JPH11337321A - 位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置 - Google Patents
位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置Info
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- JPH11337321A JPH11337321A JP10164291A JP16429198A JPH11337321A JP H11337321 A JPH11337321 A JP H11337321A JP 10164291 A JP10164291 A JP 10164291A JP 16429198 A JP16429198 A JP 16429198A JP H11337321 A JPH11337321 A JP H11337321A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気揺らぎの影響を受けにくい共通光路型で
あり、光学部品の面精度の影響を受けずに、比較的高精
度の測定を行うことができる位相シフト干渉縞の同時計
測方法及び装置を得るにある。 【解決手段】 直交偏光状態の参照光と計測光からなる
無干渉光束を発生させ、この無干渉光束を複数の無干渉
分光光束に分割し、これらの各無干渉分光光束に含まれ
る参照光及び計測光のいずれか一方の位相を波長板を用
いて無干渉分光光束ごとに異った状態に遅延させると共
に、同遅延光と残る参照光及び計測光の他方に干渉させ
て無干渉分光光束ごとに異なった位相の複数の光学的干
渉縞を同時的に得る位相シフト干渉縞の同時計測方法。
あり、光学部品の面精度の影響を受けずに、比較的高精
度の測定を行うことができる位相シフト干渉縞の同時計
測方法及び装置を得るにある。 【解決手段】 直交偏光状態の参照光と計測光からなる
無干渉光束を発生させ、この無干渉光束を複数の無干渉
分光光束に分割し、これらの各無干渉分光光束に含まれ
る参照光及び計測光のいずれか一方の位相を波長板を用
いて無干渉分光光束ごとに異った状態に遅延させると共
に、同遅延光と残る参照光及び計測光の他方に干渉させ
て無干渉分光光束ごとに異なった位相の複数の光学的干
渉縞を同時的に得る位相シフト干渉縞の同時計測方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被検面の精密計測方
法及び装置に関し、特に、位相シフトされた複数の干渉
縞を用いる計測方法及び装置に関する。
法及び装置に関し、特に、位相シフトされた複数の干渉
縞を用いる計測方法及び装置に関する。
【０００２】
【背景技術】周知のように、被検面の精密な凹凸状態を
知るには光学干渉縞法があるが、この光学干渉縞法のひ
とつとして、従来では、位相を互いに異ならせた複数の
干渉縞から被検面の解析を行う位相シフト法が知られて
いる。つまり、この位相シフト法においては、参照面を
光軸方向へ移動させる等の方法により干渉縞の位相を径
時的に変化させるのが一般的である。
知るには光学干渉縞法があるが、この光学干渉縞法のひ
とつとして、従来では、位相を互いに異ならせた複数の
干渉縞から被検面の解析を行う位相シフト法が知られて
いる。つまり、この位相シフト法においては、参照面を
光軸方向へ移動させる等の方法により干渉縞の位相を径
時的に変化させるのが一般的である。
【０００３】しかし、このように径時的に異なった位相
状態を得る位相シフト法では、解析の元となる干渉縞を
取り込む段階で一定時間を要するから、解析時間が長く
なるばかりでなく、解析結果は、この時間経過中の空気
揺らぎや振動等の影響を受けるので、解析結果の信頼性
を維持しずらいと共に、被検面が干渉光学系に対して相
対的に移動している場合には解析が困難であった。
状態を得る位相シフト法では、解析の元となる干渉縞を
取り込む段階で一定時間を要するから、解析時間が長く
なるばかりでなく、解析結果は、この時間経過中の空気
揺らぎや振動等の影響を受けるので、解析結果の信頼性
を維持しずらいと共に、被検面が干渉光学系に対して相
対的に移動している場合には解析が困難であった。
【０００４】前述したような位相シフト法の問題を解決
するため、従来では、例えば特開平２−２８７１０７号
公報に示されたような「２次元情報取得装置」が提案さ
れている。即ち、図２に示す「２次元情報取得装置」に
おいては、レーザ光源１からの光はレンズ系２により拡
大して平行光とされ、偏光半透鏡３により直交する２つ
の偏光に分ける。そして、これらの偏光路上に１／４波
長板４，５をそれぞれ配置して円偏光として、参照面６
及び被検面７を照明する。また、これらの参照面６及び
被検面７からの反射光を再び１／４波長板４，５を通し
て直線偏光とした後、再度、偏光半透鏡３に入射させる
と、前記参照面６に対する被検面７の形状の差に相当す
る位相情報をもちかつ直交偏光関係にある２つの光束を
重ね合わせ状態で取り出すことができる。
するため、従来では、例えば特開平２−２８７１０７号
公報に示されたような「２次元情報取得装置」が提案さ
れている。即ち、図２に示す「２次元情報取得装置」に
おいては、レーザ光源１からの光はレンズ系２により拡
大して平行光とされ、偏光半透鏡３により直交する２つ
の偏光に分ける。そして、これらの偏光路上に１／４波
長板４，５をそれぞれ配置して円偏光として、参照面６
及び被検面７を照明する。また、これらの参照面６及び
被検面７からの反射光を再び１／４波長板４，５を通し
て直線偏光とした後、再度、偏光半透鏡３に入射させる
と、前記参照面６に対する被検面７の形状の差に相当す
る位相情報をもちかつ直交偏光関係にある２つの光束を
重ね合わせ状態で取り出すことができる。
【０００５】この後、これらの２つの光束を１／４波長
板８に通過させると、２つの直線偏光は右回りと左回り
の互いの逆回りの円偏光になるから、全体を符号”９”
で示す波面分割光学系でこれらの円偏光を３つの光束に
分割し、これらの分割光束を偏光板１０，１１，１２に
通し、３台のカメラ１３，１４，１５に結像することに
より干渉縞光強度データを得る。つまり、この光学系で
は、偏光板１０の偏光方向に対して偏光板１１，１２の
偏光方向をそれぞれ４５度、９０度傾けることによって
９０度づつ位相の異なる３枚の干渉縞画像を得ることが
できる。
板８に通過させると、２つの直線偏光は右回りと左回り
の互いの逆回りの円偏光になるから、全体を符号”９”
で示す波面分割光学系でこれらの円偏光を３つの光束に
分割し、これらの分割光束を偏光板１０，１１，１２に
通し、３台のカメラ１３，１４，１５に結像することに
より干渉縞光強度データを得る。つまり、この光学系で
は、偏光板１０の偏光方向に対して偏光板１１，１２の
偏光方向をそれぞれ４５度、９０度傾けることによって
９０度づつ位相の異なる３枚の干渉縞画像を得ることが
できる。
【０００６】ちなみに、前述した「２次元情報取得装
置」を記載した前掲特開平２−２８７１０７号公報にお
いては、参照面６に対する被検面７の形状差に相当する
位相情報を偏光面を直交関係に保ったまま取り出す方法
として、透過波面のひずみ測定用には「マッハツェンダ
ー干渉計」が、反射光を利用する面形状測定用には「マ
イケルソン型干渉計」が例示してある。
置」を記載した前掲特開平２−２８７１０７号公報にお
いては、参照面６に対する被検面７の形状差に相当する
位相情報を偏光面を直交関係に保ったまま取り出す方法
として、透過波面のひずみ測定用には「マッハツェンダ
ー干渉計」が、反射光を利用する面形状測定用には「マ
イケルソン型干渉計」が例示してある。
【０００７】しかし、面形状測定にマイケルソン型干渉
計を用いる場合、偏光半透鏡３の通過後に参照面側と被
検面側に分割された光は、それぞれ独立した光路を経る
ために測定環境の揺らぎの影響を受けやすい欠点をも
つ。また、このマイケルソン型干渉計では、分割光のそ
れぞれに独立的に介在している光学部品の面精度の影響
を受けてしまうため、高精度測定には不向きなものとな
り、加えて偏光半透鏡３の反射面の面精度も測定結果に
大きな影響を及ぼす問題がある。
計を用いる場合、偏光半透鏡３の通過後に参照面側と被
検面側に分割された光は、それぞれ独立した光路を経る
ために測定環境の揺らぎの影響を受けやすい欠点をも
つ。また、このマイケルソン型干渉計では、分割光のそ
れぞれに独立的に介在している光学部品の面精度の影響
を受けてしまうため、高精度測定には不向きなものとな
り、加えて偏光半透鏡３の反射面の面精度も測定結果に
大きな影響を及ぼす問題がある。
【０００８】ところで、面形状を高精度に測定するため
には、図３に示すような「フィゾー型干渉計」が知られ
ている。即ち、レーザ光源１７からのレーザ光はレンズ
１８及び半透鏡１９を通った後、レンズ２０で拡大され
た平行光とされ、同一光路上に位置させた参照面２１及
び被検面２２を照射し、これらの参照面２１及び被検面
２２からの反射光は前記半透鏡１９により反射されて、
光学干渉縞としてテレビカメラ２３等の干渉縞検出装置
に入力される。つまり、この「フィゾー型干渉計」の特
徴は、共通光路型であるために空気揺らぎの影響を受け
にくいこと、参照面２１以外の光学部品の面精度の影響
を受けないこと、光学部品点数が少ないので、比較的安
価に製作できる点にある。
には、図３に示すような「フィゾー型干渉計」が知られ
ている。即ち、レーザ光源１７からのレーザ光はレンズ
１８及び半透鏡１９を通った後、レンズ２０で拡大され
た平行光とされ、同一光路上に位置させた参照面２１及
び被検面２２を照射し、これらの参照面２１及び被検面
２２からの反射光は前記半透鏡１９により反射されて、
光学干渉縞としてテレビカメラ２３等の干渉縞検出装置
に入力される。つまり、この「フィゾー型干渉計」の特
徴は、共通光路型であるために空気揺らぎの影響を受け
にくいこと、参照面２１以外の光学部品の面精度の影響
を受けないこと、光学部品点数が少ないので、比較的安
価に製作できる点にある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この
「フィゾー型干渉計」においては、参照光と計測光を同
じ偏光面に発生かつ干渉させる光学系であるので、この
ままの構造では、偏光板を使用して位相シフト干渉縞を
同時に生成する前述したような計測装置を得ることはで
きない問題を含んでいる。本発明の目的は、以上に述べ
たような従来の光学干渉縞計測装置の問題に鑑み、空気
揺らぎの影響を受けにくい共通光路型であり、光学部品
の面精度の影響を受けずに、比較的高精度の測定を行う
ことができる位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置
を得るにある。
「フィゾー型干渉計」においては、参照光と計測光を同
じ偏光面に発生かつ干渉させる光学系であるので、この
ままの構造では、偏光板を使用して位相シフト干渉縞を
同時に生成する前述したような計測装置を得ることはで
きない問題を含んでいる。本発明の目的は、以上に述べ
たような従来の光学干渉縞計測装置の問題に鑑み、空気
揺らぎの影響を受けにくい共通光路型であり、光学部品
の面精度の影響を受けずに、比較的高精度の測定を行う
ことができる位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置
を得るにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的は、直交偏光状態の参照光と計測光からなる無干渉光
束を発生させ、この無干渉光束を複数の無干渉分光光束
に分割し、これらの各無干渉分光光束に含まれる参照光
及び計測光のいずれか一方の位相を波長板を用いて無干
渉分光光束ごとに異った状態に遅延させると共に、同遅
延光と残る参照光及び計測光の他方に干渉させて無干渉
分光光束ごとに異なった位相の複数の光学的干渉縞を同
時的に得る位相シフト干渉縞の同時計測方法により達成
される。また、前記目的は、本発明によれば、主無偏光
半透過鏡を介して供給される光源からのコヒーレント光
束の透過光路に、参照面を兼ねた１／４波長板及び同１
／４波長板の透過光で照射される被検面を位置し、前記
１／４波長板を通して得られる偏光面が９０度回転した
前記被検面からの計測光及び前記参照面からの反射参照
光を含む無干渉光束である前記主無偏光半透過鏡からの
反射光束の光路上に、反射率及び透過率が入射光の偏光
面に依存しない少なくともひとつの無偏光半透鏡及び全
反射ミラーを配置して前記無干渉光束を複数の無干渉分
光光束に分割し、これらの無干渉分光光束のいずれかひ
とつに、含まれる参照光と計測光との間の位相を相対的
にシフトする複屈折性の媒質を介在させ、偏光方向が直
交する含まれる前記参照光と計測光の中から共通する偏
光成分を取り出すことができる偏光板を各無干渉分光光
束の光路中に位置し、各無干渉分光光束の各偏光板の通
過により得られる光学的干渉縞画像を同時的に取り込む
複数の光学情報取込手段を設けた位相シフト干渉縞の同
時計測装置によっても達成される。
的は、直交偏光状態の参照光と計測光からなる無干渉光
束を発生させ、この無干渉光束を複数の無干渉分光光束
に分割し、これらの各無干渉分光光束に含まれる参照光
及び計測光のいずれか一方の位相を波長板を用いて無干
渉分光光束ごとに異った状態に遅延させると共に、同遅
延光と残る参照光及び計測光の他方に干渉させて無干渉
分光光束ごとに異なった位相の複数の光学的干渉縞を同
時的に得る位相シフト干渉縞の同時計測方法により達成
される。また、前記目的は、本発明によれば、主無偏光
半透過鏡を介して供給される光源からのコヒーレント光
束の透過光路に、参照面を兼ねた１／４波長板及び同１
／４波長板の透過光で照射される被検面を位置し、前記
１／４波長板を通して得られる偏光面が９０度回転した
前記被検面からの計測光及び前記参照面からの反射参照
光を含む無干渉光束である前記主無偏光半透過鏡からの
反射光束の光路上に、反射率及び透過率が入射光の偏光
面に依存しない少なくともひとつの無偏光半透鏡及び全
反射ミラーを配置して前記無干渉光束を複数の無干渉分
光光束に分割し、これらの無干渉分光光束のいずれかひ
とつに、含まれる参照光と計測光との間の位相を相対的
にシフトする複屈折性の媒質を介在させ、偏光方向が直
交する含まれる前記参照光と計測光の中から共通する偏
光成分を取り出すことができる偏光板を各無干渉分光光
束の光路中に位置し、各無干渉分光光束の各偏光板の通
過により得られる光学的干渉縞画像を同時的に取り込む
複数の光学情報取込手段を設けた位相シフト干渉縞の同
時計測装置によっても達成される。
【００１１】後述する本発明の好ましい実施例の説明に
おいては、 1)前記主無偏光半透過鏡を介するコヒーレント光束の透
過光路に、前記１／４波長板とは別の参照面が位置さ
れ、前記参照光は同参照面からの反射により得られる構
造、 2)前記各光学情報取込手段には、取り込まれた光学的干
渉縞画像を記憶できる記憶装置が付加された構成 が説明される。
おいては、 1)前記主無偏光半透過鏡を介するコヒーレント光束の透
過光路に、前記１／４波長板とは別の参照面が位置さ
れ、前記参照光は同参照面からの反射により得られる構
造、 2)前記各光学情報取込手段には、取り込まれた光学的干
渉縞画像を記憶できる記憶装置が付加された構成 が説明される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１について本発明の実施
例の詳細を説明する。図１は本発明による位相シフト干
渉縞の同時計測装置を示し、この位相シフト干渉縞の同
時計測装置は、全体を符号”３０”で示した被検面位相
情報検出部に１／４波長板３１を付加された偏光フィゾ
ー型干渉計を用いること、その干渉縞発生部に偏光板
（後述する）や波長板等の複屈折性の複数の媒質（後述
する）を設けて、これらの媒質を通った発生干渉縞の光
学情報を複数の光学情報取込手段３２Ａ，３２Ｂ，３２
Ｃに取り込むことを特徴としている。
例の詳細を説明する。図１は本発明による位相シフト干
渉縞の同時計測装置を示し、この位相シフト干渉縞の同
時計測装置は、全体を符号”３０”で示した被検面位相
情報検出部に１／４波長板３１を付加された偏光フィゾ
ー型干渉計を用いること、その干渉縞発生部に偏光板
（後述する）や波長板等の複屈折性の複数の媒質（後述
する）を設けて、これらの媒質を通った発生干渉縞の光
学情報を複数の光学情報取込手段３２Ａ，３２Ｂ，３２
Ｃに取り込むことを特徴としている。
【００１３】図１において、光源３３から出射されるコ
ヒーレント光束はレンズ系３４により拡大された平行光
とされ、この平行光の光軸上には、偏光に対して反射率
と透過率が依存しない主無偏光半透鏡３５、基準面に相
当する面精度で加工された１／４波長板３１、及び、解
析対象となる被検面Ｘが配置され、前記１／４波長板３
１の光源側表面からの反射光を参照光として利用され
る。そして、同参照光と被検面Ｘから反射された計測光
を含む無干渉光束は前記主無偏光半透鏡３５により反射
され、この反射無干渉光束の光軸上に順次位置された第
１無偏光半透鏡３７Ａ、第２無偏光半透鏡３７Ｂ、全反
射ミラー３８を含む３つの無干渉分光光束系３９Ａ，３
９Ｂ，３９Ｃに分割される。
ヒーレント光束はレンズ系３４により拡大された平行光
とされ、この平行光の光軸上には、偏光に対して反射率
と透過率が依存しない主無偏光半透鏡３５、基準面に相
当する面精度で加工された１／４波長板３１、及び、解
析対象となる被検面Ｘが配置され、前記１／４波長板３
１の光源側表面からの反射光を参照光として利用され
る。そして、同参照光と被検面Ｘから反射された計測光
を含む無干渉光束は前記主無偏光半透鏡３５により反射
され、この反射無干渉光束の光軸上に順次位置された第
１無偏光半透鏡３７Ａ、第２無偏光半透鏡３７Ｂ、全反
射ミラー３８を含む３つの無干渉分光光束系３９Ａ，３
９Ｂ，３９Ｃに分割される。
【００１４】即ち、第１無偏光半透鏡３７Ａの反射によ
り得られる第１無干渉分光光束系３９Ａの光路上には第
１偏光板４０Ａが挿入され、直交関係の偏光である参照
光と計測光が共通してもつ偏光成分のみが取り出され、
この結果、被検面の形状に応じた干渉縞が形成されてテ
レビカメラ等の第１光学情報取込手段３２Ａに入力され
る。また、第２無偏光半透鏡３７Ｂと前記全反射ミラー
３８により得られる第２、第３無干渉分光光束系３９
Ｂ，３９Ｃの光路上には、屈折率の異なった複屈折性の
第１、第２媒質４１Ａ，４１Ｂが挿入され、これらの第
１、第２媒質４１Ａ，４１Ｂにより無干渉分光光束に含
まれる参照光と計測光の位相が相対的にシフトされ、こ
れらの位相シフト後に第２、第３無干渉分光光束は第
２、第３偏光板４０Ｂ，４０Ｃに通され、シフトされた
干渉縞画像が形成されてそれぞれ第２、第３光学情報取
込手段３２Ｂ，３２Ｃに入力される。
り得られる第１無干渉分光光束系３９Ａの光路上には第
１偏光板４０Ａが挿入され、直交関係の偏光である参照
光と計測光が共通してもつ偏光成分のみが取り出され、
この結果、被検面の形状に応じた干渉縞が形成されてテ
レビカメラ等の第１光学情報取込手段３２Ａに入力され
る。また、第２無偏光半透鏡３７Ｂと前記全反射ミラー
３８により得られる第２、第３無干渉分光光束系３９
Ｂ，３９Ｃの光路上には、屈折率の異なった複屈折性の
第１、第２媒質４１Ａ，４１Ｂが挿入され、これらの第
１、第２媒質４１Ａ，４１Ｂにより無干渉分光光束に含
まれる参照光と計測光の位相が相対的にシフトされ、こ
れらの位相シフト後に第２、第３無干渉分光光束は第
２、第３偏光板４０Ｂ，４０Ｃに通され、シフトされた
干渉縞画像が形成されてそれぞれ第２、第３光学情報取
込手段３２Ｂ，３２Ｃに入力される。
【００１５】具体的にいえば、複屈折性の媒質４１Ａ，
４１Ｂには、１／４波長板及び１／２波長板をそれぞれ
用い、各波長板の結晶の常光軸と異常光軸を参照光と計
測光の偏光面に対してそれぞれ平行となるように調整す
れば、干渉縞の位相がπ／２づつずれた３枚の干渉縞画
像が得られるから、前述した第１〜第３光学情報取込手
段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃにより、位相がシフトされた
これらの干渉縞画像を同時観測できる。勿論、第１〜第
３光学情報取込手段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃには観測さ
れる干渉縞画像を記憶させる機能を付加して、予め記憶
させた干渉縞画像を必要に応じて呼び出して利用できる
構成としてもよい。
４１Ｂには、１／４波長板及び１／２波長板をそれぞれ
用い、各波長板の結晶の常光軸と異常光軸を参照光と計
測光の偏光面に対してそれぞれ平行となるように調整す
れば、干渉縞の位相がπ／２づつずれた３枚の干渉縞画
像が得られるから、前述した第１〜第３光学情報取込手
段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃにより、位相がシフトされた
これらの干渉縞画像を同時観測できる。勿論、第１〜第
３光学情報取込手段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃには観測さ
れる干渉縞画像を記憶させる機能を付加して、予め記憶
させた干渉縞画像を必要に応じて呼び出して利用できる
構成としてもよい。
【００１６】なお、図示実施例においては、参照面を兼
ねた１／４波長板３１を例示したが、本発明において
は、この参照面兼用１／４波長板３１の代わりに、１／
４波長板３１とは別の参照面を１／４波長板３１と主無
偏向半透鏡３５との間に設けて、同参照面からの反射光
（参照光）と１／４波長板を透過させ９０度偏向面を回
転させた計測光とによる構成としてもよい。
ねた１／４波長板３１を例示したが、本発明において
は、この参照面兼用１／４波長板３１の代わりに、１／
４波長板３１とは別の参照面を１／４波長板３１と主無
偏向半透鏡３５との間に設けて、同参照面からの反射光
（参照光）と１／４波長板を透過させ９０度偏向面を回
転させた計測光とによる構成としてもよい。
【００１７】図示実施例は、以上のような構成であるか
ら、位相がπ／２づつずれた被検面Ｘの３枚の干渉縞画
像を第１〜第３光学情報取込手段３２Ａ，３２Ｂ，３２
Ｃで同時観測できる。詳細を説明すると、レンズ系で拡
大されたコヒーレントな平行光は主無偏光半透鏡３５を
透過するが、同主無偏光半透鏡３５を透過した直線偏光
は１／４波長板３１を通過する間に円偏光となり、被検
面Ｘを照射する。そして、同被検面Ｘからの反射光が前
記１／４波長板３１を再び透過するが、この透過光は光
源からの出射光とは偏光面が９０度回転した状態の計測
光となる。この場合、前記１／４波長板３１の光源側表
面を参照光とするから、参照光と計測光との干渉は起こ
らないが、これらの参照光と計測光とからなる光束は被
検面の形状に応じた位置情報を含んだ無干渉光束とな
る。
ら、位相がπ／２づつずれた被検面Ｘの３枚の干渉縞画
像を第１〜第３光学情報取込手段３２Ａ，３２Ｂ，３２
Ｃで同時観測できる。詳細を説明すると、レンズ系で拡
大されたコヒーレントな平行光は主無偏光半透鏡３５を
透過するが、同主無偏光半透鏡３５を透過した直線偏光
は１／４波長板３１を通過する間に円偏光となり、被検
面Ｘを照射する。そして、同被検面Ｘからの反射光が前
記１／４波長板３１を再び透過するが、この透過光は光
源からの出射光とは偏光面が９０度回転した状態の計測
光となる。この場合、前記１／４波長板３１の光源側表
面を参照光とするから、参照光と計測光との干渉は起こ
らないが、これらの参照光と計測光とからなる光束は被
検面の形状に応じた位置情報を含んだ無干渉光束とな
る。
【００１８】この後、同無干渉光束は主無偏光半透鏡３
５の反射光路にある３つの無干渉分光光束系３９Ａ，３
９Ｂ，３９Ｃに分割され、これらの無干渉分光光束系３
９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃで別々に偏光処理され、位相が互
いにπ／２づつずれた被検面Ｘの３枚の干渉縞画像が得
られる。つまり、第１無偏光半透鏡３７Ａの反射光束で
ある第１無干渉分光光束には参照光と計測光の共通した
偏光成分を取り出す第１偏光板４０Ａが位置されるの
で、同第１偏光板４０Ａの通過により生じる被検面の形
状に応じた干渉縞画像が得られる。第２無偏光半透鏡３
７Ｂ及び全反射ミラー３８の反射光束である第２、第３
無干渉分光光束系３９Ｂ，３９Ｃには、１／４波長板か
らなる第１媒質４１Ａ及び第２偏光板４０Ｂ、並びに、
１／２波長板からなる第２媒質４１Ｂ及び第３偏光板４
０Ｃがそれぞれ配置されるので、第２、第３無干渉分光
光束系３９Ｂ，３９Ｃでは、前述した干渉縞画像に対し
てπ／２及びπだけそれぞれ位相がシフトされた干渉縞
画像が得られる。
５の反射光路にある３つの無干渉分光光束系３９Ａ，３
９Ｂ，３９Ｃに分割され、これらの無干渉分光光束系３
９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃで別々に偏光処理され、位相が互
いにπ／２づつずれた被検面Ｘの３枚の干渉縞画像が得
られる。つまり、第１無偏光半透鏡３７Ａの反射光束で
ある第１無干渉分光光束には参照光と計測光の共通した
偏光成分を取り出す第１偏光板４０Ａが位置されるの
で、同第１偏光板４０Ａの通過により生じる被検面の形
状に応じた干渉縞画像が得られる。第２無偏光半透鏡３
７Ｂ及び全反射ミラー３８の反射光束である第２、第３
無干渉分光光束系３９Ｂ，３９Ｃには、１／４波長板か
らなる第１媒質４１Ａ及び第２偏光板４０Ｂ、並びに、
１／２波長板からなる第２媒質４１Ｂ及び第３偏光板４
０Ｃがそれぞれ配置されるので、第２、第３無干渉分光
光束系３９Ｂ，３９Ｃでは、前述した干渉縞画像に対し
てπ／２及びπだけそれぞれ位相がシフトされた干渉縞
画像が得られる。
【００１９】したがって、図示の位相シフト干渉縞の同
時計測装置は、参照面と被検面とを同一光路上に位置さ
せる共通光路型である偏光フィゾー型干渉計を基本形と
し、主無偏光半透鏡３５の反射光束の光路上に配置する
少なくともひとつの無偏光半透鏡３７Ａ，３７Ｂ及び全
反射ミラー３８で複数の無干渉分光光束を得、これらの
無干渉分光光束系３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃで互いの位相
を異にした複数の干渉縞画像を同時的に得るから、空気
揺らぎ等の外乱に影響されにくく、参照面としての１／
４波長板３１の面精度の維持のみで、高精度の干渉縞画
像が得られる。勿論、この位相シフト干渉縞の同時計測
装置は、比較的光学部品点数が少ないので、製造原価も
割安なものとなる。
時計測装置は、参照面と被検面とを同一光路上に位置さ
せる共通光路型である偏光フィゾー型干渉計を基本形と
し、主無偏光半透鏡３５の反射光束の光路上に配置する
少なくともひとつの無偏光半透鏡３７Ａ，３７Ｂ及び全
反射ミラー３８で複数の無干渉分光光束を得、これらの
無干渉分光光束系３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃで互いの位相
を異にした複数の干渉縞画像を同時的に得るから、空気
揺らぎ等の外乱に影響されにくく、参照面としての１／
４波長板３１の面精度の維持のみで、高精度の干渉縞画
像が得られる。勿論、この位相シフト干渉縞の同時計測
装置は、比較的光学部品点数が少ないので、製造原価も
割安なものとなる。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の位相シフト干渉縞の同時計測装置によれば、光学部品
が比較的少なく、しかも共通光路型であるフィゾー型干
渉計を基本構造とするので、空気揺らぎや外乱に対して
安定した高精度の複数の光学干渉縞画像を同時的に得る
ことができる。
の位相シフト干渉縞の同時計測装置によれば、光学部品
が比較的少なく、しかも共通光路型であるフィゾー型干
渉計を基本構造とするので、空気揺らぎや外乱に対して
安定した高精度の複数の光学干渉縞画像を同時的に得る
ことができる。
【図１】本発明による位相シフト干渉縞の同時計測装置
の光学系説明図である。
の光学系説明図である。
【図２】従来の２次元情報取得装置の光学系説明図であ
る。
る。
【図３】従来のフィゾー型干渉計の光学系説明図であ
る。
る。
Ｘ 被検面 ３２Ａ〜３２Ｃ 光学情報取込手段 ３３ 光源 ３５ 主無偏光半透鏡 ３６ １／４波長板 ３７Ａ，３７Ｂ 無偏光半透鏡 ３８ 全反射ミラー ３９Ａ〜３９Ｃ 無干渉分光光学系 ４０Ａ〜４０Ｃ 偏光板 ４１Ａ，４１Ｂ 媒質
フロントページの続き (72)発明者 西沖 暢久 茨城県つくば市上横場430番地の１ 株式 会社ミツトヨ内
Claims (4)
- 【請求項１】 直交偏光状態の参照光と計測光からなる
無干渉光束を発生させ、この無干渉光束を複数の無干渉
分光光束に分割し、これらの各無干渉分光光束に含まれ
る参照光及び計測光のいずれか一方の位相を波長板を用
いて無干渉分光光束ごとに異った状態に遅延させると共
に、同遅延光と残る参照光及び計測光の他方に干渉させ
て無干渉分光光束ごとに異なった位相の複数の光学的干
渉縞を同時的に得ることを特徴とする位相シフト干渉縞
の同時計測方法。 - 【請求項２】 主無偏光半透過鏡を介して供給される光
源からのコヒーレント光束の透過光路に、参照面を兼ね
た１／４波長板及び同１／４波長板の透過光で照射され
る被検面を位置し、前記１／４波長板を通して得られる
偏光面が９０度回転した前記被検面からの計測光及び前
記参照面からの反射参照光を含む無干渉光束である前記
主無偏光半透過鏡からの反射光束の光路上に、反射率及
び透過率が入射光の偏光面に依存しない少なくともひと
つの無偏光半透鏡及び全反射ミラーを配置して前記無干
渉光束を複数の無干渉分光光束に分割し、これらの無干
渉分光光束のいずれかひとつに、含まれる参照光と計測
光との間の位相を相対的にシフトする複屈折性の媒質を
介在させ、偏光方向が直交する含まれる前記参照光と計
測光の中から共通する偏光成分を取り出すことができる
偏光板を各無干渉分光光束の光路中に位置し、各無干渉
分光光束の各偏光板の通過により得られる光学的干渉縞
画像を同時的に取り込む複数の光学情報取込手段を設け
たことを特徴とする位相シフト干渉縞の同時計測装置。 - 【請求項３】 前記主無偏光半透過鏡を介するコヒーレ
ント光束の透過光路に、前記１／４波長板とは別の参照
面が位置され、前記参照光は同参照面からの反射により
得られることを特徴とする請求項２記載の位相シフト干
渉縞の同時計測装置。 - 【請求項４】 前記各光学情報取込手段には、取り込ま
れた光学的干渉縞画像を記憶できる記憶装置が付加され
たことを特徴とする請求項２または請求項３記載の位相
シフト干渉縞の同時計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10164291A JPH11337321A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10164291A JPH11337321A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337321A true JPH11337321A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15790327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10164291A Pending JPH11337321A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337321A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6496269B2 (en) | 2000-02-18 | 2002-12-17 | Mitutoyo Corporation | Shape measuring apparatus |
| KR100371640B1 (ko) * | 2000-09-21 | 2003-02-11 | 강선모 | 측정 대역폭 및 분해능을 향상시킨 편광 간섭계 광파장측정 방법 및 시스템 |
| JP2003075134A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Univ Kanazawa | 光干渉を用いた形状測定方法および形状測定装置 |
| EP1746384A2 (en) | 2005-07-21 | 2007-01-24 | Mitutoyo Corporation | Phase shift interferometer |
| JP2007263748A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Mitsutoyo Corp | 光学干渉計 |
| JP2010127873A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | 干渉計 |
| CN106216834A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-12-14 | 东莞市飞越激光设备有限公司 | 一种具有活动分光片的双头激光切割机 |
| DE112017004212T5 (de) | 2016-08-24 | 2019-05-09 | Ckd Corporation | Messvorrichtung |
-
1998
- 1998-05-28 JP JP10164291A patent/JPH11337321A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6496269B2 (en) | 2000-02-18 | 2002-12-17 | Mitutoyo Corporation | Shape measuring apparatus |
| KR100371640B1 (ko) * | 2000-09-21 | 2003-02-11 | 강선모 | 측정 대역폭 및 분해능을 향상시킨 편광 간섭계 광파장측정 방법 및 시스템 |
| JP2003075134A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Univ Kanazawa | 光干渉を用いた形状測定方法および形状測定装置 |
| EP1746384A2 (en) | 2005-07-21 | 2007-01-24 | Mitutoyo Corporation | Phase shift interferometer |
| US7379188B2 (en) | 2005-07-21 | 2008-05-27 | Mitutoyo Corporation | Phase shift interferometer |
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| DE112017004212T5 (de) | 2016-08-24 | 2019-05-09 | Ckd Corporation | Messvorrichtung |
| US10495438B2 (en) | 2016-08-24 | 2019-12-03 | Ckd Corporation | Measurement device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050401 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070507 |