(57)【要約】【課題】光学素子を被検査体として、非破壊で光学的に検査を行い得る新規な光学素子検査装置を実現する。【解決手段】この発明の光学素子検査装置は、パターン表示手段１０と、結像光学系と、を有し、パターン表示手段１０は、検査用パターンを表示し、前記結像光学系により前記検査用パターンを結像させる光束を生成するものであり、前記結像光学系は、前記光束により、検査用パターンの第１実像Ｉｍ１を結像させる第１光学系２０と、第１実像Ｉｍ１に共役な第２実像を形成し得る第２光学系３０とを有し、第１実像Ｉｍ１の結像位置が、被検光学素子０の設置位置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子検査装置であって、  
パターン表示手段と、
結像光学系と、を有し、
前記パターン表示手段は、検査用パターンを表示し、前記結像光学系により前記検査用パターンを結像させる光束を生成するものであり、
前記結像光学系は、前記光束により、前記検査用パターンの第１実像を結像させる第１光学系と、前記第１実像に共役な第２実像を形成し得る第２光学系とを有し、
前記第１実像の結像位置が、被検光学素子の設置位置である光学素子検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子検査装置であって、
被検光学素子による散乱光に基づき検査が行われる光学素子検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子検査装置であって、
第２実像が形成される位置にスクリーンを有する光学素子検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１項に記載の光学素子検査装置であって、
被検光学素子による散乱光に基づき検査が行われ、
第２実像が形成される位置に、散乱光検出手段として、１以上の散乱光検出センサが配置されている光学素子検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項に記載の光学素子検査装置であって、
反射性の被検光学素子の検査用であり、
前記反射性の被検光学素子による反射光を第２光学系に入射させる光学素子検査装置。
【請求項６】
請求項１ないし４の何れか１項に記載の光学素子検査装置であって、
透過性の被検光学素子の検査用であり、
前記透過性の被検光学素子を透過した透過光を第２光学系に入射させる光学素子検査装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１項に記載の光学素子検査装置であって、
被検光学素子による散乱光に基づき検査が行われ、
ミー散乱およびレイリー散乱の少なくとも一方の散乱を起こす被検光学素子の検査を行う光学素子検査装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか１項に記載の光学素子検査装置であって、
パターン表示手段が、２値の検査用パターンを２種以上、選択的に表示可能である光学素子検査装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１項に記載の光学素子検査装置を用い、
被検光学素子を、結像光学系の第１の結像光学系による第１実像の位置に設置して、被検光学素子の検査を行う光学素子検査方法。
【請求項１０】
請求項１ないし８の何れか１項に記載の光学素子検査装置を有し、
請求項９記載の光学素子検査方法を行う光学素子検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学素子検査装置および光学素子検査方法および光学素子検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査体に光を照射して被照射部の検査を光学的に行うことは、特許文献１等により従来から広く知られている。
【０００３】
検査の対象となる被検査体には、種々のものがあり、例えば特許文献１に記載の検査では、被検査体は回路基板等である。
【０００４】
光学的な検査の利点として、被検査体に対して「非破壊」で検査を行い得ることが挙げられる。光学素子の検査には一般的に非破壊検査が要請される。
【０００５】
光学的な検査として「顕微鏡観察による検査方法」が周知であるが、顕微鏡で一度に観察できる範囲は狭く、サイズの大きい被検査体の検査には必ずしも適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、光学素子を被検査体として、非破壊で光学的に検査を行い得る新規な光学素子検査装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の光学素子検査装置は、パターン表示手段と、結像光学系と、を有し、前記パターン表示手段は、検査用パターンを表示し、前記結像光学系により前記検査用パターンを結像させる光束を生成するものであり、前記結像光学系は、前記光束により、前記検査用パターンの第１実像を結像させる第１光学系と、前記第１実像に共役な第２実像を形成し得る第２光学系とを有し、前記第１実像の結像位置が、被検光学素子の設置位置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、光学素子を被検査体として、非破壊で光学的に検査を行い得る新規な光学素子検査装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光学素子検査装置の実施の１形態を概念図的に示す図である。
【図２】光学素子検査装置の実施の別形態を概念図的に示す図である。
【図３】パターン表示手段の１例を説明するための図である。
【図４】検査用パターンをネガ像として３例示す図である。
【図５】反射性の被検光学素子を説明するための図である。
【図６】ミー散乱によるゴースト光の例を説明するための図である。
【図７】透過性の被検光学素子を説明するための図である。
【図８】レイリー散乱によるゴースト光の例を説明するための図である。
【図９】光学素子検査システムの１例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、光学素子検査装置の実施の１形態を「概念図的」に示す図である。
【００１２】
概念図的な図であるので、個々の要素の相対的な大小関係等は実際のものと異なる。
【００１３】
図において、符号１０は「パターン表示手段」、符号２０は「第１光学系」、符号３０は「第２光学系」、符号０は「被検光学素子」を示す。
【００１４】
第１光学系２０と第２光学系３０とは「結像光学系」を構成する。  
また、符号４０は「スクリーン」、符号５０は「散乱光検出手段」を示している。
【００１５】
この実施の形態の光学素子検査装置は、「平反射面を持つ反射部材」を被検光学素子０として検査を行う場合を想定している。
【００１６】
パターン表示手段１０は、説明中の例では、照明光生成部１１と、反射ミラー１３と、
イメージ表示素子１５を有して構成されている。
【００１７】
照明光生成部１１から「白色光による照明光束」を放射させ、反射ミラー１３を介してイメージ表示素子１５を照射する。
【００１８】
イメージ表示素子１５は、周知のＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）であり、アレイ配列したマイクロミラーの個々の傾きを制御して検査用パターンを表示する。
【００１９】
検査用パターンが表示されたイメージ表示素子１５に前記照明光束を照射すると、検査用パターンにより空間変調された反射光束が得られる。
【００２０】
このように空間変調された反射光束は、第１光学系２０に入射して、第１光学系の結像作用を受け、第１実像Ｉｍ１として結像される。
【００２１】
第１実像Ｉｍ１は、検査用パターンの第１光学系２０による像であって「平面状」であり、この第１実像Ｉｍ１の結像位置に被検光学素子０が設置される。
【００２２】
被検光学素子０は、前述の如く「平反射面を持つ反射部材」であり、平反射面が第１実像Ｉｍ１と略合致するように設置される。
【００２３】
第１実像Ｉｍ１を結像した光束は、被検光学素子０の平反射面で反射され、第２光学系３０に入射する。
【００２４】
第２光学系３０は、この例では「凹面鏡」で、光学的には「第１実像Ｉｍ１に共役な第２実像」を結像し得るものである。
【００２５】
スクリーン４０は、第２実像の結像位置に配置されている。
【００２６】
図１において、符号ＩｍＦで示す「結像光束」は、第２実像を結像する光束であり、スクリーン４０上に第２実像として結像される。
【００２７】
第２実像は「結像光学系による検査用パターンの像」である。
【００２８】
被検光学素子０が不良品であると、反射光は「結像光束のみ」とはならず、不要な反射光ＦＤも発生させる。
【００２９】
この「不要な反射光ＦＤ」については後述するが、一般に「ランダムな散乱光」であり、第２光学系３０による第２実像に対する所謂「ゴースト光」として現れる。
【００３０】
従って、スクリーン４０上に、第２実像とともにゴースト光が現れるか否かを目視で観察することによっても、被検光学素子０の良否を知ることができる。
【００３１】
前述の如く、ゴースト光は「ランダムな散乱光」であるが、散乱光検出手段５０により検出することもできる。
【００３２】
ゴースト光の有無を「目視で観察する」のでなければ、スクリーン４０を配備することは必ずしも必要ではなく、散乱光検出手段５０により自動的に検出することもできる。
【００３３】
具体的な説明は後述することとし、以下には、実施の別形態を説明する。
【００３４】
図２は、実施の別形態を「概念図的」に示している。繁雑を避けるため、混同の虞が無いと思われるものについては、図１におけると符号を共通化する。
【００３５】
図１の実施の形態における被検光学素子Ｏは「平反射面を持つ反射部材」であるが、図２の実施の形態における被検光学素子０Ａは「光透過性を高めた平行平板」である。
【００３６】
図２に示す如く、パターン表示手段１０からは、図１の実施の形態と同様に「検査用パターンにより空間変調された反射光束」が第１光学系２０に入射する。
【００３７】
そして、空間変調された反射光束は、第１光学系の結像作用を受け、第１実像Ｉｍ１として結像される。
【００３８】
第１実像Ｉｍ１は「平面状」で、この第１実像Ｉｍ１の結像位置に被検光学素子０Ａが設置される。
【００３９】
被検光学素子０Ａは、前述の如く「光透過性を高めた平行平板」であり、平板面が第１実像Ｉｍ１と略合致するように設置される。
【００４０】
第１実像Ｉｍ１を結像した光束は、被検光学素子０Ａを透過し、第２光学系３０Ａに入射する。
【００４１】
第２光学系３０Ａは「凹面鏡」で、光学的には、第１実像Ｉｍ１に共役な第２実像を結像し得るものである。即ち、図２の実施の形態では、第１光学系２０と第２光学系３０Ａとが「結像光学系」を構成する。  
第２光学系３０Ａとしては、図１の実施の形態で用いている第２光学系３０と同じ凹面鏡を用いてもよい。
【００４２】
第２光学系３０Ａにより反射された結像光束Ｉｍ１は、スクリーン４０上に第２実像として「結像光学系による検査用パターンの像」を結像する。
【００４３】
被検光学素子０Ａが不良品であると、反射光は「結像光束のみ」とならず、不要な反射光ＦＤ（ランダムな散乱光）も発生させ、第２実像に対する「ゴースト光」として現れる。
【００４４】
従って、スクリーン４０上に、第２実像とともにゴースト光が現れるか否かを目視の観察や、散乱光検出手段５０による検出で確認できる。
【００４５】
ゴースト光が発生するか否かを上記の如く確認することにより、被検光学素子０Ａの良否を知ることができる。
【００４６】
図１、図２に示す実施の形態では、前述の如く、スクリーン４０の前面側からの目視や「デジタルカメラ等による撮影」によってもゴースト光の有無を観察できる。
【００４７】
しかし、ゴースト光の強度が微弱である場合には、上記の如く散乱光検出手段５０を設けるのが良い。
【００４８】
上には、被検光学素子０Ａとして「光透過性を高めた平行平板」を例示したが、被検光学系は、例えば「単レンズ」とすることもできる。
【００４９】
このような場合には、第１実像Ｉｍ１が「単レンズの主面」に合致するようにして、単レンズ（被検光学素子）を第１実像の位置に配置すればよい。
【００５０】
ここで、図１および図２に例示したパターン表示手段１０の例を、図３を参照して説明する。
【００５１】
図３における符号１５は「イメージ表示素子」、符号１３は「反射ミラー」である。
【００５２】
図１、図２において符号１１で示した「照明光生成部」は、図３に示す光源部１１１、パターン生成部１１３、照明光均一化素子１１５、集光光学系１１７を有している。
【００５３】
光源部１１１は、例えば超高圧水銀ランプ等の「白色光源」であり、パターン生成部１１３により点滅を制御される。
【００５４】
照明光均一化素子１１５は、白色光源が持つ配光分布を均一にするもので、例えば、柱状ガラス等、種々のものが知られ、これら公知のものを適宜用いることができる。
【００５５】
具体的には、白色光源である光源部１１１からの白色光を入射され、内部を伝搬させつつ反射を繰り返させて射出させる。
【００５６】
伝搬途上で反射が繰り返されることにより、射出光が射出する射出面上の光強度は均一化される。
【００５７】
集光光学系１１７は、照明光均一化素子１１５において「均一な光強度」となった射出面を物体とし、その像を、反射ミラー１３を介して、イメージ表示素子１５の「イメージ表示面」上に結像させて照明光とする。
【００５８】
イメージ表示素子１５は、前述の例ではＤＭＤであり、以下において、ＤＭＤ１５とも言う。
【００５９】
ＤＭＤ１５は、一辺が１０μｍ程度の正方形状の微小ミラーが２次元的にアレイ配列されたものであり、各々の微小ミラーを異なる２方向に傾け、スクリーンに向かうＯＮ光と、それ以外のＯＦＦ光とを形成する。
【００６０】
上記ＯＮ光を形成させる微小ミラーの２次元配列が「結像光学系により結像されるイメージ」、即ち、検査用パターンである。
【００６１】
このように検出用パターンを表示したＤＭＤ１５に、上記白色光の照明光が照射されると、検査用パターンに従って空間変調された反射光となる。
【００６２】
空間変調された「ＯＮ光」は、光束ＦＸとして第１光学系２０に入射する。
【００６３】
ＤＭＤ１５にどのようなイメージを表示させるかは、パターン生成部１１３により決定される。パターン生成部１１３は、決定したイメージに従ってＤＭＤ１５を制御し、上記検査用パターンを「ＯＮ光を形成させる微小ミラーの２次元配列」として形成する。
【００６４】
パターン生成部１１３は、具体的にはマイクロコンピュータやＣＰＵとして実現することができる。
【００６５】
以下に、「検査用パターン」につき説明する。  
検査用パターンは「ゴースト光として検出される散乱光に適したパターン」を選択することが可能である。
【００６６】
欠陥のある被検光学素子による散乱光は、種種のタイプのものが考えられる。
【００６７】
例えば、欠陥として、被検光学素子にサブｍｍから数十μｍ程度の「傷」がある場合、この傷による散乱は「幾何光学的な散乱」である。
【００６８】
数十μｍから数μｍの範囲の大きさの欠陥では、散乱は「回折による散乱」となる。
【００６９】
欠陥の大きさがサブμｍから数十ｎｍの範囲では「ミー散乱」が生じ易く、数十ｎｍ以下になると「レイリー散乱」が生じ易くなる。
【００７０】
「幾何光学的な散乱の場合」には、ゴースト光のパターンに特別の規則性はなく、この場合には「検査用パターン」には、特に制限はない。
【００７１】
「回折による散乱」の場合は、スクリーン上に形成される検査用パターンの像と「回折によるゴースト光のパターン」が、重なり合わないような検査用パターンを選択するのが良い。
【００７２】
「ミー散乱」や「レイリー散乱」の場合には、それぞれに適した検査用パターンを選択することができる。
【００７３】
図４に、検査用パターンを３種類示す。  
図４のパターンにつき、付言すると、図４に示す３種の検査用パターンは「ネガ像」として表示されている。
【００７４】
即ち、これらの図において、白地の部分は実際には「黒」で、白地でない部分が「白」である。
【００７５】
第１光学系２０による第１実像は、図３の各パターンを白黒反転させた「ポジ像」である。
【００７６】
図４（ａ）は、全体のパターンの中央部に矩形状の「白パターンＰＴ１」があり、その周りを「黒パターン」が囲繞しているパターンである。
【００７７】
図４（ｂ）に示すパターンは、全体のパターンにおける「左側やや上より」に白パターンＰＴ２があり、その周りを黒パターンが囲繞しているパターンである。
【００７８】
図４（ｃ）に示すパターンは、全体のパターンに、比較的小さい白パターンＰＴ３が２次元的にアレイ配列されたパターンである。
【００７９】
図４の３種の検査用パターンにおける「白パターンＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３」は、ＤＭＤ１５上では「ＯＮ光を形成させる複数の微小ミラーの配列」で形成されている。
【００８０】
以下、図１、図２に示した実施の形態に関し、具体的な被検光学素子の例を挙げて説明する。
【００８１】
図５は、図１の実施の形態における被検光学素子０の１例を説明図的に示している。
【００８２】
被検光学素子０は「平反射面を持つ反射部材」である。
【００８３】
被検光学素子０は、平行平板状のガラス基板ＧＳの片面に、アルミニウムや銀等による金属膜ＭＬを蒸着形成し、金属膜ＭＬの表面を平反射面としている。
【００８４】
平反射面上には「反射率を増加させるための増反射層ＲＰＬが形成されている。増反射層ＲＰＬは、低屈折率膜と高屈折率膜を交互に４層重ねて形成されている。
【００８５】
低屈折率膜の材料は例えばＭｇＦ２、高屈折率膜の材料は例えばＴｉＯ２である。
【００８６】
増反射層ＲＰＬの上層は「透明な保護膜ＰＲＴ］となっている。
【００８７】
図５は説明図であるので、各部の厚みなどは実際と異なっている。  
実際には、ガラス基板ＧＳの厚みは１ｍｍ程度、金属膜ＭＬの厚みは１００ｎｍ程度である。増反射層ＲＰＬを構成する各膜の厚さは数十ｎｍ程度、保護膜ＰＲＴの厚さも数十ｎｍである。
【００８８】
各膜は、真空蒸着法やスパッタリング法などにより形成される。
【００８９】
図５（ａ）は被検光学素子０が「良品」である場合を示す。  
「入射光（第１光学系２０からの光）」は、平反射面をなす金属膜ＭＬの表面で反射され「反射光」となって射出する。
【００９０】
この反射光は、図１に示す第２光学系３０により、スクリーン４０上に検査用パターンの像（第２実像）として結像する。
【００９１】
図５（ｂ）は、被検光学素子０が「欠陥品」であり、金属膜ＭＬや増反射層ＲＰＬ、保護膜ＰＲＴ等に「傷や、異物」等の欠陥がある場合を説明図的に示している。
【００９２】
「入射光」は平反射面に向かって入射するが、平反射面に至るまでに、欠陥ＤＦにより散乱され、平反射面で反射された反射光も一部が、欠陥ＤＦにより散乱される。
【００９３】
散乱された光自体も、欠陥ＤＦにより散乱される。
【００９４】
このようにして、反射光の他に「散乱光」が発生する。
【００９５】
散乱光は、図１に示す第２光学系３０によりスクリーン４０側に反射され、スクリーン４０上にゴースト光を生じさせる。
【００９６】
ゴースト光の強度、即ち、散乱の強度は、欠陥ＤＦの大きさ・密度に依存する。
【００９７】
欠陥ＤＦの原因としては、金属膜ＭＬや増反射層ＲＰＬの各膜、保護膜ＰＲＴを成膜する際の、洗浄不足によるガラス基板表面の汚れ、膜材料のコンタミネーションや、蒸着時の真空度の不足などが挙げられる。
【００９８】
説明の具体性のために、図５に示した被検光学素子０の欠陥ＤＦの大きさが「サブμｍから数十ｎｍの範囲」であり、「ミー散乱」が生じる場合を説明する。
【００９９】
図６は、図１の実施の形態において、被検光学素子０として図５に示したものを用い、検査用パターンとして、図４（ｃ）に示したものを用いた場合を説明する図である。
【０１００】
被検光学素子０は、図５（ｂ）に示すように欠陥ＤＦを有するものである。
【０１０１】
図６（ａ）は、スクリーン４０上に結像された第２実像の様子を示している。
【０１０２】
スクリーン４０上には、図４（ｃ）に示した検査用パターン（図４（ｃ）はネガのパターンである。）の第２実像が形成されている。
【０１０３】
図６（ａ）に示されているのは、検査用パターン本来の「ポジのパターン」の第２実像であり、また、第２実像の他に「ゴースト光のパターン」が生じている。
【０１０４】
ゴースト光は、画面の左右方向中央では、２次元的に配列された「正方形状のパターン」の「左右両側に尾を引く」ように現れる。
【０１０５】
また、図の左右方向の周辺部に行くにつれ、上記正方形状のパターンの「斜め両側」に尾を引くように現れる．
これらのゴースト光は「全体的に見る」と円弧状に見える。
【０１０６】
全体としてみたゴースト光が「円弧状のパターン」となるのは、図１に示したように、検査用パターンが「斜め投射」であることや、第２光学系３０である凹面ミラーの形状が反映されたものである。
【０１０７】
個々の正方形パターンから「狭い範囲」にゴースト光が出ているのは、散乱体である欠陥の大きさがある程度大きいことによるミー散乱が生じており、散乱角がそれほど大きくないことを表している。
【０１０８】
このようなゴースト光のパターンは、被検光学素子０による散乱が「ミー散乱」となる場合に、図４（ｃ）の検査用パターンを用いた場合に特徴的なパターンである。
【０１０９】
従って、スクリーン上で「検査用パターンの像と重ならない位置で、ゴースト光のパターンを検出できる位置」に、散乱光検出手段５０を配置することによりゴースト光を効率よく検出することができる。
【０１１０】
図６（ｂ）は、スクリーン上に「散乱光検出手段」を配備した状態を示している。  
「散乱光検出手段」は、複数（図の例では８個）の散乱光検出センサとして、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、・・ＰＤｉ、・・ＰＤ８を配置した例である。
【０１１１】
これらフォトダイオードＰＤｉ（＝１〜８）は、検査用パターンの「正方形状のパターンの像ＩＰＴ３（実際には白色である。）」の配列を避け、「ゴースト光の弧状の配列」に重なり合うように配置される。
【０１１２】
このようにして、ゴースト光の有効な検出が可能となるので、例えば、フォトダイオードＰＤｉの１個以上の出力が「所定の閾値以上となった場合」に、被検光学素子０を欠陥品と判断することができる。
【０１１３】
図７は、図２の実施の形態の被検光学素子０Ａの１例を説明図的に示している。
【０１１４】
前述の如く、被検光学素子０Ａは「光透過性を高めた平行平板」である。
【０１１５】
即ち、図７に示す如く、悲観光学素子ＯＡは、平行平板状のガラス基板ＧＳＡの片面に、反射防止層ＴＲＰが形成されたものである。
【０１１６】
反射防止層ＴＲＰは、周知の適宜のものを用いてよく、この図では４層構造である。
【０１１７】
図７は説明図であり、各部の厚みなどは実際と異なっている。  
実際には、ガラス基板ＧＳの厚みは１ｍｍ程度、反射防止層ＴＲＰを構成する各膜の厚さは数十ｎｍ程度である。
【０１１８】
反射防止膜ＴＲＰの各膜は、真空蒸着法やスパッタリング法などにより形成される。
【０１１９】
図７（ａ）は、被検光学素子ＯＡが良品で、欠陥がない場合を示している。  
「入射光（第１光学系２０からの光）」は、反射防止膜ＴＲＰとガラス基板ＧＡＳとを透過し（その際、ガラス基板ＧＳＡでは屈折される。）「透過光」となって射出する。
【０１２０】
この透過光は、図２に示す第２光学系３０Ａにより、スクリーン４０上に検査用パターンの像として結像する。
【０１２１】
図７（ｂ）は、被検光学素子０Ａが「欠陥品」であり、ガラス基板ＧＳＡや反射防止層ＴＲＰ内に「傷や、異物」等の欠陥ＤＦがある場合を説明図的に示している。
【０１２２】
入射光は、反射防止層ＴＲＰに入射するが、ガラス基板ＧＳＡに至るまでに、欠陥ＤＦにより散乱され、ガラス基板ＧＳＡ内でも欠陥ＤＦにより散乱される。
【０１２３】
散乱された光自体も、欠陥ＤＦにより散乱される。
【０１２４】
このようにして、「透過光」の他に「散乱光」が発生する。
【０１２５】
この散乱光は、図２に示す第２光学系３０Ａによりスクリーン４０側に反射され、スクリーン４０上にゴースト光を生じさせる。
【０１２６】
ゴースト光の強度、即ち、散乱の強度は、欠陥ＤＦの大きさ・密度に依存する。
【０１２７】
欠陥ＤＦの原因としては、反射防止層ＴＲＰの各膜を製膜する際の、洗浄不足によるガラス基板表面の汚れ、膜材料のコンタミネーションや、蒸着時の真空度の不足などが挙げられる。
【０１２８】
ガラス基板ＧＳＡも不良品で、内部に気泡や異物等の欠陥が存在する場合がある。
【０１２９】
以下には、説明の具体性のために、図７に示した被検光学素子０Ａにおける欠陥ＤＦの大きさが「数十ｎｍ以下の範囲」で「レイリー散乱」が生じる場合を説明する。
【０１３０】
図８は、図２の実施の形態において、被検光学素子０Ａとして図７に示したものを用い、検査用パターンとして、図４（ｂ）に示したものを用いた場合を説明する図である。
【０１３１】
図８（ａ）は、スクリーン４０上に結像された第２実像の様子を示している。
【０１３２】
即ち、スクリーン４０上には、図４（ｂ）に示した検査用パターン（図４（ｂ）はネガのパターンである。）の第２実像が形成されている。
【０１３３】
図８（ａ）にはまた、上記第２実像（白色の矩形状部分であり、図４（ｂ）に示す白パターンＰＴ２の第２実像である。）の他に「ゴースト光のパターン」が生じている。
【０１３４】
ゴースト光は、図８（ａ）に示すように、第２実像ＩＰＴ２の右方に「右下がりのパターン」として生じている。
【０１３５】
「レイリー散乱」の強度は、光の波長の４乗に逆比例することが知られており、波長が短くなるほど強く散乱される。
【０１３６】
従って、検査用パターンの第１実像を「白色光」で結像させた場合、青い色の成分ほど強く散乱されることになる。
【０１３７】
このことから、ゴースト光の色が「青みがかって」いればレイリー散乱が生じているものと見ることができ、欠陥ＦＤの大きさが「数十ｎｍ」より小さいことが分かる。
【０１３８】
図８（ａ）に示すように、ゴースト光は「広い範囲」で「矩形状の第２実像（図４（ｂ）の白パターンＰＴ２の第２実像ＩＰＴ２）から右下がりの弧状」に発生している。
【０１３９】
このようなゴースト光のパターンは、被検光学素子０Ａによる散乱がレイリー散乱となる場合に、図４（ｂ）の検査用パターンを用いた場合に特徴的なパターンである。
【０１４０】
そこで、スクリーン上で、検査用パターンの像と重ならない位置で、ゴースト光のパターンを検出できる位置に、散乱光検出手段５０を配置することによりゴースト光を効率よく検出することができる。
【０１４１】
図８（ｂ）は、スクリーン上に「散乱光検出手段」を配備した状態を示している。  
「散乱光検出手段」は、複数（図の例では４個）の散乱光検出センサとして、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４を配置した例である。
【０１４２】
これらフォトダイオードＰＤｉ（＝１〜４）は、図４（ｂ）に示す白パターンＰＴ２の
第２実像ＩＰＴ２を避け「弧状のゴースト光」に重なり合うように配置される。
【０１４３】
このようにして、ゴースト光の有効な検出が可能となるので、例えば、フォトダイオードＰＤｉの１個以上の出力が、所定の閾値以上となった場合に、被検光学素子０を欠陥品と判断することができる。
【０１４４】
なお、図４（ｂ）に（ネガ像）を示した検査用パターンに代えて図４（ｃ）に示した検査用パターンを用いると「正方形状のパターンのアレイ」の第２実像の強度が大きい。
【０１４５】
レイリー散乱によるゴースト光の強度は比較的に弱く、第２実像のフレア光に「埋もれた状態」になるため、このような場合、検出が困難になり易い。
【０１４６】
従って、被検光学素子ＯＡによる散乱がレイリー散乱である場合には、検査用パターンとしては、図４（ｂ）あるいは図４（ａ）に示すものが好ましい。
【０１４７】
また、ミー散乱の場合には図４（ｃ）の検査用パターンが好ましい。
【０１４８】
被検光学素子の欠陥による散乱が、ミー散乱となるかレイリー散乱となるかは、あらかじめわからない場合もある。
【０１４９】
このような場合を考慮すると、検査用パターンは、複数種類のものを切り替えて可能とし、散乱の種類に適した検査用パターンを選択して用いられるようにするのが良い。
【０１５０】
図１、図２に示した実施の形態では、前述の如く、イメージ表示素子であるＤＭＤ１５に表示するイメージを、パターン生成部１１３で適宜に生成できるので、このような検査用パターンの切り替えが可能である。
【０１５１】
若干補足する。  
上には特に説明しなかったが、結像光学系を構成する第１光学系、第２光学系のうち、第１光学系２０は「レンズ系による結像光学系」である。
【０１５２】
図１、図２の実施の形態の場合、第１実像はＤＭＤ１５上の検査用パターンと平行でない。また、第１実像は平面である。
【０１５３】
このように、検査用パターンに対して傾き、しかも平面となる第１実像を形成するように第１光学系２０を構成することは、上記レンズ系の設計により適宜に可能である。
【０１５４】
第１実像Ｉｍ１は、被検光学素子０、０Ａが平面であることに対応して平面であるが、第１実像Ｉｍ１は正確な平面でなくても、実質的に被検光学素子の平面にフィットできる面であればよい。
【０１５５】
光学素子検査装置の目的は、検査用パターンの良好な像を結像させることにあるのではなく「散乱光によるゴースト光」が検出できればよい。
【０１５６】
従って、結像光学系の光学性能は「投射光学系に必要とされる性能」が実現されている必要は必ずしもないのである。
【０１５７】
また、被検光学素子が平面でなく、曲面である場合にも、第１光学系２０のレンズ系の設計により、被検光学素子の曲面にフィットするような像面湾曲を持つ第１実像を結像するようにできる。
【０１５８】
第１実像の大きさは、第１光学系２０の設計条件として適宜に設定できる。  
従って、被検光学素子のサイズに応じたサイズの第１実像を結像させることが可能であり、大サイズの被検光学素子でも、広い面積領域を一度に検査することができる。
【０１５９】
図９は、光学素子検査システムの実施の１形態を説明するための図である。
【０１６０】
図９において、符号９１は「光学素子検査光学系」、符号９２は「散乱光検出手段」、符号９３は「良否判定手段」を示している。
【０１６１】
光学素子検査光学系９１は、図１または図２において「スクリーン４０と散乱光検出手段５０を除いた部分」である。
【０１６２】
光学系検査光学系９１により発生する散乱光を散乱光検出手段５０により検出する。散乱光検出手段５０は、例えば、図６（ｂ）に示した如きものである。
【０１６３】
散乱光検出手段５０の出力を、良否判定手段９３に入力する。
【０１６４】
良否判定手段９３は、入力値が「予め設定された閾値」を超えるか否かにより、被検光学素子の良否を判定する。  
良否判定手段９３は、例えばマイクロコンピュータにより構成でき、光学素子検査光学系９１や散乱光検出手段９２を制御する制御手段として用いることができる。
【０１６５】
以上のように、この発明によれば、以下の如き新規な光学素子検査装置および光学素子検査方法および光学素子検査システムを実現できる。
【０１６６】
［１］
光学素子検査装置であって、パターン表示手段１０と、結像光学系と、を有し、パターン表示手段１０は、検査用パターンを表示し、前記結像光学系により前記検査用パターンを結像させる光束を生成するものであり、前記結像光学系は、前記光束により、前記検査用パターンの第１実像Ｉｍ１を結像させる第１光学系２０と、第１実像Ｉｍ１に共役な第２実像を形成し得る第２光学系３０、３０Ａとを有し、第１実像Ｉｍ１の結像位置が、被検光学素子０、０Ａの設置位置である光学素子検査装置。
【０１６７】
［２］
［１］記載の光学素子検査装置であって、被検光学素子０、０Ａによる散乱光に基づき検査が行われる光学素子検査装置。
【０１６８】
［３］
［１］または［２］記載の光学素子検査装置であって、第２実像が形成される位置にスクリーン４０を有する光学素子検査装置。
【０１６９】
［４］
［１］ないし［３］の何れか１に記載の光学素子検査装置であって、被検光学素子０、０Ａによる散乱光に基づき検査が行われ、第２実像が形成される位置に、散乱光検出手段として、１以上の散乱光検出センサＰＤｉが配置されている光学素子検査装置。
【０１７０】
［５］
［１］ないし［４］の何れか１に記載の光学素子検査装置であって、反射性の被検光学素子０の検査用であり、前記反射性の被検光学素子０による反射光を第２光学系３０に入射させる光学素子検査装置。
【０１７１】
［６］
［１］ないし［４］の何れか１に記載の光学素子検査装置であって、透過性の被検光学素子０Ａの検査用であり、前記透過性の被検光学素子０Ａを透過した透過光を第２光学系３０Ａに入射させる光学素子検査装置。
【０１７２】
［７］
［１］ないし［６］の何れか１に記載の光学素子検査装置であって、被検光学素子による散乱光に基づき検査が行われ、ミー散乱およびレイリー散乱の少なくとも一方の散乱を起こす被検光学素子０、０Ａの検査を行う光学素子検査装置。
【０１７３】
［８］
［１］ないし［７］の何れか１に記載の光学素子検査装置であって、パターン表示手段１０が、２値の検査用パターンを２種以上、選択的に表示可能である光学素子検査装置。
【０１７４】
［９］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の光学素子検査装置を用い、被検光学素子０、０Ａを、結像光学系の第１光学系２０による第１実像Ｉｍ１の位置に設置して、被検光学素子０、０Ａの検査を行う光学素子検査方法。
【０１７５】
［１０］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の光学素子検査装置を有し、［９］記載の光学素子検査方法を行う光学素子検査システム。
【０１７６】
上記［１］、［２］によれば、第１実像Ｉｍ１を形成する結像光学系を用い、被検光学素子０、０Ａの良否を「非破壊的に検査」することが可能である。
【０１７７】
上記［３］によれば、スクリーン上にえられる第２実像とゴースト光を目視で観察して、被検光学素子０、０Ａの良否を検査できる。
【０１７８】
［４］によれば、散乱光検出手段により効率よく、且精度よく、被検光学素子０、０Ａの良否を検査できる。
【０１７９】
［５］によれば、反射性の被検光学素子０の良否を検査できる。
【０１８０】
［６］によれば、透過性の被検光学素子０Ａの良否を検査できる。
【０１８１】
［７］によれば、ミー散乱やレイリー散乱の原因となる「微小な欠陥を有する被検光学素子」の検査を行うことができる。
【０１８２】
［８］によれば、被検光学素子の欠陥による「散乱のタイプに応じた検査用パターン」を選択することにより、良好な検査を効率よく実施できる。
【０１８３】
［９］によれば、被検光学素子の良否を検査する検査方法を実現できる。
【０１８４】
［１０］によれば、被検光学素子の良否を検査する検査システムを実現できる。
【０１８５】
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。  
例えば、「パターン表示手段」は、上に例示したＤＭＤに限らず、ＬＥＤアレイのように発光型のものを用いて、発光したＬＥＤの配列により「検査用パターン」を表示することもできる。
【０１８６】
散乱光の検出に用いる複数の散乱光検出センサは、フォトダイオードに限らず、照度計や輝度計を用いることもできる。
【０１８７】
第２光学系３０、３０Ａをなす凹面鏡は、球面や非球面の回転対称曲面、或いは回転非対称の自由曲面として構成することもできる。
【０１８８】
検査対象の被検光学素子は上記の例では平行平板状のものを説明したが、曲面を有するものでもよい。
【０１８９】
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１９０】
０、０Ａ      被検光学素子  
１０          パターン表示手段  
２０          第１光学系  
３０、３０Ａ  第２光学系  
Ｉｍ１        第１実像  
ＩｍＦ        結像光束  
４０          スクリーン  
５０          散乱光検出手段  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１９１】
【特許文献１】特開２０１３−１１３８３２号公報
【特許文献２】特開２０１３−  ８３８１７号公報
【図１】
2015225059.tif 000003
【図２】
2015225059.tif 000004
【図３】
2015225059.tif 000005
【図４】
2015225059.tif 000006
【図５】
2015225059.tif 000007
【図６】
2015225059.tif 000008
【図７】
2015225059.tif 000009
【図８】
2015225059.tif 000010
【図９】
2015225059.tif 000011