JPH07311152A - 光学材料の均質性検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１台の検査装置で、シュリーレン法とシアリン
グ干渉法の両検査方法によって、光学材料の均質性を検
査できる装置を提供する。 【構成】光源と、該光源からの光束を平行光束に変換す
るコリメータレンズと、前記平行光束を透過光と反射光
に分割する光束分割手段と、該光束分割手段を透過した
平行光束を反射する全反射ミラーと、前記光束分割手段
と全反射ミラーの間に位置するシャッターと、前記光束
分割手段および全反射ミラーで反射された平行光束を収
束させる結像レンズと、該結像レンズの焦点位置近傍に
位置するナイフエッジと、前記結像レンズによって得ら
れる像の検出手段によって、光学材料の均質性を検査す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脈理、泡等の含有率
や、異物の混入率等によって表される、光学材料の均質
性検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学材料において、脈理等の含有率によ
って表される均質性を検査する方法として、シュリーレ
ン法と干渉計法がある。シュリーレン法では、図３に示
すような光学系の構成によって、検査が行われる。この
検査方法においては、光源１からの光束をコリメータレ
ンズ２に入射させる。ここで平行光束にされて、被検物
３に入射する。これを透過した平行光束は、結像レンズ
４によって、その焦点位置に収束する。しかし、被検物
３の屈折率分布が不均質の場合には、当然のことなが
ら、透過光束の進行方向も不均質になる。このとき、焦
点の近傍にナイフエッジ６を置く。これによって所望の
明るさになるように視野を調整できる。ナイフエッジ６
に近づいていく方向に屈折された部分は暗くなり、遠ざ
かっていく方向に屈折された部分は明るくなる。これに
より、被検物３の屈折率分布を明暗のコントラストとし
て、スクリーン５の上に投影できる。この投影された明
暗のコントラストを調べれば、被検物３の均質性を明確
に知ることができる。

【０００３】次に、干渉計法の１種であるシアリング干
渉法では、図２に示すような光学系の構成によって、検
査が行われる。この検査方法においては、光源１からの
光束をコリメータレンズ２によって平行光束とし、これ
を被検物３に入射させる。これを透過した平行光束は、
ハーフミラー７の表面８及び裏面９によって反射され
る。そして、前記反射された光束はそれぞれ異なった光
路を進むため、結像レンズ４によってスクリーン５上に
投影されると、そこに干渉縞が生じる。ここで、被検物
３の屈折率分布が不均質である場合には、透過光束の波
面に位相変化が生じるため、変形した干渉縞がスクリー
ン５上に観察される。

【０００４】これらの原理を応用した検査装置は、従来
より用いられてきたが、目的に応じて、それぞれ使い分
けられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記シュリーレン法で
は、屈折率分布が高精度で検査できるが、定量化が非常
に困難であるため、定性的な検査に用いられることが多
かった。一方、シアリング干渉法では、位相変化によっ
てできる干渉縞の変形を利用することによって、定性的
である屈折率分布を定量化することができるが、被検物
の表面形状が位相変化に影響を与えることのないよう
に、高精度な加工を施しておく必要がある。

【０００６】このように、両検査法には一長一短がある
ため、目的や用途によってそれぞれの検査装置を使い分
けなければならない。このため、検査装置が少なくとも
２台必要であった。本発明は、このような従来の問題点
に鑑みてなされたもので、検査装置を２台も準備するこ
となく、シュリーレン法とシアリング干渉法、両検査法
の長所を取り入れて、光学材料の均質性を精度よく測定
できる検査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、光
源と、該光源からの光束を平行光束に変換するコリメー
タレンズと、前記平行光束を透過光と反射光に分割する
光束分割手段と、該光束分割手段を透過した平行光束を
反射する全反射ミラーと、前記光束分割手段と全反射ミ
ラーの間に位置するシャッターと、前記光束分割手段お
よび全反射ミラーで反射された平行光束を収束させる結
像レンズと、該結像レンズの焦点位置近傍に位置するナ
イフエッジと、前記結像レンズによって得られる像の検
出手段から構成した。

【０００８】

【作用】本発明による均質性検査装置においては、シャ
ッターおよびナイフエッジの簡単な操作で、シュリーレ
ン法とシアリング干渉法が切り換えられる。これによっ
て、２台の検査装置を準備することなく、１台の検査装
置でシュリーレン法とシアリング干渉法による検査が、
目的や用途に応じて瞬時に使い分けができるようにな
る。

【０００９】以下、実施例により本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれに限られるものではない。

【００１０】

【実施例】図１は、本実施例にかかわる均質性検査装置
の光学系配置図である。１は光源、２はコリメータレン
ズ、４は結像レンズ、５はスクリーン、６はナイフエッ
ジ、１０はハーフミラー、１１は全反射ミラー、１２は
反射防止膜を施したハーフミラーの表面、１３はハーフ
ミラーの裏面、１４は全反射ミラーの表面、１５はＸＹ
Ｚステージ、１６はシャッターである。

【００１１】コリメータレンズ２と、結像レンズ４と、
ハーフミラー１０の光学材料は、可視領域から赤外領域
までの光が透過できるＺｎＳｅである。シャッター１６
は、手動操作によって、閉じたり、開いたりすることが
可能である。つまり、シャッター１６を光路上に挿入す
ればシャッターを閉じることになり、光路上から取り除
けばシャッターを開くことになる。このシャッターの閉
開によって、全反射ミラー１１による光の反射をさせる
か、否かを切り換える。

【００１２】ナイフエッジ６は、シュリーレン法による
検査を行う際に、結像レンズ４の焦点近傍において微動
させることにより、視野の明るさの調整を行う。このナ
イフエッジ６は、ＸＹＺステージ１５に保持されてお
り、手動によって、光軸方向と、それに直交する平面内
での移動が可能である。さらに、ナイフエッジ６は、光
軸回りの回転も可能であるため、光束を遮る方向を自由
に選ぶこともできる。図４は、シュリーレン法を適用し
て、光学材料の均質性検査を行う場合の光路図である。

【００１３】光源１から発光した光束は、コリメータレ
ンズ２によって平行光束となる。平行光束は被検物３を
透過してハーフミラー１０に入射する。 入射した平行
光束は、反射光束と透過光束に２分割される。ここで使
用したハーフミラー１０の反射と透過の割合は、１：１
（均等）である。シャッター１６を挿入すると、ハーフ
ミラー１０を透過した平行光束はシャッター１６に吸収
されてしまい、全反射ミラー１１まで届かない。一方、
ハーフミラーの裏面１３によって反射した平行光束は、
結像レンズ４に入射する。入射した平行光束は、結像レ
ンズ４を透過した後に、この焦点位置に収束する。

【００１４】このとき、被検物３の屈折率分布が不均質
であれば、結像レンズ４の透過光束は、屈折率分布の勾
配に従って曲げられてしまう。また、焦点近傍にナイフ
エッジ６を置き適当な明るさの視野まで絞ると、ナイフ
エッジ６の刃に近づいていく方向に曲げられた部分は暗
くなり、刃から遠ざかっていく方向に曲げられた部分は
明るくなる。これによって、被検物３の屈折率分布は、
明暗のコントラストとなってスクリーン５に投影され
る。これを観察すれば、被検物３の均質性を明確に知る
ことができる。

【００１５】図５は、シアリング干渉法を適用して、光
学材料の均質性検査を行う場合の光路図である。シャッ
ター１６は開放されており、ナイフエッジ６も遠ざけて
ある。光源１から発光した光束は、コリメータレンズ２
によって平行光束となる。平行光束は被検物３を透過し
てハーフミラー１０に入射する。そして、平行光束はハ
ーフミラーの裏面１３で反射光束と透過光束に２分割さ
れる。透過光束は、シャッター１６が開放されているの
で、全反射ミラーの表面１４で反射される。このハーフ
ミラーの裏面１３と、全反射ミラーの表面１４で別々に
反射された２つの平行光束は、ハーフミラー１０から出
射する時、横ずれしている。このため、結像レンズ４を
透過した平行光束は、スクリーン５上に投影されると
き、干渉縞として観察される。

【００１６】被検物３の屈折率分布が不均質の場合は、
平行光束の波面に位相変化が起こるため、スクリーン５
上には変形した干渉縞が観察される。ハーフミラーの裏
面１３と全反射ミラーの表面１４との角度を変えれば、
干渉縞の間隔を自由に変えることができるので、容易な
検査が可能になる。ここでは、赤外用光学材料の均質性
検査を行うため、光源には赤外光を用い、検出手段には
赤外カメラを用いた。しかし、光学材料としてＺｎＳｅ
を用いているので、光源に可視光を用い、検出手段にス
クリーンまたは可視カメラを用いれば、光学系の間隔を
変更するだけで、可視光用光学材料の均質性検査を行う
ことも可能である。なお、光学材料は例えば、石英等で
あってもよく、ＺｎＳｅに限られるものではない。

【００１７】ここでは、シャッター１６を光路上で抜き
差しすることによって、平行光束の透過と遮断を制御し
たが、虹彩絞りのような開閉方式であってもよい。シャ
ッター１６およびナイフエッジ６の操作を手動で行った
が、モーター等を利用して自動で行ってもよい。また、
ここでは、検出手段として赤外カメラを用いて、ＴＶモ
ニタに映し出された画像を目視によって検査した。しか
し、カメラとＴＶモニタの間に画像処理装置を設置して
もよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャッターおよびナイフエッジの操作により、２台の装
置を準備することなく、１台の装置でシュリーレン法と
シアリング干渉法とを目的や用途に応じて、容易に切り
換えて検査できる。また、２つの検査法を併用して検査
をする場合には、被検物のセッティングが１台の装置分
だけで済むので、作業時間が短縮される。さらに、設置
スペースも１台分でよいし、コストも２台の装置を用意
するよりも低く押さえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本実施例にかかわる均質性検査装置の光学系
配置図である。

【図２】は従来のシアリング干渉法の光学系構成図であ
る。

【図３】は従来のシュリーレン法の光学系構成図であ
る。

【図４】はシュリーレン法を適用して、光学材料の均質
性検査を行う場合の光路図である。

【図５】はシアリング干渉法を適用して、光学材料の均
質性検査を行う場合の光路図である。

【符号の説明】

１・・・・・・光源 ２・・・・・・コリメータレンズ ３・・・・・・被検物 ４・・・・・・結像レンズ ５・・・・・・スクリーン ６・・・・・・ナイフエッジ ７・・・・・・ハーフミラー ８・・・・・・ハーフミラーの表面 ９・・・・・・ハーフミラーの裏面 １０・・・・・・ハーフミラー １１・・・・・・全反射ミラー １２・・・・・・ハーフミラーの表面 １３・・・・・・ハーフミラーの裏面 １４・・・・・・全反射ミラーの表面 １５・・・・・・ＸＹＺステージ １６・・・・・・シャッター 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、該光源からの光束を平行光束に変
   換するコリメータレンズと、前記平行光束を透過光と反
   射光に分割する光束分割手段と、該光束分割手段を透過
   した平行光束を反射する全反射ミラーと、前記光束分割
   手段と全反射ミラーの間に位置するシャッターと、前記
   光束分割手段および全反射ミラーで反射された平行光束
   を収束させる結像レンズと、該結像レンズの焦点位置近
   傍に位置するナイフエッジと、前記結像レンズによって
   得られる像の検出手段を有することを特徴とする光学材
   料の均質性検査装置。