專利名稱：光束測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)成為測量對(duì)象的光束進(jìn)行波前測量或在該光束的聚光斑(spot)中進(jìn)行各種測量的光束測量裝置，特別涉及一種適于對(duì)可干涉性低的光束進(jìn)行測量的光束測量裝置。
背景技術(shù)：
以往，一直公知的是，使進(jìn)行測量的光束在CCD等的攝像面上以點(diǎn)狀成像而形成點(diǎn)像，對(duì)該點(diǎn)像的形狀和大小、或強(qiáng)度分布(點(diǎn)像強(qiáng)度分布)和重心坐標(biāo)等進(jìn)行測量(將這些總稱為「光斑(spot)特性測量」)的裝置(也稱為「光束輪廓儀(beam profiler)」)(參照以下的專利文獻(xiàn)1)。
另外，作為對(duì)光束的波前進(jìn)行測量的裝置，至今一般公知的是，具備馬赫-曾德爾型干涉儀(Mach-Zehnder interferometer)的光學(xué)系統(tǒng)配置的裝置，但是近年來，本發(fā)明申請(qǐng)人提出了具備斐佐型干涉儀(Fizeauinterferometer)的光學(xué)系統(tǒng)配置的裝置的方案，并由專利局進(jìn)行了公開(參照以下專利文獻(xiàn)2)。
相對(duì)在馬赫-曾德爾型波前測量裝置中，通過使從被檢光束所分離的基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分，透過針孔(pinhole)而進(jìn)行波前整形，在斐佐型波前測量裝置中，利用了使基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分逆著入射方向反射而進(jìn)行波前整形的光學(xué)元件(以下稱為「反射衍射部」)。一直公知的是，此類反射衍射部也被稱為反射型針孔等，在玻璃基板上形成微小的反射區(qū)域，與在針狀部件的前端形成微小的反射區(qū)域(參照以下專利文獻(xiàn)3)，或在緊靠通常的針孔的背面?zhèn)扰渲梅瓷涿?參照專利文獻(xiàn)4)等。
專利文獻(xiàn)1特開2004-45327號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特願(yuàn)2004-168965號(hào)說明書專利文獻(xiàn)3特開2000-97612號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4特開昭58-60590號(hào)公報(bào)所述的光束輪廓儀或波前測量裝置，例如，應(yīng)用在光拾取(pickup)裝置的輸出光的測量中。在該光拾取裝置之中，將高次諧波重疊的可干涉性低的半導(dǎo)體激光光作為照射光束而利用，為了對(duì)這樣的可干涉性低的光束進(jìn)行波前測量，需要使被檢光束的光程(optical path)長與基準(zhǔn)光束的光程長相互大致一致。
由于前面記載的專利文獻(xiàn)2所公開的斐佐型波前測量裝置，以被檢光束和基準(zhǔn)光束的各光程長相互不同的方式進(jìn)行了設(shè)定，因此，在進(jìn)行測量的光束是可干涉性低的光束的情況下，存在著難以實(shí)施波前測量的問題。
另一方面，由于馬赫-曾德爾型的波前測量裝置可使被檢光束和基準(zhǔn)光束的各光程長相互大致一致，所以，也能適應(yīng)于可干涉性低的光束的波前測量，但是，由于光學(xué)系統(tǒng)的部件數(shù)量較多，且調(diào)整之處也涉及多方面，所以，存在著光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整非常困難的問題。而且，也存在著易受振動(dòng)的影響、或設(shè)置相移(phase shift)機(jī)構(gòu)較難等的問題。
另外，在所述光拾取裝置中，在其制造階段，進(jìn)行了照射激光光的波前測量和光斑特性測量這2種測量，但是，以往這2種測量是分別利用其他的測量裝置獨(dú)立地進(jìn)行的。因此，為了進(jìn)行2種測量，存在著需要較多時(shí)間的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明借鑒該事例，其第1目的在于，提供一種能適應(yīng)于可干涉性低的光束的波前測量，并且，能夠簡單地進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整與相移機(jī)構(gòu)的設(shè)置的波前測量用的光束測量裝置。
另外，本發(fā)明的第2目的在于，提供一種能適應(yīng)于可干涉性低的光束的波前測量，并且，也能夠進(jìn)行光束的光斑特性測量的光束測量裝置。
為達(dá)成所述第1目的，本發(fā)明的光束測量裝置構(gòu)成如下。即，本發(fā)明所涉及的光束測量裝置具有被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)，其將成為測量對(duì)象的光束分離為被檢光束和基準(zhǔn)光束作成用光束；波前整形機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述基準(zhǔn)光束作成用光束進(jìn)行波前整形，將其轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)光束；合成機(jī)構(gòu)，其將所述被檢光束和所述基準(zhǔn)光束相互地合成來獲得干涉光；和干涉條紋成像/攝像機(jī)構(gòu)，其通過獲得的所述干涉光使攜帶有所述光束波前信息的干涉條紋成像并進(jìn)行攝像，其特征在于，所述波前整形機(jī)構(gòu)由反射型波前整形單元構(gòu)成，該反射型波前整形單元具有使所述基準(zhǔn)光束作成用光束匯聚的匯聚透鏡、和在該匯聚透鏡的匯聚點(diǎn)所配置的微小反射衍射部，其將入射的所述基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分進(jìn)行波前整形，轉(zhuǎn)換為所述基準(zhǔn)光束，并將該基準(zhǔn)光束朝向所述被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)射出；所述被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)以及所述合成機(jī)構(gòu)由光束分離/合成面構(gòu)成，該光束分離/合成面不僅使與所述基準(zhǔn)光束作成用光束分離后的所述被檢光束入射到反射面，而且使從該反射面返回的所述被檢光束與來自所述波前整形機(jī)構(gòu)的所述基準(zhǔn)光束合成；還具備光程長調(diào)整機(jī)構(gòu)，其至少在所述光束是可干涉性低的光束的情況下，使從所述光束分離/合成面經(jīng)由所述反射面而返回到所述光束分離/合成面的第1光程長、與從所述光束分離/合成面經(jīng)由所述反射型波前整形單元而返回到所述光束分離/合成面的第2光程長大約相互一致。
另外，為了達(dá)成所述第2目的，優(yōu)選本發(fā)明的光束測量裝置具備光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu)，其將入射到光束分離/合成面之前的光束、通過光束分離/合成面分離之后的被檢光束、或進(jìn)行波前整形之前的基準(zhǔn)光束作成用光束中任意一個(gè)的一部分作為光斑作成用光束進(jìn)行分離；和點(diǎn)像成像/攝像機(jī)構(gòu)，其通過光斑作成用光束使光束的點(diǎn)像成像并進(jìn)行攝像。
在本發(fā)明中，可以具備對(duì)干涉條紋進(jìn)行分析來獲得光束的波前測量結(jié)果的第1分析機(jī)構(gòu)。另外，在具備光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu)和點(diǎn)像成像/攝像機(jī)構(gòu)的裝置中，優(yōu)選在第1分析機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還具備對(duì)點(diǎn)像進(jìn)行分析來獲得光束的光斑特性測量結(jié)果的第2分析機(jī)構(gòu)。
所述“微小反射衍射部”是指，其大小通過匯聚在該反射衍射部的匯聚光束的衍射極限決定(優(yōu)選比衍射極限小)，并具有使該匯聚光束的至少一部分作為波前整形后的球面波而反射的功能的部件。作為這樣的反射衍射部可以利用各種構(gòu)成，但是作為具體的實(shí)施方式，例如可以列舉出在基板上形成微小反射區(qū)域的部件；在針狀部件的前端形成微小反射區(qū)域的部件；或在緊靠針孔的背面?zhèn)扰渲梅瓷涿娴牟考取?br> 根據(jù)本發(fā)明所涉及的光束測量裝置，由于具備由反射型波前整形單元構(gòu)成的波前整形機(jī)構(gòu)、和由光束分離/合成面構(gòu)成的被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)以及合成機(jī)構(gòu)，可以采用邁克遜(Michelson)型光學(xué)系統(tǒng)配置，所以，與現(xiàn)有的馬赫-曾德爾型裝置相比，能夠容易地進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整與相移機(jī)構(gòu)的設(shè)置。
此外，由于具備光程長調(diào)整機(jī)構(gòu)，可使被檢光束與基準(zhǔn)光束的各光程長大約相互一致，所以，能夠適應(yīng)于可干涉性低的光束的波前測量。
另外，根據(jù)具備光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu)、和點(diǎn)像成像/攝像機(jī)構(gòu)而構(gòu)成的實(shí)施方式，能夠進(jìn)行光束的波前測量和光束的光斑特性測量的這2種測量。


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施方式所涉及的光束測量裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2是圖1所示的分析裝置的概略構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明第2實(shí)施方式所涉及的光束測量裝置的概略構(gòu)成圖。
圖中1A-光束測量裝置(第1實(shí)施方式)，1B-光束測量裝置(第2實(shí)施方式)，10A、10A’-波前測量部，10B-光斑(spot)特性測量部，11、52-準(zhǔn)直儀透鏡，12-光束分離面(光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu))，13、18-成像透鏡，14-第2攝像照相機(jī)，14a、19a-攝像面，15-光束分離/合成面(被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu))，16-遮光機(jī)構(gòu)，17-反射板，17a-反射面，20-反射型波前整形單元，21-匯聚透鏡，22-反射衍射部，23-基板，31-分析裝置，32-顯示裝置，33-輸入裝置，34-圖像生成部，35-條紋分析部(第1分析機(jī)構(gòu))，36-點(diǎn)像分析部(第2分析機(jī)構(gòu))，37-點(diǎn)像強(qiáng)度分布運(yùn)算部，38-比較分析部，50-光拾取組件(pickup module)，51-半導(dǎo)體激光器，53-聚光透鏡。
具體實(shí)施例方式
<第1實(shí)施方式>
下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的光束測量裝置的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖1是本發(fā)明第1實(shí)施方式所涉及的光束測量裝置的概略構(gòu)成圖；圖2是圖1所示的分析裝置的概略構(gòu)成圖。
圖1所示的光束測量裝置1A，是進(jìn)行光拾取組件50所輸出的光束的波前測量和光斑特性測量雙方的裝置，首先，對(duì)該光拾取組件50進(jìn)行說明。
圖1所示的光拾取組件50具備半導(dǎo)體激光器51，其輸出高次諧波重疊的可干涉性低的光束；準(zhǔn)直儀透鏡52，其使由該半導(dǎo)體激光器51作為發(fā)散光而輸出的光束平行；和聚光透鏡53，其使由該準(zhǔn)直儀透鏡52使其平行的光束聚光，其構(gòu)成為使作為測量對(duì)象的可干涉性低的光束朝向圖中右方射出。另外，該光拾取組件50是搭載在未圖示的光拾取裝置上而被使用的部件，而并非是光束測量裝置1A的構(gòu)成要素。
接著，對(duì)光束測量裝置1A進(jìn)行說明。圖1所示的光束測量裝置1A大致劃分為由在圖中點(diǎn)劃線所示的光軸上所配置的各種光學(xué)部件構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)部分、和以分析裝置31為中心構(gòu)成的測量分析系統(tǒng)部分；該光學(xué)系統(tǒng)部分還可劃分為將來自所述光拾取組件50的光束引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的準(zhǔn)直儀透鏡11、用于對(duì)所被引導(dǎo)的光束進(jìn)行波前測量的波前測量部10A、和用于對(duì)所被引導(dǎo)的光束進(jìn)行光斑特性測量的光斑特性測量部10B。
首先，對(duì)所述光學(xué)系統(tǒng)部分進(jìn)行說明。所述波前測量部10A具有被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)15，其將被引導(dǎo)的光束分離為用于波前測量的被檢光束和基準(zhǔn)光束作成用光束；波前整形機(jī)構(gòu)20，其對(duì)所述基準(zhǔn)光束作成用光束進(jìn)行波前整形而轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)光束；合成機(jī)構(gòu)15，其將所述被檢光束和所述基準(zhǔn)光束相互地合成而獲得干涉光；和干涉條紋成像/攝像機(jī)構(gòu)18、19，其通過獲得的所述干涉光使攜帶有光束的波前信息的干涉條紋成像并進(jìn)行攝像。
更具體而言，所述波前整形機(jī)構(gòu)由反射型波前整形單元20構(gòu)成。該反射型波前整形單元20具有使基準(zhǔn)光束作成用光束匯聚的匯聚透鏡21、和在該匯聚透鏡21的匯聚點(diǎn)所配置的微小的反射衍射部22，其將入射的基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分進(jìn)行波前整形，轉(zhuǎn)換為所述基準(zhǔn)光束，并將該基準(zhǔn)光束朝向所述被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)射出。
所述反射衍射部22，例如是通過蒸鍍等形成在基板23上的由金、鋁、鉻等的金屬膜構(gòu)成，其大小比作為匯聚光束入射的光束的衍射極限小。而且，其構(gòu)成為使作為匯聚光束入射的基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分，作為波前整形后的理想球面波而進(jìn)行反射。另外，對(duì)基板23的與匯聚透鏡21相對(duì)的面，施行了與光束的波長對(duì)應(yīng)的防反射敷涂(coat)處理，使的未進(jìn)行波前整形的基準(zhǔn)光束作成用光束不返回到匯聚透鏡21。
另外，所述被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)以及所述合成機(jī)構(gòu)由光束分離/合成面15構(gòu)成。該光束分離/合成面15由立方棱鏡(cube prism)型的分束器或板狀的半反射鏡(half mirror)等形成，不僅使與基準(zhǔn)光束作成用光束分離的被檢光束入射到反射板17的反射面17a(被高精度平滑處理以使入射光束的波前得以維持)，而且使從該反射面17a返回的被檢光束與來自所述反射型波前整形單元20的基準(zhǔn)光束進(jìn)行合成。
在所述反射板17上設(shè)置有保持該反射板17可沿光軸方向(圖中上下方向)移動(dòng)的1軸架；和具有壓電元件等而形成的凸緣掃描轉(zhuǎn)接器(fringescan adapter)(皆省略其圖示)。這些部件是使從光束分離/合成面15經(jīng)由反射面17a而返回到光束分離/合成面15的第1光程長、與從光束分離/合成面15經(jīng)由反射型波前整形單元20而返回到光束分離/合成面15的第2光程長相互大約一致的光程長調(diào)整機(jī)構(gòu)。另外，凸緣掃描轉(zhuǎn)接器是構(gòu)成相移機(jī)構(gòu)的部件，例如，其在利用相移法進(jìn)行亞條紋(subfringe)計(jì)測等之際，通過驅(qū)動(dòng)壓電元件使反射板17沿光軸方向產(chǎn)生微動(dòng)。
另外，所述干涉條紋成像/攝像機(jī)構(gòu)由成像透鏡18和第1攝像照相機(jī)19構(gòu)成。成像透鏡18構(gòu)成為，使通過來自光束分離/合成面15的干涉光而獲得的干涉條紋成像在第1攝像照相機(jī)19的攝像面19a(例如，由CCD或CMOS等的攝像面構(gòu)成)上；第1攝像照相機(jī)19構(gòu)成為，對(duì)成像在攝像面19a上的干涉條紋進(jìn)行攝像，并將其圖像信號(hào)輸出。
另外，在所述光束分離/合成面15和所述反射型波前整形單元20之間的光路上，配置有遮光機(jī)構(gòu)16。該遮光機(jī)構(gòu)16由可開關(guān)的光闌等構(gòu)成，其構(gòu)成為，在后述的通過運(yùn)算求取光束的點(diǎn)像強(qiáng)度分布之際，將光束分離/合成面15和反射型波前整形單元20之間的光路隔斷，在波前測量時(shí)將該光路打開。
另一方面，所述光斑特性測量部10B具有光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu)12，其將入射到所述光束分離/合成面15之前的光束的一部分作為光斑作成用光束而進(jìn)行分離；和點(diǎn)像成像/攝像機(jī)構(gòu)13、14，其通過被分離的光斑作成用光束而使光束的點(diǎn)像成像并進(jìn)行攝像。
更具體而言，所述光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu)由立方棱鏡型的分束器或板狀的半反射鏡等所形成的光束分離面12構(gòu)成；所述點(diǎn)像成像/攝像機(jī)構(gòu)由成像透鏡13和第2攝像照相機(jī)14構(gòu)成。即，光束分離面12構(gòu)成為，將從準(zhǔn)直儀透鏡11射出的光束的一部分作為光斑作成用光束進(jìn)行分離，并引導(dǎo)至成像透鏡13；成像透鏡13構(gòu)成為，將由光斑作成用光束而生成的點(diǎn)像成像在第2攝像照相機(jī)14的攝像面14a(由CCD或CMOS等的攝像面構(gòu)成)上。另外，第2攝像照相機(jī)14構(gòu)成為，對(duì)成像在攝像面14a上的點(diǎn)像進(jìn)行攝像，并將其圖像信號(hào)輸出。
接著，對(duì)所述測量分析系統(tǒng)部分進(jìn)行說明。該測量分析系統(tǒng)部分具備分析裝置31，其基于來自第1以及第2攝像照相機(jī)19、14的圖像信號(hào)進(jìn)行各種分析；顯示裝置32，其顯示該分析裝置31的分析結(jié)果和圖像；和輸入裝置33，其由鍵盤和鼠標(biāo)等構(gòu)成。
所述分析裝置31由計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，如圖2所示，具備圖像生成部34，其基于來自第1以及第2攝像照相機(jī)19、14的圖像信號(hào)，生成干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)以及點(diǎn)像的圖像數(shù)據(jù)；作為第1分析機(jī)構(gòu)的條紋分析部35，其對(duì)干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來獲得光束的波前測量結(jié)果；和作為第2分析機(jī)構(gòu)的點(diǎn)像分析部36，其對(duì)點(diǎn)像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來獲得光束斑(beam spot)的形狀和大小、或點(diǎn)像強(qiáng)度分布和重心坐標(biāo)等的光斑特性測量結(jié)果。
而且，該分析裝置31具備點(diǎn)像強(qiáng)度分布運(yùn)算部37，其通過運(yùn)算求得光束的點(diǎn)像強(qiáng)度分布；和比較分析部38，其對(duì)通過該點(diǎn)像強(qiáng)度分布運(yùn)算部37以及所述點(diǎn)像分析部36分別求得的2個(gè)點(diǎn)像強(qiáng)度分布結(jié)果進(jìn)行相互比較分析。另外，具體而言，這些各部34～38是由存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器等中的處理程序、和執(zhí)行該處理程序的運(yùn)算電路等構(gòu)成。
所述點(diǎn)像強(qiáng)度分布運(yùn)算部37構(gòu)成為，在圖1所示的遮光機(jī)構(gòu)16將光束分離/合成面15和反射型波前整形單元20之間的光路隔斷之際，通過對(duì)基于來自第1攝像照相機(jī)19的圖像信號(hào)而在所述圖像生成部34中生成的、表示光束的平行波前強(qiáng)度分布的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行傅立葉變換運(yùn)算，來求得光束的點(diǎn)像強(qiáng)度分布。這樣，作為從光束的平行波前的強(qiáng)度分布求取該點(diǎn)像強(qiáng)度分布的方法，一直公知的是例如記載于以下文獻(xiàn)(1)、(2)中的方法。
(1)Warren J.SmithOptical Engineering.SPIE Press，McGraw-Hill 3rdEdition(2)Max Born & Emil WolfPrinciple of Optics，Pergamon Press 6thEdition這樣，在光束測量裝置1A中，光束的點(diǎn)像強(qiáng)度分布能夠通過2種方法求得，即，該2種方法分別是基于通過光斑特性測量部10B以及圖像生成部34獲得的光束的點(diǎn)像，在點(diǎn)像分析部36中求取點(diǎn)像強(qiáng)度分布的方法，和基于通過波前測量部10A以及圖像生成部34獲得的光束的平行波前強(qiáng)度分布，在點(diǎn)像強(qiáng)度分布運(yùn)算部37中求取點(diǎn)像強(qiáng)度分布的方法。由于這2種點(diǎn)像強(qiáng)度分布，是通過1臺(tái)光束測量裝置1A獲得的，所以，可較易獲取相互間的相關(guān)性(利用各自的測量裝置獲得了2種點(diǎn)像強(qiáng)度分布，要獲取它們的相關(guān)性是極難的)。因此，有可能將通過所述比較分析部38而獲得的比較分析結(jié)果，在通過光束測量裝置1A而獲得的波前測量結(jié)果和光斑特性測量結(jié)果的精度判斷中進(jìn)行利用，或在求取光束測量裝置1A所具有的像差等系統(tǒng)誤差上進(jìn)行利用。
以下，對(duì)所述光束測量裝置1A在測量時(shí)的作用進(jìn)行說明。
如圖1所示，從所述光拾取組件50朝圖中右方射出的可干涉性低的光束，在由準(zhǔn)直儀透鏡11將其轉(zhuǎn)換為平行光束之后，在光束分離面12處分離為朝圖中右方的波前測量用的光束、和朝圖中下方的光束斑作成用光束。
分離后的光束斑作成用光束經(jīng)由成像透鏡13而匯聚在第2攝像照相機(jī)14內(nèi)的攝像面14a，在該攝像面14a上形成光束的點(diǎn)像。所形成的點(diǎn)像被第2攝像照相機(jī)14攝像，并將其圖像信號(hào)輸出到分析裝置31?；谒敵龅膱D像信號(hào)，在分析裝置31的圖像生成部34中生成點(diǎn)像的圖像數(shù)據(jù)，并在點(diǎn)像分析部36中對(duì)該點(diǎn)像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來獲得光束斑的點(diǎn)像強(qiáng)度分布和半寬度、截面形狀與亮度色散(dispersion)等各種的光斑特性測量結(jié)果。
另一方面，從光束分離面12朝圖中右方的波前測量用光束入射到光束分離/合成面15，在該光束分離/合成面15處分離為朝圖中上方反射的被檢光束、和透過該光束分離/合成面15朝向反射型波前整形單元20的基準(zhǔn)光束作成用光束，基準(zhǔn)光束作成用光束通過處于打開狀態(tài)的遮光機(jī)構(gòu)16，入射到匯聚透鏡21。
入射到該匯聚透鏡21的基準(zhǔn)光束作成用光束，通過該匯聚透鏡21而被匯聚，入射到在該匯聚點(diǎn)上所配置的反射衍射部22。入射到該反射衍射部22的基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分，在該反射衍射部22中被轉(zhuǎn)換為經(jīng)過波前整形后的球面波，并朝向匯聚透鏡21反射。該球面波在匯聚透鏡21中被轉(zhuǎn)換為平面波，作為基準(zhǔn)光束朝光束分離/合成面15射出。并且，該基準(zhǔn)光束的一部分在光束分離/合成面15處朝圖中下方反射。
另一方面，從光束分離/合成面15朝圖中上方反射的被檢光束，在反射板17的反射面17a處朝相反方向反射，返回到光束分離/合成面15，其一部分透過光束分離/合成面15，朝圖中下方射出。
通過使該被檢光束與光束分離/合成面15所反射的基準(zhǔn)光束合成來獲得干涉光。該干涉光經(jīng)由成像透鏡18入射到第1攝像照相機(jī)19內(nèi)的攝像面19a，在該攝像面19a上形成攜帶有光束的波前信息的干涉條紋像。所形成的干涉條紋像由第1攝像照相機(jī)19攝像，將其圖像信號(hào)輸出到分析裝置31?；谒敵龅膱D像信號(hào)，在分析裝置31的圖像生成部34中生成干涉條紋像的圖像數(shù)據(jù)，并在條紋分析部35中對(duì)該干涉條紋像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來獲得光束的波前測量結(jié)果。
根據(jù)所述的光束測量裝置1A，由于其不僅具備波前測量部10A和光斑特性測量部10B，而且波前測量部10A采用具有反射型波前整形單元20、光束分離/合成面15、反射板17、和光程長調(diào)整機(jī)構(gòu)的邁克遜型的光學(xué)系統(tǒng)配置，所以，在能夠進(jìn)行可干涉性低的光束的波前測量和光束的光斑特性測量這2種測量的同時(shí)，與現(xiàn)有的馬赫-曾德爾型的波前測量裝置相比，能夠使光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整和相移機(jī)構(gòu)的設(shè)置較易進(jìn)行。
<第2實(shí)施方式>
接著，對(duì)本發(fā)明所涉及的光束測量裝置的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖3是本發(fā)明第2實(shí)施方式所涉及的光束測量裝置1B的概略構(gòu)成圖。另外，在圖3所示的光束測量裝置1B中，對(duì)與圖1所示的光束測量裝置1A相同的構(gòu)成要素采用共同的標(biāo)識(shí)，并為了避免重復(fù)而省略其詳細(xì)的說明，下面，僅對(duì)不同點(diǎn)來詳細(xì)地進(jìn)行說明。
圖3所示的光束測量裝置1B是對(duì)從光拾取組件50輸出的光束進(jìn)行波前測量的裝置，與圖1所示的光束測量裝置1A不同的不同點(diǎn)在于，其不具備光斑特性測量部。另外，不具備光斑特性測量部，也就省略了圖1所示的遮光機(jī)構(gòu)16、圖2所示的點(diǎn)像分析部36、點(diǎn)像強(qiáng)度分布運(yùn)算部37以及比較分析部38等。
另外，圖3所示的波前測量部10A’由具有反射型波前整形單元20、光束分離/合成面15、和反射板17的邁克遜型光學(xué)系統(tǒng)配置構(gòu)成，并且，反射板17在具有由1軸架和凸緣掃描轉(zhuǎn)接器構(gòu)成的光程長調(diào)整機(jī)構(gòu)的方面，與先前的第1實(shí)施方式相同。
因此，根據(jù)該光束測量裝置1B，能夠?qū)筛缮嫘缘偷墓馐M(jìn)行波前測量，并且，與現(xiàn)有的馬赫-曾德爾型的波前測量裝置相比，使光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整與相移機(jī)構(gòu)的設(shè)置能夠較容易進(jìn)行。
<實(shí)施方式的變更>
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明并非限定于這些實(shí)施方式，其實(shí)施方式可作各種變更。
例如，在所述的實(shí)施方式中，為了使進(jìn)行測量的光束的波長不變化，反射型波前整形單元20僅為1種，但是，也可以是進(jìn)行測量的光束為多個(gè)，以能對(duì)應(yīng)這些波長相互不同的情況，而針對(duì)各波長具備各自對(duì)應(yīng)的多種反射型波前整形單元，在進(jìn)行測量的光束波長變化之際，可相互切換而使用。
而且，在圖1所示的實(shí)施方式中，將入射到所述光束分離/合成面15(被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu))之前的光束的一部分，作為光斑作成用光束通過光束分離面12(光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu))進(jìn)行了分離，但是，也可以在光束分離/合成面15和反射板17之間設(shè)置其他的光束分離面，將通過光束分離/合成面15分離后的被檢光束的一部分，作為光斑作成用光束進(jìn)行分離，或者在光束分離/合成面15和波前整形單元20之間設(shè)置其他的光束分離面，將進(jìn)行波前整形之前的基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分，作為光斑作成用光束進(jìn)行分離。
此外，在所述的實(shí)施方式中，為了將從光拾取組件50輸出的光束作為測量對(duì)象，與通常的干涉計(jì)裝置不同，不具備作為構(gòu)成要素的光源裝置，但是，也可以具備可輸出具有高精度波前的基準(zhǔn)光束的基準(zhǔn)光源裝置。在具備這樣的基準(zhǔn)光源裝置的情況下，使來自基準(zhǔn)光源裝置的基準(zhǔn)光束，經(jīng)由成為測量對(duì)象的被檢透鏡而輸出，并通過對(duì)其波前進(jìn)行測量，而可以計(jì)測被檢透鏡的折射率分布等。
另外，波前整形單元20中所使用的反射衍射部22，也可以利用上述專利文獻(xiàn)2所公開的各種實(shí)施方式的反射衍射部。
權(quán)利要求
1.一種光束測量裝置，具有被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)，其將成為測量對(duì)象的光束分離成被檢光束和基準(zhǔn)光束作成用光束；波前整形機(jī)構(gòu)，對(duì)所述基準(zhǔn)光束作成用光束進(jìn)行波前整形，將其轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)光束；合成機(jī)構(gòu)，將所述被檢光束和所述基準(zhǔn)光束相互合成來獲得干涉光；和干涉條紋成像/攝像機(jī)構(gòu)，通過獲得的所述干涉光使攜帶有所述光束波前信息的干涉條紋成像并進(jìn)行攝像；所述波前整形機(jī)構(gòu)由反射型波前整形單元構(gòu)成，該反射型波前整形單元具有使所述基準(zhǔn)光束作成用光束匯聚的匯聚透鏡、和在該匯聚透鏡的匯聚點(diǎn)所配置的微小反射衍射部，其對(duì)入射的所述基準(zhǔn)光束作成用光束的一部分進(jìn)行波前整形，轉(zhuǎn)換為所述基準(zhǔn)光束，并將該基準(zhǔn)光束朝向所述被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)射出；所述被檢/基準(zhǔn)光束分離機(jī)構(gòu)以及所述合成機(jī)構(gòu)由光束分離/合成面構(gòu)成，該光束分離/合成面不僅使與所述基準(zhǔn)光束作成用光束分離后的所述被檢光束入射到反射面，而且使從該反射面返回的所述被檢光束與來自所述波前整形機(jī)構(gòu)的所述基準(zhǔn)光束合成；具備光程長調(diào)整機(jī)構(gòu)，其至少在所述光束是可干涉性低的光束的情況下，使從所述光束分離/合成面經(jīng)由所述反射面而返回到所述光束分離/合成面的第1光程長、與從所述光束分離/合成面經(jīng)由所述反射型波前整形單元而返回到所述光束分離/合成面的第2光程長大約相互一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束測量裝置，其特征在于，具備光斑作成用光束分離機(jī)構(gòu)，其將入射到光束分離/合成面之前的光束、通過光束分離/合成面分離之后的被檢光束、或進(jìn)行波前整形之前的所述基準(zhǔn)光束作成用光束中任意一個(gè)的一部分作為光斑作成用光束進(jìn)行分離；和點(diǎn)像成像/攝像機(jī)構(gòu)，其通過光斑作成用光束使所述光束的點(diǎn)像成像并進(jìn)行攝像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束測量裝置，其特征在于，具備第1分析機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述干涉條紋進(jìn)行分析來獲得所述光束的波前測量結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光束測量裝置，其特征在于，具備第1分析機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述干涉條紋進(jìn)行分析來獲得所述光束的波前測量結(jié)果；和第2分析機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述點(diǎn)像進(jìn)行分析來獲得所述光束的光斑特性測量結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光束測量裝置，該光束測量裝置(1A)具備波前測量部(10A)和光斑特性測量部(10B)，該波前測量部(10A)成為具有反射型波前整形單元(20)、光束分離/合成面(15)、反射板(17)和光程長調(diào)整機(jī)構(gòu)的邁克遜型光學(xué)系統(tǒng)配置。通過使從光束分離/合成面經(jīng)由反射面(17a)而返回到光束分離/合成面的第1光程長、與從光束分離/合成面經(jīng)由反射型波前整形單元(20)而返回到光束分離/合成面的第2光程長大約相互一致，能夠進(jìn)行可干涉性低的光束的波前測量和光束的光斑特性測量這2種測量。從而，獲得也能適應(yīng)于可干涉性低的光束的波前測量、并且能夠容易進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整和相移機(jī)構(gòu)的設(shè)置的光束測量裝置。
文檔編號(hào)G01B9/02GK1877270SQ200610088699
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者葛宗濤, 齋藤隆行, 黑瀨實(shí), 神田秀雄, 荒川和久 申請(qǐng)人:富士能株式會(huì)社