(57)【要約】【課題】本発明は、基本光学系の構成が被検レンズの測定有効径に影響されず、多様な寸法の測定有効径を有する被検レンズに好適に用いることの出来る干渉計を提供する。【解決手段】光源１５からの光束を被検面９０ａ及び参照面８０ａに照射し被検面９０ａからの反射光及び参照面８０ａからの反射光によって形成される干渉縞の像を取得する干渉計１であって、干渉縞の像を撮像する撮像手段と、光束を平行光束として被検面９０ａ及び参照面８０ａに照射するコリメータレンズ部３と、光束をコリメータレンズ部３に導くとともに、コリメータレンズ部３を透過した被検面９０ａからの反射光及び参照面８０ａからの反射光を撮像手段に導くよう光路を分岐するビームスプリッタ１１と、撮像手段とコリメータレンズ部３とビームスプリッタとを位置決めして保持する保持部材４とを備え、コリメータレンズ部３は、保持部材４に着脱自在に設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2010216894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を平行光束にして被検面及び参照面に照射し前記被検面からの反射光及び前記参照面からの反射光によって形成される干渉縞の像を取得する干渉計であって、
前記干渉縞の像を撮像する撮像手段と、
前記光源からの光束を平行光束として前記被検面及び前記参照面に照射するコリメータレンズ部と、
前記光源からの前記光束を前記コリメータレンズ部に導くとともに、前記コリメータレンズ部を透過した前記被検面からの反射光及び前記参照面からの反射光を前記撮像手段に導くように光路を分岐するビームスプリッタと、
前記撮像手段と前記コリメータレンズ部と前記ビームスプリッタとを互いに位置決めして保持する保持部材とを備え、
前記コリメータレンズ部は、前記保持部材に着脱自在に設けられていることを特徴とする干渉計。
【請求項２】
前記コリメータレンズ部と前記保持部材とのいずれか一方に凸部が設けられ、
同他方に前記凸部に対向する位置に凹部が形成され、
前記コリメータレンズ部と前記保持部材とが前記凸部及び前記凹部の凹凸嵌合により着脱自在とされていることを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多様な寸法の測定有効径を有する被検レンズに好適に用いることの出来る干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉計は、被検レンズの被検面と参照レンズの参照面からの各反射光の干渉作用によって生ずる干渉縞を観察することによって、レンズ表面の仕上げ精度等を検査するために用いられるものである。
【０００３】
このような干渉計としては、例えば図４に示した、下記特許文献１に記載のものが知られている。図４に示す従来の干渉計６０は、貫通した孔６１を有した保持部材６２と、該保持部材６２の孔部内に備えられたコリメータレンズ部６３と、基本光学系６４とから構成される。
【０００４】
保持部材６２は、その内壁に各部材の受け部（不図示）が適宜設けられている。コリメータレンズ部６３は、第１レンズ６３ａ及び第２レンズ６３ｂを一対としてこの順に配して構成されたものである。光源７０から射出した光をビームスプリッタ６６で反射して、第２レンズ６３ｂに投射し、この光を第１レンズ６３ａから平行光にして参照レンズ８０に照射するものである。基本光学系６４は、１／４波長板６５、ビームスプリッタ６６、偏光板６７、撮像レンズ６８、及び撮像素子６９を、コリメータレンズ部６３側からこの順に配して構成されたものである。
【０００５】
上記各部材は、コリメータレンズ部６３、基本光学系６４の順に一つの保持部材６２の内部に配置・保持されたものであり、この干渉計６０のコリメータレンズ部６３が配された側の外方に光軸Ｌ１上に位置させて参照レンズ８０、被検レンズ９０が配され、さらに光軸Ｌ１外に光源７０が配置されている。参照レンズ８０の参照面８０ａは、被検レンズ９０の被検面９０ａの原器となる形状を有し、極めて高精度に仕上げられている。
【０００６】
上記の干渉計６０を用いると、光源７０から射出された光束は、ビームスプリッタ６６により反射されて光路を変え、１／４波長板６５を介して１／４位相させられ、さらにコリメータレンズ部６３を通って平行光となり、参照レンズ８０に照射される。この照射光の一部は、参照面８０ａにおいて反射され入射時の光路を逆行する。また、参照面８０ａを透過した光は、被検レンズ９０の被検面９０ａに照射される。該被検面９０ａに到達した照射光の一部は、被検面９０ａにおいて反射され、入射時の光路を逆行する。
【０００７】
参照面８０ａでの反射光と被検面９０ａでの反射光とは、同一の光路をたどるよう位置されているため、両反射光は干渉作用を起こしながらビームスプリッタ６６を通過し、撮像レンズ６８によって撮像素子６９の撮像面に結像され、前記干渉作用による干渉縞が取得される。
【０００８】
ここで、参照レンズ８０の参照面８０ａに対し、被検レンズ９０の被検面９０ａの形状に歪みが存在すると、参照面８０ａと被検面９０ａとの反射光の波面に位相差が生じ、その結果、撮像素子６８の撮像面に形成される干渉縞の形状に歪みが現れる。したがって、撮像素子８０の撮像面で取得される干渉縞を観察することにより、被検レンズ９０の仕上がりを検査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１６３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の干渉計６０は、コリメータレンズ部６３及び基本光学系６４の全てを同一の保持部材６２に組み込む構成とされているため、被検レンズ９０の測定有効径に適合した径を有する第１、第２レンズ６３ａ、６３ｂを採用する場合に、コリメータレンズ部６３だけでなく、干渉計６０を構成する装置全体を被検レンズ９０に合わせて用意する必要があり、干渉計６０の作製において無用のリードタイム及びコストがかかるという問題があった。
【００１１】
また、被検レンズ９０の測定有効径が大きい場合には、光学系の基本構成の光路を変更し、コリメータレンズ部６３を構成する第１、第２レンズ６３ａ、６３ｂの径を大きくする必要があるため、干渉計６０の装置全体が大型化するという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基本光学系の構成が被検レンズの測定有効径に影響されず、多様な寸法の測定有効径を有する被検レンズに好適に用いることの出来る干渉計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】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
第１の発明は、光源からの光束を平行光束にして被検面及び参照面に照射し前記被検面からの反射光及び前記参照面からの反射光によって形成される干渉縞の像を取得する干渉計であって、前記干渉縞の像を撮像する撮像手段と、前記光源からの光束を平行光束として前記被検面及び前記参照面に照射するコリメータレンズ部と、前記光源からの前記光束を前記コリメータレンズ部に導くとともに、前記コリメータレンズ部を透過した前記被検面からの反射光及び前記参照面からの反射光を前記撮像手段に導くように光路を分岐するビームスプリッタと、前記撮像手段と前記コリメータレンズ部と前記ビームスプリッタとを互いに位置決めして保持する保持部材とを備え、前記コリメータレンズ部は、前記保持部材に着脱自在に設けられていることを特徴とする。
第２の発明は、前記コリメータレンズ部と前記保持部材とのいずれか一方に凸部が設けられ、同他方に前記凸部に対向する位置に凹部が形成され、前記コリメータレンズ部と前記保持部材とが前記凸部及び前記凹部の凹凸嵌合により着脱自在とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の干渉計によれば、基本光学系群を保持する保持部材からコリメータレンズ部が着脱自在であるため、コリメータレンズ部のみを組み替えることで異なる測定有効径を有する被検レンズに適合した干渉計を提供することができ、該干渉計の装置作製上のリードタイムを短縮化し、低コストで容易に提供することが可能となるという効果が得られる。
また、測定有効径が大きい被検レンズであっても、コリメータレンズ部のみを組み替えればよいため、干渉計装置全体の大型化を回避できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】は、本発明の第１実施形態として示した干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図２】は、第１実施形態のコリメータレンズ部と基本光学系群を保持する保持部材の嵌合部の拡大図である。
【図３】は、本発明の第２実施形態として示した干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図４】は、従来の干渉計の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１及び図２を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態として示した干渉計１の概略構成を示す図である。
同図において、被検レンズ９０は、図示しない支持手段により、干渉計１及び参照レンズ８０の上方に保持されている。
また、参照レンズ８０は、干渉計１の上端部に装着することのできる図示しないステージ等により適宜支持されている。この参照面レンズ８０の参照面８０ａは、被検レンズ９０の被検面９０ａの形状を検査する上で原器とされるものであり、そのため極めて高精度に仕上げられている。
【００１７】
符号４は、後述する基本光学系群２を保持する第1の保持部材（保持部材）を示し、概略円筒形状をしている。
第１の保持部材４には、その上端部の上面４ａに平面視略円形の凹部５が形成され、この凹部５から下端部に向かって、この凹部５を含む貫通孔６が設けられている。図２に示すように、凹部５は、貫通孔６の内面に形成された段差部であり、段差部の底部５ａと軸線Ｌ１を中心軸として貫通孔６の壁面に沿って形成された段差壁部５ｂとからなる。
【００１８】
基本光学系群２は、少なくとも後述するビームスプリッタ１１と撮像レンズ１３及び撮像素子１４からなる撮像手段とから構成されるものである。本実施形態においては、第１の保持部材４の貫通孔６の内壁には、図示しない受け部が複数設けられ、図１に示すように、各受け部に１／４波長板１０、ビームスプリッタ１１、偏光板１２、撮像レンズ１３、及び撮像素子１４とからなる基本光学系群２がこの順に配置されている。また、第１の保持部材４の外周側にはビームスプリッタ１１に光軸Ｌ２を向けた光源１５が配置されている。この光源１５は、可干渉性の高い単色光、具体的にはレーザ光を発するものが望ましく、本実施形態ではそのような光源を用いるものとする。
【００１９】
１／４波長板１０は、後述するコリメータレンズ部３の下方に隣接して設置され、基本光学系群２の最上部に所定の傾きをもって配置されている。この１／４波長板１０を通過する光束は、９０度位相を変更してコリメータレンズ部３へ照射させられる。
【００２０】
ビームスプリッタ１１は、１／４波長板１０の下方に配置され、光源１５から射出された単色光を、光軸Ｌ１に沿って、上方に連結されるコリメータレンズ部３に向かう方向に反射するよう傾きが調節されており、このビームスプリッタ１１の反射面には、Ｐ偏光成分を透過すると共にＳ偏光成分を反射する性質を有する半透過膜（不図示）が形成されている。
【００２１】
ビームスプリッタ１１の下方には、光量を調節するための偏光板１２及び撮像レンズ１３が配置されている。
【００２２】
撮像レンズ１３は、参照レンズ８０を経由した光束を撮像素子１４の撮像面上に結像させるものである。撮像レンズ１３の外周部１３ａは第１の保持部材４の貫通孔６の内壁に固定され、本実施形態においては、接着されている。
【００２３】
撮像素子１４は、撮像レンズ１３により結像された光束の像を光電変換して、干渉縞の画像を取得するものである。この撮像素子１４は、撮像面が撮像レンズ１３の像面位置になるように第１の保持部材４の下端部（底部）に配置されている。本実施形態では、撮像素子１４としてＣＣＤが採用されている。
【００２４】
コリメータレンズ部３は、光源から射出されビームスプリッタを経由して到達した発散光を平行光にするものであり、干渉計１の一部として、焦点距離が光束の発射点に一致するように第1の保持部材４に取り付けられている。
【００２５】
符号２０は、コリメータレンズ部３の鏡筒をなす第２の保持部材であり概略円筒形状をなす。図２に示すように、第２の保持部材２０の下端面２０ｂには、軸線Ｌ１を中心軸とする平面視略円形の凸部２１が形成されている。この凸部２１は、第1の保持部材４の凹部５と嵌合してコリメータレンズ部３が第１の保持部材４に固定されるようにするものである。
そのため、図２に示す凸部２１の先端面２１ａの径は、凹部５の内径よりごく僅かに小さい寸法に形成され、凸部２１の突出寸法は、第１の保持部材４の上端面４ａと、第２の保持部材２０の下端面２０ｂとが当接できるよう、凹部５の段差壁部５ｂの軸線方向における寸法よりも僅かに小とされている。
【００２６】
上述の上端面４ａと下端面２０ｂとは、互いに当接してコリメータレンズ部３を通る光束の焦点を位置決めするものであるため、極めて精度よく作製されるものである。
また、凸部２１の周面２１ｂと凹部５の段差壁部５ｂとについても、それらを互いに一致するように嵌合させることでコリメータレンズ部３を構成する後述する第１レンズ２３及び第２レンズ２４の光軸と基本光学系群２の光軸とが一致するように位置決めするものであるため、非常に精度よく作製されるものである。
凸部２１の先端面２１ａの内方には、貫通孔２２が軸線方向に設けられており、この貫通孔２２が第１の保持部材４の孔５と連通する。
【００２７】
図１に示すように、第２の保持部材２０の貫通孔２２の内壁には、図示しない受け部が形成されており、第１レンズ２３及び第２レンズ２４が各受け部に保持され所定位置に配置されている。
【００２８】
第１レンズ２３と第２レンズ２４とは、凸レンズと凹レンズとの２枚で一組の構成とされており、両レンズの焦点距離を合わせることで、短い焦点距離を有するコリメータレンズとして機能する。
【００２９】
上記の干渉計１は、第１の保持部材４に対しコリメータレンズ部３が着脱自在であり、コリメータレンズ部３は、被検レンズ９０の径に応じて少なくとも被検レンズ９０の口径よりも大きい光束径となるようなものが選択されて第１の保持部材４に装着される。したがって、コリメータレンズ部３としては、被検レンズ９０の径に応じて光束径の異なるものが複数準備されることになる。
【００３０】
次に、本実施形態の干渉計１の作用について説明する。
まず、上述の被検レンズ９０及び参照レンズ８０の光軸を、干渉計1の光軸Ｌ１と一致するように取り付ける。
そして、干渉計１を起動すると、光源１５から射出した単色光の光束は、ビームスプリッタ１１の反射面に照射されると、そのＳ偏光成分のみが反射されて１／４波長板１０に向かい、この１／４波長板１０により円偏光とされて第２レンズ２４に入射する。この第２レンズ２４の入射光は発散されて第１レンズ２３に入射し、平行光となって参照レンズ８０に入射する。参照レンズ８０の入射光の一部は参照面８０ａで反射される。また、参照レンズ８０の透過光は被検レンズ９０に照射され、その一部が被検レンズ９０の被検面９０ａで反射される。
【００３１】
参照面８０ａでの反射光（以下、「第１の反射光」と称す）と被検面９０ａの反射光（以下、「第２の反射光」と称す）は、入射時の光路を逆行し、１／４波長板１０によりＰ偏光とされてビームスプリッタ１１に到達する。このとき、第１レンズ２３に入射する第１および第２の反射光は、第１レンズ２３により集光されて第２レンズ２４を透過して集光されていく。
【００３２】
第２レンズ２４を逆行した第１および第２の反射光は、ビームスプリッタ１１に到達する。このビームスプリッタ１１はＰ偏光成分を透過させる性質を有するので、第１および第２の反射光は、ビームスプリッタ１１を透過し、偏光板１２で光量が調節されて撮像レンズ１３に入射する。そして、撮像レンズ１３により撮像素子１４の撮像面に照射され、撮像面上にこれら第１および第２の反射光の干渉による干渉縞が形成される。このとき、被検レンズ９０の被検面９０ａに歪みが存在すると、第１の反射光と第２の反射光の波面に位相差が生じ、これらの干渉作用によって形成される干渉縞の歪みとなって現れ、この歪みから被検面９０ａの仕上がりが把握される。
【００３３】
以上に説明した干渉計１によると、第２の保持部材２０の下端部２０ｂに形成された凸部２１と第１の保持部材４の上端部４ａに形成された凹部５との凹凸嵌合により、コリメータレンズ部３を第１の保持部材４から着脱自在に連結させることができるため、直径の異なる被検レンズ９０の被検面９０ａの仕上がり状態を測定する場合にあっても、コリメータレンズ部３のみを適宜取り替えて干渉計１を使用することができ、干渉計１の作製のリードタイムを短縮し、コストを低く抑えることができるという効果が得られる。
【００３４】
また、特に直径の大きい被検レンズ９０を対象とする場合であっても、コリメータレンズ部３のみを被検レンズ９０に合わせればよいため、干渉計１全体の大型化を防止することができるという効果が得られる。
【００３５】
また、干渉計１の凹凸嵌合により、コリメータレンズ部３の第１レンズ２３及び第２レンズ２４の光軸及び基本光学系群２の光軸及び焦点が好適に位置決めされるため、第１の保持部材４とコリメータレンズ部３とが正確な位置において連結されるという効果が得られる。
【００３６】
次に、図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態は、第１の保持部材４とコリメータレンズ部３とを凹凸嵌合により連結すると共に、更に複数の螺子により固定するようにしたものである。
なお、図３においては、図１、図２に示す構成要素と同一部分には同一符号を付してある。
【００３７】
図３に示すように、干渉計３０は、出射光束の径を大きくするために第１レンズとしてより大きい口径のレンズ３１を採用したコリメータレンズ部３３を第１の保持部材４に装着したものである。
【００３８】
この固定手段では、第１の保持部材４の上端部４ａには、フランジ部２５が設けられ、このフランジ部２５には貫通孔２２と平行に延びる孔２５ａが設けられている。また、第２の保持部材２０には、その下端面側に、前記孔２５ａと対応する位置に雌螺子孔２６が設けられている。この構成において、第１の保持部材４にコリメータレンズ部３３を嵌合させた状態において、孔２５ａ内に挿入した雄螺子２７を雌螺子２６に螺着することにより、第１の保持部材４とコリメータレンズ部３３とが固定されるようになっている。
【００３９】
この場合、フランジ部２５を設け、このフランジ部２５において第１の保持部材４と第２の保持部材２０とを螺子により固定しているため、第１の保持部材４とコリメータレンズ部３３との連結が確実になされるという効果が得られる。また、フランジ部２５が設けられていることにより、第１の保持部材４の上端部４ａとコリメータレンズ部３の下端面との接合面積が大きくなり、直径の大きいコリメータレンズ部３を適用する場合にも、第１の保持部材４とコリメータレンズ部３との連結が容易かつ安定的となるという効果が得られる。
【００４０】
本実施形態においては、第２の保持部材２０の直径が第１の保持部材４の直径よりも大きい場合で、第１の保持部材４にフランジ部２５を設けて螺子により固定した例を示しているが、図１に示されているように、第２の保持部材２０の直径が第１の保持部材４の直径よりも小さい場合も考慮して、第２の保持部材２０にフランジ部を設け、このフランジ部を螺着手段により第１の保持部材４に固定することも可能である。
【００４１】
なお、上記の連結方法に代えて、第２の保持部材２０の凸部２１の周面にネジ山を形成し、第１の保持部材の凹部５の内面をネジ溝として互いにネジ嵌合させることにより、第１の保持部材４とコリメータレンズ部３との連結を確実にすることも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１    干渉計
２    基本光学系群
３    コリメータレンズ部
５    凹部
１１  ビームスプリッタ
１５  光源
２１  凸部
８０  参照レンズ
８０ａ  参照面
９０  被検レンズ
９０ａ  被検面
【図１】
2010216894.tif 000003
【図２】
2010216894.tif 000004
【図３】
2010216894.tif 000005
【図４】
2010216894.tif 000006