| 【発明の名称】 |
干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】神田 秀雄
【氏名】渡部 文男
【氏名】小林 富美男
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】コリメートされた可干渉性の光を基準面を介して被検面に斜入射させ、該基準面および該被検面からの各反射光を干渉させ、生成された干渉縞を観察する斜入射干渉計において、該被検面で１回反射し、この後、該基準面で１回反射した第１の光束と、該基準面をそのまま透過した第２の光束とが入射し得る位置に結像レンズを配置し、該結像レンズの焦点面にアライメント用のスクリーンを配置したことを特徴とする干渉計用アライメント光学系。
【請求項２】前記スクリーンが、干渉縞を観察するスクリーンを兼用するようになしたことを特徴とする請求項１記載の干渉計用アライメント光学系。
【請求項３】前記結像レンズの前段または後段に少なくとも１つのミラーを配置したことを特徴とする請求項１または２記載の干渉計用アライメント光学系。
【請求項４】前記第１の光束および前記第２の光束の共通光路中に、これらの光束を干渉縞観察時において遮断するシャッタを挿入したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の干渉計用アライメント光学系。
【請求項５】請求項１〜４のうちいずれか１項記載の干渉計用アライメント光学系を備えたことを特徴とする装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、斜入射干渉計において被検面のアライメントを調整し得る干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、加工物表面の平面度を測定するための種々の干渉計装置が知られている。その中でも凹凸差の大きい被検面の平面度を測定し得る装置として、斜入射干渉計装置が知られている。
【０００３】斜入射干渉計装置においては、被検面に対し可干渉光線束を斜めから入射させることにより測定感度を低くすることができるため、非接触での粗面等の平面度測定に用いられている。ここで、測定に使用される光の波長をλ、基準原器の入射面に入射する光の入射角をθとすれば、被検面の凹凸量、すなわち測定感度Δｈは下式で表わされる。
Δｈ＝λ／（２ cosθ）
【０００４】すなわち、入射角θが大きくなり斜め入射の程度が大きくなる程、縞間隔が大きくなり測定感度が低くなるので、平面精度が悪い平面を測定することが可能となる。
【０００５】例えば図５は、基準原器として平面基準板を用いた従来構成例である。この斜入射干渉計装置は、平行基準板１１６の基準平面１１６ａと被検体２の被検面２ａとを対向配置し、基準平面１１６ａに斜め方向から、レーザ光源１１１から発せられコリメータレンズ１１４により平行光とされた可干渉光を照射し、この基準平面１１６ａと被検面２ａの距離に基づく光路差に応じた干渉縞をスクリーン１１８に投影し、観察者１１９が観察するようになっている。
【０００６】また、例えば図６は、基準原器として直角二等辺三角形プリズムを用いた、アブラムソン型と呼ばれる従来構成例である。図６において、図５に示す斜入射干渉計装置と同様の部材には下二桁を一致させた符号を付している。この装置では、スクリーン２１８に投影された干渉縞をＴＶカメラ２１９により撮影し観察するように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、正確な干渉縞画像を得るためには、被検面２ａを所定位置にかつ基準面に対して平行に位置決めすることが重要であるが、微妙な角度変化によって観察面から干渉縞がはずれてしまい、その調整を行うことは容易ではない。特に観察対象が種々のサイズに亘る場合には、被検体の移動台に目印を設けておくというような手法によることは困難である。このため、上述した斜入射干渉計においても干渉縞観察の直前あるいは途中において、随時被検面のアライメントを簡易に行えるように構成することが好ましい。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、斜入射干渉計において、随時被検面のアライメントを簡易に行ない得る干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の干渉計用アライメント光学系は、コリメートされた可干渉性の光を基準面を介して被検面に斜入射させ、該基準面および該被検面からの各反射光を干渉させ、生成された干渉縞を観察する斜入射干渉計において、該被検面で１回反射し、この後、該基準面で１回反射した第１の光束と、該基準面をそのまま透過した第２の光束とが入射し得る位置に結像レンズを配置し、該結像レンズの焦点面にアライメント用のスクリーンを配置したことを特徴とするものである。
【００１０】また、前記スクリーンが、干渉縞を観察するスクリーンを兼用するように構成することが好ましい。このためには、例えば前記結像レンズの前段または後段に少なくとも１つのミラーを配置することが好ましい。
【００１１】また、前記第１の光束および前記第２の光束の共通光路中に、これらの光束を干渉縞観察時において遮断するシャッタを挿入することが好ましい。さらに、本発明の装置は、上記干渉計用アライメント光学系を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた斜入射干渉計装置１０を示す側面図である。
【００１３】この斜入射干渉計装置１０は、平行基準板１６の基準平面１６ａと被検体２の被検面２ａとを対向配置し、基準平面１６ａに斜め方向から、レーザ光源１１から発せられコリメータレンズ１４により平行光とされた可干渉光を照射し、この基準平面１６ａと被検面２ａの距離に基づく光路差に応じた干渉縞をスクリーン１８に投影し、観察者１９が観察するようになっている。
【００１４】ところで、このような斜入射干渉計装置１０においても、正確な干渉縞画像を得るためには、被検面２ａを所定位置にかつ基準面に対して平行に位置決めすることが重要であるが、微妙な角度変化によって観察面から干渉縞がはずれてしまい、その位置決めを行うことは容易ではない。
【００１５】そこで、本実施形態においては、被検面２ａにおいて反射し、基準平面１６ａ（点Ｐ）において再反射した光束２１ａと、平行基準板１６に入射し、基準平面１６ａ（点Ｐ）をそのまま透過した光束２２ａとを結像レンズ２２に入射せしめ、この結像レンズの焦点面と一致するように配されたスクリーン１８上にこれら光束による２つのスポットを形成し、この２つのスポットの位置関係によって被検面のアライメント調整を行うことができるようにしている。
【００１６】すなわち、被検面２ａが基準平面１６ａと平行とされている場合において、点Ｐで反射された上記光束２１ａと、点Ｐを透過した上記光束２２ａとは互いに平行な光束となって結像レンズ２２に入射する。このためスクリーン１８上に形成された２つのスポットは丁度重なり合うような位置関係に形成される。したがって、スクリーン１８上を観察しながら被検面２ａの傾きを調整し、上記光束２１ａにより形成されるスポットが、上記光束２２ａにより形成されるスポットに重なり合う状態とすることにより被検面のアライメント調整を行うことができる。
【００１７】なお、本実施形態においては光路中に光路折曲用の反射ミラー２３が配されており、これにより上記２つのスポットを、干渉縞観察用のスクリーン１８上に形成することができるようにしている。
【００１８】このようにして被検面２ａのアライメントが完了した際には、上記重なり合うスポットとともに被検面２ａの表面形状を表す干渉縞が上記スクリーン１８上に観察される。
【００１９】この後、結像レンズ２２と反射ミラー２３の間において、光路中に挿脱自在とされた遮光シャッタ２４を光路中に挿入し、スクリーン１８上に上記スポットが形成されないようにし、良好に干渉縞観察が行えるようにする。
【００２０】図２は、本発明の第２の実施形態を示す概略図である。この実施形態装置３０は、基準原器として直角二等辺三角形プリズム３６を用いた、アブラムソン型と称されるものである。図２において、図１に示す斜入射干渉計装置と同様の部材にはその符号に２０を加えた符号を付している。なお、本実施形態のものでは、結像レンズ４２が反射ミラー４３の後段に配されている点で上記実施形態のものと異なっているが、要はスクリーン３８上に２つのスポットを形成することができれば、光路中における結像レンズをいずれの配設位置におくことも可能である。
【００２１】この第２の実施形態によっても上記第１の実施形態のものと同様に被検面２ａのアライメントを容易に行うことができる。なお、この装置３０では、スクリーン３８に投影された干渉縞をＴＶカメラ３９により撮影し観察するように構成されている。
【００２２】図３は、本発明の第３の実施形態を示す概略図である。図３において、図１に示す斜入射干渉計装置と同様の部材にはその符号に４０を加えた符号を付している。この実施形態装置５０は、基準原器として台形状の変形プリズム５６を用いており、スクリーン５８がプリズム５６の上面を粗面加工して形成されている点で上記２つの実施形態のものとは異なっている。また、結像レンズ６２はプリズム５８の下面に接着されており、結像レンズ６２の光学調整が不要とされている。さらに、上述した実施形態における遮光シャッタ２４、４４の代わりに、反射ミラー６３が光路中に挿脱自在とされており、被検面２ａのアライメント調整後においては、この反射ミラー６３が光路中から退避可能とされている。
【００２３】なお、本実施形態のものでは、結像レンズ６２に対して光束が軸外から入射するようになっているが、収差が大きくなければ実用上の問題はない。この第３の実施形態によっても上記各実施形態のものと同様に被検面２ａのアライメントを容易に行うことができる。
【００２４】図４は、本発明の第４の実施形態を示す概略図である。図４において、図１に示す斜入射干渉計装置と同様の部材にはその符号に６０を加えた符号を付している。
【００２５】この実施形態装置７０は、上記第３の実施形態装置５０と同様に基準原器として台形状の変形プリズム７６を用いているが、アライメント用スクリーン８４が干渉縞観察用スクリーン７８と別体とされている点で上記第３の各実施形態のものとは異なっている。このように両スクリーン７８、８４を互いに別体とすれば、必ずしもアライメント用光路中に反射ミラー８３を配設する必要はないが、アライメント用のスポットを干渉縞と同時にＴＶカメラによって観察する場合には該反射ミラー８３を設けておくことが有効である。
【００２６】また、この装置７０には、コリメータレンズ７４と基準原器７６との間にミラー７５が配されている。ミラー７５は、入射面７６ｂに入射する光線束の入射角を変化させるように反射面をその下端を支点として所定角度に亘り回動可能とすることが好ましい。このように入射角を変化させることにより、干渉縞の感度を可変とすることができ、被検面に適した感度により干渉縞を観察することが可能となる。また、図４には、必要な平行光線束を得るために、光源１１とコリメータレンズ１４との間に集光レンズ１２およびピンホール１３が示されている。
【００２７】この第４の実施形態によっても上記各実施形態のものと同様に被検面２ａのアライメントを容易に行うことができる。さらに、上記アライメント用スポットをＴＶ画面の端に見えるようにして干渉縞と同時観察するようにしてもよい。
【００２８】なお、上記結像レンズの光軸上を利用する場合は、実用上は単レンズであってもよく、また干渉縞と一緒に観察する場合はスポット像の方が干渉縞よりもかなり明るくなるので、概略同じレベルとなるように、光束を制限する（例えば絞りを入れる、レンズ口径を小さくする等）あるいはミラーの反射率を低くしたり、光量調整フィルタを入れたりするように構成するのが好ましい。
【００２９】また、上記第３の実施形態では反射ミラー６３により反射された光束がプリズム５６に入射する位置においてＮＤコーティングを施すようにすることも有用である。
【００３０】なお、本実施形態においては種々の態様の変更が可能である。例えば、上述した第３および第４の実施形態においては、プリズム５８、７８の光射出面に、砂ずり処理を施すことによりスクリーン１８を形成するように構成されているが、それ以外の手法によって粗面加工を施すことによりスクリーン１８を形成するようにしてもよい。
【００３１】また、本実施形態においては、光源１１として半導体レーザ光源を用いているが、この光源１１としては適度に干渉性のある光線束を射出する光源であればよく、例えば水銀灯やＬＥＤ等を用いるようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた装置によれば、被検面で１回反射し、この後、基準面で１回反射した第１の光束と、基準面をそのまま透過した第２の光束とが入射し得る位置に結像レンズを配置し、該結像レンズの焦点面にアライメント用のスクリーンを配置しており、このスクリーン上に形成される上記２つの光束による２つのスポットの位置関係を観察し、これら２つのスポット位置が互いに一致するように被検面の傾きを調整することで被検面を基準平面と平行の位置関係とすることができるので、被検面のアライメントを随時、かつ簡易に行なうことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５４３０
【氏名又は名称】富士写真光機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１１日（２０００．１．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７９８４
【弁理士】
【氏名又は名称】川野 宏
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１９４１０６（Ｐ２００１−１９４１０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月１９日（２００１．７．１９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２６２７（Ｐ２０００−２６２７） |
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