大型非球面形状のナノメートル測定（第6報）-走査法を用いた凹面ミラーの三次元測定

摘要

近年，大型望遠鏡等に用いられる非球面レンズの大型化や高精度化が進み，その表面形状を10 nm 程度の精度で測る要求が生じている．本研究では，直径300 mm 以上，最大傾斜10°以上のなめらかな光学非球面（レンズ·ミラー）を，10 nm 程度の精度で測定することを目的とする．この目的を可能にするために，オートコリメータを用いた走査法に回転ステージを加えた新たな走査型の測定手法を提案した(図1a)．本測定手法では，角度センサを用いて，X 軸上を走査しながら等間隔に角度測定を行う．表面角度が角度センサの測定範囲を超えそうになったら，回転ミラーを回転させて測定範囲を調整する．得られた角度を回転ミラーの回転位置にて繋げる補正を行い，この角度を数値積分することで図1(b)のような形状を復元する．これまで，本手法を提案した上で，角度を繋げる際の誤差を押さえるためのデータ処理の提案3)を行った．この手法を用いたときに形状に生じるランダム誤差と，系統的誤差について，それぞれ検討を行った．また，平面ミラー及び球面ミラー（曲率半径1000mm，幅50 mm）の測定を行い，実験の結果，標準偏差5.0 nm で測れることがわかった．本報では，角度センサと回転ステージを用いた走査法を，三次元に拡張する．二次元の測定を，測定位置を動かしながら繰り返し行う三次元の測定手法を提案する．また，測定する上で必要なステージの校正方法について検討し，その校正手法の妥当性を·実験的に確認する．