特許 5713545 斜入射干渉計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5713545

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】斜入射干渉計

(51)【国際特許分類】

   G01B 9/02 20060101AFI20150416BHJP

【ＦＩ】

   G01B9/02

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2009-182265(P2009-182265)

(22)【出願日】2009年8月5日

(65)【公開番号】特開2011-33567(P2011-33567A)

(43)【公開日】2011年2月17日

【審査請求日】2012年7月4日

【審判番号】不服2014-7148(P2014-7148/J1)

【審判請求日】2014年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】栗山 豊

(72)【発明者】

【氏名】大峠 怜也

【合議体】

【審判長】 新川 圭二

【審判官】 清水 稔

【審判官】 関根 洋之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２４１９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２６８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７３００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２６３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６２４９３５１（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01B 9/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源部と、
前記光源部からの光を、被測定面に対して出射する測定光と測定基準となる参照光とに分割し、前記測定光を前記被測定面に対して斜めに出射する光分割部と、
前記参照光および前記被測定面にて反射した前記測定光を合成して合成光とする光合成部と、
前記合成光により形成される干渉縞に基づいて前記被測定面の形状を検出する検出部とを備え、
前記光分割部は、前記参照光が直接前記光合成部に至る姿勢で前記参照光を出射し、
前記光分割部から前記光合成部に至る前記参照光の光路中には、前記参照光の波面の向きを反転させる像反転部が設けられている
ことを特徴とする斜入射干渉計。

【請求項2】

請求項１に記載の斜入射干渉計において、
前記像反転部は、底角が等しい断面台形形状に形成されたダブプリズムからなり、
前記ダブプリズムは、一方の端面に入射した光を底面側に屈折させ、前記底面で前記光を他方の端面に向けて反射した後、前記他方の端面から前記光を、前記一方の端面に対する前記光の入射方向と等しい方向に沿って出射する
ことを特徴とする斜入射干渉計。

【請求項3】

請求項１に記載の斜入射干渉計において、
前記像反転部は、複数の反射ミラーを有し、前記複数の反射ミラーにより入射光を奇数回反射した後、入射方向と等しい方向に沿って出射する
ことを特徴とする斜入射干渉計。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の斜入射干渉計において、
前記光分割部は、分割部材と、第１折曲部材とを備え、
前記分割部材は、前記光源部から出射された光を前記測定光と前記参照光とに分割するとともに、前記参照光が直接前記光合成部に至る姿勢で前記参照光を出射し、
前記第１折曲部材は、前記分割部材から出射されて前記第１折曲部材に入射する前記測定光を前記被測定面に向けて斜めに出射し、前記測定光の光路を前記被測定面側に折り曲げ、
前記光合成部は、第２折曲部材と、合成部材とを備え、
前記第２折曲部材は、前記被測定面にて反射し前記第２折曲部材に入射する前記測定光を前記合成部材に向けて出射し、前記測定光の光路を前記合成部材側に折り曲げ、
前記合成部材は、前記分割部材から出射された前記参照光および前記第２折曲部材から出射された前記測定光を合成して合成光とする
ことを特徴とする斜入射干渉計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、斜入射干渉計に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、うねりの大きな被測定面を測定できる干渉計として斜入射干渉計が知られている。斜入射干渉計としては、例えば測定光および参照光が等しい光路を辿る共通光路型のものが知られている（例えば、特許文献１の図１１参照）。

【0003】

図６は、特許文献１に記載の共通光路型の斜入射干渉計１Ｄの構成を示す図である。
斜入射干渉計１Ｄは、光源部１００Ｄと、光分割部および光合成部としてのプリズム２００Ｄと、検出部４００Ｄとを備える。光源部１００Ｄは、レーザ光源１０１と、レンズ１０２、１０３とを備える。プリズム２００Ｄは、入射光を、被測定面Ｓに入射させる測定光、および測定基準となる参照光に分割する光分割部としての機能と、参照光および測定光を合成して合成光（干渉光）とする光合成部としての機能とを備える。検出部４００Ｄは、レンズ４０１と、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) を有する撮像手段４０２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する図示しない演算手段とを備える。

【0004】

レーザ光源１０１から出射された光は、レンズ１０２、１０３により平行光とされた後、プリズム２００Ｄに入射し、一部はプリズム２００Ｄの底面２００Ｄ１にて反射し参照光となり、残りは測定光としてプリズム２００Ｄ外へ出射されて被測定面Ｓに入射する。被測定面Ｓに入射した測定光は、該被測定面Ｓにて反射した後、プリズム２００Ｄに入射して参照光と合成され、合成光となる。合成光は、レンズ４０１を介し、撮像手段４０２上に干渉縞を形成する。干渉縞は、撮像手段４０２に撮像される。図示しない演算手段は、撮像手段４０２にて撮像された干渉縞画像に基づいて演算処理を行い、被測定面Ｓの形状を得る。

【0005】

次に、レーザ光源１０１から出射された光の波面の歪みが測定精度に与える影響について図６を参照して説明する。図６では、光の進行方向先端側から基端側を見た場合における各光の波面をＲの像で表している。
光は、反射を１回経るごとに波面の向きが反転する。斜入射干渉計１Ｄでは、参照光は、プリズム２００Ｄの底面２００Ｄ１における反射を１回経ており、測定光は、被測定面Ｓにおける反射を１回経ているので、合成光成分の参照光および測定光の波面の向きは、共にレーザ光源１０１から出射された光の波面の向きに対し反転し、向きが等しくなる。従って、参照光の波面と測定光の波面との差から形成される干渉縞においては、レーザ光源１０１から出射された光の波面に歪みがあったとしても、その歪みは相殺される。そのため、斜入射干渉計１Ｄでは、レーザ光源１０１から出射された光の波面の歪みは、測定精度に影響を与えない。

【0006】

斜入射干渉計としては、上述した共通光路型のほか、参照光および測定光が異なる光路を辿る非共通光路型のものも知られている（例えば、特許文献１の図１参照）。
図７は、特許文献１に記載の非共通光路型の斜入射干渉計１Ｅの構成を示す図である。
以下、図６の斜入射干渉計１Ｄの機能部位と同一機能部位には同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。また、図７中、両側矢印の記号は、紙面に平行な直線偏光成分を示し、二重丸の記号は、紙面に垂直な直線偏光成分を示している。

【0007】

斜入射干渉計１Ｅは、光源部１００Ｅと、光分割部２００Ｅと、光合成部としてのビームスプリッタ３００Ｅと、検出部４００Ｅとを備える。光源部１００Ｅは、前述の光源部１００Ｄと同様の構成である。光分割部２００Ｅは、ビームスプリッタ２０１と、１／２波長板２０２とを備える。検出部４００Ｅは、１／４波長板４０３、レンズ４０４、３分割プリズム４０５、偏光板４０６Ａ〜４０６Ｃ、撮像手段４０７Ａ〜４０７Ｃ、および演算手段４０８を備える。検出部４００Ｅは、位相をシフトさせた３つの干渉縞画像を得ることができるようになっており、解析時間の短縮化および耐震性の向上を図ることができるようになっている。

【0008】

レーザ光源１０１から出射された光は、レンズ１０２，１０３を介してビームスプリッタ２０１に入射し、参照光と測定光とに分割される。参照光は、１／２波長板２０２を透過した後、ビームスプリッタ３００Ｅに入射する。測定光は、被測定面Ｓに入射し該被測定面Ｓにて反射した後、ビームスプリッタ３００Ｅに入射する。ビームスプリッタ３００Ｅに入射した参照光および測定光は合成されて合成光となり、ビームスプリッタ３００Ｅから出射される。ビームスプリッタ３００Ｅから出射された合成光は、１／４波長板４０３、レンズ４０４、３分割プリズム４０５、および偏光板４０６Ａ〜４０６Ｃにより、位相がシフトされた３つの光に分割され、各光は、各撮像手段４０７Ａ〜４０７Ｃ上で干渉縞を形成する。各干渉縞は、各撮像手段４０７Ａ〜４０７Ｃに撮像される。演算手段４０８は、撮像手段４０７Ａ〜４０７Ｃにて撮像された３つの干渉縞画像に基づいて演算処理を行い、被測定面Ｓの形状を得る。

【0009】

この斜入射干渉計１Ｅでは、参照光は反射を経ないので、波面の向きは、レーザ光源１０１から出射された光の波面の向きと等しくなる。一方、測定光は、被測定面Ｓにおける反射を１回経ているので、波面の向きは、レーザ光源１０１から出射された光の波面の向きに対し反転する。従って、合成光成分の参照光および測定光の波面の向きが互いに反転することとなるので、合成光から撮像手段４０７Ａ〜４０７Ｃ上に形成される干渉縞においては、レーザ光源１０１から出射された光の波面の歪みが相殺されない。そのため、この斜入射干渉計１Ｅでは、レーザ光源１０１から出射された光の波面の歪みが測定精度に影響を与えることとなる。

【0010】

そこで、非共通光路型の斜入射干渉計において、合成光成分の参照光および測定光の波面の向きを揃えることができるものが開発されている（例えば、特許文献２の図１参照）。
図８は、特許文献２に記載の非共通光路型の斜入射干渉計１Ｆの構成を示す図である。
斜入射干渉計１Ｆは、光源部１００Ｆと、光分割部２００Ｆと、光合成部としての回折格子３００Ｆと、検出部４００Ｆとを備える。光源部１００Ｆは、レーザ光源１０１と、レンズ１０４とを備える。光分割部２００Ｆは、回折格子２０３と、参照鏡２０４とを備える。検出部４００Ｆは、レンズ４０９、４１０と、視野スクリーン４１１とを備える。

【0011】

レーザ光源１０１から出射された光は、レンズ１０４を介して回折格子２０３に入射し、測定光と参照光とに分割される。測定光は、被測定面Ｓにて反射した後、回折格子３００Ｆに入射する。参照光は、参照鏡２０４にて反射した後、回折格子３００Ｆに入射する。回折格子３００Ｆに入射した測定光および参照光は合成されて合成光となり、回折格子３００Ｆから出射された後、レンズ４０９、４１０を介して視野スクリーン４１１上に干渉縞を形成する。従って、この干渉縞を撮像手段により撮像し、演算手段により、撮像手段にて撮像された干渉縞画像に基づいて演算処理を行うことで被測定面Ｓの形状を得ることができる。

【0012】

この斜入射干渉計１Ｆでは、測定光および参照光は、共に反射を１回経ることとなるので、波面の向きを共にレーザ光源１０１から出射された光の波面の向きに対して反転させることができ、合成光成分の測定光および参照光の波面の向きを揃えることができる。そのため、レーザ光源１０１から出射された光の波面の歪みは、視野スクリーン４１１上に形成される干渉縞において相殺されることとなり、該波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００８−３２６９０号公報

【特許文献2】米国特許第６，２４９，３５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

以上の斜入射干渉計１Ｄ〜１Ｆにはいずれも欠点がある。
斜入射干渉計１Ｄは、合成光成分の測定光および参照光の波面の向きを揃えることができ、レーザ光源１０１から出射される光の波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できる。しかしながら、斜入射干渉計１Ｄは、プリズム２００Ｄの底面２００Ｄ１を被測定面Ｓにほぼ接触するまで非常に近接させなければ測定精度が著しく低下してしまうという幾何光学的な制約があるため、プリズム２００Ｄの底面２００Ｄ１と被測定面Ｓとの距離管理を精密に行う必要があり、利便性が悪いという問題がある。

【0015】

斜入射干渉計１Ｅは、光分割部２００Ｅおよびビームスプリッタ３００Ｅと被測定面Ｓとの距離管理を精密に行う必要はなく、利便性は良好だが、合成光成分の測定光および参照光の波面の向きが反転してしまうため、レーザ光源１０１から出射される光の波面の歪みが測定精度に影響を与えてしまうという問題がある。

【0016】

斜入射干渉計１Ｆは、合成光成分の測定光および参照光の波面の向きを揃えることができ、レーザ光源１０１から出射される光の波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できる。また、光分割部２００Ｆおよび回折格子３００Ｆと被測定面Ｓとの距離管理を精密に行う必要はなく、利便性も良好である。しかしながら、斜入射干渉計１Ｆでは、参照鏡２０４および回折格子２０３を用いるので、特殊な構成になってしまうという問題がある。

【0017】

本発明の目的は、特殊な構成とすることなく、光源部から出射される光の波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できるとともに、利便性を良好にできる斜入射干渉計を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0018】

本発明の斜入射干渉計は、光源部と、前記光源部からの光を、被測定面に対して出射する測定光と測定基準となる参照光とに分割し、前記測定光を前記被測定面に対して斜めに出射する光分割部と、前記参照光および前記被測定面にて反射した前記測定光を合成して合成光とする光合成部と、前記合成光により形成される干渉縞に基づいて前記被測定面の形状を検出する検出部とを備え、前記光分割部は、前記参照光が直接前記光合成部に至る姿勢で前記参照光を出射し、前記光分割部から前記光合成部に至る前記参照光の光路中には、前記参照光の波面の向きを反転させる像反転部が設けられていることを特徴とする。

【0019】

本発明によれば、光分割部から光合成部に至る測定光または参照光の光路中に設けられた像反転部により、測定光または参照光の波面の向きを反転させることで、合成光成分の測定光および参照光の波面の向きを揃えることができる。従って、合成光により形成される干渉縞において、光源部から出射された光の波面の歪みを相殺できるので、該波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できる。
測定光および参照光は、光分割部から出射され、それぞれ異なる光路を辿った後、光合成部により合成される。従って、本発明の斜入射干渉計は、非共通光路型として構成されるので、光分割部および光合成部と、被測定面との距離管理を精密に行う必要がなく、利便性を良好にできる。
光分割部は、参照光が直接合成部に至る姿勢で参照光を出射する。従って、基本的な構成が、一般的な従来の非共通光路型の斜入射干渉計（例えば図７の斜入射干渉計１Ｅ）と同様なので、従来の斜入射干渉計の測定光または参照光の光路中に像反転部を設けることで本発明の斜入射干渉計とすることができ、製造を容易にできる。
以上のように、本発明は、特殊な構成とすることなく、光源部から出射される光の波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できるとともに、利便性を良好にできる。

【0020】

本発明の斜入射干渉計では、上述のように、前記像反転部は、前記光分割部から前記光合成部に至る参照光の光路中に設けられていることを特徴とする。
ここで、参照光は、光分割部から、該光分割部から直接光合成部に至る姿勢で出射されるが、測定光は、光分割部から被測定面に向けて斜めに出射され、該測定面での反射を経た後、光合成部に至るので、参照光の光路は測定光の光路に比べ短くなる。参照光と測定光との光路長の差が光源部から出射される光の可干渉距離以上になると、干渉縞のコントラストが低下してしまい、測定精度が悪化してしまうという問題がある。
しかしながら、本発明では、像反転部を参照光の光路中に設けるので、像反転部により参照光の光路長を大きくすることで、参照光と測定光との光路長の差を可干渉距離以下にできる。そのため、干渉縞のコントラストを良好にでき、測定精度を良好に維持できる。

【0021】

本発明の斜入射干渉計では、前記像反転部は、底角が等しい断面台形形状に形成されたダブプリズムからなり、前記ダブプリズムは、一方の端面に入射した光を底面側に屈折させ、前記底面で前記光を他方の端面に向けて反射した後、前記他方の端面から前記光を、前記一方の端面に対する前記光の入射方向と等しい方向に沿って出射することが好ましい。

【0022】

本発明によれば、像反転部は、入射光を底面により１回反射することで入射光の波面の向きを反転させるダブプリズムからなる。ダブプリズムは、入射方向と出射方向とが等しいので、従来の斜入射干渉計の測定光または参照光の光路中に簡単に設けることができ、製造を容易にできる。また、ダブプリズムは、屈折率が空気より大きいので、入射光の光路長を大きくできる。そのため、ダブプリズムを参照光の光路中に設けることで、参照光の光路長を大きくでき、参照光と測定光との光路長の差を可干渉距離以下にできる。

【0023】

本発明の斜入射干渉計では、前記像反転部は、複数の反射ミラーを有し、前記複数の反射ミラーにより入射光を奇数回反射した後、入射方向と等しい方向に沿って出射することが好ましい。
本発明によれば、像反転部は、複数の反射ミラーにより入射光を奇数回反射することで、入射光の波面の向きを反転させて該像反転部外に出射する。この像反転部も、入射方向と出射方向とが等しいので、従来の斜入射干渉計の測定光または参照光の光路中に簡単に設けることでき、製造を容易にできる。また、像反転部は、入射光を内部で奇数回反射するので、入射光の光路長を大きくできる。そのため、本発明の像反転部を参照光の光路中に設けることで、参照光の光路長を大きくでき、参照光と測定光との光路長の差を可干渉距離以下にできる。

【0024】

本発明の斜入射干渉計では、前記光分割部は、分割部材と、第１折曲部材とを備え、前記分割部材は、前記光源部から出射された光を前記測定光と前記参照光とに分割するとともに、前記参照光が直接前記光合成部に至る姿勢で前記参照光を出射し、前記第１折曲部材は、前記分割部材から出射されて前記第１折曲部材に入射する前記測定光を前記被測定面に向けて斜めに出射し、前記測定光の光路を前記被測定面側に折り曲げ、前記光合成部は、第２折曲部材と、合成部材とを備え、前記第２折曲部材は、前記被測定面にて反射し前記第２折曲部材に入射する前記測定光を前記合成部材に向けて出射し、前記測定光の光路を前記合成部材側に折り曲げ、前記合成部材は、前記分割部材から出射された前記参照光および前記第２折曲部材から出射された前記測定光を合成して合成光とすることが好ましい。

【0025】

本発明によれば、光分割部および光合成部は、それぞれ分割部材および合成部材とは別に、測定光の光路を折り曲げるための例えば反射ミラーからなる折曲部材を備える。従って、光分割部および光合成部の各折曲部材の姿勢を調整することで、被測定面に対する測定光の入射角度を容易に変更できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態に係る斜入射干渉計の構成を示す図。

【図2】参照光および測定光の波面の向きを示す斜視図。

【図3】本発明の第２実施形態に係る斜入射干渉計の構成を示す図。

【図4】本発明の第３実施形態に係る斜入射干渉計の構成を示す図。

【図5】本発明の参考例に係る斜入射干渉計の構成を示す図。

【図6】共通光路型の従来の斜入射干渉計の構成を示す図。

【図7】非共通光路型の従来の斜入射干渉計の構成を示す図。

【図8】非共通光路型の他の従来の斜入射干渉計の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る斜入射干渉計１の構成を示す図である。
斜入射干渉計１は、光源部１００と、光分割部２００と、光合成部３００と、検出部４００と、像反転部としてのダブプリズム５００とを備える。
光源部１００は、レーザ光源１０１と、レンズ１０２、１０３とを備える。レーザ光源１０１としては、可干渉距離が数１０ｍｍ〜数１００ｍｍの簡易安定化レーザ光源が用いられている。

【0028】

光分割部２００は、入射光を、被測定面Ｓに対して出射する測定光と、測定基準となる参照光とに分割し、参照光を光合成部３００側に出射するとともに、測定光を被測定面Ｓに対して斜めに出射する。光分割部２００は、分割部材としての偏光ビームスプリッタ２０５と、第１折曲部材としての反射ミラー２０６とを備える。

【0029】

偏光ビームスプリッタ２０５は、レーザ光源１０１から出射されレンズ１０２、１０３を介して入射する光のうち、Ｓ偏光を参照光として該光が直接光合成部３００に至る姿勢で反射するとともに、Ｐ偏光を測定光として透過する。
反射ミラー２０６は、偏光ビームスプリッタ２０５を透過した測定光を被測定面Ｓ側に反射し、測定光の光路を折り曲げる。

【0030】

光合成部３００は、光分割部２００から出射された参照光と、被測定面Ｓにて反射した測定光とを合成して合成光とし、該合成光を検出部４００側に出射する。光合成部３００は、第２折曲部材としての反射ミラー３０１と、合成部材としての偏光ビームスプリッタ３０２とを備える。
反射ミラー３０１は、被測定面Ｓにて反射した測定光を偏光ビームスプリッタ３０２側に反射し、測定光の光路を折り曲げる。
偏光ビームスプリッタ３０２は、偏光ビームスプリッタ２０５から出射された参照光を反射するとともに、反射ミラー３０１にて反射した測定光を透過することで、参照光および測定光を合成して合成光とし、該合成光を検出部４００側に出射する。

【0031】

検出部４００は、１／４波長板４０３、レンズ４０４、３分割プリズム４０５、偏光板４０６Ａ〜４０６Ｃ、撮像手段４０７Ａ〜４０７Ｃ、および演算手段４０８を備える。検出部４００は、合成光により各撮像手段４０７Ａ〜４０７Ｃ上に形成される干渉縞に基づいて被測定面Ｓの形状を検出する。

【0032】

ダブプリズム５００は、底角が等しい断面台形形状を有する角柱棒状の光学部材であり、屈折率が空気より大きい光学ガラスから形成されている。ダブプリズム５００は、光分割部２００から光合成部３００に至る参照光の光路中に設けられている。ダブプリズム５００は、一方の端面５０１に入射した参照光を底面５０２側に屈折させ、底面５０２で参照光を他方の端面５０３に向けて反射した後、他方の端面５０３から参照光を、一方の端面５０１に対する参照光の入射方向と等しい方向に沿ってダブプリズム５００外へ出射する。

【0033】

図２は、参照光および測定光の波面の向きを示す斜視図である。
光は、反射を１回経るごとに波面の向きが反転する。従って、図２において、レーザ光源１０１から出射された光Ｌの波面の向きを光Ｌの進行方向先端側から見て（目のマーク参照）逆Ｒの像で表すと、合成光成分の参照光は、反射を偏光ビームスプリッタ２０５、ダブプリズム５００の底面５０２、偏光ビームスプリッタ３０２にて計３回経るので、波面の向きは反転し、Ｒの像で表される。

【0034】

また、合成光成分の測定光も、反射を反射ミラー２０６、被測定面Ｓ、反射ミラー３０１にて計３回経るので、波面の向きは反転し、Ｒの像で表される。従って、合成光成分の測定光および参照光の波面の向きは共にＲの像で表され、波面の向きが等しくなるので、これら波面の向きが等しい測定光および参照光の合成光から形成される干渉縞においては、レーザ光源１０１から出射された光の波面の歪みは相殺される。そのため、斜入射干渉計１では、該歪みが測定精度に影響を与えることを防止できる。

【0035】

以上の本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
ダブプリズム５００により、参照光の波面の向きを反転させ、合成光成分の測定光および参照光の波面の向きを揃えるので、合成光により形成される干渉縞において、光源部１００から出射された光の波面の歪みを相殺でき、該波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できる。
斜入射干渉計１は、参照光および測定光が異なる光路を辿る非共通光路型として構成されているので、光分割部２００および光合成部３００と、被測定面Ｓとの距離管理を精密に行う必要がなく、利便性を良好にできる。

【0036】

光分割部２００は、参照光が直接合成部に至る姿勢で参照光を出射する。従って、基本的な構成が、一般的な従来の非共通光路型の斜入射干渉計と同様なので、従来の斜入射干渉計の参照光の光路中にダブプリズム５００を設けることで本実施形態の斜入射干渉計１とすることができ、製造を容易にできる。
以上のように、斜入射干渉計１は、特殊な構成とすることなく、光源部１００から出射される光の波面の歪みが測定精度に影響を与えることを防止できるとともに、利便性を良好にできる。

【0037】

レーザ光源１０１として、可干渉距離が数ｍ以上の安定化レーザ光源を用いることもできるが、本実施形態では、コスト面やノイズの発生量を考慮し、レーザ光源１０１として、可干渉距離が数１０ｍｍ〜数１００ｍｍと短い簡易安定化レーザ光源を用いている。参照光の光路は、部材間２０５，２０６および部材間３０１，３０２の距離や被測定面Ｓでの反射を経ない分、測定光の光路に比べて短くなるので、参照光および測定光の光路設定によっては、両光の光路長の差が可干渉距離以上となり、干渉縞のコントラストが低下して測定精度が悪化してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、屈折率が空気より大きいダブプリズム５００を参照光の光路中に設けたことにより、参照光の光路長を大きくできるので、参照光と測定光との光路長の差を確実に可干渉距離以下にできる。そのため、干渉縞のコントラストを良好にでき、測定精度を良好に維持できる。

【0038】

像反転部として、入射方向と出射方向とが等しいダブプリズム５００を用いるので、従来の斜入射干渉計の参照光の光路中にダブプリズム５００を簡単に設けることでき、斜入射干渉計１の製造を容易にできる。
光分割部２００および光合成部３００は、それぞれ光を分割および合成するための偏光ビームスプリッタ２０５、３０２とは別に、測定光の光路を折り曲げるための反射ミラー２０６、３０１を備えている。そのため、これらの反射ミラー２０６、３０１の姿勢を調整することで、被測定面Ｓに対する測定光の入射角度を容易に変更できる。

【0039】

〔第２実施形態〕
図３は、本実施形態に係る斜入射干渉計１Ａの構成を示す図である。
本実施形態では、像反転部がイメージローテータミラー５００Ａからなる点が特徴である。イメージローテータミラー５００Ａは、３枚の反射ミラー５０４、５０５、５０６を備え、これらの反射ミラー５０４、５０５、５０６により参照光を３回反射し、その波面を反転させた後、入射方向と等しい方向に沿って出射する。

【0040】

このような本実施形態でも、イメージローテータミラー５００Ａにより参照光を３回反射することで、参照光の波面の向きを反転させ、合成光成分の測定光と参照光との波面の向きを揃えることができるので、測定精度を良好に維持できる。また、イメージローテータミラー５００Ａは、入射方向と出射方向とが等しいので、従来の斜入射干渉計の参照光の光路中に簡単に設けることでき、斜入射干渉計１Ａの製造を容易にできる。加えて、イメージローテータミラー５００Ａは、参照光を３回反射することにより、参照光の光路長を大きくできるので、参照光と測定光との光路長の差を確実に可干渉距離以下にできる。
なお、本実施形態では、３枚の反射ミラー５０４、５０５、５０６で参照光を３回反射させる構成としているが、参照光を反射させる回数は３回に限定されず、奇数回反射させることができれば反射ミラーの枚数も３枚に限定されない。

【0041】

〔第３実施形態〕
図４は、本実施形態に係る斜入射干渉計１Ｂの構成を示す図である。
本実施形態では、像反転部としてのダブプリズム５００Ｂを測定光の光路中に設けた点が特徴である。
このような本実施形態でも、像反転部として、入射方向と出射方向とが等しいダブプリズム５００Ｂを用いるので、従来の斜入射干渉計の測定光の光路中にダブプリズム５００Ｂを簡単に設けることができ、斜入射干渉計１Ｂの製造を容易にできる。また、ダブプリズム５００Ｂにより測定光の波面を反転させるので、合成光成分の測定光と参照光との波面の向きを揃えることができ、測定精度を良好に維持できる。

【0042】

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、光分割部２００〜２００Ｂおよび光合成部３００〜３００Ｂは、偏光ビームスプリッタ２０５、３０２に加え、測定光の光路を折り曲げるための折曲部材として、反射ミラー２０６、３０１を備えていたが、光分割部および光合成部は、図７の従来の斜入射干渉計１Ｅのように、ビームスプリッタのみを備えていてもよく、折曲部材は備えていなくてもよい。
前記各実施形態では、検出部４００〜４００Ｂは、位相をシフトさせた３つの干渉縞を得ることができたが、検出部は、位相をシフトさせた複数の干渉縞を得ることができなくてもよく、干渉縞に基づいて被測定面の形状を検出できればよい。

【0043】

図５は、本発明の参考例に係る斜入射干渉計１Ｃの構成を示す図である。
本参考例では、像反転部が１枚の反射ミラー５００Ｃからなる点が特徴である。また、本参考例では、参照光の偏光ビームスプリッタ２０５から反射ミラー５００Ｃに至る光路と、測定光の反射ミラー２０６から被測定面Ｓに至る光路とが平行に設定されるとともに、参照光の反射ミラー５００Ｃから偏光ビームスプリッタ３０２に至る光路と、測定光の被測定面Ｓから反射ミラー３０１に至る光路とが平行に設定される。

【0044】

このような本参考例でも、反射ミラー５００Ｃが参照光を１回反射することで、参照光の波面の向きを反転させ、合成光成分の測定光と参照光との波面の向きを揃えることができるので、測定精度を良好に維持できる。また、像反転部を１枚の反射ミラー５００Ｃから構成するので、斜入射干渉計１Ｃの構成を簡素にできる。加えて、参照光の光路を反射ミラー５００Ｃを経由させることでＶ字状にするので、参照光の光路長を大きくでき、参照光と測定光との光路長の差を可干渉距離以下にできる。

【符号の説明】

【0045】

１-１Ｂ 斜入射干渉計
１００-１００Ｂ 光源部
２００-２００Ｂ 光分割部
２０５ 偏光ビームスプリッタ（分割部材）
２０６ 反射ミラー（第１折曲部材）
３００-３００Ｂ 光合成部
３０１ 反射ミラー（第２折曲部材）
３０２ 偏光ビームスプリッタ（合成部材）
４００-４００Ｂ 検出部
５００、５００Ｂ ダブプリズム（像反転部）
５００Ａ イメージローテータミラー（像反転部）
５０４-５０６ 反射ミラー
Ｓ 被測定面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】