(57)【要約】【課題】被測定光学素子を移動することなく複数の波長による干渉測定が可能な多波長干渉計を得る。【解決手段】異なる波長の光を射出する複数のレーザ光源１１ａ乃至１１ｃと、各レーザ光源１１ａ乃至１１ｃ射出されたレーザ光を干渉測定部方向に反射するミラーおよびハーフミラーと、前記各光源と前記干渉部との間に配置された、前記各のレーザ光源１１ａ乃至１１ｃから射出されたレーザ光を択一的に透過させて前記干渉測定部に入射させる光源切り換え機構１７を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射した光を分割し、被測定光学素子を透過または反射させた測定光と参照鏡で反射させた参照光を干渉させる干渉部を備えた干渉計であって、
異なる波長の光を射出する複数の光源と、
各光源から射出された光を前記干渉部方向に反射する反射光学素子と、
前記各光源と前記干渉部との間に配置された、前記各光源から射出された光を択一的に前記干渉部に入射させる光源切り換え手段を備えたことを特徴とする多波長干渉計。
【請求項２】
請求項１記載の多波長干渉計において、前記複数の光源は、射出する光の進行方向と直交する方向に離反して配置され、前記反射光学素子は、該光源のうち、前記干渉部に最も遠い光源から射出された光を前記干渉部方向に反射するミラーと、前記最も遠い光源よりも前記干渉部に近い光源から射出された光をそれぞれ前記干渉部方向に反射するハーフミラーとを備え、前記干渉部に最も近い光源よりも遠方の光源から射出され、ハーフミラーまたはミラーで反射された光は、光路途中の前記他のハーフミラーを透過して前記干渉部に入射する多波長干渉計。
【請求項３】
請求項２記載の多波長干渉計において、前記各光源、ミラーおよびハーフミラーは光軸または光学中心が同一平面上に位置するように配置され、前記光源切り換え手段は、前記各光源と前記ミラーおよびハーフミラーの間の光路に配置され、前記光源からの光を択一的に透過させる多波長干渉計。
【請求項４】
請求項２または３記載の多波長干渉計において、前記光源切り換え手段は、前記ミラーおよびハーフミラーと前記光源との間に配置された、前記光源の配置方向に延びた遮光板および該遮光板に設けられた開口からなり、該開口は、前記いずれか１個の開口が対応する光源から射出された光の透過を可能にする光路に位置するときは他の開口が対応する光源の光路から外れるように設けられている多波長干渉計。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の多波長干渉計において、前記光源は、波長の短い光源ほど前記干渉部近傍に配置した多波長干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長による測定が可能な多波長干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の光記録媒体を単一の機器で記録、再生する光記録装置が開発されている。かかる光記録装置では、記録媒体に信号を書き込む際および書き込まれた信号を読み出す際に同一の集光レンズを使用し、さらに光記録媒体の方式毎に異なる波長のレーザ光を使用するが、対物レンズは同一の対物レンズを使用している。
【０００３】
かかる対物レンズの特性を測定する手段として、従来から干渉計が使用されている。従来の干渉計は、コヒーレント光を分割して被測定レンズを透過させた測定光と参照鏡で反射させた参照光を重ね合わせて干渉させる構成である。
【特許文献１】特開平７‐１８１００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の干渉計は、単一波長の光束による測定しかできなかったので、波長毎に干渉計を用意し、被測定レンズを各干渉計に移動して測定しなければならなかった。
【０００５】
本願発明は、かかる課題に鑑みてなされ、被測定光学素子を移動することなく複数の波長による干渉測定が可能な多波長干渉計を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決する本発明は、光源から入射した光を分割し、被測定光学素子を透過または反射させた測定光と参照鏡で反射させた参照光を干渉させる干渉部を備えた干渉計であって、異なる波長の光を射出する複数の光源と、各光源から射出された光を前記干渉部方向に反射する反射光学素子と、前記各光源と前記干渉部との間に配置された、前記各光源から射出された光を択一的に前記干渉部に入射させる光源切り換え手段を備えたことに特徴を有する。
【０００７】
好ましい実施形態では、前記複数の光源は、射出する光の進行方向と直交する方向に離反して配置され、前記反射光学素子は、該光源のうち、前記干渉部に最も遠い光源から射出された光を前記干渉部方向に反射するミラーと、前記最も遠い光源よりも前記干渉部に近い光源から射出された光をそれぞれ前記干渉部方向に反射するハーフミラーとを備え、前記干渉部に最も近い光源よりも遠方の光源から射出され、ハーフミラーまたはミラーで反射された光は、光路途中の前記他のハーフミラーを透過して前記干渉部に入射するように形成した。
【０００８】
前記各光源、ミラーおよびハーフミラーは光軸または光学中心が同一平面上に位置するように配置され、前記光源切り換え手段は、前記各光源と前記ミラーおよびハーフミラーの間の光路に配置され、前記光源からの光を択一的に透過させることが好ましい。
前記光源切り換え手段は、前記ミラーおよびハーフミラーと前記光源との間に配置された、前記光源の配置方向に延びた遮光板および該遮光板に設けられた開口からなり、該開口は、前記いずれか１個の開口が対応する光源から射出された光の透過を可能にする光路に位置するときは他の開口が対応する光源の光路から外れるように設けられる。
前記光源は、波長の短い光源ほど前記干渉部近傍に配置することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、異なる波長の光を択一的に干渉部に導くことができるので、被測定光学素子を移動することなく、複数の波長の光による干渉測定が可能になる。しかも、光源からの光を導くための光学素子は移動しないので、移動による誤差の発生がない。さらに、単一の干渉部によって干渉測定ができるので、コスト軽減を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明について、図示実施形態を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を適用した多波長干渉計の実施形態の要部構成を示す正面図である。
【００１１】
この実施形態では、それぞれが異なる波長のレーザ光を射出する３個のレーザ光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備えている。第１レーザ光源１１ａは波長約４０５nm、第２レーザ光源１１ｂは波長約６６０nm、第３レーザ光源１１ｃは波長約７８０nmのレーザ光を射出する。つまり、第１レーザ光源１１ａはいわゆるブルーレイディスク装置用、第２レーザ光源１１ｂはＤＶＤ装置用、第３レーザ光源１１ｃはＣＤ装置用のレーザ光を出す光源である。この実施形態では、波長の短い光源ほど光路長が短くなるように配置してある。波長の短いレーザ光ほど、減衰が大きく、経路中の光学素子の影響を受けやすいからである。
【００１２】
レーザ光源１１ａ乃至１１ｃから射出したレーザ光は、発散レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃで一旦絞られた後発散して、コリメートレンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃで平行光束にコリメートされる。コリメートレンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから射出した平行なレーザ光は、光源切り換え手段としての光源切り換え機構１７によって択一的に透過するように制御される。光源切り換え機構１７は、コリメートレンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから出射したレーザ光の中からいずれか一つを透過させる構造である。なお、各レーザ光源１１ａ乃至１１ｃは、波長、強度を安定させるために測定中は通常発光状態を維持する。
【００１３】
第１のレーザ光源１１ａから射出され、光源切り換え機構１７を透過したレーザ光は、ハーフミラー１９ａで測定部を構成する測定レンズ部２３（被測定光学素子）方向に反射される。第２のレーザ光源１１ｂから射出され、光源切り換え機構１７を透過したレーザ光は、ハーフミラー１９ｂで測定レンズ部２３方向に反射され、ハーフミラー１９ａを透過する。第３のレーザ光源１１ｃから射出され、光源切り換え機構１７を透過したレーザ光は、ミラー１９ｃで測定レンズ部２３方向に反射され、ハーフミラー１９ｂ、１９ａを透過する。
【００１４】
以上のレーザ光源１１ａ乃至１１ｃ、発散レンズ１３ａ乃至１３ｃ、コリメートレンズ１５ａ乃至１５ｃおよびミラー１９ａ乃至１９ｃは、それぞれの光軸Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃまたは光学中心が同一平面上に位置するように配置されている。
【００１５】
ハーフミラー１９ａで反射または透過したレーザ光は、ハーフミラー２１に入射し、一部がハーフミラー２１を透過して測定レンズ部２３に入射する。測定レンズ部２３は、反射基準凹面鏡２４を備え、この反射基準凹面鏡２４の前方に被測定レンズＬが載置される。被測定レンズＬは、その焦点ＦＬが反射基準凹面鏡２４の焦点Ｆと一致するように配置される。
【００１６】
さらにこの実施形態では、使用するレーザ光の波長に応じて変動する被測定レンズＬの焦点位置（焦点距離）に応じて被測定レンズＬの焦点ＦＬが反射基準凹面鏡２４の焦点Ｆと一致するように反射基準凹面鏡２４の位置を調整する機構とその波長の仕様に合わせたカバーガラス２５（例えば厚さ、ブルーレイディスクならば0.1mm、ＤＶＤならば0.6mm、ＣＤならば1.2mm）を、被測定レンズＬと反射基準凹面鏡２４の間で切り換えができるよう配置されている。
【００１７】
カバーガラス２５、被測定レンズＬを透過し、反射基準凹面鏡２４で反射して再び被測定レンズＬ、カバーガラス２５を透過したレーザ光はハーフミラー２１に戻り、ハーフミラー２１でハーフミラー２９方向に反射され、ハーフミラー２９で反射したレーザ光が、干渉縞観測部３１に入射する。ハーフミラー２１で反射されたレーザ光は、基準平面板２７で反射されてハーフミラー２１に戻り、ハーフミラー２１を透過してハーフミラー２７で反射されて、干渉縞観測部３１に入射する。
【００１８】
干渉縞観測部３１に入射した、反射基準凹面鏡２４で反射した被測定レンズＬを透過した測定レーザ光および基準平面板２７で反射した参照レーザ光は、集光レンズ３２で集光され、ＣＣＤカメラ３３に入射する。ＣＣＤカメラ３３の撮像面に入射した測定レーザ光および参照レーザ光が干渉して干渉縞を形成し、その干渉縞を撮像素子が撮像する。
【００１９】
さらにこの実施形態では、反射基準凹面鏡２４で反射し、ハーフミラー２１で反射し、ハーフミラー２９を透過した測定レーザ光がＣＣＤカメラ３５に入射する。被測定レンズＬの焦点ＦＬ位置に対応する点像がＣＣＤカメラ３５の撮像面に形成され、撮像される。
【００２０】
ＣＣＤカメラ３３、３５が撮像した映像は、モニタテレビに映し出される。ＣＣＤカメラ３３で撮像した像は干渉縞を映し出し、ＣＣＤカメラ３５で撮像した像は点像化した干渉縞を映し出す。モニタテレビに映し出された干渉縞によりコマ収差を測定する。一方、モニタテレビに映し出された点像の位置により、被測定レンズＬの偏心、傾斜状態の測定ができる。
【００２１】
図２には、測定レンズ部２３の拡大図を示した。ハーフミラー２１を透過したレーザ光が進む方向に沿って順に、被測定レンズＬ、カバーガラス（オプティカルフラット）２５、反射基準凹面鏡２４が配置されている。被測定レンズＬに入射したレーザ光（平行光束）は、被測定レンズＬで集束され、カバーガラス２５を透過してから一旦収束した後に拡散し、反射基準凹面鏡２４で反射されて、入射光路を逆光して、被測定レンズＬから平行光束として射出する。
【００２２】
さらにこの実施形態では、使用するレーザ光の波長に応じて変動する被測定レンズＬの焦点位置（焦点距離）に応じて被測定レンズＬの焦点ＦＬが反射基準凹面鏡２４の焦点Ｆと一致するように反射基準凹面鏡２４の位置を調整する機構とその波長の仕様に合わせたカバーガラス２５（例えば厚さ、ブルーレイディスクならば0.1mm、ＤＶＤならば0.6mm、ＣＤならば1.2mm）を、被測定レンズＬと反射基準凹面鏡２４の間で切り換えができるよう配置されている。
【００２３】
図３に、光源切り換え機構１７の一実施例を示した。この実施例は、レーザ光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃの配置方向に延びた遮光板１７１に、同配置方向に所定間隔で開口１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃを設けてある。各開口１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃの高さおよび幅は、コリメートレンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから射出されたレーザ光のビーム径と同等乃至やや大きく設定される。さらに各開口１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃの間隔Ｄは、レーザ光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃの間隔、つまり光軸Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃの間隔（ピッチｄ１）および各開口１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃの高さ（ｄ２）の和よりもやや広い。つまり、Ｄ＞（ｄ１＋ｄ２）に設定してある。開口１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃの形状は方形に限定されず、多角形、円形でもよい。
【００２４】
この遮光板１７１は、開口１７１ａがレーザ光源１１ａの光路に合致してその光路開放した位置では、他のレーザ光源１１ｂ、１１ｃの各光路を遮光している（図３（Ａ））。遮光板１７１を図１において下方にピッチＤだけ移動させると、開口１７１ｂがレーザ光源１１ｂの光路に合致してその光路を開放する一方、他のレーザ光源１１ａ、１１ｃの光路は遮光板１７１で遮光する（図３（Ｂ））。遮光板１７１をさらに下方にピッチＤだけ移動させると、開口１７１ｃがレーザ光源１１ｃの光路に合致してその光路を開放する一方、他のレーザ光源１１ａ、１１ｃの光路は遮光板１７１で遮光される（図３（Ｃ））。
【００２５】
この遮光板１７１を前記各位置に移動させる機構は公知の機構を利用して形成できる。例えば、遮光板１７１を縦方向に平行移動自在に支持し、ピッチＤ毎にクリックストップ機構等によって保持する機構、あるいは縦方向の縁部にラックを形成してこのラックにピニオンを噛合させて移動させるラック＆ピニオン機構によって形成する。
【００２６】
以上の通り本発明の実施形態によれば、光源切り換え機構１７を駆動するだけで複数のレーザ光源１１ａ乃至１１ｃを切り換えることができるので、異なる波長のレーザ光による測定を、被測定レンズを移動させることなく簡単に実行できる。しかもレーザ光の進路に影響するミラー、ハーフミラー等の光学素子は動かさないので、光路がずれる等のおそれがない。レーザ光源１１ａ乃至１１ｃを縦一列に配置したので設置面積が小さくてすむ。なお、選択したレーザ光源１１ａ乃至１１ｃに対応するカバーガラス２５を光路内に挿入する。
【００２７】
図示実施形態は異なる波長の３台のレーザ光源１１ａ乃至１１ｃの切り換えが可能な構成であるが、本発明は２台あるいは４台以上のレーザ光源に対しても適用できる。
【００２８】
図示光源切り換え機構は１枚の遮光板を縦方向に移動させる構成としたが、他の実施例では、各開口を横方向にずらせて形成し、遮光板を横方向に移動させる構成とする。また、各レーザ光源毎に可動の遮光板、絞りまたはシャッタを設け、これらを択一的に開放駆動させる構成でもよい。
【００２９】
図示実施形態はレーザ光源１１ａ乃至１１ｃを縦一列に配置したが、別の実施形態では、平面視、ミラー、ハーフミラーを通る光路を中心として異なる位置に配置する。要するに、複数の光源からの光を択一的に透過させる機構によって干渉部に入射させる構成とする。以上の構成により、被測定光学素子を移動することなく、異なる波長の光毎に干渉測定が可能になり、測定時間の短縮および作業工程の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用した多波長干渉計の実施形態の全体概要を示す図である。
【図２】被測定レンズを保持する部材およびその周辺の構造を拡大して示す図である。
【図３】同実施形態の光源切り換え機構の一実施例を、異なるレーザ光源からのレーザ光を透過させる状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ａ  １１ｂ  １１ｃ  レーザ光源
１３ａ  １３ｂ  １３ｃ  発散レンズ
１５ａ  １５ｂ  １５ｃ  コリメートレンズ
１７  光源切り換え機構
１９ａ  １９ｂ  ハーフミラー
２１  ハーフミラー
２３  測定レンズ部
２４  反射基準凹面鏡
２５  カバーガラス
２７  基準平面板
２９  ハーフミラー
３１  干渉縞観測部
３３  ＣＣＤカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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