光学装置
【課題】折り返し平面鏡の変形によって生じる被検光学系の透過波面を繋ぎ合わせるときの誤差を低減させた光学装置を提供する。
【解決手段】被検光学系Ｔ1の被測定領域よりも小口径の折り返し平面鏡Ｆ1を挟んで、被検光学系Ｔ1の透過波面を測定する第１の干渉計Ｉ1と対向するように第２の干渉計Ｉ2を設ける。そして、第２の干渉計Ｉ2は、測定光を照射し、折り返し平面鏡Ｆ1の表面に形成された鏡面Ｓ1で反射され、再び第２の干渉計Ｉ2に戻ってきた戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得する。解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ2により取得された第２の干渉縞画像を解析して、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の変形量を測定し、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【解決手段】被検光学系Ｔ1の被測定領域よりも小口径の折り返し平面鏡Ｆ1を挟んで、被検光学系Ｔ1の透過波面を測定する第１の干渉計Ｉ1と対向するように第２の干渉計Ｉ2を設ける。そして、第２の干渉計Ｉ2は、測定光を照射し、折り返し平面鏡Ｆ1の表面に形成された鏡面Ｓ1で反射され、再び第２の干渉計Ｉ2に戻ってきた戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得する。解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ2により取得された第２の干渉縞画像を解析して、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の変形量を測定し、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計を用いて被検光学系の透過波面を測定する光学装置に関し、さらに詳しくは、被測定領域が大口径の被検光学系の透過波面を測定する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学系の試験方法の１つに、平面鏡によって光を折り返し、オートコリメーションさせて、透過波面の干渉計測を行う方法がある（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。被検光学系の透過波面を測定する際には、これと同程度の口径を有し、精度の良い折り返し平面鏡を用いることが好ましいが、被検光学系の被測定領域が大口径である場合、これに対応するような大型で高精度の折り返し平面鏡は製作が非常に難しく、また製作できても高価である。そこで、被検光学系の被測定領域が大きい場合には、隣接する部分が一部重なるような複数の小領域に被測定領域を分割し、これら小領域に合わせて小口径の折り返し平面鏡を移動させて波面測定を行い、各測定結果を繋ぎ合わせることによって被測定領域の全体形状を求めるという、開口合成法や波面縫い合わせと呼ばれる手法が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５３７４２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような移動を行う場合、折り返し平面鏡の保持方向が変わって自重の作用する方向が変化することで、折り返し平面鏡の鏡面が（ナノメートルのオーダーで）変形するため、複数の測定位置で測定した複数の波面を繋ぎ合わせるときに誤差が生じる一因となっていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、折り返し平面鏡の変形によって生じる被検光学系の透過波面を繋ぎ合わせるときの誤差を低減させた光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明を例示する態様に従えば、光軸に沿って順に並んだ、第１の干渉計、被検光学系、及び、前記第１の干渉計と対向する面に鏡面が形成された折り返し平面鏡と、前記折り返し平面鏡を移動させる駆動機構と、干渉縞画像を解析する解析装置とを備え、前記折り返し平面鏡は、前記被検光学系の被測定領域よりも小さな前記鏡面を有しており、前記第１の干渉計は、前記駆動機構が前記折り返し平面鏡を予め設定された複数の所定の測定位置に移動させる毎に、測定光を射出し、前記被検光学系を通って前記折り返し平面鏡の前記鏡面で反射されて再び前記被検光学系を通って前記第１の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第１の干渉縞画像を取得し、前記解析装置は、前記第１の干渉計により取得された複数の前記第１の干渉縞画像を解析し、各々の解析結果に基づいて開口合成の処理を施すことにより、前記被測定領域全体の透過波面を測定する光学装置において、前記折り返し平面鏡と対向するように配置された第２の干渉計を備え、前記第２の干渉計は、測定光を射出し、前記折り返し平面鏡で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得し、前記解析装置は、前記第２の干渉計により取得された前記第２の干渉縞画像を解析して、前記所定の測定位置における前記折り返し平面鏡の鏡面の形状を測定し、測定した前記鏡面の形状に基づいて、前記測定する透過波面の補正を行うように構成されることを特徴とする光学装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検光学系の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の光学装置を示す概略構成図（断面図）である。
【図２】第２実施形態の光学装置を示す概略構成図（断面図）である。
【図３】第３実施形態の光学装置を示す概略構成図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。第１実施形態の光学装置を図１に示しており、この光学装置１０は、透過波面測定部Ｐ１と、平面鏡変形測定部Ｐ２とから構成される。
【００１０】
透過波面測定部Ｐ１は、光軸Ａ1に沿って順に並んだ、第１の干渉計Ｉ1、被検光学系Ｔ1、及び、折り返し平面鏡Ｆ1と、第１の干渉計Ｉ1により得られた干渉縞画像に基づき解析等のための各種演算を行う解析装置１１と、解析装置１１による解析結果等を表示する画像表示装置１２とを有して構成される。なお、本実施形態においては、被検光学系Ｔ1として、凸面鏡（もしくは凹面鏡）Ｍ1（副鏡）と凹面鏡Ｍ2（主鏡）とからなる大口径の反射望遠鏡を採用している。
【００１１】
折り返し平面鏡Ｆ1は、被検光学系（反射望遠鏡）Ｔ1の被測定領域（口径）よりも小さい径を有する円盤状に形成され、第１の干渉計Ｉ1側に対向する面（以下、表面とも称する）に鏡面Ｓ1が形成されている。なお、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1は、合成石英を用いて円盤状に形成された折り返し平面鏡Ｆ1の基材の表面に、銀またはアルミニウムが蒸着されて形成された高精度の平面である。また、折り返し平面鏡Ｆ1は、駆動機構１３により光軸Ａ1中心に回転移動可能に保持されている。
【００１２】
第１の干渉計Ｉ1は、測定光として光の発散球面波を被検光学系Ｔ1に向かって射出し、被検光学系Ｔ1の凸面鏡Ｍ1および凹面鏡Ｍ2を（反射して）通って、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）で反射され、再び被検光学系Ｔ1の凹面鏡Ｍ2および凸面鏡Ｍ1を（反射して）通って、第１の干渉計Ｉ1に戻ってきた戻り光を基に、第１の干渉縞画像を取得する。なお、この第１の干渉縞画像には、測定光を照射した被測定領域に関する透過波面情報が担持されている。また、このような第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得は、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。
【００１３】
第１の干渉計Ｉ1により取得された第１の干渉縞画像は、解析装置１１に出力される。解析装置１１は、第１の干渉計Ｉ1から入力された第１の干渉縞画像を基に、各測定位置における透過波面情報を解析し、各々の解析結果に対して開口合成の処理（波面縫い合わせ）を施すことにより、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体における透過波面を求める。
【００１４】
このような構成の透過波面測定部Ｐ１によれば、大口径の被検光学系Ｔ1の被測定領域に対して、これより小さな口径の（鏡面Ｓ1を有する）折り返し平面鏡Ｆ1を光軸Ａ1中心に所定量回転移動させる毎に被検光学系Ｔ1の透過波面を分割して測定し、後から測定結果を繋ぎ合わせることにより、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体の透過波面を得ることができる。
【００１５】
但し、折り返し平面鏡Ｆ1は、上記回転移動の間に、折り返し平面鏡Ｆ1の保持方向が変わって自重の作用する方向が変化することで、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1が（ナノメートルのオーダーで）変形する。このような変形は、複数の測定位置で測定した複数の波面を繋ぎ合わせる際の誤差の原因となる。なお、折り返し平面鏡Ｆ1の変形は、折り返し平面鏡Ｆ1の保持方法を変えることや折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）を水平にして使用することで小さくすることができる。しかしながら、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1はナノメートルのオーダーの精度（平面度）が要求され、このような方法で折り返し平面鏡Ｆ1の変形を小さくしようとしても、折り返し平面鏡Ｆ1の回転移動に伴い、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1がナノメートルのオーダーでは変形してしまう。そこで、本実施形態の光学装置１０では、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じる被検光学系Ｔ1の透過波面を繋ぎ合わせる際の誤差を補正するため、平面鏡変形測定部Ｐ２を備えている。
【００１６】
平面鏡変形測定部Ｐ２は、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面側と対向するように配設された第２の干渉計Ｉ2を有して構成される。第２の干渉計Ｉ2は、波長シフト型のフリンジスキャン干渉計であり、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面側と対向した状態で、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1とともに回転移動可能に保持されている。
【００１７】
第２の干渉計Ｉ2は、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面（および所定の参照面）に向かって測定光を照射し、当該測定光が折り返し平面鏡Ｆ1の内部を透過して折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）で反射された、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）からの戻り光を基に、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する。このような第２の干渉計Ｉ2による第２の干渉縞の画像取得は、第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得と同期して、すなわち、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。そして、第２の干渉計Ｉ2により取得された第２の干渉縞画像は、第１の干渉計Ｉ1と同様に、解析装置１１に出力される。
【００１８】
なお、第２の干渉計Ｉ2により折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響は、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、第２の干渉計Ｉ2で検出される光の情報から裏面からの反射光の情報を分離し、除去することが可能である。また、折り返し平面鏡Ｆ1の内部品質の影響も、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、第２の干渉計Ｉ2で検出される光の情報から内部品質の影響を分離し、除去することができる。
【００１９】
解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ2から入力された第２の干渉縞画像を解析し、各測定位置における折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（例えば、所定の基準測定位置に対する各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量）を測定する。そして、解析装置１１は、測定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体における透過波面を求める際、例えば、各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量に応じて各測定位置における透過波面情報をそれぞれ補正することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【００２０】
このような構成の平面鏡変形測定部Ｐ２によれば、第２の干渉計Ｉ2によって、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に向かって測定光を射出し、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）で反射して戻った光を基に、干渉縞が測定される。解析装置１１によりこの干渉縞の縞や位置を確認することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（変形量）を測定し、この測定結果を受けて被検光学系Ｔ1の透過波面を繋ぎ合わせる際の誤差を補正することで、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせる（より精度よく波面縫い合わせを行う）ことができる。
【００２１】
この結果、第１実施形態に係る光学装置１０によれば、解析装置１１が第２の干渉計Ｉ2を利用して測定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて透過波面の補正を行うため、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせることができる。よって、被検光学系Ｔ1（被測定領域）が大口径であっても、被測定領域全域に亘ってより高精度に透過波面を求めることが可能となる。
【００２２】
なお、第２の干渉計Ｉ2は、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）からの戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得することが好ましく、これにより、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状を直接的により精度よく求めることができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００２３】
また、第２の干渉計Ｉ2は、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1とともに移動することが好ましく、これにより、第２の干渉計Ｉ2と折り返し平面鏡Ｆ1との相対位置関係が変わらないため、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状をより精度よく求めることができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００２４】
また、第２の干渉計は、波長シフト型のフリンジスキャン干渉計であることが好ましく、これにより、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響や、折り返し平面鏡Ｆ1の内部品質の影響を除去することができるため、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状をより精度よく求めることができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００２５】
なお、上述の第１実施形態において、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響を除去しているが、これに限られるものではない。例えば、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に対し裏面を平行から少しずらして傾斜させておき、裏面からの反射光が第２の干渉計Ｉ2に戻らないようにすることで、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響を除去することも可能である。
【００２６】
ここで、第１実施形態における第１の具体例について説明する。口径がφ136mmで焦点距離が−1002mmの凸双曲面鏡Ｍ1（副鏡）と、口径がφ1000mmで焦点距離が2607mmの凹放物面鏡Ｍ2（主鏡）とからなる反射望遠鏡を被検光学系Ｔ1とした場合、この望遠鏡の透過波面を一括で測定するには、口径がφ1000mmを超える折り返し平面鏡が必要となる。しかしながら、口径がφ1000mmを超える大きさで、精度の良い折り返し平面鏡を製作するのは非常に難しく、また高価でもあるため、口径がφ400mmの折り返し平面鏡Ｆ1を採用している。この小口径の折り返し平面鏡Ｆ1により反射望遠鏡の被測定領域全域を走査するように、折り返し平面鏡Ｆ1を光軸Ａ1中心に所定角度ずつ回転移動させる毎に透過波面を測定し、後からこれら測定結果を繋ぎ合わせる開口合成の処理を行う。
【００２７】
折り返し平面鏡Ｆ1の移動を機械的に簡単に行うため、上記では折り返し平面鏡Ｆ1を光軸Ａ1中心に回転移動させているが、折り返し平面鏡Ｆ1は保持の仕方や自重により各移動位置（透過波面の測定位置）で異なる変形を起こす。このようにして生じた折り返し平面鏡Ｆ1の変形は、被検光学系Ｔ1の全体形状を求めるために波面を縫い合わせる際の誤差の原因となる。
【００２８】
そこで、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面後方に折り返し平面鏡Ｆ1の変形を測定するための第２の干渉計Ｉ2を設け、この干渉計Ｉ2により各移動位置での折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（変形量）を測定する。そして、測定した変形量に応じて波面を縫い合わせる際に誤差を補正することで、折り返し平面鏡Ｆ1の変形から生じる波面を縫い合わせる際の誤差を除去することができる。
【００２９】
続いて、第１実施形態における第２の具体例について説明する。口径がφ174mmで焦点距離が460mmの凹楕円面鏡Ｍ1（副鏡）と、口径がφ900mmで焦点距離が2700mmの凹放物面鏡Ｍ2（主鏡）とからなる反射望遠鏡を被検光学系Ｔ1とした場合、この望遠鏡の透過波面を一括で測定するには、口径がφ900mmを超える折り返し平面鏡が必要となる。しかしながら、口径がφ900mmを超える大きさで、精度の良い折り返し平面鏡を製作するのは非常に難しく、また高価でもあるため、口径がφ400mmの折り返し平面鏡Ｆ1を採用している。このような被検光学系Ｔ1の透過波面を測定する場合でも、第１の具体例の場合と同様にして、第２の干渉計Ｉ2により各移動位置での折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（変形量）を測定し、測定した変形量に応じて波面を縫い合わせる際に誤差を補正することで、折り返し平面鏡Ｆ1の変形から生じる波面を縫い合わせる際の誤差を除去することができる。
【００３０】
次に、光学装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態の光学装置２０は、第２の干渉計Ｉ2および解析装置１１での一部の処理を除いて、第１実施形態の光学装置１０と同様であり、図２に示すように、各部に第１実施形態の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
第２実施形態の光学装置２０において、第２の干渉計Ｉ2は、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面（および所定の参照面）に向かって測定光を照射し、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの戻り光を基に、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に関する第２の干渉縞画像を取得する。このような第２の干渉計Ｉ2による第２の干渉縞の画像取得は、第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得と同期して、すなわち、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。そして、第２の干渉計Ｉ2により取得された第２の干渉縞画像は、第１の干渉計Ｉ1と同様に、解析装置１１に出力される。
【００３２】
なお、第２の干渉計Ｉ2により折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）からの反射光による影響は、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、第２の干渉計Ｉ2で検出される光の情報から表面（鏡面Ｓ1）からの反射光の情報を分離し、除去することが可能である。
【００３３】
解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ2から入力された第２の干渉縞画像を解析し、各測定位置における折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状（例えば、所定の基準測定位置に対する各測定位置での変形量）を測定する。上述からわかるように、第１実施形態では折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）の形状を測定しているのに対し、第２実施形態では折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状を測定している。折り返し平面鏡Ｆ1の材質によっては、第２の干渉計Ｉ2から発せられた光束（測定光）が折り返し平面鏡Ｆ1の基材を透過しない場合がある。しかしながら、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）は裏面と同様に変形することが多く，折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）の変形を裏面の変形から推定することが可能である。
【００３４】
そこで、解析装置１１は、有限要素構造解析により、第２の干渉計Ｉ2を用いて測定した折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状（変形量）から解析的に表面（鏡面Ｓ1）の形状（変形量）を推定し、推定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて、第１実施形態の場合と同様に、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【００３５】
このように、第２の干渉計Ｉ2によって、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に向かって測定光を射出し、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面で反射して戻った光を基に、干渉縞が測定される。解析装置１１によりこの干渉縞の縞や位置を確認することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状（変形量）を測定するとともに、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）の形状（変形量）を推定し、この測定結果を受けて被検光学系Ｔ1の透過波面を繋ぎ合わせる際の誤差を補正することで、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせる（より精度よく波面縫い合わせを行う）ことができる。
【００３６】
この結果、第２実施形態に係る光学装置２０によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。なお、第２実施形態では、解析装置１１が第２の干渉計Ｉ2を利用して折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状を測定するため、第２の干渉計Ｉ2からの測定光が折り返し平面鏡Ｆ1の内部を透過しない場合であっても、被検光学系Ｔ1の透過波面を精度よく繋ぎ合わせることが可能である。
【００３７】
なお、上述の第２実施形態に対して、第１実施形態における第１の具体例および第２の具体例を適用することが可能である。
【００３８】
次に、光学装置の第３実施形態について説明する。第３実施形態の光学装置３０は、平面鏡変形測定部Ｐ２の構成を除いて、第１実施形態の光学装置１０と同様の構成であり、各部に第１実施形態の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第３実施形態の光学装置３０は、図３に示すように、透過波面測定部Ｐ１と、平面鏡変形測定部Ｐ３とから構成される。
【００３９】
平面鏡変形測定部Ｐ３は、斜め方向から折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側と対向するように配設された第２の干渉計Ｉ3と、第２の干渉計Ｉ3と反対側の斜め方向から折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側と対向するように配設された変形測定用平面鏡Ｆ3とを有して構成される。第２の干渉計Ｉ3および変形測定用平面鏡Ｆ3は、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側と対向した状態で、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1とともに回転移動可能に保持されている。
【００４０】
第２の干渉計Ｉ3は、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に向かって測定光を斜めに照射し、この表面（鏡面Ｓ1）で反射した測定光を第２の折り返し平面鏡である変形測定用平面鏡Ｆ3で反射させて第２の干渉計Ｉ3に戻し、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する。このような第２の干渉計Ｉ3による第２の干渉縞の画像取得は、第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得と同期して、すなわち、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。そして、第２の干渉計Ｉ3により取得された第２の干渉縞画像は、第１の干渉計Ｉ1と同様に、解析装置１１に出力される。
【００４１】
解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ3から入力された第２の干渉縞画像を解析し、各測定位置における折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（例えば、所定の基準測定位置に対する各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量）を測定する。そして、解析装置１１は、測定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体における透過波面を求める際、例えば、各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量に応じて各測定位置における透過波面情報をそれぞれ補正することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【００４２】
このような構成の平面鏡変形測定部Ｐ３を用いても、第１実施形態の場合と同様に、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせる（より精度よく波面縫い合わせを行う）ことができる。この結果、第３実施形態に係る光学装置３０によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。なお、第３実施形態では、第２の干渉計Ｉ3により折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側から測定光を照射するため、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の影響や内部品質の影響を受けずに折り返し平面鏡Ｆ1の変形を測定することができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００４３】
なお、上述の各実施形態において、折り返し平面鏡Ｆ1を回転移動させているが、これに限られるものではなく、被検光学系Ｔ1の被測定領域全域を走査するように、折り返し平面鏡Ｆ1を直線移動させてもよい。なおこのとき、第２の干渉計等を駆動機構により折り返し平面鏡Ｆ1とともに直線移動させることが好ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 光学装置（第１実施形態）
１１ 解析装置 １３ 駆動機構
２０ 光学装置（第２実施形態） ３０ 光学装置（第３実施形態）
Ｐ１ 透過波面測定部
Ｐ２ 平面鏡変形測定部（第１実施形態） Ｐ３ 平面鏡変形測定部（第３実施形態）
Ａ1 光軸
Ｆ1 折り返し平面鏡
Ｆ3 変形測定用平面鏡
Ｉ1 第１の干渉計
Ｉ2 第２の干渉計（第１実施形態） Ｉ3 第２の干渉計（第３実施形態）
Ｍ1 凸面鏡 Ｍ2 凹面鏡
Ｔ1 被検光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計を用いて被検光学系の透過波面を測定する光学装置に関し、さらに詳しくは、被測定領域が大口径の被検光学系の透過波面を測定する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学系の試験方法の１つに、平面鏡によって光を折り返し、オートコリメーションさせて、透過波面の干渉計測を行う方法がある（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。被検光学系の透過波面を測定する際には、これと同程度の口径を有し、精度の良い折り返し平面鏡を用いることが好ましいが、被検光学系の被測定領域が大口径である場合、これに対応するような大型で高精度の折り返し平面鏡は製作が非常に難しく、また製作できても高価である。そこで、被検光学系の被測定領域が大きい場合には、隣接する部分が一部重なるような複数の小領域に被測定領域を分割し、これら小領域に合わせて小口径の折り返し平面鏡を移動させて波面測定を行い、各測定結果を繋ぎ合わせることによって被測定領域の全体形状を求めるという、開口合成法や波面縫い合わせと呼ばれる手法が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５３７４２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような移動を行う場合、折り返し平面鏡の保持方向が変わって自重の作用する方向が変化することで、折り返し平面鏡の鏡面が（ナノメートルのオーダーで）変形するため、複数の測定位置で測定した複数の波面を繋ぎ合わせるときに誤差が生じる一因となっていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、折り返し平面鏡の変形によって生じる被検光学系の透過波面を繋ぎ合わせるときの誤差を低減させた光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明を例示する態様に従えば、光軸に沿って順に並んだ、第１の干渉計、被検光学系、及び、前記第１の干渉計と対向する面に鏡面が形成された折り返し平面鏡と、前記折り返し平面鏡を移動させる駆動機構と、干渉縞画像を解析する解析装置とを備え、前記折り返し平面鏡は、前記被検光学系の被測定領域よりも小さな前記鏡面を有しており、前記第１の干渉計は、前記駆動機構が前記折り返し平面鏡を予め設定された複数の所定の測定位置に移動させる毎に、測定光を射出し、前記被検光学系を通って前記折り返し平面鏡の前記鏡面で反射されて再び前記被検光学系を通って前記第１の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第１の干渉縞画像を取得し、前記解析装置は、前記第１の干渉計により取得された複数の前記第１の干渉縞画像を解析し、各々の解析結果に基づいて開口合成の処理を施すことにより、前記被測定領域全体の透過波面を測定する光学装置において、前記折り返し平面鏡と対向するように配置された第２の干渉計を備え、前記第２の干渉計は、測定光を射出し、前記折り返し平面鏡で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得し、前記解析装置は、前記第２の干渉計により取得された前記第２の干渉縞画像を解析して、前記所定の測定位置における前記折り返し平面鏡の鏡面の形状を測定し、測定した前記鏡面の形状に基づいて、前記測定する透過波面の補正を行うように構成されることを特徴とする光学装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検光学系の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の光学装置を示す概略構成図（断面図）である。
【図２】第２実施形態の光学装置を示す概略構成図（断面図）である。
【図３】第３実施形態の光学装置を示す概略構成図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。第１実施形態の光学装置を図１に示しており、この光学装置１０は、透過波面測定部Ｐ１と、平面鏡変形測定部Ｐ２とから構成される。
【００１０】
透過波面測定部Ｐ１は、光軸Ａ1に沿って順に並んだ、第１の干渉計Ｉ1、被検光学系Ｔ1、及び、折り返し平面鏡Ｆ1と、第１の干渉計Ｉ1により得られた干渉縞画像に基づき解析等のための各種演算を行う解析装置１１と、解析装置１１による解析結果等を表示する画像表示装置１２とを有して構成される。なお、本実施形態においては、被検光学系Ｔ1として、凸面鏡（もしくは凹面鏡）Ｍ1（副鏡）と凹面鏡Ｍ2（主鏡）とからなる大口径の反射望遠鏡を採用している。
【００１１】
折り返し平面鏡Ｆ1は、被検光学系（反射望遠鏡）Ｔ1の被測定領域（口径）よりも小さい径を有する円盤状に形成され、第１の干渉計Ｉ1側に対向する面（以下、表面とも称する）に鏡面Ｓ1が形成されている。なお、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1は、合成石英を用いて円盤状に形成された折り返し平面鏡Ｆ1の基材の表面に、銀またはアルミニウムが蒸着されて形成された高精度の平面である。また、折り返し平面鏡Ｆ1は、駆動機構１３により光軸Ａ1中心に回転移動可能に保持されている。
【００１２】
第１の干渉計Ｉ1は、測定光として光の発散球面波を被検光学系Ｔ1に向かって射出し、被検光学系Ｔ1の凸面鏡Ｍ1および凹面鏡Ｍ2を（反射して）通って、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）で反射され、再び被検光学系Ｔ1の凹面鏡Ｍ2および凸面鏡Ｍ1を（反射して）通って、第１の干渉計Ｉ1に戻ってきた戻り光を基に、第１の干渉縞画像を取得する。なお、この第１の干渉縞画像には、測定光を照射した被測定領域に関する透過波面情報が担持されている。また、このような第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得は、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。
【００１３】
第１の干渉計Ｉ1により取得された第１の干渉縞画像は、解析装置１１に出力される。解析装置１１は、第１の干渉計Ｉ1から入力された第１の干渉縞画像を基に、各測定位置における透過波面情報を解析し、各々の解析結果に対して開口合成の処理（波面縫い合わせ）を施すことにより、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体における透過波面を求める。
【００１４】
このような構成の透過波面測定部Ｐ１によれば、大口径の被検光学系Ｔ1の被測定領域に対して、これより小さな口径の（鏡面Ｓ1を有する）折り返し平面鏡Ｆ1を光軸Ａ1中心に所定量回転移動させる毎に被検光学系Ｔ1の透過波面を分割して測定し、後から測定結果を繋ぎ合わせることにより、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体の透過波面を得ることができる。
【００１５】
但し、折り返し平面鏡Ｆ1は、上記回転移動の間に、折り返し平面鏡Ｆ1の保持方向が変わって自重の作用する方向が変化することで、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1が（ナノメートルのオーダーで）変形する。このような変形は、複数の測定位置で測定した複数の波面を繋ぎ合わせる際の誤差の原因となる。なお、折り返し平面鏡Ｆ1の変形は、折り返し平面鏡Ｆ1の保持方法を変えることや折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）を水平にして使用することで小さくすることができる。しかしながら、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1はナノメートルのオーダーの精度（平面度）が要求され、このような方法で折り返し平面鏡Ｆ1の変形を小さくしようとしても、折り返し平面鏡Ｆ1の回転移動に伴い、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1がナノメートルのオーダーでは変形してしまう。そこで、本実施形態の光学装置１０では、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じる被検光学系Ｔ1の透過波面を繋ぎ合わせる際の誤差を補正するため、平面鏡変形測定部Ｐ２を備えている。
【００１６】
平面鏡変形測定部Ｐ２は、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面側と対向するように配設された第２の干渉計Ｉ2を有して構成される。第２の干渉計Ｉ2は、波長シフト型のフリンジスキャン干渉計であり、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面側と対向した状態で、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1とともに回転移動可能に保持されている。
【００１７】
第２の干渉計Ｉ2は、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面（および所定の参照面）に向かって測定光を照射し、当該測定光が折り返し平面鏡Ｆ1の内部を透過して折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）で反射された、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）からの戻り光を基に、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する。このような第２の干渉計Ｉ2による第２の干渉縞の画像取得は、第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得と同期して、すなわち、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。そして、第２の干渉計Ｉ2により取得された第２の干渉縞画像は、第１の干渉計Ｉ1と同様に、解析装置１１に出力される。
【００１８】
なお、第２の干渉計Ｉ2により折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響は、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、第２の干渉計Ｉ2で検出される光の情報から裏面からの反射光の情報を分離し、除去することが可能である。また、折り返し平面鏡Ｆ1の内部品質の影響も、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、第２の干渉計Ｉ2で検出される光の情報から内部品質の影響を分離し、除去することができる。
【００１９】
解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ2から入力された第２の干渉縞画像を解析し、各測定位置における折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（例えば、所定の基準測定位置に対する各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量）を測定する。そして、解析装置１１は、測定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体における透過波面を求める際、例えば、各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量に応じて各測定位置における透過波面情報をそれぞれ補正することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【００２０】
このような構成の平面鏡変形測定部Ｐ２によれば、第２の干渉計Ｉ2によって、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に向かって測定光を射出し、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）で反射して戻った光を基に、干渉縞が測定される。解析装置１１によりこの干渉縞の縞や位置を確認することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（変形量）を測定し、この測定結果を受けて被検光学系Ｔ1の透過波面を繋ぎ合わせる際の誤差を補正することで、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせる（より精度よく波面縫い合わせを行う）ことができる。
【００２１】
この結果、第１実施形態に係る光学装置１０によれば、解析装置１１が第２の干渉計Ｉ2を利用して測定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて透過波面の補正を行うため、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせることができる。よって、被検光学系Ｔ1（被測定領域）が大口径であっても、被測定領域全域に亘ってより高精度に透過波面を求めることが可能となる。
【００２２】
なお、第２の干渉計Ｉ2は、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）からの戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得することが好ましく、これにより、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状を直接的により精度よく求めることができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００２３】
また、第２の干渉計Ｉ2は、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1とともに移動することが好ましく、これにより、第２の干渉計Ｉ2と折り返し平面鏡Ｆ1との相対位置関係が変わらないため、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状をより精度よく求めることができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００２４】
また、第２の干渉計は、波長シフト型のフリンジスキャン干渉計であることが好ましく、これにより、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響や、折り返し平面鏡Ｆ1の内部品質の影響を除去することができるため、折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状をより精度よく求めることができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００２５】
なお、上述の第１実施形態において、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響を除去しているが、これに限られるものではない。例えば、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に対し裏面を平行から少しずらして傾斜させておき、裏面からの反射光が第２の干渉計Ｉ2に戻らないようにすることで、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの反射光による影響を除去することも可能である。
【００２６】
ここで、第１実施形態における第１の具体例について説明する。口径がφ136mmで焦点距離が−1002mmの凸双曲面鏡Ｍ1（副鏡）と、口径がφ1000mmで焦点距離が2607mmの凹放物面鏡Ｍ2（主鏡）とからなる反射望遠鏡を被検光学系Ｔ1とした場合、この望遠鏡の透過波面を一括で測定するには、口径がφ1000mmを超える折り返し平面鏡が必要となる。しかしながら、口径がφ1000mmを超える大きさで、精度の良い折り返し平面鏡を製作するのは非常に難しく、また高価でもあるため、口径がφ400mmの折り返し平面鏡Ｆ1を採用している。この小口径の折り返し平面鏡Ｆ1により反射望遠鏡の被測定領域全域を走査するように、折り返し平面鏡Ｆ1を光軸Ａ1中心に所定角度ずつ回転移動させる毎に透過波面を測定し、後からこれら測定結果を繋ぎ合わせる開口合成の処理を行う。
【００２７】
折り返し平面鏡Ｆ1の移動を機械的に簡単に行うため、上記では折り返し平面鏡Ｆ1を光軸Ａ1中心に回転移動させているが、折り返し平面鏡Ｆ1は保持の仕方や自重により各移動位置（透過波面の測定位置）で異なる変形を起こす。このようにして生じた折り返し平面鏡Ｆ1の変形は、被検光学系Ｔ1の全体形状を求めるために波面を縫い合わせる際の誤差の原因となる。
【００２８】
そこで、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面後方に折り返し平面鏡Ｆ1の変形を測定するための第２の干渉計Ｉ2を設け、この干渉計Ｉ2により各移動位置での折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（変形量）を測定する。そして、測定した変形量に応じて波面を縫い合わせる際に誤差を補正することで、折り返し平面鏡Ｆ1の変形から生じる波面を縫い合わせる際の誤差を除去することができる。
【００２９】
続いて、第１実施形態における第２の具体例について説明する。口径がφ174mmで焦点距離が460mmの凹楕円面鏡Ｍ1（副鏡）と、口径がφ900mmで焦点距離が2700mmの凹放物面鏡Ｍ2（主鏡）とからなる反射望遠鏡を被検光学系Ｔ1とした場合、この望遠鏡の透過波面を一括で測定するには、口径がφ900mmを超える折り返し平面鏡が必要となる。しかしながら、口径がφ900mmを超える大きさで、精度の良い折り返し平面鏡を製作するのは非常に難しく、また高価でもあるため、口径がφ400mmの折り返し平面鏡Ｆ1を採用している。このような被検光学系Ｔ1の透過波面を測定する場合でも、第１の具体例の場合と同様にして、第２の干渉計Ｉ2により各移動位置での折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（変形量）を測定し、測定した変形量に応じて波面を縫い合わせる際に誤差を補正することで、折り返し平面鏡Ｆ1の変形から生じる波面を縫い合わせる際の誤差を除去することができる。
【００３０】
次に、光学装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態の光学装置２０は、第２の干渉計Ｉ2および解析装置１１での一部の処理を除いて、第１実施形態の光学装置１０と同様であり、図２に示すように、各部に第１実施形態の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
第２実施形態の光学装置２０において、第２の干渉計Ｉ2は、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面（および所定の参照面）に向かって測定光を照射し、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面からの戻り光を基に、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に関する第２の干渉縞画像を取得する。このような第２の干渉計Ｉ2による第２の干渉縞の画像取得は、第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得と同期して、すなわち、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。そして、第２の干渉計Ｉ2により取得された第２の干渉縞画像は、第１の干渉計Ｉ1と同様に、解析装置１１に出力される。
【００３２】
なお、第２の干渉計Ｉ2により折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に関する第２の干渉縞画像を取得する際、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）からの反射光による影響は、第２の干渉計Ｉ2として波長シフト型のフリンジスキャン干渉計を用いることで、第２の干渉計Ｉ2で検出される光の情報から表面（鏡面Ｓ1）からの反射光の情報を分離し、除去することが可能である。
【００３３】
解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ2から入力された第２の干渉縞画像を解析し、各測定位置における折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状（例えば、所定の基準測定位置に対する各測定位置での変形量）を測定する。上述からわかるように、第１実施形態では折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）の形状を測定しているのに対し、第２実施形態では折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状を測定している。折り返し平面鏡Ｆ1の材質によっては、第２の干渉計Ｉ2から発せられた光束（測定光）が折り返し平面鏡Ｆ1の基材を透過しない場合がある。しかしながら、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）は裏面と同様に変形することが多く，折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）の変形を裏面の変形から推定することが可能である。
【００３４】
そこで、解析装置１１は、有限要素構造解析により、第２の干渉計Ｉ2を用いて測定した折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状（変形量）から解析的に表面（鏡面Ｓ1）の形状（変形量）を推定し、推定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて、第１実施形態の場合と同様に、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【００３５】
このように、第２の干渉計Ｉ2によって、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面に向かって測定光を射出し、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面で反射して戻った光を基に、干渉縞が測定される。解析装置１１によりこの干渉縞の縞や位置を確認することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状（変形量）を測定するとともに、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）の形状（変形量）を推定し、この測定結果を受けて被検光学系Ｔ1の透過波面を繋ぎ合わせる際の誤差を補正することで、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせる（より精度よく波面縫い合わせを行う）ことができる。
【００３６】
この結果、第２実施形態に係る光学装置２０によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。なお、第２実施形態では、解析装置１１が第２の干渉計Ｉ2を利用して折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の形状を測定するため、第２の干渉計Ｉ2からの測定光が折り返し平面鏡Ｆ1の内部を透過しない場合であっても、被検光学系Ｔ1の透過波面を精度よく繋ぎ合わせることが可能である。
【００３７】
なお、上述の第２実施形態に対して、第１実施形態における第１の具体例および第２の具体例を適用することが可能である。
【００３８】
次に、光学装置の第３実施形態について説明する。第３実施形態の光学装置３０は、平面鏡変形測定部Ｐ２の構成を除いて、第１実施形態の光学装置１０と同様の構成であり、各部に第１実施形態の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第３実施形態の光学装置３０は、図３に示すように、透過波面測定部Ｐ１と、平面鏡変形測定部Ｐ３とから構成される。
【００３９】
平面鏡変形測定部Ｐ３は、斜め方向から折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側と対向するように配設された第２の干渉計Ｉ3と、第２の干渉計Ｉ3と反対側の斜め方向から折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側と対向するように配設された変形測定用平面鏡Ｆ3とを有して構成される。第２の干渉計Ｉ3および変形測定用平面鏡Ｆ3は、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側と対向した状態で、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1とともに回転移動可能に保持されている。
【００４０】
第２の干渉計Ｉ3は、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に向かって測定光を斜めに照射し、この表面（鏡面Ｓ1）で反射した測定光を第２の折り返し平面鏡である変形測定用平面鏡Ｆ3で反射させて第２の干渉計Ｉ3に戻し、折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）に関する第２の干渉縞画像を取得する。このような第２の干渉計Ｉ3による第２の干渉縞の画像取得は、第１の干渉計Ｉ1による第１の干渉縞の画像取得と同期して、すなわち、駆動機構１３により折り返し平面鏡Ｆ1が予め設定された複数の所定の測定位置に移動される毎に行われる。そして、第２の干渉計Ｉ3により取得された第２の干渉縞画像は、第１の干渉計Ｉ1と同様に、解析装置１１に出力される。
【００４１】
解析装置１１は、第２の干渉計Ｉ3から入力された第２の干渉縞画像を解析し、各測定位置における折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状（例えば、所定の基準測定位置に対する各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量）を測定する。そして、解析装置１１は、測定した折り返し平面鏡Ｆ1の鏡面Ｓ1の形状に基づいて、被検光学系Ｔ1の被測定領域全体における透過波面を求める際、例えば、各測定位置での鏡面Ｓ1の変形量に応じて各測定位置における透過波面情報をそれぞれ補正することにより、折り返し平面鏡Ｆ1の変形によって生じた誤差を打ち消すように透過波面の補正を行う。
【００４２】
このような構成の平面鏡変形測定部Ｐ３を用いても、第１実施形態の場合と同様に、被検光学系Ｔ1の透過波面をより精度よく繋ぎ合わせる（より精度よく波面縫い合わせを行う）ことができる。この結果、第３実施形態に係る光学装置３０によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。なお、第３実施形態では、第２の干渉計Ｉ3により折り返し平面鏡Ｆ1の表面（鏡面Ｓ1）側から測定光を照射するため、折り返し平面鏡Ｆ1の裏面の影響や内部品質の影響を受けずに折り返し平面鏡Ｆ1の変形を測定することができ、透過波面の補正を高精度に行うことができる。
【００４３】
なお、上述の各実施形態において、折り返し平面鏡Ｆ1を回転移動させているが、これに限られるものではなく、被検光学系Ｔ1の被測定領域全域を走査するように、折り返し平面鏡Ｆ1を直線移動させてもよい。なおこのとき、第２の干渉計等を駆動機構により折り返し平面鏡Ｆ1とともに直線移動させることが好ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 光学装置（第１実施形態）
１１ 解析装置 １３ 駆動機構
２０ 光学装置（第２実施形態） ３０ 光学装置（第３実施形態）
Ｐ１ 透過波面測定部
Ｐ２ 平面鏡変形測定部（第１実施形態） Ｐ３ 平面鏡変形測定部（第３実施形態）
Ａ1 光軸
Ｆ1 折り返し平面鏡
Ｆ3 変形測定用平面鏡
Ｉ1 第１の干渉計
Ｉ2 第２の干渉計（第１実施形態） Ｉ3 第２の干渉計（第３実施形態）
Ｍ1 凸面鏡 Ｍ2 凹面鏡
Ｔ1 被検光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って順に並んだ、第１の干渉計、被検光学系、及び、前記第１の干渉計と対向する面に鏡面が形成された折り返し平面鏡と、
前記折り返し平面鏡を移動させる駆動機構と、
干渉縞画像を解析する解析装置とを備え、
前記折り返し平面鏡は、前記被検光学系の被測定領域よりも小さな前記鏡面を有しており、
前記第１の干渉計は、前記駆動機構が前記折り返し平面鏡を予め設定された複数の所定の測定位置に移動させる毎に、測定光を射出し、前記被検光学系を通って前記折り返し平面鏡の前記鏡面で反射されて再び前記被検光学系を通って前記第１の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第１の干渉縞画像を取得し、
前記解析装置は、前記第１の干渉計により取得された複数の前記第１の干渉縞画像を解析し、各々の解析結果に基づいて開口合成の処理を施すことにより、前記被測定領域全体の透過波面を測定する光学装置において、
前記折り返し平面鏡と対向するように配置された第２の干渉計を備え、
前記第２の干渉計は、測定光を射出し、前記折り返し平面鏡で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得し、
前記解析装置は、前記第２の干渉計により取得された前記第２の干渉縞画像を解析して、前記所定の測定位置における前記折り返し平面鏡の鏡面の形状を測定し、測定した前記鏡面の形状に基づいて、前記測定する透過波面の補正を行うように構成されることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第２の干渉計は、前記折り返し平面鏡における前記鏡面または前記鏡面と反対側の面で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、前記第２の干渉縞画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第２の干渉計は、前記駆動機構により前記折り返し平面鏡とともに移動することを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２の干渉計は、波長シフト型のフリンジスキャン干渉計である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光学装置。
【請求項５】
前記折り返し平面鏡が一方の面に前記鏡面を有する円盤状に形成されており、
前記第２の干渉計は、前記折り返し平面鏡における他方から測定光を射出し、前記折り返し平面鏡の他方の面から内部を透過し前記鏡面で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、前記第２の干渉縞画像を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記折り返し平面鏡の他方の面が前記鏡面に対して傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項１】
光軸に沿って順に並んだ、第１の干渉計、被検光学系、及び、前記第１の干渉計と対向する面に鏡面が形成された折り返し平面鏡と、
前記折り返し平面鏡を移動させる駆動機構と、
干渉縞画像を解析する解析装置とを備え、
前記折り返し平面鏡は、前記被検光学系の被測定領域よりも小さな前記鏡面を有しており、
前記第１の干渉計は、前記駆動機構が前記折り返し平面鏡を予め設定された複数の所定の測定位置に移動させる毎に、測定光を射出し、前記被検光学系を通って前記折り返し平面鏡の前記鏡面で反射されて再び前記被検光学系を通って前記第１の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第１の干渉縞画像を取得し、
前記解析装置は、前記第１の干渉計により取得された複数の前記第１の干渉縞画像を解析し、各々の解析結果に基づいて開口合成の処理を施すことにより、前記被測定領域全体の透過波面を測定する光学装置において、
前記折り返し平面鏡と対向するように配置された第２の干渉計を備え、
前記第２の干渉計は、測定光を射出し、前記折り返し平面鏡で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、第２の干渉縞画像を取得し、
前記解析装置は、前記第２の干渉計により取得された前記第２の干渉縞画像を解析して、前記所定の測定位置における前記折り返し平面鏡の鏡面の形状を測定し、測定した前記鏡面の形状に基づいて、前記測定する透過波面の補正を行うように構成されることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第２の干渉計は、前記折り返し平面鏡における前記鏡面または前記鏡面と反対側の面で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、前記第２の干渉縞画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第２の干渉計は、前記駆動機構により前記折り返し平面鏡とともに移動することを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２の干渉計は、波長シフト型のフリンジスキャン干渉計である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光学装置。
【請求項５】
前記折り返し平面鏡が一方の面に前記鏡面を有する円盤状に形成されており、
前記第２の干渉計は、前記折り返し平面鏡における他方から測定光を射出し、前記折り返し平面鏡の他方の面から内部を透過し前記鏡面で反射されて再び前記第２の干渉計に戻ってきた戻り光を基に、前記第２の干渉縞画像を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記折り返し平面鏡の他方の面が前記鏡面に対して傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２４２３５７（Ｐ２０１１−２４２３５７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６９５３（Ｐ２０１０−１１６９５３）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]