(57)【要約】【課題】１つの装置で複数波長に対応する光学部品の色収差、コマ収差、非点収差、球面収差を簡便な調整で同時測定できる計測装置を確立する。【解決手段】波長の異なる光源を複数備え、光源より同時に出射された光線にて個々の波長毎に参照光と計測光に分割し、被検物体と基準可動ミラー１３、１４、１５に照射して重ね合わせることで、波長の異なる複数の干渉縞画像が形成できる。波長選択フィルタ１６、１７を用いて形成した干渉縞画像を波長毎に分けてパソコンに取り込む。取り込まれた画像を電子解析することでコマ収差、非点収差、球面収差の測定が可能となる。また、色収差測定では個々の波長の計測光を用いて被検物体の焦点距離のズレ量から計算することで可能となる。【選択図】        図１
2007093288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可干渉性光を射出する光源と、
前記可干渉性光を計測光と参照光に分けるとともに、前記計測光の戻り光と前記参照光の戻り光を重ね合わせて干渉光を形成する光分割結合素子と、
前記光分割結合素子により分けられた前記計測光を反射する計測光反射鏡と、
前記光分割結合素子により分けられた前記参照光を反射する参照光反射鏡とを備えた光計測装置であって、
前記光源として、第１の光源と、前記第１の光源と波長の異なる可干渉性光を射出する第２の光源を設け、
前記光分割結合素子として、前記第１の光源の前記可干渉性光を第１の計測光と第１の参照光に分けるとともに前記第１の計測光の戻り光と前記第１の参照光の戻り光を重ね合わせて第１の干渉光を形成する第１の光分割結合素子と、前記第２の光源の前記可干渉性光を第２の計測光と第２の参照光に分けるとともに前記第２の計測光の戻り光と前記第２の参照光の戻り光を重ね合わせて第２の干渉光を形成する第２の光分割結合素子を設け、
前記参照光反射鏡として、前記第１の参照光を反射する第１の参照光反射鏡と、前記第２の参照光を反射する第２の参照光反射鏡を設け、
前記計測光反射鏡では、前記第１の計測光と前記第２の計測光とを反射させ、
前記第１の干渉光は、前記第２の光分割結合素子を透過し、
前記第２の光分割結合素子を透過する前記第１の干渉光と、前記第２の光分割結合素子で形成される前記第２の干渉光とを分割する波長選択フィルタを設け、
前記波長選択フィルタで分割された前記第１の干渉光と前記第２の干渉光とを個々に検出する光検出手段を設け、
前記計測光反射鏡と前記第１の光分割結合素子との間に被検レンズまたは屈折率をもつ被検物体を配置して前記被検レンズまたは前記被検物体の収差を計測することを特徴とする光計測装置。
【請求項２】
前記計測光反射鏡を可動式とし、前記計測光反射鏡と前記第１の光分割結合素子との光学的距離または角度を変更可能な構成としたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項３】
前記参照光反射鏡を可動式とし、前記参照光反射鏡と前記光分割結合素子との光学的距離または角度を変更可能な構成としたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項４】
前記第１の光分割結合素子から前記計測光反射鏡までの距離と、前記第１の光分割結合素子から前記第１の参照光反射鏡までの光学的距離を等しくし、前記第２の光分割結合素子から前記計測光反射鏡までの光学的距離と、前記第２の光分割結合素子から前記第２の参照光反射鏡までの光学的距離を等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項５】
前記参照光反射鏡と前記光分割結合素子との間に透過フィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項６】
前記光源としてレーザ光源を用いたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項７】
前記光分割結合素子としてビームスプリッタを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項８】
前記光分割結合素子としてハーフミラーを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項９】
前記光検出手段としてＣＣＤカメラまたはCMOSカメラを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項１０】
前記光源として、第１の光源及び前記第２の光源と波長の異なる可干渉性光を射出する第３の光源を設け、
前記光分割結合素子として、前記第３の光源の前記可干渉性光を第３の計測光と第３の参照光に分けるとともに前記第３の計測光の戻り光と前記第３の参照光の戻り光を重ね合わせて第３の干渉光を形成する第３の光分割結合素子を設け、
前記参照光反射鏡として、前記第３の参照光を反射する第３の参照光反射鏡を設け、
前記計測光反射鏡では、前記第１の計測光、前記第２の計測光、及び前記第３の計測光を反射させ、
前記第１の干渉光は、前記第２の光分割結合素子及び前記第３の光分割結合素子を透過し、
前記第２の干渉光は、前記第３の光分割結合素子を透過し、
前記第３の光分割結合素子で形成される前記第３の干渉光を、前記第３の光分割結合素子を透過する前記第１の干渉光及び前記第２の干渉光から分割する波長選択フィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の光計測装置を用いた光計測方法であって、前記参照光反射鏡を所定量だけ移動させることで、前記参照光反射鏡と前記光分割結合素子との距離または角度を変化させ、変化させたそれぞれの前記光学的距離における前記干渉光を前記光検出手段によって検出することを特徴とする光計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計を用いてのカメラ、顕微鏡、望遠鏡、メガネなどの光学機器やＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなどの光記録装置などに用いるレンズ等の光学部品の収差測定、及び、光ファイバーや光導路等の屈折率分布測定や光透過物体及び反射物体の形状計測などの位相測定に用いる干渉像を撮影する光計測装置及び光計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉計を用いての光学部品の収差測定や位相測定は一般的に知られており、高精度での測定が可能となっている。収差測定は試料の干渉像を記録する過程と、その像から位相を解析して収差を求める過程に大別される。干渉像を記録する装置としては、レーザ光源とＣＣＤカメラ及びマイケルソンやマッハチェンダなどの干渉計によって構成される。位相解析としては、フーリエ変換法や位相ステップ法などがあり、収差の計算にはゼルニケ公式が用いられる。
マイケルソン干渉計を用いた代表的な干渉像の記録方法を図２に示す。レーザ光源３０１から出た光をビームエキスパンダ３０８により平行光にする。平行光になった光はビームスプリッタ３０２により参照光と計測光に分けられる。参照光は基準ミラー３０３に照射され、計測光は試料３０４を透過して試料後方焦点に置かれた基準ミラー３０５に照射される。ミラー３０５表面上に焦点を結んだ光は反射されて再び試料３０４に入射し、再び平行光となってビームスプリッタ３０２まで戻る。基準ミラー３０３で反射された参照光は往路と同じ光路でビームスプリッタ３０２まで戻る。ビームスプリッタ３０２まで戻った参照光と計測光は再び重ねあわされる。再び重ねあわされた光は計測光と参照光の位相差により干渉縞が生じる。この干渉縞をＣＣＤカメラ３０６で撮影することで干渉縞の記録が可能となる。撮影された干渉像をパソコン３０７に取り込みフーリエ変換法にて位相情報を抽出する。
得られた位相情報からゼルニケ公式を用いると収差を求めることが出来る。また、位相ステップ法を用いるには基準ミラー３０３もしくは基準ミラー３０５のどちらかに高精度移動装置を取り付けることで可能となる。この時、１回の移動につき１枚の画像を撮影して複数の画像をパソコン３０７に取り込み計算すると、位相情報が得られる。この位相情報からゼルニケ公式により収差を求めることができる。しかしながら、この方法は単色光における測定のため特定の波長に対する収差のみしか測定できない。
そこで、代表的な異なった波長に対する色収差の測定方法が提案されている（特許文献１）。図３は複数の光源を用いた色収差測定用撮影部の概略図である。波長の異なった光源４０１、光源４０２、光源４０３から出たそれぞれの光をハーフプリズム４０４、反射プリズム４０５を用いて同一の軸上に重ね、コリメータレンズ４０６により平行光にする。平行光となったそれぞれの光は試料４０７に入射する。入射したそれぞれの光は試料４０７が持つ屈折率により屈折する。屈折量は光の波長により異なるので試料４０７の後方に置かれたレンズ４０８により結像されると、その結像位置が異なる。結像位置が異なった複数の像を受光素子４０９により検出する。複数波長から生じたそれぞれの像位置のずれ量とレンズ４０８の出射角度からの計算で各波長の屈折率を得ることが出来る。この方法により異なる波長に対しての試料が持つ色収差測定が可能となる。
しかし、この技術は収差の一種である色収差しか測定できない。そこで、異なる波長に対しての光透過物体の収差測定に応用できる複数光源を用いた干渉計測技術が提案されている（例えば、特許文献２）。図４は複数の光源を用いた干渉計測用撮影部の概略図である。波長の異なった光源５０１、光源５０２、光源５０３から出たそれぞれの光をビームスプリッタ５０４、ビームスプリッタ５０５を用いて同一の軸上に重ね、コリメータ５０６により平行光にする。平行光になった光はビームスプリッタ５０７により参照光と計測光に分けられる。参照光は基準ミラー５０８に、計測光は試料５０９にそれぞれ照射される。計測光は試料５０９で反射されてビームスプリッタ５０７まで戻る。参照光も基準ミラー５０８で反射されてビームスプリッタ５０７に戻る。ビームスプリッタ５０７まで戻った参照光と計測光は再び重ね合わされる。再び重ね合わされた計測光と参照光は、位相差により干渉縞が生じる。それぞれの波長により計測された干渉縞をビームスプリッタ５１０、ビームスプリッタ５１１によりＣＣＤカメラ５１２、ＣＣＤカメラ５１３、ＣＣＤカメラ５１４にて撮影する。撮影された干渉像を電子計算機５１５に取り込み、先に述べた方法で処理することで収差測定が可能となる。
【特許文献１】特開平６−１９４２６４号公報
【特許文献２】特開平５−１１３３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、屈折率を持つ光透過物体の測定では、それぞれの波長で屈折量が異なるため測定の際には各波長に適応するように干渉計を構成する光学部品の全配置を再調整する必要がある。例えば、位相ステップ法を用いる際には、干渉計を構成する光学部品の移動量を各波長に対して変化させなければならない。また、フーリエ変換法に用いる際には、各波長により縞数が異なるため、高精度測定をする際には各波長において最適な縞数になるように干渉計を構成する光学部品の全配置を再調整する必要がある。よって、試料を装置にセットした後、再調整が必要となり測定に時間がかかる。また、異なる波長に対しての収差を測定するために装置を変えるとその都度セットし再調整が必要となり、非常に手間がかかる。
【０００４】
そこで本発明では、１つの装置で調整が簡便で、異なる波長に対しての光学部品の収差をフーリエ変換法でも位相ステップ法でも計算できる画像を撮影する方法を確立する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明の光計測装置は、可干渉性光を射出する光源と、前記可干渉性光を計測光と参照光に分けるとともに、前記計測光の戻り光と前記参照光の戻り光を重ね合わせて干渉光を形成する光分割結合素子と、前記光分割結合素子により分けられた前記計測光を反射する計測光反射鏡と、前記光分割結合素子により分けられた前記参照光を反射する参照光反射鏡とを備えた光計測装置であって、前記光源として、第１の光源と、前記第１の光源と波長の異なる可干渉性光を射出する第２の光源を設け、前記光分割結合素子として、前記第１の光源の前記可干渉性光を第１の計測光と第１の参照光に分けるとともに前記第１の計測光の戻り光と前記第１の参照光の戻り光を重ね合わせて第１の干渉光を形成する第１の光分割結合素子と、前記第２の光源の前記可干渉性光を第２の計測光と第２の参照光に分けるとともに前記第２の計測光の戻り光と前記第２の参照光の戻り光を重ね合わせて第２の干渉光を形成する第２の光分割結合素子を設け、前記参照光反射鏡として、前記第１の参照光を反射する第１の参照光反射鏡と、前記第２の参照光を反射する第２の参照光反射鏡を設け、前記計測光反射鏡では、前記第１の計測光と前記第２の計測光とを反射させ、前記第１の干渉光は、前記第２の光分割結合素子を透過し、前記第２の光分割結合素子を透過する前記第１の干渉光と、前記第２の光分割結合素子で形成される前記第２の干渉光とを分割する波長選択フィルタを設け、前記波長選択フィルタで分割された前記第１の干渉光と前記第２の干渉光とを個々に検出する光検出手段を設け、前記計測光反射鏡と前記第１の光分割結合素子との間に被検レンズまたは屈折率をもつ被検物体を配置して前記被検レンズまたは前記被検物体の収差を計測することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記計測光反射鏡を可動式とし、前記計測光反射鏡と前記第１の光分割結合素子との光学的距離または角度を変更可能な構成としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記参照光反射鏡を可動式とし、前記参照光反射鏡と前記光分割結合素子との光学的距離または角度を変更可能な構成としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記第１の光分割結合素子から前記計測光反射鏡までの光学的距離と、前記第１の光分割結合素子から前記第１の参照光反射鏡までの光学的距離を等しくし、前記第２の光分割結合素子から前記計測光反射鏡までの光学的距離と、前記第２の光分割結合素子から前記第２の参照光反射鏡までの光学的距離を等しくしたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記参照光反射鏡と前記光分割結合素子との間に透過フィルタを設けたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記光源としてレーザ光源を用いたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記光分割結合素子としてビームスプリッタを用いたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記光分割結合素子としてハーフミラーを用いたことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記光検出手段としてＣＣＤカメラまたはCMOSカメラを用いたことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１に記載の光計測装置において、前記光源として、第１の光源及び前記第２の光源と波長の異なる可干渉性光を射出する第３の光源を設け、前記光分割結合素子として、前記第３の光源の前記可干渉性光を第３の計測光と第３の参照光に分けるとともに前記第３の計測光の戻り光と前記第３の参照光の戻り光を重ね合わせて第３の干渉光を形成する第３の光分割結合素子を設け、前記参照光反射鏡として、前記第３の参照光を反射する第３の参照光反射鏡を設け、前記計測光反射鏡では、前記第１の計測光、前記第２の計測光、及び前記第３の計測光を反射させ、前記第１の干渉光は、前記第２の光分割結合素子及び前記第３の光分割結合素子を透過し、前記第２の干渉光は、前記第３の光分割結合素子を透過し、前記第３の光分割結合素子で形成される前記第３の干渉光を、前記第３の光分割結合素子を透過する前記第１の干渉光及び前記第２の干渉光から分割する波長選択フィルタを設けたことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明の光計測方法は、請求項１から１０のいずれかに記載の光計測装置を用いた光計測方法であって、前記参照光反射鏡を所定量だけ移動させることで、前記参照光反射鏡と前記光分割結合素子との光学的距離または角度を変化させ、変化させたそれぞれの前記距離における前記干渉光を前記光検出手段によって検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
従来技術のように装置全体の調整が少なく、１つの装置で複数の波長に対する収差をフーリエ変換法でも位相ステップ法でも計算することが可能な画像を撮影することができる。また、フーリエ変換法に用いる画像でヒルベルト変換法にも適用できる。
さらに従来の装置を複数用いるときに発生する試料のセット及び装置全体の再調整などの手間を削減でき、時間を大幅に短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の最良の形態を示す光計測装置の概略構成図である。
本装置は、複数の波長に対する被検レンズの収差を求めるため画像を撮影するものである。
レーザ１、レーザ２、及びレーザ３は、それぞれ第１の光源、第２の光源、及び第３の光源である。レーザ１の波長をλ１、レーザ２の波長をλ２、レーザ３の波長をλ３とし、それぞれの波長をλ１＜λ２＜λ３とする。
ビームエキスパンダ４、ビームエキスパンダ５、及びビームエキスパンダ６は、それぞれの波長の可干渉性光を平行光にする。
【０００８】
まずレーザ１の波長λ１は、以下のように測定される。
ピエゾ素子を備えた測定可動ミラー（計測光反射鏡）２４を被検レンズ２５の波長λ１の焦点位置に配置する。レーザ１から出た波長λ１の可干渉性光は、ビームスプリッタ（光分割結合素子）７により参照光と計測光に分けられ、参照光はビームスプリッタ７の１／４の厚さを持ち、同等の屈折率を持つλ１透過フィルタ１０を透過し、ピエゾ素子を備えた基準可動ミラー（参照光反射鏡）１３に照射されて反射し、再びλ１透過フィルタ１０を透過してビームスプリッタ７に戻る。計測光は被検レンズ２５を透過して測定可動ミラー２４上に焦点を結び、反射されて再び被検レンズ２５を透過し、ビームスプリッタ７に戻る。
ビームスプリッタ７では、計測光の戻り光と参照光の戻り光が重ね合わされ、波長λ１の干渉縞が形成される。波長λ１の干渉縞は、ビームスプリッタ８、ビームスプリッタ９、波長選択フィルタ１６、及び波長選択フィルタ１７をそれぞれ順に透過した後に、レンズ１８によってＣＣＤカメラ（光検出手段）２１の画素上に結像される。
ＣＣＤカメラ２１によって撮影した干渉縞画像データはパソコンに取り込んで処理を行う。フーリエ変換法を用いる際には、パソコンに取り込んだ画像データをそのまま処理に用いることができるが、縞の本数が足りない場合には基準可動ミラー１３を傾けることで可能となる。縞数を増やすには計測光と参照光が重なる時の成す角度が大きくなるように基準可動ミラー１３を傾ける。また、縞数を減らしたい時には計測光と参照光が重なる時の成す角度を小さくなるように基準可動ミラー１３を傾ける。計測光と参照光が重なる時の成す角度が0の時、縞数は0本となる。
【０００９】
ここでは一般的に知られている４ステップ法を例に説明する。
位相ステップ法とは、基準可動ミラー１３で反射した参照光と、被検レンズ２５を透過した計測光とによって形成された干渉縞から位相情報を導く手段である。具体的には参照光路と計測光路の差を既知量だけ変化させて得られる複数の干渉縞画像から位相情報を導く手段である。４ステップ法の場合、計測光路と参照光路の差を４分の１波長ずつずらして得られる４つの干渉縞画像｜１、｜２、｜３、｜４の強度分布を用いる。｜１、｜２、｜３、｜４の干渉縞画像を形成する計測光路と参照光路の位相差はそれぞれ０、π／２、π、３π／２である。｜１、｜２、｜３、｜４の強度分布から位相情報φは式１でもとめることが可能である。
φ＝ｔａｎ-1[（｜２−｜１）／（｜１−｜３）]・・・式１
この方法に基づいて位相ステップをするには位相ステップ量単位をπ／２として０、（π／２）π、π、（３／２）πと変化させた４枚の画像が必要となる。これらの画像を撮影するには基準可動ミラー１３の移動量を０、（１／８）λ１、（１／４）λ１、（３／８）λ１と変化させて撮影し、パソコンにて式１に代入して計算すれば可能となる。
【００１０】
次にλ２における測定について説明する。ピエゾ素子を備えた測定可動ミラー２４を被検レンズ２５の波長λ２の焦点位置に配置する。レーザ２から出た波長λ２の可干渉性光はビームスプリッタ８により参照光と計測光に分けられ、参照光はビームスプリッタ８と同じ厚さを持ち、同等の屈折率を持つλ２透過フィルタ１１を透過し、ピエゾ素子を備えた基準可動ミラー１４に照射されて反射し、再びλ２透過フィルタ１１を透過してビームスプリッタ８に戻る。計測光は被検レンズ２５を透過して測定可動ミラー２４上に焦点を結び、反射されて再び被検レンズ２５を透過し、ビームスプリッタ７を透過してビームスプリッタ８に戻る。ビームスプリッタ８で計測光と参照光が重ね合わされ、波長λ２の干渉縞が形成される。波長λ２の干渉縞は、ビームスプリッタ９、波長選択フィルタ１６を透過し、波長選択フィルタ１７で反射されレンズ１９によってＣＣＤカメラ２２の画素上に結像される。
ＣＣＤカメラ２２によって撮影した干渉縞画像はパソコンに取り込んで処理を行う。フーリエ変換法を用いる際には、パソコンに取り込んだ画像をそのまま処理に用いることができるが、縞の本数が足りない場合には基準可動ミラー１４を傾けることで可能となる。縞数を増やすには計測光と参照光が重なる時の成す角度が大きくなるように基準可動ミラー１４を傾ける。また、縞数を減らしたい時には計測光と参照光が重なる時の成す角度を小さくなるように基準可動ミラー１４を傾ける。計測光と参照光が重なる時の成す角度が0の時、縞数は0本となる。位相ステップ法を用いる際には、基準可動ミラー１４を等間隔で移動させることで可能となる。４ステップ法の場合、基準可動ミラー１４の移動量を０、（１／８）λ２、（１／４）λ２、（３／８）λ２と変化させて撮影し、パソコンにて式１に代入して計算すれば可能となる。
【００１１】
次にλ３における測定について説明する。ピエゾ素子を備えた測定可動ミラー２４を被検レンズ２５のλ３の焦点位置に配置する。レーザ３から出た波長λ３の可干渉性光はビームスプリッタ９により参照光と計測光に分けられ、参照光はビームスプリッタ７、ビームスプリッタ８と同じ厚さを持ち、同等の屈折率を持つλ３透過フィルタ１２を透過し、ピエゾ素子を備えた基準可動ミラー１５に照射されて反射し、再びλ３透過フィルタ１２を透過してビームスプリッタ９に戻る。計測光は被検レンズ２５を透過して測定可動ミラー２４上に焦点を結び反射されて再び被検レンズ２５を透過し、ビームスプリッタ７、ビームスプリッタ８を透過してビームスプリッタ９に戻る。ビームスプリッタ９で計測光と参照光が重ね合わされ、波長λ３の干渉縞が形成される。波長λ３の干渉縞は、波長選択フィルタ１６で反射されてレンズ２０によってＣＣＤカメラ２３の画素上に結像される。
ＣＣＤカメラ２３によって撮影した干渉縞画像はパソコンに取り込ンで処理を行う。フーリエ変換法を用いる際には、パソコンに取り込んだ画像をそのまま処理に用いることができるが、縞の本数が足りない場合には基準可動ミラー１５を傾けることで可能となる。縞数を増やすには計測光と参照光が重なる時の成す角度が大きくなるように基準可動ミラー１５を傾ける。また、縞数を減らしたい時には計測光と参照光が重なる時の成す角度を小さくなるように基準可動ミラー１５を傾ける。計測光と参照光が重なる時の成す角度が0の時、縞数は0本となる。位相ステップ法を用いる際には、基準可動ミラー１５を等間隔で移動させることで可能となる。４ステップ法の場合、基準可動ミラー１５の移動量を０、（１／８）λ３、（１／４）λ３、（３／８）λ３と変化させ撮影し、パソコンにて式１に代入して計算すれば可能となる。
【００１２】
λ１、λ２、λ３のそれぞれの測定において縞数を同一にしたい時には、測定可動ミラー２４とビームスプリッタ７の間のλ１における光学的距離と、ビームスプリッタ７と基準可動ミラー１３の間のλ１における光学的距離を等しくし、かつ測定可動ミラー２４とビームスプリッタ８の間のλ２における光学的距離と、ビームスプリッタ８と基準可動ミラー１４の間のλ２における光学的距離等しくし、かつ測定可動ミラー２４とビームスプリッタ９の間のλ３における光学的距離と、ビームスプリッタ９と基準可動ミラー１５の間のλ３における光学的距離等しく配置することで可能となる。
このように配置して測定可動ミラー２４を固定した時、ＣＣＤカメラ２１、ＣＣＤカメラ２２、ＣＣＤカメラ２３で撮影された干渉縞の画像から色収差を計算することが出来る。ＣＣＤカメラ上に結像されたスポットの干渉縞が出ている範囲が等しいならば色収差はないことがわかる。特定の波長だけスポットの干渉縞が出ている範囲が異なる場合、その波長だけ色収差により被検レンズの焦点位置からずれていることになる。そのずれ量は被検レンズ２５からＣＣＤカメラまでの距離とスポットの干渉縞が出ている範囲の大きさのずれから計算で求めることが出来る。
また、透過物体の厚みの計測をする際には、被検レンズ２５の位置に被検透過物体を配置して同様の手段にて、複数波長λ１、λ２、λ３より得られた干渉縞を記録し、それらの画像からフーリエ変換法または位相ステップ法にて位相情報を抽出する。しかし、位相情報は０〜２πｒａｄの範囲で断続的な情報であるので定量的にしか位相情報を得ることができない。そこで断続的な情報を繋ぎあわすことで連続した位相情報が得られる。得られた位相情報、測定波長、測定波長に対する透過物体の屈折率から透過物体の厚みを得ることができる。しかし、ここで得られた厚みの情報は光が透過物体を２回透過した時のものであるために、実際の厚みの２倍となっているので、１／２倍することで実際の厚みを得ることができる。
本装置では複数波長それぞれから厚みの情報を得られるので、厚みの平均をとることでより高精度な測定が可能となる。さらにそれぞれの波長から得られた厚みの情報の差から透過物体の光の透過特性、特に各波長に対する屈折率分布特性を知ることができる。
【００１３】
次に光路について説明する。
レーザ１、レーザ２、レーザ３から射出される可干渉性光は、ビームエキスパンダ４、ビームエキスパンダ５、及びビームエキスパンダ６により、それぞれ平行光にされ、ビームスプリッタ７、ビームスプリッタ８、及びビームスプリッタ９により、それぞれ計測光と参照光に分けられる。それぞれの参照光は、λ１透過フィルタ１０、λ２透過フィルタ１１、及びλ３透過フィルタ１２により、レーザ１、レーザ２、及びレーザ３から射出された光の波長毎に選択される。選択されたそれぞれの波長の光は、基準可動ミラー１３、基準可動ミラー１４、及び基準可動ミラー１５により、ビームスプリッタ７、ビームスプリッタ８、及びビームスプリッタ９までそれぞれ戻される。
一方、ビームスプリッタ７、ビームスプリッタ８、及びビームスプリッタ９により分けられた計測光は、すべて被検レンズ２５に照射され、被検レンズ２５を透過する。被検レンズ２５を透過した計測光は、測定稼動ミラー２４に照射されて反射し、ビームスプリッタ７、ビームスプリッタ８、ビームスプリッタ９まで戻される。ビームスプリッタ７、ビームスプリッタ８、ビームスプリッタ９まで戻されたそれぞれの波長の参照光と計測光は、重ね合わされることで、レーザ１、レーザ２、レーザ３から射出された光の波長の干渉縞を形成する。形成された干渉縞は、波長選択フィルタ１６と波長選択フィルタ１７により、レーザ１、レーザ２、レーザ３から射出された光の波長毎に分割し、それぞれの波長毎の干渉縞を得ることができ、この波長毎に分割された干渉縞をＣＣＤカメラ２１、ＣＣＤカメラ２２、ＣＣＤカメラ２３にて検出する。
【００１４】
なお、本装置では、光分割結合素子としてビームスプリッタを用いた場合で説明したが、ハーフミラーを用いてもよい。また、本装置では位相ステップ法を用いる際に基準可動ミラーを移動させたがレーザの発振波長を電流または電圧で制御し微小に波長を変えて位相ステップを行ってもよい。
また、光源からの干渉性光をそれぞれ周期的に射出させるとともに、光源の点滅周期に同期して開閉するシャッターを設けることが好ましい。このシャッターとしては、液晶シャッターや電子シャッターを用いることができ、オプティカルチョッパーを用いてもよい。
また、本装置では干渉縞検出手段としてCCDカメラを用いた場合で説明したがCMOSカメラやフィルム記録カメラを用いても同様の効果が得られる。フィルム記録カメラで検出した場合はスキャナ等の装置を使用しパソコン等の電子計算機に取り込むことで可能となる。
また、本装置では被検レンズの測定を例に挙げたが屈折率を持つ被検物体と組み合わされた光学部品、例えばガラス板とレンズの場合であっても測定は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、カメラ、顕微鏡、メガネなどの光学機器やＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、HDＤＶＤなどの光記録装置などに用いるレンズ等の光学部品の収差測定及び、光ファイバーや光導路等の屈折率分布測定や光透過物体及び反射物体の形状計測などの位相測定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の最良の形態を示す光計測装置の概略構成図
【図２】従来の光計測装置の１つの光源を用いた収差測定用撮影部の概略図
【図３】従来の光計測装置の複数の光源を用いた色収差測定用撮影部の概略図
【図４】従来の光計測装置の複数の光源を用いた干渉計測用撮影部の概略図
【符号の説明】
【００１７】
１、２、３  レーザ
４、５、６  ビームエキスパンダ
７、８、９  ビームスプリッタ
１０  λ１透過フィルタ
１１  λ２透過フィルタ
１２  λ３透過フィルタ
１３、１４、１５  基準可動ミラー
１６、１７  波長選択フィルタ
１８、１９、２０  レンズ
２１、２２、２３  ＣＣＤカメラ
２４  測定稼動ミラー
２５  被検レンズ
【図１】
2007093288.tif 000003
【図２】
2007093288.tif 000004
【図３】
2007093288.tif 000005
【図４】
2007093288.tif 000006