(57)【要約】【課題】凹面部と凸面部を有してなる被検面の形状を光干渉計測できるようにする。【解決手段】被検面８０の凹面部８１を測定する場合には、測定光が一旦収束した後に発散しながら凹面部８１に照射されるように、凸面部８２を測定する場合には、測定光が収束しながら凸面部８２に照射されるように、干渉光学系２に対する被検面８０の測定光軸Ｌ方向の位置をサンプルステージ６を用いて変更する。また、被検面８０に測定光が照射されたときに被検面８０の一部領域から反射されて撮像系４に入射する不要光の発生を防止するために、所定の遮光パターンを被検面８０に投影する透過型液晶表示素子７０を、光源部２０と分岐光学素子３との間の光路上に配置する。【選択図】図１
2010085335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検面の光軸が測定光軸と一致するように該被検面を保持する保持手段と、光源部からの出力光を測定光に変換して前記被検面に照射し該被検面からの戻り光を参照光と合波して干渉光を得る干渉光学系と、得られた干渉光を該干渉光学系の光路から分岐させる分岐光学素子と、分岐された干渉光により形成される干渉縞を撮像する撮像系と、撮像された干渉縞を解析して前記被検面の形状を求める測定解析系と、を備えた光波干渉測定装置であって、
前記被検面は、前記光軸を中心に前記干渉光学系側に凹となる凹面部と、該光軸を中心に該干渉光学系側に凸となる凸面部とを有するものであり、
前記干渉光学系は、前記測定光軸に沿って収束しながら進行する球面波または円筒波を前記測定光として出力するものであり、
前記凹面部を測定する場合には、前記測定光が一旦収束した後に発散しながら該凹面部に照射されるように、前記凸面部を測定する場合には、前記測定光が収束しながら該凸面部に照射されるように、前記干渉光学系に対する前記被検面の前記測定光軸方向の相対的位置を変化させる照射位置可変手段と、
前記被検面に前記測定光が照射されたときに該被検面の一部領域から反射されて前記撮像系に入射する不要光の発生を防止するために、前記一部領域に入射する前記測定光の光量が低減するように該測定光の前記被検面上での光量分布を調整する光量分布調整手段と、を備え、
前記光量分布調整手段は、多数の画素により遮光パターンを形成する空間光変調素子を、前記光源部と前記分岐光学素子との間の光路上に配置してなるものであり、前記遮光パターンを前記被検面に投影することによって前記光量分布を調整するものである、ことを特徴とする光波干渉測定装置。
【請求項２】
前記照射位置可変手段を用いて前記相対的位置を順次変化させながら、前記凹面部または前記凸面部の複数の部分領域毎に対応した複数の領域別干渉縞を前記撮像系において順次撮像し、
前記測定解析系において、前記複数の領域別干渉縞に基づき前記複数の部分領域毎の形状情報を求め、該複数の部分領域毎の形状情報を互いに繋ぎ合わせることにより、該複数の部分領域を合併した全域の形状情報を求める、ことを特徴とする請求項１記載の光波干渉測定装置。
【請求項３】
前記光量分布調整手段は、前記凹面部または前記凸面部の前記複数の部分領域毎に対応させて前記遮光パターンを変化させるものである、ことを特徴とする請求項２記載の光波干渉測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検面に測定光を照射し該被検面からの戻り光と参照光との干渉により得られる干渉縞に基づき被検面の形状を測定する光波干渉測定装置に関し、特に、被検面が凹面部と凸面部を有してなる場合の形状測定に好適な光波干渉測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非球面形状の被検面に球面波を照射して被検面からの戻り光と参照光との干渉により形成される干渉縞に基づき、被検面の形状を特定する手法が知られているが、このような手法により被検面全域に対応した干渉縞を得ることは難しい。
【０００３】
そこで、干渉計または被検面を測定光軸方向に順次移動させることにより、被検面の径方向の部分領域毎に対応した干渉縞が順次生じるようにし、その各干渉縞を解析して被検面の径方向の各部分領域の形状を求め、それらを繋ぎ合わせることにより被検面全域の形状を特定する手法が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
一方、干渉計または被検面を測定光軸と垂直な面内において順次移動させ、移動毎に被検面の各部分領域に対応した干渉縞を縞解析可能な程度に拡大して撮像し、その各干渉縞を解析して被検面の各部分領域の形状を求め、それらを繋ぎ合わせることにより被検面全域の形状を特定する手法も知られている（下記特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１２６３０５号公報
【特許文献２】ＵＳＰ６,９５６,６５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、非球面レンズの形状が複雑化しており、１つのレンズ面において、該レンズ面の光軸（中心軸）を中心に、凹形状となっている部分（凹面部）と凸形状となっている部分（凸面部）とを併せ持つような形状のものが利用されるようになっている。このような凹面部と凸面部を有する被検面の形状を光干渉計測により測定することは困難であるとされ、これまでは、光触針を用いた三次元形状測定により形状測定が行われていた。
【０００７】
光干渉計測による形状測定が困難とされる理由としては、凹面部と凸面部とでは、被検面の光軸に対する面の勾配が互いに逆となる（被検面を上方に向けたときに、凹面部では光軸に向かって下り勾配となるのに対し、凸面部では光軸に向かって上り勾配となる）ことが挙げられる。すなわち、一般的な光干渉計測法では、被検面に照射された測定光が被検面から再帰反射される（戻り光が元の光路を逆進する）領域のみで適正な干渉縞が得られるが、被検面に照射される測定光が、測定光軸に沿って発散しながら進行する球面波か、測定光軸に沿って収束しながら進行する球面波、または平面波のいずれかに固定されている従来の干渉計では、被検面からの戻り光の進行方向が凹面部と凸面部とで全く異なるため、凹面部と凸面部の両方の領域で共に適正な干渉縞を得ることができないのである。
【０００８】
また、被検面の形状が複雑なため、干渉縞形成の妨げとなる不要光が発生し易いことも理由として挙げられる。すなわち、被検面の互いに異なる複数の領域からの各戻り光が撮像面上の同一位置に到達することがあり、このとき、複数の領域のうちの或る領域からの戻り光が適正な干渉縞の形成に寄与するものである場合、他の領域からの戻り光は不要光となってしまう。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、凹面部と凸面部を有してなる被検面の形状を測定することが可能な光波干渉測定装置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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の光波干渉測定装置は以下のように構成されている。
【００１１】
すなわち、本発明に係る光波干渉測定装置は、被検面の光軸が測定光軸と一致するように該被検面を保持する保持手段と、光源部からの出力光を測定光に変換して前記被検面に照射し該被検面からの戻り光を参照光と合波して干渉光を得る干渉光学系と、得られた干渉光を該干渉光学系の光路から分岐させる分岐光学素子と、分岐された干渉光により形成される干渉縞を撮像する撮像系と、撮像された干渉縞を解析して前記被検面の形状を求める測定解析系と、を備えた光波干渉測定装置であって、
前記被検面は、前記光軸を中心に前記干渉光学系側に凹となる凹面部と、該光軸を中心に該干渉光学系側に凸となる凸面部とを有するものであり、
前記干渉光学系は、前記測定光軸に沿って収束しながら進行する球面波または円筒波を前記測定光として出力するものであり、
前記凹面部を測定する場合には、前記測定光が一旦収束した後に発散しながら該凹面部に照射されるように、前記凸面部を測定する場合には、前記測定光が収束しながら該凸面部に照射されるように、前記干渉光学系に対する前記被検面の前記測定光軸方向の相対的位置を変化させる照射位置可変手段と、
前記被検面に前記測定光が照射されたときに該被検面の一部領域から反射されて前記撮像系に入射する不要光の発生を防止するために、前記一部領域に入射する前記測定光の光量が低減するように該測定光の前記被検面上での光量分布を調整する光量分布調整手段と、を備え、
前記光量分布調整手段は、多数の画素により遮光パターンを形成する空間光変調素子を、前記光源部と前記分岐光学素子との間の光路上に配置してなるものであり、前記遮光パターンを前記被検面に投影することによって前記光量分布を調整するものである、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記照射位置可変手段を用いて前記相対的位置を順次変化させながら、前記凹面部または前記凸面部の複数の部分領域毎に対応した複数の領域別干渉縞を前記撮像系において順次撮像し、
前記測定解析系において、前記複数の領域別干渉縞に基づき前記複数の部分領域毎の形状情報を求め、該複数の部分領域毎の形状情報を互いに繋ぎ合わせることにより、該複数の部分領域を合併した全域の形状情報を求める、とすることができる。
【００１３】
また、前記光量分布調整手段は、前記凹面部または前記凸面部の前記複数の部分領域毎に対応させて前記遮光パターンを変化させるものとすることができる。
【００１４】
本発明において、被検面とは、該被検面の光軸（中心軸）回りに回転対称な形状のもの以外に、柱面形状のものを含む。
【００１５】
また、凹面部とは、被検面を上方に向けたときに、被検面の光軸に向かって下り勾配となる領域、すなわち、該凹面部に法線を立てた場合、その法線が、該法線に沿って凹面部から離れるのに従って一旦は被検面の光軸に近づくように延びることとなる領域を意味し、凸面部とは、被検面を上方に向けたときに、被検面の光軸に向かって上り勾配となる領域、すなわち、該凸面部に法線を立てた場合、その法線が、該法線に沿って凸面部から離れるのに従って始めから被検面の光軸から遠ざかるように延びることとなる領域を意味する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る光波干渉測定装置は、上述の構成を備えていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００１７】
すなわち、本発明の光波干渉測定装置においては、照射位置可変手段を用いて被検面の測定光軸方向の相対的位置を変化させることによって、凹面部を測定する場合には、測定光が一旦収束した後に発散しながら該凹面部に照射されるようにし、凸面部を測定する場合には、測定光が収束しながら該凸面部に照射されるようにしている。
【００１８】
これにより、凹面部と凸面部の両方の領域で、被検面で再帰反射される測定光の戻り光を発生させることができるので、凹面部と凸面部の両方の領域において共に適正な干渉縞を得ることが可能となる。
【００１９】
また、測定光の照射時に光量分布調整手段により、被検面の一部領域に入射する測定光の光量が低減するように該測定光の被検面上での光量分布を調整することによって、被検面に測定光が照射されたときに上記一部領域から反射されて撮像系に入射する不要光の発生を防止することができるので、被測定領域の形状情報を担持した適正な干渉縞を得ることが可能となる。
【００２０】
したがって、本発明に係る光波干渉測定装置によれば、凹面部と凸面部を有してなる被検面の形状を高精度に測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る光波干渉測定装置の概略構成図である。
【００２２】
図１に示す本実施形態の光波干渉測定装置１は、被検レンズ８が有する被検面８０（被検レンズ８の図中上側のレンズ面）の形状を測定解析するものであり、被検面８０に測定光を照射し該被検面８０からの戻り光を参照光と合成して干渉光を得る干渉光学系２と、得られた干渉光を干渉光学系２の光路から分岐させるハーフミラー等の分岐光学素子３と、分岐された干渉光により形成される干渉縞を撮像する撮像系４と、撮像された干渉縞を解析して被検面８０の形状を求める測定解析系５と、被検レンズ８が載置保持されるサンプルステージ６と、光量分布調整手段７と、を備えてなる。
【００２３】
上記干渉光学系２は、フィゾータイプの光学系配置をなすものであり、高可干渉性の光束を出力する光源部２０と、該光源部２１からの出力光を平行光束に変換する第１コリメータレンズ２１と、該第１コリメータレンズ２１からの平行光束を一旦収束させる収束レンズ２２と、該収束レンズ２２からの収束光束の集光点に配されたピンホール２３ａを有するピンホール板２３と、該ピンホール２３ａを通過した発散光束を平行光束に変換する第２コリメータレンズ２４と、該第２コリメータレンズ２４からの平行光束を測定光軸Ｌに沿って収束しながら進行する球面波に変換する球面基準レンズ２５と、を備えてなる。
【００２４】
上記球面基準レンズ２５は、球面形状をなす参照基準球面２５ａを有してなり、当該球面基準レンズ２５に入射された、第２コリメータレンズ２４からの光束の一部を、この参照基準球面２５ａにおいて再帰反射して参照光となすとともに、該光束の他の一部を球面波からなる測定光となして被検面８０に向け出力するように構成されている。そして、上記被検面８０から反射された測定光の一部が、参照基準球面２５ａで反射された参照光と合波されることにより干渉光が得られるようになっている。
【００２５】
また、本実施形態においては、上記球面基準レンズ２５を、平面基準板２６または円筒基準レンズ２７と交換可能に構成されている。平面基準板２６は、参照基準平面２６ａを有するものであり、被検面８０や柱面形状をなす他の被検面（後述の被検面９０）の所定領域（後述の軸外停留点部８３，９３）を測定する際に使用される。円筒基準レンズ２７は、図１の紙面と垂直な方向に延びる円柱面（円筒面）形状の参照基準円筒面２７ａを有するものであり、後述の被検面９０を測定する際に使用される。なお、図１では、上記球面基準レンズ２５および円筒基準レンズ２７を各々１枚のレンズで構成されているように示しているが、実際には複数枚のレンズにより構成される場合もある。また、これらの球面基準レンズ２５、平面基準板２６および円筒基準レンズ２７は、測定光軸Ｌ上において図示せぬフリンジスキャンアダプタに保持され、フリンジスキャン計測等を実施する際に測定光軸Ｌ方向に微動せしめられるように構成されている。
【００２６】
上記撮像系４は、結像レンズ４０と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる２次元イメージセンサ４２を有してなる撮像カメラ４１とを備えてなり、結像レンズ４０により２次元イメージセンサ４２上に形成された干渉縞の画像データを取得するように構成されている。
【００２７】
上記測定解析系５は、２次元イメージセンサ４２により取得された干渉縞の画像データに基づき、被検面８０の形状データを求める、コンピュータ等からなる形状解析手段５０と、該形状解析手段５０による解析結果や画像を表示する表示装置５１と、キーボードやマウス等からなる入力装置５２とを備えてなる。なお、本実施形態において上記形状解析手段５０は、上述のサンプルステージ６および光量分布調整手段７の駆動を制御するように構成されている。
【００２８】
上記サンプルステージ６は、本実施形態において保持手段および照射位置可変手段を構成するものであり、被検面８０の光軸Ｃ１が測定光軸Ｌと一致するように被検レンズ８の位置調整を行うとともに、被検レンズ８を測定光軸Ｌ方向に移動させることにより、被検面８０に対する測定光の照射位置を変えるように構成されている。
【００２９】
上記光量分布調整手段７は、被検面８０に測定光が照射されたときに該被検面８０の一部領域から反射されて撮像系４に入射する不要光の発生を防止するために、この一部領域に入射する測定光の光量が低減するように測定光の被検面８０上での光量分布を調整するための遮光パターン（詳しくは後述する）を形成するものであり、上述の第１コリメータレンズ２１と収束レンズ２２との間の平行光束の光路上に配置された透過型液晶表示素子７０（本実施形態における空間光変調素子）を備えてなる。
【００３０】
次に、上述の被検レンズ８について説明する。図２は被検レンズ８の構成を示す図（（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図）である。
図２に示すように被検レンズ８は、光軸Ｃ１を中心とした回転対称の被検面８０を有しており、該被検面８０は、光軸Ｃ１を中心に上記干渉光学系２側（図２（Ａ）での上側）に凹となる凹面部８１と、光軸Ｃ１を中心に上記干渉光学系２側に凸となる凸面部８２と、凹面部８１と凸面部８２との境界部分に位置する軸外停留点部８３とを有してなる。
【００３１】
凹面部８１は、被検面８０を上方に向けたときに、光軸Ｃ１に向かって下り勾配となる領域、すなわち、該凹面部８１に立てた法線Ｎ１が、該法線Ｎ１に沿って凹面部８１から離れるのに従って光軸Ｃ１に一旦近づく（交わる）ように延びる領域であり、凸面部８２は、被検面８０を上方に向けたときに、光軸Ｃ１に向かって上り勾配となる領域、すなわち、該凸面部８２に立てた法線Ｎ２が、該法線Ｎ２に沿って凸面部８２から離れるのに従って始めから光軸Ｃ１から遠ざかるように延びる領域である。また、軸外停留点部８３は、厳密には、該軸外停留点部８３に立てた法線Ｎ３の方向が、光軸Ｃ１の方向と一致する（平行となる）線状の領域であるが、本実施形態では少し広くとって、図中幅ｄ２の円環状の領域を軸外停留点部８３としている。そして、この軸外停留点部８３の内周側に位置する幅（径）ｄ１の凹状領域を凹面部８１とし、軸外停留点部８３の外周側に位置する幅ｄ３の円環状の凸状領域を凸面部８２としている。
【００３２】
以下、光波干渉測定装置１の作用および測定手順について説明する。図３は被検面８０への測定光の照射パターン（（Ａ）は凹面部８１、（Ｂ）は凸面部８２、（Ｃ）は軸外停留点部８３の各測定時）を示す図であり、図４は被検面８０を測定する際の遮光パターンの一例（（Ａ）は凹面部８１、（Ｂ）は凸面部８２および軸外停留点部８３の各測定時）を示す図である。なお、以下の説明では、被検面８０の凹面部８１、凸面部８２、軸外停留点部８３の順に測定する場合を例にとっているが、測定順序は適宜変更することが可能である。
【００３３】
（１）まず、サンプルステージ６を用いて、被検面８０の光軸Ｃ１が測定光軸Ｌと一致するように被検レンズ８０の位置調整を行う。なお、干渉光学系２、分岐光学素子３および撮像系４のアライメント調整は完了しているものとする。
【００３４】
（２）次に、被検面８０の凹面部８１を測定するために、サンプルステージ６を用いて、被検面８０の測定光軸Ｌ方向の位置調整を行う。この位置調整は、干渉光学系２から出力された球面波からなる測定光が、図３（Ａ）に示すように、測定光軸Ｌ上で一旦収束した後、発散しながら凹面部８１に入射する状態となるように行われる。
【００３５】
（３）次いで、透過型液晶表示素子７０を用いて、凹面部８１の測定時における測定光の光量分布を調整するための遮光パターンＰ１（図４（Ａ）参照）を形成する。この遮光パターンＰ１は、光源部２０からの出力光を透過する円板状の透光エリアＳ１が中央部に形成され、その周辺部に、出力光を遮断する遮光エリアＳ２（図中で斜線を付した部分。以下同様）が形成されたものであり、凹面部８１を測定する際に、透光エリアＳ１が凹面部８１に投影され、遮光エリアＳ２が凸面部８２および軸外停留点部８３に投影されるように設定されている。この遮光パターンＰ１の投影により、凹面部８１の測定時における凸面部８２および軸外停留点部８３からの不要光の発生を防止するようになっている。
【００３６】
（４）次に、凹面部８１に測定光を照射して、凹面部８１の被測定領域から反射された戻り光と、球面基準レンズ２５の参照基準球面２５ａからの参照光との干渉により形成される干渉縞を撮像系４において撮像し、その画像データを形状解析手段５０に入力する。なお、凹面部８１は、非球面形状をなしており、曲率が場所ごとに変化するので、凹面部８１全域に対応した干渉縞画像を一度に得ることは難しい。そこで、サンプルステージ６を用いて被検面８０の測定光軸Ｌ方向の位置を順次変化させながら、凹面部８１の複数の部分領域毎（各々の部分領域は光軸Ｃ１を中心とした円板状または円環状となる）に対応した複数の領域別干渉縞を撮像系４において順次撮像し、その各画像データを取得するようにする。
【００３７】
（５）次いで、被検面８０の凸面部８２を測定するために、サンプルステージ６を用いて、被検面８０の測定光軸Ｌ方向の位置調整を行う。この位置調整は、干渉光学系２から出力された球面波からなる測定光が、図３（Ｂ）に示すように、収束しながら凸面部８２に入射する状態となるように行われる。
【００３８】
（６）次に、透過型液晶表示素子７０を用いて、凸面部８２の測定時における測定光の光量分布を調整するための遮光パターンＰ２（図４（Ｂ）参照）を形成する。この遮光パターンＰ２は、光源部２０からの出力光を遮断する円板状の遮光エリアＳ２が中央部に形成され、その周辺部に、出力光を透過する透光エリアＳ１が形成されたものであり、凸面部８２を測定する際に、透光エリアＳ１が凸面部８２および軸外停留点部８３に投影され、遮光エリアＳ２が凹面部８１に投影されるように設定されている。この遮光パターンＰ２の投影により、凸面部８２の測定時における凹面部８１からの不要光の発生を防止するようになっている。なお、この凸面部８２の測定に際しては、軸外停留点部８３にも測定光が照射されることとなるが、コンピュータシミュレーション等による光線追跡によって、該軸外停留点部８３からの反射光は、後述の不要光とはならないことを確認した上で、このような遮光パターンＰ２を投影するようにしている。
【００３９】
（７）続いて、凸面部８２に測定光を照射して、凸面部８２の被測定領域から反射された戻り光と、球面基準レンズ２５の参照基準球面２５ａからの参照光との干渉により形成される干渉縞を撮像系４において撮像し、その画像データを形状解析手段５０に入力する。なお、凸面部８２は、非球面形状をなしており、曲率が場所ごとに変化するので、凸面部８２全域に対応した干渉縞画像を得ることは難しい。そこで、凹面部８１の測定時と同様に、サンプルステージ６を用いて被検面８０の測定光軸Ｌ方向の位置を順次変化させながら、凸面部８２の複数の部分領域毎（各々の部分領域は光軸Ｃ１を中心とした円環状となる）に対応した複数の領域別干渉縞を撮像系４において順次撮像し、その各画像データを取得するようにする。
【００４０】
（８）次に、被検面８０の軸外停留点部８３を測定するために、球面基準レンズ２５に替えて平面基準板２６を測定光軸Ｌ上に配置するとともに、サンプルステージ６を用いて、被検面８０の測定光軸Ｌ方向の位置調整を行う。この位置調整は、干渉光学系２から出力された平面波からなる測定光が、図３（Ｃ）に示すように、軸外停留点部８３に入射し、該軸外停留点部８３の形状情報を担持した干渉縞を、撮像系４において撮像し得る状態となるように行われる。なお、軸外停留点部８３の測定時には、透過型液晶表示素子７０を用いて上述の遮光パターンＰ２を形成し、これを被検面８０に投影するようにする（透光エリアＳ１が凸面部８２および軸外停留点部８３に投影され、遮光エリアＳ２が凹面部８１に投影されるようにする）。
【００４１】
（９）続いて、軸外停留点部８３に測定光を照射して、軸外停留点部８３から反射された戻り光と、平面基準板２６の参照基準平面２６ａからの参照光との干渉により形成される干渉縞を撮像系４において撮像し、その画像データを形状解析手段５０に入力する。なお、この軸外停留点部８３の測定に際しては、凸面部８２にも測定光が照射されることとなるが、コンピュータシミュレーション等による光線追跡によって、該凸面部８２からの反射光は、後述の不要光とはならないことを確認した上で、このような遮光パターンＰ２を投影するようにしている。
【００４２】
（１０）次に、形状解析手段５０において、各々の干渉縞の画像データに基づき、凹面部８１、凸面部８２および軸外停留点部８３の形状情報を求め、各々の形状情報を互いに繋ぎ合わせることにより、被検面８０全域の形状情報を求める。具体的には、凹面部８１の上記複数の部分領域毎に対応した複数の領域別干渉縞の画像データに基づき複数の部分領域毎の形状情報を求め、該複数の部分領域毎の形状情報を互いに繋ぎ合わせることにより、該複数の部分領域を合併した凹面部８１全域の形状情報を求める。同様に、凸面部８２の上記複数の部分領域毎に対応した複数の領域別干渉縞の画像データに基づき複数の部分領域毎の形状情報を求め、該複数の部分領域毎の形状情報を互いに繋ぎ合わせることにより、該複数の部分領域を合併した凸面部８２全域の形状情報を求める。また、軸外停留点部８３に対応した干渉縞の画像データに基づき軸外停留点部８３の形状情報を求める。そして、凹面部８１全域、凸面部８２全域および軸外停留点部８３の各形状情報を互いに繋ぎ合わせることにより、被検面８０全域の形状情報を求める。
【００４３】
なお、上述のように遮光パターンＰ１，Ｐ２は、被検面８０に測定光が照射されたときに該被検面８０の一部領域から反射されて撮像系４に入射する不要光の発生を防止するために、この一部領域に入射する測定光の光量を低減させるためのものである。ここで、この不要光について図５を用いて説明する。図５は測定時に発生する不要光を示す模式図であり、図５の上部には、２次元イメージセンサ４２の正面図がその断面図と共に模式的に示してある（正面図の方が上方に位置する）。また、図５では、分岐光学素子３、第２コリメータレンズ２４、球面基準レンズ２５および結像レンズ４０を含む光学系を簡略化して示してある。
【００４４】
図５に示すように、被検面８０の凸面部８２を測定するために、収束する球面波からなる測定光を被検面８０に照射する場合を考察する。このとき、凸面部８２から再帰反射され、球面基準レンズ２５、第２コリメータレンズ２４、分岐光学素子３および結像レンズ４０を経て２次元イメージセンサ４２上の結像点Ｆに入射する光があるとする。一方、同時に、凹面部８１から反射されて上記結像点Ｆに入射する、光量の大きい光がある場合に、この光が不要光となる。なお、被検面８０が回転対称形状であるため、このような不要光が入射する位置は、２次元イメージセンサ４２上において円を描くように生じる。本実施例では、凸面部８２を測定する際に、上記遮光パターンＰ２を被検面８０に投影することにより、凹面部８１に入射する測定光の光量を低減することができるので、このような不要光の発生を防止することが可能となる。なお、凹面部８１を測定する場合の不要光の発生および上記遮光パターンＰ１の作用についても同様である。
【００４５】
また、どのように測定光を照射したときに、被検面８０のどの位置から不要光が発生するかについては、コンピュータシミュレーション等による光線追跡によって事前に把握することが可能である。そこで、このような光線追跡により把握した、不要光が発生する領域のみを遮光するような遮光パターン（図示略）を被検面８０に投影してもよい。
【００４６】
一方、上述のように、凹面部８１や凸面部８２を複数の部分領域に分割し、その部分領域毎に測定を行う場合には、この各部分領域のみに測定光が照射されるような遮光パターン（図６に示す遮光パターンＰ３）を被検面８０に投影してもよい。図６は被検面８０を測定する際の遮光パターンの別の例を示す図である。図６に示す遮光パターンＰ３は、光源部２０からの出力光を透過する透光エリアＳ１が、上記複数の部分領域毎に対応するように円環状に形成され、その他の部分が、出力光を遮断する遮光エリアＳ２とされたものであり、複数の部分領域毎に測定する際に、透光エリアＳ１が測定対象となる部分領域に投影され、遮光エリアＳ２が被検面８０のその余の領域に投影されるように設定されている。また、複数の部分領域の位置や大きさの変化に応じて、透光エリアＳ１の径や円環の幅が順次変更されるようになっている。この遮光パターンＰ３の投影により、測定対象となる部分領域以外の領域からの不要光の発生を防止することが可能となる。
【００４７】
次に、他の被検レンズ（図７に示す被検レンズ９）を測定する場合について説明する。図７は他の被検レンズ９の構成を示す図（（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図）であり、図８はこの被検レンズ９の被検面９０を測定するときの遮光パターンの一例（（Ａ）は凹面部、（Ｂ）は凸面部および軸外停留点部の各測定時）を示す図である。また、図９はこの被検面９０を測定するときの遮光パターンの別の例を示す図である。
【００４８】
図７に示すように被検レンズ９は、光軸Ｃ２を挟んで図中左右対称となる柱面形状の被検面９０を有しており、該被検面９０は、光軸Ｃ２を中心に上記干渉光学系２側（図７（Ａ）での上側）に凹となる凹面部９１と、光軸Ｃ２を中心に上記干渉光学系２側に凸となる凸面部９２と、凹面部９１と凸面部９２との境界部分に位置する軸外停留点部９３とを有してなる。
【００４９】
なお、凹面部９１、凸面部９２および軸外停留点部９３の形状の特徴は、柱面形状の一部を構成するものである点を除けば上記被検面８０と同様であり、図中幅ｄ２´の直帯状の２つの領域を軸外停留点部９３とし、この２つの軸外停留点部９３の内側に位置する幅（径）ｄ１´の凹状領域を凹面部９１とし、各軸外停留点部９３の外側に位置する幅ｄ３´の２つの直帯状の領域を凸面部９２としている。
【００５０】
この被検レンズ９の被検面９０を測定する場合は、図１に示す円筒基準レンズ２７を測定光軸Ｌ上に配置する。なお、測定手順は、上記被検面８０を測定する場合と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００５１】
一方、図８（Ａ）に示す遮光パターンＰ４は、上記凹面部９１を測定する際に、上記透過型液晶表示素子７０を用いて形成されるものである。この遮光パターンＰ４は、光源部２０からの出力光を透過する直帯状の透光エリアＳ１が中央部に形成され、その左右両側に、出力光を遮断する２つの遮光エリアＳ２が形成されたものであり、凹面部９１を測定する際に、透光エリアＳ１が凹面部９１に投影され、遮光エリアＳ２が凸面部９２および軸外停留点部９３に投影されるように設定されている。この遮光パターンＰ４の投影により、凹面部９１の測定時における凸面部９２および軸外停留点部９３からの不要光の発生を防止するようになっている。
【００５２】
また、図８（Ｂ）に示す遮光パターンＰ５は、上記凸面部９２を測定する際に、上記透過型液晶表示素子７０を用いて形成されるものである。この遮光パターンＰ５は、光源部２０からの出力光を遮断する直帯状の遮光エリアＳ２が中央部に形成され、その左右両側に、出力光を透過する２つの透光エリアＳ１が形成されたものであり、凸面部９２を測定する際に、透光エリアＳ１が凸面部９２および軸外停留点部９３に投影され、遮光エリアＳ２が凹面部９１に投影されるように設定されている。この遮光パターンＰ５の投影により、凸面部９２の測定時における凹面部９１からの不要光の発生を防止するようになっている。なお、この凸面部９２の測定に際しては、軸外停留点部９３にも測定光が照射されることとなるが、コンピュータシミュレーション等による光線追跡によって、該軸外停留点部９３からの反射光は、前述の不要光とはならないことを確認した上で、このような遮光パターンＰ５を投影するようにしている。
【００５３】
また、この遮光パターンＰ５は、軸外停留点部９３を測定する場合にも用いられる。すなわち、軸外停留点部９３を測定する際には、円筒基準レンズ２７に替えて平面基準板２６が測定光軸Ｌ上に配置されるとともに、透過型液晶表示素子７０を用いて遮光パターンＰ５を形成し、これを被検面９０に投影するようにする（透光エリアＳ１が凸面部９２および軸外停留点部９３に投影され、遮光エリアＳ２が凹面部９１に投影されるようにする）。なお、この軸外停留点部９３の測定に際しては、凸面部９２にも測定光が照射されることとなるが、コンピュータシミュレーション等による光線追跡によって、該凸面部９２からの反射光は、前述の不要光とはならないことを確認した上で、このような遮光パターンＰ５を投影するようにしている。
【００５４】
また、図９に示す遮光パターンＰ６は、上述の被検面８０における凹面部８１および凸面部８２に対する測定と同様に、凹面部９１や凸面部９２を複数の部分領域に分割し、その部分領域毎に測定を行う場合において、この各部分領域のみに測定光が照射されるようにするためのものである。この遮光パターンＰ６は、光源部２０からの出力光を透過する透光エリアＳ１が、複数の部分領域毎に対応するように２つの細い直帯状に形成され、その他の部分が、出力光を遮断する遮光エリアＳ２とされたものであり、複数の部分領域毎に測定する際に、透光エリアＳ１が測定対象となる部分領域に投影され、遮光エリアＳ２が被検面９０のその余の領域に投影されるように設定されている。また、複数の部分領域の位置や大きさの変化に応じて、２つの透光エリアＳ１の位置や幅が適宜変更されるようになっている。この遮光パターンＰ６の投影により、測定対象となる部分領域以外の領域からの不要光の発生を防止することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。
【００５６】
例えば、上述の実施形態では、回転対称形状の被検面８０と柱面形状の被検面９０を共に測定するために、球面波を出力する球面基準レンズ２５と、円筒波を出力する円筒基準レンズ２７とを交換可能に備えているが、測定対象となる被検面の形状が限定されている場合には、２種類の基準レンズを備える必要はない。
【００５７】
また、上述の実施形態では、被検面８０，９０の軸外停留点部８３，９３を測定する場合に、平面波を出力する平面基準板２６を交換可能に備えているが、このような軸外停留点部を測定対象としない場合や、測定対称とする場合でも上記球面基準レンズ２５や円筒基準レンズ２７によって測定が可能である場合には、平面基準板２６を備える必要はない。
【００５８】
また、上述の実施形態では、光量分布調整手段７の空間光変調素子が透過型液晶表示素子７０とされているが、反射型液晶表示素子やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等の空間光変調素子を用いることも可能である。
【００５９】
また、上述の実施形態では、干渉光学系２がフィゾータイプの光学系配置をなすものとされているが、マイケルソンタイプ等の他の光学系配置をなす干渉光学系を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】一実施形態に係る光波干渉測定装置の概略構成図
【図２】被検レンズの構成を示す図（（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図）
【図３】測定光の照射パターン（（Ａ）凹面部、（Ｂ）凸面部、（Ｃ）軸外停留点部の各測定時）を示す図
【図４】遮光パターンの一例（（Ａ）は凹面部、（Ｂ）は凸面部および軸外停留点部の各測定時）を示す図
【図５】発生する不要光を模式的に示す図
【図６】遮光パターンの別の例を示す図
【図７】他の被検レンズの構成を示す図（（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図）
【図８】他の被検面測定時の遮光パターンの一例（（Ａ）は凹面部、（Ｂ）は凸面部および軸外停留点部の各測定時）を示す図
【図９】他の被検面測定時の遮光パターンの別の例を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１                光波干渉測定装置
２                干渉光学系
３                分岐光学素子
４                撮像系
５                測定解析系
６                サンプルステージ
７                光量分布調整手段
８，９            被検レンズ
２０              光源部
２１              第１コリメータレンズ
２２              収束レンズ
２３              ピンホール板
２３ａ            ピンホール
２４              第２コリメータレンズ
２５              球面基準レンズ
２５ａ            参照基準球面
２６              平面基準板
２６ａ            参照基準平面
２７              円筒基準レンズ
２７ａ            参照基準円筒面
４０              結像レンズ
４１              撮像カメラ
４２              ２次元イメージセンサ
５０              形状解析手段
５１              表示装置
５２              入力装置
７０              透過型液晶表示素子
８０，９０        被検面
８１，９１        凹面部
８２，９２        凸面部
８３，９３        軸外停留点部
Ｃ１，Ｃ２        （被検面の）光軸
Ｌ                測定光軸
Ｎ１〜Ｎ３          法線
Ｐ１〜Ｐ６          遮光パターン
Ｓ１              （遮光パターンの）透光エリア
Ｓ２              （遮光パターンの）遮光エリア
【図１】
2010085335.tif 000003
【図２】
2010085335.tif 000004
【図３】
2010085335.tif 000005
【図４】
2010085335.tif 000006
【図５】
2010085335.tif 000007
【図６】
2010085335.tif 000008
【図７】
2010085335.tif 000009
【図８】
2010085335.tif 000010
【図９】
2010085335.tif 000011