JP2000356508A - 干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被計測物と基準反射部材の位置偏差が大きい
状態でも、容易に、被計測物の位置偏差量と方向を検出
可能な干渉計を得る事を目的とする。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明では、
光源１から発せられた光を参照光と測定光とに分離する
参照波面創成手段６と、測定光が被計測光学系７に入射
した際に被計測光学系７から射出される光の波面と略同
形状の反射面を有する基準反射部材８とを備え、基準反
射部材８を反射した測定光と参照光とを干渉させて、被
計測光学系７の光学特性を得る干渉計において、被計測
光学系７から射出された測定光の波面集光点またはその
近傍に備え、被計測光学系７から射出された測定光の少
なくとも一部を通過させ、基準反射部材８から反射され
た測定光の少なくとも一部を反射する反射部材１５と、
反射部材１５で反射された測定光及び反射部材１５を通
過した測定光の集光位置を、測定光の波面集光点と光学
的に光学的に共役な関係を有するで検出する検出手段１
４とを具備する事とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の検査装
置等に使用出来る干渉計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光学素子に対して極めて高い光学
性能が要求される事が多く、特に光ディスク原盤露光用
集光レンズは代表的な高い光学性能が必要とされる対象
の一つである。このような集光レンズの光学性能の調整
検査を行う場合、検査手段として干渉計が用いられる。
干渉計は、被計測物の波面収差を精密に計測出来る有用
な装置である。

【０００３】この干渉計について、図３を用いて説明す
る。光源部３１から射出された光束は、ビームスプリッ
ター３５を透過して、参照波面創成手段３６に入射す
る。入射光の一部は、参照波面創成手段３６の参照波面
創成面３６ａで反射され、参照光となる。残りの入射光
は、被計測光学系３７を透過し、測定光として用いられ
る。測定光は、基準反射部材３８で反射された後に再び
被計測光学系３７を透過する。そして、基準反射部材３
８で反射された光は、参照波面創成面３６ａで反射され
た参照光と干渉し、干渉縞を生じる。その干渉縞は、受
光部３９で観測する。

【０００４】なお、参照波面創成面３６ａと基準反射部
材３８の反射面が高精度に製造されており、かつ、被計
測光学系３７の位置偏差や姿勢偏差が無ければ、干渉縞
は、被計測物による波面の乱れを表し、被計測物の光学
性能を定量的に計測出来る。ところで、被計測光学系の
位置合わせは、被計測物の交換の度毎に計測作業者が必
ず行わなければならない。特に、被計測光学系３７の光
軸方向、即ち、被計測光学系３７と反射部材３８との相
対距離が生じることによるズレと、被計測光学系３７の
光軸に垂直な面内でのズレ、即ち、横ズレの双方を行わ
なければならない。

【０００５】前者の場合、基準反射部材３８で反射され
た測定光は、被計測光学系３７を透過して集光する平面
と異なる平面に集光する。又、後者の場合、基準反射部
材３８で反射された測定光は、被計測光学系７を透過し
て、先に述べた集光する平面内に集光するものの、被計
測光学系３７を透過して集光した集光位置と基準反射部
材３８で反射された測定光の集光位置との偏差は、被計
測物３７と反射部材３８の相対位置偏差の２倍の位置偏
差を生じてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の干渉
計では、被計測光学系３７の位置偏差や姿勢偏差が著し
く大きいと、基準反射部材３８で反射された測定光の集
光位置が被計測光学系３７の視野外に形成される場合が
あり、このような場合は干渉縞を観察する事が出来な
い。

【０００７】例えば、光ディスク原盤露光用集光レンズ
を従来の干渉計で測定する場合には、そのレンズの開口
数を０．９とした場合、その光学系の視野は直径で高々
０．０５ｍｍ程度である。従って、被計測光学系３７と
基準反射部材３８との光軸直交方向の相対位置偏差（光
軸に垂直な面内でのズレ）が０．０２５ｍｍを超える
と、被計測光学系３７を透過することが無いので、受光
部３９に基準反射部材３８で反射された光が到達出来な
い。したがって受光部３９上で位置偏差を計測する事が
出来ない。

【０００８】したがって、例えば光ディスク原盤露光用
集光レンズの様な視野の狭いレンズの場合には、被計測
光学系の位置偏差が大きい状態では、被計測光が基準反
射部材３８で反射した後に、再び被計測物を透過する事
が出来ず、集光点検出手段で位置偏差を検出する事が出
来ない。本発明は、上記課題を解消し、被計測物と基準
反射部材の位置偏差が大きい状態でも容易に位置偏差量
と方向を検出可能な干渉計を得る事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、光源から発せられた光を参照光と測定光
とに分離する参照波面創成手段と、測定光が被計測光学
系に入射した際に被計測光学系から射出される光の波面
と略同形状の反射面を有する基準反射部材とを備え、基
準反射部材を反射した測定光と参照光とを干渉させて、
被計測光学系の光学特性を得る干渉計において、被計測
光学系から射出された測定光の波面集光点またはその近
傍に備え、被計測光学系から射出された測定光の少なく
とも一部を通過させ、基準反射部材から反射された測定
光の少なくとも一部を反射する反射部材と、反射部材で
反射された測定光及び反射部材を通過した測定光の集光
位置を、測定光の波面集光点と光学的に共役な関係を有
するところで検出する検出手段とを具備する事とした。

【００１０】このように、被計測光学系からの測定光と
被計測光学系から射出され基準反射部材で反射された測
定光のそれぞれを、干渉計本体の光学系から取り出し
て、それぞれを被計測光学系の集光点と光学的に共役な
関係を有するところで検出することで、被計測光学系に
大きな位置偏差や姿勢偏差が有る状態でも、被計測光学
系と計測装置との位置偏差や姿勢偏差が検出出来る。

【００１１】また、本発明の第２の形態では、光源から
発せられた光を参照光と測定光とに分離する参照波面創
成手段と、測定光が被計測光学系に入射した際に被計測
光学系から射出される光の波面と略同形状の反射面を有
する基準反射部材とを備え、基準反射部材を反射した測
定光と参照光とを干渉させて、被計測光学系の光学特性
を得る干渉計において、被計測光学系から射出された測
定光の波面集光点またはその近傍に備え、被計測光学系
から射出された測定光が照射されて得られる光スポット
と、反射部材から反射された前記測定光が照らされて得
られる光スポットを形成する形成部材と、その形成部材
で形成された前記光スポットからの光を集光して結像
し、被計測光学系から射出された測定光が照射されて得
られる光スポットの像と、反射部材から反射された測定
光が照らされて得られる光スポットの像との位置を検出
する検出手段とを具備する事とした。

【００１２】このように、反射部材の代わりに、例え
ば、検出手段で検出可能な光を放射する蛍光塗料を塗布
した形成部材を被計測光学系から射出された測定光の波
面集光点またはその近傍に備えておき、その形成部材に
被計測光学系から射出された測定光が照射されて得られ
る光スポットと、反射部材から反射された前記測定光が
照らされて得られる光スポットを形成しておく。そし
て、形成部材に形成された光スポットを集光し結像さ
せ、それぞれの光スポットの像の位置を検出する検出手
段を備えることでも、同様に行える。

【００１３】次に、本発明について、実施の形態を例示
して、更に本発明を詳しく説明する。なお、本発明は、
以下に挙げる実施の形態に限られるものではない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態である
干渉計を図１を用いて説明する。なお、図１は、本発明
の第１の実施の形態である干渉計の概略構成を示した図
である。本第１の実施の形態の干渉計は次の構成からな
る。本干渉計は、可干渉光源１と、折り返しミラー２
と、レンズ３及びレンズ４からなるビームエキスパンダ
ー光学系と、ビームスプリッタ５と参照波面創成手段６
と、基準反射部材８と、レンズ９及びレンズ１０からな
る受光光学系と、受光素子１１とからなる。

【００１５】また、更に、本第１の実施の形態である干
渉計では、被計測光学系７の焦点位置またはその焦点位
置の近傍には反射部材１５が設けられ、更に被計測光学
系７を通過した測定光と基準反射部材８を反射して更に
反射部材１５で反射した測定光とを集光するレンズ１６
と、受光素子１４に被計測光学系７を通過した測定光と
基準反射部材８を反射して更に反射部材１５で反射した
測定光を導くミラー１７、１８と、被計測光学系７を通
過した測定光と基準反射部材８を反射して更に反射部材
１５で反射した測定光との集光位置を検出する受光素子
１４とを備えている。

【００１６】ところで、可干渉光源１は、可干渉距離の
長いレーザー光を放射する光源である。そして、参照波
面創成手段６は可干渉光源１から放射された光を透過す
る物質から構成されている。そして、参照波面創成面６
ａでは、可干渉光源１からの光を一部反射し、かつその
面形状は、入射してきた測定光の波面とほぼ同じ形状を
有している。

【００１７】また、基準反射部材８は、被計測光学系７
が理想的な光学特性を有している場合、参照波面創成手
段６を透過した光が被計測光学系７を通過した時に得ら
れる波面とほぼ同形状の反射面を有している。このよう
な干渉計では、可干渉光源１から放射された光は、折り
返しミラー２によって射出方向を変えられ、ビームエキ
スパンダー光学系を構成するレンズ３及びレンズ４を通
過する。そして、所定の大きさを有する平行光束になっ
て、ビームスプリッタ５に入射し、通過して、参照波面
創成手段６に入射する。参照波面創成手段６には、参照
波面創成面６ａを有しており、この参照波面創成面６ａ
により可干渉光源１からの平行光束を参照光と測定光に
分離する。なお、このとき、参照光と測定光のそれぞれ
の波面は平面である。

【００１８】次に、測定光は次に被計測光学系７に入射
する。そして、測定光は、この被計測光学系７の焦点位
置で集光し、再び発散して基準反射部材８に入射する。
ところで、基準反射部材８は、参照波面創成面６と同じ
反射率を有しており、測定光の一部はこの基準反射部材
８を透過する。したがって、一部の測定光はこの基準反
射部材８を透過し、その他の測定光は反射するようにし
て、干渉縞の鮮鋭度を向上している。

【００１９】そして、基準反射部材８から反射してきた
光は、被計測光学系７の位置や姿勢の偏差があまり大き
くない場合には、被計測光学系７の焦点位置とほぼ同じ
位置で再び集光する。その後、被計測光学系７及び参照
波面創成手段６を通過し、ハーフミラー５により反射さ
れて、レンズ９、１０を通過し受光素子１１に到達す
る。また、参照光もハーフミラー５により反射されて、
レンズ９、１０を通過し受光素子１１に到達する。参照
光及び測定光の二つの光による干渉像を受光素子１１で
観察して、被計測光学系７の光学的特性を観察してい
る。

【００２０】ところで、本第１の発明の実施の形態の干
渉計では、被計測光学系７から射出された測定光の集光
位置に反射部材１５を設置している。この反射部材１５
には中央部に開口が設けられており、被計測光学系７で
集光された測定光はこの開口を通過して、基準反射部材
８に到達する。また、この反射部材１５の基準反射部材
８側の面には反射膜が形成されており、被計測光学系７
に対する基準反射部材８の位置がずれている場合は、基
準反射部材８で反射された測定光がこの反射部材１５で
反射される。

【００２１】そこで、レンズ１６では、反射部材１５の
開口を通過した被計測光学系７からの測定光の一部と、
基準反射部材８で反射され、かつ反射部材１５で反射さ
れた測定光の一部とを集光し、ミラー１７、１８を経
て、受光素子１４の受光面上にそれぞれの光スポットを
形成している。なお、レンズ１６の視野は、被計測光学
系７の視野よりも広いものを用いた方が、更に大きなず
れ量に対しても検出できる。

【００２２】ところで、被計測光学系７と基準反射部材
８との相対的な位置偏差や姿勢偏差が無い状態では、受
光素子１４に形成される光スポットは、反射部材１５の
開口を通過した被計測光学系７からの測定光になる。
又、被計測光学系７と基準反射部材８との相対的な位置
偏差や姿勢偏差が有る場合には、反射部材１５の開口を
通過した被計測光学系７からの測定光の光スポットと、
基準反射部材８で反射され、かつ反射部材１５で反射さ
れた測定光の光スポットとは、一致せず集光位置がズレ
ていたり、一点に集光していなかったりする。これを検
出する事で、被計測光学系７と基準反射部材８との位置
偏差や姿勢偏差を知る事が出来る。

【００２３】なお、基準反射部材８と被計測光学系７と
の位置関係を修正する際には、基準反射部材８を載置し
ている図示されていないＸＹＺステージを駆動して、基
準反射部材８を動かすか、又は被計測光学系７の本実施
の形態の干渉計に対する取り付け位置を移動して、受光
素子１４に形成された光スポットが１点に集光し、それ
ぞれ近づき合うようにすることで、位置調整を行うこと
ができる。

【００２４】次に、本発明の第２の実施の形態における
干渉計について図２を用いて説明する。なお、図２に示
した構成のうち、図１と同一符号のものは、本発明の第
１の実施の形態と同じものなので、ここでの説明は省略
する。ところで、本発明の第２の実施の形態における干
渉計では、受光素子１４で受光する測定光は、反射部材
１５を通過した測定光の一部や反射部材１５を反射した
測定光の一部を反射するミラー２０とを備えた。また更
に、反射部材１５を通過した測定光及び反射部材１５で
反射された測定光を集光するレンズ１９を備え、ミラー
１８を介して受光素子１４に入射している。

【００２５】このようにすることで、基準反射部材８
は、測定光を透過させる必要が無いので、基準反射部材
８の材質や素材の均質性に関して、注意する必要は無く
なる。特に、本発明の第１の実施の形態における干渉計
では可干渉光源１が可視光ではなく、紫外光や赤外光の
場合には、それぞれの波長での透過率等に注意する必要
が有る。また更に、可干渉光源１の波長に応じて、基準
反射部材８を構成する物質が限定されるという欠点があ
る。しかしながら、本発明の第２の実施の形態における
干渉計のように、基準反射部材８を通過した測定光を用
いないことで、基準反射部材８の材質や均質性にこだわ
らなくても使用できるという利点がある。

【００２６】ところで、本発明の各実施の形態では、反
射部材１５は、被計測光学系７から射出される測定光の
集光径とほぼ同程度の孔を有するものを使用している
が、本発明はこれだけには限られず、部分反射ミラーか
らなる反射部材を用いることでも構わない。なお、この
ような反射部材１５を用いる場合には、反射部材１５の
材質や厚みや内部均質性に注意しなければならない。こ
のようにして、被計測光学系７から射出された測定光の
一部からなる光スポットの位置と、基準反射部材８から
射出された測定光の一部からなる光スポットの位置とを
計測して、基準反射部材８と被計測光学系７との位置を
調整することが可能となる。

【００２７】また、本発明の各実施の形態における干渉
計は、被計測光学系７を透過した測定光は１点に集光
し、基準反射部材８は、球面である事を前提に説明して
きたが、本発明はこれだけに限られない。たとえば、被
計測光学系７を通過した測定光が１点に集光しない光学
系を計測したものでもよく、又、基準反射部材８が球面
で無くても、本発明の効果はなんら変わるものではな
い。

【００２８】又、可干渉光源１に可視光以外の光を用い
る場合には、反射部材１５の代わりに透明な板材に蛍光
物質を塗布したりする事で、基準反射部材８やレンズ１
６、ミラー１７，１８は、可視光域における透過や反射
を考慮すれば良いと同時に、検出器１４も可視光のみを
検出する検出器を使用することが出来る。更に本発明の
第２の実施の形態に示す干渉系の場合、ミラー２０に平
面反射鏡を用いたが、放物面鏡等の曲面鏡を用いても良
い。放物面反射鏡などの曲面鏡を用いた場合、レンズ１
９を小型化したり、省略しても良い。又、本発明の第１
の実施の形態に示す干渉計の場合においても、基準反射
部材８の底面を曲面にすることで、レンズ作用を積極的
に付加する事が出来、レンズ１６を小型化したり、省略
しても良い。

【００２９】また、本発明の各実施の形態における干渉
計を、光ディスク原盤露光用集光レンズの光学特性の計
測として利用した場合、その光学系の光源として紫外光
を使用する事が一般的で、使用波長の１／２０程度の波
面収差が代表的である。このような光学系の計測でも、
被測定光学系７と基準反射部材８との位置合わせが容易
になり、計測時間が短縮された。

【００３０】なお、このように紫外光を干渉計に使用す
る場合は、反射部材１５には、製造が容易である事と透
過波面収差を小さくする狙いから、薄い石英硝子の平行
平面板を採用することが好ましい。また受光素子１４に
は、安価な蛍光フィルムが好適であり、目視監察が簡便
であるが、２次元アレイ状撮像素子を用いて精密な位置
合わせを行っても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る干渉
計では、被計測物である光学系と干渉計との位置偏差や
姿勢偏差が大きい状態でも容易に位置偏差及び姿勢偏差
のそれぞれの量と方向が検出可能となり、検査の省力化
と検査時間の短縮が可能となった。したがって、容易に
短時間で被計測物と干渉計との位置合わせが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】：本発明の第１の実施の形態に係る干渉計の構
成を示す図。

【図２】：本発明の第２の実施の形態に係る干渉計の構
成を示す図。

【図３】：従来の干渉計の構成を示す図。

【符号の説明】

１：光源 ２，１７，１８，２０：反射鏡 ３，４，９，１０、１６、１９：レンズ ５，３５：ビームスプリッタ ６，３６：参照波面創成手段 ６ａ，３６ａ：参照面 ７，３７：被計測光学系 ８，３８：基準反射部材 １１、１４：受光素子 １５：反射部材 ３１：光源部 ３９：受光部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から発せられた光を参照光と測定光
   とに分離する参照波面創成手段と、前記測定光が被計測
   光学系に入射した際に前記被計測光学系から射出される
   光の波面と略同形状の反射面を有する基準反射部材とを
   備え、前記基準反射部材を反射した測定光と前記参照光
   とを干渉させて、前記被計測光学系の光学特性を得る干
   渉計において、 前記被計測光学系から射出された前記測定光の波面集光
   点またはその近傍に備え、前記被計測光学系から射出さ
   れた前記測定光の少なくとも一部を通過させ、前記基準
   反射部材から反射された前記測定光の少なくとも一部を
   反射する反射部材と、 前記反射部材で反射された測定光及び前記反射部材を通
   過した測定光の集光位置を、前記測定光の波面集光点と
   光学的に共役な関係を有するところで検出する検出手段
   とを具備する事を特徴とする干渉計。
2. 【請求項２】 光源から発せられた光を参照光と測定光
   とに分離する参照波面創成手段と、前記測定光が被計測
   光学系に入射した際に前記被計測光学系から射出される
   光の波面と略同形状の反射面を有する基準反射部材とを
   備え、前記基準反射部材を反射した測定光と前記参照光
   とを干渉させて、前記被計測光学系の光学特性を得る干
   渉計において、 前記被計測光学系から射出された前記測定光の波面集光
   点またはその近傍に備え、前記被計測光学系から射出さ
   れた前記測定光が照射されて得られる光スポットと、前
   記反射部材から反射された前記測定光が照らされて得ら
   れる光スポットを形成する形成部材と、 前記形成部材で形成された前記光スポットからの光を集
   光して結像し、前記被計測光学系から射出された前記測
   定光が照射されて得られる光スポットの像と、前記反射
   部材から反射された前記測定光が照らされて得られる光
   スポットの像との位置を検出する検出手段とを具備する
   事を特徴とする干渉計。