JPH07167630A

JPH07167630A - 干渉測定装置および干渉測定方法

Info

Publication number: JPH07167630A
Application number: JP6261231A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiko Sonoda; 恒彦園田; Masahiro Ono; 政博大野
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【構成】干渉測定装置１ａは、フィゾー型干渉計２ａ
と、撮像部１１と、画像処理装置１２と、演算手段１３
と、モニター装置１４と、データ専用メモリー１５とを
有している。前記干渉計２ａは、光源３と、対物レンズ
４と、コリメートレンズ５と、ハーフミラー６と、原器
レンズ７と、駆動手段７１１と、移動手段９と、観測レ
ンズ１０とを有している。被検物８の被検面８１の収差
測定では、演算手段１３は、干渉縞解析により得られた
値を波面収差を表す近似多項式に展開し、各項に相当す
る値を求め、ディフォーカスにより生じる２次の収差成
分より、４次以上の軸対称収差を補正する。【効果】被検物の収差測定において、ディフォーカスが
ある場合でも高精度の測定を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、干渉測定装置および干
渉測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】干渉計を用いて、光学素子等の種々の光
学系の面形状を測定する測定方法およびその測定装置は
数多く知られているが、その測定精度は、干渉計自身の
収差、例えば、干渉計に設置されている参照レンズまた
は参照面の精度等によって限定されてしまう。

【０００３】このような干渉計自身の収差を取り除く方
法として、ブラウニング（Ｂｒｕｎｉｎｇ）らによって
提案されている球面形状の測定方法および特開昭６２−
１２９７０７号公報に記載されている干渉計装置等が知
られている。

【０００４】前記ブラウニングらによって提案された測
定方法では、被検物（被測定物）を動かして３つの条件
下で測定を行い、演算処理によって干渉計の固有収差を
取り除くというものである。

【０００５】また、前記特開昭６２−１２９７０７号公
報に記載されている干渉計装置では、原器面を回転させ
て数点で測定を行い、これを補正データとして測定値か
ら差し引くことにより干渉計の内部収差を取り除くとい
うものである。

【０００６】しかし、前記ブラウニングらによって提案
された測定方法および前記特開昭６２−１２９７０７号
公報に記載されている干渉計装置のいずれにおいても、
被検物の設定状態に起因して新たに発生した収差を補正
することは困難である。

【０００７】このような理由から、干渉計に対して被検
物を設置する際には、被検物の設定誤差による収差が生
じないように、被検物を所定の位置および所定の角度に
正確に配置する必要がある。

【０００８】従って、干渉計に被検物を設置する際のア
ライメントに関しては、慎重に行う必要があるので作業
性が悪いとともに、高精度のアライメント装置が必要と
なるといった問題がある。

【０００９】しかも、高精度のアライメント装置を用い
て被検物の配置の設定を慎重に行っても、被検物の設定
誤差（例えば、ディフォーカス）を完全に０にすること
は困難である。このように、ディフォーカスが存在する
ことにより、球面収差のような軸対称性のある高次収差
が発生し、これにより測定精度が低下してしまう。

【００１０】更に、干渉計の集光レンズのＮＡ₀ （開口
数）の値が大きい場合、すなわち明るいレンズを用いた
場合には、ディフォーカスによる測定精度の低下はより
大きいものとなるといった問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、干渉
計と被検物間の設定誤差によらず、高い測定精度が得ら
れる干渉測定装置および干渉測定方法を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２３）の本発明により達成される。

【００１３】（１）光源からの光を二つに分割して一
方を参照面からの参照光とし、他方を被検物からの被検
光とし、該参照光と該被検光とを重ね合わせて干渉縞を
得るとともに、前記干渉縞に基づいて前記参照光と前記
被検光との間の位相差を検出する干渉測定装置であっ
て、前記干渉縞を、前記位相差を特定する近似多項式に
展開する第１の手段と、前記被検物の被検領域に入射ま
たは前記被検物の被検領域から出射する有効な光束の開
口数に基づいて、前記被検物の前記干渉測定装置に対す
る設定位置誤差に起因して前記近似多項式の特定項に現
れる誤差情報を演算する第２の手段と、前記第２の手段
によって得た前記誤差情報および前記開口数に基づい
て、前記第１の手段によって得た近似多項式における位
相差を特定する項の係数を補正する第３の手段とを有す
ることを特徴とする干渉測定装置。

【００１４】（２）前記干渉測定装置は、集光光学部
材を有している上記（１）に記載の干渉測定装置。

【００１５】（３）前記集光光学部材は、正弦条件を
満たしている上記（２）に記載の干渉測定装置。

【００１６】（４）前記第１の手段における近似多項
式は、下記数９に示す（１）式である上記（２）または
（３）に記載の干渉測定装置。

【００１７】

【数９】

【００１８】（５）前記第２の手段は、前記近似多項
式の２次項の係数Ｗ₂₀を演算するものである上記（４）
に記載の干渉測定装置。

【００１９】（６）前記第３の手段は、前記位相差を
特定する項の係数を補正するための補正値を、前記近似
多項式の２次項の係数Ｗ₂₀と、下記数１０に示す（３）
式とに基づいて演算するものである上記（５）に記載の
干渉測定装置。

【００２０】

【数１０】

【００２１】（７）前記第３の手段は、前記近似多項
式の４次項の係数Ｗ₄₀を、下記数１１に示す（６）式に
より補正するものである上記（６）に記載の干渉測定装
置。

【００２２】

【数１１】

【００２３】（８）前記第３の手段は、前記近似多項
式の６次項の係数Ｗ₆₀を、下記数１２に示す（７）式に
より補正するものである上記（６）または（７）に記載
の干渉測定装置。

【００２４】

【数１２】

【００２５】（９）光源からの光を二つに分割して一
方を参照面からの参照光とし、他方を被検物からの被検
光とし、該参照光と該被検光とを重ね合わせて干渉縞を
得るとともに、前記干渉縞に基づいて前記参照光と前記
被検光との間の位相差を検出する干渉測定方法であっ
て、第１の手段により、前記干渉縞を、前記位相差を特
定する近似多項式に展開し、第２の手段により、前記被
検物の被検領域に入射または前記被検物の被検領域から
出射する有効な光束の開口数に基づいて、前記被検物の
前記干渉測定装置に対する設定位置誤差に起因して前記
近似多項式の特定項に現れる誤差情報を演算し、第３の
手段により、前記第２の手段によって得た前記誤差情報
および前記開口数に基づいて、前記第１の手段によって
得た近似多項式における位相差を特定する項の係数を補
正することを特徴とする干渉測定方法。

【００２６】（１０）前記参照光または被検光は、集
光光学部材を経たものである上記（９）に記載の干渉測
定方法。

【００２７】（１１）前記集光光学部材は、正弦条件
を満たしている上記（１０）に記載の干渉測定方法。

【００２８】（１２）前記第１の手段における近似多
項式は、下記数１３に示す（１）式である上記（１０）
または（１１）に記載の干渉測定方法。

【００２９】

【数１３】

【００３０】（１３）前記第２の手段により、前記近
似多項式の２次項の係数Ｗ₂₀を演算する上記（１２）に
記載の干渉測定方法。

【００３１】（１４）前記第３の手段により、前記位
相差を特定する項の係数を補正するための補正値を、前
記近似多項式の２次項の係数Ｗ₂₀と、下記数１４に示す
（３）式とに基づいて演算する上記（１３）に記載の干
渉測定方法。

【００３２】

【数１４】

【００３３】（１５）前記第３の手段により、前記近
似多項式の４次項の係数Ｗ₄₀を、下記数１５に示す
（６）式に基づいて補正する上記（１４）に記載の干渉
測定方法。

【００３４】

【数１５】

【００３５】（１６）前記第３の手段により、前記近
似多項式の６次項の係数Ｗ₆₀を、下記数１６に示す
（７）式に基づいて補正する上記（１４）または（１
５）に記載の干渉測定方法。

【００３６】

【数１６】

【００３７】（１７）光源からの光を二つに分割して
一方を参照面で反射させて参照光とし、他方を光学部材
により集束光または発散光にして被検面に入射させ、該
被検面で反射させて被検光とし、前記参照光と前記被検
光とを重ね合わせて干渉縞を得るとともに、前記干渉縞
に基づいて前記参照光と前記被検光との間の位相差を検
出する干渉測定装置であって、前記干渉縞を、前記位相
差を特定する近似多項式に展開する第１の手段と、前記
被検面の被検領域に入射する有効な光束の開口数に基づ
いて、前記被検面の前記干渉測定装置に対する設定位置
誤差に起因して前記近似多項式の特定項に現れる誤差情
報を演算する第２の手段と、前記第２の手段によって得
た前記誤差情報および前記開口数に基づいて、前記第１
の手段によって得た近似多項式における位相差を特定す
る項の係数を補正する第３の手段とを有することを特徴
とする干渉測定装置。

【００３８】（１８）前記光学部材は、前記参照面を
有する原器レンズである上記（１７）に記載の干渉測定
装置。

【００３９】（１９）前記光学部材は、正のパワーを
有するレンズである上記（１７）に記載の干渉測定装
置。

【００４０】（２０）前記光学部材は、負のパワーを
有するレンズである上記（１７）に記載の干渉測定装
置。

【００４１】（２１）前記開口数ＮＡ₀ は、下記式よ
り得られる上記（１７）ないし（２０）のいずれかに記
載の干渉測定装置。ＮＡ₀ ＝ｈ_max ／ｆ＝ｓｉｎθ_max （但し、ｈ_max は、前記被検領域に照射される有効な光
束が前記光学部材に入射するときの光軸からの最大入射
高、ｆは、前記光学部材の焦点距離、θ_max は、前記光
学部材を透過後の前記有効な光束の最も外側の光線と光
軸とのなす角である。）

【００４２】（２２）光源からの光を二つに分割して
一方を参照光とし、他方を、光束を集束または発散させ
る作用を有する被検物を透過させて被検光とし、前記参
照光と前記被検光とを重ね合わせて干渉縞を得るととも
に、前記干渉縞に基づいて前記参照光と前記被検光との
間の位相差を検出する干渉測定装置であって、前記干渉
縞を、前記位相差を特定する近似多項式に展開する第１
の手段と、前記被検物により集束または発散された有効
な光束の開口数に基づいて、前記被検物の前記干渉測定
装置に対する設定位置誤差に起因して前記近似多項式の
特定項に現れる誤差情報を演算する第２の手段と、前記
第２の手段によって得た前記誤差情報および前記開口数
に基づいて、前記第１の手段によって得た近似多項式に
おける位相差を特定する項の係数を補正する第３の手段
とを有することを特徴とする干渉測定装置。

【００４３】（２３）前記開口数ＮＡ₀ は、下記式よ
り得られる上記（２２）に記載の干渉測定装置。ＮＡ₀ ＝ｈ_max ／ｆ＝ｓｉｎθ_max （但し、ｈ_max は、前記被検物により集束または発散さ
れる有効な光束が前記被検物に入射するときの光軸から
の最大入射高、ｆは、前記被検物の焦点距離、θ_max
は、前記被検物を透過後の前記有効な光束の最も外側の
光線と光軸とのなす角である。）

【００４４】

【実施例】以下、本発明の干渉測定装置および干渉測定
方法を添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。図１は、本発明の干渉測定装置の第１実施例を模式
的に示す図である。同図に示すように、干渉測定装置１
ａは、フィゾー型干渉計（以下、干渉計という）２ａ
と、干渉縞検出手段である撮像部１１と、Ａ／Ｄ変換器
および画像メモリーからなる画像処理装置１２と、演算
手段１３と、モニター装置１４と、記憶手段であるデー
タ専用メモリー（以下、メモリーという）１５とを有し
ている。

【００４５】干渉測定装置１ａにおける干渉計２ａは、
光源３と、対物レンズ４と、コリメートレンズ５と、ハ
ーフミラー６と、集光光学部材および参照部材を兼ねる
原器レンズ７と、原器レンズ７を光軸７３に対し精度良
く移動させ位相シフト法を行うためのＰＺＴ等の駆動手
段７１１と、反射部材を兼ねる被検物８を原器レンズ７
の光軸７３方向および光軸７３に垂直な方向に位置決め
を行うための移動手段９と、観測レンズ１０とを有して
いる。なお、このような構成の干渉測定装置１ａにおい
て、図１に示すように、原器レンズ７の光軸７３をｚ軸
とするｘ−ｙ−ｚ座標系を想定する。

【００４６】ここで、前記原器レンズ７の最終面、すな
わち原器レンズ７における被検物８の対向面は、参照面
７１を構成している。この参照面７１は、所定の曲率中
心を有するよう凹曲面状に形成され、かつ入射光の一部
を反射し、一部を透過し得るように構成されている。ま
た、前記参照面７１の曲率中心は、原器レンズ７を透過
した光の集光点７５と一致している。

【００４７】一般に、原器レンズには、実質的に正弦条
件を満たし、かつ実質的に球面収差のないアプラナティ
ックなレンズが用いられる。正弦条件を満足している場
合には、ｆ・ｓｉｎθ＝ｈが成立する。

【００４８】この場合、図１に示すように、前記ｈは原
器レンズ７への入射光の任意の高さ（以下、入射高とい
う）、前記ｆは原器レンズ７の焦点距離をそれぞれ示
す。また、図１に示すように、前記θは、入射高ｈで原
器レンズ７への入射光線が参照面７１から射出した光線
１６と、原器レンズ７の光軸７３とのなす角（以下、集
光角という）を示す。

【００４９】被検物８における原器レンズ７の対向面、
すなわち被検面８１は、所定の曲率中心８５を有するよ
う凹曲面状に形成され、かつ照射された光の少なくとも
一部を反射し得るように構成されている。

【００５０】移動手段９は、被検物８を固定するための
基台と、被検面８１をアライメントするために前記基台
を原器レンズ７の光軸７３方向（ｚ方向）および光軸７
３に垂直な方向（ｘ方向、ｙ方向）に移動させる手段
（いずれも図示せず）により構成されている。

【００５１】干渉測定装置１ａにおける撮像部１１は、
例えば、固体撮像素子（ＣＣＤ）１７およびＣＣＤ１７
を駆動する図示しない駆動回路等により構成されてい
る。前記観測レンズ１０は、適当な倍率で被検面８１の
像を観測面に結像させるためのものである。

【００５２】干渉測定装置１ａにおける演算手段１３
は、画像処理装置１２により得られたデジタルデータ
（デジタル信号）に基づいて、後述する干渉縞を解析す
るとともに、収差補正等において所定の演算処理を行う
ものであり、例えば、マイクロコンピュータにより構成
されている。

【００５３】この場合、前記演算手段１３は、後述する
ように、干渉縞を、参照光と被検光との間の位相差（光
路差）を特定する近似多項式に展開する第１の手段と、
被検物８の被検領域に入射または被検物８の被検領域か
ら出射する有効な光束の開口数（本実施例では、被検面
８１の被検領域に入射する有効な光束の開口数）に基づ
いて、被検物８の干渉測定装置１ａに対する設定位置誤
差に起因して前記近似多項式の特定項に現れる誤差情報
を演算する第２の手段と、この第２の手段によって得た
前記誤差情報および前記開口数に基づいて、前記第１の
手段によって得た近似多項式における位相差を特定する
項の係数を補正する第３の手段とを有している。ここ
で、「有効な光束」とは、被検物（被検面）の被検領域
全域をカバーし、かつ、参照光と干渉し得る光束をい
う。

【００５４】なお、本実施例のように被検物が所定の被
検面を有するものの場合には、前記参照光と被検光との
間の位相差は、被検面の形状に対応し、被検物がレンズ
の場合には、前記参照光と被検光との間の位相差は、レ
ンズの波面収差に対応する。

【００５５】次に、本発明の干渉測定方法について説明
する。本発明の干渉測定方法は、図１に示す前述した干
渉測定装置１ａを用いて、被検物８の被検面８１を測定
し、得られた干渉縞に対し縞解析を行い、波面収差を近
似多項式（収差の近似多項式）に展開するとともに、光
軸７３方向の被検物８の設定誤差（被検物８の設置位置
が適正でない場合の適正位置からのズレ）により生じる
収差の２次の成分（２次の項）、すなわちディフーカス
項により、前記近似多項式で展開された４次以上の偶数
次数の収差項（軸対称収差）を補正し、補正された収差
項（補正された収差項および補正がされていない収差項
の双方を用いる場合も含む）により、被検面８１の形状
を求めようというものである。

【００５６】まず、本発明の干渉測定方法の概略を説明
する。原器レンズ７の参照面７１で反射した参照光と被
検物８の被検面８１で反射した被検光とを干渉させ、干
渉縞を得る。得られた干渉縞に対して公知の方法で縞解
析を行い定量化された値を得る。第１の手段によって、
縞解析により得られた値は、最小２乗フィッティングす
ることにより波面収差を表す近似多項式に展開され、第
２の手段により、各項に相当する値（測定値）が求めら
れる。この近似多項式における４次以上の偶数次数の収
差項（軸対称収差）は、本来測定しようとしている被検
面８１の面形状により生ずる収差の他に、被検物８と原
器レンズ７との間の位置設定誤差（ディフォーカス）Δ
ｚにより生じる収差も含んでいる。

【００５７】そこで、第３の手段により、この近似多項
式におけるディフォーカス項、すなわち設定誤差Δｚに
より生じる２次の収差成分から、設定誤差Δｚに相当す
る値を算出し、算出されたΔｚに相当する値から、設定
誤差Δｚにより生ずる４次以上の偶数次数の収差（軸対
称収差）を求め、この収差を補正値（補正データ）とし
て使用して前記近似多項式の各項の値（測定値）を補正
する。

【００５８】以下、本発明の干渉測定方法について具体
的に説明する。干渉縞パターンの各収差への展開には、
例えば、ツェルニケやザイデルの係数展開式が用いら
れ、干渉縞パターンの収差Ｗ（ρ，φ）は、例えば、軸
対称の収差のみを考えると、下記数１７に示す（１）式
のように展開される。なお、下記（１）式における各項
に相当する値は、それぞれ、被検物８の被検面８１を測
定し、縞解析し、解析データを最小２乗フィッティング
することにより求まる。以下、最小２乗フィッティング
後の値を測定値という。

【００５９】

【数１７】

【００６０】上記数１７に示す（１）式（収差の近似多
項式）において、各収差は、それぞれ、互いに異なった
次数で表されている。例えば、球面収差は、４次以上の
偶数次数の項で表されている。

【００６１】しかし、実際には、上記（１）式における
４次以上の偶数次数の収差項（軸対称収差）は、本来測
定しようとしている被検面８１の面形状により生じる収
差の他に、ディフォーカスにより生じる収差も含んでい
る。

【００６２】すなわち、上記（１）式の第４項以上は、
球面収差とされているが、実際には、被検面８１によっ
て生じる球面収差に加えて、ディフォーカスによって生
じる収差のうちの４次以上の成分が含まれている。

【００６３】なお、前記ディフォーカスとは、図１に示
す原器レンズ７の集光点７５と、被検物８の曲率中心８
５との光軸７３方向における設定誤差（ズレ）をいうも
のである。この設定誤差の大きさ、すなわちディフォー
カスの大きさを△ｚで表す。この場合、実際には、反射
系であるので、実際のズレ量の２倍が△ｚとなる。

【００６４】ここで、原器レンズ７等の正弦条件を満た
している集光光学部材（集光レンズ）において、ディフ
ォーカスによって生じる波面収差Ｗ_C は、下記数１８に
示す（２）式のように表される。

【００６５】

【数１８】

【００６６】上記数１８に示す（２）式をｓｉｎθ＝Ｎ
Ａ＝ｈ／ｆとしてテーラー展開すると、下記数１９に示
す（３）式のように表される。

【００６７】

【数１９】

【００６８】ここで上記（１）式と、上記数１９に示す
（３）式とを比較する。上記（３）式カッコ内の第１項
は、ディフォーカスがあることによって発生する２次の
成分であり、アライメント誤差として処理されるので、
被検面８１の形状測定には影響しない。

【００６９】一方、上記（３）式カッコ内の第２項以降
は、ディフォーカスがあることによって発生する４次以
上の成分である。この４次以上の成分が、本来の被検面
８１の面形状（形状誤差）により生じた４次以上の成分
に対して、上記（１）式の第４項以降に包含されている
ので、正確な収差を求めるには、測定値からディフォー
カスによって発生する４次以上の偶数次数の収差を差し
引くことが必要である。

【００７０】ここで、原器レンズ７の開口数、すなわ
ち、被検面８１の被検領域に入射する有効な光束の開口
数をＮＡ₀ （＝ｈ_max ／ｆ＝ｓｉｎθ_max ）とすると、
上記（１）式の第３項は上記（３）式の第１項に対応す
るので、Ｗ₂₀は下記数２０に示す（４）式のように表さ
れる。

【００７１】

【数２０】

【００７２】上記数２０に示す（４）式から△ｚは、下
記数２１に示す（５）式のように表される。

【００７３】

【数２１】

【００７４】上記数２１に示す（５）式に、原器レンズ
７の開口数ＮＡ₀ および干渉縞解析の結果上記（１）式
より求まったＷ₂₀を代入することにより、実際の設定ズ
レ量の２倍の量に相当する△ｚが求められる。この△ｚ
を上記（３）式の第２項以降の高次（４次以上）の項に
代入すれば、ディフォーカスがあることによって発生す
る４次以上の偶数次数の収差が求まる。

【００７５】このようにして、ディフォーカスによって
発生する４次以上の偶数次数の収差を求め、この収差を
補正データ（補正値）とし、測定値から前記補正データ
を差し引くことにより、正確な補正済測定結果（補正済
測定値）を得る。

【００７６】例えば、４次の収差（測定値）を補正する
場合には、上記（５）式を上記（３）式の第２項に代入
して、ディフォーカスによって発生する４次の収差を求
め、この収差を補正データとし、縞解析により求めた上
記（１）式のＷ₄₀から前記補正データを差し引く。すな
わち、４次の収差の補正済測定値Ａ₄ は、下記数２２に
示す（６）式から求まる。

【００７７】

【数２２】

【００７８】また、６次の収差（測定値）を補正する場
合には、上記（５）式を上記（３）式の第３項に代入し
て、ディフォーカスによって発生する６次の収差を求
め、この６次の収差を補正データとし、縞解析により求
めた上記（１）式のＷ₆₀から前記補正データを差し引
く。すなわち、６次の収差の補正済測定値Ａ₆ は、下記
数２３に示す（７）式から求まる。

【００７９】

【数２３】

【００８０】以下、８次以上の偶数次数の収差（測定
値）を補正する場合にも前記と同様にして、ディフォー
カスによって発生する８次以上の偶数次数の収差を求
め、この８次以上の偶数次数の収差を補正データとし、
それぞれ、縞解析により求めた値から前記補正データを
差し引く。

【００８１】このように干渉縞を解析して近似多項式に
展開した収差の２次の係数Ｗ₂₀より、４次以上の軸対称
収差についての補正データが容易に求められる。なお、
前記２次の係数Ｗ₂₀は、通常の縞解析法ではディフォー
カス項と呼ばれ、前述したようにアライメント誤差とし
て処理される。

【００８２】本発明では、前述したように、縞解析によ
り求めた４次以上の偶数次数の収差、すなわち４次以上
の軸対称収差について補正を行う。この場合、補正を行
う収差の次数は、原器レンズ７の開口数ＮＡ₀ （ｓｉｎ
θ_max ）の値や目標とする測定精度等の諸条件に応じて
適宜決定するが、通常は、４、６次程度で十分である。

【００８３】ここで、上記（３）式からも判るように、
原器レンズ７のＮＡ₀ の値が大きい場合には、ディフォ
ーカスによって生じる収差が大きくなるので、ディフォ
ーカスによる測定値への影響はより大きいものとなる
が、本発明によれば、原器レンズ７のＮＡ₀ の値が大き
い場合でも、例えば、補正を行う収差の次数を高くする
ことによって、高精度の補正済測定値が得られる。

【００８４】次に、具体的に原器レンズ７のＮＡ₀ の値
の大小により、ディフォーカスによって生じる収差がど
う変化するかを、代表的に、ディフォーカスによって生
じる４次以上の収差について説明する。

【００８５】図４および図５は、それぞれ、ＮＡ₀ が比
較的大きい集光レンズすなわち明るい集光レンズ（Ｆ値
＝０．７）およびＮＡ₀ が比較的小さい集光レンズ（Ｆ
値＝１．４）の構成例を示す図である。

【００８６】なお、Ｆ値（Ｆナンバー）とは、レンズの
焦点距離（ｆ）をレンズの有効直径（ｄ）で除した値、
すなわちｆ／ｄをいうものであり、正弦条件が補正され
たレンズでは、ＮＡ₀ ＝１／（２Ｆ）の関係が成立す
る。

【００８７】また、図６は、図４に示す集光レンズの球
面収差（ＳＡ）および正弦条件（ＳＣ）を示すグラフ
（収差図）であり、図７は、図５に示す集光レンズの球
面収差（ＳＡ）および正弦条件（ＳＣ）を示すグラフ
（収差図）である。なお、図８および図９に示すそれぞ
れのグラフの横軸は、球面収差量を表し、縦軸は、光線
の入射高を表す。

【００８８】このような２種類の集光レンズについて、
形状誤差の全くない被検物８の被検面８１に、それぞ
れ、ディフォーカスを往復で６λ（６本）および１２λ
（１２本）の２通り与えた時、このディフォーカスによ
って発生した４次以上の収差と、入射高（ｈ）との関係
をそれぞれ光線追跡により求めた。

【００８９】図８は、図４に示す集光レンズについての
ディフォーカスによって発生した４次以上の収差と、入
射高（ｈ）との関係を示すグラフであり、図９は、図５
に示す集光レンズについてのディフォーカスによって発
生した４次以上の収差と、入射高（ｈ）との関係を示す
グラフである。

【００９０】なお、図８および図９に示すそれぞれのグ
ラフの横軸は、最大入射高（ｈ_max）を１とした場合の
入射高（ｈ）、すなわちρを示す。また、図８および図
９に示すそれぞれのグラフの縦軸は、所定の入射高
（ｈ）における計算により求めたディフォーカスによる
４次以上の収差量を示す。

【００９１】図８に示すグラフと、図９に示すグラフと
を比較すれば、集光レンズの明るさの２乗に比例して、
ディフォーカスによって発生する４次の収差が多くなる
ことが判る。なお、図示しないが、ディフォーカスによ
って発生する６次の収差については、集光レンズの明る
さの４乗に比例して収差量が多くなる。また、同じ明る
さ（同じＦ値、同じＮＡ₀ ）の場合には、ディフォーカ
ス量△ｚに比例して、ディフォーカスによって発生する
４次以上の収差量が大きくなる。以上の傾向は、上記
（６）式および（７）式の第２項の傾向と一致する。

【００９２】このように、干渉測定装置に比較的明るい
集光レンズを用いた場合には、ディフォーカスによる影
響が測定値に顕著に現れるが、本発明では、ディフォー
カスによって発生する４次以上の偶数次数の収差を測定
値から差し引くことにより補正しており、比較的明るい
集光レンズを用いた場合であっても、例えば、補正を行
う収差の次数を高くすることによって、より高精度の補
正済測定値が得られる。

【００９３】次に、被検物８の被検面８１の収差測定
（形状測定）を行う場合における干渉測定装置１ａの動
作について説明する。被検面８１の収差測定を行う前
に、被検物８のアライメントを行う。図１に示すよう
に、被検物８を干渉測定装置１ａの移動手段９の基台に
固定し、移動手段９により、被検物８を光軸７３方向お
よび光軸７３に垂直な方向に移動させて、被検物８を所
定の位置に設置する。この場合、例えば、光源３から光
を照射し、図示しないモニター装置で確認しつつ干渉縞
が現れるように、すわわち原器レンズ７の集光点７５
と、被検物８の曲率中心８５とが略一致するように、被
検物８を配置する。

【００９４】干渉測定装置１ａにおいて光源３から出射
された光は、対物レンズ４およびコリメートレンズ５を
順次経て、所望の光束径に広げられた平行光になる。こ
の平行光は、ハーフミラー６に入射し、その一部はハー
フミラー６を透過する。

【００９５】前記ハーフミラー６を透過した光は、原器
レンズ７に入射し、原器レンズ７を透過する際、参照面
７１の各部に垂直に入射し、その一部は参照面７１を透
過し、その残部は参照面７１で反射する。

【００９６】前記参照面７１で反射した光は、原器レン
ズ７を透過して再び平行光となり、さらにハーフミラー
６で観測レンズ１０側に一部反射する。この反射光は、
観測レンズ１０を経て撮像部１１のＣＣＤ１７上に到
り、参照光となる。

【００９７】一方、前記参照面７１を透過した光は、集
光点７５に一度集光した後、被検物８の被検面８１に照
射され、この被検面８１で反射し、被検面８１の曲率中
心８５またはその近傍に一度集光した後、再度、参照面
７１に入射する。そして、参照面７１に入射した光は、
原器レンズ７を透過して再び平行光となり、さらにハー
フミラー６に入射し、その一部はハーフミラー６で観測
レンズ１０側に反射する。この反射光は、観測レンズ１
０を経て撮像部１１のＣＣＤ１７上に到り、被検光とな
る。

【００９８】このようにして、参照面７１で反射した光
（参照光）と、参照面７１を透過して被検面８１で反射
した光（被検光）とが互いに干渉することにより、撮像
部１１のＣＣＤ１７上には干渉縞が形成される。

【００９９】撮像部１１では、前記干渉縞のパターンを
アナログ電気信号に変換する。このアナログ電気信号
は、画像処理装置１２のＡ／Ｄ変換器によりデジタル信
号に変換され、この後、演算手段１３および図示しない
モニター装置のそれぞれに入力される。

【０１００】図示しないモニター装置では、入力された
デジタル信号に対し所定の信号処理を行ない、干渉縞の
パターンに応じた映像が写し出され、この映像を通じて
干渉縞を観察することができる。なお、ディフォーカス
がある場合には、干渉縞が同心円状になる。

【０１０１】演算手段１３は、前述したように、画像処
理装置１２から入力されるデジタル信号に基づいて、図
示しない手段により、駆動手段７１１により原器レンズ
７を駆動して公知の位相シフト法等により干渉縞の定量
化、すなわち縞解析を行う。そして、縞解析で得られた
離散的な波面収差の値から最小２乗フィッティング等の
演算により、被検面８１の波面収差（被検面８１の面形
状による収差およびディフォーカスにより生じる収差を
含んだ波面収差）を算出するとともに、前述した所定の
補正を行う。

【０１０２】次に、被検物８の被検面８１の収差の算出
および補正の方法について、４次以上の偶数次数の収差
のうち、代表的に４次および６次の収差のみを補正する
場合を説明する。

【０１０３】図１０は、被検物８の被検面８１の収差測
定を行う場合であって、４次および６次の収差のみを補
正する際の干渉測定装置１ａの動作を示すフローチャー
トである。以下、このフローチャートを説明する。

【０１０４】まず、作業者が、被検物８を干渉測定装置
１ａにセットする（ステップ１０１）。そして、干渉測
定装置１ａの干渉計２ａにより被検物８の被検面８１の
形状測定を開始する（ステップ１０２）。

【０１０５】演算手段１３は、画像処理装置１２から入
力されるデジタル信号に基づいて縞解析を行い、上記
（１）式における各項の係数に相当する値、すなわち、
Ｗ₁₁、Ｗ₁₂、Ｗ₂₀、Ｗ₄₀、Ｗ₆₀・・・をそれぞれ算出す
る（ステップ１０３）。なお、前記の算出されたＷ₁₁、
Ｗ₁₂、Ｗ₂₀、Ｗ₄₀、Ｗ₆₀・・・をそれぞれ測定値とす
る。

【０１０６】次いで、前記各測定値をそれぞれメモリー
１５の所定の領域に記憶する（ステップ１０４）。次い
で、演算手段１３の第３の手段は、上記（３）式の第２
項、すなわち、下記数２４に示す（８）式に、前記Ｗ₂₀
およびその他の既知の値を代入して、ディフォーカスに
よって生じる４次の収差を算出し、この値を４次の補正
データとする。そして、上記（６）式により４次の収差
を補正する。

【０１０７】

【数２４】

【０１０８】また、演算手段１３の第３の手段は、上記
（３）式の第３項、すなわち、下記数２５に示す（９）
式に、前記Ｗ₂₀およびその他の既知の値を代入して、デ
ィフォーカスによって生じる６次の収差を算出し、この
値を６次の補正データとする。そして、上記（７）式に
より６次の収差を補正する（ステップ１０５）。

【０１０９】

【数２５】

【０１１０】このようにして、４次および６次の補正済
収差（補正済測定値）、すなわち、ディフォーカスがな
い場合の４次および６次の収差が得られる。なお、奇数
次数の収差については、それぞれ、前記４次および６次
の収差のような補正は行わない。

【０１１１】次いで、各次数の収差について、それぞ
れ、収差量を表示する（ステップ１０６）。この場合、
各次数の収差量は、それぞれ、例えば、モニター装置１
４に映像として表示されたり、または、図示しないプリ
ンターにより出力される。以上でこのプログラムは終了
する。

【０１１２】次に、本発明の干渉測定装置の第２実施例
を説明する。図２は、本発明の干渉測定装置の第２実施
例を模式的に示す図である。同図に示す干渉測定装置１
ｂは、前述した干渉測定装置１ａと同様、フィゾー型干
渉計を用いたもので、被検物がレンズ（被検レンズ）２
３であり、この被検レンズ２３が集光光学部材を兼ねて
いる場合の装置である。

【０１１３】干渉測定装置１ｂは、フィゾー型干渉計
（以下、干渉計という）２ｂと、干渉縞検出手段である
撮像部２８と、図示しないＡ／Ｄ変換器および画像メモ
リーからなる画像処理装置と、演算手段と、モニター装
置と、記憶手段であるメモリーとを有している。この場
合、干渉測定装置１ｂの撮像部２８、画像処理装置、演
算手段、モニター装置およびメモリーは、それぞれ、前
記干渉測定装置１ａの撮像部１１、画像処理装置１２、
演算手段１３、モニター装置１４およびメモリー１５と
同じ構成であるので説明を省略する。

【０１１４】干渉測定装置１ｂにおける干渉計２ｂは、
光源１８と、対物レンズ１９と、コリメートレンズ２０
と、ハーフミラー２１と、参照部材である平面原器２２
と、平面原器２２を光軸２６に対し精度良く移動させ位
相シフト法を行うためのＰＺＴ等の駆動手段２２２と、
反射部材である反射鏡２４と、反射鏡２４を光軸２６方
向および光軸２６に垂直な方向に移動し得る移動手段２
５と、観測レンズ２７とを有している。

【０１１５】この場合、干渉計２ｂの光源１８、対物レ
ンズ１９、コリメートレンズ２０、ハーフミラー２１、
移動手段２５および観測レンズ２７は、それぞれ、前記
干渉計２ａの光源３、対物レンズ４、コリメートレンズ
５、ハーフミラー６、移動手段９および観測レンズ１０
と同じ構成であるので説明を省略する。

【０１１６】干渉計２ｂにおける平面原器２２は、入射
光の一部を反射し、一部を透過するものである。この平
面原器２２の最終面、すなわち平面原器２２における被
検レンズ２３の対向面は、参照面２２１を構成してい
る。干渉計２ｂにおける反射鏡２４は、所定の曲率中心
を有するよう凹曲面状に形成されており、面精度は、非
常に良好に製作されている。

【０１１７】このような構成の干渉測定装置１ｂの場合
には、移動手段２５により、反射鏡２４を光軸２６方向
および光軸２６に垂直な方向に移動させて、反射鏡２４
を所定の位置に設置する。または、図示しない移動手段
により、被検レンズ２３を光軸２６方向および光軸２６
に垂直な方向に移動させて、被検レンズ２３を所定の位
置に設置する。

【０１１８】干渉測定装置１ｂにおいて光源１８から出
射された光は、対物レンズ１９およびコリメートレンズ
２０を順次経て、所望の光束径に広げられた平行光にな
る。この平行光は、ハーフミラー２１に入射し、その一
部はハーフミラー２１を透過する。

【０１１９】前記ハーフミラー２１を透過した光は、平
面原器２２に入射し、その一部は平面原器２２（参照面
２２１）を透過し、その残部は平面原器２２の参照面２
２１で反射する。

【０１２０】前記平面原器２２の参照面２２１で反射し
た光は、再度、ハーフミラー２１に入射し、その一部は
ハーフミラー２１で観測レンズ２７側に反射する。この
反射光は、観測レンズ２７を経て撮像部２８の固体撮像
素子（ＣＣＤ）２９上に到り、参照光となる。

【０１２１】一方、前記参照面２２１を透過した光は、
被検レンズ２３に入射し、被検レンズ２３を透過して一
度集光した後、反射鏡２４に照射され、この反射鏡２４
で反射する。反射鏡２４で反射した光は、元来た経路を
戻り被検レンズ２３を透過して再び平行光となり、さら
に平面原器２２に入射し、その一部は平面原器２２を透
過してハーフミラー２１に入射し、その一部はハーフミ
ラー２１で観測レンズ２７側に反射する。この反射光
は、観測レンズ２７を経て撮像部２８のＣＣＤ２９上に
到り、被検光となる。

【０１２２】以下、撮像部２８、画像処理装置、演算手
段、モニター装置およびメモリーの動作については、そ
れぞれ、前記干渉測定装置１ａと同様である。この場合
において、この干渉測定装置１ｂでは、前記（４）〜
（９）式中に示される開口数ＮＡ₀ は、下記数２６に示
す（１０）式により求められ、このＮＡ₀ に基づいて、
前述した干渉測定装置１ａと同様に、所定の演算がなさ
れる。

【０１２３】

【数２６】

【０１２４】なお、この干渉測定装置１ｂは、光束を集
光させる作用を有する被検物（正のパワーを有する被検
レンズ２３）の測定用の装置であるが、本発明の干渉測
定装置は、光束を発散させる作用を有する被検物（負の
パワーを有する被検レンズ）の測定用の装置であっても
よい。この場合には、例えば、干渉測定装置１ｂにおい
て、反射鏡２４の曲率等を適宜変更すればよい。

【０１２５】次に、本発明の干渉測定装置の第３実施例
を説明する。図３は、本発明の干渉測定装置の第３実施
例を模式的に示す図である。同図に示す干渉測定装置１
ｃは、トワイマン−グリーン型干渉計（以下、干渉計と
いう）２ｃと、干渉縞検出手段である撮像部４１と、図
示しないＡ／Ｄ変換器および画像メモリーからなる画像
処理装置と、演算手段と、モニター装置と、記憶手段で
あるメモリーとを有している。この場合、干渉測定装置
１ｃの撮像部４１、画像処理装置、演算手段、モニター
装置およびメモリーは、それぞれ、前記干渉測定装置１
ａの撮像部１１、画像処理装置１２、演算手段１３、モ
ニター装置１４およびメモリー１５と同じ構成であるの
で説明を省略する。

【０１２６】干渉測定装置１ｃにおける干渉計２ｃは、
光源３０と、対物レンズ３１と、コリメートレンズ３２
と、ビームスプリッター３３と、参照部材である反射鏡
３４と、反射鏡３４を駆動させる駆動系３５と、集光光
学部材である集光レンズ（正のパワーを有するレンズ）
３６と、反射部材を兼ねる被検物３８を集光レンズ３６
の光軸３７方向および光軸３７に垂直な方向に移動し得
る移動手段３９と、観測レンズ４０とを有している。こ
の場合、干渉計２ｃの光源３０、対物レンズ３１、コリ
メートレンズ３２、移動手段３９、観測レンズ４０およ
び被検物３８は、それぞれ、前記干渉計２ａの光源３、
対物レンズ４、コリメートレンズ５、移動手段９、観測
レンズ１０および被検物８と同じ構成であるので説明を
省略する。

【０１２７】干渉計２ｃにおける反射鏡３４の反射面、
すなわち反射鏡３４におけるビームスプリッター３３の
対向面は、参照面３４１を構成している。また、縞解析
に位相シフト法等を利用するために、この反射鏡３４を
駆動する駆動系３５には、例えば、ピエゾ素子等が用い
られる。また、干渉計２ｃにおける集光レンズ３６に
は、アプラナティックなレンズを用いる。

【０１２８】このような構成の干渉測定装置１ｃの場合
には、移動手段３９により、被検物３８を光軸３７方向
および光軸３７に垂直な方向に移動させて、被検物３８
を所定の位置に設置する。

【０１２９】干渉測定装置１ｃにおいて光源３０から出
射された光は、対物レンズ３１およびコリメートレンズ
３２を順次経て、所望の光束径に広げられた平行光にな
る。この平行光は、ビームスプリッター３３に入射し、
その一部はビームスプリッター３３を透過し、その残部
はビームスプリッター３３で参照面３４１側に反射す
る。

【０１３０】前記ビームスプリッター３３で反射した光
は、参照面３４１に照射され、この参照面３４１で反射
し、再度、ビームスプリッター３３に入射し、その一部
はビームスプリッター３３を透過する。この透過光は、
観測レンズ４０を経て撮像部４１の固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ）４２上に到り、参照光となる。

【０１３１】一方、前記コリメートレンズ３２を透過し
てさらにビームスプリッター３３を透過した光は、集光
レンズ３６に入射し、集光レンズ３６を透過して一度集
光した後、被検物３８の被検面３８１に照射され、この
被検面３８１で反射する。被検面３８１で反射した光
は、元来た経路を戻り集光レンズ３６を透過して再び平
行光となり、さらにビームスプリッター３３に入射し、
その一部はビームスプリッター３３で観測レンズ４０側
に反射する。この反射光は、観測レンズ４０を経て撮像
部４１のＣＣＤ４２上に到り、被検光となる。

【０１３２】以下、撮像部４１、画像処理装置、演算手
段、モニター装置およびメモリーの動作については、そ
れぞれ、前記干渉測定装置１ａと同様であり、図示およ
び説明を省略する。

【０１３３】次に、本発明の干渉測定装置の第４実施例
を説明する。図１１は、本発明の干渉測定装置の第４実
施例を模式的に示す図である。同図に示す干渉測定装置
１ｄは、トワイマン−グリーン型干渉計（以下、干渉計
という）２ｄと、干渉縞検出手段である撮像部５４と、
図示しないＡ／Ｄ変換器および画像メモリーからなる画
像処理装置と、演算手段と、モニター装置と、記憶手段
であるメモリーとを有している。この場合、干渉測定装
置１ｄの撮像部５４、画像処理装置、演算手段、モニタ
ー装置およびメモリーは、それぞれ、前記干渉測定装置
１ａの撮像部１１、画像処理装置１２、演算手段１３、
モニター装置１４およびメモリー１５と同じ構成である
ので説明を省略する。

【０１３４】干渉測定装置１ｄにおける干渉計２ｄは、
光源４３と、対物レンズ４４と、コリメートレンズ４５
と、ビームスプリッター４６と、参照部材である反射鏡
４７と、反射鏡４７を駆動させる駆動系４８と、発散光
学部材である発散レンズ（負のパワーを有するレンズ）
４９と、反射部材を兼ねる被検物５１を発散レンズ４９
の光軸５０方向および光軸５０に垂直な方向に移動し得
る移動手段５２と、観測レンズ５３とを有している。こ
の場合、干渉計２ｄの光源４３、対物レンズ４４、コリ
メートレンズ４５、移動手段５２、観測レンズ５３およ
び被検物５１は、それぞれ、前記干渉計２ａの光源３、
対物レンズ４、コリメートレンズ５、移動手段９、観測
レンズ１０および被検物８と同じ構成であるので説明を
省略する。

【０１３５】干渉計２ｄにおける反射鏡４７の反射面、
すなわち反射鏡４７におけるビームスプリッター４６の
対向面は、参照面４７１を構成している。また、縞解析
に位相シフト法等を利用するために、この反射鏡４７を
駆動する駆動系４８には、例えば、ピエゾ素子等が用い
られる。また、干渉計２ｄにおける発散レンズ４９に
は、アプラナティックなレンズを用いる。

【０１３６】このような構成の干渉測定装置１ｄの場合
には、移動手段５２により、被検物５１を光軸５０方向
および光軸５０に垂直な方向に移動させて、被検物５１
を所定の位置に設置する。

【０１３７】干渉測定装置１ｄにおいて光源４３から出
射された光は、対物レンズ４４およびコリメートレンズ
４５を順次経て、所望の光束径に広げられた平行光にな
る。この平行光は、ビームスプリッター４６に入射し、
その一部はビームスプリッター４６を透過し、その残部
はビームスプリッター４６で参照面４７１側に反射す
る。

【０１３８】前記ビームスプリッター４６で反射した光
は、参照面４７１に照射され、この参照面４７１で反射
し、再度、ビームスプリッター４６に入射し、その一部
はビームスプリッター４６を透過する。この透過光は、
観測レンズ５３を経て撮像部５４の固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ）５５上に到り、参照光となる。

【０１３９】一方、前記コリメートレンズ４５を透過し
てさらにビームスプリッター４６を透過した光は、発散
レンズ４９に入射する。発散レンズ４９を透過した発散
光は、被検物５１の被検面５１１に照射され、この被検
面５１１で反射する。被検面５１１で反射した光は、元
来た経路を戻り発散レンズ４９を透過して再び平行光と
なり、さらにビームスプリッター４６に入射し、その一
部はビームスプリッター４６で観測レンズ５３側に反射
する。この反射光は、観測レンズ５３を経て撮像部５４
のＣＣＤ５５上に到り、被検光となる。

【０１４０】以下、撮像部５４、画像処理装置、演算手
段、モニター装置およびメモリーの動作については、そ
れぞれ、前記干渉測定装置１ａと同様であり、図示およ
び説明を省略する。このような構成の干渉測定装置１ｄ
は、被検面の曲率半径が比較的大きい凹面を有する被検
物の測定に用いられる。

【０１４１】次に、本発明の干渉測定装置の第５実施例
を説明する。図１２は、本発明の干渉測定装置の第５実
施例を模式的に示す図である。同図に示す干渉測定装置
１ｅは、被検物がレンズ（被検レンズ）６２の場合の装
置、すなわち、前述した干渉測定装置１ｂの変形例であ
る。以下、干渉測定装置１ｂとの共通点については説明
を省略し、相違点を説明する。

【０１４２】干渉測定装置１ｅは、フィゾー型干渉計
（以下、干渉計という）２ｅと、干渉縞検出手段である
撮像部６６と、図示しないＡ／Ｄ変換器および画像メモ
リーからなる画像処理装置と、演算手段と、モニター装
置と、記憶手段であるメモリーとを有している。

【０１４３】干渉測定装置１ｅにおける干渉計２ｅは、
光源５６と、対物レンズ５７と、コリメートレンズ５８
と、ハーフミラー５９と、参照部材である平面原器６０
と、平面原器６０を光軸６４に対し精度良く移動させ位
相シフト法を行うためのＰＺＴ等の駆動手段６０２と、
集光光学部材である集光レンズ（正のパワーを有するレ
ンズ）６１と、反射部材である反射鏡６３と、観測レン
ズ６５とを有している。

【０１４４】干渉計２ｅにおける集光レンズ６１には、
アプラナティックなレンズを用いる。また、干渉計２ｅ
における反射鏡６３は、反射面が平面状のものであり、
その面精度は、非常に良好に製作されている。

【０１４５】このような構成の干渉測定装置１ｅの場合
には、図示しない移動手段により、被検レンズ６２を光
軸６４方向および光軸６４に垂直な方向に移動させて、
被検レンズ６２を所定の位置に設置する。

【０１４６】干渉測定装置１ｅにおいて光源５６から出
射された光は、対物レンズ５７およびコリメートレンズ
５８を順次経て、所望の光束径に広げられた平行光にな
る。この平行光は、ハーフミラー５９に入射し、その一
部はハーフミラー５９を透過する。

【０１４７】前記ハーフミラー５９を透過した光は、平
面原器６０に入射し、その一部は平面原器６０（参照面
６０１）を透過し、その残部は平面原器６０の参照面６
０１で反射する。

【０１４８】前記平面原器６０の参照面６０１で反射し
た光は、再度、ハーフミラー５９に入射し、その一部は
ハーフミラー５９で観測レンズ６５側に反射する。この
反射光は、観測レンズ６５を経て撮像部６６の固体撮像
素子（ＣＣＤ）６７上に到り、参照光となる。

【０１４９】一方、前記参照面６０１を透過した光は、
集光レンズ６１に入射し、集光レンズ６１を透過して一
度集光した後、被検レンズ６２に入射し、被検レンズ６
２を透過して再び平行光となり、反射鏡６３に照射さ
れ、この反射鏡６３で反射する。反射鏡６３で反射した
光は、被検レンズ６２を透過して一度集光した後、集光
レンズ６１を透過して再び平行光となり、さらに平面原
器６０に入射し、その一部は平面原器６０を透過してハ
ーフミラー５９に入射し、その一部はハーフミラー５９
で観測レンズ６５側に反射する。この反射光は、観測レ
ンズ６５を経て撮像部６６のＣＣＤ６７上に到り、被検
光となる。

【０１５０】なお、前記各実施例では、干渉測定装置の
干渉計として、それぞれ、フィゾー型干渉計２ａ、２
ｂ、２ｅ、トワイマン−グリーン型干渉計２ｃ、２ｄを
用いているが、本発明における干渉計はこれらに限定さ
れず、この他、各種の干渉計を用いて干渉測定装置を構
成してもよい。

【０１５１】また、前記各実施例では、干渉計の集光光
学部材または発散光学部材として、それぞれ、原器レン
ズ７、被検レンズ２３、６２、アプラナティックな集光
レンズ３６、６１、発散レンズ４９を用いているが、本
発明における集光光学部材または発散光学部材はこれら
に限定されず、この他、集光光学部材または発散光学部
材は、入射光を集光または発散し得る構成であればいか
なるものであってもよい。

【０１５２】例えば、干渉計の集光光学部材や発散光学
部材としては、正弦条件を満たしていない集光レンズや
発散レンズを用いてもよい。なお、正弦条件を満たして
いない集光レンズや発散レンズを用いても、本発明にお
ける収差補正を行わない場合に比較して、高精度の収差
測定が行える。

【０１５３】また、前記第１〜４実施例では、移動手段
として、それぞれ、被検物８を光軸７３方向に移動し得
る移動手段９、反射鏡２４を光軸２６方向に移動し得る
移動手段２５、被検物３８を光軸３７方向に移動し得る
移動手段３９および被検物５１を光軸５０方向に移動し
得る移動手段５２を用いているが、本発明における移動
手段はこれらに限定されない。

【０１５４】すなわち、本発明における移動手段は、被
検物（反射部材）の集光点と集光光学部材の集光点とを
光軸方向に相対的に移動させ得るもの、被検物（集光光
学部材）の集光点と反射部材の集光点とを光軸方向に相
対的に移動させ得るもの、被検物（反射部材）の集光点
と発散光学部材の焦点（虚像）とを光軸方向に相対的に
移動させ得るもの、または、被検物（発散光学部材）の
焦点と反射部材の集光点とを光軸方向に相対的に移動さ
せ得るもの等であればいかなる構成であってもよい。ま
た、本発明における被検物としては、例えば、レンズの
ような光学素子や金型、または光ディスク装置の出射波
面等が挙げられる。

【０１５５】また、前記各実施例では、４次および６次
の収差のみを補正しているが、本発明において補正を行
なう収差の次数は、前記各実施例には限定されない。す
なわち、本発明において補正される収差の次数は、４次
以上の偶数次数であれば任意の組み合わせが可能であ
る。なお、８次以上の偶数字数の収差を補正する場合に
は、例えば、前記各実施例において４次および６次の収
差を補正した場合と同様の方法で補正を行なえばよい。
以上、本発明を図示の構成例に基づいて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではない。

【０１５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の干渉測定
装置および干渉測定方法によれば、被検物の収差測定に
おいて、ディフーカスのような被検物の設定誤差がある
場合でも、設定誤差をなくすような正確なアライメント
を行なうことなく高精度の測定を行なうことができる。
特に、干渉測定装置の集光光学部材や発散光学部材とし
て、比較的明るい集光レンズや発散レンズを用いた場合
には、本発明における補正を行なわない場合に比較し
て、測定精度が格段に向上する。

【０１５７】また、干渉測定装置の集光光学部材や発散
光学部材として、正弦条件を満たす集光レンズや発散レ
ンズを用いた場合には、測定値からディフォーカスによ
って生じた収差を実質的に取り除くことが可能であり、
極めて高精度な測定結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の干渉測定装置の第１実施例を模式的に
示す図である。

【図２】本発明の干渉測定装置の第２実施例を模式的に
示す図である。

【図３】本発明の干渉測定装置の第３実施例を模式的に
示す図である。

【図４】ＮＡ₀ が比較的大きい集光レンズの構成例を示
す図である。

【図５】ＮＡ₀ が比較的小さい集光レンズの構成例を示
す図である。

【図６】ＮＡ₀ が比較的大きい集光レンズの球面収差お
よび正弦条件を示すグラフ（収差図）である。

【図７】ＮＡ₀ が比較的小さい集光レンズの球面収差お
よび正弦条件を示すグラフ（収差図）である。

【図８】ＮＡ₀ が比較的大きい集光レンズにおけるディ
フォーカスによって発生した４次以上の収差と、入射高
（ｈ）との関係を示すグラフである。

【図９】ＮＡ₀ が比較的小さい集光レンズにおけるディ
フォーカスによって発生した４次以上の収差と、入射高
（ｈ）との関係を示すグラフである。

【図１０】本発明における被検物の被検面の収差測定を
行う場合であって、４次および６次の収差のみを補正す
る際の干渉測定装置の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１１】本発明の干渉測定装置の第４実施例を模式的
に示す図である。

【図１２】本発明の干渉測定装置の第５実施例を模式的
に示す図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ干渉測定装置２ａ、２ｂ、２ｅフィゾー型干渉計２ｃ、２ｄトワイマン−グリーン型干渉計３光源４対物レンズ５コリメートレンズ６ハーフミラー７原器レンズ７１参照面７１１駆動手段７３光軸７５集光点８被検物８１被検面８５曲率中心９移動手段１０観測レンズ１１撮像部１２画像処理装置１３演算手段１４モニター装置１５データ専用メモリー１６光線１７固体撮像素子（ＣＣＤ）１８光源１９対物レンズ２０コリメートレンズ２１ハーフミラー２２平面原器２２１参照面２２２駆動手段２３被検レンズ２４反射鏡２５移動手段２６光軸２７観測レンズ２８撮像部２９固体撮像素子（ＣＣＤ）３０光源３１対物レンズ３２コリメートレンズ３３ビームスプリッター３４反射鏡３４１参照面３５駆動系３６集光レンズ３７光軸３８被検物３８１被検面３９移動手段４０観測レンズ４１撮像部４２固体撮像素子（ＣＣＤ）４３光源４４対物レンズ４５コリメートレンズ４６ビームスプリッター４７反射鏡４７１参照面４８駆動系４９発散レンズ５０光軸５１被検物５１１被検面５２移動手段５３観測レンズ５４撮像部５５固体撮像素子（ＣＣＤ）５６光源５７対物レンズ５８コリメートレンズ５９ハーフミラー６０平面原器６０１参照面６０２駆動手段６１集光レンズ６２被検レンズ６３反射鏡６４光軸６５観測レンズ６６撮像部６７固体撮像素子（ＣＣＤ）１０１〜１０６ステップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を二つに分割して一方を参
照面からの参照光とし、他方を被検物からの被検光と
し、該参照光と該被検光とを重ね合わせて干渉縞を得る
とともに、前記干渉縞に基づいて前記参照光と前記被検
光との間の位相差を検出する干渉測定装置であって、前記干渉縞を、前記位相差を特定する近似多項式に展開
する第１の手段と、前記被検物の被検領域に入射または前記被検物の被検領
域から出射する有効な光束の開口数に基づいて、前記被
検物の前記干渉測定装置に対する設定位置誤差に起因し
て前記近似多項式の特定項に現れる誤差情報を演算する
第２の手段と、前記第２の手段によって得た前記誤差情報および前記開
口数に基づいて、前記第１の手段によって得た近似多項
式における位相差を特定する項の係数を補正する第３の
手段とを有することを特徴とする干渉測定装置。
【請求項２】前記干渉測定装置は、集光光学部材を有
している請求項１に記載の干渉測定装置。
【請求項３】前記集光光学部材は、正弦条件を満たし
ている請求項２に記載の干渉測定装置。
【請求項４】前記第１の手段における近似多項式は、
下記数１に示す（１）式である請求項２または３に記載
の干渉測定装置。【数１】
【請求項５】前記第２の手段は、前記近似多項式の２
次項の係数Ｗ₂₀を演算するものである請求項４に記載の
干渉測定装置。
【請求項６】前記第３の手段は、前記位相差を特定す
る項の係数を補正するための補正値を、前記近似多項式
の２次項の係数Ｗ₂₀と、下記数２に示す（３）式とに基
づいて演算するものである請求項５に記載の干渉測定装
置。【数２】
【請求項７】前記第３の手段は、前記近似多項式の４
次項の係数Ｗ₄₀を、下記数３に示す（６）式により補正
するものである請求項６に記載の干渉測定装置。【数３】
【請求項８】前記第３の手段は、前記近似多項式の６
次項の係数Ｗ₆₀を、下記数４に示す（７）式により補正
するものである請求項６または７に記載の干渉測定装
置。【数４】
【請求項９】光源からの光を二つに分割して一方を参
照面からの参照光とし、他方を被検物からの被検光と
し、該参照光と該被検光とを重ね合わせて干渉縞を得る
とともに、前記干渉縞に基づいて前記参照光と前記被検
光との間の位相差を検出する干渉測定方法であって、第１の手段により、前記干渉縞を、前記位相差を特定す
る近似多項式に展開し、第２の手段により、前記被検物の被検領域に入射または
前記被検物の被検領域から出射する有効な光束の開口数
に基づいて、前記被検物の前記干渉測定装置に対する設
定位置誤差に起因して前記近似多項式の特定項に現れる
誤差情報を演算し、第３の手段により、前記第２の手段によって得た前記誤
差情報および前記開口数に基づいて、前記第１の手段に
よって得た近似多項式における位相差を特定する項の係
数を補正することを特徴とする干渉測定方法。
【請求項１０】前記参照光または被検光は、集光光学
部材を経たものである請求項９に記載の干渉測定方法。
【請求項１１】前記集光光学部材は、正弦条件を満た
している請求項１０に記載の干渉測定方法。
【請求項１２】前記第１の手段における近似多項式
は、下記数５に示す（１）式である請求項１０または１
１に記載の干渉測定方法。【数５】
【請求項１３】前記第２の手段により、前記近似多項
式の２次項の係数Ｗ₂₀を演算する請求項１２に記載の干
渉測定方法。
【請求項１４】前記第３の手段により、前記位相差を
特定する項の係数を補正するための補正値を、前記近似
多項式の２次項の係数Ｗ₂₀と、下記数６に示す（３）式
とに基づいて演算する請求項１３に記載の干渉測定方
法。【数６】
【請求項１５】前記第３の手段により、前記近似多項
式の４次項の係数Ｗ₄₀を、下記数７に示す（６）式に基
づいて補正する請求項１４に記載の干渉測定方法。【数７】
【請求項１６】前記第３の手段により、前記近似多項
式の６次項の係数Ｗ₆₀を、下記数８に示す（７）式に基
づいて補正する請求項１４または１５に記載の干渉測定
方法。【数８】
【請求項１７】光源からの光を二つに分割して一方を
参照面で反射させて参照光とし、他方を光学部材により
集束光または発散光にして被検面に入射させ、該被検面
で反射させて被検光とし、前記参照光と前記被検光とを
重ね合わせて干渉縞を得るとともに、前記干渉縞に基づ
いて前記参照光と前記被検光との間の位相差を検出する
干渉測定装置であって、前記干渉縞を、前記位相差を特定する近似多項式に展開
する第１の手段と、前記被検面の被検領域に入射する有効な光束の開口数に
基づいて、前記被検面の前記干渉測定装置に対する設定
位置誤差に起因して前記近似多項式の特定項に現れる誤
差情報を演算する第２の手段と、前記第２の手段によって得た前記誤差情報および前記開
口数に基づいて、前記第１の手段によって得た近似多項
式における位相差を特定する項の係数を補正する第３の
手段とを有することを特徴とする干渉測定装置。
【請求項１８】前記光学部材は、前記参照面を有する
原器レンズである請求項１７に記載の干渉測定装置。
【請求項１９】前記光学部材は、正のパワーを有する
レンズである請求項１７に記載の干渉測定装置。
【請求項２０】前記光学部材は、負のパワーを有する
レンズである請求項１７に記載の干渉測定装置。
【請求項２１】前記開口数ＮＡ₀ は、下記式より得ら
れる請求項１７ないし２０のいずれかに記載の干渉測定
装置。ＮＡ₀ ＝ｈ_max ／ｆ＝ｓｉｎθ_max （但し、ｈ_max は、前記被検領域に照射される有効な光
束が前記光学部材に入射するときの光軸からの最大入射
高、ｆは、前記光学部材の焦点距離、θ_max は、前記光
学部材を透過後の前記有効な光束の最も外側の光線と光
軸とのなす角である。）
【請求項２２】光源からの光を二つに分割して一方を
参照光とし、他方を、光束を集束または発散させる作用
を有する被検物を透過させて被検光とし、前記参照光と
前記被検光とを重ね合わせて干渉縞を得るとともに、前
記干渉縞に基づいて前記参照光と前記被検光との間の位
相差を検出する干渉測定装置であって、前記干渉縞を、前記位相差を特定する近似多項式に展開
する第１の手段と、前記被検物により集束または発散された有効な光束の開
口数に基づいて、前記被検物の前記干渉測定装置に対す
る設定位置誤差に起因して前記近似多項式の特定項に現
れる誤差情報を演算する第２の手段と、前記第２の手段によって得た前記誤差情報および前記開
口数に基づいて、前記第１の手段によって得た近似多項
式における位相差を特定する項の係数を補正する第３の
手段とを有することを特徴とする干渉測定装置。
【請求項２３】前記開口数ＮＡ₀ は、下記式より得ら
れる請求項２２に記載の干渉測定装置。ＮＡ₀ ＝ｈ_max ／ｆ＝ｓｉｎθ_max （但し、ｈ_max は、前記被検物により集束または発散さ
れる有効な光束が前記被検物に入射するときの光軸から
の最大入射高、ｆは、前記被検物の焦点距離、θ_max
は、前記被検物を透過後の前記有効な光束の最も外側の
光線と光軸とのなす角である。）