(57)【要約】【課題】波面収差測定中においても被検レンズの姿勢を確認できるとともに、被検レンズを単にαβ傾斜ステージに載せるだけで、被検レンズを所望の姿勢に設定することが可能な波面収差測定装置及び波面収差測定方法を提供する【解決手段】基準平面板によって反射された光と、基準平面板を透過した後に、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び被検レンズ及び基準平面板を透過した光と、によって得られる干渉縞を観察することによって被検レンズの波面収差を測定し、基準平面板に関して被検レンズが配置される側に配置されたコーナーキューブプリズムで反射された光の点像の位置を記憶することにより測定中心を設定し、さらに、コーナーキューブプリズムに代えて所定位置に配置された被検レンズの平面部で反射された光を点像化し、この点像の位置と測定中心とが一致するか否かを判断することによって被検レンズの姿勢を算出可能な姿勢算出手段を備える【選択図】  図１
2004271191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準平面板によって反射された光と、前記基準平面板を透過した後に、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び前記被検レンズ及び前記基準平面板を透過した光と、によって得られる干渉縞を観察することによって前記被検レンズの波面収差を測定する波面収差測定装置であって、
前記基準平面板に関して前記被検レンズが配置される側に配置されたコーナーキューブプリズムで反射された光の点像の位置を記憶することにより測定中心を設定し、さらに、前記コーナーキューブプリズムに代えて前記所定位置に配置された前記被検レンズの平面部で反射された光を点像化し、この点像の位置と前記測定中心とが一致するか否かを判断することによって前記被検レンズの姿勢を算出可能な姿勢算出手段を備えることを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項２】
算出された前記被検レンズの姿勢に応じて、前記被検レンズの姿勢を制御する姿勢制御手段を備える請求項１記載の波面収差測定装置。
【請求項３】
基準平面板によって反射された光と、前記基準平面板を透過した後に、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び前記被検レンズ及び前記基準平面板を透過した光と、によって得られる干渉縞を観察することによって前記被検レンズの波面収差を測定するステップと、
前記基準平面板に関して前記被検レンズが配置される側に配置されたコーナーキューブプリズムで反射された光を点像として記憶することにより測定中心を設定するステップと、
前記コーナーキューブプリズムに代えて前記所定位置に配置された被検レンズの平面部で反射された光を点像化し、この点像の位置と前記測定中心とが一致するか否かを判断することによって前記被検レンズの姿勢を算出するステップと、
を備えることを特徴とする波面収差測定方法。
【請求項４】
算出された前記被検レンズの姿勢に応じて、前記被検レンズの姿勢を制御するステップを備える請求項３記載の波面収差測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、簡便な方法によって被検レンズの姿勢を算出し制御することが可能な波面収差測定装置及び波面収差測定方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来、被検レンズの波面収差を干渉計によって測定する場合、図５に示すように、被検レンズ枠１９０内に固定された被検レンズ１８０に測定光１００を入射して、その透過光を用いて測定していた。被検レンズ枠１９０においては、その底部に設けられた被検レンズ当て付け面１９０ａに、被検レンズ１８０の平面部分１８０ａを当接配置することによって、被検レンズ１８０の光軸１８０ｂと被検レンズ当て付け面１９０ａとが垂直となるように構成していた。
【０００３】
しかし、被検レンズ１８０固定後は被検レンズ枠１９０内の被検レンズ１８０の姿勢を見ることができないため、波面収差測定中に測定光１００の進行方向と被検レンズ１８０の光軸１８０ｂとが平行となっているか否かを確認することができなかったため、測定の信頼性に問題があった。さらに、被検レンズ１８０の姿勢を修正または任意の姿勢に設定することができなかった。
【０００４】
【特許文献】
特開平１０−９０５８１号公報
特開２００２−２５０６７７号公報
【０００５】
【発明の目的】
そこで本発明の目的は、波面収差測定中においても被検レンズの姿勢を確認できるとともに、被検レンズを単にαβ傾斜ステージに載せるだけで、被検レンズを所望の姿勢に設定することが可能な波面収差測定装置及び波面収差測定方法を提供することにある。
【０００６】
【発明の概要】
上記問題点を解決するために、本発明の波面収差測定装置においては、基準平面板によって反射された光と、基準平面板を透過した後に、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び被検レンズ及び基準平面板を透過した光と、によって得られる干渉縞を観察することによって被検レンズの波面収差を測定し、前記基準平面板に関して前記被検レンズが配置される側に配置されたコーナーキューブプリズムで反射された光の点像の位置を記憶することにより測定中心を設定し、さらに、コーナーキューブプリズムに代えて所定位置に配置された被検レンズの平面部で反射された光を点像化し、この点像の位置と測定中心とが一致するか否かを判断することによって被検レンズの姿勢を算出可能な姿勢算出手段を備えることを特徴としている。
【０００７】
算出された前記被検レンズの姿勢に応じて、被検レンズの姿勢を制御する姿勢制御手段を備えるとなおよい。
【０００８】
また、本発明は、波面収差測定方法であって、前記基準平面板に関して前記被検レンズが配置される側に配置されたコーナーキューブプリズムで反射された光の点像の位置を記憶することにより測定中心を設定するステップと、コーナーキューブプリズムに代えて所定位置に配置された被検レンズの平面部で反射された光を点像化し、この点像の位置と前記測定中心とが一致するか否かを判断することによって被検レンズの姿勢を算出するステップと、を備えている。
【０００９】
波面収差測定方法にあっては、算出された前記被検レンズの姿勢に応じて、被検レンズの姿勢を制御するステップを備えることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。  本実施形態に係る波面収差測定装置１は、図１〜４に示すような、干渉縞及び反射点像を観察するための光学系Ｏ、光学系Ｏに対して基準光を出射する半導体レーザ（ＬＤ）（光源）１０、被検レンズからの反射光を点像として受光する反射点像観察用ＣＣＤ（固体撮像素子）２０、及び、干渉縞観察用ＣＣＤ４０を備えている。
【００１１】
半導体レーザ１０はＬＤドライバ１１によって駆動され、光学系Ｏを介して被検レンズに対して所定のレーザ光を射出する。半導体レーザ１０から出るレーザ光の進行方向には、半導体レーザ１０側から順に集光レンズ５０、ピンホール５１、ハーフミラー５２が配置されている。半導体レーザ１０から出たレーザ光は集光レンズ５０によりピンホール５１へ集光される。ピンホール５１を通過した光は、その光路に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー５２により進行方向が９０度曲げられる。
【００１２】
ハーフミラー５２により反射された光の光路上には、ハーフミラー５２側から順にコリメータレンズ５３、ハーフミラー５４、基準平面板５６が配置されており、さらに、基準平面板５６に続いて、コーナーキューブプリズム又は被検レンズが配置される。ハーフミラー５２により反射された光はコリメータレンズ５３により平行光化され、光路に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー５４を透過する。
【００１３】
基準平面板５６は、表面を高精度に研磨された平面ガラス板であって、コリメータレンズ５３から遠い面には参照面５６ａが設けられている。参照面５６ａは基準平面板５６に入射した光の一部を透過し、残りを反射する性質を有している。この性質を利用して、参照面５６ａにより反射した光と、参照面５６ａを透過した後に被検レンズを透過した光との干渉縞を得ることが可能となる。
【００１４】
参照面５６ａにより反射した光は、ハーフミラー５４、コリメータレンズ５３を経て、ハーフミラー５２を透過する。ハーフミラー５２を透過した光は、その光路上に配置されたピンホール５７を通ってＣＣＤ４０に入射する。一方、参照面５６ａを透過した光は、測定中心の測定時にはコーナーキューブプリズム７０で反射され、レンズの姿勢算出または波面収差測定時には被検レンズ８０を透過した後に反射基準凹面鏡５９で反射され、基準平面板５６を透過した後、前述の光と同じ光路をたどりＣＣＤ４０に入射する。この光と参照面５６ａにより反射した光とが干渉し干渉縞が生成される。ＣＣＤ４０に入射した干渉縞は電気信号に変換され、カメラアダプタ３１によって接続されたイメージスキャナ３２によって画像化され、コンピュータ３３に入力、処理される。
【００１５】
参照面５６ａを透過し、測定中心の測定時にはコーナーキューブプリズム７０で反射され、レンズの姿勢算出または波面収差測定時には被検レンズ８０を透過した後に反射基準凹面鏡５９で反射され、基準平面板５６を透過した光の一部は、ハーフミラー５４で反射されて進行方向が９０度曲げられる。この反射光は、光路上に配置された集光レンズ５５によって集光されて点像としてＣＣＤ２０に入射する。ＣＣＤ２０に入射した光は電気信号に変換され、カメラアダプタ３０によって接続されたイメージスキャナ３２を経てコンピュータ３３に入力される。
【００１６】
以上の構成の装置により、被検レンズの波面収差の測定を行う。以下にその測定工程を説明する。
【００１７】
（１）測定中心を設定するステップ（図１）
このステップにおいては、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５４、基準平面板５６を通る光の光路の延長上の基準平面板５６に関して被検レンズ８０が配置される側に配置されたαβ傾斜ステージ９０上にコーナーキューブプリズム７０を載置する。コーナーキューブプリズム７０は入射した光を入射方向と同じ方向に反射する性質を有する。このため、半導体レーザ１０から出射され、集光レンズ５０、ピンホール５１を経てハーフミラー５２で９０度曲げられた後に、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５４を経て基準平面板５６からコーナーキューブプリズム７０に入射した光は、基準平面板５６に向かって反射される。この反射光は基準平面板５６を透過後にハーフミラー５４によってその進行方向を９０度曲げられ、集光レンズ５５によって点像化されてＣＣＤ２０に入射する。ＣＣＤ２０に入射した画像はイメージスキャナ３２及びコンピュータ３３によって処理され、コーナーキューブプリズム７０からの反射光による点像の位置が測定中心として記憶される。
【００１８】
（２）被検レンズの姿勢を算出、制御するステップ（図２）
このステップにおいては、測定中心を設定するステップにおけるコーナーキューブプリズム７０に代えて、αβ傾斜ステージ９０上に被検レンズ８０が載置される。被検レンズ８０はその外径において、被検レンズ８０の光軸直交断面に平行な平面部を備える環状平面部８０ａを設けてある。この環状平面部８０ａは入射した光を反射可能であって、被検レンズ８０の光軸と平行に入射してきた光についてはその入射方向に反射することが可能である。
【００１９】
このような被検レンズ８０に対して、半導体レーザ１０から出射され、集光レンズ５０、ピンホール５１を経てハーフミラー５２で９０度曲げられた光を、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５４を経て基準平面板５６から入射すると、この光は環状平面部８０ａによって反射される。この反射光は基準平面板５６を透過後にハーフミラー５４によってその進行方向を曲げられ、集光レンズ５５によって点像化されてＣＣＤ２０に入射される。ＣＣＤ２０に入射する位置は、被検レンズ８０の姿勢によって異なってくる。被検レンズ８０の光軸が、被検レンズ８０へ入射する光の進行方向と平行であるときは、ＣＣＤ２０に入射する点像の位置は、コーナーキューブプリズム７０から反射された光による点像の位置（測定中心）と一致する。しかし、被検レンズ８０の光軸が、被検レンズ８０へ入射する光の進行方向に対して傾いているときは、ＣＣＤ２０に入射する点像の位置は、測定中心からずれてくる。
【００２０】
コンピュータ３３は、αβ傾斜ステージ９０に接続されており、その姿勢を電気的に制御することができる。ＣＣＤ２０に入射されイメージスキャナ３２で画像化された画像において、被検レンズ８０からの反射光の点像の位置がすでに記憶させた測定中心と一致しないときは、コンピュータ３３は、被検レンズ８０の光軸が被検レンズ８０へ入射する光の進行方向に対して傾いていると判断し、そのずれ量を算出、記憶する。そして、コンピュータ３３はαβ傾斜ステージ９０に対してその姿勢を変えるための駆動信号を発することにより、被検レンズ８０からの反射光による点像が測定中心と一致するように、被検レンズ８０の光軸が被検レンズ８０へ入射する光の進行方向と平行になるように制御することができる。ＣＣＤ２０への点像入射、コンピュータ３３によるαβ傾斜ステージ９０の姿勢制御は繰り返し行うことができ、これにより、被検レンズ８０はより適切な姿勢に配置することが可能となる。もちろん、任意の姿勢に配置することもできる。
【００２１】
以上の説明において、コーナーキューブプリズム７０、ハーフミラー５４、集光レンズ５５、ＣＣＤ２０、カメラアダプタ３０、イメージスキャナ３２及びコンピュータ３３により姿勢算出手段を構成しており、コーナーキューブプリズム７０、ハーフミラー５４、集光レンズ５５、ＣＣＤ２０、カメラアダプタ３０、イメージスキャナ３２、コンピュータ３３及びαβ傾斜ステージ９０により姿勢制御手段を構成している。
【００２２】
（３）波面収差を測定するステップ（図３、図４）
本実施形態においては、被検レンズ８０の姿勢を制御して被検レンズ８０からの反射光が測定中心と一致するようにした状態で測定する軸上測定（図３）と、被検レンズ８０の姿勢は、軸上測定と同様の制御はせずに、例えば図４中の矢印の方向に傾けて、その姿勢を定量評価して任意に指定された傾き量を設定して測定する軸外測定（図４）と、を行うことができる。
【００２３】
軸上測定及び軸外測定の何れにおいても、測定時には、被検レンズ８０に入射される光の進行方向において基準平面板５６、被検レンズ８０、αβ傾斜ステージ９０に続いてカバーガラス５８、反射基準凹面鏡５９が順に配置されている。
【００２４】
半導体レーザ１０から出射され、集光レンズ５０、ピンホール５１を経てハーフミラー５２で９０度曲げられ、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５４を経て基準平面板５６を透過した光は、被検レンズ８０を透過した後に反射基準凹面鏡５９によって折り返される。この光は再び被検レンズ８０及び基準平面板５６を透過した後、ハーフミラー５４、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５２、ピンホール５７を経てＣＣＤ４０に入射する。
【００２５】
一方、ＣＣＤ４０には、被検レンズ８０には到達せずに参照面５６ａで反射された光も、ハーフミラー５４、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５２を経て入射している。したがって、ＣＣＤ４０においては、被検レンズ８０を透過した光と、被検レンズ８０は透過せずに参照面５６ａで反射した光とが入射しているため、これらの光による干渉縞を得ることができ、この干渉縞をカメラアダプタ３１で接続されたイメージスキャナ３２で画像化し、コンピュータ３３において周知の算出方法によって被検レンズ８０の波面収差を算出する。
【００２６】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、波面収差測定中においても被検レンズの姿勢を確認できるとともに、被検レンズを単にαβ傾斜ステージに載せるだけで、被検レンズを所望の姿勢に設定することが可能な波面収差測定装置及び波面収差測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る実施形態において、測定中心を設定するための構成を示し、（ｂ）は基準平面板の構成を示す側面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る実施形態において、被検レンズの姿勢を算出するための構成を示し、（ｂ）は被検レンズの構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る実施形態において軸上測定を行うときの構成を示す図である。
【図４】本発明に係る実施形態において軸外測定を行うときの構成を示す図である。
【図５】従来の波面収差測定装置に用いられる被検レンズ枠の構成を、一部を断面として示した図である。
【符号の説明】
１          波面収差測定装置
１０      半導体レーザ
２０      反射点像用ＣＣＤ
３２      イメージスキャナ
３３      コンピュータ
５６      基準平面板
５６ａ    参照面
５８      カバーガラス
５９      反射基準凹面鏡
７０    コーナーキューブプリズム
８０      被検レンズ
８０ａ  環状平面部
９０      αβ傾斜ステージ
【図１】
2004271191.tif 000003
【図２】
2004271191.tif 000004
【図３】
2004271191.tif 000005
【図４】
2004271191.tif 000006
【図５】
2004271191.tif 000007