【手続補正書】
【提出日】平成20年7月25日(2008.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高可干渉性の第１の光束を放射する第1の光源手段と、
該第１の光束と中心波長が異なる低可干渉性の第２の光束を放射する第２の光源手段と、
該第１の光束と該第２の光束を合波する合波手段と、
該合波された第１及び第２の光束をそれぞれ２つの光束に分割する光分割手段と、
該分割された一方の光束を被測定物の測定反射面に入射させ、
他方の光束を参照面に入射させ、
該測定反射面からの反射光と、該参照面からの反射光を合波して、該分割された２つの第１の光束及び該分割された２つの第２の光束を各々干渉させる干渉部と、
該干渉部において該分割された２つの第１の光束により形成される干渉光と、該分割された２つの第２の光束により形成される干渉光を検出する受光手段とを有し、
該第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号の強度と、該第１の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号及び該第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号の位相差とを用いて、該測定反射面に関する測定原点を決定する演算手段とを有することを特徴とする干渉測定装置。
【請求項２】
前記受光手段は、前記分割された２つの第１の光束により形成される干渉光を検出する第１の受光手段と、前記分割された２つの第２の光束により形成される干渉光を検出する第２の受光手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の干渉測定装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記第１、第２の干渉信号の位相差がゼロの位置を測定原点とすることを特徴とする請求項１または２に記載の干渉測定装置。
【請求項４】
前記第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号は、前記測定反射面と前記光分割手段との光路長と、前記参照面と前記光分割手段との光路長が等しいとき振幅が最大で、該光路長の差に応じて減衰することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の干渉測定装置。
【請求項５】
前記演算手段は、第１、第２の干渉信号の位相差がゼロの位置から求められた該測定反射面と該参照面の等光路の位置を、変位情報の測定原点として決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の干渉測定装置。
【請求項６】
前記演算手段は、第１、第２の干渉信号の位相差がゼロの位置と、前記減衰する前記第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号の強度のピーク位置と、に基づいて該測定反射面と該参照面の等光路の位置を、変位情報の測定原点として決定することを特徴とする請求項５に記載の干渉測定装置。
【請求項７】
前記光分割手段は、偏光ビームスプリッタより成り、前記合波された第１及び第２の光束を該偏光ビームスプリッタにて２つの直線偏光の光束に分割し、一方の光束を前記測定反射面に入射させて反射させ、他方の光束を前記参照面に入射させて反射させ、それぞれの光束を該偏光ビームスプリッタにて合波し、
前記合波された光束は、１／４波長板によって、該光束の光路長差の変動に基づく位相差の変動に応じた偏光方位が回転する直線偏光に変換され、
前記受光手段は、前記第１の光束に基づく干渉光から前記測定反射面の変位に関する周期信号と、前記第２の光束に基づく干渉光から、前記測定反射面と前記光分割手段との光路長と、前記参照面と前記光分割手段との光路長とが等しいとき振幅が最大で該光路長の差に応じて減衰する周期信号を発生させること特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の干渉測定装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の光源手段の発光を交互にＯＮ−ＯＦＦし、前記第１の光束と前記第２の光束の点灯に合わせて各々の干渉光を受光手段で受光し、
前記演算手段は、第１の光束によって形成される前記干渉光に基づく干渉信号波形と第２の光束によって形成される前記干渉光に基づく干渉信号波形とを各々推定補間することによって得られた各々の干渉信号波形に基づいて前記測定反射面と前記光分割手段の間の光路長と前記参照面と前記光分割手段の間の光路長とが等しい位置を測定原点とすることを特徴とする請求項１に記載の干渉測定装置。
【請求項９】
前記第１又は第２の光源手段の一方の駆動をＯＮ−ＯＦＦし、一方の光源手段の消灯に合わせて他方の光源手段からの光束に基づく干渉光を前記受光手段で検出し、
前記演算手段は、該一方の光源手段の点灯に合わせて該第１の光束によって形成される前記干渉光に該第２の光束によって形成される前記干渉光を重畳した干渉信号波形と、ＯＮ−ＯＦＦした一方の光源手段からの光束に基づく干渉信号波形または他方の光源手段からの光束に基づく干渉信号波形を推定補間することによって得られた干渉信号波形とに基づいて前記測定反射面と前記光分割手段との光路長と前記参照面と前記光分割手段の間の光路長とが等しい位置を測定原点とすることを特徴とする請求項１に記載の干渉測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項１の発明の干渉測定装置は、
高可干渉性の第１の光束を放射する第1の光源手段と、
該第１の光束と中心波長が異なる低可干渉性の第２の光束を放射する第２の光源手段と、
該第１の光束と該第２の光束を合波する合波手段と、
該合波された第１及び第２の光束をそれぞれ２つの光束に分割する光分割手段と、
該分割された一方の光束を被測定物の測定反射面に入射させ、
他方の光束を参照面に入射させ、
該測定反射面からの反射光と、該参照面からの反射光を合波して、該分割された２つの第１の光束及び該分割された２つの第２の光束を各々干渉させる干渉部と、
該干渉部において該分割された２つの第１の光束により形成される干渉光と、該分割された２つの第２の光束により形成される干渉光を検出する受光手段とを有し、
該第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号の強度と、該第１の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号及び該第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号の位相差とを用いて、該測定反射面に関する測定原点を決定する演算手段とを有することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記受光手段は、前記分割された２つの第１の光束により形成される干渉光を検出する第１の受光手段と、前記分割された２つの第２の光束により形成される干渉光を検出する第２の受光手段とを有していることを特徴としている。
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記演算手段は、前記第１、第２の干渉信号の位相差がゼロの位置を測定原点とすることを特徴としている。
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、
前記第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号は、前記測定反射面と前記光分割手段との光路長と、前記参照面と前記光分割手段との光路長が等しいとき振幅が最大で、該光路長の差に応じて減衰することを特徴としている。
請求項５の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、
前記演算手段は、第１、第２の干渉信号の位相差がゼロの位置から求められた該測定反射面と該参照面の等光路の位置を、変位情報の測定原点として決定することを特徴としている。
請求項６の発明は請求項５の発明において、
前記演算手段は、第１、第２の干渉信号の位相差がゼロの位置と、前記減衰する前記第２の光束により形成される干渉光に基づく干渉信号の強度のピーク位置と、に基づいて該測定反射面と該参照面の等光路の位置を、変位情報の測定原点として決定することを特徴としている。
請求項７の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、
前記光分割手段は、偏光ビームスプリッタより成り、前記合波された第１及び第２の光束を該偏光ビームスプリッタにて２つの直線偏光の光束に分割し、一方の光束を前記測定反射面に入射させて反射させ、他方の光束を前記参照面に入射させて反射させ、それぞれの光束を該偏光ビームスプリッタにて合波し、
前記合波された光束は、１／４波長板によって、該光束の光路長差の変動に基づく位相差の変動に応じた偏光方位が回転する直線偏光に変換され、
前記受光手段は、前記第１の光束に基づく干渉光から前記測定反射面の変位に関する周期信号と、前記第２の光束に基づく干渉光から、前記測定反射面と前記光分割手段との光路長と、前記参照面と前記光分割手段との光路長とが等しいとき振幅が最大で該光路長の差に応じて減衰する周期信号を発生させること特徴としている。
請求項８の発明は請求項１の発明において、
前記第１及び第２の光源手段の発光を交互にＯＮ−ＯＦＦし、前記第１の光束と前記第２の光束の点灯に合わせて各々の干渉光を受光手段で受光し、
前記演算手段は、第１の光束によって形成される前記干渉光に基づく干渉信号波形と第２の光束によって形成される前記干渉光に基づく干渉信号波形とを各々推定補間することによって得られた各々の干渉信号波形に基づいて前記測定反射面と前記光分割手段の間の光路長と前記参照面と前記光分割手段の間の光路長とが等しい位置を測定原点とすることを特徴としている。
請求項９の発明は請求項１の発明において、
前記第１又は第２の光源手段の一方の駆動をＯＮ−ＯＦＦし、一方の光源手段の消灯に合わせて他方の光源手段からの光束に基づく干渉光を前記受光手段で検出し、
前記演算手段は、該一方の光源手段の点灯に合わせて該第１の光束によって形成される前記干渉光に該第２の光束によって形成される前記干渉光を重畳した干渉信号波形と、ＯＮ−ＯＦＦした一方の光源手段からの光束に基づく干渉信号波形または他方の光源手段からの光束に基づく干渉信号波形を推定補間することによって得られた干渉信号波形とに基づいて前記測定反射面と前記光分割手段との光路長と前記参照面と前記光分割手段の間の光路長とが等しい位置を測定原点とすることを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
高可干渉性のシングルモード半導体レーザＬＤ（半導体レーザＬＤ）（第１の光源手段）に、レーザ波長λが安定な０.７８μｍのＤＦＢ（Distributed feedback）レーザを使用している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
低可干渉性のレーザＳＬＤに、スペクトル半値幅ΔΛが約１０ｎｍで中心波長λ’が約０．８２μｍのスーパールミネッセントダイオードＳＬＤ（ダイオードＳＬＤ）（第２の光源手段）を用いている。半導体レーザＬＤとダイオードＳＬＤのスペクトルは図２のように半導体レーザＬＤのパワースペクトルは０．７８μｍの輝線であり、ダイオードＳＬＤのパワースペクトルは中心波長０．８２μｍで半値幅が約１０ｎｍの広がりを持つ。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
半導体レーザＬＤとダイオードＳＬＤから放射された光束を各々コリメータレンズＣＯＬ１、ＣＯＬ２によりコリメート光（平行光）にしている。そしてダイクロイックミラーＤＭ１で同一光軸上に合波し、レンズＬＮＳ１にハーフミラーＮＢＳを介し、レンズＬＮＳ２の焦点面の位置Ｐ１に集光照明している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
その後、光ＬＤ（第１の光束）と光ＳＬＤ（第２の光束）を分離するため、集光レンズＣＯＮ、アパーチャーＡＰを介してビーム分割素子ＧＢＳにて３光束に分割し、ダイクロイックミラーＤＭ１と同じ構成のダイクロイックミラーＤＭ２によりＬＤ光を透過、ＳＬＤ光を反射し分離する。ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した光ＬＤと、反射した光ＳＬＤの各３光束を互いに６０°づつ偏光軸をずらして配置した偏光素子アレイ３ＣＨ−ＰＯＬ、及び３ＣＨ−ＰＯＬ’を介して３分割受光素子ＰＤＡ（第１の受光手段）、及びＰＤＡ’（第２の受光手段）の各受光部に入射させている。これにより被測定対象面（ミラー）Ｍ２の面外変位に基づく３つの互いに位相が１２０度づつずれた干渉信号ＵＶＷ及び干渉信号Ｕ’Ｖ’Ｗ’を検出する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
干渉光ＬＤのＵ出力に対応する偏光素子アレイ３ＣＨ−ＰＯＬの偏光素子３ＣＨ−ＰＯＬ−１と干渉光ＳＬＤのＵ’出力に対応する偏光素子アレイ３ＣＨ−ＰＯＬ’の偏光素子３ＣＨ−ＰＯＬ−１’の偏向方向を考える。このとき被測定面Ｍ２と参照面Ｍ１の光路差が所定値のとき、例えばゼロのときピーク位置になる方向に配置する。これによれば干渉光ＬＤのＵ波形およびＡ相は、被測定面Ｍ２と参照面Ｍ１の光路差がゼロのときを原点とするコサイン波形になり、又Ｂ相はサイン波形となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
実施例２は、原点検出時に、ダイオードＳＬＤをＯＮ−ＯＦＦして時系列でサンプリングする為、被測定面Ｍ２の動きがサンプリング周波数より十分遅い必要がある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
又ダイオードＳＬＤがＯＮのとき半導体レーザＬＤによる干渉信号ＵＶＷとダイオードＳＬＤの干渉信号Ｕ’Ｖ’Ｗ’が重畳した信号を信号処理ＳＰＣによってサンプリングし分離している。そして各干渉信号は推定補間し、連続した干渉信号ＵＶＷと干渉信号ＵＶＷに干渉信号Ｕ’Ｖ’Ｗ’が重畳した信号を得ている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
以上のように実施例３では、２つの光源手段の一方のみの駆動をＯＮ−ＯＦＦしている。そして一方の光源手段の消灯に合わせて他方の光源手段からの光束に基づく干渉光を検出している。そして一方の光源手段の点灯に合わせて光ＬＤの干渉光に光ＳＬＤの干渉光を重畳した干渉波形を受光手段で受光する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】削除
【補正の内容】