JP3230989B2 - 光波干渉装置の被検体ポジショニング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光波干渉装置の被検
体ポジショニング装置に関し、特に薄板状の被検体の被
検面の表面形状を可干渉距離の短い光を用いて測定する
場合において、該被検面を干渉可能範囲内に位置決めす
る際に用いられる光波干渉装置の被検体ポジショニング
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、マイケルソン型の干渉計におい
ては、可干渉性を有する平行光を光分割手段で参照光と
被検光とに分割し、これら参照光および被検光を参照面
および被検面で各々反射させて上記光分割手段で再度合
成した後観察面上に干渉縞を形成させるように構成され
ており、この干渉縞を観察することにより被検面の凹凸
形状等の評価を行えるようになっている。

【０００３】ところで、上記干渉計として、レーザ干渉
計を用いる場合には、レーザ光の干渉距離が長いことか
ら、参照面に対して被検面の位置を正確に設定する必要
はないものの、逆に被検体の裏面からの反射光も、被検
面からの反射光や参照面からの反射光と干渉を生じてし
まい、本来の干渉縞上にノイズ成分の干渉縞を重畳させ
てしまう。このため、従来は、レーザ干渉計を用いて薄
板ガラス等を測定する場合は、ゴーストを発生する裏面
に屈折率マッチングオイルを塗るなどの対策が必要であ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような対
策を施すことは多大な手間を要し、被検体を汚染するな
どの問題もあった。また、特に被検体の厚さが極めて薄
い場合には、この裏面にマッチングオイル等を塗布する
とその表面張力の影響で被検体が歪み被検面の正確な測
定が行えないという問題も発生する。

【０００５】そこで、薄板ガラス等の表面形状を測定す
る場合には可干渉距離の短い光（被検体の厚みｔの２倍
よりも可干渉距離の短い光）を測定光として用い、被検
面のみを干渉可能範囲に設定することが考えられる。し
かしながら、上記従来技術において、光源からの光の可
干渉距離をＳ_CLとすると、被検面を配設すべき干渉可能
な被検面範囲Ｌは、Ｌ＜Ｓ_CL／２となる。

【０００６】例えば、光源として赤色発光ダイオード
（ＬＥＤ）のように可干渉距離が３０μｍ程度のものを
用いると干渉可能範囲Ｌは１５μｍよりも短いものとな
ってしまう。この狭い範囲の中に被検体の被検面をポジ
ショニングしなければ参照板との相対的形状を示す干渉
縞は発生しない。本発明は上記の事情に鑑み、可干渉距
離の短い光を用いた光波干渉装置において、被検面を干
渉可能範囲内に容易に位置設定し得る光波干渉装置の被
検体ポジショニング装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明の光波干渉装置の被検体ポジショニング
装置は、光の可干渉距離が、被検体の厚みの２倍に比べ
短い距離とされた光源からの光を２系に分割し、一方を
被検体の被検面上に、他方を参照面上に照射し、該被検
面からの被検光と該参照面からの参照光の干渉により生
じる干渉縞を観察し、該観察結果に基づき該被検面の表
面形状を測定する光波干渉装置において、前記光の分割
位置と前記被検面の干渉可能範囲位置との間の光路内に
該干渉可能範囲位置内に焦点位置を有する少なくとも１
つの集光レンズを配置し、該被検面を該干渉可能範囲に
位置決めできるようにした光波干渉装置の被検体ポジシ
ョニング装置であって、前記被検体を載置する載置台を
保持しつつ、該被検体の被検面と直交する方向への移動
および被検面姿勢を調整する被検体位置調整機構部の固
定機枠、もしくは該固定機枠に対し相対的に位置固定さ
れた部分に、所定間隔をおいて設けられた少なくとも３
つの基準面と、前記集光レンズを保持するレンズ保持
部、および該基準面各々に当接し、該レンズ保持部の、
該基準面各々に対する高さを調整するための高さ調整部
を有するレンズ位置調整手段とを備えたことを特徴とす
るものである。また、前記レンズ位置調整手段が、前記
被検面の位置決めを行うように設定された状態で、該被
検面に係る光波干渉のための光束の通過を許容する開放
部を備えることが望ましい。

【０００８】また、前記レンズ位置調整手段が、前記被
検面の位置決めを行うように設定された状態で、該被検
面の中央部分と対向する位置に１つの前記集光レンズを
保持するようにしてもよい。また、前記レンズ位置調整
手段が、前記被検面の位置決めを行うように設定された
状態で、該被検面と対向する少なくとも３つの所定の各
位置に前記集光レンズを保持するようにしてもよい。

【０００９】また、前記基準面と前記高さ調整部の対応
関係を認識し得るマークを視認可能な位置に表示するこ
とにより、あるいは前記レンズ位置調整手段が、前記高
さ調整部を各々保持するアーム部を放射状に配設した形
状をなし、隣接するアーム部の角度間隔が少なくとも１
ヶ所において他の角度間隔と異なるように設定されるよ
う構成することにより、各基準面と各調整手段の対応関
係が一目でわかるような構成とすることが望ましい。

【００１０】さらに、前記少なくとも３つの所定各位置
が直角三角形の３つの頂点位置とされ、この直角三角形
の直角を挟む２辺の一方が前記被検体位置調整機構部の
被検面に傾きを与える直交２軸の一方と、該２辺の他方
が該直交２軸の他方と各々その方向が一致するように配
設されることが望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。図１は、本発明の被検体ポジシ
ョニング装置の前提となる光波干渉装置を説明するため
の概略図であり、マイケルソンタイプとして構成された
ものである。このマイケルソン型干渉計は、光源１と、
コリメータレンズ２と、ビームスプリッタ３と、参照板
４と、撮像レンズ７と、ＣＣＤ素子８とを備えてなり、
本発明に係る被検体ポジショニング装置（図４、５参
照）が、被検体５を保持しつつ、その位置を移動調整す
ることができるようになっている。

【００１２】上記光源１は可干渉距離の短い光を射出す
る光源であり、該光源１から射出された光１ａは、コリ
メータレンズ２で平行光にされた後、ビームスプリッタ
３で参照光と被検光とに分割されるようになっている。
そして、これら参照光および被検光は、参照板４の参照
面４ａおよび被検体ポジショニング装置に支持された被
検体５の被検面５ａで各々反射した後ビームスプリッタ
３で再度合成され、撮像レンズ７によりＣＣＤ８の結像
面上に干渉縞を形成するように構成されている。

【００１３】ところで、この干渉装置においては被検体
５の被検面５ａからの反射光と参照板４の参照面４ａか
らの反射光とにより形成される干渉縞上に、被検体５の
裏面５ｂからの反射光に基づく干渉縞ノイズが重畳しな
いように光源１として干渉距離の極めて短い光１ａが射
出される光源を選択している。このように干渉装置にお
いて可干渉距離の短い光を射出する光源を用いた場合に
は、参照光および被検光の光路長が互いに等しくなるよ
う被検面５ａの光軸方向の位置を調整する被検面距離合
わせを行う必要がある。

【００１４】図１に示される、被検面５ａの干渉可能範
囲Ｌは、光１ａの可干渉距離をＳ_CLとすると、 Ｌ＜Ｓ
_CL／２となる。しかも、可干渉距離Ｓ_CLは被検体５の厚
みｔに比べて極めて小さくなるように設定されている。
例えば、光源１を可干渉距離Ｓ_CL≒３０μｍの赤色のＬ
ＥＤとした場合、上記干渉可能範囲Ｌは１５μｍよりも
小さい値となる。これにより、干渉縞測定時において被
検体５の被検面５ａに基づく干渉縞が観察されていると
きは、被検体５の裏面５ｂに基づく干渉縞は観察されな
い。

【００１５】そして、被検体５は、図４および図５に示
す如き被検体ポジショニング装置によって矢印Ａ方向に
移動され、被検面５ａがこの干渉可能範囲内に位置決め
されることになるが、このように極めて短い範囲６内に
被検体５の被検面５ａをポジショニングするのは容易で
はない。特にＣＣＤ８上に結像される干渉縞をモニタ上
で観察し、干渉縞が出現した瞬間に被検体の移動を停止
することで上記ポジショニングを行おうとすると、干渉
縞がモニタ上に出現した際には、被検面５ａの移動に応
じて干渉縞も高速で移動することになるので干渉縞の出
現を確認すること自体が極めて困難な作業となる。

【００１６】そこで、本発明に係る被検体ポジショニン
グ装置においては、図示する如く、光路内に、上記干渉
可能範囲６内に焦点位置Ｆを有する、被検体のポジショ
ニングを行うための集光レンズ９を配設している。

【００１７】以下、図２および図３を用いてこの集光レ
ンズ９による被検体ポジショニング装置の作用効果を説
明する。まず、図２（ａ）は、被検体５の被検面５ａが
干渉可能範囲６内に到達せず、集光レンズ９からの光が
発散状態で被検面５ａに照射され、反射される場合を示
す。

【００１８】この集光レンズ９は、図１に示すビームス
プリッタ３から射出された平行光束中に配されており、
この集光レンズ９の焦点位置Ｆより遠い位置に被検面５
ａが存在すると、この集光レンズ９を通過した光束は被
検面５ａに照射され、反射されることになるが、この反
射された光束は被検面５ａを挟んでＦと対称な位置Ｆ′
に発光点があたかも存在するように進む。この光束が再
び集光レンズ９を通過すると、図２（ａ）に示されるよ
うに、平行光にはならず集束光として上記ビームスプリ
ッタ３に戻ることになる。

【００１９】図２（ｂ）は、被検面５ａが集光レンズ９
の焦点位置Ｆにちょうど到達した場合を示す。この場合
は被検面５ａで反射された光束は焦点位置Ｆを発光点と
する光束となり、この光束が再び集光レンズ９において
平行光束とされて上記ビームスプリッタ３に戻ることに
なる。

【００２０】図２（ｃ）は、被検面５ａが集光レンズ９
の焦点位置Ｆを通り過ぎてしまった場合を示す。この場
合には、被検面５ａを挟んで焦点位置Ｆと対称な位置
Ｆ′が実際の点光源となり、この点光源からの発散光束
が集光レンズ９に再入射することになる。この位置Ｆ′
は集光レンズ９の焦点位置Ｆの内側にあたるためこの集
光レンズ９から射出され、逆行する光束は発散光となっ
て、上記ビームスプリッタ３に戻る。

【００２１】また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示さ
れた各場合における、ＣＣＤ８上に形成されたパターン
は、モニタ上において各々視野３２０内に図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）の如く表示される。すなわち、図２
（ａ）に示される状態では、図３（ａ）に示されるよう
に集光レンズ９の径のサイズ３２１部分に暗いスポット
３２２ｂが形成され、そのスポット３２２ｂの中に、そ
れよりサイズの小さい明るいスポット３２２ａが形成さ
れる。

【００２２】また、図２（ｂ）に示される状態では、図
３（ｂ）に示されるように集光レンズ９の径のサイズ部
分３２１の全体が、均一の明るさのスポット３２３とな
り、その明るさはこの部分３２１の周囲と同等程度とな
る。さらに、図２（ｃ）に示される状態では、図３
（ｃ）に示されるように集光レンズ９の径のサイズ部分
３２１より大きい範囲にやや明るいスポット３２５が形
成される。集光レンズ９の径のサイズ部分３２１と一致
して暗いスポット３２４が形成される。

【００２３】このように、集光レンズ９を逆行した光束
は、ＣＣＤ８上に所定のサイズあるいは所定の明るさの
スポットを形成し、図３（ｂ）に示すように、このスポ
ット３２３と視野３２０内の他の領域との明るさの区別
がほとんどない状態となったときに、被検面５ａが干渉
可能範囲６の近傍にポジショニングされていることが検
出できる。

【００２４】このポジショニングをより正確なものとす
るためには、上記明るさの変化あるいはスポットの大き
さの変化に対する感度を敏感にすればよい。そのために
は、図２からも明らかなように、ビームスプリッタ３か
ら射出された光束の集光レンズ９による集光角が大きい
ほど望ましい。すなわち、集光レンズ９の径のサイズに
対して焦点位置Ｆまでの距離が小さいレンズ、換言すれ
ば、集光レンズ９の径のサイズをＤとし、焦点位置Ｆま
での距離（焦点距離）をｆとしたとき、ｆ／Ｄがなるべ
く小さい程感度がよく望ましい。ここで、ｆ／Ｄはレン
ズの開口数（Ｆナンバ）であり、Ｆナンバが小さい程明
るいレンズである。

【００２５】以下、上記光波干渉装置に搭載される、本
発明の一実施形態による被検体ポジショニング装置につ
いて図４、５を用いて説明する。ここで、図４（Ａ）は
本実施形態による被検体ポジショニング装置を示す平面
図、図４（Ｂ）はその正面図、図５はその側面図であ
り、図４（Ｂ）および図５ではその一部が破断して示さ
れている。

【００２６】すなわち、この被検体ポジショニング装置
１１は、集光レンズ９を保持し、かつ該集光レンズ９の
位置調整を行うレンズ位置調整部分と、被検体５を保持
し、かつ該被検体５の上下動およびその姿勢調整を行う
被検体位置調整部分からなる。なお、本発明の被検体ポ
ジショニング装置を、上記レンズ位置調整部分のみから
構成し、上記被検体位置調整部分は別装置とすることも
可能である。

【００２７】図４および図５において、まず被検体位置
調整部分は、基台２１と、この基台２１上に固設された
固定機枠２２と、この固定機枠２２内に収納されたＺ軸
調整ステージ２３および２軸あおり調整ステージ２４
と、被検体５を載設する被検体載設台２６とを備えてい
る。また、上記Ｚ軸調整ステージ２３上に上記２軸あお
り調整ステージ２４が、さらにこの２軸あおり調整ステ
ージ２４上に被検体載設台２６が載設されるように構成
されており、また、上記固定機枠２２の側壁部には互い
に直交する方向に、Ｚ軸調整ステージ２３の調整用マイ
クロメータ２３Ａと、２軸あおり調整ステージ２４の調
整用マイクロメータ２４Ａ、Ｂが突設されている。

【００２８】一方、上記レンズ位置調整部分は、上記固
定機枠２２の上面部分に互いに所定間隔をおいて打ち込
まれた、上部に平面部分（基準面）を有する３つの打込
みビス３０Ａと、放射状に延びる３つのアーム部を有
し、集光レンズ９を、その中央部分に保持してなるレン
ズ保持板２８と、該レンズ保持板２８の各アーム部の先
端に螺入され、その先端部分を、各々対応する上記打込
みビス３０Ａのビス頭上平面、すなわち基準面につき当
てるように配される３つの高さ調整用ねじ２９Ａ、Ｂ、
Ｃ（図６参照）とを備えている。

【００２９】各調整用ねじ２９Ａ、Ｂ、Ｃの各々が対応
する基準面につき当てられた状態（図４、５に示す状
態）において集光レンズ９は被検体５と対向する位置に
配されることとなる。なお、本実施形態においては被検
体載設台２６の外形サイズがレンズ保持板２８の外形サ
イズよりも大きいので、被検体載設台２６の外周部分に
は、高さ調整用ねじ２９Ａ、Ｂ、Ｃの逃げ穴としての３
つの貫通孔２６Ａが穿設されている。

【００３０】次に、上記各部分の作用について説明す
る。被検体位置調整部分のＺ軸調整ステージ２３は、図
４（ｂ）に示すように、調整用マイクロメータ２３Ａ
（粗調整と微調整が各々内側のつまみと外側のつまみに
より独立して調整可能）を回転させるとヘッドピン２３
Ｂが軸方向に進退し、これと当接しているカム２３Ｃが
回転軸２３Ｄを中心として回動するようになっている。

【００３１】このカム２３Ｃは互いに直交する２つの突
設部を有しており、一方の突設部は上記マイクロメータ
２３Ａのヘッドピン２３Ｂと当接し、他方の突設部はス
テージ板２３Ｆの下面に設けられた駆動ピン２３Ｅの下
端に当接している。これにより、上記カム２３Ｃの回動
により駆動ピン２３Ｅが上下動し、これに応じてステー
ジ板２３Ｆが上下動することとなる。

【００３２】なお、このステージ板２３Ｆは複数本のね
じ部２３Ｇにより、Ｚ軸調整ステージ２３の基部２３Ｈ
と連結されており、また、これら各ねじ部２３Ｇは、上
記駆動ピン２３Ｅの下端がカム２３Ｃの上記他方の突設
部と確実に当接するように、上記基部２３Ｈの内部で下
方に付勢されている。また、このＺ軸調整ステージ２３
のステージ板２３Ｆには、上記２軸あおり調整ステージ
２４のステージ板２４Ｆの基部２４Ｃが載設されてお
り、このステージ板２３Ｆの上下動に応じて２軸あおり
調整ステージ２４全体が上下動するようになっている。

【００３３】次に、この２軸あおり調整ステージ２４
は、図７に示すように、各軸の傾き調整用のマイクロメ
ータ２４Ａ、Ｂ、さらには、この基部２４Ｃとステージ
板２４Ｆとの間に配された２本の駆動ピン２４Ｄ、Ｉお
よび支点位置を構成する支持球２４Ｅを備えている。す
なわち、一方のマイクロメータ２４Ｂの回転に応じてこ
のマイクロメータ２４Ｂのヘッド部２４Ｋが進退し、こ
の進退に応じてこのヘッド部２４Ｋの斜めに切断された
先端面と、やはり斜めに切断された駆動ピン２４Ｄの下
端面が互いに摺動し、この駆動ピン２４Ｄが上下動し、
ステージ２４Ｆは支持球２４Ｅの配設位置を支点とし
て、この支持球２４Ｅと駆動ピン２４Ｄを結ぶ直線方向
（Ｙ軸方向）の傾きが与えられる。

【００３４】また、他方のマイクロメータ２４Ａの回転
によっても、上記マイクロメータ２４Ｂの操作の場合と
同様にして駆動ピン２４Ｉが上下動し、ステージ板２４
Ｆは支持球２４Ｅの配設位置を支点として、この支持球
２４Ｅと駆動ピン２４Ｉを結ぶ直線方向（Ｘ軸方向）の
傾きが与えられる。

【００３５】なお、この基部２４Ｃの上面部分とステー
ジ板２４Ｆの下面部分の上記支持球２４Ｅと対向する位
置には、この支持球２４Ｅと嵌合する嵌合溝が形成され
ている。また、この支持球２４Ｅの配設位置と、２つの
駆動ピン２４Ｄ、Ｉの配設位置の各々を結ぶ線上（Ｘ、
Ｙ軸上）の近傍には、ステージ板２４Ｆと基部２４Ｃを
連結する合計４本のねじ部２４Ｇが配設されている。こ
のねじ部２４Ｇは、支持球２４Ｅが上記溝部と確実に嵌
合するように、また、上記２つの駆動ピン２４Ｄ、Ｉが
ステージ板２４Ｆの下端面およびマイクロメータ２４
Ａ、Ｂのヘッド部２４Ｋと確実に当接するように、上記
基部２４Ｃの内部で下方に付勢されるように構成されて
いる。

【００３６】なお、上記ステージ板２４Ｆには中央孔５
１、さらには図示されない複数の貫通孔が形成されてお
り、装置全体の軽量化が図られている。図示されている
ように、この２軸あおり調整ステージ２４Ｆ上には被検
体載設板２６が載設されている。したがって、被検体載
設板２６はＺ軸調整ステージ２３および２軸あおり調整
ステージ２４の両者に載設されていることとなり、Ｚ軸
調整ステージ２３により上下方向の高さ調整が、また２
軸あおり調整ステージ２４によって、上下方向と直交す
る２軸方向のあおり調整が各々なされることとなる。

【００３７】次に、上記レンズ位置調整部分について説
明する。このレンズ位置調整部分は、前述したように、
被検体位置調整部分の固定機枠２２の上面部分に打ち込
んだ３つの打込みビス３０Ａ、Ｂのビス頭の上部平面
を、基準面に対し、レンズ保持板２８の３つのアーム部
に保持された高さ調整用ねじ２９Ａ、Ｂ、Ｃ、がつき当
てられ、このレンズ保持板２８の中央部分に保持された
集光レンズ９が被検体５と対向する位置に配される。

【００３８】この打込みビス３０Ａ、Ｂはステンレス材
よりなり、固定機枠２２の構成材であるアルミニウムに
比べ硬度の大きいものとなっており、高さ調整用ねじ２
９Ａ、Ｂ、Ｃを繰り返しつき当てた場合にも、その衝撃
あるいは荷重に対して強度の大きいものとなっている。

【００３９】この高さ調整用ねじ２９Ａを打込みビス３
０Ａの基準面につき当てた際の様子が図６に示されてい
る。この高さ調整用ねじ２９Ａはそのねじ部４１でレン
ズ保持板２８に螺着された状態となっており、このねじ
２９Ａを回転させることにより、レンズ保持板２８の１
つのアーム部が上下動し得るようになっている。このよ
うな構成は、その他の高さ調整用ねじ２９Ｂ、Ｃについ
ても同様であり、したがって、これら３つのねじ２９
Ａ、Ｂ、Ｃの回転方向および回転量を調整することによ
ってレンズ保持板２８の傾きを自在に調整することが可
能となる。

【００４０】実際には、これらの高さ調整用ねじ２９
Ａ、Ｂ、Ｃの回転操作によるレンズ保持板２８の傾き調
整は、初期状態においてのみ行われ、一旦その傾きの調
整が完了すると各ねじ２９Ａ、Ｂ、Ｃはレンズ保持板２
８に接着剤等により固着されることになる。このような
調整を初期状態において行うことにより、ねじ２９Ａ、
Ｂ、Ｃの寸法誤差による測定精度の低下を防止すること
ができる。なお、上記高さ調整用ねじ２９Ａ、Ｂ、Ｃに
おいては、図６に示すように、ねじ頭とレンズ保持板２
８の上面部分との間の部分にコイルばね４２が装着され
ており、このねじ操作におけるバックラッシュを軽減す
るように構成されている。

【００４１】また、上記レンズ保持板２８は、図４
（ａ）に示すように、中央部から３つのアーム部が放射
状に延びる形状をなしており、これらアーム部同志の間
の部分（開放部）３３から被検体５が見られ得る形状と
されている。すなわち、上記被検体位置調整部分による
被検面５ａの高さおよび傾き調整により、図３（ｂ）に
示されるように、スポット３２３と視野３２０内の他の
領域との明るさの区別がほとんどない状態となったとき
に、被検面５ａが干渉可能範囲６の近傍にポジショニン
グされていることが検出されることとなるが、この際
に、上記開放部３３から観察される被検体５上には、そ
の被検面５ａの表面形状を表す干渉縞が現われる。

【００４２】したがって、オペレータは集光レンズ９に
より形成されるスポットのサイズおよび明るさにより被
検面５ａが干渉可能範囲位置に設定されたことを認識す
るとともに、上記開放部３３を通して観察される被検体
５上の干渉縞により干渉可能範囲位置に確実に設定され
たことを確認することができる。

【００４３】また、このレンズ保持板２８は、被検体５
の形状が大きく異ならない場合には、同一のものをその
まま用いることが可能であり、その場合には被検体５を
取り替える度に、その後、各高さ調整用ねじ２９Ａ、
Ｂ、Ｃを対応する基準面上にセットすることが必要とな
る。この場合に、高さ調整用ねじ２９Ａ、Ｂ、Ｃと基準
面の対応関係が一目でわかるように、少なくとも１つの
ペアに対し、例えば図４（ａ）に示す如く、アーム部と
基台２１の各々の所定位置にマーク３４Ａ、Ｂを付して
おけば、レンズ保持板２８のセットの度に、その設定位
置を確認する作業が不用となる。

【００４４】また、図８に示す装置１１１の如く、レン
ズ保持板１２８の各アーム部の角度間隔を均一とせず
に、例えば、１つの部分の角度間隔αを他の部分の角度
間隔とは変えるようにし、高さ調整用ねじ２９Ａ、Ｂ、
Ｃおよび基準面をこれに応じた位置に配設するようにし
ておくようにしても、レンズ保持板１２８のセッティン
グ操作を容易なものとすることができる。

【００４５】なお、本発明の光波干渉装置の被検体ポジ
ショニング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、種々の態様に変更が可能である。例え
ば、上記レンズ保持部の形状としては上記実施形態のも
のに限らず４本以上のアーム部を放射状に配設してもよ
く、また、例えばアーム部を３角形に組み合わせるよう
にしたり、ドーナツ形状としてもよい。要は、互いにあ
る程度の間隔をおいて配置された高さ調整用ねじおよび
集光レンズを保持し得る形状、さらに被検体を観察し得
る開放部を有する形状とされていればよい。

【００４６】また、集光レンズ９の数および配設位置と
しては、上記実施形態のものに限らず、２つ以上あるい
は中央部分以外の位置とすることも可能で、例えば図９
に示す如き数および配設位置とすることが可能である。
この図９に示す装置２１１は、レンズ保持板２２８の各
アーム部において、中央部分と各アーム部先端の高さ調
整用ねじ２２９Ａ、Ｂ、Ｃの配設位置との中間位置に各
々集光レンズ２２７Ａ、Ｂ、Ｃを配設保持してなる。

【００４７】このように、中央部分から離れた位置に集
光レンズ２２７Ａ、Ｂ、Ｃを配設保持することにより、
例えば、被検体が、中央に孔部を有する光ディスク等の
場合の被検体ポジショニング操作が可能となり、また、
複数個の集光レンズ２２７Ａ、Ｂ、Ｃを配設保持するこ
とにより、より精度の高い被検体ポジショニング操作が
可能となる。

【００４８】さらに、図１０に示す装置３１１のように
レンズ保持板３２８のアーム部３２８Ａ、Ｂの延びる方
向を、マイクロメータ２４Ａおよびマイクロメータ２４
Ｂによって調整されるＸ軸１２４ＡおよびＹ軸１２４Ｂ
の方向に一致させて設け、集光レンズ３２７Ａをアーム
部３２８Ａに、集光レンズ３２７Ｂをアーム部３２８Ｂ
に、そして、集光レンズ３２７Ｃをアーム部３２８Ａお
よびアーム部３２８Ｂの交点に配設する。また、この装
置３１１において、３２９Ａ、Ｂ、Ｃは、各々高さ調整
用ねじであり、そのうち、３２９Ｃは集光レンズ３２７
Ｃと同一位置に設けることが理想的であるが、図示する
如く、集光レンズ３２７Ｃの近傍であり、かつアーム部
３２８Ａおよびアーム部３２８Ｂのそれぞれに関して１
３５度の角度間隔の位置に設ければ理想的な状態に近似
される。

【００４９】このように構成することによって、Ｚ軸の
調整を集光レンズ３２７Ｃをもって調整することがで
き、またＸ軸、Ｙ軸の一方の傾き調整の調整量と集光レ
ンズによるスポットの大きさ・明るさの変化を１対１に
対応させることができるので、被検体の上下動および傾
き調整が容易となる。

【００５０】なお、これら３つの集光レンズ３２７Ａ、
Ｂ、Ｃの相互高さ（光軸方向の位置）を調整する場合
は、例えば、まず集光レンズ３２７Ｃを位置決めし、次
に集光レンズ３２７Ａおよび集光レンズ３２７Ｂを集光
レンズ３２７Ｃに対して調整することが望ましいが、こ
の場合には、アーム部に取り付ける際にねじ結合される
レンズ筒に集光レンズ３２７Ａおよび集光レンズ３２７
Ｂを保持せしめ、このレンズ筒をアーム部に取り付ける
ことによって集光レンズ３２７Ａおよび集光レンズ３２
７Ｂをアーム部に対して上下動させることが容易にで
き、これら３つの集光レンズ３２７Ａ、Ｂ、Ｃの相互高
さ調整が容易となる。

【００５１】また、上記実施形態においては、レンズ保
持板２８を手動でセットするようにしているが、もちろ
ん、ポジショニング時と干渉縞測定時の別を認識し得る
信号に基づき、このレンズ保持板２８の平行光束中への
挿入、退避が自動的に行われるようにすることも可能で
ある。また、図３(ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示されるよ
うなスポットパターンに基づき、図示されないＣＰＵに
より現在の状態が所定位置にポジショニングされている
状態であるか否かを自動的に判断し、この判断結果に基
づき前述した被検体位置調整部分をコントロールして、
所定位置に被検体を停止、位置決めするようにしてもよ
い。

【００５２】さらに、図１に示すように、遮蔽板１０を
矢印Ｂ方向に移動させ、参照光の光路中に挿入、退避可
能とし、上記ポジショニング時には参照光が参照板４に
入射するのを遮断するようにすれば、観察視野３２０内
におけるスポットパターンのＳ／Ｎが向上し、より正確
なポジショニング操作を行うことができる。また、上記
実施形態においては基準面は被検体位置調整部分の固定
機枠に設けられているが、この固定機枠に対し相対的に
移動しない部分に設けることも可能である。

【００５３】さらに、受光素子としては、上記ＣＣＤ等
の面センサのみならず、ラインセンサや単一素子センサ
を用いることもできる。なお、本発明の装置はマイケル
ソン型干渉装置にのみ適合されるものではなく、被検光
と参照光の光路長を略等しい距離とし得る干渉装置、例
えばマッハツェンダ干渉装置に適用することも可能であ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明装置によれ
ば、可干渉距離が極めて短い光を射出する光源を有し、
ビームスプリッタからの光束の光路内に、被検面の干渉
可能範囲内に焦点位置を有する集光レンズを配設してい
る。これにより、被検面が干渉可能範囲内に位置せしめ
られたときには、集光レンズからの光束が被検面上で略
焦点を結ぶようにして反射され、該集光レンズによって
再び略平行光束とされて受光素子に入射するため、被検
面がこの干渉可能範囲にないときの受光素子に入射する
光束の受光素子への入射状態（発散光束もしくは集束光
束）とは異なる。

【００５５】したがって、被検面が干渉可能範囲に設定
されているか否かによって、観察されるスポット形状が
大きく異なり、現在の被検面の設定位置を明確に認識で
きる。これにより容易に被検面のポジショニングを行う
ことが可能である。

【００５６】また、被検体の位置調整のための可動部と
は連動しない固定機枠、もしくはこれと相対的に位置固
定された部分に、上記集光レンズをセットするための少
なくとも３つの基準面を設け、さらに、集光レンズを保
持するレンズ保持部と、該３つの基準面の各々に対して
このレンズ保持部の対応する位置の、その基準面に対す
る高さを各々調整するための高さ調整部を有するレンズ
位置調整手段を設けており、これらの各高さ調整部を調
整することにより、レンズ保持部の傾きを良好に調整す
ることができる。これにより、極めて短い干渉可能範囲
内に被検面をセットする場合においても、レンズ位置調
整手段の各部の製作誤差に拘わらず被検体のポジショニ
ング操作を極めて円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光波干渉装置の被検体ポジショニ
ング装置の概略を説明するための図

【図２】図１に示す装置の作用を示す図

【図３】図１に示す装置の作用効果を示す図

【図４】本発明の装置の一実施形態を示す概略図
（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）

【図５】本発明の装置の一実施形態を示す概略図（側面
図）

【図６】図４に示す装置の一部を拡大して示す図

【図７】図４に示す装置の一部を拡大して示す図
（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）

【図８】図４に示す装置の一部変更例を示す図

【図９】図４に示す装置の一部変更例を示す図

【図１０】図４に示す装置の一部変更例を示す図

【符号の説明】

１ 光源 ２ コリメータレンズ ３ ビームスプリッタ ４ 参照板 ４ａ 参照面 ５ 被検体 ５ａ 被検面 ６ 干渉可能範囲 ７ 撮影レンズ ８ ＣＣＤ ９、１２７、２２７Ａ、２２７Ｂ、２２７Ｃ、 ３２７Ａ、３２７Ｂ、３２７Ｃ 集光レンズ １１、１１１、２１１、３１１ 被検体ポジショニン
グ装置 ２２ 固定機枠 ２３ Ｚ軸調整ステージ ２３Ａ、２４Ａ、２４Ｂ マイクロメータ ２４ ２軸あおり調整ステ
ージ ２６ 被検体載設台 ２８、１２８、２２８、３２８ レンズ保持板 ３２８Ａ、３２８Ｂ アーム部 ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、１２９Ａ、１２９Ｂ、１２９
Ｃ、２２９Ａ、２２９Ｂ、２２９Ｃ、３２９Ａ、３２９
Ｂ、３２９Ｃ 高さ調整用ねじ ３０Ａ、３０Ｂ 打込みビス ３３ 開放部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 G01M 11/00 - 11/08

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の可干渉距離が、被検体の厚みの２倍
   に比べ短い距離とされた光源からの光を２系に分割し、
   一方を被検体の被検面上に、他方を参照面上に照射し、
   該被検面からの被検光と該参照面からの参照光の干渉に
   より生じる干渉縞を観察し、該観察結果に基づき該被検
   面の表面形状を測定する光波干渉装置において、前記光
   の分割位置と前記被検面の干渉可能範囲位置との間の光
   路内に該干渉可能範囲位置内に焦点位置を有する少なく
   とも１つの集光レンズを配置し、該被検面を該干渉可能
   範囲に位置決めできるようにした光波干渉装置の被検体
   ポジショニング装置であって、 前記被検体を載置する載置台を保持しつつ、該被検体の
   被検面と直交する方向への移動および被検面姿勢を調整
   する被検体位置調整機構部の固定機枠、もしくは該固定
   機枠に対し相対的に位置固定された部分に、所定間隔を
   おいて設けられた少なくとも３つの基準面と、 前記集光レンズを保持するレンズ保持部、および該基準
   面各々に当接し、該レンズ保持部の、該基準面各々に対
   する高さを調整するための高さ調整部を有するレンズ位
   置調整手段とを備えたことを特徴とする光波干渉装置の
   被検体ポジショニング装置。
2. 【請求項２】 前記レンズ位置調整手段が、前記被検面
   の位置決めを行うように設定された状態で、該被検面に
   係る光波干渉のための光束の通過を許容する開放部を備
   えてなることを特徴とする請求項１記載の光波干渉装置
   の被検体ポジショニング装置。
3. 【請求項３】 前記レンズ位置調整手段が、前記被検面
   の位置決めを行うように設定された状態で、該被検面の
   中央部分と対向する位置に１つの前記集光レンズを保持
   してなることを特徴とする請求項１または２記載の光波
   干渉装置の被検体ポジショニング装置。
4. 【請求項４】 前記レンズ位置調整手段が、前記被検面
   の位置決めを行うように設定された状態で、該被検面と
   対向する少なくとも３つの所定の各位置に前記集光レン
   ズを保持してなることを特徴とする請求項１または２記
   載の光波干渉装置の被検体ポジショニング装置。
5. 【請求項５】 前記基準面と前記高さ調整部の対応関係
   を認識し得るマークを視認可能な位置に表示してなるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の
   光波干渉装置の被検体ポジショニング装置。
6. 【請求項６】 前記レンズ位置調整手段が、前記高さ調
   整部を各々保持するアーム部を放射状に配設した形状を
   なし、隣接するアーム部の角度間隔が少なくとも１ヶ所
   において他の角度間隔と異なるように設定されてなるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の
   光波干渉装置の被検体ポジショニング装置。
7. 【請求項７】 前記少なくとも３つの所定の各位置が直
   角三角形の３つの頂点位置とされ、この直角三角形の直
   角を挟む２辺の一方が前記被検体位置調整機構部の被検
   面に傾きを与える直交２軸の一方と、該２辺の他方が該
   直交２軸の他方と各々その方向が一致するように配設さ
   れてなることを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか
   １項記載の光波干渉装置の被検体ポジショニング装置。