(57)【要約】【課題】光学素子における任意の像高での光学性能を測定することが可能な検査装置を提供する。【解決手段】白色光源４と、この白色光源４から出射した光線を被検撮像レンズ２０に照射し、被検撮像レンズ２０を透過した光線を検出する撮像素子９とから構成される検査光学系（測定光学系２および照明光学系３）を有する検査装置１において、検査光学系と被検撮像レンズ２０の光軸が一致して配置するとともに、検査光学系の光軸上に挿脱可能な可動ミラー１３と、可動ミラー１３で反射した光線を反射して被検撮像レンズ２０に照射することにより被検撮像レンズレンズ２０に対する像高をオフセットする固定ミラー１４とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射した光線を被検レンズに照射し、前記被検レンズを透過した光線を検出する撮像素子とから構成される検査光学系を有する検査装置であって、
前記検査光学系と前記被検レンズの光軸が一致して配置され、
前記検査光学系の前記光軸上に挿脱可能な可動ミラーと、
前記可動ミラーで反射した前記光線を反射して前記被検レンズに照射することにより前記被検レンズに対する像高をオフセットする固定ミラーとを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記検査光学系が、点光源からなる前記光源と、前記点光源から出射した光線を平行光束に変換するコリメータレンズと、前記コリメータレンズにより変換された平行光束を集光して前記被検レンズに照射する対物レンズと、二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有し、前記被検レンズにより変換された平行光束を各々の前記マイクロレンズで結像させるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイで結像された像を検出する前記撮像素子とから構成されたシャック−ハルトマンの原理による波面測定光学系であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記光源が、白色光を放射するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記被検レンズに対して、前記光軸を中心に前記検査光学系を回転可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記光軸上から前記可動ミラーを抜脱するにより、前記被検レンズの近軸領域を検査するように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の光学性能を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子の光学性能を検査する方法のうち、例えば、撮像レンズ等の透過波面の波面収差を測定する方法としては、主として干渉原理が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００３／０２８０７３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような検査方法は、使用波長が単一であることや任意の像高での測定において設定が困難であること、また、振動除去対策を講ずる必要がある等の課題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光学素子における任意の像高での光学性能を測定することが可能な検査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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、光源（例えば、実施形態における白色光源４）と、この光源から出射した光線を被検レンズ（例えば、実施形態における被検撮像レンズ２０）に照射し、被検レンズを透過した光線を検出する撮像素子とから構成される検査光学系（例えば、実施形態における測定光学系２および照明光学系３）を有するものであり、検査光学系と被検レンズの光軸が一致して配置され、検査光学系の光軸上に挿脱可能な可動ミラーと、可動ミラーで反射した光線を反射して被検レンズに照射することにより被検レンズに対する像高をオフセットする固定ミラーとを有して構成される。
【０００７】
この本発明の検査装置において、検査光学系が、点光源（例えば、実施形態におけるチャート５）からなる光源と、この点光源から出射した光線を平行光束に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズにより変換された平行光束を集光して被検レンズに照射する対物レンズと、二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有し、被検レンズにより変換された平行光束を各々のマイクロレンズで結像させるマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイで結像された像を検出する撮像素子とから構成されたシャック−ハルトマンの原理による波面測定光学系であることが好ましい。
【０００８】
また、光源は、白色光を放射するように構成されることが好ましい。また、被検レンズに対して、光軸を中心に検査光学系を回転可能に構成構成することが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係る検査装置は、光軸上から可動ミラーを抜脱することにより、被検レンズの近軸域を検査するように構成することが好ましい。
【００１０】
なお、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態の構成要素を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る検査装置を以上のように構成すると、測定光学系に所望の像高にオフセットできる機構が組み込まれるため、被検レンズを軸外に動かすことがなくなり、高精度且つ容易に中心像（近軸領域）および周辺像の光学特性を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１および図２を用いて本発明に係る検査装置１の構成について説明する。この検査装置１は、光学素子（例えば、被検撮像レンズ２０）を透過する透過波面の波面収差を測定するものである。まず、この検査装置１の光学系について説明すると、被検撮像レンズ２０を挟んで上下方向に配置される測定光学系２と、その側方に配置される照明光学系３とから構成されている。
【００１３】
照明光学系３は、左右方向に並んで配置されており、その光軸上に順に白色光源４、チャート５、コリメータレンズ６、および、ハーフミラー７が配設されて構成されている。チャート５の略中央部には板厚方向に貫通するピンホールが形成されており、このピンホールが照明光学系３の光軸上に位置している。白色光源４から放射された白色光線は光ファイバー４ａを介してチャート５に照射される。そして、チャート５のピンホールを透過した白色光線はコリメータレンズ６により平行光束に変換され、ハーフミラー７に入射する。なお、ハーフミラー７は、照明光学系３と測定光学系２との光軸が交差する点に配置されており、白色光線の一部を反射して残りを透過するものである。このハーフミラー７は、後述するように測定光学系２でも共用されており、ハーフミラー７に入射した平行光束の一部はこのハーフミラー７で上方に反射されて測定光学系２に入射する。
【００１４】
測定光学系２は、被検撮像レンズ２０の中心像の測定をする場合と、周辺像を測定する場合とが選択可能に構成されている。まず、中心像の測定をする場合は、上方からその光軸上に順に、第１の平面ミラー１１、被検撮像レンズ２０、対物レンズ１０、ハーフミラー７、マイクロレンズアレイ８、および、撮像素子９が配設されている。なお、被検撮像レンズ２０の中心は測定光学系２の光軸と一致している。照明光学系３のハーフミラー７で反射された平行光束は対物レンズ１０で集光されて被検撮像レンズ２０の焦点で一旦結像した後、被検撮像レンズ２０に入射する。第１の平面ミラー１１の角度は測定画角に対して垂直になるように調整されており、被検撮像レンズ２０を透過して平行光束に変換された光線は、第１の平面ミラー１１で反射され、同じ光路を辿って被検撮像レンズ２０および対物レンズ１０を透過し、平行光束の状態でハーフミラー７に入射し、さらにこのハーフミラー７を透過してマイクロレンズアレイ８に入射する。マイクロレンズアレイ８は、微細な複数のレンズ（マクロレンズ）を二次元的に配列したレンズ集合体であり、各々のマイクロレンズを透過した光線は各々のマイクロレンズの焦点面に配置された撮像素子９に各点像として結像する。この撮像素子９から出力される画像信号は解析装置１５で解析される。
【００１５】
ここで、簡単に本実施例に係る検査装置１における被検撮像レンズ２０の波面収差の測定方法について説明する。測定光学系２および照明光学系３は、シャック−ハルトマンの原理による透過波面の測定光学系の一例であり、チャート５のピンホールより出射した点光源からの光をコリメータレンズ６で平行光束に変換して被検撮像レンズ２０を透過させ、更にマイクロレンズアレイ８によりマイクロレンズの焦点面にある撮像素子９上に結像した各点像の位置より被検査レンズ２０の波面収差とその分布を解析装置１５で算出できるようにしたものである。ここで、点像の位置とは、被検撮像レンズ２０と対物レンズ１０がない状態で上記測定を行ったときのマイクロレンズアレイ８により形成される点像の位置からのずれをいう。
【００１６】
一方、周辺像を測定する場合は、対物レンズ１０と被検撮像レンズ２０との間に、可動ミラー１３と固定ミラー１４とを配置し、対物レンズ１０から出射した光線を可動ミラー１３で一旦側方に反射し、さらにその光線を固定ミラー１４で反射させて被検撮像レンズ２０の周辺部に入射させる。この光線は平行光束に変換されて被検撮像レンズ２０の上方で所望の像高に対する画角になるように配置された第２の平面ミラー１２で反射され、被検撮像レンズ２０、固定ミラー１４、可動ミラー１３、および、対物レンズ１０を透過して、上述の中心像と同様に、撮像素子９でマイクロレンズアレイ８の点像が検出される。
【００１７】
なお、チャート５、コリメータレンズ６、ハーフミラー７、マイクロレンズアレイ８、撮像素子９、および、対物レンズ１０は筐体１６に保持されており、可動ミラー１３および固定ミラー１４はこの筐体１６の上端に回転可能に配置された第１の回転ステージ１７に保持されており、第１の平面ミラー１１および第２の平面ミラー１２は筐体１６に対して回転可能な第２の回転ステージ１８に保持されている。また、被検撮像レンズ２０は、図示しないホルダーに保持されており、対物レンズ１０の焦点と被検撮像レンズ２０の焦点とが一致するように、このホルダーを上下方向に移動させて被検撮像レンズ２０の上下方向位置が調整可能に構成されている。また、可動ミラー１３は、図１および図２に示すように、第１の回転ステージ１７に揺動可能に構成されており、中心像を測定するときは上方に揺動させて光軸上から待避させ、周辺像を測定するときは下方に揺動させて光軸上に位置させる。また、周辺像を測定するときは、測定する所望の像高距離において、可動ミラー１３に対する固定ミラー１４のオフセットされた位置（光軸に対する角度、光軸からの距離）および、第２の平面ミラー１２の位置（光軸に対する角度、光軸からの距離）が調整可能に構成されている。
【００１８】
この検査装置１においては、周辺像を測定するときは、中心像を測定するときの測定光学系２の光軸を中心に第１および第２の回転ステージ１７，１８を同期させて回転させることにより、３６０度全周において被検撮像レンズ２０の所望の周辺像高の波面収差を測定することができる。このように、可動ミラー１３および固定ミラー１４で中心像（近軸領域）だけでなく、任意の像高での周辺像の測定を可能とすることができる。
【００１９】
以上のような検査装置１により達成される効果をまとめると次のようになる。第１に、シャック−ハルトマンの原理による透過波面の測定光学系２および照明光学系３を用いることにより、レーザ光等の特殊な光源を用いる必要がなく、ハロゲンランプ、タングステンランプ等の白色光源（白色光源４）により測定することができるため、被検撮像レンズ２０の使用状態と同一の波長（白色光）での検査を可能にするとともに、高精度で安価な検査装置を提供することができる。第２に、第１および第２の回転ステージ１７，１８に保持された可動ミラー１３、固定ミラー１４、並びに、第１および第２の平面ミラー１１，１２により、被検撮像レンズ２０の中心像および全周の周辺像の光学特性を測定することができる。さらに、第３に、被検撮像レンズ２０を検査装置１から取り外すことや軸外に移動させる必要がなく中心像と周辺像の光学特性が測定できるため、取り付け誤差等を無くして測定精度を向上させることできる。第４に、シャック−ハルトマンの原理による測定光学系２は、可動部分が無いことや、光線のゆらぎ等の影響を受けないため、耐環境性を向上させることができる。
【００２０】
ところで、以上の実施例においては、本発明に係る検査装置１を被検撮像レンズ２０のシャック−ハルトマンの原理による波面収差の測定に適用した場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、例えば、第１および第２の平面ミラー１１，１２の位置に撮像素子を配置して、チャート像のコントラストを検出することにより、被検撮像レンズ２０の中心像および全周の周辺像のＭＴＦを測定することができる。また、上述のシャック−ハルトマンの原理による波面収差を測定する検査装置１において、第１および第２の平面ミラー１１，１２の位置にマイクロレンズアレイと撮像素子の組を配置することにより、検査光学系を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る検査装置において、被検撮像レンズの中心像の波面収差を測定する場合を示す構成図である。
【図２】本発明に係る検査装置において、被検撮像レンズの周辺像の波面収差を測定する場合を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  検査装置
２  測定光学系（検査光学系）
３  照明光学系（検査光学系）
４  白色光源（光源）
５  チャート
６  コリメータレンズ
７  ハーフミラー
８  マイクロレンズアレイ
９  撮像素子
１０  対物レンズ
１３  可動ミラー
１４  固定ミラー
２０  被検撮像レンズ
【図１】
2007093339.tif 000003
【図２】
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