／２毎の距離に形成された第２の線群４（破線）が
基準面１から遠い位置に形成されることになり、第１の
線群２と被検面22a の外形線とが交差する位置3a,bに対
応して第１の明るい干渉縞が、第２の線群４と被検面22
a の外形線とが交差する位置5a,bに対応して第２の明る
い干渉縞が形成されることとなる。そして、図８に示す
ように被検面22a 上に凹部6aが存在する場合には、図２
(A) に示す如く第１の干渉縞31a （便宜上太線で示す；
以下同じ）のやや内周側近傍に第２の干渉縞32a （便宜
上細線で示す；以下同じ）が現われる。また、図８に示
すように被検面22a 上に凸部6bが存在する場合には、図
２(B) に示す如く第１の干渉縞31b のやや外周側近傍に
第２の干渉縞32b が現われる。
【００４０】したがって、オペレータは画像表示部26に
表示された干渉縞を観察し、図２(A) に示すように第１
の干渉縞31a の内周側近傍に第２の干渉縞32a が現われ
ているときは被検面22a 上に凹部6aが形成されており、
また図２(B) に示すように第１の干渉縞31b の外周側近
傍に第２の干渉縞32b が現われているときは被検面22a
上に凸部6bが形成されていると判別する。
【００４１】なお、主測定光11の波長（第１の波長
λ1 ）よりも判定光13の波長（第２の波長λ2 ）が小さ
くなるように設定すれば、上記実施例の場合とは逆に、
第１の干渉縞31a の内周側近傍に第２の干渉縞32a が現
われているとき（図２(A) ）には被検面22a 上に凸部6b
が、第１の干渉縞31b の外周側近傍に第２の干渉縞32b
が現われているとき（図２(B) ）には被検面22a 上に凹
部6aが形成されていると判別する。
【００４２】なお、被検面22a 上の凹部6aもしくは凸部
6bが極めて大きい場合、あるいは被検面22a 上にその一
端から他端に向かう傾斜が形成されている場合には、図
３(A),(B) に示すように第２の干渉縞32c,d は第１の干
渉縞31c,d と平行に左、右、上、下のいずれかの側に現
われることとなる。
【００４３】オペレータは、前もって第２の干渉縞32c,
d が第１の干渉縞31c,d のいずれの側に現われたとき被
検面22a 上にどのような形状が形成されているかという
対応関係を把握しておき、これに基づき画像表示部26に
表示された２つの干渉縞31c,d ，32c,d の位置関係から
被検面22a 上の凹凸形状あるいは傾斜方向を判別する。
【００４４】なお、本発明方法を上述したフィゾー型の
干渉計に応用した場合には、一般にこのフィゾー型の干
渉計のコヒーレント長が長いことからオペレータのワー
キングディスタンスを大きくとることができ、操作性が
良いという利点を有する反面、干渉縞が多数本生じるこ
とから第２の干渉縞が第１の干渉縞のいずれの側に生じ
ているか判別し難くなる場合も生じる。
【００４５】すなわち、上記実施例の場合には、第１の
波長λ1 が632.8 nmで第２の波長λ2 が690 nmであるか
ら、この２つの波長λ1 ，λ2 の差は第１の波長λ1 の
１割程度となり、干渉縞の次数が高くなるにしたがって
同一次数における第２の干渉縞と第１の干渉縞の距離は
大きくなり、遂に第10次の干渉縞では略縞１つ分だけず
れてしまうこととなる。したがって、次数の高い縞部分
で判別を行なうときは、このような現象を考慮し、被検
面22a と各波長λ1 ，λ2 との関係を前もって調べてお
き、このようにして調べた対応関係に基づき第１の干渉
縞と第２の干渉縞との位置関係から被検面22a の凹凸形
状もしくは傾斜方向を判別することが必要となる。
【００４６】また、本発明は上記フィゾー型干渉計に適
用する場合に限られず、例えばマイケルソン型干渉計や
マッハツェンダ型干渉計等の他の干渉計に適用すること
も可能である。
【００４７】図４は、本発明をマイケルソン型干渉計に
適用した場合の装置構成の一例を示す概略図であり、図
５は、本発明をマッハツェンダ型干渉計に適用した場合
の装置構成の一例を示す概略図である。なお、これら図
４および図５において、図１に示す各部と対応する部分
については、図１に示す各符号に各々100 および200を
加えた符号を付して示すこととする。
【００４８】すなわち、図４に示す装置は、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ光源112 からの主測定光111と、半導体レーザ光
源114 からの判定光112 を半透明ミラー115 （主測定光
１１１の反射率に比べて判定光１１３ の透過率が低
い）により合成し、ビームエクスパンダ116 によりビー
ム径を拡大し、半透明ミラー131 により、光量の半分を
基準板121 の基準面121a方向に透過せしめるとともに光
量の他の半分をサンプル122 の被検面122a方向に反射せ
しめ、基準面121aから反射され、半透明ミラー131 によ
り反射されたレーザ光と、被検面122aから反射され、半
透明ミラー131 を透過したレーザ光とを干渉せしめ、コ
リメータレンズ132 およびイメージングレンズ125 を用
いてＣＣＤ素子124 上に干渉縞情報を担持した光を結像
せしめる。
【００４９】ＣＣＤ素子124 により光電変換された干渉
縞画像情報に基づき画像表示部126に干渉縞画像が表示
される。この画像表示部126 に表示された干渉縞画像は
図１に示すフィゾー型の干渉計によって得られたものと
同様に、主測定光111 によって形成される第１の干渉縞
と判定光113 によって形成される第２の干渉縞とが組み
合わされた図２あるいは図３に示す如き画像である。こ
の後、この画像表示部126 に表示された第１の干渉縞と
第２の干渉縞の位置関係から前述したフィゾー型の干渉
計と同様に被検面122aの表面形状が判断される。
【００５０】また、図５に示す装置は斜入射で感度を低
減させて測定するものであり、いわば変形マッハツェン
ダ型と称されるべきものであって、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光
源212 からの主測定光211 と、半導体レーザ光源214 か
らの判定光213 を半透明ミラー215 （主測定光211 の反
射率に比べて判定光213 の透過率が低い）により合成
し、ビームエクスパンダ216 によりビーム径を拡大し、
半透明ミラー230 により、光量の半分を基準板221 の基
準面221a方向に反射せしめるとともに光量の他の半分を
サンプル222 の被検面222a方向に透過せしめて基準面22
1aおよび被検面222aの各々に主測定光211 および判定光
222 を斜入射せしめ、基準面221aから反射され、半透明
ミラー231 により反射されたレーザ光と、被検面222aか
ら反射され、半透明ミラー231 を透過したレーザ光とを
干渉せしめ、コリメータレンズ232およびイメージング
レンズ225 を用いてＣＣＤ素子224 上に干渉縞情報を担
持した光を結像せしめる。
【００５１】ＣＣＤ素子224 により光電変換された干渉
縞画像情報に基づき画像表示部226に干渉縞画像が表示
される。この画像表示部226 に表示された干渉縞画像は
図１に示すフィゾー型の干渉計および図４に示すマイケ
ルソン型の干渉計によって得られたものと同様に、主測
定光11,111によって形成される第１の干渉縞と判定光1
3,113によって形成される第２の干渉縞とが組み合わさ
れた図２あるいは図３に示す如き画像が表示される。こ
の後、この画像表示部226 に表示された第１の干渉縞と
第２の干渉縞の位置関係から前述したフィゾー型の干渉
計あるいはマイケルソン型の干渉計と同様に被検面222a
の表面形状が判別される。
【００５２】また、上述した各実施例方法および装置で
は被検面22a,122a,222a の表面形状を測定する場合につ
いて説明しているが、これらの実施例方法および装置と
略同様の構成により被検体の屈折率分布を測定すること
が可能である。
【００５３】すなわち、図１に示すフィゾー型の干渉
計、図４に示すマイケルソン型の干渉計あるいは図５に
示すマッハツェンダ型の干渉計を用いて被検体の屈折率
分布を測定することも可能である。
【００５４】例えば、図６に示すように図１の被検体22
の配設位置に平面反射ミラー322 を配設し、基準面21a
と反射ミラー面322aとの間に屈折率分布を測定したい透
明な被検体330 を配設する。
【００５５】この場合に、基準面21a を透過した主測定
光11および判定光13は被検体330 を２回通過することに
なるため基準面21a に戻った物体光は実際の屈折率分布
の２倍に相当する屈折率分布情報を担持することにな
る。
【００５６】主測定光11と判定光13の一部は基準面21a
で反射されて各々参照光を形成するため、上記図１に示
す実施例と同様に、主測定光11の物体光と参照光の光干
渉により第１の干渉縞が、また判定光13の物体光と参照
光の光干渉により第２の干渉縞が各々画像表示部26上に
形成される。
【００５７】オペレータはこの画像表示部26に形成され
た２つの干渉縞の位置関係を観察して被検体の屈折率が
内側方向に高くなっているか、外側方向に高くなってい
るかを判断する。例えば図２(A) に示すように第１の干
渉縞31a の内周側近傍に第２の干渉縞32a が現われてい
るときは被検体330 の屈折率が内側に向かって低くなっ
ており、図２(B) に示すように第１の干渉縞31a の外周
側近傍に第２の干渉縞32a が現われているときは被検体
330 の屈折率が外側に向かって高くなっていると判別す
る。
【００５８】なお、被検体330 中にその一端から他端に
向かう屈折率変化が形成されている場合には、図３(A),
(B) に示すように第２の干渉縞32c,d は第１の干渉縞31
c,dと平行に左、右、上、下のいずれかの側に現われる
こととなる。
【００５９】また、図７に示す装置は本発明をマッハツ
ェンダ型干渉計に適用して被検体の屈折率分布を測定す
るもので、図５の基準板221 および被検体222 の配設位
置に各々平面反射ミラー421,422 を配設し、いずれか一
方の半透明ミラー230,231 のミラー面といずれか一方の
平面反射ミラー面421a,422a との間に屈折率分布を測定
したい透明な被検体430 を配設したものである。
【００６０】この場合に、被検体430 を透過する主測定
光211 および判定光213 は被検体430 の屈折率分布情報
を担持して各々物体光を形成して半透明ミラー231 に到
達し、他の系路を通って半透明ミラー231 に到達した主
測定光211 および判定光213から各々形成される参照光
と光干渉を生じて図６の実施例装置の場合と同様に画像
表示部226 上に第１の干渉縞と第２の干渉縞を形成する
ことになる。
【００６１】これら２つの干渉縞の位置関係により被検
体430 の屈折率分布を判別する手法は図６に示す実施例
の場合と同様である。
【００６２】なお、上述した実施例において被検体330,
430 の屈折率分布を測定する際には、物体光中に被検体
330,430 の表面の凹凸情報等が担持されていると、屈折
率分布のみを解析することが面倒となるので被検体330,
430 の光入射面および光出射面は平面性を良好としてお
くのが好ましい。
【００６３】なお、一般に、図４に示すマイケルソン型
の干渉計や図５，図７に示すマッハツェンダ型の干渉計
は図１，図６に示すフィゾー型の干渉計と比べるとコヒ
ーレント長が短く、特にコヒーレント長の短い光源を用
いた場合には、形成される干渉縞の本数（次数）が少な
くなるため、第１の干渉縞と第２の干渉縞の同一次数の
縞間隔を所定距離（例えば縞間隔の１／２）以内とする
ことができ、被検面の位置と波長との関係（および観察
する縞次数との関係）を考慮せずとも２つの干渉縞の位
置関係を特定することができ、被検面の凹凸等の表面形
状あるいは被検体の屈折率分布の判別が容易となる。
【００６４】また、被検面の凹凸等の表面形状および被
検体の屈折率分布を、例えば図８に示す如き装置を用い
て同時に測定することも可能である。この図８に示す装
置は、図１に示すフィゾー型の干渉計と図７に示すマッ
ハツェンダ型の干渉計とを組み合わせたもので、このフ
ィゾー型の干渉計部分で被検面430aの凹凸等の表面形状
を、このマッハツェンダ型の干渉計部分で被検体430 の
屈折率分布を測定する。すなわち、同一光源から出力さ
れたレーザ光の反射光により被検面430aの凹凸等の形状
を、透過光により被検体430 の屈折率分布を各々測定し
ている。
【００６５】なお、図８において、フィゾー型の干渉計
部分の各部材については、その各部材と対応する、図１
に示す各部材の符号を付してあり、またマッハツェンダ
型の干渉計部分の各部材については、その各部材と対応
する、図７に示す各部材の符号を付してある。
【００６６】また、この図８に示す装置においては、各
測定の精度を高めるために、ハーフミラー230 の表面精
度が特に重要となる。
【００６７】なお、本発明の干渉縞による測定方法およ
び装置は上記実施例のものに限られるものではなく、種
々の態様の変更が可能である。
【００６８】例えば、図１，図４，図５，図６，図７お
よび図８に示す装置において、半導体レーザ光源14,11
4,214と半透明ミラー15,115,215との間にシャッタを設
けておき、所定のタイミングでこのシャッタを開閉し、
被検面22a,122a,222a,430aの凹凸形状もしくは傾斜方向
または被検体330,430 の屈折率分布を判別するときのみ
第２の干渉縞を形成せしめることも可能である。また、
半導体レーザ光源14,11414を所定のタイミングで点滅せ
しめて第２の干渉縞が所定のタイミングで生成、消失す
るようにして第２の干渉縞の位置をオペレータに認識さ
せ易いようにしてもよい。
【００６９】また、上述した実施例においては主測定光
を発する光源と判定光を発する光源とが別光源とされて
いるが、本発明方法としては主測定光を発する光源と判
定光を発する光源とを同一光源とすることも可能であ
る。例えばこの光源を波長選択用のグレーティングを備
えた色素レーザ光源としたり、励起電流の変化等により
発振波長を変化させ得る半導体レーザ光源とすることで
同一光源から波長の異なる２つの光を出力することが可
能となる。この半導体レーザ光源を用いた場合には、最
初に第１の波長を有する主測定光を発光せしめて画像表
示部に第１の干渉縞を形成せしめ、次に、励起電流を変
化させること等により発振波長を変化せしめ第２の波長
を有する判定光を出力せしめて画像表示部に第２の干渉
縞を形成せしめ、この第２の干渉縞が第１の干渉縞に対
してどのような位置に形成されるかを観察して被検面の
形状あるいは被検体の屈折率分布を判別することも可能
である。
【００７０】また、この場合において、画像表示部に所
定の画像メモリ手段を設けておき、第１の干渉縞および
第２の干渉縞の画像情報を記憶させ、これを画像表示部
に交互もしくは同時に表示させることによって第１の干
渉縞と第２の干渉縞の位置関係を判別しやすくするよう
にしてもよい。
【００７１】また、図１，図４，図５，図６，図７およ
び図８に示す装置においては画像表示部26,126,226上に
干渉縞が表示されるようにしているが、これに代えてス
クリーン上に干渉縞が表示されるようにしてもよい。
【００７２】さらに、上記実施例においてはオペレータ
により第１の干渉縞と第２の干渉縞の位置関係を判断し
ているが、画像メモリ手段に記憶された干渉縞情報か
ら、所定のパターン認識プログラムを用いてこれらの関
係を自動判別させることも可能である。
【００７３】
【発明の効果】以上に説明したように、本願発明の干渉
縞による測定方法および装置によれば、波長が微かに異
なる２系の光の各々により被検面の表面形状あるいは被
検体の屈折率分布を表わす干渉縞を同一平面上に形成
し、これら２つの干渉縞の位置関係から被検面の凹凸形
状、傾斜方向あるいは被検体の屈折率分布等を判別する
ことができ、従来技術の如く物理的に被検体を振動させ
たり、大規模なコンピュータ解析を行なう必要がないか
ら高精度かつ簡便に被検面の表面形状あるいは被検体の
屈折率分布を判別することが可能となる。
【００７４】また、上記２系の光を別個の光源から発生
せしめる場合に、判定光を所定のタイミングでのみ被検
体に照射すれば表面の凹凸形状あるいは屈折率分布等を
判別するときのみ、判定光による第２の干渉縞を形成す
ることができ、その他の干渉縞観察時には主測定光によ
る第１の干渉縞のみを形成してクリアな干渉縞画像を観
察することができる。また、表面の凹凸形状や屈折率分
布等を判別する際にも上記第２の干渉縞を点滅させるこ
とによってその位置を容易に認識させることができる。
【００７５】さらに、上記２系の光を同一の光源から発
生せしめるときに、励起電流の変化等により発振波長を
変化させ得る半導体レーザ光源を用いることにより、極
めて簡単に同一平面上に２つの干渉縞を交互に見ること
ができ、両干渉縞の位置関係を容易に判別することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をフィゾー型干渉計に適用して表面形状
を測定する場合における実施例装置の構成の一例を示す
概略図
【図２】図１に示す装置により得られた干渉縞を示す概
略図
【図３】図１に示す装置により得られた他の干渉縞を示
す概略図
【図４】本発明をマイケルソン型干渉計に適用して表面
形状を測定する場合における装置構成の一例を示す概略
図
【図５】本発明をマッハツェンダ型干渉計に適用して表
面形状を測定する場合における装置構成の一例を示す概
略図
【図６】本発明をフィゾー型干渉計に適用して被検体の
屈折率分布を測定する場合における装置構成の一例を示
す概略図
【図７】本発明をマッハツェンダ型干渉計に適用して被
検体の屈折率分布を測定する場合における装置構成の一
例を示す概略図
【図８】本発明をフィゾー型干渉計およびマッハツェン
ダ型干渉計に適用して、被検面の表面形状および被検体
の屈折率分布を測定する場合における装置構成の一例を
示す概略図
【図９】本発明方法による被検面の表面形状あるいは被
検体の屈折率分布の判別手法を説明するための概略図
【符号の説明】
１,21a,121a,221a 基準面 6a 凹部 6b 凸部 11,111,211 主測定光 12,112,212 Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源 13,113,213 判定光 14,114,214 半導体レーザ光源 15,115,131,215,230,231 半透明ミラー 18 偏光ビームスプリッタ 21,121,221 基準板 22,122,222 サンプル 22a,122a,222a,430a 被検面 24,124,224 ＣＣＤ素子 26,126,226 画像表示部 31a,b,c,d 第１の干渉縞 32a,b,c,d 第２の干渉縞 322,421,422 反射ミラー 330,430 被検体

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光干渉により生じる干渉縞を観察して被
    検体の表面形状を測定する方法において、 第１の波長を有する主測定光を用いて前記被検体による
    第１の干渉縞を形成するとともに、この第１の波長とは
    微かに異なる第２の波長を有する判定光を用いて前記被
    検体による第２の干渉縞を形成し、 前記第１の干渉縞と前記第２の干渉縞の相対位置関係に
    基づき前記被検体表面の凹凸形状もしくは傾斜方向を測
    定することを特徴とする干渉縞による測定方法。
  2. 【請求項２】 光干渉により生じる干渉縞を観察して被
    検体の屈折率分布を測定する方法において、 第１の波長を有する主測定光を用いて前記被検体による
    第１の干渉縞を形成するとともに、この第１の波長とは
    微かに異なる第２の波長を有する判定光を用いて前記被
    検体による第２の干渉縞を形成し、 前記第１の干渉縞と前記第２の干渉縞の相対位置関係に
    基づき前記被検体の屈折率分布を測定することを特徴と
    する干渉縞による測定方法。
  3. 【請求項３】 光干渉により生じる干渉縞を観察して被
    検体を測定する干渉装置において、 第１の波長を有する主測定光を用いて前記被検体による
    第１の干渉縞を形成する手段と、 この第１の波長とは微かに異なる第２の波長を有する判
    定光を用いて前記被検体による第２の干渉縞を形成する
    手段を備えてなることを特徴とする干渉縞による測定装
    置。
  4. 【請求項４】 前記主測定光と前記判定光を互いに異な
    る光源から出力せしめ、該判定光を所定のタイミングで
    前記被検面に照射することを特徴とする請求項３記載の
    干渉縞による測定装置。
  5. 【請求項５】 前記主測定光と前記判定光を同一の光源
    から出力せしめることを特徴とする請求項３記載の干渉
    縞による測定装置。
  6. 【請求項６】 前記光源は発振波長を変化させ得る半導
    体レーザ光源であることを特徴とする請求項５記載の干
    渉縞による測定装置。
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