トールボット干渉計およびその調整方法
【課題】トールボット干渉計のセンサ部の傾きを精度良く調整する。
【解決手段】トールボット干渉計は、光源１から発せられて被検光学系Ｌを通った光を、回折格子３および撮像素子４を含むセンサ部Ｍに導き、被検光学系の波面を計測する。該干渉計は、光軸ＯＡに沿った方向における被検光学系とセンサ部との位置関係を、波面の計測時とは異なる位置関係であって被検光学系の像点位置に撮像素子が配置されるように設定する機構７，８と、回折格子からの回折光の撮像素子上での光量分布を該撮像素子を用いて測定する測定部５と、光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する補正量算出部５と、傾き補正量に応じた光軸に対するセンサ部の傾き調整を行う機構９とを有する。
【解決手段】トールボット干渉計は、光源１から発せられて被検光学系Ｌを通った光を、回折格子３および撮像素子４を含むセンサ部Ｍに導き、被検光学系の波面を計測する。該干渉計は、光軸ＯＡに沿った方向における被検光学系とセンサ部との位置関係を、波面の計測時とは異なる位置関係であって被検光学系の像点位置に撮像素子が配置されるように設定する機構７，８と、回折格子からの回折光の撮像素子上での光量分布を該撮像素子を用いて測定する測定部５と、光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する補正量算出部５と、傾き補正量に応じた光軸に対するセンサ部の傾き調整を行う機構９とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トールボット干渉計におけるセンサ部の傾き調整を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トールボット干渉計は、光学素子等の被検光学系の透過波面や反射波面といった波面を計測するのに用いられる（非特許文献１参照）。トールボット干渉計のセンサ部は、回折格子と撮像素子を含む。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ミツオ・タケダ、外１名、「デジタルトールボット干渉計による横収差測定」、米国、１９８４年、アプライド・オプティックス、第２３巻、第１１号、ｐ．１７６０−１７６４（Mitsuo Takeda and Seiji Kobayashi, “Lateral aberration measurements with a digital Talbot interferometer,” U.S.A., 1984, Applied Optics, Vol. 23, No. 11, p. 1760-1764）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、回折格子は、基板ガラス上に形成され、撮像素子には、撮像面を覆う保護カバーガラスが取り付けられる。基板ガラスと保護カバーガラスが光軸（光量分布の中心）に対して傾くと、計測波面に非回転対称波面が重畳されて誤差となる。このため、光軸に対するセンサ部の傾きを精度良く調整する必要がある。
【０００５】
しかしながら、従来においては、トールボット干渉計のセンサ部の傾きを精度良く調整する有効な方法が提案されていない。
【０００６】
本発明は、トールボット干渉計のセンサ部の傾きを精度良く調整できるようにした調整方法および該調整方法の適用が可能なトールボット干渉計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての調整方法は、光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計に適用される。該調整方法は、光軸に沿った方向における被検光学系とセンサ部との位置関係を、波面の計測時とは異なる位置関係であって被検光学系の像点位置に撮像素子が配置されるように設定するステップと、光源から発せられて被検光学系を通った光を回折格子により回折させ、撮像素子上での回折光の光量分布を該撮像素子を用いて測定する測定ステップと、光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する補正量算出ステップと、傾き補正量に応じて光軸に対するセンサ部の傾きを調整するステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の一側面としてのトールボット干渉計は、光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、被検光学系の波面を計測する。該トールボット干渉計は、光軸に沿った方向における被検光学系とセンサ部との位置関係を、波面の計測時とは異なる位置関係であって被検光学系の像点位置に撮像素子が配置されるように設定する機構と、回折格子からの回折光の撮像素子上での光量分布を該撮像素子を用いて測定する測定部と、光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する補正量算出部と、傾き補正量に応じた光軸に対するセンサ部の傾き調整を行う機構とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、新たに調整用の部材や素子を導入することなく、トールボット干渉計のセンサ部の傾きを簡単に高精度に調整することができる。この結果、トールボット干渉計による波面計測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１であるトールボット干渉計の波面計測時の構成を示す図。
【図２】実施例１のトールボット干渉計のセンサ部の傾き調整時の構成を示す図。
【図３】実施例１のトールボット干渉計のセンサ部を拡大した図。
【図４】実施例１におけるセンサ部の傾き調整処理を示すフローチャート。
【図５】実施例１におけるセンサ部の傾きと評価関数との関係を示す図。
【図６】本発明の実施例２であるトールボット干渉計のセンサ部の傾き調整処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施例３であるトールボット干渉計のセンサ部の傾き調整時の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１には、本発明の実施例１であるトールボット干渉計の構成であって、被検光学系Ｌの波面計測時の構成を示している。また、図１には、光源からの光が後述するセンサ部に至る光路も示している。
【００１３】
該トールボット干渉計では、収差が既知である光を被検光学系Ｌに照射し、該光の収差に被検光学系Ｌの収差を重畳させる。そして、被検光学系Ｌの後方に配置された回折格子３で被検光学系Ｌを通った（透過または反射した）光の波面を分割し、該分割された波面を重ね合わせて得られる干渉縞から被検光学系Ｌからの波面を復元する。
【００１４】
被検光学系Ｌは屈折系、反射屈折系および反射系のいずれでもよい。また、被検光学系Ｌが有する光学パワーは、正および負のいずれでもよい。本実施例では、被検光学系Ｌは、負の光学パワーを持ったレンズである。
【００１５】
本実施例のトールボット干渉計は、光の進行方向に順に、光源１と、ピンホール２と、照明光学系１１と、回折格子３および撮像素子４を含むセンサ部Ｍとを有する。照明光学系１１とセンサ部Ｍとの間には、被検光学系Ｌが配置される。
【００１６】
また、該トールボット干渉計は、コンピュータにより構成される演算部（測定部および補正量算出部）５と、それぞれアクチュエータを含む移動機構７，８，１０と、アクチュエータを含む傾き調整機構９とを有する。
【００１７】
図１に示すように、波面計測時には、回折格子３と撮像素子４は、トールボット条件を満たすように配置される。具体的には、回折格子３の格子周期をｄとし、光源１から発せられる光の波長をλとすると、回折格子３と撮像素子４との間の光軸ＯＡに沿った方向での距離（間隔）をｄ２／λとするのがトールボット条件である。なお、光軸ＯＡは、ピンホール２と照明光学系１１の主点を通る直線である。被検光学系の主点も光軸ＯＡの延長線上にある。また、光軸ＯＡは、撮像素子４上に形成される干渉縞又は後述する回折光量分布の中心と一致しているとする。
【００１８】
また、図２には、上記トールボット干渉計においてセンサ部Ｍの傾き調整時の構成を示している。図２にも、光源１からの光がセンサ部Ｍに至る光路を示している。
【００１９】
センサ部Ｍの傾き調整時には、光軸ＯＡに沿った方向での被検光学系Ｌとセンサ部Ｍの位置関係を、被検光学系Ｌから回折格子３に入射し回折（分割）された回折光同士が、波面計測時の干渉縞とは異なるように、撮像素子４上にて空間的に分離されるような位置関係に設定する。具体的には、移動機構７を用いて被検光学系Ｌを波面計測時の位置から光軸ＯＡに沿った方向に移動させて、被検光学系Ｌからの射出光が収束光となるようにする。また、移動機構１０を用いて撮像素子４を波面計測時の位置から光軸ＯＡに沿った方向に移動させて、被検光学系Ｌの像点位置に配置する。
【００２０】
このような配置により、撮像素子４上には空間的に分離された回折光による光学像、つまりは光量分布（以下、回折光量分布という）が形成される。該回折光量分布は、撮像素子４により光電変換される。撮像素子４からの出力信号は、ケーブル６を介して演算部５に入力される。演算部５は、撮像素子４からの出力信号に基づいて、上記回折光量分布を示す画像データを生成する。
【００２１】
光源１は、例えばレーザで構成されて、コヒーレント光を発する。ピンホール２は、その口径が十分に小さく、球面波で近似される波面を生成する。照明光学系１１は、ピンホール２からの光波を収差が既知である波面に変換する。被検光学系Ｌは、上述したように移動機構７によって光軸ＯＡに沿った方向に移動が可能である。
【００２２】
センサ部Ｍは、回折格子３と撮像素子４とを一体的に保持している。センサ部Ｍは、傾き調節機構９よって、光軸ＯＡ（つまりは被検光学系Ｌの光軸）に対して回折格子３の入射面および撮像素子４の撮像面の法線がなす角度を変更（調整）可能となっている。光軸ＯＡに対して回折格子３の入射面および撮像素子４の撮像面の法線がなす角度を、以下、センサ部Ｍの傾きという。また、回折格子３の入射面および撮像素子４の撮像面の法線を、以下、センサ部Ｍの法線ともいう。
【００２３】
さらに、センサ部Ｍは、前述したように、移動機構１０よって光軸ＯＡに沿った方向に移動が可能である。
【００２４】
被検光学系Ｌを透過した光束を複数の次数の回折光に分割する回折格子３は、互いに直交する２方向に周期を有する直交格子を持つ。これにより、被検光学系Ｌを通った光は、該直交する２方向に分割される。したがって、センサ部Ｍの傾き調整も、該２方向に延びる軸回りでの傾きを対象としている。回折格子３は、センサ部Ｍ内において、移動機構８により、撮像素子４に対して光軸ＯＡに沿った方向に移動が可能である。
【００２５】
撮像素子４は、回折格子３が分割した回折光により形成される干渉縞や回折光量分布を光電変換する２次元光電変換素子であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成されている。
【００２６】
演算部５は、前述したようにケーブル６を介して撮像素子４と接続されている。演算部５は、記憶部と表示部をも含む。記憶部は、演算部５が移動機構７，８，１０の動作を制御するために用いる制御情報を格納する。また、記憶部は、演算部５が撮像素子４からの出力信号に基づいて生成した、回折光量分布を示す画像データを格納する。表示部は、該回折光量分布を示す画像データを表示する。
【００２７】
そして、演算部５は、該画像データから回折光量分布を測定し、その測定結果を用いて、回折光量分布を特定の光量分布にするためのセンサ部Ｍの傾き補正量を算出する。
【００２８】
図３を用いて、センサ部Ｍの傾き補正量の算出原理について説明する。図３には、回折格子３における直交する２つの格子周期方向のうち１つの方向に沿ったセンサ部Ｍの断面を示している。また、図３には、撮像素子４における光軸ＯＡ上の像点に収束する光線のみを示している。
【００２９】
被検光学系Ｌを通った光線は、回折格子３によって回折されて複数の次数の回折光（ここでは０次回折光と±ｎ次回折光とする）に分割される。０次回折光と±ｎ次回折光の撮像素子４上での位置をそれぞれ、Ｉ０，Ｉ−ｎ，Ｉｎとする。ｎは１以上の整数である。
【００３０】
撮像素子４上（つまりは回折光量分布を示す画像データ上）での０次回折光の位置から＋ｎ次回折光の位置までの距離をｄＩ０Ｉｎとし、０次回折光の位置から−ｎ次回折光の位置までの距離をｄＩ０Ｉ−ｎとする。被検光学系Ｌの光軸に対するセンサ部Ｍの傾き角度をθとすると、ｄＩ０Ｉ−ｎとｄＩ０Ｉｎはそれぞれ、
【００３１】
【数１】
【００３２】
で表される。ただし、λは光源１の波長であり、ｄは回折格子３の格子周期であり、ｚＴは回折格子３と撮像素子４の光軸ＯＡに沿った方向での距離（間隔）である。
【００３３】
また、本実施例では、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの比較のための評価関数φを用いる。評価関数φとしては、以下に例示するように、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの差を表すもの（評価関数φｍ）を用いてもよいし、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの比を表すもの（評価関数φｄ）を用いてもよい。
（評価関数φｍ）
【００３４】
【数２】
【００３５】
（評価関数φｄ）
【００３６】
【数３】
【００３７】
評価関数φｍ＝０または評価関数φｄ＝１が目標値であり、該目標値は、被検光学系Ｌの光軸に対するセンサ部Ｍの傾きが０となること、言い換えれば被検光学系Ｌの光軸とセンサ部Ｍの法線とが一致することに対応する。そして、評価関数φｍ≠０または評価関数φｄ≠１である場合に、評価関数φｍ＝０または評価関数φｄ＝１とするように被検光学系Ｌの光軸に対してセンサ部Ｍの傾きを戻すべき量が、センサ部Ｍの傾き補正量となる。
【００３８】
なお、上記原理説明では、０次回折光と±ｎ次回折光の撮像素子４上での位置関係を表す評価関数を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施例では、原理的には、センサ部Ｍの傾きを、撮像素子４上の光量分布の０次光に関する非対称性（特定の光量分布に対するずれ）で判断している。言い換えれば、センサ部Ｍの傾きが０である場合とは、撮像素子４上の光量分布が０次光に関して対称性を有する（特定の光量分布が得られる）場合に相当する。したがって、例えば、撮像素子４上でのｎ次回折光の位置からｎ＋１次回折光の位置までの距離と−ｎ次回折光の位置から−（ｎ＋１）次回折光の位置までの距離との差や比を表す評価関数を用いてもよい。
【００３９】
図４のフローチャートには、本実施例において演算部５が行うセンサ部Ｍの傾き調整処理（調整方法）を示している。この傾き調整処理は、演算部５がコンピュータプログラムに従って実行する。なお、以下の説明において、「Ｓ」はステップを意味する。
【００４０】
まず、演算部５は、移動機構７，８を動作させて被検光学系Ｌとセンサ部Ｍとを、前述したセンサ部Ｍの傾き調整時の位置関係となるように移動させる（Ｓ１）。これにより、撮像素子４が被検光学系Ｌの像点位置に配置されることになるが、ここにいう像点位置は、厳密な像点位置でなくてもよく、像点位置の近傍であって回折格子３からの回折光同士が撮像素子４上で干渉縞とは異なるように分離できる位置であればよい。感度を向上させるために、回折格子３と撮像素子４の距離をできる限り大きくするとよい。
【００４１】
次に、演算部５は、傾き調節機構９を動作させてセンサ部Ｍを能動的に傾き角度θ１に傾ける（Ｓ２）。能動的にセンサ部Ｍに傾きを与える理由は、撮像素子４のピクセルサイズによる傾き検出分解能の制限を回避するためである。
【００４２】
次に、演算部５は、撮像素子４に像点位置での回折光量分布を光電変換させ、該回折光量分布を示す画像データを生成する（Ｓ３）。すなわち、回折光量分布の測定を行う。Ｓ３から後述するＳ７までが、測定ステップに相当する。
【００４３】
そして、演算部５は、生成した画像データ（撮像素子４）上での０次回折光と±ｎ次回折光の座標位置を検出する（Ｓ４）。撮像素子４上での回折光のスポット形状は、被検光学系Ｌの収差や回折格子４で生ずる格子収差（回折格子３への光線の入射角度が異なることによって生じる回折光の歪み）によって広がった光量分布を有する。したがって、０次回折光と±ｎ次回折光の撮像素子４上での座標位置は、光量分布の重心計算や、０次回折光と±ｎ次回折光の光量分布を関数によって近似して求める。
【００４４】
近似関数の例として、シンク関数の２乗や、ガウシアン関数が挙げられる。より高次の回折光と０次回折光の座標位置を検出することによって、センサ部Ｍの傾き調整感度を向上させることができる。
【００４５】
次に、演算部５は、検出した０次回折光と±ｎ次回折光の座標位置から、０次回折光の位置から＋ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉｎと０次回折光の位置から−ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉ−ｎを求める（Ｓ５）。さらに、演算部５は、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの差分をとり、評価関数φ（評価関数φｍ）の値φ１を求める。前述したように、評価関数の値は、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの比で求めてもよい。また、回折格子３として、格子周期が小さいものを使うと、回折角が大きくなり、センサ部Ｍの傾き調整感度が上がる。
【００４６】
次に、演算部５は、回折光量分布の測定回数が所定の複数回に達したか否かを判定する（Ｓ６）。所定の複数回に達していない場合はＳ７に進み、所定の複数回に達した場合はＳ８に進む。
【００４７】
Ｓ７では、演算部５は、再び傾き調整機構９を動作させてセンサ部Ｍを能動的に傾き角度θiに傾ける。ｉは２以上の整数である。そして、再びＳ３〜Ｓ５の処理を行うことで、評価関数の値φiが得られる。最初のＳ２〜Ｓ５の処理とＳ７からＳ３〜Ｓ５の処理を複数の所定回行うことによって、Ｓ５において、図５に示すようなセンサ部Ｍの傾きθと評価関数の値φとの関係図を描くことができる。
【００４８】
図５において、センサ部Ｍの傾き角度θが大きくなるほど評価関数の値φの０との差が大きくなる。なお、θとφの関係は、θが大きいほど、また回折格子３に入射する光束の開口数が大きいほど、線形関数からのずれが大きくなる。したがって、θiをセンサ部Ｍの傾きが０となる状態がおおむね中心となるような範囲で変化させると、後述する評価関数の値φが０となるゼロクロス点の算出精度が上がる。
【００４９】
Ｓ８において、演算部５は、複数の所定回の測定により得られたセンサ部Ｍの傾き角度θiと評価関数の値φiの関係から、評価関数の値が０となるゼロクロス点を算出する。ゼロクロス点は、評価関数の値φiに対して関数近似を行うことによって算出する。近似に用いる関数は、線形近似でもよいし、他の関数でもよい。例えば、評価関数φｍを用いた場合の近似関数としては、
【００５０】
【数４】
【００５１】
（ただし、Ａ，Ｂは係数）
を用いることができる。
また、評価関数φｄを用いた場合の近似関数としては、
【００５２】
【数５】
【００５３】
（ただし、Ｃは係数）
を用いることができる。
【００５４】
次に、演算部５は、算出したゼロクロス点と現在の評価関数の値φおよびセンサ部Ｍの傾き角度θとから、センサ部Ｍの傾きをゼロクロス点まで戻す（補正する）ための傾き補正量を算出する（Ｓ９）。Ｓ８〜Ｓ９は、補正量算出ステップに相当する。
【００５５】
そして、最後に、演算部５は、傾き調整機構９を動作させて、傾き補正量だけセンサ部Ｍの傾きを調整する（Ｓ１０）。なお、評価関数φｍとφｄのうちどちらを用いても、最終的に撮像素子４上での回折光量分布が０次光に関して対称になるようにセンサ部Ｍの傾きが補正される。
【００５６】
こうして直交２方向のうち一方に延びる軸回りでのセンサ部Ｍの傾き調整が終了すると、他方に延びる軸回りでの傾きも同様の手順で調整する。
以上説明したように、本実施例では、撮像素子上での回折光量分布の測定を光軸に対するセンサ部の傾きを異ならせて複数回行う。そして、複数回の回折光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する。本実施例によれば、新たに調整用の部材や素子を導入することなく、センサ部の傾きを簡単に高精度に調整することができる。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、センサ部Ｍを能動的に傾けた状態で回折光量分布を測定する。また、回折格子３の格子周期と、回折格子３上での光量分布と、回折格子３に入射する光束の開口数と、光源１の波長と、回折格子３から撮像素子４までの光軸に沿った方向での距離（間隔）とを計算パラメータとして用いる。そして、上記測定結果と計算パラメータとを用いて、センサ部Ｍの傾き補正量を算出する。
【００５８】
本実施例におけるトールボット干渉計の構成は、実施例１（図１）に示したものと同じである。
【００５９】
図６のフローチャートには、本実施例において演算部５が行うセンサ部Ｍの傾き調整処理（調整方法）を示している。この傾き調整処理は、演算部５がコンピュータプログラムに従って実行する。また、計算パラメータとしての回折格子３の格子周期、回折格子３上での光量分布、回折格子３に入射する光束の開口数、光源１の波長および回折格子３と撮像素子４との間の距離は、別の方法で計測して既知であるとする。
【００６０】
Ｓ１〜Ｓ５での処理は、実施例１にて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
【００６１】
Ｓ６１では、演算部５は、前述したように、測定ステップＳとしてのＳ３〜Ｓ５で得られた回折光量分布の測定結果と上記計算パラメータとを用いた計算によって、センサ部Ｍの傾きθ１を求める。
【００６２】
図３に示すように回折格子３に入射する光線の角度をαとすると、０次回折光の位置から＋ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉｎと０次回折光の位置から−ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉ−ｎおよび評価関数φは、
【００６３】
【数６】
【００６４】
【数７】
【００６５】
【数８】
【００６６】
と表すことができる。I(α)は回折格子３上での光量分布である。そして、既知のパラメータを最下の式（数８）に代入して、評価関数φ＝φ１の方程式を解けば、センサ部Ｍの傾きθ１を求めることができ、センサ部Ｍの傾き補正量としての−θ１を求めることができる。
【００６７】
最後に、演算部５は、傾き調整機構９を動作させて、傾き補正量だけセンサ部Ｍの傾きを調整する（Ｓ１０）。
【００６８】
本実施例でも、１方向の軸周りの傾き調整が終わったら、もう一方の軸周りの傾きも同様の手順で調整する。
【００６９】
以上説明したように、本実施例では、撮像素子上での回折光量分布の測定を１回行う。そして、該回折光量分布の測定結果と既知の計算パラメータ（回折格子の格子周期、回折格子上での光量分布、回折格子に入射する光束の開口数、光源の波長および回折格子と撮像素子との間の距離）とを用いてセンサ部の傾き補正量を算出する。本実施例によれば、新たに調整用の部材や素子を導入することなく、センサ部の傾きを簡単に高精度に調整することができる。
【実施例３】
【００７０】
次に、本発明の実施例３について、図７を用いて説明する。図７には、被検光学系Ｌ′が正の光学パワーを有するレンズであるトールボット干渉計の構成を示している。図７において、図１に示した実施例１と共通する構成要素には、図１と同符号を付す。
【００７１】
本実施例でも、センサ部Ｍの傾き調整時には、波面計測時に対して、移動機構７，８を用いて被検光学系Ｌ′とセンサ部Ｍとを光軸ＯＡに沿った方向に移動させる。そして、被検光学系Ｌ′からの射出光が収束光となるようにし、また撮像素子４を被検光学系Ｌ′の像点位置に配置する。こうして、被検光学系Ｌ′とセンサ部Ｍとを、被検光学系Ｌ′から回折格子３に入射し回折されて分割された回折光同士が、干渉縞とは異なるように、撮像素子４上にて空間的に分離されるような位置関係に配置する。像点位置が厳密な像点位置でなくてもよいことは、実施例１と同じである。
【００７２】
本実施例において、センサ部Ｍの傾き調整処理は、実施例１，２（図４，図６）で説明した手順で、直交する２方向に延びる軸回りで行われる。
【００７３】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
波面計測精度が高いトールボット干渉計を提供できる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 光源
３ 回折格子
４ 撮像素子
５ 演算部
７，８，１０ 移動機構
９ 傾き調整機構
Ｌ 被検光学系
Ｍ センサ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トールボット干渉計におけるセンサ部の傾き調整を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トールボット干渉計は、光学素子等の被検光学系の透過波面や反射波面といった波面を計測するのに用いられる（非特許文献１参照）。トールボット干渉計のセンサ部は、回折格子と撮像素子を含む。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ミツオ・タケダ、外１名、「デジタルトールボット干渉計による横収差測定」、米国、１９８４年、アプライド・オプティックス、第２３巻、第１１号、ｐ．１７６０−１７６４（Mitsuo Takeda and Seiji Kobayashi, “Lateral aberration measurements with a digital Talbot interferometer,” U.S.A., 1984, Applied Optics, Vol. 23, No. 11, p. 1760-1764）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、回折格子は、基板ガラス上に形成され、撮像素子には、撮像面を覆う保護カバーガラスが取り付けられる。基板ガラスと保護カバーガラスが光軸（光量分布の中心）に対して傾くと、計測波面に非回転対称波面が重畳されて誤差となる。このため、光軸に対するセンサ部の傾きを精度良く調整する必要がある。
【０００５】
しかしながら、従来においては、トールボット干渉計のセンサ部の傾きを精度良く調整する有効な方法が提案されていない。
【０００６】
本発明は、トールボット干渉計のセンサ部の傾きを精度良く調整できるようにした調整方法および該調整方法の適用が可能なトールボット干渉計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての調整方法は、光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計に適用される。該調整方法は、光軸に沿った方向における被検光学系とセンサ部との位置関係を、波面の計測時とは異なる位置関係であって被検光学系の像点位置に撮像素子が配置されるように設定するステップと、光源から発せられて被検光学系を通った光を回折格子により回折させ、撮像素子上での回折光の光量分布を該撮像素子を用いて測定する測定ステップと、光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する補正量算出ステップと、傾き補正量に応じて光軸に対するセンサ部の傾きを調整するステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の一側面としてのトールボット干渉計は、光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、被検光学系の波面を計測する。該トールボット干渉計は、光軸に沿った方向における被検光学系とセンサ部との位置関係を、波面の計測時とは異なる位置関係であって被検光学系の像点位置に撮像素子が配置されるように設定する機構と、回折格子からの回折光の撮像素子上での光量分布を該撮像素子を用いて測定する測定部と、光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する補正量算出部と、傾き補正量に応じた光軸に対するセンサ部の傾き調整を行う機構とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、新たに調整用の部材や素子を導入することなく、トールボット干渉計のセンサ部の傾きを簡単に高精度に調整することができる。この結果、トールボット干渉計による波面計測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１であるトールボット干渉計の波面計測時の構成を示す図。
【図２】実施例１のトールボット干渉計のセンサ部の傾き調整時の構成を示す図。
【図３】実施例１のトールボット干渉計のセンサ部を拡大した図。
【図４】実施例１におけるセンサ部の傾き調整処理を示すフローチャート。
【図５】実施例１におけるセンサ部の傾きと評価関数との関係を示す図。
【図６】本発明の実施例２であるトールボット干渉計のセンサ部の傾き調整処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施例３であるトールボット干渉計のセンサ部の傾き調整時の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１には、本発明の実施例１であるトールボット干渉計の構成であって、被検光学系Ｌの波面計測時の構成を示している。また、図１には、光源からの光が後述するセンサ部に至る光路も示している。
【００１３】
該トールボット干渉計では、収差が既知である光を被検光学系Ｌに照射し、該光の収差に被検光学系Ｌの収差を重畳させる。そして、被検光学系Ｌの後方に配置された回折格子３で被検光学系Ｌを通った（透過または反射した）光の波面を分割し、該分割された波面を重ね合わせて得られる干渉縞から被検光学系Ｌからの波面を復元する。
【００１４】
被検光学系Ｌは屈折系、反射屈折系および反射系のいずれでもよい。また、被検光学系Ｌが有する光学パワーは、正および負のいずれでもよい。本実施例では、被検光学系Ｌは、負の光学パワーを持ったレンズである。
【００１５】
本実施例のトールボット干渉計は、光の進行方向に順に、光源１と、ピンホール２と、照明光学系１１と、回折格子３および撮像素子４を含むセンサ部Ｍとを有する。照明光学系１１とセンサ部Ｍとの間には、被検光学系Ｌが配置される。
【００１６】
また、該トールボット干渉計は、コンピュータにより構成される演算部（測定部および補正量算出部）５と、それぞれアクチュエータを含む移動機構７，８，１０と、アクチュエータを含む傾き調整機構９とを有する。
【００１７】
図１に示すように、波面計測時には、回折格子３と撮像素子４は、トールボット条件を満たすように配置される。具体的には、回折格子３の格子周期をｄとし、光源１から発せられる光の波長をλとすると、回折格子３と撮像素子４との間の光軸ＯＡに沿った方向での距離（間隔）をｄ２／λとするのがトールボット条件である。なお、光軸ＯＡは、ピンホール２と照明光学系１１の主点を通る直線である。被検光学系の主点も光軸ＯＡの延長線上にある。また、光軸ＯＡは、撮像素子４上に形成される干渉縞又は後述する回折光量分布の中心と一致しているとする。
【００１８】
また、図２には、上記トールボット干渉計においてセンサ部Ｍの傾き調整時の構成を示している。図２にも、光源１からの光がセンサ部Ｍに至る光路を示している。
【００１９】
センサ部Ｍの傾き調整時には、光軸ＯＡに沿った方向での被検光学系Ｌとセンサ部Ｍの位置関係を、被検光学系Ｌから回折格子３に入射し回折（分割）された回折光同士が、波面計測時の干渉縞とは異なるように、撮像素子４上にて空間的に分離されるような位置関係に設定する。具体的には、移動機構７を用いて被検光学系Ｌを波面計測時の位置から光軸ＯＡに沿った方向に移動させて、被検光学系Ｌからの射出光が収束光となるようにする。また、移動機構１０を用いて撮像素子４を波面計測時の位置から光軸ＯＡに沿った方向に移動させて、被検光学系Ｌの像点位置に配置する。
【００２０】
このような配置により、撮像素子４上には空間的に分離された回折光による光学像、つまりは光量分布（以下、回折光量分布という）が形成される。該回折光量分布は、撮像素子４により光電変換される。撮像素子４からの出力信号は、ケーブル６を介して演算部５に入力される。演算部５は、撮像素子４からの出力信号に基づいて、上記回折光量分布を示す画像データを生成する。
【００２１】
光源１は、例えばレーザで構成されて、コヒーレント光を発する。ピンホール２は、その口径が十分に小さく、球面波で近似される波面を生成する。照明光学系１１は、ピンホール２からの光波を収差が既知である波面に変換する。被検光学系Ｌは、上述したように移動機構７によって光軸ＯＡに沿った方向に移動が可能である。
【００２２】
センサ部Ｍは、回折格子３と撮像素子４とを一体的に保持している。センサ部Ｍは、傾き調節機構９よって、光軸ＯＡ（つまりは被検光学系Ｌの光軸）に対して回折格子３の入射面および撮像素子４の撮像面の法線がなす角度を変更（調整）可能となっている。光軸ＯＡに対して回折格子３の入射面および撮像素子４の撮像面の法線がなす角度を、以下、センサ部Ｍの傾きという。また、回折格子３の入射面および撮像素子４の撮像面の法線を、以下、センサ部Ｍの法線ともいう。
【００２３】
さらに、センサ部Ｍは、前述したように、移動機構１０よって光軸ＯＡに沿った方向に移動が可能である。
【００２４】
被検光学系Ｌを透過した光束を複数の次数の回折光に分割する回折格子３は、互いに直交する２方向に周期を有する直交格子を持つ。これにより、被検光学系Ｌを通った光は、該直交する２方向に分割される。したがって、センサ部Ｍの傾き調整も、該２方向に延びる軸回りでの傾きを対象としている。回折格子３は、センサ部Ｍ内において、移動機構８により、撮像素子４に対して光軸ＯＡに沿った方向に移動が可能である。
【００２５】
撮像素子４は、回折格子３が分割した回折光により形成される干渉縞や回折光量分布を光電変換する２次元光電変換素子であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成されている。
【００２６】
演算部５は、前述したようにケーブル６を介して撮像素子４と接続されている。演算部５は、記憶部と表示部をも含む。記憶部は、演算部５が移動機構７，８，１０の動作を制御するために用いる制御情報を格納する。また、記憶部は、演算部５が撮像素子４からの出力信号に基づいて生成した、回折光量分布を示す画像データを格納する。表示部は、該回折光量分布を示す画像データを表示する。
【００２７】
そして、演算部５は、該画像データから回折光量分布を測定し、その測定結果を用いて、回折光量分布を特定の光量分布にするためのセンサ部Ｍの傾き補正量を算出する。
【００２８】
図３を用いて、センサ部Ｍの傾き補正量の算出原理について説明する。図３には、回折格子３における直交する２つの格子周期方向のうち１つの方向に沿ったセンサ部Ｍの断面を示している。また、図３には、撮像素子４における光軸ＯＡ上の像点に収束する光線のみを示している。
【００２９】
被検光学系Ｌを通った光線は、回折格子３によって回折されて複数の次数の回折光（ここでは０次回折光と±ｎ次回折光とする）に分割される。０次回折光と±ｎ次回折光の撮像素子４上での位置をそれぞれ、Ｉ０，Ｉ−ｎ，Ｉｎとする。ｎは１以上の整数である。
【００３０】
撮像素子４上（つまりは回折光量分布を示す画像データ上）での０次回折光の位置から＋ｎ次回折光の位置までの距離をｄＩ０Ｉｎとし、０次回折光の位置から−ｎ次回折光の位置までの距離をｄＩ０Ｉ−ｎとする。被検光学系Ｌの光軸に対するセンサ部Ｍの傾き角度をθとすると、ｄＩ０Ｉ−ｎとｄＩ０Ｉｎはそれぞれ、
【００３１】
【数１】
【００３２】
で表される。ただし、λは光源１の波長であり、ｄは回折格子３の格子周期であり、ｚＴは回折格子３と撮像素子４の光軸ＯＡに沿った方向での距離（間隔）である。
【００３３】
また、本実施例では、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの比較のための評価関数φを用いる。評価関数φとしては、以下に例示するように、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの差を表すもの（評価関数φｍ）を用いてもよいし、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの比を表すもの（評価関数φｄ）を用いてもよい。
（評価関数φｍ）
【００３４】
【数２】
【００３５】
（評価関数φｄ）
【００３６】
【数３】
【００３７】
評価関数φｍ＝０または評価関数φｄ＝１が目標値であり、該目標値は、被検光学系Ｌの光軸に対するセンサ部Ｍの傾きが０となること、言い換えれば被検光学系Ｌの光軸とセンサ部Ｍの法線とが一致することに対応する。そして、評価関数φｍ≠０または評価関数φｄ≠１である場合に、評価関数φｍ＝０または評価関数φｄ＝１とするように被検光学系Ｌの光軸に対してセンサ部Ｍの傾きを戻すべき量が、センサ部Ｍの傾き補正量となる。
【００３８】
なお、上記原理説明では、０次回折光と±ｎ次回折光の撮像素子４上での位置関係を表す評価関数を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施例では、原理的には、センサ部Ｍの傾きを、撮像素子４上の光量分布の０次光に関する非対称性（特定の光量分布に対するずれ）で判断している。言い換えれば、センサ部Ｍの傾きが０である場合とは、撮像素子４上の光量分布が０次光に関して対称性を有する（特定の光量分布が得られる）場合に相当する。したがって、例えば、撮像素子４上でのｎ次回折光の位置からｎ＋１次回折光の位置までの距離と−ｎ次回折光の位置から−（ｎ＋１）次回折光の位置までの距離との差や比を表す評価関数を用いてもよい。
【００３９】
図４のフローチャートには、本実施例において演算部５が行うセンサ部Ｍの傾き調整処理（調整方法）を示している。この傾き調整処理は、演算部５がコンピュータプログラムに従って実行する。なお、以下の説明において、「Ｓ」はステップを意味する。
【００４０】
まず、演算部５は、移動機構７，８を動作させて被検光学系Ｌとセンサ部Ｍとを、前述したセンサ部Ｍの傾き調整時の位置関係となるように移動させる（Ｓ１）。これにより、撮像素子４が被検光学系Ｌの像点位置に配置されることになるが、ここにいう像点位置は、厳密な像点位置でなくてもよく、像点位置の近傍であって回折格子３からの回折光同士が撮像素子４上で干渉縞とは異なるように分離できる位置であればよい。感度を向上させるために、回折格子３と撮像素子４の距離をできる限り大きくするとよい。
【００４１】
次に、演算部５は、傾き調節機構９を動作させてセンサ部Ｍを能動的に傾き角度θ１に傾ける（Ｓ２）。能動的にセンサ部Ｍに傾きを与える理由は、撮像素子４のピクセルサイズによる傾き検出分解能の制限を回避するためである。
【００４２】
次に、演算部５は、撮像素子４に像点位置での回折光量分布を光電変換させ、該回折光量分布を示す画像データを生成する（Ｓ３）。すなわち、回折光量分布の測定を行う。Ｓ３から後述するＳ７までが、測定ステップに相当する。
【００４３】
そして、演算部５は、生成した画像データ（撮像素子４）上での０次回折光と±ｎ次回折光の座標位置を検出する（Ｓ４）。撮像素子４上での回折光のスポット形状は、被検光学系Ｌの収差や回折格子４で生ずる格子収差（回折格子３への光線の入射角度が異なることによって生じる回折光の歪み）によって広がった光量分布を有する。したがって、０次回折光と±ｎ次回折光の撮像素子４上での座標位置は、光量分布の重心計算や、０次回折光と±ｎ次回折光の光量分布を関数によって近似して求める。
【００４４】
近似関数の例として、シンク関数の２乗や、ガウシアン関数が挙げられる。より高次の回折光と０次回折光の座標位置を検出することによって、センサ部Ｍの傾き調整感度を向上させることができる。
【００４５】
次に、演算部５は、検出した０次回折光と±ｎ次回折光の座標位置から、０次回折光の位置から＋ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉｎと０次回折光の位置から−ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉ−ｎを求める（Ｓ５）。さらに、演算部５は、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの差分をとり、評価関数φ（評価関数φｍ）の値φ１を求める。前述したように、評価関数の値は、ｄＩ０ＩｎとｄＩ０Ｉ−ｎの比で求めてもよい。また、回折格子３として、格子周期が小さいものを使うと、回折角が大きくなり、センサ部Ｍの傾き調整感度が上がる。
【００４６】
次に、演算部５は、回折光量分布の測定回数が所定の複数回に達したか否かを判定する（Ｓ６）。所定の複数回に達していない場合はＳ７に進み、所定の複数回に達した場合はＳ８に進む。
【００４７】
Ｓ７では、演算部５は、再び傾き調整機構９を動作させてセンサ部Ｍを能動的に傾き角度θiに傾ける。ｉは２以上の整数である。そして、再びＳ３〜Ｓ５の処理を行うことで、評価関数の値φiが得られる。最初のＳ２〜Ｓ５の処理とＳ７からＳ３〜Ｓ５の処理を複数の所定回行うことによって、Ｓ５において、図５に示すようなセンサ部Ｍの傾きθと評価関数の値φとの関係図を描くことができる。
【００４８】
図５において、センサ部Ｍの傾き角度θが大きくなるほど評価関数の値φの０との差が大きくなる。なお、θとφの関係は、θが大きいほど、また回折格子３に入射する光束の開口数が大きいほど、線形関数からのずれが大きくなる。したがって、θiをセンサ部Ｍの傾きが０となる状態がおおむね中心となるような範囲で変化させると、後述する評価関数の値φが０となるゼロクロス点の算出精度が上がる。
【００４９】
Ｓ８において、演算部５は、複数の所定回の測定により得られたセンサ部Ｍの傾き角度θiと評価関数の値φiの関係から、評価関数の値が０となるゼロクロス点を算出する。ゼロクロス点は、評価関数の値φiに対して関数近似を行うことによって算出する。近似に用いる関数は、線形近似でもよいし、他の関数でもよい。例えば、評価関数φｍを用いた場合の近似関数としては、
【００５０】
【数４】
【００５１】
（ただし、Ａ，Ｂは係数）
を用いることができる。
また、評価関数φｄを用いた場合の近似関数としては、
【００５２】
【数５】
【００５３】
（ただし、Ｃは係数）
を用いることができる。
【００５４】
次に、演算部５は、算出したゼロクロス点と現在の評価関数の値φおよびセンサ部Ｍの傾き角度θとから、センサ部Ｍの傾きをゼロクロス点まで戻す（補正する）ための傾き補正量を算出する（Ｓ９）。Ｓ８〜Ｓ９は、補正量算出ステップに相当する。
【００５５】
そして、最後に、演算部５は、傾き調整機構９を動作させて、傾き補正量だけセンサ部Ｍの傾きを調整する（Ｓ１０）。なお、評価関数φｍとφｄのうちどちらを用いても、最終的に撮像素子４上での回折光量分布が０次光に関して対称になるようにセンサ部Ｍの傾きが補正される。
【００５６】
こうして直交２方向のうち一方に延びる軸回りでのセンサ部Ｍの傾き調整が終了すると、他方に延びる軸回りでの傾きも同様の手順で調整する。
以上説明したように、本実施例では、撮像素子上での回折光量分布の測定を光軸に対するセンサ部の傾きを異ならせて複数回行う。そして、複数回の回折光量分布の測定結果を用いてセンサ部の傾き補正量を算出する。本実施例によれば、新たに調整用の部材や素子を導入することなく、センサ部の傾きを簡単に高精度に調整することができる。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、センサ部Ｍを能動的に傾けた状態で回折光量分布を測定する。また、回折格子３の格子周期と、回折格子３上での光量分布と、回折格子３に入射する光束の開口数と、光源１の波長と、回折格子３から撮像素子４までの光軸に沿った方向での距離（間隔）とを計算パラメータとして用いる。そして、上記測定結果と計算パラメータとを用いて、センサ部Ｍの傾き補正量を算出する。
【００５８】
本実施例におけるトールボット干渉計の構成は、実施例１（図１）に示したものと同じである。
【００５９】
図６のフローチャートには、本実施例において演算部５が行うセンサ部Ｍの傾き調整処理（調整方法）を示している。この傾き調整処理は、演算部５がコンピュータプログラムに従って実行する。また、計算パラメータとしての回折格子３の格子周期、回折格子３上での光量分布、回折格子３に入射する光束の開口数、光源１の波長および回折格子３と撮像素子４との間の距離は、別の方法で計測して既知であるとする。
【００６０】
Ｓ１〜Ｓ５での処理は、実施例１にて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
【００６１】
Ｓ６１では、演算部５は、前述したように、測定ステップＳとしてのＳ３〜Ｓ５で得られた回折光量分布の測定結果と上記計算パラメータとを用いた計算によって、センサ部Ｍの傾きθ１を求める。
【００６２】
図３に示すように回折格子３に入射する光線の角度をαとすると、０次回折光の位置から＋ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉｎと０次回折光の位置から−ｎ次回折光の位置までの距離ｄＩ０Ｉ−ｎおよび評価関数φは、
【００６３】
【数６】
【００６４】
【数７】
【００６５】
【数８】
【００６６】
と表すことができる。I(α)は回折格子３上での光量分布である。そして、既知のパラメータを最下の式（数８）に代入して、評価関数φ＝φ１の方程式を解けば、センサ部Ｍの傾きθ１を求めることができ、センサ部Ｍの傾き補正量としての−θ１を求めることができる。
【００６７】
最後に、演算部５は、傾き調整機構９を動作させて、傾き補正量だけセンサ部Ｍの傾きを調整する（Ｓ１０）。
【００６８】
本実施例でも、１方向の軸周りの傾き調整が終わったら、もう一方の軸周りの傾きも同様の手順で調整する。
【００６９】
以上説明したように、本実施例では、撮像素子上での回折光量分布の測定を１回行う。そして、該回折光量分布の測定結果と既知の計算パラメータ（回折格子の格子周期、回折格子上での光量分布、回折格子に入射する光束の開口数、光源の波長および回折格子と撮像素子との間の距離）とを用いてセンサ部の傾き補正量を算出する。本実施例によれば、新たに調整用の部材や素子を導入することなく、センサ部の傾きを簡単に高精度に調整することができる。
【実施例３】
【００７０】
次に、本発明の実施例３について、図７を用いて説明する。図７には、被検光学系Ｌ′が正の光学パワーを有するレンズであるトールボット干渉計の構成を示している。図７において、図１に示した実施例１と共通する構成要素には、図１と同符号を付す。
【００７１】
本実施例でも、センサ部Ｍの傾き調整時には、波面計測時に対して、移動機構７，８を用いて被検光学系Ｌ′とセンサ部Ｍとを光軸ＯＡに沿った方向に移動させる。そして、被検光学系Ｌ′からの射出光が収束光となるようにし、また撮像素子４を被検光学系Ｌ′の像点位置に配置する。こうして、被検光学系Ｌ′とセンサ部Ｍとを、被検光学系Ｌ′から回折格子３に入射し回折されて分割された回折光同士が、干渉縞とは異なるように、撮像素子４上にて空間的に分離されるような位置関係に配置する。像点位置が厳密な像点位置でなくてもよいことは、実施例１と同じである。
【００７２】
本実施例において、センサ部Ｍの傾き調整処理は、実施例１，２（図４，図６）で説明した手順で、直交する２方向に延びる軸回りで行われる。
【００７３】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
波面計測精度が高いトールボット干渉計を提供できる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 光源
３ 回折格子
４ 撮像素子
５ 演算部
７，８，１０ 移動機構
９ 傾き調整機構
Ｌ 被検光学系
Ｍ センサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、前記被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計の調整方法であって、
光軸に沿った方向における前記被検光学系と前記センサ部との位置関係を、前記波面の計測時とは異なる位置関係であって前記被検光学系の像点位置に前記撮像素子が配置されるように設定するステップと、
前記光源から発せられて前記被検光学系を通った光を前記回折格子により回折させ、前記撮像素子上での回折光の光量分布を、該撮像素子を用いて測定する測定ステップと、
前記光量分布の測定結果を用いて前記センサ部の傾き補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記傾き補正量に応じて前記光軸に対する前記センサ部の傾きを調整するステップとを有することを特徴とするトールボット干渉計の調整方法。
【請求項２】
前記測定ステップにおいて、前記光量分布の測定を前記光軸に対する前記センサ部の傾きを異ならせて複数回行い、
前記補正量算出ステップにおいて、前記複数回の前記光量分布の測定結果を用いて前記傾き補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載のトールボット干渉計の調整方法。
【請求項３】
前記補正量算出ステップにおいて、前記測定ステップでの前記光量分布の測定結果と、前記回折格子の格子周期と、前記回折格子上での光量分布と、前記回折格子に入射する光束の開口数と、前記光源の波長と、前記回折格子から前記撮像素子までの前記光軸に沿った方向での距離とを用いて、前記傾き補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載のトールボット干渉計の調整方法。
【請求項４】
前記撮像素子上での前記回折光の光量分布を特定の光量分布にするように前記センサ部の傾きの調整を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のトールボット干渉計の調整方法。
【請求項５】
光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、前記被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計であって、
光軸に沿った方向における前記被検光学系と前記センサ部との位置関係を、前記波面の計測時とは異なる位置関係であって前記被検光学系の像点位置に前記撮像素子が配置されるように設定する機構と、
前記回折格子からの回折光の前記撮像素子上での光量分布を、該撮像素子を用いて測定する測定部と、
前記光量分布の測定結果を用いて前記センサ部の傾き補正量を算出する補正量算出部と、
前記傾き補正量に応じた前記光軸に対する前記センサ部の傾き調整を行う機構とを有することを特徴とするトールボット干渉計。
【請求項１】
光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、前記被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計の調整方法であって、
光軸に沿った方向における前記被検光学系と前記センサ部との位置関係を、前記波面の計測時とは異なる位置関係であって前記被検光学系の像点位置に前記撮像素子が配置されるように設定するステップと、
前記光源から発せられて前記被検光学系を通った光を前記回折格子により回折させ、前記撮像素子上での回折光の光量分布を、該撮像素子を用いて測定する測定ステップと、
前記光量分布の測定結果を用いて前記センサ部の傾き補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記傾き補正量に応じて前記光軸に対する前記センサ部の傾きを調整するステップとを有することを特徴とするトールボット干渉計の調整方法。
【請求項２】
前記測定ステップにおいて、前記光量分布の測定を前記光軸に対する前記センサ部の傾きを異ならせて複数回行い、
前記補正量算出ステップにおいて、前記複数回の前記光量分布の測定結果を用いて前記傾き補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載のトールボット干渉計の調整方法。
【請求項３】
前記補正量算出ステップにおいて、前記測定ステップでの前記光量分布の測定結果と、前記回折格子の格子周期と、前記回折格子上での光量分布と、前記回折格子に入射する光束の開口数と、前記光源の波長と、前記回折格子から前記撮像素子までの前記光軸に沿った方向での距離とを用いて、前記傾き補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載のトールボット干渉計の調整方法。
【請求項４】
前記撮像素子上での前記回折光の光量分布を特定の光量分布にするように前記センサ部の傾きの調整を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のトールボット干渉計の調整方法。
【請求項５】
光源から発せられて被検光学系を通った光を、回折格子および撮像素子を含むセンサ部に導き、前記被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計であって、
光軸に沿った方向における前記被検光学系と前記センサ部との位置関係を、前記波面の計測時とは異なる位置関係であって前記被検光学系の像点位置に前記撮像素子が配置されるように設定する機構と、
前記回折格子からの回折光の前記撮像素子上での光量分布を、該撮像素子を用いて測定する測定部と、
前記光量分布の測定結果を用いて前記センサ部の傾き補正量を算出する補正量算出部と、
前記傾き補正量に応じた前記光軸に対する前記センサ部の傾き調整を行う機構とを有することを特徴とするトールボット干渉計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５７３６０（Ｐ２０１１−２５７３６０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４１３７（Ｐ２０１０−１３４１３７）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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