WO2010052895A1 - アライメントシステム、アライメントシステムの制御方法、プログラム及び測定装置 - Google Patents

アライメントシステム、アライメントシステムの制御方法、プログラム及び測定装置 Download PDF

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WO2010052895A1
WO2010052895A1 PCT/JP2009/005841 JP2009005841W WO2010052895A1 WO 2010052895 A1 WO2010052895 A1 WO 2010052895A1 JP 2009005841 W JP2009005841 W JP 2009005841W WO 2010052895 A1 WO2010052895 A1 WO 2010052895A1
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movement
center
lens
light
module
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Application number
PCT/JP2009/005841
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English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木秀和
Original Assignee
キヤノンマーケティングジャパン株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0271—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by using interferometric methods

Definitions

  • the present invention relates to an alignment system, a control method of the alignment system, a program, and a measurement apparatus.
  • Patent Document 1 discloses, in its FIG. 10, a Fizeau-type interferometer for measuring a transmission wavefront of a subject lens, and before the measurement, the adjustment shown in FIGS. 7 to 9 is performed to obtain interference fringes. It is stated that it is necessary to adjust the position of the reflective spherical master.
  • Patent Document 2 after the operator manually roughens the subject lens in three axial directions to the extent that the interference fringes can be seen, the computer automatically performs the subject lens in three axial directions based on the analysis result of the interference fringes.
  • Patent Document 3 also discloses a two-step automatic focusing method for adjusting the position (for example, the position of the darkest interference fringes).
  • the present invention exemplifies providing a measuring apparatus capable of measuring the transmitted wave front of a lens to be measured easily and accurately in a short time, an alignment system used therefor, and a control method and program of the alignment system. Purpose.
  • the alignment system refers to the measurement light generated by the light from the light source passing through the subject lens, being reflected by the reflective spherical source, and passing again through the subject lens. It is used for a measuring device which has an interferometer which detects an interference pattern formed by a reference light from a surface by an imaging device and measures a transmitted wave front of the subject lens, and a focusing point of the subject lens and An alignment system for aligning the spherical center of the reflective spherical source, a moving unit for moving a stage on which the test lens is placed, and a computer for controlling the movement of the stage by the moving unit; And the computer has a brightness equal to or greater than a threshold in a detection area for detecting the interference pattern of the imaging device, and the computer has a brightness smaller than the area of the lens to be detected.
  • a light / dark region recognition module for recognizing a region
  • a movement control module for setting the movement direction and movement amount in which the stage is to be moved, and controlling the movement unit based on the set movement direction and the movement amount
  • the direction determination module which determines whether the detected position is close to or away from the center of the detection area, the center of the bright and dark area If the direction determination module determines that the movement control module is moving in a direction away from the center of the detection area, the movement control module resets the set movement direction to the opposite direction, and the movement according to the reset movement direction. Controlling the unit.
  • a program causes the above-described computer to function as bright / dark area recognition means, movement control means, direction determination means, and the movement control means moves the stage in accordance with the set movement direction.
  • the direction determining means determines that the center of the bright and dark area is moving away from the center of the detection area
  • the movement control means moves the set movement direction in the opposite direction. It resets and functions to control the moving unit according to the reset moving direction.
  • the control method of the alignment system is a method of measuring light generated by light from a light source passing through a lens to be tested, being reflected by a reflective spherical source and passing again through the lens to be tested It is used for a measuring device which has an interferometer which detects an interference pattern formed by light and a reference light from a reference surface by an imaging device and measures a transmitted wave front of the subject lens, by the subject lens
  • the test lens is set by setting the moving direction so that the center of the bright and dark area smaller than the test lens has the above luminance and approaches the center of the detection area on the imaging surface.
  • a measuring device as another aspect of the present invention is a measuring device for measuring a transmission wavefront of a lens to be measured, and light from a light source passes through the lens to be measured and is reflected by the reflective spherical source and is again transmitted.
  • An interferometer for detecting, by an imaging device, interference fringes formed by the measurement light generated by passing through the subject lens and the reference light from the reference surface, and the collected light of the subject lens It has a feature that it has the above-mentioned alignment system which aligns a light spot and the spherical center of said reflective spherical primitive.
  • the present invention it is possible to provide a measuring device capable of measuring the transmitted wavefront of a lens to be measured easily and accurately in a short time, an alignment system used therefor, and a control method and program of the alignment system. .
  • FIG. 1 It is a block diagram of a measuring device of this example. It is a figure explaining recognition of the brightness-and-darkness area by the brightness of the brightness-and-darkness area recognition module of the measuring device shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating operation
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the amount of movement of the lens shown in FIG. 1 according to S212 shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the amount of movement of the lens shown in FIG. 1 according to S212 shown in FIG. 4.
  • FIG. 1 is a block diagram of a measuring apparatus 1 of the present embodiment.
  • the measuring apparatus 1 has a interferometer 20, a terminal 35 for operating the interferometer 20, and an alignment system 40.
  • the interferometer 20 measures the transmission wavefront of the test lens 10.
  • the Z direction is a direction substantially parallel to the optical axis of the test lens 10, the direction of the optical axis of the imaging lens 28 of the interferometer 20 to be described later, the direction perpendicular to a reference surface 24a to be described later, or Is set in the direction in which the reference light is directed.
  • the subject lens 10 is a transmissive optical element of an object whose transmission wavefront (wavefront aberration or optical performance) is to be measured.
  • the test lens 10 has an optical unit 11 having an imaging action and a flange 12 provided around the optical unit 11.
  • the flange 12 is a flat member having no imaging action.
  • the interferometer 20 is configured as a Fizeau interferometer in the present embodiment, and the laser light source 21, the collimator lens 22, the beam splitter 23, the transmission flat source 24, the stage 25, the correction plate 26, the reflective spherical source 27, and An imaging lens 28 and an imaging device 29 are provided.
  • the interferometer 20 is not limited to the Fizeau interferometer, and may be, for example, a Twyman green type as shown in FIG. 6 of Patent Document 1.
  • the interferometer 20 can perform highly accurate wavefront measurement by measuring the phase of the interference pattern by moving the interference pattern.
  • TILT X and TILT Y representing the inclination of the wavefront
  • power representing the non-matching amount of the focusing point of the test lens 10 and the spherical center of the reflective spherical source 27, Zernike coefficient (a representative wavefront) Focus, astigmatism, coma, and spherical aberration are obtained.
  • test lens 10 in FIG. 1 is illustrated larger than in actuality, and the reflective spherical source 27 is illustrated smaller than in actuality.
  • the laser light source 21 guides the laser light through the optical fiber in this embodiment regardless of the type of the laser, but the light guiding means does not matter.
  • the collimator lens 22 converts laser light as divergent light guided from the laser light source 21 through the optical fiber into parallel light.
  • the beam splitter 23 reflects a part of the light from the collimator lens 22 toward the lens 10 to be measured (+ Z direction) and transmits the rest.
  • the transmissive planar source 24 has a reference plane (reference plane) 24a.
  • the light reflected by the reference surface 24 a and directed to the beam splitter 23 side ( ⁇ Z direction) is referred to as reference light.
  • the stage 25 mounts the flange 12 of the subject lens 10.
  • the stage 25 is movable in five axial directions by a moving unit 50 of an alignment system 40 described later.
  • the correction plate 26 is a glass plate, and is inserted between the subject lens 10 and the reflective spherical source 27 as needed in order to adjust the optical path length.
  • the reflective spherical master 27 generates light of an ideal spherical wave.
  • the light is transmitted through the transmission type planar source 24, transmitted through the test lens 10, transmitted through the correction plate 26, and light reflected by the reflective spherical source 27 is transmitted again through the correction plate 26, and the test lens 10 is transmitted.
  • the transmitted light becomes measurement light reflecting the wave front of the lens 10 to be measured.
  • the imaging lens 28 images the measurement light and the reference light which have passed through the beam splitter 23.
  • the imaging device 29 is configured of a CCD camera in this embodiment, and detects interference fringes formed by the measurement light and the reference light.
  • the measurement light is generated by the light from the laser light source 21 passing through the test lens 10, being reflected by the reflective spherical source 27, and passing through the test lens 10 again.
  • the reference light is generated by the light from the laser light source 21 passing through the lens 10 to be measured and being reflected by the reference surface 24 a of the transmission type planar source 24.
  • the terminal 35 is a computer that controls the interferometer 20 and is connected to a computer 60 of the alignment system 40 described later.
  • the terminal 35 includes a CPU (control unit), a storage unit (RAM, ROM, hard disk drive, etc.) for storing programs and information necessary for operation, a communication adapter for communicating with an external device, an input unit, an output unit Display unit).
  • the alignment system 40 aligns the condensing point (CP described later) of the test lens 10 with the spherical center (O described later) of the reflective spherical source 27.
  • FIG. 1 shows a state in which both are in agreement.
  • the alignment system 40 includes a moving unit 50, a light shielding plate 55, a light shielding plate driving unit 56, and a computer 60.
  • the moving unit 50, the light shielding plate 55, and the light shielding plate driving unit 56 are mounted on the interferometer 20, and the computer 60 is connected to the interferometer 20 and the terminal 35 via a network (communication line).
  • the present invention is not limited to this embodiment, and the computer 60 may be integrated with the terminal 35 or the interferometer 20.
  • the moving unit 50 moves the stage 25.
  • the moving unit 50 has a total of five stepping motors for adjusting the tilt (TILT) of the stage 25 in addition to the three of the X axis, the Y axis, and the Z axis. Note that a DC motor may be used instead of the stepping motor.
  • the light shielding plate 55 is a plate that shields light.
  • the light shielding plate drive unit 56 moves the light shielding plate 55 into the optical path between the reflective spherical source 27 (or the correction plate 26) and the lens 10 so as to be insertable and removable.
  • the light shielding plate drive unit 56 has a total of five stepping motors for adjusting the tilt (TILT) in addition to the three of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the computer 60 controls the movement of the stage 25 by the moving unit 50 and the light blocking plate by the light blocking plate driving unit 56.
  • the computer 60 also has a CPU (control unit), a storage unit (RAM, ROM, hard disk device, etc.) for storing programs and information necessary for operation, a communication adapter for communicating with an external device, and an input unit. , And an output unit (a printer and a display unit 80 described later).
  • the CPU of the computer 60 has a plurality of modules (means) as shown in FIG. These modules include a flange recognition module 61, a flange inclination angle calculation module 62, a bright and dark area recognition module 63, a direction determination module 64, a recognition rate calculation module 66, a horizontal alignment determination module 68, and a movement control module 70.
  • modules include a flange recognition module 61, a flange inclination angle calculation module 62, a bright and dark area recognition module 63, a direction determination module 64, a recognition rate calculation module 66, a horizontal alignment determination module 68, and a movement control module 70.
  • the flange recognition module 61 recognizes the flange 12 of the subject lens 10.
  • the recognition by the flange recognition module 61 is performed based on the luminance, as in the case of the bright and dark area recognition module 63 described later.
  • the bright and dark area recognition module 63 may double as the function of the flange recognition module 61.
  • the flange inclination angle calculation module 62 calculates the inclination angle of the flange 12 from the result of the interference fringes 13 of the flange 12 of the lens 10 to be measured being detected by the interferometer 20.
  • the correction plate 26 is not provided, it is preferable to insert the light shielding plate 55 in the light path between the reflective spherical source 27 and the lens 10 through the light shielding plate driving unit 56.
  • FIG. 2A is a schematic view of a screen of the display unit 80 that displays an image of the subject lens 10 captured by the imaging device 29.
  • the “bright and dark region” refers to a bright region which is a portion having a brightness equal to or higher than a threshold and a portion darker than the bright region in the detection region (mask circle) 29a where interference fringes of the imaging device 29 are detected. It is an area having a certain dark area and is smaller than the area of the subject lens 10. In this case, the imaging device 29 can not recognize the interference fringes because the interval between the light and dark stripes is sufficiently narrower than the lateral resolution of the imaging device 29.
  • the range of the bright and dark region 16 is a range of 90% or less of concentric circles of the detection region 29a, but the range may be any range that can not recognize the interference fringes. Also, the range of 90% or less can be set arbitrarily.
  • FIG.2 (b) is a graph which shows the luminance change along the arrow P shown to FIG. 2 (a).
  • the horizontal axis is a position along the arrow P passing through the center of the detection area 29a, and the vertical axis is luminance.
  • Luminance B 1 represents a threshold brightness region recognition module 63 is used to detect light and dark regions.
  • Luminance B 2 is the threshold for detecting the saturation state.
  • a fine interference fringe pattern as shown in FIG. 5 may actually be displayed, but in addition to FIG. 2, FIG. 9, FIG. 10, FIG.
  • the interference fringe pattern is also omitted in FIG.
  • the direction determination module 64 moves or leaves the set position (for example, the center 17 of the bright and dark area 16 described later and the center 14 of the flange 12) closer to the target position (for example, the center 29b of the detection area 29a) Determine if you are moving in the direction.
  • FIG. 2A shows a state in which the center 17 of the bright and dark area 16 and the center 29b of the detection area 29a coincide with each other.
  • the recognition rate calculation module 66 calculates the recognition rate represented by the ratio of the area of the detection area 29 a to the area of the bright and dark area 16.
  • the horizontal alignment determination module 68 determines the distance between the set position and the target position (for example, the center 29b of the detection area 29a) in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction) of the interferometer 20. To determine if is within the acceptable range.
  • the set position is, for example, the center 17 of the bright and dark area 16 and the center 14 of the flange 12.
  • the horizontal alignment determination module 68 determines this based on the image data of the imaging device 29, and specifically, the absolute value of the value obtained by converting the number of pixels corresponding to the center distance on the screen into the allowable range Determine if it is.
  • the movement control module 70 sets the movement direction and movement amount of the movement unit 50 (in addition to the movement speed and movement acceleration if necessary, and controls the movement unit 50 based on the set information). .
  • the movement control module 70 resets the set movement direction to the opposite direction.
  • the moving unit 50 is controlled based on the reset movement direction.
  • the movement amount may be set to twice the previous movement amount. Thereby, the center 17 of the bright and dark area 16 can be quickly brought close to the center 29 b of the detection area 29 a.
  • the movement control module 70 can also set the movement amount in accordance with the recognition rate calculated by the recognition rate calculation module 66. For example, when the recognition rate is small, the movement amount is increased, and the movement amount is decreased as the recognition rate is increased (a relation between the recognition rate and the movement amount) is not shown in the computer 60. Pre-store on the hard disk. Then, by loading the movement amount table into the RAM, the movement control module 70 reads the movement amount corresponding to the recognition rate of the movement amount table and controls the movement amount of the movement unit 50.
  • the movement control module 70 also includes a horizontal movement control module 71, a vertical movement control module 72, a rotational movement control module 73, an initial distance setting module 74, a first movement amount setting module 75, and a second movement amount setting module 76.
  • the horizontal movement control module 71 controls the moving unit 50 so that the stage 25 moves in a direction orthogonal to the optical axis direction (Z direction) of the interferometer 20 (that is, in the XY plane corresponding to the imaging surface).
  • the vertical movement control module 72 controls the moving unit 50 so that the stage 25 moves in the optical axis direction (Z direction, that is, the direction perpendicular to the XY plane) of the imaging lens 28 of the interferometer 20.
  • the rotational movement control module 73 rotates the moving unit 50 so that the stage 25 rotates about the optical axis direction (Z direction, a direction perpendicular to the XY plane corresponding to the imaging surface) of the imaging lens 28 of the interferometer 20. Control.
  • the initial distance setting module 74 is an initial state in which the condensing point CP is initially separated from the reflective spherical source 27 along the optical axis direction (in the present embodiment, -Z direction) of the imaging lens 28 of the interferometer 20 or the optical path. Set the distance.
  • the initial distance (defocus amount) is 100 ⁇ m to 300 ⁇ m in this embodiment. Thereby, a wide visual field of the imaging device 29 can be secured.
  • the first movement amount setting module 75 sets the first movement distance smaller than the distance between the position set on the imaging surface of the imaging device 29 (for example, the center 17 of the bright and dark area 16 and the center 14 of the flange 12) and the center 29b of the detection area 29a.
  • the movement amount (half of the center distance in this embodiment) is set.
  • the first movement amount is represented by the number of pixels.
  • the first movement amount setting module 75 has a higher recognition rate calculated by the recognition rate calculating module 66 (that is, the area of the bright and dark area 16 is larger).
  • the second movement amount setting module 76 moves the second movement amount of the stage 25 by the movement unit 50 such that the center 17 of the bright and dark area 16 moves by the first movement amount set by the first movement amount setting module 75 Set from the amount.
  • the second movement amount setting module 76 calculates how many ⁇ m the number of pixels, which is the first movement amount, corresponds to, and further converts this into the rotation angle of the stepping motor of the movement unit 50. Set the second movement amount.
  • a program for causing the computer 60 to function as these modules (means) also constitutes one aspect of the present invention.
  • the program is stored in the storage unit (not shown) of the computer 60 described above.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the measuring device 1.
  • the alignment system 40 corrects the inclination angle of the flange 12 (S200). This is because in order to measure the transmitted wavefront of the test lens 10 in the same posture as the actual used posture, the test lens 10 is usually mounted on the product with the inclination angle of the flange 12 being zero. is there.
  • the inclination angle of the flange 12 is an angle formed by a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction) of the imaging lens 28 of the interferometer 20 and the flange 12.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the details of S200.
  • the vertical movement control module 72 of the movement control module 70 moves the stage 25 on which the subject lens 10 is mounted by the initial distance set by the initial distance setting module 74 in the optical axis direction (-Z direction) of the interferometer 20 And place it in the light path. Then, in this state, imaging is performed by the imaging device 29 (S202).
  • the bright and dark area recognition module 63 determines whether the bright and dark area 16 of the optical unit 11 is present (S204). Thus, the bright and dark area recognition module 63 starts recognition in a state where the movement control module 70 has moved the moving unit 50 by the initial distance set by the initial distance setting module 74.
  • the movement control module 70 moves the stage 25 until the bright and dark area recognition module 63 recognizes the bright and dark area 16 (S206).
  • S206 may display an error message to the worker.
  • FIG. 5A is a diagram displayed on the display unit 80 connected to the imaging device 29 in this state.
  • FIG. 5 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflection type spherical source 27 at this time.
  • a bright and dark area 16 reflecting the transmission wavefront of the optical unit 11 and the interference fringes 13 of the flange 12 are displayed.
  • FIG. 6A is a view displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 6 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflective spherical source 27 at this time.
  • values of TILT X and TILT Y are obtained as a result of phase measurement of the interference fringes 13 of the flange 12 by the interferometer 20.
  • the angle of rotation of the stage 25 for reducing (zeroing) the angle of inclination of the flange 12 is calculated by coefficients previously set by the operator and TILT X and TILT Y which are measurement results of the interferometer 20.
  • the rotational movement control module 73 rotationally moves the stage 25 in accordance with the rotational angle (S212).
  • FIG. 20 is an XZ cross-sectional view for explaining the amount of movement of the subject lens 10 as a result of S212.
  • the moving unit 50 has an XYZ stage 51 and a rotation stage 52.
  • C1 is the curvature center of the rotary stage 52 to rotate moving the stage 25 on the XZ plane
  • the rotation angle theta 1 is in the XZ plane of the stage 25, the straight line of L 1 from the center of curvature C1 to a specific position of the lens 10 It shall be distance.
  • the amount of movement ⁇ X of the test lens 10 is moved in the X direction L 1 (1-cos ⁇ 1)
  • the movement amount ⁇ Z of the test lens 10 is moved in the Z direction is -L 1 sin ⁇ 1.
  • FIG. 21 is a YZ sectional view for explaining the amount of movement of the subject lens 10 as a result of S212.
  • the lens 10 to be measured moves from the solid line position to the dotted line position.
  • C2 is the center of curvature of the rotary stage 52 to rotate moving the stage 25 on the YZ plane, the rotation angle in the XZ plane of the stage 25 .theta.2, L 2 from the center of curvature C2 to a specific position of the lens 10 It is assumed that the linear distance of
  • the amount of movement ⁇ Y of the test lens 10 is moved in the Y direction movement amount ⁇ Z of L 2 sin [theta 2, the lens 10 is moved in the Z direction is L 2 cos ⁇ 2.
  • the XYZ coordinates can be maintained after S212 by moving the stage 25 in the XYZ directions so as to offset ⁇ X, ⁇ Y and ⁇ Z by the XYZ stage 51.
  • the movement control module 70 controls the movement unit 50 so as to correct at least one of the movement of the subject lens 10 in the X-Y plane corresponding to the imaging surface and the Z direction perpendicular thereto in S212. It is enough. In this case, the horizontal movement control module 71 and / or the vertical movement control module 72 of the movement control module 70 will be used.
  • distance of the above-mentioned to-be-tested lens 10 is not limited, Another known technique is also applicable.
  • FIG. 7A is a view displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 7B is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflection type spherical source 27 at this time. Next, the process proceeds to step S213.
  • FIG. 8A is a diagram displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflection type spherical proto-conductor 27 at this time. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the lens 10 to be measured is largely inclined and the reflected light of the flange 12 does not return to the interferometer 20, the interference fringes 13 can not be measured.
  • FIG. 9A is a diagram displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 9 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflection type spherical prototype 27 at this time.
  • the horizontal movement control module 71 of the movement control module 70 moves the stage 25 in the movement direction set by setting the movement direction so that the center 17 of the bright and dark area 16 approaches the center 29b of the detection area 29a ( S216).
  • the direction determination module 64 determines whether the center 17 of the bright and dark area 16 has actually moved in a direction approaching or away from the center 29b of the detection area 29a (S218).
  • the direction determination module 64 may actually determine that the center 17 of the bright and dark area 16 moves in a direction away from the center 29b of the detection area 29a (No in S218).
  • the movement control module 70 resets the set movement direction to the opposite direction, and controls the movement unit 50 so that the stage 25 moves in the reset movement direction (S220).
  • the horizontal alignment determination module 68 determines whether the central distance between the center 17 of the bright and dark area 16 and the center 29b of the detection area 29a is within the allowable range (S222). .
  • the process returns to S216. That is, the horizontal movement control module 71 continues the movement of the moving unit 50 until the horizontal alignment determination module 68 determines that the center distance is within the allowable range.
  • FIG. 10A is a view displayed on the display unit 80 in the case of Yes in S222.
  • FIG. 10B is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflection type spherical proto-conductor 27 at this time.
  • the vertical movement control module 72 expands the stage 25 in the optical axis direction (Z direction) of the interferometer 20 so that the bright and dark area 16 is enlarged to such an extent that the light and dark area 16 is recognized as interference fringes 18 to the set range within the detection area It moves (S224).
  • the setting range in the detection area is a range of about 90% concentric circles of the detection area 29a, and the ratio of about 90% can be set arbitrarily.
  • FIG. 11A is a view displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 11 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflective spherical source 27 at this time.
  • S216 to S226 are similar to S234 to S242 described later, and will be described in more detail in S234 to S242 described later.
  • the rotational movement control module 73 rotationally moves the stage 25 so that the inclination angle of the subject lens 10 decreases (preferably becomes zero) from the result of imaging the interference fringes 18 of the optical unit 11 with the imaging device 29. (S226).
  • FIG. 12A is a diagram displayed on the display unit 80 in this state. It is understood that the interference fringes 13 of the flange 12 can be identified.
  • FIG. 12 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflective spherical source 27 at this time.
  • the rotational movement control module 73 moves so that the tilt angle of the test lens 10 decreases. Control unit 50; As a result, control of the moving unit 50 by the rotational movement control module 73 can be performed using the interference fringes 13 of the flange 12.
  • the alignment system 40 aligns the focal point CP of the test lens 10 with the spherical center O of the reflective spherical source 27 (S230).
  • the computer 60 detects the focal point CP and the spherical center O Align. As a result, it is possible to measure the transmitted wavefront of the subject lens 10 in the state of being actually installed.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the details of S230.
  • the horizontal movement control module 71 of the movement control module 70 sets the movement direction so that the center 17 of the bright and dark area 16 approaches the center 29b of the detection area 29a.
  • the stage 25 is moved (S234).
  • FIG. 14A is a cross-sectional view showing a state in which the spherical center O of the reflective spherical source 27 and the focusing point CP of the test lens 10 coincide with each other.
  • FIGS. 14 (b) and 14 (c) are cross-sectional views in the case where the spherical center O of the reflective spherical source 27 and the focusing point CP of the subject lens 10 are shifted, and the arrows P1 and P2 are The direction in which the test lens 10 should be moved is shown.
  • the horizontal movement control module 71 of the movement control module 70 sets the movement direction as indicated by an arrow P1 shown in FIG. 14 (b).
  • the direction determination module 64 determines whether the center 17 of the bright and dark area 16 has actually moved in a direction approaching or away from the center 29b of the detection area 29a (S236).
  • the condensing point CP of the test lens 10 is below the XY plane M passing through the spherical center O of the reflective spherical source 27 as shown in FIG. 14 (b). It is assumed that it is on the side (minus side). This is because the initial distance setting module 74 arranges the test lens 10 as such.
  • the position of the test lens 10 relative to the stage 25 may be slightly deviated from the ideal position during mounting of the lens or during alignment operation by the alignment system 40. .
  • the condensing point CP of the lens 10 to be measured moves to the upper side (plus side) of the plane M as shown in FIG. 14C.
  • the present embodiment is provided with S236 and S218.
  • the movement control module 70 reverses the set movement direction. Reset to Then, the moving unit 50 is controlled to move the stage 25 in the reset movement direction (S238).
  • the movement control module 70 As described above, as a result of moving the stage 25 in accordance with the set movement direction of the movement control module 70, it is actually determined that the center 17 of the bright and dark area 16 is moving away from the center 29b of the detection area 29a. Module 64 may make this determination. In this case, the assumption that the focal point CP is below the plane M is incorrect. Therefore, the movement control module 70 resets the set movement direction to the opposite direction, and controls the movement unit 50 in accordance with the reset movement direction. As a result, the adjustment time can be shortened.
  • the horizontal alignment determination module 68 determines whether the center distance between the center 17 of the bright and dark area 16 and the center 29b of the detection area 29a is within the allowable range (S240). If the horizontal alignment determination module 68 determines that the center distance is not within the allowable range (No in S240), the process returns to S232. That is, the horizontal movement control module 71 continues the movement of the moving unit 50 until the horizontal alignment determination module 68 determines that the center distance is within the allowable range.
  • FIG. 15A is a view displayed on the display unit 80 in the case of Yes in S240.
  • FIG. 15 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflective spherical source 27 at this time.
  • the vertical movement control module 72 expands the stage 25 in the optical axis direction (Z direction) of the interferometer 20 so that the bright and dark area 16 is enlarged to such an extent that the light and dark area 16 is recognized as interference fringes 18 to the set range within the detection area. It moves (S242).
  • the setting range in the detection area is a range of about 90% concentric circles of the detection area 29a, and the ratio of about 90% can be set arbitrarily.
  • FIG. 16A is a view displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 16 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflective spherical source 27 at this time.
  • the light blocking plate drive unit 56 inserts the light blocking plate 55 into the light path between the correction plate 26 and the lens 10 to be tested. Get the center of (S246).
  • FIG. 17A is a diagram displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 17B is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflection type spherical source 27 at this time.
  • the flange recognition module 61 recognizes at least three points on the outer peripheral portion of the flange 12.
  • the center 14 of the flange 12 is calculated based on the recognition result.
  • the center 14 of the flange 12 is the center of a circle passing through three points on the outer peripheral portion of the flange 12.
  • FIG. 18A is a view displayed on the display unit 80 in this state.
  • FIG. 18 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflection type spherical prototype 27 at this time.
  • the direction determination module 64 determines whether the center 14 of the flange 12 has actually moved in a direction approaching or away from the center 29b of the detection area 29a (S250).
  • the direction determination module 64 may in fact determine that the center 14 of the flange 12 is moving away from the center 29b of the detection area 29a (No in S250). In this case, the movement control module 70 resets the set movement direction to the opposite direction, and controls the movement unit 50 so that the stage 25 moves in the reset movement direction (S252).
  • the horizontal alignment determination module 68 determines whether the center distance between the center 14 of the flange 12 and the center 29b of the detection area 29a is within the allowable range (S254).
  • the process returns to S248. If the horizontal alignment determination module 68 determines that the center distance is within the allowable range (Yes in S 254), the light shielding plate drive unit 56 controls the light shielding plate 55 from the light path between the correction plate 26 and the test lens 10 It is evacuated (S256).
  • the bright and dark area recognition module 63 determines whether or not the bright and dark area 16 can be recognized in the detection area (S258). If it can not be recognized, an error is displayed (S260), and if it can be recognized, the process shifts to S234.
  • FIG. 19A is a view displayed on the display unit 80 in the case of Yes in S258.
  • FIG. 19 (b) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the reflective spherical source 27 at this time.
  • the bright and dark area recognition module 63 detects the bright and dark area of the optical unit 11 It may not be possible to recognize 16.
  • the movement control module 70 moves the stage 25 so that the center 14 of the flange 12 acquired via the flange recognition module 61 approaches the center 29 b of the detection area 29 a. As a result, there is a high possibility that the bright and dark area 16 can be recognized in the detection area 29a.
  • the interference fringes 18 of the subject lens 10 are measured by the interferometer 20 (S270). Then, the alignment system 40 performs high-accuracy alignment (fine alignment) between the focal point CP of the test lens 10 and the spherical center O of the reflective spherical source 27 based on the measurement result by the interferometer 20. Perform (S272).
  • values of TILT X, TILT Y, power, or focus are obtained as phase measurement results of the interferometer 20.
  • the focal point CP of the subject lens 10 and the spherical center O of the reflective spherical source 27 do not coincide in the XY plane, the value of TILT increases as an absolute value.
  • the focal point CP of the test lens 10 and the spherical center O of the reflective spherical source 27 do not coincide in the Z direction, the power or focus value becomes large as an absolute value.
  • the movement control module 70 receives these measurement results from the interferometer 20 by communication. Then, the movement control module 70 measures the interferometer 20 and the coefficient determined by the type of the test lens 10 so that the focal point CP of the test lens 10 and the spherical center O of the reflective spherical source 27 coincide.
  • the moving unit 50 is controlled in the X, Y, and Z directions based on the movement amount and the movement direction calculated from the result.
  • the movement control calculated from the measurement results of the interferometer 20 is repeated until the threshold of TILT X, TILT Y, power or focus set in advance in the movement control module is reached.
  • This threshold is a value to be set by the operator, and can be arbitrarily changed.
  • the interference fringes 18 of the subject lens 10 aligned to the threshold are measured by the interferometer 20 (S274).
  • the transmitted wavefront obtained from the measurement result of the interferometer 20 is the final result of the lens 10 to be measured.
  • the interferometer 20 splits the laser light from the laser light source 21 by the beam splitter 23 and reflects the reflected light beam by the reference surface 24 a of the transmission type planar source 24 as the reference light.
  • the measurement light having passed through the transmission type planar source 24 passes through the test lens 10 and is then reflected by the reflective spherical source 27 and passes through the test lens 10 and the transmission type flat source 24 again. Then, the interference fringes of the respective light fluxes of the reference light and the measurement light transmitted through the beam splitter 23 are observed by the imaging device 29.
  • the subject lens 10 is an objective lens of a drive device for a high density optical disc such as Blu-ray
  • the focal point CP of the subject lens 10 and the spherical center O of the reflective spherical source 27 do not coincide in the XY plane. Produces coma.
  • the focal point CP of the test lens 10 and the spherical center O of the reflective spherical source 27 do not coincide in the Z direction, spherical aberration occurs. In this case, it can not be said that the measurement is highly accurate.
  • the transmitted wavefront of the test lens 10 is measured with high accuracy. be able to.
  • the burden on the operator is reduced and the adjustment time and hence the adjustment time can be reduced. Measurement time is shortened. In addition, it takes long time for adjustment in order for the direction determination module 64 to determine whether the position actually set is closer to or away from the target position and to reverse and reset the movement direction according to the result. Can be prevented.
  • the distance from the ideal measurement position of the test lens 10 in the XY plane can be aligned in the range of 100 ⁇ m to 2 mm in the XY plane by the recognition control of the interference fringes 13 of the flange 12 of the test lens 10. Further, the distance from the ideal measurement position (XYZ position) of the test lens 10 can be aligned within a range of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m by the recognition control of the interference fringes 18 of the optical unit 11 of the test lens 10.
  • the distance from the ideal measurement position of the lens 10 to be measured in the XY plane can be 50 nm to 20 ⁇ m, and alignment can be performed in the range of 25 nm to 20 ⁇ m in the Z direction.
  • the test lens 10 is an objective lens of a driving device for a high density optical disc such as Blu-ray
  • the positional shift between the spherical center O of the reflective spherical source 27 and the focusing point CP of the test lens 10 is 50 nm or less
  • this embodiment satisfies this requirement.
  • a wavefront shape is obtained as a measurement result of the transmission wavefront of the test lens 10. This corresponds to the variation in the speed of light from when the light is incident on the test lens 10 and transmitted and emitted.
  • the stage 25 is driven such that the focal point CP of the test lens 10 and the spherical center O of the reflective spherical source 27 coincide with each other. This technique is known.
  • the measurement time can be minimized by performing the measurement as shown in FIG. That is, the transmission interference fringes of the test lens 10 are measured (S270) after the tilt angle correction (S200) of the test lens 10, and highly accurate alignment (S272) is performed based on the measurement results of the interferometer 20. There is. Thereby, the measurement wavefront itself when the XYZ position is finally matched to the threshold can be used as the final measurement result (S274).
  • the stage 25 is mounted on the stage 25 before the test lens is placed.
  • a reference flat plate may be placed instead of the flange 12. Then, after the inclination of the stage 25 is corrected in S200 of FIG. 3, the reference flat plate may be taken out, the lens to be measured may be placed, and the measurement may be performed from S230.
  • the process starts from S214 in FIG. 4, and the inclination of the stage 25 calculated from the value of the coma aberration obtained from the interferometer 20 in S226 and the coefficient set in advance by the operator is zero. It should be made to become.
  • the transmission wavefront measurement of the test lens 10 is described as the above embodiment, the reflection wavefront measurement of the test lens can also be performed as another embodiment.
  • a transmission type spherical source is mounted, and not convergent light but convergent / divergent light is emitted from the interferometer main body side.
  • the test lens in this case is a convex spherical lens or a concave spherical lens.
  • an optical system in the positive direction of the optical axis is not required compared to the lens to be measured, and the correction glass 26, the reflective spherical source 27 and the light shielding plate 55 become unnecessary.
  • the movement direction of the movement control module 70 is set on the premise that the focal point CP of the subject lens 10 is above the spherical core O of the reflective spherical source 27.
  • the focal point CP is on the upper side (+ side) of the XY plane M passing through the spherical center O, as shown in FIG. Control may be performed so that the center 17 approaches the center 29b of the detection area 29a.
  • a plurality of test lenses may be arranged in a tray for continuous measurement.
  • a plurality of test lenses are placed on a plurality of trays in advance, and the positional information (XYZ coordinates, TILT X and TILT Y) is stored in the movement control module 70.
  • the plurality of lenses arranged in each tray can be continuously measured unmanned from the start of the measurement.
  • the XYZ coordinates at the end of measurement, TILT X and TILT Y positions may be temporarily stored in the movement control module 70 for each tray. Thereby, it is possible to recognize the ideal position of the start of measurement of each tray next time.
  • the alignment system can be applied to an interferometer.

Abstract

短時間で簡単かつ高精度に被検レンズの透過波面を測定することが可能な測定装置、それに使用されるアライメントシステム、アライメントシステムの制御方法及びプログラムを提供する。 干渉計２０を有して被検レンズ１０の透過波面を測定する測定装置１に使用され、被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心Ｏとを位置合わせするアライメントシステム４０は、被検レンズ１０を載置するステージ２５を移動する移動部５０とコンピュータ６０を有し、設定された移動方向と移動量に基づいて移動部５０を制御する移動制御モジュール７０と、方向判断モジュール６４が、実際には、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂから離れる方向に移動していると判断した場合に、設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向にステージ２５が移動するように移動部５０を制御する移動制御モジュール７０を有する。

Description

アライメントシステム、アライメントシステムの制御方法、プログラム及び測定装置
 
　本発明はアライメントシステム、アライメントシステムの制御方法、プログラム及び測定装置に関する。
 
　特許文献１は、その図１０において、被検レンズの透過波面を測定するフィゾー型の干渉計を開示し、測定前には、干渉縞を得るために、その図７～図９に示す調整と、反射型球面原器の位置調整が必要であると述べている。
 
　また、特許文献２は、干渉縞が見える程度に作業者が被検レンズを三軸方向に手動で粗動した後で計算機が干渉縞の解析結果に基づいて被検レンズを三軸方向に自動的に微動するフィゾー干渉計を開示している。被検レンズは微動動作において、参照面と被検レンズの位置ずれがなくなるように、粗動動作よりも高精度に位置決めされる。
 
　なお、一旦干渉縞が得られた後では、その位置（例えば、最も濃い干渉縞の位置）を調節する２段階自動合焦方法は特許文献３にも開示されている。
 
特開２００５－２０１７０３号公報
 
特開２００５－２６５５８６号公報
 
特開平０９－１２０００６号公報
 
　しかし、特許文献１の図７～図９に示す調整と反射型球面原器の位置調整は煩雑であり、これらの調整に加えて実際には被検レンズの光軸に垂直な方向の位置調整も必要である。これらの調整は熟練者が経験により手動で行っており、調整、ひいては波面収差の測定に時間がかかっていた。また、熟練者の経験による具体的な調整方法（例えば、どのような情報に基づいてどの部材をどの方向にどれだけ移動すれば良いか）は知られていなかった。このため、再現性や精度が悪く、その後の干渉縞の解析に時間がかかったり、測定誤差を招いたりした。あるいは、特許文献２であれば、干渉縞の解析に時間がかかったり、微動調節に時間がかかったりしていた。
 
　そこで、本発明は、短時間で簡単かつ高精度に被検レンズの透過波面を測定することが可能な測定装置、それに使用されるアライメントシステム、アライメントシステムの制御方法及びプログラムを提供することを例示的な目的とする。
 
　本発明の一側面としてのアライメントシステムは、光源からの光が被検レンズを通過して反射型球面原器によって反射されて再び前記被検レンズを通過することによって生成される測定光と、参照面からの参照光と、によって形成される干渉縞を撮像デバイスによって検出する干渉計を有して前記被検レンズの透過波面を測定する測定装置に使用され、前記被検レンズの集光点と前記反射型球面原器の球心とを位置合わせするアライメントシステムであって、前記被検レンズを載置するステージを移動する移動部と、前記移動部による前記ステージの移動を制御するコンピュータと、を有し、前記コンピュータは、前記撮像デバイスの前記干渉縞を検出する検出領域内において、閾値以上の輝度を有し、前記被検レンズの面積よりも小さい明暗領域を認識する明暗領域認識モジュールと、前記ステージが移動すべき移動方向と移動量を設定し、設定された前記移動方向と前記移動量に基づいて前記移動部を制御する移動制御モジュールと、設定された位置が前記検出領域の中心に近づいているか離れているかを判断する方向判断モジュールと、前記移動制御モジュールが前記設定された移動方向に従って前記ステージを移動した結果、前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心から離れる方向に移動していると前記方向判断モジュールが判断した場合、前記移動制御モジュールは、前記設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に従って前記移動部を制御することを特徴とする。
 
　本発明の別の側面としてのプログラムは、上述のコンピュータを、明暗領域認識手段、移動制御手段、方向判断手段として機能させると共に、前記移動制御手段が前記設定された移動方向に従って前記ステージを移動した結果、実際には、前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心から離れる方向に移動していると前記方向判断手段が判断した場合、前記移動制御手段は、前記設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に従って前記移動部を制御するように機能させる。
 
　本発明の別の側面としてのアライメントシステムの制御方法は、光源からの光が被検レンズを通過して反射型球面原器によって反射されて再び前記被検レンズを通過することによって生成される測定光と、参照面からの参照光と、によって形成される干渉縞を撮像デバイスによって検出する干渉計を有して前記被検レンズの透過波面を測定する測定装置に使用され、前記被検レンズによって集光される集光点と前記反射型球面原器の球心とを位置合わせするアライメントシステムの制御方法であって、前記撮像デバイスの撮像面の前記干渉縞を検出する検出領域内において、閾値以上の輝度を有し、前記被検レンズよりも小さい明暗領域の中心が前記撮像面において前記検出領域の中心に近づくように移動方向を設定して、前記被検レンズを載置するステージを移動する移動部を制御するステップと、前記制御ステップの結果、実際に前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心に近づく方向に移動しているか離れる方向に移動しているかを判断するステップと、前記判断ステップが、実際には、前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心から離れる方向に移動していると判断した場合に、前記設定された移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に基づいて前記移動部を制御するステップと、を有することを特徴とする。
 
　本発明の別の側面としての測定装置は、被検レンズの透過波面を測定する測定装置であって、光源からの光が前記被検レンズを通過して反射型球面原器によって反射されて再び前記被検レンズを通過することによって生成される測定光と、参照面からの参照光と、によって形成される干渉縞を撮像デバイスによって検出する干渉計と、前記被検レンズの集光される集光点と前記反射型球面原器の球心とを位置合わせする上述のアライメントシステムと、を有することを特徴とする。
 
　本発明によれば、短時間で簡単かつ高精度に被検レンズの透過波面を測定することが可能な測定装置、それに使用されるアライメントシステム、アライメントシステムの制御方法及びプログラムを提供することができる。
 
本実施例の測定装置のブロック図である。 図１に示す測定装置の明暗領域認識モジュールの輝度による明暗領域の認識について説明する図である。 図１に示す測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図３に示すＳ２００の詳細を説明するためのフローチャートである。 図３に示すＳ２０８のＹｅｓの状態を示す図である。 図３に示すＳ２１０の状態を示す図である。 図３に示すＳ２１２の状態を示す図である。 図３に示すＳ２０８のＮｏの状態を示す図である。 図３に示すＳ２１４の状態を示す図である。 図３に示すＳ２２２のＹｅｓの状態を示す図である。 図３に示すＳ２２４の状態を示す図である。 図３に示すＳ２２６の状態を示す図である。 図３に示すＳ２３０の詳細を説明するためのフローチャートである。 図１に示す反射型球面原器の球心と被検レンズの集光点との位置関係を示す断面図である。 図１３に示すＳ２４０のＹｅｓの状態を示す図である。 図１３に示すＳ２４４の状態を示す図である。 図１３に示すＳ２４６の状態を示す図である。 図１３に示すＳ２４８の状態を示す図である。 図１３に示すＳ２５８のＹｅｓの状態を示す図である。 図４に示すＳ２１２により、図１に示す被検レンズが移動する移動量を示す断面図である。 図４に示すＳ２１２により、図１に示す被検レンズが移動する移動量を示す断面図である。
 
　図１は、本実施例の測定装置１のブロック図である。測定装置１は、被検レンズ１０の透過波面を測定し、干渉計２０と、干渉計２０を操作する端末３５と、アライメントシステム４０と、を有する。図１において、Ｚ方向は、被検レンズ１０の光軸にほぼ平行な方向、干渉計２０の後述する結像レンズ２８の光軸の方向、後述する参照面２４ａに垂直な方向、又は、後述する参照光が向かう方向に設定されている。
 
　被検レンズ１０は、透過波面（波面収差又は光学性能）が測定される対象の透過型光学素子である。被検レンズ１０は、結像作用を有する光学部１１と、光学部１１の周りに設けられたフランジ（コバ）１２を有する。フランジ１２は、結像作用を有しない平面部材である。
 
　干渉計２０は、本実施例ではフィゾー干渉計として構成され、レーザー光源２１、コリメータレンズ２２、ビームスプリッタ２３、透過型平面原器２４、ステージ２５、補正板２６、反射型球面原器２７、結像レンズ２８、撮像デバイス２９を有する。なお、干渉計２０は、フィゾー干渉計に限定されず、例えば、特許文献１の図６に示すようなトワイマン・グリーン型であってもよい。
 
　干渉計２０は、干渉縞を動かすことによる干渉縞の位相測定により高精度な波面測定が可能である。測定により、波面の傾きを表すＴＩＬＴ　Ｘ及びＴＩＬＴ　Ｙ、被検レンズ１０の集光点と反射型球面原器２７の球心の非合致量を表すパワー、代表的な波面を表す、ゼルニケ係数（フォーカス、非点収差、コマ収差、球面収差を含む）が得られる。
 
　なお、図１の被検レンズ１０は実際より大きく図示されており、反射型球面原器２７は実際よりも小さく図示されている。
 
　レーザー光源２１はレーザーの種類は問わず、本実施例では光ファイバを介してレーザー光を導光するが、導光手段は問わない。
 
　コリメータレンズ２２は、レーザー光源２１から光ファイバを介して導光された発散光としてのレーザー光を平行光に変換する。
 
　ビームスプリッタ２３は、コリメータレンズ２２からの光の一部を被検レンズ１０側（＋Ｚ方向）に反射すると共に残りを透過する。
 
　透過型平面原器２４は参照面（参照平面）２４ａを有する。参照面２４ａを反射してビームスプリッタ２３側（－Ｚ方向）に向かう光は参照光と呼ばれる。
 
　ステージ２５は、被検レンズ１０のフランジ１２を載置する。ステージ２５は、後述するアライメントシステム４０の移動部５０によって５軸方向に移動可能である。
 
　補正板２６はガラス板であり、光路長を調節するために、必要に応じて被検レンズ１０と反射型球面原器２７との間に挿入される。
 
　反射型球面原器２７は理想球面波の光を生成する。透過型平面原器２４を透過して被検レンズ１０を透過し、補正板２６を透過し、反射型球面原器２７で反射された光が再度、補正板２６を透過し、被検レンズ１０を透過するとその透過光は被検レンズ１０の波面を反映した測定光となる。
 
　結像レンズ２８は、ビームスプリッタ２３を通過した測定光と参照光を結像する。
 
　撮像デバイス２９は、本実施例ではＣＣＤカメラから構成され、測定光と参照光とによって形成される干渉縞を検出する。
 
　上述したように、測定光は、レーザー光源２１からの光が被検レンズ１０を通過して反射型球面原器２７によって反射されて再び被検レンズ１０を通過することによって生成される。また、参照光は、レーザー光源２１からの光が被検レンズ１０を通過して透過型平面原器２４の参照面２４ａによって反射されることによって生成される。
 
　端末３５は、干渉計２０を制御するコンピュータであり、後述するアライメントシステム４０のコンピュータ６０に接続されている。端末３５は、ＣＰＵ（制御部）、動作に必要なプログラムや情報を格納する記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置など）、外部装置と通信するための通信アダプタ、入力部、出力部（プリンタや表示部）を有する。
 
　アライメントシステム４０は、被検レンズ１０の集光点（後述するＣＰ）と反射型球面原器２７の球心（後述するＯ）とを位置合わせする。図１では、両者が一致した状態を示している。
 
　アライメントシステム４０は、移動部５０と、遮光板５５と、遮光板駆動部５６と、コンピュータ６０と、を有する。本実施例のアライメントシステム４０は、移動部５０、遮光板５５、遮光板駆動部５６が干渉計２０に搭載され、コンピュータ６０がネットワーク（通信回線）を介して干渉計２０及び端末３５に接続されている。しかし、本発明はかかる実施例に限定されず、コンピュータ６０は、端末３５や干渉計２０と一体であってもよい。
 
　移動部５０は、ステージ２５を移動する。移動部５０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つに加え、ステージ２５の傾き（ＴＩＬＴ）を調整する２つの合計５つのステッピングモータを有する。なお、ステッピングモータに代えてＤＣモータを用いてもよい。
 
　遮光板５５は、光を遮蔽する板である。
 
　遮光板駆動部５６は、遮光板５５を反射型球面原器２７（又は補正板２６）と被検レンズ１０との間の光路に挿脱可能に移動する。遮光板駆動部５６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つに加え、傾き（ＴＩＬＴ）を調整する２つの合計５つのステッピングモータを有する。
 
　コンピュータ６０は、移動部５０によるステージ２５の移動と遮光板駆動部５６による遮光板を制御する。コンピュータ６０も、端末３５と同様に、ＣＰＵ（制御部）、動作に必要なプログラムや情報を格納する記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置など）、外部装置と通信するための通信アダプタ、入力部、出力部（プリンタや後述する表示部８０）を有する。
 
　コンピュータ６０のＣＰＵは、図１に示すように、複数のモジュール（手段）を有する。これらのモジュールは、フランジ認識モジュール６１、フランジ傾斜角度算出モジュール６２、明暗領域認識モジュール６３、方向判断モジュール６４、認識率算出モジュール６６、水平方向位置合わせ判断モジュール６８、移動制御モジュール７０を含む。
 
　フランジ認識モジュール６１は、被検レンズ１０のフランジ１２を認識する。フランジ認識モジュール６１による認識は、後述する明暗領域認識モジュール６３と同様に、輝度に基づいて行う。なお、フランジ認識モジュール６１の機能は、明暗領域認識モジュール６３が兼ねてもよい。
 
　フランジ傾斜角度算出モジュール６２は、被検レンズ１０のフランジ１２の干渉縞１３を干渉計２０により検出した結果からフランジ１２の傾斜角度を算出する。この場合、遮光板駆動部５６を介して遮光板５５を補正板２６と被検レンズ１０との間の光路に挿入することが好ましい。なお、補正板２６がない場合は、反射型球面原器２７と被検レンズ１０との間の光路に遮光板駆動部５６を介して遮光板５５を挿入することが好ましい。
 
　明暗領域認識モジュール６３は被検レンズ１０の光学部１１の明暗領域１６を認識する。図２（ａ）は、撮像デバイス２９が撮像した被検レンズ１０の画像を表示する表示部８０の画面の模式図である。
 
　ここで、「明暗領域」とは、撮像デバイス２９の干渉縞を検出する検出領域（マスク円）２９ａ内において、閾値以上の輝度を有する部分である明領域と、この明領域よりも暗い部分である暗領域とを有する領域であり、被検レンズ１０の面積よりも小さい。この場合、明暗の縞の間隔が撮像デバイス２９の横方向分解能より十分に狭いために、撮像デバイス２９は干渉縞を認識することができない。
 
　本実施例では、明暗領域１６の範囲は、検出領域２９ａの９０％以下の同心円の範囲であるが、その範囲は干渉縞を認識できない範囲であれば足りる。また、９０％以下の範囲は任意に設定することが可能である。
 
　図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す矢印Ｐに沿った輝度変化を示すグラフである。横軸は検出領域２９ａの中心を通る矢印Ｐに沿った位置であり、縦軸は輝度である。輝度Ｂ１は明暗領域を検出するために明暗領域認識モジュール６３が使用する閾値である。輝度Ｂ２は飽和状態を検出する閾値である。
 
　検出領域２９ａの輪郭は飽和しているため、輝度Ｂ２よりも高い輝度変化領域Ｄ１は検出領域２９ａであると認識することができる。また、輝度Ｂ１よりも高く輝度Ｂ２よりも低い輝度変化領域Ｄ２は明暗領域１６であると認識することができる。
 
　なお、明暗領域１６の大きさによって、実際には図５に記載されているような細かい干渉縞模様が表示される場合があるが図２の他、後述する図９、図１０、図１５、図１９においても干渉縞模様は省略している。
 
　方向判断モジュール６４は、設定された位置（例えば、後述する明暗領域１６の中心１７やフランジ１２の中心１４）が目標位置（例えば、検出領域２９ａの中心２９ｂ）に近づく方向に移動しているか離れる方向に移動しているかを判断する。なお、図２（ａ）においては、明暗領域１６の中心１７と検出領域２９ａの中心２９ｂが一致している状態を示している。
 
　認識率算出モジュール６６は、明暗領域１６の面積に対する検出領域２９ａの面積の比で表わされる認識率を算出する。
 
　水平方向位置合わせ判断モジュール６８は、干渉計２０の光軸方向（Ｚ方向）に垂直な平面（ＸＹ平面）において、設定された位置と目標位置（例えば、検出領域２９ａの中心２９ｂ）との距離が許容範囲内であるかどうかを判断する。
 
　上述したように、設定された位置は、例えば、明暗領域１６の中心１７やフランジ１２の中心１４である。水平方向位置合わせ判断モジュール６８は、撮像デバイス２９の画像データに基づいてこれを判断し、具体的には、画面における中心距離に対応する画素数を距離に変換した値の絶対値が許容範囲内にあるかどうかを判断する。
 
　移動制御モジュール７０は、移動部５０の移動方向と移動量（必要があれば、これらに加えて移動速度や移動加速度）を設定し、これらの設定された情報に基づいて移動部５０を制御する。
 
　方向判断モジュール６４が、実際には、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂから離れていると判断した場合に、移動制御モジュール７０は、設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に基づいて移動部５０を制御する。これにより、明暗領域１６が、撮像デバイス２９の視野から外れることを防止し、外れても迅速に元に戻すことができる。
 
　また、移動制御モジュール７０は、移動方向を再設定する際に、移動量を前回の移動量の２倍に設定してもよい。これにより、明暗領域１６の中心１７を迅速に検出領域２９ａの中心２９ｂに近づけることができる。
 
　移動制御モジュール７０は、認識率算出モジュール６６が算出した認識率に応じて移動量を設定することも可能である。例えば、認識率が小さい場合は移動量を大きくし、認識率が大きくなるのに従って移動量を小さくするような移動量テーブル（認識率の百分率と移動量との関係）をコンピュータ６０の不図示のハードディスクに予め記憶しておく。そして、移動量テーブルをＲＡＭにロードすることによって、移動制御モジュール７０が移動量テーブルの認識率に対応する移動量を読み出して移動部５０の移動量を制御する。
 
　また、移動制御モジュール７０は、水平移動制御モジュール７１、垂直移動制御モジュール７２、回転移動制御モジュール７３、初期距離設定モジュール７４、第１移動量設定モジュール７５、第２移動量設定モジュール７６を含む。
 
　水平移動制御モジュール７１は、ステージ２５が干渉計２０の光軸方向（Ｚ方向）に直交する方向（即ち、撮像面に対応するＸＹ平面内で）に移動するように移動部５０を制御する。
 
　垂直移動制御モジュール７２は、ステージ２５が干渉計２０の結像レンズ２８の光軸方向（Ｚ方向、即ち、ＸＹ平面に垂直な方向）に移動するように移動部５０を制御する。
 
　回転移動制御モジュール７３は、ステージ２５が干渉計２０の結像レンズ２８の光軸方向（Ｚ方向、撮像面に対応するＸＹ平面に垂直な方向）を回転軸として回転するように移動部５０を制御する。
 
　初期距離設定モジュール７４は、集光点ＣＰが初期状態において干渉計２０の結像レンズ２８の光軸方向（本実施例では－Ｚ方向）又は光路に沿って反射型球面原器２７から離れる初期距離を設定する。初期距離（デフォーカス量）は、本実施例では１００μｍ～３００μｍである。これにより、撮像デバイス２９の広い視野を確保することができる。
 
　第１移動量設定モジュール７５は、撮像デバイス２９の撮像面において設定された位置（例えば、明暗領域１６の中心１７やフランジ１２の中心１４）と検出領域２９ａの中心２９ｂとの距離以下の第１移動量（本実施例では、中心距離の半分）を設定する。
 
　本実施例では、第１移動量は画素数で表される。また、第１移動量設定モジュール７５は、設定された位置が明暗領域１６の中心１７である場合に、認識率算出モジュール６６が算出した認識率が高いほど（即ち、明暗領域１６の面積が大きいほど）第１移動量を小さく設定する。
 
　第２移動量設定モジュール７６は、第１移動量設定モジュール７５が設定した第１移動量だけ明暗領域１６の中心１７が移動するような移動部５０によるステージ２５の第２移動量を第１移動量から設定する。
 
　本実施例では、第２移動量設定モジュール７６は、第１移動量である画素数が何μｍに相当するかを算出し、これを移動部５０のステッピングモータの回転角度に更に変換することによって第２移動量を設定する。
 
　なお、コンピュータ６０をこれらのモジュール（手段）として機能させるためのプログラムも本発明の一側面を構成する。かかるプログラムは、上述したコンピュータ６０の不図示の記憶部に格納される。
 
　以下、図３～図１９を参照して、測定装置１の動作について説明する。図中、「Ｓ」はステップの略である。図３は、測定装置１の動作を説明するためのフローチャートである。
 
　まず、アライメントシステム４０は、フランジ１２の傾斜角度を補正する（Ｓ２００）。これは、通常、フランジ１２の傾斜角度がゼロの状態で被検レンズ１０は製品に載置されるため、実際の使用される姿勢と同じ姿勢で被検レンズ１０の透過波面を測定するためである。
 
　ここで、フランジ１２の傾斜角度は、干渉計２０の結像レンズ２８の光軸方向（Ｚ方向）に垂直な平面（ＸＹ平面）とフランジ１２とのなす角度である。
 
　図４は、Ｓ２００の詳細を説明するためのフローチャートである。
 
　まず、移動制御モジュール７０の垂直移動制御モジュール７２が初期距離設定モジュール７４によって設定された初期距離だけ被検レンズ１０を載置したステージ２５を干渉計２０の光軸方向（－Ｚ方向）に移動して光路に配置する。そして、この状態で撮像デバイス２９により撮像する（Ｓ２０２）。
 
　次に、明暗領域認識モジュール６３が光学部１１の明暗領域１６があるかどうかを判断する（Ｓ２０４）。このように、明暗領域認識モジュール６３は、移動制御モジュール７０が初期距離設定モジュール７４によって設定された初期距離だけ移動部５０を移動した状態で認識を開始する。
 
　明暗領域認識モジュール６３が明暗領域１６がないと判断すると（Ｓ２０４のＮｏ）、移動制御モジュール７０は明暗領域認識モジュール６３が明暗領域１６を認識するまでステージ２５を移動する（Ｓ２０６）。代替的に、Ｓ２０６は作業者にエラー表示をしてもよい。
 
　次に、フランジ認識モジュール６１がフランジ１２の干渉縞１３を認識できる場合には（Ｓ２０８のＹｅｓ）、Ｓ２１０に進む。図５（ａ）は、この状態で、撮像デバイス２９に接続される表示部８０に表示される図である。図５（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。図５（ａ）に示すように、表示部８０には、光学部１１の透過波面を反映した明暗領域１６と、フランジ１２の干渉縞１３が表示される。
 
　次に、遮光板駆動部５６が遮光板５５を補正板２６と被検レンズ１０の間の光路に挿入する（Ｓ２１０）。図６（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図６（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。遮光板５５を挿入することで測定光と補正板２６からの反射光を遮り、被検レンズ１０のフランジ１２からの反射光による干渉縞１３を観察することができる。
 
　次に、干渉計２０により、フランジ１２の干渉縞１３を位相測定した結果として、ＴＩＬＴ　ＸとＴＩＬＴ　Ｙの値を得る。予めオペレーターによって設定される係数と干渉計２０の測定結果であるＴＩＬＴ　ＸとＴＩＬＴ　Ｙによってフランジ１２の傾斜角度を減少する（ゼロにする）ためのステージ２５の回転角度が算出される。移動制御モジュール７０では、この回転角度に従って回転移動制御モジュール７３がステージ２５を回転移動する（Ｓ２１２）。
 
　図２０は、Ｓ２１２の結果、被検レンズ１０が移動する移動量を説明するＸＺ断面図である。Ｓ２１２でステージ２５を回転した結果、被検レンズ１０が実線位置から点線位置に移動したとする。ここで、移動部５０は、ＸＹＺステージ５１と回転ステージ５２を有するものとする。また、Ｃ１はステージ２５をＸＺ平面上で回転移動する回転ステージ５２の曲率中心、θ１はステージ２５のＸＺ平面における回転角度、Ｌ１は曲率中心Ｃ１から被検レンズ１０の特定位置までの直線距離であるものとする。
 
　この時、被検レンズ１０がＸ方向に移動した移動量ΔＸはＬ１（１－ｃｏｓθ１）、被検レンズ１０がＺ方向に移動した移動量ΔＺは－Ｌ１ｓｉｎθ１となる。
 
　同様に、図２１は、Ｓ２１２の結果、被検レンズ１０が移動する移動量を説明するＹＺ断面図である。Ｓ２１２でステージ２５を回転した結果、被検レンズ１０が実線位置から点線位置に移動したとする。
 
　ここで、Ｃ２はステージ２５をＹＺ平面上で回転移動する回転ステージ５２の曲率中心であり、θ２はステージ２５のＸＺ平面における回転角度、Ｌ２は曲率中心Ｃ２から被検レンズ１０の特定位置までの直線距離であるとする。
 
　この時、被検レンズ１０がＹ方向に移動した移動量ΔＹはＬ２ｓｉｎθ２、被検レンズ１０がＺ方向に移動した移動量ΔＺはＬ２ｃｏｓθ２となる。
 
　Ｓ２１２の後で、ＸＹＺステージ５１によってΔＸ、ΔＹ及びΔＺを相殺するようにステージ２５をＸＹＺ方向に移動することによってＳ２１２の後もＸＹＺの座標を維持することができる。
 
　この場合、Ｓ２１２によって生じる被検レンズ１０の、撮像面に対応するＸＹ平面における方向及びそれに垂直なＺ方向における移動量の少なくとも一つを補正するように移動制御モジュール７０は移動部５０を制御すれば足りる。この場合、移動制御モジュール７０の水平移動制御モジュール７１及び／又は垂直移動制御モジュール７２が使用されることになる。
 
　なお、上述の被検レンズ１０の移動量の算出方法は限定されず、他の既知の技術を適用することもできる。
 
　図７（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図７（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。次いで処理をＳ２１３に進める。
 
　Ｓ２１３ではフランジが回転移動して傾斜角度が所定値以下まで減少したかを判定する。傾斜角度の所定値は、通常、０．０００１°程度である。傾斜角度が所定値まで減少していないと判定した場合、処理をＳ２１２に戻す。他方、傾斜角度が所定値まで減少したと判定した場合、フランジ１２の傾斜角度の補正が終了する。
 
　一方、フランジ認識モジュール６１がフランジ１２の干渉縞１３を認識できない場合には（Ｓ２０８のＮｏ）、Ｓ２１４に進む。図８（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図８（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、被検レンズ１０が大きく傾斜していてフランジ１２の反射光が干渉計２０に戻らない場合、干渉縞１３の測定ができない。
 
　この場合、明暗領域認識モジュール６３が傾斜した状態の被検レンズ１０の明暗領域１６を認識する（Ｓ２１４）。図９（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図９（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　次に、移動制御モジュール７０の水平移動制御モジュール７１は、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づくように移動方向を設定して設定された移動方向にステージ２５を移動する（Ｓ２１６）。
 
　次に、方向判断モジュール６４が、Ｓ２１６の結果、実際に明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づく方向に移動しているか離れる方向に移動しているかを判断する（Ｓ２１８）。
 
　そして、方向判断モジュール６４が、実際には、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂから離れる方向に移動していると判断する場合がある（Ｓ２１８のＮｏ）。この場合、移動制御モジュール７０は、設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向にステージ２５が移動するように移動部５０を制御する（Ｓ２２０）。
 
　次に、Ｓ２１８のＹｅｓの場合は、水平方向位置合わせ判断モジュール６８は、明暗領域１６の中心１７と検出領域２９ａの中心２９ｂとの中心距離が許容範囲内であるかどうかを判断する（Ｓ２２２）。
 
　水平方向位置合わせ判断モジュール６８は中心距離が許容範囲内でないと判断すれば（Ｓ２２２のＮｏ）、Ｓ２１６に帰還する。即ち、水平移動制御モジュール７１は、水平位置合わせ判断モジュール６８が中心距離が許容範囲内であると判断するまで移動部５０の移動を継続する。
 
　水平方向位置合わせ判断モジュール６８は中心距離が許容範囲内であると判断すれば（Ｓ２２２のＹｅｓ）、Ｓ２２４に移行する。図１０（ａ）は、Ｓ２２２でＹｅｓの場合に表示部８０に表示される図である。図１０（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　次に、垂直移動制御モジュール７２は、明暗領域１６が検出領域内の設定範囲まで干渉縞１８として認識される程度に拡大されるようにステージ２５を干渉計２０の光軸方向（Ｚ方向）に移動する（Ｓ２２４）。本実施例では、検出領域内の設定範囲は、検出領域２９ａの９０％程度の同心円の範囲であり、この９０％程度の比率は任意に設定することが可能である。図１１（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図１１（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　なお、Ｓ２１６～Ｓ２２６は、後述するＳ２３４～Ｓ２４２と同様であり、後述するＳ２３４～Ｓ２４２において、より詳しく説明する。
 
　次に、回転移動制御モジュール７３は、光学部１１の干渉縞１８を撮像デバイス２９により撮像した結果から被検レンズ１０の傾斜角度が減少する（好ましくはゼロになる）ようにステージ２５を回転移動する（Ｓ２２６）。
 
　この結果、フランジ１２の傾斜角度は減少し、図８（ｂ）の状態から図５（ｂ）の状態になっている可能性が高いため、フローはＳ２０８に帰還する。図１２（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。フランジ１２の干渉縞１３が確認できることが理解される。図１２（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　このように、フランジ認識モジュール６１がフランジ１２を認識できない場合には、傾斜した状態の被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心Ｏとの位置合わせを行う。そして、その状態で干渉計２０から得られた被検レンズ１０の透過波面の波面収差の情報（例えば、コマ収差）から回転移動制御モジュール７３が被検レンズ１０の傾斜角度が減少するように移動部５０を制御する。これにより、フランジ１２の干渉縞１３を利用して回転移動制御モジュール７３による移動部５０の制御を行える状態となる。
 
　次に、図３に戻って、アライメントシステム４０は、被検レンズ１０の集光点ＣＰを反射型球面原器２７の球心Ｏに位置合わせする（Ｓ２３０）。
 
　このように、コンピュータ６０は、フランジ傾斜角度算出モジュール６２が算出したフランジの傾斜角度が減少するように回転移動制御モジュール７３が移動部５０を制御した後で集光点ＣＰと球心Ｏとの位置合わせを行う。この結果、実際に設置される状態で被検レンズ１０の透過波面を測定することができる。
 
　前述したフランジの傾斜角を調整するＳ２００とこのＳ２３０の、アライメントシステム４０によるラフアライメント（精度があまり高くない粗い位置合わせ）の工程が完了し、被検レンズの干渉縞を測定するＳ２７０の実行が可能になる。
 
　図１３は、Ｓ２３０の詳細を説明するためのフローチャートである。
 
　まず、明暗領域認識モジュール６３が光学部１１の明暗領域１６を認識できるかどうかを判断する（Ｓ２３２）。認識できる場合（Ｓ２３２のＹｅｓ）、移動制御モジュール７０の水平移動制御モジュール７１は、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づくように移動方向を設定して設定された移動方向にステージ２５を移動する（Ｓ２３４）。
 
　図１４（ａ）は、反射型球面原器２７の球心Ｏと被検レンズ１０の集光点ＣＰとが一致している状態を示す断面図である。図１４（ｂ）と図１４（ｃ）は、反射型球面原器２７の球心Ｏと被検レンズ１０の集光点ＣＰとがずれている場合の断面図であり、矢印Ｐ１、Ｐ２は被検レンズ１０を移動すべき方向を示している。Ｓ２３４においては、移動制御モジュール７０の水平移動制御モジュール７１は、図１４（ｂ）に示す矢印Ｐ１のように移動方向を設定する。
 
　次に、方向判断モジュール６４は、Ｓ２３４の結果、実際に明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づく方向に移動しているか離れる方向に移動しているかを判断する（Ｓ２３６）。
 
　移動制御モジュール７０は移動方向を設定する場合、被検レンズ１０の集光点ＣＰが、図１４（ｂ）に示すように、反射型球面原器２７の球心Ｏを通るＸＹ平面Ｍの下側（マイナス側）にあると仮定している。これは、初期距離設定モジュール７４がそのように被検レンズ１０を配置するためである。
 
　しかし、静電気の影響や異物などの混入が原因で、レンズの載置の際やアライメントシステム４０による位置合わせ動作中に、被検レンズ１０のステージ２５に対する位置が理想位置から僅かにずれる場合がある。これにより、被検レンズ１０の集光点ＣＰが、図１４（ｃ）に示すように、平面Ｍの上側（プラス側）に移動してしまう。
 
　このような場合、移動制御モジュール７０が、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づくように移動しても、実際には中心１７が中心２９ｂから離れるという問題が発生する。これは、位置合わせを自動化した場合に発生する特有の問題である。そこで、本実施例はＳ２３６やＳ２１８を設けている。
 
　そして、方向判断モジュール６４が、実際には、中心１７が中心２９ｂから離れる方向に移動していると判断した場合には（Ｓ２３６のＮｏ）、移動制御モジュール７０は、設定した移動方向を反対方向に再設定する。そして、再設定された移動方向にステージ２５が移動するように移動部５０を制御する（Ｓ２３８）。
 
　このように、移動制御モジュール７０が設定された移動方向に従ってステージ２５を移動した結果、実際には、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂから離れる方向に移動していると方向判断モジュール６４が判断する場合がある。この場合、集光点ＣＰが平面Ｍの下側にあるという仮定が間違っていることになる。そこで、移動制御モジュール７０は、設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に従って移動部５０を制御する。この結果、調整時間を短くすることができる。
 
　Ｓ２３６のＹｅｓの場合は、水平方向位置合わせ判断モジュール６８は、明暗領域１６の中心１７と検出領域２９ａの中心２９ｂとの中心距離が許容範囲内であるかどうかを判断する（Ｓ２４０）。水平方向位置合わせ判断モジュール６８は中心距離が許容範囲内でないと判断すれば（Ｓ２４０のＮｏ）、Ｓ２３２に帰還する。即ち、水平移動制御モジュール７１は、水平位置合わせ判断モジュール６８が中心距離が許容範囲内であると判断するまで移動部５０の移動を継続する。
 
　水平方向位置合わせ判断モジュール６８は中心距離が許容範囲内であると判断すれば（Ｓ２４０のＹｅｓ）、Ｓ２４２に移行する。図１５（ａ）は、Ｓ２４０でＹｅｓの場合に表示部８０に表示される図である。図１５（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　次に、垂直移動制御モジュール７２は、明暗領域１６が検出領域内の設定範囲まで干渉縞１８として認識される程度に拡大されるようにステージ２５を干渉計２０の光軸方向（Ｚ方向）に移動する（Ｓ２４２）。本実施例では、検出領域内の設定範囲は、検出領域２９ａの９０％程度の同心円の範囲であり、この９０％程度の比率は任意に設定することが可能である。図１６（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図１６（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　一方、明暗領域認識モジュール６３が明暗領域１６を認識できない場合（Ｓ２３２のＮｏ）、遮光板駆動部５６が遮光板５５を補正板２６と被検レンズ１０との間の光路に挿入してフランジ１２の中心を取得する（Ｓ２４６）。
 
　図１７（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図１７（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。フランジ認識モジュール６１は、フランジ１２の外周部を最低３点認識する。この認識結果に基づいて、フランジ１２の中心１４を算出する。なお、フランジ１２の中心１４とは、フランジ１２の外周部の３点を通る円の中心である。
 
　次に、移動制御モジュール７０の水平移動制御モジュール７１は、フランジ１２の中心１４が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づくように移動部５０を介してステージ２５を移動する（Ｓ２４８）。図１８（ａ）は、この状態で表示部８０に表示される図である。図１８（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　次に、方向判断モジュール６４が、Ｓ２５０の結果、実際にフランジ１２の中心１４が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づく方向に移動しているか離れる方向に移動しているかを判断する（Ｓ２５０）。
 
　そして、方向判断モジュール６４が、実際には、フランジ１２の中心１４が検出領域２９ａの中心２９ｂから離れる方向に移動していると判断した場合がある（Ｓ２５０のＮｏ）。この場合、移動制御モジュール７０は、設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向にステージ２５が移動するように移動部５０を制御する（Ｓ２５２）。
 
　次に、Ｓ２５０のＹｅｓの場合は、水平方向位置合わせ判断モジュール６８は、フランジ１２の中心１４と検出領域２９ａの中心２９ｂとの中心距離が許容範囲内であるかどうかを判断する（Ｓ２５４）。
 
　水平方向位置合わせ判断モジュール６８は中心距離が許容範囲内でないと判断すれば（Ｓ２５４のＮｏ）、Ｓ２４８に帰還する。水平方向位置合わせ判断モジュール６８は中心距離が許容範囲内であると判断すれば（Ｓ２５４のＹｅｓ）、遮光板駆動部５６が遮光板５５を補正板２６と被検レンズ１０との間の光路から退避させる（Ｓ２５６）。
 
　次に、明暗領域認識モジュール６３が明暗領域１６を検出領域内で認識できるかどうかを判断する（Ｓ２５８）。認識できない場合にはエラー表示をし（Ｓ２６０）、認識できればＳ２３４に移行する。図１９（ａ）は、Ｓ２５８でＹｅｓの場合に表示部８０に表示される図である。図１９（ｂ）は、この時の反射型球面原器２７近傍の拡大断面図である。
 
　上述したように、フランジ傾斜角度算出モジュール６２が算出したフランジ１２の傾斜角度が減少するように回転移動制御モジュール７３が移動部５０を制御した後で明暗領域認識モジュール６３が光学部１１の明暗領域１６を認識できない場合がある。この場合、本実施例によれば、移動制御モジュール７０が、フランジ認識モジュール６１を介して取得したフランジ１２の中心１４が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づくようにステージ２５を移動する。この結果、明暗領域１６を検出領域２９ａ内で認識できる可能性が高くなる。
 
　再び図３に戻って、続いて、被検レンズ１０の干渉縞１８を干渉計２０によって測定する（Ｓ２７０）。そして、アライメントシステム４０は、干渉計２０による測定結果に基づいて被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心Ｏとの間の高精度な位置合わせ（ファインアライメント）を行う（Ｓ２７２）。
 
　この時、干渉計２０の位相測定結果としてＴＩＬＴ　Ｘ、ＴＩＬＴ　Ｙ、パワー、又はフォーカスの値を得る。被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心ＯとがＸＹ平面で一致しない場合にＴＩＬＴの値が絶対値として大きくなる。被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心ＯとがＺ方向で一致しない場合にパワー又はフォーカスの値が絶対値として大きくなる。
 
　移動制御モジュール７０はこれら測定結果を干渉計２０より通信により受信する。そして、移動制御モジュール７０は、被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心Ｏが一致するように被検レンズ１０の種類によって決定される係数と干渉計２０の測定結果から算出される移動量と移動方向に基づいて移動部５０をＸＹＺ方向に制御する。
 
　干渉計２０の測定結果から算出される移動制御を、移動制御モジュールで予め設定されている、ＴＩＬＴ　Ｘ、ＴＩＬＴ　Ｙ、パワー又はフォーカスの閾値に達するまで繰り返す。この閾値はオペレーターによって設定されるべき値であり、任意に変更する事が可能である。
 
　閾値まで位置合わせされた被検レンズ１０の干渉縞１８を干渉計２０によって測定する（Ｓ２７４）。この干渉計２０の測定結果から得られる透過波面が被検レンズ１０の最終結果である。
 
　干渉計２０は、レーザー光源２１からのレーザー光をビームスプリッタ２３で分割し、その反射光束を透過型平面原器２４の参照面２４ａで反射したものを参照光とする。透過型平面原器２４を通過した測定光は被検レンズ１０を通過した後に反射型球面原器２７で反射されて再度、被検レンズ１０と透過型平面原器２４を通過する。そして、参照光と測定光のうちビームスプリッタ２３を透過したそれぞれの光束の干渉縞を撮像デバイス２９で観察する。
 
　被検レンズ１０がブルーレイ等の高密度の光ディスク用の駆動装置の対物レンズの場合、被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心ＯとがＸＹ平面で一致しないとコマ収差を発生する。また、被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心ＯとがＺ方向で一致しないと球面収差を発生する。この場合、高精度な測定とは言えない。
 
　本実施例では、被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心Ｏとが高精度に位置合わせされているので、被検レンズ１０の透過波面を高精度に測定することができる。
 
　また、本実施例では、被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心Ｏとが自動的に位置合わせされるので、作業者の負担が軽減すると共に調整時間、ひいては測定時間が短縮される。また、方向判断モジュール６４が実際に設定された位置が目標位置に近づいているか離れているかを判断してその結果に応じて移動方向を反転して再設定するためにいつまでも調整に時間がかかることを防止することができる。
 
　本実施例では、被検レンズ１０のフランジ１２の干渉縞１３の認識制御によってＸＹ平面において被検レンズ１０の理想測定位置からの距離が１００μｍ～２ｍｍの範囲内で位置合わせすることができる。また、被検レンズ１０の光学部１１の干渉縞１８の認識制御によって被検レンズ１０の理想測定位置（ＸＹＺ位置）からの距離が１０μｍ～３００μｍの範囲内で位置合わせすることができる。
 
　ファインアライメントではＸＹ平面において被検レンズ１０の理想測定位置からの距離が５０ｎｍ～２０μｍ、Ｚ方向において２５ｎｍ～２０μｍの範囲内で位置合わせをすることができる。例えば、被検レンズ１０がブルーレイ等の高密度の光ディスク用の駆動装置の対物レンズの場合、反射型球面原器２７の球心Ｏと被検レンズ１０の集光点ＣＰの位置ずれは５０ｎｍ以下に調整しなければならないが、本実施例はこの要請を満足するものである。
 
　干渉計２０では、被検レンズ１０の透過波面の測定結果として波面形状が得られる。これは、被検レンズ１０に光が入射し、透過して出射するまでの光の速さのバラつきに対応する。波面は、ＸＹ平面内でＺ方向の大きさで表される。仮に波面全体に傾きがあった場合、ＸＹ平面内の波面の直径Ｄと、Ｚ方向における波面の傾き高さの最大値Ｚから、波面の傾きは、θ＝Ｔａｎ－１（Ｚ／Ｄ）によって求められる。これをＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ行うことでＴＩＬＴ　ＸとＴＩＬＴ　Ｙが求められる。この算出方法は既知である。
 
　本実施例は、干渉縞のファインアライメント時に、干渉計２０の測定結果であるＴＩＬＴ　Ｘ、ＴＩＬＴ　Ｙ、パワーという３項目に、予め用意された係数を乗算して移動距離に変換する。そして、被検レンズ１０の集光点ＣＰと反射型球面原器２７の球心Ｏとが一致するようにステージ２５を駆動する。なお、この技術は既知である。
 
　本実施例では、図３のような手順で測定を行うことによって測定時間を最小にすることができる。即ち、被検レンズ１０の傾斜角度補正（Ｓ２００）後に被検レンズ１０の透過干渉縞の測定（Ｓ２７０）を行い、干渉計２０の測定結果を元に高精度な位置合わせ（Ｓ２７２）を行っている。これにより、最終的にＸＹＺ位置を閾値まで合わせた時の測定波面そのものが、最終測定結果（Ｓ２７４）として使用できる。
 
　一方、被検レンズ１０の傾斜角度補正（Ｓ２００）が被検レンズ１０の透過干渉縞の測定（Ｓ２７０）によるＸＹＺ位置合わせ（Ｓ２７２）後に行われると、最終的に再度被検レンズ１０の透過干渉縞の測定（Ｓ２７４）を行わなければならない。
 
　本実施例では、被検レンズ１０にフランジ１２がある測定の場合について説明しているが、被検レンズにフランジが無いレンズの場合には、被検レンズを載置する前に、ステージ２５にフランジ１２の代わりに基準平面板を載置すればよい。そして、ステージ２５の傾きを図３のＳ２００にて補正した後で基準平面板を取り出し、被検レンズを載置してＳ２３０から測定を実施すればよい。
 
　また、フランジ面が無いレンズの場合には、図４のＳ２１４から開始し、Ｓ２２６で干渉計２０から得られるコマ収差の値と予めオペレーターが設定した係数によって算出されるステージ２５の傾きがゼロとなるようにすればよい。
 
　フランジ面が無いレンズの場合の測定例を応用して、フランジ面があるレンズの測定において、Ｓ２２６を実施し、コマ収差が最小になった時点でＳ２１０及びＳ２１２の位相測定のみを実施してＴＩＬＴ　Ｘ及びＴＩＬＴ　Ｙの測定結果を得てもよい。
 
　ステージ２５を動かさない状態で終了することによって、フランジ面があるレンズにおいて、レンズをＸＹ方向にどの程度傾けると、コマ収差が最小になるかという測定が可能になる。この測定により、レンズが持っている潜在的な光学性能を評価可能となる。
 
　以上の実施例として、被検レンズ１０の透過波面測定について挙げているが、他の実施例として、被検レンズの反射波面測定についても実施可能である。この場合は、干渉計２０に透過型平面原器２４に代わり、透過型球面原器を装着し、干渉計本体側からは平行光ではなく、収束／発散光を出射する。
 
　ステージ２５には球面波面による反射測定評価が必要な被検レンズが載置される。この場合の被検レンズは、凸面球面レンズ、又は凹面球面レンズとなる。被検レンズの反射波面測定では、被検レンズより光軸＋方向の光学系は必要なく、補正ガラス２６、反射型球面原器２７、遮光板５５は不要となる。
 
　更に他の実施例では、反射型球面原器２７の球芯Ｏよりも被検レンズ１０の集光点ＣＰが上にあることを前提として移動制御モジュール７０の移動方向を設定する。この場合、集光点ＣＰが、図１４（ｃ）に示すように、球心Ｏを通るＸＹ平面Ｍの上側（＋側）にあると仮定して、移動制御モジュール７０が、明暗領域１６の中心１７が検出領域２９ａの中心２９ｂに近づくように制御すればよい。
 
　複数の被検レンズをトレーに並べて連続して測定を行ってもよい。この場合、事前に複数枚のトレーに、複数の被検レンズを載置してその位置情報（ＸＹＺ座標、ＴＩＬＴ　Ｘ及びＴＩＬＴ　Ｙ）を移動制御モジュール７０に記憶させる。これにより、測定開始から各トレーに並べられた複数のレンズを無人で連続的に測定することができる。また、トレーの製造誤差におけるレンズの位置情報をより正確に登録することができる。
 
　測定終了時のＸＹＺ座標、ＴＩＬＴ　Ｘ及びＴＩＬＴ　Ｙ位置を、トレー毎に移動制御モジュール７０に一時的に記憶させてもよい。これにより、次回の各トレーの測定開始の理想位置を認識することができる。
 
　アライメントシステムは干渉計に適用することができる。
 
１　　　　　　　　　　　　測定装置
１０　　　　　　　　　　　被検レンズ
１２　　　　　　　　　　　フランジ
２０　　　　　　　　　　　干渉計
２７　　　　　　　　　　　反射型球面原器
４０　　　　　　　　　　　アライメントシステム
５０　　　　　　　　　　　移動部
５５　　　　　　　　　　　遮光板
５６　　　　　　　　　　　遮光板駆動部
６０　　　　　　　　　　　コンピュータ
ＣＰ　　　　　　　　　　　集光点
Ｏ　　　　　　　　　　　　球心

Claims (13)

  1. 　光源からの光が被検レンズを通過して反射型球面原器によって反射されて再び前記被検レンズを通過することによって生成される測定光と、参照面からの参照光と、によって形成される干渉縞を撮像デバイスによって検出する干渉計を有して前記被検レンズの透過波面を測定する測定装置に使用され、前記被検レンズの集光点と前記反射型球面原器の球心とを位置合わせするアライメントシステムであって、
    　前記被検レンズを載置するステージを移動する移動部と、
    　前記移動部による前記ステージの移動を制御するコンピュータと、
    を有し、
    　前記コンピュータは、
    　前記撮像デバイスの撮像面の前記干渉縞を検出する検出領域内において、閾値以上の輝度を有し、前記被検レンズの面積よりも小さい明暗領域を認識する明暗領域認識モジュールと、
    　前記ステージが移動すべき移動方向と移動量を設定し、設定された前記移動方向と前記移動量に基づいて前記移動部を制御する移動制御モジュールと、
    　設定された位置が前記検出領域の中心に近づいているか離れているかを判断する方向判断モジュールと、
    　前記移動制御モジュールが前記設定された移動方向に従って前記ステージを移動した結果、前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心から離れる方向に移動していると前記方向判断モジュールが判断した場合、前記移動制御モジュールは、前記設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に従って前記移動部を制御することを特徴とするアライメントシステム。
  2. 　前記移動制御モジュールは、前記設定した移動方向を反対方向に再設定する際に、前回の移動量の２倍の移動量を再設定することを特徴とする請求項１に記載のアライメントシステム。
  3. 　前記移動制御モジュールは、
    　前記集光点が初期状態において光路に沿って前記反射型球面原器から離れる初期距離を設定する初期距離設定モジュールと、
    　前記撮像面において前記設定された位置と前記検出領域の中心との距離以下の第１移動量を設定する第１移動量設定モジュールと、
    　前記第１移動量設定モジュールが設定した前記第１移動量だけ前記設定された位置が移動するような前記移動部による前記ステージの第２移動量を前記第１移動量から設定する第２移動量設定モジュールと、
    を更に有し、
    　前記明暗領域認識モジュールは、前記移動制御モジュールが前記初期距離設定モジュールによって設定された前記初期距離だけ前記移動部を移動した状態で認識を開始することを特徴とする請求項１に記載のアライメントシステム。
  4. 　前記コンピュータは、前記明暗領域認識モジュールが認識した前記明暗領域の面積に対する前記検出領域の面積の比で表わされる認識率を算出する認識率算出モジュールを更に有し、
    　前記第１移動量設定モジュールは、前記設定された位置が前記明暗領域の中心である場合に、前記認識率算出モジュールが算出した前記認識率が高いほど前記第１移動量を小さく設定することを特徴とする請求項３に記載のアライメントシステム。
  5. 　前記移動制御モジュールは、
    　前記ステージが前記撮像面に対応する平面内で移動するように前記移動部を制御する水平移動制御モジュールと、
    　前記ステージが前記平面に垂直な方向に移動するように前記移動部を制御する垂直移動制御モジュールと、
    を有し、
    　前記コンピュータは、前記平面において前記設定された位置と前記検出領域の中心との距離が許容範囲内であるかどうかを判断する水平方向位置合わせ判断モジュールを更に有し、
    　前記水平移動制御モジュールは、前記水平方向位置合わせ判断モジュールが前記平面において前記設定された位置と前記検出領域の中心との距離が前記許容範囲内であると判断するまで前記移動部による移動を継続し、
    　前記水平方向位置合わせ判断モジュールが前記平面において前記設定された位置と前記検出領域の中心との距離が前記許容範囲内であると判断すると、前記垂直移動制御モジュールは、前記明暗領域が前記検出領域内の設定範囲まで前記干渉縞として認識される程度に拡大されるように前記移動部を移動させることを特徴とする請求項１に記載のアライメントシステム。
  6. 　前記アライメントシステムは、
    　遮光板と、
    　当該遮光板を前記反射型球面原器と前記被検レンズとの間の光路に挿脱可能に移動する遮光板駆動部と、
    を更に有し、
    　前記コンピュータは、
    　前記被検レンズのフランジを認識するフランジ認識モジュールと、
    　前記遮光板駆動部が前記遮光板を前記反射型球面原器と前記被検レンズとの間の光路に挿入して前記フランジの干渉縞を前記干渉計により検出した結果から前記フランジの傾斜角度を算出するフランジ傾斜角度算出モジュールと、
    を更に有し、
    　前記移動制御モジュールは、前記撮像面に対応する平面に垂直な方向を回転軸として前記ステージが回転するように前記移動部を制御する回転移動制御モジュールを更に有し、
    　前記コンピュータは、前記フランジ傾斜角度算出モジュールが算出した前記フランジの傾斜角度が減少するように前記回転移動制御モジュールが前記移動部を制御した後で前記集光点と前記球心との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載のアライメントシステム。
  7. 　前記フランジ認識モジュールが前記フランジを認識できない場合には、傾斜した状態の前記被検レンズの前記集光点と前記球心との位置合わせを行って前記干渉計から得られた前記被検レンズの透過波面から前記回転移動制御モジュールが前記被検レンズの傾斜角度が減少するように前記移動部を制御した後で、前記フランジ傾斜角度算出モジュールが算出した前記フランジの傾斜角度が減少するように前記回転移動制御モジュールが前記移動部を制御することを特徴とする請求項６に記載のアライメントシステム。
  8. 　前記フランジ傾斜角度算出モジュールが算出した前記フランジの傾斜角度が減少するように前記回転移動制御モジュールが前記移動部を制御した後で前記明暗領域認識モジュールが前記明暗領域を認識できない場合、前記移動制御モジュールは、前記フランジ認識モジュールを介して取得した前記フランジの中心が前記検出領域の中心に近づくように前記ステージを移動することを特徴とする請求項６に記載のアライメントシステム。
  9. 　前記移動制御モジュールが前記設定された移動方向に従って前記ステージを移動した結果、実際には、前記フランジの中心が前記検出領域の中心から離れる方向に移動していると前記方向判断モジュールが判断した場合に、前記移動制御モジュールは、前記設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に基づいて前記移動部を制御することを特徴とする請求項８に記載のアライメントシステム。
  10. 　前記フランジの傾斜角度が減少するように前記回転移動制御モジュールが前記移動部を制御することによって生じる前記被検レンズの、前記撮像面に対応する平面における方向及び前記撮像面に対応する平面に垂直な方向における移動量の少なくとも一つを補正するように前記移動制御モジュールは前記移動部を制御することを特徴とする請求項６～９のうちいずれか一項に記載のアライメントシステム。
  11. 　光源からの光が被検レンズを通過して反射型球面原器によって反射されて再び前記被検レンズを通過することによって生成される測定光と、参照面からの参照光と、によって形成される干渉縞を撮像デバイスによって検出する干渉計を有して前記被検レンズの透過波面を測定する測定装置に使用され、前記被検レンズによって集光される集光点と前記反射型球面原器の球心とを位置合わせし、前記干渉計に載置され、前記被検レンズを載置するステージを移動する移動部と、前記干渉計の前記撮像デバイスの出力を参照して、前記移動部による前記ステージの移動を制御するコンピュータと、を有するアライメントシステムの前記コンピュータを、
    　前記撮像デバイスの前記干渉縞を検出する検出領域内において、閾値以上の輝度を有し、前記被検レンズの面積よりも小さい明暗領域を認識する明暗領域認識手段と、
    　前記ステージが移動すべき移動方向と移動量を設定し、設定された前記移動方向と前記移動量に基づいて前記移動部を制御する移動制御手段と、
    　設定された位置が前記検出領域の中心に近づいているか離れているかを判断する方向判断手段と、
    して機能させると共に、
    　前記移動制御手段が前記設定された移動方向に従って前記ステージを移動した結果、前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心から離れる方向に移動していると前記方向判断手段が判断した場合、前記移動制御手段は、前記設定した移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に従って前記移動部を制御するように機能させるためのプログラム。
  12. 　光源からの光が被検レンズを通過して反射型球面原器によって反射されて再び前記被検レンズを通過することによって生成される測定光と、参照面からの参照光と、によって形成される干渉縞を撮像デバイスによって検出する干渉計を有して前記被検レンズの透過波面を測定する測定装置に使用され、前記被検レンズによって集光される集光点と前記反射型球面原器の球心とを位置合わせするアライメントシステムの制御方法であって、
    　前記撮像デバイスの撮像面の前記干渉縞を検出する検出領域内において、閾値以上の輝度を有し、前記被検レンズよりも小さい明暗領域の中心が前記撮像面において前記検出領域の中心に近づくように移動方向を設定して、前記被検レンズを載置するステージを移動する移動部を制御するステップと、
    　前記制御ステップの結果、実際に前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心に近づく方向に移動しているか離れる方向に移動しているかを判断するステップと、
    　前記判断ステップが、実際には、前記明暗領域の中心が前記検出領域の中心から離れる方向に移動していると判断した場合に、前記設定された移動方向を反対方向に再設定し、再設定された移動方向に基づいて前記移動部を制御するステップと、
    を有することを特徴とするアライメントシステムの制御方法。
  13. 　被検レンズの透過波面を測定する測定装置であって、
    　光源からの光が前記被検レンズを通過して反射型球面原器によって反射されて再び前記被検レンズを通過することによって生成される測定光と、参照面からの参照光と、によって形成される干渉縞を撮像デバイスによって検出する干渉計と、
    　前記被検レンズの集光される集光点と前記反射型球面原器の球心とを位置合わせする請求項１～１０のうちいずれか一項に記載のアライメントシステムと、
    を有することを特徴とする測定装置。
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