JP2001241914A

JP2001241914A - 斜入射干渉計用光学系およびこれを用いた装置

Info

Publication number: JP2001241914A
Application number: JP2000050783A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kanda; 秀雄神田; Fumio Watabe; 文男渡部; Fumio Kobayashi; 富美男小林
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2001-09-07
Also published as: US20010017697A1; US6643026B2

Abstract

(57)【要約】【目的】斜入射干渉計用光学系における、参照光と測
定光との光束分割手段および光束合成手段として、各々
プリズムを用いることにより、光量ロスや干渉ノイズの
低減、干渉縞の観察およびアライメントの容易性、さら
には光学系および装置全体のコンパクト化を図る。【構成】可干渉性のコリメート光Ａが第１のプリズム
１６から射出される面において参照光Ｂおよび測定光Ｃ
に分割され、測定光Ｃが第２のプリズム１７に入射する
面において、参照光Ｂおよび測定光Ｃが合成されるよう
に構成されている。また、参照光Ｂの光路中にはミラー
２１が配されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に粗面の平面度
を非接触で測定可能とする斜入射干渉計に用いられる光
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、被検面への入射角を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。

【０００４】Δｈ＝λ／（２ cosθ）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】図１４は、従来の斜入射干渉計装置の第１
の構成例であり、基準原器として平面基準板を用いた例
である。この斜入射干渉計装置は、平行平面板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１１
１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。図１４に示すとおり、この例では、参照光と測
定光は基準平面１１６ａにおいて分離され、再びこの面
において合成される。

【０００６】図１５は、従来の斜入射干渉計装置の第２
の構成例であり、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例である。図
１５および以下の従来例において、図１４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。この装置は、可干渉平行光を直角二等辺三
角形プリズム２１６に入射面２１６ｂから入射させるも
のであり、上述の第１の例と同じく、基準平面２１６ａ
において参照光と測定光が分離され、再びこの面におい
て合成される。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】図１６は、従来の斜入射干渉計装置の第３
の構成例であり、回折格子を用いたバーチ型と呼ばれる
例である。この斜入射干渉計装置は、可干渉平行光を回
折格子３１７ａに入射させて２方向に波面分割し、一方
の光線束を被検面２ａに対して斜めに入射させてその反
射光を測定光とするとともに他方の光線束を参照光と
し、これら測定光および参照光を回折格子３１７ｂに入
射させて波面合成し、この回折格子３１７ｂから同一方
向に射出される測定光と参照光との光干渉により生じる
干渉縞をホログラムスクリーン３１８に投影し、ＴＶカ
メラ３１９により撮像し観察するように構成されてい
る。図１６においては、回折格子３１７ａで波面分割さ
れた０次回折光が参照光、１次回折光が測定光とされ、
後段の回折格子３１７ｂにおいて参照光の１次回折光と
測定光の０次光とが合成され、互いに干渉するように構
成されている。

【０００８】図１７は、従来の斜入射干渉計装置の第４
の構成例であり、マッハツェンダ型干渉計を斜入射干渉
計として応用した例である。この斜入射干渉計装置は、
可干渉平行光をハーフミラー４１７ａにより２方向に分
割し、一方の光線束を測定光としミラー４１５ａを介し
被検面２ａに対して斜めに入射させ、他方の光線束を参
照光とし、これら被検面２ａで反射された測定光および
ミラー４１５ｂにより反射された参照光をハーフミラー
４１７ｂにより合成し、測定光と参照光との光干渉によ
り生じる干渉縞をスクリーン４１８に投影し直接または
ＴＶカメラ等により観察するように構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来より
様々な構成の斜入射干渉計用光学系およびこれを用いた
装置が提案されているが、各光学系および装置はそれぞ
れに問題点を抱えている。

【００１０】斜入射干渉計用光学系および装置に求めら
れる機能として、まず形成される干渉縞の観察し易さが
ある。観察を妨げる１つの要因は干渉ノイズにある。例
えば、上記第１の従来例の構成では、平面板の基準平面
でない面（入射面であり射出面である）での反射光によ
る干渉ノイズが発生しやすい。この干渉ノイズはこの面
に反射防止コーティングを施すことである程度は解決で
きる。しかし、入射角が大きいので反射率の小さいコー
ティングを施すことには困難がある。

【００１１】上記第２の従来例の装置によれば、このよ
うな表面反射による干渉ノイズは防止することができ
る。しかし、このような構成によっても、被検面と基準
平面との間の多重反射光による干渉ノイズの問題は残
る。これを除去するためには、被検面と基準平面との間
を多重反射した光と基準平面で内面反射した光とが干渉
してスクリーン面に到達しないような構成としなければ
ならない。これを光学部材の相対配置をもって除去する
場合には、例えば基準平面を被検面に対して２倍以上の
サイズに設定する手法が有効である。直角二等辺三角形
プリズム２１６を用いたこの従来構成例では、このよう
に基準平面２１６ａを大きくするためにプリズム２１６
自体も非常に大きく重く、コストも高いものとなってし
まうことが問題となっている。

【００１２】また、プリズム２１６の基準平面２１６ａ
において内部反射した光束が干渉光と同一方向に射出さ
れ、スクリーン２１８上においてこの内部反射光に基づ
くノイズが重畳されてしまうという問題もある。

【００１３】上記第３の従来例では回折格子を利用して
いるので、不要な次数の回折光がノイズ光となる虞があ
る。したがって、必要な次数の回折光だけを取り出すた
めに実際にはリレーレンズを用いて干渉縞を結像させる
方法が取られる。

【００１４】第４の従来例のようにハーフミラー４１７
ａ、４１７ｂを用いる構成によっても、各々のハーフミ
ラー４１７ａ、４１７ｂの表裏両面間での多重反射によ
り干渉ノイズが生じることになり、これを除去すること
は難しい。干渉ノイズだけでなく、例えば上記第３の従
来例のように、回折格子を用いるために光利用効率が悪
くなるような場合も、観察し易さという点からは問題が
ある。

【００１５】また、例えば、上記第１および第２の従来
例のように、被検面２ａに接触していないとはいいなが
らも、被検面２ａにかなり近接して基準平面１１６ａ、
２１６ａが配置されている場合は、設置条件や観察にお
いて制約が多くなり観察の容易性を損ないかねない。ま
た、このような基準平面１１６ａ、２１６ａが配置され
ている場合は、被検面２ａのアライメントを行う際に注
意が必要となることも、これらの構成の問題となってい
る。

【００１６】さらに、光学系および装置全体として、コ
ンパクトであることが要望される。

【００１７】例えば、上記第２の従来例では、コリメー
タレンズ２１４から被検面２ａに向かう光束は被検面２
ａへの入射光と参照光部分をカバーしなければならない
ものであるが、直角二等辺三角形プリズム２１６を用い
たこの従来構成例ではプリズム入射面２１６ａへの入射
角が小さいために、光束径の大きい平行光束を入射させ
ることが必要となる。そのため、コリメータレンズ２１
４も大きくなり干渉計全体が大型化せざるを得ない。

【００１８】また、上記第３の従来例によれば、回折格
子利用による光量のロスが多いため干渉縞を良好に観察
するためにはホログラムスクリーンを使用したり、上述
したリレーレンズを用いることになるが、装置の大型化
やコスト高を招くことにもなりかねない。

【００１９】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、光量ロスや干渉ノイズが少なくて干渉
縞の観察が容易であるとともにアライメントが容易で、
かつ光学系および装置全体のコンパクト化を図り得る斜
入射干渉計用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。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の斜入射干渉計用
光学系は、コリメートされた可干渉性の光を光束分割手
段において分割し、一方の光束は参照光とし、他方の光
束は測定光として被検面に斜入射させ、該参照光および
該被検面から反射された該測定光を光束合成手段におい
て合成し互いに干渉させ、生成された干渉縞を干渉縞観
察スクリーンに形成させるように構成された斜入射干渉
計用光学系において、前記光束分割手段が第１のプリズ
ムよりなり、前記可干渉性の光が該第１のプリズムに入
射する面または該第１のプリズムから射出される面にお
いて前記参照光および前記測定光が分割され、前記光束
合成手段が第２のプリズムよりなり、前記測定光が該第
２のプリズムに入射する面または該第２のプリズムから
射出される面において、該参照光および該測定光が合成
されるように構成されてなることを特徴とするものであ
る。

【００２１】本発明に係る装置は、前記斜入射干渉計用
光学系およびカメラを備えてなることを特徴とするもの
である。なお、上記「前記可干渉性の光が……中略……
該第１のプリズムから射出される面」とは、前記可干渉
性の光が前記第１のプリズムの入射面において分割され
ることなくこの第１のプリズムに入射した場合に、この
光が射出される面のことを意味するものである。

【００２２】

【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、後述する実施例
１に係る斜入射干渉計用光学系を示す側面図である。こ
の斜入射干渉計用光学系は、コリメートされた可干渉性
の光Ａを光束分割手段において分割し、一方の光束は参
照光Ｂとし、他方の光束は測定光Ｃとして被検面２ａに
斜入射させ、該参照光Ｂおよび該被検面２ａから反射さ
れた該測定光Ｃを光束合成手段において合成し互いに干
渉させ、生成された干渉縞を干渉縞観察スクリーン（図
示せず）に形成させるように構成された斜入射干渉計用
光学系であり、前記光束分割手段が単一の第１のプリズ
ム１６よりなり、前記可干渉性の光が該第１のプリズム
１６に入射する面または該第１のプリズム１６から射出
される面において前記参照光Ｂおよび前記測定光Ｃが分
割され、前記光束合成手段が単一の第２のプリズム１７
よりなり、前記測定光Ｃが該第２のプリズム１７に入射
する面または該第２のプリズム１７から射出される面に
おいて、該参照光Ｂおよび該測定光Ｃが合成されるよう
に構成されてなる。

【００２３】以下、本実施形態による作用効果について
説明する。本実施形態によれば、光束分割手段および光
束合成手段としてプリズムを用いることによりノイズ光
を低減することができる。すなわち、プリズム１６およ
び１７には、参照光と測定光との分離または合成を行う
面に対して平行となるような面がない。したがって、平
行平面板やハーフミラーを用いる場合に問題となるこの
ような面における多重反射による干渉ノイズ光の影響を
少なくすることができ、良好な干渉縞像を得ることがで
きる。

【００２４】また、光束分割手段および光束合成手段と
してプリズムを用いることにより、回折格子を用いて光
束分割および光束合成を行う場合（各々ハーフミラーが
２枚必要である）に比べ光量のロスが少なく、観察が容
易となる。

【００２５】また、光束分割手段および光束合成手段と
してプリズムを用いることにより、ハーフミラーを用い
て光束分割および光束合成を行う場合に比べこれらの部
材の光学的位置調整が容易であり、製造コストの上でも
有利である。

【００２６】また、本実施形態のような構成によれば、
上記第１および第２の従来例のような、被検面２ａにか
なり近接した基準平面（例えば従来例１の１１６ａや従
来例２の２１６ａ）を配置する必要がなく、被検面２ａ
のアライメントが容易となる。また、設置条件や観察に
おいても制約が少ない。

【００２７】さらに、基準平面が不要となることによ
り、被検面２ａの紙面上方にスペースが確保できるた
め、直接的に被検面２ａを観察することも可能になる。
被検面２ａを直接的に観察することにより、被検物２の
位置の確認や被検面２ａの傷などの表面状態を確認する
ことができる。被検面２ａの表面検査は、被検面２ａに
平行な指向性のある光で被検面２ａを照明することによ
り、さらに容易に傷などを確認することが可能となる。

【００２８】また、上記従来例２のようにサイズの大き
な基準平面２１６ａを得るために大きな直角二等辺三角
形プリズムを用いたり、上記従来例３のように部材を追
加したりしなくとも良好な干渉縞画像が得られるので、
光学系および装置全体としてコンパクト化を図ることが
でき、またコスト低減効果も大きい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の各実施例について説明する。
なお、実施例１〜８は本実施形態に係る斜入射干渉計用
光学系の例であり、実施例９〜１３は本実施形態に係る
斜入射干渉計用光学系を用いた装置の例である。各実施
例において同様の部材には同一の符号を付し、各実施例
で重複する部分についての説明は省略している。

【００３０】＜実施例１＞図１に示すように、本実施例
に係る斜入射干渉計用光学系は、可干渉性のコリメート
光Ａが第１のプリズム１６から射出される面において参
照光Ｂおよび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプ
リズム１７に入射する面において、参照光Ｂおよび測定
光Ｃが合成されるように構成されている。また、参照光
Ｂの光路中にはミラー２１が配されている。

【００３１】第１のプリズム１６に入射したコリメート
光Ａは、光束分割面１６ａにおいて、直進透過して射出
される測定光Ｃとプリズム１６内で正反射する参照光Ｂ
とに分割される。測定光Ｃは、被検面２ａで反射され、
第２のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはその
後プリズム１６内でもう１度正反射してから射出され、
ミラー２１により正反射され第２のプリズム１７に入射
し、第２のプリズム１７内で１度正反射した後光束合成
面１７ｂにおいてもう１度正反射し、この面を直進透過
して入射した測定光Ｃと合成され、スクリーン方向に射
出される。

【００３２】本実施例では、このように第１のプリズム
１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成される
までの間に、参照光Ｂの反射回数は５回、測定光Ｃの反
射回数は１回（光束分割面１６ａおよび光束合成面１７
ｂにおける反射を含む。以下の各実施例においても同様
とする。）とされている。

【００３３】このように、第１のプリズム１６で分割さ
れてから第２のプリズム１７で合成されるまでの参照光
Ｂおよび測定光Ｃの反射回数がともに奇数回とされてい
ることにより、コリメータレンズから射出されるコリメ
ート光の同じ光束部分、もしくは近い光束部分が合成さ
れることになる。これは、互いに干渉を生じやすい光束
部分が合成されることになるので、入射するコリメート
光が厳密に平面波で無くても干渉を生じさせることがで
き、光源から第１のプリズム１６までの各部材のアライ
メントや光源光の誤差の許容度が大きくなるので、コス
ト低減ならびに製作が容易になるというメリットがあ
る。

【００３４】＜実施例２＞図２に示すように、本実施例
に係る斜入射干渉計用光学系は、可干渉性のコリメート
光Ａが第１のプリズム１６から射出される面において参
照光Ｂおよび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプ
リズム１７に入射する面において、参照光Ｂおよび測定
光Ｃが合成されるように構成されている。

【００３５】第１のプリズム１６に入射したコリメート
光Ａは、光束分割面１６ａにおいて、直進透過して射出
される測定光Ｃとプリズム１６内で正反射する参照光Ｂ
とに分割される。測定光Ｃは、被検面２ａで反射され、
第２のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはその
後プリズム１６内で２回正反射してから射出され、第２
のプリズム１７に入射し、第２のプリズム１７内で２回
正反射した後光束合成面１７ｂにおいてもう１度正反射
し、この第２のプリズム１７の射出面を直進透過して入
射した測定光Ｃと合成され、スクリーン方向に射出され
る。

【００３６】本実施例は部材数も少なく、コンパクト化
および低コスト化に優れた斜入射干渉計用光学系であ
る。

【００３７】＜実施例３＞図３に示すように、本実施例
に係る斜入射干渉計用光学系は、可干渉性のコリメート
光Ａが第１のプリズム１６に入射する面において参照光
Ｂおよび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリズ
ム１７から射出される面において、参照光Ｂおよび測定
光Ｃが合成されるように構成されている。また、参照光
Ｂの光路中にはミラー２１ａおよびミラー２１ｂが配さ
れている。

【００３８】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム
１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割
される。第１のプリズム１６から射出された測定光Ｃ
は、被検面２ａで反射され、第２のプリズム１７に入射
する。他方、参照光Ｂはミラー２１ａおよびミラー２１
ｂにおいて正反射され、第２のプリズム１７の光束合成
面１７ｂで正反射し、この面において、第２のプリズム
１７を透過して射出される測定光Ｃと合成され、スクリ
ーンに向かう。

【００３９】＜実施例４＞図４に示すように、本実施例
に係る斜入射干渉計用光学系は、可干渉性のコリメート
光Ａが第１のプリズム１６に入射する面において参照光
Ｂおよび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリズ
ム１７から射出される面において、参照光Ｂおよび測定
光Ｃが合成されるように構成されている。また、参照光
Ｂの光路中にはミラー２１ａおよびミラー２１ｂが配さ
れている。

【００４０】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、正反射する測定光Ｃと直進透
過して第１のプリズム１６に入射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、被検面２ａで反射され、第２のプ
リズム１７に入射する。他方、参照光Ｂは第１のプリズ
ム１６から射出されミラー２１ａおよびミラー２１ｂに
おいて正反射され、第２のプリズム１７の光束合成面１
７ｂで正反射し、この面において、第２のプリズム１７
を透過して射出される測定光Ｃと合成され、スクリーン
に向かう。

【００４１】本実施例は上記実施例３と略同様の構成と
されているが、第１のプリズム１６に入射されるコリメ
ート光Ａの方向が実施例３と異なる。

【００４２】＜実施例５＞図５に示すように、本実施例
も上記実施例３と略同様の構成とされているが、第１の
プリズム１６に入射されるコリメート光Ａの方向および
干渉縞を担持した合成光が射出される方向が実施例３と
異なる例である。

【００４３】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、正反射する測定光Ｃと直進透
過して第１のプリズム１６に入射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、被検面２ａで反射され、第２のプ
リズム１７に向かう。他方、参照光Ｂは第１のプリズム
１６を透過してミラー２１ａおよびミラー２１ｂにおい
て正反射され、第２のプリズム１７に入射し、第２のプ
リズム１７の光束合成面１７ｂにおいて、この面におい
て正反射する測定光Ｃと合成され、スクリーン方向に射
出される。

【００４４】＜実施例６＞図６に示すように、本実施例
は、上記実施例５を変形させた構成例である。コリメー
ト光Ａは第１のプリズム１６の光束分割面１６ａにおい
て、正反射する測定光Ｃと直進透過して第１のプリズム
１６に入射する参照光Ｂとに分割される。測定光Ｃは、
被検面２ａで反射され、第２のプリズム１７に向かう。
他方、参照光Ｂは第１のプリズム１６内で１度正反射し
た後第２のプリズム１７に入射し、第２のプリズム１７
内で１度正反射した後、光束合成面１７ｂにおいて、こ
の面で正反射する測定光Ｃと合成され、スクリーン方向
に射出される。

【００４５】本実施例は、プリズム１６および１７の形
状を変えて、上記実施例５でミラー２１ａおよび２１ｂ
により行われる反射をプリズム１６および１７の内部で
行われるように構成した例である。このような構成によ
り、部材数が削減され、アライメントが容易になる。

【００４６】＜実施例７＞図７に示すように、本実施例
に係る斜入射干渉計用光学系は、可干渉性のコリメート
光Ａが第１のプリズム１６に入射する面において参照光
Ｂおよび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリズ
ム１７から射出される面において、参照光Ｂおよび測定
光Ｃが合成されるように構成されている。また、参照光
Ｂの光路中にはミラー２１が配されている。

【００４７】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム
１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、第１のプリズム１６内で１度正反
射した後射出され、被検面２ａで反射され、第２のプリ
ズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはミラー２１にお
いて正反射され、第２のプリズム１７の光束合成面１７
ｂで正反射し、この面において、第２のプリズム１７内
で１度正反射したのち射出される測定光Ｃと合成され、
スクリーンに向かう。

【００４８】本実施例では、このように第１のプリズム
１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成される
までの間に、参照光Ｂの反射回数は３回、測定光Ｃの反
射回数は３回とされている。このように、第１のプリズ
ム１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成され
るまでの参照光Ｂおよび測定光Ｃの反射回数がともに奇
数回とされていることにより、上記実施例１と同様にコ
リメート光の誤差の許容度が大きくなる。

【００４９】また、本実施例も、第１のプリズム１６に
入射されるコリメート光Ａの方向および干渉縞を担持し
た合成光が射出される方向が、上記実施例３〜６と異な
る例となっている。

【００５０】＜実施例８＞図８に示すように、本実施例
の第１のプリズム１６から第２のプリズム１７までの構
成は、上記実施例１と略同様とされている。そして本実
施例では、第１のプリズム１６の前段に、測定光Ｃが被
検面２ａに入射する角度を変化させ得るように、回転可
能な入射角変更用のミラー２２が配設され、さらに、第
２のプリズム１７の後段に、ミラー２２による測定光Ｃ
の被検面２ａへの入射角度の変化に対応し、干渉縞観察
スクリーン１８の所定位置に干渉縞が形成されるように
光路を調整する光路調整手段として、ミラー２３が配設
されている。

【００５１】このように測定光Ｃが被検面２ａに入射す
る角度を変化させることにより、この光学系により形成
される干渉縞の感度を可変とすることができる。このよ
うに干渉縞の感度を容易に変化させ得ることにより、縞
感度を鈍くさせて粗面を測定することも可能となるな
ど、多様な面精度をもつ被検面２ａに対応可能な光学系
とすることができる。

【００５２】ミラー２２は図８に示す矢印のように回転
可能とされており、それにより被検面２ａへの入射角度
を変化させる。ミラー２２を回転させた場合の参照光Ｂ
および測定光Ｃを点線Ｂ´およびＣ´で示す。このと
き、被検物２は被検面２ａが点線２ａ´に示す位置に移
動するように調整されることになる。また、本実施例で
はミラー２２が第１のプリズム１６の前段にあるため、
参照光Ｂの光路も変更されるので、これに応じ本実施例
のミラー２１のような、参照光Ｂの光路内の部材も可動
とされることが望ましい。

【００５３】さらに、被検面２ａの後段の部材も参照光
Ｂおよび測定光Ｃの光路変更に対応して必要に応じ可動
とすることが望ましい。例えば、本実施例ではミラー２
３が図８に示す矢印のように移動可能とされており、こ
のようにしてミラーの位置や向きを変化させることによ
り、ミラー２２の回転により干渉縞を担持した光束の光
路が変化しても、スクリーン１８を移動させることなく
干渉縞画像を投影することができる。

【００５４】また、このときミラー２３は、図８に示す
ように干渉縞観察スクリーン１８の所定位置に干渉縞が
形成されるように光路を調整するように移動し、これに
より干渉縞の感度が変化してもスクリーン１８上での干
渉縞像の位置は変わらないので、観察が容易になる。さ
らに、被検面２ａへの測定光ＣまたはＣ´の入射角に応
じ、この角度と同じ角度で干渉縞を担持した合成光をス
クリーン１８に入射させるように、このミラー２３が移
動することにより、干渉縞の感度を変化させても、観察
者１９はいずれの感度においてもスクリーン１８上で歪
みのない干渉縞画像を観察することができる。

【００５５】このようにして、本実施例によれば、縞感
度を変化させて観察できるとともにその干渉縞画像は縞
感度が変化してもスクリーン１８上で所定の位置に形成
され、歪みなく観察することができる。

【００５６】＜実施例９＞図９は、本実施形態に係る斜
入射干渉計用光学系を備えた装置の構成を示す図であ
る。この斜入射干渉計装置１０は、光の干渉作用によっ
て形成される干渉縞を利用して被検体２の被検面２ａの
表面形状を測定する装置であって、本実施形態に係る斜
入射干渉計用光学系、およびこの光学系の干渉縞観察ス
クリーン１８に形成される干渉縞を観察し得る位置に配
置されたＴＶカメラ２０から構成されている。

【００５７】本実施形態の斜入射干渉計用光学系は、実
施例７として説明した光学系と共通するところが多い。
すなわちこの光学系は、可干渉性のコリメート光Ａが第
１のプリズム１６に入射する面において参照光Ｂおよび
測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリズム１７か
ら射出される面において、参照光Ｂおよび測定光Ｃが合
成されるように構成されている。

【００５８】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム
１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、第１のプリズム１６を透過しミラ
ー２２、被検面２ａ、ミラー２３の順に反射され、第２
のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはミラー２
１において正反射され、第２のプリズム１７の光束合成
面１７ｂで正反射し、この面において第２のプリズム１
７から射出される測定光Ｃと合成され、干渉縞情報を担
持した合成光によりスクリーン１８上に干渉縞画像が映
出される。

【００５９】本実施例では、このように第１のプリズム
１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成される
までの間に、参照光Ｂの反射回数は３回、測定光Ｃの反
射回数は３回とされており、参照光および測定光の反射
回数がともに奇数回とされていることにより、上記実施
例１と同様にコリメート光の誤差の許容度が大きくな
る。

【００６０】また、本実施例では、図９に示すように、
実施例７の光学系と比較し第１プリズム１６で分割され
た参照光Ｂが第２プリズム１７から遠ざかる方向に紙面
左側へ向かうよう構成されている。参照光Ｂの光路をこ
のようにすることにより、第１のプリズム１６で分割さ
れてから第２のプリズム１７で合成されるまでの参照光
Ｂおよび測定光Ｃの光路長を、互いにほぼ等しくなるよ
うにすることができる。これら２つの光路長をほぼ等し
くすることにより、可干渉距離が小さい光を用いた場合
にも干渉縞が形成されやすくなるので、本実施例は光源
として干渉性の低い光を用いて測定する場合でも有効な
構成である。

【００６１】ところで、この装置は干渉縞画像をＴＶカ
メラ２０により観察できるように構成されている。カメ
ラを用いることにより、干渉縞画像が暗い場合にもカメ
ラ感度を高くし観察を容易にすることができる。また、
画像を解析することも容易になる。

【００６２】さらに、このカメラの視野をズームまたは
切換により可変とすることにより、被検面２ａの面積が
小さい（または大きい）場合にもモニタ（図示せず）上
で干渉縞画像を拡大（または縮小）して観察することが
できる。

【００６３】なお、本実施例の装置は、このカメラに装
着されているレンズにより生ずる歪みをあらかじめ評価
し、それを補正するように画像処理を行う画像処理機能
を備えることにより、さらに良好な干渉縞観察を行うこ
とができる。すなわち、このようなカメラレンズとして
は、広角レンズを用い装置のコンパクト化が図られるこ
とが多いが、広角レンズを用いた場合歪みは大きくなっ
てしまう。そのため、カメラレンズの歪曲収差を取るた
めに、上述のような画像処理を行った後、モニタに表示
または干渉縞の解析を行うことにより、モニタ上ではカ
メラレンズによる歪みの影響の無い干渉縞の像を観察で
きるとともに、干渉縞の解析を精度良く行うことが可能
になる。

【００６４】＜実施例１０＞図１０（Ｂ）に示すように
本実施例の装置は、可干渉性を有する光を射出する半導
体レーザ光源１１と、この光を所定の光束径の平行光線
束とするための光学系として集光レンズ１２、ピンホー
ル１３、コリメータレンズ１４、ミラー２４、および光
束径調整用プリズム２５と、本実施形態に係る斜入射干
渉計用光学系と、この光学系の干渉縞観察スクリーン１
８に形成される干渉縞を観察し得る位置に配置されたＴ
Ｖカメラ２０とから構成されている。

【００６５】なお、図１０（Ａ）は、図１０（Ｂ）のミ
ラー２４からミラー２２までを紙面左側より見た図であ
る。コリメータレンズ１４により平行光とされた光束を
ミラー２４により正反射せしめてプリズム２５にこのよ
うに斜めに入射させることにより、この光束はこの斜入
射干渉計装置に適したコリメート光とされる。この光束
径調整用プリズム２５については後述する実施例１１の
図１１を用いて詳述する。

【００６６】本実施形態の斜入射干渉計用光学系は、実
施例７として説明した光学系と共通するところが多い。
すなわちこの光学系は、可干渉性のコリメート光Ａが第
１のプリズム１６に入射する面において参照光Ｂおよび
測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリズム１７か
ら射出される面において、参照光Ｂおよび測定光Ｃが合
成されるように構成されている。なお、図１０〜１３に
示す装置の図において、煩雑を避けるためコリメート光
Ａ、参照光Ｂ、測定光Ｃの符号の記載は省略されてい
る。

【００６７】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム
１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、第１のプリズム１６を透過しミラ
ー２２、被検面２ａ、ミラー２３の順に反射され、第２
のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはミラー２
１において正反射され、第２のプリズム１７の光束合成
面１７ｂで正反射し、この面において第２のプリズム１
７から射出される測定光Ｃと合成され、干渉縞情報を担
持した合成光によりスクリーン１８上に干渉縞画像が映
出される。

【００６８】本実施例では、このように第１のプリズム
１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成される
までの間に、参照光Ｂの反射回数は３回、測定光Ｃの反
射回数は３回とされており、参照光および測定光の反射
回数がともに奇数回とされていることにより、上記実施
例１と同様にコリメート光の誤差の許容度が大きくな
る。

【００６９】本実施例の装置も上記実施例９と同様に干
渉縞画像をＴＶカメラ２０により観察できるように構成
されている。したがって、実施例９と同様に、ズームま
たは切換によりこのカメラの視野を可変としたり、この
カメラに装着されているレンズにより生ずる歪みをあら
かじめ評価し、それを補正するように画像処理を行う画
像処理機能を装置に備えることにより、上述したような
作用効果を得ることができる。

【００７０】＜実施例１１＞図１１（Ｂ）に示すように
本実施例の装置は、可干渉性を有する光を射出する半導
体レーザ光源１１と、この光を所定の光束径の平行光線
束とするための光学系として集光レンズ１２、ピンホー
ル１３、コリメータレンズ１４、ミラー２４、および光
束径調整用プリズム２５と、光路変向用のミラー２２お
よびミラー２３と、実施形態に係る斜入射干渉計用光学
系と、この光学系の干渉縞観察スクリーン１８に形成さ
れる干渉縞を観察し得る位置に配置されたＴＶカメラ２
０と、光路内に着脱可能なアライメント用ミラー２６、
結像レンズ２７およびミラー２８からなるアライメント
用結像光学系と、ＴＶカメラ２０の視野を切り換えるた
めの切換ミラー２９とから構成されている。

【００７１】本実施例の斜入射干渉計用光学系は、実施
例１として説明した光学系と共通するところが多い。す
なわちこの光学系は、可干渉性のコリメート光Ａが第１
のプリズム１６から射出される面において参照光Ｂおよ
び測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリズム１７
に入射する面において、参照光Ｂおよび測定光Ｃが合成
されるように構成されている。また、参照光Ｂの光路中
にはミラー２１が配されている。

【００７２】第１のプリズム１６に入射したコリメート
光Ａは、光束分割面１６ａにおいて、直進透過して射出
される測定光Ｃとプリズム１６内で正反射する参照光Ｂ
とに分割される。測定光Ｃは、被検面２ａで反射され、
第２のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはその
後プリズム１６内でもう１度正反射してから射出され、
ミラー２１により正反射され第２のプリズム１７に入射
し、第２のプリズム１７内で１度正反射した後光束合成
面１７ｂにおいてもう１度正反射し、この面を直進透過
して入射した測定光Ｃと合成され、干渉縞情報を担持し
た合成光によりスクリーン１８上に干渉縞画像が映出さ
れる。

【００７３】本実施例では、このように第１のプリズム
１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成される
までの間に、参照光Ｂの反射回数は５回、測定光Ｃの反
射回数は１回とされており、参照光および測定光の反射
回数がともに奇数回とされていることにより、上記実施
例１と同様にコリメート光の誤差の許容度が大きくな
る。

【００７４】また、本実施例では、第２のプリズム１７
と干渉縞観察スクリーン１８との間に、第２のプリズム
１７からの光束をアライメント用結像レンズ２７へ導く
ための着脱可能なミラー２６を配置している。このミラ
ー２６は移動可能とされ、被検物２のアライメント調整
の際に光路内に挿入される。

【００７５】アライメント時は、第２のプリズム１７か
ら射出された光はこのミラー２６によりアライメント用
結像レンズ２７へ導かれる。この結像レンズ２７の焦点
面にアライメント用のスクリーン１８を配置し、結像レ
ンズ２７によるスポット像を確認しながらアライメント
を行う。本実施例ではアライメント用のスクリーン１８
を別に設けることなく、ミラー２８により光路を変向さ
せて、このスポット像を干渉縞観察スクリーン１８上で
観察できるように構成している。アライメント調整は、
被検面２ａが傾いている状態では測定光によるスポット
像と参照光によるスポット像がずれて観察されるので、
２つのスポット像が重なって１つに見えるように調整す
ればよく、被検面２ａのアライメントが容易となる。ま
た、ミラー２６により、干渉を生じた合成光の光束の一
部を遮ってアライメント用として利用するとともに、遮
られない残りの光束がスクリーン１８上に干渉縞を生成
するように構成し、干渉縞の状況を確認しながらアライ
メントを行うことも可能となる。

【００７６】また、ミラー２６は、第２のプリズム１７
からの光束をアライメント用結像レンズ２７へ導くため
の部材であるので、ミラーに代えて他の部材により光束
をアライメント用結像レンズ２７へ導くことも可能であ
る。例えば、ハーフミラー等の光路分離手段を用いるこ
ともできる。

【００７７】また、本実施例ではアライメント用のスク
リーン１８が前記干渉縞観察スクリーン１８と兼用され
るように構成され、２つのスポット像および干渉縞を同
時に観察することができ、コンパクトな構成で部材数も
少なくすることが可能となるが、アライメント用に別に
スクリーンを設けるか、もしくは直接撮像素子で受光す
るようにしてもよい。

【００７８】また、本実施例の光学系は図１１に示すよ
うに、実施例１の光学系と比較し、ミラー２１が被検面
２ａに対向するのでなく、紙面左側にずれて位置するよ
うに、プリズム１６、１７等の各部材が配置されてい
る。これにより、被検面２ａの紙面上方に十分なスペー
スが確保できるので、被検面２ａを直接的に観察するこ
とが容易になる。

【００７９】光学系がこのように配置されているので、
本実施例では、ＴＶカメラ２０は切換ミラー２９により
視野を切り換えて、干渉縞観察スクリーン１８と被検面
２ａとを撮影することができる。この切換ミラー２９は
移動可能とされ、干渉縞観察スクリーン１８を観察する
際にこの位置に挿入され、被検面２ａを観察する際には
ＴＶカメラ視野から除去される。このように干渉縞観察
スクリーン１８と被検面２ａとを１つのＴＶカメラ２０
により観察可能とすることは、コスト低減ならびに装置
全体のコンパクト化を可能とする。

【００８０】なお、切換ミラー２９は、本実施例のよう
に、ＴＶカメラ２０と干渉縞観察スクリーン１８との間
に着脱されるミラーによってどちらか一方の視野を選択
観察するようなものであってもよいし、この位置に配置
されたハーフミラーを該切換ミラーの代替として、干渉
縞観察スクリーン１８と被検面２ａとを同時に観察する
ようなものであってもよい。

【００８１】また、本実施例の装置も上記実施例９と同
様に干渉縞画像をＴＶカメラ２０により観察できるよう
に構成されている。したがって、実施例９と同様に、ズ
ームまたは切換によりこのカメラの視野を可変とした
り、このカメラに装着されているレンズにより生ずる歪
みをあらかじめ評価し、それを補正するように画像処理
を行う画像処理機能を装置に備えることにより、上述し
たような作用効果を得ることができる。

【００８２】なお、図１１（Ａ）は、図１１（Ｂ）のミ
ラー２４からミラー２２までを紙面左側より見た図であ
る。コリメータレンズ１４により平行光とされた光束を
ミラー２４からプリズム２５にこのように斜めに入射さ
せることにより、この光束はこの斜入射干渉計装置に適
したコリメート光とされる。

【００８３】このプリズム２５は、図示するように断面
直角二等辺三角形とされ、直角二等辺三角形からなる表
裏２面の対向方向に扁平とされた三角柱形状のブロック
である。そして、ミラー２４からの平行光束がこのプリ
ズム２５の斜面長手方向に向かって斜入射するように位
置設定される。

【００８４】このプリズム２５を図示の如くミラー２４
とミラー２２の間に配設することにより、図１１（Ｂ）
のプリズム２５の光射出面において、紙面に対し垂直方
向に光束を拡大させることができる。

【００８５】斜入射干渉計の場合、被検面への入射光線
および反射光線を含む平面方向（図（Ｂ）紙面左右方
向、Ｚ方向と称する）の光束幅は斜入射により拡大され
るので入射光束幅は小さくてよいが、この平面に直交す
る方向（紙面奥行き方向、Ｘ方向と称する）については
被検面の幅をカバーするだけの光束幅を持った光束を入
射させることが必要となる。通常のコリメータレンズに
よりコリメート光を第１のプリズム１６に入射させる場
合は、このＸ方向の光束幅をもたせるために、コリメー
タレンズの開口を大きくしなければならず、したがって
このレンズの焦点距離も長くなるので、装置全体を小型
化するのが困難となる。例えば、被検面２ａのＸ方向幅
が100ｍｍならコリメータレンズによる光束幅は115〜12
0ｍｍ必要となり、コリメータレンズのＦナンバを４と
すれば焦点距離400〜500ｍｍのレンズが必要となる。

【００８６】この実施例によれば、プリズムの屈折作用
により一方向にのみ光束を拡大させるようにプリズム２
５をコリメータレンズと光束分割する面の間に配置する
ことによって、コリメータレンズの径を小さくすること
ができ、さらにその焦点距離も短くできて装置全体を小
型化することが可能となる。

【００８７】従来は、レーザから出力される光を被検面
Ｘ方向幅に見合うだけ拡大していたので、この光束を被
検面に斜入射させると光束はＺ方向において、被検面の
Ｚ方向幅よりも更に拡大されることになり、コリメート
光の一部だけが被検面に照射されることになり光量ロス
があった。この実施例によれば、光源１１から出力され
る光を、後段で測定光Ｃが被検面２ａに斜入射されＺ方
向にのみ拡大されることを勘案した上で、事前にプリズ
ム２５によりこの光束をＸ方向についてのみ被検面Ｘ方
向幅に見合うだけ拡大させるため、光利用効率を高くで
きる。

【００８８】なお、プリズム２５で光束をより拡大させ
るためには、拡大用プリズム２５への入射角をなるべく
大きくする必要がある（図（Ａ）参照）。入射角を図示
する程度まで大きく設定するとＳ偏光はかなり反射され
やすくなり、したがって屈折してプリズム２５を透過す
る光はＰ偏光の成分が多くなる。この、プリズム２５を
透過したＰ偏光成分の光は、ミラー２２により反射され
てから被検面２ａに入射するので、被検面２ａにおいて
はＳ偏光成分に変換されて斜入射することになる。上述
の如き斜入射構成とすればＳ偏光成分の光の方が反射さ
れやすいので、被検面２ａでの反射効率もよくなるとい
う利点がある。なお、反射効率がよいとはいえ被検面２
ａからの反射光量は参照光の光量には及ばないので、プ
リズム２５に入射される光自体がＰ偏光成分の多い光と
されていることがより望ましい。

【００８９】＜実施例１２＞本実施例の装置の構成を図
１２（Ｂ）に示す。この装置は、斜入射干渉計用光学系
の部分は実施例９として説明した光学系と共通するとこ
ろが多く、それに加え光量調節用フィルタ３０Ｂおよび
３０Ｃが配置されている。また、装置全体の構成として
は、実施例１１として説明した装置と共通するところが
多い。

【００９０】まず、この光学系は、可干渉性のコリメー
ト光Ａが第１のプリズム１６に入射する面において参照
光Ｂおよび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリ
ズム１７から射出される面において、参照光Ｂおよび測
定光Ｃが合成されるように構成されている。

【００９１】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム
１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、第１のプリズム１６内で１回正反
射された後、被検面２ａで反射され、第２のプリズム１
７に入射し、内部で１回正反射して光束合成面１７ｂへ
向かう。他方、参照光Ｂはミラー２１において正反射さ
れ、第２のプリズム１７の光束合成面１７ｂで正反射
し、この面において第２のプリズム１７から射出される
測定光Ｃと合成され、干渉縞情報を担持した合成光によ
りスクリーン１８上に干渉縞画像が映出される。

【００９２】本実施例では、このように第１のプリズム
１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成される
までの間に、参照光Ｂの反射回数は３回、測定光Ｃの反
射回数は３回とされており、参照光および測定光の反射
回数がともに奇数回とされていることにより、上記実施
例１と同様にコリメート光の誤差の許容度が大きくな
る。

【００９３】また、本実施例では上記実施例９と同様
に、第１のプリズム１６で分割されてから第２のプリズ
ム１７で合成されるまでの参照光Ｂおよび測定光Ｃの光
路長が、互いにほぼ等しくなるように構成されている。
これにより本実施例も、光源として干渉性の低い光を用
いて測定する場合でも有効な構成となっている。

【００９４】また、本実施例の斜入射干渉計用光学系に
は、第１のプリズム１６から第２のプリズム１７に至る
参照光Ｂおよび測定光Ｃの光路中に、光量調整機能を有
するフィルタ３０Ｂおよび３０Ｃが配置されている。こ
れらのフィルタ３０Ｂおよび３０Ｃは、被検面２ａで反
射された測定光Ｃと、参照光Ｂとの光量がほぼ同程度と
なるように、これらの光量を調整する機能を備えてい
る。このようなフィルタ３０Ｂおよび３０Ｃを配置する
ことにより、多様な面精度や反射率をもつ被検面２ａに
対応可能な光学系とすることができる。

【００９５】すなわち、斜入射干渉計では、あまり反射
率の高くない粗面をも良好に観察する機能が求められて
いるが、被検面２ａの反射率が低いと、被検面２ａで反
射した測定光Ｃの光量に対し参照光Ｂの光量が多くなり
やすい。ここで、参照光Ｂと測定光Ｃの光量に著しく差
があると、形成される干渉縞のコントラストが悪くなり
測定精度が悪くなってしまう。本実施例では、光量調整
用のフィルタ３０Ｂおよび３０Ｃを配置することによ
り、被検面２ａがミラー面のようなものから反射率の低
い粗面のようなものまで精度良く測定することができ
る。

【００９６】なお、この光量調整機能を有するフィルタ
３０Ｂ、３０Ｃは、参照光Ｂとの光量がほぼ同程度とな
るように、これらの光量を調整するものであり、第１の
プリズム１６から第２のプリズム１７に至る参照光Ｂお
よび測定光Ｃのうち少なくとも一方の光路中にのみ、こ
のようなフィルタが配置されていてもよい。

【００９７】つぎに、本実施例の装置について説明す
る。本実施例の装置は、上記実施例１１として説明した
光学系と略同様の構成とされており、これらの相違点
は、本実施例では光束径調整用プリズムが２５ａおよび
２５ｂとして２つのプリズムに分割されていること、本
実施例では光束径調整用プリズム２５ｂから射出された
光束がミラーを介さずに直接第１のプリズム１６に入射
すること、およびアライメント用光学系およびこれに付
随する部材が配されていないこと、の３点である。した
がって、本実施例の装置においても上記実施例１１と同
様の作用効果を得ることができ、また同様の態様の変更
が可能となる。

【００９８】すなわち、本実施例の装置も干渉縞画像を
ＴＶカメラ２０により観察できるように構成されてい
る。したがって、実施例９と同様に、ズームまたは切換
によりこのカメラの視野を可変としたり、このカメラに
装着されているレンズにより生ずる歪みをあらかじめ評
価し、それを補正するように画像処理を行う画像処理機
能を装置に備えることにより、上述したような作用効果
を得ることができる。

【００９９】また、本実施例の光学系もミラー２１が被
検面２ａに対向するのでなく、紙面左側にずれて位置す
るように、プリズム１６、１７等の各部材が配置されて
いる。上述したように、このような配置により分割から
合成までの参照光Ｂおよび測定光Ｃの光路長が互いにほ
ぼ等しくなるが、それとともに、このような配置により
被検面２ａの紙面上方に十分なスペースが確保できるの
で、被検面２ａを直接的に観察することが容易になる。

【０１００】したがって本実施例においても、ＴＶカメ
ラ２０は切換ミラー２９により視野を切り換えて、干渉
縞観察スクリーン１８と被検面２ａとを撮影することが
でき、１つのＴＶカメラ２０により干渉縞観察スクリー
ン１８と被検面２ａとを観察可能とすることは、コスト
低減ならびに装置全体のコンパクト化を可能とする。

【０１０１】なお、図１２（Ａ）は、図１２（Ｂ）のミ
ラー２４からミラー２２までを紙面左側より見た図であ
る。実施例１０の装置と同様に、コリメータレンズ１４
により平行光とされた光束をミラー２４からプリズム２
５ａにこのように斜めに入射させ、さらに後段のプリズ
ム２５ｂにも斜めに入射させることにより、この光束は
この斜入射干渉計装置に適したコリメート光とされる。

【０１０２】コリメート用プリズム２５に代えて、２つ
のプリズム２５ａ、２５ｂを採用することにより、光束
径調整の自由度が増すとともに、プリズム全体の質量を
低減することができる。

【０１０３】＜実施例１３＞本実施例の装置の構成を図
１３に示す。この装置は、斜入射干渉計用光学系の部分
は実施例９として説明した光学系と共通するところが多
い。また、装置全体の構成としては、実施例１１として
説明した装置と共通するところが多い。

【０１０４】まず、この光学系は、可干渉性のコリメー
ト光Ａが第１のプリズム１６に入射する面において参照
光Ｂおよび測定光Ｃに分割され、測定光Ｃが第２のプリ
ズム１７から射出される面において、参照光Ｂおよび測
定光Ｃが合成されるように構成されている。

【０１０５】コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光
束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム
１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割
される。測定光Ｃは、第１のプリズム１６を透過しミラ
ー２２、被検面２ａ、ミラー２３の順に反射され、第２
のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはミラー２
１において正反射され、第２のプリズム１７の光束合成
面１７ｂで正反射し、この面において第２のプリズム１
７から射出される測定光Ｃと合成され、干渉縞情報を担
持した合成光によりスクリーン１８上に干渉縞画像が映
出される。

【０１０６】本実施例では、このように第１のプリズム
１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成される
までの間に、参照光Ｂの反射回数は３回、測定光Ｃの反
射回数は３回とされており、参照光および測定光の反射
回数がともに奇数回とされていることにより、上記実施
例１と同様にコリメート光の誤差の許容度が大きくな
る。

【０１０７】また、本実施例では上記実施例９と同様
に、第１のプリズム１６で分割されてから第２のプリズ
ム１７で合成されるまでの参照光Ｂおよび測定光Ｃの光
路長が、互いにほぼ等しくなるように構成されている。
これにより本実施例も、光源として干渉性の低い光を用
いて測定する場合でも有効な構成となっている。

【０１０８】また、本実施例では上記実施例１２と同様
に、第１のプリズム１６から第２のプリズム１７に至る
参照光Ｂおよび測定光Ｃの光路中に、被検面２ａで反射
された測定光Ｃと、参照光Ｂとの光量をほぼ同程度とす
るような光量調整機能を有するフィルタ３０Ｂおよび３
０Ｃが配置されている。このようなフィルタ３０Ｂおよ
び３０Ｃを配置することにより、多様な面精度や反射率
をもつ被検面２ａに対応可能な光学系とすることができ
る。

【０１０９】また、本実施例では上記実施例８と同様
に、測定光Ｃが被検面２ａに入射する角度を変化させ得
るように、回転可能な入射角変更用のミラー２２が配設
され、さらに、ミラー２２による測定光Ｃの被検面２ａ
への入射角度の変化に対応し、干渉縞観察スクリーン１
８の所定位置に干渉縞が形成されるように光路を調整す
る光路調整手段として、ミラー２３が配設されている。
ただし、実施例８と異なり、ミラー２２の位置は第１の
プリズム１６の後段とされ、ミラー２３の位置は被検面
２ａの後段の測定光Ｃの光路中とされている。

【０１１０】このように測定光Ｃが被検面２ａに入射す
る角度を変化させることにより、この光学系により形成
される干渉縞の感度を可変とすることができ、多様な面
精度をもつ被検面２ａに対応可能な光学系とすることが
できる。

【０１１１】ミラー２２は図１３に示す矢印のように回
転可能とされており、それにより被検面２ａへの入射角
度を変化させる。ミラー２２を回転させた場合の２通り
の測定光Ｃを点線Ｃ´およびＣ″で示す。このとき被検
物２は、測定光Ｃ´またはＣ″に対応するように被検面
２ａが点線２ａ´または２ａ″に示す位置に移動される
ように調整されることになる。本実施例ではミラー２２
が第１のプリズム１６の後段の測定光Ｃの光路中にある
ため、参照光Ｂの光路は変更されない。

【０１１２】さらに、被検面２ａの後段の部材も測定光
Ｃの光路変更に対応して必要に応じ可動とすることが望
ましい。例えば、本実施例ではミラー２３が図８に示す
矢印のように回転可能とされており、このようにしてミ
ラーの位置や向きを変化させることにより、ミラー２２
の回転により被検面２ａで反射された測定光Ｃの光路が
変化しても、所定の入射角により測定光Ｃを第２のプリ
ズム１７に入射させることができるので、参照光Ｂと測
定光Ｃの合成により形成される干渉縞画像を、スクリー
ン１８を移動させることなく投影することができる。

【０１１３】このようにして、本実施例によれば、縞感
度を変化させて観察できるとともに、その干渉縞画像は
縞感度が変化してもスクリーン１８上で所定の位置に形
成され、観察することができる。

【０１１４】また、本実施例では上記実施例１１と同様
に、第２のプリズム１７と干渉縞観察スクリーン１８と
の間に、第２のプリズム１７からの光束をアライメント
用結像レンズ２７へ導くための光路内に着脱可能なミラ
ー２６、結像レンズ２７およびミラー２８からなるアラ
イメント用結像光学系を備えている。ミラー２６は実施
例１１の光学系と同様に移動可能とされ、被検物２のア
ライメント調整の際に光路内に挿入される。本実施例に
おいても、結像レンズ２７によるスポット像は干渉縞観
察スクリーン１８上で観察される。このように本実施例
も、容易に被検面２ａのアライメントを行い得る構成と
されている。また、干渉縞の状況を確認しながらアライ
メントを行うことも可能である。

【０１１５】なお、本実施例においても、実施例１１の
アライメント用結像光学系と同様に、ミラー２６やアラ
イメント用スクリーン１８に関する態様の変更が可能で
ある。

【０１１６】つぎに、本実施例の装置について説明す
る。本実施例の装置は、上記実施例１１として説明した
光学系と略同様の構成とされており、これらの相違点
は、本実施例では光束径調整用プリズム２５から射出さ
れた光束がミラーを介さずに直接第１のプリズム１６に
入射すること、および切換ミラー２９が配されていない
こと、の２点である。

【０１１７】したがって、本実施例の装置においても上
記実施例１１と同様の作用効果を得ることができ、また
同様の態様の変更が可能となる。すなわち、本実施例の
装置も干渉縞画像をＴＶカメラ２０により観察できるよ
うに構成されている。したがって、実施例９と同様に、
ズームまたは切換によりこのカメラの視野を可変とした
り、このカメラに装着されているレンズにより生ずる歪
みをあらかじめ評価し、それを補正するように画像処理
を行う画像処理機能を装置に備えることにより、上述し
たような作用効果を得ることができる。

【０１１８】なお、本発明に係る斜入射干渉計用光学系
および装置としては上記実施形態のものに限られるもの
ではなく、種々の態様の変更が可能である。例えば、光
束分割手段としての第１のプリズムおよび光束合成手段
としての第２のプリズムの形状としては、上述した実施
形態に示したもの以外の形状（断面５角形以上のものを
含む）を適宜採用可能である。

【０１１９】また、光学系や装置の配設スペースを考慮
し、最良の位置に光路位置を配すべく上記実施形態に示
す位置以外の所定位置にミラーを配設することが可能で
ある。

【０１２０】さらに、上記実施形態のものにおいては、
参照光と測定光の反射回数が各々奇数回となるように設
定されているが、この反射回数が各々偶数回となるよう
に設定しても同様の作用効果を得ることができる。

【０１２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の斜入射
干渉計用光学系においては、光束分割手段としての第１
のプリズムおよび光束合成手段としての第２のプリズム
を備えており、可干渉性の光が該第１のプリズムに入射
する面または該第１のプリズムから射出される面におい
て参照光および測定光が分割され、測定光が該第２のプ
リズムに入射する面または該第２のプリズムから射出さ
れる面において、参照光および測定光が合成されるよう
に構成されている。また、本発明の斜入射干渉計用光学
系を用いた装置においては、上記斜入射干渉計用光学系
およびカメラを備えてなる。

【０１２２】このように、光束分割手段および光束合成
手段として、各々プリズムを用いるという発想の転換に
より、光量ロスや干渉ノイズが少なくて干渉縞の観察が
容易であるとともにアライメントが容易で、かつ光学系
および装置全体のコンパクト化を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図２】本発明の第２の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図３】本発明の第３の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図４】本発明の第４の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図５】本発明の第５の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図６】本発明の第６の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図７】本発明の第７の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図８】本発明の第８の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系の構成を示す図

【図９】本発明の第９の実施例に係る斜入射干渉計用光
学系を用いた装置の構成を示す図

【図１０】本発明の第１０の実施例に係る斜入射干渉計
用光学系を用いた装置の構成を示す図

【図１１】本発明の第１１の実施例に係る斜入射干渉計
用光学系を用いた装置の構成を示す図

【図１２】本発明の第１２の実施例に係る斜入射干渉計
用光学系を用いた装置の構成を示す図

【図１３】本発明の第１３の実施例に係る斜入射干渉計
用光学系を用いた装置の構成を示す図

【図１４】従来の第１の斜入射干渉計装置の構成を示す
図

【図１５】従来の第２の斜入射干渉計装置の構成を示す
図

【図１６】従来の第３の斜入射干渉計装置の構成を示す
図

【図１７】従来の第４の斜入射干渉計装置の構成を示す
図

【符号の説明】

２被検物２ａ被検面１１、１１１、２１１、３１１、４１１半導体レー
ザ光源（光源）１２、３１２集光レンズ１３、１１３、２１３、３１３、４１３ピンホール１４、１１４、２１４、３１４、４１４コリメータ
レンズ１６第１のプリズム１６ａ光束分割面１７第２のプリズム１７ｂ光束合成面１８、１１８、２１８、３１８、４１８スクリーン１９、１１９観察者２０、２１９、３１９ＴＶカメラ２１、２１ａ、２１ｂ、２２、２３、２４、２８、１１
５、３１５、４１５ａ、４１５ｂミラー２５、２５ａ、２５ｂコリメート光用プリズム２６アライメント用ミラー２７アライメント用結像レンズ２９切換ミラー３０Ｂ、３０Ｃ光量調節用フィルタ１１６平行平面板１１６ａ、２１６ａ基準平面２１６直角二等辺三角形プリズム２１６ｂ入射面３１７ａ、３１７ｂ回折格子４１７ａ、４１７ｂハーフミラーＡ可干渉光線束（コリメート光）Ｂ可干渉光線束（参照光）Ｃ可干渉光線束（測定光）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林富美男埼玉県大宮市植竹町１丁目324番地富士写真光機株式会社内Ｆターム(参考） 2F064 AA09 AA13 CC01 CC10 EE10 FF02 GG12 GG13 GG22 GG41 GG49 GG57 HH03 HH08 JJ01

Claims

【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光束分
割手段において分割し、一方の光束は参照光とし、他方
の光束は測定光として被検面に斜入射させ、該参照光お
よび該被検面から反射された該測定光を光束合成手段に
おいて合成し互いに干渉させ、生成された干渉縞を干渉
縞観察スクリーンに形成させるように構成された斜入射
干渉計用光学系において、前記光束分割手段が第１のプリズムよりなり、前記可干
渉性の光が該第１のプリズムに入射する面または該第１
のプリズムから射出される面において前記参照光および
前記測定光が分割され、前記光束合成手段が第２のプリズムよりなり、前記測定
光が該第２のプリズムに入射する面または該第２のプリ
ズムから射出される面において、該参照光および該測定
光が合成されるように構成されてなることを特徴とする
斜入射干渉計用光学系。
【請求項２】前記第１のプリズムおよび前記第２のプ
リズムが、各々単一のプリズムで構成されていることを
特徴とする請求項１記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項３】前記可干渉性の光が前記第１のプリズム
から射出される面において、前記参照光および前記測定
光に分割され、前記測定光が前記第２のプリズムに入射
する面において、該参照光および該測定光が合成される
ように構成されてなることを特徴とする請求項１または
２記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項４】前記可干渉性の光が前記第１のプリズム
に入射する面において、前記参照光および前記測定光が
分割され、前記測定光が前記第２のプリズムから射出さ
れる面において、該参照光および該測定光が合成される
ように構成されてなることを特徴とする請求項１または
２記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項５】前記第１のプリズムの前段または後段
に、前記測定光が前記被検面に入射する角度を変化させ
得るように、回転可能な入射角変更用ミラーが配設され
たことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記
載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項６】前記被検面の後段の前記測定光光路中ま
たは前記第２のプリズムの後段に、前記入射角変更用ミ
ラーによる前記測定光の前記被検面への入射角度の変化
に対応し、前記干渉縞観察スクリーンの所定位置に干渉
縞が形成されるように光路を調整する光路調整手段を備
えたことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項
記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項７】前記第１のプリズムから前記第２のプリ
ズムに至る前記参照光および前記測定光のうち少なくと
も一方の光路中に、光量調整機能を有するフィルタが配
置されたことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか
１項記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項８】前記第１のプリズムで分割されてから前
記第２のプリズムで合成されるまでの前記参照光および
前記測定光の光路長が、互いにほぼ等しくなるように構
成されていることを特徴とする請求項１〜７のうちいず
れか１項記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項９】前記第１のプリズムで分割されてから前
記第２のプリズムで合成されるまでの前記参照光および
前記測定光の反射回数が、ともに偶数回もしくはともに
奇数回とされていることを特徴とする請求項１〜８のう
ちいずれか１項記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項１０】前記第２のプリズムと前記干渉縞観察
スクリーンとの間に、該第２のプリズムからの光束を結
像レンズへ導くミラーを配置し、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
する請求項１〜９のうちいずれか１項記載の斜入射干渉
計用光学系。
【請求項１１】前記アライメント用のスクリーンが前
記干渉縞観察スクリーンと兼用されるように構成されて
いることを特徴とする請求項１０項記載の斜入射干渉計
用光学系。
【請求項１２】前記被検面を直接的に観察できるよう
に各部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜
１１のうちいずれか１項記載の斜入射干渉計用光学系。
【請求項１３】請求項１〜１２のうちいずれか１項記
載の斜入射干渉計用光学系を備え、前記干渉縞観察スク
リーンに形成される干渉縞を観察し得る位置にカメラが
配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】前記カメラの視野が、ズームまたは切
換により可変とされていることを特徴とする請求項１３
記載の装置。
【請求項１５】前記カメラにより前記被検面の直接的
な観察をも行い得るように、前記カメラと前記干渉縞観
察スクリーンとの間に切換ミラーまたはハーフミラーが
配されていることを特徴とする請求項１３または１４記
載の装置。
【請求項１６】前記カメラに装着されているレンズに
より生ずる歪みをあらかじめ評価し、それを補正するよ
うに画像処理を行う画像処理機能を備えたことを特徴と
する請求項１３〜１５のうちいずれか１項記載の装置。