JP2011043394A5 - - Google Patents

Description

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、被検光学系の光軸方向が重力方向とは異なるような姿勢を被検光学系がとっている場合であっても、被検光学系からの光の波面（波面収差）を高精度に測定する技術を提供することを例示的目的とする。

本発明によれば、例えば、被検光学系の光軸方向が重力方向とは異なるような姿勢を被検光学系がとっている場合であっても、被検光学系からの光の波面（波面収差）を高精度に測定する技術を提供することができる。

Claims (12)

1. 被検光学系からの光を反射する反射面を有する反射部材と、前記反射部材を保持する保持部と、参照面又は波面変換素子を含む測定光学系とを有する測定装置を用いて、前記被検光学系からの光の波面を測定する測定方法であって、
   前記反射面及び前記測定光学系をそれぞれの光軸が重力方向と一致するように前記測定装置の姿勢が制御された第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度、前記反射面のその光軸周りの角度、前記保持部のその光軸周りの角度を第１の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第１の波面を測定する第１のステップと、
   前記第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度を前記第１の角度と異なる第２の角度に、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第２の波面を測定する第２のステップと、
   前記第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度を前記第１の角度に、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第２の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第３の波面を測定する第３のステップと、
   前記第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に、前記反射面のその光軸周りの角度を前記第２の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第４の波面を測定する第４のステップと、
   前記第１の波面、前記第２の波面、前記第３の波面及び前記第４の波面を用いて、前記第１の状態における前記測定光学系に起因する誤差波面、前記反射面の形状に相当する波面及び前記反射面の形状の重力変形に相当する波面を算出する第５のステップと、
   前記反射面及び前記測定光学系をそれぞれの光軸が重力方向と異なるように前記測定装置の姿勢が制御された第２の状態で、前記被検光学系を前記測定装置に配置せず、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に設定して、前記反射面の重心を含み前記反射面の光軸に垂直な面内において前記反射部材の周囲に付加する荷重が前記周囲に沿って余弦分布となるように、前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対して引張荷重を付加しながら、前記被検光学系の波面を含まない第５の波面を測定する第６のステップと、
   前記第２の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と異なるように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に設定して、前記反射面の重心を含み前記反射面の光軸に垂直な面内において前記反射部材の周囲に付加する荷重が前記周囲に沿って余弦分布となるように、前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対して引張荷重を付加しながら、前記被検光学系の波面を含む第６の波面を測定する第７のステップと、
   前記第５の波面から前記第５のステップで算出された前記反射面の形状に相当する波面及び前記反射面の形状の重力変形に相当する波面を分離して前記第２の状態における前記測定光学系に起因する誤差波面を算出し、前記第６の波面から前記第２の状態における前記測定光学系に起因する誤差波面を分離して前記第２の状態における前記被検光学系からの光の波面を算出する第８のステップと、
   を有することを特徴とする測定方法。
2. 被検光学系からの光の波面を測定する測定装置であって、
   前記被検光学系からの光を反射する反射面を有する反射部材と、
   前記反射部材を保持する保持部と、
   参照面又は波面変換素子を含む測定光学系と、
   前記反射面からの光を検出する検出面を有する検出部と、
   前記反射部材に荷重を付加する荷重付加部と、
   前記被検光学系からの光の波面を測定するための動作を制御すると共に、前記検出部で検出される前記被検光学系からの光の波面を算出するための処理を行う制御部と、
   を有し、
   前記制御部による前記制御及び前記処理は、
   前記反射面及び前記測定光学系をそれぞれの光軸が重力方向と一致するように前記測定装置の姿勢が制御された第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度、前記反射面のその光軸周りの角度、前記保持部のその光軸周りの角度を第１の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第１の波面を測定することと、
   前記第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度を前記第１の角度と異なる第２の角度に、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第２の波面を測定することと、
   前記第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度を前記第１の角度に、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第２の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第３の波面を測定することと、
   前記第１の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と一致するように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に、前記反射面のその光軸周りの角度を前記第２の角度に設定して、前記被検光学系の波面を含む第４の波面を測定することと、
   前記第１の波面、前記第２の波面、前記第３の波面及び前記第４の波面を用いて、前記第１の状態における前記測定光学系に起因する誤差波面、前記反射面の形状に相当する波面及び前記反射面の形状の重力変形に相当する波面を算出することと、
   前記反射面及び前記測定光学系をそれぞれの光軸が重力方向と異なるように前記測定装置の姿勢が制御された第２の状態で、前記被検光学系を前記測定装置に配置せず、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に設定して、前記反射面の重心を含み前記反射面の光軸に垂直な面内において前記反射部材の周囲に付加する荷重が前記周囲に沿って余弦分布となるように、前記荷重付加部によって前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対して引張荷重を付加しながら、前記被検光学系の波面を含まない第５の波面を測定することと、
   前記第２の状態で、前記被検光学系をその光軸が重力方向と異なるように前記測定装置に配置し、前記被検光学系のその光軸周りの角度、前記反射面のその光軸周りの角度、及び、前記保持部のその光軸周りの角度を前記第１の角度に設定して、前記反射面の重心を含み前記反射面の光軸に垂直な面内において前記反射部材の周囲に付加する荷重が前記周囲に沿って余弦分布となるように、前記荷重付加部によって前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対して引張荷重を付加しながら、前記被検光学系の波面を含む第６の波面を測定することと、
   前記第５の波面から前記算出された前記反射面の形状に相当する波面及び前記反射面の形状の重力変形に相当する波面を分離して前記第２の状態における前記測定光学系に起因する誤差波面を算出し、前記第６の波面から前記第２の状態における前記測定光学系に起因する誤差波面を分離して前記第２の状態における前記被検光学系からの光の波面を算出することと、
   を含むことを特徴とする測定装置。
3. 前記反射部材は、前記反射面の裏面に、前記反射面の光軸を中心とした円状に前記反射面の光軸方向に沿って延びた溝を有し、
   前記保持部は、前記反射面の裏面において前記反射部材を保持し、
   前記荷重付加部は、
   前記溝に挿入され、前記保持部が前記反射面の裏面において前記反射部材を保持した状態において、前記溝の前記反射面の光軸方向の面には接触せず前記反射面の光軸に垂直な方向の面に接触する複数の接触部材と、
   前記複数の接触部材のそれぞれに接続され、前記第２の状態において、前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対しては引張荷重を付加するように構成された複数の弾性部材と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
4. 前記反射部材は、前記反射面の裏面に、前記反射面の光軸を中心とした円上の複数の領域に前記反射面の光軸方向に沿って延びた溝を有し、
   前記保持部は、前記反射面の裏面において前記反射部材を保持し、
   前記荷重付加部は、
   前記複数の領域の溝のそれぞれに挿入され、前記保持部が前記反射面の裏面において前記反射部材を保持した状態において、前記溝の前記反射面の光軸方向の面には接触せず前記反射面の光軸に垂直な方向の面に接触する複数の接触部材と、
   前記複数の接触部材のそれぞれに接続され、前記第２の状態において、前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対しては引張荷重を付加するように構成された複数の弾性部材と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
5. 前記荷重付加部は、
   前記反射部材の周囲に接触する複数の接触部材と、
   前記複数の接触部材のそれぞれに接続され、前記第２の状態において、前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対しては引張荷重を付加するように構成された複数の弾性部材と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
6. 前記反射部材は、前記反射面の裏面に、前記反射面の光軸を中心とした円状に前記反射面の光軸方向に沿って延びた溝を有し、
   前記保持部は、前記反射面の裏面において前記反射部材を保持し、
   前記荷重付加部は、前記溝に挿入され、前記保持部が前記反射面の裏面において前記反射部材を保持した状態において、前記溝の前記反射面の光軸方向の面には接触せず前記反射面の光軸に垂直な方向の面に接触し、前記第２の状態において、前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対しては引張荷重を付加するように構成された複数の板バネを有することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
7. 前記反射部材は、前記反射面の裏面に、前記反射面の光軸を中心とした円状に前記反射面の光軸方向に沿って延びた溝を有し、
   前記保持部は、前記反射面の裏面において前記反射部材を保持し、
   前記荷重付加部は、
   前記溝に挿入され、前記保持部が前記反射面の裏面において前記反射部材を保持した状態において、前記溝の前記反射面の光軸方向の面には接触せず前記反射面の光軸に垂直な方向の面に接触する複数の接触部材と、
   前記複数の接触部材のそれぞれに接続され、前記第２の状態において、前記反射面の光軸に垂直な方向から、前記反射面の光軸を基準とした重力方向側の反射部材の周囲に対しては圧縮荷重を、前記反射面の光軸を基準とした重力方向の反対方向側の反射部材の周囲に対しては引張荷重を付加するように構成された複数のアクチュエータと、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
8. 前記荷重付加部は、
   前記複数のアクチュエータのそれぞれが前記反射部材の周囲に付加する荷重を検出する荷重検出部と、
   前記荷重検出部の検出結果に基づいて、前記反射面の重心を含み前記反射面の光軸に垂直な面内において前記反射部材の周囲に付加する荷重が前記周囲に沿って余弦分布となるように、前記複数のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
9. 前記荷重付加部は、前記反射部材の周囲に接触して、圧力によって前記反射部材の周囲に荷重を付加する複数の圧力部を有することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
10. 前記荷重付加部は、
    前記複数の圧力部のそれぞれが前記反射部材の周囲に付加する荷重を検出する荷重検出部と、
    前記荷重検出部の検出結果に基づいて、前記反射面の重心を含み前記反射面の光軸に垂直な面内において前記反射部材の周囲に付加する荷重が前記周囲に沿って余弦分布となるように、前記複数の圧力部を制御する圧力制御部と、
    を有することを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
11. 被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
    前記被検光学系からの光を反射する反射部材と、
    参照面又は波面変換素子を含む測定光学系と、
    前記反射部材および前記測定光学系を介して入射する光を検出する検出器と、
    前記反射部材の光軸に直交する面内において前記反射部材に荷重を加える手段と、を有し、
    前記光軸の方向の重力の方向に対する角度は可変であり、
    前記荷重を加える手段は、前記面内において、前記光軸より下方にある部分には圧縮荷重を、前記光軸より上方にある部分には引張荷重を、前記角度に応じた大ききで、前記反射部材に加える、
    ことを特徴とする測定装置。
12. 被検光学系からの光を反射する反射部材と、参照面又は波面変換素子を含む測定光学系と、前記反射部材および前記測定光学系を介して入射する光を検出する検出器とを用いて前記被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、
    前記反射部材の光軸の方向の重力の方向に対する角度は可変であり、
    前記光軸に直交する面内において、前記光軸より下方にある部分には圧縮荷重を、前記光軸より上方にある部分には引張荷重を、前記角度に応じた大きさで、前記反射部材に加える、ことを特徴とする測定方法。