(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系からの光の波面を測定するシアリング干渉測定装置であって、
撮像素子と、
前記被検光学系の瞳を前記撮像素子の撮像面に結像させる瞳結像光学系と、
前記瞳結像光学系の光路に配置され、前記被検光学系からの光の波面を分割することによって複数の波面を形成する回折格子と、
前記回折格子によって分割された複数の波面の間の前記撮像面におけるシア量が変更されるように前記シアリング干渉測定装置の光軸に平行な方向における前記回折格子の位置を変更するための機構とを備え、
前記回折格子によって分割された複数の波面によって形成される干渉縞を前記撮像素子によって撮像することを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項２】
被検光学系からの光の波面を測定するシアリング干渉測定装置であって、
撮像素子と、
前記被検光学系の瞳を前記撮像素子の撮像面に結像させる瞳結像光学系と、
前記瞳結像光学系の光路に配置され、前記被検光学系からの光の波面を分割することによって複数の波面を形成する回折格子と、
前記シアリング干渉測定装置の光軸に平行な方向における前記回折格子の位置を変更するための機構とを備え、
前記瞳結像光学系は、前記機構による前記回折格子の位置の変更により、前記回折格子によって分割された複数の波面の間の前記撮像面におけるシア量が変更されるように構成され、
前記回折格子によって分割された複数の波面によって形成される干渉縞を前記撮像素子によって撮像することを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項３】
前記瞳結像光学系は、
前記被検光学系が配置されるべき面と前記撮像面との間に配置されて前記被検光学系からの光を平行光束にする第１のコリメータレンズと、
前記第１のコリメータレンズと前記撮像面との間に配置された集光レンズと、
前記集光レンズと前記撮像面との間に配置された第２のコリメータレンズとを含み、
前記回折格子は、前記第１のコリメータレンズと前記集光レンズとの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシアリング干渉測定装置。
【請求項４】
前記集光レンズと前記第２のコリメータレンズとの間に配置されて、前記回折格子で発生した回折光のうち特定の次数の回折光を通過させる次数選択窓を更に有することを特徴とする請求項３に記載のシアリング干渉測定装置。
【請求項５】
複数の光源を備え、前記複数の光源が測定対象の被検光学系に応じて選択的に使用されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシアリング干渉測定装置。
【請求項６】
前記回折格子によって分割された複数の波面の間の前記撮像面におけるシア量が前記撮像素子のサンプリングピッチの整数倍になるように前記機構を制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシアリング干渉測定装置。
【請求項７】
前記回折格子によって分割された複数の波面の間の前記撮像面におけるシア量が第１のシア量になるように前記機構を制御し、その状態で前記撮像面に形成される第１の干渉縞を前記撮像素子に撮像させ、
前記回折格子によって分割された複数の波面の間の前記撮像面におけるシア量が前記第１のシア量と異なる第２のシア量になるように前記機構を制御し、その状態で前記撮像面に形成される第２の干渉縞を前記撮像素子に撮像させ、
前記撮像素子によって撮像された前記第１の干渉縞の画像および前記第２の干渉縞の画像に基づいて前記被検光学系の波面を算出する制御部を更に備え、
前記第１のシア量および前記第２のシア量は、前記撮像素子のサンプリングピッチの整数倍に等しい、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシアリング干渉測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検光学系からの光の波面を測定するシアリング干渉測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から光学系の透過波面或いは反射波面の測定のために干渉計が利用されている。干渉計を利用した光学系の波面計測は、高精度な測定が可能であるため、波面収差を厳密に管理する必要のある光学系の光学特性の測定に好適である。特に光学部品や光学系ユニットなどの製造現場などで用いられる干渉計として、共通光路で耐環境性に優れたシアリング干渉計がある。図７に一般的な透過波面計測用のシアリング干渉計の配置例を示す。被検光学系６２の物体面に配置されたピンホール板６１に設けられた１個のピンホール６１Ａから射出される球面波が被検光学系６２に入射する。被検光学系６２から射出する光の波面は、被検光学系６２の収差により球面波から変形している。被検光学系６２の後方には回折格子６３が配置されており、被検光学系６２からの射出光が回折格子６３により複数の次数の回折光に分離される。回折格子６３は、シアリング干渉計において、被検光束にシアを付与する光学素子として用いられる。これらの回折光から特定次数の回折光だけが取り出されて、撮像素子６５の撮像面において、ラテラルシアリングされた状態で重ねられる。図８には、撮像素子６５の撮像面におけるシアした被検光束７１、７２の位置関係が例示されている。被検光束７１、７２の重なり領域７０に生じた干渉縞が撮像素子６５によって撮像され、その干渉縞の画像に基づいて制御部６６によって波面形状が算出される。
【０００３】
シアリング干渉計において光束をシアさせる量（シア量）Ｓは、波面測定精度を左右する重要なパラメータであり、所望の範囲の値に設定されうる。被検光学系のＮＡや測定波長などに応じて光束のシア量Ｓを所望の範囲の値に設定する方法としては、回折格子のパターンピッチを選択する方法が挙げることができる。回折格子のパターンピッチの選択は、ピッチの異なる複数の回折格子を用意しておき、測定対象に応じて回折格子を交換することによってなされうる。回折格子の交換作業なしにパターンピッチを変更する方法として、特許文献１には、液晶パネルによって回折格子を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光束のシア量を所望の範囲の値に設定するために、パターンピッチの異なる複数の回折格子を準備しておき、それらから選択される回折格子を使用する場合、回折格子の交換作業および交換後の回折格子の位置や姿勢のアライメント作業が発生する。回折格子を液晶パネルなどで形成する方法では、シア量が液晶パネルの画素サイズで規定される離散的な値となるので、例えばＮＡの異なる複数の被検光学系に対して最適なシア量を設定することができない場合がある。また、どちらの場合においてもシア量を連続的に変更することが困難であるため、撮像素子の撮像面におけるシア量を該撮像素子のサンプリングピッチの整数倍に厳密に設定することが困難となり、波面位相回復の計算精度の悪化を招きうる。
【０００６】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、被検光束のシア量の設定の自由度を向上させるために有利な技術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】
【０００７】
本発明の１つの側面は、被検光学系からの光の波面を測定するシアリング干渉測定装置に係り、前記シアリング干渉測定装置は、撮像素子と、前記被検光学系の瞳を前記撮像素子の撮像面に結像させる瞳結像光学系と、前記瞳結像光学系の光路に配置され、前記被検光学系からの光の波面を分割することによって複数の波面を形成する回折格子と、前記回折格子によって分割された複数の波面の間の前記撮像面におけるシア量が変更されるように前記シアリング干渉測定装置の光軸に平行な方向における前記回折格子の位置を変更するための駆動機構とを備え、前記回折格子によって分割された複数の波面によって形成される干渉縞を前記撮像素子によって撮像する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被検光束のシア量の設定の自由度を向上させるために有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のシアリング干渉測定装置を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態のシアリング干渉測定装置を示す図。
【図３】分割された光束の位置関係の例示する図。
【図４】本発明の第２実施形態のシアリング干渉測定装置を示す図。
【図５】本発明の第３実施形態のシアリング干渉測定方法を示す図。
【図６】分割された光束の位置関係の例示する図。
【図７】シアリング干渉計の光路図。
【図８】分割された光束の位置関係の例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照しながら本発明の第１実施形態のシアリング干渉測定装置１００について説明する。シアリング干渉測定装置１００は、被検光学系２からの光の波面（例えば、波面形状）を測定するように構成される。ピンホール板１は、被検光学系２の物体面に配置され、被検光学系２に入射させる球面波を生成するためのピンホール１Ａを有する。ピンホール１Ａの径は、被検光学系２の物体側ＮＡ（ＮＡは開口数）に対して無収差の球面波を発するような径に設定されている。ピンホール１Ａは、不図示の照明光学系により被検光学系２の測定波長の光で照明される。ピンホール１Ａを通過した光束は、被検光学系２に入射し、被検光学系２により、被検光学系２の像側ＮＡ１３に応じた角度で像点１４に集光される。以下では、被検光学系２を通過した光を被検光束と呼ぶことがある。
【００１１】
シアリング干渉測定装置１００は、被検光学系２の瞳を撮像素子１１の撮像面に結像させる瞳結像光学系を有する。該瞳結像光学系は、第１実施形態では、コリメータレンズ（第１のコリメータレンズ）４、集光レンズ７およびコリメータレンズ（第２のコリメータレンズ）９を含む。シアリング干渉測定装置１００は、その光軸と被検光束の光軸とがＸＹ面内で一致し、かつ内部に配置されたコリメータレンズ４の物点が被検光学系２の像点１４に一致するように、Ｚ方向の位置が調整された状態に配置される。ここで、Ｚ方向は、シアリング干渉測定装置１００の光軸に平行な方向である。コリメータレンズ４は、被検光束を平行光束にするとともに、被検光学系２の瞳３の像を瞳３の共役面である瞳共役面３Ｃに結像させる。平行光束となった被検光束は、回折格子５に入射する。回折格子５は、被検光学系２から射出されコリメータレンズ４を介して入射する光の波面を分割することによって複数の波面を形成する。回折格子５のパターンは、例えば２次元の市松格子であり、回折格子５で発生した±１次回折光はＸ方向およびＹ方向に回折される。第１実施形態では、回折格子５は、平行光束光路に配置されている。よって、集光光束中もしくは発散光束中に回折格子が配置されている場合と比較して、回折格子５の姿勢誤差によって回折光に重畳される波面収差の発生量を小さく抑えることができる。回折格子５で発生した回折光は、集光レンズ７により回折光次数選択板８が配置された面に集光される。回折光次数選択板８は、それが配置された面に入射した回折光のうち特定の次数（ここでは、±１次）の回折光を通過させる次数選択窓８Ａ及び８Ｂが設けられている。よって、回折光次数選択板８が配置された面に入射した回折光のうち次数選択窓８Ａ及び８Ｂにより選択される±１次回折光のみが当該面を通過する。±１次回折光は、コリメータレンズ９により再び平行光となり、撮像素子１１の撮像面で、光軸に対して互いに異なる角度で、ＸＹ方向に横ズラシつまりラテラルシアリングされた状態で重なる。ここで、撮像素子１１の撮像面は、瞳共役面３Ｃの結像光学系１０による共役面３Ｃ’に一致するように配置されている。ラテラルシアリングされた複数の光束の重なり領域には、被検光学系２の波面収差の情報を含んだキャリア干渉縞が生じ、その干渉縞が撮像素子１１によって撮像される。制御部１２は、撮像素子１１によって撮像された干渉縞の画像を解析することによって被検光学系２の波面収差位相を復元する。
【００１２】
撮像素子１１の撮像面における±１次回折光間のシア量と被検光束の径との比（以後シア比とする）は、波面位相復元処理をする過程において、復元精度を左右する重要なパラメータとなる。そのため、シア比を所望の範囲の値に設定して測定がなされうる。図１に例示される配置では、シア比は、測定波長をλ、被検光学系２の像側ＮＡ１３をＮＡ、コリメータレンズ４の焦点距離をｆ４、回折格子５のパターンピッチをｐ、光軸方向における回折格子５と瞳共役面３Ｃとの間隔をＺとすると、式１によって決定される。
【００１３】
シア比  ＝  λ・Ｚ／（ＮＡ・ｆ４・ｐ）      ・・・（式１）
光軸方向（Ｚ方向）における回折格子５と瞳共役面３Ｃとの間隔Ｚ（あるいは、回折格子５の位置）は、回折格子５を光軸方向に駆動する駆動機構６によって変更あるいは調整される。撮像素子１１によって撮像される被検光束の径は、被検光学系２の像側ＮＡ１３であるＮＡ、コリメータレンズ４の焦点距離ｆ４、結像光学系１０の倍率βにより決まる。キャリア干渉縞の空間周波数ｆｃは、回折格子５のパターンピッチｐおよび結像光学系１０の倍率βに基づいて式２により決まり、光軸方向における回折格子５の位置が変わっても変化しない。
【００１４】
ｆｃ  ≒  ２／（ｐ・β）      （式２）
シアリング干渉測定装置１００を用いて、測定波長が同一であるが、ＮＡの異なる複数の被検光学系２の透過波面を測定することができる。想定される複数の被検光学系２のＮＡの最大値および最小値に応じてシアリング干渉測定装置１００を構成する光学部品の仕様が決定されうる。ここで、仕様とは、例えば、コリメータレンズ４の焦点距離ｆ４、結像光学系１０の倍率β、撮像素子１１の撮像サイズ及び画素ピッチ、回折格子５のパターンピッチｐ、次数選択窓８Ａ、８ＢのＸＹ方向の間隔および窓径などのパラメータの値でありうる。
【００１５】
これらパラメータの値は、以下の観点で最適化されうる。
（ａ）撮像素子１１で被検光学系２の瞳全面を撮像可能であること。
（ｂ）次数選択窓８Ａ、８Ｂによってノイズ光（±１次回折光以外）を抑制すること。
（ｃ）キャリア干渉縞の空間周波数ｆｃを撮像素子１１によって解像可能であること。
（ｄ）シア比の値を要求される範囲内に設定可能であること。
【００１６】
以下、シアリング干渉測定装置１００による被検光学系２の像側ＮＡ１３における透過波面を測定する方法を例示的に説明する。撮像素子１１で観測される回折光の位置関係図３（ａ）に例示する。光束３１、３２は、市松回折である回折格子５によりＹ方向に回折され、次数選択窓８Ａを透過した±１次回折光であり、光束３３、３４は、Ｘ方向に回折され、次数選択窓８Ｂを透過した±１次回折光である。光束３５は、０次光が撮像素子１１の撮像面まで到達した場合の０次光の位置を示している。実際には、０次光は、回折光次数選択板８で遮断されるため、撮像素子１１には到達しない。撮像面における光束３１と光束３２とのシア量および光束３３と光束３４とのシア量をＳ１、各光束の径をＤ１とすると、シア比はＳ１／Ｄ１となる。シア比Ｓ１／Ｄ１が所望の範囲の値になるようにシアリング干渉測定装置１００が設定され、撮像素子１１によってキャリア干渉縞（キャリアの重畳した干渉縞）が撮像され、制御部１２によって波面位相が回復（算出）される。キャリア干渉縞のデータから２方向にシアした差分波面位相を算出する方法としては、次のような方法がある。例えば、干渉縞のデータをフーリエ変換して、キャリア周波数のスペクトルのみをフィルタリング処理にて抜き出し、それを逆フーリエ変換したデータから位相を算出するフーリエ変換法を用いる方法がある。あるいは、回折格子５を光軸に垂直な方向へ微小量駆動することでキャリア干渉縞の位相を変調し、位相変調量の異なる複数フレームの干渉縞を撮像し、フレーム数に応じた位相回復アルゴリズムを用いて位相を算出する方法がある（フリンジスキャン法）。さらに、２方向の差分波面位相から被検光学系２の波面収差を復元する方法としては、特開２００５−１５６４０３号公報に開示されている方法などを用いて算出する。
【００１７】
次に、図２を参照しながら、被検光学系２とは像側ＮＡが異なる被検光学系２２の透過波面を測定する方法を例示的に説明する。ここでは、被検光学系２２の像側ＮＡ２４は、被検光学系２の像側ＮＡ１３より小さいものとする。シアリング干渉測定装置１００の回折格子５の配置を被検光学系２の測定時と配置と同様にして被検光学系２２を測定すると、撮像素子１１では、図３（ｂ）に例示するように、回折格子５によって回折された光束４１と光束４２とのシア量は不変であり、Ｓ１である。しかし、ＮＡが異なるため、光束径がＤ２（＜Ｄ１）となり、シア比はＳ１／Ｄ２（＞Ｓ１／Ｄ１）と大きくなってしまう。そこで、回折格子５は、瞳共役面２３Ｃに近づく方向に駆動機構６によって駆動される。移動後の±１次回折光の撮像素子１１面における位置関係を図３（ｃ）に示す。この場合、光束径Ｄ２は不変のままで、回折格子５の移動量に応じて、回折格子５によって回折された光束４１と光束４２とのシア量Ｓ２が連続的に小さくなる。シア比Ｓ２／Ｄ２が所望の範囲の値となる位置で、駆動機構６による回折格子５の駆動を停止させ、撮像素子１１によって干渉縞が撮像され、制御部１２によって前述の方法と同様の方法によって波面位相が回復される。
【００１８】
回折格子５の位置が瞳共役面３Ｃ及び２３Ｃと一致するように駆動機構６を制御してキャリア干渉縞を撮像し、波面位相を回復すれば、回折格子５の位置ごとに変動する結像光学系１０の波面誤差を求めることができる。
【００１９】
第１実施形態のシアリング干渉測定装置１００によれば、被検光束のシア量の設定の自由度を向上させることができる。具体的には、第１実施形態のシアリング干渉測定装置１００によれば、ＮＡの異なる複数の被検光学系に対しても、駆動機構６によって回折格子５を光軸方向に駆動することによりシア比を所望の範囲の値に設定可能である。また、回折格子５を平行光束光路に配置しているため、シア比の調整に際して、回折格子５に起因した波面収差の変動の影響を抑制できる。さらに、回折格子５のパターンピッチｐが固定であるため、次数選択窓８Ａ、８Ｂの間隔を変える必要がなく、キャリア干渉縞の空間周波数ｆｃも不変である。このため、高精度な波面収差測定を実施することが可能である。
【００２０】
なお、以上の説明は、被検光学系２及び２２を有限物点の光学系としたが、無限遠物点の光学系であっても、シアリング干渉測定装置１００を適用可能である。また、以上の説明では回折格子として２次元市松格子を使用したが、別のパターンの２次元格子であっても、また１次元格子パターンであっても同様の効果が得られる。
【００２１】
次に、図４を参照しながら本発明の第２実施形態のシアリング干渉測定装置２００について説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、被検光学系１０３と被検光学系１２３との測定波長及びＮＡが相互に異なっており、かつ物点が無限遠にある点と、複数の光源１１６、１２６を有し、複数の波長に対応している点である。ここで、複数の光源１１６、１２６は、測定対象の被検光学系１０３に応じて選択的に使用される。
【００２２】
光源１１６は、被検光学系１０３の測定波長λ１の光を発し、ビームエキスパンダ１１７により、要求される光束径を有する平行光に拡大され、ビームスプリッタ１１５を透過して被検光学系１０３へ入射する。ビームエキスパンダ１１７の内部には、不図示であるが、理想球面波を発するピンホールが配置されており、被検光学系１０３には、ほぼ無収差の平行光が入射する。光源１２６は、被検光学系１２３の透過波面を測定する場合に用いられる。光源１２６は、被検光学系１２３の測定波長λ２の光を発し、ビームエキスパンダ１２７で要求される光束径の平行光に拡大され、ビームスプリッタ１１５を反射して、被検光学系１０３に替わり測定光路に配置された被検光学系１２３へ入射する。ビームエキスパンダ１２７の内部には、不図示ではあるが、理想球面波を発するピンホールが配置されており、被検光学系１２３には、ほぼ無収差の平行光が入射する。
【００２３】
シアリング干渉測定装置２００のコリメータレンズ１０４、集光レンズ１０７、コリメータレンズ１０９は、測定波長λ１及びλ２に対して色収差が補正されている。次数選択窓１０８Ａ、１０８Ｂは、測定波長λ１及びλ２の±１次回折光を透過するように構成されている。測定波長が単一である場合と比較して、次数選択窓１０８Ａ、１０８Ｂの窓径が大きめ、もしくは同じに設定されている。撮像素子１１１には、測定波長λ１及びλ２の光に対して充分な感度を有する素子を配置している。
【００２４】
第１実施形態で述べたように、±１次回折光のシア比は、測定波長λ、被検光学系の像側ＮＡ、コリメータレンズ４の焦点距離ｆ４、回折格子５のパターンピッチｐ、光軸方向における回折格子５と瞳共役面３Ｃとの間隔Ｚによって決定される。まず、第１の波長λ１を用いて、被検光学系１０３の透過波面収差が測定されうる。この時、撮像素子１１２の撮像面におけるシア比は所望の範囲の値に設定されている。次に、第２の波長λ２を用いて、被検光学系１２３の透過波面を測定するため、被検光学系１０３が光路から取り除かれ、被検光学系１２３が光路に配置される。被検光学系１２３と１０３を測定する場合とでは、この例では、測定波長及びＮＡが相互に異なる。測定波長及びＮＡは式１に示す通り、どちらもシア比を変えるパラメータである。そこで、測定波長及びＮＡの違いにより、所望の範囲の値からずれてしまったシア比を、回折格子１０５を駆動機構１０６により移動させて、所望の範囲の値となるように光軸方向の位置を調整する。また、回折格子１０５による回折角は、測定波長により異なるため、両波長の±１次回折光を透過できるように、次数選択板１０８に設けられた次数選択窓１０８Ａ、１０８Ｂの径を、単一波長の場合と比較して大きく、もしくは同程度にしておく。所望の範囲の値にシア比を設定した後、キャリア干渉縞を撮像素子１１２によって撮像する。キャリア干渉縞の空間周波数は、測定波長λ１及びλ２に対して、結像光学系１１０の色収差が補正されているため、測定波長が変わっても不変である。干渉縞からの被検光学系の波面収差位相の復元は、第１実施形態と同様の手法で行えば良い。
【００２５】
このように、第２実施形態のシアリング干渉測定装置２００によれば、測定波長及び／又はＮＡが相互に異なる複数の被検光学系に対しても、駆動機構６によって回折格子１０５を光軸方向に駆動することで、シア比を所望の範囲の値に設定可能である。また測定波長λ１及びλ２に対して、次数選択窓１０８Ａ、１０８Ｂの間隔を変える必要がなく、キャリア干渉縞の空間周波数も両波長で不変である。このため、両波長の被検光学系に対して、高精度な波面収差測定を実施することが可能である。
【００２６】
次に図５及び６を参照しながら本発明の第３実施形態のシアリング干渉測定方法について説明する。図５の符号については、第１実施形態と同じ動作をするものには図１と同じ番号が付されている。シアリング干渉測定では、干渉縞から波面位相を回復する処理の過程において原理的に２つの「測定騙され」が生じうる。１つ目は、被検光学系２の瞳３をシアさせて重ねるため、被検波面の形状成分の内、シア量に相当する空間周波数の整数倍の空間周波数成分は不感周波数となるために生じる「復元騙され」である。２つ目は、撮像素子１１の撮像面におけるシア量が、撮像素子１１のサンプリングピッチの整数倍の条件から外れた場合に生じる「復元騙され」である。つまり差分波面位相分布をフーリエ変換した場合に、不感周波数の出現ピッチが周波数空間のサンプリングピッチの整数倍にならず、不感周波数による騙されが周辺の周波数に及ぶことに起因する復元騙されである。
【００２７】
第３実施形態では、これら２つの復元騙されを第１実施形態のシアリング干渉測定装置を用いて低減する測定方法である。まず、図５（ａ）は、被検光学系２の透過波面測定に際して、所望の範囲の値にシア比を設定している。この時のシア比を第１のシア比とする。この状態の撮像素子１１の撮像面における±１次回折光の位置関係を図６（ａ）に示す。図６（ａ）における回折光５１と５２との間のシア量及び回折光５３と５４との間のシア量である第１のシア量Ｓ１０１は、回折格子５の位置を光軸方向に微調整して撮像素子１１のサンプリングピッチの整数倍になるように設定される。この状態でのキャリア干渉縞を第１の干渉縞として撮像素子１１によって撮像する。制御部１２は、第１のキャリア干渉縞の画像に基づいて第１のシア比における被検光学系２の透過波面位相である第１の透過波面位相を復元する。
【００２８】
次に、図５（ｂ）に示すように、ステージ６を光軸方向に移動し、回折格子５と瞳共役面３Ｃとの間隔を変え、被検光学系２の透過光束のシア比を、第１のシア比とは異なる第２のシア比に設定する。この時の撮像素子１１の撮像面における±１次回折光の位置関係を図６（ｂ）に示す。第２のシア比の値も、第１のシア比と同様に所望の範囲の値とする。回折光５１と５２との間のシア量及び回折光５３と５４の間のシア量である第１のシア量Ｓ１０２は、第１のシア比の場合と同様に、回折格子５の位置を光軸方向に微調整して撮像素子１１のサンプリングピッチの整数倍になるように設定している。ここで、第２のシア量Ｓ１０２は、第１のシア量Ｓ１０１とは異なるシア量である。この状態でのキャリア干渉縞を第２の干渉縞として撮像素子１１によって撮像する。制御部１２は、第２のキャリア干渉縞の画像に基づいて第２のシア比における被検光学系２の透過波面位相である第２の透過波面位相を復元する。
【００２９】
ここで、第１の透過波面位相及び第２の透過波面位相は、同じ被検光学系２を異なるシア比で測定した結果である。２つの測定結果の相違点は、測定時のシア比の違いによる不感周波数の違いである。そこで、２つの条件で測定した結果を合成する。まず、第１の波面位相の不感周波数を第２の波面位相の測定結果で補い、第２の波面位相の不感周波数を第１の波面位相の測定結果で補う。また両方ともに測定結果が存在する周波数では、どちらか一方もしくは両者の平均を測定結果とする。この合成処理は、波数空間で行っても良いし、実空間で行っても良い。この処理の結果、シア比に起因する不感周波数を、第１のシア比における最低次の不感周波数と第２のシア比における最低次の不感周波数との最小公倍数にまで、高帯域化することが可能となり、被検波面位相の情報量が増す。また、同一の被検波面を異なるシア比で測定することで、測定結果の確からしさを検証することが可能となり、測定の不確かさを評価することができるようになる。
【００３０】
このように、第３実施形態によると、同一の被測定光学系に対して複数のシア比で波面の測定が実施される。これにより、シアリング干渉測定において原理的に発生する不感周波数による測定騙されを低減することができ、高精度な波面収差測定を実施することが可能となる。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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