(57)【要約】【課題】  測定精度の低下を招く周波数残渣うねりを低減することができる干渉計を提供する。【解決手段】  光源１からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段４１と、前記参照光と被測定光学系５を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系５の特性を計測する計測手段７と、前記被測定光学系５と前記計測手段７との間に配置される開口絞り８とを備える干渉計において、前記開口絞り８の開口部の光透過率は、前記開口絞り８の前記開口部の中心部から周辺部に向かって漸次小さくなる。【選択図】  図１
2005181043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、
前記参照光と被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、
前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りと、
を備える干渉計において、
前記開口絞りの開口部の光透過率は、前記開口絞りの前記開口部の中心部から周辺部に向かって漸次小さくなることを特徴とする干渉計。
【請求項２】
光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、
前記参照光と被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、
前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りと、
を備える干渉計において、
前記開口絞りの開口部に、複数の光束の収束点を形成させる複数光束形成手段を設けたことを特徴とする干渉計。
【請求項３】
前記複数光束形成手段は、前記被測定光学系に対して異なる入射角で光束を入射させる光束入射手段を有することを特徴とする請求項２記載の干渉計。
【請求項４】
複数の光源と、
前記複数の光源のそれぞれから射出される光束を被測定光学系に対して入射させる光束入射手段と、
前記光束入射手段により入射させる複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、
前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、
前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りと、
を備える干渉計において、
前記光束入射手段は、前記複数の光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させることを特徴とする干渉計。
【請求項５】
光源からの光束より複数の光束を生成する光束生成手段と、
前記光束生成手段により生成された前記複数の光束を被測定光学系に対して入射させる光束入射手段と、
前記光束入射手段により入射させる前記複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、
前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、
前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りと、
を備える干渉計において、
前記光束入射手段は、前記複数の光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させることを特徴とする干渉計。
【請求項６】
前記光束生成手段は、光学遅延素子を備えることを特徴とする請求項５記載の干渉計。
【請求項７】
前記開口絞り上で収束する前記複数の光束の収束点の広がり径をｄ、前記開口絞りの開口部の径をＡとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２乃至請求項６の何れか一項に記載の干渉計。
０．０１Ａ  ＜  ｄ  ＜  Ａ
【請求項８】
被測定光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割工程と、
前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光を開口部の中心部から周辺部に向かって光透過率が漸次小さくなっている開口絞りの開口部を介して画像検出装置に供給し、前記画像検出装置の画像検出面において干渉縞を発生させる干渉縞発生工程と、
前記干渉縞を計測することにより、前記被測定光学系の光学特性を計測する計測工程と、
を含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項９】
被測定光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
複数の光源のそれぞれから射出される光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させる光束入射工程と、
前記光束入射工程により入射させる複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割工程と、
前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより前記被測定光学系の光学特性を計測する計測工程と、
を含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項１０】
被測定光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
光源からの光束より複数の光束を生成する光束生成工程と、
前記複数の光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させる光束入射工程と、
前記光束入射工程により入射させる前記複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割工程と、
前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより前記被測定光学系の光学特性を計測する計測工程と、
を含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レンズ等の光学素子の面形状の計測または結像光学系の波面収差の計測を行う干渉計及び該干渉計を用いた光学特性計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レンズ等の光学素子の面形状の計測または結像光学系の波面収差の計測を行うために、干渉計、特にフィゾー干渉計が多く用いられる。
【０００３】
従来のフィゾー干渉計においては、図１２に示すように、レーザー光源１０１から発した光束は、ビームスプリッター１０２、光学系１０３を経由し、参照面１４１を有する光学部品１０４に到達する。参照面１４１により反射された光束（参照光）は、光学系１０３を介して、ビームスプリッター１０２により反射され、光学系１０６、開口絞り１０８を通過して、スクリーン（拡散板）１０７に到達する。一方、参照面１４１を透過した光束（計測光）は、被測定光学系１０５の被測定面１０５ａにより反射され、光学部品１０４、光学系１０３を介して、ビームスプリッター１０２により反射され、光学系１０６、開口絞り１０８を通過して、スクリーン１０７に到達する。スクリーン１０７に到達した参照光と計測光は干渉し、干渉縞を生成する。参照面１４１の形状が既知である場合、この干渉縞の形状を観察することにより被測定光学系１０５の被測定面１０５ａの形状を特定することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８８５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の干渉計においては、空間周波数成分を再現する解像力は光源１０１から射出する光束の波長をλ、開口絞り１０８により規定される光学系１０３，１０６により構成される結像光学系の開口数をＮＡとしたとき、λ／ＮＡに比例し、この解像力には限界がある。
【０００６】
例えば被測定面１０５上に鋭い突起物があった場合（具体的には、被測定面１０５上にゴミの付着またはキズが付いている場合）、この鋭い突起物は、様々な周波数成分を持っている。しかしながら、干渉計の結像光学系は、上述のλ／ＮＡで決定される解像力しか持たないため、所定の空間周波数成分以上の空間周波数については解像することができない。即ち、干渉計は低い空間周波数成分から高い空間周波数成分までが重なり合う状態を観察することにより鋭い突起物の存在を解像するが、解像することができない高い空間周波数成分の部分は波模様となって解像される。更に、この波模様は、鋭い突起物を中心に波紋となり、いわゆる周波数残渣うねりとなる。この周波数残渣うねりは、面形状を特定する際に、干渉計の計測誤差の発生要因となる。
【０００７】
この発明の課題は、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりを低減することができる干渉計及び該干渉計を用いた光学特性計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の干渉計は、光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、前記参照光と被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りとを備える干渉計において、前記開口絞りの開口部の光透過率は、前記開口絞りの前記開口部の中心部から周辺部に向かって漸次小さくなることを特徴とする。
【０００９】
干渉計における開口絞りから計測手段への情報変換は、数学上のフーリエ変換に相当する。フーリエ変換では、まず変換したい時間領域のアナログ信号（波形）を窓関数を用いて窓枠だけの信号を切り出して、フーリエ変換する。ここで、窓関数として図５のグラフの実線Ａに示す方形窓関数を用いた場合、アナログ信号に含まれる形状の情報によってはその情報に含まれていない成分が発生する場合がある。一方、窓関数として図５のグラフの破線Ｂに示すハニング関数等の特殊な窓関数を用いた場合、アナログ信号に含まれる形状の情報に含まれていない成分の発生を抑制することができる。
【００１０】
干渉計における開口絞りは、数学上の窓関数に相当する。従来の干渉計の開口絞りは数学上の方形窓関数に相当し、開口絞りの開口部の光透過率は図１３に示すグラフにようになっていたため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生要因となっていた。しかしながら、この請求項１記載の干渉計によれば、開口絞りの光透過率が開口絞りの開口部の中心部から周辺部に向かって漸次小さくなるため、開口絞りを数学上のハニング関数等の特殊な窓関数に相当させることができ、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができる。従って、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００１１】
また、請求項２記載の干渉計は、光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、前記参照光と被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りとを備える干渉計において、前記開口絞りの開口部に、複数の光束の収束点を形成させる複数光束形成手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３記載の干渉計は、前記複数光束形成手段が前記被測定光学系に対して異なる入射角で光束を入射させる光束入射手段を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４記載の干渉計は、複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれから射出される光束を被測定光学系に対して入射させる光束入射手段と、前記光束入射手段により入射させる複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りとを備える干渉計において、前記光束入射手段は、前記複数の光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させることを特徴とする。
【００１４】
図１４は、従来の干渉計のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）特性を示すグラフである。従来の干渉計では、レーザー光源を用いた場合、解像限界における空間周波数より小さい空間周波数においては、ＭＴＦ特性は大きな値を示すが、解像限界における空間周波数より空間周波数が大きくなるとＭＴＦ特性は０になる。ここで、図９に示すように、このＭＴＦ特性の値を徐々に減少させることができた場合、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができる。
【００１５】
また、図１５は、従来の干渉計において、被測定光学系の面形状が凹凸がなく滑らかな場合、開口絞りの開口部を光束が通過する状態を示す図である。図１５に示すように、レーザー光源を用いているため、光束は一点に収束する。一方、請求項２乃至請求項４記載の干渉計によれば、光束入射手段が複数の光源から射出された光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させているため、図８に示すように、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、請求項２乃至請求項４記載の干渉計のＭＴＦ特性の値は図９に示すように徐々に減少するため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００１６】
また、請求項５記載の干渉計は、光源からの光束より複数の光束を生成する光束生成手段と、前記光束生成手段により生成された前記複数の光束を被測定光学系に対して入射させる光束入射手段と、前記光束入射手段により入射させる前記複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割手段と、前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより、前記被測定光学系の特性を計測する計測手段と、前記被測定光学系と前記計測手段との間に配置される開口絞りとを備える干渉計において、前記光束入射手段は、前記複数の光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６記載の干渉計は、前記光束生成手段が光学遅延素子を備えることを特徴とする。
【００１８】
この請求項５及び請求項６記載の干渉計によれば、光束入射手段が光束生成手段により生成された複数の光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させているため、図８に示すように、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、請求項５及び請求項６記載の干渉計のＭＴＦ特性の値は図９に示すように徐々に減少するため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００１９】
また、請求項７記載の干渉計は、前記開口絞り上で収束する前記複数の光束の収束点の広がり径をｄ、前記開口絞りの開口部の径をＡとしたとき、
０．０１Ａ  ＜  ｄ  ＜  Ａ
の条件を満足することを特徴とする。
【００２０】
この請求項７記載の干渉計によれば、開口絞り上で収束する複数の光束の収束点の広がり径ｄが０．０１Ａより大きく干渉計の開口絞りの開口部に形成されるため、広がり径ｄはある程度の拡がりを持つ。また、開口絞り上で収束する複数の光束の収束点の広がり径ｄが開口絞りの開口部の径Ａより小さく干渉計の開口絞りの開口部に形成されるため、広がり径ｄは開口絞りの開口部内に収まる。従って、請求項７記載の干渉計のＭＴＦ特性の値は図９に示すように徐々に減少するため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００２１】
また、請求項８記載の光学特性計測方法は、被測定光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法において、光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割工程と、前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光を開口部の中心部から周辺部に向かって光透過率が漸次小さくなっている開口絞りの開口部を介して画像検出装置に供給し、前記画像検出装置の画像検出面において干渉縞を発生させる干渉縞発生工程と、前記干渉縞を計測することにより、前記被測定光学系の光学特性を計測する計測工程とを含むことを特徴とする。
【００２２】
この請求項８記載の光学特性計測方法によれば、参照光と測定光を開口部の中心部から周辺部に向かって光透過率が漸次小さくなっている開口絞りの開口部を介して画像検出装置に供給するため、開口絞りを数学上のハニング関数等の特殊な窓関数に相当させることができ、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができる。従って、画像検出装置の画像検出面において正確な干渉縞を発生させることができ、精度良く被測定光学系の光学特性を計測することができる。
【００２３】
また、請求項９記載の光学特性計測方法は、被測定光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法において、複数の光源のそれぞれから射出される光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させる光束入射工程と、前記光束入射工程により入射させる複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割工程と、前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより前記被測定光学系の光学特性を計測する計測工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
この請求項９記載の光学特性計測方法によれば、光束入射工程により複数の光源から射出された光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させているため、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く被測定光学系の光学特性を計測することができる。
【００２５】
また、請求項１０記載の光学特性計測方法は、被測定光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法において、光源からの光束より複数の光束を生成する光束生成工程と、前記複数の光束のそれぞれを前記被測定光学系に対して異なる入射角で入射させる光束入射工程と、前記光束入射工程により入射させる前記複数の光束を参照光と測定光とに分割する光束分割工程と、前記参照光と前記被測定光学系を経由した前記測定光との干渉状態を計測することにより前記被測定光学系の光学特性を計測する計測工程とを含むことを特徴とする。
【００２６】
この請求項１０記載の光学特性計測方法によれば、光束生成工程により生成された複数の光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させるため、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く被測定光学系の光学特性を計測することができる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明の干渉計によれば、開口絞りの光透過率が開口絞りの開口部の中心部から周辺部に向かって漸次小さくなるため、開口絞りを数学上のハニング関数等の特殊な窓関数に相当させることができ、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができる。従って、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００２８】
また、光束入射手段が複数の光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させているため、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、干渉計のＭＴＦ特性の値が徐々に減少するため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００２９】
また、この発明の光学特性計測方法によれば、参照光と測定光を開口部の中心部から周辺部に向かって光透過率が漸次小さくなっている開口絞りの開口部を介して画像検出装置に供給するため、開口絞りを数学上のハニング関数等の特殊な窓関数に相当させることができ、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができる。従って、画像検出装置の画像検出面において正確な干渉縞を発生させることができ、精度良く被測定光学系の光学特性を計測することができる。
【００３０】
また、光束入射工程により複数の光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させているため、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く被測定光学系の光学特性を計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、この第１の実施の形態にかかるフィゾー干渉計の概略構成を示す図である。図１に示すように、レーザー光源１から射出した光束は、ビームスプリッター２、光学系３を介して、参照面４１を有する光学部品４に到達する。参照面４１により反射された光束（参照光）は、光学系３を介して、ビームスプリッター２により反射され、光学系６、開口絞り８を通過する。開口絞り８を通過した参照光は、画像検出面としてのスクリーン（拡散板）７に到達する。
【００３２】
図２は、開口絞り８の構成を示す平面図である。開口絞り８は、平行平板ガラスにより形成されており、この平行平板ガラスにはクロム８ａが蒸着されている。開口絞り８の開口部８ｂの光透過率が開口絞り８の開口部８ｂの中心部から周辺部に向かって漸次小さくなるように、蒸着するクロム８ａの濃淡を決定する。即ち、図２に示すように、開口絞り８の開口部８ｂの中心部にはクロム８ａを蒸着せず、その開口部８ｂの中心部から徐々に蒸着するクロム８ａの量を増大させる。従って、開口絞り８の光透過率分布は、図３に示すグラフのようになる。なお、図２に示す開口絞り８の開口部８ｂは、説明の便宜上大きく示しているが、実際にはピンホールと称しても差し支えない程度の小さな開口部である。
【００３３】
一方、参照面４１を透過した光束（計測光）は、被測定光学系５の被測定面５１により反射され、光学部品４、光学系３を介して、ビームスプリッター２により反射され、光学系６、開口絞り８を通過して、スクリーン７に到達する。なお、光学系３，６は、結像光学系を構成しており、被測定光学系５の被測定面５１とスクリーン７を共役にする。開口絞り８は、光学系３，６により構成される結像光学系の開口数ＮＡを規定する。
【００３４】
スクリーン７に到達した参照光と計測光は干渉し、干渉縞を生成する。参照面４１の形状が既知である場合、この干渉縞の形状を観察することにより被測定光学系５の被測定面５１の形状を特定することができる。
【００３５】
次に、第１の実施の形態にかかるフィゾー干渉計を用いた被測定光学系５の光学特性計測方法について説明する。図４は、第１の実施の形態にかかるフィゾー干渉計を用いた被測定光学系５の光学特性計測方法を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、光源１からの光束を参照面４１により参照光と測定光とに分割する（ステップＳ１０）。次に、ステップＳ１０により分割された参照光と被測定光学系５を経由した測定光を、開口部８ｂの中心部から周辺部に向かって光透過率が漸次小さくなっている開口絞り８の開口部８ｂを介して画像検出面としてのスクリーン７において干渉縞を発生させる（ステップＳ１１）。
【００３７】
次に、ステップＳ１１において発生させた干渉縞を不図示の画像検出装置により計測することにより、測定光が経由した被測定光学系５の被測定面５１の面形状等の光学特性を計測する（ステップＳ１２）。
【００３８】
この第１の実施の形態にかかる干渉計によれば、開口絞りの光透過率が開口絞りの開口部の中心部から周辺部に向かって漸次小さくなるため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができる。従って、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００３９】
即ち、干渉計における開口絞りから計測手段への情報変換は、数学上のフーリエ変換に相当する。フーリエ変換では、まず変換したい時間領域のアナログ信号（波形）を窓関数を用いて窓枠だけの信号を切り出して、フーリエ変換する。ここで、窓関数として図５のグラフの実線Ａに示す方形窓関数を用いた場合、アナログ信号に含まれる形状の情報によってはその情報に含まれていない成分が発生する場合がある。一方、窓関数として図５のグラフの破線Ｂに示すハニング関数等の特殊な窓関数を用いた場合、アナログ信号に含まれる形状の情報に含まれていない成分の発生を抑制することができる。
【００４０】
干渉計における開口絞りは、数学上の窓関数に相当する。従来の干渉計の開口絞りは数学上の方形窓関数に相当していたため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生要因となっていた。しかしながら、この第１の実施の形態にかかる干渉計によれば、開口絞りを数学上のハニング関数等の特殊な窓関数に相当させることができ、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができる。従って、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００４１】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態について説明する。図６は、この第２の実施の形態にかかるフィゾー干渉計の概略構成を示す図である。なお、この第２の実施の形態においては、第１の実施の形態にかかるフィゾー干渉計と同一の構成には同一の符号を付して説明を行う。
【００４２】
図６に示すように、レーザー光源１から射出した光束は、光束生成手段としてのハーフミラー２０に入射する。ハーフミラー２０を透過する光束は、ビームスプリッター２、光学系３を介して、参照面４１を有する光学部品４に到達する。一方、ハーフミラー２０により反射される光束は、ミラー２１により反射され、光学系２２を介して、ミラー２３、ミラー２４により反射され、光学系２５を介して、ミラー２６により反射され、再びハーフミラー２０に入射する。ここで、ミラー２１、光学系２２、イラー２３、ミラー２４、光学系２５、ミラー２６により構成される光学遅延素子を介する光束は、その光路長が光源１の可干渉距離より長くなる。
【００４３】
再びハーフミラー２０に入射した光束のうちハーフミラー２０により反射される光束は、ビームスプリッター２、光学系３を介して、参照面４１を有する光学部品４に到達する。一方、再びハーフミラー２０に入射した光束のうちハーフミラー２０を透過する光束は、ミラー２１により反射され、光学系２２を介して、ミラー２３、ミラー２４により反射され、光学系２５を介して、ミラー２６により反射され、再びハーフミラー２０に入射する。このように、ハーフミラー２０に到達した光束から透過光と反射光の生成を続けることにより、複数の光束を生成することができる。また、生成される光束は、該光束以外の生成される光束と干渉しない。
【００４４】
光学遅延素子を介することにより生成された複数の光束のそれぞれは、後述する被測定光学系５に対して異なる入射角で入射するように射出される。生成された複数の光束のそれぞれは、ビームスプリッター２、光学系３を介して、参照面４１を有する光学部品４に到達する。
【００４５】
参照面４１により反射された光束（参照光）は、光学系３を介して、ビームスプリッター２により反射され、光学系６、開口絞り１８を通過する。開口絞り１８を通過した参照光は、スクリーン（拡散板）７に到達する。
【００４６】
一方、参照面４１を透過した光束（計測光）は、被測定光学系５の被測定面５１により反射され、光学部品４、光学系３を介して、ビームスプリッター２により反射され、光学系６、開口絞り１８を通過して、スクリーン７に到達する。なお、光学系３，６は、結像光学系を構成しており、被測定光学系５の被測定面５１とスクリーン７を共役にする。開口絞り１８は、光学系３，６により構成される結像光学系の開口数ＮＡを規定する。
【００４７】
ここで、開口絞り１８上で収束する複数の光束により形成されている参照光及び計測光の収束点の広がり径をｄ、開口絞り１８の開口部の径をＡとしたとき、０．０１Ａ＜ｄ＜Ａの条件を満足するように、参照光及び計測光は、開口絞り１８の開口部を通過する。
【００４８】
スクリーン７に到達した参照光と計測光は干渉し、干渉縞を生成する。参照面４１の形状が既知である場合、この干渉縞の形状を観察することにより被測定光学系５の被測定面５１の形状を特定することができる。
【００４９】
次に、この第２の実施の形態にかかるフィゾー干渉計を用いた被測定光学系５の光学特性計測方法について説明する。図７は、この第２の実施の形態にかかるフィゾー干渉計を用いた被測定光学系の光学特性計測方法を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
まず、光源１から射出される光束より複数の光束を生成する（ステップＳ２０）。即ち、ハーフミラー２０により反射され、ミラー２１、光学系２２、イラー２３、ミラー２４、光学系２５、ミラー２６により構成される光学遅延素子を介することにより、その光路長が光源１の可干渉距離より長くなる反射光と、ハーフミラー２０を透過した透過光とにより複数の光束が生成される。
【００５１】
次に、ステップＳ２０において生成された複数の光束のそれぞれを被測定光学系５に対して異なる入射角で入射されるように、ビームスプリッター２に入射させる（ステップＳ２１）。次に、ステップＳ２１において入射させた複数の光束を参照面４１により参照光と測定光とに分割する（ステップＳ２２）。
【００５２】
次に、ステップＳ２２において分割された参照光と被測定光学系５を経由した測定光との干渉状態を計測することにより被測定光学系５の被測定面５１の面形状等の光学特性を計測する（ステップＳ２３）。
【００５３】
この第２の実施の形態にかかる干渉計によれば、生成された複数の光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させているため、図８に示すように、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、この実施の形態にかかる干渉計のＭＴＦ特性の値が図９に示すように徐々に減少するため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００５４】
次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態について説明する。図１０は、この第３の実施の形態にかかるフィゾー干渉計の概略構成を示す図である。なお、この第３の実施の形態においては、第１の実施の形態にかかるフィゾー干渉計と同一の構成には同一の符号を付して説明を行う。
【００５５】
図１０に示すように、レーザー光源１１，１２，１３のそれぞれから光束が射出される。光源１１から射出した光束は、集光レンズ１４を介してミラー１５により反射されて、レンズ１６に入射する。同様に、光源１２から射出した光束は、集光レンズ１７を介してレンズ１６に入射する。また、光源１３から射出した光束は、集光レンズ１９を介してミラー３０により反射されて、レンズ１６に入射する。ここで、光源１１からの光束、光源１２からの光束、光源１３からの光束は、後述する被測定光学系５に対して異なる入射角で入射するように射出される。レンズ１６に入射した光源１１，１２，１３からのそれぞれの光束は、ビームスプリッター２、光学系３を介して、参照面４１を有する光学部品４に到達する。
【００５６】
参照面４１により反射された光束（参照光）は、光学系３を介して、ビームスプリッター２により反射され、光学系６、開口絞り１８を通過する。開口絞り１８を通過した参照光は、スクリーン（拡散板）７に到達する。
【００５７】
一方、参照面４１を透過した光束（計測光）は、被測定光学系５の被測定面５１により反射され、光学部品４、光学系３を介して、ビームスプリッター２により反射され、光学系６、開口絞り１８を通過して、スクリーン７に到達する。なお、光学系３，６は、結像光学系を構成しており、被測定光学系５の被測定面５１とスクリーン７を共役にする。開口絞り１８は、光学系３，６により構成される結像光学系の開口数ＮＡを規定する。
【００５８】
ここで、開口絞り１８上で収束する複数の光束により形成されている参照光及び計測光の収束点の広がり径をｄ、開口絞り１８の開口部の径をＡとしたとき、０．０１Ａ＜ｄ＜Ａの条件を満足するように、参照光及び計測光は、開口絞り１８の開口部を通過する。
【００５９】
スクリーン７に到達した参照光と計測光は干渉し、干渉縞を生成する。参照面４１の形状が既知である場合、この干渉縞の形状を観察することにより被測定光学系５の被測定面５１の形状を特定することができる。
【００６０】
次に、この第３の実施の形態にかかるフィゾー干渉計を用いた被測定光学系５の光学特性計測方法について説明する。図１１は、この第３の実施の形態にかかるフィゾー干渉計を用いた被測定光学系５の光学特性計測方法を説明するためのフローチャートである。
【００６１】
まず、光源１１，１２，１３から射出される複数の光束のそれぞれを被測定光学系５に対して異なる入射角で入射されるようにビームスプリッター２に入射させる（ステップＳ３０）。
【００６２】
次に、ステップＳ３０において入射させた複数の光束を参照面４１により参照光と測定光とに分割する（ステップＳ３１）。
【００６３】
次に、ステップＳ３１において分割された参照光と被測定光学系５を経由した測定光との干渉状態を計測することにより被測定光学系５の被測定面５１の面形状等の光学特性を計測する（ステップＳ３２）。
【００６４】
この第３の実施の形態にかかる干渉計によれば、複数の光源から射出された光束のそれぞれを被測定光学系に対して異なる入射角で入射させているため、図８に示すように、多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、この実施の形態にかかる干渉計のＭＴＦ特性の値が図９に示すように徐々に減少するため、測定精度の低下を招く周波数残渣うねりの発生を抑制することができ、精度良く干渉計測を行うことができる。
【００６５】
なお、第３の実施の形態においては、３つの光源１１，１２，１３を備えて構成されているが、多数の光源を備えて構成されるほうが望ましい。この場合には、多数の光源により射出されるそれぞれの光束を被測定光学系に対して異なる入射角で入射させるため、より多数の光束の収束点が干渉計の開口絞りの開口部に形成される。従って、ＭＴＦ特性の値の減少がよりなだらかになり、周波数残渣うねりの発生をより抑制することができる。
【００６６】
また、上述の各実施の形態においては、干渉縞の形状を観察することにより被測定光学系の被測定面の形状を特定しているが、上述の各実施の形態にかかる干渉計を用いて結像光学系の波面収差を計測することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１の実施の形態にかかるフィゾー干渉計の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる開口絞りの構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる開口絞りの開口部の光透過率を示すグラフである。
【図４】第１の実施の形態にかかる干渉計を用いた被測定光学系の光学特性計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】窓関数を説明するためのグラフである。
【図６】第２の実施の形態にかかるフィゾー干渉計の構成を示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる干渉計を用いた被測定光学系の光学特性計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態にかかる開口絞りの開口部を通過する光束の状態を示す図である。
【図９】第２の実施の形態にかかる干渉計のＭＴＦ特性の値を示すグラフである。
【図１０】第３の実施の形態にかかるフィゾー干渉計の構成を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる干渉計を用いた被測定光学系の光学特性計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来のフィゾー干渉計の概略構成を示す図である。
【図１３】従来の干渉計の開口絞りの開口部の光透過率を示すグラフである。
【図１４】従来の干渉計のＭＴＦ特性の値を示すグラフである。
【図１５】従来の干渉計の開口絞りの開口部を通過する光束の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１，１１，１２，１３…光源、２…ビームスプリッター、３，６…光学系、４…光学部品、５…被測定光学系、７…スクリーン、８，１８…開口絞り、１４，１７，１９…集光レンズ、２０…ハーフミラー、１５，２１，２３，２４，２６，３０…ミラー、１６，２２，２５…レンズ。
【図１】
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【図２】
2005181043.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005181043.tif 000008
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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