(57)【要約】【課題】干渉計において、構成を簡素化することができ、光軸調整後に迅速に干渉縞観察を行うことができるようにする。【解決手段】干渉縞の像を観察する干渉計１であって、干渉光束の入射方向側の表面が反射面９ｂとされ、その反射面９ｂに干渉光束を透過させる開口９ａが形成された絞り板９と、干渉光束の光路上で、絞り板９の反射面９ｂと対向して入射方向側に配置されたハーフミラー面８ａと、絞り板９の開口９ａを透過した光を集光する撮像レンズ１０と、撮像素子１１と、撮像素子１１を光軸Ｏに沿う方向に移動可能に保持する移動保持部３０とを備え、移動保持部３０は、撮像素子１１の光軸Ｏに沿う方方向の位置が調整可能な調整保持モードと、この調整保持モードで調整された位置から移動して撮像素子１１を定位置に固定する定位置保持モードとの間で切り換えることができるようにした構成とする。【選択図】図１
2010164526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一光源からの可干渉光を参照レンズの参照面と被検体の被検面とに照射し、前記参照面で反射された参照光と前記被検面で反射された測定光とを重畳して干渉させて干渉光束を形成し、該干渉光束の干渉縞の像を観察する干渉計であって、
前記干渉光束の入射方向側の表面が反射面とされ、該反射面に、前記干渉光束を透過させる開口が形成された絞り板と、
前記干渉光束の光路上で、前記絞り板の前記反射面と対向して前記入射方向側に配置されたハーフミラー面と、
該絞り板の前記開口を透過した光を集光する集光光学系と、
該集光光学系によって集光された光を撮像する撮像部と、
該撮像部を前記集光光学系の光軸に沿う方向に移動可能に保持する移動保持部とを備え、
該移動保持部は、
前記撮像部の前記光軸に沿う方向の位置が調整可能な調整保持モードと、該調整保持モードで調整された前記位置から前記光軸に沿う方向において予め定められた１つ以上の定位置のいずれかの定位置に前記撮像部を移動して固定する定位置保持モードとの間で、前記撮像部の位置を切り換えることができるようにしたことを特徴とする干渉計。
【請求項２】
前記移動保持部の定位置保持モードの前記定位置は、
前記撮像部の撮像面が、前記絞り板の前記反射面に対して、前記集光光学系および前記ハーフミラー面を介して共役の関係となる位置であることを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
【請求項３】
前記移動保持部は、
前記調整保持モードで調整した前記撮像部の位置を固定する調整位置固定機構と、
前記撮像部の位置を、前記調整位置固定機構により固定された位置、または前記定位置のいずれかに往還可能に切り換える位置切り換え機構とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の干渉計。
【請求項４】
前記移動保持部は、
中心軸回りに回転可能に保持された円筒の外周面に、前記中心軸を中心とする円に沿って溝方向が延ばされた第１のカム溝と、前記中心軸に斜めに交差する方向に沿って溝方向が延ばされた第２のカム溝と、前記第１および第２のカム溝のそれぞれの端部を連結する第３のカム溝とからなるカム溝部を有する円筒カムと、
該円筒カムを前記中心軸回りに回転させる回転操作部と、
前記円筒カムのカム溝部に先端が当接して設けられ、前記円筒カムの前記中心軸回りの回転に伴う前記カム溝部の前記中心軸に沿う方向の位置の変化を伝達する従動子と、
該従動子に連結されるとともに、該従動子の前記中心軸に沿う移動方向と直交する方向に前記撮像部が配された状態で前記撮像部を保持する撮像部保持部材とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の干渉計。
【請求項５】
前記移動保持部は、
カム回動軸を中心に回動可能かつ前記カム回動軸に沿って往復移動可能に設けられた軸状の立体カムと、
該立体カムの回動および往復移動を操作する立体カム操作部と、
前記立体カムのカム面に先端が当接して設けられ、前記立体カムの前記カム回動軸回りの回動に伴う前記カム面の前記カム回動軸に直交する方向の位置の変化を伝達する従動子と、
該従動子に連結されるとともに、該従動子の移動方向と直交する方向に前記撮像部が配された状態で前記撮像部を保持する撮像部保持部材とを備え、
前記立体カムのカム面は、
前記カム回動軸に沿う方向の一端側に形成された、前記カム回動軸と同軸の円周面を有する第１のカム面と、
前記カム回動軸に沿う方向の他端側に形成された、前記カム回動軸からの距離が徐変された第２のカム面と、
前記第１および第２のカム面との間を前記カム回動軸方向に沿って単調かつ滑らかに連結する第３のカム面とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の干渉計。
【請求項６】
前記移動保持部は、
直線状に延ばされたガイド面を有するガイド部材と、
前記集光光学系の光軸に沿って移動可能に支持された状態で、前記ガイド部材の前記ガイド面に当接して設けられ、前記ガイド部材の前記ガイド面の移動に伴う前記ガイド面の前記光軸に沿う位置変化を伝達する従動子と、
該従動子に連結されるとともに、該従動子の移動方向と直交する方向に前記撮像部が配された状態で前記撮像部を保持する撮像部保持部材と、
前記ガイド部材を、前記ガイド面の延設方向および前記従動子の移動方向に直交する回動軸回りに回動可能に支持するとともに、前記回動軸および前記従動子の移動方向に直交する移動軸方向に沿って前記ガイド部材を往復移動可能に支持するガイド部材支持部と、
該ガイド部材支持部を前記移動軸方向に沿って往復移動させる往復移動機構と、
該往復移動機構の移動量を調整する移動量調整操作部と、
前記ガイド部材の回動位置を、前記ガイド面が前記移動軸方向に沿う方向に延びる平行位置と、前記ガイド面が前記移動軸方向に一定角度で交差する交差位置との間で切り換える回動位置操作部とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の干渉計。
【請求項７】
前記絞り板の反射面は、
前記ハーフミラー面側に開いた凹面形状を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の干渉計。
【請求項８】
前記参照面および前記被検面に照射される前記可干渉光と、前記干渉光束との間の光路を分岐するビームスプリッタを備え、
前記ハーフミラー面は、前記ビームスプリッタと前記絞り板との間に配備される偏光板上に、前記反射面と対向して配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の干渉計。
【請求項９】
前記参照面および前記被検面に照射される前記可干渉光と、前記干渉光束との間の光路を分岐するビームスプリッタを備え、
前記ハーフミラー面は、前記ビームスプリッタの前記干渉光束の出射面に形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同一光源からの可干渉光を参照レンズの参照面と被検体の被検面とに照射し、参照面で反射された参照光と被検面で反射された測定光とを重畳して干渉させて干渉光束を形成し、この干渉光束の干渉縞の像を観察する干渉計が知られている。
特許文献１には、観察光学系中にビームスプリッタを配置することで、干渉縞像を観察する干渉縞撮像部と、被検物および参照面の姿勢検出をするアライメント用撮像部とを設け、アライメント用撮像部において、被検物および参照面の姿勢検出のためのスポット像を観察し、この像を所定の位置に移動させることで被検物および参照面の姿勢を所定の位置に調整する光波干渉測定装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８５５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、干渉縞撮像部とアライメント用撮像部とを設けた、複数の観察光路を有しているため、観察光学系および撮像素子が複数必要な構成となっている。このため、部品点数が多くなるため、装置構成が複雑化してしまうという問題がある。また部品コストも増大してしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、構成を簡素化することができる干渉計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、同一光源からの可干渉光を参照レンズの参照面と被検体の被検面とに照射し、前記参照面で反射された参照光と前記被検面で反射された測定光とを重畳して干渉させて干渉光束を形成し、該干渉光束の干渉縞の像を観察する干渉計であって、前記干渉光束の入射方向側の表面が反射面とされ、該反射面に、前記干渉光束を透過させる開口が形成された絞り板と、前記干渉光束の光路上で、前記絞り板の前記反射面と対向して前記入射方向側に配置されたハーフミラー面と、該絞り板の前記開口を透過した光を集光する集光光学系と、該集光光学系によって集光された光を撮像する撮像部と、該撮像部を前記集光光学系の光軸に沿う方向に移動可能に保持する移動保持部とを備え、該移動保持部は、前記撮像部の前記光軸に沿う方向の位置が調整可能な調整保持モードと、該調整保持モードで調整された前記位置から前記光軸に沿う方向において予め定められた１つ以上の定位置のいずれかの定位置に前記撮像部を移動して固定する定位置保持モードとの間で、前記撮像部の位置を切り換えることができるようにした構成とする。
この発明によれば、参照レンズの参照面と被検体の被検面との光軸が一致している場合には、干渉光束がハーフミラー面および絞り板の開口を透過して、集光光学系によって集光され、撮像部によって、干渉縞の像が撮像される。このとき、移動保持部の保持モードを調整保持モードに切り換えておくことにより、集光光学系の光軸に沿う方向に撮像部の位置を調整することができる。このため、撮像部の撮像面を光軸に沿って移動させ、干渉縞画像のフォーカスを調整することができる。この結果、異なる形状の被検体を測定する場合にも、フォーカス調整を行って干渉縞を周辺部分まで鮮明に観察することができる。
一方、参照レンズの参照面と被検体の被検面との光軸が一致していない場合には、参照面で反射された参照光と、被検面で反射された測定光との光軸がずれるため、少なくとも一方の光は、絞り板の反射面に到達して、ハーフミラー面側に反射される成分が発生する。この反射面での反射光成分は、ハーフミラー面に到達して反射し、一部が絞り板の開口を透過し、集光光学系によって集光される。このとき、集光光学系による反射光成分の像は、絞り面の反射面、ハーフミラー面、および集光光学系の光学レイアウトによって決まる一定の像面位置に結像されるため、干渉縞画像のフォーカス位置とは、ずれていることもある。そこで、移動保持部の保持モードを定位置保持モードに切り換えておき、予め定められた反射光成分の画像観察に適する定位置に撮像部を移動させる。
これにより、撮像部では、絞り板の反射面での反射光成分による像（画像）を鮮明に撮像することができる。このため、撮像部を通して、絞り板の開口に対する参照光および測定光の位置ずれを観察することができる。
そして、撮像部で撮像された画像を見ながら、光軸調整を行うことができる。光軸調整が終了したら、移動保持部の保持モードを調整保持モードに切り換えて、干渉縞画像の観察に好適な位置に撮像部の撮像面を移動させることができる。
したがって、１つの撮像部で画質を損なうことなく撮像された画像に基づいて、光軸調整時の観察と干渉縞の観察とを行うことができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の干渉計において、前記移動保持部の定位置保持モードの前記定位置は、前記撮像部の撮像面が、前記絞り板の前記反射面に対して、前記集光光学系および前記ハーフミラー面を介して共役の関係となる位置である構成とする。
この発明によれば、定位置では、撮像部の撮像面が、絞り板の反射面に対して集光光学系およびハーフミラー面を介して共役の関係となる位置となっているので、撮像部では、フォーカス調整された状態で、絞り板の反射面での反射光成分の画像を撮像することができる。このため、撮像部を通して、ボケのない画像を見ながら絞り板の開口に対する参照光および測定光の位置ずれを観察することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の干渉計において、前記移動保持部は、前記調整保持モードで調整した前記撮像部の位置を固定する調整位置固定機構と、前記撮像部の位置を、前記調整位置固定機構により固定された位置、または前記定位置のいずれかに往還可能に切り換える位置切り換え機構とを備える構成とする。
この発明によれば、調整位置固定機構を備えるため、調整保持モードによって、フォーカスが調整された干渉縞画像が得られる撮像部の位置を固定することができる。そして、位置切り換え機構によって、撮像部の位置を、定位置モードの定位置とこの固定された位置との間で往還可能に切り換えることができる。
このため、例えば、同一形状の複数の被検体の干渉縞画像を観察する場合、定位置モードで、被検体の取付姿勢のバラツキに依存する光軸調整を各被検体ごとに行った後、位置切り換え機構によって、調整位置固定機構によって固定された位置に切り換えることにより、他の被検体のフォーカス調整を行う手間を省くことができる。そのため、複数の同一形状の被検体の干渉縞観察を迅速に行うことができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の干渉計において、前記移動保持部は、中心軸回りに回転可能に保持された円筒の外周面に、前記中心軸を中心とする円に沿って溝方向が延ばされた第１のカム溝と、前記中心軸に斜めに交差する方向に沿って溝方向が延ばされた第２のカム溝と、前記第１および第２のカム溝のそれぞれの端部を連結する第３のカム溝とからなるカム溝部を有する円筒カムと、該円筒カムを前記中心軸回りに回転させる回転操作部と、前記円筒カムのカム溝部に先端が当接して設けられ、前記円筒カムの前記中心軸回りの回転に伴う前記カム溝部の前記中心軸に沿う方向の位置の変化を伝達する従動子と、該従動子に連結されるとともに、該従動子の前記中心軸に沿う移動方向と直交する方向に前記撮像部が配された状態で前記撮像部を保持する撮像部保持部材とを備える構成とする。
この発明によれば、従動子が第１のカム溝に当接している間は、回転操作部によって円筒カムを回転させても従動子は円筒カムの中心軸方向に一定位置にとどまる。このため、従動子に固定された撮像部保持部材、および撮像部保持部材に固定された撮像部の撮像面は従動子の移動方向の一定位置に保持される。
また、従動子が第２のカム溝に当接している間は、従動子は第２のカム溝の溝方向に沿って円筒カムの中心軸に沿う方向に移動されるため、回転操作部の回転位置を調整することで、従動子に固定された撮像部保持部材、および撮像部保持部材に固定された撮像部の撮像面は従動子の移動方向に沿って移動される。
また、第３のカム溝は、第１および第２のカム溝の端部をそれぞれ連結しているので、回転操作部の回転位置を一定量変化させることで、定位置保持モードおよび調整保持モードを切り換えることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の干渉計において、前記移動保持部は、カム回動軸を中心に回動可能かつ前記カム回動軸に沿って往復移動可能に設けられた軸状の立体カムと、該立体カムの回動および往復移動を操作する立体カム操作部と、前記立体カムのカム面に先端が当接して設けられ、前記立体カムの前記カム回動軸回りの回動に伴う前記カム面の前記カム回動軸に直交する方向の位置の変化を伝達する従動子と、該従動子に連結されるとともに、該従動子の移動方向と直交する方向に前記撮像部が配された状態で前記撮像部を保持する撮像部保持部材とを備え、前記立体カムのカム面は、前記カム回動軸に沿う方向の一端側に形成された、前記カム回動軸と同軸の円周面を有する第１のカム面と、前記カム回動軸に沿う方向の他端側に形成された、前記カム回動軸からの距離が徐変された第２のカム面と、前記第１および第２のカム面との間を前記カム回動軸方向に沿って単調かつ滑らかに連結する第３のカム面とからなる構成とする。
この発明によれば、従動子が第１のカム面に当接している間は、立体カム操作部によって立体カムを回動させても従動子は立体カムのカム回動軸に対して一定距離離れた位置にとどまる。このため、従動子に固定された撮像部保持部材、および撮像部保持部材に固定された撮像部の撮像面は従動子の移動方向の一定位置に保持される。
また、従動子が第２のカム面に当接している間は、従動子は第２のカム面に沿って立体カムのカム回動軸に直交する方向に移動されるため、立体カム操作部の回動位置を調整することで、従動子に固定された撮像部保持部材、および撮像部保持部材に固定された撮像部の撮像面は従動子の移動方向に沿って移動される。
また、第３のカム面は、第１および第２のカム面との間をカム回動軸方向に沿って単調かつ滑らかに連結しているので、立体カム操作部のカム回動軸に沿う方向の位置を変化させることで、従動子を第１のカム面から第２のカム面に、または第２のカム面から第１のカム面に円滑に移動させることができる。このため、立体カム操作部の往復移動操作によって、定位置保持モードおよび調整保持モードを切り換えることができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の干渉計において、前記移動保持部は、直線状に延ばされたガイド面を有するガイド部材と、前記集光光学系の光軸に沿って移動可能に支持された状態で、前記ガイド部材の前記ガイド面に当接して設けられ、前記ガイド部材の前記ガイド面の移動に伴う前記ガイド面の前記光軸に沿う位置変化を伝達する従動子と、該従動子に連結されるとともに、該従動子の移動方向と直交する方向に前記撮像部が配された状態で前記撮像部を保持する撮像部保持部材と、前記ガイド部材を、前記ガイド面の延設方向および前記従動子の移動方向に直交する回動軸回りに回動可能に支持するとともに、前記回動軸および前記従動子の移動方向に直交する移動軸方向に沿って前記ガイド部材を往復移動可能に支持するガイド部材支持部と、該ガイド部材支持部を前記移動軸方向に沿って往復移動させる往復移動機構と、該往復移動機構の移動量を調整する移動量調整操作部と、前記ガイド部材の回動位置を、前記ガイド面が前記移動軸方向に沿う方向に延びる平行位置と、前記ガイド面が前記移動軸方向に一定角度で交差する交差位置との間で切り換える回動位置操作部とを備える構成とする。
この発明によれば、回動位置操作部によってガイド部材の回動位置をガイド面が移動軸方向に沿う方向に延びる平行位置に切り換えると、従動子がガイド面に直交して当接される。ガイド部材がこの平行位置にある間は、往復移動機構によってガイド部材を移動軸方向に移動させても従動子は従動子の移動方向に沿う一定位置にとどまる。このため、従動子に固定された撮像部保持部材、および撮像部保持部材に固定された撮像部の撮像面は従動子の移動方向の一定位置に保持される。
また、回動位置操作部によってガイド部材の回動位置をガイド面が移動軸方向に一定角度で交差する交差位置に切り換えると、従動子がガイド面に斜交して当接される。ガイド部材がこの交差位置にある間は、移動量調整操作部によって往復移動機構の移動量を調整すると、従動子はガイド面の傾斜にしたがって移動方向に移動される。このため、往復移動機構の移動量を調整することで、従動子に固定された撮像部保持部材、および撮像部保持部材に固定された撮像部の撮像面が、従動子の移動方向に沿って移動される。
このように、回動位置操作部によって、ガイド部材の回動位置を、平行位置と交差位置との間で切り換えることで、定位置保持モードおよび調整保持モードを切り換えることができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の干渉計において、前記絞り板の反射面は、前記ハーフミラー面側に開いた凹面形状を備える構成とする。
この発明によれば、絞り板の反射面がハーフミラー面側に開いた凹面形状を有するため、絞り板の反射面で反射される光が、ハーフミラー面側に向かって効率よく反射され、光軸から離れる方向に反射されることで光量損失となる光を低減することができる。その結果、集光光学系に入射する光量を向上することができる。
【００１３】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の干渉計において、前記参照面および前記被検面に照射される前記可干渉光と、前記干渉光束との間の光路を分岐するビームスプリッタを備え、前記ハーフミラー面は、前記ビームスプリッタと前記絞り板との間に配備される偏光板上に、前記反射面と対向して配置される構成とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の干渉計において、前記参照面および前記被検面に照射される前記可干渉光と、前記干渉光束との間の光路を分岐するビームスプリッタを備え、前記ハーフミラー面は、前記ビームスプリッタの前記干渉光束の出射面に形成された構成とする。
この発明によれば、ハーフミラー面をビームスプリッタの干渉光束の出射面に形成するため、ハーフミラー面をビームスプリッタと別部材上に形成する場合に比べて簡素な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の干渉計によれば、移動保持部によって撮像部を定位置保持モードと調整保持モードとに切り換えて保持することで、単一の集光光学系および撮像部によって光軸調整時の観察画像および干渉縞画像をそれぞれの観察に好適な位置で取得できるため、構成を簡素化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る干渉計の概略構成を干渉縞観察時の光線とともに示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る干渉計に用いる絞り板の図１におけるＡ視の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る干渉計に用いる移動保持部の構成を示す模式的な部分断面図、およびそのＢ視の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の移動保持部の円筒カムの模式的なカム線図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る干渉計を用いた光軸調整時および干渉縞観察時の光線の様子を示す光線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る干渉計による光軸調整時の初期の表示画面の様子を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る干渉計による光軸調整中の表示画面の様子を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る干渉計の概略構成および光路を示す模式的な光線図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る干渉計に用いる移動保持部の構成を示す模式的な部分断面図、およびそのＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の移動保持部の立体カムの模式的な斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の移動保持部の定位置保持モードの立体カムの側面図およびそのＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の移動保持部の立体カムの調整保持モードの側面図およびそのＦ−Ｆ断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る干渉計に用いる移動保持部の構成を示す模式的な部分断面図、およびそのＧ−Ｇ断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の移動保持部の立体カムの、それぞれ調整保持モードおよび定位置保持モードの動作を説明する模式的な動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１８】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る干渉計について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る干渉計の概略構成を干渉縞観察時の光線とともに示す模式的な構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る干渉計に用いる絞り板の図１におけるＡ視の平面図である。図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る干渉計に用いる移動保持部の構成を示す模式的な部分断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ視の側面図である。図４は、本発明の第１の実施形態の移動保持部の円筒カムの模式的なカム線図である。
【００１９】
本実施形態の干渉計１は、図１に示すように、被検体２０の被検面２０ａの形状を干渉縞によって観察したり、計測したりするフィゾー干渉計である。
干渉計１の概略構成は、図１に示すように、被検体保持ステージ７、レーザ光源２（光源）、偏光ビームスプリッタ３、１／４波長板４、コリメータレンズ５、参照レンズ６、参照レンズ移動機構１５、偏光板８、絞り板９、撮像レンズ１０（集光光学系）、撮像素子１１（撮像部）、移動保持部３０、および表示部１３からなる。
このうち、撮像素子１１、撮像レンズ１０、絞り板９、偏光板８、偏光ビームスプリッタ３（ビームスプリッタ）、１／４波長板４、コリメータレンズ５、参照レンズ６、および被検体保持ステージ７は、干渉計１の光軸Ｏに沿って、この順に配列されている。
なお、図１では、一例として、被検面２０ａが凹面の場合の例を描いているが、参照レンズ６を変更することで、凸面や平面など適宜の研磨面を被検面として有する光学素子の面精度の検査、測定を行うことができる。
【００２０】
被検体保持ステージ７は、被検体２０を、被検面２０ａが参照レンズ６に対向する状態に保持する保持台であり、例えば送りネジやアクチュエータなどを備えるステージ移動機構１４によって支持されている。
そして、ステージ移動機構１４を手動または自動で駆動することにより、被検体保持ステージ７を介して被検体２０の光軸Ｏに沿う方向の位置および光軸Ｏに直交する平面内の位置を調整できるようになっている。
なお、被検面２０ａが曲面の場合は、光軸Ｏに直交する平面内の位置を調整することで、被検面２０ａにより反射される光の光軸Ｏに対する傾斜角を調整できるが、平面の場合は、光軸Ｏに対する被検面２０ａの傾斜を調整できる必要がある。
【００２１】
レーザ光源２は、被検体２０および参照レンズ６に照射するコヒーレントなレーザ光Ｌ１（可干渉光）を、発散光として発生する光源であり、偏光ビームスプリッタ３の側方に配置されている。レーザ光Ｌ１の波長は、撮像素子１１に感度を有する波長であれば特に限定されない。
また、レーザ光源２の構成は、特に限定されないが、本実施形態では、偏光方向によって光路の分岐を行うために直線偏光のレーザダイオードを採用し、レーザ光Ｌ１の偏光方向が図１の紙面垂直方向となるように配置している。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ３は、４つの側面３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅがこの順に隣接された四角柱状部材であり、内部には、側面３ｂ、３ｃのなす稜線と側面３ｄ、３ｅのなす稜線を含む平面上に、Ｓ偏光成分を略１００％反射し、Ｐ偏光成分を略１００％透過する偏光反射率特性を有するビームスプリッタ面３ａが形成されている。
偏光ビームスプリッタ３は、側面３ｂ、３ｄが光軸Ｏに対して交差し、レーザ光源２からのレーザ光Ｌ１が側面３ｃから入射する配置とされている。そして、レーザ光源２、ビームスプリッタ面３ａの位置関係は、側面３ｃから入射したレーザ光Ｌ１が、ビームスプリッタ面３ａによって反射されて、光軸Ｏに沿って進むように設定されている。
ここで、レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ面３ａに対してＳ偏光の光として入射するため、ビームスプリッタ面３ａで略１００％反射され、レーザ光Ｌ２として側面３ｄから出射される。
【００２３】
１／４波長板４は、レーザ光Ｌ１の波長光に対する１／４波長板であり、この波長光に対する偏光を、直線偏光は円偏光に、円偏光は直線偏光に変換するものである。
１／４波長板４は、偏光ビームスプリッタ３の側面３ｄに対向するように配置されている。
【００２４】
コリメータレンズ５は、側面３ｄから出射され、１／４波長板４を透過したレーザ光Ｌ２を平行光束にするレンズまたはレンズ群からなる光学系であり、レンズ光軸が干渉計１の光軸Ｏに一致されている。すなわち、コリメータレンズ５の焦点は、１／４波長板４、偏光ビームスプリッタ３、レーザ光源２が配列され、ビームスプリッタ面３ａによって屈曲されてなる光路上で、レーザ光源２の発光点に一致されている。
コリメータレンズ５の構成は、本実施形態では、一例として２枚のレンズからなる場合の例を図示している。
【００２５】
参照レンズ６は、コリメータレンズ５によって平行光束とされたレーザ光Ｌ２を透過して被検体保持ステージ７上に保持された被検体２０の被検面２０ａに垂直入射させるとともに、被検面２０ａに対向して配置された参照面６ａにおいて一部のレーザ光Ｌ２を反射して光路を逆進させるようにしたレンズまたはレンズ群である。
以下では、レーザ光Ｌ２のうち、被検面２０ａで反射された光を被検面反射光Ｌ３（測定光）、参照面６ａで反射された光を参照面反射光Ｌ４（参照光）と称する。
参照レンズ６は、被検面２０ａの面形状に応じて交換する必要があるため、不図示の保持部材によって着脱可能に保持されている。
【００２６】
参照レンズ移動機構１５は、参照レンズ６を不図示の保持部材を介して移動可能に保持するもので、例えば送りネジやアクチュエータなどを備え、少なくとも、光軸Ｏに対する参照レンズ６の傾きを調整できるようになっている。
【００２７】
偏光板８は、一定方向の偏光成分の光を透過させる偏光子であり、偏光ビームスプリッタ３の側面３ｂに対向して配置され、本実施形態では不図示の回転機構によって光軸Ｏ回りに回転可能に保持されている。
また、偏光板８は、絞り板９側の表面（偏光ビームスプリッタ３の側面３ｂに対向する表面と反対側の表面）に、例えば、真空蒸着などによってハーフミラーコートが施されたハーフミラー面８ａが形成されている。
一方、ハーフミラー面８ａの裏面となる偏光ビームスプリッタ３の側面３ｂに対向する表面８ｂには、反射防止コートが施されている。
ハーフミラー面８ａは、被検面反射光Ｌ３と参照面反射光Ｌ４とがハーフミラー面８ａを透過した後、後述する反射面９ａで反射された各反射光を再度反射させるためのものであり、すなわち、各反射光Ｌ３、Ｌ４の光の一部を透過、一部を反射させるためのものであり、反射率、透過率は、文字通り５０％に限定されるものではない。明るい干渉縞の映像を取得するためには、反射率よりも透過率を大きくとる方が望ましい。
ただし、後述するように、ハーフミラー面８ａでの反射光は、干渉計１の光軸調整に用いるので、光軸調整の作業性を考慮して、反射率があまり小さくなりすぎないようにする必要がある。分光特性を変えて試したところ、干渉縞映像の明るさと光軸調整の作業性とのバランスが良好となるようなハーフミラーコートの好ましい分光特性は、反射率が１０％〜２０％、透過率が９０％〜８０％であった。
【００２８】
絞り板９は、図１、２に示すように、偏光板８のハーフミラー面８ａに対向して配置された外径Ｄ２を有する略円板状部材であり、ハーフミラー面８ａ側には、凹形状の反射面９ｂが形成され、反射面９ｂの中心部に設けられた開口径Ｄ１を有する円孔からなる開口９ａが形成され、この開口９ａから厚さ方向に拡径して貫通する貫通孔９ｃが形成されている。
【００２９】
開口９ａは光軸Ｏ上のコリメータレンズ５の焦点位置に配置されており、これにより、絞り板９は共焦点光学系を構成している。
開口９ａの大きさは、開口９ａにおける回折の影響と撮像レンズ１０の収差を考慮すると、Ｆナンバーが１０程度となる大きさが好ましい。例えば、撮像素子１１として、１／３インチサイズのデバイスを用いる場合、撮像レンズ１０の焦点距離は、１０ｍｍ程度とすることが多いので、この場合、Ｆナンバーを１０程度にするには、開口９ａの開口径Ｄ１を約１ｍｍとすればよい。
本実施形態では、一例として、外径Ｄ２が１５ｍｍ、開口径Ｄ１が１ｍｍの絞り板９を採用している。
【００３０】
また、本実施形態の反射面９ｂは、偏光板８を透過した光のうち、開口９ａからずれた位置に集光される光を反射させ、ハーフミラー面８ａを介して再び反射することで貫通孔９ｃを通して絞り板９の裏面側に導いて撮像素子１１で観察できるようにするために設けられている。
そのため、反射面９ｂは、ある程度、散乱光が発生する反射面であれば、どのような反射面でもよい。例えば、ガラスミラーに比べて面粗さが粗い反射面や、金属を切削加工して光沢面に仕上げた反射面や、それらの面に反射膜コートを施した反射面や、滑らかな表面を塗装した反射面などを採用することができる。
本実施形態では、金属材料を切削加工して、反射率３５％程度の光沢面に仕上げたものを採用している。
【００３１】
反射面９ｂの曲率半径Ｒは、本実施形態では、開口９ａの中心とハーフミラー面８ａとの距離をｄ１としたとき、距離ｄ１の２倍に設定している。この場合、反射面９ｂで反射されてハーフミラー面８ａを介して再び反射されて開口９ａを透過する光路の主光線は、反射面９ｂに対して入射角０°で入射する光線になっており、反射面９ｂに対する入射角が０°近傍の光線は、反射面９ｂ上のどこに入射しても開口９ａを透過できることを意味する。したがって、光軸Ｏに対して０°に近い傾斜をなして反射面９ｂに入射する光束に関しては、反射面９ｂが鏡面であっても、開口９ａに導くことができる。
【００３２】
撮像レンズ１０は、絞り板９と撮像素子１１との間に光軸Ｏと同軸に配置され、絞り板９の開口９ａを透過した光を集光する集光光学系である。本実施形態では、焦点距離ｆＩＭが１０ｍｍ、結像倍率βが０．２の単玉の結像レンズを採用している。
撮像素子１１は、撮像レンズ１０によって集光された光を光電変換して、撮像するものであり、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ撮像デバイスなどを採用することができる。本実施形態では、一例として、撮像素子１１には、１／３インチサイズのＣＭＯＳ撮像デバイスを採用している。
また、本実施形態では、干渉縞のゴースト像を防止するために、撮像素子１１は、撮像面１１ａを覆うカバーガラスを設けないイメージャーのみの構成としている。そして、絞り板９、撮像レンズ１０、および撮像素子１１は、密閉構造を有する撮像ユニット筐体１２内に一体に固定されている。このため、撮像ユニット筐体１２内へのゴミなどの侵入が防止される。
なお、反射防止コートをほどこすことでゴースト像を防止できれば、撮像面１１ａを覆うカバーガラスを設けてもよい。
【００３３】
移動保持部３０は、撮像素子１１を集光光学系の光軸Ｏに沿う移動方向に移動可能に保持するもので、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像ユニット筐体１２の上部側に取り付けられ、移動保持部３０を構成する構成部材は、撮像素子１１の近傍における撮像ユニット筐体１２の内部および外部に設けられている。
移動保持部３０の概略構成は、撮像部保持部材３８、スライドガイド３７、円筒カム３２、回転操作部３１、および調整位置固定機構３３を備える。
【００３４】
撮像部保持部材３８は、光軸Ｏに直交する方向に撮像面１１ａが配された状態で撮像素子１１が固定された基板４０を介して、撮像素子１１を保持するためのブロック状部材である。
撮像部保持部材３８は、基板４０を固定するための光軸Ｏに直交する方向に延ばされた保持部３８ａと、保持部３８ａの外周部に光軸Ｏに沿って基板４０の固定面と反対側に延ばされた側面部３８ｂと、側面部３８ｂの光軸Ｏと反対側の面に固定されたスライダ３８ｃとを備える。
撮像部保持部材３８の側面部３８ｂの光軸Ｏに対向する側には、光軸Ｏに直交する軸方向に沿って、先端部３９ａが半球状とされた円柱棒状の従動子３９が立設されている。
従動子３９は、従動子３９の先端部３９ａが光軸Ｏと同軸に設定された中心軸Ｍを有する後述する円筒カム３２のカム溝部に当接され、これにより、円筒カム３２の中心軸Ｍ回りの回転に伴うカム溝部の中心軸Ｍに沿う方向の位置の変化を伝達する部材である。
【００３５】
スライドガイド３７は、ガイド面が光軸Ｏに平行とされた状態で撮像ユニット筐体１２の内側に固定されたガイド部材であり、撮像部保持部材３８のスライダ３８ｃがスライドガイド３７のガイド面に沿って移動可能となるように係合されている。
これにより、撮像部保持部材３８は、基板４０を介して固定された撮像素子１１の撮像面１１ａを光軸Ｏに直交する方向に保持し、かつ撮像面中心が光軸Ｏ上にある状態で、光軸Ｏに沿う方向に移動できるようになっている。
【００３６】
円筒カム３２は、中心軸Ｍを有する円柱部材の外周面に、中心軸Ｍを中心とする円に沿って溝方向が延ばされたカム溝３２ａ（第１のカム溝）と、中心軸Ｍに斜めに交差する方向に沿って溝方向が延ばされたカム溝３２ｂ（第２のカム溝）と、カム溝３２ａ、３２ｂのそれぞれの端部を連結するカム溝３２ｃ（第３のカム溝）とからなる連続した１つのカム溝部を備える。
本実施形態では、カム溝３２ｂを中心軸Ｍに対して斜めに一定の角度で交差するように円柱部材の外周面にらせん状に形成し、その両側のカム溝３２ｃを介して、円柱部材の外周面に円周方向に沿うように形成したカム溝３２ａからなる連続したカム溝部を設けることにより、図４に示すようなカム線図に従うカム溝部を採用している。
すなわち、円筒カム３２の回転角θが０°からθａでは円筒カム３２の中心軸Ｍに沿う方向の位置ｘが一定位置０とされる（直線ｏａ参照、第１のカム溝のカム線図に相当）。回転角θがθａからθｂ（ただし、３６０°＞θｂ＞θａ）では、位置ｘが０からｘｍａｘ（ただし、ｘｍａｘ＞０）まで直線的に変化される（直線ａｂ参照、第３のカム溝のカム線図に相当）。回転角θがθｂからθｃ（ただし、３６０°＞θｃ＞θｂ）では、位置ｘがｘｍａｘから０を経てｘｍｉｎ（ただし、ｘｍｉｎ＜０）まで直線的に変化される（直線ｂｃ参照、第２のカム溝のカム線図に相当）。回転角θがθｃからθｄ（ただし、３６０°＞θｄ＞θｃ）では、位置ｘがｘｍｉｎから０まで直線的に変化される（直線ｃｄ参照、第３のカム溝のカム線図に相当）。回転角θがθｄから３６０°では、位置ｘが一定位置０とされる（直線ｄｅ参照、第１のカム溝のカム線図に相当）。ここで、本実施形態では、一例として、θｄ−θａ＝１８０°としている。
【００３７】
カム溝部の光軸Ｏに沿う方向の位置は、従動子３９の先端部３９ａがカム溝３２ａに当接された状態で、撮像レンズ１０およびハーフミラー面８ａを介して、反射面９ｂと撮像面１１ａとが共役の関係になるように設定される。
すなわち、図１に示すように、ハーフミラー面８ａと反射面９ｂとの面間距離をｄ１、反射面９ｂと撮像レンズ１０の前側主点との距離をｄ２、撮像レンズ１０の後側主点と撮像面１１ａとの距離をｄ３とすると、一例として、次式の関係を満足するようにしている。
【００３８】
ｄ１＝ｆＩＭ／（２・β）                                    ・・・（１）
ｄ２＝ｆＩＭ                                                ・・・（２）
ｄ３＝（１＋β）・ｆＩＭ                                    ・・・（３）
【００３９】
本実施形態に採用している例では、ｆＩＭ＝１０（ｍｍ）、β＝０．２であるから、ｄ１＝２５（ｍｍ）、ｄ２＝１０（ｍｍ）、ｄ３＝１２（ｍｍ）となっている。
本実施形態では、上記の式（２）の条件を満足するので、開口９ａの中心からの発散光は、撮像レンズ１０によって平行光とされる。
ただし、式（２）の条件は、ハーフミラー面８ａを介して、反射面９ｂと撮像面１１ａとを共役の関係にするための必須の要件ではなく、開口９ａの中心からの発散光は、撮像レンズ１０によって集光されることで、収束光、発散光のいずれとなっていてもよい。
【００４０】
回転操作部３１は、円筒カム３２を中心軸Ｍ回りに回転させるもので、円筒カム３２の軸方向の端部に中心軸Ｍと同軸に設けられた回転軸３１ｂと、回転軸３１ｂの円筒カム３２と反対側の端部に設けられた回転軸３１ｂよりも大径の円板状の回転ノブ３１ａとからなる。
回転軸３１ｂは、撮像ユニット筐体１２の端部に光軸Ｏと同軸に形成された円筒突起１２ａの内周部に設けられた軸受４１によって、光軸Ｏの軸回りに回転可能に固定されている。これにより、円筒カム３２は、中心軸Ｍが光軸Ｏと同軸に整列され、円筒カム３２のカム溝部は、光軸Ｏに対して一定の位置関係に配置されるとともに、撮像部保持部材３８に設けられた従動子３９の先端部３９ａがカム溝部に当接された状態とされている。
回転ノブ３１ａは、回転軸３１ｂ側の板面上の中心軸Ｍを中心とする円周を等分する２位置に、後述するプランジャ３５を係止するための断面円錐状の係止溝穴３１ｃがそれぞれ設けられている。
【００４１】
調整位置固定機構３３は、撮像ユニット筐体１２に設けられた円筒突起１２ａに対する回転操作部３１の係止溝穴３１ｃの中心軸Ｍ軸回りの回転位置との位置関係を固定するための機構であり、回転ブロック３４、止めねじ３６、およびプランジャ３５からなる。
回転ブロック３４は、中心部に、円筒突起１２ａの外周面に摺動可能に嵌合された嵌合穴部３４ｂと、回転操作部３１の回転軸３１ｂを挿通させる貫通孔３４ｃとが形成された、全体として円環状のブロック部材である。
嵌合穴部３４ｂの外周側の側面から嵌合穴部３４ｂの内周面に向かう径方向には雌ねじ部３４ｂが貫通して設けられており、この雌ねじ部３４ａに止めねじ３６を螺設されている。そして止めねじ３６の螺進状態によって、回転ブロック３４を円筒突起１２ａの外周面に対して、固定または固定解除することができるようになっている。
また、回転ブロック３４の軸方向の他端側には、回転操作部３１の２つの係止溝穴３１ｃが設けられた円周に対向する位置に、回転ノブ３１ａの回転軸３１ｂ側を中心軸Ｍに沿う方向に押圧するように内蔵のバネで付勢されるプランジャ３５が設けられている。
【００４２】
このような構成により、プランジャ３５は、回転ノブ３１ａに設けられた２つの係止溝穴３１ｃのうちのいずれかに押圧して当接されている。止めねじ３６が固定解除位置に退避されている状態では、回転ノブ３１ａを回転させると調整位置固定機構３３が円筒突起１２ａの外周面を周方向で摺動して、回転ノブ３１ａとともに連れ回る。そして回転ノブ３１ａを中心軸Ｍ回りに回転させることで、円筒カム３２が回転され、円筒カム３２のカム溝部のカム線図にしたがって、従動子３９が光軸Ｏに沿う方向に移動される。このため、止めねじ３６が固定解除位置に退避されている状態は、プランジャ３５の先端部３５ａと係止溝穴３１ｃとが係合状態にあっても、回転ノブ３１ａを自由に回転して従動子３９をカム線図にしたがって移動できる状態である。
【００４３】
一方、止めねじ３６が固定位置まで螺進され円筒突起１２ａの外周面に止めねじ３６の先端が押圧されている状態では、プランジャ３５の先端部３５ａと係止溝穴３１ｃとが係合状態にあると、円筒突起１２ａに対する回転ノブ３１ａの位置（回転位置）が固定される。
ただし、プランジャ３５の押圧力に抗して回転ノブ３１ａを回転させると、プランジャ３５は、後退して先端部３５ａが係止溝穴３１ｃを乗り越え、回転ノブ３１ａの平面部分（回転軸３１ｂ側の板面の平面部分）と点接触する。このため、係止溝穴３１ｃを乗り越える際の回転ノブ３１ａの回転力よりも小さい回転力、ただし止めねじ３６が固定解除位置にある場合よりは大きな回転力で、回転ノブ３１ａを回転させることができるようになる。
そして、回転ノブ３１ａを１８０°回転させると、他方の係止溝穴３１ｃにプランジャ３５の先端部３５ａが引き込まれて係合され、係止溝穴３１ｃを乗り越える回転力を加えないかぎり、回転ノブ３１ａの回転が停止され、回転ノブ３１ａの位置が固定される。
このため、止めねじ３６が固定位置に進出されている状態では、回転ノブ３１ａを２つの係止溝穴３１ｃのいずれかにプランジャ３５が係合されている状態に、往還可能に切り換えられるようになっている。
【００４４】
表示部１３は、撮像素子１１に電気的に接続され、撮像素子１１によって撮像された映像を、表示画面１３ａに表示するモニタである。
【００４５】
次に、本実施形態の干渉計１の動作について説明する。
図５は、本発明の実施形態に係る干渉計を用いた光軸調整時および干渉縞観察時の光線の様子を示す光線図である。図６は、本発明の実施形態に係る干渉計による光軸調整時の初期の表示画面の様子を示す模式図である。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る干渉計による光軸調整中の表示画面の様子を示す模式図である。
【００４６】
干渉計１によって、被検体２０の被検面２０ａの干渉縞観察を行うには、まず、被検体２０を被検面２０ａの光軸が、干渉計１の光軸Ｏに略一致するように、被検体保持ステージ７に保持させる。また、被検面２０ａの干渉縞観察を行うための参照レンズ６を選択して、不図示の保持部材に装着する。
そして、被検体２０の被検面２０ａの光軸、および参照レンズ６の参照面６ａの光軸を、干渉計１の光軸Ｏに一致させる光軸調整を行い、その後、干渉縞観察を行う。
すなわち、被検体２０、参照レンズ６を機械的に位置決めして装着した状態では、一般には、光軸Ｏに対して、それぞれの光軸がわずかに傾斜しており、干渉縞を観察できない状態になっていることが多い。図５に、被検面２０ａの光軸が光軸Ｏに対して傾斜している場合の光線の一例を実線で示す。
【００４７】
本実施形態では、回転操作部３１の回転ノブ３１ａを中心軸Ｍ回りに回転させることで、円筒カム３２が回転され、円筒カム３２のカム溝部のカム線図にしたがって、従動子３９が光軸Ｏに沿う方向に移動される。これにより、従動子３９が連結された撮像部保持部材３８がスライダ３８ｃを介してスライドガイド３７にガイドされて光軸Ｏに沿う方向に移動し、撮像部保持部材３８に固定された撮像面１１ａの光軸Ｏに沿う方向の位置が移動する。
従動子３９がカム溝３２ｂに沿って移動する場合は、回転ノブ３１ａの回転位置に応じて、撮像面１１ａが、図４に示すカム線図の直線ｂｃで示される位置の間で移動される。以下では、このように従動子３９がカム線図の直線ｂｃに対応するカム溝３２ｂ上を移動する場合は、撮像素子１１の移動位置が調整可能な「調整保持モード」にあると称する。
従動子３９がカム溝３２ａに沿って移動する場合は、回転ノブ３１ａを回転させても、撮像面１１ａは、図４に示すカム線図の直線ｏａ、ｄｅに沿って移動されるため、撮像素子１１の位置は、撮像レンズ１０等に対して、上記式（１）〜（３）に規定される位置関係にあり、撮像素子１１の位置はｄ３の位置に固定される。このように従動子３９がカム溝３２ａ上を移動する場合は、撮像素子１１が予め定められた定位置に固定されるので、以下では「定位置保持モード」にあると称する。
【００４８】
光軸調整を行うに際して、まず、止めねじ３６を固定解除位置に退避させ、回転操作部３１が自由に操作できる状態とし、回転ノブ３１ａを回転させて撮像素子１１を定位置保持モードに保持する。
そして、レーザ光源２を点灯して、偏光ビームスプリッタ３に向けてレーザ光Ｌ１を出射する。
レーザ光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ３の側面３ｃに入射して、ビームスプリッタ面３ａに到達する。レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ面３ａに対してＳ偏光となっているので、レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ面３ａで略１００％反射され、レーザ光Ｌ２として、光軸Ｏ上を進み、側面３ｄから出射されて、１／４波長板４を透過する。
レーザ光Ｌ２は、１／４波長板４において直線偏光から円偏光に変換される。本実施形態では、進行方向に対して時計回りの円偏光となる。
１／４波長板４を透過して、コリメータレンズ５に入射したレーザ光Ｌ２は、平行光束として出射され、参照レンズ６に入射する。
【００４９】
参照レンズ６の内部では、レーザ光Ｌ２が、参照レンズ６の各レンズ面の屈折作用を受けて屈折して進み、参照面６ａにおいて、被検面２０ａに垂直入射する方向に向かって出射される。
ただし、参照面６ａでは、参照面６ａの反射率に応じて、レーザ光Ｌ２の一部が、参照面反射光Ｌ４として反射され、コリメータレンズ５側に向かって参照レンズ６内を逆行する。参照面反射光Ｌ４の光路については後述する。
【００５０】
参照面６ａを透過したレーザ光Ｌ２は、被検面２０ａに入射して、被検面反射光Ｌ３として反射されるが、このとき、参照面６ａ、被検面２０ａがともに光軸調整されている状態では、被検面２０ａに対して入射角０°で入射するため、入射時の光路を正確に逆進して進む反射光となる。
以下では、被検面２０ａが傾斜している場合の光路（図５の実線参照）について説明する。
【００５１】
まず、被検面反射光Ｌ３について説明する。
被検面２０ａが傾斜した状態で反射された被検面反射光Ｌ３は、参照レンズ６に入射して平行光とされてから、コリメータレンズ５に入射し、コリメータレンズ５の焦点面で結像されるべく集光されつつ光路を逆行する。ただし、被検面反射光Ｌ３の反射方向は、光軸Ｏに対する被検面２０ａの光軸の傾斜角の２倍分だけ、光軸Ｏからずれることになる。
また、被検面反射光Ｌ３は、被検面２０ａへの入射時と円偏光の回転方向が逆転し、進行方向に対して反時計回りの円偏光となっている。このため、被検面反射光Ｌ３は、参照レンズ６、コリメータレンズ５を透過して、１／４波長板４を透過すると、ビームスプリッタ面３ａに対するＰ偏光に変換され、ビームスプリッタ面３ａを略１００％透過して、側面３ｂから偏光板８に向かって出射される。
【００５２】
ここで、偏光板８は、特定方向の偏光成分のみを透過させるため、偏光板８が選択する偏光方向がＰ偏光であれば、ハーフミラー面８ａの透過率に応じて透過し、Ｓ偏光であれば、透過率が０％となる。このため、偏光板８の回転位置（光軸Ｏ回りの偏光の向き）を変えることで、偏光板８を透過する被検面反射光Ｌ３の光量を調整することができる。
なお、偏光板８の表面８ｂには、反射防止コートが施されているため、表面８ｂで被検面反射光Ｌ３は略１００％透過する。このため、干渉縞観察のノイズ光となる表面８ｂでの再反射光を抑制することができる。
【００５３】
偏光板８を透過した被検面反射光Ｌ３はさらに集光され、コリメータレンズ５の焦点面上の軸外の位置に結像される。このため、被検面２０ａの傾きが非常に小さい場合には、被検面反射光Ｌ３は開口９ａを透過（通過）するものの、ある程度の大きさの傾きでは、被検面反射光Ｌ３は反射面９ｂ上に入射し、反射面９ｂによって絞り板反射光Ｌ５として反射されることになる。
ここで、予め被検体保持ステージ７の傾斜をステージ移動機構１４によって粗調整しておけば、被検体２０を被検体保持ステージ７に保持した状態でも、被検面反射光Ｌ３が反射面９ｂからはみ出ることなく反射面９ｂ上に結像されるようにすることができる。
本実施形態の場合、コリメータレンズ５の焦点距離をｆＣＯとすると、外径Ｄ２の反射面９ｂの範囲内に結像されるのは、光軸Ｏに対する被検面２０ａの光軸の傾斜角θが次式を満足する範囲となる。
【００５４】
θ≦（１／２）・ｔａｎ−１｛Ｄ２／（２・ｆＣＯ）｝              ・・・（４）
【００５５】
本実施形態に採用している例では、Ｄ２＝１５（ｍｍ）だから、ｆＣＯが、１００ｍｍ〜３００ｍｍに対応して、θは、２．１°〜０．７２°となり、光軸調整の初期傾斜角の範囲としては、十分な大きさとなる。
また、このように反射面９ｂに被検面反射光Ｌ３が結像される範囲では、被検面反射光Ｌ３は、反射面９ｂに対して垂直入射に近い状態となる。
【００５６】
本実施形態では、反射面９ｂは、散乱光が発生する反射面なので、絞り板反射光Ｌ５は、主光線の回りにある程度広がりを有する拡散光束として進み、ハーフミラー面８ａに入射し、ハーフミラー面８ａの反射率に応じた分だけ絞り板９側に反射される。このため、絞り板反射光Ｌ５の一部が、ハーフミラー面８ａで反射され、開口９ａを透過して撮像レンズ１０に入射し、撮像面１１ａに結像される。
【００５７】
撮像素子１１は、定位置保持モードに保持されているので、絞り板９、ハーフミラー面８ａ、撮像レンズ１０、撮像素子１１の位置関係は、上記の式（１）、（２）、（３）の関係を満足するように、撮像レンズ１０およびハーフミラー面８ａを介して、反射面９ｂと撮像面１１ａとが共役の関係にある。その結果、撮像面１１ａ上には、反射面９ｂ上の光点の像（光点像）が倍率βだけ変倍されて撮像され、この像が光電変換されて表示部１３の表示画面１３ａ上に表示される。
図６に表示画面１３ａの一例を示す。ここで、模式的に表した光点像Ｐは、被検面反射光Ｌ３による反射面９ｂ上の光点の画像、すなわち、反射面９ｂ上で反射された絞り板反射光Ｌ５による光点の画像に対応する。
【００５８】
また、本実施形態では、反射面９ｂの曲率半径ＲをＲ＝２・ｄ１とするので、反射面９ｂ上で垂直入射に近い状態で入射した被検面反射光Ｌ３は反射面９ｂ上のどこに入射しても、反射面９ｂおよびハーフミラー面８ａで反射された絞り板反射光Ｌ５の主光線は、開口９ａ上、または開口９ａの近傍に到達する。
このため、曲率半径をより大きくしたり、平面にしたりする場合に比べて、開口９ａに到達する光量が増大し、より明るい光点像Ｐを観察することができる。
また、反射面９ｂの散乱度合いをより低減し、鏡面もしくは鏡面に近い反射面にすることが可能となり、さらに光点像Ｐを明るく観察することができる。
【００５９】
次に、参照面６ａで反射された参照面反射光Ｌ４の光路について説明する。なお、図５では見易さのため参照面６ａを傾斜させた場合の光線を省略しているが、本質的に同じことなので、参照面６ａを透過後の被検面反射光Ｌ３の光線が、参照面反射光Ｌ４の表示も兼用しているものとして説明する。
【００６０】
参照面６ａで反射された参照面反射光Ｌ４は、参照面６ａが光軸調整されていない状態では、参照レンズ６内の光路を逆行し平行光束とされてから、コリメータレンズ５に入射し、コリメータレンズ５の焦点面で結像されるべく集光されつつ光路を逆行する。ただし、参照面反射光Ｌ４の反射方向は、光軸Ｏに対する参照面６ａの光軸の傾斜角の２倍分だけ、光軸Ｏからずれることになる。
また、参照面反射光Ｌ４は、被検面反射光Ｌ３と同様に、参照面６ａへの入射時と円偏光の回転方向が逆転し、進行方向に対して反時計回りの円偏光となっている。このため、参照面反射光Ｌ４は、参照レンズ６の内部、コリメータレンズ５を透過して、１／４波長板４を透過すると、ビームスプリッタ面３ａに対するＰ偏光に変換され、ビームスプリッタ面３ａを略１００％透過して、側面３ｂから偏光板８に向かって出射される。
そして、被検面反射光Ｌ３とまったく同様に、偏光板８を透過して光量が調整され、偏光板８を透過した参照面反射光Ｌ４はさらに集光され、コリメータレンズ５の焦点面上の軸外の位置に結像される。このため、参照面６ａの傾きが非常に小さい場合には、参照面反射光Ｌ４は開口９ａを透過（通過）するものの、ある程度の大きさの傾きでは、参照面反射光Ｌ４は反射面９ｂ上に入射し、反射面９ｂによって絞り板反射光Ｌ６としてハーフミラー面８ａ側に反射されることになる。
【００６１】
絞り板反射光Ｌ６は、参照面６ａおよび被検面２０ａの傾斜角の差による結像位置の差を除けば、絞り板反射光Ｌ５と同様にハーフミラー面８ａで反射され、その一部が、開口９ａを透過して、撮像面１１ａ上に結像される。
これにより、図６に示すように、表示画面１３ａ上には、参照面反射光Ｌ４による反射面９ｂ上の光点の画像に対応する光点像Ｑ、すなわち、反射面９ｂ上で反射された絞り板反射光Ｌ６による光点の画像が表示される。
【００６２】
このように本実施形態では、参照面６ａ、および、被検面２０ａの光軸が、干渉計１の光軸Ｏに対して傾斜している場合、表示部１３の表示画面１３ａにおいて、傾斜角の大きさに応じて開口９ａからずれた位置に光点像Ｐ、Ｑが表示される。
そこで、操作者は、以下のようにして光軸調整を行う。
まず、表示部１３の表示画面１３ａを見ながら参照レンズ移動機構１５を操作して、参照レンズ６の光軸の傾斜を変化させ、光点像Ｑを表示画面１３ａ上で、開口９ａの範囲内に移動させる。
これにより、参照面６ａの光軸が光軸Ｏと一致され、参照面反射光Ｌ４は、参照面６ａに対して入射角０°で入射するため、入射時の光路を正確に逆進して進む反射光となる。
そして、図１に示すように、偏光板８によって光量が調整された直線偏光光として、開口９ａ内で結像され、拡散しつつ貫通孔９ｃを透過し、撮像レンズ１０で集光され、撮像面１１ａ上で広範囲に広がる円状のスポットが投影される。
このため、表示画面１３ａには、図７（ａ）に示すように、開口９ａを中心とする円状のスポット像ｑが現れる。
【００６３】
次に、表示部１３の表示画面１３ａを見ながら、光点像Ｐが表示画面１３ａ上で開口９ａの内側に移動するように、ステージ移動機構１４によって被検体保持ステージ７を移動させ、被検面２０ａの光軸の傾斜を変化させる。
これにより、被検面２０ａの光軸が光軸Ｏと一致され、被検面反射光Ｌ３は、被検面２０ａに対して入射角０°で入射するため、入射時の光路を正確に逆進して進む反射光となる。
参照面６ａを透過した後の被検面反射光Ｌ３は、参照面反射光Ｌ４と重畳する範囲において、参照面６ａと被検面２０ａとの間の形状誤差などに基づく光路長差に応じて参照面反射光Ｌ４と干渉を起こす干渉光束を構成している。
そのため、被検面反射光Ｌ３が、開口９ａに一部でも入射すると、図７（ｂ）に示すように、表示画面１３ａ上でスポット像ｑと同様に被検面反射光Ｌ３によるスポット像ｐが現れ、スポット像ｑ、ｐが重なる部分で、干渉縞１６が現れる。
さらに、光軸調整を続けて、スポット像ｑ、ｐとが重なる領域が大きくなるようにする。これにより、スポット像ｑ、ｐの全域で、干渉縞１６を観察することができる。
以上で、光軸調整が終了する。
【００６４】
次に、干渉縞観察を確実に行えるようにするために、操作者は、ステージ移動機構１４によって被検体保持ステージ７を駆動し、被検面２０ａを光軸Ｏに沿って移動させ、干渉縞の縞本数などが最も良好となる干渉縞１６が得られるように調整する。
ただし、この場合、撮像面１１ａの位置は、光軸調整のスポット像が好適に観察される位置関係に配置されているが、一般的には被検体２０に対するフォーカス調整がなされていない状態である。このため本実施形態では、必要に応じて、被検体２０の被検面２０ａにフォーカス調整を行う。
すなわち、フォーカス調整のために、従動子３９が、カム溝３２ｂに係合される位置まで回転ノブ３１ａを回転させて、定位置保持モードの状態から調整保持モードの状態へと切り換え、撮像素子１１を調整保持モードに保持する。
そして、表示画面１３ａの表示画像を見ながら、例えば、被検体２０の外周エッジなどにフォーカスが合うように回転ノブ３１ａを回転させて、フォーカスを合わせる。そして、良好にフォーカス調整できたら止めねじ３６を螺進させて、フォーカス位置で、回転ブロック３４と円筒突起１２ａとの位置関係を固定する。
このようにして、干渉縞本数などが良好で被検体２０に対するフォーカス調整が行われた状態で干渉縞１６を観察することができる。また、例えば、フリンジスキャン法などによって複数の干渉縞１６の画像を取得し、画像処理演算を行って、被検面２０ａの形状を測定することができる。
【００６５】
次に、被検体２０を代えても、上記と同様にして干渉縞観察を行うことができる。ただし、代えられる次回の被検体の形状が今回のものと同一または略同一の場合は、次回の測定からは止めねじ３６を固定解除位置に退避させておく代わりに、止めねじ３６を固定位置に進出させた状態で、回転ノブ３１ａを回転させて他方の係止溝穴３１ｃと従動子３９とが係合するまで１８０°回転させる。
例えば、図４に示すように、直線ｂｃ上の点ｆ１（またはｆ２）に調整位置が固定されている場合、回転ノブ３１ａを１８０°回転させることで、直線ｄｅ（ｏａ）上の点ｇ１（ｇ２９に移動する。本実施形態では、θｄ−θａ＝１８０°としているので、直線ｂｃ上の任意の点から１８０°回転させると直線ｄｅ、ｏａのいずれかに移動する。
このようにして、回転操作部３１が位置切換機構として機能し、撮像素子１１は調整位置が固定された調整保持モードから定位置保持モードに切り換えられるので上記と同様に光軸調整を行う。
【００６６】
なお、この保持モードの切り換え時に、操作者は正確に１８０°回転させる必要はない。１８０°以上回転させるつもりで回転させていくと１８０°回転した位置で従動子３９が係止溝穴３１ｃに引き込まれるため手応えによって係合されたことが容易に分かる。
【００６７】
光軸調整が終了したら、回転ノブ３１ａを同様にして１８０°回転させて、調整位置が固定された調整保持モードに切り換える。代えられる（交換される）被検体２０の形状が同一または略同一であれば、良好なフォーカス位置は、前回の調整位置と同一となるので、再度フォーカス調整を行う必要はなく、フォーカス調整の手間を省くことができる。
また、何らかの原因で光軸調整位置からずれたり光軸調整が不十分であったりする場合には、１８０°回転させて定位置保持モードに切り換えて、再度光軸調整を行うようにする。
また、異なる形状の被検体２０の干渉縞画像を観察する場合には、止めねじ３６を緩めて、新たにフォーカス調整を行うようにする。
【００６８】
このように、本実施形態の干渉計１によれば、撮像レンズ１０によってハーフミラー面８ａを介して、絞り板９の反射面９ｂの画像を撮像することができるので、単一の撮像レンズ１０および撮像素子１１によって光軸調整時の観察および干渉縞の観察を行うことができる。このため、従来の干渉計に比べて、構成を簡素化することができる。
また、表示部１３の画像を見ながら光軸調整を行い、光軸調整終了とともに表示部１３上に干渉縞１６を表示させることができるので、光軸調整と干渉縞観察とをシームレスに行うことができる。干渉縞の観察、測定を迅速かつ円滑に行うことができる。
また、干渉縞観察中に、何らかの原因で、光軸が狂った場合、干渉縞１６が消えると同時に、光点像ＰあるいはＱが現れて、光軸調整に移行することができるので、迅速に調整状態を戻すことが可能となる。
【００６９】
また、撮像レンズ１０を絞り板９、撮像素子１１に対して固定して配置することができるため、撮像ユニット筐体１２内に、撮像レンズ１０を移動させるための可動部を設けなくてもよい。これにより、可動部の機械的な磨耗によって故障することもなく、撮像光学系を密閉構造にすることができる。この結果、外部から進入するほこり、もしくは、可動部の摩滅で生じた粉塵が撮像素子に付着して、画質が悪くなるといった不具合を防止することができる。
このように撮像ユニット筐体１２を密閉構造とすることで、本実施形態のように、カバーガラスのない撮像素子１１を採用することができる。この結果、カバーガラスに起因するノイズ光の発生を防止して、高画質な干渉縞画像を観察することが可能となる。
【００７０】
また、光軸調整を行った後に、撮像素子１１を調整保持モードに保持して、フォーカス調整を行うことができるので、どのような被検体２０の形状であっても、被検体２０にフォーカスが合った状態で干渉縞画像を観察することができる。また、調整位置固定機構３３によって、フォーカスの調整位置を固定した状態で、定位置保持モードと位置調整モードとを切り換えることができるので、被検体２０の形状が同一または略同一の被検体２０を続けて観察する場合に、迅速かつ効率的に観察することができる。
【００７１】
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る干渉計について説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る干渉計の概略構成および光路を示す模式的な光線図である。
【００７２】
本変形例の干渉計１Ａは、図８に示すように、上記第１の実施形態の干渉計１から偏光板８を削除するとともに、偏光ビームスプリッタ３に代えて偏光ビームスプリッタ３Ａを備えるものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
偏光ビームスプリッタ３Ａは、偏光ビームスプリッタ３の側面３ｂ上に、上記第１の実施形態の偏光板８に形成されたハーフミラー面８ａと同様のハーフミラー面８ａを形成したものである。
このように、ハーフミラー面８ａは、干渉光束の光路上で、絞り板９の開口９ａと対向する位置であれば、配置位置やハーフミラー面８ａを形成する部材は、特に限定されない。
本変形例は、例えば、撮像素子１１のダイナミックレンジが広いなど、偏光板８による明るさ調整機能が不要となる場合に好適な構成である。
【００７３】
本変形例によれば、ハーフミラー面８ａを偏光ビームスプリッタ３の側面３ｂに形成しているため、部品点数を削減することができ、構成をさらに簡素化することができる。ハーフミラー面８ａ、絞り板９、撮像レンズ１０、撮像素子１１の位置関係は、上記第１の実施形態と同様であるため、上記第１の実施形態と同様にして、光軸調整および干渉縞の観察を行うことができる。
【００７４】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る干渉計について説明する。
図９（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る干渉計に用いる移動保持部の構成を示す模式的な部分断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の移動保持部の立体カムの模式的な斜視図である。図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の移動保持部の定位置保持モードの立体カムの側面図およびそのＥ−Ｅ断面図である。図１２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の移動保持部の立体カムの調整保持モードの側面図およびそのＦ−Ｆ断面図である。
【００７５】
本実施形態の干渉計１Ｄは、図１に示すように、上記第１の実施形態の干渉計１において、移動保持部３０に代えて、移動保持部５０（２点鎖線で示す）を備えるものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７６】
移動保持部５０は、撮像素子１１を集光光学系の光軸Ｏに沿う移動方向に移動可能に保持するもので、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像ユニット筐体１２の上部側の側面に配備され、移動保持部５０を構成する構成部材は、撮像素子１１の近傍における撮像ユニット筐体１２の内部および外部に設けられている。
移動保持部５０の概略構成は、撮像部保持部材５６、スライドガイド３７、立体カム５２、立体カム操作部５１、および調整位置固定機構５３を備える。
【００７７】
撮像部保持部材５６は、光軸Ｏに直交する方向に撮像面１１ａが配された状態で撮像素子１１が固定された基板４０を介して、撮像素子１１を保持するためのブロック状部材である。
撮像部保持部材５６は、基板４０を固定するための光軸Ｏに直交する方向に延ばされた保持部５６ａと、保持部５６ａの端部に光軸Ｏに沿って基板４０の固定面と反対側に延ばされた側面部５６ｂと、側面部５６ｂの光軸Ｏと反対側の面に固定されたスライダ５６ｃとを備える。
撮像部保持部材５６の保持部５６ａの基板４０と反対側には、光軸Ｏに沿って、先端部５７ａが半球状とされた円柱棒状の従動子５７が立設されている。
従動子５７は、従動子５７の先端部５７ａが後述する立体カム５２の外周面に形成されたカム面に当接され、これにより、立体カム５２のカム回動軸Ｎ回りの回転に伴うカム面のカム回動軸Ｎに直交する方向の位置（すなわち、光軸Ｏの方向に沿う方向の位置）の変化を伝達する部材である。
【００７８】
スライドガイド３７は、上記第１の実施形態と同様に、ガイド面が光軸Ｏに平行とされた状態で撮像ユニット筐体１２の内側に固定され、撮像部保持部材５６のスライダ５６ｃがスライドガイド３７のガイド面に沿って移動可能となるように係合されている。
これにより、撮像部保持部材５６は、基板４０を介して固定された撮像素子１１の撮像面１１ａを光軸Ｏに直交する方向に保持し、かつ撮像面中心が光軸Ｏ上にある状態で、光軸Ｏに沿う方向に移動できるようになっている。
また、側面部５６ｂの端部には、撮像ユニット筐体１２の内部の上端部に他端が取り付けられた、撮像部保持部材５６を光軸Ｏに沿って立体カム５２側に引っ張るようにした付勢ばね５８の一端が連結されている。
【００７９】
立体カム５２のカム面は、カム回動軸Ｎに沿う方向の一端側に帯状に形成された、カム回動軸Ｎと同軸の円周面を有するカム面５２ａ（第１のカム面）と、カム回動軸Ｎに沿う方向の他端側に帯状に形成された、カム回動軸Ｎからの距離が徐変（徐々に変化）されたカム面５２ｂ（第２のカム面）と、カム面５２ａ、５２ｂとの間をカム回動軸Ｎ方向に沿って単調かつ滑らかに連結するカム面５２ｃ（第３のカム面）とからなる。
これらカム面は、図１１（ａ）、図１２（ａ）に示すように、カム回動軸Ｎ回りで、２７０°よりもわずかに大きい角度範囲に形成され、従動子５７の先端部５７ａを当接させて従動子５７を光軸Ｏ方向に案内できるようになっている。これらカム面の周方向の端部には、カム回動軸Ｎ回りで９０°よりもわずかに小さい角度範囲で、立体カム５２の回動範囲を規制するために各カム面から径方向外側に突出された突起部からなる回動ストッパ５２ｄが設けられている。
【００８０】
カム面５２ａの円周面の半径ｒ１は、従動子５７の先端部５７ａがカム面５２ａに当接された状態で、撮像レンズ１０およびハーフミラー面８ａを介して、反射面９ｂと撮像面１１ａとが共役の関係になるように設定される。
すなわち、上記第１の実施形態と同様に、ハーフミラー面８ａと反射面９ｂとの面間距離をｄ１、反射面９ｂと撮像レンズ１０の前側主点との距離をｄ２、および撮像レンズ１０の後側主点と撮像面１１ａとの距離をｄ３が、上記式（１）、（２）、（３）を満足する位置関係に設定される。
【００８１】
カム面５２ｂは、図１２（ｂ）に示すように、カム面５２ｂ上の点ｈをカム回動軸Ｎ回りの回動における回動角０°として、回動角φにおける所定の１箇所のカム面５２ｂからカム回動軸Ｎまでの距離をｒとすると、距離ｒと回動角φとの関係は、ｒ＝ｆ（φ）の関係にある。ここでｆは、φを変数とした単調増加関数であり、本実施形態では、関数ｆは、ｋを定数として、ｆ（φ）＝ｋ・φ＋ｒ０となる一次関数としている。
【００８２】
立体カム操作部５１は、図９（ａ）に示すように、立体カム５２をカム回動軸Ｎ回りに回動させるとともに、カム回動軸Ｎに沿う方向に往復移動させて従動子５７の先端部５７ａとカム面との当接位置を変えるためのもので、立体カム５２の軸方向の端部にカム回動軸Ｎと同軸に設けられた回動軸５１ｂと、回動軸５１ｂの立体カム５２と反対側の端部に設けられた回動軸５１ｂよりも大径の円板状の操作ノブ５１ａとからなる。
回動軸５１ｂは、撮像ユニット筐体１２の端部の側面に光軸Ｏと直交する方向にカム回動軸Ｎと同軸の中心軸を配して突出して形成された円筒突起１２ｂの内周部に設けられた軸受５９によって、軸方向に摺動可能に固定されている。このため、回動軸５１ｂは、光軸Ｏと直交する軸回りに回動可能、かつ光軸Ｏと直交する方向に進退可能に固定されている。
このような構成により、立体カム５２は、カム回動軸Ｎが光軸Ｏと直交する方向に整列され、立体カム５２の各カム面は、各カム面が回動あるいは軸方向に移動して光軸Ｏ上に位置したとき、光軸Ｏに対して一定の位置関係に配置されるとともに、撮像部保持部材５６に設けられた従動子５７の先端部５７ａがカム面に当接された状態とされている。
また、回動軸５１ｂは、軸受５９と操作ノブ５１ａとの間で、回動軸５１ｂの外周面から内部側に向けて一対の溝部が形成されており、この溝部の間に設けられた突起状の矩形断面がカム回動軸Ｎに沿う方向に真直に延ばされることにより突起状の直動ガイド５１ｃが形成されている（図９（ｂ）参照）。直動ガイド５１ｃを形成する各溝部の長さは、立体カム５２のカム面５２ａからカム面５２ｂまでの軸方向距離に一致されている。この直動ガイド５１ｃは、図９（ａ）に示すように、回動軸５１ｂの軸回りに、円周を２等分する２位置に設けられている。
【００８３】
調整位置固定機構５３は、撮像ユニット筐体１２に設けられた円筒突起１２ｂに対する立体カム操作部５１の回動軸５１ｂのカム回動軸Ｎ回りの回動位置との位置関係を固定するための機構であり、回転ブロック５４、および止めねじ５５からなる。
回転ブロック５４は、中心部側に、円筒突起１２ｂの外周面に摺動可能に嵌合された嵌合穴部５４ｄと、立体カム操作部５１の回動軸５１ｂを挿通させる貫通孔５４ｃと、貫通孔５４ｃの内周面に径方向内側に延ばされて直動ガイド５１ｃに跨って周方向で係合される溝付き突起５４ｂとが形成された、全体として円環状のブロック部材である。
嵌合穴部５４ｄの外周側の側面から嵌合穴部５４ｄの内周面に向かう径方向には雌ねじ部５４ａが貫通して設けられており、この雌ねじ部５４ａに止めねじ５５を螺設されている。そして、止めねじ５５の螺進状態によって、回転ブロック５４を円筒突起１２ｂの外周面に対して、固定または固定解除することができるようになっている。
【００８４】
このような構成により、止めねじ５５が固定解除位置に退避されている状態では、操作ノブ５１ａが回転されると調整位置固定機構５３が円筒突起１２ｂの外周面を摺動して、操作ノブ５１ａとともに連れ回る。そして、立体カム操作部５１の操作ノブ５１ａをカム回動軸Ｎ回りに回動（回動）させることで、立体カム５２が回動され、立体カム５２の回動に伴うカム面の径方向の位置変化にしたがって、従動子５７が光軸Ｏに沿う方向に移動される。このため、止めねじ５５が固定解除位置に退避されている状態は、操作ノブ５１ａを自由に回動させて、従動子５７をカム面の動きにしたがって移動できる状態である。
【００８５】
一方、止めねじ５５が固定位置に螺進され円筒突起１２ｂの外周面に止めねじ５５の先端が押圧されている状態では、回転ブロック５４の溝付き突起５４ｂが直動ガイド５１ｃに周方向で係合状態にあるため、操作ノブ５１ａの回動位置が固定される。
また、このような固定解除位置および固定位置のいずれの状態にあっても、操作ノブ５１ａは、直動ガイド５１ｃの長さの範囲でカム回動軸Ｎに沿う方向に進退させることができるようになっている。直動ガイド５１ｃの長さの両端における進退位置は、それぞれ、従動子５７がカム面５２ａ、５２ｂに当接する位置に位置合わせされている。
このため、操作ノブ５１ａをカム回動軸Ｎに沿う方向に進退させることで、先端部５７ａが当接するカム面をカム面５２ｂ、５２ｃ、５２ａのいずれかに選択的に切り換えることができる。
【００８６】
次に、干渉計１Ｄの動作について、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態では、立体カム操作部５１の操作ノブ５１ａをカム回動軸Ｎ回りに回転させることで、立体カム５２が回転され、立体カム５２のカム面の動きにしたがって、従動子５７が光軸Ｏに沿う方向に移動される。これにより、従動子５７が連結された撮像部保持部材５６がスライドガイド３７にガイドされて光軸Ｏに沿う方向に移動し、撮像部保持部材５６に固定された撮像面１１ａの光軸Ｏに沿う方向の位置が移動される。
図９（ａ）に示すように、立体カム５２のカム回動軸Ｎに沿う方向の位置が、図示下側に移動するように、操作ノブ５１ａが撮像ユニット筐体１２に対して引き出されると、従動子５７がカム面５２ｂに当接される。この位置で操作ノブ５１ａが回動されることにより、図１２（ａ）に示すように、従動子５７がカム面５２ｂに沿って移動される。本実施形態では、操作ノブ５１ａの回動角に対して比例して従動子５７が移動される。したがって、カム面５２ｂ上を移動する場合は、撮像素子１１の光軸Ｏに沿う方向の移動位置が調整可能な「調整保持モード」になっている。
【００８７】
また、反対に操作ノブ５１ａが撮像ユニット筐体１２に対して押し込まれると、従動子５７がカム面５２ａに当接される。この位置で操作ノブ５１ａが回動される場合、図１１（ａ）に示すように、カム面５２ａは、カム回動軸Ｎを中心とする円筒面になっているので、立体カム５２が回転しても、従動子５７は光軸Ｏに沿う方向に移動しない。このため、撮像素子１１の位置は、撮像レンズ１０等に対して、上記式（１）〜（３）に規定される位置関係にあり、ｄ３の位置に位置が固定される。このようにカム面５２ａと従動子５７とが当接されている場合は、撮像素子１１が予め定められた定位置に固定される「定位置保持モード」になっている。
【００８８】
また、操作ノブ５１ａをカム回動軸Ｎに沿って進退させる場合、カム面５２ｃは、カム面５２ｂ、５２ａを単調かつ滑らかに連結（接続）しているので、調整保持モードと定位置保持モードと間の切り換えは、操作ノブ５１ａを滑らかに移動させることができ、迅速かつ容易に行うことができる。
また、調整保持モードと定位置保持モードとは、直動ガイド５１ｃの長さの範囲で、操作ノブ５１ａを最大限進退させることで切り換えることができるので、確実な切り換え動作を行うことができる。
【００８９】
したがって、干渉計１Ｄによれば、上記第１の実施形態と同様に、立体カム操作部５１が位置切換機構として機能し、撮像素子１１の保持モードを調整保持モードおよび定位置保持モードのいずれかに切り換えることで、上記と同様なフォーカス調整および光軸調整を行うことができる。
そして、フォーカス調整位置は、止めねじ５５を固定位置に進出させて回転ブロック５４を円筒突起１２ｂに固定することで、調整位置を固定することができる。
【００９０】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る干渉計について説明する。
図１３（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る干渉計に用いる移動保持部の構成を示す模式的な部分断面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。図１４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の移動保持部の立体カムの、それぞれ調整保持モードおよび定位置保持モードの動作を説明する模式的な動作説明図である。
【００９１】
本実施形態の干渉計１Ｅは、図１に示すように、上記第１の実施形態の干渉計１において、移動保持部３０に代えて、移動保持部６０（太い破線で示す）を備えるものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９２】
移動保持部６０は、撮像素子１１を集光光学系の光軸Ｏに沿う移動方向に移動可能に保持するもので、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像ユニット筐体１２の上部側に配備され、移動保持部６０を構成する構成部材は、撮像素子１１の近傍における撮像ユニット筐体１２の内部および外部に設けられている。
移動保持部６０の概略構成は、撮像部保持部材６７、ガイド部材６６、ガイド部材支持部６３、および移動量調整部６１を備える。
【００９３】
撮像部保持部材６７は、光軸Ｏに直交する方向に撮像面１１ａが配された状態で撮像素子１１が固定された基板４０を介して、撮像素子１１を保持するための板状部材である。
撮像部保持部材６７は、基板４０を固定するための光軸Ｏに直交する方向に延ばされた保持部６７ａと、保持部６７ａの基板４０と反対側に光軸Ｏに沿って立設され先端部６８ａが半球状とされた円柱棒状の従動子６８とを備える。
従動子６８は、撮像ユニット筐体１２の内部の壁部１２ｇに貫通されたガイド部１２ｅに摺動可能に嵌合されており、ガイド部１２ｅから突出された従動子６８の先端部６８ａが後述するガイド部材６６のガイド面６６ａに当接されている。これにより、従動子６８は、後述する回動支軸６４を支軸とするガイド部材６６の回動および移動に伴うガイド部材６６のガイド面６６ａの光軸Ｏに沿う方向の位置の変化を伝達できるようになっている。
また、撮像部保持部材６７と壁部１２ｇとの間には、撮像部保持部材６７を光軸Ｏに沿って、壁部１２ｇ側に引っ張るように付勢する付勢ばね７０が連結されている。
【００９４】
このような構成により、撮像部保持部材６７は、基板４０を介して固定された撮像素子１１の撮像面１１ａを光軸Ｏに直交する方向に保持した状態で、光軸Ｏに沿う方向に移動できるようになっている。
【００９５】
ガイド部材６６は、平面視矩形状の板部材であり、直線状に延ばされたガイド面６６ａを端面に備えるとともに、ガイド面６６ａに隣接する一端面からガイド面６６ａの延設方向に棒状の操作レバーである回動位置操作部６６ｃが延ばして設けられている。
このガイド部材６６は、後述する移動量調整部６１および直動ガイド６９によって、光軸Ｏに直交する移動軸Ｋに沿って移動可能に保持されたガイド部材支持部６３上に、ガイド部材支持部６３に立設された回動支軸６４（回動軸）を介して回動可能に支持されている。
回動位置操作部６６ｃは、撮像ユニット筐体１２の上部側の側面に設けられた開口１２ｈを通して回動位置操作部６６ｃの外部に向かって突出されており、外部から、ガイド部材６６の回動動作を制御できるようになっている。
回動支軸６４の軸線は、ガイド面６６ａの延設方向、移動軸Ｋおよび光軸Ｏに直交する方向に延ばされている。
ガイド部材６６のガイド部材支持部６３に対向する面上には、回動支軸６４の中心軸を通りガイド面６６ａと平行な線上に、ガイド部材支持部６３に配設された後述するプランジャ６５Ａ、６５Ｂを係止するための断面円錐状の係止溝穴部６６ｂ（図１３（ｂ）参照）が設けられている。
【００９６】
ガイド部材支持部６３は、ガイド部材支持部６３を構成する支持板部６３ｂの一端側に移動軸Ｋと同軸に設けられた雌ねじ部６３ａを備え、支持板部６３ｂの他端側は移動軸Ｋと平行に延ばされた直動ガイド６９と移動軸Ｋ方向に移動可能に係合されている。
支持板部６３ｂ上でガイド部材６６と対向する面上には、ガイド部材６６の回動支軸６４回りの回動に伴って係止溝穴部６６ｂが描く回動円弧上の２位置に、支持板部６３ｂからガイド部材６６側に向かって進退可能にするように内蔵のバネで付勢して設けられたプランジャ６５Ａ、６５Ｂを備える。
ここで、プランジャ６５Ａの中心軸は、回動支軸６４の中心を通り移動軸Ｋに平行な直線上に配置されている。
プランジャ６５Ａが係止溝穴部６６ｂに係止された状態におけるガイド面６６ａの光軸Ｏに沿う方向の位置は、従動子６８の先端部６８ａがガイド面６６ａに当接された状態で、撮像レンズ１０およびハーフミラー面８ａを介して、反射面９ｂと撮像面１１ａとが共役の関係になるように設定される。
すなわち、上記第１の実施形態と同様に、ハーフミラー面８ａと反射面９ｂとの面間距離をｄ１、反射面９ｂと撮像レンズ１０の前側主点との距離をｄ２、および撮像レンズ１０の後側主点と撮像面１１ａとの距離をｄ３が、上記式（１）、（２）、（３）を満足する位置関係に設定される。
【００９７】
また、プランジャ６５Ｂの中心軸は、回動支軸６４の中心を通り移動軸Ｋと交差する線上に配置されている。この移動軸Ｋとの交差する線（直線）の交差角は、適宜設定することができるが、本実施形態では、一例として４５°とされている。
【００９８】
移動量調整部６１は、ガイド部材支持部６３の雌ねじ部６３ａに螺合された送りねじ部６１ｃを備える軸状部材である。移動量調整部６１は、撮像ユニット筐体１２の内部において移動軸Ｋと同軸に設けられた回転支持部６２Ａ、６２Ｂによって支持され、軸方向の中間部および端部がそれぞれ回動可能に支持されている。
移動量調整部６１の回転支持部６２Ｂで支持されたのと反対側の端部には、移動量調整部６１の回動操作を行うための回転ノブ６１ａ（移動量調整操作部）が設けられている。回転ノブ６１ａおよび回転支持部６２Ａから回転ノブ６１ａまでの間の軸部は、回転支持部６２Ａの近傍の撮像ユニット筐体１２に貫通して設けられた貫通孔１２ｊを通して撮像ユニット筐体１２の外部に突出されている。
このような構成により、回転ノブ６１ａを回転させると、送りねじ部６１ｃによって、ガイド部材支持部６３を移動軸Ｋ方向に沿って移動させることができるようになっている。
【００９９】
このため、ガイド部材支持部６３は、ガイド部材６６を、ガイド面６６ａの延設方向に平行、かつ、従動子６８の移動方向に直交する回動支軸６４回りに回動可能に支持するとともに、回動支軸６４の中心軸方向および従動子６８の移動方向に直交する移動軸Ｋ方向に沿ってガイド部材６６を往復移動可能に支持する部材となっている。
また、移動量調整部６１の送りねじ部６１ｃは、ガイド部材支持部６３を移動軸Ｋ方向に沿って往復移動させる往復移動機構を構成している。
【０１００】
また、操作者は、開口１２ｈから突出された回動位置操作部６６ｃを回動支軸６４回りに移動することで、ガイド部材６６の回動位置を変化させ、係止溝穴部６６ｂが回転支持部６２Ａと係止された状態での移動軸Ｋとガイド面６６ａとが平行な平行位置（図１４（ｂ）参照）と、係止溝穴部６６ｂがプランジャ６５Ｂに係止された状態での移動軸Ｋとガイド面６６ａとが交差するような交差位置（図１４（ａ）参照）との間で、ガイド部材６６の回動位置を往還可能に切り換えることができるようになっている。
【０１０１】
次に、干渉計１Ｅの動作について、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
干渉計１Ｅの移動保持部６０では、回動位置操作部６６ｃを操作して、ガイド部材６６を交差位置に回動させた状態で、回転ノブ６１ａを回転してガイド面６６ａを移動軸Ｋ方向に沿って往復移動させると、図１４（ａ）に示すように、ガイド面６６ａに当接する従動子６８が光軸Ｏに沿って移動され、撮像面１１ａは、光軸Ｏに沿う方向に移動される。本実施形態のガイド面６６ａは、直線状に設けられているので、回転ノブ６１ａを一定量回転すると、交差位置の交差角度に応じた一定量だけ従動子６８が光軸Ｏに沿う方向に移動する。このため、移動保持部６０における保持モードは、「調整保持モード」になっている。
一方、回動位置操作部６６ｃを操作して、ガイド部材６６を平行位置に回動させた状態では、回転ノブ６１ａを回転しても、ガイド面６６ａは移動軸Ｋ方向に沿って往復移動されるだけなので、図１４（ｂ）に示すように、従動子６８は光軸Ｏに沿って一定位置に停止状態となり、撮像面１１ａは光軸Ｏに沿う一定位置に停止される。このため、移動保持部６０における保持モードは、「定位置保持モード」になっている。
【０１０２】
したがって、干渉計１Ｅによれば、上記第１の実施形態と同様に、回動位置操作部６６ｃが位置切換機構として機能し、撮像素子１１の保持モードを回動位置操作部６６ｃによって調整保持モードおよび定位置保持モードのいずれかに切り換えることで、上記と同様なフォーカス調整および光軸調整を行うことができる。
そして、フォーカス調整位置は、回転ノブ６１ａの回転位置を移動させないことにより、調整位置を固定することができる。なお、必要に応じて回転軸６１ｂの回転位置をロックするため、回転軸６１ｂの外周部に向かって進退する止めねじなどの機構を設けるようにしてもよい。
【０１０３】
なお、上記の説明では、干渉計の例として、フィゾー干渉計の例で説明したが、干渉計の種類は、これに限定されるものではなく、例えば、トワイマン干渉計など他の種類の干渉計であってもよい。
【０１０４】
また、上記の説明では、絞り板の反射面が、散乱光を発生させる反射面からなり、かつ凹面形状の場合の例で説明したが、反射面は、反射面に入射された可干渉光の光点をハーフミラー面の反射によって絞り板の開口を介して撮像素子１１で画像を観察できるものであれば、散乱光を発生させない鏡面であってもよいし、形状も平面や凸面であってもよい。
また、絞り板の反射面は、絞り板の表面の全体に設けられている必要はなく、光軸調整を行うために必要な開口周辺の領域に設けられていればよい。
【０１０５】
また、上記の説明では、定位置保持モードが、１つの定位置で保持する場合の例で説明したが、複数の定位置を設けておき、それぞれの定位置の間で切り換え可能とした構成としてもよい。
また、定位置は、光軸調整に必要なスポット像が観察できれば、撮像部の撮像面が絞り板の反射面に対して集光光学系およびハーフミラー面を介して共役の関係となる位置からずれた定位置に設定されていてもよい。
【０１０６】
また、上記の説明では、移動保持部の保持モードを手動で切り換える場合の例で説明した。このような構成とすれば、例えばステッピングモータなどの駆動源を用いて切り換える場合のように励磁振動や発熱が起こったりしないため、撮像部を安定した位置に移動保持することができる。このため、干渉縞観察や光軸調整を円滑かつ高精度に行うことができる。
ただし、励磁振動や発熱などが発生しても、撮像部の位置に影響しないような場合には、駆動源を用いて切り換え操作を行ってもよい。
【０１０７】
また、上記の各実施形態、各変形例で説明した構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  干渉計
２  レーザ光源（光源）
３、３Ａ  偏光ビームスプリッタ（ビームスプリッタ）
３ｂ  側面
５  コリメータレンズ
６  参照レンズ
６ａ  参照面
８  偏光板
８ａ  ハーフミラー面
９  絞り板
９ａ  開口
９ｂ  反射面
９ｄ、９ｅ、１８ａ  マーク
１０  撮像レンズ（集光光学系）
１１  撮像素子（撮像部）
１１ａ  撮像面
１２ａ、１２ｂ  円筒突起
１２ｅ  ガイド部
１３、１３Ｃ  表示部
１３ａ  表示画面
１４  ステージ移動機構
１５  参照レンズ移動機構
１６  干渉縞
２０  被検体
２０ａ  被検面
３０、５０、６０  移動保持部
３１  回転操作部
３１ｃ  係止溝穴
３２  円筒カム
３２ａ  カム溝（第１のカム溝）
３２ｂ  カム溝（第２のカム溝）
３２ｃ  カム溝（第３のカム溝）
３３、５３  調整位置固定機構
３８、５６、６７  撮像部保持部材
３９、５７、６８  従動子
５１  立体カム操作部
５２  立体カム
５２ａ  カム面（第１のカム面）
５２ｂ  カム面（第２のカム面）
５２ｃ  カム面（第３のカム面）
６１ａ  回転ノブ（移動量調整操作部）
６３  ガイド部材支持部
６４  回動支軸（回動軸）
６６  ガイド部材
６６ａ  ガイド面
６６ｃ  回動位置操作部
Ｋ  移動軸
Ｌ１、Ｌ２  レーザ光（可干渉光）
Ｌ３  被検面反射光（測定光）
Ｌ４  参照面反射光（参照光）
Ｍ  中心軸
Ｎ  カム回動軸
Ｏ  光軸
Ｐ、Ｑ  光点像
ｐ、ｑ  スポット像
Ｌ５、Ｌ６  絞り板反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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