JPH10232115A - レンズの干渉計測法 - Google Patents

レンズの干渉計測法

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JPH10232115A
JPH10232115A JP9050884A JP5088497A JPH10232115A JP H10232115 A JPH10232115 A JP H10232115A JP 9050884 A JP9050884 A JP 9050884A JP 5088497 A JP5088497 A JP 5088497A JP H10232115 A JPH10232115 A JP H10232115A
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JP
Japan
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lens
light
standard
test
shape
Prior art date
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Pending
Application number
JP9050884A
Other languages
English (en)
Inventor
Shikiyou Riyuu
志強 劉
Yutaka Ichihara
裕 市原
Takashi Genma
隆志 玄間
Kazuo Ushida
一雄 牛田
Mikihiko Ishii
幹彦 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】干渉計が有する固有の収差、及び干渉計の光軸
と被検レンズ及び標準レンズの中心軸とのずれにより生
じる計測誤差を除去し、標準レンズに対する被検レンズ
の透過波面の形状を高精度で計測することを課題とす
る。 【解決手段】光源からの一部の光を参照面で反射させて
参照光とし、他の一部の光を被検レンズを介して反射鏡
で反射させて計測光とし、計測光を参照光と干渉させて
干渉縞を形成し、干渉縞を観察することによって被検レ
ンズの透過波面の形状を計測する工程と、被検レンズを
標準レンズと置き換え、標準レンズの透過波面の形状を
計測する工程と、被検レンズと標準レンズの透過波面の
形状の差より、標準レンズに対する被検レンズの透過波
面の形状を算出する工程と、からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の干渉を利用し
てレンズの透過波面の形状を計測するレンズの干渉計測
法に関する。
【0002】
【従来の技術】レンズ単体や複数枚のレンズから構成さ
れるレンズ群の透過波面の形状を計測する方法として、
従来よりマッハ−ツェンダー干渉計を用いる方法が知ら
れている。図3はマッハ−ツェンダー干渉計の概略図で
あり、本図により従来のレンズ透過波面形状の干渉計測
法について説明する。
【0003】光源8からのレーザー光は、対物レンズ9
及びコリメーターレンズ10により、ビーム径が拡大さ
れた平行光に変換される。次に、このレーザー光をビー
ムスプリッター13に入射させて、測定光と参照光に分
割する。測定光は、反射ミラー14で反射し、被検レン
ズ1を透過したのち、ビームスプリッター16及び結像
レンズ6を順次透過して、CCDカメラ7の受光面に至
る。一方参照光は、反射ミラー15で反射し、標準レン
ズ2を透過したのち、ビームスプリッター16で反射
し、結像レンズ6を透過して、CCDカメラ7の受光面
に至る。被検レンズ1によって位相変化を受けた測定光
と、標準レンズ2によって位相変化を受けた参照光は、
CCDカメラ7の受光面上で干渉縞を形成し、この干渉
縞を計測することにより、標準レンズ2に対する被検レ
ンズ1の透過波面形状を計測することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本従来
例の干渉計測法では、測定光と参照光とはそれぞれ異な
る光路上を通過するため、測定光及び参照光には、それ
ぞれの光路が有する固有の収差が含まれている。そのた
め、被検レンズ1及び標準レンズ2の透過波面形状の計
測値は、それぞれの光路の固有の収差による誤差を含ん
でいる。また、被検レンズ1と標準レンズ2の中心軸の
位置を、それぞれ測定光及び参照光の光軸に、ずれを生
じること無く一致させるのは困難である。すなわち、異
なった光路の光軸のそれぞれに、被検レンズ1及び標準
レンズ2の中心軸を位置合わせする場合には、干渉計の
機械的な構造要因も加わって、それぞれに異なったずれ
が発生する。そのため、被検レンズ1及び標準レンズ2
の透過波面形状の計測値は、それぞれ光軸と被検レンズ
1及び標準レンズ2の中心軸とのずれによって生じる、
異なった値の誤差を含むこととなる。しかも、この誤差
を計測値から分離することは不可能である。更に、本従
来例の干渉計測法では、被検レンズ1が複数のレンズか
ら構成されるレンズ群である場合、被検レンズ1の有効
径の全域に亘って、測定光を透過させることができな
い。したがって、被検レンズ1の有効径の全域を同時に
計測することができなかった。そこで、本発明は、干渉
計が有する固有の収差、及び干渉計の光軸と被検レンズ
及び標準レンズの中心軸とのずれにより生じる計測誤差
を除去し、標準レンズに対する被検レンズの透過波面の
形状を高精度で計測することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、光源からの一部の光
を参照面で反射させて参照光とし、他の一部の光を被検
レンズを介して反射鏡で反射させて測定光とし、測定光
を参照光と干渉させて干渉縞を形成し、干渉縞を観察す
ることによって被検レンズの透過波面の形状を計測する
工程と、被検レンズを標準レンズと置き換え、標準レン
ズの透過波面の形状を計測する工程と、被検レンズと標
準レンズの透過波面の形状の差より、標準レンズに対す
る被検レンズの透過波面の形状を算出する工程と、から
なる被検レンズの干渉計測法である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係るレンズの
干渉計測法に用いるフィゾー干渉形の概略図を図1に示
す。まず、フィゾー部材4と反射鏡3の間に、レーザー
光の光軸と被検レンズ1の中心軸が一致するように被検
レンズ1を置き、被検レンズ1の透過波面の形状を、次
のようにして計測する。
【0007】光源8から出射されたレーザー光は、対物
レンズ9及びコリメーターレンズ10によって、ビーム
径が拡大された平行光に変換され、ビームスプリッター
5に入射する。なお、計測に用いるレーザー光として
は、被検レンズ1が実際に使用される際に用いられる光
の波長に近い波長のレーザー光を使用し、実際の使用に
即した状態で計測するのが好ましい。次に、レーザー光
は、ビームスプリッター5を透過してフィゾー部材4に
入射し、フィゾー部材4を透過した測定光と、フィゾー
部材4の光源8側とは反対側にある参照平面4aで反射
された参照光に分割される。
【0008】フィゾー部材4を透過した測定光は、被検
レンズ1を透過し、反射鏡3で反射され、再び被検レン
ズ1及びフィゾー部材4を順次透過し、ビームスプリッ
ター5に入射する。その後、ビームスプリッター5で反
射されて、結像レンズ6を透過し、CCDカメラ5の受
光面に至る。一方、参照光はフィゾー部材4の参照平面
4aで反射された後、ビームスプリッター5で反射され
て、結像レンズ6を透過し、CCDカメラ5の受光面に
至る。CCDカメラ5の受光面上では、測定光と参照光
の干渉縞が形成されるので、その干渉縞を計測すること
によって被検レンズ1の透過波面の形状を計測する。そ
の計測値Φtは不図示のコンピュータのメモリに記録す
る。
【0009】次に、被検レンズ1を取り外し、レーザー
光の光軸と標準レンズ2の中心軸が一致するように標準
レンズ2を置き、前述した被検レンズ1の計測の場合と
同様に、標準レンズ2の透過波面の形状を計測する。計
測された標準レンズ2の透過波面の形状の計測値Φ
rは、不図示のコンピュータのメモリに記録する。
【0010】更に、コンピュータのメモリに記録した被
検レンズ1と標準レンズ2の透過波面の形状の計測値Φ
t、Φrから、両計測値の差Φt−Φrを算出する。被検レ
ンズ1の透過波面の形状の計測値Φt、及び標準レンズ
2の透過波面の形状の計測値Φrは、干渉計の固有の収
差による計測誤差Δφs、及び測定光の光軸と被検レン
ズ1及び標準レンズ2の中心軸とのずれによる計測誤差
Δφc1、Δφc2をそれぞれ含んでいる。すなわち、被検
レンズ1の透過波面の形状をΦ t、標準レンズ2の透
過波面の形状をΦ rとすると、以下のように表され
る。 Φt=Φ t+Δφs+Δφc1 (1) Φr=Φ r+Δφs+Δφc2 (2)
【0011】本実施例の干渉計測法では、同一の光路上
で被検レンズ1及び標準レンズ2の計測を行うため、被
検レンズ1と標準レンズ2の透過波面の形状の計測値Φ
t、Φrに含まれる、干渉計の固有の収差による計測誤差
Δφsは、ともに同一の値である。また被検レンズ1及
び標準レンズ2は、同一の光路の同一の位置に置き換え
るだけである。このため、被検レンズ1と標準レンズ2
の相互の中心軸の位置については、いわゆる芯取法など
の機械的な方法によって、高精度で一致させることがで
きる。したがって、光軸と両レンズの中心軸の位置にず
れが生じても、被検レンズ1と標準レンズ2の中心軸を
相互に一致させることができるので、そのずれ量はほぼ
同一であり、光軸とレンズの中心軸の位置のずれによる
計測誤差Δφc1、Δφc2も、ほぼ同一とみなすことがで
きる。
【0012】以上より、被検レンズ1の透過波面の形状
の計測値Φt及び標準レンズ2の透過波面の形状の計測
値Φrの差を求めることによって、標準レンズ2の透過
波面の形状に対する被検レンズ1の透過波面の形状を計
測することができる。すなわち、(1)式及び(2)式
より、 Φt−Φr=Φ t−Φ r (3) が得られ、計測値から干渉計の収差による計測誤差Δφ
s、及びレンズ中心軸の位置ずれによる計測誤差Δ
φc1、Δφc2を除去し、被検レンズ1の透過波面の形状
Φ tと標準レンズ2の透過波面の形状Φ rの差のみを
算出することができる。
【0013】本発明の他の実施例に係るレンズの干渉計
測法に用いるフィゾー干渉形の概略図を図2に示す。本
実施例は、収差の大きなレンズ又はレンズ群を計測する
場合の干渉計測法である。本実施例に係る干渉計では、
フィゾー部材4と被検レンズ1及び標準レンズ2との間
の光路中に第1ヌルレンズ11を配置し、被検レンズ1
及び標準レンズ2と反射鏡3との間の光路中に第2ヌル
レンズ12を配置した。その他の被検レンズ1及び標準
レンズ2の計測は、前述した実施例と同様に行う。
【0014】被検レンズ1が収差の大きなレンズ又はレ
ンズ群である場合には、被検レンズ1を実際に使用する
際の光線が被検レンズ1を透過する状態に近い状態で、
測定光が被検レンズ1を透過するように計測する必要が
ある。このため、測定光のみが通過する光路上であっ
て、被検レンズ1及び標準レンズ2の前後に、第1ヌル
レンズ11及び第2ヌルレンズ12を配置することによ
って、被検レンズ1及び標準レンズ2を透過する波面を
平面波に近い形状となるようにした。これによって、被
検レンズ1が実際に使用される状態での透過波面形状
を、高精度に計測することができる。
【0015】なお、本実施例に係る干渉計では、フィゾ
ー部材4と被検レンズ1及び標準レンズ2の間、及び被
検レンズ1及び標準レンズ2と反射鏡の間の双方に、第
1ヌルレンズ11及び第2ヌルレンズ12を配置した
が、被検レンズ1及び標準レンズ2を透過した波面が平
面波に近い形状とすることができれば、いずれか一方で
もよい。また、本実施例に係る干渉計では、ヌルレンズ
を使用したが、その他に回折格子、液晶位相板等のヌル
素子を用いることもできる。また、反射鏡3にヌル反射
鏡を用いることも可能である。さらに、反射鏡3は平面
反射鏡だけでなく、使用するヌルレンズに対応させて球
面反射鏡を使用してもよい。
【0016】また、複数枚のレンズから構成されるレン
ズ群を一度に計測する場合は、収差の補正のためではな
く、レンズ群の有効径の全域に亘って測定光を透過させ
る機能を有するヌルレンズとして、上記第1ヌルレンズ
11及び第2ヌルレンズ12を使用することが可能であ
る。なお、レンズ群の有効径の全域に亘って測定光を透
過させるためのヌルレンズは、フィゾー部材4と被検レ
ンズ1及び標準レンズ2の間の第1ヌルレンズ11、及
び被検レンズ1及び標準レンズ2と反射鏡の間の第2ヌ
ルレンズ12のいずれか一方でもよい。また、レンズ群
の有効径の全域に亘って測定光を透過させるためのヌル
レンズと、上述した収差補正用のヌルレンズを複数枚組
合せて使用してもよい。
【0017】なお、本実施例に係る干渉計としてフィゾ
ー干渉計を用いたが、本発明は特定の干渉計に限定され
るものではなく、トワイマン−グリーン干渉計、マッハ
−ツェンダー干渉計を使用することもできる。また、本
実施例において、最初に被検レンズ1を計測し、その後
標準レンズ2を計測したが、最初に標準レンズ2を計測
し、その後被検レンズ1を計測してもよい。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、干渉計
が有する固有の収差、及び干渉計の光軸と被検レンズ及
び標準レンズの中心軸とのずれにより生じる計測誤差を
除去し、標準レンズに対する被検レンズの透過波面の形
状を高精度に計測することが可能となり、更には、被検
レンズの有効径の全域を一度に計測することが可能とな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るレンズの干渉計測法を
実現するフィゾー干渉形の概略図
【図2】本発明の他の実施例に係るレンズの干渉計測法
を実現するフィゾー干渉形の概略図
【図3】マッハ−ツェンダー干渉計の概略図
【符号の説明】
1…被検レンズ 2…標準レンズ 3、11、14…反射ミラー 4…フィゾー部
材 4a…参照平面 5、13、16
…ビームスプリッター 6…結像レンズ 7…CCDカメ
ラ 8…光源 9…対物レンズ 10…コリメーターレンズ 11…第1ヌル
レンズ 12…第2ヌルレンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛田 一雄 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 石井 幹彦 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの一部の光を参照面で反射させて
    参照光とし、他の一部の光を被検レンズを介して反射鏡
    で反射させて測定光とし、該測定光を前記参照光と干渉
    させて干渉縞を形成し、該干渉縞を観察することによっ
    て前記被検レンズの透過波面の形状を計測する工程と、 前記被検レンズを標準レンズと置き換え、該標準レンズ
    の透過波面の形状を計測する工程と、 前記被検レンズと前記標準レンズの透過波面の形状の差
    より、前記標準レンズに対する前記被検レンズの透過波
    面の形状を算出する工程と、からなる被検レンズの干渉
    計測法。
  2. 【請求項2】前記測定光のみが通過する光路上であっ
    て、前記被検レンズ及び標準レンズの前後の少なくとも
    一方の側にヌル素子を配置した、請求項1記載の干渉計
    測法。
  3. 【請求項3】前記被検レンズは複数枚のレンズから構成
    された、請求項2記載の干渉計測法。
JP9050884A 1997-02-18 1997-02-18 レンズの干渉計測法 Pending JPH10232115A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101079483B1 (ko) 2009-03-09 2011-11-03 삼성전기주식회사 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법
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