JPH1096679A - 波面収差測定装置 - Google Patents
波面収差測定装置Info
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- JPH1096679A JPH1096679A JP8271447A JP27144796A JPH1096679A JP H1096679 A JPH1096679 A JP H1096679A JP 8271447 A JP8271447 A JP 8271447A JP 27144796 A JP27144796 A JP 27144796A JP H1096679 A JPH1096679 A JP H1096679A
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- wavefront
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
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- G—PHYSICS
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- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01M11/005—Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors
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- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70591—Testing optical components
- G03F7/706—Aberration measurement
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Geometry (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】干渉計中の光学系の収差に起因する干渉縞の歪
みを簡単にしかも精度良く補正でき、その歪みによる波
面収差の測定誤差を低減した波面収差測定装置を提供す
ること。 【解決手段】参照面である参照ミラー１４の反射面によ
る波面と被検物体１の被検面１ａによる波面との合成に
よって干渉縞を形成する干渉計２と、干渉縞を検出する
撮像素子３０と、撮像素子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する演算装置６とを有し、
被検物体の波面収差を測定する波面収差測定装置におい
て、被検物体１と撮像素子３０との間に配置され、被検
面１ａに垂直に入射する波面を出射する干渉計２中の光
学系（収斂レンズ）１５の予め求めた歪曲収差に基づき
干渉縞の歪みを補正する干渉縞歪み補正手段５を備える
ことを特徴とするものである。
みを簡単にしかも精度良く補正でき、その歪みによる波
面収差の測定誤差を低減した波面収差測定装置を提供す
ること。 【解決手段】参照面である参照ミラー１４の反射面によ
る波面と被検物体１の被検面１ａによる波面との合成に
よって干渉縞を形成する干渉計２と、干渉縞を検出する
撮像素子３０と、撮像素子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する演算装置６とを有し、
被検物体の波面収差を測定する波面収差測定装置におい
て、被検物体１と撮像素子３０との間に配置され、被検
面１ａに垂直に入射する波面を出射する干渉計２中の光
学系（収斂レンズ）１５の予め求めた歪曲収差に基づき
干渉縞の歪みを補正する干渉縞歪み補正手段５を備える
ことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光の干渉を用いて被
検物体の波面収差を測定する波面収差測定装置に関し、
特に干渉縞によって球面の面精度やレンズの波面収差を
測定する波面収差測定装置に関する。
検物体の波面収差を測定する波面収差測定装置に関し、
特に干渉縞によって球面の面精度やレンズの波面収差を
測定する波面収差測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、干渉縞を用いて球面の面精度やレ
ンズの波面収差を測定する波面収差測定装置（干渉装
置）が知られている。この種の測定装置は高精度レンズ
の検査等に不可欠のものとなっている。また、この種の
波面収差測定装置に関し、測定精度を上げるため、干渉
縞の形状強度より波面収差を演算する際の演算式にも種
々の提案がなされている。これらの提案例としては、例
えば特開昭６２−１２７６０１号公報、特開平７−１６
７６３０号公報等に開示された技術がある。
ンズの波面収差を測定する波面収差測定装置（干渉装
置）が知られている。この種の測定装置は高精度レンズ
の検査等に不可欠のものとなっている。また、この種の
波面収差測定装置に関し、測定精度を上げるため、干渉
縞の形状強度より波面収差を演算する際の演算式にも種
々の提案がなされている。これらの提案例としては、例
えば特開昭６２−１２７６０１号公報、特開平７−１６
７６３０号公報等に開示された技術がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、干渉計中の光学系の収差、例えば
被検物体と撮像素子との間に配置した収斂レンズの収差
に起因する干渉縞の歪みは無視できるほど小さいことが
前提となっている。そのため、その前提が崩れた場合に
は、球面の面精度等の測定精度が悪化してしまうという
問題があった。例えば上記特開昭６２−１２７６０１号
公報に開示された技術は、参照面と被検面の曲率中心が
デフォーカスした（光軸方向にずれた）場合の測定誤差
を取り除く手法を提案しているが、干渉計中の収斂レン
ズが正弦条件を満足していること、つまり干渉縞の歪み
がないことが前提となっている。そのため、上記従来の
技術では、干渉縞の歪みを補正するか否かが測定精度に
大きく影響する。
来の技術においては、干渉計中の光学系の収差、例えば
被検物体と撮像素子との間に配置した収斂レンズの収差
に起因する干渉縞の歪みは無視できるほど小さいことが
前提となっている。そのため、その前提が崩れた場合に
は、球面の面精度等の測定精度が悪化してしまうという
問題があった。例えば上記特開昭６２−１２７６０１号
公報に開示された技術は、参照面と被検面の曲率中心が
デフォーカスした（光軸方向にずれた）場合の測定誤差
を取り除く手法を提案しているが、干渉計中の収斂レン
ズが正弦条件を満足していること、つまり干渉縞の歪み
がないことが前提となっている。そのため、上記従来の
技術では、干渉縞の歪みを補正するか否かが測定精度に
大きく影響する。
【０００４】しかも、上記従来の技術では、正弦条件を
満足するように収斂レンズを形成するのは難しいという
問題があった。特に、フィゾー型干渉計を用いる場合、
フィゾーレンズの最終レンズ面を参照面（フィゾー面）
として利用するために、光学設計上の制約が増し、収斂
レンズの収差に起因する干渉縞の歪みが増大してしま
い、その歪みを補正するのは非常に困難であった。本発
明は、このような従来の問題に着目してなされたもの
で、その課題は干渉計中の光学系の収差に起因する干渉
縞の歪みを簡単にしかも精度良く補正でき、その歪みに
よる波面収差の測定誤差を低減した波面収差測定装置を
提供することである。
満足するように収斂レンズを形成するのは難しいという
問題があった。特に、フィゾー型干渉計を用いる場合、
フィゾーレンズの最終レンズ面を参照面（フィゾー面）
として利用するために、光学設計上の制約が増し、収斂
レンズの収差に起因する干渉縞の歪みが増大してしま
い、その歪みを補正するのは非常に困難であった。本発
明は、このような従来の問題に着目してなされたもの
で、その課題は干渉計中の光学系の収差に起因する干渉
縞の歪みを簡単にしかも精度良く補正でき、その歪みに
よる波面収差の測定誤差を低減した波面収差測定装置を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、参照面による波面と被検物体による波面との
合成によって干渉縞を形成する干渉計と、干渉縞を検出
する干渉縞検出手段と、該干渉縞検出手段の出力に基づ
いて参照面と被検物体との間の波面収差を演算する演算
手段とを有し、被検物体の波面収差を測定する波面収差
測定装置において、干渉計は被検物体と干渉縞検出手段
との間に配置された、被検面に垂直に入射する波面を出
射する光学系を有し、予め求めた光学系の歪曲収差に基
づいて干渉縞の歪みを補正する補正手段を備えることを
特徴とするものである。
本発明は、参照面による波面と被検物体による波面との
合成によって干渉縞を形成する干渉計と、干渉縞を検出
する干渉縞検出手段と、該干渉縞検出手段の出力に基づ
いて参照面と被検物体との間の波面収差を演算する演算
手段とを有し、被検物体の波面収差を測定する波面収差
測定装置において、干渉計は被検物体と干渉縞検出手段
との間に配置された、被検面に垂直に入射する波面を出
射する光学系を有し、予め求めた光学系の歪曲収差に基
づいて干渉縞の歪みを補正する補正手段を備えることを
特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例に係る
波面収差測定装置の全体を示す概略構成図である。波面
収差測定装置は、干渉縞によって球面や平面の面精度、
レンズの波面収差等を測定するものである。この実施例
では、被検物体１の被検面（球面状の反射面）１ａの面
精度が波面収差として測定される。波面収差測定装置
は、参照面による波面（参照ミラー１４で反射された光
束の波面）と被検物体１による波面（被検面１ａで反射
された光束の波面）との合成によって干渉縞を形成する
干渉計２と、干渉縞を検出し、その干渉縞に応じた電気
信号を出力する撮像素子（干渉縞検出手段）３０とを有
する。
に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例に係る
波面収差測定装置の全体を示す概略構成図である。波面
収差測定装置は、干渉縞によって球面や平面の面精度、
レンズの波面収差等を測定するものである。この実施例
では、被検物体１の被検面（球面状の反射面）１ａの面
精度が波面収差として測定される。波面収差測定装置
は、参照面による波面（参照ミラー１４で反射された光
束の波面）と被検物体１による波面（被検面１ａで反射
された光束の波面）との合成によって干渉縞を形成する
干渉計２と、干渉縞を検出し、その干渉縞に応じた電気
信号を出力する撮像素子（干渉縞検出手段）３０とを有
する。
【０００７】干渉計２は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等のレー
ザー光源１１、ビームエキスパンダー１２、ビームスプ
リッター１３、参照ミラー１４、及び収斂レンズ（被検
面１ａに垂直に入射する波面を出射する光学系）１５を
有する。収斂レンズ１５の集光点Ｆに被検面１ａの曲率
中心が一致するように、被検物体１の位置が調整されて
いる。被検物体１の位置調整誤差のうち、被検面１ａの
曲率中心が集光点Ｆから光軸Ｚ方向にずれた場合の測定
誤差は、例えば上記特開昭６２−１２７６０１号公報に
開示された手法により取り除かれる。光源１１からの光
束はビームエキスパンダー１２により所望の幅の光束と
してビームスプリッター１３に導かれ、ここで反射され
た光束は参照面（参照ミラー１４の反射面）で反射さ
れ、この反射光（参照光）はビームスプリッター１３を
透過して撮像素子３０上に達するように構成されてい
る。他方、ビームスプリッター１３を透過する光源１１
からの光束は、収斂レンズ１５によって集光された後、
被検面１ａで反射され、この反射光（測定光）はビーム
スプリッター１３に戻り、ビームスプリッター１３で反
射されて撮像素子３０上に達し、ここで参照光と干渉し
て干渉縞を形成するように構成されている。
ザー光源１１、ビームエキスパンダー１２、ビームスプ
リッター１３、参照ミラー１４、及び収斂レンズ（被検
面１ａに垂直に入射する波面を出射する光学系）１５を
有する。収斂レンズ１５の集光点Ｆに被検面１ａの曲率
中心が一致するように、被検物体１の位置が調整されて
いる。被検物体１の位置調整誤差のうち、被検面１ａの
曲率中心が集光点Ｆから光軸Ｚ方向にずれた場合の測定
誤差は、例えば上記特開昭６２−１２７６０１号公報に
開示された手法により取り除かれる。光源１１からの光
束はビームエキスパンダー１２により所望の幅の光束と
してビームスプリッター１３に導かれ、ここで反射され
た光束は参照面（参照ミラー１４の反射面）で反射さ
れ、この反射光（参照光）はビームスプリッター１３を
透過して撮像素子３０上に達するように構成されてい
る。他方、ビームスプリッター１３を透過する光源１１
からの光束は、収斂レンズ１５によって集光された後、
被検面１ａで反射され、この反射光（測定光）はビーム
スプリッター１３に戻り、ビームスプリッター１３で反
射されて撮像素子３０上に達し、ここで参照光と干渉し
て干渉縞を形成するように構成されている。
【０００８】さらに、波面収差測定装置は、予め求めた
歪曲収差値を記憶する歪曲収差値記憶手段（以下、記憶
手段という）４と、撮像素子３０で検出された干渉縞の
歪みを記憶手段４に記憶された歪曲収差値を用いて補正
する干渉縞歪み補正手段（以下、補正手段という）５
と、補正手段５で補正された干渉縞から参照面と被検面
１ａとの間の波面収差を演算する演算装置６と、演算さ
れた波面収差を表示する表示手段７と、入力手段８とを
有する。
歪曲収差値を記憶する歪曲収差値記憶手段（以下、記憶
手段という）４と、撮像素子３０で検出された干渉縞の
歪みを記憶手段４に記憶された歪曲収差値を用いて補正
する干渉縞歪み補正手段（以下、補正手段という）５
と、補正手段５で補正された干渉縞から参照面と被検面
１ａとの間の波面収差を演算する演算装置６と、演算さ
れた波面収差を表示する表示手段７と、入力手段８とを
有する。
【０００９】収斂レンズ１５は不可避的に歪曲収差を有
するから、撮像素子３０上での干渉縞の光軸Ｚからの高
さと、被検面１ａ上での光軸Ｚからの高さとは、線形の
関係には対応しない。そこで本発明では、次のようにし
て干渉縞の歪みを補正している。すなわち、先ず、被検
面１ａを物体面とし、撮像素子３０を像面として、光線
追跡等の収差シミュレーションによって収斂レンズ１５
の歪曲収差を求める。或は、これとは逆に撮像素子３０
を物体面とし、被検面１ａを像面として、収差シミュレ
ーションによって収斂レンズ１５の歪曲収差を求めても
よい。
するから、撮像素子３０上での干渉縞の光軸Ｚからの高
さと、被検面１ａ上での光軸Ｚからの高さとは、線形の
関係には対応しない。そこで本発明では、次のようにし
て干渉縞の歪みを補正している。すなわち、先ず、被検
面１ａを物体面とし、撮像素子３０を像面として、光線
追跡等の収差シミュレーションによって収斂レンズ１５
の歪曲収差を求める。或は、これとは逆に撮像素子３０
を物体面とし、被検面１ａを像面として、収差シミュレ
ーションによって収斂レンズ１５の歪曲収差を求めても
よい。
【００１０】次いで、この収斂レンズ１５の歪曲収差を
次式（１）によってフィッティングする。 ｆ（ｘ）＝Ｃ1ｘ＋Ｃ3ｘ3＋Ｃ5ｘ5＋Ｃ7ｘ7 …（１） 但し、ｘは撮像素子３０上での干渉縞各点の光軸Ｚから
の高さ、ｆ（ｘ）は被検面１ａ上での各点の光軸Ｚから
の高さである。（１）式中の係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5及びＣ7
は、光線追跡等の収差シミュレーションによって収斂レ
ンズ１５毎に決定される。これらの係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5
及びＣ7は、歪曲収差値として記憶手段４内に記憶され
ている。
次式（１）によってフィッティングする。 ｆ（ｘ）＝Ｃ1ｘ＋Ｃ3ｘ3＋Ｃ5ｘ5＋Ｃ7ｘ7 …（１） 但し、ｘは撮像素子３０上での干渉縞各点の光軸Ｚから
の高さ、ｆ（ｘ）は被検面１ａ上での各点の光軸Ｚから
の高さである。（１）式中の係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5及びＣ7
は、光線追跡等の収差シミュレーションによって収斂レ
ンズ１５毎に決定される。これらの係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5
及びＣ7は、歪曲収差値として記憶手段４内に記憶され
ている。
【００１１】収差シミュレーションの範囲は、入力手段
８により入力される開口数ＮＡと被検面１ａの曲率半径
Ｒとで規定される。入力手段８は、歪曲収差のシミュレ
ーション値や波面収差の演算をする際の光束、すなわち
干渉計２によって被検面１ａに照射される光束の範囲を
規定する数値として、その光束の開口数ＮＡと被検面１
ａの曲率半径Ｒとを記憶手段４及び演算装置８へ入力す
るものである。
８により入力される開口数ＮＡと被検面１ａの曲率半径
Ｒとで規定される。入力手段８は、歪曲収差のシミュレ
ーション値や波面収差の演算をする際の光束、すなわち
干渉計２によって被検面１ａに照射される光束の範囲を
規定する数値として、その光束の開口数ＮＡと被検面１
ａの曲率半径Ｒとを記憶手段４及び演算装置８へ入力す
るものである。
【００１２】かくして、撮像素子３０で得られた干渉縞
信号は、補正手段５によって、記憶手段４内に格納され
た係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5及びＣ7を用いて上記（１）式によ
り補正される。その補正に際して、入力手段８により入
力された開口数ＮＡと被検面１ａの曲率半径Ｒとが用い
られる。このように、この第１実施例によれば、収斂レ
ンズ１５の歪曲収差をベキ級数式でフィッティングした
フィッティング係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5及びＣ7を使って、干
渉縞の歪みをソフトウェアで補正している。そのため、
収斂レンズ１５の収差に起因する干渉縞の歪みを簡単に
しかも精度良く補正することができる。その結果、単に
干渉縞の視覚的な歪みを補正することができるだけでな
く、干渉縞の歪みによる波面収差の測定誤差を低減する
ことができ、面精度等の測定精度を向上させることがで
きる。
信号は、補正手段５によって、記憶手段４内に格納され
た係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5及びＣ7を用いて上記（１）式によ
り補正される。その補正に際して、入力手段８により入
力された開口数ＮＡと被検面１ａの曲率半径Ｒとが用い
られる。このように、この第１実施例によれば、収斂レ
ンズ１５の歪曲収差をベキ級数式でフィッティングした
フィッティング係数Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5及びＣ7を使って、干
渉縞の歪みをソフトウェアで補正している。そのため、
収斂レンズ１５の収差に起因する干渉縞の歪みを簡単に
しかも精度良く補正することができる。その結果、単に
干渉縞の視覚的な歪みを補正することができるだけでな
く、干渉縞の歪みによる波面収差の測定誤差を低減する
ことができ、面精度等の測定精度を向上させることがで
きる。
【００１３】図２は第１実施例に係る波面収差測定装置
による測定性能と上記従来の技術による測定性能を比較
するための説明図である。同図において、横軸は被検面
１ａ上の各点の座標原点（光軸Ｚ）からの高さを示し、
縦軸は被検面１ａに垂直な方向への測定誤差を示し、被
検面１ａ上の高さは被検面１ａの半径を１に規格化した
値であり、測定誤差は光の波長λを単位とした値であ
る。また、同図において、×印が付された曲線は、被検
面１ａの曲率中心が集光点Ｆから光軸方向にずれた場合
の測定誤差だけを、例えば上記特開昭６２−１２７６０
１号公報に開示された手法により取り除いた場合の測定
結果を示している。一方、○印の付された曲線は、光軸
Ｚ方向へのずれのほか更に、この第１実施例により前記
干渉縞の歪みを補正した場合の測定結果を示している。
図２から明らかなように、この第１実施例により前記干
渉縞の歪みを補正することにより、測定誤差が大幅に減
少することがわかる。
による測定性能と上記従来の技術による測定性能を比較
するための説明図である。同図において、横軸は被検面
１ａ上の各点の座標原点（光軸Ｚ）からの高さを示し、
縦軸は被検面１ａに垂直な方向への測定誤差を示し、被
検面１ａ上の高さは被検面１ａの半径を１に規格化した
値であり、測定誤差は光の波長λを単位とした値であ
る。また、同図において、×印が付された曲線は、被検
面１ａの曲率中心が集光点Ｆから光軸方向にずれた場合
の測定誤差だけを、例えば上記特開昭６２−１２７６０
１号公報に開示された手法により取り除いた場合の測定
結果を示している。一方、○印の付された曲線は、光軸
Ｚ方向へのずれのほか更に、この第１実施例により前記
干渉縞の歪みを補正した場合の測定結果を示している。
図２から明らかなように、この第１実施例により前記干
渉縞の歪みを補正することにより、測定誤差が大幅に減
少することがわかる。
【００１４】なお、この第１実施例では、歪曲収差値
（歪曲収差のシミュレーション値）として係数Ｃ1，
Ｃ3，Ｃ5及びＣ7が直接記憶手段４に記憶されている
が、歪曲収差のシミュレーションの基になる収斂レンズ
１５のレンズデータを記憶しておき、そのデータから随
時歪曲収差のシミュレーション値を求めてもよい。ま
た、シミュレーション値に代えて、歪曲収差の実測値を
用い、この実測値をベキ級数式でフィッティングしても
よい。なお、この第１実施例では、（１）式のごとく奇
数次の項のみを用いているのは、歪曲収差は（収差論よ
り）奇数次の項のみで表現できると考えられるためであ
るが、ｆ（ｘ）とｘの関係が精度良く表現されれば偶数
項を含んでもよい。また、最高次も７次である必要はな
く、さらに関係式自体も（１）式のベキ級数式に限定さ
れるものではなく、例えば次式（２）のごときフーリエ
級数式でフィッティングしてもよい。 また、入力手段８により入力する開口数ＮＡについて
も、被検面１ａに照射される実際の光束径を測定するこ
とにより求めてもよい。
（歪曲収差のシミュレーション値）として係数Ｃ1，
Ｃ3，Ｃ5及びＣ7が直接記憶手段４に記憶されている
が、歪曲収差のシミュレーションの基になる収斂レンズ
１５のレンズデータを記憶しておき、そのデータから随
時歪曲収差のシミュレーション値を求めてもよい。ま
た、シミュレーション値に代えて、歪曲収差の実測値を
用い、この実測値をベキ級数式でフィッティングしても
よい。なお、この第１実施例では、（１）式のごとく奇
数次の項のみを用いているのは、歪曲収差は（収差論よ
り）奇数次の項のみで表現できると考えられるためであ
るが、ｆ（ｘ）とｘの関係が精度良く表現されれば偶数
項を含んでもよい。また、最高次も７次である必要はな
く、さらに関係式自体も（１）式のベキ級数式に限定さ
れるものではなく、例えば次式（２）のごときフーリエ
級数式でフィッティングしてもよい。 また、入力手段８により入力する開口数ＮＡについて
も、被検面１ａに照射される実際の光束径を測定するこ
とにより求めてもよい。
【００１５】次に、本発明の第２実施例に係る波面収差
測定装置を図３に基づいて説明する。上記第１実施例で
は干渉計２としてトワイマングリーン干渉計を用いてい
る。これに対して、第２実施例では、干渉計２としてフ
ィゾー型干渉計を用いている。その他の構成は第１実施
例と同じである。
測定装置を図３に基づいて説明する。上記第１実施例で
は干渉計２としてトワイマングリーン干渉計を用いてい
る。これに対して、第２実施例では、干渉計２としてフ
ィゾー型干渉計を用いている。その他の構成は第１実施
例と同じである。
【００１６】すなわち、図３に示す干渉計２は平面波を
球面波に変換するためのフィゾーレンズ１６を有し、こ
のフィゾーレンズ１６は基準となる参照面であるフィゾ
ー面１６ａを最終レンズ面に有している。また、フィゾ
ーレンズ１６による集光点Ｆは、基準となる球面波の中
心点であると共に、参照面１６ａ（フィゾー面）の曲率
中心点でもある。そして、この集光点Ｆに被検面１ａの
曲率中心が一致するように被検物体１が配置され、参照
面１６ａでの反射光（参照光）の波面と被検面１ａでの
反射光（測定光）の波面との干渉による干渉縞が検出素
子３０上に形成される。このような構成を有する第２実
施例によっても、上記第１実施例と同様の作用、効果が
得られる。
球面波に変換するためのフィゾーレンズ１６を有し、こ
のフィゾーレンズ１６は基準となる参照面であるフィゾ
ー面１６ａを最終レンズ面に有している。また、フィゾ
ーレンズ１６による集光点Ｆは、基準となる球面波の中
心点であると共に、参照面１６ａ（フィゾー面）の曲率
中心点でもある。そして、この集光点Ｆに被検面１ａの
曲率中心が一致するように被検物体１が配置され、参照
面１６ａでの反射光（参照光）の波面と被検面１ａでの
反射光（測定光）の波面との干渉による干渉縞が検出素
子３０上に形成される。このような構成を有する第２実
施例によっても、上記第１実施例と同様の作用、効果が
得られる。
【００１７】なお、上記第２実施例のように干渉計２と
してフィゾー型干渉計を用いた場合、フィゾーレンズ１
６の最終面を参照面１６ａ（フィゾー面）として利用す
るために、光学設計上の制約が増し、干渉計２中の光学
系の収差に起因する干渉縞の歪みが増大する場合が多
い。このような場合に、本発明に係る波面収差測定装置
は特に有効となる。
してフィゾー型干渉計を用いた場合、フィゾーレンズ１
６の最終面を参照面１６ａ（フィゾー面）として利用す
るために、光学設計上の制約が増し、干渉計２中の光学
系の収差に起因する干渉縞の歪みが増大する場合が多
い。このような場合に、本発明に係る波面収差測定装置
は特に有効となる。
【００１８】また、上記第１及び第２実施例に係る波面
収差測定装置は、球面状の反射面である被検面１ａの面
精度を波面収差として測定するものであるが、本発明
は、被検レンズ（例えば、半導体製造装置の投影レン
ズ）の透過波面収差を測定する波面収差測定装置に適用
することも可能である。このような場合の実施例を次に
示す。すなわち、図４は本発明の第３実施例に係る波面
収差測定装置を示している。この第３実施例では、第１
実施例と同様に干渉計２としてトワイマングリーン干渉
計を用いており、かつ、被検レンズ（被検物体）１０の
透過波面収差を測定するように構成されている。すなわ
ち、干渉計２において、被検レンズ１０は、その焦点位
置が収斂レンズ１５による集光点Ｆに一致するように配
置されている。また、被検レンズ１０の後方には、この
レンズを透過した平行光束を反射するための精度の良い
平面反射鏡１８が配置されている。このような構成を有
する第３実施例によっても、上記第１実施例と同様の作
用、効果が得られる。
収差測定装置は、球面状の反射面である被検面１ａの面
精度を波面収差として測定するものであるが、本発明
は、被検レンズ（例えば、半導体製造装置の投影レン
ズ）の透過波面収差を測定する波面収差測定装置に適用
することも可能である。このような場合の実施例を次に
示す。すなわち、図４は本発明の第３実施例に係る波面
収差測定装置を示している。この第３実施例では、第１
実施例と同様に干渉計２としてトワイマングリーン干渉
計を用いており、かつ、被検レンズ（被検物体）１０の
透過波面収差を測定するように構成されている。すなわ
ち、干渉計２において、被検レンズ１０は、その焦点位
置が収斂レンズ１５による集光点Ｆに一致するように配
置されている。また、被検レンズ１０の後方には、この
レンズを透過した平行光束を反射するための精度の良い
平面反射鏡１８が配置されている。このような構成を有
する第３実施例によっても、上記第１実施例と同様の作
用、効果が得られる。
【００１９】なお、上記第１及び第３実施例において、
被検面１ａに垂直に入射する波面を出射する光学系とし
て、収斂レンズ１５に代えて発散光学系を用い、この光
学系の歪曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補正してもよ
い。また、上記第１実施例において、球面状の反射面で
ある被検面１ａに代えて、平面の反射面である被検面を
用い、この被検面に垂直に入射する波面を出射する光学
系として、収斂レンズ１５に代えてビームエキスパンダ
のような平行光束を出射する光学系を用い、この光学系
の歪曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補正してもよい。
さらにまた、上記第２実施例において、被検面１ａに垂
直に入射する波面を出射する光学系として、収斂光学系
で構成したフィゾーレンズ１６に代えて発散光学系で構
成したフィゾーレンズを用い、このフィゾーレンズの歪
曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補正してもよい。
被検面１ａに垂直に入射する波面を出射する光学系とし
て、収斂レンズ１５に代えて発散光学系を用い、この光
学系の歪曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補正してもよ
い。また、上記第１実施例において、球面状の反射面で
ある被検面１ａに代えて、平面の反射面である被検面を
用い、この被検面に垂直に入射する波面を出射する光学
系として、収斂レンズ１５に代えてビームエキスパンダ
のような平行光束を出射する光学系を用い、この光学系
の歪曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補正してもよい。
さらにまた、上記第２実施例において、被検面１ａに垂
直に入射する波面を出射する光学系として、収斂光学系
で構成したフィゾーレンズ１６に代えて発散光学系で構
成したフィゾーレンズを用い、このフィゾーレンズの歪
曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補正してもよい。
【００２０】また、上記第２実施例において、球面状の
反射面である被検面１ａに代えて、平面の反射面である
被検面を用い、この被検面に垂直に入射する波面を出射
する光学系として、フィゾーレンズ１６に代えてビーム
エキスパンダのような平行光束を出射する光学系を用
い、この光学系の歪曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補
正してもよい。
反射面である被検面１ａに代えて、平面の反射面である
被検面を用い、この被検面に垂直に入射する波面を出射
する光学系として、フィゾーレンズ１６に代えてビーム
エキスパンダのような平行光束を出射する光学系を用
い、この光学系の歪曲収差に基づいて干渉縞の歪みを補
正してもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る波面
収差測定装置によれば、干渉計中の、被検物体と干渉縞
検出手段との間に配置した、被検面に垂直に入射する波
面を出射する光学系の収差に起因する干渉縞の歪みを、
その光学系の歪曲収差に基づきソフトウエアで補正する
ので、干渉縞の歪みを簡単にしかも精度良く補正するこ
とができる。したがって、干渉縞の歪みによる波面収差
の測定誤差を低減することができ、面精度等の測定精度
を向上させることができる。
収差測定装置によれば、干渉計中の、被検物体と干渉縞
検出手段との間に配置した、被検面に垂直に入射する波
面を出射する光学系の収差に起因する干渉縞の歪みを、
その光学系の歪曲収差に基づきソフトウエアで補正する
ので、干渉縞の歪みを簡単にしかも精度良く補正するこ
とができる。したがって、干渉縞の歪みによる波面収差
の測定誤差を低減することができ、面精度等の測定精度
を向上させることができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る波面収差測定装置を
示す概略構成図
示す概略構成図
【図２】第１実施例に係る波面収差測定装置による測定
性能と従来の技術による測定性能を比較するための説明
図
性能と従来の技術による測定性能を比較するための説明
図
【図３】本発明の第２実施例に係る波面収差測定装置を
示す概略構成図
示す概略構成図
【図４】本発明の第３実施例に係る波面収差測定装置を
示す概略構成図
示す概略構成図
１…被検物体 １ａ…被検面 ２…干渉計 ４…歪曲収差値記憶
手段 ５…干渉縞歪み補正手段 ６…演算装置 ７…表示手段 ８…入力手段 １０…被検レンズ １１…レーザー光源 １２…ビームエキスパンダー １３…ビームスプリ
ッター １４…参照ミラー １５…収斂レンズ １６…フィゾーレンズ １６ａ…フィゾー面 ３０…撮像素子
手段 ５…干渉縞歪み補正手段 ６…演算装置 ７…表示手段 ８…入力手段 １０…被検レンズ １１…レーザー光源 １２…ビームエキスパンダー １３…ビームスプリ
ッター １４…参照ミラー １５…収斂レンズ １６…フィゾーレンズ １６ａ…フィゾー面 ３０…撮像素子
Claims (4)
- 【請求項１】参照面による波面と被検物体による波面と
の合成によって干渉縞を形成する干渉計と、前記干渉縞
を検出する干渉縞検出手段と、該干渉縞検出手段の出力
に基づいて前記参照面と前記被検物体との間の波面収差
を演算する演算手段とを有し、前記被検物体の波面収差
を測定する波面収差測定装置において、 前記干渉計は前記被検物体と前記干渉縞検出手段との間
に配置された、被検面に垂直に入射する波面を出射する
光学系を有し、 予め求めた前記光学系の歪曲収差に基づいて前記干渉縞
の歪みを補正する補正手段を備えることを特徴とする波
面収差測定装置。 - 【請求項２】前記干渉縞の歪みを補正する補正式とし
て、ベキ級数式を用いたことを特徴とする請求項１記載
の波面収差測定装置。 - 【請求項３】前記干渉縞の歪みを補正する補正式とし
て、フーリエ級数式を用いたことを特徴とする請求項１
記載の波面収差測定装置。 - 【請求項４】前記干渉計がフィゾー型干渉計であること
を特徴とする請求項１、２又は３記載の波面収差測定装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27144796A JP3613906B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 波面収差測定装置 |
| US08/932,232 US6008904A (en) | 1996-09-20 | 1997-09-17 | Apparatus and methods for detecting and correcting distortion of interference fringes |
| DE69717575T DE69717575T2 (de) | 1996-09-20 | 1997-09-18 | Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Abweichung einer Oberfläche |
| EP97116304A EP0831298B1 (en) | 1996-09-20 | 1997-09-18 | Wave-surface aberration-measuring apparatus and methods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27144796A JP3613906B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 波面収差測定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096679A true JPH1096679A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3613906B2 JP3613906B2 (ja) | 2005-01-26 |
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ID=17500159
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27144796A Expired - Fee Related JP3613906B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 波面収差測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6008904A (ja) |
| EP (1) | EP0831298B1 (ja) |
| JP (1) | JP3613906B2 (ja) |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005024373A1 (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-17 | Olympus Corporation | 波面収差測定装置 |
| JP2010102745A (ja) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Pulstec Industrial Co Ltd | レーザ光の波面収差測定方法 |
| CN108956098A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-07 | 莱特巴斯光学仪器（镇江）有限公司 | 一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置及方法 |
| JP2020012731A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | ナルックス株式会社 | レンズの検査方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3730831B2 (ja) * | 2000-03-31 | 2006-01-05 | パイオニア株式会社 | 収差測定装置及び調整装置 |
| DE10125785A1 (de) | 2001-05-26 | 2002-11-28 | Zeiss Carl | Verfahren zur Absolutkalibrierung eines Interferometers |
| US8968279B2 (en) | 2003-03-06 | 2015-03-03 | Amo Manufacturing Usa, Llc | Systems and methods for qualifying and calibrating a beam delivery system |
| US7928351B1 (en) * | 2004-05-10 | 2011-04-19 | Lockheed Martin Corporation | Near field diversity method for estimation and correction of aberrations |
| DE102004063600B4 (de) * | 2004-12-30 | 2007-05-31 | Db Systems Gmbh | Verfahren zur Erfassung von Leistungsentgelten für Reisen in öffentlichen Verkehrsmitteln |
| US7545511B1 (en) | 2006-01-13 | 2009-06-09 | Applied Science Innovations, Inc. | Transmitted wavefront metrology of optics with high aberrations |
| US8743373B1 (en) | 2006-01-13 | 2014-06-03 | Applied Science Innovations, Inc. | Metrology of optics with high aberrations |
| US8018602B1 (en) | 2006-01-13 | 2011-09-13 | Applied Science Innovations, Inc. | Metrology of optics with high aberrations |
| US7811280B2 (en) * | 2006-01-26 | 2010-10-12 | Amo Manufacturing Usa, Llc. | System and method for laser ablation calibration |
| FR2926636B1 (fr) * | 2008-01-18 | 2010-09-17 | Imagine Optic | Instrument et procede de caracterisation d'un systeme optique |
| CN102261985B (zh) * | 2011-06-13 | 2012-12-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 光学系统波像差标定装置及该装置测试误差的标定方法 |
| RU2491525C1 (ru) * | 2012-01-23 | 2013-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | Метод интерферометрического контроля на рабочей длине волны качества изображения и дисторсии оптических систем |
| WO2019147936A1 (en) | 2018-01-26 | 2019-08-01 | Vanderbilt University | Systems and methods for non-destructive evaluation of optical material properties and surfaces |
| US11493751B2 (en) | 2019-01-23 | 2022-11-08 | Vanderbilt University | Systems and methods for compact optical relay |
| DE102019204578A1 (de) * | 2019-04-01 | 2020-10-01 | Carl Zeiss Meditec Ag | Prüfvorrichtung und Verfahren zur Vermessung der Homogenität eines optischen Elements |
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|---|---|---|---|---|
| JPH073323B2 (ja) * | 1985-11-29 | 1995-01-18 | 株式会社ニコン | 干渉装置 |
| US4917498A (en) * | 1987-06-15 | 1990-04-17 | Geary Joseph M | Arrangement for testing grazing hyperboloids and similar reflective solid bodies for shape deviations |
| JP2576576B2 (ja) * | 1988-03-25 | 1997-01-29 | キヤノン株式会社 | 干渉測定方法及びそれを利用したフィゾー干渉測定装置 |
| JP2631134B2 (ja) * | 1988-07-13 | 1997-07-16 | 株式会社トプコン | 計算機ホログラムを利用した非球面形状測定用干渉計 |
| US5018861A (en) * | 1989-06-22 | 1991-05-28 | Quantametrics Inc. | Methods and means for full-surface interferometric testing of grazing incidence mirrors |
| JPH0448201A (ja) * | 1990-06-15 | 1992-02-18 | Olympus Optical Co Ltd | 干渉測定装置 |
| JP3517903B2 (ja) * | 1993-06-21 | 2004-04-12 | 株式会社ニコン | 干渉計 |
| JPH07167630A (ja) * | 1993-10-14 | 1995-07-04 | Asahi Optical Co Ltd | 干渉測定装置および干渉測定方法 |
| DE4416786A1 (de) * | 1994-05-09 | 1995-11-16 | Berliner Inst Fuer Optik Gmbh | Verfahren zur Kalibrierung eines Interferometers zur Zylinderprüfung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP27144796A patent/JP3613906B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-17 US US08/932,232 patent/US6008904A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-18 EP EP97116304A patent/EP0831298B1/en not_active Revoked
- 1997-09-18 DE DE69717575T patent/DE69717575T2/de not_active Revoked
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| CN108956098B (zh) * | 2018-07-27 | 2020-08-28 | 莱特巴斯光学仪器（镇江）有限公司 | 一种用于平凸非球面透镜波前测试中的消倾斜装置及方法 |
Also Published As
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| DE69717575T2 (de) | 2004-01-08 |
| US6008904A (en) | 1999-12-28 |
| JP3613906B2 (ja) | 2005-01-26 |
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| EP0831298A2 (en) | 1998-03-25 |
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| EP0831298B1 (en) | 2002-12-04 |
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