(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に光を入射する光源と、
前記測定対象から反射又は透過する光を屈折させて集光させる第一のレンズと、
前記第一のレンズを透過した光の光路長を調整する光路調整部と、
前記光路調整部からの光を撮像素子上に集光させる第二のレンズと、
前記第二のレンズの前記撮像素子側に配置される視野絞りと、を有し、
前記光源は中空のリング状であって、前記測定対象と前記第一のレンズの間かつ前記第一のレンズの周囲に配置されており、
前記光路調整部は、回転板と、前記回転板を駆動する駆動部と、前記回転板上に配置される回転反射部材と、を備え、
前記光路調整部の前記回転板を回転させることで焦点位置を変化させて前記測定対象の深さ方向の断層像を測定する断層像測定装置。
【請求項２】
前記光路調整部は、
前記第一のレンズを透過した光を前記回転反射部材に入射させるビームスプリッタと、
前記回転反射部材により反射された光を当該回転反射部材に反射させる固定反射部材と、を有し、
前記回転反射部材は、固定反射部材からの光を反射させて前記第二のレンズに入射させる請求項１記載の断層像測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層像測定装置に関する。より具体的には、ガラスやレンズ等の内部に存在する脈理やボイド等の欠陥に関し断層像を作成し、測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ等の光学素子は、入射された光の進行方向を変化させることで光を所望の状態に変化させることが可能であり、この性質によりカメラ等の撮像素子、ＤＶＤドライブ等の情報を記録及び読み出すための記録装置等、極めて広い分野において欠かすことのできない重要なものとなっている。
【０００３】
ところで、レンズ等の光学素子には、製造過程において脈理やボイドといった欠陥が生じてしまう場合がある。この欠陥が存在すると、光学素子は光を所望の状態にすることができず、これを組み込んだ装置は正常に機能しなくなってしまうといった虞がある。したがって、欠陥については事前に調べ、光学素子を装置等に組み込む前に発見し、除去しておかなければならない。
【０００４】
ところで、物体内部の構造を調べる手段として、光の干渉性を利用して行うＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｔ）があり、例えば下記非特許文献１に記載がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｔ．Ｓｈｉｉｎａ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、  Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．１０、ｐｐ３７９５−３７９９、２００３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者は、上記ＯＣＴを利用して光学素子の欠陥の測定を行ったところ、高感度のＯＣＴ装置を用いた場合であっても、発見するのが困難であることを見出した。これは、多くの欠陥がＯＣＴのビームスポットサイズ（１０μｍ〜３０μｍ程度）よりも小さいため、干渉信号を十分に得ることができなかったためと考えられる。従って、ＯＣＴ以外でより詳細に光学素子の欠陥を発見することのできる方法、装置を見出すことが好ましい。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を鑑み、光学素子の欠陥を簡便に発見、測定することのできる断層像測定装置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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第一の観点に係る断層像測定装置は、測定対象からの光を屈折させて集光させる第一のレンズと、第一のレンズを透過した光の光路長を調整する光路調整部と、光路調整部からの光を撮像素子上に集光させる第二のレンズと、を有し、光路調整部は、回転板と、回転板を駆動する駆動部と、回転板上に配置される回転反射部材と、を有する。
【０００９】
なお、本観点において、限定されるわけではないが、光路調整部は、第一のレンズを透過した光を回転反射部材に入射させるビームスプリッタと、回転反射部材により反射された光をこの回転反射部材に反射させる固定反射部材と、を有し、回転反射部材は、固定反射部材からの光を反射させて第二のレンズに入射させるように構成しておくことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第二の観点に係る断層像測定装置は、測定対象からの光が入射され、当該光の光路長を調整する光路調整部と、光路調整部からの光を撮像素子上に集光させる第二のレンズと、を有し、光路調整部は、回転板と、回転板を駆動する駆動部と、回転板上に配置される回転反射部材と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、光学素子の欠陥を簡便に発見、測定することのできる断層像測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１に係る断層像測定装置の概略を示す図である。
【図２】実施形態１に係る断層像測定装置の光源の概略を示す図である。
【図３】実施形態１に係る断層像測定装置の回転板及び駆動部の概略側面図である。
【図４】実施形態２に係る断層像測定装置の概略を示す図である。
【図５】実施形態３に係る断層像測定装置の概略を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態の例示にのみ狭く解釈されるものではない。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る断層像測定装置（以下「本装置」という。）１の概略を示す図である。本図で示すとおり、本装置１は、測定対象Ｍからの光を屈折させて集光させる第一のレンズ２と、第一のレンズ２を透過した光の光路長を調整する光路調整部３と、光路調整部３からの光を撮像素子５上に集光させる第二のレンズ４と、を有する。
【００１５】
本実施形態において、測定対象Ｍは、限定されるわけではないがレンズ等の光学素子である。この光学素子には、脈理やボイドといった欠陥が含まれうる。
【００１６】
また本装置１は、光源６を有しており、光源６から測定対象Ｍに光が入射され、測定対象Ｍからの反射光又は透過光を得ることで、測定対象Ｍ内の断層像を得ることができる。光源６の配置は、特に限定されるわけではないが、測定対象Ｍ近傍であることが好ましく、より好ましくは、測定対象Ｍと第一のレンズ２の間に配置しておくことが好ましい。このようにしておくことで他の構成部材による光の損失を抑えることができるといった利点がある。なお本実施形態において、光源６としては、限定されるわけではないが、可視領域の光を放出することのできるものであることが好ましく、限定されるわけではないが、例えば、図２の例で示すように、複数のＬＥＤを中空のリング状にして配置したＬＥＤリング照明を第一のレンズ２の周囲に配置して測定することが好ましい一例である。
【００１７】
また本装置１は、第一のレンズ２を有している。第一のレンズ２は、上記のとおり測定対象Ｍからの光を屈折させて集光させるために用いられるものである。第一のレンズ２の形状としては、限定されるわけではないが、凸レンズ又はフレネルレンズを用いることが好ましい。なお第一のレンズ２の材質としては特に制限されるものではないが、透過性のあるガラスやプラスチック等により構成されていることが好ましい。なお、ここで「第一の」とは、後述する第二のレンズとの差異を明確にするために用いられる修飾語に過ぎず、これ以上の意味はもたない。
【００１８】
また本装置１は、第一のレンズ２の近傍、本実施形態の例では第一のレンズ２の背面（測定対象Ｍとは反対の側）に視野絞り７を有している。このようにすることで、不必要な方向に進む光を遮断することが可能となり、より精密な測定を可能とすることができる。
【００１９】
また本装置１は、光路調整部３を有している。光路調整部３は、上記のとおり、第一のレンズ２を透過した光の光路長を調節することができるものであり、少なくとも回転板３１と、回転板３１を駆動する駆動部３２と、回転板上に配置される回転反射部材３３と、を有している。なお図３は、本装置１の光路調整部３の回転板３１及び駆動部３２の概略の側面図である。
【００２０】
また本装置１において、光路調整部３は、第一のレンズ２を透過した光を回転反射部材３３に入射させるビームスプリッタ３４と、回転反射部３３により反射された光を回転反射部材３３にそのまま反射させる固定反射部材３５と、を有しており、回転反射部材３３は、固定反射部材３５からの光を反射させて第二のレンズ４に入射させる。
【００２１】
本装置１において、上記第一のレンズ２を透過した光は、ビームスプリッタ３４により一部が透過し、一部が反射される。反射された光は、回転反射部材３３に入射される。本実施形態において、ビームスプリッタ３４は、上記の機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えばハーフミラーやプリズムからなる偏光ビームスプリッタであることは好ましい一例である。
【００２２】
本装置１において、回転板３１は、駆動部３２により回転可能なものであり、上に回転反射部材３３を配置することができる限りにおいて限定されるわけではないが、円形状の板であることが好ましい。回転板３１の大きさは調整する光学距離に応じて適宜可能である。
【００２３】
また本装置１において、駆動部３２は、回転板３１を一定速度で回転させることができるものであり、この機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、回転板３１の中心に固定される軸部材と、この軸部材を回転させるモータとを有していることが好ましい。なおモータとしては、サーボモータであっても、ステッピングモータであってもよい。
【００２４】
本装置１において、回転反射部材３３は、固定反射部材３５に光を入射させるために用いられるものである。回転反射部材３３は後述のとおり、固定反射部材３５によって反射された光を再び光路調整部３外に出射させるため、複数のミラー又はプリズムを組み合わせたものであることが好ましい一例であり、より具体的には、図１で示すように反射面がなす角が９０度となるように組み合わされた一対のミラーで構成されていることが好ましい。このようにすることで、回転反射部材３３は、入射された光と平行な反射光を出すことができるようになる。
【００２５】
本装置１において、固定反射部材３５は、回転板とは別に固定して設けられる部材であり、入射された光をそのまま反射させる部材である。固定反射部材３５の材質はこの機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えばミラーであることは好ましい一例である。このようにすることで固定反射部材３５は、回転反射部材３３に光をそのまま返すことができる。なお本装置１において、固定反射部材３５から反射された光は再びビームスプリッタ３４に入射され、一部は反射し、一部は透過し、いずれか一方が第二のレンズ４に入射される。図１の例では透過した光が第二のレンズ４に入射されることとなっている。
【００２６】
本装置１において、第二のレンズ４は、光路調整部３からの光を撮像素子５上に集光させるためのものである。第二のレンズ４としては、限定されるわけではないが、凸レンズ又はフレネルレンズを用いることが好ましい。なお第二のレンズ２の材質としては特に制限されるものではないが、透過性のあるガラスやプラスチック等により構成されていることが好ましい。なお、ここで「第二の」とは、上述の第一のレンズとの差異を明確にするために用いられる修飾語に過ぎず、これ以上の意味はもたない。
【００２７】
また本装置１は、第二のレンズ４の近傍、本実施形態の例では第二のレンズ４の背面（撮像素子５側）に視野絞り７を有している。このようにすることで、不必要な方向に進む光を遮断することが可能となり、より精密な測定を可能とすることができる。
【００２８】
本装置１において撮像素子５は、第二のレンズ４によって集光された光を撮影することのできるものである。撮像素子５としては、像を得ることができる限りにおいて限定されず、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることは好まし一例である。
【００２９】
ここで、上記記載から明らかであるが、本装置１による断層像測定の原理について説明する。
【００３０】
まず、光源６から放出された光は、測定対象Ｍにより反射され、第一のレンズ２に入射される。この場合において、測定対象Ｍにより反射される光のうち測定対象Ｍのある一点を始点として放射線状に広がる光は、第一のレンズ２に入射される。
【００３１】
次に、この光はビームスプリッタ３４により一部が反射され、光路調整部３における回転反射部材３３に入射され、固定反射部材３５側に反射される。そして固定反射部材３５は再び回転反射部３３側に反射し、再びビームスプリッタ３４に入射される。そしてビームスプリッタ３４を透過した光は、第二のレンズ４により集光され、撮像素子５により像が作成される。なおこの場合において、測定対象Ｍの点Ｍ１から放射線状に放出された光は、第一のレンズ２により屈折を受け集光し始め、ビームスプリッタ３４に反射されてから再びビームスプリッタ３４に戻ってくるまでに一度焦点を通過する。そしてこの焦点を通過した後、再び光は広がり、ビームスプリッタ３４を透過した後、第二のレンズ４により再び屈折を受け、集光し、撮像素子５上において再び集光し、像を形成する。すなわち、測定対象Ｍの点Ｍ１から放射線状に放出された光は、一度焦点を通過した後、撮像素子５に再び集光する。
【００３２】
ところで、本装置１において、光路調整部３は、回転することにより光路長を変化させることができる。即ち、回転反射部材３３が固定反射部材３５に遠い位置にある場合は光路長が長く、回転反射部材が固定反射部材側に近い位置にある場合は光路長が短くなる。この光路長の長さは焦点位置の変化となる。より具体的には、測定対象Ｍにより反射される光の点の位置（深さ）が変化することになる。この結果、光路調整部３における回転板３１の回転に応じて、測定対象Ｍの光出射の始点の位置が変わることを意味する。これは、レンズ内部の断層像を深さ方向に対して移動することができ、その各々の位置において測定することができることを意味する。
【００３３】
以上、本装置１によると、光学素子の欠陥を簡便に発見、測定することのできる断層像測定装置となる。
【００３４】
（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１における第一のレンズ２、第一のレンズ２側の視野絞り７、及び、ビームスプリッタ３４がない点、並びに、第一の反射固定部材の回転板３１に対する向きが異なる以外は実施形態１と同様である。図４に本実施形態に係る断層像測定装置の概略を示し、以下詳細に説明する。
【００３５】
本実施形態に係る断層像測定装置（以下「本装置」という。）１は、測定対象Ｍからの光が入射され、当該光の光路長を調整する光路調整部３と、光路調整部３からの光を撮像素子５上に集光させる第二のレンズ４と、を有し、光路調整部３は、回転板３１と、回転板３１を駆動する駆動部３２と、回転板３１上に配置される回転反射部材３３と、を有する。また本装置１は、更に、光路調整部３からの光を反射させて第二のレンズ４に入射させる固定反射部材３５と、測定対象Ｍ近傍に設けられた光源６を有する。
【００３６】
本装置１において、固定反射部材３５は、回転板３１上にはなく独立して存在する反射部材であり、上記実施形態１と同様の材料によって構成されているが、光を反射させる方向が実施形態１と異なる。具体的に説明すると本実施形態に係る固定反射部材３５は、固定反射部３における回転反射部材３３からの光を第二のレンズ４に入射させる方向に反射させる。
【００３７】
ここで、上記記載から明らかであるが、本装置１による断層像測定の原理について説明する。
【００３８】
まず、光源６から放出された光は、測定対象Ｍにより反射され、第一のレンズ２に入射される。この場合において、測定対象Ｍにより反射される光のうち測定対象Ｍのある一点を始点として放射線状に広がる光は光路調整部３に入射される。
【００３９】
次に、この光は光路調整部３における回転反射部材３３に入射され、固定反射部材３５側に反射される。そして固定反射部材３５は第二のレンズ４側に反射され、第二のレンズ４により集光され、撮像素子５により像が作成される。
【００４０】
ところで、本装置１において、光路調整部３は、回転することにより光路長を変化させることができる。即ち、回転反射部材３３が測定対象Ｍに遠い位置にある場合は光路長が長く、回転反射部材が測定対象Ｍに近い位置にある場合は光路長が短くなる。この光路長の長さは焦点位置の変化となる。より具体的には、測定対象Ｍにより反射される光の点の位置（深さ）が変化することになる。この結果、光路調整部３における回転板３１の回転に応じて、測定対象Ｍの光出射の始点の位置が変わることを意味する。これは、レンズ内部の断層像を深さ方向に対して移動することができ、その各々の位置において測定することができることを意味する。
【００４１】
以上、本装置１によっても、上記実施形態１と同様、光学素子の欠陥を簡便に発見、測定することのできる断層像測定装置となる。
【００４２】
（実施形態３）
本実施形態は、ほぼ実施形態２と同様であるが、固定反射部材３５が無く、代わりに回転反射部材３３が、反射面がなす角が９０度となるように組み合わされた一対のミラーを二組有し、一方の組のミラーの反射面と他方の組のミラーの反射面とが平行して配置されていることが特徴的となっており、それ以外の構成はほぼ実施形態２と同様である。図５に本実施形態に係る断層像測定装置（以下「本装置」という。）１の概略を示す。
【００４３】
本実施形態によると、固定反射部材を設けずとも、測定対象から入射される光を撮像素子５に入射させることができる一方、回転板３１の回転に伴い光路を調整することが可能となるといった利点がある。なお、実施形態２の例では、測定対象Ｍから放出される光の進行方向と撮像装置５に入射される光の進行方向は略垂直な方向とすることができているが、本実施形態では、測定対象Ｍから放出される光の進行方向と撮像装置５に入射される光の進行方向はほぼ平行となる様配置されている。
【００４４】
以上、本装置１によっても、上記実施形態１と同様、光学素子の欠陥を簡便に発見、測定することのできる断層像測定装置となる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、断層像測定装置として産業上の利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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