JPH01193623A - 干渉測定装置 - Google Patents
干渉測定装置Info
- Publication number
- JPH01193623A JPH01193623A JP63018200A JP1820088A JPH01193623A JP H01193623 A JPH01193623 A JP H01193623A JP 63018200 A JP63018200 A JP 63018200A JP 1820088 A JP1820088 A JP 1820088A JP H01193623 A JPH01193623 A JP H01193623A
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- Japan
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- image
- imaging
- pupil
- beam splitter
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、レンズ等の光学部品の光学性能をその透過波
面の歪みから測定するための干渉測定装置、いわゆる干
渉計に関するものであり、特に径が１讃璽以下の微小な
レンズの光学特性測定に有用な干渉測定装置に関する。
面の歪みから測定するための干渉測定装置、いわゆる干
渉計に関するものであり、特に径が１讃璽以下の微小な
レンズの光学特性測定に有用な干渉測定装置に関する。
［従来の技術］
レンズ、ミラー等の光学部品の光学性能の評価のため、
古くから干渉計測技術が開発され、種々の干渉測定装置
、干渉計が市販され広く利用されている。
古くから干渉計測技術が開発され、種々の干渉測定装置
、干渉計が市販され広く利用されている。
第２図は、このような従来の干渉測定装置の一例である
。図中、１はＨｅＮｅレーザ光源、２はビームエキスパ
ンダであり、ビームエキスパンダ２で平行光束になった
レーザビームがビームスプリッタ３，４とミラー５，６
とで構成されるマツハ・ツエンダ−干渉計に入射する。
。図中、１はＨｅＮｅレーザ光源、２はビームエキスパ
ンダであり、ビームエキスパンダ２で平行光束になった
レーザビームがビームスプリッタ３，４とミラー５，６
とで構成されるマツハ・ツエンダ−干渉計に入射する。
一方の光路には対物レンズ７と被験レンズ８が置かれ、
両レンズは被験レンズ８を透過した後の光束が再び略平
行光束になるように配置される。ビームスプリッタ４の
後に、結像レンズ９が置かれ、結像面１０に被験レンズ
８の瞳面の像を結像させる。このとき、他方の光路を通
った光束の方向と、前記被験レンズ８を透過後の光束の
方向を合せる事によって、結像面１０に、被験レンズ８
の透過波面の干渉パターンが得られる。
両レンズは被験レンズ８を透過した後の光束が再び略平
行光束になるように配置される。ビームスプリッタ４の
後に、結像レンズ９が置かれ、結像面１０に被験レンズ
８の瞳面の像を結像させる。このとき、他方の光路を通
った光束の方向と、前記被験レンズ８を透過後の光束の
方向を合せる事によって、結像面１０に、被験レンズ８
の透過波面の干渉パターンが得られる。
第３図は、得られる干渉パターンの一例を示している。
良好な光学特性を持つ被験レンズであれば（ａ）のよう
な等間隔でまっすぐな干渉パターンが得られ、レンズに
収差が存在すれば、（ｂ）のように、その収差量に応じ
て歪んだ干渉パターンが得られる。従って、このように
して得た干渉パターンを例えばＣＣＤカメラで入力し、
画像をＡ／Ｉ）変換して適当な計算機処理をする事によ
り、被験レンズの収差レベルを定量化する事が出来る。
な等間隔でまっすぐな干渉パターンが得られ、レンズに
収差が存在すれば、（ｂ）のように、その収差量に応じ
て歪んだ干渉パターンが得られる。従って、このように
して得た干渉パターンを例えばＣＣＤカメラで入力し、
画像をＡ／Ｉ）変換して適当な計算機処理をする事によ
り、被験レンズの収差レベルを定量化する事が出来る。
［発明が解決しようとする問題点コ
しかしながら、従来の干渉計／！１１装置は、被験レン
ズ８の瞳面を１つのレンズ系９で直接結像面に結像させ
るように構成されているため、極めて微小なレンズ（数
十μｍ〜数百μｍ程度のレンズ径のレンズ）を適当な大
きさに拡大して結像面に結像させようとすると、結像光
学系が長大なものになってしまうという欠点があった。
ズ８の瞳面を１つのレンズ系９で直接結像面に結像させ
るように構成されているため、極めて微小なレンズ（数
十μｍ〜数百μｍ程度のレンズ径のレンズ）を適当な大
きさに拡大して結像面に結像させようとすると、結像光
学系が長大なものになってしまうという欠点があった。
例えば、被験レンズ８の瞳径が５０μカであり、この像
をＣＣＤカメラの撮像素子上に５ＩＩＩｌφの大きさで
結像させようとすると、結像レンズの倍率は１００倍と
なる。被験レンズ８と結像レンズ９の間にはビームスプ
リッタ４が存在するため、あまり近接して置（事が出来
ず、例えば両レンズ間の距離を２０．、とすると、結像
レンズ９と結像面の距離はおよそ２０ｓｍｘｌＯＯ＝２
ｍとなり、結像距離が極めて長（なり、装置が大型化し
てしまうという欠点がある。
をＣＣＤカメラの撮像素子上に５ＩＩＩｌφの大きさで
結像させようとすると、結像レンズの倍率は１００倍と
なる。被験レンズ８と結像レンズ９の間にはビームスプ
リッタ４が存在するため、あまり近接して置（事が出来
ず、例えば両レンズ間の距離を２０．、とすると、結像
レンズ９と結像面の距離はおよそ２０ｓｍｘｌＯＯ＝２
ｍとなり、結像距離が極めて長（なり、装置が大型化し
てしまうという欠点がある。
また、高倍率の結像レンズとして現在最も入手しやすい
ものは顕微鏡用の対物レンズであるが、これらの作動距
離は数ミ’）程度と短かく、被験レンズとの間にビーム
スプリッタを入れるスペースがないため使用できず、こ
のため、作動距離の極めて長い高倍率の結像レンズを特
に設計し用意しなければならないという欠点もあった。
ものは顕微鏡用の対物レンズであるが、これらの作動距
離は数ミ’）程度と短かく、被験レンズとの間にビーム
スプリッタを入れるスペースがないため使用できず、こ
のため、作動距離の極めて長い高倍率の結像レンズを特
に設計し用意しなければならないという欠点もあった。
一方では、このような微小なレンズを干渉測定ｉ■能な
ものとして、微分干渉顕微鏡があるが、この装置で得ら
れる干渉パターンは、レンズ等の透過波面の微分位相を
表わすものであり、この干渉パターンかみ実際の透過波
面収差を求めるためには、波面位相を微分方向に従って
積分していかなければならす、計算か複雑になる、積分
で誤差が累積しやす（精度が上げにくい、干渉縞の曲り
から収差量が直観的にわかりにくい等の欠点があった。
ものとして、微分干渉顕微鏡があるが、この装置で得ら
れる干渉パターンは、レンズ等の透過波面の微分位相を
表わすものであり、この干渉パターンかみ実際の透過波
面収差を求めるためには、波面位相を微分方向に従って
積分していかなければならす、計算か複雑になる、積分
で誤差が累積しやす（精度が上げにくい、干渉縞の曲り
から収差量が直観的にわかりにくい等の欠点があった。
［問題点を解決するための手段コ
光束合流素子の後に、少（とも２つ以上のレンズ系を設
け、第１のレンズ系は被験物体の実像を第２のレンズ系
の前方位置に結像し、第２のレンズ系は前記実像の拡大
像を第２のレンズ系の後方に結像するように構成した。
け、第１のレンズ系は被験物体の実像を第２のレンズ系
の前方位置に結像し、第２のレンズ系は前記実像の拡大
像を第２のレンズ系の後方に結像するように構成した。
［作 用コ
被験体の像を、第１の結像レンズ系で干渉計光路の外部
に取り出して形成し、第２の結像レンズで拡大像を形成
しているので、第２レンズとして顕微鏡対物レンズのキ
うな作動距離の短かい高倍率レンズを使用でき、光路長
の短縮及び装置の低価格化を図ることができる。
に取り出して形成し、第２の結像レンズで拡大像を形成
しているので、第２レンズとして顕微鏡対物レンズのキ
うな作動距離の短かい高倍率レンズを使用でき、光路長
の短縮及び装置の低価格化を図ることができる。
［実 施 例コ
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。
第１図もマツハ・ツエンダ−タイプの干渉計をベースに
しており、図中１．２，３，５，８．７゜８の光学部品
の配置及び機能は、第２図の従来例のそれと同じであっ
てよい。
しており、図中１．２，３，５，８．７゜８の光学部品
の配置及び機能は、第２図の従来例のそれと同じであっ
てよい。
第１図の第２図との違いは結像光学系にある。
光束を合流させるビームスプリッタ１１の後に第１の結
像レンズ９Ａが配置されている。この第１の結像レンズ
９Ａは被験レンズ８の瞳の実像を第１の結像レンズ９Ａ
の後方のＰで示す位置につくる。第１の結像レンズ９Ａ
の倍率は微小なレンズを測定する場合でも特に高倍率な
ものにする必要がない。さらに、この後方に第２の結像
レンズ９Ｂを配し、第１の結像レンズ９Ａによって得た
被験レンズ８の瞳の実像を拡大して、結像面１０上に結
像させる。また、光束合流素子１１として、キューブプ
リズム型のビームスプリ、夕が配され、第１の結像レン
ズ９Ａは、このビームスプリッタの屈折率と厚みを考慮
に入れて収差設計され、瞳の像を極めて低収差でＰの位
置に得る事が出来るように設計されている。
像レンズ９Ａが配置されている。この第１の結像レンズ
９Ａは被験レンズ８の瞳の実像を第１の結像レンズ９Ａ
の後方のＰで示す位置につくる。第１の結像レンズ９Ａ
の倍率は微小なレンズを測定する場合でも特に高倍率な
ものにする必要がない。さらに、この後方に第２の結像
レンズ９Ｂを配し、第１の結像レンズ９Ａによって得た
被験レンズ８の瞳の実像を拡大して、結像面１０上に結
像させる。また、光束合流素子１１として、キューブプ
リズム型のビームスプリ、夕が配され、第１の結像レン
ズ９Ａは、このビームスプリッタの屈折率と厚みを考慮
に入れて収差設計され、瞳の像を極めて低収差でＰの位
置に得る事が出来るように設計されている。
なお、特定の厚みのプリズム、即ち平行平面板か光路中
に挿入されている場合の収差低減設計（この場合、正弦
条件を満足させるように第１の結像レンズ系の面構成、
非球面係数等を最適化する）は容易であり、ここでは言
及しない。
に挿入されている場合の収差低減設計（この場合、正弦
条件を満足させるように第１の結像レンズ系の面構成、
非球面係数等を最適化する）は容易であり、ここでは言
及しない。
以下、上記装置の利点を述べる。
本発明装置の特徴は、第１に、被験レンズ瞳面の像を、
まず、第１の結像レンズ９Ａで干渉計光路の外部に取り
出し、さらに第２の結像レンズ９Ｂで拡大像を形成して
いる点と、光束合流素子１１をプリズム型ビームスプリ
ッタにする事によって第１の結像レンズの低収差設計を
容易にしている点である。
まず、第１の結像レンズ９Ａで干渉計光路の外部に取り
出し、さらに第２の結像レンズ９Ｂで拡大像を形成して
いる点と、光束合流素子１１をプリズム型ビームスプリ
ッタにする事によって第１の結像レンズの低収差設計を
容易にしている点である。
一般に、結像レンズの瞳位置に対する物体の距離をａ１
像の距離をｂとするとき倍率はｂ／ａで表わされる。被
験レンズの径か小さい場合、結像倍率ｂ ／ ａを大き
くする必要があるが、干渉光学系では、被験レンズと結
像レンズの間に光束合流素ｒが挿入されているためａの
値が小さくできず、従って、倍率を大きくとると、ｂの
値が極めて太き（なり、装置のサイズが大型化してしま
う。この制約条件を、本発明装置では、第１のレンズ系
９Ａで像を干渉計の外部に１度取り出して形成する事に
よって除去し、第２のレンズ９Ｂとして、一般に市販さ
れている顕微鏡対物レンズの様な作動距離の短かい高倍
率レンズを配置する事を可能にしている。従って、この
事により、光路長の短縮及び低価格化が実現できる。
像の距離をｂとするとき倍率はｂ／ａで表わされる。被
験レンズの径か小さい場合、結像倍率ｂ ／ ａを大き
くする必要があるが、干渉光学系では、被験レンズと結
像レンズの間に光束合流素ｒが挿入されているためａの
値が小さくできず、従って、倍率を大きくとると、ｂの
値が極めて太き（なり、装置のサイズが大型化してしま
う。この制約条件を、本発明装置では、第１のレンズ系
９Ａで像を干渉計の外部に１度取り出して形成する事に
よって除去し、第２のレンズ９Ｂとして、一般に市販さ
れている顕微鏡対物レンズの様な作動距離の短かい高倍
率レンズを配置する事を可能にしている。従って、この
事により、光路長の短縮及び低価格化が実現できる。
また、被験レンズが数十μ墓φ以下の極めて小さなレン
ズである場合、結像レンズの収差が干渉パターンの像を
劣化させる。光束合流素子が第２図に示される様な傾け
て配された平行平板ビームスプリッタ４で構成されてい
ると、被験レンズ８の瞳の結像に係わる光線（第２図中
点線で表わされている）に非点収差、コマ収差が付与さ
れるため、これら収差成分を低減させるための結像レン
ズの設計は極めて困難である。しかしながら、本発明で
は第１図に示される様に、光束合流素子としてプリズム
型ビームスプリッタ１１を使用しているため、プリズム
の両面を光軸に対し共に垂直に配置する事が出来、従っ
て、瞳の結像に係わる光線（第１図中点線で表わされて
いる）には球面収差しか付与されない。
ズである場合、結像レンズの収差が干渉パターンの像を
劣化させる。光束合流素子が第２図に示される様な傾け
て配された平行平板ビームスプリッタ４で構成されてい
ると、被験レンズ８の瞳の結像に係わる光線（第２図中
点線で表わされている）に非点収差、コマ収差が付与さ
れるため、これら収差成分を低減させるための結像レン
ズの設計は極めて困難である。しかしながら、本発明で
は第１図に示される様に、光束合流素子としてプリズム
型ビームスプリッタ１１を使用しているため、プリズム
の両面を光軸に対し共に垂直に配置する事が出来、従っ
て、瞳の結像に係わる光線（第１図中点線で表わされて
いる）には球面収差しか付与されない。
従って、第１の結像レンズに対し、この球面収差を補正
するためのレンズ設計は容易であり、良好な干渉パター
ンを得る事が出来る。
するためのレンズ設計は容易であり、良好な干渉パター
ンを得る事が出来る。
以上の様に、本発明によって、これまで測定が困難だっ
た数百μ層、数十μ■のレンズ径の微小レンズの干渉測
定が、コンパクトで低価格な光学系と高品位な干渉パタ
ーンで高精度に実現できる。
た数百μ層、数十μ■のレンズ径の微小レンズの干渉測
定が、コンパクトで低価格な光学系と高品位な干渉パタ
ーンで高精度に実現できる。
なお、上記実施例は、微小なレンズの測定について述べ
たが、被験物として導波路のスライスサンプルの透過波
面を計測する事によて、導波路断面の屈折率分布を測定
する等、多くの微小光学素子の評価に応用できる。この
ような場合、第１図中の対物レンズ７はな（でもよい。
たが、被験物として導波路のスライスサンプルの透過波
面を計測する事によて、導波路断面の屈折率分布を測定
する等、多くの微小光学素子の評価に応用できる。この
ような場合、第１図中の対物レンズ７はな（でもよい。
また、光源としては、半導体レーザ等地の光源でもかま
わない。
わない。
また、実施例の説明は、マツハ・ツエンダ−タイプの干
渉計をベースにして話を進めたが、他の干渉Ｊ！に転用
してもよい。
渉計をベースにして話を進めたが、他の干渉Ｊ！に転用
してもよい。
［発明の効果コ
本発明によれば、これまで測定が困難であったレンズ径
が数百μｍ、数十μ■といった極めて微小なレンズの干
渉測定が、コンパクトで低価格な光学系と高品位な干渉
パターンで高精度に実現できる。
が数百μｍ、数十μ■といった極めて微小なレンズの干
渉測定が、コンパクトで低価格な光学系と高品位な干渉
パターンで高精度に実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は従来
の干渉測定装置を示す平面図、第３図（ａ）、（ｂ）は
、干渉パターンの例を示す正面図である。 １・・・・・・レーザ光源 ２・・・・・・ビームエキ
スパンダー ３・・・・・・光束分割素子（ビームスプ
リッタ）４・・・・・・光束合流素子（ビームスプリッ
タ）５．６・・・・・・ミラー ７・・・・・・対物レ
ンズ８・・・・・・被験レンズ ９Ａ・・・・・・第１
の結像レンズ９Ｂ・・・・・・第２の結像レンズ １０
・・・・・・結像面１１・・・・・・プリズム型ビーム
スプリッタ１．１・：ｌ１ｒｉ会、１ 第１図
の干渉測定装置を示す平面図、第３図（ａ）、（ｂ）は
、干渉パターンの例を示す正面図である。 １・・・・・・レーザ光源 ２・・・・・・ビームエキ
スパンダー ３・・・・・・光束分割素子（ビームスプ
リッタ）４・・・・・・光束合流素子（ビームスプリッ
タ）５．６・・・・・・ミラー ７・・・・・・対物レ
ンズ８・・・・・・被験レンズ ９Ａ・・・・・・第１
の結像レンズ９Ｂ・・・・・・第２の結像レンズ １０
・・・・・・結像面１１・・・・・・プリズム型ビーム
スプリッタ１．１・：ｌ１ｒｉ会、１ 第１図
Claims (1)
- 光源から発せられた光束を２つの光路に分割し、一方の
光路中に透光性被験体を配置するとともに、他方の光束
を、前記被験体透過光束に対し、光束合流素子を介して
同一方向に合流させて干渉を発生させるようにした干渉
測定装置において、前記光束合流素子の後方に少くとも
２つ以上の結像レンズ系を配置し、第１のレンズ系によ
って被験体の実像を第２のレンズ系の前方位置に結像さ
せ、第２のレンズ系によって前記実像の拡大像を該レン
ズ系後方に結像させ、且つ前記光束合流素子として、少
なくとも１対の略平行な面を持つプリズム型ビームスプ
リッタを用いたことを特徴とする干渉測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63018200A JPH01193623A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 干渉測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63018200A JPH01193623A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 干渉測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01193623A true JPH01193623A (ja) | 1989-08-03 |
Family
ID=11964994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63018200A Pending JPH01193623A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 干渉測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01193623A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0814331A3 (en) * | 1995-04-07 | 1998-02-11 | Discovision Associates | Optical test system including interferometer with micromirror |
-
1988
- 1988-01-28 JP JP63018200A patent/JPH01193623A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0814331A3 (en) * | 1995-04-07 | 1998-02-11 | Discovision Associates | Optical test system including interferometer with micromirror |
| US5771095A (en) * | 1995-04-07 | 1998-06-23 | Discovision Associates | Optical test system including interferometer with micromirror and piezoelectric translator for controlling test path mirror |
| US6025912A (en) * | 1995-04-07 | 2000-02-15 | Discovision Associates | Interferometer having a micromirror |
| US6204925B1 (en) | 1995-04-07 | 2001-03-20 | Discovision Associates | Interferometer having a micromirror |
| US6493094B2 (en) | 1995-04-07 | 2002-12-10 | Discovision Associates | Method and apparatus for beam directing |
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