(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の偏芯量を測定する装置であって、
所定の焦点距離を有する結像光学系と、
前記結像光学系を透過後に入射した光を前記被検体に入射するように反射する第１の反射部材と、
前記被検体を介した後に入射した光を前記結像光学系に入射するように反射する第２の反射部材と、
前記装置の光軸に対する前記結像光学系を介した前記第２の反射部材での反射光の傾きを検出する傾き検出手段と、を備え、
前記第１及び第２の反射部材の何れか一方は入射された光を光軸に対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する反射部材であって、他方は平面鏡であることを特徴とする偏芯測定装置。
【請求項２】
入射された光を反射又は透過する光反射透過部材をさらに備え、
前記第１の反射部材は、前記結像光学系を透過後に入射した光を、前記光反射透過部材を介して前記被検体に入射するように反射し、
前記第２の反射部材は、前記被検体を介した後、前記光反射透過部材を介して入射した光を、前記光反射透過部材を介して前記結像光学系に入射するように反射することを特徴とする請求項１に記載の偏芯測定装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の反射部材のうち、入射された光を光軸に対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する反射部材は、互いに直交する３つの反射面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の偏芯測定装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の反射部材のうち、入射された光を光軸に対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する反射部材は、コーナーキューブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏芯測定装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の反射部材のうち、入射された光を光軸に対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する反射部材は、コーナーリフレクタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏芯測定装置。
【請求項６】
前記結像光学系は、前記焦点距離を変えることができることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偏芯測定装置。
【請求項７】
前記結像光学系は、有限の焦点距離を有し、前記被検体の曲率中心から光軸に沿って前記焦点距離だけ離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏芯測定装置。
【請求項８】
前記傾き検出手段は、前記結像光学系を透過した前記第２の反射部材での反射光を集光し、集光された光の光量重心の位置を観察することで、前記装置の光軸に対する前記結像光学系を透過した前記第２の反射部材での反射光の傾きを検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の偏芯測定装置。
【請求項９】
光を遮蔽する遮蔽部と光を通過させる通過部とからなり、前記装置の光軸を中心に１８０度回転させることで前記遮蔽部の位置と前記通過部の位置とが反転するパターンを有する第１のマスク及び第２のマスクをさらに備え、
前記第１のマスクは、当該第１のマスクを通過後に前記被検体に光が入射する位置に配置され、
前記第２のマスクは、前記被検体を介した後に当該第２のマスクに光が入射する位置に配置され、
前記第１及び第２のマスクは、前記パターンが互いに１８０度反転するように配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の偏芯測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏芯測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏芯測定装置として、回転対称な被検体を取り付けた状態で高速回転可能な高精度回転軸（スピンドル）を備える装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような偏芯測定装置では、被検体の被検面で反射された光の像の振れを測定することで被検体の偏芯量を測定する。測定に際し特許文献１に記載の偏芯測定装置では、平行光束を利用して偏芯を測定するため、結像光学系を測定装置の光路中に挿入し、この結像光学系を介して光を被検体に入射させ、且つ結像光学系を介して被検体からの反射光を偏芯量検出センサに入射させている。
【特許文献１】特開平１１−２８７７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
結像光学系を偏芯測定装置の光路中に挿入する際に、結像光学系の光軸と偏芯測定装置の光軸とがずれてしまった場合、偏芯量を精度良く測定することは困難である。
【０００４】
本発明は、偏芯測定装置の光軸と結像光学系の光軸とのずれが偏芯量の測定に与える影響を抑制することが可能な偏芯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】
【０００５】
本発明を例示する態様に従えば、被検体の偏芯量を測定する装置であって、所定の焦点距離を有する結像光学系と、結像光学系を透過後に入射した光を被検体に入射するように反射する第１の反射部材と、被検体を介した後に入射した光を結像光学系に入射するように反射する第２の反射部材と、装置の光軸に対する結像光学系を介した第２の反射部材での反射光の傾きを検出する傾き検出手段と、を備え、第１及び第２の反射部材の何れか一方は入射された光を光軸に対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する反射部材であって、他方は平面鏡であることを特徴とする偏芯測定装置が提供される。
【０００６】
本発明を例示する態様によれば、第１及び第２の反射部材の何れか一方が入射された光を光軸に対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する。したがって、結像光学系の光軸と偏芯測定装置の光軸とがずれている場合には、被検体での反射光は結像光学系の光軸に沿って結像光学系に戻され、また結像光学系を透過した被検体での反射光は平行光束となることができる。これにより、本発明を例示する態様によれば、結像光学系の光軸と偏芯測定装置の光軸とがずれている場合であっても、被検体の偏芯量を精度よく測定することが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、偏芯測定装置の光軸と結像光学系の光軸とのずれが偏芯量の測定に与える影響を抑制することが可能な偏芯測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、第１実施形態に係る偏芯測定装置１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る偏芯測定装置の構成図である。図２は、第１実施形態に係る偏芯測定装置に含まれるコーナーキューブの斜視図である。
【００１０】
図１に示す偏芯測定装置１は、光源２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、結像光学系５と、偏光ビームスプリッタ（光反射透過部材）６と、１／４波長板７、９、１０と、コーナーキューブ（第１の反射部材）８と、平面鏡（第２の反射部材）１１と、集光光学系１２と、位置センサ１３とを備えている。偏芯測定装置１は、光源２から出力された光Ｌを、結像光学系５及びコーナーキューブ８を介して被検体Ｓに入射させ、被検体Ｓの被検面で反射された光Ｌを平面鏡１１及び結像光学系５を介して位置センサ１３に入射させることで、被検体Ｓの偏芯量を測定する装置である。
【００１１】
光源２は、例えばレーザ装置であり、光Ｌをコリメータレンズ３に入射する。コリメータレンズ３は、光源２から出力された光Ｌを平行光束にして、偏光ビームスプリッタ４に入射させる。偏光ビームスプリッタ４は、コリメータレンズ３を透過した光Ｌを反射して結像光学系５に入射させる。偏光ビームスプリッタ４はまた、結像光学系５を透過した光Ｌを透過する。
【００１２】
結像光学系５は、有限の焦点距離を有する合焦光学系である。結像光学系５は、その焦点距離を変えることができる可変焦点距離光学系でもある。結像光学系５は、被検体Ｓの被検面の曲率中心から偏芯測定装置１の光軸Ａｘに沿って焦点距離の分だけ離れた位置に配置されている。光源２側から結像光学系５を透過した光Ｌは、偏光ビームスプリッタ６に入射する。一方、被検体Ｓ側から結像光学系５を透過した光Ｌは、偏光ビームスプリッタ４に入射する。
【００１３】
偏光ビームスプリッタ６は、結像光学系５を透過した光Ｌを反射して、１／４波長板７に入射させる。偏光ビームスプリッタ６はまた、コーナーキューブ８で反射されて１／４波長板７を透過した光Ｌを透過して１／４波長板９及び被検体Ｓに入射させる。偏光ビームスプリッタ６はまた、被検体Ｓの被検面Ｓｍで反射されて１／４波長板９を透過した光Ｌを反射して１／４波長板１０及び平面鏡１１に入射させる。偏光ビームスプリッタ６はまた、平面鏡１１で反射されて１／４波長板１０を透過した光Ｌを透過して結像光学系５に入射させる。
【００１４】
１／４波長板７、９、１０は、入射された光Ｌが直線偏光の場合にはその偏光状態を円偏光とし、入射された光Ｌが円偏光の場合にはその偏光状態を直線偏光とする。
【００１５】
コーナーキューブ８は、結像光学系５を透過後、偏光ビームスプリッタ６及び１／４波長板７を介して入射した光Ｌを、偏光ビームスプリッタ６及び１／４波長板７、９を介して被検体Ｓに入射するように反射する。図２にコーナーキューブ８の斜視図を示す。図２に示されるように、コーナーキューブ８は、互いに直交する３つの反射面８ａ、８ｂ、８ｃを有し、入射した光Ｌを入射光軸の方向に反射する。コーナーキューブ８のこうした特性により、光Ｌは入射光路方向に沿った方向に反射される。コーナーキューブ８は、入射された光Ｌをコーナーキューブ８自身の光軸、本実施形態では装置１の光軸Ａｘに対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する。
【００１６】
再び図１に戻って偏芯測定装置１の説明を続ける。平面鏡１１は、被検体Ｓで反射された後、偏光ビームスプリッタ６及び１／４波長板９、１０を介して入射した光Ｌを、偏光ビームスプリッタ６及び１／４波長板１０を介して結像光学系５に入射するように反射する。平面鏡１１は、反射表面と光軸Ａｘとが直交するように配置され、光Ｌを入射光路方向に沿った方向に反射する。
【００１７】
集光光学系１２は、結像光学系５を透過した平面鏡１１での反射光Ｌを位置センサ１３上に集光する。位置センサ１３は、集光光学系１２によって集光された光Ｌの光量中心の位置を観察する。位置センサ１３は、例えばスクリーン及びＣＣＤカメラによって構成されていてもよい。この場合、スクリーン上に集光されたスポット光をＣＣＤカメラが撮像する。あるいは、位置センサ１３は、例えば光位置センサ（Position Sensitive Detector；ＰＳＤ）であってもよい。あるいは、位置センサ１３は、例えばスクリーンであって、スクリーン上に集光されたスポット光の位置を測量によって観察してもよい。
【００１８】
位置センサ１３はさらに、観察された反射光Ｌの光量重心の位置に基づき、光軸Ａｘに対する集光光学系１２を透過した平面鏡１１での反射光Ｌの傾きを検出する。このように、集光光学系１２及び位置センサ１３は傾き検出手段として機能する。
【００１９】
なお、結像光学系５、コリメータレンズ３、及び集光光学系１２は、図１では１枚の光学レンズで表しているが、実際には複数枚の光学レンズによって構成されていてもよい。
【００２０】
次に、偏芯測定装置１によって被検体Ｓの偏芯を測定する方法を説明する。まず、光源２から出射された光Ｌがコリメータレンズ３を通って平行光束にされ、偏光ビームスプリッタ４で反射される。結像光学系５は被検体Ｓの被検面Ｓｍの曲率中心に集光するように、その焦点距離を変える。偏光ビームスプリッタ４で反射された光Ｌは、結像光学系５を透過し、偏光ビームスプリッタ６で反射する。偏光ビームスプリッタ６で反射された光Ｌは、１／４波長板７を通って、コーナーキューブ８で反射する。コーナーキューブ８で反射した光は再度１／４波長板７及び偏光ビームスプリッタ６を透過後、さらに１／４波長板９を通ったあとに、被検体Ｓの被検面Ｓｍに入射する。被検面Ｓｍで反射した光Ｌは再度１／４波長板９を透過した後に、偏光ビームスプリッタ６で反射する。偏光ビームスプリッタ６で反射した光Ｌは、１／４波長板１０を透過後、平面鏡１１で反射し、再度１／４波長板１０を透過して偏光ビームスプリッタ６を通る。この光Ｌはさらに結像光学系５を通り、偏光ビームスプリッタ４を通った後、集光光学系１２を介して位置センサ１３に集光される。位置センサ１３上のスポットの位置から、光軸Ａｘに対する集光光学系１２を透過した平面鏡１１での反射光Ｌの傾きを検出する。そして、被検体Ｓの被検面Ｓｍの偏芯量を検出することができる。
【００２１】
続いて、図３を参照して結像光学系５の光軸と偏芯測定装置１の光軸Ａｘとのずれが偏芯量の測定に与える影響を抑制する原理を説明する。偏芯測定装置１では、結像光学系５がその光軸５ａと偏芯測定装置１の光軸Ａｘとがずれて配置された場合、結像光学系５を通った光Ｌが装置の結像光学系５の光軸５ａを装置の光軸として進行してしまう。そのため、結像光学系５以降の光軸は、元々の装置の光軸Ａｘからずれてしまう。そのため、光Ｌはコーナーキューブ８で反射後、被検面Ｓｍの曲率中心Ｏからずれた点Ａに集光してしまう。ここで、被検面Ｓｍに偏芯がなければ、被検面Ｓｍで反射した光の像点は曲率中心Ｏに関して点Ａと点対称な位置にある点Ｂ１になる。したがって、被検面Ｓｍで反射した光Ｌは、点Ｂ１から出射された光のように進行する。被検面Ｓｍで反射した光Ｌは、偏光ビームスプリッタ６及び平面鏡１１で反射する。偏光ビームスプリッタ６及び平面鏡１１で反射した光の像点は点Ｂ２になる。偏芯測定装置１では、図３に示されるように、像点Ｂ２は結像光学系５の光軸５ａの延長線上にある。そのため、被検面Ｓｍに偏芯がない場合、平面鏡１１で反射された後結像光学系５を透過した光は、偏芯測定装置１の光軸Ａｘに平行な平行光束になる。一方、被検面Ｓｍに偏芯がある場合には、平面鏡１１で反射された後結像光学系５を透過した光は、通常の測定と同じように、偏芯測定装置１の光軸Ａｘに平行な平行光束ではなくなり、位置センサ１３上のスポットの光量中心の位置が変化する。
【００２２】
偏芯測定装置１では、コーナーキューブ８に入射された光Ｌが光軸Ａｘに対して１８０度回転して入射方向に沿って反射される。したがって、図３に示されるように、結像光学系５の光軸５ａと偏芯測定装置の光軸Ａｘとがずれている場合には、被検体Ｓの被検面Ｓｍでの反射光Ｌは結像光学系５の光軸５ａを光軸として結像光学系５に戻される。そのため、結像光学系５を透過した被検体Ｓの被検面Ｓｍでの反射光Ｌは平行光束となることができる。これにより、偏芯測定装置１では、結像光学系５の光軸５ａと偏芯測定装置１の光軸Ａｘとがずれている場合であっても、被検体の偏芯量を精度よく測定することが可能となる。
【００２３】
また、偏芯測定装置１では、上述のように結像光学系５の光軸５ａが偏芯測定装置１の光軸Ａｘとずれていても、ずれによる影響を抑制して偏芯量を測定することが可能である。
【００２４】
また、偏芯の測定おいて回転台が不要であるため、測定時間の短縮化、及びコストの抑制が可能となる。さらに、回転台の設置によって被検体Ｓの姿勢が制限されることもなく、様々な配置で測定することが可能である。
【００２５】
また、偏芯測定装置１は、入射された光を反射又は透過する偏光ビームスプリッタ６を備える。そして、コーナーキューブ８は、結像光学系５を透過後に、偏光ビームスプリッタ６を介して入射した光を、偏光ビームスプリッタ６を介して被検体Ｓに入射するように反射する。平面鏡１１は、被検体Ｓで反射された後、偏光ビームスプリッタ６を介して入射した光を、偏光ビームスプリッタ６を介して結像光学系５に入射するように反射する。このように偏芯測定装置１では偏光ビームスプリッタ６を利用しているため、装置を小型化することが可能である。
【００２６】
また、結像光学系５は、その焦点距離を変えることができる可変焦点距離光学系である。そのため、被検体Ｓを交換して被検面Ｓｍの曲率中心の位置が変化しても、結像光学系５の焦点距離を変えて、集光点の位置を変えることができる。これにより、偏芯測定装置１では、さまざまな形状の被検体の偏芯量を精度よく測定することが可能となる。
【００２７】
図４に、偏芯測定装置１の変形例に係る偏芯測定装置１Ａを示す。偏芯測定装置１Ａは、コーナーキューブ８の配置と平面鏡１１の配置とが逆である点で相違する。すなわち、平面鏡１１が第１の反射部材として機能し、コーナーキューブ８が第２の反射部材として機能する。
【００２８】
偏芯測定装置１Ａでは、光源２から出射された光Ｌは、結像光学系５を透過し、偏光ビームスプリッタ６で反射し、１／４波長板７を通って、平面鏡１１で反射する。平面鏡１１で反射した光は再度１／４波長板７及び偏光ビームスプリッタ６を透過後、さらに１／４波長板９を通り、被検体Ｓの被検面Ｓｍに入射する。被検面Ｓｍで反射した光Ｌは再度１／４波長板９を透過した後に、偏光ビームスプリッタ６で反射する。偏光ビームスプリッタ６で反射した光Ｌは、１／４波長板１０を透過後、コーナーキューブ８で反射し、再度１／４波長板１０を透過して偏光ビームスプリッタ６を通る。この光Ｌはさらに結像光学系５を通り、偏光ビームスプリッタ４を通った後、集光光学系１２を介して位置センサ１３に集光される。
【００２９】
偏芯測定装置１Ａでは、偏芯測定装置１と同様に、結像光学系５の光軸と偏芯測定装置１の光軸とがずれている場合であっても、被検体の偏芯量を精度よく測定することが可能となる。
【００３０】
図６に、偏芯測定装置１の別の変形例に係る偏芯測定装置１Ｂを示す。偏芯測定装置１Ｂは、第１及び第２のマスク１４、１５をさらに備える点で第１実施形態に係る偏芯測定装置１とは相違する。
【００３１】
第１のマスク１４は、第１のマスク１４を通過後に被検体Ｓに光が入射する位置、より詳しくはコリメータレンズ３と偏光ビームスプリッタ４との間に配置されている。第２のマスク１５は、被検体Ｓで反射した後に第２のマスク１５に光が入射する位置、より詳しくは偏光ビームスプリッタ４と集光光学系１２との間に配置されている。
【００３２】
円形状を呈する第１のマスク１４は、光を遮蔽する３つの遮蔽部１４ａと光を通過させる３つの通過部１４ｂとからなるパターンを有する。遮蔽部１４ａと通過部１４ｂとは周方向で交互に配置されている。遮蔽部１４ａ及び通過部１４ｂは何れも、円の中心から放射状に伸びる中心角６０度の扇形を呈する。第１のマスク１４のパターンでは、光軸Ａｘを中心に１８０度回転させることで遮蔽部１４ａの位置と通過部１４ｂの位置とが反転する。
【００３３】
円形状を呈する第２のマスク１５は、光を遮蔽する３つの遮蔽部１５ａと光を通過させる３つの通過部１５ｂとからなるパターンを有する。遮蔽部１５ａと通過部１５ｂとは周方向で交互に配置されている。遮蔽部１５ａ及び通過部１５ｂは何れも、円の中心から放射状に伸びる中心角６０度の扇形を呈する。第２のマスク１５のパターンでは、光軸Ａｘを中心に１８０度回転させることで遮蔽部１５ａの位置と通過部１５ｂの位置とが反転する。なお、図６では、見易さのため、遮蔽部１４ａ、１５ａにハッチングを付している。
【００３４】
第１及び第２のマスク１４、１５は、光軸Ａｘを中心にパターンが互いに１８０度反転するように配置されている。すなわち、第１のマスク１４の遮蔽部１４ａと第２のマスクの通過部１５ｂとが光軸Ａｘに対して同等の位置に位置され、第１のマスク１４の通過部１４ｂと第２のマスクの遮蔽部１５ａとが光軸Ａｘに対して同等の位置に配置される。
【００３５】
被検体Ｓが複数の光学系から構成されている場合、例えば図７に示されるように、被検体Ｓの複数の光学系のうちの一つの面Ｓｘが被検面Ｓｍの曲率中心又は近軸焦点である点Ｘに近い位置にある場合に、面Ｓｘから反射された光も位置センサ１３に結像されてしまう。そして、面Ｓｘで反射された光は、ノイズ光として被検体Ｓの偏芯量の測定精度を低下させるおそれがある。
【００３６】
これに対し、偏芯測定装置１Ｂでは、第１及び第２のマスク１４、１５をパターンが互いに１８０度反転するように配置されている。そのため、第１のマスク１４の通過部１４ｂを通過した光が被検面Ｓｍで反射した場合には第２のマスク１５の通過部１５ｂを通過するが、第１のマスク１４の通過部１４ｂを通過した光が面Ｓｘで反射した場合には第２のマスク１５の遮蔽部１５ａに到達してしまう。これは、図７に示されるように、被検面Ｓｍで反射した光は入射光と同じ光路方向に反射されるのに対し、被検面Ｓｍの曲率中心又は近軸焦点である点Ｘに近い位置にある面Ｓｘで反射した光は入射光の光路とは光軸Ａｘに対して対称な光路方向に反射されることによる。その結果、偏芯測定装置１Ｂでは、被検面Ｓｍで反射された測定光のみが第２のマスク１４を通過し位置センサ１３に到達する。そして、被検面Ｓｍで反射された測定光と面Ｓｘで反射されたノイズ光の区別がつかず、面Ｓｘで反射されたノイズ光が測定に影響を与えてしまうことが抑制される。
【００３７】
なお、第１及び第２のマスク１４、１５は、図６に示されたようなそれぞれ３つの遮蔽部１４ａ、１５ａと３つの通過部１４ｂ、１５ｂとが交互に配置されたパターンに限られない。第１及び第２のマスク１４、１５は、マスクを１８０度回転させることでパターンが反転するようなパターンであればよい。
【００３８】
具体的には、例えば、図８及び図９に示されるように、奇数個の遮蔽部とそれと同数の通過部と、等しい中心角を有する扇形状を呈した上で交互に配置されるようなパターンでもよい。すなわち、図８に示されるように、第１及び第２のマスク１４、１５がそれぞれ、１つの遮蔽部１４ａ、１５ａと１つの通過部１４ｂ、１５ｂとによって形成されるパターンを呈してもよい。この場合、遮蔽部１４ａ、１５ａ及び通過部１４ｂ、１５ｂは何れも半円形状を呈する。または、図９に示されるように、第１及び第２のマスク１４、１５がそれぞれ、５つの遮蔽部１４ａ、１５ａと５つの通過部１４ｂ、１５ｂとによって形成されるパターンを呈してもよい。この場合、遮蔽部１４ａ、１５ａ及び通過部１４ｂ、１５ｂは何れも中心角３６度の扇形状を呈する。
【００３９】
（第２実施形態）
図５を参照して、第２実施形態に係る偏芯測定装置２１の構成について説明する。第２実施形態に係る偏芯測定装置２１は、被検体Ｓの被検面Ｓｍに入射する光の光路と被検面Ｓｍで反射された光の光路とが異なる点で、第１実施形態に係る偏芯測定装置とは異なる。図５は、第２実施形態に係る偏芯測定装置の構成図である。
【００４０】
図５に示す偏芯測定装置２１は、光源２２と、コリメータレンズ２３と、結像光学系２４と、平面反射鏡２５と、コーナーキューブ（第１の反射部材）２６と、偏光ビームスプリッタ（光反射透過部材）２７と、１／４波長板２８、２９と、平面鏡（第２の反射部材）３０と、結像光学系３１と、光学系３２、３４と、空間フィルタ３３と、検光板（偏光板）３５と、集光光学系３６と、位置センサ３７とを備えている。偏芯測定装置２１は、光源２２から出力された光Ｌを、結像光学系２４及びコーナーキューブ２６を介して被検体Ｓに入射させ、被検体Ｓの被検面Ｓｍで反射された光Ｌを平面鏡３０及び結像光学系３１を介して位置センサ３７に入射させることで、被検体Ｓの偏芯量を測定する装置である。
【００４１】
光源２２は、光Ｌをコリメータレンズ２３に入射する。コリメータレンズ２３は、光源２２から出力された光Ｌを平行光束にして、結像光学系２４に入射させる。結像光学系２４は、有限の焦点距離を有する合焦光学系である。結像光学系２４は、被検体Ｓの被検面の曲率中心からコーナーキューブ２６を経由して偏芯測定装置２１の光軸Ａｘに沿って焦点距離の分だけ離れた位置に配置されている。平面反射鏡２５は、結像光学系２４を透過した光Ｌを反射してコーナーキューブ２６に入射させる。
【００４２】
コーナーキューブ２６は、結像光学系２４を透過後、平面反射鏡２５で反射された光Ｌを、偏光ビームスプリッタ２７を介して被検体Ｓに入射するように反射する。コーナーキューブ２６は、入射された光Ｌをコーナーキューブ２６自身の光軸、本実施形態では装置１の光軸Ａｘの光軸に対して１８０度回転して入射方向に沿って反射する。
【００４３】
偏光ビームスプリッタ２７は、平面反射鏡２５を反射した光Ｌを透過して、１／４波長板２８に入射させる。偏光ビームスプリッタ２７はまた、被検体Ｓの被検面Ｓｍで反射されて１／４波長板２８を透過した光Ｌを反射して１／４波長板２９及び平面鏡３０に入射させる。偏光ビームスプリッタ２７はまた、平面鏡３０で反射されて１／４波長板２９を透過した光Ｌを透過して結像光学系３１に入射させる。
【００４４】
結像光学系３１は、被検体Ｓの被検面の曲率中心から平面鏡３０を経由して偏芯測定装置２１の光軸Ａｘに沿って焦点距離の分だけ離れた位置に配置されている。偏芯測定装置２１では、結像光学系２４及び結像光学系３１は、被検体Ｓの被検面Ｓｍの曲率中心から光軸Ａｘに沿って焦点距離だけ離れた位置に配置されている１つの結像光学ユニットＦとして機能する。
【００４５】
集光光学系３６は、結像光学系３１を透過後、光学系３２、空間フィルタ３３、光学系３４、及び検光板３５を通過した光Ｌを位置センサ３７上に集光する。位置センサ３７は、集光光学系３６によって集光された光Ｌの光量中心の位置を観察することで、光軸Ａｘに対する結像光学系３６を透過した平面鏡３０での反射光Ｌの傾きを検出する。
【００４６】
なお、結像光学系２４、３１、コリメータレンズ２３、光学系３２、３４、及び集光光学系３６は、図５では１枚の光学レンズで表しているが、実際には複数枚の光学レンズによって構成されていてもよい。
【００４７】
次に、偏芯測定装置２１によって被検体Ｓの偏芯を測定する方法を説明する。まず、光源２２から出射された光Ｌがコリメータレンズ２３を通って平行光束にされ、結像光学系２４に入射する。結像光学系２４を透過後、平面反射鏡２５で反射された光Ｌは、コーナーキューブ２６で反射する。コーナーキューブ２６で反射された光Ｌは、偏光ビームスプリッタ２７及び１／４波長板２８を通って、被検体Ｓの被検面Ｓｍに入射する。被検面Ｓｍで反射した光Ｌは再度１／４波長板２８を透過した後に、偏光ビームスプリッタ２７で反射する。偏光ビームスプリッタ２７で反射した光Ｌは、１／４波長板２９を透過後、平面鏡３０で反射し、再度１／４波長板２９を透過して偏光ビームスプリッタ２７を通る。この光Ｌはさらに結像光学系３１を通り、空間フィルタ３３及び検光板３５を通った後、集光光学系３６を介して位置センサ３７に集光される。位置センサ３７上のスポットの位置から、被検体Ｓの被検面Ｓｍの偏芯量を検出することができる。
【００４８】
偏芯測定装置２１では、コーナーキューブ２６に入射された光Ｌが光軸Ａｘに対して１８０度回転して入射方向に沿って反射される。したがって、結像光学ユニットＦの光軸と偏芯測定装置の光軸Ａｘとがずれている場合には、被検体Ｓの被検面Ｓｍでの反射光Ｌは結像光学ユニットＦの光軸を光軸として結像光学系３１に戻される。そのため、結像光学系３１を透過した被検体Ｓの被検面Ｓｍでの反射光Ｌは平行光束となることができる。これにより、偏芯測定装置２１では、結像光学ユニットＦの光軸と偏芯測定装置２１の光軸Ａｘとがずれている場合であっても、被検体の偏芯量を精度よく測定することが可能となる。
【００４９】
また、偏芯測定装置２１では、上述のように結像光学ユニットＦの光軸が偏芯測定装置２１の光軸Ａｘとずれていても、ずれによる影響を抑制して偏芯量を測定することが可能であるため、測定の高速化、及びコストの抑制が可能になる。さらに、被検体Ｓを様々な配置で測定可能である。
【００５０】
また、偏芯測定装置２１は、入射された光を反射又は透過する偏光ビームスプリッタ２７を備える。そして、コーナーキューブ２６は、結像光学系２４を透過後に、平面反射鏡２５を介して入射した光を、偏光ビームスプリッタ２７を介して被検体Ｓに入射するように反射する。平面鏡３０は、被検体Ｓで反射された後、偏光ビームスプリッタ２７を介して入射した光を、偏光ビームスプリッタ２７を介して結像光学系３１に入射するように反射する。このように偏芯測定装置２１では偏光ビームスプリッタ２７を利用しているため、装置を小型化することが可能である。
【００５１】
また、偏芯測定装置２１は、空間フィルタ３３及び検光板３５を備えている。そのため、被検面Ｓｍで直接反射した光を空間フィルタ３３及び検光板３５においてカットすることが可能である。そのため、測定の精度をより一層向上させることが可能となる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、第１又は第２の反射部材として、コーナーリフレクタを用いてもよい。また、結像光学系５、２４、３１は、焦点距離を変えることができず、固定された焦点距離を有する光学系であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態に係る偏芯測定装置の構成図である。
【図２】コーナーキューブの斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る偏芯測定装置による測定方法の原理を説明するための図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係る偏芯測定装置の構成図である。
【図５】第２実施形態に係る偏芯測定装置の構成図である。
【図６】第１実施形態の変形例に係る偏芯測定装置の構成図である。
【図７】被検体で反射される光の進行する光路方向を示す図である。
【図８】第１及び第２のマスクの平面図である。
【図９】第１及び第２のマスクの平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、２１…偏芯測定装置、２、２２…光源、３、２３…コリメータレンズ、４、６、２７…偏光ビームスプリッタ、５、２４、３１…結像光学系、７、９、１０、２８、２９…１／４波長板、８、２６…コーナーキューブ、１１、３０…平面鏡、１２、３６…集光光学系、１３、３７…位置センサ、１４…第１のマスク、１５…第２のマスク、２５…平面反射鏡、３３…空間フィルタ、３５…検光板。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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