JP2007078593A - 光波干渉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検レンズのポジショニング手段を備えた光波干渉装置において、被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸の平行ずれを自動調整し、被検レンズの光波干渉測定を自動化し得る光波干渉装置を得る。
【解決手段】被検レンズ１の表面からの前記測定用光束の反射光に基づく輝点を観察し、観察画面上での該輝点の像位置を演算するとともに、測定された該輝点の像を観察画面上での所定の基準の位置まで移動させるのに要する、基準球面反射鏡７の移動量を演算し、この演算された移動量に基づき、基準球面反射鏡７の駆動制御を行うようにして、光波干渉測定の観察画面上で、被検レンズ１の光軸と基準球面反射鏡７の光軸の平行ずれを自動調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検レンズのポジショニング手段を備えた透過波面測定用の光波干渉装置に関し、特に、光記録媒体の記録/再生装置に搭載される光ピックアップレンズ等の波面収差を測定する場合に、この被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸のずれを自動調整し得る光波干渉装置に関するものである。

従来より、各種レンズ、例えば光ピックアップレンズ等の波面収差を測定する透過波面測定用の光波干渉装置が知られている。
このような光波干渉装置では、被検レンズ搭載治具を、この治具に支持された被検レンズの光軸方向と略直交する方向に移動して、該被検レンズのロードおよびアンロードを行うようにしており、被検レンズをこの被検レンズ搭載治具上に配設した後、被検レンズのロード操作を行うことによって、被検レンズを正規の観察位置にセットするようにしている。

図１７（Ａ）は、このようなロード操作によって、正規の観察位置にセットされた、両凸の光ピックアップレンズよりなる被検レンズ１００に対して光干渉測定を行う際の概略配置を示すものである。
すなわち、干渉計本体からの測定用平行光束は干渉計の基準板１０２に照射され、その基準面において２系に分割される。一方は基準面で反射されて基準光とされるが、他方はこの基準面を透過し、レンズ搭載治具１００上に支持された被検レンズ１００に照射される。この被検レンズ１００に照射された他方の測定光束は、この被検レンズ１００において一旦収束され、再び発散されて基準球面反射鏡１０６の反射面に照射される。

ところで、被検レンズ１００から射出された測定光束において、基準球面反射鏡１０６に対する入射経路と出射経路が一致していないと、被検レンズ１００の光干渉測定を行うことはできない。したがって、図１７（Ａ）に示すように、被検レンズ１００から射出された測定光束がその途中で収束点を有する場合に、基準球面反射鏡１０６からの戻り光がその入射経路を逆進するためには、この収束点が基準球面反射鏡１０６の基準球面中心（球心）１０８に厳密に一致している必要がある。

しかしながら、実際には、被検レンズ１００をレンズ搭載治具１０４上に配設し、そのロード操作を行って、被検レンズ１００を、定められた観察位置にセットした状態では、被検レンズ１００の光軸が、基準板の基準面の垂直方向に対して傾いてしまうことがあり、この場合には被検レンズ１００の傾きを調整して、被検レンズ１００の光軸が基準板の基準面に対して垂直となるように設定する。

しかし、このように被検レンズ１００の傾きを調整した場合、一般に、被検レンズ１００の光軸と基準球面反射鏡１０６の光軸とが平行ずれを生じてしまう。これにより、図１７（Ｂ）に示すように、被検レンズ１００から出射された測定光束の収束点が基準球面反射鏡１０６の基準球面中心（球心）１０８に対して、ずれを生じる結果となり、被検レンズ１００の光干渉測定が困難となってしまう。一般に、このような平行ずれが、例えば数十μｍ程度以上生じていると観察面上に干渉縞は現れない、とされている（図１７（Ｂ）では上記平行ずれが誇張して描かれている）。

すなわち、被検レンズ１００の傾きを調整した際に生じる、僅かな光軸の平行ずれを抑制することが光干渉測定を行う上で大きな問題となっている。

また、被検レンズ１００をレンズ搭載治具１０４のレンズ設置部にセットした場合には、僅かながらガタが生じていることから、これによっても被検レンズ１００の光軸と基準球面反射鏡１０６の光軸との間に平行ずれが生じ、上記と同様の問題が発生する。

このようなことから、従来は、被検レンズ１００をレンズ搭載治具１０４上に配設する際に、このレンズ搭載治具１０４上で可動しないように、正確な位置に時間をかけて確実に固定するようにしていた。

なお、下記特許文献１には、干渉計装置において、被検体と基準板とのアライメントを行うために、これら被検体と基準板の双方からの反射光を、本来の干渉計装置の光学系とは別途の集光レンズにより集光し、専用のラインセンサ上に点像を形成する技術が開示されている。

特開平７−８３６０９号公報

しかしながら、上述したように、被検レンズ１００をレンズ搭載治具１０４上に確実に固定するようにした場合には、被検レンズ１００の交換を、ロボット等を用いた自動化作業により行うことが極めて難しくなる。

光ピックアップレンズ等の製造工程においては、レンズを高速で量産化できる体制を確立することが急務とされているが、従来は、上述した如く、この被検レンズ１００の波面収差を検査する光干渉測定の一部を手作業で時間をかけて行う必要があり、被検レンズの光干渉測定を全自動化することへの要求は極めて強いものがある。

また、上記公報記載の技術によっては、通常用いられる干渉計装置の構成以外に、上述した集光レンズやラインセンサ、さらには光路を該集光レンズ方向に分割するためのハーフミラー等が必要となり、装置が複雑化し大型化する。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、被検レンズのポジショニング手段を備えた光波干渉装置において、被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸の平行ずれを自動調整し、被検レンズの光波干渉測定を全自動化することができ、装置の簡素化およびコンパクト化を図り得る光波干渉装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため本発明の光波干渉装置は、光源からの測定用光束を２系に分割し、一方を被検レンズを透過させた後、基準球面反射手段により反射せしめ、該被検レンズを再透過させて被検光となし、他方を基準面において基準光となし、該被検光と該基準光との干渉により生じる干渉縞を観察し、該観察結果に基づき該被検レンズの波面収差を測定する光波干渉装置において、
前記基準球面反射手段の光軸と該被検レンズの光軸との位置関係を調整する被検体ポジショニング手段を備え、
該被検体ポジショニング手段は、
前記光波干渉装置からの測定用光束に対面するように該被検体を支持する被検体支持手段と、
該被検体を透過した前記測定用光束を反射する基準球面反射手段と、
該基準球面反射手段をその光軸方向と直交する平面内の互いに直交する２軸方向に移動調整可能な移動調整手段と、
前記被検レンズの表面からの前記測定用光束の反射光の強度分布に基づく光マークを観察し、観察画面上での該光マークの像位置を演算する光マーク像位置測定演算手段と、
該光マーク像位置測定演算手段により測定された該光マーク像を該観察画面上での所定の基準位置まで移動させるのに要する、前記基準球面反射手段の移動量を演算する基準球面移動量演算手段と、
該基準球面移動量演算手段により演算された移動量に基づき、前記移動調整手段の駆動制御を行う駆動制御手段と、
を備えてなることを特徴とするものである。
なお、上記「基準球面」とは、物理的に球面形状とされるもの以外に、いわゆる非球面形状とされるものを含む意である。

また、前記被検体支持手段は、この被検体支持手段により支持された被検レンズの光軸方向に略直交する方向に移動して、該被検レンズのロードおよびアンロードを行うように構成されていることが好ましい。

また、前記被検レンズがコバ部を有し、該コバ部は、該被検レンズの光軸に垂直となる基準コバ面を少なくとも１つ有しており、
前記被検体支持手段は、該基準コバ面の一部を支持するとともに、該基準コバ面のその余の部分に前記測定用光束を照射させ得る窓部を有するコバ面受け台を備えていることが好ましい。

さらに、前記観察画面上において、前記被検レンズの本体に係る干渉縞の観察領域と、前記窓部に対応する前記基準コバ面に係る干渉縞の観察領域とを特定するマスクを生成するマスク生成手段と、
前記観察画面上における前記光マークの像の移動に応じて該マスクを移動させるマスク移動手段を備えていることが好ましい。

本発明の光波干渉装置は、被検レンズの表面からの前記測定用光束の反射光の強度分布に基づく光マークを観察し、観察画面上での該光マークの像位置を演算するとともに、測定された該光マーク像を該観察画面上での所定の基準位置まで移動させるのに要する、基準球面反射手段の移動量を演算し、この演算された移動量に基づき、基準球面反射手段の駆動制御を行うようにしているから、被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸の軸ずれを容易に自動調整することが可能となる。これにより、被検レンズを被検体支持手段上に配設する際に、この被検体支持手段上で可動しないように、煩雑な固定作業を行う必要がなくなり、被検レンズの交換を、ロボット等を用いた自動化作業により行うことが可能となり、レンズを高速で量産化できる体制を確立することが可能となる。

また、被検レンズの位置調整に要する測定系として、別途の光学系やラインセンサ等は不要であり、装置の簡素化およびコンパクト化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る光波干渉装置の主要部の構成を概略的に示す図である。また、図２は被検レンズの形状を示す概略図（（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図）、図３はレンズ搭載治具のコバ面受け台の形状を示す概略図であり、図４は、本実施形態に係る光波干渉装置の被検レンズポジショニング部の概観構成を示す正面図、図５は、本実施形態に係る光波干渉装置の被検レンズのロード/アンロードの状態を示すための、被検レンズポジショニング部の概観構成側面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る光波干渉装置は、干渉計本体部２０と被検体ポジショニング部３０とからなる。

まず、干渉計本体部２０は、レーザ光源等の可干渉距離の長い光源２１を搭載したフィゾー型の干渉計装置であり、光源２１から射出された光の進む順に配置された、ビーム径拡大用レンズ２２、ビームスプリッタ２３、コリメータレンズ２４、結像レンズ２５、光検出面を有する撮像手段２６とを備えている。また、干渉計本体部２０は、撮像手段２６により撮像された画像についての画像処理、各種演算処理および各種調整部の駆動制御を行なうコンピュータ２７と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置２８と、コンピュータ２７に対する各種入力を行なうための入力装置２９とを備えている。また、基準板４は、通常、干渉計本体部２０に含まれるが、本明細書では、説明の便宜上、下述する被検体ポジショニング部３０に含めて説明する。

一方、被検体ポジショニング部３０は、干渉計本体部２０からの測定用光束の進行方向（図１では上方向）に向かって、干渉計の基準板（以下、単に基準板と称する）４、被検レンズ１、補正板６および基準球面反射鏡７を、この順に支持し、かつ位置調整するように構成されたものである。

すなわち、基準板４は、手動２軸チルトステージ１１によって、支持され、かつＸ軸およびＹ軸を中心とした回転角度（傾き）を、予備調整段階において調整されるようになっている。また、被検レンズ１は、レンズ搭載治具５を介して電動２軸チルトステージ１３によって、支持され、かつＸ軸およびＹ軸を中心とした回転角度（傾き）を、各被検レンズ１の測定時において自動調整されるようになっている。さらに、補正板６および基準球面反射鏡７は、手動２軸チルトステージ１２、電動Ｙ軸ステージ１４、電動Ｘ軸ステージ１５および電動Ｚ軸ステージ１６により順次支持される。ここで、補正板６は、光記録媒体の保護層に対応するように設けられた透明板（通常はガラス板）であり、実際に光記録媒体を記録/再生する状態と光学条件をそろえる目的で配設されるものであって、手動２軸チルトステージ１１によって、基準板４の基準面に対して平行となるように、Ｘ軸およびＹ軸を中心とした回転角度（傾き）を、予備調整段階において調整されるようになっている。一方、基準球面反射鏡７は、電動Ｙ軸ステージ１４、電動Ｘ軸ステージ１５および電動Ｚ軸ステージ１６により、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向に平行に移動調整が可能とされ、これにより各被検レンズ１の測定時において自動的に位置調整されるようになっている。

上記実施形態においては、被検レンズ１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＡＯＤ、ブルーレイディスク等の光記録媒体を記録/再生する装置に光ピックアップレンズとして搭載されるものであり、レンズ本体２およびコバ部３とからなる。レンズ本体２は両凸レンズとされており、光記録媒体記録/再生装置の光源側に強い曲率の面が配されてなる。また、コバ部３の該光源側に配されるコバ面３Ａはレンズアライメント時の基準面とされており、光ピックアップレンズの光軸に対して厳密に垂直となるように設定される。なお、コバ部３の他面を基準面とすることは勿論可能である。

なお、被検レンズ１として、その形状およびその用途は上記実施形態のものに限られるものではなく、また、非球面や回折光学面を付設することも可能である。なお、例えば、被検レンズ１が非球面を有している場合に、基準球面反射鏡７の表面は、この被検レンズ１の表面形状に応じた非球面形状とされている。

なお、図示されていないが基準板４には、フリンジスキャン計測を実施する際に基準板４を光軸方向に微動させるためのフリンジスキャンアダプタが設けられている。

次に、レンズ搭載治具５のコバ面受け台の形状は、干渉計本体部２０からみると、図３（Ａ）に示す如く、その中央部分に被検レンズ１の光干渉測定を行うための中央窓９Ａ、中央窓９Ａの外側に位置する３つのコバ面反射光用窓９Ｂ、さらに、コバ面反射光用窓９Ｂの外側に位置する３つの補正板反射光用窓９Ｃとからなる連続した窓部と、コバ面３Ａの対応領域に張り出した３つのコバ面受け領域８とを備えている。なお、図３（Ａ）の例においては、コバ面反射光用窓９Ｂ、補正板反射光用窓９Ｃおよびコバ面受け領域８がいずれも３つ設けられているが、これら各部の数はその他の数とされていてもよく、例えば図３（Ｂ）に示す例（各部の符号は、図３の対応する各部の符号に５０を加えて示す）においては、コバ面反射光用窓９Ｂ、補正板反射光用窓９Ｃおよびコバ面受け領域８がいずれも４つのものが示されている（後述する記載においてはこれらの部材が４つのものが示されている）。

また、図４には、被検レンズ１のロード/アンロード操作を行うためのサンプルステージ前後方向（Ｌ軸方向）移動機構３１、上記コバ面３Ａの、Ｘ軸およびＹ軸を中心とした回転角度（傾き）を計測するロータリエンコーダ３２、電動Ｚ軸ステージ１６を移動させるパルスモータ３４およびＺ軸手動粗調整用つまみ３６が示されている。

さらに、被検レンズ１が観察位置にセットされた状態を図５（Ａ）に、被検レンズ１のアンロード操作がなされて、被検レンズ１の配設/交換操作がなされる状態を図５（Ｂ）に各々示す。

以下、上記光波干渉装置の測定手順について簡単に説明する。
まず、図５（Ｂ）に示す状態において、被検レンズ１をレンズ搭載治具５に搭載し、サンプルステージ前後方向（Ｌ軸方向）移動機構３１により、図５（Ａ）に示す状態となるまでＬ軸方向（図１では紙面の奥行き方向；Ｙ軸方向に一致）に移動させて、被検レンズ１を観察位置にセットする。

次に、被検レンズ１の光干渉測定を行うための予備調整を行う。この予備調整には、手動２軸チルトステージ１１により基準板４の基準面と測定用光束の軸とが、互いに垂直となるように設定する基準面傾き調整、および手動２軸チルトステージ１２により補正板６と基準板４の基準面とが互いに平行となるように設定する補正板傾き調整を行う。なお、必要に応じて、Ｚ軸手動粗調整用つまみ３６により、基準球面反射鏡７のＺ軸方向位置の粗調整を行う。
なお、装置を最初に使用する場合には、観察画面中に干渉縞を発生させる各種調整操作を手動で行い、その調整値をコンピュータ２７内のメモリに記憶させておく必要がある。

次に、本発明におけるポイントとなる、被検レンズ１の光干渉測定を行うための本調整を行う（詳しくは後述する）。上記予備調整は、一連の被検レンズ１について光干渉測定を行う前に一度行うようにすればよいが、この本調整は、各被検レンズ１の測定を行う度に、原則としてその都度行うようにする。

この本調整は、まず、電動２軸チルトステージ１３を用い、被検レンズ１のコバ面３Ａと、上記基準板４の基準面が互いに平行となるように２軸チルトの自動調整を行う。これにより、被検レンズ１の光軸と基準球面反射鏡７の光軸とが互いに平行に調整される。

次に、電動Ｙ軸ステージ１４、電動Ｘ軸ステージ１５および電動Ｚ軸ステージ１６を用い、被検レンズ１を透過し平面波から球面波となった光束が、基準球面反射鏡７の反射球面部分に垂直に入射するように、基準球面反射鏡７のＸ、Ｙ、Ｚ各軸方向への平行ずれの自動調整を行う。すなわち、これにより被検レンズ１の光軸と基準球面反射鏡７の光軸とが互いに一致することになる。

上記の本調整が終了すると、被検体レンズ１の光干渉測定を行う。この光干渉測定により干渉計本体部２０の撮像手段２６において得られた干渉縞画像情報は、コンピュータ２７により演算処理や画像解析処理が施され、被検体レンズ１の波面収差量が求められる。
得られた干渉縞画像や、解析結果等はコンピュータ２７に接続されたモニタ装置２８に表示される。

ところで、本実施形態装置は、被検体レンズ１がレンズ搭載治具５に搭載されつつ移動されて、観察位置にセットされた状態において、被検レンズ１の光軸が基準球面反射鏡７の光軸に対して生じる平行ずれを補正する機能を有している。

微小量であってもこの光軸の平行ずれが生じると、被検レンズ１から射出された測定光束の収束点が基準球面反射鏡７の基準球面の中心（球心）に対して、ずれを生じる結果となり、被検レンズ１の光干渉測定が困難となる、という問題が生じる。このような平行ずれは、例えば数十μｍ程度という僅かな誤差量であっても、観察画面上に干渉縞が現れない状態となる。

そこで、本実施形態装置においては、被検レンズ１の表面からの測定用光束の反射光により生じる輝点を観察し、観察画面上での該輝点の像位置を演算する輝点像位置測定演算手段（光マーク像位置測定演算手段）と、この輝点像位置測定演算手段により測定された該輝点の像を観察画面上での所定の基準位置まで移動させるのに要する、基準球面反射鏡７の移動量を演算する基準球面移動量演算手段と、この基準球面移動量演算手段により演算された移動量に基づき、電動Ｙ軸ステージ１４、電動Ｘ軸ステージ１５および電動Ｚ軸ステージ１６の各ステージの駆動制御を行う駆動制御手段を備え、被検レンズ１の表面からの測定用光束の反射光に基づく輝点を、いわばトレーサとし、この輝点の像が観察画面内で所定の位置に移動することができるように、上記各ステージ（特に、電動Ｙ軸ステージ１４および電動Ｘ軸ステージ１５）の駆動制御を行って、上記各基準球面反射鏡７を移動させるようにしている。

ここで、上記輝点像位置測定演算手段および上記基準球面移動量演算手段は、コンピュータ２７内のＣＰＵおよびメモリ内のプログラム等により構成される手段であり、上記駆動制御手段は、各ステージ１４、１５、１６に付設された駆動モータ（パルスモータ等で構成される）、この駆動モータを制御する制御回路（図示せず）およびこの制御回路を機能せしめるプログラム（コンピュータ２７内のメモリ内または別途設けられたメモリ内に格納される）等で構成される。

図６は、上記輝点が生成される様子を示す概略図である。すなわち、測定用光束のうち、基準板４を透過した光束のうち大部分は、被検レンズ１から出射されて基準球面反射鏡７に照射されるが、測定用光束のうち、基準板４を透過した光束の一部は、被検レンズ１と空気の界面において反射される。被検レンズ１のレンズ表面は、球面または非球面等の曲面とされているので、このレンズ表面において反射されたほとんどの光は、被検レンズ１の側方に反射されるが、一般に、光軸近傍の局所領域のみは測定用光束に正対した平面とみなせる領域であることから、この局所領域に照射された測定用光束の一部は戻り光となって、この干渉計本体部２０の撮像手段２６の所定領域に輝点の像を形成する。

したがって、この輝点の像は被検面レンズ１の光軸位置を示すマークとなり、干渉縞観察画面内において、基準位置である光軸位置を示すトレーサとして機能する。なお、図６に示すように、この輝点は、被検レンズ１の表裏面の両方またはいずれか一方から生じることになる。

また、この輝点を発生させるレンズ位置は、必ずしも光軸近傍とは限られず、例えば非球面レンズ等においては、光軸近傍以外の円周状領域が、測定用光束に正対した平面とみなせる領域とされている場合が考えられるが、この領域からの輝点の像を使用することも可能である。

なお、本発明における「測定用光束の反射光の強度分布に基づく光マーク」としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、例えば、光軸付近において発生する同心円状の干渉縞（へそノイズとも称される）を、ハイパスフィルタ処理等の画像処理を施して用いるようにしてもよい。

図７は、上記輝点Ｐが、被検レンズ１に係る干渉縞とともに、上記レンズ搭載治具５のコバ面受け台の中央窓９Ａを通して、観察画面内の略中央に現れる様子を示すものである。なお、図７には、上記レンズ搭載治具５のコバ面受け台のコバ面反射光用窓９Ｂを通してコバ面３Ａの領域が、さらに、補正板反射光用窓９Ｃを通して補正板６の領域が、各々観察される様子が示されている。

また図８は、前回測定された輝点Ｐの像位置（基準の位置）と、今回測定された輝点Ｐ´の像位置とのずれを模式的に示すものであり、このずれ量を輝点像位置測定演算手段により演算し、この演算値に基づき、今回測定された輝点Ｐ´を前回測定された輝点Ｐの像位置（基準の位置）に戻すために必要な基準球面反射鏡７の移動量を、基準球面移動量演算手段により演算する。この演算値に基づき、コンピュータ２７は上記駆動制御手段に対して、各ステージ１４、１５、１６（特に、ステージ１４、１５）を駆動し得る指示信号を出力する。ここで、前回測定された輝点Ｐとは、「電動Ｙ軸ステージ１４および電動Ｘ軸ステージ１５の設定位置が今回の測定を始める際の設定位置と同一であり、かつ良好な干渉縞が被検レンズ１の領域に出現していた際の輝点Ｐ」を示すものであり、この条件を満足すれば、前回測定された輝点Ｐに限られるものではない。本明細書では、この位置を輝点Ｐの基準の位置または所定の基準位置と称する。

なお、上記では、輝点Ｐの像位置あるいは輝点Ｐ´の像位置として説明を進めているが、実際には、この輝点の像は微小ではあるが面積を有している（例えば１０数画素程度）ので、上述した演算は、その像の重心位置を基準とすることが望ましい。

ところで、被検レンズ１の光軸が基準球面反射鏡７の光軸に対して傾いている場合、被検レンズ１の傾きを確実に補正しておく必要がある。そこで、本実施形態装置においては、コバ面反射光用窓９Ｂを通して観察されるコバ面３Ａの領域からの干渉縞が略消失する（ヌル縞）程度まで、電動２軸チルトステージ１３により傾きを調整するようにしている。なお、このコバ面３Ａの領域に現れる干渉縞の状態は、干渉計本体部２０内のコンピュータ２７により解析され、その解析結果に基づいて電動２軸チルトステージ１３が駆動されることにより行われる。

図９Ａに示すコバ面３Ａの領域からの干渉縞画像においては、コバ面３Ａの領域に多数本の干渉縞が現れており、コバ面３Ａが傾いている調整前の状態を表している。一方、図９Ｂに示すコバ面３Ａの領域からの干渉縞画像はコバ面３Ａの傾きが調整された後の状態を示すものである。なお、場合によっては、この調整が終了した段階において、図７に示すように、被検レンズ１の領域内に多くの干渉縞が現れる。

なお、このようにして被検レンズ１の傾きが調整された後、上述した如く輝点Ｐの像位置に基づき基準球面反射鏡７の平行移動を行う。

図１０はこのようにして被検レンズ１の光軸と基準球面反射鏡７の光軸との平行ずれを解消して、これらの光軸が互いに一致するように調整した後の被検レンズ１の領域からの干渉縞画像を表すものである。なお、この場合の調整の初期段階において、図９Ｂに示すように被検レンズ１の領域に干渉縞が現れていない状態であった場合、光軸の平行ずれを調整する途中の段階において、図７に示す如く被検レンズ１の領域に多くの干渉縞が出現する画像が観察される。

この図１０に表された被検レンズ１の領域における干渉縞画像からは、主として被検レンズ１の波面収差に基づく干渉縞を観察することができる。

ところで、上述した本調整に関し、予め校正のための関係を求めておく必要があるが、図１１から図１３は、このような関係を求める手順を説明するためのグラフである（いずれの図においても、破線は実測値、実線はこの実測値を直線近似により表したもの）。すなわち、この手順は、観察画面上での輝点の移動量に対して、その輝点を基準の位置に戻すために必要な電動Ｙ軸ステージ１４の移動量を求める手順となる。

ここで、図１１は、輝点の基準の位置からの移動量（輝点重心位置から基準の位置までの画素数）とＬ軸方向の移動量（サンプルステージ前後方向移動機構３１の移動量に一致：単位はμｍ）との関係を求めたものである。

また、図１２は、被検レンズ１の透過波面の傾き（単位：波数（wave））と、Ｌ軸方向の移動量（サンプルステージ前後方向移動機構３１の移動量に一致：単位はμｍ）との関係を求めたものである。

さらに、図１３は、被検レンズ１の透過波面の傾き（単位：波数（wave））と、Ｙ軸方向の移動量（電動Ｙ軸ステージ１４の移動量に一致：単位はμｍ）との関係を求めたものである。なお、図１３において、実測値は直線近似による直線の略線幅内に位置している。

上記図１１から図１３を用いて説明した各関係に基づき、基準の位置からの輝点の移動量に対して、その輝点を基準の位置に戻すために必要な電動Ｙ軸ステージ１４の移動量が求まる。

この求められた移動量に基づき、輝点の像を基準の位置に戻すように、電動Ｙ軸ステージ１４を駆動し、基準球面反射鏡７を平行移動させることで上記本調整（波面の傾きを0に近づける）の作業が完了する。

なお、上記本調整に係る作業は、Ｙ軸方向の調整に関するものであり、実際には、Ｘ軸方向の調整に関しても同様の作業手順によって上記本調整（波面の傾きを0に近づける）を行うことになる。このＸ軸方向の調整においては、電動Ｙ軸ステージ１４の替わりに電動Ｘ軸ステージ１５を用いることになる。

また、上記本調整において、コバ面３Ａの領域からの反射波面の干渉縞画像を測定する場合、および本測定において、被検レンズ１の領域からの透過波面の干渉縞画像を測定する場合、いずれも、各々の領域を自動的に特定する必要がある。

そこで本実施形態においては、観察画面中に、被検レンズ１の測定領域およびコバ面３Ａの測定領域を各々ソフト的にマスキングするためのマスクを設け、このマスクにより抽出された各範囲を各測定領域と認識して干渉縞画像を測定するようにしている。

しかしながら、被検レンズ１の位置ずれの程度によって、被検レンズ１の測定領域およびコバ面３Ａの測定領域が観察画面上で移動するため、上記マスクにより抽出される観察画面上での各範囲を固定とした場合には、マスクにより抽出された各範囲と各測定領域とが一致しなくなり、目的対象とは異なる領域を測定してしまい、測定の意味をなさない。

そこで、本実施形態装置においては、上述した観察画面上での輝点を中心としてマスクも移動するように構成している。すなわち、被検レンズ１の略中心（光軸近傍位置）に一致する輝点の像位置（像重心位置）が、マスクにより抽出される各範囲の中心位置に配されるように、この各範囲の外周円を移動させることによって、マスクにより抽出された各範囲と各測定領域とが常に一致するように構成されている。

具体的には、図１４に示すように、被検レンズ１の測定領域に対応するマスク抽出範囲は、輝点の像位置（像重心位置）を中心として、被検レンズ１の有効径に相当する値を直径とする円（図１４では白線円で表される）の内側領域として表される。なお、観察画面上の1画素が、実際の被検レンズ１上で何mmに相当するかを予め校正し、マスク抽出範囲の直径を決定する。

また、図１５に示すように、コバ面３Ａの測定領域に対応するマスク抽出範囲は、輝点の像位置（像重心位置）を中心として、所定の各値を半径とする同心の２つの円（図１５では２重の白線円で表される）に挟まれた、中心角９０度ごとの４つの領域として表される。

このように、上記いずれの場合も、被検レンズ１の平行位置ずれ調整に応じて観察画面上で測定領域が移動しても、この測定領域を認識するためのマスク抽出範囲を、輝点の像の移動に応じて移動せしめるようにしており、測定すべき測定領域を確実に認識することができる。

以上のようにして、本実施形態装置による本測定前の本調整（校正）が行われることになる。本調整作業の各時点における干渉縞画像を図７、図９Ａ、図９Ｂおよび図１０に示しているが、これらの図面の要部を抜き出して、調整段階の順に並列して表したのが図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）である。この図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）によれば、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に、被検レンズ１の観察領域の調整作業が順次なされる様子が明らかである。

なお、本発明の実施形態に係る光波干渉装置としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、例えば上記実施形態においては、干渉計本体部２０がフィゾー型とされているが、マイケルソン型等の他のタイプのものに適用することは勿論可能である。

本発明の一実施形態に係る光波干渉装置を示す概略構成図 被検レンズの形状を示す概略図（（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図） レンズ搭載治具のコバ面受け台の形状を示す概略図（（Ａ）は第１の態様、（Ｂ）は第２の態様） 本実施形態に係る光波干渉装置の被検レンズポジショニング部の概観構成を示す正面図 本実施形態に係る光波干渉装置の被検レンズのロード/アンロードの状態を示すための、被検レンズポジショニング部の概観構成側面図 輝点が生成される様子を示す概略図 輝点が、コバ面受け台の中央窓を通して観察画面の略中央に現れている様子を示す図 基準の位置に配された輝点Ｐの像位置と、今回測定された輝点Ｐ´の像位置とのずれを示す模式図 被検レンズの光軸が基準球面反射鏡の光軸に対して傾いている場合の干渉縞画像を表す図 被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸との傾きが調整された場合の干渉縞画像を表す図 被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸とが一致するように調整した後の干渉縞画像を表す図 輝点の基準の位置からの移動量とＬ軸方向の移動量との関係を示すグラフ 被検レンズの透過波面の傾きとＬ軸方向の移動量との関係を示すグラフ 被検レンズの透過波面の傾きとＹ軸方向の移動量との関係を示すグラフ 被検レンズ領域のマスク抽出範囲が、輝点の像位置を中心とした所定値を直径とする円の内側領域として表されることを示す図 コバ面領域のマスク抽出範囲が、輝点の像位置を中心とした所定の各値を直径とする２つの円に挟まれる領域として表されることを示す図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に、被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸との調整作業がなされる様子を示す図 観察位置に正しくセットされた被検レンズに対して光干渉測定を行う際の状態を示す図（Ａ）、および被検レンズの光軸と基準球面反射鏡の光軸との平行ずれが生じている状態を示す図（Ｂ）

符号の説明

１、１００ 被検レンズ
２ レンズ本体
３ コバ部
３Ａ コバ面（基準面）
４、１０２ 干渉計の基準板（基準板）
５、５５、１０４ レンズ搭載治具
６ 補正板
７、１０６ 基準球面反射鏡
８、５８ コバ面受け領域
９Ａ、５９Ａ 中央窓
９Ｂ、５９Ｂ コバ面反射光用窓
９Ｃ、５９Ｃ 補正板反射光用窓
１１ 手動２軸チルトステージ（基準板調整用）
１２ 手動２軸チルトステージ（補正板調整用）
１３ 電動２軸チルトステージ
１４ 電動Ｙ軸ステージ
１５ 電動Ｘ軸ステージ
１６ 電動Ｚ軸ステージ
２０ 干渉計本体部
２１ 光源
２２ ビーム径拡大用レンズ
２３ ビームスプリッタ
２４ コリメータレンズ
２５ 結像レンズ
２６ 撮像手段
２７ コンピュータ
２８ モニタ装置
２９ 入力装置
３０ 被検体ポジショニング部
３１ サンプルステージ前後方向（Ｌ軸方向）移動機構
３２ ロータリエンコーダ
３４ パルスモータ
３６ Ｚ軸手動粗調整用つまみ
１０８ 基準球面中心
Ｐ、Ｐ´ 輝点

Claims (4)

1. 光源からの測定用光束を２系に分割し、一方を被検レンズを透過させた後、基準球面により反射せしめ、該被検レンズを再透過させて被検光となし、他方を基準面において基準光となし、該被検光と該基準光との干渉により生じる干渉縞を観察し、該観察結果に基づき該被検レンズの波面を測定する光波干渉装置において、
   該被検レンズの光軸との配設位置を調整する被検体ポジショニング手段を備え、
   該被検体ポジショニング手段は、
   該被検レンズを、光源からの測定用光束に対面するように、かつ該測定用光束を透過させるようにして支持する被検体支持手段と、
   該被検体を透過した前記測定用光束を反射する、前記基準球面を有する基準球面反射手段と、
   該基準球面反射手段をその光軸方向に対して直交する平面内の互いに直交する２軸方向に移動調整可能な移動調整手段と、
   前記被検レンズの表面からの前記測定用光束の反射光の強度分布に基づく光マークを観察し、観察画面上での該光マークの像位置を演算する光マーク像位置測定演算手段と、
   該光マーク像位置測定演算手段により測定された該光マーク像を該観察画面上での所定の基準位置まで移動させるのに要する、前記基準球面反射手段の移動量を演算する基準球面移動量演算手段と、
   該基準球面移動量演算手段により演算された移動量に基づき、前記移動調整手段の駆動制御を行う駆動制御手段と、
   を備えてなることを特徴とする光波干渉装置。
2. 前記被検体支持手段は、この被検体支持手段により支持された被検レンズの光軸方向に略直交する方向に移動して、該被検レンズのロードおよびアンロードを行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光波干渉装置。
3. 前記被検レンズがコバ部を有し、該コバ部は、該被検レンズの光軸に垂直となる基準コバ面を少なくとも１つ有しており、
   前記被検体支持手段は、該基準コバ面の一部を支持するとともに、該基準コバ面のその余の部分に前記測定用光束を照射させ得る窓部を有するコバ面受け部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の光波干渉装置。
4. 前記観察画面上において、前記被検レンズの本体に係る干渉縞の観察領域と、前記窓部に対応する前記基準コバ面に係る干渉縞の観察領域とを特定するマスクを生成するマスク生成手段と、
   前記観察画面上における前記光マークの像の移動に応じて該マスクを移動させるマスク移動手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の光波干渉装置。

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