(57)【要約】【課題】  コントラストが向上する測定条件として、焦点深度の浅いレンズ系を用いたり、測定時の位置を焦点距離からわざとずらしたり、光源に絞りを入れて平行光束に近い光源を得ることによって、加工痕跡のコントラストを大幅に向上させ、安定的（再現性の確保）かつ高精度に測定可能な条件が得られる光学素子の測定方法および測定装置を提供する。【解決手段】  光学素子８５の位置ずれおよび厚さを測定する測定装置において、光学系１０と、光量を変化し得る光源８３と、開口量を変化し得る絞り８９と、焦点位置を変化もしくは移動させ得る焦点位置変化手段１５と、光電変換手段８６と、画像情報を解析する解析手段と、校正手段から構成される。【選択図】        図５
2005090962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の位置ずれおよび厚さを測定する測定方法において、
光学素子あるいは測定装置を、理想的な位置決め位置との位置決め誤差が小さくなるように位置決め位置を微調整する第１の工程と、光学系の参照光源の光量を増減させる、あるいは光学系に備えられた絞りの開閉量を増減させる第２の工程と、測定光の焦点位置を変化させる第３の工程と、各素子部材の形状または位置情報を含む光学的特性情報を、光学系に備えられた光電変換手段によって光電変換し、その電気信号を画像情報として得る第４の工程と、前記画像情報を解析手段で特徴値を抽出し、予め校正手段によって把握された補正値から、特徴値を補正する第５の工程を有し、前記特徴値を単独あるいは複数個取得することによって、光学素子の形状または位置情報を測定することを特徴とする光学素子の測定方法。
【請求項２】
光学素子の位置ずれおよび厚さを測定する測定装置において、
光学系と、光量を変化し得る光源と、開口量を変化し得る絞りと、焦点位置を変化もしくは移動させ得る焦点位置変化手段と、光電変換手段と、画像情報を解析する解析手段と、校正手段から構成されることを特徴とする光学素子の測定装置。
【請求項３】
光学系の対物レンズの焦点深度が短いことを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項４】
光学系の対物レンズと被測定物との相対距離を、焦点位置から移動させることを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項５】
光学系の接眼部と光電変換手段との相対距離を、焦点位置から移動させることを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項６】
光軸の中心付近の光が通過できる程度に絞りを絞ることを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項７】
画像情報の光強度を拡大もしくは縮小することを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項８】
参照光源の光量を増加もしくは減少させることを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項９】
画像情報の明暗関係から、光学素子と焦点位置の関係を把握することを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項１０】
光学系にはテレセントリック光学系を用いたことを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項１１】
参照光源の光学系には、テレセントリック照明を用いたことを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項１２】
参照光源の光学系には、ケーラー照明を用いたことを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項１３】
校正手段には任意の基準位置に、少なくとも２つ以上の平面を有する校正原器を設置し、位置決め用の直動機構を、移動軸が校正原器の平面の法線と平行になるように設置し、前記直動機構に光学的検出器を設置し、前記直動機構を第１の位置に位置決めして前記光学的検出器によって前記校正原器の特徴像を検出し、前記直動機構を第２の位置に位置決めして前記光学的検出器によって前記校正原器の特徴像を検出し、必要であれば、さらに複数の位置決めおよび校正原器の像を検出し、前記校正原器の複数画像を解析装置で特徴値を抽出し、前記校正原器の平面の法線と前記直動機構の移動軸との相対的な角度や、前記直動機構の機械誤差を求めることによって、校正することを特徴とする請求項１記載の光学素子の測定方法。
【請求項１４】
前記校正原器には、透明度の高い平行平板の一方の面にアラインメントマークを形成し、その反対面は高反射率を有する平板上に接するように設置したことを特徴とする請求項１３記載の光学素子の測定方法。
【請求項１５】
前記校正原器には、透明度が高い平行平板の一方の面にアラインメントマークを形成し、その反対面には反射率が高くなるような加工をしたことを特徴とする請求項１３記載の光学素子の測定方法。
【請求項１６】
アラインメントマーク自体は反射率が低いことを特徴とする請求項１４記載の光学素子の測定方法。
【請求項１７】
前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板の、全面平面部にはアラインメントマークを作成し、段違いの複数平面部には反射加工したことを特徴とする請求項１５記載の光学素子の測定方法。
【請求項１８】
前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板の、段違い複数平面部にアラインメントマークを作成し、全面平面部には反射加工したことを特徴とする請求項１５記載の光学素子の測定方法。
【請求項１９】
前記校正原器には、両面ともに段違いの複数平面部を持つ平行板の、片面にアラインメントマークを作成し、もう一方の面には反射加工したことを特徴とする請求項１５記載の光学素子の測定方法。
【請求項２０】
前記校正原器には、屈折率が等しい複数の板を組み合わせ、前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板を作成し、全面平面部にはアラインメントマークを加工し、段違いの複数平面部には反射加工したことを特徴とする請求項１５記載の光学素子の測定方法。
【請求項２１】
前記校正原器には、屈折率が等しい複数の板を組み合わせて、前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板を作成し、段違い複数平面部にアラインメントマークを加工し、全面平面部には反射加工したことを特徴とする請求項１５記載の光学素子の測定方法。
【請求項２２】
前記校正原器には、屈折率が等しい複数の板を組み合わせて、両面ともに段違いの複数平面部を持つ平行板を作成し、片面にアラインメントマークを加工し、もう一方の面には反射加工したことを特徴とする請求項１５記載の光学素子の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の測定装置に関し、凸レンズ、レンズ面とプリズム面を有する光学素子、格子の刻まれたレンズ、切り欠きのあるプリズム、それらのアレイ状の光学素子で、比較的形状精度が良い状態の光学素子を測定する測定方法および測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複雑な光学素子、例えば、コピー機やプリンタ内部で使用される書込み光学系、読み取り光学系、具体的には等倍結像素子、ｆθレンズ、プロジェクタに用いるマイクロレンズアレイなど、また光ディスクなどのピックアップレンズ、また光通信機器などに用いられる微小光学素子の形状検出、位置検出、検査、測定装置に関する技術が従来から知られている。
具体的には、アラインメントセンサまたはオーバーレイ検査装置で使用される光学式顕微鏡の光軸ずれを簡単に測定する光軸ずれ測定方法および光学式顕微鏡もしくは位置ずれ検出装置およびそれを用いた位置決め装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）
複雑な光学素子、例えば、複写機やプリンタ内部で使用される書き込み光学系、読み取り光学系、具体的には等倍結像素子、ｆθレンズ、プロジェクタに用いるマイクロレンズアレイなど、また光ディスクなどのピックアップレンズ、また光通信機器などに微小光学素子の形状検出、位置検出、検査、測定装置が用いられる。
特許文献１において、アラインメントセンサまたはオーバーレイ検査装置で使用される光学式顕微鏡の光軸ずれを簡単に測定する測定方法は、基板上に２方向以上の回折格子パターンが隣り合って配置された評価マークを形成して、これに照明光学系を介して照明光を照射し、投影光学系を介して評価マーク像の明度を光学式顕微鏡で観察する。
このとき、評価マーク像の明度を測定し、明度が最も大きくなる回折格子パターンの方向を求めることで、位置ずれ量を把握する。かかる方法は従来から、位置ずれ量や形状特性を把握するために光学顕微鏡を利用したさまざまな方法の１つである。
かかる方法は光学素子の高精度化が進む中で、より微小な位置ずれ量の測定を実施する方法として開発され、従来の顕微鏡では高精度な位置測定が困難であるので、回折格子をアラインメントマークとして利用することで、微小な位置ずれ量を明暗の強度分布のパターンで拡大し、高精度に位置ずれ量を検出する。
しかしながら、ワークにアラインメントマークを付けなくてはならないことや、曲面への適用が難しいなどの問題点を有している
【０００３】
特許文献２によれば、複数台の赤外線撮像装置が、ＸＹ面に直交する共通光軸を介して各ワークを一方向から同軸的に撮像する。このとき、撮像光学系の撮像装置として赤外線撮像装置を用いているので、ワークが可視光を透過しない不透明なものであっても、赤外光を透過する材質で形成されていれば、その赤外光によりワークを透かしてアラインメントマークを撮像できる。
したがって、撮像光学系をワークの間に進退させる必要はなく、ワークの位置合わせを行う場合に、そのクリアランスを極めて小さく設定することができ、各ワークを重ね合わせるときの移動距離も短くなる。
また、各赤外線撮像装置の合焦領域は、夫々のアラインメントマークを択一的に撮像できる位置に設定されているので、一つの赤外線撮像装置で２つのアラインメントマークを同時に撮像することはない。
したがって、各撮像装置の出力信号に基づいてアラインメントマークの座標を算出する場合に、夫々の画面には一つのアラインメントマークしか撮像されないので、その画像信号に基づいて各アラインメントマークの中心座標を容易に求めることができる。
特許文献２におけるこの位置ずれ測定装置は測定ターゲットが似ているが、測定装置の校正方法はとくに明記されていない。そのため、平面チャート板の上下にアラインメントマークを設置したものを原器として用いていると考えられる。
【０００４】
図２４は平板でできたチャートに十字のアラインメントマークが付けられている従来の校正方法を説明する概略図である。図２５は２枚の平行平板が平行かつ十字のアラインメントマークが重なるように位置決めされている従来の校正方法を説明する概略図である。
図２４において、平板でできたチャート２２に十字のアラインメントマークが付けられている。このアラインメントマークを、例えばＣＣＤを備えた検出系２１で十字のチャート観察像２３を取得する。
このように何らかの原器、この場合はチャート２２を基準に観察し、相対的な位置関係を把握することで測定装置の校正を実施する。次に、厚さがあるワークを測定する、位置ずれ測定装置の校正について説明する。
図２５の左側では、透明な平行平板で作られるアラインメントマーク入り平板２４とその下に同じくアラインメントマーク入り平板２５を配置させる。２枚の平行平板２４、２５は平行かつ十字のアラインメントマークが重なるように位置決めされている。符号２７は、観察像を示す。
検出系の焦点深度が上下のアラインメントマークを同時に観察できるほど深ければそのまま観察可能であるが、焦点深度が浅い場合は検出系を上下方向に動かしてそれぞれのアラインメントマークにフォーカスを合わせる。
このとき、検出系２１から見て十字のアラインメントマークが重なるように見えると検出系の観察軸と平行平板の平面とが直交していることがわかる。本来ならば、２つの十字線は重なるはずである。
【０００５】
しかしながら、平行平板２４、２５の位置がずれていると、２枚平板チャート観察像２７のように重ならなくなる。このような状態で測定装置を校正しても、正しく校正されないので、２枚の平板位置合わせは非常に重要である。
実際には、２枚の平行平板の位置関係を正しく設置するのは困難なので、図２５の右側図にあるような、透明な平行厚板の上下面にマーキングされた、アラインメントマーク入り厚板２６が原器として用いられることもある。このように１枚の厚板にマーキングしてあれば、観察時の取り扱いは容易である。
しかしながら、厚板２６の上下十字アラインメントマークの横方向位置を、高精度に一致させて製作することは困難であり、厚板２６のチャート観察像２８のようにアラインメントマークがずれることがある。厚板方式は校正時の取り扱いが容易なものの、原器そのものを高精度に作成する必要上、高コストになりやすく、精度も期待しにくい。
逆の考え方でいえば、位置ずれがあってもその絶対値がわかればよい。すなわち、別の計測方法で上下マーキングの位置ずれ量が判明すれば、校正データに補正値として入れ込むことが可能である。
しかしながら、そもそも位置ずれ量を正確に測るには、測定用の高精度原器が必要ということもあり、高精度になればなるほど、上下のアラインメントマークを位置ずれなく製造することは難しくなっている。
【０００６】
従来の原器としては、例えば平行平板の両面に、互いが同軸になるようにアラインメントマークを付けた技術がある。この技術は簡単で解り易く、顕微鏡とステージの位置合わせの原器として使用されている。
しかしながらこの手法では、平行平板の両面に付けるアラインメントマーク、例えば円形状のアラインメントマークを付加する場合には、加工時に円形状の中心軸を両面共に一致させる、すなわち両面の軸心を一致させる必要があった。
そのため、アラインメントマークを加工する加工機にも高精度な位置決め技術が求められ、サブμｍオーダの精度を有する原器を製作するのには非常な困難が伴った。
また、仮に両面のアラインメントマークに相対的な位置ずれが生じている場合でも、位置ずれ量の絶対値がわかっていれば原器として使用できる。しかしながら、実際には、位置ずれ量を高精度に測定する事自体が困難であり、高精度な原器として使用することは難しい状況であった。
従来の校正原器では平行平板の両面に、軸心を高精度に一致させたアラインメントマークを付けることが困難で、加工機の位置決め精度が要求され、原器コストが非常に高い。
【特許文献１】特開２００１―２８０９１３公報
【特許文献２】特開２０００−２７６２３３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さらに、従来技術には、複雑な形状をした光学素子自身の相対的な位置関係、もしくは複数の光学素子間の相対的な位置関係や光軸を、より簡単に、低コストに測定でき、かつ汎用性に優れた光学素子の測定方法を提供する、光学素子の測定方法およびその装置が存在している。
この技術の光学素子の測定方法は、先ず、光学素子全体を位置決めし、任意の位置決め位置との誤差が小さくなるように位置を微調整する。そして各素子部材の形状または位置情報を含む光学的特性情報を、予め校正された光学系を有する光電変換手段によって光電変換して電気信号の画像情報を得る。
その後、必要に応じて補正手段で補正し、画像情報を解析し、解析した画像情報に基づいて各素子部材と光電変換手段の相対的位置を変える。各素子部材に対して上記工程を繰り返しながら得られた各素子部材の画像情報に基づいて各素子部材と光電変換手段の相対的位置を測定する。
このような測定方法では、形状や位置情報を測定することはできるが、測定精度に直結する、加工痕跡（切削痕）のコントラストが良くなる条件については解決されていない。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、コントラストが向上する測定条件として、焦点深度の浅いレンズ系を用いたり、測定時の位置を焦点距離からわざとずらしたり、光源に絞りを入れて平行光束に近い光源を得ることによって、加工痕跡のコントラストを大幅に向上させ、安定的（再現性の確保）かつ高精度に測定可能な条件が得られる光学素子の測定方法および測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光学素子の位置ずれおよび厚さを測定する測定方法において、光学素子あるいは測定装置を、理想的な位置決め位置との位置決め誤差が小さくなるように位置決め位置を微調整する第１の工程と、光学系の参照光源の光量を増減させる、あるいは光学系に備えられた絞りの開閉量を増減させる第２の工程と、測定光の焦点位置を変化させる第３の工程と、各素子部材の形状又は位置情報を含む光学的特性情報を、光学系に備えられた光電変換手段によって光電変換し、その電気信号を画像情報として得る第４の工程と、前記画像情報を解析手段で特徴値を抽出し、予め校正手段によって把握された補正値から、特徴値を補正する第５の工程を有し、前記特徴値を単独あるいは複数個取得することによって、光学素子の形状または位置情報を測定する光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、光学素子の位置ずれおよび厚さを測定する測定装置において、光学系と、光量を変化し得る光源と、開口量を変化し得る絞りと、焦点位置を変化もしくは移動させ得る焦点位置変化手段と、光電変換手段と、画像情報を解析する解析手段と、校正手段から構成される光学素子の測定装置を特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、光学系の対物レンズの焦点深度が短い請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、光学系の対物レンズと被測定物との相対距離は焦点位置から移動させる請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
【０００９】
また、請求項５記載の発明は、光学系の接眼部と光電変換手段との相対距離は焦点位置から移動させる請求項１記載の光学素子の測定方法を主特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、光軸の中心付近の光が通過できる程度に絞りを絞る請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、画像情報の光強度を拡大もしくは縮小する請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、参照光源の光量を増加もしくは減少させるこ請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項９記載の発明は、画像情報の明暗関係から、光学素子と焦点位置の関係を把握する請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項１０記載の発明は、光学系にはテレセントリック光学系を用いた請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項１１記載の発明は、参照光源の光学系にはテレセントリック照明を用いた請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項１２記載の発明は、参照光源の光学系には、ケーラー照明を用いた請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
【００１０】
また、請求項１３記載の発明は、校正手段には任意の基準位置に、少なくとも２つ以上の平面を有する校正原器を設置し、位置決め用の直動機構を、移動軸が校正原器の平面の法線と平行になるように設置し、前記直動機構に光学的検出器を設置し、前記直動機構を第１の位置に位置決めし、前記光学的検出器によって前記校正原器の特徴像を検出し、前記直動機構を第２の位置に位置決めし、前記光学的検出器によって前記校正原器の特徴像を検出し、必要であれば、さらに複数の位置決めおよび校正原器の像を検出し、前記校正原器の複数画像を解析装置で特徴値を抽出し、前記校正原器の平面の法線と前記直動機構の移動軸との相対的な角度や、前記直動機構の機械誤差を求めることによって、校正する請求項１記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項１４記載の発明は、前記校正原器には、透明度の高い平行平板の一方の面にアラインメントマークを形成し、その反対面は高反射率を有する平板上に接するように設置した請求項１３記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項１５記載の発明は、前記校正原器には、透明度が高い平行平板の一方の面にアラインメントマークを形成し、その反対面には反射率が高くなるような加工をした請求項１３記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項１６記載の発明は、アラインメントマーク自体は反射率が低い請求項１４記載の光学素子の測定方法を主特徴とする。
また、請求項１７記載の発明は、前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板の、全面平面部にはアラインメントマークを作成し、段違いの複数平面部には反射加工した請求項１５記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
【００１１】
また、請求項１８記載の発明は、前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板の、段違い複数平面部にアラインメントマークを作成し、全面平面部には反射加工した請求項１５記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項１９記載の発明は、前記校正原器には、両面ともに段違いの複数平面部を持つ平行板の、片面にアラインメントマークを作成し、もう一方の面には反射加工した請求項１５記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項２０記載の発明は、前記校正原器には、屈折率が等しい複数の板を組み合わせ、前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板を作成し、全面平面部にはアラインメントマークを加工し、段違いの複数平面部には反射加工した請求項１５記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
また、請求項２１記載の発明は、前記校正原器には、屈折率が等しい複数の板を組み合わせて、前記校正原器には、一方は全面が平面で、もう一方は反対面に平行な段違いの複数平面を持つ透明度が高い平行板を作成し、段違い複数平面部にアラインメントマークを加工し、全面平面部には反射加工した請求項１５記載の光学素子の測定方法を主特徴とする。
また、請求項２２記載の発明は、前記校正原器には、屈折率が等しい複数の板を組み合わせて、両面ともに段違いの複数平面部を持つ平行板を作成し、片面にアラインメントマークを加工し、もう一方の面には反射加工したことを特徴とする請求項１５記載の光学素子の測定方法を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
画像情報の光強度を拡大もしくは縮小することによって、光学素子の反射光の分散性にかかわらず、光電変換手段のダイナミックレンジ内に適正に分布するように画像処理を実施し、光電変換手段の分解能を十分に発揮させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の説明で用いる「位置ずれ」および「厚さ」について説明する概略図である。図１において、レンズ７１は両凸レンズである。レンズ７１は２つの凸面からなっており、それぞれのレンズ中心を上部レンズ中心７２、下部レンズ中心７３とする。
このとき観察方向７６にレンズ７１の光軸を一致させ、レンズ光軸に対して垂直面内の距離を位置ずれ７４とし、光軸方向の距離を厚さ７５とする。本測定方法および測定装置はこの「位置ずれ」と「厚さ」を、低コストかつ高精度に測定することにある。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図２は本発明による校正方法および校正装置で校正する位置ずれ測定装置を示す概略図である。図２を用いて位置ずれ測定装置の動作を説明する。
除振台（図示せず）上に光学素子の位置調整治具として、ＸＹステージ１、回転ステージ２、弾性ヒンジ４とアクチエータ３と球面ジョイント５からなるリンク式アラインメント機構、光学素子設置用天板６、光学素子取り付け用のホルダ７がある。
検出系には、検出部ベース８にＸＹステージ１６、焦点位置調整用にＺ軸ステージ１５がある。光学系１０には長作動かつ焦点深度の浅い顕微鏡対物レンズ９と光源１１、偏光ユニット１２、ＣＣＤ取り付け部１３、光電変換ユニットとして高画素のＣＣＤユニット１４がある。
【００１４】
まず、ホルダ７に被測定物の光学素子をセットし、位置調整治具に設置する。この光学素子は例えば、ガラス製の透明平板で平板の両平面に十字のアラインメントマークが刻まれているものとする。
次に、光学素子のアラインメントマークが読み取れるように光学系の光軸に対して適正な位置になるようにＸＹステージ１、回転ステージ２、リンク式アラインメント機構で位置調整を実施する。
次に、透明平板の上部のアラインメントマークに焦点が合うようにＺ軸ステージ１５を下方向に動かし、上部にあるアラインメントマークの画像を取得する。続いて、Ｚ軸ステージ１５をさらに下に動かして、透明平板の下部アラインメントマークに焦点が合う位置に位置決めし、このときのアラインメントマークの画像を取得する。
このように、複数の画像情報を順次取得し、コンピュータなどの解析装置（図示せず）で画像の特徴量を抽出、比較することで、相対的な位置ずれ情報、例えば、透明平板の上部アラインメントマークと下部アラインメントマークの横方向位置ずれ量を検出できる。
このとき、透明平板に記された上部と下部のアラインメントマークに位置ずれ量が無い原器を用いれば、位置ずれ量を観察することで、原器の法線とＺ軸ステージ１５のステージ移動軸が傾き量を求めることができる。
また、この特性を利用して光学素子の厚さを測定することもできる。例えば、上部アラインメントマークに焦点が合うようにＺ軸を動かしたときのＺ軸位置と、下部アラインメントマークに焦点が合うようにＺ軸を動かした時のＺ軸位置の差から、光学素子の厚さを求める事ができる。
ただし、Ｚ軸の位置は測定対象の屈折率によって増減するので、測定物の屈折率から厚さを補正する必要がある。
【００１５】
図３は本発明で測定する被測定対象物の光学素子の１例である。図４は本発明で測定する被測定対象物の光学素子の他の例である。本発明で測定する光学素子は、平行平板、プリズム、平凸レンズ、凸レンズ、凹レンズなどの、面形状の精度が極めてよい光学素子を想定している。
図３左側の平行平板７７には、光学素子の位置情報や中心情報を得るために、アラインメントマーク７７ａ、例えば十字状のものがついている。また図３右側のように円状のアラインメントマーク７８ａが付いた平行平板７８でもよい。
また、図４左側の平凸レンズ７９では、レンズ中心を把握するために凸レンズ面に同心状のアラインメントマーク７９ａが付いている。このアラインメントマークは図４右側の平凸レンズ８０のように、螺旋状８０ａでもかまわない。
これらのアラインメントマークは、必ずしも後工程で付けなくてもよく、レンズ加工時の、またはレンズ金型の加工時に発生する、微細な切削痕などの加工痕跡をアラインメントマークに置き換えて観測しても良い。加工痕跡は所望の光学特性には影響を与えないレベルの微細なものであるが、加工痕跡をアラインメントマークの代わりにすることで、アラインメントマークを付加する工程を省略することも可能である。
図５は本発明による測定装置の基本的な構成を示す概略ブロック図である。まず本測定装置の動作を説明する。光学素子８５をホルダ７に設置し、光源８３からの光を、絞り８９、光分岐手段８２、対物レンズ８４を通して光学素子８５に照射する。
このとき、光学素子８５の反射光は対物レンズ８４、光分岐手段８２、結像レンズ８１を通って光電変換手段８６で電気信号に変換される。この電気信号は、解析手段（図示せず）によって画像解析され、光学素子の形状特性や位置情報として測定される。
【００１６】
次に各部の詳細を説明する。本測定装置に用いられている光学系は光源からの光を伝達し、被測定物からの反射光を観察できればよい。例えば、一般的な顕微鏡などの光学系が適用できる。
ここで顕微鏡の光学系を例にとって説明すると、通常は高さ方向に段差がある物体でも検出できるように焦点深度の長いレンズが用いられることが多いが、この方法では明るさと解像度の低下を招くという欠点がある。
焦点深度が長いと、焦点合わせが不要なので検査用途としての利用価値はあるが、比較的面の状態が良好な光学素子を測定する用途には不向きである。そこで、焦点深度を短くしたレンズを使用することで、測定時の分解能を向上させる。
また焦点深度が短いことにより、対物レンズの物側焦点付近の像だけが結像することになり、焦点位置以外の深さ方向の情報が限られるので、目的形状以外の像や、例えばプリズムと凸レンズを組み合わせたような複雑な光学素子を測定する場合にはフレアやゴーストの発生が予測されるが、これらのノイズを除去する効果もある。
つまり、明るく、解像度を上げることができ、かつ画像処理をするさいのノイズに対して強くなるので、高精度測定が可能になる。
【００１７】
一般的に、測定時は被測定物に焦点を合わせて観察することが多いが、面の状態が比較的良好な光学素子では、被測定面の平面度が出ているので、全面にわたってジャストフォーカスした状態になり、観察像の微細な傷なども観察される。
光軸方向に段差などの高さ変化のある光学素子では、通常は焦点深度を長く設計された対物レンズを用いることが多い。しかしながら、焦点深度が長いと分解能が低下する傾向にあり、高精度計測には不向きである。
そこで、本実施形態では、焦点深度を短くして分解能を向上させる。また、焦点深度が短いことにより、物側焦点付近の像だけ結像するので、外乱光の影響を受けにくくなる。したがって、想定しているような複数の形状特性を有する光学素子を評価する場合には、外乱光の除去は非常に有効である。
このような状態では表面に付けたアラインメントマークや加工痕跡はノイズに埋もれてしまい、確認しにくくなることがある。そこで、焦点位置から顕微鏡ユニット移動距離８８をずらし、わざとデフォーカス（焦点ずれ）することによって、ローパスフィルタ的な効果によって、周期的なアラインメントマークや加工痕跡を明瞭にする。
デフォーカスによって光学系の解像度は低下するが、観察像のコントラストは向上するので、結果的に測定精度は向上する。また必ずしも、対物レンズ８４と光学素子８５の位置関係をずらさなくても、光電変換手段８６、例えばＣＣＤと結像レンズ８１間の位置関係を変化させても、顕微鏡ユニット移動距離８８をデフォーカスしたのと同様の効果が得られる。
【００１８】
通常は光学素子を光学系の対物レンズ８４の焦点位置に合わせて測定するが、これでは微細な形状は確認できるがノイズも増えてしまい、機械加工の痕跡がノイズに埋もれて確認することは困難になる場合がある。
そこで、光学素子を焦点位置からわざとずらすことにより、あたかもローパスフィルタの役割を果たすことで、微細な形状やノイズがぼやける代りに、周期性を有するアラインメントマークや加工痕跡のコントラストは向上してくる。デフォーカスによって解像度は低下するが、コントラストは向上するので、最終的には画像処理時の精度が向上する。
同様にデフォーカスすることで、微細な形状やノイズがローパスフィルタを通過するような効果を得て減少し、代りに周期的な加工痕跡のコントラストが向上するので画像処理時の精度が向上する。
この場合、光学素子８５と対物レンズ８４の位置関係を固定し、代りに接眼部と光電変換手段８６との距離を変えることで、デフォーカスすることである。これより対物レンズ８４の位置は固定できるので、光学素子８５がチャンバーなどに密閉されている場合でも、測定装置を構成しやすくなる。
また、光源８３はキセノンや、ハロゲンのランプを用いることが多く、一般的には照明光はファイバを経由した拡散光である。被測定物にはなるべく平行で一様な光束が望ましいので、光源８３の開口を小さくするための絞り８９を絞って、中心付近の光束のみを取り出すことで、比較的平行に近い光束を得る。
【００１９】
他に平行光を得る手段としては、レーザの利用が考えられるが、高価であり、光学系との干渉で、スペックルパターンや干渉縞の発生により画像処理時の精度低下が懸念される。
光源８３から得られる光は、なるべく平行光に近いことが望まれる。レーザを使えば平行光は得られるが、高価なうえ、光学系と干渉することで、スペックルパターンや干渉縞の発生が問題となる。
そのため、光源８３からの光のうち、絞り８９で中心付近の光を使うことによって、比較的平行に近い光束を得ることができる。本測定装置構成では、参照光は平行に近い光束を用いなくては、デフォーカスによるコントラストの向上は期待できない。
光学素子８５はロットによる形状などのバラツキが有り、被測定物を測定治具に設置しても高さ方向の再現性が得られない場合がある。そこで、測定時の光軸方向の基準位置を決定するために、顕微鏡を被測定物に対して近づけて行き、画像で検出されるアラインメントマーク、もしくは加工痕跡の明暗パターンが反転するところを基準に取れば、光学素子間の測定開始位置のバラツキをある程度抑えることができる。
光学素子８５の加工痕跡を観察すると、焦点位置を中心として、＋方向あるいは−方向へデフォーカスさせることで、加工痕跡の明暗パターンが反転する。
明暗パターンが反転する場所は対物レンズ８４と光学素子８５の相対距離が対物レンズ８４の焦点距離に等しくなった位置、すなわち焦点が合った位置であるので、この位置で測定を開始することにすれば、ロット間のワークバラツキによる測定誤差を低減できる。
【００２０】
一般的な顕微鏡光学系には、画角があるためにデフォーカスすると観察像の位置ずれが発生するという欠点があった。そこで、顕微鏡光学系にテレセントリック光学系を導入することで、デフォーカス時の位置ずれ量を小さくすることができる。
光学系にテレセントリック光学系を用いることで、主光線がレンズ光軸に対して平行になるので、光電変換手段８６からみて画角を０°にできる。そのため、デフォーカス時の被写体移動が発生しないので、画角による誤差が低減し、デフォーカスしても象の位置ずれ誤差が発生しにくくなる。
被測定物に照射する光は、平行かつ均一な光が望ましい。そこで、光源８３の光を主光線が焦点を通るようなテレセントリックな光学系で導光することによって、視野全域に均一な照度を得られるようにすることで、測定の再現性を向上させる。
またケーラー光学系を光源の光学系に導入しても同様の効果があり、均一な照明光を得られ、また視野調整も行うことができる。
テレセントリック照明は光源８３の光を光学素子８５まで導く方法の１つで、焦点がずれても像中心の大きさが変わらない特徴を有している。本測定装置にテレセントリック照明を組み込むことで、デフォーカスを行う測定装置でも、視野全体に均一な照度を得ることができる。このことより、画像情報を処理するさいに再現性を確保しやすくなる。
ケーラー照明は光源の光を光学素子まで導く方法の１つで、テレセントリック照明と同様に視野全体に均一な照度を得ることができる。このことより、画像情報を処理するさいに再現性を確保しやすくなる。
以上のような構成、動作によって、光学素子８５のアラインメントマークや微細な加工痕跡を明瞭化して観察できる。また画像情報を取得し、解析することによって、光学素子８５の形状や位置情報を測定することができる。
【００２１】
図６は光電変換手段で取得した画像情報を、光の強度分布で分類したヒストグラムである。図７は図６のヒストグラムを修正したヒストグラムである。図６および図７は光電変換手段８６で取得した画像情報を、光の強度分布で分類したヒストグラムである。縦軸が画素数、横軸は光の強度である。
光電変換手段８６、たとえばＣＣＤで受光した光をヒストグラムにすると、光学素子の種類によっては、図６のように分布が集中していることがある。これではＣＣＤのもつダイナミックレンジが生かされていないので、画像解析するさいにＣＣＤ分解能を十分に発揮できない。
そこで、ヒストグラム中で画素数が多くなっている範囲９０を抽出し、拡大処理することで、図７のようにヒストグラムを修正し、光強度の分散９１を大きくとることができる。
このようにＣＣＤのもつダイナミックレンジを活用することで、分解能を向上させることができるので、ラプラシアンや２値化などの画像処理時に分解能が向上する。また、分布が分散しすぎている場合は、必要な領域を抽出して、縮小処理することで、分解能を向上させることができる。
光学素子８５からの反射光を光強度のヒストグラムにすると、分布が十分に分散せず、光電変換手段８６、例えばＣＣＤのダイナミックレンジの一部しか使っていない場合がある。これでは光電変換手段の分解能を活用していないことになる。
そこで、画像情報の光強度を拡大もしくは縮小することで、光学素子８５の反射光の分散性にかかわらず、光電変換手段８６のダイナミックレンジ内に適正に分布するように画像処理を実施し、光電変換手段８６の分解能をフルに発揮させる。
【００２２】
図８は光電変換手段で取得した画像情報を、光の強度分布で分類したヒストグラムである。図９は図８のヒストグラムをＣＣＤダイナミックレンジ内に修正したヒストグラムである。
図８および図９は光電変換手段８６で取得した画像情報を、光の強度分布で分類したヒストグラムである。縦軸が画素数、横軸は光の強度である。光電変換手段８６、たとえばＣＣＤでは受光できる光の強度範囲には制限があり、光が弱すぎたり、強すぎたりすると測定レンジ外９２になり解析時の精度が低下する。
光電変換手段８６、たとえばＣＣＤで受光した光をヒストグラムにすると、光学素子８５の種類によっては反射率が異なるので、図８のように、分布がＣＣＤの測定レンジ外なってしまう場合がある。このような場合には、拡大、縮小だけではダイナミックレンジを生かしきれない。
そこで、取得画像が適正な反射光量を持っていない場合には、光源８３の光量を調整することで反射光量を変化させ、図９のようにＣＣＤのダイナミックレンジ内９３に収める。このような方法を取ることで、前記と同様に、分解能を向上させることができる。
光電変換手段８６、たとえばＣＣＤには光強度の受光範囲があり、この範囲外の光は、光が無い状態か、光が明るすぎる状態として光電変換される。前記で光電変換手段８６のダイナミックレンジについて説明したが、反射光量が強すぎたり、弱すぎたりした場合には、拡大、縮小だけではダイナミックレンジを生かしきれないことがある。
そこで、光源の光量を変化させることで、光電変換手段８６のダイナミックレンジ範囲内にヒストグラムが分布するようにする。これより、分解能の向上と、ロット間のワークバラツキで、反射率に差異あっても測定誤差を低減することができる。
【００２３】
図１０は平行平板の片面にアラインメントマークを付した高精度な校正を実施可能な校正原器の第１の実施の形態を説明する概略斜視図である。図１１は図１０の校正原器を示す正面図である。図１２は図１０の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図である。
図１０、図１１のような、平行平板３５の片面にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマーク３６があるとする。この平行平板３５はガラスやプラスチックといった透明体でできており、この平行平板３５をミラー加工した高反射率平面板３４の上に設置する。
このような構成をとると、二重円アラインメントマークがミラーによる反射で、あたかも平行平板３５の表と裏にそれぞれ二重円アラインメントマーク３６、３６’があるように観察できる。この特性を利用して校正を実施する。  
まず基準面に高反射率平面板３４と平行平板３５を設置し、基準面の法線と平行移動できるように直動ステージを設置し、直動ステージに固定された検出器２１、例えばＣＣＤカメラで、その焦点がアラインメントマーク３６の位置に合うように、直動ステージを位置決めする。このとき、アラインメントマーク観察像４１のような画像が取得できる。
【００２４】
次に、直動ステージを平行平板３５に近づけて行くと、アラインメントマーク３６がミラー面で反射され、その反射像を観察できる位置にＣＣＤカメラの焦点を合わせることで、アラインメントマーク反射像の観察像４２のような画像が取得できる。
次に基準面と直動ステージ軸が直交しているかどうかを判断するために、アラインメントマーク３６の観察像４１とアラインメントマーク３６の反射像の観察像４２を解析、比較し、例えば、２つの画像の中心が一致すれば直交していると判断できる。もちろん任意の位置の画像を比較してもよいし、解析画像数も複数個、例えば３つあるいは４つの画像を取得して解析してもよい。
この手法を用いれば平行平板３５の片面にアラインメントマーク３６を付けるだけできわめて高い同軸度を持つ深さ方向に異なった校正用マークを取得できる。
従来技術で述べたような平行平板の上下にそれぞれマーキングする方法では、マークを加工するさいに、上面と下面の加工機の軸を一致させる必要があり高精度な原器を作ることは困難であったが、この手法を用いることで安価かつ高精度な原器を提供できる。
【００２５】
図１３は図１０に示した構成を簡略化した平行平板の片面にアラインメントマークを付した高精度な校正を実施可能な校正原器の第２の実施の形態を説明する概略斜視図である。図１４は図１３の校正原器を示す正面図である。図１５は図１３の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図である。
図１３および図１４に示されるような、平行平板３５の片面にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマーク３６があるとする。この平行平板３５はガラスやプラスチックといった透明体で作られており、この平行平板３５の裏面をミラー加工などで反射加工面３８にする。
こうすると二重のアラインメントマーク３６がミラーによる反射の像で、平行板の表と裏に二重円アラインメントマーク３６、３６’があたかも存在するかのように観察することができる。
平行平板を２枚用いる方法に比べると、板と板の間に異物が入り角度誤差が発生する可能性が少なく、また１枚の平行平板だけなのでコストダウンも可能である。
この手法を用いれば平行平板の片面にアラインメントマークを付けるだけできわめて高い同軸度を持つ深さ方向に異なった校正用マークを取得できる。従来技術で述べたような平行平板の上下にそれぞれマーキングする方法では、マークを加工するさいに、上面と下面の加工機の軸を一致させる必要があり高精度な原器を作ることは困難であったが、この手法を用いることで安価かつ高精度な原器を提供できる。
塵埃の影響を少なくし、極めて同軸度の高い、高精度かつ安価な原器を得ることができる。平行平板の裏側に反射面を作成すれば、塵埃の影響は受けにくくなる。
【００２６】
図１０および図１３に用いたアラインメントマーク３６は反射率を高める場合と、低くする場合がある。アラインメントマーク３６を観察する場合には、反射率が高くても低くても問題ない。
しかしながら、アラインメントマーク反射像を観察する場合には、ミラー面の反射光に埋もれてしまいコントラストが悪化するので、アラインメントマーク３６は反射率が低いほうがコントラストを向上でき、また、解析誤差を低減でき、さらに校正精度も向上できる。
任意の基準位置と直動機構の移動軸との位置関係を高精度に校正することができる。従来の平行平板の上下にアラインメントマークを付ける手法に比べて、極めて同軸度の高い、高精度かつ安価な原器を得ることができる。
原器のアラインメントマークの位置ずれは平行平板の平行度誤差の影響が大きいが、平行平板の上下にアラインメントマークを同軸度良く合わせるよりも、平行平板の平行度を上げる方が簡単である。
また、これまでの特性を利用して光学素子の厚さを測定することもできる。例えば、直動機構を動かすことによって、上部のアラインメントマークと下部のアラインメントマークの焦点位置に光学系を移動できる。
したがって、最初に、上部のアラインメントマークの焦点を合わせたときの直動機構位置と、下部のアラインメントマークに焦点を合わせた時の直動機構の位置の差が、光学素子の厚さに相当する。そのさい、測定対象の屈折率によって直動機構の移動距離が増減するので、測定物の屈折率から、厚さを補正する必要がある。
【００２７】
図１６は平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第３の実施の形態を説明する概略斜視図である。図１７は図１６の校正原器を示す正面図である。図１８は図１６の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図である。
前述したように、ミラーを用いればアラインメントマークとアラインメントマークの反射像から高精度な原器を安価に提供できる。しかしながら、観察像の位置は上部か下部の２点であり、直動ステージの限られたストロークしか検証できないので、ストロークに合わせた原器を用意する必要があり、手間とコストがかかっていた。
図１６にあるような、平行平板３５の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマーク３６（３６ａ、３６ｂ）があるとする。この平行平板３５の裏面に段部４３を付けて、裏面を反射加工とする。この平行平板３５および段部４３はガラスやプラスチックといった透明体でできている。
二重のアラインメントマークがミラーによる反射の像で、平行平板の表と裏に二重円アラインメントマーク３６ａ、３６ｂ、３６ａ’、３６ｂ’があたかも存在するかのように観察できるが、このとき段部４３によって平板の厚さが異なっていれば、アラインメントマークの反射像が見える位置に差が出てくる。
【００２８】
最初に、アラインメントマーク３６を観察している場合にはアラインメントマーク観察像４９が得られる。次に平板に近づけていけば、板厚の薄いところのアラインメントマーク反射像に焦点が合い、アラインメントマーク外側反射像５０の像が観察できる。さらに平板に近づけていけば、板厚の厚いところのアラインメントマーク反射像に焦点が合い、アラインメントマーク内側反射像５１の像が観察できる。
すなわち、段部４３を設置することで、従来は上部と下部の２点しかなかったものが、３点以上に焦点位置を設定でき、ステージ移動中の姿勢状態を検出できる。段部の数を増やせばステージの移動中の挙動を詳細に観察可能である。これより、基準面と直動ステージの校正をより高精度に実施可能となる。
少なくとも３段階の深度の異なる高精度な原器を得ることができる。前述した上部のアラインメントマークは実像であるが、下部のアラインメントマークは反射面での反射像を見ていることになる。
そのため、アラインメントマークが確認できる焦点位置は２箇所になる。直動機構の姿勢を把握するにも２点しかわからないが、この方法を用いれば焦点位置を増やすことが可能である。
また、この段部を平行平板に直接加工する必要は無く、複数の部材を組み合わせても良い。例えば、２枚の大きさの異なる平行平板を用意し、２枚の板を重ね合わせて固定すれば、同様の効果が得られ、コストダウンも可能となる。
【００２９】
図１９は平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第４の実施の形態を説明する概略斜視図である。図２０は図１９の校正原器を示す正面図である。図２１は図１９の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図である。
前述したように、段部を付けることによって、平行平板の板厚を変化させることができ、アラインメントマークの反射像の焦点位置を増やすことが可能になる。
前述の構成では、平面部にアラインメントマークを段部にミラーを取り付けたが、逆の構成でも焦点位置を増やすことは可能である。
図１９および図２０にあるような、平行平板３５の片面の平面部に反射加工、この平行平板３５の反対面に段部５２を付けて、アラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマーク３６（３６ａ、３６ｂ）があるとする。この平行平板３５および段部５２はガラスやプラスチックといった透明体でできている。
二重のアラインメントマークがミラーによる反射の像で、平行平板の表と裏に二重円アラインメントマーク３６ａ、３６ｂ、３６ａ’、３６ｂ’があたかも存在するかのように観察できるが、このとき段部５２によって平板の厚さが異なっていれば、アラインメントマークの反射像が見える位置に差が出てくる。
【００３０】
最初に、検出器２１で、段部５２のアラインメントマーク内側３６ｂを観察している場合にはアラインメントマーク内側観察像５４が得られる。次いで平板に近づけていけば、平行平板のアラインメントマーク外側観察像５５が得られる。
さらに平板に近づけていけば、板厚の薄いところのアラインメントマーク反射像に焦点が合って、アラインメントマーク外側反射像観察像５６の像が観察できる。さらに平板に近づけていけば、板厚の厚いところのアラインメントマーク反射像に焦点が合い、アラインメントマーク内側反射像観察像５７が観察できる。
すなわち、段部５２を設置することで、従来は上部と下部の２点しかなかったものが、４点以上に焦点位置を設定でき、ステージ移動中の姿勢状態を検出できて製作がより簡単である。これより、基準面と直動ステージの校正をより高精度に実施可能となる。
また、この段部を平行平板に直接加工する必要は無く、複数の部材を組み合わせても良い。例えば、２枚の大きさの異なる平行平板を用意し、２枚の板を重ね合わせて固定すれば、同様の効果が得られ、コストダウンも可能となる。
【００３１】
図２２は平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第５の実施の形態を説明する概略正面図である。図２３は図２２の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図である。
第３および第４の実施の形態で説明したように、段部を付けることによって、平行平板の板厚を変化させることができ、アラインメントマークの反射像の焦点位置を増やすことが可能になる。
前述の構成では、平行平板の一方が平面、もう一方が段面であったが、両面とも段面でも焦点位置を増やすことは可能である。図２２にあるような、平行平板３５の片面の段部６５にアラインメントマーク３６ａ、３６ｂ、反対面の段部６２に反射加工６３を施す。
アラインメントマークは例えば二重円アラインメントマーク３６ａ、３６ｂがあるとする。この平行平板３５および段部６５、６２はガラスやプラスチックといった透明体でできている。
二重のアラインメントマークがミラーによる反射の像で、平行平板の表と裏に二重円アラインメントマーク３６ａ、３６ｂ、３６ａ’、３６ｂ’があたかも存在するかのように観察できるが、このとき段部によって平板の厚さが異なっていれば、アラインメントマークの反射像が見える位置に差が出てくる。
【００３２】
検出器２１で、段部６５のアラインメントマーク内側３６ｂを観察している場合にはアラインメントマーク内側観察像６６が得られる。次に平板に近づけていけば、平行平板部のアラインメントマーク外側観察像６７が得られる。
さらに平板に近づけていけば、平行平板部のアラインメントマーク反射像に焦点が合い、アラインメントマーク内側反射像観察像６８の像が観察できる。さらに平板に近づけていけば、段部のアラインメントマーク反射像に焦点が合い、アラインメントマーク外側反射像観察像６９が観察できる。
すなわち、段部を設置することで、従来は上部と下部の２点しかなかったものが、４点以上に焦点位置を設定でき、ステージ移動中の姿勢状態を検出でき、製作もがより簡単である。これより、基準面と直動ステージの校正をより高精度に実施可能となる。
また、この段部を平行平板に直接加工する必要は無く、複数の部材を組み合わせても良い。例えば、２枚の大きさの異なる平行平板を用意し、２枚の板を重ね合わせて固定すれば、同様の効果が得られ、コストダウンも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の説明で用いる「位置ずれ」および「厚さ」について説明する概略図。
【図２】本発明による校正方法および校正装置で校正する位置ずれ測定装置を示す概略図。
【図３】本発明で測定する被測定対象物の光学素子の一例を示す図。
【図４】本発明で測定する被測定対象物の光学素子の他の例を示す図。
【図５】本発明による測定装置の基本的な構成を示す概略ブロック図。
【図６】光電変換手段で取得した画像情報を、光の強度分布で分類したヒストグラムを示す図。
【図７】図６のヒストグラムを修正したヒストグラムを示す図。
【図８】光電変換手段で取得した画像情報を、光の強度分布で分類したヒストグラムを示す図。
【図９】図８のヒストグラムをＣＣＤダイナミックレンジ内に修正したヒストグラムを示す図。
【図１０】平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第１の実施の形態を説明する概略斜視図。
【図１１】図１０の校正原器を示す正面図。
【図１２】図１０の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図。
【図１３】平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第２の実施の形態を説明する概略斜視図。
【図１４】図１３の校正原器を示す正面図。
【図１５】図１３の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図。
【図１６】平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第３の実施の形態を説明する概略斜視図。
【図１７】図１６の校正原器を示す正面図。
【図１８】図１６の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図。
【図１９】平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第４の実施の形態を説明する概略斜視図。
【図２０】図１９の校正原器を示す正面図。
【図２１】図１９の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図。
【図２２】平行平板の片面の平面部にアラインメントマーク、例えば二重円アラインメントマークがある構成を示す高精度な校正を実施可能な校正原器の第５の実施の形態を説明する概略正面図。
【図２３】図２２の校正原器で観察されるアラインメントマークを示す概略図。
【図２４】平板でできたチャートに十字のアラインメントマークが付けられている従来の校正方法を説明する概略図。
【図２５】２枚の平行平板が平行かつ十字のアラインメントマークが重なるように位置決めされている従来の校正方法を説明する概略図。
【符号の説明】
【００３４】
１５  直動機構（Ｚ軸ステージ）、２１  光学的検出器、２９  校正原器（ロッドレンズ）、３６  アラインメントマーク、３５  平行平板、４１  アラインメントマーク観察像、４２  アラインメントマーク反射像の観察像、４３  段部、８１  結像レンズ、８２  光分岐手段、８３  光源、８４  対物レンズ、８５  光学素子、８６  光電変換手段、８７  ＣＣＤ移動距離
【図１】
2005090962.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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