(57)【要約】  公称半径の光学球面（１８）がアセンブリ内に配置および支持され、これにより、干渉計から入来する集束球面波面に対する所定の動きで作動され、集束球面波面とその上がサンプリングされた光学球面（１８）の領域の部分から反射された波面との間の差を決定することによって干渉計を較正し得る。このようにして支持およびサンプリングされた公称光学球面は、干渉計の波面の系統誤差が決定され得る「完璧な」比較球面を模倣する。この光学球面は、好ましくは、中空であり、Ｚｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）によって製造される。外部誘導コイルを有する内部磁石は、運動制御を提供する一方で、光学球面は、回転の自由度および輸送中の安全のために空気軸受けに取り付けられる。
2005509848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計を較正する際に用いるための光学球面アセンブリであって、該光学球面アセンブリは、
内部に配置された運動駆動素子を備える公称半径の光学球面と、
曲面の中心が公称的に該干渉計の光学軸に沿って静止する一方で、そうでないときは、自由に回転するように、該公称光学球面を支持および位置調整する手段と、
該公称球面を駆動して所定のように動かし、これにより、該公称光学球面から反射した波面と該干渉計から入来する波面との間の干渉法で測定された差が、該公称光学球面が動いている間に該公称光学球面の表面全体に渡ってサンプリングされた場合、該入来する波面における公称値からの逸脱に集束する、制御手段と
を備える、光学球面アセンブリ。
【請求項２】
前記干渉計から入来する該公称的に球面の波面と、該公称光学球面から反射した波面との間の差の干渉的測定値が、平均化、空間的フィルタリング、フーリエ解析、および多項式展開へのフィッテイングを含む群より選択された数値的技術を用いて処理される、請求項１に記載の光学球面アセンブリ。
【請求項３】
前記公称光学球面は、中空であり、かつ、前記干渉計の動作波長で光学的に透明である材料から構成される、請求項１に記載の光学球面アセンブリ。
【請求項４】
前記材料は、Ｚｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）という商品名で市販されるセラミック材料である、請求項３に記載の光学球面アセンブリ。
【請求項５】
前記光学球面アセンブリを支持および位置調整する手段前記手段は、前記公称光学球面をネストに対して浮上させる手段を備える、請求項１に記載の光学球面アセンブリ。
【請求項６】
前記浮上させる手段は、空気軸受けを備える、請求項５に記載の光学球面アセンブリ。
【請求項７】
前記公称光学球面を駆動する制御手段は、該公称光学球面をランダムに回転させるように構成および配列される、請求項１に記載の光学球面アセンブリ。
【請求項８】
前記公称光学球面を駆動する制御手段は、該公称光学球面を選択的に回転させるように構成および配列され、これにより、異なった事前選択時間に、該公称光学球面の異なった事前選択領域が前記入来する波面に提供される、請求項１に記載の光学球面アセンブリ。
【請求項９】
前記光学球面は、動的に平衡化される、請求項１に記載の光学球面。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、概して、干渉計に関し、より具体的には、干渉計を自動的に較正するために、数学的サンプリング手順による選択的に回転可能な光学球面の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
最大径の干渉計は、通常、光学素子の「面精度」を測定するために用いられる。「面精度」は、典型的には、低空間周波数の公称値からのずれを意味すると解釈される。用いられる干渉計はコンパレータであるので、報告されたデータは、実際は、２つの表面、すなわち、「基準」面と試験中の対照物との間の差である。
【０００３】
基準面それ自体の公称値からずれを推論することは、１００年以上前から活発な分野であり続けてきた。Ｒａｙｌｅｉｇｈ卿は、例えば、液体の表面をフラット（ｆｌａｔ）の「完璧な」基準として用いることに先鞭をつけた。光学的計測学および機械的計測学における周知の方法の目録は、特に、Ｅｖａｎｓ  Ｃ．Ｊ、Ｈｏｃｋｅｎ  Ｒ．Ｊ．およびＥｓｔｌｅｒ  Ｗ．Ｔ．による「Ｓｅｌｆ−ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ：ｒｅｖｅｒｓａｌ，ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ，ｅｒｒｏｒ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  『ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｔｅｓｔｉｎｇ』」ＣＩＲＰ  Ａｎｎａｌｓ、Ｖｏｌ  ４５／２（１９９６年）６１７〜６３４ページに見出され得る。
【０００４】
球面波面を光学的試験において、多数の技術が公知であり、これらの技術のすべては、有利な点および不利な点を有する。ボール平均化（ｂａｌｌ  ａｖｅｒａｇｉｎｇ）として公知のある技術は、概念的な単純性および実現の容易性といったいくつかの重要な利点を有する。干渉計の球面波面を較正するボール平均化の基本的考え方は、球面のサブ開口セグメントの（球面からの）ずれの（完璧な機器を用いて得られた）複数の測定値の平均期待値が０であることである。各測定値に機器の系統誤差が現れるので、複数の測定値の平均の期待値は、機器における系統的誤差に集束される。
【０００５】
Ｐａｒｋｓ、ＥｖａｎｓおよびＳｈａｏ（Ｐａｒｋｓ  Ｒ．Ｅ．Ｅｖａｎｓ  Ｃ．Ｊ．およびＳｈａｏ  Ｌ−Ｚによる「Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｈｅｒｅｓ」ＯＳＡ『Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ』Ｖｏｌ  １２、１９９８年、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  Ｓｅｒｉｅｓ、８０〜８３ページ）は、球面ボールをキネマティック（３ボール）シートにセットし、ボールを測定と測定との間に手動で回転させ、その後、平均化することを開示した。ＥｖａｎｓおよびＰａｒｋｓ（Ｅｖａｎｓ  Ｃ．Ｊ．およびＥｓｔｌｅｒ  Ｗ．Ｔ．による「Ｓｅｌｆ−ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ：ｒｅｖｅｒｓａｌ，ｒａｄｕｎｄａｎｃｙ，ｅｒｒｏｒ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ『ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｔｅｓｔｉｎｇ』」ＡＳＰＥ  Ｔｕｔｏｒｉａｌ  ｎｏｔｅｓ（１９９７年以下参照））は、さらに、適正なボールは、空気軸受けシートにおいて浮遊し、データがボールスピンとして取られ得る。しかしながら、密度のばらつきのために、ボールの質量的中心と幾何学的中心とが異なり、これは、ボールを（最終的に）固定した配向で置く傾向がある。従って、ボールを周期的に停止し、異なったセットの初期条件で回転を再スタートすることが望ましい。Ｅｐｓｔｅｉｎ（Ｅｐｓｔｅｉｎ  Ｌ．による「Ａ  ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｂｅａｍｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｖｅｒｙ  ｓｍａｌｌ  ａｎｇｌｅｓ」Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ  １０（１９７１年）Ｎｏ．１、７３ページ）は、異なった屈折率のガラスでできた光学的に接触する２つの半球片からのボールの製造を示す。
【０００６】
Ｓａｗｙｅｒ（ＳａｗｙｅｒＢ．Ａ．（１９６８年）米国特許第３、３７６、５７８号）は、チャートプロッタおよび他のデバイスを駆動するための平面の２次元磁気位置調整デバイスを開示する。
【０００７】
少なくとも公知の実装例において、ボール平均化の主な不利な点は、
１．オペレータによる大幅な介入およびボールの物理的操作（セットアップおよび試験中の両方において）が必要とされることと、
２．透過性のボールが用いられた場合、ボールの前面と後面との間にコヒーレント反射が生じることと、
３．測定プロセスの不確実性が、良くても、低下する一方で、測定値の数の平方根として得られることとである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、ここで記載された本発明の主な目的は、有利な点のいずれかを減じることなく、上述の不利な点を低減することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、表面の干渉的ランダムサンプリングが後で試験面を測定する際に用いるための干渉計を較正することを可能にし得るように光学球面が回転可能に支持され得る装置および方法を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、干渉計によって提供された波面と回転可能な光学球面の表面との間の平均干渉差を数学的にサンプリングすることによって干渉計が較正され得る装置および方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、干渉計が自動的に較正され得る装置および方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、種々の配向で用いられ得る光学球面較正デバイスを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、部分的に明らかであり、かつ、部分的に、後から図面と共に詳細な記載を読むことによって明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（発明の要旨）
本発明は、データを得る間は回転し得るか、または、データが得られる間は静止し得る光学球面であって、データ収集のサイクル間に回転される光学球面の表面上のいくつかの選択された位置で得られた報告結果に対して平均化等の適切な数学的演算を実行することによって、干渉計の球面波面または基準面を較正する干渉装置および方法である。この装置は、部分的または完全に反射する外面を有する複数の（２つ以上）のセグメントから構成される回転可能な、好ましくは、中空の研磨された光学球面を備える。外面は、部分的にのみ反射し、構造の下に位置する材料は、干渉計の動作波長で透過性であり、球面の内部構造は、他方の面から干渉計に戻る所望でない反射が生成されないように形成される。あるいは、例えば、選択された材料が、試験されるべき干渉計の波長で透過しないか、または製造者がこのような設計を好む場合、セグメントから固体球面が組み立てられ得る。
【００１５】
さらに含まれるのは、球面の回転の中心を粗雑にまたは完全に規定する「ポイント」制約の静止した中空シートまたはシステムである。能動または受動デバイスが、好ましくは、球面に埋め込まれ、そして、接触することなく、静止シートにおける相補型デバイスと相互作用し、かつ、ボールの動き（ボールの中心の回転および／または並行移動）に影響を及ぼすように、または、これらの動きを感知するために用いられる。
【００１６】
必要に応じて、例えば、空気または磁気軸受けとして浮上および回転する手段が提供される。光学球面シートは、選択的に、測定中に、または送付および搬送中の保護のために、ボールを特定の選択された位置でロックする手段を有し得る。
【００１７】
光学球面セグメントを取りつける手段は、好ましくは、熱的、化学的、および寸法的に安定している。光学球面およびシートを構成する材料は、好ましくは、熱膨張係数が低く、光学球面は、好ましくは、研磨されるか、そうでない場合、生成され、これにより、最良適合度の球面からのずれが小さい。球面の正確な曲率半径は、基本的な機能にとっては重要でなく、本発明の特定の実施形態の考慮に基づいて選択されるべきである。
【００１８】
本発明の構造、動作、および技法は、この発明の他の目的および利点と共に、各部分がいくつかの図面に現れるときはいつでも同じ部分を同定する参照符号またはラベルを有する図面と共に詳細な説明を読むことによって最もよく理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、干渉計または球面基準面を測定することから生じる集束する球面波面を高速かつ自動で較正する装置および手段を提供する。以下のアプローチは、公知の不利な点を未然に防ぐか、または軽減する「ボール平均化」の形態を用いることである。
【００２０】
ここで図１を参照して、これは、例えば、非球面１６（図１Ａ、右上参照）を保持する光学素子１５の高精度測定を実行するために用いられ得る干渉システム１を示す。表面１６を測定するプロセスは、２つのステップの組み合わせである。第１のステップは「較正ステップ」であり、第２のステップは「測定ステップ」である。図１において、システム１が較正モードで示され、ここで、光学球面アセンブリ５が較正プロセスのために用いられる。
【００２１】
図１において、ビーム３が波長λで発せられるレーザ２が示される。ビーム３は、素子７に反射することによって下方に向け直され、その後、レンズ６を用いて小さいスポットにフォーカスされる一方で、小さいピンホール４によって整えられる（ｃｌｅａｎｅｄ）。ピンホール４は、動作波長の平面波面を生成するように構成される、良好に補正されたコリメータレンズ９の焦点面に配置される。平面波面１０は、その後面に非常に高品質の平面１２を備える平面プレート１１への入射である。この素子は、「透過フラット（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｌａｔ）」と呼ばれる。
【００２２】
透過フラットから生じる平面波面１０は、零系１３に入り、非常に模式的にのみ「ボックス」として現れる（光学レイアウトの詳細は図示しない）。このレイアウトは、所与のタスクに対するレンズの正確な機能に依存し、かつ、場合ごとにかなり異なり得る。現在の目的では、レンズシステム１３は、球面波に近い波面１７を作る。（この球面波は、公称球面であり、高精度で測定するためのずれは十分に小い。これは、数本の「縞」であり得る、すなわち、干渉図形のずれがいくつかの波長と同じ大きさであり得ることを留意されたい）。実際に製作されたシステム１３によって生成される、波面１７のその理論的設計値からの実際のずれが、理想的球面からの既知のずれを有する表面１８（理想的球面から既知のずれを有する表面１８を有する）光学球面アセンブリ５の支援により、非常に低い不確実性で試験される。
【００２３】
公称的に、球面波面１７は、表面１８の曲面の中心にフォーカスされる。従って、これは、表面１８に当たり、これにより、反射されて戻り、透過フラット１２によって生成された基準波面が組み合わされて、波面１７と波面２３との間の差に関する位相情報を含む干渉図形を形成する波面２３を拡大する。この干渉図形は、レンズ９によってピンホール１９にフォーカスされ、その後、拡大してレンズによってコリメートされ、その後、光検出器２１に当たる。光検出器２１は、アナライザ２２に電子信号を提供し、その後、その結果をコンピュータ２４に供給する。コンピュータ２４には、周知の態様で、データ収集および縮小に関係する種々の解析動作を実行すること、オペレータにインターフェースを提供すること、結果を表示すること、光学球面アセンブリ５の動作を制御すること、光学球面アセンブリ５から位置信号およびデータを受信すること、および、一般的なハウスキーピング機能を実行するための適切な命令が提供される。
【００２４】
光学球面アセンブリ５の基本構造は、図２ａに模式的に示される。好ましくは中空のガラスの光学球面２５は、２つ（以上の）球面の中空のセグメントを貼り合わせることによって製造される。セグメントは、時間的、温度的、化学的、および機械的に安定する方法で接触させられ、研磨の後に、光学球面の光学面に最小の不連続性を提供する。
【００２５】
最後の要件は、用いられる特定の干渉計の空間解像度、およびデータ縮小スキーマの仕様に依存する。接合部１９は、アーティファクト（スプリアスステップ等）をデータに導入しなければならない。この条件は、接合部１９の幅を機器の解像限界よりも小さくすることによって容易に満たされ、これにより、表面は、接合部１９にわたって実質的に連続的に現れる。これらの条件は、光学的に接触した接合部１９か、水酸化カリウムの存在下で２つの研磨ガラス面間に作製された接合部によって満たされる。他の接合方法（例えば、熱拡散、酸化結合（ｏｘｉｄｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）、ろう接、セメンティング等）が、本発明の一般的範囲内に含まれる駆動または感知された光学球面のために選択された所与の材料または材料のセットに、適宜、用いられ、かつ適用され得る。
【００２６】
球面２５を構成する材料は、好ましくは、Ｚｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）という商品名で製造され、ペンシルベニア州ＤｕｒｙｅのＳｃｈｏｔｔ  Ｏｐｔｉｃａｌによって販売されるようなセラミック材料であるが、他の材料が用いられてもよい。Ｚｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）の主な利点は、
１．外側を最終的に研磨する前に球面セグメントが光学的に接触させられ得、その結果、部品間が（機能的に）不可視に接合されることと、
２．この材料は、従来の光学技術を用いて、優れた面精度および表面処理許容差になるように研磨され得ることと、
３．表面反射率は、従来のガラスのものに近いので、未コーティングのガラス表面を試験したときに、結果として生じた干渉図形の縞コントラストが大きいことと、
４．この材料は、実際に、０であると見なされ得る熱膨張係数を有し、従って、気体軸受け（以下参照）の排気におけるジュールトムソン冷却によって引き起こされた温度勾配等の環境の変化に対して非感受性であることである。
【００２７】
構成に他の材料を用いてもよい。Ｓｕｐｅｒ  Ｉｎｖａｒは、例えば、低い熱膨張係数を有するが、Ｚｅｒｏｄｕｒほど低くなく、かつ、研磨もできない。いくつかのセラミック（特に、熱く、平衡にプレスされた窒化ケイ素）は、Ｚｅｒｏｄｕｒとほぼ同じように良好な表面処理になるように（かなり困難であるが）研磨され得、しかしながら、これらは、０に近い熱膨張係数を有さない。
【００２８】
ブラックフィルタガラスが用いられてきた。これらは、良好な反射率を有するが、熱膨張係数が乏しく、軟質であるが、そのために、製造中および／または後続の処理中に簡単に損傷し、制限されたサイズでのみ利用可能である。球面は、種々の金属、耐火化合物または複合材から製作され得る。このような球面は、強固かもしれないが、繊細な表面の質がガラス上に容易に取得されて生成されるかどうかは不確かである。種々の従来の光学ガラスが用いられ得るが、Ｚｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）の有利な点のすべてを有するものはなく、（ブラックガラスを除く）すべては同じ不利な点を有する。
【００２９】
Ｚｅｒｏｄｕｒの主な不利な点は、これが、可視波長で適度に良好な透過性を有することである。モノリシックの５０ｍｍ直径の球面の場合、干渉計の比較的近くの球面の表面、および遠く離れた球面の表面の両方からの反射によってコヒーレント縞パターンが形成されるほど透過性が高いことが見出されている。この問題は、ボール２５の中心を通る、超音波であけられた穴４２（図３参照）によって解決され得る。粗面は入射を散乱／拡散させ、従って、後面からのコヒーレント反射がないことを保証する。いくらかの散乱したコヒーレント光が必然的に干渉計に戻るが、球面位置が変化すると、強度分布が変化し、従って、測定された波面への寄与率は、さらに、０の期待値に平均化される。
【００３０】
このアプローチの不利な点は、
１．このアプローチが、反射を提供しない「禁止」ゾーンを生成することである。従って、基本的に、全球面表面をサンプリングすることは不可能である。さらに、個々の干渉図形のいずれかから「足りない」データがある場合、いくつかの干渉計が提供されたソフトウェアは、複合材料の任意の部分を平均化しない。この場合、表面における小さい穴は、試験中の干渉計の照明コーンの含まれた角度の２倍の表面のセグメントの使用を有効に排除することと、
２．あけられた穴は、球面の平衡を大幅にくずさせ、気体軸受け（以下参照）を実現する上で問題を引き起こす。
【００３１】
図２Ａを再び参照して、光学球面２５を、少なくとも２つの球面のセグメントから製作することによって、これらの問題が解消されることが分かり得る。２つのセクションが半球面であると仮定して、これらを組み合わせる前に、各部分に同心円的内半球面（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ）を研削することによって、原則的に、質量の中心が球面の中心と正確に一致し得るアーティファクト（中空球面）に所望の拡散内表面２７が生成されることが即座にわかる。製造または他の利便性のために、２つ以上のセグメントが用いられ得る。所望でない反射を抑制するために、これに代わる手段（「オプティカルブラック」、または、屈折率整合ラッカー中の微粒子の懸濁等を球面の内面に付与する等の）が用いられ得ることに留意されたい。
【００３２】
ボール平均化のほとんどの従来の実装例は、試験球面にキネマティック（３つのボール）シートを用いる。従って、オペレータには、測定間に球面を手動で回転させることが求められる。本発明は、測定プロセスへのオペレータの能動的介入を必要としない。従って、オペレータの存在は、機器および環境に影響を及ぼさない。測定をボールを回転させるステップと、次の測定を行うステップとの間に環境および試験セットアップのために適正な設定時間が必要とされると仮定して、例えば、球面上の異なった位置で測定を１００回行うために、熟練オペレータの長期にわたる（数時間）注意力を必要とする代わりに、データがほぼ連続的に取得され得る。
【００３３】
本発明は、さらに、オペレータが、球面表面のランダムサンプルを取得すること、および、この目的を達成する傾向がある光学球面を移動することを所望するという意識することを必要としない。
【００３４】
本発明において、光学球面は、光学球面２５に近い表面の周囲に不均一に分布した複数の埋め込まれた（好ましくは、永久）磁石２６を備える。上部取り付けプレート構成２９と下部取り付けプレート構成３１によって形成され、これらの間がボルト３３で接続された空気軸受けシート２８（図２Ａを参照）に、２つの相補的モードで用いられ得る複数の電磁コイル３０（１つだけ図示される）がアクチュエータまたはセンサとして提供される。
【００３５】
センサモードは、以下の記載から理解され得る。光学球面２５が回転すると、磁石は、適切な周知の回路で感知され得る電流を含むコイルを通過する。球面の回転の瞬間回転軸の方向（および磁石の面積密度）が、任意の個別コイルよって感知されるパルス周波数を決定する。しかしながら、推論によって、球面シート２８に対する球面２５の回転軸が連続的変化すると、ピックアップの際に信号特性が常に変化する。しかしながら、球面２５は、単一の軸を中心に回転する傾向があり、従って、任意のピックアップの出力のフーリエ変換が、特定の周波数によって支配される。
【００３６】
あるいは、コイル３０は、結果として生じた磁界が、球面２５における永久磁石２８に知覚できる力を加えるために十分であるように巻かれかつ電力供給され得る。従って、いくつか、またはすべてのコイル３０に適切なサイクルで電力供給することによって、空気軸受けシート２８における光学球面２５の運動が補正され、例えば、よりランダムな運動が達成され得る。これを達成するために必要な信号のすべては、当然、光学球面アセンブリ５と、これらの信号を管理するようにも構成されたコンピュータ２４との間で交換される。
【００３７】
動作の関連モードは、類推によって理解され得る。磁石およびコイルの均一の分布は、ダイアモンド工具およびステッパ等の正確な運動の応用において、益々普及してきたリニアモータと類似であるように見える。コイル３０を流れる電流の適切な変調は、光学球面２５を体系的に駆動し、この所定の態様で光学球面２５を駆動する制御スキーマは、例えば、リソグラフィシステムにおけるステージで用いられる周知のスキーマと類似の球形である（例えば、Ｈｏｌｍｅｓ  Ｍ．、Ｔｒｕｍｐｅｒ  Ｄ．およびＨｏｃｋｅｎ  Ｒ．による「Ａｔｏｍｉｃ−ｐｒｅｃｉｄｉｏｎ  ｍｏｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｔａｇｅ」ＣＩＲＰ  Ａｎｎａｌｓ、Ｖｏｌ  ４４／１（１９９５年）４５５〜６０ページに記載される）。
【００３８】
導電性材料の固体片から光学球面２５を駆動する（が感知しない）こともまた可能である。例えば、より良好な熱特性を有する基板への適切なコーティングを用いて類似の効果が達成され得る。
【００３９】
干渉計から入来する公称の球面波面と、光学球面２５から反射された波面との間の差が、平均化、空間的フィルタリング、フーリエ解析、および多項式展開へのフィッティングを含む群より選択される複数の技術を用いて処理される。
【００４０】
上述の態様で、公称半径の光学球面２５を駆動して、所定のように動かし、これにより、公称光学球面２５から反射した波面２３と該干渉計から入来する波面１７との間の干渉法で測定された差が、公称光学球面２５が動いている間にこの公称光学球面の表面全体に渡ってサンプリングされた場合、入来する波面１７における公称値からの逸脱に集束するする制御手段が提供される。
【００４１】
図２Ａは、球面空気軸受けシート２８が、光学球面２５の赤道付近の２つの対称的な「帯」から構成され得ることを示す。これらの帯は接続されているが、油圧導管３５を介して空圧が付加された場合、適切なばね荷重が帯を分離させる（従って、ボールを動かす）ことを可能にする。図２Ａは、空間が均一にあけられた３つのボルト３３およびばね（Ｂｅｌｌｖｉｌｌｅ）ウォッシャ３７によって荷重をかける（あるいは、同じ効果を有するこれに代わるばね荷重メカニズムが用いられ得る）ばねを示す。空圧が除去された場合、帯は、光学球面２５上で閉じて、これを所定の位置で有効にロックする。ここで、適切な制御スキーマを用いて、光学球面２５が、干渉計がその球面表面１８のすべての部分を均一にサンプリングすることを保証する、所定のパターンで動かされ得ることがわかる。
【００４２】
ばね荷重がかけられた軸受けの設計の仕様は、光学球面２５が通過およびセットアップするときに保護する際に明らかに利点を提供し、保護筐体３８等への容易な組み込みを可能にする（図２ｂ参照）。空気軸受け２８の２つのセグメントが対称的である必要はない（が、対称は、空気軸受け設計を容易にし、かつ、両側からのアクセスおよび使用を可能にする）ことに留意されたい。対称的な設計（図２Ｃにおける５Ａおよび５Ｂと示されたもののように）は、荷重を支持するためのより大きい面積（または、同じ荷重支持を得るための低空圧の使用）、および、検出／駆動コイルが埋め込まれ得るより大きい面積を提供する。図２Ｃにおいて、図２Ａに現れる部品と類似の部品が、ＡまたはＢが添付された同じ参照符号を有する。
【００４３】
空気が、加圧された空気（気体）軸受けから排出されると圧力が低下（膨張）し、ジュールトムソン冷却として知られた局所的冷却がもたらされる。調整されない場合、このような排出される冷たい空気は、試験中、または、取り付け中等に干渉計の光学素子に熱ドリフトを引き起こし得る。さらに、干渉計の試験経路内のこの冷たい空気を混合することによって、測定におけるノイズが増大する（空気の屈折率が局所的に変化するため）。この効果は、図２Ｃにて４０と示される適切な真空掃気（ｖａｃｕｕｍ  ｓｃａｖｅｎｇｅ）の特徴を追加することによって最小化され得る。
【００４４】
球面軸受け設計は、複数の異なったアプローチに基づき得る。例えば、軸受けは、多孔質グラファイトまたはブロンズを用い、インレット対応型オリフィス設計（ｉｎｌｅｔ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ｏｒｉｆｉｃｅ  ｄｅｓｉｇｎ）あるいは、排気対応型設計（ｅｘｈａｕｓｔ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）を用い得る。好ましい実装例は、空気軸受けを用いることであるが、他の実装例が可能である。例えば、軸受けは、固体と固体との接触を伴い、例えば、低摩擦軸受けは、ＰＴＦＥ、充填されたＰＴＦＥおよび類似の高分子材料、あるいは、いわゆる、「固体潤滑」およびモリブデンジスルフィド等を用いて構成され得る。このような実装例は、空気軸受けよりも大きい摩擦を有し、汚損の取り込み、およびこれによる破損を受け易い。さらに、固体潤滑設計が考えられ得るが、光学球面２５上の表面薄膜の効果が考慮される必要があり、（例えば、いくつかのシャフトシーリングの用途において用いられるような）適切なフィールドで制約された磁性流体が実装され得る。
【００４５】
別の可能な実装例は、十分な数の磁石およびアクチュエータコイルを用いて、光学球体を浮上および駆動の両方を行うことである。
【００４６】
非常に小さい摩擦（例えば、空気軸受け）の実装例において、最適性能は、光学球面の質量の中心が幾何学的中心と一致するシステムから取得されることがすぐにわかる。材料密度の変化および製造中の変化（例えば、永久磁石の設置中）は、この所望の状態が達成されないという結果をもたらす。しかしながら、製造中に空気軸受けシートにおいてセンサコイルを用いることによって、一旦光学球体が組み立てられると幾何学的中心を補正するために必要な計測が提供され得る。粗面表面処理の光学球面が空気軸受けシート２８に配置された場合、これは、光点が最上部にあるように（および例えば、マジックマーカを用いて用意にマークされ得る）ように安定状態になる。光学球面２５がここで、静止位置から動いてわずかに離れた場合、この光学球面は、振り子長さを与える周期で振り子のように揺動する（すなわち、球面の中心からの質量の中心の分離）。揺動の周期は、センサコイル信号（または他の手段）を用いて用意に測定され得る。光学球面の中心からの質量の中心の変位の方向および距離の両方を知ることによって、製作者が組み立てた光学球面の外面を機械加工して必要に応じて補償することが可能になる。
【００４７】
図３は、超音波によってあけられた、ボール２５の中心を通過する穴４２によってもたらされた粗面が入射を散乱／拡散し、従って、後面からのコヒーレント反射がないことを保証することを示す。必然的に、特定の散乱したコヒーレント光が干渉計にもどるが、強度分布は、球面位置が変化すると変化し、従って、測定された波面への寄与率も０の期待値に平均化される。この構成において、外面１８を有する球面ボール２５は、３つのボール４４（２つしか図示されない）から形成されたキネマティックサポート上で支持されている間、取り付け金具４６に支持されたレンズアセンブリ４８から生じるビームで照明されている。球面２５の中心を通って進む光が曲面した部分４５は、中心が中ぐりされた穴４２のために、拡散および散乱を模倣し、示された光のいくらかは球面２５を透過する。
【００４８】
本発明は、特定の実施形態を参照して記載されたが、当業者は、本発明の教示に基づいて、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、記載された実施形態への種々の改変を行うことができる。従って、本発明のすべての等価の実施形態は、請求高の範囲に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、干渉計を較正する際に用いる、選択的に回転可能な光学球面を用いる干渉計システムの図式的立面図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１の干渉計システムにおいて測定され得る光学素子の図式的立面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、光学球面が所定の態様で選択的に回転させられ得る支持システムの図式的側面および正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、内部球面がその後面からの反射を減衰する試験下で光学球面の中心を干渉計の球面波面の焦点と位置合わせするためにさらなるマウントするハードウェアに容易に組み込まれ得る保護ボックス内に示される図２Ａの支持システムの図式隙立面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、非対称的軸受けの実施形態および真空掃気を示す本方法を実行する２つのさらなる代替的支持の実施形態の図式的立面図である。
【図３】図３は、散乱光の中心に超音波であけられた穴を有するキネマティックシート上のＺｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）光学球面を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、散乱光の中心に超音波であけられた穴を有するキネマティックシート上のＺｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）光学球面を示す。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【国際調査報告】
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