JP4094301B2

JP4094301B2 - 干渉計用基準レンズ

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Publication number: JP4094301B2
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Inventors: 秀雄神田
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学干渉計に用いられる干渉計用基準レンズに係わり、例えば、光学部品の面精度測定等に適用可能なフィゾー干渉計に使用される干渉計用基準レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光学レンズやミラー等の光学部品の表面精度の測定には、干渉計が用いられることが多い。とりわけ、簡易な構造で視野も比較的広く、高精度に測定可能な干渉計として、高精度に製作された基準レンズを備えたフィゾー干渉計が広く使用されている。
【０００３】
このフィゾー干渉計では、次のようにしてレンズ面等の球面（以下、被検球面という。）の測定が行われる。まず、平行な入射光束を基準レンズによって集光させて球面波に変換し、これを被検球面に照射する。このとき、球面波の法線の方向（進行方向）が被検球面の法線の方向と一致するようにし、これにより、被検球面からの垂直反射光束（以下、被検光という。）を得る。一方、基準レンズにおける最も被検球面に近い側の面である射出面（以下、基準球面という。）において入射光束の一部を反射させ、反射光束（参照光）を得る。そして、被検光と参照光とを干渉させて干渉縞を生じさせ、これを観察することにより、被検球面の形状測定を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなフィゾー干渉計において、見込み角（被検球面の曲率中心から被検球面の最大外径を見込む角度）θ１を有する被検球面を測定する場合には、必然的に、その見込み角θ１以上の集束角θ２で集束するような球面波光束を作り出して、被検球面に入射させなければならない。すなわち、θ２＞θ１の関係を満たす必要がある。より具体的には、以下のように説明される。まず、集束角θ２と、基準レンズにおける被検球面側の開口数ＮＡとの関係は、
ＮＡ＝ｓｉｎ（θ２／２）
と表すことができる。一方、被検球面領域の最大外径Ｂ，被検球面の曲率半径Ｃおよび見込み角θ１の関係については、
Ｂ／（２Ｃ）＝ｓｉｎ（θ１／２）
と表すことができる。したがって、θ２＞θ１の関係を満たすためには、
ｓｉｎ（θ２／２）＞ｓｉｎ（θ１／２）
であれば良いので、
２ＮＡ＞Ｂ／Ｃ
を満たすような明るい（Ｆナンバーの小さい）基準レンズが必要となる。
【０００５】
しかしながら、基準レンズに入射される光束径の大きさには限度があるため、次のような問題が生じる。すなわち、仮に、基準レンズを構成する単レンズを全て凸レンズとし、これらの凸レンズによって入射光束を単純に集光するようにした場合には、各単レンズで屈折を繰り返す度に入射光束の波面の曲率半径と光束径とが次第に縮小していくことから、最終面である基準球面を射出した時点における光束波面の曲率半径および光束径はいずれも極めて小さなものとなってしまう。
【０００６】
ここで、被検球面が凸面の場合を想定すると、測定可能な被検球面は、物理的にみて、その曲率半径が基準球面の曲率半径未満であり、かつ、その外径が基準球面を含むレンズの外径未満であるものに限られる。このため、上記のように基準球面からの射出光束波面の曲率半径および光束径がいずれも極めて小さい場合には、測定可能な被検球面の形状やサイズの範囲が著しく制限され、大きな曲率半径と大きな被検領域とを有する被検球面の測定は困難である。
【０００７】
加えて、上記のように正の屈折力を有するレンズのみで構成された基準レンズでは、原理的にみて、球面収差の完全な除去は困難であるという問題もある。
【０００８】
このような問題を解決するものとして、例えば、特開２０００−３４６６１３号公報に記載された基準レンズがある。この基準レンズによれば、被検球面側での開口数ＮＡが十分に大きい（ＮＡ≧０．８０６）ため、被検球面が見込み角の大きい凸面であったとしても、その被検球面の全体に渡って面精度を高精度に測定することが可能である。
【０００９】
しかしながら、上記公報記載の基準レンズは、７枚構成であり、そのレンズ外径が最大４８０ｍｍにも及ぶ大きなものである。したがって、実用上の取扱い、製造技術および製造コストの面を考慮すると、この基準レンズは、サイズおよび重量の両面において現実的なものとは言えず、更なる改善が望まれていた。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、軽量かつコンパクトでありながら、比較的大きな曲率半径と外径とを有すると共に見込み角が大きい凸球面の測定を行うことを可能とする、明るく、かつ、球面収差等の諸収差が少ない干渉計用基準レンズを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による干渉計用基準レンズは、入射光束の一部を基準球面で反射させることにより得られる参照光と、基準球面を通過させた光束を基準球面の曲率中心と一致する焦点に向かうように集光させたのち、その焦点と一致する曲率中心を有する被検球面で反射させることによって得られる被検光とを干渉させることにより、被検球面の形状を計測し得るように構成された干渉計に用いられる干渉計用基準レンズであって、入射光束の入射側から順に、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、正レンズ群と、被検球面側に基準球面として機能する凹面を向けた正メニスカスレンズとが配設されて構成されると共に、以下の条件式（１）および（２）を満足するようにしたものである。
−１．５＜Ｒ１／ｆ＜−１．２ ……（１）
０．５＜ＲＬ／ｆ＜０．７ ……（２）
但し、
ｆ：干渉計用基準レンズ全系の焦点距離
Ｒ１：前記負メニスカスレンズの入射光束入射面の曲率半径
ＲＬ：前記正メニスカスレンズの基準球面の曲率半径
とする。なお、負メニスカスレンズとは、負の屈折力（パワー）を有するメニスカスレンズであり、正メニスカスレンズとは、正の屈折力（パワー）を有するメニスカスレンズであり、さらに、正レンズ群とは、全体として正の屈折力を有するレンズ群である。
【００１２】
本発明による基準レンズでは、負メニスカスレンズが、入射光束の光束径を拡大する機能（光束拡大機能）と後続のレンズで生じる諸収差を相殺して除去する収差補正機能とを発揮し、正レンズ群が、負メニスカスレンズにより拡大された入射光束を段階的に集光させる機能を発揮する。さらに正メニスカスレンズが、正レンズ群から射出された入射光束を焦点に向かうように集束させるように機能する。これに加え、条件式（１）により、負メニスカスレンズの光束拡大機能と収差補正機能との適正範囲内でのバランスが規定される。条件式（２）により、最も被検球面に近いメニスカスレンズによって生成される球面波の最大曲率半径と外径とが規定され、これにより、基準レンズ全体のサイズが規定されると共に、測定可能な被検球面の最大曲率半径と外径とが規定される。
【００１３】
本発明による干渉計用基準レンズでは、正レンズ群が、３枚または４枚のレンズからなることが望ましい。特に、正レンズ群は、入射光束の入射側から順に、入射面よりも射出面の方が強い屈折力を有する２枚の正レンズと、射出面よりも入射面の方が強い屈折力を有する２枚の正レンズとが配設されて構成されることが望ましい。あるいは、正レンズ群は、入射光束の入射側から順に、入射面よりも射出面の方が強い屈折力を有する１枚の正レンズと、射出面よりも入射面の方が強い屈折力を有する２枚の正レンズとが配設されて構成されるようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る干渉計用基準レンズ（以下、基準レンズという。）が適用されるフィゾー干渉計１について説明する。図１は、本実施の形態に係るフィゾー干渉計１の構成を示したものである。フィゾー干渉計１は、レーザ光源２と、レーザ光束発散レンズ３と、ハーフミラー４と、コリメータレンズ５と、基準レンズ６Ａと、結像用レンズ８と、撮像素子９とを備えて構成されている。光軸Ｚ１上には、撮像素子９，結像用レンズ８，ハーフミラー４，コリメータレンズ５、基準レンズ６Ａが順に配設される。一方、ハーフミラー４を通り、光軸Ｚ１に直交する軸方向にレーザ光束発散レンズ３およびレーザ光源２が順に配設される。レーザ光束発散レンズ３は、レーザ光源２から射出されたレーザ光束の光束径を拡大する機能を有する。ハーフミラー４は、光軸Ｚ１に対して４５°の傾斜をなし、照射される光束の一部を反射させ、残りの光束を透過させるようになっている。コリメータレンズ５は、入射光束を平行な光束に変換する機能を有する。基準レンズ６Ａは、後述する基準球面Ｆを除く全ての面に反射防止膜が施されたレンズ群であり、入射光束を集光し、焦点Ｐに向かうように集光させるものである。測定の対象物である被検球面７は、その曲率中心が焦点Ｐに一致するように配設される。なお、図１の例では、被検球面７は凸球面であるものとして説明する。ここで、基準レンズ６Ａのうち被検球面７に対向する面（最も被検球面７側の面）を基準球面Ｆと呼ぶ。基準球面Ｆの曲率中心も焦点Ｐに一致する。結像用レンズ８は、基準球面Ｆにおいて反射された光と被検球面７において反射された光とを集光し、撮像素子９上に干渉縞を投影するものである。撮像素子９は、投影された干渉縞を画像データとして取り込む機能を有する。
【００１６】
このような構成のフィゾー干渉計１では、次のようにして被検球面７の面精度を測定する。まず、レーザ光源２から所望の波長のレーザ光束を射出する。このレーザ光束は、レーザ光束発散レンズ３によりその光束径が拡大される。拡大されたレーザ光束の一部はハーフミラー４により直角方向、すなわち、光軸Ｚ１に沿う方向に反射する。反射したレーザ光束はさらに光束径を広げながらコリメータレンズ５に入射する。コリメータレンズ５を透過することで平行なレーザ光束に変換され、そのまま基準レンズ６Ａに入射する。基準レンズ６Ａに入射した光束は基準球面Ｆに入射し、大部分の入射光束は屈折することなく透過する。ところが、基準球面Ｆには、例えば反射防止膜等は施さない、あるいは増反射膜を施す等の方法により若干の反射率があえて残されている。このため、一部の入射光束は基準球面Ｆを通過せずにここで垂直に反射する。この反射光束が参照光となる。一方、基準球面Ｆを透過した光束は、焦点Ｐに向かって集束される。図１の例では、基準球面Ｆと焦点Ｐとの間に被検球面７が存在するため、被検球面７からの垂直反射光束、すなわち被検光が発生する。但し、被検球面７が凹面の場合には、基準球面Ｆからの射出光束は一旦、焦点Ｐに集束したのち再び拡がりながら被検球面７に照射され、被検光が発生する。参照光および被検光は、入射光の経路を逆に辿って進行する。基準レンズ６Ａとコリメータレンズ５とを順に辿り、ハーフミラー４を通過して直進し、結像用レンズ８に到達する。被検光および参照光は結像用レンズ８によって集光され、撮像素子９上に干渉縞を形成する。この干渉縞は、被検球面７の面形状を表すものであり、この干渉縞を観察あるいは解析することで被検球面７の面精度を測定することが可能となる。
【００１７】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る基準レンズ６Ａについて、より詳細に説明する。図２は、基準レンズ６Ａの断面構成を表すものである。
【００１８】
まず、基準レンズ６Ａの構成について説明する。
【００１９】
図２において、符号Ｚｉｎｃで示す側が入射側（光源側）であり、一方、符号Ｚｅｍｉｔで示す側が射出側（被検球面側）である。符号Ｒｉは、最も入射側の面を１番目として、射出側に向かって順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１２）の光学面（Ｓｉ）における曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の光学面（Ｓｉ）とｉ＋１番目の光学面（Ｓｉ＋１）との面間隔を示す。符号Ｌｊは、最も入射側のレンズを１番目として、射出側に向かって順次増加するｊ番目（ｊ＝１〜６）のレンズを示す。さらに、符号θ２は、焦点Ｐに向かって集光される入射光束の集束角を示す。
【００２０】
この基準レンズ６Ａでは、光軸Ｚ１に沿って、最も入射側に負の屈折力（パワー）を有するメニスカスレンズＬ１（以下、レンズＬ１と記す。）が配置される。一方、最も射出側に正の屈折力（パワー）を有するメニスカスレンズＬ６（以下、レンズＬ６と記す。）が配置される。ここで、レンズＬ１は入射側に凹面を向け、一方のレンズＬ６は射出側に凹面を向けている。このレンズＬ６における射出側の凹面、すなわち、入射光束射出面Ｓ１２が基準球面Ｆである。
【００２１】
レンズＬ１と、レンズＬ６との間には、４枚の正レンズＬ２〜Ｌ５（以下、レンズＬ２〜Ｌ５と記す。）からなる正レンズ群ＬＧ１が光軸Ｚ１に沿って配設されている。レンズＬ２，Ｌ３は、入射面よりも射出面の方が強い屈折力を有することが望ましく、レンズＬ４，Ｌ５は、射出面よりも入射面の方が強い屈折力を有することが望ましい。図２では、正レンズ群ＬＧ１は、全てメニスカス形状で構成されるようにしたが、これに限定されず、少なくとも１枚のレンズが両凸形状で構成されるようにしてもよい。
【００２２】
基準レンズ６Ａは、良好な収差性能と共にコンパクト性を確保するために、以下の条件式（１）および（２）を満たすように構成されている。ここで、ｆは基準レンズ６Ａ全系の焦点距離を示し、Ｒ１は、最も入射側の面、すなわち、レンズＬ１における入射光束入射面Ｓ１の曲率半径を示す。ＲＬは、レンズＬ６の入射光束射出面Ｓ１２、すなわち、基準球面Ｆにおける曲率半径Ｒ１２を示す。
−１．５＜Ｒ１／ｆ＜−１．２ ……（１）
０．５＜ＲＬ／ｆ＜０．７ ……（２）
【００２３】
加えて、基準レンズ６ＡにおけるレンズＬ１〜Ｌ６が、全て、１．７９未満の屈折率を有するように構成することも可能である。
【００２４】
次に、基準レンズ６Ａの光学的な作用および効果について説明する。
【００２５】
基準レンズ６Ａに入射した光束は、レンズＬ１、レンズＬ２〜Ｌ５からなるレンズ群ＬＧ１およびレンズＬ６を順次透過し、焦点Ｐに向かって集光する。
【００２６】
ここで、レンズＬ１は、主として光束拡大機能と収差補正機能とを発揮する。光束拡大機能は、入射光束の光束径を拡大する機能である。すなわち、レンズＬ１は、凹面（入射光束入射面Ｓ１）を入射側に向けた負のメニスカスレンズとなっていることから、レンズＬ１を透過した入射光束が発散して光束径が拡大する。この結果、基準レンズとして要求される明るさ（Ｆナンバー）が確保される。一方、収差補正機能は、後続レンズで生じる球面収差等を相殺して除去するために予め収差を補正（以下、予備的補正という。）する機能である。すなわち、レンズＬ１は、後続のレンズＬ２〜Ｌ６によって生じる球面収差とほぼ同じ大きさの逆方向の球面収差を、予め入射光束に与えるように機能する。ここで、レンズＬ１の入射光束入射面Ｓ１の曲率半径Ｒ１は条件式（１）の範囲に制限されていることから、後述するように、光束拡大機能と収差補正機能とが適正な範囲内でバランスよく規定される。
【００２７】
レンズＬ２〜Ｌ５からなる正レンズ群ＬＧ１は、レンズＬ１により拡大された光束を段階的に集光させて集束角を次第に増大させるように機能する。但し、集束角の増大に伴って光束径は次第に小さくなる。
【００２８】
レンズＬ６は、正レンズ群ＬＧ１から射出した光束を透過させることにより、焦点Ｐを曲率中心としレンズ面Ｓ１２と同じ曲率半径を有する球面波を形成するように機能する。レンズ面Ｓ１２から射出した球面波は、次第に曲率半径を縮小しながら焦点Ｐに向かって進行し、被検球面７に垂直入射（被検球面７の法線方向と波面の法線方向とが一致するように入射）する。したがって、被検球面７が凸球面の場合には、レンズ面Ｓ１２の曲率半径Ｒ１２（ＲＬ）は測定可能な最大曲率半径を規定する。なお、凹球面の場合には、当然ながら曲率半径Ｒ１２（ＲＬ）の制限はない。
【００２９】
正レンズ群ＬＧ１およびレンズＬ６の各レンズでは球面収差が生ずるが、これらの球面収差は、上記したように、レンズＬ１によって予め与えられている逆方向の球面収差を相殺するにとどまり、結果として、レンズＬ６から射出した光束における球面収差は極めて僅かになる。
【００３０】
条件式（１）は、レンズＬ１の入射光束入射面Ｓ１における適正な曲率半径Ｒ１の範囲を規定している。条件式（１）の下限を越えると、入射光束が急激に発散されることになり、全体のレンズ外径の増大を招き、かつ、球面収差の過剰な予備的補正がなされることとなる。球面収差の予備的補正が過剰になると、これを後続のレンズで相殺するために、レンズＬ２〜Ｌ６に加えてさらにレンズ枚数を増やす必要があり、軽量性およびコンパクト性が失われる結果となる。一方、上限を越えると、入射光束の発散が不足して光束径の拡大が不十分になると共に、球面収差の予備的補正が不十分となってしまう。
【００３１】
条件式（２）は、レンズＬ６の基準球面Ｆ（Ｓ１２）における適正な曲率半径ＲＬ（Ｒ１２）の範囲を規定している。条件式（２）の下限は、すなわち、凸面の被検球面７の測定可能な最大曲率半径に対応するものであり、この下限を越えると、要求されている測定可能範囲が制限されてしまう。すなわち、比較的大きな曲率半径の凸球面が測定不可能となる。一方、上限を越えると、以下のような問題が生じる。まず、基準レンズ６Ａにおける外径および全長が共に増大してしまい、軽量化および小型化を図ることができなくなる。また、正レンズ群ＬＧ１が４枚という限られたレンズ枚数であるので、屈折力が不足し、球面収差の補正が困難となる。さらに、レンズＬ６の厚みが薄くなるため、相対的に外力によって基準球面Ｆが歪みやすくなり、被検球面７の形状を正確に測定することが困難となる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、上述の構成を有し、各条件式を満たすことにより、フィゾー干渉計に適し、光学的な性能面と実用面とのバランスに優れた基準レンズを得ることができる。具体的には、球面収差等の諸収差を抑制し、かつ、軽量かつコンパクトな構成を維持しつつ、ある程度大きな曲率半径ＲＬ（Ｒ１２）と外径Ｋ１２とを有する基準球面Ｆを確保することができる。これにより、見込み角θ１が大きく、しかも、比較的大きな曲率半径Ｃと外径Ｂとを有する凸球面の測定を行うことが可能となる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上記第１の実施の形態における構成要素と実質的に同一の部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３４】
上記第１の実施の形態では、正レンズ群が４枚のレンズからなるようにした基準レンズ６Ａについて説明したが、これに対し、第２の実施の形態では、正レンズ群が３枚のレンズからなるようにした基準レンズ６Ｂについて説明する。ここでは、上記第１の実施の形態と異なる特徴部分、すなわち、基準レンズ６Ｂの構成およびその具体的な数値実施例についてのみ説明することとする。なお、第２の実施の形態の基準レンズ６Ｂは、第１の実施の形態において説明したフィゾー干渉計１に適用可能である。
【００３５】
図３を参照して、第２実施の形態に係る基準レンズ６Ｂについて、より詳細に説明する。図３は、基準レンズ６Ｂの断面構成を表す断面図である。
【００３６】
図３において、符号Ｒｉ、Ｓｉ、Ｄｉ、θ２の意義は、第１の実施の形態と同様である。
【００３７】
基準レンズ６Ｂは、光軸Ｚ１に沿って、最も入射側に負のパワーを有するメニスカスレンズＬ１１が配置され、一方の、最も射出側に正のパワーを有するメニスカスレンズＬ１５が配置されている。ここで、レンズＬ１１は入射側に凹面を向け、一方のレンズＬ１５は射出側に凹面を向けている。このレンズＬ１５における射出側の凹面Ｓ１０が基準球面Ｆである。
【００３８】
レンズＬ１１と、レンズＬ１５との間には、いずれも正のパワーを有する３枚のレンズＬ１２〜Ｌ１４からなる正レンズ群ＬＧ２が光軸Ｚ１に沿って配設されている。レンズＬ１２は、入射面よりも射出面の方が強い屈折力を有することが望ましく、レンズＬ１３，Ｌ１４は、射出面よりも入射面の方が強い屈折力を有することが望ましい。レンズＬ１２は両凸形状で構成され、レンズＬ１３，Ｌ１４は共にメニスカス形状で構成されるようにしたが、これに限定されず、レンズＬ１２，Ｌ１４は共にメニスカスで構成され、レンズＬ１３は両凸形状で構成されるようにしてもよい。さらに、正レンズ群ＬＧ２は、全てメニスカス形状で構成されてもよいし、全て両凸形状で構成されてもよい。
【００３９】
基準レンズ６Ｂは、上記条件式（１）および（２）を満たすように構成されている。ここで、ｆは、基準レンズ６Ｂ全系の焦点距離を示す。Ｒ１は面Ｓ１の曲率半径を示し、ＲＬは面Ｓ１０の曲率半径Ｒ１０を示す。
【００４０】
基準レンズ６ＢにおけるレンズＬ１１〜Ｌ１５が、全て１．７９未満の屈折率を有するように構成することも可能である。
【００４１】
上記のように、第２の実施の形態によれば、上述の構成を有し、各条件式を満たすことにより、第１の実施の形態における基準レンズ６Ａと同様に、フィゾー干渉計に適し、光学的な性能面と実用面とのバランスに優れた基準レンズ６Ｂを得ることができる。特に、正レンズ群ＬＧ２を３枚構成としたことにより、よりいっそう軽量・コンパクト化を図ることが可能となる。
【００４２】
【実施例】
次に、上記各実施の形態に係る基準レンズにおける、いくつかの実施例について説明する。
【００４３】
＜実施例１＞
図４は、上記第１の実施の形態における基準レンズ６Ａ（図２）の一実施例（実施例１）としてのレンズデータを示すものである。実施例１は、Ｆナンバーが０．６０となるようにしたものである。面番号Ｓｉの欄には、図２のレンズの面番号に対応した番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には図２に付した符号Ｒｉに対応した値を示し、面間隔Ｄｉの欄には図２に付した符号Ｄｉに対応した値を示す。外径Ｋｉの欄には、各面Ｓｉに対応する外径の値を示す。これら曲率半径Ｒｉ，面間隔Ｄｉおよび外径Ｋｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。屈折率Ｎｊの欄には、入射側からｊ番目（ｊ＝１〜６）のレンズＬｊのＨｅ−Ｎｅレーザ光線（波長λ＝６３２．８ｎｍ）における屈折率の値を示す。
【００４４】
図７は、実施例１について、基準レンズに入射される入射光束径Φｉｎｃ，基準レンズの全長ＴＬ，Ｆナンバー，基準レンズ全系の焦点距離ｆならびに上記条件式（１）および（２）に対応する数値を、後述する実施例２−１および２−２におけるデータと併せて示したものである。図７に示したように、実施例１では、Ｒ１／ｆ＝−１．４３７であるので条件式（１）を満たし、かつ、ＲＬ／ｆ＝０．６０７であるので条件式（２）を満たしている。
【００４５】
図８は、実施例１の基準レンズ６Ａについての球面収差を表す収差図である。図８の球面収差は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光線（波長λ＝６３２．８ｎｍ）に対する収差である。
【００４６】
以上のレンズデータおよび収差図からわかるように、実施例１の基準レンズ６Ａでは、球面収差が良好に補正されている。また、軽量かつコンパクトな構造でありながら、ある程度大きな基準球面Ｆの曲率半径ＲＬおよび集束角θ２が確保されている。具体的には、レンズ外径Ｋｉが最大でも１３０．０ｍｍでありながら、基準球面曲率半径ＲＬ＝３６．４２９ｍｍと、集束角θ２＝１１２．８９°とが確保されている。よって、見込み角θ１が約１１２°以下であり、かつ、曲率半径Ｃが約３６ｍｍ以下である被検球面７であれば、凸球面であっても測定が可能である。なお、集束角θ２は、Ｆナンバー＝０．６（ＮＡ≒０．８３３）に対応するものである。また、実施例１のレンズＬ６は正のパワーを持つメニスカスレンズである。
【００４７】
＜実施例２−１，２−２＞
次に、第２の実施の形態に係る基準レンズ６Ｂの数値実施例（実施例２−１，２−２）について説明する。
【００４８】
図５および図６は、実施例２−１，２−２のレンズデータを表す。これらの実施例２−１および２−２は、Ｆナンバーが０．７０となるようにしたものである。図５，６に示したレンズデータにおける各項目の意味は、図４と同等であるため、ここでは説明を省略する。
【００４９】
ここで、レンズ外径Ｋｉについては、実施例１では、最大１３０．０ｍｍ（Ｋ３〜Ｋ７）であるのに対し、実施例２−１および２−２では最大１１３．０ｍｍ（Ｋ２〜Ｋ６）と小さくなっている。
【００５０】
なお、実施例２−１，２−２において、最終レンズであるレンズＬ１５およびレンズ２５は共に正のパワーを有するメニスカスレンズである。
【００５１】
図７に示したように、実施例１と同様に実施例２−１，２−２においても、条件式（１），（２）を満たしている。
【００５２】
図９は、実施例２−１についての球面収差を表す収差図であり、図１０は、実施例２−２についての球面収差を表す収差図である。対象波長は実施例１の場合と同様である。
【００５３】
以上のレンズデータおよび収差図からわかるように、実施例２−１，２−２の基準レンズ６Ｂにおいても、球面収差が良好に補正されている。また、軽量かつコンパクトな構造でありながら、ある程度大きな基準球面Ｆの曲率半径ＲＬおよび集束角θ２が確保されている。具体的には、実施例２−１では、レンズ外径Ｋｉが最大でも１１３．０ｍｍでありながら、曲率半径ＲＬ＝４１．６６８ｍｍと、集束角θ２＝９１．１７°とが確保されている。一方の実施例２−２では、レンズ外径Ｋｉが最大でも１１３．０ｍｍでありながら、曲率半径ＲＬ＝３８．３２８ｍｍと、集束角θ２＝９１．１７°とが確保されている。よって、見込み角θ１が約９０°以下であり、かつ、曲率半径Ｃが約４１ｍｍあるいは約３８ｍｍ以下である被検球面７であれば、凸球面であっても測定が可能でなる。なお、実施例２−１，２−２において、集束角θ２はＦナンバー＝０．７（ＮＡ≒０．７１４）に対応するものである。
【００５４】
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態および実施例に限定されず、種々変形可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、外径Ｋおよび屈折率Ｎの値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の数値を取ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の干渉計用基準レンズによれば、入射光束の入射側から順に、入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、正レンズ群と、被検球面側に凹面を向けた正メニスカスレンズとを配設して構成すると共に、条件式（１）および（２）を満足するようにしたので、基準レンズの小型軽量化を図り、かつ、球面収差の増大を抑制しつつ、比較的大きな曲率半径と外径とを有すると共に見込み角の大きい凸球面を測定することが可能となる。すなわち、要求される性能と大きさとのバランスが良好に保たれた干渉計用基準レンズを得ることができる。
【００５６】
特に、請求項２に記載の干渉計用基準レンズによれば、正レンズ群は、３枚または４枚のレンズからなるようにしたので、より軽量かつコンパクトな干渉計用基準レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基準レンズが適用されるフィゾー干渉計の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る基準レンズの一構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る基準レンズの一構成例を示す断面図である。
【図４】図２に示した基準レンズの一実施例（実施例１）を示す説明図である。
【図５】図３に示した基準レンズの一実施例（実施例２−１）を示す説明図である。
【図６】図３に示した基準レンズの他の実施例（実施例２−２）を示す説明図である。
【図７】実施例１，２−１および２−２に係る基準レンズが満たす諸条件および条件式のデータを示す説明図である。
【図８】実施例１の基準レンズにおける球面収差を示す収差図である。
【図９】実施例２−１の基準レンズにおける球面収差を示す収差図である。
【図１０】実施例２−２の基準レンズにおける球面収差を示す収差図である。
【符号の説明】
Ｒ１〜Ｒ１２…曲率半径、Ｄ１〜Ｄ１２…面間隔、Ｎ１〜Ｎ６…屈折率、Ｌ１〜Ｌ６，Ｌ１１〜Ｌ１５…レンズ成分、Ｆ…基準球面、Ｚ１…光軸、ＴＬ…基準レンズ全長、１…フィゾー干渉計、２…レーザ光源、３…レーザ光束発散レンズ、４…ハーフミラー、５…コリメータレンズ、６（６Ａ，６Ｂ）…干渉計用基準レンズ（基準レンズ）、７…被検球面、８…結像用レンズ、９…撮像素子。

Claims

入射光束の一部を基準球面で反射させることにより得られる参照光と、前記基準球面を通過させた光束を前記基準球面の曲率中心と一致する焦点に向かうように集光させたのち、その焦点と一致する曲率中心を有する被検球面で反射させることによって得られる被検光とを干渉させることにより、前記被検球面の形状を計測し得るように構成された干渉計に用いられる干渉計用基準レンズであって、
前記入射光束の入射側から順に、
入射側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、
正レンズ群と、
被検球面側に前記基準球面として機能する凹面を向けた正メニスカスレンズとが配設されて構成されると共に、以下の条件式（１）および（２）を満足する
ことを特徴とする干渉計用基準レンズ。
−１．５＜Ｒ１／ｆ＜−１．２ ……（１）
０．５＜ＲＬ／ｆ＜０．７ ……（２）
但し、
ｆ：干渉計用基準レンズ全系の焦点距離
Ｒ１：前記負メニスカスレンズの入射光束入射面の曲率半径
ＲＬ：前記正メニスカスレンズの基準球面の曲率半径
とする。
前記正レンズ群は、３枚または４枚のレンズからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の干渉計用基準レンズ。
前記正レンズ群は、前記入射光束の入射側から順に
入射面よりも射出面の方が強い屈折力を有する２枚の正レンズと、
射出面よりも入射面の方が強い屈折力を有する２枚の正レンズと
が配設されて構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の干渉計用基準レンズ。
前記正レンズ群は、前記入射光束の入射側から順に
入射面よりも射出面の方が強い屈折力を有する１枚の正レンズと、
射出面よりも入射面の方が強い屈折力を有する２枚の正レンズと
が配設されて構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の干渉計用基準レンズ。