JP2009180554A - Interferometer, measuring method, and manufacturing method of optical element - Google Patents

Interferometer, measuring method, and manufacturing method of optical element Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an interferometer which measures with high accuracy an optical performance of an object optical element and also has a long life. <P>SOLUTION: The interferometer 100 which measures optical performances of the object optical elements TS and TB as interference fringes by using light L from a light source 101a has an imaging element 109 which images the interference fringes, a reference wavefront changing means 106 which changes a reference wavefront to be used for generating the interference fringes for each object optical element, a magnification adjusting optical system 108 which adjusts magnification so that the diameters of the interference fringes in the imaging element may become equal among the object optical elements in a plurality different in a diameter, and a control unit 110 which controls an output of the light source so that the optical intensity of the light in the imaging element may become smaller for the object optical element having a large diameter than for the object optical element having a small diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は干渉計、測定方法及び光学素子の製造方法に関する。   The present invention relates to an interferometer, a measuring method, and a method for manufacturing an optical element.

レーザー光を利用して光学素子の光学性能(例えば、面形状や収差)を干渉縞として計測するレーザー干渉計は従来から知られている。近年、光学素子に高い光学性能が要求されるにつれてレーザー干渉計の計測精度の向上が益々要求されると共に、コスト面からレーザー干渉計自体の延命化も要求されている。   Laser interferometers that measure the optical performance (for example, surface shape and aberration) of an optical element as interference fringes using laser light are conventionally known. In recent years, as the optical element is required to have high optical performance, improvement in measurement accuracy of the laser interferometer is required more and more, and the life extension of the laser interferometer itself is also required from the viewpoint of cost.

干渉縞を撮像する撮像素子における光強度(光量)は、低すぎると時間的・空間的な干渉縞のコントラストが低下して計測精度が悪化し、強すぎると撮像素子を飽和させて干渉縞の位相情報を得ることができずに計測データの欠落をもたらす。このため、撮像素子における光強度を所定の範囲に維持することが重要である。特許文献1は、位相シフト時の撮像素子における光量の最大値又は最小値に基づいて、透過率可変のフィルターや絞りの調整、計算機ホログラムの位置調整を行っている。これにより、撮像素子への入射光量が撮像素子の飽和値を超えず、欠落のない計測データを得ることができる。
特開平8−159725号公報
If the light intensity (light quantity) in the image sensor that captures the interference fringes is too low, the contrast of the temporal and spatial interference fringes will decrease and the measurement accuracy will deteriorate. If it is too strong, the image sensor will be saturated and Phase information cannot be obtained, resulting in missing measurement data. For this reason, it is important to maintain the light intensity in the imaging device within a predetermined range. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 performs adjustment of a variable transmittance filter and diaphragm and position adjustment of a computer generated hologram based on the maximum value or the minimum value of the amount of light in the image sensor at the time of phase shift. Thereby, the incident light quantity to an image pick-up element does not exceed the saturation value of an image pick-up element, and measurement data without omission can be obtained.
JP-A-8-159725

しかしながら、従来のレーザー干渉計は、光源であるレーザー及びレーザー光を干渉計の光学系に導入する光ファイバーの延命化に着目した提案はされていなかった。   However, a conventional laser interferometer has not been proposed with a focus on extending the life of an optical fiber that introduces a laser as a light source and laser light into the optical system of the interferometer.

そこで、本発明は、被検光学素子の光学性能を高精度に計測すると共に長寿命な干渉計を提供することを例示的な目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an interferometer that measures the optical performance of the optical element to be measured with high accuracy and has a long lifetime.

本発明の一側面としての干渉計は、光源からの光を利用して被検光学素子の光学性能を干渉縞として計測する干渉計であって、前記干渉縞を撮像する撮像素子と、前記干渉縞を生成するのに使用される参照波面を各被検光学素子に合わせて変更する参照波面変更手段と、前記被検光学素子の大きさに従って前記撮像素子における前記干渉縞の倍率を調整する倍率調整光学系と、径が小さな被検光学素子よりも径が大きな被検光学素子に対する前記撮像素子における前記光の光強度が小さくなるように前記光源の出力を制御する制御ユニットと、を有することを特徴とする。   An interferometer according to one aspect of the present invention is an interferometer that measures the optical performance of an optical element to be detected as an interference fringe using light from a light source, the imaging element that images the interference fringe, and the interference Reference wavefront changing means for changing the reference wavefront used for generating the fringe according to each optical element to be tested, and a magnification for adjusting the magnification of the interference fringe in the image sensor according to the size of the optical element to be tested And an adjustment optical system, and a control unit that controls the output of the light source so that the light intensity of the light in the imaging element with respect to the test optical element having a larger diameter is smaller than that of the test optical element having a smaller diameter. It is characterized by.

本発明によれば、被検光学素子の光学性能を高精度に計測すると共に長寿命な干渉計を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a long-life interferometer while measuring the optical performance of the optical element to be measured with high accuracy.

以下、図1を参照して、本発明の一実施例の干渉計としてのフィゾー型干渉計100について説明する。図1は、フィゾー型干渉計100の要部光路図である。フィゾー型干渉計100は、参照面(フィゾー面)と被検面とを同一光軸上に配置して参照光路と被検光路とを重複させ、各面からの反射光を干渉させる。そして、フィゾー型干渉計100は、光源からの光を利用して被検光学素子の光学性能(面形状や収差)を干渉縞(干渉パターン)として計測する。   A Fizeau interferometer 100 as an interferometer according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a principal optical path diagram of the Fizeau interferometer 100. The Fizeau interferometer 100 arranges the reference surface (Fizeau surface) and the test surface on the same optical axis so that the reference light path and the test light path overlap each other, and the reflected light from each surface interferes. The Fizeau interferometer 100 measures the optical performance (surface shape and aberration) of the optical element to be detected as interference fringes (interference pattern) using light from the light source.

フィゾー型干渉計100は、照明装置101、フィゾー型干渉光学系102、制御ユニット110を有する。   The Fizeau interferometer 100 includes an illumination device 101, a Fizeau interference optical system 102, and a control unit 110.

照明装置101は、光源101aと、光源101aからのレーザー光Lをフィゾー型干渉光学系102に導光する光学ファイバー101bと、を有する。   The illumination device 101 includes a light source 101 a and an optical fiber 101 b that guides the laser light L from the light source 101 a to the Fizeau interference optical system 102.

光源101aは、可干渉性を有する光源で、本実施例の光源101aはレーザーである。レーザーの種類は限定されず、本実施例のレーザーは、例えば、ガスレーザーである。光源101aは制御ユニット110によって出力制御されることによってレーザー光の光強度(光量)が調節可能に構成されている。なお、可干渉性を有する限り、光源はレーザーに限定されず、白色光や単色光を使用してもよい。   The light source 101a is a coherent light source, and the light source 101a in this embodiment is a laser. The type of laser is not limited, and the laser of this embodiment is, for example, a gas laser. The output of the light source 101a is controlled by the control unit 110 so that the light intensity (light quantity) of the laser light can be adjusted. In addition, as long as it has coherence, a light source is not limited to a laser, You may use white light and monochromatic light.

光学ファイバー101bは、中心の芯材(コア)とその外側のクラッドとを有し、クラッドよりもコアの屈折率を高く設定され、全反射や屈折によりレーザー光をコアを中心として伝搬させている。コアとクラッドは共にレーザー光に対して透過率が非常に高い石英ガラスやプラスチックから構成される。本実施例では、光学ファイバー101bから発散光が射出されるが、必要があれば、光学ファイバー101bの後段にレーザー光Lを発散するレンズを設けてもよい。かかる発散光又はレンズと後述するコリメーターレンズ105は、所定の光束径を提供するビームエキスパンダを構成する。   The optical fiber 101b has a central core material (core) and an outer cladding, and the refractive index of the core is set higher than that of the cladding, and the laser beam is propagated around the core by total reflection and refraction. . Both the core and the clad are made of quartz glass or plastic, which has a very high transmittance for laser light. In this embodiment, divergent light is emitted from the optical fiber 101b, but if necessary, a lens that diverges the laser light L may be provided at the subsequent stage of the optical fiber 101b. The diverging light or lens and the collimator lens 105 described later constitute a beam expander that provides a predetermined beam diameter.

フィゾー型干渉光学系102は、ビームスプリッター104、コリメーターレンズ105、ステージ106及び107、倍率調整光学系108、撮像素子109を有する。   The Fizeau interference optical system 102 includes a beam splitter 104, a collimator lens 105, stages 106 and 107, a magnification adjustment optical system 108, and an image sensor 109.

ビームスプリッター104は、光学ファイバー101bから入射された入射光を透過し、被検面及び参照面からの反射光を倍率調整光学系108へ反射する。   The beam splitter 104 transmits the incident light incident from the optical fiber 101b, and reflects the reflected light from the test surface and the reference surface to the magnification adjusting optical system 108.

コリメーターレンズ105は、上述したように、発散光を平行光(光束103)に変換する。後述するように、フィゾー型干渉計100は、径の異なる複数の被検光学素子の光学性能を計測することができる。このため、光束103は径の大きな被検光学素子の計測に必要な大きさに設定される。しかし、これでは、径の小さな被検光学素子は光束103の周辺部を使用しないため、照明光の無駄が発生する。   As described above, the collimator lens 105 converts divergent light into parallel light (light beam 103). As will be described later, the Fizeau interferometer 100 can measure the optical performance of a plurality of test optical elements having different diameters. For this reason, the light beam 103 is set to a size necessary for measurement of a test optical element having a large diameter. However, in this case, since the test optical element having a small diameter does not use the peripheral portion of the light beam 103, the illumination light is wasted.

それにも拘らず、本実施例は、各被検光学素子に対して光束103の径を維持している。即ち、光束103は、複数の被検光学素子に対して共通の径を有する。これは以下の理由による。まず、被検面毎に異なる倍率調整光学系(ビームエキスパンダ)を交換可能に設けることが考えられるが、被検面毎に異なる倍率調整光学系を後述の倍率調整光学系108に加えて製作するとコスト増大につながると共に交換の前後で測定再現性がさらに悪化するおそれがある。また、倍率可変の光学系を設ければ、被検面毎に異なる倍率調整光学系を製作する必要はなくなるが、異なる被検面に対応した収差補正を行う設計は困難であり、現実的ではないからである。   Nevertheless, the present embodiment maintains the diameter of the light beam 103 for each optical element to be tested. That is, the light beam 103 has a common diameter for a plurality of optical elements to be tested. This is due to the following reason. First, it is conceivable that different magnification adjustment optical systems (beam expanders) can be exchanged for each test surface. However, a different magnification adjustment optical system for each test surface is manufactured in addition to the magnification adjustment optical system 108 described later. This leads to an increase in cost and the measurement reproducibility may be further deteriorated before and after replacement. If a variable magnification optical system is provided, it is not necessary to manufacture a different magnification adjustment optical system for each test surface, but it is difficult to design aberration correction for different test surfaces. Because there is no.

なお、本実施例では、ビームスプリッター104を経た後の光をコリメーターレンズ105により平行化しているが、別の実施例では、コリメーターレンズ105により平行化された光をビームスプリッター104に導光する。   In this embodiment, the light after passing through the beam splitter 104 is collimated by the collimator lens 105, but in another embodiment, the light collimated by the collimator lens 105 is guided to the beam splitter 104. To do.

ステージ106は、有効な干渉縞を得るために被検面に垂直で同位相で入射するヌル波面を生成するヌル光学系RS又はRBを搭載する。ステージ107は、被検光学素子TS又はTBを搭載する。ステージ106及び107は、干渉縞を形成するための適切な位置にヌル光学系と被検光学素子を位置決めすることができる。ステージ106及び107は、位相シフト法(フリンジスキャン法)を行うための図示しないピエゾ素子を有し、光軸OAに沿って微小に移動可能に構成されている。   The stage 106 is equipped with a null optical system RS or RB that generates a null wavefront that is perpendicular to the test surface and incident in the same phase in order to obtain effective interference fringes. The stage 107 mounts a test optical element TS or TB. The stages 106 and 107 can position the null optical system and the test optical element at appropriate positions for forming interference fringes. The stages 106 and 107 have a piezo element (not shown) for performing a phase shift method (fringe scan method), and are configured to be movable minutely along the optical axis OA.

本実施例は、コリメーターレンズ105の後段に、参照面RSa又はRBaを有するヌル光学系RS又はRBと、被検面TSa又はTBaを有する被検光学素子(被検体)TS又はTBと、を配置している。被検面に光束103が入射すると被検波面が生成され、参照面に光束103が入射すると参照波面が生成される。ヌル光学系は、参照面を有するフィゾーレンズと、フィゾーレンズと共にヌル波面を形成する一又は複数のレンズを有するが、図1は簡略的にその一部のみ示している。被検光学素子は、干渉計が面形状や収差などの光学性能を計測すべき対象であるが、図1は簡略的にその一部のみ示している。   In this embodiment, a null optical system RS or RB having a reference surface RSa or RBa, and a test optical element (subject) TS or TB having a test surface TSa or TBa are provided at the subsequent stage of the collimator lens 105. It is arranged. When the light flux 103 is incident on the test surface, a test wavefront is generated, and when the light beam 103 is incident on the reference surface, a reference wavefront is generated. The null optical system includes a Fizeau lens having a reference surface and one or a plurality of lenses that form a null wavefront together with the Fizeau lens, but FIG. The test optical element is a target on which the interferometer should measure the optical performance such as the surface shape and aberration, but FIG. 1 shows only a part thereof.

フィゾー型干渉計100は、径の異なる複数の被検光学素子の光学性能を計測することができる。図1は、複数の被検光学素子を代表して、径の小さい被検面TSaを有する被検光学素子TSと、径の大きい被検面TBaを有する被検光学素子TBと、を示している。但し、実際にはいずれか一つの被検光学素子が選択的にステージ107に配置される。   The Fizeau interferometer 100 can measure the optical performance of a plurality of test optical elements having different diameters. FIG. 1 shows a plurality of test optical elements, a test optical element TS having a test surface TSa having a small diameter, and a test optical element TB having a test surface TBa having a large diameter. Yes. In practice, however, any one optical element to be tested is selectively placed on the stage 107.

図1において点線で示す径の小さい被検面TSaを有する被検光学素子TSの光学性能を計測する場合にはヌル光学系として点線で示す径の小さい参照面RSaを有するヌル光学系RSが選択される。また、図1において実線で示す径の大きい被検面TBaを有する被検光学素子TBの光学性能を計測する場合にはヌル光学系として実線で示す径の大きい参照面RBaを有するヌル光学系RBが選択される。このように、実際にはいずれか一つのヌル光学系が選択的にステージ106に配置される。ヌル光学系は参照面を含んでいるため、ステージ106は、干渉縞を生成するのに使用される参照波面を各被検光学素子に合わせて変更する参照波面変更手段として機能する。   In the case of measuring the optical performance of the test optical element TS having the test surface TSa having a small diameter indicated by the dotted line in FIG. 1, the null optical system RS having the reference surface RSa having the small diameter indicated by the dotted line is selected as the null optical system. Is done. Further, in the case of measuring the optical performance of a test optical element TB having a test surface TBa having a large diameter indicated by a solid line in FIG. 1, a null optical system RB having a reference surface RBa having a large diameter indicated by a solid line as a null optical system. Is selected. Thus, in practice, any one null optical system is selectively disposed on the stage 106. Since the null optical system includes a reference surface, the stage 106 functions as a reference wavefront changing unit that changes the reference wavefront used for generating the interference fringes in accordance with each optical element to be detected.

倍率調整光学系108は、倍率を変更することによってビームスプリッター104を射出した干渉光の光束径を変更する。また、倍率調整光学系108は、被検面の像を撮像素子109に結像する機能も有する。倍率調整光学系108は、径が異なる被検光学素子を計測する場合に撮像素子109における空間分解能を向上させるために撮像素子109の直前に配置される。倍率調整光学系108は、撮像素子109における干渉縞の像の直径が各被検光学素子に対して等しくなり、撮像素子109で計測可能な最大径になるように倍率を調整する。   The magnification adjusting optical system 108 changes the beam diameter of the interference light emitted from the beam splitter 104 by changing the magnification. The magnification adjustment optical system 108 also has a function of forming an image of the test surface on the image sensor 109. The magnification adjusting optical system 108 is disposed immediately in front of the image sensor 109 in order to improve the spatial resolution in the image sensor 109 when measuring test optical elements having different diameters. The magnification adjustment optical system 108 adjusts the magnification so that the diameter of the interference fringe image in the image sensor 109 is equal to each test optical element and becomes the maximum diameter measurable by the image sensor 109.

撮像素子109は、CCDカメラから構成される二次元画像撮像装置である。撮像素子109は、参照面から生成される参照波面と被検面から生成される被検波面との干渉によって生成される干渉縞(干渉パターン)を撮像する。撮像素子109は、撮像した干渉縞画像を制御ユニット110に送信する。具体的には、撮像素子109は干渉縞の情報を電気信号に変換し、図示しないコンピュータで干渉縞の情報を解析する。また、コンピュー
タは、ヌル光学系又は被検光学素子が移動している間に位相シフト法に基づいて演算処理を施して干渉縞の位相分布を高精度に算出することができる。
The imaging element 109 is a two-dimensional image imaging device configured with a CCD camera. The imaging element 109 images an interference fringe (interference pattern) generated by interference between a reference wavefront generated from the reference surface and a detected wavefront generated from the detected surface. The image sensor 109 transmits the captured interference fringe image to the control unit 110. Specifically, the image sensor 109 converts interference fringe information into an electrical signal, and analyzes the interference fringe information with a computer (not shown). Further, the computer can calculate the phase distribution of the interference fringes with high accuracy by performing arithmetic processing based on the phase shift method while the null optical system or the optical element to be tested is moving.

従来の干渉計においては、レーザーの出力は一定であった。しかし、被検光学素子の径によって撮像素子109における単位面積当たりの光強度(光量)は異なる。径の小さい被検光学素子TSを計測する場合は、径の大きい被検光学素子TBを計測する場合と比較して、光束の周辺部を使用していないため、倍率調整光学系108を経た後の撮像素子109における単位面積当たりの光強度は少なくなる。そのため、従来の干渉計は、倍率調整光学系108を経た後の干渉光が、撮像素子109において最小径の被検光学素子の光学性能を計測可能な光量を有するように、レーザーの出力を設定し、それを他の径を有する被検光学素子に対しても維持していた。最小径の被検光学素子に合わせて光量調整を行うと、それ以外の径の被検光学素子に対する撮像素子109における光量は常に必要以上となる。換言すれば、余計なエネルギーを放出している分だけレーザーの寿命は短くなり、また、レーザー光を干渉光学系に導入する光学ファイバーの寿命は短くなる。   In the conventional interferometer, the output of the laser is constant. However, the light intensity (light quantity) per unit area in the image sensor 109 differs depending on the diameter of the optical element to be tested. When measuring the test optical element TS having a small diameter, the peripheral portion of the light beam is not used as compared with the case of measuring the test optical element TB having a large diameter. The light intensity per unit area in the image pickup device 109 is reduced. Therefore, the conventional interferometer sets the output of the laser so that the interference light after passing through the magnification adjustment optical system 108 has a light quantity capable of measuring the optical performance of the optical element having the smallest diameter in the image sensor 109. However, it was maintained even for optical elements to be tested having other diameters. When the light amount is adjusted according to the test optical element having the smallest diameter, the light amount in the image sensor 109 with respect to the test optical element having other diameters is always more than necessary. In other words, the life of the laser is shortened by the amount of extra energy released, and the life of the optical fiber that introduces the laser light into the interference optical system is shortened.

そこで、本実施例の制御ユニット110は、被検光学素子の大きさに基づいて照明装置101の光源101aの出力(パワー)を制御し、撮像素子109が受光する光強度(光量)を制御している。具体的には、制御ユニット110は、径が小さな被検光学素子TSよりも径が大きな被検光学素子TBに使用される撮像素子109におけるレーザー光の光強度が小さくなるように光源101aの出力を制御する。好ましくは、制御ユニット110は、撮像素子109における光強度が複数の被検光学素子の全てにおいて撮像素子109が所期の精度を維持した状態で撮像可能な最小値以上の一定値になるように、即ち、次式で与えられるように光源101aの出力を制御する。   Therefore, the control unit 110 of the present embodiment controls the output (power) of the light source 101a of the illumination device 101 based on the size of the optical element to be tested, and controls the light intensity (light quantity) received by the image sensor 109. ing. Specifically, the control unit 110 outputs the light source 101a so that the light intensity of the laser beam in the image sensor 109 used for the test optical element TB having a larger diameter than that of the test optical element TS having a smaller diameter is reduced. To control. Preferably, the control unit 110 causes the light intensity at the image sensor 109 to be a constant value that is equal to or greater than the minimum value that can be imaged in a state where the image sensor 109 maintains the desired accuracy in all of the plurality of optical elements to be tested. That is, the output of the light source 101a is controlled as given by the following equation.

撮像素子109が所期の精度を維持した状態で撮像可能な最小値は、撮像素子の各ピクセルにおける有効な位相情報と無効な位相情報の比率が、例えば0.001%以上となるように決定される値である。ここで、光強度の制御に際しては、ステージ106及び107を用いて空間的に明暗縞を作り出し、その空間的な明暗縞の最大値を光強度として把握してもよい。あるいは、ピエゾ素子を用いて時間的に明暗縞を作り出し、その時間的な明暗縞の最大値を光強度として把握してもよい。更には、撮像素子109で得られる明暗縞の最大値を光強度として把握してもよい。なお、制御ユニット110は、各種の必要なデータを格納する図示しないメモリを有する。 The minimum value that can be imaged while the image sensor 109 maintains the desired accuracy is determined such that the ratio of effective phase information and invalid phase information in each pixel of the image sensor is 0.001% or more, for example. Is the value to be Here, when controlling the light intensity, spatial bright and dark stripes may be created using the stages 106 and 107, and the maximum value of the spatial bright and dark stripes may be grasped as the light intensity. Alternatively, a light and dark stripe may be created temporally using a piezo element, and the maximum value of the temporal light and dark stripe may be grasped as the light intensity. Furthermore, you may grasp | ascertain the maximum value of the light and dark stripes obtained with the image pick-up element 109 as light intensity. The control unit 110 has a memory (not shown) that stores various necessary data.

制御ユニット110は、フィゾー型干渉光学系102における有効光束径の設計値に基づいて光源101aの出力を調整してもよい。この場合、制御ユニット110は、各被検光学素子毎に異なる光の有効光束径の設計値を入力する入力部110aと、入力部110aに入力された有効光束径の設計値に基づいて光源110aの出力を制御する制御部110bと、を有する。被検面の径・形状に合わせた参照面に必要な有効光束径はヌル波面を形成するヌル光学系の設計より決定され、次式で与えられるように光源101aの出力を制御する。   The control unit 110 may adjust the output of the light source 101 a based on the design value of the effective light beam diameter in the Fizeau interference optical system 102. In this case, the control unit 110 inputs the design value of the effective light beam diameter of light different for each optical element to be tested, and the light source 110a based on the design value of the effective light beam diameter input to the input unit 110a. And a control unit 110b for controlling the output of. The effective light beam diameter required for the reference surface in accordance with the diameter and shape of the test surface is determined by the design of the null optical system that forms the null wavefront, and the output of the light source 101a is controlled as given by the following equation.

以下、図2を参照して、干渉計100を用いて、光源101aの出力を調整する方法について説明する。まず、ヌル光学系RS又はRBをステージ106に搭載し、被検光学素子TS又はTBをステージ107に搭載し、参照面RSa又はRBa若しくは被検面TSa又はTBaの位置を調整し、干渉縞が得られるようにする(ステップ1)。次に、上記のように定義した干渉縞の撮像素子109における光強度を測定する(ステップ2)。次に、被検光学素子の径又は有効光束径の設計値に基づいて撮像素子109における干渉縞の光強度が全ての被検光学素子に対して一定値となるように光源101aの出力を制御する(ステップ3)。   Hereinafter, a method of adjusting the output of the light source 101a using the interferometer 100 will be described with reference to FIG. First, the null optical system RS or RB is mounted on the stage 106, the test optical element TS or TB is mounted on the stage 107, the position of the reference surface RSa or RBa or the test surface TSa or TBa is adjusted, and interference fringes are generated. (Step 1). Next, the light intensity at the image sensor 109 of the interference fringes defined as described above is measured (step 2). Next, based on the design value of the test optical element diameter or effective beam diameter, the output of the light source 101a is controlled so that the light intensity of the interference fringes in the image sensor 109 becomes a constant value for all the test optical elements. (Step 3).

以下、干渉計100の動作について説明する。コリメーターレンズ105を経た光束103は、一部が参照面RSa又はRBaで反射されて反射光103RS又は103RBとなり、残りが参照面RSa又はRBaを透過して被検面TSa又はTBaに到達して反射されて反射光103TS又は103TBとなる。と反射光103TS又は103TBは元の光路を逆戻りし、干渉してビームスプリッター104に到達する。参照面RSaと被検面TSaの干渉光はビームスプリッター104で反射されて干渉光103Sとなり、参照面RBaと被検面TBaの干渉光はビームスプリッター104で反射されて干渉光103Lとなる。それぞれの干渉光は、その後、倍率調整光学系108を介して撮像素子109に導かれる。このように、参照面RSa又はRBaが光の分割手段(振幅分割)であり、重ね合わせ手段となっている。参照面RSa又はRBaと被検面TSa又はTBaとの間には空気があるだけもしくは真空であり、参照面RSa又はRBaよりも光源側の光路は共通である。理想面である参照面RSa又はRBaと被検面TSa又はTBaとの差が干渉縞となって撮像素子109により把握される。   Hereinafter, the operation of the interferometer 100 will be described. A part of the light beam 103 that has passed through the collimator lens 105 is reflected by the reference surface RSa or RBa to become reflected light 103RS or 103RB, and the remaining light passes through the reference surface RSa or RBa and reaches the test surface TSa or TBa. The reflected light becomes reflected light 103TS or 103TB. The reflected light 103TS or 103TB returns to the original optical path and interferes to reach the beam splitter 104. The interference light between the reference surface RSa and the test surface TSa is reflected by the beam splitter 104 to become interference light 103S, and the interference light between the reference surface RBa and the test surface TBa is reflected by the beam splitter 104 to become interference light 103L. Each interference light is then guided to the image sensor 109 via the magnification adjustment optical system 108. Thus, the reference surface RSa or RBa is a light dividing means (amplitude dividing), and is a superposing means. There is only air or a vacuum between the reference surface RSa or RBa and the test surface TSa or TBa, and the optical path on the light source side is common to the reference surface RSa or RBa. The difference between the reference surface RSa or RBa, which is an ideal surface, and the test surface TSa or TBa becomes an interference fringe and is grasped by the image sensor 109.

以下、図3を参照して、干渉計100を用いて、光学素子を製造する製造方法について説明する。まず、ヌル光学系RS又はRBをステージ106に搭載し、被検光学素子TS又はTBをステージ107に搭載し、被検面TSa又はTBaの表面形状を計測する(ステップ11)。次に、被検面TSa又はTBaの表面形状が設計された許容範囲内にあるかどうかを判断する(ステップ12)。許容範囲である場合は処理を終了する。許容範囲でなければ、被検面TSa又はTBaに関する設計値と計測の結果と許容範囲に基づいて被検面TSa又はTBaの表面を加工する(ステップ13)。   A manufacturing method for manufacturing an optical element using the interferometer 100 will be described below with reference to FIG. First, the null optical system RS or RB is mounted on the stage 106, the test optical element TS or TB is mounted on the stage 107, and the surface shape of the test surface TSa or TBa is measured (step 11). Next, it is determined whether the surface shape of the test surface TSa or TBa is within the designed allowable range (step 12). If it is within the allowable range, the process is terminated. If not within the allowable range, the surface of the test surface TSa or TBa is processed based on the design value, measurement result, and allowable range regarding the test surface TSa or TBa (step 13).

本実施形態では、参照面と被検面を特定の形状で表現したが、一般的な非球面形状であっても同等の効果が得られる。また本発明は、フィゾー型干渉計だけでなく、トワイマン・グリーン干渉計、マイケルソン干渉計、シアリング干渉計、マッハツェンダー干渉計等にも適用可能である。   In the present embodiment, the reference surface and the test surface are expressed in specific shapes, but the same effect can be obtained even with a general aspheric shape. The present invention is applicable not only to Fizeau interferometers but also to Twyman Green interferometers, Michelson interferometers, shearing interferometers, Mach-Zehnder interferometers, and the like.

本実施例の干渉計100を用いれば、レンズやミラーなどの光学素子の光学性能を計測する際に光源(例えば、レーザー)の寿命及び光伝達部材(例えば、レーザー光を干渉光学系に導入する光学ファイバー)の寿命を延ばすことができる。   If the interferometer 100 of this embodiment is used, the lifetime of a light source (for example, a laser) and a light transmission member (for example, laser light are introduced into the interference optical system when measuring the optical performance of an optical element such as a lens or a mirror. The lifetime of the optical fiber) can be extended.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.

本発明の一実施例の干渉計の光路図である。It is an optical path figure of the interferometer of one Example of this invention. 図1に示す干渉計における光源の出力を調整する方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the method to adjust the output of the light source in the interferometer shown in FIG. 光学素子の製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of an optical element.

符号の説明Explanation of symbols

101 光学ファイバー
102 フィゾー型干渉光学系
104 ビームスプリッター
105 コリメーターレンズ
106、107 ステージ
108 倍率調整光学系
109 撮像素子
110 制御ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Optical fiber 102 Fizeau type interference optical system 104 Beam splitter 105 Collimator lens 106, 107 Stage 108 Magnification adjustment optical system 109 Image sensor 110 Control unit

Claims (10)

光源からの光を利用して被検光学素子の光学性能を干渉縞として計測する干渉計であって、
前記干渉縞を撮像する撮像素子と、
前記干渉縞を生成するのに使用される参照波面を各被検光学素子に合わせて変更する参照波面変更手段と、
径の異なる複数の被検光学素子の間で前記撮像素子における前記干渉縞の径が等しくなるように倍率を調整する倍率調整光学系と、
径が小さな被検光学素子よりも径が大きな被検光学素子に対する前記撮像素子における前記光の光強度が小さくなるように前記光源の出力を制御する制御ユニットと、
を有することを特徴とする干渉計。
An interferometer that measures the optical performance of the optical element under test as interference fringes using light from a light source,
An image sensor that images the interference fringes;
Reference wavefront changing means for changing the reference wavefront used to generate the interference fringes according to each test optical element;
A magnification adjustment optical system that adjusts the magnification so that the diameter of the interference fringes in the imaging element is equal among a plurality of optical elements to be measured having different diameters;
A control unit for controlling the output of the light source so that the light intensity of the light in the imaging element with respect to the test optical element having a larger diameter than the test optical element having a small diameter is reduced;
An interferometer characterized by comprising:
前記倍率調整光学系は、前記撮像素子における前記干渉縞の径が前記被検光学素子毎に同一となるように倍率を変更し、
前記制御ユニットは、前記撮像素子における光強度が前記被検光学素子毎に同一になるように前記光源の前記出力を制御することを特徴とする請求項1に記載の干渉計。
The magnification adjustment optical system changes the magnification so that the diameter of the interference fringes in the image sensor is the same for each optical element to be tested.
The interferometer according to claim 1, wherein the control unit controls the output of the light source so that light intensity in the image sensor is the same for each optical element to be tested.
前記光源からの光を平行光に変換するコリメーターレンズを更に有し、
各被検光学素子に対して前記平行光の光束径を維持することを特徴とする請求項1又は2に記載の干渉計。
A collimator lens that converts light from the light source into parallel light;
The interferometer according to claim 1 or 2, wherein a beam diameter of the parallel light is maintained for each optical element to be tested.
前記制御ユニットは、
各被検光学素子毎に異なる前記光の有効光束径の設計値を入力する入力部と、
前記入力部に入力された前記有効光束径の設計値に基づいて前記光源の出力を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の干渉計。
The control unit is
An input unit for inputting a design value of an effective luminous flux diameter of the light different for each optical element to be tested;
A control unit for controlling the output of the light source based on a design value of the effective light beam diameter input to the input unit;
The interferometer according to claim 1, comprising:
前記光源はレーザーであり、
前記干渉計は前記レーザーからのレーザー光を導入する光学ファイバーを更に有することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の干渉計。
The light source is a laser;
The interferometer according to any one of claims 1 to 4, further comprising an optical fiber for introducing laser light from the laser.
フィゾー型干渉計であることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の干渉計。   The interferometer according to any one of claims 1 to 5, wherein the interferometer is a Fizeau interferometer. 請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の干渉計を用いて光学素子の表面形状を計測する計測工程と、
前記計測工程の結果に基づいて前記光学素子の表面を加工する加工工程と、
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
A measuring step of measuring the surface shape of the optical element using the interferometer according to any one of claims 1 to 6;
A processing step of processing the surface of the optical element based on the result of the measurement step;
A method for producing an optical element, comprising:
光源からの光を利用して被検光学素子の光学性能を干渉縞として撮像素子により計測する干渉計において、前記干渉縞を生成するのに使用される参照波面を各被検光学素子に合わせて変更するステップと、
径の異なる複数の被検光学素子の間で前記撮像素子における前記干渉縞の径が等しくなるように倍率を変更するステップと、
径が小さな被検光学素子よりも径が大きな被検光学素子に対する前記撮像素子における前記光の光強度が小さくなるように前記光源の出力を制御するステップと、
を有することを特徴とする測定方法。
In an interferometer that measures the optical performance of a test optical element as an interference fringe using light from a light source using an imaging device, a reference wavefront used to generate the interference fringe is matched to each test optical element Steps to change,
Changing the magnification so that the diameters of the interference fringes in the imaging element are equal among a plurality of optical elements to be measured having different diameters;
Controlling the output of the light source so that the light intensity of the light in the imaging element relative to the test optical element having a larger diameter than the test optical element having a smaller diameter is reduced;
A measuring method characterized by comprising:
前記倍率を変更するステップは、前記撮像素子における前記干渉縞の径が前記被検光学素子毎に同一となるように前記倍率を変更し、
前記出力を制御するステップは、前記撮像素子における光強度が前記被検光学素子毎に同一になるように前記出力を調整することを特徴とする請求項8に記載の測定方法。
The step of changing the magnification changes the magnification so that the diameter of the interference fringes in the imaging element is the same for each optical element to be tested.
The measurement method according to claim 8, wherein the step of controlling the output adjusts the output so that light intensity in the imaging element is the same for each optical element to be tested.
前記出力制御ステップは、各被検光学素子毎に異なる前記光の有効光束径の設計値に基づいて前記光源の出力を制御することを特徴とする請求項8又は9に記載の測定方法。   The measurement method according to claim 8 or 9, wherein the output control step controls the output of the light source based on a design value of an effective luminous flux diameter of the light that is different for each optical element to be tested.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011104126A (en) * 2009-11-17 2011-06-02 Canon Inc Control method of optical image capturing apparatus including compensation optical system, program thereof, storage medium and optical image capturing apparatus
DE102013004043A1 (en) 2012-03-09 2013-09-12 Canon K.K. Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring device, optical element manufacturing device, and optical element
DE102013203883A1 (en) 2012-03-09 2013-09-12 Canon Kabushiki Kaisha Method for measuring an aspherical surface, device for measuring an aspherical surface, device for producing an optical element and optical element
CN104330050A (en) * 2014-11-05 2015-02-04 上海大学 Dynamic interference splicing measuring device and method for large-caliber optical elements
CN112577446A (en) * 2020-12-23 2021-03-30 中国科学院西安光学精密机械研究所 In-place surface shape splicing measuring device and method for large-caliber planar optical element
CN118091939A (en) * 2024-04-18 2024-05-28 星遥光宇(常州)科技有限公司 Method and device for adjusting large-caliber optical system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011104126A (en) * 2009-11-17 2011-06-02 Canon Inc Control method of optical image capturing apparatus including compensation optical system, program thereof, storage medium and optical image capturing apparatus
DE102013004043A1 (en) 2012-03-09 2013-09-12 Canon K.K. Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring device, optical element manufacturing device, and optical element
DE102013203883A1 (en) 2012-03-09 2013-09-12 Canon Kabushiki Kaisha Method for measuring an aspherical surface, device for measuring an aspherical surface, device for producing an optical element and optical element
US8947676B2 (en) 2012-03-09 2015-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring apparatus, optical element producing apparatus and optical element
DE102013004043B4 (en) * 2012-03-09 2016-01-28 Canon K.K. Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring device, optical element manufacturing device, and optical element
DE102013203883B4 (en) * 2012-03-09 2016-02-04 Canon Kabushiki Kaisha Method for measuring an aspherical surface, device for measuring an aspherical surface, device for producing an optical element and optical element
US9279667B2 (en) 2012-03-09 2016-03-08 Canon Kabushiki Kaisha Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring apparatus, optical element producing apparatus and optical element
CN104330050A (en) * 2014-11-05 2015-02-04 上海大学 Dynamic interference splicing measuring device and method for large-caliber optical elements
CN112577446A (en) * 2020-12-23 2021-03-30 中国科学院西安光学精密机械研究所 In-place surface shape splicing measuring device and method for large-caliber planar optical element
CN118091939A (en) * 2024-04-18 2024-05-28 星遥光宇(常州)科技有限公司 Method and device for adjusting large-caliber optical system

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