WO2012001929A1 - 波面収差測定装置及び波面収差測定方法 - Google Patents

波面収差測定装置及び波面収差測定方法 Download PDF

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WO2012001929A1
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lens
light
wavefront aberration
measured
measurement
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PCT/JP2011/003625
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圭一 松崎
晃正 佐野
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パナソニック株式会社
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    • 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
    • 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
    • G01M11/0207—Details of measuring devices
    • G01M11/0214—Details of devices holding the object to be tested

Definitions

  • the present invention relates to a wavefront aberration measuring apparatus and a wavefront aberration measuring method for measuring the wavefront aberration of a lens having a spherical portion.
  • an optical information recording / reproducing technology for recording or reproducing information using light
  • it has a hemispherical or super hemispherical shape made of a high refractive material for the purpose of raising the limit of the light spot diameter reduction by a conventional lens.
  • a technique has been proposed in which an effective numerical aperture (NA) is increased by using SIL (Solid Immersion Lens) to obtain a minute light spot.
  • NA numerical aperture
  • the SIL is usually produced by processing a spherical lens into a hemisphere or a super hemisphere.
  • a very high-precision shape inspection of about 1/20 to 1/100 of the measurement wavelength is required.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a conventional wavefront aberration inspection apparatus using a Fizeau interferometer that is generally used.
  • light emitted from the light source 30 is converted into diverging light by the diverging lens 31.
  • the divergent light is reflected by the half mirror 32 and then converted into parallel light by the collimator lens 33.
  • the parallel light is incident on the spherical prototype 38, and a part of the incident light is reflected from the spherical prototype 38 and passes through the collimator lens 33 as reference light. On the other hand, the remainder of the incident light is converted into convergent light by the spherical prototype 38 and irradiates the surface 36a of the object 36 to be measured.
  • the measurement light reflected from the surface 36 a of the object to be measured 36 passes through the spherical original device 38 and the collimator lens 33 and overlaps with the reference light reflected from the spherical original device 38.
  • the measurement light and the reference light interfere with each other, and interference fringes are generated.
  • the generated interference fringes pass through the half mirror 32 and are imaged on the light receiving surface of the imaging device 35 by the imaging lens 34.
  • the phase distribution of the reflected light from the surface 36a of the object to be measured 36 is obtained, and the aberration component is analyzed.
  • the difference from the optical path length of the reference light reflected from the original device 38 and imaged on the light receiving surface of the imaging device 35 is larger than the output wavelength of the light source 30. Therefore, as the light source 30, it is necessary to use a laser light source that emits coherent light, such as a He—Ne laser or a semiconductor laser.
  • a temporal phase shift method is generally used.
  • the spherical original device 38 is slightly displaced in the optical axis direction in the wavelength order by the driving device 37, and the phase wavefront is obtained by synthesizing the intensity distribution of the interference pattern obtained at that time.
  • a method for inspecting and analyzing the aberration component by expanding the Zernike expansion of the phase distribution and making the expansion coefficient correspond to various aberration components such as coma aberration or astigmatism is generally used. Often used.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and can reduce the influence of interference noise caused by reflected light from a surface different from the measurement surface of the lens to be measured. It is an object of the present invention to provide a wavefront aberration measuring apparatus and a wavefront aberration measuring method capable of measuring the wavefront aberration of a measurement surface.
  • a wavefront aberration measuring device includes a light source, an interferometer that generates interference fringes by causing interference between measurement light reflected from a lens surface of a lens to be measured and reference light, and the interferometer An image pickup device for picking up the interference fringes, wherein the interferometer branches the light emitted from the light source into the measurement light and the reference light, and reflects the measured lens.
  • a beam splitter for guiding the measurement light and the reference light in the same direction, and provided on the optical path of the measurement light branched by the beam splitter, condensing the measurement light on the lens to be measured; and
  • An objective lens for converting the measurement light reflected from the lens surface of the lens to be measured into parallel light, a lens holder for holding the lens to be measured, and moving the lens holder to move the objective lens.
  • a lens holder driving unit that adjusts a horizontal position and a focus direction position of the lens to be measured with respect to a position, and an optical path of the reference light branched by the beam splitter, and the reference light is supplied to the beam splitter.
  • a reference mirror that reflects toward the light source, and an imaging lens that forms an interference fringe between the measurement light and the reference light guided in the same direction from the beam splitter on the imaging device, and the light source is Low coherence light is emitted, and the optical path lengths of the measurement light and the reference light match.
  • the light source emits light.
  • the interferometer generates interference fringes by causing the measurement light reflected from the lens surface of the lens to be measured to interfere with the reference light.
  • the imaging device images the interference fringes generated by the interferometer.
  • the beam splitter branches the light emitted from the light source into measurement light and reference light, and guides the measurement light reflected from the lens to be measured and the reference light in the same direction.
  • the objective lens is provided on the optical path of the measurement light branched by the beam splitter, condenses the measurement light on the lens to be measured, and converts the measurement light reflected from the lens surface of the lens to be measured into parallel light. .
  • the lens holder holds the lens to be measured.
  • the lens holder driving unit adjusts the horizontal position and the focus direction position of the lens to be measured with respect to the objective lens by moving the lens holder.
  • the reference mirror is provided on the optical path of the reference light branched by the beam splitter, and reflects the reference light toward the beam splitter.
  • the imaging lens images an interference fringe between the measurement light and the reference light guided in the same direction from the beam splitter on the imaging device.
  • the light source emits low coherence light. Further, the optical path lengths of the measurement light and the reference light are the same.
  • the present invention when measuring the wavefront aberration of the lens to be measured, low-coherence light is used, and the optical path lengths of the measurement light and the reference light coincide with each other.
  • the influence of interference noise caused by reflected light can be reduced, and the wavefront aberration of the measurement surface of the lens to be measured can be measured with high accuracy.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the wavefront aberration inspection apparatus in Embodiment 1 of this invention.
  • A is a figure which shows the mode of the light which injects into a spherical test lens
  • B is a figure which shows the mode of the light which injects into a hemispherical test lens
  • C It is a figure which shows the mode of the light which injects into a test lens of a super hemisphere shape.
  • Embodiment 2 of this invention it is a figure which shows arrangement
  • Embodiment 2 of this invention it is a figure which shows arrangement
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wavefront aberration inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 shows a configuration in which a lens to be inspected is a spherical lens, and the wavefront aberration of reflected light from a part of the surface of the spherical lens is inspected.
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes a light source 1, an interferometer 41, an imaging device 14, and a wavefront aberration analysis unit 15.
  • the light source 1 is composed of, for example, an incandescent light source or a light emitting diode, and emits low coherence light which is light having low coherence.
  • the interferometer 41 generates interference fringes by causing the measurement light 8 reflected from the lens surface of the test lens 5 and the reference light 12 to interfere with each other.
  • the imaging device 14 images the interference fringes generated by the interferometer 41.
  • the wavefront aberration analyzer 15 analyzes the wavefront aberration of the lens 5 to be examined based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device 14.
  • the interferometer 41 includes a collimator lens 2, a beam splitter 3, a test lens holder drive unit 4, a test lens holder 6, an objective lens 7, an ND (Neutral Density) filter 9, a reference mirror 10, and a reference mirror drive unit 11. And an imaging lens 13.
  • the collimator lens 2 converts the light emitted from the light source 1 into parallel light.
  • the beam splitter 3 branches the light emitted from the light source 1 into the measurement light 8 and the reference light 12 and guides the measurement light 8 reflected from the lens 5 to be measured and the reference light 12 in the same direction.
  • the objective lens 7 is provided on the optical path of the measurement light 8 branched by the beam splitter 3, condenses the measurement light on the test lens 5, and reflects the measurement light 8 reflected from the lens surface of the test lens 5. Convert to parallel light.
  • the test lens holder 6 holds the test lens 5.
  • a mortar-shaped hole for placing the test lens 5 is formed in the test lens holder 6.
  • the mortar-shaped hole is a through-hole, and the measuring light 8 enters from the opening side formed in the lower part of the mortar-shaped hole.
  • the test lens holder driving unit 4 moves the test lens holder 6 to adjust the horizontal position and the focus direction position of the test lens 5 with respect to the objective lens 7.
  • the ND filter 9 reduces the light amount of the reference light 12 in order to equalize the light intensities of the measurement light 8 and the reference light 12.
  • the reference mirror 10 is provided on the optical path of the reference light 12 branched by the beam splitter 3 and reflects the reference light 12 toward the beam splitter 3.
  • the reference mirror driving unit 11 moves the reference mirror 10 in the optical axis direction of the reference light 12.
  • the imaging lens 13 forms an image of the interference fringes between the measurement light 8 and the reference light 12 guided in the same direction from the beam splitter 3 on the imaging device 14.
  • the reference mirror drive unit 11 moves the reference mirror 10 to a position where the optical path lengths of the measurement light 8 and the reference light 12 match.
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes the wavefront aberration analysis unit 15.
  • the present invention is not particularly limited thereto, and the wavefront aberration inspection apparatus does not include the wavefront aberration analysis unit 15. Also good.
  • the wavefront aberration inspection apparatus corresponds to an example of a wavefront aberration measurement apparatus
  • the test lens 5 corresponds to an example of a measurement lens
  • the test lens holder 6 corresponds to an example of a lens holder.
  • the lens holder driving unit 4 corresponds to an example of the lens holder driving unit.
  • a Michelson interferometer is used as an interferometer.
  • divergent light emitted from a light source 1 is converted into parallel light by a collimator lens 2 and divided into two optical paths by a beam splitter 3.
  • one light beam is incident on the objective lens 7 as the measurement light 8.
  • the measurement light 8 incident on the objective lens 7 is converted into a spherical wave and irradiated onto the surface of the test lens 5 which is the test surface.
  • the test lens 5 is held by a test lens holder 6.
  • the position of the test lens 5 is determined by the test lens holder driving unit 4 so that the irradiation light on the surface of the test lens 5 is reflected by the surface of the test lens 5 and returns to the original path to return the objective lens 7 and
  • the beam splitter 3 is adjusted so as to pass through in the order. Therefore, the measurement light 8 reflected from the surface of the lens 5 to be measured passes through the objective lens 7 and the beam splitter 3.
  • the other light beam split by the beam splitter 3 is incident on the reference mirror 10 having a planar shape polished with high accuracy as the reference light 12.
  • the reference light 12 incident on the reference mirror 10 is reflected and further returns to the beam splitter 3 and reflected in the same direction as the measurement light 8.
  • Interference light generated by superimposing the measurement light 8 and the reference light 12 by the beam splitter 3 is guided to the imaging device 14 via the imaging lens 13. Then, the interference pattern of the interference light is acquired as image data by the imaging device 14.
  • the ND filter 9 is disposed between the beam splitter 3 and the reference mirror 10, and the light quantity ratio between the measurement light 8 and the reference light 12 is adjusted by the ND filter 9, so that the contrast of the interference pattern can be improved.
  • the wavefront aberration analyzer 15 calculates the phase wavefront of the interference light based on the interference pattern of the interference fringes imaged by the imaging device 14, and analyzes the wavefront aberration based on the calculated phase wavefront.
  • the reference mirror drive unit 11 slightly displaces the reference mirror 10 in the optical axis direction in the wavelength order, and obtains the phase wavefront by synthesizing the intensity distribution of the interference pattern.
  • a temporal phase shift method is used.
  • a spatial phase shift method in which the reference mirror 10 is tilted to obtain the phase wavefront from the interference fringe intensity pattern may be used.
  • a Fizeau interferometer is used as an interferometer.
  • the Fizeau interferometer has a configuration in which a large optical path difference occurs between the reference light and the measurement light compared to the wavelength. . Therefore, in the conventional wavefront aberration inspection apparatus, in order to obtain interference fringes, it is essential to use highly coherent light, that is, laser light, which is highly coherent light.
  • the optical path lengths of the measurement light 8 and the reference light 12 can be matched by adjusting the position of the reference mirror 10. For this reason, it is not always necessary to use a coherent light source as long as the two optical path lengths of the measurement light 8 and the reference light 12 are matched. Interference fringes can also be obtained using a light source that emits low-coherence light, such as a light source that emits white light and a light-emitting diode (LED).
  • a light source that emits low-coherence light such as a light source that emits white light and a light-emitting diode (LED).
  • interference fringes can be observed with high accuracy when the two optical path lengths of the measurement light and the reference light match in the wavelength order. For this reason, the position of the reference mirror 10 where the interference fringes can be observed with respect to the measurement site of the subject is limited to a very narrow range.
  • the optical path lengths of the measurement light and the reference light may be matched on the order of several hundred microns.
  • the difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 300 ⁇ m or less, and even more preferably 100 ⁇ m or less. Note that the optical path lengths of the measurement light and the reference light are most preferably matched in the wavelength order.
  • This embodiment applies coherence of light emitted from a light source, and is characterized by using a low coherence light source as the light source.
  • a low coherence light source as the light source.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a state of light incident on a spherical test lens
  • FIG. 2B is a diagram illustrating a state of light incident on a hemispherical test lens
  • FIG. 2C is a diagram illustrating a state of light incident on the super hemispherical test lens.
  • FIG. 2A shows the objective lens 7, the test lens 5 and the measurement light 8 in FIG.
  • a part of the emitted light from the objective lens 7 is reflected by the surface 5a of the test lens 5 to become the measurement light 8, but the remainder of the emitted light is applied to the surface 5a of the test lens 5.
  • the light passes through, is once condensed at the center of the lens 5 to be tested, is reflected by the back surface 5b that is point-symmetric with respect to the front surface 5a and has the center of the lens 5 to be tested as a symmetry point, and returns to the original path. Therefore, the reflected light from the back surface 5 b of the lens 5 to be measured is superimposed on the measuring light 8 as noise light.
  • the light source 1 When the light source 1 emits coherent light as in the conventional example, a noise component due to noise light is superimposed on the interference pattern acquired by the imaging device 14, and accurate wavefront aberration analysis cannot be performed.
  • the light source 1 is a light source that emits low-coherence light
  • the position of the reference mirror 10 is adjusted by the reference mirror driving unit 11 so that the optical path lengths of the measurement light 8 and the reference light 12 match in the wavelength order.
  • the noise light does not interfere with the measurement light 8 and the reference light 12. Therefore, only interference fringes between the measurement light 8 reflected by the surface 5a of the test lens 5 and the reference light 12 are obtained, and the reflected wavefront aberration of the test lens 5 can be accurately measured.
  • the test lens 5 is a spherical lens, but the present invention is not limited to this.
  • the test lens 5 is a hemispherical lens, a super hemispherical lens, or an aspherical surface. It may be a lens.
  • the test lens 5 may be a hemispherical lens 51.
  • the test lens 5 is a hemispherical lens 51 as shown in FIG. 2B
  • a part of the light emitted from the objective lens 7 is reflected by the surface 51 a of the hemispherical lens 51 and becomes the measurement light 8.
  • the remainder of the emitted light passes through the surface 51a of the hemispherical lens 51, is once condensed and reflected at the center 51b of the hemispherical lens 51, and returns to the original path. Therefore, the reflected light from the center 51 b of the hemispherical lens 51 is superimposed on the measuring light 8 as noise light.
  • the noise component due to the noise light is superimposed on the interference pattern acquired by the imaging device 14 as in the case of the spherical lens, and accurate wavefront aberration analysis is performed. Can not be.
  • noise light can be separated, and only interference fringes between the measurement light 8 reflected by the surface 51a of the hemispherical lens 51 and the reference light 12 are obtained, and the hemispherical lens is obtained.
  • the reflected wavefront aberration of the surface 51a of 51 can be accurately measured.
  • the test lens 5 may be a super hemispherical lens 52.
  • the thickness of the super hemispherical lens 52 in the optical axis direction is longer than the radius of the lens and shorter than the diameter of the lens.
  • the test lens 5 is a super hemispherical lens 52 as shown in FIG. 2C, a part of the light emitted from the objective lens 7 is reflected by the surface 52a of the super hemispherical lens 52 and the measurement light 8 is reflected.
  • the remainder of the emitted light is transmitted through the surface 52a of the super hemispherical lens 52, once condensed at the center of the super hemispherical lens 52, reflected by the back surface 52b of the super hemispherical lens 52, and returns to the original path. Therefore, the reflected light from the back surface 52 b of the super hemispherical lens 52 is superimposed on the measuring light 8 as noise light. For this reason, when the light source 1 emits coherent light as in the conventional example, the noise component due to the noise light is superimposed on the interference pattern acquired by the imaging device 14 in the same manner as in the spherical lens and hemispherical lens, and accurate. It becomes impossible to analyze wavefront aberration.
  • noise light can be separated, and only interference fringes between the measurement light 8 reflected by the surface 52a of the super hemispherical lens 52 and the reference light 12 are obtained.
  • the reflected wavefront aberration of the surface 52a of the hemispherical lens 52 can be accurately measured.
  • FIG. 3 to 5 are diagrams showing a part of the wavefront aberration inspection apparatus in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the position of the reference mirror when measuring the wavefront aberration of the surface of the lens to be examined.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the position of the reference mirror when measuring the wavefront aberration of the back surface of the lens to be tested, and
  • FIG. 5 is the position of the reference mirror when measuring the wavefront aberration of the measurement optical system.
  • the reflected light from the surface of the test lens 5 is the measurement light 8, and the optical path lengths of the measurement light 8 and the reference light 12 are equal to measure the wavefront aberration of the surface of the test lens 5.
  • the reference mirror 10 is arranged at the position. Let L be the distance between the reference mirror 10 and the beam splitter 3 at this time.
  • the reference mirror driving unit 11 moves the reference mirror 10 in the direction away from the beam splitter 3 by 2r / n from the position of FIG.
  • the interval is L + 2r / n.
  • r is the radius of the test lens 5
  • n is the refractive index of the test lens 5.
  • the optical path length difference between the measurement light 8 and the reference light 12 increases by 2r / n, and the measurement light 8 and the reference light 12 do not interfere with each other.
  • the optical path lengths of the reflected light from the back surface of the test lens 5 and the reference light 12 are equal, and the reflected light from the back surface of the test lens 5 interferes with the reference light 12. Therefore, by setting the distance between the reference mirror 10 and the beam splitter 3 to L + 2r / n, it is possible to inspect only the wavefront aberration of the reflected light from the back surface of the lens 5 to be examined.
  • the interferometer 41 generates interference fringes by causing the measurement light reflected from the front surface or the back surface of the lens 5 to be examined to interfere with the reference light.
  • the objective lens 7 condenses the measurement light on the test lens 5 and converts the measurement light reflected from the front or back surface of the test lens 5 into parallel light.
  • the reference mirror 10 has a position where the optical path lengths of the measurement light reflected from the surface of the test lens 5 and the reference light match, or the optical path lengths of the measurement light reflected from the back surface of the test lens 5 and the reference light match. It is selectively arranged at the position.
  • the test lens holder driving unit 4 arranges the test lens 5 so that the emitted light from the objective lens 7 is focused on one point on the surface of the test lens 5. That is, the test lens holder driving unit 4 moves the test lens holder 6 in a direction away from the objective lens 7 so that the emitted light from the objective lens 7 is collected at one point on the surface of the test lens 5. Further, the reference mirror driving unit 11 moves the reference mirror 10 from the position of FIG. 3 by r / n in a direction approaching the beam splitter 3, thereby changing the distance between the reference mirror 10 and the beam splitter 3 to L ⁇ r / n. And In this case, the wavefront aberration of the reference light 12 that does not include the reflected light from the test lens 5, that is, the measurement light 8, can be measured.
  • the wavefront aberration of the reference light 12 is a wavefront aberration that the measurement optical system has, and is an offset with respect to the true value of the wavefront aberration that the test lens 5 has measured in the state of FIG. 3 or FIG.
  • the measurement optical system has a value obtained by subtracting the value of the wavefront aberration of the reference light 12 measured in the state of FIG. 5 from the value of the wavefront aberration of the test lens 5 measured in the state of FIG. 3 or FIG.
  • the offset of the wavefront aberration can be removed.
  • the measurement light 8 condensed on the surface of the lens 5 to be examined is reflected in a direction symmetrical to the optical axis at the condensing point.
  • aberration components that are asymmetric with respect to the optical axis such as coma aberration, cancel out each other and become zero, and cannot be removed.
  • Wavefront aberrations such as defocus, astigmatism, and spherical aberration It is possible to remove only aberration components that are symmetrical about the axis.
  • the light source 1 (not shown) may be a coherent light source.
  • the distance between the reference mirror 10 and the beam splitter 3 does not have to be Lr / n, and thus the measurement light 8
  • the difference between the optical path length of the reference light 12 and the optical path length of the reference light 12 only needs to be equal to or smaller than the coherence length of the light source 1, and the distance between the reference mirror 10 and the beam splitter 3 can be made relatively large.
  • the measurement is performed according to the following procedure.
  • the laser drive unit that drives the semiconductor laser light source raises the drive current of the semiconductor laser light source to a threshold value or more and puts the semiconductor laser light source into a laser oscillation state to make the laser light highly coherent.
  • the wavefront aberration analysis unit 15 measures the wavefront aberration of the measurement optical system.
  • the laser drive unit sets the laser light to low coherence light by setting the drive current of the semiconductor laser light source to be smaller than a threshold value and setting the semiconductor laser light source to a spontaneous emission state.
  • the wavefront aberration analyzer 15 measures the wavefront aberration of the front surface or the back surface of the lens 5 to be examined.
  • the wavefront aberration analysis unit 15 calculates the value of the wavefront aberration of the measurement optical system measured in the state of FIG. 5 from the value of the wavefront aberration of the front or back surface of the lens 5 measured in the state of FIG. 3 or FIG. Is subtracted.
  • the lens holder driving unit 4 detects the horizontal position and the focus direction of the test lens 5 with respect to the objective lens 7 so that the measurement light emitted from the objective lens 7 is condensed on the surface of the test lens 5. Adjust the position.
  • the reference mirror drive unit 11 moves the reference mirror 10 to a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light match.
  • the wavefront aberration analysis unit 15 calculates a first wavefront aberration value representing the wavefront aberration of the measurement optical system based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device 14.
  • the test lens holder driving unit 4 places the test lens in the horizontal direction and the focus direction with respect to the objective lens 7 so that the measurement light emitted from the objective lens 7 is collected at the center of the test lens 5. Adjust.
  • the reference mirror drive unit 11 moves the reference mirror 10 to a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light match.
  • the wavefront aberration analysis unit 15 calculates a second wavefront aberration value representing the wavefront aberration of the test lens 5 including the wavefront aberration of the measurement optical system based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device 14. calculate.
  • the wavefront aberration analyzer 15 subtracts the first wavefront aberration value from the second wavefront aberration value to calculate the wavefront aberration of the test lens 5 that does not include the wavefront aberration of the measurement optical system.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a wavefront aberration inspection apparatus in a modification of the first embodiment of the present invention.
  • the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG. 6 includes a light source 1, an interferometer 42, an imaging device 14, and a wavefront aberration analysis unit 15.
  • the same components as those in the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG. 6 the same components as those in the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG.
  • the test lens 5 is held by a test lens holder 6 in which a mortar-shaped hole is formed, and the interferometer 41 receives measurement light 8 from below the test lens holder 6. It is configured to enter.
  • the interferometer 42 may be configured to allow the measurement light 8 to enter from above the lens holder 6 to be measured.
  • a mortar-like hole for placing the test lens 5 is formed in the test lens holder 6.
  • Measuring light 8 enters from the opening side formed in the upper part of the mortar-shaped hole.
  • the mortar-shaped hole formed in the test lens holder 6 is a through-hole, but the present invention is not particularly limited to this, and the measurement light 8 enters from above the test lens 5.
  • the opening may be formed only in the upper part of the mortar-shaped hole instead of the through hole.
  • FIG. 7 is a diagram showing the arrangement of the wavefront aberration inspection apparatus when adjusting the position of the test lens in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8 shows the test in the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows arrangement
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes a semiconductor laser light source 23, a laser drive unit 17, an interferometer 43, an imaging device 14, and a wavefront aberration analysis unit 15.
  • the semiconductor laser light source 23 emits laser light.
  • the laser driving unit 17 drives the semiconductor laser light source 23.
  • the test lens holder drive unit 4 adjusts the horizontal position and the focus direction position of the test lens 5 with respect to the objective lens 7, the laser drive unit 17 causes the semiconductor laser light source 23 to oscillate and emit high coherence light.
  • the semiconductor laser light source 23 is set in the spontaneous emission state to emit low coherence light.
  • the interferometer 43 includes a collimator lens 2, a beam splitter 3, a test lens holder driving unit 4, a test lens holder 6, an objective lens 7, an ND filter 9, a reference mirror 10, a reference mirror driving unit 11, an imaging lens 13, An ND filter 18 and an ND filter driving unit 19 are provided.
  • the ND filter 18 is disposed between the collimator lens 2 and the beam splitter 3 and reduces the amount of laser light emitted from the semiconductor laser light source 23.
  • the ND filter driving unit 19 moves the ND filter 18 to switch between a state in which the ND filter 18 is disposed on the optical path and a state in which the ND filter 18 is disposed outside the optical path.
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes the wavefront aberration analysis unit 15.
  • the present invention is not particularly limited thereto, and the wavefront aberration inspection apparatus does not include the wavefront aberration analysis unit 15. Also good.
  • the wavefront aberration inspection apparatus corresponds to an example of a wavefront aberration measurement apparatus
  • the semiconductor laser light source 23 corresponds to an example of a laser light source.
  • the light source is the semiconductor laser light source 23.
  • the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIGS. 7 and 8 is different from the wavefront aberration inspection apparatus in FIG. 1.
  • the interferometer 43 includes a laser driving unit 17 that drives the semiconductor laser light source 23, an ND filter 18, and an ND filter.
  • An ND filter driving unit 19 that moves 18 is provided. With this configuration, the measurement position of the test lens 5 can be easily adjusted by observing interference fringes.
  • the laser driving unit 17 supplies a driving current equal to or higher than the oscillation threshold to the semiconductor laser light source 23, and the semiconductor laser light source 23 enters a laser oscillation state.
  • the light from the semiconductor laser light source 23 is converted into parallel light by the collimator lens 2, reflected by the beam splitter 3, and then incident on the objective lens 7.
  • the test lens 5 is arranged so that the emitted light from the objective lens 7 is condensed on the surface of the test lens 5 as in FIG.
  • the test lens holder driving unit 4 causes the reflected light from the surface of the test lens 5 to enter the light receiving surface of the imaging device 14 and the reflected light from the surface of the test lens 5. Then, the test lens 5 is roughly adjusted until interference fringes with the reference light 12 can be observed.
  • the test lens holder driving unit 4 reflects the measurement light 8 on the surface of the test lens 5 on the surface of the test lens 5, returning the original path,
  • the position of the test lens 5 in the focus direction is adjusted so that the objective lens 7 and the beam splitter 3 are transmitted in this order. That is, the test lens holder driving unit 4 adjusts the position of the test lens 5 in the focus direction with respect to the objective lens 7 so that the measurement light emitted from the objective lens 7 is collected at the center of the test lens 5.
  • the sensitivity of position change to these interference fringe changes is extremely high. Therefore, by adjusting the position of the test lens 5 so that the interference fringes are eliminated, the position of the test lens 5 can be accurately adjusted with micron order accuracy. That is, the test lens holder driving unit 4 adjusts the horizontal position and the focus direction position of the test lens 5 with respect to the objective lens 7 so that the interference fringes measured by the imaging device 14 are eliminated.
  • the laser drive unit 17 supplies a drive current smaller than the oscillation threshold value to the semiconductor laser light source 23, and the semiconductor laser light source 23 enters a spontaneous emission state.
  • the reference mirror driving unit 11 moves the reference mirror 10 to a position where the optical path lengths of the measurement light 8 reflected from the test lens 5 and the reference light 12 are equal. Thereby, interference light is obtained.
  • the semiconductor laser light source 23 is a low-coherence light source that emits low-coherence light. Therefore, similarly to the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG. 1, it is possible to measure the interference fringes of the test lens 5 that is not affected by noise light from the back surface of the test lens 5.
  • the ND filter driving unit 19 is ND on the optical path of light emitted from the semiconductor laser light source 23.
  • the filter 18 is inserted (see FIG. 7). As a result, the amount of light emitted from the semiconductor laser light source 23 is reduced.
  • the ND filter driving unit 19 ND from the optical path of the light emitted from the semiconductor laser light source 23. The filter 18 is removed (see FIG. 8).
  • FIG. 9 is a diagram showing a part of the configuration of the wavefront aberration inspection apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes a light source 1 (not shown), an interferometer 41 (only a part is shown), an imaging device 14 (not shown), a wavefront aberration analyzer 15 (not shown), a marker 20, and a marker drive.
  • the unit 21 is provided.
  • the same components as those in the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG. the configuration other than the configuration shown in FIG. 9 is the same as that in FIG.
  • the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG. 9 includes a marker 20 and a marker driving unit 21 in addition to the configuration of the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG.
  • the marker 20 is disposed at a position facing the objective lens 7 with the test lens 5 interposed therebetween, and performs marking at a position facing the light incident surface of the test lens 5.
  • the marker driving unit 21 moves the marker 20 in the optical axis direction according to the measurement result of the wavefront aberration by the wavefront aberration analyzing unit 15 (not shown), and performs marking on the lens 5 to be examined.
  • the wavefront aberration analysis unit 15 determines that the wavefront aberration is equal to or less than a predetermined value, the marker driving unit 21 performs marking at a position facing the light incident surface of the placed lens 5 to be tested.
  • the marker driving unit 21 faces the light incident surface of the placed lens 5 to be tested. Marking may be performed at a position to be performed.
  • the marker 20 and the marker driving unit 21 correspond to an example of a marking unit.
  • FIG. 10 is a diagram showing a part of the configuration of the wavefront aberration inspection apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes a light source 1 (not shown), an interferometer 41 (only a part is shown), an imaging device 14 (not shown), a wavefront aberration analysis unit 15 (not shown), and a test lens rotation unit. 22.
  • the configuration other than the configuration shown in FIG. 10 is the same as that of FIG.
  • the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG. 10 includes a lens rotation unit 22 in addition to the configuration of the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG.
  • the test lens rotating unit 22 changes the incident position of light on the test lens 5 by rotating the test lens 5 according to the measurement result of the wavefront aberration.
  • the test lens rotating unit 22 has a gripping part for gripping the test lens 5 and an arm part connected to the gripping part. The test lens 5 is gripped by the gripping portion, and the arm portion is moved in a direction perpendicular to the optical axis, whereby the test lens 5 is rotated.
  • test lens rotating unit 22 corresponds to an example of a lens rotating unit.
  • test lens rotating unit 22 rotates the test lens 5 to rotate the test lens 5. Measure different surfaces further.
  • test lens 5 is a spherical lens for SIL
  • a part of the entire surface of the spherical lens is actually used. Therefore, by rotating the spherical lens by the test lens rotating unit 22 and measuring the wavefront aberration, it is possible to select the portion having the best aberration performance of the spherical lens and use the selected portion as the light incident position. It becomes.
  • the test lens rotating unit 22 changes the incident position of the light with respect to the test lens 5 by rotating the test lens 5 in accordance with the measurement result of the wavefront aberration.
  • the portion with the best performance can be selected, and the selected portion can be used as the light incident position.
  • the wavefront aberration inspection apparatus may include a marker 20, a marker driving unit 21, and a lens rotation unit 22 in addition to the configuration of the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG.
  • the lens rotation unit 22 rotates the lens 5 while measuring the wavefront aberration
  • the marker driving unit 21 causes the wavefront aberration analysis unit 15 to reduce the wavefront aberration to a predetermined value or less.
  • marking is performed at a position facing the light incident surface of the placed test lens 5.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a wavefront aberration inspection apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes a light source 1, an interferometer 44, an imaging device 14, and a wavefront aberration analysis unit 15.
  • the interferometer 44 includes a collimator lens 2, a beam splitter 3, a test lens holder driving unit 4, a test lens holder 61, an objective lens 7, an ND filter 9, a reference mirror 10, a reference mirror driving unit 11, and an imaging lens 13. Prepare.
  • the same components as those of the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG. 11 the same components as those of the wavefront aberration inspection apparatus shown in FIG.
  • the test lens holder 6 shown in FIG. 1 has only one test lens mounting portion for mounting the test lens, but the test lens holder 61 in the fifth embodiment is linear. A plurality of lens mounting portions to be examined.
  • the test lens holder 61 is formed with a plurality of mortar-shaped holes (test lens mounting portions) for mounting the test lens 5 in a straight line.
  • the test lens holder driving unit 4 adjusts the horizontal position and the focus direction position of the test lens 5 with respect to the objective lens 7 by moving the test lens holder 61. Furthermore, the test lens holder driving unit 4 sends the test lens holder 61 linearly in order to sequentially measure the wavefront aberration of the test lens 5 placed in each of the plurality of mortar-shaped holes.
  • test lens holder 61 corresponds to an example of a lens holder
  • test lens holder driving unit 4 corresponds to an example of a lens holder feed mechanism
  • the interferometer 44 may be provided with a lens holder feeding mechanism for feeding the test lens holder 61 linearly separately from the test lens holder drive unit 4.
  • the plurality of test lens mounting portions arranged linearly on the test lens holder 61 are switched by the test lens holder driving unit 4, and each of the plurality of test lenses 5 is sequentially measured. Is done.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a wavefront aberration inspection apparatus in a modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • the wavefront aberration inspection apparatus includes a light source 1, an interferometer 45, an imaging device 14, and a wavefront aberration analysis unit 15.
  • the interferometer 45 includes a collimator lens 2, a beam splitter 3, a test lens holder drive unit 4, a test lens holder 62, an objective lens 7, an ND filter 9, a reference mirror 10, a reference mirror drive unit 11, and an imaging lens 13.
  • the test lens holder 62 has a disk shape and includes a plurality of test lens mounting portions arranged along the circumference, and the test lens holder driving unit 4
  • the lens 5 to be measured may be switched by rotating the lens holder 62.
  • the test lens holder 62 is formed with a plurality of mortar-shaped holes (test lens mounting portions) for mounting a plurality of test lenses 5 along the circumference.
  • the test lens holder driving unit 4 adjusts the horizontal position and the focus direction position of the test lens 5 with respect to the objective lens 7 by moving the test lens holder 62. Further, the test lens holder driving unit 4 rotates the test lens holder 62 in order to sequentially measure the wavefront aberration of the test lens 5 placed in each of the plurality of mortar-shaped holes.
  • test lens holder 62 corresponds to an example of a lens holder
  • test lens holder driving unit 4 corresponds to an example of a lens holder rotation mechanism
  • the interferometer 45 may be provided with a lens holder rotating mechanism for rotating the lens holder 62 to be tested separately from the lens holder driving unit 4.
  • test lens mounting portions arranged along the circumference of the disk-shaped test lens holder 62 are switched by the test lens holder driving unit 4, and a plurality of test lenses 5 are detected. Each of these is measured sequentially.
  • a wavefront aberration measuring device includes a light source, an interferometer that generates interference fringes by causing interference between measurement light reflected from a lens surface of a lens to be measured and reference light, and the interferometer An image pickup device for picking up the interference fringes, wherein the interferometer branches the light emitted from the light source into the measurement light and the reference light, and reflects the measured lens.
  • a beam splitter for guiding the measurement light and the reference light in the same direction, and provided on the optical path of the measurement light branched by the beam splitter, condensing the measurement light on the lens to be measured; and
  • An objective lens for converting the measurement light reflected from the lens surface of the lens to be measured into parallel light, a lens holder for holding the lens to be measured, and moving the lens holder to move the objective lens.
  • a lens holder driving unit that adjusts a horizontal position and a focus direction position of the lens to be measured with respect to a position, and an optical path of the reference light branched by the beam splitter, and the reference light is supplied to the beam splitter.
  • a reference mirror that reflects toward the light source, and an imaging lens that forms an interference fringe between the measurement light and the reference light guided in the same direction from the beam splitter on the imaging device, and the light source is Low coherence light is emitted, and the optical path lengths of the measurement light and the reference light match.
  • the light source emits light.
  • the interferometer generates interference fringes by causing the measurement light reflected from the lens surface of the lens to be measured to interfere with the reference light.
  • the imaging device images the interference fringes generated by the interferometer.
  • the beam splitter branches the light emitted from the light source into measurement light and reference light, and guides the measurement light reflected from the lens to be measured and the reference light in the same direction.
  • the objective lens is provided on the optical path of the measurement light branched by the beam splitter, condenses the measurement light on the lens to be measured, and converts the measurement light reflected from the lens surface of the lens to be measured into parallel light. .
  • the lens holder holds the lens to be measured.
  • the lens holder driving unit adjusts the horizontal position and the focus direction position of the lens to be measured with respect to the objective lens by moving the lens holder.
  • the reference mirror is provided on the optical path of the reference light branched by the beam splitter, and reflects the reference light toward the beam splitter.
  • the imaging lens images an interference fringe between the measurement light and the reference light guided in the same direction from the beam splitter on the imaging device.
  • the light source emits low coherence light. Further, the optical path lengths of the measurement light and the reference light are the same.
  • the light source includes a laser light source that emits a laser beam, and further includes a laser driving unit that drives the laser light source, and the laser driving unit is operated by the lens holder driving unit.
  • the laser driving unit is operated by the lens holder driving unit.
  • the laser light source emits laser light.
  • the laser driving unit drives the laser light source. Then, when the horizontal position and the focus direction position of the lens to be measured with respect to the objective lens are adjusted by the lens holder driving unit, the laser driving unit causes the laser light source to oscillate and emit high coherence light. In addition, when the wavefront aberration of the lens to be measured is analyzed based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device, the laser driving unit emits low coherence light with the laser light source in a spontaneous emission state.
  • the position of the lens to be measured in the horizontal direction and the position in the focus direction with respect to the objective lens are adjusted using high coherence light, the position of the lens to be measured can be adjusted with high accuracy, and the wavefront aberration measurement can be performed. Measurement error can be reduced.
  • the lens surface includes a surface of the lens to be measured on which light is incident and a back surface of the lens to be measured on which light transmitted through the surface is incident
  • the interferometer includes the interferometer
  • An interference fringe is generated by causing the measurement light reflected from the front surface or the back surface of the lens to be measured to interfere with the reference light
  • the objective lens focuses the measurement light on the lens to be measured
  • the measurement light reflected from the front surface or the back surface of the lens to be measured is converted into parallel light
  • the reference mirror has an optical path length between the measurement light reflected from the surface of the lens to be measured and the reference light.
  • the light source is selectively disposed at a matching position or a position where the optical path lengths of the measurement light reflected from the back surface of the lens to be measured and the reference light match.
  • the lens surface includes the surface of the lens to be measured on which light is incident and the back surface of the lens to be measured on which light transmitted through the surface is incident.
  • the interferometer generates interference fringes by causing the measurement light reflected from the front or back surface of the lens to be measured to interfere with the reference light.
  • the objective lens condenses the measurement light on the lens to be measured and converts the measurement light reflected from the front or back surface of the lens to be measured into parallel light.
  • the reference mirror is located at a position where the optical path lengths of the measurement light reflected from the surface of the lens to be measured and the reference light match, or at a position where the optical path lengths of the measurement light reflected from the back surface of the lens to be measured and the reference light match. Arranged selectively.
  • the wavefront aberration measuring apparatus may further include a reference mirror driving unit that moves the reference mirror, and the reference mirror driving unit is located at a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light coincide with each other. Is preferably moved.
  • the reference mirror driving unit moves the reference mirror to a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light match, so the reference mirror is moved so that the optical path lengths of the measurement light and the reference light match. Can be adjusted.
  • the wavefront aberration measuring device further includes a wavefront aberration analyzing unit that analyzes the wavefront aberration of the lens to be measured based on image data of the interference fringes imaged by the imaging device
  • the lens holder driving unit includes: Adjusting the horizontal position and the focus direction position of the lens to be measured with respect to the objective lens so that the measurement light emitted from the objective lens is condensed on the surface of the lens to be measured; Moves the reference mirror to a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light coincide with each other, and the wavefront aberration analysis unit measures measurement optics based on image data of interference fringes imaged by the imaging device.
  • a first wavefront aberration value representing a wavefront aberration of the system is calculated, and the lens holder driving unit is configured such that the measurement light emitted from the objective lens is centered on the lens to be measured.
  • the position of the lens to be measured in the horizontal direction and the position in the focus direction with respect to the objective lens is adjusted so that the light is condensed, and the reference mirror driving unit is set to a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light coincide with each other.
  • the reference mirror is moved, and the wavefront aberration analysis unit represents a second wavefront aberration of the lens under measurement including the wavefront aberration of the measurement optical system based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device.
  • the wavefront aberration analysis unit subtracts the first wavefront aberration value from the second wavefront aberration value, thereby not including the wavefront aberration of the measurement optical system. It is preferable to calculate the wavefront aberration.
  • the wavefront aberration analysis unit analyzes the wavefront aberration of the lens to be measured based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device.
  • the lens holder driving unit adjusts the horizontal position and the focus direction position of the lens to be measured with respect to the objective lens so that the measurement light emitted from the objective lens is condensed on the surface of the lens to be measured.
  • the reference mirror driving unit moves the reference mirror to a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light match.
  • the wavefront aberration analysis unit calculates a first wavefront aberration value representing the wavefront aberration of the measurement optical system based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device.
  • the lens holder driving unit adjusts the position of the lens to be measured in the horizontal direction and the position of the focus direction with respect to the objective lens so that the measurement light emitted from the objective lens is collected at the center of the lens to be measured.
  • the reference mirror driving unit moves the reference mirror to a position where the optical path lengths of the measurement light and the reference light match.
  • the wavefront aberration analysis unit calculates a second wavefront aberration value representing the wavefront aberration of the lens under measurement including the wavefront aberration of the measurement optical system, based on the image data of the interference fringes imaged by the imaging device. Then, the wavefront aberration analysis unit calculates the wavefront aberration of the lens to be measured that does not include the wavefront aberration of the measurement optical system by subtracting the first wavefront aberration value from the second wavefront aberration value.
  • the wavefront aberration of the measurement optical system of the wavefront aberration measuring device can be removed from the wavefront aberration of the lens to be measured, the wavefront aberration of the lens to be measured can be measured with high accuracy.
  • the lens to be measured has a spherical shape, a hemispherical shape, or a super hemispherical shape.
  • the wavefront aberration of a spherical lens, a hemispherical lens, or a super hemispherical lens can be measured, for example, a wavefront such as a solid immersion lens or a hemispherical lens for coupling optical fiber. Aberration can be measured with high accuracy.
  • the wavefront aberration measuring apparatus preferably further includes a marking unit that performs marking at a position facing the light incident surface of the lens to be measured in accordance with the measurement result of the wavefront aberration.
  • the marking unit performs marking at a position facing the light incident surface of the lens to be measured according to the measurement result of the wavefront aberration, so that a position where the wavefront aberration of the lens to be measured is good can be easily obtained. Can be recognized. Further, it is possible to easily recognize a polishing position when a spherical lens is polished to produce a hemispherical or super hemispherical lens.
  • the wavefront aberration measuring apparatus preferably further includes a lens rotating unit that changes the incident position of light with respect to the lens to be measured by rotating the lens to be measured according to the measurement result of the wavefront aberration. .
  • the lens rotating unit changes the incident position of the light with respect to the lens to be measured by rotating the lens to be measured according to the measurement result of the wavefront aberration, so that the aberration performance of the lens to be measured is the best.
  • a portion can be selected, and the selected portion can be used as the incident position of light.
  • the lens holder has a mortar-shaped hole for mounting the lens to be measured, and the measurement light is incident from below the lens holder. Is preferred.
  • the lens to be measured can be easily placed on the lens holder in a short time, and the lens to be measured can be held on the lens holder with a simple structure.
  • the lens holder has a mortar-shaped hole for mounting the lens to be measured, and the measurement light is incident from above the lens holder. Is preferred.
  • the lens to be measured can be easily placed on the lens holder in a short time, and the lens to be measured can be held on the lens holder with a simple structure.
  • the lens holder is formed with a plurality of mortar-shaped holes for mounting a plurality of lenses to be measured in a straight line, and the interferometer includes the plurality of mortars.
  • the interferometer includes the plurality of mortars.
  • the lens holder is formed with a plurality of mortar-shaped holes for mounting a plurality of lenses to be measured in a straight line.
  • the lens holder feeding mechanism feeds the lens holder linearly in order to sequentially measure the wavefront aberration of the lens to be measured placed in each of the plurality of mortar-shaped holes.
  • the lens to be measured when measuring the wavefront aberration of a plurality of lenses to be measured, the lens to be measured can be easily switched, so that the wavefront aberrations of the plurality of lenses to be measured can be efficiently measured in a short time.
  • the lens holder has a disk shape, and the lens holder is formed with a plurality of mortar-shaped holes for placing a plurality of lenses to be measured along the circumference.
  • the interferometer further includes a lens holder rotating mechanism for rotating the lens holder in order to sequentially measure the wavefront aberration of the lens to be measured placed in each of the plurality of mortar-shaped holes. Is preferred.
  • the lens holder has a disk shape.
  • a plurality of mortar-shaped holes for mounting a plurality of lenses to be measured are formed along the circumference.
  • the lens holder rotating mechanism rotates the lens holder in order to sequentially measure the wavefront aberration of the lens to be measured placed in each of the plurality of mortar-shaped holes.
  • the lens to be measured when measuring the wavefront aberration of a plurality of lenses to be measured, the lens to be measured can be easily switched, so that the wavefront aberrations of the plurality of lenses to be measured can be efficiently measured in a short time.
  • the difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light is preferably 500 ⁇ m or less.
  • the optical path lengths of the measurement light and the reference light can be matched so that the difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light is 500 ⁇ m or less.
  • a surface aberration measurement method includes an emission step of emitting light from a light source, a branching step of branching the light emitted in the emission step into measurement light and reference light, and the branching step.
  • a condensing step for condensing the branched measurement light on the lens to be measured, a reference light reflecting step for reflecting the reference light branched in the branching step, and the measurement reflected from the lens surface of the lens to be measured
  • An interference fringe generating step for generating interference fringes by causing light and the reference light reflected in the reference light reflecting step to interfere, and an imaging step for imaging the interference fringes generated in the interference fringe generation step
  • the light source emits low-coherence light, and the optical path lengths of the measurement light and the reference light coincide with each other.
  • the emitted light is branched into measurement light and reference light.
  • the measurement light branched in the branching step is condensed on the lens to be measured.
  • the reference light reflecting step the branched reference light is reflected.
  • interference fringe generation step interference fringes are generated by causing the measurement light reflected from the lens surface of the lens to be measured to interfere with the reflected reference light.
  • the imaging step the generated interference fringes are imaged.
  • the emission step low-coherence light is emitted from the light source. Further, the optical path lengths of the measurement light and the reference light are the same.
  • a wavefront aberration measuring apparatus and a wavefront aberration measuring method according to the present invention are used for coupling a solid immersion lens used for a near-field optical recording / reproducing optical pickup, a spherical lens serving as a glass material of the solid immersion lens, and an optical communication fiber. It can be applied to the measurement of wavefront aberrations such as spherical lenses.

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Abstract

　ビームスプリッタ（３）は、光源（１）から出射された光を測定光（８）と参照光（１２）とに分岐し、かつ、被検レンズ（５）を反射した測定光（８）と、参照光（１２）とをそれぞれ同一方向に導き、対物レンズ（７）は、測定光（８）を被検レンズ（５）に集光し、かつ、被検レンズ（５）のレンズ面から反射した測定光（８）を平行光に変換し、参照ミラー（１０）は、参照光（１２）をビームスプリッタ（３）に向けて反射し、光源（１）は、低コヒーレンス光を出射し、測定光（８）と参照光（１２）との光路長は一致する。この構成により、被検レンズの測定面とは異なる面からの反射光による干渉ノイズの影響を低減することができ、高精度に被検レンズの測定面の波面収差を測定することができる。

Description

波面収差測定装置及び波面収差測定方法
　本発明は、球面部を有するレンズの波面収差を測定する波面収差測定装置及び波面収差測定方法に関するものである。
　近年、光を利用して情報を記録又は再生する光情報記録再生技術として、従来のレンズによる光スポットの小径化の限界を引き上げる目的で、高屈折材料からなる、半球又は超半球の形状を有するＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ）を用いて、光の実効的な開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を上げ、微小な光スポットを得る技術が提案されている。
　ＳＩＬは、通常、球状レンズが半球状又は超半球状に加工されることにより作製される。加工前の球状レンズ及び作製されたＳＩＬの球面部の加工精度を検査する場合においては、測定波長の１／２０～１／１００程度の非常に高精度な形状検査が要求される。
　このような光学部品の性能検査を高精度に行う方法としては、レーザ干渉計を用い、被検面の面形状を干渉縞により高精度に測定する方法が知られている。
　以下、従来例として、特許文献１に示された干渉計を用いて、球状レンズの反射波面を測定する方法を、図１３を参照して説明する。
　図１３は、一般的によく用いられている、フィゾー干渉計を用いた従来の波面収差検査装置の構成を示す図である。図１３において、光源３０から発せられた光は、発散レンズ３１により発散光に変換される。発散光は、ハーフミラー３２により反射された後、コリメータレンズ３３により平行光に変換される。
　平行光は、球面原器３８に入射し、入射した光の一部は、球面原器３８を反射し、参照光としてコリメータレンズ３３を通過する。一方、入射した光の残りは、球面原器３８によって収束光に変換され、被測定物３６の表面３６ａを照射する。
　被測定物３６の表面３６ａから反射した測定光は、球面原器３８及びコリメータレンズ３３を通過し、球面原器３８を反射した参照光と重なり合う。測定光と参照光とは互いに干渉し、干渉縞が生成される。生成された干渉縞は、ハーフミラー３２を透過し、結像レンズ３４により撮像装置３５の受光面上に結像される。
　撮像装置３５により得られた干渉縞が解析されることにより、被測定物３６の表面３６ａからの反射光の位相分布が得られ、収差成分が分析される。
　なお、図１３においては、光源３０から出射し、被測定物３６の表面３６ａを反射し、撮像装置３５の受光面上に結像される測定光の光路長と、光源３０から出射し、球面原器３８を反射し、撮像装置３５の受光面上に結像される参照光の光路長との差は、光源３０の出力波長よりも大きい。そのため、光源３０としては、たとえば、Ｈｅ－Ｎｅレーザ又は半導体レーザなどのコヒーレント光を出射するレーザ光源を用いる必要がある。
　位相分布を得る方法としては、たとえば、時間的位相シフト法が一般的に用いられる。時間的位相シフト法では、駆動装置３７により球面原器３８を光軸方向に波長オーダーで微小変位させ、その際に得られる干渉パターンの強度分布を合成することにより位相波面を得る。
　また、位相分布から収差成分を分析する方法としては、位相分布をツェルニケ展開し、展開係数をコマ収差又は非点収差といった各種収差成分へ対応させることにより、収差成分を検査及び分析する方法が一般的によく用いられる。
　ところが、図１３に示す測定光学系においては、被測定物３６である球状レンズの入射面（表面３６ａ）からの反射光を測定する際に、球状レンズに照射された光の一部は、球状レンズの入射面を透過し、球状レンズの裏面３６ｂにおいて反射される。球状レンズの裏面３６ｂで反射された光は、再び同一光路を戻り、球状レンズの入射面を通過し、球状レンズの入射面からの反射光と重なる。その結果、撮像装置３５に結像された干渉縞には、ノイズ成分が重畳し、収差成分の分析に誤差を生じさせてしまうという課題があった。
特開昭６２－１２９７０７号公報
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、被測定レンズの測定面とは異なる面からの反射光による干渉ノイズの影響を低減することができ、高精度に被測定レンズの測定面の波面収差を測定することができる波面収差測定装置及び波面収差測定方法を提供することを目的とするものである。
　本発明の一局面に係る波面収差測定装置は、光源と、被測定レンズのレンズ面から反射した測定光と、参照光とを干渉させて干渉縞を生成する干渉計と、前記干渉計により生成された前記干渉縞を撮像する撮像装置と、を備え、前記干渉計は、前記光源から出射された光を前記測定光と前記参照光とに分岐し、かつ、前記被測定レンズを反射した前記測定光と、前記参照光とをそれぞれ同一方向に導くビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにより分岐された前記測定光の光路上に設けられ、前記測定光を前記被測定レンズに集光し、かつ、前記被測定レンズの前記レンズ面から反射した前記測定光を平行光に変換する対物レンズと、前記被測定レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを移動することにより、前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整するレンズホルダ駆動部と、前記ビームスプリッタにより分岐された前記参照光の光路上に設けられ、前記参照光を前記ビームスプリッタに向けて反射する参照ミラーと、前記ビームスプリッタから同一方向に導かれた前記測定光と前記参照光との干渉縞を前記撮像装置に結像する結像レンズと、を有し、前記光源は、低コヒーレンス光を出射し、前記測定光と前記参照光との光路長は一致する。
　この構成によれば、光源は光を出射する。干渉計は、被測定レンズのレンズ面から反射した測定光と、参照光とを干渉させて干渉縞を生成する。撮像装置は、干渉計により生成された干渉縞を撮像する。また、ビームスプリッタは、光源から出射された光を測定光と参照光とに分岐し、かつ、被測定レンズを反射した測定光と、参照光とをそれぞれ同一方向に導く。対物レンズは、ビームスプリッタにより分岐された測定光の光路上に設けられ、測定光を前記被測定レンズに集光し、かつ、被測定レンズのレンズ面から反射した測定光を平行光に変換する。レンズホルダは、被測定レンズを保持する。レンズホルダ駆動部は、レンズホルダを移動することにより、対物レンズに対する被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。参照ミラーは、ビームスプリッタにより分岐された参照光の光路上に設けられ、参照光をビームスプリッタに向けて反射する。結像レンズは、ビームスプリッタから同一方向に導かれた測定光と参照光との干渉縞を撮像装置に結像する。そして、光源は、低コヒーレンス光を出射する。また、測定光と参照光との光路長は一致する。
　本発明によれば、被測定レンズの波面収差を測定する際、低コヒーレンス光が用いられ、測定光と参照光との光路長が一致するので、被測定レンズの測定面とは異なる面からの反射光による干渉ノイズの影響を低減することができ、高精度に被測定レンズの測定面の波面収差を測定することができる。
　本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態１における波面収差検査装置の構成を示す図である。 （Ａ）は、球形状の被検レンズに入射する光の様子を示す図であり、（Ｂ）は、半球形状の被検レンズに入射する光の様子を示す図であり、（Ｃ）は、超半球形状の被検レンズに入射する光の様子を示す図である。 被検レンズの表面の波面収差を測定する場合の参照ミラーの位置を示す図である。 被検レンズの裏面の波面収差を測定する場合の参照ミラーの位置を示す図である。 測定光学系の波面収差を測定する場合の参照ミラーの位置を示す図である。 本発明の実施の形態１の変形例における波面収差検査装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２において、被検レンズの位置を調整する場合における波面収差検査装置の配置を示す図である。 本発明の実施の形態２において、被検レンズの波面収差を測定する場合における波面収差検査装置の配置を示す図である。 本発明の実施の形態３における波面収差検査装置の構成の一部を示す図である。 本発明の実施の形態４における波面収差検査装置の構成の一部を示す図である。 本発明の実施の形態５における波面収差検査装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態５の変形例における波面収差検査装置の構成を示す図である。 フィゾー干渉計を用いた従来の波面収差検査装置の構成を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
　（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１について、図１を参照して説明する。
　図１は、本発明の実施の形態１における波面収差検査装置の構成を示す図である。図１では、検査対象である被検レンズは球状レンズとし、球状レンズの表面の一部からの反射光の波面収差を検査する構成を示す。
　図１において、波面収差検査装置は、光源１、干渉計４１、撮像装置１４及び波面収差解析部１５を備える。
　光源１は、例えば白熱光源又は発光ダイオードで構成され、可干渉性の低い光である低コヒーレンス光を出射する。干渉計４１は、被検レンズ５のレンズ面から反射した測定光８と、参照光１２とを干渉させて干渉縞を生成する。撮像装置１４は、干渉計４１により生成された干渉縞を撮像する。波面収差解析部１５は、撮像装置１４により撮像された干渉縞の画像データに基づいて被検レンズ５の波面収差を解析する。
　また、干渉計４１は、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、被検レンズホルダ駆動部４、被検レンズホルダ６、対物レンズ７、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ９、参照ミラー１０、参照ミラー駆動部１１及び結像レンズ１３を備える。
　コリメータレンズ２は、光源１から出射された光を平行光に変換する。ビームスプリッタ３は、光源１から出射された光を測定光８と参照光１２とに分岐し、かつ、被検レンズ５を反射した測定光８と、参照光１２とをそれぞれ同一方向に導く。
　対物レンズ７は、ビームスプリッタ３により分岐された測定光８の光路上に設けられ、測定光を被検レンズ５に集光し、かつ、被検レンズ５のレンズ面から反射した測定光８を平行光に変換する。
　被検レンズホルダ６は、被検レンズ５を保持する。被検レンズホルダ６には、被検レンズ５を載置するためのすり鉢状の穴が形成されている。なお、すり鉢状の穴は貫通孔であり、すり鉢状の穴の下部に形成された開口側から測定光８が入射する。被検レンズホルダ駆動部４は、被検レンズホルダ６を移動することにより、対物レンズ７に対する被検レンズ５の水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。ＮＤフィルタ９は、測定光８と参照光１２との光強度を等しくするために、参照光１２の光量を減少させる。
　参照ミラー１０は、ビームスプリッタ３により分岐された参照光１２の光路上に設けられ、参照光１２をビームスプリッタ３に向けて反射する。参照ミラー駆動部１１は、参照光１２の光軸方向に参照ミラー１０を移動させる。結像レンズ１３は、ビームスプリッタ３から同一方向に導かれた測定光８と参照光１２との干渉縞を撮像装置１４に結像する。
　ここで、測定光８と参照光１２との光路長は一致する。参照ミラー駆動部１１は、測定光８と参照光１２との光路長が一致する位置に参照ミラー１０を移動させる。
　なお、本実施の形態１では、波面収差検査装置は波面収差解析部１５を備えているが、本発明は特にこれに限定されず、波面収差検査装置は波面収差解析部１５を備えていなくてもよい。
　また、本実施の形態において、波面収差検査装置が波面収差測定装置の一例に相当し、被検レンズ５が被測定レンズの一例に相当し、被検レンズホルダ６がレンズホルダの一例に相当し、被検レンズホルダ駆動部４がレンズホルダ駆動部の一例に相当する。
　図１に示す波面収差検査装置では、図１３に示す従来例とは異なり、干渉計としてマイケルソン干渉計を用いている。
　図１において、光源１から出射した発散光は、コリメータレンズ２により平行光に変換され、ビームスプリッタ３により２つの光路に分割される。
　２つに分かれた光束のうち、一方の光束は、測定光８として対物レンズ７に入射する。対物レンズ７に入射した測定光８は、球面波に変換され、被検面である被検レンズ５の表面に照射される。
　被検レンズ５は、被検レンズホルダ６に保持されている。被検レンズ５の位置は、被検レンズホルダ駆動部４によって、被検レンズ５の表面への照射光が被検レンズ５の表面で反射し、元の経路を逆戻りして、対物レンズ７及びビームスプリッタ３の順に透過していくように調整されている。そのため、被検レンズ５の表面で反射した測定光８は、対物レンズ７及びビームスプリッタ３を透過する。
　一方、ビームスプリッタ３により分割された他方の光束は、参照光１２として、高精度に研磨された平面形状の参照ミラー１０に入射する。参照ミラー１０に入射した参照光１２は、反射され、さらに、ビームスプリッタ３に戻り、測定光８と同じ方向に反射される。
　ビームスプリッタ３によって測定光８と参照光１２とを重ね合わせることにより生成された干渉光は、結像レンズ１３を介して、撮像装置１４に導かれる。そして、撮像装置１４により干渉光の干渉パターンが画像データとして取得される。
　撮像装置１４に導かれる測定光８と参照光１２との光強度が等しい場合、干渉パターンのコントラストは良好となる。そのため、ビームスプリッタ３と参照ミラー１０との間にＮＤフィルタ９を配置し、ＮＤフィルタ９により、測定光８と参照光１２との光量比を調整し、干渉パターンのコントラストを向上させることができる。
　波面収差解析部１５は、撮像装置１４によって撮像された干渉縞の干渉パターンに基づいて干渉光の位相波面を算出し、算出した位相波面に基づいて波面収差を解析する。
　位相波面を得る方法としては、従来例と同様に、参照ミラー駆動部１１により参照ミラー１０を光軸方向に波長オーダーで微小変位させ、その干渉パターンの強度分布を合成することにより位相波面を得る、時間的位相シフト法が用いられる。しかし、その他にも、位相波面を得る方法としては、たとえば、参照ミラー１０を傾け、干渉縞の強度パターンから位相波面を得る、空間的位相シフト法を用いてもよい。
　ところで、図１３に示した従来例においては、干渉計としてフィゾー干渉計を用いたが、フィゾー干渉計は、その構成上、参照光と測定光とに、波長に比べ大きな光路差が生じてしまう。そのため、従来の波面収差検査装置では、干渉縞を得るためには、可干渉性の高い光である高コヒーレント光、すなわちレーザ光を使用することが必須であった。
　しかし、本実施の形態で用いた、マイケルソン干渉計の場合には、参照ミラー１０の位置を調整することにより、測定光８と参照光１２との２つの光路長を一致させることができる。このため、測定光８と参照光１２との２つの光路長を一致さえさせれば、必ずしもコヒーレントな光源を使用する必要はない。白色光を出射する光源及び発光ダイオード（ＬＥＤ）といった、低コヒーレンス光を出射する光源を用いても、干渉縞を得ることができる。
　逆に、低コヒーレンス光を出射する光源を用いた場合、測定光と参照光との２つの光路長が波長オーダーで一致したとき、高精度に干渉縞を観察することができる。このため、被検体の測定部位に対し、干渉縞が観察できる参照ミラー１０の位置は非常に狭い範囲に限定される。
　本実施の形態において、測定光と参照光との光路長は、数百ミクロンオーダーで一致させればよい。測定光の光路長と参照光の光路長との差は、５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。なお、測定光と参照光との光路長は、波長オーダーで一致させることが最も好ましい。
　本実施の形態は、光源から出射される光の可干渉性を応用したものであり、光源として低コヒーレンス光源を使用することを特徴とする。以下、図２（Ａ）～図２（Ｃ）を用いて本実施の形態の特徴を詳細に説明する。
　図２（Ａ）は、球形状の被検レンズに入射する光の様子を示す図であり、図２（Ｂ）は、半球形状の被検レンズに入射する光の様子を示す図であり、図２（Ｃ）は、超半球形状の被検レンズに入射する光の様子を示す図である。
　図２（Ａ）では、図１における対物レンズ７、被検レンズ５及び測定光８を示している。本実施の形態においては、対物レンズ７からの出射光の一部は被検レンズ５の表面５ａで反射して測定光８となるが、出射光の残りは、被検レンズ５の表面５ａを透過し、被検レンズ５の中心に一旦集光され、表面５ａに対して、被検レンズ５の中心を対称点とする点対称となる裏面５ｂで反射し、元の経路を逆戻りする。したがって、被検レンズ５の裏面５ｂからの反射光が、測定光８にノイズ光として重畳してしまう。
　光源１が、従来例のようにコヒーレント光を出射する場合、撮像装置１４により取得される干渉パターンにノイズ光によるノイズ成分が重畳し、正確な波面収差の分析ができなくなる。しかし、光源１を、低コヒーレンス光を出射する光源とし、測定光８と参照光１２との光路長が波長オーダーで一致するように、参照ミラー１０の位置を参照ミラー駆動部１１によって調整した場合、ノイズ光は測定光８及び参照光１２とは干渉しなくなる。そのため、被検レンズ５の表面５ａで反射した測定光８と、参照光１２との干渉縞のみが得られ、被検レンズ５の反射波面収差を正確に測定することが可能となる。
　なお、本実施の形態においては、被検レンズ５は球状レンズであるとしているが、本発明はこれに限定されず、たとえば、被検レンズ５は、半球状レンズ、超半球状レンズ又は非球面レンズであってもよい。
　すなわち、図２（Ｂ）に示すように、被検レンズ５は、半球レンズ５１であってもよい。たとえば、被検レンズ５が図２（Ｂ）に示すような半球レンズ５１である場合、対物レンズ７からの出射光の一部は半球レンズ５１の表面５１ａで反射して測定光８となるが、出射光の残りは、半球レンズ５１の表面５１ａを透過し、半球レンズ５１の中心５１ｂに一旦集光されるとともに反射し、元の経路を逆戻りする。したがって、半球レンズ５１の中心５１ｂからの反射光が、測定光８にノイズ光として重畳してしまう。このため、光源１が、従来例のようにコヒーレント光を出射する場合、球状レンズと同様に、撮像装置１４により取得される干渉パターンにノイズ光によるノイズ成分が重畳し、正確な波面収差の分析ができなくなる。
　しかしながら、実施の形態１の構成を用いることにより、ノイズ光を分離することができ、半球レンズ５１の表面５１ａで反射した測定光８と、参照光１２との干渉縞のみが得られ、半球レンズ５１の表面５１ａの反射波面収差を正確に測定することが可能となる。
　また、図２（Ｃ）に示すように、被検レンズ５は、超半球レンズ５２であってもよい。なお、超半球レンズ５２の光軸方向の厚みは、レンズの半径より長く、レンズの直径より短い。たとえば、被検レンズ５が図２（Ｃ）に示すような超半球レンズ５２である場合、対物レンズ７からの出射光の一部は超半球レンズ５２の表面５２ａで反射して測定光８となるが、出射光の残りは、超半球レンズ５２の表面５２ａを透過し、超半球レンズ５２の中心に一旦集光され、超半球レンズ５２の裏面５２ｂで反射し、元の経路を逆戻りする。したがって、超半球レンズ５２の裏面５２ｂからの反射光が、測定光８にノイズ光として重畳してしまう。このため、光源１が、従来例のようにコヒーレント光を出射する場合、球状レンズ及び半球状レンズと同様に、撮像装置１４により取得される干渉パターンにノイズ光によるノイズ成分が重畳し、正確な波面収差の分析ができなくなる。
　しかしながら、実施の形態１の構成を用いることにより、ノイズ光を分離することができ、超半球レンズ５２の表面５２ａで反射した測定光８と、参照光１２との干渉縞のみが得られ、超半球レンズ５２の表面５２ａの反射波面収差を正確に測定することが可能となる。
　また、図３～図５は、図１における波面収差検査装置の一部を示す図であり、図３は、被検レンズの表面の波面収差を測定する場合の参照ミラーの位置を示す図であり、図４は、被検レンズの裏面の波面収差を測定する場合の参照ミラーの位置を示す図であり、図５は、測定光学系の波面収差を測定する場合の参照ミラーの位置を示す図である。
　図３においては、被検レンズ５の表面からの反射光を測定光８とし、被検レンズ５の表面の波面収差を測定するために、測定光８と参照光１２との光路長が等しくなる位置に参照ミラー１０を配置している。このときの参照ミラー１０とビームスプリッタ３との間隔をＬとする。
　ここで、図４のように、参照ミラー駆動部１１は、参照ミラー１０を図３の位置から２ｒ／ｎだけビームスプリッタ３から離れる方向へ移動させることにより、参照ミラー１０とビームスプリッタ３との間隔をＬ＋２ｒ／ｎとする。ここで、ｒは被検レンズ５の半径であり、ｎは被検レンズ５の屈折率である。これにより、測定光８と参照光１２との光路長差が２ｒ／ｎ増え、測定光８と参照光１２とは干渉しなくなる。一方、被検レンズ５の裏面からの反射光と参照光１２との光路長は等しくなり、被検レンズ５の裏面からの反射光と参照光１２とは干渉する。そのため、参照ミラー１０とビームスプリッタ３との間隔をＬ＋２ｒ／ｎとすることにより、被検レンズ５の裏面からの反射光の波面収差のみを検査することができる。
　このように、干渉計４１は、被検レンズ５の表面又は裏面から反射した測定光と、参照光とを干渉させて干渉縞を生成する。対物レンズ７は、測定光を被検レンズ５に集光し、かつ、被検レンズ５の表面又は裏面から反射した測定光を平行光に変換する。参照ミラー１０は、被検レンズ５の表面から反射した測定光と参照光との光路長が一致する位置、又は被検レンズ５の裏面から反射した測定光と参照光との光路長が一致する位置に、選択的に配置される。
　この場合、光が入射する被検レンズ５の表面の波面収差と、表面を透過した光が入射する被検レンズ５の裏面の波面収差とを選択的に測定することができる。
　さらに、図５のように、被検レンズホルダ駆動部４は、対物レンズ７からの出射光が被検レンズ５の表面の一点に集光するように、被検レンズ５を配置する。すなわち、被検レンズホルダ駆動部４は、対物レンズ７からの出射光が被検レンズ５の表面の一点に集光するように、被検レンズホルダ６を対物レンズ７から離れる方向へ移動させる。また、参照ミラー駆動部１１は、参照ミラー１０を図３の位置からｒ／ｎだけビームスプリッタ３に近づく方向へ移動させることにより、参照ミラー１０とビームスプリッタ３との間隔をＬ－ｒ／ｎとする。この場合、被検レンズ５からの反射光、すなわち測定光８を含まない、参照光１２の波面収差を測定することができる。
　この参照光１２の波面収差は、測定光学系が有する波面収差であり、図３又は図４の状態において測定した被検レンズ５が有する波面収差の真値に対するオフセットとなる。
　従って、図３又は図４の状態において測定した被検レンズ５の波面収差の値から、図５の状態において測定した参照光１２の波面収差の値が減算されることにより、測定光学系が有する波面収差のオフセット分を除去することができる。
　ただし、被検レンズ５の表面に集光された測定光８は、集光点において、光軸に対称な方向に反射する。このため、波面収差のうち、コマ収差のように光軸に非対称な収差成分は互いに打ち消されて零となるため、除去することはできず、デフォーカス、非点収差及び球面収差などの、光軸に対称な収差成分のみ除去することが可能である。
　また、図５の場合、被検レンズ５の表面で集光され、被検レンズ５の表面を透過した光は、被検レンズ５の内部で拡散されるため、対物レンズ７には殆ど戻ってこない。
　従って、図５の場合においては、図示しない光源１はコヒーレント光源でもよく、その場合は、参照ミラー１０とビームスプリッタ３との間隔は、Ｌ－ｒ／ｎである必要はないため、測定光８の光路長と参照光１２の光路長との差は、光源１のコヒーレンス長以下であればよく、参照ミラー１０とビームスプリッタ３との間隔は、比較的大きくすることができる。
　たとえば、光源として半導体レーザ光源を使用する場合は、以下の手順で測定が行われる。
　最初に、半導体レーザ光源を駆動するレーザ駆動部は、半導体レーザ光源の駆動電流を閾値以上に上げ、半導体レーザ光源をレーザ発振状態とすることによりレーザ光を高コヒーレントな状態とする。次に、図５の状態において、波面収差解析部１５は、測定光学系の有する波面収差を測定する。次に、レーザ駆動部は、半導体レーザ光源の駆動電流を閾値より小さくし、半導体レーザ光源を自然発光状態とすることによりレーザ光を低コヒーレンス光とする。次に、図３又は図４の状態において、波面収差解析部１５は、被検レンズ５の表面又は裏面の波面収差を測定する。次に、波面収差解析部１５は、図３又は図４の状態において測定した被検レンズ５の表面又は裏面の波面収差の値から、図５の状態において測定した測定光学系の波面収差の値を減算する。
　すなわち、まず、被検レンズホルダ駆動部４は、対物レンズ７を出射した測定光が被検レンズ５の表面に集光するよう、対物レンズ７に対する被検レンズ５の水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。次に、参照ミラー駆動部１１は、測定光と参照光との光路長が一致する位置に参照ミラー１０を移動させる。次に、波面収差解析部１５は、撮像装置１４により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、測定光学系の波面収差を表す第１の波面収差値を算出する。
　次に、被検レンズホルダ駆動部４は、対物レンズ７を出射した測定光が被検レンズ５の中心に集光するよう、対物レンズ７に対する被検レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。次に、参照ミラー駆動部１１は、測定光と参照光との光路長が一致する位置に参照ミラー１０を移動させる。次に、波面収差解析部１５は、撮像装置１４により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、測定光学系の波面収差を含む被検レンズ５の波面収差を表す第２の波面収差値を算出する。
　次に、波面収差解析部１５は、第２の波面収差値から第１の波面収差値を減算することにより、測定光学系の波面収差を含まない被検レンズ５の波面収差を算出する。
　図６は、本発明の実施の形態１の変形例における波面収差検査装置の構成を示す図である。図６に示す波面収差検査装置は、光源１、干渉計４２、撮像装置１４及び波面収差解析部１５を備える。なお、図６に示す波面収差検査装置において、図１に示す波面収差検査装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　図１～図５においては、被検レンズ５は、すり鉢状の穴が形成された被検レンズホルダ６に保持されており、干渉計４１は、被検レンズホルダ６の下方より測定光８を入射させる構成となっている。これに対し、図６に示すように、干渉計４２は、被検レンズホルダ６の上方より測定光８を入射させる構成としてもよい。
　すなわち、被検レンズホルダ６には、被検レンズ５を載置するためのすり鉢状の穴が形成されている。すり鉢状の穴の上部に形成された開口側から測定光８が入射する。なお、図６において、被検レンズホルダ６に形成されたすり鉢状の穴は、貫通孔であるが、本発明は特にこれに限定されず、被検レンズ５の上方から測定光８が入射する場合は、貫通孔ではなく、すり鉢状の穴の上部のみに開口が形成されていてもよい。
　（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について、図７及び図８を参照して説明する。
　図７は、本発明の実施の形態２において、被検レンズの位置を調整する場合における波面収差検査装置の配置を示す図であり、図８は、本発明の実施の形態２において、被検レンズの波面収差を測定する場合における波面収差検査装置の配置を示す図である。
　図７及び図８において、波面収差検査装置は、半導体レーザ光源２３、レーザ駆動部１７、干渉計４３、撮像装置１４及び波面収差解析部１５を備える。なお、図７及び図８に示す波面収差検査装置において、図１に示す波面収差検査装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　半導体レーザ光源２３は、レーザ光を出射する。レーザ駆動部１７は、半導体レーザ光源２３を駆動する。レーザ駆動部１７は、被検レンズホルダ駆動部４によって対物レンズ７に対する被検レンズ５の水平方向の位置及びフォーカス方向の位置が調整される場合、半導体レーザ光源２３を発振状態として、高コヒーレンス光を出射させ、撮像装置１４により撮像された干渉縞の画像データに基づいて被検レンズ５の波面収差が解析される場合、半導体レーザ光源２３を自然発光状態として低コヒーレンス光を出射させる。
　干渉計４３は、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、被検レンズホルダ駆動部４、被検レンズホルダ６、対物レンズ７、ＮＤフィルタ９、参照ミラー１０、参照ミラー駆動部１１、結像レンズ１３、ＮＤフィルタ１８及びＮＤフィルタ駆動部１９を備える。
　ＮＤフィルタ１８は、コリメータレンズ２とビームスプリッタ３との間に配置され、半導体レーザ光源２３から出射されたレーザ光の光量を減少させる。ＮＤフィルタ駆動部１９は、ＮＤフィルタ１８を移動させ、ＮＤフィルタ１８を光路上に配置する状態と、ＮＤフィルタ１８を光路外に配置する状態とを切り替える。
　なお、本実施の形態２では、波面収差検査装置は波面収差解析部１５を備えているが、本発明は特にこれに限定されず、波面収差検査装置は波面収差解析部１５を備えていなくてもよい。
　また、本実施の形態において、波面収差検査装置が波面収差測定装置の一例に相当し、半導体レーザ光源２３がレーザ光源の一例に相当する。
　図７及び図８に示す波面収差検査装置では、光源は半導体レーザ光源２３である。また、図７及び図８に示す波面収差検査装置は、図１における波面収差検査装置とは異なり、干渉計４３は、半導体レーザ光源２３を駆動するレーザ駆動部１７、ＮＤフィルタ１８、及びＮＤフィルタ１８を移動させるＮＤフィルタ駆動部１９を有している。この構成により、被検レンズ５の測定位置の調整を干渉縞の観察により容易に行うことができる。
　図７において、レーザ駆動部１７は、発振閾値以上の駆動電流を半導体レーザ光源２３に供給し、半導体レーザ光源２３は、レーザ発振状態となる。
　半導体レーザ光源２３からの光は、コリメータレンズ２により平行光に変換され、ビームスプリッタ３により反射された後、対物レンズ７に入射する。このとき、被検レンズ５は、図５と同様に、対物レンズ７からの出射光が被検レンズ５の表面に集光するように配置されている。
　このような配置状態において、被検レンズホルダ駆動部４は、被検レンズ５の表面からの反射光が、撮像装置１４の受光面に入射し、かつ、被検レンズ５の表面からの反射光と、参照光１２との干渉縞が観測できる状態になるまで、被検レンズ５を粗調整する。
　次に、図８に示すように、被検レンズホルダ駆動部４は、被検レンズ５の表面への測定光８が、被検レンズ５の表面で反射し、元の経路を逆戻りして、対物レンズ７及びビームスプリッタ３の順に透過するように、被検レンズ５のフォーカス方向の位置を調整する。すなわち、被検レンズホルダ駆動部４は、対物レンズ７を出射した測定光が被検レンズ５の中心に集光するよう、対物レンズ７に対する被検レンズ５のフォーカス方向の位置を調整する。
　このような配置状態において、被検レンズ５が、対物レンズ７のフォーカス方向にずれている場合、撮像装置１４には同心円状の干渉縞が観測される。また、被検レンズ５が、光軸に垂直な方向にずれている場合、撮像装置１４には非対称な干渉縞が観測される。
　これら干渉縞の変化に対する位置変化の感度は極めて高い。そのため、干渉縞が無くなる状態に被検レンズ５の位置調整が行われることにより、被検レンズ５の位置をミクロンオーダーの精度で正確に合わせることができる。すなわち、被検レンズホルダ駆動部４は、撮像装置１４によって測定される干渉縞が無くなるように、対物レンズ７に対する被検レンズ５の水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。
　次に、レーザ駆動部１７は、発振閾値より小さい駆動電流を半導体レーザ光源２３に供給し、半導体レーザ光源２３は、自然発光状態となる。
　次に、参照ミラー駆動部１１は、被検レンズ５から反射した測定光８と、参照光１２との光路長が等しくなる位置に、参照ミラー１０を移動させる。これにより、干渉光が得られる。
　この状態においては、半導体レーザ光源２３は、低コヒーレンス光を出射する低コヒーレンス光源となる。そのため、図１で示した波面収差検査装置と同様に、被検レンズ５の裏面からのノイズ光に影響されない被検レンズ５の干渉縞の測定が可能となる。
　半導体レーザ光源２３の駆動電流を変え、出射光の可干渉性を制御することは可能である。しかしながら、この場合、半導体レーザ光源２３の光出力が大きく変動する。このため、ＮＤフィルタ１８及びＮＤフィルタ駆動部１９を用いて、撮像装置１４への入射光量の差を補正する必要がある。
　すなわち、発振閾値以上の駆動電流を半導体レーザ光源２３に供給し、半導体レーザ光源２３をレーザ発振状態にする場合、ＮＤフィルタ駆動部１９は、半導体レーザ光源２３から出射される光の光路上にＮＤフィルタ１８を挿入する（図７参照）。これにより、半導体レーザ光源２３を出射した光の光量が減少する。一方、発振閾値より小さい駆動電流を半導体レーザ光源２３に供給し、半導体レーザ光源２３を自然発光状態にする場合、ＮＤフィルタ駆動部１９は、半導体レーザ光源２３から出射される光の光路上からＮＤフィルタ１８を外す（図８参照）。
　その他の内容については、実施の形態１と同様である。
　（実施の形態３）
　次に、本発明の実施の形態３について、図９を参照して説明する。
　図９は、本発明の実施の形態３における波面収差検査装置の構成の一部を示す図である。図９において、波面収差検査装置は、光源１（不図示）、干渉計４１（一部のみ図示）、撮像装置１４（不図示）、波面収差解析部１５（不図示）、マーカー２０及びマーカー駆動部２１を備える。なお、図９に示す波面収差検査装置において、図１に示す波面収差検査装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。また、図９に示す構成以外の構成は、図１と同じであるので説明を省略する。図９に示す波面収差検査装置は、図１に示す波面収差検査装置の構成に加え、マーカー２０及びマーカー駆動部２１を備える。
　マーカー２０は、被検レンズ５を挟んで対物レンズ７に対向する位置に配置されており、被検レンズ５の光入射面に対向する位置にマーキングを行う。
　マーカー駆動部２１は、図示しない波面収差解析部１５による波面収差の測定結果に応じて、マーカー２０を光軸方向に移動させ、被検レンズ５に対してマーキングを行う。マーカー駆動部２１は、波面収差解析部１５によって波面収差が所定値以下であると判断された場合、載置されている被検レンズ５の光入射面に対向する位置にマーキングを行う。
　なお、マーカー駆動部２１は、波面収差解析部１５によって波面収差が所定値以下であり、かつ波面収差が最も小さいと判断された場合、載置されている被検レンズ５の光入射面に対向する位置にマーキングを行ってもよい。
　このように、波面収差の測定結果に応じて、被検レンズ５の光入射面に対向する位置にマーキングが行われるので、被検レンズ５のレンズ面の波面収差が良好である位置を容易に認識することができる。また、球状のレンズを研磨して半球状又は超半球状のレンズを作製する際の研磨位置を容易に認識することができる。
　なお、本実施の形態３において、マーカー２０及びマーカー駆動部２１がマーキング部の一例に相当する。
　（実施の形態４）
　次に、本発明の実施の形態４について、図１０を参照して説明する。
　図１０は、本発明の実施の形態４における波面収差検査装置の構成の一部を示す図である。図１０において、波面収差検査装置は、光源１（不図示）、干渉計４１（一部のみ図示）、撮像装置１４（不図示）、波面収差解析部１５（不図示）及び被検レンズ回転部２２を備える。なお、図１０に示す波面収差検査装置において、図１に示す波面収差検査装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。また、図１０に示す構成以外の構成は、図１と同じであるので説明を省略する。
　図１０に示す波面収差検査装置は、図１に示す波面収差検査装置の構成に加え、被検レンズ回転部２２を備える。被検レンズ回転部２２は、波面収差の測定結果に応じて、被検レンズ５を回転させることにより、被検レンズ５に対する光の入射位置を変える。被検レンズ回転部２２は、被検レンズ５を把持する把持部と、把持部に接続されるアーム部とを有している。把持部によって被検レンズ５が把持されると共に、アーム部が光軸に垂直な方向へ移動されることにより、被検レンズ５が回転される。
　なお、本実施の形態において、被検レンズ回転部２２がレンズ回転部の一例に相当する。
　被検レンズ回転部２２は、図示しない波面収差解析部１５による波面収差の測定の結果、波面収差の値が使用可能条件を満たしていない場合、被検レンズ５を回転させ、被検レンズ５の異なる面をさらに測定する。
　たとえば、被検レンズ５が、ＳＩＬ用の球状レンズである場合、実際に使用するのは球状レンズの全面のうちの一部分である。したがって、被検レンズ回転部２２によって球状レンズを回転させ波面収差を測定することにより、球状レンズの収差性能が最もよい部分を選択し、選択された部分を光の入射位置として使用することが可能となる。
　その他の内容については、実施の形態１及び実施の形態２と同様である。
　このように、被検レンズ回転部２２は、波面収差の測定結果に応じて、被検レンズ５を回転させることにより、被検レンズ５に対する光の入射位置を変えるので、被検レンズ５の収差性能が最もよい部分を選択し、選択された部分を光の入射位置として使用することができる。
　また、実施の形態３と実施の形態４とを組み合わせてもよい。すなわち、波面収差検査装置は、図１に示す波面収差検査装置の構成に加え、マーカー２０、マーカー駆動部２１及び被検レンズ回転部２２を備えてもよい。この場合、被検レンズ回転部２２は、波面収差を測定しながら被検レンズ５を回転させ、マーカー駆動部２１は、波面収差解析部１５によって波面収差が所定値以下であり、かつ波面収差が最も小さいと判断された場合、載置されている被検レンズ５の光入射面に対向する位置にマーキングを行う。
　（実施の形態５）
　次に、本発明の実施の形態５について、図１１を参照して説明する。
　図１１は、本発明の実施の形態５における波面収差検査装置の構成を示す図である。図１１において、波面収差検査装置は、光源１、干渉計４４、撮像装置１４及び波面収差解析部１５を備える。干渉計４４は、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、被検レンズホルダ駆動部４、被検レンズホルダ６１、対物レンズ７、ＮＤフィルタ９、参照ミラー１０、参照ミラー駆動部１１及び結像レンズ１３を備える。なお、図１１に示す波面収差検査装置において、図１に示す波面収差検査装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　図１に示す被検レンズホルダ６は、被検レンズを載置するための被検レンズ載置部を１つのみ有しているが、実施の形態５における被検レンズホルダ６１は、直線状に配置された複数の被検レンズ載置部を有している。
　被検レンズホルダ６１には、被検レンズ５を載置するための複数のすり鉢状の穴（被検レンズ載置部）が直線状に形成されている。被検レンズホルダ駆動部４は、被検レンズホルダ６１を移動することにより、対物レンズ７に対する被検レンズ５の水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。さらに、被検レンズホルダ駆動部４は、複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された被検レンズ５の波面収差を順次測定するために、被検レンズホルダ６１を直線状に送る。
　なお、本実施の形態において、被検レンズホルダ６１がレンズホルダの一例に相当し、被検レンズホルダ駆動部４がレンズホルダ送り機構の一例に相当する。
　また、干渉計４４は、被検レンズホルダ６１を直線状に送るレンズホルダ送り機構を被検レンズホルダ駆動部４とは別途設けてもよい。
　収差測定時、被検レンズホルダ６１に直線状に配置された複数個の被検レンズ載置部が、被検レンズホルダ駆動部４によって切り替えられ、複数個の被検レンズ５のそれぞれが順次測定される。
　その他の内容については、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３及び実施の形態４と同様である。
　図１２は、本発明の実施の形態５の変形例における波面収差検査装置の構成を示す図である。図１２において、波面収差検査装置は、光源１、干渉計４５、撮像装置１４及び波面収差解析部１５を備える。干渉計４５は、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、被検レンズホルダ駆動部４、被検レンズホルダ６２、対物レンズ７、ＮＤフィルタ９、参照ミラー１０、参照ミラー駆動部１１及び結像レンズ１３を備える。なお、図１２に示す波面収差検査装置において、図１に示す波面収差検査装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　図１２に示すように、被検レンズホルダ６２は、円盤形状であり、円周に沿って配置された複数の被検レンズ載置部を有し、被検レンズホルダ駆動部４は、被検レンズホルダ６２を回転させることにより、測定対象の被検レンズ５を切り替えてもよい。
　被検レンズホルダ６２には、複数の被検レンズ５を載置するための複数のすり鉢状の穴（被検レンズ載置部）が円周に沿って形成されている。被検レンズホルダ駆動部４は、被検レンズホルダ６２を移動することにより、対物レンズ７に対する被検レンズ５の水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。さらに、被検レンズホルダ駆動部４は、複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された被検レンズ５の波面収差を順次測定するために、被検レンズホルダ６２を回転させる。
　なお、本実施の形態において、被検レンズホルダ６２がレンズホルダの一例に相当し、被検レンズホルダ駆動部４がレンズホルダ回転機構の一例に相当する。
　また、干渉計４５は、被検レンズホルダ６２を回転させるレンズホルダ回転機構を被検レンズホルダ駆動部４とは別途設けてもよい。
　収差測定時、円盤形状の被検レンズホルダ６２の円周に沿って配置された複数個の被検レンズ載置部が、被検レンズホルダ駆動部４によって切り替えられ、複数個の被検レンズ５のそれぞれが順次測定される。
　その他の内容については、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３及び実施の形態４と同様である。
　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
　本発明の一局面に係る波面収差測定装置は、光源と、被測定レンズのレンズ面から反射した測定光と、参照光とを干渉させて干渉縞を生成する干渉計と、前記干渉計により生成された前記干渉縞を撮像する撮像装置と、を備え、前記干渉計は、前記光源から出射された光を前記測定光と前記参照光とに分岐し、かつ、前記被測定レンズを反射した前記測定光と、前記参照光とをそれぞれ同一方向に導くビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにより分岐された前記測定光の光路上に設けられ、前記測定光を前記被測定レンズに集光し、かつ、前記被測定レンズの前記レンズ面から反射した前記測定光を平行光に変換する対物レンズと、前記被測定レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを移動することにより、前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整するレンズホルダ駆動部と、前記ビームスプリッタにより分岐された前記参照光の光路上に設けられ、前記参照光を前記ビームスプリッタに向けて反射する参照ミラーと、前記ビームスプリッタから同一方向に導かれた前記測定光と前記参照光との干渉縞を前記撮像装置に結像する結像レンズと、を有し、前記光源は、低コヒーレンス光を出射し、前記測定光と前記参照光との光路長は一致する。
　この構成によれば、光源は光を出射する。干渉計は、被測定レンズのレンズ面から反射した測定光と、参照光とを干渉させて干渉縞を生成する。撮像装置は、干渉計により生成された干渉縞を撮像する。また、ビームスプリッタは、光源から出射された光を測定光と参照光とに分岐し、かつ、被測定レンズを反射した測定光と、参照光とをそれぞれ同一方向に導く。対物レンズは、ビームスプリッタにより分岐された測定光の光路上に設けられ、測定光を前記被測定レンズに集光し、かつ、被測定レンズのレンズ面から反射した測定光を平行光に変換する。レンズホルダは、被測定レンズを保持する。レンズホルダ駆動部は、レンズホルダを移動することにより、対物レンズに対する被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。参照ミラーは、ビームスプリッタにより分岐された参照光の光路上に設けられ、参照光をビームスプリッタに向けて反射する。結像レンズは、ビームスプリッタから同一方向に導かれた測定光と参照光との干渉縞を撮像装置に結像する。そして、光源は、低コヒーレンス光を出射する。また、測定光と参照光との光路長は一致する。
　したがって、被測定レンズの波面収差を測定する際、低コヒーレンス光が用いられ、測定光と参照光との光路長が一致するので、被測定レンズの測定面とは異なる面からの反射光による干渉ノイズの影響を低減することができ、高精度に被測定レンズの測定面の波面収差を測定することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、前記レーザ光源を駆動するレーザ駆動部をさらに備え、前記レーザ駆動部は、前記レンズホルダ駆動部によって前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置が調整される場合、前記レーザ光源を発振状態として、高コヒーレンス光を出射させ、前記撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて前記被測定レンズの波面収差が解析される場合、前記レーザ光源を自然発光状態として低コヒーレンス光を出射させることが好ましい。
　この構成によれば、レーザ光源は、レーザ光を出射する。レーザ駆動部は、レーザ光源を駆動する。そして、レーザ駆動部は、レンズホルダ駆動部によって対物レンズに対する被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置が調整される場合、レーザ光源を発振状態として、高コヒーレンス光を出射させる。また、レーザ駆動部は、撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて被測定レンズの波面収差が解析される場合、レーザ光源を自然発光状態として低コヒーレンス光を出射させる。
　したがって、高コヒーレンス光を用いて対物レンズに対する被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置が調整されるので、被測定レンズの位置を高精度に調整することができ、波面収差測定時の測定誤差を低減することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記レンズ面は、光が入射する前記被測定レンズの表面及び前記表面を透過した光が入射する前記被測定レンズの裏面を含み、前記干渉計は、前記被測定レンズの前記表面又は前記裏面から反射した前記測定光と、前記参照光とを干渉させて干渉縞を生成し、前記対物レンズは、前記測定光を前記被測定レンズに集光し、かつ、前記被測定レンズの前記表面又は前記裏面から反射した前記測定光を平行光に変換し、前記参照ミラーは、前記被測定レンズの前記表面から反射した測定光と前記参照光との光路長が一致する位置、又は前記被測定レンズの前記裏面から反射した測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に、選択的に配置されることが好ましい。
　この構成によれば、レンズ面は、光が入射する被測定レンズの表面及び表面を透過した光が入射する被測定レンズの裏面を含む。干渉計は、被測定レンズの表面又は裏面から反射した測定光と、参照光とを干渉させて干渉縞を生成する。対物レンズは、測定光を被測定レンズに集光し、かつ、被測定レンズの表面又は裏面から反射した測定光を平行光に変換する。参照ミラーは、被測定レンズの表面から反射した測定光と参照光との光路長が一致する位置、又は被測定レンズの裏面から反射した測定光と参照光との光路長が一致する位置に、選択的に配置される。
　したがって、光が入射する被測定レンズの表面の波面収差と、表面を透過した光が入射する被測定レンズの裏面の波面収差とを選択的に測定することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記参照ミラーを移動させる参照ミラー駆動部をさらに備え、前記参照ミラー駆動部は、前記測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に前記参照ミラーを移動させることが好ましい。
　この構成によれば、参照ミラー駆動部は、測定光と参照光との光路長が一致する位置に参照ミラーを移動させるので、測定光と参照光との光路長が一致するように参照ミラーを調整することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記撮像装置により撮像された前記干渉縞の画像データに基づいて前記被測定レンズの波面収差を解析する波面収差解析部をさらに備え、前記レンズホルダ駆動部は、前記対物レンズを出射した前記測定光が前記被測定レンズの表面に集光するよう、前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整し、前記参照ミラー駆動部は、前記測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に前記参照ミラーを移動させ、前記波面収差解析部は、前記撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、測定光学系の波面収差を表す第１の波面収差値を算出し、前記レンズホルダ駆動部は、前記対物レンズを出射した前記測定光が前記被測定レンズの中心に集光するよう、前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整し、前記参照ミラー駆動部は、前記測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に前記参照ミラーを移動させ、前記波面収差解析部は、前記撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、前記測定光学系の波面収差を含む前記被測定レンズの波面収差を表す第２の波面収差値を算出し、前記波面収差解析部は、前記第２の波面収差値から前記第１の波面収差値を減算することにより、前記測定光学系の波面収差を含まない前記被測定レンズの波面収差を算出することが好ましい。
　この構成によれば、波面収差解析部は、撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて被測定レンズの波面収差を解析する。レンズホルダ駆動部は、対物レンズを出射した測定光が被測定レンズの表面に集光するよう、対物レンズに対する被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。参照ミラー駆動部は、測定光と参照光との光路長が一致する位置に参照ミラーを移動させる。波面収差解析部は、撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、測定光学系の波面収差を表す第１の波面収差値を算出する。続いて、レンズホルダ駆動部は、対物レンズを出射した測定光が被測定レンズの中心に集光するよう、対物レンズに対する被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整する。参照ミラー駆動部は、測定光と参照光との光路長が一致する位置に参照ミラーを移動させる。波面収差解析部は、撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、測定光学系の波面収差を含む被測定レンズの波面収差を表す第２の波面収差値を算出する。そして、波面収差解析部は、第２の波面収差値から第１の波面収差値を減算することにより、測定光学系の波面収差を含まない被測定レンズの波面収差を算出する。
　したがって、被測定レンズの波面収差から、波面収差測定装置の測定光学系が有する波面収差の影響を除去することができるため、高精度に被測定レンズの波面収差を測定することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記被測定レンズは、球形状、半球形状又は超半球形状であることが好ましい。
　この構成によれば、球形状のレンズ、半球形状のレンズ又は超半球形状のレンズの波面収差を測定することができ、例えば、ソリッドイマージョンレンズ又は光通信用ファイバーのカップリング用半球レンズなどの波面収差を高精度に測定することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記波面収差の測定結果に応じて、前記被測定レンズの光入射面に対向する位置にマーキングを行うマーキング部をさらに備えることが好ましい。
　この構成によれば、マーキング部は、波面収差の測定結果に応じて、被測定レンズの光入射面に対向する位置にマーキングを行うので、被測定レンズの波面収差が良好である位置を容易に認識することができる。また、球状のレンズを研磨して半球状又は超半球状のレンズを作製する際の研磨位置を容易に認識することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記波面収差の測定結果に応じて、前記被測定レンズを回転させることにより、前記被測定レンズに対する光の入射位置を変えるレンズ回転部をさらに備えることが好ましい。
　この構成によれば、レンズ回転部は、波面収差の測定結果に応じて、被測定レンズを回転させることにより、被測定レンズに対する光の入射位置を変えるので、被測定レンズの収差性能が最もよい部分を選択し、選択された部分を光の入射位置として使用することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記レンズホルダには、前記被測定レンズを載置するためのすり鉢状の穴が形成されており、前記レンズホルダの下方側から前記測定光が入射することが好ましい。
　この構成によれば、短時間で被測定レンズをレンズホルダに容易に載置することができ、簡単な構造で被測定レンズをレンズホルダに保持することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記レンズホルダには、前記被測定レンズを載置するためのすり鉢状の穴が形成されており、前記レンズホルダの上方側から前記測定光が入射することが好ましい。
　この構成によれば、短時間で被測定レンズをレンズホルダに容易に載置することができ、簡単な構造で被測定レンズをレンズホルダに保持することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記レンズホルダには、複数の被測定レンズを載置するための複数のすり鉢状の穴が直線状に形成されており、前記干渉計は、前記複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された前記被測定レンズの波面収差を順次測定するために、前記レンズホルダを直線状に送るレンズホルダ送り機構をさらに有することが好ましい。
　この構成によれば、レンズホルダには、複数の被測定レンズを載置するための複数のすり鉢状の穴が直線状に形成されている。レンズホルダ送り機構は、複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された被測定レンズの波面収差を順次測定するために、レンズホルダを直線状に送る。
　したがって、複数の被測定レンズの波面収差を測定する場合、測定する被測定レンズを容易に切り替えることができるため、複数の被測定レンズの波面収差を短時間で効率よく測定することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記レンズホルダは円盤形状であり、前記レンズホルダには、複数の被測定レンズを載置するための複数のすり鉢状の穴が円周に沿って形成されており、前記干渉計は、前記複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された前記被測定レンズの波面収差を順次測定するために、前記レンズホルダを回転させるレンズホルダ回転機構をさらに有することが好ましい。
　この構成によれば、レンズホルダは円盤形状である。レンズホルダには、複数の被測定レンズを載置するための複数のすり鉢状の穴が円周に沿って形成されている。レンズホルダ回転機構は、複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された被測定レンズの波面収差を順次測定するために、レンズホルダを回転させる。
　したがって、複数の被測定レンズの波面収差を測定する場合、測定する被測定レンズを容易に切り替えることができるため、複数の被測定レンズの波面収差を短時間で効率よく測定することができる。
　また、上記の波面収差測定装置において、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との差は、５００μｍ以下であることが好ましい。
　この構成によれば、測定光の光路長と参照光の光路長との差が５００μｍ以下となるように、測定光と参照光との光路長を一致させることができる。
　本発明の他の局面に係る面収差測定方法は、光源から光を出射する出射ステップと、前記出射ステップにおいて出射された光を測定光と参照光とに分岐する分岐ステップと、前記分岐ステップにおいて分岐された前記測定光を被測定レンズに集光させる集光ステップと、前記分岐ステップにおいて分岐された前記参照光を反射させる参照光反射ステップと、前記被測定レンズのレンズ面から反射した前記測定光と、前記参照光反射ステップにおいて反射した前記参照光とを干渉させて干渉縞を生成する干渉縞生成ステップと、前記干渉縞生成ステップにおいて生成された前記干渉縞を撮像する撮像ステップとを含み、前記出射ステップにおいて、前記光源は、低コヒーレンス光を出射し、前記測定光と前記参照光との光路長は一致する。
　この構成によれば、出射ステップにおいて、光源から光が出射される。次に、分岐ステップにおいて、出射された光が測定光と参照光とに分岐される。次に、集光ステップにおいて、分岐ステップにおいて分岐された測定光が被測定レンズに集光される。次に、参照光反射ステップにおいて、分岐された参照光が反射される。次に、干渉縞生成ステップにおいて、被測定レンズのレンズ面から反射した測定光と、反射した参照光とを干渉させて干渉縞が生成される。次に、撮像ステップにおいて、生成された干渉縞が撮像される。そして、出射ステップにおいて、低コヒーレンス光が光源から出射される。また、測定光と参照光との光路長は一致する。
　したがって、被測定レンズの波面収差を測定する際、低コヒーレンス光が用いられ、測定光と参照光との光路長が一致するので、被測定レンズの測定面とは異なる面からの反射光による干渉ノイズの影響を低減することができ、高精度に被測定レンズの測定面の波面収差を測定することができる。
　なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
　本発明に係る波面収差測定装置及び波面収差測定方法は、ニアフィールド光記録再生方式の光ピックアップに用いられるソリッドイマージョンレンズ、ソリッドイマージョンレンズの硝材となる球状レンズ、及び光通信用ファイバーのカップリング用の球状レンズなどの波面収差の測定に対し適用することが可能である。

Claims (14)

  1. 　光源と、
    　被測定レンズのレンズ面から反射した測定光と、参照光とを干渉させて干渉縞を生成する干渉計と、
    　前記干渉計により生成された前記干渉縞を撮像する撮像装置と、
    を備え、
    　前記干渉計は、
    　前記光源から出射された光を前記測定光と前記参照光とに分岐し、かつ、前記被測定レンズを反射した前記測定光と、前記参照光とをそれぞれ同一方向に導くビームスプリッタと、
    　前記ビームスプリッタにより分岐された前記測定光の光路上に設けられ、前記測定光を前記被測定レンズに集光し、かつ、前記被測定レンズの前記レンズ面から反射した前記測定光を平行光に変換する対物レンズと、
    　前記被測定レンズを保持するレンズホルダと、
    　前記レンズホルダを移動することにより、前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整するレンズホルダ駆動部と、
    　前記ビームスプリッタにより分岐された前記参照光の光路上に設けられ、前記参照光を前記ビームスプリッタに向けて反射する参照ミラーと、
    　前記ビームスプリッタから同一方向に導かれた前記測定光と前記参照光との干渉縞を前記撮像装置に結像する結像レンズと、
    を有し、
    　前記光源は、低コヒーレンス光を出射し、
    　前記測定光と前記参照光との光路長は一致することを特徴とする波面収差測定装置。
  2. 　前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含み、
    　前記レーザ光源を駆動するレーザ駆動部をさらに備え、
    　前記レーザ駆動部は、前記レンズホルダ駆動部によって前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置が調整される場合、前記レーザ光源を発振状態として、高コヒーレンス光を出射させ、前記撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて前記被測定レンズの波面収差が解析される場合、前記レーザ光源を自然発光状態として低コヒーレンス光を出射させることを特徴とする請求項１記載の波面収差測定装置。
  3. 　前記レンズ面は、光が入射する前記被測定レンズの表面及び前記表面を透過した光が入射する前記被測定レンズの裏面を含み、
    　前記干渉計は、前記被測定レンズの前記表面又は前記裏面から反射した前記測定光と、前記参照光とを干渉させて干渉縞を生成し、
    　前記対物レンズは、前記測定光を前記被測定レンズに集光し、かつ、前記被測定レンズの前記表面又は前記裏面から反射した前記測定光を平行光に変換し、
    　前記参照ミラーは、前記被測定レンズの前記表面から反射した測定光と前記参照光との光路長が一致する位置、又は前記被測定レンズの前記裏面から反射した測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に、選択的に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の波面収差測定装置。
  4. 　前記参照ミラーを移動させる参照ミラー駆動部をさらに備え、
    　前記参照ミラー駆動部は、前記測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に前記参照ミラーを移動させることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  5. 　前記撮像装置により撮像された前記干渉縞の画像データに基づいて前記被測定レンズの波面収差を解析する波面収差解析部をさらに備え、
    　前記レンズホルダ駆動部は、前記対物レンズを出射した前記測定光が前記被測定レンズの表面に集光するよう、前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整し、前記参照ミラー駆動部は、前記測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に前記参照ミラーを移動させ、前記波面収差解析部は、前記撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、測定光学系の波面収差を表す第１の波面収差値を算出し、
    　前記レンズホルダ駆動部は、前記対物レンズを出射した前記測定光が前記被測定レンズの中心に集光するよう、前記対物レンズに対する前記被測定レンズの水平方向の位置及びフォーカス方向の位置を調整し、前記参照ミラー駆動部は、前記測定光と前記参照光との光路長が一致する位置に前記参照ミラーを移動させ、前記波面収差解析部は、前記撮像装置により撮像された干渉縞の画像データに基づいて、前記測定光学系の波面収差を含む前記被測定レンズの波面収差を表す第２の波面収差値を算出し、
    　前記波面収差解析部は、前記第２の波面収差値から前記第１の波面収差値を減算することにより、前記測定光学系の波面収差を含まない前記被測定レンズの波面収差を算出することを特徴とする請求項４記載の波面収差測定装置。
  6. 　前記被測定レンズは、球形状、半球形状又は超半球形状であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  7. 　前記波面収差の測定結果に応じて、前記被測定レンズの光入射面に対向する位置にマーキングを行うマーキング部をさらに備えることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  8. 　前記波面収差の測定結果に応じて、前記被測定レンズを回転させることにより、前記被測定レンズに対する光の入射位置を変えるレンズ回転部をさらに備えることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  9. 　前記レンズホルダには、前記被測定レンズを載置するためのすり鉢状の穴が形成されており、
    　前記すり鉢状の穴の下部に形成された開口側から前記測定光が入射することを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  10. 　前記レンズホルダには、前記被測定レンズを載置するためのすり鉢状の穴が形成されており、
    　前記すり鉢状の穴の上部に形成された開口側から前記測定光が入射することを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  11. 　前記レンズホルダには、複数の被測定レンズを載置するための複数のすり鉢状の穴が直線状に形成されており、
    　前記干渉計は、前記複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された前記被測定レンズの波面収差を順次測定するために、前記レンズホルダを直線状に送るレンズホルダ送り機構をさらに有することを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  12. 　前記レンズホルダは円盤形状であり、
    　前記レンズホルダには、複数の被測定レンズを載置するための複数のすり鉢状の穴が円周に沿って形成されており、
    　前記干渉計は、前記複数のすり鉢状の穴のそれぞれに載置された前記被測定レンズの波面収差を順次測定するために、前記レンズホルダを回転させるレンズホルダ回転機構をさらに有することを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  13. 　前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との差は、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１～１２のいずれかに記載の波面収差測定装置。
  14. 　光源から光を出射する出射ステップと、
    　前記出射ステップにおいて出射された光を測定光と参照光とに分岐する分岐ステップと、
    　前記分岐ステップにおいて分岐された前記測定光を被測定レンズに集光させる集光ステップと、
    　前記分岐ステップにおいて分岐された前記参照光を反射させる参照光反射ステップと、
    　前記被測定レンズのレンズ面から反射した前記測定光と、前記参照光反射ステップにおいて反射した前記参照光とを干渉させて干渉縞を生成する干渉縞生成ステップと、
    　前記干渉縞生成ステップにおいて生成された前記干渉縞を撮像する撮像ステップとを含み、
    　前記出射ステップにおいて、前記光源は、低コヒーレンス光を出射し、
    　前記測定光と前記参照光との光路長は一致することを特徴とする波面収差測定方法。
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