干渉対物レンズ及び当該干渉対物レンズを備えた光干渉測定装置
【課題】測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることのできる構成を有する干渉対物レンズ及びこの干渉対物レンズを備えた光干渉測定装置を提供する。
【解決手段】光出射部１０からの光を測定対象物Ｗに照射する干渉対物レンズ３０において、干渉対物レンズ３０の先端部には干渉光学系１００が設けられ、干渉光学系１００は、光出射部１０からの光を測定対象物Ｗに対して収束させるレンズ群１３０と、レンズ群１３０よりも光出射部１０側に配される参照ミラー１２０と、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配され、光出射部１０からの光を参照光路と測定光路とに分岐させると共に、参照光路からの反射光と測定光路からの反射光とを干渉光として出力させるハーフミラー１４０と、を備え、レンズ群１３０は、ハーフミラー１４０に対して光軸Ｌ方向の一方と他方とが対称となるように構成されている。
【解決手段】光出射部１０からの光を測定対象物Ｗに照射する干渉対物レンズ３０において、干渉対物レンズ３０の先端部には干渉光学系１００が設けられ、干渉光学系１００は、光出射部１０からの光を測定対象物Ｗに対して収束させるレンズ群１３０と、レンズ群１３０よりも光出射部１０側に配される参照ミラー１２０と、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配され、光出射部１０からの光を参照光路と測定光路とに分岐させると共に、参照光路からの反射光と測定光路からの反射光とを干渉光として出力させるハーフミラー１４０と、を備え、レンズ群１３０は、ハーフミラー１４０に対して光軸Ｌ方向の一方と他方とが対称となるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉対物レンズ及び当該干渉対物レンズを備えた光干渉測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光の干渉によって生じる干渉縞の輝度情報を用いて例えば測定対象物の三次元形状などを精密に測定する三次元形状測定装置などの光干渉測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この光干渉測定装置では、高倍率、高Ｎ.Ａ.（開口数）の干渉対物レンズとしてミロー型と呼ばれる構成が知られている。
【０００３】
図６は、一般的なミロー型の光学系９０の基本構成を示す模式図である。
光学系９０は、図６に示すように、同一光軸Ｌ上に上方から順に、凸レンズ９１と、参照ミラー９２付きガラスプレート９３と、ハーフミラー９４と、を備えて構成され、ハーフミラー９４の下方には、測定対象物Ｗが、ステージＳに載置されて配されている。
この光学系９０においては、凸レンズ９１を透過して下方に出射した光は、ハーフミラー９４によって、参照ミラー９２を有する参照光路（図中の破線）と測定対象物Ｗを配置した測定光路（図中実線）とに分岐され、その後、参照ミラー９２からの反射光（参照光）と測定対象物Ｗからの反射光とが合波される。そして、参照光と反射光の光路長が等しいとき、それぞれの光は、位相がそろった光波となって強めあい干渉波となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなミロー型の構成では、対物レンズの先端に凸レンズ９１を備え、対物レンズの先端と測定対象物Ｗとの間に参照ミラー９２付きガラスプレート９３とハーフミラー９４を配置する構成であるため、作動距離がハーフミラー９４から測定対象物Ｗまでの距離と限定されてしまう。
このため、測定や観察のできる測定対象物Ｗが上記した作動距離内に適用できるものに限られ、また、作動距離が短いため作業性も悪いという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることのできる構成を有する干渉対物レンズ及びこの干渉対物レンズを備えた光干渉測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
光源から出力された光を測定対象物に照射する干渉対物レンズにおいて、
前記干渉対物レンズの前記測定対象物と対向する先端部には、干渉光を得るための干渉光学系が設けられ、
前記干渉光学系は、
前記光源から出力された光を、前記測定対象物に対して収束させるレンズ群と、
前記レンズ群よりも前記光源側に配される参照ミラーと、
前記レンズ群の光軸方向の中央に配され、前記光源から出力された光を、前記参照ミラーを有する参照光路と前記測定対象物を配置した測定光路とに分岐させると共に、前記参照ミラーからの反射光と前記測定対象物からの反射光とを前記干渉光として出力させるハーフミラーと、を備え、
前記レンズ群は、前記ハーフミラーに対して光軸方向の一方と他方とが対称となるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の干渉対物レンズにおいて、
前記レンズ群は、平面を有する同一な２枚のレンズの平面同士を当接させてなるレンズ体を備え、
前記レンズ体における前記２枚のレンズの当接面に前記ハーフミラーが備えられていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の干渉対物レンズにおいて、
前記レンズ群は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体を備え、
前記２つのレンズ体の間隙に、前記ハーフミラーが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の干渉対物レンズにおいて、
前記参照ミラーは、第１の透明板の一面に備えられ、
前記ハーフミラーは、第２の透明板の一面に備えられ、
前記参照ミラー及び前記ハーフミラーは、前記第１の透明板及び前記第２の透明板のそれぞれに対して光軸方向の同一側の一面に配されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、光干渉測定装置において、
前記請求項１〜４の何れか一項に記載の干渉対物レンズと、
前記干渉対物レンズに対して光を出力する光源と、
前記参照光路又は前記測定光路の何れか一方の光路長を変化させる光路長可変手段と、
前記干渉対物レンズから出力された前記干渉光により干渉画像を撮像する撮像手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、干渉対物レンズと測定対象物の間に参照ミラーとハーフミラーを配置する必要がないため、作動距離を干渉対物レンズの先端から測定対象物までの距離とすることができる。
よって、従来のミロー型と比較して作動距離を広げることができるため、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の光干渉測定装置としての三次元形状測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の三次元形状測定装置における干渉対物レンズの構成を示す要部拡大図である。
【図３】図１の三次元形状測定装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】変形例１の干渉対物レンズの構成を示す要部拡大図である。
【図５】第２実施形態の干渉対物レンズの構成を示す要部拡大図である。
【図６】従来のミロー型の光学系の基本構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照して、本発明にかかる光干渉測定装置としての三次元形状測定装置（以下、形状測定装置と称する。）について、詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
先ず、構成について説明する。
本実施形態における形状測定装置１は、図１に示すように、光出射部（光源）１０と、光学ヘッド部２０、対物レンズ部（干渉対物レンズ）３０と、撮像部（撮像手段）４０と、駆動機構部（光路長可変手段）５０と、表示部６０と、制御部７０と、測定対象物Ｗを載置するためのステージＳと、等を備える。
【００１６】
光出射部１０は、広帯域に亘る多数の波長成分を有しコヒーレンシーの低い広帯域光を出力する光源であって、例えば、キセノンランプ（５００Ｗ）などの白色光源が用いられる。
【００１７】
光学ヘッド部２０は、ビームスプリッタ２１と、コリメータレンズ２２とを備えている。光出射部１０から出射した光は、対物レンズ部３０の光軸Ｌと直角の方向から、コリメータレンズ２２を介してビームスプリッタ２１に平行に照射され、ビームスプリッタ２１からは光軸Ｌに沿った光が出射されて、対物レンズ部３０に対して上方から平行ビームが照射される。
【００１８】
対物レンズ部３０は、その先端部から、当該対物レンズ部３０の下方のステージＳ上に載置される測定対象物Ｗに対して光を照射する。
対物レンズ部３０の測定対象物Ｗと対向する先端部には、図２に示すように、干渉光（干渉縞）を得るための干渉光学系１００が備えられている。
【００１９】
干渉光学系１００は、ガラスプレート１１０の下面に設けられる参照ミラー１２０と、参照ミラー１２０の下方に配設されるレンズ群１３０と、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配されるハーフミラー１４０と、等から構成される。
【００２０】
参照ミラー１２０は、レンズ群１３０よりも上方（光源側）の光軸Ｌ上に配され、下方に位置するハーフミラー１４０により反射されて上方に進んだ参照光を反射させて、ハーフミラー１４０の方向に進ませる。
【００２１】
レンズ群１３０は、光学ヘッド部２０から照射された光を、測定対象物Ｗに対して収束させる。
レンズ群１３０は、その上下方向（光軸Ｌ方向）の中央にハーフミラー１４０を備え、このハーフミラー１４０に対して上方と下方（光軸方向の一方と他方）とが対称となるように構成されている。
具体的に、本実施形態のレンズ群１３０は、平面を有する同一な２枚のレンズ（平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂ）の平面同士を当接させてなるレンズ体１３１を備えている。
２枚の平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂは、形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。
そして、このレンズ体１３１における２枚の平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂの当接面にハーフミラー１４０が蒸着されて形成される。
【００２２】
ハーフミラー１４０は、上記したように、レンズ体１３１における２枚の平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂの当接面、即ち、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配置される薄膜である。
このハーフミラー１４０は、上方から入射された光を、参照ミラー１２０を有する参照光路（図２中破線）と測定対象物Ｗを配置した測定光路（図２中実線）とに分岐させると共に、参照ミラー１２０からの反射光と測定対象物Ｗからの反射光とを合成して干渉光として出力させる。
【００２３】
ここで、図２を用いて、対物レンズ部３０上方から、光学ヘッド部２０を介して光が干渉光学系１００に入射したことを想定して、干渉動作を説明する。なお、図２中の矢印に沿った光路を用いて説明するが、実際、干渉は光軸Ｌに対して回転対称に起こる。
【００２４】
まず、干渉光学系１００に入射した入射光は、ガラスプレート１１０を透過し、次いでレンズ群１３０の平凸レンズ１３１ａを透過して、ハーフミラー膜１４０に入射する。ここで、入射光は、参照光路を進む反射光と、測定光路を進む透過光とに分岐する。
反射光は、収束して参照ミラー１２０で反射され、その後、ハーフミラー１４０で反射される。一方、透過光は、収束して測定対象物Ｗの一点を照射し、そこで反射されてハーフミラー１４０に入射して透過する。ここで、参照ミラー１２０からの反射光と測定対象物Ｗからの反射光とはハーフミラー１４０により合波されて合成波（干渉光）となり、上方へ進む。このとき、参照光路（光路１＋光路２）と、測定光路（光路３＋光路４）の光路長が等しいときに、干渉が発生する。
このとき、干渉光学系１００においては、ハーフミラー１４０で反射され参照光路を進む反射光が平凸レンズ１３１ａを透過した後に集光する位置に、参照ミラー１２０が配置されている。
これにより、ハーフミラー１４０を透過して測定対象物Ｗ上に集光する光と、ハーフミラー１４０で反射して参照ミラー１２０に集光する光が同じ光路長となり干渉縞が観察できるようになっている。
その後、合成波は、撮像部４０上に結像し、干渉画像を形成する。干渉画像は制御部７０に取り込まれて画像処理が施される。
【００２５】
なお、対物レンズ部３０は、ガラスプレート１１０より上方（先端部より上方）においては、如何なるレンズ構成を備えても良い。
【００２６】
撮像部４０は、撮像手段を構成するための２次元の撮像素子からなるＣＣＤカメラ等であり、対物レンズ部３０から出力された合成波（測定対象物Ｗからの反射光と参照ミラー１２０からの反射光）の干渉画像を撮像するものである。
撮像部４０により撮像された干渉画像の画像データは電気信号として制御部７０に取り込まれ、所定の画像処理が施された後、表示部６０上に表示される。
【００２７】
駆動機構部５０は、制御部７０からの移動指令によって、光学ヘッド部２０を光軸Ｌ方向に移動させる。
対物レンズ部３０のフォーカス位置は、測定対象物Ｗの表面の所定位置に設定されている。
ここで、図２において、ハーフミラー１４０から参照ミラー１２０までの距離をｄ1、ハーフミラー１４０からフォーカス位置までの距離をｄ2とすると、ｄ1＝ｄ2の位置において光路長差０となる。
従って、駆動機構部５０は、測定に際しては、光路長差０（ｄ1＝ｄ2）となるように、光学ヘッド部２０を光軸Ｌ方向に移動させることでｄ2の距離を調整する。
なお、上記では光学ヘッド部２０を移動させる場合を例示して説明したが、ステージＳを移動させることでｄ2の距離を調整する構成としても良い。
また、ハーフミラー１４０から参照ミラー１２０までの距離ｄ1を可変とする構成としても良い。
このように、駆動機構部５０は、光路長可変手段として、参照光路又は測定光路の何れか一方の光路長を変化させる。
【００２８】
表示部６０は、例えば、パーソナルコンピュータなどの搭載されるモニタ等であり、制御部７０に取り込まれ、所定の画像処理が施された干渉画像の画像データなどを表示する。
【００２９】
制御部７０は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２、記憶部７３、等を備えている。
【００３０】
ＣＰＵ７１は、例えば、記憶部７３に記憶されている各種処理プログラムに従って、各種の制御処理を行う。
【００３１】
ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１により演算処理されたデータを格納するワークメモリエリアを形成している。
【００３２】
記憶部７３は、例えば、ＣＰＵ７１によって実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ７１によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部７３に記憶されている。
【００３３】
具体的には、記憶部７３には、例えば、撮像データ記憶部７３１、ピーク位置検出プログラム７３２等が記憶されている。
【００３４】
撮像データ記憶部７３１は、撮像部４０により撮像された干渉画像の画像データを複数枚のフレームとして記憶するものである。
なお、撮像データ記憶部７３１に記憶された画像データは、例えば撮像部４０の感度特性等の影響を排除するため、予め作成された補正テーブル等により、干渉強度値などを適正に補正されて、記憶される。
【００３５】
ピーク位置検出プログラム７３２は、例えば、ＣＰＵ７１に、撮像部４０により撮像された干渉画像に基づいて、光路差ゼロの位置において発生した干渉縞のピーク位置を検出する機能を実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ７１は、干渉縞が発生した場合、その干渉縞の強度変化から最大強度を示す位置を光路差ゼロの位置として検出する。
ＣＰＵ７１は、かかるピーク位置検出プログラム７３２を実行することで、ピーク位置検出手段として機能する。
【００３６】
次に、作用について説明する。
本実施形態の形状測定装置１及びこの形状測定装置１に備えられた対物レンズ部３０は、上述したように、その先端部に、干渉縞を得るための干渉光学系１００が備えられている。
このため、従来のミロー型の対物レンズのように、対物レンズ部３０と測定対象物Ｗとの間に参照ミラーやハーフミラーを配する必要がなく、対物レンズ部３０の先端面から測定対象物Ｗまでの距離を全て作動距離とできることとなる。
【００３７】
以上のように、本実施形態の対物レンズ部３０及び当該対物レンズ部３０を備えた形状測定装置１によれば、対物レンズ部３０の先端部には、干渉光を得るための干渉光学系１００が設けられ、この干渉光学系１００は、光出射部１０から出力された光を、測定対象物Ｗに対して収束させるレンズ群１３０と、レンズ群１３０よりも光出射部１０側の光軸Ｌ上に配される参照ミラー１２０と、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配され、光出射部１０から出力された光を、参照光路と測定光路とに分岐させると共に、参照ミラー１２０からの反射光と測定対象物Ｗからの反射光とを干渉光として出力させるハーフミラー１４０と、を備え、レンズ群１３０は、ハーフミラー１４０に対して光軸Ｌ方向の一方と他方とが対称となるように構成されている。
これにより、対物レンズ部３０の先端面から測定対象物Ｗまでの距離を全て作動距離とできることとなるため、従来のミロー型と比較して、作動距離を長く確保することができる。
このため、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態の対物レンズ部３０及び当該対物レンズ部３０を備えた形状測定装置１によれば、レンズ群１３０は、平面を有する同一な２枚のレンズ（平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂ）の平面同士を当接させてなるレンズ体１３１を備え、レンズ体１３１における平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂの当接面にハーフミラー１４０が備えられている。
このため、ガラス基板上に膜状を形成したハーフミラーと比較して、ガラス基板が必要ないため安価に製造することができる。
【００３９】
（変形例１）
次に、図４を用いて、変形例１の対物レンズ部３０Ａの構成について説明する。
対物レンズ部３０Ａの先端部には、干渉光学系２００が備えられている。
干渉光学系２００は、ガラスプレート２１０の下面に設けられる参照ミラー２２０と、参照ミラー２２０の下方に配設されるレンズ群２３０と、レンズ群２３０の光軸Ｌ方向の中央に配されるハーフミラー２４０と、等から構成される。
【００４０】
変形例１のレンズ群２３０は、平面を有する同一な２枚のレンズ（平凹レンズ２３１ａ，２３１ｂ）の平面同士を当接させてなるレンズ体２３１と、レンズ体２３１の上方及び下方にそれぞれ設けられる２つの凸レンズ２３２、２３３と、からなる。
【００４１】
２枚の平凹レンズ２３１ａ，２３１ｂは、形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。また、２つの凸レンズ２３２、２３３も、形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。
また、平凹レンズ２３１ａと凸レンズ２３２との距離、及び平凹レンズ２３１ｂと凸レンズ２３３との距離は、同一である。
そして、このレンズ体２３１における２枚の平凹レンズ２３１ａ，２３１ｂの当接面にハーフミラー２４０が蒸着されて形成されている。
このため、ハーフミラー２４０を透過して測定対象物Ｗ上に集光する光と、ハーフミラー２４０で反射して参照ミラー２２０に集光する光が同じ光路長となり、干渉縞が観察できるようになっている。
【００４２】
なお、上記変形例１で例示した構成以外にも、レンズ群２３０に適宜光学部材を設けることが可能であるのは勿論である。
また、変形例１においても、参照ミラー２２０を備えたガラスプレート２１０より上方（先端部より上方）の構成に関しては如何なるものであっても良い。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における対物レンズ部について、第１実施の形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の対物レンズ部８０は、図５に示すように、その先端部に、干渉光学系３００を備えている。
【００４４】
干渉光学系３００は、ガラスプレート（第１の透明板）３１０の上面に設けられる参照ミラー３２０と、参照ミラー３２０の下方に配設されるレンズ群３３０と、レンズ群３３０の光軸Ｌ方向の中央に、ガラスプレート（第２の透明板）３４１の上面に設けられたハーフミラー３４０と、等から構成される。
【００４５】
参照ミラー３２０は、レンズ群３３０よりも上方（光源側）の光軸Ｌ上に配され、下方に位置するハーフミラー３４０により反射されて上方に進んだ参照光を反射させて、ハーフミラー３４０の方向に進ませる。
【００４６】
レンズ群３３０は、その上下方向（光軸Ｌ方向）の中央にハーフミラー３４０を備え、このハーフミラー３４０に対して上方と下方とが対称となるように構成されている。
具体的に、本実施形態のレンズ群３３０は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体３３１、３３２を備えており、レンズ体３３１、３３２の間隙に、ハーフミラー３４０付きガラスプレート３４１が配置されている。
【００４７】
より具体的には、レンズ体３３１は、凹曲面と平面を有する第１のレンズ３３１ａと、当該第１のレンズ３３１ａの平面側に当接する平凸レンズ３３１ｂとからなる。
また、レンズ体３３２は、凹曲面と平面を有する第２のレンズ３３２ａと、当該第２のレンズ３３２ａの平面側に当接する平凸レンズ３３２ｂとからなる。
ここで、第１のレンズ３３１ａと第２のレンズ３３２ａ、及び平凸レンズ３３１ｂと平凸レンズ３３２ｂは、互いに形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。
２つのレンズ体３３１、３３２は、互いの凹曲面が対向するように間隙を備えて配置され、２つのレンズ体３３１、３３２の間隙には、ハーフミラー３４０付きガラスプレート３４１が配置されている。
また、レンズ体３３１の上方には、平凸レンズ３３３が、平面側が下側にくるように配置され、レンズ体３３２の下方には、平凸レンズ３３４が、平面側が上側にくるように配置されている。
なお、平凸レンズ３３３及び平凸レンズ３３４も、互いに形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。また、レンズ体３３１と平凸レンズ３３３との距離、及びレンズ体３３２と平凸レンズ３３４との距離は、同一である。
【００４８】
このように、レンズ群３３０は、ハーフミラー３４０に対して上下の構成（即ち、光軸Ｌ方向の一方と他方の構成）が対称となっており、ハーフミラー３４０を透過して測定対象物Ｗ上に集光する光と、ハーフミラー３４０で反射して参照ミラー３２０に集光する光が同じ光路長となり、干渉縞が観察できるようになっている。
なお、本実施形態においては、参照ミラー３２０は、ガラスプレート３１０の上面に設けられ、ハーフミラー３４０は、ガラスプレート３４１の上面に設けられることとして説明しているが、両者とも下面に設けることとしても良い。
【００４９】
以上のように、本実施形態の対物レンズ部８０及び当該対物レンズ部８０を備えた形状測定装置（図示省略）によれば、レンズ群３３０は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体３３１、３３２を備え、２つのレンズ体３３１、３３２の間隙には、ハーフミラー３４０を備えたガラスプレート３４１が配置されている。
これにより、対物レンズ部８０の先端面から測定対象物Ｗまでの距離を全て作動距離とできることとなるため、従来のミロー型と比較して、作動距離を長く確保することができる。
このため、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態の対物レンズ部８０及び当該対物レンズ部８０を備えた形状測定装置（図示省略）によれば、参照ミラー３２０は、ガラスプレート３１０の一面に備えられ、
ハーフミラー３４０及び参照ミラー３２０は、ガラスプレート３４１及びガラスプレート３１０のそれぞれに対して光軸方向の同一側の一面に配されている。
これにより、参照光路と測定光路の光路長を等しく構成することができる。
【００５１】
また、上記第２実施形態で例示した構成以外にも、レンズ群３３０に適宜光学部材を設けることが可能であるのは勿論である。
また、第２実施形態においても、参照ミラー３２０を備えたガラスプレート３１０より上方の構成に関しては如何なるものであっても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 形状測定装置（光干渉測定装置）
１０ 光出射部（光源）
２０ 光学ヘッド部
３０、３０Ａ、８０ 対物レンズ部（干渉対物レンズ）
１００ 干渉光学系
１１０ ガラスプレート
１２０ 参照ミラー
１３０ レンズ群
１３１ レンズ体
１３１ａ，１３１ｂ 平凸レンズ
１４０ ハーフミラー膜
２００ 干渉光学系
２１０ ガラスプレート
２２０ 参照ミラー
２３０ レンズ群
２３１ レンズ体
２３１ａ，２３１ｂ 平凹レンズ
２３２、２３３ 凸レンズ
２４０ ハーフミラー膜
３００ 干渉光学系
３１０ ガラスプレート（第１の透明体）
３２０ 参照ミラー
３３０ レンズ群
３３１ レンズ体
３３１ａ 第１のレンズ
３３１ｂ平凸レンズ
３３２ レンズ体
３３２ａ 第２のレンズ
３３２ｂ平凸レンズ
３３３、３３４ 平凸レンズ
３４０ ハーフミラー膜
３４１ ガラスプレート（第２の透明体）
４０ 撮像部（撮像手段）
５０ 駆動機構部（光路長可変手段）
６０ 表示部
７０ 制御部
Ｌ 光軸
Ｓ ステージ
Ｗ 測定対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉対物レンズ及び当該干渉対物レンズを備えた光干渉測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光の干渉によって生じる干渉縞の輝度情報を用いて例えば測定対象物の三次元形状などを精密に測定する三次元形状測定装置などの光干渉測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この光干渉測定装置では、高倍率、高Ｎ.Ａ.（開口数）の干渉対物レンズとしてミロー型と呼ばれる構成が知られている。
【０００３】
図６は、一般的なミロー型の光学系９０の基本構成を示す模式図である。
光学系９０は、図６に示すように、同一光軸Ｌ上に上方から順に、凸レンズ９１と、参照ミラー９２付きガラスプレート９３と、ハーフミラー９４と、を備えて構成され、ハーフミラー９４の下方には、測定対象物Ｗが、ステージＳに載置されて配されている。
この光学系９０においては、凸レンズ９１を透過して下方に出射した光は、ハーフミラー９４によって、参照ミラー９２を有する参照光路（図中の破線）と測定対象物Ｗを配置した測定光路（図中実線）とに分岐され、その後、参照ミラー９２からの反射光（参照光）と測定対象物Ｗからの反射光とが合波される。そして、参照光と反射光の光路長が等しいとき、それぞれの光は、位相がそろった光波となって強めあい干渉波となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなミロー型の構成では、対物レンズの先端に凸レンズ９１を備え、対物レンズの先端と測定対象物Ｗとの間に参照ミラー９２付きガラスプレート９３とハーフミラー９４を配置する構成であるため、作動距離がハーフミラー９４から測定対象物Ｗまでの距離と限定されてしまう。
このため、測定や観察のできる測定対象物Ｗが上記した作動距離内に適用できるものに限られ、また、作動距離が短いため作業性も悪いという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることのできる構成を有する干渉対物レンズ及びこの干渉対物レンズを備えた光干渉測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
光源から出力された光を測定対象物に照射する干渉対物レンズにおいて、
前記干渉対物レンズの前記測定対象物と対向する先端部には、干渉光を得るための干渉光学系が設けられ、
前記干渉光学系は、
前記光源から出力された光を、前記測定対象物に対して収束させるレンズ群と、
前記レンズ群よりも前記光源側に配される参照ミラーと、
前記レンズ群の光軸方向の中央に配され、前記光源から出力された光を、前記参照ミラーを有する参照光路と前記測定対象物を配置した測定光路とに分岐させると共に、前記参照ミラーからの反射光と前記測定対象物からの反射光とを前記干渉光として出力させるハーフミラーと、を備え、
前記レンズ群は、前記ハーフミラーに対して光軸方向の一方と他方とが対称となるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の干渉対物レンズにおいて、
前記レンズ群は、平面を有する同一な２枚のレンズの平面同士を当接させてなるレンズ体を備え、
前記レンズ体における前記２枚のレンズの当接面に前記ハーフミラーが備えられていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の干渉対物レンズにおいて、
前記レンズ群は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体を備え、
前記２つのレンズ体の間隙に、前記ハーフミラーが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の干渉対物レンズにおいて、
前記参照ミラーは、第１の透明板の一面に備えられ、
前記ハーフミラーは、第２の透明板の一面に備えられ、
前記参照ミラー及び前記ハーフミラーは、前記第１の透明板及び前記第２の透明板のそれぞれに対して光軸方向の同一側の一面に配されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、光干渉測定装置において、
前記請求項１〜４の何れか一項に記載の干渉対物レンズと、
前記干渉対物レンズに対して光を出力する光源と、
前記参照光路又は前記測定光路の何れか一方の光路長を変化させる光路長可変手段と、
前記干渉対物レンズから出力された前記干渉光により干渉画像を撮像する撮像手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、干渉対物レンズと測定対象物の間に参照ミラーとハーフミラーを配置する必要がないため、作動距離を干渉対物レンズの先端から測定対象物までの距離とすることができる。
よって、従来のミロー型と比較して作動距離を広げることができるため、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の光干渉測定装置としての三次元形状測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の三次元形状測定装置における干渉対物レンズの構成を示す要部拡大図である。
【図３】図１の三次元形状測定装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】変形例１の干渉対物レンズの構成を示す要部拡大図である。
【図５】第２実施形態の干渉対物レンズの構成を示す要部拡大図である。
【図６】従来のミロー型の光学系の基本構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照して、本発明にかかる光干渉測定装置としての三次元形状測定装置（以下、形状測定装置と称する。）について、詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
先ず、構成について説明する。
本実施形態における形状測定装置１は、図１に示すように、光出射部（光源）１０と、光学ヘッド部２０、対物レンズ部（干渉対物レンズ）３０と、撮像部（撮像手段）４０と、駆動機構部（光路長可変手段）５０と、表示部６０と、制御部７０と、測定対象物Ｗを載置するためのステージＳと、等を備える。
【００１６】
光出射部１０は、広帯域に亘る多数の波長成分を有しコヒーレンシーの低い広帯域光を出力する光源であって、例えば、キセノンランプ（５００Ｗ）などの白色光源が用いられる。
【００１７】
光学ヘッド部２０は、ビームスプリッタ２１と、コリメータレンズ２２とを備えている。光出射部１０から出射した光は、対物レンズ部３０の光軸Ｌと直角の方向から、コリメータレンズ２２を介してビームスプリッタ２１に平行に照射され、ビームスプリッタ２１からは光軸Ｌに沿った光が出射されて、対物レンズ部３０に対して上方から平行ビームが照射される。
【００１８】
対物レンズ部３０は、その先端部から、当該対物レンズ部３０の下方のステージＳ上に載置される測定対象物Ｗに対して光を照射する。
対物レンズ部３０の測定対象物Ｗと対向する先端部には、図２に示すように、干渉光（干渉縞）を得るための干渉光学系１００が備えられている。
【００１９】
干渉光学系１００は、ガラスプレート１１０の下面に設けられる参照ミラー１２０と、参照ミラー１２０の下方に配設されるレンズ群１３０と、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配されるハーフミラー１４０と、等から構成される。
【００２０】
参照ミラー１２０は、レンズ群１３０よりも上方（光源側）の光軸Ｌ上に配され、下方に位置するハーフミラー１４０により反射されて上方に進んだ参照光を反射させて、ハーフミラー１４０の方向に進ませる。
【００２１】
レンズ群１３０は、光学ヘッド部２０から照射された光を、測定対象物Ｗに対して収束させる。
レンズ群１３０は、その上下方向（光軸Ｌ方向）の中央にハーフミラー１４０を備え、このハーフミラー１４０に対して上方と下方（光軸方向の一方と他方）とが対称となるように構成されている。
具体的に、本実施形態のレンズ群１３０は、平面を有する同一な２枚のレンズ（平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂ）の平面同士を当接させてなるレンズ体１３１を備えている。
２枚の平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂは、形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。
そして、このレンズ体１３１における２枚の平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂの当接面にハーフミラー１４０が蒸着されて形成される。
【００２２】
ハーフミラー１４０は、上記したように、レンズ体１３１における２枚の平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂの当接面、即ち、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配置される薄膜である。
このハーフミラー１４０は、上方から入射された光を、参照ミラー１２０を有する参照光路（図２中破線）と測定対象物Ｗを配置した測定光路（図２中実線）とに分岐させると共に、参照ミラー１２０からの反射光と測定対象物Ｗからの反射光とを合成して干渉光として出力させる。
【００２３】
ここで、図２を用いて、対物レンズ部３０上方から、光学ヘッド部２０を介して光が干渉光学系１００に入射したことを想定して、干渉動作を説明する。なお、図２中の矢印に沿った光路を用いて説明するが、実際、干渉は光軸Ｌに対して回転対称に起こる。
【００２４】
まず、干渉光学系１００に入射した入射光は、ガラスプレート１１０を透過し、次いでレンズ群１３０の平凸レンズ１３１ａを透過して、ハーフミラー膜１４０に入射する。ここで、入射光は、参照光路を進む反射光と、測定光路を進む透過光とに分岐する。
反射光は、収束して参照ミラー１２０で反射され、その後、ハーフミラー１４０で反射される。一方、透過光は、収束して測定対象物Ｗの一点を照射し、そこで反射されてハーフミラー１４０に入射して透過する。ここで、参照ミラー１２０からの反射光と測定対象物Ｗからの反射光とはハーフミラー１４０により合波されて合成波（干渉光）となり、上方へ進む。このとき、参照光路（光路１＋光路２）と、測定光路（光路３＋光路４）の光路長が等しいときに、干渉が発生する。
このとき、干渉光学系１００においては、ハーフミラー１４０で反射され参照光路を進む反射光が平凸レンズ１３１ａを透過した後に集光する位置に、参照ミラー１２０が配置されている。
これにより、ハーフミラー１４０を透過して測定対象物Ｗ上に集光する光と、ハーフミラー１４０で反射して参照ミラー１２０に集光する光が同じ光路長となり干渉縞が観察できるようになっている。
その後、合成波は、撮像部４０上に結像し、干渉画像を形成する。干渉画像は制御部７０に取り込まれて画像処理が施される。
【００２５】
なお、対物レンズ部３０は、ガラスプレート１１０より上方（先端部より上方）においては、如何なるレンズ構成を備えても良い。
【００２６】
撮像部４０は、撮像手段を構成するための２次元の撮像素子からなるＣＣＤカメラ等であり、対物レンズ部３０から出力された合成波（測定対象物Ｗからの反射光と参照ミラー１２０からの反射光）の干渉画像を撮像するものである。
撮像部４０により撮像された干渉画像の画像データは電気信号として制御部７０に取り込まれ、所定の画像処理が施された後、表示部６０上に表示される。
【００２７】
駆動機構部５０は、制御部７０からの移動指令によって、光学ヘッド部２０を光軸Ｌ方向に移動させる。
対物レンズ部３０のフォーカス位置は、測定対象物Ｗの表面の所定位置に設定されている。
ここで、図２において、ハーフミラー１４０から参照ミラー１２０までの距離をｄ1、ハーフミラー１４０からフォーカス位置までの距離をｄ2とすると、ｄ1＝ｄ2の位置において光路長差０となる。
従って、駆動機構部５０は、測定に際しては、光路長差０（ｄ1＝ｄ2）となるように、光学ヘッド部２０を光軸Ｌ方向に移動させることでｄ2の距離を調整する。
なお、上記では光学ヘッド部２０を移動させる場合を例示して説明したが、ステージＳを移動させることでｄ2の距離を調整する構成としても良い。
また、ハーフミラー１４０から参照ミラー１２０までの距離ｄ1を可変とする構成としても良い。
このように、駆動機構部５０は、光路長可変手段として、参照光路又は測定光路の何れか一方の光路長を変化させる。
【００２８】
表示部６０は、例えば、パーソナルコンピュータなどの搭載されるモニタ等であり、制御部７０に取り込まれ、所定の画像処理が施された干渉画像の画像データなどを表示する。
【００２９】
制御部７０は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２、記憶部７３、等を備えている。
【００３０】
ＣＰＵ７１は、例えば、記憶部７３に記憶されている各種処理プログラムに従って、各種の制御処理を行う。
【００３１】
ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１により演算処理されたデータを格納するワークメモリエリアを形成している。
【００３２】
記憶部７３は、例えば、ＣＰＵ７１によって実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ７１によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部７３に記憶されている。
【００３３】
具体的には、記憶部７３には、例えば、撮像データ記憶部７３１、ピーク位置検出プログラム７３２等が記憶されている。
【００３４】
撮像データ記憶部７３１は、撮像部４０により撮像された干渉画像の画像データを複数枚のフレームとして記憶するものである。
なお、撮像データ記憶部７３１に記憶された画像データは、例えば撮像部４０の感度特性等の影響を排除するため、予め作成された補正テーブル等により、干渉強度値などを適正に補正されて、記憶される。
【００３５】
ピーク位置検出プログラム７３２は、例えば、ＣＰＵ７１に、撮像部４０により撮像された干渉画像に基づいて、光路差ゼロの位置において発生した干渉縞のピーク位置を検出する機能を実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ７１は、干渉縞が発生した場合、その干渉縞の強度変化から最大強度を示す位置を光路差ゼロの位置として検出する。
ＣＰＵ７１は、かかるピーク位置検出プログラム７３２を実行することで、ピーク位置検出手段として機能する。
【００３６】
次に、作用について説明する。
本実施形態の形状測定装置１及びこの形状測定装置１に備えられた対物レンズ部３０は、上述したように、その先端部に、干渉縞を得るための干渉光学系１００が備えられている。
このため、従来のミロー型の対物レンズのように、対物レンズ部３０と測定対象物Ｗとの間に参照ミラーやハーフミラーを配する必要がなく、対物レンズ部３０の先端面から測定対象物Ｗまでの距離を全て作動距離とできることとなる。
【００３７】
以上のように、本実施形態の対物レンズ部３０及び当該対物レンズ部３０を備えた形状測定装置１によれば、対物レンズ部３０の先端部には、干渉光を得るための干渉光学系１００が設けられ、この干渉光学系１００は、光出射部１０から出力された光を、測定対象物Ｗに対して収束させるレンズ群１３０と、レンズ群１３０よりも光出射部１０側の光軸Ｌ上に配される参照ミラー１２０と、レンズ群１３０の光軸Ｌ方向の中央に配され、光出射部１０から出力された光を、参照光路と測定光路とに分岐させると共に、参照ミラー１２０からの反射光と測定対象物Ｗからの反射光とを干渉光として出力させるハーフミラー１４０と、を備え、レンズ群１３０は、ハーフミラー１４０に対して光軸Ｌ方向の一方と他方とが対称となるように構成されている。
これにより、対物レンズ部３０の先端面から測定対象物Ｗまでの距離を全て作動距離とできることとなるため、従来のミロー型と比較して、作動距離を長く確保することができる。
このため、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態の対物レンズ部３０及び当該対物レンズ部３０を備えた形状測定装置１によれば、レンズ群１３０は、平面を有する同一な２枚のレンズ（平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂ）の平面同士を当接させてなるレンズ体１３１を備え、レンズ体１３１における平凸レンズ１３１ａ，１３１ｂの当接面にハーフミラー１４０が備えられている。
このため、ガラス基板上に膜状を形成したハーフミラーと比較して、ガラス基板が必要ないため安価に製造することができる。
【００３９】
（変形例１）
次に、図４を用いて、変形例１の対物レンズ部３０Ａの構成について説明する。
対物レンズ部３０Ａの先端部には、干渉光学系２００が備えられている。
干渉光学系２００は、ガラスプレート２１０の下面に設けられる参照ミラー２２０と、参照ミラー２２０の下方に配設されるレンズ群２３０と、レンズ群２３０の光軸Ｌ方向の中央に配されるハーフミラー２４０と、等から構成される。
【００４０】
変形例１のレンズ群２３０は、平面を有する同一な２枚のレンズ（平凹レンズ２３１ａ，２３１ｂ）の平面同士を当接させてなるレンズ体２３１と、レンズ体２３１の上方及び下方にそれぞれ設けられる２つの凸レンズ２３２、２３３と、からなる。
【００４１】
２枚の平凹レンズ２３１ａ，２３１ｂは、形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。また、２つの凸レンズ２３２、２３３も、形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。
また、平凹レンズ２３１ａと凸レンズ２３２との距離、及び平凹レンズ２３１ｂと凸レンズ２３３との距離は、同一である。
そして、このレンズ体２３１における２枚の平凹レンズ２３１ａ，２３１ｂの当接面にハーフミラー２４０が蒸着されて形成されている。
このため、ハーフミラー２４０を透過して測定対象物Ｗ上に集光する光と、ハーフミラー２４０で反射して参照ミラー２２０に集光する光が同じ光路長となり、干渉縞が観察できるようになっている。
【００４２】
なお、上記変形例１で例示した構成以外にも、レンズ群２３０に適宜光学部材を設けることが可能であるのは勿論である。
また、変形例１においても、参照ミラー２２０を備えたガラスプレート２１０より上方（先端部より上方）の構成に関しては如何なるものであっても良い。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における対物レンズ部について、第１実施の形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の対物レンズ部８０は、図５に示すように、その先端部に、干渉光学系３００を備えている。
【００４４】
干渉光学系３００は、ガラスプレート（第１の透明板）３１０の上面に設けられる参照ミラー３２０と、参照ミラー３２０の下方に配設されるレンズ群３３０と、レンズ群３３０の光軸Ｌ方向の中央に、ガラスプレート（第２の透明板）３４１の上面に設けられたハーフミラー３４０と、等から構成される。
【００４５】
参照ミラー３２０は、レンズ群３３０よりも上方（光源側）の光軸Ｌ上に配され、下方に位置するハーフミラー３４０により反射されて上方に進んだ参照光を反射させて、ハーフミラー３４０の方向に進ませる。
【００４６】
レンズ群３３０は、その上下方向（光軸Ｌ方向）の中央にハーフミラー３４０を備え、このハーフミラー３４０に対して上方と下方とが対称となるように構成されている。
具体的に、本実施形態のレンズ群３３０は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体３３１、３３２を備えており、レンズ体３３１、３３２の間隙に、ハーフミラー３４０付きガラスプレート３４１が配置されている。
【００４７】
より具体的には、レンズ体３３１は、凹曲面と平面を有する第１のレンズ３３１ａと、当該第１のレンズ３３１ａの平面側に当接する平凸レンズ３３１ｂとからなる。
また、レンズ体３３２は、凹曲面と平面を有する第２のレンズ３３２ａと、当該第２のレンズ３３２ａの平面側に当接する平凸レンズ３３２ｂとからなる。
ここで、第１のレンズ３３１ａと第２のレンズ３３２ａ、及び平凸レンズ３３１ｂと平凸レンズ３３２ｂは、互いに形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。
２つのレンズ体３３１、３３２は、互いの凹曲面が対向するように間隙を備えて配置され、２つのレンズ体３３１、３３２の間隙には、ハーフミラー３４０付きガラスプレート３４１が配置されている。
また、レンズ体３３１の上方には、平凸レンズ３３３が、平面側が下側にくるように配置され、レンズ体３３２の下方には、平凸レンズ３３４が、平面側が上側にくるように配置されている。
なお、平凸レンズ３３３及び平凸レンズ３３４も、互いに形状、曲率半径、厚み、材質、などが同一なものが用いられる。また、レンズ体３３１と平凸レンズ３３３との距離、及びレンズ体３３２と平凸レンズ３３４との距離は、同一である。
【００４８】
このように、レンズ群３３０は、ハーフミラー３４０に対して上下の構成（即ち、光軸Ｌ方向の一方と他方の構成）が対称となっており、ハーフミラー３４０を透過して測定対象物Ｗ上に集光する光と、ハーフミラー３４０で反射して参照ミラー３２０に集光する光が同じ光路長となり、干渉縞が観察できるようになっている。
なお、本実施形態においては、参照ミラー３２０は、ガラスプレート３１０の上面に設けられ、ハーフミラー３４０は、ガラスプレート３４１の上面に設けられることとして説明しているが、両者とも下面に設けることとしても良い。
【００４９】
以上のように、本実施形態の対物レンズ部８０及び当該対物レンズ部８０を備えた形状測定装置（図示省略）によれば、レンズ群３３０は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体３３１、３３２を備え、２つのレンズ体３３１、３３２の間隙には、ハーフミラー３４０を備えたガラスプレート３４１が配置されている。
これにより、対物レンズ部８０の先端面から測定対象物Ｗまでの距離を全て作動距離とできることとなるため、従来のミロー型と比較して、作動距離を長く確保することができる。
このため、測定・観察の可能な測定対象物の選択範囲を増加させ、作業性を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態の対物レンズ部８０及び当該対物レンズ部８０を備えた形状測定装置（図示省略）によれば、参照ミラー３２０は、ガラスプレート３１０の一面に備えられ、
ハーフミラー３４０及び参照ミラー３２０は、ガラスプレート３４１及びガラスプレート３１０のそれぞれに対して光軸方向の同一側の一面に配されている。
これにより、参照光路と測定光路の光路長を等しく構成することができる。
【００５１】
また、上記第２実施形態で例示した構成以外にも、レンズ群３３０に適宜光学部材を設けることが可能であるのは勿論である。
また、第２実施形態においても、参照ミラー３２０を備えたガラスプレート３１０より上方の構成に関しては如何なるものであっても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 形状測定装置（光干渉測定装置）
１０ 光出射部（光源）
２０ 光学ヘッド部
３０、３０Ａ、８０ 対物レンズ部（干渉対物レンズ）
１００ 干渉光学系
１１０ ガラスプレート
１２０ 参照ミラー
１３０ レンズ群
１３１ レンズ体
１３１ａ，１３１ｂ 平凸レンズ
１４０ ハーフミラー膜
２００ 干渉光学系
２１０ ガラスプレート
２２０ 参照ミラー
２３０ レンズ群
２３１ レンズ体
２３１ａ，２３１ｂ 平凹レンズ
２３２、２３３ 凸レンズ
２４０ ハーフミラー膜
３００ 干渉光学系
３１０ ガラスプレート（第１の透明体）
３２０ 参照ミラー
３３０ レンズ群
３３１ レンズ体
３３１ａ 第１のレンズ
３３１ｂ平凸レンズ
３３２ レンズ体
３３２ａ 第２のレンズ
３３２ｂ平凸レンズ
３３３、３３４ 平凸レンズ
３４０ ハーフミラー膜
３４１ ガラスプレート（第２の透明体）
４０ 撮像部（撮像手段）
５０ 駆動機構部（光路長可変手段）
６０ 表示部
７０ 制御部
Ｌ 光軸
Ｓ ステージ
Ｗ 測定対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出力された光を測定対象物に照射する干渉対物レンズにおいて、
前記干渉対物レンズの前記測定対象物と対向する先端部には、干渉光を得るための干渉光学系が設けられ、
前記干渉光学系は、
前記光源から出力された光を、前記測定対象物に対して収束させるレンズ群と、
前記レンズ群よりも前記光源側に配される参照ミラーと、
前記レンズ群の光軸方向の中央に配され、前記光源から出力された光を、前記参照ミラーを有する参照光路と前記測定対象物を配置した測定光路とに分岐させると共に、前記参照ミラーからの反射光と前記測定対象物からの反射光とを前記干渉光として出力させるハーフミラーと、を備え、
前記レンズ群は、前記ハーフミラーに対して光軸方向の一方と他方とが対称となるように構成されていることを特徴とする干渉対物レンズ。
【請求項２】
前記レンズ群は、平面を有する同一な２枚のレンズの平面同士を当接させてなるレンズ体を備え、
前記レンズ体における前記２枚のレンズの当接面に前記ハーフミラーが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の干渉対物レンズ。
【請求項３】
前記レンズ群は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体を備え、
前記２つのレンズ体の間隙に、前記ハーフミラーが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の干渉対物レンズ。
【請求項４】
前記参照ミラーは、第１の透明板の一面に備えられ、
前記ハーフミラーは、第２の透明板の一面に備えられ、
前記参照ミラー及び前記ハーフミラーは、前記第１の透明板及び前記第２の透明板のそれぞれに対して光軸方向の同一側の一面に配されていることを特徴とする請求項３に記載の干渉対物レンズ。
【請求項５】
前記請求項１〜４の何れか一項に記載の干渉対物レンズと、
前記干渉対物レンズに対して光を出力する光源と、
前記参照光路又は前記測定光路の何れか一方の光路長を変化させる光路長可変手段と、
前記干渉対物レンズから出力された前記干渉光により干渉画像を撮像する撮像手段と、
を備えることを特徴とする光干渉測定装置。
【請求項１】
光源から出力された光を測定対象物に照射する干渉対物レンズにおいて、
前記干渉対物レンズの前記測定対象物と対向する先端部には、干渉光を得るための干渉光学系が設けられ、
前記干渉光学系は、
前記光源から出力された光を、前記測定対象物に対して収束させるレンズ群と、
前記レンズ群よりも前記光源側に配される参照ミラーと、
前記レンズ群の光軸方向の中央に配され、前記光源から出力された光を、前記参照ミラーを有する参照光路と前記測定対象物を配置した測定光路とに分岐させると共に、前記参照ミラーからの反射光と前記測定対象物からの反射光とを前記干渉光として出力させるハーフミラーと、を備え、
前記レンズ群は、前記ハーフミラーに対して光軸方向の一方と他方とが対称となるように構成されていることを特徴とする干渉対物レンズ。
【請求項２】
前記レンズ群は、平面を有する同一な２枚のレンズの平面同士を当接させてなるレンズ体を備え、
前記レンズ体における前記２枚のレンズの当接面に前記ハーフミラーが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の干渉対物レンズ。
【請求項３】
前記レンズ群は、所定の間隙を備えて配置される同一な２つのレンズ体を備え、
前記２つのレンズ体の間隙に、前記ハーフミラーが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の干渉対物レンズ。
【請求項４】
前記参照ミラーは、第１の透明板の一面に備えられ、
前記ハーフミラーは、第２の透明板の一面に備えられ、
前記参照ミラー及び前記ハーフミラーは、前記第１の透明板及び前記第２の透明板のそれぞれに対して光軸方向の同一側の一面に配されていることを特徴とする請求項３に記載の干渉対物レンズ。
【請求項５】
前記請求項１〜４の何れか一項に記載の干渉対物レンズと、
前記干渉対物レンズに対して光を出力する光源と、
前記参照光路又は前記測定光路の何れか一方の光路長を変化させる光路長可変手段と、
前記干渉対物レンズから出力された前記干渉光により干渉画像を撮像する撮像手段と、
を備えることを特徴とする光干渉測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２０９１２（Ｐ２０１１−２２０９１２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１９３８（Ｐ２０１０−９１９３８）
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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