JPS6244607A - ホログラフイツク干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 童呈上■旦■公団 本発明は、ホログラム原器を用いてレンズやミラー等の
光学素子、特に非球面光学素子の面形状を精密に測定す
るためのホログラフィック干渉計に関するもので、さら
に詳しくは、その参照波面発生用光学面のチルＩ・量を
モニターするモニター手段を有するホログラフインク干
渉計に関する。

従来技術 非球面光学素子の面形状を測定する方法として、基準と
なる非球面からの反射または透過波面と参照光波面との
干渉により作成されたホログラム原器、または基準非球
面の光学設計値から電子計算機でホログラムパターンを
計算して電子ビーム描画法等で作成したいわゆある「計
算機ホログラム」をホログラム原器として利用し、被検
非球面光学素子からの反射または透過波面の前記ホログ
ラム原器による回折光と参照光とを干渉させ、その干渉
縞の量や形状から被検非球面光学素子の基準非球面から
の誤差を精密に測定するホログラフィック干渉計が知ら
れている・ また、干渉計としては、例えば、第２２図に示すフィゾ
ー型干渉計が知られている。すなわち、光源（レーザ）
ＬＳからの光はコリメータレンズＣで平行光束とされる
。その後、結像レンズＬ。

と発散レンズＬ２との間に傾設されたノ＼−フミラーか
らなるビームスプリッタＢＳで反射された光束は、その
内の一部が、発散レンズＬ２で発散された後参照球面Ｒ
で反射され、入射光（１））と同一の光路を通ってビー
ムスプリッタＢＳ、ホログラム原器Ｈ１結像レンズＬ１
を介して０次の参照光となって空間フィルターＳＦの開
口を通過する。

一方、参照球面Ｒを透過し、被検光学素子（非球面凹面
鏡）Ｔで反射された光すなわち物体光は、逆進してビー
ムスプリンタＢＳを透過する。″ビームスプリッタＢＳ
を透過してホログラム原器で回折されない０次光は空間
フィルターＳＦでカントされ、一方ホログラム原器で回
折された例えば−次の回折光は空間フィルターＳＦの開
口を通過し、上述の０次参照光と干渉スクリーンまたは
フィルム上で干渉縞を形成する。

さらに、従来のホログラフインク干渉計による測定法と
しては、オンアクシス法とオフアクシス法とが知られて
いる。オンアクシス法は物体光と参照光とを同軸にして
測定する方式であり、オフアクシス法は物体光と参照光
とが非同軸すなわち、物体光の伝搬軸と参照光の伝搬軸
が互に傾斜して交差する型式の測定法である。オンアク
シス法及びオフアクシス法はそれぞれに長所欠点があり
、被検物に応じて使いわける必要がある。

本発明が解決しようとする問題点 オフアクシス法で測定する場合、オフアクシス角すなわ
ち物体光と参照光の互いの伝搬軸のなす角は、被検物の
種類や非ｒ：ｙ面度の大きさにより最適の値が決定され
るため、被検物毎にまたはそれに対応したホログラム原
器毎に異なる。

このため、被検物やホログラム原器を干渉計本体にセッ
トする都度にオフアクシス角すなわち参照波面発生用の
光学部材例えば平面半透鏡の傾き角（チルト量）を変え
なければならない。しかし、従来のホログラフィ・７り
干渉計には、この参照波面発生光学部材のチル＋−ｉを
モニターする手段がないため、正規の参照波面の伝搬軸
が得られているか否かをチェックできなかった。

また、オンアクシス法とオフアクシス法とを一台のホロ
グラフィック干渉計で兼用できるようにと望む場合、参
照波面発生用光学部材のチルト量を可変にし、オンアク
シス法のときは参照波面発生面を光軸に垂直にしなけれ
ばならない。従って、参照波面発生面が光軸に正確に垂
直になっているか否か確認する必要があるが、従来はこ
のオンア、クシス状態をチェックする手段もなかった。

このため、従来のホログラフィック干渉計においては、
しばしば参照波面発生面が測定に要求される配置角度に
セットされず、測定結果に誤差が）　　　　　　入０゛
る欠点力゛あ・た・溌訓Ｉυ１蓮 本発明の目的は、オンアクシス状態やオフアクシス角を
正確に設定できるホログラフィック干渉計を提供するこ
とにある。

又班■盪底 上記目的を達成するための本発明のホログラフィック干
渉計の構成は、光源と、該光源からの光を平行光束とし
て被検物に投射するためのコリメーターレンズと、該コ
リメーターレンズの後方に配置された参照波面発生用光
学面と、前記被検物からの反射光波面と前記参照波面発
生用光学面からの参照波面の少なくともいずれか一方を
回折させるホログラム原器とから成るホログラフィック
干渉計であって、前記参照波面発生用光学面の前記コリ
メーターレンズの光軸との交差角をモニターするための
モニター手段を有することを特徴とすることにある。

溌浬Ｉ遅火果 本発明によれば、参照波面発生光学面の配置角をモニタ
ーできるため、オンアクシス法、オフアクシス法いずれ
においても高精度測定の基礎となる参照波面伝搬軸の正
確な位置付けができる。

災侮五 以下本発明に関するホログラフィック干渉計の実施例を
詳述する。

紅余生旌光ヱ咀戒 第１図に本発明に関するホログラフインク干渉計の光学
構成の全体図を示す。光源であるレーザ１０１からの光
は、ミラー１０２ａ、１０２ｂにより光路を変換された
後、集光レンズ１０３により集光される。この集光点近
傍にはピンホール１０４ａを有するピンホールレチクル
板１０４が配置されている。このピンホール１０４ａを
通過した発散光はピンホール１０４ａを２次光源とする
ごとく作用する。なお、ミラー１０２ａと１０２ｂの間
には１／４波長板１０５が配設されている。

コリメータレンズ１０６が、その焦点がピンホール１０
４ａに位置するように配設されている。

ピンホール１０４ａを二次光源としてピンホール１０４
ａから射出された光束は、コリメータレンズ１０６によ
り平行光束とされる。コリメータレンズ１０６の後方に
は参照平面板１０７が配置されている。この参照平面板
１０７は前側平面１０７ａが装置光軸（コリメータ光軸
）Ｏｌに対し垂直になるよう配置されている。また、そ
の後側平面１０７ｂは前側平面１０７ａに対し微小角度
傾斜しており、前側平面１０７ａでの反射光と後側平面
１０７ｂでの反射光との互いの干渉光が測定に影響を与
えないようになっている。

被検物Ｔが例えば非球面凹面鏡のような凹面物体である
場合、参照平面板１０７の後方には、参照レンズ１０９
が装置鏡筒１０８に取付けられて・配置される。参照平
面板１０７を透過した平行光束は集束光束となり、点Ｐ
で一度点収束した後、再び発散光となって被検物例えば
非球面凹面鏡Ｔに入射する。

被検物Ｔから反射された物体光と、参照平面板１０７の
前側平面１０７ａから反射された参照光とは、ピンホー
ルレチクル板１０４とコリメータレンズ１０６との間に
そのハーフミラ−面１）０ａを光軸ＯＩに対し傾設した
プリズム型ビームスプリッタ１）０に入射する。物体光
と参照光はともにハーフミラ−面１）０ａで反射され、
後述するホログラム原器ホルダー２００に支持されたホ
ログラム原器３００に入射する。

レーザ１０１．ミラー１０２ａ、１０２ｂ。

１／４波長板１０５．　ピンホールレチクル１０４゜ズ
ームスプリッタ１）０．コリメータレンズ１０６゜参照
平面板１０７．参照レンズ１０９．被検物Ｔ及びホログ
ラム原器ホルダー２００は１つの共通光学ベンチ１００
上に設置される。

ホログラム原器３００を透過した光は、結像レンズ１）
１．ハーフミラ−１）２を介して空間フィルター１）３
に結像される。この空間フィルター１）３は、参照光と
物体光の内、ホログラム原器３００で回折された一方の
光と、ホログラム原器３００で回折されなかった他方の
光のみを選択的に取り出すためのものである。より具体
的に述！　　　　　　べろならば、第２２図に示す従来
のフィゾー型干渉計のように、この空間フィルター１）
３は、例えば参照平面板１０７からの参照光でホログラ
ム原器３００により回折されなかった０次参照光と、被
検物Ｔからの物体光でホログラム原器３００で回折され
た一次物体光のみを選択的に取り出し、参照光の回折光
や物体光の０次及び２次以上の高次回折光はカットする
ように作用する。

空間フィルター１）３で選択された物体光と参照光は、
ズームレンズ１）４．ハーフミラ−１）５及び結像レン
ズ１）６を介してＴＶカメラ１）７の撮像面１）７ａ上
に参照光と物体光の干渉パターンを形成する。ＴＶカメ
ラ１）７の撮影像はモニターテレビ１）８とパーソナル
コンピュータで構成される干渉パターン解析装置１）９
へ送られる。なお、ハーフミラ−１）５を透過した参照
光と物体光は、即時現像型カメラ１２０のフィルム１２
０ａ上に撮像面１）７ａ上に形成されると同様の干渉パ
ターンを形成しこれをフィルム１２０ａに記録させる。

結像レンズ１）１を通った光の一部は、ハーフミラ−１
）２を透過し、十字線を光軸と一敗させて配置されたレ
チクル板１２１上に結像される。

レチクル板１２１上の像は撮影レンズ１２２を介してＴ
Ｖカメラ１２３で描像され、切換回路１２４を介してモ
ニター１）８に写し出される。これらレチクル板１２１
．撮影レンズ１２２．ＴＶカメラ１２３．モニター１）
８は、被検物Ｔを測定光路中にセットするためのアライ
メント光学系１２５を形成する。

結像レンズ１）１，１）６．ハーフミラ−１）２゜１）
５＋　空間フィルター１）３．ズームレンズ１）４、撮
影レンズ１２２．ＴＶカメラ１）７゜１２３及びカメラ
１２０は、光学ベンチ１３０上に載置される。この光学
ベンチ１３０は、後述するオフアクシス角調整のため、
コリメータレンズ１０７と参照レンズ１０９の合成光学
系の射出瞳ＥＰと共役な点ＬＣを中心に公知のマイクロ
送り機構１３１の駆動により旋回するアーム１３１に固
設されている。なお、被検物が平面物体の場合は参照レ
ンズ１０９は不要であり、このときは旋回中心ＬＣはコ
リメータレンズ１０７の射出瞳中心と共役な位置にする
。

以上述べたように、本ホログラフィック干渉計の型式は
フィゾー型であるから、光学要素数をトワイマン・グリ
ーン型やマツハツエンダ−型よりも大幅に低減できる。

また本干渉計は、従来のフィゾー型干渉計と異なり、そ
のビームスブリフタをコリメータレンズとピンホール１
０４ａの間の発散光束中に配置したため、コリメータレ
ンズによる平行光束中にビームスプリッタを設ける従来
のものに比してそのハーフミラ−面の面積を１７４程度
に小さくできる。

さらに、このハーフミラ−面の狭小化によりビームスプ
リッタをプリズム型で構成でき、後述するように、ホロ
グラムパターン描画のための演算情報、描画情報の減少
化を実現できる。また、ビームスプリンタが小型になっ
たため、その製作精度を著し、く高めることができ、ま
たその製作コストも低減できる。

さらにまた、ホログラム原器もこのビームスプリッタに
よる収束反射光束内に配置する構成としたため、小型化
でき、コスト低減かつ高精密描画を可能にしている。こ
れにより、大口径の被検物や非球面度の大きい非球面被
検物をも高精度に測定できるホログラフィック干渉計が
実現できた。

Ｌ主旦久ｉム凰器 第２図はホログラム原器の構成を示す平面図である。ホ
ログラム原器３００は中央に計算機ホログラムよりなる
ホログラムパターン部３０１を有する。従来の干渉計は
参照光と物体光の分離合成にミラー型のビームスプリッ
タを利用していた。

このミラー型ビームスプリフタの場合、ミラー表面とミ
ラー裏面（ハーフミラ−面）が平行に形成されていると
それぞれの面で反射した光が互いに干渉して測定に悪影
響を与えるため、従来のミラー型ビームスプリンタはミ
ラー表面とミラー裏面を平行にせず微小角傾斜させてい
た。このため光軸に対する対称性がくずれるため、従来
たとえオンアクシス型のホログラム原器であっても、そ
の）　　　　　　ホログラムパターンは、全象限につい
て計算して描画データを得なければならなかった。しか
し、本ホログラフィック干渉計では、ビームスプリッタ
１）０は前述したようにプリズム型ビームスプリッタで
あるから、光軸に対する対称性が保存されており、オン
アクシス型ホログラム原器のホログラムパターンは同心
円パターンとなりかつ点対称となる。このため、そのパ
ターン計算及び描画データの演算は、第４図に示すよう
に、（Ｘ、Ｖ）の第１象限についてのみ行い、他の（−
ｘ、ｙ）、（−ｘ、−ｙ）、（Ｘ、−ｙ）の第２、第３
、第４象限については第１象限のデータを単純に座標変
換すればよく、演算経費、演算時間の短縮と、描画デー
タの低減をすることができる。逆に、従来と同程度の経
費と時間をホログラムパターンの演算と描画データの作
成に費すならば、それらデータはより高精度なものとな
りうる。

ホログラムパターン部３０１の周囲には、ホログラムパ
ターンを電子ビームのスキャンニングで描画する行程で
同時に描画された十字型の歪検査パターン３０２が形成
されている。この歪検査パターンは予め作成されている
基準パターンと照合され、相互の位置ずれ量からホログ
ラムパターンの歪量を検査できるようになっている。

また、歪検査パターンの外側２か所には白黒比検査パタ
ーン３０３が形成されている。この白黒比検査パターン
は、例えば第３図に示すような黒部３０４と白部３０５
を同面積で交互に平面的に配列してなる市松模様のパタ
ーンが利用される。

この白黒比検査パターン３０３は、ホログラムパターン
３０１を電子ビーム描画する行程で同時に描画されるた
め、この白黒比検査パターン３０３の白黒比をデンシト
メーターで測定すれば、ホログラムパターン自体の白黒
比を間接的に知ることができる。

ホログラム原器３００の四隅には、このホログラム原器
３００をホログラム原器ホルダー２００に取付けるとき
の位置合せ用の十字線型の位置合せマーク３０６が形成
されている。図中下側の二つの位置合せマークの下方に
はＬ字型の上下判別マーク３０７が形成されている。

Ｃ，ホログラム原器ホルダー 第５図ないし第７図はホログラム原器ホルダー２００を
示す図である。光学ベンチ１００に載置された軸受２０
１，２０２にはシャフト２０３が光軸Ｏｘ（第１図参照
）方向に平行に摺動可能に支持されている。シャフト２
０３にはビス２０４゜２０４によりＺ軸方向（光軸ｏ２
方向）移動ステージ２０５が固着されている。軸受２０
１にはシリンダー２０６が取付けられ、その中にハネ２
０７が嵌挿されている。一方軸受２０２にはＺ軸通りネ
ジ２０８が螺合されている。このＺ軸通りネジ２０８は
鋼球２０９を介してバネ２０７と協働してＺ軸方向移動
ステージ２０５を挟持し、その送りによりステージ２０
５をＺ軸方向にそって前後させる。

Ｚ軸方向移動ステージ２０５のステージ面２０５ａには
鋼球２１０を介してＸ−Ｙ方向移動ステージ２１）が載
置されている。このステージ２１）の裏面には、第６図
に示すように、ビス２１２が植設されており、Ｚ軸方向
移動ステージ２０５に形成された開口２１３の後部に渡
された棒２１４との間にバネ２１５が掛けられている。

このバネ２１５の引張力によりＸ−Ｙ方向移動ステージ
２１）はＺ軸方向移動ステージ２０５のステージ面２０
５ａ方向に引き付けられ、移動面の安定が図られる。

またＺ軸方向移動ステージ２０５には、第５図に示すよ
うに、２つのＸ軸送りネジ２１６．２１７と１つのＸ軸
送りネジ２１８とが取付けられている。Ｘ−Ｙ方向移動
ステージ２１）の側面はベアリング２１９を介してガイ
ド２２０を有しており、これらガイド２２０は鋼球２２
１を介して送りネジ２１６，２１７，２１８により押圧
されている。

Ｘ−Ｙ方向移動ステージ２１）は、さらにＸ軸送りネジ
２１８の取付位置と対向側部に切欠部２２２を有してい
る。切欠部２２２の側面とＺ軸方向移動ステージ２０５
の起立片２２４との間には弾圧体２２３が挿着されてい
る。

弾圧体２２３は、第６図に示すように、シリン１　　　
　　　　ダ２２５と、そのシリンダ内に挿入されたピス
トン２２６と、このピストン２２６に常時押圧力を与え
るためにシリンダ２２５内に嵌挿されたバネ２２７とか
ら構成されている。

同様に、ステージ２１）は切欠部２２８，２２９がＸ軸
送りネジ２１６，２１７に対向して形成されており、ス
テージ２０５の起立片２３０．２３１とこれら切欠部の
側面との間に弾圧体２３２゜２３３を介在させている。

弾圧体２３２，２３３の構成は前記弾圧体２２３と同様
である。

上述のホログラム原器ホルダーの構成において、送りネ
ジ２１６，２１７の同方向、同量の送りによって、ステ
ージ２１）は、第１ＯＢ図に示すように、移動量Ｙをう
る。また、送りネジ２１８の送りによって、ステージ２
１）は、第１０Ａ図に示すように移動量Ｘを得る。さら
に、送りネジ２１６．２１８を固定し、送りネジ２１７
のみを送ることによって、第１０Ｃ図に示すように、ス
テージ２１）は回転角θの回動がなされる。

Ｘ−Ｙ方向移動ステージ２１）は、その中央に略矩形の
開口部２３５を有し、左上隅と右下隅に円形開口２３６
，２３７が形成されている。これら円形開口２３６．２
３７はＺ軸方向移動ステージ２０５に形成された開口２
３８と対応している。

開口２３８には、ホロクラム原器３００上の位置合せマ
ーク３０４を観察するための顕微鏡用対物レンズ２４０
が挿着されている。

またステージ２１）の開口部２３５の周辺には円形の溝
２４１が形成されており、この溝には図示なき真空ポン
プのノズル２４２がパイプ２４３を介して連結されてい
る。さらにステージ２１）の外側面にはガイド片２４４
が固着されている。

これによりホログラム原器３００はガイド片にそってス
テージ２１）上に載置され真空ポンプで溝２４１内の空
気を吸収することによりステージ２１）上に大気圧で密
着される。

シャフト２０３の先端及びステージ２０５に植設された
ボール２４５の先端にはアーム２４６゜２４７が取付け
られており、そのアーム２４６゜２４７の先端には、発
光ダイオード２４８と熱線吸収フィルター２４９とがそ
れぞれ収納されており、ステージ２１）上に載置された
ホログラム原器の位置合せマーク３０４の照明に利用さ
れる。

第８図は、上述の構成をもつホログラム原器ホルダー２
００に取付けられたホログラム原器アライメント用光学
系２５０を模式的に示す斜視図である。アライメント用
光学系２５０は、上述した発光ダイオード２４８．熱線
吸収フィルター２４９゜対物レンズ２４０．ミラー２５
１及びビームスプリッタ２５２からなる第１光路２５３
と、発光ダイオード２４８．熱線吸収フィルター２４９
．対物レンズ２４０．ミラー２５４及びビームスプリッ
タ２５２からなる第２光路２５５と、第１光路２５３と
第２光路２５５のビームスプリッタ２５２で合成された
接眼光路２５６とから構成されている。

この接眼光路２５６は図示しない公知の移動手段で光軸
０３と垂直な平面（ｘ−ｙ平面）内で移動するレチクル
板２５７，２５８と接眼レンズ２５９とを有し、レチク
ル板２５７．２５８には第９図に示すような円形指標２
６０，２６１が形成されている。

以上述べたように、本ホログラム原器ホルダーによれば
、従来のようにＸ方向移動ステージとＹ方向移動ステー
ジ及びθ回転用ステージの三重ステージ構造にすること
なく、これらＸ、Ｙ、θに関する移動を１つのステージ
において行うことができる。またそのための構成も極め
て簡素で、かつ高精度の移動制御及び位置出しができる
利点を有する。

Ｄ、オフアクシス　の測定装置 干渉計による測定法には、通常オンアクシス型の測定法
とオフアクシス型の測定法がある。

オンアクシス型は被検物からの物体光と参照平面からの
・参照光が同軸な測定型式を言い、測定に使用するホロ
グラム原器の空間周波数を低くできるため、非球面度の
大きな被検物も測定できるメリットを持つ。しかし反面
、ホログラム原器による０次から高次までの回折光が、
その焦点距離は異なるけれどもすべて光軸上に重畳され
、例えば−次回折光を取り出すためにその焦点位置に空
間’　　　　　７　、ｔ　／Ｌ／ヶー、ｉ、６□Ｗ、、
□、お。７ａ）Ｌｔ９−カや。

次や２次以上の高次回折光の一部もこの空間フィルター
を通過する。そのため、光軸を含む中心部が測定不可能
部となる欠点がある。

一方、オフアクシス型は、上記オンアクシス型のような
測定不可能部は生じないが、オンアクシス型に比してホ
ログラム原器の空間周波数が高くなるため、ホログラム
原器の製作とアライメント上の制約から、例えば非球面
度の小さな非球面被検物しか測定できない。

さらにオフアクシス角は、被検物の種類や非球面度の量
により異なるため、ホログラム原器を作成するときは予
め最適なオフアクシス角を決めて作成する。そこで、本
実施例のホログラフインク干渉計は、オンアクシス及び
オフアクシスの両型式の測定が可能でかつオフアクシス
角を可変にした干渉計として構成されている。

第１）図は、オンアクシス測定とオフアクシス測定を模
式的に示す光学配置図である。オンアクシス測定の場合
は、参照平面板１０７はコリメーターレンズ１０６の光
軸Ｏ３に垂直に配位される。

物体光と参照光の干渉パターンを観察するための観察光
学系すなわち空間フィルター１）３．ズームレンズ１）
４．結像レンズ１）６及び撮像管１）７は、光軸Ｏ３と
垂直に交わる光軸０２上に配列される。

物体光及び参照光のそれぞれのホログラム原器３００に
よる回折光のうちの１次回折光の焦点位置には、空間フ
ィルター１）３が配置されており、物体光と参照光それ
ぞれの１次回折光どうしの干渉縞を撮像管で受像しある
いは写真撮影することになる。

他方、オフアクシス測定の場合は、破線で示すように、
参照平面１０７を角度α回転させる（この角度αをオフ
アクシス角という）。観察光学系は旋回中心ＬＣを中心
に光学ベンチ１３０とともに角度β旋回される。ここで
旋回角βは（ここでｆはコリメーターレンズの焦点距離
）として定められる。

これにより、物体光のホログラム原器３００による１次
回折光と参照光の０次回折光のみが空間フィルター１）
３’　　（オフアクシス時の空間フィルター１）３のこ
と）を通過し、両方の干渉縞を観察、撮影できるように
構成されている。

オフアクシス角αは参照平面からの反射光（参照光）の
うちビームスプリッタ１）０のハーフミラ−面１）０ａ
を透過し、ピンホールレチクル１０４上に出来る像Ｓの
結像位置から知ることができる。すなわち、結像位置と
光軸０．とのずれ量は微小角のオフアクシス角αに比例
する。

第１２図はピンホールレチクル１０４の構造を示す平面
図である。レチクル１０４の一端にはピンホール１０４
ａが形成され、そこから他端側へ長手方向にそってスケ
ール４０１が形成されている。スケール４０１はオフア
クシス角αに対応するスポットＳの光軸Ｏ８（ピンホー
ル１０４ａの中心）からのずれ量に応じて目盛付けされ
、それら目盛の下方にオフアクシス角の目盛数字４０２
が印字しである。

第１３図は、オフアクシス角αをセットするときに利用
するオフアクシス角調整用顕微鏡４１０の光学配置を示
す図である。顕微鏡４１０は対物レンズ４１）を有し、
レチクル１０４上のスケール４０１及びオフアクシス角
の目盛数字４０２からの光を平行光にし、ミラー４１２
で反射したのち結像レンズで絞り４１４上に結像する。

接眼レンズ４１５を介してスケール像とオフアクシス角
の目盛数字像とを観察する。

第１４図はオンアクシス用調整顕微鏡４２０の光学配置
を示している。前述のオフアクシス角調整用顕微鏡４１
０との構成上の相異は、ミラー４１２がハーフミラ−４
２１に変更され、かつ対物レンズ４１）がなく、干渉計
の集光レンズ１０３が結像レンズ４１３と協働して結像
作用をする点である。

ピンホールレチクル１０４のスケール４０１の走り方向
を参照平面板１０７の回転方向と平行に１　　　　　　
したことにより、スポ７１−　Ｓがスケール４０１から
上下方向にずれて投影された場合は、参照平面板１０７
の面倒れや、光軸０１回わりの回転が発生していると判
別できるから、これらのチェックもできる。

プ （測定光学系のオンアクシス型配列） ａ−に　　オンアクシス用調整顕微鏡４２０を第１図に
２点鎖線で示すように、コリメーターレンズ１０６の光
軸Ｏ９上にセットする。

ａ−２：　　顕微鏡４２０のハーフミラ−４２１を透過
し集光レンズ１０３でピンホール１０４ａ上に集光され
た光束の参照平面板１０７による反射スポット、像Ｓが
再びピンホール１０４ａ上に結像されたかどうかを接眼
レンズ４１５で観察する。

スポットＳがとンホール１０４ａと一致したときのみス
ポット光は接眼レンズ４１５で観察される。接眼レンズ
４１５を通してスポットＳが観察できるように参照平面
板１０７を調整する。スポットＳが観察されたとき参照
平面板１０７は光軸ＯＩと垂直になり、干渉計はオンア
クシス型配列となる。

（調整用レンズのセツティング） ａ−３＝　　切換スイ・ノチ１２４を切り換えてアライ
イメント光学系１２５のＴＶカメラ１２３からの映像が
モニターテレビ１）８に写し出されるようにセントする
。

モニターテレビ１）８には、参照平面板１０７からのピ
ンホール１０４ａと共役なスポット像がレチクル板１２
１の十字線の交点と合致している状況が写し出される。

ａ−４：　　干渉計の装置鏡筒１０８に参照レンズ１０
９を有する参照レンズホルダー１０９ａをを図示せぬ公
知の保持手段で取付ける。

Ｂ　−５：　　ｍＴｆ４整用ミ整一ミラー５０１るホル
ダー５００の基準面５０２が、参照レンズホルダー１０
９ａの基準面１０９ｂ　（第１５Ａ図参照）に当接する
ように、ホルダー５００を取付はネジ５０３で参照レン
ズホルダー１０９ａに取付ける。

ａ−６＝　　光学ベンチ１００上にオートコリメーター
５１０を載置し、第１５Ｂ図に示すように、その十字線
ターゲット５１）がレチクル５１２の丸指示５１２ａと
一致するよう、オートコリメーター５１０を調整用ミラ
ー５０１に正対させる。その後、このオートコリメータ
ー５１０が動かないように２光学ベンチ１００上に固定
する。

ａ−７：　　調整用ミラー５０１をホルダー５００ごと
参照レンズホルダー１０９ａから取りはずす。

ａ−８：　　公知の図示なき５軸ホルダー（ｘ、ｙ、２
、φ１、φ６の５軸；φ５、φ３は横方向及び縦方向の
傾斜方向を示す）に保持された調整用レンズ５２０を、
参照レンズ１０９とオートコリメーター５１０の間に配
置する。このとき、調整用レンズ５２０は、第１５Ａ図
に示すように、調整用レンズ５２０の球面波５２０ａを
発生するための球面５２１の曲率中心Ｑ、が参照レンズ
１０９の焦点Ｆと一致し、かつ調整用レンズの平面５２
２がオートコリメーターの光軸０．と垂直になるように
配置される。

この調整用レンズ５２０のセツティングは、モニタテレ
ビ１）８に写し出される参照平面板１０７からの参照光
と、調整用レンズ５２０の球面５２１からの物体光（球
面波）との干渉縞を一色状態にすることにより粗な位置
出しを行い、続いて、オートコリメーターの接眼視察像
によりターゲツト像５１）とレチクル像５１２ａとを一
致させることにより精密位置出しを行う。

（型用ホログラム原器のセツティング）ａ−９：　　調
整用レンズ５２０の非球面波５２３ａを発生するための
非球面５２３が前述のセツティング完了位置に位置する
とき、この、　　　　　　　ｉ［ａｉ５２３”６（Ｄｈ
＊＊ｈ＊＠”１−ＷＢｔｒ１）０７からの参照光とによ
る干渉で発生した干渉パターンから成る調整用ホログラ
ム原器、またはそのような干渉パターンを計算機で演算
により求め、その演算結果に基づいて電子ビーム描画法
で作成した計算機ホログラムから成る調整用ホログラム
原器を、前述したホログラム原器ホルダー２００のＸ−
Ｙ方向移動用ステージ２１）上に真空吸着させる。

ａ−１０：切換スイッチ１２４を切り換えて、干渉縞観
察光学系のＴＶカメラ１）７の映像がモニタテレビ１）
８に映し出されるようにする。

ａ−１）：送りネジ２０８，２１６，２１７及び２１８
を調整して、調整用レンズ５２０の非球面５２３からの
物体光（非球面波）の調整用ホログラム原器による例え
ば１次回折光と、参照平面板１０７からの参照光の例え
ばＯ次回折光との空間フィルター１）３における干渉縞
が一色状態になるようにする。これにより調整用ホログ
ラム原器がＸ、ｙ、ｚ及びθ方向に関して調整されて位
置出しが完了した。

（測定用ホログラム原器のセツティング）ａ−１２：図
示しないレチクル移動ノブを調整して、上記ステップ（
ａ−１））で位置出しされた調整用ホログラム原器の位
置合せマーク３０６に、第９図に示す接眼レンズ２５９
の観察視野例のように、レチクル板２５７゜２５８の円
形指標２６０，２６１を合致させる。

ａ−１３：念のため、オートコリメーター５１０を覗い
てターゲツト像５１）とレチクル指標５１２ａとの合致
しているか否か、すなわち調整用レンズ５２（ｌが位置
出しされた状態を正しく保っているか否かを再確認する
。

正しく位置出しされていればステップ （ａ−９）から（ａ−１２）のセツティングは正しく行
なわれたと判定し、この後はオートコリメーター５１０
と調整用レンズ５２０は不要なので取りはずす。

ａ−１４：　ｉｌｌｌｌ水用ホログラム原器テージ２１
）から取りはずし、その代りに測定用水ログラム原器３
００をステージ２１）上に載置し、真空吸着する。

ａ−１５＝ホログラム原器ホルダーの接眼レンズ２５９
を覗きながら、前記ステップ（ａ　−１２）で位置出し
されたレチクル２５７．２５８の円形指標２６０，２６
１とステップ（ａ　−１４）で載置された測定用ホログ
ラム原器３００の位置合せマーク３０６とが合致するよ
うに送りネジ２１６，２１７゜２１８を調整し、ステー
ジ２１）ごとホログラム原器を移動させ位置出しする。

（被検物のセツティング） ａ−１６：被検物Ｔを公知の６軸ホルダー（ｘ、ｙ、２
、φ＾、φＢ、θの６軸：θは光軸回わりの回転）にセ
ットする。

ａ−１７：切換スイッチ１２４を切り換えてアライメン
ト光学系１２５のテレビカメラ１２３からの映像がモニ
タテレビ１）Ｂに写し出されるようにする。モニタテレ
ビ１）８の画面上のレチクル板１２１の十字線像に被検
面からの一次回折スポット光（通常Ｏ次回折光より明る
い）が合致されかつ最小のスポットとなるように、被検
物Ｔを保持するホルダーを調整する。

ａ−１８：次に、切換スイッチ１２４を切り換え、干渉
縞観察光学系のテレビカメラ１）７の映像をモニタテレ
ビ１）８に送るようにする。これによりモニタテレビ１
）８に干渉縞を映し出し、ホルダーを微調整して干渉縞
の方向及びピッチが計測に適するようにする。

ｂ）　オフアクシス測定型式の場合のセットアツプ オフアクシス測定型式の場合は、上述のオンアクシス測
定の場合に、さらに参照平面板１０７の傾斜調整作業が
追加されるだけであ１　　　　　　　　　る。この参照
平面板１０７の傾斜作業は、前述のオンアクシスのセッ
トアツプステップのステップ（ａ　−１５）とステップ
（ａ−１６）の間、すなわち測定用ホログラム原器のセ
ツティング完了後に行われる。この参照平面板の傾斜作
業は以下のステップで実行される。

ｂ−１：　　オフアクシス調整用顕微鏡４１０を、第１
図に２点鎖線で示すようにピンホールレチクル１０４の
スケール４０１の前方で所望のオフアクシス角の目盛数
字に対応した位置付近に配置する。次に、接眼レンズ４
１５を覗きながら所望のオフアクシス角の目盛線、例え
ば２．５’の目盛線が視野中央にくるように顕微鏡の位
置出しをする。

ｂ−２：　　参照平面板１０７を傾けて、それによる反
射スポラ）Ｓが所望の目盛線（例えば２．５°の目盛線
）の交点と一致するようにする。参照平面板１０７の傾
斜調整が終了したら顕微鏡４１０を取りはずす。

ｂ−３＝　　切換スイッチ１２４を切り換え、アライメ
ント光学系１２５のテレビカメラ１２３の映像がモニタ
テレビ１）８に映し出されるようにする。そしてこのモ
ニタテレビ１）８上に映し出されたレチクル１２１の十
字線の交点上に参照平面板１０７からの反射スポット像
が合致するように、マイクロ機構１３０を操作して光学
ベンチ１３０を旋回中心ＬＤを中心に回転させる。

ｌ施■少変彫 （１）参照平面Ｆｉ、１０７の代りに、参照レンズ１０
９の最後面を利用してもよい。この場合、オフアクシス
測定を実行するには、この参照レンズを傾斜させるか又
は偏心させるかすればよい。

（２）オフアクシス角のチェックのためのピンホールレ
チクル１０４のスケール４０１の代りに、第１６図に示
すように、ラインセンサー６０１を利用し、スポットＳ
を直接受光し、その受光素子位置からオフアクシス角を
検出してオフアクシス角を調整するようにしてもよい。

（３）　　ホログラム原器３００のセツティングのため
の位置合せマーク３０６及びアライメント光学系２５０
の変形例は多数考えられるが、そのいくつかを以下に簡
単に述べる。

（３−１）第１７図に示す例は、位置合せマーク３０６
の対物レンズ２４０による像を直接エリアセンサー６０
２で受像し、その位置を素子番地情報として記憶し、測
定用ホログラム原器の位置合せマークが同一素子番地に
位置するように調整する。

（３−２）第１８図に示す例は、ホログラム原器３００
の位置合せマークとして中抜き円形マーク６０６を利用
し、アライメント光学系２５０のレチクル板２５７，２
５８に、この円形マーク６０６とネガ−ポジの関係にあ
゛る黒丸マーク６０７を配し、その後に受光素子６０８
を配置する構成としている。

これによりホログラム原器３００の円形マーク６０６と
レチクル２５７．２５８の黒丸マーク６０７を合致させ
、受光素子６０８からの出力がゼロとなるように調整用
ホログラム原器をセツティング後、レチクル２５７．２
５８を移動させる。その後の測定用ホログラム原器のセ
ツティングは、同様に受光素子６０Ｂからの出力がゼロ
になるように測定用ホログラム原器を調整する。

（３−３）第１９Ａ図は、ホログラム原器３００の位置
合せマーク３０６の代りに、細かい第１の同心円マーク
６０９を設け、またこの第１の同心円マーク６０９と同
一形状の第２の同心円マーク６１０を、例えばＺ軸方向
移動ステージ２０５に対物レンズ２４０の前方でＸ−Ｙ
方向移動ステージ２１）の極近傍に、対物レンズ２４０
の光軸と垂直な平面内で移動可能に設置した構成を示す
。

この第２同心円マーク６１０を有する基準）反６０８は
、両マーク６０９．６１０により生ずるモアレ縞６１）
　（第１９Ｂ図参照）が消失するように移動させられる
。このときの基準板６０８の調整位置を基準として、測
定用ホログラム原器の第１の同心円マークと基準板の第
２の同心円マークとのモア）　　　　　　　　　　し縞
が現われないように測定用ホ・ダラム原器を位置出しす
る。

（３−４）第２０図に示す例は、ホログラム原器３００
の位置合せマークの代りに、それをフレネルレンズ６２
０で構成する。すなわち、光源からの光を４分割ディテ
クタ６２４で受光し、各分割素子面からの出力が等しく
なる、すなわちディテクタ６２１の中心とフレネルレン
ズ６２０の光軸とが一致するように、ディテクタ６２１
を移動させ、その移動位置を基準位置として、測定用ホ
ログラム原器のセツティングをする。

なお、フレネルレンズ６２０に非点収差をもたせておく
とディテクタ６２１の各分割素子面からの出力差により
Ｚ軸すなわち光軸方向のホログラム原器のずれも調整で
きる。

（４）調整用ホログラム原器のセツティングにおいて、
球面５２１と非球面５２３とを有する調整用レンズ５２
０を利用する代りに、第２１Ａ図、第２１Ｂ図に示すよ
うに、球面５２１のみを有する調整用レンズ６５０を利
用する。

すなわち、まず、前述のステップ（ａ−３）からステッ
プ（ａ−８）を実行して、球面５２１の曲率中心Ｑ、と
参照レンズ１０９の焦点Ｆとを一致させ、かつ平面５２
２がコリメーター光軸Ｏ３と垂直になるように調整用レ
ンズ６５０をセツティングする。次に、この調整レンズ
６５０を第２１Ｂ図に示すように予め定めた距離りだけ
後退（または前進）させる。これにより球面５２２から
の反射波面は完全な球面波でなく、収差を有する、換言
すれば非球面波となって射出される。調整用ホログラム
原器を、この非球面波と参照平面板からの参照光とによ
る干渉パターンとして作成しておけば、第２１Ｂ図のよ
うに調整用レンズ６５０を移動させた・後、前述のステ
ップ（ａ　−９）ないしステップ（ａ−１））をその調
整用ホログラム原器を使用して実行することにより、そ
の調整用ホログラム原器を正しくセツティングでき、ひ
いてはステップ（ａ−１２）ないしステップ（ａ−１５
）により測定用ホログラム原器を正しくセツティングす
ることができる。

（５）第２図及び第４図に基づいて詳述したホログラム
原器３００のホログラムパターン３０１は振幅型の某ワ
グラムパターンであるが、本発明はこれに限定されるも
のでなく位相型のホログラムパターンを利用してもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るホログラフインク干渉計の全体を
示す光学配置図、第２図はホログラム原器の構成を示す
平面図、第３図はホログラム原器に施されている白黒比
検査パターンの構成を示す図、第４図はホログラムパタ
ーンの一例をその第１象現について示した図、第５図は
ホログラム原器ホルダーを示す正面図、第６図は第５図
の■−■視断面断面図７図は第５図の■−■視断面断面
図８図はホログラム原器ホルダーのアライメント光学系
を示す斜視光学配置図、第９図はホログラム原器ホルダ
ーのアライメント光学系の接眼視野の一例を示す図、第
１０Ａ図ないし第１０Ｃ図はホログラム原器ホルダーの
作用を示す模式図、第１）図はオンアクシス測定とオフ
アクシス測定の光学配置関係を示す部分図、第１２図は
ピンホールレチクルの一例を示す図、第１３図はオフア
クシス調整用顕′Ｉ１）鏡の構成を示す光学配置図、第
１４図はオンアクシス調整用顕微鏡の構成を示す光学配
置図、第１５Ａ図は本発明のホログラフィク干渉計のセ
ツティング調整を説明するために参照レンズ、調整用ミ
ラー、調整用レンズ及びオートコリメーターの囲者の配
置関係を示す図、第１５Ｂ図はオートコリメーターの接
眼観察視野の一例を示す図、第１６図はピンホールレチ
クルの変形例を示す光学配置図、第１７図ないし第２０
図はそれぞれホログラム原器の位置合せマーク及びアラ
イメント光学系の変形例を示す図、第２１Ａ図及び第２
１Ｂ図は調整用ホログラム原器の他の１　　　　　　セ
ツティング方法を示す図、第２２図は従来のフィゾー型
干渉計の光学配置図である。 １０１・・・・・・レーザー １０４・・・・・・ピンホールレチクル１０６・・・・
・・コリメーターレンズ１０７・・・・・・参照平面板 １０９・・・・・・参照レンズ Ｔ・・・・・・被検物 １）０・・・・・・ビームスプリッタ １）３・・・・・・空間フィルター １）７．１２３・・・・・・テレビカメラ２００・・・
・・・ホログラム原器ホルダー２０５・・・・・・Ｚ軸
方向移動ステージ２１）・・・・・・Ｘ−Ｙ方向移動ス
テージ２０８．２１６．２１７，２１８・・・・・・送
りネジ２２３．２３２．２３３・・・・・・弾性体２１
５・・・・・・スプリング ２４０・・・・・・対物レンズ ３００・・・・・・ホログラム原器 ３０１・・・・・・ホログラムパターン３０２・・・・
・・歪検査パターン ３０６・・・・・・位置合せマーク ３０３・・・・・・白黒比検査パターン４１０・・・・
・・オフアクシス調整用顕微鏡４２０・・・・・・オン
アクシス調整用顕微鏡５０１・・・・・・調整用ミラー ５２０．６５０・・・・・・調整用レンズ５１０・・・
・・・オートコリメーター第２図 第３図 第４図 第１２図 第１３図　　　　　　第１４図 第１９Ａ図 第２０図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、該光源からの光を平行光束として被検物
   に投射するためのコリメーターレンズと、該コリメータ
   ーレンズの後方に配置された参照波面発生用光学面と、
   前記被検物からの反射光波面と前記参照波面発生用光学
   面からの参照波面の少なくともいずれか一方を回折させ
   るホログラム原器とから成るホログラフィック干渉計で
   あって、前記参照波面発生用光学面の前記コリメーター
   レンズの光軸との交差角をモニターするためのモニター
   手段を有することを特徴とするホログラフィック干渉計
   。
2. （２）前記光源が、レーザ光源と、該レーザ光源からの
   光を集光する集光レンズと、該集光レンズの焦点位置に
   配置され該集光レンズからの光を選択し二次光源となす
   ためのピンホールとから構成され、かつ前記モニター手
   段が、該ピンホールの前記参照波面発生用光学面におけ
   る反射像の結像位置をモニターすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のホログラフィック干渉計。
3. （３）前記参照波面発生用光学面が前記コリメーター光
   軸と垂直な軸を回転軸として回動可能であり、また前記
   モニター手段が、前記ピンホールを含む前記コリメータ
   ーの光軸と垂直な平面内にあり、かつ前記回転軸と垂直
   な方向に走る前記光学面の回転角に対応したスケールを
   設けたスケール板であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のホログラフィック干渉計。
4. （４）前記ピンホールが、前記スケール板に一体形成さ
   れたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のホロ
   グラフィック干渉計。
5. （５）前記モニター手段が、前記スケール板上に投影さ
   れた前記反射像を前記スケールとともに拡大観察するた
   めのオフアクシス用顕微鏡を有していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項または第４項記載のホログラフ
   ィック干渉計。
6. （６）前記モニター手段が、前記反射像が前記ピンホー
   ル上に再投影されたか否かを観察するために前記コリメ
   ーターレンズの光軸上に配置されたオンアクシス用顕微
   鏡を有していることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のホログラフィック干渉計。
7. （７）前記参照波面発生用光学面が、平面板であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項いずれ
   かに記載のホログラフィック干渉計。