(57)【要約】      （修正有）【課題】液浸レンズに対して液面を一定に保つことができるフィゾー干渉計による透過波面測定装置。【解決手段】レンズホルダ２４は、カップ型の形状を有しており、その中央に液浸レンズ１０を嵌め込む貫通孔２４ｂが穿たれており、Ｙ方向傾斜テーブル２３の貫通孔２３ａ内に嵌められる。このとき、液浸レンズ１０は、Ｙ方向傾斜テーブル２３の内部空間のほぼ中央に配置される。半球レンズ３１をその光軸を鉛直方向に向けて保持している鏡筒３２は、半球面保持部３０により、光軸方向に位置調整可能に保持されている。この鏡筒３２の上端縁の一部には、半球レンズ３１を含む鏡筒の横断面と総和が同じ横断面積を有する液面調整部材３３が、半球レンズ３１の脇から上方に突出するように設けられている。Ｙ方向傾斜テーブル２３の下端縁と鏡筒３２の外周との間には、液体の漏れを防ぐシール手段としてのゴム膜が、液密に設けられている。【選択図】図４
2008039700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニュートン原器と反射球面との間に、試料としての液浸レンズを、そのレンズ面を前記平面原器側に向けて配置するとともに、当該液浸レンズの後面を液浸させた状態で、前記平面原器を通じて当該液浸レンズのレンズ面に平行光を入射することによって、前記液浸レンズの透過波面に対応した干渉縞を得る透過波面測定装置であって、
少なくとも上端及び下端における鉛直方向に重なる箇所が夫々開口した筒状部材である試料ステージと、
前記液浸レンズを、そのレンズ面を上方に向けて前記試料ステージ内部における上下に開放した位置に保持するレンズホルダと、
前記反射球面がその下面に形成されているとともに上面が平面である反射部材と、
前記試料ステージの下端における開口に侵入可能な外径を有する筒状部材からなり、前記反射部材をその上面が自身の軸に対して垂直となるように液密に収容している鏡筒と、
当該鏡筒を、前記レンズホルダに保持された液浸レンズの下方において、その軸方向が前記液浸レンズの光軸と平行となるように保持するとともに、前記軸方向に移動させる反射球面ステージと、
前記鏡筒における前記反射部材を含む横断面と横断面積が同じ柱状形状を有し、前記鏡筒の上端の一部に設けられた液面調整部材と、
前記試料ステージの下端における開口の内縁と前記鏡筒の外周面との間を液密に閉じるシール手段と
を備えたことを特徴とする液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項２】
前記鏡筒は円柱形状を有し、
前記液面調整部材は、複数のスリットによって放射状に分断された円筒と等価な形状を有し、前記鏡筒の上端縁に、前記反射部材を取り囲むように設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項３】
前記鏡筒の内径は、前記液浸レンズ及びこれを保持する前記レンズホルダの外径よりも大きい
ことを特徴とする請求項２記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項４】
前記シール手段はゴム膜である
ことを特徴とする請求項１記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項５】
前記ゴム膜は、前記試料ステージの下端における開口の内縁と前記鏡筒の外周面との間で下方に弛んでいる
ことを特徴とする請求項４記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項６】
前記シール手段は、前記試料ステージの下端に液密に固定された円環状の板である底板と、前記鏡筒に対して液密にスライド可能に嵌められているとともに、前記底板に対して液密にスライド可能に接する外方フランジがその外周面と一体に形成されている筒状部材であるスリーブとを有する
ことを特徴とする請求項１記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項７】
前記シール手段は、更に、前記外方フランジの前記底板からの離反を防止するため前記底板に対して固定された円環状の板である蓋を有する
ことを特徴とする請求項６記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項８】
前記反射球面ステージは、前記鏡筒を、前記レンズホルダに保持された液浸レンズの光軸に直交する方向にも移動可能である
ことを特徴とする請求項４乃至７記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【請求項９】
前記ニュートン原器は平面原器である
ことを特徴とする請求項１記載の液浸レンズの透過波面測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸レンズの透過波面をフィゾー干渉計によって測定するために、反射球面を下面に有する反射部材と当該液浸レンズの下面との間に液体を介在させた状態で、前記反射部材を鉛直方向に移動可能に保持する保持機構を有した液浸レンズの透過波面測定装置に、関する。
【背景技術】
【０００２】
液浸レンズは、例えば顕微鏡において、当該液浸レンズの下面と試料との間に媒質として液体を充填して使用される対物レンズである。即ち、試料と対物レンズとの間に媒質として液体を充填すると、空気中に置いた場合と比較して、大きな開口数の実現が可能となり、その結果として、顕微鏡の観察分解能が向上する。
【０００３】
このような液浸レンズとして用いられるレンズの透過波面をフィゾー干渉計によって測定するためには、使用状態と同様に、液浸レンズの下面を液体に浸ける必要がある。より詳しく述べると、この場合、液浸レンズよりも前側における平行光束の光路中に光路に対して垂直に平面原器を配置するとともに、液浸レンズの上面の焦点よりも後側に、当該焦点と同心に半球状反射面（反射球面）を配置する。この反射球面としては、半球レンズの後側の凸面が用いられるので、この半球レンズの前側の平面と、液浸レンズの下面との間に、液体を充填するのである。このような光学構成になっていると、液浸レンズが波面収差を持たなければ、この液浸レンズを透過して反射球面で反射された反射光は、往きの光路と同じ光路を辿り、平面原器に垂直に入射するはずである。よって、平面原器を最初入射してそのまま透過した光（被倹光）と平面原器にて反射された光（参照光）による干渉縞は歪まない。これに対して、液浸レンズが波面収差を有する場合には、被倹光の波面と参照光の波面とにズレが生じるので、干渉縞に歪みが生じることになる。この干渉によってスクリーン（撮像面）上に生じる干渉縞を解析することにより、液浸レンズの波面収差を知ることができるのである。
【０００４】
このような透過波面測定を行うには、当該液浸レンズと半球レンズとの間に液体を充填させた状態のまま両者を光軸方向に相対移動させて位置調整することによって、液浸レンズの焦点と反射球面の曲率中心とを合致させる機構が、必須となる。このような機構を含むものとして想定される透過波面測定装置の構成（出願人の知る限り公知又は公用ではない）を、図９に示す。
【０００５】
図９において、想定された透過面測定装置は、フィゾー干渉計１００，試料としての液浸レンズを保持する試料保持装置１０１，上述した半球レンズを保持する反射球面保持装置１０２，及び、干渉縞解析装置１０３から、構成される。
【０００６】
フィゾー干渉計１００は、例えば、下記特許文献１に記載された構成を有する従来公知のものであり、上述した平面原器１０４の他、レーザー光を発するレーザー発振装置１０５，干渉縞を撮影するカメラ１０６，等の部品から、構成される。干渉縞解析装置１０３は、フィゾー干渉計１００中のカメラ１０６によって撮影された干渉縞の状態を解析する。
【０００７】
試料保持装置１０１は、試料としての液浸レンズ１０８がその中心に嵌め込まれたレンズホルダ１０７を、液浸レンズの光軸が略鉛直方向を向くように保持する。
【０００８】
反射球面保持装置１０２は、半球レンズ１１０を収容した鏡筒１１１を、少なくとも水平面内及び鉛直方向に位置調整可能に保持する。この鏡筒１１１の上端縁には、半球レンズ１１０の平面上に液体を溜めるためのリブ１１２が設けられている。
【０００９】
その結果、鏡筒１１１を自由に移動することにより、半球レンズ１１０と液浸レンズ１０８とを接触させることなく、レンズホルダ１０７の下端及び液浸レンズ１０８を、皿１１２の内部に入り込ませることができる。よって、皿１１２内部に適量の液体を注入することにより、液浸レンズ１０８の下面のみを液浸させた状態で、液浸レンズ１０８の焦点位置を、半球レンズ１１０における反射球面の曲率中心（即ち、上側平面の中心）に合致させることができる。その状態において、上述した原理により、透過波面測定が可能になるのである。
【特許文献１】特開平６−１８５９９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した構成によると、最初から、液浸レンズ１０８の焦点位置と反射球面の曲率中心とが合致する半球レンズ１１０の液浸レンズ１０８に対する相対距離が判っていれば、その相対距離に対応した深さまで液体をリブ１１２内に充填すれば良い。
【００１１】
しかしながら、実際には、液浸レンズ１０８の焦点位置を直接見ることはできないので、フィゾー干渉計１００を用いて干渉縞を観察しつつ半球レンズ１１０を鉛直方向に移動させつつ、液浸レンズ１０８の焦点位置と反射球面の曲率中心とを合致させる半球レンズ１１０の位置を探し出さねばならない。よって、リブ１１２内に所定の量を注入して、液浸レンズの焦点位置と反射球面の曲率中心を合致する位置を探す為に半球レンズを動かし過ぎると、液浸レンズ１０８の上面の位置が液面下となって、液がレンズホルダ１０７の貫通孔内縁と液浸レンズ１０８との隙間から滲み出して液浸レンズ１０８の上面をも液浸させてしまうことがありえる。一度、液浸レンズ上面部が濡れてしまうと測定不能となる。
【００１２】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、半球レンズの鉛直方向における位置如何に関わらず、半球レンズの液浸レンズに対する軸方向における相対移動の前後を通じて液浸レンズに対して液体の液面を一定に保ち、もって、液浸レンズの下面のみが液浸した状態を維持したまま、液浸レンズの透過波面測定を行うことができる液浸レンズの透過波面測定装置の提供を、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明による液浸レンズの透過波面測定装置は、平面原器と反射球面との間に、試料としての液浸レンズを、そのレンズ面を前記平面原器側に向けて配置するとともに、当該液浸レンズの後面を液浸させた状態で、前記平面原器を通じて当該液浸レンズのレンズ面に平行光を入射することによって、前記液浸レンズの透過波面に対応した干渉縞を得る透過波面測定装置であって、少なくとも上端及び下端における鉛直方向に重なる箇所が夫々開口した筒状部材である試料ステージと、前記液浸レンズを、そのレンズ面を上方に向けて前記試料ステージ内部における上下に開放した位置に保持するレンズホルダと、前記反射球面がその下面に形成されているとともに上面が平面である反射部材と、前記試料ステージの下端における開口に侵入可能な外径を有する筒状部材からなり、前記反射部材をその上面が自身の軸に対して垂直となるように液密に収容している鏡筒と、当該鏡筒を、前記レンズホルダに保持された液浸レンズの下方において、その軸方向が前記液浸レンズの光軸と平行となるように保持するとともに、前記軸方向に移動させる反射球面ステージと、前記鏡筒における前記反射部材を含む横断面と横断面積が同じ柱状形状を有し前記鏡筒の上端の一部に設けられた液面調整部材と、前記試料ステージの下端における開口の内縁と前記鏡筒の外周面との間を液密に閉じるシール手段とを、備えたことを特徴とする。
【００１４】
このように構成されると、シール手段によって閉じられている試料ステージと鏡筒との間の空間内に、液浸レンズの下面と反射部材の上面との間に液層を形成する液体を、注入して溜めることができる。このように液体を注入した状態において、反射球面ステージが作動すると、鏡筒に保持されている反射部材が、液浸レンズに対して、その光軸方向に接近し又は離反することができる。このとき、例えば、鏡筒が上昇すると、この鏡筒の断面積に上昇距離を乗じることによって求められる体積が液体内に入り込むことになるので、液面調整部材がなければ、少なくともその体積分だけ液体の水面を上昇させることになる。しかしながら、液面調整部材が鏡筒の上端の一部に設けられているので、当該鏡筒の上昇に伴って、この液面調整部材の断面積に上昇距離を乗じることによって求められる体積が、液体の水面から上方に抜き出されることになる。そして、鏡筒の断面積と液面調整部材の断面積総和とが等しく構成されているので、液体内に入り込む鏡筒の体積と液体から抜き出される液面調整部材の体積とが等しくなり、その結果、鏡筒の昇降にかかわりなく、シール手段の変形分を除いて、液体の水位はほぼ一定に保たれる。よって、液浸レンズの下面のみが液浸して上面が空気に接する状態が、維持されるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
【実施例１】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明による透過波面測定装置の実施の形態を、説明する。図１は、本発明を実施した形態である透過波面測定装置の光学構成を示す光学構成図であり、図２は、当該透過波面測定装置の斜視図である。
【００１７】
図１において、透過波面測定装置は、図９に示した試料保持装置１０１及び反射球面保持装置に相当する試料台１，フィゾー干渉計２及び干渉縞解析装置３から、構成されている。
【００１８】
フィゾー干渉計２は、平面原器４を垂直に透過した平行光の光路中に試料としての液浸レンズ１０を配置するとともに、当該液浸レンズ１０の後方に、当該試料が波面収差を有さない場合に当該液浸レンズ１０に入射した平行光の当該試料の透過後の反射球面３１ｂを配置することにより、液浸レンズ１０の有する波面収差に応じてこれら平面原器４と生じる干渉縞を、カメラ５によって撮影する装置である。
【００１９】
具体的には、このフィゾー型干渉計２は、上述した平面原器４及びカメラ５の他、これら平面原器４及びカメラ５の間においてカメラ５の光軸上に配置されたコリメータレンズ９，このコリメータレンズ９とカメラ５との間に配置されるとともに、コリメータレンズ９の光軸を９０度分岐するビームスプリッタ８，このビームスプリッタ８によって分岐された光軸上に順番に配置された正レンズ７及びレーザー光源６から、構成されている。
【００２０】
正レンズ７及びコリメータレンズ９は、全体としてビームエキスパンダーを構成する。即ち、平行光束としてレーザー光源６から射出されたレーザー光は、正レンズ７を透過することにより、その焦点Ｆ１にて収束した後に発散しつつ、ビームスプリッタ８によって反射された後にコリメータレンズ９に入射して、このコリメータレンズ９を透過することにより、ビーム径が拡大された平行光に変換される。
【００２１】
平面原器４は、平行平板からなり、コリメータレンズ９を透過したレーザー光の光路上に、このレーザー光に対して垂直に配置されている。この平面原器４の外側の面（試料に対向する面）は、試料側からほぼ入射角略ゼロにて入射する光に対して、所定の反射率を示す。
【００２２】
液浸レンズ１０側から平行光が平面原器４を透過してコリメータレンズ９に入射すると、この平行光は、コリメータレンズ９により収斂されて、その一部がビームスプリッタ８により反射されるが、その残りがビームスプリッタ８を透過して、焦点Ｆ２に収束する。このとき、上述した干渉が生じていると、この焦点Ｆ２に干渉縞の像を結ぶ。カメラ５は、この干渉縞を撮像し、その干渉縞の映像を示す映像信号を出力する。
【００２３】
カメラ５から出力された映像信号は、干渉縞解析装置３に入力される。この干渉縞解析装置３は、入力された映像信号が表す干渉縞を解析することにより（縞の位相情報を認識して分析することにより）、液浸レンズ１０の有する波面収差を評価する。
【００２４】
ここで、本実施形態において試料とされる液浸レンズ１０の形状について説明する。図３は、液浸レンズ１０の一例の正面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。この液浸レンズ１０の前面（正面図（ａ）に示される面，縦断面図（ｂ）の左側面）１０ａは、空気に接する面であり、図３の例では、回転対称非球面となっている。また、この液浸レンズ１０の後面１０ｂは、液浸される面となっている。なお、この液浸レンズ１０の有効径Ｒは、前面１０ａの周辺部における光軸に対する傾斜が４５度を割り込む領域にまで達しているので、この液浸レンズ１０を顕微鏡等の光学装置内に保持させるために、この液浸レンズ１０のコバからは、円環状のフランジ１０ｃが一体に突出形成されている。このフランジ１０ｃにおける前側の面は、液浸レンズ１０の光軸（即ち、前面１０ａの回転対称軸）に直交する平面である反射面１０ｄとして、形成されている。  以下、このような液浸レンズ１０を保持するための試料台１の構造を説明する。図４は、図１中の試料台１のみを拡大して示す一部断面側面図である。図４に示すように、この試料台１は、図９における試料保持装置１０１に相当する試料保持部２０及び反射球面保持装置１０２に相当する反射球面保持部３０から、構成されている。
【００２５】
試料保持部２０は、図２に示すフィゾー干渉計２の筐体の側面から水平方向に張り出すように固定された矩形板状のフレーム２１，このフレーム２１の中央に穿たれた円形の貫通孔２１ａ内に同心に配置された扁平な円筒状のＸ方向傾斜ステージ２２と、このＸ方向傾斜ステージ２２内に同心に配置された、円板状のＹ方向傾斜ステージ２３とを、有している。
【００２６】
フレーム２１の貫通孔２１ａは、フィゾー干渉計２におけるコリメータレンズ９の光軸と同軸に穿たれている。
【００２７】
また、Ｘ方向傾斜ステージ２２は、Ｚ方向（鉛直方向，図４における上下方向）においてフレーム２１とほぼ同じ厚さを有し、その外径は、フレーム２１の貫通孔２１ａの内径よりも若干小さい。そして、このＸ方向傾斜ステージ２２は、自身のＺ方向における中間点において自身の中心軸と交差する様にフレーム２１の貫通孔２１ａの内面との間においてＹ方向（図４の紙面に直交する方向）に向けて設けられた一対のシャフト（図４の断面には表れていない）により、Ｘ方向（図４における左右方向）及びＺ方向に平行な面内（即ち、図４の紙面と平行な面内）で回転自在に、軸支されている。
【００２８】
Ｙ方向傾斜ステージ２３は、Ｚ方向においてフレーム２１とほぼ同じ厚さを有し、その外径は、Ｘ方向傾斜ステージ２３の内径よりも若干小さい。このＹ方向傾斜ステージ２３の下面側は円筒状にくりぬかれているので、Ｙ方向傾斜ステージ２３全体として、上下反転した有底円筒形状となっている。但し、その中心には、後述するレンズホルダ２４を落とし込むための貫通孔２３ａが穿たれている。即ち、このような形状を有するＹ方向傾斜ステージ２３が、少なくとも上端及び下端における鉛直方向に重なる箇所が夫々開口した筒状部材である試料ステージに、相当する。
【００２９】
そして、このＹ方向傾斜ステージ２３は、自身のＺ方向における中間点において自身の中心軸と交差する様にＸ方向傾斜ステージ２２の内周面との間にＸ方向に向けて設けられた一対のシャフト２７，２７により、Ｙ方向（図４における左右方向）及びＺ方向に平行な面内（即ち、図４の紙面と平行な面内）で回転自在に、軸支されている。なお、Ｘ方向傾斜ステージ２２を軸支するシャフト（図示略）の延長線及びＹ方向傾斜ステージ２３を軸支するシャフト２７，２７の延長線とは、コリメータレンズ９の光軸上の一点において交差している。この延長線の交点を、以下、傾斜中心点Ｏと称する。
【００３０】
このＹ方向傾斜ステージ２３の貫通孔２３ａに落とし込まれるレンズホルダ２４の形状は、図５に示すように、この貫通孔２３ａの内径とほぼ同じ外径を有する円筒の上端に円環状の外方フランジ２４ａが一体に形成されているとともに中心に貫通孔２４ｂが形成された底を有する有底円筒状である。この貫通孔２４ｂの内径は、上述した液浸レンズ１０のフランジ部１０ｄの外径とほぼ同じであるので、液浸レンズ１０のフランジ部１０ｄがこの貫通孔２４ｂに嵌ることにより、この液浸レンズ１０が保持されるのである。但し、貫通孔２４ｂの下端には、液浸レンズ１０の抜け落ちを防止するための内方フランジ２４ｄが一体に形成されている。また、レンズホルダ２４の底面上には、貫通孔２４ｂに嵌っている液浸レンズ１０の外縁を摘むために作業者の指を通すための溝２４ｃが、貫通孔２４ｂに連続して形成されている。このような形状を有するレンズホルダ２４を、Ｙ方向傾斜ステージ２３の上面側からその貫通孔２３ａに落とし込むと、レンズホルダ２４の外方フランジ２４ａがＹ方向傾斜ステージ２３の上面に当接することにより、レンズホルダ２４が位置決めされる。この状態において、レンズホルダ２４の貫通孔２４ａに嵌め込まれた液浸レンズ１０は、その前面１０ａの形状に近似した球面の中心が上述した傾斜中心点Ｏと一致する位置に、位置決めされるのである。即ち、このレンズホルダ２４は、液浸レンズ１０を、そのレンズ面を上方に向けて試料ステージ内部における上下に開放した位置に保持するレンズホルダに相当する。
【００３１】
以上の構成により、Ｙ方向傾斜ステージ２３（及び、これに対して位置決めされた液浸レンズ１０）は、傾斜中心点Ｏを中心として、あらゆる方向に傾斜可能となっている。但し、その傾斜量を規制して調整するための機構が、フレーム２１及び各テーブル２２，２３の間に設けられている。即ち、Ｘ方向傾斜ステージ２２の上面におけるＸ方向の端には、マイクロメータ２６のステー２５が固定されており、このマイクロメータ２６の先端がフレーム２１の上面に当接することにより、Ｘ方向傾斜ステージ２２の傾斜量が規制される。同様に、Ｙ方向傾斜ステージ２３の上面におけるＹ方向の端には、マイクロメータ２９のステー２８が固定されており、このマイクロメータ２９の先端がＸ方向傾斜ステージ２３の上面に当接することにより、Ｙ方向傾斜ステージ２３の傾斜量が規制される。
【００３２】
次に、反射球面保持部３０は、半球レンズ３１，この半球レンズ３１を収容する円筒状部材である鏡筒３２，この鏡筒３２内において半球レンズ３１を固定するスペーサー３４及び固定リング３８，鏡筒３２の上端外縁に取り付けられた略円筒状の液面調整部材３３，フィゾー干渉計２と同じ基台１１に設置されたＸ−Ｙステージ３７，このＸ−Ｙステージ３７上に設置されたＺステージ３６，及び、このＺステージ３６上に設置されているとともに鏡筒３２を載置する傾斜ステージ３５から、構成されている。
【００３３】
Ｘ−Ｙステージ３７は、既存の部品をそのまま用いているので詳しい説明は省略するが、Ｚステージ３６を載置したステージ３７ａを、Ｘ方向における位置調整用のマイクロメータ３７ｂ及びＹ方向における位置調整用のマイクロメータ３７ｃを用いて、水平面内（Ｘ−Ｙ平面内）において任意に移動させて位置調整することができる装置である。
【００３４】
Ｚステージ３６も既存の部品をそのまま用いているので詳しい説明は省略するが、傾斜ステージ３５を載置したステージ３６ａを、マイクロメータ３６ｂを用いて、Ｚ方向に移動させて位置調整することのできる装置である。これらＸ−Ｙステージ３７及びＺステージ３６を併用することにより、傾斜ステージ３５は、三次元方向に任意に移動可能となっている。
【００３５】
傾斜ステージ３５も既存の部品をそのまま用いているので詳しい説明は省略するが、鏡筒３２を載置したステージ３５ａを、Ｘ方向を向いた軸回りの傾斜角調整用のマイクロメータ３５ｂ，及び、Ｙ方向を向いた軸回りの傾斜角調整用のマイクロメータ３５ｃを用いて、任意の方向に任意の傾斜角にて傾斜させることのできる装置である。これらＸ−Ｙステージ３７，Ｚステージ３６及び傾斜ステージ３５が、鏡筒３２を、前記レンズホルダ２４に保持された液浸レンズ１０の下方において、その軸方向が前記液浸レンズ１０の光軸と平行となるように保持するとともに、前記軸方向に移動させる反射球面ステージに、相当する。
【００３６】
半球レンズ３１は、図５に示すように、上面３１ａが平面であるとともに下面３１ｂが反射球面であるために全体として略半球形状を有している反射部材である。但し、鏡筒３２内において安定して保持される様に、半球レンズ３１の外周（反射球面における平面近傍部分）は、円柱面状にコバ取りされている。このように、全体として略半球形状であることから、上面３１ａの中心が、下面３１ｂの曲率中心と一致している。また、下面３１ｂは、フィゾー干渉計２の平面原器４と対となる反射面として用いられるので、反射コーティングが施されている。
【００３７】
鏡筒３２は、傾斜ステージ３５のステージ３５ａ上に堀り込まれた穴３５ｄ内に、その下端を嵌め込むことによって、固定されている。この鏡筒の内径は、半球レンズ３１のコバ面３１ｃの外径とほぼ同径であるので、半球レンズ３１をガタ無く収容することができる。また、この鏡筒３２の上端には、半球レンズ３１の上面３１ａの周縁に当接してその姿勢を保持するために、内方フランジ３２ａが一体に形成されている。また、鏡筒内周面における下端近傍には、雌ねじが形成されており、この雌ねじに、固定リング３８の外周面に形成された雄ねじが螺合する。この固定リング３８は、スペーサー３４を介して、半球レンズ３１を内方フランジ３２ａに押し付けるように作用するので、これにより、半球レンズ３１が鏡筒３２内において固定されることになる。また、鏡筒３２の外周面における上端近傍は、若干小径に生成され、その小径部分３２ｂの外周に、雄ねじが切られている。
【００３８】
液面調整部材３３は、鏡筒３２の小径部分３２ｂの雄ねじと螺合する雌ねじが内周面に形成されているとともに鏡筒３２と同じ外径に形成された円筒状のネジ部３３ａと、このネジ部３３ａの上端から一体に連続して形成された大外径の本体３３ｂとから、構成される。ネジ部３３ａの軸方向における長さは、鏡筒３２の小径部分３２ｂの軸方向における長さよりも短い。これは、鏡筒３２の小径部分３２ｂに、後述する下座金４１，ゴム膜４０及び上座金４２を嵌めてから、液面調整部材３３のネジ部３３ａをねじ込んだ場合に、本体３３ｂの下面の高さが、鏡筒３２の上端の高さと一致するようにするためである。この本体３３ｂは、ネジ部３３ａと同じ内径を有するとともに、ネジ部３３ａよりも十分に大きい外径を有している。そして、図６及び図７に示すように、９０度づつの等角度間隔の４箇所に、その内部と外部との間で液体を流通させるためのスリット３３ｃが、ネジ部３３ａ近傍まで堀り込まれている。これら鏡筒３２及び液面調整部材３３の中心軸に直交する面に沿った一つの横断面における本体３３ｂの断面積の総和（スリット３３ｃの部分は含まない）は、別の横断面におけるネジ部３３ａ，鏡筒３２及び半球レンズ３１の断面積と、一致している。
【００３９】
以上の構成に拠り、Ｘ−Ｙステージ３７及びＺステージ３６が適宜調整されることにより、半球レンズ３１と液浸レンズ１０とを接触させることなく、レンズホルダ２４の下端及び液浸レンズ１０を、相対的に、液面調整部材３３の本体３３ｂの内側に入り込ませることが可能になり、更に、傾斜ステージ３５が適宜調整されることにより、半球レンズ３１の光軸を液浸レンズ１０の光軸及びフィゾー干渉計２のコリメータレンズ９の光軸と合致させるとともに、液面調整部材３３の上面を水平に保つことが可能になるのである。
【００４０】
さらに、本実施形態においては、鏡筒３２とＹ方向傾斜テーブル２３との間に液体を滞留させるために、鏡筒３２の小径部３２ｂとＹ方向傾斜テーブル２３の下端との間に、シール手段としてのゴム膜４０が、液密に取り付けられている。このゴム膜４０は、タイヤチューブをその回転対称軸に直交する面にて切断したものと近似した形状（即ち、鏡筒３２の小径部３２ｂとＹ方向傾斜テーブル２３の下端との間で、下方に垂れ下がった形状）を有している。このゴム膜４０の内縁は、液面調整部材３３のネジ部３３ａによって鏡筒３２における小径部３２ｂ下端の段差に固定された下座金４１と上座金４２との間に挟み込まれて固定される。なお、両座金４１，４２の外径は、鏡筒３２の外径よりも大きいので、ゴム膜４０を固定するのに必要な摩擦力を生じることができる。また、Ｙ方向傾斜テーブル２３の内周面における下端近傍は、若干大径に形成されており、この段差部分に、上座金４３，ゴム膜４０の外縁，固定リング４４が順に嵌め込まれて固定されている。これら上座金４３及び固定リング４４の内径は、Ｙ方向傾斜テーブル２３の内部空間の径よりも小さいので、ゴム膜４０を固定するのに必要な摩擦力を生じることができる。従って、このゴム膜４０により、鏡筒３２とＹ方向傾斜テーブル２３との間の空間が密閉されるので、ここに液体を充填しても、液体が漏れ出すことはない。
【００４１】
但し、液体は、液浸レンズ１０が液面調整部材３３の本体３３ｂの内部に入り込んだ状態で、その下面１０ｂのみがその液面に浸かる程度の量になっている。この状態から、液浸レンズ１０の焦点（前面１０ａのみによる焦点）と半球レンズ３１の下面（以下、単に「反射球面」と称する）３１ｂの曲率中心とが一致する位置を捜すために、Ｚステージ３６を調整することによって半球レンズ３１をＺ軸方向に移動させたとしても、半球レンズ３１を含む鏡筒３２の横断面積が本体３３ｂの横断面積の総和と一致しているので、液浸レンズ１０に対する液体の液面の高さは一定に保たれることになる。例えば、半球レンズ３１が上昇することを想定した場合、もしも液面調整部材３３がなければ、鏡筒３２の外径と移動量との積が排水量となるので、その分だけ液面が上昇することになる筈であるが、液面調整部材３３が鏡筒３２と一体に形成されているために、その移動に伴って、その断面積総和と移動量との積に相当する体積が液体内から上方に抜き出されることになるので、上記排水量と相殺され、その結果として、液面の上昇が相殺されるのである。半球レンズ３１が下降する場合には、上述したものとは逆の理屈により、液面の下降が相殺されることになる。よって、半球レンズ３１の昇降に拘わらず液浸レンズ１０の下面のみが液浸した状態が維持されるので、液体の量を調整することなく、液浸レンズ１０の焦点と反射球面３１ｂの曲率中心とが合致する半球レンズ３１の位置を探し出すことができる。
【００４２】
次に、以上のように構成された本実施例による透過波面測定装置を用いた液浸レンズの測定手順について説明する。測定の前提として、フィゾー干渉計２の各光学部材は、所定の状態に調整されており、所望の性能を発揮しているものとする。例えば、平面原器４については、作業者が、その後方（図１における下方）に図示せぬコーナーキューブを配置し、このコーナーキューブでの反射光が生じる干渉縞がワンカラーとなるように平面原器４の向きを調整することにより、コリメータレンズ９の光軸に対して垂直となっている。
【００４３】
以上のようにしてフィゾー干渉計２を調整した後に、作業者は、レンズホルダ２４をＸ方向傾斜ステージ２３から取り外して、フィゾー干渉計２を作動させて、平面原器４を透過したレーザー光を、直接、半球レンズ３１の平面３１ａに照射する。すると、この平面３１ａにより、このレーザー光の入射角（即ち、平面３１ａの傾斜方向）に応じた方向へ向けて部分反射する（残りの光は、平面３１ａを透過して反射球面３１ｂに達するが、この反射球面３１ｂにより収束された後に拡散してしまうので、それ以後の測定に対して影響を及ぼさない）。この反射光は、平面原器４に入射し、その一部が反射されることにより、半球レンズ３１の平面３１ａとの間で干渉縞を生じる。この干渉縞がカメラ５によって撮像される。そこで、作業者は、この干渉縞を見ながら傾斜テーブル３６の各マイクロメータ３５ｂ，３５ｃを適宜調整することによって、干渉縞がワンカラーになる状態を捜す。このように調整することによって干渉縞がワンカラーとなった状態では、半球レンズ３１の平面３１ａが、コリメータレンズ９の光軸に対して垂直となっている。
【００４４】
次に、作業者は、Ｙ方向傾斜ステージ２３の貫通孔２３ａから液体を注入する。この液体は各スリット３３ｃから流れ出して、ゴム膜４０上に貯まり、やがて、その液面が、半球レンズ３１の平面３１ａを覆い、レンズホルダ２４を貫通孔２３ａに落とし込んだ場合に液浸レンズ１０の下面１０ｂが保持される位置よりも高く且つ上面１０ａが保持される位置よりも低い位置に、達する。そこで、作業者は液体の注入を停止して、測定対象の液浸レンズ１０を、レンズホルダ２４の貫通孔２４ｂ内に嵌め込み、このレンズホルダ２４を、Ｙ方向傾斜ステージ２３の貫通孔２３ａに落とし込む。
【００４５】
この状態において、作業者は、再度フィゾー干渉計２を動作させて、液浸レンズ１０の反射面１０ｄに、レーザー光を入射させる。すると、半球レンズ３１の平面３１ａにおいて反射させた場合と同様にして、この反射面１０ｄでのレーザー光の反射に基づいて、干渉縞が形成され、カメラ５によって撮像される。そこで、作業者は、Ｘ方向傾斜テーブル２２のマイクロメータ２６及びＹ方向傾斜テーブル２３のマイクロメータ２９を適宜調整する。このようにして干渉縞をみながら調整することにより干渉縞がワンカラーとなった状態では、液浸レンズ１０の反射面１０ｄがコリメータレンズ９の光軸に対して垂直となるように調整され、従って、液浸レンズ１０の光軸がコリメータレンズ９の光軸に対して平行とになっている。
【００４６】
続いて、作業者は、Ｘ−Ｙステージの３７の両マイクロメータ３７ｂ，３７ｃを適宜調整することにより、半球レンズ３１の反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の光軸と重なる位置へ、半球レンズ３１を移動させる。この調整は、上述したのと同様に、形成される干渉縞を観察することよって行われる。即ち、反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の光軸から大きく外れている場合には、反射球面３１ｂでの反射光はカメラ５には戻らず、よって、平面原器４と反射球面３１ｂとの間で干渉縞は生じない。これに対して、反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の光軸に近づくにつれて、カメラ５に光が入るので干渉縞が生じていく。反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の光軸に更に近づくと、干渉縞が同心円（但し、液浸レンズ１０による波面収差に応じた歪みを含み得る）を描くようになり、ついには、干渉縞の中心が、画面の中心（即ち、液浸レンズ１０の光軸上）に位置するようになる。よって、この状態では、半球レンズ３１の反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の光軸と重なるように、調整され終わっている。なお、半球レンズ３１及び鏡筒３２の水平面内での移動は、ゴム膜４０が適宜変形することによって、許容される。
【００４７】
続いて、作業者は、Ｚステージ３６のマイクロメータ３６ｂを適宜調整することにより、半球レンズ３１の反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の焦点と合致する高さへ、半球レンズ３１を昇降させる。この調整も、反射球面３１ｂでの反射によって生じた干渉縞の状態を観察することによって行われる。即ち、反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の焦点から大きく外れている場合には、反射球面３１ｂでの反射光のごく一部しかカメラ５には戻らず、よって、平面原器４と反射球面３１ｂとの間で繰り返し反射が生じないので、干渉縞は生じない。これに対して、反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の焦点に近づくにつれて、同心円状（但し、液浸レンズ１０による波面収差に応じた歪みを含み得る）の干渉縞が生じ、更に、干渉縞が直線状（但し、液浸レンズ１０による波面収差に応じた歪みを含み得る）になっていく。よって、この干渉縞の縞数が最少の状態では、半球レンズ３１の反射球面３１ｂの曲率中心が液浸レンズ１０の光軸と重なるように、調整され終わっている。
【００４８】
このようにして、半球レンズ３１を昇降させる間、上述したようにして、液浸レンズ１０に対する液面の高さが一定に保たれるので、液浸レンズ１０の下面１０ｂのみが液浸されて上面１０ａが空気に接する状態が維持される。よって、半球レンズ３１の昇降に伴って液体を排出したり追加注入せずに、この液浸レンズ１０を介して干渉縞を観察し続けられるので、半球レンズ３１の位置調整を容易に行うことができる。
【００４９】
このようにして半球レンズ３１の位置調整を完了すると、作業者は、フィゾー干渉系２によって得られている干渉縞の状態（歪みが生じているか否か）を解析することにより、液浸レンズ１０の透過波面の状態，即ち、波面収差を測定するのである。
【実施例２】
【００５０】
上述した実施例１によると、Ｙ方向傾斜ステージ２３と鏡筒３２との間はゴム膜４０によって閉じられているので、鏡筒３２の移動に伴うゴム膜４０の変形により、液面の高さが多少変化する可能性があった。そこで、実施例２では、ゴム膜４０を用いることなく、鏡筒３２の移動を許容しつつ、Ｙ方向傾斜ステージ２３と鏡筒３２との間を液密に閉じる構成を、採用した。
【００５１】
図８は、実施例２による、透過波面測定装置における試料台１’における試料保持部２０’及び半球レンズ３１の鏡筒５０の構造を示す縦断面図である。
【００５２】
なお、実施例２の透過波面装置におけるその他の構成は、実施例１のものと全く同じであるので、図８においては、その図示を省略した。また、図８において、実施例１と全く同じ形状及び機能を有する部品については、実施例１と同じ参照番号を付している。これらについては、実施例１における説明を援用する。
【００５３】
この鏡筒５０は、実施例１における鏡筒３２及び液面調整部材３３を一体化した形状を有している。このように一体化した理由は、実施例２においては、ゴム膜４０を鏡筒５０の外周面に取着する必要がない一方、鏡筒５０の外周に嵌められたスリーブ１５を液密にスライド自在とすることにより、液体の漏れを防止する構造としているからである。そのため、この鏡筒５０の外周には、Ｏリング５２を嵌めるための円環溝５０ａが形成され、この円環溝５０ａにＯリング５２が嵌められている。
【００５４】
なお、鏡筒５０の内方フランジ５０ｂは実施例１における鏡筒３２の内方フランジ３２ａに、外方フランジ５０ｃは実施例１における液面調整部材３３の本体３３ｂに、夫々相当している。従って、外方フランジ５０ｃの下面の高さは内方フランジ３２ａによって位置決めされる半球レンズ３１の上面３１ａと同じ高さである。また、外方フランジ５０ｃには、９０度づつの等角度間隔で放射状のスリット５０ｄが形成されており、このスリット５０ｄを除く外方フランジ５０ｃの横断面積の総和は、半球レンズ３１及び鏡筒５０の横断面積と一致している。
【００５５】
スリーブ５１は、Ｙ方向傾斜ステージ２３内における外方フランジ５０ｃの軸方向のストローク（＝Ｙ方向傾斜ステージ２３の内部空間の深さ−外方フランジ５０ｃの厚さ）よりも軸方向に十分に長いとともに鏡筒５０の外径よりも若干大きな外径（但し、自然状態にあるＯリング５２の外径よりは小さい）を有する円筒部５１ａと、この円筒部５１ａの上端に一体に形成された外方フランジ５１ｂとから構成されている。この外方フランジ５１ｂの上面は、円筒部５１ａの中心軸に垂直な平面であり、その外径は、Ｙ方向傾斜テーブル２３の内部空間の径よりも小さく且つ鏡筒５０の外方フランジ５０ｃの外径よりは大きい。
【００５６】
Ｙ方向傾斜ステージ２３の下端には、このＹ方向傾斜ステージ２３自身と同じ外径を有する円環状の板である底板５３が、液密に取り付けられている。この底板の内径は、鏡筒５０の外径よりも十分に大きく、且つ、スリーブ５１の外方フランジ５１ｂの外径よりは小さい。この底板５３の下面には、スリーブ５１の外方フランジ５１ｂの厚さよりも若干深く、且つ、Ｙ方向傾斜ステージ２３の内部空間と同径且つ同心の凹部５３ａが、堀り込まれている。この凹部５３ａにおける内端近傍には、Ｏリング５４用の円環状の溝が切られており、その溝内に、Ｏリング５４が嵌められている。このＯリング５４の突出量は、凹部５３ａの深さから外方フランジ５１ｂの厚さを減じた量よりも若干大きい。
【００５７】
この凹部５３ａ内にスリーブ５１の外方フランジ５１ｂが嵌め込まれた状態で、この底板５３の下面には、この底板５３と内外径が同じ円環状の板からなる蓋５５が、固定されている。
【００５８】
以上に説明したように、Ｙ方向傾斜ステージ２３と底板５３との間が液密に固着されているとともに、底板５３とスリーブ５１との間，及び、スリーブ５１と鏡筒５０との間が夫々Ｏリング５４，５２によりシールされているので、Ｙ方向傾斜ステージ２３の内部空間内に注入された液体が外部に漏れ出すことがない。また、底板５３の凹部５３ａとスリーブ５１の外方フランジ５１ｂとの間の水平方向のクリアランスの範囲内で、スリーブ５１の外方フランジ５１ｂが水平面内でスライド可能であるとともに、鏡筒５０の外方フランジ５０ｃが底板５３と当接する位置から半球レンズ３１の上面がレンズホルダ２４に当接する位置までの範囲内において鏡筒５０が軸方向にスライド可能であるが、夫々のスライドの間中各Ｏリング５４，５２によって液体に対するシールが保たれる。
【００５９】
なお、スリーブ５１の外方フランジ５１ｂの水平面内での移動の前後を通じて、液体の最深部を決める外方フランジ５１ｂの上面の位置は一定であり、この外方フランジ５１ｂの上面における液体と接する面積も一定である。よって、スリーブ５１の外方フランジ５１ｂの水平面内での移動に伴って、液体の液面の高さが変化することは全くない。
【００６０】
また、鏡筒５０の昇降の前後を通じて、外方フランジ５１ｂの位置は一定であり、この外方フランジ５１ｂの上面における液体と接する面積も一定である。また、鏡筒５０の外方フランジ５０ｃの横断面積総和と半球レンズ３１及び鏡筒５０の横断面積とが一致することから、鏡筒５０が昇降しても、液体内に浸かっている部分の体積は一定である。よって、鏡筒５０の昇降に伴って、液体の液面の高さが変化することも全くない。
【００６１】
本実施例２によるその他の動作・作用は、上述した実施例１と全く同じであるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態である液浸レンズの透過波面測定装置の光学構成及び断面を示す図
【図２】透過波面測定装置の斜視図
【図３】試料としての液浸レンズの正面図（ａ）及び断面図（ｂ）
【図４】試料台を拡大してその一部の縦断面を示す側面図
【図５】レンズホルダ，液浸レンズ及び半球レンズのみを拡大して示す縦断面図
【図６】鏡筒及び液面調整部材の斜視図
【図７】鏡筒及び液面調整部材の側面図
【図８】実施例２の試料台における試料保持部及び鏡筒の縦断面図
【図９】想定される液浸レンズの透過波面測定装置
【符号の説明】
【００６３】
１      試料台
２      フィゾー干渉計
４      平面原器
５      カメラ
６      レーザー光源
７      正レンズ
８      ビームスプリッタ
９      コリメータレンズ
１０      液浸レンズ
１１      基台
２０      試料保持部
２３      Ｙ方向傾斜ステージ
２４      レンズホルダ
３０      反射球面保持部
３２      鏡筒
３３      液面調整部材
３６      Ｚステージ
３７      Ｘ−Ｙステージ
４０      ゴム膜
５０      鏡筒
５１      スリーブ
５２      Ｏリング
５３      底板
５４      Ｏリング
５５      蓋
【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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【図９】
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