專利名稱：光波干涉測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明尤其涉及一種為了測(cè)量非球面透鏡的非球面形狀而使用的光 波干涉測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
近年，高精度地測(cè)量非球面光學(xué)元件的非球面形狀的要求尤其在透 鏡設(shè)計(jì)、制造等的領(lǐng)域非常強(qiáng)。
作為涉及非球面形狀的高精度的測(cè)量方法的技術(shù)，在斐索型的干涉 儀中，具有作為被測(cè)量非球面的基準(zhǔn)的參照非球面的參照用反射元件， 與上述被測(cè)量非球面接近配置?；谕ㄟ^由上述參照用反射元件反射而 返回被測(cè)量非球面的參照光與在上述被測(cè)量非球面的反射的物光的光干 涉而得到的干涉條紋，測(cè)量出被測(cè)量非球面的形狀。在測(cè)量時(shí)掃描干涉
條紋。所謂干涉條紋掃描法被公知(JP-A-2004-532990)。
進(jìn)而，作為涉及非球面形狀的高精度的測(cè)量方法的技術(shù)，已知利用 JP-A-8-146018、 JP-A-2001-133244所公開的所謂的點(diǎn)掃描法、或者 USP6， 956, 657所記載的孔徑合成法的方法。
然而，尤其是在JP-A-2004-532990等所記載的方法中，參照非球面 (非球面基準(zhǔn)面)和被測(cè)量非球面的各光軸的偏離對(duì)測(cè)量影響很大。因 此，在呈非球面形狀的被驗(yàn)面的整個(gè)區(qū)域，不能同時(shí)得到良好的干涉條 紋。結(jié)果，為了針對(duì)被驗(yàn)體整體得到干涉條紋信息，需要針對(duì)各區(qū)域在 每次出現(xiàn)干涉條紋信息時(shí)反復(fù)攝像且對(duì)這些被攝像的多個(gè)干涉條紋信息 進(jìn)行組合等的處理。因此，干涉條紋信息的取得操作變得極其復(fù)雜。 從而，在上述所記載的各方法中，均需要龐大的測(cè)量時(shí)間。 進(jìn)而，在JP-A-2004-532990中，裝置制造成本會(huì)變得高價(jià)。并 且，在USP6，956，657中，裝置結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一以上的實(shí)施例，其目的在于，提供一種短時(shí)間內(nèi)以簡(jiǎn)易 且低成本可測(cè)量非球面光學(xué)元件的表面形狀的光波干涉測(cè)量裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第1觀點(diǎn)，光波干涉測(cè)量裝置具備光束分離合成機(jī) 構(gòu)，將來自光源的光束分為兩部分，將一部分作為朝向被驗(yàn)體方向的第 l光束，并且，將另一部分作為朝向參照體方向的第2光束，將上述第l 光束的來自上述被驗(yàn)體的返回光和上述第2光束的來自上述參照體的返 回光合成為干涉光，在被配置于規(guī)定位置的攝像體上形成基于上述被驗(yàn) 體的表面形狀信息的干涉條紋像；第1球面基準(zhǔn)透鏡，配置在上述光束 分離合成機(jī)構(gòu)和上述被驗(yàn)體之間且將將與上述被驗(yàn)體相對(duì)的面作為第1 基準(zhǔn)球面，以使來自上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的上述第1光束入射到上述 被驗(yàn)體的表面，并且使從上述被驗(yàn)體的表面反射的上述第1光束返回上 述光束分離合成機(jī)構(gòu)；和第2球面基準(zhǔn)透鏡，配置在上述光束分離合成 機(jī)構(gòu)和上述參照體之間且具備與上述參照體相對(duì)的面是與上述第1基準(zhǔn) 球面相同的曲率的第2基準(zhǔn)球面，以使來自上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的上 述第2光束入射到上述參照體的表面，并且使從上述參照體的表面反射 的上述第2光束返回上述光束分離合成機(jī)構(gòu)；上述被驗(yàn)體是應(yīng)測(cè)量表面 形狀的非球面光學(xué)元件，上述參照體呈應(yīng)作為上述被驗(yàn)體的基準(zhǔn)的形狀 的非球面光學(xué)元件。
根據(jù)本發(fā)明的第2觀點(diǎn)，上述光波干涉測(cè)量裝置為等光程長(zhǎng)型的麥 克爾遜型。
根據(jù)本發(fā)明的第3觀點(diǎn)，上述第1光束和上述第2光束通過光反射和光 透射得以分離并合成的上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的分離面被設(shè)置在上述分 光鏡的單面，上述分光鏡構(gòu)成為剖面是楔形狀的板狀。
根據(jù)本發(fā)明的第4觀點(diǎn)，在上述分光鏡的上述單面?zhèn)人涑龅墓馐?光路中所配置的上述球面基準(zhǔn)透鏡和上述分光鏡之向，配置有對(duì)上述第l 光束和上述第2光束的光程長(zhǎng)的差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償板。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的第5觀點(diǎn)，在上述參照體的表面附設(shè)有可變形鏡面。
而且，上述基準(zhǔn)球面成為表示上述參照體表面形狀的非球面的基準(zhǔn)
5的球面。即，以由周知的非球面式表示上述非球面的情況的曲率C (或者
曲率半徑R)的值為其曲率(或者曲率半徑)的球面。
根據(jù)本發(fā)明的第6觀點(diǎn)，光波干涉測(cè)量裝置，具備光束分離合成 機(jī)構(gòu)，將來自光源的光束分為兩部分，將一部分作為朝向被驗(yàn)體方向的
第1光束，并且，將另一部分作為參照光生成用的第2光束，將上述第 1光束的來自上述被驗(yàn)體的返回光即被驗(yàn)光和由上述第2光束生成的上 述參照光合成為干涉光，在被配置于規(guī)定位置的攝像體上形成基于上述 被驗(yàn)體的表面形狀信息的干涉條紋像，上述被驗(yàn)體是應(yīng)測(cè)量表面形狀的 非球面光學(xué)元件；波陣面形狀可變透鏡，配置在上述光束分離合成機(jī)構(gòu) 和上述被驗(yàn)體之間，且使使上述第1光束的輸出波陣面形狀變化，以使 來自上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的上述第1光束以規(guī)定角度入射到上述被驗(yàn) 體的表面各位置，并且使從上述被驗(yàn)體的表面各位置反射而成的上述被 驗(yàn)光可返回上述光束分離合成機(jī)構(gòu)；波陣面形狀可變透鏡調(diào)節(jié)部件，向 上述波陣面形狀可變透鏡送出使上述波陣面形狀可變透鏡的折射力分布 變化的波陣面可變指示信號(hào)，使來自上述波陣面形狀可變透鏡的輸出光 束的波陣面形狀變化，以便被形成于上述攝像體上的上述干涉條紋成為 零條紋；透鏡形狀算出部，基于上述干涉條紋成為零條紋時(shí)向上述波陣 面形狀可變透鏡送出的波陣面可變指示信號(hào)，運(yùn)算上述被驗(yàn)體的表面形 狀。
根據(jù)本發(fā)明的第7觀點(diǎn)，是通過上述光束分離合成機(jī)構(gòu)作為基準(zhǔn)板、 介由其一面所配置的基準(zhǔn)面將上述第1光束及上述第2光束分離而成的斐 索型。
另外，上述"基于干涉條紋成為零條紋時(shí)的……波陣面可變指示信 號(hào)"除僅基于成為零條紋時(shí)刻的輸出信號(hào)值的情況以外，包括基于從規(guī) 定時(shí)刻起至成為零條紋時(shí)點(diǎn)為止的輸出信號(hào)值的情況。
并且，上述"零條紋"是指在測(cè)量區(qū)域的干涉圖像面而l個(gè)條紋也不 存在的狀態(tài)。(JCSS不確力、S見積t O力V K (平面度)(JCSS不確定 性估計(jì)指南(平面度))參照2007年4月修訂)
本發(fā)明所涉及的光波干涉測(cè)量裝置通過光束分離合成機(jī)構(gòu)將來自光 源的光束分為兩部分，將一部分作為朝向被驗(yàn)體方向的第l光束，并且，將另一部分作為朝向參照體方向的第2光束，而且，通過由光束分離合成 機(jī)構(gòu)合成從被驗(yàn)體反射的第1光束和從參照體反射的第2光束，可以將其 被驗(yàn)體表面形狀信息作為干涉條紋信息而得到。
而且，通過光束分離合成機(jī)構(gòu)合成的干涉光是與被驗(yàn)體表面的第l光 束的反射光、和在成為該被驗(yàn)體表面形狀的基準(zhǔn)的參照體表面的第2光束 的反射光的之差對(duì)應(yīng)的。但是，上述第l光束的反射光具有基于被驗(yàn)體表 面和第l基準(zhǔn)球面的形狀差的信息(以下，稱為形狀差信息)。另一方 面，上述第2光束的反射光具有參照體表面和第2基準(zhǔn)球面的形狀差信 息。通過兩反射光束的干涉形成的干涉條紋是基于上述兩個(gè)形狀差信息 的，并且是條紋靈敏度被大大的減小的干涉條紋。由此，可以使干涉條 紋良好地形成在攝像體上。進(jìn)而，可以同時(shí)獲得在與非球面極其近的被 驗(yàn)體表面整個(gè)區(qū)域所涉及的干涉條紋信息。
從而，根據(jù)本發(fā)明所涉及的光波干涉測(cè)量裝置，可以在短時(shí)間內(nèi)以 簡(jiǎn)易且低成本測(cè)量非球面光學(xué)元件的表面形狀。
本發(fā)明所涉及的光波干涉測(cè)量裝置，將波陣面可變指示信號(hào)送出到 波陣面形成可變透鏡，使得被形成在攝像體上的干涉條紋成為零條紋， 并且使折射力分布變化，而使從波陣面形狀可變透鏡輸出的第1光束的 波陣面形狀變化?；谠谒玫降母缮鏃l紋成為零條紋時(shí)送出到波陣面 形狀可變透鏡的波陣面可變指示信號(hào)，運(yùn)算被驗(yàn)體的非球面表面形狀。
換而言之，波陣面形狀可變透鏡構(gòu)成為基于來自波陣面形狀可變透 鏡調(diào)節(jié)部件的波陣面可變指示信號(hào)，使折射力分布變化。至所得到的干 涉條紋成為零條紋為止，繼續(xù)輸入上述波陣面可變指示信號(hào)。并且，所 得到的干涉條紋成為零條紋時(shí)，第1光束垂直入射到被驗(yàn)體的各表面位 置。由此，在此時(shí)的從波陣面形狀可變透鏡調(diào)節(jié)部件輸出的第1光束的 波陣面形狀成為與被驗(yàn)透鏡的表面形狀對(duì)應(yīng)的形狀之際，基于被輸入到 波陣面形狀可變透鏡的波陣面可變指示信號(hào)，可以運(yùn)算該被驗(yàn)透鏡的表 面形狀。
其他的特征及效果根據(jù)實(shí)施例記載及所附的權(quán)利要求是清楚的。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的光波干涉測(cè)量裝置的結(jié) 構(gòu)的簡(jiǎn)略圖。
圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的光波干涉測(cè)量裝置的結(jié) 構(gòu)的簡(jiǎn)略圖。
圖3是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的光波干涉測(cè)量裝置的結(jié) 構(gòu)的簡(jiǎn)略圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是簡(jiǎn)略地表示本發(fā)明 的第1實(shí)施方式所涉及的光波干涉測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖1所示，該裝置10具備光源11;準(zhǔn)直透鏡12，使來自光源
11的光束成為平行光束；分光鏡13 (光束分離合成機(jī)構(gòu))，通過透射/ 反射分離面13a將來自該準(zhǔn)直透鏡12的平行光束分為兩部分；高NA球 面基準(zhǔn)透鏡(第1球面基準(zhǔn)透鏡)15，將由該透射/反射分離面13a反射 的第1平行光束照射在被驗(yàn)非球面透鏡17上，并且，使來自被驗(yàn)非球面 透鏡17的反射光返回透射/反射分離面13a;高NA球面基準(zhǔn)透鏡(第2 球面基準(zhǔn)透鏡)25，將透射該透射/反射分離面13a的第2平行光束照射 在參照非球面透鏡27上，并且，使來自參照非球面透鏡27的反射光返 回透射/反射分離面13a;干涉儀CCD攝像機(jī)31，拍攝在透射/反射分離 面13a的由來自被驗(yàn)非球面透鏡17的反射光和來自參照非球面透鏡27 的反射光的干涉所產(chǎn)生的干涉條紋；和成像透鏡29，使被合波的上述兩 反射光的干涉條紋成像在干涉儀CCD攝像機(jī)31的攝像面上。
另外，上述分光鏡13為了防止由來自與透射/反射分離面13a相反 側(cè)的面的反射光產(chǎn)生干擾干涉條紋，而將相對(duì)的兩面以相互不平行的方 式構(gòu)成為楔形狀。
并且，光束通過分光鏡13中的次數(shù)，相對(duì)于由第l平行光束的只有 1次，而由第2平行光束的有3次。為了使相互的光程長(zhǎng)一致而設(shè)置補(bǔ) 償板14，補(bǔ)償板14與分光鏡13并列地配置，以大致相同的楔形狀構(gòu) 成。并且，補(bǔ)償板14和分光鏡13的楔方向相同。另外，高NA球面基準(zhǔn)透鏡(第l球面基準(zhǔn)透鏡)15和高NA球面基 準(zhǔn)透鏡25 (第2球面基準(zhǔn)透鏡)是僅僅示意地描繪主要部分，各凹面成 為基準(zhǔn)球面15a、 25a，形成為互相相同的曲率。
艮P，該基準(zhǔn)球面15a、 25a使被入射的平行光束從該基準(zhǔn)球面15a、 25a垂直射出，因此，構(gòu)成為對(duì)作為被驗(yàn)非球面透鏡17和參照非球面透 鏡27的基準(zhǔn)的假想球面垂直入射。但是，由于被驗(yàn)非球面透鏡17及參 照非球面透鏡27其表面形狀為任意的非球面，因此光束對(duì)這些透鏡 17、 27的入射角不是0度，而具有一些角度。
并且，在高NA球面基準(zhǔn)透鏡25附設(shè)有壓電元件41，可以采用眾所 周知的相移法。
而且，被驗(yàn)非球面透鏡17， 一般相對(duì)于作為形狀基準(zhǔn)的參照非球面 透鏡27具有一些形狀誤差。該光波干涉測(cè)量裝置10定量地測(cè)量這種被 驗(yàn)非球面透鏡17的形狀誤差。
艮口，在透射/反射分離面13a分為兩部分的來自光源11的光束，通 過分別對(duì)應(yīng)的高NA球面基準(zhǔn)透鏡15、 25，以擔(dān)持被驗(yàn)非球面透鏡17和 參照非球面透鏡27的表面形狀的差對(duì)應(yīng)的波陣面信息的狀態(tài)再次被合 波。被驗(yàn)非球面透鏡17相對(duì)于參照非球面透鏡27的波陣面的相對(duì)誤差 成為干涉條紋信息而形成在干涉儀CCD攝像機(jī)31的攝像面上。此時(shí)，使 來自這些兩個(gè)透鏡17、 27的兩反射光相互合波，就可將相對(duì)于參照非球 面透鏡27的形狀的被驗(yàn)非球面透鏡17的形狀作為干涉條紋信息而求 出。
另外，來自被驗(yàn)非球面透鏡17的反射光擔(dān)持有基于被驗(yàn)非球面透鏡 17的表面和第1基準(zhǔn)球面15a的形狀差的形狀差信息。另一方面，來自 參照非球面透鏡27的反射光擔(dān)持有基于參照非球面透鏡27的表面和第 2基準(zhǔn)球面25a的形狀差的形狀差信息。為此，由兩反射光束的干涉所 形成的干涉條紋是基于這兩個(gè)形狀差信息之間的差信息的。由此，因?yàn)?可以大大的減小條紋靈敏度，所以可以同時(shí)獲得整個(gè)有效區(qū)域的形狀。
從而，與部分地求出被驗(yàn)體的各區(qū)域的干涉條紋信息后還需要相互 組合的以往的非球面光學(xué)元件的干涉條紋形狀測(cè)量相比，可以大幅減少測(cè)量分析時(shí)間。并且，可以簡(jiǎn)易地作出分析軟件，還可以減少測(cè)量所需 的成本。
另外，本實(shí)施方式裝置構(gòu)成為可構(gòu)建等光程長(zhǎng)型的麥克爾遜型。并
且，因?yàn)槔醚a(bǔ)償板14補(bǔ)償隨著分光鏡13中的光束通過所發(fā)生的光程 長(zhǎng)之差，所以可以將來自光源11的輸出光設(shè)為低相干性干涉光。由此， 可以避免基于來自光路中的其他的光學(xué)面的反射光的干擾干涉條紋的發(fā) 生。
而且，補(bǔ)償板14由與分光鏡13同樣的玻璃材料形成，折射率及色 散值相同。并且，形狀也同樣地被形成。但是，補(bǔ)償板14的折射率、色 散值及形狀也不未必與分光鏡13 —致?？偠灾?，可以補(bǔ)償在光路中通 過插入分光鏡13所產(chǎn)生的上述兩光路的光程長(zhǎng)的差。
圖2是簡(jiǎn)略地表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的光波干涉測(cè)量裝 置的結(jié)構(gòu)的圖。
如該圖2所示的裝置10a與圖1所示的裝置10的基本的結(jié)構(gòu)大致相 同。對(duì)于表示與圖1所示的裝置10相同的功能的部件，附上相同的符 號(hào)，省略其詳細(xì)的說明。
該圖2所示的裝置10a與圖l所示的裝置10相比，在參照非球面透鏡27 的表面附設(shè)有(例如粘貼)可變形鏡27a。
可變形鏡27a為反射型的光調(diào)制裝置，通過電信號(hào)可以變更空間性光 相位分布。即，構(gòu)成為多個(gè)鏡器件的位置或傾斜度通過施加電壓分別可 變動(dòng)。由多個(gè)鏡器件形成的曲面也能變形。對(duì)于這樣的可變形鏡27a，通 過輸入時(shí)間性地變動(dòng)的電信號(hào)，可以使參照非球面透鏡27的表面形狀以 成為理想的基準(zhǔn)形狀的方式變形微小量。由此，不用極其高精度地加工 參照非球面透鏡27，而可以形成理想的基準(zhǔn)形狀的參照非球面透鏡27。
而且，在圖2中，擔(dān)持有基于參照非球面透鏡27的表面和第2基準(zhǔn)球 面25a的形狀差的形狀差信息的波陣面示意地被描繪。
以上，對(duì)本發(fā)明的第1和第2實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明不 限于上述實(shí)施方式，可以變更為各種方式。
例如，上述方式利用低相干性光束進(jìn)行測(cè)量，由此可以得到高精度 的測(cè)量結(jié)果，但是，也可以利用高相干性光束進(jìn)行測(cè)量。此時(shí)，不必使光學(xué)系統(tǒng)的兩個(gè)光路的光程長(zhǎng)高精度地相互一致，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)調(diào) 節(jié)的簡(jiǎn)易化。
圖3是簡(jiǎn)略地表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的光波干涉測(cè)量裝
置的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖3所示，該裝置110構(gòu)成為斐索型的干涉儀裝置，其包括光
源lll，輸出激光；透鏡112，調(diào)節(jié)來自光源111的光束的收斂發(fā)散，半 反射鏡113，具有反射來自該透鏡112的光束的一部分的半反射鏡面 113a;準(zhǔn)直透鏡122，使由半反射鏡113反射的發(fā)散光束成為平行光 束；基準(zhǔn)板125 (光束分離合成機(jī)構(gòu))，來自準(zhǔn)直透鏡122的平行光束 中的一部分由基準(zhǔn)面125a反射，并且使其余透射；波陣面形狀可變透鏡 115，使透射基準(zhǔn)面125a的光束入射到被驗(yàn)非球面透鏡117的各表面位 置，并且，使來自被驗(yàn)非球面透鏡117的反射光即被驗(yàn)光返回半反射鏡 113a;干涉儀CCD攝像機(jī)131，對(duì)來自被驗(yàn)非球面透鏡117的反射光即 被驗(yàn)光和來自基準(zhǔn)面125a的反射光即參照光在基準(zhǔn)面125a進(jìn)行干涉從 而由該干涉所產(chǎn)生的干涉條紋進(jìn)行攝像；成像透鏡129，使基于被合波 的上述兩反射光的干涉條紋成像在干涉儀CCD攝像機(jī)131的攝像面上； 和控制運(yùn)算部151。
在此，上述控制運(yùn)算部151向波陣面形狀可變透鏡115送出波陣面 可變指示信號(hào)(以下，也稱為透鏡形狀控制信號(hào))，使得形成在攝像體 上的上述干涉條紋成為零條紋。具有波陣面形狀可變透鏡調(diào)節(jié)功能(波 陣面形狀可變透鏡調(diào)節(jié)部件)，該調(diào)節(jié)功能可以改變上述透鏡115的折 射力分布以使從該波陣面形狀可變透鏡115輸出的第1光束的波陣面形 狀變化。進(jìn)而，具有基于干涉條紋成為零條紋時(shí)向波陣面形狀可變透鏡 115送出的波陣面可變指示信號(hào)來運(yùn)算被驗(yàn)非球面透鏡117的非球面表 面形狀的透鏡形狀運(yùn)算功能(透鏡形狀運(yùn)算部件)。
并且，波陣面形狀可變透鏡115是僅僅示意地描繪主要部分，被構(gòu) 成為基于來自控制運(yùn)算部151的波陣面可變指示信號(hào)而使折射力分布變 化且可調(diào)節(jié)其輸出光的波陣面的結(jié)構(gòu)。
另外，在基準(zhǔn)板125上附設(shè)有壓電元件141，可以采用眾所周知的 相移法。并且，被驗(yàn)非球面透鏡117被設(shè)置在5軸方向(X、 Y、 Z的各軸方 向，X軸、Y軸的各軸圍繞方向)可調(diào)節(jié)的5軸載物臺(tái)152。
以下，對(duì)上述的本實(shí)施方式裝置的作用進(jìn)行說明。即，在該裝置 110中，來自光源111的激光光束在半反射鏡113中被反射一部分，在 準(zhǔn)直透鏡122成為平行光束而被照射到基準(zhǔn)板125 。在基準(zhǔn)板125的基 準(zhǔn)面125a， 一部分作為參照光束被反射，其余被透射。透射基準(zhǔn)面125a 的光束被入射到波陣面形狀可變透鏡115且受到折射作用以使所輸出的 上述光束在被驗(yàn)非球面透鏡117的各表面位置能以所希望的角度入射。 上述光束由被驗(yàn)非球面透鏡117反射而成被驗(yàn)光，返回上述基準(zhǔn)面 125a。在基準(zhǔn)面125a，該被驗(yàn)光與上述參照光相互干涉，由此產(chǎn)生的 干涉條紋通過干涉儀CCD攝像機(jī)131而被拍攝。而且，該被拍攝的干涉 條紋信息輸入到控制運(yùn)算部151，其干涉條紋應(yīng)該成為零條紋，向波陣 面形狀可變透鏡115輸出透鏡形狀控制信號(hào)，由此形成反饋控制。
艮P，波陣面形狀可變透鏡115通過該反饋控制使折射力分布變化， 使輸出的上述光束垂直入射到被驗(yàn)非球面透鏡117的各表面位置。由 此，被驗(yàn)光從這些各表面位置被垂直反射，沿與往路一致的路徑行進(jìn)到 達(dá)半反射鏡113a。并且，此時(shí)，從波陣面形狀可變透鏡115輸出的光束 的波陣面，即，波陣面形狀可變透鏡115的折射力分布對(duì)應(yīng)于被驗(yàn)非球 面透鏡117的表面形狀。從而，在成為上述光束垂直入射到被驗(yàn)非球面 透鏡117的各表面位置的狀態(tài)時(shí)，基于從控制運(yùn)算部151 (波陣面形狀 可變透鏡調(diào)節(jié)部件)對(duì)波陣面形狀可變透鏡115所輸出的透鏡形狀控制 信號(hào)，由控制運(yùn)算部151 (透鏡形狀運(yùn)算部件)進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)算，運(yùn)算 被驗(yàn)非球面透鏡117的非球面表面形狀。而且，基于從規(guī)定時(shí)刻到成為 零條紋時(shí)刻為止的透鏡形狀控制信號(hào)值的總和，可以運(yùn)算被驗(yàn)非球面透 鏡117的非球面表面形狀。
接著，對(duì)上述的波陣面形狀可變透鏡115的具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。 例如，作為波陣面形狀可變透鏡115可以使用2液性透鏡元件(two — liquid type lens element)，在該2液性透鏡元件中，在光軸方向的 兩端面為透明的筒狀容器中封入折射率互不相同的導(dǎo)電性水溶性液體和 非導(dǎo)電性的油性液體，根據(jù)向上述容器的施加電壓的變化，通過表面張力使水溶性液體和油性液體的分界面形狀變化，而使折射力分布變化。
具體地，例如，可以使用公知的荷蘭飛利浦公司制造的Fluid Focus透鏡。
而且，作為波陣面形狀可變透鏡115的其他的方式，例如可舉出如 下元件等〈a〉液晶透鏡元件，以光軸為中心按同心圓狀對(duì)區(qū)域進(jìn)行分
割，根據(jù)施加電壓的變化使上述被分割的各區(qū)域的特性變化，由此可以
使折射力分布變化；〈b〉微細(xì)粒子電泳元件，由沿光軸方向配置的2個(gè)透 明介質(zhì)挾持將微細(xì)粒子分散在液體中形成的微細(xì)粒子分散液而構(gòu)成，根 據(jù)向上述微細(xì)粒子分散液的施加電壓的切換，改變上述微細(xì)粒子分散液 中的微細(xì)粒子的電泳的狀態(tài)而使上述微細(xì)粒子分散液的折射率變化，由 此可以使折射力分布變化；〈c〉液晶透鏡元件，由與光軸方向鄰接配置的 兩個(gè)介質(zhì)構(gòu)成，上述介質(zhì)的至少一方由液晶元件構(gòu)成，根據(jù)對(duì)上述液晶 元件的施加電壓的變化使上述一方的液晶區(qū)域的折射率變化，由此可以 使折射力分布變化。
以上，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明不限于 上述實(shí)施方式，可以變更為各種方式。
例如，上述方式是使用高相干性光束的激光光束進(jìn)行測(cè)量，例如， 假設(shè)裝置結(jié)構(gòu)為等光程長(zhǎng)型的麥克爾遜型，作為光源使用低相干性光 束，從而可以排除光路中的其他面涉及的干擾干涉條紋。
并且，作為被驗(yàn)體，不限于上述非球面透鏡，當(dāng)然可以使用于球面 透鏡的測(cè)量，例如對(duì)反射鏡等的透鏡以外的光學(xué)元件的表面形狀(球 面、非球面、自由曲面等)也可以適用。
權(quán)利要求
1. 一種光波干涉測(cè)量裝置，其特征在于，具備光束分離合成機(jī)構(gòu)，將來自光源的光束分為兩部分，將一部分作為朝向被驗(yàn)體方向的第1光束，并且，將另一部分作為朝向參照體方向的第2光束，將上述第1光束的來自上述被驗(yàn)體的返回光和上述第2光束的來自上述參照體的返回光合成為干涉光，在被配置于規(guī)定位置的攝像體上形成基于上述被驗(yàn)體的表面形狀信息的干涉條紋圖像；第1球面基準(zhǔn)透鏡，配置在上述光束分離合成機(jī)構(gòu)和上述被驗(yàn)體之間且將與上述被驗(yàn)體相對(duì)的面作為第1基準(zhǔn)球面，以使來自上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的上述第1光束入射到上述被驗(yàn)體的表面，并且使從上述被驗(yàn)體的表面反射的上述第1光束返回上述光束分離合成機(jī)構(gòu)；和第2球面基準(zhǔn)透鏡，配置在上述光束分離合成機(jī)構(gòu)和上述參照體之間且具備與上述參照體相對(duì)的面是與上述第1基準(zhǔn)球面相同的曲率的第2基準(zhǔn)球面，以使來自上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的上述第2光束入射到上述參照體的表面，并且使從上述參照體的表面反射的上述第2光束返回上述光束分離合成機(jī)構(gòu)；上述被驗(yàn)體是應(yīng)測(cè)量表面形狀的非球面光學(xué)元件，上述參照體呈應(yīng)作為上述被驗(yàn)體的基準(zhǔn)的形狀的非球面光學(xué)元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光波干涉測(cè)量裝置，其特征在于，上述光波干涉測(cè)量裝置為等光程長(zhǎng)型的麥克爾遜型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波干涉測(cè)量裝置，其特征在于，上述第1光束和上述第2光束通過光反射和光透射得以分離并合成的上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的分離面被設(shè)置在上述分光鏡的單面，上述分光鏡構(gòu)成為剖面是楔形狀的板狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光波千涉測(cè)量裝置，其特征在于，在上述分光鏡的上述單面?zhèn)人涑龅墓馐墓饴分兴渲玫纳鲜銮蛎婊鶞?zhǔn)透鏡和上述分光鏡之間，配置有對(duì)上述第1光束和上述第2光束的光程長(zhǎng)的差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的光波干涉測(cè)量裝置，其特征在于，在上述參照體的表面附設(shè)有可變形鏡。
6. —種光波干涉測(cè)量裝置，其特征在于，具備光束分離合成機(jī)構(gòu)，將來自光源的光束分為兩部分，將一部分作為朝向被驗(yàn)體方向的第r光束，并且，將另一部分作為參照光生成用的第2光束，將上述第1光束的來自上述被驗(yàn)體的返回光即被驗(yàn)光和由上述第2光束生成的上述參照光合成為干涉光，在被配置于規(guī)定位置的攝像體上形成基于上述被驗(yàn)體的表面形狀信息的干涉條紋像，上述被驗(yàn)體是應(yīng)測(cè)量表面形狀的非球面光學(xué)元件；波陣面形狀可變透鏡，配置在上述光束分離合成機(jī)構(gòu)和上述被驗(yàn)體之間，且使上述第1光束的輸出波陣面形狀變化，以使來自上述光束分離合成機(jī)構(gòu)的上述第1光束以規(guī)定角度入射到上述被驗(yàn)體的表面各位置，使從上述被驗(yàn)體的表面各位置反射而成的上述被驗(yàn)光可返回上述光束分離合成機(jī)構(gòu)；波陣面形狀可變透鏡調(diào)節(jié)部件，向上述波陣面形狀可變透鏡送出使上述波陣面形狀可變透鏡的折射力分布變化的波陣面可變指示信號(hào)，使來自上述波陣面形狀可變透鏡的輸出光束的波陣面形狀變化，以便被形成于上述攝像體上的上述干涉條紋成為零條紋；和透鏡形狀算出部，基于上述干涉條紋成為零條紋時(shí)向上述波陣面形狀可變透鏡送出的波陣面可變指示信號(hào)，運(yùn)算上述被驗(yàn)體的表面形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波干涉測(cè)量裝置，其特征在于，是通過將上述光束分離合成機(jī)構(gòu)作為基準(zhǔn)板、介由其一面所配置的基準(zhǔn)面將上述第1光束及上述第2光束分離而成的斐索型。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光波干涉測(cè)量裝置，由透射/反射分離面(13a)分成兩部分的來自光源(11)的光束，通過分別對(duì)應(yīng)的球面基準(zhǔn)透鏡(15)、(25)，以擔(dān)持與被驗(yàn)非球面透鏡(17)和參照非球面透鏡(27)的表面形狀對(duì)應(yīng)的波陣面信息的狀態(tài)再次被合波，被驗(yàn)非球面透鏡(17)相對(duì)于參照非球面透鏡(27)的波陣面誤差成為干涉條紋信息而形成在干涉儀CCD攝像機(jī)(31)的攝像面上。球面基準(zhǔn)透鏡(15)、(25)具有互相相同的曲率的基準(zhǔn)球面(15a)、(25a)，基于來自各透鏡(17)、(27)的反射光的波陣面信息是基于各透鏡(17)、(27)的表面形狀和基準(zhǔn)球面(15a)、(25a)的表面形狀之差的波陣面信息，因此，即使是非球面，也可以同時(shí)獲得關(guān)于整個(gè)有效區(qū)域的干涉條紋信息。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101469976SQ20081018551
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者葛宗濤 申請(qǐng)人:富士能株式會(huì)社