(57)【要約】【課題】  光学素子を追加する必要が無く、光量の損失を発生させず、干渉縞に影響を与える可能性があるゴミ、レンズ面上のキズや穴、レンズ内のバブル等のオプティカルアーティファクトの影響を低減させる干渉計を提供する。【解決手段】  テレセントリックな光学系（３０１）を有する干渉計において、前記テレセントリックな光学系（３０１）を構成する少なくとも２つから構成されるレンズ（２０５，２０６）群の中心軸（５１）を、前記干渉計の光軸（５０）と異なる位置で前記光軸（５０）を中心として回転させる回転機構（６０）を有することを特徴とする。【選択図】     図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレセントリックな光学系を有する干渉計において、
前記テレセントリックな光学系を構成する少なくとも２つから構成されるレンズ群の中心軸を、前記干渉計の光軸と異なる位置で前記光軸を中心として回転させる回転機構を有することを特徴とする干渉計。
【請求項２】
前記回転機構は、前記レンズ群の中心軸の位置を前記光軸に対して調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
【請求項３】
前記レンズ群は、光源と、前記光源からの光束を分割するビームスプリッターとの間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の干渉計。
【請求項４】
フィゾー型干渉計であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の干渉計。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の干渉計を用いて光学素子の表面形状を計測する計測工程と、
前記計測工程の結果に基づいて前記光学素子の表面を加工する加工工程と、を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレセントリック光学系を含む干渉計及び、その干渉計を利用したレンズ面形状の測定方法が適用される光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーに代表されるコヒーレントな光を用いる干渉計の場合、干渉光学系中にあるゴミ、レンズ面上のキズや穴、レンズ内のバブル等はオプティカルアーティファクトと呼ばれ、干渉縞に影響を与える場合がある。これらオプティカルアーティファクトの影響を低減するために、像面における主光線を光軸から傾け、その光源、すなわち、主光線を光軸周りに回転させる従来例が特許文献１に開示されている。
この従来例の特許文献１に開示されている概略構成を説明すると、図５に示されるように光学系の瞳上において、光軸５０から像高−Ｘの位置にある光源Ｓから放射された光束１１はレンズ１０１により平面波１２となる。参照面１０３で反射する主光線１４と、参照面１０３を透過し被検面１０４で反射する主光線１３は、それぞれレンズ１０１とレンズ１０２を経てＣＣＤ上に結像する。その際、被検面１０４上の位置Ａ及び位置Ｂと、位置Ａ及び位置Ｂからの反射光である主光線１３が参照面１０３を透過する位置ＡＲ及び位置ＢＲとの間の光路差はそれぞれ一致するため、参照面１０３に対する被検面１０４の位相差を計測することが出来る。なお、位置Ａ及び位置ＢはＣＣＤ上で位置Ａ’と位置Ｂ’に結像する。
【０００３】
次に、図６に示されるように、光学系の瞳上において、光源Ｓの位置を光軸５０から像高＋Ｘの位置とした場合も同様に、被検面１０４上の位置Ａと、位置Ａからの反射光１５が参照面１０３を透過する位置ＡＲとの間の光路差は一致する。また、光源Ｓの位置が−Ｘの場合も＋Ｘの場合も、位置Ａ及びＣＣＤ上の位置Ａ’の位置は変わらない。
このように、光学系の瞳上において、光源Ｓを光軸５０からある像高だけずらして参照面１０３と被検面１０４との干渉縞を観測した場合の主光線は、像面及び像面と共役の位置にある被検面１０４上ではシフトせず、光学系中ではシフトする。そのため、光路中にあるオプティカルアーティファクトの影響を平均化することができる。
特許文献１においては、光源Ｓを光軸５０からある像高だけずらす方法としては、実際に光源Ｓを光軸５０からずらす以外に、音響光学変調器や光学アキシコン、くさび型の光学素子を用いる方法等が開示されている。
【特許文献１】特表２００５−５０７９９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の従来例では、音響光学変調器や光学アキシコン、くさび型の光学素子等の別の光学素子を光路中に必ず配置する必要があり、光学素子を配置した分、光量の損失を発生させる。この光量損失はＳ／Ｎ比の増大をもたらし、計測精度を劣化させる。
そこで、本発明は、光学素子を追加する必要が無く、光量の損失を発生させず、干渉縞に影響を与える可能性があるゴミ、レンズ面上のキズや穴、レンズ内のバブル等のオプティカルアーティファクトの影響を低減させる干渉計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の光学素子の干渉計は、テレセントリックな光学系を有する干渉計において、前記テレセントリックな光学系を構成する少なくとも２つから構成されるレンズ群の中心軸を、前記干渉計の光軸と異なる位置で、前記光軸を中心として回転させる回転機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光学素子を追加する必要が無く、光量の損失を発生させず、干渉縞に影響を与える可能性があるゴミ、レンズ面上のキズや穴、レンズ内のバブル等のオプティカルアーティファクトの影響を低減させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、図１の概略構成図を参照して、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ群であるレンズ２０５，２０６が光軸５０上に位置する本発明の実施例のフィゾー型干渉計を説明する。
本実施例は、テレセントリックな光学系３０１を有するフィゾー型干渉計で、テレセントリックな光学系３０１を構成する少なくとも２つから構成されるレンズ群であるレンズ２０５，２０６の中心軸５１を、本実施例の干渉計の光軸５０と異なる位置で光軸５０を中心として回転させる回転機構６０を有する。
レンズ２０５，２０６は、光源Ｓと、光源Ｓからの光束２０４を分割するビームスプリッター２０８との間に配置されている。
レーザーから成る光源Ｓで生成された光線は、光学ファイバー２０１を通して、フィゾー型干渉光学系２０２に、主光線２０３、光束２０４として導入される。光束２０４は、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ群であるレンズ２０５、２０６、及び拡散板２０７を透過し、ビームスプリッター２０８に入射される。ビームスプリッター２０８を透過した光束２０４’は第１コリメーターレンズ２０９を透過した後、参照面Ｒと被検面Ｔに達する。参照面Ｒを反射した光束２０４Ｒと、参照面Ｒを透過した後被検面Ｔで反射した光束２０４Ｔは光路差に応じた干渉縞を形成する。それら干渉縞を形成する光束２０４Ｒ及び２０４Ｔを含み、ビームスプリッター２０８で反射した光束２１０は、第２コリメーターレンズ２１１を透過した後、撮像素子２１２に達する。ＣＣＤ等から成る撮像素子２１２は、干渉縞の情報を電気信号に変換し、図示しないコンピュータ等で干渉縞の情報を解析する。
なお、拡散板２０７は、被検面Ｔおよび撮像素子２１２と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置され、被検面Ｔと撮像素子２１２とは共役の関係となっている。
【０００８】
次に、図２の概略構成図を参照して、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ群であるレンズ２０５，２０６が光軸５０を中心に回転しており、光軸５０に対して−Ｙ側に位置する本発明の実施例のフィゾー型干渉計を説明する。
図１の実施例と比較して、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５、２０６のみが光軸５０に対して−Ｙ側に位置している。また、拡散板２０７は、被検面Ｔおよび撮像素子２１２と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されている。その結果、光学ファイバー２０１からレンズ２０５まで光軸５０上に位置する主光線２１３は、拡散板２０７において、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５、２０６の回転半径の２倍だけ光軸５０から−Ｙ方向にシフトする。被検面Ｔおよび撮像素子２１２と光学的にフーリエ変換の関係にある位置における主光線２１３のシフトは像面である被検面Ｔにおいてチルトとなるため、被検面Ｔにおける主光線２１３はＸ軸に対して−Ｙ側にチルトした状態となる。また、像面である被検面Ｔと共役の関係である撮像素子２１２においても、主光線２１３はシフトせずにチルトするため、Ｙ軸に対して−Ｘ側にチルトした状態となる。
テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５、２０６を、＋Ｙ側に位置させた場合も同様に、被検面Ｔ及び被検面Ｔと共役の関係である撮像素子２１２において、主光線はシフトせずにチルトする。
【０００９】
以上説明したように、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５、２０６を、光軸５０を中心に回転させた場合、被検面Ｔにおける主光線２１３は位置の変更を伴うことなく光軸５０の周りを回転する。被検面Ｔと共役の関係である撮像素子２１２においても同様に、主光線２１３は位置を変えず光軸５０の周りを回転する。このように、被検面Ｔ及び撮像素子２１２における主光線２１３の位置を固定し、被検面Ｔと撮像素子２１２との間の光学系２１４における主光線２１３をシフトさせることにより、光学系２１４におけるオプティカルアーティファクトのある部分とない部分が平均化される。
つまり、撮像素子２１２のデータ取得周期に合わせてテレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５、２０６を光軸５０の周りを回転させる。これにより、他の光学素子を追加する必要が無く、光量の損失を発生させず、被検面Ｔと撮像素子２１２との間の光学系２１４に存在するオプティカルアーティファクトの影響を低減する。
また、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５、２０６を回転させ、拡散板２０７を透過する主光線２１３の位置をシフトさせることで、拡散板２０７における拡散ばらつきを平均化でき、より均一な光束を作り出すことが出来る。
本実施例では、参照面Ｒと被検面Ｔを平面で表現したが、球面もしくは非球面であっても同等の効果が得られ、フィゾー型干渉計だけでなく、トワイマン・グリーン干渉計、マイケルソン干渉計、シアリング干渉計、マッハツェンダー干渉計等にも適用可能である。
【００１０】
次に、図１、図２、図３の概略構成図を参照して、本発明の実施例を構成する回転機構６０を説明する。
テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ群であるレンズ２０５，２０６を回転させる回転機構６０は、レンズ２０５，２０６を一体で含むテレセントリックレンズユニット３０１ａの位置を調整するカバー３０２と、カバー３０２を回転させるモーター３０３とから成る。
回転機構６０は、レンズ群であるレンズ２０５，２０６の中心軸５１の位置を光軸５０に対して調整する調整機構３０４、３０５、３０６、３０７を有する。すなわち、カバー３０２には、テレセントリックレンズユニット３０１ａの光軸５０に対する傾きや位置を調整する調整機構３０４、３０５、３０６、３０７が設けられる。これら調整機構３０４、３０５、３０６、３０７の４軸とモーター３０３に対するカバー３０２の位置を調整することで合計５軸の調整が可能である。
カバー３０２の回転中心に対するテレセントリックレンズユニット３０１ａの中心位置を偏心させて調整することにより、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５、２０６を自転させながら光軸５０の周りを公転させる。レンズ２０５、２０６自身も自転することにより、レンズ２０５、２０６の製造誤差の影響を平均化しながら、光学系２１４におけるオプティカルアーティファクトの影響を低減させた干渉縞を得ることが出来る。
なお、テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５，２０６を所定の値だけテレセントリックレンズユニット３０１ａの中心から偏心させて作製したテレセントリックレンズユニット３０１ａを用いても同様の効果を得ることが出来る。
さらに、テレセントリックレンズユニット３０１ａを用いずに、カバー３０２に直接テレセントリック光学系３０１を構成するレンズ２０５，２０６を固定しても良い。
また、図３の実施例では回転動力発生装置であるモーター３０３を、テレセントリックレンズユニット３０１ａの周りに取り囲むように配置したが、回転動力を伝達する機構を用いることで、モーター３０３をテレセントリックレンズユニット３０１ａと離れた位置に配置しても良い。
【００１１】
次に、図４を参照して、本発明の実施例の光学素子の製造方法を説明する。
被検光学素子を、前記実施例の干渉計にセットし、被検面の表面形状を計測する。その後、ステップ４２に移行する。（ステップ４１）
ステップ４１の結果が、予め決められた面形状の目標値を満足しているかどうか判断する。満足している場合は、処理終了に移行する。満足していない場合は、ステップ４３に移行する。（ステップ４２）
被検面に関する設計値と、ステップ４１の結果と、予め決められた面形状の目標値と、に基づいて被検面の表面を加工する修正加工を行う。その後ステップ４１に移行する。（ステップ４３）
本実施例の光学素子の製造方法によれば、干渉光学系中に存在するオプティカルアーティファクトの影響を低減した状態で、レンズもしくはミラー等の光学素子の面形状を計測することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例のフィゾー型干渉計の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例のフィゾー型干渉計の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例を構成する回転機構の概略構成図である。
【図４】本発明の実施例の光学素子の製造方法を説明図である。
【図５】オプティカルアーティファクトの影響を低減するために、光源を光軸周りにおいて回転させる従来例の干渉計の概略構成図である。
【図６】オプティカルアーティファクトの影響を低減するために、光源を光軸周りにおいて回転させる従来例の干渉計の概略構成図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０１          レンズ        １０２           レンズ
１０３          参照面          １０４         被検面
２０１          光学ファイバー  ２０２        フィゾー型干渉光学系
２０３          主光線          ２０４        光束
２０４Ｒ       参照面Ｒを反射した光束
２０４Ｔ       被検面Ｔで反射した光束
２０５          テレセントリック光学系を構成するレンズ
２０６          テレセントリック光学系を構成するレンズ
２０７          拡散板          ２０８        ビームスプリッター
２０９          第１コリメーターレンズ
Ｒ              参照面          Ｔ             被検面
２１０          光束            ２１１        第２コリメーターレンズ
２１２          撮像素子        ２１３        主光線
２１４          光学系          ３０１        テレセントリック光学系
３０２          カバー          ３０３        モーター
３０４          調整機構        ３０５        調整機構
３０６          調整機構        ３０７        調整機構
【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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