JPS604401B2 - 干渉装置 - Google Patents
干渉装置Info
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- JPS604401B2 JPS604401B2 JP50009402A JP940275A JPS604401B2 JP S604401 B2 JPS604401 B2 JP S604401B2 JP 50009402 A JP50009402 A JP 50009402A JP 940275 A JP940275 A JP 940275A JP S604401 B2 JPS604401 B2 JP S604401B2
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- reference plane
- coherence
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は干渉装置の改良に関するもので、特に比較的薄
い透明体の平面度を高感度に且つ雑音なく測定すること
のできる干渉装置に関するものである。 光波干渉を利用して平面度を測定する方法は古くから広
く用いられてきた方法であって、次のような優れた特徴
をもっている。 ‘ィ｝ 精度の高い測定ができる。 ｛ｏ｝ 測定精度が温度・湿度その他の環境的要因の影
響を受けにくい。 し一 非接触な測定が可能である。 ８ 測定が２次元的であるため、他の測定法に比べて測
定時間が極か〈短くて済む。 而して、このような光波干渉を利用した干渉装置の測定
感度（等厚干渉縞の隣り合う２つの階線に対応する被検
面上の任意の２点それぞれの干渉基準面からの距離の差
）Ｑは、干渉基準面からの光東の出射角８の関数で表す
ことができる。 一般に■のように書くことができる。（第１図参照。但
し図においてａは干渉基準面、ｂは被検面、ｃは光東で
ある）入 Ｑｉ流覇……■ ここで、入は使用光線の波長 ｎｏは基準面と被検面との間の媒質の屈 折率（通常この煤質は空気で〜＝１で ある。 ）−般にニュートン原器・フィゾー型干渉計等で代表さ
れる通常の干渉計は、前期■式における０＝０，ｎｏ＝
１の場合に相当し、最も高い感度が得られるとされてい
る。 しかしながらこのような通常の干渉計、例えばフィゾー
型干渉計を用いて比較的薄く且つ平行度の良い透明物体
（例えばガラス板）の平面度を測定しようとすれば、干
渉基準面と物体の被検面との闇の干渉縞の外に、透明物
体の表・裏面間で発生する干渉縞が同じ程度の見やすさ
で現れ、これが雑音となって測定を著しく困難なものに
してしまう。ここで、見やすさ（ＶｉｓＭｌｉｔｙ）と
は干渉縞の鮮明度、あるいは干渉縞のコントラストとも
呼ばれているもので、一般に次の式で定義されている。 〔吉原邦夫著、「物理光学」第５８頁、共立出版■〕Ｖ
＝帯洋串窯 ここで、Ｊｍａｘは特定の場所に作られた干渉縞の強度
分布のうち最大強度を表わし、Ｊｍｉｎは最小強度を表
わす。 上式のＶは平均の背景の明るさに対して明暗の差がどの
くらいあるかを表す量で、直観的な見やすさに対する適
当な尺度といえる。特にレーザー光光源のような空間的
なコヒーレンス（光源の空間的分布によるコヒーレンス
で光波の波面が伝播の方向に垂直な平面）度の高い光源
では出射角に関係なく、干渉縞は局限されることなく鮮
明度の高い干渉縞を観察することができるが、雑音とな
る干渉縞も高く頭れ、精度を悪くしていた。 本発明は比較的薄く且つ平面度の良い透明物体の平面度
測定においても、高感度でしかも雑音の少ない測定を可
能にするような干渉装置の提供を目的とするものであっ
て、その新規特徴とするところは、低い空間的なコヒー
レンス度の光源を干渉光源として使用すると共に「 こ
の光源からの光東を干渉基準面からｏｏ＜ＯＳ３０ｏの
範囲の出射角８で出射させ、更に該干渉基準面付近に局
在化した干渉縞を投影光学系をもって観測面上に投影す
るようにした点である。 本発明の低い空間的なコヒーレンス度の光源とは、光源
の二点からの光により干渉縞を作るもので、一般的に水
銀灯、単色ランプ、し−ザー光を拡散板を用いて拡散し
た二次光源、またはレーザー光と液晶とを組み合わせた
もの等である。 特にレーザー光のような空間的なコヒーレンス度の高い
光源を回転拡散板を用いてコヒーレンス度を低くしたも
のず二次光源として好適である。即ち点光源から出るレ
ーザー光は高いコヒーレンス度を有しているが、光源の
大きさや形を変えるとコヒーレンス度が変化する。そこ
で回転拡散板上に形成された二次光源の大きさを広げて
ゆくと、見かけ上のコヒーレンス度が低下し、見やすさ
（Ｖｉｓｉｖｉｌｉｔｙ）Ｖが急激に減少する。 一次光源として点光源に近いレーザー光を用い、二次光
源として回転拡散板と組み合わせた場合、回転拡散板の
位置を移動させれば、二次光源の大きさを自由に変える
ことができ、高い空間的コヒーレンス度から低い空間的
コヒーレンス度までの間、適当な空間的コヒーレンス度
を自由に選ぶことができる。なお、一般の水銀灯などで
は、このようなコヒーレンス度の変化は不可能であるた
め低い空間的コヒーレンス度のレーザー光を使用するも
のが好適である。第２図に示されるように、比較的薄い
（厚さｄ２）透明体ｅが干渉基準面ｆからｄ，だけ離さ
れて置かれており、且つ波長＾の平行光東が該基準面ｆ
から８なる角度で出射したとする。 そして平面度の測定は被検面ｇと干渉基準面ｆとの間の
光の干渉で行なわれ、この現象は第２図における光線Ａ
とＢとがＰ点で重なり合う状態によって示されている。
この時、Ｐ点に集まる光線Ａと光線Ｂとの光学的光路差
△ＡＢは次式で求められる。 △ＡＢ＝２Ｌｄ，ｃｏｓｏ・…・・■ 一方、Ｑ点に集まる光線Ａと交線Ｃとの光学的光路差△
ＡＣは次式で求められる。 △ＡＣ＝か。 ｄ，ｃｏｓａ十２Ｌｄ×ｏｓａｒ＝△ＡＢ＋２らｄ〆ｏ
ｓｏｒ…・・・■ここで８″は、被検面ｇにおける光線
Ａの入射角のこ対する屈折角である。 ■式から明らかなようにＱ点に集まる光線Ａと光線Ｃの
光学的光路差△ＡＣは、Ｐ点に集まる光線Ａと光線Ｂと
の光学的光路差△ＡＢに比べて大きいものである。 ところで、上記、空間的コヒーレンス度、見易すさ及び
光学的光路差は、第５図に示す如き相互関係を有する。
い透明体の平面度を高感度に且つ雑音なく測定すること
のできる干渉装置に関するものである。 光波干渉を利用して平面度を測定する方法は古くから広
く用いられてきた方法であって、次のような優れた特徴
をもっている。 ‘ィ｝ 精度の高い測定ができる。 ｛ｏ｝ 測定精度が温度・湿度その他の環境的要因の影
響を受けにくい。 し一 非接触な測定が可能である。 ８ 測定が２次元的であるため、他の測定法に比べて測
定時間が極か〈短くて済む。 而して、このような光波干渉を利用した干渉装置の測定
感度（等厚干渉縞の隣り合う２つの階線に対応する被検
面上の任意の２点それぞれの干渉基準面からの距離の差
）Ｑは、干渉基準面からの光東の出射角８の関数で表す
ことができる。 一般に■のように書くことができる。（第１図参照。但
し図においてａは干渉基準面、ｂは被検面、ｃは光東で
ある）入 Ｑｉ流覇……■ ここで、入は使用光線の波長 ｎｏは基準面と被検面との間の媒質の屈 折率（通常この煤質は空気で〜＝１で ある。 ）−般にニュートン原器・フィゾー型干渉計等で代表さ
れる通常の干渉計は、前期■式における０＝０，ｎｏ＝
１の場合に相当し、最も高い感度が得られるとされてい
る。 しかしながらこのような通常の干渉計、例えばフィゾー
型干渉計を用いて比較的薄く且つ平行度の良い透明物体
（例えばガラス板）の平面度を測定しようとすれば、干
渉基準面と物体の被検面との闇の干渉縞の外に、透明物
体の表・裏面間で発生する干渉縞が同じ程度の見やすさ
で現れ、これが雑音となって測定を著しく困難なものに
してしまう。ここで、見やすさ（ＶｉｓＭｌｉｔｙ）と
は干渉縞の鮮明度、あるいは干渉縞のコントラストとも
呼ばれているもので、一般に次の式で定義されている。 〔吉原邦夫著、「物理光学」第５８頁、共立出版■〕Ｖ
＝帯洋串窯 ここで、Ｊｍａｘは特定の場所に作られた干渉縞の強度
分布のうち最大強度を表わし、Ｊｍｉｎは最小強度を表
わす。 上式のＶは平均の背景の明るさに対して明暗の差がどの
くらいあるかを表す量で、直観的な見やすさに対する適
当な尺度といえる。特にレーザー光光源のような空間的
なコヒーレンス（光源の空間的分布によるコヒーレンス
で光波の波面が伝播の方向に垂直な平面）度の高い光源
では出射角に関係なく、干渉縞は局限されることなく鮮
明度の高い干渉縞を観察することができるが、雑音とな
る干渉縞も高く頭れ、精度を悪くしていた。 本発明は比較的薄く且つ平面度の良い透明物体の平面度
測定においても、高感度でしかも雑音の少ない測定を可
能にするような干渉装置の提供を目的とするものであっ
て、その新規特徴とするところは、低い空間的なコヒー
レンス度の光源を干渉光源として使用すると共に「 こ
の光源からの光東を干渉基準面からｏｏ＜ＯＳ３０ｏの
範囲の出射角８で出射させ、更に該干渉基準面付近に局
在化した干渉縞を投影光学系をもって観測面上に投影す
るようにした点である。 本発明の低い空間的なコヒーレンス度の光源とは、光源
の二点からの光により干渉縞を作るもので、一般的に水
銀灯、単色ランプ、し−ザー光を拡散板を用いて拡散し
た二次光源、またはレーザー光と液晶とを組み合わせた
もの等である。 特にレーザー光のような空間的なコヒーレンス度の高い
光源を回転拡散板を用いてコヒーレンス度を低くしたも
のず二次光源として好適である。即ち点光源から出るレ
ーザー光は高いコヒーレンス度を有しているが、光源の
大きさや形を変えるとコヒーレンス度が変化する。そこ
で回転拡散板上に形成された二次光源の大きさを広げて
ゆくと、見かけ上のコヒーレンス度が低下し、見やすさ
（Ｖｉｓｉｖｉｌｉｔｙ）Ｖが急激に減少する。 一次光源として点光源に近いレーザー光を用い、二次光
源として回転拡散板と組み合わせた場合、回転拡散板の
位置を移動させれば、二次光源の大きさを自由に変える
ことができ、高い空間的コヒーレンス度から低い空間的
コヒーレンス度までの間、適当な空間的コヒーレンス度
を自由に選ぶことができる。なお、一般の水銀灯などで
は、このようなコヒーレンス度の変化は不可能であるた
め低い空間的コヒーレンス度のレーザー光を使用するも
のが好適である。第２図に示されるように、比較的薄い
（厚さｄ２）透明体ｅが干渉基準面ｆからｄ，だけ離さ
れて置かれており、且つ波長＾の平行光東が該基準面ｆ
から８なる角度で出射したとする。 そして平面度の測定は被検面ｇと干渉基準面ｆとの間の
光の干渉で行なわれ、この現象は第２図における光線Ａ
とＢとがＰ点で重なり合う状態によって示されている。
この時、Ｐ点に集まる光線Ａと光線Ｂとの光学的光路差
△ＡＢは次式で求められる。 △ＡＢ＝２Ｌｄ，ｃｏｓｏ・…・・■ 一方、Ｑ点に集まる光線Ａと交線Ｃとの光学的光路差△
ＡＣは次式で求められる。 △ＡＣ＝か。 ｄ，ｃｏｓａ十２Ｌｄ×ｏｓａｒ＝△ＡＢ＋２らｄ〆ｏ
ｓｏｒ…・・・■ここで８″は、被検面ｇにおける光線
Ａの入射角のこ対する屈折角である。 ■式から明らかなようにＱ点に集まる光線Ａと光線Ｃの
光学的光路差△ＡＣは、Ｐ点に集まる光線Ａと光線Ｂと
の光学的光路差△ＡＢに比べて大きいものである。 ところで、上記、空間的コヒーレンス度、見易すさ及び
光学的光路差は、第５図に示す如き相互関係を有する。
【この相互関係に関しては、本願出願前頒布された文献
「ＡＤＶＡＮＣＥＤＯＰＴＩＣＡＬＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
Ｓ」第２２９頁〜第２３３頁の記載及び第１７図参照】
すなわち第５図曲線Ａは、空間的コヒーレンス度が高い
光源を用いた場合の光学的光路差（横軸）と見やすさ（
たて軸）の関係を示し、曲線Ｂは空間的コヒーレンス度
が低い光源を用いた場合の光学的光路差と見やすさの関
係を示すものである。なお、図中機軸の△Ｐ，△Ｑは第
２図Ｐ点及びＱ点における０＝０の場合の光路差を示し
、△′Ｐ，△′ａ‘ま、同じく８≠０の場合の光路差を
示す。 この時、前述の式■，■から△Ｐ，△Ｑが光路差の最大
値となることは明らかである。この図から、曲線Ａすな
わち高コヒーレンスな光源に対しては、測定すべき被検
面と干渉基準面間に発生する干渉縞の見やすさと雑音と
なる干渉縞の見やすさは８＝０，８≠０いずれの場合に
おいても共に高くその識別は困難であることが判る。 これに対し、曲線Ｂのようにコヒーレンス度がかなり低
い光源に対しては、光路差△Ｐ，△Ｑすなわちａ＝０の
場合の光路差に対する干渉縞の見やすさは、共に低いレ
ベルでかつ差のすくないものとなるためその識別はやは
り困難なものとなる。 しかし乍ら、本願発明の０≠０なる条件を適用すると、
光路差は△Ｐ→△Ｐ′，△Ｑ→′△Ｑに移行するから、
識別が可能となることはもちろんのこと、雑音となる干
渉縞の見やすさを低レベルにおさえたまま干渉基準面の
見やすさを急激に向上することができる。換言すれば８
≠０とすることによって、測定に使用し得る光の種類の
中を著しく広げることが可能となるのである。しかし８
を余り大きくすることは干渉縞の感度の低下を招き好ま
しくない。すなわち８≠０の場合の感度の低下を示すと
、下表のようになる。 ここで用いる８は■式に示されるような値であり、８を
用いることによって前記■式は■式のように書ける。 ８；Ｃ意７……”■ 広牢・８・…．・■ このことにより、００＜８Ｓ３０ｏの範囲に８を選んで
おけば、感度は１５％程度の低下だけで光波干渉のもつ
高感度性が保たれ、表に示されるように３００以上では
感度低下が著しい。 しかしこの場合、干渉縞が観測できる領域は干渉基準面
付近に局限されてしまう。 即ち干渉縞は該基準面付近に局限（Ｗｃａｌｉｚｅ）さ
れる。従ってこの場合には、観測面をこの局限された位
置に配置しなければ干渉縞を観測することができないが
、現実的には観測面を干渉基準面側に置こうとすれば干
渉基準面への入射光東そのものを遮ってしまうし、被検
面側に置こうとすれば被検物の交換が可能になる等の制
約があって、観測面を前記のような位置に置くことは不
可能である。本発明においては、投影光学系を用いて干
渉基準面の像を観測面上に結像させ、該基準面の占める
空間と等価である空間を観測面付近に作り出すことによ
って、この問題を解決している。 即ち、この投影光学系の利用により観測面を任意の位置
に配置することができたのである。以下具体的実施例を
基にして本発明を更に詳細に説明する。第３図において
、１はしーザー光線、２は反射鏡、３は集光レンズ、４
は該３の集東点近くにおいてモーター５により駆動され
る回転拡散板、６は反射鏡、７は平行光東を作り出すた
めのコリメーターレンズ、８はその一面を干渉基準面８
ａとなした干渉源器で、他の面８ｂは基準面８ａに対し
て所定角傾斜して形成されている。 ９は薄い透明な板状の核検物で、９ａはその裏面である
。 １０は投影光学系としてのィンミラーレンズ系で、レン
ズとミラーとにより構成される。 １１は一部に微４・閉口１２を備えた遮光マスクで、前
記干渉源器８を出射した平行光線群がィンミラーレンズ
系１０によって集東される位置に設置される。 １３は観測面としての拡散スクリーン、１４は視点位置
によって該スクリーン面上で最も明るい像が得られるよ
うにするためのフレネルレンズである。 そしてコリメーターレンズ７・干渉基準面８ａ・ィンミ
ラーレンズ系１０及び拡散スクリーン１３のそれぞれの
関係位置は、図示のように、原器８の傾斜面８ｂに入射
する平行光東路と該面から出射する平行光線群光路との
間に角度が存在するように、且つ干渉基準面８ａから出
射する角８が前述の条件を満たすように、更に干渉基準
面８ａとスクリーン１３とが互いに同一平面内であって
前記ィンミラーレンズ系に関し互に共雛関係（図示実施
例の場合には等倍になるような関係）にあるように、そ
れぞれ予め設定しておく。さて、レーザー光線１より発
した高い空間的なコヒーレンス度をもつ光は、反射鏡２
により反射されて集光レンズ３に入射する。そして該レ
ンズ３に入射したレーザー光は一度集東された後に回転
拡散板４に入射し、該拡散板上で散乱光となって２次光
源を形成する。この２次光源は空間的コヒーレンス度の
低下した光源として働くが、その低下の度合は拡散面の
性質と集東点−拡散面間の距離によって定まる。今、２
次光源を発したレーザーは反射鏡６によって所定の方向
に反射された後、コリメーターレンズ７を介して平行光
東に変換されて干渉原器８に入射するが、この光東は前
述のｏｏ＜ＢＳ３０ｏの範囲内にある定められた角度８
をもって干渉基準面８ａから出射される。そして干渉基
準面８ａで反射された光東と彼検面９ａで反射された光
東とが互いに干渉し合し、乍ら、投影光学系としてのィ
ンミラーレンズ系１０に入射する。 このレンズ系１０‘こ入射した光東（通常の光東ではな
く、干渉個所から出る細い光線の集合群になっている）
は一度集東されて遮光マスク１１の微小閉口１２を通過
した後、透過型の拡散スクリーン１３に板つて干渉縞を
現出する。そしてこの干渉縞は、前述の理由によって雑
音の少ない明瞭な模様として観測することができるので
ある。尚、第３図実施例はあくまで一実施例であるから
、本発明の実施にあたってはこれに拘束されることなく
、必要に応じて種々に設計変更をすることができる。例
えば、使用光線については、例えばレーザー光線と液晶
との組み合わせによってコヒーレンス度の低い２次光線
を得たり、また水銀灯及び単色ランプ等の本来的に近い
コヒーレンス度をもった光線を使う等も可能であり、投
影光学系については、直線的行路を形成する通常のレン
ズ系や、凹面鏡を利用することもでき、観測面について
、反射スクリーンを用いたり或いは投影管（ビジコン）
を利用して電子的に観測し得るようにしたものであって
もよい。また、第４図（図中の記号は第３図と共通）に
示すように、コリメーターレンズと投影光学系用レンズ
とを兼用するようにしてもよい。 最後に、干渉原器８の傾斜面８ｂと遮光マスク１１との
関係について説明する。 第２図について述べた事柄は、本来干渉原器が、平行平
面ブロックであってもプリズムの場合でも成立するもの
であることは勿論であるが、光波の干渉は干渉基準面８
ａと被検面ｇａまたは被検物の裏面９ｂとの間だけでな
く干渉猿器８内でも生ずる可能性をもっているから、こ
の個所で発生する干渉縞が雑音になることも充分に考え
られる。 第３図示の実施例の場合には、この筈をも併せ除去する
ことを図った例を示したものである。 即ち、正規の干渉（干渉基準面と被検面との間で生ずる
干渉）に寄与する光線が源器８を出射する際には、その
出射面８ｂの煩斜が定まれば己ずと一定の方向に出射す
る。しかし、干渉基準面と傾斜面とで形成される渓面間
での干渉に寄与する光線群（細い光線の集合群）は、そ
の干渉作用が穣面間であるがために前述の正規干渉光線
群とは違った方向へ出射することになる。そして、この
機面間干渉光線群が投影光学系に入射すると、正規干渉
光線群が築東位置とは異なった所に集東することになる
から、この位置の差を遮光マスク１１の微小閉口１２に
よって選別すれば、拡散スクリーン１３には正規の干渉
光線群のみが到達することになる。 従って、実際的には選別可能な換面が得られるような値
に原器の裏面を頭斜させると共に遮光マスクを変位可能
に設置して置いて、装置全体の最終調整の際にこのマス
クの位置を調整すればより雑音のない干渉縞を観測する
ことができるのである。 以上述べたように、本発明の干渉装置によれば、たとえ
薄い平行度のよい透明物体であっても雑音少なく且つ高
精度をもってその平面度の測定ができるので、その効果
は極めて大きいものがあると言える。
「ＡＤＶＡＮＣＥＤＯＰＴＩＣＡＬＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
Ｓ」第２２９頁〜第２３３頁の記載及び第１７図参照】
すなわち第５図曲線Ａは、空間的コヒーレンス度が高い
光源を用いた場合の光学的光路差（横軸）と見やすさ（
たて軸）の関係を示し、曲線Ｂは空間的コヒーレンス度
が低い光源を用いた場合の光学的光路差と見やすさの関
係を示すものである。なお、図中機軸の△Ｐ，△Ｑは第
２図Ｐ点及びＱ点における０＝０の場合の光路差を示し
、△′Ｐ，△′ａ‘ま、同じく８≠０の場合の光路差を
示す。 この時、前述の式■，■から△Ｐ，△Ｑが光路差の最大
値となることは明らかである。この図から、曲線Ａすな
わち高コヒーレンスな光源に対しては、測定すべき被検
面と干渉基準面間に発生する干渉縞の見やすさと雑音と
なる干渉縞の見やすさは８＝０，８≠０いずれの場合に
おいても共に高くその識別は困難であることが判る。 これに対し、曲線Ｂのようにコヒーレンス度がかなり低
い光源に対しては、光路差△Ｐ，△Ｑすなわちａ＝０の
場合の光路差に対する干渉縞の見やすさは、共に低いレ
ベルでかつ差のすくないものとなるためその識別はやは
り困難なものとなる。 しかし乍ら、本願発明の０≠０なる条件を適用すると、
光路差は△Ｐ→△Ｐ′，△Ｑ→′△Ｑに移行するから、
識別が可能となることはもちろんのこと、雑音となる干
渉縞の見やすさを低レベルにおさえたまま干渉基準面の
見やすさを急激に向上することができる。換言すれば８
≠０とすることによって、測定に使用し得る光の種類の
中を著しく広げることが可能となるのである。しかし８
を余り大きくすることは干渉縞の感度の低下を招き好ま
しくない。すなわち８≠０の場合の感度の低下を示すと
、下表のようになる。 ここで用いる８は■式に示されるような値であり、８を
用いることによって前記■式は■式のように書ける。 ８；Ｃ意７……”■ 広牢・８・…．・■ このことにより、００＜８Ｓ３０ｏの範囲に８を選んで
おけば、感度は１５％程度の低下だけで光波干渉のもつ
高感度性が保たれ、表に示されるように３００以上では
感度低下が著しい。 しかしこの場合、干渉縞が観測できる領域は干渉基準面
付近に局限されてしまう。 即ち干渉縞は該基準面付近に局限（Ｗｃａｌｉｚｅ）さ
れる。従ってこの場合には、観測面をこの局限された位
置に配置しなければ干渉縞を観測することができないが
、現実的には観測面を干渉基準面側に置こうとすれば干
渉基準面への入射光東そのものを遮ってしまうし、被検
面側に置こうとすれば被検物の交換が可能になる等の制
約があって、観測面を前記のような位置に置くことは不
可能である。本発明においては、投影光学系を用いて干
渉基準面の像を観測面上に結像させ、該基準面の占める
空間と等価である空間を観測面付近に作り出すことによ
って、この問題を解決している。 即ち、この投影光学系の利用により観測面を任意の位置
に配置することができたのである。以下具体的実施例を
基にして本発明を更に詳細に説明する。第３図において
、１はしーザー光線、２は反射鏡、３は集光レンズ、４
は該３の集東点近くにおいてモーター５により駆動され
る回転拡散板、６は反射鏡、７は平行光東を作り出すた
めのコリメーターレンズ、８はその一面を干渉基準面８
ａとなした干渉源器で、他の面８ｂは基準面８ａに対し
て所定角傾斜して形成されている。 ９は薄い透明な板状の核検物で、９ａはその裏面である
。 １０は投影光学系としてのィンミラーレンズ系で、レン
ズとミラーとにより構成される。 １１は一部に微４・閉口１２を備えた遮光マスクで、前
記干渉源器８を出射した平行光線群がィンミラーレンズ
系１０によって集東される位置に設置される。 １３は観測面としての拡散スクリーン、１４は視点位置
によって該スクリーン面上で最も明るい像が得られるよ
うにするためのフレネルレンズである。 そしてコリメーターレンズ７・干渉基準面８ａ・ィンミ
ラーレンズ系１０及び拡散スクリーン１３のそれぞれの
関係位置は、図示のように、原器８の傾斜面８ｂに入射
する平行光東路と該面から出射する平行光線群光路との
間に角度が存在するように、且つ干渉基準面８ａから出
射する角８が前述の条件を満たすように、更に干渉基準
面８ａとスクリーン１３とが互いに同一平面内であって
前記ィンミラーレンズ系に関し互に共雛関係（図示実施
例の場合には等倍になるような関係）にあるように、そ
れぞれ予め設定しておく。さて、レーザー光線１より発
した高い空間的なコヒーレンス度をもつ光は、反射鏡２
により反射されて集光レンズ３に入射する。そして該レ
ンズ３に入射したレーザー光は一度集東された後に回転
拡散板４に入射し、該拡散板上で散乱光となって２次光
源を形成する。この２次光源は空間的コヒーレンス度の
低下した光源として働くが、その低下の度合は拡散面の
性質と集東点−拡散面間の距離によって定まる。今、２
次光源を発したレーザーは反射鏡６によって所定の方向
に反射された後、コリメーターレンズ７を介して平行光
東に変換されて干渉原器８に入射するが、この光東は前
述のｏｏ＜ＢＳ３０ｏの範囲内にある定められた角度８
をもって干渉基準面８ａから出射される。そして干渉基
準面８ａで反射された光東と彼検面９ａで反射された光
東とが互いに干渉し合し、乍ら、投影光学系としてのィ
ンミラーレンズ系１０に入射する。 このレンズ系１０‘こ入射した光東（通常の光東ではな
く、干渉個所から出る細い光線の集合群になっている）
は一度集東されて遮光マスク１１の微小閉口１２を通過
した後、透過型の拡散スクリーン１３に板つて干渉縞を
現出する。そしてこの干渉縞は、前述の理由によって雑
音の少ない明瞭な模様として観測することができるので
ある。尚、第３図実施例はあくまで一実施例であるから
、本発明の実施にあたってはこれに拘束されることなく
、必要に応じて種々に設計変更をすることができる。例
えば、使用光線については、例えばレーザー光線と液晶
との組み合わせによってコヒーレンス度の低い２次光線
を得たり、また水銀灯及び単色ランプ等の本来的に近い
コヒーレンス度をもった光線を使う等も可能であり、投
影光学系については、直線的行路を形成する通常のレン
ズ系や、凹面鏡を利用することもでき、観測面について
、反射スクリーンを用いたり或いは投影管（ビジコン）
を利用して電子的に観測し得るようにしたものであって
もよい。また、第４図（図中の記号は第３図と共通）に
示すように、コリメーターレンズと投影光学系用レンズ
とを兼用するようにしてもよい。 最後に、干渉原器８の傾斜面８ｂと遮光マスク１１との
関係について説明する。 第２図について述べた事柄は、本来干渉原器が、平行平
面ブロックであってもプリズムの場合でも成立するもの
であることは勿論であるが、光波の干渉は干渉基準面８
ａと被検面ｇａまたは被検物の裏面９ｂとの間だけでな
く干渉猿器８内でも生ずる可能性をもっているから、こ
の個所で発生する干渉縞が雑音になることも充分に考え
られる。 第３図示の実施例の場合には、この筈をも併せ除去する
ことを図った例を示したものである。 即ち、正規の干渉（干渉基準面と被検面との間で生ずる
干渉）に寄与する光線が源器８を出射する際には、その
出射面８ｂの煩斜が定まれば己ずと一定の方向に出射す
る。しかし、干渉基準面と傾斜面とで形成される渓面間
での干渉に寄与する光線群（細い光線の集合群）は、そ
の干渉作用が穣面間であるがために前述の正規干渉光線
群とは違った方向へ出射することになる。そして、この
機面間干渉光線群が投影光学系に入射すると、正規干渉
光線群が築東位置とは異なった所に集東することになる
から、この位置の差を遮光マスク１１の微小閉口１２に
よって選別すれば、拡散スクリーン１３には正規の干渉
光線群のみが到達することになる。 従って、実際的には選別可能な換面が得られるような値
に原器の裏面を頭斜させると共に遮光マスクを変位可能
に設置して置いて、装置全体の最終調整の際にこのマス
クの位置を調整すればより雑音のない干渉縞を観測する
ことができるのである。 以上述べたように、本発明の干渉装置によれば、たとえ
薄い平行度のよい透明物体であっても雑音少なく且つ高
精度をもってその平面度の測定ができるので、その効果
は極めて大きいものがあると言える。
第１図は従来の干渉技術を説明するための原理説明図、
第２図及び第５図は本発明の原理を説明するための原理
説明図、第３図は本発明に基づく具体的一実施例の光路
配置図、第４図は他の具体的実施例の光路配置図を、そ
れぞれ示す。 ａおよびｆ・・・・・・干渉基準面、ｂ及びｇ・・・・
・・被検面、ｅ・・・・・・被検物、ｈ…・・・被検物
の裏面、ｄ．・…・・干渉基準面と被検面との間隙、ｄ
２・・・・・・被検物の厚さ、１…・・・レーザー光線
、２・・・・・・反射鏡、３・・・・・・集光レンズ、
４……開店拡散板、５……モーター、６・・・・・・反
射鏡、７・・・・・・コリメーターレンズ、８・・・・
・・干渉源器、８ａ・・・…干渉基準面、８ｂ・・・・
・・干渉源器の傾斜面、９・・・・・・被検物、９ａ・
・・・・・被検面、９ｂ…・・・被検物の裏面、１０…
・・・ィンミラーレンズ系、１１…・・・遮光マスク、
１２…・・・微小閉口、１３・・・・・・拡散スクリー
ン、１４・・・・・・フレネルレンズ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
第２図及び第５図は本発明の原理を説明するための原理
説明図、第３図は本発明に基づく具体的一実施例の光路
配置図、第４図は他の具体的実施例の光路配置図を、そ
れぞれ示す。 ａおよびｆ・・・・・・干渉基準面、ｂ及びｇ・・・・
・・被検面、ｅ・・・・・・被検物、ｈ…・・・被検物
の裏面、ｄ．・…・・干渉基準面と被検面との間隙、ｄ
２・・・・・・被検物の厚さ、１…・・・レーザー光線
、２・・・・・・反射鏡、３・・・・・・集光レンズ、
４……開店拡散板、５……モーター、６・・・・・・反
射鏡、７・・・・・・コリメーターレンズ、８・・・・
・・干渉源器、８ａ・・・…干渉基準面、８ｂ・・・・
・・干渉源器の傾斜面、９・・・・・・被検物、９ａ・
・・・・・被検面、９ｂ…・・・被検物の裏面、１０…
・・・ィンミラーレンズ系、１１…・・・遮光マスク、
１２…・・・微小閉口、１３・・・・・・拡散スクリー
ン、１４・・・・・・フレネルレンズ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- １ 比較的薄く、平行度の良い表裏面を有する透明測定
物の表面に光を照射し、該表面からの反射光束と干渉基
準面からの反射光束間に生じる干渉縞により該表面の平
行度を測定する干渉装置において、（ａ） 高い空間的
なコヒーレンス度をもつレーザー光を出射するレーザー
光源と、（ｂ） 干渉基準面からの光束の出射角θが０
＜θ≦３０°の範囲になる如く設定されている光学系と
、（ｃ） 該出射角θにおける測定物裏面により発生さ
れる干渉縞の見やすさが実質的に無視し得る程度になる
如く前記レーザー光のコヒーレレンス度を低下させる手
段と、（ｄ） 前記基準面付近に局在化した干渉縞を観
測面に投影するための投影光学系を備えたことを特徴と
する干渉装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50009402A JPS604401B2 (ja) | 1975-01-21 | 1975-01-21 | 干渉装置 |
| GB1081/76A GB1546881A (en) | 1975-01-21 | 1976-01-12 | Method of and apparatus for measuring the flatness of a surface using ligth interference |
| US05/649,847 US4072423A (en) | 1975-01-21 | 1976-01-16 | Light interference device with low degree of spacial coherence |
| CH65176A CH600303A5 (ja) | 1975-01-21 | 1976-01-20 | |
| DE19762602158 DE2602158A1 (de) | 1975-01-21 | 1976-01-21 | Lichtinterferenzgeraet |
| FR7601607A FR2298784A1 (fr) | 1975-01-21 | 1976-01-21 | Dispositif interferometrique de mesure de planeite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50009402A JPS604401B2 (ja) | 1975-01-21 | 1975-01-21 | 干渉装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5184267A JPS5184267A (en) | 1976-07-23 |
| JPS604401B2 true JPS604401B2 (ja) | 1985-02-04 |
Family
ID=11719415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50009402A Expired JPS604401B2 (ja) | 1975-01-21 | 1975-01-21 | 干渉装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4072423A (ja) |
| JP (1) | JPS604401B2 (ja) |
| CH (1) | CH600303A5 (ja) |
| DE (1) | DE2602158A1 (ja) |
| FR (1) | FR2298784A1 (ja) |
| GB (1) | GB1546881A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4325637A (en) * | 1980-06-02 | 1982-04-20 | Tropel, Inc. | Phase modulation of grazing incidence interferometer |
| US4618261A (en) * | 1984-01-16 | 1986-10-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical gap measuring |
| JPS60209106A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-21 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 平面度検査装置 |
| JPH0650243B2 (ja) * | 1984-12-14 | 1994-06-29 | 株式会社日立製作所 | 光波干渉装置 |
| US4732483A (en) * | 1987-03-19 | 1988-03-22 | Zygo Corporation | Interferometric surface profiler |
| US5923425A (en) * | 1997-11-20 | 1999-07-13 | Tropel Corporation | Grazing incidence interferometry for measuring transparent plane-parallel plates |
| JP2000321021A (ja) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Canon Inc | 干渉装置、変位測定装置、及びそれを用いた情報記録又は／及び再生装置 |
| JP2001194132A (ja) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 斜入射干渉計用光学系およびこれを用いた装置 |
| JP2005049317A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Nidek Co Ltd | 干渉計 |
| TWI245926B (en) * | 2004-05-10 | 2005-12-21 | Chroma Ate Inc | Device and method of an interference scanner |
| JP4906708B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2012-03-28 | Ｈｏｙａ株式会社 | レンズ用画像撮像装置 |
| US9500468B2 (en) | 2014-08-25 | 2016-11-22 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Scanning interferometry technique for through-thickness evaluation in multi-layered transparent structures |
| US11346747B2 (en) * | 2017-10-27 | 2022-05-31 | Harris Corporation | QTIP—quantitative test interferometric plate |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2450839A (en) * | 1944-08-16 | 1948-10-05 | Bendix Aviat Corp | Interferometric comparator |
| US2518647A (en) * | 1948-01-07 | 1950-08-15 | Celanese Corp | Interferometer means for thickness measurements |
| FR1541747A (fr) * | 1967-08-28 | 1968-10-11 | Comp Generale Electricite | Dispositif de détection et de mesure à distance de déplacements |
| US3804521A (en) * | 1972-02-22 | 1974-04-16 | Itek Corp | Optical device for measuring surface roughness |
| DE2315658C3 (de) * | 1973-03-29 | 1980-11-20 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung oder Beseitigung der bei Laserstrahlprojektionen auftretenden Granulation |
-
1975
- 1975-01-21 JP JP50009402A patent/JPS604401B2/ja not_active Expired
-
1976
- 1976-01-12 GB GB1081/76A patent/GB1546881A/en not_active Expired
- 1976-01-16 US US05/649,847 patent/US4072423A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-01-20 CH CH65176A patent/CH600303A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-01-21 DE DE19762602158 patent/DE2602158A1/de active Granted
- 1976-01-21 FR FR7601607A patent/FR2298784A1/fr not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH600303A5 (ja) | 1978-06-15 |
| DE2602158A1 (de) | 1976-07-22 |
| US4072423A (en) | 1978-02-07 |
| JPS5184267A (en) | 1976-07-23 |
| GB1546881A (en) | 1979-05-31 |
| DE2602158C3 (ja) | 1979-08-30 |
| DE2602158B2 (ja) | 1979-01-04 |
| FR2298784A1 (fr) | 1976-08-20 |
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