JP2004045326A

JP2004045326A - 干渉計装置

Info

Publication number: JP2004045326A
Application number: JP2002205689A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Nozaki; 野崎　昭俊; Yasuyuki Natsuno; 夏野　靖幸; Katsuya Yagi; 八木　克哉
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】測定対象の被検面のみからの反射光を分離して正確な計測を可能にする干渉計装置を提供すること。
【解決手段】レーザドライバ２１、２２が半導体レーザ１２ａ、１２ｂから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するので、コヒーレンス長を所定範囲内に短くした場合、参照平面ミラー１６側の光路に近い光路を有する面のみに関して干渉縞を形成することができる。よって、目標とする被検レンズＭＬの透過光学特性のみに絞って干渉像の観察・計測を行うことができ
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、トワイマン・グリーン型の干渉計装置に関し、特に、目標とする被検対象のみを精密に評価できる干渉計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トワイマン・グリーン型の干渉計においては、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等のレーザ光源からの平行光をビームスプリッタで参照光と被検光とに分割し、これら参照光及び被検光を参照面及び被検面で各々反射させて、上記ビームスプリッタで再度合成した後、集光レンズで集光して観察面上に干渉縞を形成させる。このような干渉計装置では、高出力で高い可干渉性を有するレーザ光を用いているので、明暗差のはっきりした干渉縞を観察することができ、高精度で被検面の凹凸形状等の評価を行い得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような干渉計では、レーザ光の高い可干渉性によって、測定対象外の面からの反射光等の迷光により不要な干渉縞が形成される。このため、被検面の計測に際して干渉縞にノイズが重畳することになり、被検面の計測精度を低下させる。
【０００４】
又、半導体レーザ光源は、経時的にコヒーレンシィが変化し、干渉縞の観察が困難となることがある。
【０００５】
そこで、本発明は、測定対象の被検面のみからの反射光を分離して正確な計測を可能にする干渉計装置を提供することを目的とする。又、半導体レーザ光源のコヒーレンシィの変化があっても良好に干渉縞の観察が行える干渉計等を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の干渉計装置は、検査光を発生する半導体レーザを有する光源装置と、前記光源装置からの検査光を参照光と被検光とに分割して参照面及び被検対象に入射させるとともに、当該参照面で反射された参照光及び当該被検対象を経た被検光を再度合成する光分割合成手段と、前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するコヒーレンス調整手段とを備える。ここで、「被検対象」は、平面、球面その他の被検面とすることもできるが、レンズ等の一対の面に挟まれた屈折物体とすることや、複数のレンズ等の光学素子を含む光学系全体とすることなどもできる。
【０００７】
上記干渉計装置では、コヒーレンス調整手段が前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するので、コヒーレンス長を所定範囲内に短くした場合、参照面側の光路に近い光路を有する面のみに関して干渉縞を形成することができる。このことは、目標とする被検面すなわち被検対象のみに絞って干渉像の観察・計測を行い得ることを意味する。
【０００８】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記参照光及び被検光を再度合成する際の相対的な光路長差を制御する光路差制御手段をさらに備える。この場合、目標とする被検面の位置を調整して干渉像を所望の状態にすることができる。
【０００９】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、参照光及び被検光の光路長が実質的に等しくなるよう被検面の光軸方向の位置を調整する。この場合、参照光路長と被検光路長とが実質的に等しくなるので、参照面と被検面とによる干渉を最も強めることができる。
【００１０】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、前記参照面を有するミラーを光軸に垂直な方向に移動させるスライド手段を有する。この場合、簡易な機構で被検光路長を調整することができる。
【００１１】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、前記検査光のコヒーレンス長が短いときに、前記参照光及び被検光の光路長差を微調整する。この場合、半導体レーザの特性に起因する干渉縞のビジビリティを観察に適した状態に調整することができる。
【００１２】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光路差制御手段が、前記光分割合成手段によって再度合成された参照光及び被検光によって形成される干渉縞のビジビリティの経時変化を相殺する。この場合、半導体レーザの特性の経時変化等に起因する感度や精度の経時変化を防止できる。
【００１３】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記コヒーレンス調整手段が、前記半導体レーザに高周波成分を重畳した電流を供給する電源装置である。この場合、検査光のコヒーレンス長を簡易かつ精密に調整することができる。
【００１４】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記半導体レーザが、近紫外域から近赤外までのうち所定波長の光束を出射する。ここで、近紫外域とは、波長３００ｎｍから３８０ｎｍの範囲を意味し、近赤外とは、波長７８０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲を意味する。この場合、比較的短波長の可視光についての透過率や屈折率等を加味した干渉計測が可能になる。
【００１５】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記光源装置が、複数の半導体レーザを有する。この場合、複数の半導体レーザの切り換えによって多様な計測が可能になる。
【００１６】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記複数の半導体レーザが、異なる波長のレーザ光を発生する。この場合、異なる波長のレーザ光を同時に或いは切り換えて照射することができ、被検対象の特性の波長依存性をほぼ同時に計測することができる。
【００１７】
上記干渉計装置の具体的な態様では、前記被検光の偏光状態を調節する偏光状態調節手段をさらに備える。この場合、被検対象の特性の偏光依存性を計測することができるとともに、被検対象の使用状態に近似した環境での計測が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態の干渉計装置について説明する。図１に示すように、この干渉計装置は、トワイマン・グリーン型の干渉計からなり、光学系として、光源装置１２と、コリメータレンズ１３と、光分割合成手段であるビームスプリッタ１４と、被検対象用ステージ１５と、参照平面ミラー１６と、撮像レンズ１７と、ＣＣＤセンサ１８とを備える。また、この干渉計装置は、駆動制御系として、一対のレーザドライバ２１、２２と、ステージ駆動装置２３と、参照ミラー走査用のＤ／Ａ変換回路２４と、参照ミラー移動用のモータドライバ２５と、画像処理装置２６と、これらの動作を統括的に制御するコンピュータ２７とを備える。
【００１９】
光源装置１２は、２つの半導体レーザ１２ａ、１２ｂと、ビームスプリッタ１２ｃとを備える。両半導体レーザ１２ａ、１２ｂは、互いに異なる波長の検査光を出射する。両半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射させる検査光の波長は、例えば４０４ｎｍ、４１０ｎｍとすることができ、この場合、４０４ｎｍと４１０ｎｍにおける被検対象の光学特性を計測することができる。また、両半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射させる検査光の波長を例えば６５５ｎｍ、７８５ｎｍとした場合、多波長型の記録媒体用ドライブ（例えば、ＤＶＤ系の記録媒体とＣＤ系の記録媒体の両方に対して、情報の記録及び／または再生可能なピックアップ）の光ピックアップ用光学系に組み込まれる対物レンズを同一の干渉計装置で計測することができる。
【００２０】
半導体レーザ１２ａ、１２ｂは、それぞれレーザドライバ２１、２２によって制御される。各レーザドライバ２１、２２は、高周波重畳回路２１ａ、２２ａを内蔵しており、各半導体レーザ１２ａ、１２ｂに対してＤＣ電流に高周波電流を重畳したものを供給することで、各半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射する検査光のコヒーレンス長を所望の値に調整することができる。なお、両半導体レーザ１２ａ、１２ｂは、通常切り換えて使用され、ビームスプリッタ１２ｃを経てここから出射する検査光は、両半導体レーザ１２ａ、１２ｂのいずれか一方からの光となっている。
【００２１】
ビームスプリッタ１２ｃは、第１の半導体レーザ１２ａからの検査光を透過させ、第２の半導体レーザ１２ｂからの検査光を反射させることによって、両半導体レーザ１２ａ、１２ｂからの波長の異なる検査光を同一光路に導く。この際、両半導体レーザ１２ａ、１２ｂから一対の検査光は、互いに偏光方向が直交するものとする。これにより、検査光を効率的に取り出すことができる。なお、偏光ビームスプリッタ１２ｃは、バンドパスフィルタを挟んだビームスプリッタに置換することができる。この場合、バンドパスフィルタに、第１の半導体レーザ１２ａからの検査光を透過させ、第２の半導体レーザ１２ｂからの検査光を反射させる波長特性を持たせることになる。
【００２２】
コリメータレンズ１３は、各半導体レーザ１２ａ、１２ｂからビームスプリッタ１４を経て同一光路に導かれてミラー３０で反射された各検査光を平行光束とする。なお、両半導体レーザ１２ａ、１２ｂからの一対の検査光間に波長差がほとんどないときは、コリメータレンズ１３の波長特性を考慮する必要はないが、両半導体レーザ１２ａ、１２ｂから一対の検査光の波長差が大きいときは、コリメータレンズ１３として色消しレンズを用いるか、コリメータレンズ１３を波長毎に対応するものに交換する。
【００２３】
ビームスプリッタ１４は、平行平板状の透明プレートであり、ビーム分割面１４ａに例えば半透鏡膜を形成している。ビームスプリッタ１４は、これに入射した検査光の一部をビーム分割面１４ａで反射して参照光とし、残りの検査光を透過させて被検光とする。
【００２４】
被検対象用ステージ１５は、不図示の手動機構またはステージ駆動装置２３によって駆動可能になっており、被検対象を３次元的に移動させて適所に保持する。図示の場合、被検対象用ステージ１５には、被検対象である被検レンズＭＬが固定されている。なお、被検対象が図示のようにレンズでありその結像特性を計測する場合、被検レンズＭＬの後方に参照凹面ミラー３１を配置して被検レンズＭＬを経た被検光を反射し、再び被検レンズＭＬを経てほぼ平行光束にしてビームスプリッタ１４に戻し、参照光と干渉させる。被検レンズＭＬが光ディスク用対物レンズ等の、所定の平行平面基板を介して集光するように設計されたレンズの場合、参照凹面ミラー３１と被検レンズＭＬとの間にカバーガラス３２を配置する。
【００２５】
参照平面ミラー１６は、入射面１６ａに例えば反射膜を形成している。参照平面ミラー１６は、圧電素子４１を介してアライメント装置４２に固定されている。圧電素子４１は、位相送り機構として、Ｄ／Ａ変換回路２４からの制御電圧に応じて伸縮し、参照ミラーを光軸ＯＡの方向に波長オーダで精密に往復移動させることができる。アライメント装置４２は、手動機構やモータドライバ２５に駆動されて、参照平面ミラー１６の光軸方向の位置や姿勢を適切な状態に保つ。
【００２６】
図２は、アライメント装置４２の構造を概念的に説明する図である。このアライメント装置４２は、計測装置本体に固定される固定部材４２ａと、固定部材４２ａに取り付けられて適宜傾斜させることができる可動板４２ｂと、可動板４２ｂから延びるスライドガイド４２ｃと、スライドガイド４２ｃ上を移動するスライド部材４２ｄと、スライド部材４２ｄに固定されて圧電素子４１を保持するとともに参照平面ミラー１６を後方から支持するホルダ４２ｅを備える。これらのうち、スライドガイド４２ｃとスライド部材４２ｄは、スライド手段を構成する。
【００２７】
固定部材４２ａと可動板４２ｂとの間には、両者を離間させる力を与えるばね部材４２ｆが配置されており、可動板４２ｂに設けた調節ねじ部材４２ｇの回転位置を適宜調整することによって、可動板４２ｂの光軸ＯＡに対する傾斜角を微調整することができる。なお、固定部材４２ａと可動板４２ｂには、それぞれ開口ＡＰが形成されており、参照平面ミラー１６の前後の光路を遮らないようになっている。
【００２８】
スライド部材４２ｄは、図１のモータドライバ２５からの駆動信号に基づいて動作するモータ４２ｈに駆動されてスライドガイド４２ｃ上で任意の位置に移動させることができる。これにより、ビームスプリッタ１４と参照平面ミラー１６との間の距離Ｌ１に対応して与えられる参照光路長と、ビームスプリッタ１４と参照凹面ミラー３１との間の距離Ｌ２に対応して与えられる被検光路長をほぼ一致させることができる。一方、スライド部材４２ｄ上の参照平面ミラー１６は、圧電素子４１の変形に伴ってスライド部材４２ｄ上で光軸ＯＡの方向に適宜往復移動するようになっている。モータ４２ｈは、手動でも良い。
【００２９】
図１に戻って、撮像レンズ１７は、ビームスプリッタ１４を経て合成された、被検レンズＭＬからの被検光と参照平面ミラー１６からの参照光とを合成光として集光する。なお、図示を省略しているが、撮像レンズ１７には、これを光軸ＯＡ方向等に変位させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によってフォーカス状態を調整することができる。
【００３０】
また、ＣＣＤセンサ１８には、撮像レンズ１７によって一旦集光された合成光が干渉縞として投影される。この干渉縞のパターンは、電気信号として画像処理装置２６に出力される。この電気信号は、ＣＣＤセンサ１８に投影された干渉パターンに対応する画像信号としてコンピュータ２７に出力される。なお、図示を省略しているが、ＣＣＤセンサ１８には、これを光軸ＯＡ方向に移動させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によってＣＣＤセンサ１８による撮像倍率を調整することができる。また、ＣＣＤセンサ１８は、画像処理装置２６側から制御されるカメラシャッタを有する。このカメラシャッタは、内蔵するフォトダイオードの蓄積時間を調節するものであり、入射する光強度にかかわらず適切な輝度分布の画像信号を与える。
【００３１】
コンピュータ２７は、両レーザドライバ２１、２２を制御して、半導体レーザ１２ａ、１２ｂを発振させるとともに、出射する検査光のコヒーレンス長を調整する。また、コンピュータ２７は、Ｄ／Ａ変換回路２４を制御して、参照平面ミラー１６を光軸方向に移動させることによって、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞の移動を制御することができ、干渉縞の位置制御が行える。位相制御された最低３枚以上の干渉縞から測定対象の波面や形状を高精度に測定できる。
【００３２】
また、コンピュータ２７は、モータドライバ２５を制御してアライメント装置４２を駆動し、参照平面ミラー１６の光軸方向の位置を調整する。つまり、コンピュータ２７、モータドライバ２５、及びアライメント装置４２は、光路差制御手段を構成する。これにより、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞の明暗強度差に相当するビジビリティを調整することができ、被検対象による波面変化の計測精度を一定以上に保つことができる。
【００３３】
以下、図１に示す干渉計測装置の動作について説明する。まず、被検対象用ステージ１５上に被検対象である被検レンズＭＬをセットする。次に、アライメント装置４２を手動または電動で動作させることにより、スライド部材４２ｄ上でスライドガイド４２ｃを適宜移動させる。これにより、光軸ＯＡに沿って参照平面ミラー１６を移動させて距離Ｌ１を調節することができ、参照光路長及び被検光路長を実質的に等しくすることができる。
【００３４】
次に、例えば一方のレーザドライバ２１を動作させて、半導体レーザ１２ａから、特定波長の検査光を出射させる。この際、レーザドライバ２１、２２は、半導体レーザ１２ａ、１２ｂに対してＤＣ電流に高周波電流を重畳したものを供給して検査光のコヒーレンス長を調節する。つまり、レーザドライバ２１、２２やコンピュータ２７は、コヒーレンス調整手段として機能する。これにより、必要な被検光のみを選択して参照光との干渉縞を発生させることができる。次に、アライメント装置４２を微動させて、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞のビジビリティを調整する。これにより、画像処理装置２６で検出する干渉パターンのコントラストを所望の値に設定することができる。これと相前後して、ＣＣＤセンサ１８のカメラシャッタを適宜調節して、画像処理装置２６で検出する干渉パターンの輝度を調節する。具体的には、ＣＣＤセンサ１８の蓄積時間を調節して、干渉パターンの輝度を干渉パターンの計測に適する値にする。この際、ＣＣＤセンサ１８のカメラシャッタの調節を自動化することができる。例えば、画像処理装置２６で検出した画像をコンピュータ２７で解析して画像の平均輝度等からＣＣＤセンサ１８の蓄積時間を設定して画像処理装置２６に指令信号を出力する。次に、コンピュータ２７からＤ／Ａ変換回路２４に制御信号を出力して圧電素子４１を変化させる。これにより、参照平面ミラー１６を位相送りする走査が可能になり、高精度な波面計測が可能になる。
【００３５】
次に、他方のレーザドライバ２２を動作させて、他方の半導体レーザ１２ａから、別の波長の検査光を出射させる。以下同様にして、検査光のコヒーレンス長を調節し、干渉パターンのビジビリティや輝度を調整し、参照平面ミラー１６を位相送りする走査によって被検対象による波面変化を計測する。
【００３６】
図３は、半導体レーザ１２ａ、１２ｂの動作を概念的に説明するグラフである。各半導体レーザ１２ａ、１２ｂからは、図３（ａ）に示すような一定の広がりを有するパワー分布の検査光が出射する。なお、グラフにおいて、横軸は波長であり縦軸はレーザパワーである。グラフから明らかなように、半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射する検査光は、波長範囲Δλの広がりを有する。この波長範囲Δλは、レーザドライバ２１、２２側から制御可能なパラメータであり、各半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射する検査光の可干渉性すなわちコヒーレンス長を制御することができる。
【００３７】
図３（ｂ）及び（ｃ）は、波長範囲Δλの調節を説明するグラフである。図３（ｂ）は、半導体レーザ１２ａ、１２ｂに供給する電流Ｉと発振波長λとの関係を示す。半導体レーザ１２ａ、１２ｂに供給する電流を漸増させると、発振波長λが徐々に増加する漸増領域と発振波長λが階段状に増加する不連続領域とが形成される。上記の漸増領域において、半導体レーザ１２ａ、１２ｂに直流電流成分ＩＤＣを供給しつつ振幅Ｉｍｏｄの高周波電流を重畳させると、半導体レーザ１２ａ、１２ｂの発振波長が一定の幅を有することになる。このような縦モードの調整により、図３（ａ）に示すような波長特性を得ることができる。一方、図３（ｃ）は、半導体レーザ１２ａ、１２ｂに対してＤＣ電流を供給した場合の波長特性を示すグラフである。このように高周波電流を供給しない場合、半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射する検査光の波長は、極めて狭帯域で可干渉性の高い光となる。以上からも明らかなように、高周波電流の振幅Ｉｍｏｄを調節することによって半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射する検査光の波長範囲Δλを所望の値に調節することができる。このことは、半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射する検査光のコヒーレンス長を調節できることを意味し、コヒーレンス長を適宜短くすれば、参照光路長とほぼ一致する被検光路長の条件を満たす面からのみの被検光を高い選択性で検出することができる。つまり、不要な面からの反射に起因するノイズの発生を抑制できる。理解を容易にするため、被検対象用ステージ１５上の被検レンズＭＬに代えて平行平板ガラスを配置した場合について説明する。この場合、平行平板ガラスの表面反射光と裏面反射光とによって２組の干渉パターンがＣＣＤセンサ１８に投影される可能性があるが、半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射する検査光のコヒーレンス長を平行平板ガラスの厚み以下にすれば、平行平板ガラスの表面と裏面のいずれか一方のみからの反射光のみを被検光として検出することができる。
【００３８】
図４は、画像処理装置２６で検出されコンピュータ２７のディスプレイに表示される干渉パターンの一例を示す。図４（ａ）は、コヒーレンス長を大きくした場合であり、被検対象からの干渉縞Ｆ１１のほかに、被検対象以外からの干渉縞Ｆ１２がゴースト像として形成されている。図４（ｂ）は、コヒーレンス長を短くした場合であり、被検対象からの干渉縞Ｆ１１のみが形成されている。
【００３９】
図５は、画像処理装置２６で検出される干渉パターンのビジビリティの変化を説明するグラフである。横軸は、参照光路長と被検光路長との光路差ΔＯＰを示し、縦軸は、光路差ΔＯＰに対応する干渉パターンのビジビリティγを示す。ここで、ビジビリティγは、Ｉｍａｘを干渉パターンの最大輝度とし、Ｉｍｉｎを干渉パターンの最低輝度として、以下の式
γ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
で与えられる。
【００４０】
図示のグラフからも明らかなように、ビジビリティは、周期的に増減し、光路差ΔＯＰが０の場合にもっとも大きくなる。また、ビジビリティの増減周期は、用いる半導体レーザによって変わるが、数ｎｍ程度である。また、このビジビリティ特性は、レーザ光源の種類に依存して経時変化し、特に青色レーザで顕著になる。
【００４１】
以上のように、ビジビリティは、光路差ΔＯＰの調節によって制御できるものであるから、アライメント装置４２により参照平面ミラー１６を微動させつつ画像処理装置２６で検出される干渉パターンを計測することにより、ビジビリティの最も良好な状態を与える参照平面ミラー１６の位置を検出することができる。この際、ＣＣＤセンサ１８のビジビリティの調節を自動化することができる。例えば、コンピュータ２７からの指示によってアライメント装置４２を駆動し、参照平面ミラー１６を光軸ＯＡに沿って微小量だけ段階的に移動させる。このとき、画像処理装置２６で検出した画像をコンピュータ２７で解析して画像の輝度差等からビジビリティを計算する。このように、参照平面ミラー１６の微動によって参照光路長を微増若しくは微減させてその都度ビジビリティを測定することによってビジビリティ特性を得ることができ、ビジビリティ特性からビジビリティを最大値とする参照平面ミラー１６の位置を決定することができる。これにより、半導体レーザ１２ａ、１２ｂの経時変化に伴うモード変化を相殺することができ、安定した計測が可能になる。
【００４２】
図６は、ビジビリティの調節を説明する図である。図６（ａ）は、ビジビリティが低い場合であり、干渉縞Ｆ２１の明暗差すなわちコントラストが低い。一方、図６（ｂ）は、ビジビリティを高くした場合であり、干渉縞Ｆ２２の明暗差すなわちコントラストが高い。ビジビリティを高くすることで、ＣＣＤセンサ１８で検出されるダイナミックレンジが広がり、測定精度、再現性が向上する。
【００４３】
図７は、検査光の波長すなわち計測波長による干渉パターンの変化を例示する。図７（ａ）は、６５５ｎｍの場合の干渉パターンＦ３１であり、図７（ｂ）は、７８５ｎｍの場合の干渉パターンＦ３２である。このように、２種類の干渉パターンを得ることにより、被検対象について、色収差や各波長ごとの光学特性を得ることができる。これにより、記録媒体用ドライブすなわちＤＶＤやＣＤドライブの光ピックアップ用の互換対物レンズの波長依存性を同一の干渉計装置で計測することができる。
【００４４】
図８は、被検レンズＭＬとして波面収差はほぼ良好に補正されているが、色収差は補正されていないレンズを計測した場合を例示する。ここでレンズの波面収差とは、レンズ開口内での光路長差（△ｎｄ）の表現のことであり、無収差のときは、図７（ａ）のような等間隔平行な干渉縞が観察される。この例では、レンズは球面収差をもっており、図８（ａ）のように中心部が等間隔平行、周辺部は曲がった干渉パターンとなる。このように光路差△ｎｄは干渉縞パターンとして観察されるが、干渉縞のビジビリティを決める被検光と参照光との間の光路長差は、光路中の媒体の群屈折率ｎ_ｇを用いた△ｎ_ｇｄで表される。短波長域では媒体の屈折率ｎと群屈折率ｎ_ｇの差が特に大きく波面収差が良好に補正されたレンズであっても、光源のコヒーレンスが低いとき、干渉縞のビジビリティは中心部と周辺部で違いが出る。図８（ａ）や、図８（ｂ）は、参照平面ミラー１６を光軸ＯＡに従って微小量だけ移動させた場合の干渉縞パターンＦ４１、Ｆ４２の変化を示す。干渉縞パターンＦ４１の場合、中央領域のビジビリティが高くなっており、干渉縞パターンＦ４２の場合、周辺部のビジビリティが高くなっている。このような像を観察することで、レンズの色収差を定生的に判定することができる。
〔第２実施形態〕
以下、本発明に係る第２実施形態の干渉計装置について説明する。第２実施形態の干渉計装置は、第１実施形態の干渉計装置を変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００４５】
この干渉計装置では、コリメータレンズ１３とビームスプリッタ１４との間に１／４波長板５０を進退自在に配置している。この１／４波長板５０は、波長板駆動装置５１に駆動されて光路上で回転し、主軸方向が任意の角度に調節される。また、１／４波長板５０が不要な測定の場合は、波長板駆動装置５１を適宜動作させることで、１／４波長板５０を光路上から退避させることができる。
【００４６】
コリメータレンズ１３とビームスプリッタ１４との間に１／４波長板５０を配置してその主軸の回転角を調整することで、検査光を円偏光や所望の楕円偏光とすることができ、被検光や参照光も同様の円偏光や楕円偏光となる。この場合、被検対象に円偏光や所望の楕円偏光を入射させることができるので、円偏光や楕円偏光で使用される光ピックアップ用の被検レンズＭＬの計測を現実の使用状態に近づけた適切なものとすることができる。ここで、１／４波長板５０及び波長板駆動装置５１は、これを制御するコンピュータ２７とともに偏光状態調節手段を構成する。
【００４７】
上記第２実施形態では、１／４波長板５０をコリメータレンズ１３とビームスプリッタ１４との間に配置しているが、コリメータレンズ１３と被検対象との間の被検光路上に例えば１／２波長板等を配置することもできる。この場合、１／２波長板の主軸の回転角を調節することで、被検対象に任意の角度方向の直線偏光を入射させることができ、戻ってきた被検光をもとの角度方向の直線偏光に戻すことができる。これにより、被検対象の波面計測において偏光依存性を評価することができる。また、被検対象の複屈折成分の測定が可能になる。
【００４８】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、各半導体レーザ１２ａ、１２ｂから発生させるレーザ光の波長を固定的なものとしているが、半導体レーザに付属する温度調節機構を積極的に利用すれば、狭い波長範囲での色収差測定も可能になる。すなわち、温度調節機構の温度設定を変更することで半導体レーザ１２ａ、１２ｂから出射されるレーザ光の波長を変更することができるので、変更した各波長において被検対象の光学特性を得ることができる。また、半導体レーザの個数も２つに限定されるものではなく、適宜選択して構成することができる。また、干渉パターンを視認するための表示手段としては、勿論コンピュータのディスプレイに限らず、各種モニターを利用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の干渉計装置によれば、コヒーレンス調整手段が前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するので、コヒーレンス長を所定範囲内に短くした場合、参照面側の光路に近い光路を有する面のみに関して干渉縞を形成することができる。これにより、目標とする被検面すなわち被検対象のみに絞って干渉像の観察・計測を行うことができ、高感度で高精度の計測が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の干渉計装置の構成を説明する図である。
【図２】図１の装置の一部であるアライメント装置の構造を概念的に説明する図である。
【図３】（ａ）は、半導体レーザから出射する検査光のパワー分布を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、波長範囲Δλの調節を説明するグラフである。
【図４】（ａ）は、コヒーレンス長を大きくした場合の干渉パターンの一例であり、（ｂ）は、コヒーレンス長を短くした場合を示す。
【図５】干渉パターンのビジビリティの変化を説明するグラフである。
【図６】（ａ）は、ビジビリティを低くした場合の干渉パターンの一例であり、（ｂ）は、ビジビリティを高くした場合を示す。
【図７】（ａ）は、第１の波長における干渉パターンの一例であり、（ｂ）は、別の第２の波長に変更した場合を示す。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、回折型の輪帯レンズを計測した場合を例示する。
【図９】第２実施形態の干渉計装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１２　　　光源装置
１２ａ，１２ｂ　　　半導体レーザ
１３　　　コリメータレンズ
１４　　　ビームスプリッタ
１５　　　被検対象用ステージ
１６　　　参照平面ミラー
１７　　　撮像レンズ
１８　　　センサ
２１，２２　　　レーザドライバ
２３　　　ステージ駆動装置
２４　　　Ｄ／Ａ変換回路
２５　　　モータドライバ
２６　　　画像処理装置
２７　　　コンピュータ
３１　　　参照凹面ミラー
４２　　　アライメント装置
ＭＬ　　　被検レンズ
ＯＡ　　　光軸

Claims

検査光を発生する半導体レーザを有する光源装置と、
前記光源装置からの検査光を参照光と被検光とに分割して参照面及び被検対象に入射させるとともに、当該参照面で反射された参照光及び当該被検対象を経た被検光を再度合成する光分割合成手段と、
前記半導体レーザから発生させる検査光のコヒーレンス長を調整するコヒーレンス調整手段と
を備える干渉計装置。
前記参照光及び被検光を再度合成する際の相対的な光路長差を制御する光路差制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の干渉計装置。
前記光路差制御手段は、参照光及び被検光の光路長が実質的に等しくなるよう被検面の光軸方向の位置を調整することを特徴とする請求項２記載の干渉計装置。
前記光路差制御手段は、前記参照面を有するミラーを光軸に垂直な方向に移動させるスライド手段を有することを特徴とする請求項２記載の干渉計装置。
前記光路差制御手段は、前記検査光のコヒーレンス長が短いときに、前記参照光及び被検光の光路長差を微調整することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか記載の干渉計装置。
前記光路差制御手段は、前記光分割合成手段によって再度合成された参照光及び被検光によって形成される干渉縞のビジビリティの経時変化を相殺することを特徴とする請求項５記載の干渉計装置。
前記コヒーレンス調整手段は、前記半導体レーザに高周波成分を重畳した電流を供給する電源装置であることを特徴とする請求項１から請求項６いずれか記載の干渉計装置。
前記半導体レーザは、近紫外域から近赤外までのうち所定波長の光束を出射することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか記載の干渉計装置。
前記光源装置は、複数の半導体レーザを有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか記載の干渉計装置。
前記複数の半導体レーザは、異なる波長の光を発生することを特徴とする請求項９載の干渉計装置。
前記被検光の偏光状態を調節する偏光状態調節手段をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか記載の干渉計装置。