(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｚｅｒｎｉｋｅ展開で表現されない成分も含むシステム収差を算出する。【解決手段】被検光学素子及び補助光学素子の波面収差を、空間の各点における波面収差の分布として、この波面収差の空間分布を算出する、波面収差の空間分布算出工程と、被検光学素子を、被検光学素子の測定光軸を中心にして、少なくとも３６０度に渡って、所定角度回転させるごとに、波面収差を算出し、それらの波面収差の平均値を、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開し、近似回転対称成分のみを減算した波面収差を、補助光学素子のシステム収差の空間分布として算出するシステム収差空間分布算出工程と、波面収差の空間分布算出工程で算出された波面収差から、システム収差空間分布算出工程で算出されたシステム収差を減算することによって、被検光学素子固有の波面収差を得る固有収差算出工程と、を備える。【選択図】図３
2007064965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照面から反射する参照波面と、被検面からの被検波面とを干渉させるために、前記被検波面を、前記参照波面と同形状に形成する為の補助光学素子を持つ干渉計を用いて、前記参照波面と前記被検波面との干渉縞を解析することにより被検光学素子の波面収差を測定する方法であって、
前記被検光学素子及び補助光学素子の波面収差を、空間の各点における波面収差の分布として、この波面収差の空間分布を算出する波面収差空間分布算出工程と、
前記被検光学素子を、前記被検光学素子の測定光軸を中心にして、少なくとも３６０度に渡って、所定角度回転させるごとに、波面収差を算出し、それらの波面収差の平均値を、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開し、近似回転対称成分のみを減算し、前記補助光学素子のシステム収差の空間分布として算出するシステム収差空間分布算出工程と、
前記波面収差空間分布算出工程で算出された波面収差から、前記システム収差空間分布算出工程で算出されたシステム収差を減算することによって、前記被検光学素子固有の波面収差を得る固有収差算出工程と、
を備えることを特徴とする光学素子の波面収差測定方法。
【請求項２】
参照面から反射する参照波面と、被検面からの被検波面とを干渉させるために、前記被検波面を、前記参照波面と同形状に形成する為の補助光学素子を持つ干渉計を用いて、前記参照波面と前記被検波面とにより形成される干渉縞を解析することにより得られる被検光学素子の波面収差を補正する方法であって、
前記被検光学素子及び補助光学素子の波面収差を、空間の各点における波面収差の分布として、この波面収差の空間分布を算出する波面収差空間分布算出工程と、
前記被検光学素子を、前記被検光学素子の測定光軸を中心にして、少なくとも３６０度に渡って、所定角度回転させるごとに、波面収差を算出し、それらの波面収差の平均値を、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開し、近似回転対称成分のみを減算し、前記補助光学素子のシステム収差の空間分布として算出するシステム収差空間分布算出工程と、
前記波面収差空間分布算出工程で算出された波面収差から、前記システム収差空間分布算出工程で算出されたシステム収差を減算することによって、前記波面収差空間分布算出工程で算出された波面収差を補正して、前記被検光学素子固有の波面収差を得る固有収差算出工程と、
を備えることを特徴とする光学素子の波面収差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉縞解析を用いた光学素子の波面収差測定方法に関し、とくに干渉計において、参照面から反射する参照波面と、被検面からの被検波面とを干渉させるために、被検面からの被検波面を、参照波面と同形状に形成する為の補助光学素子等に起因するシステム誤差を補正することのできる波面収差測定方法及び波面収差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子の形状を測定する方法として、干渉計システムを用いた干渉縞解析がある。従来の干渉縞解析においては、測定対象としての光学素子の収差だけでなく、干渉計システム、特にその被検波面を、参照波面と同形状に形成する補助光学素子光学系、による収差（システム収差、内部収差）も併せて測定されてしまうため、光学素子の形状を正確に測定することができない、という問題点があった。
【０００３】
これに対して、測定対象の光学素子の測定を行う前に、原器及び参照面を用いてシステム収差を算出しておき、その後に測定した光学素子の収差からシステム収差を減算することにより、収差を補正して光学素子固有の収差を算出するという方法が提案されている（特許第３３２７９９８号明細書（特許文献１））。
【０００４】
この方法では、システム収差の算出のために、原器又は参照面を入射光の光軸を中心に一定角度回転させた状態で、基準光を出射する。基準光は、測定対象の光学素子の被測定面の設計形状と同一形状の面として形成された参照面により一部が反射され、残りはこの参照面を透過して、原器のうちの光学素子の被測定面の設計形状と同一形状の面で反射された後に、再び参照面を透過する。参照面による反射光と、参照面を透過して原器で反射された光と、により形成される干渉縞を解析することにより得られるデータをＺｅｒｎｉｋｅ展開すると、システム収差としての各種収差成分の近似値が、Ｚｅｒｎｉｋｅの各係数として求めることができる。
【０００５】
一方、測定対象の光学素子の測定では、まず、システム収差の算出で用いた参照面による反射光と、この参照面を透過して、光学素子の被測定面で反射された光と、により形成される干渉縞を解析する。この解析により得られたデータもＺｅｒｎｉｋｅ展開されて、Ｚｅｒｎｉｋｅの各係数として、各種収差成分の近似値が算出される。つづいて、算出された各収差成分から、あらかじめシステム収差として算出された各収差成分を減じることにより、システム収差を除いた光学素子固有の収差を算出することができる。
【特許文献１】特許第３３２７９９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の方法では、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開後の係数として表現されることのない成分（例えば高周波成分、局所的な成分）を補正することができない。また、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開により得られる収差成分は近似値にすぎない。よって、システム収差と光学素子固有の収差とを正確かつ容易に分離することができず、測定結果からシステム収差を排除することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の光学素子の波面収差測定方法は、参照面から反射する参照波面と、被検面からの被検波面とを干渉させるために、被検波面を、参照波面と同形状に形成するための補助光学素子を持つ干渉計を用いて、参照波面と被検波面との干渉縞を解析することにより被検光学素子の波面収差を測定する方法であって、被検光学素子及び補助光学素子の波面収差を、空間の各点における波面収差の分布として、この波面収差の空間分布を算出する波面収差空間分布算出工程と、被検光学素子を、被検光学素子の測定光軸を中心にして、少なくとも３６０度に渡って、所定角度回転させるごとに、波面収差を算出し、それらの波面収差の平均値を、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開し、近似回転対称成分のみを減算し、補助光学素子のシステム収差の空間分布として算出するシステム収差空間分布算出工程と、波面収差空間分布算出工程で算出された波面収差から、システム収差空間分布算出工程で算出されたシステム収差を減算することによって、被検光学素子固有の波面収差を得る固有収差算出工程と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明の波面収差補正方法は、参照面から反射する参照波面と、被検面からの被検波面とを干渉させるために、被検波面を、参照波面と同形状に形成する為の補助光学素子を持つ干渉計を用いて、参照波面と被検波面とにより形成される干渉縞を解析することにより得られる被検光学素子の波面収差を補正する方法であって、被検面からの被検光学素子及び補助光学素子の波面収差を、空間の各点における波面収差の分布として、この波面収差の空間分布を算出する、波面収差空間分布算出工程と、被検光学素子を、被検光学素子の測定光軸を中心にして、少なくとも３６０度に渡って、所定角度回転させるごとに、波面収差を算出し、それらの波面収差の平均値を、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開し、近似回転対称成分のみを減算し、補助光学素子のシステム収差の空間分布として算出するシステム収差空間分布算出工程と、波面収差空間分布算出工程で算出された波面収差から、システム収差空間分布算出工程で算出されたシステム収差を減算することによって、波面収差空間分布算出工程で算出された波面収差を補正して、被検光学素子固有の波面収差を得る固有収差算出工程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、簡単な演算により、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開で表現されない成分も含んだシステム収差を算出することができる。これにより、システム収差をより正確に算出することができ、光学素子固有の収差を高精度で算出することができる。さらに、測定対象の光学素子の設計値に作り込んだ原器及び参照面を用意する必要がないため、波面収差の測定・補正のためのコストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明にかかる実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態では、被検レンズ８０を収差測定の対象としたが、これ以外の光学素子にも本発明を適用することができる。
【００１１】
まず、本発明に係る光学素子の波面収差測定方法及び波面収差補正方法の実施に用いる収差測定装置について説明する。この収差測定装置は、光学素子保持部１０と、干渉縞形成部２０と、干渉縞解析部４２と、を備える。
【００１２】
図１に示す光学素子保持部１０は、被検レンズ８０がもつ光軸（以下測定光軸）を中心に回転可能に保持する回転保持部１１と、回転保持部１１を回転駆動する駆動部１２と、を備える。回転保持部１１は、例えば、電動回転可能な略円板（円環）状ステージを用いることができ、被検レンズ８０は、その測定光軸が、回転保持部１１の円板の回転中心において、円板に直交して延びる線と略一致するように配置される。よって、回転保持部１１に正しく保持されると、回転の軸と測定光軸が一致する。
【００１３】
この回転保持部１１は、その円板の円の中心を回転中心として、あらかじめ設定した角度α（所定角度）ごとに回転（回動）することができる。この角度は、３６０度を任意の整数で除したものであることが好ましく、小さい値にするほど測定の精度が高くなるため好ましいが、測定速度及びコストを考慮すると、３６０度を１８等分した２０度、１５等分した２４度、及び、１２等分した３０度が、実際的である。この回転保持部１１は、これに接続された駆動部１２から与えられた駆動電流に応じて、所定角度の間を一定速度で回転した後に一時停止するという動作を繰り返す。駆動部１２は、これに接続された制御部４３から出力された制御信号に基づいて、所定の駆動電流を回転保持部１１に供給する。
【００１４】
干渉縞形成部２０は、周知の干渉計システムを用いることができ、本実施形態では、図１に示すように、半導体レーザ（ＬＤ）（光源）２１、干渉縞観察用ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）４１、及び光学系３０を備えるものを用いる。なお、光学系３０は、コリメータレンズ３１、ミラー３２、ハーフミラー３４、集光レンズ３５、基準平面板３６、ピンホール３７、及び反射基準凹面鏡３８により構成される。本実施例において、補正したいシステム収差をもつ対象の補助光学素子は、この反射基準凹面鏡３８となる。
【００１５】
半導体レーザ２１はドライバ２２によって駆動され、基準光として所定のレーザ光を射出する。ドライバ２２はこれに接続された制御部４３から出力された制御信号に基づいて、半導体レーザ２１に対して駆動電流を供給する。半導体レー．−ザ２１から出射するレーザ光の進行方向には、半導体レーザ２１側から順にコリメータレンズ３１、及び、ミラー３２が配置されている。半導体レーザ２１から出射したレーザ光はコリメータレンズ３１により平行光化されて、その光路に対して４５度傾けて配置されたミラー３２で反射されることにより、進行方向が９０度曲げられる。
【００１６】
ミラー３２による反射光の光路上には、ミラー３２側から順にハーフミラー３４、基準平面板３６、被検レンズ８０、反射基準凹面鏡３８が配置される。ミラー３２により反射された光は、その光路に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー３４を透過して、基準平面板３６に入射する。
【００１７】
基準平面板３６は、表面を高精度に研磨された平面ガラス板であって、ハーフミラー３４から遠い面には参照面３６ａが設けられている。参照面３６ａは基準平面板３６に入射した光の一部を透過し、残りを反射する性質を有している。この性質を利用して、参照面３６ａにより反射した光と、参照面３６ａを透過した後に被検レンズを透過した光との干渉縞を得ることが可能となる。
【００１８】
参照面３６ａによる反射光は、ハーフミラー３４で反射された後に、集光レンズ３５を経て、その光路上に配置されたピンホール３７を通ってＣＣＤ４１に入射する。なお、ＣＣＤ４１に代えて、ほかのイメージングデバイス（例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ））を用いることもできる。
【００１９】
一方、参照面３６ａを透過した光は、被検レンズ８０を透過した後に反射基準凹面鏡３８で反射され、基準平面板３６を再び透過する。この透過光は、ハーフミラー３４で反射された後に、集光レンズ３５、ピンホール３７を経てＣＣＤ４１に入射する。この光と参照面３６ａによる反射光とが干渉することにより干渉縞が形成される。形成された干渉縞はＣＣＤ４１で電気信号に変換され、干渉縞解析部４２に入力される。
【００２０】
基準平面板３６は、支持装置（例えば電動θステージ）５１に保持されている。この支持装置５１は基準平面板駆動部５２を介して制御部４３に接続されている。制御部４３から出力された駆動信号を受けた基準平面板駆動部５２は、支持装置５１に対して所定の駆動電流を供給し、これにより支持装置５１は、基準平面板３６の光軸を基準平面板３６への入射光の進行方向に対して任意の角度（傾斜角度）θだけ傾斜させることができる。このように基準平面板３６（参照面３６ａ）を傾斜させることにより、傾斜角度に応じた干渉縞（空間キャリア、ｔｉｌｔ縞）が発生し、この干渉縞を、基準平面板３６が傾斜していないときに発生していた被検レンズ８０の形状を表す干渉縞に重ねて得られる干渉縞を解析することにより、被検レンズ８０等の波面収差を得ることができる。
【００２１】
図２に示すように、干渉縞解析部４２は、その内部にＡ／Ｄ変換器４２１、フレームメモリ４２２、Ｄ／Ａ変換器４２３、及び演算部４２４を備えている。干渉縞解析部４２としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができるが、Ａ／Ｄ変換器４２１、フレームメモリ４２２、Ｄ／Ａ変換器４２３、及び演算部４２４、をそれぞれ独立の装置として構成してもよい。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器４２１には、ＣＣＤ４１から、各画素に蓄積された信号電荷（干渉縞画像信号）が順次入力される。このＡ／Ｄ変換器４２１においては、入力されたアナログ信号がそれぞれ、デジタル信号（干渉縞画像データ）に変換される。この干渉縞画像データは、Ａ／Ｄ変換器４２１に接続されたフレームメモリ４２２においてＣＣＤ４１の画素に対応したアドレスに記憶される。
【００２３】
フレームメモリ４２２に記憶された干渉縞画像データは、フレームメモリ４２２に接続されたＤ／Ａ変換器４２３によってアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は、干渉縞解析部４２の外部に設けられた出力部４４（例えば、モニタ、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、プリンタ）上に表示される。出力部４４上の表示により従来の干渉縞解析を行うことができる。
【００２４】
一方、フレームメモリ４２２には演算部４２４も接続されている。この演算部４２４では、以下に述べる空間的位相シフト法を用いてフレームメモリ４２２から出力された干渉縞画像データを解析することにより、被検レンズ８０等の波面収差を求めることができる。
【００２５】
演算部４２４には制御部４３が接続されており、制御部４３には、入力部４５（例えばキーボード、マウス）、基準平面板駆動部５２及び駆動部１２が接続されている。制御部４３では、演算部４２４（干渉縞解析部４２）又は入力部４５から入力された信号に基づいて、基準平面板駆動部５２又は駆動部１２に対して、基準平面板３６の姿勢変更に必要な制御信号を出力する。基準平面板駆動部５２では、この制御信号に基づいて、支持装置５１に対して、基準平面板３６の姿勢を変更するのに必要な駆動電流を供給する。駆動部１２では、制御部４３からの制御信号に基づいて、回転保持部１１に対して、被検レンズ８０の測定光軸に対して回転させるために必要な駆動電流を供給する。また、空間的位相シフト法を用いて解析することにより得られた被検レンズ８０の波面収差は、制御部４３内に接続された記憶部４６に保存される。
【００２６】
本実施形態においては、システム収差を算出するために、被検レンズ８０を、測定光軸を中心として、３６０度に渡って、所定角度ずつ回転させるごとに、上述の干渉縞解析を行うことができる。この干渉縞解析は、３６０度を超えて行ってもよい。これにより、３６０／ｎ度の回転ごとの波面収差ｎ回求め、こうして得られた波面収差は、記憶部４６に保存される。ｎ＝０の時、のこの波面収差の空間分布をＷ０（ｘ，ｙ）とすると、
2007064965.tif 000003
と表せる。ここで、ＷＡは被測定光学素子の波面収差、ＷＢは補助光学素子の波面収差、添字のａはｚｅｒｎｉｋｅ展開で表すことができるコマ収差、非点収差、高次のコマ収差、高次の非点収差等非回転対称成分（以下非回転対称成分）、ｓはｚｅｒｎｉｋｅ展開で表すことができるデフォーカス、球面収差、高次の球面収差等の回転対称成分、（以下近似回転対称成分）、ｉｒはｚｅｒｎｉｋｅ展開で表すことができないイレギュラーな成分（高周波成分や局所的な成分）を示す。被検レンズ８０と反射基準凹面鏡３８の間に、十分な面精度且つ平行度を有する適切な平行平板を入れると、ＷＢｓを容易に打ち消すことが出来るので、本実施形態ではこれを補正対象外とし、ここで得られる波面収差の空間分布を、
2007064965.tif 000004
とする。
保存された３６０度分の波面収差の空間分布は、演算部４２４により、すべて加算された後に測定されたデータの数で除することにより、平均値が算出される。この平均化された波面収差の空間分布をＷＳ（ｘ，ｙ）とすると、
2007064965.tif 000005
と表される。
ここで、被検レンズ８０の非回転対称成分は、回転に伴い、加算平均処理しているため、その成分は打ち消し合し、その値は０と見なせる。また、ｉｒの成分は加算平均処理しているため、打ち消しあい、その値は０と見なせる。また、回転対称成分は、回転に伴い、不変である。故に加算平均処理で、単なる平均化となる。よって各項は以下のように表せる。
2007064965.tif 000006
一方、反射基準凹面鏡３８は被検レンズ８０を回転に対して、不動であるので、加算平均により打ち消しあうことはなく、単なる平均化となる。
2007064965.tif 000007
よって、この平均化された波面収差の空間分布は、以下のように表せる。
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前記の平均化された波面収差の空間分布ＷＳ（ｘ，ｙ）をＺｅｒｎｉｋｅ展開し、これを分解する。
2007064965.tif 000009
Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式は直交多項式であるため、ここから近似回転対象成分のみを減算することができ、これを減算したシステム収差の空間分布ＷＳ’（ｘ，ｙ）は
2007064965.tif 000010
と表せる。
ｎ＝０の位置における被検レンズ８０固有の収差ＷＴはＷ０−ＷＳ’で表すことができる。
2007064965.tif 000011
したがって、３６０度に渡って算出した波面収差の空間分布より簡単な演算で、被検レンズ８０固有の収差を求めることができる。
【００２７】
したがって、３６０度に渡って算出した波面収差を平均し、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開後、近似された回転対称成分を減算するという簡単な演算により、被検レンズ８０固有の収差成分のほとんどを排除したシステム収差の空間分布として求めることができる。このシステム収差の空間分布を、被検レンズ８０を一定の角度について干渉縞解析した結果得られる波面収差の空間分布（反射基準凹面鏡３８と被検レンズ８０固有の収差の両方を含むデータ）から減算することにより、被検レンズ８０固有の収差をより正確に算出することができる。
【００２８】
さらに、波面収差の空間分布を用いてシステム収差の空間分布を算出するため、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開では表現されることのない高周波成分も除去することが可能となる。回転対称成分を減算するためＺｅｒｎｉｋｅ展開を行っているが、減算する回転対称成分は近似値でしかなく、システム収差の空間分布にはＺｅｒｎｉｋｅ展開では表現されることのない高周波成分が保持されている。また、少なくとも３６０度にわたって波面収差の空間分布を得ることにより、特定の角度範囲の測定で現れる局所成分を算出して、これを除去してより正確な被検レンズ８０固有の収差を求めることができる。回転対称成分を減算するためＺｅｒｎｉｋｅ展開を行っているが、減算する回転対称成分は近似値でしかなく、システム収差の空間分布にはＺｅｒｎｉｋｅ展開では表現されることのない局所的な成分が保持されている。
【００２９】
同じ設計値の複数の被検レンズ８０について収差測定を行う場合、システム収差の算出のための干渉縞解析は、最初に測定する被検レンズ８０について行うだけでもよいが、２以上又はすべての被検レンズ８０について行ってもよい。
【００３０】
ここで、空間的位相シフト法を用いた解析手法について説明する。
基準平面板３６の光軸を基準平面板３６への入射光の進行方向に対して角度θ（半導体レーザ２１の波長λに依存した角度）だけ傾斜させると、演算部４２４による演算により、フレームメモリ４２２から出力された干渉縞画像データに基づいて、干渉縞のある１周期分に着目すれば、次式Ａで表される空間的な信号強度分布Ｉ（ｘ）を算出することができる。なお、この式Ａでは、１次元の表示のためｙを省略してある。
＜式Ａ＞
Ｉ（ｘ）＝ａ＋ｂ・ｃｏｓ［φ＋２πνｘ］
ここで、ａは平均強度分布、ｂは振幅、νは空間キャリアの空間周波数、φはある点における初期位相である。
【００３１】
式（Ａ）について、ａ，ｂが一定の値をとると見なし、初期位相φは、上述の４つの画素の信号強度をそれぞれＩ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3とすると、次式Ｂで表される。
＜式Ｂ＞
2007064965.tif 000012
この式により被検レンズ８０の各点における位相を求めることができ、２次元的にこれを繰り返せば、被検レンズ８０等の波面収差を定量的に求めることができる。
【００３２】
なお、初期位相を算出する手法として、空間的位相シフト法に代えて、時間的位相シフト法（フリンジスキャン法）を用いることができる。時間的位相シフト法では、干渉縞１周期分（２π）走査される分だけ基準平面板３６と被検レンズ８０との間隔をそれらの光軸方向に移動させると同時に、干渉縞が２π／Ｎ（Ｎは整数）だけ走査されるごとに合計Ｎ回画像を取り込み、各画像の明るさの変化から初期位相を算出する。
【００３３】
なお、システム収差の空間分布を演算部４２４においてツェルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）展開して、各係数で表される収差成分を利用することもできる。システム収差の空間分布にノイズがある場合は、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開することによりノイズを除去することができるため好ましい。
【００３４】
つづいて、システム収差算出ステップ及び被検レンズ８０の波面収差空間分布算出ステップの流れについて、説明する。以下の説明では、システム収差空間分布算出ステップを実行した後に、被検レンズ８０の波面収差を測定し、その後被検レンズ８０固有の波面収差を算出することとしているが、まず被検レンズ８０の波面収差を測定し、その後システム収差空間分布算出ステップを実行し、その後被検レンズ８０固有の波面収差を算出してもよい。
【００３５】
（１）システム収差空間分布算出ステップ（図３）
まず、基準平面板３６に垂直に入射した光のうち、基準平面板３６を透過し反射基準凹面鏡３８により反射し再び基準平面板３６を透過した光と、基準平面板３６で反射された光と、が同じ光路をたどってＣＣＤ４１に入射するように、半導体レーザ２１、ＣＣＤ４１、及び光学系３０の各構成要素を配置して、システム収差算出のための干渉縞解析の動作を開始する（ステップＳ１００）。同じ光路をたどって入射したか否かの確認は周知の方法により行うためここではその説明は省略する。
【００３６】
次に、被検レンズ８０を、入射光の光軸を中心として、１回の干渉縞形成ごとに、回転（回動）させる角度α（所定角度）を設定する（ステップＳ１０１）。設定は、操作者が入力部４５を操作して、所望の角度α（所定角度）（例えば３０度）又は所望の分割数Ｄ（例えば所定角度を３０度とするときは３６０度を３０度で割った１２）を入力する。入力された数値は記憶部４６に保存される。ここで、所定角度ずつ回転させる回数ｎの初期値として、ゼロ（ｎ＝０）を記憶部４６に保存する。ｎは、被検レンズ８０を所定角度ずつ回転させるごとに１ずつ増加し、ｎ＝Ｄとなったところで、被検レンズ８０は３６０度回転して初期の位置にもどる。
【００３７】
続いて、操作者が入力部４５を操作して傾斜角度値θを入力すると、制御部４３は基準平面板駆動部５２に制御信号を出力し、これを受けた基準平面板駆動部５２は支持装置５１に対して、基準平面板３６が入射光の光路に対して角度θだけ傾斜するのに必要な駆動電流を供給する（ステップＳ１０２）。これにより、基準平面板３６は、入射光の光路に対して角度θだけ傾斜する姿勢をとる。
【００３８】
次に、ドライバ２２を動作させることにより、半導体レーザ２１から基準光を出射する（ステップＳ１０３）。この出射光は、コリメータレンズ３１を経てミラー３２で反射され、ハーフミラー３４を透過して基準平面板３６へ入射する。この入射光のうちの一部は、基準平面板３６の参照面３６ａで反射されて、ハーフミラー３４で反射された後に、集光レンズ３５及びピンホール３７を経てＣＣＤ４１に入射する。参照面３６ａで反射されなかった光は、被検レンズ８０を透過した後に反射基準凹面鏡３８に入射し、被検レンズ８０が正しく配置されていれば入射光と同じ光路をたどるように反射する。反射基準凹面鏡３８からの反射光は、再び被検レンズ８０及び基準平面板３６を透過し、ハーフミラー３４で反射された後に、集光レンズ３５及びピンホール３７を経てＣＣＤ４１に入射する（ステップＳ１０４）。このように、ＣＣＤ４１には、参照面３６ａによる反射光と、基準平面板３６の透過した後に、被検レンズ８０を透過して反射基準凹面鏡３８で反射された光と、が入射し、これらの光により干渉縞が形成される。
【００３９】
形成された干渉縞は、出力部４４上の表示により解析することができる一方、干渉縞解析部４２において位相を算出することにより詳細かつ定量的な解析を行うことができる（ステップＳ１０５）。解析結果として得られた波面収差は記憶部４６に保存される。
【００４０】
干渉縞の解析後、制御部４３は、被検レンズ８０が３６０度回転したか否かを判断する。この判断は、記憶部４６に記憶された回転回数ｎが分割数Ｄと等しくなったか否かで判断する（ステップＳ１０６）。３６０度回転していないとき、すなわち、ｎがＤより小さいとき（ステップＳ１０６でＮＯ）は、被検レンズ８０を所定角度だけさらに回転するとともに、ｎを１だけ加算して記憶部４６に保存する（ステップＳ１０７）。その後、再び干渉縞の形成（ステップＳ１０３）、ＣＣＤへの入射（ステップＳ１０４）、及び、干渉縞解析（ステップＳ１０５）を行う。
【００４１】
制御部４３が、被検レンズ８０は３６０度回転したと判断したとき、すなわち、ｎがＤと等しくなったとき（ステップＳ１０６でＹＥＳ）は、所定角度の回転ごとに保存された波面収差の平均値から近似回転対称成分を減算したもの（システム収差の空間分布）を算出する（ステップＳ１０８）。算出された値は記憶部４６に保存され、動作は終了する（ステップＳ１０９）。
【００４２】
（２）被検レンズ８０の波面収差空間分布算出ステップ（波面収差空間分布ステップ、固有収差算出ステップ）（図４）
システム収差算出ステップ終了後、測定対象となる被検レンズ８０を回転保持部１１上に固定して、被検レンズ８０の波面収差空間分布算出ステップを開始する（ステップＳ２００）。
【００４３】
まず、ドライバ２２を動作させることにより、半導体レーザ２１から基準光を出射する（ステップＳ２０１）。この出射光は、コリメータレンズ３１を経てミラー３２で反射され、ハーフミラー３４を透過して基準平面板３６へ入射する。この入射光のうちの一部は、基準平面板３６の参照面３６ａで反射されて、ハーフミラー３４で反射された後に、集光レンズ３５及びピンホール３７を経てＣＣＤ４１に入射する。参照面３６ａで反射されなかった光は、被検レンズ８０を透過した後に反射基準凹面鏡３８に入射し、被検レンズ８０が正しく配置されていれば入射光と同じ光路をたどるように反射する。反射基準凹面鏡３８からの反射光は、再び被検レンズ８０及び基準平面板３６を透過し、ハーフミラー３４で反射された後に、集光レンズ３５及びピンホール３７を経てＣＣＤ４１に入射する（ステップＳ２０２）。このように、ＣＣＤ４１には、参照面３６ａによる反射光と、基準平面板３６の透過した後に、被検レンズ８０を透過して反射基準凹面鏡３８で反射された光と、が入射し、これらの光により干渉縞が形成される。
【００４４】
形成された干渉縞は、出力部４４上の表示により解析することができる一方、干渉縞解析部４２において位相を算出することにより詳細かつ定量的な解析を行うことができる（ステップＳ２０３）。解析結果として得られた波面収差の空間分布は記憶部４６に保存される（波面収差空間分布算出ステップ）。
【００４５】
干渉縞の解析後、演算部４２４により、このステップ（被検レンズ８０の波面収差空間分布算出ステップ）で得られた波面収差の空間分布から、所定角度の回転ごとに保存され波面収差の平均値から近似回転対称成分を減算したもの（システム収差の空間分布）を減算する（ステップＳ２０４）。これにより、被検レンズ８０固有の波面収差を算出することができる（固有収差算出ステップ）。減算の結果は記憶部４６に保存され、波面収差空間分布算出ステップは終了する（ステップＳ２０５）。
【００４６】
以上のように、本実施形態においては、被検レンズ８０の波面収差空間分布算出ステップ及びシステム収差空間分布算出ステップで算出した平均値から近似回転対称成分を減算した、システム収差の空間分布を用いて、システム収差を除外することとしている。したがって、Ｚｅｒｎｉｋｅ展開では表現されることのない成分（例えば高周波成分、局所的な成分）を補正することができるため、被検レンズ８０固有の波面収差を容易かつ高精度に算出することができる。
【００４７】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る収差測定方法及び収差補正方法に用いる収差測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る干渉解析部の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るシステム収差算出ステップの流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る波面収差算出ステップの流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０    光学的素子保持部
１１    回転保持部
１２    調整駆動部
２０    干渉縞形成部
２１    半導体レーザ
３０    光学系
３６    基準平面板
３６ａ  参照面
３８    反射基準凹面鏡
４１    ＣＣＤ
４２    干渉縞解析部
４３    制御部
４４    出力部
４５    入力部
４６    記憶部
８０    被検レンズ（光学素子）
４２２  フレームメモリ
４２４  演算部
α      回転角度（所定角度）
θ      傾斜角度
【図１】
2007064965.tif 000013
【図２】
2007064965.tif 000014
【図３】
2007064965.tif 000015
【図４】
2007064965.tif 000016