(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ユニットからの光束に対して直交するよう設置され、前記光学ユニットにおける中心光軸位置と周辺複数位置とにピンホールを設けたピンホール板と、該ピンホール板の後方に各ピンホール画像を投影できるよう配置した受光部とを収容した測光ユニットと、
前記ピンホール板に設けた各ピンホールを通過した、前記中心光軸と平行な光束が前記受光部に投影される位置の座標を受光部上の原点として記憶する原点メモリと、
前記測光ユニットにおける各受光部からの信号を表示する表示部と、
前記測光ユニットにおける各受光部からの信号を、前記原点メモリに記憶した各原点が表示部上の理想原点となるよう表示位置制御する制御ユニットとを備え、
前記表示部に表示される前記理想原点と各ピンホール画像との表示位置の位置差により、前記光学ユニットを通過した光束の中心光軸に対する平行度を確認出来るようにしたことを特徴とする光束測定装置。
【請求項２】
前記測光ユニットにおける受光部は前記ピンホール板における各ピンホールに対応して設けられ、前記制御ユニットは、それぞれの受光部における原点が表示部上で共通原点として重ねて表示されるよう、受光部からの信号の表示制御を行うことを特徴とする請求項１に記載した光束測定装置。
【請求項３】
前記ピンホール板の各ピンホールに対応して設置した受光部をＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）で構成したことを特徴とする請求項１または２に記載した光束測定装置。
【請求項４】
前記測光ユニットにおける受光部は、前記ピンホール板における各ピンホール画像をすべて投影できるよう配置した１つのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）で構成され、前記制御ユニットは、各ピンホールに対応した原点が前記表示部上の理想原点位置となるよう表示位置制御しながら前記受光部からの信号の表示制御を行うことを特徴とする請求項１に記載した光束測定装置。
【請求項５】
前記光学ユニットと測光ユニットの一方を、相手方に対して回転できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した光束測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光束測定装置に関するもので、特に各種光学機器で使用される平行光束の平行度を精密に測定し、平行光束の品質を統一して精度向上を図れるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
平行光束を利用した光学機器は多種なものが実用化されている。例えばオートコリメータや各種パターンを露光する装置の照明系などが知られている。これらの機器では平行光束の平行精度が高くなれば機器全体の精度が向上するため、各種の工夫をして高精度平行光束が得られるようにしている。例えば複数のレンズ群を使用して平行光束を得るようにしている場合、その複数レンズ群の光軸合わせを如何にして精度よく行うかということは光束の平行精度向上化の具体的手段の１つとなっている。
また複数のレンズ同士やレンズ群同士の球面収差対策、機器全体の熱対策などを行って平行光束の精度向上を図るようにしているものでは、特定のレンズやレンズ群を光軸方向に移動させたり、その移動方法を管理することで対処するようにしているものもある（特許文献１、２）。また光走査装置や各種の露光装置では、露光面（投影面）に投影される像の大きさを平行光束中の前側部（光源側）と後側部（露光面側）で計測し、大小の比較によって平行性の精度を判断するという簡単な方法も採用されている。さらに特許文献３のように振動や温度変化など外乱の影響を受けにくくした角度測定装置も知られている。この特許文献３によるものは被測定物の第１反射面に向けて平行光束ＬＥを出射し、その反射光を第１反射面２１に対し直角に配置した第２反射面２２に向かわせ、第２反射面２２からの反射光が結像位置に達したとき、結像位置でのずれ量ｄを求めて被測定物の傾斜角とするようにしている。
【特許文献１】特開２００５−３１６０６８号公報
【特許文献２】特開平９−１３８３７３号公報
【特許文献３】特開平９−１１３２４３号公報
【０００３】
しかしこれら従来のものはいずれも平行光束を得るために採用したレンズ、或いはレンズ群を通過した光束全体の平行性を論じているだけで、１つの平行光束中の光軸に直行する平面における複数個所を分割して、分割した夫々の平行性を論じるということは行われていない。そのため例えば１つのレンズを通過する平行光束のレンズ入射面における右側の光束と、左側の光束、その中間部光束が同じような平行度を保っているかということを測定し、比較することは出来なかった。このことは各種光学機器で使用される平行光束の品質を統一し、その信頼性について正確に保証するということが難しい状況にあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って本発明の課題は上記問題を解決して各種光学機器で使用される平行光束を光軸に直行する平面で複数に分割して抽出し、抽出した複数光束の夫々の平行性を測定できるようにすることである。それによって例えば任意のレンズを通過した平行光束のレンズ面における右側の光束も左側の光束も、その中間部光束も同じように平行度を測定し比較出来るようになる。また、それによって複数レンズの光軸合わせの簡単化や、球面収差についても検討できるようにして、全体として被検体となる光学機器からの平行光束の品質を統一し、信頼性を向上できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本発明は、
光学ユニットからの光束に対して直交するよう設置され、前記光学ユニットにおける中心光軸位置と周辺複数位置とにピンホールを設けたピンホール板と、該ピンホール板の後方に各ピンホール画像を投影できるよう配置した受光部とを収容した測光ユニットと、前記ピンホール板に設けた各ピンホールを通過した、前記中心光軸と平行な光束が前記受光部に投影される位置の座標を受光部上の原点として記憶する原点メモリと、前記測光ユニットにおける各受光部からの信号を表示する表示部と、前記測光ユニットにおける各受光部からの信号を、前記原点メモリに記憶した各原点が表示部上の理想原点となるよう表示位置制御する制御ユニットとを備え、前記表示部に表示される前記理想原点と各ピンホール画像との表示位置の位置差により、前記光学ユニットを通過した光束の中心光軸に対する平行度を確認出来るようにしたことを特徴とする。
そしてこの光束測定装置において、前記測光ユニットにおける受光部は前記ピンホール板における各ピンホールに対応して設けられ、前記制御ユニットは、それぞれの受光部における原点が表示部上で共通原点として重ねて表示されるよう、受光部からの信号の表示制御を行うことを特徴とする、及び、前記ピンホール板の各ピンホールに対応して設置した受光部をＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）で構成したことを特徴とする。
また本発明は、前記測光ユニットにおける受光部は、前記ピンホール板における各ピンホール画像をすべて投影できるよう配置した１つのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）で構成され、前記制御ユニットは、各ピンホールに対応した原点が前記表示部上の理想原点位置となるよう表示位置制御しながら前記受光部からの信号の表示制御を行うことを特徴とする。
さらに本発明は、前記光学ユニットと測光ユニットの一方を、相手方に対して回転できるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では光源からの光を被検体となる光学ユニットで平行光束とし、複数のピンホールを持つピンホール板経由で受光部に向かわせ、ピンホール通過光束信号として表示部に伝えて表示する。このとき被検体からの平行光束はピンホール板のピンホール数に応じた数に分割して抽出されて受光部に向かうようになり、夫々のピンホール通過光束が正確な平行光束であれば、そのピンホール通過光束信号は表示部の決められた１つの表示原点に重畳して表示させることが出来る。ピンホール通過光束の平行性に不具合があれば、そのピンホール通過光束信号は重畳点より外れて表示される。本発明ではこの表示されたピンホール通過光束を表示部で確認しながら光学ユニットの内部を調整するなどして、ピンホール通過光束信号が一箇所に重畳して表示されるように調整できるようにしたものである。それによって不具合光束を発生する光学ユニットは表示部を確認しながら容易に調整することができる。また表示部に表示されたずれ量を計測すればピンホール通過光束毎の平行度を測定することが出来る。これらによってこれまで捉えることの困難であった被検体から出力された１つの平行光束を、複数に分割抽出して夫々について測定することが出来るようになり、例えば被検体内のレンズ面における右側を通過した光束も、左側を通過した光束も、中間部を通過した光束も、同じように平行度を測定し比較することが出来る。また被検体に複数レンズやレンズ群を使用した場合には、各レンズやレンズ群のずれ量と方向が分かるので、光軸合わせの簡単化や球面収差の補正などについても検討することが出来る。そして全体として被検体としての光学機器から出力される平行光束の品質を統一し、信頼性の高いものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下にこの発明による光束測定装置について添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明による光束測定装置を示した全体構成概略図で、被検体としての光学ユニット１には図２で説明する光源２と、この光源２からの光を平行光束にするコリメータレンズ３が収容されている。コリメータレンズ３を通過した平行光束は測光ユニット４に向かう。この測光ユニット４にはやはり図２で説明するピンホール板５と、ピンホール板５に設けた複数のピンホール６を通過した光束が投影される受光部７が収容される。受光部７に投影された光束はピンホール通過光束信号として制御ユニット８から表示部９に伝えられ表示される。この表示されたピンホール通過光束を確認して光学ユニット１からの平行光束の平行度を判定する。光学ユニット１には駆動部１０が付随して設置されていて、これを動作すると測光ユニット４のピンホール板５に対するコリメータレンズ３位置を光軸方向に移動する。
【０００９】
図２は図１の光学ユニット１と測光ユニット４を説明する図である。レーザ光源２からのレーザ光はレンズ１１、ピンホール１２を通過してコリメータレンズ３に向かい、平行光束となって測光ユニット４内のピンホール板５に向かう。ピンホール板５は光学ユニット１からの平行光束に対して直交するよう設置され、図２Ｂのピンホール板５正面図のように複数のピンホール６が設けられる。ピンホール６が配置される位置は、この例では中心光軸１３位置（６ａ）と、この中心光軸１３位置を中心として対称となる周辺位置（６ｂ〜６ｅ）にピッチｐで対を成して複数個所に配置されている。このようなピンホール６を通過したコリメータレンズ３からの平行光束は、各ピンホール６に対応した受光部７に向かう。つまり各ピンホール６を通過する光束と対向するコリメータレンズ部分が測光点３ａ〜３ｅとなり、この測光点３ａ〜３ｅからの光束がピンホール６ａ〜６ｅを通過してピンホール通過光束１４ａ〜１４ｅとなって受光部７に向かう。
【００１０】
受光部７はピンホール板５の後方に、ピンホール板５と平行に配置され、ピンホール６毎に対応して設置したＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）などで構成される。この例では５つのピンホール６ａ〜６ｅに対応して５つのＰＳＤ７ａ〜７ｅが設置され、測光点３ａ〜３ｅからのピンホール通過光束１４ａ〜１４ｅがそれぞれ対応するＰＳＤ７ａ〜７ｅに向かって投影される。各ＰＳＤ７ａ〜７ｅが受光したピンホール通過光束１４ａ〜１４ｅはピンホール通過光束信号（以下、ピンホール画像信号という）となって制御ユニット８に伝えられる。制御ユニット８内には受光部７からの信号を受けて各種処理する信号処理回路やＡ／Ｄ変換回路などが収容されるが、これらは一般的なものなので説明は省略する。また制御ユニット８内には各ＰＳＤ７ａ〜７ｅと対応する原点メモリが収容されているが、その説明は後述する。制御ユニット８に伝えられたピンホール画像信号は図１の表示部９に伝えられて表示される。
光学ユニット１内に設置されるコリメータレンズ３は鏡筒１５などに収容され、鏡筒１５は駆動部１０と連結している。この駆動部１０を動作すると鏡筒１５は光軸１３方向に移動し、ピンホール板５に対するコリメータレンズ３位置を変更する。またコリメータレンズ３は図２の例では単眼のレンズとして示してあるが、複数枚のレンズで構成されているものや、複数枚のレンズ群が複数組で構成されているものもある。また光学ユニット１内には図示したもの以外にも各種絞りやその他の必要とする光学部材が収容される場合もあるが、そられは一般的なものなのでは全て省略する。
【００１１】
図３は、各ピンホール６を通過した中心光軸１３に平行な光束が、受光部７を構成するピンホール６毎に対応して設置したＰＳＤなどの素子７ａ〜７ｅのどこに投影されるか確認するため、図１の光学ユニット１に代わって予め設置される投光ユニット１６と測光ユニット４を説明する図で、測光ユニット４の受光部７に投光ユニット１６からの光束を投影し、その投影位置座標を制御ユニット８内の原点メモリに表示原点として記憶させるものである。この投光ユニット１６には投光部１７と、この投光部１７をＸ、Ｙ方向に平行移動させるための駆動部１８、１９と、この駆動部１８、１９と投光部１７間を連結している精密送り機構２０などが収容されている。投光部１７にはレーザ光源２１、レンズ２２、ピンホール２３などが収容され、駆動部１８、１９、送り機構２０によってレーザ光源２１からのレーザ光が測光ユニット４のピンホール板５に設けた各ピンホール６位置と対応できるよう用意される。図の例では投光部１７はピンホール板５のピンホール６ｂと対応する位置に設定されていて、その通過光束２４ｂは受光部（ＰＳＤ）７ｂに投影される。このとき光束２４ｂは、図２における中心光軸１３に平行な光束として、ＰＳＤ７ｂの中心座標位置、例えば「Ｘ０、Ｙ０」位置に投影されるよう受光部７ｂの設置位置や投光部１７の位置が調整される。しかし調整誤差などによって例えば「Ｘ−１、Ｙ＋１」が受光部７ｂの投影点位置になってしまうことも予測される。このような投影点位置になった場合でも、その位置「Ｘ−１、Ｙ＋１」が表示原点として制御ユニット８内の原点メモリに記憶される。
【００１２】
次に投光部１７を１７ａで示した位置に平行移動し、ピンホール６ａと対応する位置に設定する。すると投光部１７からの出力光はピンホール６ａを通過して光束２４ａとなりＰＳＤ７ａに投影される。このとき送り機構２０は出力光２４ｂと２４ａが平行となるよう正確に管理される。こうして投光部位置１７ａやＰＳＤ７ａの設定位置が調整され、ＰＳＤ７ａ上の投影点位置が、例えば「Ｘ０、Ｙ０」として求められると、その位置「Ｘ０、Ｙ０」が表示原点として制御ユニット８内の原点メモリに記憶される。同様に投光部１７を１７ｃで示した位置に平行移動し、ピンホール６ｃと対応する位置に設定する。すると投光部１７からの出力光はピンホール６ｃを通過して光束２４ｃとなり、光束２４ｂ、２４ａと平行な光束としてＰＳＤ７ｃに投影される。このとき投光部の位置１７ｃやＰＳＤ７ａの設定位置を調整した後であってもＰＳＤ７ｃ上の投影点位置が、例えば「Ｘ−１、Ｙ−２」であったとすると、その位置が表示原点として制御ユニット８内の原点メモリに記憶される。以下同じようにしてピンホール６ｄ、６ｅと対応する位置に投光部１７を設定し、表示原点を求めて原点メモリに記憶する。
投光ユニット１６の具体的内部構造や測光ユニット４との連結方法、コリメータレンズ３を収容した鏡筒１５の光学ユニット１への装着方法など、具体的機構については一般的なものを採用するものとして、ここではその説明を省略する。
【００１３】
以上説明したような受光部７の投影位置と表示原点の関係を図４の説明図を用いて更に説明する。図４ＡはＰＳＤ７ａ〜７ｅに投光部１７からの出力光２４ａ〜２４ｅが理想的な形で投影される状態を示しており、図４ＢはＰＳＤ７ａ〜７ｅ上の実際の投影点２５ａ〜２５ｅを示している。図４Ｃは制御ユニット８内に収容される原点メモリ２６ａ〜２６ｅの記憶内容を示している。図４Ａ、図４ＢにおいてＰＳＤ７ａ〜７ｅの四角形はそれぞれのＰＳＤの受光面を示し、一点鎖線の交点は受光面の中心を示している。例えば図４ＢのＰＳＤ７ａの位置「Ｘ０、Ｙ０」に投影され投影点２５ａは、その値「Ｘ０、Ｙ０」が図４Ｃの原点メモリ２６ａに記憶されて表示原点となる。また図４ＢのＰＳＤ７ｂの位置「Ｘ−１、Ｙ＋１」に投影された光束２４ｂの投影点２５ｂは、その値「Ｘ−１、Ｙ＋１」が図４Ｃの原点メモリ２６ｂに記憶されて表示原点となる。同様にＰＳＤ７ｃの位置「Ｘ−１、Ｙ−２」に投影された光束２４ｃの投影点２５ｃは、その値「Ｘ−１、Ｙ−２」が原点メモリ２６ｃに記憶されて表示原点となる。同じように投影点２５ｄ、２５ｅの値が原点メモリ２６ｄ、２６ｅに記憶され、表示原点となる。尚、図４Ｃでは原点メモリ２６ａ〜２６ｅを夫々別個のものとして示してあるが、１つのメモリ内の別エリアに夫々記憶すると解すべきである。
【００１４】
図５は制御ユニット８により、原点メモリ２６に記憶された表示原点に基づいて表示部９の表示画面９ａに投影点２５をピンホール画像２７として表示したときの説明図である。制御ユニット８は、図４Ｂに示した受光部７ａ〜７ｅのデータを表示部９の同一位置に重ねて表示する制御を行い、図５Ａは受光部７ａ〜７ｅの受光面の中心（図４Ｂの一点鎖線の交点）が重なるよう、画面９ａに各原点メモリ２５ａ〜２５ｅからの値に基づいてピンホール画像２７を表示した状態を示している。そのため、例えば画像２７ａは画面９ａの中心座標位置「Ｘ０、Ｙ０」に表示され、画像２７ｂは画面９ａの「Ｘ−１、Ｙ＋１」位置に表示され、・・・画像２７ｅは画像２７ａの「Ｘ０、Ｙ０」位置に重なって表示されている。しかしこのままでは、ピンホール通過光束１４が光軸に平行でないとき、どの程度平行でないかを判定するのが難しいため、制御ユニット８はこの図５Ａのような各原点メモリ２６からの表示座標位置を、同じ中心座標位置「Ｘ０、Ｙ０」上に全ピンホール画像２７が重畳して表示されるよう座標位置を変更する。つまり制御ユニット８は各原点メモリ２６の値にＸ、Ｙの補正用オフセット値（図４Ｃに対応した値）を加算して、同図Ｂのように全ピンホール画像２７ａ〜２７ｅを同じ座標位置「Ｘ０、Ｙ０」に重畳して表示されるよう調整する。例えば原点メモリ２６ｂの値には「＋１、−１」を、原点メモリ２６ｄには「０、−１」を加算して両者とも表示画面９ａの「Ｘ０、Ｙ０」位置が原点としてピンホール画像２７が表示されるよう調整する。こうして図５Ａのように画面９ａに分散して表示されたピンホール画像２７は、図５Ｂのように画面９ａの中心部１ヶ所「Ｘ０、Ｙ０」に重畳して表示されるようになる。この基準となる「Ｘ０、Ｙ０」を表示原点（または理想原点）と称する。尚、図５で２８は画面９ａに表示した識別用の十字線である。
【００１５】
以上のようにして投光ユニット１６から出力される基準の平行光束２４ａ〜２４ｅを用いて予め原点メモリ２６に表示原点を記憶し、表示画面９ａの表示原点「Ｘ０、Ｙ０」位置に全ピンホール画像２７を重畳して表示出来る様にしたら、図３の投光ユニット１６全体を外して被検体としての光学ユニット１を測光ユニット４に関連付けて装着する。この被検体としての光学ユニット１には、図２で説明したようにコリメータレンズ３などが収容されているから、光学ユニット１からの光束はピンホール６を通過し光束１４ａ〜１４ｅとしてＰＳＤ７ａ〜７ｅ上に投影される。
【００１６】
このときの光学ユニット１と測光ユニット４の関係を示したのが図６の説明図である。図６Ａは測光ユニット４に対する光学ユニット１内コリメータレンズ３の位置を説明する図、図６Ｂはピンホール画像のＰＳＤ７上の投影点２５を説明する図、図６Ｃは表示画面９ａ上のピンホール画像２７を説明する図である。図Ａにおいて光学ユニット１内のコリメータレンズ３はピンホール板５に対してＬ１の距離に設定されている。このコリメータレンズ３を通過した光束は夫々のピンホール６を経て５つに分割抽出され、対応するＰＳＤ７ａ〜７ｅに向かう。このとき、コリメータレンズ３を通過した光束が光軸に対して平行でない（例えば光軸から離れる方向に向かっている）場合、ピンホール板５とコリメータレンズ３は距離Ｌ１の位置にあるので、コリメータレンズ３からの光束は図３で説明したピンホール通過光束２４ａ〜２４ｅとは変化して、光束２４ｂは２９ｂ１となってその方向を変更し、光束２４ｃは２９ｃ１となってその方向を変更し、光束２４ｄは２９ｄ１、光束２４ｅは２９ｅ１となって夫々方向を変更し、一様に拡がる光束となってＰＳＤ７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅに向かう。
この拡がり光束２９ｂ１〜２９ｅ１を図では、光束２４ｂ〜２４ｅの投影点に対し距離ｄ１だけ変化した状態として示してある。中心部の光束２４ａは変わることなく２４ａとしてＰＳＤ７ａに向かい投影される。図６Ｂは距離ｄ１だけ変化してピンホール画像が投影されたＰＳＤ７ａ〜７ｅを表しているが、説明を簡明化するためここで示したＰＳＤ７ａ〜７ｅは、図５ＢのようにＰＳＤからの画像位置信号に前記したオフセット値を加算し、それぞれの原点（一点鎖線の交点）が表示原点となる状態で示してあり、その上で距離Ｌ１によって発生するずれｄ１を与えた投影点２５ａ、２５ｂ１〜２５ｅ１として示してある。
【００１７】
こうして各ＰＳＤ７ｂ〜７ｅにずれｄ１を持って投影されたピンホール通過光束による投影点２５ｂ１〜２５ｅ１の信号は、制御ユニット８によって表示部９に送られ、その画面９ａに表示される。この表示された状態を示したのが図６Ｃである。この図６Ｃにおいては前記したように、コリメータレンズ３を通過した光束が光軸に対して平行でない（例えば光軸から離れる方向に向かっている）場合を示していて、各ピンホール画像２７ｂ１〜２７ｅ１は図Ｂのずれ量ｄ１相当分だけ中心画像２７ａ（表示原点）から分散して表示される。
上記のように被検体としての光学ユニット１内コリメータレンズ３がピンホール板５に対してＬ１の位置に設定されると、コリメータレンズ３を通過した光束は中心光束２４ａを除いて図３の基準平行光束２４ｂ〜２４ｅから一様に拡がる方向の光束２９ｂ１〜２９ｅ１に変化する。それに伴って表示画面９ａでは表示原点２７ａに重畳して表示されるべきピンホール画像２７ｂ１〜２７ｅ１は分散して表示される。この表示された画面９ａを確認してコリメータレンズ３からの射出光束が平行状態にないと判定する。そして制御ユニット８は表示原点２７ａからのずれ量ｄ１を測定するが、測定に際しては各原点メモリ２６に記憶されている表示原点や表示位置補正用のオフセット値を参照して行われる。
【００１８】
以上のようにしてＬ１位置に設定されたコリメータレンズ３からの光束を画面９ａで確認し、中心光束２４ａを除く全周辺光束２９ｂ１〜２９ｅ１からの投影点２５ｂ１〜２５ｅ１画像が予め定めた表示原点と異なる位置に表示されていると確認したら、設定したコリメータレンズ３の位置不良と判定し、被検体１の調整を要求する。この要求にこたえるため図１の駆動部１０を動作しレンズ鏡筒１５を光軸１３に沿って移動し、ピンホール板５側に近づけていく。この近づいた状態を示したのが図７である。
【００１９】
この図７は図６と同様に光学ユニット１内コリメータレンズ３の位置と測光ユニット４の位置関係を説明するもので、図Ａにおいてコリメータレンズ３はピンホール板５に対してＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）の距離に設定された例となっていて、このコリメータレンズ３を通過した光束は各ピンホール６を経て５つに分割抽出され、対応するＰＳＤ７ａ〜７ｅに向かう。このときピンホール板５とコリメータレンズ３は距離Ｌ２の位置にあるので、コリメータレンズ３を通過した光束が光軸に対して平行でなく、例えば前記図６の場合と逆に光軸に近づく方向に向かっている場合、図６で説明したピンホール通過光束２９ｂ１〜２９ｅ１とは変化して、光束２９ｂ１は２９ｂ２となって方向を変更し、光束２９ｃ１は２９ｃ２、光束２９ｄ１は２９ｄ２、光束２９ｅ１は２９ｅ２となってその方向を変更し、一様に収束される光束となって各ＰＳＤ７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅに向かう。この収束光束２９ｂ２〜２９ｅ２を図では光束２４ｂ〜２４ｅの投影点に対し距離ｄ２だけ変化した状態として示してある。中心部の光束２４ａはそのまま２４ａとしてＰＳＤ７ａに向かい投影される。
この投影点２５ｂ２〜２５ｅ２が変化したＰＳＤ７ｂ〜７ｅを示したのが図７Ｂである。この図７Ｂも図６Ｂと同様にオフセット値を加算した投影点２５に、Ｌ２位置のコリメータレンズ３によって発生したずれｄ２を与えた投影点２５ａ、２５ｂ２〜２５ｅ２として示してある。
【００２０】
尚、図７Ｂで明らかなように各ＰＳＤ７ｂ〜７ｅ上での投影点２５ｂ２〜２５ｅ２位置は、図６Ｂの場合と中心点２５ａを境として逆方向になっている。例えば図６Ｂの投影点２５ｂ１は図上の中心点より上側に位置しているのに対し、図７Ｂの投影点２５ｂ２は中心点２５ａの下側に位置している。同様に図６Ｂの投影点２５ｅ１は中心点２５ａの右側に位置しているのに対し、図７Ｂの投影点２５ｅ２は中心点２５ａの左側に位置して投影されている。これはコリメータレンズ３の設定位置がＬ１からＬ２に移動したことによるものである。
【００２１】
こうして各ＰＳＤ７ｂ〜７ｅにずれｄ２を持って投影された投影点２５ｂ２〜２５ｅ２は、制御ユニット８によって表示部９に送られ、その画面９ａに表示される。この表示された状態を示したのが図７Ｃである。この図７Ｃにおいて各ピンホール画像２７ｂ２〜２７ｅ２は図Ｂのずれ量ｄ２相当分だけ中心画像２７ａ（表示原点）から分散して表示される。
上記のようにコリメータレンズ３がピンホール板５に対してＬ２の位置に設定されると、コリメータレンズ３を通過した光束は中心光束２４ａを除いて図３の基準平行光束２４ｂ〜２４ｅから一様に収束する方向の光束２９ｂ２〜２９ｅ２に変化する。それに伴って表示画面９ａでは表示原点２７ａに重畳して表示されるべきピンホール画像２７ｂ２〜２７ｅ２が分散して表示される。この表示された画面９ａを確認してコリメータレンズ３からの光束は平行状態にないと判定する。そして制御ユニット８は表示原点２７ａからのずれ量ｄ２を計測するが、測定に際しては各原点メモリ２６に記憶されている表示原点や表示位置補正用のオフセット値を参照して行われる。
【００２２】
以上のようにしてＬ２位置に設定されたコリメータレンズ３からの光束を画面９ａで確認し、中心光束２４ａを除く全光束２９ｂ２〜２９ｅ２からの投影点２５ｂ２〜２５ｅ２が、予め定めた表示原点２５ａと異なる位置に表示されていると確認したら、被検体としてのコリメータレンズ３の設定位置が不良であると判定する。そして図２の駆動部１０を動作してレンズ鏡筒１５を光軸１３に沿って移動し、ピンホール板５から遠ざかる方向に移動していく。この状態を示したのが図８の説明図である。
【００２３】
この図８は、図６、７と同様に光学ユニット１内コリメータレンズ３の位置と測光ユニット４の関係を説明する図ある。コリメータレンズ３が図Ａのようにピンホール板５に対してＬｎ（Ｌ１＞Ｌｎ＞Ｌ２）の距離に設定されると、コリメータレンズ３を通過した光束は各ピンホール６を経て５つに分割抽出され、対応するＰＳＤ７ａ〜７ｅに向かう。このとき図７で示したピンホール通過光束２９ｂ２〜２９ｅ２は徐々に図３の基準通過光束２４ｂ〜２４ｅに近づいていく。そのためＰＳＤ７ｂ〜７ｅ上の投影点２５ｂ２〜２５ｅ２も、図８Ｂのように徐々に原点位置２５ａに近づいていく。図８Ｂでは図７Ｂの各投影点２５ｂ２〜２５ｅ２を夫々２つの×で表記して原点２５ａに近づいていく状態を表している。各投影点２５ｂ２〜２５ｅ２が中心の表示原点２５ａに近づいていく過程は、図８Ｃの表示画面９ａでピンホール画像２７ｂ２〜２７ｅ２が原点２７ａに近づいていくことで確認できる。この図８Ｃにおいても移動していく画像２７ｂ２〜２７ｅ２を表すため２つの×を用いている。
【００２４】
こうして表示画面９ａの十字線２８交点位置に全ピンホール画像２７ａ〜２７ｅが重畳して表示されたとき、駆動部１０の動作を止めコリメータレンズ３を収容した鏡筒１５の位置を光学ユニット１に対して固定する。つまりピンホール板５に対して距離Ｌｎの位置にコリメータレンズ３が設定されたとき、このコリメータレンズ３から分割出力された光束は基準ピンホール通過光束２４と一致して、分割抽出された５本の出力光束はみな平行光束になったと判断される。そしてこのコリメータレンズ３を収容した光学ユニット１の測光点３ａ〜３ｅの夫々はその精度が保障されたものとして光束の測定作業を終了する。
上記説明してきた例は光学ユニット１と測光ユニット４の関係を、コリメータレンズ３とピンホール板５間の距離Ｌで調整するものとなっている。即ち、図６の距離Ｌ１を図７の距離Ｌ２としたり、或いは図８の距離Ｌｎとすることで光学ユニット１と測光ユニット４の関係を調整するものであった。しかしこのような例だけでなくコリメータレンズ３の設置角度の変更や、レンズが複眼構成の場合はその各レンズ間の距離を変更するようにしても前記Ｌと同様な調整を実施することが出来る。そして角度の変更やレンズ間の距離の変更を実施しても、その変更過程は順次表示画面で確認出来るから、前記距離Ｌの調整と同様に扱うことが出来る。従がって本願で距離Ｌの調整という表現にはコリメータレンズの角度変更やレンズ間の距離の変更を含むものとし、光学ユニット１の内部を調整すると表現する。こうして調整され測定作業が終了して検査合格となった光学ユニット１は、例えばオートコリメータなどに組み込まれて使用される。
【００２５】
上記の例は図２Ｂで説明したピンホール６ｂ〜６ｅの位置が中心ピンホール６ａを中心として対称となる位置にあり、図６、７で説明したずれ量ｄ１、ｄ２の発生が各光束２９とも一定になっている場合であった。しかしこのピンホール通過光束２９のうち、一部に変化が生じているようなとき、例えば図６の光束２９ｃ１のずれの方向が反対でその量がｄ２、図７の光束２９ｃ２のずれの方向が反対でその量がｄ１になるようなときも発生する。このような場合、光束２９ｃ１、２９ｃ２と対応する表示画面９ａ上の画像２７ｃ１、２７ｃ２は、図８Ｃで中心表示原点２７ａから外れた位置に表示される。この表示によって距離Ｌ１位置にあるときのコリメータレンズ３測光点３ｃと、距離Ｌ２位置にあるときのコリメータレンズ３測光点３ｃに何らかの加工誤差や傷、ごみの付着などが発生していると判断出来る。また画面９ａ上での表示原点２７ａとずれ画像２７ｃ１、ｃ２間の距離を測定すればｄ１、ｄ２の値を測定することができる。このように表示画面９ａを確認することでコリメータレンズ３からの射出光束中、例えば右側部光束、左側部光束、中間部光束というように分割抽出して平行度を測定し比較することが出来、光軸合わせなども容易に実施することができる。
【００２６】
以上のようにしてコリメータレンズ３の設定位置が光学ユニット１内で固定されたら、その光学ユニット１を外して次の被検体となる光学ユニット１を測光ユニット４に取り付ける。そして図６、７、８で説明したような動作を行ってコリメータレンズ３からの射出光束についてチェックし、ずれ量ｄと方向を測定する。
【００２７】
図９はピンホール板５の変形例を示したものである。図２Ｂの例では中心ピンホール６ａを中心としてピッチｐでピンホール６ｂ〜６ｅを設けた例となっている。この図９ではさらに６ｆ〜６ｉのピンホールを設けたものとしてある。この例のようにピンホール６の数を増やし、それに対応して受光部７を設置すれば、それだけ多くの測光点を得ることが出来る。そして図２Ｂやこの図９の例のように中心ピンホール６ａを中心として対称となる位置に複数のピンホール６を設置しておけば、コリメータレンズ３の中心部周辺複数個所で、対称位置同士での精度を比較することが出来る。従がって例えばコリメータレンズ３の球面収差の精度について検討することが出来る。
【実施例２】
【００２８】
図１０は実施例２を説明する図で、図２、６などと同じ要素には同じ番号を付してある。コリメータレンズ３Ａは図２、６などのそれに比して直径が小型となっていて、若しくはコリメータレンズ３Ａからの射出光束のうち、測光点３ｂ、３ｅ間の径が小さくなっている。このようなコリメータレンズ３Ａを通過した光束は測光ユニット４のピンホール板５に向かう。このピンホール板５には図２Ｂと同様に複数のピンホール６（例えば６ａ〜６ｅ）が設けられているが、その配列ピッチは図２Ｂのｐより小さくなってコリメータレンズ３Ａと対応出来るようになっている。ピンホール６を通過した光束２４ａ〜２４ｅは１つのＣＣＤで構成した受光部７Ａに向かう。ＣＣＤ７Ａが受光したピンホール６通過光束２４ａ〜２４ｅはピンホール画像信号となって制御ユニット８に送られ、表示部９に表示される。
【００２９】
図１１は受光部としてのＣＣＤ７Ａを説明する図である。このＣＣＤ７Ａは直径を小型としたコリメータレンズ３Ａに対応するため単一のＣＣＤで構成され、図６Ａのような複数ＰＳＤ７ａ〜７ｅを配置するスペースを縮小している。このような受光部７Ａに図３に基づく基準ピンホール通過光束２４ａ〜２４ｅ（光軸に平行な光束）を投影すると、図の黒丸印のような投影点２５ａ〜２５ｅが得られる。但し、この各黒丸投影点２５は図３で説明した理論値としての望ましい位置（表示原点（理想原点）「Ｘ０、Ｙ０」）に相当する位置として示してある。例えば図１１のＣＣＤ７Ａの左上隅をＸ０、Ｙ０としたとき、理論投影点２５ｂは「Ｘ１１、Ｙ４」、２５ｄは「Ｘ４、Ｙ１１」、２５ａは「Ｘ１１、Ｙ１１」、・・・２５ｃは「Ｘ１１、Ｙ２１」としてある。図ではこの理論投影点座標を各投影点２５と対応して設けられる原点メモリ２６ｂ、２６ｄ、２６ａ、２６ｅ、２６ｃ内に欄３１として示した。しかし投光ユニット１６による実際の基準ピンホール通過光束２４ａ〜２４ｅ（光軸に平行な光束）がＣＣＤ７Ａに投影されたとき、その各投影点２５は×印のように誤差が生じることも予想される。例えば投影点２５ｂは「Ｘ１０、Ｙ５」、・・・２５ｄは「Ｘ４、Ｙ１２」、・・・２５ｃは「Ｘ１０、Ｙ２０」。この実際の投影点座標（×印）を参考までに図１１の原点メモリ２６ａ〜２６ｅの欄３２に示した。
【００３０】
表示原点（黒丸印）が求められ、基準ピンホール通過光束２４ａ〜２４ｅによる実際の投影がＣＣＤ７Ａに行われると（×印）、制御ユニット８は各表示原点（黒丸印）に対する（×印）のオフセット値を求め、それを（×印）投影点座標に加算して原点メモリ２６に夫々記憶する。これで制御ユニット８の制御により、（×印）は（黒丸印）と一致するよう表示させることができ、算出されたオフセット値はずれ量を求めるときにも利用される。
こうして表示原点が求められ、それが各原点メモリ２６に記憶されると、図３の投光ユニット１６を図１０の光学ユニット１と取り替える。そして図６で説明したようにコリメータレンズ３とピンホール板５間の距離をＬ１に設定して、ピンホール通過光束２４ａ〜２４ｅをＣＣＤ７Ａに投影する。この投影点２５ａ〜２５ｅが例えば図１１の（△印）のように投影点２５ｂが「Ｘ１０、Ｙ４」、２５ｄが「Ｘ３、Ｙ１０」、２５ａが「Ｘ１１、Ｙ１２」、２５ｅが「Ｘ２１、Ｙ１０」、２５ｃが「Ｘ１１、Ｙ２１」であれば制御ユニット８は、前記したオフセット値を加え、２５ｂを「Ｘ１１、Ｙ３」、２５ｄを「Ｘ３、Ｙ９」、２５ａを「Ｘ１１、Ｙ１２」、２５ｅを「Ｘ２１、Ｙ１０」、２５ｃを「Ｘ１２、Ｙ２２」とする。この投影点（△印）による画像を表示画面９ａに表示したときの例が図１２である。
【００３１】
図１２において画面９ａには、５つの表示原点（黒丸印）とピンホール画像２７ａ〜２７ｅ（△印）が表示されている。図６Ｃの例では１つの表示原点２７ａと、その周辺に複数の画像２７ｂ１〜２７ｅ１が表示されているが、この図１２の例では５つの表示原点（黒丸印）と５つのピンホール画像（△印）が表示される。この表示画面９ａを確認しながら図１０の駆動部１０を動作し、コリメータレンズ３Ａを光軸１３に沿って移動し、ピンホール板５との距離をＬ２の方向に縮めていく。すると画像点（△印）は徐々に表示原点（黒丸印）方向に近づいていき、距離Ｌｎの付近で両者は一致して重畳表示される。この重畳表示を画面９ａで確認したら、コリメーレンズ３Ａの測光点３ａ〜３ｅから射出された５本の光束は、みな平行状態にあると判断する。もし画像点（△印）と表示原点（黒丸印）が一致しない光束が発生すれば、それはコリメータレンズ３Ａの対応する測光点に球面収差などの誤差や傷などがあると判断する。また一致しない（△印）と（黒丸印）の表示画像間のずれ量ｄは制御ユニット８で測定できるが、その方向も同時に確認することが出来る。
以上のようにしてコリメータレンズ３Ａの設定位置が光学ユニット１内で固定されたら、その光学ユニット１を取り外して次の被検体となる光学ユニット１を測光ユニット４に取り付ける。そして図６、７、８で説明したような動作を行ってコリメータレンズ３Ａからの射出光束についてチェックし、ずれ量ｄと方向を測定する。
【実施例３】
【００３２】
図１３は実施例３の説明図である。図において光学ユニット１ａは駆動部３５の動作で回転軸３６を中心として回転する。光学ユニット１ａ内には図２、６、１０のようにコリメータレンズ３が収容されていて、測光ユニット４には図２、６のようなピンホール板５と受光部７が収容されている。光学ユニット１ａが回転するとコリメータレンズ３が回転し、コリメータレンズ３が回転するとピンホール板５の各ピンホール６と対応する測光点３ａ〜３ｅの位置も回転する。この回転で新たな測光点、例えば図１３Ｂのように３ｂ１と３ｂ２、３ｄ１と３ｄ２、・・・３ｅ１と３ｅ２を得ることが出来る。測光点が増えれば測光光束２４の数も増えるので、測定の密度を高めることが出来る。また図５Ｂで説明した表示原点２７を定めるときも比較するサンプル数が増えることになるので平均化した原点位置とすることが出来る。
上記のように光学ユニット１ａの回転はコリメータレンズ３の回転であるから、コリメータレンズ３だけを中心光軸１３を中心として駆動部３５で回転させるようにしてもよい。
【００３３】
図１４は図１３の変形例を示す説明図で光学ユニット１を回転する代わりに測光ユニット４ａを回転するようにしたものである。図において測光ユニット４ａは駆動部３５の動作で回転軸３６を中心として回転する。測光ユニット４ａには図２、６、１０のようにピンホール板５、受光部７が収容されているから、測光ユニット４ａの回転はピンホール板５、受光部７の回転となる。ピンホール板５が回転すると、図１３のコリメータレンズ３が回転した場合と同じように測光点３ａ〜３ｅを増加したのと同等の結果が得られる。図１４Ｂではピンホール板５が回転したことで得られる新たなピンホール例として６ｂ１と６ｂ２、６ｄ１と６ｄ２、・・・６ｅ１と６ｅ２を示している。この新たなピンホール６ｂ１〜６ｅ２と対応するコリメータレンズ３の位置が新測光点となる。
この図１４の例では測光ユニット４ａ全体が回転するようになっているのでピンホール板５と受光部７は一体になって回転する。そのためピンホール６ｂ〜６ｅの位置が６ｂ１と６ｂ２、６ｄ１と６ｄ２、・・・６ｅ１と６ｅ２のように変化しても、受光部７も一緒に回転するので作業に支障は生じない。逆に図１０の例のように１つの受光部７Ａを使用するようにしたときは、測光ユニット４ａは固定したままでピンホール板５だけを回転すればよい。また測光ユニット４ａ全体を回転させるときは図１４Ｃのようにピンホール板５のピンホール６ａ、６ｈ１〜６ｈｎ配置をランダムにすることができる。この場合、コリメータレンズ３の測光点はピンホール６の配置にあわせたランダムなものとなり、それが回転することで新測光点を求めることになる。
【００３４】
上記実施例３のように光学ユニット１と測光ユニット４の一方を、相手方に対して回転できるようにしたことによって測光点を増加することが出来る。それもピンホール通過光束としてコリメータレンズ３から分割抽出される測光点位置を任意に選び出すことが出来る。
【００３５】
以上、光学ユニット１を被検体としてその出力光束を分割抽出し、その分割抽出した夫々について平行性を測定するようにした装置について説明してきた。ただ光学ユニット１と測光ユニット４の接続方法、コリメータレンズ３の光軸方向への移動機構、投光部のＸＹ精密移動手段などは、本発明と直接関係ないものとして説明を省略してある。これらは一般的なものを採用すればよい。また図１などで説明した制御部８や表示部９は一般のパソコンに置き換えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】測定装置の全体構成を示した説明用の概略図。
【図２】図１の光学ユニットと測光ユニットを説明する図。
【図３】投光ユニットと測光ユニットを説明する図。
【図４】受光部投影点位置と表示原点の関係を説明する図。
【図５】表示画面に表示される画像の説明図。
【図６】光学ユニットと測光ユニットの関係を説明する図。
【図７】光学ユニットと測光ユニットの関係を説明する図。
【図８】光学ユニットと測光ユニットの関係を説明する図。
【図９】ピンホール板の例を示した図。
【図１０】実施例２を説明するための説明図
【図１１】ＣＣＤで構成した受光部の説明図。
【図１２】表示部の画面に表示される画像の説明図。
【図１３】実施例３を説明するための説明図
【図１４】実施例３を説明するための説明図
【符号の説明】
【００３７】
１・・・光学ユニット      ２・・・光源      ３・・・コリメータレンズ      ４・・・測光ユニット      ５・・・ピンホール板      ６・・・ピンホール      ７・・・受光部    ８・・・制御ユニット      ９・・・表示部      １３・・・中心光軸      １４・・・ピンホール通過光束      １５・・・鏡筒      １６・・・投光ユニット      １７・・・投光部      ２４・・・コリメータレンズ射出光束      ２５・・・投影点      ２６・・・原点メモリ      ２７・・・ピンホール画像
【図１】
0005065862.tif 000002
【図２】
0005065862.tif 000003
【図３】
0005065862.tif 000004
【図４】
0005065862.tif 000005
【図５】
0005065862.tif 000006
【図６】
0005065862.tif 000007
【図７】
0005065862.tif 000008
【図８】
0005065862.tif 000009
【図９】
0005065862.tif 000010
【図１０】
0005065862.tif 000011
【図１１】
0005065862.tif 000012
【図１２】
0005065862.tif 000013
【図１３】
0005065862.tif 000014
【図１４】
0005065862.tif 000015