JP2951366B2 - 干渉測定装置とそのアライメント検出方法 - Google Patents
干渉測定装置とそのアライメント検出方法Info
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- JP2951366B2 JP2951366B2 JP15088290A JP15088290A JP2951366B2 JP 2951366 B2 JP2951366 B2 JP 2951366B2 JP 15088290 A JP15088290 A JP 15088290A JP 15088290 A JP15088290 A JP 15088290A JP 2951366 B2 JP2951366 B2 JP 2951366B2
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光の干渉作用によって形成される干渉縞を
利用して、レンズ，ミラーなどの平面または球面および
非球面の形状を精密に測定する干渉測定装置とそのアラ
イメント検出方法に関する。
利用して、レンズ，ミラーなどの平面または球面および
非球面の形状を精密に測定する干渉測定装置とそのアラ
イメント検出方法に関する。
一般に光の波長以下のオーダで光学素子の面形状など
の測定を行う検出装置の文献としては、例えば実開平１
−67514号公報がある。この公報に開示された技術を第
５図および第６図にて説明する。
の測定を行う検出装置の文献としては、例えば実開平１
−67514号公報がある。この公報に開示された技術を第
５図および第６図にて説明する。
第５図において、光源１より射出された光は、ビーム
エキスパンダ２を透過して、ビームスプリッタ３に入射
して参照光束と測定光束とに２分割し、それぞれ参照面
４と被検面６に入射させその反射光束をそれぞれ再度ビ
ームスプリッタ３に入射させて重ね合わせて干渉縞が結
像レンズ８を介してイメージセンサ９上に形成されて表
示部12にて表示される。このとき参照面４に傾きを与え
ると、表示部12上に干渉縞が得られる。即ち第６図
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように多数の干渉縞による像
が得られ、この縞の本数と傾きとを目視で一本づつ数え
て干渉計のアライメントを検出して測定するというもの
である。
エキスパンダ２を透過して、ビームスプリッタ３に入射
して参照光束と測定光束とに２分割し、それぞれ参照面
４と被検面６に入射させその反射光束をそれぞれ再度ビ
ームスプリッタ３に入射させて重ね合わせて干渉縞が結
像レンズ８を介してイメージセンサ９上に形成されて表
示部12にて表示される。このとき参照面４に傾きを与え
ると、表示部12上に干渉縞が得られる。即ち第６図
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように多数の干渉縞による像
が得られ、この縞の本数と傾きとを目視で一本づつ数え
て干渉計のアライメントを検出して測定するというもの
である。
更に、上記目視に変える方法の文献としては例えば特
開平１−185404号公報がある。この公報に開示された技
術は、干渉縞をイメージセンサで受光し、干渉縞画像信
号として出力し、一方の画像記憶手段に記憶される基準
縞画像データとを演算手段により重ね合わせてモアレ縞
信号を形成し、参照面の傾き調整に応じて変化するモア
レ縞の周期から干渉計のアライメントを検出するという
ものである。
開平１−185404号公報がある。この公報に開示された技
術は、干渉縞をイメージセンサで受光し、干渉縞画像信
号として出力し、一方の画像記憶手段に記憶される基準
縞画像データとを演算手段により重ね合わせてモアレ縞
信号を形成し、参照面の傾き調整に応じて変化するモア
レ縞の周期から干渉計のアライメントを検出するという
ものである。
しかし、上記前者の公報による技術、即ち干渉縞の本
数と傾きを目視で数えて干渉計のアライメントを検出す
るという方法は、検出作業が非常に厄介であり、また微
妙な作動が困難であるため高精度なアライメントが得ら
れないという問題があった。
数と傾きを目視で数えて干渉計のアライメントを検出す
るという方法は、検出作業が非常に厄介であり、また微
妙な作動が困難であるため高精度なアライメントが得ら
れないという問題があった。
また、上記後者の公報によるモアレ縞を用いたアライ
メント検出方法は、基準縞画像データを記憶する記憶手
段と、モアレ縞の周期を電気的に検出するという信号処
理回路が必要であるなどの構成上と原価上および品質上
において問題があった。
メント検出方法は、基準縞画像データを記憶する記憶手
段と、モアレ縞の周期を電気的に検出するという信号処
理回路が必要であるなどの構成上と原価上および品質上
において問題があった。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、高精
度にかつ高速に干渉計のアライメント検出調整ができる
干渉測定装置と、そのアライメントの検出方法とを提供
することを目的とするものである。
度にかつ高速に干渉計のアライメント検出調整ができる
干渉測定装置と、そのアライメントの検出方法とを提供
することを目的とするものである。
本発明の概要を図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明に係わる干渉測定装置の原理的構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
図に示すように、干渉計14の参照面４からの反射光
と、傾き角調整および光軸方向に移動可能な保持部を有
するアライメント調整部７に保持された被検面６からの
反射光との干渉によって形成され、上記アライメント調
整部７の調整によって変化する干渉縞を干渉縞検出部９
によって入力され、その出力を演算処理部11にて処理し
て波面収差を演算し、更にこの演算処理部11において求
められた波面収差をZernike多項式に展開し、Ｘ方向テ
ィルト、Ｙ方向ティルト、デフォーカス成分に相当する
係数を用いてＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォ
ーカス量を算出し表示部12に表示するよう構成されたも
のである。
と、傾き角調整および光軸方向に移動可能な保持部を有
するアライメント調整部７に保持された被検面６からの
反射光との干渉によって形成され、上記アライメント調
整部７の調整によって変化する干渉縞を干渉縞検出部９
によって入力され、その出力を演算処理部11にて処理し
て波面収差を演算し、更にこの演算処理部11において求
められた波面収差をZernike多項式に展開し、Ｘ方向テ
ィルト、Ｙ方向ティルト、デフォーカス成分に相当する
係数を用いてＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォ
ーカス量を算出し表示部12に表示するよう構成されたも
のである。
上記構成の作用を数式を用いて説明する。
瞳座標（Xi,Yj）での波面収差を（Xi,Yj）とし、Zern
ike多項式で第９項まで展開すると極座標（ρ，θ）形
式で、 Ｗ（Xi,Yj）＝C0＋C1ρcosθ ＋C2ρsinθ＋C3（２ρ２−１） ＋C4ρ2cos2θ＋C5ρ2sin2θ ＋C6（３ρ２−２）ρcosθ ＋C7（３ρ２−２）ρsinθ ＋C8（６ρ４−６ρ２＋１） … と表される。
ike多項式で第９項まで展開すると極座標（ρ，θ）形
式で、 Ｗ（Xi,Yj）＝C0＋C1ρcosθ ＋C2ρsinθ＋C3（２ρ２−１） ＋C4ρ2cos2θ＋C5ρ2sin2θ ＋C6（３ρ２−２）ρcosθ ＋C7（３ρ２−２）ρsinθ ＋C8（６ρ４−６ρ２＋１） … と表される。
式から次に示すようなザイデルの収差が計算できる、 〔但し、α＝tan-1（C5/C4） β＝tan-1（C7/C6）〕 … 各係数C0〜C9は最小自乗法により求める。
式から波面収差の中で干渉計のアライメント誤差に起
因するものはＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォ
ーカスの３成分であり、それらの大きさは次のように与
えられる。
因するものはＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォ
ーカスの３成分であり、それらの大きさは次のように与
えられる。
これらアライメント量が所定の目標値以下になるよう
にアライメント調整部７で調整する。
にアライメント調整部７で調整する。
本発明の干渉測定装置とそのアライメント方法を実施
例に基づいて説明する。
例に基づいて説明する。
なお、図中において上記第１図および各実施例におけ
る同一構成または同一部材については、同一符号を用い
てその説明は、最初の図面にて行い以後は省略する。
る同一構成または同一部材については、同一符号を用い
てその説明は、最初の図面にて行い以後は省略する。
（第１実施例） 第２図は、本発明に係わる干渉測定装置の第１実施例
の構成を概略にて示す正面図である。
の構成を概略にて示す正面図である。
本実施例においての干渉計は、トワイマングリーン型
干渉計に適用した例を示す。
干渉計に適用した例を示す。
図に示す光源１より射出した光は、ビームエキスパン
ダ２を通過してピームスプリッタ３に入射して参照光束
と測定光束とに２分割されて、それぞれの光軸上に配設
された参照面４と集光レンズ５を介して被検面６に入射
して反射される。
ダ２を通過してピームスプリッタ３に入射して参照光束
と測定光束とに２分割されて、それぞれの光軸上に配設
された参照面４と集光レンズ５を介して被検面６に入射
して反射される。
反射された各光束は、再度ビームスプリッタ３に入射
し重ね合わされて干渉縞が結像レンズ８を介してイメー
ジセンサ９上に形成される。
し重ね合わされて干渉縞が結像レンズ８を介してイメー
ジセンサ９上に形成される。
上記イメージセンサ９上に形成された干渉縞をA/D変
換器10を介して演算処理部11に入力し、上記した式に
よってＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォーカス
の各量を算出し、値が所定の目標値以下（それぞれ1/10
λ）になるようにXY軸方向の進退によってXYの方向の２
方向にあおりができ、かつＺ方向に移動される保持具を
端部に有するアライメント調整部７によって調整が行わ
れて表示部12に表示される。
換器10を介して演算処理部11に入力し、上記した式に
よってＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォーカス
の各量を算出し、値が所定の目標値以下（それぞれ1/10
λ）になるようにXY軸方向の進退によってXYの方向の２
方向にあおりができ、かつＺ方向に移動される保持具を
端部に有するアライメント調整部７によって調整が行わ
れて表示部12に表示される。
上記目標値は、被検面６の面精度およびアライメント
調整部７の調整精度などにより決定される。
調整部７の調整精度などにより決定される。
上記構成による本実施例によれば、アライメント量が
定量的に与えられるために高精度なアライメント微調整
ができる。
定量的に与えられるために高精度なアライメント微調整
ができる。
（第２実施例） 第３図は、本発明に係わる干渉測定装置の第２実施例
の構成を概略にて示す正面図である。
の構成を概略にて示す正面図である。
本実施例における干渉計の構成は、上記第１実施例と
同様にトワイマングリーン型干渉計に適用した例を示
す。
同様にトワイマングリーン型干渉計に適用した例を示
す。
上記第１図および第２図において説明した式によっ
て求められたＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォ
ーカスの各量に応じてアライメント制御部13がアライメ
ント調整部７を制御するよう構成されている。即ち調整
駆動部にピエゾ素子などを用いることによりアライメン
トの微調整が可能となる。
て求められたＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォ
ーカスの各量に応じてアライメント制御部13がアライメ
ント調整部７を制御するよう構成されている。即ち調整
駆動部にピエゾ素子などを用いることによりアライメン
トの微調整が可能となる。
上記構成にすることによりアライメント調整を自動的
に行うことができると共に高速なアライメント調整が可
能となる。
に行うことができると共に高速なアライメント調整が可
能となる。
（第３実施例） 第４図は、本発明に係わる干渉測定装置の第３実施例
の構成を概略にて示す正面図である。
の構成を概略にて示す正面図である。
本実施例における干渉計の構成は、上記第１実施例お
よび第２実施例とは異なりフィゾー型干渉計に適用した
例を示したものである。
よび第２実施例とは異なりフィゾー型干渉計に適用した
例を示したものである。
上記第１実施例における第２図にて示したビームスプ
リッタ３に入射した光を２分割してその光束を参照面４
と被検面６とにそれぞれ入射されて反射するように構成
したものであるが、本実施例においては、第４図に示す
ようにビームスプリッタ３と被検面６間に配設し、参照
面４で反射された光と参照面４を透過して被検面６にて
反射させた反射光とを干渉させるように構成したもので
ある。
リッタ３に入射した光を２分割してその光束を参照面４
と被検面６とにそれぞれ入射されて反射するように構成
したものであるが、本実施例においては、第４図に示す
ようにビームスプリッタ３と被検面６間に配設し、参照
面４で反射された光と参照面４を透過して被検面６にて
反射させた反射光とを干渉させるように構成したもので
ある。
上記構成による本実施例によれば、参照面光束と測定
光束が同一パスを通るため、光学系を小型にでき、ま
た、光路差による内部収差を小さくすることができるな
どの利点を有する。
光束が同一パスを通るため、光学系を小型にでき、ま
た、光路差による内部収差を小さくすることができるな
どの利点を有する。
上記構成および方法の本発明によれば、測定波面収差
をZernike多項式に展開し、その展開係数を用いてアラ
イメント量を検出するようにしたため、定量的で高精度
なアライメントが可能となった。またアライメント量を
定量的に検出できるため、その値をアライメント制御装
置にフィードバックすることにより干渉計の自動アライ
メントも可能となるなどの効果を奏する。
をZernike多項式に展開し、その展開係数を用いてアラ
イメント量を検出するようにしたため、定量的で高精度
なアライメントが可能となった。またアライメント量を
定量的に検出できるため、その値をアライメント制御装
置にフィードバックすることにより干渉計の自動アライ
メントも可能となるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係わる干渉測定装置の原理的構成を
示すブロック図。 第２図は、本発明に係わる干渉測定装置の第１実施例の
構成を概略にて示す正面図。 第３図は、本発明に係わる干渉測定装置の第２実施例の
構成を概略にて示す正面図。 第４図は、本発明に係わる干渉測定装置の第３実施例の
構成を概略にて示す正面図。 第５図は、従来の干渉計の構成を概略にて示す正面図。 第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、干渉縞の写真図である。 １……光源 ２……ビームエキスパンダ ３……ビームスプリッタ ４……参照面 ５……集光ビーム ６……被検面 ７……アライメント調整部 ８……結像レンズ ９……イメージセンサ 10……A/D変換器 11……演算処理部 12……表示部 13……アライメント制御部 14……干渉計
示すブロック図。 第２図は、本発明に係わる干渉測定装置の第１実施例の
構成を概略にて示す正面図。 第３図は、本発明に係わる干渉測定装置の第２実施例の
構成を概略にて示す正面図。 第４図は、本発明に係わる干渉測定装置の第３実施例の
構成を概略にて示す正面図。 第５図は、従来の干渉計の構成を概略にて示す正面図。 第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、干渉縞の写真図である。 １……光源 ２……ビームエキスパンダ ３……ビームスプリッタ ４……参照面 ５……集光ビーム ６……被検面 ７……アライメント調整部 ８……結像レンズ ９……イメージセンサ 10……A/D変換器 11……演算処理部 12……表示部 13……アライメント制御部 14……干渉計
Claims (3)
- 【請求項１】光源から射出した光束を参照面と被検面に
それぞれ入射させて、その反射光を干渉させて干渉縞を
形成する干渉計と、上記干渉縞を検出する干渉縞検出手
段と、この干渉縞検出手段の出力に基づいて参照面と被
検面との間の波面収差を演算し、その演算による波面収
差をZernike多項式に展開して干渉計のアライメント量
を求める演算処理手段と、被検面と参照面のうちの一方
のティルトを調整する可動保持部を設けたアライメント
調整手段と、上記参照面と被検面のうちの一方のティル
トを調整するために上記演算処理手段により求められた
アライメント量に従ってアライメント調整手段を制御す
るアライメント制御手段を具備したことを特徴とする干
渉測定装置。 - 【請求項２】光源から射出した光束を２分し、一方の光
束を参照面に、他方の光束を被検面にそれぞれ入射させ
て、その反射光を干渉させて干渉縞を形成する干渉計
と、上記干渉縞を検出する干渉縞検出手段と、この干渉
縞検出手段の出力に基づいて参照面と被検面との間の波
面収差を演算し、その演算による波面収差をZernike多
項式に展開して干渉計のアライメント量を求める演算処
理手段と、被検面と参照面のうちの一方のティルトを調
整する可動保持部を設けたアライメント調整手段と、上
記参照面と被検面のうちの一方のティルトを調整するた
めに上記演算処理手段により求められたアライメント量
に従ってアライメント調整手段を制御するアライメント
制御手段を具備したことを特徴とする干渉測定装置。 - 【請求項３】光源から射出した光束を２分し、一方の光
束を参照面に、他方の光束を被検面にそれぞれ入射させ
て、その反射光を干渉させて形成した干渉縞を検出する
干渉縞検出手段の出力に基づいて、 上記参照面と被検面との間の波面収差をZernike多項式
に展開し、その展開係数C0〜C8を用いて、 をそれぞれ算出し、これらの量が、所定の目標値以下に
なるようにＸ方向ティルト、Ｙ方向ティルト、デフォー
カスを調整することを特徴とする干渉測定装置のアライ
メント検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15088290A JP2951366B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 干渉測定装置とそのアライメント検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15088290A JP2951366B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 干渉測定装置とそのアライメント検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443902A JPH0443902A (ja) | 1992-02-13 |
| JP2951366B2 true JP2951366B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=15506447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15088290A Expired - Lifetime JP2951366B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 干渉測定装置とそのアライメント検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2951366B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006046428A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Nikon Corporation | マーク位置検出装置及び設計方法及び評価方法 |
| JP2010025648A (ja) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Fujinon Corp | 収差測定誤差補正方法 |
| CN101275826B (zh) * | 2007-03-29 | 2010-06-16 | 富士能株式会社 | 非球面透镜的面偏移测量方法及装置 |
| JP2011226935A (ja) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Fujifilm Corp | 軸外透過波面測定装置 |
-
1990
- 1990-06-08 JP JP15088290A patent/JP2951366B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006046428A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Nikon Corporation | マーク位置検出装置及び設計方法及び評価方法 |
| CN101275826B (zh) * | 2007-03-29 | 2010-06-16 | 富士能株式会社 | 非球面透镜的面偏移测量方法及装置 |
| US7760365B2 (en) | 2007-03-29 | 2010-07-20 | Fujinon Corporation | Aspheric lens surface-decenter measuring method and apparatus |
| JP2010025648A (ja) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Fujinon Corp | 収差測定誤差補正方法 |
| JP2011226935A (ja) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Fujifilm Corp | 軸外透過波面測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443902A (ja) | 1992-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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