(57)【要約】【課題】収差の少ない紫外光を干渉計等の光学測定機器に導入すること。【解決手段】レーザ光源２０から出射された紫外レーザ光を集光レンズ２１により紫外レーザ光のエアリーディスクの直径よりも小さい直径を有するピンホール２２の配置位置に集光し、このピンホール２２を通過させることによりほぼ無収差の球面波を有する紫外レーザ光を得し、この紫外レーザ光を干渉計１に導入する。【選択図】      図１
2006112903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光を出力する光源と、
前記光源から出力された前記紫外光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズの集光位置に配置されたピンホールと、
を具備し、無収差の前記紫外光を出力することを特徴とする紫外光光源ユニット。
【請求項２】
前記ピンホールは、前記紫外光のエアリーディスクの直径よりも小さい直径を有することを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項３】
前記ピンホールの直径は、前記紫外光のエアリーディスクの直径の０．５〜０．７５倍に形成されたことを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項４】
前記光源は、紫外レーザ光を出力するレーザ光源を有することを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項５】
少なくとも前記光源と前記集光レンズと前記ピンホールとを収納するユニット筐体を有し、前記ユニット筐体は、各種光学機器に対して着脱可能とする着脱構造を有することを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項６】
前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に、前記光源への戻り光の入射を防止する戻り光防止光学系を配置したことを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項７】
前記戻り光防止光学系は、１／４波長板とプリズムビームスプリッタとを有することを特徴とする請求項６記載の紫外光光源ユニット。
【請求項８】
前記光源は、レーザ光を出射口から出射するシングルモードファイバであり、
前記ピンホールは、前記シングルモードファイバの前記出射口と共役な位置に配置される、
ことを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項９】
前記ピンホールは、前記光源から出力される前記紫外光の光軸上に対して挿脱可能であることを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項１０】
前記ピンホールは、前記紫外光の波長に応じた前記紫外光の光軸上の位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項１１】
前記集光レンズは、前記光源から出力される前記紫外光の光軸上に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１記載の紫外光光源ユニット。
【請求項１２】
前記各種光学機器は、干渉計を有することを特徴とする請求項５記載の紫外光光源ユニット。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちいずれか１項記載の紫外光光源ユニットと、
前記紫外光光源ユニットから出力された前記紫外光を被検体に投射する投射光学系と、
前記紫外光光源ユニットから出力された前記紫外光を参照光として反射する参照ミラーと、
前記参照ミラーからの前記参照光と前記被検体からの被検光との干渉により生じた干渉縞を撮像する撮像素子と、
を具備したことを特徴とする干渉計。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のうちいずれか１項記載の紫外光光源ユニットと、前記紫外光光源ユニットから出力された前記紫外光を被検体に投射する投射光学系と、前記紫外光光源ユニットから出力された前記紫外光を参照光として反射する参照ミラーと、前記参照ミラーからの前記参照光と前記被検体からの被検光との干渉により生じた干渉縞を撮像する撮像素子とを有する干渉計の調整方法において、
前記紫外光光源ユニットは、出力する前記紫外光の波長が可変であり、前記紫外光光源ユニットから出力される前記紫外光の波長を変えたとき、
前記集光レンズ、前記ピンホール又は前記コリメートレンズの各部材のうち少なくとも１の前記部材を前記紫外光の光軸上にスライド移動させる、又は前記ピンホールの直径を可変設定して前記集光レンズの集光位置と前記ピンホールの配置位置とを一致させることことを特徴とする干渉計の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば干渉計や走査型レーザ顕微鏡などのレーザ光を用いる光学測定機器に係わり、特に光学測定機器の光源として紫外レーザ光などの紫外光を出力する紫外光光源ユニット及びこれを用いた干渉計並びに干渉計の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば干渉計は、光源から出力されるレーザ光を導入して２方向に分岐し、一方のレーザ光を被検体に投射してその被検光を取得し、他方のレーザ光を参照ミラーで反射させて参照光を取得し、これら被検光と参照光とから干渉光を生じさせている。
【０００３】
干渉計へのレーザ光の導入は、光源と干渉計との間を例えばシングルモードファイバーによって光学的に接続することによって行っている。このように干渉計へのレーザ光の導入にシングルモードファイバー等の光ファイバーを用いることは、例えば特許文献１乃至３に開示されている。特許文献１には、光源１０は、単一周波数で、直線的に偏光され、かつよく知られた方法を用いて光ファイバーに送り出される周波数固定レーザ光を与えるものであり、光ファイバーは、動く載物台に取り付けられたモジュールにレーザ光を伝えるものであることが開示されている。特許文献２には、光源部は、例えばレーザダイオード等により構成され、コヒーレント光を供給し、結合部は、例えば光導波路への偏波面保存型シングルモードファイバーによる直接入力、集光レンズ及び偏光子による入力等による手段で構成されることが開示されている。特許文献３には、レンズは個々のレーザ光をそれぞれ個別の光ファイバーに結像することが開示されている。
【０００４】
レーザ光の導入にシングルモードファイバーを用いることは一般的であるが、その理由としては、シングルモードファイバーを通し、その出射口を点光源とすることにより収差の少ない光が得られるという利点を有するからである。
【特許文献１】特開平１０−２１３４１３号公報
【特許文献２】特開平１１−１３２７１８号公報
【特許文献３】特開２００３−８３７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、干渉計を用いて被検体を測定するときに要求される精度がより高精度になっている。このような高精度の要求に応じて参照光の波長も短波長が用いられるようになり、紫外光を用いる必要性も出てきている。例えば走査型レーザ顕微鏡では、対物レンズを通して紫外レーザ光を試料上に走査することで試料の像を観察している。このような走査型レーザ顕微鏡に用いられる対物レンズを測定・検査するときには、対物レンズに紫外レーザ光を通す必要がある。
【０００６】
しかしながら、現在のところ紫外光に対する耐性を有するシングルモードファイバーは現存せず、従来のシングルモードファイバーを用いる方法では、紫外光を干渉計に導入することができない。又、ファイバーを用いずに紫外光を直接的に干渉計に導入すると、紫外光により生じる収差から歪みのない干渉縞を発生することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、紫外光を出力する光源と、光源から出力された紫外光を集光する集光レンズと、集光レンズの集光位置に配置されたピンホールとを備え、無収差の紫外光を出力する紫外光光源ユニットである。
【０００８】
本発明は、紫外光を出力する光源と、光源から出力された紫外光を集光する集光レンズと、集光レンズの集光位置に配置されたピンホールと、ピンホールを通過した紫外光を平行光にコリメートするコリメートレンズとを備え、無収差の紫外光を出力する紫外光光源ユニットである。
【０００９】
本発明は、上記紫外光光源ユニットと、紫外光光源ユニットから出力された紫外光を被検体に投射する投射光学系と、紫外光光源ユニットから出力された紫外光を参照光として反射する参照ミラーと、参照ミラーからの参照光と被検体からの被検光との干渉により生じた干渉縞を撮像する撮像素子とを具備した干渉計である。
【００１０】
本発明は、上記紫外光光源ユニットと、紫外光光源ユニットから出力された紫外光を被検体に投射する投射光学系と、紫外光光源ユニットから出力された紫外光を参照光として反射する参照ミラーと、参照ミラーからの参照光と被検体からの被検光との干渉により生じた干渉縞を撮像する撮像素子とを有する干渉計の調整方法において、紫外光光源ユニットは、出力する紫外光の波長が可変であり、紫外光光源ユニットから出力される紫外光の波長を変えたとき、集光レンズ、ピンホール又はコリメートレンズの各部材のうち少なくとも１つの部材を紫外光の光軸上にスライド移動させる、又はピンホールの直径を可変設定して集光レンズの集光位置とピンホールの配置位置とを一致させる干渉計の調整方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、収差の少ない紫外光を干渉計等の光学測定機器に導入することができる紫外光光源ユニット及びこれを用いた干渉計並びに干渉計の調整方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は紫外光光源ユニットを用いた干渉計の構成図である。この干渉計１は、被検体として例えば顕微鏡の対物レンズ２を取り付ける載置台３が設けられている。この載置台３は、ベース部材４上に各支持部材５を立設し、これら支持部材５上に取付ベース６を設けている。ベース部材４上には、ＸＹＺステージ７が設けられ、このＸＹＺステージ７上に球面ミラー８が設けられている。この球面ミラー８は、凹球面９に形成され、その曲率中心を、対物レンズ２の集光点Ｓに一致させる。この球面ミラー８は、対物レンズ２を通過した例えば紫外レーザ光を反射し、再び対物レンズ２を通過させることによって紫外レーザ光を対物レンズ２で１往復させる。
【００１４】
取付ベース６の下面には、各対物レンズ取付部材１０、１１が設けられ、これら対物レンズ取付部材１０、１１によって対物レンズ２が取り付けられている。取付ベース６及び各対物レンズ取付部材１０、１１には、それぞれレーザ光通過用の各孔１２〜１４が設けられている。
【００１５】
取付ベース６の上面には、ベース筐体１５が設けられている。このベース筐体１５を介してそれぞれ中空の導光用筐体１６と参照系筐体１７とが同軸上に設けられ、かつ対物レンズ２の光軸と一致する軸上に中空の結像系筐体１８が設けられている。
【００１６】
導光用筐体１６には、紫外光光源ユニット１９が一体化して設けられている。この紫外光光源ユニット１９は、無収差の紫外レーザ光を出力するもので、紫外レーザ光を出力するレーザ光源（紫外レーザ発振装置）２０が設けられている。紫外光光源ユニット１９内には、レーザ光源２０から出力された紫外レーザ光を集光する集光レンズ２１と、この集光レンズ２１の集光位置に配置されたピンホール２２とが設けられている。これら集光レンズ２１及びピンホール２２は、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の光軸上に設けられている。又、導光用筐体１６内には、コリメートレンズ２３が設けられている。このコリメートレンズ２３は、ピンホール２２を通過した紫外レーザ光を平行光にコリメートする。
【００１７】
ピンホール２２の直径は、紫外レーザ光のエアリーディスクの直径よりも小さい直径、例えば紫外レーザ光のエアリーディスク直径の０．５〜０．７５倍に設定されている。この理由は、かかるエアリーディスク直径に設定されたピンホール２２を通ることにより紫外レーザ光は、ほぼ無収差（完全な球面波）になるからである。
【００１８】
このピンホール２２の径は、次式により表わされる。
【００１９】
ピンホール径＝エアリーディスク径×（０．５〜０．７５）
＝（１．２２×λ／ＮＡ）×（０．５〜０．７５）    …（１）
λはレーザ波長、ＮＡは入射開口数である。
【００２０】
図２はＪ．Ｃ．Ｗｙａｎｔにより得られたピンホール射出波の位相曲線例（公知：新技術コミュニケーションズOplusE  1999/11  Vol.21,「点回折干渉計」No.11）を示す。非点収差が１λの入射波面に対し、その近軸像面上にピンホールを置いたときの結果である。ピンホールの直径が小さくなるに従い、波面上の位相変動が小さくなっていき、その直径がエアリーディスク直径の１／２のところでほぼ無収差とみなせることが分る。これにより、干渉計１に入射する紫外レーザ光は、ほぼ無収差の平行光になる。
【００２１】
ベース筐体１５内には、入射する紫外レーザ光を透過する成分（図示左方向）と反射する成分（図示下方向）の各紫外レーザ光に分離するハーフミラー２４が設けられている。又、参照系筐体１７内には、ハーフミラー２４を透過した紫外レーザ光を参照光として反射する参照ミラー２５が設けられている。
【００２２】
具体的にハーフミラー２４は、コリメートレンズ２３によりコリメートされた紫外レーザ光の一部を対物レンズ２側の下方に反射し、残りの紫外レーザ光を参照ミラー２５側に透過させ、かつ対物レンズ２からの被検光と参照ミラー２５からの参照光とを結像系筐体１８内に導く。
【００２３】
結像系筐体１８内には、各レンズ２６、２７が設けられ、かつ結像系筐体１８の端部にＣＣＤカメラなどの撮像素子２８が取り付けられている。対物レンズ２側からの被検光と参照ミラー２５からの参照光とは、ハーフミラー２４から撮像素子２８までの各レンズ２６、２７を有する光路において干渉を起こして撮像素子２８に入射する。この撮像素子２８の受光面は、各レンズ２６、２７によって対物レンズ２の瞳が投影される位置に設置され、干渉縞を撮像する。
【００２４】
次に、上記の如く構成された干渉計１を用いての対物レンズ２の測定について説明する。
【００２５】
レーザ光源２０から出射された紫外レーザ光は、集光レンズ２１によりピンホール２２の配置位置に集光する。紫外レーザ光は、ピンホール２２を通過することによりほぼ無収差の球面波となり、コリメートレンズ２３によって平行光となった後、干渉計１に入射する。
【００２６】
干渉計１に入射した紫外レーザ光は、ハーフミラー２４によって一部が対物レンズ２側の下方に反射し、残りの紫外レーザ光が参照ミラー２５側に透過する。ハーフミラー２４を透過した紫外レーザ光は、参照ミラー２５で反射し、参照光として再びハーフミラー２４に入射して反射され、レンズ２６側に向かう。
【００２７】
一方、ハーフミラー２４で反射した紫外レーザ光は、対物レンズ２を通り、当該対物レンズ２の焦点位置Ｓに集光した後、球面ミラー８に入射する。球面ミラー８に入射した紫外レーザ光は、元来た経路を辿って再び対物レンズ２を通過し、被検光としてハーフミラー２４を透過してレンズ２６側に向う。
【００２８】
対物レンズ２側からの被検光と参照ミラー２５からの参照光とは、ハーフミラー２４から撮像素子２８までの各レンズ２６、２７を有する光路において干渉を起こして撮像素子２８に入射する。このとき撮像素子２８の受光面には、対物レンズ１０の瞳像が結ばれる。この撮像素子２８は、干渉縞を撮像してその画像信号を出力する。これにより、干渉縞が不図示のモニターに表示されて観察者によって観察される。
【００２９】
このように上記第１の実施の形態によれば、レーザ光源２０から出射された紫外レーザ光を集光レンズ２１により紫外レーザ光のエアリーディスクの直径よりも小さい直径を有するピンホール２２の配置位置に集光し、このピンホール２２を通過させるので、ほぼ無収差の球面波を有する紫外レーザ光を得ることができる。この場合、干渉計１などのレーザ光を使用する各種機器にシングルモードファイバーを使用することなく、無収差の紫外レーザ光を導入することができる。この無収差の球面波を有する紫外レーザ光を干渉計１に入射することで、干渉計１において歪みのない干渉縞を発生することができ、対物レンズ２に対する高精度な干渉測定ができる。
【００３０】
従って、高精度な測定が要求されている例えば走査型レーザ顕微鏡に用いる対物レンズ２に対して紫外レーザ光を通過させることができ、当該対物レンズ１に対する高精度な測定・検査ができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００３２】
図３は紫外光光源ユニットを用いた干渉計の構成図である。紫外光光源ユニット１９は、干渉計１の導光用筐体１６に対して着脱可能な構造を有する。この紫外光光源ユニット１９は、導光用筐体１６に対して取り付け、取り外し可能なユニット筐体３０からなり、このユニット筐体３０は、中空状に形成され、一端側に導光用筐体１６に対して取り付け、取り外し可能な嵌合部３１が設けられている。
【００３３】
このユニット筐体３０の他端には、レーザ光源２０が取り付けられている。このユニット筐体３０内におけるレーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の光軸上には、集光レンズ２１及びピンホール２２が設けられると共に、レーザ光源２０と集光レンズ２１との間に、レーザ光源２０への戻り光の入射を防止する戻り光防止光学系を構成するプリズムビームスプリッタ（ＰＢＳ）３２及び１／４波長板３３が設けられている。１／４波長板３３は、レーザ光源２０への戻り光を偏光し、プリズムビームスプリッタ３２は、１／４波長板３３により偏光された戻り光をレーザ光源２０の光軸外に反射する。
【００３４】
ピンホール２２のピンホール径は、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の集光レンズ４によるエアリーディスク径の０．５から０．７５倍に設定されている。例えば、紫外レーザ光の波長λが２６６ｎｍで、ピンホール２２への入射開口数ＮＡが０．０１７の場合、
エアリーディスク径＝１．２２×λ／ＮＡ
＝１．２２×０．２６６／０．０１７
＝１９μｍ                                …（２）
となり、
ピンホール径＝１９×（０．５〜０．７５）
＝９．５μｍ〜１４．３μｍ
≒１０μｍ                                      …（３）
となる。
【００３５】
ユニット筐体３０内において、ピンホール２２の光軸方向の配置位置及び集光レンズ２１の光軸方向の配置位置は、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長によるコリメートレンズ６及び集光レンズ２１の焦点距離に合せて調整されている。又、ユニット筐体３０内に設けられるピンホール２２の直径も紫外レーザ光の波長λに合わせて設定されている。
【００３６】
従って、紫外光光源ユニット１９は、紫外レーザ光の波長λに合わせたピンホール径を有するピンホール２２が設けられたものが複数用意されている。これら紫外光光源ユニット１９は、紫外レーザ光の波長λに応じたものが選択され、導光用筐体１６に取り付けられる。
【００３７】
図４はこれら紫外光光源ユニット１９の各構成例を示す。第１の紫外光光源ユニット１９−１は、例えば第１の波長λ１の紫外レーザ光を出力する第１のレーザ光源２０−１を備えている。これにより第１のユニット筐体３０−１内に設けられている第１の集光レンズ２１−１、第１のピンホール２２−１、第１のプリズムビームスプリッタ３２−１及び第１の１／４波長板３３−１は、それぞれ紫外レーザ光の第１の波長λ１に合せた各位置に設けられている。
【００３８】
第２の紫外光光源ユニット１９−２は、第１の波長λ１と異なる第２の波長λ２の紫外レーザ光を出力する第２のレーザ光源２０−２を備えている。これにより第２のユニット筐体３０−２内に設けられている第２の集光レンズ２１−２、第１のピンホール２２−２、第２のプリズムビームスプリッタ３２−２及び第２の１／４波長板３３−２は、それぞれ紫外レーザ光の第２の波長λ２に合せた各位置に設けられている。
【００３９】
従って、第１の波長λ１と第２の波長λ２との相異によって第１のユニット筐体３０−１内に設けられている第１の集光レンズ２１−１、第１のピンホール２２−１、第１のプリズムビームスプリッタ３２−１及び第１の１／４波長板３３−１の各配置位置と、第２のユニット筐体３０−２内に設けられている第２の集光レンズ２１−２、第２のピンホール２２−２、第２のプリズムビームスプリッタ３２−２及び第２の１／４波長板３３−２の各配置位置とは、互いに相異している。
【００４０】
又、第１のピンホール２２−１と第２のピンホール２２−２とでは、互いにピンホール径も相異する。第１のピンホール２２−１のピンホール径は、第１の波長λ１に合せて設定され、第２のピンホール２２−２のピンホール径は、第２の波長λ２に合せて設定されている。
【００４１】
なお、これら第１及び第２の紫外光光源ユニット１９−１、１９−２は、紫外レーザ光の波長に合わせて構成しているが、これに限らず、可視光の波長に合わせて集光レンズ２１、ピンホール２２、プリズムビームスプリッタ３２及び１／４波長板３３の各配置位置を設定した光源ユニットを用意してもよい。
【００４２】
次に、上記の如く構成された干渉計１を用いての対物レンズ２の測定について説明する。
【００４３】
紫外レーザ光の波長λに合わせたピンホール径を有するピンホール２２が設けられた紫外光光源ユニット１９が導光用筐体１６に取り付けられる。
【００４４】
レーザ光源２０から出射された紫外レーザ光は、プリズムビームスプリッタ３２を透過して１方向の直線偏光になり、１／４波長板３３を透過して円偏光になる。この円偏光を持つ紫外レーザ光は、集光レンズ２１によりピンホール２２の配置位置に集光され、このピンホール２２を通過する。ピンホール２２を通過した紫外レーザ光は、ほぼ無収差の球面波となり、コリメートレンズ２３によって平行光となって干渉計１に入射する。
【００４５】
干渉計１に入射した紫外レーザ光は、ハーフミラー２４によって一部が対物レンズ２側の下方に反射し、残りの紫外レーザ光が参照ミラー２５側に透過する。ハーフミラー２４を透過した紫外レーザ光は、参照ミラー２５で反射し、参照光として再びハーフミラー２４に入射して反射し、レンズ２６側に向かう。
【００４６】
一方、ハーフミラー２４で反射した紫外レーザ光は、対物レンズ２を通り、当該対物レンズ２の焦点位置Ｓに集光した後、球面ミラー８に入射する。球面ミラー８に入射した紫外レーザ光は、元来た経路を辿って再び対物レンズ２を通過し、被検光としてハーフミラー２４を透過してレンズ２６側に向う。
【００４７】
対物レンズ２側からの被検光と参照ミラー２５からの参照光とは、ハーフミラー２４から撮像素子２８までの各レンズ２６、２７を有する光路において干渉を起こして撮像素子２８に入射する。このとき撮像素子２８の受光面には、対物レンズ１０の瞳像が結ばれる。この撮像素子２８は、干渉縞を撮像してその画像信号を出力する。これにより、干渉縞が不図示のモニターに表示されて観察者によって観察される。
【００４８】
参照ミラー２５で反射した参照光は、ハーフミラー２４側に戻るが、この戻り光のうちハーフミラー２４を透過した光と、球面ミラー８からの戻り光のうちハーフミラー２４を反射した光は、レーザ光源２０側に進行する。このレーザ光源２０側に戻る光は、１／４波長板３３を透過することで、レーザ光源２０から出力された紫外レーザ光を偏向させたときの偏向方向に対して９０°偏光方向の異なった直線偏光になる。この１／４波長板３３を透過した戻り光は、プリズムビームスプリッタ３２に入射することによりレーザ光源２０の光軸外に反射される。これにより、紫外レーザ光は、レーザ光源２０に戻らない。
【００４９】
このように上記第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、ほぼ無収差の球面波を有する紫外レーザ光を得ることができ、この無収差の紫外レーザ光を干渉計１などのレーザ光を使用する各種機器に導入し、干渉計１において歪みのない干渉縞を発生させ、対物レンズ２に対する高精度な干渉測定ができる。
【００５０】
又、紫外レーザ光の波長λに合わせたピンホール径を有する各ピンホール２２を設けた複数の紫外光光源ユニット１９、例えば図４に示す各紫外光光源ユニット１９−１、１９−２を用意すれば、紫外レーザ光の波長λに合わせて該当する紫外光光源ユニット１９−１又は１９−２などに交換できる。これら紫外光光源ユニット１９−１、１９−２に加えて可視光の波長に合わせた紫外光光源ユニットを用いれば、紫外領域から可視領域の光に対応して該当する紫外光光源ユニット１９を選択して干渉計１等の各種機器に取り付けることができる。これにより、紫外レーザ光などのレーザ光の波長に対する汎用性を高くできる。
【００５１】
レーザ光源２０と集光レンズ２１との間に、レーザ光源２０への戻り光の入射を防止する戻り光防止光学系を構成するプリズムビームスプリッタ３２及び１／４波長板３３を設けたので、干渉計１において紫外レーザ光がレーザ光源２０に戻ることはない。
【００５２】
ピンホール２２の配置位置をシングルモードファイバの出射口と共役な位置に配置すれば、レーザ光源２０に変えて従来技術で説明したシングルモードファイバを用いて測定することも可能である。
【００５３】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００５４】
図５は紫外光光源ユニットを用いた干渉計の構成図である。レーザ光源２０は、出力する紫外レーザ光の波長を変更可能である。又、紫外光光源ユニット１９には、それぞれ波長の異なる各紫外レーザ光を出力する複数のレーザ光源２０が交換可能である。
【００５５】
このような紫外光光源ユニット１９の構成にあって、ピンホール２２は、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の光軸上、すなわち紫外光光源ユニット１９のユニット筐体３０に対して矢印Ａ方向に挿脱する保持部材としてのカセット４０内に保持されている。このカセット４０内に保持されるピンホール２２のピンホール径は、紫外レーザ光の波長に応じて設定されている。又、ピンホール２２のカセット４０内での保持位置は、紫外レーザ光の波長に応じて調整されて保持されている。このようなカセット４０は、紫外レーザ光の各波長毎に複数用意されている。
【００５６】
図６はこれらカセット４０の各構成例を示す。第１のカセット４０−１は、例えば第１の波長λ１の紫外レーザ光に応じた位置にピンホール２２を収納している。第２のカセット４０−２は、例えば第２の波長λ２の紫外レーザ光に応じた位置にピンホール２２を収納している。従って、第１の波長λ１と第２の波長λ２との相異によって第１のカセット４０−１内に保持されているピンホール２２の配置位置と、第２のカセット４０−２内に保持されているピンホール２２の配置位置とは、互いに相異している。これら第１及び第２のカセット４０−１、４０−２は、それぞれ各カセット内にピンホール２２を収納しているが、各カセット内でピンホール２２を紫外レーザ光の光軸方向に沿ってスライド移動させる構成にしてもよい。
【００５７】
集光レンズ２１は、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の光軸上（矢印Ｂ方向）に沿ってスライド移動させるスライダ４１に保持されている。このスライダ４１は、集光レンズ２１を保持する枠体４２と、この枠体４２を紫外レーザ光の光軸上に沿って手動でスライド移動させるための取っ手４３とを有する。この集光レンズ２１は、スライダ４１のスライド移動によって、紫外レーザ光の波長の変化による当該集光レンズ２１の焦点距離の変化と、ピンホール２２の紫外レーザ光の波長の変化に応じた当該紫外レーザ光の光軸上の配置位置とに基づいて紫外レーザ光の光軸上の位置に位置決めされる。
【００５８】
次に、上記の如く構成された干渉計１におけるピンホール２２及び集光レンズ２１の調整方法について説明する。
【００５９】
レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長を変えた場合、コリメートレンズ２３の焦点距離も紫外レーザ光の波長に依存して変化する。一方、ピンホール２２のピンホール径も上記実施の形態で説明したように紫外レーザ光の波長をパラメータとした値であるため変更する必要が生じる。従って、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長を変更したときには、ピンホール２２及び集光レンズ２１が調整される。
【００６０】
レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長が例えば第１の波長λ１の紫外レーザ光に変更された場合、当該第１の波長λ１の紫外レーザ光に応じた図６に示す第１のカセット４０−１が紫外光光源ユニット１９に取り付けられる。レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長が第２の波長λ２に変更された場合は、図６に示す第２のカセット４０−２が紫外光光源ユニット１９に取り付けられる。
【００６１】
このようにレーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長が例えば第１の波長λ１又は第２の波長λ２に変更されると、この変更された紫外レーザ光の波長（第１の波長λ１又は第２の波長λ２）に応じて集光レンズ２１の焦点距離も変化する。この焦点距離の変化量とピンホール２２の光軸方向への配置位置の変化量との合算距離を、取っ手４２を操作してスライダ４１を光軸方向にスライド移動させる。これにより、集光レンズ２１の光軸方向に対する位置が調整される。
【００６２】
これらの調整の結果、第１の波長λ１又は第２の波長λ２の紫外レーザ光を導入したときの集光レンズ２１の各集光位置は、ピンホール２２の配置位置と一致する。この調整後、図示しない固定機構によってスライダ４１が固定され、集光レンズ２１の位置決めが完了する。
【００６３】
このような調整の完了の後、レーザ光源２０から紫外レーザ光が出力されると、上記第２の実施の形態と同様に、ほぼ無収差の球面波を持つ紫外レーザ光が干渉計１に入射する。この干渉計１では、対物レンズ２からの被検光と参照ミラー２５からの参照光との干渉光が撮像素子２８に入射し、この撮像素子２８によって干渉縞が撮像され、不図示のモニターに表示されて観察者によって観察される。
【００６４】
このように上記第３の実施の形態によれば、ピンホール２２を保持したカセット４０を紫外レーザ光の光軸に挿脱し、かつ集光レンズ２１を保持したスライダ４１を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動可能にしたので、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長が変更されても、この変更された紫外レーザ光の波長に応じたピンホール径のピンホール２２を紫外レーザ光の光軸に挿入し、集光レンズ２１を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動させることによって集光レンズ２１の集光位置とピンホール２２の配置位置とを一致させることができ、これによって無収差の紫外レーザ光を干渉計１などのレーザ光を使用する各種機器に導入し、干渉計１において歪みのない干渉縞を発生させ、対物レンズ２に対する高精度な干渉測定ができる。そのうえ、レーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の波長の変更に容易に対応でき、紫外レーザ光などのレーザ光の波長に対する汎用性を高くできる。
【００６５】
なお、上記第３の実施の形態では、ピンホール２２を紫外レーザ光の光軸に挿脱し、かつ集光レンズ２１を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動可能な構成にしたが、これに限らず、コリメートレンズ２３を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動可能に構成してもよい。この場合、コリメートレンズ２３は、集光レンズ２１をスライド移動させる構成と同様に、例えばレーザ光源２０から出力される紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動させるスライダに保持する。このスライダは、コリメートレンズ２３を保持する枠体と、この枠体を紫外レーザ光の光軸上に沿って手動でスライド移動させるための取っ手とを有する構成とする。
【００６６】
このようにコリメートレンズ２３を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動可能にする構成を上記第３の実施の形態に付加すれば、次のような各種調整方法が可能になる。
【００６７】
第１の調整方法は、コリメートレンズ２３のみを紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動させる。コリメートレンズ２３の焦点距離は、紫外レーザ光の波長に依存して変化するので、コリメートレンズ２３のスライド移動により集光レンズ２１の集光位置とピンホール２２の配置位置とを一致させることができる。
【００６８】
第２の調整方法は、コリメートレンズ２３を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動させると共に、集光レンズ２１を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動させる。
【００６９】
第３の調整方法は、コリメートレンズ２３のみを紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動させると共に、ピンホール２２の紫外レーザ光の光軸上における配置位置を変える。ピンホール２２の配置位置は、例えば図６に示すように第１及び第２のカセット４０−１、４０−２内における収納位置を変えることにより実現できる。
【００７０】
第４の調整方法は、ピンホール２２の紫外レーザ光の光軸上における配置位置を変えると共に、集光レンズ２１を紫外レーザ光の光軸上に沿ってスライド移動させる、等である。これら調整方法によっても集光レンズ２１の集光位置とピンホール２２の配置位置とを一致させることができる。
【００７１】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００７２】
図７は紫外光光源ユニットを用いた干渉計の構成図である。紫外光光源ユニット１９の下方であって、干渉計１とは別体にレーザ光源２０を載置する光源設置台５０が設けられている。この光源設置台５０は、レーザ光源２０を設けるレーザ水平設置部５１及びミラー配置部５２を有する。レーザ水平設置部５１は平面状に形成され、レーザ光源２０を水平方向に設置する。ミラー配置部５２は例えば水平方向に対して上向きに４５度の傾斜面に形成され、レーザ光源２０から出力された紫外レーザ光を紫外光光源ユニット１９に導く導光光学系としての第１の反射ミラー５３が設けられている。この第１の反射ミラー５３は、水平方向に対して上向きに４５度傾けて設けられ、レーザ光源２０から出力された紫外レーザ光を角度９０度上方に向けて反射する。
【００７３】
紫外光光源ユニット１９のユニット筐体３０の他端には、例えば水平方向に対して下向きに４５度の傾斜面を有するミラー設置傾斜部５４が設けられている。このミラー設置傾斜部５４には、上記導光光学系としての第２の反射ミラー５５が設けられている。この第２の反射ミラー５５は、第１の反射ミラー５３の真上に設けられる。すなわち、第１の反射ミラー５３と第２の反射ミラー５５とは、水平に対して垂直方向の光軸上に一致して設けられている。この第２の反射ミラー５５は、水平方向に対して下向きに４５度傾けて設けられ、第１の反射ミラー５３で反射して空間中を伝播してきた紫外レーザ光を角度９０度水平方向に向けて反射して紫外光光源ユニット１９内に導入する。紫外光光源ユニット１９内に導入方向は、プリズムビームスプリッタ３２、１／４波長板３３、集光レンズ２１、ピンホール２２及びコリメートレンズ２３の光軸と一致する。
【００７４】
次に、上記の如く構成された干渉計１を用いての対物レンズ２の測定について説明する。
【００７５】
レーザ光源２０から出力された紫外レーザ光は、第１の反射ミラー５３により上方に向けて９０度反射されて第２の反射ミラー５５に到達し、この第２の反射ミラー５５で水平方向に９０度反射されて紫外光光源ユニット１９内に導入される。
【００７６】
紫外光光源ユニット１９内に導入された紫外レーザ光は、プリズムビームスプリッタ３２を透過して１方向の直線偏光になり、１／４波長板３３を透過して円偏光になり、集光レンズ２１によりピンホール２２の配置位置に集光され、このピンホール２２を通過する。このピンホール２２を通過した紫外レーザ光は、ほぼ無収差の球面波となり、コリメートレンズ２３によって平行光となって干渉計１に入射する。この干渉計１では、対物レンズ２からの被検光と参照ミラー２５からの参照光との干渉光が撮像素子２８に入射し、この撮像素子２８によって干渉縞が撮像され、不図示のモニターに表示されて観察者によって観察される。
【００７７】
このように上記第４の実施の形態によれば、干渉計１とは別体にレーザ光源２０を設け、このレーザ光源２０から出力される紫外レーザ光を第１及び第２のミラー５３、５５により折り返して紫外光光源ユニット１９内に導入するようにしたので、レーザ光源２０の設置位置を干渉計１と一体に設けるのに限らず、干渉計１と別体となる任意の位置に設置することができ、レーザ光源２０の設置位置の自由度を向上できる。レーザ光源２０の設置位置は、紫外光光源ユニット１９の真下に設置しているが、これに限らず、図７中の奥行き方向に設置してもよい。
【００７８】
このように干渉計１とレーザ光源２０とを分離して設置することにより、レーザ光源２０が大型化してその重量が大きくなっても、干渉計１の本体に対して過重を掛けることなく、かつ大型のレーザ光源２０に備えられる例えば放熱ファン等の干渉計１の外部からの振動の影響を防止することができる。これにより、干渉計１の本体に対する過重や振動等物理的影響をなくして高精度に対物レンズ２の測定を行うことができる。
【００７９】
なお、導光光学系は、第１及び第２の反射ミラー５３、５５の２枚により構成しているが、これに限らず、干渉計１とレーザ光源２０との各設置位置の関係により１枚の反射ミラーを用いたり、３枚以上の各反射ミラーを用いてもよい。例えば、第１の反射ミラー５３に代えてレーザ光源２０を設けて第２の反射ミラー５５のみを設け、レーザ光源２０から出力された紫外レーザ光を第２の反射ミラー５５で反射して紫外光光源ユニット１９内に導入してもよい。
【００８０】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、次の通りに変形してもよい。
【００８１】
例えば、図５乃至図７に示す各干渉計１は、各紫外光光源ユニット１９を干渉計１に対して挿脱可能に構成していないが、図３に示す干渉計１のように挿脱可能に構成してもよい。
【００８２】
図７に示す干渉計１では、第１と第２の反射ミラー５３、５５を同一光軸上に配置しているが、紫外レーザ光の波長の異なる紫外光光源ユニット１９に変更した場合、第１と第２の反射ミラー５３、５５との各光軸がずれてしまう。これら光軸のずれを修正するために、例えば図８に示すように光源設置台５０上に軌道５６を敷設し、この軌道５６上に第１の反射ミラー５３を設けた移動設置台５７を矢印Ｃ方向にスライド可能に設ける。軌道５６は、紫外光光源ユニット１９から出力される紫外レーザ光の光軸と平行に敷設される。これにより、第１の反射ミラー５３は、紫外レーザ光の光軸と平行方向に位置決めすることができ、紫外レーザ光の波長の異なる複数の紫外光光源ユニット１９を選択して取り付けた場合の第１と第２の反射ミラー５３、５５との光軸ずれを修正できる。この結果、干渉計１で測定するときの紫外レーザ光などのレーザ光の波長に対する汎用性を高くできる。
【００８３】
本発明は、干渉計１に適用するのに限らず、例えば走査型レーザ顕微鏡などにも適用可能である。
【００８４】
以下、本発明の他の特徴とするところについて説明する。
【００８５】
第１の本発明は、紫外光を出力する光源と、前記光源から出力された前記紫外光を集光する集光レンズと、前記集光レンズの集光位置に配置されたピンホールと、前記ピンホールを通過した前記紫外光を平行光にコリメートするコリメートレンズとを具備し、無収差の前記紫外光を出力することを特徴とする紫外光光源ユニット。
【００８６】
第２の本発明は、前記ピンホールは、前記紫外光の波長に応じた直径に設定されることを特徴とする請求項３記載の紫外光光源ユニット。
【００８７】
第３の本発明は、各種光学機器に対して着脱可能とする着脱構造を有することを特徴とする請求項１又は第１の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００８８】
第４の本発明は、前記１／４波長板は、前記光源への前記戻り光を偏光し、前記プリズムビームスプリッタは、前記１／４波長板により偏光された前記戻り光を前記光源の光軸外に反射することを特徴とする請求項７記載の紫外光光源ユニット。
【００８９】
第５の本発明は、前記ピンホールは、前記光源から出力される前記紫外光の光軸上に対して挿脱する保持部材に保持されたことを特徴とする請求項１又は第１の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００９０】
第６の本発明は、前記保持部材に保持される前記ピンホールは、前記紫外光の波長に応じた位置に保持されることを特徴とする第５の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００９１】
第７の本発明は、前記集光レンズを前記光源から出力される前記紫外光の光軸上にスライドさせるスライダを有することを特徴とする請求項１又は第１の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００９２】
第８の本発明は、前記集光レンズは、前記紫外光の波長の変化による当該集光レンズの焦点距離の変化と、前記ピンホールの前記紫外光の波長の変化に応じた前記紫外光の光軸上の配置位置とに基づいて前記紫外光の光軸上の位置に位置決めされることを特徴とする第１の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００９３】
第９の本発明は、前記コリメートレンズは、前記光源から出力される前記紫外光の光軸上に沿って移動可能であることを特徴とする第１の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００９４】
第１０の本発明は、前記光源と前記集光レンズとの間に配置され、前記光源から出力された前記紫外光を反射して前記集光レンズに導光する導光光学系を有することを特徴とする請求項１又は第１の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００９５】
第１１の本発明は、少なくとも前記集光レンズと前記ピンホールとを収納するユニット筐体と、前記光源は、前記ユニット筐体に対して別体に設けられ、前記導光光学系は、前記光源から出力された前記紫外光を空間上に伝播させて前記ユニット筐体内に入射させる
ことを特徴とする第１０の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【００９６】
第１２の本発明は、前記導光光学系は、少なくとも１枚の反射ミラーを有することを特徴とする第１０又は第１１の本発明に記載の紫外光光源ユニット。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る紫外光光源ユニットを用いた干渉計の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】ピンホール射出波の位相曲線例を示す図。
【図３】本発明に係る紫外光光源ユニットを用いた干渉計の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】同紫外光光源ユニットの各構成例を示す図。
【図５】本発明に係る紫外光光源ユニットを用いた干渉計の第３の実施の形態を示す構成図。
【図６】同紫外光光源ユニットに設けられる各カセットの各構成例を示す図。
【図７】本発明に係る紫外光光源ユニットを用いた干渉計の第４の実施の形態を示す構成図。
【図８】同干渉計の変形例を示す構成図。
【符号の説明】
【００９８】
１：干渉計、２：対物レンズ、３：載置台、４：ベース部材、５：支持部材、６：取付ベース、７：ＸＹＺステージ、８：球面ミラー、９：凹球面、１０，１１：対物レンズ取付部材、１２〜１４：孔、１５：ベース筐体、１６：導光用筐体、１７：参照系筐体、１８：結像系筐体、１９：紫外光光源ユニット、２０：レーザ光源、２１：集光レンズ、２２：ピンホール、２３：コリメートレンズ、２４：ハーフミラー、２５：参照ミラー、２６，２７：レンズ、２８：撮像素子、３０：ユニット筐体、３１：嵌合部、３２：プリズムビームスプリッタ、３３：１／４波長板、１９−１：第１の紫外光光源ユニット、２０−１：第１のレーザ光源、２１−１：第１の集光レンズ、２２−１：第１のピンホール、３２−１：第１のプリズムビームスプリッタ、３３−１：第１の１／４波長板、
１９−２：第２の紫外光光源ユニット、２０−２：第２のレーザ光源、２１−２：第２の集光レンズ、２２−２：第２のピンホール、３２−２：第２のプリズムビームスプリッタ、３３−２：第２の１／４波長板、４０：カセット、４０−１：第１のカセット、４０−２：第２のカセット、４１：スライダ、４２：枠体、４３：取っ手、５０：光源設置台、５１：レーザ水平設置部、５２：ミラー配置部、５３：第１の反射ミラー、５４：ミラー設置傾斜部、５５：第２の反射ミラー、５６：軌道、５７：移動設置台。
【図１】
2006112903.tif 000003
【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】
2006112903.tif 000008
【図７】
2006112903.tif 000009
【図８】
2006112903.tif 000010