JPH09159420A

JPH09159420A - 非球面形状測定用干渉計

Info

Publication number: JPH09159420A
Application number: JP31513995A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Uehara; 靖弘上原; Fumiyoshi Imamura; 文美今村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-20
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JP3655680B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率、汎用性を向上できると共に、
構成を簡単にでき、しかも測定精度も向上できる非球面
形状測定用干渉計を提供する。【解決手段】光源１と、光源１からの光を参照光と測
定光とに分割すると共に、被検面61で反射した測定光と
参照光とを合成して干渉縞を生じさせるための分割合成
素子３と、この分割合成素子３と被検面61との間に配置
した干渉測定用ヌル原器10とを有する非球面形状測定用
干渉計において、干渉測定用ヌル原器10は、相対的位置
を一定に保持した、回折格子からなる被検面測定用パタ
ーン41を形成した第１の光学部材４と、回折格子からな
る被検面アライメント用パターン51を形成した第２の光
学部材５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学素子の面形
状、特に、非球面形状を測定する干渉計に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】非球面の形状を干渉計を用いて測定する
方法は、従来種々提案されている。かかる測定方法にお
いては、被検面の非球面量が小さい場合には、球面測定
用干渉計で評価することもできるが、非球面量が大きく
なると測定が困難になるため、何らかの対策が必要にな
る。その対策として、例えば、干渉計の光路中に非球面
波を発生させるヌル原器と呼ばれるものを配置して、非
球面の被検面に垂直に光を入射させるようにしたものが
従来提案されており、また、この場合に用いるヌル原器
として、回折光学素子（ＤＯＥ）であるホログラムを利
用するホログラム原器と呼ばれるものや、ゾーンプレー
トを利用するゾーンプレート原器と呼ばれるものが提案
されている。

【０００３】また、ヌル原器をアライメントする方法と
して、特開平６−１１３２３号公報には、以下のような
方法が提案されている。測定波発生部材（ヌル原器）の片面に波長λ１の波
長に対応した形状測定波面を生成するためのパターンを
形成し、その反対面にλ２の波長の光が入射したときに
球面波を発生させるパターンを形成して、球面波をアラ
イメントに用いる方法。測定波発生部材の同一面に、形状測定波面用パター
ンと、球面波用パターンとの２つを重ねて形成する方
法。測定波発生部材の異なる領域に、形状測定波面用パ
ターンと球面波用パターンとを形成する方法。測定波発生部材を液晶素子で形成し、形状測定波面
用パターンと球面波用パターンとの切り替えを、液晶に
印加する電圧分布を変えることにより実現する方法。

【０００４】一方、ヌル原器を、例えば平行光束中に置
く場合には容易に位置合わせすることができるが、例え
ば球面波中に置く場合には、平行光束中に配置する場合
に比べてアライメント軸が２軸増えるために、アライメ
ントが困難になる。このように、ヌル原器を球面波中に
置く場合のアライメント方法として、例えば、特公平５−１３４４１号公報に開示されているよう
に、位置合わせマークを有する調整用ホログラム原器を
所定位置に配置して、アライメント光学系のレチクルの
指標を位置合わせマークに合致させ、次に調整用ホログ
ラム原器と測定用ホログラム原器とを交換する方法。特開平５−１５７５３２号公報に開示されているよ
うに、１枚の基板上に測定用の透過型計算機ホログラム
と位置合わせ用の反射型計算機ホログラムとを形成し、
反射型ホログラムを用いて干渉計に位置合わせした後、
基板を所定量移動させて透過型ホログラムを所定の位置
にセットして、測定する方法。がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の非球面形状測定用干渉計にあっては、以下のよ
うな問題点がある。問題点１上記の方法においては、例えば波長λ１の光は、形状
測定波面を発生させるためのパターンだけでなく、その
反対面の球面波を発生させるパターンにも入射して、２
つのパターンで回折されるため、光の利用効率が低下す
る。このような現象は、波長λ２の光を用いる場合に
も、同様に発生する。

【０００６】問題点２上記の方法においては、同一面に２つのパターンが重
ねて形成されているため、入射光が２つのパターンで回
折され、これがため形状測定光、アライメント光の利用
効率が低下する。

【０００７】問題点３上記の方法においては、測定波発生部材の異なる領域
に２つのパターンが形成されているため、異なる被検面
に対応するには、全体を作り直さなければならず、汎用
性に欠ける。

【０００８】問題点４上記の方法においては、液晶素子を用いるため、装置
が複雑になると共に、液晶素子の電極パターンが決まっ
ているために、液晶素子に正確な位相分布を持たせるこ
とができず、測定精度に限界がある。

【０００９】問題点５また、上記，，，のいずれの方法においても、
測定波面用とアライメント波面用の２つのパターンが必
要になる。

【００１０】問題点６上記の方法においては、測定時に原器を交換する手間
が必要になり、また、その原器を交換するという作業が
誤差発生原因になる。

【００１１】問題点７上記の方法においては、反射型ホログラムを用いて位
置合わせをした後に基板を高精度に移動させる機構が必
要になるため、装置が複雑で高価になる。また、光学的
方法で高精度に位置合わせしても、結局最後に用いる機
械的移動機構で全体の精度が決定されてしまう。

【００１２】この発明の第１の目的は、上記問題点１〜
４を解決し、光の利用効率および汎用性を向上できると
共に、構成を簡単にでき、しかも測定精度も向上できる
よう適切に構成した非球面形状測定用干渉計を提供しよ
うとするものである。

【００１３】この発明の第２の目的は、上記問題点６お
よび７を解決し、ヌル原器のアライメントを容易に、し
かも高精度にでき、したがって高精度の形状測定ができ
るよう適切に構成した非球面形状測定用干渉計を提供し
ようとするものである。

【００１４】この発明の第３の目的は、上記問題点５を
解決し、簡単に製作できるヌル原器を用いて高精度の形
状測定ができるよう適切に構成した非球面形状測定用干
渉計を提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、この発明は、光源と、この光源からの光を参照
光と測定光とに分割すると共に、被検面で反射した測定
光と前記参照光とを合成して干渉縞を生じさせるための
分割合成素子と、この分割合成素子と前記被検面との間
に配置した干渉測定用ヌル原器とを有する非球面形状測
定用干渉計において、前記干渉測定用ヌル原器は、相対
的位置を一定に保持した、回折格子からなる被検面測定
用パターンを形成した第１の光学部材と、回折格子から
なる被検面アライメント用パターンを形成した第２の光
学部材とを有することを特徴とするものである。

【００１６】前記第１の光学部材および第２の光学部材
は、嵌合、接着または螺合によって相対的位置を一定に
保持するのが、両者を確実に保持すると共に、異なる被
検面に対応するために被検面測定用パターンを形成した
部材を簡単に交換する点で好ましい。

【００１７】上記第２の目的を達成するため、この発明
は、光源と、この光源からの光を参照光と測定光とに分
割すると共に、被検面で反射した測定光と前記参照光と
を合成して干渉縞を生じさせるための分割合成素子と、
この分割合成素子により分割された測定光を球面波に変
換する参照レンズと、この参照レンズと前記被検面との
間に配置した干渉測定用ヌル原器とを有する非球面形状
測定用干渉計において、前記干渉測定用ヌル原器は、回
折格子からなる被検面測定用パターンおよび被検面アラ
イメント用パターンと、反射型の回折格子からなるヌル
原器アライメント用パターンとを有することを特徴とす
るものである。

【００１８】上記第３の目的を達成するため、この発明
は、光源と、この光源からの光を参照光と測定光とに分
割すると共に、被検面で反射した測定光と前記参照光と
を合成して干渉縞を生じさせるための分割合成素子と、
この分割合成素子と前記被検面との間に配置した干渉測
定用ヌル原器とを有する非球面形状測定用干渉計におい
て、前記干渉測定用ヌル原器は、回折格子からなる被検
面測定用パターンを有し、被検面アライメント時に、前
記被検面測定用パターンの一部に、被検面測定時とは異
なる波長の光を入射させ、それにより発生する波面を被
検面のアライメントに用いるよう構成したことを特徴と
するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】上記第１の目的を達成する非球面
形状測定用干渉計においては、被検面を測定するため
の、被検面測定用パターンを形成した第１の光学部材
と、それとは別体の被検面アライメント用パターンを形
成した第２の光学部材とを有し、その２つの光学部材の
相対的な位置を一定に保持するようにしたので、異なる
形状の被検面に対しても、被検面測定用パターンを形成
した第１の光学部材を交換するだけで対処することが可
能になる。

【００２０】また、上記第２の目的を達成する非球面形
状測定用干渉計においては、ヌル原器は、球面波中に置
かれ、被検面測定用パターンおよび被検面アライメント
用パターンと、ヌル原器アライメント用パターンとを有
するので、このヌル原器からは、被検面のアライメント
用波面およびヌル原器のアライメント用波面が発生す
る。したがって、被検面のアライメント用波面を用いて
被検面のアライメントを行うことができると共に、ヌル
原器のアライメント用波面を用いてヌル原器のアライメ
ントを行うことができるので、正確な測定が可能にな
る。

【００２１】さらに、上記第３の目的を達成する非球面
形状測定用干渉計においては、被検面測定用パターン
は、被検面測定時に用いる波長の光に対して作成される
ので、異なる波長の光が入射すると、被検面測定用波面
とは異なる波面が形成される。したがって、被検面測定
用パターンの所定のピッチ分布を有する一部分に、被検
面測定用波長とは異なる波長のアライメント用の光を入
射させれば、ほぼ無収差の球面波からなるアライメント
用波面が発生するので、アライメント用波面を発生させ
るための特別なパターンをヌル原器に形成する必要がな
い。

【００２２】以下、この発明の実施の形態について、図
面を参照して説明する。図１は、この発明の第１実施形
態における光学系全体の構成を示す図である。この実施
形態は、フィゾー型干渉計に適用したもので、光源１、
ビームエキスパンダー２、参照平面３、ヌル原器１０、
ハーフミラー７、瞳結像レンズ８およびスクリーン９を
有し、例えば非球面レンズ等の被検対象物（被検レン
ズ）６の被検面６１の形状を測定する。

【００２３】図１において、光源１は、例えばＨｅ−Ｎ
ｅレーザーを用い、ビームエキスパンダー２は、レンズ
群２１，２２をもって構成する。また、参照平面３は、
ビームエキスパンダー２とヌル原器１０との間に配置
し、ハーフミラー７は、ビームエキスパンダー２を構成
するレンズ群２１，２２間に配置する。

【００２４】ヌル原器１０は、測定用ＤＯＥ４および被
検面アライメント用ＤＯＥ５を有する。測定用ＤＯＥ４
は、図２ａに示すように、光学材料からなる平行平面板
を基板とし、その片面に同心円状のリングパターンを有
する透過型の回折格子からなる測定用パターン４１を形
成して構成する。ここで、測定用パターン４１は、その
断面形状を図２ｂに示すように、所定の回折次数、例え
ば１次の回折光に対してブレーズ化するのが好ましい。

【００２５】また、被検面アライメント用ＤＯＥ５は、
図３ａに示すように、光学材料からなる平行平面板を基
板とし、その中心部を円形にくり抜いて中空に形成する
と共に、片面に同心円状のリングパターンを有する透過
型の回折格子からなる被検面アライメント用パターン５
１が形成して構成する。ここで、被検面アライメント用
パターン５１は、その断面形状を図３ｂに示すように、
所定の回折次数、例えば２次の回折光に対してブレーズ
化するのが好ましい。この実施形態では、図４に示すよ
うに、被検面アライメント用ＤＯＥ５の中空部に、測定
用ＤＯＥ４を嵌合して、両者の相対的位置関係を一定に
保持する。

【００２６】図１に示す構成において、光源１から出た
レーザ光は、ビームエキスパンダー２により光束径が広
げられ、ほぼ平行な光束に変換されて、参照平面３に入
射する。参照平面３では、入射光に対して数％の反射光
が発生し、その反射光は参照光となり、透過光は測定用
ＤＯＥ４および被検面アライメント用ＤＯＥ５に入射す
る。

【００２７】被検面アライメント用ＤＯＥ５に入射した
光束は、被検面アライメント用パターン５１により回折
作用を受け、被検面６１の面頂に集光する輪帯状の球面
波に変換される。ここで、被検面アライメント用パター
ン５１の断面形状を、上述したようにブレーズ化してお
けば、回折効率がほぼ１００％となるので、干渉縞を観
察する際にコントラストを向上させることができる。被
検面６１が所定の位置に置かれていれば、球面波に変換
された光束は、被検面６１の面頂に収束して反射され、
その反射された光束は、再び輪帯状の球面波となって参
照平面３、レンズ群２２、ハーフミラー７および瞳結像
レンズ８を経てスクリーン９に至り、参照平面３で反射
された参照光と干渉して輪帯状の干渉縞を形成する。

【００２８】一方、測定用ＤＯＥ４に入射した光束は、
測定用パターン４１により回折作用を受けて所定の波面
に変換される。ここで、測定用パターン４１の断面形状
が、上述したようにブレーズ化されていれば、回折効率
がほぼ１００％となるので、ノイズとなる不要光による
干渉縞の発生を有効に防止できる。測定用パターン４１
により変換された光束は、被検面６１にほぼ垂直に入射
して反射され、この被検面６１で反射された光束は、被
検面６１に大きな形状誤差がない場合には、往路とほぼ
同じ光路を通って、参照平面３、レンズ群２２、ハーフ
ミラー７および瞳結像レンズ８を経てスクリーン９に至
り、参照平面３で反射された参照光と干渉して干渉縞を
形成する。

【００２９】以下、実際に測定を行う手順について説明
する。先ず、被検レンズ６をおおよそ所定の位置に置い
て、被検面アライメント用パターン５１による干渉縞を
観察しながら、図示しない被検レンズ位置調整機構によ
り、被検レンズ６の光軸方向の位置を調整する。この調
整において、被検面６１の光軸方向の位置が正しくない
と、スクリーン９には、図５ａに示すように、被検面ア
ライメント用パターン５１による干渉縞１１と被検面測
定用パターン４１による干渉縞１２との２つの干渉縞が
観測され、正しく位置調整されると、図５ｂに示すよう
に、干渉縞１１がヌルになる。

【００３０】次に、図示しない被検レンズ位置調整機構
により、被検面６１の傾きや、偏心を調整して、被検面
測定用パターン４１による干渉縞をできるだけヌルに近
づける。この際、被検面６１の傾きや、偏心を調整する
と、面頂の位置が光軸方向にずれる場合があるので、と
きどき被検面アライメント用パターン５１による干渉縞
を確認するのが望ましい。この調整において、被検面６
１に製作誤差がない場合には、アライメントが終了する
と、図５ｃに示すように、干渉縞１１，１２がともにヌ
ルになる。

【００３１】被検面６１のアライメントが終了した後、
被検面６１の形状測定に移る前に、図１に示すように、
輪帯状の絞り１４を光路中に配置して、測定用パターン
４１以外に入射する光束を遮断するのが望ましい。この
状態で、図示しない機構により参照平面３を光軸方向に
微動させることにより、位相シフト測定を行うこともで
きる。

【００３２】この実施形態では、ヌル原器１０を構成す
る測定用ＤＯＥ４と、被検面アライメント用ＤＯＥ５と
を別々に作成しているので、測定用ＤＯＥ４と被検面６
１の面頂との光軸方向の距離を一定にしておけば、異な
る被検面形状に対しても、測定用ＤＯＥ４と被検面アラ
イメント用ＤＯＥ５との両方を作り直す必要はなく、測
定用ＤＯＥ４の部分だけを作り替えることによって、容
易に対処することができる。

【００３３】また、図１では、被検面６１を凹面の非球
面としたが、測定用ＤＯＥ４に形成する測定用パターン
４１を変更することにより、凸面の非球面に対しても、
容易に対処することができる。

【００３４】さらに、上記説明では、光源１として、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザを挙げたが、これに限られるわけでな
く、他のレーザ、例えばＨｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒ⁺レー
ザを用いることもできる。

【００３５】また、上述した実施形態では、被検面アラ
イメント用ＤＯＥ５の中空部に、測定用ＤＯＥ４を嵌合
して、両者の相対的位置関係を一定に保持するようにし
たが、例えば測定用ＤＯＥ４を、特定の溶剤にとける接
着剤により被検面アライメント用ＤＯＥ５の中空部に接
着したり、図６に示すように、被検面アライメント用Ｄ
ＯＥ５の側面にネジ穴を形成し、そのネジ穴を利用して
ネジ１１０により両者を固定するように構成することも
できる。

【００３６】あるいは、図７に示すように、測定用ＤＯ
Ｅ４および被検面アライメント用ＤＯＥ５を、それぞれ
よく研磨した平行平面基板で製作して、オプティカルコ
ンタクトにより一体化させることもできる。この場合に
は、両者のリングパターンの中心を一致させる必要があ
るが、被検面アライメント用ＤＯＥ５を中空のドーナツ
形状に加工する必要はないので、その製作が容易にな
る。

【００３７】さらに、図８ａに示すように、被検面アラ
イメント用パターン５１を、異なる球面波を発生させる
２つのパターン５１Ａおよび５１Ｂを同心円状に形成し
て構成し、これにより図８ｂに示すように、異なる２つ
の位置に収束させるようにしたり、あるいは、図８ｃに
示すように、上記の２つのパターン５１Ａおよび５１Ｂ
を、同一軸帯上で互い違いに等分に配置して、図８ｄに
示すように、異なる２つの位置に収束させるようにする
こともできる。このようにすれば、例えば両面が非球面
からなるレンズの異なる面を測定する場合、１つの被検
面アライメント用ＤＯＥ５を用いてアライメントするこ
とができるので、新たにＤＯＥを作る手間が省けるとい
う利点がある。

【００３８】図９は、この発明の第２実施形態における
光学系全体の構成を示す図である。この実施形態は、参
照面として球面を用いる。このため、図１に示す構成に
おいて、参照平面３に代えて参照レンズ３′を用いる。
この参照レンズ３′は、一般に参照球面３１′を含む複
数のレンズ素子を有する。この参照レンズ３′の参照球
面３１′以外の面には、無反射膜をコーティングする。

【００３９】また、この実施形態では、図１０に示すよ
うなヌル原器１０′を用いる。このヌル原器１０′は、
光学材料からなる平行平面板を基板とし、その片面に同
心円状のリングパターンを有する回折格子からなる被検
面測定用パターン４１′と、被検面アライメント用パタ
ーン５１′と、ＤＯＥアライメント用パターン５２′と
を形成する。ここで、測定用パターン４１′および被検
面アライメント用パターン５１′は、透過型の回折格子
とし、その断面形状は所定の回折次数、例えば１次光に
対してブレーズ化する。また、ＤＯＥアライメント用パ
ターン５２′は、その表面にＡｌ（アルミニウム）など
の金属薄膜をコートして反射型の回折格子として作用さ
せる。なお、ＤＯＥアライメント用パターン５２′は、
その断面形状を所定の反射回折次数、例えば２次光に対
してブレーズ化する。

【００４０】図９に示す構成において、光源１から出た
レーザ光は、ビームエキスパンダー２により光束径が広
げられ、ほぼ平行な光束に変換されて、参照レンズ３′
に入射する。参照レンズ３′は、入射した平行光束を収
束する球面波に変換する。ここで、参照レンズ３′の参
照球面３１′には、無反射コーティングが施されていな
いので、参照レンズ３′に入射した光束は、参照球面３
１′で数％が反射され、その反射光が参照光となり、参
照レンズ３′により球面波に変換された光束がヌル原器
１０′に入射することになる。

【００４１】ヌル原器４１′に入射した球面波のうち、
測定用パターン４１′に入射した光束は、回折格子によ
り回折作用を受けて、所定の波面に変換される。ここ
で、測定用パターン４１′は、その断面形状がブレーズ
化されているので、回折効率がほぼ１００％となり、ノ
イズとなる不要光による干渉縞の発生が防止される。こ
の測定用パターン４１′により変換された光束は、被検
レンズ６′の被検面６１′にほぼ垂直に入射し、この被
検面６１′で反射された光束は、被検面６１′に大きな
形状誤差がない場合には、往路とほぼ同じ光路を通り、
参照レンズ３′、レンズ群２２、ハーフミラー７および
瞳結像レンズ８を経てスクリーン９に至り、参照球面３
１′で反射された参照光と干渉して干渉縞を形成する。

【００４２】一方、被検面アライメント用パターン５
１′に入射した光束は、図１１に詳細に示すように、こ
こで回折作用を受けて、被検面６１′の面頂に集光する
球面波に変換される。この際、被検面アライメント用パ
ターン５１′は、その断面形状がブレーズ化されている
ので、回折効率がほぼ１００％となり、したがって干渉
縞のコントラストを向上させることができる。ここで、
被検面６１′が所定の位置に置かれていれば、球面波に
変換された光束は、被検面６１′の面頂で反射され、こ
の反射された光束は、再び同じ光路をたどって、参照レ
ンズ３′、レンズ群２２、ハーフミラー７および瞳結像
レンズ８を経てスクリーン９に至り、参照球面３１′で
反射された参照光と干渉して輪帯状の干渉縞を形成す
る。

【００４３】さらに、ＤＯＥアライメント用パターン５
２′に入射した光束は、ここで反射回折作用を受け、入
射光の光路を逆にたどって発散球面波に変換される。こ
の際、ＤＯＥアライメント用パターン５２′は、その断
面形状がブレーズ化されているので、高い回折効率が得
られ、したがって干渉縞のコントラストを向上させるこ
とができる。ここで、ヌル原器１０′が所定の位置に置
かれていれば、反射回折を受けて球面波に変換された光
束は、参照レンズ３′、レンズ群２２、ハーフミラー７
および瞳結像レンズ８を経てスクリーン９に至り、参照
球面３１′で反射された参照光と干渉して輪帯状の干渉
縞を形成する。

【００４４】以下、実際に測定を行う手順について説明
する。先ず、ヌル原器１０′を、参照レンズ３′から発
生する球面波中に配置する。次に、ＤＯＥアライメント
用パターン５２′の干渉縞がヌルフリンジになるよう
に、図示しない移動機構によりヌル原器１０′の位置を
調整する。この際、被検レンズ６′を光路中から外して
おけば、スクリーン９には、ＤＯＥアライメント用パタ
ーン５２′からの反射回折光による干渉縞のみが現れる
ので、調整し易くなる。この操作により、測定用パター
ン４１′および被検面アライメント用パターン５１′も
所定位置にアライメントされたことになる。

【００４５】ヌル原器１０′のアライメントが終了後、
被検レンズ６′のアライメントおよび被検面６１′の形
状測定を、上述した第１実施形態で説明したと同様にし
て行う。なお、この際、好適には、ＤＯＥアライメント
用パターン５２′に入射する光束を遮断しておくと、ス
クリーン９の被検面アライメントパターン５１′や測定
用パターン４１′による干渉縞が見易くなる。

【００４６】この実施形態によれば、ヌル原器１０′
に、反射型の回折格子からなるＤＯＥアライメント用パ
ターン５２′および透過型の回折格子からなる被検面ア
ライメント用パターン５１′を形成したので、球面波中
に測定用ＤＯＥを配置した場合でも、測定用ＤＯＥおよ
び被検面のアライメントを正確に行うことができる。

【００４７】なお、この実施形態では、ヌル原器１０′
に、被検面の測定用パターン４１′、被検面アライメン
トパターン５１′およびＤＯＥアライメントパターン５
２′の３つのパターンを一体に形成したが、第１実施形
態のように、測定用パターンを形成する部材と、その他
のパターンを形成する部材とを別々に製作して、それら
を結合してもよい。また、図９では、被検面６１′を凸
面としたが、測定用パターン４１′を変更することによ
り、凹面に対しても容易に適用することができる。

【００４８】図１２ａおよび図１２ｂは、この発明の第
３実施形態を説明するための図で、図１２ａは測定時の
光学系の構成を、図１２ｂはアライメント時の光学系の
構成をそれぞれ示す。この光学系の基本的構成は、第１
実施形態のフィゾー干渉計と同様であるが、この実施形
態では、光源１′として、例えば、５４３ｎｍ，６０４
ｎｍ，６３３ｎｍなどの発振波長を持つマルチカラーＨ
ｅ−Ｎｅレーザーを用いる。また、光源１′とビームエ
キスパンダー２との間の光路中には、測定時にはカラー
フィルター１３ａを、アライメント時にはカラーフィル
ター１３ｂを配置する。ここで、カラーフィルター１３
ａは、光源１′の発振波長のうちの１つである波長λ₁
の近傍だけを透過するバンドパスフィルターをもって構
成し、カラーフィルター１３ｂは、光源１′の発振波長
のうちの１つで、波長λ₁とは異なる波長λ₂の近傍だ
けを透過するバンドパスフィルターをもって構成する。

【００４９】また、ヌル原器１０″は、光学材料からな
る平行平面板を基板とし、その片面には、図１３に示す
ように、同心円状のリングパターンを有する透過型の回
折格子からなる測定用パターン４１″を形成する。ここ
で、測定用パターン４１″は、その断面形状を波長λ₁
の所定の回折次数、例えば１次光に対してブレーズ化す
る。

【００５０】さらに、アライメント時においては、参照
平面３とヌル原器１０″との間の光路中に絞り１４′を
配置する。この絞り１４′には、所定の半径ｒの輪帯状
スリット１５を形成する。この絞り１４′は、金属板な
どで作る場合には、図１４に示すように、中央の円盤状
部分を保持するための保持部が必要となるが、ガラス基
板全面にＣｒなどの金属薄膜を形成し、エッチングによ
り輪帯状スリット１５を形成する場合には、保持部は必
要なく、つながったスリット開口部とすることができ
る。

【００５１】ここで、絞り１４′のスリット半径ｒの決
め方について、図１５を参照して説明する。ヌル原器１
０″の測定用パターン４１″の半径ｒに対するピッチｄ
の変化を表す関数をｄ（ｒ）とおき、ヌル原器１０″と
被検面６１″の面頂との距離をＬとする。測定用パター
ン４１″は、波長λ₁の１次光に対してブレーズ化され
ているので、波長λ₂の光が入射した場合には、１次光
以外の次数の光も射出される。ここで、半径ｒの場所に
入射した波長λ₂の光が測定用パターン４１″に入射し
た時、そのｍ次回折光が被検面６１″の面頂に集光され
る条件は、ｄ（ｒ）・ｒ／（ｒ²＋Ｌ²）^1/2＝ｍ・λ₂ となる。上記の条件が成り立つ半径ｒの周辺では、多少
の誤差はあるものの、入射した光は同様に被検面６１″
の面頂に集光する。その条件が成り立つ範囲の半径ｒに
対応する幅の輪帯状スリット１５を、絞り１４′に形成
する。

【００５２】なお、この実施形態では、ビームエキスパ
ンダー２および瞳結像レンズ８は、波長λ₁およびλ₂
に対して収差補正がなされたアクロマートとする。

【００５３】次に、実際に測定を行う場合の手順につい
て説明する。先ず、図１２ｂに示すように、光源１′と
ビームエキスパンダー２との光路中にカラーフィルター
１３ｂを挿入すると共に、参照平面３とヌル原器１０″
との間の光路中に絞り１４′を、その輪帯状のスリット
１５の中心が干渉計の光軸と一致するように挿入する。
この状態で、第１実施形態で説明したと同様にして、被
検レンズ６″を所定の位置に置いて干渉縞を観察しなが
ら、図示しない被検レンズ位置調整機構により被検レン
ズ６″の光軸方向の位置を調整する。このとき、スクリ
ーン９には、図１６ａに示すように、絞り１４′により
制限され、測定用パターン４１″の一部分に入射した波
長λ₂の光束による干渉縞１１′が観測される。ここ
で、図１６ｂのように、干渉縞１１′がヌルになると、
被検面６１″の光軸方向の位置が正しく置かれたことに
なる。

【００５４】被検面６１″のアライメントが終了した
ら、図１２ａに示すように、カラーフィルター１３ｂの
代わりにカラーフィルター１３ａを挿入すると共に、絞
り１４′を取り除く。次に、図示しない被検レンズ位置
調整機構により、被検面６１″の傾きや、偏心を調整し
て測定用パターン４１″による干渉縞１２′をできるだ
けヌルに近づける。ここで、被検面６１″に製作誤差が
なければ、アライメントの終了により、図１６ｃに示す
ように、干渉縞１２′はヌルフリンジになる。

【００５５】被検面６１″のアライメントが終了し、そ
の形状測定を行うにあたっては、アライメント用の波長
λ₂の光は、カラーフィルター１３ａで遮断されるの
で、その状態で、図示しない機構により参照平面３を光
軸方向に微動させて、位相シフト測定を行うことができ
る。

【００５６】この実施形態によれば、測定用パターン４
１″の他にアライメント用パターンを必要としないの
で、ヌル原器１０″を製作するときの工程が簡略化さ
れ、したがって簡単に製作できるヌル原器１０″を用い
て高精度の形状測定ができる。

【００５７】なお、第３実施形態では、光源１′として
Ｈｅ−Ｎｅレーザを挙げたが、これに限られるわけでな
く、他のレーザ、例えばＨｅ−Ｃｄレーザ（マルチライ
ン）、Ａｒ⁺レーザ（マルチライン）等を用いることも
できる。また、ヌル原器１０″に、第２実施形態で説明
したようなヌル原器アライメント用パターンを形成する
こともできる。

【００５８】さらに、上述した第１〜３実施形態では、
干渉計の基本構成としてフィゾー型を用いて説明した
が、この発明はトワイマン・グリーン型（マイケルソン
型）干渉計に対しても有効に適用することができる。

【００５９】ところで、一般に、ＤＯＥ（回折光学素
子）は、平行平面板上に凹凸の回折格子パターンを形成
して構成される。例えば、上述したヌル原器を構成する
ＤＯＥは、円板状あるいはドーナツ状の平行平面板上に
凹凸の回折格子パターンを形成して構成される。しか
し、ＤＯＥにおける回折格子パターンの間隔は、通常数
μｍから数１００μｍであり、また、その高さも波長程
度と、非常に微細であるため、ＤＯＥが可視光に対して
透明な材料からなる場合には、直接目視するとＤＯＥの
表と裏の表面が重なって見え、回折格子パターンが形成
されている範囲はわかっても、それがＤＯＥのどちらの
面にあるのかが非常にわかりにくい。

【００６０】このようなことから、ＤＯＥを用いて光学
系を組み立てる場合などに、ＤＯＥの表裏を間違えやす
く、また表裏の判断に時間がかかるという問題がある。
このような問題は、特に、図４、図６および図７に示し
たように、別々に形成した測定用ＤＯＥ４と被検面アラ
イメント用ＤＯＥ５とを一体化したヌル原器１０を用い
て、図１に示したような干渉計を構成する場合には、ヌ
ル原器そのものを組み立てる場合と、それを用いて干渉
計を組み立てる場合との双方において生じることにな
る。

【００６１】以下、このような問題を解決し得るＤＯＥ
について説明する。図１７ａおよびｂは、その第１の例
を示すもので、図１７ａは、ＤＯＥ７１を回折格子パタ
ーン側から見た図であり、図１７ｂは、図１７ａのＡ−
Ａ線断面図である。このＤＯＥ７１は、可視光に対して
十分に透明な材料からなっている。また、ＤＯＥ７１
は、同心円状の回折格子パターンを形成した円状の領域
７２と、その領域の外側の回折格子パターンがない輪帯
状の領域７３とを有する。この第１の例においては、回
折格子パターンがない領域７３の最外周部分に、図１７
ｂに示すように、陵を面取りした面取り部分７４を形成
する。なお、この面取り部分７４の面取りの量は、反対
側の陵７５の面取り量に比べて十分に大きく、目視によ
り面取り部分７４と反対側の陵７５とを容易に区別でき
る程度とする。

【００６２】このように構成すれば、面取り部分７４と
反対側の陵７５とを目視で容易に識別することができる
ので、ＤＯＥ７１のどちらの面に面取り部分７４がある
のか容易にわかる。また、面取り部分７４と回折格子パ
ターンを形成した領域７２とは、ＤＯＥ７１の同じ面側
にあるので、面取り部分７４がある面がどちらの面かが
わかれば、回折格子パターンを形成した面も容易にわか
る。すなわち、面取り部分７４は、回折格子パターンを
形成した面を示す目印の役割を果たしており、これによ
り回折格子パターンを形成した面がどちらかを、目視に
より容易に認識することができる。したがって、このよ
うなＤＯＥ７１を用いれば、光学系を組み立てる際など
に、ＤＯＥ７１の表裏を容易に識別できるので、その表
裏を間違えることなく正確に組み込むことができ、作業
にかかる時間を短縮することができる。

【００６３】以上、第１の例では、回折格子パターンを
形成した面を識別するために、一方の面側に面取り部分
７４を形成したＤＯＥ７１について説明したが、このよ
うな面取り部分７４を形成する場合に限らず、図１８、
図１９および図２０に示すようにＤＯＥ７１を構成する
こともできる。以下、図１８を第２の例、図１９を第３
の例および図２０を第４の例として、それぞれに示すＤ
ＯＥ７１の構成について説明する。

【００６４】図１８に示すＤＯＥ７１は、図１７に示し
たＤＯＥと同様に、同心円状の回折格子パターンを形成
した円状の領域７２と、その外側にある回折格子パター
ンのない輪帯状の領域７３とを有する。この第２の例で
は、ＤＯＥ７１の最外周部分に、他の領域より低い段差
７６を形成する。ここで、段差７６は、回折格子パター
ンの凹凸に比べて十分大きく、目視で段差７６があるこ
とが容易にわかる程度とする。

【００６５】このように構成すれば、段差７６を目視で
容易に識別することができるので、ＤＯＥ７１のどちら
の面に段差７６があるのか容易にわかる。また、段差７
６と回折格子パターンは同じ面内にあるので、段差７６
がどちらの面にあるのかわかれば、回折格子パターンを
形成した面も容易にわかる。すなわち、段差７６は、回
折格子パターンを形成した面を示す目印の役割を果たし
ており、これにより回折格子パターンのある面がどちら
か容易に判断できる。

【００６６】したがって、図１８に示すＤＯＥ７１を用
いれば、図１７の場合と同様に、光学系を組み立てる際
などに、ＤＯＥ７１の表裏を容易に識別できるので、そ
の表裏を間違えることなく正確に組み込むことができ、
作業にかかる時間を短縮することができる。さらに、こ
の第２の例では、面取りよりも狭い範囲で、段差７６を
深く形成できるので、段差７６を認識し易く、またＤＯ
Ｅ７１の有効径を大きく取ることができる利点がある。

【００６７】次に、図１９に示すＤＯＥ７１について説
明する。この第３の例は、陵を、ある半径で丸めた形状
の曲面７７を最外周部分に形成したものである。この曲
面７７は、同心円状の回折格子パターンを形成した円状
の領域７２と、その外側の回折格子パターンがない輪帯
状の領域７３と同じ面側に形成する。また、曲面７７の
反対側の陵７５は、図１７に示したＤＯＥの陵と同様と
する。なお、曲面７７の半径は、曲面７７と反対側の陵
７５とを目視で容易に識別できる程度に大きくする。

【００６８】このように構成すれば、曲面７７と陵７５
とを目視で容易に識別することができるので、ＤＯＥ７
１のどちらの面に曲面７７があるのか容易にわかる。ま
た、曲面７７と回折格子パターンを形成した領域７２と
は同じ面内にあるので、曲面７７がＤＯＥ７１のどちら
の面にあるのかがわかれば、回折格子パターンがどちら
にあるのかも容易にわかる。すなわち、曲面７７は、回
折格子パターンを形成した面を示す目印の役割を果たし
ており、これにより回折格子パターンのある面がどちら
か容易に判断できる。

【００６９】したがって、図１９に示すＤＯＥ７１を用
いれば、図１７の場合と同様に、光学系を組み立てる際
などに、ＤＯＥ７１の表裏を容易に識別できるので、そ
の表裏を間違えることなく正確に組み込むことができ、
作業にかかる時間を短縮することができる。さらに、こ
の第３の例では、回折格子パターンが形成された面の角
が丸まっているので、欠けにくく、また他のものにひっ
かけにくいという利点もある。

【００７０】以上説明した第１〜３の例では、回折格子
パターンが形成された面の最外周部分全体に、面取り部
分７４、段差７６、曲面７７などの目印を形成するよう
にしたが、これらの目印は、例えば図２０に第４の例を
示すように、外周部の一部にあるだけでもよい。図２０
に示すＤＯＥ７１は、図２０ａに平面図を、図２０ｂに
図２０ａのＡ−Ａ線断面図を示すように、同心円状の回
折格子パターンを形成した円状の領域７２と、その外側
の回折格子パターンがない輪帯状の領域７３とを有す
る。この第４の例では、回折格子パターンがない領域７
３内で、有効径外に、複数個の凹部７８を形成する。こ
れら各凹部７８の深さは、回折格子パターンの凹凸に比
べて十分大きく、目視で容易に認識することができる程
度とする。また、凹部７８の数は、図２０では４個であ
るが、それ以上でもそれ以下でも、また１つでも良い。

【００７１】このように構成すれば、凹部７８を目視で
容易に認識することができるので、ＤＯＥ７１のどちら
の面に凹部７８があるのか容易にわかる。また、凹部７
８と回折格子パターンを形成した領域７２とは同じ面内
にあるので、凹部７８がＤＯＥ７１のどちらの面にある
のかがわかれば、回折格子パターンがどちらにあるのか
も容易にわかる。すなわち、凹部７８は、回折格子パタ
ーンが形成された面を示す目印の役割を果たしており、
これにより回折格子パターンが形成されている面がどち
らか容易に判断することができる。

【００７２】したがって、図２０に示すＤＯＥ７１を用
いれば、図１７の場合と同様に、光学系を組み立てる際
などに、ＤＯＥ７１の表裏を容易に識別できるので、そ
の表裏を間違えることなく正確に組み込むことができ、
作業にかかる時間を短縮することができる。

【００７３】以上、第１〜４の例では、回折格子パター
ンを形成した面と同じ面内に目印を有するＤＯＥについ
て説明したが、これらの目印は、回折格子パターンを形
成した面と反対の面にあってもよい。この場合、目印が
回折格子パターンを形成した面と反対側にあるので、目
印がどちらの面にあるかがわかれば、回折格子パターン
はその反対の面内にあることになる。したがって、この
場合も上述した場合と同様に、光学系を組み立てる際な
どに、ＤＯＥ７１の表裏を容易に識別できるので、その
表裏を間違えることなく正確に組み込むことができ、作
業にかかる時間を短縮することができる。

【００７４】また、上述したＤＯＥ７１は、同心円状の
回折格子パターンを有するものであったが、直線状の回
折格子パターンを有する場合でも、上述した構成を有効
に適用することができ、これにより同様の効果を得るこ
とができる。

【００７５】次に、図２１を参照して、回折格子パター
ンを形成した面を識別するための目印を有するＤＯＥの
第５の例について説明する。図２１ａは、ＤＯＥ７９を
回折格子パターン側から見た図であり、図２１ｂはその
側面を示す図である。このＤＯＥ７９は、直線状の回折
格子パターンを有し、可視光に対して充分に透明な材料
からなっている。この例では、ＤＯＥ７９の側面に凹部
８０を形成する。この凹部８０は、その中心と回折格子
パターンを形成した面８１との間隔が、凹部８０の中心
と、面８１とは反対側の面８２との間隔よりも狭く、そ
の差は目視で容易に判断できる程度とする。また、凹部
８０の深さは、目視で容易に認識することができる程度
とする。

【００７６】このように構成すれば、凹部８０を目視で
容易に認識することができ、その凹部８０の位置を見る
ことによって、どちらの面が回折格子パターンのある面
かが容易にわかる。すなわち、凹部８０は、どちらの面
に回折格子パターンがあるかを示す目印の役割を果たす
ことになる。したがって、このようなＤＯＥ７９を用い
れば、光学系を組み立てる際などに、ＤＯＥ７９の表裏
を容易に識別できるので、その表裏を間違えることなく
正確に組み込むことができ、作業にかかる時間を短縮す
ることができる。また、凹部８０は側面の表面よりへこ
んでいるので、枠などを付ける際に邪魔にならず、治具
などと組み合わせ易い利点がある。

【００７７】なお、図２１では、凹部８０の形状を長方
形としたが、目視で容易に認識することができる程度の
大きさと深さがあれば、任意の形とすることができる。
また、目印は、側面より飛び出した凸部とすることもで
きる。この場合には、凸部が側面より外側にあるので、
凸部でＤＯＥ７９を通る光が遮られることがない。した
がって、回折格子パターンをＤＯＥ７９の基板全面に形
成することができるので、ＤＯＥの大きさに対して有効
径の広いＤＯＥを得ることができる。言い換えれば、同
じ有効径ならば、より小さなＤＯＥを得ることができ
る。

【００７８】図２２は、目印を有するＤＯＥの第６の例
を示すものである。このＤＯＥ７９は、図２１に示した
のと同様に直線状の回折格子パターンを有する。この第
６の例では、ＤＯＥ７９の側面に、三角形の平板を付け
たような形状の凸部８３を設ける。この凸部８３は、目
視で容易にその形状がわかる程度の大きさと高さを有
し、かつ回折格子パターンを形成した面の方に底辺８４
が、それと逆の面の方に頂角８５がそれぞれ向くように
設ける。

【００７９】かかる構成によれば、凸部８３の形状を見
ることによって、容易に凸部８３の三角形の向きがわか
るので、それにより、どちらが回折格子パターンのある
面かがわかる。したがって、このようなＤＯＥ７９を用
いれば、光学系を組み立てる際などに、ＤＯＥ７９の表
裏を容易に識別できるので、その表裏を間違えることな
く正確に組み込むことができ、作業にかかる時間を短縮
することができる。また、凸部８３が側面より外側にあ
るので、凸部８３でＤＯＥを通る光を遮ることがなく、
回折格子パターンをＤＯＥ７９の基板全面に形成するこ
とができ、ＤＯＥの大きさに比べて有効径の広いＤＯＥ
を得ることができる。すなわち、第５の例と同様に、同
じ有効径ならばより小さなＤＯＥを得ることができる。

【００８０】なお、図２２では、凸部８３の形状を三角
形としたが、回折格子パターンを形成した面に平行な面
に対して上下非対称の形状で、目視により容易に認識す
ることができる程度の大きさと高さを有すれば、任意の
形状とすることができる。また、このような形状の目印
は、側面よりへこんだ凹部であってもよい。この場合に
は、目印が側面の表面よりへこんでいるので、枠などを
付ける際に、邪魔にならず、治具などと組み合わせ易く
なる。

【００８１】図２１および図２２に示したＤＯＥ７９で
は、目印を一つとしたが、目印の数は一つに限らず、必
要に応じて複数の目印を設けることもよい。また、回折
格子パターンも、直線状に限らず、同心円状のものとす
ることもでき、その場合も同様な目印を付けることで、
同様の効果を得ることができる。

【００８２】次に、図２３を参照して、目印を有するＤ
ＯＥの第７の例について説明する。図２３ａは、ＤＯＥ
を回折格子パターン側から見た図であり、図２３ｂは、
図２３ａのＡ−Ａ線断面図である。このＤＯＥ８６は、
同心円状の回折格子パターンを形成した円状の領域７２
と、その外側の回折格子パターンのない輪帯状の領域７
３とを有する。この例では、回折格子パターンのない領
域７３内に、表面がすりガラス状になっている領域８７
を形成する。なお、領域８７の反対側の面は鏡面とす
る。

【００８３】このように構成すれば、表面がすりガラス
状の領域８７とその反対側の面の表面とを目視で容易に
区別できるので、ＤＯＥ８６のどちらの面に領域８７が
あるのか目視で容易にわかる。ここで、領域８７と回折
格子パターンを形成した領域７２とは同じ面内にあるの
で、領域８７がある面がわかれば、どちらが回折格子パ
ターンのある面かが容易にわかる。すなわち、表面がす
りガラス状の領域１７は、回折格子パターンがどちらの
面にあるかを示す目印の役割を果たすことになる。

【００８４】したがって、このようなＤＯＥ８６を用い
れば、光学系を組み立てる際などに、ＤＯＥ８６の表裏
を容易に識別できるので、その表裏を間違えることなく
正確に組み込むことができ、作業にかかる時間を短縮す
ることができる。また、ＤＯＥ８６の表裏を判断するた
めの目印が、すりガラス状の細かい凹凸であり、大きな
凹凸がないので、普通のＤＯＥと同様に扱うことができ
る。

【００８５】なお、表面がすりガラス状の領域８７は、
周辺部１周に亘って存在しなくてもよく、回折格子パタ
ーンがない領域７３内に、目視で認識できる程度の面積
で形成すればよい。また、この領域８７は、回折格子パ
ターンを形成した領域７２と反対側の面で、有効径外の
領域に形成することもできる。この場合も、領域８７が
どちらの面にあるかがわかれば、回折格子パターンがあ
る面はその反対側の面であることがわかる。

【００８６】さらに、図２３では、同心円状の回折格子
パターンを有するＤＯＥ８６を示したが、直線状の回折
格子パターンを有するものであっても、この例を有効に
適用することができる。また、回折格子パターンのある
面を判断するための領域８７は、すりガラス状の表面に
限らず、裏面の表面と異なり、その違いが目視で容易に
わかるようなもの、例えば、目視で認識可能な程度の大
きさの格子とすることもできる。

【００８７】図２４は、目印を有するＤＯＥの第８の例
を示す断面図である。このＤＯＥ８８は、可視光に対し
て十分に透明な材料からなり、一方の面側には、同心円
状の回折格子パターンを形成した円状の領域７２と、そ
の外側の一部、もしくは全体に、図示しない鏡筒と嵌合
するように、光軸方向に突出して形成された輪帯状の凸
部８９を有する。また、回折格子パターンと反対側の面
側にも、その有効径外の一部、もしくは全体に、図示し
ない鏡筒と嵌合するように形成された同様の輪帯状の凸
部９０を有する。この例では、凸部８９と凸部９０と
を、目視で容易に区別できる程度に、それらの高さ、あ
るいは幅を異ならせる。

【００８８】このように構成すれば、回折格子パターン
を形成した面側にある凸部８９と、その反対の面側にあ
る凸部９０とは、高さあるいは幅が目視で容易に区別で
きるほど異なるので、凸部８９と凸部９０とを比べれ
ば、どちらが回折格子パターンを形成した面側にある凸
部であるかが容易にわかる。すなわち、凸部１９と凸部
２０は、それらを比較することにより、回折格子パター
ンがある面がどちらなのかを容易に判断できるので、こ
れらは回折格子パターンがある面を判断するための目印
の役割を果たすことになる。

【００８９】したがって、このようなＤＯＥ８８を用い
れば、光学系を組み立てる際などに、ＤＯＥ８８の表裏
を容易に識別できるので、その表裏を間違えることなく
正確に組み込むことができ、作業にかかる時間を短縮す
ることができる。さらに、凸部８９および凸部９０は、
鏡筒と嵌合するもので、わざわざ後から枠をはめるなど
の特別な工程を要することなく、そのまま鏡筒に固定す
ることができる。また、凸部８９および凸部９０は、回
折格子パターンと一体に形成され、回折格子パターンと
既にアライメントがあっているので、鏡筒に固定する際
に、鏡筒と回折格子パターンのアライメントを合わせる
必要がなく、アライメントのための時間や手間を大幅に
節約することができる。

【００９０】なお、凸部８９および凸部９０は、両方と
もある必要はなく、枠の設計に基づいて一方だけとする
こともできる。この場合には、両方に凸部がある場合よ
りも、より違いが大きくなるので、回折格子パターンの
ある面をより判断し易くなる利点がある。また、図２４
では、同心円状の回折格子パターンを有するＤＯＥ８８
を示したが、直線状の回折格子パターンの場合にも、こ
の例を有効に適用することができる。

【００９１】図２５は、目印を有するＤＯＥの第９の例
を示す断面図である。このＤＯＥ９１は、同心円状の回
折格子パターンを形成した円状の領域７２およびその外
側の回折格子パターンのない輪帯状の領域７３とを支持
する部材９２と、この支持部材９２とは異なる材料から
なり、回折格子パターンのない領域７３上に形成した識
別部材９３とを有する。支持部材９２は、例えば、可視
光に対して十分透明な材料で形成する。また、識別部材
９３は、支持部材９２との違いが目視で認識できる材
料、例えば、透明ではなく色がついた材料や、屈折率が
支持部材９２の屈折率と大きく異なる材料等で形成し、
かつその大きさは、目視で認識することができる程度に
大きくする。

【００９２】このように構成すれば、支持部材９２と識
別部材９３とを目視で容易に区別できるので、識別部材
９３がＤＯＥ９１のどちらの面にあるかが容易にわか
る。ここで、識別部材９３は、回折格子パターンを形成
した面と同じ側にあるので、識別部材９３がＤＯＥ９１
のどちらの面にあるかがわかれば、回折格子パターンが
どちらにあるのかも容易にわかる。すなわち、識別部材
９３はＤＯＥ９１の回折格子パターンがある面を示す目
印の役割を果たすことになる。したがって、かかるＤＯ
Ｅ９１を用いれば、光学系を組み立てる際などに、ＤＯ
Ｅ９１の表裏を容易に識別できるので、その表裏を間違
えることなく正確に組み込むことができ、作業にかかる
時間を短縮することができる。

【００９３】なお、識別部材９３は、図２５に示したよ
うに支持部材９２の表面より突出して設ける他、例え
ば、図２６に第１０の例を示すように、支持部材９２の
領域７３に溝を形成し、この溝に埋設するようにしても
よい。また、この識別部材９３は、回折格子パターンが
ある面側の他、例えば、回折格子パターンがある面と反
対の面に設けることもできるし、あるいは、図２７に第
１１の例を示すように、支持部材９２の側面に設けるこ
ともできる。ただし、図２７に示すように、識別部材９
３を支持部材９２の側面に設ける場合には、回折格子パ
ターンがある面に近い位置か、もしくはその反対の面に
近い位置にかたよって設ける。また、上述した識別部材
９３は、支持部材９２の一部にのみ設けることもでき
る。

【００９４】上述した第１〜１１の例の説明では、平行
平面板上に回折格子パターンを形成したＤＯＥを示した
が、両面とも球面の場合や、一方が平面で他方が球面の
場合でも、同様に適用することができる。すなわち、両
面とも球面の場合には、両者の曲率半径が近いと、どち
らの面に回折格子パターンが形成されているかがわかり
にくいが、上記第１〜１１の例に示したような目印を形
成すれば、回折格子パターン面を容易に判別することが
できる。また、一方が平面で他方が球面の場合には、球
面の曲率半径が大きいと平面に近くなり、目視での判別
が困難になるが、両面とも球面である場合と同様に、上
記第１〜１１の例に示したような目印を形成すれば、回
折格子パターン面を容易に判別することができる。

【００９５】以上説明した目印を有するＤＯＥによれ
ば、回折格子パターンを形成した面がどちらであるか
を、目視で容易に認識することができる。したがって、
このＤＯＥを用いて光学系を組み立てる際などには、回
折格子パターンを形成した面と他の面との識別にかかる
時間が短縮でき、また、間違いもなくなる。

【００９６】さらに、上記の目印は、回折格子パターン
の形成と同時に形成できるので、後から別に形成する場
合に比べて、時間や費用の節約になり、したがってＤＯ
Ｅを迅速かつ安価に量産することができる。また、後か
ら目印を別に形成する場合には、目印を形成する際に回
折格子パターンがどちらの面にあるのかが判断しにくい
が、上記のように初めから一体に形成できるので、その
ような心配もない。さらに、回折格子パターンを成形す
る材料と同一材料で目印を形成する場合には、材料の境
目がないので、剥がれる危険性もなく、耐久性の高いＤ
ＯＥを得ることができる。

【００９７】付記１．回折格子パターンを形成した面を少なくとも１つ有
する回折光学素子であって、前記回折格子パターンを形
成した面を他の面と区別するための識別手段を有するこ
とを特徴とする回折光学素子。２．付記１記載の回折光学素子において、前記回折格子
パターンと、該回折格子パターンを形成した面を支持す
る部材と、前記識別手段とを一体に成形したことを特徴
とする回折光学素子。

【００９８】

【発明の効果】請求項１記載の非球面形状測定用干渉計
によれば、被検面測定用回折パターンと被検面アライメ
ント用回折パターンとを別々の部材に形成し、その２つ
の部材の相対的な位置を一定に保持したヌル原器を用い
るので、液晶素子を用いる場合に比べて構成を簡単にで
きると共に、測定精度を向上できる。また、１つの波長
の光を用いて、被検面アライメントと被検面測定とを行
うことができ、しかも、被検面測定用回折パターンと被
検面アライメント用回折パターンとを別々の部材に形成
されているので、光の利用効率を高めることができると
共に、異なる被検面に対応するときにも、被検面測定用
パターンだけを作りなおせばよいので、汎用性も向上で
きる。

【００９９】請求項２記載の非球面形状測定用干渉計に
よれば、ヌル原器に、被検面測定用回折パターンと、被
検面アライメント用回折パターンと、ヌル原器アライメ
ント用回折パターンとを一体に形成しているので、ヌル
原器のアライメントを容易に、しかも高精度で行うこと
ができる。また、ヌル原器のアライメントと被検面のア
ライメントとをヌル原器を交換することなく、一つの素
子で行え、また、アライメントが終了したら、ヌル原器
を動かすことなく測定に移行することができるので、ア
ライメントの精度を維持することができ、したがって測
定精度を向上することができる。

【０１００】請求項３記載の非球面形状測定用干渉計に
よれば、測定用パターンの一部にアライメント用の波長
の光を透過回折させて、被検面アライメント用の波面を
発生させるようにしたので、ヌル原器にアライメント用
パターンを形成する必要がない。したがって、簡単に製
作できるヌル原器を用いて高精度の形状測定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態における光学系全体の
構成を示す図である。

【図２】図１に示す測定用ＤＯＥの構成を示す図であ
る。

【図３】同じく、被検面アライメント用ＤＯＥの構成を
示す図である。

【図４】同じく、ヌル原器の構成を示す図である。

【図５】図１に示す干渉計による測定方法を説明するた
めの図である。

【図６】測定用ＤＯＥと被検面アライメント用ＤＯＥと
の他の保持態様を示す図である。

【図７】同じく、さらに他の保持態様を示す図である。

【図８】第１実施形態におけるヌル原器の変形例を説明
するための図である。

【図９】この発明の第２実施形態における光学系全体の
構成を示す図である。

【図１０】図９に示すヌル原器の構成を示す図である。

【図１１】第２実施形態の動作を説明するための図であ
る。

【図１２】この発明の第３実施形態を説明するための図
である。

【図１３】図１２に示すヌル原器の構成を示す図であ
る。

【図１４】同じく、絞りの構成を示す図である。

【図１５】絞りのスリット半径の決め方を説明するため
の図である。

【図１６】第３実施形態の動作を説明するための図であ
る。

【図１７】回折格子パターンを形成した面と他の面とを
識別する識別手段を有するＤＯＥの第１の例を示す図で
ある。

【図１８】同じく、第２の例を示す図である。

【図１９】同じく、第３の例を示す図である。

【図２０】同じく、第４の例を示す図である。

【図２１】同じく、第５の例を示す図である。

【図２２】同じく、第６の例を示す図である。

【図２３】同じく、第７の例を示す図である。

【図２４】同じく、第８の例を示す図である。

【図２５】同じく、第９の例を示す図である。

【図２６】同じく、第１０の例を示す図である。

【図２７】同じく、第１１の例を示す図である。

【符号の説明】

１光源２ビームエキスパンダー３参照平面４測定用ＤＯＥ４１測定用パターン５被検面アライメント用ＤＯＥ５１被検面アライメント用パターン６被検レンズ６ｌ被検面７ハーフミラー８瞳結像レンズ９スクリーン１０ヌル原器１１被検面アライメント用パターンの干渉縞１２被検面測定用パターンの干渉縞１４絞り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、この光源からの光を参照光と測
定光とに分割すると共に、被検面で反射した測定光と前
記参照光とを合成して干渉縞を生じさせるための分割合
成素子と、この分割合成素子と前記被検面との間に配置
した干渉測定用ヌル原器とを有する非球面形状測定用干
渉計において、前記干渉測定用ヌル原器は、相対的位置を一定に保持し
た、回折格子からなる被検面測定用パターンを形成した第１
の光学部材と、回折格子からなる被検面アライメント用パターンを形成
した第２の光学部材とを有することを特徴とする非球面
形状測定用干渉計。
【請求項２】光源と、この光源からの光を参照光と測
定光とに分割すると共に、被検面で反射した測定光と前
記参照光とを合成して干渉縞を生じさせるための分割合
成素子と、この分割合成素子により分割された測定光を
球面波に変換する参照レンズと、この参照レンズと前記
被検面との間に配置した干渉測定用ヌル原器とを有する
非球面形状測定用干渉計において、前記干渉測定用ヌル原器は、回折格子からなる被検面測定用パターンおよび被検面ア
ライメント用パターンと、反射型の回折格子からなるヌル原器アライメント用パタ
ーンとを有することを特徴とする非球面形状測定用干渉
計。
【請求項３】光源と、この光源からの光を参照光と測
定光とに分割すると共に、被検面で反射した測定光と前
記参照光とを合成して干渉縞を生じさせるための分割合
成素子と、この分割合成素子と前記被検面との間に配置
した干渉測定用ヌル原器とを有する非球面形状測定用干
渉計において、前記干渉測定用ヌル原器は、回折格子からなる被検面測
定用パターンを有し、被検面アライメント時に、前記被検面測定用パターンの
一部に、被検面測定時とは異なる波長の光を入射させ、
それにより発生する波面を被検面のアライメントに用い
るよう構成したことを特徴とする非球面形状測定用干渉
計。