JP2000193415A

JP2000193415A - 光路長調整装置及びそれを用いた偏芯測定装置

Info

Publication number: JP2000193415A
Application number: JP10371798A
Authority: JP
Inventors: Shikyo Ryu; 志強劉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】誤差なく正確に光路長の調整をすることができ
る光路長調整装置を提供し、更に、集光レンズの交換を
せずに簡易且つ高精度に被検レンズの偏芯を測定できる
偏芯測定装置を提供する。【解決手段】対向する２つの反射部材２、３を有し回転
可能な対向反射部材１を所定の光路内に配置し、対向反
射部材１を回転させることより、対向反射部材１の入射
部から入射した光束Ｋが２つの反射部材２、３を交互に
反射した後に射出部から射出するまでの反射回数を増減
して光路の長さを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光路長調整装置及
びそれを用いた偏芯測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学機器の内部における光路
長を調整する場合に、光路長調整装置が用いられること
がある。図７にて、従来の光路長調整装置について説明
する。光路長調整装置２０は、主に第１プリズム群２１
と第２プリズム群２２で構成されている。そして、第１
プリズム群２１は複数のプリズム２１ａ、２１ｂ、２１
ｃで構成され、第２プリズム２２も同様に複数のプリズ
ム２２ａ、２２ｂ、２２ｃで構成されている。更に、第
１プリズム群２１と第２プリズム群２２は、それぞれ図
中の矢印方向に移動可能となっている。

【０００３】光路長調整装置２０に入射した光Ｋは、第
１プリズム群２１の複数のプリズム２１ａ、２１ｂ、２
１ｃと、第２プリズム群２２の複数のプリズム２２ａ、
２２ｂ、２２ｃを、交互に反射した後に、光路長調整装
置２０を射出する。本装置は、第１プリズム群２１又は
第２プリズム群２２を、図中の矢印方向に移動して、第
１プリズム群２１と第２プリズム群２２の間隔を調整す
ることで、入射から射出までの光路長を調整する。

【０００４】次に、図８、図９にて、従来の偏芯測定装
置について説明する。図８は、反射偏芯測定装置を示す
図である。光源７から発した光Ｋは、指標１６を備えた
コリメータレンズ系８を透過して、フォーカスレンズ系
９に入射する。フォーカスレンズ系９を透過した光Ｋ
は、偏光ビームスプリッター１２の分割面を透過して、
被検レンズ１０に入射する。被検レンズ１０の被検面で
反射した光Ｋは、再び偏光ビームスプリッター１２に入
射する。偏光ビームスプリッター１２の分割面で反射し
た光Ｋは、集光レンズ１１、１８を透過して、位置セン
サー１５に入射する。このとき、被検レンズ１０の被検
面の曲率中心には、見掛けの指標１６が投影される。そ
して、被検レンズ１０で反射した光Ｋは、フォーカスレ
ンズ系９を透過して、指標１６を無限遠に投影する。ま
た、指標１６の像は、集光レンズ系１１、１８によっ
て、集光レンズ系１１、１８の焦点面である位置センサ
ー１５上に結像される。

【０００５】図９は、透過偏芯測定装置を示す図であ
る。光源７から発した光Ｋは、指標１６を備えたコリメ
ータレンズ系８を透過して、フォーカスレンズ系９に入
射する。フォーカスレンズ系９を透過した光Ｋは、被検
レンズ１０に入射する。被検レンズ１０を透過した光Ｋ
は、集光レンズ１１、１８を透過して、位置センサー１
５に入射する。このとき、被検レンズ１０の前方焦点に
は、見掛けの指標１６が投影される。そして、被検レン
ズ１０を透過した光Ｋは、指標１６を無限遠に投影す
る。この無限遠に投影した指標１６の像は、集光レンズ
系１１、１８によって、集光レンズ系１１、１８の焦点
面である位置センサー１５上に結像される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光路長調整
装置では、光路長の調整をするために第１プリズム群２
１と第２プリズム群２２の間隔を調整する。したがっ
て、高精度に光路長を調整するためには、第１プリズム
群２１又は第２プリズム群２２の移動による位置誤差を
少なくする必要があった。すなわち、第１プリズム群２
１又は第２プリズム群２２の位置誤差が発生した場合、
その誤差は複数のプリズムでの反射回数分だけ増幅され
て、それがそのまま光路長の誤差となる。また、第１プ
リズム群２１又は第２プリズム群２２を移動する際に、
第１プリズム群２１又は第２プリズム群２２の傾きが生
じた場合にも、それが光路長の誤差となる。

【０００７】一方、上記従来の偏芯測定装置では、実際
の偏芯測定を行う際、被検レンズ１０を回転させて、そ
のときに位置センサー１５上に形成される指標１６の像
の動きを測定する。そのとき、位置センサー１５上にて
十分な分解能を得るためには、集光レンズ１１、１８の
焦点距離を長くする必要であった。そして、装置をコン
パクト化するために、この集光レンズ１１、１８には、
通常、図に示すように２枚のレンズが用いられ、それら
の焦点距離の比が大きくなるように設定されていた。し
かし、この２枚の集光レンズ１１、１８の間隔の誤差
は、２枚の集光レンズ１１、１８による総合的な焦点距
離の誤差として大きく影響していた。更に、従来の装置
においては、焦点距離の異なる何種類かの集光レンズ１
１、１８が予め用意されており、それらを被検レンズ１
０の偏芯量に対応させて、適時交換する必要があった。
しかし、集光レンズを交換する際、交換前後の集光レン
ズの位置に誤差が生じると、高精度の偏芯測定ができな
かった。

【０００８】また、透過偏芯測定装置においては、被検
レンズに形成された反射防止膜を透過する測定光の透過
率を上げるために、通常、実際にレンズを使用する光の
波長と近似した波長の測定光を用いる。しかし、その測
定光の波長が短い場合には、被検レンズ上での散乱光が
多くなることがある。このような場合には、偏芯測定の
高い精度を維持できず、この問題を解消するために、例
えば、高精度な集光レンズを用いる等、かなり高価な装
置となってしまうことになる。したがって本発明は、誤
差なく正確に光路長の調整をすることができる光路長調
整装置を提供し、更に、集光レンズの交換をせずに簡易
且つ高精度に被検レンズの偏芯を測定できる偏芯測定装
置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、添付図面に
付した符号をカッコ内に付記すると、本発明は、対向す
る２つの反射部材（２、３）を有し回転可能な対向反射
部材（１）を所定の光路内に配置し、対向反射部材
（１）を回転させることより、対向反射部材（１）の入
射部から入射した光束（Ｋ）が２つの反射部材（２、
３）を交互に反射した後に射出部から射出するまでの反
射回数を増減して光路の長さを調整することを特徴とす
る光路長調整装置である。その際、対向反射部材（１）
の入射部及び射出部は、２つの反射部材（２ｃ、３ｃ）
とは別の反射部材（２ｄ、３ｄ）で形成し、入射部（３
ｄ）及び射出部（２ｄ）又は２つの反射部材（２ｃ、３
ｃ）のいずれか一方が回転するように形成することがで
きる。また、対向反射部材（１）は、２つの反射部材
（２、３）の間に２つの反射部材（２、３）と密接する
平面ガラス部材（５）を配置することが好ましい。

【００１０】また本発明は、光源（７）から発した光束
（Ｋ）を指標（１６）を有する照明レンズ系（８）に入
射し、照明レンズ系（８）を通過した光束（Ｋ）を被検
レンズ系（１０）に入射し、被検レンズ系（１０）を透
過し又は反射した光束（Ｋ）を集光レンズ系（１１）を
通過して位置センサー（１５）に入射する偏芯測定装置
において、集光レンズ系（１１）から位置センサー（１
５）に至る光路内に、対向する２つの反射部材（２、
３）を有し回転可能な対向反射部材（１）を配置し、対
向反射部材（１）を回転させることにより、対向反射部
材（１）の入射部から入射した光束（Ｋ）が２つの反射
部材（２、３）を交互に反射した後に射出部から射出す
るまでの反射回数を増減して光路の長さを調整すること
を特徴とする偏芯測定装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図１〜３は、本発明による光路長調整装置
の第１実施例を示す。図１は、本発明の第１実施例によ
る光路長調整装置を示す平面図である。光路長調整装置
１は、主に、第１直角プリズム２と第２直角プリズム３
で構成されている。第１直角プリズム２と第２直角プリ
ズム３は、図２に示すように、各々の底面部２ａ、３ａ
がほぼ平行となるように、対向して配置されている。そ
して、この光路長調整装置１は、第１直角プリズム２と
第２直角プリズム３の各々の稜線２ｂ、３ｂを含む平面
に垂直な回転軸１７を中心に、すなわち、図１中の矢印
方向に回転可能となっている。

【００１２】また、図３は、本第１実施例の光路長調整
装置における第１直角プリズム２と第２直角プリズム３
の配置を示す平面図である。同図（Ａ）に示すように、
回転軸１７は、第１直角プリズム２及び第２直角プリズ
ム３から等距離となるように構成されている。更に、第
１直角プリズム２と第２直角プリズム３は、長手方向に
ずれて配置されている。このずれた部分が光Ｋの入出口
となる。図３（Ｂ）に示すように、そのずれ量は、第１
直角プリズム２及び第２直角プリズム３の底面部２ａ、
３ａの幅ａのほぼ半分（ａ／２）となっている。なお、
この底面部２ａ、３ａの幅ａは、本装置に入射する光Ｋ
のビーム径とほぼ等しく設定されている。

【００１３】図１に示すように、上記構成の光路長調整
装置１において、光路長調整装置１の第２直角プリズム
３に入射した光Ｋは、第２直角プリズム３、第１直角プ
リズム２の順に交互に反射を繰り返した後に、第１直角
プリズム２を射出する。そして、光路長を変更するとき
には、光路長調整装置１を回転軸１７を中心に回転させ
る。すなわち、光路長調整装置１を回転させると、ある
角度のとき、一定方向から装置に入射する光Ｋに対し
て、第１直角プリズム２と第２直角プリズム３との間の
反射回数を増減させて、装置から光Ｋを射出させること
ができる。

【００１４】このように本第１実施例では、第１直角プ
リズム２と第２直角プリズム３との間を、多数回反射さ
せることで、比較的狭い空間にて長い光路長を確保する
ことができる。更に、光路長調整装置１を回転させるこ
とにより、第１直角プリズム２と第２直角プリズム３と
の間の光Ｋの反射回数を調整して、何段階かの光路長の
調整を正確且つ容易に行うことができる。

【００１５】なお、図１に示すように、第１直角プリズ
ム２と第２直角プリズム３との見掛けの間隔をｄとし、
第２直角プリズム３の入射口と第１直角プリズム２の射
出口の距離をｈとし、第１直角プリズム２又は第２直角
プリズム３での光Ｋの反射回数をＮとしたとき、光Ｋが
第１直角プリズム２の射出口から射出するための光路長
調整手段の回転角度αの条件は、次式のようになる。また、本第１実施例による光路長調整装置１おいて、光
路長の調整誤差δＬは、Ｌ：光路長調整装置１の入射口から射出口までの光路長によって求めることができる。

【００１６】次に、図４にて、本発明の第２実施例によ
る光路長調整装置について説明する。本第２実施例で
は、第１直角プリズム２が第１直角プリズム本体部２ｃ
と第１直角プリズム射出部２ｄで構成され、第２直角プ
リズム３が第２直角プリズム本体部３ｃと第２直角プリ
ズム入射部３ｄで構成されている点で、前記第１実施例
とは異なる。そして、第１直角プリズム本体部２ｃと第
２直角プリズム本体部３ｃは、回転せずに固定されてい
る。これに対して、第１直角プリズム射出部２ｄと第２
直角プリズム入射部３ｄは、回転軸１７を中心に連動し
て回転する。

【００１７】光路長調整装置１の第２直角プリズム入射
部３ｄに入射した光Ｋは、第２直角プリズム入射部３ｄ
で反射して、第１直角プリズム本体部２ｃ、第２直角プ
リズム本体部３ｃの順に交互に反射を繰り返した後に、
第１直角プリズム射出部２ｄに入射する。第１直角プリ
ズム射出部２ｄで反射した光Ｋは、光路長調整装置１を
射出する。そして、光路長を変更するときには、第１直
角プリズム射出部２ｄ及び第２直角プリズム入射部３ｄ
を回転軸１７を中心に回転させる。すなわち、第１直角
プリズム射出部２ｄ及び第２直角プリズム入射部３ｄを
回転させると、ある角度のとき、一定方向から装置に入
射する光Ｋに対して、第１直角プリズム本体部２ｃ、第
２直角プリズム本体部３ｃとの間の反射回数を増減させ
て、装置から光Ｋを射出させることができる。

【００１８】本第２実施例においても、光路長調整装置
１の一部を回転させることにより、第１直角プリズム２
と第２直角プリズム３との間の光Ｋの反射回数を調整し
て、何段階かの光路長の調整を正確且つ容易に行うこと
ができる。なお、本第２実施例では、第１直角プリズム
本体部２ｃと第２直角プリズム本体部３ｃを固定して、
第１直角プリズム射出部２ｄと第２直角プリズム入射部
３ｄを回転さえる構成としたが、その逆の構成、すなわ
ち、第１直角プリズム本体部２ｃと第２直角プリズム本
体部３ｃを回転させて、第１直角プリズム射出部２ｄと
第２直角プリズム入射部３ｄを固定する構成としても良
い。

【００１９】次に、図５にて、本発明の第３実施例によ
る光路長調整装置について説明する。本第３実施例で
は、第１直角プリズム２と第２直角プリズム３との間に
平面ガラス板５を配置した点のみ、前記第１実施例とは
異なる。同図に示すように、平面ガラス板５の両端面
は、それぞれ第１直角プリズム２の底面部２ａと、第２
直角プリズム３の底面部３ａに面接触している。更に、
平面ガラス板５の両端面は高精度に研磨加工されてお
り、底面部２ａ、３ａとの接触性が高められている。そ
して、平面ガラス板５は、第１直角プリズム２及び第２
直角プリズム３に連動して回転可能となっている。本第
３実施例では、前記第１、第２実施例と同様の効果に加
え、装置内で発生する空気のゆらぎの影響を低減するこ
とができる。

【００２０】次に、図６にて、上記の光路長調整装置を
用いた透過偏芯測定装置の一実施例について説明する。
光源７から発した光Ｋは、指標１６を備えたコリメータ
レンズ系８を透過して、フォーカスレンズ系９に入射す
る。フォーカスレンズ系９を透過した光Ｋは、被検レン
ズ１０に入射する。被検レンズ１０を透過した光Ｋは、
集光レンズ１１を透過して、偏光ビームスプリッター１
２に入射する。偏光ビームスプリッター１２の分割面を
透過した光Ｋは、光路長調整機構１を通過した後、１／
４波長板１３を透過して、反射ミラー１４に入射する。
反射ミラー１４で反射した光Ｋは、再び１／４波長板１
３、光路長調整機構１を通過して、偏光ビームスプリッ
ター１２に入射する。ここで、１／４波長板１３を往復
透過した後の光Ｋは、往路における光の偏光方向と直交
する。したがって、偏光ビームスプリッター１２に入射
した光Ｋは、偏光ビームスプリッター１２の分割面で反
射する。

【００２１】偏光ビームスプリッター１２の分割面で反
射した光Ｋは、位置センサー１５に入射する。ここで、
集光レンズ１１の焦点面には、指標１６が投影される。
そして、集光レンズ１１の見掛けの焦点面には、位置セ
ンサー１５が配置されており、この位置センサー１５上
に形成される指標１６の像の動きを測定する。また、本
装置の集光レンズ１１と位置センサー１５の間の光路に
は、前記第１実施例の光路長調整装置１が配置されてい
る。本実施例においては、光路長調整装置１を往復通過
するため、その分長い光路長を確保することができる。
更に、前述したように光路長調整装置１を図中の矢印方
向に回転させることで、その光路長を何段階かに調整す
ることができる。これにより、被検レンズ１０の偏芯測
定をする際、見掛けの指標１６を、被検レンズ１０、集
光レンズ１１と光路長調整装置１を介して、位置センサ
ー１５上に精度良く投影することができる。

【００２２】更に、高精度で被検レンズ１０の偏芯を測
定する場合には、光路長調整装置１の回転（図中の時計
回りである。）により、装置内の光Ｋの反射回数を多く
して、指標１６を被検レンズ１０の前方焦点に投影す
る。他方、測定範囲を単に拡大する場合には、光路長調
整装置１の回転（図中の反時計回りである。）により、
装置内の光Ｋの反射回数を減らして、見掛けの指標１６
を被検レンズ１０の焦点面よりずらして、位置センサー
１５に結像する。このように、本実施例の偏芯測定装置
では、集光レンズ１１と位置センサー１５との間の光路
に配置した光路長調整装置１によって、集光レンズ１１
と位置センサー１５の距離を正確且つ容易に調整できる
ともに、その調整により位置センサー１５上での分解能
をも変更することができる。

【００２３】なお、上記実施例の偏芯測定装置では、光
Ｋが光路長調整装置１を往復通過する構成としたが、往
路のみの構成、すなわち、反射ミラー１４の位置に位置
センサー１５を配置する構成としても良い。また、本実
施例では、透過偏芯測定装置について説明したが、当然
に、本発明は反射偏芯測定装置についても適用すること
ができる。なお、以上の実施例において、光路長調整装
置１を構成する対向反射部材として、第１直角プリズム
２と第２直角プリズム３を用いたが、その代わりに、平
面ミラー等を用いることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明では、対向する反射
部材より構成される光路長調整装置を回転させることに
より、光路長の調整を正確且つ容易に行うことができ
る。また、この光路長調整装置を偏芯測定装置の光路中
に配置することで、集光レンズの交換をせずに簡易且つ
高精度に被検レンズの偏芯を測定することができる。更
に、紫外光等の短波長光を用いた偏芯測定装置において
も、レンズの散乱光の影響が少なく比較的安価な装置と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による光路長調整装置を示
す平面図である。

【図２】本発明の第１実施例による第１直角プリズムと
第２直角プリズムを示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例による第１直角プリズムと
第２直角プリズムの配置を示す（Ａ）平面図と（Ｂ）図
Ａ中Ｘ−Ｘ矢視図である。

【図４】本発明の第２実施例による光路長調整装置を示
す平面図である。

【図５】本発明の第３実施例による光路長調整装置を示
す平面図である。

【図６】本発明の一実施例による光路長調整装置を用い
た偏芯測定装置を示す平面図である。

【図７】従来の光路長調整装置を示す平面図である。

【図８】従来の反射偏芯側定装置を示す平面図である。

【図９】従来の透過偏芯測定装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１…光路長調整装置２…第１直角プリズ
ム２ａ、３ａ…底面部２ｂ、３ｂ…稜線２ｃ…第１直角プリズム本体部２ｄ…第１直角プリズム射出部３…第２直角プリズム３ｃ…第２直角プリズム本体部３ｄ…第２直角プリズム入射部５…平面ガラス板７…光源８…コリメータレンズ系９…フォーカスレン
ズ系１０…被検レンズ１１、１８…集光レ
ンズ１２…偏光ビームスプリッター１３…１／４波長板１４…反射ミラー１５…位置センサー１６…指標１７…回転軸Ｋ…光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する２つの反射部材を有し回転可能な
対向反射部材を所定の光路内に配置し、前記対向反射部材を回転させることより、前記対向反射
部材の入射部から入射した光束が前記２つの反射部材を
交互に反射した後に射出部から射出するまでの反射回数
を増減して前記光路の長さを調整することを特徴とする
光路長調整装置。
【請求項２】前記対向反射部材の入射部及び射出部は、
前記２つの反射部材とは別の反射部材で形成され、前記入射部及び射出部又は前記２つの反射部材のいずれ
か一方が回転するように形成されたことを特徴とする請
求項１記載の光路長調整装置。
【請求項３】前記反射部材は、直角プリズムで形成され
たことを特徴とする請求項１又は２記載の光路長測定装
置。
【請求項４】前記対向反射部材は、前記２つの反射部材
の間に前記２つの反射部材と密接する平面ガラス部材を
配置したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の光
路長調整装置。
【請求項５】光源から発した光束を指標を有する照明レ
ンズ系に入射し、該照明レンズ系を通過した前記光束を
被検レンズ系に入射し、該被検レンズ系を透過し又は反
射した前記光束を集光レンズ系を通過して位置センサー
に入射する偏芯測定装置において、前記集光レンズ系から前記位置センサーに至る光路内
に、対向する２つの反射部材を有し回転可能な対向反射
部材を配置し、前記対向反射部材を回転させることにより、前記対向反
射部材の入射部から入射した光束が前記２つの反射部材
を交互に反射した後に射出部から射出するまでの反射回
数を増減して前記光路の長さを調整することを特徴とす
る偏芯測定装置。
【請求項６】前記対向反射部材を回転させることによ
り、前記被検レンズ系により形成される前記指標の像の
位置を変化させ、前記位置センサー上での分解能を調整
することを特徴とする請求項５記載の偏芯測定装置。