(57)【要約】      （修正有）【課題】  簡単に被検レンズの姿勢を検出制御可能な装置、波面収差測定方法及び被検レンズ保持調整機構を得る。【解決手段】被検レンズを保持するボビンと、中心部に前記ボビン挿入用の穴を備えた環状オプチカルパラレルと、この環状オプチカルパラレルの外周に一体化されたボビン枠とを有し、前記被検レンズ光軸を前記環状オプチカルパラレル平面に直交させて支持する被検レンズ保持調整機構が備えられ、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配置された前記被検レンズ保持調整機構の環状オプチカルパラレル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波面収差測定装置。【選択図】図５
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【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、
前記被検レンズを保持するボビンと、中心部に前記ボビン挿入用の穴を備えた環状オプチカルパラレルと、この環状オプチカルパラレルの外周に一体化されたボビン枠とを有し、前記被検レンズ光軸を前記環状オプチカルパラレル平面に直交させて支持する被検レンズ保持調整機構が備えられ、
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配置された前記被検レンズ保持調整機構の環状オプチカルパラレル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】
請求項１記載の波面収差測定装置において、前記被検レンズ保持調整機構の前記ボビンと被検レンズ、ボビンと環状オプチカルパラレル、及び環状オプチカルパラレルとボビン枠はそれぞれ、互いに当接する光軸と直交する基準面を備えている波面収差測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の波面収差測定装置において、算出された前記被検レンズの姿勢に応じて、前記ボビン枠の姿勢を制御する姿勢制御手段を備える波面収差測定装置。
【請求項４】
被検レンズを保持するボビンと、中心部に前記ボビン挿入用の穴を備えた環状オプチカルパラレルと、この環状オプチカルパラレルの外周に一体化されたボビン枠とを有し、前記被検レンズ光軸を前記環状オプチカルパラレル平面に直交させて支持する被検レンズ保持調整機構を準備するステップ、
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、前記被検レンズ保持調整機構に保持され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配置された前記被検レンズ保持調整機構の環状オプチカルパラレル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５】
請求項４記載の波面収差測定方法において、前記被検レンズ保持調整機構の前記ボビンと被検レンズ、ボビンと環状オプチカルパラレル、及び環状オプチカルパラレルとボビン枠はそれぞれ、互いに当接する光軸と直交する基準面を備えている波面収差測定方法。
【請求項６】
請求項４または５記載の波面収差測定方法において、算出された前記被検レンズの姿勢に応じて、前記ボビン枠の姿勢を制御する姿勢制御ステップを備える波面収差測定方法。
【請求項７】
被検レンズを保持するボビン；
中心部に前記ボビン挿入用の穴を備えた環状オプチカルパラレル；及び
この環状オプチカルパラレルの外周に一体化されたボビン枠；
を有し、被検レンズ光軸を該環状オプチカルパラレル平面に直交させて支持することを特徴とする被検レンズ保持調整機構。
【請求項８】
請求項７記載の被検レンズ保持調整機構において、前記ボビンと被検レンズ、ボビンと環状オプチカルパラレル、及び環状オプチカルパラレルとボビン枠はそれぞれ、互いに当接する光軸と直交する基準面を備えている被検レンズ保持調整機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波面収差測定装置、波面収差測定方法、及び被検レンズ保持調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、周縁に環状平面部（フランジ部）を有する被検レンズの波面収差を測定する装置（及び方法）として、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、次に、コーナーキューブプリズムに代えて配置された被検レンズの環状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とした装置（及び方法）を提案した（特許文献１）。
【０００３】
しかし、被検レンズをボビン内に挿入した状態で波面収差を測定する場合には、この装置（及び方法）を適用することができない。
【特許文献１】特開２００４−２７１１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、被検レンズをボビン内に挿入支持し、このボビンを、姿勢制御されるボビン枠を介して支持する波面収差測定装置、波面収差測定方法及び被検レンズ保持調整機構において、簡単に被検レンズの姿勢を検出制御可能な装置、波面収差測定方法及び被検レンズ保持調整機構を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光学部品として十分な精度（平行平面度）を有するオプチカルパラレルを利用することに着目してなされたものである。
本発明の波面収差測定装置は、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する波面収差測定装置であって、前記被検レンズを保持するボビンと、中心部に前記ボビン挿入用の穴を備えた環状オプチカルパラレルと、この環状オプチカルパラレルの外周に一体化されたボビン枠とを有し、前記被検レンズ光軸を前記環状オプチカルパラレル平面に直交させて支持する被検レンズ保持調整機構が備えられ、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配置された被検レンズ保持調整機構の環状オプチカルパラレル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可能な姿勢算出手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
ボビン枠は、算出された被検レンズの姿勢に応じて、姿勢制御手段によって姿勢制御される。
【０００７】
また、本発明は、波面収差測定方法にあっては、被検レンズを保持するボビンと、中心部に前記ボビン挿入用の穴を備えた環状オプチカルパラレルと、この環状オプチカルパラレルの外周に一体化されたボビン枠とを有し、前記被検レンズ光軸を前記環状オプチカルパラレル平面に直交させて支持する被検レンズ保持調整機構を準備するステップ、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、被検レンズ保持調整機構に保持され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するステップと、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、コーナーキューブプリズムに代えて配置された被検レンズ保持調整機構の環状オプチカルパラレル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するステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ボビン枠の姿勢は、算出された前記被検レンズの姿勢に応じて、姿勢制御ステップによって制御される。
【０００９】
本発明は、被検レンズ保持調整機構としては、被検レンズを保持するボビン；中心部に前記ボビン挿入用の穴を備えた環状オプチカルパラレル；及びこの環状オプチカルパラレルの外周に一体化されたボビン枠；を有し、被検レンズ光軸を環状オプチカルパラレル平面に直交させて支持することを特徴とする。
【００１０】
被検レンズ保持調整機構のボビンと被検レンズ、ボビンと環状オプチカルパラレル、及び環状オプチカルパラレルとボビン枠はそれぞれ、互いに当接する光軸と直交する基準面を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、被検レンズをボビン内に挿入支持し、このボビンを、姿勢制御されるボビン枠を介して支持する波面収差測定装置、波面収差測定方法及び被検レンズ保持調整機構において、簡単に被検レンズの姿勢を検出制御可能な装置、波面収差測定方法及び被検レンズ保持調整機構を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１ないし図３は、本発明に係る波面収差測定装置１の一実施形態を示している。波面収差測定装置１は、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８０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ＣＣＤ２１を備えている。
【００１３】
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８０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。したがって、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、このピンホール５１を通過した光は、その光軸に対して４５°傾けて配置されたハーフミラー５２により進行方向が９０°曲げられる。
【００１４】
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７０が配置される。コーナーキューブプリズム７０は、環状αβ傾斜ステージ（姿勢制御手段）９０上に配置され、入射した光と同じ方向に光を反射する性質を有する。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、その光軸に対して４５°傾けて配置されたハーフミラー５４を透過し、基準平面板５６に入射する。
【００１５】
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、環状αβ傾斜ステージ９０側の面には参照面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８０を透過した光との干渉縞を得ることが可能となる。
【００１６】
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を通って干渉縞観察用ＣＣＤ２１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、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干渉縞観察用ＣＣＤ２１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。干渉縞観察用ＣＣＤ２１上の干渉縞は電気信号に変換され、カメラアダプタ３１に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。
【００１７】
また、参照面５６ａを透過し、コーナーキューブプリズム７０で反射され、基準平面板５６を再び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°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反射点像観察用ＣＣＤ２０に点像として入射する。反射点像観察用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。このようにして得られる点像によって測定中心を測定することができる。
【００１８】
参照光の測定後に、環状αβ傾斜ステージ９０上にはコーナーキューブプリズム７０に代えて、被検レンズ８０を保持した被検レンズ保持調整機構４０を配置する。
【００１９】
被検レンズ保持調整機構４０は、図５に示すように、筒状のボビン４１と、ボビン枠４２と、環状オプチカルパラレル４３とを有している。ボビン４１は、被検レンズ８０をその光軸と該ボビン４１の軸とを一致させて保持するもので、その一端面（図の下端面）には、被検レンズ８０の外周に突設したフランジ８０ａを受け入れる環状凹部４１ａが形成されている。このフランジ８０ａと環状凹部４１ａは、光軸（ボビン軸）に直交する基準面を備え、ボビン４１の軸線と被検レンズ８０の軸線を一致させる（図６）。ボビン４１の外周面には、ボビン軸に直交するボビン基準面４１ｃを有する外周突設部４１ｂが形成されている。
【００２０】
環状オプチカルパラレル４３は、光学的に精密な平行平面を有する円柱状オプチカルパラレルの軸部に、ボビン挿入用の貫通穴４３ａを形成したものである。貫通穴４３ａにボビン枠４２を挿入すると、該オプチカルパラレルの軸は被検レンズ８０の軸に一致し、その表裏面は被検レンズ８０の軸に正しく直交する。環状オプチカルパラレル４３の一方の面（図の下方の面）は、ボビン基準面４１ｃに当接する当付面４３ｂであり、他方の面（上方の面）は入射光を反射する反射面４３ｃである。
【００２１】
ボビン枠４２は、中心部に環状オプチカルパラレル４３を嵌合させる穴４２ａを有し、この穴４２ａの下端部内周縁に、環状オプチカルパラレル４３の当付面４３ｂに当接する内方フランジ（基準面）４２ｂが形成されている。またこのボビン枠４２の周縁部には、環状αβ傾斜ステージ９０に係合するボビン枠係合面４２ｃが形成されている。内方フランジ４２ｂの環状オプチカルパラレル４３の当付面４３ｂとの当接面、及びボビン枠係合面４２ｃはボビン枠４２の軸と直交している。
【００２２】
従って、被検レンズ８０を保持したボビン４１を環状オプチカルパラレル４３の貫通穴４３ａに嵌め、環状オプチカルパラレル４３をボビン枠４２の穴４２ａに嵌めると、被検レンズ８０の光軸を環状オプチカルパラレル４３の反射面４３ｃに直交させて支持することができる。
【００２３】
以上の構成の波面収差測定装置１により、被検レンズ８０の波面収差の測定を行う。以下にその測定手順を説明する。
まず、コーナーキューブプリズム７０を用いて測定中心を測定する。図１に示すように、環状αβ傾斜ステージ９０上であって、基準平面板５６側にコーナーキューブプリズム７０を載置する。半導体レーザ１０から出射される光は、集光レンズ５０、ピンホール５１を経てハーフミラー５２で９０°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、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によってその一部が進行方向を９０°曲げられ、集光レンズ５５によって点像化されて反射点像観察用ＣＣＤ２０に入射する。反射点像観察用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の反射光の点像化する位置が測定中心として記憶される。
【００２４】
図２に示すように、測定中心の設定に用いるコーナーキューブプリズム７０に代えて、被検レンズ８０を保持した被検レンズ保持調整機構４０を環状αβ傾斜ステージ９０上に載置する。
【００２５】
このような被検レンズ保持調整機構４０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°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、この光は環状オプチカルパラレル４３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反射点像観察用ＣＣＤ２０に入射される。反射点像観察用ＣＣＤ２０に入射する点像の位置は、被検レンズ８０（被検レンズ保持調整機構４０）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、反射点像観察用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、反射点像観察用ＣＣＤ２０に入射する点像の位置は、測定中心からずれる。
【００２６】
コンピュータ３３は、環状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。反射点像観察用ＣＣＤ２０に入射されてイメージスキャナ３２で画像化された画像において、環状オプチカルパラレル４３からの反射光の点像の位置があらかじめ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の光軸が該被検レンズ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。
【００２７】
そして、コンピュータ３３は、環状αβ傾斜ステージ９０に対してボビン枠４２（環状αβ傾斜ステージ９０）の姿勢を変えるための駆動信号を発信する。この駆動信号によって、環状αβ傾斜ステージ９０は環状オプチカルパラレル４３からの反射光による点像が測定中心と一致するように移動する。すなわち、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。反射点像観察用ＣＣＤ２０への点像入射、コンピュータ３３による環状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を、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。
【００２８】
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、反射点像観察用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、反射点像観察用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及び環状αβ傾斜ステージ９０により姿勢制御手段を構成している。
【００２９】
続いて、被検レンズ８０の波面収差を測定する。本実施形態の波面収差測定では、環状αβ傾斜ステージ９０（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、環状αβ傾斜ステージ９０の姿勢は、軸上測定と同様の制御はせずに、例えば、所定の方向に傾けて、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。
【００３０】
軸上測定及び軸外測定の何れにおいても、波面収差測定時には、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、環状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が順に配置される。また、被検レンズ８０の上には、回折格子４４を配置する。
【００３１】
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°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を経て干渉縞観察用ＣＣＤ２１に入射する。
【００３２】
一方、干渉縞観察用ＣＣＤ２１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、干渉縞観察用ＣＣＤ２１においては、被検レンズ８０を透過した光と、被検レンズ８０を透過せずに参照面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に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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】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す図である。
【図２】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す図である。
【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】本発明に係る波面収差測定装置（方法）に用いる被検レンズ保持調整機構の一実施形態を示す拡大断面図である。
【図６】本発明に係る波面収差測定装置（方法）に用いる被検レンズ保持調整機構のボビンと被検レンズを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 波面収差測定装置
１０  半導体レーザ（光源）
１１  ＬＤドライバ
２０  反射点像観察用ＣＣＤ
２１  干渉縞観察用ＣＣＤ
３０  ３１  カメラアダプタ
３２  イメージスキャナ
３３  コンピュータ
４０  被検レンズ保持調整機構
４１  ボビン
４１ａ  環状凹部
４１ｂ  外周突設部
４１ｃ  ボビン基準面
４２  ボビン枠
４２ａ  穴
４２ｂ  内方フランジ
４２ｃ  ボビン枠係合面
４３  環状オプチカルパラレル
４３ａ  貫通穴
４３ｂ  当付面
４３ｃ  反射面
４４  回折格子
５０  ５５  集光レンズ
５１  ５７  ピンホール
５２  ５４  ハーフミラー
５３  コリメータレンズ
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  フランジ
９０  環状αβ傾斜ステージ（姿勢制御手段）
Ｏ  光学系
【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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