(57)【要約】【課題】分光透過率測定装置において、屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光束の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができるようにする。【解決手段】分光透過率測定装置２０は、光源部１６と、測定光束Ｌ２を形成するコリメータレンズ４と、試料保持部１５と、測定試料５を透過した測定光束Ｌ２を集光する対物レンズ６および結像レンズ９からなる第２の光学系と、その前側焦点位置を移動する駆動ステージ７と、第２の光学系による集光位置に配置された入射開口１０ａと、分光強度データを取得する分光器１０と、第２の光学系を移動させつつ、複数の分光強度データを取得する測定制御部と、複数の分光強度データの変化に基づいて、波長ごとの光強度データを算出する演算処理部と、を備え、この光強度データを用いて測定試料５の分光透過率を算出する構成とする。【選択図】図１
2015094628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
該光源部からの光を集光して試料に照射する測定光束を形成する第１の光学系と、
前記測定光束の光路上に前記試料を配置する試料保持部と、
少なくとも前記試料保持部に前記試料が配置された際に、前記試料を透過した前記測定光束を集光する第２の光学系と、
該第２の光学系の前側焦点位置を移動する焦点位置調整部と、
前記第２の光学系による前記測定光束の集光位置に配置された絞りと、
該絞りを透過した光束を分光して、分光強度データを取得する分光器と、
前記焦点位置調整部によって、少なくとも前記試料の軸上色収差の範囲で、前記第２の光学系の前記前側焦点位置を移動させつつ、前記分光器から前記分光強度データを取得することにより、複数の分光強度データを取得する測定制御部と、
前記複数の分光強度データの変化に基づいて、波長ごとの光強度データを算出する光強度データ算出部と、
を備え、
前記光強度データ算出部によって算出された前記波長ごとの光強度データを用いて前記試料の分光透過率を算出する、分光透過率測定装置。
【請求項２】
前記光強度データ算出部は、
前記複数の分光強度データから、波長ごとに分光強度の最大値を算出し、該最大値を前記波長ごとの光強度データとする
ことを特徴とする、請求項１に記載の分光透過率測定装置。
【請求項３】
光源部からの光を、第１の光学系によって集光して測定光束を形成し、該測定光束を試料に照射して、該試料を透過する前記測定光束を第２の光学系によって、分光器の絞りの位置に集光する集光工程と、
前記第２の光学系の前側焦点位置を、少なくとも前記試料の軸上色収差の範囲で、移動させつつ、前記分光器から分光強度データを取得することにより、複数の分光強度データを取得する分光強度データ取得工程と、
前記複数の分光強度データの変化に基づいて、波長ごとの光強度データを算出する光強度データ算出工程と、
前記波長ごとの光強度データを用いて前記試料の分光透過率を算出する分光透過率算出工程と、
を備える、分光透過率測定方法。
【請求項４】
前記光強度データ算出工程は、
前記複数の分光強度データから、波長ごとに分光強度の最大値を算出し、該最大値を前記波長ごとの光強度データとする
ことを特徴とする、請求項３に記載の分光透過率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光透過率測定装置および分光透過率測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屈折力を有する被検物の分光透過率測定を行う分光透過率測定装置として、被検物の透過光束を積分球に入射させた後に、分光器での測定を行う装置が知られている。
例えば、特許文献１には、光源からの光束を被検レンズの位置に集束させる照射光学系と、被検レンズの透過光束を入射窓から取り込んで内部で拡散反射させた後、入射窓の光軸とはずれた位置にある出射窓から外部へ出射する積分球とを備え、この積分球の出射窓から射出された光束を、分光手段に入射させて分光透過率を測定する分光透過率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】特許第３８７１４１５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、上記のような従来の分光透過率測定装置およびこれを用いた分光透過率測定方法には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、測定に用いる光束を積分球の内部で拡散反射させるため、積分球を用いない場合に比べて光量損失が大きくなり、測定に用いることができる光量が低下ししまうという問題がある。このため、分光器の出力のＳ／Ｎが悪くなり、測定精度が低下するという問題がある。
被検物の透過光束を集光して、積分球を介することなく分光器に入射させることも考えられるが、この場合、被検物の色収差による測定誤差が発生するという問題がある。
すなわち、集光位置が分光器の絞り位置に対してずれると、色ずれした波長光がけられて、正確な分光強度分布が得られなくなる。
また、測定波長内のすべての波長光が分光器の絞りに入射するように集光位置が調整できたとしても、絞り位置における波長ごとにデフォーカス量は異なる。このため、デフォーカス量が大きな波長光は、絞りと共役な位置関係にある分光器の光電変換素子上でもぼけてしまい、分光強度の測定誤差が生じてしまうという問題がある。
【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、屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光束の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができる分光透過率測定装置および分光透過率測定方法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、本発明の第１の態様の分光透過率測定装置は、光源部と、該光源部からの光を集光して試料に照射する測定光束を形成する第１の光学系と、前記測定光束の光路上に前記試料を配置する試料保持部と、少なくとも前記試料保持部に前記試料が配置された際に、前記試料を透過した前記測定光束を集光する第２の光学系と、該第２の光学系の前側焦点位置を移動する焦点位置調整部と、前記第２の光学系による前記測定光束の集光位置に配置された絞りと、該絞りを透過した光束を分光して、分光強度データを取得する分光器と、前記焦点位置調整部によって、少なくとも前記試料の軸上色収差の範囲で、前記第２の光学系の前記前側焦点位置を移動させつつ、前記分光器から前記分光強度データを取得することにより、複数の分光強度データを取得する測定制御部と、前記複数の分光強度データの変化に基づいて、波長ごとの光強度データを算出する光強度データ算出部と、を備え、前記光強度データ算出部によって算出された前記波長ごとの光強度データを用いて前記試料の分光透過率を算出する構成とする。
【０００７】
上記分光透過率測定装置では、前記光強度データ算出部は、前記複数の分光強度データから、波長ごとに分光強度の最大値を算出し、該最大値を前記波長ごとの光強度データとすることが好ましい。
【０００８】
本発明の第２の態様の分光透過率測定方法は、光源部からの光を、第１の光学系によって集光して測定光束を形成し、該測定光束を試料に照射して、該試料を透過する前記測定光束を第２の光学系によって、分光器の絞りの位置に集光する集光工程と、前記第２の光学系の前側焦点位置を、少なくとも前記試料の軸上色収差の範囲で、移動させつつ、前記分光器から分光強度データを取得することにより、複数の分光強度データを取得する分光強度データ取得工程と、前記複数の分光強度データの変化に基づいて、波長ごとの光強度データを算出する光強度データ算出工程と、前記波長ごとの光強度データを用いて前記試料の分光透過率を算出する分光透過率算出工程と、を備える方法とする。
【０００９】
上記分光透過率測定方法では、前記光強度データ算出工程は、前記複数の分光強度データから、波長ごとに分光強度の最大値を算出し、該最大値を前記波長ごとの光強度データとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の分光透過率測定装置および分光透過率測定方法によれば、焦点位置調整部によって軸上色収差を含む範囲で第２の光学系の前側焦点位置を移動させつつ集光された測定光束を分光器に入射させて、複数の分光強度データを取得し、この複数の分光強度データの変化に基づいて、波長ごとの光強度データを算出することができる。このため、屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光束の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上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】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の分光透過率測定装置の構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の分光透過率測定装置の制御ユニットの機能構成を示す模式的な機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の分光透過率測定方法のフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態の分光透過率測定方法の分光強度データ取得工程および光強度データ算出工程の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態の分光透過率測定装置の測定原理について説明する模式図である。
【図６】複数の分光強度データの例、および波長λｋにおける分光強度データの変化の一例を示す模式的なグラフである。
【図７】第２の光学系が色収差を有する場合の測定原理について説明する模式的な光路図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の分光透過率測定装置の構成を示す模式的な構成図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の分光透過率測定装置において試料を退避させた状態の光路を示す模式的な光路図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の分光透過率測定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施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。
【００１３】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の分光透過率測定装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の分光透過率測定装置の構成を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態の分光透過率測定装置の制御ユニットの機能構成を示す模式的な機能ブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の分光透過率測定装置２０は、屈折力を有する透過型光学素子である測定試料５（試料）の分光強度と、屈折力を有する透過型光学素子であり分光透過率が既知の基準試料５０（試料）の分光強度とを測定することにより、被検物である測定試料５の分光透過率を測定する装置である。
【００１５】
測定試料５は、有限の焦点距離を有する適宜のレンズまたはレンズ群を採用することができる。
図１では、測定試料５の一例として、両凸レンズの場合の例が描かれているが、単レンズの場合の測定試料５の種類は、これには限定されない。例えば、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、正メニスカスレンズ、負メニスカスレンズでもよい。
また、測定試料５のレンズ面の曲面の種類も特に限定されず、例えば、球面、非球面、自由曲面などの曲面を採用することができる。
また、測定試料５がレンズ群からなる場合、例えば、接合レンズの形態でもよいし、複数のレンズまたはレンズ群を組み合わせたレンズユニットの形態でもよい。
【００１６】
基準試料５０は、分光透過率値の基準となる分光透過率が既知の試料であり、測定試料５と同様に、有限の焦点距離を有する適宜のレンズまたはレンズ群を採用することができる。基準試料５０の焦点距離と、測定試料５の焦点距離とは、互いに同一である必要はない。ただし同一であれば、配置位置の設定等を、基準試料５０の測定時に変えなくてもよいため、より効率的に測定を行うことができる。
以下では、測定試料５および基準試料５０の焦点距離が同一の場合を中心として説明し、必要に応じて焦点距離が異なる場合について説明する。
基準試料５０の分光透過率は、予め他の測定機で分光透過率を測定しておくことができる。また、基準試料５０に用いられている硝材の屈折率の理論値などから算出した分光透過率を採用することも可能である。
基準試料５０の分光透過率は、後述する記憶部１０３に予め記憶されている。
【００１７】
分光透過率測定装置２０の概略構成は、光源部１６、コリメータレンズ４（第１の光学系）、試料保持部１５、対物レンズ６（第２の光学系）、駆動ステージ７（焦点位置調整部）、駆動モータ８（焦点位置調整部）、結像レンズ９（第２の光学系）、分光器１０、制御ユニット１４、操作部１８、および表示モニタ１９を備える。
このうち、光源部１６、コリメータレンズ４、試料保持部１５、対物レンズ６、結像レンズ９、および分光器１０は、この順に配列され、分光器１０の入射光軸で決まる測定光軸Ｏと同軸となるように配置されている。
【００１８】
光源部１６は、略点光源と見なせる適宜の構成を採用することができる。本実施形態では、光源部１６は、光源１、照明レンズ２、およびピンホール絞り３を備える。
【００１９】
光源１は、測定試料５を照明する測定光束を形成するための発散光束Ｌ０を発生するもので、分光透過率の測定範囲に対応する波長帯域を有する適宜の光源を採用することができる。
光源１は、図示略のスイッチによって、点灯または消灯が可能である。
光源１の例としては、例えばハロゲンランプや重水素ランプなどを採用することができる。また、測定目的によっては、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子からなる光源を採用することも可能である。
本実施形態では、光源１は、少なくとも可視波長域に分布する白色光源としてハロゲンランプを用いた場合の例で説明する。
【００２０】
照明レンズ２は、光源１で発生された発散光束Ｌ０により、ピンホール絞り３を照明するための光学素子である。
ピンホール絞り３は、照明レンズ２によって照明された発散光束Ｌ０の出射範囲を制限するピンホールを備える絞り部材である。ピンホール絞り３のピンホールの中心は、測定光軸Ｏに位置合わせされている。
【００２１】
光源１から出射された発散光束Ｌ０は、照明レンズ２によってピンホール絞り３のピンホールに向けて照射されると、その一部がピンホールを透過して、発散光束Ｌ１（光源部からの光）が形成される。
【００２２】
コリメータレンズ４は、光源部１６から出射した発散光束Ｌ１を集光して、測定試料５の分光透過率測定の測定光束Ｌ２を形成するレンズまたはレンズ群である。
本実施形態では、測定光束Ｌ２を平行光束とするため、コリメータレンズ４の前側焦点位置がピンホール絞り３のピンホールの中心に一致するとともに測定光軸Ｏと同軸に配置されている。
このため、測定光束Ｌ２は、測定光軸Ｏに平行な平行光束となり、測定光軸の軸上光束として進む。
本実施形態では、コリメータレンズ４は、色消しレンズを採用している。
【００２３】
試料保持部１５は、測定光束Ｌ２の光路上で、測定試料５または基準試料５０を、測定光軸Ｏと同軸となる位置に着脱可能に保持する装置部分である。
試料保持部１５に測定試料５または基準試料５０を保持させると、測定光束Ｌ２は、測定試料５または基準試料５０に照射される。
このため、本実施形態において、コリメータレンズ４は、光源部からの光を集光して試料に照射する測定光束Ｌ２を形成する第１の光学系を構成している。
【００２４】
試料保持部１５の測定光軸Ｏ上の配置位置は、本実施形態では、一例として、一定位置に固定されている。
ただし、試料保持部１５は、図示略の移動ステージを取り付けるなどして、測定光軸Ｏに沿って移動可能に設けることもできる。
この場合、測定試料５または基準試料５０の保持位置を測定光軸Ｏに沿って移動して、測定試料５または基準試料５０の焦点位置を移動することができる。例えば、測定試料５または基準試料５０が正レンズの場合、測定光束Ｌ２が透過して形成される透過光束Ｌ３の集光位置を移動することができる。このため、測定試料５と基準試料５０との焦点距離が異なる場合にも、それぞれによる透過光束Ｌ３の集光位置を一致させることができる。
【００２５】
対物レンズ６は、測定試料５または基準試料５０を透過した透過光束Ｌ３から、測定光軸Ｏに沿って進む平行光束Ｌ４を形成するためのレンズまたはレンズ群である。
なお、透過光束Ｌ３は白色光であり、かつ測定試料５は色収差を有しているため、平行光束Ｌ４は、波長別の光束成分に着目すれば平行性にはバラツキがある。
対物レンズ６の開口数は測定試料５の出射側の開口数より大きいものが用いられる。これにより、透過光束Ｌ３の全光束を、対物レンズ６によって平行光束Ｌ４とすることが可能である。
【００２６】
透過光束Ｌ３から平行光束Ｌ４を形成するため、対物レンズ６は、後述する駆動ステージ７によって測定光軸Ｏに沿う方向に移動可能に支持されている。これにより、対物レンズ６の前側焦点位置を、試料保持部１５に保持された測定試料５または基準試料５０の焦点位置に一致させることが可能である。
例えば、図１に示すように、測定試料５（基準試料５０）が正レンズの場合、測定試料５（基準試料５０）の後側焦点位置に対物レンズ６の前側焦点位置が一致するように、対物レンズ６を移動することにより、透過光束Ｌ３を集光して平行光束Ｌ４を形成することができる。
測定試料５（基準試料５０）が負レンズの場合には、図示は省略するが、測定試料５（基準試料５０）の前側焦点位置に対物レンズ６の前側焦点位置が一致するように対物レンズ６を移動することにより、透過光束Ｌ３を集光して平行光束Ｌ４を形成することができる。
【００２７】
駆動ステージ７は、対物レンズ６を測定光軸Ｏに沿う方向に移動可能に保持する装置部分であり、本実施形態では、駆動モータ８によって進退する１軸移動ステージからなる。
駆動ステージ７の構成は、少なくとも測定試料５または基準試料５０の軸上色収差の範囲を精度よく移動できれば、特に限定されない。
駆動ステージ７は、後述する制御ユニット１４と通信可能に接続され、制御ユニット１４からの制御信号に応じて、駆動モータ８が駆動されることにより、進退動作が制御されるようになっている。
【００２８】
結像レンズ９は、対物レンズ６を透過した平行光束Ｌ４を集光して、集光光束Ｌ５を形成し、集光光束Ｌ５を後述する分光器１０の入射開口１０ａ（絞り）の位置に結像させるレンズまたはレンズ群である。
このため、結像レンズ９は、その後側焦点位置が測定光軸Ｏ上において入射開口１０ａの中心に一致するように配置されている。
このような構成により、対物レンズ６および結像レンズ９は、試料保持部１５に試料が配置された際に、試料を透過した測定光束を集光する第２の光学系を構成している。
この第２の光学系は、対物レンズ６の前側焦点面と、結像レンズ９の後側焦点面とが光学的に共役の関係にあり、かつ光路長が変更可能なリレー光学系からなる。
なお、この第２の光学系は、色収差を有していてもよいが、色収差は、測定試料５、基準試料５０の色収差に比べて小さいことが好ましい。このため、第２の光学系は、色消し光学系を採用することがより好ましい。
以下では、特に断らない限り、第２の光学系が色消しされているか、または測定試料５および基準試料５０の色収差に比べて、十分に色収差が小さくなっているものとして説明する。
【００２９】
分光器１０は、測定光軸Ｏ上に配置された入射開口１０ａから入射した集光光束Ｌ５の分光強度を測定する装置部分であり、回折格子１１、１次元撮像素子１２、および制御回路１３を備える。
【００３０】
回折格子１１は、入射開口１０ａから入射された集光光束Ｌ５を回折して、波長ごとに分解し、１次元撮像素子１２の異なる受光素子上に結像するものである。
１次元撮像素子１２は、各受光素子の受光量に応じた出力信号を制御回路１３に出力する光電変換素子である。
【００３１】
制御回路１３は、１次元撮像素子１２を駆動して１次元撮像素子１２の各受光素子からの出力信号を取得し、この出力信号を各受光素子の位置に対応する波長の情報とともに後述する制御ユニット１４に送出するものである。このため、制御回路１３は、１次元撮像素子１２および制御ユニット１４と通信可能に接続されている。
ここで、出力信号は、分光器１０の制御回路１３においてＡ／Ｄ変換後に送出することが可能である。ただし、出力信号は、制御回路１３からアナログ信号として後述の制御ユニット１４に出力し、制御ユニット１４においてＡ／Ｄ変換することも可能である。
【００３２】
制御ユニット１４は、分光透過率測定装置２０の動作制御を行う装置部分であり、図２に示すように、測定制御部１００、データ取得部１０１、演算処理部１０２（光強度データ算出部）、および記憶部１０３を備える。
【００３３】
測定制御部１００は、測定者が操作入力を行う操作部１８、駆動ステージ７、および表示モニタ１９と通信可能に接続されるとともに、制御ユニット１４の内部のデータ取得部１０１、演算処理部１０２、および記憶部１０３と通信可能に接続されている。
これにより、測定制御部１００は、操作部１８からの入力に基づいて、分光透過率測定装置２０の測定動作に関する制御を行うことが可能である。
【００３４】
操作部１８からの入力としては、分光透過率測定の開始および停止の入力、測定試料５の測定と基準試料５０の測定との区別の入力、結像レンズ９の焦点位置の情報の入力、分光透過率測定の駆動ステージ７の移動範囲および移動ステップの入力が可能である。
操作部１８の装置構成としては、例えば、操作スイッチ、キーボード、マウス、タッチ入力デバイスなどの適宜の装置構成を採用することができる。
測定制御部１００は、操作部１８から入力された情報を必要に応じて記憶部１０３に記憶させることができる。
【００３５】
測定制御部１００は、制御回路１３と通信可能に接続されたデータ取得部１０１に制御信号を送出することにより、データ取得部１０１のデータ取得動作を制御することができる。
本実施形態では、測定制御部１００は、操作部１８から入力済みの移動範囲および移動ステップの情報に基づいて、駆動ステージ７を駆動する。また測定制御部１００は、駆動ステージ７が移動ステップだけ移動するごとに、データ取得部１０１によって１次元撮像素子１２の出力信号を取得させる。
【００３６】
測定制御部１００は、演算処理部１０２に制御信号を送出することにより、演算処理部１０２による演算処理動作を制御することができる。
測定制御部１００は、記憶部１０３に記憶された演算処理部１０２の演算結果を取得すると、その演算結果について、数値情報やグラフなどからなる表示用の画像情報に変換し、表示モニタ１９に表示させることができる。
【００３７】
データ取得部１０１は、測定制御部１００からの制御信号に基づいて、制御回路１３から１次元撮像素子１２の出力信号を取得するものである。このため、データ取得部１０１は、制御回路１３、測定制御部１００、および演算処理部１０２と通信可能に接続されている。
データ取得部１０１が取得した出力信号は、各受光素子の位置に対応する波長の情報とともに、演算処理部１０２に送出される。
【００３８】
演算処理部１０２は、測定制御部１００からの制御信号に基づいて、データ取得部１０１から送出された出力信号に演算処理を施すものであり、データ取得部１０１、記憶部１０３、および測定制御部１００と通信可能に接続されている。
演算処理部１０２は、データ取得部１０１から出力信号および波長の情報が送出されると、これらのデータを配列に格納して、分光強度データとして記憶部１０３に記憶させる。
測定制御部１００から、演算処理を開始させる制御信号が送出されると、この制御信号に基づいて、演算処理を行い、演算結果を記憶部１０３に記憶させる。演算処理の詳細については後述する。
【００３９】
制御ユニット１４の装置構成は、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータからなり、これにより上記のような制御信号を生成する適宜の制御プログラムや、後述する演算処理を行う演算プログラムが実行されるようになっている。
【００４０】
次に、分光透過率測定装置２０の動作について、本実施形態の分光透過率測定方法を中心として説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態の分光透過率測定方法のフローチャートである。図４は、本発明の第１の実施形態の分光透過率測定方法の分光強度データ取得工程および光強度データ算出工程の動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の第１の実施形態の分光透過率測定装置の測定原理について説明する模式図である。図６（ａ）は、複数の分光強度データの例を示す模式的なグラフである。横軸は波長、縦軸は光強度を表す。図６（ｂ）は、波長λｋにおける分光強度データの変化の一例を示す模式的なグラフである。横軸はデータの取得順序、縦軸は光強度を表す。
【００４１】
本実施形態の分光透過率測定方法は、図３に示すステップＳ１〜Ｓ９を図３に示すフローにしたがって実行する方法である。
ここで、ステップＳ１〜Ｓ４は測定試料５を試料として用いる測定であり、ステップＳ５〜Ｓ８は基準試料５０を試料として用いるステップＳ１〜Ｓ４と同様の測定である。ただし、このようなステップＳ１〜Ｓ４とステップＳ５〜Ｓ８との実行順序は一例であり、ステップＳ５〜Ｓ８を先に実行して、その後にステップＳ１〜Ｓ４を実行することも可能である。
なお、以下の測定に先立って、各装置部分と測定光軸Ｏとの位置合わせがなされている。光源１は、予め点灯されており、安定した光量の発散光束Ｌ０が出射されている。
【００４２】
ステップＳ１は、測定試料５を試料保持部１５に保持させるステップである。
本ステップは、測定者が人手によって行ってもよいし、例えば、搬送ロボットなどを用いて行ってもよい。
【００４３】
次に、ステップＳ２を行う。本ステップは、駆動ステージ７の移動の条件設定を行うステップである。
本実施形態では、後述するステップＳ４において、駆動ステージ７を駆動して、対物レンズ６の前側焦点位置を測定試料５の少なくとも軸上色収差の範囲で移動させつつ、分光器１０から分光強度データを取得する。
このため、ステップＳ２では、対物レンズ６の移動開始位置、移動ステップの条件設定を行う。本実施形態では、一例として、測定試料５の焦点距離Ｆ、測定試料５の軸上色収差を少なくとも含む移動範囲２Ｚ、および駆動ステージ７の移動ステップΔｚに基づいて、条件設定を行う。
焦点距離Ｆ、移動範囲２Ｚ、移動ステップΔｚは、それぞれ本ステップにおいて、操作部１８から入力してもよいし、本ステップより前に、予め記憶部１０３に記憶された数値を操作部１８によって選択してもよい。
【００４４】
焦点距離Ｆの測定波長は、分光透過率の測定波長範囲の略中心であることが好ましい。以下では、一例として、分光透過率の測定波長範囲が３８０ｎｍ〜８００ｎｍの可視波長域であって、焦点距離の測定波長がｄ線の５８７．５６（ｎｍ）の場合の例で説明する。
移動範囲２Ｚは、測定試料５に３８０ｎｍの平行光束を入射したときのデフォーカス量Ｚ３８０と、測定試料５に８００ｎｍの平行光束を入射したときのデフォーカス量Ｚ８００とのうち、より大きい方の数値を２倍したものである。
移動ステップΔｚは、分光透過率の測定精度を向上するためには、できるだけ小さいことが好ましい。ただし、測定精度は、分光器１０の光強度の測定分解能や駆動ステージ７の移動精度に起因する限界もあるため、移動ステップΔｚは、このような他の要因による限界や、測定時間の増加なども考慮して適宜の大きさに設定すればよい。
移動ステップΔｚは、例えば、移動範囲２Ｚを１０〜１００程度に分割できる大きさに設定することが好ましい。
【００４５】
測定制御部１００は、焦点距離Ｆ、移動範囲２Ｚ、移動ステップΔｚが指定されると、予め記憶部１０３に記憶された、試料保持部１５の位置情報と、駆動ステージ７に保持された対物レンズ６の前側焦点位置の情報とに基づいて、対物レンズ６の前側焦点が、測定試料５の後側焦点に一致する位置に、駆動ステージ７を移動する。このように移動された状態の駆動ステージ７の位置を以下、本実施形態の測定基準位置と称する。
駆動ステージ７の移動位置は、測定光軸Ｏ上で、測定基準位置を原点とし、対物レンズ６の物体側から像側に向かう方向を正とする座標系で表すものとする。
以上で、ステップＳ２が終了する。
【００４６】
ここで、ステップＳ２の終了後における分光透過率測定装置２０内の光路について説明する。
図１に示すように、光源１から発した発散光束Ｌ０は、照明レンズ２を経て、ピンホール絞り３を照明する。ピンホール絞り３から出射した発散光束Ｌ１はコリメータレンズ４によって測定光束Ｌ２とされて、測定試料５に入射する。
測定試料５に入射した測定光束Ｌ２は、透過光束Ｌ３として透過すると測定試料５の後側焦点位置に集光される。
このとき、波長λｂ＝５８７．５６（ｎｍ）の光束成分Ｌ３ｂは、図５に示すように、焦点距離Ｆで決まる測定試料５の後側焦点の位置Ｆλｂに結像されて、微小スポットが形成される。しかし、測定試料５は色収差を有するため、他の波長の光束成分は、位置Ｆλｂからデフォーカスした位置に結像される。このため、位置Ｆλｂには光束成分Ｌ３ｂよりも大径のスポットが形成される。
例えば、より短波長の光束成分Ｌ３ａは、測定試料５側（物体側）にデフォーカスした位置（例えば、図５の位置Ｆλａ参照）に結像され、より長波長の光束成分Ｌ３ｃは、対物レンズ６側（像側）にデフォーカスした位置（例えば、図５の位置Ｆλｃ参照）に結像される。
このように、位置Ｆλｂには、測定試料５の色収差によってぼけたスポット像が形成されている。
【００４７】
これら光束成分Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃは、各結像位置から進行方向に離間するにつれて発散して、対物レンズ６に入射する。
位置Ｆλａ、Ｆλｃがそれぞれ波長λａ＝３８０（ｎｍ）、λｃ＝８００（ｎｍ）の光束成分に対応する結像位置である場合には、距離ＦλａＦλｃが、測定試料５の軸上色収差になる。
【００４８】
対物レンズ６の前側焦点は位置Ｆλｂに一致されているため、対物レンズ６は光束成分Ｌ３ｂを集光して平行光束Ｌ４ｂを形成する。平行光束Ｌ４ｂは、結像レンズ９によって、入射開口１０ａの中心に位置する結像レンズ９の後側焦点に結像されて、微小スポットが形成される。
一方、位置Ｆλｂに対してデフォーカスしている光束成分Ｌ３ａ、Ｌ３ｃは、対物レンズ６によってそれぞれ略平行光束である光束Ｌ４ａ、Ｌ４ｃとされた後、結像レンズ９によって集光され、入射開口１０ａの前側（物体側）、後側（像側）にそれぞれ結像される。
これにより、位置Ｆλｂ上で、測定試料５の色収差による倍率誤差によりぼけたスポット像は、対物レンズ６および結像レンズ９によってリレーされ、結像レンズ９の後側焦点面にぼけたスポット像を結ぶ。
【００４９】
このように、結像レンズ９で集光される集光光束Ｌ５（図１参照）は、色収差による倍率誤差を伴っている。このため、波長λｂからのずれが一定範囲内の波長成分のみが入射開口１０ａに全光量が入射し、波長λｂからのずれが一定範囲を越える波長成分は、周辺部の光束が入射開口１０ａに遮光されて光量損失が発生する。
分光器１０に入射した集光光束Ｌ５は、回折格子１１により波長毎に分解され１次元撮像素子１２の受光素子上に結像し、１次元撮像素子１２によって光電変換される。
各受光素子の受光量に応じた電気信号は、制御回路１３に送出され、制御回路１３から制御ユニット１４に出力信号として送出される。
【００５０】
ここで、１次元撮像素子１２の受光量を考えると、波長λｂからのずれが一定範囲を越える波長成分は入射開口１０ａでの光量損失があるため、光強度が低下して測定される。
入射開口１０ａの開口径を、集光光束Ｌ５の全光束を通過する大きさにすれば、光量損失は防止できるものの、波長により、１次元撮像素子１２上のスポット像の大きさが異なる。この結果、波長λｂからずれた波長成分ほど、スポット像のぼけによって光強度が低下しやすくなる。
【００５１】
したがって、対物レンズ６の前側焦点を位置Ｆλｂに合わせた分光強度測定では、入射開口１０ａの開口径をどのように設定したとしても、波長λｂの分光強度が最も高精度に測定され、波長λｂからずれた波長光成分の分光強度ほど低下して測定されることになる。
そこで、本実施形態では、以下のステップを行うことにより、対物レンズ６を測定光軸Ｏ上で移動して、各波長成分の結像位置における分光強度データを取得することにより、より高精度に波長ごとの光強度データを取得する。
【００５２】
本ステップは、光源からの光を、第１の光学系によって集光して測定光束を形成し、この測定光束を試料に照射して、この試料を透過する測定光束を第２の光学系によって、分光器の絞りの位置に集光する集光工程を構成している。
【００５３】
次に行うステップＳ３は、測定制御部１００によって、操作部１８から測定開始が入力されたかどうかを監視するステップである。これにより、測定制御部１００は、操作部１８によって測定開始の入力がなされるまで入力待ち状態となる。
操作部１８によって測定開始の入力がなされると、ステップＳ３が終了し、ステップＳ４に移行する。
【００５４】
ステップＳ４は、測定試料５の分光強度分布を求めるステップであり、本実施形態では、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１７を、図４に示すフローにしたがって実行することにより行われる。
【００５５】
ステップＳ１１は、測定制御部１００が対物レンズ６の移動回数Ｎを算出するステップである。
測定制御部１００は、移動範囲２Ｚと、移動ステップΔｚから、移動回数Ｎを次式（１）に基づいて算出する。
【００５６】
【数１】
2015094628.tif 000003
【００５７】
ここで、関数ＩＮＴは、引数の小数点以下を切り捨てる整数化関数を表す。
以上で、ステップＳ１１が終了する。
【００５８】
次に行うステップＳ１２は、移動回数をカウントするためのカウンタｎを初期化するステップである。
本ステップでは、カウンタｎに０を代入して初期化を行う。
以上で、ステップＳ１２が終了する。
【００５９】
次に行うステップＳ１３は、駆動ステージ７をｎ番目の移動位置Ｐｎに移動するステップである。
本ステップでは、測定制御部１００は、駆動ステージ７に制御信号を送出して、次式（２）で表される移動位置Ｐｎに駆動ステージ７を移動させる。
【００６０】
【数２】
2015094628.tif 000004
【００６１】
ｎ＝０の場合は、駆動ステージ７は、Ｐ０＝−Ｚとなる位置に移動する（１回目の移動）。これにより、図５に実線で示すように、対物レンズ６の前側焦点は、測定試料５の軸上色収差の範囲において、最も物体側の位置Ｆλａに一致される。
さらに、カウンタｎが更新されるごとに、駆動ステージ７が、移動ステップΔｚずつ像側に移動していくことになる。Ｎ回目の移動となるｎ＝Ｎ−１では、対物レンズ６の前側焦点は、測定試料５の軸上色収差の範囲において、最も像側の位置Ｆλｃに一致されることになる。
以上で、ステップＳ１３が終了する。
【００６２】
次にステップＳ１４を行う。本ステップは、ｎ番目の移動位置Ｐｎにおいて、分光器１０から分光強度データＩｎ（λ）を取得するステップである。ここで、λは、本実施形態では、分光器１０の波長測定範囲を測定分解能に応じてＫ等分する離散数値列である。
すなわち、λは、測定波長範囲の下限から上限に向かって増大する数値列、λ０，λ１，…，λｋ，…，λＫを表す。
【００６３】
移動位置Ｐｎでは、対物レンズ６の前側焦点が軸上色収差の範囲内に位置するため、対物レンズ６の前側焦点は、いずれかの波長λｋの結像位置に一致していることになる。このため、対物レンズ６の前側焦点に結像された波長λｋの光束成分が、対物レンズ６および結像レンズ９によって、入射開口１０ａの中心に微小スポットとして結像される。
対物レンズ６の前側焦点に対してデフォーカスしている波長成分は、前側焦点位置では、ぼけたスポットを形成しており、対物レンズ６および結像レンズ９によって、リレーされて入射開口１０ａ上に投影され、入射開口１０ａの範囲内の成分が分光器１０に入射する。
このようにして、入射開口１０ａに入射した集光光束Ｌ５は、分光器１０によって、分光され、制御回路１３によって、制御ユニット１４に、分光強度データＩｎ（λ）として出力される。
【００６４】
測定制御部１００は、データ取得部１０１に制御信号を送出して、分光強度データＩｎ（λ）を取得させる。この分光強度データＩｎ（λ）は、演算処理部１０２に送出される。
演算処理部１０２には、測定制御部１００から、現在の測定が測定試料５を用いた測定であることと、第ｎ番目の測定であることが通知されている。このため、演算処理部１０２は、送出された分光強度データＩｎ（λ）を、分光強度データＩｓ，ｎ（λ）（複数の分光強度データ）として、配列などの形で記憶部１０３に記憶させる。
以上で、ステップＳ１４が終了する。
【００６５】
次に、ステップＳ１５では、測定制御部１００によって、カウンタｎがＮ−１以上かどうかを判定するステップである。
ｎ≧Ｎ−１の場合には、ステップＳ１７に移行する。
ｎ＜Ｎ−１の場合には、ステップＳ１６に移行する。
【００６６】
ステップＳ１６では、測定制御部１００は、カウンタｎを、ｎ＝ｎ＋１として更新し、ステップＳ１３に移行する。
これにより、ステップＳ１３〜Ｓ１６が、ｎがＮ−１以上になるまで繰り返される。
このため、記憶部１０３に、Ｎ組の分光強度データＩｓ，ｎ（λ）（ｎ＝０，…，Ｎ−１）が記憶された状態で、ステップＳ１７が実行される。
【００６７】
上記ステップＳ１３〜Ｓ１６は、第２の光学系の前側焦点位置を、少なくとも試料の軸上色収差の範囲で移動させつつ、分光器から分光強度データを取得することにより、複数の分光強度データを取得する分光強度データ取得工程を構成している。
【００６８】
ステップＳ１７は、分光強度データ取得工程で取得した複数の分光強度データの変化に基づいて、波長ごとの光強度データを算出する光強度データ算出工程を構成するステップである。
本ステップは、測定制御部１００から演算処理部１０２に本ステップの演算処理を開始する制御信号が送出されることにより開始される。
【００６９】
演算処理部１０２は、記憶部１０３に記憶されたＮ組の分光強度データＩｓ，ｎ（λ）（ｎ＝０，…，Ｎ−１）を、分光強度データＩｎ（λ）（ｎ＝０，…，Ｎ−１）として読み込む。
演算処理部１０２は、波長λｋに対応するＩｎ（λｋ）（ｎ＝０，…，Ｎ−１）を抽出し、その最大値Ｉｍａｘ（λｋ）を求める演算を、各波長λｋについて行う。
【００７０】
図６（ａ）に示すように、Ｎ組の分光強度データＩｎ（λ）をグラフに表すと、対物レンズ６の位置に応じて、光量損失や測定誤差が大きくなる波長帯域が異なるため、それぞれの分布は異なる。例えば、Ｉ０（λ）は高波長帯域で光強度が低下し、ＩＮ（λ）は短波長帯域で光強度が低下する。
このため、Ｉｎ（λｋ）（ｎ＝０，…，Ｎ−１）を図示すると図６（ｂ）のようになり、特定のｎにおけるＩｎ（λｋ）が最大値をとり、他のｎではこれより光強度が低下する変化を示す。
これは、対物レンズ６の前側焦点が、波長λｋの結像位置に一致するか、もしくは最も近づくと、波長λｋの光束成分の全光量が入射開口１０ａに入射するとともに、その結像スポットが最小径をとるためである。
【００７１】
演算処理部１０２は、例えば、Ｉｎ（λｋ）を比較演算することで、最大値Ｉｍａｘ（λｋ）を求める。
このようにして、すべてのｋについて、最大値Ｉｍａｘ（λｋ）を求めると、波長ごとの光強度データＩｍａｘ（λ）が得られる。
光強度データＩｍａｘ（λ）は、図６（ａ）に二点鎖線で示すように、Ｎ組のＩｎ（λ）の包絡線になることが分かる。
このように、Ｉｍａｘ（λ）は、Ｎ組のＩｎ（λ）のうちから、光量損失と測定誤差が最小になっている光強度データを選択したことに相当している。このため、試料に色収差がない場合の測定基準位置における測定で得られる分光強度データと同等のデータとみなすことができる。
【００７２】
演算処理部１０２は、光強度データＩｍａｘ（λ）を、後述する基準試料５０の測定による光強度データと区別できるように、記憶部１０３に、Ｉｓ，ｍａｘ（λ）として記憶させる。
以上で、ステップＳ１７が終了し、図３におけるステップＳ４が終了する。
【００７３】
次に、ステップＳ５を行う。本ステップは、測定試料５に代えて、基準試料５０を試料保持部１５に保持させるステップであり、上記ステップＳ１と同様にして行うことができる。
【００７４】
次に、ステップＳ６を行う。本ステップは、駆動ステージ７の移動の条件設定を行うステップであり、測定試料５に代えて、基準試料５０の条件に合わせて条件設定を行う点を除いて、上記ステップＳ２と同様のステップである。ステップＳ６は、試料として基準試料５０を用いた場合の集光工程を構成している。
【００７５】
次にステップＳ７を行う。本ステップは、上記ステップＳ３と同様のステップであり、操作部１８によって測定開始の入力がなされると、ステップＳ７が終了し、ステップＳ８に移行する。
【００７６】
ステップＳ８は、基準試料５０の分光強度分布を求めるステップであり、本実施形態では、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１７を、図４に示すフローにしたがって実行することにより行われる。
【００７７】
ただし、ステップＳ８におけるステップＳ１４では、演算処理部１０２には、測定制御部１００から、現在の測定が基準試料５０を用いた測定であるが通知されている。このため、演算処理部１０２は、データ取得部１０１から送出された分光強度データＩｎ（λ）を、分光強度データＩｒ，ｎ（λ）（複数の分光強度データ）として、配列などの形で記憶部１０３に記憶させる。
また、ステップＳ８におけるステップＳ１７では、演算処理部１０２は、上記ステップＳ４におけると同様にして求めた光強度データＩｍａｘ（λ）を、記憶部１０３にＩｒ，ｍａｘ（λ）として記憶させる。
【００７８】
次にステップＳ９を行う。本ステップは、Ｉｓ，ｍａｘ（λ）とＩｒ，ｍａｘ（λ）とから、分光透過率Ｔ（λ）を算出する分光透過率算出工程を構成するステップである。
本ステップは、測定制御部１００から演算処理部１０２に本ステップの演算処理を開始する制御信号が送出されることにより開始される。
【００７９】
演算処理部１０２は、記憶部１０３から、Ｉｓ，ｍａｘ（λ）とＩｒ，ｍａｘ（λ）とを読み出し、次式（３）によって、分光透過率Ｔ（λ）（％）を算出する。
【００８０】
【数３】
2015094628.tif 000005
【００８１】
ここで、Ｔｒ（λ）（％）は、基準試料５０の既知の分光透過率であり、予め記憶部１０３に記憶されたデータを用いる。
このようにして算出された分光透過率Ｔ（λ）は、測定制御部１００に送出され、測定制御部１００によって、数表データやグラフなどに加工された後、表示モニタ１９に表示される。
以上で、ステップＳ９が終了し、測定試料５の分光透過率測定が終了する。
【００８２】
以上に説明したように、分光透過率測定装置２０によれば、駆動ステージ７によって軸上色収差の範囲で対物レンズ６の前側焦点位置を移動して透過光束Ｌ３を集光光束Ｌ５として集光して、入射開口１０ａから、分光器１０に入射させる。そして、Ｎ組の複数の分光強度データＩｓ，ｎ（λ）（Ｉｒ，ｎ（λ））を取得し、この複数の分光強度データＩｓ，ｎ（λ）（Ｉｒ，ｎ（λ））の変化に基づいて、波長ごとの光強度データＩｓ，ｍａｘ（λ）（Ｉｒ，ｍａｘ（λ））を算出することができる。
このため、測定試料５が屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光束の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができる。
【００８３】
上記の説明では、第２の光学系である対物レンズ６および結像レンズ９の色収差が無視できる場合の例で説明したが、色収差が無視できない場合でも、略同様にして、高精度な測定が可能である。
図７は、第２の光学系が色収差を有する場合の測定原理について説明する模式的な光路図である。
【００８４】
本実施形態では、結像レンズ９と入射開口１０ａとの位置関係を固定しているため、第２の光学系の色収差が無視できない場合には、第２の光学系の後側焦点位置が波長によって異なる。このため、第２の光学系をリレー光学系として機能させることで集光光束Ｌ５の種々の波長光成分を入射開口１０ａの中心に集光することはできない。
しかし、本実施形態の第２の光学系は、焦点距離可変光学系でもあるため、種々の波長光成分に対して、対物レンズ６の位置を移動して、第２の光学系としての焦点距離を適宜変えることにより、測定試料５における結像位置と、入射開口１０ａとを光学的に共役な位置関係にすることが可能である。
【００８５】
例えば、図７に実線で示すように、波長λａの光束成分Ｌ３ａの結像位置である位置Ｆλａに、波長λａにおける対物レンズ６の前側焦点を一致させた場合を考える。
この場合、光束成分Ｌ３ａは、対物レンズ６によって平行に集光されて光束成分Ｌ４ａが形成される。しかし結像レンズ９の波長λａに対応する後側焦点は、色収差に応じて入射開口１０ａの前側（物体側）の位置Ｓλａになっている。このため、光束成分Ｌ４ａは、光束成分Ｌ５ａとして、位置Ｓλａに結像され、入射開口１０ａにおける光束成分Ｌ５ａのスポット径は大きくなってしまう。
これは、波長λａにおける第２の光学系の焦点距離が短くなっているためである。
【００８６】
そこで、図７に二点鎖線で示すように、対物レンズ６を物体側にわずかに繰り出して焦点距離を長くすることを考える。すると、位置Ｆλａを通る光束成分Ｌ３ａは、対物レンズ６で集光されてわずかに発散する光束成分Ｌ４ａ’とされ、結像レンズ９によって光束成分Ｌ５ａ’として集光され、波長λａの後側焦点位置Ｓλａよりも像側にずれた位置Ｓλａ’に結像されることになる。
このため、対物レンズ６の繰り出し量を適切に設定すれば、光束成分Ｌ３ａによる位置Ｆλａの像は、入射開口１０ａの中心に形成される。
【００８７】
本実施形態では、対物レンズ６は移動範囲２Ｚの間で移動しつつ、分光強度測定が行われるため、この移動の過程において、波長λａに対応する繰り出し量に相当する位置に到達した場合に、波長λａの光束成分Ｌ３ａが、光束成分Ｌ５ａ’として、位置Ｓλａ’に結像されることになる。このため、対物レンズ６を必要量繰り出すという操作をとりたてて実行する必要はない。
このように、すべての測定波長の光束成分が、入射開口１０ａの中心に結像されるようにするには、移動範囲２Ｚを測定試料５の軸上色収差に第２の光学系の軸上色収差を加えた程度の範囲に設定すればよい。詳しい設定値は、予め光路追跡を行うなどして、求めることができる。
これにより、各波長の光束成分は、対物レンズ６を移動する際に、移動範囲２Ｚのいずれかの位置で、入射開口１０ａの中心に微小スポットを結ぶことになる。
このようにすれば、第２の光学系が色収差を有する場合でも、上記第１の実施形態と同様にして、測定試料５の分光透過率を測定することができる。
【００８８】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の分光透過率測定装置について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態の分光透過率測定装置の構成を示す模式的な構成図である。図９は、本発明の第２の実施形態の分光透過率測定装置において試料を退避させた状態の光路を示す模式的な光路図である。
【００８９】
図８に示すように、本実施形態の分光透過率測定装置３０は、上記第１の実施形態の分光透過率測定装置２０のコリメータレンズ４、制御ユニット１４に代えて、集光レンズ４０（第１の光学系）、制御ユニット３４を備える。
分光透過率測定装置３０は、上記第１の実施形態と同様の測定試料５の分光測定率を、基準試料５０を用いることなく測定する装置になっている。
以下では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９０】
集光レンズ４０は、ピンホール絞り３のピンホールから出射した発散光束Ｌ１を、集光光束Ｌ１２（測定光束）として、試料保持部１５に保持された測定試料５に照射するためのレンズまたはレンズ群である。
集光レンズ４０は、色収差の大きさが予め分かっていれば、色収差を有することが可能である。ただし、色収差は、測定試料５の色収差に比べて小さいことが好ましい。
集光レンズ４０は、測定光軸Ｏと同軸に配置され、かつ、図９に示すように、試料保持部１５に何も試料が保持されていない場合に、発散光束Ｌ１を集光して対物レンズ６の前側（物体側）の位置Ｐｒに集光する集光光束Ｌ１２を形成できる位置に配置されている。
このため、試料保持部１５に正レンズからなる測定試料５を保持させると、図８に示すように、測定試料５を透過した透過光束Ｌ１３は、位置Ｐｒよりも前側（物体側）の位置Ｐｓに集光されるようになっている。
【００９１】
制御ユニット３４は、図２に示すように、上記第１の実施形態の制御ユニット１４の測定制御部１００、演算処理部１０２に代えて、後述する制御動作、演算動作に対応して、上記第１の実施形態と異なる制御動作、演算処理を行う測定制御部２００、演算処理部２０２を備える。
【００９２】
次に、分光透過率測定装置３０の動作について、本実施形態の分光透過率測定方法を中心として説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態の分光透過率測定方法のフローチャートである。
【００９３】
本実施形態の分光透過率測定方法は、図１０に示すステップＳ２１〜Ｓ２９を図１０に示すフローにしたがって実行する方法である。
ここで、ステップＳ２１〜Ｓ２４は測定試料５を試料として用いる測定であり、ステップＳ２５〜Ｓ２８は測定試料５を測定光束の光路から退避させ、測定光軸Ｏ上に試料を配置しない状態でステップＳ２１〜Ｓ２４と同様に行う測定である。ただし、このようなステップＳ２１〜Ｓ２４とステップＳ２５〜Ｓ２８との実行順序は一例であり、ステップＳ２５〜Ｓ２８を先に実行して、その後にステップＳ２１〜Ｓ２４を実行することも可能である。
なお、以下の測定に先立って、各装置部分と測定光軸Ｏとの位置合わせがなされている。光源１は、予め点灯されており、安定した光量の発散光束Ｌ０が出射されている。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９４】
ステップＳ２１は、上記第１の実施形態におけるステップＳ１と同様のステップである。
【００９５】
次に、ステップＳ２２を行う。本ステップは、測定制御部２００によって制御が行われる点と駆動ステージ７の移動位置が異なる点を除いて、上記第１の実施形態におけるステップＳ２と同様のステップである。
本実施形態では、測定制御部２００は、焦点距離Ｆ、移動範囲２Ｚ、移動ステップΔｚが指定されると、予め記憶部１０３に記憶された、集光レンズ４０の位置情報および焦点距離の情報、試料保持部１５の位置情報と、駆動ステージ７に保持された対物レンズ６の焦点距離Ｆの情報とに基づいて、集光レンズ４０と測定試料５とによって決まる集光位置である位置Ｐｓを算出する。
そして、測定制御部２００は、対物レンズ６の前側焦点が位置Ｐｓに一致する位置に、駆動ステージ７を移動する。このように移動された状態の駆動ステージ７の位置を以下、測定試料５の測定時の測定基準位置と称する。
駆動ステージ７の移動位置は、測定基準位置が異なる点を除いて、上記第１の実施形態と同様の座標系で表すものとする。
以上で、ステップＳ２２が終了する。
【００９６】
ここで、ステップＳ２２の終了後における分光透過率測定装置３０内の光路について説明する。
図８に示すように、光源１から発した発散光束Ｌ０は、照明レンズ２を経て、ピンホール絞り３を照明する。ピンホール絞り３から出射した発散光束Ｌ１は集光レンズ４０によって集光光束Ｌ１２とされて、測定試料５に入射する。
測定試料５に入射した集光光束Ｌ１２は、透過光束Ｌ１３として透過すると位置Ｐｓに集光される。このとき、波長λｂ＝５８７．５６（ｎｍ）の光束成分は位置Ｐｓに結像されて微小スポットが形成される。ただし、集光レンズ４０および測定試料５は色収差を有するため、他の波長の光束成分は、デフォーカスした位置に結像され、位置Ｐｓには、波長λｂの光束成分より大径のスポットが形成される。
【００９７】
軸上色収差の大きさは、集光レンズ４０および測定試料５の位置関係によって決まるため、一般には、上記第１の実施形態とは異なるが、その大きさは予め光線追跡するなどして求めておくことができる。
本実施形態の移動範囲２Ｚはこのように予め求められた軸上色収差に基づいて、上記第１の実施形態と同様にして設定する。
【００９８】
対物レンズ６の前側焦点は位置Ｐｓに一致されているため、位置Ｐｓから発散する透過光束Ｌ１３を集光して、平行光束Ｌ４が形成される。ここで、平行光束Ｌ４は、上記第１の実施形態と同様、波長λｂを除く波長の光束成分では、測定試料５の色収差に応じて、それぞれわずかに収束または発散している。
このため、上記第１の実施形態と同様に、位置Ｐｓ上で、測定試料５の色収差による倍率誤差によりぼけたスポット像は、対物レンズ６および結像レンズ９によってリレーされ、結像レンズ９の後側焦点面にぼけたスポット像を結ぶ。
【００９９】
このように、ステップＳ２２は、上記第１の実施形態のステップＳ２と同様の集光工程を構成している。
【０１００】
次に、ステップＳ２３を行う。本ステップは、測定制御部２００によって行われる点を除いて、上記第１の実施形態におけるステップＳ３と同様のステップである。
操作部１８によって測定開始の入力がなされると、ステップＳ２３が終了し、ステップＳ２４に移行する。
【０１０１】
ステップＳ２４は、制御ユニット３４によって制御および演算処理が行われる点を除いて、上記第１の実施形態におけるステップＳ４と同様のステップであり、図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１７を、図４に示すフローにしたがって、上記第１の実施形態と同様にして実行する。
本ステップでは、測定制御部２００および演算処理部２０２は、それぞれ、上記第１の実施形態の測定制御部１００および演算処理部１０２と同様な動作を行う。
【０１０２】
次に、ステップＳ２５を行う。本ステップは、測定試料５を集光光束Ｌ１２の光路から退避させ、測定光軸Ｏ上に試料を配置しない状態とするステップである。
具体的には、測定試料５を試料保持部１５から取り外すことにより、測定試料５を集光光束Ｌ１２の光路から退避させる。
【０１０３】
次に、ステップＳ２６を行う。本ステップは、駆動ステージ７の移動の条件設定を行うステップであり、集光光束Ｌ１２の光路上に試料が配置されていない状態の条件設定を行う点を除いて、上記ステップＳ２２と同様のステップである。
本ステップでは、集光レンズ４０による集光光束Ｌ１２の集光位置である位置Ｐｒの情報が、記憶部１０３に記憶されている。また、試料を配置しないため、試料の焦点距離Ｆの情報は入力されない。
測定制御部２００は、移動範囲２Ｚ、移動ステップΔｚが指定されると、対物レンズ６の前側焦点が位置Ｐｒに一致する位置に、駆動ステージ７を移動する。このように移動された状態の駆動ステージ７の位置を以下、試料なし時の測定基準位置と称する。
移動範囲２Ｚは、集光レンズ４０によって、位置Ｐｒに集光される集光光束Ｌ１２の軸上色収差よりも広い範囲の値を入力する。
以上で、ステップＳ２６が終了する。
【０１０４】
ここで、ステップＳ２６の終了後における分光透過率測定装置３０内の光路について説明する。
図９に示すように、光源１から発した発散光束Ｌ０は、照明レンズ２を経て、ピンホール絞り３を照明する。ピンホール絞り３から出射した発散光束Ｌ１は集光レンズ４０によって集光光束Ｌ１２とされて、試料保持部１５を通過し、位置Ｐｒに集光される。位置Ｐｒでは、集光レンズ４０の色収差に応じて、色収差による倍率誤差でぼけたスポットが形成される。
【０１０５】
対物レンズ６の前側焦点は位置Ｐｒに一致されているため、位置Ｐｒに集光された集光光束Ｌ１２が発散して形成される発散光束Ｌ２３が対物レンズ６に入射すると、発散光束Ｌ２３が集光され、対物レンズ６から平行光束Ｌ４が出射される。平行光束Ｌ４は、結像レンズ９によって、結像レンズ９の後側焦点位置に集光される。
このため、位置Ｐｒ上で、集光レンズ４０の色収差による倍率誤差によりぼけたスポット像は、対物レンズ６および結像レンズ９によってリレーされ、結像レンズ９の後側焦点面にぼけたスポット像を結ぶ。
【０１０６】
次にステップＳ２７を行う。本ステップは、上記ステップＳ２３と同様のステップであり、操作部１８によって測定開始の入力がなされると、ステップＳ２７が終了し、ステップＳ２８に移行する。
【０１０７】
ステップＳ２８は、測定試料５を集光光束Ｌ１２の光路から退避させ、測定光軸Ｏ上に試料を配置しない状態の分光強度分布を求めるステップであり、上記ステップＳ２４と略同様のステップである。
【０１０８】
ただし、ステップＳ２８におけるステップＳ１４では、演算処理部２０２には、測定制御部２００から、現在の測定が試料を配置しない状態の測定であることが通知されている。このため、演算処理部２０２は、データ取得部１０１から送出された分光強度データＩｎ（λ）を、分光強度データＩｒ，ｎ（λ）（複数の分光強度データ）として、配列などの形で記憶部１０３に記憶させる。
また、ステップＳ２８におけるステップＳ１７では、演算処理部２０２は、上記ステップＳ２４におけると同様にして求めた光強度のデータＩｍａｘ（λ）を、記憶部１０３にＩｒ，ｍａｘ（λ）として記憶させる。
【０１０９】
次にステップＳ２９を行う。本ステップは、Ｉｓ，ｍａｘ（λ）とＩｒ，ｍａｘ（λ）とから、分光透過率Ｔ（λ）を算出する分光透過率算出工程を構成するステップである。
本ステップは、測定制御部２００から演算処理部２０２に本ステップの演算処理を開始する制御信号が送出されることにより開始される。
【０１１０】
演算処理部２０２は、記憶部１０３から、Ｉｓ，ｍａｘ（λ）とＩｒ，ｍａｘ（λ）とを読み出し、次式（４）によって、分光透過率Ｔ（λ）（％）を算出する。
【０１１１】
【数４】
2015094628.tif 000006
【０１１２】
上記式（４）の右辺で１００を乗じているのは、空気の分光透過率を、波長によらず１００％としているためである。
このようにして算出された分光透過率Ｔ（λ）は、測定制御部１００に送出され、測定制御部１００によって、数表データやグラフなどに加工された後、表示モニタ１９に表示される。
以上で、ステップＳ２９が終了し、測定試料５の分光透過率測定が終了する。
【０１１３】
以上に説明したように、分光透過率測定装置３０は、上記第１の実施形態の分光透過率測定装置２０では測定試料５（基準試料５０）に照射する測定光束Ｌ２が平行光束であるのに対して、測定光束が集光光束Ｌ１２である点と、既知の分光透過率を有する試料の測定は、基準試料５０に代えて空気を透過させることで行っている点のみが異なる。
分光強度データ取得工程に関しては、上記第１の実施形態と同様にして行っているため、上記第１の実施形態と同様に、測定試料５が屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光束の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができる。
また、本実施形態では、基準試料５０を用いることなく測定試料５の分光透過率を測定する。このため、分光透過率の測定結果に、基準試料５０の分光透過率自体の測定誤差や、基準試料５０の配置誤差による測定誤差などが含まれないから、より高精度の測定を行うことができる。
【０１１４】
なお、上記各実施形態の説明では、波長ごとの光強度データを、複数の分光強度データから波長ごとに分光強度の最大値を算出し、この最大値を波長ごとの光強度データとする場合の例で説明した。
しかし、波長ごとの光強度データは、複数の分光強度データの変化に基づいて算出されるものであれば、分光強度のうちの最大値を選択する演算処理には限定されない。
例えば、波長ごとに分光強度データＩｎ（λｋ）に近似式を当て嵌めたり、補間演算を行ったりするなどして、測定値から推定される分光強度の最大値を光強度Ｉｍａｘ（λｋ）とすることが可能である。
また、近隣の分光強度データＩｎ（λｋ）との差が最小となり、分光強度データＩｎ（λｋ）の変化が停留する位置における分光強度データＩｎ（λｋ）を、光強度Ｉｍａｘ（λｋ）とすることが可能である。
また、測定ノイズを低減するため、移動平均処理や、フィルタ処理などを行うことにより、Ｉｎ（λｋ）の最大値や停留値を推測するようにしてもよい。
【０１１５】
上記各実施形態の説明では、対物レンズ６を間欠的に移動して、複数の分光強度データを取得する場合の例で説明したが、例えば、対物レンズ６を連続的に移動し、適宜のサンプリング時間ごとに、分光強度データを取得することも可能である。
【０１１６】
上記各実施形態の説明では、駆動ステージ７が駆動モータ８によって移動される場合の例で説明したが、駆動ステージ７を必要な移動ステップで移動することができれば、駆動ステージ７の駆動手段は、駆動モータ８には限定されない。
ピエゾ素子による移動機構や、駆動モータ８とピエゾ素子による移動機構を組み合わせた構成などが可能である。
【０１１７】
上記各実施形態の説明では、測定試料５や基準試料５０などの試料を試料保持部１５に着脱して交換する場合の例で説明したが、試料保持部１５として、レボルバ機構やスライド機構を採用することも可能である。
この場合、これらの機構によって、試料を回転したりスライドしたりすることにより、測定光束の光路中に進退させることができ、試料の交換に要する作業時間を低減することができる。
【０１１８】
上記各実施形態の説明では、対物レンズ６を移動する際に、物体側から像側に移動する場合の例で説明したが、対物レンズ６の移動方向は、これには限定されない。
例えば、像側から物体側に移動してもよい。
また、分光強度データの取得後に、移動位置に応じてデータをソートするなどして、分光強度データと対物レンズ６の移動順序とを関連づけることができれば、分光強度データの取得時の取得順序は特に限定されない。例えば、移動範囲の中心から一方向に移動して測定してから、移動範囲の中心に戻って反対方向に移動することも可能である。
【０１１９】
また、上記各実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１  光源
２  照明レンズ
３  ピンホール絞り
４  コリメータレンズ（第１の光学系）
５  測定試料（試料）
６  対物レンズ（第２の光学系）
７  駆動ステージ（焦点位置調整部）
９  結像レンズ（第２の光学系）
１０  分光器
１０ａ  入射開口（絞り）
１３  制御回路
１４、３４  制御ユニット
１５  試料保持部
１６  光源部
２０、３０  分光透過率測定装置
４０  集光レンズ（第１の光学系）
５０  基準試料（試料）
１００、２００  測定制御部
１０２、２０２  演算処理部（光強度データ算出部）
Ｉｎ（λ）、Ｉｒ，ｎ（λ）、Ｉｓ，ｎ（λ）  分光強度データ
Ｉｍａｘ（λ）、Ｉｒ，ｍａｘ（λ）、Ｉｓ，ｍａｘ（λ）  光強度データ
Ｌ１  発散光束（光源部からの光）
Ｌ２  測定光束
Ｌ４  平行光束
Ｌ５  集光光束
Ｌ１２  集光光束（測定光束）
Ｏ  測定光軸
Ｔ（λ）  分光透過率
【図１】
2015094628.tif 000007
【図２】
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【図３】
2015094628.tif 000009
【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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