JPH08313207A - 透過型干渉計 - Google Patents

透過型干渉計

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JPH08313207A
JPH08313207A JP7148310A JP14831095A JPH08313207A JP H08313207 A JPH08313207 A JP H08313207A JP 7148310 A JP7148310 A JP 7148310A JP 14831095 A JP14831095 A JP 14831095A JP H08313207 A JPH08313207 A JP H08313207A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏光の光路中にλ/4板を挿入・退出させる
ことにより、被検体内部の応力歪みに伴うノイズ成分を
干渉縞中に出現させる場合と、出現させない場合のいず
れをも選択可能とする。 【構成】 オペレータによるλ/4板4の操作機構の操
作により、レーザ光2を円偏光とする場合にはλ/4板
4が光路中に挿入され、一方、レーザ光2を直線偏光と
する場合にはλ/4板4が光路外に退出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は被検体を透過した波面と
基準面からの基準波面との干渉により生じる干渉縞を用
いて被検体の表裏面形状および被検体内部の応力歪み等
を測定する透過型干渉計に関し、特に、プラスチック成
型によるレンズや結晶の内部の応力歪みに関する情報を
得るのに好適な透過型干渉計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】透過型干渉計は被検体の透過光の波面情
報に基づき干渉縞を得ていることから、被検体の表裏面
の形状のみならず、被検体内部の応力歪み等も測定可能
である。特に、光ピックアップレンズ等の各種小型レン
ズはプラスチック成型により形成されることが多く、湯
流れによる応力歪みが許容範囲内のものであるか否かを
上記透過型干渉計を用いて検査することが望ましい。
【0003】ところで、上述したプラスチック成型レン
ズや結晶を透過型干渉計を用いて観察すると、それらの
内部に入射した光が上記応力歪みに伴ない複屈折を起こ
すため、得られた干渉縞中にこの複屈折によるノイズ成
分が重畳されてしまう。多くの場合、このノイズ成分が
干渉縞を分断する線となって現れ、この分断線の両側の
干渉縞は互いに不連続となる。
【0004】このような分断線は被検体の内部の応力歪
みを検査する上で重要な情報となるものの、一方で、近
年干渉縞解析の分野で普及されつつある、コンピュータ
を用いたフリンジスキャニング法(位相シフト法)等を
実施する際には解析処理を行なう上で大きな障害とな
り、解析処理が不能となる虞もある。本発明はこのよう
な事情に鑑みなされたものであり、被検体内部の応力歪
みに伴うノイズ成分を干渉縞中に出現させる場合と、出
現させない場合とを適宜選択し得る透過型干渉計を提供
することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の透過型干渉計
は、直線偏光もしくは円偏光からなる偏光を、透明な被
検体が挿入される、基準板と基準反射板との間で往復せ
しめ、前記被検体を透過して前記基準板の基準面に戻さ
れた前記偏光である物体光と前記基準面から反射された
前記偏光である参照光との光干渉により干渉縞を形成す
る透過型干渉計において、前記基準面に到るまでの該偏
光の光路中に挿入されるλ/4板と、このλ/4板の該
光路中への挿入操作および該光路中からの退出操作を行
なう操作手段を備え、前記偏光が直線偏光である場合
に、前記被検体に入射した該偏光の偏光面の方向が、該
被検体の内部の複屈折性に起因する、干渉縞中のノイズ
成分を最小とする方向に設定されるように構成してなる
ことを特徴とするものである。
【0006】また、この透過型干渉計の往復両光路を分
離するために無偏光のビ−ムスプリッターが用いられ
る。さらに、前記偏光の光路中にλ/2板が挿入される
ように、かつ該λ/2板が該板面に垂直となる軸を中心
として回転可能に構成するのが望ましい。
【0007】
【作用および発明の効果】上記構成によれば、λ/4板
を偏光の光路中に出し入れ自在としている。λ/4板は
直線偏光と円偏光を互いに変換する光学素子であるか
ら、このλ/4板を偏光の光路中に挿入するか、この光
路中から退出させるかにより被検体に照射する偏光を直
線偏光とすることもできるし、円偏光とすることもでき
る。
【0008】しかも、被検体に照射される偏光が直線偏
光である場合に、この直線偏光の偏光面の方向を該被検
体の内部の複屈折性に起因する、干渉縞中のノイズ成分
を最小とする方向に設定されるように構成している。し
たがって、直線偏光を選択した場合には観察される干渉
縞中に上記ノイズ成分は出現せず、もしくは出現しても
弱いものとなり、例えばフリンジスキャニング法を用い
たコンピュータ解析処理においては、このノイズ成分に
よる障害の発生を回避することができる。
【0009】一方、円偏光を選択した場合には、上記ノ
イズ成分の影響を受け易い偏光面方向における干渉縞も
含まれることになるから、干渉縞中に上記ノイズ成分、
例えば前述した如き干渉縞の分断線が出現することとな
り、これに基づき被検体の内部応力に関する情報を得る
ことができる。また、上記偏光の光路中にλ/2板も挿
入されるように構成し、さらにこのλ/2板をこの板面
に垂直な軸を中心として回転可能に構成すれば、偏光が
直線偏光である場合に、このλ/2板を光路内で回転せ
しめて、干渉縞中におけるノイズ成分の影響が最も小さ
くなるような偏光面方向を容易に見つけることができ
る。
【0010】なお、λ/4板とλ/2板の位置関係につ
いては、直線偏光がλ/4板によっって円偏光に変換さ
れるような場合であればλ/4板とλ/2板のいずれが
前段に配されていてもよいが、円偏光がλ/4板によっ
て直線偏光に変換されるような場合であればλ/4板が
λ/2板の前段に配されるよう設定する必要がある。ま
た、このλ/2板を偏光の光路に対して挿入・退出自在
とさせておけば、該偏光が円偏光となる場合に光路から
退出させるようにして、ノイズの影響をより小さくする
ことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図1は本発明の実施例に係る透過型干渉計の
光学系を示す概略図である。すなわち、レーザ光源(H
e−Neレーザ、632.8nm、2mW出力)1から
出力されたレーザ光2は偏光フィルタ3によって所定の
方向に偏光面を有する直線偏光とされる。なお、この偏
光フィルタ3はレーザビーム2に対して回転自在の第1
偏光フィルタ3aと、固定された第2偏光フィルタ3b
からなり、この第1偏光フィルタ3aを回転することに
より光量調整が可能とされている。
【0012】この直線偏光とされたレーザビーム2はλ
/4板4の挿入位置とλ/2板5の挿入位置を順次通過
する。これら2つの波長板4、5は各々レーザビーム2
の光路に対し、挿入・退出自在とされており、この挿入
・退出操作は図3に示す挿入・退出操作機構によりなさ
れる。
【0013】次に、レーザビーム2は直角反射プリズム
6により直角反射され、対物レンズ7によりピンホール
板8のピンホール位置に照射され、このピンホールによ
ってノイズ成分が除去される。ピンホール板8を通過し
たレーザビーム2は発散光束とされ、無偏光のビ−ムス
プリッター9に入射する。無偏光のビ−ムスプリッター
9では光量の一部が直角方向に反射され、さらに直角反
射プリズム10によって直角方向に反射され、コリメー
タレンズ11によって平行光束とされて基準板12に入
射する。基準板12に入射したレーザビーム2は、その
一部が被検体13方向に透過されるが、その余の部分は
基準板12の被検体13側の表面である基準面によって
反射されて参照光とされる。
【0014】基準板12を被検体13方向に透過したレ
ーザビーム2は平板状の被検体13を透過し、基準反射
面14により反射され、再び被検体13を透過し、物体
光として基準板12の基準面に戻され、この基準面を透
過する。上記基準板12の基準面と基準反射面14は共
に高精度の平面性を有しており、互いに平行とされてい
る。なお、被検体13の表裏両面は上記基準面および基
準反射面14と大略平行に配されている。
【0015】上記基準面で反射された参照光の波面と該
基準面に戻された物体光の波面により、被検体13の表
裏各面の凸凹形状、および被検体13の内部の応力歪み
に応じた光干渉が生じる。この凸凹形状情報および応力
歪み情報を担持したレーザ光2の戻り光はコリメータレ
ンズ11、直角反射プリズム10を介して無偏光のビ−
ムスプリッター9に照射される。無偏光のビ−ムスプリ
ッター9では、該戻り光の一部を透過して、図示されな
い干渉縞投影面に上記凸凹形状情報および応力歪み情報
を担持した干渉縞画像を投影する観察光学系方向に射出
することになる。なお、投影面はスクリーンであっても
よいし、撮像素子や撮像管等であってもよい。
【0016】ところで、被検体13が、プラスチック成
型品や鉱物結晶等からなる場合には内部応力歪みがどう
しても大きくなり、この応力歪みに伴い大きな複屈折性
を有することになる。レーザ光2が円偏光の場合には、
複屈折性を有する物質内を透過すると、投影面上に形成
される干渉縞中に図2(A)に示す如き分断線(干渉縞
21にとってはノイズ成分)22が生じる。この分断線
22は、被検体13内部の応力歪みに起因するものであ
るからこの分断線22を解析すればこの被検体13内部
の応力歪みに関する情報を得ることも可能である。
【0017】しかしながら、干渉縞21中に分断線22
が存在するとこの分断線22を境界として干渉縞21が
不連続となり、例えばフリンジスキャニング法(位相シ
フト法)を用いて干渉縞21をコンピュータ解析する場
合には、その解析処理を良好に行なうことが困難となる
ため、このような分断線22は干渉縞21中から除去す
る必要がある。
【0018】一方、上記レーザ光2が直線偏光である場
合には、その偏光面の角度を調整することにより図2
(B)に示す如く分断線22が存在しない干渉縞21を
得ることができ、このような干渉縞21であれば、上述
したコンピュータ解析を用いてもその解析処理を良好に
行なうことができる。但し、図2(B)の干渉縞が得ら
れた際の直線偏光の偏光面を180°回転させた直線偏
光を用いた場合には、円偏光を用いた場合の図2(A)
に示す如き分断線22が存在する干渉縞21となってし
まうので、直線偏光の角度は、扱う被検体13に応じて
十分に調整する必要がある。
【0019】このように、内部応力歪みのある被検体1
3を測定する場合には、その目的に応じ、レーザ光2を
円偏光と所定の直線偏光のいずれにするのかを選択でき
るように構成するのが望ましい。そこで、図1に示す透
過型干渉計においては、オペレータによるλ/4板4の
操作機構の操作により、レーザ光2を円偏光とする場合
にはλ/4板4が光路中に挿入され、一方、レーザ光2
を直線偏光とする場合にはλ/4板4が光路外に退出さ
れる。
【0020】さらに、オペレータによるλ/2板5の操
作機構により、レーザ光2が直線偏光である場合にはλ
/2板5が光路中に挿入され、一方レーザ光2が円偏光
である場合にはλ/2板5が光路外に退出されるように
構成している。そして、レーザ光2が直線偏光である場
合には、λ/2板5を回転させて偏光面の回転角度を変
えて、分断線22の存在しない図2(B)に示す如き干
渉縞が得られるように調整する。これにより、測定開始
段階では、ノイズ成分の出現を阻止することが可能な偏
光面の回転角が不明の場合であっても図2(B)に示す
如き干渉縞21を容易に得ることができる。レーザ光2
が円偏光である場合にλ/2板5を光路外に退出するの
は、レーザ光2がλ/2板5を透過する際に生じる微小
なノイズを除去するためである。
【0021】また、上記2つの波長板4、5はレーザ光
2の光路に対して垂直に出し入れできるように、かつ光
路内において確実に位置決めできるように、その操作機
構を構成する必要がある。図3には、上記実施例の透過
型干渉計におけるλ/4板4の操作機構が示されてい
る。なお、λ/2板5の操作機構も図3に示すものと同
様であるから、その説明は省略する。
【0022】この操作機構は、直方体形状の固定部31
と、λ/4板4を嵌合された可動部32と、この可動部
32を固定部31に対し移動可能に保持するつまみ軸部
33および3つの支持軸部34A、34B、34Cとか
らなっており、図3(A)はλ/4板4がレーザ光2の
光路外に退出されている状態を、図3(B)はλ/4板
4がレーザ光2の光路中に挿入されている状態を示すも
のである。
【0023】可動部32は、λ/4板4を保持するλ/
4板保持板32Aを平板状の可動部保持板32B上にそ
の面方向が互いに直交するような位置で固設した構造と
なっており、また、つまみ軸部33は挿着部33Aおい
て可動部保持板32Bと確実に固定するように形成され
ている。さらに、このつまみ軸部33と3つの支持軸部
34A、34B、34Cは嵌挿部35、36A、36
B、36Cにおいて固定部31と摺動自在、かつ密に摺
着されている。なお、これらつまみ軸部33と3つの支
持軸部34A,34B,34Cは、可動部32の矢印A
方向への移動に伴い固定部31内に確実に固設されてい
るさや部(図示せず)に対して密に嵌挿されるようにな
っている。これにより、可動部32が矢印A方向に移動
する際に傾いたり、あるいはブレが生じることがなく、
オペレータがつまみ軸部33を矢印A方向に引っ張った
り、押したりしてλ/4板4をレーザ光2の光路内の同
一位置に、かつこのレーザ光2のビーム方向に対して垂
直に出し入れすることができる。
【0024】なお、固定部31の上面には直角反射プリ
ズム6が載設固定されていて、レーザ光2が直角反射プ
リズム6の反射面に入射角45°で入射するようになっ
ている。本発明の透過型干渉計としては上記実施例のも
のに限られるものではなく、例えば、λ/2板5を省略
したり、このλ/2板5をレーザ光2の光路中で保持固
定せしめ光路外に退出させないように構成することも可
能である。また、λ/4板4あるいはλ/2板5の光路
中への挿入および光路外への退出の各操作はオペレータ
のスイッチ設定に基づき、アクチュエータによりこれら
波長板4、5の出入操作を駆動することも可能である。
【0025】さらに、上記2つの波長板4,5の配設位
置は偏光フィルタ3と基準板12の間の任意の位置とす
ることが可能であるが、レーザ光2のビーム径が細い範
囲である、対物レンズの前段とするのが望ましい。ま
た、被検体13の形状としては実施例の如き平板状のも
のに限られるものではなく、たとえば凸面あるいは凹面
の各形状のものも可能である。但し、被検面を凸面ある
いは凹面とした場合には、その形状に応じたレンズを基
準板12と被検体13の間に挿入し、かつ基準反射面1
4の形状も被検面形状に応じたものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る透過型干渉計を示す概略
【図2】レーザ光を円偏光とした場合、および所定の直
線偏光とした場合において、観察される干渉縞を示す図
【図3】図1に示す干渉計においてλ/4板を操作する
機構を示す概略図
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 レーザ光 3 偏光フィルタ 4 λ/4板 5 λ/2板 6、10 直角反射プリズム 9 無偏光のビ−ムスプリッター 12 基準板 13 被検体 14 基準反射面 21 干渉縞 22 分断線 31 固定部 32 可動部 33 つまみ軸部 34A,34B,34C 支持軸部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直線偏光もしくは円偏光からなる偏光
    を、透明な被検体が挿入される、基準板と基準反射板と
    の間で往復せしめ、前記被検体を透過して前記基準板の
    基準面に戻された前記偏光である物体光と前記基準面か
    ら反射された前記偏光である参照光との光干渉により干
    渉縞を形成する透過型干渉計において、 前記基準面に到るまでの該偏光の光路中に挿入されるλ
    /4板と、このλ/4板の該光路中への挿入操作および
    該光路中からの退出操作を行なう操作手段を備え、 前記偏光が直線偏光である場合に、前記被検体に入射し
    た該偏光の偏光面の方向が、該被検体の内部の複屈折性
    に起因する、干渉縞中のノイズ成分を最小とする方向に
    設定されるように構成してなることを特徴とする透過型
    干渉計。
  2. 【請求項2】 前記被検体に向かう前記偏光と該被検体
    から戻ってきた該偏光を分離するビームスプリッタが無
    偏光のビ−ムスプリッターで構成されてなることを特徴
    とする請求項1記載の透過型干渉計。
  3. 【請求項3】 前記偏光の光路中にλ/2板が挿入され
    るように、かつ該λ/2板が該板面に垂直となる所定の
    軸を中心として回転可能に構成してなることを特徴とす
    る請求項1もしくは2に記載の透過型干渉計。
JP14831095A 1995-05-23 1995-05-23 透過型干渉計 Expired - Lifetime JP3209390B2 (ja)

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