JP7312278B2 - 光学素子の界面を測定するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の界面を備える光学素子における界面の形状を測定するための装置に関する。本発明はまた、そのような光学素子における界面の形状を測定するための方法に関する。
本発明の分野は、非限定的に、特に光学素子の製造のための光学制御および測定システムの分野である。

レンズ、またはいくつかのレンズを含む対物レンズなどの光学素子の製造中、光学素子の界面または表面の形状を制御または測定することが必要な場合がある。

光学アセンブリまたは撮像対物レンズなどの光学素子は、一般に、１つまたは複数のレンズ、および任意選択的に光学ビームを成形するように意図された他の構成要素によって構成される。これらの構成要素、またはこれらのレンズは、鏡筒などの支持体に積層する形態で組み立てることができる。

そのような光学素子、例えば撮像対物レンズの光学性能は、主に、それらが構成される光学構成要素（レンズなど）の製造精度、およびそれらがアセンブリ内に位置決めされる精度に依存する。

したがって、構成要素およびそれらのアセンブリを制御することが必要である。特に、アセンブリでは、例えば不適合であるか、または不正確に位置決めされているか、誤った形状であるか、または傾斜している要素を決定するように、光学構成要素またはレンズの界面の形状を制御することが必要な場合がある。

レンズなどの光学素子の形状を制御するための装置および方法は、米国特許第９，６５８，１２９号明細書に記載されている。表面の形状は、特にその頂部または頂点を決定するために、干渉法技術を使用して測定される。しかし、この装置は、２つの面を測定するためにレンズを裏返す必要がある。したがって、組み立てられる前にしか個々の構成要素を測定することができない。

本発明の目的は、これらの欠点を克服することである。
特に、本発明の目的は、複数の界面を備える光学素子の界面または表面の形状を測定するための測定装置および方法を提案することであり、この装置および方法は、光学アセンブリ内の界面の測定を可能にする。

本発明の別の目的は、光学素子の他の界面を通して光学素子内の界面の形状および位置決めを測定または制御するのに適した測定装置および方法を提案することである。
本発明のさらに別の目的は、連続する界面の形状を測定するための測定装置および方法を提案することである。

これらの目的の少なくとも１つは、複数の界面を備える光学素子の被測定界面の形状を測定するための測定装置によって達成され、装置は、
低コヒーレンス源によって照射される少なくとも１つの干渉センサを有し、前記複数の界面を通過するように測定ビームを光学素子に向けて導き、前記被測定界面によって反射された測定ビームと参照ビームとの間の干渉から生じる干渉信号を選択的に検出するように構成された測定手段と、
前記被測定界面のレベルにおいて干渉センサのコヒーレンス領域を相対的に位置決めするように構成された位置決め手段と、
干渉信号に基づいて、視野に従って前記被測定界面の形状情報の項目を生成するように構成されたデジタル処理手段と
を備える。

本発明の範囲内で、「光学素子」は、例えば光学ビームに挿入され、光学ビームを成形し、かつ／または画像を生成することを意図した任意のタイプの光学物体を示すことができる。これは、例えば以下を示すことができる：
レンズまたはビームスプリッタなどの単一の光学構成要素、
レンズおよび／または撮像もしくはカメラ対物レンズなどの他の光学構成要素のアセンブリ、または光学ビームを成形するための装置。
光学素子は、特に、レンズなどの屈折素子によって構成されるか、または屈折素子を備えることができる。

本発明による装置は、光学素子の界面、特に積層界面の測定を実行し、測定からこれらの界面のトポロジーを推定することを可能にする。これらの界面は、例えばレンズの表面を備えることができる。測定により、例えば、界面の形状および位置、または光学素子におけるレンズの傾斜もしくは偏芯を決定することが可能になる。光学素子の構成要素レンズの材料の厚さ測定値および屈折率を推定することも可能である。

これらの測定は、低コヒーレンス光源によって照射された干渉センサの測定ビームを用いて行うことができる。これを行うために、本発明による装置は、被測定界面のレベルにおいて干渉センサのコヒーレンス領域を相対的に位置決めするための位置決め手段を有する。被測定界面は、「埋め込み」界面、すなわち光学素子内部の界面の１つであり得る。したがって、そのような埋め込み界面に達するために、測定ビームは光学素子の他の界面を通過しなければならない。

「コヒーレンス領域」とは、測定ビームと参照ビームとの間の干渉がセンサ上に形成され得る領域を意味する。コヒーレンス領域は、２つのビーム間の光路の長さの差を変化させることによって、例えばビームの一方または両方の光路長を修正することによって変位させることができる。コヒーレンス領域が界面のレベルに位置するとき、この界面によって反射された測定ビームと参照ビームとの間の干渉信号を取得することができる。

本発明による装置は、コヒーレンス領域が位置決めされるレベルにおける各界面、すなわちコヒーレンス領域に位置する各表面について干渉信号を選択的に検出することを可能にする。実際、光源のコヒーレンス長は、光学素子の２つの隣接する界面の間の最小光学距離よりも短くなるように調整される。したがって、各測定について、単一の界面がコヒーレンス領域に位置し、したがって取得される干渉信号は、単一の界面からの寄与のみを含むか、または単一の界面からのみ生じる。
干渉測定は、装置の測定手段によって決定された視野に従って実行される。したがって、測定は、全視野で、または視野走査によって実施することができる。
本発明による装置のデジタル処理手段は、干渉信号に基づいて、視野に従って測定された界面の形状情報の項目を生成するように構成される。

この形状情報は、被測定界面の光学的形状および／または幾何学的形状を含むことができる。
この形状情報はまた、界面の形状および／または位置を表す光学的または幾何学的距離を含むことができる。

「光学的」と呼ばれる形状または距離は、測定ビームによって「見える」形状または距離である。幾何学的表面の距離または形状は、測定ビームが通過する媒体の屈折率を考慮に入れることによって推定される。

加えて、測定ビームが測定された界面の前の界面を通過するとき、干渉信号は、特にこれらの界面が異なる屈折率を有する２つの媒体の間に位置するとき、通過した１つまたは複数の界面の寄与を含む限り、「見かけの」形状または距離を表し、したがってそれらの形状に応じて屈折および／または回折によって測定ビームを偏向または修正する。したがって、以下に説明するように、測定された界面の「実際の」光学的および／または幾何学的形状を得るために、通過するこれらの界面の形状を考慮に入れる必要がある。

本発明による装置は、特に、その製造中に光学素子もしくは光学アセンブリ、例えばスマートフォン対物レンズなどのレンズもしくはマイクロレンズで形成された対物レンズを測定するために、または自動車産業のために使用することができる。

有利な実施形態によれば、位置決め手段はまた、被測定界面のレベルにおいて干渉センサの画像平面と共役な物体平面を相対的に位置決めするように構成することもできる。

実際、測定ビームの集束距離、および／または測定ビームに対する被測定界面の位置を変化させ、問題の界面に集束された測定ビームを有する各界面についての干渉信号を取得することが可能である。したがって、被測定界面は、干渉センサの画像平面と共役な物体平面に位置決めされる。これにより、特に、センサに再結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｂａｃｋ ｉｎｔｏ）光学力を最適化することが可能になる。また、大きなデジタル開口を有する界面から反射された測定ビームを収集する要素を使用することによって、より急峻な局所勾配を有する界面を測定することが可能である。このため、界面の形状のより良好な測定値を得ることができる。さらに、センサの画像平面と共役な物体平面内の被測定界面の位置は、特に焦点ずれによって引き起こされる光学収差を回避することによって、被測定表面をより容易に再構成することを可能にする。

一実施形態によれば、測定手段は、視野のある点における点干渉信号を検出するように構成された、点モード干渉センサ（ｐｏｉｎｔ－ｍｏｄｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｓｅｎｓｏｒ）と呼ばれる干渉センサを備えることができる。
この場合、界面全体にわたって形状情報の項目を得るために、界面上の複数の測定点に従って視野全体を走査することによって複数の干渉信号が取得される。

代替的または追加的に、測定手段は、視野内の全視野干渉信号を検出するように構成された、全視野干渉センサと呼ばれる干渉センサを備えることができる。
この場合、被測定界面は、１回の測定で視野に従って撮像することができる。

一例によれば、装置は、マイケルソン干渉計を有する干渉センサを備えることができる。
別の例によれば、装置は、マッハツェンダ干渉計を有する干渉センサを備えることができる。

一実施形態によれば、測定手段は、点モード干渉センサと、全視野干渉センサとを備えることができる。

このような干渉センサの組み合わせは、干渉信号の取得を改善および加速することを可能にする。したがって、例えば、被測定界面のレベルにおいて全視野干渉センサの画像平面と共役な物体平面を効果的に位置決めするために、点モードセンサを用いて被測定光学素子の光軸に沿って界面の光学位置を迅速に特定することが可能である。また、点センサを使用して、さらに界面の形状を測定するために使用される全視野センサよりも迅速におよび／もしくはより高い精度で、界面の位置ならびに／または光学素子の構成要素の厚さもしくは界面の間の距離を測定することも可能である。

位置決め手段は、光学素子の異なる界面のレベルにおいて連続的にコヒーレンス領域を位置決めするように構成することができる。
これにより、光学素子の界面のすべてについての形状情報の項目を得るために、順次個別に各界面に対する干渉信号を取得して処理することが可能になる。

本発明による装置はまた、測定ビームに垂直な平面内で光学素子を変位させるように構成された変位手段を備えることができる。
したがって、例えば、点モード干渉センサの場合、視野は複数の測定点に従って走査することができる。
同様に、全視野干渉センサの場合、視野は複数の部分視野に従って走査することができる。

本発明の別の態様によれば、複数の界面を備える光学素子の被測定界面の形状を測定するための測定方法が提案され、方法は、低コヒーレンス源によって照射される少なくとも１つの干渉センサを有し、前記複数の界面を通過するように測定ビームを光学素子に向けて導き、前記被測定界面によって反射された測定ビームと参照ビームとの間の干渉から生じる干渉信号を選択的に検出するように構成された測定手段を備える測定装置によって実施され、装置はまた、位置決め手段と、デジタル処理手段とを備え、前記方法は、
位置決め手段によって、被測定界面のレベルにおいて干渉センサのコヒーレンス領域を相対的に位置決めするステップと、
干渉信号を生成するように、測定手段を使用して界面を測定するステップと、
視野に従って前記被測定界面の形状情報の項目を得るように、デジタル処理手段を使用して干渉信号を処理するステップと
を含むことを特徴とする。

本発明による方法はまた、被測定界面のレベルにおいて干渉センサの画像平面と共役な物体平面を相対的に位置決めするステップを含むことができる。

少なくともコヒーレンス領域を位置決めするステップおよび測定ステップは、複数の界面のうちの異なる被測定界面の形状を測定するために、順次または連続的に実施することができる。

同様に、界面のレベルにおいて干渉センサの画像平面と共役な物体平面を相対的に位置決めするステップは、複数の界面のうちの異なる被測定界面の形状を測定するために、順次または連続的に実施することができる。

したがって、光学素子の界面のすべては、例えば、光学素子を裏返したり操作したりする必要なく、「埋め込み」中間界面のすべてを通過して、上部界面から開始して下部界面で終了することで測定することができる。

連続する界面について取得された干渉信号の処理は、異なる界面にわたる測定の間で順次、またはすべての干渉信号が界面のすべてについて取得された後に実施することができる。

決して限定的ではない一実施形態によれば、干渉信号を処理するステップは、形状測定を使用する、１つの同じ被測定界面について取得された複数のインターフェログラムの分析を含む。

形状測定は、干渉センサ内の複数の光路差に対して取得され、干渉信号を構成するインターフェログラムの処理シーケンスに基づく。これらのシーケンスは、実施される分析技術に従って様々な方法で取得することができる。
複数のインターフェログラムは、特に位相シフト干渉法に従って取得することができる。

この場合、光学素子の各界面について、光源のコヒーレンス長よりも小さい光路差の範囲で、測定ビームと参照ビームとの間の複数の光路または位相差値に対して複数のインターフェログラムが取得される。次いで、視野の任意の点におけるインターフェログラムの位相および任意選択的に振幅は、Ｃａｒｒｅアルゴリズムなどの既知のアルゴリズムを、異なる光路差値についてこの視野の点でそれぞれ得られた一連の干渉値に適用することによって決定される。
複数のインターフェログラムは、垂直走査干渉法に従って取得することもできる。

この場合、各界面について、好ましくは光源のコヒーレンス長を超えて延びる光路差の範囲で、測定ビームと参照ビームとの間の複数の光路または位相差値に対して複数のインターフェログラムが取得される。そして、視野の各点において、界面で反射された測定ビームと参照ビームとの間の光路差が０となる光路差値を決定する。これを行うために、例えばインターフェログラムの包絡線の最大振幅、またはインターフェログラムの位相が打ち消し合う位置を、問題の点において検出することが可能である。

別の非限定的な実施形態によれば、干渉信号を処理するステップは、デジタルホログラフィを使用する計算法を実施することができる。

干渉信号、またはインターフェログラムが記録される。次に、デジタルホログラフィ法を使用して、デジタル参照波で検出器上のインターフェログラムを照射するプロセスをシミュレートすることによって、問題の界面をデジタル的に再構成する。そのような方法は、光学表面の形状を計算するために単一の画像または干渉信号の取得のみを必要とするという利点を有する。

有利には、干渉信号を処理するステップはまた、被測定界面の光学的形状および／または幾何学的形状情報の項目を得るために、測定ビームが通過する界面の形状情報の項目を考慮に入れる補正ステップを含むことができる。

実際、上記で説明したように、光学素子に「埋め込まれた」表面または界面の測定中、測定される光学的形状はまた、特に導入される波面および収差の修正のために、これらの埋め込み表面に達する前に測定ビームが通過する媒体および界面の形状に依存し得る。この場合、界面の実際の光学的または幾何学的形状を決定するために補正を適用しなければならない。

この補正を実行するために、光伝搬モデルおよび事前知識、または材料の屈折率ならびに通過する界面の位置および形状などの光学素子に対する以前の測定中に取得された知識を使用することが可能である。

本発明による方法は、スマートフォン対物レンズなどのレンズを有する光学アセンブリの形態の光学素子の界面の形状および／または位置を測定するために実施することができ、界面は、レンズの表面を備える。

他の利点および特性は、決して限定的ではない例の詳細な説明を検討すること、および添付の図面から明らかになるであろう。
本発明による測定装置の原理の概略図である。 特に本発明の装置を実装することによって測定される光学素子の一例の概略図である。 本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の第１の例の概略図である。 本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の第２の例の概略図である。 本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の第３の例の概略図である。 本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の第４の例の概略図である。 本発明による測定方法の非限定的な実施形態の例の概略図である。 本発明を用いて得られた被測定物体の測定の一例である。

以下に説明される実施形態は決して限定的なものではないことが、十分に理解される。特に、この特性の選択が技術的利点を与えるのに、または先行技術の状態に関して本発明を区別するのに十分である場合、記載される他の特性とは別に、以下に記載される特性の選択のみを含む本発明の変形が想定され得る。この選択は、この部分だけで技術的利点を与えるのに、または先行技術の状態に関して本発明を区別するのに十分である場合、構造上の詳細のない、または構造上の詳細の一部のみを有する、少なくとも１つの、好ましくは機能的な特性を含む。
特に、記載されるすべての変形およびすべての実施形態は、技術的観点からこの組み合わせに異議がなければ、共に組み合わせることができる。
図において、いくつかの図に共通する要素は、同じ参照番号を保持している。

図１ａは、本発明の原理を視覚化するための概略図である。
測定装置１が、いくつかの界面を有する光学素子１０００の被測定界面の形状の測定を実行するように配置される。

装置１は、光源２と、干渉計３と、検出器４とを備える。干渉計３および検出器４は、干渉センサを形成することができる。光源２は、界面を通過するように測定ビームを光学素子に向けて導くように構成された低コヒーレンス源である。干渉計３は、被測定界面によって反射された測定ビームと参照ビームとの間の干渉から生じる干渉信号を生成するように構成される。干渉信号は、検出器４によって検出される。この干渉信号は、測定ビームが反射される界面の光学的形状の測定値を含む。したがって、界面上の視野に従って１つまたは複数の干渉信号が取得される。

装置１はまた、物体１０００の被測定界面のレベルにおいて干渉計のコヒーレンス領域を相対的に位置決めするための位置決め手段６を備える。

装置１はまた、デジタル処理手段７を備える。これらの処理手段７は、測定された干渉信号に基づいて、視野に従って被測定界面の形状情報の項目を生成するように構成される。これらの処理手段７は、少なくともコンピュータ、中央処理装置もしくは計算装置、マイクロプロセッサ、および／または適切なソフトウェア手段を備える。

図１ｂは、本発明の範囲内で測定される光学素子の概略図である。カメラ対物レンズタイプの光学素子１０００は、レンズ１０２が位置決めされた鏡筒１０１によって構成される。レンズ１０２は、光軸１０４に従って整列され、表面または界面１０３を有する。本発明による装置１は、光軸１０４を中心とした視野１０８に従って、これらの表面または界面１０３の形状情報の項目を得るように配置される。図２はまた、測定装置１から生じる測定ビーム６０６を示している。

界面の光学測定値を得るために、本発明による装置は、異なる干渉法技術を実施することができる。装置は、特に、点モードで動作する低コヒーレンス干渉計、または全視野低コヒーレンス干渉計を備えることができる。

図２は、本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の一例の概略図である。
図２に示す干渉計４０００は、時間領域低コヒーレンス干渉計である。
干渉計４０００は、例えば赤外線で動作することができる。反射防止コーティングを有する光学アセンブリを測定するために、干渉計に対して、反射防止コーティングが最適化されるものとは異なる動作波長を選択することが有利であり得、その場合、それらは高い反射率を示し得る。したがって、赤外線で動作する干渉計は、可視波長で使用されるように意図された光学アセンブリを測定するのに非常に適している。

干渉計４０００は点モードで動作し、すなわち、被測定光学素子１０００の表面または界面の視野１０８の時点で単一の点４０８を取得することのみを可能にする。

図２に示される実施形態では、干渉計４０００は、シングルモード光ファイバに基づく二重マイケルソン干渉計を備える。二重干渉計は、ファイバ光源４０２によって照射される。光源４０２は、例えば、中心波長が１３００ｎｍ～１３５０ｎｍ程度であり、スペクトル幅が６０ｎｍ程度のスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）とすることができる。この波長の選択は、特に、構成要素の利用可能性の基準に対応する。

光源４０２から生じる光は、ファイバカプラ４０９およびファイバ４０６を通ってコリメータ４０７に導かれ、点測定ビーム１０６を構成する。ビームの一部は、参照波を構成するために、コリメータ４０７のレベルにおいて、例えばファイバの端部を構成するシリカ空気またはガラス空気界面においてファイバ４０６内で反射される。

例えば、光学素子１０００の界面１０３から生じる再帰反射は、ファイバ４０６に結合され、ファイバカプラ４０１の周りに構成された復号干渉計に向かって参照波で導かれる。この復号干渉計は光相関器機能を有し、その２つのアームは、それぞれ固定参照４０４および時間遅延線４０５である。参照４０４および遅延線４０５のレベルで反射された信号は、カプラ４０１を通して、フォトダイオードである検出器４０３上で結合される。遅延線４０５の機能は、例えばミラーの変位によって得られる、既知の方式で経時的に変化する入射波と反射波との間の光学遅延を導入することである。

復号干渉計のアームの長さは、コリメータ４０７のレベルで反射された参照波と光学素子１０００の界面から生じる再帰反射との間の光路差における差を遅延線４０５で再現することを可能にするように調整され、その場合、その形状および幅が光源４０２のスペクトル特性、特にその光学コヒーレンス長に依存するインターフェログラムが検出器４０３のレベルで得られる。

したがって、コリメータ４０７、または参照波を生成するコリメータの界面に対する干渉計４０００の測定領域は、復号干渉計のアーム間の光路長差および遅延線４０５の最大コースによって決定される。この測定領域は、被測定界面１０３が見出されなければならないコヒーレンス領域に対応する。

界面１０３の光学的形状を得るために、異なる位置（Ｘ、Ｙ）にある複数の測定点４０８に従って視野１０８を走査することができる。この目的のために、測定装置は、例えば、コリメータ４０７に対して被測定素子１０００を変位させるための並進テーブルを備えることができる。

異なる界面１０３について達成することができる視野１０８は、特にコリメータ４０７の開口数および表面の曲率に依存する。実際、測定値を得るためには、界面１０３上の測定ビーム１０６の鏡面反射がコリメータ４０７および干渉計４０００に再結合される必要がある。
図３は、本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の別の例の概略図である。
図３に示す干渉計６０００は、全視野低コヒーレンス干渉計である。

装置６０００は、測定ビーム６０６を被測定光学素子１０００に向けて導く測定アームと、参照ビーム６１６を成形するためのミラー６０５を有する参照アームとを備えた、キューブまたはビームスプリッタの形状のセパレータ素子６０４によって形成されたマイケルソン干渉計またはリンニック干渉計に基づく。

干渉計６０００は、キューブまたはビームスプリッタの形態の光セパレータ素子６０３を介して低コヒーレンス源６１２によって照射される。低コヒーレンス源６１２は、例えば、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、ダイオード、熱光源（ハロゲンランプなど）、またはスーパーコンティニウム光源を備えることができる。低コヒーレンス源６１２はまた、コヒーレンス長を数十または数百ミクロンに調整するために、例えば格子およびスリット、または干渉フィルタを有するフィルタ装置を備えることができる。低コヒーレンス源６１２は、可視波長または近赤外線で、約１つまたは複数の波長を放射するように配置することができる。

当然のことながら、セパレータ素子６０３、６０４は、非偏光または偏光であり、無損失カプラ（ｌｏｓｓｌｅｓｓ ｃｏｕｐｌｅｒ）を作製するために１／４波長スプリッタと関連付けられてもよい。

干渉計の２つのアームにそれぞれ反射された測定ビーム６０６および参照ビーム６１６は、光ビームスプリッタ６０３を介して、例えばＣＭＯＳまたはＣＣＤタイプの検出マトリクスを備えるセンサ６０２を有するカメラ６０１に向けて導かれる。
測定ビーム６０６と参照ビーム６１６との間の光路差が低コヒーレンス源６１２のコヒーレンス長よりも小さいとき、干渉が検出器６０２上で得られる。

装置６０００はまた、図３に示すように、集束レンズまたは対物レンズ６０７と、センサ６０２上に形成された画像平面と共役な物体平面を画定するように配置されたチューブレンズ６０９とを備える。参照アームはまた、チューブレンズ６０９を用いて、センサ６０２の画像平面と共役な参照物体平面も画定する対物レンズ６１０を備える。

装置６０００は、撮像システムの視野、および集束対物レンズ６０７のレベルにおけるその開口数によって決定される視野１０８に従って光学素子１０００の界面１０３を撮像することを可能にする全視野画像形成装置である。実際、測定値を得るためには、界面１０３上の測定ビーム６０６の鏡面反射が撮像システムに再結合される必要がある。

通常、装置６０００は、集束対物レンズ６０７および参照アームの対物レンズ６１０の後焦点面に照射ビームを集束させるための光学素子を備える。照射ビームは、明確にするために図には示されていない。

装置６０００はまた、例えば参照ミラー６０５を変位させる並進ステージ６１１の形態で、参照アームの長さを変化させるための第１の変位手段６１１を備える。参照アームの対物レンズ６１０はまた、センサ６０２によって形成された画像平面と共役な物体平面内に参照ミラー６０５を維持するように調整可能であり得る。

装置６０００はまた、第２の変位手段６０８を備え、その機能は、センサ６０２によって形成された画像平面と共役な物体平面を変位させ、例えば、連続する界面１０３をセンサ６０２上に順次撮像することである。この変位手段６０８は、例えば線形または螺旋並進装置（ｈｅｌｉｃａｌ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて、集束対物レンズ６０７またはこの対物レンズのレンズを変位させるためのシステムを備えることができる。代替的または追加的に、この変位手段６０８は、光学素子１０００に対して装置６０００を変位させる（またはその逆）ための装置または並進ステージを備えることができる。

図４は、本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の別の例の概略図である。

装置７０００は、マッハツェンダ干渉計に基づいており、測定ビーム６０６を被測定光学素子１０００に向けて導く測定アームと、参照ビーム７１６が伝搬する参照アームとを有する。

干渉計７０００は、低コヒーレンス源７１２によって照射される。低コヒーレンス源７１２は、例えば、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、ダイオード、熱光源（ハロゲンランプなど）、またはスーパーコンティニウム光源を備えることができる。低コヒーレンス源７１２はまた、コヒーレンス長を数十または数百ミクロンに調整するために、例えば格子およびスリット、または干渉フィルタを有するフィルタ装置を備えることができる。低コヒーレンス源７１２は、可視波長または近赤外線で、約１つまたは複数の波長を放射するように配置することができる。

低コヒーレンス源７１２からの光は、キューブまたはビームスプリッタの形態の第１のセパレータ素子７０３によって測定ビーム６０６および参照ビーム７１６に分離される。

干渉計７０００は、測定ビーム６０６を被測定素子１０００に向けて導き、反射光をこの素子に透過させるために、キューブまたはビームスプリッタの形態の測定アーム内の第２のセパレータ素子７１３を備える。

図４に示す実施形態では、装置７０００はまた、参照アーム内に、参照アームの光路の長さを指示および変化させるための調整素子を備える。この素子は、例えば非限定的に、キューブまたはビームスプリッタ７１０の形態のセパレータ素子と、並進ステージなどの並進手段７１１によって並進して変位可能な参照ミラー７０５とを用いて製造することができる。

測定ビーム６０６および参照ビーム７１６は、キューブまたはビームスプリッタの形態のセパレータ素子７０４を介して結合され、例えばＣＭＯＳまたはＣＣＤタイプの検出マトリクスを備えるセンサ７０２を有するカメラ７０１に向けて導かれる。

当然のことながら、マッハツェンダ干渉計は、非偏光または偏光であり、無損失カプラを作製するために１／４波長スプリッタと組み合わされる素子を用いて製造することができる。マッハツェンダ干渉計は、光ファイバを用いて、少なくとも部分的に製造することもできる。
測定ビーム６０６と参照ビーム７１６との間の光路差が低コヒーレンス源７１２のコヒーレンス長よりも小さいとき、干渉が検出器７０２上で得られる。

装置７０００はまた、集束レンズまたは対物レンズ７０７と、センサ７０２上に形成された画像平面と共役な物体平面を画定するように配置されたチューブレンズ７０９とを備える。

装置７０００はまた、撮像システムの視野、および集束対物レンズ７０７のレベルにおけるその開口数によって決定される視野１０８に従って光学素子１０００の界面１０３を撮像することを可能にする全視野画像形成装置である。実際、測定値を得るためには、界面１０３上の測定ビーム６０６の鏡面反射が撮像システムに再結合される必要がある。

通常、装置７０００は、集束対物レンズ７０７の後焦点面に照射ビームを集束させるための光学素子を備える。照射ビームは、明確にするために図には示されていない。

装置７０００はまた、変位手段７０８を備え、その機能は、センサ７０２によって形成された画像平面と共役な物体平面を変位させ、例えば、連続する界面１０３をセンサ７０２上に順次撮像することである。この変位手段７０８は、例えば線形または螺旋並進装置を用いて、集束対物レンズ７０７またはこの対物レンズのレンズを変位させるためのシステムを備えることができる。代替的または追加的に、この変位手段７０８は、光学素子１０００に対して装置７０００を変位させる（またはその逆）ための並進装置またはステージを備えることができる。

図３および図４に示すような干渉計６０００、７０００は、一度に視野１０８の単一の測定点のみを取得することを可能にする点検出器６０１、７０１を用いて製造することもできることに留意されたい。この場合、図２の実施形態による装置４０００について説明したように、Ｘ、Ｙで視野１０８を走査する必要がある。

図５は、本発明の範囲内で使用することができる干渉装置の別の例の概略図である。
図５の例による干渉装置８０００は、図３および図４に示すような全視野干渉計６０００、７０００と、図２に示すような点モード干渉計４０００の組み合わせである。

装置８０００はまた、第１のコリメータ４１０によって成形された点モード干渉計４０００の点測定ビーム１０６を全視野干渉計６０００、７０００の測定ビーム６０６と結合するための光学結合素子８０１を備える。結合素子８０１は、平行なまたは合流した伝搬方向におけるビームの正確な、好ましくは固定された相対的な位置決めを可能にするように配置される。結合素子１０８は、偏光または非偏光のスプリッタまたは半反射キューブを備えることができる。結合素子１０８はまた、例えば赤外線の点測定ビーム１０６を可視波長の全視野測定ビーム６０６と結合するためのダイクロイックミラーを備えることができる。

点測定ビーム１０６は、好ましくは、被測定光学素子１０００の光軸１０４上に位置決めされる。この目的のために、被測定素子１０００および測定ビーム１０６、６０６は、例えばＸ、Ｙ平面内の並進テーブルによって互いに対して変位させることができる。全視野干渉法カメラ６０００、７０００を使用して、この変位を制御または視覚化し、例えば画像または界面形状の測定において対称性を探すことによって光軸を特定することができる。

光軸上のビーム１０６、６０６の位置決めは、点モード干渉計４０００を用いて実行される測定に基づいて調整することもできる。実際、光軸上の位置決めは、入射点モードビームが界面のすべてに垂直である唯一の位置であり、したがって、特に屈折レンズを有する光学素子１０００についての測定値を生成する。
これはまた、他方では、このようにして光軸を特定することを可能にする。

干渉装置４０００、６０００、または７０００では、表面または界面１０３がコヒーレンス領域に現れると、視野１０８に対する測定ビームと参照ビームとの間の干渉の結果として検出器上に干渉構造が得られる。
そこから表面、または少なくとも可視光学表面の形状を推定するために、以下に説明するように、いくつかの既知の方法を使用することができる。

図２、図３、および図４に示す実施形態のうちの１つによる干渉計を備える、図１に示す実施形態による装置１は、以下に説明する本発明による方法のステップを実施するために使用することができる。
図６は、本発明による測定方法の非限定的な実施形態の例の概略図である。
図６に示す方法１０は、光学素子１０００の被測定界面１０３のレベルにおいてコヒーレンス領域を相対的に位置決めするステップ１２を含む。

集束対物レンズ４０７、６０７、７０７の被写界深度が、参照アームの光路長を修正することによって、例えば参照ミラー６０５、７０５を変位させることによって、または遅延線４０５の長さを変化させることによって、被測定素子の界面１０３のすべてから信号を得るのに十分である場合、測定ビーム１０６、６０６と参照ビーム６１６、７１６との間の干渉が検出器６０２、７０２、４０３上に形成され得るコヒーレンス領域は、光軸１０４に沿って変位される。このコヒーレンス領域が界面１０３を通過すると、測定可能な視野１０８のすべての点で干渉信号を取得することが可能である。

図６に示す実施形態によれば、方法１０はまた、被測定界面１０３のレベルにおいてセンサ６０２、７０２上の画像平面と共役な物体平面を相対的に位置決めするステップ１３を含む。

実際、測定ビームの集束距離を変化させることによって、センサ６０２、７０２上に位置する画像平面と共役な物体平面内に、または光ファイバ４０６の端部においてコリメータ４０７内に被測定界面１０３を位置決めすることが好ましい。これにより、コリメータ４０７または集束対物レンズ６０７、７０７の開口数のより良好な利用のために、撮像システムに再結合される力を最適化し、より急峻な局所勾配で視野１０８に従って界面を測定することが可能になる。
図２、図３、および図４に示す干渉計の例では、コヒーレンス領域の変位および物体平面の変位は、以下の方式で実行される。

光軸１０４に沿ったコヒーレンス領域の変位は、例えば、参照ミラー６０５、７０５を変位させることによって実行される。参照ミラーの光学距離に関しての変位は、光軸１０４に沿ったコヒーレンス領域の光学距離に関しても同一の変位をもたらす。光学距離は、通過する媒体の屈折率を乗じた幾何学的距離に対応することに留意されたい。

物体平面を連続する界面上に位置決めするための物体平面の変位は、例えば、コリメータ４０７もしくは集束対物レンズ６０７、７０７と被測定光学素子１０００との間の距離Ｚを変化させることによって、および／または集束対物レンズ６０７、７０７もしくは測定ビームに挿入された他の光学素子のコリメータ４０７の集束距離を変化させることによって実行される。最適な集束距離の検出は、例えば、最大再結合力（ｃｏｕｐｌｅｄ－ｂａｃｋ ｐｏｗｅｒ）、または最大画像コントラストもしくは干渉縞の基準に基づいて実行することができる。

被測定素子１０００の特定の界面上に測定ビーム６０６を集束させることができないことが時々起こる。これは、特に、コリメータ４０７または集束対物レンズ６０７、７０７の屈折力または光学力、および通過した光学素子１０００の界面の曲率に依存する。この場合、最適な再結合力に頼ることが可能である。しかし、一般に、良好な条件下で界面１０３を測定することができるように、被測定光学素子１０００の光学構成要素の屈折力の前に（または少なくともより高い）屈折力または高い光学力、および大きな開口数を有するコリメータ４０７または集束対物レンズ６０７、７０７を使用することが好ましい。

連続する界面上に物体平面を位置決めするために実行される変位は、測定ビーム６０６が通過する一連の媒体および遭遇する表面または界面の曲率に依存する。したがって、これは、真空中または空気中（素子１０００の非存在下）での素子１０００または物体平面の理論上の位置の相対変位によって必ずしも線形に変化するとは限らない。

したがって、コヒーレンス領域および物体平面のこれら２つの変位は、必要に応じて、問題の物体平面上にコヒーレンス領域を重ね合わせるように協調して実行されなければならない。

例えば図５に示されているような全視野干渉計と組み合わされた点モード干渉計の実施の場合、被測定素子１０００の光軸に沿った界面１０３のすべての（光学）位置を迅速かつ非常に正確に得るために、わずかな開口数、したがって大きな被写界深度を有する点測定ビーム１０６を使用することが可能である。光軸に沿ったこの点測定では、被測定界面が、点モード干渉計４０００の画像平面と共役な物体平面内にある必要はないことに留意されたい。

したがって、点モード干渉計４０００で得られた位置測定値を使用して、全視野干渉計６０００、７０００で界面１０３を順次測定することが可能であり、これにより、各界面についてのこの全視野干渉計の設定をより迅速かつより効果的に調整し、特に、コヒーレンス領域、および検出器の画像平面と共役な物体平面を位置決めすることが可能である。
このような複合装置の設定は、以下のように実施することができる。
・点モード干渉計４０００を使用して光軸に沿って界面１０３の光学位置を決定するステップ、
?この光学位置の周りに全視野干渉計６０００、７０００のコヒーレンス領域を設定するステップ、および
?例えば集束対物レンズを用いて、全視野干渉計６０００、７０００の物体平面の位置を調整するステップ。

方法１０のステップ１４の間、上述のような先のステップ１２、１３の間にコヒーレンス領域内に、任意選択的に物体平面内に位置決めされた被測定素子の界面が、測定ビーム１０６、６０６によって測定される。

図７は、図１ｂに示されるように、１つの同じ光軸１０４に沿って４つのマイクロレンズ１０２の積層によって形成されたカメラ対物レンズタイプの光学素子１０００について、図２に示されるような低コヒーレンス干渉計を用いて点モードで得られた干渉測定結果の一例を示す。これらのマイクロレンズは、それぞれの厚さｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４を有し、間隙ｅ１、ｅ２、およびｅ３によって分離されている。

より詳細には、図７は、光学素子１０００の界面のすべてについて得られたインターフェログラム包絡線に対応するピーク８０８を示す。ピークは、界面における測定ビームの反射を表す。マイクロレンズの表面のそれぞれの位置を十字で示し、他のピークは寄生反射によるものである。この測定値は、被測定光学素子１０００の光軸１０４の方向Ｚにおける界面のすべてについての視野１０８の測定点４０８に対応する。この測定は、光軸１０４上で実行される。

得られた値は、光軸１０４の方向Ｚにおける光学距離であり、例えば、図２の干渉計４０００のコリメータ４０７のレベルにおいて、視野１０８内の位置（Ｘ、Ｙ）に対して異なる構成要素またはレンズ１０２の界面１０３を構成することによって、位置している干渉計の位置参照に対してカウントされる。測定は、視野全体に対する干渉構造を得るために視野の点（Ｘ、Ｙ）のすべてについて、および光学素子の界面１０３のすべてについて繰り返されなければならない。

図３および図４に示されるように、測定が全視野干渉計で実行されると、測定ビームと参照ビームとの間の干渉から生じる干渉の構造が、視野１０８全体に対する検出器上で直接得られる。

光学素子の表面または界面の実際の幾何学的形状を得るためには、その光学的形状を事前に決定し、以下に説明するように伝搬効果について補正しなければならない。

方法１０の処理段階１６の間、被測定界面に対する干渉信号のすべては、そこからこの界面の形状情報の項目を推定するためにデジタル的に処理される。

処理の第１のステップ１７の間、界面の光学的形状が決定される。この光学的形状は、以下に説明するように、通過した任意の界面によって影響を受けるために「見かけの」と呼ばれる。これは、干渉測定から推定される。

異なる既知の方法を使用して、光学的および／または幾何学的形状を決定することができる。

第１の実施形態によれば、ステップ１７を実施するために形状測定法を使用することができる。形状測定は、インターフェログラムのシーケンスの処理に基づく。

このタイプの方法では、測定ビームおよび参照ビームは、好ましくは、本質的に平行なもしくは合流した伝搬方向を有する検出器に入射するように、またはわずかに傾斜して、固体またはわずかに変調されたインターフェログラムを生成するように調整される。

そのような形状測定法の第１の例は、位相シフトまたは位相ステッピング干渉法（ＰＳＩ）に基づいてアルゴリズムを実装する。
この目的のために、光学素子の各界面ｉについて、光源のコヒーレンス長の限界内で、測定ビームと参照ビームとの間の複数の光路または位相差値に対して複数のインターフェログラム（干渉信号を構成する）が取得される。

次に、このように構成された干渉信号の視野１０８の任意の点における位相および任意選択的に振幅は、Ｃａｒｒｅアルゴリズムなどの既知のアルゴリズムを、異なる位相シフトについて問題の点で得られた一連のインターフェログラムに適用し、このようにして得られたモジュロ２ｐｉ位相を解くことによって決定される。

したがって、一組の測定された位相差値φ_ｍｉ（ｒ_ｄ）が検出器（またはより正確には、検出器上の測定ビームと参照ビームとの間の位相差）の平面内で得られ、ｒ_ｄは、参照系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内の検出器の平面の点に向かう座標のベクトルである。
したがって、表面ｉの光学的形状Ｌ_ｍｉ（ｒ_ｄ）を従来の関係で決定することが可能である：

ここで、λは、真空中の光源の中心波長である。
幾何学的形状Ｓ_ｍｉ（ｒ_ｄ）は、以下の関係によって光学的形状から推定することができる：

ここで、ｎは、測定ビームが反射される媒体の群屈折率である。
形状測定法の第２の例は、垂直走査干渉法（ＶＳＩ）に基づくアルゴリズムを実装する。

この目的のために、各界面ｉについて、好ましくは光源のコヒーレンス長を超えて延びる光学リタデーションの範囲で、干渉計の測定アームと参照アームとの間の複数の光学リタデーションに対して複数のインターフェログラム（干渉信号を構成する）が取得される。

検出器の各点ｒ_ｄにおいて、界面ｉで反射された測定ビームと参照ビームとの間の光路差が０となる光学リタデーションが検出される。これを行うために、例えばインターフェログラムの包絡線の最大振幅、またはインターフェログラムの位相が打ち消し合う位置を検出することが可能である。したがって、表面の光学的形状Ｌ_ｍｉ（ｒ_ｄ）が直接得られる。

ステップ１７の別の実施形態によれば、デジタルホログラフィ法を使用することができる。
「軸外干渉法」とも呼ばれるデジタルホログラフィ法では、測定ビームおよび参照ビームは、好ましくは、傾斜した伝搬方向で検出器に入射するように、またはそれらの間に角度を形成するように調整される。

界面ｉによって反射された測定ビームおよび参照ビームが、光源のコヒーレンス長、干渉信号、またはインターフェログラムよりも小さい光路差またはリタデーションを有するとき、位相情報がビームの傾斜方向に縞のネットワーク内で符号化されたＩ_ｍｉ（ｒ_ｄ）が検出器上で得られる。
検出器上のインターフェログラムは、以下の方程式を使用して表すことができる：

ここで、Ｅ_ｍｉは、界面ｉによって反射されて検出器（測定ビーム）に入射する複素表示の電磁波であり、Ｅ_Ｒは、複素表示の参照電磁波であり、簡素化のために一定であると仮定され、＊は、複素共役である。

最初の２つの項は０次に対応し、３番目および４番目の項はそれぞれ実画像および虚像に対応する。
十分に大きい測定ビームと参照ビームとの間の角度を選択することによって、これらの異なる回折項または回折次数はフーリエ領域で分離され、したがってフィルタリングすることができる。

したがって、実画像に対応する項は、以下によってフーリエ領域でフィルタリングすることによって得ることができる：

ここで、ＦＦＴは、高速フーリエ変換であり、ＦＦＴ^－１は、その逆である。Ｍは、集束対物レンズの開口数に存在する空間周波数を保つように、実画像に対応する項をフィルタリングするために周波数領域に適用されるフィルタである。

実画像Ｅ_Ｒ＊Ｅ_ｍｉ（ｒ_ｄ）に対応する項が得られると、求められる電磁場Ｅ_ｍｉ（ｒ_ｄ）の式を得るために、使用される参照波に対応するデジタル参照波Ｅ_ＲＤでデジタル的に照射することが可能である：

参照波が一定または均一であると仮定することによって、このステップは、ベースバンドフィルタリングされた画像を（ゼロ周波数付近で）並進させることによってフーリエ領域で実施することもできることに留意されたい。
そして、電磁場Ｅ_ｍｉ（ｒ_ｄ）の位相φ_ｍｉ（ｒ_ｄ）を使用して、関係（１）で表面の光学的形状Ｌ_ｍｉ（ｒ_ｄ）を決定し、関係（２）で幾何学的形状Ｓ_ｍｉ（ｒ_ｄ）を決定することが可能である。

前述のように得られた光学的または幾何学的形状は、検出器に投影された形状である。界面の実際の光学的または幾何学的形状を得るために、界面と検出器との間の光学系の効果を依然として考慮に入れなければならない。

界面が検出器の画像平面と共役な物体平面内に位置し、完全な光学系を考慮すると、共役物体平面内の点ｒ_ｉを検出器の点ｒ_ｄに対応させる撮像システムの拡大を使用することが可能であり、ｒ_ｉは、参照系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内の共役物体平面の点に向かう座標のベクトルである。したがって、光学系の補正された界面の光学的形状Ｌ_ｍｉ（ｒ_ｉ）または幾何学的形状Ｓ_ｍｉ（ｒ_ｉ）が、正しい拡大で得られる。

一実施形態によれば、光学系の収差を考慮に入れることが可能である。これは、例えば較正によって、光学素子１０００の代わりに位置決めされたミラー上で測定を実行することによって行うことができる。したがって、測定された光学的形状から差し引くことができるこれらの収差から生じる光学的形状を決定することが可能である。したがって、検出器上の参照ビームの位相プロファイルを考慮に入れることも可能である。これにより、本発明による方法によって実施される形状測定の精度を改善することが可能になる。

取得および処理方法によれば、特に前述のようにデジタルホログラフィ技術を実施することによって、検出器における電磁場Ｅ_ｍｉ（ｒ_ｄ）の完全な式（振幅および位相を有する）を得ることが可能である。次いで、既知の方法を用いて、例えば別の再構成平面に向かって電磁場をデジタル的に伝搬させることが可能である。いくつかの方法は、特に、例えばフーリエ変換手法（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３８，６９９４－７００１（１９９９））、角度スペクトル（Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ １３，９９３５－９９４０（２００５））、または畳み込み（Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１３，Ｒ８５－Ｒ１０１（２００２））などのフレネル近似を使用する。

例えば、検出器が界面の物体平面と共役な画像平面内に正確にない場合、検出器で測定された電磁場をこの平面までデジタル的に伝搬させることによって、画像平面内の電磁場Ｅ_ｍｉ（ｒ_ｄ）を決定することが可能である。

同様に、検出器の平面に基づく電磁場を問題の界面まで伝搬させることによって、界面の形状をより厳密に決定することが可能である。

例えば、図２、図３、図４、および図５に関連して説明した装置４０００、６０００、７０００との光学素子１０００の連続する界面を測定するために、位相φ_ｍｉ（ｒ_ｄ）および／または光学的形状Ｌ_ｍｉ（ｒ_ｄ）の測定値は、方法１０のステップ１２、１３、および１４の間に、各測定で測定された界面ｉのレベルにおいてコヒーレンス領域、および任意選択的に物体平面を位置決めすることによって、連続する界面ｉについて連続的に取得される。

しかし、問題の界面ｉの前に測定ビームが通過する光学素子１０００の界面１０３もまた、測定ビームの伝搬を修正する。したがって、それらは、界面ｉの光学的または幾何学的形状情報の実際の項目を得るために考慮に入れなければならない。

非限定的な実施形態によれば、図６を参照すると、本発明による方法１０の処理段階１６は、測定ビームが通過する媒体を考慮に入れるための補正ステップ１８を含む。この補正は、ステップ１７で得られた光学的または幾何学的形状に適用することができる。

第１の例によれば、この補正ステップ１８は、干渉計の光学構成要素のすべておよび通過した被測定光学素子１０００の界面を含む、問題の界面ｉまでの異なる材料および界面を通る電磁波の伝搬モデルを使用して実施される。

例示として、以下に説明する単純なモデルを使用することが可能である。このモデルは、振幅変調なしで、均一な媒体内および滑らかなまたは鏡面の界面を通る電磁波の伝搬を仮定することによって、フレネル近似において有効である。したがって、屈折素子またはレンズを有する光学素子の測定に特に適用可能である。

また、測定される各界面１０３は、両者の間に存在する光学系を使用して検出器の画像平面と共役な物体平面内に位置決めされると仮定する。これにより、上記で説明したように、単純な拡大Ｇを使用してモデル化することができるこの物体平面とこれらの画像平面との間の関係を有する界面の画像を検出器上で得ることが可能になる。これは、連続する界面の各測定について被測定光学素子に対して物体平面を変位させることを伴う。各界面に対応する画像平面と物体平面との間の関係、したがって拡大は、問題の界面まで測定ビームが通過する光学素子の界面に依存する。しかし、実際には、例えば集束対物レンズ６０７、７０７およびチューブレンズ６０９、７０９などの干渉計の光学系によって拡大が本質的に決定される限り、それらの高い光学力のために、画像平面と異なる界面のレベルに位置決めされた物体平面との間で既知かつ同一である拡大Ｇを仮定することが可能である。

Ｅ_０（ｒ_ｄ）は、平面ミラーなどの参照素子によって反射される検出器に入射する測定ビームの電磁場を示す。
被測定光学素子の第１界面で反射されて検出器に入射する電磁場Ｅ_ｍ１（ｒ_ｄ）は、次のように書くことができる：

ここで、φ_ｍ１（ｒ_ｄ）は、コヒーレンス領域、および第１の界面上の検出器の画像平面と共役な物体平面を位置決めすることによって前述した干渉法のうちの１つによって検出される、第１の界面上の反射による位相である。
そこから、上述したように、第１の界面の光学的形状を推定することが可能である：

これらの計算に関与しない伝搬の項を無視して、第２の界面に反射されて検出器に入射する電磁場は、次のように書くことができる：

ここで、φ_ｍ２（ｒ_ｄ）は、コヒーレンス領域、および第２の界面上の検出器の画像平面と共役な物体平面を位置決めすることによって前述した干渉法のうちの１つによって検出される、第２の界面上の反射による位相である。
項

は、測定された界面、および測定された界面に達するために測定ビームが通過する先行する界面に依存する項を含む、測定された見かけの位相である。以前に決定されたφ_ｍ１（ｒ_ｄ）が既知であれば、φ_ｍ２（ｒ_ｄ）を決定することが可能である。
φ_ｍ２（ｒ_ｄ）に基づいて、第２の界面の補正された、または実際の光学的形状は、以下のように決定することができる：

光学的形状および位置が得られると、異なる材料の屈折率、および画像平面と物体平面との間の拡大を考慮に入れることによって、幾何学的形状をそこから推定することが可能である。

図２に示されるような点モード干渉計が使用される場合、物体平面の変位は、視野内の異なる測定点４０８における界面の光学距離または位置を計算するために考慮に入れなければならないコリメータ４０７の相対変位を伴うことができる。

第２の例によれば、補正ステップ１８は、干渉計のすべての光学構成要素および通過した被測定光学素子の界面を含む、問題の界面ｉまで測定ビームが通過した光学系の点広がり関数（ＰＳＦ）または（フーリエ領域における）光学伝達関数を計算することによって実施される。

補正ステップ１８は、利用可能な光学素子の設計情報の項目を使用して実施することもできる。例えば前述のモデルのうちの１つを実装しながら、測定ビームが通過する界面の影響を補正するために、界面の形状または公称曲率などの設計情報の項目を使用することが可能である。したがって、例えば、測定値を用いて視野内の界面の形状を検証し、次いで、後続の界面の測定値を補正するためにその完全な公称形状（特に非球面または「自由曲面」形状）を使用することが可能である。例えば、公称界面形状を使用することも可能であるが、測定値に応じて光軸に沿って位置決めされる。

補正ステップ１８は、光学素子を通過した界面の順に順次実施される。したがって、問題の各界面について、測定ビームが以前に通過した界面の補正された光学的および／または幾何学的形状が利用可能である。

補正ステップ１８は、異なるシーケンスに従って実施することができる。
特に、すべての界面についてすべての位相またはすべての見かけの光学的形状（補正されていない）を取得または測定し、その後、後のシーケンスで補正された光学的形状および幾何学的形状を計算することが可能である。

異なる界面の干渉信号を順次取得して処理することもまた、可能である。この場合、装置の集束をより迅速に調整するために、特に後続の界面上に物体平面をより効果的に位置決めするために、以前に決定された界面の実際の（補正された）光学的または幾何学的形状を使用することが可能である。

前に説明したように、界面の幾何学的形状および構成要素の厚さは、被測定素子の材料または少なくともそれらの屈折率を知ることによって、光学的形状および厚さに基づいて決定することができる。

一例によれば、界面の位置および実際の幾何学的形状は、各界面測定ごとに順次決定することができる。これにより、例えば、これらの情報の項目を使用して、後続の界面を測定するために通過する光の伝搬を計算することが可能になり得る。

材料に関する事前知識なしに、光学値に関して被測定光学素子を完全に特徴付けることも可能である。したがって、伝搬効果から補正された界面のすべての光学的形状および光学位置を決定し、後のステップで光学素子の幾何学的形状および寸法を計算することが可能である。

図６に示す実施形態によれば、方法１０はまた、処理段階１６で得られた形状情報の項目を分析する段階１９を含む。

一例によれば、傾斜および／または偏芯は、分析段階１９中に決定することができる。この決定は、例えば、まず光学素子の光軸の位置を決定または推測することによって実施することができる。光軸は、測定された表面または界面のすべてまたは一部の（光学系のＺ軸に応じた）頂部または頂点の可能な限り近くを通る直線として定義することができる。

次いで、問題の界面の見かけの頂部を、以前に決定された被測定素子の全体的もしくは平均的な光軸の位置、および／または対称軸の調査に基づいて識別された光学構成要素の見かけの個々の光軸の位置と比較することが可能である。

別の例によれば、光学素子内の誤ったまたは仕様外の光学構成要素は、分析段階１９の間に識別することができる。この識別は、例えば、表面の距離、厚さ、または形状の測定値を光学素子の設計から生じる参照値と比較することによって行うことができる。したがって、構成要素の間に不適合な空間を有する、誤った厚さおよび／もしくは表面形状、または光軸に沿って不正確に位置決めされた構成要素などの不適合値を検出することができる。

さらに別の例によれば、分析段階１９の間、光軸に対して傾斜した光学構成要素またはレンズを識別することができる。この識別は、例えば、次のステップ
測定方向Ｚにおけるすべての界面の頂部を検出するステップ、
頂部の可能な限り（例えば最小二乗方向において）近くを通る測定方向Ｚに平行な直線によって定義される平均光軸を計算するステップ、または任意の他の手段によって光軸を得るステップ、および
頂部の位置が光軸から（所定の基準に従って）著しく離れて移動する界面を検出するステップ
を使用して実施することができる。これらの界面は、偏芯または傾斜した構成要素に対応する。

任意選択的に、構成要素の界面の頂部を接続する構成要素の軸を決定することができる。次いで、この局所軸を光学素子の光軸と比較し、その偏芯（光軸に平行であるが光軸からオフセットされた局所軸）および／または傾斜（光軸に対して傾斜した局所軸）を決定することができる。

他の例によれば、分析段階１９の間、界面の形状情報の項目に基づいて、
光学構成要素の屈折率（それらの厚さが既知である場合）、
光学構成要素の厚さ（それらの材料またはそれらの屈折率が既知である場合）、および／または
表面のトポグラフィ
を決定することも可能である。

当然のことながら、本発明は、ここで説明した例に限定されるものではなく、本発明の範囲を超えることなくこれらの例に多くの修正を加えることが可能である。

Claims (15)

1. 複数の界面を備える光学素子（１０００）の被測定界面（１０３）の形状を測定するための測定装置（１）であって、
   低コヒーレンス源（４０２、６１２、７１２）を備え、そして前記低コヒーレンス源（４０２、６１２、７１２）によって照射される少なくとも１つの干渉センサを有し、前記複数の界面を通過するように測定ビーム（１０６、６０６）を前記光学素子（１０００）に向けて導き、そして前記被測定界面（１０３）によって反射された前記測定ビーム（１０６、６０６）と参照ビーム（６１６、７１６）との間の干渉から生じる干渉信号を選択的に検出するように構成された測定手段（４０００、６０００、７０００）と、
   前記被測定界面のレベルにおいて前記干渉センサのコヒーレンス領域を相対的に位置決めするように構成された位置決め手段（６０８、６１１、７０８、７１１）と、
   前記干渉信号に基づいて、視野（１０８）に従って前記被測定界面（１０３）の形状情報の項目を生成するように構成されたデジタル処理手段と
   を備え、
   前記測定手段（４０００、６０００、７０００）は、点モード干渉センサ（４０００）と、全視野干渉センサ（６０００、７０００）とを備える、装置（１）。
2. 前記形状情報は、前記被測定界面（１０３）の光学的形状および／または幾何学的形状を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記位置決め手段（６０８、６１１、７０８、７１１）はまた、前記被測定界面の前記レベルにおいて前記干渉センサの画像平面と共役な物体平面を相対的に位置決めするように構成されることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の装置（１）。
4. マイケルソン干渉計を有する干渉センサを備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置（１）。
5. マッハツェンダ干渉計を有する干渉センサを備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置（１）。
6. 前記位置決め手段（６０８、６１１、７０８、７１１）は、前記光学素子（１０００）の異なる界面（１０３）のレベルにおいて連続的に前記コヒーレンス領域を位置決めするように構成されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置（１）。
7. 前記測定ビームに垂直な平面内で前記光学素子を変位させるように構成された変位手段も備えることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置（１）。
8. 複数の界面を備える光学素子（１０００）の被測定界面（１０３）の形状を測定するための測定方法（１０）であって、前記方法（１０）は、低コヒーレンス源（４０２、６１２、７１２）を備え、そして前記低コヒーレンス源（４０２、６１２、７１２）によって照射される少なくとも１つの干渉センサを有し、前記複数の界面を通過するように測定ビーム（１０６、６０６）を前記光学素子（１０００）に向けて導き、そして前記被測定界面（１０３）によって反射された前記測定ビーム（１０６、６０６）と参照ビーム（６１６、７１６）との間の干渉から生じる干渉信号を選択的に検出するように構成された測定手段（４０００、６０００、７０００）を備える測定装置（１）によって実施され、前記測定手段（４０００、６０００、７０００）は、点モード干渉センサ（４０００）と、全視野干渉センサ（６０００、７０００）とを備え、前記装置（１）はまた、位置決め手段（６０８、６１１、７０８、７１１）と、デジタル処理手段とを備え、前記方法（１０）は、
   前記位置決め手段（６０８、６１１、７０８、７１１）によって、前記被測定界面（１０３）のレベルにおいて前記干渉センサのコヒーレンス領域を相対的に位置決めするステップ（１２）と、
   干渉信号を生成するように、前記測定手段（４０００、６０００、７０００）を使用して前記界面（１０３）を測定するステップ（１４）と、
   視野（１０８）に従って前記被測定界面（１０３）の形状情報の項目を得るように、前記デジタル処理手段を使用して前記干渉信号を処理するステップ（１６）と
   を含むことを特徴とする、方法（１０）。
9. 前記被測定界面（１０３）の前記レベルにおいて前記干渉センサの画像平面と共役な物体平面を相対的に位置決めするステップも含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法（１０）。
10. 少なくとも前記コヒーレンス領域を位置決めする前記ステップ（１２）および前記測定ステップ（１４）は、前記複数の界面のうちの異なる被測定界面（１０３）の形状を測定するために順次実施されることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法（１０）。
11. 前記干渉信号を処理する前記ステップ（１６）は、１つの同じ前記被測定界面（１０３）について取得された複数のインターフェログラムの形状測定を使用する分析を含むことを特徴とする、請求項８～１０のいずれか一項に記載の方法（１０）。
12. 前記複数のインターフェログラムは、位相シフト干渉法に従ってまたは垂直走査干渉法に従って取得されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法（１０）。
13. 前記干渉信号を処理する前記ステップ（１６）は、デジタルホログラフィを使用する計算法を実施することを特徴とする、請求項８～１０のいずれか一項に記載の方法（１０）。
14. 前記干渉信号を処理する前記ステップ（１６）はまた、前記被測定界面（１０３）の光学的形状および／または幾何学的形状情報の項目を得るために、前記測定ビームが通過する前記界面の形状情報の項目を考慮に入れる補正ステップ（１８）を含むことを特徴とする、請求項８～１３のいずれか一項に記載の方法（１０）。
15. スマートフォン対物レンズなどのレンズ（１０２）を有する光学アセンブリの形態の光学素子（１０００）の前記界面の前記形状および／または位置を測定するために実施され、前記界面（１０３）は、前記レンズ（１０２）の表面を備えることを特徴とする、請求項８～１４のいずれか一項に記載の方法（１０）。