(57)【要約】【課題】レンズの非点収差から複屈折に起因する成分を簡易に抽出して定量的に評価することができる干渉計装置を提供すること。【解決手段】この干渉計装置のうち、波長板駆動装置２２及びステージ駆動装置２３は、コンピュータ２７の一部機能とともに、被検レンズＭＬやこれに入射する直線偏光光の偏光方向を回転させる相対方位調節手段を構成する。また、コンピュータ２７の一部演算機能は、一対の非点収差成分を抽出するための波面演算手段を構成する。例えば、被検レンズＭＬの回転前後において計測した一対の非点収差ベクトルの演算によって、面変形依存性の非点収差成分と偏光方位依存性の非点収差成分とを分離抽出するので、非点収差の内容を定量的に評価することができ、被検レンズＭＬの収差評価の質を向上させることができる。【選択図】    図１
2004257854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向の直線偏光光である被検光が被検対象を通過又は反射される際の波面収差を干渉を利用して検出する干渉計本体と、
光軸の回りにおける前記被検対象の回転位置と、前記被検光の偏光方向との相対的な位置関係を調節する相対方位調節手段と、
前記相対方位調節手段による位置関係の調節前後における波面収差を比較することによって、前記被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と前記被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出する波面演算手段と
を備える干渉計装置。
【請求項２】
前記第１非点収差成分は、表面変形を含む前記被検対象の形状的要素に起因することを特徴とする請求項１記載の干渉計装置。
【請求項３】
前記第２非点収差成分は、複屈折を含む前記被検対象の異方性要素に起因することを特徴とする請求項１記載の干渉計装置。
【請求項４】
前記波面演算手段は、前記干渉計本体によって検出される波面収差に対しゼルニケの多項式をフィッティングさせることによって、非点収差の項として、前記第１及び第２非点収差成分を含む総合的な非点収差を抽出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の干渉計装置。
【請求項５】
前記相対方位調節手段は、前記被検光の偏光方向を固定して前記被検対象の回転位置を９０°切替え、前記波面演算手段は、回転位置の切替前後において抽出した一対の前記総合的な非点収差の差に基づいて、前記第１非点収差成分を算出することを特徴とする請求項４記載の干渉計装置。
【請求項６】
前記相対方位調節手段は、前記被検対象の回転位置を固定して前記被検光の偏光方向を９０°切替え、前記波面演算手段は、偏光方向の切替前後において抽出した一対の前記総合的な非点収差の差に基づいて、前記第２非点収差成分を算出することを特徴とする請求項４記載の干渉計装置。
【請求項７】
前記相対方位調節手段が前記被検光の偏光方向を固定して前記被検対象の回転位置を９０°切替えた場合に、前記波面演算手段は、回転位置の切替前後において抽出した一対の前記総合的な非点収差の和に基づいて前記第２非点収差成分を算出し、又は、前記相対方位調節手段が前記被検対象の回転位置を固定して前記被検光の偏光方向を９０°切替えた場合に、前記波面演算手段は、偏光方向の切替前後において抽出した一対の前記総合的な非点収差の和に基づいて、前記第１非点収差成分を算出することを特徴とする請求項４記載の干渉計装置。
【請求項８】
前記波面演算手段は、一対の前記総合的な非点収差をそれぞれベクトルとして演算することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項記載の干渉計装置。
【請求項９】
前記波面演算手段によって抽出される前記総合的な非点収差は、前記干渉計本体の残留非点収差成分をさらに含み、前記相対方位調節手段は、前記被検対象の回転位置を９０°切替えるとともに、回転位置の切替と異なるタイミングで前記被検光の偏光方向を９０°切替え、切替前後において抽出した３つの前記総合的な非点収差に基づいて、前記第１非点収差成分、前記第２非点収差成分、及び前記残留非点収差成分をそれぞれ算出することを特徴とする請求項４記載の干渉計装置。
【請求項１０】
前記干渉計本体は、前記所定方向の直線偏光光である検査光を発生する光源装置と、前記光源装置からの検査光を前記被検光と参照光とに分割して前記被検対象及び参照面に入射させるとともに、当該被検対象を経た被検光及び当該参照面で反射された参照光を再度合成して干渉光を発生させる光分割合成手段とを備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項記載の干渉計装置。
【請求項１１】
所定方向の直線偏光光である被検光が被検対象を通過又は反射される際の波面収差を干渉を利用して検出する収差計測方法であって、
光軸の回りにおける前記被検対象の回転位置と、前記被検光の偏光方向との相対的な位置関係を調節する相対方位調節工程と、
前記相対方位調節工程による位置関係の調節前後における波面収差を比較することによって、前記被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と前記被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出する波面演算工程と
を備える収差計測方法。
【請求項１２】
前記第１非点収差成分は、表面変形を含む前記被検対象の形状的要素に起因し、前記第２非点収差成分は、複屈折を含む前記被検対象の異方性要素に起因することを特徴とする請求項１１記載の収差計測方法。
【請求項１３】
前記波面演算工程において、前記干渉計本体によって検出される波面収差に対しゼルニケの多項式をフィッティングさせることによって、非点収差の項として、前記第１及び第２非点収差成分を含む総合的な非点収差を抽出することを特徴とする請求項１１及び請求項１２のいずれか一項記載の収差計測方法。
【請求項１４】
前記相対方位調節工程では、前記被検光の偏光方向を固定して前記被検対象の回転位置を９０°切替え、前記波面演算工程では、回転位置の切替前後において抽出した一対の前記総合的な非点収差の差に基づいて、前記第１非点収差成分を算出することを特徴とする請求項１３記載の収差計測方法。
【請求項１５】
前記相対方位調節工程では、前記被検対象の回転位置を固定して前記被検光の偏光方向を９０°切替え、前記波面演算工程では、偏光方向の切替前後において抽出した一対の前記総合的な非点収差の差に基づいて、前記第２非点収差成分を算出することを特徴とする請求項１３記載の収差計測方法。
【請求項１６】
前記波面演算工程では、一対の前記総合的な非点収差をそれぞれベクトルとして演算することを特徴とする請求項１４及び請求項１５のいずれか一項記載の収差計測方法。
【請求項１７】
前記波面演算工程によって抽出される前記総合的な非点収差は、前記干渉計本体の残留非点収差成分をさらに含み、前記相対方位調節工程では、前記被検対象の回転位置を９０°切替えるとともに、回転位置の切替と異なるタイミングで前記被検光の偏光方向を９０°切替え、切替前後において抽出した３つの前記総合的な非点収差に基づいて、前記第１非点収差成分、前記第２非点収差成分、及び前記残留非点収差成分をそれぞれ算出することを特徴とする請求項１３記載の収差計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、レンズ等の被検対象で生じる波面収差に基づいて非点収差を計測する干渉計装置及びこれを用いた収差計測方法に関し、特に、非点収差のうち偏光方向依存性の成分を独立して評価することができる干渉計装置等に関する。
【０００１】
【従来の技術】
フィゾー型の干渉計を用いて、投影レンズの非点収差を計測することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００２】
また、トワイマン・グリーン型の干渉計を用いて、投影レンズのリタデーション計測することが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２３７３１１号公報
【特許文献２】
特開２００２−７１５１５号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１では、レンズの非点収差のうち偏光方向依存性の成分を独立して評価することができない。すなわち、レンズの非点収差には、レンズの面形状等に起因する成分だけでなく、偏光方向に依存して出現する成分も含まれており、レンズの高性能化の要求が高まっている最近の状況では、これらの成分を独立して計測することがレンズの性能評価において極めて重要になってきている。
【０００４】
また、上記特許文献２では、レンズのリタデーション（複屈折量）を計測できるとするが、レンズの結像状態を直接的に反映する非点収差に関する情報は何ら得られず、実際にリタデーションを測定する際には、複屈折の方位が既知である必要があるなど測定実施上の制限も多い。
【０００５】
そこで、本発明は、レンズの非点収差から偏光方向依存性の成分を簡易に抽出して、偏光方向依存性の非点収差成分を定量的に評価することができる干渉計装置及び収差計測方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の干渉計装置は、所定方向の直線偏光光である被検光が被検対象を通過又は反射される際の波面収差を干渉を利用して検出する干渉計本体と、光軸の回りにおける被検対象の回転位置と被検光の偏光方向との相対的な位置関係を調節する相対方位調節手段と、相対方位調節手段による位置関係の調節前後における波面収差を比較することによって、被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出する波面演算手段とを備える。
【０００７】
上記干渉計装置では、波面演算手段が、相対方位調節手段による位置関係の調節前後における波面収差を比較することによって、被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出するので、非点収差の内容を定量的に評価することができ、レンズ等の被検対象の収差評価の内容を質的に向上させることができる。
【０００８】
また、上記干渉計装置の具体的態様によれば、第１非点収差成分が、表面変形を含む被検対象の形状的要素に起因する。つまり、このような第１非点収差成分は、レンズ等の被検対象の表面形状（厳密には等方的な屈折率分布を含む）によって発生する一般的な非点収差であるが、今回の干渉計装置によって第２非点収差成分から独立したものとして計測することができる。
【０００９】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、第２非点収差成分が、複屈折を含む被検対象の異方性要素に起因する。つまり、このような第２非点収差成分は、被検対象の複屈折等に起因して発生するものであるが、今回の干渉計装置によって第１非点収差成分から独立したものとして計測することができる。なお、本発明者らは、プラスチック製の射出成形レンズでは、上記した偏光方向依存性の複屈折パターンが形成され易く、このような複屈折パターンに対応する第２非点収差成分を一般的な形状依存性の非点収差から分離することが射出成形レンズの性能評価や性能向上にとって重要であることを見出し、かかる知見に基づいて本発明に至った。
【００１０】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、波面演算手段が、干渉計本体によって検出される波面収差に対しゼルニケの多項式をフィッティングさせることによって、非点収差の項として、第１及び第２非点収差成分を含む総合的な非点収差を抽出する。この場合、総合的な非点収差を他の収差から正確に分離することができるので、上述の第１及び第２非点収差成分の正確な評価が可能になり、被検対象の面変形等に起因する非点収差や、複屈折等に起因して発生する偏光方向依存性の非点収差を正確に算出することができる。
【００１１】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、相対方位調節手段が、被検光の偏光方向を固定して被検対象の回転位置を９０°切替え、波面演算手段が、回転位置の切替前後において抽出した一対の総合的な非点収差の差に基づいて、第１非点収差成分を算出する。この場合、回転位置の切替前後において維持される第２非点収差成分等が相殺されて、第１非点収差成分のみを簡易に抽出することができる。
【００１２】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、相対方位調節手段が、被検対象の回転位置を固定して被検光の偏光方向を９０°切替え、波面演算手段が、偏光方向の切替前後において抽出した一対の総合的な非点収差の差に基づいて、第２非点収差成分を算出する。この場合、偏光方向の切替前後において維持される第１非点収差成分等が相殺されて、第２非点収差成分のみを簡易に抽出することができる。このようにして得た第２非点収差成分は直交する２方向の偏光に対する非点収差を平均したものとなっており、直線偏光型の干渉計によって円偏光による干渉計測を行ったと同様の情報が得られる。
【００１３】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、相対方位調節手段が被検光の偏光方向を固定して被検対象の回転位置を９０°切替えた場合に、波面演算手段が回転位置の切替前後において抽出した一対の総合的な非点収差の和に基づいて第２非点収差成分を算出し、又は、相対方位調節手段が被検対象の回転位置を固定して被検光の偏光方向を９０°切替えた場合に、波面演算手段が偏光方向の切替前後において抽出した一対の総合的な非点収差の和に基づいて、第１非点収差成分を算出する。この場合、回転位置や偏光方向の切替前後における第１又は第２非点収差成分の変化が相殺されて、他方の第２又は第１非点収差成分のみを簡易に抽出することができる。
【００１４】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、波面演算手段が、一対の総合的な非点収差をそれぞれベクトルとして演算する。この場合、収差の演算が簡易になるとともに、このようなベクトルを第１非点収差成分や第２非点収差成分の評価ための簡単な指標として利用することができる。
【００１５】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、波面演算手段によって抽出される総合的な非点収差が干渉計本体の残留非点収差成分をさらに含み、相対方位調節手段が、被検対象の回転位置を９０°切替えるとともに、回転位置の切替と異なるタイミングで被検光の偏光方向を９０°切替え、切替前後において抽出した３つの総合的な非点収差に基づいて、第１非点収差成分、第２非点収差成分、及び残留非点収差成分をそれぞれ算出する。この場合、回転位置と偏光方向の切替によって、第１及び第２非点収差成分のみならず、干渉計本体の残留非点収差成分まで分離することができるので、非点収差の計測精度や計測値の信頼性を高めることができる。
【００１６】
また、上記干渉計装置の別の具体的態様によれば、干渉計本体が、所定方向の直線偏光光である検査光を発生する光源装置と、光源装置からの検査光を被検光と参照光とに分割して被検対象及び参照面に入射させるとともに、当該被検対象を経た被検光及び当該参照面で反射された参照光を再度合成して干渉光を発生させる光分割合成手段とを備える。この場合、トワイマン・グリーン型の干渉計によって精密な波面計測が可能になり、複屈折等の収差を高精度で計測することができる。
【００１７】
また、本発明の収差計測方法は、所定方向の直線偏光光である被検光が被検対象を通過又は反射される際の波面収差を干渉を利用して検出する収差計測方法であって、光軸の回りにおける被検対象の回転位置と被検光の偏光方向との相対的な位置関係を調節する相対方位調節工程と、相対方位調節工程による位置関係の調節前後における波面収差を比較することによって、被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出する波面演算工程とを備える。
【００１８】
上記収差計測方法では、相対方位調節工程による位置関係の調節前後における波面収差を比較することによって、被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出するので、非点収差の内容を定量的に評価することができ、レンズ等の被検対象の収差評価の内容を質的に向上させることができる。
【００１９】
また、上記収差計測方法の具体的態様によれば、第１非点収差成分が、表面変形を含む被検対象の形状的要素に起因し、第２非点収差成分が、複屈折を含む被検対象の異方性要素に起因する。
【００２０】
また、上記収差計測方法の別の具体的態様によれば、波面演算工程において、干渉計本体によって検出される波面収差に対しゼルニケの多項式をフィッティングさせることによって、非点収差の項として、第１及び第２非点収差成分を含む総合的な非点収差を抽出する。
【００２１】
また、上記収差計測方法の別の具体的態様によれば、相対方位調節工程では、被検光の偏光方向を固定して被検対象の回転位置を９０°切替え、波面演算工程では、回転位置の切替前後において抽出した一対の総合的な非点収差の差に基づいて、第１非点収差成分を算出する。
【００２２】
また、上記収差計測方法の別の具体的態様によれば、相対方位調節工程では、被検対象の回転位置を固定して被検光の偏光方向を９０°切替え、波面演算工程では、偏光方向の切替前後において抽出した一対の総合的な非点収差の差に基づいて、第２非点収差成分を算出する。
【００２３】
また、上記収差計測方法の別の具体的態様によれば、波面演算工程では、一対の総合的な非点収差をそれぞれベクトルとして演算する。
【００２４】
また、上記収差計測方法の別の具体的態様によれば、波面演算工程によって抽出される総合的な非点収差が、干渉計本体の残留非点収差成分をさらに含み、相対方位調節工程では、被検対象の回転位置を９０°切替えるとともに、回転位置の切替と異なるタイミングで被検光の偏光方向を９０°切替え、切替前後において抽出した３つの総合的な非点収差に基づいて、第１非点収差成分、第２非点収差成分、及び残留非点収差成分をそれぞれ算出する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る干渉計装置について説明する。図１に示すように、この干渉計装置は、トワイマン・グリーン型の干渉計からなり、光学系部分として、レーザダイオード１１と、コリメータレンズ１２と、被検光の偏光方向を切替えるための波長板１３と、ビームスプリッタ１４と、被検対象を支持してその姿勢を調節する被検対象用ステージ１５と、参照平面ミラー１６と、撮像レンズ１７と、ＣＣＤセンサ１８とを備える。また、この干渉計装置は、駆動制御系として、レーザドライバ２１と、波長板駆動装置２２と、ステージ駆動装置２３と、参照ミラー走査用のピエゾ駆動素子２４と、Ｄ／Ａ変換回路２５と、画像処理装置２６と、これらの動作を統括的に制御するコンピュータ２７とを備える。図示の干渉計装置のうち、波長板駆動装置２２、ステージ駆動装置２３、及びコンピュータ２７の一部機能を除いた全体的なシステムは、干渉計本体を構成し、波長板駆動装置２２及びステージ駆動装置２３は、コンピュータ２７の一部機能とともに、被検対象の回転位置やこれに入射する直線偏光光の偏光方向を回転させる相対方位調節手段を構成する。また、コンピュータ２７の一部演算機能は、以下に詳述する一対の非点収差成分を抽出するための波面演算手段を構成する。
【００２６】
レーザダイオード１１は、所定波長を有し特定の偏光方向に設定された検査光を射出する。レーザダイオード１１から出射させる検査光の波長は、例えば４０４ｎｍ、６５５ｎｍ、７８５ｎｍ等とすることができ、レーザダイオード１１の切り換えによって検査光の波長を変更することもできる。波長６５５ｎｍ、７８５ｎｍの検査光を切り換えて射出させる場合、多波長型の記録媒体用ドライブの光ピックアップ用光学系に組み込まれる対物レンズを計測することができる。なお、レーザダイオード１１の発光状態は、レーザドライバ２１によって制御される。
【００２７】
コリメータレンズ１２は、レーザダイオード１１から射出された検査光を平行光束としてミラー３０を介してビームスプリッタ１４に入射させる。なお、レーザダイオード１１を切り換えて波長の異なる検査光を発生させる場合、コリメータレンズ１２として色消しレンズを用いるか、コリメータレンズ１２を波長毎に対応するものに交換する。また、このコリメータレンズ１２には、ビーム形状を整形するビームエキスパンダとして機能を持たせることもできる。
【００２８】
波長板１３は、具体的には（λ／２）波長板であり、波長板駆動装置２２に駆動されて主軸方向が光軸の回りに回転する。このように波長板１３を任意の角度位置に調節することによって、レーザダイオード１１から射出された検査光の偏光方向を所望の方向に切り換えることができる。
【００２９】
ビームスプリッタ１４は、光分割合成手段であり、わずかな楔角を有する平行平板状の透明プレートからなる。ビームスプリッタ１４のビーム分割面１４ａには、例えば半透鏡膜が形成されている。ビームスプリッタ１４は、これに入射した検査光を反射して参照光とし、ビーム分割面１４ａに入射した検査光を透過させて被検光とする。ビームスプリッタ１４は、特性の波長依存性のない無位相無偏光ビームスプリッタとする。
【００３０】
被検対象用ステージ１５は、不図示の手動機構またはステージ駆動装置２３によって駆動可能になっており、被検対象である被検レンズＭＬを３次元的に移動させて適所に保持するとともに、被検レンズＭＬを光軸ＯＡの回りに任意の角度で回転させることができる。なお、被検対象が図示のようにレンズでありその結像特性を計測する場合、被検レンズＭＬの後方に着脱自在の参照凹面ミラー３１を配置して被検レンズＭＬを経た被検光をほぼ平行光束にしてビームスプリッタ１４に戻し、参照光と干渉させる。参照凹面ミラー３１と被検レンズＭＬとの間には、対象となる光ディスクのディスク厚みに相当するカバーガラス３２が配置されている。
【００３１】
参照平面ミラー１６は、入射面１６ａに例えば反射膜を形成している。参照平面ミラー１６は、ピエゾ駆動素子２４を介してアライメント装置４１に固定されている。ピエゾ駆動素子２４は、位相送り機構として、Ｄ／Ａ変換回路２５からの制御電圧に応じて伸縮し、参照平面ミラー１６を光軸ＯＡの方向に沿って精密に往復移動させることができる。アライメント装置４１は、手動機構やモータ等に駆動されて、参照平面ミラー１６の光軸方向の位置や姿勢を適切な状態に保ち、コヒーレンス長を調整している。
【００３２】
撮像レンズ１７は、ビームスプリッタ１４を経て合成された、被検レンズＭＬからの被検光と参照平面ミラー１６からの参照光との干渉光である合成光を集光する。なお、図示を省略しているが、撮像レンズ１７には、これを光軸ＯＡ方向等に変位させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によって倍率状態を調整することができる。
【００３３】
ＣＣＤセンサ１８には、撮像レンズ１７によって一旦集光された合成光が干渉縞として投影される。この干渉縞のパターンは、電気信号として画像処理装置２６に出力される。この電気信号は、ＣＣＤセンサ１８に投影された干渉パターンに対応する画像信号としてコンピュータ２７に出力される。なお、図示を省略しているが、ＣＣＤセンサ１８には、これを光軸ＯＡ方向等に変位させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によってＣＣＤセンサ１８によるフォーカスを調整することができる。また、ＣＣＤセンサ１８は、カメラシャッタを有する。このカメラシャッタは、内蔵するフォトダイオードの蓄積時間を調節するものであり、干渉パターンの輝度にかかわらず適切な輝度分布の画像信号を与える。
【００３４】
コンピュータ２７は、レーザドライバ２１を制御して、レーザダイオード１１を適当なタイミングで発振させる。
【００３５】
また、コンピュータ２７は、波長板駆動装置２２を制御して、波長板１３を光軸の回りに適宜回転させることによって、検査光としてビームスプリッタ１４に入射させる直線偏光光の偏光方位を、計測中の適当なタイミングで例えば０°から９０°まで回転させる。つまり、コンピュータ２７は、波長板駆動装置２２を介して被検レンズＭＬに入射させる被検光の偏光方位を制御して直交する２方向のいずれかに必要なタイミングで切替える。
【００３６】
また、コンピュータ２７は、ステージ駆動装置２３を制御して、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを、計測中の適当なタイミングで光軸ＯＡの回りで例えば０°から９０°まで回転させることができる。つまり、コンピュータ２７は、ステージ駆動装置２３を介して被検レンズＭＬの回転位置を制御して直交する２方向のいずれかに必要なタイミングで切替える。
【００３７】
また、コンピュータ２７は、Ｄ／Ａ変換回路２５を制御して、参照平面ミラー１６を光軸方向に往復移動させることによって、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞の移動若しくは走査を制御することができ、被検対象による波面収差の走査を伴う計測を可能にする。
【００３８】
さらに、コンピュータ２７は、画像処理装置２６を制御して、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞の明暗パターンの分布やその変化を検出する。つまり、上記の走査を併用し、干渉縞の明暗パターンの分布やその変化の解析によって、被検対象による波面収差を高精度で自動的に計測することができる。
【００３９】
以下、図１に示す干渉計装置の一般的な動作について説明する。まず、被検対象用ステージ１５上に被検対象である被検レンズＭＬをセットする。次に、例えばレーザドライバ２１を動作させて、レーザダイオード１１から、特定波長の検査光を出射させる。次に、ＣＣＤセンサ１８のカメラシャッタを適宜調節して、画像処理装置２６で検出する干渉パターンの輝度を調節する。具体的には、ＣＣＤセンサ１８の蓄積時間を調節して、干渉パターンの輝度を干渉パターンの計測に適する値にする。この際、ＣＣＤセンサ１８のカメラシャッタの調節を自動化することができる。例えば、画像処理装置２６で検出した画像をコンピュータ２７で解析して画像の平均輝度等からＣＣＤセンサ１８の蓄積時間を設定して画像処理装置２６に指令信号を出力する。次に、コンピュータ２７からＤ／Ａ変換回路２５に制御信号を出力してピエゾ駆動素子２４を伸縮させる。これにより、参照平面ミラー１６を位相送りする走査すなわちフリンジスキャンが可能になり、画像処理装置２６で検出された干渉パターンの変化をコンピュータ２７で解析することによって、高精度で高速の波面計測が可能になる。
【００４０】
図２は、図１の干渉計装置による非点収差の計測動作を説明するフローチャートである。まず、ステージ駆動装置２３を制御して、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬの回転位置を初期位置にセットする（ステップＳ１）。これは、以下に詳述するが、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを第１の状態（基準となる計測状態）に設定して計測するためである。例えば、被検レンズＭＬがプラスチックの成形品である場合、整形に際して形成されるゲート部分が干渉計装置の基準偏光方位に一致するように被検レンズＭＬを回転させる。
【００４１】
次に、Ｄ／Ａ変換回路２５の制御によって参照平面ミラー１６を駆動しつつ、画像処理装置２６の制御によってＣＣＤセンサ１８に投影される干渉パターンを画像信号として取り出すことにより、波面計測を行って波面収差を算出する（ステップＳ３）。
【００４２】
次に、ステップＳ３で得た波面収差を、ゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）の多項式に当てはめて展開する（ステップＳ５）。ゼルニケの多項式には、▲１▼チルト、▲２▼フォーカス、▲３▼非点収差（所謂「アス（ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ）」）、▲４▼コマ収差、▲５▼球面収差等の各種波面収差成分が含まれており、これらの波面収差成分が統計的手法を利用したフィッティングによって分離される。ここで、非点収差は、３次の非点収差と呼ばれるものに限らず、５次、７次の非点収差成分まで検出することができる。
【００４３】
次に、ステップＳ５で得た非点収差を非点収差ベクトルに換算する（ステップＳ７）。つまり、ゼルニケの多項式にフィッティングさせて得た非点収差の係数から非点収差の大きさ及び方向を表す指標となる非点収差ベクトルを決定する。このような非点収差ベクトルは、複数の異なる非点収差間で簡単な演算を可能にするものであり、以下に説明する非点収差の成分分割に利用される。例えば３次の非点収差ＡＳ３は、ゼルニケの動径多項式によれば、
ＡＳ３＝２ρ２（Ｚ４２＋Ｚ５２）１／２×ｃｏｓ２〔θ−（１／２）ｔａｎ−１（Ｚ５／Ｚ４）〕
で与えられる。ここで、ρ及びθは、極座標系（ρ，θ）を構成する規格化された距離と角度であり、Ｚ４及びＺ５は、直交する２方向の成分の計数である。非点収差ＡＳ３を簡単化して表現すると、
ＡＳ３＝Ａρ２｛１＋ｃｏｓ（２θ−２φ）｝
となる。ここに、値Ａは、（Ｚ４２＋Ｚ５２）１／２であり、φは（１／２）×ｔａｎ−１（Ｚ５／Ｚ４）であり、計測された被検レンズＭＬに固有の係数Ｚ４及びＺ５によって定まる一定値である。ここで、非点収差ＡＳ３は、最大振幅２Ａとオフセット角度φとによって特定される余弦関数であり、鞍型の湾曲面に相当する。この非点収差ＡＳ３は、非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）として簡単化して表現することができる線形な関数であり、その成分をベクトルとして複数に分割したり、他の非点収差ベクトルと加減演算を行うことができる。なお、最大振幅２Ａは、非点収差による波面収差における最大の位相差（つまり「非点収差の大きさ」）を示し、オフセット角度φは、波面収差においてゲートを基準として最も位相が進んでいる方向（つまり「非点収差の方向」）を示す。
【００４４】
図３は、波面収差と非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）との関係を具体例で示す図である。図３（ａ）及び（ｂ）は第１例の非点収差を示しており、（ａ）は被検レンズＭＬの各位置における実際の波面収差すなわち位相差を示し、（ｂ）は非点収差ベクトルを示す。図３（ａ）中において、記号「＋」は波面の進みを示し、記号「−」は波面の遅れを示す。また、図３（ｂ）中において、ｘ軸やｙ軸は非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）を投影する直交座標系である。つまり、ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）は、ｘ−ｙの座標系で
ＡＳ３＝（Ａｃｏｓ２φ，Ａｓｉｎ２φ）
と表される。
【００４５】
同様に、図３（ｃ）及び（ｄ）は方向が異なる第２例の非点収差を示しており、このうち（ｃ）は被検レンズＭＬの各位置における実際の波面収差のパターンを示し、（ｄ）は非点収差ベクトルを示す。また、図３（ｅ）及び（ｆ）はさらに方向が異なる第３例の非点収差を示しており、このうち（ｅ）は被検レンズＭＬの各位置における実際の波面収差のパターンを示し、（ｆ）は非点収差ベクトルを示す。さらに、図３（ｇ）及び（ｈ）は大きさが異なる第４例の非点収差を示しており、このうち（ｇ）は被検レンズＭＬの各位置における実際の波面収差のパターンを示し、（ｈ）は非点収差ベクトルを示す。最後の場合、非点収差が少なく、○で囲んだ「＋」の記号は波面の進みが少ないことを示し、○で囲んだ「−」の記号は波面の遅れが少ないことを示す。
【００４６】
以上から明らかなように、非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）は、非点収差の向きや大きさを表しており、１８０°周期となっている。また、非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）は、通常のベクトル演算が可能であり、例えば図３（ａ）及び（ｂ）に対応する非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，φ＝０°）と、図３（ｅ）及び（ｆ）に対応する非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，φ＝９０°）とを合成すると、振幅に相当する値Ａが一致することから、非点収差ベクトルの和がゼロとなり、一対の非点収差が相殺されることを意味する。
【００４７】
図２に戻って、ステップＳ７では、図３で説明したような非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）が第１の状態の被検レンズＭＬについて計算される。なお、以上では、３次の非点収差について説明したが、ゼルニケの多項式に展開する際には、５次、７次の非点収差成分まで算出することができ、このような非点収差成分も上記と同様の非点収差ベクトルとして表現することができ、ベクトル演算処理が可能である。
【００４８】
次に、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを第２の状態で計測するため、被検レンズＭＬの姿勢の９０°回転が実行されているか否かが判断される（ステップＳ９）。
【００４９】
被検レンズＭＬが第１の状態、すなわち被検レンズＭＬのゲート部分が干渉計装置の基準偏光方位に向いているときは、ステップＳ１１に進んでステージ駆動装置２３を制御し、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを光軸ＯＡの回りに回転させる。つまり、被検レンズＭＬの回転位置を０°の初期位置から９０°の回転位置に切り換える。以後、以上で説明したステップＳ３〜Ｓ９の処理を繰り返すことによって、第２の状態の被検レンズＭＬについて非点収差ベクトルＡＳ３（Ａ，２φ）が計算される。
【００５０】
一方、被検レンズＭＬが既に第２の状態であるときは、回転前の０°の第１状態と回転後の９０°の第２状態とにおいて、被検レンズＭＬの非点収差ベクトルがそれぞれ算出されていることを意味し、ステップＳ１３に進んで、面変形成分が検出される。すなわち、第１及び第２状態において得た一対の非点収差ベクトルに基づいて、コンピュータ２７によって、被検レンズＭＬに関する透過波面の非点収差のうち、第１非点収差成分である面変形依存成分が分離抽出される。
【００５１】
次に、第１及び第２状態において得た一対の非点収差ベクトルに基づいて、コンピュータ２７によって、被検レンズＭＬに関する透過波面の非点収差のうち、第２非点収差成分である偏光方位依存成分が分離抽出される（ステップＳ１５）。
【００５２】
以下、ステップＳ１３，１５における面変形依存成分や偏光方位依存成分の算出を説明する。
【００５３】
図４は、面変形に起因する非点収差の性質を観念的に説明する図である。図４（ａ）は、第１状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示し、図４（ｂ）は、第２状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示す。図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に変化した場合、被検レンズＭＬが時計方向に９０°回転することを意味するので、被検レンズＭＬの面変形に起因する非点収差のパターンも、被検レンズＭＬの回転に伴って９０°回転する。なお、この間、検査光すなわち被検光の偏光方向であるＥベクトルは変化しないものとする。
【００５４】
一方、図４（ｃ）は、第１状態にある回転前の被検レンズＭＬにおいて、被検光の偏光方向であるＥベクトルが時計方向に９０°回転した場合（第３状態）を示す。この場合、被検レンズＭＬには、面変形に起因する非点収差のみが存在することから、偏光方向が変化しても影響が発生せず、図４（ａ）と同様の非点収差パターンが観察される。
【００５５】
なお、図４で説明した面変形依存性の非点収差成分は、被検レンズＭＬの光学面の加工不良等に関連して発生する。よって、このような非点収差成分の少ない被検レンズＭＬは、一般に優れたレンズであり、被検レンズＭＬの成形工程等の評価にとって面変形依存性の非点収差の計測が不可欠となる。
【００５６】
図５は、偏光方位に依存する非点収差の性質を観念的に説明する図である。図５（ａ）は、第１状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示し、図５（ｂ）は、第２状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示し、図５（ｃ）は、第１状態にある回転前の被検レンズＭＬにおいて、被検光の偏光方向であるＥベクトルが時計方向に９０°回転した場合（第３状態）を示す。まず、図５（ａ）から図５（ｂ）の状態に変化したとき、偏光方位に依存する非点収差は、面変形に起因する非点収差と異なって被検レンズＭＬの回転の影響を受けないので、非点収差パターンがそのまま維持される。一方、図５（ａ）から図５（ｃ）の状態に変化したとき、偏光方位に依存する非点収差は、Ｅベクトルの影響を受けるので、非点収差パターンもＥベクトルとともにも９０°回転する。
【００５７】
なお、図５で説明した偏光方位依存性の非点収差成分は、被検レンズＭＬの主に複屈折に関連して発生しているものと考えられる。このため、被検レンズＭＬが記録媒体用ドライブの光ピックアップ光学系に組み込まれるプラスチック成形品である場合、入射光の偏光方位に追従する非点収差成分が現れ易い。よって、このような非点収差成分の少ない被検レンズＭＬは、一般に高性能のレンズであり、被検レンズＭＬの冷却、アニール等の製造工程の評価に偏光方位依存性の非点収差の計測が不可欠となる。
【００５８】
図６は、被検レンズＭＬが面変形依存成分と偏光方位依存成分との双方からなる非点収差を有している場合に、これら一対の非点収差成分を分離する方法を説明する図である。ここで、図６（ａ）は、第１状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示し、図６（ｂ）は、レンズ回転後の第２状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示す。被検レンズＭＬは、比較的大きな面変形依存成分と比較的小さな偏光方位依存成分とを合成したものと考えることができ、被検レンズＭＬのみが時計方向に９０°回転して第１状態から第２状態に変更すると、面変形依存成分のパターンのみが被検レンズＭＬの回転に伴って時計方向に９０°回転し、偏光方位依存成分のパターンは維持される。
【００５９】
ここで、面変形依存成分のパターンは、これを９０°回転させると正負が逆転するので、被検レンズＭＬの回転前後におけるパターンを重ね合わせれば非点収差成分が相殺されてゼロとなる。このような重ね合わせは、図３（ｂ）の非点収差ベクトルＡＳ３（φ＝０°）と、図３（ｆ）の非点収差ベクトルＡＳ３（φ＝９０°）との合成に相当する。一方、偏光方位依存成分のパターンは、そのまま維持されるので、被検レンズＭＬの回転前後におけるパターンを重ね合わせれば非点収差成分が倍増する。このような重ね合わせは、図３（ｈ）の非点収差ベクトルＡＳ３（φ＝０°）の強度Ａを２倍にすることに相当する。
【００６０】
逆に、被検レンズＭＬの回転前後において、面変形依存成分のパターンの差をとれば、この非点収差成分が倍増し、偏光方位依存成分のパターンの差をとれば、この非点収差成分が相殺されてゼロとなる。
【００６１】
つまり、図６（ａ）及び（ｂ）に示す左辺の上下一対の非点収差パターンを加算した後に２分の１にすることによって、偏光方位依存成分である非点収差パターンのみを抽出することができることが分かる。また、図６（ａ）に示す左辺の非点収差パターンから、図６（ｂ）に示す左辺の非点収差パターンを減算した後に２分の１にすることによって、面変形依存成分である非点収差パターンのみを抽出することができる。以上説明した偏光方位依存成分や面変形依存成分の計算は、被検レンズＭＬが図示のような非点収差パターンを有する場合に限らず、様々な非点収差パターンを有する場合に適用することができる。
【００６２】
偏光方位依存成分や面変形依存成分の具体的な計算は、被検レンズＭＬを回転させつつ測定した波面収差をゼルニケの多項式にフィッティングさせることによっても可能であるが、計算が複雑なものとなるので、図３で説明した非点収差ベクトルを用いるのが簡便であり、非点収差の大きさ及び方向を表示する指標としても適切である。以下では、偏光方位依存成分や面変形依存成分の計算を非点収差ベクトルを用いて説明する。
【００６３】
被検レンズＭＬの非点収差ベクトルＡＳは、既に説明したように、偏光方位に依存する非点収差成分ＢＡＳと、レンズの面変形に依存する非点収差成分ＳＡＳとのベクトル和で表わされる。
ＡＳ＝ＢＡＳ＋ＳＡＳ  …（１）
また、干渉計装置で実際に測定される非点収差ベクトルＭＡＳは、式（１）に干渉計本体の残留収差ＺＡＳを足し合わせたものとなる。
2004257854.tif 000003
ただし、ここでは残留収差ＺＡＳが無視できる程度に小さいものとしてＺＡＳ≒０とし、
ＭＡＳ≒ＢＡＳ＋ＳＡＳ  …（３）
と近似する。被検レンズＭＬの回転に伴ってこれに追従して動くのはベクトルＳＡＳだけである。つまり、被検レンズＭＬの回転前の第１状態では、
ＭＡＳ（Ｌ０°）＝ＢＡＳ＋ＳＡＳ（０°）  …（４）
となり、被検レンズＭＬの回転後の第２状態では、
2004257854.tif 000004
となる。よって、式（４）と式（５）から、
2004257854.tif 000005
を得る。
【００６４】
以上説明した第１実施形態の干渉計装置によれば、被検レンズＭＬの回転前後において計測した非点収差ベクトルＭＡＳ（Ｌ０°），ＭＡＳ（Ｌ９０°）の演算によって、面変形依存性の非点収差成分ＳＡＳと偏光方位依存性の非点収差成分ＢＡＳとを分離抽出するので、非点収差の内容を定量的に評価することができ、プラスチック成型レンズ等である被検レンズＭＬの収差評価の質を向上させることができる。特に、面変形依存性の非点収差成分ＳＡＳは、直交する偏光成分によって測定した結果を平均化したものに対応し、円偏光で被検レンズＭＬの非点収差を検出した結果に相当する。つまり、直線偏光型の干渉計装置によって、偏光方位依存性の非点収差成分ＢＡＳをキャンセルした面変形依存性の非点収差成分ＳＡＳを測定することができ、円偏光型の干渉計装置で得られる測定結果と同様の測定結果が得られる。
【００６５】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る干渉計装置について説明する。第２実施形態の干渉計装置は、第１実施形態を変形したものであり、図１に示す干渉計装置をそのまま用いるが、その動作方法が異なる。
【００６６】
図７は、第２実施形態における非点収差の計測動作を説明するフローチャートである。まず、ステージ駆動装置２３を制御して、被検対象用ステージ１５上に被検レンズＭＬを載置して基準となる計測位置にセットするとともに、被検レンズＭＬに入射させる被検光の偏光方向を初期位置にセットする（ステップＳ１０１）。これは、以下に詳述するが、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを第１状態で計測するためである。
【００６７】
次に、この第１状態における波面収差を算出し（ステップＳ３）、算出した波面収差をゼルニケの多項式成分に展開し（ステップＳ５）、展開した多項式成分のうちの非点収差を非点収差ベクトルに換算する（ステップＳ７）。なお、これらの工程は、第１実施形態の場合と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００６８】
次に、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを第３の状態で計測するため、被検光の偏光方向の９０°回転が既に実行されているか否かが判断される（ステップＳ１０９）。
【００６９】
被検光が第１状態にあって干渉計装置の基準偏光方位に向いているとき（この場合、被検レンズＭＬのゲート部分もこの基準偏光方位にセットされている）は、ステップＳ１１１に進んで波長板駆動装置２２を制御し、波長板１３を光軸の回りに例えば４５°回転させることによって、被検光の偏光方向を０°の初期位置から９０°の回転位置に切り換える。以後、以上で説明したステップＳ３〜Ｓ７，Ｓ１０９の処理を繰り返すことによって、第３状態の被検レンズＭＬについて非点収差ベクトルが計算される。
【００７０】
一方、被検光が第３状態にあって偏光方向が干渉計装置の基準偏光方位に直交する方向に向いているときは、偏光方位回転前の第１状態と偏光方位回転後の第３状態とにおいて、被検レンズＭＬの非点収差ベクトルがそれぞれ算出されていることを意味し、ステップＳ１１３に進んで、面変形成分が検出される。すなわち、第１及び第３状態において得た一対の非点収差ベクトルに基づいて、コンピュータ２７によって、被検レンズＭＬの透過波面の非点収差のうち面変形依存成分が分離抽出される。
【００７１】
次に、第１及び第３状態において得た一対の非点収差ベクトルに基づいて、コンピュータ２７によって、被検レンズＭＬに関する透過波面の非点収差のうち偏光方位依存成分が分離抽出される（ステップＳ１１５）。
【００７２】
以下、ステップＳ１１３，１１５における面変形依存成分や偏光方位依存成分の算出を具体的に説明する。
【００７３】
図８は、被検光の偏光方向を９０°回転させる前後における非点収差の測定結果から、レンズＭＬの面変形依存成分と偏光方位依存成分とを分離する方法を説明する図である。ここで、図８（ａ）は、第１状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示し、図８（ｂ）は、偏光方位回転後の第３状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示す。被検レンズＭＬは、比較的大きな面変形依存成分と比較的小さな偏光方位依存成分とを合成したものと考えることができ、偏光方位に対応するＥベクトルのみが時計方向に９０°回転して第１状態から第３状態に変更すると、偏光方位依存成分のパターンのみがＥベクトルの回転に伴って時計方向に９０°回転し、面変形依存成分のパターンは維持される。
【００７４】
ここで、偏光方位依存成分のパターンについては、これを９０°回転させると正負が逆転するので、Ｅベクトルすなわち偏光方向の回転前後におけるパターンを重ね合わせれば非点収差成分が相殺されてゼロとなる。一方、面変形依存成分のパターンについては、そのまま維持されるので、偏光方向の回転前後におけるパターンを重ね合わせれば非点収差成分が倍増する。逆に、偏光方向の回転前後において、偏光方位依存成分のパターンの差をとれば、この非点収差成分が倍増し、面変形依存成分のパターンの差をとれば、この非点収差成分が相殺されてゼロとなる。
つまり、図８（ａ）及び（ｂ）に示す左辺の上下一対の非点収差パターンを加算した後に２分の１にすることによって、面変形依存成分である非点収差パターンのみを抽出することができることが分かる。また、図８（ａ）に示す左辺の非点収差パターンから、図８（ｂ）に示す左辺の非点収差パターンを減算した後に２分の１にすることによって、偏光方位依存成分である非点収差パターンのみを抽出することができる。
【００７５】
以上説明した偏光方位依存成分や面変形依存成分の計算は、被検レンズＭＬが図示のような非点収差パターンを有する場合に限らず、様々な非点収差パターンを有する場合に適用することができ、図３で説明した非点収差ベクトルを用いて上記のような演算を行うのが簡便である。
【００７６】
被検レンズＭＬについて干渉計装置で実際に測定される非点収差ＭＡＳのベクトルＡＳは、既に説明したように、式（２）で与えられ、式（３）で近似される。ここで、被検光の偏光方向の回転に伴ってこれに追従して動くのはベクトルＢＡＳだけである。つまり、偏光方向の回転前の第１状態では、
ＭＡＳ（Ｐ０°）＝ＢＡＳ（０°）＋ＳＡＳ  …（８）
となり、偏光方向の回転後の第３状態では、
2004257854.tif 000006
となる。よって、式（８）と式（９）から、
2004257854.tif 000007
を得る。
【００７７】
以上説明した第２実施形態の干渉計装置によれば、被検光の偏光方向の回転前後において計測した非点収差ベクトルＭＡＳ（Ｐ０°），ＭＡＳ（Ｐ９０°）の演算によって、面変形依存性の非点収差成分ＳＡＳと偏光方位依存性の非点収差成分ＢＡＳとを分離抽出するので、非点収差の内容を定量的に評価することができ、プラスチック成型レンズ等である被検レンズＭＬの収差評価の質を向上させることができる。
【００７８】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る干渉計装置について説明する。第３実施形態の干渉計装置も、第１実施形態を変形したものであり、図１に示す干渉計装置の動作方法を変更している。
【００７９】
図９は、第３実施形態における非点収差の計測動作を説明するフローチャートである。まず、ステージ駆動装置２３を制御して、被検対象用ステージ１５上に被検レンズＭＬを載置して基準となる初期位置にセットするとともに、被検レンズＭＬに入射させる被検光の偏光方向を初期位置にセットする（ステップＳ２０１）。これは、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを第１状態で計測するためである。
【００８０】
次に、この第１状態における波面収差を算出し（ステップＳ３）、算出した波面収差をゼルニケの多項式成分に展開し（ステップＳ５）、展開した多項式成分のうちの非点収差を非点収差ベクトルに換算する（ステップＳ７）。
【００８１】
次に、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを第３状態で計測するため、被検光の偏光方向の９０°回転が既に実行されているか否かが判断される（ステップＳ１０９）。被検光が第１状態にあって干渉計装置の基準偏光方位に向いているときは、ステップＳ１１１に進んで、波長板１３を光軸の回りに適宜回転させることによって被検光の偏光方向を０°の初期位置から９０°の回転位置に切り換える。以後、以上で説明したステップＳ３〜Ｓ７，Ｓ１０９の処理を繰り返すことによって、第３状態の被検レンズＭＬについて非点収差ベクトルが計算される。
【００８２】
一方、被検光が第３状態にあって偏光方向が干渉計装置の基準偏光方位に直交する方向に向いているときは、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬを第４状態で計測するため、被検レンズＭＬの９０°回転が既に実行されているか否かが判断される（ステップＳ２０９）。被検レンズＭＬの９０°回転が未だ実行されていない第３状態であるときは、ステップＳ２１１に進んで被検レンズＭＬの回転位置を０°の初期位置から９０°の回転位置に切り換えて第４状態とする。以後、以上で説明したステップＳ３〜Ｓ７，Ｓ１０９，Ｓ２１１の処理を繰り返すことによって、第４状態の被検レンズＭＬについて非点収差ベクトルが計算される。
【００８３】
一方、被検レンズＭＬの９０°回転が既に実行されているときは、第１状態と第３状態と第４状態とにおいて、被検レンズＭＬの非点収差ベクトルがそれぞれ算出されていることを意味し、ステップＳ２１３に進んで、面変形依存成分が検出される。すなわち、第１、第３及び第４状態において得た３つの非点収差ベクトルに基づいて、コンピュータ２７によって、被検レンズＭＬに関する透過波面の非点収差のうち面変形依存成分が分離抽出される。
【００８４】
次に、第１、第３及び第４状態において得た３つの非点収差ベクトルに基づいて、コンピュータ２７によって、被検レンズＭＬによる透過波面の非点収差のうち、偏光方位依存成分が分離抽出される（ステップＳ２１５）。
【００８５】
最後に、第１、第３及び第４状態において得た３つの非点収差ベクトルに基づいて、コンピュータ２７によって、被検レンズＭＬによる透過波面の非点収差のうち、干渉計装置の残留収差すなわち残留非点収差成分が分離抽出される（ステップＳ２１７）。
【００８６】
以下、ステップＳ２１３〜２１７における面変形依存成分、偏光方位依存成分、及び残留収差の算出を具体的に説明する。
【００８７】
図１０〜図１２は、被検光の偏光方向や被検レンズＭＬの向きを９０°回転させる前後における非点収差の測定結果から、被検レンズＭＬの面変形依存成分、偏光方位依存成分、及び干渉計自体の残留非点収差成分を分離する方法を説明する図である。図１０は、第１状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示し、図１１は、偏光方位回転後の第３状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示し、図１２は、レンズ回転後の第４状態の被検レンズＭＬで計測される非点収差を示す。被検レンズＭＬは、比較的大きな面変形依存成分と、比較的小さな偏光方位依存成分と、わずかに残留する干渉計の非点収差成分とを合成したものと考えることができる。
【００８８】
よって、図１０に示す左辺の非点収差パターンから、図１１に示す左辺の非点収差パターンを減算した後に２分の１にすることによって、偏光方位依存成分である非点収差パターンのみを抽出することができる。また、図１１に示す左辺の非点収差パターンから、図１２に示す左辺の非点収差パターンを減算した後に２分の１にすることによって、面変形依存成分である非点収差パターンのみを抽出することができる。さらに、図１０及び図１２において左辺にそれぞれ示す一対の非点収差パターンを加算した後に２分の１にすることによって、干渉計の残留非点収差のみを抽出することができる。
【００８９】
以上説明した偏光方位依存成分、面変形依存成分、及び干渉計残留非点収差の計算は、被検レンズＭＬが図示のような非点収差パターンを有する場合に限らず、様々な非点収差パターンを有する場合に適用することができ、図３で説明した非点収差ベクトルを用いて演算を行うのが簡便である。
【００９０】
非点収差ベクトルを用いた具体的な演算について説明する。被検レンズＭＬについて干渉計装置で実際に測定される非点収差ＭＡＳのベクトルＡＳは、既に説明したように、式（２）で与えられる。ここで、被検光の偏光方向の回転に伴ってこれに追従して動くのはベクトルＢＡＳだけであり、被検レンズＭＬの回転に伴ってこれに追従して動くのはベクトルＳＡＳだけである。
【００９１】
まず、偏光方向の回転前の第１状態では、
ＭＡＳ（Ｌ０°・Ｐ０°）＝ＢＡＳ（０°）＋ＳＡＳ（０°）＋ＺＡＳ  …（１２）
となり、偏光方向の回転後の第３状態では、
2004257854.tif 000008
となる。よって、式（１２）と式（１３）から、
2004257854.tif 000009
を得る。
【００９２】
次に、被検レンズＭＬの回転後の第４状態では、
2004257854.tif 000010
となる。よって、式（１３）と式（１６）から、
2004257854.tif 000011
となる。
【００９３】
また、式（１２）と式（１６）から、
2004257854.tif 000012
を得る。
【００９４】
以上をまとめると、上述の式（１４）、式（１７）、及び式（１９）に基づいて、計測された非点収差ベクトルを３つの成分ベクトルＢＡＳ，ＳＡＳ，ＺＡＳに分離することができる。
【００９５】
以上説明した第３実施形態の干渉計装置によれば、非点収差ベクトルＭＡＳ（Ｌ０°・Ｐ０°），ＭＡＳ（Ｌ０°・Ｐ９０°），ＭＡＳ（Ｌ９０°・Ｐ９０°）の演算によって、面変形依存性と偏光方位依存性の非点収差成分ＳＡＳ、ＢＡＳのみならず、干渉計の残留収差ＺＡＳをも分離抽出することができるので、非点収差の内容を精密に評価することができ、プラスチック成型レンズ等である被検レンズＭＬの収差評価の質を向上させることができる。
【００９６】
なお、以上の第３実施形態では、まず偏光方位を９０°回転させ、続いて被検レンズＭＬを９０°回転させたが、まず被検レンズＭＬを９０°回転させ、続いて偏光方位を９０°回転させてもよい。さらに、まず偏光方位を９０°回転させ、続いて偏光方位を元に戻すとともに被検レンズＭＬを９０°回転させ、最後に被検レンズＭＬのみならず偏光方位を９０°回転させることも可能である。例えば後者の場合、以下の計算によって非点収差成分を分離する。
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【００９７】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、被検対象としてレンズを測定したが、平行平板や他の光学素子を計測することもでき、透過面のみからなる光学素子に限らず反射面を含む光学素子の非点収差を計測することができる。
【００９８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の干渉計装置によれば、波面演算手段が被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出するので、非点収差の内容を定量的に評価することができ、レンズ等の被検対象の収差評価の内容を質的に向上させることができる。
【００９９】
また、本発明の収差計測方法によれば、波面演算工程において被検対象の回転位置に依存する第１非点収差成分と被検光の偏光方向に依存する第２非点収差成分との少なくとも一方を抽出するので、非点収差の内容を定量的に評価することができ、レンズ等の被検対象の収差評価の内容を質的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の干渉計装置の構成を説明する図である。
【図２】図１の干渉計装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は、波面収差と非点収差ベクトルとの関係を具体例で示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、面変形に起因する非点収差の性質を観念的に説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、偏光方位に起因する非点収差の性質を観念的に説明する図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、面変形依存成分と偏光方位依存成分とを分離する方法を例示する図である。
【図７】第２実施形態の干渉計装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】（ａ），（ｂ）は、面変形依存成分と偏光方位依存成分とを分離する方法を例示する図である。
【図９】第３実施形態の干渉計装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】面変形依存成分と偏光方位依存成分とを分離する方法を説明する図である。
【図１１】面変形依存成分と偏光方位依存成分とを分離する方法を説明する図である。
【図１２】面変形依存成分と偏光方位依存成分とを分離する方法を説明する図である。
【符号の説明】
１１      レーザダイオード
１３      波長板
１４      ビームスプリッタ
１５      被検対象用ステージ
１６      参照平面ミラー
１７      撮像レンズ
１８      ＣＣＤセンサ
２１      レーザドライバ
２２      波長板駆動装置
２３      ステージ駆動装置
２４      ピエゾ駆動素子
２５      Ａ／Ｄ変換回路
２６      画像処理装置
２７      コンピュータ
４１      アライメント装置
ＭＬ      被検レンズ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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