(57)【要約】【課題】分光透過率測定機において、屈折力を有する被検物であっても分光測定に用いる測定光の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができるようにする。【解決手段】光源１を集光して光束Ｌ１を形成するコリメータレンズ２と、光束Ｌ１を集光して、光束Ｌ１の光束径Ｄ１よりも小径の光束径Ｄ３を有する平行光束Ｌ３を形成するコンバージョン光学系３と、被検レンズＳの測定時に、被検レンズＳを平行光束Ｌ３の光路上に保持する保持台１２と、分光器開口６を有し分光器開口６から入射した集光光束Ｌ６の分光特性を測定する分光器７と、保持台１２と分光器開口６との間に配置され、平行光束Ｌ３の光路から被検レンズＳが退避された場合の平行光束Ｌ３と、平行光束Ｌ３の光路上に被検レンズＳが保持された場合の平行光束Ｌ３による透過光束Ｌ４と、をそれぞれの場合に集光して、分光器開口６に入射させる集光レンズ５と、を備える。【選択図】図１
2015094703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
該光源から射出された光を集光して光束を形成する第１の集光光学系と、
前記光束を集光して、前記光束の光束径よりも小径の光束径を有する平行光束を形成するコリメート光学系と、
被検物の測定時に、前記被検物を前記平行光束の光路上に保持する保持機構と、
絞りを有し、該絞りから入射した光束の分光特性を測定する分光器と、
前記保持機構と前記絞りとの間に配置され、前記平行光束の光路から前記被検物が退避された場合の前記平行光束と、前記平行光束の光路上に前記被検物が保持された場合の前記平行光束による前記被検物の透過光束と、をそれぞれの場合に集光して、前記絞りに入射させる第２の集光光学系と、
を備える、分光透過率測定機。
【請求項２】
前記コリメート光学系は、
反射光学系からなる
ことを特徴とする、請求項１に記載の分光透過率測定機。
【請求項３】
前記反射光学系は、
前記第１の集光光学系で形成された光束の光軸上に開口部を有し、該開口部を除く領域で前記第１の集光光学系で形成された光束を集光する凹面鏡と、
該凹面鏡で集光された光束を発散させて前記開口部から前記平行光束を出射する凸面鏡と、
を備えることを特徴とする、請求項２に記載の分光透過率測定機。
【請求項４】
前記保持機構は、
前記被検物の姿勢を調整する調整機構を備える
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分光透過率測定機。
【請求項５】
前記保持機構と前記第２の集光光学系との間に配置された光路分岐部と、
該光路分岐部によって分岐された前記平行光束の光軸上に配置された第３の集光光学系と、
前記被検物が前記保持機構に保持された際に、前記透過光束のうち、前記光路分岐部で分岐されて前記第３の集光光学系で集光された光束を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した光束の像を表示する表示部と、
備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分光透過率測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光透過率測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屈折力を有する被検物の分光透過率測定を行う分光透過率測定機として、被検物の透過光束を積分球に入射させた後に、分光器での測定を行う装置が知られている。
例えば、特許文献１には、被検物に収束光を入射し、被検物を通過した光束を入射窓から取り込んで内部で拡散反射させた後、入射窓の光軸とはずれた位置にある出射窓から外部へ出射する積分球を備え、この積分球の出射窓から射出された光束を、分光手段に入射させて分光透過率を測定する分光透過率測定装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８７１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の分光透過率測定機には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、測定に用いる光束を積分球の内部で拡散反射させるため、積分球を用いない場合に比べて光量損失が大きくなり、測定に用いることができる光量が低下してしまう。このため、分光器の出力のＳ／Ｎが悪くなり、測定精度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができる分光透過率測定機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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の態様の分光透過率測定機は、光源と、該光源から射出された光を集光して光束を形成する第１の集光光学系と、前記光束を集光して、前記光束の光束径よりも小径の光束径を有する平行光束を形成するコリメート光学系と、被検物の測定時に、前記被検物を前記平行光束の光路上に保持する保持機構と、絞りを有し該絞りから入射した光束の分光特性を測定する分光器と、前記保持機構と前記絞りとの間に配置され、前記平行光束の光路から前記被検物が退避された場合の前記平行光束と、前記平行光束の光路上に前記被検物が保持された場合の前記平行光束による前記被検物の透過光束と、をそれぞれの場合に集光して、前記絞りに入射させる第２の集光光学系と、を備える構成とする。
【０００７】
上記分光透過率測定機では、前記コリメート光学系は、反射光学系からなることが好ましい。
【０００８】
上記分光透過率測定機では、前記反射光学系は、前記第１の集光光学系で形成された光束の光軸上に開口部を有し、該開口部を除く領域で前記第１の集光光学系で形成された光束を集光する凹面鏡と、該凹面鏡で集光された光束を発散させて前記開口部から前記平行光束を出射する凸面鏡と、を備えることが好ましい。
【０００９】
上記分光透過率測定機では、前記保持機構は、前記被検物の姿勢を調整する調整機構を備えることが好ましい。
【００１０】
上記分光透過率測定機では、前記保持機構と前記第２の集光光学系との間に配置された光路分岐部と、該光路分岐部によって分岐された前記平行光束の光軸上に配置された第３の集光光学系と、前記被検物が前記保持機構に保持された際に、前記透過光束のうち、前記光路分岐部で分岐されて前記第３の集光光学系で集光された光束を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した光束の像を表示する表示部と、備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分光透過率測定機によれば、光源からの光を第１の集光光学系によって集光して光束を形成し、コリメート光学系によってこの光束よりも小径の光束径を有する平行光束を形成して被検物に入射させるため、屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の分光透過率測定機の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の実施形態の分光透過率測定機の保持機構の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施形態の分光透過率測定機における調整動作の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態の分光透過率測定機の基準測定工程における光路について説明する模式的な光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態の分光透過率測定機について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態の分光透過率測定機の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の実施形態の分光透過率測定機の保持機構の構成を示す模式的な断面図である。
【００１４】
本実施形態の分光透過率測定機２０は、図１に示すように、屈折力を有する被検レンズＳ（被検物）の分光透過率を測定する装置である。
図１における被検レンズＳは、一例として、両凸レンズの場合の例が描かれているが、被検レンズＳの種類は、これには限定されない。例えば、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、正メニスカスレンズ、負メニスカスレンズでもよい。
また、被検レンズＳのレンズ面の曲面の種類も特に限定されず、球面、非球面、自由曲面などの曲面を採用することができる。
また、被検レンズＳは、単レンズには限定されず、接合レンズや、複数のレンズまたはレンズ群を組み合わせたレンズユニットでもよい。
【００１５】
分光透過率測定機２０の概略構成は、光源１、コリメータレンズ２（第１の集光レンズ）、コンバージョン光学系３（コリメート光学系）、保持台１２（保持機構）、ハーフミラー４（光路分岐部）、集光レンズ５（第２の集光レンズ）、分光器７、演算処理部８、集光レンズ９（第３の集光光学系）、撮像部１０、およびモニタ１１（表示部）を備える。
このうち、光源１、コリメータレンズ２、コンバージョン光学系３、保持台１２、ハーフミラー４、集光レンズ５は、分光器７の入射光軸で規定される分光透過率測定機２０の光軸Ｏｍ上に、この順に配置されている。
分光器７には、光軸Ｏｍ上に、分光器７に測定に用いる光束を入射させる、開口径ｄ６の分光器開口６（絞り）が設けられている。
分光器開口６の開口径ｄ６は、分光器７の設計により異なるが、波長分解能や必要な取り込み光量などから２００μｍ程度にすることが好ましい。本実施形態では、一例として、ｄ６＝２００（μｍ）としている。
【００１６】
なお、図示は省略するが、分光透過率測定機２０には、各装置部分に対して、測定者が操作を行うための操作部が設けられており、測定者は必要に応じて、この操作部から操作を行うことにより、分光透過率測定機２０を動作させることができる。
【００１７】
光源１は、被検レンズＳの分光透過率を測定するために必要な波長帯域を有する発散光である光Ｌ０を発生する装置部分である。
被検レンズＳの可視域における分光透過率を測定する場合には、白色光を発生する適宜の光源を採用することができる。この場合、光源１として好適な光源としては、例えば、ハロゲンランプ、重水素ランプなどの例を挙げることができる。
【００１８】
コリメータレンズ２は、光源１から射出された光Ｌ０を集光して、光束Ｌ１を形成する第１の集光光学系である。本実施形態では、コリメータレンズ２は、コリメータレンズ２の焦点が光源１の射出位置に一致するように位置調整されている。このため、コリメータレンズ２を透過した光束Ｌ１は、コリメータレンズ２の開口角で決まる光束径Ｄ１の平行光束になっている。
また、コリメータレンズ２のレンズ光軸に直交する方向におけるコリメータレンズ２の配置位置は、光束Ｌ１の光軸Ｏ１が、光軸Ｏｍと同軸になるように位置調整されている。
なお、図１は模式図のため、コリメータレンズ２は単レンズの形状に描いているが、コリメータレンズ２は単レンズでもよいし、複数枚のレンズからなるレンズ群で構成することも可能である。
また、コリメータレンズ２は、色消しレンズで構成することが可能である。
【００１９】
コンバージョン光学系３は、光束Ｌ１を集光して、光束Ｌ１の光束径Ｄ１よりも小径の平行光束を形成するコリメート光学系を構成する装置部分である。
本実施形態では、光Ｌ０が平行光束であるため、コンバージョン光学系３としては、例えば、ビームエキスパンダーに用いられるアフォーカル光学系を、入射方向を反転させて用いることができる。
例えば、透過光学系によるコンバージョン光学系３の例としては、ガリレオ式またはケプラー式のビームエキスパンダーの光学系を反転したコンバージョンレンズを挙げることができる。
反射光学系によるコンバージョン光学系３の例としては、カセグレン型等の凹反射面の主鏡と副鏡とを含む反射光学系からなるビームエキスパンダーを反転した構成を挙げることができる。
【００２０】
本実施形態では、コンバージョン光学系３としては、主鏡である凹面鏡３Ａと、副鏡である凸面鏡３Ｂとからなる反射光学系を採用している。
色収差を有する透過光学系を用いる場合には、色収差による光束径の増分があるため、小径化しにくいが、このような反射光学系のみによるコンバージョン光学系３では、色収差が発生しないため、光束径を色収差が発生する透過光学系に比べると、色収差による光束径の増加を抑制することができる。このため、光束径をより小径化することが可能となる。
【００２１】
凹面鏡３Ａは、光束Ｌ１をコリメータレンズ２の方に反射して、収束光束Ｌ２として光軸Ｏ１上の集光する凹反射面３ａと、後述する凸面鏡３Ｂで反射された光軸Ｏ１に沿って進む平行光束Ｌ３を通過させるために、凹反射面３ａの中心に開口部３ｂとを備える。
開口部３ｂは、平行光束Ｌ３を透過する光学的な開口であればよい。このため、開口部３ｂは、例えば、凹面鏡３Ａを貫通する貫通孔でもよいし、ガラス平板で形成されていてもよい。
【００２２】
凸面鏡３Ｂは、凹面鏡３Ａの凹反射面３ａで反射された収束光束Ｌ２を開口部３ｂに向けて反射し、光軸Ｏ１の軸上を進む光束径Ｄ３（ただし、Ｄ３＜Ｄ１）の平行光束Ｌ３を形成する凸反射面３ｃを備える。
凸反射面３ｃは、コリメータレンズ２と凸反射面３ｃとの間において、凹面鏡３Ａの凹反射面３ａと共軸に配置されている。
【００２３】
凹反射面３ａおよび凸反射面３ｃの形状は、アフォーカル光学系を構成する適宜の曲面の組合せを採用することができる。
例えば、凹反射面３ａを、光束Ｌ１の光束径Ｄ１よりも大径の有効開口径を有する回転放物面とし、凸反射面３ｃを、平行光束Ｌ３の光束径Ｄ３よりもわずかに大径の有効反射口径を有する回転放物面とする。
この場合、凸反射面３ｃを、凹反射面３ａに向けた状態で、それぞれの焦点が一致するように配置することで、アフォーカル光学系が構成される。
平行光束Ｌ３の光束径Ｄ３は、凸反射面３ｃ上の収束光束Ｌ２のスポット径によって決まる。このため、凸反射面３ｃの頂点と、凸反射面３ｃの焦点との距離を小さくするにつれて、光束径Ｄ３を小さくすることができる。
【００２４】
平行光束Ｌ３の光束径Ｄ３は、分光器開口６の開口径ｄ６に全光束が入射できるようにするため、できるだけ小径であることが好ましい。
光束径Ｄ３は、凹反射面３ａ、凸反射面３ｃの面形状や配置を適宜設定することにより、最小径としては、例えば、２００μｍ程度を実現することが可能である。
【００２５】
このような凹面鏡３Ａおよび凸面鏡３Ｂは、例えば、金属やガラスを母材として、凹反射面３ａ、凸反射面３ｃの形状を母材表面に形成し、母材表面に反射膜コートを施して製造することができる。
なお、図１は模式図のため、凹面鏡３Ａ、凸面鏡３Ｂを薄板状部材として描いているが、様々な厚肉形状も可能である。ただし、厚肉形状の場合には、光束Ｌ１、平行光束Ｌ３が遮蔽されて光利用効率が低下することのない形状にすることが好ましい。
また、図１は模式図のため、コンバージョン光学系３の支持構造の図示は省略している。コンバージョン光学系３の支持構造としては、カセグレン型の主鏡と副鏡とに用いられる周知の支持構造はすべて採用することができる。
【００２６】
保持台１２は、被検レンズＳの測定時に、被検レンズＳを平行光束Ｌ３の光路上に保持する保持機構である。
本実施形態では、保持台１２は、図２に示すように、平行光束Ｌ３の入射方向から順に、シフトステージ１２Ａと、チルトステージ１２Ｂ（被検物の姿勢を調整する調整機構）とが積層して構成されている。
保持台１２の中心部には、光軸Ｏ１に沿って平行光束Ｌ３の光束径Ｄ３よりも広く開口された開口部１２ａが貫通されている。
シフトステージ１２Ａは、チルトステージ１２Ｂを光軸Ｏ１に直交する２軸方向に移動する２軸方向の平行移動ステージである。
チルトステージ１２Ｂは、シフトステージ１２Ａ上で、光軸Ｏ１に対する２軸方向の傾動を行う装置部分であり、シフトステージ１２Ａと反対側の表面に、被検レンズＳを保持する保持部１２ｂが設けられている。
保持部１２ｂは、シフトステージ１２Ａ、チルトステージ１２Ｂの駆動時に、被検レンズＳが動かないように、図示略のチャック機構などの位置固定機構を備えることが好ましい。ただし、被検レンズＳの自重によって保持部１２ｂ上で安定して載置できる場合には、位置固定機構は省略することも可能である。
【００２７】
このような構成により、保持台１２では、シフトステージ１２Ａおよびチルトステージ１２Ｂによって、保持部１２ｂに保持された被検レンズＳの光軸Ｏ１に直交する方向における位置と、光軸Ｏ１に対する姿勢とを調整することができる。
【００２８】
以下、分光透過率測定機２０の光路について説明する場合、特に断らない限りは、被検レンズＳのレンズ光軸が、光軸Ｏ１と同軸に調整されている場合の光路について説明する。
【００２９】
ハーフミラー４は、光軸Ｏ１に沿って進む光束の一部の成分を側方に反射し、その他の成分を透過して直進させる光路分岐部である。
ここで、光軸Ｏ１に沿って進む光束は、被検レンズＳが平行光束Ｌ３の光路上に保持された場合には被検レンズＳを透過した透過光束Ｌ４であり、被検レンズＳが平行光束Ｌ３の光路から退避された場合には開口部１２ａを通過した平行光束Ｌ３である。
透過光束Ｌ４または平行光束Ｌ３においてハーフミラー４を透過する成分は、透過光束Ｌ５として、光軸Ｏ１に沿って直進し、後述する集光レンズ５のレンズ光軸に沿う軸上光束として入射する。
透過光束Ｌ４または平行光束Ｌ３においてハーフミラー４で反射される成分は、分岐光束Ｌ７として、ハーフミラー４によって反射された光軸Ｏ２に沿う軸上光束として側方に進み、光軸Ｏ２と同軸に設けられた集光レンズ９に入射する。
【００３０】
集光レンズ５は、ハーフミラー４を透過した透過光束Ｌ５を集光して、集光光束Ｌ６として、後述する分光器７の分光器開口６に入射させるレンズまたはレンズ群からなる第２の集光光学系である。
集光レンズ５の配置位置は、被検レンズＳの有無によらず、透過光束Ｌ５が略全光束が分光器開口６を通過できれば特に限定されない。
【００３１】
透過光束Ｌ５は、被検レンズＳが光路上に保持されている場合には被検レンズＳの屈折力に応じて収束光束または発散光束であり、被検レンズＳが光路から退避されている場合には平行光束Ｌ３である。
したがって、それぞれの場合の光軸Ｏ１に沿う方向の集光位置は異なるため、分光器開口６における光束径の大きさが異なる可能性がある。
しかし、本実施形態では、光束Ｌ１の光束径Ｄ１に比べて、平行光束Ｌ３の光束径Ｄ３を小径にしているため、焦点深度がより深くなっている。このため、集光位置からずれた分光器開口６の位置における光束径の増加が抑制されるため、透過光束Ｌ５の略全光量を分光器開口６に入射させやすくなっている。
【００３２】
集光レンズ５は、図示略の位置調整機構によって、光軸Ｏ１に沿う方向に移動可能に支持することが可能である。この場合、被検レンズＳの焦点距離に応じて、集光レンズ５の光軸Ｏ１に沿う方向に位置を変更することで、必要に応じて集光位置を移動することができる。
【００３３】
分光器７は、分光器開口６から入射した集光光束Ｌ６の分光特性を測定する装置部分であり、回折格子７ａと、光電変換を行う複数の受光素子が配列された光電変換素子７ｂとを備える。
回折格子７ａは、分光器開口６から入射された集光光束Ｌ６を回折して、波長ごとに分解して、光電変換素子７ｂの異なる受光素子上に結像するものである。
光電変換素子７ｂは、後述する演算処理部８に電気的に接続され、各受光素子の受光量に応じた電気信号を演算処理部８に出力できるようになっている。
【００３４】
演算処理部８は、光電変換素子７ｂから送信された電気信号をＡ／Ｄ変換して、各受光素子の位置から決まる測定波長λの分光強度データとして記憶し、分光強度データから被検レンズＳの分光透過率を算出する装置部分である。
被検レンズＳが平行光束Ｌ３の光路から退避して測定した場合の分光強度データを、Ｉ０（λ）、被検レンズＳが平行光束Ｌ３の光路上に保持して測定した場合の分光強度データを、Ｉｓ（λ）のように表すと、被検レンズＳの分光透過率Ｔｓ（λ）（％）は、次式（１）から算出される。
【００３５】
Ｔｓ（λ）＝{Ｉｓ（λ）／Ｉ０（λ）}×１００                    ・・・（１）
【００３６】
演算処理部８の装置構成は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータからなり、これにより上記演算機能に実現する演算プログラムが実行されるようになっている。
本実施形態では、演算処理部８は、算出された分光透過率Ｔｓ（λ）の数値やグラフを表示する表示部８ａを備えている。
【００３７】
集光レンズ９は、光軸Ｏ２と同軸に配置され、ハーフミラー４によって分岐された分岐光束Ｌ７を集光して、集光光束Ｌ８を形成するレンズまたはレンズ群からなる第３の集光光学系である。
【００３８】
撮像部１０は、集光光束Ｌ８を、ハーフミラー４を透過した光路における分光器開口６と光学的に等価な位置で撮像する装置部分であり、例えば、ＣＭＯＳセンサなどからなる撮像素子を備えたカメラなどで構成される。
撮像素子の受光面の位置は、光軸Ｏ２に沿う方向において、光軸Ｏ１上の分光器開口６と光学的に等価な位置に配置されており、光軸Ｏ２に直交する方向においては、撮像素子の所定画素、例えば、撮像エリアの中心画素を光軸Ｏ２が通る位置に配置されている。
撮像部１０は、モニタ１１と通信可能に接続されており、撮像した映像データをモニタ１１に送出できるようになっている。
【００３９】
モニタ１１は、撮像部１０から送出された映像データを表示する表示部である。
本実施形態では、モニタ１１の表示画面１１ａ上には、撮像素子上で透過光束Ｌ５により形成されるスポットに対応するスポット画像Ｐが表示される。さらに、モニタ１１には、光軸Ｏ２の位置に対応する所定画素の位置を示すため、例えば、十字線などの画像から構成される位置合わせ用チャートＣの画像を重ね合わせて表示される。
図１に示す例では、位置合わせ用チャートＣは、十字線からなり、十字線の交点である点Ｃ０が光軸Ｏ２の位置に相当している。
また、位置合わせ用チャートＣとして、分光器開口６に対応する線状図形を付加することも可能である。
【００４０】
モニタ１１は、適宜の画像処理回路を備えることにより、後述するスポット画像Ｐの位置調整を補助するための画像計測を行う構成を採用することも可能である。
この場合、例えば、光軸Ｏ２に対するスポット画像Ｐの位置座標を算出したり、スポット画像Ｐの大きさからこれと対応する分光器開口６上のスポット径の大きさを算出したりして、これらの算出結果を、表示画面１１ａ上に併せて表示することが可能である。
【００４１】
次に、本実施形態の分光透過率測定機２０の動作について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の分光透過率測定機における調整動作の動作説明図である。図４は、本発明の実施形態の分光透過率測定機の基準測定工程における光路について説明する模式的な光路図である。
【００４２】
分光透過率測定機２０により、被検レンズＳの分光透過率を測定するには、基準測定工程、被検物測定工程、および分光透過率算出工程を行う。
ここで、分光透過率算出工程は、基準測定工程および被検物測定工程が終了してから行う。ただし基準測定工程と被検物測定工程との実行順序はどちらが先でもよい。
【００４３】
基準測定工程は、被検レンズＳを平行光束Ｌ３の光路上に配置しない状態で分光強度データＩ０（λ）を測定する工程である。
被検物測定工程は、保持台１２によって被検レンズＳを平行光束Ｌ３の光路上に保持した状態で分光強度データＩｓ（λ）を測定する工程である。
分光透過率算出工程は、基準測定工程および被検物測定工程によって測定された分光強度データＩ０（λ）およびＩｓ（λ）を用いて、演算処理部８が分光透過率Ｔｓ（λ）を算出する工程である。
【００４４】
基準測定工程と被検物測定工程との違いは、被検レンズＳの有無だけであるため、以下では、被検物測定工程を中心に説明し、必要に応じて、基準測定工程における動作を説明する。
【００４５】
被検物測定工程では、図１に示すように、被検レンズＳを保持台１２の保持部１２ｂに保持させる。
このとき、被検レンズＳのレンズ光軸の位置や姿勢が、光軸Ｏ１の位置や姿勢と異なっていると、分光器７に集光光束Ｌ６の一部または全部が入射しないおそれがある。本実施形態では、まず、被検レンズＳの位置および姿勢の調整を行ってから分光測定を行う。
【００４６】
測定者は、図示略の操作部を介して、光源１を点灯して光Ｌ０を発生させる。
光Ｌ０は、コリメータレンズ２に入射すると集光されて、光軸Ｏ１の軸上を進む光束Ｌ１が形成される。本実施形態では、光束Ｌ１は、光束径Ｄ１の平行光束である。
光束Ｌ１は、コンバージョン光学系３に入射して、平行光束Ｌ３として出射される。
すなわち、光束Ｌ１のうちコンバージョン光学系３の凸面鏡３Ｂによって遮光される中心部を除く部分が、コンバージョン光学系３の凹面鏡３Ａの凹反射面３ａに入射し、凹反射面３ａによって反射されて収束光束Ｌ２が形成される。
収束光束Ｌ２は、コンバージョン光学系３の凸面鏡３Ｂの凸反射面３ｃの中心部に入射し、凸反射面３ｃで反射されて発散され、光束径Ｄ３の平行光束Ｌ３が形成される。
平行光束Ｌ３は、光軸Ｏ１上を直進して凹面鏡３Ａの開口部３ｂを通して、保持台１２に向かって出射される。
本実施形態では、コンバージョン光学系３は、反射光学系のみによって構成されているため、コンバージョン光学系３では色収差は発生しない。
【００４７】
保持台１２に向かう平行光束Ｌ３は、保持台１２の開口部１２ａを通過して、被検レンズＳに入射し、被検レンズＳを透過して、ハーフミラー４に向かう。
このとき、例えば、図３（ａ）に示すように、被検レンズＳのレンズ光軸Ｌｓが光軸Ｏ１に対して傾斜していると、被検レンズＳを透過する光束は、透過光束Ｌ４’のように、光軸Ｏ１に対して傾斜した方向に進んで、ハーフミラー４に到達する。
ハーフミラー４では、透過光束Ｌ４’が、透過光束Ｌ４’の進行方向に沿って透過する透過光束Ｌ５’と、ハーフミラー４で反射された分岐光束Ｌ７’とに分岐される。
【００４８】
透過光束Ｌ５’は、集光レンズ５に入射して、集光光束Ｌ６’が形成されるが、透過光束Ｌ５’は、集光レンズ５のレンズ光軸に対して傾斜して入射するため、光軸Ｏ１からずれた位置に集光される。
この集光位置が分光器開口６よりも外周側であると、集光光束Ｌ６’は、分光器７に入射しない。集光光束Ｌ６’の一部が分光器開口６に入射する場合には、分光器７の受光量が低下するため、分光測定の測定精度が悪化してしまう。
【００４９】
一方、分岐光束Ｌ７’は、集光レンズ９に入射して、集光光束Ｌ８’が形成されるが、分岐光束Ｌ７’は、集光レンズ９のレンズ光軸に対して傾斜して入射するため、光軸Ｏ２からずれた位置に集光され、撮像部１０の撮像素子上にスポットが形成される。
集光光束Ｌ８’によるスポットは、撮像部１０によって光電変換されて、位置合わせ用チャートＣとともに、スポット画像Ｐ’のように表示画面１１ａ上に表示される。
図３（ａ）の例では、集光光束Ｌ６’が、図示左側に集光位置がずれていることに対応して、位置合わせ用チャートＣの点Ｃ０に対して、図示上方にずれている。
【００５０】
測定者は、モニタ１１の表示画面１１ａの画像を見ながら、図示略の操作部を介して、シフトステージ１２Ａ、チルトステージ１２Ｂを操作し、スポット画像Ｐ’の中心が、点Ｃ０と重なるように、被検レンズＳの位置および姿勢を調整する。
このようにして、図３（ｂ）に示すように、透過光束Ｌ４が、光軸Ｏ１の軸上を進んでからハーフミラー４で分岐され、透過光束Ｌ５、分岐光束Ｌ７がそれぞれ集光レンズ５、９のレンズ光軸上に入射する状態が得られる。
【００５１】
このような調整後の状態では、透過光束Ｌ５は、集光レンズ５によって光軸Ｏ１上に集光される。この光軸Ｏ１上の集光位置は、分光器開口６の位置に一致しているとは限らないが、本実施形態では、平行光束Ｌ３の光束径Ｄ３は、平行光束Ｌ３を被検レンズＳおよび集光レンズ５で集光したときに、分光器開口６における集光光束Ｌ６の光束径が分光器開口６の開口径ｄ６よりも小さくなる大きさに設定されている。
このため、分光器開口６には、集光光束Ｌ６が分光器開口６によってけられたりすることなく、集光光束Ｌ６の全光量が入射することになる。
【００５２】
このような調整が終了したら、測定者は、分光器７による分光測定を開始させる
分光器７に入射した集光光束Ｌ６は、図１に示すように、回折格子７ａに入射して回折されるとともに、各波長成分が波長に応じて光電変換素子７ｂ上の異なる位置に結像される。
光電変換素子７ｂの各受光素子で光電変換された電気信号は、演算処理部８に送出されて、演算処理部８によりＡ／Ｄ変換された後、分光強度データＩｓ（λ）として記憶される。
以上で、被検物測定工程が終了する。
【００５３】
次に、基準測定工程について、上記被検物測定工程と異なる点を中心に説明する。
基準測定工程では、図４に示すように、保持台１２に被検レンズＳが配置されない状態で測定が行われる。このため、コンバージョン光学系３から出射された平行光束Ｌ３は、透過光束Ｌ４として開口部１２ａを通過して、光軸Ｏ１の軸上を進んで、ハーフミラー４に入射し、ハーフミラー４を透過して直進する透過光束Ｌ５と、ハーフミラー４で反射されて光軸Ｏ２上を進む分岐光束Ｌ７とに分岐される。
本工程では、透過光束Ｌ５は、平行光束Ｌ３のうちの透過成分であり、分岐光束Ｌ７は平行光束Ｌ３のうちの反射成分である。
【００５４】
透過光束Ｌ５は、集光光束Ｌ６として、集光レンズ５の焦点位置に集光されて、分光器開口６に入射する。
本実施形態では、平行光束Ｌ３の光束径Ｄ３は、平行光束Ｌ３を集光レンズ５で集光したときに、分光器開口６における集光光束Ｌ６の光束径が分光器開口６の開口径ｄ６よりも小さくなる大きさに設定されている。
このため、分光器開口６には、集光光束Ｌ６が分光器開口６によってけられたりすることなく、集光光束Ｌ６の全光量が入射することになる。
【００５５】
分岐光束Ｌ７は、集光光束Ｌ８として、集光レンズ９の焦点位置に集光されて撮像部１０に入射する。このため、測定者は、モニタ１１によって、集光光束Ｌ８のスポット画像Ｐが点Ｃ０上に位置することを確認することができる。
【００５６】
分光器７に入射した集光光束Ｌ６は、被検物測定工程と同様にして、分光測定され、光電変換素子７ｂの各受光素子で光電変換された電気信号が演算処理部８に送出され、演算処理部８によりＡ／Ｄ変換された後、分光強度データＩ０（λ）として記憶される。
以上で、基準測定工程が終了する。
【００５７】
基準測定工程は、光源１の光量変動などの影響を除去するため、１つの被検レンズＳを測定する都度に、その測定前または測定後に行うことが好ましい。ただし、複数の被検レンズＳを測定する間に光源１の光量が安定している場合には、基準測定工程は、複数の被検レンズＳに対して１回の割合で行うだけでもよい。
【００５８】
分光強度データＩ０（λ）、Ｉｓ（λ）が取得されたら、分光透過率算出工程を行う。
本工程では、演算処理部８が、記憶された分光強度データＩ０（λ）、Ｉｓ（λ）から、上記式（１）の演算を行って、分光透過率Ｔｓ（λ）を算出する。
算出された分光透過率Ｔｓ（λ）は、必要に応じて、表示部８ａに数値情報やグラフなどの形で表示される。
以上で、分光透過率算出工程が終了する。
【００５９】
本実施形態の分光透過率測定機２０によれば、測定に用いるため光源１から集光して形成した光束Ｌ１を、コンバージョン光学系３によって、より小径の平行光束Ｌ３を形成し、平行光束Ｌ３を被検レンズＳ、集光レンズ５のレンズ光軸上に入射して、集光して分光器開口６に入射させる。
このため、光束Ｌ１のように、より大きな光束径を有する光束を被検レンズＳ、集光レンズ５に入射させて集光する場合に比べて、集光位置の前後における光束径の変化が少なくなる。このため、光軸Ｏ１に沿う方向の集光位置が分光器開口６からずれていても、開口径ｄ６以下の光束径にすることができるため、分光器開口６における光量損失を防止できる。
このように、本実施形態では、集光レンズ５で集光した全光量が分光器７に直接入射されるため、例えば、積分球を介して分光器に入射する場合のような光量低下が生じない。この結果、Ｓ／Ｎの高い測定を行うことができる。
すなわち、屈折力を有する被検物であっても、分光測定に用いる測定光の光量低下を抑制することができ、測定精度を向上することができる
【００６０】
これに対して、集光レンズ５による集光光束を分光器開口６に直接入射させる場合でも、集光レンズ５が、本実施形態よりも光束径が大きな光束から集光する場合には、分光器開口６における光束径の大きさがばらつきやすいため、光量損失が起こりやすくなる。
すなわち、より大きな光束径から集光するため、焦点深度が浅くなり、例えば、被検レンズＳの種類や、配置誤差などによって、光軸Ｏ１に沿う方向の集光位置がずれると、分光器開口６上の光束径の大きさが大きく変わってしまう。これにより、光量損失が発生しやすくなる。
このような光量損失を避けるには、光軸Ｏ１に直交する方向の集光位置も高精度に合わせなければならなくなるため、被検レンズＳの位置調整により多大の時間がかかってしまう。
【００６１】
なお、上記実施形態の説明では、光束Ｌ１が平行光束であるため、コンバージョン光学系３としてアフォーカル光学系を採用しているが、コンバージョン光学系３から出射される光束が平行光束であれば、コンバージョン光学系３はアフォーカル光学系でなくてもよい。
すなわち、第１の集光光学系は、平行光束を形成する光学系には限定されず、非平行光束を形成する光学系でもよい。
第１の集光光学系が非平行光束を形成し、コリメート光学系がこの非平行光束からより小径の光束径を有する平行光束を形成する構成も可能である。この場合、非平行光束の光束径としては、非平行光束の最大の光束径よりも小径であることを意味する。
【００６２】
上記実施形態の説明では、分光透過率測定機２０の保持台１２が、シフトステージ１２Ａ、チルトステージ１２Ｂからなる調整機構を備える場合の例で説明したが、調整機構は必須な構成ではない。
例えば、保持部１２ｂに被検レンズＳを保持させるのみで、被検レンズＳのレンズ光軸の位置および姿勢の少なくとも一方を、対応する光軸Ｏ１の位置および姿勢の少なくとも一方に合わせることができれば、シフトステージ１２Ａおよびチルトステージ１２Ｂの少なくとも一方も削除することができる。
また、調整機構が不要な場合には、調整を行う際にスポット画像を観察するための光路分岐部、第３の集光光学系、撮像部、および表示部を削除することが可能である。
【００６３】
また、上記実施形態で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  光源
２  コリメータレンズ（第１の集光光学系）
３  コンバージョン光学系（コリメート光学系）
３Ａ  凹面鏡
３Ｂ  凸面鏡
４  ハーフミラー（光路分岐部）
５  集光レンズ（第２の集光光学系）
６  分光器開口（絞り）
７  分光器
８  演算処理部
９  集光レンズ（第３の集光光学系）
１０  撮像部
１１  モニタ（表示部）
１２  保持台（保持機構）
１２Ａ  シフトステージ
１２Ｂ  チルトステージ（被検物の姿勢を調整する調整機構）
２０  分光透過率測定機
Ｃ  位置合わせ用チャート
Ｄ１、Ｄ３  光束径
ｄ６  開口径
Ｉ０（λ）、Ｉｓ（λ）  分光強度データ
Ｌ０  光
Ｌ１  光束
Ｌ２  収束光束
Ｌ３  平行光束
Ｌ６、Ｌ６’、Ｌ８、Ｌ８’  集光光束
Ｌ４、Ｌ４’、Ｌ５、Ｌ５’  透過光束
Ｌ７、Ｌ７’  分岐光束
Ｌｓ  レンズ光軸
Ｏ１、Ｏ２、Ｏｍ  光軸
Ｐ、Ｐ’  スポット画像
Ｓ  被検レンズ（被検物）
Ｔｓ（λ）  分光透過率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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